(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台に回転自在に保持された回転操作部と、
前記基台に設けられた固定電極と、
前記回転操作部に設けられ、前記回転操作部の回転に伴って前記固定電極との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する可動電極と、
前記キャパシタの静電容量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、
前記検出信号に基づいて前記回転操作部の回転に係わる情報を取得する処理を行う回転情報処理部とを有し、
前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると前記回転操作部と前記基台との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記距離が前記押圧前に戻り、
前記押圧によって前記回転操作部と前記基台との距離が変化すると前記固定電極と前記可動電極との距離が変化し、
前記押圧による前記検出信号の変化に基づいて、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報を取得する処理を行う押圧情報処理部を有し、
前記押圧情報処理部は、前記押圧の開始を判定したときから前記押圧の終了を判定したときまでの押圧期間に前記回転情報処理部が取得した前記回転の情報に基づいて、前記押圧期間における前記回転操作部の回転角度の変化量を算出し、当該算出した回転角度の変化量が所定の角度より小さい場合、前記回転操作部の回転が停止した状態で押圧操作がなされたと判定する
ことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記回転操作部と前記基台は、前記回転操作部の回転の軸方向と垂直な平面部をそれぞれ有し、
前記回転操作部が前記軸方向と平行な方向へ前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部の前記平面部と前記基台の前記平面部との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記平面部間の距離が前記押圧前に戻り、
前記固定電極は前記基台の前記平面部に設けられ、
前記可動電極は前記回転操作部の前記平面部に設けられ、
前記可動電極との間に形成されるキャパシタの静電容量がそれぞれ異なる複数の前記固定電極からなる少なくとも一組の固定電極群を有し、
前記検出信号生成部は、前記固定電極群と前記可動電極との間に形成される一群のキャパシタの静電容量に応じた一群の前記検出信号を生成し、
前記回転情報処理部は、前記一群の検出信号に基づいて前記回転に係わる情報を取得し、
前記押圧情報処理部は、前記一群の前記検出信号の和を算出し、当該和に基づいて前記押圧に係わる情報を取得し、
前記押圧情報処理部は、前記一群の検出信号の和と所定のしきい値とを比較した結果に基づいて、前記押圧の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部及び前記基台の少なくとも一方が弾性変形する
ことを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
基台と、
前記基台に回転自在に保持された回転操作部と、
前記基台に設けられた固定電極と、
前記回転操作部に設けられ、前記回転操作部の回転に伴って前記固定電極との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する可動電極と、
前記キャパシタの静電容量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、
前記検出信号に基づいて前記回転操作部の回転に係わる情報を取得する処理を行う回転情報処理部とを有し、
前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると前記回転操作部と前記基台との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記距離が前記押圧前に戻り、
前記押圧によって前記回転操作部と前記基台との距離が変化すると前記固定電極と前記可動電極との距離が変化し、
前記押圧による前記検出信号の変化に基づいて、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報を取得する処理を行う押圧情報処理部を有し、
前記回転操作部と前記基台は、前記回転操作部の回転の軸方向と垂直な平面部をそれぞれ有し、
前記回転操作部が前記軸方向と平行な方向へ前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部の前記平面部と前記基台の前記平面部との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記平面部間の距離が前記押圧前に戻り、
前記固定電極は前記基台の前記平面部に設けられ、
前記可動電極は前記回転操作部の前記平面部に設けられ、
前記回転操作部の回転軸を中心として円状に等間隔に並んだＮ組の前記固定電極群と、
前記基台において前記Ｎ組の固定電極群と隣接して設けられ、前記回転軸を中心とする円環形状に形成された駆動電極と、
前記駆動電極に駆動電圧を供給する駆動部とを有し、
前記固定電極群は、前記回転軸を中心として円弧状に等間隔に並んだＫ個の前記固定電極を含んでおり、
前記固定電極群に含まれる前記Ｋ個の固定電極において、前記回転軸を中心とした所定の円周方向における順番が第ｉ番目（ｉは１からＫまでの整数を示す。）の固定電極を第ｉ固定電極とした場合に、前記Ｎ組の固定電極群に含まれるＮ個の前記第ｉ固定電極と前記可動電極との間には、共通の静電容量を持つキャパシタがそれぞれ形成され、
前記駆動電極は、複数の部分駆動電極に分かれており、
前記可動電極と前記部分駆動電極との間に形成されるキャパシタの静電容量は、前記回転操作部の回転に依らず一定であり、
前記検出信号生成部は、前記第１固定電極乃至第Ｋ固定電極に対応した第１検出信号乃至第Ｋ検出信号を生成し、
前記第ｉ検出信号は、前記部分駆動電極への前記駆動電圧の供給により、前記Ｎ個の第ｉ固定電極と前記可動電極との間に形成されるＮ個のキャパシタに蓄積された電荷の和に応じた信号であり、
前記回転情報処理部は、前記複数の部分駆動電極の一部若しくは全部に共通の前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、前記駆動電圧の供給に伴って生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号に基づいて前記回転に係わる情報を取得し、
前記押圧情報処理部は、前記複数の部分駆動電極から順番に一の部分駆動電極を選択し、選択した一の部分駆動電極へ前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、当該駆動電圧の供給に伴って生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号の和を算出し、当該和に基づいて、当該一の部分駆動電極に対応した前記基台上の一領域への前記押圧に係わる情報を取得する
ことを特徴とする入力装置。
【請求項５】
基台と、
前記基台に回転自在に保持された回転操作部と、
前記基台に設けられた固定電極と、
前記回転操作部に設けられ、前記回転操作部の回転に伴って前記固定電極との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する可動電極と、
前記キャパシタの静電容量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、
前記検出信号に基づいて前記回転操作部の回転に係わる情報を取得する処理を行う回転情報処理部とを有し、
前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると前記回転操作部と前記基台との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記距離が前記押圧前に戻り、
前記押圧によって前記回転操作部と前記基台との距離が変化すると前記固定電極と前記可動電極との距離が変化し、
前記押圧による前記検出信号の変化に基づいて、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報を取得する処理を行う押圧情報処理部を有し、
前記回転操作部と前記基台は、前記回転操作部の回転の軸方向と垂直な平面部をそれぞれ有し、
前記回転操作部が前記軸方向と平行な方向へ前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部の前記平面部と前記基台の前記平面部との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記平面部間の距離が前記押圧前に戻り、
前記固定電極は前記基台の前記平面部に設けられ、
前記可動電極は前記回転操作部の前記平面部に設けられ、
前記回転操作部の回転軸を中心として円状に等間隔に並んだＮ組の前記固定電極群と、
前記基台において前記Ｎ組の固定電極群と隣接して設けられ、前記回転軸を中心とする円環形状に形成され、前記回転操作部の回転に依らない一定の静電容量を持つキャパシタが前記可動電極との間に形成される駆動電極と、
前記駆動電極に駆動電圧を供給する駆動部とを有し、
前記固定電極群は、前記回転軸を中心として円弧状に等間隔に並んだＫ個の前記固定電極を含んでおり、
前記固定電極群に含まれる前記Ｋ個の固定電極において、前記回転軸を中心とした所定の円周方向における順番が第ｉ番目（ｉは１からＫまでの整数を示す。）の固定電極を第ｉ固定電極とした場合に、前記Ｎ組の固定電極群に含まれるＮ個の前記第ｉ固定電極と前記可動電極との間には、共通の静電容量を持つキャパシタがそれぞれ形成され、
前記Ｎ組の固定電極群は、それぞれ連続して並んだ複数の前記固定電極群からなるＭ個のグループに分かれており、
前記検出信号生成部は、前記第１固定電極乃至第Ｋ固定電極に対応した第１検出信号乃至第Ｋ検出信号を、前記Ｍ個のグループのそれぞれについて生成し、
一の前記グループについて生成される前記第ｉ検出信号は、前記駆動電極への前記駆動電圧の供給により、当該一のグループに所属する複数の前記第ｉ固定電極と前記可動電極との間に形成される複数のキャパシタに蓄積された電荷の和に応じた信号であり、
前記回転情報処理部は、前記駆動電極へ前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、当該記駆動電圧の供給に伴って前記Ｍ個のグループのそれぞれについて生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号に基づいて、前記回転に係わる情報を取得し、
前記押圧情報処理部は、前記駆動電極へ前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、当該駆動電圧の供給に伴って生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号の和を、前記Ｍ個のグループについてそれぞれ算出し、前記Ｍ個のグループについて算出したＭ個の前記和に基づいて、前記Ｍ個のグループに対応した前記基台上のＭ個の領域への前記押圧に係わる情報をそれぞれ取得する
ことを特徴とする入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転操作に応じた入力信号を検出する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転操作角度を検出するための入力装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、電極間の静電容量の変化を利用して、回転操作の入力信号を検出する回転式入力装置が開示されている。特許文献１の入力装置は、物理的な回転操作のみを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の入力装置では、物理的な回転操作に加えて押圧操作も検出したいという要望がある。この押圧操作の検出に機械的なスイッチ機構を用いると、機構部品が増えて構造が複雑化するとともに、装置の厚みが増すため薄型化に不利である。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械的なスイッチ機構を用いない簡易な構成で回転操作と押圧操作を検出可能な入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る入力装置は、基台と、前記基台に回転自在に保持された回転操作部と、前記基台に設けられた固定電極と、前記回転操作部に設けられ、前記回転操作部の回転に伴って前記固定電極との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する可動電極と、前記キャパシタの静電容量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、前記検出信号に基づいて前記回転操作部の回転に係わる情報を取得する処理を行う回転情報処理部とを有し、前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると前記回転操作部と前記基台との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記距離が前記押圧前に戻り、前記押圧によって前記回転操作部と前記基台との距離が変化すると前記固定電極と前記可動電極との距離が変化し、前記押圧による前記検出信号の変化に基づいて、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報を取得する処理を行う押圧情報処理部を有する。
上記の構成によれば、前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると、当該押圧によって前記回転操作部と前記基台との距離が変化し、前記固定電極と前記可動電極との距離が変化し、これにより前記固定電極と前記可動電極との間に形成される前記キャパシタの静電容量が変化するため、前記検出信号が変化する。また、前記回転操作部に対する前記押圧が解除されると、前記固定電極と前記可動電極との距離が前記押圧前に戻るため、前記押圧により変化した前記検出信号は前記押圧前に戻る。すなわち、押圧の有無に応じて前記検出信号が変化する。前記押圧情報処理部では、前記押圧による前記検出信号の変化に基づいて、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報を取得する処理が行われる。従って、スイッチ機構などの追加部品を設けずとも、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報の取得が可能となる。
【０００７】
前記押圧情報処理部は、前記押圧の開始を判定したときから前記押圧の終了を判定したときまでの押圧期間に前記回転情報処理部が取得した前記回転の情報に基づいて、前記押圧期間における前記回転操作部の回転角度の変化量を算出し、当該算出した回転角度の変化量が所定の角度より小さい場合、前記回転操作部の回転が停止した状態で押圧操作がなされたと判定する。
上記の構成によれば、前記回転操作部の回転が停止した状態での意図的な押圧操作とそれ以外の操作とを判別することが可能となる。
【０００８】
好適には、前記回転操作部と前記基台は、前記回転操作部の回転の軸方向と垂直な平面部をそれぞれ有してよい。前記回転操作部が前記軸方向と平行な方向へ前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部の前記平面部と前記基台の前記平面部との距離が変化し、前記押圧を解除すると、前記平面部間の距離が前記押圧前に戻ってよい。前記固定電極は、前記基台の前記平面部に設けられてよく、前記可動電極は、前記回転操作部の前記平面部に設けられてよい。
上記の構成によれば、前記固定電極が設けられた前記基台の平面部と、前記可動電極が設けられた前記回転操作部の平面部とが、共に前記軸方向と垂直であるため、前記基台の平面部と前記回転操作部の前記平面部とを近づけても、前記基台に対する前記回転操作部の回転が妨げられない。すなわち、前記軸方向における上記入力装置の外形の厚みを薄型化し易くなる。
また、前記基台の平面部と前記回転操作部の平面部とを近づけることで、前記固定電極と前記可動電極との距離が短くなり、前記キャパシタの静電容量が大きくなる。すなわち、外形の薄型化を図りつつ、前記キャパシタの静電容量を大きくすることが可能となる。
更に、薄型化を妨げることなく前記平面部の面積を広げられるため、前記固定電極及び前記可動電極の面積を大きくすることができる。これにより、前記キャパシタの静電容量を更に大きくすることが可能となる。
しかも、外形の薄型化によって前記基台の平面部と前記回転操作部の平面部とが近づくと、前記固定電極と前記可動電極との距離が僅かに変化しても前記キャパシタの静電容量が大きく変化するようになる。すなわち、前記押圧に対する前記検出信号の変化が大きくなる。そのため、前記押圧の検出感度が向上する。
【０００９】
好適には、上記入力装置は、前記可動電極との間に形成されるキャパシタの静電容量がそれぞれ異なる複数の前記固定電極からなる少なくとも一組の固定電極群を有してよい。前記検出信号生成部は、前記固定電極群と前記可動電極との間に形成される一群のキャパシタの静電容量に応じた一群の前記検出信号を生成してよい。前記回転情報処理部は、前記一群の検出信号に基づいて前記回転に係わる情報を取得してよい。前記押圧情報処理部は、前記一群の前記検出信号の和を算出し、当該和に基づいて前記押圧に係わる情報を取得してよい。
上記の構成によれば、前記一群の検出信号の和を算出することで、前記押圧に伴う個々の前記検出信号の変化が足し合わされるため、当該和の算出結果には、前記押圧に伴う大きな変化が表れる。従って、当該和の算出結果に基づいて、前記押圧に係わる情報を感度よく取得することが可能となる。
【００１０】
好適には、前記押圧情報処理部は、前記一群の検出信号の和と所定のしきい値とを比較した結果に基づいて、前記押圧の有無を判定してよい。
上記の構成によれば、前記押圧の有無が簡易に精度良く判定される。
【００１１】
好適には、前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部及び前記基台の少なくとも一方が弾性変形してよい。
上記の構成によれば、前記回転操作部及び前記基台の少なくとも一方が前記押圧により弾性変形することで、前記基台の平面部と前記回転操作部の平面部との距離が押圧力に応じて変化し、これにより、前記検出信号が押圧力に応じて変化する。従って、前記回転操作部に対する押圧力を簡易な構成で検出することが可能となる。
【００１２】
第２の発明に係る入力装置は、基台と、前記基台に回転自在に保持された回転操作部と、前記基台に設けられた固定電極と、前記回転操作部に設けられ、前記回転操作部の回転に伴って前記固定電極との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する可動電極と、前記キャパシタの静電容量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、前記検出信号に基づいて前記回転操作部の回転に係わる情報を取得する処理を行う回転情報処理部とを有し、前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると前記回転操作部と前記基台との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記距離が前記押圧前に戻り、前記押圧によって前記回転操作部と前記基台との距離が変化すると前記固定電極と前記可動電極との距離が変化し、前記押圧による前記検出信号の変化に基づいて、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報を取得する処理を行う押圧情報処理部を有する。前記回転操作部と前記基台は、前記回転操作部の回転の軸方向と垂直な平面部をそれぞれ有する。前記回転操作部が前記軸方向と平行な方向へ前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部の前記平面部と前記基台の前記平面部との距離が変化し、前記押圧を解除すると、前記平面部間の距離が前記押圧前に戻る。前記固定電極は、前記基台の前記平面部に設けられ、前記可動電極は、前記回転操作部の前記平面部に設けられる。上記入力装置は、前記回転操作部の回転軸を中心として円状に等間隔に並んだＮ組の前記固定電極群と、前記基台において前記Ｎ組の固定電極群と隣接して設けられ、前記回転軸を中心とする円環形状に形成された駆動電極と、前記駆動電極に駆動電圧を供給する駆動部とを有する。前記固定電極群は、前記回転軸を中心として円弧状に等間隔に並んだＫ個の前記固定電極を含む。前記固定電極群に含まれる前記Ｋ個の固定電極において、前記回転軸を中心とした所定の円周方向における順番が第ｉ番目（ｉは１からＫまでの整数を示す。）の固定電極を第ｉ固定電極とした場合に、前記Ｎ組の固定電極群に含まれるＮ個の前記第ｉ固定電極と前記可動電極との間には、共通の静電容量を持つキャパシタがそれぞれ形成される。前記駆動電極は、複数の部分駆動電極に分かれており、前記可動電極と前記部分駆動電極との間に形成されるキャパシタの静電容量は、前記回転操作部の回転に依らず一定である。前記検出信号生成部は、前記第１固定電極乃至第Ｋ固定電極に対応した第１検出信号乃至第Ｋ検出信号を生成する。前記第ｉ検出信号は、前記部分駆動電極への前記駆動電圧の供給により、前記Ｎ個の第ｉ固定電極と前記可動電極との間に形成されるＮ個のキャパシタに蓄積された電荷の和に応じた信号である。前記回転情報処理部は、前記複数の部分駆動電極の一部若しくは全部に共通の前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、前記駆動電圧の供給に伴って生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号に基づいて前記回転に係わる情報を取得する。前記押圧情報処理部は、前記複数の部分駆動電極から順番に一の部分駆動電極を選択し、選択した一の部分駆動電極へ前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、当該駆動電圧の供給に伴って生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号の和を算出し、当該和に基づいて、当該一の部分駆動電極に対応した前記基台上の一領域への前記押圧に係わる情報を取得する。
上記の構成によれば、前記複数の部分駆動電極の一部若しくは全部に共通の前記駆動電圧を供給することにより生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号に基づいて、前記回転操作部の回転に係わる情報が取得される。また、一の部分駆動電極へ前記駆動電圧を供給することにより生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号の和に基づいて、当該一の部分駆動電極に対応した前記基台上の一領域への前記押圧に係わる情報が取得される。
【００１３】
第３の発明に係る入力装置は、基台と、前記基台に回転自在に保持された回転操作部と、前記基台に設けられた固定電極と、前記回転操作部に設けられ、前記回転操作部の回転に伴って前記固定電極との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する可動電極と、前記キャパシタの静電容量に応じた検出信号を生成する検出信号生成部と、前記検出信号に基づいて前記回転操作部の回転に係わる情報を取得する処理を行う回転情報処理部とを有し、前記回転操作部が前記基台に向かって押圧されると前記回転操作部と前記基台との距離が変化し、前記押圧を解除すると前記距離が前記押圧前に戻り、前記押圧によって前記回転操作部と前記基台との距離が変化すると前記固定電極と前記可動電極との距離が変化し、前記押圧による前記検出信号の変化に基づいて、前記回転操作部の前記押圧に係わる情報を取得する処理を行う押圧情報処理部を有する。前記回転操作部と前記基台は、前記回転操作部の回転の軸方向と垂直な平面部をそれぞれ有する。前記回転操作部が前記軸方向と平行な方向へ前記基台に向かって押圧されると、前記回転操作部の前記平面部と前記基台の前記平面部との距離が変化し、前記押圧を解除すると、前記平面部間の距離が前記押圧前に戻る。前記固定電極は、前記基台の前記平面部に設けられ、前記可動電極は、前記回転操作部の前記平面部に設けられる。上記入力装置は、前記回転操作部の回転軸を中心として円状に等間隔に並んだＮ組の前記固定電極群と、前記基台において前記Ｎ組の固定電極群と隣接して設けられ、前記回転軸を中心とする円環形状に形成され、前記回転操作部の回転に依らない一定の静電容量を持つキャパシタが前記可動電極との間に形成される駆動電極と、前記駆動電極に駆動電圧を供給する駆動部とを有する。前記固定電極群は、前記回転軸を中心として円弧状に等間隔に並んだＫ個の前記固定電極を含む。前記固定電極群に含まれる前記Ｋ個の固定電極において、前記回転軸を中心とした所定の円周方向における順番が第ｉ番目（ｉは１からＫまでの整数を示す。）の固定電極を第ｉ固定電極とした場合に、前記Ｎ組の固定電極群に含まれるＮ個の前記第ｉ固定電極と前記可動電極との間には、共通の静電容量を持つキャパシタがそれぞれ形成される。前記Ｎ組の固定電極群は、それぞれ連続して並んだ複数の前記固定電極群からなるＭ個のグループに分かれている。前記検出信号生成部は、前記第１固定電極乃至第Ｋ固定電極に対応した第１検出信号乃至第Ｋ検出信号を、前記Ｍ個のグループのそれぞれについて生成する。一の前記グループについて生成される前記第ｉ検出信号は、前記駆動電極への前記駆動電圧の供給により、当該一のグループに所属する複数の前記第ｉ固定電極と前記可動電極との間に形成される複数のキャパシタに蓄積された電荷の和に応じた信号である。前記回転情報処理部は、前記駆動電極へ前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、当該記駆動電圧の供給に伴って前記Ｍ個のグループのそれぞれについて生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号に基づいて、前記回転に係わる情報を取得する。前記押圧情報処理部は、前記駆動電極へ前記駆動電圧を供給するように前記駆動部を制御し、当該駆動電圧の供給に伴って生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号の和を、前記Ｍ個のグループについてそれぞれ算出し、前記Ｍ個のグループについて算出したＭ個の前記和に基づいて、前記Ｍ個のグループに対応した前記基台上のＭ個の領域への前記押圧に係わる情報をそれぞれ取得する。
上記の構成によれば、前記駆動電極への前記駆動電圧の供給に伴って前記Ｍ個のグループのそれぞれについて生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号に基づいて、前記回転に係わる情報が取得される。また、前記駆動電極への前記駆動電圧の供給に伴って生成される前記第１検出信号乃至第Ｋ検出信号の和が、前記Ｍ個のグループについてそれぞれ算出され、前記Ｍ個のグループについて算出されたＭ個の前記和に基づいて、前記Ｍ個のグループに対応した前記基台上のＭ個の領域への前記押圧に係わる情報がそれぞれ取得される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、機械的なスイッチ機構を用いない簡易な構成で回転操作と押圧操作を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る入力装置の表面の外観を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る入力装置の裏面の外観を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る入力装置の分解斜視図である。
【図４】図１のＸ−Ｘ線の切断端面図である。図４Ａは切断端面の全体を示し、図４Ｂは切断端面の一部を拡大して示す。
【図５】回転操作部の一部の拡大斜視図である。
【図６】回転操作部、可動電極及びスペーサシートを裏面側から観た斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る入力装置における固定電極群及び駆動電極の一例を示す図である。
【図８】対向配置された固定電極群と可動電極との平面視における重なりを説明するための図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る入力装置の全体的な構成の一例を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る入力装置における回転操作の検出原理を説明するための図である。図１０Ａは、検出信号が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。図１０Ｂは、逆相の変化を示す２つの検出信号の差が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。
【図１１】第１の実施形態に係る入力装置における押圧操作の検出原理を説明するための図であり、固定電極群と可動電極との距離が比較的遠い場合を示す。図１１Ａは、対向配置された固定電極群と可動電極とを模式的に表わした図である。図１１Ｂは、検出信号が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。図１１Ｃは、逆相の変化を示す２つの検出信号の差が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。
【図１２】第１の実施形態に係る入力装置の押圧操作における検出原理の説明に供する図であり、固定電極群と可動電極との距離が比較的近い場合を示す。図１２Ａは、対向配置された固定電極群と可動電極とを模式的に表わした図である。図１２Ｂは、検出信号が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。図１２Ｃは、逆相の変化を示す２つの検出信号の差が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る入力装置における固定電極群及び駆動電極の一例を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る入力装置の全体的な構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る入力装置について説明する。本実施形態に係る入力装置は、例えば回転エンコーダとして回転操作の検出が可能であるとともに、押圧操作の検出が可能である。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
まず、図１から図９を参照して、本発明の第１の実施形態に係る入力装置１について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る入力装置１の表面の外観を示す図であり、図２は入力装置１の裏面の外観を示す図である。
図１及び図２に示すように、入力装置１の外観は、例えば、薄肉長方形状を呈している。入力装置１の表面側には外観パネル３が設けられ、裏面側には基板４が設けられている。外観パネル３には、例えば、円形の開口部３ａが形成されている。この開口部３ａには、回転操作部２０のダイヤル部２２が露出している。
【００１８】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る入力装置１の分解斜視図である。図４は、図１のＸ−Ｘ線の切断端面図である。なお、図３では、基板４に形成された固定電極群５０を概略的に図示している。
図３に示すように、外観パネル３と基板４との間には、表面側から順に、主にフレーム１０、回転操作部２０、可動電極３０及びスペーサシート４０の各構成要素が設けられている。基板４に形成された固定電極群５０が、スペーサシート４０を介して可動電極３０と対向する。以下、各構成要素について順に説明する。
【００１９】
図３及び図４に示すように、フレーム１０は、概ね長方形状の板部材である。フレーム１０は、外観パネル３と基板４との間隔を保持する部材である。フレーム１０には、外観パネル３の開口部３ａよりも開口径の大きい円形の開口部１０ａが形成される。この開口部１０ａ内には、回転操作部２０が回転自在に収容される。
外観パネル３と基板４とフレーム１０は、入力装置１の基台５を構成しており、この基台５において回転操作部２０が回転自在に保持される。
【００２０】
図５は、回転操作部２０の一部の拡大斜視図である。
図５に示すように、回転操作部２０は、概ね円盤状の部材であり、手指で回転操作するためのダイヤル部２２と、ダイヤル部２２の周囲に拡径され、複数の円弧部が連なるように形成されたフランジ部２４とを有する。ダイヤル部２２には、手指の掛かりを良くするために複数の溝部２３が形成されている。回転操作部２０は、回転軸２１（図４）を中心として回転する。
【００２１】
図６は、回転操作部２０、可動電極３０及びスペーサシート４０を裏面側から観た斜視図である。
図４及び図６に示すように、回転操作部２０の裏面には、回転軸２１に対して垂直な平面部２５が形成されており、この平面部２５に可動電極３０が取り付けられる。可動電極３０は、基板４に形成された固定電極群５０との間にキャパシタを形成する。このキャパシタの静電容量は、回転操作部２０の回転に伴って変化する。可動電極３０は、概ねリング状に形成された導体の板であって、内縁部３１が円形に形成され、外縁部３２が正弦波状の凹凸を持つ波形に形成されている。
【００２２】
図３及び図４に示すように、回転操作部２０と基板４との間には、スペーサシート４０が介設されている。回転操作部２０の裏面には、回転軸２１を中心とする４つの同心円を成して基板４側へ突出した４つの突起部（２６〜２９）が形成される。同心円の径は突起部２６が最も小さく、突起部２６，２７，２８，２９の順番で大きくなっている。可動電極３０が取り付けられる平面部２５は、突起部２８と突起部２９の間に位置する。回転操作部２０に押圧力が加わっていない状態において、内側の３つの突起部（２６〜２９）はスペーサシート４０に当接するが、最も外側の突起部２９はスペーサシート４０からやや離れた位置に浮いている。
【００２３】
基板４は、概ね長方形の形状を持つ絶縁体の板であり、回転操作部２０と対向した表側の平面部に固定電極群５０が設けられている。固定電極群５０は、例えば、基板４の平面部において電子回路（後述する検出信号生成部６０，処理部７０，記憶部８０など）を接続するプリント配線とともに形成された導体の薄膜である。
【００２４】
図４Ｂにおいて示すように、スペーサシート４０で覆われた基板４の固定電極群５０と可動電極３０との間には、隙間３５が形成される。回転操作部２０が基板４に向かって押圧されると、この隙間３５が変化し、回転操作部２０と基板４との距離が短くなる。すなわち、押圧力を受けた回転操作部２０に弾性変形が生じ、スペーサシート４０からやや離れた位置に浮いていた突起部２９が基板４に向かって近づく。回転操作部２０の押圧を解除すると、回転操作部２０の弾性力によって突起部２９が基板４から離れる方向に動き、回転操作部２０と基板４との距離は押圧前に戻る。押圧によって回転操作部２０と基板４との距離が変化すると、それぞれの平面部に設けられた固定電極群５０と可動電極３０との距離が変化し、その結果、これらの間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する。本実施形態に係る入力装置１は、固定電極群５０と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量が回転操作部２０の押圧によって変化することを利用して押圧操作を検出する。
なお、図示の例では、回転操作部２０が押圧によって弾性変形するが、本発明の他の例では基板の方が弾性変形してもよいし、回転操作部と基板の両方が弾性変形してもよい。
【００２５】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る入力装置における固定電極群５０の一例を示す図である。
図７に示すように、基板４の平面部には、回転操作部２０の回転軸２１を中心として円状に等間隔に並んだ１６組の固定電極群５０が形成される。１組の固定電極群５０は、１周の略１／１６の角度範囲を占める。
【００２６】
個々の固定電極群５０は、回転操作部２０の回転軸２１を中心として円弧状に等間隔に並んだ４個の固定電極（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を含む。この固定電極（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、略扇形状を呈しており、１周の略１／６４の角度範囲を占める。
以下の説明では、１組の固定電極群５０に含まれる４個の固定電極（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において、回転軸２１を中心とした図７の右回りの円周方向における順番が第ｉ番目（ｉは１から４までの整数を示す。）の固定電極を「第ｉ固定電極」と記す場合がある。すなわち、図７における「Ａ」が「第１固定電極」であり、「Ｂ」が「第２固定電極」であり、「Ｃ」が「第３固定電極」であり、「Ｄ」が「第４固定電極」である。
【００２７】
第１固定電極Ａ，第２固定電極Ｂ，第３固定電極Ｃ及び第４固定電極Ｄは、可動電極３０との間にそれぞれ静電容量が異なるキャパシタを形成する。これらのキャパシタの静電容量は、回転操作部２０の回転操作に伴って変化する。
【００２８】
また、図７において示すように、基板４において円状に並んだ１６組の固定電極群５０の内側には、これらの固定電極群５０に隣接して、駆動電極９０が設けられている。駆動電極９０は、基板４の平面部において、回転操作部２０の回転軸２１を中心として円環状に形成される。図７の例において、駆動電極９０は、第１部分駆動電極Ｅ、第２部分駆動電極Ｆ、第３部分駆動電極Ｇ、及び第４部分駆動電極Ｈの４つの領域に区分されている。各々の部分駆動電極（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）は円弧状を呈している。可動電極３０と各部分駆動電極（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）との間に形成されるキャパシタの静電容量は、回転操作部２０の回転に依らず一定である。
【００２９】
図８は、対向配置された固定電極群５０と可動電極３０との平面視における重なりを説明するための図である。図８では、理解を容易にするため、円弧状に曲ったそれぞれの電極の縁部を直線状に延びた状態で表わしている。
図８において示すように、可動電極３０の外縁部３２に形成される周期的な正弦波状の波形の部分は、固定電極群５０の各固定電極（Ａ〜Ｄ）と平面視において重なりを有している。固定電極（Ａ〜Ｄ）と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量は、この平面視における重なりの面積に略比例する。回転操作に応じて可動電極３０が回転すると、外縁部３２の波形の位置が固定電極（Ａ〜Ｄ）に対して相対的に変化するため、固定電極（Ａ〜Ｄ）と可動電極３０との重なりの面積が変化し、これにより、固定電極（Ａ〜Ｄ）と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する。
【００３０】
可動電極３０の周期的な波形の部分の１サイクル分に相当する領域は、図８において示すように、１組の固定電極群５０と略同じ角度範囲（１周の１／１６）を占めている。すなわち、外縁部３２の波形の繰り返し周期と固定電極（Ａ〜Ｄ）の繰り返し周期が一致している。
従って、１つの固定電極（Ａ〜Ｄ）に着目すると、この固定電極と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量は、回転操作部２０の回転に伴って正弦波状に変化する。この静電容量は、回転操作部２０を１回転する間に１６サイクルの周期的な変化を生じる。
また、１組の固定電極群５０に含まれる４つの固定電極（Ａ〜Ｄ）に着目すると、各固定電極（Ａ〜Ｄ）と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量は、回転操作部２０の回転に伴って、それぞれ異なる位相で正弦波状に変化する。例えば、図８の矢印の方向へ可動電極３０が回転する場合、第１固定電極Ａと可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量の位相が最も進んでおり、この位相は第１固定電極Ａ，第２固定電極Ｂ，第３固定電極Ｃ，第４固定電極Ｄの順番で９０°ずつ遅れる。
【００３１】
図８に示すように、１６組の固定電極群５０に含まれる１６個の第ｉ固定電極（ｉは１から４までの整数を示す。）と可動電極３０とは、平面視における重なり面積がほぼ同じになる。そのため、１６個の第ｉ固定電極と可動電極３０との間には、共通の静電容量を持つキャパシタがそれぞれ形成される。すなわち、１６個の第１固定電極Ａと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタは、略等しい静電容量を持つ。１６個の第２固定電極Ｂと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタは、略等しい静電容量を持つ。１６個の第３固定電極Ｃと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタは、略等しい静電容量を持つ。１６個の第４固定電極Ｄと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタは、略等しい静電容量を持つ。
【００３２】
４つの部分駆動電極（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）からなる円環状の駆動電極９０は、図８に示す平面視において、可動電極３０の内側の円環状部分と重なりを有しており、両者の重なりの面積は、回転操作部２０の回転に依らず一定となる。そのため、各部分駆動電極（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量は、回転操作部２０の回転に依らず一定となる。
【００３３】
図９は、第１の実施形態に係る入力装置１の全体的な構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る入力装置１は、上述した構成に加えて、検出信号生成部６０と、処理部７０と、記憶部８０と、駆動部１００を有する。
【００３４】
検出信号生成部６０は、１６組の固定電極群５０と可動電極３０との間に形成される一群のキャパシタの静電容量に応じた一群の検出信号を生成する。具体的には、検出信号生成部６０は、１６個の第１固定電極Ａと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタの静電容量に応じた第１検出信号ＳＡ、１６個の第２固定電極Ｂと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタの静電容量に応じた第２検出信号ＳＢ、１６個の第３固定電極Ｃと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタの静電容量に応じた第３検出信号ＳＣ、及び、１６個の第４固定電極Ｄと可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタの静電容量に応じた第４検出信号ＳＤをそれぞれ生成する。
【００３５】
図８，図９において示すように、１６個の第ｉ固定電極（ｉは１から４までの整数を示す。）は、基板４に形成された配線パターンによって電気的に接続される。すなわち、１６個の第１固定電極Ａが共通の配線に接続され、１６個の第２固定電極Ｂが共通の配線に接続され、１６個の第３固定電極Ｃが共通の配線に接続され、１６個の第４固定電極Ｄが共通の配線に接続される。
【００３６】
後述する駆動部１００によって部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）に所定の駆動電圧が供給されると、１６個の第ｉ固定電極と可動電極３０との間に形成される１６個のキャパシタには、それぞれ静電容量に応じた電荷が蓄積される。上述したように、これらの１６個のキャパシタはほぼ等しい静電容量を持つため、１６個のキャパシタにはほぼ等しい電荷が蓄積される。検出信号生成部６０は、その１６個のキャパシタに蓄積される電荷の和に応じた信号を第ｉ検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）として生成する。
【００３７】
具体的には、検出信号生成部６０は、可動電極３０を介して部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）と１６個の第ｉ固定電極との間に形成されるキャパシタの静電容量に応じた信号を、第ｉ検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）として生成する。このキャパシタは、部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）と可動電極３０との間に形成される固定容量のキャパシタと、可動電極３０と１６個の第ｉ固定電極との間に形成される可変容量のキャパシタとが直列に接続された合成キャパシタである。駆動部１００から供給される駆動電圧によってこの合成キャパシタに所定の電圧変化が生じると、検出信号生成部６０は、所定の電圧変化に起因した合成キャパシタの電荷の変化量を検出し、その検出結果を第ｉ検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）として生成する。従って、第ｉ検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）は、回転操作部２０の回転に依らず一定の静電容量の成分（図１０ＡのオフセットＯｆｓ）と、回転操作部２０の回転に応じて周期的に変化する静電容量の成分とを加算した信号となる。
【００３８】
検出信号生成部６０は、例えば、静電容量−電圧変換回路（ＣＶ変換回路）と、その出力電圧をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路を含んで構成される。
【００３９】
駆動部１００は、駆動電極９０を構成する４つの部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）に所定の駆動電圧を供給する。回転操作部２０の回転角度を検出する場合、駆動部１００は、全ての部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）に駆動電圧を供給する。他方、回転操作部２０への押圧操作を検出する場合、駆動部１００は、個々の部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）に駆動電圧を供給する。
【００４０】
処理部７０は、入力装置１の全体的な動作を制御や信号処理などを行う回路であり、例えば記憶部８０に格納されたプログラムに基づいて処理を実行するコンピュータを含んで構成される。処理部７０による処理の少なくとも一部は、専用のハードウェア（ＡＳＩＣ等）で行ってもよい。
【００４１】
図９の例において、処理部７０は、回転操作の検出に関する処理を行う回転情報処理部７１と、押圧操作の検出に関する処理を行う押圧情報処理部７２を有する。
【００４２】
回転情報処理部７１は、検出信号生成部６０において生成される一群の検出信号（第１検出信号ＳＡ，第２検出信号ＳＢ，第３検出信号ＳＣ，第４検出信号ＳＤ）に基づいて、回転操作部２２の回転に係わる情報を取得する処理を行う。回転情報処理部７１は、４つの部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）の全てに駆動電圧を供給するように駆動部１００を制御し、この駆動電圧の供給に伴って生成される第１検出信号ＳＡ，第２検出信号ＳＢ，第３検出信号ＳＣ及び第４検出信号ＳＤに基づいて、回転操作部２０の回転に係わる情報（例えば回転角度）を取得する。なお、回転情報処理部７１は、４つの部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）の一部にのみ駆動電圧を供給するように駆動部１００を制御してもよい。
【００４３】
押圧情報処理部７２は、回転操作部２０が基板４に向かって押圧されることによる検出信号生成部６０の検出信号の変化に基づいて、回転操作部２０の押圧に係わる情報を取得する処理を行う。具体的には、押圧情報処理部７２は、４つの部分駆動電極（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）から順番に１つの部分駆動電極を選択し、選択した１つの部分駆動電極へ駆動電圧を供給するように駆動部１００を制御する。１つの部分駆動電極へ駆動電圧を供給したことに伴って、検出信号生成部６０により一群の検出信号（第１検出信号ＳＡ，第２検出信号ＳＢ，第３検出信号ＳＣ，第４検出信号ＳＤ）が生成されると、押圧情報処理部７２は、これらの検出信号の和（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）を算出する。押圧情報処理部７２は、この算出した和に基づいて、駆動電圧が供給された１つの部分駆動電極に対応する基台４上の一領域への押圧に係わる情報を取得する。例えば、押圧情報処理部７２は、一群の検出信号の和（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）と所定のしきい値とを比較した結果に基づいて、基台４上の一領域が押圧されたか否かを判定する。
【００４４】
また、押圧情報処理部７２は、押圧の開始を判定したときから押圧の終了を判定したときまでの押圧期間に回転情報処理部７１が取得した回転の情報に基づいて、押圧期間における回転操作部２０の回転角度の変化量を算出する。算出した回転角度の変化量が所定の角度より小さい場合、押圧情報処理部７２は、回転操作部２０の回転が停止した状態で押圧操作がなされたと判定する。他方、算出した回転角度の変化量が所定の角度より大きい場合、押圧情報処理部７２は、回転操作部２０が回転した状態で押圧操作がなされたと判定する。例えば、処理部７０は、回転操作部２０の回転が停止した状態で押圧操作がなされたと判定した場合、正常な押圧操作がなされたとみなして、押圧操作に応じた処理を実行する。他方、処理部７０は、回転操作部２０が回転した状態で押圧操作がなされたと判定した場合、ユーザの意図しない押圧操作がなされたとみなして、この押圧操作に応じた処理を実行しない（押圧操作を無視する）。
これにより、回転操作部２０の回転が停止した状態での意図的な押圧操作であるか否かを的確に判別できる。
【００４５】
次に、上述した構成を有する第１の実施形態に係る入力装置１における回転操作の検出及び押圧操作の検出について説明する。
【００４６】
（回転操作の検出）
図１０は、第１の実施形態に係る入力装置１における回転操作の検出原理の説明するための図である。図１０Ａは、各検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。図１０Ｂは、逆相の変化を示す２つの検出信号の差（ＳＡ−ＳＣ、及び、ＳＢ−ＳＤ）が回転操作に伴って変化する様子を表わしたグラフである。
【００４７】
図１から図３に示すように、本実施形態に係る入力装置１では、回転操作部２０のダイヤル部２２をその周方向に沿って手指で回転させることで入力が行われる。回転操作部２０が回転すると、可動電極３０と各固定電極（Ａ〜Ｄ）との平面視における重なりの面積（図８）が変化することにより、可動電極３０と各固定電極（Ａ〜Ｄ）との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化する。
【００４８】
回転操作を検出する場合、駆動部１００は、４つの部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）の全てに例えば同一の駆動電圧を供給する。駆動電圧の供給に伴って検出信号生成部６０が生成する４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）は、固定電極群５０に含まれる４つの固定電極（Ａ〜Ｄ）と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量に応じた信号となる。４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）は、概ね次の式で表わされる。
【００４９】
ＳＡ  ＝  Ｋ・ｃｏｓ（１６θ）＋Ｏｆｓ      …（１）
ＳＢ  ＝  Ｋ・ｓｉｎ（１６θ）＋Ｏｆｓ      …（２）
ＳＣ  ＝  −Ｋ・ｃｏｓ（１６θ）＋Ｏｆｓ    …（３）
ＳＤ  ＝  −Ｋ・ｓｉｎ（１６θ）＋Ｏｆｓ    …（４）
【００５０】
ここで、「θ」は回転操作部２０の回転角度を示し、「Ｋ」は比例定数を示し、「Ｏｆｓ」はオフセット値を示す。上式において「θ」に「１６」が乗ぜられていることから、回転操作部２０が１回転する間に、各検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）には１６サイクルの変化が生じることが分かる。
【００５１】
図１０Ａにおいて示すように、４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）には、ほぼ共通のオフセット値Ｏｆｓが加わる。また、４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）は、互いの位相が９０°又は１８０°ずれており、それぞれ異なった値を持つ。
【００５２】
位相が１８０°ずれた第１検出信号ＳＡと第３検出信号ＳＣとの差「ＳＡ−ＳＣ」、及び、位相が１８０°ずれた第２検出信号ＳＢと第４検出信号ＳＤとの差「ＳＢ−ＳＤ」は、それぞれ次の式で表わされる。
【００５３】
ＳＡ−ＳＣ  ＝  ２Ｋ・ｃｏｓ（１６θ）    …（５）
ＳＢ−ＳＤ  ＝  ２Ｋ・ｓｉｎ（１６θ）    …（６）
【００５４】
「ＳＡ−ＳＣ」，「ＳＢ−ＳＤ」の振幅は、図１０Ｂにおいて示すように、元の検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）の略２倍となる。
【００５５】
式（５），（６）から、「θ」は次の式で表わされる。
θ  ＝  （１／１６）・Ａｔａｎ２｛（ＳＡ−ＳＣ），（ＳＢ−ＳＤ）｝  …（７）
【００５６】
なお、式（７）に含まれる関数「ｙ＝Ａｔａｎ２（ａ，ｂ）」は、アークタンジェント関数「Ａｔａｎ（ｂ／ａ）」を満たし、かつ、変数ａ，ｂの正負に基づいて値域が決定される−π＜ｙ≦πの条件を満たすｙを演算するものである。
【００５７】
回転情報処理部７１は、式（５）で示される「ＳＡ−ＳＣ」と式（６）で示される「ＳＢ−ＳＤ」の極性や値の変化に基づいて、回転操作部２０の回転方向を判定する。
また、回転情報処理部７１は、起点となる位置からの回転操作によって検出信号の差「ＳＡ−ＳＣ」（若しくは「ＳＢ−ＳＤ」）に生じる周期的変化のサイクル数と、式（７）により計算した「θ」とに基づいて、当該起点となる位置からの回転操作部２０の回転角度を計算する。
【００５８】
（押圧操作の検出）
次に、回転操作部２０に対する押圧操作の検出について説明する。
図１１及び図１２は、第１の実施形態に係る入力装置における押圧操作の検出原理を説明するための図である。図１１は、固定電極群と可動電極との距離が比較的遠い場合を示し、図１２はこの距離が比較的近い場合を示す。
【００５９】
図４Ｂ及び図７に示すように、可動電極３０と固定電極群５０との間には、隙間３５が形成されている。回転操作部２０のダイヤル部２２が基板４に向かって押圧されると、回転操作部２０に弾性変形が生じ、回転操作部２０と基板４との距離が短くなり、隙間３５が狭くなる。回転操作部２０への押圧が解除されると、弾性力によって回転操作部２０が元の位置へ移動し、上記距離が押圧前に戻る。このように回転操作部２０と基板４との距離が変化すると、固定電極群５０と可動電極４０との距離が変化し、固定電極群５０と可動電極４０との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化するため、検出信号生成部６０が生成する４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）が変化する。すなわち、回転操作部２０への押圧操作に応じて、４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）が変化する。
【００６０】
図１１Ａに示すように可動電極３０と固定電極群５０との距離が比較的遠い場合には、この電極間に形成されるキャパシタの静電容量が比較的小さくなる。従って、図１１Ｂに示すように、検出信号生成部６０が生成する４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）の振幅は小さくなる。また、図１１Ｃに示すように、検出信号の差（ＳＡ−ＳＣ、ＳＢ−ＳＤ）の振幅も小さくなる。
他方、図１２Ａに示すように可動電極３０と固定電極群５０との距離が比較的近い場合には、この電極間に形成されるキャパシタの静電容量が比較的大きくなる。従って、図１２Ｂに示すように４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）の振幅は大きくなり、図１２Ｃに示すように検出信号の差（ＳＡ−ＳＣ、ＳＢ−ＳＤ）の振幅も大きくなる。
従って、検出信号生成部６０が生成する４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）の振幅に基づいて、回転操作部２０に押圧操作がなされたか否かを判定することが可能である。
【００６１】
押圧操作を検出する場合、駆動部１００は、４つの部分駆動電極（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）から順番に１つの部分駆動電極を選択し、選択した１つの部分駆動電極へ駆動電圧を供給する。押圧情報処理部７２は、この駆動電圧の供給に伴って生成される４つの検出信号（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ）に基づいて、押圧操作の有無を判定する。例えば、押圧情報処理部７２は、４つの検出信号の和（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）が所定のしきい値を超える場合、駆動電圧が供給された１つの部分駆動電極に対応する基台４上の一領域に押圧操作がなされたと判定する。押圧情報処理部７２は、４つの部分駆動電極（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）へそれぞれ駆動電圧が供給される度に、４つの検出信号の和（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）としきい値との比較に基づいて、押圧操作の有無を判定する。
【００６２】
なお、回転操作部２０のダイヤル部２２を手指で操作する際の力の与え方は個人によってばらつきがあるため、上述した押圧判定のしきい値が低い場合、回転操作を押圧操作と誤判定し易くなる可能性がある。そこで、押圧情報処理部７２は、押圧操作がなされたと判定した期間における回転操作部２０の回転角度に応じて、停止状態での押圧操作であるのか否かを判定する。すなわち、押圧情報処理部７２は、押圧の開始を判定したときから押圧の終了を判定したときまでの押圧期間に回転情報処理部７１が取得した回転の情報に基づいて、押圧期間における回転操作部２０の回転角度の変化量を算出し、当該算出した回転角度の変化量が所定の角度より小さい場合、回転操作部２０の回転が停止した状態で押圧操作がなされたと判定する。これにより、回転操作部２０の回転が停止した状態での意図的な押圧操作とそれ以外の操作を判別できるため、回転操作を押圧操作と誤判定するケースを減らすことができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る入力装置１によれば、回転操作部２０が基板４に向かって押圧されると、当該押圧によって回転操作部２０と基板４との距離が変化し、固定電極群５０と可動電極３０との距離が変化する。これにより固定電極群５０と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量が変化するため、検出信号が変化する。また、回転操作部２０に対する押圧が解除されると、固定電極群５０と可動電極３０との距離が押圧前に戻るため、押圧により変化した検出信号が押圧前の状態に戻る。すなわち、押圧の有無に応じて検出信号が変化する。押圧情報処理部７２では、この押圧による検出信号の変化に基づいて、回転操作部２０の押圧に係わる情報を取得する処理が行われる。従って、スイッチ機構などの追加部品を設けなくても、回転操作部２０の押圧に係わる情報の取得が可能となるため、簡易な構成で回転操作と押圧操作の両方を検出することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る入力装置１によれば、固定電極群５０が設けられた基板４の平面部と、可動電極３０が設けられた回転操作部２０の平面部２５とが、共に回転軸２１の方向と垂直であるため、基板４の平面部と回転操作部２０の平面部２５とを近づけても、基板４に対する回転操作部２０の回転が妨げられない。すなわち、回転操作部２０の回転軸２１の方向における入力装置１の外形の厚みを薄型化できる。
また、基板４の平面部と回転操作部２０の平面部２５とを近づけることで、固定電極群５０と可動電極３０との距離が短くなり、これらの間に形成されるキャパシタの静電容量が大きくなる。すなわち、入力装置１の外形の薄型化を図りつつ、キャパシタの静電容量を大きくすることが可能となり、検出信号生成部６０で生成される検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の感度を高くすることができる。
更に、入力装置１の薄型化を妨げることなく基板４及び回転操作部２０の平面部の面積を広げられるため、固定電極群５０及び可動電極３０の面積を大きくすることができる。これにより、キャパシタの静電容量を更に大きくすることが可能となり、検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の感度を高めることができる。
しかも、入力装置１の外形の薄型化によって基板４の平面部と回転操作部２０の平面部２５とが近づくと、固定電極群５０と可動電極３０との距離が僅かに変化してもキャパシタの静電容量が大きく変化するようになる。すなわち、押圧に対する検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の変化が大きくなる。そのため、押圧操作の検出感度を高めることができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る入力装置１によれば、回転操作部２０及び基板４の少なくとも一方が押圧操作により弾性変形することで、基板４の平面部と回転操作部２０の平面部２５との距離が押圧力に応じて変化し、これにより、検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）が押圧力に応じて変化する。従って、回転操作部２０に対する押圧力を簡易な構成で検出できる。
【００６６】
また、本実施形態に係る入力装置１によれば、固定電極群５０を構成する４つの固定電極（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と可動電極３０との間に形成される４つのキャパシタの静電容量がそれぞれ異なっており、この４つのキャパシタの静電容量に応じた４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）が検出信号生成部６０において生成される。押圧情報処理部７２では、この４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の和に基づいて、回転操作部２０への押圧に係わる情報が取得される。４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の和を算出すると、その算出結果には押圧操作に伴う個々の検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の変化が足し合わされるため、押圧操作に伴う大きな変化が表れる。従って、当該和の算出結果に基づいて、回転操作部２０への押圧に係わる情報を感度よく取得することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る入力装置１によれば、押圧情報処理部７２において押圧操作が判定された場合、その押圧の開始を判定したときから押圧の終了を判定したときまでの押圧期間に回転情報処理部７１で取得された回転の情報に基づいて、押圧期間における回転操作部２０の回転角度の変化量が算出される。そして、当該算出された回転角度の変化量が所定の角度より小さい場合、回転操作部２０の回転が停止した状態で押圧操作がなされたと判定される。従って、回転操作部２０の回転が停止した状態で意図的な押圧操作がなされたか否かを的確に判別することができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る入力装置１によれば、押圧操作によって検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の振幅が変化しても、回転の角度「θ」は式（７）において示すように検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）の比に基づいて算出されるため、押圧操作に影響を受けることなく正確な回転の角度を求めることが可能である。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
次に、図１３及び図１４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る入力装置２について説明する。上述した入力装置１では、駆動電極９０を複数の部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ)に分割することで複数の部位への押圧操作が検出されるが、本実施形態に係る入力装置２では、複数の固定電極群５０を複数のグループに分割することで複数の部位への押圧操作が検出される。
【００７０】
図１３は、第２の実施形態に係る入力装置２における固定電極群５０及び駆動電極２９０の一例を示す図である。図１４は、第２の実施形態に係る入力装置２の全体的な構成の一例を示す図である。
本実施形態に係る入力装置２は、上述した入力装置１における駆動電極９０（図７）を駆動電極２９０（図１３）に置き換え、駆動部１００（図９）を駆動部１００Ａ（図１４）に置き換え、検出信号生成部６０（図９）を検出信号生成部６０Ａ（図１４）に置き換え、回転情報処理部７１（図９）を回転情報処理部７１Ａ（図１４）に置き換えたものであり、他の構成は入力装置１と同様である。以下では、入力装置１と異なる構成を中心に説明する。
【００７１】
駆動電極２９０は、基板４において円状に等間隔で並んだ１６組の固定電極群５０の内側に隣接して設けられており、回転軸２１を中心とする円環形状に形成される。図１３の例において、駆動電極２９０は、図７に示す駆動電極９０を４つに分割せずに一体とした円環形状を持つ。駆動電極２９０と可動電極３０との間に形成されるキャパシタの静電容量は、回転操作部２０の回転に依らない一定の静電容量を持つ。
【００７２】
駆動部１００Ａは、処理部７０の制御に従って、駆動電極２９０に所定の駆動電圧を供給する。
【００７３】
図１３において示すように、円状に並んだ１６組の固定電極群５０は、それぞれ連続して並んだ４組の固定電極群５０からなる４つのグループ５１，５２，５３，５４に分かれている。
【００７４】
同一のグループ（５１〜５４）に属する４個の第ｉ固定電極（ｉは１から４までの整数を示す。）は、図１４において示すように、基板４に形成された配線パターンによって電気的に接続される。すなわち、同一のグループに属する４個の第１固定電極Ａが共通の配線に接続され、同一のグループに属する４個の第２固定電極Ｂが共通の配線に接続され、同一のグループに属する４個の第３固定電極Ｃが共通の配線に接続され、同一のグループに属する４個の第４固定電極Ｄが共通の配線に接続される。
【００７５】
検出信号生成部６０Ａは、固定電極群５０を構成する４つの固定電極（第１固定電極Ａ，第２固定電極Ｂ，第３固定電極Ｃ及び第４固定電極Ｄ）に対応した４つの検出信号（第１検出信号ＳＡ，第２検出信号ＳＢ，第３検出信号ＳＣ，第４検出信号ＳＤ）を、上述した４つのグループ５１，５２，５３，５４のそれぞれについて生成する。
【００７６】
１つのグループ（５１〜５４）について検出信号生成部６０Ａが生成する第ｉ検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）は、駆動電極２９０への駆動電圧の供給により、当該１つのグループ（５１〜５４）に所属する４つの第ｉ固定電極と可動電極３０との間に形成される４つのキャパシタに蓄積された電荷の和に応じた信号である。
【００７７】
例えば検出信号生成部６０Ａは、図１４において示すように、グループ５１に対応した４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）を生成する第１検出信号生成部６１と、グループ５２に対応した４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）を生成する第２検出信号生成部６１と、グループ５３に対応した４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）を生成する第３検出信号生成部６３と、グループ５４に対応した４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）を生成する第４検出信号生成部６４を有する。第１検出信号生成部６１〜第４検出信号生成部６４の動作は、固定電極群５０の数が１６組から４組に変わっている点を除いて、既に説明した検出信号生成部６０と同様である。
【００７８】
回転情報処理部７１Ａは、駆動電極２９０へ駆動電圧を供給するように駆動部１００を制御し、当該記駆動電圧の供給に伴って４つのグループ（５１〜５４）のそれぞれについて生成される４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）に基づいて、回転に係わる情報を取得する。例えば、回転情報処理部７１Ａは、４つのグループ（５１〜５４）について生成された４つの第１検出信号ＳＡの和、４つのグループ（５１〜５４）について生成された４つの第２検出信号ＳＢの和、４つのグループ（５１〜５４）について生成された４つの第３検出信号ＳＣの和、並びに、４つのグループ（５１〜５４）について生成された４つの第４検出信号ＳＤの和をそれぞれ算出する。回転情報処理部７１Ａは、算出した４つの和を、既に述べた検出信号生成部６０（図９）による４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）とみなして、既に述べた回転情報処理部７１（図９）と同様の処理により、回転操作部２０の回転に係わる情報を取得する。
【００７９】
押圧情報処理部７２Ａは、駆動電極２９０へ駆動電圧を供給するように駆動部１００を制御し、当該駆動電圧の供給に伴って生成される第１検出信号ＳＡ〜第４検出信号ＳＤの和（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）を、４つのグループ（５１〜５４）についてそれぞれ算出する。押圧情報処理部７２Ａは、４つのグループ（５１〜５４）について算出した４つの和（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）に基づいて、４つのグループに対応した基板４上の４つの領域への押圧に係わる情報をそれぞれ取得する。例えば、押圧情報処理部７２Ａは、４つのグループ（５１〜５４）について算出した４つの和（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）をそれぞれ所定のしきい値と比較し、その比較結果に基づいて、４つのグループに対応した基板４上の４つの領域に対する押圧操作の有無をそれぞれ判定する。
【００８０】
第２の実施形態に係る入力装置２によれば、１６組の固定電極群５０が４つのグループ（５１〜５４）に分割され、４つグループ（５１〜５４）の各々について生成される４つの検出信号（ＳＡ〜ＳＤ）に基づいて、４つのグループ（５１〜５４）に対応した基板４上の４つの領域に対する押圧操作の情報がそれぞれ取得される。従って、第２の実施形態に係る入力装置１のように部分駆動電極（Ｅ〜Ｈ）へ順番に駆動電圧を供給する必要がなくなり、４つの領域における押圧操作の情報を一度に取得できるため、押圧に関する情報の取得に要する時間を短縮できる。
【００８１】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【００８２】
例えば、上述した実施形態において例として挙げた、固定電極群の数や、固定電極群に含まれる固定電極の数は任意であり、本発明はこの例に限定されない。固定電極群の数は１つでもよいし、固定電極の数は１つだけでもよい。また、検出可能な回転は１回転未満（回転角度の範囲が３６０°未満）でもよい。
【００８３】
また、上述した実施形態において例として挙げた固定電極や可動電極、駆動電極等の形状、配置は任意であり、本発明はこの例に限定されない。例えば、上述した実施形態の例では固定電極の内側に駆動電極が位置しているが、固定電極の外側に駆動電極が位置してもよい。
【００８４】
上述した実施形態における静電容量の検出は、静電容量に蓄積される電荷を検出するための電極（固定電極）と駆動電極とが独立に設けられた相互容量方式で行われているが、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、静電容量の検出を、駆動電極の不要な自己容量方式で行ってもよい。この場合、可動電極は一定の電位（例えばグランド）に接続される。
【符号の説明】
【００８５】
１，２…入力装置、３…外観パネル、４…基板、５…基台、１０…フレーム、２０…回転操作部、２５…平面部、３０…可動電極、５０…固定電極群、５１〜５４…固定電極群のグループ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…固定電極、６０，６０Ａ…検出信号生成部、７０…処理部、７１，７１Ａ…回転情報処理部、７２，７２Ａ…押圧情報処理部、９０…駆動電極、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ…部分駆動電極、１００，１００Ａ…駆動部、ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ…検出信号。
【図１】
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【図２】
0006496618.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006496618.tif 000008
【図８】
0006496618.tif 000009
【図９】
0006496618.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0006496618.tif 000012
【図１２】
0006496618.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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