CN101641571B - 旋转输入装置及使用该旋转输入装置的旋转检测装置 - Google Patents

旋转输入装置及使用该旋转输入装置的旋转检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明能够检测正确的旋转方向和旋转角度而不管周围环境。一种检测装置设置有沿第一圆的圆周具有等距电极(56)的等距电极保持板(52)以及具有沿与第一圆相对的第二圆的圆周布置的α个a相位电极和β个b相位电极的固定相位电极保持板(64)。当α等于或大于2时，a相位电极的任意两个处于沿第二圆的圆周上的旋转方向错开2π/N的整数倍的角度的位置。当β等于或大于2时，任意两个b相位电极处于沿第二圆的圆周上的旋转方向错开2π/N的整数倍的角度的位置。相位电极以这样的方式布置：使得b相位电极相对于a相位电极不处于沿第二圆的圆周上的旋转方向错开π/N的整数倍的角度的位置。

Description

旋转输入装置及使用该旋转输入装置的旋转检测装置
技术领域
本发明涉及旋转型输入装置，更具体而言，涉及一种能够通过其输入旋转信息的旋转输入装置以及利用该旋转输入装置的旋转传感器。 
背景技术
图1A是常规的旋转输入装置2的分解透视图，图1B是沿图1A的线B-B的剖视图。盘状旋转部件7由绝缘体形成，使用者可以通过将其手指3轻搭在盘状旋转部件7的顶部来流畅地转动旋转部件7。常规的旋转输入装置2能够检测由手指3引起的旋转部件7的旋转角度。 
在图1B所示的壳4的一部分中，形成有沿垂直于旋转部件7的方向(下面该方向将称为z方向)下陷的操作区域2A。在操作区域2A中，在例如八个圆周位置分别形成有凹陷8。在这些凹陷8中，分别设置八个电极6a、6b、6c、...、6h。在凹陷8中的电极6a至6h的表面上，层叠有绝缘片5，使得操作区域2A的整个区域上覆盖有绝缘片5。 
旋转轴16固定到形成在操作区域2A的中心处的轴承14上，旋转部件7可旋转地安装在旋转轴16上。旋转部件7薄至1mm或更薄，且由相对硬的树脂片例如PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)形成。 
旋转部件7的直径小于操作区域2A，且旋转部件7适于在操作区域2A中转动且同时在绝缘片5的表面上滑动。另外，绝缘片5和旋转部件7之间的摩擦阻力很小，允许旋转部件7平滑转动。 
在常规的旋转输入装置2中，如图1所示，当将手指3轻压在旋转部件7表面上时，转动手指3，旋转部件7会与手指3一起转动。这使使用者在转动旋转部件7时能够防止手指3太过离开操作区域2A。而且，由于用户能够操纵一机械旋转部件，其能够得到实际操作旋转输入装置2的感觉(一种通过操纵激发的操纵感或自信)。 
下面，将描述一种检测由手指3引起的旋转角度的方法。使手指3接近或与旋转部件7的表面接触，人体用作接地部件，在手指3和电极6a-6h中的任一个或邻近的一个之间产生静电电容C。平行板电容器的电容C可由下面给出的公式表示： 
C＝ε·S/d                 (1) 
其中ε是电极6和手指3之间的介电常数，S是电极6和手指3彼此相对的面积，d是彼此相对的电极6和手指3之间的距离。 
与旋转部件7一起朝向例如电极6a转动手指3，手指3与电极6a之间的距离d减小而面积S增加。结果，电容C的值增加，如公式(1)所示。相反，随着手指3在转动旋转部件时离开电极6a，距离d增加且相应地面积S减小。结果，电容C的值相应地减小。 
利用电容C的值的这些变化，旋转输入装置2能够检测旋转部件的旋转角度。专利文献1中给出了旋转输入装置2的细节。专利文献2中也描述了类似于旋转输入装置2的现有技术。 
专利文献1：日本专利申请特开No.2004-311196 
专利文献2：日本专利申请特开No.2005-149856 
发明内容
下面将描述两个问题。 
常规旋转输入装置2是这样的装置，如上所述，其通过检测使用者的身体部分例如使用者的手指3与电极6之间的电容的改变来检测旋转角度。然而，取决于使用者的手指3按压旋转部件7所施加的力的强度或角度，面积S变化很大，导致不能精确测量电容C。另一问题在于介电常数也可能随使用者的手指3的温度改变而变化。再一问题是不能检测旋转部件的旋转方向。 
解决问题的手段 
本发明的目的是提供一种电容型旋转输入装置，其中被检测的电容对周围环境的影响较不敏感；以及使用该输入装置的旋转传感器。 
根据本发明第一方面的一种旋转输入装置包括： 
外壳； 
盘形旋转部件，可旋转地支承到所述外壳； 
等距电极保持板，具有沿第一圆等距地间隔开的N个第一等距电极和沿着平行于所述第一圆的第二圆等距地间隔开的N个第二等距电极，所述等距电极保持板附着到所述旋转部件，所述N是等于或大于1的整数，且所述第 一和第二等距电极电互连；及 
相位电极保持板，具有沿以平行关系与所述第一圆相对的第三圆设置且电互连的α个a相位电极、沿以平行关系与所述第二圆相对的第四圆设置且电互连的β个b相位电极，以及分别电连接到所述a相位电极和所述b相位电极的第一和第二引线，所述相位电极保持板固定到所述外壳，所述α是等于或大于1的整数，且所述β是等于或大于1的整数； 
其中所述等距电极保持板和所述相位电极保持板设置成使得所述第一至第四圆的中心全部落在所述旋转部件的旋转中心线上，且所述旋转中心线以直角交叉分别由所述第一至第四圆定义的所有平面； 
其中当所述α等于或大于2时，任意两个所述a相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上； 
其中当所述β等于或大于2时，任意两个所述b相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；且 
其中相对于所述等距电极的布置来布置所述a相位电极和所述b相位电极，使得从所述等距电极保持板的在所述第一等距电极和所述a相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置到所述等距电极保持板的在所述第二等距电极和所述b相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置的角度可以是从π/N的整数倍位移预定角度ω的角度，其中ω大于0但小于π/N。 
根据本发明第二方面的一种旋转输入装置包括： 
外壳； 
盘形旋转部件，可旋转地支承到所述外壳； 
等距电极保持板，具有沿第一圆等距地间隔开的N个等距电极，所述等距电极保持板附着到所述旋转部件，所述N是等于或大于1的整数，且所述等距电极电互连；及 
相位电极保持板，具有沿以平行关系与所述第一圆相对的第二圆设置且电互连的α个a相位电极、沿以平行关系与所述第一圆相对的第三圆设置且电互连的β个b相位电极，以及分别电连接到所述a相位电极和所述b相位电极的第一和第二引线，所述相位电极保持板固定到所述外壳，所述α是等于或大于1的整数，且所述β是等于或大于1的整数； 
其中所述等距电极保持板和所述相位电极保持板设置成使得所述第一至第三圆的中心全部落在所述旋转部件的旋转中心线上，且所述旋转中心线 以直角交叉分别由所述第一至第三圆定义的所有平面； 
其中当所述α等于或大于2时，任意两个所述a相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上； 
其中当所述β等于或大于2时，任意两个所述b相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；且 
其中相对于所述等距电极的布置来布置所述a相位电极和所述b相位电极，使得从所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述a相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置到所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述b相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置的角度可以是从π/N的整数倍位移预定角度ω的角度，其中ω大于0但小于π/N。 
根据本发明第三方面的一种旋转输入装置包括： 
外壳； 
盘形旋转部件，可旋转地支承到所述外壳； 
等距电极保持板，具有沿第一圆等距地间隔开的N个等距电极，所述等距电极保持板附着到所述旋转部件，所述N是等于或大于1的整数，且所述等距电极电互连；及 
相位电极保持板，具有沿以平行关系与所述第一圆相对的第二圆设置且电互连的α个a相位电极、沿所述第二圆设置且电互连的β个b相位电极，以及分别电连接到所述a相位电极和所述b相位电极的第一和第二引线，所述相位电极保持板固定到所述外壳，所述α是等于或大于1的整数，且所述β是等于或大于1的整数； 
其中所述等距电极保持板和所述相位电极保持板设置成使得所述第一和第二圆的中心落在所述旋转部件的旋转中心线上，且所述旋转中心线以直角交叉分别由所述第一和第三圆定义的平面； 
其中当所述α等于或大于2时，任意两个所述a相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上； 
其中当所述β等于或大于2时，任意两个所述b相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；且 
其中相对于所述等距电极的布置来布置所述a相位电极和所述b相位电极，使得从所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述a相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置到所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述b相 位电极彼此交叠最多的旋转角度位置的角度可以是从π/N的整数倍位移预定角度ω的角度，其中ω大于0但小于π/N。 
根据本发明第四方面的一种旋转传感器包括： 
前述权利要求中任一项所述的旋转输入装置； 
电容测量部，用于通过所述第一和第二引线测量由所述等距电极和所述a相位电极形成的a相位电容和由所述等距电极和所述b相位电极形成的b相位电容；及 
角度计算部，用于从所述a相位电容的测量结果和所述b相位电容的测量结果计算所述旋转部件的旋转方向和角度中的至少一种。 
发明效果 
根据本发明的旋转输入装置测量相对的电极之间的电容，因此允许通过使用者的手指施加到旋转部件的力的强度或角度，或者使用者手指的温度变化引起的电容改变的极大减小。因此，能精确测量旋转部件的旋转角度。 
另外，根据使用本发明的旋转输入装置的旋转传感器，由于等距电极和a相位电极之间的电容改变与等距电极和b相位电极之间的电容改变二者之间产生的相位差，可以检测旋转部件的旋转方向。 
附图说明
图1A是常规旋转输入装置2的透视图； 
图1B是其剖视图； 
图2A是本发明的旋转输入装置50的平面视图； 
图2B是其侧视图； 
图2C是沿线C-C的剖视图； 
图3是从斜上取得的图2的旋转输入装置的主要部分的透视图； 
图4A是从斜上取得的透视图，示出了相位电极保持板和等距电极保持板之间的关系； 
图4B是透视图，从斜下取得； 
图5A是平面视图，以简化形式示出了等距电极； 
图5B是平面视图，以简化形式示出了a相位电极； 
图6是框图，示出了旋转传感器80的配置； 
图7A图示了等距电极和a相位电极之间的交叠区域Pa； 
图7B图示了等距电极和b相位电极之间的交叠区域Pb； 
图8A图示了等距电极和相位电极之间的角度位置关系的第一状态S1； 
图8B图示了第二状态S2； 
图8C图示了第二状态S3； 
图8D图示了第二状态S4；及 
图8E图示了电容变化； 
图9A图示了相位电极的布置，这时b相位电极相对于a相位电极沿旋转方向移动π/N的偶数倍； 
图9B图示了图9A中等距电极和相位电极之间的关系的第一状态S1； 
图9C图示了第二状态S2；及 
图9D是曲线图，示出了该例中的电容变化； 
图10A图示了相位电极的布置，这时b相位电极相对于a相位电极沿旋转方向移动π/N的偶数倍； 
图10B图示了图10A中等距电极和相位电极之间的关系的第一状态S1； 
图10C图示了第二状态S2； 
图10D是曲线图，示出了该例中的电容变化； 
图11A图示了电容变化； 
图11B图示了通过整形电容Ca得到的脉冲波形； 
图11C图示了通过整形电容Cb得到的脉冲波形； 
图12A图示了一种配置，其中a相位和b相位电极每种提供一个； 
图12B图示了一种配置，其中a相位电极和b相位电极彼此交替设置； 
图12C图示了一种配置，其中设置不同数目的a相位电极和b相位电极； 
图13A图示了布置不同数目的a相位电极和b相位电极时的电容变化； 
图13B图示了通过整形该例中的电容Ca得到的脉冲波形； 
图13C图示了通过整形该例中的电容Cb得到的脉冲波形； 
图14是平面视图，以简化形式示出了变型2中的相位电极保持板； 
图15是平面视图，以简化形式示出了变型3中等距电极保持板的等距电极； 
图16是平面视图，以简化形式示出了变型3中等距电极保持板的等距电极； 
图17图示了变型4中等距电极56的布置； 
图18是变型5的旋转输入装置的剖视图； 
图19A是从具有间隔件90的旋转输入装置50的主要部分的上部取得的透视图，间隔件90介于等距电极保持板52和相位电极板64之间； 
图19B是从下部取得的透视图； 
图20A图示了等距电极保持表面52a，每个绝缘体段92设置在相邻的等距电极之间； 
图20B图示了等距保持板的下侧； 
图21图示了相位电极的布置，每个虚设电极94设置在相邻的相位电极之间； 
图22A图示了相位电极保持板64的顶表面，参考电极96设置在其上； 
图22B图示了保持板的背侧； 
图23A是曲线图，示出了电极间电容的变化等； 
图23B是曲线图，示出了校正的电极间电容的变化； 
图24是设置有垫部件106的旋转输入装置的分解透视图； 
图25是设置有按钮部件108的旋转输入装置的分解透视图； 
图26A图示了设置有用于按钮的固定接触件65的相位电极保持板的前侧； 
图26B图示了其背侧； 
图27是设置有触觉反馈部件110的旋转输入装置的分解透视图； 
图28A是旋转输入装置的平面视图，移去了旋转部件102； 
图28B是其侧视图； 
图29A是沿图28A的线A-A取得的旋转输入装置的剖视图；以及 
图29B是沿线B-B取得的剖视图。 
具体实施方式
下面将描述用于实施本发明的优选模式。 
第一实施例 
图2A、2B和2C分别是根据本发明的旋转输入装置50的第一实施例的平面视图、侧视图、沿线C-C取得的剖视图，图3是其分解透视图。旋转输入装置50包括：敞口的浅圆筒形盘状外壳104；以及从上面盖上外壳104的圆筒形盖状旋转部件102。外壳104和旋转部件102适于能够彼此滑动接触。旋转部件102的顶表面上径向形成多个脊102a；且通过例如用手指压旋转部件102的其上形成有脊的顶表面，能够容易地转动旋转部件102。 
圆形相位电极保持板64例如通过粘合剂固定到外壳104的底部。这时，形成在外壳104底部上的多个定位凸起104b和制作在相位电极保持板64中的多个定位孔64b彼此配合，从而定位相位电极保持板64。引出部分64c从相位电极保持板64的一部分边缘经过外壳104的周边壁中的开口104a延伸到外部。在旋转部件102的底部上例如通过粘合剂固定环形等距电极保持板52，该保持板52具有与相位电极保持板64大约相同的外径。相应地，等距电极保持板52可以相对于相位电极保持板64旋转。 
本发明的旋转输入装置设计为用于电容型旋转开关中，该旋转开关特别适于用作内置在诸如便携电话、数码相机、个人电脑、PDA(个人数字助理)等的便携设备中的输入装置。当图2和3所示的旋转输入装置安装在这样的便携设备中时，外壳104有时可形成为该便携设备的一部分。因此，外壳104的形状不总是如图2和3所示的圆盘状。 
在相位电极保持板64的顶部上沿其周边布置多个相位电极62，且在等距电极保持板52的下侧上也沿其周边布置多个等距电极56。等距电极保持板52和相位电极保持板64相对但间隔开，从而使等距电极56和相位电极62彼此不接触。等距电极56用作相对于相位电极62形成电容的杂散电极(stray electrode)。相位电极62通过引出部分64c上的引线(后面描述)连接到引出部分64c上的电容测量部82。 
图4A和4B示出了构成本发明的旋转输入装置50的主要部分的相对设置的等距电极保持板52和相位电极保持板64。图4A是从斜上取得的透视图，示出了等距电极保持板52和相位电极保持板64，图4B是从斜下取得的透视图。 
等距电极保持板52具有面对相位电极保持板64的等距电极保持表面52a。相位电极保持板64具有面对等距电极保持板52的相位电极保持表面64a。在等距电极保持表面52a上保持N个等距电极(N是等于或大于2的整数)，而在相位电极保持表面64a上保持M个相位电极(M是等于或大于2的整数)。顺带说明，图4的例子示出了N＝M＝12的情况，且等距电极标识为56A至56L，相位电极标识为62A至62L。另外，在下面的描述中，在某些情形中，所述十二个等距电极将一起被称为等距电极56，所述十二个相位电 极一起被称为相位电极62。 
在与等距电极保持表面52a相反的等距电极保持板52的表面52b上，形成有环状连接线51。每个等距电极56通过所谓的“经由孔”的方法经通孔56t连接到连接线51，通孔56t制作在等距电极保持板52中且在相关的等距电极的电极区域中。这样，等距电极56全部电互连从而形成单个浮动电极。 
另一方面，相位电极62沿布置方向分成两组：电极62A至62F和电极62G至62L；在相位电极保持板64的与其电极保持表面64a相反的表面64b上，分别以与电极组相对的关系形成两个半圆形弧状连接线61A和61B。两组的相位电极62每个通过“经由孔”的方法经通孔62t连接到连接线61A和61B中的对应一个，通孔62t制作在相位电极保持板64中且在相关的电极区域中。连接到所述两组的两个连接线61A和61B通过引线61a和61b连接到前述的电容测量部82，引线61a和61b从在引出部分64c一端的连接线延伸越过引出部分64c。 
图5A示意性示出了形成在等距电极保持表面52a上的N个等距电极的布置。等距电极56A至56L是这样的几何形状，即，界定在不同直径的两个同心圆53和54之间的环形区等角且等距地切割从而形成径向扩展区域。相应地，每个电极基本成形为圆四边形(扇状四边形)。在图5A的N＝12的例子中，每个等距电极的角宽度和圆周方向上相邻电极之间的角间距相等，即π/12，但圆周方向上每个电极的角宽度可以大于或小于π/12，只要保持布置的节锥角2π/N。 
图5B示出了相位电极保持表面64a上相位电极62A至62L的布置。相位电极62A至62L也基本成形为圆四边形，其通过径向分开界定在第三和第四圆63和64之间的环形区而形成，圆63和64分别与上述第一和第二圆53和54直径相等且同心。相位电极62沿圆周方向分成两组：α个a相位电极62A至62F和β个b相位电极62G至62L。这里，α和β每个是等于或大于1的整数，且M＝α+β。在所示例子中，α＝β＝M/2＝6。在下面的描述中，a相位电极将标识为62A至62F，b相位电极标识为62G至62L。 
每组中相位电极的布置的角间距(节距)与等距电极的情形相同。每个相位电极沿圆周方向具有相等的圆弧角宽度，且在图5B的例子中，每组中相邻相位电极之间的间隙的圆弧角宽度也等于相位电极的角宽度。在下面描述 的一些情形中，a相位电极62A至62F将统称为a相位电极并标识为62a，且b相位电极62G至62L将统称为b相位电极并标识为62b。 
下面，将描述a相位电极和b相位电极之间的位置关系。如图5B所示，b相位电极62G至62L的中心线的角位置是这样的位置，即，分别相对于经过第一和第二圆63和64的中心且对称地划分a相位电极62A至62F的六条中心线中预期的一条、沿相同方向分别从2mπ/N移动角度ω，其中0＜ω＜π/N(这里，M＝N＝12，如上所述)。即，采取预防措施防止从等距电极与a相位电极62a完全重合时的等距电极保持板52的角位置到等距电极与b相位电极62b完全重合时的等距电极保持板52的角位置的角度是π/N的整数倍(也包括0)。为了更好地理解，使用如π/N的特定值来说明，但是这样的值是理论值。实践中，不必说在旋转输入装置要求的精度所限定的允许范围内是含有误差的。在下面的说明中也是一样。如上所述，通过从a相位电极62a的布置沿相同方向经ω移位b相位电极62b的布置，能够检测等距电极保持板52的旋转方向。其原因将在后面说明。 
尽管在上面的描述中等距电极和相位电极数目相等，但它们的数目可以不同。而且，第一和第二圆53、54的直径与第三和第四圆63、64的直径描述为彼此相等，但当第一和第二圆53、54界定的环形区与第三和第四圆界定的环形区同心且彼此交叠时，它们的直径不必相等。顺便提及，第一圆53定义的平面(等距电极保持平面52a)和第三圆63定义的平面(相位电极保持平面64a)彼此平行。 
图6示出了根据本发明的旋转输入装置的使用。前述来自旋转输入装置50的a相位电极引线61a和b相位电极引线61b连接到电容测量部82，电容测量部82测量等距电极56和a相位电极62a之间产生的电容(该电容下面将称为a相位电容Ca)以及等距电极56和b相位电极62b之间产生的电容(该电容下面将称为b相位电容Cb)。这些模拟电容提供到角度测量部84，在这里其被转换成对应于电容的旋转角度的数字值，然后输出。可选地，角度计算部84可检测通过旋转部件的旋转产生的a相位电容Ca和b相位电容Cb的变化之间的相位差，然后基于相位差是正或负决定旋转部件的旋转方向，并输出表示旋转方向的信号(顺时针、逆时针)来与上述检测的旋转角度一起作为开关信号，或者单独作为开关信号。 
旋转输入装置50、电容测量部82和角度计算部84构成旋转传感器80；从旋转部件102的旋转得到的输出信号用作电子设备的输入数据，或者用作用于移动电子设备的显示部86上的光标的控制信号，用于例如菜单或项目选择。顺便提及，电容测量部82和角度计算部84可通过市售的IC(集成电路)容易地形成。旋转输入装置50可以是后面描述的旋转输入装置的任何实施例或变型。 
图7A图示了a相位电极62A和等距电极56A二者的交叠情况。虚斜线表示的区域是a相位电极62A和等距电极56A的交叠(下面称为交叠区域Pa)。a相位电极62A和等距电极56A产生的电容Ca’可由公式(2)表示： 
Ca’＝ε·Sa/d    (2) 
在公式(2)中，ε表示相位电极62和等距电极56之间存在的间隙材料(空气和/或其他绝缘体)的介电常数。Sa表示交叠区域Pa的面积。d表示相位电极62和等距电极56的相对表面之间的距离。 
如图7A所示，令交叠区域Pa的圆弧形成的角度(该角度下面称为交叠区域角)由θa表示，交叠区域Pa的面积Sa可由公式(3)表示。这里，第二圆54的半径表示为R且第一圆53的半径表示为r。 
Sa＝(πR2-πr2)θa/2π 
＝θa(R2-r2)/2    (3) 
将公式(3)代入公式(2)，电容Ca’可由公式(4)表示： 
[0134] Ca’＝θaε(R2-r2)/2d    (4) 
[0135] 公式(4)中的系数ε、d、R和r是常数。由于该示例中使用六个a相位电极且由于它们交叠等距电极的区域的角度θa完全相等，Ca＝6Ca’成立。因此， 
Ca＝3θaε(R2-r2)/d    (5) 
即，电容Ca正比于交叠区域角θa。类似地，如图7B所示，令b相位电极62G和等距电极56G的交叠表示为交叠区域Pb且交叠区域Pb的交叠区域角由θb表示，则下面的公式成立： 
Cb＝3θbε(R2-r2)/d    (6) 
从公式(6)可知，电容Cb正比于交叠区域角θb。 
图8A至8D示出了四个状态S1至S4，其中图4A和4B中的等距电极保持板52相对于相位电极保持板64顺时针转动。图8E是曲线图，示出了随着等距电极保持板52的旋转而发生的电容变化。纵坐标表示电容C且横坐标表示时间。a相位电容Ca由实线表示且b相位电容Cb由虚线表示。状态S1至S4对应于图8A至8D所示的四个状态S1至S4。 
当等距电极56和a相位电极62a完全彼此相对时，在此例中θa＝π/12；类似地，当等距电极56和b相位电极62b完全彼此相对时，θb＝π/12。在这些情形中电容Ca和Cb将由C1表示。 
在图8A所示的状态S1的情形中，各a相位电极62A至62F的一半区域交叠等距电极56A至56F。因此，a相位电容Ca达到C1/2。另一方面，由于所有的b相位电极62G至62L完全交叠等距电极56中的对应一个，所以b相位电容Cb达到C1。 
图8B所示的状态S2是其中状态S1中的等距电极56已经顺时针转动了π/24的状态。在状态S2中，a相位电极62A至62F完全交叠等距电极56中的对应一个。因此，a相位电容Ca为C1。另一方面，各b相位电极62G至62L的一半区域交叠等距电极56之一。因此，b相位电容Cb为C1/2。 
图8C所示的状态S3是其中状态S2中的等距电极56已经顺时针转动了π/24的状态。在状态S3中，各a相位电极62A至62F的一半区域交叠等距电极56中的对应一个。因此，a相位电容Ca为C1/2。另一方面，b相位电极62G至62L完全不交叠等距电极56。因此，b相位电容Cb为0。 
图8D所示的状态S4是其中状态S3中的等距电极56已经顺时针转动了π/24的状态。在状态S4中，a相位电极62A至62F和等距电极56完全不交叠。因此，a相位电容Ca为0。另一方面，各b相位电极62G至62L的一半区域交叠等距电极56中的对应一个。因此，b相位电容Cb为C1/2。 
如上所述，电容C正比于交叠区域角θ。因此，电容Ca和Cb理论上应该呈现随着等距电极保持板52的旋转而线性增加和减小的三角波形，但实际上，在电极图案精度或电极和周围物体之间的杂散电容(stray capacitance)的影响下，如图8E中的H1和H2所示，波形在最大和最小点及其附近变圆。 
电容测量部82输出对应于图8E所示的电容Ca、Cb的信号。在图8E的例子中，当a相位电容Ca改变的相位领先于b相位电容Cb改变的相位时，图6中的角度计算部84能够检测到逆时针旋转。而且，当a相位电容Ca改变的相位落后于b相位电容Cb改变的相位时，角度计算部84能够检测到顺时针旋转。 
然而，当a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L处于沿相同圆周方向移位π/N的整数倍的角度时，角度计算部84不能检测等距电极保 持板52的旋转方向。例如，当a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L沿相同圆周方向移位π/N的偶数倍时，a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L呈现图9A所示的位置。即，a相位电极和b相位电极关于径向二等分相位电极保持板的直线Y(由单点划线表示)对称。 
在图9B所示的状态S1中，等距电极56A至56L在其整个区域上全部与相位电极62A至62L相对。因此，a相位电容Ca和b相位电容Cb都达到最大值C1。然后，令S2表示如图9C所示的其中等距电极保持板52已经相对于相位电极保持板64顺时针转动了π/12的状态。在状态S2中，由于等距电极56A至56L根本不交叠相位电极62A至62L，a相位电容Ca和b相位电容Cb都为最小值0。因此，如图9D所示，电容测量部82中所要测量的a相位电容Ca和b相位电容Cb一直重合。即使角度测量部84接收到如图9D所示的电容Ca和Cb的改变，它也不能检测到旋转方向。 
另外，当a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L沿相同圆周方向移位π/N的奇数倍时，a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L如图10A所示布置。 
在状态S1中，如图10B所示，由于a相位电极62A至62F和等距电极根本不交叠，a相位电容Ca为0。另一方面，由于b相位电极62G至62L在其整个区域上全部与等距电极相对，b相位电容Cb达到C1。另外，图10C示出了状态S2，其中等距电极保持板52已经顺时针转动了π/12。在状态S2中，由于a相位电极62A至62F在其整个区域上全部与等距电极相对，a相位电容Ca达到C1。另一方面，由于b相位电极62G至62L根本不交叠等距电极，b相位电容Cb为0。 
因此，电容测量部82中所要测量的a相位电容Ca和b相位电容Cb总是重合成为如图10D所示的形态。即使角度测量部84接收到如图10D所示的电容Ca和Cb的改变，它也不能检测到旋转方向，因为电容改变相距定相π。 
如上所述，当a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L处于沿相同圆周方向分开π/N的整数倍的角度的位置时，角度计算部84不能检测等距电极保持板52的旋转方向。相反，通过防止a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L呈现沿相同圆周方向分开π/N的整数倍的角度的位置，在取决于旋转方向的电容Ca的改变和电容Cb的改变之间，产生既不是0也 不是π的整数倍的相位差。根据相位差是正或负能够识别旋转方向。 
下面将描述旋转角度的检测。图11A示出了等距电极保持板52已经转动了2π的情况下电容Ca和Cb的改变。 
首先，a相位电容Ca和b相位电容Cb的值被数字化。更具体而言，令电容C1/2作为阈值γ，根据电容的值大于或小于阈值γ，使电容的值为“1”或“0”。然后，从a相位电容可获得图11B所示的脉冲波形，且一个脉冲周期对应于等距电极保持板52的π/6旋转角。因此，角度计算部84可以通过计数脉冲的数目来检测旋转角度。另外，图11C示出了通过b相位电容Cb的数字化产生的脉冲波形。 
即，在该实施例中，a相位电极62a布置在沿旋转方向分开2π/N的整数倍的角度的位置处，b相位电极62b也布置在沿旋转方向分开2π/N的整数倍的角度的位置处。另外，选择a相位电极和b相位电极的角度位置之间的关系，使得从等距电极保持板52的在等距电极和a相位电极交叠最多处的角度位置到等距电极保持板52的在等距电极和b相位电极交叠最多处的角度位置的角度不是π/N的整数倍。换言之，相对于a相位电极的布置决定b相位电极的布置，使得沿相同圆周方向从给定一个a相位电极的角度位置到给定一个b相位电极的角度位置的角度不是π/N的整数倍。通过这样的布置，角度计算部84将能够从Ca和Cb之间的关系检测旋转方向和旋转角度。 
[第一变型] 
下面将描述第一实施例的变型。图12A至12C以简化形式示出了相位电极保持板64的三种变型中的a相位电极和b相位电极的布置。 
如图12A所示，a相位电极和b相位电极每种提供一个(在图12A中由62F和62G标记)。在这种示例中，问题在于在电容测量部82中所要测量的a相位电容Ca和b相位电容Cb的值小。然而，当不需要高精度测量时可以使用该配置。 
a相位电极和b相位电极也可以如图12B所示彼此交替布置。另外在该示例中，a相位电极通过连接线61A彼此电互连，b相位电极通过连接线61B彼此电互连，而a相位电极和b相位电极彼此不电连接。在这种情况下，由于a相位电容Ca和b相位电容Cb都如图11A所示变化，角度计算部84能够检测旋转角度和旋转方向。 
也可以如图12C所示使用不同数目的a相位电极和b相位电极。在图 12C的例子中，b相位电极的数目比a相位电极的数目少一个，且a相位电极和b相位电极彼此交替设置。在这种情况下，如图13A所示，a相位电极的电容Ca的最大值Camax大于b相位电极的电容Cbmax。即使在这种情况中，通过设置a相位电容的阈值γa为Camax/2且b相位电极的阈值γb为Cbmax/2，能够正确检测如图13B和13C所示的电容Ca和Cb的数字值的相位。因此，角度计算部84也能够检测旋转角度。 
[第二变型] 
图14是平面视图，以简化形式示出了第一实施例中安装在相位电极保持板64上的相位电极62的变型。如图14所示，a相位电极等角地布置在它们外接第三圆63的位置，b相位电极等角地布置在它们内接第四圆64的位置。在这种情况下，等距电极保持板52可与图5A所示的相同。 
在图14的例子中，上述a相位电极62A至62F和b相位电极62G至62L分别与六个a相位电极62M至62R和六个b相位电极62S至62X相加。即，a相位电极和b相位电极都是12个。b相位电极的布置相对于a相位电极的等角布置在圆周向位移ω，其中0＜ω＜π/N。N是等角间隔的电极的数目，在该例中N＝12。a相位电极的径向宽度和b相位电极的径向宽度之和小于圆63和64之间的环形区的宽度，因此，a相位电极和b相位电极在径向方向上没有彼此接触。 
如果必要，可以选择a相位电极和b相位电极的径向宽度，使得各a相位电极的面积等于相应一个b相位电极的面积，或者还可以使它们的径向宽度相等且根据电极的面积决定用于所检测的电容的阈值γa和γb，如上面关于图13所述。在图14的变型中，a相位电极比b相位电极更处于内部，但a相位电极也可以比b相位电极更向外设置。尽管没有示出，相邻的a相位电极和相邻的b相位电极分别电互连，但a相位电极和b相位电极彼此不电连接。 
如上所述，布置a相位电极和b相位电极，使得从图5A所示的等距电极保持板52的在等距电极56A至56L和a相位电极62A至62F及62M至62R交叠最多处的角度位置到等距电极56A至56L和b相位电极62G至62L和62S至62X交叠最多处的角度位置的角度不是π/N的整数倍(包括0)。这样的电极布置也产生与第一实施例可获得的相同效果。 
[第三变型] 
图15以简化形式示出了第一实施例中等距电极保持板52上的等距电极56的布置的变型，且图16以简化形式示出了与等距电极56对应地形成在相位电极保持板64上的相位电极62的布置。 
在等距电极保持板52上，除了12个等距电极56A至56L以外，还安装12个等距的电极56M至56X，即，一共24个等距电极56A至56X。在该例子中，12个第一等距电极56A至56L等角地布置在它们外接第一圆53的位置，且12个第二等距电极56M至56X等角地布置在它们内接第二圆54的位置，该第二圆54与第一圆53同心。第一等距电极56A至56L的布置与第二等距电极56M至56X的布置径向间隔开，但第一和第二等距电极都通过未示出的连接线电互连。 
如图15所示，第二等距电极56M至56X的布置与第一等距电极56A至56L的布置在圆周方向上分开ω(0＜ω＜π/N)。即，该配置与第二变型(图14)中所述的a相位电极和b相位电极的布置相同，a相位电极和b相位电极分别用第一等距电极和第二等距电极替换。 
相位电极保持板64上的与图15所示的等距电极布置对应的相位电极56通过12个a相位电极62A至62F、62M至62R以及12个b相位电极62G至62L、62S至62X形成，如图16所示。与第一等距电极56A至56L具有相同径向宽度的12个a相位电极62A至62F和62M至62R等角布置在它们外接与第一圆53有相同直径的第三圆63的位置。与第二等距电极56M至56X具有相同径向宽度的12个b相位电极62G至62L和62S至62X等角布置在它们内接在与第二圆54有相同直径的第四圆64中的位置，且与a相位电极62A至62F和62M至62R设置在相同的圆周角位置。 
通过图15和16所示的等距电极和相位电极的布置，等距电极保持板52的从第一等距电极56A至56L与a相位电极62A至62F和62M至62R彼此交叠最多处的角度位置到第二等距电极56M至56X与b相位电极62G至62L和62S至62X彼此交叠最多处的角度位置的角度不同于π/N的整数倍。这样的电极布置也产生与第一实施例可获得的相同效果。 
[第四变型] 
图17示出了整体构造的等距电极56A’至56L’，其通过增加图15所示的第三变型中的第一等距电极56A至56L和第二等距电极56M至56X的径向宽度而形成，从而它们相对的圆弧彼此交叠。对应于等距电极56A’至56L’ 的相位电极可以是图16中所示的那些。该变型也产生与第一实施例可获得的相同效果。 
[第五变型] 
图14和15所示的第三变型已经描述为具有这样的配置，即其中第一等距电极56A至56L和第二等距电极56M至56X彼此平齐布置，且a相位电极62A至62F、62M至62R和b相位电极62G至62L、62S至62X彼此平齐布置。但这四种电极布置可完全处于不同的平面中。图18所示的第五变型是这种配置的一个例子。 
图18所示的变型可以用作诸如鼠标轮的旋转输入装置。在旋转输入装置中，如图18的剖视图中所示，具有旋转轴102C的盘状旋转部件102收纳在外壳侧壁104A和104B之间，旋转轴102C通过外壳侧壁104A和104B的内壁表面中制作的轴承孔104c被可旋转地支承。旋转部件102的外周从侧壁104A和104B的相对边缘之间界定的狭缝104S突出。在旋转部件102的外周表面上，具有等角间隔开的平行于旋转轴延伸的脊102a。图14所示的a相位电极62A至62F和62M至62R在圆形a相位电极保持板64A的顶表面上形成为a相位电极62a，a相位电极保持板64A固定到图18中的外壳侧壁104A的内壁表面上。图14所示的b相位电极62G至62L和62S至62X在圆形b相位电极保持板64B的顶表面上形成为b相位电极62b，b相位电极保持板64B固定到外壳侧壁104B的内壁表面上。 
另一方面，图15所示的第一等距电极56A至56L在环形第一等距电极保持板52A的顶表面上形成为第一等距电极56a，该第一等距电极保持板52A在外壳侧壁104A侧固定到盘形旋转部件102。另外，图15所示的第二等距电极56M至56X在环形第二等距电极保持板52B的顶表面上形成为第一等距电极56b，该第二等距电极保持板52B在外壳侧壁104B侧固定到盘形旋转部件102。 
第一等距电极56a的布置和a相位电极62a的布置在以旋转轴102C的中心线为中心的相同直径的圆周上以平行关系彼此面对，且第二等距电极56b的布置和b相位电极62b的布置在上述相同直径且以旋转轴102C的中心线为中心的圆周上以平行关系彼此面对。互连所有a相位电极的未示出的连接线经过从a相位电极保持板64A的外周伸出的引出部分64Ac延伸以用于外部连接。类似地，互连所有b相位电极的未示出的连接线经过从b相位 电极保持板64B的外周伸出的引出部分64Bc延伸以用于外部连接。 
在该变型中，电极也布置成使得从旋转部件102的在第一等距电极与a相位电极彼此交叠最多处的角度位置到旋转部件102的在第二等距电极与b相位电极彼此交叠最多处的角度位置的角度不是π/N的整数倍；这样，能够得到与第一实施例可获得的相同效果。 
第二实施例 
在第二实施例中，如图19A和19B所示，间隔件90插在图4配置中的等距电极保持板52和相位电极保持板64之间。图19A和19B分别是从斜上和斜下观察等距电极保持板52、间隔件90和相位电极保持板64的透视图。 
即使公式(2)中的d值设置得小以提供增大的电容，有必要避免等距电极56和相位电极62之间的短路。而且，距离d的增加引起电容降低，导致降低的测量角度。由于电容也随距离d变化，所以期望保持距离d恒定。通过在等距电极56和相位电极62之间提供圆形间隔件(绝缘片)90，距离d可保持恒定，即使有来自外部施加震动的情况下也如此。从耐用的角度上，也可以增加间隔件的厚度，或使用两个间隔件。另外，电极和间隔件之间存在空气会导致介电常数局部下降，导致不可能实现电容的精确测量；为避免这点，间隔件可以在其表面的整个区域上涂覆滑润脂等。 
另外，代替使用间隔件90，电极保持板56和64中的一个或两个表面也可以在电极上方涂覆滑润脂等或滑润树脂，以防止等距电极56和相位电极62之间的直接接触。从而提供增强的耐用性。 
另外，间隔件90也可以固定(例如通过粘合)在相位电极保持板64或等距电极保持板52上。在图18的变型的情况中，间隔件90分别插在第一等距电极保持板52A和a相位电极保持板64A之间以及第二等距电极保持板52B和b相位电极保持板64B之间。 
间隔件(绝缘片)可由诸如覆盖膜(coverlay)、抗蚀剂和柔性基板的材料制成。 
第三实施例 
在第三实施例中，每个绝缘体段92设置在第一实施例的旋转输入装置的等距电极保持板52上的相邻的等距电极56之间，且每个虚设电极设置在相位电极保持板64上的相邻的相位电极62之间。图20A和20B是平面图，示出了具有绝缘体段92的等距电极保持板52的前侧和背侧。根据该实施例， 可以降低沿等距电极56的布置方向上电极区域和非电极区域之间的表面不规则。绝缘体段92可以由例如抗蚀剂形成。 
图21是平面图，示出了其中在相位电极保持板64上沿相位电极布置的方向在相邻的相位电极62之间设置每个虚设电极94的例子。虚设电极94每个也经由通孔94t通过背侧上的连接线93A和93B电连接到相邻的虚设电极。虚设电极94由例如铜箔图案形成。虚设电极94通过连接线93A、93B和引线93a、93b连接到地(GND)电势。通过提供虚设电极94，能够降低相位电极保持板64两侧的不规则性并提高电容检测灵敏度。 
第四实施例 
在第四实施例中，参考电极96设置在第一实施例的旋转输入装置中的相位电极保持板64上。图22A和22B是其上安装有参考电极96的相位电极保持板64的前和背侧的平面视图。在图22A、22B的例子中，在布置有相位电极62A至62L的相位电极保持板64的前侧，安装三个参考电极96且它们经过通孔96t通过背侧上的连接线95电互连。连接线95通过引线95c连接到电容测量部82，使电容测量部82也能够测量参考电极96的杂散电容。参考电极96例如设置在相位电极62的圆形布置的内部，如图22A、22B所示。参考电极96的总面积选择为等于a相位电极的总面积(因此，等于b相位电极的总面积)。 
所要测量的电容也包括相位电极和周围物体(例如，使用者的手)之间的杂散电容。该杂散电容根据相位电极和周围物体之间的距离和介电常数而改变。介电常数本身也随外部温度改变而改变。影响所要测量的电容的这些改变的因素将统称为环境改变。随着环境改变，a相位电容Ca的测量值和b相位电容Cb的测量值将改变。参考电极96的目的是校正环境改变导致的电容改变。通过使用参考电极96检测环境改变导致的电容改变并相应地校正a相位电容Ca和b相位电容Cb，电容测量部82可以测量a相位电容Ca和b相位电容Cb的精确值。下面将描述该校正的原理。 
图23A是曲线图，通过实线示出了相位电极和等距电极之间的电容(Ca或Cb，下面称为电极间电容)，并通过虚线示出了参考电极96中产生的杂散电容(该电容下面将称为参考电容)。纵坐标表示电容值，横坐标表示时间。图23B是曲线图，示出了从电极间电容减去参考电容得到的值。 
通过选择a相位电极62A至62F的总面积、b相位电极62G至62L的 总面积及参考电极96的总面积为彼此相等，认为周围环境对这些电极的影响将基本相同。因此，通过从电极间电容减去参考电容，能够获得不受周围环境改变影响的电极间电容。该校正功能可通过电容测量部82中的软件实现，或者通过电子电路实现。 
[第一变型] 
图24示出了前面针对图2和3描述的实施例的变型。如参考图19所述，在间隔件90保持在等距电极保持板52和相位电极保持板64之间的情况中，或者在等距电极保持板52和相位电极保持板64的一个或两个相对表面被提供有绝缘涂覆的情况中，等距电极保持板52和相位电极保持板64可彼此邻接设置。在这种情况下，通过转动旋转部件102，等距电极保持板52和相位电极保持板64经间隔件或涂层相对彼此滑动。 
在这样配置的示例中，当异常外力或震动施加到旋转部件102时，很可能间隔件或涂层受到破坏，在旋转角度的测量期间引起所检测的电容的改变，或者间隔件或涂层断裂，导致等距电极和相位电极之间短路。为了吸收施加的过量的外力或震动，根据该变型，保持在旋转部件102和等距电极保持板52之间的垫片106附着到旋转部件102内侧。垫片106吸收外部冲击，因此能够防止对间隔件或涂层的破坏。另外，由于可以减小等距电极保持板52和相位电极保持板64之间接触的压力改变，能够降低外力改变引起的电容改变。 
[第二变型] 
图25是设置有薄的、圆柱形按钮部件108的旋转输入装置的分解透视图。令旋转部件102的旋转方向由z方向表示，设置按钮部件108允许检测沿z方向的操作以及转动操作。结果，本发明能够在更广的领域实施。将描述其具体构造。旋转部件102具有居中设置的通孔102b。按钮部件108收纳在通孔102b中。在相位电极保持板64的中心安装由弹性薄片金属制成的凸出的盘形可移动接触件55。在相位电极保持板64上在与可移动接触件55相对的区域中形成固定接触件65。 
图26A和26B是设置有固定接触件65的相位电极保持板64的前侧和背侧的平面视图。固定接触件65由中心第一接触件65a和围绕该第一接触件65a圆周地布置的三个第二接触件65b构成。可移动接触件55设置为其边缘部分搁在这三个第二接触件65b上。因此，第一接触件65a处于移动接 触件55的边缘部分的更内部，且第一接触件65a和可移动接触件55正常地彼此不接触。与可移动接触件55接触的三个第二接触通过连接线66b互连，连接线66b经过相位电极保持板64的引出部分64c延伸，以与连接到第一接触件65a的连接线66a一起用于外部连接。 
按钮部件108被压下时，可移动接触件55在中心处弹性地向内弯曲从而建立第一接触件65a和第二接触件65b之间的短路，由此提供连接线66a和66b之间的电连接。因此，按钮部件108的按压可以通过检测接触件的开/关操作来检测。 
[第三变型] 
图27是图25配置中设置有触觉产生部件110的旋转输入装置的分解透视图，且图28A和28B是旋转输入装置50的平面图和侧视图，移去了旋转部件102。图29A所示的是沿线A-A取得的包括旋转部件102的剖视图，且图29B所示的是沿线B-B取得的剖视图。通过触觉产生部件110，能够提供对使用者转动旋转部件102的触觉响应。图27至29所示的触觉产生部件110包括转子112和金属丝弹簧114。转子112为环形且具有沿其周边形成的多个三角形转子齿112a。转子112固定地安装在旋转部件102的背侧上，且在转子112的下侧按序安装有垫片106和等距电极保持板52。 
金属丝弹簧114弹性压靠且固定到外壳104的内壁表面。金属丝弹簧114具有至少一个弯曲114a，以能够与转子齿112a啮合的方式朝向环的中心突出。因此，只要在用手指转动旋转部件102期间金属丝弹簧114的弯曲114a经过转子齿112a的峰和谷，转动运动的拖曳强度就改变，使得使用者能够感觉来自旋转部件的改变。在图28A的例子中，金属丝弹簧具有两个直径方向上相对的弯曲114a。触觉产生部件110通过结合转子112和金属丝弹簧114使得转子齿112a和两个弯曲114a彼此啮合而形成。图29A、29B的例子示出的情况是增加了按钮垫107，从而减轻按钮部件108的下按动作带来的负载。 
本发明的旋转输入装置设计为用于电容型旋转开关中，该旋转开关特别适于用作内置在诸如便携电话、数码相机、个人电脑、PDA等的便携设备中的输入装置；由于没有连接线从安装在旋转部件上的等距电极引出，可以实现长寿命且小型化的旋转输入装置。而且，参考电极的使用能够校正周围环境改变引起的电容改变，确保精确的角度测量。 

Claims (13)

1.一种旋转输入装置，包括：
敞口的浅圆筒形盘状外壳；
圆筒形盖状旋转部件，可旋转地支承到所述外壳上以从上面覆盖该外壳的敞口；
环形等距电极保持板，具有设置在该等距电极保持板上并沿第一圆等距地间隔开的N个第一等距电极和设置在该等距电极保持板上并沿着与所述第一圆同心的第二圆等距地间隔开的N个第二等距电极，所述等距电极保持板附着到所述旋转部件的底部，所述N是等于或大于1的整数，且所述第一和第二等距电极彼此电互连；及
圆形相位电极保持板，具有沿以同心关系与所述第一圆相对的第三圆设置在该圆形相位电极保持板上且彼此电互连的α个a相位电极、沿以同心关系与所述第二圆相对的第四圆设置在该圆形相位电极保持板上且彼此电互连的β个b相位电极，以及分别电连接到所述a相位电极和所述b相位电极的第一和第二引线，所述圆形相位电极保持板固定到所述外壳的底部，所述α是等于或大于1的整数，且所述β是等于或大于1的整数；
其中所述等距电极保持板和所述圆形相位电极保持板设置成彼此相对并间隔开，使得所述第一至第四圆的中心全部落在所述旋转部件的旋转中心线上，且所述旋转中心线以直角交叉分别由所述第一至第四圆定义的所有平面；
其中当所述α等于或大于2时，任意两个所述a相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；
其中当所述β等于或大于2时，任意两个所述b相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；且
其中相对于所述等距电极的布置来布置所述a相位电极和所述b相位电极，使得从所述等距电极保持板的在所述第一等距电极和所述a相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置到所述等距电极保持板的在所述第二等距电极和所述b相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置的角度是从π/N的整数倍位移预定角度ω的角度，其中ω大于0但小于π/N。
2.一种旋转输入装置，包括：
敞口的浅圆筒形盘状外壳；
圆筒形盖状旋转部件，可旋转地支承到所述外壳上以从上面覆盖该外壳的敞口；
环形等距电极保持板，具有设置在该等距电极保持板上并沿第一圆等距地间隔开的N个等距电极，所述等距电极保持板附着到所述旋转部件的底部，所述N是等于或大于1的整数，且所述等距电极电互连；及
圆形相位电极保持板，具有沿以同心关系与所述第一圆相对的第二圆设置在该圆形相位电极保持板上且彼此电互连的α个a相位电极、沿以同心关系与所述第一圆相对的第三圆设置在该圆形相位电极保持板上且彼此电互连的β个b相位电极，以及分别电连接到所述a相位电极和所述b相位电极的第一和第二引线，所述圆形相位电极保持板固定到所述外壳的底部，所述α是等于或大于1的整数，且所述β是等于或大于1的整数；
其中所述等距电极保持板和所述相位电极保持板设置成彼此相对并间隔开，使得所述第一至第三圆的中心全部落在所述旋转部件的旋转中心线上，且所述旋转中心线以直角交叉分别由所述第一至第三圆定义的所有平面；
其中当所述α等于或大于2时，任意两个所述a相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；
其中当所述β等于或大于2时，任意两个所述b相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；且
其中相对于所述等距电极的布置来布置所述a相位电极和所述b相位电极，使得从所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述a相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置到所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述b相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置的角度是从π/N的整数倍位移预定角度ω的角度，其中ω大于0但小于π/N。
3.一种旋转输入装置，包括：
敞口的浅圆筒形盘状外壳；
圆筒形盖状旋转部件，可旋转地支承到所述外壳上以从上面覆盖该外壳的敞口；
环形等距电极保持板，具有设置在该等距电极保持板上并沿第一圆等距地间隔开的N个等距电极，所述等距电极保持板附着到所述旋转部件的底部，所述N是等于或大于1的整数，且所述等距电极彼此电互连；及
圆形相位电极保持板，具有沿以同心关系与所述第一圆相对的第二圆设置在该圆形相位电极保持板上且彼此电互连的α个a相位电极、沿所述第二圆设置且电互连的β个b相位电极，以及分别电连接到所述a相位电极和所述b相位电极的第一和第二引线，所述圆形相位电极保持板固定到所述外壳的底部，所述α是等于或大于1的整数，且所述β是等于或大于1的整数；
其中所述等距电极保持板和所述圆形相位电极保持板设置成彼此相对并间隔开，使得所述第一和第二圆的中心落在所述旋转部件的旋转中心线上，且所述旋转中心线以直角交叉分别由所述第一和第二圆定义的平面；
其中当所述α等于或大于2时，任意两个所述a相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；
其中当所述β等于或大于2时，任意两个所述b相位电极在分开2π/N的整数倍的角度的位置处落在所述第二圆的圆周上；且
其中相对于所述等距电极的布置来布置所述a相位电极和所述b相位电极，使得从所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述a相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置到所述等距电极保持板的在所述等距电极和所述b相位电极彼此交叠最多的旋转角度位置的角度是从π/N的整数倍位移预定角度ω的角度，其中ω大于0但小于π/N。
4.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，其中所述N是偶数且α＝β＝N/2。
5.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，还包括插在所述等距电极保持板和所述圆形相位电极保持板之间的间隔件。
6.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，还包括附着到所述等距电极保持板的其上布置有所述等距电极的表面和所述圆形相位电极保持板的其上布置有所述a相位电极和所述b相位电极的表面中的至少一个表面上的绝缘片。
7.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，其中所述等距电极保持板具有绝缘体段，每个所述绝缘体段设置在相邻的所述等距电极之间。
8.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，其中所述圆形相位电极保持板具有电互连的第一虚设电极和电互连的第二虚设电极，每个第一虚设电极设置在相邻的所述a相位电极之间，每个第二虚设电极设置在相邻的所述b相位电极之间。
9.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，其中所述圆形相位电极保持板具有用于校正周围环境引起的电容改变的参考电极。
10.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，还包括插在所述旋转部件和所述等距电极保持板之间的垫部件。
11.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，还包括：
按钮部件，收纳在形成于所述旋转部件中心的通孔中，用于朝向所述旋转中心线按压；
第一固定接触件，形成在所述圆形相位电极保持板上且设置在所述相位电极保持板的中心，所述a相位电极和所述b相位电极围绕该中心布置；
第二固定接触件，设置在所述a相位电极和所述b相位电极的布置与所述第一固定接触件之间；及
弯曲的盘形可移动接触件，由弹性片金属形成且以挂在所述第一固定接触件之上的方式安装在所述第二固定接触件上；
其中所述可移动接触件适于提供所述第一固定接触件和所述第二固定接触件之间的电连接。
12.如权利要求1、2和3中任一项的旋转输入装置，还包括触觉产生部件，该触觉产生部件包括：转子，该转子固定到所述旋转部件并具有沿其周边形成的齿；以及环形金属丝弹簧，该弹簧由所述外壳支承并具有用于与所述转子的齿弹性啮合的突起。
13.一种旋转传感器，包括：
如权利要求1、2和3中任一项所述的旋转输入装置；
电容测量部，用于通过所述第一和第二引线测量通过所述等距电极和所述a相位电极形成的a相位电容和通过所述等距电极和所述b相位电极形成的b相位电容；及
角度测量部，用于从所述a相位电容的测量结果和所述b相位电容的测量结果计算所述旋转部件的旋转方向和角度中的至少一种。
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