JP2001296966A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の入出装置では、特に操作体の操作角や
操作方向の検出精度を高めることができなかった。 【解決手段】 操作体を回転させると、これに固定され
ている可動部材８が一緒に回転させられる。回転が０°
の場合、可動電極９ａ，９ｂ、９ｃおよび９ｄが検出電
極ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３およびｋｃ４（可動電極ｋ
ｃ）にそれぞれに重なるため、この間の静電容量が最大
値として検出される。次に例えば可動部材８を左回り方
向に２２．５°回転させると、各可動電極が検出電極ｋ
ｄ１，ｋｄ２，ｋｄ３およびｋｄ４（可動電極ｋｄ）に
それぞれ重なり、可動電極ｋｄと対向電極との間の静電
容量が最大値として検出される。そして、回転中の静電
容量を所定のサンプリング時間で連続的に検出すること
により、操作体の操作角や操作方向を検出の検出でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータやテ
レビゲームなどに使用される静電容量検出型の入力装置
に係わり、特に回路構成を単純化することができ、かつ
安定して回転角や回転方向を検出できるようにした入力
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ノート型パソコンなどの小型
コンピュータのキーボード上に組み込まれ、あるいは入
力装置単体として使用される入力装置が存在する。これ
ら入力装置は、例えば支持部と操作部からなり、この支
持部に対して前記操作部が相対的に移動可能となってい
る。この種の入力装置では、支持部側に所定の形状から
なる検出電極と操作部側に設けられた可動電極との間に
形成される静電容量が操作部の移動に応じて変化する入
力情報として検出され、コンピュータ側の制御部に送ら
れる。

【０００３】コンピュータでは、前記入力情報に基づき
操作部の操作角（回転角）、操作方向などが割り出さ
れ、例えば前記操作部の移動に応じてディスプレイ上の
カーソルが自在に操作可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の入出装置で
は、前記検出電極の分割数を増やし、操作部（可動電
極）の１回転当たりの検出角度を小さくし、すなわち分
解能を上げることにより、入力装置の操作角（回転角）
や操作方向（回転方向）の検出精度を高めようとするも
のがある。

【０００５】しかし、単に検出電極の分割数を増しただ
けでは配線数が増え、且つ各検出電極ごとに検出手段の
数を設ける必要があるため、回路構成が複雑になるとい
う問題がある。

【０００６】また可動電極と検出電極とが対向する面積
は限られているため、検出電極数を増やした場合、単位
検出電極当たりの面積が減少し静電容量が小さくなって
検出精度が低下するという問題もある。

【０００７】本発明は、上記従来の課題を解決するため
のものであり、検出精度が高く且つ回路構成を容易とし
た入力装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定部に検出
電極が、前記固定部に対向する可動部に前記検出電極に
対面する可動電極が設けられ、前記可動部が移動したと
きに、前記検出電極と前記可動電極との静電容量の変化
に応じた検出出力が得られる入力装置において、前記固
定部では、検出電極が複数個を１ブロックとして複数ブ
ロックに分けられ、異なるブロックを構成する検出電極
が隣り合って並ぶように可動部の移動方向へ配列され、
可動部では、複数の可動電極が、共通のブロックを構成
する前記検出電極に同時に対向するよう移動方向に間隔
を開けて配置され、前記可動部が移動するときに、前記
検出電極と可動電極との間の静電容量の変化が、ブロッ
ク間で異なって検出されることにより、前記可動部の移
動が検出されることを特徴とするものである。

【０００９】本発明では、固定部側の検出電極を複数に
分割し、複数の検出電極から成るブロック単位で静電容
量変化を検出しているため、検出電極の分割数を増やし
て分解能を高めた場合でも、高い検出出力を得ることが
できる。

【００１０】また、固定部には少なくとも３ブロックの
検出電極が設けられ、異なるブロックを構成する検出電
極が移動方向へ順番に配列することで、移動部の移動方
向の検出が可能とされていることが好ましい。

【００１１】検出電極を少なくとも３ブロックとし、３
以上の異なるブロックを構成する検出電極を順番に配列
すると、３以上のブロックの検出電極の検出出力を比較
することにより、可動部の移動方向が検出可能である。

【００１２】例えば、前記可動部は前記固定部に対向し
て回転するものであり、前記検出電極と前記可動電極は
共に、前記可動部の回転中心に対して環状に配列されて
いる。

【００１３】このように構成することで、回転入力装置
として使用できる。ただし、本発明は、検出電極と可動
電極が直線的に配列して、可動部の直線移動の検出を可
能としたものであってもよい。

【００１４】前記のように回転入力装置として構成され
る場合に、前記可動電極は、前記検出電極のブロック数
と同数設けられ、全ての可動電極が、共通のブロックを
構成する全ての検出電極に同時に対向可能とされている
ことが好ましい。

【００１５】ただし、例えば検出電極が４ブロック設け
られている場合に、可動電極が２個または３個設けら
れ、１つのブロックを構成する４個の検出電極のうちの
２個または３個に前記可動電極が同時に対向するもので
あってもよい。

【００１６】また、前記固定部には、前記検出電極と分
離され且つ前記移動部の移動方向に向けて設けられた接
地電極が設けられ、前記可動部には、前記各可動電極に
共通に導通され且つ移動部が移動するときに前記接地電
極に対向し続ける対向電極が設けられ、前記可動部が移
動するときに、前記検出電極と前記可動電極との容量変
化と、前記接地電極と前記対向電極との間の静電容量と
の全容量により前記可動部の移動が検出されるものであ
ってもよい。

【００１７】このように構成すると、可動部に配線が不
要になり、固定部側への配線のみで検出装置を構成でき
る。

【００１８】例えば、前記検出電極には、各ブロック毎
にステップ状信号が印加され、前記検出電極と前記可動
電極との間の容量変化の時定数に基づく応答信号の立ち
上り時間を計測する検出手段が設けられ、各ブロック間
での前記立ち上がり時間の相違により可動部の移動状態
が検出される。

【００１９】この場合、前記検出手段では、前記応答信
号をサンプリング時間で検出し、この検出手段で検出さ
れた最新の前記立ち上がり時間と、それ以前に取得され
た前記立ち上がり時間とが比較される。

【００２０】また、前記検出手段は、前記応答信号が所
定のしきい値に達するまでの立ち上がり時間を計測する
ものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
して説明する。

【００２２】図１は本発明における入力装置の外観を示
す斜視図、図２は図１の入力装置を分解した状態を示す
斜視図、図３は固定部の電極配置を示す平面図、図４は
可動部の電極配置を示す平面図、図５は固定部の電極の
結線状態を示す配線図、図６は検出手段の構成図、図７
は応答信号の波形を示す図である。

【００２３】図１に示すように、入力装置１は支持部２
と操作部３とからなり、例えばノート型パソコンなどの
小型コンピュータのキーボード上に組み込まれ、あるい
は入力装置単体として使用される。

【００２４】操作部３は、操作体４と入力部５とからな
り、支持部２の中央で移動自在に設けられている。前記
操作体４はＸＹ座標平面上でのスライド動作、Ｚ軸を中
心軸とする回転動作及びＺ軸下方への押圧動作が可能に
支持されている。また入力部５は、前記操作体４とは独
立してＺ軸下方へ押し込むことが可能となっている。

【００２５】図２に示すように、支持部２はハウジング
部材６と基板（固定部）２０との間に、スライド部材７
と、このスライド部材７とともに移動する可動部材（可
動部）８および誘電体１０が積層された構造となってい
る。

【００２６】またハウジング部材６と基板２０との間の
４隅には、内部空間確保のためのスペーサ１１，１１，
１１，１１が設けられている。なお、図１に示すねじ１
４とナット１５を用いてねじ止めする際には、各スペー
サ１１に形成されている穴１１ａを介してねじ止めされ
る。

【００２７】前記スライド部材７の周囲には、復帰手段
としての４本の線ばね１２，１２，１２，１２が組み合
わされて設けられている。前記線ばね１２，１２，１
２，１２は井桁状に配置され、その内側に前記スライド
部材７が配置されている。また線ばね１２，１２，１
２，１２は、１辺の一部が前記スライド部材７の外周縁
に当接している。前記線ばね１２，１２，１２，１２
は、各角部において前記スペーサ１１に掛け止めされ、
それぞれ均等にスライド部材７を水平方向に付勢する付
勢力を有している。

【００２８】上述したスライド部材７は、前記基板２０
と重ね合わされ、且つ前記スライド部材７の周囲に線ば
ね１２，１２，１２，１２が設けられた状態で、ハウジ
ング部材６と基板２０との間に組み込むと、操作部３を
入力装置１のＸ−Ｙ平面上の中央に位置させることが可
能である。そして、操作部３を任意の方向にスライド動
作させ、その位置で開放すると、前記線ばね１２，１
２，１２，１２の付勢力により、操作部３が元の中央の
位置に復帰させられる。

【００２９】前記基板（固定部）２０は、金属板の表面
に絶縁体が積層されたものであり、図３に示すように導
電層からなる複数の電極が形成されている。基板２０の
最外周には、リング状の接地電極２１が形成され、その
内側に環状の電極が均等に複数分割（図３では１６極に
分割）された固定検出電極Ｋ（個別に、検出電極ｋａ
１，ｋｂ１，ｋｃ１，ｋｄ１，ｋａ２，ｋｂ２，ｋｃ
２，ｋｄ２，ｋａ３，ｋｂ３，ｋｃ３，ｋｄ３，ｋａ
４，ｋｂ４，ｋｃ４，ｋｄ４として示す）が形成されて
いる。前記固定検出電極Ｋのうち、検出電極ｋａ１，ｋ
ａ２，ｋａ３，ｋａ４は、基板２０の中心点Ｏの回りに
互いに９０°の中心角で配置されており、これらは１つ
の検出電極ブロックｋａを構成している。またその他の
検出電極についても、検出電極ブロックｋｂ（検出電極
ｋｂ１，ｋｂ２，ｋｂ３，ｋｂ４）、検出電極ブロック
ｋｃ（検出電極ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４）およ
び検出電極電極ブロックｋｄ（検出電極ｋｄ１，ｋｄ
２，ｋｄ３，ｋｄ４で示される）と同様であり、前記検
出電極ブロックｋａと合わせて全部で４つのブロックか
ら構成されている。

【００３０】そして前記検出電極は４つのブロックを構
成するものが隣接して順番に配列され、すなわち検出電
極ｋａ１，ｋｂ１，ｋｃ１，ｋｄ１の順で示されるよう
に、各ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄを構成する個々
の検出電極が全て同じ順番となるように配置されてい
る。

【００３１】一方、スライド部材７の裏面には可動部材
８が固定されている。図４に示すように、誘電体１０を
挟んで基板２０と対向する可動部材８は円盤形状をした
絶縁材料で形成されている。この可動部材８の対向面
（下面）の外縁にはリング形状の対向電極９が銅箔など
で形成されている。また前記対向電極９には、可動部材
８の中心点Ｏ′方向に突出する凸型形状の可動電極９Ａ
（個別に、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄで示す）が一体に形
成されている。

【００３２】前記可動電極９Ａは、前記１つの検出電極
ブロックを構成する全ての検出電極（例えば、検出電極
ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４）に対し同時に対向で
きるように所定の間隔を開けて配置されている（図８参
照）。

【００３３】図５に示すように、前記固定検出電極Ｋの
うち、検出電極ブロックｋａの個々の検出電極ｋａ１，
ｋａ２，ｋａ３，ｋａ４は、基板２０に形成されたパタ
ーン線ｐで並列に接続されるように引き出されて端子Ａ
に接続されている。同様に検出電極ブロックｋｂの個々
の検出電極ｋｂ１，ｋｂ２，ｋｂ３，ｋｂ４が端子Ｂ
に、検出電極ブロックｋｃの個々の検出電極ｋｃ１，ｋ
ｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４が端子Ｃに、検出電極ブロックｋ
ｄの個々の検出電極ｋｄ１，ｋｄ２，ｋｄ３，ｋｄ４が
端子Ｄにそれぞれ接続されている。

【００３４】また各検出電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋ
ｃ，ｋｄは、前記端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを介し、図６に示
すような制御部１６にそれぞれ接続されている。なお、
図６中の符合Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄは、各検出電極ブ
ロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄと可動部材８の可動電極
９Ａ（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）との間に形成される各
検出電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄごとの合成容
量を、符合Ｃｇは基板２０側の接地電極２１と可動部材
８の対向電極９との間に形成される静電容量をそれぞれ
示している。

【００３５】図６に示すように、制御部１６には入力端
子ＴＩ（個別に、ＴＩａ，ＴＩｂ，ＴＩｃ，ＴＩｄで示
す）と出力端子ＴＯ（個別に、ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯ
ｃ，ＴＯｄで示す）が設けられている。前記各入力端子
ＴＩと各出力端子ＴＯとの間には、等しい抵抗値とから
なる抵抗Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒがそれぞれ設けられている。そ
して、各抵抗Ｒと各出力端子ＴＯとの間に各検出電極ブ
ロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄが接続されており、各抵
抗Ｒと各合成容量Ｃａ，Ｃｂ，ＣｃおよびＣｄとの間に
ＣＲ回路がそれぞれ構成される。なお、前記接地電極２
１は、グランドＧＮＤに接地されている。

【００３６】前記各入力端子ＴＩと各出力端子ＴＯと
は、制御部１６に接続されている。前記制御部１６は、
入力装置１が搭載されるコンピュータ側に設けられてお
り、以下の機能を有している。

【００３７】すなわち、前記制御部１６は、信号供給手
段１６Ａおよび検出手段１６Ｂとから構成されている。
信号供給手段１６Ａは、コンピュータの指令を受けて各
入力端子ＴＩａ，ＴＩｂ，ＴＩｃ，ＴＩｄとグランドＧ
ＮＤとの間にステップ状信号（所定のパルス幅からなる
電圧パルス）の検出信号Ｓｉを所定のサンプリング時間
で繰り返し送信する。また検出手段１６Ｂは、個々の出
力端子ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯｃ，ＴＯｄに設けられた４
つの検出手段１６Ｂ（個別に、１６Ｂ１，１６Ｂ２，１
６Ｂ３および１６Ｂ４で示す）からなり、各検出手段１
６Ｂは、各出力端子ＴＯから出力される応答信号Ｓｏを
順次計測している。

【００３８】図７に示すように、応答信号Ｓｏは各抵抗
Ｒと各合成容量Ｃａ，Ｃｂ，ＣｃおよびＣｄとの時定数
により、立ち上りに鈍りを有する信号である。制御部１
６の各検出手段１６Ｂには所定のしきい値ＶLが設定さ
れており、前記応答信号Ｓｏがしきい値ＶLに達するま
での立ち上がり時間τの計測を前記サンプリング時間ご
とに連続的に行なう。そして、各検出手段１６Ｂで検出
される応答信号Ｓｏの各立ち上り時間τが、前記制御部
１６からコンピュータ側に送信される。

【００３９】次に、上記入力装置の動作について説明す
る。図８は、基板の固定検出電極の上に可動部材を重ね
た状態を示す平面図、図９は可動部材を移動させた状態
を示す平面図、図１０は基板の固定検出電極と可動部材
の各検出電極との間の等価回路図、図１１は可動部材の
回転角に対する電極対向面積の変化を示すグラフであ
る。

【００４０】（基本動作）上記操作部３が線ばね１２，
１２，１２，１２，１２に付勢され、入力装置１の中央
に位置する場合には、基板２０の中心点Ｏと可動部材８
の中心点Ｏ′とが一致している（図８参照）。検出電極
ｋａ１と検出電極ｋｄ４との間のＹ軸（Ｙ１側）を回転
の基準（回転角θ＝０°又は３６０°）とすると、検出
電極ｋｄ１と検出電極ｋａ２との間の回転角θ＝９０°
の位置にＸ軸（Ｘ２側）が、検出電極ｋｄ２と検出電極
ｋａ３との間の回転角θ＝１８０°の位置にＹ軸（Ｙ２
側）が、検出電極ｋｄ３と検出電極ｋａ４との間の回転
角θ＝２７０°の位置にＸ軸（Ｘ１側）がそれぞれ位置
する。

【００４１】図８に示す状態では、前記可動部材８の対
向電極９が基板２０側のリング状の接地電極２１に重な
り、可動部材８の可動電極９Ａ（９ａ，９ｂ，９ｃ，９
ｄ）が固定検出電極Ｋの１つの検出電極ブロックｋｃを
構成する個々の検出電極ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ
４に同時に対向する位置関係となっている。したがっ
て、固定検出電極Ｋの検出電極ブロックｋｃ（ｋｃ１，
ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４）と可動部材８の各可動電極９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄとの間にそれぞれ合成容量Ｃａ，
Ｃｂ，ＣｃおよびＣｄが形成され、且つ可動部材８の対
向電極９と基板２０側のリング状の接地電極２１との間
に静電容量Ｃｇが形成される。

【００４２】図８に示す状態（回転角θ＝０°）には、
各可動電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと個々の検出電極ｋ
ｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４（検出電極ブロックｋ
ｃ）との間に静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がそれぞ
れ形成される。また可動部材８が原点Ｏを中心に回転さ
せられたときには、各可動電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ
と、これに対向する各検出ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，
ｋｄの個々の検出電極との間に静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４がそれぞれ形成される。

【００４３】そして、前記各静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４は互いに並列接続されており、これらを各検出
電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃおよびｋｄごとに加算し
たものが合成容量Ｃａ，Ｃｂ，ＣｃおよびＣｄである。
なお、各合成容量Ｃａ，Ｃｂ，ＣｃおよびＣｄは、各検
出電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃおよびｋｄごとに異な
る個々の静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の並列接続の
合成値として示される。

【００４４】なお、可動部材８と基板２０との間の全容
量ＣＴは、前記合成容量Ｃａ，Ｃｂ，ＣｃおよびＣｄを
並列接続した容量Ｃ０（＝Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ）に
静電容量Ｃｇを直列接続した容量（（Ｃ０・Ｃｇ）／
（Ｃ０＋Ｃｇ））となる。なお、合成容量Ｃａ，Ｃｂ，
ＣｃおよびＣｄを並列接続した容量Ｃ０は大きく変化す
るが、静電容量Ｃｇはほぼ一定値に維持される。

【００４５】このように、検出電極ブロックｋａ，ｋ
ｂ，ｋｃ，ｋｄ内の個々の可動電極９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄが占める面積が小さく、したがって各静電容量Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４も小さな容量値しか得ることがで
きなくとも、可動部材８と基板２０との間の全容量は各
検出電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄにおける面積
の総和として構成することができる。よって、全容量を
大きくでき大きな時定数を得ることが可能となるため、
上記応答信号Ｓｏの立ち上り時間τを高い精度で検出す
ることが可能である。

【００４６】また図１１の破線ｋｃ（最も左側の破線）
で示すように、上記回転の基準（回転角θ＝０°：図８
の状態）のときに、可動部材８の対向電極９および可動
電極９Ａ（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）と検出電極ブロッ
クｋｃ（ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４）との間の電
極対向面積Ｓが最大となる。よって、検出電極ブロック
ｋｃ（ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４）と可動電極９
Ａ（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）との間の合成容量Ｃｃが
最大となる。このとき制御部１６の検出手段１６Ｂが、
各出力端子ＴＯ（ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯｃ，ＴＯｄ）で
の応答出力Ｓｏを計測すると、出力端子ＴＯｃにおける
立ち上り時間τが最大となることを検出できる。

【００４７】（回転動作）次に、図８において基板２０
の中心点Ｏに可動部材８の中心点Ｏ′を一致させた状態
を維持しつつ、可動部材８を例えば図示左回り方向に１
／１６回転（回転角θ＝２２．５°）だけ回転させる
と、可動部材８の各可動電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ
が、固定検出電極Ｋ側の検出電極ブロックｋｄを構成す
る全ての可動電極ｋｄ１，ｋｄ２，ｋｄ３，ｋｄ４に同
時に対向させられる。したがって回転動作中において
は、各可動電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと検出電極ブロ
ックｋｄとの間の電極対向面積Ｓが徐々に大きくなる一
方、各可動電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと検出電極ブロ
ックｋｃとの間の電極対向面積Ｓが徐々に小さくなる。
そして、回転角θ＝２２．５°のときに、各可動電極９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが検出電極ブロックｋｄに完全に
重なった状態で対向する。この関係は図１１に示され、
回転角θ＝２２．５°のときには検出電極ブロックｋｄ
における電極対向面積Ｓが最大となる。よって、このと
きには各出力端子ＴＯｄ（検出電極ブロックｋｄ）を計
測している検出手段１６Ｂが、最大の出力（立ち上り時
間τ）を出力する。

【００４８】なお、上記各検出手段１６Ｂは、所定のサ
ンプリング時間で各出力端子ＴＯ（ＴＯａ，ＴＯｂ，Ｔ
Ｏｃ，ＴＯｄ）における応答出力Ｓｏをそれぞれ計測し
続けている。よって、回転角θを０°から２２．５°に
変化する間、各出力端子ＴＯにおける立ち上り時間τの
最大値のデータ出力を刻々と取得し続けることにより、
コンピュータは可動部材８が回転の基準（回転角＝０°
（３６０°））から左回り方向に回転され、最終的に２
２．５°回転させられたことを検知することができる。

【００４９】以下同様に、可動部材８の回転角θを左回
り方向に０°から３６０°まで徐々に増加させて行く
と、各可動電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと各検出電極ブ
ロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄとの電極対向面積Ｓの最
大値は、検出電極ブロックｋｃ（０°）→検出電極ブロ
ックｋｄ（２２．５°）→検出電極ブロックｋａ（４５
°）→検出電極ブロックｋｂ（６７．５°）→検出電極
ブロックｋｃ（９０°）の順で１／１６ステップ（２
２．５°ごと）に移り変わることとなる。

【００５０】なお、図１１に示すように、回転角θ＝０
°（３６０°）、９０°、１８０°および２７０°のと
きに検出電極ブロックｋｃの電極対向面積Ｓが最大とな
り、回転角θ＝２２．５°、１１２．５°、２０２．５
°および２９２．５°のときに検出電極ブロックｋｄの
電極対向面積Ｓが最大となる。同様に、回転角θ＝４５
°、１３５°、２２５°および３１５°のときに検出電
極ブロックｋａの電極対向面積Ｓが最大となり、回転角
θ＝６７．５°、１５７．５°、２４７．５°および３
３７．５°のときに検出電極ブロックｋｂの電極対向面
積Ｓが最大となる。そして、各電極間の静電容量は、対
向電極面積Ｓに比例して大きくなる。

【００５１】上記コンピュータは、所定のサンプリング
時間で計測した各出力端子ＴＯ（ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯ
ｃ，ＴＯｄ）の立ち上がり時間τについて、最新の立ち
上がり時間τと、それ以前に取得した立ち上がり時間τ
とを随時比較することにより、可動部材８の回転角θお
よび回転方向を検出することが可能である。

【００５２】なお、前記検出ブロックを３ブロック以上
設ければ、可動部の回転方向を検出することが可能であ
る。

【００５３】次に、図９に示すように操作体４を固定部
の中心点ＯからＦ方向に移動させた場合について説明す
る。

【００５４】図９では、可動部材８側の検出電極ｋｃ１
が基板２０側の可動電極９ａの領域内に完全に重なる一
方、可動電極９ｃが検出電極ｋｃ３の領域外に押し出さ
れる。また可動電極９ｂは、検出電極ｋｃ２と検出電極
ｋｄ２の双方の領域に部分的に重なり、同様に可動電極
９ｄは、検出電極ｋｂ４と検出電極ｋｃ４の双方の領域
に部分的に重なる。さらに対向電極９の一部が、検出電
極ｋａ２，ｋｂ２，ｋｄ４，ｋａ１およびｋｄ１と部分
的に重なる。図９の固定検出電極Ｋにおいて、検出電極
ｋｃ１の部分が最も電極対向面積Ｓが広い箇所である。
そして、各検出電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄが
占める総面積のうち、最も広いのは検出電極ブロックｋ
ｃである。よって検出手段１６Ｂにおいては、所定のサ
ンプリング時間で各出力端子ＴＯ（ＴＯａ，ＴＯｂ，Ｔ
Ｏｃ，ＴＯｄ）における応答出力Ｓｏから立ち上がり時
間τをそれぞれ連続的に計測し続けた結果、検出電極ブ
ロックｋｃの出力端子ＴＯｃから出力される立ち上り時
間τ自体は変化するものの、他の出力端子ＴＯａ，ＴＯ
ｂおよびＴＯｄから検出される各立ち上がり時間τと比
較しても、依然として最大値を示す。このため、コンピ
ュータは少なくとも可動部材８には回転が生じていない
と判断することができる。

【００５５】この状態で可動部材８の中心点Ｏ′を中心
に、可動部材８のみを１／１６（２２．５°）回転させ
ると検出電極ブロックｋｄにおける電極対向面積Ｓが、
２／１６（４５°）回転させると検出電極ブロックｋａ
における電極対向面積Ｓが、さらに３／１６（６７．５
°）回転させると検出電極ブロックｋｂにおける電極対
向面積Ｓが，そして４／１６（９０°）回転させると再
び検出電極ブロックｋｃにおける電極対向面積Ｓがそれ
ぞれ最大となる。

【００５６】よって上記同様に、コンピュータは、所定
のサンプリング時間で計測した各出力端子ＴＯ（ＴＯ
ａ，ＴＯｂ，ＴＯｃ，ＴＯｄ）の立ち上がり時間τ（最
大値）に基づいて、最新の立ち上がり時間τと、それ以
前に取得した立ち上がり時間τとを随時比較することに
より、可動部材８（操作体３）の回転角θおよび回転方
向を検出することが可能である。

【００５７】なお、上記実施の形態では、固定部側の電
極を１６極に分割した例を示したが、本発明はこれに限
られるものではない、すなわち、固定部（基板２０）側
の電極数は少ないものでは３極以上あればよく、この場
合可動部材８側の凸型形状の可動電極９Ａの数は１つで
よい。なお、固定部側の電極数および検出手段の必要数
との関係を表１に示す。表１中の○印は回路検出が可能
であることを示し、◎印は回転及び回転方向がともに検
出可能であることを示している。

【００５８】

【表１】

【００５９】上記実施の形態では、互いに中心角を９０
°異にする検出電極どうしを接続することにより、１つ
の検出電極ブロックを構成するものを示したが、本発明
はこれに限られるものではない。すなわち、上記表１に
示されるように、検出回路数が４つの場合は９０°ごと
に接続するのが適当であるが、その他３つの場合は１２
０°ごと、５つの場合は７２°ごと、６つの場合には６
０°ごと等のように接続して各検出電極ブロックを構成
するものであってもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、検出電極
の複数に分割することにより、可動部の移動を高い分解
能で検出することができる。その一方、検出電極と可動
電極との間の電極対向面積が小さくなることがなくな
り、検出に十分な静電容量を得ることができるため、例
えば回転角や回転方向を正確に検出することが可能とな
る。

【００６１】また検出電極ブロックごとに検出電極の出
力を検出することが可能となるため、検出電極数が増加
してもこれに比例して検出手段を増大させる必要がな
く、よって回路構成が複雑になることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における入力装置の外観を示す斜視図、

【図２】図１の入力装置を分解した状態を示す斜視図、

【図３】固定部の電極配置を示す平面図、

【図４】可動部の電極配置を示す平面図、

【図５】固定部の電極の結線状態を示す配線図、

【図６】検出手段の構成図、

【図７】応答信号の波形を示す図、

【図８】基板の固定検出電極の上に可動部材を重ねた状
態を示す平面図、

【図９】可動部材を移動させた状態を示す平面図、

【図１０】基板の固定検出電極と可動部材の各検出電極
との間の等価回路図、

【図１１】可動部材の回転角に対する電極対向面積の変
化を示すグラフ、

【符号の説明】

１ 入力装置 ８ 可動部材（可動部） ９ 対向電極 ９Ａ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 可動電極 １６ 制御部 １６Ａ 信号供給手段 １６Ｂ 検出手段 ２０ 基板（固定部） ２１ 接地電極 Ｋ 固定検出電極 ｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄ 検出電極ブロック ｋａ１，ｋｂ１，ｋｃ１，ｋｄ１ 検出電極 ｋａ２，ｋｂ２，ｋｃ２，ｋｄ２ 検出電極 ｋａ３，ｋｂ３，ｋｃ３，ｋｄ３ 検出電極 ｋａ４，ｋｂ４，ｋｃ４，ｋｄ４ 検出電極 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 各検出電極と各可動電極との
間の静電容量 Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ 検出電極ブロックごとの合成
容量 Ｃｇ 接地電極と対向電極との間の静電容量 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 端子 τ 立ち上がり時間

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部に検出電極が、前記固定部に対向
   する可動部に前記検出電極に対面する可動電極が設けら
   れ、前記可動部が移動したときに、前記検出電極と前記
   可動電極との静電容量の変化に応じた検出出力が得られ
   る入力装置において、 前記固定部では、検出電極が複数個を１ブロックとして
   複数ブロックに分けられ、異なるブロックを構成する検
   出電極が隣り合って並ぶように可動部の移動方向へ配列
   され、 可動部では、複数の可動電極が、共通のブロックを構成
   する前記検出電極に同時に対向するよう移動方向に間隔
   を開けて配置され、 前記可動部が移動するときに、前記検出電極と可動電極
   との間の静電容量の変化が、ブロック間で異なって検出
   されることにより、前記可動部の移動が検出されること
   を特徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 固定部には少なくとも３ブロックの検出
   電極が設けられ、異なるブロックを構成する検出電極が
   移動方向へ順番に配列することで、移動部の移動方向の
   検出が可能とされている請求項１記載の入力装置。
3. 【請求項３】 前記可動部は前記固定部に対向して回転
   するものであり、前記検出電極と前記可動電極は共に、
   前記可動部の回転中心に対して環状に配列されている請
   求項１または２記載の入力装置。
4. 【請求項４】 前記可動電極は、前記検出電極のブロッ
   ク数と同数設けられ、全ての可動電極が、共通のブロッ
   クを構成する全ての検出電極に同時に対向可能とされて
   いる請求項３記載の入力装置。
5. 【請求項５】 前記固定部には、前記検出電極と分離さ
   れ且つ前記移動部の移動方向に向けて設けられた接地電
   極が設けられ、前記可動部には、前記各可動電極に共通
   に導通され且つ移動部が移動するときに前記接地電極に
   対向し続ける対向電極が設けられ、前記可動部が移動す
   るときに、前記検出電極と前記可動電極との容量変化
   と、前記接地電極と前記対向電極との間の静電容量との
   全容量により前記可動部の移動が検出される請求項１な
   いし４のいずれかに記載の入力装置。
6. 【請求項６】 前記検出電極には、各ブロック毎にステ
   ップ状信号が印加され、前記検出電極と前記可動電極と
   の間の容量変化の時定数に基づく応答信号の立ち上り時
   間を計測する検出手段が設けられ、各ブロック間での前
   記立ち上がり時間の相違により可動部の移動状態が検出
   される請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。
7. 【請求項７】 前記検出手段では、前記応答信号をサン
   プリング時間で検出し、この検出手段で検出された最新
   の前記立ち上がり時間と、それ以前に取得された前記立
   ち上がり時間とが比較される請求項１ないし６のいずれ
   かに記載の入力装置。
8. 【請求項８】 前記検出手段は、前記応答信号が所定の
   しきい値に達するまでの立ち上がり時間を計測するもの
   である請求項６または７記載の入力装置。