JP2002062982A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】使い勝手の良好な入力装置を提供する。 【解決手段】Ｘ−Ｙ座標面においてＸ−Ｙ方向に移動可
能でかつ回転可能に支持された回転操作部１２と、回転
操作部１２のＸ−Ｙ方向の移動を検出するＸ−Ｙ方向移
動検出手段と、回転操作部１２の回転を検出する回転検
出手段と、操作する指４２がその回転操作部１２の周面
の１箇所に接触したことを検出するタッチセンサ手段を
備え、操作する指４２の位置と回転操作部１２の回転方
向を検出することにより右利きの操作者が回転操作部１
２の右側に手を置いて、指を下側から上側へ回転操作を
することによる移動操作と、左利きの操作者が回転操作
部１２の左側に手を置いて、指を下側から上側へ回転操
作をすることによる移動操作とが同一の信号出力をする
制御部を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパソコンや
リモコンなどに用いる入力装置に係り、特に静電容量の
変化に基づく入力装置に関する。

【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ある。これら入力
装置の１種は、例えば支持部と操作部を有し、支持部に
対し操作部が相対的に移動可能になっている。この種の
入力装置は、支持部側に設けられた検出電極と、操作部
側に設けられた可動電極の間に形成される静電容量が操
作部の移動量に応じて変化することを利用し、その変化
量を入力情報として検出して、制御部に送るシステムに
なっている。

【０００３】制御部は、この入力情報に基づき操作部の
操作角（回転角）、操作方向などを割り出し、例えば操
作部の移動に応じてディスプレイ上のカーソルが移動で
きるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで操作部を操作
する指の置く位置が、右利きの操作者は操作部の右側に
指を置き、左利きの操作者は操作部の左側に指を置く傾
向がある。そのため制御部で例えば操作部を左方向に回
転した場合にカーソルをディスプレイ上で上方向に移動
するように設定されていると、右利きの操作者が指を下
側から上側へ移動することにより、操作部を左方向に回
転してカーソルを上方向に移動できても、左利きの操作
者が同様に指を下側から上側へ移動した場合、操作部は
右方向に回転してカーソルは下方向に移動してしまい、
左利きの操作者は指を上側（奥側）から下側（手前側）
へ移動しないと、カーソルを上方向に移動することがで
きないという不都合を生じる。

【０００５】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、使い勝手の良好な入力装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第１の手段は、Ｘ−Ｙ座標面においてＸ−
Ｙ方向に移動可能でかつ回転可能に支持された回転操作
部と、その回転操作部のＸ−Ｙ方向の移動を検出するＸ
−Ｙ方向移動検出手段と、その回転操作部の回転を検出
する回転検出手段と、操作する指がその回転操作部の周
面の１箇所に接触したことを検出するタッチセンサ手段
を備え、回転操作部の周面において操作する指が接触す
る位置を第１の位置、その第１の位置と反対側の位置を
第２の位置、操作する指を前記第１の位置で接触させて
回転操作部を右回り方向に回転させたときの前記Ｘ−Ｙ
方向移動検出手段の検出結果を第１の移動方向出力、操
作する指を前記第１の位置で接触させて回転操作部を左
回り方向に回転させたときの前記Ｘ−Ｙ方向移動検出手
段の検出結果を第２の移動方向出力、操作する指を前記
第２の位置で接触させて回転操作部を右回り方向に回転
させたときの前記Ｘ−Ｙ方向移動検出手段の検出結果を
第３の移動方向出力、操作する指を前記第２の位置で接
触させて回転操作部を左回り方向に回転させたときの前
記Ｘ−Ｙ方向移動検出手段の検出結果を第４の移動方向
出力とした場合、前記第１の移動方向出力と第４の移動
方向出力を同方向出力、前記第２の移動方向出力と第３
の移動方向出力を同方向出力として信号処理する制御部
を備えたことを特徴とするものである。

【０００７】本発明の第２の手段は前記第１の手段にお
いて、前記タッチセンサ手段が、固定検出電極を有する
固定部と、前記固定検出電極と対向する可動検出電極を
有する可動部材を備え、前記固定検出電極は、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かれ、異
なるブロックを構成する検出電極が隣合って並ぶように
前記可動部材の移動方向へ配列され、前記可動検出電極
は、複数の電極部分が、共通のブロックを構成する前記
固定検出電極に同時に対向するように可動部材の移動方
向に間隔を設けて配置され、その可動部材が移動する時
に、前記固定検出電極と可動検出電極との間の静電容量
の変化が、ブロック毎に異なって検出されることによ
り、可動部材の移動が検出される構成になっていること
を特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図とと
もに説明する。図１は入力装置の断面図、図２は入力装
置の斜視図、図３は入力装置の分解斜視図である。

【０００９】本実施形態に係る入力装置は、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、あるいは後述するリモコンなどのように入力装置
単体として使用される。

【００１０】この入力装置は、キートップ１、スライダ
２、ハウジング３、可動部材４、押圧体５、弾性体６、
止め部材７、プリント配線基板８、板バネ９から主に構
成され、図１に示すような配置状態になっている。

【００１１】キートップ１はゴムやエラストマーなどの
弾性材料で構成され、外形がほぼ円盤状で、中央上部に
ドーム状の押圧部１０が、その下部に突出部１１が設け
られ、外周部に回転操作部１２が形成され、押圧部１０
と回転操作部１２は肉薄部１３で連結されている。図１
に示すように回転操作部１２の周壁がスライダ２の上部
外周と嵌合している。

【００１２】スライダ２は硬質合成樹脂の成形体からな
り、中央部に弾性体６の頭部に外嵌する穴１４を有し、
スライダ２と弾性体６の連結部はスライダ２の上に装着
されたキートップ１で覆われている。スライダ２の外周
に設けられたフランジ部１５はハウジング３とプリント
配線基板８の間にあり、フランジ部１５の下面に可動部
材４が接着などで一体に固着されている。

【００１３】弾性体６は、比較的肉厚の導電性のない弾
性体本体６ａと、弾性体本体６ａの下側に配置された導
電性弾性体６ｂから構成され、両者は２色成形や接着な
どの手段で一体になっている。図４に示すように弾性体
本体６ａの中央部に押圧体５の外径より大きい内径を有
する貫通穴１６が設けられ、その内側に押圧体５が上下
動可能に挿入されている。押圧体５は硬質合成樹脂ある
いは金属などの硬質材料からなり、円柱状をしている。

【００１４】導電性弾性体６ｂは、ゴムやエラストマー
などの弾性材料に銀やカーボンブラックなどの導電性微
粒子を分散保持したものからなり、中央部に板バネ９を
収容する収容凹部１７が形成されている。

【００１５】弾性体６の外周部１８は、止め部材７でプ
リント配線基板８に固定・位置決めされている。すなわ
ち、リング状の止め部材７を弾性体６の外周部１８に被
せてプリント配線基板８の上に載せ、止め部材７に設け
られた複数のかしめ脚１９をプリント配線基板８に形成
された複数の固定孔２０（図３、図４参照）に挿入して
かしめることにより、弾性体６の外周部１８がプリント
配線基板８の所定の位置に固定・位置決めされる。

【００１６】ガラス−エポキシ樹脂などからなる硬質の
プリント配線基板８の上面に図４に示すような各種電極
が形成されている。すなわち、中央に垂直方向（Ｚ方向
図２参照）の入力用となるスイッチ用電極２１が、そ
の外周にＸ−Ｙ方向用電極２２が設けられている。この
電極２２は、第１電極２２ａ，第２電極２２ｂ，第３電
極２２ｃ，第４電極２２ｄの４つの電極から構成されて
いる。本実施形態では第１電極２２ａはディスプレイ上
のカーソルを上方向に、第２電極２２ｂは左方向に、第
３電極２２ｃは下方向に、第４電極２２ｄは右方向に、
それぞれ移動するための電極で、これら第１電極２２ａ
〜第４電極２２ｄは水平方向（Ｘ，Ｙ方向 図２参照）
の入力用となっている。

【００１７】Ｘ−Ｙ方向用電極２２の外周に回転検出用
の固定検出電極２３が形成されており、本実施形態では
固定検出電極２３は面積が均等になるように１６分割さ
れている。固定検出電極２３のうち検出電極ｋａ１，ｋ
ａ２，ｋａ３，ｋａ４はプリント配線基板８の中心点Ｏ
の回りに互いに９０°の間隔で配置され、これら検出電
極ｋａ１，ｋａ２，ｋａ３，ｋａ４は１つの検出ブロッ
クｋａを構成している。他の検出電極も同様に、検出電
極ｋｂ１，ｋｂ２，ｋｂ３，ｋｂ４で検出ブロックｋｂ
を、検出電極ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４で検出ブ
ロックｋｃを、検出電極ｋｄ１，ｋｄ２，ｋｄ３，ｋｄ
４で検出ブロックｋｄを、それぞれ構成している。

【００１８】このように固定検出電極２３は４ブロック
に分かれており、図４に示すように各検出電極はｋａ
１，ｋｂ１，ｋｃ１，ｋｄ１のように各ブロックｋａ，
ｋｂ，ｋｃ，ｋｄの構成電極が同じ順に配列されてい
る。固定検出電極２３の外周にアース電極２４が設けら
れている。

【００１９】これら各種電極は電気的に絶縁されるよう
に互いに分割されており、表面に薄い絶縁被膜（図示せ
ず）が形成されている。図示していないが前記各種電極
はスルーホールによりプリント配線基板８の下面に形成
された導電パターンと電気的に接続され、導電パターン
上にＩＣチップなどの電子部品が搭載されて、導電パタ
ーンの一端にフレキシブルプリント配線基板が接続さ
れ、フレキシブルプリント配線基板の他端は使用機器の
入出力インターフェースに接続されている。

【００２０】図５に示すように検出ブロックｋａの個々
の検出電極ｋａ１，ｋａ２，ｋａ３，ｋａ４は、パター
ン線により並列に接続されて引き出され端子Ａと接続し
ている。同様に検出ブロックｋｂの検出電極ｋｂ１，ｋ
ｂ２，ｋｂ３，ｋｂ４は端子Ｂと、検出ブロックｋｃの
検出電極ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４は端子Ｃと、
検出ブロックｋｄの検出電極ｋｄ１，ｋｄ２，ｋｄ３，
ｋｄ４は端子Ｄと、それぞれ接続している。

【００２１】前記絶縁被膜を介して固定検出電極２３と
対向する可動部材４は絶縁材料でリング状に成形され、
下面には図６に示すような可動検出電極２５が形成され
ている。この可動検出電極２５は可動部材４の中心点
Ｏ’方向に向けて突出し、中心点Ｏ’の回りに互いに９
０°の間隔で配置された突出部２５ａ，２５ｂ，２５
ｃ，２５ｄを有している。従って可動検出電極２５は突
出部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄにより、１つの検
出ブロックを構成する全ての検出電極、例えば検出電極
ｋａ１，ｋａ２，ｋａ３，ｋａ４と同時に対向するよう
に、前記絶縁被膜の厚さ分だけ間隔をあけて設けられて
いる。

【００２２】図７に示すように前記端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、制御部２６に接続されている。図７中の符号Ｃ１，
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、各検出ブロックｋａ，ｋｂ，ｋ
ｃ，ｋｄと可動検出電極２５（突出部２５ａ，２５ｂ，
２５ｃ，２５ｄ）との間に形成される各検出ブロックｋ
ａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄ毎の合成容量、符号Ｃｇはプリン
ト配線基板８のアース電極２４と可動検出電極２５との
間に形成される静電容量を示す。

【００２３】図７に示すように制御部２６には、入力端
子ＴＩ（ＴＩａ，ＴＩｂ，ＴＩｃ，ＴＩｄ）と出力端子
ＴＯ（ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯｃ，ＴＯｄ）が接続され、
各入力端子ＴＩと出力端子ＴＯの間に等しい抵抗値を有
する抵抗Ｒが設けられている。各抵抗Ｒと各出力端子Ｔ
Ｏの間に各検出ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄが接続
され、各抵抗Ｒと合成容量でＣＲ回路が構成される。ア
ース電極２４はグランド（ＧＮＤ）に接続されている。

【００２４】制御部２６は信号供給手段２６Ａと検出手
段２６Ｂを有し、信号供給手段２６Ａはコンピュータの
指令を受けて各入力端子ＴＩａ，ＴＩｂ，ＴＩｃ，ＴＩ
ｄとグランド（ＧＮＤ）の間にステップ状信号（所定の
パルス幅を有する電圧パルス）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。検出手段２６Ｂ
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２６Ｂ１，２６Ｂ２，２６Ｂ
３，２６Ｂ４からなり、各検出手段２６Ｂは各出力端子
ＴＯから出力される応答信号Ｓｏを順次計測する。

【００２５】応答信号Ｓｏは抵抗Ｒと合成容量の時定数
によって決まり、図８に示すような波形を有している。
各検出手段２６Ｂには所定のしきい値Ｖ_L が設定され、
応答信号Ｓｏがしきい値Ｖ_L 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毎に連続的に行な
う。そして各出力端子ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯｃ，ＴＯｄ
から出力される応答信号Ｓｏの立ち上がり時間τは、制
御部２６からコンピュータに送信される。 次にこの入
力装置の操作について説明する。キートップ１に力が作
用していない待機状態（初期状態）では、導電性弾性体
６ｂとプリント配線基板８上のＸ−Ｙ方向用電極２２
（２２ａ〜２２ｄ）の間隔は等しく、従って導電性弾性
体６ｂと各電極２０ａ〜２０ｄの間の静電容量も等し
い。また押圧体５は板バネ９により持ち上げられた状態
にある。

【００２６】キートップ１の押圧部１０の上に指を載せ
て例えば左側に移動すると、その移動はスライダ２を介
して弾性体６に伝えられ、弾性体６が弾性変形し、その
変形に伴い導電性弾性体６ｂと第２電極２２ｂの間隔が
初期状態よりも狭まり、第２電極２２ｂ側の静電容量の
変化を電気的に検出して、今、キートップ１によりカー
ソルを左方向に移動する信号が入力されたことを検知で
きる。

【００２７】キートップ１を指で例えば右側に移動する
と、その移動はスライダ２を介して弾性体６に伝えら
れ、弾性体６が弾性変形し、その変形に伴い導電性弾性
体６ｂと第４電極２２ｄの間隔が初期状態よりも狭ま
り、第４電極２２ｄ側の静電容量の変化を電気的に検出
して、今、キートップ１によりカーソルを右方向に移動
する信号が入力されたことを検知できる。このように押
圧部１０の上に指を載せて、Ｘ−Ｙ方向の入力操作がで
きる。

【００２８】また、押圧部１０を指先で垂直方向（Ｚ方
向）に押下すると、板バネ９の弾性に抗して押圧体５が
押し下げられスイッチ用電極２１と接触し、スイッチオ
ンの信号入力がなされる。キートップ１に対する操作力
を解除すると、板バネ９の復元力により押圧体５が押し
上げられて待機状態に復帰する。

【００２９】図９ないし図１３は、指によるキートップ
１の回転操作を説明するための図である。弾性体６が止
め部材７によりプリント配線基板８上に固定されている
から、図９に示すようにプリント配線基板８の中心点Ｏ
と可動部材４の中心点Ｏ’が一致している。検出電極ｋ
ａ１と検出電極ｋｄ４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
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の間の回転角θ＝２７
０°の位置にＸ軸（Ｘ１側）が、それぞれ位置する。

【００３０】図９の状態では、可動部材４の可動検出電
極２５がプリント配線基板８の接地電極２４に重なり、
可動検出電極２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ）
が固定検出電極２３の１つの検出電極ブロックｋｃを構
成する全ての検出電極ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋｃ４
と同時に対向する位置関係となっている。

【００３１】その他の検出電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋ
ｄは、可動部材４のいずれの可動検出電極２５とも対向
することのない。従って検出電極ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ
３，ｋｃ４と可動検出電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２
５ｄとの間にそれぞれ静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４
を有し、かつ可動部材４の可動検出電極２５とプリント
配線基板８の接地電極２４の間に静電容量Ｃｇを有す
る。そして前記静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は並列
接続されており、これらの合成容量Ｃｃに前記静電容量
Ｃｇが直列接続された回路構成となる。

【００３２】この関係を図１１の等価回路図で説明する
と、各検出電極ブロック毎の静電容量Ｃａ，Ｃｂおよび
Ｃｄを除いた構成、すなわち静電容量Ｃｇに検出電極ブ
ロックｋｃの合成容量Ｃｃのみが直列接続された回路構
成となる。

【００３３】このように検出電極ブロックｋａ，ｋｂ，
ｋｃ，ｋｄ内の個々の可動検出電極２５の単位面積は小
さくても、これらが加算され、各検出電極ブロックｋ
ａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄのトータル面積として全体の静電
容量が構成されるため、前記応答信号Ｓｏの立ち上がり
時間τを高精度で検出できる。

【００３４】そして図１２の破線ｋｃ（図中の最も左側
の破線）で示すように、前記回転の基準（回転各θ＝０
° 図９の状態）の時に、可動部材４の可動検出電極２
５および可動検出電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ
と検出電極ブロックｋｃ（ｋｃ１，ｋｃ２，ｋｃ３，ｋ
ｃ４）と可動検出電極２５との間の静電容量Ｃｃが最大
となる。このときの前記検出手段２６Ｂが、各出力端子
ＴＯ（ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯｃ，ＴＯｄ）での応答信号
Ｓｏを検出すると、出力端子ＴＯｃにおける立ち上がり
時間τが最大となる。

【００３５】次に図９においてプリント配線基板８の中
心点Ｏに可動部材４の中心点Ｏ’を一致させた状態で、
可動部材４を例えば図面に向けて左回り方向に１／１６
だけ回転させると（回転各θ＝２２．５°）、可動部材
４の各可動検出電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ
が、固定検出電極側の検出電極ブロックｋｄを構成する
全ての検出電極ｋｄ１，ｋｄ２，ｋｄ３，ｋｄ４と同時
に対向する。従って回動動作中に、各可動検出電極２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ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
検出電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ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。

【００３６】そして図１２の破線で示すように回転角θ
＝２２．５°のとき、各可動検出電極２５ａ，２５ｂ，
２５ｃ，２５ｄと検出電極ブロックｋｄが完全に重なっ
た状態で対向するため、この間の電極対向面積Ｓが最大
となる。よってこの時には各出力端子ＴＯｄ（検出電極
ブロックｋｄ）を計測している検出手段２６Ｂが、最大
の値（立ち上がり時間τ）を出力する。

【００３７】なお、前記検出手段２６Ｂは、所定のサン
プリング時間で各出力端子ＴＯ（ＴＯａ，ＴＯｂ，ＴＯ
ｃ，ＴＯｄ）における応答信号Ｓｏをそれぞれ計測し続
けている。よって回転各θを０°から２２．５°に変化
する間、各出力端子ＴＯにおける立ち上がり時間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４が回転の基準（回転各θ＝０°
または３６０°）から左回り方向に回転され、最終的に
２２．５°回転させられたことを検知することができ
る。

【００３８】以下同様に、可動部材４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ると、各
可動検出電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと各検出
電極ブロックｋａ，ｋｂ，ｋｃ，ｋｄとの間の電極対向
面積Ｓの最大値は、検出電極ブロックｋｃ（回転角θ＝
０°）→検出電極ブロックｋｄ（回転角θ＝２２．５
°）→検出電極ブロックｋａ（回転角θ＝４５°）→検
出電極ブロックｋｂ（回転角θ＝６７．５°）→検出電
極ブロックｋｃ（回転角θ＝９０°）の順で１／１６ス
テップ（回転角θ＝２２．５°毎）に移り変わることに
なる。

【００３９】なお、図１２に示すように、回転角θ＝０
°（または３６０°）、９０°、１８０°及び２７０°
の時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°及び２９２．５°の時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°及び３１５°の時に検出電極ブロッ
クｋａの電極対向面積Ｓが最大となり、回転角θ＝６
７．５°、１５７．５°、２４７．５°及び３３７．５
°の時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、電極対向面積Ｓ
に比例して大きくなるため、電極対向面積Ｓが最大にな
る時に電極間の静電容量も最大となる。

【００４０】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，ＴＯｃ，
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４の回転角θと回転
方向を検出することができる。なお、可動部材４の回転
方向を検出するためには、本実施形態のように検出電極
ブロックを３ブロック以上設ける必要がある。

【００４１】次に図１０に示すように、可動部材４をプ
リント配線基板８の中心点Ｏに対してＦ方向に移動させ
た場合について説明する。

【００４２】図１０では、プリント配線基板８側の検出
電極ｋｃ１に対して可動部材４の可動検出電極２５ａが
完全に重なる一方、可動検出電極２５ｃが検出電極ｋｃ
３から完全に離れる。また可動検出電極２５ｂは検出電
極ｋｃ２と検出電極ｋｄ２の双方と部分的に重なり、同
様に可動検出電極２５ｄは検出電極ｋｃ４と検出電極ｋ
ｄ４の双方と部分的に重なる。さらに可動検出電極２５
の一部が検出電極ｋａ２，ｋｂ２，ｋａ４，ｋａ１およ
びｋｄ１と部分的に重なる。図１０の固定検出電極２５
において、検出電極ｋｃ１の部分が最も電極対向面積Ｓ
が広い箇所であり、そして各検出電極ブロックｋａ，ｋ
ｂ，ｋｃ，ｋｄが占める総面積のうち、最も広いのが検
出電極ブロックｋｃである。よって検出手段２６Ｂにお
いて、所定のサンプリング時間で各出力端子ＴＯ（ＴＯ
ａ，ＴＯｂ，ＴＯｃ，ＴＯｄ）における応答出力Ｓｏの
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
れる立ち上がり時間τ自体は変化するものの、他の出力
端子ＴＯａ，ＴＯｂおよびＴＯｄから出力される立ち上
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４には回転
が生じていないと判断することができる。

【００４３】この状態で可動部材４の中心点Ｏ’を中心
に、可動部材４を１／１６（回転角θ＝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（回転角θ＝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、可動部材
４を３／１６（回転角θ＝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、４／１
６（回転角θ＝９０°）回転させると検出電極ブロック
ｋｃにおける電極対向面積Ｓが、それぞれ最大となる。

【００４４】よって前述と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４の回転角θと回転方向を検出すること
ができる。

【００４５】本実施形態では固定部（プリント配線基板
８）側の検出電極を１６極に分割したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。すなわち固定部（プリント
配線基板８）側の検出電極数は３極以上あればよく、こ
の場合、可動部材４側の凸型形状をした可動検出電極の
数は１つでよい。図１３は、固定部側の検出電極数なら
びに電極間角度と検出回路（可動部材側の凸型形状をし
た可動検出電極）の必要数との関係を示す表図で、図中
の〇印は回転角が検出可能であること、◎印は回転角と
回転方向が共に検出可能であることを示している。

【００４６】前記の実施形態では互いに中心角を９０°
異にする電極どうしを接続することにより、１つの検出
ブロックを構成する場合を示したが、本発明はこれに限
定されるものではない。すなわち図１３に示すように、
検出回路数が４つの場合は９０°毎に接続するのが適当
であるが、３つの場合は１２０°毎、５つの場合は７２
°毎、６つの場合は６０°毎のように接続して、１つの
検出ブロックを構成することができる。

【００４７】図１４ないし図１６はこの入力装置を装着
したリモコンを示す図で、図１４はリモコンの正面図、
図１５はリモコンの背面図、図１６はリモコンの側面図
である。また図１７ないし図２０は、リモコンの使用態
様を示す説明図である。

【００４８】リモコン３１は、机３２などの上に安定に
置くことのできるフラットな底面３３を有する載置部３
４と、図１６に示すように載置部３４の上方に設けられ
て手前側が低くなった平面３５を有する傾斜した把持部
３６と、載置部３４の奥側から把持部３６の上部に向け
て湾曲状に立ち上がった背面部３７と、載置部３４と把
持部３６と背面部３７に囲まれるようにして形成され、
操作者の人差指３８から小指３９までが挿入可能な大き
さ（幅）を有する左右に貫通した指群挿通空間４０から
構成されている。

【００４９】リモコン３１は例えば家庭用ＰＣなどにお
いてキーボードとは別に入力装置として使用され、子供
でも手で持って長時間操作できる程度の重量設計になっ
ている。図１７と図１８はリモコン３１を手４１で持っ
て操作している様子を示しており、親指４２の付け根部
付近が平面３５に良好にフィットするように平面３５の
中間部分は図１４に示すように若干広くなった楕円形を
している。本実施形態では親指４２の付け根部付近が当
たる中間部分も平坦になっているが、その中間部分を親
指４２の付け根部付近の形状に合わせて若干の曲率をも
った凹み状にすることもできる。

【００５０】また把持部３６を手４１で持ったときに親
指４２が平面３５上に置かれる位置に、第１操作部であ
るキートップ１が設けられている。キートップ１は前述
のように、押圧部１０と回転操作部１２を有している。
前述のようにキートップ１は、Ｘ−Ｙ座標平面上でスラ
イド可能で、かつＺ軸を中心軸として回転可能に支持さ
れており、キートップ１のＸ−Ｙ座標平面上での操作方
向と操作角（回転角）によりＰＣディスプレイ上でのカ
ーソルの移動やスクロール動作がでるようになってい
る。

【００５１】背面部３７の上部外側面に、第２操作部４
３と第３操作部４４が並んで設けられている。第２操作
部４３と第３操作部４４はプッシュスイッチまたは静電
容量検出型タッチスイッチからなり、本実施形態では第
２操作部４３がキャンセルキー、第３操作部４４がエン
ターキーとなっており、これらの操作部４３、４４は図
１８に示すように手４１で把持部３６を握った状態で人
差指３８や中指４５で操作できる位置に設けられてい
る。図１８では人差指３８を第３操作部４４に掛けてい
るが、人差指３８を第２操作部４３、中指４５を第３操
作部４４に掛けて操作することもできる。

【００５２】図１７と図１８はリモコン３１を持ち上げ
て使用する状態を示しているが、リモコン３１を例えば
机の上などに置いて図１７や図１８のように指を掛けて
操作することもできる。

【００５３】図１９と図２０は、親指４２の側面で回転
操作部１２を操作している様子を示した図である。右利
きの操作者は、図１９に示すように主に親指４２の側面
を回転操作部１２の右側側面に付けて操作する場合が多
く、左利きの操作者は、反対に図２０に示すように主に
親指４２の側面を回転操作部１２の左側側面に付けて操
作する場合が多い。

【００５４】図１９において、右利きの操作者が親指４
２を図面に向かって上側へ移動すると（実線）、回転操
作部１２は左方向に回転し（実線）、このとき回転操作
部１２はＸ−Ｙ座標平面上でＸ−に移動する。このＸ−
の移動を検出することにより、回転操作部１２を左方向
に回転した旨の信号を取得することができる。また親指
４２を図面に向かって下側へ移動すると（破線）、回転
操作部１２は右方向に回転し（破線）、このとき回転操
作部１２はＸ−Ｙ座標平面上でＸ＋に移動する。このＸ
＋の移動を検出することにより、回転操作部１２を右方
向に回転した旨の信号を取得することができる。

【００５５】図２０で示すように左利きの操作者の場合
は、右利きの操作者の場合と全く反対である。このよう
に右利きと左利きの場合の動作をまとめれば次の表の通
りである。この表では、親指を回転操作部１２の左右に
おいて操作した場合と、親指を回転操作部１２の奥側と
手前側に置いて操作した場合とを示している。

【００５６】 （親指の置く位置） （親指の移動方向） （回転方向）（座標上の移動方向） 回転操作部の右側 上側へ移動 左回転 Ｘ− 〃 下側へ移動 右回転 Ｘ＋ 回転操作部の左側 上側へ移動 右回転 Ｘ＋ 〃 下側へ移動 左回転 Ｘ− 回転操作部の奥側 右側へ移動 左回転 Ｙ− 〃 左側へ移動 左回転 Ｙ＋ 回転操作部の手前側 右側へ移動 左回転 Ｙ＋ 〃 左側へ移動 右回転 Ｙ− この表の座標上の移動方向Ｘ−，Ｘ＋，Ｙ−，Ｙ＋は、
例えばディスプレイ上におけるカーソルのスクロール方
向として出力することができる。

【００５７】前記実施形態では、キートップ１が押圧部
１０と回転操作部１２を一体に設け、回転操作部１２が
押圧部１０の周囲に配置された例を示したが、図２１と
図２２に示すように押圧部１０と回転操作部１２が別部
材で構成され、押圧部１０が回転操作部１２の周囲に配
置し、回転操作部１２の周面を押圧部１０の上面から突
出させることもできる。この場合も押圧部１０は押しボ
タンスイッチや静電容量検出型タッチセンサなどで構成
され、回転操作部１２は回転角または回転角と回転方向
が検出できるように構成されている。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明（第１の手段）は
前述のような構成になっており、操作者の右利きや左利
きなどによって操作方向が違うようなことがなく、使い
勝手が良好である。

【００５９】請求項２記載の本発明（第２の手段）は前
述のような構成になっており、固定検出電極を複数に分
割することにより、可動部材の移動を高い分解能で検出
することができる。その一方、固定検出電極と可動検出
電極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、可動部
材の回転角や回転方向を正確に検出することができるな
どの特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る入力装置の断面図であ
る。

【図２】その入力装置の斜視図である。

【図３】その入力装置の分解斜視図である。

【図４】その入力装置に用いるプリント配線基板の平面
図である。

【図５】そのプリント配線基板上での検出電極ブロック
の接続状態を示す回路図である。

【図６】その入力装置に用いる可動検出電極の平面図で
ある。

【図７】検出手段の構成図である。

【図８】その検出手段により得られる応答信号の波形図
である。

【図９】固定検出電極と可動検出電極の対向状態を示す
図である。

【図１０】固定検出電極と可動検出電極の対向状態を示
す図である。

【図１１】固定検出電極と可動検出電極との間の等価回
路図である。

【図１２】可動部材の回転角に対する電極対向面積の変
化を示す特性図である。

【図１３】固定部の電極と検出回路数との関係を示す表
図である。

【図１４】本発明の入力装置を装着したリモコンの正面
図である。

【図１５】そのリモコンの背面図である。

【図１６】そのリモコンの側面図である。

【図１７】そのリモコンの使用態様を示す説明図であ
る。

【図１８】そのリモコンの使用態様を示す説明図であ
る。

【図１９】そのリモコンの使用態様を示す説明図であ
る。

【図２０】そのリモコンの使用態様を示す説明図であ
る。

【図２１】キートップの他の例を示す平面図である。

【図２２】そのキートップの正面図である。

【符号の説明】

１ キートップ ２ スライダ ３ ハウジング ４ 可動部材 ５ 押圧体 ６ 弾性体 ６ａ 弾性体本体 ６ｂ 導電性弾性体 ７ 止め部材 ８ プリント配線基板 ９ 板バネ １０ 押圧部 １１ 突出部 １２ 回転操作部 ２１ スイッチ電極 ２２ Ｘ−Ｙ方向用電極 ２２ａ〜２２ｄ 第１電極〜第４電極 ２３ 固定検出電極 ２４ アース電極 ２５ 可動検出電極 ２６ 制御部 ２６Ａ 信号供給手段 ２６Ｂ 検出手段 ３１ リモコン ４２ 親指 ｋａ〜ｋｄ 検出電極ブロック ｋａ１〜ｋａ４，ｋｂ１〜ｋｂ４，ｋｃ１〜ｋｃ４，ｋ
ｄ１〜ｋｄ４ 検出電極 Ｃ１〜Ｃ４ 各固定検出電極と可動検出電極との間の静
電容量 Ｓｏ 応答信号 ＴＯ 出力端子 τ 応答信号の立ち上がり時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ−Ｙ座標面においてＸ−Ｙ方向に移動
   可能でかつ回転可能に支持された回転操作部と、 その回転操作部のＸ−Ｙ方向の移動を検出するＸ−Ｙ方
   向移動検出手段と、 その回転操作部の回転を検出する回転検出手段と、 操作する指がその回転操作部の周面の１箇所に接触した
   ことを検出するタッチセンサ手段を備え、 回転操作部の周面において操作する指が接触する位置を
   第１の位置、その第１の位置と反対側の位置を第２の位
   置、 操作する指を前記第１の位置で接触させて回転操作部を
   右回り方向に回転させたときの前記Ｘ−Ｙ方向移動検出
   手段の検出結果を第１の移動方向出力、 操作する指を前記第１の位置で接触させて回転操作部を
   左回り方向に回転させたときの前記Ｘ−Ｙ方向移動検出
   手段の検出結果を第２の移動方向出力、 操作する指を前記第２の位置で接触させて回転操作部を
   右回り方向に回転させたときの前記Ｘ−Ｙ方向移動検出
   手段の検出結果を第３の移動方向出力、 操作する指を前記第２の位置で接触させて回転操作部を
   左回り方向に回転させたときの前記Ｘ−Ｙ方向移動検出
   手段の検出結果を第４の移動方向出力とした場合、 前記第１の移動方向出力と第４の移動方向出力を同方向
   出力、前記第２の移動方向出力と第３の移動方向出力を
   同方向出力として信号処理する制御部を備えたことを特
   徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の入力装置において、前記
   タッチセンサ手段が、固定検出電極を有する固定部と、
   前記固定検出電極と対向する可動検出電極を有する可動
   部材を備え、 前記固定検出電極は、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かれ、異なるブロックを構成する
   検出電極が隣合って並ぶように前記可動部材の移動方向
   へ配列され、 前記可動検出電極は、複数の電極部分が、共通のブロッ
   クを構成する前記固定検出電極に同時に対向するように
   可動部材の移動方向に間隔を設けて配置され、 その可動部材が移動する時に、前記固定検出電極と可動
   検出電極との間の静電容量の変化が、ブロック毎に異な
   って検出されることにより、可動部材の移動が検出され
   る構成になっていることを特徴とする入力装置。