JP2013030121A - 入力検出装置及びその制御方法、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量方式の入力検出装置において、検出対象の導電体の移動前の位置が不明であっても、移動前後の移動方向を把握可能な入力検出装置及びその制御方法、プログラム、及び記録媒体を提供する。
【解決手段】操作部材の移動に応じて、可動方向のいずれかの方向に位置が変更される第１の導電体、各々が独立して静電容量を検出可能な３以上の検出電極とを有する。３以上の検出電極は、各第１の導電体の可動方向に順次配設される。第１の導電体が３以上の検出電極のうちの１つの検出電極に重なる場合、当該１つの検出電極と第１の導電体とは静電結合する。操作部材の移動に応じて第１の導電体の位置が変更された場合に、当該変更後の３以上の検出電極の静電容量の各々のうち、静電容量の減少が発生したと判断する第１の検出電極から、静電容量の増加が発生したと判断する第２の検出電極に向かう方向に第１の導電体が移動したと判定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、静電容量方式の入力検出装置及びその制御方法、プログラム、及び記録媒体に関し、特に静電容量方式のセンサにおける操作部材の移動方向を検出する技術に関する。

近年、携帯電話、カーナビゲーションシステム、デジタルカメラ等の表示装置を有する電子機器において、ユーザが表示領域を直接指で触れることにより操作可能なタッチパネルディスプレイが用いられている。このようなタッチパネルにおいてユーザによる入力を検出する方式は、例えば静電容量方式、抵抗膜方式、光学方式等の様々な方式が提案されている。電子機器の用途に応じて適した検出方式が選択されているが、中でも静電容量方式は検出精度や多点検出の面で利があるため、広く用いられている。

静電容量方式を用いたタッチパネルディスプレイでは、例えば図３（ａ）に示すように、人が持つ対大地（アース）の容量成分を検出する、即ち接地電位（ＧＮＤ）を有する導電体がセンサに近接することにより生じる容量変化を検出する方法が用いられている。このような静電容量方式のセンシング技術は、タッチパネルディスプレイに限らず応用されている。

図３（ｂ）に示すように、センサパターンとしてのセンサ電極３０１と、接地電位を有する導電体３０２が配設されている場合を考える。このとき、導電体３０３がセンサ電極３０１及び導電体３０２に重なるように近接される場合、センサ電極３０１と導電体３０３、及び導電体３０２と導電体３０３とは、静電結合し、概略的に図３（ｃ）のような閉回路を形成することになる。即ち、センサ電極３０１及び導電体３０２に対して導電体３０３が近接されることにより、静電容量センサＩＣ３０４で検出される静電容量は静電結合がなされる前よりも増加する。この原理を用いると、例えば導電体３０３の可動範囲にセンサ電極３０１が複数並べて配設されており、それぞれの静電容量が独立して検出可能である場合、静電容量が増加したセンサ電極３０１上に導電体３０３が存在することを検出できる。

特許文献１には、回転入力を検出する入力装置において、回転方向に並べて配置された電極についての、回転に伴って移動する導電体により引き起こされた静電容量変化を検出することにより、回転角あるいは回転方向を検出する方法が開示されている。

特開２００１−２９６９６６号公報

しかしながら上述した特許文献１のように、静電容量変化を検出することにより現在の導電体の位置を検出する方法を利用する場合、例えば静電容量方式のセンサを有する電子機器の起動時等、検出開始時の導電体の初期位置を検出することができない。具体的には、従来の方式では状態変化後にセンサ電極において静電容量の増加が生じた場合にのみ当該センサ電極上に導電体があることを検出していたため、状態変化がない状態では初期位置を検出することはできなかった。

初期位置の検出を可能にするためには、導電体が上に存在する場合の各センサ電極の静電容量を記憶しておく方法が考えられるが、静電容量が環境温度等の条件により変化することや、導電体及びセンサ電極の個体差があることを考えると、現実的ではない。

また初期位置の検出が行えない場合、初期位置から導電体が移動した際の移動方向も検出することができない。即ち、移動により生じた静電容量の増加を検出することにより移動後に導電体が存在する位置は把握することはできるが、初期位置がわからないため、導電体がどの位置から移動後の位置に移動してきたかを把握することはできなかった。

このため、操作部材に伴って移動する導電体の位置を静電容量方式のセンサで検出する電子機器では、従来は最初の移動、即ち初期位置からの導電体の移動を無視しなければならなかった。即ち、起動後に操作部材に対して最初に行われた操作は反映されないため、ユーザに対して操作系のレスポンスが悪いという印象を与えてしまう可能性があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、静電容量方式の入力検出装置において、検出対象の導電体の移動前の位置が不明であっても、移動前後の移動方向を把握可能な入力検出装置及びその制御方法、プログラム、及び記録媒体の提供を目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の入力検出装置は、以下の構成を備える。
操作部材の移動に応じて、可動方向のいずれかの方向に位置が変更される第１の導電体と、
各々が独立して静電容量を検出可能な、前記第１の導電体の可動方向に順次配設された３以上の検出電極であって、前記３以上の検出電極のうち１以上を除く少なくとも１つの検出電極と対向するように、該第１の導電体と間隔を設けて配設された検出電極と、
前記３以上の検出電極の各々について静電容量を検出する検出手段と、
前記操作部材の移動に応じて前記第１の導電体の位置が変更された場合に、前記検出手段により検出された当該変更後の前記３以上の検出電極の静電容量の各々に基づき、静電容量の減少が発生したと判断する第１の検出電極から、静電容量の増加が発生したと判断する第２の検出電極に向かう方向に前記第１の導電体が移動したと判定する判定手段とを有することを特徴とする。
を有することを特徴とする。

また、前述の目的を達成するために、本発明の別の入力検出装置は、以下の構成を備える。
操作部材の移動に応じて、可動方向のいずれかの方向に位置が変更される第１の導電体と、
各々が独立して静電容量を検出可能な、前記第１の導電体の可動方向に順次配設された３以上の検出電極であって、前記３以上の検出電極のうち１以上を除く少なくとも１つの検出電極と対向するように、該第１の導電体と間隔を設けて配設された検出電極と、
前記３以上の検出電極の各々について静電容量を検出する検出手段と、
前記操作部材の移動に応じて前記第１の導電体の位置が変更された場合に、前記検出手段により検出された当該変更後の前記３以上の検出電極の静電容量の各々に基づき、静電容量の増加が発生したと判断する第１の検出電極から、静電容量の減少が発生したと判断する第２の検出電極に向かう方向に前記第１の導電体が移動したと判定する判定手段と、
を有することを特徴とする。

このような構成により本発明によれば、静電容量方式の入力検出装置において、検出対象の導電体の移動前の位置が不明であっても、初期前後の移動方向を把握可能な入力検出装置及びその制御方法、プログラム、及び記録媒体を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るデジタルカメラの機能構成を示したブロック図 本発明の実施形態に係る、操作部材を含むデジタルカメラの外観を示した図 静電容量方式のセンシング方法を説明するための図 本発明の実施形態１に係る回転操作部２０１の構成を示した図 本発明の実施形態１に係る回転操作部２０１の構成を示した別の図 本発明の実施形態１に係る、操作部材の回転操作に伴って変化する導電体４２０と基板４３０の関係を示した状態遷移図 本発明の実施形態１に係る、操作部材の回転操作にともなって変化する、各検出電極４３２における静電容量の起動時からの変化量を示した図 本発明の実施形態１に係る回転操作方向の検出原理を説明するための図 本発明の実施形態１に係る移動方向検出処理のフローチャート 本発明の変形例に係る回転操作部２０１の構成を示した図 本発明の変形例に係る、操作部材の回転操作に伴って変化する導電体４２０と基板４３０の関係を示した状態遷移図 本発明の変形例に係る、操作部材の回転操作にともなって変化する、各検出電極４３２における静電容量の起動時からの変化量を示した図 本発明の変形例に係る回転操作方向の検出原理を説明するための図 本発明の実施形態２に係る回転操作部２０１の構成を示した図 静電容量方式の移動検出を行うスライダ２０２の構成を示した図

［実施形態１］
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する一実施形態は、入力検出装置の一例としての、デジタルカメラに設けられた操作部材の移動を、静電容量方式で検出可能なセンサユニットに本発明を適用した例を説明する。しかし、本発明は、静電容量方式で物体の移動を検出することが可能な任意の機器に適用可能である。

＜デジタルカメラ１００の機能構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１００の機能構成を示すブロック図である。

ＣＰＵ１０１は、デジタルカメラ１００が備える各ブロックの動作を制御する。具体的にはＣＰＵ１０１は、例えばＲＯＭ１０２から後述する移動方向検出処理のプログラムを読み出し、ＲＡＭ１０３に展開して実行することによりデジタルカメラ１００の各ブロックの動作を制御する。

ＲＯＭ１０２は、例えば書き換え可能な不揮発性メモリであり、後述する移動方向検出処理のプログラムに加え、各ブロックの動作において必要となる設定パラメータ等を記憶する。本実施形態ではＲＯＭ１０２は、移動方向検出処理において用いられる、移動による静電容量の増加及び減少の各々を判断するための予め定められた二種類の閾値（第１の閾値、第２の閾値）を設定するための情報として、基準値からの幅を記憶する。

ＲＡＭ１０３は、例えば揮発性メモリであり、移動方向検出処理のプログラムの展開領域としてだけでなく、各ブロックの動作において出力された中間データ等を一時的に記憶する記憶領域としても用いられる。

表示部１０４は、例えば小型ＬＣＤ等のデジタルカメラ１００が備える表示装置であり、不図示の撮像部より出力された画像信号、あるいは不図示の記録媒体に記録されている画像データが表示される。なお、本発明は後述するセンサユニット１１０において操作部材の移動方向を検出するものであるため、撮像に係る処理及び画像表示に係る処理は詳細な説明を省略する。

操作入力部１０５は、例えば図２に示すような、回転操作部２０１、スライダ２０２、及び電源スイッチ２０３等の、デジタルカメラ１００が備える操作部材である。本実施形態では、図示される操作部材のうち、例えばロータリエンコーダである回転操作部２０１をユーザが操作することにより生じた回転（移動）を、静電容量方式のセンサユニット１１０で検出するものとする。

センサユニット１１０は、回転操作部２０１に配置された３以上の検出電極であるセンサ電極１１２の各々の静電容量を検出可能な静電容量センサＩＣ１１１を備える。静電容量センサＩＣ１１１は、対接地の静電容量変化を任意に検出可能であり、センサ電極１１２に対して電圧を印加すると共に、センサ電極１１２の各々の静電容量を定期的にモニタリングする。

本実施形態では静電容量センサＩＣ１１１は、デジタルカメラ１００の起動時にセンサ電極１１２の各々の静電容量を検出し、各センサ電極の基準値として不図示のセンサＲＡＭに記憶する。また、静電容量センサＩＣ１１１は、ＲＯＭ１０２に記憶された閾値の情報の通知をＣＰＵ１０１から受け、それに基づいて、各センサ電極の基準値に対して下側閾値（第１の閾値）と上側閾値（第２の閾値）を設定する。そして、静電容量センサＩＣ１１１は、定期的なモニタリングにおいて、センサ電極１１２の何れかの静電容量が下側閾値あるいは上側閾値の何れかを跨いだ場合に、ＣＰＵ１０１に割り込みを通知する。このように本実施形態のセンサユニット１１０は、各検出電極について基準値からの静電容量の変化をモニタリングして操作部材の移動の発生の有無を検出し、ＣＰＵ１０１に通知することができる。そＣＰＵ１０１は、当該通知を受けてセンサユニット１１０に各検出電極についての静電容量の状態の情報を出力するように要求し、当該情報を用いて、後述するように操作部材の移動方向を判定する。

なお、本実施形態では、第１の閾値及び第２の閾値の情報は、デジタルカメラ１００の起動後にＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２より読み出して静電容量センサＩＣ１１１に伝送するものとして以下に説明する。しかしながら、閾値の情報は例えばセンサユニット１１０が内蔵する不図示の不揮発性メモリに、予め記憶されている構成であってもよい。

また本実施形態では、センサユニット１１０から出力された各検出電極についての静電容量変化の情報から、ＣＰＵ１０１が操作部材である回転操作部２０１の回転方向を判定するものとして説明するが、移動方向の判定はこれに限られない。例えば、静電容量センサＩＣ１１１が、移動の検出とともに移動方向の判定を行なって出力してもよいし、ＣＰＵ１０１が静電容量センサＩＣ１１１のように、各検出電極の静電容量をモニタリングして移動方向の判定を行う構成であってもよい。

（回転操作部２０１の構成）
ここで、回転操作部２０１の構成について、図を用いて以下に詳細に説明する。

回転操作部２０１は、図４（ａ）の断面図に示すようにＳＥＴボタン４４０を中央に有し、当該ＳＥＴボタン４４０中心軸を回転軸とする可動部４００、ガイド環４１０、導電体４２０、及び基板４３０で構成されている。

可動部４００は、図４（ｂ）のように円周方向を可動方向とする、ユーザによる回転操作によって移動させられる回転自在の部材である。後述する導電体４２０は、可動部４００と共に回転するように構成されている。

ガイド環４１０は、図４（ｃ）のように可動部４００の回転移動を所定の移動単位で行うようにするために設けられた固定部材である。ガイド環４１０と同一面には、ＳＥＴボタン４４０の回転軸の半径方向に向かって設けられたバネ４１１、及び当該バネ４１１の一端に設けられたボール４１２があり、バネ４１１の他端は可動部４００に固定されている。ガイド環４１０の内円側には、凹部４１３及び凸部４１４が周期的に連続して設けられており、ボール４１２は凹部４１３に嵌入するようにバネ４１１により半径方向に付勢されている。なお、バネ４１１は可動部４００の回転移動によって湾曲して付勢方向が変化しないよう、ガイド４１５により支持されている。

このようにすることで、ボール４１２が凹部４１３から凸部４１４を越えて隣の凹部４１３に移動するように可動部４００が回転する場合に、バネ４１１の弾性力によってボール４１２がいずれかの凹部４１３に嵌入するように可動部４００に抵抗力が生じる。即ち、可動部４００の回転移動の移動単位（回転単位）は、凹部４１３の間隔によって規定される角度となる。なお、この抵抗力によってバネ４１１が凹部４１３に嵌入する際に生じる衝撃は、可動部４００を介してユーザに知覚されるため、好適な操作感（クリック感）をユーザに与えることができる。

導電体４２０（第１の導電体）は、図４（ｄ）のようにセンサ電極１１２の各検出電極と重なった際に静電結合し、当該検出電極に静電容量の変化を生じさせる、可動部４００の移動にともなって移動する部材である。導電体４２０は、ＳＥＴボタン４４０周りに設けられたＧＮＤ対向部４２１と、ＧＮＤ対向部４２１から放射状に延びる、羽根状の複数の検出電極対向部４２２とからなり、それぞれ後述する基板４３０のＧＮＤパターン４３１及び検出電極４３２と静電結合する。

基板４３０は、図４（ｅ）のようにセンサ電極１１２である複数の検出電極４３２と、接地電位を有する導電体であるＧＮＤパターン４３１とが配置された回路基板である。導電体４２０と基板４３０とは、所定の間隔を設けてＧＮＤ対向部４２１とＧＮＤパターン４３１、及び検出電極対向部４２２と検出電極４３２とが対抗するように配置されている。

検出電極４３２は、それぞれ静電容量センサＩＣ１１１から電圧が印加されており、上述したように静電容量センサＩＣ１１１により定期的に静電容量の検出が行われている。１つの検出電極４３２の円周方向の大きさは、可動部４００の回転移動の移動単位である回転分解能により規定される。即ち、センサユニット１１０は、可動部４００が移動単位分回転した際に、検出電極４３２において静電容量の変化が生じたことを検出する必要があるため、検出電極４３２の大きさは可動部４００の移動単位分の回転角で規定される。同様に、検出電極４３２に対抗する導電体４２０の１つの検出電極対向部４２２の円周方向の大きさも、当該４００の移動単位分の回転角で規定される。

またさらに、ボール４１２が１つの凹部４１３に嵌入した状態では、１つの検出電極対向部４２２と１つの検出電極４３２とが重なる面積は最大になる。即ち、１つの検出電極４３２に注目すると、可動部４００の移動中、ボール４１２が凹部４１３に嵌入した状態にある場合、当該検出電極４３２は、１つの検出電極対向部４２２と全く対抗しない状態と、略全面が対抗する状態のいずれかとなるものとする。

なお、静電容量は対抗する導電体（ＧＮＤ対向部４２１、ＧＮＤパターン４３１、検出電極対向部４２２、検出電極４３２）が重なる面積に比例するため、回転分解能によっては静電容量の変化量が小さくなってしまい、操作部材の移動が検出できない可能性がある。このため、複数の検出電極４３２は図４（ｅ）に示されるように所定数の検出電極で構成されるグループに分類され、検出電極対向部４２２は図４（ｄ）に示されるように同一のグループに分類された所定数の検出電極と同時に重なるように構成される。図４（ｅ）の例では、複数の検出電極４３２は、ａ、ｂ、ｃ、及びｄの４つのグループに分類され、各グループの検出電極４３２は円周方向においてａ、ｂ、ｃ、ｄの順に周期的に循環して配設されている。図では可動部４００の移動単位分の回転角は１８度であり、円周方向には２０の検出電極４３２が配設されるため、１つのグループには５つの検出電極４３２が分類されている。つまり、導電体４２０には、同一のグループに分類された検出電極４３２に同時に重なるように、５つの検出電極対向部４２２が設けられている。

本実施形態では、図示したように静電容量センサＩＣ１１１は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのグループに分類されたセンサ電極１１２である複数の検出電極４３２を、グループ単位で静電容量を検出するものとして説明する。即ち、各グループに分類された検出電極４３２を図５に示すように結線し、静電容量センサＩＣ１１１はグループごとに検出電極４３２の静電容量の合計を検出するものとする。以下、１つの検出電極と称する場合は、１グループの検出電極のことを意味するものとする。

なお、可動部４００の移動方向が正方向及び負方向のいずれであるかを検出するためには、少なくとも３つの検出電極の各々で静電容量の変化を検出する必要がある。このため、本実施形態のように検出電極４３２をグループに分類する場合は、３以上のグループに分類されるものとする。なお、可動部４００の回転分解能が小さい場合等、必ずしもグループに検出電極４３２を分類しなくてもよいことは容易に理解されよう。

また、導電体４２０と基板４３０がなす所定の間隔は、対抗するそれぞれが静電結合可能な距離である。本実施形態ではデジタルカメラ１００の起動後は、常に複数の検出電極４３２のうちのいずれかの検出電極４３２が、導電体４２０の検出電極対向部４２２と静電結合する。また、ＧＮＤ対向部４２１とＧＮＤパターン４３１とは常に対抗しており、対向面積の変化はない、即ち静電容量の変化はないように構成されるものとする。

＜回転操作部２０１の回転操作検出原理＞
このような構成をもつ本実施形態のデジタルカメラ１００における、ユーザによりなされた回転操作部２０１の回転操作の方向を検出する原理について、図を用いて以下に詳細に説明する。

図６は、回転操作部２０１の可動部４００が、ユーザによって時計回りに回転操作されている際の、導電体４２０と基板４３０の関係の遷移を示した図である。ここでは、デジタルカメラ１００の起動時に図６（ａ）の状態に導電体４２０が配置されており、回転操作によって図６（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）・・・と遷移する場合の各検出電極（群）の静電容量変化について説明する。

図７は、検出電極（群）４３２ａ、ｂ、ｃ、及びｄの各々についての、デジタルカメラ１００の起動時に検出された静電容量からの変化量を示した図である。それぞれの期間７１０、７１１、７１２、７１３、及び７１４は、導電体４２０と基板４３０が図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、及び（ａ）の状態である期間に対応している。

期間７１０は、デジタルカメラ１００の起動時に各検出電極について静電容量が検出された状態から、可動部４００が回転していない状態である。このとき、温度等の環境条件の変化がないものとすると、各検出電極について検出されている静電容量は、期間７１０では略基準値となっている。

導電体４２０と基板４３０の関係が図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態に遷移した場合、静電容量は期間７１１の値に変化する。具体的には、検出電極４３２ａに重なっていた検出電極対向部４２２が期間７１０では重なりがなかった検出電極４３２ｂに重なるとともに、検出電極４３２ａと全く重ならない状態になるため、図７のように、検出電極４３２ａ及びｂの静電容量が変化する。検出電極４３２ａについて検出される静電容量の変化量は、起動時に検出電極対向部４２２との静電結合により上昇していた静電容量が、静電結合が解除されるので低下して下側閾値７１６を跨ぐ。また検出電極４３２ｂについて検出される静電容量の変化量は、起動時には静電結合していなかったが、可動部４００の回転移動により検出電極対向部４２２と対抗して静電結合するので増加して上側閾値７１５を跨ぐ。

同様に、導電体４２０と基板４３０の関係が図６（ｂ）の状態から図６（ｃ）の状態に遷移した場合、検出電極４３２ｂ及び検出電極４３２ｃの静電容量は期間７１１の値から期間７１２の値に変化する。さらに、導電体４２０と基板４３０の関係が図６（ｃ）の状態から図６（ｄ）の状態に遷移した場合、検出電極４３２ｃ及び検出電極４３２ｄの静電容量は期間７１２の値から期間７１３の値に変化する。そして、導電体４２０と基板４３０の関係が図６（ｄ）の状態から図６（ａ）の状態に遷移した場合、検出電極４３２ｄ及び検出電極４３２ａの静電容量は期間７１３の値から期間７１４の値に変化し、期間７１０と同様の静電容量に戻る。

即ち、各検出電極について、デジタルカメラ１００の起動時に検出された静電容量からの変化量より、可動部４００になされた回転操作を検出することができる。具体的には、可動部４００が回転することにより、少なくともいずれかの検出電極４３２における静電容量は低下し、これと同時に少なくともいずれかの検出電極４３２における静電容量は増加することになる。

なお、本実施形態では、導電体４２０の移動に伴って発生する静電容量の変化と、検出時の測定ばらつきによる静電容量の変化を区別するため、起動時からの静電容量に対して、上側閾値７１５（第２の閾値）と下側閾値７１６（第１の閾値）とを設定する。そして静電容量センサＩＣ１１１は、起動時からの静電容量の変化量が、第１の閾値を跨いだ検出電極と、第２の閾値を跨いだ検出電極がともに検出された際に、ＣＰＵ１０１に割り込みを通知する。

図７の例では、期間７１１において検出電極４３２ａの静電容量は基準値に対して設定した下側閾値以下の値となっており、検出電極４３２ｂは基準値に対して設定した上側閾値以上の値となっている。同様に期間７１２では、検出電極４３２ａの静電容量は下側閾値以下の値となっており、検出電極４３２ｃの静電容量は上側閾値以上の値となっている。また期間７１３では、検出電極４３２ａの静電容量は下側閾値以下の値となっており、検出電極４３２ｄの静電容量上側閾値以上の値となっている。

なお、第１の閾値と第２の閾値とは、可動部４００の回転を検出できる値であればよく、基準値からの絶対値をとった場合に同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

ＣＰＵ１０１は、可動部４００の回転を検出したことに伴う割り込み通知を静電容量センサＩＣ１１１より受けると、センサユニット１１０からの読み出しを行う。このとき、センサユニット１１０からの読み出しは、静電容量の変化量の値であってもよいし、静電容量が上側閾値以上となった検出電極及び静電容量が下側閾値以下となった検出電極及び上側閾値未満下側閾値超となった検出電極がいずれ（のグループ）であるかの情報であってもよい。回転操作部２０１の可動部４００がユーザにより回転操作されることにより生じた回転方向の判定には、移動による静電容量の変化が生じたか否かの情報のみがあればよい。このため、本実施形態では静電容量が上側閾値以上となった検出電極及び静電容量が下側閾値以下となった検出電極及び上側閾値未満下側閾値超となった検出電極がいずれであるかの情報を用いて回転方向を判定する方法について説明する。

導電体４２０と基板４３０の関係が図６（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）のように遷移した場合、各状態において静電容量センサＩＣ１１１は静電容量が上側閾値を跨いだ検出電極及び下側閾値を跨いだ検出電極を検出して、ＣＰＵ１０１に割り込みを通知する。ＣＰＵ１０１は、割り込み通知を受け、各期間でセンサユニット１１０より当該検出電極の情報を取得し、ＲＡＭ１０３に格納する。

このとき、各期間における静電容量が上側閾値以上である検出電極、及び静電容量が下側閾値以下である検出電極を、時系列順に１／０の論理型の数値（条件に該当する場合に１）で示すと、それぞれ図８（ａ）、（ｂ）のようになる。このとき、下側閾値に対する検出状態の論理型の値から、上側閾値に対する検出状態の論理型の数値を減算すると、図８（ｃ）のようになる。即ち、図８（ｃ）では、各期間において静電容量が下側閾値以下である検出電極は「１」で示され、静電容量が上側閾値以上である検出電極は「−１」で示されている。

さらに、当該各期間における静電容量が下側閾値以下である状態及び上側閾値以上である状態を示す値から、直前の期間の同様の値を減算することにより、各状態間で静電容量の増減があったか否かを示す、図８（ｄ）のような情報を得ることができる。図８（ｄ）では、状態遷移により状態間で上側閾値または下側閾値を跨ぐ静電容量の増加があった検出電極は「−１」で示され、上側閾値または下側閾値を跨ぐ静電容量の減少があった検出電極は「１」で示されている。即ち、各状態間における可動部４００の回転方向は、図８（ｄ）において「１」の検出電極から「−１」の検出電極の方向である、つまり静電容量の減少があった検出電極から、静電容量の増加があった検出電極の方向であると判定することができる。例えば期間７１０から期間７１１の静電容量の増減より、ＣＰＵ１０１は検出電極４３２ａから検出電極４３２ｂの方向に可動部４００が移動したことが判定できる。

また、同様に逆回転の回転操作が可動部４００になされた場合も、図８（ｅ）のように各状態間で検出電極の静電容量の増減があったか否かの情報を得ることができるため、ＣＰＵ１０１は回転方向を判定することができる。

なお、本実施形態では回転方向の検出原理を説明するために、図８のような方法で各検出電極の静電容量の変化を解析するものとして説明したが、回転方向の検出原理はこれに限られない。本発明は、少なくとも操作部材の初期移動の移動方向を把握できればよいため、初期移動後の各検出電極の静電容量の起動時からの変化量のみを用いて、初期移動の方向を判定してもよい。即ち、当該初期移動後の変化量が、静電容量の減少が発生したと判断した第１の検出電極から、静電容量の増加が発生したと判断した第２の閾値以上である第２の検出電極に向かう方向に操作部材が移動したと判定すればよい。特に、本実施形態のように、操作部材の移動を、循環して配設された３以上の検出電極で検出する場合は、移動方向は第１の検出電極と第２の検出電極が隣接する境界をまたいで、第１の検出電極から第２の検出電極に向かう方向として判定すればよい。また初期移動後の移動については、従来と同様に静電容量の増加が検出された検出電極の履歴から判断してもよい。

＜移動方向検出処理＞
本実施形態のデジタルカメラ１００の、このような検出原理を用いた移動方向検出処理について、図９のフローチャートを用いて具体的な処理を説明する。当該フローチャートに対応する処理は、ＣＰＵ１０１が、例えばＲＯＭ１０２に記憶されている対応する処理プログラムを読み出し、ＲＡＭ１０３に展開して実行することにより実現することができる。なお、本移動方向検出処理は、例えばデジタルカメラ１００が起動された際に開始されるものとして説明する。

Ｓ９０１で、ＣＰＵ１０１は、回転操作部２０１に設けられたセンサ電極１１２である複数の検出電極４３２の各々について、デジタルカメラ１００の起動時の静電容量の初期値の情報を静電容量センサＩＣ１１１に取得させる。そしてＣＰＵ１０１は、静電容量センサＩＣ１１１が取得した当該初期値の情報を、センサユニット１１０内の不図示のセンサＲＡＭに基準値として記憶させる。

Ｓ９０２で、ＣＰＵ１０１は、移動が生じたと判断するための、検出電極の静電容量の上側閾値及び下側閾値の情報をＲＯＭ１０２より読み出し、当該閾値の情報をセンサユニット１１０の静電容量センサＩＣ１１１に伝送する。静電容量センサＩＣ１１１は、ＣＰＵ１０１から伝送された上側閾値及び下側閾値の情報に基づいて、各センサ電極の基準値に対して下側閾値（第１の閾値）と上側閾値（第２の閾値）を設定する。なお、本実施形態では閾値の情報はＲＯＭ１０２に記憶されているものとして説明するが、静電容量センサＩＣ１１１が読み出し可能なセンサユニット１１０内の不図示のメモリに閾値の情報が格納されていてもよい。

Ｓ９０３で、ＣＰＵ１０１は、ユーザによりなされた回転操作部２０１の可動部４００の回転操作を静電容量センサＩＣ１１１が検出し、所定の静電容量変化を検出したことを示す静電容量センサＩＣ１１１からの割り込み通知があるか否かを判断する。具体的には静電容量センサＩＣ１１１は、各検出電極４３２の静電容量を定期的に取得し、静電容量が下側閾値あるいは上側閾値の何れかを跨いだ検出電極が存在した場合に、ＣＰＵ１０１に対して割り込みを通知する。

ＣＰＵ１０１は、静電容量センサＩＣ１１１からの割り込み通知があったと判断した場合は処理をＳ９０４に移し、通知はなかったと判断した場合は本ステップの処理を繰り返し、割り込みの発生まで待機する。

Ｓ９０４で、ＣＰＵ１０１は、静電容量センサＩＣ１１１からの割り込み通知を受けて、各検出電極４３２について、上側閾値以上の静電容量、及び下側閾値以下の静電容量であるか否かの情報をセンサユニット１１０より読み出す。

Ｓ９０５で、ＣＰＵ１０１は、Ｓ９０４で取得した各検出電極４３２についての情報から、上述した検出原理を用いて回転操作の移動方向を判定し、当該判定結果を例えば表示処理等の他の処理に反映させて処理をＳ９０３に戻す。

以上説明したように、本実施形態の静電容量方式の入力検出装置は、検出対象の導電体の初期位置（移動前の位置）が不明であっても、初期移動の移動方向（移動前後の移動方向）を判別することができる。

［変形例］
上述した実施形態１では、図４（ｅ）に示されたように回転操作部２０１の１つの検出電極対向部４２２は１つの検出電極４３２に重なるものとして説明したが、検出電極対向部４２２の静電容量方式での回転検出の構成はこれに限られない。例えば、導電体４２０が図１０（ａ）に示すような構造であってもよい。図１０（ａ）の導電体４２０は、基板４３０に重なった際に、図１０（ｂ）に示すようにセンサ電極１１２である複数の検出電極４３２のうちの１つ（のグループ）を除く検出電極と対抗するように検出電極対向部４２２が構成されている。このような導電体４２０を有する回転操作部２０１では、実施形態１とは異なり、検出電極対向部４２２と静電結合していない検出電極４３２を検出することにより、可動部４００の移動の有無を判断する。

図１１は、実施形態１と同様に、回転操作部２０１の可動部４００が、ユーザによって時計回りに回転操作されている際の導電体４２０と基板４３０の関係の遷移を示した図である。ここでは、デジタルカメラ１００の起動時に図１１（ａ）の状態に導電体４２０が配置されており、回転操作によって図１１（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）・・・と遷移する場合の各検出電極（群）の静電容量変化について説明する。

図１２は、検出電極（群）４３２ａ、ｂ、ｃ、及びｄの各々についての、デジタルカメラ１００の起動時に検出された静電容量からの変化量を示した図である。それぞれの期間１２１０、１２１１、１２１２、１２１３、及び１２１４は、導電体４２０と基板４３０が図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、及び（ａ）の状態である期間に対応している。

期間１２１０は、デジタルカメラ１００の起動時に各検出電極について静電容量が検出された状態から、可動部４００が回転していない状態である。このとき、温度等の環境条件の変化がないものとすると、各検出電極について検出されている静電容量は、期間１２１０では略基準値となっている。

導電体４２０と基板４３０の関係が図１１（ａ）の状態から図１１（ｂ）の状態に遷移した場合、静電容量は期間１２１１の値に変化する。具体的には、期間１２１０では検出電極４３２ａと重なりがなかった検出電極対向部４２２は、期間１２１１では検出電極４３２ａに重なる。さらに検出電極対向部４２２は、期間１２１０では重なっていた検出電極４３２ａとは、期間１２１１で全く重ならない状態になるため、図１２のように、検出電極４３２ａ及びｂの静電容量が変化する。検出電極４３２ａについて検出される静電容量の変化量は、起動時には検出電極対向部４２２と静電結合していなかったが、可動部４００の回転移動により検出電極対向部４２２と対抗して静電結合するので増加して上側閾値１２１５を跨ぐ。また検出電極４３２ｂについて検出される静電容量の変化量は、起動時に検出電極対向部４２２との静電結合により上昇していた静電容量が、静電結合が解除されるので低下して下側閾値１２１６を跨ぐ。

同様に、導電体４２０と基板４３０の関係が図１１（ｂ）の状態から図１１（ｃ）の状態に遷移した場合、検出電極４３２ｂ及び検出電極４３２ｃの静電容量は期間１２１１の値から期間１２１２の値に変化する。さらに、導電体４２０と基板４３０の関係が図１１（ｃ）の状態から図１１（ｄ）の状態に遷移した場合、検出電極４３２ｃ及び検出電極４３２ｄの静電容量は期間１２１２の値から期間１２１３の値に変化する。そして、導電体４２０と基板４３０の関係が図１１（ｄ）の状態から図１１（ａ）の状態に遷移した場合、検出電極４３２ｄ及び検出電極４３２ａの静電容量は期間１２１３の値から期間１２１４の値に変化し、期間１２１０と同様の静電容量に戻る。

さらに実施形態１と同様に、各検出電極４３２についての静電容量の起動時からの変化量が、ユーザによる可動部４００の回転操作に伴う導電体４２０の回転移動によって生じたものであるかを判断するために上側閾値１２１５（第２の閾値）と下側閾値１２１６（第１の閾値）とを設けている。

図１２の例では、期間１２１１において検出電極４３２ａの静電容量は、基準値に対して設定した上側閾値以上の値となっており、検出電極４３２ｂの静電容量は、基準値に対して設定した下側閾値以下の値となっている。同様に期間１２１２では、検出電極４３２ａの静電容量は上側閾値以上（第２の閾値以上）の値となっており、検出電極４３２ｃの静電容量は下側閾値以下（第１の閾値以下）の値となっている。また期間１２１３では、検出電極４３２ａの静電容量は上側閾値以上の値となり、検出電極４３２ｄの静電容量は下側閾値以下の値となっている。

このとき実施形態１と同様に、各期間における静電容量が上側閾値以上である検出電極、及び静電容量が下側閾値以下である検出電極を、時系列順に１／０の論理型（条件に該当する場合に１）で示すと、それぞれ図１３（ａ）、（ｂ）のようになる。このとき、下側閾値に対する検出状態の論理型の値から、上側閾値に対する検出状態の論理型の値を減算すると、図１３（ｃ）のようになる。即ち、図１３（ｃ）では、各期間において静電容量の変化量が下側閾値以下となった検出電極は「１」で示され、静電容量の変化量が上側閾値以上となった検出電極は「−１」で示されている。

さらに、当該各期間における静電容量の変化量が下側閾値以下である状態及び上側閾値以上である状態を示す値から、直前の期間の同様の値を減算することにより、各状態間で静電容量の増減があったか否かを示す、図１３（ｄ）のような情報を得ることができる。図１３（ｄ）では、状態遷移により状態間で上側閾値または下側閾値を跨ぐ静電容量の増加があった検出電極は「−１」で示され、上側閾値または下側閾値を跨ぐ静電容量の減少があった検出電極は「１」で示されている。本変形例では、上述した実施形態とは逆に、静電結合していない検出電極４３２を検出することにより可動部４００回転有無を判断するため、可動部４００の回転方向は図１３（ｄ）において「―１」の検出電極（増加があった検出電極）から「１」の検出電極（減少があった検出電極）の方向であると判定できる。例えば期間１２１０から期間１２１１の静電容量の増減より、ＣＰＵ１０１は検出電極４３２ａから検出電極４３２ｂの方向に可動部４００が移動したことが判定できる。

また、同様に逆回転の回転操作が可動部４００になされた場合も、図１３（ｅ）のように各状態間で検出電極の静電容量の増減があったか否かの情報を得ることができるため、ＣＰＵ１０１は回転方向を判定することができる。

［実施形態２］
実施形態１及び変形例では、回転操作部２０１の導電体４２０と基板４３０において、ＧＮＤ対向部４２１とＧＮＤパターン４３１、及び検出電極対向部４２２と（検出電極対向部４２２が重なる）検出電極４３２とが静電結合するものとして説明した。本実施形態では、実施形態１及び変形例よりも可動部４００の回転移動の検出感度を向上させる方法について説明する。

上述したように、静電結合した２つの導電体における静電容量は、当該導電体が対抗する面積に比例して変化する。即ち、可動部４００の回転移動の検出感度を向上させるためには、センサ電極１１２である複数の検出電極４３２の各々が有する面積と、対抗する検出電極対向部４２２の面積とを拡大することが望ましい。しかしながら、１つの検出電極４３２の円周方向の幅は回転操作部２０１の可動部４００の回転分解能によって決定されるため、検出電極４３２及び検出電極対向部４２２の面積を拡大するためには半径方向の長さを変える必要がある。即ち、ＧＮＤ対向部４２１及びＧＮＤパターン４３１の面積を減らす必要がある。

このため、本実施形態では導電体４２０のＧＮＤ対向部４２１にＧＮＤパターン４３１と電気的に結合するよう、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すような結合部１４００ａ及びｂを設け、導電体４２０全体を接地電位とする。本実施形態では、基板４３０においてＧＮＤパターン４３１はレジスト開口となっており、結合部１４００は当該ＧＮＤパターン４３１に接している。なお、本実施形態では結合部１４００は一端がＧＮＤ対向部４２１に固定され、導電体４２０は結合部１４００の他端がＧＮＤパターン４３１に接しながら回転移動可能であるものとして説明する。しかしながら、結合部１４００は一端がＧＮＤパターン４３１に固定されており、導電体４２０が結合部１４００の他端に接しながら回転移動可能な構成であってもよい。即ち、結合部１４００は、導電体４２０が接地電位となるように、導電体４２０とＧＮＤパターン４３１とを電気的に結合するものであればよい。

結合部１４００を設けることで、導電体４２０を接地電位とすることができるため、ＧＮＤパターン４３１の面積は、最低限、当該ＧＮＤパターン４３１と導電体４２０とを電気的に結合する結合部１４００が設けられる面積であればよい。つまり静電容量センサＩＣ１１１は、検出電極４３２が接地電位を有する導電体４２０とさえ静電結合すれば対接地の静電容量を検出可能であるため、本実施形態ではＧＮＤパターン４３１の面積を小さくして、検出電極４３２の面積を半径方向に拡大する。同様に、導電体４２０においては、結合部１４００によりＧＮＤパターン４３１と電気的に結合しているため、ＧＮＤ対向部４２１の面積を小さくして、検出電極対向部４２２の面積を半径方向に拡大できる。

このようにすることで、本実施形態の回転操作部２０１は、１つの検出電極４３２と対抗する検出電極対向部４２２の面積を拡大することができ、可動部４００の回転移動の検出感度を向上させることができる。

なお、上述した実施形態１及び２、及び変形例では、静電容量方式の回転移動検出を行うロータリエンコーダを備える回転操作部２０１を例に説明したが、本発明はスライダ２０２のような並進移動を入力とする操作部材の移動検出にも適用可能である。

＜スライダ２０２の構成＞
スライダ２０２が静電容量方式で移動検出がなされる場合、例えば図１５に示されるように構成されることで、回転操作部２０１と同様の静電容量方式の操作部材の移動検出が可能である。

スライダ２０２は、図１５（ａ）の断面図に示すように、回転操作部２０１の可動部４００、ガイド環４１０、導電体４２０、及び基板４３０に対応する部材として、可動部１５００、ガイド枠１５１０、導電体１５２０、及び基板１５３０を備える。スライダ２０２の場合、可動部１５００は、当該可動部１５００が可動方向（図の横方向）にのみ移動するようにレール１５０１で指示されている。

図１５（ｂ）に示すようにガイド枠１５１０は、回転操作部２０１のガイド環４１０と同様に、バネ１５１１を介して可動部１５００に取り付けられたボール１５１２が凹部１５１２に嵌入する。これによりガイド枠１５１０は、可動部１５００の検出電極１５３２単位での移動を可能にしている。

また基板１５３０には、図１５（ｃ）のように可動部１５００の可動方向に順次配設された同一の大きさを有する複数の検出電極１５３２と、同じく可動方向に延びるＧＮＤパターン１５３１が備えられている。可動部１５００の移動に伴って移動する導電体１５２０は、基板１５３０と所定の間隔を有して対抗しており、ガイド枠１５１０の凹部にボール１５１２が嵌入している状態で、導電体１５２０と検出電極１５３２及びＧＮＤパターン１５３１とは静電結合する。また、図示されていないが検出電極１５３２のそれぞれは、静電容量センサＩＣ１１１に接続されており、静電容量センサＩＣ１１１において静電容量が検出される。

このように本発明の移動方向検出方法は、操作部材の移動に伴って移動する導電体を、各々が当該導電体と対抗した場合に静電結合する少なくとも３以上の検出電極を用いて静電容量の変化を検出可能な構成であれば適用可能である。

なお、ＣＰＵ１０１の制御は１つのハードウェアが行ってもよいし、複数のハードウェアが処理を分担することで、装置全体の制御を行ってもよい。また、上述の各実施例においれ、ＣＰＵ１０１と静電容量センサＩＣ１１１が分けて行うものとして説明した処理を１つのハードウェアで行ってもよい。また、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

また、上述した実施形態においては、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例にして説明したが、これはこの例に限定されず、どのような機器でも適用可能である。すなわち、本発明はパーソナルコンピュータやＰＤＡ、携帯電話端末や携帯型の画像ビューワ、ディスプレイを備えるプリンタ装置、デジタルフォトフレーム、音楽プレーヤー、ゲーム機、電子ブックリーダーなどに適用可能である。

（他の実施形態）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

Claims (14)

1. 操作部材の移動に応じて、可動方向のいずれかの方向に位置が変更される第１の導電体と、
   各々が独立して静電容量を検出可能な、前記第１の導電体の可動方向に順次配設された３以上の検出電極であって、前記３以上の検出電極のうち１以上を除く少なくとも１つの検出電極と対向するように、該第１の導電体と間隔を設けて配設された検出電極と、
   前記３以上の検出電極の各々について静電容量を検出する検出手段と、
   前記操作部材の移動に応じて前記第１の導電体の位置が変更された場合に、前記検出手段により検出された当該変更後の前記３以上の検出電極の静電容量の各々に基づき、静電容量の減少が発生したと判断する第１の検出電極から、静電容量の増加が発生したと判断する第２の検出電極に向かう方向に前記第１の導電体が移動したと判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする入力検出装置。
2. 前記検出電極は、前記３以上の検出電極のうちの１つの検出電極と対向するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の入力検出装置。
3. 操作部材の移動に応じて、可動方向のいずれかの方向に位置が変更される第１の導電体と、
   各々が独立して静電容量を検出可能な、前記第１の導電体の可動方向に順次配設された３以上の検出電極であって、前記３以上の検出電極のうち１以上を除く少なくとも１つの検出電極と対向するように、該第１の導電体と間隔を設けて配設された検出電極と、
   前記３以上の検出電極の各々について静電容量を検出する検出手段と、
   前記操作部材の移動に応じて前記第１の導電体の位置が変更された場合に、前記検出手段により検出された当該変更後の前記３以上の検出電極の静電容量の各々に基づき、静電容量の増加が発生したと判断する第１の検出電極から、静電容量の減少が発生したと判断する第２の検出電極に向かう方向に前記第１の導電体が移動したと判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする入力検出装置。
4. 前記検出電極は、前記３以上の検出電極のうちの１つを除く検出電極と対向するように配設されていることを特徴とする請求項３に記載の入力検出装置。
5. 接地電位を有する第２の導電体であり、前記第１の導電体が前記３以上の検出電極のうちの１つ以上をを除く少なくとも１つの検出電極に対向する場合に、当該対向する検出電極と前記第１の導電体、及び前記第１の導電体と前記第２の導電体とが静電結合する第２の導電体を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の入力検出装置。
   を有することを特徴とする入力検出装置。
6. 前記第１の導電体は、前記検出電極を移動単位として位置が変更されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の入力検出装置。
7. 前記判定手段は、前記３以上の検出電極が循環して配設される場合に、前記第１の検出電極と第２の検出電極が隣接する境界をまたいで、前記第１の検出電極から前記第２の検出電極に向かう方向に前記第１の導電体が移動したと判定することを特徴とする請求項６に記載の入力検出装置。
8. 前記第１の導電体と前記第２の導電体とを電気的に結合する結合部をさらに有し、
   前記第１の導電体と前記第２の導電体とは接地電位を有することを特徴とする請求項５に記載の入力検出装置。
9. 前記入力検出装置は、ロータリエンコーダであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の入力検出装置。
10. 前記入力検出装置は、撮像手段を有する撮像装置であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の入力検出装置。
11. 操作部材の移動に応じて、可動方向のいずれかの方向に位置が変更される第１の導電体と、
    各々が独立して静電容量を検出可能な、前記第１の導電体の可動方向に順次配設された３以上の検出電極であって、前記３以上の検出電極のうち１以上を除く少なくとも１つの検出電極と対向するように、該第１の導電体と間隔を設けて配設された検出電極と、
    前記３以上の検出電極の各々について静電容量を検出する検出手段とを有する入力検出装置の制御方法であって、
    前記操作部材の移動に応じて前記第１の導電体の位置が変更された場合に、前記検出手段により検出された当該変更後の前記３以上の検出電極の静電容量の各々に基づき、静電容量の減少が発生したと判断する第１の検出電極から、静電容量の増加が発生したと判断する第２の検出電極に向かう方向に前記第１の導電体が移動したと判定する判定手段と、
    を有することを特徴とする入力検出装置の制御方法。
12. 操作部材の移動に応じて、可動方向のいずれかの方向に位置が変更される第１の導電体と、
    各々が独立して静電容量を検出可能な、前記第１の導電体の可動方向に順次配設された３以上の検出電極であって、前記３以上の検出電極のうち１以上を除く少なくとも１つの検出電極と対向するように、該第１の導電体と間隔を設けて配設された検出電極と、
    前記３以上の検出電極の各々について静電容量を検出する検出手段とを有する入力検出装置の制御方法であって、
    前記操作部材の移動に応じて前記第１の導電体の位置が変更された場合に、前記検出手段により検出された当該変更後の前記３以上の検出電極の静電容量の各々に基づき、静電容量の増加が発生したと判断する第１の検出電極から、静電容量の減少が発生したと判断する第２の検出電極に向かう方向に前記第１の導電体が移動したと判定する判定手段と、
    を有することを特徴とする入力検出装置の制御方法。
13. コンピュータを、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載された入力検出装置の各手段として機能させるプログラム。
14. コンピュータを、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載された入力検出装置の各手段として機能させるプログラムを格納した記憶媒体。

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