JP2014235019A - 回転状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の回転角度と回転方向の両方が検出可能な回転状態検出装置を提供する。
【解決手段】回転状態検出装置は、操作ノブ１０に設けられた第１電極Ａ１、Ａ２と、支持体２０に設けられて第１電極との間で静電容量を生じさせる第２電極Ｂ１、Ｂ２と、を備える。操作ノブ１０を所定角度回転させる毎に静電容量は周期的に変化し、かつ、操作ノブ１０を正転させた場合と逆転させた場合とで静電容量波形が異なる形状となるように、第１電極Ａ１、Ａ２および第２電極Ｂ１、Ｂ２は設けられている。そして、回転状態検出装置は、静電容量が周期的に変化した回数に基づき、操作ノブ１０の回転角度を算出する回転角度算出手段４１と、静電容量波形の形状に基づき、操作ノブ１０の回転方向を判別する回転方向判別手段４２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力される操作力により回転する回転体を有する操作装置に適用された、回転状態検出装置に関する。

特許文献１には、ユーザにより回転操作される回転体と、回転体を回転可能に支持する支持体と、回転体の回転操作位置（回転角度）を検出する検出装置と、を備える操作装置が開示されている。上記検出装置は、回転体の所定位置に置かれたユーザの指先と、支持体に取り付けられた電極との間で生じる静電容量を検出し、その検出結果に基づき回転体の回転操作位置を検出する。

特開２００５−１４９８５６号公報

しかしながら、上記従来の検出装置では、時計方向および反時計方向のいずれで回転操作されたのかを検出することは困難であり、この点に改良の余地があった。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、回転体の回転角度と回転方向の両方が検出可能な回転状態検出装置を提供することにある。

開示されたひとつの発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、入力される操作力により回転する回転体（１０、１０１、１０２）、および回転体を回転可能に支持する支持体（２０、２０１、２０２、２０３）を有する操作装置（１）に適用された、回転状態検出装置であることを前提とする。

そして上記発明は、回転体に設けられた第１電極（Ａ１〜Ａ８、Ａｏ、Ａｉ、Ａｕ、Ａｄ）と、支持体に設けられ、第１電極との間で静電容量を生じさせる第２電極（Ｂ１〜Ｂ８、Ｂｏ、Ｂｉ、Ｂｕ、Ｂｄ）と、を備え、回転体を所定角度回転させる毎に静電容量が周期的に変化し、かつ、静電容量の変化を表した静電容量波形（Ｗ、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ）が、回転体を正転させた場合と逆転させた場合とで異なる形状となるように、第１電極および第２電極は設けられており、静電容量が周期的に変化した回数に基づき、回転体の回転角度を算出する回転角度算出手段（４１）と、静電容量波形の形状に基づき、回転体の回転方向を判別する回転方向判別手段（４２）と、を備えることを特徴とする。

これによれば、回転体を所定角度回転させる毎に両電極間で生じる静電容量が周期的に変化するように両電極を設け、その周期的な変化が出現した回数に基づき回転体の回転角度を算出するので、回転体の回転角度が検出可能となる。また、回転体を正転させた場合と逆転させた場合とで静電容量波形の形状が異なるように両電極を設け、静電容量波形の形状に基づき回転体の回転方向を判別するので、回転体の回転方向が検出可能となる。以上により、上記発明によれば、回転角度を検出するための第１電極および第２電極を利用して、回転方向についても検出が可能になる。

本発明の第１実施形態において、回転状態検出装置を備える操作装置の配置場所を説明する図。 第１実施形態に係る操作装置の断面を模式的に示す図。 第１実施形態に係る第１電極および第２電極をＺ軸方向から見た図。 第１実施形態に係る第３電極および第４電極をＺ軸方向から見た図。 第１実施形態において、各電極により構成されるコンデンサの接続状態を示す等価回路図。 第１実施形態において、第１電極と第２電極の位置関係を模式的に示すとともに、その位置関係に対応する静電容量波形を示す図。 本発明の第２実施形態に係る操作装置の断面を、模式的に示す図。 第２実施形態において、各電極により構成されるコンデンサの接続状態を示す等価回路図。 本発明の第３実施形態において、第１電極と第２電極の位置関係を模式的に示すとともに、その位置関係に対応する静電容量波形を示す図。 本発明の第４実施形態に係る静電容量波形を示す図。 本発明の第５実施形態において、回転体および支持体の構造を示す分解斜視図。 第５実施形態において、第１電極と第２電極の位置関係を模式的に示す図。 第５実施形態において、第１電極と第２電極の位置関係を模式的に示す図。 第５実施形態において、第１電極と第２電極の位置関係を模式的に示す図。 図１３に示す位置関係の場合におけるコンデンサの等価回路図。 図１４に示す位置関係の場合におけるコンデンサの等価回路図。 第５実施形態に係る静電容量波形を示す図。 本発明の第６実施形態において、回転体および支持体の構造を示す分解斜視図。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
本実施形態による回転状態検出装置は、図１に示す操作装置１に適用されている。この操作装置１は、車両の室内に設置されており、ユーザである車両乗員により手動操作される。操作装置１は、ユーザにより操作された内容に応じて、各種の車載装置へ作動内容を指令する指令信号を出力する。車載装置の具体例としては、車両の走行進路を案内するナビゲート装置５１や、オーディオ装置５２、空調装置５３（図２参照）等が挙げられる。

図１に示すように、操作装置１は、車室内のうち車両運転者（ユーザ）の手が届く範囲内に設置される。操作装置１０により操作された内容は、表示装置５０に表示される。表示装置５０は操作装置１０から離れた位置に配置されている。これにより、ユーザは姿勢を大きく崩すことなく操作装置１０を操作でき、かつ、フロントウインドシールド２から視線を大きく移動させることなく、表示装置５０の表示内容を視認できる。

操作装置１は、ユーザの手で操作されるものであり、車両左右方向への遥動操作、車両前後方向への遥動操作、および符号Ｒに示す方向への回転操作が可能である。なお、図１中のＸ軸は、車両左右方向への遥動操作方向を示し、Ｙ軸は、車両前後方向への遥動操作方向を示す。また、図２中のＺ軸は、回転方向Ｒの中心線を示しておりＸ軸およびＹ軸に対して垂直に延びる。

図２に示すように、操作装置１は、以下に説明する操作ノブ１０、支持体２０およびベース部材３０を備える。特許請求の範囲に記載の「回転体」に相当する操作ノブ１０は、ユーザの手で掴まれる部材であり、支持体２０により回転可能に支持されている。これにより、ユーザは、操作ノブ１０を支持体２０に対して相対的にＲ方向へ回転操作することができる。

支持体２０は、ベース部材３０によりＸ方向およびＹ方向へスライド移動可能に支持されている。これにより、ユーザは、支持体２０とともに操作ノブ１０を、ベース部材３０に対して相対的にＸ方向およびＹ方向へ遥動操作することができる。ベース部材３０は車室内の所定位置に固定されている。要するに、操作ノブ１０は、ユーザの操作力によりＲ方向に回転し、Ｘ方向に遥動し、Ｙ方向に遥動し得る。

操作ノブ１０には、回転方向Ｒにおける基準位置へ向けて付勢力が付与されている。これにより、ユーザが操作ノブ１０を回転操作した後、操作ノブ１０から手を放すと、操作ノブ１０は基準位置へ戻るように回転する。また、支持体２０には、遥動方向Ｘ、Ｙにおける基準位置へ向けて付勢力が付与されている。これにより、ユーザが操作ノブ１０とともに支持体２０を遥動操作した後、操作ノブ１０から手を放すと、操作ノブ１０および支持体２０は基準位置へ戻るように移動する。

図３および図２に示すように、操作ノブ１０には複数の第１電極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８が設けられている。したがって、第１電極Ａ１〜Ａ８は操作ノブ１０とともに回転する。支持体２０には、第１電極Ａ１〜Ａ８と同数の第２電極Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８が設けられている。これらの第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８は、Ｚ軸の周りに等間隔で配置されている。

第１電極Ａ１〜Ａ８の各々は、長形電極Ａａ１、Ａａ２、Ａａ３、Ａａ４、Ａａ５、Ａａ６、Ａａ７、Ａａ８および短形電極Ａｂ１、Ａｂ２、Ａｂ３、Ａｂ４、Ａｂ５、Ａｂ６、Ａｂ７、Ａｂ８を有する。長形電極と短形電極の各々は電気接続されている。長形電極Ａａ１〜Ａａ８は、短形電極Ａｂ１〜Ａｂ８よりも大きい面積に設定されている。

詳細には、長形電極Ａａ１〜Ａａ８および短形電極Ａｂ１〜Ａｂ８は、回転径方向に延びる矩形形状の金属板であり、その径方向長さを異ならせることで面積を異ならせている。また、長形電極Ａａ１〜Ａａ８および短形電極Ａｂ１〜Ａｂ８は、回転方向Ｒに所定間隔離した状態で並べて配置されている。

第２電極Ｂ１〜Ｂ８は、Ｚ軸方向から見て扇形状の金属板であり、第１電極Ａ１〜Ａ８の回転軌跡に対向する位置に配置されている。第２電極Ｂ１〜Ｂ８の各々は、Ｚ軸方向から見て、１組の長形電極Ａａ１および短形電極Ａｂ１（つまり１つの第１電極Ａ１）を包含できる大きさである。

第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８の各々は、両電極間で静電容量を生じさせるコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８を構成する。図３に示すように第１電極Ａ１〜Ａ８の全体が第２電極Ｂ１〜Ｂ８の投影範囲に位置する時、上記静電容量は最大となる。

図４および図２に示すように、支持体２０には２つの第３電極Ｄ１、Ｄ２が設けられている。ベース部材３０のうち、第３電極Ｄ１、Ｄ２に対向する部分には、第４電極Ｅ１、Ｅ２が設けられている。第３電極Ｄ１、Ｄ２および第４電極Ｅ１、Ｅ２の各々は、両電極間で静電容量を生じさせるコンデンサＣ９、Ｃ１０を構成する。

第４電極Ｅ１、Ｅ２の各々は、Ｚ軸方向から見て、１つの第３電極Ｄ１、Ｄ２を包含できる大きさである。そして、Ｘ方向およびＹ方向に支持体２０が最大限に遥動したとしても、第３電極Ｄ１、Ｄ２の全体が第４電極Ｅ１、Ｅ２の投影範囲に位置するよう、第４電極Ｅ１、Ｅ２は、第３電極Ｄ１、Ｄ２に比べて十分に大きい面積に形成されている。

図５に示すように、上述した各々のコンデンサＣ１〜Ｃ１０は電気接続されている。詳細には、複数の第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８は、第１グループおよび第２グループにグループ分けされている。以下の説明では、第１グループに属する第１電極Ａ１〜Ａ４および第２電極Ｂ１〜Ｂ４で構成されるコンデンサＣ１〜Ｃ４を、第１コンデンサと呼ぶ。また、第２グループに属する第１電極Ａ５〜Ａ８および第２電極Ｂ５〜Ｂ８で構成されるコンデンサＣ５〜Ｃ８を第２コンデンサと呼ぶ。

但し、複数の第１電極Ａ１〜Ａ８のうち、第１グループに属する第２電極Ｂ１〜Ｂ４とコンデンサを構成する第１電極が第１グループに属し、第２グループに属する第２電極Ｂ５〜Ｂ８とコンデンサを構成する第１電極が第２グループに属する。したがって、操作ノブ１０が回転すると、第１電極Ａ１〜Ａ８の各々が属するグループは変化していく。

複数の第１コンデンサＣ１〜Ｃ４の各々は並列接続され、複数の第２コンデンサＣ５〜Ｃ８の各々も並列接続されている。コンデンサＣ９の第３電極Ｄ１側と、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４の第２電極Ｂ１〜Ｂ４側とが接続されている。コンデンサＣ１０の第３電極Ｄ２側と、第２コンデンサＣ５〜Ｃ８の第２電極Ｂ５〜Ｂ８側とが接続されている。第１コンデンサＣ１〜Ｃ４の第１電極Ａ１〜Ａ４側と第２コンデンサＣ５〜Ｃ８の第１電極Ａ５〜Ａ８側とが接続されている。

要するに、コンデンサＣ９、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４、第２コンデンサＣ５〜Ｃ８およびコンデンサＣ１０の順に、これらのコンデンサは直列接続されている。これら全てのコンデンサＣ１〜Ｃ１０の合成容量を、以下の説明では静電容量Ｃｔｒと呼ぶ。なお、複数の第１電極Ａ１〜Ａ８の各々は互いに電気接続されているので、第１電極Ａ１〜Ａ８の各々が属するグループが変化しても、図５に示す回路は変化しない。つまり、コンデンサＣ１〜Ｃ１０の合成容量（静電容量Ｃｔｒ）は、第１電極Ａ１〜Ａ８のグループ変化によっては変化しない。

コンデンサＣ９の第４電極Ｅ１側は、電子制御装置（ＥＣＵ４０）の第１端子４０ａに接続され、コンデンサＣ１０の第４電極Ｅ２側は、ＥＣＵ４０の第２端子４０ｂに接続される。これにより、ＥＣＵ４０は、両端子４０ａ、４０ｂの情報に基づき、コンデンサＣ１〜Ｃ１０の合成容量である静電容量Ｃｔｒを算出できる。この算出の具体例を以下に説明する。

例えば、両端子４０ａ、４０ｂの一方を接地し、他方に所定の電圧を印加する。ＥＣＵ４０は、電圧印加開始時点から、他方の端子に流れる電流が所定値に達するまでの所要時間を計測する。すると、静電容量Ｃｔｒが大きいほど上記所要時間は長くなる。そこで、ＥＣＵ４０は、計測した所要時間に基づき静電容量Ｃｔｒを算出する。

或いは、両端子４０ａ、４０ｂの一方を接地し、他方に所定の電流を流す。すると、静電容量Ｃｔｒに応じて両端子４０ａ、４０ｂの電位差は変化する。そこで、ＥＣＵ４０は、両端子４０ａ、４０ｂの電位差を検出し、検出した電位差に基づき静電容量Ｃｔｒを算出する。

操作ノブ１０を回転操作すると、第１電極Ａ１〜Ａ８が回転するので、第１電極Ａ１〜Ａ８のうち第２電極Ｂ１〜Ｂ８に対向する部分の面積が変化する。よって、コンデンサＣ１〜Ｃ８の各々の静電容量が変化し、ひいては全体の静電容量Ｃｔｒが変化する。

これらの点を鑑み、ＥＣＵ４０は、上述の如く静電容量Ｃｔｒを算出し、算出した静電容量Ｃｔｒの変化に基づき操作ノブ１０の回転操作量、および回転方向を算出する。なお、ベース部材３０には、支持体２０のＸ方向およびＹ方向の移動量を検出する、図示しない変位センサが取り付けられている。ＥＣＵ４０は、変位センサの検出結果に基づき、操作ノブ１０のＸ方向およびＹ方向における遥動操作量と遥動操作方向を算出する。算出した回転操作量、回転方向、遥動操作量および遥動方向の信号は、先述した指令信号に相当する。

なお、図２中の符号１１、２１、２２、３１、３２は、各電極を電気接続する金属片を示しており、図５の回路中に示す符号１１、２１、２２、３１、３２に対応する。これらの金属片１１、２１、２２、３１、３２は、樹脂製の操作ノブ１０、支持体２０およびベース部材３０の内部に組み付けられている。

次に、ＥＣＵ４０が回転操作量および回転方向を算出する手法について、詳細に説明する。なお、ＥＣＵ４０はマイクロコンピュータ（マイコン）を有する。このマイコンの演算処理により、上述した各種の算出が実行される。

図６は、図３に示す第１電極Ａ１〜Ａ８が反時計方向（以下、順方向と呼ぶ）に回転した場合における、第１電極Ａ１の長形電極Ａａ１および短形電極Ａｂ１と、第２電極Ｂ８との位置関係を示す。符号（１）〜（８）の順に長形電極Ａａ１および短形電極Ａｂ１が移動していくと、静電容量Ｃｔｒは図６の下段に示す如く変化する。つまり、図６の下段に示す静電容量波形Ｗは、操作ノブ１０の回転角度に応じた静電容量Ｃｔｒの変化を表した波形である。

以下、順方向回転時における上記（１）〜（８）の状態について、長形電極Ａａ１および短形電極Ａｂ１と第２電極Ｂ８との位置関係を説明するとともに、その位置関係に対応する静電容量Ｃｔｒについて説明する。なお、他の第１電極Ａ２〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ７についても上記位置関係と同様であり、説明を省略する。

（１）の状態では、長形電極Ａａ１および短形電極Ａｂ１のいずれもが第２電極Ｂ８に対向する領域（以下、第２領域と呼ぶ）に無いので、静電容量Ｃｔｒは最も低い値（最低値Ｌ）になる。（１）の状態から操作ノブ１０が順方向に回転すると、短形電極Ａｂ１が第２領域へ進入し、その進入面積は徐々に増大する。そして、（２）の状態の如く、短形電極Ａｂ１の全体が第２領域に進入した時点で、静電容量Ｃｔｒは第１中間値Ｍ１まで増大する。

その後、（３）の状態の如く、長形電極Ａａ１が第２領域へ進入を開始するまでは、操作ノブ１０が順方向回転しても静電容量Ｃｔｒは変化せずに一定値（第１中間値Ｍ１）に保持される。（３）の状態から操作ノブ１０がさらに順方向回転すると、長形電極Ａａ１が第２領域への進入を開始し、その進入面積は徐々に増大する。そして、（４）の状態の如く、長形電極Ａａ１の全体が第２領域に進入した時点で、静電容量Ｃｔｒは最も高い値（最高値Ｈ）になる。

その後、（５）の状態の如く、短形電極Ａｂ１が第２領域から退出を開始するまでは、操作ノブ１０が回転しても静電容量Ｃｔｒは変化せずに一定値（最高値Ｈ）に保持される。（５）の状態から操作ノブ１０がさらに順方向回転すると、短形電極Ａｂ１が第２領域から退出を開始し、短形電極Ａｂ１の進入面積は徐々に減少する。そして、（６）の状態の如く、短径電極Ａｂ１の全体が第２領域から退出した時点で、静電容量Ｃｔｒは第２中間値Ｍ２まで減少する。第２中間値Ｍ２は第１中間値Ｍ１とは異なる値に設定されている。

その後、（７）の状態の如く、長形電極Ａａ１が第２領域からの退出を開始するまでは、操作ノブ１０が順方向回転しても静電容量Ｃｔｒは変化せずに一定値（第２中間値Ｍ２）に保持される。（７）の状態から操作ノブ１０がさらに順方向回転すると、長形電極Ａａ１が第２領域からの退出を開始し、長形電極Ａａ１の進入面積は徐々に減少する。そして、（８）の状態の如く、長形電極Ａａ１の全体が第２領域から退出した時点で、静電容量Ｃｔｒは最も低い値（最低値Ｌ）になる。

以上により、操作ノブ１０が順方向回転して、長形電極Ａａ１および短形電極Ａｂ１と第２電極Ｂ８との位置関係が（１）〜（８）の順に変化すると、静電容量Ｃｔｒは次のように変化する。すなわち、静電容量Ｃｔｒは、最低値Ｌで保持された後、第１中間値Ｍ１まで上昇し、第１中間値Ｍ１で保持された後、最高値Ｈまで上昇する。その後、最高値Ｈで保持された後、第２中間値Ｍ２まで低下し、第２中間値Ｍ２で保持された後、最低値Ｌまで低下する。

したがって、静電容量波形Ｗには、複数の第１電極Ａ１〜Ａ８のいずれかが、複数の第２電極Ｂ１〜Ｂ８を通過する毎に、最低値Ｌから最高値Ｈまで上昇して最低値Ｌに戻るといった脈動波形Ｗｐが現れる。そして、１つの脈動波形Ｗｐには、値の異なる４種類の一定値（最低値Ｌ、第１中間値Ｍ１、最高値Ｈ、第２中間値Ｍ２）に保持される非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が現れる。なお、脈動波形Ｗｐのうち、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７の間にて静電容量Ｃｔｒが上昇または下降する部分を、変化部Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８と呼ぶ。

操作ノブ１０を順方向に回転させると、上記位置関係が（１）〜（８）の順に変化して、静電容量波形Ｗに含まれる４種類の一定値は、最低値Ｌ、第１中間値Ｍ１、最高値Ｈ、第２中間値Ｍ２、最低値Ｌの順番で繰り返し出現する。一方、操作ノブ１０を逆方向に回転させると、上記位置関係が（８）〜（１）の順に変化して、静電容量波形Ｗに含まれる４種類の一定値は、最低値Ｌ、第２中間値Ｍ２、最高値Ｈ、第１中間値Ｍ１、最低値Ｌの順番で繰り返し出現する。

ＥＣＵ４０のマイコンは、先述した通り静電容量Ｃｔｒを算出する。この算出を所定周期（例えばマイコンの演算周期）で繰り返し実行することで、マイコンは静電容量波形Ｗを取得する。マイコンは、取得した静電容量波形Ｗに非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が出現しているか否かを判定する。

例えば、第１中間値Ｍ１を中央値とした所定幅の静電容量範囲に、算出した静電容量Ｃｔｒの値が所定時間ｔ１以上継続していれば、第１中間値Ｍ１が出現していると判定する。但し、所定時間ｔ２（ｔ２＞ｔ１）以上静電容量Ｃｔｒが変化しなければ、操作ノブ１０は回転していないと判定する。

非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が出現していると判定されれば、出現した脈動波形Ｗｐの数をマイコンはカウントする。例えば、最低値Ｌに対応する非変化部Ｐ１が出現した回数を脈動波形Ｗｐの出現回数とみなして、マイコンはカウントする。マイコンは、そのカウント数に基づき、操作ノブ１０の回転操作量を算出する。このように回転操作量を算出している時のマイコンは、図２に示す回転角度算出手段４１として機能する。

さらにマイコンは、上述した非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７の出現判定結果に基づき、４種類の非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が出現した順番を判定する。判定した順番が、最低値Ｌ、第１中間値Ｍ１、最高値Ｈ、第２中間値Ｍ２、最低値Ｌの順番であれば、順方向回転であるとマイコンは判定する。一方、最低値Ｌ、第２中間値Ｍ２、最高値Ｈ、第１中間値Ｍ１、最低値Ｌの順番であれば、逆方向回転であるとマイコンは判定する。このように回転方向を判別している時のマイコンは、図２に示す回転方向判別手段４２として機能する。

以上に説明した本実施形態では、要するに、以下に列挙する特徴を備える。そして、それらの各特徴により以下に説明する作用効果が発揮される。

＜特徴１＞
要するに、本実施形態に係る回転状態検出装置は、操作ノブ１０を所定角度回転させる毎に静電容量Ｃｔｒが周期的に変化するように、第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８が設けられている。さらに、静電容量波形Ｗの形状が、順方向に正転させた場合と逆転させた場合とで異なるように、第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８は設けられている。そして、静電容量Ｃｔｒが周期的に変化した回数（脈動波形Ｗｐの出現回数）に基づき、操作ノブ１０の回転角度（回転操作量）を算出する回転角度算出手段４１を備える。また、静電容量波形Ｗの形状に基づき、操作ノブ１０の回転方向を判別する回転方向判別手段４２を備える。

そのため、回転角度を検出するための第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８を利用して、回転方向についても検出が可能になる。つまり、回転操作量の検出に必要なハード構成を利用して、回転方向の検出が可能になる。

＜特徴２＞
さらに、本実施形態に係る回転状態検出装置は、第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８が、操作ノブ１０の回転方向に複数並べて配置されている。そのため、操作ノブ１０が１回転する間に脈動波形Ｗｐが出現する回数を複数回にできるので、回転角度算出手段４１により算出可能な回転角度の分解能が向上される。

＜特徴３＞
さらに、本実施形態に係る回転状態検出装置は、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８が直列接続されており、これらのコンデンサＣ１〜Ｃ８を含めた合成容量の変化を、静電容量波形Ｗとして回転方向判別に用いている。

これによれば、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８の第１電極Ａ１〜Ａ８の側を、ＥＣＵ４０の側に電気接続することを不要にできる。そのため、回転可能な操作ノブ１０と、その操作ノブ１０を支持する支持体２０との間で、電気接続する部分を無くすことができる。よって、第１電極Ａ１〜Ａ８に接続された金属片１１を、支持体２０に設けられた他の金属片と摺動させて電気接続する構造が不要になるので、電気接続構造が簡素になる。

＜特徴４＞
本実施形態に係る回転状態検出装置は、静電容量波形Ｗには３種類以上の非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が含まれており、回転方向判別手段４２は、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が出現する順番に基づいて回転方向を判別する。

これによれば、静電容量波形Ｗの形状を正転時と逆転時とで異ならせておき、その形状の違いで回転方向を判別するにあたり、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７の出現を判定し、その出現した順番に基づき形状の違いを判別できる。そのため、静電容量波形Ｗの傾きを算出して形状の違いを判別する場合に比べて、その判別に要する処理負荷を軽減できるとともに、判別精度を向上できる。

＜特徴５＞
さらに、本実施形態に係る回転状態検出装置は、第１電極Ａ１〜Ａ８は面積の異なる２種類の電極、つまり長形電極Ａａ１〜Ａａ８および短形電極Ａｂ１〜Ａｂ８を電気接続して構成されている。そして、これら２種類の電極Ａａ１〜Ａａ８、Ａｂ１〜Ａｂ８は、回転方向に所定間隔離した状態で並べて配置されている。これによれば、３種類以上の非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が静電容量波形Ｗに含まれるようにすることを、簡素な構造で容易に実現できるようになる。

＜特徴６＞
さらに本実施形態では、操作装置１は、支持体２０を移動可能な状態で保持するベース部材３０を備える。そして、本実施形態に係る回転状態検出装置は、支持体２０に設けられた複数の第３電極Ｄ１、Ｄ２と、ベース部材に設けられた複数の第４電極Ｅ１、Ｅ２と、を備える。

そして、第３電極Ｄ１、Ｄ２は、第２電極Ｂ１〜Ｂ８から出力された静電容量波形の信号が入力される。つまり、第３電極Ｄ１、Ｄ２の電位は、コンデンサＣ１〜Ｃ８の合成容量変化に応じて変化する。第４電極Ｅ１、Ｅ２は、複数の第３電極Ｄ１、Ｄ２との間で静電容量を生じさせる。つまり、第４電極Ｅ１、Ｅ２の電位は、コンデンサＣ１〜Ｃ８の合成容量変化に応じて変化する。回転方向判別手段４２は、第４電極Ｅ１、Ｅ２から出力される信号に基づき、操作ノブ１０の回転方向を判別する。

これによれば、コンデンサＣ９、Ｃ１０の第３電極Ｄ１、Ｄ２の側を、ＥＣＵ４０の側に電気接続することを不要にできる。そのため、移動可能な支持体２０と、その支持体２０を保持するベース部材３０との間で、電気接続する部分を無くすことができる。よって、第３電極Ｄ１、Ｄ２に接続された金属片２１、２２を、移動不能な他の金属片と摺動させて電気接続する構造が不要になるので、電気接続構造が簡素になる。

＜特徴７＞
さらに本実施形態では、複数の第１コンデンサＣ１〜Ｃ４の各々を並列接続し、また、複数の第２コンデンサＣ５〜Ｃ８の各々を並列接続しているので、合成容量である静電容量Ｃｔｒの最高値Ｈを大きくできる。よって、複数種類の一定値（最低値Ｌ、第１中間値Ｍ１、最高値Ｈ、第２中間値Ｍ２）の各々を、大きく異ならせることができる。そのため、静電容量波形Ｗに非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が出現しているか否かを判定するにあたり、その判定精度を向上できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８は直列に接続されている。これに対し本実施形態では、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８は並列に接続されている。

以下、本実施形態に係る回転状態検出装置について、図７および図８を用いて詳細に説明する。図７に示すように、第１電極Ａ１〜Ａ８、第２電極Ｂ１〜Ｂ８、第３電極Ｄ１、Ｄ２、および第４電極Ｅ１、Ｅ２が設けられる位置は、図２に示す第１実施形態と同じである。但し、図８に示す如く第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８を並列に電気接続しているので、第１電極Ａ１〜Ａ８を第３電極Ｄ２に接続することが必要になる。

そこで、図７に示すように、操作ノブ１０には回転端子１０Ｔが固定され、支持体２０には、回転端子１０Ｔと接触する固定端子２０Ｔが固定されている。操作ノブ１０が回転すると、回転端子１０Ｔは、固定端子２０Ｔに接触しながら操作ノブ１０とともに回転する。詳細には、回転端子１０Ｔおよび固定端子２０Ｔは、Ｚ軸上に配置されてスラスト方向に接触している。このように、互いに摺動する端子１０Ｔ、２０Ｔを備えることで、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８の並列接続構造を実現可能にしている。

なお、複数の第１電極Ａ１〜Ａ８のうち、第１グループに属する第２電極Ｂ１〜Ｂ４とコンデンサを構成する第１電極が第１グループに属し、第２グループに属する第２電極Ｂ５〜Ｂ８とコンデンサを構成する第１電極が第２グループに属する。したがって、操作ノブ１０が回転すると、第１電極Ａ１〜Ａ８の各々が属するグループは変化していく。そして、複数の第１電極Ａ１〜Ａ８の各々は互いに電気接続されているので、第１電極Ａ１〜Ａ８の各々が属するグループが変化しても、図８に示す回路は変化しない。つまり、コンデンサＣ１〜Ｃ１０の合成容量（静電容量Ｃｔｒ）は、第１電極Ａ１〜Ａ８のグループ変化によっては変化しない。

以上により、本実施形態に係る回転状態検出装置は、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８が並列接続されており、これらのコンデンサＣ１〜Ｃ８を含めた合成容量の変化を、静電容量波形Ｗとして回転方向判別に用いている。

これによれば、第１コンデンサＣ１〜Ｃ４および第２コンデンサＣ５〜Ｃ８を直列接続した図５の場合に比べて、合成容量である静電容量Ｃｔｒの最高値Ｈを大きくできる。よって、複数種類の一定値（最低値Ｌ、第１中間値Ｍ１、最高値Ｈ、第２中間値Ｍ２）の各々を、大きく異ならせることができる。そのため、静電容量波形Ｗに非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が出現しているか否かを判定するにあたり、その判定精度を向上できる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態に係る第１電極Ａ１〜Ａ８は、２種類の電極、つまり長形電極Ａａ１〜Ａａ８および短形電極Ａｂ１〜Ａｂ８を電気接続して構成されている。これに対し本実施形態に係る第１電極は、１枚の電極板により構成されており、長形電極部Ａｃ１および短形電極部Ａｄ１を有する形状に形成されている。操作ノブ１０の回転径方向において、長形電極部Ａｃ１の長さは短形電極部Ａｄ１よりも長い。

図９は、第１電極の長形電極部Ａｃ１および短形電極部Ａｄ１と、第２電極Ｂ８との位置関係を示す。符号（１）〜（６）の順に長形電極部Ａｃ１および短形電極部Ａｄ１が移動していくと、静電容量Ｃｔｒは図９の下段に示す如く変化する。つまり、図９の下段に示す静電容量波形Ｗａは、操作ノブ１０の回転角度に応じた静電容量Ｃｔｒの変化を表した波形である。

以下、順方向回転時における上記（１）〜（６）の状態について、長形電極部Ａｃ１および短形電極部Ａｄ１と第２電極Ｂ８との位置関係を説明するとともに、その位置関係に対応する静電容量Ｃｔｒについて説明する。

（１）の状態では、長形電極部Ａｃ１および短形電極部Ａｄ１のいずれもが第２領域に無いので、静電容量Ｃｔｒは最低値Ｌになる。（１）の状態から操作ノブ１０が順方向に回転すると、短形電極部Ａｄ１が第２領域へ進入し、その進入面積は徐々に増大する。そして、（２）の状態の如く、短形電極部Ａｄ１の全体が第２領域に進入した時点で、静電容量Ｃｔｒは第１中間値Ｍ１まで増大する。このように、短形電極部Ａｄ１の進入量に起因した静電容量Ｃｔｒの増大は、静電容量波形Ｗａの変化部Ｐ２に相当する。

その後、（２）の状態から操作ノブ１０がさらに順方向回転すると、長形電極部Ａｃ１が第２領域への進入を開始し、その進入面積は徐々に増大する。そして、（３）の状態の如く、長形電極部Ａｃ１の全体が第２領域に進入した時点で、静電容量Ｃｔｒは最高値Ｈになる。このように、長形電極部Ａｃ１の進入量に起因した静電容量Ｃｔｒの増大は、静電容量波形Ｗａの変化部Ｐ４に相当する。そして、長形電極部Ａｃ１の回転径方向長さは、短形電極部Ａｄ１の回転径方向長さに比べて長いので、変化部Ｐ４の傾きは変化部Ｐ２の傾きよりも大きい。

その後、（４）の状態の如く、短形電極部Ａｄ１が第２領域から退出を開始するまでは、操作ノブ１０が回転しても静電容量Ｃｔｒは変化せずに一定値（最高値Ｈ）に保持される。（４）の状態から操作ノブ１０がさらに順方向回転すると、短形電極部Ａｄ１が第２領域から退出を開始し、短形電極部Ａｄ１の進入面積は徐々に減少する。そして、（５）の状態の如く、短径電極部Ａｄ１の全体が第２領域から退出した時点で、静電容量Ｃｔｒは第２中間値Ｍ２まで減少する。このように、短形電極部Ａｄ１の退出量に起因した静電容量Ｃｔｒの減少は、静電容量波形Ｗａの変化部Ｐ６に相当する。

その後、（５）の状態から操作ノブ１０がさらに順方向回転すると、長形電極部Ａｃ１が第２領域からの退出を開始し、長形電極部Ａｃ１の進入面積は徐々に減少する。そして、（６）の状態の如く、長形電極部Ａｃ１の全体が第２領域から退出した時点で、静電容量Ｃｔｒは最低値Ｌになる。このように、長形電極部Ａｃ１の退出量に起因した静電容量Ｃｔｒの減少は、静電容量波形Ｗａの変化部Ｐ８に相当する。そして、長形電極部Ａｃ１の回転径方向長さは、短形電極部Ａｄ１の回転径方向長さに比べて長いので、変化部Ｐ８の傾きは変化部Ｐ６の傾きよりも大きい。

以上により、操作ノブ１０が順方向回転して、長形電極部Ａｃ１および短形電極部Ａｄ１と第２電極Ｂ８との位置関係が（１）〜（６）の順に変化すると、静電容量Ｃｔｒは次のように変化する。すなわち、静電容量Ｃｔｒは、最低値Ｌで保持された後、第１中間値Ｍ１を通過して最高値Ｈまで上昇する。なお、最低値Ｌから第１中間値Ｍ１までの上昇傾きは、第１中間値Ｍ１から最高値Ｈまでの上昇傾きよりも小さい。

その後、静電容量Ｃｔｒは最高値Ｈで保持された後、第２中間値Ｍ２を通過して最低値Ｌまで減少する。なお、最高値Ｈから第２中間値Ｍ２までの減少傾きは、第２中間値Ｍ２から最低値Ｌまでの減少傾きよりも小さい。

したがって、操作ノブ１０を順方向に回転させると、上記位置関係が（１）〜（６）の順に変化して、静電容量波形Ｗに含まれる非変化部Ｐ１、Ｐ５および変化部Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８は、次の順番で繰り返し出現する。すなわち、非変化部Ｐ１（Ｌ）、変化部Ｐ２（傾き小）、変化部Ｐ４（傾き大）、非変化部Ｐ５（Ｈ）、変化部Ｐ６（傾き小）、変化部Ｐ８（傾き大）、非変化部Ｐ１（Ｌ）の順番である。

一方、操作ノブ１０を逆方向に回転させると、上記位置関係が（６）〜（１）の順に変化して次の順番になる。すなわち、非変化部Ｐ１（Ｌ）、変化部Ｐ８（傾き大）、変化部Ｐ６（傾き小）、非変化部Ｐ５（Ｈ）、変化部Ｐ４（傾き大）、変化部Ｐ２（傾き小）、非変化部Ｐ１（Ｌ）の順番である。

ＥＣＵ４０のマイコンは、非変化部Ｐ１、Ｐ５に加え、変化部Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８が静電容量波形Ｗに出現しているか否かを判定する。変化部Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８の出現判定は、算出した静電容量Ｃｔｒの変化の傾きを演算して実施する。

さらにマイコンは、上述した非変化部Ｐ１（Ｌ）、Ｐ５（Ｈ）および変化部Ｐ２（傾き小）、Ｐ４（傾き大）、Ｐ６（傾き小）、Ｐ８（傾き大）の出現判定結果に基づき、これらが出現した順番を判定する。判定した順番が、Ｌ、傾き小、傾き大、Ｈ、傾き小、傾き大、Ｌであれば、順方向回転であるとマイコンは判定する。一方、Ｌ、傾き大、傾き小、Ｈ、傾き大、傾き小、Ｌの順番であれば、逆方向回転であるとマイコンは判定する。このように回転方向を判別している時のマイコンは、回転方向判別手段４２として機能する。

以上により、１枚の電極板で第１電極を構成した本実施形態によっても、第１実施形態と同様にして、回転角度を検出するための第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８を利用して、回転方向についても検出が可能になる。

（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、図１０は、本実施形態に係る静電容量波形Ｗｂの形状を示す。図示されるように、静電容量波形Ｗｂは、非変化部および変化部Ｐ１〜Ｐ８の各々に対応する操作ノブ１０の回転角度θ１〜θ８が全て同一となる形状である。換言すれば、このような形状の静電容量波形Ｗｂとなるよう、第１電極Ａ１〜Ａ８および第２電極Ｂ１〜Ｂ８が設けられている。

また、第１実施形態に係る回転角度算出手段４１は、脈動波形Ｗｐの出現回数に基づき回転操作量を算出している。これに対し、本実施形態に係る回転角度算出手段４１は、非変化部および変化部Ｐ１〜Ｐ８が移り変わっていく回数、つまり非変化部および変化部Ｐ１〜Ｐ８の出現回数に基づき回転操作量を算出する。

このように、本実施形態によれば、１つの脈動波形Ｗｐに含まれる非変化部および変化部Ｐ１〜Ｐ８の出現回数に基づき回転操作量を算出するので、脈動波形Ｗｐの出現回数に基づき回転操作量を算出する場合に比べて、算出の分解能を向上できる。

例えば、操作ノブ１０が１回転する毎に脈動波形Ｗｐが８回出現する場合、つまり、操作ノブ１０を４５度回転させる毎に脈動波形Ｗｐが周期的に出現する場合において、第１実施形態の手法による分解能は４５度である。これに対し、非変化部および変化部Ｐ１〜Ｐ８は１つの脈動波形Ｗｐに８つ含まれているので、分解能は８倍になる。すなわち、操作ノブ１０が１回転する毎に非変化部および変化部Ｐ１〜Ｐ８は６４回出現するので、本実施形態の手法による分解能は５．６２５度となる。

（第５実施形態）
上記第１および第２実施形態では、第１グループに属する第１電極Ａ１〜Ａ４および第２グループに属する第１電極Ａ５〜Ａ８は、同一の回転軌跡上に配置されている。これに対し本実施形態では、第１グループに属する第１電極Ａｏおよび第２グループに属する第１電極Ａｉは、互いに異なる回転軌跡上に配置されている。

図１１を用いて詳細に説明すると、ユーザにより回転操作される回転体１０１は、金属製の円環部材に、径方向長さが異なるように凹凸を設けた形状に形成されている。そして、円環部材のうち径方向外側に凸となる部分（図中の斜線部分）が第１電極Ａｏ（以下、外側第１電極Ａｏと呼ぶ）として機能する。これら複数の外側第１電極Ａｏは第１グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。

また、上記円環部材のうち径方向外側に凸となる部分（図中の斜線部分）が第１電極Ａｉ（以下、内側第１電極Ａｉと呼ぶ）として機能する。これらの複数の内側第１電極Ａｉは第２グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。要するに、１つの回転体１０１に２種類の第１電極Ａｏ、Ａｉが設けられている。複数の外側第１電極Ａｏは、回転体１０１の外周面に位置する回転軌跡上を回転し、複数の内側第１電極Ａｉは、回転体１０１の内周面に位置する回転軌跡上を回転する。

回転体１０１を回転可能に支持する支持体２０１は、外側第１電極Ａｏに対向配置された第２電極Ｂｏ（以下、外側第２電極Ｂｏと呼ぶ）と、内側第１電極Ａｉに対向配置された第２電極Ｂｉ（以下、内側第２電極Ｂｉと呼ぶ）とを有する。複数の外側第２電極Ｂｏは第１グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。複数の内側第２電極Ｂｉは第２グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。

なお、図１１では、支持体２０１のうち回転体１０１を支持する部分については図示を省略している。また、図１１中の斜線は、電極Ａｏ、Ａｉ、Ｂｏ、Ｂｉの位置を明示するためのものであり、断面を示すハッチングを意味するものではない。また、回転体１０１のうち、外側第１電極Ａｏと内側第１電極Ａｉの間に位置する中間部は、外側第２電極Ｂｏおよび内側第２電極Ｂｉのいずれとも十分に離して配置されている。そのため、上記中間部が第２電極Ｂｏ、Ｂｉとの間で形成する静電容量はゼロとみなされる。

ここで、上記第１および第２実施形態では、第１グループの第１電極Ａ１〜Ａ４および第２グループの第１電極Ａ５〜Ａ８は、いずれの第２電極Ｂ１〜Ｂ８ともコンデンサＣ１〜Ｃ８を構成し得る。これに対し本実施形態では、図１３〜図１６に示すように、外側第１電極Ａｏは外側第２電極Ｂｏとだけ第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２を構成し、内側第１電極Ａｉは内側第２電極Ｂｉとだけ第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４を構成する。

図１２は、回転体１０１の回転位置が、外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉのいずれもが、第２電極Ｂｏ、Ｂｉに対向しない位置である場合を示す。この場合には、第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２および第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４のいずれも構成されない。

なお、図示されるように、外側第２電極Ｂｏの面積は内側第２電極Ｂｉの面積よりも小さく設定されている。また、外側第１電極Ａｏと内側第１電極Ａｉは、回転方向において交互に配置されている。外側第１電極Ａｏと内側第１電極Ａｉとの間隔は、長短２種類の長さに設定されており、長い間隔と短い間隔とが交互に繰り返すように外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉは配置されている。

図１３は、回転体１０１が図１２の状態から順方向に回転した状態であって、外側第１電極Ａｏは外側第２電極Ｂｏに対向する一方で、内側第１電極Ａｉは内側第２電極Ｂｉに対向しない場合を示す。この場合には、第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２は構成される一方で、第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４は構成されない。

図１４は、回転体１０１が図１３の状態からさらに順方向に回転した状態であって、外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉの各々が、外側第２電極Ｂｏおよび内側第２電極Ｂｉに対向する場合を示す。この場合には、第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２および第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４の両方が構成される。

外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉは電気接続され、外側第２電極Ｂｏおよび第３電極Ｄ１は電気接続され、内側第２電極Ｂｉおよび第３電極Ｄ２は電気接続されている。なお、第３電極Ｄ１、Ｄ２および第４電極Ｅ１、Ｅ２により構成されるコンデンサＣ９、Ｃ１０の第４電極Ｅ１、Ｅ２側は、図５と同様にして第１端子４０ａと第２端子４０ｂに電気接続される。

そのため、図１３の如く第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２が構成される場合には、図１５に示すように、第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２は他のコンデンサＣ９、Ｃ１０に対して直列接続される。複数の第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２は互いに直列接続される。

また、図１４の如く第１および第２コンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４が構成される場合には、図１６に示すように、これらのコンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４は他のコンデンサＣ９、Ｃ１０に対して直列接続される。複数の第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２は互いに直列接続され、複数の第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４は互いに直列接続される。第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２および第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４は互いに並列接続される。

複数の第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２および複数の第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４の各々は、全て同一の静電容量Ｃである。そのため、図１３および図１５に示す第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２の合成容量Ｃｔｒ’は、１／（１／Ｃ＋１／Ｃ）＝Ｃ／２となる。また、図１４および図１６に示す第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２と第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４の合成容量Ｃｔｒ’は、１／（１／２Ｃ＋１／２Ｃ）＝Ｃとなる。なお、図１２の場合には、第１および第２コンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４の合成容量Ｃｔｒ’はゼロであると言える。

図１７は、操作ノブ１０の回転角度に応じた静電容量Ｃｔｒ’の変化を表した静電容量波形Ｗｃである。なお、ＥＣＵ４０のマイコンが検出する静電容量は、上記合成容量Ｃｔｒ’にコンデンサＣ９、Ｃ１０を合成した容量である。以下、静電容量波形Ｗｃの形状の詳細について説明する。

図１２の状態では、外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉのいずれもが、外側第２電極Ｂｏに対向する領域（以下、外側第２領域と呼ぶ）および内側第２電極Ｂｉに対向する領域（以下、内側第２領域と呼ぶ）に無い。そのため、静電容量Ｃｔｒ’は最も低い値（最低値Ｌ＝０）になる。図１２の状態から操作ノブ１０が順方向に回転すると、外側第２電極Ｂｏが外側第２領域へ進入し、その進入面積は徐々に増大する。そして、図１３の状態の如く、外側第２電極Ｂｏの全体が外側第２領域に進入した時点で、静電容量Ｃｔｒ’は中間値Ｍ（＝Ｃ／２）まで増大する。

その後、内側第１電極Ａｉが内側第２領域への進入を開始するまでは、操作ノブ１０が順方向回転しても静電容量Ｃｔｒ’は変化せずに一定値（中間値Ｍ）に保持される。その後さらに順方向回転させると、内側第１電極Ａｉが内側第２領域への進入を開始し、その進入面積は徐々に増大する。そして、図１４の状態の如く、内側第１電極Ａｉの全体が内側第２領域に進入した時点で、静電容量Ｃｔｒ’は最も高い値（最高値Ｈ＝Ｃ）になる。

その後、外側第１電極Ａｏが外側第２領域から退出を開始するまでは、操作ノブ１０が回転しても静電容量Ｃｔｒ’は変化せずに一定値（最高値Ｈ）に保持される。その後、操作ノブ１０がさらに順方向回転すると、外側第１電極Ａｏが外側第２領域から退出を開始し、外側第１電極Ａｏの進入面積は徐々に減少する。そして、外側第１電極Ａｏの全体が外側第２領域から退出した時点で、静電容量Ｃｔｒ’は最低値Ｌになる。

以上により、操作ノブ１０が順方向回転して、第１電極Ａｏ、Ａｉと第２電極Ｂｏ、Ｂｉとの位置関係が図１２〜図１４の順に変化すると、静電容量Ｃｔｒ’は次のように変化する。すなわち、静電容量Ｃｔｒ’は、最低値Ｌで保持された後、中間値Ｍまで上昇し、中間値Ｍで保持された後、最高値Ｈまで上昇する。その後、最高値Ｈで保持された後、最低値Ｌまで低下する。

したがって、静電容量波形Ｗｃには、複数の第１電極Ａｏ、Ａｉのいずれかが、複数の第２電極Ｂｏ、Ｂｉを通過する毎に、最低値Ｌから最高値Ｈまで上昇して最低値Ｌに戻るといった脈動波形Ｗｐが現れる。そして、１つの脈動波形Ｗｐには、値の異なる３種類の一定値（最低値Ｌ、中間値Ｍ、最高値Ｈ）に保持される非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５が現れる。なお、脈動波形Ｗｐのうち、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５の間にて静電容量Ｃｔｒ’が上昇または下降する部分を、変化部Ｐ２、Ｐ４、Ｐ９と呼ぶ。

操作ノブ１０を順方向に回転させると、上記位置関係が図１２、図１３、図１４の順に変化して、静電容量波形Ｗｃに含まれる３種類の一定値は、最低値Ｌ、中間値Ｍ、最高値Ｈ、最低値Ｌの順番で繰り返し出現する。一方、操作ノブ１０を逆方向に回転させると、上記位置関係が図１４、図１３、図１２の順に変化して、静電容量波形Ｗｃに含まれる３種類の一定値は、最低値Ｌ、中間値Ｍ、最高値Ｈ、最低値Ｌの順番で繰り返し出現する。要するに、上記第１および第２実施形態では、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が４種類であったが、本実施形態に係る非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５は３種類である。

ＥＣＵ４０のマイコンは、静電容量波形Ｗｃに非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５が出現しているか否かを判定する。非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５が出現していると判定されれば、マイコン（回転角度算出手段４１）は、出現した脈動波形Ｗｐの数をカウントし、そのカウント数に基づき、操作ノブ１０の回転操作量を算出する。

さらにマイコン（回転方向判別手段４２）は、上述した非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５の出現判定結果に基づき、３種類の非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５が出現した順番を判定する。判定した順番が、最低値Ｌ、中間値Ｍ、最高値Ｈ、最低値Ｌの順番であれば、順方向回転であるとマイコンは判定する。一方、最低値Ｌ、最高値Ｈ、中間値Ｍ、最低値Ｌの順番であれば、逆方向回転であるとマイコンは判定する。

以上により、本実施形態では、第１グループに属する外側第１電極Ａｏと、第２グループに属する内側第１電極Ａｉとは、互いに異なる回転軌跡上に配置されている。外側第１電極Ａｏおよび外側第２電極Ｂｏは第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２を構成する。内側第１電極Ａｉおよび内側第２電極Ｂｉは第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４を構成する。そして、回転方向判別手段４２による回転方向の判別に用いられる静電容量波形Ｗｃは、第１コンデンサおよび第２コンデンサの合成容量の変化を表す波形であることを特徴とする。

ここで、上記第１実施形態では、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が出現する順番を正転時と逆転時とで異なる順番にするためには、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７が４種類必要である。これに対し本実施形態では、外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉが異なる回転軌跡上に配置されているので、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５を３種類にしつつ、正転時と逆転時とで非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５が異なる順番で出現するようにできる。そのため、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５の各々における静電容量の値を大きく異ならせることができる。よって、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５の出現有無を判定するにあたり、その判定精度を向上できる。

（第６実施形態）
上記第５実施形態では、第１グループに属する外側第１電極Ａｏと第２グループに属する内側第１電極Ａｉとが回転径方向に異なる位置に配置されることで、外側第１電極Ａｏと内側第１電極Ａｉとが互いに異なる回転軌跡上に位置する。これに対し本実施形態では、図１８に示すように、第１グループに属する第１電極Ａｕ（以下、上側第１電極Ａｕと呼ぶ）と、第２グループに属する第１電極Ａｄ（以下、下側第１電極Ａｄと呼ぶ）とが、回転軸方向に異なる位置に配置されている。これにより、上側第１電極Ａｕと下側第１電極Ａｄとが、回転軸方向にずれて互いに異なる回転軌跡上に位置する。

図１８を用いて詳細に説明すると、ユーザにより回転操作される回転体１０２は、金属製の円環部材に、Ｚ軸方向長さが異なるように凹凸を設けた形状に形成されている。そして、円環部材のうちＺ軸方向上側（ユーザ側）に凸となる部分（図中の斜線部分）が、第１電極Ａｕ（以下、上側第１電極Ａｕと呼ぶ）として機能する。これら複数の上側第１電極Ａｕは第１グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。

また、円環部材のうちＺ軸方向下側に凸となる部分（図中の斜線部分）が、第１電極Ａｄ（以下、下側第１電極Ａｄと呼ぶ）として機能する。これら複数の下側第１電極Ａｄは第２グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。要するに、１つの回転体１０２に２種類の第１電極Ａｕ、Ａｄが設けられている。なお、上側第１電極Ａｕによる回転軌跡の回転径方向位置は、下側第１電極Ａｄによる回転軌跡の回転径方向位置と一致する。

回転体１０２を回転可能に支持する支持体２０２、２０３は、上側第１電極Ａｕに対向配置された第２電極Ｂｕ（以下、上側第２電極Ｂｕと呼ぶ）と、下側第１電極Ａｄに対向配置された第２電極Ｂｄ（以下、下側第２電極Ｂｄと呼ぶ）とを有する。複数の上側第２電極Ｂｕは第１グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。複数の下側第２電極Ｂｄは第２グループに属し、同一の回転軌跡上にて等間隔に並べて配置されている。

なお、図１８では、支持体２０２、２０３のうち回転体１０２を支持する部分については図示を省略している。また、図１８中の斜線は、電極Ａｕ、Ａｄ、Ｂｕ、Ｂｄの位置を明示するためのものであり、断面を示すハッチングを意味するものではない。また、回転体１０２のうち、上側第１電極Ａｕと下側第１電極Ａｄの間に位置する中間部は、上側第２電極Ｂｕおよび下側第２電極Ｂｄのいずれとも十分に離して配置されている。そのため、上記中間部が第２電極Ｂｕ、Ｂｄとの間で形成する静電容量はゼロとみなされる。

本実施形態では、上側第１電極Ａｕは上側第２電極Ｂｕと第１コンデンサを構成し、下側第１電極Ａｄは下側第２電極Ｂｄと第２コンデンサを構成する。これらのコンデンサによる静電容量波形は、上記第５実施形態の図１７と同一の形状である。したがって、本実施形態によっても、上記第５実施形態と同様にして、非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５を３種類にしつつ、正転時と逆転時とで非変化部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５が異なる順番で出現するようにできる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記各実施形態に係るマイコンは、回転操作量の算出および回転方向の判別を実施しているが、これらの処理に加え、回転体１０、１０１、１０２の回転速度をマイコンが算出してもよい。

・上記第１実施形態では、面積の異なる２種類の電極Ａａ１、Ａｂ１を電気接続して第１電極Ａ１〜Ａ８は構成されている。これに対し、第１電極Ａ１〜Ａ８と第２電極Ｂ１〜Ｂ８を入れ替えて、第２電極Ｂ１〜Ｂ８が、面積の異なる２種類の電極を電気接続して構成されていてもよい。

・上記第５実施形態および第６実施形態では、図１５および図１６に示すように、第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２および第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４を並列に接続している。これに対し、第１コンデンサＣ１１、Ｃ１２および第２コンデンサＣ１３、Ｃ１４を直列に接続してもよい。

・上記各実施形態にかかる回転体１０、１０１、１０２には、回転方向Ｒにおける基準位置へ向けて付勢力が付与されている。これに対し、上記付勢力を付与する構造を廃止して、ユーザが回転体１０、１０１、１０２から手を離しても基準位置に戻らないように構成してもよい。

・上記各実施形態にかかる回転体１０、１０１、１０２には、回転方向Ｒにおける基準位置へ向けて付勢力が付与されている。また、上記各実施形態にかかる支持体２０には、遥動方向Ｘ、Ｙにおける基準位置へ向けて付勢力が付与されている。これに対し、上記付勢力を付与する構造を廃止して、ユーザが回転体１０、１０１、１０２から手を離しても基準位置に戻らないように構成してもよい。

・上記第５実施形態では、金属製の円環部材に、径方向長さが異なるように凹凸を設けることで、円環部材の一部を外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉとして機能させている。これに対し、樹脂製の円環部材の所定位置に、外側第１電極Ａｏおよび内側第１電極Ａｉを取り付けることで、図１１に示す回転体１０１と同様の機能を発揮させる構成であってもよい。

・上記第６実施形態では、金属製の円環部材に、軸方向長さが異なるように凹凸を設けることで、円環部材の一部を上側第１電極Ａｕおよび下側第１電極Ａｄとして機能させている。これに対し、樹脂製の円環部材の所定位置に、上側第１電極Ａｏおよび下側第１電極Ａｄを取り付けることで、図１８に示す回転体１０２と同様の機能を発揮させる構成であってもよい。

１…操作装置、１０、１０１、１０２…操作ノブ（回転体）、２０、２０１、２０２、２０３…支持体、３０…ベース部材、４１…回転角度算出手段、４２…回転方向判別手段、Ａ１〜Ａ８、Ａｏ、Ａｉ、Ａｕ、Ａｄ…第１電極、Ａａ１、Ａｂ１…面積の異なる２種類の電極、Ｂ１〜Ｂ８、Ｂｏ、Ｂｉ、Ｂｕ、Ｂｄ…第２電極、Ｗ、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ…静電容量波形、Ｃ１〜Ｃ４…第１コンデンサ、Ｃ５〜Ｃ８…第２コンデンサ、Ｄ１、Ｄ２…第３電極、Ｅ１、Ｅ２…第４電極、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７…非変化部、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８…変化部、θ１〜θ８…回転角度。

Claims (9)

1. 入力される操作力により回転する回転体（１０、１０１、１０２）、および前記回転体を回転可能に支持する支持体（２０、２０１、２０２、２０３）を有する操作装置（１）に適用された、回転状態検出装置において、
   前記回転体に設けられた第１電極（Ａ１〜Ａ８、Ａｏ、Ａｉ、Ａｕ、Ａｄ）と、
   前記支持体に設けられ、前記第１電極との間で静電容量を生じさせる第２電極（Ｂ１〜Ｂ８、Ｂｏ、Ｂｉ、Ｂｕ、Ｂｄ）と、
   を備え、
   前記回転体を所定角度回転させる毎に前記静電容量が周期的に変化し、かつ、前記静電容量の変化を表した静電容量波形（Ｗ、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ）が、前記回転体を正転させた場合と逆転させた場合とで異なる形状となるように、前記第１電極および前記第２電極は設けられており、
   前記静電容量が周期的に変化した回数に基づき、前記回転体の回転角度を算出する回転角度算出手段（４１）と、
   前記静電容量波形の形状に基づき、前記回転体の回転方向を判別する回転方向判別手段（４２）と、
   を備えることを特徴とする回転状態検出装置。
2. 前記第１電極および前記第２電極は、前記回転体の回転方向に複数並べて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転状態検出装置。
3. 複数の前記第２電極は、第１グループおよび第２グループにグループ分けされており、
   前記第１グループに属する前記第２電極（Ｂ１〜Ｂ４）で構成される第１コンデンサ、および前記第２グループに属する前記第２電極（Ｂ５〜Ｂ８）で構成される第２コンデンサは直列接続されており、
   前記判別に用いられる前記静電容量波形は、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの合成容量の変化を表す波形であることを特徴とする請求項２に記載の回転状態検出装置。
4. 複数の前記第２電極は、第１グループおよび第２グループにグループ分けされており、
   前記第１グループに属する前記第２電極（Ｂ１〜Ｂ４）で構成される第１コンデンサ、および前記第２グループに属する前記第２電極（Ｂ５〜Ｂ８）で構成される第２コンデンサは並列接続されており、
   前記判別に用いられる前記静電容量波形は、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの合成容量の変化を表す波形であることを特徴とする請求項２に記載の回転状態検出装置。
5. 複数の前記第１電極および複数の前記第２電極は、第１グループおよび第２グループにグループ分けされており、
   前記第１グループに属する前記第１電極（Ａｏ、Ａｕ）と、前記第２グループに属する前記第１電極（Ａｉ、Ａｄ）とは、互いに異なる回転軌跡上に配置されており、
   前記第１グループに属する前記第１電極および前記第２電極（Ｂｏ、Ｂｕ）は、互いに対向するように配置されて第１コンデンサ（Ｃ１１、Ｃ１２）を構成し、
   前記第２グループに属する前記第１電極および前記第２電極（Ｂｉ、Ｂｄ）は、互いに対向するように配置されて第２コンデンサ（Ｃ１３、Ｃ１４）を構成し、
   前記判別に用いられる前記静電容量波形は、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの合成容量の変化を表す波形であることを特徴とする請求項２に記載の回転状態検出装置。
6. 前記静電容量波形（Ｗ、Ｗｂ、Ｗｃ）には、前記回転体が回転しても前記静電容量が変化せずに一定値（Ｌ、Ｍ１、Ｍ２、Ｈ）を保持する非変化部であって、前記一定値が異なる値に設定された３種類以上の非変化部（Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７）が含まれており、
   前記回転方向判別手段は、前記３種類以上の非変化部が出現する順番に基づいて、前記回転方向を判別することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転状態検出装置。
7. 前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方の電極は、面積の異なる２種類の電極（Ａａ１、Ａｂ１）を電気接続して構成されており、
   前記２種類の電極は、前記回転方向に所定間隔離した状態で並べて配置されていることを特徴とする請求項６に記載の回転状態検出装置。
8. 前記静電容量波形（Ｗｂ）のうち前記非変化部以外の部分を変化部（Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８）と呼ぶ場合において、
   前記非変化部および前記変化部の各々に対応する前記回転体の回転角度（θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７、θ８）は、全て同一であることを特徴とする請求項６または７に記載の回転状態検出装置。
9. 前記操作装置は、前記支持体を移動可能な状態で保持するベース部材（３０）を備えており、
   前記支持体に設けられ、前記第２電極または前記第１電極から出力された前記静電容量波形の信号が入力される複数の第３電極（Ｄ１、Ｄ２）と、
   前記ベース部材に設けられ、複数の前記第３電極との間で静電容量を生じさせる第４電極（Ｅ１、Ｅ２）と、
   を備え、
   前記回転方向判別手段は、前記第４電極から出力される信号に基づき、前記回転体の回転方向を判別することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の回転状態検出装置。

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