JP5713733B2

JP5713733B2 - 入力装置及び電子機器

Info

Publication number: JP5713733B2
Application number: JP2011052883A
Authority: JP
Inventors: 健人稲井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: CN102681692B; US20120229150A1; US8823679B2; CN102681692A; JP2012190234A

Description

本発明は、操作検出に静電容量方式を採用する入力装置および該入力装置を備える電子機器に関する。

近年、携帯電話やパソコン、カーナビゲーションシステム、デジタルカメラを始めとするデジタル機器において、入力装置としてタッチセンサやタッチパネルを用いた技術が広く普及している。このような入力装置には、静電容量方式、抵抗膜方式、光学方式等の方式があり、各方式には短所、長所があり、用途に応じて広く用いられている。その中でも、静電容量方式は検出精度に優れ、多くの機器に採用されている。デジタルカメラ製品においても、この静電容量方式を用いたタッチパネルを搭載する製品が発表されている。

静電容量方式の入力装置においてはいくつかの検出方法があるが、その中のひとつとして、人体の対地静電容量を検出する方法があり、多くのタッチセンサＩＣ（ＩｎｔｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）に採用されている。この方法を採用するＩＣは、グランド電位の導電体がセンサに接近することを検出することができる。

この静電容量方式の検出技術を入力装置のメカ構造に応用した先行技術がある（特許文献１、２）。まず、特許文献１は、水栓装置に関する技術で、タッチセンサにより、人の指等の接触を検出し、人が指を離しても操作状態を継続させるための技術が開示されている。人の指の接触をタッチセンサを用いて検出し、水栓装置を回転させた場合には、グランド電位の導電体の位置により、水栓装置の回転状態を検出・記憶することができる。センサ部分に印加する電圧をセンサ検出用電位とグランド電位とにダイナミックに切り替えることで、１つのセンサパターンで回転状態の検出を可能にしている。

また、特許文献２では、回転操作部に導電体が仕組まれ、回転検出の分解能を向上させるための導電体の構造が開示されている。一般に、回転操作部材にタッチセンサの技術を応用する場合、回転検出の分解能を向上させるためには、センサパターンを多く配置することで実現できる。しかし、この方法を用いると、場合によっては多くのタッチセンサＩＣが必要となり、効率が良くない。そのため特許文献２では、回転方向を検出することのみに焦点をおき、ブロックに分けたセンサ種類の数を３つ以上とし、異なる種類のセンサが隣接するように順番に配列することで、回転方向の検出の分解能を高めている。

特開２００９‐２１８７８５号公報特開２００１‐２９６９６６号公報

しかしながら、検出の分解能を高めるためにセンサの種類を複数設ける場合は、各種類のセンサパターンの総面積自体が小さくなる。そのため、タッチセンサＩＣの検出レベルが相対的に小さくなる。また回転操作部材が小さくなるほどその傾向が強くなる。今後、回転操作部材が小さくなるほど、センサの検出レベルを最適化（最大化）して効率的により大きいレベルで検出できるようにし、検出感度を高める構造が望まれる。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、静電容量方式の操作検出における検出感度を高めることのできる入力装置および該入力装置を備える電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係る入力装置は、検出電極と接地電極とが形成されている基板と、導電性を有する材料で形成されている導電部材と、操作されることで前記基板と前記導電部材との位置関係を変化させる操作部材と、を有し、前記基板には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に前記検出電極が複数個形成されており、前記導電部材には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化しても、前記接地電極と対向する対向面積が変化しない第１の部分が形成されているとともに、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化することで、前記検出電極と対向する対向面積が変化する第２の部分が前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に前記検出電極と同じ数だけ形成されており、前記検出電極と前記第２の部分との前記対向面積が最大となるときに、前記検出電極と前記第２の部分との前記対向面積が、前記接地電極と前記第１の部分との前記対向面積と略等しくなるように、前記基板または前記導電部材が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、静電容量方式の操作検出における検出感度を高めることができる。

本発明の一実施の形態に係る入力装置が適用される電子機器の背面図である。静電容量方式のタッチセンサについて説明するための模式図である。回転操作部の構成を模式的に示す図である。基板のレイアウト例を示す図である。導電部材がグランドパターン及びセンサパターンに対して対向する面積を説明するための図である。変形例の基板のレイアウトを示す図である。デジタル的に値を変化させるスライダの構成を模式的に示す図である。アナログ的に値を変化させるスライダの構成を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る入力装置を備える電子機器の背面図である。本入力装置が適用される電子機器としてデジタルカメラ等の撮像装置１００を例示するが、本入力装置は、これに限られず、各種の電子機器に適用が可能である。また、入力装置としては、回転操作式の回転操作部１０２とスライダ操作式のスライダ６０１の２つを例示するが、これらの入力装置のいずれか１つが備えられるとしてもよい。このほか撮像装置１００には、表示部１０１、電源スイッチ１０３、操作ボタン１０４、電池部１０５等が具備されている。

回転操作部１０２、操作ボタン１０４及びスライダ６０１は、撮像装置１００の操作を指示する操作部材である。本実施の形態では、回転操作部１０２及びスライダ６０１に、静電容量方式のセンサを適用する。まず、回転操作部１０２に適用した場合の構成について説明する。

表示部１０１は、ＬＣＤ等により構成され、撮像装置１００の内部状態に応じて、文字、画像等を用いて動作状態やメッセージ等を表示する。電源スイッチ１０３は、撮像装置１００の電源をＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。電源スイッチ１０３をＯＦＦにすると、例えば回転操作部１０２、操作ボタン１０４、スライダ６０１等を無効にすることができ、これにより、撮像装置１００は低消費電力状態となる。電池部１０５は、撮像装置１００の電源部であり、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池や、ＮｉＣｄ電池、ＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、あるいはＡＣアダプター等から構成される。

図２は、静電容量方式のタッチセンサについて説明するための模式図である。

静電容量方式のタッチセンサには、複数の検出方法が考案されているが、図２では、人体の対地静電容量を検出する方法について説明する。図２（ａ）は、静電容量方式のタッチセンサの構成を簡略的に示している。静電容量方式のタッチセンサＩＣ２００にはセンサパターン２０１が接続されており、センサパターン２０１には所定のタイミングで電圧が印加される。人の指２０２は対地静電容量を持つため、人の指２０２がセンサパターン２０１に接触している場合と接触していない場合とで、センサパターン２０１上に蓄えられる電荷量に差が生じる。その電荷量の差をセンサＩＣ２００にて検出することで、人の指２０２が接触したか否かを判断することができる。センサＩＣ２００が検出できるのは人の指２０２だけに限定されず、対地静電容量の変化を任意に検出することができる。

そこで、図２（ｂ）のように、センサパターン２０１と隣接してグランドパターン２０３を配置することで、センサパターン２０１とグランドパターン２０３の上部に対向して金属等の導電部材２０４があるか否かを検出することができる。図２（ｂ）に示すような構成は、等価的に（概念的に）図２（ｃ）に示すようなコンデンサの直列回路として捉えることができる。すなわち、センサパターン２０１と導電部材２０４とが対向する面においてコンデンサ２０５が構成され、導電部材２０４とグランドパターン２０３とが対向する面においてコンデンサ２０６が構成される。

ここで、コンデンサ２０５の容量をＣ１とし、コンデンサ２０５の各電極の平行平面が対向する面積をＳ１、平行平面の距離をｄ１、平行平面の間の物質の誘電率をε１とすると、コンデンサ２０５の容量Ｃ１は下記数式１で表される。
［数１］
Ｃ１＝ε１・Ｓ１／ｄ１
同様に、コンデンサ２０６の容量をＣ２とし、コンデンサ２０６の各電極の平行平面が対向する面積をＳ２、平行平面の距離をｄ２、平行平面の間の物質の誘電率をε２とすると、コンデンサ２０５の容量Ｃ２は下記数式２で表される。
［数２］
Ｃ２＝ε２・Ｓ２／ｄ２
また、センサＩＣ２００が検出する容量Ｃtotalは、上記数式１、２で表される容量のコンデンサの直列接続における容量であるから、下記数式３のように表される。
［数３］
Ｃtotal＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）
＝ε１・ε２・Ｓ１・Ｓ２／（ε１・ｄ２・Ｓ１＋ε２・ｄ１・Ｓ２）
上記数式３において、簡略的にｄ１＝ｄ２、ε１＝ε２とすると、容量Ｃtotalは下記数式４により表される。
［数４］
Ｃtotal＝ε１・Ｓ１・Ｓ２／ｄ１（Ｓ１＋Ｓ２）
上記数式４から、Ｓ１＝Ｓ２となるとき、容量Ｃtotalが最大となることがわかり、そのときの容量Ｃtotalは下記数式５により表される。
［数５］
Ｃtotal＝ε１・Ｓ１／（２・ｄ１）
このような考え方に基づけば、回転操作部１０２やスライダ６０１に静電容量方式のタッチセンサを適用する場合において、容量Ｃtotalに相当するものを最大化し、検出感度を高めることが可能となる。まず、回転操作部１０２に関して説明する。

図３は、回転操作部１０２の構成を模式的に示す図である。回転操作部１０２は、主に操作部材３００、導電部材３１０、クリック部（クリック手段）３０１、基板３０３、固定部３０７を備える。固定部３０７は撮像装置１００に固定されている。以降、撮像装置１００（図１）の背面から見た方向を回転操作部１０２の正面視とする。図３では、上から順に、回転操作部１０２の断面図、操作部材３００の正面図、クリック部３０１及び操作部材３００の正面図、導電部材３１０の正面図、基板３０３の正面図を示す。

操作部材３００はユーザが直接触れて操作する環状の部材であり、回転中心Ｃを中心として、固定部３０７に対して回転自在となっている。操作部材３００の半径方向中心位置には、セットボタン３０４が配置されている。セットボタン３０４は、例えば、操作部材３００を所望の位置に回転させて操作を決定するために使用される。セットボタン３０４は操作部材３００、導電部材３１０、基板３０３を貫通して配置される。セットボタン３０４を押圧することで、固定部３０７に配置されるプッシュスイッチをオンする。

操作部材３００の外周部には、バネ３０６を介してボール３０５が、操作部材３００の半径方向外側に少し突出するように設けられる。バネ３０６及びボール３０５は操作部材３００と一緒に回転する。バネ３０６の弾性によって、ボール３０５は操作部材３００の半径方向に移動可能である。

クリック部３０１は、固定部３０７に対して固定され、操作部材３００の回転によらず固定状態を維持する。クリック部３０１は環状に形成され、内周側に凹部３０１ａ及び凸部３０１ｂの繰り返しでなる凹凸構造を有する。操作部材３００が回転するとき、凹部３０１ａにボール３０５が弾性的に嵌入され、その位置で一応の安定状態となる。ボール３０５がバネ３０６の反発力に抗して凸部３０１ｂを超えて隣接する凹部３０１ａに移動して嵌まることで、クリック力を生じさせることができる。凹部３０１ａの数（２０個）が、１回転当たりのクリック数となる。ただし、操作部材３００にクリック力を付与するための構造は、この例示した構造に限定されるものではない。

導電部材３１０は、金属等の導電性を有する材料で形成され、操作部材３００と一体に回転中心Ｃを中心として、固定部３０７に対して回転するように配設される。導電部材３１０には、セットボタン３０４の周りに環状のグランド対向部３１１が形成される。グランド対向部３１１は第１の部分に相当する。グランド対向部３１１の穴３１１ａにセットボタン３０４が貫通している。グランド対向部３１１から、複数（５枚）の羽根状のセンサ対向部（第２の部分）３１２が放射状に延設されている。センサ対向部３１２は第２の部分に相当する。センサ対向部３１２は、回転中心Ｃを中心とする円周方向に等間隔に同一形状で設けられる。操作部材３００及び導電部材３１０の可動方向は回転中心Ｃを中心とした回転方向である。

図４は、基板３０３のレイアウト例を示す図である。基板３０３は固定部３０７に固定される。セットボタン３０４が基板３０３の中心部分に配置される関係から、基板３０３はドーナツ型の形状をしている。しかし、基板３０３はこの形状に限定する必要はない。基板３０３は、グランドパターン３０８及びセンサパターン３０９が配設されたプリント基板である。基板３０３の内周部分にグランドパターン３０８が配置され、グランドパターン３０８の外側で基板３０３の外周部分にセンサパターン３０９が配置される。グランドパターン３０８は接地された接地電極である。

ここで、本実施の形態における導電部材３１０、グランドパターン３０８及びセンサパターン３０９は、図２で示した導電部材２０４、グランドパターン２０３及びセンサパターン２０１に相当する。

図３、図４に示すように、グランドパターン３０８は、導電部材３１０のグランド対向部３１１に対応し、回転中心Ｃを中心とした環状形状である。センサパターン３０９は、４種類の検出電極３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄからなり、該４種類の検出電極は３６０°の範囲で等間隔に５回繰り返して配置される。したがって、検出電極３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄは、それぞれ周方向に３０９ａから３０９ｄの順に７２°毎に配置される。ここで異種類の検出電極といっても、接続される端子や出力される信号が互いに異なるという意味であり、構成自体は共通である。つまり、各種類の検出電極３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄは、基板３０３と導電部材３１０との位置関係が変化する方向にそれぞれ複数個形成されている。ここで、検出電極３０９ａが第１の検出電極に相当し、検出電極３０９ｂが第２の検出電極に相当し、検出電極３０９ｃが第３の検出電極に相当する。

各種類において、検出電極の配列間隔は等角度間隔であって、センサ対向部３１２の配列間隔と一致している。従って、センサ対向部３１２は、回転位置によっては、５枚全てが、ある同一種類の５つの検出電極（例えば、検出電極３０９ａ）に同時に覆い被さることになる。図３では、５つの検出電極３０９ｃに５枚のセンサ対向部３１２が対向している。したがって、センサ対向部３１２は、検出電極３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄの１つの検出電極が３６０°の範囲で配置される数と同じ数（本実施形態では、５つ）だけ形成される。ところで、クリック部３０１における凹部３０１ａの数及び配列間隔は、センサパターン３０９の検出電極の数及び配列間隔と一致しており、検出電極の位置が２０個の凹凸に１対１に対応している。これにより、回転操作における操作感覚に操作の検出が対応している。すなわち、各種類の検出電極３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄのいずれかと５枚のセンサ対向部３１２との対向面積が最大となるときに、操作部材３００を保持するクリック力を操作部材３００に与えている。

センサ対向部３１２はセンサパターン３０９に対して平行に対面し、グランド対向部３１１はグランドパターン３０８に対して平行に対面する。これら対面する平行平面間の距離は均一であり、平行平面の間の物質の誘電率も共通とする。

図４に示すように、センサパターン３０９の各検出電極は、基板３０３上で結線され、センサＩＣ（図示しないが、図２のセンサＩＣ２００に相当する）に接続される。４種類の検出電極３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄは、それぞれ異なる端子を介してセンサＩＣに接続される。

導電部材３１０が基板３０３上のグランドパターン３０８とセンサパターン３０９に覆い被さって回転することで、操作部材３００、ひいては回転操作部１０２の回転操作を検出することができる。導電部材３１０が操作部材３００と共に回転するとき、グランド対向部３１１はグランドパターン３０８に常時対向し、その対向面積はほとんど変化しない。そのため、グランド対向部３１１とグランドパターン３０８との間の静電容量はほぼ一定に維持される。

一方、導電部材３１０が回転するとき、センサ対向部３１２は、対向する相手となるセンサパターン３０９（の検出電極）が刻々と変化し、ある種類の検出電極に着目すれば、全く対向しない状況とほぼ全面で対向する状況とが生じ得る。すなわち、センサ対向部３１２と、ある種類の検出電極との間の静電容量は、導電部材３１０の回転位置によって変化する。そして、この静電容量の変化に基づいて操作部材３００の回転動作がセンサＩＣによって検出される。また、検出電極の種類が３種類以上であって、両側に隣接する検出電極の種類は互いに異なり且ついずれも既知であるので、静電容量の変化が生じた順番から、操作部材３００の回転方向も把握することができる。

図５は、導電部材３１０がグランドパターン３０８及びセンサパターン３０９に対して対向する面積を説明するための図である。

上記したように、導電部材３１０のグランド対向部３１１がグランドパターン３０８と対向し、その対向面積ＳＧは、導電部材３１０の回転角度にかかわらず、ほぼ一定である。導電部材３１０のセンサ対向部３１２がセンサパターン３０９と対向する面積は、導電部材３１０の回転角度によって変化する。例えば、５つの検出電極３０９ａに５枚のセンサ対向部３１２の回転位置が一致し、同時に対向したときに対向面積が最大となる。１つのセンサ対向部３１２の、１つの検出電極に対する対向面積の最大値をＳＳとする。

導電部材３１０のうち、同一種類の検出電極に対して対向する領域の総面積が最大となるとき、その総面積の最大値を最大面積Ｓｍａｘとする。最大面積Ｓｍａｘは、最大値ＳＳの５倍である。このことは、いずれの種類の検出電極（３０９ａ〜３０９ｄ）についても同様である。

本実施の形態では、最大面積Ｓｍａｘは、導電部材３１０がグランドパターン３０８と対向する上記の対向面積ＳＧと略等しくなるように設定されている。最も好ましくは両者を一致させる。これは、図２の一般例でいえば、Ｓ１＝Ｓ２とすることに相当する。これにより、導電部材３１０とセンサパターン３０９との間の静電容量の変化の検出レベルが最大になる（最適化される）。すなわち、静電容量方式のセンサの検出レベルを最適化（最大化）するためのセンサパターンの構成となっており、検出の感度が高まる。

本実施の形態によれば、操作部材３００の可動行程において、導電部材３１０のうちセンサパターン３０９に対向する領域の総面積が変化する。そして、それが最大となるときの最大面積Ｓｍａｘは、導電部材３１０のうちグランドパターン３０８に対向する領域の面積（対向面積ＳＧ）と略等しい。これにより、回転操作部１０２が小型化されてセンサパターン３０９が小さくなっても、効率的に検出レベルを得ることができ、静電容量方式のセンサのセンサパターンを最適に構成することができる。よって、静電容量方式の操作検出における検出感度を高めることができる。

また、センサパターン３０９には複数種類の検出電極があり、同一種類の全ての検出電極に対して導電部材３１０の全てのセンサ対向部３１２が同時に対向するので、検出感度を高く維持しつつ分解能を高めることができる。

また、操作部材３００の可動方向においてセンサパターン３０９の検出電極の配置位置が、クリック部３０１における凹凸によるクリック感の発生位置と対応しているので、操作感覚と操作検出とを対応させることができる。

ところで、基板３０３のレイアウトは例示したものに限定されるものではない。本実施の形態では、基板３０３の内周側にグランドパターン３０８、外周側にセンサパターン３０９を配置したが、これとは逆にしてもよい。つまり、基板３０３の外周側に大きな環状のグランドパターン３０８を１つ設け、グランドパターン３０８の内側にセンサパターン３０９の複数の検出電極を円周方向に配列するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、クリック数を２０個とすると共に、センサパターン３０９の検出電極を４種類（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）とし、総センサパターン数を２０個としたが、この数に限られない。特に、検出電極の種類は３種類以上であれば、回転方向の検出が可能である。

また、図６に変形例を示すように、検出電極の種類を２種類とする構成も考えられる。図６は、変形例の基板３０３のレイアウトを示す図である。

この変形例では、図４に示すレイアウトに対して、センサパターン３０９に代えて、２種類のセンサパターン３２１、３２２を設ける。基板３０３の半径方向において、センサパターン３２２は、グランドパターン３０８の外側に配置され、センサパターン３２１は、センサパターン３２２の外側に配置される。すなわち、基板３０３と導電部材３１０との位置関係が変化する方向と直交する方向で、センサパターン３２１の検出電極とセンサパターン３２２の検出電極とが千鳥配置となるように形成される。センサパターン３２１の検出電極が第１の検出電極に相当し、センサパターン３２２の検出電極が第２の検出電極に相当する。

センサパターン３２１、３２２はそれぞれ、円周方向に沿って一定の間隔を開けて間欠的に５個ずつ（ｅ、ｆ）配列される。ただし、円周方向における配置位置が、センサパターン３２１とセンサパターン３２２とでずれていて、位相が半周期ずれた、いわゆる千鳥配置となっている。

この場合、円周方向においてセンサパターン３２１、３２２のいずれかの端が位置する箇所が２０箇所ある。従って、２０の分解能で検出が可能である。２０個のクリック数に対し、総センサパターン数は１０個で構成できる。このように、２種類の検出電極が操作部材３００の可動方向に千鳥配置されることで、２種類の検出電極にて分解能を高めることができる。

次に、スライダ６０１に、静電容量方式のセンサを適用した場合の構成について図７、図８を用いて説明する。

図７は、スライダ６０１の構成を模式的に示す図である。スライダ６０１は、スライダ式の操作部材である。図７では、デジタル的に検出値が変化する構成を例示し、アナログ的検出値が変化する構成については図８で後述する。デジタル的に値を変化させる用途として、例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦ切り替え、カメラモードの切り替え、他の操作部材のＯＮ／ＯＦＦ切り替え等の操作が考えられる。アナログ的に値を変化させる用途として、例えば、動画再生時のスピーカの音量調節や、動画記録時のマイクの音量調節、表示部１０１の輝度調整、撮影時のパラメータ（色温度等）の調整等の操作が考えられる。

図７に示すように、スライダ６０１は、回転操作部１０２における操作部材３００、導電部材３１０、クリック部３０１、基板３０３（図３参照）に相当するものとして、操作部材７００、導電部材７０６、クリック部７０２、基板７０７を主に備える。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、スライダ６０１の断面図、クリック部７０２の正面図、基板７０７の正面図である。

操作部材７００は、ユーザが直接触れて操作する部材であり、撮像装置１００の筐体の一部７０１に対して図７（ａ）の左右方向に直線的にスライド自在となっている。導電部材７０６は、金属等の導電性部材で構成され、操作部材７００と一体にスライド移動する。クリック部７０２は、筐体の一部７０１に対して固定され、操作部材７００の移動によらず固定状態を維持する。

操作部材７００には、一体にスライド移動する連動部７０３が設けられる。図７（ｂ）に示すように、連動部７０３は、回転操作部１０２（図３）におけるバネ３０６及びボール３０５に相当するバネ７０５及びボール７０４を有する。また、クリック部７０２は、回転操作部１０２における凹部３０１ａ及び凸部３０１ｂに相当する凹部７０２ａ及び凸部７０２ｂの繰り返しでなる凹凸構造を有する。この凹凸構造の形成方向は操作部材７００の可動方向と同じ直線方向である。

回転操作部１０２と同様に、ボール７０４がバネ７０５の反発力に抗して凸部７０２ｂを超えて隣接する凹部７０２ａに移動して嵌まることで、１クリック分のクリック感を生じさせることができる。ただし、操作部材７００の回転操作に対してクリック感を付与するための構造は、この例示した構造に限定されるものではない。

図７（ｃ）に示すように、基板７０７は、グランドパターン７０９及びセンサパターン７０８が配設されたプリント基板である。センサパターン７０８は、複数（１０種類）の方形の検出電極（ａ〜ｊ）が操作部材７００の可動方向に一列に配列されてなる。検出電極（ａ〜ｊ）は、いずれも大きさや形状が均一であるが、接続される端子や出力ラインは各々異なる。グランドパターン７０９は、操作部材７００の可動方向における検出電極（ａ〜ｊ）の配設領域の全域、すなわち、操作部材７００の可動範囲の全域に亘って１つ配設される。導電部材７０６と基板７０７とは非接触構造となっており、導電部材７０６は、グランドパターン７０９及びセンサパターン７０８に対して平行に対面する。

クリック部７０２における凹凸は、センサパターン７０８の検出電極の数（１０個）及び配列間隔と一致している。導電部材７０６の領域のうち、グランドパターン７０９に対向する領域が、導電部材３１０のグランド対向部３１１に相当し、センサパターン７０８に対向する領域が、センサ対向部３１２に相当する（図３参照）。

導電部材７０６と、センサパターン７０８における、ある種類の検出電極との間の静電容量は、導電部材７０６のスライド位置によって変化する。そして、この静電容量の変化に基づいて操作部材７００の移動動作がセンサＩＣによって検出される。また、検出電極の種類が３種類以上であって、両側に隣接する検出電極の種類は互いに異なり且ついずれも既知であるので、静電容量の変化が生じた順番から、操作部材７００のスライド移動の方向も把握することができる。その他の部分の基本的な構成は回転操作部１０２と同様である。

操作部材７００の可動行程において、導電部材７０６とグランドパターン７０９との対向面積ＳＧは一定である。一方、導電部材７０６の移動方向における位置がセンサパターン７０８のいずれかの検出電極の位置に一致したとき、導電部材７０６とセンサパターン７０８との対向面積が最大となる。このように導電部材７０６のうちセンサパターン７０８に対して対向する領域の総面積が最大となるとき、その最大面積Ｓｍａｘは、対向面積ＳＧと略等しくなるように設定されている。

図８は、アナログ的に値を変化させるスライダ６０１の構成を模式的に示す図である。図８（ａ）、（ｂ）に示すスライダ６０１は、図７に示すスライダ６０１に対して、クリック部７０２及び連動部７０３を廃止した点と、基板７０７に配設したセンサパターンの形状を変えた点が異なり、その他の構成は同様である。図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、スライダ６０１の断面図、基板７０７の正面図を示す。

図８（ｂ）に示すように、基板７０７には、図７の例に対して、センサパターン７０８に代えてセンサパターン８０３が配設される。センサパターン８０３は、複数（１０種類）の検出電極（ａ〜ｊ）が操作部材７００の可動方向に一列に配列されてなる。検出電極（ａ〜ｊ）は、平行四辺形であり、隣接するもの同士が、操作部材７００の可動方向においてオーバーラップするように構成されている。

センサパターン８０３の各検出電極から得られる検出レベルは、操作部材７００をスライドさせることでアナログ的に変化する。これにより、操作部材７００の移動方向や、どの位置にいるかを検出することができる。

操作部材７００の可動行程において、導電部材７０６とグランドパターン７０９との対向面積ＳＧは一定である。一方、センサパターン８０３の検出電極の形状や隙間とも関係するが、導電部材７０６のうちセンサパターン８０３に対して対向する領域の総面積が最大となるとき、それを最大面積Ｓｍａｘとする。図８（ａ）、（ｂ）に示す例に限れば、導電部材７０６のいずれの位置においても、センサパターン８０３との対向面積が一定で且つ最大でもある。最大面積Ｓｍａｘは、対向面積ＳＧと略等しくなるように設定されている。

図７、図８に示す構成のように、操作部材７００の可動方向が直線的なスライダ６０１についても、静電容量方式の操作検出における検出感度を高めることができる。

なお、図７、図８に示す例において、操作部材７００の移動方向を検出可能にする観点からは、センサパターン７０８、８０３の検出電極は最低３種類とし、操作部材７００の可動方向に決まった順番で配列すればよい。また、導電部材７０６については、導電部材３１０のセンサ対向部３１２（図４）と同じように、同一種類の検出電極に同時に対向するような複数のセンサ対向部を設けてもよい。

なお、図６で示したような基板レイアウトを、図７または図８の例に適用し、直線方向に沿ってセンサパターンの２種類の検出電極を千鳥配置してもよい。

なお、上述した各種の例では、操作部材（３００、７００）の可動方向は回転方向、直線方向であったが、これらに限られない。操作部材が、湾曲した弧状等、非直線的な経路を往復または１周するように構成し、その可動方向に沿ってセンサパターンの検出電極を複数配列してもよい。また、操作部材の操作方向は押し引き方向であってもよい。

なお、上述した各種の例では、操作部材３００、７００が可動で基板３０３、基板７０７が固定であったが、操作部材３００、７００が基板３０３、基板７０７に対して相対的に変位するように構成されていればよい。

以上、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。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

１０２回転操作部
３００、７００操作部材
３０１、７０２クリック部
３０３、７０７基板
３０８、７０９グランドパターン
３０９、３２１、３２２、７０８、８０３センサパターン
３１０、７０６導電部材
３１２センサ対向部
６０１スライダ

Claims

検出電極と接地電極とが形成されている基板と、
導電性を有する材料で形成されている導電部材と、
操作されることで前記基板と前記導電部材との位置関係を変化させる操作部材と、を有し、
前記基板には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に前記検出電極が複数個形成されており、
前記導電部材には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化しても、前記接地電極と対向する対向面積が変化しない第１の部分が形成されているとともに、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化することで、前記検出電極と対向する対向面積が変化する第２の部分が前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に前記検出電極と同じ数だけ形成されており、
前記検出電極と前記第２の部分との前記対向面積が最大となるときに、前記検出電極と前記第２の部分との前記対向面積が、前記接地電極と前記第１の部分との前記対向面積と略等しくなるように、前記基板または前記導電部材が形成されていることを特徴とする入力装置。
互いに異なる信号を出力する第１ないし第３の検出電極と接地電極とが形成されている基板と、
導電性を有する材料で形成されている導電部材と、
操作されることで前記基板と前記導電部材との位置関係を変化させる操作部材と、を有し、
前記基板には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に、前記第１ないし第３の検出電極が並べて形成されており、
前記導電部材には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化しても、前記接地電極と対向する対向面積が変化しない第１の部分が形成されているとともに、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化することで、前記第１ないし第３の検出電極のいずれか１つと対向する対向面積が変化する第２の部分が形成されており、
前記第１ないし第３の検出電極のいずれか１つと前記第２の部分との前記対向面積が最大となるときに、前記第１ないし第３の検出電極のいずれか１つと前記第２の部分との前記対向面積が、前記接地電極と前記第１の部分との前記対向面積と略等しくなるように、前記基板または前記導電部材が形成されていることを特徴とする入力装置。
互いに異なる信号を出力する第１および第２の検出電極と接地電極とが形成されている基板と、
導電性を有する材料で形成されている導電部材と、
操作されることで前記基板と前記導電部材との位置関係を変化させる操作部材と、を有し、
前記基板には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向と直交する方向で、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とが千鳥配置となるように形成されており、
前記導電部材には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化しても、前記接地電極と対向する対向面積が変化しない第１の部分が形成されているとともに、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化することで、前記第１および第２の検出電極の少なくとも１つと対向する対向面積が変化する第２の部分が形成されており、
前記第１および第２の検出電極の少なくとも１つと前記第２の部分との前記対向面積が最大となるときに、前記第１および第２の検出電極の少なくとも１つと前記第２の部分との前記対向面積が、前記接地電極と前記第１の部分との前記対向面積と略等しくなるように、前記基板または前記導電部材が形成されていることを特徴とする入力装置。
前記基板には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に前記第１の検出電極が複数個形成されているとともに、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に前記第２の検出電極が前記第１の検出電極と同じ数だけ形成されており、
前記導電部材には、前記基板と前記導電部材との位置関係が変化する方向に前記第２の部分が前記第１の検出電極と同じ数だけ形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の入力装置。
前記操作部材にクリック力を与えるクリック手段をさらに有し、
前記クリック手段は、前記検出電極と前記第２の部分との前記対向面積が最大となるときに、前記操作部材を保持するクリック力を前記操作部材に与えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の入力装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の入力装置を備える電子機器。