TWI419190B - A rotary input device, and a rotation detecting device using the same - Google Patents
A rotary input device, and a rotation detecting device using the same Download PDFInfo
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Description
本發明係關於旋轉式的輸入裝置,特別是關於可輸入旋轉資訊之旋轉輸入裝置及使用其之旋轉檢測裝置。
第1A圖是習知的旋轉輸入裝置2的分解立體圖,第1B圖係第1A圖的B-B線之截面圖。圓盤狀的旋轉體7是由絕緣體構成,使用者用手指3輕輕按壓旋轉體7的上面,可讓旋轉體7圓滑地旋轉。習知的旋轉輸入裝置2,可檢測出旋轉體7被手指3旋轉後的角度。
如第1B圖所示,在框體4的一部分設置,朝與旋轉體7垂直的方向(以下稱z方向)凹陷之操作區域2A,在操作區域2A之例如8個位置分別形成凹部8。在各凹部8內的電極6a~6h的表面積層絕緣片5,藉由絕緣片5來覆蓋整個操作區域2A。
在形成於操作區域2A中心之軸承部14固設旋轉軸16,在該旋轉軸16設置可旋轉的旋轉體7。旋轉體7的板厚薄到1mm以下,例如是用PET(聚對苯二甲酸乙二酯)等較硬質的樹脂片來形成。
旋轉體7的直徑比操作區域2A小,在操作區域2A內,旋轉體7可邊滑動於絕緣片5的表面邊進行旋轉。絕緣片7和旋轉體7間的摩擦阻力小,因此旋轉體7能圓滑地旋轉。
習知的旋轉輸入裝置2,如第1圖所示,若用手指3輕輕按壓並繞行於旋轉體7表面,旋轉體7會和手指3一起旋轉。因此,在使用者操作旋轉體7時,可防止手指3脫離操作區域2A。又由於是操作機械性旋轉構件,可賦予使用者實際操作旋轉輸入裝置2的感覺(操作感,操作所產生的安心感)。
接著說明手指3造成的旋轉角度之檢測方法。當手指3接近或接觸旋轉體7的表面,人體會產生接地體的作用,而在手指3和電極6a~6h中任一個(或鄰接的複數個電極)之間形成靜電容C。平行平板電容器之靜電容C能用下式表示。
C=ε.S/d (1)
在此,ε代表電極6和手指3的介電率,S代表電極6和手指3之間的對向面積,d代表電極6和手指3之間的對向距離。
當手指3和旋轉體7一起旋轉,例如接近電極6a時,手指3和電極6a的對向距離d變小,且對向面積S變大。因此,根據上述式(1)可知靜電容C變大。相反地,若旋轉是使手指3遠離電極6a時,對向距離d變大,對向面積S變小。因此靜電容C會變小。
利用如此般靜電容C的變化,旋轉輸入裝置2可檢測出旋轉角度。該旋轉輸入裝置2的詳細說明記載於專利文獻1中。和該旋轉輸入裝置2類似的技術記載於專利文獻2中。
〔專利文獻1〕日本特開2004-311196號公報〔專利文獻2〕日本特開2005-149856號公報
以下說明本發明所要解決的2個課題。
習知的旋轉輸入裝置2,如上述般,係檢測使用者的部位(例如使用者的手指3)和電極6間的靜電容變化,藉此檢測出旋轉角度。然而,依使用者的手指3按壓旋轉體7的強度、角度之不同,對向面積S會大幅改變,因此無法測定出正確的靜電容C。又使用者手指3的溫度變化也可能造成介電率的改變。又存在著無法檢測旋轉方向的缺陷。
本發明之目的,係為了提供所檢測出的靜電容不容易受周圍環境的影響之靜電容型的旋轉輸入裝置,並提供使用該旋轉輸入裝置之旋轉檢測裝置。
依據本發明的第1觀點之旋轉輸入裝置,係含有:框體;被支承成可相對於前述框體進行旋轉之圓盤狀的旋轉體;安裝於前述旋轉體之等間隔電極保持板,係具備:沿第1圓以等間隔配置之N個第1等間隔電極、沿與前述第1圓平行的第2圓以等間隔配置之N個第2等間隔電極(N為1以上的整數,前述第1及第2等間隔電極互相電氣連接);
固定於前述框體之相電極保持板,係具備:沿第3圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之α個a相電極、沿第4圓(與前述第2圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之β個b相電極、分別與前述a相電極和前述b相電極形成電氣連接之第1及第2導出線(α為1以上的整數,β為1以上的整數);前述等間隔電極保持板和前述相電極保持板是配置成,前述第1至第4圓的中心都位在前述旋轉體的旋轉中心線上,且該旋轉中心線與前述第1至第4圓所形成的平面各個呈正交;當α為2以上的情形,任意2個前述a相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;當β為2以上的情形,任意2個前述b相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;相對於前述等間隔電極的排列,將前述a相電極和前述b相電極排列成:從前述第1等間隔電極和前述a相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置起、至前述第2等間隔電極和前述b相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置為止的角度,是以既定的角度ω(0<ω<π/N)偏離π/N的整數倍。依本發明的第2觀點之旋轉輸入裝置,係含有:框體;被支承成可相對於前述框體進行旋轉之圓盤狀的旋轉體;
安裝於前述旋轉體之等間隔電極保持板,係具備沿第1圓以等間隔配置之N個等間隔電極(N為1以上的整數,前述等間隔電極互相電氣連接);固定於前述框體之相電極保持板,係具備:沿第2圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之α個a相電極、沿第3圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之β個b相電極、分別與前述a相電極和前述b相電極形成電氣連接之第1及第2導出線(α為1以上的整數,β為1以上的整數);前述等間隔電極保持板和前述相電極保持板是配置成,前述第1至第3圓的中心都位在前述旋轉體的旋轉中心線上,且該旋轉中心線與前述第1至第3圓所形成的平面各個呈正交;當α為2以上的情形,任意2個前述a相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;當β為2以上的情形,任意2個前述b相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;相對於前述等間隔電極的排列,將前述a相電極和前述b相電極排列成:從前述等間隔電極和前述a相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置起、至前述等間隔電極和前述b相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置為止的角度,是以既定的角度ω(0<ω<π/N)偏離π/N的整數倍。
依本發明的第3觀點之旋轉輸入裝置,係含有:
框體;被支承成可相對於前述框體進行旋轉之圓盤狀的旋轉體;安裝於前述旋轉體之等間隔電極保持板,係具備沿第1圓以等間隔配置之N個等間隔電極(N為1以上的整數,前述等間隔電極互相電氣連接);固定於前述框體之相電極保持板,係具備:沿第2圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之α個a相電極、沿前述第2圓配置且互相電氣連接之β個b相電極、分別與前述a相電極和前述b相電極形成電氣連接之第1及第2導出線(α為1以上的整數,β為1以上的整數);前述等間隔電極保持板和前述相電極保持板是配置成,前述第1及第2圓的中心都位在前述旋轉體的旋轉中心線上,且該旋轉中心線與前述第1及第2圓所形成的平面各個呈正交;當α為2以上的情形,任意2個前述a相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;當β為2以上的情形,任意2個前述b相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;相對於前述等間隔電極的排列,將前述a相電極和前述b相電極排列成:從前述等間隔電極和前述a相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置起、至前述等間隔電極和前述b相電極形成最大重疊時前述等
間隔電極保持板的旋轉角度位置為止的角度,是以既定的角度ω(0<ω<π/N)偏離π/N的整數倍。
依本發明的第4觀點之旋轉檢測裝置,係含有:前述任一個旋轉輸入裝置;透過前述第1及第2導出線,來測定前述等間隔電極和前述a相電極所形成之a相靜電容以及前述等間隔電極和前述b相電極所形成之b相靜電容的靜電容測定部;根據前述a相靜電容的測定結果和前述b相靜電容的測定結果來計算前述旋轉體的旋轉方向和旋轉角度當中至少一方之角度計算部。
依據本發明的旋轉輸入裝置,因為是測定相對向的電極間之靜電容,故使用者手指按壓旋轉體的強度、角度、使用者手指的溫度變化等對靜電容的影響極小。因此能正確地測定出旋轉角度。
又依據使用本發明的旋轉輸入裝置之旋轉檢測裝置,由於在等間隔電極和a相電極的靜電容變化、等間隔電極和b相電極的靜電容變化兩者間發生相位差,故能檢測出旋轉方向。
以下說明用來實施本發明之最佳形態。
第2A圖、第2B圖、第2C圖係分別顯示本發明的旋
轉輸入裝置50的第1實施例之俯視圖、側視圖、C-C截面圖。第3圖顯示分解立體圖。旋轉輸入裝置50係具備:上面開口之淺圓筒容器狀的框體104、蓋在該框體104的上面之圓筒蓋狀的旋轉體102。框體104和旋轉體102可互相旋轉滑動。在旋轉體102的上面以放射狀來形成複數個突條102a,例如用手指按壓形成有突條之旋轉體102上面,來帶動其旋轉。
在框體104內的底面,例如藉由黏著來固設圓形的相電極保持板64。這時,形成於框體104內的底面之複數個定位突起104b和形成於相電極保持板64之複數個定位孔64b互相嵌合來進行相電極保持板64的定位。導出部64c,是透過形成於框體104外周壁的缺口104a而從相電極保持板64周緣的一圓弧部向外延伸。在旋轉體102的底面,例如藉由黏著等固設環狀的等間隔電極保持板52(外周徑與相電極保持板64大致相同)。因此,等間隔電極保持板52可相對於相電極保持板64進行旋轉。
本發明之旋轉輸入裝置是應用於靜電容式旋轉開關,該旋轉開關適用於作為設於行動電話、數位相機、個人電腦、PDA(個人數位助理)等的可攜式機器之輸入裝置。將第2圖、第3圖所示的旋轉輸入裝置裝設於可攜式機器時,框體104可能會構成可攜式機器的框體的一部分。因此,框體104的形狀不限於第2、3圖所示之圓形容器的形狀。
在相電極保持板64的上面,在圓周上排列複數個相
電極62;在等間隔電極保持板52的下面,在圓周上排列複數個等間隔電極56。等間隔電極保持板52和相電極保持板64是以保持既定間隔的方式(避免等間隔電極56和相電極62互相接觸)呈相對向。等間隔電極56的作用,是作為能和相電極62形成靜電容之浮動電極。相電極62經由導出部64c上的導出線(後述)來連接於導出部64c上的靜電容測定部82。
第4A、4B圖係顯示,第2圖及第3圖所示之本發明的旋轉輸入裝置50的重要部分之相對向的等間隔電極保持板52和相電極保持板64的構造。第4圖係從斜上方觀察等間隔電極保持板52和相電極保持板64的立體圖,第4B圖係從斜下方觀察的立體圖。
等間隔電極保持板52具有:與相電極保持板64相對向的等間隔電極保持面52a。相電極保持板64具有:與等間隔電極保持板52相對向的相電極保持面64a。在等間隔電極保持面52a上保持N個(N為2以上的整數)等間隔電極,在相電極保持面64a上保持M個(M為2以上的整數)相電極。在第4圖的例子中,N=M=12,分別為等間隔電極56A~56L、相電極62A~62L。在以下的說明,有時將12個等間隔電極統稱為等間隔電極56,將12個相電極統稱為相電極62。
在等間隔電極保持板52之與等間隔電極保持面52a相反側的面52b,形成環狀的連接線51。各等間隔電極56,在其電極區域內,透過貫穿等間隔電極保持板52的
貫穿孔(through hole)56t,亦即採用所謂導通孔(via hole)手法來連接於連接線51。藉此使全部的等間隔電極56互相形成電氣連接,而形成1個浮動電極。
另一方面,相電極62沿排列方向可分成電極62A~62F及電極62G~62L計2群,相電極保持板64之與電極保持面64a相反側的面64b上,以和各群電極相對向的方式形成半圓弧狀的2個連接線61A、61B。各群的各個相電極62,在其電極區域內,係透過貫穿相電極保持板64之貫穿孔62t,亦即採用貫導孔手法來連接於對應於連接線61A、61B。連接於各群電極之2個連接線61A、61B,係藉由從其等的一端沿導出部64c上延伸的導出線61a、61b來連接於前述靜電容測定部82。
第5A圖係將等間隔電極保持面52a上所形成的N個等間隔電極56A~56L的排列簡化的圖式。等間隔電極56A~56L各個的形狀,是將直徑不同但彼此同心之第1及第2圓53、54間所界定的環帶,沿周方向以等角度間隔且等角度大小的方式進行放射狀區分而形成。因此,各電極是形成近似圓弧狀四邊形(扇形四邊形)。在第5A圖所示之N=12的例子,各等間隔電極的周方向的角度小大和相鄰電極間的間隔(gap)角度大小相等,都是π/12,但只要排列間隔角度保持2 π/N即可,各電極之周方向角度也可以是大於或小於π/12。
第5B圖係顯示相電極保持面64a上之相電極62A~62L的排列。相電極62A~62L也是,將直徑與前述第1
及第2圓53、45相同且同心之第3及第4圓63、64間所界定的環帶區分成放射狀,而分別形成圓弧狀四邊形。沿周方向,將相電極62區分成α個a相電極62A~62F和β個b相電極62G~62L計2群。α、β為1以上的整數,M=α+β。在本圖的例子,α=β=N/2=6。在以下的說明,α相電極包括62A~62F,β相電極包括62G~62L。
各群內之相電極的排列角度間隔(pitch)是和等間隔電極的排列角度間隔相同。各相電極在周方向具有相同的圓弧角,在第5B圖的例子,各群內之鄰接相電極間的間隔之圓弧角度大小和相電極角度大小相等。在以下的說明,將a相電極62A~62F統稱為a相電極62a,將b相電極62G~62L統稱為b相電極62b。
接著說明a相電極、b相電極的位置關係。如第5B圖所示,對於通過第1及第2圓63、64的中心而將a相電極62A~62F各個分割成對稱的二份之6條中心線的任意1條,b相電極62G~62L之中心線的角度位置分別是在從2M π/N朝同一方向旋轉角度ω(0<ω<π/N)的位置(如前述般,M=N=12)。亦即,從等間隔電極和a相電極62a完全重疊時之等間隔電極保持板52的角度位置起、至等間隔電極和b相電極62b完全重疊時之等間隔電極保持板52的角度位置的角度,並不是π/N的整數(包括0)倍的角度。為便於理解,是使用特定值(π/N)來做說明,但該數值不過是理論上的數值。實際上,當然是根據旋轉輸入裝置所要求的精度而包含可容許範圍的誤差
。這點在以下的說明也是相同的。如此般,對於a相電極62a的排列,使b相電極62b的排列朝同一方向偏位ω,藉此可檢測出等間隔電極保持板52的旋轉方向。其理由在以下做說明。
在以上的例子,雖是針對等間隔電極和相電極的數目相同的情形做說明,但兩者的數目不同也可以。此外,雖是說明第1及第2圓53、54的直徑和第3及第4圓63、64的直徑相同的情形,但只要第1及第2圓53、54所界定的環帶和第3及第4圓63、64所界定的環帶為同心且在半徑方向具有相重疊的區域即可,直徑不一定要相同。又第1圓53所構成的平面(等間隔電極保持面52a)和第3圓63所構成的平面(相電極保持面64a)是平行的。
第6圖顯示本發明的旋轉輸入裝置之使用形態。前述之旋轉輸入裝置50的a相電極用導出線61a和b相電極用導出線61b是連接至靜電容測定部82,藉此測定由等間隔電極56和a相電極62a所形成的靜電容(以下稱a相靜電容Ca
)、以及由等間隔電極56和b相電極62b所形成的靜電容(以下稱b相靜電容Cb
)。將其等的類比電容送到角度計算部84,轉換成電容所對應之旋轉角的數位值後輸出。按照需要,角度計算部84係檢測出旋轉體進行旋轉所造成之a相靜電容Ca
的變化和b相靜電容Cb
的變化之相位差,根據該相位差的正負來判定旋轉體的旋轉方向,將表示旋轉方向(右轉或左轉)的訊號當作
開關訊號,和前述檢測旋轉角度一起或單獨輸出。
旋轉輸入裝置50和靜電容測定部82和角度計算部84是構成旋轉檢測裝置80,藉由旋轉體102之旋轉操作所獲得的輸出訊號,可當作電子機器的輸入資料來使用,或是當作控制訊號(用來控制電子機器的顯示部86上的游標移動、選單及項目之選擇等)來使用。又靜電容測定部82及角度計算部84,可用市售的IC(積體電路)構成。旋轉輸入裝置50,可使用後述的旋轉輸入裝置之任一實施例及比較例。
第7A圖係顯示a相電極62A和等間隔電極56A部分重疊的情形,劃斜線的區域為a相電極62A和等間隔電極56A重疊的部分(以下稱對向區域Pa
)。由a相電極62A和等間隔電極56A產生之靜電容Ca
’,可用式(2)表示。
Ca
’=ε.Sa
/d (2)
式(2)中,ε代表相電極62和等間隔電極56間的空間物質(空氣及/或其他絕緣材料)之介電率。Sa
代表對向區域Pa
的面積,d代表相電極62和等間隔電極56的對向面間距離。
如第7A圖所示,設對向區域Pa
之弧角(以下稱對向區域角度)為θa
時,對向區域Pa
之面積Sa
能用式(3)表示。這時第2圓54的半徑為R,第1圓53的半徑為r。
Sa
=(π R2
-π r2
)θa
/2 π=θa
(R2
-r2
)/2 (3)
將式(3)代入式(2)時,靜電容Ca
’能用式(4)來表示。
Ca
’=θa
ε(R2
-r2
)/2d (4)
式(4)的係數中,ε、d、R、r為一定。在本例中,a相電極有6個,各個和等間隔電極的對向區域角度θa
都相等,因此Ca
=6Ca
’。於是Ca
=3 θa
ε(R2
-r2
)/d (5)
亦即,靜電容Ca
和對向區域角度θa
成正比。同樣地,如第7B圖所示,設b相電極62G和等間隔電極56G之相對向部分為對向區域Pb
,設對向區域Pb
之對向區域角度為θb
時,式(6)會成立。
Cb
=3 θb
ε(R2
-r2
)/d (6)
由式(6)可知,靜電容Cb
和對向區域角度θb
成正比。
第8A~8D圖分別顯示,相對於相電極保持板64,將等間隔電極保持板52順時針旋轉後的4個狀態S1~S4。第8E圖係顯示等間隔電極保持板52旋轉時的靜電容變化。縱軸為靜電容C,橫軸為時間。a相靜電容Ca
用實線表示,b相靜電容Cb
用虛線表示。時間軸上的S1~S4,係對應於第8A~8D圖所示的4個狀態S1~S4。
當等間隔電極56和a相電極62a完全對向時,在本例中,θa
=π/12,同樣的當等間隔電極56和b相電極62b完全對向時,θb
=π/12。這時的靜電容Ca
、Cb
用C1
代表。
首先,第8A圖之狀態S1的情形,a相電極62A~62F各個的一半和等間隔電極56A~56F重疊,因此a相靜電容Ca
為C1
/2。另一方面,b相電極62G~62L各個和等間隔電極56重疊,因此b相靜電容Cb
為C1
。
第8B圖的狀態S2是將狀態S1的等間隔電極56朝順時針方向旋轉π/24的狀態。在狀態S2,a相電極62A~62F各個是和等間隔電極56重疊,因此a相靜電容Ca
為C1
。另一方面,b相電極62G~62L各個的一半和等間隔電極56重疊,因此b相靜電容Cb
為C1
/2。
第8C圖的狀態S3是將狀態S2的等間隔電極56朝順時針方向旋轉π/24的狀態。在狀態S3,a相電極62A~62F各個的一半是和等間隔電極56重疊,因此a相靜電容Ca
為C1
/2。另一方面,b相電極62G~62L各個和等間隔電極56完全不重疊,因此b相靜電容Cb
為0。
第8D圖的狀態S4是將狀態S3的等間隔電極56朝順時針方向旋轉π/24的狀態。在狀態S4,a相電極62A~62F各個是和等間隔電極56完全不重疊,因此a相靜電容Ca
為0。另一方面,b相電極62G~62L各個的一半和等間隔電極56重疊,因此b相靜電容Cb
為C1
/2。
如上述般,靜電容C和對向區域角度θ成立比。因此,理論上,隨著等間隔電極保持板52的旋轉,靜電容Ca
、Cb
應呈線性增加、減少之三角波形。但現實上,受到電極圖案精度及周圍物體之雜散電容等的影響,如第8E圖之H1
、H2
所示在最大點及最小點附近會帶有圓角。
靜電容測定部82,會輸出對應於第8E圖所示的靜電容Ca
、Cb
之訊號。在第8E圖的例子,當a相靜電容Ca
變化的相位比b相靜電容Cb
變化的相位超前時,第6圖之角度計算部84會檢測出是朝逆時針方向旋轉。又當a相靜電容Ca
變化的相位比b相靜電容Cb
變化的相位遲後時,角度計算部84會檢測出是朝順時針方向旋轉。
然而,當a相電極62A~62F和b相電極62G~62L位於在周方向互相偏位π/N的整數倍的角度時,角度計算部84無法檢測出等間隔電極保持板52的旋轉方向。例如,當a相電極62A~62F和b相電極62G~62L在周方向偏位π/N的偶數倍時,a相電極62A~62F和b相電極62G~62L的配置情形如第9A圖所示。亦即,對於沿半徑方向將相電極保持板分割為2之直線Y(一點鏈線),a相電極和b相電極配置成左右對稱。
首先,在第9B圖所示的狀態S1,各等間隔電極56A~56L的區域會和相電極62A~62L重疊。因此,a相靜電容Ca
、b相靜電容Cb
都成為最大值C1
。接著如第9C圖所示,對於相電極保持板64,等間隔電極保持板52朝順時針方向旋轉π/12而成為狀態S2。在該狀態S2,由於各等間隔電極56A~56L都和相電極62A~62L不重疊,故a相靜電容Ca
、b相靜電容Cb
都成為最大值0。因此,靜電容測定部82所測定之a相靜電容Ca
、b相靜電容Cb
,如第9D圖所示始終一致。角度計算部84即使能獲得第9D圖所示之靜電容Ca
、Cb
的變化,仍無法檢測出
旋轉方向。
又當a相電極62A~62F和b相電極62G~62L在周方向偏位π/N的奇數倍時,a相電極62A~62F和b相電極62G~62L的配置情形如第10A圖所示。
首先,在狀態S1,如第10B圖所示,a相電極62A~62F和等間隔電極完全不重疊,a相靜電容Ca
為0。另一方面,b相電極62G~62L全部的區域都和等間隔電極重疊,b相靜電容Cb
成為C1
。第10C圖顯示等間隔電極保持板52朝順時針方向旋轉π/12的狀態S2。在狀態S2,a相電極62A~62F全部的區域都和等間隔電極重疊,a相靜電容Ca
為C1
。另一方面,b相電極62G~62L和等間隔電極完全重疊,b相靜電容Cb
成為0。
因此,靜電容測定部82所測定之a相靜電容Ca
、b相靜電容Cb
會像如第10D圖所示。角度計算部84即使能獲得第10D圖所示之靜電容Ca
、Cb
的變化,由於相位剛好差π,故仍無法檢測出旋轉方向。
如此般,當a相電極62A~62F和b相電極62G~62L位於在相同周方向互相偏位π/N的整數倍的角度時,角度計算部84將無法檢測出等間隔電極保持板52的旋轉方向。相對於此,若a相電極62A~62F和b相電極62G~62L不是位於在相同周方向互相偏位π/N的整數倍的角度時,取決於旋轉方向之靜電容Ca
的變化和靜電容Cb
的變化間會產生相位差(不是0也不是π的整數倍)。依該相位差為正或負,即可判斷旋轉方向。
接著說明角度計算部84之旋轉角度的檢測。第11A圖係顯示,等間隔電極保持板52旋轉2 π時的靜電容Ca
、Cb
的變化。
首先,將a相靜電容Ca
、b相靜電容Cb
的值數位化。具體而言,例如以靜電容C1
/2為臨限值γ,若靜電容大於臨限值γ時成為“1”,小於臨限值γ時成為“0”。如此,根據a相靜電容可獲得第11B圖所示的脈衝波形,1個脈衝週期相當於等間隔電極保持板52的旋轉角度π/6。因此,角度計算部84藉由計算脈衝數可檢測出旋轉角度。又第11C圖係顯示將b相靜電容Cb
數位化所產生之脈衝波形。
亦即,本實施例,係將a相電極62a設定成沿旋轉方向互相偏位2 π/N的整數倍的角度,將b相電極62b設定成沿旋轉方向互相偏位2 π/N的整數倍的角度。又從等間隔電極和a相電極形成最大重疊時等間隔電極保持板52的角度位置起、至等間隔電極和b相電極形成最大重疊時等間隔電極保持板52的角度位置為止的角度,設定成不是π/N的整數倍。而以這種方式來選定a相電極和b相電極的角度位置關係。換言之,將a相電極和b相電極的排列設定成,從任意1個a相電極的角度位置至任意1個b相電極的角度位置之相同周方向的角度,不是π/N的整數位。藉由採用這種配置,角度計算部84可根據Ca
和Cb
的關係來檢測出旋轉方向及旋轉角度。
接著說明實施例1的變形例。第12A~12C圖係簡單顯示相電極保持板64的3種變形例之a相電極、b相電極的配置。
如第12A圖所示,也能將a相電極、b相電極設置各1個(第12A圖為62F、62G)。這時,會發生靜電容測定部82所測定的a相靜電容Ca
、b相靜電容Cb
的數值變小的間題。但在不要求高測定精度的情形,也能採用這種構造。
又如第12B圖所示,也能將a相電極和b相電極交互配置。這時,如上述般,a相電極彼此、b相電極彼此都是藉由連接線61A、61B形成電氣連接,但a相電極和b相電極不形成電氣連接。這時,a相靜電容Ca
、b相靜電容Cb
都是以第11A圖的方式來變化,因此角度計算部84可檢測出旋轉角度和旋轉方向。
如第12C圖所示,也能使a相電極和b相電極的數目不同。在第12C圖的例子,b相電極的數目比a相電極少1個,且a相電極和b相電極是交互配置。這時,如第13A圖所示,a相電極的靜電容Ca
之最高值Camax
大於b相電極的靜電容Cbmax
。這時也是,將a相靜電容的臨限值γa
設定為Camax
/2,將b相靜電容的臨限值γb
設定為Cbmax
/2,而如第13B、13C圖所示可正確檢測出靜電容Ca
、Cb
的數位值之相位。因此,角度計算部84可檢測出旋轉角度。
第14圖係簡單顯示第1實施例的相電極保持板64所具有的相電極62的變形例之俯視圖。如第14圖所示,以和第3圓63外切的方式沿周方向以等間隔設置a相電極,以和第4圓64內切的方式沿周方向以等間隔設置b相電極。這時的等間隔電極保持板52,可和第5A圖所示者相同。
第14圖所示的例子,是在上述a相電極62A~62F、b相電極62G、62L,分別追加6個的a相電極62M~62R、6個b相電極62S~62X。亦即,a相電極、b相電極都是12個。相對於a相電極之等角度間隔排列,b相電極的排列是在相同周方向偏位ω(0<ω<π/N,N為等間隔電極數),本例中N=12。a相電極的半徑方向的尺寸和b相電極的半徑方向的尺寸之總和,是小於圓63、64間之環帶寬度,因此在半徑方向a相電極和b相電極不會接觸。
按照需要,能以各a相電極的面積和相對應的b相電極的面積相等的方式,來決定各電極的半徑方向的尺寸;也能使半徑方向的電極尺寸相等,而如第13圖所說明般,按照電極面積來決定檢測電容之臨限值γa
、γb
。在第14圖的變形例,雖是顯示a相電極配置於b相電極內側的例子,但a相電極也能配置於b相電極外側。雖未圖示出,相鄰的a相電極間、b相電極間分別形成電氣連接,但a相電極和b相電極不形成電氣連接。
如此般,將a相電極、b相電極配置成,從第5A圖
之等間隔電極56A~56L和a相電極62A~62F、62M~62R的形成最大重疊時等間隔電極保持板52的角度位置起、至等間隔電極56A~56L和b相電極62G~62L、62S~62X的形成最大重疊時等間隔電極保持板52的角度位置為止之角度,不是π/N的整數倍(包含0)。這種配置也能獲得和實施例1同樣的效果。
第15圖係簡單顯示第1實施例1之等間隔電極保持板52上所形成的等間隔電極56的排列之變形例。第16圖係簡單顯示相電極保持板64上所形成之相電極62的排列。
等間隔電極保持板52,係在12個等間隔電極56A~56L進一步追加12個等間隔電極56M~56X,而由合計24個等間隔電極56A~56X來構成。在本例,12個第1等間隔電極56A~56L是以和第1圓53外切的方式沿周方向以等間隔配置,12個第2等間隔電極56M~56X是以和第2圓54(和第1圓53同心)內切的方式沿周方向以等間隔排列。第1等間隔電極56A~56L的排列和第2等間隔電極56M~56X的排列是在半徑方向設有間隙,第1及第2等間隔電極全部都是透過未圖示的連接線來互相電氣連接。
如第15圖所示,相對於第1等間隔電極56A~56L的排列,第2等間隔電極56M~56X的排列是在相同周方向偏位ω(0<ω<π/N)。亦即其排列相當於,將變形例
2(第14圖)所說明之a相電極、b相電極分別置換成第1等間隔電極和第2等間隔電極。
相對於第15圖所示之等間隔電極排列,相電極保持板64上的相電極56,如第16圖所示係由12個a相電極62A~62F、62M~62R、12個b相電極62G~62L、62S~62X所構成。12個a相電極62A~62F、62M~62R(和第1等間隔電極56A~56L具有相同的半徑方向尺寸),以和第3圓63(和第1圓53的直徑相同)外切的方式沿周方向以等角度間隔排列。12個b相電極62G~62L、62S~62X(和第2等間隔電極56M~56X具有相同的半徑方向尺寸),以和第4圓64(和第2圓54的直徑相同)內切的方式沿周方向以等角度間隔排列(其周方向的角度位置和a相電極62A~62F、62M~62R相同)。
依據第15圖、第16圖之等間隔電極和相電極的排列,從第1等間隔電極和a相電極62A~62F、62M~62R形成最大重疊時等間隔電極保持板52的角度位置、至第2等間隔電極56M~56X和b相電極62G~62L、62S~62X形成最大重疊時等間隔電極保持板52的角度位置為止的角度,不是π/N的整數倍。這種電極排列也能獲得和實施例1同樣的效果。
第17圖係顯示,將變形例3之第15圖所示的第1等間隔電極56A~56L和第2等間隔電極56M~56X各個以對向圓弧重疊的方式將半徑方向尺寸加大而形成一體化之
等間隔電極56A’~56L’。對於第17圖之等間隔電極56A’~56L’,係使用和第16圖相同的相電極。本變形例也能獲得和實施例1相同的效果。
第14、15圖所示之變形例3所說明的情形,第1等間隔電極56A~56L的排列和第2等間隔電極56M~56X的排列是在同一平面上,a相電極62A~62F、62M~62R的排列和b相電極62G~62L、62M~62R的排列是在同一平面上。但這四個電極排列也能設在不同的平面上。第18圖的變形例5就是這個情形。
第18圖的變形例,例如是當作滑鼠用滾輪等的旋轉輸入裝置來使用的情形。該旋轉輸入裝置,如第18圖之截面圖所示,在二個框體側壁104A、104B之間收容具有旋轉軸102C之圓盤狀旋轉體102,藉由形成於框體側壁104A、104B的內壁面之軸承孔104c將旋轉軸102c支承成可旋轉。旋轉體102的外周部係透過狹縫104S(形成於框體側壁104A、104B的一端間)而向外突出。在旋轉體102的外周緣,沿周方向以一定間隔形成突條102a(與旋轉軸平行)。第14圖所示之a相電極62A~62F、62M~62R,係構成a相電極62a而形成在圓形的a相電極保持板64A(固定在框體側壁104A的內壁面)的上面。第14圖所示之b相電極62G~62L、62M~62R,係構成b相電極62b而形成在圓形的b相電極保持板64B(固定在框體側壁104B的內壁面)的上面。
另一方面,第15圖所示之第1等間隔電極56A~56L,係構成第1等間隔電極56a,而形成在環狀的第1等間隔電極保持板52A(固定在圓盤狀旋轉體102之框體側壁104A側的面)的上面。又第15圖所示之第2等間隔電極56M~56X,係構成第2等間隔電極56b而形成在環狀的第2等間隔電極保持板52B(固定在圓盤狀旋轉體102之框體側壁104B側的面)的上面。
第1等間隔電極56a的排列和a相電極62a的排列,係在中心位於旋轉軸102C的中心線上之相同直徑的圓周上呈彼此平行且相對向,第2等間隔電極56b的排列和b相電極62b的排列,係在中心位於旋轉軸104B的中心線上之直徑與前述相同的圓周上呈彼此平行且相對向。用來使各個a相電極互相連接之未圖示的連接線,係從a相電極保持板64A的外周沿導出部64Ac上延伸而導出。同樣的,用來使各個b相電極互相連接之未圖示的連接線,係從b相電極保持板64B的外周沿導出部64Bc上延伸而導出。
本變形例也是配置成,從第1等間隔電極和a相電極的形成最大重疊時旋轉體102的角度、至第2等間隔電極和b相電極的形成最大重疊時旋轉體102的角度為止的角度,不是π/N的整數倍,因此可獲得和實施例1同樣的效果。
實施例2,係在第4圖的構成中,如第19A圖及第19B圖所示,在等間隔電極保持板52和相電極保持板64之間介設間隔件。第19A圖及第19B圖,係分別從斜上方、斜下方觀察等間隔電極保持板52和間隔件90和相電極保持板64的立體圖。
即使為了加大靜電容而將式(2)中的d值縮小,但仍須避免等間隔電極56和相電極62發生短路。但若增加d,則靜電容變小,測定精度會變差。又由於距離d改變會造成靜電容改變,因此距離d較佳為始終保持一定。於是,藉由在等間隔電極56和相電極62之間設置圓形的間隔件(絕緣片)90,即使受到來自外部的衝擊仍能使距離d保持一定。又基於耐久性的觀點,可將間隔件加厚或使用2片間隔件。又若空氣進入電極和間隔件之間,會在局部產生低介電率的區域,而無法測定出正確的靜電容,因此可在間隔件的表面塗布潤滑油等。
除設置間隔件90以外,也能從電極上朝一方或兩方的電極保持板52、64的表面塗布潤滑油或被覆潤滑性的樹脂,藉此也能防止等間隔電極56和相電極62發生接觸並提昇耐久性。
間隔件90,可藉由黏著等固定於相電極保持板64上,或固定在等間隔電極保持板52上。在第18圖之變形例的情形,在第1等間隔電極保持板52A和a相電極保持板64A之間、在第2等間隔電極保持板52B和b相電極保持板64B之間,分別設有間隔件90。
作為間隔件(絕緣片),可採用保護層(coverlay)、阻劑(resist)、軟性基板等的材料。
實施例3,係在實施例1之旋轉輸入裝置之等間隔電極保持板52的隣接等間隔電極56間設置絕緣體部92,在相電極保持板62間設置虛置電極。第20A圖、第20B圖分別顯示設有絕緣體部92的情形之等間隔電極保持板52的表側及背面之俯視圖。依據本實施例,在等間隔電極56的排列方向上之形成電極部分和未形成電極部分之凹凸可減少。絕緣體部92,例如可用阻劑等來形成。
第21圖係顯示在相電極保持板64上的相電極排列方向上相鄰之相電極62間設置虛置電極94時的俯視圖。各虛置電極94,係經由貫穿孔94t、背面的連接線93A、93B來和鄰接的虛置電極94形成電氣連接。虛置電極94例如是由銅箔圖案所形成。虛線電極94係通過連接線93A、93B及導出線93a、93b來連接於接地(GND)電位。藉由設置虛置電極94,可減少相電極保持板64兩面的凹凸,並提昇靜電容檢測感度。
實施例4,係在實施例1的旋轉輸入裝置之相電極保持板64設置參照用電極96。第22A圖、22B圖分別是在相電極保持板64設置參照用電極96時之表面、背側的俯
視圖。在第22圖的例子,在相電極保持板64之形成有相電極62的面上設置3個參照用電極96,彼此是經由貫穿孔96t、背面的連接線95形成電氣連接。該連接線95係經由導出線95c連接於靜電容測定部82,靜電容測定部82也能測定參照用電極96的雜散靜電容。參照用電極96,例如像第22圖所示,係配置於相電極62的圓形排列之內側。參照用電極96的總面積,是和a相電極的總面積(b相電極的總面積)相等。
所測定的靜電容,係包含相電極和周圍物體(例如使用者的手)之間的雜散電容。該雜散電容,會依電力和周圍物體間的距離、介電率等而改變。而介電率本身也會因外部的溫度變化而改變。會影響測定靜電容之各種變化要因總稱為環境變化。因此,起因於環境的變化,a相靜電容Ca
的測定值、b相靜電容Cb
的測定值會改變。參照用電極96的目的,就是用來補償環境變化所造成之靜電容改變。利用參照用電極96來檢測出環境變化所造成之靜電容變化,而將a相靜電容Ca
及b相靜電容Cb
予以補償,藉此靜電容測定部82可測定出正確的a相靜電容Ca
及b相靜電容Cb
。以下說明其補償的原理。
在第23A圖,用實線表示相電極和等間隔電極之間的靜電容(Ca或Cb,以下稱電極間靜電容),用虛線表示參照用電極96所發生之雜散靜電容(以下稱參照用靜電容)。縱軸為靜電容值,橫軸為時間。第23B圖係顯示電極間靜電容減去參照用靜電容的值。
若a相電極62A~62F的總面積、b相電極62G~62L的總面積、參照用電極96的總面積彼此相等,周圍環境對其等發生的影響應大致相等。於是,將電極間靜電容減去參照用靜電容,即可求出將周圍環境的變化去除後之電極間靜電容。該補償功能,可由靜電容測定部82內的軟體來處理,也能用電路處理。
第24圖係顯示第2、3圖所說明的實施例之變形例。如第19圖所說明般,在等間隔電極保持板52和相電極保持板64之間挾持間隔件90的情形、或是在等間隔電極保持板52和相電極保持板64的對向面之一方或兩方實施絕緣被覆的情形,等間隔電極保持板52和相電極保持板64可透過該間隔件或被覆層而互相抵接。這時,經由旋轉體102的旋動等,等間隔電極保持板52和相電極保持板64會透過該間隔件或被覆層而互相進行滑動。
在這種構成的情形,若有異常的外力或衝擊施加於旋轉體102,可能使間隔件或被覆層受傷,而在測定旋轉角時發生檢測電容的變動,或造成間隔件或被覆層的受損而在等間隔電極和相電極間發生短路。為了緩和過大的外力和衝擊所造成的間題,本變形例是將緩衝片106以夾在旋轉體102和等間隔電極保持板52間的方式安裝於旋轉體102內側,利用緩衝片106來吸收外部的衝擊等,以防止間隔件或被覆層發生損傷。由於能緩和等間隔電極保持板52和相電極保持板64之接觸壓變化,故能抑制外力變化
所造成之靜電容改變。
第25圖係顯示在旋轉輸入裝置設置薄圓筒狀的按鈕體108的情形之分解立體圖。設與旋轉體102旋轉方向垂直的方向為z方向,藉由設置按鈕體108,當旋轉輸入裝置應用於靜電容旋轉開關時,除旋轉操作外,還能檢測出z方向的操作。結果能在更廣的領域實施本發明。以下說明具體的構造。在旋轉體102的中央形成貫穿孔102b。按鈕體108是貫穿貫穿孔102b。在等間隔電極保持板52的中央配置:由彈性金屬薄板構成且彎曲成向上凸之圓盤狀的可動接點55。在相電極保持板64上之與可動接點55相對向的區域,形成固定接點65。
第26A圖、26B圖分別是設有固定接點65之相電極保持板64表側的俯視圖、背側的俯視圖。固定接點65是由:中央的第1接點65a、和第1固定接點65a隔著間隔而圍成圓形之3個第2接點65b所構成。可動接點55的周緣部置於這3個第2接點65b上。因此,第1接點65a是位於比可動接點55周緣部更內側,故第1接點65a和可動接點55不接觸。和可動接點55接觸之3個第2接點65b,係藉由連接線66b互相連接,該連接線66b和連接線66a(連接於第1接點65a)一起沿相電極保持板64的導出部64c延伸而導出至外部。
當按壓按鈕體108時,可動接點55中央會彈性凹陷而在固定接點65的第1接點65a和第2接點65b之間發
生短路,因此連接線66a和66b形成電氣連接。如此,藉由檢測接點之ON、OFF,即可檢測出按鈕體108被按壓。
第27圖係在第25圖的構造中進一步設置卡嗒感產生部110後的旋轉輸入裝置之分解立體圖。第28A圖、第28B圖,分別是將旋轉體102除去後之旋轉輸入裝置50的俯視圖和側視圖。第29A圖係顯示安裝有旋轉體102的狀態之A-A線的截面圖;第29B圖係顯示安裝有旋轉體102的狀態之B-B線的截面圖。藉由設置卡嗒感產生部110,當使用者轉動旋轉體102時會產生卡嗒感。第27~29圖中顯示之卡嗒感產生部110,係由轉子112和線彈簧114所構成。轉子112的形狀為環狀,沿外周形成複數個三角形的轉子齒11a。轉子112是固定在旋轉體102的背面,在該轉子112的下面依序安裝緩衝片106、等間隔電極保持板52。
線彈簧114是彈性壓接於框體104的內周壁面。線彈簧114具有朝環中心突出之至少1個彎曲部114a,俾和轉子齒112a形成嚙合。因此,若用手指轉動旋轉體102,線彈簧114的彎曲部114a每次通過轉子齒112a的峰部和谷部,就會發生旋轉阻力的強弱,且會透過旋轉體102來感受該強弱。在第28A圖的例子,在180度相對向的位置設有2個彎曲部114a。以轉子齒112a和2個彎曲部114a嚙合的方式將轉子112和線彈簧114結合,藉此構
成卡嗒感產生部110。第29圖的例子,係為了減輕按鈕體108的按壓運動的負擔而附加設置按鈕用緩衝件107的情形。
以上所說明之本發明的旋轉輸入裝置,係應用於靜電容式旋轉開關,該旋轉開關適用於作為設於行動電話、數位相機、個人電腦、PDA(個人數位助理)等的電子機器之輸入裝置。由於不用從安裝於旋轉體的等間隔電極導出連接線,可實現出壽命長且小型的旋轉輸入裝置。又只要使用參照用電極,即可補償因周圍環境的變化所造成之靜電容變化,而能更正確地測定出角度。
2、50‧‧‧旋轉輸入裝置
2A‧‧‧操作區域
3‧‧‧手指
4、104‧‧‧框體
5‧‧‧絕緣片
6a~6h‧‧‧電極
7、102‧‧‧旋轉體
8‧‧‧凹部
14‧‧‧承軸部
16、102C‧‧‧旋轉軸
51、61A、61B、66a、66b、93A、93B、95‧‧‧連接線
52‧‧‧等間隔電極保持板
52A‧‧‧第1等間隔電極保持板
52B‧‧‧第2等間隔電極保持板
52a‧‧‧等間隔電極保持面
52b‧‧‧與等間隔電極保持面
52a‧‧‧相反側的面
53‧‧‧第1圓
54‧‧‧第2圓
55‧‧‧可動接點
56A~56L、56M~56X、56A’~56L’‧‧‧等間隔電極
56a‧‧‧第1等間隔電極
56b‧‧‧第2等間隔電極
56t、62t、94t、96t、102b‧‧‧貫穿孔
61a、61b、93a、93b、95c‧‧‧導出線
62A~62L、62M~62X‧‧‧相電極
62a、62A~62F‧‧‧a相電極
62b、62G~62L‧‧‧b相電極
63(64)‧‧‧第3圓(第4圓)
64‧‧‧相電極保持板
64A‧‧‧a相電極保持板
64B‧‧‧b相電極保持板
64a‧‧‧相電極保持面
64b‧‧‧與相電極保持面
64a‧‧‧相反側的面
64c、64Ac、64Bc‧‧‧導出部
65‧‧‧固定接點
65a‧‧‧第1接點
65b‧‧‧第2接點
82‧‧‧靜電容測定部
84‧‧‧角度計算部
86‧‧‧顯示部
90‧‧‧間隔件
92‧‧‧絕緣體部
94‧‧‧虛置電極
96‧‧‧參照用電極
102a‧‧‧突條
104A、104B‧‧‧側壁
104a‧‧‧缺口
104b‧‧‧定位突起
104c‧‧‧軸承孔
104S‧‧‧狹縫
106‧‧‧緩衝片
107‧‧‧按鈕用緩衝件
108‧‧‧按鈕體
第1A圖係習知的旋轉輸入裝置2之立體圖,第1B圖係其截面圖。
第2A圖係本發明的旋轉輸入裝置50之俯視圖,第2B圖係其側視圖,第2C圖係C-C線的截面圖。
第3圖係第2圖所示的旋轉輸入裝置之重要部分從斜上方觀察之立體圖。
第4A圖係顯示相電極保持板和等間隔電極保持板的關係之從斜上方觀察之立體圖,第4B圖係從斜下方觀察之立體圖。
第5A圖係等間隔電極的簡化俯視圖,第5B圖係a相電極的簡化俯視圖。
第6圖係顯示旋轉輸入裝置80的構造之方塊圖。
第7A圖係顯示等間隔電極和a相電極間的對向區域Pa
,第7B圖係顯示等間隔電極和b相電極間的對向區域Pb
。
第8A圖係顯示等間隔電極和相電極的角度位置關係之第1狀態S1,第8B圖係顯示第2狀態S2,第8C圖係顯示第3狀態S3,第8D圖係顯示第4狀態S4,第8E圖係顯示靜電容的變化。
第9A圖係顯示,相對於a相電極,b相電極沿旋轉方向偏位π/N的偶數倍的情形之相電極排列。第9B圖係顯示等間隔電極和第9A圖的相電極的關係之第1狀態S1,第9C圖係顯示第2狀態S2,第9D圖係顯示這時的靜電容變化。
第10A圖係顯示,相對於a相電極,b相電極沿旋轉方向偏位π/N的奇數倍的情形之相電極排列。第10B圖係顯示等間隔電極和第10A圖的相電極的關係之第1狀態S1,第10C圖係顯示第2狀態S2,第10D圖係顯示這時的靜電容變化。
第11A圖係顯示靜電容的變化,第11B圖係利用Ca
整形後之脈衝波形,第11C圖係利用Cb
整形後之脈衝波形。
第12A圖係a相電極、b相電極各設置1個時的情形,第12B圖係a相電極、b相電極交互配置的情形,第12C圖係a相電極和b相電極的數目不同的情形。
第13A圖係顯示a相電極和b相電極的數目不同的情
形之靜電容變化。第13B圖係顯示利用Ca
整形後之脈衝波形,第13C圖係顯示利用Cb
整形後之脈衝波形。
第14圖係將變形例2的相電極保持板簡化的俯視圖。
第15圖係將變形例3的等間隔電極保持板的等間隔電極簡化之俯視圖。
第16圖係將變形例3的相電極保持板的相電極簡化之俯視圖。
第17圖係變形例4之等間隔電極56的配置圖。
第18圖係變形例5的旋轉輸入裝置之截面圖。
第19A圖係顯示介設間隔件90時之旋轉輸入裝置50的重要部分之從上方觀察的立體圖,第19B圖係從下方觀察的立體圖。
第20A圖係顯示在等間隔電極設置絕緣體部92時之等間隔電極保持面52a的表面,第20B圖係顯示背面。
第21圖係顯示設置虛置電極94時之相電極的配置。
第22A圖係顯示設置參照用電極96時之相電極配置的表面,第22B圖係顯示背面。
第23A圖係顯示電極間靜電容等的變化,第23B圖係顯示補償後之電極間靜電容的變化。
第24圖係設置緩衝片106時之旋轉輸入裝置的分解立體圖。
第25圖係設置按鈕體108時之旋轉輸入裝置之分解立體圖。
第26A圖係顯示設置按鈕體用的固定接點65時之相電極保持板的表面,第26B圖係顯示背面。
第27圖係顯示設置卡嗒感產生部110時之旋轉輸入裝置之分解立體圖。
第28A圖係將旋轉體102除去的狀態之旋轉輸入裝置的俯視圖,第28B圖係側視圖。
第29A圖係第28A圖之旋轉輸入裝置之A-A線截面圖,第29B圖係B-B線截面圖。
51、61A、61B‧‧‧連接線
52‧‧‧等間隔電極保持板
52a‧‧‧等間隔電極保持面
52b‧‧‧與等間隔電極保持面
52a‧‧‧相反側的面
56A~56L‧‧‧等間隔電極
56t、62t‧‧‧貫穿孔
61a、61b‧‧‧導出線
62A~62L‧‧‧相電極
64‧‧‧相電極保持板
64a‧‧‧相電極保持面
64b‧‧‧與相電極保持面
64a‧‧‧相反側的面
64c‧‧‧導出部
Claims (13)
- 一種旋轉輸入裝置,係含有:框體;被支承成可相對於前述框體進行旋轉之圓盤狀的旋轉體;安裝於前述旋轉體之等間隔電極保持板,係具備:沿第1圓以等間隔配置之N個第1等間隔電極、沿與前述第1圓平行的第2圓以等間隔配置之N個第2等間隔電極(N為1以上的整數,前述第1及第2等間隔電極互相電氣連接);固定於前述框體之相電極保持板,係具備:沿第3圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之α個a相電極、沿第4圓(與前述第2圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之β個b相電極、分別與前述a相電極和前述b相電極形成電氣連接之第1及第2導出線(α為1以上的整數,β為1以上的整數);前述等間隔電極保持板和前述相電極保持板是配置成,前述第1至第4圓的中心都位在前述旋轉體的旋轉中心線上,且該旋轉中心線與前述第1至第4圓所形成的平面各個呈正交;當α為2以上的情形,任意2個前述a相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;當β為2以上的情形,任意2個前述b相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度; 相對於前述等間隔電極的排列,將前述a相電極和前述b相電極排列成:從前述第1等間隔電極和前述a相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置起、至前述第2等間隔電極和前述b相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置為止的角度,是以既定的角度ω(0<ω<π/N)偏離π/N的整數倍。
- 一種旋轉輸入裝置,係含有:框體;被支承成可相對於前述框體進行旋轉之圓盤狀的旋轉體;安裝於前述旋轉體之等間隔電極保持板,係具備沿第1圓以等間隔配置之N個等間隔電極(N為1以上的整數,前述等間隔電極互相電氣連接);固定於前述框體之相電極保持板,係具備:沿第2圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之α個a相電極、沿第3圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之β個b相電極、分別與前述a相電極和前述b相電極形成電氣連接之第1及第2導出線(α為1以上的整數,β為1以上的整數);前述等間隔電極保持板和前述相電極保持板是配置成,前述第1至第3圓的中心都位在前述旋轉體的旋轉中心線上,且該旋轉中心線與前述第1至第3圓所形成的平面各個呈正交;當α為2以上的情形,任意2個前述a相電極在前述 第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;當β為2以上的情形,任意2個前述b相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;相對於前述等間隔電極的排列,將前述a相電極和前述b相電極排列成:從前述等間隔電極和前述a相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置起、至前述等間隔電極和前述b相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置為止的角度,是以既定的角度ω(0<ω<π/N)偏離π/N的整數倍。
- 一種旋轉輸入裝置,係含有:框體;被支承成可相對於前述框體進行旋轉之圓盤狀的旋轉體;安裝於前述旋轉體之等間隔電極保持板,係具備沿第1圓以等間隔配置之N個等間隔電極(N為1以上的整數,前述等間隔電極互相電氣連接);固定於前述框體之相電極保持板,係具備:沿第2圓(與前述第1圓平行且呈相對向)配置且互相電氣連接之α個a相電極、沿前述第2圓配置且互相電氣連接之β個b相電極、分別與前述a相電極和前述b相電極形成電氣連接之第1及第2導出線(α為1以上的整數,β為1以上的整數);前述等間隔電極保持板和前述相電極保持板是配置成,前述第1及第2圓的中心都位在前述旋轉體的旋轉中心 線上,且該旋轉中心線與前述第1及第2圓所形成的平面各個呈正交;當α為2以上的情形,任意2個前述a相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;當β為2以上的情形,任意2個前述b相電極在前述第2圓的圓周上彼此偏位2 π/N的整數倍的角度;相對於前述等間隔電極的排列,將前述a相電極和前述b相電極排列成:從前述等間隔電極和前述a相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置起、至前述等間隔電極和前述b相電極形成最大重疊時前述等間隔電極保持板的旋轉角度位置為止的角度,是以既定的角度ω(0<ω<π/N)偏離π/N的整數倍。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,N為偶數,α=β=N/2。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,在前述等間隔電極保持板和前述相電極保持板之間介入間隔件。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,在前述等間隔電極保持板之配置前述等間隔電極的面、前述相電極保持板之配置前述a相電極和前述b相電極的面當中至少一方,裝設絕緣片。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,在前述等間隔電極保持板之相鄰前述等間隔電極間配置絕緣體部。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,在前述相電極保持板之相鄰前述a相電極間設置互相電氣連接之第1虛置電極,在相鄰前述b相電極間設置互相電氣連接之第2虛置電極。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,在前述相電極保持板,配置用來補償靜電容因周圍環境所產生的變動之參照用電極。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,在前述旋轉體和前述等間隔電極保持板之間介入緩衝體。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,進一步含有:裝設於前述旋轉體中央的貫穿孔,被朝前述旋轉體中心線方向按壓之按鈕體;形成於前述相電極保持板上,配置於前述a相電極和前述b相電極的排列中心之第1固定接點、以及配置於前述a相電極和前述b相電極的排列與前述第1固定接點之間的第2固定接點;由彈性金屬所形成,覆蓋前述第1固定接點上且配置於前述第2固定接點上之彎曲圓盤狀的可動接點;藉由按壓前述按鈕體,前述可動接點能使前述第1固定接點和前述第2固定接點形成電氣連接。
- 如申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置,其中,進一步具備卡嗒感產生部; 該卡嗒感產生部係含有:固定於前述旋轉體且外周具有齒部的轉子、保持於前述框體且具有突出部(可和前述轉子的齒部進行彈性卡合)之環狀的線彈簧。
- 一種旋轉檢測裝置,係含有:申請專利範圍第1或2或3項記載之旋轉輸入裝置;透過前述第1及第2導出線,來測定前述等間隔電極和前述a相電極所形成之a相靜電容以及前述等間隔電極和前述b相電極所形成之b相靜電容的靜電容測定部;根據前述a相靜電容的測定結果和前述b相靜電容的測定結果來計算前述旋轉體的旋轉方向和旋轉角度當中至少一方之角度計算部。
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