操作入力装置および水栓装置
【課題】電極間の静電容量が変化した場合でも、回転操作量を正確に検知する。
【解決手段】回転軸を中心とした回転操作が可能な操作部と、回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、回転電極と非接触かつ対向して配置され、回転軸を中心とした対称形状を有し複数に分割された第１の電極と、回転電極と非接触かつ対向して配置された第２の電極と、第１および第２の電極のいずれか一方にパルス信号を送信し、第１および第２の電極のいずれか他方に誘起される電圧により、第１の電極と、第２の電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部と、第１の電極のそれぞれと、第２の電極と、の間の静電容量検出部からの静電容量の比率の変化により、回転位置を検出可能な制御部と、を備え、静電容量検出部で検出された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて、検出された静電容量を分割された第１の電極ごとに補正する。
【解決手段】回転軸を中心とした回転操作が可能な操作部と、回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、回転電極と非接触かつ対向して配置され、回転軸を中心とした対称形状を有し複数に分割された第１の電極と、回転電極と非接触かつ対向して配置された第２の電極と、第１および第２の電極のいずれか一方にパルス信号を送信し、第１および第２の電極のいずれか他方に誘起される電圧により、第１の電極と、第２の電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部と、第１の電極のそれぞれと、第２の電極と、の間の静電容量検出部からの静電容量の比率の変化により、回転位置を検出可能な制御部と、を備え、静電容量検出部で検出された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて、検出された静電容量を分割された第１の電極ごとに補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、操作入力装置および水栓装置に関し、具体的には静電容量方式の操作入力装置およびそれを用いた水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機器を多様に操作する入力装置として、回転や、押し込み、傾き等の複数の操作手段を備えた入力装置が多数実用化されている。小型化が要求される携帯機器における操作部や、片手でも容易に操作できることが要求される自動車のオーディオやエアコンの調整（操作）部などのように、ひとつの操作部に複数の入力機能を持たせるニーズは多い。また、吐水や湯温を電子制御する水栓装置の実用例はまだ少ないが、水栓装置には、汚れた手を洗ったり、歯磨きを行ったり、皿を洗う等の多様な用途があり、自動車の操作部などと同様に、片手でいろいろな操作ができる水栓の操作装置が望まれている。
【０００３】
このような入力装置の代表例として、例えば、回転の操作入力手段を備えたものがある。このような入力装置では、例えば、回転操作によってメニューやボリュームを選択する使い方がある。これを水栓装置に応用すれば、回転操作で水量や水温を選択する方法などが考えられる。
【０００４】
回転操作は、可変抵抗や、電気接点パターンと回転移動するブラシ電極、光学センサと回転スリット、ホールＩＣと回転移動する磁石、回転によって相互に位置関係が変化する電極の静電容量変化などにより検出される。そして、静電容量の変化により回転操作を検出する方法は、電気接点のような摺動部がなく非接触で行うことができるため、接触不良や接点の摩耗などが発生せず、信頼性が高い。また、静電容量の変化により回転操作を検出する方法では、光学センサやホールＩＣと比較して消費電力を低減しやすいなどの利点がある。
【０００５】
このとき、静電容量の変化により回転操作を検出する方法では、回転電極と固定電極との間の距離が変化することにより静電容量が変化するということが生じないようにする必要がある。これは、静電容量が変化すると、操作部の位置などを正確に検出することができないおそれがあるためである。また、このような検出方法では、回転電極と固定電極とが互いに接触することを抑制したり、回転電極の摺動性を向上させ、使い心地を向上させることが好ましい。
【０００６】
そこで、移動子電極（回転電極）と固定体電極（固定電極）との間にポリテトラフルオルエチレンを両電極に回転自在あるいは移動自在に設置した静電容量式エンコーダがある（特許文献１）。特許文献１に記載された静電容量式エンコーダによれば、摺動性が向上し、大きな負荷に対しても移動子電極と固定体電極の短絡が低減できる。また、静電容量が変化せず回転体の位置や回転速度が正確に検出できる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の記載された静電容量式エンコーダでは、ポリテトラフルオルエチレンの経年劣化やその経年劣化による電極間距離の変化などについてはあまり考慮されていない。ポリテトラフルオルエチレンが経年劣化したり、その経年劣化により電極間距離が変化すると、回転操作量に対する静電容量検出値が変化し、正確な回転操作量を検出できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−８６６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、電極間の静電容量が変化した場合でも、回転操作量を正確に検知することができる操作入力装置および水栓装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、回転軸を中心とした回転操作が可能な操作部と、前記回転操作に応じて回転し、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、前記回転電極と非接触かつ対向して配置され、前記回転軸を中心とした対称形状を有し複数に分割された第１の電極と、前記回転電極と非接触かつ対向して配置された第２の電極と、前記第１および第２の電極のいずれか一方にパルス信号を送信し、前記第１および第２の電極のいずれか他方に誘起される電圧により、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部と、前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の前記静電容量検出部からの静電容量の比率が変化することにより、前記回転操作に基づく前記操作部の回転位置を検出可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて、前記静電容量検出部により検出された静電容量を前記分割された第１の電極ごとに補正することを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、回転電極と、送信電極および受信電極と、の間の距離が変化した場合であっても、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。そのため、操作部の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができる。また、複数の送信電極ごとに静電容量の補正を行うことができるため、特定の送信電極と、回転電極と、の間の距離が変化した場合であっても対応することができる。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記第１の電極および前記第２の電極は、１つの基板上に形成され、前記回転電極は、前記基板との間に設けられた絶縁体を介して、前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、受信電極、送信電極、および回転電極の摩耗を抑制したり、受信電極および送信電極と、回転電極と、の間の距離を略一定に確保することができる。また、絶縁体に孔が開いた場合であっても、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。そのため、操作部の回転位置を正確に検出することができる。
【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を切り替えることを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、回転電極と、送信電極および受信電極と、の間の距離が変化した場合であっても、増幅率を切り替えることにより、操作部の回転位置を判断する静電容量を確実且つ容易に補正することができる。
【００１３】
また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記操作部が非回転状態であると判断すると、前記非回転状態のときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、操作部が操作されていない状態、すなわち静電容量検出手段により検出された静電容量が安定している状態で補正を行うため、その補正を正確に行うことができる。
【００１４】
また、第５の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記回転電極が、前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量が最大値となる回転位置にあると判断すると、前記最大値となる回転位置にあるときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、回転電極あるいは操作部の回転位置が、静電容量検出手段により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差を最も検出しやすい位置にあるときに、制御手段は補正を行う。そのため、制御手段は、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部の回転位置を正確に検出することができる。
【００１５】
また、第６の発明は、第３の発明において、前記制御部は、前記分割され第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量の少なくともいずれかが前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくなり、且つ、前記少なくともいずれかの静電容量と、前記予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が前記閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を一括して切り替える補正を行うことを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、複数の送信電極のそれぞれと、受信電極と、の間の静電容量の少なくともいずれかが操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくなると、絶縁体が薄化したと判断し、速やかに補正を行う。そのため、操作部が３６０°回転しなくとも、制御手段は、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部の回転位置を正確に検出することができる。これにより、より確実にあるいはより速やかに補正を行うことができる。
【００１６】
また、第７の発明は、第１〜第６のいずれか１つの発明の操作入力装置と、給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁および前記給水流路に供給する水の流量を調整する流調弁の少なくともいずれかと、前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、を備え、前記制御部は、前記回転操作の検出に基づいて、前記混合弁および前記流調弁の少なくともいずれかの動作を制御することにより、前記水栓本体からの吐止水と前記温度と前記流量との少なくともいずれかを操作可能であることを特徴とする水栓装置である。
この水栓装置によれば、使用者は、操作入力装置に適宜設けられた操作部などを回転操作することにより、水栓本体から吐水される水の流量や温度などを調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の態様によれば、電極間の静電容量が変化した場合でも、回転操作量を正確に検知することができる操作入力装置および水栓装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる操作入力装置を表す分解模式図である。
【図２】本実施形態にかかる操作入力装置の内部構造を表す断面模式図である。
【図３】本実施形態の基板に形成された受信電極と、送信電極と、を表す平面模式図である。
【図４】本実施形態の回転検出体に形成された回転電極を表す平面模式図である。
【図５】基板と、回転検出体と、のそれぞれに形成された電極の配置関係について説明するための斜視模式図である。
【図６】本実施形態の基板近傍の詳細を表す拡大模式図である。
【図７】絶縁体が劣化する前の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【図８】絶縁体に孔が開いた場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【図９】絶縁体が全面に亘って略均一に薄化した場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【図１０】静電容量検出部に関する回路構成を例示する構成図である。
【図１１】静電容量検出部に関する回路の動作波形を表すタイミングチャートである。
【図１２】静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための模式図である。
【図１３】静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための回路構成図である。
【図１４】操作部の回転操作を検出する際の補正動作の具体例を例示するフローチャートである。
【図１５】本具体例のゲイン調整サブルーチンを例示するフローチャートである。
【図１６】操作部の回転操作を検出する際の補正動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
【図１７】操作部の回転操作を検出する際の補正動作のさらに他の具体例を例示するフローチャートである。
【図１８】本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示する斜視模式図である。
【図１９】本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる操作入力装置を表す分解模式図である。
また、図２は、本実施形態にかかる操作入力装置の内部構造を表す断面模式図である。
【００２０】
本実施形態にかかる操作入力装置１００は、固定電極を有する基板１１０と、回転電極１２１を有する回転検出体１２０と、回転操作が可能な操作部１４０と、を備える。固定電極は、図１に表したように、送信電極（第１の電極）１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極（第２の電極）１１３を有する。なお、図１に表した操作入力装置１００では、４つの送信電極が設けられているが、送信電極の設置数は、これだけに限定されるわけではない。
【００２１】
また、操作部１４０は、押下操作が可能とされてもよい。この場合には、図１に表したように、回転検出体１２０とは別体の押下検出体１３０が設けられる。但し、回転操作のみが可能とされた操作入力装置では、押下検出体１３０は、必ずしも回転検出体１２０とは別体として設けられる必要はなく、回転検出体１２０と一体的に形成されていてもよい。以下では、説明の便宜上、回転検出体１２０と押下検出体１３０とが、別体として形成された場合を例に挙げて説明する。
【００２２】
操作入力装置１００は、図２に表したように、ケーシング１５０をさらに備える。ケーシング１５０は、基板１１０と、回転検出体１２０と、押下検出体１３０と、操作部１４０の一部と、を内蔵する。
【００２３】
基板１１０の上面には、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されている。受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、は例えば銅などの金属により形成されており、導電性を有する。これらは、基板１１０の上面にそれぞれの電極形状の金属を貼り付ける構成でもよく、基板１１０が一般的なプリント基板であれば、通常の回路の配線パターンと同時に銅箔で形成しても良い。そして、基板１１０は、図２に表したように、ケーシング１５０の内部に設けられた支持部１５１により支持され固定されている。
【００２４】
回転検出体１２０の下面には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、に対向するように回転電極１２１が形成されている。回転検出体１２０は、例えば樹脂（絶縁体）などにより形成されている。回転電極１２１は、いわゆる「インサート成形」などにより形成され、その材料は、例えば銅などの金属である。そのため、回転電極１２１は、導電性を有する。なお、回転電極１２１は、例えばメッキ処理などの表面処理により形成されてもよい。また、回転検出体１２０は、筒形状を有しており、その内側には突起部１２３が形成されている。
【００２５】
押下検出体１３０は、回転検出体１２０と同様に、例えば樹脂などにより形成されている。また、押下検出体１３０の周縁部には、回転検出体１２０の突起部１２３と係合可能な溝部１３３が形成されている。
【００２６】
そして、押下検出体１３０の溝部１３３が設けられた部分の外径は、回転検出体１２０の突起部１２３が設けられた部分の内径よりも小さい。そのため、押下検出体１３０の溝部１３３と、回転検出体１２０の突起部１２３と、を係合させつつ、押下検出体１３０を回転検出体１２０に挿入させることができる。これにより、押下検出体１３０が回転軸Ａを中心として回転する場合には、回転検出体１２０は、溝部１３３と突起部１２３とがかみ合うことにより押下検出体１３０とともに回転する。一方、押下検出体１３０が回転軸Ａ方向に移動する場合には、回転検出体１２０は、溝部１３３と突起部１２３とが相対的にスライドすることにより押下検出体１３０とともには移動しない。なお、回転軸Ａは、回転検出体１２０と、押下検出体１３０と、操作部１４０と、が回転するときの中心軸であり、基板１１０の中心に一致する。
【００２７】
操作部１４０は、結合体１８１により押下検出体１３０に結合されている。そのため、図１に表した矢印Ｂのように、回転軸Ａを中心として操作部１４０を回転操作すると、押下検出体１３０は、操作部１４０とともに回転軸Ａを中心として回転する。つまり、回転軸Ａを中心として操作部１４０を回転操作すると、その回転力が押下検出体１３０を介して回転検出体１２０に伝達され、回転検出体１２０および回転電極１２１は、操作部１４０および押下検出体１３０とともに回転軸Ａを中心として回転する。また、図１に表した矢印Ｃのように、回転軸Ａ方向に操作部１４０を押下操作すると、押下検出体１３０は、操作部１４０とともに回転軸Ａ方向（矢印Ｃ方向）に移動する。また、操作部１４０は、図２に表したように、Ｏリング１８５を介してケーシング１５０に液密に取り付けられている。
【００２８】
回転検出体１２０は、図１に表したように、鍔部１２５を有する。これと同様に、押下検出体１３０は、鍔部１３５を有する。そして、回転検出体１２０の鍔部１２５と、押下検出体１３０の鍔部１３５と、の間には、図２に表したように、例えば「コイルばね」などのような弾性体１８３が設置されている。この弾性体１８３は、回転検出体１２０を基板１１０の方向に付勢し、押下検出体１３０を操作部１４０の方向に付勢している。
【００２９】
そのため、回転検出体１２０の下面に形成された回転電極１２１は、基板１１０の上面に形成された送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３の方向に付勢されている。その結果、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、は近接している。そして、後に詳述するように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は空間的に静電結合している。これと同様に、回転電極１２１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している。
【００３０】
次に、基板１１０と、回転検出体１２０と、のそれぞれに形成された電極の詳細および配置関係について、図面を参照しつつ説明する。
図３は、本実施形態の基板に形成された受信電極と、送信電極と、を表す平面模式図である。
また、図４は、本実施形態の回転検出体に形成された回転電極を表す平面模式図である。
なお、図３は、基板１１０を上方から眺めた平面模式図であり、図４は、回転検出体１２０を下方からそれぞれ眺めた平面模式図である。また、回転検出体１２０に形成された突起部１２３については、説明の便宜上、それぞれ適宜省略している。
【００３１】
図３に表したように、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、はこの順に基板１１０の内側から外側に向かって同心円状に形成されている。受信電極１１３は、中実円形状を有している。また、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、互いに複数に分割されており、回転軸Ａ（図１参照）を中心に対称となるように形成されている。なお、本実施形態の送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、扇形状を有しているが、これだけに限定されず、例えば、回転方向に従って面積が順次増加するパターンと、順次減少するパターンと、を有する形状であってもよい。また、送信電極の設置数は、図１に関して前述したように、４つに限定されるわけではない。
【００３２】
回転電極１２１は、図４に表したように、回転軸Ａ（図１参照）を中心に非対称となるように形成されている。より具体的には、回転電極１２１は、中空円形部１２１ａと、扇形部１２１ｂと、を有する。そして、中空円形部１２１ａと、扇形部１２１ｂと、の中心は、回転軸Ａに一致している。
【００３３】
図５は、基板と、回転検出体と、のそれぞれに形成された電極の配置関係について説明するための斜視模式図である。
なお、回転検出体１２０については、説明の便宜上、回転電極１２１のみを表している。
【００３４】
回転電極１２１の中空円形部１２１ａの内径は、受信電極１１３の外径よりも小さい。また、回転電極１２１の中空円形部１２１ａの外径は、受信電極１１３の外径あるいは送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの内径と同等である。また、回転電極１２１の扇形部１２１ｂの外径は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの外径と同等である。そのため、回転電極１２１の中空円形部１２１ａは、受信電極１１３の外周部の領域に対向するように配置されている。一方、回転電極１２１の扇形部１２１ｂは、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに対向するように配置されている。
【００３５】
次に、操作部１４０の回転操作の検出について、図面を参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態の基板近傍の詳細を表す拡大模式図である。
また、図７は、絶縁体が劣化する前の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
また、図８は、絶縁体に孔が開いた場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。 また、図９は、絶縁体が全面に亘って略均一に薄化した場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【００３６】
図６に表したように、基板１１０と、回転検出体１２０と、の間には、絶縁体１６１が設置されている。この絶縁体１６１は、受信電極１１３、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、および回転電極１２１の摩耗を抑制する機能や、回転検出体１２０の摺動抵抗を適宜調整する機能や、受信電極１１３および送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、の間の距離を略一定に確保する機能などを有する。絶縁体１６１は、例えばセラミックや樹脂などにより形成され、フィルム状やシート状やプレート状を有している。
【００３７】
回転検出体１２０の下面の外周部には、図６に表したように、絶縁体１６１および基板１１０に向かって突出した突出部１２７が設けられている。突出部１２７は、例えば、回転検出体１２０の形成と同時に形成され、絶縁体１６１と同様にセラミックや樹脂などにより形成されている。回転検出体１２０は、図２に関して前述したように、弾性体１８３により基板１１０の方向に付勢されている。そのため、回転検出体１２０の突出部１２７は、絶縁体１６１に押し付けられている。これに伴い、絶縁体１６１は、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、に押し付けられている。
【００３８】
つまり、突出部１２７および回転電極１２１は、絶縁体１６１を介して、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、の方向に付勢されている。したがって、使用者などが操作部１４０を回転操作すると、突出部１２７は、絶縁体１６１に押し付けられつつ、回転電極１２１は、図５に表した矢印Ｆのように、絶縁体１６１の上を回転する。そのため、絶縁体１６１は、突出部１２７がより円滑に回転できるように、滑らかな表面を有することがより好ましい。
【００３９】
また、回転検出体１２０の下面の外周部に突出部１２７が設けられていることにより、絶縁体１６１が摩耗し消失することを抑制することができる。つまり、絶縁体１６１と当接している部分は、突出部１２７であるため、絶縁体１６１は、突出部１２７と当接している部分が主として摩耗し薄化する。そのため、絶縁体１６１が略全面にわたって摩耗し、消失することを抑制することができる。なお、突出部１２７の高さは、絶縁体１６１の厚さよりも小さいことが好ましい。これによれば、突出部１２７と当接した絶縁体１６１の部分は、摩耗により薄化した場合であっても、その厚さから突出部１２７の高さを引いた分の厚さを確保される。
【００４０】
ここで、図１および図２に関して前述したように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は絶縁体１６１を介して空間的に静電結合している。そのため、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに交流電圧をそれぞれ出力すると、それぞれの出力は、図６に表した二点鎖線Ｅのように、回転電極１２１を介して受信電極１１３に入力される。そして、受信電極１１３に入力された電荷量を測定することにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を検出することができる。なお、この検出動作は、後に詳述する静電容量検出部により行われる。
【００４１】
ここで、静電容量は、一般的に、一対の電極間の面積および電極間に存在する誘電体の誘電率に比例し、電極間の距離に反比例する。本実施形態にかかる操作入力装置１００では、回転電極１２１は、絶縁体１６１を介して、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、の方向に付勢されている。そのため、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離は、絶縁体１６１が薄化する前では略一定である。つまり、絶縁体１６１が薄化する前では、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、は絶縁体１６１の厚さおよび突出部１２７の高さの分だけ離間している。また、絶縁体１６１に孔が開いていない状態では、絶縁体１６１の誘電率は略一定である。
【００４２】
したがって、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いたりする前、すなわち、絶縁体１６１が劣化する前では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積に比例する。これは、受信電極１１３に対向する回転電極１２１の中空円形部１２１ａの面積が、回転電極１２１がどの角度に回転した場合であっても略一定であるため、受信電極１１３と回転電極１２１との間の静電容量が略一定となることによる。そのため、回転電極１２１が回転すると、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積が変化する。これに伴い、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、図７に表したように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積比率に応じて変化する。
【００４３】
これによれば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄからそれぞれ出力され受信電極１１３に入力された電荷量をそれぞれ測定することにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率を検出することができる。そして、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出することができる。すなわち、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転操作を検出することができる。
【００４４】
図７を参照しつつ、より具体的に説明すると、例えば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の最大値が「１００」であり、その最小値が「０」であるとする。このとき、例えば、送信電極１１５ａと受信電極１１３との間の静電容量が「１００」であり、送信電極１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間のそれぞれの静電容量が「０」である場合には、操作部１４０の回転位置は、適宜設定された基準位置（０°）から９０°回転した位置であると検出される。また、あるいは、送信電極１１５ａ、１１５ｂと受信電極１１３との間のそれぞれの静電容量が「５０」であり、送信電極１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間のそれぞれの静電容量が「０」である場合には、操作部１４０の回転位置は、適宜設定された基準位置（０°）から１３５°回転した位置であると検出される。このようにして、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出することができる。
【００４５】
ここで、例えば、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開いた場合には、図８に表したように、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量のみが、絶縁体１６１に孔が開く前よりも減少する。より具体的には、図８に表したように、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量の最大値（１００）が最も減少する。一方、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量の最小値（０）は減少しない。そして、孔が開いたことにより減少した静電容量の最大値と最小値との中間の静電容量は、その減少した最大値と最小値とを結んだ直線上の値となる。
【００４６】
これは、受信電極１１３と送信電極１１５ｂとの間に存在する誘電体の誘電率が変化するためである。より具体的には、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開いたことにより、受信電極１１３と送信電極１１５ｂとの間の誘電体が、絶縁体１６１よりも誘電率が小さい空気に置換されるためである。
【００４７】
このように、例えば、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開くことにより、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量のみが、孔が開く前よりも減少すると、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができないおそれがある。これは、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出するためである。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率が、例えば工場出荷時や使用開始時などの初期状態の比率からずれると、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができないおそれがある。
【００４８】
なお、図８に関しては、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開いた場合を例に挙げて説明したが、これは、送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄの上のそれぞれの部分の絶縁体１６１に孔が開いた場合でも同様である。
【００４９】
そこで、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量が、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも減少し、その偏差に応じて、検出された静電容量を補正する。より具体的には、例えば、偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、図８に表した矢印のように、その減少した状態で出力された静電容量のみを補正し増加させる。その補正動作については、後に詳述する。
【００５０】
また、例えば、回転検出体１２０の突出部１２７に当接した部分の絶縁体１６１が略均一に薄化した場合には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、絶縁体１６１が薄化する前よりも増加する。より具体的には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間の静電容量の最大値（１００）が最も増加する。一方、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間の静電容量の最小値（０）は減少しない。但し、静電容量検出部の性能によっては、図９に表したように、検出された静電容量は、一定の角度範囲において飽和する場合もある。そして、絶縁体１６１が薄化したことにより増加した静電容量の最大値と最小値との中間の静電容量は、その増加した最大値と最小値とを結んだ直線上の値となる。
【００５１】
これは、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が変化したためである。より具体的には、回転検出体１２０の突出部１２７に当接した部分の絶縁体１６１が略均一に薄化したことにより、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が略均一に小さくなったためである。
【００５２】
なお、このようなことは、図６に表したように、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられた場合に生じやすい。すなわち、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられていない場合には、回転検出体１２０の下面および回転電極１２１が絶縁体１６１に接触することになるが、回転検出体１２０の下面と回転電極１２１とを同一面に形成することは一般的に困難である。そのため、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられていない場合には、回転検出体１２０の下面および回転電極１２１は、絶縁体１６１に片当たりするおそれがある。そうすると、絶縁体１６１は部分的に薄化し、略均一に薄化することは少ない。そのため、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が略均一に小さくなることは少ない。
【００５３】
これに対して、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられた場合には、前述したように、絶縁体１６１と当接している部分は、突出部１２７であるため、絶縁体１６１は、突出部１２７と当接している部分が主として摩耗し薄化する。そのため、突出部１２７が絶縁体１６１に片当たりするおそれは少なく、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が略均一に小さくなりやすい。
【００５４】
このように、回転検出体１２０の突出部１２７に当接した部分の絶縁体１６１が略均一に薄化することにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が、絶縁体１６１が薄化する前よりも増加すると、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができないおそれがある。これは、図８に関して前述したように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出するためである。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率が、例えば工場出荷時や使用開始時などの初期状態の比率からずれると、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができないおそれがある。
【００５５】
そこで、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量が、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも増加し、その偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、図９に表した矢印のように、その出力された静電容量を全て一括して補正し減少させる。その補正動作については、後に詳述する。
【００５６】
本実施形態にかかる操作入力装置１００によれば、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いた場合、すなわち、絶縁体１６１が劣化した場合であっても、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。そのため、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができる。
【００５７】
以上の説明では、基板１１０と回転検出体１２０との間に、絶縁体１６１が設置されている場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。例えば、絶縁体１６１の代替として、ケーシング１５０の内部において、支持部１５１（図２参照）と同様の図示しないストッパが基板１１０と回転検出体１２０との間に設けられていてもよい。そして、回転検出体１２０は、その図示しないストッパに支持されていてもよい。これによれば、絶縁体１６１が設置された場合と同様に、受信電極１１３および送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、の間の距離を略一定に確保する効果や、回転検出体１２０の摺動抵抗を適宜調整する効果などを得ることができる。
【００５８】
そして、この場合であっても、図示しないストッパが回転検出体１２０と摩耗することにより削れた場合には、絶縁体１６１が設置された場合と同様に、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、図示しないストッパが削れる前よりも増加する。これは、図９に関して前述したように、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が、略均一に小さくなるためである。したがって、例えば、絶縁体１６１の代替として、図示しないストッパが基板１１０と回転検出体１２０との間に設けられた場合でも、補正動作を行うことにより、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【００５９】
また、以上の説明では、基板１１０の上面において、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されている場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。例えば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されていてもよい。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄが、基板１１０の上面の中央部に配置され、中空円形状の受信電極１１３が、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの周囲に配置されていてもよい。この場合であっても、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転操作を検出することができる。
【００６０】
あるいは、１つの送信電極（第２の電極）が基板１１０の上面の中央部に配置され、複数の受信電極（第１の電極）が１つの送信電極の周囲に配置されていてもよい。つまり、例えば、図３に表した受信電極１１３の位置に１つの送信電極が配置され、図３に表した送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの位置に複数の受信電極がそれぞれ配置されていてもよい。この場合であっても、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、１つの送信電極と、複数の受信電極と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転操作を検出することができる。
【００６１】
但し、図３に表したように、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、はこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されていることがより好ましい。これは、受信電極１１３を有する受信回路は、一般的に、ノイズに対して敏感でありノイズを受けやすいが、本実施形態の受信電極１１３は、後述するように、接地電位であってインピーダンスが受信電極１１３よりも低い送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに挟まれているため、ノイズを受けにくいためである。すなわち、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成された場合には、静電容量検出部は、受信電極１１３の外側を挟むように形成された送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄによりシールド効果を得ることができ、ノイズを抑制することができる。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、信号を安定化させることができる。また、受信電極１１３を有する受信回路のシールドを行う特別な部品などは不要であるため、静電容量検出部に関する回路を小型化することができ、操作入力装置１００を小型化することができる。
【００６２】
また、以上の説明では、操作入力装置１００は、操作部１４０の回転操作を検出する場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。操作入力装置１００は、操作部１４０の押下操作（押し込み操作）をさらに検出可能とされてもよい。この場合には、例えば、受信電極１１３は中空形状に形成され、その中空部であって基板１１０の上面に、中実円形状の押下送信電極が形成される。一方、押下検出体１３０の下面には、押下送信電極と、受信電極１１３と、に対向するように押下電極が形成される。
【００６３】
そうすると、押下送信電極と、押下電極と、は絶縁体１６１および絶縁体１６１と押下電極との離間距離の空気層を介して空間的に静電結合する。これと同様に、押下電極と、受信電極１１３と、は絶縁体１６１および絶縁体１６１と押下電極との離間距離の空気層を介して空間的に静電結合する。ここで、使用者などが操作部１４０を押下操作すると、押下送信電極と、受信電極１１３と、の間の静電容量は押下操作前よりも大きくなる。これによれば、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、押下送信電極と、受信電極１１３と、の間の静電容量の大きさの変化を検出することにより、操作部１４０の押下操作をさらに検出することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、基板１１０の外周部に形成されているため、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの面積をより広く確保することができる。回転操作の検出には、押下操作の検出と比較してより多くの信号量（情報量）が必要である。これは、押下操作の検出では、静電容量の大きさの変化、つまり単なる大小判定で検出するのに対し、回転操作の検出では、静電容量の比率の変化を検出して回転電極１２１の角度（回転位置）を段階的、または連続的（アナログ的）に検出するためである。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００のように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを基板１１０の外周部に形成して、半径を大きくして面積を増やすことがより好ましく、操作入力装置１００は、操作部１４０の回転操作をより精度良く検出することができる。
【００６５】
次に、静電容量検出部について、図面を参照しつつ説明する。
図１０は、静電容量検出部に関する回路構成を例示する構成図である。
また、図１１は、静電容量検出部に関する回路の動作波形を表すタイミングチャートである。
【００６６】
本実施形態にかかる操作入力装置１００は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部を備える。静電容量検出部は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに電気信号（パルス信号）を送信し、受信電極１１３に誘起される電圧により静電容量を検出する。このような静電容量検出部に関する回路構成は、例えば図１０に表した如くである。
【００６７】
まず、静電容量検出部は、積分部２４０の積分値をリセットする。すなわち、受信電極１１３に受信された検出信号（静電容量）は、積分部２４０により積分されて制御部２１０へ出力されるため、静電容量検出部は、まず信号Ｓ１を「Ｌ、Ｈ、Ｌ」の順序で切り替えてスイッチ２５１により積分値をリセット（初期化）する。
【００６８】
続いて、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄにパルス信号を送信する際の動作を説明する。まず、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに「Ｈ」レベルの電圧が印加されているとき、すなわち送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに電圧が印加され、図１０に表したように電気力線が発生しているとき、スイッチ２５２は、図１１に表した信号Ｓ２により「Ｈ：ｏｎ」に切り替えられ、スイッチ２５３は、図１１に表した信号Ｓ３により「Ｌ：ｏｆｆ」に切り替えられる。そして、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄから送信され、受信電極１１３に受信されたそれぞれの検出信号は、増幅部２２０により増幅される。
【００６９】
ここで、増幅部２２０は、図１０に表したように、複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎおよび複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、・・・、ＳＷｎを有する。複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、・・・、ＳＷｎの「ｏｎ／ｏｆｆ」は、制御部２１０からの信号Ｓ４により切り替えられる。その結果、増幅部２２０における抵抗値は、制御部２１０からの信号Ｓ４により複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎが切り替えられ、あるいは組み合わされることにより増加したり減少したりする。これにより、本実施形態の静電容量検出部は、増幅部２２０の増幅率を増加させたり減少させたりして、適宜切り替えることができる。その後、積分部２４０は、増幅部２２０からの信号（増幅された静電容量）を積分する（図１１に表したタイミングＴ１〜Ｔ１６のうちの奇数タイミング）。
【００７０】
一方、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄから電気力線が発生していないとき、すなわち送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに電圧をかける信号が送信されていないとき（「Ｌ」レベル出力であり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄがＧＮＤ（接地）電位にあるとき）には、スイッチ２５２は信号Ｓ２により「Ｌ：ｏｆｆ」に切り替えられ、スイッチ２５３は信号Ｓ３により「Ｈ：ｏｎ」に切り替えられる。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄから「Ｌ」レベルの信号が送信され、受信電極１１３に受信されたそれぞれの検出信号は、増幅部２２０により増幅される。その後、反転部２３０は、増幅部２２０からの信号（増幅された静電容量）の極性を反転させる。続いて、積分部２４０は、反転部２３０により極性を反転された信号を積分する（図１１に表したタイミングＴ１〜Ｔ１６のうちの偶数タイミング）。
【００７１】
このような積分演算が所定回数（図１１に表した動作波形では８回）終了した場合には（図１１に表したタイミングＴ１７）、静電容量検出部は、その積分演算を終了させる。つまり、静電容量検出部は、信号Ｓ２および信号Ｓ３を「Ｌ：ｏｆｆ」にそれぞれ切り替える。積分演算が所定回数終了していない場合には、その積分演算は所定回数終了するまで繰り返される。以上の積分演算の繰り返しにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに出力された送信信号が、静電結合によって回転電極１２１を介して受信電極１１３に伝達され、その信号成分が積分部２４０の出力として現れる。
【００７２】
一方、受信電極１１３には送信信号以外のノイズ成分が入力される場合もあるが、ノイズ成分は不規則に変化するため、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの送信信号のタイミング、つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベルの信号を出力するタイミングおよび積分演算のタイミングと同期しない。よって、図１１に表したＴ１〜Ｔ１６のうちの奇数タイミングと偶数タイミングとで増幅信号の極性を反転させながら増幅信号を積分することで、ノイズ成分は相殺され、積分部２４０の出力として現れない。このようにして、積分部２４０により積分された積分値は、制御部２１０へ出力され、その制御部２１０によりＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換されて、静電容量値として判定される。
【００７３】
以上は、ひとつの送信電極と受信電極との組み合わせ条件における、静電容量の検出動作であり、容量測定の原理に相当するものである。しかし、回転検出のためには、複数の送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極との組み合わせにおける、複数の静電容量を検出する必要がある。そこで、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを切り替える際の静電容量検出部の動作について、以下図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
図１２は、静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための模式図である。
また、図１３は、静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための回路構成図である。
なお、図１３は、図１２に表した模式図を回路構成図として表したものである。
【００７５】
図１３に表したように、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ１〜Ｃ４）。これと同様に、回転電極１２１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ５）。図６に関して前述したように、操作部１４０の回転操作により回転電極１２１が回転すると、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の面積は変化する。そのため、操作部１４０の回転操作により回転電極１２１が回転すると、結合コンデンサＣ１〜Ｃ４の静電容量は変化する。更に具体的には、結合コンデンサＣ１〜Ｃ４の静電容量の総和は変化せず、それぞれの割合が変化する。一方、操作部１４０の回転操作に伴い回転電極１２１が回転しても、受信電極１１３に対向した部分の回転電極１２１の面積と、回転電極１２１と受信電極１１３との間の距離は略一定であるため、結合コンデンサＣ５の静電容量は変化しない。
【００７６】
ここで、本実施形態の静電容量検出部では、送信パルス信号である信号Ｓ２が、図１２および図１３に表したように、それぞれに抵抗を介して送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに印加される。このとき、それぞれの送信信号のラインにはスイッチ２５５ａ〜２５５ｄがＧＮＤに対して接続されており、これらのスイッチをオンにすることで、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄへの信号印加を無効にすることができる。つまり、スイッチ２５５ａ〜２５５ｄのいずれかひとつだけをオフ状態とし、それ以外をオン状態とすることで、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのいずれかひとつを静電容量の検出対象として選択する。
【００７７】
より具体的には、まず、送信電極１１５ａが静電容量の検出対象として選択されると、スイッチ２５５ａは、制御部２１０からの指令により「ｏｆｆ（非接続）」に切り替えられる。このとき、スイッチ２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄは、制御部２１０からの指令によりにより「ｏｎ（接続）」に切り替えられる。そのため、送信電極１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄとは接地され、それらの電位は接地電位となる。
【００７８】
続いて、送信電極１１５ｂが静電容量の検出対象として選択されると、スイッチ２５５ｂは、「ｏｆｆ（非接続）」に切り替えられる。このとき、スイッチ２５５ａ、２５５ｃ、２５５ｄは、「ｏｎ（接続）」に切り替えられる。そうすると、送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄは接地され、それらの電位は接地電位となる。以下同様にして、いずれかの送信電極が、静電容量の検出対象として順次選択される。
【００７９】
このように、本実施形態の静電容量検出部では、選択された送信電極以外の送信電極は接地される。これによれば、前述したように、受信電極１１３を有する受信回路は、一般的に、ノイズに対して敏感でありノイズを受けやすいが、本実施形態の受信電極１１３は、接地電位であってインピーダンスが受信電極１１３よりも低い送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄに挟まれているため、ノイズを受けにくい。すなわち、本実施形態の静電容量検出部は、受信電極１１３の外側を挟むように形成された送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄによりシールド効果を得ることができ、ノイズを抑制することができる。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、信号を安定化させることができる。
【００８０】
次に、操作部１４０の回転操作を検出する際の補正動作について、図面を参照しつつ説明する。
図１４は、操作部の回転操作を検出する際の補正動作の具体例を例示するフローチャートである。
また、図１５は、本具体例のゲイン調整サブルーチンを例示するフローチャートである。
【００８１】
まず、操作入力装置１００の動作がスタートすると（ステップＳ１０１）、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０３）。そして、静電容量検出部は、図１０および図１１に関して前述した如く、送信電極１１５ａと受信電極１１３との間の静電容量ａを検出し出力する（ステップＳ１０５）。
【００８２】
続いて、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｎ」に切り替え、スイッチ２５５ｂを「ｏｆｆ」に切り替えて、送信電極１１５ｂを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０７）。そして、静電容量検出部は、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量ｂを検出し出力する（ステップＳ１０９）。続いて、制御部２１０は、送信電極１１５ｃ、１１５ｄに関しても同様の動作を行い、静電容量検出部は、送信電極１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間の静電容量ｃ、ｄを検出し出力する（ステップＳ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１７）。
【００８３】
続いて、制御部２１０は、静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄの比率の変化に基づいて回転電極１２１の回転位置（θ＝Ａ）、すなわち操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）を決定する（ステップＳ１１９）。続いて、制御部２１０は、前回記憶された操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ’）と、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）と、が等しいか否かを判断する（ステップＳ１２１）。前回記憶された操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ’）と、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）と、が等しくない場合には（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０３）。
【００８４】
一方、前回記憶された操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ’）と、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）と、が等しい場合には（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、タイマのカウントを開始し（ステップＳ１２３）、そのタイマカウンタ（ｔｘ）が、所定時間（Ｘ）を経過したか否かを判断する（ステップＳ１２５）。そして、タイマカウンタ（ｔｘ）が、所定時間（Ｘ）を経過していない場合には（ステップＳ１２５：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０３）。
【００８５】
つまり、ステップＳ１２１、Ｓ１２３、Ｓ１２５では、所定時間の間、操作部１４０が操作されていないか否かを判断している。これは、操作部１４０が操作されていない状態、すなわち静電容量検出部により検出された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄが安定している状態で補正動作を行うことにより、その補正をより正確に行うためである。
【００８６】
続いて、制御部２１０は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１２７）。なお、図１４のステップＳ１２７に表した「ａ’」は、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、適宜設定された閾値と、を加算した値である。また、回転位置に対応して予め記憶された静電容量とは、例えば工場出荷時や使用開始時などの初期状態において、回転位置に対応して予め制御部２１０に記憶された静電容量である。これらは、後述する「ｂ’」、「ｃ’」、および「ｄ’」についても同様である。
【００８７】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下ではない場合、すなわち、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１２７：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。
【００８８】
ここで、本具体例のゲイン調整サブルーチンＳ２００について、図１５を参照しつつ説明する。まず、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作がスタートすると（ステップＳ２０１）、制御部２１０は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きいか、あるいは小さいかを判断する（ステップＳ２０３）。
【００８９】
静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合には（ステップＳ２０３：ａ＞ａ’）、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を所定量だけ減少させる。一方、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも小さい場合には（ステップＳ２０３：ａ＜ａ’）、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を所定量だけ増加させる。
【００９０】
続いて、図１４に表したフローチャートに戻って説明を続けると、制御部２１０は、再び、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１２７）。そして、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１２７：Ｎｏ）、制御部２１０は、再び、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。つまり、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下になるまで、ステップＳ１２７およびＳ２００の動作が繰り返される。
【００９１】
このように、本具体例のゲイン調整サブルーチンＳ２００では、増幅部２２０の増幅率は、段階的に増減される。これは、図９に関して前述したように、検出された静電容量が一定の角度範囲において飽和した場合などには、切り替えるべき増幅部２２０の増幅率を一回で決定することが困難となる場合があるためである。
【００９２】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下である場合には（ステップＳ１２７：Ｙｅｓ）、制御部２１０は、補正動作を行わず、静電容量ｂについてステップＳ１２７およびＳ２００と同様の動作を行う（ステップＳ１２９、Ｓ２００）。続いて、制御部２１０は、静電容量ｃ、ｄについてステップＳ１２７およびＳ２００と同様の動作を行い（ステップＳ１３１、Ｓ１３３、Ｓ２００）、ステップＳ１０１に戻る（ステップＳ１３５）。
【００９３】
本具体例の補正動作によれば、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を切り替えることにより、受信電極１１３から制御部２１０へ出力される静電容量の増幅率を増減させる。これによれば、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いたことにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率が初期状態からずれても、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【００９４】
また、本具体例の補正動作によれば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を個別的に補正を行う。すなわち、本具体例の補正動作によれば、制御部２１０により静電容量の検出対象として選択された送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄごとに補正を行う。そのため、特定の送信電極の上の絶縁体１６１に孔が開いた場合でも、その特定の送信電極と受信電極１１３との間の静電容量について個別的に補正を行い、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【００９５】
また、操作部１４０が操作されていない状態、すなわち静電容量検出部により検出された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄが安定している状態で補正動作を行うため、その補正をより正確に行うことができる。
【００９６】
図１６は、操作部の回転操作を検出する際の補正動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
まず、ステップＳ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３０５、Ｓ３０７、Ｓ３０９、Ｓ３１１、Ｓ３１３、Ｓ３１５、Ｓ３１７、Ｓ３１９の動作については、図１４に関して前述したステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１７、Ｓ１１９の動作と同様である。
【００９７】
続いて、制御部２１０は、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、適宜設定された基準位置０°であるか、あるいは基準位置から９０°回転した位置であるか、あるいは基準位置から１８０°回転した位置であるか、あるいは基準位置から２７０°回転した位置であるかを判断する（ステップＳ３２１）。
【００９８】
すなわち、ステップＳ３２１の動作では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値となる位置に、操作部１４０の回転位置があるか否かを判断している（図７参照）。これは、図７〜図９に関して前述したように、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値は、静電容量が最大値となる位置において最も大きくなるためである。つまり、操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置であるときに、その偏差を最も検出しやすく、補正をより正確に行うことができるためである。
【００９９】
そして、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれの回転位置でもない場合には（ステップＳ３２１：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ３０３）。
【０１００】
ここで、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、操作部１４０を回転操作するといわゆる「クリック感」が得られる。この「クリック感」が得られる回転角度は特に限定されるわけではないが、例えば約４５°間隔である。そして、例えば、使用者が「クリック感」の得られない回転角度で操作部１４０の回転操作を止めたとしても、操作部１４０は、止まった位置から「クリック感」の得られる隣接する回転位置まで回転する。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置である確率は比較的高い。
【０１０１】
一方、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置であって（ステップＳ３２１：Ｙｅｓ）、その回転位置が０°である場合には、制御部２１０は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３２３）。続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下ではない場合、すなわち、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ３２３：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。これらのステップＳ３２３およびステップＳ２００の動作については、図１４および図１５に関して前述した動作と同様である。
【０１０２】
続いて、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置である場合についても、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３２５、Ｓ３２７、Ｓ３２９）。そして、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下ではない場合には（ステップＳ３２５、Ｓ３２７、Ｓ３２９：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。そして、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいた補正動作が完了すると、ステップＳ３０１に戻る（ステップＳ３３１）。
【０１０３】
本具体例の補正動作によれば、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差を最も検出しやすい位置に、操作部１４０の回転位置があるときに、制御部２１０は、受信電極１１３から制御部２１０へ出力される静電容量の増幅率を増減させる。そのため、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。また、その他の効果についても、図１４および図１５に関して前述した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
なお、本具体例では、決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置であるときに、制御部２１０が補正動作を行う場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。例えば、操作部１４０が回転しているときであっても、制御部２１０が、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の最大値を保存する、いわゆる「ピークホールド」することにより、同様の補正動作を行うことができる。したがって、本具体例の補正動作は、操作部１４０が静止しているときにのみ行われるわけでない。
【０１０５】
また、ステップＳ３２１において判断する操作部１４０の回転位置（０°、９０°、１８０°、２７０°）は、これだけに限定されるわけではない。この回転位置は、基板１１０に設置する送信電極の設置数あるいは設置位置に応じて適宜変更可能である。より具体的には、ステップＳ３２１において判断する操作部１４０の回転位置は、複数の送信電極と、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値となる位置に設定されることが好ましい。これは、前述したように、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差を検出しやすくするためである。
【０１０６】
また、操作部１４０の「クリック感」が得られる回転角度の間隔は、前述した４５°に限定されるわけではなく、適宜変更可能である。但し、操作部１４０の「クリック感」が得られる回転位置は、複数の送信電極と、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値となる位置には少なくとも設定されることが好ましい。
【０１０７】
図１７は、操作部の回転操作を検出する際の補正動作のさらに他の具体例を例示するフローチャートである。
本具体例では、静電容量検出部により検出され出力された静電容量のいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合であって、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には、制御部２１０は、絶縁体１６１が薄化したと判断する。そして、操作部１４０が３６０°回転しなくとも、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を一括的に補正する。
【０１０８】
図１７を参照しつつ説明すると、まず、ステップＳ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０７、Ｓ４０９、Ｓ４１１、Ｓ４１３、Ｓ４１５、Ｓ４１７、Ｓ４１９の動作については、図１４に関して前述したステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１７、Ｓ１１９の動作と同様である。
【０１０９】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４２１）。静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれもが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくない場合には（ステップＳ４２１：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ４０３）。
【０１１０】
一方、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合には（ステップＳ４２１：Ｙｅｓ）、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、のそれぞれの偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４２３）。
【０１１１】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、のそれぞれの偏差の絶対値が閾値以下ではない場合、すなわち、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ４２３：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。一方、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、のそれぞれの偏差の絶対値が閾値以下である場合には（ステップＳ４２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に戻る（ステップＳ４２５）。
【０１１２】
本具体例の補正動作によれば、前述したように、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合であって、それぞれの偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には、制御部２１０は、絶縁体１６１が薄化したと判断する。そして、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を一括的にゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正する。
【０１１３】
そのため、例えば、使用者が操作部１４０をあまり回転させないことにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値とならない場合であっても、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。つまり、操作部１４０が３６０°回転しなくとも、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。これにより、より確実にあるいはより速やかに補正動作を行うことができる。
【０１１４】
また、本具体例の補正動作では、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を個別的ではなく一括的に補正する。そのため、より速やかに補正動作を行うことができる。
【０１１５】
次に、操作入力装置１００を備えた水栓装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１８は、本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示する斜視模式図である。
また、図１９は、本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示するブロック図である。
【０１１６】
図１８および図１９に表した水栓装置は、本実施形態にかかる操作入力装置１００と、モータ３１０と、水および湯を混合する混合弁３２０と、開閉弁としての機能を有する電磁弁（流調弁）３３０と、水栓本体３４０と、を備えている。
【０１１７】
制御部２１０は、受信電極１１３からの検出信号に基づいて、モータ３１０および電磁弁３３０の駆動を制御する。モータ３１０は、制御部２１０の指示に基づいて混合弁３２０を駆動し、設定された水温となるように水および湯を混合させる。一方、電磁弁３３０は、制御部２１０からの指示に基づいて弁の開閉駆動を行い、混合弁３２０から供給された水を水栓本体３４０へ通水したり止水したりする。すなわち、制御部２１０は、モータ３１０、混合弁３２０、および電磁弁３３０の駆動を制御することによって、水栓本体３４０から吐水される水の流量や温度の制御、および吐止水の制御を行う。なお、混合弁３２０から電磁弁３３０に供給され、水栓本体３４０から吐水される水は、冷水のみならず、加熱されたお湯、あるいは冷水とお湯との混合水も含むものとする。
【０１１８】
操作部１４０は、例えば洗面所やキッチンなどのカウンター３５０などに設けられる。使用者は、例えば、図１８に表した矢印Ｂのように、操作部１４０を回動させることにより、水栓本体３４０から吐水される水の温度などを調整することができる。また、図６〜図９に関して前述したように、操作入力装置１００が、操作部１４０の押下操作（押し込み操作）をさらに検出可能とされた場合には、図１８に表した矢印Ｃの方向に操作部１４０を短時間押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の吐止水を操作することができる。また、使用者は、例えば、吐止水を操作する場合よりも長い時間押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の流量などを調整することができる。
【０１１９】
なお、操作部１４０の押下操作および回転操作により操作できる吐水状態（吐止水、流量、および温度）は、これだけに限定されるわけではない。例えば、使用者が、吐止水を操作する場合よりも長い時間、図１８に表した矢印Ｃの方向に押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の温度を調整できてもよい。また、例えば、使用者が、図１８に表した矢印Ｂの方向に操作部１４０を回動させることにより、水栓本体３４０から吐水される水の流量を調整できてもよい。
【０１２０】
このように、操作部１４０をカウンター３５０に設けることによって、水栓本体３４０はすっきりとしたデザインを有することができる。さらに、操作部１４０の大きさを比較的自由に設定できるため、その大きさを使用者が操作し易い大きさに設定することができる。また、図１８に表したように、操作部１４０は水栓本体３４０に設けられてもよい。これによれば、使用者は、洗面所やキッチンなどのカウンター３５０の上面を広く利用することができる。さらに、カウンター３５０はすっきりとしたデザインを有することができる。
【０１２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いた場合、すなわち、絶縁体１６１が劣化した場合であっても、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。より具体的には、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を切り替えることにより、受信電極１１３から制御部２１０へ出力される静電容量の増幅率を増減させる。そのため、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができる。またさらに、絶縁体１６１が劣化した場合であっても、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができるため、操作入力装置１００の寿命をより向上させることができる。
【０１２２】
また、以上の説明では、絶縁体１６１に孔が開いた場合と、絶縁体１６１が薄化した場合と、が個別的に生じた場合を例に挙げて説明したが、絶縁体１６１に孔が開いた場合と、絶縁体１６１が薄化した場合と、が同時あるいは同時期に生ずる場合がある。この場合には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が、絶縁体１６１が薄化する前よりも増加しつつ、絶縁体１６１に孔が開いた部分の下の送信電極と受信電極１１３との間の静電容量のみが、孔が開く前よりも部分的に減少する。そのため、この場合であっても、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を一括的に補正しつつ、絶縁体１６１に孔が開いた部分の下の送信電極と受信電極１１３との間の静電容量を個別的に補正する。そのため、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【０１２３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、基板１１０や回転検出体１２０や押下検出体１３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１２４】
１００ 操作入力装置、 １１０ 基板、 １１３ 受信電極、 １１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ 送信電極、 １２０ 回転検出体、 １２１ 回転電極、 １２１ａ 中空円形部、 １２１ｂ 扇形部、 １２３ 突起部、 １２５ 鍔部、 １２７ 突出部、 １３０ 押下検出体、 １３３ 溝部、 １３５ 鍔部、 １４０ 操作部、 １５０ ケーシング、 １５１ 支持部、 １６１ 絶縁体、 １８１ 結合体、 １８３ 弾性体、 １８５ リング、 ２１０ 制御部、 ２２０ 増幅部、 ２３０ 反転部、 ２４０ 積分部、 ２５１、２５２、２５３、２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄ スイッチ、 ３１０ モータ、 ３２０ 混合弁、 ３３０ 電磁弁、 ３４０ 水栓本体、 ３５０ カウンター
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、操作入力装置および水栓装置に関し、具体的には静電容量方式の操作入力装置およびそれを用いた水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機器を多様に操作する入力装置として、回転や、押し込み、傾き等の複数の操作手段を備えた入力装置が多数実用化されている。小型化が要求される携帯機器における操作部や、片手でも容易に操作できることが要求される自動車のオーディオやエアコンの調整（操作）部などのように、ひとつの操作部に複数の入力機能を持たせるニーズは多い。また、吐水や湯温を電子制御する水栓装置の実用例はまだ少ないが、水栓装置には、汚れた手を洗ったり、歯磨きを行ったり、皿を洗う等の多様な用途があり、自動車の操作部などと同様に、片手でいろいろな操作ができる水栓の操作装置が望まれている。
【０００３】
このような入力装置の代表例として、例えば、回転の操作入力手段を備えたものがある。このような入力装置では、例えば、回転操作によってメニューやボリュームを選択する使い方がある。これを水栓装置に応用すれば、回転操作で水量や水温を選択する方法などが考えられる。
【０００４】
回転操作は、可変抵抗や、電気接点パターンと回転移動するブラシ電極、光学センサと回転スリット、ホールＩＣと回転移動する磁石、回転によって相互に位置関係が変化する電極の静電容量変化などにより検出される。そして、静電容量の変化により回転操作を検出する方法は、電気接点のような摺動部がなく非接触で行うことができるため、接触不良や接点の摩耗などが発生せず、信頼性が高い。また、静電容量の変化により回転操作を検出する方法では、光学センサやホールＩＣと比較して消費電力を低減しやすいなどの利点がある。
【０００５】
このとき、静電容量の変化により回転操作を検出する方法では、回転電極と固定電極との間の距離が変化することにより静電容量が変化するということが生じないようにする必要がある。これは、静電容量が変化すると、操作部の位置などを正確に検出することができないおそれがあるためである。また、このような検出方法では、回転電極と固定電極とが互いに接触することを抑制したり、回転電極の摺動性を向上させ、使い心地を向上させることが好ましい。
【０００６】
そこで、移動子電極（回転電極）と固定体電極（固定電極）との間にポリテトラフルオルエチレンを両電極に回転自在あるいは移動自在に設置した静電容量式エンコーダがある（特許文献１）。特許文献１に記載された静電容量式エンコーダによれば、摺動性が向上し、大きな負荷に対しても移動子電極と固定体電極の短絡が低減できる。また、静電容量が変化せず回転体の位置や回転速度が正確に検出できる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の記載された静電容量式エンコーダでは、ポリテトラフルオルエチレンの経年劣化やその経年劣化による電極間距離の変化などについてはあまり考慮されていない。ポリテトラフルオルエチレンが経年劣化したり、その経年劣化により電極間距離が変化すると、回転操作量に対する静電容量検出値が変化し、正確な回転操作量を検出できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−８６６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、電極間の静電容量が変化した場合でも、回転操作量を正確に検知することができる操作入力装置および水栓装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、回転軸を中心とした回転操作が可能な操作部と、前記回転操作に応じて回転し、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、前記回転電極と非接触かつ対向して配置され、前記回転軸を中心とした対称形状を有し複数に分割された第１の電極と、前記回転電極と非接触かつ対向して配置された第２の電極と、前記第１および第２の電極のいずれか一方にパルス信号を送信し、前記第１および第２の電極のいずれか他方に誘起される電圧により、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部と、前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の前記静電容量検出部からの静電容量の比率が変化することにより、前記回転操作に基づく前記操作部の回転位置を検出可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて、前記静電容量検出部により検出された静電容量を前記分割された第１の電極ごとに補正することを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、回転電極と、送信電極および受信電極と、の間の距離が変化した場合であっても、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。そのため、操作部の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができる。また、複数の送信電極ごとに静電容量の補正を行うことができるため、特定の送信電極と、回転電極と、の間の距離が変化した場合であっても対応することができる。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記第１の電極および前記第２の電極は、１つの基板上に形成され、前記回転電極は、前記基板との間に設けられた絶縁体を介して、前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、受信電極、送信電極、および回転電極の摩耗を抑制したり、受信電極および送信電極と、回転電極と、の間の距離を略一定に確保することができる。また、絶縁体に孔が開いた場合であっても、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。そのため、操作部の回転位置を正確に検出することができる。
【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を切り替えることを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、回転電極と、送信電極および受信電極と、の間の距離が変化した場合であっても、増幅率を切り替えることにより、操作部の回転位置を判断する静電容量を確実且つ容易に補正することができる。
【００１３】
また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記操作部が非回転状態であると判断すると、前記非回転状態のときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、操作部が操作されていない状態、すなわち静電容量検出手段により検出された静電容量が安定している状態で補正を行うため、その補正を正確に行うことができる。
【００１４】
また、第５の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記回転電極が、前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量が最大値となる回転位置にあると判断すると、前記最大値となる回転位置にあるときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、回転電極あるいは操作部の回転位置が、静電容量検出手段により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差を最も検出しやすい位置にあるときに、制御手段は補正を行う。そのため、制御手段は、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部の回転位置を正確に検出することができる。
【００１５】
また、第６の発明は、第３の発明において、前記制御部は、前記分割され第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量の少なくともいずれかが前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくなり、且つ、前記少なくともいずれかの静電容量と、前記予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が前記閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を一括して切り替える補正を行うことを特徴とする操作入力装置である。
この操作入力装置によれば、複数の送信電極のそれぞれと、受信電極と、の間の静電容量の少なくともいずれかが操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくなると、絶縁体が薄化したと判断し、速やかに補正を行う。そのため、操作部が３６０°回転しなくとも、制御手段は、操作部の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部の回転位置を正確に検出することができる。これにより、より確実にあるいはより速やかに補正を行うことができる。
【００１６】
また、第７の発明は、第１〜第６のいずれか１つの発明の操作入力装置と、給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁および前記給水流路に供給する水の流量を調整する流調弁の少なくともいずれかと、前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、を備え、前記制御部は、前記回転操作の検出に基づいて、前記混合弁および前記流調弁の少なくともいずれかの動作を制御することにより、前記水栓本体からの吐止水と前記温度と前記流量との少なくともいずれかを操作可能であることを特徴とする水栓装置である。
この水栓装置によれば、使用者は、操作入力装置に適宜設けられた操作部などを回転操作することにより、水栓本体から吐水される水の流量や温度などを調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の態様によれば、電極間の静電容量が変化した場合でも、回転操作量を正確に検知することができる操作入力装置および水栓装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる操作入力装置を表す分解模式図である。
【図２】本実施形態にかかる操作入力装置の内部構造を表す断面模式図である。
【図３】本実施形態の基板に形成された受信電極と、送信電極と、を表す平面模式図である。
【図４】本実施形態の回転検出体に形成された回転電極を表す平面模式図である。
【図５】基板と、回転検出体と、のそれぞれに形成された電極の配置関係について説明するための斜視模式図である。
【図６】本実施形態の基板近傍の詳細を表す拡大模式図である。
【図７】絶縁体が劣化する前の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【図８】絶縁体に孔が開いた場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【図９】絶縁体が全面に亘って略均一に薄化した場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【図１０】静電容量検出部に関する回路構成を例示する構成図である。
【図１１】静電容量検出部に関する回路の動作波形を表すタイミングチャートである。
【図１２】静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための模式図である。
【図１３】静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための回路構成図である。
【図１４】操作部の回転操作を検出する際の補正動作の具体例を例示するフローチャートである。
【図１５】本具体例のゲイン調整サブルーチンを例示するフローチャートである。
【図１６】操作部の回転操作を検出する際の補正動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
【図１７】操作部の回転操作を検出する際の補正動作のさらに他の具体例を例示するフローチャートである。
【図１８】本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示する斜視模式図である。
【図１９】本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる操作入力装置を表す分解模式図である。
また、図２は、本実施形態にかかる操作入力装置の内部構造を表す断面模式図である。
【００２０】
本実施形態にかかる操作入力装置１００は、固定電極を有する基板１１０と、回転電極１２１を有する回転検出体１２０と、回転操作が可能な操作部１４０と、を備える。固定電極は、図１に表したように、送信電極（第１の電極）１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極（第２の電極）１１３を有する。なお、図１に表した操作入力装置１００では、４つの送信電極が設けられているが、送信電極の設置数は、これだけに限定されるわけではない。
【００２１】
また、操作部１４０は、押下操作が可能とされてもよい。この場合には、図１に表したように、回転検出体１２０とは別体の押下検出体１３０が設けられる。但し、回転操作のみが可能とされた操作入力装置では、押下検出体１３０は、必ずしも回転検出体１２０とは別体として設けられる必要はなく、回転検出体１２０と一体的に形成されていてもよい。以下では、説明の便宜上、回転検出体１２０と押下検出体１３０とが、別体として形成された場合を例に挙げて説明する。
【００２２】
操作入力装置１００は、図２に表したように、ケーシング１５０をさらに備える。ケーシング１５０は、基板１１０と、回転検出体１２０と、押下検出体１３０と、操作部１４０の一部と、を内蔵する。
【００２３】
基板１１０の上面には、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されている。受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、は例えば銅などの金属により形成されており、導電性を有する。これらは、基板１１０の上面にそれぞれの電極形状の金属を貼り付ける構成でもよく、基板１１０が一般的なプリント基板であれば、通常の回路の配線パターンと同時に銅箔で形成しても良い。そして、基板１１０は、図２に表したように、ケーシング１５０の内部に設けられた支持部１５１により支持され固定されている。
【００２４】
回転検出体１２０の下面には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、に対向するように回転電極１２１が形成されている。回転検出体１２０は、例えば樹脂（絶縁体）などにより形成されている。回転電極１２１は、いわゆる「インサート成形」などにより形成され、その材料は、例えば銅などの金属である。そのため、回転電極１２１は、導電性を有する。なお、回転電極１２１は、例えばメッキ処理などの表面処理により形成されてもよい。また、回転検出体１２０は、筒形状を有しており、その内側には突起部１２３が形成されている。
【００２５】
押下検出体１３０は、回転検出体１２０と同様に、例えば樹脂などにより形成されている。また、押下検出体１３０の周縁部には、回転検出体１２０の突起部１２３と係合可能な溝部１３３が形成されている。
【００２６】
そして、押下検出体１３０の溝部１３３が設けられた部分の外径は、回転検出体１２０の突起部１２３が設けられた部分の内径よりも小さい。そのため、押下検出体１３０の溝部１３３と、回転検出体１２０の突起部１２３と、を係合させつつ、押下検出体１３０を回転検出体１２０に挿入させることができる。これにより、押下検出体１３０が回転軸Ａを中心として回転する場合には、回転検出体１２０は、溝部１３３と突起部１２３とがかみ合うことにより押下検出体１３０とともに回転する。一方、押下検出体１３０が回転軸Ａ方向に移動する場合には、回転検出体１２０は、溝部１３３と突起部１２３とが相対的にスライドすることにより押下検出体１３０とともには移動しない。なお、回転軸Ａは、回転検出体１２０と、押下検出体１３０と、操作部１４０と、が回転するときの中心軸であり、基板１１０の中心に一致する。
【００２７】
操作部１４０は、結合体１８１により押下検出体１３０に結合されている。そのため、図１に表した矢印Ｂのように、回転軸Ａを中心として操作部１４０を回転操作すると、押下検出体１３０は、操作部１４０とともに回転軸Ａを中心として回転する。つまり、回転軸Ａを中心として操作部１４０を回転操作すると、その回転力が押下検出体１３０を介して回転検出体１２０に伝達され、回転検出体１２０および回転電極１２１は、操作部１４０および押下検出体１３０とともに回転軸Ａを中心として回転する。また、図１に表した矢印Ｃのように、回転軸Ａ方向に操作部１４０を押下操作すると、押下検出体１３０は、操作部１４０とともに回転軸Ａ方向（矢印Ｃ方向）に移動する。また、操作部１４０は、図２に表したように、Ｏリング１８５を介してケーシング１５０に液密に取り付けられている。
【００２８】
回転検出体１２０は、図１に表したように、鍔部１２５を有する。これと同様に、押下検出体１３０は、鍔部１３５を有する。そして、回転検出体１２０の鍔部１２５と、押下検出体１３０の鍔部１３５と、の間には、図２に表したように、例えば「コイルばね」などのような弾性体１８３が設置されている。この弾性体１８３は、回転検出体１２０を基板１１０の方向に付勢し、押下検出体１３０を操作部１４０の方向に付勢している。
【００２９】
そのため、回転検出体１２０の下面に形成された回転電極１２１は、基板１１０の上面に形成された送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３の方向に付勢されている。その結果、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、は近接している。そして、後に詳述するように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は空間的に静電結合している。これと同様に、回転電極１２１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している。
【００３０】
次に、基板１１０と、回転検出体１２０と、のそれぞれに形成された電極の詳細および配置関係について、図面を参照しつつ説明する。
図３は、本実施形態の基板に形成された受信電極と、送信電極と、を表す平面模式図である。
また、図４は、本実施形態の回転検出体に形成された回転電極を表す平面模式図である。
なお、図３は、基板１１０を上方から眺めた平面模式図であり、図４は、回転検出体１２０を下方からそれぞれ眺めた平面模式図である。また、回転検出体１２０に形成された突起部１２３については、説明の便宜上、それぞれ適宜省略している。
【００３１】
図３に表したように、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、はこの順に基板１１０の内側から外側に向かって同心円状に形成されている。受信電極１１３は、中実円形状を有している。また、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、互いに複数に分割されており、回転軸Ａ（図１参照）を中心に対称となるように形成されている。なお、本実施形態の送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、扇形状を有しているが、これだけに限定されず、例えば、回転方向に従って面積が順次増加するパターンと、順次減少するパターンと、を有する形状であってもよい。また、送信電極の設置数は、図１に関して前述したように、４つに限定されるわけではない。
【００３２】
回転電極１２１は、図４に表したように、回転軸Ａ（図１参照）を中心に非対称となるように形成されている。より具体的には、回転電極１２１は、中空円形部１２１ａと、扇形部１２１ｂと、を有する。そして、中空円形部１２１ａと、扇形部１２１ｂと、の中心は、回転軸Ａに一致している。
【００３３】
図５は、基板と、回転検出体と、のそれぞれに形成された電極の配置関係について説明するための斜視模式図である。
なお、回転検出体１２０については、説明の便宜上、回転電極１２１のみを表している。
【００３４】
回転電極１２１の中空円形部１２１ａの内径は、受信電極１１３の外径よりも小さい。また、回転電極１２１の中空円形部１２１ａの外径は、受信電極１１３の外径あるいは送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの内径と同等である。また、回転電極１２１の扇形部１２１ｂの外径は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの外径と同等である。そのため、回転電極１２１の中空円形部１２１ａは、受信電極１１３の外周部の領域に対向するように配置されている。一方、回転電極１２１の扇形部１２１ｂは、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに対向するように配置されている。
【００３５】
次に、操作部１４０の回転操作の検出について、図面を参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態の基板近傍の詳細を表す拡大模式図である。
また、図７は、絶縁体が劣化する前の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
また、図８は、絶縁体に孔が開いた場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。 また、図９は、絶縁体が全面に亘って略均一に薄化した場合の静電容量出力の一例を表すグラフ図である。
【００３６】
図６に表したように、基板１１０と、回転検出体１２０と、の間には、絶縁体１６１が設置されている。この絶縁体１６１は、受信電極１１３、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、および回転電極１２１の摩耗を抑制する機能や、回転検出体１２０の摺動抵抗を適宜調整する機能や、受信電極１１３および送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、の間の距離を略一定に確保する機能などを有する。絶縁体１６１は、例えばセラミックや樹脂などにより形成され、フィルム状やシート状やプレート状を有している。
【００３７】
回転検出体１２０の下面の外周部には、図６に表したように、絶縁体１６１および基板１１０に向かって突出した突出部１２７が設けられている。突出部１２７は、例えば、回転検出体１２０の形成と同時に形成され、絶縁体１６１と同様にセラミックや樹脂などにより形成されている。回転検出体１２０は、図２に関して前述したように、弾性体１８３により基板１１０の方向に付勢されている。そのため、回転検出体１２０の突出部１２７は、絶縁体１６１に押し付けられている。これに伴い、絶縁体１６１は、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、に押し付けられている。
【００３８】
つまり、突出部１２７および回転電極１２１は、絶縁体１６１を介して、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、の方向に付勢されている。したがって、使用者などが操作部１４０を回転操作すると、突出部１２７は、絶縁体１６１に押し付けられつつ、回転電極１２１は、図５に表した矢印Ｆのように、絶縁体１６１の上を回転する。そのため、絶縁体１６１は、突出部１２７がより円滑に回転できるように、滑らかな表面を有することがより好ましい。
【００３９】
また、回転検出体１２０の下面の外周部に突出部１２７が設けられていることにより、絶縁体１６１が摩耗し消失することを抑制することができる。つまり、絶縁体１６１と当接している部分は、突出部１２７であるため、絶縁体１６１は、突出部１２７と当接している部分が主として摩耗し薄化する。そのため、絶縁体１６１が略全面にわたって摩耗し、消失することを抑制することができる。なお、突出部１２７の高さは、絶縁体１６１の厚さよりも小さいことが好ましい。これによれば、突出部１２７と当接した絶縁体１６１の部分は、摩耗により薄化した場合であっても、その厚さから突出部１２７の高さを引いた分の厚さを確保される。
【００４０】
ここで、図１および図２に関して前述したように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は絶縁体１６１を介して空間的に静電結合している。そのため、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに交流電圧をそれぞれ出力すると、それぞれの出力は、図６に表した二点鎖線Ｅのように、回転電極１２１を介して受信電極１１３に入力される。そして、受信電極１１３に入力された電荷量を測定することにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を検出することができる。なお、この検出動作は、後に詳述する静電容量検出部により行われる。
【００４１】
ここで、静電容量は、一般的に、一対の電極間の面積および電極間に存在する誘電体の誘電率に比例し、電極間の距離に反比例する。本実施形態にかかる操作入力装置１００では、回転電極１２１は、絶縁体１６１を介して、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、の方向に付勢されている。そのため、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離は、絶縁体１６１が薄化する前では略一定である。つまり、絶縁体１６１が薄化する前では、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、は絶縁体１６１の厚さおよび突出部１２７の高さの分だけ離間している。また、絶縁体１６１に孔が開いていない状態では、絶縁体１６１の誘電率は略一定である。
【００４２】
したがって、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いたりする前、すなわち、絶縁体１６１が劣化する前では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積に比例する。これは、受信電極１１３に対向する回転電極１２１の中空円形部１２１ａの面積が、回転電極１２１がどの角度に回転した場合であっても略一定であるため、受信電極１１３と回転電極１２１との間の静電容量が略一定となることによる。そのため、回転電極１２１が回転すると、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積が変化する。これに伴い、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、図７に表したように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の扇形部１２１ｂの面積比率に応じて変化する。
【００４３】
これによれば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄからそれぞれ出力され受信電極１１３に入力された電荷量をそれぞれ測定することにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率を検出することができる。そして、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出することができる。すなわち、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転操作を検出することができる。
【００４４】
図７を参照しつつ、より具体的に説明すると、例えば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の最大値が「１００」であり、その最小値が「０」であるとする。このとき、例えば、送信電極１１５ａと受信電極１１３との間の静電容量が「１００」であり、送信電極１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間のそれぞれの静電容量が「０」である場合には、操作部１４０の回転位置は、適宜設定された基準位置（０°）から９０°回転した位置であると検出される。また、あるいは、送信電極１１５ａ、１１５ｂと受信電極１１３との間のそれぞれの静電容量が「５０」であり、送信電極１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間のそれぞれの静電容量が「０」である場合には、操作部１４０の回転位置は、適宜設定された基準位置（０°）から１３５°回転した位置であると検出される。このようにして、それぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出することができる。
【００４５】
ここで、例えば、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開いた場合には、図８に表したように、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量のみが、絶縁体１６１に孔が開く前よりも減少する。より具体的には、図８に表したように、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量の最大値（１００）が最も減少する。一方、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量の最小値（０）は減少しない。そして、孔が開いたことにより減少した静電容量の最大値と最小値との中間の静電容量は、その減少した最大値と最小値とを結んだ直線上の値となる。
【００４６】
これは、受信電極１１３と送信電極１１５ｂとの間に存在する誘電体の誘電率が変化するためである。より具体的には、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開いたことにより、受信電極１１３と送信電極１１５ｂとの間の誘電体が、絶縁体１６１よりも誘電率が小さい空気に置換されるためである。
【００４７】
このように、例えば、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開くことにより、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量のみが、孔が開く前よりも減少すると、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができないおそれがある。これは、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出するためである。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率が、例えば工場出荷時や使用開始時などの初期状態の比率からずれると、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができないおそれがある。
【００４８】
なお、図８に関しては、送信電極１１５ｂの上の部分の絶縁体１６１に孔が開いた場合を例に挙げて説明したが、これは、送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄの上のそれぞれの部分の絶縁体１６１に孔が開いた場合でも同様である。
【００４９】
そこで、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量が、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも減少し、その偏差に応じて、検出された静電容量を補正する。より具体的には、例えば、偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、図８に表した矢印のように、その減少した状態で出力された静電容量のみを補正し増加させる。その補正動作については、後に詳述する。
【００５０】
また、例えば、回転検出体１２０の突出部１２７に当接した部分の絶縁体１６１が略均一に薄化した場合には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、絶縁体１６１が薄化する前よりも増加する。より具体的には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間の静電容量の最大値（１００）が最も増加する。一方、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間の静電容量の最小値（０）は減少しない。但し、静電容量検出部の性能によっては、図９に表したように、検出された静電容量は、一定の角度範囲において飽和する場合もある。そして、絶縁体１６１が薄化したことにより増加した静電容量の最大値と最小値との中間の静電容量は、その増加した最大値と最小値とを結んだ直線上の値となる。
【００５１】
これは、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が変化したためである。より具体的には、回転検出体１２０の突出部１２７に当接した部分の絶縁体１６１が略均一に薄化したことにより、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が略均一に小さくなったためである。
【００５２】
なお、このようなことは、図６に表したように、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられた場合に生じやすい。すなわち、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられていない場合には、回転検出体１２０の下面および回転電極１２１が絶縁体１６１に接触することになるが、回転検出体１２０の下面と回転電極１２１とを同一面に形成することは一般的に困難である。そのため、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられていない場合には、回転検出体１２０の下面および回転電極１２１は、絶縁体１６１に片当たりするおそれがある。そうすると、絶縁体１６１は部分的に薄化し、略均一に薄化することは少ない。そのため、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が略均一に小さくなることは少ない。
【００５３】
これに対して、回転検出体１２０の下面に突出部１２７が設けられた場合には、前述したように、絶縁体１６１と当接している部分は、突出部１２７であるため、絶縁体１６１は、突出部１２７と当接している部分が主として摩耗し薄化する。そのため、突出部１２７が絶縁体１６１に片当たりするおそれは少なく、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が略均一に小さくなりやすい。
【００５４】
このように、回転検出体１２０の突出部１２７に当接した部分の絶縁体１６１が略均一に薄化することにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が、絶縁体１６１が薄化する前よりも増加すると、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができないおそれがある。これは、図８に関して前述したように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転位置を検出するためである。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率が、例えば工場出荷時や使用開始時などの初期状態の比率からずれると、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができないおそれがある。
【００５５】
そこで、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量が、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも増加し、その偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、図９に表した矢印のように、その出力された静電容量を全て一括して補正し減少させる。その補正動作については、後に詳述する。
【００５６】
本実施形態にかかる操作入力装置１００によれば、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いた場合、すなわち、絶縁体１６１が劣化した場合であっても、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。そのため、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができる。
【００５７】
以上の説明では、基板１１０と回転検出体１２０との間に、絶縁体１６１が設置されている場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。例えば、絶縁体１６１の代替として、ケーシング１５０の内部において、支持部１５１（図２参照）と同様の図示しないストッパが基板１１０と回転検出体１２０との間に設けられていてもよい。そして、回転検出体１２０は、その図示しないストッパに支持されていてもよい。これによれば、絶縁体１６１が設置された場合と同様に、受信電極１１３および送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、の間の距離を略一定に確保する効果や、回転検出体１２０の摺動抵抗を適宜調整する効果などを得ることができる。
【００５８】
そして、この場合であっても、図示しないストッパが回転検出体１２０と摩耗することにより削れた場合には、絶縁体１６１が設置された場合と同様に、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量は、図示しないストッパが削れる前よりも増加する。これは、図９に関して前述したように、回転電極１２１と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄおよび受信電極１１３と、の間の距離が、略均一に小さくなるためである。したがって、例えば、絶縁体１６１の代替として、図示しないストッパが基板１１０と回転検出体１２０との間に設けられた場合でも、補正動作を行うことにより、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【００５９】
また、以上の説明では、基板１１０の上面において、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されている場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。例えば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されていてもよい。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄが、基板１１０の上面の中央部に配置され、中空円形状の受信電極１１３が、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの周囲に配置されていてもよい。この場合であっても、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転操作を検出することができる。
【００６０】
あるいは、１つの送信電極（第２の電極）が基板１１０の上面の中央部に配置され、複数の受信電極（第１の電極）が１つの送信電極の周囲に配置されていてもよい。つまり、例えば、図３に表した受信電極１１３の位置に１つの送信電極が配置され、図３に表した送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの位置に複数の受信電極がそれぞれ配置されていてもよい。この場合であっても、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、１つの送信電極と、複数の受信電極と、の間のそれぞれの静電容量の比率の変化を検出することにより、操作部１４０の回転操作を検出することができる。
【００６１】
但し、図３に表したように、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、はこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成されていることがより好ましい。これは、受信電極１１３を有する受信回路は、一般的に、ノイズに対して敏感でありノイズを受けやすいが、本実施形態の受信電極１１３は、後述するように、接地電位であってインピーダンスが受信電極１１３よりも低い送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに挟まれているため、ノイズを受けにくいためである。すなわち、受信電極１１３と、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、がこの順に内側から外側に向かって同心円状に形成された場合には、静電容量検出部は、受信電極１１３の外側を挟むように形成された送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄによりシールド効果を得ることができ、ノイズを抑制することができる。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、信号を安定化させることができる。また、受信電極１１３を有する受信回路のシールドを行う特別な部品などは不要であるため、静電容量検出部に関する回路を小型化することができ、操作入力装置１００を小型化することができる。
【００６２】
また、以上の説明では、操作入力装置１００は、操作部１４０の回転操作を検出する場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。操作入力装置１００は、操作部１４０の押下操作（押し込み操作）をさらに検出可能とされてもよい。この場合には、例えば、受信電極１１３は中空形状に形成され、その中空部であって基板１１０の上面に、中実円形状の押下送信電極が形成される。一方、押下検出体１３０の下面には、押下送信電極と、受信電極１１３と、に対向するように押下電極が形成される。
【００６３】
そうすると、押下送信電極と、押下電極と、は絶縁体１６１および絶縁体１６１と押下電極との離間距離の空気層を介して空間的に静電結合する。これと同様に、押下電極と、受信電極１１３と、は絶縁体１６１および絶縁体１６１と押下電極との離間距離の空気層を介して空間的に静電結合する。ここで、使用者などが操作部１４０を押下操作すると、押下送信電極と、受信電極１１３と、の間の静電容量は押下操作前よりも大きくなる。これによれば、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、押下送信電極と、受信電極１１３と、の間の静電容量の大きさの変化を検出することにより、操作部１４０の押下操作をさらに検出することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄは、基板１１０の外周部に形成されているため、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの面積をより広く確保することができる。回転操作の検出には、押下操作の検出と比較してより多くの信号量（情報量）が必要である。これは、押下操作の検出では、静電容量の大きさの変化、つまり単なる大小判定で検出するのに対し、回転操作の検出では、静電容量の比率の変化を検出して回転電極１２１の角度（回転位置）を段階的、または連続的（アナログ的）に検出するためである。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００のように、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを基板１１０の外周部に形成して、半径を大きくして面積を増やすことがより好ましく、操作入力装置１００は、操作部１４０の回転操作をより精度良く検出することができる。
【００６５】
次に、静電容量検出部について、図面を参照しつつ説明する。
図１０は、静電容量検出部に関する回路構成を例示する構成図である。
また、図１１は、静電容量検出部に関する回路の動作波形を表すタイミングチャートである。
【００６６】
本実施形態にかかる操作入力装置１００は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部を備える。静電容量検出部は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに電気信号（パルス信号）を送信し、受信電極１１３に誘起される電圧により静電容量を検出する。このような静電容量検出部に関する回路構成は、例えば図１０に表した如くである。
【００６７】
まず、静電容量検出部は、積分部２４０の積分値をリセットする。すなわち、受信電極１１３に受信された検出信号（静電容量）は、積分部２４０により積分されて制御部２１０へ出力されるため、静電容量検出部は、まず信号Ｓ１を「Ｌ、Ｈ、Ｌ」の順序で切り替えてスイッチ２５１により積分値をリセット（初期化）する。
【００６８】
続いて、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄにパルス信号を送信する際の動作を説明する。まず、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに「Ｈ」レベルの電圧が印加されているとき、すなわち送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに電圧が印加され、図１０に表したように電気力線が発生しているとき、スイッチ２５２は、図１１に表した信号Ｓ２により「Ｈ：ｏｎ」に切り替えられ、スイッチ２５３は、図１１に表した信号Ｓ３により「Ｌ：ｏｆｆ」に切り替えられる。そして、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄから送信され、受信電極１１３に受信されたそれぞれの検出信号は、増幅部２２０により増幅される。
【００６９】
ここで、増幅部２２０は、図１０に表したように、複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎおよび複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、・・・、ＳＷｎを有する。複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、・・・、ＳＷｎの「ｏｎ／ｏｆｆ」は、制御部２１０からの信号Ｓ４により切り替えられる。その結果、増幅部２２０における抵抗値は、制御部２１０からの信号Ｓ４により複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎが切り替えられ、あるいは組み合わされることにより増加したり減少したりする。これにより、本実施形態の静電容量検出部は、増幅部２２０の増幅率を増加させたり減少させたりして、適宜切り替えることができる。その後、積分部２４０は、増幅部２２０からの信号（増幅された静電容量）を積分する（図１１に表したタイミングＴ１〜Ｔ１６のうちの奇数タイミング）。
【００７０】
一方、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄから電気力線が発生していないとき、すなわち送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに電圧をかける信号が送信されていないとき（「Ｌ」レベル出力であり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄがＧＮＤ（接地）電位にあるとき）には、スイッチ２５２は信号Ｓ２により「Ｌ：ｏｆｆ」に切り替えられ、スイッチ２５３は信号Ｓ３により「Ｈ：ｏｎ」に切り替えられる。つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄから「Ｌ」レベルの信号が送信され、受信電極１１３に受信されたそれぞれの検出信号は、増幅部２２０により増幅される。その後、反転部２３０は、増幅部２２０からの信号（増幅された静電容量）の極性を反転させる。続いて、積分部２４０は、反転部２３０により極性を反転された信号を積分する（図１１に表したタイミングＴ１〜Ｔ１６のうちの偶数タイミング）。
【００７１】
このような積分演算が所定回数（図１１に表した動作波形では８回）終了した場合には（図１１に表したタイミングＴ１７）、静電容量検出部は、その積分演算を終了させる。つまり、静電容量検出部は、信号Ｓ２および信号Ｓ３を「Ｌ：ｏｆｆ」にそれぞれ切り替える。積分演算が所定回数終了していない場合には、その積分演算は所定回数終了するまで繰り返される。以上の積分演算の繰り返しにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに出力された送信信号が、静電結合によって回転電極１２１を介して受信電極１１３に伝達され、その信号成分が積分部２４０の出力として現れる。
【００７２】
一方、受信電極１１３には送信信号以外のノイズ成分が入力される場合もあるが、ノイズ成分は不規則に変化するため、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの送信信号のタイミング、つまり、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベルの信号を出力するタイミングおよび積分演算のタイミングと同期しない。よって、図１１に表したＴ１〜Ｔ１６のうちの奇数タイミングと偶数タイミングとで増幅信号の極性を反転させながら増幅信号を積分することで、ノイズ成分は相殺され、積分部２４０の出力として現れない。このようにして、積分部２４０により積分された積分値は、制御部２１０へ出力され、その制御部２１０によりＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換されて、静電容量値として判定される。
【００７３】
以上は、ひとつの送信電極と受信電極との組み合わせ条件における、静電容量の検出動作であり、容量測定の原理に相当するものである。しかし、回転検出のためには、複数の送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと受信電極との組み合わせにおける、複数の静電容量を検出する必要がある。そこで、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを切り替える際の静電容量検出部の動作について、以下図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
図１２は、静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための模式図である。
また、図１３は、静電容量検出部に関する回路における送信電極の接続を説明するための回路構成図である。
なお、図１３は、図１２に表した模式図を回路構成図として表したものである。
【００７５】
図１３に表したように、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、回転電極１２１と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ１〜Ｃ４）。これと同様に、回転電極１２１と、受信電極１１３と、は空間的に静電結合している（結合コンデンサＣ５）。図６に関して前述したように、操作部１４０の回転操作により回転電極１２１が回転すると、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのそれぞれに対向する回転電極１２１の面積は変化する。そのため、操作部１４０の回転操作により回転電極１２１が回転すると、結合コンデンサＣ１〜Ｃ４の静電容量は変化する。更に具体的には、結合コンデンサＣ１〜Ｃ４の静電容量の総和は変化せず、それぞれの割合が変化する。一方、操作部１４０の回転操作に伴い回転電極１２１が回転しても、受信電極１１３に対向した部分の回転電極１２１の面積と、回転電極１２１と受信電極１１３との間の距離は略一定であるため、結合コンデンサＣ５の静電容量は変化しない。
【００７６】
ここで、本実施形態の静電容量検出部では、送信パルス信号である信号Ｓ２が、図１２および図１３に表したように、それぞれに抵抗を介して送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄに印加される。このとき、それぞれの送信信号のラインにはスイッチ２５５ａ〜２５５ｄがＧＮＤに対して接続されており、これらのスイッチをオンにすることで、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄへの信号印加を無効にすることができる。つまり、スイッチ２５５ａ〜２５５ｄのいずれかひとつだけをオフ状態とし、それ以外をオン状態とすることで、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄのいずれかひとつを静電容量の検出対象として選択する。
【００７７】
より具体的には、まず、送信電極１１５ａが静電容量の検出対象として選択されると、スイッチ２５５ａは、制御部２１０からの指令により「ｏｆｆ（非接続）」に切り替えられる。このとき、スイッチ２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄは、制御部２１０からの指令によりにより「ｏｎ（接続）」に切り替えられる。そのため、送信電極１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄとは接地され、それらの電位は接地電位となる。
【００７８】
続いて、送信電極１１５ｂが静電容量の検出対象として選択されると、スイッチ２５５ｂは、「ｏｆｆ（非接続）」に切り替えられる。このとき、スイッチ２５５ａ、２５５ｃ、２５５ｄは、「ｏｎ（接続）」に切り替えられる。そうすると、送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄは接地され、それらの電位は接地電位となる。以下同様にして、いずれかの送信電極が、静電容量の検出対象として順次選択される。
【００７９】
このように、本実施形態の静電容量検出部では、選択された送信電極以外の送信電極は接地される。これによれば、前述したように、受信電極１１３を有する受信回路は、一般的に、ノイズに対して敏感でありノイズを受けやすいが、本実施形態の受信電極１１３は、接地電位であってインピーダンスが受信電極１１３よりも低い送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄに挟まれているため、ノイズを受けにくい。すなわち、本実施形態の静電容量検出部は、受信電極１１３の外側を挟むように形成された送信電極１１５ａ、１１５ｃ、１１５ｄによりシールド効果を得ることができ、ノイズを抑制することができる。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００は、信号を安定化させることができる。
【００８０】
次に、操作部１４０の回転操作を検出する際の補正動作について、図面を参照しつつ説明する。
図１４は、操作部の回転操作を検出する際の補正動作の具体例を例示するフローチャートである。
また、図１５は、本具体例のゲイン調整サブルーチンを例示するフローチャートである。
【００８１】
まず、操作入力装置１００の動作がスタートすると（ステップＳ１０１）、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０３）。そして、静電容量検出部は、図１０および図１１に関して前述した如く、送信電極１１５ａと受信電極１１３との間の静電容量ａを検出し出力する（ステップＳ１０５）。
【００８２】
続いて、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｎ」に切り替え、スイッチ２５５ｂを「ｏｆｆ」に切り替えて、送信電極１１５ｂを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０７）。そして、静電容量検出部は、送信電極１１５ｂと受信電極１１３との間の静電容量ｂを検出し出力する（ステップＳ１０９）。続いて、制御部２１０は、送信電極１１５ｃ、１１５ｄに関しても同様の動作を行い、静電容量検出部は、送信電極１１５ｃ、１１５ｄと受信電極１１３との間の静電容量ｃ、ｄを検出し出力する（ステップＳ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１７）。
【００８３】
続いて、制御部２１０は、静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄの比率の変化に基づいて回転電極１２１の回転位置（θ＝Ａ）、すなわち操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）を決定する（ステップＳ１１９）。続いて、制御部２１０は、前回記憶された操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ’）と、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）と、が等しいか否かを判断する（ステップＳ１２１）。前回記憶された操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ’）と、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）と、が等しくない場合には（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０３）。
【００８４】
一方、前回記憶された操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ’）と、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）と、が等しい場合には（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、タイマのカウントを開始し（ステップＳ１２３）、そのタイマカウンタ（ｔｘ）が、所定時間（Ｘ）を経過したか否かを判断する（ステップＳ１２５）。そして、タイマカウンタ（ｔｘ）が、所定時間（Ｘ）を経過していない場合には（ステップＳ１２５：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ１０３）。
【００８５】
つまり、ステップＳ１２１、Ｓ１２３、Ｓ１２５では、所定時間の間、操作部１４０が操作されていないか否かを判断している。これは、操作部１４０が操作されていない状態、すなわち静電容量検出部により検出された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄが安定している状態で補正動作を行うことにより、その補正をより正確に行うためである。
【００８６】
続いて、制御部２１０は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１２７）。なお、図１４のステップＳ１２７に表した「ａ’」は、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、適宜設定された閾値と、を加算した値である。また、回転位置に対応して予め記憶された静電容量とは、例えば工場出荷時や使用開始時などの初期状態において、回転位置に対応して予め制御部２１０に記憶された静電容量である。これらは、後述する「ｂ’」、「ｃ’」、および「ｄ’」についても同様である。
【００８７】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下ではない場合、すなわち、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１２７：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。
【００８８】
ここで、本具体例のゲイン調整サブルーチンＳ２００について、図１５を参照しつつ説明する。まず、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作がスタートすると（ステップＳ２０１）、制御部２１０は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きいか、あるいは小さいかを判断する（ステップＳ２０３）。
【００８９】
静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合には（ステップＳ２０３：ａ＞ａ’）、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を所定量だけ減少させる。一方、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも小さい場合には（ステップＳ２０３：ａ＜ａ’）、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を所定量だけ増加させる。
【００９０】
続いて、図１４に表したフローチャートに戻って説明を続けると、制御部２１０は、再び、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１２７）。そして、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ１２７：Ｎｏ）、制御部２１０は、再び、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。つまり、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下になるまで、ステップＳ１２７およびＳ２００の動作が繰り返される。
【００９１】
このように、本具体例のゲイン調整サブルーチンＳ２００では、増幅部２２０の増幅率は、段階的に増減される。これは、図９に関して前述したように、検出された静電容量が一定の角度範囲において飽和した場合などには、切り替えるべき増幅部２２０の増幅率を一回で決定することが困難となる場合があるためである。
【００９２】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下である場合には（ステップＳ１２７：Ｙｅｓ）、制御部２１０は、補正動作を行わず、静電容量ｂについてステップＳ１２７およびＳ２００と同様の動作を行う（ステップＳ１２９、Ｓ２００）。続いて、制御部２１０は、静電容量ｃ、ｄについてステップＳ１２７およびＳ２００と同様の動作を行い（ステップＳ１３１、Ｓ１３３、Ｓ２００）、ステップＳ１０１に戻る（ステップＳ１３５）。
【００９３】
本具体例の補正動作によれば、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を切り替えることにより、受信電極１１３から制御部２１０へ出力される静電容量の増幅率を増減させる。これによれば、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いたことにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の比率が初期状態からずれても、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【００９４】
また、本具体例の補正動作によれば、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を個別的に補正を行う。すなわち、本具体例の補正動作によれば、制御部２１０により静電容量の検出対象として選択された送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄごとに補正を行う。そのため、特定の送信電極の上の絶縁体１６１に孔が開いた場合でも、その特定の送信電極と受信電極１１３との間の静電容量について個別的に補正を行い、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【００９５】
また、操作部１４０が操作されていない状態、すなわち静電容量検出部により検出された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄが安定している状態で補正動作を行うため、その補正をより正確に行うことができる。
【００９６】
図１６は、操作部の回転操作を検出する際の補正動作の他の具体例を例示するフローチャートである。
まず、ステップＳ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３０５、Ｓ３０７、Ｓ３０９、Ｓ３１１、Ｓ３１３、Ｓ３１５、Ｓ３１７、Ｓ３１９の動作については、図１４に関して前述したステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１７、Ｓ１１９の動作と同様である。
【００９７】
続いて、制御部２１０は、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、適宜設定された基準位置０°であるか、あるいは基準位置から９０°回転した位置であるか、あるいは基準位置から１８０°回転した位置であるか、あるいは基準位置から２７０°回転した位置であるかを判断する（ステップＳ３２１）。
【００９８】
すなわち、ステップＳ３２１の動作では、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値となる位置に、操作部１４０の回転位置があるか否かを判断している（図７参照）。これは、図７〜図９に関して前述したように、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値は、静電容量が最大値となる位置において最も大きくなるためである。つまり、操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置であるときに、その偏差を最も検出しやすく、補正をより正確に行うことができるためである。
【００９９】
そして、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれの回転位置でもない場合には（ステップＳ３２１：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ３０３）。
【０１００】
ここで、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、操作部１４０を回転操作するといわゆる「クリック感」が得られる。この「クリック感」が得られる回転角度は特に限定されるわけではないが、例えば約４５°間隔である。そして、例えば、使用者が「クリック感」の得られない回転角度で操作部１４０の回転操作を止めたとしても、操作部１４０は、止まった位置から「クリック感」の得られる隣接する回転位置まで回転する。そのため、本実施形態にかかる操作入力装置１００では、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置である確率は比較的高い。
【０１０１】
一方、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置であって（ステップＳ３２１：Ｙｅｓ）、その回転位置が０°である場合には、制御部２１０は、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３２３）。続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下ではない場合、すなわち、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ３２３：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。これらのステップＳ３２３およびステップＳ２００の動作については、図１４および図１５に関して前述した動作と同様である。
【０１０２】
続いて、今回決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置である場合についても、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３２５、Ｓ３２７、Ｓ３２９）。そして、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値以下ではない場合には（ステップＳ３２５、Ｓ３２７、Ｓ３２９：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。そして、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいた補正動作が完了すると、ステップＳ３０１に戻る（ステップＳ３３１）。
【０１０３】
本具体例の補正動作によれば、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差を最も検出しやすい位置に、操作部１４０の回転位置があるときに、制御部２１０は、受信電極１１３から制御部２１０へ出力される静電容量の増幅率を増減させる。そのため、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。また、その他の効果についても、図１４および図１５に関して前述した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
なお、本具体例では、決定した操作部１４０の回転位置（θ＝Ａ）が、０°、９０°、１８０°、および２７０°のいずれかの回転位置であるときに、制御部２１０が補正動作を行う場合を例に挙げて説明したが、これだけに限定されるわけではない。例えば、操作部１４０が回転しているときであっても、制御部２１０が、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量の最大値を保存する、いわゆる「ピークホールド」することにより、同様の補正動作を行うことができる。したがって、本具体例の補正動作は、操作部１４０が静止しているときにのみ行われるわけでない。
【０１０５】
また、ステップＳ３２１において判断する操作部１４０の回転位置（０°、９０°、１８０°、２７０°）は、これだけに限定されるわけではない。この回転位置は、基板１１０に設置する送信電極の設置数あるいは設置位置に応じて適宜変更可能である。より具体的には、ステップＳ３２１において判断する操作部１４０の回転位置は、複数の送信電極と、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値となる位置に設定されることが好ましい。これは、前述したように、静電容量検出部により検出され出力された静電容量と、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差を検出しやすくするためである。
【０１０６】
また、操作部１４０の「クリック感」が得られる回転角度の間隔は、前述した４５°に限定されるわけではなく、適宜変更可能である。但し、操作部１４０の「クリック感」が得られる回転位置は、複数の送信電極と、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値となる位置には少なくとも設定されることが好ましい。
【０１０７】
図１７は、操作部の回転操作を検出する際の補正動作のさらに他の具体例を例示するフローチャートである。
本具体例では、静電容量検出部により検出され出力された静電容量のいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合であって、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には、制御部２１０は、絶縁体１６１が薄化したと判断する。そして、操作部１４０が３６０°回転しなくとも、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を一括的に補正する。
【０１０８】
図１７を参照しつつ説明すると、まず、ステップＳ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０７、Ｓ４０９、Ｓ４１１、Ｓ４１３、Ｓ４１５、Ｓ４１７、Ｓ４１９の動作については、図１４に関して前述したステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１７、Ｓ１１９の動作と同様である。
【０１０９】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４２１）。静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれもが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくない場合には（ステップＳ４２１：Ｎｏ）、再び、制御部２１０は、スイッチ２５５ａを「ｏｆｆ」に切り替え、送信電極１１５ａを静電容量の検出対象として選択する（ステップＳ４０３）。
【０１１０】
一方、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合には（ステップＳ４２１：Ｙｅｓ）、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、のそれぞれの偏差の絶対値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４２３）。
【０１１１】
続いて、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、のそれぞれの偏差の絶対値が閾値以下ではない場合、すなわち、その偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には（ステップＳ４２３：Ｎｏ）、制御部２１０は、ゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正動作を行う。一方、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄと、回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、のそれぞれの偏差の絶対値が閾値以下である場合には（ステップＳ４２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に戻る（ステップＳ４２５）。
【０１１２】
本具体例の補正動作によれば、前述したように、静電容量検出部により検出され出力された静電容量ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかが、回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きい場合であって、それぞれの偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合には、制御部２１０は、絶縁体１６１が薄化したと判断する。そして、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を一括的にゲイン調整サブルーチンＳ２００の動作に基づいて補正する。
【０１１３】
そのため、例えば、使用者が操作部１４０をあまり回転させないことにより、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が最大値とならない場合であっても、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。つまり、操作部１４０が３６０°回転しなくとも、制御部２１０は、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正し、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。これにより、より確実にあるいはより速やかに補正動作を行うことができる。
【０１１４】
また、本具体例の補正動作では、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を個別的ではなく一括的に補正する。そのため、より速やかに補正動作を行うことができる。
【０１１５】
次に、操作入力装置１００を備えた水栓装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１８は、本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示する斜視模式図である。
また、図１９は、本実施形態の操作入力装置が備えられた水栓装置を例示するブロック図である。
【０１１６】
図１８および図１９に表した水栓装置は、本実施形態にかかる操作入力装置１００と、モータ３１０と、水および湯を混合する混合弁３２０と、開閉弁としての機能を有する電磁弁（流調弁）３３０と、水栓本体３４０と、を備えている。
【０１１７】
制御部２１０は、受信電極１１３からの検出信号に基づいて、モータ３１０および電磁弁３３０の駆動を制御する。モータ３１０は、制御部２１０の指示に基づいて混合弁３２０を駆動し、設定された水温となるように水および湯を混合させる。一方、電磁弁３３０は、制御部２１０からの指示に基づいて弁の開閉駆動を行い、混合弁３２０から供給された水を水栓本体３４０へ通水したり止水したりする。すなわち、制御部２１０は、モータ３１０、混合弁３２０、および電磁弁３３０の駆動を制御することによって、水栓本体３４０から吐水される水の流量や温度の制御、および吐止水の制御を行う。なお、混合弁３２０から電磁弁３３０に供給され、水栓本体３４０から吐水される水は、冷水のみならず、加熱されたお湯、あるいは冷水とお湯との混合水も含むものとする。
【０１１８】
操作部１４０は、例えば洗面所やキッチンなどのカウンター３５０などに設けられる。使用者は、例えば、図１８に表した矢印Ｂのように、操作部１４０を回動させることにより、水栓本体３４０から吐水される水の温度などを調整することができる。また、図６〜図９に関して前述したように、操作入力装置１００が、操作部１４０の押下操作（押し込み操作）をさらに検出可能とされた場合には、図１８に表した矢印Ｃの方向に操作部１４０を短時間押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の吐止水を操作することができる。また、使用者は、例えば、吐止水を操作する場合よりも長い時間押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の流量などを調整することができる。
【０１１９】
なお、操作部１４０の押下操作および回転操作により操作できる吐水状態（吐止水、流量、および温度）は、これだけに限定されるわけではない。例えば、使用者が、吐止水を操作する場合よりも長い時間、図１８に表した矢印Ｃの方向に押下することにより、水栓本体３４０から吐水される水の温度を調整できてもよい。また、例えば、使用者が、図１８に表した矢印Ｂの方向に操作部１４０を回動させることにより、水栓本体３４０から吐水される水の流量を調整できてもよい。
【０１２０】
このように、操作部１４０をカウンター３５０に設けることによって、水栓本体３４０はすっきりとしたデザインを有することができる。さらに、操作部１４０の大きさを比較的自由に設定できるため、その大きさを使用者が操作し易い大きさに設定することができる。また、図１８に表したように、操作部１４０は水栓本体３４０に設けられてもよい。これによれば、使用者は、洗面所やキッチンなどのカウンター３５０の上面を広く利用することができる。さらに、カウンター３５０はすっきりとしたデザインを有することができる。
【０１２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、絶縁体１６１が薄化したり、絶縁体１６１に孔が開いた場合、すなわち、絶縁体１６１が劣化した場合であっても、操作部１４０の回転位置を判断する静電容量を補正することができる。より具体的には、制御部２１０は、増幅部２２０の増幅率を切り替えることにより、受信電極１１３から制御部２１０へ出力される静電容量の増幅率を増減させる。そのため、操作部１４０の回転位置（回転操作量）を正確に検出することができる。またさらに、絶縁体１６１が劣化した場合であっても、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができるため、操作入力装置１００の寿命をより向上させることができる。
【０１２２】
また、以上の説明では、絶縁体１６１に孔が開いた場合と、絶縁体１６１が薄化した場合と、が個別的に生じた場合を例に挙げて説明したが、絶縁体１６１に孔が開いた場合と、絶縁体１６１が薄化した場合と、が同時あるいは同時期に生ずる場合がある。この場合には、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量が、絶縁体１６１が薄化する前よりも増加しつつ、絶縁体１６１に孔が開いた部分の下の送信電極と受信電極１１３との間の静電容量のみが、孔が開く前よりも部分的に減少する。そのため、この場合であっても、制御部２１０は、送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄと、受信電極１１３と、の間のそれぞれの静電容量を一括的に補正しつつ、絶縁体１６１に孔が開いた部分の下の送信電極と受信電極１１３との間の静電容量を個別的に補正する。そのため、操作部１４０の回転位置を正確に検出することができる。
【０１２３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、基板１１０や回転検出体１２０や押下検出体１３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや送信電極１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄの設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１２４】
１００ 操作入力装置、 １１０ 基板、 １１３ 受信電極、 １１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ 送信電極、 １２０ 回転検出体、 １２１ 回転電極、 １２１ａ 中空円形部、 １２１ｂ 扇形部、 １２３ 突起部、 １２５ 鍔部、 １２７ 突出部、 １３０ 押下検出体、 １３３ 溝部、 １３５ 鍔部、 １４０ 操作部、 １５０ ケーシング、 １５１ 支持部、 １６１ 絶縁体、 １８１ 結合体、 １８３ 弾性体、 １８５ リング、 ２１０ 制御部、 ２２０ 増幅部、 ２３０ 反転部、 ２４０ 積分部、 ２５１、２５２、２５３、２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄ スイッチ、 ３１０ モータ、 ３２０ 混合弁、 ３３０ 電磁弁、 ３４０ 水栓本体、 ３５０ カウンター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心とした回転操作が可能な操作部と、
前記回転操作に応じて回転し、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、
前記回転電極と非接触かつ対向して配置され、前記回転軸を中心とした対称形状を有し複数に分割された第１の電極と、
前記回転電極と非接触かつ対向して配置された第２の電極と、
前記第１および第２の電極のいずれか一方にパルス信号を送信し、前記第１および第２の電極のいずれか他方に誘起される電圧により、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の前記静電容量検出部からの静電容量の比率が変化することにより、前記回転操作に基づく前記操作部の回転位置を検出可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて、前記静電容量検出部により検出された静電容量を前記分割された第１の電極ごとに補正することを特徴とする操作入力装置。
【請求項２】
前記第１の電極および前記第２の電極は、１つの基板上に形成され、
前記回転電極は、前記基板との間に設けられた絶縁体を介して、前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記操作部が非回転状態であると判断すると、前記非回転状態のときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記回転電極が、前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量が最大値となる回転位置にあると判断すると、前記最大値となる回転位置にあるときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記分割され第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量の少なくともいずれかが前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくなり、且つ、前記少なくともいずれかの静電容量と、前記予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が前記閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を一括して切り替える補正を行うことを特徴とする請求項３記載の操作入力装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の操作入力装置と、
給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁および前記給水流路に供給する水の流量を調整する流調弁の少なくともいずれかと、
前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、
を備え、
前記制御部は、前記回転操作の検出に基づいて、前記混合弁および前記流調弁の少なくともいずれかの動作を制御することにより、前記水栓本体からの吐止水と前記温度と前記流量との少なくともいずれかを操作可能であることを特徴とする水栓装置。
【請求項１】
回転軸を中心とした回転操作が可能な操作部と、
前記回転操作に応じて回転し、前記回転軸を中心とした非対称形状を有する回転電極と、
前記回転電極と非接触かつ対向して配置され、前記回転軸を中心とした対称形状を有し複数に分割された第１の電極と、
前記回転電極と非接触かつ対向して配置された第２の電極と、
前記第１および第２の電極のいずれか一方にパルス信号を送信し、前記第１および第２の電極のいずれか他方に誘起される電圧により、前記第１の電極と、前記第２の電極と、の間の静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の前記静電容量検出部からの静電容量の比率が変化することにより、前記回転操作に基づく前記操作部の回転位置を検出可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて、前記静電容量検出部により検出された静電容量を前記分割された第１の電極ごとに補正することを特徴とする操作入力装置。
【請求項２】
前記第１の電極および前記第２の電極は、１つの基板上に形成され、
前記回転電極は、前記基板との間に設けられた絶縁体を介して、前記基板の方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記操作部が非回転状態であると判断すると、前記非回転状態のときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記回転電極が、前記分割された第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量が最大値となる回転位置にあると判断すると、前記最大値となる回転位置にあるときに前記静電容量検出部により検出された静電容量と、前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量と、の偏差に応じて前記補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記分割され第１の電極のそれぞれと、前記第２の電極と、の間の静電容量の少なくともいずれかが前記操作部の回転位置に対応して予め記憶された静電容量よりも大きくなり、且つ、前記少なくともいずれかの静電容量と、前記予め記憶された静電容量と、の偏差の絶対値が前記閾値よりも大きくなると、検出された静電容量の増幅率を一括して切り替える補正を行うことを特徴とする請求項３記載の操作入力装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の操作入力装置と、
給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁および前記給水流路に供給する水の流量を調整する流調弁の少なくともいずれかと、
前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、
を備え、
前記制御部は、前記回転操作の検出に基づいて、前記混合弁および前記流調弁の少なくともいずれかの動作を制御することにより、前記水栓本体からの吐止水と前記温度と前記流量との少なくともいずれかを操作可能であることを特徴とする水栓装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−２８７３５１（Ｐ２０１０−２８７３５１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３８６４５（Ｐ２００９−１３８６４５）
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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