(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドヘルド装置であって、表面（Ａ）上に配置することができ、少なくとも１つの送信電極（ＴＥ）、少なくとも１つの受信電極（ＲＥ）、及び該送信電極（ＴＥ）と該受信電極（ＲＥ）との間に配置される少なくとも１つの補償電極（ＣＥ）をそれぞれが含むいくつかの電極構造を備え、該いくつかの電極構造のそれぞれを使用して該ハンドヘルド装置への手の接近が検出可能であり、前記いくつかの電極構造のそれぞれは、
前記送信電極（ＴＥ）から第１の交流電場（ＡＳ）が、前記補償電極（ＣＥ）から第２の交流電場（ＡＫ）が放射されることができ、前記第１の交流電場（ＡＳ）は前記第２の交流電場（ＡＫ）に対して位相が遅れ、前記交流電場（ＡＳ、ＡＫ）は前記表面（Ａ）及び前記受信電極（ＲＥ）に結合することができ、
前記受信電極（ＲＥ）に結合された前記交流電場（ＡＳ、ＡＫ）は、該受信電極（ＲＥ）に電流（Ｉ）を発生させ、これは、該ハンドヘルド装置上の前記電極構造への手の接近を表し、
該ハンドヘルド装置上の前記送信電極（ＴＥ）及び前記受信電極（ＲＥ）は、該送信電極（ＴＥ）と該受信電極（ＲＥ）との間のインピーダンスであって、
前記送信電極（ＴＥ）と前記表面（Ａ）との間のインピーダンス、
前記表面（Ａ）のインピーダンス、及び
前記表面（Ａ）と前記受信電極（ＲＥ）との間のインピーダンス、
から成る、インピーダンスの和が、該ハンドヘルド装置が前記表面（Ａ）に配置されるとき、所定の値（Ｚ0）を超えるように配置され、これは、前記受信電極（ＲＥ）で発生する前記電流（Ｉ）を所定の値（Ｉ0）未満に保持するのに適するように形成されることを特徴とするハンドヘルド装置。
【請求項２】
前記いくつかの電極構造は電子評価装置に結合され、該電子評価装置は、前記いくつかの電極構造のそれぞれへの手の接近を連続して評価するように作成されることを特徴とする請求項１に記載のハンドヘルド装置。
【請求項３】
前記いくつかの電極構造のそれぞれは電子評価装置にそれぞれ結合され、各電子評価装置は、該それぞれの結合される電極構造への手の接近を評価するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のハンドヘルド装置。
【請求項４】
前記いくつかの電極構造のそれぞれの前記送信電極（ＴＥ）、前記補償電極（ＣＥ）、及び前記受信電極（ＲＥ）は、前記ハンドヘルド装置が前記表面（Ａ）に配置されるとき、該表面に接触しないように該ハンドヘルド装置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のハンドヘルド装置。
【請求項５】
前記いくつかの電極構造のそれぞれの前記送信電極（ＴＥ）、前記補償電極（ＣＥ）、及び前記受信電極（ＲＥ）は、前記ハンドヘルド装置の方向づけされた表面側に配置されることを特徴とする請求項４に記載のハンドヘルド装置。
【請求項６】
前記いくつかの電極構造のそれぞれにおいて、前記ハンドヘルド装置への手の第１の接近（Ｄ1）が、前記所定の値（Ｚ0）とさらなる所定の値（Ｚ1）との間に含まれる、前記送信電極（ＴＥ）と前記受信電極（ＲＥ）との間のインピーダンスの和を変化させ、Ｚ0＞Ｚ1であり、これは、前記受信電極（ＲＥ）で発生する前記電流（Ｉ）を前記所定の値（Ｉ0）を超えさせるのに適し、
前記いくつかの電極構造のそれぞれにおいて、前記ハンドヘルド装置への手の第２の接近（Ｄ2）が、前記さらなる所定の値（Ｚ1）未満にある、前記送信電極（ＴＥ）と前記受信電極（ＲＥ）との間のインピーダンスの和を変化させ、これは、前記受信電極（ＲＥ）で発生する前記電流（Ｉ）を第２の所定の値（Ｉ1）を超えさせるのに適し、Ｉ1＞Ｉ0であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のハンドヘルド装置。
【請求項７】
前記いくつかの電極構造のそれぞれの前記送信電極（ＴＥ）、前記受信電極（ＲＥ）、及び前記補償電極（ＣＥ）は、前記ハンドヘルド装置への手の接近（Ｄ1、Ｄ2）によって、前記重ね合わせから生じる前記交流電場のレベルを上昇させ、前記送信電極（ＴＥ）と前記受信電極（ＲＥ）との間のインピーダンスを低減させるように構築され、
前記第１の接近（Ｄ1）において結果として生じる交流場のレベル（Ｐ1）と前記第２の接近（Ｄ2）において結果として生じる交流場のレベル（Ｐ2）との比が、前記第２の接近（Ｄ1）での送信電極と受信電極との間のインピーダンス（Ｚ1）と第１の接近（Ｄ1）での送信電極と前記受信電極との間のインピーダンス（Ｚ1）との比よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載のハンドヘルド装置。
【請求項８】
前記いくつかの電極構造のうちの少なくとも１つの前記送信電極（ＴＥ）、前記受信電極（ＲＥ）、及び前記補償電極（ＣＥ）は、手の接近の左／右を区別するために非対称に配置され、
前記区別に応じて、所定の装置機能を実行することができることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のハンドヘルド装置。
【請求項９】
前記いくつかの電極構造の少なくとも１つの前記補償電極（ＣＥ）から放射される前記第２の交流電場（ＡＫ）は、前記ハンドヘルド装置の周囲の電場に応じて所定の値（Ｉ0）を適合させるために提供されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のハンドヘルド装置。
【請求項１０】
前記ハンドヘルド装置は、遠隔制御装置、携帯電話、ゲームコンソール用の入力装置、またはコンピュータマウスであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のハンドヘルド装置。
【請求項１１】
ハンドヘルド装置であって、
ケース装置と、
それ自体で前記ケース装置のＸ軸方向及びＹ軸方向へのシフトに相関する制御データを生成するシフト検出構成とを備え、
前記電子評価装置は、電極構造への手の接近の代わりとなる信号を与えるように形成され、
回路構成が前記電極構造の電極に結合され、
前記回路構成は、前記電極（ＴＥ、ＣＥ、ＲＥ）のうちの少なくとも１つに、動作周波数で交流する生成器電圧を供給することができるように形成され、
マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）として実装される信号制御ユニットに伝達される電極信号を生成するタップ回路が設けられることを特徴とする請求項２または３に記載のハンドヘルド装置。
【請求項１２】
前記タップ回路の信号入力でのインピーダンスは動作周波数範囲内の最小値に達することを特徴とする請求項１１に記載のハンドヘルド装置。
【請求項１３】
信号増幅は、最小の峻度の場合に動作的に安定した最大値となるように処理されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のハンドヘルド装置。
【請求項１４】
続けてさらなる信号増幅が行われ、前記タップ回路の出力インピーダンスは、該タップ回路の出口においてＡＣ入力信号から直接導出されるＤＣ出力信号が実現されるように設計され、
マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）として実装される前記信号制御ユニットの前記ＤＣ出力信号は伝達されることを特徴とする請求項１３に記載のハンドヘルド装置。
【請求項１５】
前記タップ回路は、前記タップ回路の第１の補強ステップが電圧供給信号制御装置によって行われるように前記信号制御ユニットに取り付けられることを特徴とする請求項１４に記載のハンドヘルド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接を検出する電極システム及び電極システムを有する電気ハンドヘルド装置に関し、この電気ハンドヘルド装置は、表面支持体上に配置することができ、スリープモードで使用しているとき、このハンドヘルド装置が接触されるエリアを検出することができるアクティブモードに切り替えることができる。
【０００２】
本発明は、特にコンピュータマウスの形態である、コンピュータ情報システム用の電極システムを有する入力装置にも言及し、この入力装置はしたがって、特にＣＡＤアプリケーション、テキスト及び画像処理アプリケーション、プログラミング作業、計算アプリケーション、インターネットナビゲーション、並びにゲームの場合、コンピュータ使用時に入力プロセスの処理を可能にする。
【０００３】
さらに、本発明は、ゲームコンソール用の入力装置と携帯電話とに言及し、このゲームコンソール及び携帯電話用の入力装置は電極システムを備える。
【背景技術】
【０００４】
電気装置、特に電気ハンドヘルド装置の現行の技術水準では、エネルギー効率を向上させるという常なる望みがある。特に、電源に交換式電池又は蓄電池を使用する遠隔制御装置、ゲームコンソール用の入力装置、又は携帯電話等の可搬ハンドヘルド装置の場合、電池又は蓄電池を頻繁に交換しなければならないため、このような望みは増大する。エネルギー効率が向上すると、一方では、消費電力が低減して電池又は蓄電池の寿命が延び、他方では、廃棄する必要のある電池又は蓄電池の数が少なくなるため、有利な生態学的効果をもたらす。
【０００５】
現行の技術水準では、非使用時にハンドヘルド装置をいわゆるスリープモードに切り替えるべきであることが既知である。スリープモードでは、装置使用時のみ必要なハンドヘルド装置のすべての機能は非アクティブ化される。このようにして、装置の電力入力を大幅に低減することができる。使用時、ハンドヘルド装置は、装置の全機能が利用可能になるいわゆるアクティブモードに切り替えられる。
【０００６】
一方ではハンドヘルド装置をスリープモードに切り替え、他方ではスリープモードからアクティブモードに切り替えるため、各モードを手動でアクティブ化することができるスイッチを設けることが既知である。これには、アクティブモードの手動アクティブ化又は非アクティブ化が比較的複雑であるか又は忘れやすいように思われるため、ハンドヘルド装置は、例えばコンピュータマウスの場合のように非使用時であってもアクティブモードのままであることが多いという欠点がある。したがって、所望のエネルギー効率向上は大幅には達成されない。
【０００７】
通常、コンピュータマウスは、表面上又は表面に対するコンピュータマウスの対応する動きによってＸ／Ｙ制御データを生成することができる。こういったコンピュータマウスには、選択動作を実行することができるキー装置がさらに備えられている。さらに、コンピュータマウスには、多くの場合、入力信号を生成することもできるスクロールホイールも備えられている。コンピュータマウスのキー及び／又はスクロールホイールも往々にして、コンピュータマウスをスリープモード又はアクティブモードにするように開発されている。しかし、これはユーザの手動動作を必要とする。
【０００８】
コンピュータマウスはますますコードレス装置として開発されるようになっている。コンピュータマウスの給電は、通常、電池又は蓄電池によって行われる。このようなマウスの場合、従来の有線マウスと異なり、電池を頻繁に交換する必要があるか、又は蓄電池を頻繁に充電する必要があるという問題がある。
【０００９】
ハンドヘルド装置のアクティブモードの手動でのアクティブ化又は非アクティブ化を回避するために、特許文献１は、静電容量センサを含む、ウェイクアップ検出器を有するハンドヘルド装置の提供を示唆している。ハンドヘルド装置が手に近づくか又は接触すると、ハンドヘルド装置は自動的にアクティブモードに切り替わる。手が離れると、ハンドヘルド装置は自動的にスリープモードに切り替わる。手の接近を検出するために、接近に伴って変化する静電容量センサの静電容量が測定され、所定の静電容量がウェイクアップ検出器の切り替え閾値を構成する。
【００１０】
実験により、ウェイクアップ検出器への手の接近が確実には検出されないか、又は最悪の場合に誤検出されかねないという欠点がこのようなウェイクアップ検出器にあることが示された。これは特に、ハンドヘルド装置が金属板付きテーブル等の導電体材料上に配置される場合に当てはまる。その場合、ウェイクアップ検出器は、導電表面と手とを確実には区別することができない。そのため、ウェイクアップ検出器が手を誤検出しまい、結果としてウェイクアップ検出器がハンドヘルド装置をアクティブモードに切り替えてしまう危険性がある。これからここでも、所望のエネルギー効率向上のわずか一部分のみが達成されることが分かる。
【００１１】
現行の技術水準から既知の解決策の別の欠点は、ハンドヘルド装置の様々なエリアへの接近又は様々な方向からの接近を検出することができないことである。それと等しく、既知の解決策では、ハンドヘルド装置のどのエリアが接触されるかを判断することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】英国特許出願公開第２３９８１３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、ハンドヘルド装置への手の接近を確実に検出することができると共に、接近及び／若しくは接触が生じるハンドヘルド装置のエリア又は接近方向を特定することができる、電気ハンドヘルド装置に対する解決策を生み出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、この課題は、独立請求項に記載のハンドヘルド装置及び電極システムによって実行される。
【００１５】
本発明は、電気ハンドヘルド装置であって、表面上に配置することができ、少なくとも１つの送信電極、少なくとも１つの受信電極、及び送信電極と受信電極との間に配置される少なくとも１つの補償電極を設け、これらの電極によってハンドヘルド装置への手の接近が検出可能であり、
送信電極から第１の交流電場が放射されることができ、補償電極から第２の交流電場が放射されることができ、第１の交流電場は第２の交流電場に対して位相が遅れ、交流電場は表面及び受信電極に結合することができ、
受信電極に結合された交流電場は、受信電極に電流を発生させ、これは、ハンドヘルド装置への手の接近を表し、
ハンドヘルド装置上の送信電極及び受信電極は、送信電極と受信電極との間のインピーダンスであって、
送信電極と表面との間のインピーダンス、
表面のインピーダンス、及び
表面と受信電極との間のインピーダンス、
から成る、インピーダンスの和が、ハンドヘルド装置が表面に配置されるとき、所定の値Ｚ0を超えるように配置され、これは、受信電極で発生する電流を所定の値Ｉ0未満に保持するのに適する、電気ハンドヘルド装置を提供する。
【００１６】
送信電極と受信電極との間に少なくとも1つの補償電極が配置されることによって、ハンドヘルド装置が導電表面上に配置される場合であっても、より容易且つより確実にハンドヘルド装置への手の接近を検出することが可能である。送信電極と受信電極との間のインピーダンスが所定の値Ｚ0を超える、送信電極及び受信電極の対応する配置によって、受信電極の交流電場を通じて生成される電流は、ハンドヘルド装置をスリープモードから動作、すなわちアクティブモードに切り替えるには足りないものとなる。補償電極において放射される交流電場の助けによって、ハンドヘルド装置をアクティブモードにするのに足るほどに十分高い電流が送信電極から受信電極へ（おおよそハンドヘルド装置の壁を越えて）流れることがさらに回避される。
【００１７】
接近は、手とハンドヘルド装置との距離の低減及び／又はハンドヘルド装置上の電極に対する手の位置の変化を含むことができる。
【００１８】
送信電極及び補償電極には、所定の周波数及び所定の振幅の交流電気量を供給することができるが、送信電極での交流電気量は、補償電極での交流電気量に対して位相が遅れている。送信電極での交流電気量の振幅は、補償電極の交流電気量の振幅と異なり得る。
【００１９】
ハンドヘルド装置への手の接近度が増すと、送信電極から手を通じて受信電極に転送される交流電場は、補償電極の交流電場を通じての減衰及び減衰補償を受ける。
【００２０】
表面は接触表面も含む。接触表面は、例えば、その上にハンドヘルド装置が傾斜可能なレバーの形態で配置される壁であることができる。
【００２１】
さらに、ハンドヘルド装置が提供され、このハンドヘルド装置は、表面上に配置することができ、いくつかの電極構造又は電極システムを示し、当該電極構造又は電極システムではそれぞれ、少なくとも１つの送信電極、少なくとも１つの受信電極、及び送信電極と受信電極との間の少なくとも１つの補償電極が配置され、いくつかの電極構造の任意のものを使用してハンドヘルド装置への手の接近を検出することができ、いくつかの電極構造の任意のものは、
送信電極から第１の交流電場が、補償電極から第２の交流電場が放射され、第１の交流電場は第２の交流電場に対して位相が遅れ、交流電場は表面及び受信電極に結合することができ、
受信電極に結合された交流電場は、受信電極に電流を発生させ、これは、ハンドヘルド装置上の電極構造への手の接近を表し、
ハンドヘルド装置上で送信電極及び受信電極は、送信電極と受信電極との間のインピーダンスであって、
送信電極と表面との間のインピーダンス、
表面のインピーダンス、及び
表面と受信電極との間のインピーダンス、
から成る、インピーダンスの和が、ハンドヘルド装置が表面に配置されるとき、所定の値を超えるように配置され、これは、受信電極で発生する電流を所定の値未満に保持するのに適するように作成される。
【００２２】
このようないくつかの電極構造の提供によって、ハンドヘルド装置のいくつかのエリアへの手の接近を有利に検出し、又は接近方向を確実に特定することが可能である。
【００２３】
いくつかの電極構造は電子評価装置に結合することができ、電子評価装置は、いくつかの電極構造のそれぞれへの手の接近を連続して評価するように作成される。
【００２４】
いくつかの電極構造はそれぞれの電子評価装置に結合され、各電子評価装置は、それぞれの接続される電極構造への手の接近を評価するように作成される。
【００２５】
いくつかの電極構造のそれぞれの送信電極、補償電極、及び受信電極は、ハンドヘルド装置が表面に配置されるとき、表面に接触しないようにハンドヘルド装置に配置される。
【００２６】
この有利な配置では、ハンドヘルド装置が導電表面上に配置される際、検出感度を低減させ得る送信電極と受信電極との間のガルバニック接触の発生が回避される。
【００２７】
電極構造のそれぞれの送信電極、補償電極、及び受信電極は、ハンドヘルド装置の表面に配置することができる。
【００２８】
各電極構造の送信電極、補償電極及び受信電極は、ハンドヘルド装置の、表面に面する側に配置することも可能である。
【００２９】
ハンドヘルド装置の表面はハンドヘルド装置の外面も含む。このようにして、例えば、任意の単一の電極又はすべての電極を外側に配置し、電極がユーザから見えてもよい。しかし、単一又はすべての電極は、ユーザから見えず、さらによりよく保護されるように、ハンドヘルド装置の表面真下に配置してもよい。
【００３０】
有利には、いくつかの電極構造の任意のものにおいて、補償電極で放射される交流電場は、送信電極で放射される交流電場に少なくとも部分的に干渉し、これは、重ね合わせを通じて生じる交流電流のレベルの低減を確定し、これによって、受信電極に発生する電流を低減させる。
【００３１】
補償電極の別の利点は、送信電極で発せられる交流電場の他に、補償電極で発せられる交流電場も表面で結合し、それによって表面材料に関わりなく、補償電極で発せられる交流電場が送信電極によって発せられる交流電場に干渉することである。このようにして、表面材料に関わりなく手の接近を確実に検出することができる。
【００３２】
いくつかの電極構造の任意のものにおいて、ハンドヘルド装置への手の第１の接近が、所定の値Ｚ0とさらなる所定の値Ｚ1との間に含まれる、送信電極と受信電極との間のインピーダンスの和を変化させることができ、Ｚ0＞Ｚ1であり、これは、受信電極で発生する電流を所定の値Ｉ0を超えさせるのに適する。
【００３３】
第１の接近は、例えば、電極からの手の距離及び／又は電極に対する手の位置を含むことができる。
【００３４】
いくつかの電極構造のそれぞれにおいて、ハンドヘルド装置への手の第２の接近が、さらなる所定の値Ｚ1未満である、送信電極と受信電極との間のインピーダンスの和を変化させることができ、これは、受信電極で発生する電流を第２の所定の値Ｉ1を超えさせるのに適し、Ｉ1＞Ｉ0である。
【００３５】
第２の接近は、電極からの手の距離及び／又は電極に対する手の位置をさらに含むことができ、第１の接近と異なる。したがって、所定の値Ｉ1を超える受信電極でのアンペアの増大を発生させるために、第２の接近での電極からの手の距離は、例えば、第１の接近での距離よりも小さくすることができる。
【００３６】
これと同等に、所定の値Ｉ1を超える受信電極でのアンペアの増大は、第２の接近での手の距離が第１の接近よりも小さい場合であっても、電極に対する手の位置を通じて達成することができる。
【００３７】
この電極の配置には、手がハンドヘルド装置に接近する際、又はハンドヘルド装置を握る際、送信電極と受信電極との間のインピーダンスが、受信電極に結合する交流電場が、受信電極で発生する電流を第１の値Ｉ0（接近中の場合）又は第２の値Ｉ1（握っている又はさらに接近中の場合）よりも大きくなるために十分なように低減するという利点がある。
【００３８】
このようにして、電流Ｉ0及びＩ1が閾値として機能する、受信電極に結合された制御手段を使用して、ハンドヘルド装置のスリープモード、切り替えモード、及びアクティブモードを有利に発生させることができる。切り替えモードの提供によって（スリープモードとアクティブモードとの中間ステージとして）、手の対応する接近中に、例えば、初期化プロセスを開始することによってハンドヘルド装置をアクティブモードに向けてすでに準備させることができるというさらなる利点がある。このため、ハンドヘルド装置のユーザが始動の遅れを感じることを回避することができる。
【００３９】
いくつかの電極構造のうちの少なくとも１つの送信電極、受信電極、及び補償電極を、ハンドヘルド装置への手の接近によって、干渉から生じる交流電場のレベルを上昇させ、送信電極と受信電極との間のインピーダンスを低減させるように作成することが特に有利である。
【００４０】
第１の接近において結果として生じる交流場のレベルＰ1と第２の接近において結果として生じる交流場のレベルＰ2との比が、第２の接近での送信電極と受信電極との間のインピーダンスＺ2と第１の接近での送信電極と受信電極との間のインピーダンスＺ1との比よりも小さい場合が特に有利である。第１及び第２の接近でのこれらレベル及びインピーダンスは互いに以下のように挙動する。
【００４１】
【数１】
0005462861.tif 000002
【００４２】
このようにして、手が接近するにつれてハンドヘルド装置上の電極構造の感度が増大するため、ハンドヘルド装置への手の接近度が増すにつれて、切り替えモード又はアクティブモードの始動が行われることを有利に保証することが可能である。
【００４３】
いくつかの電極構造のうちの少なくとも１つの送信電極、受信電極、及び補償電極は、手の接近の左／右を区別するために非対称に配置することができる。区別に応じて、装置の所定の機能を実行することもできる。
【００４４】
ハンドヘルド装置への左／右の接近を区別することによって、それに従ってハンドヘルド装置に提供されるディスプレイ上のメニュー方向をディスプレイの左側又は右側に提供するように、右手と左手との区別を有利に実行することもできる。
【００４５】
いくつかの電極構造の少なくとも１つの補償電極から放射される交流電場は、ハンドヘルド装置の周囲の電場に従って所定の値Ｉ0を適合させるために提供することができる。
【００４６】
したがって、ハンドヘルド装置をスリープモードから切り替えモード又はアクティブモードに移行させるのに十分な電流の閾値は、ハンドヘルド装置自体を通じて様々な表面材料に適合させることができる。
【００４７】
ハンドヘルド装置上のいくつかの電極構造の配置によって、ユーザがハンドヘルド装置、好ましくはハンドヘルド装置の特定のエリアを片手又は両手で保持している場合、特に簡単に検出することが可能である。
【００４８】
課題を達成するために、ハンドヘルド装置であって、
ケース装置と、
それ自体でケース装置のＸ軸方向及びＹ軸方向へのシフトに相関する制御データを生成するシフト検出装置と、
それ自体でケース装置に対する手の接近状態を記述する信号を生成する手検出装置と、
を有し、
手検出装置は、３つの電場電極を有する電極群と、
これら電場電極に結合される回路装置と、
を備え、
回路装置は、
電場電極のそれぞれに、動作周波数で交流する生成器電圧が供給され、
信号制御ユニットに伝達される電極信号を生成するタップ回路が設けられるように構成される、ハンドヘルド装置も提供される。
【００４９】
ハンドヘルド装置は、例えば、コンピュータマウス、ゲームコンソール用の入力装置、携帯電話、又はポータブルミニコンピュータとすることができる。
【００５０】
このようにして、有利なことに、極めて小さな電力需要で、接近発生の検出を実行し、手の接近が検出されるときのみ、ハンドヘルド装置の残りの電子回路、例えばマウスの電子回路をアクティブ化させることが可能である。
【００５１】
好ましくは、タップ回路が、信号入力でのインピーダンスが動作周波数範囲内の最小量を示すように作成される。これに関して、好ましくは、信号増幅は、峻度が可能な限り最小の場合、動作的に安定した最大となるように処理される。
【００５２】
有利なように、後続するさらなる信号増幅が行われ、タップ回路の出力インピーダンスは、好ましくは、電場電極のＡＣ入力信号から直接導出されるＤＣ出力信号がタップ回路の出力において発生するように調整される。このＤＣ出力信号は、それに含まれるモジュールとして実行される信号制御ユニットに伝導される。
【００５３】
好ましくは、生成装置は信号制御ユニット内に直接含まれる。信号制御装置を通じてタップ回路の第１の補強段に電圧が供給されるように、タップ回路を信号制御ユニットに接続することが可能である。
【００５４】
信号制御装置は、好ましくは、当該信号制御装置を通じてスリープモード及びアクティブモードを決定することができるようにレイアウトされる。スリープモード中、接近状態の検出は休止期間で隔てられた間隔で行われる。
【００５５】
本発明は、少なくとも１つの送信電極、１つの受信電極、及び１つの補償電極を有するハンドヘルド装置に配置される電極システムであって、補償電極は、送信電極と受信電極との間に配置することができ、電極システムは、
送信電極から第１の交流電場が、補償電極から第２の交流電場が放射され、第１の交流電場は第２の交流電場に対して位相が遅れ、交流電場は受信電極に結合することができ、
受信電極に結合された交流電場は、受信電極に電流を発生させ、これは、電極システムへの手の接近を表す、
ように開発される、電極システムをさらに提供する。
【００５６】
送信電極及び受信電極が、ハンドヘルド装置が表面上に配置される場合に、送信電極と受信電極との間のインピーダンスが所定の値Ｚ0を超えるようにハンドヘルド装置に配置される場合、有利であり、これは、受信電極で発生する電流を所定の値未満に保持するのに適する。
【００５７】
したがって、ハンドヘルド装置上の電極システムへの手の接近を、ハンドヘルド装置が配置される表面の材料に関わりなく確実に検出することができる。
【００５８】
送信電極と受信電極との間のインピーダンスは、ハンドヘルド装置が支持表面に配置される場合、
送信電極と表面との間のインピーダンス、
表面のインピーダンス、及び
表面と受信電極との間のインピーダンス、
から成る、送信電極と受信電極との間のインピーダンスの和である。
【００５９】
電子システムは電子評価装置に結合することができ、電子評価装置は、好ましくは、電極システムへの手の接近を評価し、当該接近を表す信号を提供するように適合される。信号は例えば、さらなる処理のために、マイクロコントローラ、例えばゲームコンソールの制御ユニットに伝達することができる。
【００６０】
本発明は、本発明による電極システムを少なくとも１つ有する、ハンドヘルド装置、特にコンピュータマウス、遠隔制御装置、携帯電話、又はゲームコンソール用の入力装置を提供する。
【００６１】
いくつかの電極システムを有するハンドヘルド装置の場合、いかなる電極システムへの接近も検出することができる。このようにして、例えば、所定のエリアを両手で接触するときにのみアクティブ化することができるハンドヘルド装置を提供することができる。
【００６２】
本発明のさらなる詳細及び特徴は、図面に関連する以下の説明から導出される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による電極配置を有するハンドヘルド装置の図（底面図並びに対応する断面図及び縦断面図）である。
【図２】スリープモード（手なし）、切り替えモード（手接近中）、及びアクティブモード（手がハンドヘルド装置を握っている）のハンドヘルド装置の側面図である。
【図３】フィールドブリッジを示す原理図である。
【図４】受信電極（下）の２つの対応する電流コースを有する右／左を区別するための非対称電極構造（上）の図である。
【図５】ハンドヘルド装置上の代替の電極配置の図である。
【図６】電極構造がそれぞれ設けられた２つのゾーンを有する入力装置の図である。
【図７】いくつかの電極構造が設けられたハンドヘルド装置への接近又は接触の検知の例の図である。
【図８】本発明による、コードレス式コンピュータマウスのパワーアップ及びパワーダウンの電場接近を検出するための回路構成の図である。
【図９】第１の電極配置を示す原理図である。
【図１０】図２による電極配置内のフィールドブリッジを示す原理図である。
【図１１】本発明による、信号処理に使用されるタップ回路の好ましい構造を示す回路図である。
【図１２】動作回路及び外部ハードウェアへのインタフェースとして働くＭＣＵの好ましい構造を示す原理図である。
【図１３ａ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｂ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｃ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｄ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｅ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｆ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｇ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｈ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｉ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１３ｊ】本発明による電極トリオの形態の本発明による変形を示すためのさらなる図である。
【図１４】さらなる信号処理モジュールの構造を示す別の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
例えばハンドヘルド装置への手の、本発明による接近検出の基本機能をまず説明する。
【００６５】
本発明によれば、３つの電極が接近検出のために設けられる。これらの３つの電極は、送信電極ＴＥ、受信電極ＲＥ、及び補償電極ＣＥとして示される。受信電極ＲＥは、評価装置又は制御装置の信号入力に接続される。送信電極ＴＥ及び補償電極ＣＥはそれぞれ、既定の周波数及び増幅を有する交流電気量を提供する信号生成器に結合される。この交流電気量は、以下において交流信号又は交流電気信号として示される。
【００６６】
送信電極ＴＥ、受信電極ＲＥ、及び補償電極ＣＥは、本発明の一実施形態によれば、電極構造又は電極システムを構築する。いくつかのこのような電極構造又は電極システムをハンドヘルド装置に提供することができ、手の接近を検出する電極システムのそれぞれをハンドヘルド装置に提供することができる。図６及び図７を参照してこのようなハンドヘルド装置をより綿密に説明する。
【００６７】
電極ＴＥ、ＲＥ、及びＣＥは、例えば、ハンドヘルド装置、例えば遠隔制御装置の底部に配置される。例えば図１又は図５に示すように、補償電極ＣＥは、好ましくは、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間に配置される。
【００６８】
送信電極ＴＥには、信号生成器によって、ユーザに不快な感じを与えないように５０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚに含まれる周波数及び２０Ｖの値を超えるべきではない振幅を有し得る交流電気信号が供給される。
【００６９】
補償電極ＣＥにも、好ましくは、送信電極ＴＥに供給される交流電気信号の波形及び周波数を有する交流電気信号が供給される。補償電極ＣＥの電気交流信号は、送信電極ＴＥの交流電気信号に対して位相が遅れている。位相シフトは、例えば、信号生成器と送信電極又は補償電極との間に配置される位相シフタを使用して達成することができる。
【００７０】
送信電極ＴＥ又は送信電極ＴＥに供給される交流電気信号は、送信電極ＴＥが発する交流電場が受信電極ＲＥ内で結合することができるようにレイアウトされる。補償電極ＣＥ又は補償電極ＣＥに供給される交流電気信号は、補償電極ＣＥが発する交流電場も受信電極ＲＥに結合することができるようにレイアウトされる。送信電極によって発せられる交流電場に対して位相が遅れた、補償電極ＣＥで発せられる交流電場を通じて、受信電極ＲＥに対して作用する交流電場のレベルが低減するか、又は逆位相干渉の場合には（略）なくなる。
【００７１】
互いに独立して接近を検出すべきいくつかの電極システムがハンドヘルド装置に提供される場合、電極システムが干渉してしまい確実な検出をもはや保証することができないといったことがないように注意を払うべきである。このような構成は、ケースに従って実験的に判断することができる。本明細書では綿密に説明しない一実施形態では、電極システム間に、少なくとも１つの追加補償電極を設けることができる。この追加補償電極を使用して、例えば、電極システムの送信電極が放射する交流電場をなくすことができ、それによって、送信電極はもはやその他の電極システムの受信電極に影響を及ぼさなくなる。
【００７２】
手が電極に接近中の状態では、受信電極ＲＥに作用している交流電場は、受信電極ＲＥに電流を発生するように変更され、この電流は電極への手の接近を表す。手が電極に接近中の場合、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間の手を通じての結合が増大する。この結合の増大は、受信電極内の電流を増大させる。接近中の手と受信電極に発生する電流との相関については図２ａ〜図２ｃの図を参照してより綿密に説明する。
【００７３】
全体システムは、手が電極付近にない限り、受信電極ＲＥで発生する電流が所定の値を超えないようにレイアウトされる。これは、ケースの送信電極ＴＥ及び受信電極ＲＥの対応する配置を通じて達成される。配置は、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間のインピーダンスが、装置をスリープモードから切り替えモードに移行させる電流量に足りない１つの電流のみが受信電極ＲＥ内に発生するように十分に大きくなるように行われる。
【００７４】
接近検出の原理は、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間のアドミッタンスを表す十分な電気値を検出することにある。これは、受信器、すなわち受信電極ＲＥ内のアンペアを測定することによって達成される。基本的に、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間で測定されるアンペアは、電極表面の増大と共に増大し、電流電極の間隔の増大と共に低減する。したがって、平板キャパシタの有効容量と同様の法則が当てはまる。
【００７５】
接近中の手の特に良好な検出を保証するために、補償電流が送信システムにおいて送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間に提供される。この（位相遅れ又は逆位相の送信電流の）補償電流は送信電流に干渉する。補償電流強度を決定する自由度は、第１に、接続された電極表面の測定にある。第２に、補償電流の位相を（送信電流に対して）変化させることができる。最終的に、周波数及び／又は電圧に関する交流信号の適合を行うこともできる。
【００７６】
本発明の好ましい実施形態では、利用可能な自由度数は、送信電極ＴＥ及び補償電極ＣＥに厳密に印加される電圧のみで機能するという点で低減する。
【００７７】
測定システムの粗い調整が全体システムの構築時に一回のみ行われる場合、自由度はさらに低減する。この粗い調整とは、一方では、ハンドヘルド装置で実行されるすべての電極の構成及びプロファイルを一回測定することにあり、他方では、送信信号と補償信号との位相差を一回調整することにある。
【００７８】
残りの自由度は、測定装置の微調整に使用される。これらの自由度とは、例えば、送信信号と補償信号との位相差の動的なバーニヤ調整及び／又はアナログ送信パラメータを論理導出切り替え関数に変換するために通常使用される閾値点の位置シフトに存在する。この電気閾値の計算は、例えば、制御ファームウェア内の厳密にプリセットされる標準値及び／又はすでに検証された測定数量及び／又は測定プロファイルから導出することができ、例えば、評価デジタル化のメモリエリアに周期的に厳密に配置される。微調整では、過去の測定値も流入し得る。
【００７９】
筐体上の単一の電極の厳密な配置、又は送信電極ＴＥ及び補償電極ＣＥに供給される交流電気信号の個々の測定並びに厳密な特徴は、装置の実際の形状及びサイズに依存する。電極配置、電極測定、及び交流信号の特徴は、実際の装置に対して実験的に決定することができ、受信電極ＲＥで発生する電流を参照して上述した諸要件によって確実な検出を可能にすることができるように相互に較正することができる。
【００８０】
ハンドヘルド装置の底部における可能な電極の構成の一例を図１に記す。
【００８１】
図１は、（装置の底部、並びに遠隔制御装置の横軸及び縦軸のそれぞれに沿った各断面から見た）遠隔制御装置における送信電極ＴＥ、受信電極ＲＥ、及び補償電極ＣＥの可能な配置を示す。補償電極ＣＥは送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間に配置される。受信電極ＲＥに作用している交流電場は、交流電場内で放射する補償電極ＣＥに応じて減衰又は消滅する。
【００８２】
図１では、電極、特に送信電極ＴＥ及び受信電極ＲＥの配置が、配置されるときに表面に接触しないように機器の底部に配置されることが分かる。この配置は、補償電極ＣＥの影響範囲から引き離される場合がある送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間の直接の電流路を回避するために、導電表面の場合に特に重要である。
【００８３】
図１に示す２つの補償電極ＣＥは互いに電気的に接続することができる。代替的に、補償電極ＣＥのうちの一方をシステム調整用に提供することもできる。この用途では、両補償電極ＣＥは互いに電気的に接続されてはならない。
【００８４】
図１に示す電極は、携帯電話又はゲームコンソール用の入力装置に比較可能に配置することもできる。
【００８５】
図２ａ〜図２ｃから示される図面を参照して、電極配置の機能をより綿密に説明する。
【００８６】
図２ａは、手の接近がない状態の表面に配置された遠隔制御装置を示す。遠隔制御装置は「スリープモード」に設定され、遠隔制御装置全体で必要な電力を最小に低減することができる。
【００８７】
図２ｂは、手が接近中の状態の遠隔制御装置を示す。この用途では、遠隔制御装置はスリープモードから「ウェイクアップ」して「切り替えモード」にシフトする。切り替えモードでは様々なアクティブ化機能又は初期化機能を実行することができ、それによって、遠隔制御装置が握られるときに、機能を完全に利用することが可能である。
【００８８】
アクティブ化機能の一例は遠隔制御装置ディスプレイの電源投入である。別の例は、キー照明の電源投入である。アクティブ化機能は、キー照明が所定の光強度未満でのみアクティブ化されるように、フォトセンサと組み合わせて設定することができる。
【００８９】
図２ｃは、人間の手で握られた遠隔制御装置を示す。遠隔制御装置はここでは「アクティブモード」に設定され、完全な無制限の機能を利用可能にされる。
【００９０】
送信電極ＴＥ及び受信電極ＲＥは、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間のインピーダンスの和が十分に大きく、それによって、送信電極ＴＥが発する電場がいかなる状況でも十分な減衰を受けるように筐体底部に配置される（図１も参照）。受信電極内の減衰信号を通じて、装置をスリープモードから切り替えモードに切り替えるのに足りない電流のみが発生する。両電極の電極幾何学的形状並びに互いに対するそれらの電極の配置は、所定の生成器の電圧及び生成器の周波数によって単純に実験的に決めることができる。このようにして、単一の電極の電極表面、及び／又は電極の間隔、及び／又は電極の位置、及び／又は電極の材料は互いに、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間で対応するインピーダンスを達成するように適合することができる。
【００９１】
送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間のインピーダンスの和は、
送信電極ＴＥと表面との間のインピーダンス、
表面自体のインピーダンス、及び
表面と受信電極ＲＥとの間のインピーダンス
である。
【００９２】
表面のインピーダンスはゼロ付近であり得る。
【００９３】
表面が導電材料から成る場合、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間の結合は強くなるが、その結合は補償電極信号ＣＥの放射を通じて無効化される（補償電極ＣＥが発する交流電場は表面にも同様に作用する）。結果として、支持材料に応じて受信電極ＲＥで発生するアンペアに大きな差は生じない。
【００９４】
送信電極ＴＥから遠隔制御装置の表面及び／又は壁を通じて受信電極ＲＥまでの「ウェイクアップ」に十分な電流量は、補償電極ＣＥが発する交流電場によって回避される。
【００９５】
人間の手が遠隔制御装置に接近中である場合（図２ｂに示すように）、受信電極の電流は所定の閾値Ｉ0を超え、遠隔制御装置を切り替えるか、又はウェイクアップさせる。閾値Ｉ0は、好ましくは、遠隔制御装置の周囲の電場特性を考慮して決定され、そのため、追加補償電極ＣＥを調整のために提供することができる。
【００９６】
手が接近中の場合、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの間の減衰信号の低減の結果、電流が増大する。この用途では、２つの影響が重要な役割を果たす。
【００９７】
ａ）第１の電極の親指との結合が増大する（どちらの手が遠隔制御装置に接触するかに応じて、第１の電極は送信電極ＴＥであるか、又は受信電極ＲＥである）。手は、親指から４本の指まで非常に小さなインピーダンスを有する。第２の電極への４本の指の結合も増大する。
【００９８】
ｂ）信号パス（送信／受信電極−手−受信／送信電極）が補償電極ＣＥを伝達し、それによって受信電極ＲＥに結合した交流電場に対する補償電極ＣＥの交流電場の影響が低減する。
【００９９】
このようにして、送信電極ＴＥから手を通じて受信電極ＲＥに送られる交流電場も、補償電極ＣＥの交流電場を通じての補償のさらなる減衰を受ける。システム全体における補償電極ＣＥの影響が過剰に優勢ではないことが重要であり、そうでなければ、人間の手の接近は「電気的に隠されて」しまう。
【０１００】
続けて、遠隔制御装置が最終的に人間の手で完全に握られると（図２ｃ参照）、受信電極ＲＥの電流は別の所定の閾値Ｉ1を超え、遠隔制御装置を完全にアクティブ化する。閾値Ｉ1も、好ましくは、人間の手が接近していない状態の支持体上の装置が前に有した、遠隔制御装置の周囲の電場特性を考慮して決定される。ハンドヘルド装置に２つ以上の電極システムが備えられている場合、各電極システムの閾値Ｉ0及びＩ1を別様に定義することができる。
【０１０１】
電極が互いにそのように配置される場合、レベル及びインピーダンスが互いに以下のように挙動することが有利である。
【０１０２】
【数２】
0005462861.tif 000003
【０１０３】
式中、
Ｐ1は、第１の接近（＝装置がスリープモードから切り替えモードにシフトする手の接近）の結果として生じる交流電場のレベルであり、
Ｐ2は、第２の接近（＝装置が切り替えモードからアクティブモードにシフトする手の接近）の結果として生じる交流電場のレベルであり、
Ｚ1は、第１の接近における送信電極と受信電極との間のインピーダンスであり、
Ｚ2は、第２の接近における送信電極と受信電極との間のインピーダンスである。
【０１０４】
この要件を満たす電極配置は実験的に決定することができる。これら要件を満たす電極配置では、電極配置の感度は手が装置に近づくにつれて増大する。
【０１０５】
補償電極ＣＥから発せられる交流電場は、人間の手を通じての送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの略直接の結合（手が遠隔制御を完全に握っているとき）における受信器のレベル低減に対してほんのわずかしか影響しない。
【０１０６】
図３は、原理図に基づいて送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの結合を示す。
【０１０７】
送信電極ＴＥで放射される交流電場は指内で結合する。しかし、送信電極ＴＥの交流電場の一部分は受信電極ＲＥ内でも結合する。補償電極ＣＥで放射される交流電場（破線矢印で示される）も、部分的に人間の指内で、且つ部分的に受信電極ＲＥ内で結合する。
【０１０８】
指外部での送信電極ＴＥの交流電場に対する補償電極ＣＥの交流電場の影響（参照番号３０）は保持される。受信電極ＲＥに対して直接作用する、送信電極ＴＥから放射される交流電場は、補償電極ＣＥの交流電場を通じて実際のレベル低減を受ける。
【０１０９】
それに代えて、指内での送信電極ＴＥの交流電場に対する補償電極ＣＥの交流電場の影響（参照番号４０）はより小さく、受信電極ＲＥでの電流を実際に増大させる。これは例えば、送信電極ＴＥ及び補償電極ＣＥが、補償電極ＣＥでの電場強度が送信電極ＴＥでの電場強度よりも小さいようにレイアウトされることによって達成することができる。したがって、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの結合は、補償電極の影響範囲から少なくとも部分的に引き離されている指を通じて発生する。
【０１１０】
図１０を参照して、送信電極ＴＥと受信電極ＲＥとの結合並びにこの結合に対する補償電極ＣＥの交流電場の影響について、コンピュータマウスの例を使用してもう一度説明する。
【０１１１】
さらなる実施形態では、補償電極は、システムの自己調整を実行するために、遠隔制御装置の周囲の電場の特性を測定するためにも使用することができる。
【０１１２】
図４は、遠隔制御装置の底部の電極の非対称配置を示す。このようにして、遠隔制御装置への接近の右／リンクの区別を行うことができる。接近方向による受信電極ＲＥでの電流の時間的過程を図４のチャートに示し、特性曲線１０は右接近を表し、特性曲線２０は左接近を表す。このようにして、右側の接近を左側の接近と容易に区別することもできる。
【０１１３】
図５は、遠隔制御装置の底部の電極の代替の配置を示す。少なくとも３つの電極ＴＥ、ＣＥ、及びＲＥが、装置の壁の一本の指毎に設けられるリブの溝に導入される。それによって、送信電極ＴＥから受信電極ＲＥに手内で発生する電流路によって補償電極ＣＥの交流電場が迂回される。
【０１１４】
本発明によれば、いくつかの送信電極ＴＥ、受信電極ＲＥ、及び補償電極ＣＥを遠隔制御装置又は任意の他の電気ハンドヘルド装置、例えばコンピュータマウスに提供することもできる。コンピュータマウスへの電極の代替の配置については図１３ａ〜図１３ｊに示す。
【０１１５】
本発明によれば、電極構造のそれぞれが送信電極、受信電極、及び補償電極を有する、いくつかの電極構造をハンドヘルド装置に配置することもできる。電極構造はそれぞれ、好ましくは、当該電極構造のそれぞれを使用して、上記原理によるハンドヘルド装置への接近又は接触の検出が可能なようにレイアウトされる。
【０１１６】
２つの電極構造を有するハンドヘルド装置の一例を図６に示す。図６は、他のハンドヘルド装置を代表するゲームコンソール用の入力装置１００を示す。入力装置１００は、２つの近接高感度エリア又は接触高感度エリア１１０及び１２０を有する。ケース表面の下のこれらエリアに、上述した電極構造のうちの１つが配置される。電極構造は図６に示されていない。入力装置の電極構造の電極配置は、例えば、図１を参照して示したように選ぶことができる。
【０１１７】
エリア１１０及び１２０に関連する両方の高感度電極構造は、ここでは示されていない評価電子装置に結合される。電極構造への接近を連続して読み取ることができる。この用途では、電子評価装置を、例えば、電極構造のマルチプレクサに結合することができる。
【０１１８】
代替的に、電子評価装置を電極構造のそれぞれに設けることができる。
【０１１９】
両方の電極構造を用いて、入力装置１００のどこが接触されているかを区別することができる。エリア１１０、１２０のいずれが接触されているか、又はユーザの片手若しくは両手がいずれのエリアに接近中であるかに従って、電子評価装置は入力装置の異なる機能をアクティブ化するか、又は実行することができる。
【０１２０】
図７は、いくつかの電極構造を有するハンドヘルド装置への接近及び／又は接触を検出する３つの例を示す。いわゆる「ゲームコントローラ」１００がここでは一例として示され、すでに図６に示したように、２つの近接高感度ゾーン又は接触高感度ゾーン１１０及び１２０を有する。ゲームコントローラ１００は、ここでは例えば、ゲームコンソールを用いてプレイされるゴルフゲームのゴルフクラブとして使用することができる。ゴルフゲームのゴルフクラブは両手で握らなければならないため、高感度エリア１１０（図７の左側に示す）のみ又は高感度エリア１２０（図７の中央に示す）のみとの接触は、ゴルフクラブのいかなる機能も決定しないか、又はゴルフコントローラ１００のゲームコンソールの移動を無視する。また、ゲームコントローラ１００は、ゴルフクラブとして使用するには、ゲームコントローラ１００を両手で握る（図７の右の図）必要があることをユーザに示すことができる。
【０１２１】
このような機能はゲームコントローラのみに制限されず、様々なハンドヘルド装置、例えば携帯電話又はＭＰ３プレーヤに提供することができる。
【０１２２】
同様に、図６及び図７に示す３つ以上の電極構造を提供することができる。そのため、３つの電極構造の場合、互いに隔てられた３つの高感度エリアを、例えばハンドヘルド装置上に、ゲームコントローラとして配置することができる。
【０１２３】
ハンドヘルド装置内又はハンドヘルド装置上の適切な手段を通じて測定される他のセンサデータとの組み合わせも可能である。そのため、例えば位置決めセンサ又は加速度センサを通じて検出することができるＭＰ３プレーヤを振ることによって、ＭＰ３プレーヤがどこに保持されているかに応じて異なる動作を発生させることができる。ＭＰ３プレーヤがキーボードのエリアに保持されている場合、振ることによって、音楽トラックの順番を変えることができるのに対して、ディスプレイに保持されている場合、振っている間、別の音楽トラックのランダムな選曲が決定される。
【０１２４】
本発明をコンピュータマウスに基づいて以下に説明する。
【０１２５】
図８に示すように、本発明による解決策は３つの主要モジュールの特定の組み合わせにある。
【０１２６】
第１の主要モジュール２００は、接近中の人間の手を検出する３つの電場電極を備える。
【０１２７】
第２の主要モジュール３００は、第１の主要モジュールから導出される信号のアナログ信号処理を達成する。
【０１２８】
第３の主要モジュール４００は、信号制御ユニット（ＭＣＵ）として実行され、２つの上述した主要モジュールの信号制御を行い、電場から得られた情報を接続された外部ハードウェアに送る。
【０１２９】
これより、単一のモジュールについてより詳細に説明する。
【０１３０】
Ａ）第１の主要モジュール２００−電場電極
電極の特に有利な配置を図９に示す。コンピュータマウスの上側に、３つの電場電極ＴＥ、ＣＥ、ＲＥが配置される。より広い電極ＴＥ（＝送信電極）には、５０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚの周波数及び２０Ｖの値を超えるべきではない信号振幅を有することができる切り替え信号が供給される。必要とする表面が電極ＴＥより小さくてよい電極ＣＥ（＝補償電極）にも、電極ＴＥの電気信号フォームが供給される。電極ＴＥと電極ＣＥとの検出特徴を表す電気信号の相違は、−１４０°〜＋１４０°の位相差である。さらに、両電極の信号振幅差も、電極配置の所望であり、必要な場合には空間的に方向付けられもする検出性能にとって有利であることができる。
【０１３１】
電極ＲＥ（＝受信電極）は、下流アナログ信号処理において信号入力に接続される。
【０１３２】
図１０にこの配置の相互作用をさらに示す。コンピュータマウス上の３つの電極は、手が十分に引き離されているか、又は完全になくなると、電極ＣＥが発する位相が遅れた電場の助けによって電極ＴＥが発する電場を通じて電極ＲＥで影響を及ぼす電場がなくなるように解釈される。人間の手が最小距離よりも小さな距離でコンピュータマウスに接近する場合、電極ＴＥから手を通じて電極ＲＥへの新しい電流路が生成され、この電流路は電極ＣＥの影響範囲から引き離されると共に、電極ＲＥにおける電流の大幅な上昇をもたらす。
【０１３３】
Ｂ）第２の主要モジュール３００−アナログ信号処理
図１１に、コードレスコンピュータマウスのアナログ信号処理の好ましい回路構造を示す。Ｔ１の配線は、一方では、動作周波数範囲内のモジュールの信号入力のインピーダンスが最小に達し、他方では、信号増幅が、各構成要素及びその可能な限り最小の峻度によって、動作的に安定した最大となるように解釈される。
【０１３４】
Ｔ２の以下の信号補強並びにこの構成要素の出力インピーダンスは、Ｄ１の助けによって、モジュールの信号出力において、可能な限り速く、且つ大きなエネルギー供給を必要とせずに、モジュールの信号入力のＡＣ信号の直接推定されるＤＣ信号を得るように解釈される。
【０１３５】
Ｃ）第３の主要モジュール４００−信号制御ユニット（ＭＣＵ）
図１２に、コードレスコンピュータマウスの信号制御ユニットの特に有利な実施形態を示す。信号制御ユニットは中央ＭＣＵから成る。このモジュールを通じて処理される信号処理プロセスは、以下の可能な機能を含むことができる。
【０１３６】
ＭＣＵは、タイマの助けによって、３つすべてのモジュールの実行タスクが実施される（＝アクティブフェーズ）、例えば１ｍｓのタイミングスロットを周期的に生成する。これらタイミングスロットは、必要であれば拡張又は短縮してもよい。図１２は、ＭＣＵが残りの時間間隔、例えば１００ｍｓに３つすべてのモジュールの必要最小電流をさらに提供すること（＝休止フェーズ）も示す。これら間隔は、例えばアクティブフェーズ内で登録される数量の変更を通じて任意に拡張又は短縮することができる。
【０１３７】
ＭＣＵは、アクティブフェーズにおいて、供給スイッチの助けによって必要最小限の経過時間のみにわたってエネルギー供給をアナログ信号処理に供給する。
【０１３８】
ＭＣＵは、アクティブフェーズにおいて、予め定義された経過時間にわたって両電場電極ＴＥ及びＣＥに必要な切り替え信号を生成する。この経過は任意に拡張又は短縮することができる。
【０１３９】
ＭＣＵは、アクティブフェーズ内部のＡ／Ｄコンバータの助けによって実際の動作電圧を測定し、この／これらの測定値（複数可）を連続結果計算に含める。
【０１４０】
ＭＣＵは、アクティブフェーズにおいて、ＮＤコンバータの助けによって、１つの信号入力又は複数の信号入力においてアナログ信号処理を生成した、固定された所定の時点までの交流電圧／パルス電圧量を検出する。
【０１４１】
ＭＣＵは、アクティブモードにおいて、ＣＰＵ、ＲＥＭ、フラッシュ、及びファームウェアに含まれるアルゴリズムの助けによって、すべての測定値を評価し、論理的結論を引き出し、関わるすべてのモジュールの後続する実行動作を決定する。
【０１４２】
ＭＣＵは、オプションとして、アクティブフェーズにおいて、シリアルインタフェースモジュール及び／又はパラレルインタフェースモジュールの助けによって、その情報、例えばWake-Up信号を接続された外部ハードウェアに送信する。
【０１４３】
ＭＣＵは、オプションとして、アクティブフェーズにおいて、外部ルーチンが処理されたとき、接続された外部ハードウェアからの返答／信号、例えばGo-To-Sleep信号を待つ。
【０１４４】
ＭＣＵ自体は、アクティブフェーズの終わりにスリープモード（＝低電力モード）にシフトし、ここから独立して、且つ／又は外部電気信号を通じて復帰することができる。
【０１４５】
本発明による概念は、接近中の人の電場によって実行される検出の助けによって「未来を調べる」こと、及び特に適合されるアナログフロントエンドの最適化された対話をＭＣＵを制御するすべてのプロセスと組み合わせることを通じて、利用されるエネルギー貯蓄システム、例えば電池の寿命の増大に繋がると共に、例えば、この技術を有するコンピュータマウスを使用して、ユーザが「知覚」する応答時間の低減／消滅に繋がる。「知覚」される応答時間の消滅は、コンピュータマウスがスリープモードからウェイクアップモードにシフトする上述した第１の閾値Ｉ０を通じておおよそ達成することができる。
【０１４６】
コンピュータマウスでの幾何学的構造及び配置について、電極は上述した実施形態と比較して別様に配置することも可能である。
【０１４７】
コンピュータマウス上の電極配置のいくつかの可能な変形を以下に示す。これら異なる電極配置は他のハンドヘルド装置に提供することも可能である。
【０１４８】
図１３ａは、送信電極と受信電極とが１８０°回転した線対象配置を示す。
【０１４９】
図１３ｂは、検出範囲について最適化された線対象配置を示す。
【０１５０】
図１３ｃは、すべての電極の半回転対称配置を示す。
【０１５１】
図１３ｄは、すべての電極を任意に、ここでは約４５°回転させた配置を示す。
【０１５２】
図１３ｅは、すべての電極の完全回転対称配置を示す。
【０１５３】
図１３ｆは、点対称配置のマルチスプリット送信電極ＴＥ及び受信電極ＲＥを示す。この構築を通じて、ジェスチャーの検出が特に有利な方法で可能である。例えば、右上からの接近は、個々の受信電極の電流が（明らかに）異なるという点で左下からの接近と異なる。
【０１５４】
図１３ｇは、点対称配置、線対称配置、又は非対称配置でのマルチスプリット側部受信電極ＲＥを示す。この構築を通じても、ジェスチャーの検出が有利な方法で可能である。受信電極ＲＥの接近方向によって、電流がその都度異なるため、接近方向も同様に検出することができる。横にある送信電極ＴＥも適用可能である。
【０１５５】
図１３ｈは、完全回転対称配置のマルチスプリット受信電極を示す。それによって、ジェスチャー並びに接近方向の検出が可能である。
【０１５６】
図１３ｉは、二軸対称配置のマルチフラグメント送信電極を示す。ここでジェスチャーの検出が可能である。
【０１５７】
図１３ｊは、線対称若しくは点対称のいくつか／すべての電極又は完全な非対称も同様に含み得る電極の助けによる面白い設計を示す。ここでジェスチャーの検出が可能である。
【０１５８】
対応して形成及び挿入されるか、又は金属表面セクション電極構成要素で作られる電場電極の実行に対する代替として、全体装置／動作エリア内及び／又は下の単一又は追加のプラスチック材料及び／又はケース材料を使用して電極を作成することも可能である。
【０１５９】
さらに、図１４に示す構成を有する回路を実施することも可能である。図１４に示す回路設計の場合、アナログ信号処理は、信号出力において、受信電極電流のコピーが生成されるような形態（ここでは、下流ＤＣ整流無しの配置）で配線接続される計算増幅器の助けで行われる。Ｃａ、Ｒａ、Ｃｂ、及びＲｘの構成要素はオプションとして必要であり、Ｒｂの場合、その離散的又は間接的な形態の実現が推奨される。さらに、信号制御ユニット内のＡ／Ｄコンバータを止め、それに代えて、１つ又はいくつかのコンパレータの結果に基づいてさらなる論理動作を処理することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１３ｅ】
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【図１３ｆ】
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【図１３ｇ】
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【図１３ｈ】
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【図１３ｉ】
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【図１３ｊ】
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【図１４】
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【図７】
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