(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置付近の対象物の存在の有無を感知するための容量性近接装置であって、受信電極に容量的に結合された放射電極と、前記放射電極と前記受信電極との間の交流電場のための放射信号を生成するための発振器と、前記受信電極に接続された感知回路とを有し、前記感知回路は前記受信電極からの測定信号を受信し、前記感知回路は前記対象物と前記電子装置との間の距離に比例する出力信号を生成するための第１の検出回路を有し、前記測定信号はノイズを有し、前記感知回路は更に第１の検出回路に入力する前に前記測定信号からのノイズを低減するためのノイズ抑制手段を有し、前記ノイズ抑制手段は、前記測定信号から補正信号を減算することにより、前記測定信号からのノイズの少なくとも一部を有するノイズ信号を生成するための第１の差動増幅器を有し、前記補正信号は、前記放射信号を受信し、感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーを作るため前記放射信号の振幅を適応させる可変利得増幅器により生成され、前記ノイズ信号は、前記測定信号からノイズを減算するために、第２の差動増幅器の反転入力に供給される、容量性近接装置。
【請求項２】
前記ノイズ抑制手段は、更に可変利得増幅器と、第２のＬＰＦを持つ第２の同期検出回路である第２の検出回路と、積分回路とを有し、第２のＬＰＦを持つ第２の同期検出回路は、前記感知された放射信号の実効振幅の信号を生成するため前記ノイズ信号を受信し、前記積分回路は、前記実効振幅の信号を受信し、前記可変利得増幅器に供給される利得信号を生成し前記可変利得増幅器の利得を定めるために基準レベル（グランド）と前記実効振幅の信号を比較し、前記可変利得増幅器は、前記放射信号及び前記利得信号を受信し、前記補正信号を生成するために、前記利得信号に従って前記放射信号の振幅を適合させる、請求項１に記載の容量性近接装置。
【請求項３】
前記ノイズ抑制手段は、前記出力信号を生成するための第１の検出回路へ後に供給されるノイズ低減測定信号を生成するための第２の差動増幅器を有し、第２の差動増幅器は前記測定信号から前記ノイズ信号を減算することにより、前記ノイズ低減測定信号を生成する、請求項２に記載の容量性近接装置。
【請求項４】
前記補正信号が前記出力信号を生成するための第１の検出回路へ供給される、請求項２に記載の容量性近接装置。
【請求項５】
前記ノイズ抑制手段が、前記放射信号の周波数以外の前記測定信号内の規則的及び／若しくは周期的信号成分を識別するために出力信号、並びに／又は前記測定信号を解析するためのビート検出器を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の容量性近接装置。
【請求項６】
前記ビート検出器は、前記対象物と前記容量性近接装置との間の距離を示す出力信号及び／又は前記測定信号を受信するための手段と、前記感知された放射信号内の規則的及び／又は周期的信号成分を示す、前記容量性近接装置に対する前記対象物の規則的及び／又は周期的距離変動を検出するための前記測定信号及び／又は出力信号を解析するための手段と、斯様な規則的及び／又は周期的距離変動が識別される場合、前記放射信号の周波数を変えるための周波数信号を前記発振器へ送信するための手段とを有する、請求項５に記載の容量性近接装置。
【請求項７】
前記発振器が、中心周波数の周りの所定の範囲の周波数へ切り換える、請求項６に記載の容量性近接装置。
【請求項８】
基準信号と前記感知された放射信号との間の位相差を最小にするための位相制御回路を有し、前記基準信号は、第１の同期検出回路である第１の検出回路及び／又は第２の同期検出回路をトリガするために使用される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の容量性近接装置。
【請求項９】
前記位相制御回路は、可変位相コントローラ、第３のＬＰＦを備える第３の同期検出回路、及び第２の積分回路を有し、第３のＬＰＦを備える第３の同期検出回路は、前記測定信号を受信し、前記基準信号に対して位相が９０度シフトされた位相シフト基準信号を使用して、前記測定信号を検出し、第２の積分回路は、前記可変位相コントローラへ供給される位相制御信号を生成し、前記基準信号の位相を規定するため、第３のＬＰＦの出力を基準レベル（グランド）と比較する、請求項８に記載の容量性近接装置。
【請求項１０】
前記放射信号が前記基準信号を有する、請求項８又は９に記載の容量性近接装置。
【請求項１１】
前記対象物の存在の有無を決定するため前記出力信号を第１の近接基準レベルと比較するための第１の比較器と、近接レンジで前記対象物の存在の有無を決定するため前記出力信号を第２の近接基準レベルと比較するための第２の比較器とを有する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の容量性近接装置。
【請求項１２】
前記容量性近接装置の周囲の変化に対する第１の近接基準レベル及び第２の近接基準レベルを補正するため、前記対象物がいない間に、前記容量性近接装置の間欠的較正を実施するための手段を有する、請求項１１に記載の容量性近接装置。
【請求項１３】
第１の検出回路に入力する前に前記測定信号のノイズを低減するためのノイズ抑制手段を有する、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の容量性近接装置のための感知回路であって、前記ノイズ抑制手段は、前記測定信号から補正信号を減算することにより、前記測定信号からのノイズの少なくとも一部を有するノイズ信号を生成するための第１の差動増幅器を有し、前記補正信号は、前記放射信号を受信し、感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーを作るため前記放射信号の振幅を適応させる可変利得増幅器により生成され、前記ノイズ信号は、前記測定信号からノイズを減算するために、第２の差動増幅器の反転入力に供給される、感知回路。
【請求項１４】
電子装置付近の対象物の存在の有無を感知するための方法であって、受信電極に容量的に結合された放射電極と前記受信電極との間の交流電場のための放射信号を生成するステップと、感知回路の前記受信電極からノイズを有する測定信号を受信するステップと、前記感知回路のノイズ抑制手段により、第１の検出回路に入力する前に前記測定信号からのノイズを低減するステップと、前記感知回路の第１の検出回路の前記対象物と前記電子装置との間の距離に比例する出力信号を生成するステップとを有し、ノイズを低減するステップは、前記測定信号から補正信号を減算することによりノイズ信号を生成するステップを有し、前記ノイズ信号は、前記測定信号からのノイズの少なくとも一部を有し、前記補正信号は、前記放射信号を受信し、感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーを作るため前記放射信号の振幅を適応させる可変利得増幅器により生成され、前記ノイズ信号は、前記測定信号からノイズを減算するために、第２の差動増幅器の反転入力に供給される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の容量性近接装置に関する。本発明は、更に、容量性近接装置を有する電子装置、及び容量性近接装置用感知回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置が使用されていないときの表示装置のエネルギ消費の低減は、例えば、パーソナルコンピュータ及び／又はラップトップ用のモニタで知られている。このようなシステムでは、ユーザの活動は、例えば、ユーザのキーストローク又はユーザのマウスの動きを検出することにより測定される。ユーザが幾らかの所定時間の間キーをストロークしなかった、又は幾らかの所定時間の間コンピュータ及び／又はラップトップのマウスを動かさなった場合、表示装置がスイッチを切る、又は表示装置のバックライトがスイッチを切る「スリープモード」とも呼ばれる、いわゆるエネルギ低減モードに表示装置は入る。しかしながら、ユーザが、例えば、表示装置上の長めのテキストを読んで、キーをたたかないか又はマウスを動かさない間に、表示装置がエネルギ低減モードへしばしば切り替わる。
【０００３】
より高度なエネルギ消費スキームでは、表示装置の前にいるユーザの実際の存在が検出される。これは、ユーザが表示装置の前にいる限り、表示装置がエネルギ低減モードに入らないという利点を持つ。更にまた、ユーザが表示装置から離れるとき、所定時間後にエネルギ低減モードが起動するための当該所定時間が減らされ、よって、表示装置の（不必要な）電力消費を更に減らしている。斯様なシステムは、例えば、ユーザの不在を検出するためのセンサを持つディスプレイが開示された米国特許出願ＵＳ２００３／００５１１７９から知られている。あるいは、欧州特許出願ＥＰ０９４９５５７は、ポータブルコンピュータにおける同様のシステムを開示する。両刊行物は、表示装置の前のユーザの有無を検出するための赤外線又は超音波センサを開示する。表示装置に使用される既知のセンサは、発信器を使用して信号を送信し、ユーザからの反射信号を検出する。あるいは、米国特許出願ＵＳ２００３／０１２２７７７は、センサが、表示装置の前のユーザの距離を検出するためのカメラ、ソナー又はレーダーシステムを含むことを開示する。
【０００４】
アクティブ赤外線及び超音波センサの不利な点は、対象物の物質に関する依存性である。衣類は、送信エネルギを大幅に吸収し、これにより検出範囲を低減するか又は誤った距離の読み取りとなる。また、視野は、しばしば比較的狭いので表示装置の前の直接的な中心線だけに感受性が高い領域に結果としてなってしまう。これは種々異なる方向を指向するより多くのセンサを用いれば解決されるが、これは結果的に比較的高価な解決案になる。受動的な赤外線センサは静止（暖かい）対象物に反応しないので、人がモニタの前で十分に移動しないとき、再び不所望な状況であるエネルギ低減モードが起動される。
【０００５】
表示装置の前の人の存在を検出するための代わりのセンサは、容量性センサを介してである。容量性センサは、例えば、距離測定及び／又はスペースを監視するための容量性センサ用の測定回路が開示されている米国特許第６，４８６，６８１号に開示されている。測定回路は、ＡＤ変換器に接続された位相依存整流装置を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既知の容量性センサの欠点は、既知の容量性センサによる人の位置合わせは充分高い信頼性がないということである。
【０００７】
本発明の目的は、改善された信頼性を持つ容量性近接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によると、この目的は、電子装置付近の対象物の存在の有無を感知するための容量性近接装置であって、受信電極に容量的に結合された放射電極と、前記放射電極と前記受信電極との間の交流電場のための放射信号を生成するための発振器と、前記受信電極に接続された感知回路とを有し、前記感知回路は前記受信電極からの測定信号を受信し、前記感知回路は前記対象物と前記電子装置との間の距離に比例する出力信号を生成するための第１の検出回路を有し、前記測定信号はノイズを有し、前記感知回路は更に第１の検出回路に入力する前に前記測定信号からのノイズを低減するためのノイズ抑制手段を有する容量性近接装置で達成される。
【０００９】
発明者らは、電子装置、特に表示装置に使用されるとき既知の容量性センサの出力信号は比較的雑音が多いことがわかった。この雑音が多い信号のため、既知の容量性センサによる人の位置合せは、信頼性が充分高くない。発明者らは、雑音が多い信号は、表示装置自体から及び／又は表示装置の環境、例えば、他の表示装置の近くの対象物の存在の有無を検出するために容量性近接装置を持つ他の表示装置から生じるとわかった。表示装置自体及び／又は他の表示装置は、測定信号と混信する。容量性近接装置は、通常、表示装置のディスプレイの周りの端に位置される。端が比較的小さくなっているので、放射電極及び受信電極は、表示装置のディスプレイの近くに相対的に位置される。ディスプレイは、また、様々な電界を生成するので、表示装置のディスプレイまでの比較的小さな距離から生じるノイズは、対象物及び／又は人を確実に識別するにはあまりに多くのノイズを引き起こす。このノイズは、比較的幅広い周波数スペクトルを持つ。既知の容量性センサ内の低域フィルタを備える同期検出が、測定信号からのノイズをフィルタリングするために使用される。しかしながら、生成された放射周波数に近い周波数成分を持ち、これにより帯域増幅器の送信帯域内にあるノイズは、帯域増幅器により適切にフィルタリングされない。帯域内ノイズの大きな振幅のため、アンプ及び同期検出器は、クリップすることにより、結果的に不十分なフィルタリングになって、回路の誤作動を起こし、誤った対象物存在検出を与える。
【００１０】
発明者らは、表示装置の既知の容量性センサを適用するとき、付加的なノイズ抑制技術が必要とされることを見出した。本発明による容量性近接装置の信頼性を改善するために、容量性近接装置は、同期検出回路に入る前に測定信号からのノイズを低減するためのノイズ抑制手段を有する。第１の同期検出回路の前にノイズ抑制手段を付与することにより、測定信号内にあるノイズが、増幅される前に低減される。このように、ノイズ抑制手段の付与は、感知回路の増幅段がクリップすることを防止し、人又は対象物の検出をより信頼性高くする。
【００１１】
本発明による容量性近接装置の感知回路は、受信電極から測定信号を受信するステップと、同期検出方法を介して出力信号を生成し、前記同期検出方法の出力をローパスフィルタリングするステップと、同期検出方法を適用する前に前記測定信号からのノイズを低減するためのノイズ抑制方法を適用するステップとを有する方法を実施する。
【００１２】
これらの方法のステップは、プロセッサが上記リストされた方法のステップを実行させるための命令を有するコンピュータプログラムにより実行される。
【００１３】
同期検出は、例えば、放射信号と実質的に同調している基準信号を使用して駆動されるスイッチング整流器を使用する同期整流を使用してなされる。通常、第１の同期整流器は、基準信号又は放射信号のゼロクロスで実質的に切り替わる。その後、第１の低域フィルタ及びアンプが、人又は対象物の存在の有無を示す信号を取り出して、増幅するために使用される。この信号は変動しないか又はゆっくり変化していて、ゆっくり変化する信号は対象物が移動している指標である。
【００１４】
生成された出力信号は、例えば、比較器を使用して第１の近接基準レベルと比較される。出力信号は、対象物と電子装置との間の距離が増大するとき、増大する。よって、出力信号が上記第１の近接基準レベルまで増大するとき、電子装置はユーザが不在とみなして、エネルギ低減モードへ切り替わる。
【００１５】
容量性近接装置の実施例において、ノイズ抑制手段は、前記測定信号から補正信号を減算することにより、前記測定信号からの前記ノイズの少なくとも一部を有するノイズ信号を生成するための第１の差動増幅器を有し、前記補正信号は、前記放射信号と実質的に同じ周波数及び同じ位相を持ち、感知された放射信号に比例する振幅を持つ。斯様なノイズ信号は、例えば、アクティブノイズ抑制を生成するために、容量性近接装置で使用される。補正信号の振幅は、感知された放射信号と比例し、好ましくは、感知された放射信号と同じ振幅を有する。測定信号に存在する帯域内ノイズを抑制するために、ノイズ抑制手段は、補正信号を測定信号から減算することにより、測定信号のノイズ成分を再構築する。補正信号が放射信号と同じ周波数を持ち、感知された放射信号と比例した振幅を持つので、差動増幅器は、測定信号から感知された放射信号の少なくとも一部を除去し、測定信号内のノイズを示すノイズ信号を生成する。このノイズ信号は、感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーを生成するために、後に使用される。
【００１６】
本発明による容量性近接センサの感知回路は、放射信号と実質的に同じ周波数を持ち、感知された放射信号に比例する振幅を持つ補正信号を受信するステップと、ノイズ信号を生成するため測定信号から補正信号を減算するステップとを有する方法のステップを実施する。
【００１７】
これらの方法ステップは、プロセッサに上記のリストされた方法ステップを実行させるための命令有する、コンピュータプログラムにより実行される。
【００１８】
容量性近接装置の実施例において、容量性近接装置は、表示装置に起因するノイズの少なくとも一部を有するノイズ信号を感知するため、前記放射信号からシールドされる他の受信電極を有する。発明者らは、ノイズの主要部分が表示装置のディスプレイから生じることを見出した。放射信号からシールドされる他の受信電極であって、表示装置のディスプレイから来るノイズだけを感知する当該他の受信電極を配することにより、当該他の受信電極からのこのノイズ信号は、例えば、第２の差動増幅器を使用して、測定信号からノイズ信号を減算することにより、測定信号からノイズをアクティブに低減するように使用される。
【００１９】
他の受信電極のシ−ルドは、アクティブ表示ユニット付近近くの実質的に狭いノイズ受信電極を使用することによりなされる。放射信号からノイズ受信電極を大幅にシールドするように、放射信号受信電極は、ノイズ受信電極の上に好ましくは位置される。
【００２０】
容量性近接装置の実施例において、前記ノイズ抑制手段は、更に可変利得増幅器と、第２のＬＰＦを持つ第２の同期検出回路である第２の検出回路と、積分回路とを有し、第２のＬＰＦを持つ第２の同期検出回路は、前記感知された放射信号の実効振幅の信号を生成するため前記ノイズ信号を受信し、前記積分回路は、前記実効振幅の信号を受信し、前記可変利得増幅器に供給される利得信号を生成し前記可変利得増幅器の利得を定めるために基準レベルと前記実効振幅の信号を比較し、前記可変利得増幅器は、前記放射信号及び前記利得信号を受信し、前記補正信号を生成するために、前記利得信号に従って前記放射信号の振幅を適合させる。ノイズ信号は測定信号からの全てのノイズを有する一方で、感知された放出信号は、抑圧され、好ましくは完全に抑圧される。補正信号が、感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーであるという点で、補正信号は、感知された放射信号と関連している。補正信号は、ノイズ信号を使用し、第２のローパスフィルタリングと共に第２の同期検出回路を使用して他の同期検出をノイズ信号に適用し、ノイズの主要部分を取り出し、感知された放射信号の変動がない又はゆっくり変化する振幅である感知された放射信号の実効振幅だけを供給して生成される。低周波残留信号は、感知された放射信号の低周波部分のために示される利得信号を生成するために、例えばグランドレベルと比較される。この利得信号は、放射信号を変調するためにその後使用される。放射信号は、実質的にノイズがない信号であるとみなされ、利得信号は、人又は対象物が容量性近接装置の近くにあるかどうかを示すために必要とされる低周波感知情報を主に有するとみなされる。利得信号を使用する実質的にノイズがない放射信号を変調することは、感知された近接情報を含む感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーを生成する。このノイズがないコピーは、更に、本発明による容量性近接装置の近くの人又は対象物の存在の有無の信頼性が高い指標である出力信号を信頼して生成するために使用される。
【００２１】
本発明による容量性近接装置の感知回路は、他の同期検出方法を介して実効振幅を生成し、他の同期検出方法の出力をローパスフィルタリングするステップと、利得信号を生成するため前記実効振幅を基準レベルと比較するステップと、補正信号を生成するため前記利得信号に関連して放射信号の振幅を適合するステップとを有する方法のステップを実施する。
【００２２】
これら方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実行させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００２３】
容量性近接装置の実施例において、前記ノイズ抑制手段は、前記出力信号を生成するための第１の検出回路へ後に供給されるノイズ低減測定信号を生成するための第２の差動増幅器を有し、第２の差動増幅器は前記測定信号から前記ノイズ信号を減算することにより、前記ノイズ低減測定信号を生成する。第２の差動増幅器と第１の同期検出回路との間に、帯域増幅ステップは、第１の同期検出回路に入力する前に、ノイズが低減された測定信号を増幅するために存在する。ノイズ信号は、測定信号から（感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーである）補正信号を減算することにより生じる。このように、ノイズ信号は、測定信号に以前あった実質的に絶縁されたノイズを有する。この絶縁されたノイズは、信号が第１の同期検出回路に入力する前に、少なくとも部分的にノイズを取り除くために、測定信号から減算される。ノイズ信号を使用して、測定信号からノイズをアクティブに取り除くことにより、出力信号の信頼性が改善される。
【００２４】
本発明による容量性近接装置の感知回路は、ノイズ信号を測定信号から減算することによりノイズ低減された測定信号を生成するステップと、検出方法をノイズ低減された測定信号に適用することにより出力信号を生成するステップとを有する方法のステップを実施する。
【００２５】
これら方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００２６】
容量性近接装置の実施例において、補正信号が、出力信号を生成するための第１の検出回路へ供給される。また、増幅された補正信号が第１の同期検出回路に入力する前に、補正信号は、帯域増幅ステップを使用して増幅される。発明者らは、補正信号が、感知された放射信号の実質的にノイズがないコピーであるので、補正信号は、測定信号を使用するよりはむしろ、出力信号を生成するために好適に使用されることを見出した。アクティブノイズ抑制のこの代替の実施例において、前に示されるような測定信号からノイズ信号を減算することによりノイズ低減された測定信号を生成する代わりに、補正信号は、第１の同期検出回路へ（多分帯域増幅ステップを介して増幅された後に）直接供給される。通常、必要な差動増幅器が一つ少なくなる（第２の差動増幅）ので、アクティブノイズ抑制のこの代替の実施例は、必要な部品が少なくなる。一般に、ノイズ低減された測定信号が第１の同期検出回路へ供給される前に、ノイズ低減された測定信号は帯域フィルタ及び増幅器を通る。帯域フィルタは、更にノイズを抑制するために使用される。増幅は交流信号を使用して好ましくはなされる。これは、比較的安価な部品が増幅のために使用できるという点でコスト利点を一般に持つからである。ノイズ低減された測定信号よりもむしろ補正信号を使用するとき、アンプの前の余分な帯域フィルタが省略されるので、本発明によるアクティブノイズ低減回路のコストを更に低減する。
【００２７】
本発明による容量性近接装置の感知回路は、検出方法を補正信号に適用することにより出力信号を生成するステップを有する、請求項３に関連する追加の方法のステップを実施する。
【００２８】
これら方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００２９】
請求項２乃至５に関して上で示されて説明されたようなアクティブノイズ低減回路は、信号の狭い周波数部分に情報を有し、比較的幅広い周波数範囲のノイズを有する交流測定信号を受信することにより通常の信号処理を要求とする何れのシステムでも実施される。また、アクティブノイズ低減は、上で示されて説明されたものと比較して、感知回路の異なる位置で、又は感知回路の複数の位置で実施されてもよい。最後に、アクティブノイズ低減回路は、測定信号のノイズ低減を必要とする他の装置、電子装置用の容量性近接装置だけでなく、例えば、同期検出方法を使用する他の装置で使用されてもよい。
【００３０】
容量性近接装置の実施例において、前記ノイズ抑制手段が、前記放射信号の周波数以外の前記測定信号内の規則的及び／若しくは周期的信号成分を識別するために出力信号、並びに／又は前記測定信号を解析するためのビート検出器を有する。この規則的及び／又は周期的信号成分は、比較的規則的及び／又は周期的信号を有する表示装置に表示される現在の画像の生成から生じる。現在の画像の生成は、放射信号の周波数と干渉する規則的周波数を有し、よって、既知の同期検出を介してフィルタリングされない。斯様な干渉する信号は、幾つかの既知のハードウェア及び／又はソフトウェア装置を使用して、比較的容易に検出される。
【００３１】
ここで開示されているようなビート検出器は、すでに請求項１乃至５の何れか一項において開示されているようなアクティブノイズ抑制方法に加えられてもよい。しかしながら、斯様なビート検出器の付加は、予め定められた周波数を持つ信号が放射され、関連する信号がその後測定される通常の信号処理を要求する他のシステムにもある。これらのシステムの何れにおいても、ここで開示され、また後に開示されるようなビート検出器は、規則的及び／又は周期的信号成分を検出し、これら規則的及び／又は周期的信号成分を回避するか、又は識別された規則的及び／又は周期的信号成分の干渉が最小である放射信号の周波数を選択するように放射信号の周波数を適応させるように有益に適用される。
【００３２】
上記に開示されたビート検出器は、測定信号の規則的及び／又は周期的信号成分を持つ干渉信号を低減するように放射信号の周波数を適応させる。干渉信号成分の周波数の分析が第１の同期検波器の後でなされるにもかかわらず、測定信号からのノイズを低減するための適応は、発振器で放射信号の周波数を変えることによりなされて、よって、測定信号が第１の同期検出回路に入力する前になされる。
【００３３】
最後に、ビート検出器は、電子装置のための容量性近接装置だけでなく、他の装置に使用されてもよい。
【００３４】
本発明による容量性近接センサのノイズ抑制手段は、測定信号及び／又は出力信号を受信するステップと、前記測定信号内の放射信号の周波数以外の規則的及び／又は周期的信号成分を識別するために測定信号及び／又は出力信号を解析するステップとを有する方法のステップを実施する。
【００３５】
これら方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００３６】
ビート検出は、プログラマブルコントローラ、例えば、マイクロコントローラで比較的容易に実施される。容量性近接装置の出力信号は、対象物と容量性近接装置との間の距離を示す。一般に、対象物は、容量性近接装置の前で実質的に規則的な動きで通常動くものではない。斯様な実質的に規則的動きが例えば所定期間にわたって検出されるとき、規則的動きは表示装置からのノイズであったり、又は例えば他の容量性近接装置を有する他の表示装置からのノイズであろう。斯様な規則的及び／又は周期的信号は、出力信号を生成するため同期検出を介して充分に除去されず、対象物と容量性近接装置との間の変動する距離を示す信号としてそれ自身拡大する。この他の容量性近接装置は、対象物と容量性近接装置との間の距離についての間違った変動を供給するので、容量性近接装置の測定信号に影響を与える。放射信号の周波数を変更することは、測定信号の規則的及び／又は周期的成分を低減し、同期検出を使用して充分に除去できない測定信号の規則的ノイズを低減する。
【００３７】
容量性近接装置の実施例において、前記ビート検出器は、前記対象物と前記容量性近接装置との間の距離を示す出力信号及び／又は前記測定信号を受信するための手段と、前記感知された放射信号内の規則的及び／又は周期的信号成分を示す、前記容量性近接装置に対する前記対象物の規則的及び／又は周期的距離変動を検出するための前記測定信号及び／又は出力信号を解析するための手段と、斯様な規則的及び／又は周期的距離変動が識別される場合、前記放射信号の周波数を変えるための周波数信号を前記発振器へ送信するための手段とを有する。
【００３８】
測定信号及び／又は出力信号を解析するための手段は、例えば、種々異なるアルゴリズムが従来から知られているフーリエ変換アルゴリズムを有する。斯様なフーリエ変換アルゴリズムは、出力信号が定常信号又は高速ＡＤ変換器を必要としないゆっくりした動き信号であるので、特に解析のため出力信号を使用するとき、ソフトウェアで非常に適切になされる。代わりに、測定信号の規則的及び／又は周期的成分を見つけるために測定信号及び／又は出力信号を解析するための異なる手段が使用されてもよい。
【００３９】
感知された放射信号と干渉するビート周波数は、比較的低い、例えば１０Ｈｚ以下の周波数を通常持つ。１０Ｈｚより高い周波数を持つ干渉は、第１の同期検出回路の後方の第１のＬＰＦによりフィルタリングされて、出力信号にわずかに影響するだけである。
【００４０】
本発明による容量性近接センサのノイズ抑制手段は、対象物と容量性近接装置との間の距離を示す測定信号及び／又は出力信号を受信するステップと、前記測定信号内の規則的及び／又は周期的信号成分を示す、容量性近接装置に対する対象物の規則的及び／又は周期的距離変動を検出するために測定信号及び／又は出力信号を解析するステップと、斯様な規則的及び／又は周期的距離変動が識別された場合、放射信号の周波数を変更させるための周波数信号を発振器へ送るステップとを有する方法のステップを実施する。
【００４１】
これら方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００４２】
容量性近接装置の実施例において、前記発振器が、中心周波数の周りの所定の範囲の周波数へ切り換える。中心周波数は、例えば７５Ｈｚであり、帯域増幅器は、発振器の中心周波数に実質的に対応する帯域フィルタ（ＢＰＦ）の中心を持つように選択される。周波数信号は、例えば、８個の異なる周波数を可能にする３ビット信号を有し、例えば、各周波数が、測定信号から規則的及び／又は周期的信号成分を低減するために選択されるように８００Ｈｚで分けられている。３ビット信号を使用することは、ノイズ抑制手段の複雑さを低減する一方で、測定信号からの規則的及び／又は周期的信号成分を低減するために発振周波数のシフトを可能にする。
【００４３】
更にまた、発振器の周波数の変化は、ＢＰＦの使用のために限定されるべきである。ＢＰＦが存在することにより、同期検出が実施される位相は、特に放射信号の周波数が中心周波数からシフトされるとき、発振器により生成される放射信号の位相と完全に一致しない。同期検出器の検出位相と放射信号との間の位相に関するこの（比較的小さな）シフトは、結果的にＢＰＦが放射信号の周波数の周りで完全に中心にないことから来る。結果として、出力信号の振幅は低減され、よって、容量性近接装置の感度を低減する。周波数の所定の範囲内の種々異なる周波数へ切り換えることにより、出力信号の低減が制限されたままであるような周波数のこの範囲が選ばれる。
【００４４】
容量性近接装置の実施例において、ビート検出器は、２０Ｈｚより低い周波数を持つ規則的及び／又は周期的信号成分を検出するために配される。感知される放射信号と干渉するビート周波数は、典型的には、比較的低い周波数、例えば２０Ｈｚ以下を持つ。２０Ｈｚより高い周波数を持つ干渉は、同期検出回路の後方のＬＰＦによりフィルタリングされ、出力信号にわずかに影響するだけである。
【００４５】
容量性近接装置の実施例において、基準信号と前記感知された放射信号との間の位相差を最小にするための位相制御回路を有し、前記基準信号は、第１の同期検出回路である第１の検出回路及び／又は第２の同期検出回路をトリガするために使用される。容量性近接装置の実施例において、基準信号は、発振器により生成される放射信号と実質的に同じであるか、又は基準信号は、放射信号から直接取り出される信号である。前に示されたように、例えば、ビート検出器により測定信号の規則的及び／又は周期的信号成分を回避するために、発振器を調節することにより、ＢＰＦの中心周波数に対する放射信号の周波数のシフトのために、基準信号と測定信号との間の位相差がある。斯様な位相差が存在するとき、容量性近接装置の感度は、最適ではない。測定信号の位相と実質的に一致するように基準信号の位相をシフトするための位相制御回路を適用することにより、測定信号の信号強度が最大化され、よって、容量性近接装置の感度が最大化される。
【００４６】
本発明による容量性近接センサのノイズ抑制手段は、第１の同期検出回路及び／又は第２の同期検出回路である第１の検出回路をトリガするために使用される基準信号と、測定信号との間の位相差を最小にするステップを有する方法のステップを有する。
【００４７】
この方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００４８】
容量性近接装置の実施例において、前記位相制御回路は、可変位相コントローラ、第３のＬＰＦを備える第３の同期検出回路、及び第２の積分回路を有し、第３のＬＰＦを備える第３の同期検出回路は、前記測定信号を受信し、前記基準信号に対して位相が９０度シフトされた位相シフト基準信号を使用して、前記測定信号を検出し、第２の積分回路は、前記可変位相コントローラへ供給される位相制御信号を生成し、前記基準信号の位相を規定するため、第３のＬＰＦの出力を基準レベル（例えば、グランド）と比較する。基準信号の調整は、例えば、位相ロックされる増幅器の位相調整を使用して、マニュアルでしばしばなされる。代わりに、例えば、直交信号との乗算を使用し、２つの出力二乗の和の平方根を使用して、自動位相調整が使用されてもよい。しかしながら、斯様な自動位相調整は、パワフルな処理を必要とし、よって、比較的高価である。現在開示されているような自動位相制御回路は、容量性近接装置のマニュアル又は工場調整を防止し、コストを低減する。
【００４９】
基準信号に対して９０度位相シフトされた周波数でスイッチングする第３の同期検出回路の使用のために、第３の同期検出回路の出力は、基準信号の位相が測定信号の位相と一致するとき、実質的にゼロである。しかしながら、２つの信号間に位相のシフトがあるとき、第２の積分回路が、感知された位相シフトに比例する位相制御信号を生成する。この位相制御信号は、基準信号と測定信号との間の位相差が実質的にゼロとなるように、基準信号の位相と適合するように可変位相コントローラを制御するために直接使用される。
【００５０】
この実施例の他の利点は、ビート検出器により初期化される発振器による、ＢＰＦの中心周波数に対する放射周波数のシフトのため生じる測定信号と基準信号との間の位相に関する相違を自動的に補正することである。位相制御回路をビート検出器と組み合わせて、周波数が規則的及び／又は周期的信号成分を防止するために変更される範囲が拡大され、容量性近接装置の感度が比較的高いままである。
【００５１】
ここで開示されるような位相制御回路は、前述の請求項の何れかに既に開示されているようなアクティブノイズ抑制方法に加えられてもよい。しかしながら、斯様な位相制御回路の付加は、所定の周波数を持つ信号が放射され、関連信号が後で測定される一般の信号処理を必要とする他のシステムにおいてでもよい。これらのシステムの何れにおいても、ここで開示され、本文の残りで開示されるような位相制御回路は、測定信号の周波数に対して同期検出器が駆動される周波数と同期させるために好適に適用される。結果として、比較的安価で正確な位相制御回路が得られる。
【００５２】
上記で開示されたような位相制御回路は、同期検出回路の出力を最大にするように基準信号の位相を適合させる。同期検出回路の出力を最大にし、よって測定信号からのノイズを低減するための適合は、それ自体、測定信号が第１の同期検出回路に入力する前に、基準信号の位相を変更することによりなされる。
【００５３】
最後に、位相制御回路は、電子装置のための容量性近接装置だけでなく、他の装置に使用されてもよい。
【００５４】
本発明による容量性近接センサのノイズ抑制手段は、基準信号に対して位相に関して９０度シフトされている検出周波数で検出する第３の同期検出器を使用して測定信号を検出し、第３の同期検出器の出力を基準レベルと比較することにより、位相制御信号を生成するステップと、位相制御信号に関連して基準信号の位相を測定信号の位相と同相になるように適合するステップとを有する方法のステップを実施する。
【００５５】
これら方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００５６】
容量性近接装置の実施例において、放射信号は基準信号である。
【００５７】
容量性近接装置の実施例において、前記対象物の存在の有無を決定するため前記出力信号を第１の近接基準レベルと比較するための第１の比較器と、近接レンジで前記対象物の存在の有無を決定するため前記出力信号を第２の近接基準レベルと比較するための第２の比較器とを有する。
【００５８】
比較器は、別個の比較でもよく、又はマイクロコントローラ若しくはマイクロコントローラのプログラムされた処理ステップに含まれてもよい。本文の残りで、用語「近接範囲」は、容量性近接装置に近い距離、例えば、２０ｍｍ以下の距離を示す。
【００５９】
生成された出力信号は、例えば比較器を使用して、第１の近接基準レベルと比較される。対象物と電子装置との間の距離が増大するとき、出力信号は増大する。よって、出力信号が第１の近接基準レベルを超えて増大するとき、表示装置は、ユーザがいないとみなして、エネルギ低減モードへ切り換わる。
【００６０】
代わりに、出力信号が対象物と表示装置との間の距離に比例するので、出力信号は、表示装置から放射される光の強度、例えば、表示装置のバックライトの強度（液晶表示装置の場合）のような、表示装置の他のパラメータを制御するために使用されてもよい。出力信号は、他のパラメータ、例えば表示装置の色を変えたり、対象物若しくは人と表示装置との距離に関係して表示装置のスピーカの音量を適合したり、例えば、表示装置の拡大を適合したり、又は例えば、ユーザが表示装置から離れて位置するときフォントを増大したりするために使用される。
【００６１】
容量性近接装置は、例えば、人が表示装置の近くにいない状況を示す特定の出力信号を生成する。この信号レベルは、誰も表示装置の近くにいないとき、これが最大信号レベルであることを示す「無限信号レベル」として示される。出力信号レベルが減少するとき、対象物又は人が表示装置に近づいている。本発明による容量性近接装置は、例えば、出力信号レベルが第１の近接基準レベルより低いとき、エネルギ低減モードを切るように構成される。表示装置が例えばオンし、現在の情報をユーザに表示する。本発明による容量性近接装置は、また、「無限信号レベル」を大幅に超える第２の近接基準レベルを持ってもよい。この第２の近接基準レベルは、対象物又は人が容量性近接装置に非常に近い、例えば２０ｍｍ以内にいる状況を示すために使用される。人又は対象物が容量性近接装置に非常に近いとき、人又は対象物は、容量性近接装置の一部になり始め、放射電極と受信電極との間の容量結合を非常に増大させる。斯様な状況において、出力信号は、「無限信号レベル」を通常、大幅に超える。これは、例えば、人が表示装置の設定を適合させようと所望して、表示装置の外面のスイッチを操作するときに起こる。斯様な高い信号が検出されるとき、表示装置はオンされたままでなければならず、ユーザが例えば実施している適合を見ることを保証するために、エネルギ低減モードを始めるべきではない。第１の近接基準レベルより低い出力信号レベルから第２の近接基準レベルより高い出力信号レベルへ比較的速い変化の間、表示装置がエネルギ低減モードへ切り換わることを回避するために、表示装置がエネルギ低減モードへ切り換わる前に、短い遅延時間が組み込まれてもよい。
【００６２】
本発明による容量性近接装置のノイズ抑制手段は、対象物の存在の有無を決定するために、出力信号を第１の近接基準レベルと比較するステップと、近接範囲の対象物の存在の有無を決定するために、出力信号を第２の近接基準レベルと比較するステップとを有する方法のステップを実施する。
【００６３】
これら方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００６４】
容量性近接装置の実施例において、前記容量性近接装置の周囲の変化に対して、前記対象物がいない間に、前記容量性近接装置の間欠的較正を実施するための手段を有する。較正は、例えば、第１及び第２の近接基準レベルを定めるステップを含む。
【００６５】
周期的較正を実施するための手段は、システムの次の較正が必要とされるかどうかを決定するために使用される、例えば温度及び／又は湿度センサのような他の入力手段又はタイマーを持つコントローラである。このコントローラは、オンボードのマイクトコントローラの一部又は別個のコントローラである。周囲の変化は、周囲内にあって、例えば「無限信号レベル」に影響する静止対象物の変化を含む。代わりに、周囲の変化は、また、容量性近接装置の信号強度に対する影響を持つ温度、湿度等についての変化のような、容量性近接装置の周囲の環境の変化を含む。
【００６６】
本発明による容量性近接装置のノイズ抑制手段は、容量性近接装置の周囲の変化を補正するために、対象物がない間、容量性近接装置の間欠的較正を実施するステップを有する方法のステップを実施する。
【００６７】
この方法のステップは、プロセッサが上記にリストされた方法のステップを実施させるための命令を有する、コンピュータプログラムにより実施される。
【００６８】
本発明のこれら及び他の態様は、これ以降説明される実施例を参照して明らかに説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明による容量性近接装置の概略的図を示す。
【図２】図２は、本発明によるアクティブノイズ抑制回路を有する容量性近接装置の機能的ブロック図を示す。
【図３】図３は、アクティブノイズ抑制回路を有する容量性近接装置の実際の電子的回路図を示す。
【図４】図４は、ビート検出器を有する容量性近接装置の概略的図を示す。
【図５】図５は、位相制御回路を有する容量性近接装置の機能的ブロック図を示す。
【図６】図６は、アクティブノイズ抑制回路及び位相制御回路両方が本発明による容量性近接装置に適用される機能的ブロック図を示す。
【図７】図７は、第１の近接基準レベル及び第２の近接基準レベルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
これらの図は、単に概略的であって寸法通りではない。特に明快さのために、幾つかの寸法が大きく誇張されている。これらの図の類似の部品は、出来る限り同じ参照符号により示される。
【００７１】
図１は、本発明による容量性近接装置３０の概略的図を示す。容量性近接装置３０は、電子装置に、例えば、表示装置３４に配置され、通常は表示装置３４の端に配置される。容量性近接装置３０は、表示装置３４の底部端に配置される図１に示される例において放射電極ＴＡと、図１に示される例において受信電極ＲＡとを有し、受信電極ＲＡは表示装置３４の上部端に配置される。発振器１７は、放射電極ＴＡに接続され、交流電場を生成するために放射電極ＴＡを介して放射される放射信号ＥＳを生成する（放射電極ＴＡから発せられる矢印を有する曲線で図１に示される）。容量性近接装置３０は、更に、受信電極ＲＡに接続され、受信電極ＲＡを介して受信される放射信号ＥＳの残りを検出し増幅するために配される感知回路７０を有する。感知回路７０は、測定信号ＭＳから情報を同期して検出するための第１の同期検出回路１３を有する。第１の同期検出回路１３は、また、放射信号ＥＳ、又は放射信号ＥＳと実質的に同じ周波数で第１の同期検出器１３が測定信号ＭＳを検出できるために放射信号ＥＳと同様の周波数を持つ信号を受信する。同期検出回路１３の後、信号は、測定信号ＭＳの低周波成分だけを分離するための第１のＬＰＦ１４を使用してフィルタリングされ、容量性近接装置３０からの情報を有する出力信号ＯＳを構成する。
【００７２】
容量性近接装置３０は、更に、出力信号ＯＳレベルを第１の近接基準レベルＲＬ１と比較するための第１の比較器２６を有する。好ましい実施例において、容量性近接装置３０は、更に、出力信号ＯＳレベルを第２の近接基準レベルＲＬ２と比較するための第２の比較器２８を有する。
【００７３】
生成された出力信号ＯＳは、対象物３２又は人３２と容量性近接装置３０との間の距離に比例する。対象物３２又は人３２は、通常は接地されていて、放射電極ＴＡにより放射される電界からの力線を引きつける。結果として、対象物３２及び／又は人３２と容量性近接装置３０との間の距離が減少するとき、出力信号ＯＳの信号強度は、低下する。結果として、出力信号ＯＳの信号強度が第１の近接基準レベルＲＬ１（図７参照）より低いとき、容量性近接装置３０は、人３２が表示装置３４の近くにいるとみなして、よって表示装置３４のスイッチを入れる。人が容量性近接装置３０から離れるとき、出力信号ＯＳの信号強度は再び増大する。出力信号ＯＳの信号強度が第１の近接基準レベルを越えるとき、容量性近接装置３０は、人が表示装置３４から離れたとみなして、よって、容量性近接装置３０は、エネルギ低減モードとしてこの明細書に示される節電モードになるように表示装置３４に通知する。この節電モードにおいて、表示装置３４のバックライト（図示せず）がオンされるか若しくは低い強度でオンされるか及び／又は表示装置３４の画像のリフレッシュレートが低下する。
【００７４】
代わりに、出力信号ＯＳが、対象物３２と表示装置３４との間の距離と比例するので、出力信号は、表示装置３４から放射される照明強度のような表示装置の他のパラメータを制御するために使用されてもよく、表示装置３４の色を変え、表示装置３４と対象物又は人との距離に関係して表示装置３４のスピーカ（図示せず）の音量を適応させ、例えば、表示装置３４に表示される画像の拡大を適応させ、又は、例えば、人３２が表示装置３４から更に離れて位置するとき、フォントを増大させてもよい。
【００７５】
容量性近接装置３０は、例えば、表示装置３４の近くに人がいない状況を示している特定の出力信号ＯＳレベルを生成する。この信号レベルは、表示装置３４の近くに人がいないとき、これが最大出力信号ＯＳレベルであることを示す「無限信号レベル」（図７を参照）として示される。
【００７６】
本発明による容量性近接装置３０は、「無限信号レベル」を大幅に越える第２の近接基準レベルＲＬ２（図７参照）も持ってもよい。この第２の近接基準レベルＲＬ２は、対象物又は人３２が容量性近接装置３０に非常に近い、例えば、２０ｍｍ以内にいる状況を示すために用いられる。人３２が容量性近接装置３０に非常に近いとき、人３２は容量性近接装置３０の一部になり始めて、放射電極ＴＡと受信電極ＲＡとの間の容量結合をかなり増大させる。斯様な状況では、出力信号ＯＳは、通常、「無限信号レベル」を大幅に超える。これは、例えば、人３２が表示装置３０の設定を適応させようと所望し、表示装置３４の外面で、例えば表示装置３４の端で、スイッチを操作しなければならないときに発生する。斯様な高い出力信号ＯＳが検出されるとき、表示装置３４は、オンのままでなければならず、人３２が例えば実施している適応を見ることを保証するために、エネルギ低減モードを始めてはならない。第１の近接基準レベルＲＬ１より低い出力信号ＯＳレベルから第２の近接基準レベルＲＬ２より高い出力信号ＯＳレベルへの比較的速い変化の間、エネルギ低減モードへ表示装置３４が切り換わることを回避するために、表示装置３４がエネルギ低減モードへ切り換わる前に、短い遅延時間（図示せず）が組み込まれてもよい。
【００７７】
図２は、本発明によるアクティブノイズ抑制回路８０を有する容量性近接装置３０の機能的なブロック図を示す。発明者らは、既知の容量性近接装置が表示装置３４の端に付与されるとき、うまく機能しなくて、信頼できないことを見出した。この信頼できない容量性近接装置３０の理由は、表示装置３４のディスプレイも電界を生成するということである（表示装置３４から受信電極ＲＡへ向かって発生する図４の破線の矢印を参照）。表示装置３４の端で容量性近接装置３０を実行可能にするために、アクティブノイズ抑制が必要とされる。
【００７８】
感知回路７２は、第１の帯域増幅器２と直列に配される最初の測定信号増幅器１を有する。その後、この増幅された測定信号ＭＳは、第１の差動増幅器４及び第２の差動増幅器５に供給される。第１の差動増幅器４は、すでにノイズ抑制手段８０の一部であり、測定信号ＭＳにあるノイズを表すノイズ信号ＮＳを生成するために用いられる。ノイズ抑制手段８０により生成されるノイズ信号ＮＳは、ノイズ低減測定信号ＮＲ―ＭＳを作るため測定信号からノイズを減算するために、第２の差動増幅器５の反転入力に供給される。第２の帯域増幅器８は、出力信号ＯＳを生成するためにノイズ低減測定信号ＮＲ―ＭＳを第１のＬＰＦ１４及び第１の同期検出回路１３へ提供する前に使用される。感知回路７２は、更に、出力信号を評価するためのマイクロコントローラ１６に出力信号ＯＳを供給する前に、増幅器１５を有する。
【００７９】
ノイズ抑制手段８０は、可変利得増幅器３、第２のＬＰＦ１０を備える第２の同期検出回路９、及び積分回路１２を有する。第２のＬＰＦ１０を備える第２の同期検出回路９は、測定信号ＭＳの実効振幅ＥＡを生成するためノイズ信号ＮＳを受信する。積分回路１２は、実効振幅ＥＡを受信し、実効振幅ＥＡを、可変利得増幅器３へ供給される利得信号ＧＳを生成し可変利得増幅器３の利得を定めるための基準レベル（例えば、グランド）と比較する。可変利得増幅器３は、放射信号ＥＳ及び利得信号ＧＳを受信し、補正信号ＣＳを生成するために利得信号ＧＳに従って放射信号ＥＳの振幅を適応させる。補正信号ＣＳが、感知された放射信号ＳＥＳの実質的にノイズがないコピーであるという点で、この補正信号ＣＳは、測定信号ＭＳと関連している。その後、補正信号ＣＳは、補正信号ＣＳを測定信号ＭＳから減算することにより、ノイズ信号ＮＳを生成するために用いられる。比較器６は、発振器１７からの放射信号ＥＳを基準信号ＲＳへ変換し、基準信号ＲＳは、ゼロクロスで信号とその信号の反転との間をトグルする第１及び第２の同期検出回路９、１３のスイッチ制御へ供給される。
【００８０】
ノイズ抑制の代わりの態様は、第２の差動増幅器５の出力の代わりに、第１の同期検出回路１３の入力として、可変利得増幅器３の出力部で補正信号ＣＳである、測定信号ＭＳの「ノイズがないコピー」が用いられるという点で、図２にも示されている。これは、可変利得増幅器３の出力から第２の帯域増幅器８の入力へ行く破線の矢印７８で図２に示される。通常、一つ少ない差動増幅器（第２の差動増幅器５）を必要とするので、アクティブノイズ抑制のこの代替の実施例は、少ない部品を必要とするだけである。ＢＰＦがコストを更に低減するために省略されるけれども、第２の帯域増幅器８は、依然ある。
【００８１】
図３は、アクティブノイズ抑制回路８０を有する、容量性近接装置３０のための実際の回路図を示す。図３に示される参照符号は、図２に示されるような参照符号に対応する。対応する参照符号で示される図３の箱において、図２に関係して説明されたような特定の機能を実施する実際の電子回路が示される。当業者は、図３に示される例から、図２に示されているような機能的ブロックに関係する電子回路を、直接且つ明白に決めるだろう。
【００８２】
図４は、ビート検出器８２を有する容量性近接装置４０の概略図を示す。図４の概略図は、再び放射電極ＴＡ、受信電極ＲＡ及び表示装置３４を示す。更にまた、感知回路７４は更に特定されていないが、図２、図５及び図６に示される感知回路７４の何れでもよい。感知回路７４の一部である発振器１７が、図４に図式的にまた示される。しかしながら、発振器１７は、図１及び図２に示されるような感知回路１７とは別個のユニットである。出力信号ＯＳは、他のコントローラ回路９０、例えば、出力信号ＯＳをデジタル信号に変換するためのＡＤ変換器９２を持つマイクロコントローラ９０に供給される。このマイクロコントローラ９０は、ビート検出器８２を有し、現在の例において、対象物３２と容量近接装置４０との間の距離を示すデジタル出力信号ｄＯＳを受信するステップと、測定信号ＭＳ内の規則的及び／又は周期的信号成分を示す、容量性近接装置４０に対する対象物３２の規則的及び／又は周期的距離変動を検出するためデジタル出力信号ｄＯＳを解析するステップと、斯様な規則的及び／又は周期的距離変動が識別される場合、放射信号ＥＳの周波数を変えるために発振器１７へ周波数信号ＦＳを送信するステップとを実施させる命令が構築されている。
【００８３】
ビートしているとして示される測定信号ＭＳの規則的及び／又は周期的信号成分の周波数及び振幅は、比較的に予測不可能であり、特定の表示装置及び発振器１７の周波数に依存する。その上、変動は発振器１７間で比較的大きく、よって、ビートが発生しない発振器１７の正しい周波数をデザインすることは実質的に不可能なようである。しかしながら、規則的及び／又は周期的信号成分を検出し、出力信号ＯＳの干渉を防止するために他の発振周波数へ切り換えることは可能である。
【００８４】
規則的及び／又は周期的信号成分の存在を検出する例は、２つの部分を持つ以下のアルゴリズムから成る。
【００８５】
第１の部分は、測定信号ＭＳの平均である平均信号の交差の数をチェックする。時間的にいつでも、平均が監視される。測定信号ＭＳがビートとして認識される規則的及び／又は周期的信号成分を有する場合、あるときの測定信号ＭＳは、平均信号より小さく、他のときは平均信号より大きい。較正の間、測定信号が平均信号と交差する回数が計数され、ビート周波数と比例する値を生成する。ビートがない場合、測定信号ＭＳは比較的雑音が多く、よって、測定信号ＭＳは、多数回平均信号と交差するだろう。平均信号に対する測定信号ＭＳの交差の数は、我々にビートである規則的及び／又は周期的信号成分の存在の第１の指標を与える：交差の数が比較的大きいときビートはなく、交差の数が比較的小さなときビートがある。
【００８６】
アルゴリズムの第２の部分は、平均信号の標準偏差を連続的に監視する。較正の間、実質的に一定である信号に我々は興味がある。しかしながら、ビートは、この実質的に一定の平均信号を壊し、平均信号の振動を引き起こす。平均信号の標準偏差は、我々に第２の数を与える：この第２の数が比較的小さい場合、ビートを持たず、この第２の数が比較的大きい場合、ビートを持つ。
【００８７】
２つの数（平均信号間と交差する測定信号ＭＳの交差の数及び標準偏差）の比率は、ビートの存在の良好な推定を与える。この比率が比較的大きい場合、おそらくビートを持つ。
【００８８】
明らかに、多くの異なるアルゴリズムが、本発明の範囲から逸脱することなく、規則的及び／又は周期的信号成分を検出し、ビートとしてこれらの成分を識別するために定められてもよい。
【００８９】
代わりに、ビート検出器８２が、上記でリストされた方法のステップを実施するための手段を有するハードウェアで作られてもよい。
【００９０】
図５は、位相制御回路８４を有する、容量性近接装置５０の機能的なブロック図を示す。位相制御回路８４は、可変位相コントローラ１９、第３のＬＰＦ２４を備える第３の同期検出回路２３、及び第２の積分回路２５を有する。第３のＬＰＦ２４を備える第３の同期検出回路２３は、測定信号ＭＳを受信し、基準信号ＲＳに関して位相について９０度シフトされた位相シフト基準信号ｐＲＳを使用して、測定信号ＭＳを検出する。第２の積分回路２５は、可変位相コントローラ１９に後に供給される位相制御信号ＰＣＳを生成するために、第３のＬＰＦ２３の出力を基準レベル、例えばグランドと比較し、基準信号ＲＳの位相を規定する。
【００９１】
基準信号ＲＳのこの閉ループ位相制御回路８４は、発振器１７と全体の感知回路７６との間の信号経路の何れの位相シフトも自動的に補償する。幾つかの信号が、回路の読み取りを容易にするためにブロック図に与えられる。
【００９２】
図６は、アクティブノイズ抑制回路８０及び位相制御回路８４両方が、本発明による容量性近接装置６０に適用される機能的なブロック図を示す。アクティブノイズ抑制回路８０は、図２及び図３に示されるノイズ抑制回路８０と実質的に同一である。位相制御回路８４は、図５に示される位相制御回路８４と実質的に同一である。マイクロコントローラ１６は、ビートとしても示される測定信号ＭＳ内の規則的及び／又は周期的信号成分を防止するため、発振器１７により生成される放射信号ＥＳの周波数を適応させるためのビート検出器８２（図６に示されない）を更に有する。
【００９３】
図６の図示される実施例は、測定信号ＭＳのノイズレベルをアクティブに低減するためにアクティブノイズ抑制回路８０を提供し、同期検出回路９、１３から受信される信号が最大であるように、第１の及び第２の同期検出回路９、１３の周波数が正しい周波数及び位相でトリガされることを保証する位相制御回路８４を提供する。これは、表示装置３４の前の対象物３２又は人３２の存在の有無を検出するために好適に用いられる非常に信頼性が高い容量性近接装置６０を提供するだろう。
【００９４】
図７は、第１の近接基準レベルのＲＬ１及び第２の近接基準レベルＲＬ２を示す。前に示されているように、第１の比較器２６（図１を参照）は、出力信号ＯＳレベルを第１の近接基準レベルＲＬ１と比較するために配される。対象物３２及び／又は人３２と容量性近接装置３０との間の距離が減少するとき、出力信号ＯＳの信号強度が低減される（参照符号１００を持つ矢印で示される）。結果として、出力信号ＯＳの信号強度が第１の近接基準レベルＲＬ１より低いとき、容量性近接装置３０は、人３２が表示装置３４の近くにいると考えて、よって表示装置３４をオンにする。人が容量性近接装置３０から離れるとき、出力信号ＯＳの信号強度は再び増大する（参照符号１０２を持つ矢印で示される）。出力信号ＯＳの信号強度が第１の近接基準レベルを越えるとき、容量性近接装置３０は、人が表示装置３４から離れたと考え、よって、容量性近接装置３０は、エネルギ低減モードになるように表示装置３４へ通知する。
【００９５】
本発明による容量性近接装置３０は、また、「無限信号レベル」を大幅に越える第２の近接基準レベルＲＬ２を持つ。この第２の近接基準レベルＲＬ２は、対象物又は人３２が容量性近接装置３０に非常に近い、例えば、２０ｍｍ以内にいる状況を示すために用いられる。人３２が容量性近接装置３０に非常に近いとき、人３２は容量性近接装置３０の一部になり始めて、放射電極ＴＡと受信電極ＲＡとの間の容量結合をかなり増大させる。斯様な状況では、出力信号ＯＳは、第１の近接基準レベルＲＦ１より低いレベルから、「無限信号レベル」を超える第２の近接基準レベル（参照符号１０４を持つ矢印で図７に示される）を超えるレベルへ、通常速く変化する。これは、例えば、人３２が表示装置３０の設定を適応させようと所望し、表示装置３４の外面で、例えば表示装置３４の端で、スイッチを操作しなければならないときに発生する。斯様な高い出力信号ＯＳが検出されるとき、表示装置３４は、オンのままでなければならず、人３２が例えば実施している適応を見ることを保証するために、エネルギ低減モードを始めてはならない。
【００９６】
もちろん、上述の例全てが、表示装置３４で適用される容量性近接装置３０、４０、５０、６０と関係する。しかしながら、容量性近接装置３０、４０、５０、６０は、電子装置３４と人３２との間の距離に関する信頼性が高い情報が必要とされる多数の他の電子装置３４に適用されてもよいことは、当業者にとって直接且つ明白に明らかであろう。
【００９７】
本発明は、また、本発明を実行するために適応されるコンピュータプログラム、特に媒体上又は媒体内のコンピュータプログラムまで拡張されることは理解されるだろう。プログラムは、部分的にコンパイルされた形式のようなソースコード、対象物コード、コード中間ソース及び対象物コードの形式、又は本発明による方法の実行の使用に適する他のいかなる形式でもよい。斯様なプログラムは、多くの異なるアーキテクチャデザインを持つことも理解されるだろう。例えば、本発明による方法又はシステムの機能を実行するプログラムコードは、一つ以上のサブルーチンに副分割されてもよい。これらのサブルーチンに機能を分散する多くの異なる態様は、当業者に明らかであろう。サブルーチンは、自己充足的なプログラムを形成するために、一つの実行可能ファイルに一緒に格納されてもよい。斯様な実行可能ファイルは、コンピュータ実行可能な命令、例えばプロセッサ命令及び／又はインタプリタ命令（例えばＪａｖａ（登録商標）インタプリタ命令）を有する。代わりに、一つ以上又は全てのサブルーチンは、少なくとも一つの外部ライブラリファイルに格納されてもよく、静的に又は動的に例えば実行時に、メインプログラムとリンクされてもよい。メインプログラムは、サブルーチンの少なくとも一つへの少なくとも一つのコールを含む。また、サブルーチンは、互いへのファンクションコールを有する。コンピュータプログラムに関する実施例は、説明される方法の少なくとも一つの方法の処理ステップの各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これらの命令は、サブルーチンに副分割され、及び／又は静的に若しくは動的にリンクされる一つ以上のファイルに格納されてもよい。コンピュータプログラムに関する他の実施例は、説明されるシステム及び／又は製品の少なくとも一つのシステム及び／又は製品の手段の各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これらの命令は、サブルーチンに副分割され、及び／又は静的に若しくは動的にリンクされる一つ以上のファイルに格納されてもよい。
【００９８】
コンピュータプログラムの媒体は、プログラムを実施できる構成要素又は装置である。例えば、媒体は、例えばＣＤ―ＲＯＭ又は半導体ＲＯＭのようなＲＯＭ、又は例えばフロッピー（登録商標）ディスク若しくはハードディスクのような磁気記録媒体のような記憶媒体を含む。更に、媒体は、電気的若しくは光学的ケーブルを介して、又は無線若しくは他の手段により伝達される電気的又は光学的信号のような伝達可能なキャリアでもよい。プログラムが斯様な信号で具現化されるとき、媒体は斯様なケーブル又は他の装置若しくは手段により構成されてもよい。代わりに、媒体は、プログラムが具現化される集積回路でもよいし、当該集積回路は、関連する方法を実施するため、又は実施の際の使用のために適合されている。
【００９９】
上述の実施例は、本発明を制限するよりはむしろ、例示するものであり、当業者は添付の請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲で多くの別の実施例を設計することが可能であることに留意されたい。
【０１００】
請求項において、括弧内の参照符号は、請求項を制限するものと解釈されるべきでない。動詞「を有する」及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数の斯様な要素の存在を除外しない。本発明は、幾つかの明白な要素を有するハードウェアによっても、最適にプログラムされたコンピュータによっても実行されてもよい。幾つかの手段を列挙しているデバイスの請求項において、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一の品目により実施されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属項において再引用されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使用できないことを示すわけではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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