(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析デバイス（ＬＳ１、ＬＳ２、ＴＳ１、ＭＣＵ）と結合されている、少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）と、少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）とを含むセンサデバイスであって、
前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）は、第１の動作モード（ＴＭ）において動作させられるように構成され、前記第１の動作モード（ＴＭ）において、前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）が、受信電極として動作し、
前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）は、前記第１の動作モード（ＴＭ）および第２の動作モード（ＬＭ）において動作させられるように構成され、前記第１の動作モード（ＴＭ）において、前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）が、伝送電極として動作し、前記第２の動作モード（ＬＭ）において、前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）が、伝送電極および受信電極の両方として動作し、
前記第１の動作モード（ＴＭ）において、前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）と前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合は、前記分析デバイス（ＴＳ１、ＭＣＵ）によって分析され、
前記第２の動作モード（ＬＭ）において、基準接地（ＤＥＶＧＮＤ）に対する前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）の容量負荷は、前記分析デバイス（ＬＳ２、ＭＣＵ）によって分析される、センサデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）は、前記第２の動作モード（ＬＭ）において動作させられるようにさらに構成され、前記第２の動作モード（ＬＭ）において、前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）が、伝送電極および受信電極の両方として動作し、前記第２の動作モード（ＬＭ）において、さらに、基準接地（ＤＥＶＧＮＤ）に対する前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）の容量負荷は、前記分析デバイス（ＬＳ１、ＭＣＵ）によって分析される、請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項３】
電気交流信号は、前記第１の動作モード（ＴＭ）および前記第２の動作モード（ＬＭ）において、前記第２の電極（Ｅ２）に印加され、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合は、前記第１の電極（Ｅ１）内を流れる電流によって表される、請求項１または２に記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記分析デバイスは、前記第１の動作モード（ＴＭ）および前記第２の動作モード（ＬＭ）の各々において、それぞれ、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合、あるいは、前記第１の電極（Ｅ１）および／または前記第２の電極（Ｅ２）の容量負荷を表す、センサ信号を提供するように構成される、請求項１から３のいずれかに記載のセンサデバイス。
【請求項５】
第３の電極（Ｋ１）をさらに含み、前記第２の電極（Ｅ２）に印加される交流電気信号の位相および／または振幅と異なる位相および／または振幅を有する交流電気信号が、前記第３の電極（Ｋ１）に印加される、請求項１から４のいずれかに記載のセンサデバイス。
【請求項６】
第３の電極（Ｋ１）および第４の電極（Ｋ２）をさらに含み、前記第３の電極（Ｋ１）および前記第４の電極（Ｋ２）のそれぞれは、交流電気信号を受信し、前記第３の電極（Ｋ１）は、前記第１の電極（Ｅ１）との容量結合を提供するように配設され、前記第４の電極（Ｋ２）は、前記第２の電極（Ｅ２）との容量結合を提供するように配設され、前記センサデバイスは、第３の動作モード（ＫＭ）において動作させられ、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第３の電極（Ｋ１）との間および前記第２の電極（Ｅ２）と前記第４の電極（Ｋ２）との間の容量結合は、前記分析デバイスによって分析される、請求項１から４のいずれかに記載のセンサデバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の少なくとも１つのセンサデバイスを含む、携帯デバイス（Ｇ）。
【請求項８】
前記第１の電極（Ｅ１）および前記第２の電極（Ｅ２）は、前記携帯デバイスを片手で把持するとき、少なくとも部分的に、手で覆われるように、前記携帯デバイス上で相互に対して配設される、請求項７に記載の携帯デバイス。
【請求項９】
前記第１の電極（Ｅ１）および前記第２の電極（Ｅ２）は、相互に面して、２つの壁に、好ましくは、相互に面して、前記携帯デバイスの筐体の２つの側壁に、配設される、請求項８に記載の携帯デバイス。
【請求項１０】
前記携帯デバイスは、コンピュータマウス、リモートコントローラ、デジタルカメラ、およびゲームコントローラのうちの少なくとも１つを含む、請求項７から９のいずれかに記載の携帯デバイス。
【請求項１１】
片手での、第１の電極（Ｅ１）および第２の電極（Ｅ２）を伴う、特に、請求項１から６のいずれかに記載のセンサデバイスを伴う携帯デバイス（Ｇ）の把持の検出のための方法であって、前記方法は、少なくとも、
交流電気信号を前記第２の電極（Ｅ２）に印加するステップであって、交流電場が、前記第２の電極（Ｅ２）から放出される、ステップと、
第１の動作モード（ＴＭ）において、前記第１の電極（Ｅ１）において受信された信号を測定することによって前記第１の電極（Ｅ１）と前記第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合を測定し、第１の測定信号（Ｔ）を提供するステップと、
第２の動作モード（ＬＭ）において、前記第２の電極（Ｅ２）に印加された信号を測定することによって基準接地（ＤＥＶＧＮＤ）に対する前記第２の電極（Ｅ２）の容量負荷を測定し、第２の測定信号（Ｌ１、Ｌ２）を提供するステップと
を含み、
前記測定信号は、前記手での前記携帯デバイスの把持を示す、方法。
【請求項１２】
前記第２の動作モードにおいて、交流電気信号が、前記第１の電極（Ｅ１）に印加され、交流電場が、前記第１の電極（Ｅ１）から放出され、前記第１の電極（Ｅ１）の容量負荷は、前記第１の電極（Ｅ１）に印加された信号を測定することによって測定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の動作モードにおいて、前記第２の電極（Ｅ２）に印加される交流電気信号の振幅は、前記第２の動作モード（ＬＭ）において決定される前記電極の容量負荷に応じて調節される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の測定信号は、前記第１の動作モード（ＴＭ）において、前記センサデバイスの感度を調節するために使用される、請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
交流電気信号は、前記第１の動作モードにおいて、第１の補償電極（Ｋ１）に印加される、請求項１１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の補償電極に印加される交流電気信号は、前記第１の電極（Ｅ１）に印加される交流電気信号の位相および／または振幅と異なる位相および／または振幅を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
交流電気信号が前記１つの第１の補償電極（Ｋ１）および前記１つの第２の補償電極（Ｋ２）のそれぞれに印加されることにより、前記第１の補償電極（Ｋ１）が、前記第１の電極（Ｅ１）との容量結合がもたらされることができ、前記第２の補償電極（Ｋ２）が、前記第２の電極（Ｅ２）との容量結合がもたらされることができ、前記センサデバイスは、第３の動作モード（ＫＭ）において動作させられ、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第１の補償電極（Ｋ１）との間および前記第２の電極（Ｅ２）と前記第２の補償電極（Ｋ２）との間の容量結合は、前記分析デバイスによって分析される、請求項１１から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の動作モードにおいて、交流電気信号が、前記第１の電極（Ｅ１）に印加され、交流電場が、前記第１の電極（Ｅ１）から放出され、前記第１の電極（Ｅ１）の容量負荷は、前記第１の電極（Ｅ１）に印加された信号を測定することによって測定される、請求項１から６のいずれかに記載のセンサデバイス。
【請求項１９】
前記第１の動作モードにおいて、前記第２の電極（Ｅ２）に印加される交流電気信号の振幅は、前記第２の動作モード（ＬＭ）において決定される前記電極の容量負荷に応じて調節される、請求項１から６および１８のいずれかに記載のセンサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片手での携帯デバイスの把持の検出のためのセンサデバイスに関する。さらに、本発明は、片手での携帯デバイスの把持の検出のための方法に関し、携帯デバイスは、把持の検出のために、本発明による、センサデバイスを備える。さらに、本発明は、本発明による、センサデバイスを備える、携帯デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、電気携帯デバイスに関して、片手での携帯デバイスの把持を確実に検出することが、長い間、所望されている。片手での携帯デバイスの把持を確実に検出するために、携帯電話等の携帯デバイスは、携帯デバイスが片手で把持されているかどうかに応じて、行われる付加的機能を具備することができる。例えば、携帯電話は、片手で把持されると、オンにすることができる、および／またはキーロックを解除することができる。携帯電話を離すと、オフにすることができる、および／またはキーロックをアクティブ化することができる。
【０００３】
片手での携帯デバイスの接近またはタッチを検出することができる、センサデバイスは、特許文献１から周知である。センサデバイスは、接近またはタッチの場合、コンピュータマウス等の携帯デバイスをアクティブモードに設定し、コンピュータマウスから手が離れると、自動的に、コンピュータマウスをスリープモードに設定する、容量センサを備える。
【０００４】
接近に伴って変化する、容量センサの容量は、コンピュータマウスへの接近の検出に対して測定され、所定の容量は、ウェークアップ検出器に対する切替閾値を表す。
【０００５】
特許文献１に記載されるウェークアップ検出器は、ウェークアップ検出器への手の接近を確実に検出しないという不利点を有することが、試験によって示されている。最も好ましくない場合、ウェークアップ検出器への手の接近が、誤って検出される場合さえある。これは、特に、手がセンサに接近している場合、容量センサの容量変化が、非常に低い場合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】英国特許出願公開第２３９８１３８Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、少なくとも部分的に、最先端技術から周知の不利点を回避し、携帯デバイス、特に、電気携帯デバイスの把持の精密かつ確実な検出を達成するための解決策を提供する課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、本目的は、本発明による、センサデバイス、センサデバイスを備える、携帯デバイス、ならびに本発明の独立請求項に記載のセンサデバイスによる、携帯デバイスの把持の検出のための方法によって、達成される。本発明の有利な実施形態および開発は、個別の従属請求項に参照される。
【０００９】
本発明によると、分析デバイスと結合されている、少なくとも１つの第１の電極と、少なくとも１つの第２の電極と、を備える、センサデバイスが、提供される。少なくとも１つの第１の電極は、第１の動作モードにおいて動作することができる。少なくとも１つの第２の電極は、第１の動作モードおよび第２の動作モードにおいて動作することができる。第１の動作モードでは、少なくとも１つの第１の電極と少なくとも１つの第２の電極との間の容量結合は、分析デバイスによって、分析することができる。第２の動作モードでは、基準接地に対する少なくとも１つの第２の電極の容量負荷は、分析デバイスによって、分析することができる。
【００１０】
少なくとも１つの第１の電極は、第２の動作モードにおいて動作することができる。したがって、携帯デバイスの把持はまた、第２の動作モードにおいて、検出することができる。
【００１１】
交流電気信号が、第１の動作モードおよび第２の動作モードにおいて、第２の電極に印加することができる場合、有利であって、第１の電極と第２の電極との間の容量結合は、第１の電極内を流れる電流によって表される。
【００１２】
交流電気信号は、第２の動作モードにおいて、第１の電極に印加することができ、基準接地に対する少なくとも１つの第１の電極の容量負荷は、分析デバイスによって、分析することができる。
【００１３】
分析デバイスは、第１の動作モードおよび第２の動作モードのそれぞれにおいて、第１の電極と第２の電極との間の容量結合、あるいはそれぞれ、第１の電極および／または第２の電極の容量負荷を表す、センサ信号を提供するように構成することができる。
【００１４】
センサデバイスは、第１の動作モードおよび第２の動作モードにおいて、連続して動作することができる。
【００１５】
センサデバイスは、第１の動作モードおよび第２の動作モードにおいて、並行して動作することができる。
【００１６】
第２の動作モードにおいて分析されるべき容量負荷は、第１の動作モードにおいて、センサデバイスの感度を調節するための基準値として使用することができる。
【００１７】
センサデバイスが、第３の電極を備えることは、有利であることが証明されており、第２の電極に印加される交流電気信号の位相および／または振幅と異なる位相および／または振幅を有する、交流電気信号を第３の電極に印加することができる。
【００１８】
センサデバイスはまた、それぞれ、それらに印加される交流電気信号を有する、第３の電極および第４の電極を備えることができる。センサデバイスが、第３の動作モードにおいて動作することができる時、有利であって、第１の電極と第３の電極との間および第２の電極と第４の電極との間の容量結合は、分析デバイスによって、分析することができる。
【００１９】
さらに、少なくとも、本発明による、センサデバイスを備える、携帯デバイスが、提供される。
【００２０】
第１の電極および第２の電極は、好ましくは、携帯デバイスを片手で把持する時、少なくとも部分的に、片手で覆われるように、携帯デバイス上で相互に対して配設される。
【００２１】
第１の電極および第２の電極は、相互に面して、２つの壁に、好ましくは、相互に面して、携帯デバイスの筐体の２つの側壁に、配設することができる。
【００２２】
さらに、本発明は、第１の電極および第２の電極を伴う、特に、本発明による、センサデバイスを伴う、携帯デバイスの片手での把持の検出のための方法であって、少なくとも、
交流電場を放出するように、交流電気信号を第２の電極に印加するステップと、
第１の動作モードにおいて、第１の電極と第２の電極との間の容量結合を測定し、第１の測定信号を提供するステップと、
第２の動作モードにおいて、基準接地に対する第２の電極の容量負荷を測定し、第２の測定信号を提供するステップと、
を備え、測定信号が、手での携帯デバイスの把持を示す、方法に関する。
【００２３】
測定ステップは、並行または連続して行うことができる。
【００２４】
第２の測定信号は、第１の動作モードにおいて、センサデバイスの感度を調節するために使用することができる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
分析デバイス（ＬＳ１、ＬＳ２、ＴＳ１、ＭＣＵ）と結合されている、少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）と、少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）とを含む、センサデバイスであって、
前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）は、第１の動作モード（ＴＭ）において動作することができ、
前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）は、前記第１の動作モード（ＴＭ）および第２の動作モード（ＬＭ）において動作することができ、
前記第１の動作モード（ＴＭ）では、前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）と前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合は、前記分析デバイス（ＴＳ１、ＭＣＵ）によって、分析することができ、
前記第２の動作モード（ＬＭ）では、基準接地（ＤＥＶＧＮＤ）に対する前記少なくとも１つの第２の電極（Ｅ２）の容量負荷は、前記分析デバイス（ＬＳ１、ＬＳ２、ＭＣＵ）によって、分析することができる、
センサデバイス。
（項目２）
前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）は、前記第２の動作モード（ＬＭ）において動作することができる、項目１に記載のセンサデバイス。
（項目３）
電気交流信号は、前記第１の動作モード（ＴＭ）および前記第２の動作モード（ＬＭ）において、前記第２の電極（Ｅ２）に印加することができ、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合は、前記第１の電極（Ｅ１）内を流れる電流によって表される、項目１または２に記載のセンサデバイス。
（項目４）
交流電気信号は、前記第２の動作モード（ＬＭ）において、前記第１の電極（Ｅ１）に印加することができ、基準接地に対する前記少なくとも１つの第１の電極（Ｅ１）の容量負荷は、前記分析デバイスによって、分析することができる、項目２または３に記載のセンサデバイス。
（項目５）
前記分析デバイスは、前記第１の動作モード（ＴＭ）および前記第２の動作モード（ＬＭ）の各々において、それぞれ、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合、あるいは、前記第１の電極（Ｅ１）および／または前記第２の電極（Ｅ２）の容量負荷を表す、センサ信号を提供するように構成される、項目１から４のいずれかに記載のセンサデバイス。
（項目６）
前記センサデバイスは、前記第１の動作モード（ＴＭ）および前記第２の動作モード（ＬＭ）において、連続して動作することができる、項目１から５のいずれかに記載のセンサデバイス。
（項目７）
前記センサデバイスは、前記第１の動作モード（ＴＭ）および前記第２の動作モード（ＬＭ）において、並行して動作することができる、項目１から５のいずれかに記載のセンサデバイス。
（項目８）
前記第２の動作モード（ＬＭ）において分析されるべき容量負荷は、前記第１の動作モード（ＴＭ）において、前記センサデバイスの感度を調節するための基準値として使用することができる、項目１から７のいずれかに記載のセンサデバイス。
（項目９）
第３の電極（Ｋ１）をさらに含み、前記第２の電極（Ｅ２）に印加される交流電気信号の位相および／または振幅と異なる位相および／または振幅を有する、交流電気信号を前記第３の電極（Ｋ１）に印加することができる、項目１から８のいずれかに記載のセンサデバイス。
（項目１０）
第３の電極（Ｋ１）および第４の電極（Ｋ２）をさらに含み、前記第３の電極（Ｋ１）および第４の電極（Ｋ２）は、それぞれ、それらに印加される交流電気信号を有し、前記第３の電極（Ｋ１）は、前記第１の電極（Ｅ１）との容量結合がもたらされることができ、前記第４の電極（Ｋ２）は、前記第２の電極（Ｅ２）との容量結合がもたらされることができ、前記センサデバイスは、第３の動作モード（ＫＭ）において動作することができ、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第３の電極（Ｋ１）との間および前記第２の電極（Ｅ２）と前記第４の電極（Ｋ２）との間の容量結合は、前記分析デバイスによって、分析することができる、項目１から８のいずれかに記載のセンサデバイス。
（項目１１）
項目１から１０のいずれかに記載の少なくとも１つのセンサデバイスを含む、携帯デバイス（Ｇ）。
（項目１２）
前記第１の電極（Ｅ１）および前記第２の電極（Ｅ２）は、前記携帯デバイスを片手で把持するとき、少なくとも部分的に、手で覆われるように、前記携帯デバイス上で相互に対して配設される、項目１１に記載の携帯デバイス。
（項目１３）
前記第１の電極（Ｅ１）および前記第２の電極（Ｅ２）は、相互に面して、２つの壁に、好ましくは、相互に面して、前記携帯デバイスの筐体の２つの側壁に、配設される、項目１２に記載の携帯デバイス。
（項目１４）
前記携帯デバイスは、コンピュータマウス、デバイスのための遠隔制御、デジタルカメラ、およびゲームコントローラのうちの少なくとも１つを含む、項目１１から１３のいずれかに記載の携帯デバイス。
（項目１５）
第１の電極（Ｅ１）および第２の電極（Ｅ２）を伴う、特に、項目１から１０のいずれかに記載のセンサデバイスを伴う、携帯デバイス（Ｇ）の片手での把持の検出のための方法であって、少なくとも、
交流電場を放出するように、交流電気信号を前記第２の電極（Ｅ２）に印加するステップと、
第１の動作モード（ＴＭ）において、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第２の電極（Ｅ２）との間の容量結合を測定し、第１の測定信号（Ｔ）を提供するステップと、
第２の動作モード（ＬＭ）において、基準接地（ＤＥＶＧＮＤ）に対する前記第２の電極（Ｅ２）の容量負荷を測定し、第２の測定信号（Ｌ１、Ｌ２）を提供するステップと
を含み、
前記測定信号は、前記手での前記携帯デバイスの把持を示す、方法。
（項目１６）
交流電場を放出し、前記第１の電極（Ｅ１）の容量負荷が測定されるように、前記第２の動作モードにおいて、交流電気信号が、前記第１の電極（Ｅ１）に印加される、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
前記第１の動作モードにおいて、前記第２の電極（Ｅ２）に印加される交流電気信号の振幅は、前記第２の動作モードにおける、前記電極の容量負荷に応じて、調節される、項目１５または１６に記載の方法。
（項目１８）
測定ステップは、並行または連続して行われる、項目１５から１７のいずれかに記載の方法。
（項目１９）
前記第２の測定信号は、前記第１の動作モード（ＴＭ）において、前記センサデバイスの感度を調節するために使用される、項目１５から１８のいずれかに記載の方法。
（項目２０）
交流電気信号は、前記第１の動作モードにおいて、第１の補償電極（Ｋ１）の１つに印加される、項目１５から１９のいずれかに記載の方法。
（項目２１）
前記第１の補償電極に印加される交流電気信号は、前記前記第１の電極（Ｅ１）に印加される交流電気信号の位相および／または振幅と異なる位相および／または振幅を有する、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
交流電気信号は、前記第１の補償電極（Ｋ１）が、前記第１の電極（Ｅ１）との容量結合がもたらされることができ、前記第２の補償電極（Ｋ２）が、前記第２の電極（Ｅ２）との容量結合がもたらされることができるように、前記第１の補償電極（Ｋ１）の１つおよび前記第２の補償電極（Ｋ２）の１つのそれぞれに印加され、前記センサデバイスは、第３の動作モード（ＫＭ）において動作され、前記第１の電極（Ｅ１）と前記第１の補償電極（Ｋ１）との間および前記第２の電極（Ｅ２）と前記第２の補償電極（Ｋ２）との間の容量結合は、前記分析デバイスによって、分析される、項目１５から１９のいずれかに記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明のさらなる詳細および特徴ならびに本発明のさらなる利点は、以下の図面と組み合わせて、以下の説明に見出すことができる。
【図１】図１は、接近検出のための最先端技術から周知のセンサデバイスを備える、携帯電話である。
【図２】図２は、第１の動作モード（伝送モード）において動作されている、２つのセンサ電極を伴う、本発明による、センサデバイスである。
【図３】図３は、それぞれ、第２の動作モード（負荷モード）において動作されている、２つのセンサ電極を伴う、本発明による、センサデバイスである。
【図４】図４は、第１の動作モードならびに第２の動作モードにおいて動作されている、２つのセンサ電極を伴う、本発明による、センサデバイスである。
【図５】図５は、経時的、かつ電気携帯デバイスが、アースされているかどうかに応じた、２つのセンサ信号の過程であって、第１のセンサ信号は、第１の動作モードに割り当てられ、第２のセンサ信号は、第２の動作モードに割り当てられる。
【図６】図６は、第１の動作モードならびに第２の動作モードにおいて動作することができる、本発明による、センサデバイスの実装の実施例である。
【図７】図７は、補償電極をさらに備える、図６に従う、本発明による、センサデバイスである。
【図８】図８は、２つの補償電極をさらに備える、図６に従う、本発明による、センサデバイスである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、最先端技術から周知の接近センサを備える、携帯電話を示す。そのような接近センサは、例えば、前述の第ＧＢ２３９８１３８Ａ号から周知である。接近センサの電極Ｅは、携帯電話の左側筐体壁に配設される。手が、携帯電話または電極Ｅに接近すると、電極Ｅにおける容量が、変化する。本容量変化は、電極Ｅと結合された分析デバイスによって、分析することができる。しかしながら、特に、バッテリ駆動デバイスの場合、およびユーザの手と電極Ｅとの間の容量結合が非常に低い場合、結合容量の変化もまた、手が電極Ｅに接近する時、非常に小さく、不利であって、接近が、確実に検出されない可能性があることを意味し得る。
【００２７】
本発明は、図２から図８を参照して、以下により詳細に説明される。本発明によると、センサデバイスは、第１の動作モードおよび第２の動作モードにおいて動作される。これは、特に、片手での携帯デバイスの把持の確実かつ精密な検出を可能にする。初めに、第１の動作モードにおけるセンサデバイスの動作が、本発明による、センサデバイスのさらなる明確化のために、図２を参照して説明される。本発明による、センサデバイスは、次いで、図３を参照して、第２の動作モードにおいて説明される。第１の動作モードならびに第２の動作モードにおいて動作されている、本発明による、センサデバイスは、次いで、図４を参照して、説明される。以下の図５から図８はさらに、本発明による、センサデバイスの実装のための詳細を示す。
【００２８】
図２は、第１の動作モードにおいて動作されている、本発明による、センサデバイスを示す。第１の動作モードは、以下、「伝送モード」と称される。
【００２９】
伝送モードにおけるセンサデバイスの動作のために、センサデバイスは、センサ回路ＴＳ１と、センサ回路ＴＳ１と結合されている、２つの電極Ｅ１およびＥ２と、を備える。伝送モードでは、電極Ｅ２は、伝送電極として使用され、電極Ｅ１は、受信電極として使用される。２つの電極Ｅ１とＥ２との間の容量結合が、伝送モードにおいて分析される。
【００３０】
伝送モードにおけるセンサデバイスの動作のために、交流電気信号が、交流電場を放出するように、電極Ｅ２に印加される。手が、電極Ｅ１およびＥ２に接近すると、電極Ｅ２において放出される交流電場は、容量結合が、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間で生成されるように、手を介して、電極Ｅ１に結合される。ここに示されないさらなる実施形態では、手が、センサデバイスに接近していない場合でも、そのような（低）容量結合が、生成され得る。しかしながら、電極Ｅ１およびＥ２は、好ましくは、手が、センサデバイスに接近していない場合、容量結合が、電極Ｅ１とＥ２との間に生成されないように、相互に対して配設される。
【００３１】
２つの電極Ｅ１とＥ２との間の容量結合は、電極Ｅ１とＥ２との間の容量結合の変化が、センサデバイスへの手の接近のためのインジケータとして使用することができるように、センサデバイスへの手のさらなる接近に伴って変化する。
【００３２】
図２に従う、同等回路図は、伝送モードにおけるセンサデバイスの動作に対して実質的容量のみ考慮する。伝送モードにおける、本発明による、センサデバイスの動作は、ほとんどの場合、ユーザとデバイスの接地ＤＥＶＧＮＤとの結合は存在しない、または非常に低く、事実上、デバイス本体と接地の結合は存在しないため、特に、バッテリ駆動デバイスに好適である。
【００３３】
しかしながら、ユーザとデバイスの接地またはデバイスと接地の容量結合が存在する場合、あるいは本容量結合が、有意となる場合、電極Ｅ１における受信信号、すなわち、電極Ｅ１に結合される交流電場は、大幅に減衰される。デバイスと接地の結合の有意な増加は、例えば、付加的デバイスを接続することによって、生成され得る。これは、例えば、充電デバイスと接続される時の携帯電話の場合である。接近検出または片手での携帯デバイスの把持の検出の精度は、接地との有意な結合によって、伝送モードでは、低減され得る。
【００３４】
図３は、第２の動作モードにおいて動作されている、本発明による、センサデバイスを示す。第２の動作モードは、以下、「負荷モード」と称される。本発明による、センサデバイスが、負荷モードにおいて動作されると、電極と基準接地との間の容量負荷は、電極への手の接近を検出するために使用される。
【００３５】
容量負荷は、電極から基準接地へのアクティブ電場の強度が、導電性の手の接近によって増加され、したがって、電極と基準接地との間の容量の増加につながることを意味する。容量負荷は、電極から基準接地へのアクティブ電場の強度の測定値、または電極と基準接地との間の容量の測定値である。
【００３６】
したがって、電極の容量が、基準接地に対して分析される。送信機および受信機が、同一電極に接続されることは、負荷モードの特色である。
【００３７】
図３に示されるセンサデバイスは、２つのセンサを備え、それぞれ、第２の動作モード、すなわち、負荷モードにおいて動作している。第１のセンサは、第１のセンサ回路ＬＳ１と、それと結合されるセンサ電極Ｅ１と、を備える。第２のセンサは、第２のセンサ回路ＬＳ２と、それと結合される第２のセンサ電極Ｅ２と、を備える。２つのセンサ回路ＬＳ１、ＬＳ２はそれぞれ、マイクロコントローラＭＣＵと結合され、好ましくは、２つのセンサ回路ＬＳ１、ＬＳ２によって提供されるセンサ信号を処理または分析し、好ましくは、一意のセンサ情報を携帯電話等の電気デバイスのマスタ処理ユニットに伝送する。
【００３８】
負荷モードにおける、本発明による、センサデバイスの動作は、以下のように、第１のセンサＬＳ１、Ｅ１を参照して、説明される。
【００３９】
センサＬＳ１、Ｅ１の動作のために、センサ電極Ｅ１に印加される、交流電気信号が、生成される。本交流電気信号の生成は、信号発生器等の最先端技術から周知の手段によって、行うことができる。交流電気信号をセンサ電極Ｅ１に印加することは、センサ電極Ｅ１によって放出される交流電場をもたらす。手が、センサ電極Ｅ１に接近すると、センサ電極Ｅ１と接近している手との間の容量が増加し、基準接地に対する電極の容量負荷の増加をもたらす。容量負荷は、センサ回路ＬＳ１で測定される。例えば、容量負荷の変化は、分路抵抗器を介して、負荷電流の変化によって、判定することができる。
【００４０】
手が、携帯電話Ｇの左側に接近すると、またはユーザが、携帯電話Ｇの左側にタッチすると、これは、ユーザと左側電極Ｅ１との間の容量結合を増加させる。電極Ｅ１とユーザとの間の容量結合は、集中した容量Ｃ１Ｒとして、図３に示される。電流帰還路は、ユーザと携帯電話Ｇの接地ＤＥＶＧＮＤの直接結合によって、ならびにユーザと他の導電性物体および接地の結合およびデバイスの接地ＤＥＶＧＮＤとの戻り結合によって生成することができる。ユーザとデバイスの接地との結合は、図３では、容量Ｃ３として示される。ユーザと他の導電性物体および接地の結合は、図３では、容量Ｃ２として示され、デバイスの接地との戻り結合は、容量Ｃ６として示される。
【００４１】
電極Ｅ１のさらなる容量負荷もまた、容量Ｃ６と直列であるため、電極Ｅ１と接地の結合によって生じ得る。電極Ｅ１と接地との間の容量は、図３では、容量Ｃ５として示される。
【００４２】
容量Ｃ２からＣ６は、恒久的に変化し続け得る、変数である。変化は、位置、人物のその手の保持方法等に依存し得る。電極Ｅ１への手の接近の場合または手での電極Ｅ１の把持の場合の電極Ｅ１の付加的負荷である、結合容量Ｃ１Ｒは、残りの負荷容量Ｃ２からＣ６と直列であって、それらと比較して低いため、センサＬＳ１内の信号変化を主に支配する容量であることは明白となっている。これはまた、負荷モードで操作されているセンサデバイスの信号変化が、実質的に、異なる接地状況から独立したままであることを意味する。
【００４３】
それぞれ、負荷モードにおいて動作されている、２つのセンサＬＳ１、Ｅ１またはＬＳ２、Ｅ２を提供することによって、有利には、携帯電話Ｇの把持を検出可能である。確実な検出の前提として、センサ電極Ｅ１およびセンサ電極Ｅ２はそれぞれ、好ましくは、携帯電話Ｇを把持する時、手によってのみ覆われるように、携帯電話Ｇに配設されなければならない。例えば、センサ電極Ｅ１は、携帯電話の筐体の左側壁に配設することができ、センサ電極Ｅ２は、携帯電話Ｇの右側筐体壁に配設することができる。当然ながら、電極Ｅ１およびＥ２はまた、所望の用途に応じて、携帯電話筐体上の異なる場所に配設することができる。
【００４４】
しかしながら、携帯電話への手の接近の検出のためには、２つのセンサ、ＬＳ１、Ｅ１またはＬＳ２、Ｅ２のうちの一方のみ提供することは、十分である。
【００４５】
接地との結合から概ね独立して、接近または片手での携帯デバイスの把持のより精密な検出を保証するために、本発明による、センサデバイスは、第１の動作モード、すなわち、伝送モード、ならびに第２の動作モード、すなわち、負荷モードにおいて動作される。第１の動作モードおよび第２の動作モードにおいて動作されている、センサデバイスは、図４を参照して、より詳細に説明される。
【００４６】
図４は、負荷モードにおけるセンサデバイスの動作のために意図されている、２つのセンサ、ＬＳ１、Ｅ１およびＬＳ２、Ｅ２と、伝送モードにおけるセンサデバイスの動作のために意図されている、センサＴＳ１、Ｅ１、Ｅ２を伴う、本発明による、センサデバイスを示す。負荷モードにおける、本発明による、センサデバイスの機能は、図３を参照して説明されている。伝送モードにおける、センサデバイスの機能は、図２を参照して説明されている。
【００４７】
図４から分かるように、電極Ｅ１およびＥ２は、負荷モードにおけるセンサデバイスの動作ならびに伝送モードにおけるセンサデバイスの動作のために使用される。当然ながら、また、２つの動作モードのそれぞれに対して、個々の電極を提供することも可能である。それに加え、本発明による、センサデバイスは、図４に示される、２つのセンサ回路ＬＳ１またはＬＳ２の一方を伴わない時、両動作モードにおいて動作することができる。
【００４８】
両動作モードにおいて動作することができる、発明による、センサデバイスの機能説明のため、図４は、電極Ｅ２（伝送電極）上のアクティブ結合容量Ｃ１Ｔおよび電極Ｅ１（受信電極）上のアクティブ結合容量Ｃ１Ｒのみ示す。接近または片手での携帯デバイスの把持の場合、センサ信号が、伝送モードならびに負荷モードにおいて、個別のセンサ回路ＴＳ１またはＬＳ１、ＬＳ２によって生成される。個別のセンサ回路ＴＳ１、ＬＳ１、およびＬＳ２によって生成されるセンサ信号は、結合状況、特に、接地との結合に応じて、図２および図３の実施形態に従って、異なってもよい。
【００４９】
図５は、伝送モードにおいて動作されるセンサによって提供されるセンサ信号、および負荷モードにおいて動作されるセンサによって提供されるセンサ信号の経時的典型的過程を示す。２つのセンサ信号のレベルの時間変動は、異なる時間点において、いくつかの負荷シナリオに対して示される。信号Ｔは、伝送モードにおけるセンサデバイスのセンサ信号に対応し、センサ信号Ｌ１、Ｌ２は、負荷モードにおけるセンサデバイスのセンサ信号に対応する。両信号の時間変動のより良い例証のために、センサ信号Ｔは、センサ信号Ｌ１、Ｌ２に関して、若干オフセットされて示される。特異的場合において、センサ信号Ｔおよびセンサ信号Ｌ１、Ｌ２のレベル変化はまた、同時に、生じ得る。
【００５０】
容量センサデバイスは、時間点ｔ１とｔ４との間で接地されていない。これらの信号過程は、時間点ｔ４とｔ６との間で接地されていないセンサデバイスに対してプロットされる。
【００５１】
本発明による、センサデバイスは、無負荷静止状態、すなわち、センサデバイスへの手の接近を伴わない、またはセンサデバイスを伴う携帯デバイスの片手での把持を伴わない状態において、および時間点ｔ１とｔ２との間の非接地状態において、考慮される。
【００５２】
時間点ｔ２とｔ３との間では、接地との関連結合を伴わない、センサデバイスへの手の接近またはセンサデバイスを伴う携帯デバイスの片手での把持が存在する。この場合、伝送モードにおけるセンサデバイスならびに負荷モードにおけるセンサデバイスは、個別のセンサ信号Ｔ、Ｌ１、Ｌ２の明白な増加を示し、２つのセンササブシステムＬＳ１、ＬＳ２は、負荷モードにおいて、ほぼ同じセンサ信号Ｌ１およびＬ２を提供する。
【００５３】
時間点ｔ３では、手は、センサデバイスから離れる、または携帯デバイスが、手から放される。レベルは、再び、時間点ｔ１における初期値に降下する。
【００５４】
時間点ｔ４では、充電デバイスを携帯デバイスに接続する等によって、携帯デバイスの接地が生じる。この場合、伝送モードにおいて、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間で伝送される信号は、時間点ｔ５における携帯デバイスの把持のみ、信号Ｔのレベルの僅かな変化をもたらすように、図２を参照して説明された接地との結合の発生によって、大幅に減衰される。これとは対照的に、センサ信号Ｌ１、Ｌ２は、接地が、個別の電極Ｅ１およびＥ２において、より高い容量負荷をもたらすため、負荷モードにおいて、センサ回路ＬＳ１、ＬＳ２内で有意に増加する（図３参照）。
【００５５】
電気携帯デバイス、特に、バッテリ駆動デバイスは、主に、接地との関連結合を伴わずに駆動されるため、伝送モードにおけるセンサデバイスのセンサ信号Ｔは、好ましくは、携帯デバイスへの接近または片手での携帯デバイスの把持を検出するために使用される。
【００５６】
負荷モードにおける、本発明による、センサデバイスのセンサ信号Ｌ１、Ｌ２は、好ましくは、可能な接地状況の検出のための基準信号として使用される。接地が存在しない場合、センサ信号Ｌ１、Ｌ２は、検出信頼性の増加を保証するために、センサ信号Ｔに関する冗長信号として使用することができる。接地の場合、センサ信号Ｌ１、Ｌ２は、センサ信号Ｔと組み合わせて、本発明による、センサデバイスが、伝送モードにおいて、より高い感度に切り替えられることができるように、接地のための認識基準を表す。
【００５７】
センサ信号の相関は、例えば、比率Ｌ１／ＴまたはＬ２／Ｔ、あるいはまた、センサ信号Ｌ１、Ｌ２およびセンサ信号Ｔの（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｔによって、達成され得る。非接地の場合、本比率は、ほぼ一定のままである一方、接地の場合、図５に示されるレベルによって、有意に増加し、したがって、接地状態に関する情報を提供する。
【００５８】
このように、センサデバイスは、伝送モードにおいて、調節することができる。例えば、電極Ｅ２に印加される交流信号の振幅は、負荷モードにおける電極の容量負荷に応じて、拡大または縮小し得る。代替として、またはそれに加え、伝送モードにおける、接近またはタッチ検出のための閾値は、センサ信号Ｌ１および／またはＬ２に応じて、調節することができる。
【００５９】
センサ信号Ｌ１、Ｌ２とセンサ信号Ｔとの組み合わせは、したがって、多数の用途シナリオにおいて、検出信頼性の増加をもたらす。
【００６０】
図４に示される、本発明による、センサデバイスは、検出および拒絶に関して、低誤差率で、ならびに実質的に、接地との結合から独立して、携帯デバイスへのユーザの接近または片手での携帯デバイスの把持を提供する。
【００６１】
図６は、第１の動作モード、すなわち、伝送モード、ならびに第２の動作モード、すなわち、負荷モードにおいて、動作することができる、本発明による、センサデバイスの実装の実施例を示す。
【００６２】
スイッチ位置Ｔでは、本発明による、センサデバイスは、伝送モードにあって、すなわち、電極Ｅ２と電極Ｅ１との間の容量結合が、測定および分析される。スイッチ位置Ｌでは、本発明による、センサデバイスは、負荷モードにあって、すなわち、電極Ｅ１（ＴＸ１およびＲＸ１を伴う）における容量負荷と電極Ｅ２（ＴＸ２およびＲＸ２を伴う）における容量負荷が、測定および分析される。
【００６３】
センサデバイスは、例えば、２つのスイッチＳ１、Ｓ２によって、２つの動作モードの一方において、周期的に動作することができる。負荷モードでは、接地または容量センサデバイスの接地との結合を検出および分析することができる。分析の結果は、伝送モードにおいて、センサデバイスの後続動作のために考慮することができる。例えば、伝送電極Ｅ２に印加される交流電気信号は、負荷モードにおけるセンサの容量負荷に応じて、調節することができる。しかしながら、閾値はまた、伝送モードにおいて、第２の測定の分析のために、調節することができる。
【００６４】
しかしながら、本発明による、センサデバイスはまた、並行して、または事実上並行して、負荷モードおよび伝送モードにおいて、動作することができる。
【００６５】
図７および８は、本発明による、センサデバイスの実装の２つのさらなる実施例を示す。
【００６６】
図７は、伝送モードにおいて、センサデバイスの補償電極として使用される、付加的電極Ｋ１を提供する。好ましくは、電極Ｅ１に印加される交流電気信号の位相および／または振幅と異なる位相および／または振幅を有する、交流電気信号が、補償電極Ｋ１に印加される。
【００６７】
補償電極Ｋ１は、補償電極Ｋ１において放出される交流電場が、受信電極Ｅ１に結合するように、電極Ｅ１に対して配設される。このように、携帯デバイスの容量環境の補償が、少なくとも、受信電極Ｅ１の面積内で達成される。
【００６８】
携帯デバイスを片手で把持する時、伝送モードにおいて、伝送電極Ｅ２で放出される交流電場は、手を介して、受信電極Ｅ１に結合する。このように、補償電極Ｋ１において放出される交流電場は、「ブリッジ」される。受信電極Ｅ１に結合される交流電場は、片手での携帯デバイスの把持の測定値として使用される。
【００６９】
図８は、補償電極Ｋ１に加え、第２の補償電極Ｋ２を備える、図７に従うセンサデバイスを示す。補償電極Ｋ２は、補償電極Ｋ２において放出される交流電場が、伝送電極Ｅ２に結合することができるように、伝送電極Ｅ２に対して配設される。
【００７０】
動作時、交流電場は、伝送モード（２つのスイッチＳ１およびＳ２のスイッチ位置Ｔ）において、電気携帯デバイスを片手で把持する時、電極Ｅ２、Ｋ２、およびＫ１のそれぞれにおいて放出され、これは、手を介して、受信電極Ｅ１に結合される。補償電極Ｋ２およびＫ１において放出される交流電場は、筐体の両側における容量環境の補償を可能にする。
【００７１】
さらに、補償電極Ｋ１およびＫ２によって、完全システム試験を行うことができる。システム試験は、測定モードの開始に先立って、行うことができる。システム試験はまた、動作の間、センサデバイスの較正を可能にするために、循環間隔で行うことができる。
【００７２】
システム試験は、マイクロコントローラＭＣＵ、供給ライン、および電極を完全に確認する。このため、スイッチＳ１およびＳ２は、スイッチ位置Ｌにもたらされる。交流電気信号（試験信号）が、補償電極Ｋ１に印加され、受信信号が、受信電極Ｅ１においてタップされ、所定の公差との準拠を試験することができる。同様に、交流電気信号（試験信号）が、補償電極Ｋ２に印加され、受信信号が、システム試験における受信電極として機能する、電極Ｅ２においてタップされる。本受信信号はまた、所定の公差との準拠を試験することができる。
【００７３】
本発明によると、また、本発明による、いくつかのセンサデバイスは、例えば、携帯デバイスを手で把持している時、携帯デバイスにおける手の異なる位置を検出するために、携帯デバイスの１つに提供することができる。
【００７４】
本発明のさらなる開発では、センサデバイスは、伝送モードにおいて、１つの伝送電極Ｅ２と、いくつかの受信電極Ｅ１と、を備えてもよい。また、いくつかの伝送電極Ｅ２と、１つの受信電極Ｅ１と、を備えてもよい。さらなる実施形態では、センサデバイスはまた、伝送モードにおいて、いくつかの伝送電極Ｅ２と、いくつかの受信電極Ｅ１と、を備えてもよい。いくつかの伝送電極Ｅ２の場合、異なる交流電場が、把持手の位置に応じて、手を介して、受信電極Ｅ１に結合されるように、異なる交流電気信号を各伝送電極Ｅ２に印加することができる。受信電極Ｅ１に結合される交流電場は、分離され、個別の伝送電極Ｅ２割り当てられることができる。
【００７５】
負荷モードのために、センサデバイスはまた、３つ以上の電極を備えてもよい。例えば、図３に示されるセンサデバイスのセンサ回路ＬＳ１は、付加的電極を備えてもよい。これはまた、図４に示されるセンサ回路ＬＳ２に適用される。
【００７６】
携帯電話は、前述の電気携帯デバイスの代表である。本発明による、センサデバイスを具備することができる、携帯デバイスはまた、コンピュータマウス、デバイスのための遠隔制御、デジタルカメラ、ゲームコントローラ、または同等物であることができる。
【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７】
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【図８】
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