(57)【要約】本発明は、センサデバイスに、第１の電極構造および第２の電極構造を提供し、第１の電極構造は、伝送電極、補償電極、および受信電極を備え、第２の電極構造は、電場伝送電極および少なくとも１つの電場感知電極を備えている。第１の電極構造は、電気携帯用デバイスの把持を検出するように適合されている一方、第２の電極構造は、第２の電極構造への指の接近、例えば、携帯用デバイスを把持する手の接近を検出するように適合されている。
2013537327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサデバイスであって、
少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）、少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）、および、少なくとも１つの受信電極（ＲｘＭ）を備えている少なくとも１つの第１の電極構造（ＴｘＭ、ＴｘＣ、ＲｘＭ）と、
少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）、および、少なくとも１つの電場感知電極（Ｒｘ１）を備えている少なくとも１つの第２の電極構造（Ｔｘ１、Ｒｘ１）と、
前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）、前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）、および、前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）に、電気交番信号を供給するための少なくとも１つの信号送信機（Ｇ）と
を備え、
前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）、前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）、および前記少なくとも１つの受信電極（ＲｘＭ）は、互に関連して、前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）において放出される第１の交番電場（ＷＳ）および前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）において放出される第２の交番電場（ＷＫ）が、前記少なくとも１つの受信電極（ＲｘＭ）に結合可能なように配列され、
前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）および前記少なくとも１つの電場感知電極（Ｒｘ１）は、互に関連して、前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）において放出される第３の交番電場（ＷＦ）が、前記少なくとも１つの電場感知電極（Ｒｘ１）に結合可能なように配列されている、センサデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）および前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）は、ガルバニ結合されている、請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項３】
前記センサデバイスは、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可能であり、前記第１の動作モードにおいて、前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）、前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）、および前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）が、前記電気交番信号を供給されることが可能であり、前記第２の動作モードにおいて、前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）のみ、前記電気交番信号を供給されることが可能である、請求項１または２に記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記第１の動作モードにおいて、前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）は、第１の電気交番信号を供給されることが可能であり、前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）は、第２の電気交番信号を供給されることが可能であり、前記第１の電気交番信号は、前記第２の電気交番信号に対して位相シフトされている、請求項３に記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）、前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）、および、前記少なくとも電場伝送電極（Ｔｘ１）は、多重動作において、前記電気交番信号を供給される、請求項１〜４のいずれかに記載のセンサデバイス。
【請求項６】
前記第１の電極構造および前記第２の電極構造と結合されことが可能な評価デバイスをさらに備え、前記評価デバイスは、好ましくは、マイクロコントローラによって、前記少なくとも１つの受信電極（ＲｘＭ）においてタップされた第１の電気信号および前記少なくとも１つの電場感知電極（Ｒｘ１）においてタップされた第２の電気信号を評価するように適合されている、請求項１〜５のいずれかに記載のセンサデバイス。
【請求項７】
前記評価デバイスは、前記第１の電気信号および前記第２の電気信号がフィードされることが可能な増幅回路（ＡＭＰ）を含み、前記増幅回路（ＡＭＰ）の増幅は、好ましくは、調節可能である、請求項６に記載のセンサデバイス。
【請求項８】
前記第１の電気信号および前記第２の電気信号は、時分割多重方式において前記増幅回路（ＡＭＰ）にフィードされることが可能であり、前記増幅回路（ＡＭＰ）の増幅は、フィードされる信号に応じて調節可能である、請求項７に記載のセンサデバイス。
【請求項９】
接近および接触検出の方法であって、
少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）、少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）、および、少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）に、電気交番信号を供給するステップであって、前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）において放出される第１の交番電場（ＷＳ）および前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）において放出される第２の交番電場（ＷＫ）は、前記少なくとも１つの受信電極（ＲｘＭ）に結合されることが可能であり、前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）において放出される第３の交番電場（ＷＦ）は、少なくとも１つの電場感知電極（Ｒｘ１）に結合されることが可能である、ステップと、
前記少なくとも１つの受信電極（ＲｘＭ）においてタップされる第１の電気信号および前記少なくとも１つの電場感知電極（Ｒｘ１）においてタップされる第２の電気信号を評価するステップと
を含む、方法。
【請求項１０】
第１の動作モードにおいて、前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）、前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）、および、前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）が、前記電気交番信号を供給され、前記第２の動作モードにおいて、前記少なくとも１つの電場伝送電極（Ｔｘ１）のみ、前記電気交番信号を供給される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電極（ＴｘＭ、ＴｘＣ、Ｔｘ１）は、多重方式に従って、前記電気交番信号を供給され、前記第１の電気信号および前記第２の電気信号は、多重方式においてタップされる、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの伝送電極（ＴｘＭ）は、第１の電気交番信号を供給され、前記少なくとも１つの補償電極（ＴｘＣ）は、第２の電気交番信号を供給され、前記第１の電気交番信号は、前記第２の電気交番信号に対して位相シフトされている、請求項９から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から８のいずれかに記載のセンサデバイスを有する携帯用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気携帯用デバイスにおいて配列することができ、電気携帯用デバイスが、手によって把持されているかどうかについて、および電気携帯用デバイスが、手によって接近されているかどうかについて、検出するように適合されているセンサデバイスに関する。さらに、本発明は、本発明によるセンサデバイスによる近接およびタッチ検出の方法に関する。さらに、本発明は、本発明によるセンサデバイスを伴う携帯用デバイスに関する。携帯用デバイスは、例えば、携帯電話、コンピュータマウス、遠隔制御、ゲームコンソールのための入力手段、モバイルコンピュータ、または類似物であることができる。
【背景技術】
【０００２】
電気デバイス、例えば、電気携帯用デバイス上には、常時、電気デバイスを動作させるための手段が必要とされる。電気携帯用デバイス、例えば、携帯電話の場合、通常、１本または数本の指によってそれを取り扱う。
【０００３】
電気手動作動デバイスを動作させるために、感知デバイスを提供することは公知であり、その動作は、電気感知デバイスと結合される評価回路を用いて評価される。電気センサからの使用に加えて、また、容量近接センサによって電気携帯用デバイスの動作を検出することが公知であり、検出されたイベントに対してデバイス機能が割り当てられ、実行される。
【０００４】
しかしながら、ここでの不利点は、指移動の検出、または、指による切替イベントの解放が、携帯用デバイスを把持する手に大きく依存することである。電気携帯用デバイス上の手の好ましくない位置の場合、手は、容量近接センサにおける指の接近がそれによって確実に検出されることができないほど、容量近接センサの容量環境に影響を及ぼし得る。これは、電気携帯用デバイスがもはや動作することができない状況を引き起こし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、したがって、容量ベースで、電気携帯用デバイスの動作を検出可能にし、特に、電気携帯用デバイスが手によって把持されているかどうかの事実から独立して、動作プロセスの確実な検出を保証する解決策を提供するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、本目的は、独立請求項に記載のセンサデバイスならびに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改良は、それぞれの従属請求項に参照される。
【０００７】
本発明によると、センサデバイスであって、
−少なくとも１つの伝送電極、少なくとも１つの補償電極、および少なくとも１つの受信電極を備えている、少なくとも１つの第１の電極構造と、
−少なくとも１つの電場伝送電極および少なくとも１つの電場感知電極を備えている、少なくとも１つの第２の電極構造と、
−少なくとも１つの伝送電極、少なくとも１つの補償電極、および少なくとも１つの電場伝送電極に、電気交番信号を供給するための少なくとも１つの信号送信機と
を備え、
−少なくとも１つの伝送電極、少なくとも１つの補償電極、および少なくとも１つの受信電極は、互に関連して、少なくとも１つの伝送電極において放出される第１の交番電場および少なくとも１つの補償電極において放出される第２の交番電場が、少なくとも１つの受信電極に結合されることができるように配列され、
−少なくとも１つの電場伝送電極および少なくとも１つの電場感知電極は、互に関連して、少なくとも１つの電場伝送電極において放出される第３の交番電場が、少なくとも１つの電場感知電極に結合されることができるように配列されている、
デバイスが提供される。
【０００８】
本発明によるセンサデバイスの第１の電極構造および第２の電極構造によって、実質的に、２つの観察エリアが画定され、例えば、携帯電話の場合、手による携帯電話の把持（第１の電極構造によって）、同時に、またはその後、また、例えば、携帯電話を把持する手の指の携帯電話への接近（第２の電極構造）を検出することができる。同時に、これは、手による携帯用デバイスの把持を検出するために、および、携帯用デバイスの動作を検出するために、いくつかのセンサデバイスが提供される必要性を回避し、構造上の努力を大幅に低減させる。
【０００９】
伝送電極および補償電極は、伝送電極において放出され、受信電極に結合される交番電場が、補償電極において放出され、受信電極に結合される交番電場によって、ほぼ消去されるように、受信電極に対して相対的に配列される。これは、伝送電極、補償電極、および受信電極が、手によって被覆されていない時の場合である。伝送電極、補償電極、および受信電極が、手によって被覆されている時、伝送電極と受信電極との間の容量結合は、（手によって）増加し、伝送電極において放出される交番電場に及ぼす補償電極において放出される交番電場の影響は、低減される。
【００１０】
電場伝送電極および電場感知電極はまた、互に向かい、電場伝送電極において放出される電気交番場が、電場感知電極に結合するように配列される。物体、例えば、指が、電場伝送電極および電場感知電極に接近する場合、電場伝送電極と電場感知電極との間の容量結合は、増加する。
【００１１】
好ましくは、第１の電極構造および第２の電極構造は、互に向かい、例えば、携帯用デバイス上において、例えば、手による携帯用デバイスの把持の場合、実質的に、第１の電極構造の電極のみ、被覆されるように配列される。第２の電極構造の電極は、携帯用デバイスを把持する手の指によって被覆されることができる。携帯用デバイスを把持する手を通じて、伝送電極において放出される電気交番場が、同様に、第２の電極構造の電場感知電極に結合する場合、指による第２の電極構造へのさらなる接近は、電場伝送電極と電場感知電極との間の容量結合の増加を引き起こし、第２の電極構造への接近を検出することができる。一方、伝送電極と電場感知電極との間の容量結合と比較して、容量結合の増加が非常に小さい場合、本発明によるセンサデバイスは、後述の２つの異なる動作モードにおいて動作することができる。
【００１２】
本発明による、相互に関連した２つの電極構造の電極の配列も、第２の電極構造の容量環境が、第２の電極構造への指の接近の確実な検出が、もはや確実に検出することができないほど、携帯用デバイスを把持する手によって影響を受けるのを回避する。
【００１３】
少なくとも１つの補償電極および少なくとも１つの電場伝送電極は、ガルバニ結合されることができる。補償電極または電場伝送電極に、電気交番信号を供給するために、したがって、別個の信号発生器を提供する必要はない。生産努力は、したがって、大幅に低減することができる。
【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動作することができる。第１の動作モードにおいて、少なくとも１つの伝送電極、少なくとも１つの補償電極、および少なくとも１つの電場伝送電極は、電気交番信号を供給されることができ、第２の動作モードにおいて、少なくとも１つの電場伝送電極のみ、電気交番信号を供給されることができる。
【００１５】
第１の動作モードにおいて、少なくとも１つの伝送電極に、第１の電気交番信号を供給し、および少なくとも１つの補償電極に、第２の電気交番信号を供給し、第１の電気交番信号が、第２の電気交番信号に対して位相シフトされることが有利であることが証明されている。好ましくは、第２の電気交番信号は、第１の電気交番信号より小さい振幅を有する。
【００１６】
少なくとも１つの伝送電極、少なくとも１つの補償電極、および少なくとも１つの電場伝送電極は、多重方式において（時分割多重方式および／または周波数多重方式および／または符号多重方式）、電気交番信号を供給されることができる。
【００１７】
センサデバイスはさらに、第１の電極構造および第２の電極構造と結合することができる、評価デバイスを含むことができ、評価デバイスは、少なくとも１つの受信電極においてタップされる第１の電気信号および少なくとも１つの電場感知電極においてタップされる第２の電気信号を評価するように適合される。評価デバイスは、有利には、マイクロコントローラを含む。
【００１８】
評価デバイスが、第１の電気信号および第２の電気信号がフィードされることができる増幅回路を含む場合、増幅回路の増幅は、好ましくは、調節可能であることが有利である。
【００１９】
第１の電気信号および第２の電気信号は、好ましくは、時分割多重方式において、増幅回路にフィードされることができ、増幅回路の増幅は、供給される信号に応じて、調節可能である。
【００２０】
さらに、接近および接触検出の方法であって、
−少なくとも１つの伝送電極、少なくとも１つの補償電極、および少なくとも１つの電場伝送電極に、電気交番信号を供給するステップであって、少なくとも１つの伝送電極において放出される交番電場および少なくとも１つの補償電極において放出される第２の交番電場は、少なくとも１つの受信電極に結合されることができ、少なくとも１つの電場伝送電極において放出される第３の交番電場は、少なくとも１つの電場感知電極に結合される、ステップと、
−少なくとも１つの受信電極においてタップされる第１の電気交番信号および少なくとも１つの電場感知電極においてタップされる第２の電気信号を評価するステップと、
を含む、方法が本発明によって提供される。
【００２１】
第１の動作モードにおいて、少なくとも１つの伝送電極、少なくとも１つの補償電極、および少なくとも１つの電場伝送電極は、電気交番信号を供給されることができ、第２の動作モードにおいて、少なくとも１つの電場伝送電極のみ、電気交番信号を供給されることができる。
【００２２】
電気交番信号が供給される電極は、多重方式に従って、電気交番信号を供給されることができ、第１の電気信号および第２の電気信号は、多重方式において、タップすることができる。
【００２３】
少なくとも１つの伝送電極は、第１の電気交番信号を供給されることができ、少なくとも１つの補償電極は、第２の電気交番信号を供給されることができ、第１の電気交番信号は、第２の電気交番信号に対して位相シフトされる。
【００２４】
さらに、本発明は、本発明によるセンサデバイスを備えている携帯用デバイスを提供する。携帯用デバイスは、電気携帯用デバイス、特に、コンピュータマウス、携帯電話、遠隔制御、ゲームコンソールのための入力または制御手段、ミニコンピュータ、あるいは類似物であることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明のさらなる特徴および特性ならびに本発明の具体的実施形態は、図面と併せて、以下の説明からもたらされる。
【図１】図１は、手によって把持されているある電気携帯用デバイスに基づく、本発明による、２つの電極構造を伴う第１の使用シナリオである。
【図２】図２は、手によって把持されているある電気携帯用デバイス基づく、本発明による、２つの電極構造を伴う第２の使用シナリオである。
【図３】図３は、手によって把持されていないある電気携帯用デバイス基づく、本発明による、２つの電極構造を伴う第３の使用シナリオである。
【図４】図４は、手によって把持されていないある電気携帯用デバイス基づく、本発明による、２つの電極構造を伴う第４の使用シナリオである。
【図５】図５は、一方は、指が接近し、他方は、指が接近していない、電場感知電極における信号レベルに及ぼす電気携帯用デバイスを把持する手の影響である。
【図６】図６は、本発明によるセンサデバイスの第１の実施形態のブロック図である。
【図７】図７は、本発明によるセンサデバイスの第２の実施形態のブロック図である。
【図８】図８は、本発明によるセンサデバイスの第３の実施形態のブロック図であり、第２の電極構造は、いくつかのエリアを備えている。
【図９】図９は、第２の電極構造のいくつかのエリアを伴う本発明によるセンサデバイスの第４の実施形態のブロック図である。
【図１０】図１０は、第２の電極構造の複数のエリアを伴う本発明によるセンサデバイスの第５の実施形態のブロック図であり、複数のエリアによって、スライド制御および／または複数のボタンシステムを実現することができる。
【図１１】図１１は、本発明によるセンサデバイスの第６の実施形態のブロック図であり、第２の電極構造は、複数のエリアを備え、それによって、スライド制御および／または複数のボタンシステムを実現することができる。
【図１２】図１２は、スライド制御および回転式調整器を実現するための本発明によるセンサデバイスの原理表現であり、センサ分解能は、固定数の伝送チャネルの場合に増加させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、電気携帯用デバイス、例えば、携帯電話を示し、その上に、第１の電極構造および第２の電極構造が配列される。第１の電極構造は、伝送電極ＴｘＭ、補償電極ＴｘＣ、および受信電極ＲｘＭを含む。第２の電極構造は、２つの電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２を含む。
【００２７】
第１の電極構造は、手による電気携帯用デバイスの把持を検出するために提供される。第２の電極構造または２つの電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１およびＲｘ２、Ｔｘ２は、それぞれの電極対への指の接近を検出するために提供される。電極Ｔｘ１、Ｔｘ２（電場伝送電極）は、伝送電極として動作され、Ｔｘ１、Ｔｘ２において、交番電場（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｆｉｅｌｄ）を放射することができる。電極Ｒｘ１およびＲｘ２（電場感知電極）は、受信電極として動作され、指が、それぞれの電極対に十分に近接するとすぐに、Ｒｘ１、Ｒｘ２に、それぞれの電場伝送電極Ｔｘ１、Ｔｘ２によって放射された交番電場を結合することができる。結合は、それぞれの電極対に指を接近させることによって行われる。
【００２８】
伝送電極ＴｘＭでもまた、交番電場を放出することができ、これは、手による電気携帯用デバイスの把持の場合、手を通じて、受信電極ＲｘＭに結合することができる。補償電極ＴｘＣでは、交番電場が放出され、これは、受信電極ＲｘＭに結合することができる。携帯用デバイスが手によって把持されない場合、伝送電極ＴｘＭにおいて放出される交番電場は、補償電極ＴｘＣにおいて放出される交番電場によって、ほぼ消去され、受信電極ＲｘＭ内の電流は、非常に小さくなる。
【００２９】
好ましくは、補償電極ＴｘＣにおいて放出される交番電場の位相は、伝送電極ＴｘＭにおいて放出される交番電場の位相と異なる。好ましくは、補償電極ＴｘＣにおいて放出される交番電場は、伝送電極ＴｘＭにおいて放出される交番電場に関して、約１８０°の位相シフトを呈する。
【００３０】
電気携帯用デバイスが手によって把持される場合、手を通じて、伝送電極ＴｘＭと電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２との間の強力な電気結合が生じる。電極対Ｔｘ１、Ｒｘ１またはＴｘ２、Ｒｘ２への指の接近の場合、さらに、それぞれの電場伝送電極Ｔｘ１またはＴｘ２において放出される交番電場は、指を通じて、それぞれの電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２に結合される。指を通じた結合は、それぞれの電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２内を流動する電流のレベル上昇を引き起こし、これは、それぞれの電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２への指の接近を示す。
【００３１】
また、伝送電極ＴｘＭによって放出される交番電場が、手を通じて、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２に結合されるので、手による電気携帯用デバイスの好ましくない把持は、手を通じて、電場感知電極Ｒｘ１およびＲｘ２に結合される交番電場の部分が、それぞれの電場伝送電極Ｔｘ１またはＴｘ２において放出され、指を通じて、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２に結合される交番電場の部分より非常に大きくなることを引き起こし得る。これは、手によって把持される携帯用デバイス内において、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２内を流動する電流のレベル上昇が、それぞれの電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２への指の接近の場合、非常に小さくなることを引き起こし得、それぞれの電極対への接近が、確実に検出されない場合がある。
【００３２】
これを回避するために、最初に、第１の電極構造ＴｘＭ、ＴｘＣ、ＲｘＭを用いて、手による電気携帯用デバイスの把持を検出し、正常検出後、少なくとも、伝送電極ＴｘＭを非アクティブにすることが有利であり、伝送電極ＴｘＭにおける手による把持の正常検出後、交番電場は、もはや放出されず、手を通じて、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２に結合され得ない。
【００３３】
図２は、第１の電極構造および第２の電極構造を伴う電気携帯用デバイスを示し、電気携帯用デバイスは、手によって把持されている。図２に示される実施例では、第１の電極構造の伝送電極ＴｘＭは、非アクティブである一方、第１の電極構造の補償電極ＴｘＣは、アクティブであり、そこで、交番電場は、放出される。補償電極ＴｘＣは、伝送電極ＴｘＭと比較して、小さいので、補償電極ＴｘＣにおいて放出される交番電場のみ、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２内を流動する電流に対して非常に小さい影響しかもたない。電極対Ｔｘ１、Ｒｘ１またはＴｘ２、Ｒｘ２への指の接近を確実に検出するために、補償電極ＴｘＣは、非アクティブにされてはならない。
【００３４】
図３は、第１の電極構造および第２の電極構造を伴う電気携帯用デバイスを示し、電気携帯用デバイスは、手によって把持されていない。手は、ここでは、携帯用デバイスに接近しているにすぎない。図１におけるように、ここでも、第１の電極構造の伝送電極ＴｘＭは、アクティブである、すなわち、伝送電極ＴｘＭにおいて、交番電場が、放出される。しかしながら、電気携帯用デバイスは、手によって把持されていないので、手を通じての電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２への伝送電極ＴｘＭの容量結合は、非常に小さい。
【００３５】
電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２に接近する指は、ここでは、再び、それぞれの電場伝送電極Ｔｘ１またはＴｘ２で放出される交番電場が、指を通じて、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２に結合することを引き起こす。指を通じて、それぞれの電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２に結合される交番電場は、それぞれの電場感知電極において、それぞれの電場感知電極内を流動する電流の有意なレベル上昇を引き起こす。伝送電極ＴｘＭと電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２との間の容量結合は、非常に小さいので、この容量結合は、それぞれの電場感知電極内を流動する電流のレベル上昇に僅かな影響のみ及ぼす。電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２への指の接近は、したがって、アクティブ伝送電極ＴｘＭの場合でも、精密に検出されることができる。
【００３６】
図４は、第１の電極構造および第２の電極構造を伴う電気携帯用デバイスを示し、電気携帯用デバイスは、手によって把持されておらず、補償電極ＴｘＣは、アクティブである一方、伝送電極ＴｘＭは、非アクティブである。図３におけるように、携帯用デバイスは、ここでも接近されている。図２に関して既に説明されたように、伝送電極ＴｘＭと比較して、小さく、手を通じて、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２に結合される、補償電極ＴｘＣにおいて放出される交番電場は、それぞれの電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２内を流動すする電流にほとんど影響を及ぼさない。電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２への指の接近は、したがって、精密に確認することができる。
【００３７】
図５は、一方は、指が接近している場合、一方は、指が接近していない場合における電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２内を流動する電流の信号レベルに及ぼす、手の影響を示す、２つの略図を示す。
【００３８】
実線は、伝送電極ＴｘＭが、アクティブである時の手に応じたレベルを示す。ここで認識され得るように、アクティブ伝送電極ＴｘＭの場合、手の面積は、電場感知電極Ｒｘ１およびＲｘ２内の信号レベルに大きな影響を及ぼす。アクティブ伝送電極ＴｘＭの場合、信号レベルに及ぼす手の影響は、指が、第２の電極構造に近接するかどうの事実から独立して大きい。
【００３９】
点線は、補償電極ＴｘＣが、アクティブである一方、伝送電極ＴｘＭが、非アクティブである時の電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２内の信号レベルに及ぼす把持手の影響を示す。図から分かるように、手の面積は、補償電極ＴｘＣが、アクティブである一方、伝送電極ＴｘＭが、非アクティブである時、電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２内の信号レベルにほとんど影響を及ぼさない。
【００４０】
図６は、本発明によるセンサデバイスの第１の実施形態のブロック図を示す。評価デバイスは、マルチプレクサＭＰＸ、増幅器ＡＭＰ、マイクロコントローラμＣ、ならびに２つの信号発生器Ｇ１およびＧ２を含む。電場感知電極Ｒｘ１、Ｒｘ２および受信電極ＲｘＭは、マルチプレクサＭＰＸと結合される。電場感知電極Ｒｘ１、Ｒｘ２および受信電極ＲｘＭにおいてタップされる信号は、マルチプレクサＭＰＸを通じて、時分割多重方式において、増幅器ＡＭＰまたはマイクロコントローラμＣにフィードされる。代替として、測定される信号は、毎回、異なる増幅器にフィードすることができ、それぞれの増幅された信号が、マイクロコントローラμＣにフィードされる。
【００４１】
増幅器ＡＭＰは、好ましくは、動作中、その増幅を調節可能であり、増幅は、マルチプレクサＭＰＸの位置に応じて、増幅器ＡＭＰにフィードされるそれぞれの信号に対して最適化することができる。
【００４２】
信号発生器Ｇ１は、電気交番信号（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌ）を発生させ、これは、電場伝送電極Ｔｘ１、Ｔｘ２および補償電極ＴｘＣに供給される。信号発生器Ｇ１によって発生される電気交番信号は、手による携帯用デバイスの把持が検出される第１の動作モードにおいて、図１を参照して説明されるように、補償信号として作用するように設定される。
【００４３】
信号発生器Ｇ１によって発生される電気交番信号は、第１の動作モードにおいて、好ましくは、第２の信号発生器Ｇ２によって発生される電気交番信号に対して位相シフトされ、Ｇ２によって発生される電気交番信号は、伝送電極ＴｘＭに供給される。特に、好ましくは、信号発生器Ｇ１によって発生される電気交番信号は、第２の信号発生器Ｇ２からの電気交番信号に対して約１８０°の位相シフトを呈する。さらに、伝送電極ＴｘＭによって放出される交番電場が、補償電極ＴｘＣによって放出される交番電場によって完全に消去されないように、信号発生器Ｇ１によって提供される電気交番信号が、若干、減衰される場合、有利である。
【００４４】
図６に示される実施形態における電場伝送電極Ｔｘ１、Ｔｘ２は、補償電極ＴｘＣとガルバニ結合される（ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）。このように、本発明によるセンサデバイスを生産するための生産支出は、補償電極ＴｘＣの動作のために、独自の信号発生器が提供される必要がないため、低く維持される。
【００４５】
手による携帯用デバイスの把持の検出後、センサデバイスは、第２の動作モードにおいて動作され、指による電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２への接近が、検出される。例えば、指が、電極対Ｔｘ１、Ｒｘ１に接近する場合、電場伝送電極Ｔｘ１において放出される交番電場は、指を通じて、電場感知電極Ｒｘ１に結合される。電場感知電極Ｒｘ１に結合される交番電場は、電場感知電極Ｒｘ１内を流動する電流のレベル変化を引き起こす。電場感知電極Ｒｘ１内を流動する電流または電場感知電極Ｒｘ１内を流動する電流のレベル変化は、電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１への指の接近を示す。
【００４６】
センサデバイスが、第２の動作モードにある場合、第２の信号発生器Ｇ２は、好ましくは、非アクティブにされ、手を通じて、伝送電極ＴｘＭによって放出される交番電場の電場感知電極Ｒｘ１またはＲｘ２への結合は、不可能となる。このように、電極対Ｒｘ１、Ｔｘ１またはＲｘ２、Ｔｘ２への指の接近の検出に及ぼす、電気携帯用デバイスを把持する手の影響は、ほぼ完全に排除される。
【００４７】
第２の信号発生器Ｇ２を非アクティブにする代替として、第２の動作モードにおいて、また、第１の信号発生器Ｇ１または第２の信号発生器Ｇ２によって提供される位相は、信号発生器Ｇ１およびＧ２によって提供される信号の信号伝達が実質的に同相であるように、修正されることができる。本代替は、電極Ｔｘ１、Ｔｘ２およびＴｘＭが、実質的に、同一電極表面を有する場合、または電極Ｔｘ１およびＴｘ２の電極表面が、電極ＴｘＭの電極表面より大きい場合、とりわけ、有利である。
【００４８】
図７は、本発明によるセンサデバイスの第２の実施形態のブロック図を示す。本実施形態では、各伝送電極ＴｘＭ、Ｔｘ１、Ｔｘ２、およびＴｘＣのために、独自の信号発生器Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、またはＧ４が、提供される。受信電極あるいは電場感知電極ＲｘＭまたはＲｘ１およびＲｘ２は、ここでは、並行して動作される。信号発生器Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、またはＧ４は、連続してアクティブにされ、絶えず、正確に１つの信号発生器が、アクティブとなる。信号発生器Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、またはＧ４もまた、並行して動作することができ、好ましくは、信号発生器毎に、電気交番信号に、異なる周波数を提供し、すなわち、信号発生器は、周波数多重方式において動作される。評価デバイスまたはマイクロコントローラμＣは、受信電極または電場感知電極Ｒｘ１およびＲｘ２においてタップされたＲｘＭ信号をその周波数成分に分割することができる。
【００４９】
代替として、また、１つのみの信号発生器を提供することができ、これは、マルチプレクサによって、伝送電極ＴｘＭ、Ｔｘ１、Ｔｘ２、またはＴｘＣと結合される。しかしながら、センサデバイスの第１の動作モードにおいて、信号発生器Ｇ２およびＧ４は、手による電気携帯用デバイスの把持を検出するために、並行して動作される。第１の動作モードにおいて、信号発生器Ｇ４によって発生される電気交番信号は、好ましくは、信号発生器Ｇ２によって発生される電気交番信号に対して等しく位相シフトされる。
【００５０】
センサデバイスの第２の動作モードにおいて、好ましくは、信号発生器Ｇ１およびＧ３のみ、動作される。信号発生器Ｇ２およびＧ４は、第２の動作モードにおいて、非アクティブである。
【００５１】
図８は、本発明によるセンサデバイスのブロック図を示し、第２の電極構造は、いくつかのエリアを備え、それによって、いわゆるスライド制御を実現することができる。各エリアは、電場伝送電極および電場感知電極から成る、電極対を有する。センサデバイスの動作モードは、ここでは、実質的に、図６を参照して説明される動作モードに対応する。しかしながら、第２の電極構造の複数の単一エリア、すなわち、電極対Ｔｘ１、Ｒｘ１またはＴｘ２、Ｒｘ２の複数の単一エリアは、ここでは、並んで配列され、複数の単一エリアに沿った指の移動を検出することができる。複数のエリアにわたって移動する指による、複数の単一エリアのアクティブ化の時系列のため、指移動の方向を検出することができる。当然ながら、また、３つ以上のエリアも、図８に示されるように、提供することができる。
【００５２】
図９は、第２の電極構造のいくつかのエリアを伴う本発明によるセンサデバイスのブロック図を示し、図８に示されるセンサデバイスと異なり、電場感知電極Ｒｘ１およびＲｘ２は、並行して動作される一方、電場伝送電極Ｔｘ１、Ｔｘ２は、連続シーケンスにおいて、マルチプレクサによって、電気交番信号を供給される。
【００５３】
図１０は、第２の電極構造の複数のエリアを伴う本発明によるセンサデバイスのブロック図を示し、複数のエリアによって、スライド制御または複数のボタンシステムを実現することができる。
【００５４】
電場伝送電極Ｔｘ１、Ｔｘ２からＴｘｎは、毎回、電気交番信号が供給され、該信号は、毎回、信号発生器Ｇ１、Ｇ２からＧによって提供される。電場感知電極Ｒｘ１、Ｒｘ２からＲｘｎおよびＲｘＭは、並行して動作される一方、第２の動作モードにおいて、毎回、１つのみの信号発生器Ｇ１、Ｇ２からＧ３が、アクティブとなる。センサデバイスの動作のために、第１の動作モードにおいて、信号発生器Ｇ１、Ｇ２からＧは、並行して動作され、電場伝送電極Ｔｘ１、Ｔｘ２からＴｘｎは、大きな伝送電極ＴｘＭを形成し、手による携帯用デバイスの把持の検出のための伝送電極としての役割を果たす。
【００５５】
本発明によるセンサデバイスの図１０に示される実施形態によると、電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎは、第２の動作モードのための伝送電極および第１の動作モードのための伝送電極の両方として使用される。このように、構築支出は、大幅に低減されることができる。別の構築支出の削減は、時分割多重方式における電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎの動作のために、１つのみの信号発生器を提供することによって達成することができ、信号発生器は、電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎと結合され、第１の動作モードにおける電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎの動作のために、全電場伝送電極が、信号発生器と結合される。
【００５６】
図１１は、本発明によるセンサデバイスのブロック図を示し、第２の電極構造は、複数のエリアを備え、それによって、スライド制御および／または複数のボタンシステムを実現することができる。電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎは、ここでは、並行して動作される、すなわち、単一信号発生器Ｇ１の電気交番信号が供給される一方、電場感知電極Ｒｘ１からＲｘｎは、時分割多重方式において、増幅器ＡＭＰまたはマイクロコントローラμＣと結合される。
【００５７】
第１の動作モードにおけるセンサデバイスの動作のために、電場感知電極Ｒｘ１からＲｘｎは、並行して動作され、電場感知電極Ｒｘ１からＲｘｎは、手による携帯用デバイスの把持の検出のために、大きな受信電極ＲｘＭを形成する。第１の動作モードにおけるセンサデバイスの動作のために、追加の補償電極ＴｘＣを提供することができる（図１１では、図示せず）。代替として、また、電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎは、第１の動作モードにおいて、補償電極として動作することができる。第１の動作モードにおける、補償電極としての電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎの動作の場合、信号発生器Ｇ１によって発生される電気交番信号は、信号発生器Ｇ２によって発生される電気交番信号と異なる位相を有する。
【００５８】
本発明によるセンサデバイスの図１１に示される実施形態によると、電場伝送電極Ｔｘ１からＴｘｎおよび電場感知電極Ｒｘ１からＲｘｎは、第１の動作モードにおいて、把持を検出するために、第２の動作モードにおいて、電極対への指の接近を検出するための両方のために使用される。そのような方法では、電気携帯用デバイス上の対応する電極表面の生産のための構築支出を低く維持することができる。
【００５９】
図１２は、スライド制御または回転式調整器の実現のための本発明によるセンサデバイスの原理表現を示し、センサ分解能は、固定数の伝送チャネルの場合に増加されることができる。
【００６０】
スライド制御または回転式調整器は、各４つの異なる伝送電極Ｔｘ１からＴｘ４および共通受信電極Ｒｘを提示する。図１２に示されるように、互に関連した伝送電極Ｔｘ１からＴｘ４の空間配列のため、伝送電極に関連して移動する指の方向を検出することができる。しかしながら、伝送電極は、同時に、いくつかの場所においてアクティブであるので、位置特定は、可能ではない。例えば、図１２に示される回転式調整器では、伝送電極Ｔｘ１は、同時に、上下左右においてアクティブである。どの４つの伝送電極Ｔｘ１に指が接近しているかの区別は、ここでは、行うことができない。
【００６１】
しかしながら、位置特定は、例えば、スライド制御のために、８つの異なる伝送電極を提供し、回転式調整器のために、１６の異なる伝送電極を提供することによって、達成することができる。代替として、電極は、時分割多重方式において動作することもできる。例えば、スライド制御Ｔｘ１に示される電極は、時分割多重方式では、信号発生器Ｇ１の電気交番信号を供給されることが可能であり、毎回、２つの伝送電極Ｔｘ１のうちの１つのみが、アクティブとなる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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