專利名稱：用于抓握和接近度檢測的傳感器裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于檢測對象對電動裝置的接近和抓握的傳感器裝置。此外，本發(fā)明是關(guān)于用于檢測人對電動裝置的接近和觸摸的方法。電動裝置可(例如)為移動電話、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、遙控器、用于游戲控制臺的輸入構(gòu)件、移動微型計(jì)算機(jī)(PDA)、頭戴式送受話器、助聽器等。
背景技術(shù)：
從先前技術(shù)已知傳感器裝置，傳感器裝置可布置于 手持式裝置處，以便檢測手對手持式裝置的接近。舉例來說，已知將電容性傳感器布置在手持式裝置處，以便基于在手接近傳感器電極時的傳感器電極區(qū)域中的電介質(zhì)性質(zhì)的改變而得到效應(yīng)。在這方面的不利處在于無法清楚地區(qū)分手對傳感器電極的接近與手對傳感器電極的觸摸。此外，不利處在于一旦手包圍手持式裝置，以使得傳感器裝置檢測到傳感器電極處的電介質(zhì)性質(zhì)的改變，傳感器裝置便可能不再確定(例如)是第二只手接近手持式裝置還是觸摸手持式裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的本發(fā)明因此基于提供解決方案的目的，所述解決方案使得有可能可靠地檢測(例如)手對手持式裝置的觸摸或包圍，以及同時也檢測(例如)第二只手對所述手持式裝置的接近。根據(jù)本發(fā)明的解決方案根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求，通過傳感器裝置以及通過方法實(shí)現(xiàn)此目的，所述傳感器裝置和所述方法用于在同時檢測對手持式裝置的接近的情況下，檢測對所述手持式裝置的包圍。在附屬權(quán)利要求中指示本發(fā)明的有利實(shí)施例和改進(jìn)。因此提供一種傳感器裝置，其包括-至少一個第一電極結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)包括至少一個發(fā)射電極和至少一個接收電極，其中所述至少一個接收電極可與所述至少一個發(fā)射電極電容性耦合，-至少一個第二電極結(jié)構(gòu)，其中所述第二電極結(jié)構(gòu)包括至少一個場感測電極，其中所述至少一個場感測電極可與所述至少一個第一電極結(jié)構(gòu)的所述至少一個發(fā)射電極電容性耦合，以及-評估裝置，其與所述第一電極結(jié)構(gòu)和所述第二電極結(jié)構(gòu)耦合，其中所述發(fā)射電極可供應(yīng)有第一交變電信號，且其中所述評估裝置適合于評估從所述接收電極分接的第一電信號以及從所述至少一個場感測電極分接的第二電信號。因此有可能在(例如)手包圍電動手持式裝置期間，以特別有利的方式同時也檢測(例如)手指對所述手持式裝置的接近。所述第一電極結(jié)構(gòu)可包括至少一個補(bǔ)償電極，其中所述至少一個接收電極可與所述至少一個補(bǔ)償電極電容性耦合，且其中所述至少一個補(bǔ)償電極可供應(yīng)有第二交變電信號。所述評估裝置可包括信號產(chǎn)生器裝置，以提供所述第一交變電信號和所述第二交變電信號。
所述接收電極、所述發(fā)射電極、所述補(bǔ)償電極和所述場感測電極可以一方式相對于彼此布置，使得-由所述發(fā)射電極發(fā)射的第一交變電場可耦合到所述接收電極中以及所述場感測電極中的至少一者中，且-由所述補(bǔ)償電極發(fā)射的第二交變電場可實(shí)質(zhì)上僅耦合到所述接收電極中。因此，例如，可特別清楚地檢測手對手持式裝置的包圍，而不會同時負(fù)面地影響關(guān)于對所述手持式裝置的額外接近的檢測。已發(fā)現(xiàn)以下情形為有利的所述補(bǔ)償電極實(shí)質(zhì)上布置于所述發(fā)射電極與所述接收電極之間。也提供一種傳感器裝置，其包括-至少一個第一電極結(jié)構(gòu)和至少一個第二電極結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)包括發(fā)射電極、補(bǔ)償電極和接收電極，且其中所述第二電極結(jié)構(gòu)包括許多場感測電極，以及-評估裝置，所述評估裝置與所述第一電極結(jié)構(gòu)和所述第二電極結(jié)構(gòu)耦合，其中所述評估裝置包括信號產(chǎn)生器裝置以用于向所述發(fā)射電極供應(yīng)第一交變電信號且用于向所述補(bǔ)償電極供應(yīng)第二交變電信號，且其中所述評估裝置經(jīng)配置以評估從所述接收電極分接的第一電信號和從所述場感測電極分接的至少一個第二電信號，其中所述接收電極、所述發(fā)射電極、所述補(bǔ)償電極和所述場感測電極以一方式相對于彼此布置，使得-由所述發(fā)射電極發(fā)射的第一交變電場可耦合到所述接收電極中以及所述場感測電極中的至少一者中，且-由所述補(bǔ)償電極發(fā)射的第二交變電場可實(shí)質(zhì)上僅耦合到所述接收電極中。因此，可通過傳感器裝置有利地界定兩個觀測區(qū)域，以使得(例如)在移動電話上，可檢測手對所述移動電話的包圍(通過所述第一電極結(jié)構(gòu))且同時也可檢測(例如)另一只手對所述移動電話的接近(通過所述第二電極結(jié)構(gòu))。避免了提供若干個傳感器裝置，此情形大大減少構(gòu)造工作。此外，通過提供所述第二電極結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了總的監(jiān)督觀測區(qū)域，所述第二電極結(jié)構(gòu)不受所述補(bǔ)償電極影響。同樣地，有利地避免了以下情形接近所述第二電極結(jié)構(gòu)但同時并不接近所述發(fā)射電極導(dǎo)致所述第二電極結(jié)構(gòu)的所指派功能的無意脫離。所述第一交變電信號和所述第二交變電信號可彼此有相位差。所述第一交變電信號的振幅優(yōu)選地大于所述第二交變電信號的振幅。因此，可有利地在所述接收電極處實(shí)現(xiàn)信號衰減。對象對所述第一電極結(jié)構(gòu)的接近可導(dǎo)致從所述接收電極分接的所述第一電信號的電平的改變，所述電平改變指示對象對所述第一電極結(jié)構(gòu)的接近。所述對象對所述第二電極結(jié)構(gòu)的額外接近可導(dǎo)致從所述場感測電極分接的所述第二電信號中的至少一者的電平的改變，其中所述第二電信號的所述電平改變指示所述對象接近所述第一電極結(jié)構(gòu)與所述第二電極結(jié)構(gòu)兩者。
可將輔助電極指派給所述場感測電極中的至少一者，其中所述輔助電極可與所述至少一個場感測電極以電流方式耦合或以電容方式耦合。因此可顯著增加所述場感測電極的敏感度，如果所述發(fā)射電極與所述相應(yīng)場感測電極之間的所述電容性耦合較小，那么此情形為有利的。對象觸摸所述輔助電極的同時所述對象接近所述第一電極結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致從所述輔助電極處所指派的場感測電極分接的所述第二電信號的所述電平的突然改變。因此，可有利地“模擬”機(jī)械感測裝置，這是因?yàn)橛脩臬@得對所述觸摸的觸覺響應(yīng)。特別有利的是，所述發(fā)射電極與所述接收電極彼此相對布置于手持式裝置處，以致在手包圍所述手持式裝置的情況下，至少部分地覆蓋所述發(fā)射電極與所述接收電極。因此，保證了所述第一電極結(jié)構(gòu)僅在手確實(shí)包圍所述手持式裝置時提供信號。本發(fā)明也提供一種用于在通過傳感器裝置同時檢測用戶對裝置或?qū)κ殖质窖b置的接近的情況下檢測所述用戶對所述裝置或?qū)λ鍪殖质窖b置的包圍的方法，所述傳感器 裝置包含至少一個第一電極結(jié)構(gòu)和至少一個第二電極結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)包括發(fā)射電極、補(bǔ)償電極和接收電極，且其中所述第二電極結(jié)構(gòu)包括許多場感測電極，其中-向所述發(fā)射電極供應(yīng)第一交變電信號且向所述補(bǔ)償電極供應(yīng)第二交變電信號，以使得在所述發(fā)射電極處，發(fā)射第一交變電場，所述第一交變電場可耦合到所述接收電極中和所述場感測電極中的至少一者中，且在所述補(bǔ)償電極處，發(fā)射第二交變電場，所述第二交變電場實(shí)質(zhì)上僅耦合到所述接收電極中，-在所述接收電極處，評估第一電信號和其信號電平，其中所述第一電信號的所述信號電平指示用戶對所述手持式裝置的所述包圍，且-在所述場感測電極中的至少一者處，發(fā)射第二電信號且評估所述第二電信號的信號電平，其中所述第二電信號的所述信號電平指示所述用戶對所述手持式裝置的所述接近。對所述第一電信號的所述信號電平和所述第二電信號的所述信號電平的所述評估的結(jié)果可用以依據(jù)所述信號電平而將所述手持式裝置轉(zhuǎn)到操作模式中。本發(fā)明還提供一種具有根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的手持式裝置。所述手持式裝置可為移動電話、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、遙控器、用于游戲控制臺的輸入構(gòu)件、移動微型計(jì)算機(jī)(PDA)、頭戴式送受話器、助聽器等。


由與圖式相關(guān)聯(lián)的以下描述產(chǎn)生本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和特性以及本發(fā)明的具體實(shí)施例。各圖展示圖I用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的電容性傳感器裝置的根據(jù)本發(fā)明的電極布置；圖2來自圖I的根據(jù)本發(fā)明的電極布置，以及身體接近電極布置對電容性近場的場線的影響；圖3根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的可能的實(shí)施例的方框圖解；圖4在電動手持式裝置處的根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的電極布置；圖5在電動手持式裝置中的根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的若干個檢測信號的評估的應(yīng)用的實(shí)例；
圖6a、b在電動手持式裝置處的根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的電極的布置的實(shí)例，所述電動手持式裝置具有兩個場感測電極或三個場感測電極；圖7在場感測電極處的兩個信號曲線，一個信號曲線是在一根手指接近場感測電極的情況下且一個信號曲線是在一根手指觸摸場感測電極的表面的情況下；圖8來自圖7的信號曲線，但在指派給輔助電極的場感測電極中；以及圖9用于檢測手持式裝置處的包圍的電極布置。
具體實(shí)施例方式圖I示范性展示在(例如)手持式裝置的外殼G的表面上的根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的電極布置。布置于表面G上的電極由兩個電極結(jié)構(gòu)形成。第一電極結(jié)構(gòu)包括發(fā)射電極SE、補(bǔ)償電極KE，和接收電極EE。在圖I中所展示的 實(shí)施例中，補(bǔ)償電極KE實(shí)質(zhì)上布置于發(fā)射電極SE與接收電極EE之間。第二電極結(jié)構(gòu)在此處包括四個場感測電極FE。場感測電極FE以一方式相對于第一電極結(jié)構(gòu)布置，使得由補(bǔ)償電極KE發(fā)射的交變電場WK實(shí)質(zhì)上僅耦合到接收電極EE中，而不耦合到場感測電極FE中。第一電極結(jié)構(gòu)的接收電極EE連接到評估裝置或控制構(gòu)件的信號輸入。每次向第一電極結(jié)構(gòu)的發(fā)射電極SE和補(bǔ)償電極KE供應(yīng)特定頻率和振幅的交變電量。在下文中將此交變電量指定為交變信號或交變電信號。在發(fā)射電極SE處供應(yīng)的交變電信號具有大致在50kHz與300kHz之間的頻率。在發(fā)射電極SE處供應(yīng)的交變電信號優(yōu)選具有在75kHz與150kHz之間的頻率。在補(bǔ)償電極KE處供應(yīng)的交變電信號優(yōu)選展不交變電信號的波形和頻率,發(fā)射電極SE即被供應(yīng)所述交變電信號。向補(bǔ)償電極KE供應(yīng)的交變電信號與發(fā)射電極SE的交變電信號有相位差?？捎靡葡嗥鬟M(jìn)行移相，移相器布置于信號產(chǎn)生器與發(fā)射電極或補(bǔ)償電極之間(參看圖3)。發(fā)射電極SE以及在發(fā)射電極SE上供應(yīng)的交變電信號以一方式配置,使得由發(fā)射電極SE發(fā)射的交變電場WS可耦合到接收電極EE中。補(bǔ)償電極KE以及在補(bǔ)償電極KE處所供應(yīng)的交變電信號以一方式配置，使得在補(bǔ)償電極KE處發(fā)射的交變電場WK也可耦合到接收電極EE中。通過在補(bǔ)償電極KE處發(fā)射的交變電場WK (其與發(fā)射電極SE所發(fā)射的交變電場WK有相位差)，以異相疊加(S卩，以180° (幾乎)的相移)減少或抹除作用于接收電極EE處的交變電場的電平(由于交變電場WS和WK而產(chǎn)生)。耦合到接收電極EE中的交變電場WK和WS造成電流在接收電極EE中流動，可通過評估電子設(shè)備來監(jiān)督以及評估電流。此電流指示(例如)手對第一電極結(jié)構(gòu)的接近或手對第一電極結(jié)構(gòu)的觸摸。在不存在手的情況下，即，當(dāng)手未接近第一電極結(jié)構(gòu)時或當(dāng)手未觸摸第一電極結(jié)構(gòu)時，在接收電極EE中流動的電流呈現(xiàn)位于預(yù)定切換電平以下的電平。僅通過對象(例如，手)對第一電極結(jié)構(gòu)的足夠接近，在接收電極EE中流動的電流超過預(yù)定切換電平，以使得檢測到對第一電極結(jié)構(gòu)的接近。第一電極結(jié)構(gòu)的發(fā)射電極SE、補(bǔ)償電極KE以及接收電極EE可以一方式布置于手持式裝置處，使得檢測到對第一電極結(jié)構(gòu)的觸摸，而不是檢測到對第一電極結(jié)構(gòu)的接近。關(guān)于圖9更詳細(xì)地描述手持式裝置處的此電極布置。
如已經(jīng)解釋的，第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE以一方式相對于第一電極結(jié)構(gòu)布置，使得由第一電極結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償電極KE發(fā)射的交變電場WK未耦合到第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE中。為了確保此情形，也可以一方式設(shè)定供應(yīng)到補(bǔ)償電極KE的交變電信號，使得在補(bǔ)償電極KE處發(fā)射的交變電場WK足夠小，以使其并不耦合到第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE中。在根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的應(yīng)用的實(shí)例中，可提供第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE,以便與通過第一電極結(jié)構(gòu)檢測的第一電極結(jié)構(gòu)的觸摸同時地還檢測與第二電極結(jié)構(gòu)的接近或觸摸。對于此目的，場感測電極FE包括比第一電極結(jié)構(gòu)的接收電極EE小的表面便足夠。 由第一電極結(jié)構(gòu)在發(fā)射電極SE處發(fā)射的交變電場WS可稱合到第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE中。然而，在于第一電極結(jié)構(gòu)與第二電極結(jié)構(gòu)之間的觀測區(qū)域中不存在手的情況下，此電容性耦合非常小或可忽略地小。在場感測電極FE處耦合的交變電場WS造成電 流在場感測電極FE中流動，可用評估裝置來檢測或評估電流。對于在場感測電極FE中流動的此電流，還可界定信號電平，其中超過此信號電平指示對象對場感測電極FE的接近。對于與檢測手對手持式裝置的包圍同時地還檢測第二只手對手持式裝置的接近來說，根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置或根據(jù)本發(fā)明的電極布置的使用可特別有利。圖2展示圖I中所表示的電極布置，其中單一電極當(dāng)中的場線受身體K影響。身體K可為(例如)接近電極布置的手。當(dāng)手接近第一電極結(jié)構(gòu)KE時，發(fā)射電極SE與接收電極EE之間的耦合越來越好，這是因?yàn)樵诎l(fā)射電極SE處發(fā)射的交變電場WS通過接近的手K部分地耦合到接收電極EE中且因此避開在補(bǔ)償電極KE處發(fā)射的交變電場WK的作用范圍。發(fā)射電極SE與接收電極EE之間的此越來越好的耦合造成在接收電極中流動的電流的電平顯著變大。如圖2中所展示，接近的手K幾乎充當(dāng)補(bǔ)償電極KE的橋接件?？梢砸环绞竭x擇發(fā)射電極(一方面)與接收電極或補(bǔ)償電極(另一方面)之間的距離，使得用單根手指可不產(chǎn)生發(fā)射電極SE與接收電極EE之間的橋接效應(yīng)。關(guān)于圖9更詳細(xì)地描述此布置。在手持式裝置處的發(fā)射電極相對于接收電極的對應(yīng)布置中，例如，因此可可靠地檢測對手持式裝置的包圍。如可與圖2進(jìn)行區(qū)分，在身體K接近電極中，第一電極結(jié)構(gòu)的發(fā)射電極SE與第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE之間的耦合也增加。由于身體K的某一接近，電流在場電極中流動，所述電流超過預(yù)定電平。超過此電平可用作對象(例如，手)對場感測電極以及對發(fā)射電極SE的接近的指示。在手持式裝置處的第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)的對應(yīng)布置中，可以此方式可靠地檢測手對手持式裝置的包圍和對象(例如，第二只手)在手持式裝置處的接近。第一電極結(jié)構(gòu)的電極可以一方式布置于手持式裝置處，使得在通過手包圍的情況下，手至少部分地覆蓋發(fā)射電極SE和接收電極EE。第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極可以一方式布置于手持式裝置處，使得抓住手持式裝置的手未覆蓋場感測電極。因此，可可靠地檢測第二只手是否接近已被手包圍的手持式裝置。圖3展示根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的方框圖解。第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)每次與評估裝置耦合。第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE以一方式與評估裝置耦合，使得將評估裝置處的電信號S2饋送到相應(yīng)場感測電極。第一電極結(jié)構(gòu)的接收電極EE也以一方式與評估裝置耦合，使得將在接收電極EE處所檢測的電信號SI饋送到評估裝置。每次通過評估裝置向第一電極結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償電極KE和發(fā)射電極SE供應(yīng)交變電信號WS2或WS1。優(yōu)選地，交變電信號WSl與交變電信號WS2有相位差。評估裝置可為此目的而提供信號產(chǎn)生器G，以用于產(chǎn)生和提供交變電信號。可直接在發(fā)射電極SE處供應(yīng)從信號產(chǎn)生器G提供的交變信號。為了向補(bǔ)償電極KE充入交變電信號，可通過移相器Δφ將由信號產(chǎn)生器提供的信號饋送到補(bǔ)償電極KE。以一方式配置評估裝置，使得評估裝置可測量和評估接收電極EE處的電信號SI以及場感測電極FE的至少一個電信號S2。作為此評估的結(jié)果，評估裝置可提供第一檢測信 號DSl和/或第二檢測信號DS2。由評估裝置提供的檢測信號DS1、DS2含有對象是否位于第一電極結(jié)構(gòu)的觀測區(qū)域中和/或位于第二電極結(jié)構(gòu)的觀測區(qū)域中的信息。可(例如)將 檢測信號饋送到電動手持式裝置的控制裝置，所述控制裝置依據(jù)檢測信號DS1、DS2中所含有的信息可相應(yīng)地控制電動手持式裝置。優(yōu)選地，以一方式形成評估裝置Α，使得評估裝置A可單獨(dú)針對每個場感測電極測量和評估場感測電極FE處的電信號S2。其具有以下優(yōu)點(diǎn)(例如)手持式裝置處的許多場感測電極可布置于不同地方，以使得可基于由場感測電極檢測的電信號S2而確定手或手指接近哪個場感測電極FE。在場感測電極的適當(dāng)配置(例如，在手持式裝置的上側(cè)處)的情況下，也可以無接觸的方式且以良好精度確定接近場感測電極的對象的形狀。在根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的一個實(shí)施例中，可(例如)在時分多路復(fù)用中在時間上連續(xù)地評估場感測電極FE處所檢測的電信號S2，類似圖3中可見。除根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的電極之外，其它傳感器也可連接到評估裝置Α。舉例來說，可提供加速度傳感器，可將所述傳感器的傳感器信號S3傳導(dǎo)到評估裝置Α。評估裝置A可經(jīng)有利地配置以使得依據(jù)在接收電極EE處或在場感測電極FE處所檢測的電信號SI和/或S2以及由加速傳感器提供的傳感器信號S3，評估裝置A提供檢測信號DS3，檢測信號DS3含有(例如)如何觸摸手持式裝置和接著如何定向手持式裝置的信息。或者，也可將另一傳感器(例如，加速度傳感器)饋送到另一評估裝置(此處未展示)，也將檢測器信號DSl和DS2饋送到所述另一評估裝置。對檢測器信號DS1、DS2以及加速度傳感器的傳感器信號S3的進(jìn)一步評估可隨后由此處未展示的此另一評估裝置承擔(dān)。圖4展示在電動手持式裝置(例如，移動電話)處的根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的電極的布置的實(shí)例。在手持式裝置的下部區(qū)域中，在左邊緣區(qū)處布置著發(fā)射電極SE，且在右邊緣區(qū)處布置著第一電極結(jié)構(gòu)的接收電極EE和補(bǔ)償電極ΚΕ。如果手觸摸電動手持式裝置的下部區(qū)域，那么手將至少部分地覆蓋發(fā)射電極SE和接收電極ΕΕ。手包圍手持式裝置導(dǎo)致發(fā)射電極SE與接收電極EE之間的電容性耦合的顯著擴(kuò)大，其對流過接收電極EE的電流有影響。已經(jīng)關(guān)于圖2更詳細(xì)地描述操作模式。在電動手持式裝置的上部區(qū)域中，布置著第二電極結(jié)構(gòu)的場感測電極FE。場感測電極FE以一方式布置，使得在手包圍手持式裝置的情況下，未顯著影響或顯著改善發(fā)射電極SE與場感測電極FE之間的電容性耦合。如果第二只手現(xiàn)在接近場感測電極FE，那么也顯著地改善發(fā)射電極SE與場感測電極FE之間的電容性耦合，此情形再次對流過場感測電極FE的電流有影響。此處將手持式裝置的下部區(qū)域表示為“抓握區(qū)”，將手持式裝置的上部區(qū)域表示為“接近區(qū)”。圖4中所展示的電極布置的可能的使用情景存在于以下事實(shí)中在移動電話中，可檢測手對移動電話的包圍以及移動電話對用戶的耳朵的接近。在第一電極結(jié)構(gòu)的發(fā)射電極SE和接收電極EE的幫助下檢測對移動電話的包圍。通過場感測電極FE檢測對耳朵的接近。通過移動電話對耳朵的接近，發(fā)射電極SE與場感測電極FE之間的通過用戶的身體的電容性耦合將一直較大，直到場感測電極FE距耳朵某一距離，其中電容性耦合大到使得流過場感測電極FE的電流超過預(yù)定電平?？山又?例如)以一方式使用由評估裝置提供的檢測信號，使得在進(jìn)入呼叫的情況下，手一包圍移動電話，響鈴信號便停止，且一將移動電話固持到耳朵，便自動地關(guān)閉移動電話的顯示器照明。同樣地，通過包圍移動電話或一將移動電話固持到耳朵，便可自動地接聽進(jìn)入呼叫。因此，不必操作鍵來接聽進(jìn)入呼叫。因此，通過根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置明顯改進(jìn)人機(jī)工程學(xué)和使用簡易性。
圖5展示在手持式裝置中的根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的另一使用情景。第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)的電極此處實(shí)質(zhì)上以如已關(guān)于圖4所展示的方式而布置。除由根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置提供的檢測信號之外，此處還評估移動電話的情形。如果手在下部區(qū)域中和上部區(qū)域中觸摸移動電話，且移動電話位于實(shí)質(zhì)上水平定向中，那么移動電話可(例如)自動地切換到相機(jī)模式?？?例如)用加速度傳感器確定移動電話的位置。圖6a和圖6b展示根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的電極布置的兩個以上實(shí)例。在圖6a中，發(fā)射電極SE和接收電極EE布置于手持式裝置的下部區(qū)域中。在手持式裝置的上部區(qū)域中，在兩側(cè)處每次布置一個場感測電極FE。在此實(shí)例中，場感測電極FE可用作常規(guī)機(jī)械感測裝置或開關(guān)的代替物。舉例來說，場感測電極FE或指派給場感測電極FE的檢測信號可與移動電話的電話簿功能鏈接。如果用戶用手包圍移動電話且他/她(例如)用拇指接近右側(cè)或左側(cè)的場感測電極FE，那么移動電話可自動地切換為電話簿模式。也可提供常規(guī)感測裝置來代替右側(cè)的場感測電極，其是為了讓右側(cè)處理程序簡單處置。左側(cè)的場感測電極可具有與布置于右側(cè)上的感測裝置相同的功能，但左側(cè)的場感測電極是為了讓左側(cè)處理程序更簡單處置。取決于操作，可接著以簡單方式實(shí)現(xiàn)右側(cè)處理程序/左側(cè)處理程序區(qū)別。結(jié)合圖7和8中所展示的實(shí)施例，可(例如)在左側(cè)提供場感測電極，借此可“模擬”感測裝置，即，指派給左側(cè)場感測電極的功能無法僅通過接近來激活，而是僅在觸摸手持式裝置的表面時才激活，以使得相應(yīng)較快的信號電平上升為可測量的(參看圖7和8)。結(jié)合應(yīng)用的實(shí)例，類似已關(guān)于圖5所描述，這兩個場感測電極FE也可在相機(jī)模式接通時用作觸發(fā)器。關(guān)于圖6b展示用于此目的的場感測電極FE的合適布置。在圖6b中所展示的場感測電極FE的布置中，也可使用(例如)場感測電極FE的電信號S2以便進(jìn)一步增加移動電話處的呼叫的接受的檢測精確度。此可(例如)通過從超過預(yù)定電平的至少兩個場感測電極FE提供電信號來達(dá)到。此處所展示和描述的傳感器裝置也可用于手持式裝置(例如，移動電話)中，以用于從第一操作模式切換為第二操作模式。第一操作模式可為(例如)休眠模式，第二操作模式可為活動模式。以此方式，可明顯地減少移動電話的能量消耗，這是因?yàn)橐苿与娫拑H在實(shí)際上被手包圍時或在使用中時才處于活動模式。在另一使用情景下，根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置也可布置于(例如)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中。第一電極結(jié)構(gòu)的電極可以一方式布置于計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)處，使得檢測到對計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的包圍?？商峁┑诙姌O結(jié)構(gòu)的場感測電極以(例如)界定左側(cè)鼠標(biāo)按鈕和右側(cè)鼠標(biāo)按鈕的接近區(qū)域。如果手未包圍計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，那么計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)可切換到休眠模式。由于發(fā)射電極與場感測電極之間的必要的電容性耦合，因此還可避免以下情況通過僅接近兩個場感測電極中的一者而同時還不被手包圍，計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)便切換到活動模式。在另一使用情景下，視頻相機(jī)(攝像機(jī))可裝備有根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置。因此，第一電極結(jié)構(gòu)可布置(例如)于相機(jī)框區(qū)域中，手引入到相機(jī)框中以用于包圍相機(jī)。以此方式，可檢測手位于框中。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，手一位于框中，便可啟動相機(jī)或攝像機(jī)的啟動序列。以此方式，可顯著縮短啟動視頻記錄的時間流逝。此外，可以一方式形成 相機(jī)系統(tǒng)，使得在將手從框移開中，例如，如果攝像機(jī)停止，那么至少關(guān)閉攝像機(jī)的顯示器。在另一實(shí)施例中，一個或若干個場感測電極FE可布置于視頻相機(jī)處，借此，當(dāng)手指足夠靠近地接近對應(yīng)的場感測電極時，可在視頻相機(jī)處引起不同動作。優(yōu)選地，可通過視頻相機(jī)處的場感測電極釋放此些動作，此些動作必須僅在手位于視頻相機(jī)的框處時才發(fā)生。圖7展示通過接近(例如)手持式裝置的外殼和通過觸摸外殼從場感測電極FE分接的電信號的信號曲線。此處的場感測電極FE并未布置在外殼G的外側(cè)處，而是布置在外殼G的內(nèi)側(cè)處。因此，一方面，場感測電極受到保護(hù)而不受外部影響，且另一方面，場感測電極并不影響外殼的設(shè)計(jì)。如果在其中布置著場感測電極FE的區(qū)域中手指接近外殼，那么場感測電極FE處的電信號的電平連續(xù)地增加，類似圖7的左側(cè)處所展示。如果手指K觸摸外殼G的表面，那么手指的耦合表面突然擴(kuò)大，使得發(fā)射電極SE與對應(yīng)的場電極FE之間的電容性耦合也突然增長。電容性耦合的此突然增長又造成在場感測電極FE處所檢測的電流也突然增長?？墒褂迷趫龈袦y電極FE處所檢測的信號的此突然電平上升，以便區(qū)分對場感測電極FE的接近與對場電極FE的觸摸。為了使布置到外殼G的內(nèi)側(cè)中的場感測電極FE與接近的手指的更好地電容性耦合，可在外殼外部或在外殼外部的表面的正下方布置輔助電極HE。此布置展不于圖8中。由此參考布置于外殼內(nèi)側(cè)處的場感測電極FE引入輔助電極HE。此可通過輔助電極HE與場感測電極FE之間的電流連接來進(jìn)行。電流連接具有以下優(yōu)點(diǎn)輔助電極HE不必布置成與場感測電極FE直接相對。在另一實(shí)施例中，輔助電極HE與場感測電極FE的耦合也可基于電容性而發(fā)生，如圖8中所展示。電容性耦合具有以下優(yōu)點(diǎn)不必在外殼G處提供開口，以便耦合場感測電極FE與輔助電極HE。與圖7中所展示的信號或信號曲線相比較，在接近的手指的情況下在場感測電極FE處所檢測的信號的信號電平較大，這是因?yàn)檩o助電極HE實(shí)現(xiàn)場感測電極FE與接近的手指之間的較好電容性耦合。同樣地，通過用手指K觸摸輔助電極HE，實(shí)現(xiàn)對在場感測電極FE處所檢測的信號的信號電平的較強(qiáng)影響，這是由于在手指與場感測電極FE之間不存在充當(dāng)電介質(zhì)的外殼。手指的突然放大的耦合表面因此導(dǎo)致在場感測電極FE處所檢測的信號的更大電平上升。因此，在接近與觸摸之間可發(fā)生更精確的區(qū)別。可提供接近與觸摸之間的區(qū)別，以便通過接近場感測電極引起(例如)相機(jī)的聚焦(參看圖5)以及通過觸摸場感測電極引起拍照。在圖9中，象征性地展示手持式裝置處的第一電極結(jié)構(gòu)的電極布置。在手持式裝置的左側(cè)處，布置著發(fā)射電極SE。在手持式裝置的右側(cè)處，布置著補(bǔ)償電極KE和接收電極EE，其中接收電極EE布置于補(bǔ)償電極KE之上。以此方式，有可能特別有利地檢測對手持式裝置的包圍，而有效地避免僅檢測對手持式裝置的接近。在根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的另一實(shí)施例中(此處未展示)，第一電極結(jié)構(gòu)也可 具有若干個發(fā)射電極、若干個補(bǔ)償電極和/或若干個接收電極。同樣地，傳感器裝置也可包含若干個第一電極結(jié)構(gòu)，以使得(例如)在手持式裝置處，當(dāng)若干個第一電極結(jié)構(gòu)布置于手持式裝置處時，可在手持式裝置的不同區(qū)域處檢測對手持式裝置的包圍?；蛘?，也可檢測手持式裝置是被包圍還是被兩只手包容。所述手持式裝置可為(例如)移動電話、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、遙控器、用于游戲控制臺的輸入構(gòu)件、可移動微型計(jì)算機(jī)(PDA)、頭戴式送受話器、助聽器等。也可提供根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置用于較大電氣用具，(例如)有必要通過所述傳感器裝置檢測對裝置的觸摸且同時檢測對裝置的接近。根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置也可以一方式操作，使得獨(dú)立于在第二電極結(jié)構(gòu)處所檢測的電信號而評估在第一電極結(jié)構(gòu)處所檢測的電信號。
權(quán)利要求
1.一種傳感器裝置，其包括 至少一個第一電極結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)包括至少一個發(fā)射電極(SE)和至少一個接收電極(EE)，其中所述至少一個接收電極(EE)可與所述至少一個發(fā)射電極(SE)以電容方式耦合， 至少一個第二電極結(jié)構(gòu)，其中所述第二電極結(jié)構(gòu)包括至少一個場感測電極(FE)，其中所述至少一個場感測電極(FE)可與所述至少一個第一電極結(jié)構(gòu)的所述至少一個發(fā)射電極(SE)以電容方式耦合，以及 評估裝置(A)，其與所述第一電極結(jié)構(gòu)和所述第二電極結(jié)構(gòu)耦合，其中所述發(fā)射電極(SE)可被供應(yīng)第一交變電信號(WSl)，且其中所述評估裝置(A)經(jīng)配置以評估從所述接收電極(EE)分接的第一電信號(SI)以及從所述至少一個場感測電極(FE)分接的第二電信號(S2)ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器裝置，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)包括至少一個補(bǔ)償電極(KE)，其中所述至少一個接收電極(EE)可與所述至少一個補(bǔ)償電極(KE)以電容方式耦合，且其中所述至少一個補(bǔ)償電極(KE)可被供應(yīng)第二交變電信號(WS2)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述評估裝置(A)包括信號產(chǎn)生器裝置(G)，以用于提供所述第一交變電信號(WSl)和所述第二交變電信號(WS2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2到3中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述接收電極(EE)、所述發(fā)射電極(SE)、所述補(bǔ)償電極(KE)和所述場感測電極(FE)以一方式彼此相對布置，使得 由所述發(fā)射電極(SE)發(fā)射的第一交變電場(WS)可耦合到所述接收電極(EE)中以及所述場感測電極(FE)中的至少一者中，且 由所述補(bǔ)償電極(KE)發(fā)射的第二交變電場(WK)可實(shí)質(zhì)上僅耦合到所述接收電極(EE)中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述場感測電極(FE)中的至少一者被指派給輔助電極(HE)，其中所述輔助電極(HE)可與所述至少一個場感測電極(FE)以電流方式耦合或以電容方式耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器裝置，其中在對象同時接近所述第一電極結(jié)構(gòu)的情況下，所述對象對所述輔助電極(HE)的接觸導(dǎo)致從指派給所述輔助電極(HE)的所述場感測電極(FE)分接的所述第二電信號(S2)的電平的突然改變。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述傳感器裝置經(jīng)配置以 從所述接收電極分接第一電信號且評估所述第一電信號的信號電平， 從所述至少一個場感測電極分接第二電信號且評估所述第二電信號的信號電平， 其中對所述第一電信號的所述信號電平和所述第二電信號的所述信號電平的所述評估的結(jié)果是可使用的，以便依據(jù)所述信號電平而將電動手持式裝置轉(zhuǎn)移到操作模式中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2到7中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述補(bǔ)償電極實(shí)質(zhì)上布置于所述發(fā)射電極與所述接收電極之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求2到8中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述電極(SE、KE、EE、FE)以一方式彼此相對布置，使得所述電極(SE、KE、EE、FE)當(dāng)中的電場線的行為可受身體(K)影響。
10.根據(jù)權(quán)利要求2到9中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)的所述電極(SE、KE、EE)以一方式彼此相對布置，使得接近所述第一電極結(jié)構(gòu)的所述電極(SE, KE, EE)的身體橋接在所述補(bǔ)償電極(KE)處發(fā)射的所述第二交變電場(WK)，由此在所述發(fā)射電極(SE)處發(fā)射的所述第一交變電場(WS)可經(jīng)由所述身體(K)耦合到所述接收電極(EE)中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述第二電信號(S2)可在多路復(fù)用方法中分接，優(yōu)選在時分多路復(fù)用方法中從所述至少一個場感測電極(FE)分接。
12.根據(jù)權(quán)利要求2到11中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述第一交變電信號(WSl)與所述第二交變電信號(WS2)彼此有相位差。
13.根據(jù)權(quán)利要求2到12中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述第一交變電信號(WSl)的振幅大于所述第二交變電信號(WS2)的振幅。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述發(fā)射電極(SE)和所述接收電極(EE)可以一方式彼此相對布置于手持式裝置處，使得在手包圍所述手持式裝置的情況下，所述手至少部分地覆蓋所述發(fā)射電極(SE)和所述接收電極(EE)。
15.一種傳感器裝置，其包括 至少一個第一電極結(jié)構(gòu)(SE、KE、EE)和至少一個第二電極結(jié)構(gòu)(FE)，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)(SE、KE、EE)包括發(fā)射電極(SE)、補(bǔ)償電極(KE)和接收電極(EE)，且其中所述第二電極結(jié)構(gòu)(FE)包括許多場感測電極(FE)，以及 評估裝置(A)，其與所述第一電極結(jié)構(gòu)(SE、KE、EE)和所述第二電極結(jié)構(gòu)(FE)耦合，其中所述評估裝置(A)包括信號產(chǎn)生器裝置(G)，以用于向所述發(fā)射電極(SE)供應(yīng)第一交變電信號(WSl)且用于向所述補(bǔ)償電極(KE)供應(yīng)第二交變電信號(WS2)，且其中所述評估裝置(A)經(jīng)配置以評估從所述接收電極(EE)分接的第一電信號(SI)和從所述場感測電極(FE)分接的至少一個第二電信號(S2), 其中所述接收電極(EE)、所述發(fā)射電極(SE)、所述補(bǔ)償電極(KE)和所述場感測電極(FE)以一方式彼此相對布置，使得 由所述發(fā)射電極(SE)發(fā)射的第一交變電場(WS)可耦合到所述接收電極(EE)中以及所述場感測電極(FE)中的至少一者中，且 由所述補(bǔ)償電極(KE)發(fā)射的第二交變電場(WK)可實(shí)質(zhì)上僅耦合到所述接收電極(EE)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳感器裝置，其中所述第一交變電信號(WSl)與所述第二交變電信號(WS2)彼此有相位差。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述第一交變電信號(WSl)的振幅大于所述第二交變電信號(WS2)的振幅。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中對象對所述第一電極結(jié)構(gòu)(SE、KE、EE)的接近導(dǎo)致從所述接收電極(EE)分接的所述第一電信號(SI)的電平的改變，其中所述電平的所述改變指示對象對所述第一電極結(jié)構(gòu)(SE、KE、EE)的接近。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的傳感器裝置，其中所述對象對所述第二電極結(jié)構(gòu)(FE)的額外接近導(dǎo)致從所述場感測電極(FE)分接的至少一個第二電信號(S2)的電平的改變，其中所述第二電信號(S2)的所述電平改變指示以下事實(shí)所述對象接近所述第一電極結(jié)構(gòu)(SE, KE, EE)與所述第二電極結(jié)構(gòu)(FE)兩者。
20.根據(jù)權(quán)利要求15到20中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中輔助電極(HE)被指派給所述場感測電極(FE)中的至少一者，所述輔助電極(HE)可與所述至少一個場感測電極(FE)以電流方式耦合或以電容方式耦合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的傳感器裝置，其中通過對象同時接近所述第一電極結(jié)構(gòu)(SE、KE、EE)，所述對象對所述輔助電極(HE)的接觸導(dǎo)致從指派給所述輔助電極(HE)的所述場感測電極(FE)分接的所述第二電信號(S2)的所述電平的突然改變。
22.根據(jù)權(quán)利要求15到21中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述發(fā)射電極(SE)和所述接收電極(EE)可以一方式彼此相對布置于手持式裝置處，使得在手包圍所述手持式裝置的情況下，所述手至少部分地覆蓋所述發(fā)射電極(SE)和所述接收電極(EE)。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，其中所述傳感器裝置與未形成為電容性傳感器的傳感器耦合，且其中所述傳感器的傳感器信號(S3)被饋送到所述評估裝置㈧。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的傳感器裝置，其中所述傳感器包括加速度傳感器。
25.一種具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的傳感器裝置的手持式裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的手持式裝置，其中所述傳感器裝置的所述發(fā)射電極(SE)和所述接收電極(EE)以一方式布置于所述手持式裝置上，使得在手包圍所述手持式裝置的情況下，所述手至少部分地覆蓋所述發(fā)射電極(SE)和所述接收電極(EE)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的手持式裝置，其中所述手持式裝置包括移動電話、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、遙控器、用于游戲控制臺的輸入構(gòu)件、移動微型計(jì)算機(jī)(PDA)、頭戴式送受話器和助聽器中的至少一者。
28.一種方法，其用于在用傳感器裝置同時檢測用戶對手持式裝置的接近的情況下檢測所述用戶對所述手持式裝置的包圍，所述傳感器裝置包括至少一個第一電極結(jié)構(gòu)和至少一個第二電極結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極結(jié)構(gòu)包括發(fā)射電極(SE)、補(bǔ)償電極(KE)和接收電極(EE)，且其中所述第二電極結(jié)構(gòu)包括許多場感測電極(FE)，其中 以一方式向所述發(fā)射電極(SE)供應(yīng)第一交變電信號(WSl)且向所述補(bǔ)償電極(KE)供應(yīng)第二交變電信號(WS2),使得在所述發(fā)射電極(SE)處發(fā)射第一交變電場(WS),所述第一交變電場(WS)可耦合到所述接收電極(EE)中以及所述場感測電極(FE)中的至少一者中，且在所述補(bǔ)償電極(KE)處發(fā)射第二交變電場(WK)，所述第二交變電場(WK)實(shí)質(zhì)上僅可耦合到所述接收電極(EE)中， 從所述接收電極(EE)分接第一電信號(SI)且評估所述第一電信號(SI)的信號電平，其中所述第一電信號(SI)的所述信號電平指示用戶對所述手持式裝置的所述包圍，且 從所述場感測電極(FE)中的至少一者分接第二電信號(S2)，且評估所述第二電信號(S2)的信號電平，其中所述第二電信號(S2)的所述信號電平指示所述用戶對所述手持式裝置的所述接近。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中使用對所述第一電信號(SI)的所述信號電平和所 述第二電信號(S2)的所述信號電平的所述評估的結(jié)果，以便依據(jù)所述信號電平而將所述手持式裝置轉(zhuǎn)移到操作模式中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種傳感器裝置，所述傳感器裝置具備第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)，所述第一電極結(jié)構(gòu)包括發(fā)射電極(SE)、補(bǔ)償電極(KE)和接收電極(EE)，所述第二電極結(jié)構(gòu)包括許多場感測電極(FE)。所述第一和所述第二電極結(jié)構(gòu)與評估裝置(A)耦合。所述評估裝置包括信號產(chǎn)生器(G)以用于向所述發(fā)射電極和所述補(bǔ)償電極供應(yīng)交變電信號(WS1)、WS2)。所述電極以一方式彼此相對布置，使得在所述發(fā)射電極處發(fā)射的第一交變電場可耦合到所述接收電極中以及所述場感測電極中的至少一者中，且在所述補(bǔ)償電極(KE)處發(fā)射的第二交變電場可實(shí)質(zhì)上僅耦合到所述接收電極(EE)中。本發(fā)明還提供一種用于檢測用戶對手持式裝置的包圍的方法。
文檔編號H03K17/955GK102907003SQ201080055948
公開日2013年1月30日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者賴因哈德·翁特賴特邁爾 申請人:微晶片科技德國第二公司