专利名称：用于抓握和接近度检测的传感器装置和方法
技术领域：
本发明是关于用于检测对象对电动装置的接近和抓握的传感器装置。此外，本发明是关于用于检测人对电动装置的接近和触摸的方法。电动装置可(例如)为移动电话、计算机鼠标、遥控器、用于游戏控制台的输入构件、移动微型计算机(PDA)、头戴式送受话器、助听器等。
背景技术：
从先前技术已知传感器装置，传感器装置可布置于 手持式装置处，以便检测手对手持式装置的接近。举例来说，已知将电容性传感器布置在手持式装置处，以便基于在手接近传感器电极时的传感器电极区域中的电介质性质的改变而得到效应。在这方面的不利处在于无法清楚地区分手对传感器电极的接近与手对传感器电极的触摸。此外，不利处在于一旦手包围手持式装置，以使得传感器装置检测到传感器电极处的电介质性质的改变，传感器装置便可能不再确定(例如)是第二只手接近手持式装置还是触摸手持式装置。
发明内容
本发明的目的本发明因此基于提供解决方案的目的，所述解决方案使得有可能可靠地检测(例如)手对手持式装置的触摸或包围，以及同时也检测(例如)第二只手对所述手持式装置的接近。根据本发明的解决方案根据本发明，根据独立权利要求，通过传感器装置以及通过方法实现此目的，所述传感器装置和所述方法用于在同时检测对手持式装置的接近的情况下，检测对所述手持式装置的包围。在附属权利要求中指示本发明的有利实施例和改进。因此提供一种传感器装置，其包括-至少一个第一电极结构，其中所述第一电极结构包括至少一个发射电极和至少一个接收电极，其中所述至少一个接收电极可与所述至少一个发射电极电容性耦合，-至少一个第二电极结构，其中所述第二电极结构包括至少一个场感测电极，其中所述至少一个场感测电极可与所述至少一个第一电极结构的所述至少一个发射电极电容性耦合，以及-评估装置，其与所述第一电极结构和所述第二电极结构耦合，其中所述发射电极可供应有第一交变电信号，且其中所述评估装置适合于评估从所述接收电极分接的第一电信号以及从所述至少一个场感测电极分接的第二电信号。因此有可能在(例如)手包围电动手持式装置期间，以特别有利的方式同时也检测(例如)手指对所述手持式装置的接近。所述第一电极结构可包括至少一个补偿电极，其中所述至少一个接收电极可与所述至少一个补偿电极电容性耦合，且其中所述至少一个补偿电极可供应有第二交变电信号。所述评估装置可包括信号产生器装置，以提供所述第一交变电信号和所述第二交变电信号。
所述接收电极、所述发射电极、所述补偿电极和所述场感测电极可以一方式相对于彼此布置，使得-由所述发射电极发射的第一交变电场可耦合到所述接收电极中以及所述场感测电极中的至少一者中，且-由所述补偿电极发射的第二交变电场可实质上仅耦合到所述接收电极中。因此，例如，可特别清楚地检测手对手持式装置的包围，而不会同时负面地影响关于对所述手持式装置的额外接近的检测。已发现以下情形为有利的所述补偿电极实质上布置于所述发射电极与所述接收电极之间。也提供一种传感器装置，其包括-至少一个第一电极结构和至少一个第二电极结构，其中所述第一电极结构包括发射电极、补偿电极和接收电极，且其中所述第二电极结构包括许多场感测电极，以及-评估装置，所述评估装置与所述第一电极结构和所述第二电极结构耦合，其中所述评估装置包括信号产生器装置以用于向所述发射电极供应第一交变电信号且用于向所述补偿电极供应第二交变电信号，且其中所述评估装置经配置以评估从所述接收电极分接的第一电信号和从所述场感测电极分接的至少一个第二电信号，其中所述接收电极、所述发射电极、所述补偿电极和所述场感测电极以一方式相对于彼此布置，使得-由所述发射电极发射的第一交变电场可耦合到所述接收电极中以及所述场感测电极中的至少一者中，且-由所述补偿电极发射的第二交变电场可实质上仅耦合到所述接收电极中。因此，可通过传感器装置有利地界定两个观测区域，以使得(例如)在移动电话上，可检测手对所述移动电话的包围(通过所述第一电极结构)且同时也可检测(例如)另一只手对所述移动电话的接近(通过所述第二电极结构)。避免了提供若干个传感器装置，此情形大大减少构造工作。此外，通过提供所述第二电极结构，扩大了总的监督观测区域，所述第二电极结构不受所述补偿电极影响。同样地，有利地避免了以下情形接近所述第二电极结构但同时并不接近所述发射电极导致所述第二电极结构的所指派功能的无意脱离。所述第一交变电信号和所述第二交变电信号可彼此有相位差。所述第一交变电信号的振幅优选地大于所述第二交变电信号的振幅。因此，可有利地在所述接收电极处实现信号衰减。对象对所述第一电极结构的接近可导致从所述接收电极分接的所述第一电信号的电平的改变，所述电平改变指示对象对所述第一电极结构的接近。所述对象对所述第二电极结构的额外接近可导致从所述场感测电极分接的所述第二电信号中的至少一者的电平的改变，其中所述第二电信号的所述电平改变指示所述对象接近所述第一电极结构与所述第二电极结构两者。
可将辅助电极指派给所述场感测电极中的至少一者，其中所述辅助电极可与所述至少一个场感测电极以电流方式耦合或以电容方式耦合。因此可显著增加所述场感测电极的敏感度，如果所述发射电极与所述相应场感测电极之间的所述电容性耦合较小，那么此情形为有利的。对象触摸所述辅助电极的同时所述对象接近所述第一电极结构可导致从所述辅助电极处所指派的场感测电极分接的所述第二电信号的所述电平的突然改变。因此，可有利地“模拟”机械感测装置，这是因为用户获得对所述触摸的触觉响应。特别有利的是，所述发射电极与所述接收电极彼此相对布置于手持式装置处，以致在手包围所述手持式装置的情况下，至少部分地覆盖所述发射电极与所述接收电极。因此，保证了所述第一电极结构仅在手确实包围所述手持式装置时提供信号。本发明也提供一种用于在通过传感器装置同时检测用户对装置或对手持式装置的接近的情况下检测所述用户对所述装置或对所述手持式装置的包围的方法，所述传感器 装置包含至少一个第一电极结构和至少一个第二电极结构，其中所述第一电极结构包括发射电极、补偿电极和接收电极，且其中所述第二电极结构包括许多场感测电极，其中-向所述发射电极供应第一交变电信号且向所述补偿电极供应第二交变电信号，以使得在所述发射电极处，发射第一交变电场，所述第一交变电场可耦合到所述接收电极中和所述场感测电极中的至少一者中，且在所述补偿电极处，发射第二交变电场，所述第二交变电场实质上仅耦合到所述接收电极中，-在所述接收电极处，评估第一电信号和其信号电平，其中所述第一电信号的所述信号电平指示用户对所述手持式装置的所述包围，且-在所述场感测电极中的至少一者处，发射第二电信号且评估所述第二电信号的信号电平，其中所述第二电信号的所述信号电平指示所述用户对所述手持式装置的所述接近。对所述第一电信号的所述信号电平和所述第二电信号的所述信号电平的所述评估的结果可用以依据所述信号电平而将所述手持式装置转到操作模式中。本发明还提供一种具有根据本发明的传感器装置的手持式装置。所述手持式装置可为移动电话、计算机鼠标、遥控器、用于游戏控制台的输入构件、移动微型计算机(PDA)、头戴式送受话器、助听器等。
由与图式相关联的以下描述产生本发明的其它细节和特性以及本发明的具体实施例。各图展示图I用于解释根据本发明的方法的电容性传感器装置的根据本发明的电极布置；图2来自图I的根据本发明的电极布置，以及身体接近电极布置对电容性近场的场线的影响；图3根据本发明的传感器装置的可能的实施例的方框图解；图4在电动手持式装置处的根据本发明的传感器装置的电极布置；图5在电动手持式装置中的根据本发明的传感器装置的若干个检测信号的评估的应用的实例；
图6a、b在电动手持式装置处的根据本发明的传感器装置的电极的布置的实例，所述电动手持式装置具有两个场感测电极或三个场感测电极；图7在场感测电极处的两个信号曲线，一个信号曲线是在一根手指接近场感测电极的情况下且一个信号曲线是在一根手指触摸场感测电极的表面的情况下；图8来自图7的信号曲线，但在指派给辅助电极的场感测电极中；以及图9用于检测手持式装置处的包围的电极布置。
具体实施例方式图I示范性展示在(例如)手持式装置的外壳G的表面上的根据本发明的传感器装置的电极布置。布置于表面G上的电极由两个电极结构形成。第一电极结构包括发射电极SE、补偿电极KE，和接收电极EE。在图I中所展示的 实施例中，补偿电极KE实质上布置于发射电极SE与接收电极EE之间。第二电极结构在此处包括四个场感测电极FE。场感测电极FE以一方式相对于第一电极结构布置，使得由补偿电极KE发射的交变电场WK实质上仅耦合到接收电极EE中，而不耦合到场感测电极FE中。第一电极结构的接收电极EE连接到评估装置或控制构件的信号输入。每次向第一电极结构的发射电极SE和补偿电极KE供应特定频率和振幅的交变电量。在下文中将此交变电量指定为交变信号或交变电信号。在发射电极SE处供应的交变电信号具有大致在50kHz与300kHz之间的频率。在发射电极SE处供应的交变电信号优选具有在75kHz与150kHz之间的频率。在补偿电极KE处供应的交变电信号优选展不交变电信号的波形和频率,发射电极SE即被供应所述交变电信号。向补偿电极KE供应的交变电信号与发射电极SE的交变电信号有相位差。可用移相器进行移相，移相器布置于信号产生器与发射电极或补偿电极之间(参看图3)。发射电极SE以及在发射电极SE上供应的交变电信号以一方式配置,使得由发射电极SE发射的交变电场WS可耦合到接收电极EE中。补偿电极KE以及在补偿电极KE处所供应的交变电信号以一方式配置，使得在补偿电极KE处发射的交变电场WK也可耦合到接收电极EE中。通过在补偿电极KE处发射的交变电场WK (其与发射电极SE所发射的交变电场WK有相位差)，以异相叠加(S卩，以180° (几乎)的相移)减少或抹除作用于接收电极EE处的交变电场的电平(由于交变电场WS和WK而产生)。耦合到接收电极EE中的交变电场WK和WS造成电流在接收电极EE中流动，可通过评估电子设备来监督以及评估电流。此电流指示(例如)手对第一电极结构的接近或手对第一电极结构的触摸。在不存在手的情况下，即，当手未接近第一电极结构时或当手未触摸第一电极结构时，在接收电极EE中流动的电流呈现位于预定切换电平以下的电平。仅通过对象(例如，手)对第一电极结构的足够接近，在接收电极EE中流动的电流超过预定切换电平，以使得检测到对第一电极结构的接近。第一电极结构的发射电极SE、补偿电极KE以及接收电极EE可以一方式布置于手持式装置处，使得检测到对第一电极结构的触摸，而不是检测到对第一电极结构的接近。关于图9更详细地描述手持式装置处的此电极布置。
如已经解释的，第二电极结构的场感测电极FE以一方式相对于第一电极结构布置，使得由第一电极结构的补偿电极KE发射的交变电场WK未耦合到第二电极结构的场感测电极FE中。为了确保此情形，也可以一方式设定供应到补偿电极KE的交变电信号，使得在补偿电极KE处发射的交变电场WK足够小，以使其并不耦合到第二电极结构的场感测电极FE中。在根据本发明的传感器装置的应用的实例中，可提供第二电极结构的场感测电极FE,以便与通过第一电极结构检测的第一电极结构的触摸同时地还检测与第二电极结构的接近或触摸。对于此目的，场感测电极FE包括比第一电极结构的接收电极EE小的表面便足够。 由第一电极结构在发射电极SE处发射的交变电场WS可稱合到第二电极结构的场感测电极FE中。然而，在于第一电极结构与第二电极结构之间的观测区域中不存在手的情况下，此电容性耦合非常小或可忽略地小。在场感测电极FE处耦合的交变电场WS造成电 流在场感测电极FE中流动，可用评估装置来检测或评估电流。对于在场感测电极FE中流动的此电流，还可界定信号电平，其中超过此信号电平指示对象对场感测电极FE的接近。对于与检测手对手持式装置的包围同时地还检测第二只手对手持式装置的接近来说，根据本发明的传感器装置或根据本发明的电极布置的使用可特别有利。图2展示图I中所表示的电极布置，其中单一电极当中的场线受身体K影响。身体K可为(例如)接近电极布置的手。当手接近第一电极结构KE时，发射电极SE与接收电极EE之间的耦合越来越好，这是因为在发射电极SE处发射的交变电场WS通过接近的手K部分地耦合到接收电极EE中且因此避开在补偿电极KE处发射的交变电场WK的作用范围。发射电极SE与接收电极EE之间的此越来越好的耦合造成在接收电极中流动的电流的电平显著变大。如图2中所展示，接近的手K几乎充当补偿电极KE的桥接件。可以一方式选择发射电极(一方面)与接收电极或补偿电极(另一方面)之间的距离，使得用单根手指可不产生发射电极SE与接收电极EE之间的桥接效应。关于图9更详细地描述此布置。在手持式装置处的发射电极相对于接收电极的对应布置中，例如，因此可可靠地检测对手持式装置的包围。如可与图2进行区分，在身体K接近电极中，第一电极结构的发射电极SE与第二电极结构的场感测电极FE之间的耦合也增加。由于身体K的某一接近，电流在场电极中流动，所述电流超过预定电平。超过此电平可用作对象(例如，手)对场感测电极以及对发射电极SE的接近的指示。在手持式装置处的第一电极结构和第二电极结构的对应布置中，可以此方式可靠地检测手对手持式装置的包围和对象(例如，第二只手)在手持式装置处的接近。第一电极结构的电极可以一方式布置于手持式装置处，使得在通过手包围的情况下，手至少部分地覆盖发射电极SE和接收电极EE。第二电极结构的场感测电极可以一方式布置于手持式装置处，使得抓住手持式装置的手未覆盖场感测电极。因此，可可靠地检测第二只手是否接近已被手包围的手持式装置。图3展示根据本发明的传感器装置的方框图解。第一电极结构和第二电极结构每次与评估装置耦合。第二电极结构的场感测电极FE以一方式与评估装置耦合，使得将评估装置处的电信号S2馈送到相应场感测电极。第一电极结构的接收电极EE也以一方式与评估装置耦合，使得将在接收电极EE处所检测的电信号SI馈送到评估装置。每次通过评估装置向第一电极结构的补偿电极KE和发射电极SE供应交变电信号WS2或WS1。优选地，交变电信号WSl与交变电信号WS2有相位差。评估装置可为此目的而提供信号产生器G，以用于产生和提供交变电信号。可直接在发射电极SE处供应从信号产生器G提供的交变信号。为了向补偿电极KE充入交变电信号，可通过移相器Δφ将由信号产生器提供的信号馈送到补偿电极KE。以一方式配置评估装置，使得评估装置可测量和评估接收电极EE处的电信号SI以及场感测电极FE的至少一个电信号S2。作为此评估的结果，评估装置可提供第一检测信 号DSl和/或第二检测信号DS2。由评估装置提供的检测信号DS1、DS2含有对象是否位于第一电极结构的观测区域中和/或位于第二电极结构的观测区域中的信息。可(例如)将 检测信号馈送到电动手持式装置的控制装置，所述控制装置依据检测信号DS1、DS2中所含有的信息可相应地控制电动手持式装置。优选地，以一方式形成评估装置Α，使得评估装置A可单独针对每个场感测电极测量和评估场感测电极FE处的电信号S2。其具有以下优点(例如)手持式装置处的许多场感测电极可布置于不同地方，以使得可基于由场感测电极检测的电信号S2而确定手或手指接近哪个场感测电极FE。在场感测电极的适当配置(例如，在手持式装置的上侧处)的情况下，也可以无接触的方式且以良好精度确定接近场感测电极的对象的形状。在根据本发明的传感器装置的一个实施例中，可(例如)在时分多路复用中在时间上连续地评估场感测电极FE处所检测的电信号S2，类似图3中可见。除根据本发明的传感器装置的电极之外，其它传感器也可连接到评估装置Α。举例来说，可提供加速度传感器，可将所述传感器的传感器信号S3传导到评估装置Α。评估装置A可经有利地配置以使得依据在接收电极EE处或在场感测电极FE处所检测的电信号SI和/或S2以及由加速传感器提供的传感器信号S3，评估装置A提供检测信号DS3，检测信号DS3含有(例如)如何触摸手持式装置和接着如何定向手持式装置的信息。或者，也可将另一传感器(例如，加速度传感器)馈送到另一评估装置(此处未展示)，也将检测器信号DSl和DS2馈送到所述另一评估装置。对检测器信号DS1、DS2以及加速度传感器的传感器信号S3的进一步评估可随后由此处未展示的此另一评估装置承担。图4展示在电动手持式装置(例如，移动电话)处的根据本发明的传感器装置的电极的布置的实例。在手持式装置的下部区域中，在左边缘区处布置着发射电极SE，且在右边缘区处布置着第一电极结构的接收电极EE和补偿电极ΚΕ。如果手触摸电动手持式装置的下部区域，那么手将至少部分地覆盖发射电极SE和接收电极ΕΕ。手包围手持式装置导致发射电极SE与接收电极EE之间的电容性耦合的显著扩大，其对流过接收电极EE的电流有影响。已经关于图2更详细地描述操作模式。在电动手持式装置的上部区域中，布置着第二电极结构的场感测电极FE。场感测电极FE以一方式布置，使得在手包围手持式装置的情况下，未显著影响或显著改善发射电极SE与场感测电极FE之间的电容性耦合。如果第二只手现在接近场感测电极FE，那么也显著地改善发射电极SE与场感测电极FE之间的电容性耦合，此情形再次对流过场感测电极FE的电流有影响。此处将手持式装置的下部区域表示为“抓握区”，将手持式装置的上部区域表示为“接近区”。图4中所展示的电极布置的可能的使用情景存在于以下事实中在移动电话中，可检测手对移动电话的包围以及移动电话对用户的耳朵的接近。在第一电极结构的发射电极SE和接收电极EE的帮助下检测对移动电话的包围。通过场感测电极FE检测对耳朵的接近。通过移动电话对耳朵的接近，发射电极SE与场感测电极FE之间的通过用户的身体的电容性耦合将一直较大，直到场感测电极FE距耳朵某一距离，其中电容性耦合大到使得流过场感测电极FE的电流超过预定电平。可接着(例如)以一方式使用由评估装置提供的检测信号，使得在进入呼叫的情况下，手一包围移动电话，响铃信号便停止，且一将移动电话固持到耳朵，便自动地关闭移动电话的显示器照明。同样地，通过包围移动电话或一将移动电话固持到耳朵，便可自动地接听进入呼叫。因此，不必操作键来接听进入呼叫。因此，通过根据本发明的传感器装置明显改进人机工程学和使用简易性。
图5展示在手持式装置中的根据本发明的传感器装置的另一使用情景。第一电极结构和第二电极结构的电极此处实质上以如已关于图4所展示的方式而布置。除由根据本发明的传感器装置提供的检测信号之外，此处还评估移动电话的情形。如果手在下部区域中和上部区域中触摸移动电话，且移动电话位于实质上水平定向中，那么移动电话可(例如)自动地切换到相机模式。可(例如)用加速度传感器确定移动电话的位置。图6a和图6b展示根据本发明的传感器装置的电极布置的两个以上实例。在图6a中，发射电极SE和接收电极EE布置于手持式装置的下部区域中。在手持式装置的上部区域中，在两侧处每次布置一个场感测电极FE。在此实例中，场感测电极FE可用作常规机械感测装置或开关的代替物。举例来说，场感测电极FE或指派给场感测电极FE的检测信号可与移动电话的电话簿功能链接。如果用户用手包围移动电话且他/她(例如)用拇指接近右侧或左侧的场感测电极FE，那么移动电话可自动地切换为电话簿模式。也可提供常规感测装置来代替右侧的场感测电极，其是为了让右侧处理程序简单处置。左侧的场感测电极可具有与布置于右侧上的感测装置相同的功能，但左侧的场感测电极是为了让左侧处理程序更简单处置。取决于操作，可接着以简单方式实现右侧处理程序/左侧处理程序区别。结合图7和8中所展示的实施例，可(例如)在左侧提供场感测电极，借此可“模拟”感测装置，即，指派给左侧场感测电极的功能无法仅通过接近来激活，而是仅在触摸手持式装置的表面时才激活，以使得相应较快的信号电平上升为可测量的(参看图7和8)。结合应用的实例，类似已关于图5所描述，这两个场感测电极FE也可在相机模式接通时用作触发器。关于图6b展示用于此目的的场感测电极FE的合适布置。在图6b中所展示的场感测电极FE的布置中，也可使用(例如)场感测电极FE的电信号S2以便进一步增加移动电话处的呼叫的接受的检测精确度。此可(例如)通过从超过预定电平的至少两个场感测电极FE提供电信号来达到。此处所展示和描述的传感器装置也可用于手持式装置(例如，移动电话)中，以用于从第一操作模式切换为第二操作模式。第一操作模式可为(例如)休眠模式，第二操作模式可为活动模式。以此方式，可明显地减少移动电话的能量消耗，这是因为移动电话仅在实际上被手包围时或在使用中时才处于活动模式。在另一使用情景下，根据本发明的传感器装置也可布置于(例如)计算机鼠标中。第一电极结构的电极可以一方式布置于计算机鼠标处，使得检测到对计算机鼠标的包围。可提供第二电极结构的场感测电极以(例如)界定左侧鼠标按钮和右侧鼠标按钮的接近区域。如果手未包围计算机鼠标，那么计算机鼠标可切换到休眠模式。由于发射电极与场感测电极之间的必要的电容性耦合，因此还可避免以下情况通过仅接近两个场感测电极中的一者而同时还不被手包围，计算机鼠标便切换到活动模式。在另一使用情景下，视频相机(摄像机)可装备有根据本发明的传感器装置。因此，第一电极结构可布置(例如)于相机框区域中，手引入到相机框中以用于包围相机。以此方式，可检测手位于框中。在本发明的一个实施例中，手一位于框中，便可启动相机或摄像机的启动序列。以此方式，可显著缩短启动视频记录的时间流逝。此外，可以一方式形成 相机系统，使得在将手从框移开中，例如，如果摄像机停止，那么至少关闭摄像机的显示器。在另一实施例中，一个或若干个场感测电极FE可布置于视频相机处，借此，当手指足够靠近地接近对应的场感测电极时，可在视频相机处引起不同动作。优选地，可通过视频相机处的场感测电极释放此些动作，此些动作必须仅在手位于视频相机的框处时才发生。图7展示通过接近(例如)手持式装置的外壳和通过触摸外壳从场感测电极FE分接的电信号的信号曲线。此处的场感测电极FE并未布置在外壳G的外侧处，而是布置在外壳G的内侧处。因此，一方面，场感测电极受到保护而不受外部影响，且另一方面，场感测电极并不影响外壳的设计。如果在其中布置着场感测电极FE的区域中手指接近外壳，那么场感测电极FE处的电信号的电平连续地增加，类似图7的左侧处所展示。如果手指K触摸外壳G的表面，那么手指的耦合表面突然扩大，使得发射电极SE与对应的场电极FE之间的电容性耦合也突然增长。电容性耦合的此突然增长又造成在场感测电极FE处所检测的电流也突然增长。可使用在场感测电极FE处所检测的信号的此突然电平上升，以便区分对场感测电极FE的接近与对场电极FE的触摸。为了使布置到外壳G的内侧中的场感测电极FE与接近的手指的更好地电容性耦合，可在外壳外部或在外壳外部的表面的正下方布置辅助电极HE。此布置展不于图8中。由此参考布置于外壳内侧处的场感测电极FE引入辅助电极HE。此可通过辅助电极HE与场感测电极FE之间的电流连接来进行。电流连接具有以下优点辅助电极HE不必布置成与场感测电极FE直接相对。在另一实施例中，辅助电极HE与场感测电极FE的耦合也可基于电容性而发生，如图8中所展示。电容性耦合具有以下优点不必在外壳G处提供开口，以便耦合场感测电极FE与辅助电极HE。与图7中所展示的信号或信号曲线相比较，在接近的手指的情况下在场感测电极FE处所检测的信号的信号电平较大，这是因为辅助电极HE实现场感测电极FE与接近的手指之间的较好电容性耦合。同样地，通过用手指K触摸辅助电极HE，实现对在场感测电极FE处所检测的信号的信号电平的较强影响，这是由于在手指与场感测电极FE之间不存在充当电介质的外壳。手指的突然放大的耦合表面因此导致在场感测电极FE处所检测的信号的更大电平上升。因此，在接近与触摸之间可发生更精确的区别。可提供接近与触摸之间的区别，以便通过接近场感测电极引起(例如)相机的聚焦(参看图5)以及通过触摸场感测电极引起拍照。在图9中，象征性地展示手持式装置处的第一电极结构的电极布置。在手持式装置的左侧处，布置着发射电极SE。在手持式装置的右侧处，布置着补偿电极KE和接收电极EE，其中接收电极EE布置于补偿电极KE之上。以此方式，有可能特别有利地检测对手持式装置的包围，而有效地避免仅检测对手持式装置的接近。在根据本发明的传感器装置的另一实施例中(此处未展示)，第一电极结构也可 具有若干个发射电极、若干个补偿电极和/或若干个接收电极。同样地，传感器装置也可包含若干个第一电极结构，以使得(例如)在手持式装置处，当若干个第一电极结构布置于手持式装置处时，可在手持式装置的不同区域处检测对手持式装置的包围。或者，也可检测手持式装置是被包围还是被两只手包容。所述手持式装置可为(例如)移动电话、计算机鼠标、遥控器、用于游戏控制台的输入构件、可移动微型计算机(PDA)、头戴式送受话器、助听器等。也可提供根据本发明的传感器装置用于较大电气用具，(例如)有必要通过所述传感器装置检测对装置的触摸且同时检测对装置的接近。根据本发明的传感器装置也可以一方式操作，使得独立于在第二电极结构处所检测的电信号而评估在第一电极结构处所检测的电信号。
权利要求
1.一种传感器装置，其包括 至少一个第一电极结构，其中所述第一电极结构包括至少一个发射电极(SE)和至少一个接收电极(EE)，其中所述至少一个接收电极(EE)可与所述至少一个发射电极(SE)以电容方式耦合， 至少一个第二电极结构，其中所述第二电极结构包括至少一个场感测电极(FE)，其中所述至少一个场感测电极(FE)可与所述至少一个第一电极结构的所述至少一个发射电极(SE)以电容方式耦合，以及 评估装置(A)，其与所述第一电极结构和所述第二电极结构耦合，其中所述发射电极(SE)可被供应第一交变电信号(WSl)，且其中所述评估装置(A)经配置以评估从所述接收电极(EE)分接的第一电信号(SI)以及从所述至少一个场感测电极(FE)分接的第二电信号(S2)ο
2.根据权利要求I所述的传感器装置，其中所述第一电极结构包括至少一个补偿电极(KE)，其中所述至少一个接收电极(EE)可与所述至少一个补偿电极(KE)以电容方式耦合，且其中所述至少一个补偿电极(KE)可被供应第二交变电信号(WS2)。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述评估装置(A)包括信号产生器装置(G)，以用于提供所述第一交变电信号(WSl)和所述第二交变电信号(WS2)。
4.根据权利要求2到3中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述接收电极(EE)、所述发射电极(SE)、所述补偿电极(KE)和所述场感测电极(FE)以一方式彼此相对布置，使得 由所述发射电极(SE)发射的第一交变电场(WS)可耦合到所述接收电极(EE)中以及所述场感测电极(FE)中的至少一者中，且 由所述补偿电极(KE)发射的第二交变电场(WK)可实质上仅耦合到所述接收电极(EE)中。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述场感测电极(FE)中的至少一者被指派给辅助电极(HE)，其中所述辅助电极(HE)可与所述至少一个场感测电极(FE)以电流方式耦合或以电容方式耦合。
6.根据权利要求5所述的传感器装置，其中在对象同时接近所述第一电极结构的情况下，所述对象对所述辅助电极(HE)的接触导致从指派给所述辅助电极(HE)的所述场感测电极(FE)分接的所述第二电信号(S2)的电平的突然改变。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述传感器装置经配置以 从所述接收电极分接第一电信号且评估所述第一电信号的信号电平， 从所述至少一个场感测电极分接第二电信号且评估所述第二电信号的信号电平， 其中对所述第一电信号的所述信号电平和所述第二电信号的所述信号电平的所述评估的结果是可使用的，以便依据所述信号电平而将电动手持式装置转移到操作模式中。
8.根据权利要求2到7中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述补偿电极实质上布置于所述发射电极与所述接收电极之间。
9.根据权利要求2到8中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述电极(SE、KE、EE、FE)以一方式彼此相对布置，使得所述电极(SE、KE、EE、FE)当中的电场线的行为可受身体(K)影响。
10.根据权利要求2到9中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述第一电极结构的所述电极(SE、KE、EE)以一方式彼此相对布置，使得接近所述第一电极结构的所述电极(SE, KE, EE)的身体桥接在所述补偿电极(KE)处发射的所述第二交变电场(WK)，由此在所述发射电极(SE)处发射的所述第一交变电场(WS)可经由所述身体(K)耦合到所述接收电极(EE)中。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述第二电信号(S2)可在多路复用方法中分接，优选在时分多路复用方法中从所述至少一个场感测电极(FE)分接。
12.根据权利要求2到11中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述第一交变电信号(WSl)与所述第二交变电信号(WS2)彼此有相位差。
13.根据权利要求2到12中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述第一交变电信号(WSl)的振幅大于所述第二交变电信号(WS2)的振幅。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)可以一方式彼此相对布置于手持式装置处，使得在手包围所述手持式装置的情况下，所述手至少部分地覆盖所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)。
15.一种传感器装置，其包括 至少一个第一电极结构(SE、KE、EE)和至少一个第二电极结构(FE)，其中所述第一电极结构(SE、KE、EE)包括发射电极(SE)、补偿电极(KE)和接收电极(EE)，且其中所述第二电极结构(FE)包括许多场感测电极(FE)，以及 评估装置(A)，其与所述第一电极结构(SE、KE、EE)和所述第二电极结构(FE)耦合，其中所述评估装置(A)包括信号产生器装置(G)，以用于向所述发射电极(SE)供应第一交变电信号(WSl)且用于向所述补偿电极(KE)供应第二交变电信号(WS2)，且其中所述评估装置(A)经配置以评估从所述接收电极(EE)分接的第一电信号(SI)和从所述场感测电极(FE)分接的至少一个第二电信号(S2), 其中所述接收电极(EE)、所述发射电极(SE)、所述补偿电极(KE)和所述场感测电极(FE)以一方式彼此相对布置，使得 由所述发射电极(SE)发射的第一交变电场(WS)可耦合到所述接收电极(EE)中以及所述场感测电极(FE)中的至少一者中，且 由所述补偿电极(KE)发射的第二交变电场(WK)可实质上仅耦合到所述接收电极(EE)中。
16.根据权利要求15所述的传感器装置，其中所述第一交变电信号(WSl)与所述第二交变电信号(WS2)彼此有相位差。
17.根据权利要求15或16中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述第一交变电信号(WSl)的振幅大于所述第二交变电信号(WS2)的振幅。
18.根据权利要求15到17中任一权利要求所述的传感器装置，其中对象对所述第一电极结构(SE、KE、EE)的接近导致从所述接收电极(EE)分接的所述第一电信号(SI)的电平的改变，其中所述电平的所述改变指示对象对所述第一电极结构(SE、KE、EE)的接近。
19.根据权利要求18所述的传感器装置，其中所述对象对所述第二电极结构(FE)的额外接近导致从所述场感测电极(FE)分接的至少一个第二电信号(S2)的电平的改变，其中所述第二电信号(S2)的所述电平改变指示以下事实所述对象接近所述第一电极结构(SE, KE, EE)与所述第二电极结构(FE)两者。
20.根据权利要求15到20中任一权利要求所述的传感器装置，其中辅助电极(HE)被指派给所述场感测电极(FE)中的至少一者，所述辅助电极(HE)可与所述至少一个场感测电极(FE)以电流方式耦合或以电容方式耦合。
21.根据权利要求20所述的传感器装置，其中通过对象同时接近所述第一电极结构(SE、KE、EE)，所述对象对所述辅助电极(HE)的接触导致从指派给所述辅助电极(HE)的所述场感测电极(FE)分接的所述第二电信号(S2)的所述电平的突然改变。
22.根据权利要求15到21中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)可以一方式彼此相对布置于手持式装置处，使得在手包围所述手持式装置的情况下，所述手至少部分地覆盖所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)。
23.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述传感器装置与未形成为电容性传感器的传感器耦合，且其中所述传感器的传感器信号(S3)被馈送到所述评估装置㈧。
24.根据权利要求23所述的传感器装置，其中所述传感器包括加速度传感器。
25.一种具有根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置的手持式装置。
26.根据权利要求25所述的手持式装置，其中所述传感器装置的所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)以一方式布置于所述手持式装置上，使得在手包围所述手持式装置的情况下，所述手至少部分地覆盖所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)。
27.根据权利要求25或26所述的手持式装置，其中所述手持式装置包括移动电话、计算机鼠标、遥控器、用于游戏控制台的输入构件、移动微型计算机(PDA)、头戴式送受话器和助听器中的至少一者。
28.一种方法，其用于在用传感器装置同时检测用户对手持式装置的接近的情况下检测所述用户对所述手持式装置的包围，所述传感器装置包括至少一个第一电极结构和至少一个第二电极结构，其中所述第一电极结构包括发射电极(SE)、补偿电极(KE)和接收电极(EE)，且其中所述第二电极结构包括许多场感测电极(FE)，其中 以一方式向所述发射电极(SE)供应第一交变电信号(WSl)且向所述补偿电极(KE)供应第二交变电信号(WS2),使得在所述发射电极(SE)处发射第一交变电场(WS),所述第一交变电场(WS)可耦合到所述接收电极(EE)中以及所述场感测电极(FE)中的至少一者中，且在所述补偿电极(KE)处发射第二交变电场(WK)，所述第二交变电场(WK)实质上仅可耦合到所述接收电极(EE)中， 从所述接收电极(EE)分接第一电信号(SI)且评估所述第一电信号(SI)的信号电平，其中所述第一电信号(SI)的所述信号电平指示用户对所述手持式装置的所述包围，且 从所述场感测电极(FE)中的至少一者分接第二电信号(S2)，且评估所述第二电信号(S2)的信号电平，其中所述第二电信号(S2)的所述信号电平指示所述用户对所述手持式装置的所述接近。
29.根据权利要求28所述的方法，其中使用对所述第一电信号(SI)的所述信号电平和所 述第二电信号(S2)的所述信号电平的所述评估的结果，以便依据所述信号电平而将所述手持式装置转移到操作模式中。
全文摘要
本发明提供一种传感器装置，所述传感器装置具备第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括发射电极(SE)、补偿电极(KE)和接收电极(EE)，所述第二电极结构包括许多场感测电极(FE)。所述第一和所述第二电极结构与评估装置(A)耦合。所述评估装置包括信号产生器(G)以用于向所述发射电极和所述补偿电极供应交变电信号(WS1)、WS2)。所述电极以一方式彼此相对布置，使得在所述发射电极处发射的第一交变电场可耦合到所述接收电极中以及所述场感测电极中的至少一者中，且在所述补偿电极(KE)处发射的第二交变电场可实质上仅耦合到所述接收电极(EE)中。本发明还提供一种用于检测用户对手持式装置的包围的方法。
文档编号H03K17/955GK102907003SQ201080055948
公开日2013年1月30日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月11日
发明者赖因哈德·翁特赖特迈尔 申请人:微晶片科技德国第二公司