专利名称：多功能触摸和/或近接传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器装置和用于提供检测信号的方法。检测信号可用于控制电动装置的装置状态。
背景技术：
从现有技术已知传感器装置，其可例如布置于手持式装置上，以便定量地检测测量参数。举例来说，已知在移动电话中在扩音器的区域中提供红外传感器，可通过所述红外传感器检测到对象的距离。因此，可例如检测移动电话距耳朵的距离。依据所述距离，随后可开启或关闭移动电话的显示器。
在红外传感器可从外面看到的方面上，这是不利的，因为至少探测器必须布置于移动电话的表面处。因此，移动电话的设计的可能性受到限制。另外，如果移动电话实际上位于耳朵处或如果红外传感器或探测器未被(例如)手覆盖，那么其无法可靠地检测到。
发明内容
本发明的目的因此，本发明的目的是提供一种传感器装置，其至少部分避免现有技术已知的缺点。根据本发明的解决方案根据本发明，此目的由传感器装置以及由根据独立权利要求的用于提供检测信号的方法实现。本发明的有利实施例和改进在附属权利要求中指示。因此，提供一种传感器装置，其包括-至少一个第一传感器元件，其用于检测触摸和/或接近，其经配置为电容性传感器元件且其包括第一电极结构，所述第一电极结构包括发射电极和接收电极，其中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；-至少一个第二传感器元件，以及-评估装置，其与所述至少一个第一传感器元件且与所述至少一个第二传感器元件耦合，其中所述评估装置经配置以评估从所述第一传感器元件的所述接收电极分接的第一信号和由所述第二传感器元件提供的至少一个第二信号，且依据所述评估而产生至少一个检测信号。以此方式，例如可改变电动装置的操作模式，其不仅取决于所述装置的触摸和/或与所述装置的接近度，而且也取决于其它传感器值。有利的是，可明显改进尤其是电子手动装置的人机工程学。第一电极结构可包括补偿电极，其中所述评估装置包括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的信号发射器，且其中由所述补偿电极发射的第二交变电场可耦合到所述接收电极中。因此，通过发射电极、接收电极和补偿电极在手持式装置上的适当布置，可以尤其有利的方式实现关于手对手持式装置的包围的检测。补偿电极可实质上布置于发射电极与接收电极之间。第二交变电信号可与第一交变电信号有相位差。第一传感器元件可包括第二电极结构，所述第二电极结构包括许多场感测电极，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彼此相对布
置，使得-由所述发射电极发射的所述第一交变电场还可耦合到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所述第二交变电场可实质上仅耦合到所述接收电极中 ，其中所述评估装置经配置以评估从所述场感测电极中的至少一者分接的第三信号。通过所述场感测电极，可明显扩大手持式装置处的电容性传感器元件的观测区域，其中同时还保证仅对所述场感测电极的接近不会导致检测，因为仅在发射电极处所发射的交变场通过手耦合到场感测电极中时才达到关于对场感测电极的接近的检测，所述耦合对应于发射电极与场感测电极之间的扩大的电容性f禹合。第一交变电信号的振幅可大于第二交变电信号的振幅。对象对第一电极结构的接近可导致从接收电极分接的第一信号的电平的改变，所述电平改变指示对象对第一电极结构的接近。对象对第二电极结构的额外接近可导致从场感测电极分接的至少一个第三信号的电平的改变，其中第三信号的电平改变指示对象接近第一电极结构和第二电极结构两者。可将辅助电极指派给场感测电极中的至少一者，其中所述辅助电极可以电流方式或电容方式与至少一个场感测电极耦合。所述第二传感器元件可包括位置传感器、加速度传感器、光电传感器和温度传感器中的至少一者。本发明还提供一种用于提供检测信号的方法，其中-第一信号从第一传感器元件的接收电极分接，其中所述第一传感器元件经配置为电容性传感器兀件且包括第一电极结构，所述第一电极结构包括发射电极和所述接收电极，其中由所述发射电极发射的第一交变电场耦合到所述接收电极中，-评估所述第一信号，-评估从第二传感器元件提供的第二信号，以及-产生检测信号，其取决于所评估的第一信号和所评估的第二信号。第一传感器元件可包括第二电极结构，所述第二电极结构包括许多场感测电极，其中-由所述发射电极发射的所述第一交变电场耦合到至少一个场感测电极中，-在至少一个场感测电极处检测第三信号，以及-评估所述第三信号，其中所述检测信号取决于所评估的第三信号。第一电极结构包括补偿电极，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。第二交变电信号可与第一交变电信号有相位差。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彼此相对布置，使得由所述补偿电极发射的第二交变电场实质上仅耦合到所述接收电极中。还提供一种用于控制电动装置的装置状态的方法，其中从通过用于提供检测信号的方法提供的检测信号得到控制信息，所述控制信息用于控制装置状态。所述控制信息可包含(例如)-装置的空间情形，-装置的环境中的照明条件，或 -装置的环境中的温度或单元内的温度。另外，本发明提供一种电动手持式装置，其包括根据本发明的传感器装置。第一电极结构的电极可以一方式布置于所述手持式装置上，使得在手包围手持式装置的情况下，手至少部分地覆盖这些电极。所述电动手持式装置可至少包含移动电话、用于游戏控制台的输入构件、便携式微型计算机、头戴式受话器、计算机鼠标和�？仄�。
本发明的其它细节和特性以及本发明的具体实施例由与图式相关联的以下描述产生。诸图展示图I电容性传感器元件的电极布置；图2图I的电极布置以及身体接近电容性近场的场线上的电极布置的效果；图3具有加速度传感器的根据本发明的传感器装置的可能实施例的方框图解；图4电动手持式装置上的根据本发明的传感器装置的电极的布置；图5关于电动手持式装置中的根据本发明的传感器装置的若干检测信号的评估的应用实例；图6a、b具有两个场感测电极或三个场感测电极的电动手持式装置上的根据本发明的传感器装置的电极的布置的实例；图7场感测电极处的两个信号曲线，一个曲线针对一根手指接近场感测电极，且一个曲线针对一根手指触摸场感测电极的表面；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。
具体实施例方式现在将更详细地阐释根据本发明的电容性传感器元件的操作模式。图I展示手持式装置的例如外壳G的表面上的根据本发明的传感器装置的电极的布置的实例。布置于表面G上的电极由两个电极结构形成。第一电极结构包括一个发射电极SE、一个补偿电极KE和一个接收电极EE。在图I中所示的实施例中，补偿电极KE实质上布置于发射电极SE与接收电极EE之间。第二电极结构包括四个场感测电极FE。场感测电极FE相对于第一电极结构而布置，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。第一电极结构的发射电极SE和补偿电极KE各自被供应以确定频率和振幅的交变电量。此交变电量在下文表不为交变信号或交变电信号。供应给发射电极SE的交变电信号具有大致在50kHz与300kHz之间的频率。优选的是，供应给发射电极SE的交变电信号具有在75kHz与150kHz之间的频率。供应给补偿电极KE的交变电信号优选展示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。可例如用移相器完成相移，所述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或供应给发射电极SE的交变电信号经配置以使得由发射电极SE发 射的交变电场WS可耦合到接收电极EE中。补偿电极KE或供应给补偿电极KE的交变电信号经配置以使得在补偿电极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处发射的与由发射电极SE发射的交变电场WS有相位差的交变电场WK，在接收电极EE处作用的交变电场的电平(其由交变电场WS和WK产生)通过相位叠加(即，通过180° (几乎)的相移)而被减弱或抹除。耦合于接收电极EE处的交变电场WK和WS导致电流在接收电极EE中流动，其可由评估电子设备监督或评估。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，即当没有手接近第一电极结构时或当手未触摸第一电极结构时，流过接收电极EE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)对第一电极结构的充分接近，流过接收电极EE的电流超过预定切换电平，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和接收电极EE可以一方式布置于手持式装置上，使得检测到对第一电极结构的触摸，而不是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上的此电极布置。如已阐释，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不耦合到第二电极结构的场感测电极FE中。为确保这样，供应给补偿电极KE的交变电信号可以一方式设定，使得在补偿电极KE处发射的交变电场WK足够小而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以便与在第一电极结构的第一电极结构上检测到的接触同时地还检测对第二电极结构的接近或触摸。为此目的，如果场感测电极FE包括比第一电极结构的接收电极EE小的表面便足够。在第一电极结构的发射电极SE处发射的交变电场WS可耦合到第二电极结构的场感测电极FE中。在观测区域中的第一电极结构与第二电极结构之间不存在手的情况下，此电容性耦合实际上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导致电流流过场感测电极FE，其可用评估装置检测和评估。对于流过场感测电极FE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。
根据本发明的传感器装置以及根据本发明的电极布置可以尤其有利的方式使用以与手包围手持式装置同时地还检测第二只手对手持式装置的接近。图2展示图I中所表示的电极布置，其中单个电极中的场线受身体K影响。身体K可例如为接近的手。在手K接近第一电极结构的情况下，发射电极SE与接收电极EE之间的耦合越来越好，因为在发射电极SE处发射的交变电场WS通过接近的手K部分耦合到接收电极EE中，且因此退出在补偿电极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导致流过接收电极的电流的电平显著变大。如图2中所示，接近的手K几乎充当用于补偿电极KE的桥梁。
·
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，使得发射电极SE与接收电极EE之间的桥接效应不可用单根手指产生。关于图9更详细地描述此布置。在手持式装置上的发射电极相对于接收电极的对应布置中，举例来说，可因此可靠地检测对手持式装置的包围。如图2中所示，在身体K接近电极的情况下，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。通过身体K的某一接近，超过预定电平的电流在场电极FE中流动。超过此电平可指示对象(例如手)对场感测电极以及对发射电极SE的接近。在手持式装置上的第一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以及对象(例如，第二只手)对手持式装置的接近。第一电极结构的电极可以一方式布置于所述手持式装置上，使得在通过手包围的情况下，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上，使得其不被包围手持式装置的手覆盖。因此，在第二只手接近已被手包围的手持式装置的情况下，可可靠地进行检测。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各自与评估装置A耦合。第二电极结构的场感测电极FE以一方式与评估装置A耦合，以便将邻近于相应场感测电极FE的电信号S3传导到评估装置A。第一电极结构的接收电极EE还以一方式与评估装置A耦合，以便将在接收电极EE处检测到的电信号SI传导到评估装置。第一电极结构的补偿电极KE和发射电极SE各自被评估装置A供应交变电信号WS2或WS1。优选的是，交变电信号WSl与交变电信号WS2有相位差。为此目的，可向评估装置提供信号产生器G以用于产生和提供交变电信号。可将由信号产生器G提供的交变信号直接供应给发射电极SE。为了向补偿电极KE供应交变电信号，可通过补偿电极KE的移相器Δφ传导由信号产生器提供的信号。评估装置A经配置以测量和评估从接收电极EE分接的电信号SI和从场感测电极FE分接的至少一个电信号S3。作为此评估的结果，评估装置A可提供第一检测信号DSl和/或第二检测信号DS2。由评估装置A提供的检测信号DS1、DS2包括关于对象是否位于第一电极结构的观测区域中和/或第二电极结构的观测区域中的信息。可例如将检测信号传导到电动手持式装置的控制装置，所述控制装置可依据检测信号DS1、DS2中所包括的信息相应地控制电动手持式装置。
还可在单个检测信号中提供检测信号DS1、DS2中所包括的信息。优选的是，评估装置A经配置以针对每一场感测电极FE单独地测量或评估从场感测电极FE分接的电信号S3。这具有以下优点许多场感测电极可例如布置于手持式装置上的不同地方 ，使得通过场感测电极FE的电信号S3，可确定手或手指接近哪一场感测电极FE。通过场感测电极的适当布置，例如在手持式装置的上侧处，还可无接触地且以良好的精度确定接近场感测电极的对象的轮廓。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方法中连续地评估从场感测电极FE分接的电信号S3，如例如图3中所示。除了电极之外，根据本发明的传感器装置可具有再其它传感器。举例来说，可提供加速度传感器(AS)，其传感器信号S2被馈送到评估装置A。评估装置A可以一方式经配置以使得依据从接收电极EE或从场感测电极FE分接的电信号SI和/或S3，以及由加速度传感器提供的传感器信号S2，评估装置A提供检测信号，所述检测信号含有(例如)关于手持式装置是否被触摸以及手持式装置随后如何定向的信息。因此，在移动电话被手包围且接近耳朵的情况下，可进行检测，因为在传入呼叫之后，移动电话不仅被手包围，而且因为在包围之后，移动电话的位置也改变。连同场感测电极的信号一起，可达到特别良好的检测精度。此处不需要从现有技术已知的红外传感器。根据本发明的电容性传感器可与加速度传感器和/或位置传感器一起提供，以便检测-如果在装置的预定区处固持装置，且如果装置是垂直定向(参看图5)，那么可将装置切换到一模式(例如，相机模式)中。同时，可在显示器上观看对应的上下文菜单。-如果在其它区处固持装置，且如果装置是水平定向，那么可将装置切换到(例如)游戏模式中或电子书阅读器模式中。因此，将依据如何触摸或拿住装置且依据装置如何定向来设定装置的装置状态或操作模式。或者或另外，根据本发明的传感器装置还可包括光电传感器，可与触摸或接近一起评估所述光电传感器的传感器信号。因此，举例来说，可实现以下各项对装置的接近导致装置从休眠模式改变为活动模式。同时，可开启显示器的(例如)照明。在亮光环境中，比在黑暗环境中更清楚地设定照明。但当装置还确实被包围时，也可开启照明。为此目的，不需要用户在装置上的手动输入。或者或另外，根据本发明的传感器装置还可与温度传感器一起提供，可与触摸或接近一起评估所述温度传感器的传感器信号。因此，可实现例如以下各项对装置的接近导致装置从休眠模式改变为活动模式。同时可开启LCD显示器的显示器照明(LCD显示器的背光可再次取决于光电传感器的所评估信号)。如果温度位于预定极限值以上，那么重新调整温度敏感IXD显示器的对比度。除了所提及的传感器信号之外，举例来说，还可与电容性传感器一起评估定时器的信号。因此，举例来说，可实现以下各项对装置的接近和/或对装置的触摸/包围导致所述装置从休眠模式改变为活动模式。依据定时脉冲，可在装置上发射声音信号。例如，在上午10点钟之前，可发射“古登摩根(Guten Morgen) ”,在中午12点和下午6点，可发射“古登泰格(Guten Tag) ”,且从下午6点，可发射“古登阿本德(Guten Abend)”。根据本发明的传感器装置显然不限于此处所展示的传感器。所述传感器装置还可包含其它传感器元件，例如扭矩传感器、湿度传感器等。各种传感器可个别提供或组合于传感器装置中。图4通过实例展示电动手持式装置(例如，移动电话)上的根据本发明的传感器装置的电极的布置。在手持式装置的下部区域中，第一电极结构的发射电极SE布置于左边缘区中，且第一电极结构的接收电极EE和补偿电极KE布置于右边缘区中。如果电动手持式装置的下部区域处现在被手包围，那么发射电极SE和接收电极EE至少部分被手覆盖。手对手持式装置的包围导致发射电极SE与接收电极EE之间的电容性耦合的显著增大，此情形对流过接收电极EE的电流有影响。已关于图2更详细地描述机能。
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，发射电极SE与场感测电极FE之间的电容性耦合不受显著影响或没有显著改进。如果第二只手现在接近场感测电极FE，那么发射电极SE与场感测电极FE之间的电容性耦合也显著改进，此情形再次对流过场感测电极FE的电流有影响。手持式装置的下部区域在此处表示为“抓握区(GriP-Zone) ”，手持式装置的上部区域表示为“接近区(Prox-Zone) ”。图4中所示的电极布置的可能的使用情景由以下事实组成在移动电话的情况下，可检测手对移动电话的包围以及移动电话对用户耳朵的接近。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之间的在用户身体上的电容性耦合一直增加，直到场感测电极FE到耳朵的某一距离使得电容性耦合变得如此大，使得流过场感测电极FE的电流超过预定电平。由评估装置A提供的检测信号可随后例如以一方式使用，使得在传入呼叫的情况下，移动电话一被手包围，便设定响铃信号，且移动电话一被固持到耳朵，便自动关闭移动电话显示器的照明。图5展示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在此处实质上如已关于图4所展示那样布置。除了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位置。如果手在下部区域和上部区域两者处触摸移动电话，且移动电话定位于实质上水平定向上，那么移动电话可例如自动切换到相机模式中。可例如用加速度传感器来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的两侧处，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互连。如果用户现在用手包围移动电话且她/他例如用拇指接近右边或左边的场感测电极FE，那么移动电话可自动切换到电话簿模式中。与应用实例进行组合，如已关于图5所描述，两个场感测电极FE还可在相机模式开启时用作释放装置。关于图6b展示用于此目的的场感测电极FE的合适布置。
在场感测电极FE的图6b中所示的布置的情况下，还可使用场感测电极FE的电信号S2以便进一步改进检测精度，(例如)以在移动电话上进行呼叫。此可通过至少两个场感测电极FE提供每次超过预定电平的电信号而达到。此处所展示和描述的传感器装置还可用于手持式装置(例如，移动电话)中，以将其从第一操作模式切换到第二操作模式中。第一操作模式可例如为休眠模式，第二操作模式可为活动模式。以此方式，可明显减少移动电话的能量消耗，因为移动电话仅在其确实被手包围或在使用中时才处于活动模式中。在另一使用情景中，根据本发明的传感器装置还可布置于(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，使得检测对计算机鼠标的包围。可提供第二电极结构的场感测电极(例如)以界定左边鼠标按钮或右边鼠标按钮的接近区域。如果计算机鼠标未被手包围，那么计算机鼠标可切换到休眠模式中。由于发射电极和场感测电极的必要的电容性耦合，还可避免以下情况仅通过接近两个场感测电极中的一 者而同时还未被手包围，计算机鼠标便切换到活动模式中。在另一使用情景中，视频相机(摄像机)可配备有根据本发明的传感器装置。因此，例如在相机框的引入手以用于固持相机的区域中，可布置第一电极结构。以此方式，可检测手是否位于所述框中。在本发明的一个实施例中，手一位于所述框中，便可启动相机或摄像机的启动序列。以此方式，启动视频记录所需的时间可显著缩短。另外，相机系统可以一方式经配置以使得当手从所述框中移开时，随后(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，一个或若干场感测电极FE可布置于视频相机上，借此，当手指足够近地接近对应的场感测电极时，可产生对视频相机的不同动作。优选的是，这些动作可通过视频相机上的场感测电极释放，所述动作仅在手位于视频相机的框中时才产生。图7展示在接近(例如)手持式装置的外壳或通过触摸壳体的情况下场感测电极FE的电信号的信号曲线。在此方面中的场感测电极FE未布置于外壳G的外侧上,而是布置于外壳G的内侧上。因此，场感测电极一方面不受外部影响，且另一方面，场感测电极不影响壳体的设计。如果手指接近布置有场感测电极FE的区域中的外壳，那么场感测电极FE处的电信号的电平一直增加，如图7的左侧所示。如果手指触摸外壳表面G，那么手指的耦合表面快速扩大，使得发射电极SE与对应的场电极铁之间的电容性耦合也快速增长。电容性耦合的此快速增长又导致在场感测电极FE处所测量的电流也快速增长。可使用在场感测电极FE处所测量的信号的此快速电平上升，以便区分对场感测电极FE的接近与触摸场电极。为了使外壳G的内侧上所布置的场感测电极FE对接近的手指的更好的电容性耦合，辅助电极HE可布置于壳体外表面上或壳体外表面正下方。图8中展不此布置。此处，辅助电极HE与布置于壳体内侧上的场感测电极FE相关。此可通过辅助电极HE与场感测电极FE之间的电流连接来完成。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的耦合还可基于电容而发生，如图8中所示。电容性耦合具有以下优点不必在壳体G上提供开口以便使场感测电极FE与辅助电极HE耦合。通过与图7中所示的信号或信号曲线进行比较，在场感测电极FE处所测量的信号的信号电平比接近的手指的情况大，因为辅助电极HE在场感测电极FE与接近的手指之间产生更好的电容性耦合。同样，使辅助电极HE与手指K接触对在场感测电极FE处所测量的信号的信号电平有更强的影响，因为在手指与场感测电极FE之间不存在充当电介质的外壳。因此，手指的快速增大的耦合表面导致在场感测电极FE处所测量的信号的更大的电平上升。因此，可以更高的精度进行接近与接触之间的区别。可提供接近与接触之间的区别以便(例如)在对场感测电极的接近的情况下产生相机的聚焦(参看图5)，且在场感测电极处的触摸的情况下产生拍照。在图9中，象征性地展示手持式装置上的第一电极结构的电极布置。发射电极SE布置于手持式装置的左侧上。补偿电极KE和接收电极EE布置于手持式装置的右侧上，其中接收电极EE布置于补偿电极KE上方。以此方式，有可能以特别有利的方式检测对手持式装置的包围，而有效地避免关于仅对手持式装置的接近的检测。 在根据本发明的传感器装置的此处未展示的进一步实施例中，第一电极结构还可具有若干发射电极，若干补偿电极和/或若干接收电极。同样，传感器装置还可包含若干第一电极结构，使得(例如)在手持式装置上，当若干第一电极结构布置于手持式装置上时，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，还可检测手持式装置是否被两只手包围或固持。手持式装置可例如为移动电话、计算机鼠标、�？仄�、用于游戏控制台的输入构件、便携式微型计算机(PDA)、头戴式受话器等。还可为更大的电气用具提供根据本发明的传感器装置，其中例如必须检测装置上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还可以一方式进行操作，使得独立于在第二电极结构处所测量的电信号来评估第一电极结构处的电信号。
权利要求
1.一种传感器装置，其包括至少一个第一传感器元件(KS)，其用于检测触摸和/或接近，其被配置为电容性传感器兀件且其包括第一电极结构，所述第一电极结构包括发射电极(SE)和接收电极(EE),其中由所述发射电极(SE)发射的第一交变电场(WS)可耦合到所述接收电极(EE)中，至少一个第二传感器元件(AS)，以及评估装置(A)，其与所述至少一个第一传感器元件(KS)且与所述至少一个第二传感器元件(AS)耦合，其中所述评估装置(A)经配置以评估从所述第一传感器元件(KS)的所述接收电极(EE)分接的第一信号(SI)和由所述第二传感器元件(AS)提供的至少一个第二信号(S2)，且依据所述评估而产生至少一个检测信号(DS)。
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补偿电极(KE)，其中所述评估装置(A)包括信号产生器(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)，其中由所述补偿电极 (KE)发射的第二交变电场(WK)可耦合到所述接收电极(EE)中。
3.根据权利要求2所述的传感器装置，其中所述补偿电极(KE)实质上布置于所述发射电极(SE)与所述接收电极(EE)之间。
4.根据权利要求2或3所述的传感器装置，其中所述第二交变电信号(WS2)与所述第一交变电信号(WSl)有相位差。
5.根据权利要求2到4中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述第一传感器元件 (KS)包括第二电极结构，其中所述第二电极结构包括许多场感测电极(FE)，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)发射的所述第一交变电场(WS)还可耦合到所述场感测电极(FE) 中的至少一者中，且由所述补偿电极(KE)发射的所述第二交变电场(WK)可实质上仅耦合到所述接收电极 (EE)中，其中所述评估装置(A)经配置以评估从所述场感测电极(FE)中的至少一者分接的第三信号(S3)。
6.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。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中对象对所述第一电极结构的接近导致从所述接收电极(EE)分接的所述第一信号(SI)的电平的改变，所述电平改变指示所述对象对所述第一电极结构的所述接近。
8.根据权利要求7所述的传感器装置，其中所述对象对所述第二电极结构的额外接近导致从所述场感测电极(FE)分接的所述至少一个第三信号(S3)的电平的改变，其中所述第三信号(S3)的所述电平改变指示所述对象正接近所述第一电极结构和所述第二电极结构两者。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中至少一个辅助电极 (HE)被指派给所述场感测电极(FE)中的一者，其中所述辅助电极(HE)可以电流方式或以电容方式与所述至少一个场感测电极(FE)耦合。
10.根据权利要求5到9中任一权利要求所述的传感器装置，其中从所述场感测电极 (FE)分接的所述第三信号(S3)可通过时分多路复用方法来评估。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述第二传感器元件 (AS)包括位置传感器、加速度传感器、光电传感器和温度传感器中的至少一者。
12.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可布置于电动手持式装置中。
13.一种用于提供检测信号(DS)的方法，其中从第一传感器元件(KS)的接收电极(EE)分接第一信号(SI)，其中所述第一传感器元件(KS)被配置为电容性传感器元件且包括第一电极结构，所述第一电极结构包括发射电极(SE)和所述接收电极(EE)，其中由所述发射电极(SE)发射的第一交变电场(WS)耦合到所述接收电极(EE)中，评估所述第一信号(SI)，评估由第二传感器元件(AS)提供的第二信号(S2)，且产生检测信号(DS)，其取决于所述所评估的第一信号(SI)和所述所评估的第二信号 (S2)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一传感器元件(KS)包括第二电极结构， 所述第二电极结构包括许多场感测电极(FE)，其中 将由所述发射电极(SE)发射的所述第一交变电场(WS)耦合到至少一个场感测电极 (FE)中，从至少一个场感测电极(FE)分接第三信号(S3)，且评估所述第三信号(S3)，其中所述检测信号(DS)取决于所述所评估的第三信号(S3)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中以时分多路复用方法从所述场感测电极(FE)分接所述第三信号(S3)。
16.根据权利要求13到15中任一权利要求所述的方法，其中所述第一电极结构包括补偿电极(KE),且其中向所述发射电极(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)。
17.根据权利要求14到16中任一权利要求所述的方法，其中将辅助电极指派给所述场感测电极(FE)中的至少一者，所述辅助电极可以电流方式或以电容方式与所述场感测电极(FE)耦合。
18.根据权利要求13到17中任一权利要求所述的方法，其中所述检测信号(DS)指示身体对所述第一电极结构的接近，且其中在所述身体对布置于电动手持式装置中的所述第一电极结构的接近的情况下，将所述电动手持式装置从第一操作模式切换为第二操作模式。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一操作模式是休眠模式，且其中所述第二操作模式是活动模式。
20.一种包括根据权利要求I到12中任一权利要求所述的传感器装置的电动手持式装置。
21.根据权利要求20所述的电动手持式装置，其中所述第一电极结构的所述电极以一方式布置于所述手持式装置中，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这些电极。
22.根据权利要求20或21所述的电动手持式装置，其中所述电动手持式装置包括移动电话、用于游戏控制台的输入构件、移动微型计算机、头戴式受话器、计算机鼠标和�？仄髦械闹辽僖徽�。
全文摘要
本发明提供一种传感器装置，其包括至少一个第一传感器元件，其用于检测触摸和/或接近，其被配置为电容性传感器元件且其包括第一电极结构，所述第一电极结构包括发射电极(SE)和接收电极(EE)，其中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；至少一个第二传感器元件(FE)；以及-评估装置(A)，其与所述至少一个第一传感器元件且与所述至少一个第二传感器元件耦合，其中所述评估装置经配置以评估从所述第一传感器元件的所述接收电极分接的第一信号(S1)和由所述第二传感器元件提供的至少一个第二信号(S2)，且依据所述评估而产生至少一个检测信号。
文档编号G01D5/24GK102934359SQ201080055949
公开日2013年2月13日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月11日
发明者安德烈亚斯·居特 申请人:微晶片科技德国第二公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
