技术领域
[0001] 本
发明涉及用于接近和触碰检测、尤其用于检测物件对电装置的接近或对电装置的触碰的电极装置。另外，本发明涉及用于操作根据本发明的电极装置的电路布置，以及用于通过根据本发明的电极装置或根据本发明的电路布置来进行接近和触碰检测的方法。
背景技术
[0002] 在
现有技术中，电容式
传感器装置是已知的，其可布置于(例如)手用设备上，以便检测手对手用设备的接近。通过电容式传感器装置的传感器电极的区域中的介电属性的变化，可得出(例如)手对传感器装置的接近。
[0003] 在这方面，不能在对手用设备的接近与对手用设备的触碰之间进行清楚地区分，这是不利的。另一缺点在于在手的触碰的检测发生之后，不能再可靠地检测到(例如)第二手对传感器装置的又一接近。
发明内容
[0004] 发明目标
[0005] 本发明因此是基于提供解决方案的目标，所述解决方案允许检测(例如)手对手用设备的触碰且在手触碰手用设备之后可靠地检测(例如)第二手对手用设备的另一接近。
[0006] 根据本发明的解决方案
[0007] 此目标是根据本发明由根据独立
权利要求的电极装置、电路布置以及方法达成。在相应附属权利要求中指示本发明的有利
实施例和改善。
[0008] 因此，提供一种用于电容式传感器装置的电极装置，其包括
[0009] -第一电极结构，其具有至少一个发射电极和至少一个接收电极，以及[0010] -第二电极结构，其具有至少一个场感测电极，其中
[0011] -在第一操作模式中，可对所述至少一个发射电极供应第一交变电
信号供应，且第一
电信号可从所述至少一个接收电极分接，且，
[0012] -在第二操作模式中，可对第一电极结构的至少一个电极供应交变电信号，且第二电信号可从至少一个场感测电极分接。
[0013] 当以下情况发生时是有利的
[0014] -在第一操作模式中，在发射电极处发射的第一交变
电场可耦合到接收电极和场感测电极，以及
[0015] -在第二操作模式中，在发射电极处发射的第一交变电场和在接收电极处发射的第二交变电场可耦合到场感测电极。
[0016] 借此
[0017] -在第一操作模式中，从接收电极分接的第一电信号，以及
[0018] -在第二操作模式中，从场感测电极分接的第二电信号
[0019] 可指示物件对传感器装置的接近。
[0020] 第一电极结构和第二电极结构可与评估装置耦合，其中第一
阈值可指派给第一操作模式，且其中评估装置适合于只要第一电信号超过第一阈值或降落到第一阈值以下就从第一操作模式改变为第二操作模式。
[0021] 信号超过第一阈值或降落到第一阈值以下(当例如手接近电极结构时)的事实实质上取决于电极结构是在所谓的发射模式还是在所谓的吸收模式中操作。在发射模式中，在手接近的情况下，超过阈值，因为手增加了电极之间的电容性耦合。在吸收模式中，在手接近的情况下，降落到阈值以下，因为电极之间的场线的部分通过手而偏离
质量(接地)。
[0022] 第二阈值可指派给第二操作模式，评估装置适合于根据第一阈值选择第二阈值。也可根据第一电信号选择第二阈值。
[0023] 评估装置可适合于
[0024] -只要第一电信号超过第一阈值或降落到第一阈值以下就提供第一检测信号，且[0025] -只要第二电信号超过第二阈值或降落到第二阈值以下就提供第二检测信号。
[0026] 第一电极结构另外可包含至少一个补偿电极。
[0027] 当以下情况发生时是有利的
[0028] -在第一操作模式中，可对所述至少一个补偿电极供应第二交变电信号，以及[0029] -在第二操作模式中，可对第一电极结构的至少一个电极(EE、SE、KE)供应交变电信号。
[0030] 当以下情况发生时是进一步有利的
[0031] -在第一操作模式中，在发射电极处发射的第一交变电场可耦合到接收电极，以及[0032] -在第二操作模式中，在发射电极处发射的第一交变电场和/或在接收电极处发射的第二交变电场和/或在补偿电极处发射的第三交变电场可耦合到所述至少一个场感测电极。
[0033] 第二交变电信号可以一方式选择，使得在第一操作模式中在补偿电极处发射的交变电场可实质上仅耦合到接收电极。
[0034] 补偿电极、接收电极和场感测电极可相对于彼此布置，以致在补偿电极处发射的交变电场可实质上仅耦合到接收电极。
[0035] 第二交变电信号可相对于第一交变电信号
相移和/或其可具有比第一交变电信号小的振幅。
[0036] 第二交变电信号可与第一交变电信号同相。
[0037] 在第二操作模式中，可对所述至少一个补偿电极供应第四交变电信号。
[0038] 在第二操作模式中，可对所述至少一个接收电极供应第三交变电信号。
[0039] 在第二操作模式中，可对所述至少一个发射电极供应第一交变电信号，借此在第二操作模式中，第三交变电信号实质上与第一交变电信号同相。
[0040] 在第一操作模式和/或第二操作模式中，所述至少一个补偿电极可耦合到质量(接地或设备的质量)。
[0041] 还提供一种用于操作电极装置(尤其根据本发明的电极装置)的电容式传感器装置的电路布置，其包括
[0042] -评估装置，其可与第一电极结构和第二电极结构耦合，以及
[0043] -至少一个信号产生装置，其可与第一电极结构耦合，
[0044] 其中评估装置和信号产生装置可在第一操作模式和第二操作模式中操作，其中[0045] -在第一操作模式中，从至少一个接收电极分接的第一电信号可馈送到评估装置且可由评估装置评估，信号产生装置产生第一交变电信号，其可供应到至少一个发射电极，[0046] -在第二操作模式中，信号产生装置产生交变电信号，其可至少供应到第一电极结构的一个电极，且第二电信号可馈送到评估装置的至少一个场感测电极且可由评估装置评估。
[0047] 在第一操作模式中，信号产生装置可产生第二交变电信号，其可供应到至少一个补偿电极，且借此在第二操作模式中，信号产生装置产生交变电信号，其可至少供应到第一电极结构的一个电极。
[0048] 第一阈值可指派给第一操作模式，其中评估装置和信号产生装置适合于只要第一电信号超过第一阈值或降落到第一阈值以下就从第一操作模式改变为第二操作模式，此又取决于使用发射模式或吸收模式的事实。
[0049] 第二阈值可指派给第二操作模式，其中评估装置适合于根据第一操作模式中的发射电极与接收电极之间的电容性耦合来选择第二阈值。
[0050] 评估装置可适合于根据补偿电极与接收电极之间的电容性耦合来选择第二阈值。
[0051] 评估装置可适合于
[0052] -只要第一电信号超过第一阈值就提供第一检测信号，且
[0053] -只要第二电信号超过第二阈值就提供第二检测信号。
[0054] 所述电路布置可进一步包含：
移相器或
反相器，其用于在第一操作模式中改变第二交变电信号的
相位。
[0055] 另外，提供一种用于接近和
接触检测的方法，其包括至少以下步骤：
[0056] -在第一操作模式中
[0057] -对至少一个发射电极供应第一交变电信号，以及
[0058] -评估从至少一个接收电极分接的第一电信号，以及
[0059] -在第二操作模式中
[0060] -对第一电极结构的至少一个电极(发射电极或接收电极)供应交变电信号，以及[0061] -评估从至少场感测电极分接的第二电信号。
[0062] 所述方法可进一步包含：
[0063] -在第一操作模式中，对至少一个补偿电极供应第二交变电信号，以及[0064] -在第二操作模式中，对第一电极结构的至少一个电极(发射电极或接收电极或补偿电极)供应交变电信号。
[0065] 在第二操作模式中，对第一电极结构的至少两个电极供应交变电信号。
[0066] 另外，提供一种用于通过传感器装置的接近和触碰检测的方法，传感器装置包括至少一个发射电极、一个接收电极和一个场感测电极，其中传感器装置可在第一操作模式和第二操作模式中操作，其中
[0067] -对发射电极供应第一交变电信号，以致在发射电极处发射第一交变电场，第一交变电场可耦合到接收电极和场感测电极，
[0068] -在第一操作模式中，评估从接收电极分接的第一电信号，以及[0069] -在第二操作模式中
[0070] -对接收电极供应第三交变电信号，以致在接收电极处发射第二交变电场，第二交变电场可耦合到场感测电极，且
[0071] -评估从场感测电极分接的第二电信号。
[0072] 指示物件对传感器装置的触碰的第一阈值可指派给第一操作模式，其中只要第一电信号超过第一阈值，传感器装置就从第一操作模式改变为第二操作模式。
[0073] 指示物件对传感器装置的接近的第二阈值可指派给第二操作模式，所述第二阈值是根据第一阈值而选择的。
[0074] 传感器装置可进一步包含补偿电极，在第一操作模式中对补偿电极供应第二交变电信号，其中第二交变电信号的相位和/或振幅不同于第一交变电信号的相位和/或振幅。
[0075] 另外，提供一种用于通过传感器装置的接近和/或触碰检测的方法，其中传感器装置包括至少一个发射电极、一个接收电极和一个场感测电极，其中
[0076] -对发射电极和/或接收电极供应交变电信号，以及
[0077] -从至少一个场感测电极分接电信号且评估所述电信号，所述电信号指示接近和/或触碰。
[0078] 传感器装置另外可包括补偿电极，对所述补偿电极供应交变电信号。
[0079] 发射电极、接收电极、场感测电极和补偿电极可以一方式相对于彼此布置或交变电信号可以一方式设置，使得在发射电极处发射的第一交变电场和/或在接收电极处发射的第二交变电场和/或在补偿电极处发射的第三交变电场可耦合到至少一个场感测电极。
[0080] 在发射电极、接收电极和补偿电极处供应的交变电信号在每一情况下可彼此不同。
[0081] 电极结构可布置于
电子手用设备中或电子手用设备处。电子手用设备可为计算机
鼠标、
移动电话、遥控器、游戏控制台的输入或控制构件、小型计算机或类似者。通过本发明，还提供一种包括根据本发明的电极结构的电子手用设备，尤其为计算机鼠标、移动电话、遥控器、游戏控制台的输入或控制构件、小型计算机或类似者。优选地，电极结构耦合到根据本发明的电路布置，所述电路布置可优选地根据本发明的方法操作。
附图说明
[0082] 本发明的其它细节和属性以及本发明的具体实施例由以下描述结合图式产生。图展示：
[0083] 图1是根据本发明的电极布置的三个传感器电极，其在第一操作模式(触碰检测或包握检测)中操作；
[0084] 图2a-2c是根据本发明的电极布置的传感器电极，其在第二操作模式(接近检测)中操作；
[0085] 图3是用于在第一操作模式(触碰检测或包握检测)中操作的根据本发明的电极布置的传感器电极的另一实施例；
[0086] 图4a是根据本发明的传感器装置的可能实施例的第一
框图；
[0087] 图4b是根据本发明的传感器装置的可能实施例的第二框图；
[0088] 图5是电子手用设备处的根据本发明的传感器装置的传感器电极的布置；以及[0089] 图6a、6b是用于电子手用设备处的根据本发明的传感器装置的传感器电极的布置的实例，每一实例具有不同数目个场感测电极以用于在第二操作模式中检测接近。
具体实施方式
[0090] 图1展示根据本发明的传感器装置的三个传感器电极，其在第一操作模式中操作。
[0091] 将检测手对传感器装置的触碰的操作模式
指定为第一操作模式。传感器电极可布置于电子手用设备处或电子手用设备中，以便检测对电子手用设备的触碰或包握。关于图5和图6更详细地描述手用设备处的传感器电极的布置的实例。
[0092] 传感器装置包括一个发射电极SE、一个接收电极EE和一个场感测电极FE。在第一操作模式中，也就是，在检测手对传感器装置的触碰或其中布置了传感器装置的电子手用设备的触碰的操作模式中，用具有某一
频率和振幅的第一电交变信号供应发射电极SE。第一电交变信号可由信号产生器提供，信号产生器在此图中未展示。以下将第一电交变信号指定为第一交变信号或指定为第一交变电信号。
[0093] 在发射电极SE处驱动(也就是，供应)的交变电信号WS1具有约10kHz到1MHz的频率。在发射电极SE处驱动的交变电信号WS1可优选地具有约50kHz到300kHz的频率。优选地，在发射电极SE处驱动的第一交变电信号具有75kHz与150kHz之间的频率。在下文中，用信号驱动电极意味着用信号供应电极。
[0094] 发射电极SE或在发射电极SE处驱动的第一交变电信号WS1以一方式设计，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。尤其发射电极SE或在发射电极SE处驱动的第一交变电信号WS1以一方式设计，使得在(例如)手
接近传感器电极SE和接近接收电极EE的情况下，在发射电极SE处发射的交变电场WS通过接近的手而耦合到接收电极EE。耦合到接收电极EE的交变电场WS引起场
电流在发射电极SE与接收电极EE之间流动，其中场电流的强度用作手对发射电极SE和对接收电极EE的接近或手对发射电极SE和接收电极EE的触碰的指示符。
[0095] 发射电极SE和接收电极EE优选地在手用设备处相对于彼此布置，以便当手用设备被手包握时，发射电极SE处发射的交变电场WS实质上仅耦合到接收电极。
[0096] 当没有手靠近发射电极SE和靠近接收电极EE或当发射电极SE和接收电极EE未被手触碰时，在接收电极EE中流动的电流具有处于预定切换电平以下的电平。仅在手到电极SE、EE的距离足够小的情况下，在接收电极EE中流动的电流超过预定切换电平，以致检测到对这两个电极的接近。优选地，仅在电极SE和EE被手触碰时超过预定切换电平。
[0097] 在第一操作模式中，图1中所展示的场感测电极FE不在作用中，也就是，既不在场感测电极FE处充入交变信号，也不在场感测电极FE处拾取(也就是，从场感测电极FE分接)电信号。场感测电极FE希望在第一操作模式中已检测到手对发射电极SE和对接收电极EE的接近或对发射电极SE和接收电极EE的触碰之后检测(例如)另一手对传感器装置的接近。
[0098] 只要在发射电极SE与接收电极EE之间流动的场电流超过预定阈值或预定切换电平或者降落到预定阈值或预定切换电平以下，传感器装置就从第一操作模式改变为第二操作模式。在第二操作模式中，检测(例如)第二手对传感器装置的另一接近。在下文中参看图2a、2b和2c更详细地解释对传感器装置的又一接近的检测。
[0099] 图2a展示图1中说明的传感器电极SE、EE、FE，其在第二操作模式中操作。在此第二操作模式中，用第一交变电信号WS 1驱动发射电极SE，以致在发射电极SE处发射交变电场WS。在第二操作模式中，接收电极EE也用作发射电极，也就是，在接收电极EE处驱动第三交变电信号WS3，以致在接收电极EE处发射交变电场WS。
[0100] 在发射电极SE和在接收电极EE处驱动的交变电信号WS1、WS3以一方式设计，使得在发射电极SE或在接收电极EE处
辐射的交变电场WS或WE耦合到场感测电极FE。交变电信号WS1、WS3尤其以一方式设计，使得当物件(例如，手)接近传感器装置时，在发射电极SE或在接收电极EE处辐射的交变电场WS和WE耦合到场感测电极FE，以致交变电场WS通过接近的手耦合到场感测电极FE。
[0101] 交变电信号WS1和WS3可为相同的，也就是，在每一时间其可具有相同振幅、相同频率和相同相位。然而，交变电信号WS1和WS3也可不同，其中信号参数、振幅、频率和/或相位可不同。
[0102] 图2b中展示电极SE、EE与场感测电极FE之间的场耦合。在此实例中，可布置(例如)于电子手用设备中的传感器装置由用户承载于其
耳朵上，以致交变电场WS和WE通过用户的头耦合到场感测电极FE。交变场WS和WE耦合到场感测电极FE，也就是，以使得从交变场WS和WE产生的交变场导致场电流在电极SE和EE与场感测电极FE之间流动的一方式耦合，所述场电流可用作用于在第一操作模式中对传感器装置的接近或触碰已发生之后物件(例如，头)对传感器装置的接近的指示符。
[0103] 当从第一操作模式改变为第二操作模式时，接收电极EE从接收模式切换为发射模式。用这种方式，将添加发射电极SE与用户的头之间以及接收电极EE与用户的头之间的两个耦合电容。通过接收电极EE在第二操作模式中作为又一发射电极的操作，接收电极EE在第二操作模式中对接近检测的影响(其将在接收电极EE此外将在第二操作模式中作为接收电极而操作的情况下产生)减小，因为接收电极EE并不形成影响场感测电极FE中的场电流流动的
分压器。
[0104] 当切换到第二操作模式时，第一交变电信号WS1也可改变，也就是，可调整(例如)频率和/或振幅。
[0105] 在第二操作模式中对传感器装置的接近的检测几乎完全与手握持手用设备的方式无关，或几乎完全与之前发生的在第一操作模式中进行的对手的包握的检测无关。因此，在第二操作模式中对传感器装置的接近的检测明显更稳健，且在场感测电极FE处测量的场电流可用作用户对传感器装置的接近的可靠测量。
[0106] 只要在场感测电极FE处流动的场电流超过预定阈值，此就可用作用户对传感器装置的某一接近的指示符。
[0107] 为了更改善第二操作模式中对接近的检测的
精度和检测的稳健性，取决于第一操作模式中的阈值而选择第二操作模式中的阈值是有利的。优选地，在第二操作模式中根据第一操作模式中的第一信号的信号电平来选择阈值。这确保用户到传感器装置的距离保持实质上恒定，在第二操作模式中在所述距离处阈值被超过。这意味着，在第二操作模式中阈值被超过时的所述距离与(例如)手用设备容纳有根据本发明的传感器装置的方式或手用设备被手包握的稳固程度无关。
[0108] 实质上取决于传感器装置通过用户的电容性耦合来将第二操作模式中的阈值设置为接地。在传感器装置通过用户与接地的轻微电容性耦合中，在第一操作模式中在发射电极SE与接收电极EE之间将流动一个大的场电流，以致在第二操作模式中阈值可相应地升高。如果传感器装置通过用户与接地之间的电容性耦合特别好，那么在第一操作模式中实质上较小电流将在发射电极SE与接收电极EE之间流动，以致在第二操作模式中阈值也相应地设置为较小值。
[0109] 在第二操作模式中，可将(例如)只要超过第二阈值就被触发的装置功能指派给阈值。如果根据本发明的传感器装置(例如)布置于移动电话中，那么可将移动电话的装置功能指派给第二操作模式中的阈值，当超过此阈值时，所述装置功能关闭移动电话的显示器。在取决于第一操作模式中的阈值而选择第二操作模式中的阈值时，避免了用户观察或察觉(例如)用于关闭移动电话的显示器的不同触发阈值。
[0110] 为了更改善第二操作模式中对接近的检测的精度和检测的稳健性，如图2c中所展示将第一操作模式中提供的补偿电极也用作第二操作模式中的发射电极是有利的。参看图3更详细地描述第一操作模式中的补偿电极的功能。
[0111] 图2c展示参看图2a描述的电极SE、EE和FE，其在第二操作模式中操作。除了电极SE、EE和FE之外，补偿电极KE也在第二操作模式中操作。用第四交变电信号WS4充入补偿电极KE，以致在补偿电极KE处发射第三交变电场WK。不像第一操作模式，第四交变电信号WS4相对于第一交变电信号WS1并不异相，而是实质上与第一交变电信号WS1同相，以便保证检测的精度的改善。
[0112] 在手接近传感器装置的情况下，在第二操作模式中第三交变电场WK现也通过手(或通过头，见图2b，其中未展示补偿电极KE)耦合到场感测电极FE。因此可以较好方式保证用于检测第二操作模式中的接近的充分耦合。
[0113] 根据本发明，三个电极SE、KE和EE中仅一者或两者可用作第二操作模式中的发射电极，此最终取决于环境的电容性属性和应用的特定情况。举例来说，也可提供仅接收电极EE和补偿电极KE以作为用于第二操作模式的发射电极(例如，当补偿电极KE布置于接收电极EE附近时)。在其它应用中，也可提供仅补偿电极KE以作为用于第二操作模式的发射电极。未用作第二操作模式中的发射电极的电极优选地与评估装置分离，以便不形成将消极地影响接近检测的分压器。
[0114] 图3展示根据本发明的传感器装置的传感器电极SE、KE、EE，其在第一操作模式中操作。除了图1中所展示的传感器电极之外，传感器装置还具有补偿电极KE。
[0115] 用第一操作模式中的第二交变电信号WS2驱动补偿电极KE，第二交变电信号WS2优选地包括在发射电极SE处驱动的交变电信号WS 1的
波形和频率。用来驱动补偿电极KE的交变电信号WS2相对于在发射电极SE处的交变电信号WS1异相。相移(例如)可用移相器实现，如参看图4更详细地描述。也可提供反相器以代替移相器。除了移相器或反相器之外，也可提供
衰减器，以便衰减在补偿电极处驱动的交变电信号WS2的振幅。相位也可为0°。
[0116] 补偿电极KE或在补偿电极KE处驱动的交变电信号WS2以一方式设计，使得在补偿电极KE处发射的交变电场WK可耦合到接收电极EE。
[0117] 通过在补偿电极KE处发射的交变电场WK，从交变电场WS和WK产生的在接收电极EE处起作用的交变电场的电平在反相(也就是，在180°的相移)的
叠加中减小或(几乎)清除。
[0118] 在手正接近电极SE、KE和EE的情况下，发射电极SE与接收电极EE之间的耦合变得越来越好，因为在发射电极SE处发射的交变电场WS通过接近的手而部分地耦合到接收电极EE，且因此躲避在补偿电极KE处发射的交变电场WK的作用区域。接近的手在那儿几乎充当补偿电极KE的桥。
[0119] 发射电极SE、补偿电极KE和接收电极EE在电子手用设备处的布置优选地以一方式选择，使得发射电极SE与接收电极EE之间的桥接效应不能用单一
手指产生，以致在发射电极SE相对于接收电极EE的对应布置中，可以可靠地检测手对手用设备的包握。此将允许在传感器装置切换到第二操作模式之前可以可靠地检测手用设备的包握。
[0120] 在下文中，参看图4a和图4b展示根据本发明的传感器装置的两个实施例的框图。不像在图1到图3中用于在传感器电极处驱动的交变电信号WS1、WS2、WS3和WS4的命名，在图4a和图4b中使用以下命名：
[0121] WS1：在发射电极SE处驱动的交变电信号；
[0122] WS2：在接收电极EE处供应的交变电信号(取决于操作模式)；以及[0123] WS3：在补偿电极KE处驱动的电交变信号。
[0124] 图4a展示根据本发明的传感器装置的框图。电极FE、EE、KE和SE中的每一者与评估装置A耦合。补偿电极KE和发射电极SE以一方式耦合到评估装置A，使得补偿电极KE和发射电极SE中的每一者可通过评估装置用交变电信号WS3或WS1驱动。场感测电极FE以一方式耦合到评估装置A，使得在场感测电极FE处施加的电信号S2可馈送到评估装置A。
[0125] 接收电极EE以一方式耦合到评估装置A，使得取决于传感器装置的相应操作模式，接收电极EE可用交变电信号WS2来驱动，或在接收电极EE处拾取的电信号S1可馈送到评估装置A。
[0126] 图4a中所展示的
开关T1和T2的开关设置对应于第二操作模式中的开关设置。如在图4a中可见，在此第二操作模式中，发射电极SE是通过信号产生器G用第一交变电信号WS1来驱动，且接收电极EE是用第二交变电信号WS2来驱动。在一个实施例中，交变电信号WS1和WS2可为相同的。
[0127] 或者，第二交变电信号WS2也可不同于第一交变电信号WS1。为了达成此不同，从信号产生器G提供的信号可首先馈送到调制元件M。由调制元件M提供的所调制(也就是，经变化的)产生器信号接着在接收电极EE处被驱动。调制元件M可改变(例如)产生器信号的振幅。也可提供另一信号产生器以代替调制元件M，所述另一信号产生器提供不同于第一交变电信号WS1的第二交变电信号WS2。
[0128] 开关T1处于断开
位置，以致补偿电极KE不会通过信号产生器G用交变信号驱动。在此文献中展示的操作模式中，发射电极SE和接收电极EE中的每一者发射交变电场，所述交变电场耦合到场感测电极FE。在场感测电极FE处拾取的信号S2馈送到评估装置A。
[0129] 在第一操作模式中，也就是在检测对发射电极SE和对接收电极EE的接近或检测对发射电极SE和接收电极EE的触碰的操作模式中，开关T1处于闭合位置且开关T2处于其中由信号产生器G提供的交变信号WS2不会在接收电极EE处被驱动的位置。在第一操作模式中，在接收电极EE处拾取的信号S1馈送到评估装置A。用交变电信号WS3驱动补偿电极KE，交变电信号WS3相对于在发射电极SE处驱动的电切换信号WS1有
相位差。出于此目的，可提供(例如)移相器 相移可设置于0°与180°之间。然而，实际上已发现，90°与180°之间的相移且最优选地140°与180°之间的相移特别有利。如关于图3所陈述，相移也可为0°。
[0130] 在此文献中未展示的进一步实施例中，也可提供反相器以代替移相器，由信号产生器G提供的交变信号通过反相器而反转。优选地，衰减交变电信号WS3，以致实质上在补偿电极KE处驱动交变信号WS3，交变信号WS3相对于发射电极SE处的交变信号WS1相位相差达180°且同时包括比交变信号WS1小的振幅。当交变信号WS1和WS3具有相同相位时也可为有利的。交变信号WS1和WS3的振幅可不同或可相同。
[0131] 在此文献中展示的实施例中，评估装置A提供两个检测信号DS1和DS2，其中检测信号DS1可用作超过第一操作模式中的第一阈值的指示符，且第二检测信号DS2可用作超过第二操作模式中的第二阈值的指示符。
[0132] 图4b展示根据本发明的传感器装置的第二框图。电极FE、EE、KE和SE中的每一者耦合到评估装置A。补偿电极KE和发射电极SE以一方式耦合到评估装置A，使得补偿电极KE和发射电极SE中的每一者可通过评估装置用交变电信号WS2或WS1充入。场感测电极FE以一方式耦合到评估装置A，使得施加到场感测电极FE的电信号S2可馈送到评估装置A。
[0133] 接收电极EE以一方式耦合到评估装置A，使得取决于传感器装置的相应操作模式，接收电极EE可用交变电信号WS3来驱动，或在接收电极EE处拾取的电信号S1可馈送到评估装置A。
[0134] 图4b中所展示的开关T1、T2、T3和T4的开关设置对应于第二操作模式中的开关设置。如在图4b中可见，在此第二操作模式中，发射电极SE是通过信号产生器G用第一交变电信号WS 1来驱动。接收电极EE是用交变电信号WS2来驱动。在一个实施例中，交变电信号WS1和WS2可为相同的。
[0135] 或者，交变电信号WS2也可不同于交变电信号WS1。为了达成此不同，由信号产生器G提供的信号可首先被馈送到第一调制元件M1。由调制元件M1提供的经调制(也就是，经变化的)产生器信号接着被施加到接收电极EE。调制元件M1可(例如)改变产生器信号的振幅。也可提供另一信号产生器以代替调制元件M1，所述另一信号产生器提供不同于交变电信号WS2的交变信号WS1。
[0136] 开关T1处于断开位置，以致补偿电极KE不会由交变信号驱动，所述交变信号相对于来自信号产生器的交变电信号G有相位差。在图4b中展示的实施例中，由信号产生器G提供的交变电信号直接施加到补偿电极KE，因为开关T3是闭合的。另外，可提供另一调制元件M2，以便在由信号产生器G提供的交变电信号被施加到补偿电极KE之前调制所述交变电信号。调制元件M2可改变(例如)产生器信号的振幅。
[0137] 在信号产生器G与发射电极SE之间还提供开关T4，开关T4在这里处于闭合位置。另外，在发射电极SE处驱动的产生器信号也可在其施加到发射电极SE之前被馈送到一调制元件，所述调制元件在此文献中未展示。
[0138] 在第一操作模式中，也就是在检测对发射电极SE和对接收电极EE的接近或检测对发射电极SE和接收电极EE的触碰的操作模式中，开关T1处于闭合位置且开关T2处于其中由信号产生器G提供的交变信号WS2不施加到接收电极EE的位置。开关T3处于断开位置且开关T4处于闭合位置。
[0139] 在第一操作模式中，在接收电极EE处拾取的信号S1被馈送到评估装置A。在第一操作模式中用交变电信号WS3驱动补偿电极KE，交变电信号WS3相对于施加到发射电极SE的交变电信号WS1有相位差。出于此目的，可提供(例如)移相器 移相器可设置于0°与180°之间。然而，实际上已发现，90°与180°之间的相移且最优选地140°与180°之间的相移特别有利。也可提供反相器以代替移相器
[0140] 当交变信号WS1和WS3具有相同相位时也可为有利的。交变信号WS1和WS3的振幅可不同或可相同。
[0141] 借助于开关T1、T2、T3和T4，第一电极结构的所有电极(也就是，电极EE、KE和SE)可在第二操作模式中各自用交变电信号来驱动。在开关T1到T4的对应开关设置中，电极EE、KE和SE中仅一些可用交变电信号来驱动。举例来说，在第二操作模式中，用交变电信号驱动仅接收电极EE和补偿电极K可为有利的。在这种情况下，开关T4将处于断开位置，以便防止发射电极SE被交变信号驱动。
[0142] 在第二操作模式中，用交变电信号驱动仅接收电极EE和发射电极SE也可为有利的。在这种情况下，开关T3将处于断开位置。另外，用交变电信号驱动仅接收电极EE可为有利的，此可通过断开开关T3和T4达成。在第二操作模式中，用交变电信号驱动所有电极SE、EE和KE也可为有利的。
[0143] 关于电交变信号施加到电极EE、KE和SE中的哪一者，其最终取决于根据本发明的传感器装置的应用的特定情况。
[0144] 替代于为了使电极KE、SE和EE分别暴露于交变电信号的在图4b中所展示的开关，可提供信号产生器。
[0145] 看到所有电极EE、KE和SE可用交变电信号来驱动或电极EE、KE和SE中的仅一些可用一个交变电信号来驱动，在第二操作模式中有可能通过接近电子手用设备(例如，移动电话)的改变的电容性环境的手来
修改电极EE、KE、SE与场感测电极FE之间的电容性耦合。在电子手用设备与接地的强电容性耦合的情况下，以下情况可为有利的：将交变电信号驱动到所有三个电极EE、KE和SE，以便保证通过手与一个或一个以上场感测电极FE的充足电容性耦合且因此在手接近传感器装置的情况下达成信号S2的电平的充分足够的上升。
[0146] 另一方面在传感器装置与接地的轻微电容性耦合中，用交变电信号驱动三个电极EE、KE、SE中的仅一个或仅两个可为足够的。可(例如)在第一操作模式中确定电极EE、KE、SE中的多少或哪些需要用电交变信号充入。优选地，此可在第一操作模式中，当传感器装置不被手包握时，当在第一操作模式中发射到发射电极SE的交变电场未耦合到接收电极EE时确定。
[0147] 根据本发明，图4a和图4b中所展示的传感器装置也可用第一电极结构操作，第一电极结构包括仅一个发射电极SE和一个接收电极EE，其中第一电极结构可在第一操作模式和第二操作模式中操作。这里第二电极结构展示至少一个场感测电极FE。在第一操作模式中，在至少一个接收电极EE处，可拾取第一电信号S1且可用第一交变电信号WS1驱动所述至少一个发射电极。在第二操作模式中，第一电极结构的电极EE、SE中的至少一者可用交变电信号来驱动，且在至少一个场感测电极FE处，可拾取第二电信号S2。于是在第二操作模式中，仅发射电极SE或仅接收电极EE或两个电极SE、EE可用交变电信号来驱动。用交变电信号充入电极SE、EE中的哪一者最终取决于电容式传感器装置的应用的特定情况。
[0148] 根据本发明，图4a和图4b中所展示的电容式传感器装置的电极装置可具有第一电极结构，第一电极结构具有至少一个发射电极SE、至少一个接收电极EE和至少一个补偿电极KE，其中第一电极结构可在第一操作模式和第二操作模式中操作。此外，电极装置展示具有至少一个场感测电极的第二电极结构。在第一操作模式中，在至少一个接收电极EE处，可拾取第一电信号，且可用第一交变电信号驱动至少一个发射电极SE。此外，在第一操作模式中，也可用第二交变电信号WS2驱动补偿电极KE。在第二操作模式中，第一电极结构的电极EE、SE、KE中的至少一者可用交变电信号来驱动。
[0149] 根据本发明，因此有可能在第二操作模式中用交变电信号驱动仅发射电极SE或仅接收电极EE或仅补偿电极KE。或者，在第二操作模式中，可用交变电信号驱动发射电极SE和接收电极EE。
[0150] 在本发明的进一步实施例中，在第二操作模式中，可用交变电信号驱动仅补偿电极KE和接收电极EE。此外，在本发明的实施例中，在第二操作模式中，可用交变电信号驱动仅发射电极SE和补偿电极KE。最后，在第二操作模式中，有可能用交变电信号驱动所有三个电极SE、KE、EE。
[0151] 用这种方式，达成最大可能灵活程度，以致在第二操作模式中，取决于电容式传感器装置的特定需要，可用交变电信号驱动第一电极结构的不同数目个电极EE、SE、KE。另外，此具有优点：取决于电容式传感器装置的电容性环境，必须用交变电信号驱动第一电极装置的仅和必要一样多的电极，以便确保通过包握电子手用设备的手而在第一电极结构与第二电极结构之间的充足电容性耦合。用这种方式，电容式传感器装置可关于其
能量消耗而经最优化。
[0152] 在图4a和图4b中所展示的传感器装置中，用交变电信号驱动每个补偿电极。然而，在第一操作模式和/或第二操作模式中，耦合补偿电极KE与质量(接地或设备质量)可为有利的。
[0153] 图5通常展示电子手用设备(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。在手用设备的下部区域中，发射电极SE布置于左边界区域上且接收电极EE和(如果必要)补偿电极KE布置于右边界区域上。如果现在下部区域中的电子手用设备被手包握，那么发射电极SE和接收电极EE至少部分被手
覆盖。通过用手包握手用设备，达成发射电极SE与接收电极EE之间的电容性耦合的显著增大，此影响在接收电极EE中流动的场电流。已参看图1和图3描述了操作模式。
[0154] 在电子手用设备的上部区域中，布置了场感测电极FE。场感测电极FE优选地以一方式布置，使得在用手包握手用设备的情况下，发射电极SE与场感测电极FE之间的电容性耦合实质上不受影响或实质上不改善。在第二操作模式中，如果第二手现接近场感测电极FE，那么电极SE、EE与场感测电极FE之间的电容性耦合显著改善，此又影响在场感测电极FE中流动的场电流。
[0155] 手用设备的下部区域在此处指定为“紧握区域”且手用设备的上部区域指定为“邻近区域”。图5中所展示的电极布置的可能应用情形存在于以下事实中：在移动电话的情况下，可检测移动电话被手的包握和移动电话对用户的耳朵的接近，其中对于移动电话对用户的耳朵的接近，传感器装置在已检测到移动电话被手包握之后切换到第二操作模式。
[0156] 由评估装置提供的检测信号DS1和DS2可接着(例如)以一方式使用，使得在传入的呼叫的情况下，只要移动电话被手包握，移动电话的铃声就停止，且以一方式使用，使得只要将移动电话举到耳朵，移动电话的显示器照明和/或触碰功能就自动关闭。用相同方式，当包握移动电话时或只要将移动电话举到耳朵，就可自动接收传入的呼叫。因此，为了接受传入的呼叫，必须不再操作键。因此可明显地改善移动电话的人类工程学和使用方便性。明确来说，通过根据本发明的传感器装置，在第二操作模式中达成接近检测的结果，所述结果始终具有相同表现而不管传感器装置与接地的电容性耦合如何，也就是，指派给第二阈值的激活一个动作的距离始终相同。
[0157] 图6a和图6b展示在电子手用设备处的根据本发明的传感器装置的电极的布置的另两个实例。
[0158] 在图6a中，在手用设备的下部区域中，布置了发射电极SE和接收电极EE和(如果必要)补偿电极KE。在手用设备的上部区域中，场感测电极FE布置在两侧上。
[0159] 在这个实例中，场感测电极FE可用作对常规机械键或开关的替换。举例来说，场感测电极FE或指派到场感测电极FE的检测信号可连结到移动电话的电话簿功能。如果用户现在用手包握移动电话且在用拇指包握移动电话之后接近(例如)右或左场感测电极FE，那么移动电话可自动切换到电话薄模式。
[0160] 通过图6b中所展示的场感测电极FE的布置，在第二操作模式中对传感器装置的接近的检测精度可更为增加，因为当用户从右侧或从左侧接近移动电话时，在第二操作模式中也可独立地检测对移动电话的接近。
[0161] 也可使用文章中所展示和描述的传感器装置，以便在包握手用设备(例如，移动电话)时，将手用设备从睡眠模式转换到作用中模式。用这种方式，可明显减少移动电话的能量消耗，因为移动电话仅在其实际上被手包握时或其在使用中时处于作用中模式。
[0162] 上文已相对于移动电话的实例更详细地解释传感器装置。根据本发明的传感器装置也可布置于计算机鼠标、遥控器、用于游戏控制台的输入构件、移动小型计算机或类似者中。根据本发明的传感器装置也可提供以用于较大电器，其中(例如)有必要检测装置的接触并在接触之后检测对设备的另一接近。
[0163] 因此，通过本发明，提供一种用于电容式传感器装置的电极装置，其包括[0164] -第一电极结构，其具有至少一个发射电极和至少一个接收电极，其中第一电极结构可在第一操作模式和第二操作模式中操作，以及
[0165] -第二电极结构，其具有至少一个场感测电极，
[0166] 其中
[0167] -在第一操作模式中，在至少一个接收电极处，可拾取第一电信号，且可用第一交变电信号驱动至少一个发射电极，和/或
[0168] -在第二操作模式中，可用交变电信号驱动第一电极结构的至少一个电极，且可在至少一个场感测电极处拾取第二电信号。
[0169] 用这种方式，有利地，可能使用电容式传感器装置以用于接近和触碰检测两者，其中在已检测到传感器装置的触碰之后可尤其检测对传感器装置的另一接近。由于第一电极结构可在第一操作模式和第二操作模式中操作，其中在第二操作模式中可用交变信号驱动接收电极，因此在第二操作模式中接近的检测精度可实质上改善更多。对于接近的检测，手触碰传感器装置的影响几乎可消除。另外，通过选择用交变信号驱动的电极，检测精度可有利地适合于第一电极结构。
[0170] 第一电极结构可另外包含至少一个补偿电极，其中
[0171] -在第一操作模式中，可用第二交变电信号驱动至少一个补偿电极，和/或[0172] -在第二操作模式中，可用交变电信号驱动第一电极结构的至少一个电极。
[0173] 通过提供补偿电极，在第一操作模式中，可改善被手包握的检测，而在第二操作模式中，当除了发射电极或接收电极之外，也用交变电信号驱动补偿电极时，可改善接近的检测。或者，可用交变电信号驱动第一电极结构的所有电极或第一电极结构的电极中的仅一些。
[0174] 当以下情况发生时是有利的
[0175] -在第一操作模式中，在发射电极处发射的第一交变电场可耦合到接收电极，且[0176] -在第二操作模式中，在发射电极处发射的第一交变电场和/或在接收电极处发射的第二交变电场和/或在补偿电极处发射的第三交变电场可耦合到至少一个场感测电极。
[0177] 取决于第一电极结构中的哪些电极发射交变电场，可设置第二操作模式中的检测准确度和灵敏度。
[0178] 优选地以一方式选择第二交变电信号，使得在第一操作模式中在补偿电极处发射的交变电场可实质上仅耦合到接收电极。
[0179] 优选地，在第一操作模式中，第二交变电信号相对于第一交变电信号有相位差且其优选地展示比第一交变电信号低的振幅。用这种方式可确保在第一操作模式中在发射电极处发射的交变电场不会完全由发射到补偿电极的交变电场消去。
[0180] 在第二操作模式中，可用第四交变电信号驱动至少一个补偿电极。在第二操作模式中，可用第三交变电信号驱动至少一个接收电极。
[0181] 在第二操作模式中，可用第一交变电信号驱动至少一个发射电极，而在第二操作模式中，第二交变电信号实质上相对于第一交变电信号同相。
[0182] 优选地，在第一操作模式中在至少一个接收电极处拾取的第一电信号，和/或在第二操作模式中在至少一个场感测电极处拾取的第二电信号指示物件
对电极装置的接近。
[0183] 通过本发明，进一步提供一种用于操作电极装置(尤其根据本发明的电极装置)的用于电容式传感器装置的电路布置，所述电路布置包括
[0184] -评估装置，其可耦合到第一电极结构和第二电极结构，以及
[0185] -至少一个信号产生装置，其可耦合到第一电极结构，
[0186] 其中评估装置和信号产生装置可在第一操作模式和第二操作模式中操作，其中[0187] -在第一操作模式中，在至少一个接收电极处拾取的第一电信号可馈送到评估装置且其可由评估装置评估，且信号产生装置产生第一交变电信号，其可在至少一个发射电极处驱动，和/或
[0188] -在第二操作模式中，信号产生装置产生交变电信号，其可至少在第一电极结构的一个电极处驱动，且在至少一个场感测电极处拾取的第二电信号可馈送到评估装置且其可由评估装置评估。
[0189] 在第一操作模式中，信号产生装置可产生第二交变电信号，其可被驱动到至少一个补偿电极，且在第二操作模式中，信号产生装置可产生电交变信号，其可被驱动到第一电极结构的至少一个电极。
[0190] 第一阈值可指派给第一操作模式，其中评估装置和信号产生装置经配置以只要第一电信号超过第一阈值就从第一操作模式切换到第二操作模式。第二阈值可指派给第二操作模式，其中评估装置经配置以取决于第一操作模式中的发射电极与接收电极之间的电容性耦合来选择第二阈值。
[0191] 优选地，评估装置可希望只要第一电信号超过第一阈值就提供第一检测信号，和/或只要第二电信号超过第二阈值就提供第二检测信号。
[0192] 所述电路布置可进一步包含移相器或反相器以便改变第一操作模式中的第二交变电信号的相位。
[0193] 在本发明的又一方面，提供一种用于接近和触碰检测的方法，其包括至少以下步骤
[0194] -在第一操作模式中
[0195] -评估在至少一个接收电极处拾取的第一电信号，
[0196] -用第一交变电信号驱动至少一个发射电极，和/或
[0197] -在第二操作模式中
[0198] -用交变电信号驱动第一电极结构的至少一个电极，和/或
[0199] -评估在至少一个场感测电极处拾取的第二电信号。
[0200] 所述方法可进一步包括以下步骤
[0201] -在第一操作模式中，用第二交变电信号驱动至少一个补偿电极，和/或[0202] -在第二操作模式中，用交变电信号驱动第一电极结构的至少一个电极。
[0203] 在第二操作模式中，用交变电信号驱动第一电极结构的至少两个电极是有利的。在第二操作模式中，用交变电信号驱动第一电极结构的所有电极可为相当有利的。
[0204] 还提供一种传感器装置，其包括至少一个发射电极、至少一个接收电极和至少一个场感测电极，其中接收电极可在第一操作模式和第二操作模式中操作。传感器装置此外包括评估装置，评估装置与发射电极、接收电极和场感测电极耦合。评估装置希望用第一交变电信号驱动发射电极，在第一操作模式中评估在接收电极处拾取的第一电信号，且在第二操作模式中用第二交变电信号驱动接收电极，并评估在接收电极处拾取的第二电信号。在第一操作模式中，在发射电极处发射的第一交变电场可耦合到接收电极和场感测电极。
在第二操作模式中，在发射电极处发射的第一交变电场和在接收电极处发射的第二交变电场可耦合到场感测电极。
[0205] 用这种方式，有利地，可能使用电容式传感器装置以用于接近和触碰的检测两者，其中尤其可在已检测到传感器装置的触碰之后检测对传感器装置的另一接近。由于接收电极可在第一操作模式和第二操作模式中操作，其中在第二操作模式中用交变信号驱动接收电极，因此在第二操作模式中接近的检测精度可实质上改善。
[0206] 在第一操作模式中，在接收电极处拾取的第一电信号可指示物件对传感器装置的接近。在第二操作模式中，在场感测电极处拾取的第二电信号可指示物件对传感器装置的接近。
[0207] 特别有利的是将第一阈值指派给第一操作模式且以一方式设计评估装置，使得其可只要第一电信号超过第一阈值就从第一操作模式改变为第二操作模式。
[0208] 第二阈值可指派给第二操作模式，其中评估装置可经配置以根据第一阈值选择第二阈值。因此，关于以下事实有利地达成结果：第二阈值对应于传感器装置实质上始终在距物件相同距离处的情形，超过第二阈值可引起(例如)电子手用设备的动作。这意味着，始终以一方式选择第二阈值，使得指派给阈值的动作始终在物件接近传感器装置的相同距离处被触发。
[0209] 评估装置有利地经配置以每当第一电信号超过第一阈值就提供第一检测信号，且每当第二电信号超过第二阈值就提供第二检测信号。
[0210] 此外，传感器装置可具有补偿电极，补偿电极可耦合到评估装置。评估装置可希望在第一操作模式中用第三交变电信号驱动补偿电极，其中第三交变电信号的相位和/或振幅不同于第一电切换信号的相位和/或振幅。
[0211] 有利地，补偿电极、接收电极和场感测电极相对于彼此布置，以致在补偿电极处发射的交变电场可实质上仅耦合到接收电极。借助于在补偿电极处发射的交变电场，可设置第一操作模式中的传感器装置的灵敏度。
[0212] 通过本发明，还提供一种通过根据本发明的传感器装置的用于接近和触碰检测的方法，其中用第一交变电信号驱动发射电极，以致第一交变电场在发射电极处发射，第一交变电场可耦合到接收电极和场感测电极，其中在第一操作模式中评估在接收电极处拾取的第一电信号，且其中在第二操作模式中，用第二交变电信号驱动接收电极，以致第二交变电场在接收电极处发射，第二交变电场可耦合到场感测电极，且评估在场感测电极处拾取的第二电信号。
[0213] 指示物件对传感器装置的触碰的第一阈值可指派给第一操作模式，其中只要第一电信号超过第一阈值，传感器装置就从第一操作模式改变为第二操作模式。指示物件对传感器装置的接近的第二阈值可指派给第二操作模式，其中第二阈值是根据第一阈值而选择的。
[0214] 在第一操作模式中，可用第三交变电信号驱动补偿电极，其中第三交变电信号的相位和/或振幅不同于第一电切换信号的相位和/或振幅。
