CN102498669B - 用于抓握和靠近检测的传感器设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种设有改进的靠近检测的手持电气设备，其能够放置在表面上并且具有至少一个发射电极、至少一个接收电极和至少一个补偿电极，补偿电极布置在发射电极与接收电极之间。发射电极和补偿电极能够被提供具有预定信号频率和预定信号幅值的电切换信号。补偿电极处的切换电信号相对于发射电极处的切换电信号相位延迟。在发射电极和在补偿电极发射的交变电场在接收电极中生成电流，所述电流表示手向所述手持设备的靠近。发射电极和接收电极布置成使得发射电极与接收电极之间的阻抗超过预定值，所述预定值适于将在接收电极中生成的所述电流保持在预定值以下。

Description

用于抓握和靠近检测的传感器设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于靠近检测的电极系统，以及具有该电极系统的手持电气设备，该手持电气设备能够被放置在表面支撑件上，并且当使用睡眠模式时，该手持电气设备能够被切换至工作模式，并且在工作模式下能够检测手持设备被接触的区域。

本发明还涉及一种用于手持电气设备的检测装置，该检测装置用于检测被手握住的手持设备，使得在手持设备被手握住的情况下，手持电气设备优选地能够从睡眠模式切换到工作模式；以及还涉及一种用于检测被手握住的手持设备的方法。

本发明还涉及一种用于计算机化信息系统的具有电极系统的输入装置，特别是计算机鼠标的形式，当使用计算机时，特别是在CAD应用程序的情况下，这类输入装置允许文本和图像处理应用、编程工作、计算应用、互联网导航、以及游戏的输入过程的处理。

此外，本发明涉及一种用于游戏控制台、计算机鼠标和移动电话的输入装置，其中，用于游戏控制台、计算机鼠标和移动电话的输入装置配备有电极系统。

背景技术

在电气设备、特别是手持电气设备的现有技术中，一直希望能够改进能效。特别是在便携式手持设备的情况下，如使用可更换电池或蓄电池用作供电的遥控器、游戏控制台或移动电话的输入装置，这种愿望更为迫切，这是由于电池或蓄电池必须频繁更换。改进的能效一方面降低了能耗，从而使电池或蓄电池的使用寿命更长，另一方面产生了有利的生态效果，因为需要被处理的的电池或蓄电池变少了。

在现有技术中公知的是，在不使用时，手持设备应当切换到所谓的睡眠模式。在睡眠模式下，手持设备的所有仅在使用该设备时必需的功能被去激活。这样，可以大大减小设备的功率输入。当在使用中时，手持设备被切换到所谓的工作模式，在该工作模式下，该设备的全部功能能力均可用。

为了一方面将手持设备切换到睡眠模式，以及另一方面将其从睡眠模式切换到工作模式，公知的是设置可以用其手动地激活各个模式的开关。这具有以下不利：当不使用时，例如在计算机鼠标的情况下，该手持设备同样经常停留在工作模式，这是因为工作模式的手动激活或去激活似乎相对复杂或容易忘记。因此，不能在很大程度上实现期望的能效提高。

通常，计算机鼠标允许通过计算机鼠标在表面上或抵靠表面的相对运动来生成X/Y控制数据。这些计算机鼠标进一步配备有键装置，通过该键装置，可以执行选取操作。此外，计算机鼠标通常还配备有滚轮，通过该滚轮还可以产生输入信号。计算机鼠标的键装置和/或滚轮还通常研制成使计算机鼠标进入睡眠模式或工作模式。然而，这需要用户的手动动作。

计算机鼠标逐渐被设计为无线装置。通常通过电池或蓄电池实现计算机鼠标的供电。在不同于传统有线鼠标的这种鼠标的情况下，问题在于电池需要频繁更换，或者需要为蓄电池频繁充电。

为了避免手持设备工作模式的手动激活或去激活，GB 2398138A提出了为手持设备设置唤醒检测器，该唤醒检测器包括电容传感器。当手持设备与手靠近或与手接触时，该手持设备自动切换到工作模式。当手移开时，手持设备自动切换到睡眠模式。为了检测手的靠近，对随着靠近而改变的电容传感器的电容进行检测，其中，预定电容构成用于唤醒检测器的切换阈值。

实验表明，这种唤醒检测器具有以下缺点：手向唤醒检测器的靠近不能被可靠地检测，或者在最差的情况下，这种靠近甚至被错误地检测。当手持设备被放置在诸如具有金属板的桌子的导电材料上时，情况尤其如此。因此，唤醒检测器不能可靠地将导电表面与手区分开。因此，存在唤醒检测器错误地检测手，并且唤醒检测器因此将手持设备切换到工作模式的危险。这再次凸显了仅仅实现了一部分期望能效提高的事实。

现有技术已知的解决方案的另一缺点在于不能检测向手持设备的不同区域的靠近，或者从不同方向的靠近。同样地，利用已知的解决方案，其不能确定将接触手持设备的哪些区域。

本发明的目的在于提供手持电气设备的解决方案，通过该解决方案，能够可靠地检测手向手持设备的靠近，并且能够识别靠近和/或接触发生的手持设备区域或者靠近来自的方向。本发明的目的还在于提供一种解决方案，通过该解决方案，能够可靠地检测被手握持的手持设备，以便在握持的情况下将手持设备例如切换到工作模式。

发明内容

根据本发明，通过根据独立权利要求的手持设备、电极系统、手持电气设备的检测装置、具有检测装置的手持设备、以及通过检测被手握持的手持设备的方法来实现该目的。

因此，本发明提供了一种手持电气设备，其可以放置在表面上，该手持电气设备设置有至少一个发射电极、至少一个接收电极、以及布置在发射电极与接收电极之间的至少一个补偿电极，通过该手持电气设备能够检测手向手持设备的靠近，

-其中，可从发射电极发射第一交变电场，并可由补偿电极发射第二交变电场，其中，第一交变电场相对于第二交变电场相位延迟，并且其中交变电场可以耦合到所述表面和接收电极中，

-其中，耦合到接收电极中的交变电场在接收电极中生成电流，该电流表示手向手持设备的靠近，

-其中，手持设备上的发射电极和接收电极布置成使得发射电极与接收电极之间的阻抗之和在手持设备放置在表面上时超过预定值Z₀，该预定值Z₀适于将在接收电极中生成的电流保持在预定值I₀以下，其中所述阻抗之和由以下阻抗构成：

-发射电极与表面之间的阻抗，

-表面的阻抗，以及

-表面与接收电极之间的阻抗。

在将至少一个补偿电极布置在发射电极与接收电极之间的情况下，能够更容易且更可靠地检测手向手持设备的靠近，即使手持设备放置在导电表面上也能如此。通过发射电极与接收电极的相应布置(在该布置中，发射电极与接收电极之间的阻抗超过预定值Z₀)，通过接收电极中的交变电场生成的电流不足以将手持设备从睡眠模式切换到操作或工作模式。借助于在补偿电极处发射的交变电场，进一步防止了从发射电极到接收电极的足够高的电流(大约在手持设备的壁之上)，其将足以将手持设备切换到工作模式。

一种方法可以包括手与手持设备之间距离的减小和/或手相对于手持设备上的电极的位置变化。

发射电极和补偿电极可以被供给具有预定频率和预定幅值的交变电量，而发射电极处的交变电量相对于补偿电极处的交变电量是相位延迟的。发射电极处的交变电量的幅值可以不同于补偿电极处的交变电量的幅值。

随着手向手持设备不断靠近，从发射电极通过手传输到接收电极的交变电场通过补偿电极的交变电场经历越来越弱的补偿。

所述表面也可包括接触表面。接触表面可以例如是壁，手持设备以可倾斜杆的形式布置在该壁上。

此外，提供了可以放置在表面上的手持电气设备，该手持电气设备包括若干电极结构或电极系统，由此，分别布置至少一个发射电极、至少一个接收电极、以及位于发射电极与接收电极之间的至少一个补偿电极，由此，利用多个电极结构中的任一个，可以检测手向手持设备的靠近，从而多个电极结构中的任一个可以设计成：

-从发射电极发射第一交变电场并从补偿电极发射第二交变电场，由此第一交变电场相对于第二交变电场相位延迟并且交变电场可以耦合到表面和接收电极中，

-耦合到接收电极中的交变电场在接收电极中生成电流，该电流表示手向手持设备上的电极结构的靠近，以及

-发射电极和接收电极在手持设备上布置成使得发射电极与接收电极之间的阻抗之和在手持设备放置在表面上时超过预定值，该预定值适于将在接收电极中生成的电流保持在预定值以下，其中所述阻抗之和由以下阻抗构成：

-发射电极与表面之间的阻抗，

-表面的阻抗，以及

-表面与接收电极之间的阻抗。

多个这种电极结构的设置允许有利地检测手向手持设备的多个区域的靠近，或者可靠地识别靠近的方向。

所述多个电极结构可以与电子评价装置相耦合，并且电子评价装置被设计为连续地评价手向所述多个电极结构中的每一个的靠近。

所述多个电极结构还可以与相应的电子评价装置相耦合，由此，每个电子评价装置均适于评价手向相应的所连接的电极结构的靠近。

有利的是，所述多个电极结构中的每一个的发射电极、补偿电极和接收电极在手持设备上布置成使得当手持设备放置在表面上时这些电极不接触所述表面。

利用这种有利的布置，避免了当手持设备放置在导电表面上时发射电极与接收电极之间电接触的产生，其会降低检测的灵敏度。

所述多个电极结构中的每一个的发射电极、补偿电极和接收电极都可以布置在手持设备的表面上。

所述多个电极结构中的每一个的发射电极、补偿电极和接收电极都可以布置在手持设备的面向所述表面的一侧上。

手持设备的表面也可以包括手持设备的外侧。这样，可以例如将任何单个电极或所有电极布置在外侧上，并且对用户是可见的。然而，单个或所有电极也可以直接布置在手持设备的表面下方，使得这些电极对用户是不可见的并且对这些电极进行附加的更好保护。

有利地，在多个电极结构的任一个中，在补偿电极处发射的交变电场至少部分地与在发射电极处发射的交变电场相干涉，这决定了由叠加所产生的交变电场的水平的降低，并且导致在接收电极中生成的电流的减小。

补偿电极的另一优点在于，除了在发射电极处发射的交变电场之外，在补偿电极处发射的交变电场也被耦合到表面中，使得不论表面材料如何，在补偿电极处发射的交变电场均与由发射电极处发出的交变电场相干涉。这样，不论表面材料如何，都能够可靠地检测手的靠近。

在多个电极结构的任一个中，手向手持设备的第一靠近可以导致发射电极与接收电极之间的阻抗之和变化，该变化包括在预定值Z₀与另一预定值Z₁之间，其中Z₀＞Z₁，该变化适于使在接收电极中生成的电流超过预定值I₀。

第一靠近可以例如包括从手到电极的距离和/或手相对于电极的位置。

在多个电极结构的每一个中，手向手持设备的第二靠近可以导致发射电极与接收电极之间的阻抗之和变化，该变化低于所述另一预定值Z₁，并且适于使在接收电极中生成的电流超过第二预定值I₁，其中I₁＞I₀。

第二靠近可以进一步包括手与电极的距离和/或手相对于电极的位置，其中，第二靠近不同于第一靠近。因此，在第二靠近中手与电极的距离可以例如小于在第一靠近中手与电极的距离，以使接收电极中的电流强度的增大超过预定值I₁。

同样，即使当第二靠近中手的距离小于在第一靠近中手的距离，也可以通过手相对于电极的位置来实现接收电极中电流强度的增大超过预定值I₁。

电极的布置具有如下的优点：在手向手持设备靠近时或者在手持设备被抓握时，发射电极与接收电极之间的阻抗减小，使得耦合到接收电极中的交变电场足以使在接收电极中生成的电流超过第一值I₀(当靠近时)或超过第二值I₁(当握住时或进一步靠近时)。

按此，可以利用与接收电极相耦合的、将电流I₀和I₁用作阈值的控制装置来有利地引导手持设备的睡眠模式、切换模式和工作模式。切换模式(作为睡眠模式与工作模式之间的中间阶段)的设置具有以下进一步的优点：已经在手相对靠近时，手持设备可以准备好用于工作模式，例如通过启动初始化过程来实现。因此，可以通过手持设备的用户来避免延迟启动感。

特别有利的是，将多个电极结构中的至少一个的发射电极、接收电极和补偿电极构造成使得手向手持设备的靠近导致：

-由干涉导致的交变电场的电平的升高，以及

-发射电极与接收电极之间的阻抗的减小。

特别有利的是，在第一靠近中生成的交变电场的电平P₁相对于在第二靠近中生成的交变电场的电平P₂之比小于第二靠近中发射电极与接收电极之间的阻抗Z₂相对于第一靠近中发射电极与接收电极之间的阻抗Z₁之比。第一和第二靠近中的电平和阻抗的相互关系如下：

$\frac{P_1}{P_2}<\frac{Z_2}{Z_1}$

按此，能够有利地确保，随着手向手持设备的靠近的增大，还发生切换模式或工作模式的激活，这是因为随着手的靠近，在手持设备上电极布置的灵敏度提高。

可以不对称地布置多个电极结构中至少一个的发射电极、接收电极和补偿电极，以确定靠近手的左/右区分。根据该区分，可以执行装置的预定功能。

利用向手持设备的靠近的左/右差别，也可以有利地实现右手与左手之间的区分，从而将设置在手持设备上的显示器上的菜单方向相应地布置在显示器的左边或右边。

可以根据围绕手持设备的电场，为预定值I₀的修改而提供从多个电极结构中的至少一个补偿电极发射的交变电场。

因此，通过手持设备本身，能够使足以使手持设备从睡眠模式进入切换模式或工作模式的电流阈值适于不同的表面材料。

如果用户用一只手或两只手(优选地在手持设备的特定区域中)保持住手持设备，则利用多个电极结构在手持设备上的布置，能够以特别简单的方式进行检测。

此外，为手持电气设备提供了检测装置，用于检测被手握持的手持设备，其中，检测装置具有发射电极、接收电极和补偿电极，其中，发射电极和补偿电极彼此电耦合，其中，发射电极、接收电极和补偿电极在手持设备上彼此分开，并且其中，接收电极和补偿电极可以以彼此以电感方式耦合的方式布置在手持设备上。发射电极可以被提供第一交变电压，使得可以由发射电极发射第一交变电场，其中，电耦合上的第一交变电压耦合到补偿电极，并且其中补偿电极可以被提供第二交变电压，从而可以通过补偿电极来发射第二交变电场，该第二交变电场由第一交变电压和第二交变电压产生，

-由此，第二交变电场被耦合到接收电极，以生成第一电流，以及

-由此，当手持设备被手抓握时，第一交变电场可以被耦合到接收电极，以在此生成第二电流，其中，由第一电流和第二电流生成的总电流表示手持设备的抓握。

发射电极与补偿电极的电耦合使得在补偿电极上发射并耦合到接收电极的交变电场取决于交变电压，通过该交变电压为补偿电极和发射电极供电。耦合到接收电极上的交变电场在此处生成电流，该电流用作阈值。可通过相对于发射电极上的交变电压来改变补偿电极上的交变电压来调节该电流。

第一交变电压和第二交变电压具有相同的信号形式且一个相对于另一个相位延迟是有利的。

发射电极和接收电极可与评价电子装置相耦合，该评价电子装置被设计成基于手持设备的总电流的变化来检测手持设备被手握持。

优选地，发射电极和接收电极能够在手持设备的表面上布置成不接触放置在表面上的手持设备的表面。

因此，发射电极与表面之间的距离和/或接收电极与表面之间的距离优选地选择成使得发射电极与接收电极之间的阻抗不超过预定值，由此，设置在发射电极与接收电极之间的阻抗组为：

-发射电极与表面之间的阻抗，

-表面的阻抗，以及

-表面与接收电极之间的阻抗，

并且由此，所述预定值选择成使得在发射电极发射的交变电场不能耦合到接收电极。

发射电极、补偿电极和接收电极可以布置在手持设备的顶表面上。

发射电极和补偿电极与信号发生器相耦合，其中，发射电极和补偿电极通过第一(优选地，为可调的)移相器彼此耦合，和/或其中，通过第二(优选地，为可调的)移相器耦合信号发生器。

优选地，评价电子装置由控制装置构成，该控制装置设计成使得预定的总电流确定手持设备的接通模式和/或工作模式。

可通过改变第一交变电压与第二交变电压之间的相位来调节接收电极上的第一电流。有利地，其通过移相器来实现。

发射电极、接收电极和补偿电极可以布置在手持设备的表面上或者表面的下方附近。

特别有利地，将发射电极布置在手持设备的第一侧壁上，并将接收电极和补偿电极布置在与第一侧壁相对的第二侧壁上。

此外，本发明提供了一种利用检测装置检测被手抓握的手持设备的方法，其中，检测装置具有至少一个发射电极、一个接收电极和一个补偿电极，由此，发射电极与补偿电极电耦合，并且由此补偿电极与接收电极电容耦合，由此，

-可以利用第一交变电压为发射电极供电，使得在发射电极上发射第一交变电场，并且由此通过电耦合将第一交变电压至少部分地耦合到补偿电极上，

-利用第二交变电压为补偿电极供电，使得在补偿电极处发射第二交变电场，并将第二交变电场耦合到接收电极，由此，耦合到接收电极的第二交变电场在接收电极中生成第一电流，以及由此

-在接收电极中评估总电流，由此由第一电流和第二电路来生成总电流，由此当手握住手持设备时，通过第一交变电场与接收电极的电容耦合生成第二电路，以及由此，总电流表示手持设备已经被手握持。

根据本发明，可以在手持设备中设置多个检测装置，以便例如可靠地检测在手持设备的不同位置处的手持设备的握持。

此外，手持设备还设置有：

-外壳装置，

-移位检测装置，以生成将外壳装置的移位关联到X轴和Y轴方向上的控制数据，以及

-手检测装置，以生成描述手相对于外壳装置的接近状态的信号，

由此：

-手检测装置包括具有三个场电极的电极组，和

-电路装置，其与这些场电极耦合，

-所述电路装置构建成使得场电极分别被供给在操作频率上交变的发生器电压，以及

-分接电路，设置该分接电路以生成传导到信号控制单元的电极信号。

手持设备可以例如为计算机鼠标、用于游戏控制台的输入装置、移动电话、或便携式微型计算机。

按此，有利地，能够在极小的功率要求的情况下执行靠近事件的检测，并仅当检测到手的靠近时才激活手持设备的剩余电子装置，例如，鼠标电子装置。

优选地，分接电路设计成使得信号输入处的阻抗表现出操作频率范围内的最小量。在这方面，信号放大优选处理成使得在最小可能陡度的情况下，其经历操作上稳定的最大值。

以有利的方式，发生连续的进一步信号放大，其中，分接电路的输出阻抗优选被调整成使得在分接电路的输出处，发生直接从场电极的AC输入信号得到的DC输出信号。该DC输出信号被传导到信号控制单元，该信号控制单元作为封装在其中的模块来执行。

优选地，发生器装置被直接包括在信号控制单元中。可以将分接电路连接到信号控制单元，使得通过信号控制装置的分接电路的第一增强步骤被供给电压的。

信号控制装置优选布局成使得可以通过其来确定睡眠模式和工作模式。在睡眠模式的过程中，通过暂停分隔的时间间隔发生靠近状态的检测。

本发明还提供了一种布置在手持设备上的电极系统，该电极系统具有至少一个发射电极、一个接收电极和一个补偿电极，其中，补偿电极可以布置在发射电极与接收电极之间，其中，电机系统设计成使得：

-从发射电极发射第一交变电场并从补偿电极发射第二交变电场，其中第一交变电场相对于第二交变电场相位延迟，并且其中交变电场可以耦合到接收电极中，以及

-耦合到接收电极中的交变电场在接收电极中生成电流，该电流表示手向电极系统的靠近。

有利地，发射电极和接收电极在手持设备上布置成使得，在手持设备放置在表面上的情况下，发射电极与接收电极之间的阻抗超过预定值Z₀，该预定值Z₀可适于将在接收电极中生成的电流保持在预定值以下。

因此，能够可靠地检测手向手持设备上的电极系统的靠近，而与手持设备放置在其上的表面的材料无关。

在手持设备放置在支撑表面上的情况下，发射电极与接收电极之间的阻抗为发射电极与接收电极之间的阻抗的总和，其包括：

-发射电极与表面之间的阻抗，

-表面的阻抗，以及

-表面与接收电极之间的阻抗。

电极系统可以与电子评价装置相耦合，其中，电子苹果装置优选地适于评价手向电极系统的靠近，并提供表示靠近的信号。例如，信号可以被传导到诸如游戏控制台的控制单元的微控制器，用于进一步的处理。

本发明提供了具有至少一个根据本发明的电极系统的手持设备，特别是计算机鼠标、遥控装置、移动电话、或者游戏控制台的输入装置。

在具有多个电极系统的手持设备的情况下，可以检测到向电极系统中的任一个的靠近。这样，例如可以提供仅在被双手接触到其特定区域上时才可被激活的手持设备。

本发明还提供了一种生成输出信号的电路布置，该输出信号表示至少一个电容传感器元件的观测区域的介电特性，其中，所述至少一个电容传感器元件包括至少一个发射电极、至少一个补偿电极以及至少一个接收电极，以及其中，该电路布置包括：

-信号发生器装置，用于利用第一交变电信号为发射电极充电，并利用第二交变电信号为补偿电极充电，其中第二交变电信号不同于第一交变电信号，

-信号处理装置，其与接收电极相耦合，用于处理在接收电极处测量的电极电信号，以提供处理过的信号，以及

-评价器，所述处理过的信号可以传导到该评价器，该评价器用于评价处理过的信号，并用于根据该评价生成输出信号。

因此，可以将电容传感器元件的电极在手持设备上布置成使得能够基于经由手实现的发射电极与接收电极的电容耦合来检测手持设备被手的抓握。

信号处理装置可以包括：

-放大装置，其用于提供与在接收电极处测量的电极电信号相对应的电信号，以及

-数字化装置，放大装置的电信号传导到该数字化装置，该数字化装置用于使电信号数字化，并用于提供处理过的数字化信号。

放大装置可以包括具有下游电压放大器的电流/电压转换器。

电压放大器的电压增益可以是可调的。

电流/电压转换器可包括互阻抗放大器。

电流/电压转换器的互阻抗可以是可调的。

放大装置可以与第一整流器相耦合。

放大装置可以与第二整流器相耦合。

第一整流器的输出和第二整流器的输出可以各自与滤波器相耦合，以使施加在相应的整流器处的信号平整。

数字化装置可以包括两个模数变换器，其中滤波器的输出被各自与所述两个数模转换器中的一个相耦合。

数字化装置可以包括多路复用器，以将施加在滤波器的输出处的信号传导到模数变换器，其中，优选地使施加在滤波器的输出处的信号在其被传导到模数变换器之前各自被样本保持电路扫描。

优选地，提供减法器，滤波器的解调且平整过的输出信号被传导到该减法器，并且其中，减法器的微分信号被传导到数字化装置。

第一整流器和第二整流器可以被设计为电可控开关，该开关每次均与第一交变电信号的侧部同步地断开和/或闭合。

数字化装置可以与第一交变电信号同步地操作，使得传导到数字化装置的电信号在每个周期被扫描两次，其中，扫描相位选择为使得在扫描的第一半周期和第二半周期的每一个中，传导的电信号的峰值均被扫描和数字化。

信号发生器装置可以包括：

-信号发生器，其生成第一交变电信号；以及逆变器，其用于从第一交变电信号生成第二交变电信号，其中，衰减器位于逆变器的下游，以衰减第二交变电信号；

-第一信号发生器，其生成第一交变电信号；以及第二信号发生器，其生成第二交变电信号，其中，第一交变电信号的频率基本对应于第二交变电信号的频率；或者

-信号发生器，其生成第一交变电信号；以及移相器，其用于从第一交变电信号生成第二交变电信号。

可以利用逆变器来逆变第一交变电信号。可以利用衰减器来衰减逆变的交变电信号，从而减小逆变的交变电信号的幅值。因此，有利地提供了第二交变电信号，该第二交变电信号基本从第一交变电信号移相180°，并且该第二交变电信号包括小于第一交变电信号的幅值的幅值。

评价器可以包括组微控制器、比较器以及有限自动机中的至少一个。

附图说明

本发明的进一步的细节和特征源于下面与附图相关的描述。附图示出了：

图1示出了根据本发明的具有电极布置的手持设备(仰视图以及对应的横截面图和纵截面图)；

图2a-2c示出了手持设备在其睡眠模式(没有手)、其切换模式(当手靠近时)和其工作模式(当手握住手持设备时)下的侧面图；

图3是示出场桥接的原理示意图；

图4示出了用于利用接收电极(下方)上的两个对应的电流路线进行右/左区分的不对称电极布置(上方)；

图5示出了手持设备上的替换电极布置；

图6示出了具有两个区域的输入装置，其中每个区域均设置有电极结构；

图7示出了向手持设备的靠近或与设有多个电极结构的手持设备的接触的检测的示例；

图8示出了根据本发明的电场靠近检测的电路布置，用于无线计算机鼠标的上电和断电；

图9是示出第一电极布置的原理示意图；

图10是示出根据图9的电极布置中的场桥接的原理示意图；

图11是示出根据本发明的用于信号处理的分接电路的优选结构的电路示意图；

图12是示出用作操作电路和外部硬件的接口的MCU的优选结构的原理示意图；

图13a-13j是示出根据本发明的三电极组的构造的根据本发明的变型的进一步图示；

图14是示出另一信号处理模块的结构的另一电路示意图；

图15是根据本发明的检测装置的框图的原理示意图；

图16是在有手的情况下图5的根据本发明的检测装置的框图，其中，在根据本发明的检测装置的接收电极上，通过与手耦合的交变电场来检测手持设备的抓握；

图17是在手持设备上的根据本发明的电极布置的实施例；

图18是具有三个主要组件的根据本发明的电路布置的框图，该框图用于说明根据本发明的电路布置的功能原理；

图19是根据本发明的电路布置的具体实施例；

图20是根据本发明的电路布置的另一具体实施例；

图21是根据本发明的电路布置的具体实施例的另一示例；

图22是根据本发明的电路布置的具体实施例的另一示例；

图23是根据本发明的电路布置的具体实施例的另一示例；

图24是电容传感器元件的电极在手持电气设备的外壳上的布置的示例；以及

图25是电容传感器元件的电极的具体实施例的示例。

具体实施方式

先说明根据本发明的例如用于手向手持设备的靠近检测的基本功能原理。

根据本发明，提供了三个电极用于靠近检测。这三个电极被表示为发射电极SE、接收电极EE以及补偿电极KE。接收电极EE连接到评价装置或控制装置的信号输入。发射电极SE和补偿电极KE各自与信号发生器耦合，该信号发生器提供具有确定频率和幅值的交变电量。在下文中，将该交变电量表示为交变信号或者交变电信号。

根据本发明的实施例，发射电极SE、接收电极EE以及补偿电极KE构建成电极结构或电极系统。能够在手持设备上设置多个这种电极结构或电极系统，由此，用于手的靠近检测的电极系统中的每一个都可以设置在手持设备上。参照图6和图7更详细地描述了这种手持设备。

电极SE、EE和KE例如被布置在诸如遥控装置的手持设备的底部。优选地，补偿电极KE被布置在发射电极SE与接收电极EE之间，如图1或图5中的示例所示。

利用具有交变电信号的信号发生器为发射电极SE供电，该信号发生器可以具有包括在50KHz与300KHz之间的频率和其值不应超过20V的幅值，使其不会导致用户的不愉快感觉。

还利用交变电信号为补偿电极KE供电，该交变电信号优选地具有为发射电极SE供电的交变电信号的波形和频率。补偿电极KE的交变电信号相对于发射电极SE的交变电信号相位延迟。例如，可以利用布置在信号发生器与发射电极或补偿电极之间的移相器来实现相移。

发射电极SE或者提供给该发射电极的交变电信号被布局成使得其发出的交变电场能够耦合在接收电极EE中。补偿电极KE或者提供给该补偿电极的交变电信号可以布置成使得其发出的交变电场也能够耦合在接收电极EE中。通过在补偿电极KE处发出的交变电场——其相对于发射电极发出的交变电场相位延迟——，作用在接收电极EE上的交变电场的电平被降低，或者在反相干涉的情况下，其(几乎)被消除。

在将应当彼此独立地检测靠近的多个电极系统设置在手持设备上的情况下，应当注意电极系统不干涉以使不再能够确保可靠的检测。能够根据外壳按照经验来确定这种布置。在这里没有详细描述的实施例中，在电极系统之间可以设置至少一个附加的补偿电极。该附加的补偿电极可例如用来消除由电极系统的发射电极发射的交变电场，使其不再影响其他电极系统的接收电极。

随着手向电极的靠近，作用在接收电极EE上的交变电场发生变化，使其在接收电极EE上产生电流，该电流表示手向电极的靠近。在手接近电极的情况下，提高了发射电极SE与接收电极EE通过手的耦合。该提高的耦合导致接收电极中电流增加。参照图2a至2c更详细地描述了靠近的手与在接收电极上生成的电流之间的相互关系。

整个系统布局成只要电极附近没有手，则在接收电极EE上生成的电流就不会超过预定值。这通过发射电极SE和接收电极EE在外壳中的相应布置来实现。以如下方式来完成布置，即：发射电极SE与接收电极EE之间的阻抗足够大，使得在接收电极EE中仅生成不足以使装置从睡眠模式转变为切换模式的电流。

靠近检测原则在于检测足够大的电流值，该电流值表示发射电极SE与接收电极EE之间的导纳。这通过测量接收器或接收电极EE中的电流强度来实现。基本上，在发射电极SE与接收电极EE之间测得的电流强度随着电极表面的增大而增大，并随着电流电极间隔的增大而减小。因此，相似的规律适用于板式电容器的有效电容量。

为了确保接近的手的特别良好的检测，在发射电极SE与接收电极EE之间的发送系统中提供补偿电流。该(用于传输电流相位延迟或反相的)补偿电流与发送电流相干涉。确定补偿电流强度的自由度首先在于连接的电极表面的测量。其次，可以改变补偿电流的相位(参照发送电流)。最终，也可以发生针对频率和/或电压(tension)修改交变信号。

在本发明的优选实施例中，减少了可用自由度的量，因为其仅在发射电极SE和补偿电极KE下固定施加(firmly impressed)的电压下工作。

当在整个系统的结构中仅进行一次测量系统的粗调时，其他的自由度被省略。该粗调在一方面包括所有执行的电极在手持设备上的布置和轮廓的单次确定，另一方面包括发送信号与补偿信号之间的相位差的单次调节。

剩余的自由度被用于测量布置的微调。例如，微调为发送信号与补偿信号之间的相位差的动态游标调整和/或阈值点的位置移动，这一般用来将模拟发送参数转换为逻辑派生切换功能。可以例如根据控制固件中稳固预设的标准值和/或根据已验证的测量量和/或测量轮廓得到该电阈值的计算，该测量量和/或测量轮廓例如被循环地稳固地寄存在评价数字化装置的存储区中。在微调中，过去的测量值也可以流入。

单个电极在外壳上的精确布置，或者利用其为发射电极SE和补偿电极KE供电的交变电信号的相应测量和精确特性(频率和幅值)取决于装置的实际形状和尺寸。可以针对实际装置实验地确定电极布置、电极测量和交变信号的特性，并进行相互校正，使得上面描述的关于在接收电极EE处生成的电流的要求能够允许可靠的检测。

图1描绘了在手持设备的底部处的可能的电极布置的示例。

图1示出了在遥控装置处的发射电极SE、接收电极EE和补偿电极KE的可能布置(当从装置底部看，以及在沿遥控装置的横向轴线和纵向轴线的每个截面上看时)。补偿电极KE布置在发射电极SE与接收电极EE之间。作用在接收电极EE上的交变电场由于在交变电场中发射的补偿电极KE将被抑制或消除。

在图1中能够看到，电极、特别是发射电极SE和接收电极EE的布置可以在设备底部上布置成使得当被放置在表面上时不与表面接触。这种布置在导电表面的情况下尤其重要，以避免发射电极SE与接收电极EE之间的直接电流路径，该电流路径可以避开补偿电极KE的影响范围。

图1中所示的两个补偿电极KE可以彼此直接电连接。可替代地，补偿电极KE中的一个也可以设置用于系统调节。为此，两个补偿电极KE不可以彼此电连接。

图1中所示的电极也可以同等地布置在移动电话或游戏控制台的输入装置中。

参照图2a至2c所示的附图，更详细地解释电极布置的功能。

图2a示出了在手不靠近的情况下放置在表面上的遥控装置。该遥控装置被设置在“睡眠模式”下，在“睡眠模式”下，整个遥控装置的能量需求可以降至最低。

图2b示出了在手靠近的情况下的遥控装置。为此，遥控装置被从睡眠模式“唤醒”，并转换到“切换模式”。在切换模式下，可以执行各种激活或初始化功能，使得当遥控装置被抓握时，其功能全部可用。

激活功能的示例为遥控装置显示器的打开。另一示例为主光照明(keylighting)的接通。激活功能可以与光传感器组合设置，使得主光照明仅在预定光强度下才激活。

图2c示出了被人手握持的遥控装置。该遥控装置此时被设置在“工作模式”，并且其全部未受限功能均可用。

发射电极SE和接收电极EE布置在外壳底部(同样参照图1)，使得发射电极SE与接收电极EE之间的阻抗之和足够大，从而发射电极SE的发射场在任何情况下都经历充分的衰减。通过接收电极中的衰减信号，仅生成不足以使装置从睡眠模式转换到切换模式的电流。可以利用预定的发生器电压和发生器频率简单地根据经验来确定这两个电极的电极几何形状及其相对于彼此的布置。这样，单个电极的电极表面和/或电极之间的距离和/或电极的位置和/或电极材料可以适于彼此，从而实现发射电极SE与接收电极EE之间的相应阻抗。

发射电极SE与接收电极EE之间的阻抗之和由下列阻抗构成：

-发射电极SE与表面之间的阻抗，

-表面本身的阻抗，以及

-表面与接收电极EE之间的阻抗。

表面的阻抗可以接近零。

如果表面由导电金属构成，则发射电极SE与接收电极EE之间的较佳耦合通过补偿电极信号KE的发射(其发射的交变电场也在表面上工作)被抵消。在接收电极EE上生成的电流强度中，没有产生显著的差异，这取决于支撑材料。

借助于补偿电极KE的发射的交变电场，防止了通过所述表面和/或遥控装置的壁从发射电极SE到接收电极EE的足以进行的“唤醒”的电流量。

当人手(如图2b所示)接近遥控装置时，接收电极中的电流超过预定阈值I₀，以切换或唤醒遥控装置。优选地，考虑到遥控装置周围的电场特性来确定该阈值I₀，因此可以设置附加的补偿电极KE用于调节。

当手接近时，发射电极SE与接收电极EE之间减小的衰减信号产生增大的电流。为此，两个效果扮演了重要的角色：

a)改善了第一电极与拇指的耦合(这取决于哪只手接触遥控装置，第一电极是发射电极SE或接收电极EE)。从拇指到四根手指的手具有非常小的阻抗。也改善了四根手指到第二电极上的耦合。

b)信号路径(发送/接收电极—手—接收/发射电极)连通补偿电极KE，使得补偿电极KE的交变电场对与接收电极EE耦合的交变电场的影响减小。

这样，通过手从发射电极SE传递到接收电极EE的交变电场还经历了通过补偿电极KE的交变电场进行的增大的较弱补偿。重要的是补偿电极KE在整个系统中的作用不是过于主导的；否则，人手的靠近将是“电隐藏的”。

如果接下来遥控装置最终被手完全握住(参见图2c)，则接收电极EE中的电流将超过另一预定阈值I₁，以完全激活遥控装置。优选地，也考虑到遥控装置周围的电场特性来确定该阈值I₁，该电场特性是在没有人手靠近的情况下先前由支撑物上的装置所拥有的。在手持设备配备有两个或更多个电极系统的情况下，可以不同地定义每个电极系统的阈值I₀和I₁。

有利地，当电极彼此这样布置时，电平和阻抗的相互关系如下：

$\frac{P_1}{P_2}<\frac{Z_2}{Z_1}$

其中，

P₁是在第一靠近(＝手靠近，其中，装置从睡眠模式转换到切换模式)中生成的交变电场的电平，

P₂是在第二靠近(＝手靠近，其中，装置从切换模式转换到工作模式)中生成的交变电场的电平，

Z₁是在第一靠近中发射电极与接收电极之间的阻抗，以及

Z₂是在第二靠近中发射电极与接收电极之间的阻抗。

可以以经验为主来确定满足该要求的电极布置。利用满足这些要求的电极布置，随着手靠近装置，可以提高电极布置的灵敏度。

由补偿电极KE发出的交变电场仅仅少量地有助于在发射电极SE与接收电极EE通过人手的几乎直接耦合(当手完全握住遥控装置时)时降低接收器中的电平。

图3示出了发射电极SE与接收电极EE的耦合的基本原理。

在发射电极SE上发射的交变电场耦合到手指中。然而，发射电极SE上的交变电场的一部分也耦合到接收电极EE中。在补偿电极KE上发射的交变电场(如虚线箭头所示)也部分地耦合到人的手指中，并且部分地耦合到接收电极EE中。

保留了补偿电极KE的交变电场对发射电极SE的在手指之外的交变电场的影响。由发射电极SE发射的直接作用在接收电极EE上的交变电场通过补偿电极KE的交变电场经历实际电平降低。

补偿电极KE的交变电场对发射电极SE的在手指内的交变电场的影响相反较小，这导致接收电极EE处电流的实际增大。这可以在例如发射电极SE和补偿电极KE布局成使得补偿电极KE处的电场强度比发射电极SE处的电场强度小时来实现。因此，通过至少部分地撤离补偿电极的影响范围的手指来产生发射电极SE与接收电极EE之间的耦合。

参照图10，再次利用计算机鼠标的示例更详细地解释发射电极SE与接收电极EE的耦合以及补偿电极KE的交变电场对该耦合的影响。

在另一实施例中，补偿电极还可以用来确定遥控装置周围的电场的特性，以执行系统的自调节。

图4示出了遥控装置底部处的电极的不对称布置。这样，可以进行向遥控装置的靠近的右/左区分。图4的图表中示出了接收电极EE处的电流根据靠近方向的时间过程，其中，特性曲线C1表示右侧靠近，并且特性曲线C2表示左侧靠近。这样，可以容易地区分右手侧靠近与左手侧靠近。

图5示出了在遥控装置底部处的电极的可替代布置。在肋的槽中引入至少三个电极SE、KE和EE，针对单个手指将这三个电极设置在装置的壁中。因此，通过从发射电极SE到接收电极EE在手中生成的电流路径，补偿电极KE的交变电场被旁通。

根据本发明，这些多个发射电极SE、接收电极EE和补偿电极KE也可以设置在遥控装置上，或者诸如计算机鼠标的任何其他手持电气设备上。图13a至13j示出了电极在计算机鼠标中的替代布置。

根据本发明，多个电极结构也可以布置在手持设备上，其中，每个电极结构均具有发射电极、接收电极和补偿电极。优选地，每个电极结构布局成使得能够利用每个电极结构实现根据以上原理的靠近或接触手持设备的检测。

图6示出了具有两个电极结构的手持设备的示例。图6示出了游戏控制台的输入装置100，其表示其他手持设备。输入手持设备100具有两个靠近或接触灵敏区域110和120。在外壳表面下方的这些区域中，布置有上述电极结构中的一个。图6中没有示出电极结构。例如，可以以参考图1所示的方式来选择在输入装置上的电极结构的电极布置。

与区域110和120相关联的两个灵敏电极结构都与评价电子装置耦合，这里未示出该评价电子装置。这可以连续地检测向电极结构的靠近。为此，可以使电子评价装置例如与电极结构上的多路复用器相耦合。

可替代地，可以为每个电极结构设置电子评价装置。

利用两个电极结构，此时可以区分输入装置100的哪个位置被接触。根据区域110、120中的哪一个被接触或者哪个区域正被用户的一只手或两只手靠近，电极评价装置可以激活或执行输入装置的不同功能。

图7示出了利用多个电极结构检测向手持设备的靠近和/或与手持设备的接触的三个示例。这里示出了所谓的“游戏控制器”100作为示例，其如图6已经所示地具有两个靠近或接触灵敏区域110和120。这里可以将游戏控制器100用作用游戏控制台玩的高尔夫运动的高尔夫球棒。高尔夫运动的高尔夫球棒必须双手握持，因此仅与灵敏区域110的接触(图7中左侧图示)或仅与灵敏区域120的接触(图7中的中间图示)不确定高尔夫球棒中的任何功能，或者忽略了游戏控制器100的游戏控制台移动。可替代地，游戏控制器100可以向用户指示需要用双手保持游戏控制器100(图7中的右侧图示)以将其用作高尔夫球棒。

这种功能不仅限于游戏控制器，而是也可以被设置到诸如移动电话或MP3播放器的各种手持设备上。

类似地，可以提供图6和图7中所示的多于两个的电极结构。因此，利用三个电极结构，三个彼此分开的灵敏区域可以被布置在例如诸如游戏控制器的手持设备上。

其他传感器数据的组合也是可能的，传感器数据通过在手持设备中或手持设备上的适当装置来确定。因此，能够例如通过定位传感器或加速度传感器检测的MP3播放器的摇动可以根据MP3播放器被握持的位置而导致不同的动作。如果MP3播放器被握持在键盘区域，则摇动能够导致音轨顺序的变化，而在摇动期间将其握持在显示屏上则确定了随机选择另一个音轨。

以下说明基于计算机鼠标的本发明。

如图8所示，根据本发明的解决方案在于三个主要模块的特定组合。

第一主模块包括用于检测靠近的人手的三个电场电极。

第二主模块实现从第一主模块发送的信号的模拟信号处理。

第三主模块被实现为信号控制单元(MCU)，并执行前述两个主模块的信号控制并将从电场获得的信息发送到连接的外部硬件。

现在将更详细地描述各个模块。

A)第一主模块-电场电极

图9示出了电极的特别有利的布置。三个电场电极SE、KE、EE放置在计算机鼠标的上侧。向较宽的电极SE(＝发射电极)提供切换信号，该切换信号可以具有50KHz到300KHz之间的频率以及不应超过20V的信号幅值。可以比电极SE需要更小表面的电极KE(＝补偿电极)也被提供电极SE的电信号形式。表示电极SE与电极KE之间的检测特性的电信号之差为从-140°到+140°的相位差。此外，两个电极之间的信号幅值差对于电极布置的期望的(在必要时也是空间定向的)检测性能也是有利的。

电极EE(＝接收电极)连接到下游模拟信号处理中的信号输入。

在图10中进一步示出了该布置的相互作用。计算机鼠标上的三个电极构建成使得一旦手充分收回或完全离开，则在电极EE处的作用电场借助于电极KE的相位延迟发射电场通过电极SE的发射电场被消除。如果人手在最小距离之内靠近计算机鼠标，则生成通过手从电极SE到电极EE的新电流路径，该新电流路径脱离了电极KE的影响范围并导致电极EE处的显著电流上升。

B)第二主模块-模拟信号处理：

在图11中，示出了用于无线计算机鼠标的模拟信号处理的优选电路结构。T1的布线构建成一方面使工作频率范围的模块信号输入处的阻抗达到最大值，并且另一方面，在每个分量及其最小可能陡度的帮助下信号放大经历稳定的操作最大值。

T2的后续信号增强以及该分量的输出阻抗构建成使得借助于D1以在模块的信号出口处尽可能快地获得模块的信号输入的AC信号的直接推导的DC信号，而无需高的能量供给。

C)第三主模块-信号控制单元(MCU)

图12中示出了用于无线计算机鼠标的信号控制单元的特别有利的实施例。信号控制单元由中央MCU构成。通过该模块处理的信号处理过程可以包括以下可能的功能：

-MCU借助于其定时器生成周期性的时隙(例如，1ms)，在该时隙中定制出所有三个模块的执行任务(＝活跃期)；如果需要可以延长或缩短这些时隙。图12还示出了MCU进一步提供剩余的时间间隔，例如100ms，这些剩余的时间间隔为所有三个模块的最小当前需求(＝静止期)；这些间隔可以例如通过在活跃期中被暂存的量的变化而任意地延长或缩短。

-借助于仅用于最短必要延时的其供电开关，MCU在活跃期中向模拟信号处理供应能量。

-在预定延时的活跃期中，MCU针对电场电极SE和KE生成所需的切换信号；该延时可以任意延长或缩短。

-MCU借助于其A/D转换器在活跃期内测量其实际操作电压，并将该测量结果或这些测量结果包括到后续的结果计算中。

-MCU借助于其向固定的预定时间点的ND转换器检测活跃期内的交变电压量/脉动电压量，所述交变电压量/脉动电压量已经在其一个或多个信号输入处生成了模拟信号处理。

-MCU借助于CPU、REM、闪存以及包括在其固件中的算法在活跃期内评价所有测量，获取逻辑结论并确定所涉的所有模块的后续执行动作。

-MCU借助于其串联和/或并联接口模块在活跃期内将其信息可选地发送到连接的外部硬件，例如，唤醒信号。

-当外部路由器已被处理时，MCU可选地在活跃期内等待来自连接的外部硬件的应答/信号，例如，转入睡眠模式(Go-To-Sleep)信号。

-MCU自身在活跃期结束处转入睡眠模式(＝低能量模式)，其可以从睡眠模式独立地恢复和/或通过外部电信号进行恢复。

通过将借助于通过靠近的人的电场执行的检测实现的“看向未来”与特别修改的模拟前端连同所有处理控制MCU的优化的相互作用组合起来，根据本发明的构想带来了所使用的能量存储系统(例如，电池)的寿命的延长，并且例如利用具有该技术的计算机鼠标带来了用户的“察觉”反应时间的减少/消除。通过上述第一阈值I0可以近似达到“察觉”反应时间的减少，其中在第一阈值I0下计算机鼠标从睡眠模式转入唤醒模式。

对于计算机鼠标处的几何构造和布置，也可以相对于上述实施例不同地布置电极。

以下示出了计算机鼠标上的电极布置的几种可能的变型。这些不同的电极布置也可以设置在其他手持设备中。

图13a示出了轴对称布置，其中，发射电极和接收电极转动180°。

图13b示出了对其检测范围进行了优选的轴对称布置。

图13c示出了所有电极的半旋转的对称布置。

图13d示出了所有电极的任意转动布置，这里转动大约45°。

图13e示出了所有电极的全转动对称布置。

图13f示出了在点对称布置中的多狭缝发射电极SE和接收电极EE。通过该构造，尤其可能以有利地方式进行姿态检测。例如，上部右手接近与下部左手接近的不同之处在于，相应的接收电极中的电流(明显)不同。

图13g示出了处于点对称、轴对称、或不对称布置的多狭缝侧向接收电极EE。通过该构造，也能够以有利的方式进行姿态检测。由于根据靠近方向，在接收电极EE中电流每次都不同，因此也可以检测靠近方向。还可以应用侧旁的发射电极SE。

图13h示出了处于全旋转对称布置的多狭缝接收电极。因此，能够检测姿态以及靠近方向。

图13i示出了处于双轴对称布置的多片式发射电极。这里，可以进行姿态检测。

图13j示出了借助于电极进行的有趣设计，该设计可以包括一些/所有电极的轴对称或点对称布置，或者完全不对称布置。这里，可以进行姿态检测。

作为对相应地形成和插入或由金属表面部分电极组件制成的电场电极的性能的替代，也可以在整个装置/操作区域的表面中和/或下方使用一个单独的或附加的塑料材料和/或外壳材料来设计这些电极。

此外，还可以利用图14中所示的构造来实现该电路。在图14所示的电路设计的情况下，借助于以某种形式用电线连接的运算放大器来进行模拟信号处理，使得在其信号出口处生成接收电极电流的拷贝(这里，是没有下游DC整流的布置)。可选地需要Ca、Ra、Cb和Rx分量是；对于Rb，推荐其离散或间接实现形式。此外，能够在信号控制单元中去除A/D转换器，取而代之，基于一个或几个比较器的结果来处理进一步的逻辑运算。

图15示出了根据本发明的用于手持电气设备的检测装置的框图。

检测装置基本上由发射电极SE、补偿电极KE、接收电极EE、信号发生器10、以及评价电子装置20构成。

发射电极SE和补偿电极KE被供应和/或施加交变电压，该交变电压由发生器10提供。因此，分别在发射电极SE和补偿电极KE上形成交变电场WS和WK。由发生器10提供的交变电压具有大约50KHz至300KHz的频率。优选地，交变电压具有75KHz至150KHz的频率。

发射电极SE和补偿电极KE在手持设备上布置成使得在发射电极SE上发射的交变电场不耦合至补偿电极KE或接收电极EE。为了防止交变电场WS耦合至补偿电极KE或接收电极EE，发射电极或补偿电极KE和/或接收电极EE的电极几何形状能够被相应地调节。

根据本发明，如图15所示，通过两个电极SE和KE之间的连接30将发射电极SE电耦合至补偿电极KE。因此，施加到发射电极上的交变电压也被施加到补偿电极KE上。可以通过欧姆电阻R来发生发射电极SE到补偿电极KE的电耦合，该欧姆电阻R使提供到发射电极SE上的交变电压减弱。通过欧姆电阻R还将补偿电极KE耦合到信号发生器10。此外，在这种情况下，欧姆电阻还导致由信号发生器10提供的交变电压的信号衰减。

进一步，通过移相器来实现信号发生器10到补偿电极KE的耦合，该移相器将对补偿电极KE供电的交变电压的相位朝对接收电极SE供电的交变电压的相位移动。因此，可以实现补偿电极KE被提供两个交变电压，这两个交变电压的信号形式基本相同，但是一个相对另一个相位延迟。在补偿电极KE上发射的交变电场WK源自于这两个交变电压的重叠，这两个交变电压中的一个相对另一个相位延迟，并且通过这两个交变电压向补偿电极KE供电。

也通过移相器来实现发射电极SE到补偿电极KE的耦合。移相器和可以被布置为可调的移相器。

在特定的实施例中，仅仅需要两个移相器或中的一个，以确保通过其向补偿电极KE供电的两个交变电压中的一个相对另一个相位延迟。然而，两个移相器和的使用具有以下优点：允许更多的选择自由度以设置两个交变电压之间的相位差。

接收电极EE相对于补偿电极KE布置成使得以在补偿电极KE上发射的交变电场WK能够耦合到接收电极EE上。此外，接收电极不耦合至补偿电极KE。

补偿电极KE的耦合在接收电极EE上的交变电场WK在接收电极EE上生成电流。由耦合在接收电极EE上的交变电场WK生成的电流I₁限定了电平，在该电平上可以实现手持设备从睡眠模式到工作模式的切换。可以通过与接收电极EE耦合的评价电子装置20来监控和/或评价在接收电极EE上生成的电流。

可以通过改变利用其为发射电极供电的交变电压与利用其为补偿电极供电的交变电压之间的相移来设置接收电极EE上的电流I₁或者完成手持设备的模式切换时的电平。可以利用移相器或移相器来实现两个交变电压之间的相移。因此，仅仅提供两个移相器中的一个也是足够的。对于特定应用，代替可调移相器，设置不可调移相器(例如，RC元件)也可以是有利的。

发射电极SE与补偿电极KE之间的距离和/或利用其为发射电极SE供电的交变电压可以选择成使得在发射电极SE上发射的交变电场不耦合至补偿电极KE。只有这样才能够确保在没有手握住的情况下在接收电极上生成的电流I₁不上升到预定值以上，上升到预定值以上将会使手持设备切换到工作模式。

图16示出了根据图15的本发明的检测装置的框图，其中手H允许在发射电极SE上发射的交变电场耦合至接收电极EE。该检测装置本身与根据图15的检测装置基本相同。图16中的检测装置仅具有移相器通过该移相器将信号发生器10耦合到补偿电极KE。利用移相器允许补偿电极KE上的信号相对于发射电极SE上的信号相位延迟。

靠近发射电极SE和接收电极EE的手H或者与这两个电极接触的手H将使在发射电极上发射的交变电场WS通过手H耦合到接收电极EE。耦合在接收电极EE上的交变电场WS在接收电极EE中生成第二电流I₂。由电流I₁和电流I₂产生的总电流I_G或该总电流的变化能够被评价电子装置20检测到。总电流I_G或电流的变化可以被引导至控制装置(图16中未示出)，该控制装置可以通过手持设备中的电流I_G或电流变化引发预定动作。预定动作可以例如是手持设备从睡眠模式向工作模式的转换。

这样，也可以限定不同的阈值。例如，可以限定高于电流I₁的第一阈值。当超过该阈值或者当电流超过接收电极EE上的该阈值时，手持设备可以从睡眠模式转换到唤醒模式。可以提供高于第一阈值的第二阈值，以将手持设备从唤醒模式转换到工作模式。

由于在即将用手握住手持设备之前，高于第一阈值的电流但低于第二阈值的电流的电流已经通过手的耦合效应在接收电极中流动，因此可以实现接收电极EE中的不同切换阈值或电流。如果最后手完全握住手持设备，则通过手在发射电极与接收电极之间实现的电容耦合非常充分，使得对于发射电极SE，使得通过手在接收电极EE上耦合的交变电场WS足以使在接收电极EE中流动的总电流增大到第二阈值以上。

一个或多个阈值可以作为绝对阈值或作为相对于电流I₁的相对阈值寄存在评价电子装置20或控制装置中。

图17示出了手持设备40，其中优选实施例涉及电极在手持设备40上的布置。图17示出了手持设备40的仰视图、正视图以及相应的侧视图。

发射电极SE布置在第一侧壁41上。接收电极EE和补偿电极KE布置在与第一侧壁41相对的第二侧壁42上。

如图17所示，补偿电极KE和接收电极EE彼此电隔离。此外，还示出了根据本发明的发射电极SE和补偿电极KE彼此电耦合。

如图17所示，所有电极均可以布置在手持设备40的表面上。在这里未示出的另一实施例中，所有电极或者一些电极也可以直接布置在手持设备40的表面下方，对于根据本发明的检测布置的实施例，该布置仅具有以下效果，即：利用其来致动发射电极SE和/或补偿电极KE的信号或者移相器和/或必须相应地修改。

除此之外，由于检测被手抓握基于电极之间的电场相互作用来进行，因此将电极布置在手持设备40的表面直接下方不会影响检测装置的操作。然而，将电极布置在手持设备40的表面直接下方具有保护电极不受外部影响的优点。

这里，电极布置成使得当手持设备40放置在导电表面上时，电极不接触所述表面。电极与表面之间的距离或者电极表面之间的距离选择成使得发射电极SE与接收电极EE之间的阻抗不超过预定值。这确保了通过导电表面在发射电极SE上发射的交变电场WS不耦合到接收电极EE中。

因此，发射电极SE与接收电极EE之间的阻抗由发射电极与表面之间的阻抗、表面的阻抗、以及表面与接收电极之间的阻抗来产生。这样，即使手持设备40放置在导电表面上，也能够确保接收电极EE中的电流I₁也不会超过特定的第一阈值，从而产生例如手持设备的自发激活。

电极可以例如布置在移动电话的左侧和右侧上，使得移动电话在被握住时切换到工作模式。如果移动电话再次被放下并且用户的手从移动电话移开，则由于接收电极EE上的电流降低从而再次降到工作模式阈值之下，所以该移动电话自动切换到睡眠模式。

根据本发明的电极布置或根据本发明的检测布置可以被应用到在使用时基本均可以用手握住的所有手操作设备。因此，甚至计算机鼠标也可以设置有根据本发明的检测装置。

根据本发明的电极布置或根据本发明的检测布置还可以被应用到具有手柄的对象上，其中，根据本发明的三个电极可以被布置在手柄上。

根据本发明的多种检测装置也可以被设置在手持设备中，以在抓握操作期间甚至检测手在手持设备上的位置。可替代地，也可以设置多个接收电极EE，每一个接收电极都能够与补偿电极进行电容耦合，并且能够与评价单元20相耦合。这样，当超过预定阈值的电流在至少两个接收电极中流动时，也可以实现手持设备从睡眠模式向工作模式的切换。

当然，检测布置也可以设置有一个发射电极、多个补偿电极和多个接收电极，其中补偿电极都通过移相器与信号发生器相耦合。每个移相器均可以导致施加到发射电极的交变电压与施加到补偿电极的交变电压之间的不同相移。这样，具有每一个均表示补偿电极的切换阈值的不同电平的电流在每个接收电极中流动(如果手持设备不在使用中或没有被手握住)。

手持设备可以例如是移动电话或计算机鼠标，其中，在抓握操作之后，移动电话或计算机鼠标从睡眠模式切换到工作模式，并在手离开之后从工作模式切换到睡眠模式。

图18示出了根据本发明的用于生成输出信号DS的电路布置的框图，该输出信号DS表示电容传感器元件的观测区域的介电特性。

电容传感器元件包括发射电极SE、补偿电极KE和接收电极EE。发射电极SE和补偿电极KE各自与信号发生器装置SG相耦合。信号发生器装置SG被形成为利用第一交变电信号S1向发射电极SE充电，并利用第二交变电信号S2向补偿电极KE充电。优选地，第二交变电信号S2相对于第一交变电信号S1移相(dephased)。

在发射电极SE和补偿电极KE处都发射交变电场，其中，在补偿电极处发射的交变电场和在发射电极SE处发射的交变电场叠加。两个交变电场，即，由两个交变电场产生的一个交变电场，耦合到接收电极EE中。耦合到接收电极EE中的交变电场取决于环境(即，由电场SE、KE和EE限定的观测区域)的介电特性。在对象(例如，手)靠近传感器元件的情况下，在发射电极处发射的交变电场的一部分经由手耦合到接收电极EE中，从而避开了在补偿电极KE处发射的交变电场的影响。

由耦合到接收电极EE中的交变电场产生的电信号也取决于观测区域的介电特性。例如，在手靠近电容传感器元件的情况下，在接收电极EE中流动的电流增大或减小。接收电极EE与信号处理装置SA相耦合，该信号处理装置被设计成用于处理在接收电极处测量的电极电信号S3，以及用于提供处理过的信号S5。在接收电极EE处，可以测量电流或电压。

处理过的电信号S5被传送至评价器AE，该评价器AE评价处理过的电信号S5并提供评价结果作为输出信号DS。因此，输出信号DS表示电容传感器元件的观测区域的介电特性。

图19示出了根据本发明的电路布置的具体实现示例。

信号发生器G提供在接收电极SE处进行充电的第一交变电信号S1。此外，该第一交变电信号S1被传导到逆变器IVN，以生成相对于信号发生器G提供的交变电信号S1基本上移相180°的交变电信号。通过诸如电位计的分压器在补偿电极KE处对该逆变的交变电信号进行充电。电位计被设置用于衰减在补偿电极处充电的交变电信号S2，即，逆变的交变电信号。作为对电位计的替代，也可以设置例如放大因子小于1的放大器。也可以使用适于衰减逆变的交变电信号的其他电路元件。在第一交变电信号逆变之前，也可以首先衰减该第一交变电信号。因此，在补偿电极KE处充电的交变电信号相对于在发射电极SE处充电的交变电信号移相了180°，此外在补偿电极KE处充电的交变电信号包括比在发射电极处充电的交变电信号S1更小的幅值。

如果电路布置被设计为诸如ASIC(专用集成电路)的集成部件，则逆变器和衰减器的使用是特别有利的。

在接收电极EE处，测量电极信号S3，并将该电极信号S3传送至放大装置V。在这种情况下，放大装置V是具有下游电压放大器的电流/电压转换器。该放大装置在其输出处提供与在接收电极EE处测量的电流成比例的电压S4。优选地，电压放大器的电压增益是可调的，使得根据本发明的电路布置能够容易地适于不同的电容传感器元件。例如，在每个具有不同的电极几何形状的不同传感器元件和/或不同的电极表面能够连接到电路布置的情况下，这可能是必须的。

在这里未示出的另一实施例中，电流/电压转换器可以包括互阻抗放大器，其中优选地，互阻抗放大器的互阻抗也是可调的。

在这里未示出的又一实施例中，放大装置V还能够形成为使得在接收电极EE处测量的电流被直接放大，并将该放大的电流传导至后续的评价器。

由放大装置V提供的电信号S4被传送至数字化装置A/D，该数字化装置A/D使电信号S4数字化并提供数字化的信号S5。数字化的信号S5被传送至评价器，该评价器评价数字化信号并提供检测信号DS作为评价结果，该评价结果表示电容传感器元件的观察区域的介电特性。

图20示出了根据本发明的电路布置的另一具体实现示例。在接收电极EE处测量电信号，并将该电信号传送至放大装置V。这里，放大装置V这里与第一二极管和第二二极管耦合，其中，对于在接收电极EE处测量的电信号的正半波，第一二极管在向前方向上工作，而对于在接收电极EE处测量的电信号的负半波，第二二极管在向前方向上工作。因此，放大装置V分别与第一二极管和第二二极管一起构成单一波整流器。

作为对这里示出的二极管的替代，也可以设置电控开关，这些电控开关分别与第一交变电信号(发生器G1的信号)同步地打开和闭合，使得仅仅电信号的分别施加在放大装置V处的正半波和负半波被各自传导至后续的滤波器。

通过滤波器解调和平整的信号被各自传导至模数变换器A/D。模数变换器A/D可以是微控制器μC的部件。通过微控制器μC来评价由模数变换器A/D提供的数字信号，以例如确定手向传感器元件的靠近和/或电话听筒被手抓握。评价结果可以作为(数字)检测器信号DS由微控制器μC来提供，用于在电子电话听筒中进一步处理。

微控制器μC也可以设置成控制图20所示的信号发生器G1、G2。信号发生器G1和G2各自分别提供交变电信号，其中，由第一信号发生器G1生成的交变电信号在发射电极SE处被充电，并且由第二信号发生器G2生成的交变电信号在补偿电极KE处被充电。优选地，由两个信号发生器G1、G2生成的交变信号相对于彼此移相。优选地，由信号发生器G2生成的交变电信号相对于由信号发生器G1生成的交变电信号移相150°至高达180°。

随着相移达到大约180°，达到了在发射电极SE处发射的交变电场被在补偿电极KE处发射的交变电场的最大衰减。因此，确保了耦合在接收电极EE处的交变电场在接收电极EE中仅生成非常小的电流，优选地，几乎没有电流。

当手靠近传感器元件时，在发射电极SE处发射的交变电场至少部分地经由手耦合到接收电极EE中，其中，经由手耦合到接收电极中的交变电场基本避开了在补偿电极KE处发射的交变电场的影响。这意味着由于手的靠近，在发射电极SE处发射的交变电场的在耦合到接收电极EE中的交变电场处的部分增大。这样，确保了靠近传感器元件的手导致接收电极EE中的电流显著增大。

优选地，由第二信号发生器G2生成的交变电信号在补偿电极KE处被充电之前被衰减。这将允许由第二信号发生器G2提供的电信号的幅值小于由第一信号发生器G1提供的电信号的幅值。

图21示出了根据本发明的电路布置的另一实现变型。利用相应的下游滤波器与接收电极EE耦合的放大装置V以及与放大装置V耦合的二极管基本对应于已经关于图20所示出的。

与图3所示的实施例不同，在滤波器处施加的输出信号被传送至减法器，以生成在正半波的解调滤波信号与负半波的解调滤波信号之间的微分信号。该微分信号被传送至数字化装置，例如，模数变换器。可以通过形成为微分放大器的运算放大器来实现该减法器。微控制器μC对来自数字化的微分信号的检测信号DS进行放电，并使其可用于进一步的处理。

可以如关于图20已经示出地那样分别设计和配置信号发生器G1和G2。也可以由微控制器μC来控制信号发生器G1和G2。

图22示出了根据本发明的电路布置的另一可能实现变型。信号发生器G1提供了在发射电极SE处充电的交变电信号。此外，该交变电信号被传送至移相器源于该移相器的移相的交变电信号在补偿电极KE处被充电。

作为对移相器的替代，也可以设置逆变器，其使信号发生器G1提供的对应于基本180°的相移的信号逆变。

然后，可以衰减该逆变的交变电信号，使得生成的交变电信号包括小于由信号发生器提供的交变信号的幅值的幅值。

代替移相器的逆变器和衰减器的使用在电路布置被设计为诸如ASIC(专用集成电路)的集成部件的情况下是特别有利的。

在接收电极EE处测量的电信号被传送至放大装置V。该放大装置可以例如是具有下游电压放大器的电流/电压转换器。该电流/电压转换器可以被设计为互阻抗放大器。优选地，电压增益和互阻抗都是可调的。

由放大装置V提供的放大信号(即，提供的电压)被传送至整流器，该整流器例如可以与发生器G1同步地工作。检测的信号通过滤波器被平滑，然后被传送至比较器，该比较器通过传送的直接信号生成具有直流的输出信号DS，并提供该输出信号DS用于进一步的处理。

图23示出了根据本发明的电路布置的另一实施例。这里，由微控制器来提供在发射电极SE和接收电极KE处充电的交变电信号。这里，在补偿电极KE充电的交变电信号也相对于在发射电极SE处充电的交变电信号移相。

在接收电极EE处测量的电信号被传送至放大装置V，这里，放大装置也可以是具有下游电压放大器的电流/电压转换器。该电流/电压转换器也可以设计为互阻抗放大器。然后，放大的信号被传送至模数变换器。该模数变换器可以与在发射电极SE处充电的交变电信号同步地工作。优选地，传送到模数变换器的放大信号在每个周期被扫描两次，其中优选地，扫描的相位被选择成在扫描的第一和第二半周期中扫描并数字化传送的放大电信号的峰值。例如，可以在电路布置的初始化步骤期间确定扫描的相位。

根据检测到的峰值，即，正峰值和负峰值，可以通过减法来产生输入信号的整流。然后，可以将由此生成的直接信号反过来用于通过评估器产生输出信号DS。

在图18至图23所示的实现变型中，数字化装置(即，模数变换器)，能够各自借助于样本和保持元件来实现，其中，样本和保持元件的输出被传送至模数变换器。在图20所示的实施例中，例如，可以设置两个样本和保持元件，其输出与时分多路传输中的模数变换器相耦合。该样本和保持元件可以与信号发生器的信号同步地工作。

在文中示出的几个实施例中，有利地提供了衰减器，以在利用交变信号为补偿电极KE充电之前衰减将在补偿电极KE处充电的交变信号。

在上述附图中所示的实施例中，也可以借助于分流电阻来实现电流/电压转换。可以利用传统的微控制器μC或者也可以借助于有限自动机(有限状态机)来分别进行检测器信号DS的数字处理和产生。

图18至23中所示的电路布置中的多个可以设计成使得，作为提供输出信号DS的替代，取决于电容传感器项的观测区域的介电特性的电路布置例如将移动电话直接分别置于睡眠模式和工作模式。

根据本发明的电路布置可以例如实现为集成的部件(ASIC)或利用分立的部件来实现。

图24示出了根据本发明的电路布置以及与该电路布置耦合的电容传感器元件的应用示例。可以在诸如移动电话的电话听筒中分别布置和使用电路布置和电容传感器元件，以分别检测手向移动电话的靠近和对移动电话的握持。靠近和握持的检测可以分别例如用来将移动电话从睡眠模式转入工作模式。因此，可以大大降低移动电话的能耗。

这里，特别有利的是，移动电话的用户不需要进行任何登录以将移动电话从睡眠模式转入工作模式。因此，能够显著地增加使用的方便。进一步有利的是，可以省去分别用于将移动电话从睡眠模式转入工作模式以及从工作模式转入睡眠模式的键，这增大了移动电话的设计自由度。还特别实现了移动电话的能耗降低，这是因为：当手从移动电话移开时，移动电话能够自动地进入睡眠模式，这是因为由于发射电极SE与接收电极EE之间的电容耦合太小，仅有非常小的表示移动电话上手的不存在的电流在在补偿电极中流动。

有利地，将发射电极SE布置在移动电话的第一侧壁处，将补偿电极KE以及接收电极EE布置在移动电话的第二侧壁处。因此，确保了移动电话的抓握被确定地检测到，这是因为当握住移动电话时，手分别至少部分地覆盖第一侧壁处的发射电极SE以及第二侧壁处的接收电极EE和补偿电极KE。

从图24的右手侧的图示中能够看到，接收电极EE和补偿电极KE基本平行于彼此布置在移动电话的侧壁处。补偿电极KE、接收电极EE和发射电极SE与电子系统E相耦合。这里，电子系统E可以如关于图19至23所示地实现。

图25示出了电极SE、EE和KE的构造的示例。图25所示的电极可以例如布置在移动电话或便携式迷你计算机(PDA)的顶部处。这里，发射电极和接收电极形成为条纹形，其中电极的长度均大致为电极宽度的9倍。接收电极基本平行于发射电极布置。发射电极与接收电极的距离能够根据具体的应用而变化。

接收电极包括位于边缘处、朝发射电极定向的凹部，补偿电极布置在该凹部中。补偿电极在该凹部中布置成使其不与接收电极电接触。这里，接收电极处的凹部基本设置在接收电极的中部。当然，凹部也可以分别选择成较大，并且选择在接收电极的另一区域处，这取决于具体的应用。在任何情况下，重要的是补偿电极基本布置在发射电极与接收电极之间。

图25所示的接收电极以及嵌入在其中的补偿电极的构造具有如下的优点：接收电极和补偿电极能够特别容易地制造，这是因为补偿电极与接收电极之间的缺失区域能够例如通过冲孔来制造。

对于电极分别在移动电话和便携式迷你计算机(PDA)上的布置，图25所示的规格已经证明了是特别有利的。当然，这里所示的电极中的多种也可以分别包括其他的尺寸和面积，这取决于具体的应用。

例如，电极可以在导电材料(如铜)中制成。可替代地，电极也可以作为导电层应用在外壳的顶表面上。例如，能够通过导电漆来制造电极。

Claims (31)

1.一种用于布置在手持设备处的电极系统，所述电极系统至少具有发射电极(SE)、接收电极(EE)和补偿电极(KE)，其中所述补偿电极(KE)能够布置在所述发射电极(SE)与所述接收电极(EE)之间，其中所述电极系统形成为使得：

-从所述发射电极(SE)能够发射第一交变电场(WS)并从所述补偿电极(KE)能够发射第二交变电场(WK)，其中第一交变电场(WS)相对于第二交变电场(WK)相位延迟，并且其中所述第一交变电场(WS)和所述第二交变电场(WK)能够耦合到所述接收电极(EE)中，以及

-与所述接收电极(EE)相耦合的所述第一交变电场(WS)和所述第二交变电场(WK)在所述接收电极(EE)中生成表示手向电极系统的靠近的电流(I)。

2.根据权利要求1所述的电极系统，其中，所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)能够在所述手持设备上布置成使得当手持设备放置在表面(A)上时，所述发射电极(SE)与所述接收电极(EE)之间的阻抗超过预定值(Z₀)，所述预定值(Z₀)适于将在所述接收电极(EE)中生成的所述电流(I)保持在预定值(I₀)以下。

3.根据权利要求2所述的电极系统，其中，所述发射电极(SE)与所述接收电极(EE)之间的阻抗为所述发射电极(SE)与所述接收电极(EE)之间的阻抗之和，所述阻抗之和由以下阻抗构成：

-发射电极(SE)与表面(A)之间的阻抗，

-表面(A)的阻抗，以及

-表面(A)与接收电极(EE)之间的阻抗。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极系统，其中，电极系统能够与评价电子装置相耦合，并且其中所述评价电子装置适于评价手向所述电极系统的靠近并提供靠近的表示信号。

5.一种用于手持电气设备(40)的检测装置，用于检测所述手持电气设备(40)被手(H)的抓握操作，所述检测装置包括发射电极(SE)、接收电极(EE)和补偿电极(KE)；

-其中所述发射电极(SE)与所述补偿电极(KE)彼此电耦合(30)，

-其中所述发射电极(SE)、所述接收电极(EE)和所述补偿电极(KE)能够在所述手持电气设备(40)上彼此分开地布置，并且其中所述接收电极(EE)和所述补偿电极(KE)能够在所述手持电气设备上布置成能够电容地耦合，

-其中所述发射电极(SE)被供给第一交变电压(U₁)，使得能够从所述发射电极(SE)发射第一交变电场(WS)，其中所述第一交变电压(U₁)能够通过电耦合耦合到所述补偿电极(KE)中，并且其中所述补偿电极(KE)被供给第二交变电压(U₂)，由此，能够从所述补偿电极(KE)发射第二交变电场(WK)，所述第二交变电场(WK)由所述第一交变电压(U₁)和所述第二交变电压(U₂)产生，

-其中所述第二交变电场(WK)能够耦合到所述接收电极(EE)中，以生成第一电流(I₁)，并且

-其中，如果所述手持电气设备(40)被手(H)握住，则所述第一交变电场(WS)能够耦合到所述接收电极(EE)中，以生成第二电流(I₂)，由此，由所述第一电流(I₁)和所述第二电流(I₂)产生的总电流(I_G)表示所述手持电气设备(40)被握住。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其中，所述第一交变电压(U₁)和所述第二交变电压(U₂)具有相同的信号形式，并且相对于彼此移相。

7.根据权利要求5或6所述的检测装置，其中，所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)与评价电子装置(20)相耦合，所述评价电子装置(20)设计成根据所述总电流(I_G)的变化检测手抓握操作(H)。

8.根据权利要求5所述的检测装置，其中，所述发射电极(SE)和所述接收电极(EE)能够在所述手持电气设备(40)上布置成在所述手持电气设备(40)放置在表面(A)上的情况下不接触所述表面。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其中，所述发射电极(SE)与表面之间的间隙和/或所述接收电极(EE)与表面之间的间隙选择成使得所述发射电极(SE)与所述接收电极(EE)之间的阻抗不超过预定值(Z)，其中所述发射电极(SE)与所述接收电极(EE)之间的阻抗由以下阻抗构成：

-发射电极(SE)与表面之间的阻抗，

-表面的阻抗，以及

-表面与接收电极(EE)之间的阻抗，

并且其中，所述预定值(Z)选择成使得在所述发射电极(SE)上发射的第一交变电场(WS)不耦合到所述接收电极(EE)中。

10.根据权利要求5所述的检测装置，其中，所述发射电极(SE)、所述补偿电极(KE)和所述接收电极(EE)能够布置在所述手持电气设备(40)的表面上。

11.根据权利要求5所述的检测装置，其中，所述发射电极(SE)和所述补偿电极(KE)与信号发生器(10)相耦合，其中所述发射电极(SE)和所述补偿电极(KE)通过第一移相器彼此耦合，所述第一移相器为可调的，和/或其中所述信号发生器(10)与所述补偿电极(KE)通过第二移相器耦合，所述第二移相器为可调的。

12.根据权利要求7所述的检测装置，其中，所述评价电子装置(20)包括控制装置，所述控制装置构造成使得利用大小高于所述第一电流(I₁)的预定总电流(I_G)，能够启动所述手持电气设备的接通模式和/或工作模式。

13.根据权利要求5所述的检测装置，其中，能够通过改变所述第一交变电压(U₁)与所述第二交变电压(U₂)之间的相位来调节所述接收电极(EE)上的第一电流(I₁)。

14.一种手持设备，所述手持设备是计算机鼠标、遥控装置、移动电话或游戏控制台的输入装置，所述手持设备具有至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的电极系统和/或至少一个根据权利要求5至13中任一项所述的检测装置。

15.根据权利要求14所述的手持设备，其中，所述发射电极(SE)、所述接收电极(EE)和所述补偿电极(KE)布置在所述手持设备的表面上或恰好布置在所述手持设备的表面下方。

16.根据权利要求14或15所述的手持设备，其中，

-所述接收电极(EE)布置在所述手持设备的第一侧壁(41)上；并且

-所述接收电极(EE)和所述补偿电极(KE)布置在与所述第一侧壁(41)相对的第二侧壁(42)上。

17.利用检测装置检测手持设备被手握住的方法，所述检测装置包括至少一个发射电极(SE)、一个接收电极(EE)和一个补偿电极(KE)，其中所述发射电极(SE)与所述补偿电极(KE)电耦合，并且其中所述补偿电极(KE)与所述接收电极(EE)电容耦合，其中

-所述发射电极(SE)被供给第一交变电压(U₁)，使得在所述发射电极(SE)上发射第一交变电场(WS)，并且其中第一交变电压(U₁)通过电耦合至少部分地耦合到所述补偿电极(KE)中；

-所述补偿电极(KE)被供给第二交变电压(U₂)，使得在所述补偿电极(KE)上发射第二交变电场(WK)并且所述第二交变电场(WK)耦合到所述接收电极(EE)中，由此，耦合到所述接收电极(EE)中的所述第二交变电场(WK)在所述接收电极(EE)中生成第一电流(I₁)；并且

-在所述接收电极(EE)中评价总电流(I_G)，其中，由所述第一电流(I₁)和第二电流(I₂)产生总电流(I_G)，如果手(H)握住所述手持设备，则通过所述第一交变电场(WS)到所述接收电极(EE)中的电容耦合生成第二电流(I₂)，所述总电流(I_G)表示所述手持设备正被手握住。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一交变电压(U₁)和所述第二交变电压(U₂)具有相同的信号形式并且相对于彼此移相。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，

-如果所述总电流(I_G)超过预定的阈值，则引发所述手持设备的接通模式和/或工作模式；和/或

-如果所述总电流(I_G)降到预定的阈值以下，则引发所述手持设备的睡眠模式。

20.一种电路装置，用于生成表示至少一个电容传感器元件的观测区域的介电特性的输出信号(DS)，其中所述至少一个电容传感器元件包括至少一个发射电极(SE)、至少一个补偿电极(KE)和至少一个接收电极(EE)，并且其中所述电路装置包括：

-信号发生器装置(SG)，其用于利用第一交变电信号(S1)向所述发射电极(SE)充电并且利用第二交变电信号(S2)向所述补偿电极(KE)充电，其中所述第二交变电信号(S2)不同于所述第一交变电信号(S1)，

-与所述接收电极(EE)耦合的信号处理装置(SA)，其用于处理在所述接收电极(EE)处测量的电极电信号(S3)并用于提供处理过的信号(S5)；以及

-评价器(A)，所述处理过的信号(S5)能够被送至所述评价器(A)，所述评价器(A)用于评价所述处理过的信号(S5)并用于根据所述评价生成所述输出信号(DS)。

21.根据权利要求20所述的电路装置，其中，所述信号处理装置(SA)包括：

-放大装置(V)，其用于提供对应于在所述接收电极(EE)处测量的电极电信号(S3)的电信号(S4)，以及

-数字化装置，所述放大装置的所述电信号(S4)被送至所述数字化装置，所述数字化装置用于使所述电信号(S4)数字化并用于提供处理过的数字化信号。

22.根据权利要求21所述的电路装置，其中，所述放大装置(V)与第一整流器相耦合。

23.根据权利要求22所述的电路装置，其中，所述放大装置(V)与第二整流器相耦合。

24.根据权利要求23所述的电路装置，其中，所述第一整流器的输出和所述第二整流器的输出各自与滤波器相耦合，以平整在相应的整流器施加的信号。

25.根据权利要求24所述的电路装置，其中，所述数字化装置包括两个模数转换器，并且其中所述滤波器的输出各自与所述两个模数转换器中的一个相耦合。

26.根据权利要求24所述的电路装置，其中，所述数字化装置包括多路复用器，以将在所述滤波器的输出处施加的信号传送至模数转换器，其中，在所述滤波器的输出处施加的信号在被传送至所述模数转换器之前分别被样本保持电路扫描。

27.根据权利要求24所述的电路装置，其中，设置有减法器，解调并平整后的所述滤波器的输出信号被传送至所述减法器，并且其中所述减法器的微分信号被传送至所述数字化装置。

28.根据权利要求23所述的电路装置，其中，所述第一整流器和所述第二整流器被形成为电子可控开关，所述电子可控开关各自与所述第一交变电信号(S1)的侧部同步地打开和/或闭合。

29.根据权利要求21所述的电路装置，其中，所述数字化装置与所述第一交变电信号(S1)同步地工作，使得被传导至所述数字化装置的电信号(S4)在每个周期被扫描两次，其中所述扫描的相位被选择成使得在所述扫描的第一半周期和第二半周期内，每个被传导的电信号(S4)的峰值被扫描并数字化。

30.根据权利要求20所述的电路装置，其中，所述信号发生器装置(SG)包括来自下组中的一个：

-信号发生器和逆变器(INV)，所述信号发生器生成所述第一交变电信号(S1)，所述逆变器(INV)用于从所述第一交变电信号(S1)生成所述第二交变电信号(S2)，其中衰减器位于所述逆变器(INV)的下游，以衰减所述第二交变电信号(S2)，

-生成所述第一交变电信号(S1)的第一信号发生器(G1)和生成所述第二交变电信号(S2)的第二信号发生器(G2)，其中所述第一交变电信号(S1)的频率对应于所述第二交变电信号(S2)的频率，以及

-信号发生器(G1)和移相器所述信号发生器(G1)生成所述第一交变电信号(S1)，所述移相器用于从所述第一交变电信号(S1)生成所述第二交变电信号(S2)。

31.一种电路装置，用于生成表示至少一个电容传感器元件的观测区域的介电特性的输出信号(DS)，其中所述至少一个电容传感器元件包括至少一个发射电极(SE)、至少一个补偿电极(KE)和至少一个接收电极(EE)，并且其中所述电路装置包括：

-信号发生器装置(SG)，其用于利用第一交变电信号(S1)向所述发射电极(SE)充电并且利用第二交变电信号(S2)向所述补偿电极(KE)充电，其中所述第二交变电信号(S2)不同于所述第一交变电信号(S1)，

-逆变器(INV)，其用于使所述第二交变电信号(S2)逆变，

-衰减器，其用于使所述第二交变电信号(S2)衰减，

-与所述接收电极(EE)耦合的信号处理装置(SA)，其用于处理在所述接收电极(EE)处测量的电极电信号(S3)并用于提供处理过的信号(S5)；以及

-评价器(A)，所述处理过的信号(S5)能够被送至所述评价器(A)，所述评价器(A)用于评价所述处理过的信号(S5)并用于根据所述评价生成所述输出信号(DS)。