JP2014532241A - センサシステムの感度を適応させるための方法 - Google Patents

Abstract

センサ信号を提供する、センサシステム、特に、容量センサシステムの感度に適応させるための方法であって、センサ信号が、第１の切替閾値基準を満たす場合、第１の下限が、適応され、センサ信号が、第２の切替閾値基準を満たす場合、第１の上限が、適応され、切替閾値が、第１の上限からの所定の第１の距離および／または第１の下限からの所定の第２の距離を有するように、少なくとも１つの切替閾値が、適応される、方法が、提供される。

Description

本発明は、それぞれ、センサシステム、特に、容量センサシステムの感度を適応させ、知覚能を調節するための方法に関する。

電気交流場の発生および測定によって、センサゾーンに向かう物体の接近が、容量センサシステムにおいて測定される。測定信号から導出されるのは、電気デバイス、特に、電気携帯デバイスの機能、例えば、切替機能であってもよい。これは、センサ信号が、ある機能をアクティブ化させるために、それぞれ、容量センサシステムのセンサ電極に向かって接近の間およびセンサ電極に接触時、所定の切替閾値を超えることを含意する。

先行技術において知られているのは、それぞれが、事前に決定された固定の所定切替閾値を使用して機能する、それぞれ、センサシステムおよび容量センサシステムである。しかしながら、固定切替閾値の提供は、例えば、生産プロセスの変動が、それぞれ、異なる接近量および異なる接触強度に伴って、各センサ内の切替閾値が超えられるという結果をもたらすため、各容量センサが、それぞれ、異なる知覚能および感度を有するという不利点を有する。

さらに、また、容量センサが提供される、電気携帯デバイスの周囲条件も、容量センサシステムの感度が、変化する周囲条件に依存するという結果をもたらし得る。例えば、手による電気携帯デバイスの把持は、電気携帯デバイスのアクティブ化のために提供される切替閾値が超えられるという結果をもたらし得る一方、手袋を着用している手による携帯デバイスの把持の間、個別の切替閾値が超えられないという結果をもたらし得る。これは、携帯デバイスが、手袋を着用していない手による把持の間、手袋を着用している手による携帯デバイスの把持と比較して、異なるように反応するため、電気携帯デバイスの取扱に関して、負の影響を有する。

したがって、常時、それぞれ、外部の影響および周囲条件から独立して、それぞれ、実質的に不変の知覚能および感度を有する、容量センサシステムを提供することが望ましい。

本問題を解決するために、初期化段階の間、例えば、初期化段階の間に存在する周囲条件に対して切替閾値を調節するための携帯デバイス上での切替の間、容量センサシステムの切替閾値を調節することが、先行技術において知られている。しかしながら、この場合、切替閾値が、１回のみ、すなわち、携帯デバイス上での切替の間に設定されることは、不利である。明らかに、これは、切替閾値が、いくつかの初期化段階後に、異なり得るという利点を有する。しかしながら、一方、本方法は、初期化段階の間に設定された切替閾値が、前述の問題のみ、部分的に回避されるように、デバイスの動作全体の間、不変のままであるという有意な不利点を有する。

したがって、本発明の課題は、それぞれ、センサシステムおよびセンサシステムが提供される携帯デバイスが、常時、センサシステムの周囲条件から独立して、ユーザにとって、同じように高感度かつ高感知能であるように感じられることを目的として、それぞれ、前述の不利点を少なくとも部分的に回避する、センサシステム、特に、容量センサシステムの感度および知覚能を適応させるための方法を提供することである。

本発明によると、本課題は、独立請求項による、センサシステム、特に、容量センサシステムの感度を適応させるための方法によって成し遂げられる。本発明の有利な実施形態および進歩は、従属請求項に与えられる。さらに、本解決策を構成する要素は、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法を実装する、センサシステム、特に、容量センサシステムである。また、前述の課題に対する解決策として提供されるのは、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法を実施するように設計される、少なくとも１つの容量センサシステムを備える、電気デバイス、特に、電気携帯デバイスである。
それによると、センサ信号を提供する、センサシステム、特に、容量センサシステムの感度に適応させるための方法であって、
センサ信号が、第１の切替閾値基準を満たす場合、第１の下限が、適応され、
センサ信号が、第２の切替閾値基準を満たす場合、第１の上限が、適応され、

切替閾値が、第１の上限からの所定の第１の距離および／または第１の下限からの所定の第２の距離を有するように、少なくとも１つの切替閾値が、適応される、
方法が、提供される。

有利には、第１の切替閾値基準は、センサ信号が切替閾値を下回ると、満たされ、第２の切替閾値基準は、センサ信号が切替閾値を上回ると、満たされる。

切替閾値は、切替閾値が、絶対値において、第１の上限より小さく、絶対値において、第１の下限より大きくあるように適応されてもよい。
第１の下限の適応の間、センサ信号が第１の下限を上回るか下回るかが、チェックされ、
センサ信号が第１の下限を下回る場合、第１の下限の値は、減少され、

センサ信号が第１の下限を上回る場合、第１の下限の値は、増加される、
とき、有利である。

第１の下限の適応の間、加えて、センサ信号が第２の下限を下回るかどうか、チェックされてもよく、センサ信号が、加えて、第２の下限を下回ると、第１の下限の値は、減少または増加される。
さらに、
第１の補正値が、判定され、
センサ信号が第１の下限を下回る場合、第１の補正値は、第１の下限から減算され、

センサ信号が第１の下限を上回る場合、第１の補正値は、第１の下限に加算される、
とき、有利であり得る。
第１の上限の適応の間、センサ信号が第１の上限を上回るか下回るかが、チェックされ、
センサ信号が第１の上限を下回る場合、第１の上限の値は、減少され、

センサ信号が第１の上限を上回る場合、第１の上限の値は、増加される、
とき、有利であることが証明されている。

第１の上限の適応の間、加えて、センサ信号が第２の上限を上回るかどうか、チェックされてもよく、センサ信号が、加えて、第２の上限を上回ると、第１の上限の値は、減少または増加される。
所定の第２の補正値が、判定され、
センサ信号が第１の上限を下回る場合、第２の補正値は、第１の上限から減算され、

センサ信号が第１の上限を上回る場合、第２の補正値は、第１の上限に加算される、
とき、有利である。
第１の補正値および／または第２の補正値は、少なくとも、
センサ信号と第１の上限との間の差異と、
センサ信号と第１の下限との間の差異と、
センサ信号と第１の上限との間の加重された差異と、
センサ信号と第１の下限との間の加重された差異と、
定数値と、
のうちの１つを備えてもよい。

第１の上限および／または第１の下限の適応後ならびに切替閾値の適応前に、第１の上限と第１の下限との間の差異または第２の上限と第２の下限との間の差異が、絶対値において、所定の最小値より大きいか小さいかが、チェックされてもよく、差異が、絶対値において、所定の最小値より小さい場合、閾値適応が、実施される。

閾値適応の間、第１の上限は、第１の下限と差異の絶対値の和の値に設定されてもよい。

センサ信号のチェックに先立って、開始条件が、チェックされてもよく、本方法は、開始条件が満たされない場合、中止されてもよい。

開始条件のチェックに先立って、開始条件が、適応されてもよく、開始条件のチェック後、開始条件は、初期値に設定される。

センサ信号のチェックに先立って、第１の上限および第１の下限はそれぞれ、所定の初期基準が満たされる場合、所定の初期値に設定されてもよい。
切替閾値は、以下のルール
切替閾値＝第１の下限＋（第１の上限−第１の下限）＊感度パラメータ

に従って適応され、感度パラメータは、好ましくは、０〜１の範囲内であるとき、有利である。

第１の下限および／または第１の上限の適応に先立って、その都度、所定の適応基準が、判定されてもよく、個別の適応基準が満たされると、第１の閾値のみ、適応される。
適応基準は、少なくとも、
センサ信号からの所定の数の連続測定点が、実質的に不変の測定値を有することと、

好ましくは、センサ信号の上昇変動後、所定の時間周期が経過していることと、
のうちの１つを備えてもよい。

第１の切替閾値基準および第２の切替閾値基準は、センサ信号が上限を下回ると、満たされてもよい。

センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法は、特に、容量センサシステムに好適である。しかしながら、本発明による方法はまた、容量ベースで動作しない、他のセンサシステムのために使用されてもよい。

さらに、本発明によって提供されるのは、少なくとも、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法を実施するように適応される、１つの容量センサシステムを有する、電気デバイス、特に、電気携帯デバイスである。

それぞれ、電気デバイスおよび電気携帯デバイスは、スマートフォン、モバイル無線デバイス、コンピュータマウス、デバイス遠隔制御、デジタルカメラ、ゲームコントローラ、モバイルミニコンピュータ、タブレットＰＣ、口述録音デバイス、メディアプレーヤ、および同等物であってもよい。

本発明の詳細および特性ならびに本発明の具体的実施形態は、図面と併せて、以下の説明からもたらされる。
図１は、センサ信号の時間的経過ならびに切替閾値の動的適応のための実質的値を示す。 図２ａ−２ｃは、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法を実装する、容量センサシステムの３つの実施例を示す。 図３は、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法の流れ図を示す。 図４は、本発明による方法を使用するための異なる測定面積を示す。

それぞれ、センサシステムの知覚能および感度の調節とは、それぞれ、センサシステムの受信された信号の検出に対して、超えられる必要がある、少なくとも１つの切替閾値を適応および変更することを意味する。正常検出では、例えば、電気携帯デバイスの１つ（または、いくつかの）システム機能が、実施されてもよい。それぞれ、調節および適応によって、特に、それぞれ、少なくとも１つの切替閾値の動的設定および適応によって、それぞれ、センサシステムの知覚能および感度を実質的にセンサシステムの周囲特性から独立させる。これは、ユーザが、常時、それぞれ、携帯デバイスおよびセンサシステムが、それぞれ、実質的に同じように高感度かつ高感知能であると感じるという利点を有する。

以下に提案されるのは、それぞれ、センサシステム、特に、容量センサシステムの電流センサ信号ならびに異なるさらなる制約に応じて、切替閾値の事実上連続的かつ動的適応を可能にする方法である。切替閾値の連続的かつ動的適応によって、特に、ユーザの挙動に由来する、短期的かつ高速に変化する結果に反応し得る。本発明による方法は、それぞれ、デバイスおよび容量センサシステムの、それぞれ、感度および知覚能に及ぼす異なる影響を補償することができる。
例えば、そのような影響として、以下が挙げられる。
電気携帯デバイスの手による把持のサイズ（子供の手、大人の手）、
電気携帯デバイスを被覆する、保護カバーの使用、および／または

手による携帯デバイスを把持時の手袋の使用。

図１は、切替閾値の時間的経過ならびに切替閾値の適応に関連する値を示す。

センサシステムによって提供される、受信され、既にサンプリングされたセンサ信号ＳＳから、センサシステムの感度の適応のために要求される全ての値が、導出される。これは、特別な措置、特に、ハードウェアに関連する措置が、センサシステムの感度の適応を実施することが可能であるために要求されないという利点を有する。したがって、本発明による方法は、センサシステムのハードウェアに関する適応が本明細書では要求されることなく、異なる容量センサシステムならびに容量ベースで動作しないセンサシステムのためにも使用されてもよい。
本発明による、センサシステムの感度の適応のために要求される、受信およびサンプリングされたセンサ信号ＳＳから導出される値は、以下である。

第１の上限ＴＨ２：第１の上限ＴＨ２は、センサ信号ＳＳの低域通過フィルタ処理された表現である。第１の上限ＴＨ２は、以下により詳細に説明されるように、好ましくは、センサ信号ＳＳが切替閾値ＴＨ１を上回ると、適応される。

第１の下限ＴＨ３：第１の下限ＴＨ３は、センサ信号ＳＳの低域通過フィルタ処理された表現である。第１の下限ＴＨ３は、同様に、以下により詳細に説明されるように、好ましくは、センサ信号ＳＳがＴＨ１切替閾値を下回ると、適応される。

少なくとも１つの切替閾値ＴＨ１：切替閾値ＴＨ１は、例えば、センサシステムの閾値の切替を表し得る。端部における閾値の切替は、それぞれ、センサシステムの知覚能および感度を決定する。本発明によると、切替閾値ＴＨ１および閾値の切替はそれぞれ、それぞれ、調節可能および適応可能であって、好ましくは、常時、第１の下限ＴＨ３と第１の上限ＴＨ２との間にある。

本発明による方法は、以下では、それぞれ、調節および適応される切替閾値ＴＨ１の一例として、説明される。しかしながら、本発明によると、また、いくつかの異なる切替閾値が、それぞれ、調節および適応されてもよい。また、例えば、図４ｂに関して説明されるように、１つの第１の下限および１つの第１の上限のみの代わりに、それぞれ、さらなる下限および上限を提供することも実行可能である。

本発明によると、第１の上限ＴＨ２は、一般に達成される最大レベルの受信されたセンサ信号ＳＳを表す一方、第１の下限ＴＨ３は、一般に達成される最小レベルのセンサ信号ＳＳを表す。このように、第１の下限ＴＨ３および第１の上限ＴＨ２によって、センサ信号ＳＳの動的範囲が、説明される。それぞれ、閾値の切替および切替閾値ＴＨ１は、切替閾値ＴＨ１が、常時、第１の下限ＴＨ３と第１の上限ＴＨ２との間にあるように、好ましくは、常時、本動的範囲の固定された割合を構成する。前述の割合はまた、動的範囲に応じて、選定されてもよい。
切替閾値ＴＨ１の適応は、以下の実施例を使用して図示される。

ケース１：ユーザが、手袋および保護カバーを伴わずに、電気携帯デバイスを動作させる。この場合、手による携帯デバイスの把持の間、非常に高ストロークのセンサ信号ＳＳを占めるはずである。切替閾値ＴＨ１は、所望の感度に従って設定される。

ケース２：ユーザは、保護カバーで電気携帯デバイスを覆っている。電気携帯デバイスの手による把持は、センサデバイスのセンサ電極にそれほど近接して到達しないため（保護カバーのため）、センサ信号ＳＳの最大達成可能信号ストロークは、ケース１ほど高くない。したがって、それぞれ、閾値の切替および切替閾値ＴＨ１は、ユーザが、それぞれ、電気携帯デバイスおよびセンサデバイスが、それぞれ、不変様式で高感度かつ感知能であると感じるように、ケース２と比較して、減少される必要がある。
前述で図示された２つのケースによって、図１に示される値の時間的経過が、より詳細に説明される。

図２に示される時間的経過では、いくつかの時間周期は、さらなる明確性の理由から、示されない。

時間ｔ＝１２まで、容量センサデバイスを備える、携帯デバイスは、高信号レベルのセンサ信号ＳＳをもたらす、手袋を着用していない手によって把持されている。受信されたセンサ信号ＳＳが切替閾値ＴＨ１を上回るため、第１の上限ＴＨ２が、適応される。第１の上限ＴＨ２は、既に、センサ信号ＳＳの信号レベルとほぼ同じであるため、第１の閾値ＴＨ２は、ほぼ、全く適応されない。

時間ｔ＝１１とｔ＝９の時点間では、例えば、携帯デバイスが、保護カバーが提供されているため、またはユーザが、手袋で携帯デバイスを把持しているため、あまり強力な把持が、検出されない。受信されたセンサ信号のレベルは、実際は、時間ｔ＝１２の時点前より低いが、依然として、ＴＨ１切替閾値を上回る。第１の上限ＴＨ２は、ここで、センサ信号ＳＳの信号レベルの新しい最大値に適応される。第１の上限ＴＨ２の適応は、順に、また、切替閾値ＴＨ１も、それぞれ、適応され、減少される結果をもたらす。短時間後、第１の上限ＴＨ２および切替閾値ＴＨ１は、適応される。切替閾値ＴＨ１が、降下されたため、容量センサシステムは、時間ｔ＝１２の時点前より高感度である。そのような携帯デバイスの把持は、また、携帯デバイスに保護カバーが提供されているとき、または携帯デバイスが、手袋を使用して把持されているときも、同一の感度で検出され得る。

時間ｔ＝８とｔ＝４の時間点の間では、受信されたセンサ信号ＳＳがＴＨ１切替閾値を下回る。これは、ユーザが、携帯デバイスを非常に軽くのみ把持している場合であり得る。センサ信号ＳＳがＴＨ１切替閾値を下回るため、第１の下限ＴＨ３が、ゆっくり、センサ信号ＳＳの信号レベルに向かって適応される。

時間ｔ＝３とｔ＝２の時間点の間では、携帯デバイスは、手から除去され、例えば、木製の板上に置かれている。この場合、センサ信号ＳＳは、第１の下限ＴＨ３を下回り、より低い第１の閾値ＴＨ３の適応が、その減少をもたらし、第１の下限ＴＨ３が、センサ信号ＳＳの信号レベルの新しい最小値に適応される。

時間ｔ＝２の時点以降では、電気携帯デバイスは、再び、手袋を着用していない手によって強力に把持されており、センサ信号ＳＳの信号レベルが、最初は、第１の上限ＴＨ２を上回る結果をもたらす。これは、第１の上限ＴＨ２が、新しいセンサ信号ＳＳの信号レベルに適応される、すなわち、増加される結果をもたらす。それぞれ、新しくかつ増加される第１の上限ＴＨ２のため、また、切替閾値ＴＨ１も増加し、それぞれ、低感度かつ低感知能センサシステムをもたらし、本発明によると、知覚能に関する差異は、ユーザによって感じられ得ない。

それぞれ、切替閾値ＴＨ１の最適設定および適応を可能にするために、それぞれ、第１の上限ＴＨ２および第１の下限ＴＨ３の立ち上がり時間ならびに立ち下がり時間を個々に調節することが有利である。したがって、第１の上限および第１の下限は、その特性に関して異なる。
第１の下限の適応ＴＨ３は、好ましくは、以下のように実施される。

下限ＴＨ３は、好ましくは、電気携帯デバイスが手によって把持されていないときのセンサ信号ＳＳを表す。非把持携帯デバイス内のセンサ信号ＳＳの信号レベルは、ほとんど変化しないため、第１の下限ＴＨ３を第１の上限ＴＨ２よりゆっくりと適応させることが有利である。第１の下限ＴＨ３の立ち上がりは、ほとんどの場合、ヒトの影響の結果であるため、例えば、デバイスが、それぞれ、手の中およびその上に非常に緩く置かれているためであるが、しかしながら、ヒトの影響が所望されないため、第１の下限ＴＨ３のみ、非常にゆっくりと立ち上がり、非常にゆっくりとのみ、センサ信号ＳＳの信号レベルの最小値に適応されるであろう。逆に言えば、第１の下限ＴＨ３の望ましくない立ち上がりが生じた場合、第１の下限ＴＨ３が、再び、迅速に初期値に立ち下がるため、第１の下限ＴＨ３が、増加時より高速に減少するとき、有利である。
以下のアプローチは、それぞれ、第１の上限ＴＨ２の設定および適応のために有利である。

第１の上限ＴＨ２は、好ましくは、電気携帯デバイスが手によって把持されるとき、達成される最大レベルのセンサ信号ＳＳを形成する。本最大レベルは、センサ信号ＳＳの周囲条件（携帯デバイスの保護カバーの有無、携帯デバイス把持時の手袋の有無、手のサイズ、携帯デバイスが把持される強度）に応じて、異なるため、第１の上限ＴＨ２が、センサ信号ＳＳの現在の達成可能最大レベルに効率的に適応されるとき、有利である。再び、この場合、第１の上限ＴＨ２の立ち上がりが、その立ち下がりより高速であるとき、有利である。第１の上限ＴＨ２の立ち下がりは、したがって、手の中に緩く置かれている電気デバイスの影響を低減させるようによりゆっくりとなるであろう。「手の中に緩く置かれている状態」は、携帯デバイスのユーザが、意識的に、それぞれ、センサシステムの特性を変更および影響を及ぼそうとする状態と同等であると見なされ得る。

第１の上限ＴＨ２および第１の下限ＴＨ３の適応の有利な変形例が、前述に提案された。当然ながら、また、他の変形例も、適応のために使用されてもよい。特に、また、第１の上限ＴＨ２および第１の下限ＴＨ３の立ち上がり時間および立ち下がり時間が、同じとなるように選定されることも実行可能である。

センサシステムのハードウェアに関連する適応は、本発明によると、要求されないため、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法は、異なるセンサシステム、特に、異なる容量センサシステムと組み合わせられてもよい。

図２ａから２ｃは、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法が、それぞれ、使用および実装され得る、容量センサシステムの３つの可能性として考えられる変形例を示す。

図２ａに示される容量センサシステムは、３つの電極ＥＬ１、ＥＬ２、およびＥＬ３を備え、２つの電極ＥＬ２およびＥＬ３は、相互に密接に隣接して配列される。電極ＥＬ２およびＥＬ３は、したがって、ある基本結合を有する。電極ＥＬ１は、電極ＥＬ１と電極ＥＬ２、ＥＬ３との間の基本結合が、無視できるほど小さいように、ＥＬ２およびＥＬ３から離間して配列される。電極ＥＬ１は、第１の信号発生器Ｇ１によって提供される、第１の発生器信号によって負荷がかけられる。電極ＥＬ２は、第２の信号発生器Ｇ２によって提供される、第２の発生器信号によって負荷がかけられる。

携帯デバイスの把持が、図２ａに示されるセンサシステムによって検出されることを前提とすると、第２の発生器信号は、好ましくは、第１の発生器信号に対して等位相を有する。手の接近が検出される場合、第２の発生器信号は、好ましくは、第１の発生器信号に対して、特に、反対の位相に、位相がシフトされる。

図２ｂは、２つのセンサ電極ＥＬ１およびＥＬ２を備える、容量センサシステムを示す。使用されるセンサ方法に応じて、電極は、並列に密接して配列される、または相互から離れて離間されてもよい。第１の電極ＥＬ１は、伝送電極として動作され、本電極は、第１の電極ＥＬ１に発生器信号によって負荷をかけるために、信号発生器と結合される。電極ＥＬ２は、受信電極として動作され、そこに、伝送電極ＥＬ１から放出される電気交流場を結合する。

図２ｃは、１つのみのセンサ電極ＥＬ１を備える、容量センサを示す。本センサシステムはまた、「負荷センサシステム」とも呼ばれ、センサ電極ＥＬ１における容量負荷を検出するように適応される。

センサ電極ＥＬ１は、ここでは、同時に、伝送電極であって、受信電極でもある。

図２ａから２ｃに示される全３つのセンサシステムでは、電気信号は、受信電極でタップされ、増幅デバイスＥ１にフィードされる。増幅デバイスＥ１によって提供される信号は、アナログ／デジタルコンバータＡ／Ｄによって、それぞれ、サンプリングおよびデジタル化される。それぞれ、サンプリングおよびデジタル化された信号は、閾値計算にフィードされ、適用可能である場合、信号評価にもフィードされる。閾値計算は、図３に関してより詳細に以下に説明されるように、本発明による方法に続いて実施される。

図２ａから３ｃに示される容量センサシステムでは、閾値計算は、アナログ／デジタル変換後に実施される。当然ながら、閾値計算はまた、アナログ様式で実現されてもよい。

図３は、それぞれ、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法のブロック図および流れ図を示す。

本方法ステップは、各測定に続いて実施され、約５〜２０Ｈｚの繰り返し率で実施される。しかしながら、具体的実施形態では、本発明の方法ステップはまた、例えば、電気携帯デバイスの電流消費が、低減され得るように、所定の数の実測定後に実施されてもよい。

本方法の開始時、開始条件が、２つの第１のステップＳ１０およびＳ２０によってチェックされ、開始条件が、第１のステップＳ１０において適応され、第２のステップＳ２０において評価される。実施例として、開始条件は、本方法の連続ステップＳ３０−Ｓ１１０が実施される順序で到達される必要がある、カウンタ値を備えてもよい。カウンタ値が使用されるとき、カウンタは、ステップＳ１０において、本方法の開始後、インクリメントされ、ステップＳ２０において、カウンタ値は、所定の最終値に到達したかどうかチェックされる。

カウンタ値が、所定の最終値に到達していないとき、本方法は、終了する。本方法は、次いで、次の測定後、再び、開始される。インクリメントされたカウンタ値は、再び、本発明による方法の次の開始時に利用可能であるように、メモリデバイス内に記憶される。

カウンタ値が、所定の最終値に到達すると、本方法は、カウンタをその初期値にリセットすることによって、ステップＳ３０から継続する。方法ステップＳ１０およびＳ２０の提供は、それぞれ、本方法を実行するマイクロコントローラの平均活動時間が、好ましくは、短くなるように、各測定値検出後および各測定後、方法全体を通して実行されないという利点を有する。マイクロコントローラの活動周期が長く続くと、不必要に、電流消費を増加させるため、これは、特に、バッテリおよび蓄電池駆動式デバイスでは、非常に重要である。例えば、アクティブ状態におけるＭＳＰ４３０マイクロコントローラは、約３ｍＡを消費する一方、接近検出のために提供される、容量センサシステムは、好ましくは、より低いμＡ範囲内の平均電流消費を有するはずである。電流消費が、非重要事項にすぎないということであれば、本方法はまた、ステップＳ１０、Ｓ２０、およびＳ３０を伴わずに実施されてもよい。

以下のステップＳ４０では、本方法の現在の実行が、システム開始後の最初の実行であるかどうか評価される。これが該当する場合、本方法は、方法ステップＳ５０から継続し、上限ＴＨ２および下限ＴＨ３がそれぞれ、所定の初期値に設定される。切替閾値ＴＨ１は、ステップＳ１１０において設定され、ステップＳ５０において、加えて、初期化される必要はない。

それぞれ、下限および上限の初期化に続いて、または本方法の現在の実行が、本方法の最初の実行ではないとき、本方法は、ステップＳ６０から継続される。次に、Ｓ６０では、それぞれ、センサ信号および測定信号が切替閾値を下回るか上回るかが、チェックされる。測定信号が切替閾値を下回ると、本方法は、ステップＳ７０から継続される。そうでなければ、本方法は、ステップ８０から継続される。

ステップＳ７０では、下限ＴＨ３が、適応され、ステップＳ８０では、上限ＴＨ２が、適応される。測定信号が切替閾値を下回るか上回るかの区別Ｓ６０は、実質的に、これが、個別の影響（例えば、容量周囲条件の結果）によって正当化されるときのみ、センサシステムの感度の変動が、その都度、実施されるという事実をもたらす。

図１に関して説明されるように、例えば、測定信号が切替閾値を上回ると、上限のみが、適応される。また、図１に関して説明されるように、上限ＴＨ２は、信号レベルの現在の最大値を表し、下限ＴＨ３は、信号レベルの現在の最小値を表すであろう。したがって、測定信号のレベルが、測定信号の達成可能な最大値に近い、すなわち、切替閾値ＴＨ１を上回る場合のみ、上限ＴＨ３を適応させることが有利である。したがって、逆に言えば、測定信号のレベルが、達成可能最小値に近い、すなわち、切替閾値ＴＨ１を下回るときのみ、下限ＴＨ３を適応させることが合理的である。

前述のように、ステップＳ６０では、切替閾値ＴＨ１は、決定基準として使用された。しかしながら、また、切替閾値ＴＨ１の代わりに、別の決定基準を使用することも実行可能である。ステップＳ７０では、いくつかのサブステップＳ７１、Ｓ７２、およびＳ７３が、本方法がステップＳ９０から継続される前に実行される。最初に、ステップＳ７１において、測定信号およびセンサ信号が、それぞれ、下限ＴＨ３を上回るかどうか、チェックされる。これが該当する場合、下限ＴＨ３は、ステップＳ７３において、下限が信号レベルの最小値に近似するように、増加される。代替として、また、測定信号およびセンサ信号が、それぞれ、下限ＴＨ３を下回ると、下限ＴＨ３は、この場合、再び、下限ＴＨ３がセンサ信号の信号レベルの最小値に近似するように、減少される。

サブステップＳ８１、Ｓ８２、およびＳ８３を含む、ステップＳ８０では、ステップＳ６０において、測定信号が切替閾値ＴＨ１を上回ると判定された場合、上限ＴＨ２が、適応される。最初に、ステップＳ８１において、測定信号およびセンサ信号が、それぞれ、上限ＴＨ２を上回るかどうか、チェックされる。これが該当すると、上限ＴＨ２は、上限ＴＨ２がセンサ信号の最大レベルに近似するように、増加される。代替として、センサ信号が上限ＴＨ２を下回ると、上限ＴＨ２は、この場合、また、上限ＴＨ２がセンサ信号の最大レベルに近似するように、減少される。

したがって、ステップＳ７０およびＳ８０によって、上限ＴＨ２および下限ＴＨ３は、それぞれ、センサ信号の最大レベルおよび最小レベルにゆっくりと近似する。図１に関して既に説明されたように、それぞれ、別個に、上限および下限のそれぞれ立ち上がり時間および立ち下がり時間を調節することが有利である。それぞれ、個別の立ち上がり時間および立ち下がり時間を調節することによって、それぞれ、上限および下限が、ある遅延を伴って、それぞれ、センサ信号の最大レベルおよび最小レベルに近似するようにされる。

したがって、個別の遅延は、それぞれ、非常に高速に続いて起こる上限および下限が、切替閾値もまた継続的に変化する結果をもたらし、電気携帯デバイスが、感度に対して、非常に短い間隔において、非常に異なって作用し得る結果をもたらし得るため、有利である。しかしながら、遅延が大きいほど、均一な印象は、センサの感度に対して保証されるという利点を有する。しかし、大き過ぎる遅延は、容量センサシステムのみ、変化する周囲条件に対して非常にゆっくりと反応するという不利点を有する。したがって、遅延は、特に、過渡挙動のための具体的要件に応じて、それぞれ、調節されるべきである。
遅延を適応させるために、以下に述べられる２つの仮定が、提供され得る。

１．一次時間離散低域通過フィルタ：ここでは、測定信号と個別の閾値との間の差異が、判定および加重されてもよい。加重された差異は、次いで、測定信号が個別の閾値を上回ると、個別の閾値に加算されてもよく、または測定信号が個別の閾値を下回ると、個別の閾値から減算されてもよい。

２．時間離散非線形積分器：これにより、定数が、測定信号が個別の閾値を上回ると、個別の閾値に加算されてもよく、または定数が、測定信号が個別の閾値を下回ると、個別の閾値から減算されてもよい。

一次時間離散低域通過フィルタは、一般に、時間定数が小さいほど、より精密となる一方、時間離散非線形積分器は、時間定数が大きいほど、より精密となる。それとは独立して、第２の変形例、すなわち、時間離散非線形積分器は、プログラムコードのサイズならびに処理時間に関して、有利であって、これは、特に、電流消費が配慮される必要があるとき、それぞれ、バッテリおよび蓄電池によって動作されるデバイスにおいて利点である。

それぞれ、検出され得る、干渉影響および干渉信号がある場合、それぞれ、ステップＳ７０およびＳ８０を実行しない、またはその都度、それらを実行しないことが有利であり得る。それによって、干渉影響によって誘発される閾値の適応が、実施されることが回避される。本発明の別の実施形態では、ステップＳ７０からＳ８０が実施される前に、干渉信号からの測定信号の補正が提供されてもよい。

それぞれ、下限が、ステップＳ７０において適応され、上限が、ステップＳ８０において適応された後、本方法は、ステップＳ９０から継続される。ステップＳ９０では、上限ＴＨ２および下限ＴＨ３によって表される測定信号の動的範囲が、所定の最小値を下回るかどうか、チェックされる。例えば、これは、上限と下限との間の差異が、所定の最小値を下回るかどうか、チェックされることで実施されてもよい。

上限および下限によって定義される動的範囲が、所定の最小値を下回ると、ステップＳ１００において、所定の最小値によって定義される最小動的範囲が、復元される。本発明のある実施形態では、これは、上限が、下限＋最小値に対応することで実施されてもよい。このように、常時、所定の最小距離が、下限と上限との間に存在することが保証される。

本手順によって、超えられ得ない、センサシステムの最大感度が、定義される。本測定値がない場合、下限に向かって非常に近づくように切替閾値を低下させることが可能であろう。この場合、切替閾値は、容量センサデバイスを備える電気デバイスが、テーブルの上に置かれているだけであって、手によって把持されないときは、同様に、超えられ得る。切替閾値に準拠される下限と上限との間の最小距離の結果のみもまた、所定のレベルまで下回り得る。センサシステムのあまりに高い感度に基づく、誤アクティブ化は、このように、回避され得る。

最後のステップＳ１１０では、最後に、切替閾値が、適応される。
切替閾値の適応は、以下のルール

切替閾値＝下限＋（上限−下限）＊感度パラメータ
に従って、実施されてもよい。

感度パラメータは、０〜１の値の範囲から選定され、測定信号のより高い信号レベルが、切替閾値を超えるために要求されるため、値が大きいほど、センサシステムを低感度にする。

図３に関して説明される方法に加え、さらなる措置が、それぞれ、提供されてもよく、かつ実装されてもよい。図１に関して説明されるように、上限および下限は、それぞれ、センサ信号の動的範囲の現在達成可能な上極限および現在達成可能な下極限を説明する。それによって、個別の極限値のみ、それぞれ、上限および下限のそれぞれの適応および修正のために使用されるとき、有利である。しかしながら、原理上、現在、最大値または最小値を表しているかどうかに関する、電流信号レベルの評価は、実行不可能である。しかしながら、好適な手法を用いることによって、個別の信号レベルが、極限値である可能性があるかどうか判定され得る。
以下に提案される付加的措置は、容量センサの通常挙動に基づく。一般に、例えば、それぞれ、測定信号およびセンサ信号は、例えば、携帯デバイスの把持の間、変化し、次いで、ある時間周期にわたって、達成可能な極限値においてほぼ一定となる。以下の手法は、本挙動から導出され得る。

１．センサ信号からの所定の数の後続測定点が、実質的に不変測定値を有するときのみ、個別の閾値は、適応される。このことから、携帯デバイスの把持の作用が、終了し、現時点において、一定極限値が存在すると結論付けられ得る。

２．例えば、センサシステムを備える携帯デバイスの把持または解放によって生じる、センサ信号の信号の変化が、検出されると、個別の閾値の適応は、所定の時間周期の間、一時停止される。それによって、かつ有利な様式において、信号変化が生じる遷移周期は、閾値調節から除外される。

前述の付加的措置は両方とも、それぞれ、ステップＳ７０およびステップＳ８０において、付加的クエリステップとして、それぞれ、実現および実装されてもよい。

さらに、それぞれ、ステップＳ２０における、カウンタ値のクエリに加えて、または代替として、前述の付加的措置を実現および実装することが有利であり得る。

図４は、センサシステムの感度を適応させるための本発明による方法の３つの変形例を示す。

図４（ａ）は、切替閾値ＴＨ１、上限ＴＨ２、および下限ＴＨ３を備える、図３に関して説明される方法に対応する。それぞれ、センサ信号および測定信号が、切替閾値ＴＨ１と上限ＴＨ２との間の範囲ＵＡ内にあるとき、上限ＴＨ２が、適応される。それぞれ、センサ信号および測定信号が、切替閾値ＴＨ１と下限ＴＨ３との間の範囲ＬＡ内にあるとき、下限ＴＨ３が、適応される。

図４（ｂ）は、本発明による方法の変形例を示し、第２の上限ＴＨ２．２および第２の下限ＴＨ３．２が、上限ＴＨ２および下限ＴＨ３に加え、提供される。第２の上限ＴＨ２．２は、上限ＴＨ２を下回る。第２の下限ＴＨ３．２は、下限ＴＨ３を上回る。

図４（ｂ）に示される変形例では、それぞれ、測定信号およびセンサ信号が、下限ＴＨ３と第２の下限ＴＨ３．２との間の範囲内にあるとき、下限ＴＨ３のみが、適応される。対応して、また、センサ信号が、上限ＴＨ２と第２の上限ＴＨ２．２との間の範囲内にあるとき、上限ＴＨ２のみが、適応される。当然ながら、下限ＴＨ３ならびに上限ＴＨ２の適応の間はまた、個別の第２の閾値、すなわち、第２の下限ＴＨ３．２および第２の上限ＴＨ２．２は、対応して、適応される必要がある。

下限ＴＨ３と第２の下限ＴＨ３．２との間の距離は、部分的閾値ＴＨ１からの下限ＴＨ３の距離に応じて、選定されてもよい。例えば、それぞれ、閾値ＴＨ３とＴＨ３．２との間およびＴＨ２とＴＨｔ２．２との間の距離は、切替閾値ＴＨ１からの距離が小さい場合よりも、それぞれ、切替閾値ＴＨ１からの個別の閾値ＴＨ３およびＴＨ２の距離が大きい場合、より大きくなるように選定されてもよい。

図４（ｃ）に示されるのは、本発明による方法の具体的変形例であって、下限ＴＨ３のみが、適応され、上限ＴＨ２は、切替閾値ＴＨ１を下回り、それによって、下限ＴＨ３とともにある範囲を構成してもよく、センサ信号が、本範囲内に存在するとき、下限ＴＨ３のみが、適応される。図４（ｃ）に示される方法では、情報は、携帯デバイスが把持されていないときのみ、意味を持つため、図４（ｃ）に示される方法は、特に、生産の際の変動を補償するために使用されてもよい。
本発明による方法は、詳細として、特に、以下の利点を有する。

生産の際の変動、経時変化、または同等物によって生じる、異なる受信された信号強度の補償。これらは、適宜、適応される、閾値によって補償され得る。

ある環境上の影響、例えば、湿度、埃、または温度の補償。再び、切替閾値が、ここでも、達成可能最大信号進行に従って、適応される。

ユーザによるデバイス修正、例えば、電気携帯デバイスに保護カバーが提供されるときの補償。

携帯デバイスの環境のさらなる変化、例えば、ユーザが手袋を着用するときの補償。

異なるサイズの手、例えば、子供または大人の手の補償。

前述の電気携帯デバイス、例えば、スマートフォン、モバイル無線デバイス、コンピュータマウス、デバイス遠隔制御、デジタルカメラ、ゲームコントローラ、モバイルミニコンピュータ、タブレットＰＣ、口述録音デバイス、メディアプレーヤ、および同等物であってもよい。

Claims (19)

1. センサ信号（ＳＳ）を提供する、センサシステム、特に、容量センサシステムの感度に適応させるための方法であって、
   前記センサ信号（ＳＳ）が、第１の切替閾値基準を満たす場合、第１の下限（ＴＨ３）が、適応され（Ｓ７０）、
   前記センサ信号（ＳＳ）が、第２の切替閾値基準を満たす場合、第１の上限（ＴＨ２）が、適応され（Ｓ８０）、
   切替閾値（ＴＨ１）が、前記第１の上限（ＴＨ２）からの所定の第１の距離および／または前記第１の下限（ＴＨ３）からの所定の第２の距離を有するように、少なくとも１つの切替閾値（ＴＨ１）が、適応される（Ｓ１１０）、
   方法。
2. 前記第１の切替閾値基準は、前記センサ信号（ＳＳ）が前記切替閾値（ＴＨ１）を下回ると、満たされ、前記第２の切替閾値基準は、前記センサ信号（ＳＳ）が前記切替閾値（ＴＨ１）を上回ると、満たされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記切替閾値（ＴＨ１）は、前記切替閾値（ＴＨ１）が、その絶対値において、前記第１の上限（ＴＨ２）より小さく、その絶対値において、前記第１の下限（ＴＨ３）より大きくなるように適応される、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の下限（ＴＨ３）の適応（Ｓ７０）の間、前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の下限（ＴＨ３）を上回るか下回るかが、チェックされ（Ｓ７１）、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の下限（ＴＨ３）を下回る場合、前記第１の下限（ＴＨ３）の値は、減少され（Ｓ７３）、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の下限（ＴＨ３）を上回る場合、前記第１の下限（ＴＨ３）の値は、増加される（Ｓ７２）、
   請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第１の下限（ＴＨ３）の適応（Ｓ７０）の間、加えて、前記センサ信号（ＳＳ）が第２の下限（ＴＨ３．２）を下回るかどうか、チェックされ、前記センサ信号（ＳＳ）が、加えて、前記第２の下限（ＴＨ３．２）を下回ると、前記第１の下限（ＴＨ３）の値は、減少または増加される、請求項４に記載の方法。
6. 所定の第１の補正値が、判定され、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の下限（ＴＨ３）を下回る場合、前記第１の補正値は、前記第１の下限（ＴＨ３）から減算され、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の下限（ＴＨ３）を上回る場合、前記第１の補正値は、前記第１の下限（ＴＨ３）に加算される、
   請求項４または５に記載の方法。
7. 前記第１の上限（ＴＨ２）の適応（Ｓ８０）の間、前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の上限（ＴＨ２）を上回るか下回るかが、チェックされ（Ｓ８１）、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の上限（ＴＨ２）を下回る場合、前記第１の上限（ＴＨ２）の値は、減少され（Ｓ８３）、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の上限（ＴＨ２）を上回る場合、前記第１の上限（ＴＨ２）の値は、増加される（Ｓ８２）、
   請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記第１の上限（ＴＨ２）の適応（Ｓ７０）の間、加えて、前記センサ信号（ＳＳ）が第２の上限（ＴＨ２．２）を上回るかどうか、チェックされ、前記センサ信号（ＳＳ）が、加えて、前記第２の上限（ＴＨ２．２）を上回ると、前記第１の上限（ＴＨ３）の値は、減少または増加される、請求項７に記載の方法。
9. 所定の第２の補正値が、判定され、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の上限（ＴＨ２）を下回る場合、前記第２の補正値は、前記第１の上限（ＴＨ２）から減算され、
   前記センサ信号（ＳＳ）が前記第１の上限（ＴＨ２）を上回る場合、前記第２の補正値は、前記第１の上限（ＴＨ２）に加算される、
   請求項７または８に記載の方法。
10. 前記第１の補正値および／または前記第２の補正値は、センサ信号（ＳＳ）と第１の上限（ＴＨ２）との間の差異、センサ信号（ＳＳ）と第１の下限（ＴＨ３）との間の差異、センサ信号（ＳＳ）と第１の上限（ＴＨ２）との間の加重された差異、センサ信号（ＳＳ）と第１の下限（ＴＨ３）との間の加重された差異、および定数値のうちの少なくとも１つを備える、請求項６〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記第１の上限（ＴＨ２）および／または前記第１の下限（ＴＨ３）の適応後ならびに前記切替閾値（ＴＨ１）の適応前に、前記第１の上限（ＴＨ２）と前記第１の下限（ＴＨ３）との間の差異または前記第２の上限（ＴＨ２．２）と前記第２の下限（ＴＨ３．２）との間の差異が、その絶対値において、所定の最小値より大きいか小さいかが、チェックされ（Ｓ９０）、その絶対値における差異が、前記所定の最小値より小さい場合、閾値調節（Ｓ１００）が実施される、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記閾値調節（Ｓ１００）の間、前記第１の上限（ＴＨ２）は、前記第１の下限（ＴＨ３）と前記差異の絶対値の和の値に設定される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記センサ信号（ＳＳ）のチェック（Ｓ６０）の前に、開始条件が、チェックされ（Ｓ２０）、前記開始条件が満たされない場合、前記方法は、中止される、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記開始条件のチェック（Ｓ２０）前に、前記開始条件が、適応され（Ｓ１０）、前記開始条件のチェック（Ｓ２０）後、前記開始条件は、初期値に設定される（Ｓ３０）、請求項１３に記載の方法。
15. 前記センサ信号（ＳＳ）のチェック（Ｓ６０）前に、所定の初期基準が満たされる場合、前記第１の上限（ＴＨ２）および前記第１の下限（ＴＨ３）はそれぞれ、所定の初期値（Ｓ６０）に設定される、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記切替閾値（ＴＨ１）は、以下のルール
    切替閾値＝第１の下限＋（第１の上限−第１の下限）＊感度パラメータ
    によって調節され、前記感度パラメータは、好ましくは、０〜１の範囲内である、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記第１の下限（ＴＨ３）および／または前記第１の上限（ＴＨ３）の適応（Ｓ７０；Ｓ８０）前に、その都度、所定の適応基準が、判定され、個別の適応基準が、満たされると、第１の閾値（ＴＨ２、ＴＨ３）のみ、適応される、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記適応基準は、少なくとも、
    前記センサ信号（ＳＳ）からの所定の数の連続測定点が、実質的に、不変の測定値を有していることと、
    好ましくは、前記センサ信号（ＳＳ）の上昇変化後、所定の時間周期が経過していることと、
    のうちの１つを備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記センサ信号（ＳＳ）が前記上限（ＴＨ２）を下回ると、前記第１の切替閾値基準および前記第２の切替閾値基準は、満たされる、請求項１に記載の方法。

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