JP5932805B2 - 携帯デバイスのタッチ検出のための電極構成、携帯デバイス、および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザのタッチ検出のための携帯デバイスの容量センサデバイスのための電極構成に関する。さらに、本発明は、本発明による電極構成を伴う携帯デバイスに関する。さらに、本発明は、本発明による電極構成によって、ユーザによる、携帯デバイスのタッチを検出するための方法に関する。

手による携帯デバイスへの接近を検出するために、携帯デバイスに配置することが可能である、センサデバイスは、従来技術から周知である。例えば、容量センサのセンサ電極のエリア内の誘電特性の変化によって、センサ電極への手の接近を検出するために、携帯デバイスに、容量センサを配置することが知られている。従来技術から周知のそのような容量センサは、携帯デバイスへの手の接近の検出だけではなく、また、手による携帯デバイスの把持の検出も可能にする。このようにして、手による携帯デバイスの把持が検出されると、携帯デバイスを起動させることが可能である。

しかしながら、携帯デバイスの把持は、毎回、携帯デバイスが、実際に使用されることを意味するわけではないため、不利である。例えば、携帯電話は、多くの場合、直ぐに使用されることなく、手で搬送される。従来技術に従う方法による、携帯電話の把持の検出は、いかなる場合も、携帯電話の起動をもたらすであろう。携帯電話の起動は、とりわけ、エネルギー消費の増加につながるであろう。

タイマを使用して、本不利点を克服することが、知られている。携帯電話または携帯デバイスは、把持の検出後、起動され、タイマが、同時に、始動される。タイマが、携帯電話が使用されずに、所定の値に到達すると、携帯電話は、再びオフにされる。しかしながら、これは、タイマが、ある値に到達し、再び解除される前に、携帯電話が最初に起動されるので、部分的にしか不必要エネルギー消費の不利点を回避しない。

さらに、従来技術から、把持の検出のための容量センサに加え、通常、携帯電話が使用中であることを示す、携帯電話が直立位置にあるかどうかの情報を提供する、位置センサを提供することが知られている。しかしながら、２つの異なるセンサ技術が使用されることは、より高い材料コストをもたらし、不利である。さらに、追加の位置センサは、直立位置に保持される場合でも、携帯電話が、実際に使用されることを保証しない。例えば、携帯電話が手の中に保持され、ディスプレイが手のひらに向いている場合である。

したがって、本発明は、電気携帯デバイスを使用する意図をより確実に検出するための解決策を提供するという課題に基づく。

本発明によると、本目的は、独立請求項により、本発明による電極構成を有する携帯デバイスによる、ユーザのタッチ検出のための携帯デバイスの容量センサデバイスのための電極構成、および、携帯デバイスのタッチの検出方法によって達成される。本発明の有利な実施形態は、それぞれ従属請求項に参照される。

本発明は、ユーザのタッチ検出のための、携帯デバイスの容量センサデバイスのための電極構成を提供し、電極構成は、
−少なくとも１つの伝送電極と、
−少なくとも１つの受信電極と、
−少なくとも１つの第１の電場測定電極と、
を備え、第１の交番電気信号は、少なくとも１つの伝送電極に印加され、第１の交番電場を生じさせることが可能であり、第１の交番電場は、少なくとも１つの伝送電極において放出され、第１の交番電場は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの受信電極および少なくとも１つの第１の電場測定電極に結合することが可能であり、少なくとも１つの受信電極に結合された第１の交番電場は、ユーザの片手による携帯デバイスの把持を示し、少なくとも１つの第１の電場測定電極に結合された第１の交番電場は、ユーザの身体に対する、携帯デバイスの位置を示す。

さらに、電極構成は、１つの第２の電場測定電極を備え得、第１の交番電場は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの第２の電場測定電極に結合することが可能であり、少なくとも１つの第２の電場測定電極に結合された第１の交番電場は、ユーザの身体に対する、携帯デバイスの位置を示す。

少なくとも１つの第１の電場測定電極は、携帯デバイスの正面側に配置されることが可能であり、少なくとも１つの第２の電場測定電極は、携帯デバイスの背面側に配置されることが可能であり、第１の電場測定電極においてタップされた第１の電気変数および第２の電場測定電極においてタップされた第２の電気変数は、ユーザの身体に対する、携帯デバイスの位置を示す。

タップされた第１の電気変数およびタップされた第２の電気変数は、少なくとも１つの第１の電場測定電極および少なくとも１つの第２の電場測定電極と結合されている評価デバイスに供給することが可能であり、評価デバイスは、第１の電気変数および第２の電気変数の差異を計算するように適合され、差異は、ユーザの身体に対する、携帯デバイスの位置を示す。

差異の値は、携帯デバイスの背面側が、携帯デバイスを把持する手のひらに向かって配向される場合、ゼロより小さくなり、差異の値は、携帯デバイスの正面側が、携帯デバイスを把持する手のひらに向かって配向される場合、ゼロより大きくなり得る。

評価デバイスは、第１の電気変数および第２の電気変数の差異の絶対値が第２の閾値を下回る場合、第１の電気変数の絶対値および第２の変数値の絶対値が、第１の閾値を上回るかどうかを確認するようにさらに適合され得る。

さらに、第１の電気変数および第２の電気変数の差異の絶対値が第２の閾値を下回る場合、第２の交番電気信号は、２つの電場測定電極の一方に印加され、第２の交番電場を生じさせることが可能であり、第２の交番電場は、第２の交番電気信号が印加される電場測定電極において放出されることが可能であり、第２の交番電場は、２つの電場測定電極のそれぞれの他方の電場測定電極に結合することが可能である。

電極構成はさらに、少なくとも１つの補償電極を備え得、少なくとも１つの補償電極に対して第３の交番電気信号が印加され、第３の交番電場を生じさせることが可能であり、第３の交番電場は、少なくとも１つの補償電極において放出されることが可能であり、第３の交番電場は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの受信電極に結合することが可能であり、結合された第１の交番電場と一緒に、少なくとも１つの受信電極に結合された第３の交番電場は、ユーザの手による携帯デバイスの把持を示す。

好ましくは、第３の交番電気信号は、第１の交番電気信号に対して、異なる位相を有する。第１の交番電気信号の振幅は、好ましくは、第３の交番電気信号の振幅より大きい。

携帯デバイスを把持する場合、少なくとも１つの伝送電極および少なくとも１つの受信電極は、好ましくは、手によって少なくとも部分的に覆われるように、互に対して相対的に、携帯デバイスに配置されることが可能である。

さらに、携帯デバイス、特に、本発明による電極構成を伴う携帯電話が提供され、
−少なくとも１つの伝送電極は、携帯デバイスの第１の側壁に配置され、
−少なくとも１つの受信電極は、携帯デバイスの第１の側壁と反対の第２の側壁に配置され、
−少なくとも１つの第１の電場測定電極は、携帯デバイスの正面側または背面側に配置される。

少なくとも１つの第１の電場測定電極は、携帯デバイスの正面側または背面側における、携帯デバイスの重心のエリア内に配置されることが可能である。

さらに、ユーザによる携帯デバイスのタッチの検出方法が、提供され、少なくとも、
−第１の交番電気信号を少なくとも１つの伝送電極に印加し、第１の交番電場を生じさせるステップであって、第１の交番電場は、少なくとも１つの伝送電極において放出されることが可能であり、第１の交番電場は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの受信電極および少なくとも１つの第１の電場測定電極に結合することが可能である、ステップと、
−第１の電場測定電極においてタップされた第１の電気信号を評価するステップであって、第１の電気信号は、少なくとも１つの伝送電極と少なくとも１つの第１の電場測定電極との間の容量結合の評価基準である、ステップと、
−受信電極においてタップされた第３の電気信号を評価するステップであって、第３の電気信号は、少なくとも１つの伝送電極と少なくとも１つの受信電極との間の容量結合の評価基準である、ステップと、
を含み、
−第１の電気信号は、ユーザの身体に対する携帯デバイスの位置を示し、
−第３の電気信号は、ユーザの片手による携帯デバイスの把持を示す。

第１の交番電場は、少なくとも１つの第２の電場測定電極に結合することが可能であり、本方法はさらに、
−第２の電場測定電極においてタップされた第２の電気信号を評価するステップと、
−第１の電気信号および第２の電気信号の差異を決定するステップであって、差異は、ユーザの身体に対する、携帯デバイスの位置を示す、ステップと、
を含む。

さらに、本方法は、
−第３の交番電気信号を少なくとも１つの補償電極に印加することにより、第３の交番電場を生じさせるステップであって、第３の交番電場は、少なくとも１つの補償電極において放出されることが可能であり、第３の交番電場は、第１の交番電場とともに、少なくとも１つの受信電極に結合することが可能である、ステップを含み得る。

少なくとも１つの受信電極は、手による携帯デバイスの把持が検出されると、伝送モードに切り替えられることが可能であり、第４の交番電気信号が、伝送モードにおける少なくとも１つの受信電極に印加され、少なくとも１つの受信電極において、第４の交番電場を放出し、第４の交番電場は、電場測定電極のうちの少なくとも１つに結合することが可能である。このように、検出精度をさらに向上させることが可能である。

さらに、電場測定電極のうちの少なくとも一方は、伝送モードで動作されることが可能であり、交番電気信号が、電場測定電極に印加され、交番電場を放出し、交番電場は、他方の電場測定電極に結合することが可能である。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ユーザのタッチ検出のための、携帯デバイス（Ｇ）の容量センサデバイスのための電極構成であって、前記電極構成は、
−少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）と、
−少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）と、
−少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）と、
を備え、
−第１の交番電気信号（ＷＳ１）が、前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）に印加されることにより、前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）において放出される第１の交番電場（ＷＦ１）を生じさせることが可能であり、
−前記第１の交番電場（ＷＦ１）は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）に結合することが可能であり、
−前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）に結合された前記第１の交番電場（ＷＦ１）は、前記ユーザの片手による前記携帯デバイス（Ｇ）の把持を示し、
−前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）に結合された前記第１の交番電場（ＷＦ１）は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイス（Ｇ）の位置を示す、
電極構成。
（項目２）
前記電極構成は、少なくとも１つの第２の電場測定電極（ＦＥ２）をさらに備え、前記第１の交番電場（ＷＦ１）は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの第２の電場測定電極（ＦＥ２）に結合することが可能であり、前記少なくとも１つの第２の電場測定電極（ＦＥ２）に結合された前記第１の交番電場（ＷＦ１）は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイス（Ｇ）の位置を示す、項目１に記載の電極構成。
（項目３）
前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）は、前記携帯デバイス（Ｇ）の正面側（Ｖ）に配置されることが可能であり、前記少なくとも１つの第２の電場測定電極（ＦＥ２）は、前記携帯デバイス（Ｇ）の背面側（Ｒ）に配置されることが可能であり、前記第１の電場測定電極（ＦＥ１）においてタップされた第１の電気変数（Ｉ１）および前記第２の電場測定電極（ＦＥ２）においてタップされた第２の電気変数（Ｉ２）は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイス（Ｇ）の位置を示す、項目２に記載の電極構成。
（項目４）
前記タップされた第１の電気変数（Ｉ１）および前記タップされた第２の電気変数（Ｉ２）は、前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）および前記少なくとも１つの第２の電場測定電極（ＦＥ２）と結合されている評価デバイスに供給されることが可能であり、前記評価デバイスは、前記第１の電気変数（Ｉ１）および前記第２の電気変数（Ｉ２）の差異（Ｄ）を計算するように適合され、前記差異（Ｄ）は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイス（Ｇ）の位置を示す、項目３に記載の電極構成。
（項目５）
前記差異（Ｄ）の値は、前記前記携帯デバイス（Ｇ）の背面側（Ｒ）が、前記携帯デバイスを把持する手のひらに向かって配向される場合、ゼロより小さく、前記差異の値は、前記携帯デバイス（Ｇ）の正面側（Ｖ）が、前記携帯デバイスを把持する手のひらに向かって配向される場合、ゼロより大きい、項目４に記載の電極構成。
（項目６）
前記評価デバイスは、前記第１の電気変数（Ｉ１）および前記第２の電気変数（Ｉ２）の差異（Ｄ）の絶対値が第２の閾値を下回る場合、前記第１の電気変数（Ｉ１）の絶対値および前記第２の変数（Ｉ２）の絶対値が、第１の閾値を上回るどうかを確認するようにさらに適合されている、項目４または５に記載の電極構成。
（項目７）
前記第１の電気変数（Ｉ１）および前記第２の電気変数（Ｉ２）の差異（Ｄ）の絶対値が第２の閾値を下回る場合、第２の交番電気信号（ＷＳ２）が、前記２つの電場測定電極（ＦＥ１、ＦＥ２）のうちの一方に印加されることにより、第２の交番電場（ＷＦ２）を生じさせることが可能であり、前記ＷＦ２は、前記第２の交番電気信号（ＷＳ２）が印加される前記電場測定電極において放出されることが可能であり、前記ＷＦ２は、前記２つの電場測定電極（ＦＥ１、ＦＥ２）のそれぞれの他方の電場測定電極に結合されることが可能である、項目４から５のいずれかに記載の電極構成。
（項目８）
前記電極構成は、少なくとも１つの補償電極（ＫＥ）をさらに備え、前記少なくとも１つのＫＥに対して、第３の交番電気信号（ＷＳ３）が印加されることにより、第３の交番電場（ＷＦ３）を生じさせることが可能であり、前記ＷＦ３は、前記少なくとも１つの補償電極（ＫＥ）において放出されることが可能であり、前記第３の交番電場（ＷＦ３）は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）に結合することが可能であり、前記結合された第１の交番電場（ＷＦ１）と一緒の前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）に結合された前記第３の交番電場（ＷＦ３）は、前記ユーザの手による前記携帯デバイス（Ｇ）の把持を示す、項目１〜７のいずれかに記載の電極構成。
（項目９）
前記第３の交番電気信号（ＷＳ３）は、前記第１の交番電気信号（ＷＳ１）に対して異なる位相を有し、前記第１の交番電気信号（ＷＳ１）の振幅は、前記第３の交番電気信号（ＷＳ３）の振幅より大きい、項目８に記載の電極構成。
（項目１０）
前記携帯デバイス（Ｇ）を把持した場合、前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）および前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）は、手によって少なくとも部分的に覆われるように、互に対して相対的に、前記携帯デバイス（Ｇ）に配置されることが可能である、項目１〜９のいずれかに記載の電極構成。
（項目１１）
前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）、前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）、および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）は、前記携帯デバイス（Ｇ）の筐体壁に配置され、前記第１の電場測定電極（ＦＥ１）は、前記伝送電極（ＳＥ）と前記受信電極（ＥＥ）との間に配置されている、項目１〜１０のいずれかに記載の電極構成を伴う携帯デバイス。
（項目１２）
−前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）は、前記携帯デバイス（Ｇ）の第１の側壁に配置され、
−前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）は、前記携帯デバイス（Ｇ）の第１の側壁と反対の第２の側壁に配置され、
−前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）は、前記携帯デバイス（Ｇ）の正面側または背面側に配置されている、
項目１１に記載の携帯デバイス。
（項目１３）
前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）は、前記携帯デバイス（Ｇ）の正面側または背面側において、前記携帯デバイス（Ｇ）の重心のエリア内に配置されている、項目１１または１２に記載の携帯デバイス。
（項目１４）
前記携帯デバイスは、モバイル無線ユニット、携帯電話、コンピュータマウス、デバイスのための遠隔制御、デジタルカメラ、ゲームコントローラ、モバイル携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、およびタブレットＰＣのうちの少なくとも１つを備えている、前記項目１１から１３のいずれかに記載の携帯デバイス。
（項目１５）
ユーザによる携帯デバイス（Ｇ）のタッチの検出方法であって、
−少なくとも１つの第１の交番電気信号（ＷＳ１）を少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）に印加することにより、第１の交番電場（ＷＦ１）を生じさせるステップであって、前記ＷＦ１は、前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）において放出されることが可能であり、前記第１の交番電場は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）および少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）に結合することが可能である、ステップと、
−前記第１の電場測定電極（ＦＥ１）においてタップされた第１の電気信号を評価するステップであって、前記第１の電気信号は、前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）と前記少なくとも１つの第１の電場測定電極（ＦＥ１）との間の容量結合の評価基準である、ステップと、
−前記受信電極（ＥＥ）においてタップされた第３の電気信号を評価するステップであって、前記第３の電気信号は、前記少なくとも１つの伝送電極（ＳＥ）と前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）との間の容量結合の評価基準である、ステップと
を含み、
−前記第１の電気信号は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイス（Ｇ）の位置を示し、
−前記第３の電気信号は、前記ユーザの片手による前記携帯デバイス（Ｇ）の把持を示す、
方法。
（項目１６）
前記第１の交番電場（ＷＦ１）は、少なくとも１つの第２の電場測定電極（ＦＥ２）に結合することが可能であり、前記方法は、
−前記第２の電場測定電極（ＦＥ２）においてタップされた第２の電気信号を評価するステップと、
−前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差異（Ｄ）を決定するステップであって、前記差異（Ｄ）は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイス（Ｇ）の位置を示す、ステップと
をさらに含む、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
前記方法は、
−第３の交番電気信号（ＷＳ３）を少なくとも１つの補償電極（ＫＥ）に印加することにより、第３の交番電場（ＷＦ３）を生じさせるステップであって、前記ＷＦ３は、前記少なくとも１つの補償電極（ＫＥ）において放出されることが可能であり、前記ＷＦ３は、前記第１の交番電場（ＷＦ１）と一緒に、前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）に結合することが可能である、ステップをさらに含む、項目１５または１６のいずれかに記載の方法。
（項目１８）
前記手による前記携帯デバイス（Ｇ）の把持が検出されると、前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）は、伝送モードに切り替えられ、第４の交番電気信号（ＷＳ４）が、前記伝送モードにおける前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）に印加されることにより、前記少なくとも１つの受信電極（ＥＥ）において、第４の交番電場（ＷＦ４）を放出し、前記ＷＦ４は、前記電場測定電極（ＦＥ１、ＦＥ２）のうちの少なくとも１つに結合することが可能である、項目１５から１７のいずれかに記載の方法。

本発明のさらなる詳細および特徴は、図面と組み合わせて、以下の説明から得ることが可能である。
図１は、本発明による電極構成の電極の例示的配置を伴う電気携帯デバイスである。 図２は、分析デバイスを伴う本発明による電極構成のブロック図である。 図３ａおよび図３ｂは、各々、本発明による電極構成の異なる数の電極を伴う電気携帯デバイスの側面図である。

図１は、電気携帯デバイスＧにおける、本発明による電極構成の電極の配置を例示的に示す。伝送電極ＳＥは、携帯電話Ｇの左側に配置される。受信電極ＥＥおよび補償電極ＫＥは、携帯電話Ｇの右側に配置される。電極構成の伝送電極ＳＥ、補償電極ＫＥ、および受信電極ＥＥは、片手による携帯デバイスＧの把持の検出のために提供される。

電極ＳＥ、ＥＥ、およびＫＥは、それぞれ、手によって、携帯デバイスを把持時、それらが、少なくとも部分的に、覆われるように、携帯デバイスＧの側壁に配置される。第１の交番電気信号は、伝送電極ＳＥにおいて放出される、第１の交番電場ＷＦ１を生じさせるために、伝送電極ＳＥに印加される。携帯デバイスＧが、片手で把持されると、伝送電極ＳＥにおいて放出された第１の交番電場ＷＦ１は、手を介して、受信電極ＥＥに結合する。

携帯デバイスＧの側壁における電極ＳＥまたはＥＥの配置により、電気携帯デバイスＧが、（導電性）表面上に置かれる場合、誤検出がないことを保証する。すなわち、携帯デバイスＧを表面上に置くことによって、携帯デバイスの把持の検出に誤ってつながらない。電極ＳＥおよびＥＥは、携帯デバイスの側壁に配置されるので、伝送電極ＳＥにおいて放出される交番電場ＷＦ１の一部のみ、表面を介して、受信電極ＥＥに結合する。

補償電極ＫＥは、誤検出の危険性をさらに低減させるために提供される。第３の交番電気信号が、補償電極ＫＥに印加される。好ましくは、第３の交番電気信号は、第１の交番電気信号に対して、異なる位相を有する。第３の交番電気信号の振幅は、好ましくは、第１の交番電気信号の振幅より小さい。

第３の交番電気信号を補償電極ＫＥに印加することは、補償電極ＫＥにおける第３の交番電場の放出をもたらし、これは、受信電極ＥＥに結合する。好ましくは、補償電極ＫＥは、補償電極ＫＥにおいて放出される第３の交番電場が、電気携帯デバイスＧが、手によって把持されない場合も、受信電極ＥＥに結合するように、携帯デバイスＧにおいて、受信電極ＥＥに対して相対的に配置される。携帯デバイスＧが、（導電性）表面上に置かれ、伝送電極ＳＥにおいて放出される交番電場の一部が、表面を介して、受信電極ＥＥに結合する場合、この交番電場は、異なる位相を有する、補償電極ＫＥにおいて放出された第３の交番電場によってほぼ排除され、好ましく減衰される。結合された第１の交番電場および結合された第３の交番電場から生じる、受信電極ＥＥにおいて測定される電流のレベルのこの増加は、非常に小さく、把持の誤検出は、ほぼ完全に回避することが可能である。

電気携帯デバイスＧが、手が少なくとも部分的に伝送電極ＳＥおよび受信電極ＥＥを被覆するように手によって把持されると、伝送電極ＳＥにおいて放出された第１の交番電場ＷＦ１の一部は、手を介して、受信電極ＥＥに結合され、直接受信電極ＥＥに結合される第１の交番電場ＷＦ１は、補償電極ＫＥの動作エリアを超える。これは、受信電極ＥＥにおいて測定された電流のレベルの有意な増加につながり、これは、片手による携帯デバイスの把持を示す。

さらに、第１の電場測定電極ＦＥ１が、電気携帯デバイスＧの正面側に配置される。第２の電場測定電極ＦＥ２は、電気携帯デバイスＧの背面側に配置される。該２つの電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２は、電気携帯デバイスの実際の動作を検出するために提供される。

伝送電極ＳＥにおいて放出される第１の交番電場ＷＦ１は、第１の電場測定電極ＦＥ１および第２の電場測定電極ＦＥ２にも結合する。電気携帯デバイスＧが、携帯デバイスＧの背面側が手のひらに向けられるように手によって把持されると、伝送電極ＳＥと第２の電場測定電極ＦＥ２との間の容量結合は、伝送電極ＳＥと第１の電場測定電極ＦＥ１との間の容量結合より高くなる。その結果、第２の電場測定電極ＦＥ２内の電流は、第１の電場測定電極ＦＥ１内の電流を大幅に上回る。携帯デバイスの把持が、前述のように検出され、かつ第２の電場測定電極ＦＥ２内の電流が、第１の電場測定電極ＦＥ１内の電流を上回ると、ユーザは、デバイスを使用しようとしていると結論付けることが可能である。

しかしながら、第１の電場測定電極ＦＥ１内の電流が、第２の電場測定電極ＦＥ２内の電流を上回る場合、電気携帯デバイスＧの正面側は、携帯デバイスＧを把持する手のひらに向けられていると結論付けることが可能である。この状況は、非動作に明確に割り当てることが可能である。

評価は、例えば、電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２内の２つの電流を比較することによって行われ得る。代替として、第１の電場測定電極ＦＥ１および第２の電場測定電極ＦＥ２内の電流の差異を計算することが可能である。電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２内の２つの電流の差異がゼロを下回る場合、携帯デバイスＧの背面側は、手のひらに向けられている一方、電流の差異がゼロを上回る場合、携帯デバイスＧの正面側は、手のひらに向けられている。

好ましくは、電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２内の電流または該電流の差異は、電気携帯デバイスＧの把持が検出される場合のみ、決定される。このようにして、意図される使用が、例えば、電気携帯デバイスＧの背面側が導電性表面上に置かれる場合に該当し得る、誤って検出されることを回避する。この場合、第２の電場測定電極ＦＥ２内の電流は、第１の電場測定電極ＦＥ１内の電流を大幅に上回るであろう。

これは、電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２、または、電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２における電流の評価が、電気携帯デバイスの把持が検出される場合のみ、起動されることを意味する。

把持の検出のために提供される電極ＳＥ、ＥＥ、およびＫＥは、意図された使用を検出するための検出の精度をさらに向上させるために、第２の動作モードで動作されることが可能である。第２の動作モードでは、受信電極ＥＥは、追加の伝送電極として動作されることが可能であり、そのとき、第１の交番電場ＷＦ１がまた、放出されることが可能である。このように、第１の交番電場ＷＦ１は、電気携帯デバイスの両側に放出され、手を介して、電場測定電極ＦＥ１またはＦＥ２に結合する。このように、手による携帯デバイスの好ましくない把持の場合に、伝送電極ＳＥと電場測定電極ＦＥ１またはＦＥ２との間の無結合または僅かな結合しか存在しないことが回避される。

本発明のある実施形態によると、２つの電場測定電極ＦＥ１またはＦＥ２のうちの１つのみ、提供することで十分である。例えば、電気携帯デバイスの正面側に配置される、第１の電場測定電極ＦＥ１のみ提供することで十分であり得る。第１の電場測定電極ＦＥ１において測定される電流が、所定の閾値に到達すると、電気携帯デバイスＧは、携帯デバイスＧの正面側が、手のひらに向けられるように、手によって把持されていると結論付けることが可能である。

反対に、第２の電場測定電極ＦＥ２のみ、携帯デバイスＧの背面側に提供され、第２の電場測定電極ＦＥ２において測定された電流が、所定の閾値を超える場合、電気携帯デバイスＧは、背面側が、手のひらに向けられるように、手によって把持されていると結論付けることが可能である。

携帯電話等の電気携帯デバイスが、肩と頭部との間に挟まれる場合、伝送電極ＳＥと第１の電場測定電極ＦＥ１との間の容量結合が、伝送電極ＳＥと第２の電場測定電極ＦＥ２との間の容量結合とほぼ同じになることが発生し得る。この場合、電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２内で測定された電流の差異は、ほぼゼロとなり、電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２内で測定された電流の比較または該電流の差異の計算が、所望の結果をもたらさないであろう。この例も確実に検出するために、電流の比較または差異の計算に加え、電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２における電流の絶対値を決定することが有利である。電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２内で測定される電流が、それぞれ、所定の閾値を超える場合、かつ電気携帯デバイスの把持が検出されている場合、正面側だけではなく、電気携帯デバイスの背面側も、ユーザの身体によって取り囲まれていると結論付けることが可能である。例えば、携帯デバイスＧが、肩と頭部との間に挟まれている場合等である。

電場測定電極内で測定された電流が、携帯デバイスの把持が検出された後、該所定の閾値を超えない場合、携帯デバイスを使用する意図がないと結論付けることが可能である。

図２は、本発明による電極構成を伴う容量センサデバイスのブロック図を示す。センサデバイスは、評価回路Ａならびに評価回路Ａに接続された本発明による電極構成の電極を備えている。伝送電極ＳＥおよび補償電極ＫＥは、各々、増幅器回路を介して、マイクロコントローラユニットＭＣＵと結合される。マイクロコントローラユニットＭＣＵによって、交番電気信号が、伝送電極ＳＥおよび補償電極ＫＥの各々に印加され、補償電極ＫＥに印加された交番電気信号は、好ましくは、伝送電極ＳＥに印加された交番電気信号に対して、異なる位相を有する。好ましくは、補償電極に印加される交番電気信号は、伝送電極ＳＥに印加される交番電気信号より小さい振幅を有する。

図２による実施形態は、マルチプレクサＭＵＸ、増幅器、およびアナログデジタルコンバータＡＤＣを介して、マイクロコントローラユニットと結合される、受信電極ＥＥならびに電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２を示す。受信電極ＥＥならびに電場測定電極ＦＥ１およびＦＥ２においてタップされた電気信号は、マイクロコントローラユニットＭＣＵに供給され、図１を参照して説明されるように、そこで評価される。さらに、電場測定電極Ｆｅｎは、第１の電場測定電極ＦＥ１および第２の電場測定電極ＦＥ２に加え、携帯デバイスを把持する手のひらに対する、電気携帯デバイスＧの位置を決定するために、提供することが可能である。この実施形態は、図３ａおよび３ｂに示される。

評価デバイスＡは、手のひらに対する携帯デバイスの位置に関する情報を備えている検出信号ＤＳを出力において提供する。評価デバイスＡは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として、実装することが可能である。代替として、分析デバイスＡは、例えば、携帯電話のマイクロコントローラ内に統合することもできる。

図３ａおよび３ｂの各々は、電気携帯デバイスＧの側面図を示す。伝送電極ＳＥ、補償電極ＫＥ、および受信電極ＥＥは、該図に例証されない。携帯デバイスＧの正面側Ｖまたは背面側Ｒにおける電場測定電極の配置のみ、例証される。

図３ａは、正面側に配置される、第１の電場測定電極ＦＥ１と、背面側に配置される、３つの第２の電場測定電極ＦＥ２ａ、ＦＥ２ｂ、およびＦＥ２ｃを伴う携帯デバイスＧを示す。携帯デバイスＧを把持した場合、したがって、携帯デバイスを把持する手のひらに対する、携帯デバイスの位置を加えて決定することが可能である。例えば、携帯デバイスの下側区画が、手によって把持されると、伝送電極ＳＥと第３の電場測定電極ＦＥ２ｃとの間の容量結合は、伝送電極ＳＥと上側電場測定電極ＦＥ２ａとの間の容量結合を上回り、また、下側電場測定電極ＦＥ２ｃにおいて測定された電流は、上側電場測定電極ＦＥ２ａに測定される電流を上回る。

図３ｂはまた、図３ａと異なり、正面側Ｖに配置される３つの第１の電場測定電極ＦＥ１ａ、ＦＥ１ｂ、およびＦＥ１ｃと、背面側Ｒに配置される１つのみの第２の電場測定電極ＦＥ２を伴う電気携帯デバイスＧの側面図を示す。第１の電場測定電極のこの配置も、携帯デバイスを把持する手のひらに対する、携帯デバイスの位置を検出することを可能にする。

さらに、いくつかの電場測定電極は、それぞれ、正面側Ｖおよび背面側Ｒに配置することが可能である。

電場測定電極は、伝送電極として、電場測定電極のうちの少なくとも１つを使用して、動作モードで動作することもできる。例えば、携帯デバイスＧの正面側に配置される、第１の電場測定電極ＦＥ１は、伝送電極として動作されることが可能である。第２の交番電気信号が、伝送電極として動作される電場測定電極において放出される交番電場を生じさせるために、第１の電場測定電極ＦＥ１等の伝送電極として動作される電場測定電極に印加される。放出される交番電場は、携帯デバイスＧの背面側に配置される、第２の電場測定電極ＦＥ２等の他方の電場測定電極に結合することが可能である。

手による携帯デバイスＧの把持の検出後、電場測定電極においてタップされた電気信号は、ユーザの身体に対する携帯デバイスＧの位置を検出するために、本発明に従って、分析される。

電気携帯デバイスＧが、使用中にユーザの肩と頭部との間に挟まれると、これによって、伝送電極ＳＥと受信電極ＥＥとの間の容量結合は、所定の閾値を下回り、携帯デバイスＧの非把持を示し得る。しかしながら、携帯デバイスＧが、依然として、使用中であるかどうかを決定可能にするために、電場測定電極の１つは、値が閾値を下回った後、伝送電極として動作される。例えば、第１の電場測定電極ＦＥ１は、伝送電極として動作される。電気携帯デバイスＧが、ユーザの肩と頭部との間に挟まれると、第１の電場測定電極ＦＥ１において放出された交番電場の一部は、ユーザの身体を介して、第２の電場測定電極ＦＥ２に結合する。

第２の電場測定電極ＦＥ２において測定された電流が、所定の閾値を超える場合、携帯デバイスＧが、依然として、使用中であるが、手によって把持されていないとみなすことが可能である。

第２の電場測定電極ＦＥ２において測定された電流が、所定の閾値を下回る場合、携帯デバイスＧは、もはや使用中ではないとみなすことが可能である。携帯デバイスＧは、例えば、スリープモードに置かれることが可能である。

さらに、第２の電場測定電極ＦＥ２は、伝送電極として動作されることが可能である。

携帯電話が、電気携帯デバイスＧの代表として、前述された。本発明による電極構成を具備することが可能である、携帯デバイスＧはまた、コンピュータマウス、デバイスのための遠隔制御、デジタルカメラ、ゲームコントローラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、タブレットＰＣ、または同等物であることが可能である。

Claims (27)

1. ユーザのタッチ検出のための、携帯デバイスの容量センサデバイスのための電極構成であって、前記電極構成は、
   少なくとも１つの伝送電極と、
   少なくとも１つの受信電極と、
   少なくとも１つの第１の電場測定電極と
   を備え、
   第１の交番電気信号が、前記少なくとも１つの伝送電極に印加されることにより、前記少なくとも１つの伝送電極において放出される第１の交番電場を生じさせ、
   前記第１の交番電場は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの受信電極および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極に結合し、
   前記少なくとも１つの受信電極および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極に結合された前記第１の交番電場は、前記ユーザの片手による前記携帯デバイスの把持を示し、
   前記少なくとも１つの受信電極は、前記少なくとも１つの受信電極および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極において信号を生じさせるように、前記少なくとも１つの第１の電場測定電極に対して配置されることにより、前記容量センサデバイスが前記ユーザの片手による前記携帯デバイスの把持の２つのタイプを区別するように動作可能であるようにし、第１のタイプの把持は、前記携帯デバイスを使用する意図を伴う把持として定義され、第２のタイプは、前記携帯デバイスを使用する意図を伴わない把持として定義される、
   電極構成。
2. 前記電極構成は、少なくとも１つの第２の電場測定電極をさらに備え、前記第１の交番電場は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの第２の電場測定電極に結合することが可能であり、前記少なくとも１つの第２の電場測定電極に結合された前記第１の交番電場は、前記把持のタイプを示す、請求項１に記載の電極構成。
3. 前記少なくとも１つの第１の電場測定電極は、前記携帯デバイスの上面側に配置され、前記少なくとも１つの第２の電場測定電極は、前記携帯デバイスの底面側に配置され、前記第１の電場測定電極においてタップされた第１の電気変数および前記第２の電場測定電極においてタップされた第２の電気変数は、前記把持のタイプを示す、請求項２に記載の電極構成。
4. 前記タップされた第１の電気変数および前記タップされた第２の電気変数は、前記少なくとも１つの第１の電場測定電極および前記少なくとも１つの第２の電場測定電極と結合されている評価デバイスに供給され、前記評価デバイスは、前記第１の電気変数および前記第２の電気変数の差異を計算するように適合されており、前記差異は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイスの位置を示す、請求項３に記載の電極構成。
5. 前記差異の値は、前記携帯デバイスの背面側が、前記携帯デバイスを把持する手のひらに向かって配向される場合、ゼロより小さく、前記差異の値は、前記携帯デバイスの正面側が、前記携帯デバイスを把持する手のひらに向かって配向される場合、ゼロより大きい、請求項４に記載の電極構成。
6. 前記評価デバイスは、前記第１の電気変数および前記第２の電気変数の差異の絶対値が第２の閾値を下回る場合、前記第１の電気変数の絶対値および前記第２の変数の絶対値が第１の閾値を上回るかどうかを確認するようにさらに適合されている、請求項４に記載の電極構成。
7. 前記第１の電気変数および前記第２の電気変数の差異の絶対値が第２の閾値を下回る場合、第２の交番電気信号が、前記２つの電場測定電極のうちの一方に印加されることにより、第２の交番電場を生じさせ、前記第２の交番電場は、前記第２の交番電気信号が印加される前記電場測定電極において放出され、前記第２の交番電場は、前記２つの電場測定電極のそれぞれの他方の電場測定電極に結合されることが可能である、請求項４に記載の電極構成。
8. 前記電極構成は、少なくとも１つの補償電極をさらに備え、前記少なくとも１つの補償電極に対して、第３の交番電気信号が印加されることにより、第３の交番電場を生じさせ、前記第３の交番電場は、前記少なくとも１つの補償電極において放出され、前記第３の交番電場は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの受信電極に結合することが可能であり、前記結合された第１の交番電場と一緒に、前記少なくとも１つの受信電極に結合された前記第３の交番電場は、前記把持のタイプを示す、請求項１に記載の電極構成。
9. 前記第３の交番電気信号は、前記第１の交番電気信号に対して異なる位相を有し、前記第１の交番電気信号の振幅は、前記第３の交番電気信号の振幅より大きい、請求項８に記載の電極構成。
10. 前記少なくとも１つの伝送電極および前記少なくとも１つの受信電極は、前記携帯デバイスを手によって把持した場合に前記少なくとも１つの伝送電極および前記少なくとも１つの受信電極が少なくとも部分的に覆われるように、互に対して相対的に、前記携帯デバイスに配置される、請求項１に記載の電極構成。
11. 前記少なくとも１つの伝送電極、前記少なくとも１つの受信電極、および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極は、前記携帯デバイスの筐体壁に配置され、前記第１の電場測定電極は、前記伝送電極と前記受信電極との間に配置されている、請求項１に記載の電極構成を伴う携帯デバイス。
12. 前記少なくとも１つの伝送電極は、前記携帯デバイスの第１の側壁に配置され、
    前記少なくとも１つの受信電極は、前記携帯デバイスの第１の側壁と反対の第２の側壁に配置され、
    前記少なくとも１つの第１の電場測定電極は、前記携帯デバイスの正面側または背面側に配置されている、
    請求項１１に記載の携帯デバイス。
13. 前記少なくとも１つの第１の電場測定電極は、前記携帯デバイスの正面側または背面側において、前記携帯デバイスの重心のエリア内に配置されている、請求項１１に記載の携帯デバイス。
14. 前記携帯デバイスは、モバイル無線ユニット、携帯電話、コンピュータマウス、デバイスのための遠隔制御、デジタルカメラ、ゲームコントローラ、モバイル携帯情報端末、スマートフォン、およびタブレットＰＣのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１１に記載の携帯デバイス。
15. 少なくとも１つの伝送電極と、少なくとも１つの受信電極と、少なくとも１つの第１の電場測定電極とを備える電極配置を用いたユーザによる携帯デバイスのタッチの検出の方法であって、前記少なくとも１つの受信電極は、前記少なくとも１つの受信電極および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極において信号を生じさせるように、前記少なくとも１つの第１の電場測定電極に対して配置されることにより、前記ユーザの片手による前記携帯デバイスの把持の２つのタイプの区別がなされ得るようにし、第１のタイプの把持は、前記携帯デバイスを使用する意図を伴う把持として定義され、第２のタイプは、前記携帯デバイスを使用する意図を伴わない把持として定義され、前記方法は、少なくとも、
    第１の交番電気信号を前記少なくとも１つの伝送電極に印加することにより、第１の交番電場を生じさせるステップであって、前記第１の交番電場は、前記少なくとも１つの伝送電極において放出され、前記第１の交番電場は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの受信電極および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極に結合することが可能である、ステップと、
    前記第１の電場測定電極において受信された第１の電気信号を評価するステップであって、前記第１の電気信号は、前記少なくとも１つの伝送電極と前記少なくとも１つの第１の電場測定電極との間の容量結合の評価基準である、ステップと、
    前記受信電極においてタップされた第３の電気信号を評価するステップであって、前記第３の電気信号は、前記少なくとも１つの伝送電極と前記少なくとも１つの受信電極との間の容量結合の評価基準である、ステップと
    を含み、
    前記第３の電気信号は、前記ユーザの片手による前記携帯デバイスの把持を示し、
    前記第１の電気信号は、前記把持のタイプを示す、
    方法。
16. 前記電極配置は、少なくとも１つの第２の電場測定電極をさらに備え、
    前記第１の交番電場は、前記少なくとも１つの第２の電場測定電極に結合することが可能であり、前記方法は、
    前記第２の電場測定電極においてタップされた第２の電気信号を評価するステップと、
    前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差異を決定するステップであって、前記差異は、前記把持のタイプを示す、ステップと
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記電極配置は、少なくとも１つの補償電極をさらに備え、
    前記方法は、
    第３の交番電気信号を前記少なくとも１つの補償電極に印加することにより、第３の交番電場を生じさせるステップであって、前記第３の交番電場は、前記少なくとも１つの補償電極において放出され、前記第３の交番電場は、前記第１の交番電場と一緒に、前記少なくとも１つの受信電極に結合することが可能である、ステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記手による前記携帯デバイスの把持が検出されると、前記少なくとも１つの受信電極は、伝送モードに切り替えられ、第４の交番電気信号が、前記伝送モードにおける前記少なくとも１つの受信電極に印加されることにより、前記少なくとも１つの受信電極において、第４の交番電場を放出し、前記第４の交番電場は、前記電場測定電極のうちの少なくとも１つに結合することが可能である、請求項１５に記載の方法。
19. ユーザのタッチ検出のための、容量センサデバイスのための電極構成を備える携帯デバイスであって、前記携帯デバイスは、上面側と、底面側と、第１の側壁と、前記第１の側壁と反対に配置された第２の側壁とを備える筐体を備え、
    前記電極構成は、
    前記第１の側壁に配置された少なくとも１つの伝送電極と、
    前記第２の側壁に配置された少なくとも１つの受信電極と、
    前記上面側に配置された少なくとも１つの第１の電場測定電極と、
    前記底面側に配置された少なくとも１つの第２の電場測定電極と
    を備え、
    第１の交番電気信号が、前記少なくとも１つの伝送電極に印加されることにより、前記少なくとも１つの伝送電極において放出される第１の交番電場を生じさせ、
    前記第１の交番電場は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの受信電極、前記少なくとも１つの第１の電場測定電極、および前記少なくとも１つの第２の電場測定電極に結合し、
    前記少なくとも１つの受信電極および前記少なくとも１つの第１の電場測定電極に結合された前記第１の交番電場は、前記ユーザの片手による前記携帯デバイスの把持を示し、
    前記第１の電場測定電極および前記第２の電場測定電極と結合されている評価デバイスは、前記第１の電場測定電極において受信された第１の信号および前記第２の電場測定電極において受信された第２の信号から差異信号を形成し、前記差異信号は、前記ユーザの身体に対する前記携帯デバイスの位置を示す、
    携帯デバイス。
20. 前記差異信号は、前記携帯デバイスの底面側がユーザの手のひらに面する場合、ゼロより小さく、前記差異信号は、前記携帯デバイスの上面側がユーザの手のひらに面する場合、ゼロより大きい、請求項１９に記載の携帯デバイス。
21. 前記評価デバイスは、前記第１の信号および前記第２の信号の差異の絶対値が第２の閾値を下回る場合、前記第１の信号の絶対値および前記第２の信号の絶対値が第１の閾値を上回るかどうかを確認するようにさらに適合されている、請求項２０に記載の携帯デバイス。
22. 前記第１の信号および前記第２の信号の差異の絶対値が第２の閾値を下回る場合、第２の交番電気信号が、前記第１の電場測定電極および前記第２の電場測定電極のうちの一方に印加されることにより、第２の交番電場を生じさせ、前記第２の交番電場は、前記第２の交番電気信号が印加される前記電場測定電極において放出され、前記第２の交番電場は、前記２つの電場測定電極のそれぞれの他方の電場測定電極に結合する、請求項２０に記載の携帯デバイス。
23. 前記電極構成は、少なくとも１つの補償電極をさらに備え、前記少なくとも１つの補償電極に対して、第３の交番電気信号が印加されることにより、第３の交番電場を生じさせ、前記第３の交番電場は、前記少なくとも１つの補償電極において放出され、前記第３の交番電場は、少なくとも部分的に、前記少なくとも１つの受信電極に結合することが可能であり、前記結合された第１の交番電場と一緒に、前記少なくとも１つの受信電極に結合された前記第３の交番電場は、前記把持のタイプを示す、請求項１９に記載の携帯デバイス。
24. 前記第３の交番電気信号は、前記第１の交番電気信号に対して異なる位相を有し、前記第１の交番電気信号の振幅は、前記第３の交番電気信号の振幅より大きい、請求項２３に記載の携帯デバイス。
25. タッチ検出による前記携帯デバイスの起動は、検出された把持のタイプに依存する、請求項１９に記載の携帯デバイス。
26. タッチ検出による前記携帯デバイスの起動は、検出された把持のタイプに依存する、請求項１５に記載の方法。
27. 前記第２の電場測定電極において受信された信号が所定の閾値を下回る場合、前記携帯デバイスは、スリープモードに移される、請求項１６に記載の方法。

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