TWI518554B

TWI518554B - 用於近接偵測之電極系統及具有此種電極系統之手持裝置

Info

Publication number: TWI518554B
Application number: TW098138548A
Authority: TW
Inventors: 萊因哈德安特瑞特梅爾; 斯特凡多納特
Original assignee: 微晶片科技德國第二公司
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2016-01-21
Also published as: TW201128456A

Description

用於近接偵測之電極系統及具有此種電極系統之手持裝置

本發明有關一種用於近接偵測之電極系統，亦有關具有此種電極系統之手持電子裝置；此種手持裝置可放置在一支承表面上；當手持裝置在一睡眠模式時，可切換至一活動模式，並可偵測手持裝置被觸碰的部位。

本發明亦有關一種用於手持電子裝置之偵測裝置，可偵測手持裝置被手部握持之狀態，以使手持裝置被手部握持時可理想地從睡眠模式切換至活動模式；本發明亦有關一種偵測手持裝置被手部握持的偵測方法。

本發明亦有關一種具有近接偵測電極系統並用於電腦化資訊系統之輸入裝置，尤其是呈一電腦滑鼠形式之輸入裝置；據此，當使用電腦時，此種輸入裝置允許處理多種輸入程序，尤其是電腦輔助繪圖(CAD)應用、文字與影像處理應用、程式設計工作、計算應用、網際網路(Internet)導航及遊戲等。

此外，本發明有關一種用於遊戲機之輸入裝置、電腦滑鼠及行動電話；其中，此種用於遊戲機之輸入裝置、電腦滑鼠及行動電話，配備有近接偵測電極系統。

在現今最新技術之電子裝置領域中，尤其是手持電子裝置之領域中，不斷地有人提出改進能量效率之期盼。特別是在使用可更換電池或蓄電器作為電源供應的各種可攜式手持裝置中，諸如搖控裝置、遊戲機之輸入裝置或行動電話，由於必須經常更換電池或蓄電器，所以此種需求更加擴大。改進能量效率一方面可降低耗電量，使電池或蓄電器的壽命延長，另一方面可產生有利的生態作用，因為可以減少需要廢棄處理的電池或蓄電器。

現今最新技術領域中皆知，手持裝置未使用時，應將其切換至所謂的睡眠模式。當手持裝置在睡眠模式時，凡是僅在裝置使用中才必要的功能，此時全部停用。藉此，可以顯著減少裝置的電源輸入。而在使用時，手持裝置被切換到所謂的活動模式。在此模式下，可以使用裝置的全部功能容量。

為了將手持裝置切換到睡眠模式，以及從睡眠模式切換到活動模式，習知是設置切換開關，以手動方式分別作動睡眠與活動模式。這種方法的缺點在於，由於以手動方式作動或停用活動模式似乎相當複雜或易於忘記，所以手持裝置，例如電腦滑鼠，即使未在使用中，也常會繼續留在活動模式中。因此，無法大幅達到理想的能量效率改進。

通常，利用電腦滑鼠在一表面上或相對一表面對應移動時，電腦滑鼠可產生X/Y控制資料。這些電腦滑鼠進而配備有一按鍵裝置，經由此按鍵裝置可以進行選擇操作。此外，電腦滑鼠也經常配備有一捲動輪，經由此捲動輪亦可產生輸入訊號。電腦滑鼠的按鍵及/或捲動輪也經常設計成可使電腦滑鼠進入睡眠模式或進入活動模式。然而，仍需要使用者以手動操作。

現在，電腦滑鼠已逐漸設計成無線式裝置。無線式電腦滑鼠的電源供應通常來自電池或蓄電器。與習式有線滑鼠不同的是，使用無線式滑鼠時必須經常更換電池或者經常需要將蓄電器充電。

為了避免以手動方式作動或停用手持裝置的活動模式，德國專利GB2398138A建議對手持裝置提供一喚醒偵測器，其中包括一電容感知器。當手部靠近或接觸此種手持裝置時，手持裝置會自動切換到活動模式。而當手部離開時，手持裝置會自動切換到睡眠模式。為了偵測是否有手部接近手持裝置，電容感知器可量測隨著手部的接近而變化的的電容。其中，喚醒偵測器具有一預定電容，並以此預定電容構成一切換閾值。

根據實驗顯示，此種喚醒偵測器的缺點在於並無法確實地偵測手部的接近；在最壞情況下，甚至會產生錯誤偵測。當手持裝置放置在導電材料上時，諸如放在具有金屬板的桌面時，尤其會發生此種情況。因此，前述喚醒偵測器並無法確實地區別導電表面與手部，因而會有錯誤檢測為手部並據此切換手持裝置為活動模式的危險。此種現象再度突顯一個事實，亦即，習式的喚醒偵測器僅能局部達成所希望的能量效率改進。

現今技術已知的解決方案中，其另一缺點在於，並無法偵測手部接近手持裝置的部位或方向。同樣地，根據習知的解決方案，並無法判定手持裝置上將被觸碰的部位。

本發明之目的是針對手持電子裝置提供不同的解決方案，藉此確實地偵測手部接近手持裝置的狀態，辨識手持裝置上被手部接近及/或接觸的部位，或辨識手部接近手持裝置的方向。本發明另一目的是提供一種方法用以確實偵測手持裝置被手部握持的狀態，以使手持裝置僅在被手握持的情況下才切換到活動模式。

根據本發明之解決方案

為達成上述目的，本發明提供一種手持裝置、一種電極系統、一種用於手持電子裝置之偵測裝置、一種具有偵測裝置之手持裝置、及一種偵測手持裝置被手部握持之偵測方法，如申請專利範圍中各獨立請求項所述者。

本發明提供之手持電子裝置可以放置在一支承表面上，並設有至少一發送電極、至少一接收電極、及至少一個設於發送電極與接收電極間的補償電極，藉此可以偵測手部接近手持裝置之狀態。

-其中，發送電極可放射一第一交變電場，補償電極可放射一第二交變電場；其中，第一交變電場相對第二交變電場為相位延遲，同時，此等交變電場可耦入支承表面及接收電極；

-其中，耦入接收電極之交變電場在接收電極中產生一電流，代表手部接近手持裝置之狀態；

-其中，在手持裝置上設置發送電極與接收電極時，係使發送電極與接收電極間的阻抗總和包括：發送電極與支承表面間的阻抗、支承表面之阻抗、及支承表面與接收電極間的阻抗；且當手持裝置放在支承表面上時，此阻抗總和超過一預定值Z₀而可將接收電極中產生的電流保持低於一預定值I₀。

將至少一補償電極設在發送電極與接收電極之間時，即使手持裝置是放在具有導電性的支承表面上，仍可簡易且確實地偵測到手部接近手持裝置的狀態。透過對應設置發送電極與接收電極而使其間的阻抗超過預定值Z₀，接收電極內經由交變電場產生的電流並不足以將手持裝置從睡眠模式切換到操作或活動模式。補償電極放射的交變電場更可協助防止從發送電極流至接收電極(大致越過手持裝置壁部)的電流量高到足以將手持裝置切換到活動模式。

所稱「接近」，包括手部與手持裝置間的距離減少，及/或手部與手持裝置之電極的相對位置發生變化。

其中，可對發送電極與補償電極供應具有預定頻率與預定振幅之交變電量，而位於發送電極之交變電量相對位於補償電極之交變電量為相位延遲。發送電極交變電量之振幅可與補償電極交變電量之振幅不同。

隨著手部逐漸接近手持裝置，發送電極的交變電場經由手部而轉移到接收電極時，原先經由補償電極交變電場所獲得的補償逐漸衰減。

支承表面可包括各種接觸表面。接觸表面例如可為一壁面，手持裝置係以一可傾斜槓桿之形式設置在接觸表面上。

此外，本發明提供一手持電子裝置，其可放置在一支承表面上，並包括數組電極結構或電極系統；各組電極結構或系統分別設置至少一發送電極、至少一接收電極、及至少一個位於發送電極與接收電極間的補償電極，藉此可用數組電極結構中之任一組偵測到手部接近手持裝置的狀態。在任一組電極結構中：

-發送電極可放射一第一交變電場，補償電極可放射一第二交變電場；其中，第一交變電場相對第二交變電場為相位延遲；同時，此等交變電場可耦入支承表面及接收電極；

-耦入接收電極之交變電場在接收電極中產生一電流，代表手部接近手持裝置上的電極結構；以及

-設置在手持裝置上的發送電極與接收電極，其間的阻抗總和包括：發送電極與支承表面間的阻抗、支承表面之阻抗、及支承表面與接收電極間的阻抗。當手持裝置放在支承表面上時，前述阻抗總和超過一預定值，以使接收電極中產生的電流保持低於一預定值。

提供數組前述之電極結構時，可利於偵測手部接近手持裝置上數個部位的狀態，或確實地辨識手部接近的方向。

前述電極結構可與一電子測定裝置耦接。該電子測定裝置之設計係為連續測定手部接近各組電極結構的狀態。

前述電極結構亦可分別與一電子測定裝置耦接。藉此，每一電子測定裝置可以測定手部接近與其連接之電極結構。

當手持裝置放在支承表面上時，設置在手持裝置上的各組電極結構的發送電極、補償電極與接收電極皆不與支承表面接觸。

依照以上的設置方式，當手持裝置放在會降低偵測靈敏度的導電性支承表面上時，可以避免發送電極與接收電極間產生電性接觸。

每一組電極結構之發送電極、補償電極與接收電極可設置在手持裝置的表面上。

每一組電極結構之發送電極、補償電極與接收電極亦可設置在手持裝置面對支承表面的一側上。

手持裝置之表面可包括手持裝置的外側面。以此方式，任何單一電極或所有電極可以設置在使用者看得見的外側面上。然而，任何單一電極或所有電極亦可直接設於手持裝置之表面下，因此使用者看不見電極，電極也可受到額外較佳的保護。

較佳是，在任一組電極結構中，從補償電極放射的交變電場至少局部干擾從發送電極放射的交變電場，從疊加可導致的交變電場電平衰減，而交變電場電平的衰減可減少接收電極內產生的電流。

補償電極之另一優點在於，除了可耦合發送電極放射的交變電場，補償電極放射的交變電場亦耦入支承表面內，因此，不論支承表面的材料為何，補償電極放射的交變電場都會干擾發送電極放射的交變電場。如此，不論支承表面的材料為何，都能確實地偵測到手部接近的狀態。

在任一組電極結構中，手部初次接近手持裝置都會使發送電極與接收電極間的阻抗總合發生變化，包括預定值Z₀與另一預定值Z₁(Z₀>Z₁)間的變化，造成接收電極內產生的電流高於預定值I₀。

所稱初次接近，可包括例如手部與各電極間的距離及/或手部相對各電極的位置。

在每一組電極結構中，手部再次接近手持裝置會使發送電極與接收電極間的阻抗總合發生變化而低於另一預定值Z₁，並造成接收電極內產生的電流高於一第二預定值I₁，其中I₁>I₀。

再次接近可進一步包括手部與各電極間的距離及/或手部相對各電極的位置。其中，再次接近與初次接近不同。所以，再次接近時，手部與各電極間的距離例如可小於初次接近時手部與各電極間的距離，使接收電極內的安培數增加而高於預定值I₁。

即使再次接近時的手部距離小於初次接近時的手部距離，同樣可以透過手部與各電極間的相對位置而使接收電極內的安培數增加而高於預定值I₁。

設置此等電極的優點在於，當手部接近手持裝置時，或當手部握持手持裝置時，發送電極與接收電極間阻抗減少，以致於耦入接收電極的交變電場足使接收電極內產生的電流高於一第一值I₀(在手部接近時)，或高於一第二值I₁(在握持狀態時或在手部進一步接近時)。

如此，可使用與接收電極耦接之控制裝置以電流值I₀與I₁作為閾值來誘發手持裝置的睡眠模式、切換模式與活動模式。提供切換模式(作為睡眠模式與活動模式間的中間階段)具有進一步的優點，亦即，當手部已在對應的接近狀態時，手持裝置可準備進入活動模式，例如開始起始設定處理。因此，可避免手持裝置的使用者有作動延遲的感覺。

前述電極結構中，最好至少有一組之發送電極、接收電極與補償電極可於手部接近手持裝置時造成：

-因干擾而產生交變電場電平之上升；及

-發送電極與接收電極間的阻抗下降。

尤其理想的是，初次接近時產生的交變電場電平P₁相對再次接近時產生的交變電場電平P₂之比，小於再次接近時發送電極與接收電極間的阻抗Z₂相對初次接近時發送電極與接收電極間的阻抗Z₁之比。亦即，初次與再次接近時的電平及阻抗，其彼此作用關係如下：

如此可利於保證，當手部更加接近手持裝置時，也會作動切換模式或活動模式，因為手持裝置上設置的電極靈敏度會隨手部的接近而增進。

前述電極結構中，至少有一組之發送電極、接收電極與補償電極可呈非對稱設置，以判別接近之手部的左/右向。根據左/右向的區別，可以執行一預定的裝置功能。

藉由手部接近手持裝置之左/右向區別，也可利於進行慣用左手與慣用右手間的區別，並據以將手持裝置所設顯示器上之選單方向設置為顯示器的左側或右側。

前述電極結構中，至少有一補償電極所放射的交變電場可根據手持裝置周圍的電場來修正預定值I₀。

因此，透過手持裝置本身，電流之閾值(足可讓手持裝置從睡眠模式進入切換模式或活動模式所需的電流值)可適應不同的支承表面材料。

藉由在手持裝置上設置數組電極結構，可以用極簡單的方式偵測使用者是用單手或雙手來握持手持裝置內的特定部位。

此外，本發明提供一種手持電子裝置用的偵測裝置，用以偵測手持裝置是否被手部握持。此偵測裝置具有一發送電極、一接收電極與一補償電極；其中，發送電極與補償電極係彼此電性耦接；發送電極、接收電極與補償電極在手持裝置上係彼此分開；接收電極與發送電極設置在手持裝置上時可電容耦合。在此偵測裝置中，可對發送電極供應一第一交變電壓，使發送電極可以放射一第一交變電場；其中，當接收電極與補償電極電性耦接時，第一交變電壓與該補償電極耦合。同時，在此偵測裝置中，可對補償電極供應一第二交變電壓，使補償電極可以放射一第二交變電場，此電場乃第一交變電壓與第二交變電壓合成產生之結果，其中：

-第二交變電場可耦入接收電極以產生一第一電流；以及

-當手持裝置被手部握持時，第一交變電場可耦入接收電極而在該處產生一第二電流；其中，第一電流與第二電流合成產生之總電流指示手持裝置在一被握持的狀態。

由於發送電極與補償電極為電性耦接，所以補償電極上放射且耦入接收電極的交變電場係與供應給補償電極及發送電極的交變電壓相依。耦入接收電極的交變電場於接收電極內產生一電流，此電流係作為一閾值。相對發送電極上的交變電壓改變補償電極上的交變電壓時，可以調整此電流。

較佳是，第一交變電壓與第二交變電壓具有相同的訊號波形，並相對彼此為相位延遲。

發送電極與接收電極可與一電子測定裝置耦接，此一電子測定裝置可根據手持裝置總電流之變化，偵測出手持裝置被手部握持之狀態。

當手持裝置放置在一支承表面上時，設置在手持裝置上的發送電極與接收電極最好不會與支承表面接觸。

選擇發送電極與支承表面間的距離，及/或選擇接收電極與支承表面間的距離時，最好是使發送電極與接收電極間的阻抗不超過一預定值。因此，發送電極與接收電極間設定的阻抗應該包括：

-發送電極與該支承面間的阻抗；

-支承表面的阻抗；以及

-支承表面與接收電極間的阻抗；

基此，選擇該預定值時，必須使發送電極上放射的交變電場無法耦入接收電極。

發送電極、補償電極與接收電極可設置在手持裝置的頂面上。

發送電極與補償電極係與一訊號發生器耦接，其中，發送電極與補償電極係使用一第一移相器(較佳為可調式)彼此耦接，且/或使用一第二移相器(較佳為可調式)與訊號發生器耦接。

較佳是，前述電子測定裝置包括一控制裝置，可根據一預定總電流量決定手持裝置的接通模式及/或活動模式。

改變第一交變電壓與第二交變間的相位時，可調整接收電極上的第一電流。使用移相器可達到相位改變。

發送電極、接收電極與補償電極可以設置在手持裝置的表面上，或接近其表面下方。

最好是將發送電極設置在手持裝置的第一側壁上，接收電極與補償電極則設置在與第一側壁相對之第二側壁上。

此外，本發明提供一種方法，其中係使用一偵測裝置偵測手持裝置被手部握持之狀態。其中，該偵測裝置具有至少一發送電極、一接收電極與一補償電極，發送電極與補償電極為電性耦接，補償電極與接收電極為電容耦合。此方法包括：

-對發送電極供應一第一交變電壓，使發送電極放射一第一交變電場；第一交變電壓係經由發送電極與補償電極之電性耦接而至少局部耦入補償電極；

-對補償電極供應一第二交變電壓，使補償電極放射一第二交變電場；第二交變電場係耦入接收電極；藉此，耦入接收電極之第二交變電場在接收電極內產生一第一電流；以及

-當手持裝置被手部握持時，測定接收電極內的總電流；其中，總電流係由第一電流及一第二電流合成而產生，而第二電流係第一交變電場與接收電極電容耦合而產生，藉此，總電流指示手持裝置已被手部握持之狀態。

根據本發明，手持裝置上可設置數個偵測裝置，以便確實地偵測在手持裝置上不同位置的握持狀態。

此外，根據本發明之手持裝置係設有：

-一殼體裝置；

-一移位偵測裝置，用以產生與殼體裝置往x及y軸方向移位相關之控制資料；以及

-一手部偵測裝置，用以產生訊號說明手部相對殼體裝置之接近狀態；

其中：

-手部偵測裝置包括一具有三個場電極之電極組；及一與該等三個場電極耦接之電路裝置；

-該電路裝置可對該等場電極分別供應在一操作頻率上可交變之發生器電壓；以及提供一分接電路用以產生一電極訊號傳導至一訊號控制單元。

手持裝置例如可為電腦滑鼠、遊戲機之輸入裝置、行動電話或可攜式迷你(小型)電腦。

如此利於在極小的電力需求下即可偵測是否有手部接近，並僅於偵測到有手部接近時才啟動手持裝置(例如電腦滑鼠)上其餘的電子裝置。

設計前述分接電路時，較佳是使訊號輸入端的阻抗顯示為操作頻率範圍中的最小值。基於此種考慮，若在最小可能之陡度時，可在處理訊號放大時獲得最大的操作穩定性。

在一理想方式中，可接著進行進一步的訊號放大，其中，調整分接電路之輸出阻抗時，最好可在分接電路的出口直接從場電極之交流電輸入訊號導出直流電輸出訊號，並將此直流電輸出訊號傳導至包括在分接電路中作為一模組的訊號控制單元。

較佳是，前述發生器裝置係直接包括在訊號控制單元內。連接分接電路與訊號控制單元的方式，最好可在分接電路首次增強步驟中，經由訊號控制裝置供應電壓。

訊號控制裝置最好能決定睡眠模式與活動模式，並在睡眠模式的過程中，以暫停間隔方式定期偵測是否有手部接近。

本發明進而提供一種設於手持裝置上的電極系統，其具有至少一發送電極、一接收電極與一補償電極。其中，補償電極可設置在發送電極與接收電極間。在此電極系統中：

-發送電極可放射一第一交變電場，補償電極可放射一第二交變電場；其中，第一交變電場相對第二交變電場為相位延遲，同時，該等交變電場可耦入接收電極；以及

-耦入接收電極的交變電場在接收電極中產生一電流，代表手部接近電極系統。

當手持裝置放在一支承表面上時，設置在手持裝置上的發送電極與接收電極其間的阻抗總和係超過一預定值Z₀，以將接收電極中產生的電流保持低於一預定值。

因此，不論手持裝置所放置的支承表面其材料如何，都能確實地偵測到手部接近手持裝置上的電極系統。

當手持裝置放在支承表面上時，發送電極與接收電極間的阻抗總和係包括：

-發送電極與支承表面間的阻抗；

-支承表面之阻抗；及

-支承表面與接收電極間的阻抗。

前述電極系統可與一電子測定裝置耦接。電子測定裝置較佳可測定手部接近電極系統之狀態，並提供一訊號代表該接近狀態。該訊號可傳導至一微控制器(例如一遊戲機之控制單元)，以供進一步的處理。

本發明提供一手持裝置，尤其是一電腦滑鼠、一遙控裝置、一行動電話、或一遊戲機之輸入裝置；手持裝置中設有至少一組根據本發明之電極系統。

當手持裝置設有多組電極系統時，將可偵測到手部接近任一組電極系統的狀態。以此方式，可使手持裝置僅於有雙手觸碰手持裝置上的既定部位時才會作動。

根據本發明之近接偵測，例如手部接近手持裝置的偵測，其基本作用方式已初步說明如上。

根據本發明係提供三個電極用於近接偵測。這三個電極分別為發送電極SE、接收電極EE、及補償電極KE。接收電極EE係與一測定裝置或一控制裝置的訊號輸入端連接。發送電極SE與補償電極KE各與一訊號發生器耦接。訊號發生器可提供具有既定頻率與振幅之交變電量。在以下說明中，此交變電量係指交變訊號或交變電訊號。

根據本發明一實施例，發送電極SE、接收電極EE與補償電極KE構成一組電極結構或電極系統。在一手持裝置上可以設置數組這樣的電極結構或電極系統，藉此，設在手持裝置上的每一組電極系統皆可用以偵測手部接近的狀態。以下將會參照圖6及圖7更仔細地說明此種手持裝置。

電極SE、EE與KE例如可設置在手持裝置(諸如一遙控裝置)之底部。補償電極KE較佳是設在發送電極SE與接收電極EE之間，如圖1及圖5所示。

前述訊號發生器對發送電極SE供應一交變電訊號。此交變電訊號之頻率可在50KHz與300KHz之間，而其振幅不得超過20V之值，以免造成使用者不愉快的感覺。

前述訊號發生器也對補償電極KE供應一交變電訊號。此交變電訊號的波形及頻率最好與供應給發送電極SE的交變電訊號相同。補償電極KE的交變電訊號相對發送電極SE的交變電訊號為相位延遲。例如，可使用一設於訊號發生器與發送電極或補償電極間的移相器來達成此種移相。

設計發送電極SE或對其供應的交變電訊號時，係使發送電極SE放射之交變電場可耦入接收電極EE。設計補償電極KE或對其供應的交變電訊號時，係使補償電極放射之交變電場亦可耦入接收電極EE。補償電極KE放射之交變電場相對發送電極SE放射的交變電場為相位延遲。透過補償電極KE放射之交變電場，可以降低作用在接收電極EE上的交變電場電平，或如在反相干擾之情況時，(幾乎)可以消除作用在接收電極EE上的交變電場電平。

假若一手持裝置上設置數組電極系統時，此等電極系統應該是彼此獨立地偵測任何手部接近的狀態。需要注意的是，設置此等電極系統時，不可發生干擾以免無法確保確實的偵測。此種設置方式可以憑經驗根據殼體而決定。在本發明一實施例中(在此並不詳細說明)，可以在此等電極系統間設置至少一額外的補償電極。此一額外的補償電極例如可用於消除一電極系統之發送電極所放射的交變電場，使該電極系統不再影響其他電極系統之接收電極。

當手部接近此等電極時，作用在接收電極的交變電場會改變，因此在接收電極EE上產生一電流，代表有手部接近此等電極的狀態。若有手部接近此等電極時，發送電極SE與接收電極EE間的耦合會經由手部而增進。增進的耦合會導致接收電極中的電流增加。以下參照圖2a至2c更詳細地說明接近中的手部與接收電極上產生的電流二者之間的相互關係。

根據本發明之整體電極系統設計，只要沒有手部在電極近處時，接收電極EE上產生的電流就不會超過一預定值。在殼體內對應此種方式設置發送電極SE與接收電極EE，即可達成此種目的。設置時，係使發送電極SE與接收電極EE間的阻抗夠大，以使接收電極EE中僅產生較低的電流，而不足以使裝置從睡眠模式轉換到切換模式。

近接偵測的原理在於偵測到夠大而可代表發送電極SE與接收電極EE間的導納(admittance)的電量值。藉由量測接收器或接收電極EE內的安培數，即可測得此值。基本上，在發送電極SE與接收電極EE間測得的安培數，會隨著電極表面積的增加而升高，並隨著電流(供電)電極間距的增加而減小。因此，適用與平板電容器有效電容相同的法則。

為了保證特別理想的手部接近偵測，因此在發送電極SE與接收電極EE間的傳送系統內提供補償電流。(對於相位延遲的或反相的傳送電流而言)此一補償電流會干擾傳送電流。決定補償電流強度的自由度包括，第一，所連接的電極表面尺寸；其次，補償電流之相位(參照傳送電流)可以改變；最後，以頻率及/或電壓而言，亦可調整交變訊號。

在本發明一較佳實施例中，可用自由度的數量減少，因為它只在發送電極SE與補償電極KE有穩定外加電壓時才會作用。

當整體系統構造中只發生一次量測系統的粗調時，可進一步省略其他的自由度。前述粗調一方面是指手持裝置上所有工作電極的設置方式與輪廓係一次決定；另一方面是指傳送訊號與補償訊號間的相位差只作一次調整。

其餘的自由度係用於量測裝置的微調。它們包括，例如，傳送訊號與補償訊號間相位差的動態微調，及/或閾值點之位置變動(閾值點通常用於將類比傳送參數轉換成一邏輯導出的切換功能)。計算此等電量閾值時，例如可從控制韌體中確實預設的標準值導出，及/或從已經確證的量測數量及/或量測輪廓導出。前述量測數量及/或輪廓是周期性地確實存放在測定數位化的記憶區內。微調時，亦可流入過去的量測值。

各個電極在殼體上的精確設置方式或其各自的尺寸，以及供應給發送電極SE與補償電極KE的交變電訊號的精確特徵(頻率與振幅)，係依裝置的實際形狀與尺寸而定。實際裝置上的電極設置方式、電極尺寸、及交變訊號的特徵可憑經驗決定，並可以手動方式彼此校準，以使前述接收電極EE上產生的電流，可以達到前述的要件，允許確實的近接偵測。

圖1中說明一可行的電極設置實例，其中係將電極設於一手持裝置之底部。

圖1顯示將一發送電極SE、一接收電極EE、及一補償電極KE設置在一遙控裝置上的可行方式(圖1包括遙控裝置的仰視圖以及沿遙控裝置橫軸與縱軸的剖視圖)。補償電極KE係設在發送電極SE與接收電極EE之間。作用在接收電極EE的交變電場會受抑制或消滅，視補償電極KE放射的交變電場而定。

從圖1中可以看出，該等電極，尤其是發送電極SE與接收電極EE，是設置在設備的底部，且當設備放在一支承表面上時，此等電極不會與支承表面接觸。為了避免發送電極SE與接收電極EE間有直接的電流路徑而造成脫離補償電極KE的影響範圍，此種設置方式相當重要，尤其對導電性的支承表面而言。

圖1所示的兩個補償電極KE彼此可以電性連接。或者，也可提供其中一個補償電極KE用於系統調整。為此目的時，兩個補償電極KE絕不可彼此電性連接。

圖1所示的電極同樣也可以設置在一行動電話內或一遊戲機之輸入裝置內。

現在參照圖2a至圖2c所示，更詳細地解說此種電極設置的作用方式。

圖2a顯示一遙控裝置放在一支承表面上，並無手部接近它。遙控裝置係設定在「睡眠模式」。在此模式中，整個遙控裝置所需的電力可降至最少。

圖2b顯示有一手部接近遙控裝置。為此，遙控裝置從睡眠模式「甦醒」，並轉換到一「切換模式」。在切換模式中，可以執行各種作動或啟始設定功能，以使遙控裝置被握持時，其功能全部可供使用。

作動功能的實例之一是，開啟遙控裝置顯示器的電源。另一實例為開啟一按鍵照明之電源。作動功能之設定可結合一光敏元件，以使按鍵照明只在一預定光強下才會作動。

圖2c顯示遙控裝置在人手握持下。現在，遙控裝置被設定在「活動模式」而可供使用，且其功能完全未受限制。

發送電極SE與接收電極EE係設置在殼體的底部(也請參照圖1)，發送電極SE與接收電極EE間的阻抗總和夠大，使發送電極SE放射的電場在任何情況下都會充分衰減。經由衰減訊號，接收電極內所產生的電流不足以使裝置從睡眠模式切換到切換模式。兩種電極的電極幾何形狀及其相對彼此的設置，憑經驗用預定的發生器電壓及發生器頻率即可決定之。如此，各個電極的電極表面及/或電極間的距離，及/或電極的位置，及/或電極的材料，可以彼此配合以便發送電極SE與接收電極EE間可以具有對應的阻抗。

發送電極SE與接收電極EE間的阻抗總和包括：

-發送電極SE與支承表面間的阻抗；

-支承表面本身的阻抗；及

-支承表面與接收電極EE間的阻抗。

支承表面的阻抗可以接近零。

萬一支承表面包括一導電材料，但由於補償電極放射的交變電場也作用在支承表面上，所以經由補償電極KE放射的訊號，發送電極SE與接收電極EE間仍然不會有耦合。接收電極EE上產生的安培數，並無顯著的差異結果，視支承表面的材料而定。

在補償電極KE放射的交變電場協助下，可以防止足以造成「甦醒」的電流量從發送電極SE經由支承表面及/或遙控裝置之器壁而流至接收電極EE。

如圖2b所示，當有手部接近遙控裝置時，接收電極內的電流會超過一預定值I₀而切換或喚醒遙控裝置。決定前述閾值I₀時，最好也要考量遙控裝置周圍的電場特性，因此，可以設一額外的補償電極KE作為調整之用。

當手部接近時，由於發送電極SE與接收電極EE間的衰減訊號降低，因此電流量增加。以此而言，有兩個效用扮演重要的角色：

a)第一電極與姆指的耦接有所增進(視哪一隻手接觸遙控裝置而定，其中，第一電極為發送電極SE或接收電極EE)。手部從姆指到四隻手指的阻抗極小。所以四隻手指與第二電極的耦合也有所增進。

b)訊號路徑(發送/接收電極-手部-接收/發送電極)引導補償電極KE，所以補償電極KE的交變電場對於耦入接收電極EE的交變電場所能產生的影響減少。

如此，對於發送電極SE經由手部傳送到接收電極EE的交變電場而言，由補償電極KE的交變電場所產生的補償越來越弱。補償電極KE在整個系統內的作用不致過度顯著，乃為極重要的一點；否則，手部的接近將會成為「電性隱匿」的狀況。

接著，若遙控裝置終於完全被手部握持時(請參照圖2c)，接收電極EE內的電流將會超過另一預定閾值I₁而完全作動遙控裝置。決定閾值I₁時，同樣最好要考量遙控裝置先前放在支承表面上未有人手接近時所具有的周圍電場特性。若一手持裝置配備有二或多組電極系統時，各組電極定義的閾值I₀及I₁可以彼此不同。

當各電極相對彼此設置時，其相對彼此之電平與阻抗作用關係如下：

其中：P₁是初次接近時所產生的交變電場之電平(=手部接近，使裝置從睡眠模式轉換至切換模式)；P₂是再次接近時所產生的交變電場之電平(=手部接近，使裝置從切換模式轉換至活動模式)；Z₁是初次接近時發送電極與接收電極間的阻抗；及Z₂是再次接近時發送電極與接收電極間的阻抗。

符合此要件的電極設置方式可憑經驗決定。使用符合這些要件的電極設置方式時，當有手部接近裝置時，電極裝置的靈敏度會增進。

發送電極SE與接收電極EE經由手部而幾乎直接耦合時(亦即，當手部完全握持遙控裝置時)，補償電極KE放射的交變電場對於接收電極內的電平下降僅有極低的作用。

圖3為一原理概要圖，顯示發送電極SE與接收電極EE之耦合。

發送電極SE上放射的交變電場耦入手指。然而，發送電極SE的交變電場也有一部份耦入接收電極EE。補償電極KE上放射的交變電場(如虛線箭頭所示)也是一部份耦入手指，一部份耦入接收電極EE。

補償電極KE的交變電場對於發送電極SE在手指外部的交變電場(參考標號30)的影響得到保存。從發送電極SE放射的交變電場直接作用在接收電極EE的部份，則因為補償電極KE的交變電場，造成實際的電平下降。

相反地，補償電極KE的交變電場對發送電極SE在手指內部的交變電場(參考標號40)的影響較小，導致位於接收電極EE的電流實際增加。舉例而言，設計發送電極SE與補償電極KE時，使位於補償電極KE的電場強度小於位於發送電極SE的電場強度，可以達到上述結果。因此，發送電極SE與接收電極EE間可經由手指產生耦合而至少局部脫離補償電極的影響範圍。

請參照圖10，其中以一電腦滑鼠為例，再度解說發送電極SE與接收電極EE間的耦合以及補償電極KE的交變電場對此耦合的影響。

在另一實施例中，補償電極亦可用以決定遙控裝置周圍的電場特性，以便執行系統的自動調整。

圖4顯示一遙控裝置底部呈非對稱之電極設置方式。以此方式，可以區別手部接近遙控裝置的左/右向。圖4的圖表中根據接近的方向顯示接收電極EE上的電流時序(時間過程)。其中，特性曲線10代表右向接近，而特性曲線20代表左向接近。以此方式，也可以輕易區別是從右側接近或從左側接近。

圖5顯示位於遙控裝置底部的另一種電極設置方式。在裝置之器壁內設有供手指分別握持的肋部，肋部間的槽部內插入至少三個電極SE、KE、EE。藉此，利用手部在發送電極SE到接收電極EE間產生的電流路徑，可以旁通補償電極KE的交變電場。

根據本發明，遙控裝置上或任何其他手持電子裝置上，例如電腦滑鼠上，亦可提供數個發送電極SE、接收電極EE及補償電極KE。圖13a至圖13j顯示一電腦滑鼠中不同的電極設置方式。

根據本發明，一手持裝置上亦可設置數組電極結構，其中，每組電極結構有一發送電極、一接收電極、及一補償電極。設計時此等電極結構時，最好能使每一組電極結構都能根據前述原理偵測到手部接近或接觸手持裝置的狀態。

圖6顯示的實例為一具有二組電極結構的手持裝置。圖6顯示一用於遊戲機之輸入裝置100，作為其他手持裝置之代表。輸入裝置100具有二個近接或接觸靈敏區110、120。這些區位內的殼體表面下方，各設置一組前述之電極結構。圖6中並未顯示此等電極結構。在此輸入裝置上的電極結構，其電極設置方式例如可選擇如圖1所示的方式。

與區位110、120結合的兩組靈敏電極結構都耦接一電子測定裝置(圖6中未示)。電子測定裝置可連續讀出手部接近電極結構之狀態。為達此一目的，可將電子測定裝置耦接於例如電極結構上的一個多工器。

或者，可對每一組電極結構各提供一個電子測定裝置。

使用兩組電極結構時，可以區別輸入裝置100被觸碰的部位。根據被觸碰的是哪一區位110、120，或使用者是用單手或雙手接近哪一區位，前述電子測定裝置可以作動或執行輸入裝置的不同功能。

圖7顯示手部接近或接觸設有數組電極結構之手持裝置時的三個偵測實例。此處顯示一「遊戲控制器」100作為實例。此一遊戲控制器與先前圖6所示相同，具有二個近接或接觸敏感區110、120。在此例中，遊戲控制器100例如可為一種遊戲機上高爾夫球遊戲使用的高爾夫球桿。此種高爾夫球遊戲使用的高爾夫球桿必須用雙手握持，所以，若只接觸敏感區110(如圖7左側所示)或只接觸敏感區120(如圖7中間所示)，將不會決定高爾夫球桿中的任何功能，或是會忽略遊戲控制器100的遊戲機動作。或者，遊戲控制器100可指示使用者必須用雙手握持此遊戲控制器100(如圖7右側所示)，才能當作高爾夫球桿使用。

此種功能並不限於遊戲控制器，而可設於各種不同的手持裝置，例如行動電話或MP3播放器。

同樣地，亦可設置二或多組如圖6及圖7所示的電極結構。因此，若使用三組電極結構時，可在一手持裝置上(例如一遊戲控制器)設置三個彼此分開的敏感區。

此外，本發明之電極結構也可以組合其他感知器資訊(此種感知器資訊係經由手持裝置內或裝置上的適當裝置來決定)。例如，MP3播放器的晃動可經由定位感知器或加速度感知器偵測出而產生不同的動作，視MP3播放器被握持的部位而定。若MP3播放器被握持的部位是一鍵盤，則其晃動可產生音樂單曲順序的改變；而在晃動期間握住其顯示器時則可決定隨機選取另一音樂單曲。

以下以一電腦滑鼠為基礎來解說本發明。

如圖8所示，根據本發明的解決方案包括三個主要模組的特定組合。

第一主要模組200包括三個電場電極，用以偵測接近中的手部。

第二主要模組300完成從第一主要模組傳送之訊號的類比訊號處理。

第三主要模組400之作用為一訊號控制單元(MCU)，用以協助前述二個主要模組的訊號控制，並將從電場獲得的資訊傳送到一外接的硬體。

現在以更詳盡的方式說明各個模組。

A)第一主要模組200-電場電極：

圖9顯示一特別理想的電極設置方式。三個電場電極SE、KE、EE係放在一電腦滑鼠的上側。對較寬的電極SE(=發送電極)供應一切換訊號，其頻率可在50KHz到300KHz之間，其訊號振幅不可超過20V之值。也對電極KE(=補償電極，其表面或許需要小於電極SE的表面)供應一與電極SE相同的電訊號波形。電極SE與電極KE用以表示偵測特徵的電訊號中，其間的差異在於從-140°至140°間的相位差。此外，兩電極間的訊號振幅差亦有利於電極裝置執行所需的(必要時，也包括空間指向的)偵測。

電極EE(=接收電極)係與下游的類比訊號處理模組中的訊號輸入端連接。

圖10中進而顯示此種電極設置方式的交互作用。根據電腦滑鼠上三個電極的建構方式，當手部充分抽回或者並無手部靠近時，由於電極SE放射的電場受到電極KE放射的相位延遲電場協助，使電極EE的作用電場消滅。若手部接近電腦滑鼠的距離低於一最小距離時，會產生一個從電極SE通過手部而至電極EE的新電流路徑，如此會脫離電極KE的影響範圍並導致位於電極EE的電流量顯著上升。

B)第二主要模組300-類比訊號處理：

圖11顯示一無線式電腦滑鼠上較佳的類比訊號處理電路結構。根據T1的佈線方式，一方面使模組訊號輸入端的阻抗達到操作頻率範圍內之最小值；另一方面，在每一組件的協助下及其最小可能之陡度下，訊號放大可獲得最大操作穩定性。

在D1的幫助下所建構的T2的後續訊號增強及此一組件的輸出阻抗，可在不需任何高能量供應的情況下，儘快在此模組之訊號出口獲得從模組訊號輸入端之交流電(AC)訊號直接導出的直流電(DC)訊號。

C)第三主要模組400-訊號控制單元(微控制器MCU)：

圖12顯示一無線式電腦滑鼠之訊號控制單元較佳實施例。此訊號控制單元包括一中央MCU。經由此模組處理的訊號處理程序可包括以下可能的功能：

-MCU在其計時器的協助下，定期產生時序槽，例如1毫秒(ms)，所有三個模組的執行工作都在這些時序槽內完成(=活動期)；必要時，可以擴大或縮短這些時序槽。圖12亦顯示此MCU進而在其餘的時間間隔，例如100ms，提供所有三個模組的最小電流需要(=靜止期)；這些間隔，例如可透過活動期內的記錄數量變化而隨意擴大或縮短。

-MCU在其電源開關的協助下，於活動期內對類比訊號處理模組供應電源，但是僅在最短之必要時間範圍內供應此電源。

-MCU在活動期中的預定時間範圍內，對電場電極SE、KE二者產生所需的切換訊號；此一時間範圍可以隨意增加或縮短。

-MCU在其類比/數位(A/D)轉換器的協助下，量測其在活動期內的實際操作電壓，並將量測值包括在連續的結果計算中。

-MCU在其類比數位(ND)轉換器的協助下，對活動期內數個固定的預定時間點偵測其交變電壓/脈動電壓值；其中，這些時間點是在類比訊號處理模組訊號輸入端產生的。

-MCU在其中央處理器(CPU)、識別記憶體(REM)、快閃記憶體及其韌體內包括的演算法的協助下，於活動期內測定所有量測值，導出邏輯結論，並決定所有相關模組的後續執行動作。

-MCU在其序列及/或並列介面模組的協助下，於活動期內選擇性地將其資訊(例如一喚醒訊號)傳送至一外接的硬體。

-MCU於活動期內，於處理一外部常式後，選擇性地等候來自外接硬體的應答/訊號(例如一進入睡眠訊號)。

-MCU於活動期結束時，其本身轉換至一睡眠模式(=低電力模式)，並可獨立地及/或經由一外部電訊號從睡眠模式回復。

根據本發明之概念，透過「審視未來」加上利用電場進行偵測接近中的人物，可使所用的儲能系統(例如電池)壽命增加、使特別調整的類比前端與控制所有程序的MCU之間達到交互作用最佳化、並可利用例如具有此種技術的電腦滑鼠來減少/消除使用者可「察覺的」反應時間。透過上述第一閾值I₀(使電腦滑鼠從睡眠模式轉換至喚醒模式之電流值)，幾乎可以達到沒有可「察覺的」反應時間。

至於電極的幾何構造與其在電腦滑鼠內的設置方式，也可相對前述各實施例作不同的安排。

以下顯示電腦滑鼠上的電極設置方式可有的數種變化。這些不同的電極設置方式亦可提供用於其他手持裝置中。

圖13a顯示一種軸對稱式設置，其中，發送電極與接收電極為旋轉180°。

圖13b顯示一種軸對稱式設置，已針對其偵測範圍最佳化。

圖13c顯示所有電極呈半旋轉對稱設置。

圖13d顯示所有電極呈任意旋轉設置，此圖中約為旋轉45°。

圖13e顯示所有電極呈完全旋轉對稱設置。

圖13f顯示多重分割之發送電極SE與接收電極EE呈點對稱設置。透過此種構造，特別利於手勢的偵測。例如，從右上方接近與從左下方接近時有所不同，因為各個接收電極內的電流(明顯)不同。

圖13g顯示一多重分割且設於側邊的接收電極EE呈點對稱、軸對稱或非對稱設置。透過此種構造，也特別利於手勢的偵測。因為根據接近的方向，接收電極EE內的電流每一次都不同。此種設置方式亦可適用於設在側邊的發送電極SE。

圖13h顯示一多重分割接收電極呈一完全旋轉對稱設置。藉此，也可以偵測手勢及接近的方向。

圖13i顯示一多片段發送電極SE呈雙軸對稱設置。亦可用以偵測手勢。

圖13j顯示透過電極的有趣設計，此種設計中，可包含部份/全部電極的軸對稱或點對稱設置，或者也可以呈現完全不對稱的設置。此種設置方式亦可用以偵測手勢。

除了使用具有金屬表面區段的電極組件對應形成、插設或製造電場電極外，亦可在整體裝置/操作區位的表面內及/或表面下方，使用單一或額外的塑膠材料及/或殼體材料來設計電場電極。

此外，也可以使用圖14所示的結構來實施其電路。若是如圖14所示的電路設計時，係利用一計算放大器進行類比訊號處理。此計算放大器於接線時，係使其訊號出口可產生接收電極電流(在此是指沒有下游DC整流的設置方式)。Ca、Ra、Cb及Rx等組件雖然需要但屬可以選擇的，至於Rb，則建議用不同的或間接的形式實現它。此外，亦可停用訊號控制單元中的A/D轉換器，改以一或數個比較器的結果為基礎來處理進一步的邏輯動作。

圖15顯示根據本發明用於手持電子裝置之偵測裝置電路方塊圖。

此偵測裝置大致包括一發送電極SE、一補償電極KE、一接收電極EE、一訊號發生器10、及一電子測定裝置20。

發生器10對發送電極SE與補償電極KE供應及/或外加一交變電壓。藉此分別在發送電極SE與補償電極KE形成交變電場WS與WK。發生器10供應的交變電壓，其頻率約為50KHz與300KHz之間，較佳是在75KHz與150KHz之間。

在手持裝置上設置發送電極SE與補償電極KE時，係使發送電極上放射的交變電場不會與補償電極KE或接收電極EE耦合。為了防止交變電場WS與補償電極KE或接收電極EE耦合，可以據此調整發送電極或補償電極KE及/或接收電極EE的電極幾何形狀。

根據本發明，發送電極SE與補償電極KE係用兩電極SE與KE間的接線30而電性耦接，如圖15所示。所以，外加在發送電極上的交變電壓也會外加在補償電極KE上。利用一歐姆電阻R抑制對發送電極SE供應的交變電壓，可以使發送電極SE與補償電極KE電性耦接。利用一歐姆電阻，亦可使補償電極KE與訊號發生器10耦接。在此情況時，歐姆電阻亦會衰減訊號發生器10供應的交變電壓。

此外，利用一移相器Δφ₂可耦合訊號發生器10與補償電極KE。移相器Δφ₂將供應給補償電極KE的交變電壓之相位移向供應給發送電極SE的交變電壓之相位。藉此，可以達到對補償電極KE供應兩種交變電壓，此等交變電壓的訊號波形大致相同，然而相對彼此為相位延遲。補償電極KE放射的交變電場WK，是供應給補償電極KE的兩種相對彼此為相位延遲的交變電壓疊加後的結果。

亦可利用一移相器Δφ₁耦合發送電極SE與補償電極KE。移相器Δφ₁與Δφ₂可設置為可調式移相器。

在一特定實施例中，只需要移相器Δφ₁與Δφ₂其中之一來保證供應給補償電極KE的兩種交變電壓相對彼此為相位延遲。然而，同時使用兩移相器Δφ₁與Δφ₂時，其優點在於，設定兩種交變電壓間的相位差時，可有較多的選擇自由度。

接收電極EE係相對補償電極KE而設置，使補償電極KE放射的交變電場WK可耦入接收電極EE。此外，接收電極並未與補償電極KE接合。

補償電極KE的交變電場WK耦入接收電極EE時，在接收電極EE上產生一電流。耦入接收電極的交變電場WK所產生的電流I₁定義一電平，在此電平時，手持裝置可從一睡眠模式切換到一活動模式。利用與接收電極EE耦接之電子測定裝置20，可以監控及/或測定接收電極EE上產生的電流。

改變供應給發送電極的交變電壓與供應給補償電極的交變電壓之間的相移時，可以設定接收電極EE上的電流量I₁或使手持裝置達到模式切換的電平。使用移相器Δφ₁或移相器Δφ₂皆可完成前述二種交變電壓間的相移。因此，僅提供兩個移相器之一也是足夠的。在某些應用中，也可提供固定(不可調)式移相器，例如一阻容(RC)元件，而不使用可調式移相器。

選擇發送電極SE與補償電極KE之間的距離，及/或選擇供應給發送電極的交變電壓時，須使發送電極SE上放射的交變電場不會耦合到補償電極KE上。唯有此方式才能保證接收電極EE上產生的電流I₁在無手部握持的情況時，不會升到高於會使手持裝置切換到活動模式的預定電流值。

圖16顯示如圖15所示的偵測裝置方塊圖，其中，發送電極SE放射的交變電場通過手部H而與接收電極EE耦合。偵測裝置本身與圖15所示的偵測裝置大致相同。圖16中的偵測裝置僅有一個移相器Δφ₂；訊號發生器10利用移相器Δφ₂而與補償電極KE耦接。由於有移相器Δφ₂，補償電極KE上的訊號可以相對發送電極SE上的訊號為相位延遲。

手部H接近發送電極SE與接收電極EE，或者手部H接觸這兩個電極時，會使發送電極上放射的交變電場WS經由手部H而與接收電極EE耦合。與接收電極EE耦合的交變電場WS在接收電極EE內產生一第二電流I₂。電子測定裝置20可以偵測從電流I₁與電流I₂合成的總電流I_G或是總電流的變化。總電流I_G或是電流變化可傳送至一控制裝置(圖16中未示)，而控制裝置可利用總電流I_G或是電流變化而在手持裝置中產生一預定的動作。此預定動作例如可為手持裝置從一睡眠模式轉換至一活動模式。

以此方式也可定義不同的閾值。例如，可定義一高於電流I₁之第一閾值。超過此閾值時，或接收電極EE上的電流超過此閾值時，手持裝置可從睡眠模式轉換到一喚醒模式。並可提供一高於第一閾值之第二閾值，以便使手持裝置從喚醒模式轉換到一活動模式。

在不同階段可達到不同的切換閾值或使接收電極EE內有不同的電流量。緊接手部握持手持裝置前，接收電極內已經由手部的耦合作用而流過的電流係高於第一閾值之電流但小於第二閾值之電流。若手部最後完全握持手持裝置時，經由發送電極與接收電極間的手部所進行的電容耦合非常充足，所以經由手部耦合到接收電極EE的交變電場WS足以讓發送電極SE將接收電極EE內流動的總電流增加到高於第二閾值。

前述電子測定裝置20或控制裝置中，可將上述閾值定為絕對閾值或是相對電流I₁的相對閾值。

圖17顯示一手持裝置40，其上具有一較佳之電極設置方式。圖17係顯示手持裝置40之仰視圖、前視圖及一對應的側視圖。

發送電極SE係設置在一第一側壁41上。接收電極EE與補償電極KE則設置在一第二側壁42上，其位置與第一側壁相對。

如圖17所示，補償電極KE與接收電極EE係彼此分隔。此外，圖17亦顯示，根據本發明，發送電極SE與補償電極KE係彼此電性耦接。

如圖17所示，所有電極可設在手持裝置40之表面上。在另一實施例中(圖未示)，所有電極或其中若干電極亦可直接設在手持裝置40的表面下。對於根據本發明之偵測裝置實施例而言，電極設在手持裝置的表面上或表面下，唯一的影響是，作動發送電極SE及/或補償電極KE的訊號或者移相器Δφ₁及/或Δφ₂，必須依照電極的設置位置來配合修改。

除此之外，將電極直接設在手持裝置40表面下方時，對於偵測裝置的操作並無影響，因為偵測手部握持是以電極間的電場交互作用為基礎。然而，將電極直接設置在手持裝置40的表面下方，其優點在於可以保護電極不受外部的影響。

根據本發明的電極設置方式，當手持裝置40放在一導電性支承表面上時，這些電極不會與支承表面觸碰。選擇各電極與支承表面間的距離或選擇各個電極表面間的距離時，必須使發送電極SE與接收電極EE間的阻抗不超過一預定值。如此可保證發送電極SE上放射的交變電場WS不會由導電性支承表面耦入接收電極EE內。

因此，發送電極SE與接收電極EE間的阻抗，是從發送電極與支承表面間的阻抗、支承表面的阻抗、及支承表面與接收電極間的阻抗合成的。以此方式乃可保證，即使手持裝置40放在一導電性表面上，接收電極EE內的電流I₁也不會超過一特定的第一閾值而產生手持裝置的自然作動。

例如，此等電極可設置在一行動電話的左側與右側，使行動電話被手部握持時即切換到一活動模式。若使用者重新放下行動電話且將手部移離行動電話時，行動電話即自動切換到睡眠模式；因為接收電極EE上的電流減少，因此再度降到低於活動模式的閾值。

根據本發明之電極設置方式或偵測裝置可應用於所有手動裝置，亦即使用時大致可用一手握持的裝置。因此，甚至電腦滑鼠也可設置根據本發明之偵測裝置。

根據本發明之電極設置方式或偵測裝置，亦可應用於具有一手把的物件。其中，根據本發明的三個電極可設在手把內。

手持裝置內亦可設置數個根據本發明的偵測裝置，以於握持動作時，甚至可以偵測手部在手持裝置上的位置。或者，也可設置數個接收電極EE，使每一接收電極可與補償電極成電容耦合，並與測定單元20耦接。以此方式，當至少二個接收電極內流動的電流超過一預定的閾值時，亦可使手持裝置從睡眠模式切換到活動模式。

當然，亦可在偵測裝置內設一發送電極、數個補償電極與數個接收電極，其中，所有補償電極都經由一移相器而與訊號發生器耦接。每一移相器可在施加於發送電極的交變電壓與施加於補償電極的交變電壓之間產生不同的相移。如此，(若手持裝置未在使用中或無手部握持時)每一接收電極內流過的電流各具有不同的電平，而每一電平代表補償電極之切換閾值。

手持裝置例如可為一行動電話或一電腦滑鼠。在握持動作後，行動電話或電腦滑鼠即從睡眠模式切換到活動模式；而於手部離開後，則又從活動模式切換到睡眠模式。

[元件符號對應表]

10．．．訊號發生器

10．．．特性曲線

20．．．電子測定裝置

20．．．特性曲線

30．．．接線

30．．．發送電極SE在手指外部的交變電場

40．．．發送電極SE在手指內部的交變電場

40．．．手持裝置

41．．．第一側壁

42．．．第二側壁

100．．．遊戲控制器

110．．．近接或接觸靈敏區

120．．．近接或接觸靈敏區

200．．．第一主要模組

300．．．第二主要模組

400．．．第三主要模組

A．．．支承表面

D1

D2

H．．．手部

I．．．電流

I₀．．．電流預定值

I₁．．．第一電流

I₂．．．第二電流

I_G．．．總電流

P₁．．．交變電場電平

P₂．．．交變電場電平

R．．．歐姆電阻

Δφ1．．．第一移相器

Δφ2．．．第二移相器

EE．．．接收電極

KE．．．補償電極

SE．．．發送電極

WS．．．第一交變電場

WK．．．第二交變電場

AS．．．第一交變電場

AK．．．第二交變電場

U₁．．．第一交變電壓

U₂．．．第二交變電壓

Z．．．阻抗預定值

Z₀．．．阻抗預定值

Z₁．．．阻抗

Z₂．．．阻抗

本發明進一步之細節與特徵，可從實施方式及附圖中獲得理解。附圖包括：圖1顯示具有本發明電極裝置之手持裝置之仰視圖及對應之橫剖示圖與縱剖示圖；圖2a-2c為側視圖，分別顯示一手持裝置在睡眠模式(沒有手部接近)、切換模式(當手部接近時)、與活動模式(被手部握持時)時的狀態；圖3係說明電場橋接之原理概要圖；圖4上部顯示用於左/右向區別呈非對稱之電極設置方式，下部則顯示接收電極上二個對應的電流時序；圖5顯示在一手持裝置上的另一種電極設置方式；圖6顯示一輸入裝置，其上二個區域各設一組電極結構；圖7顯示偵測手部接近或接觸設有多組電極結構的手持裝置；

圖8顯示根據本發明用於電場接近偵測之電路配置，用以開啟及關閉一無線式電腦滑鼠之電源；

圖9係說明第一電極設置方式之原理概要圖；

圖10係說明根據圖9所示電極設置方式中的電場橋接原理概要圖；

圖11為一電路概要圖，說明根據本發明用於訊號處理之分接電路之一較佳結構；

圖12為一原理概要圖，說明作為操作電路及作為外部硬體介面之微控制器之一較佳結構；

圖13a-13j顯示進一步的圖式說明根據本發明之三電極組結構在本發明中的若干變體；

圖14為另一原理概要圖，說明再一訊號處理模組之結構；

圖15為一原理概要圖，顯示本發明偵測裝置的方塊圖；

圖16顯示如圖15所示之本發明偵測裝置有手部接近時的方塊圖，其中，手持裝置被握持時，本發明偵測裝置偵測到經由手部握持而與接收電極耦合的交變電場；及

圖17顯示本發明電極設置方式用於一手持裝置之實施例。