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    • 专利摘要:
    本發明有關一種用於手持裝置之電容式測定裝置，尤其是用於電子手持裝置之電容式測定裝置，用以偵測朝向該手持裝置之接近；其中，所述電容式測定裝置具有一切換裝置；其中，所述電容式測定裝置的接地可經由切換裝置電性連接於手持裝置之導電結構；其中，所述電容式測定裝置具有一接地電極結構，其包含至少一接地電極，此接地電極可設於手持裝置上；其中，所述電容式測定裝置的接地可經由切換裝置電性連接於所述至少一接地電極。此外，本發明有關一種方法，此方法係使用本發明電容式測定裝置偵測手部朝向一手持裝置之接近，尤其是朝向一電子手持裝置之接近。代表圖：圖1a
    公开号:TW201312431A
    申请号:TW101110017
    申请日:2012-03-23
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Axel Heim；Artem Ivanov；Roland Aubauer
    申请人:Microchip Tech Germany Ii Gmbh；
    IPC主号:H03K17-00
    专利说明:
    用於偵測接近之測定裝置與方法
    本發明有關一種用於手持裝置之電容式測定裝置，尤其是用於電子手持裝置之電容式測定裝置，用以偵測一手部朝向該手持裝置之接近。此外，本發明有關一種方法，此方法係使用本發明電容式測定裝置偵測手部朝向一手持裝置之接近，尤其是朝向一電子手持裝置之接近。
    愈來愈多手持裝置，尤其是電子手持裝置，都設置了電容式感測器，用以偵測一手部朝向手持裝置之接近或手部與手持裝置之接觸。對手持裝置的操作提供額外的互動可能性，構成了接近或接觸偵測的背景。藉由接近或接觸偵測，可增進或促進手持裝置之可用性。
    現有技術中已知道將一電容式感測裝置之複數感測電極安排在一手持裝置之感測表面上。所述感測表面提供一互動區，手持裝置可經由此互動區接收使用者的輸入。舉例而言，經由接觸感測表面或經由手部接近感測表面，皆可造成使用者輸入。感測表面下方可以安排一大面積射極電極(發射電極)，使用此電極可刺激一交流電場。利用感測表面的感測電極所偵測到的訊號或由該訊號導出的資料，係與一物體(例如一手指)和感測電極間的距離有關。
    然而，現有技術的缺點在於，當手持裝置握在手中，而某一指尖，例如姆指尖，是橫向伸入感測表面時，將無法以必要的精確度判定姆指尖相對感測表面的位置。雖然如此，對許多應用而言，具體判定一指尖相對感測表面的位置乃屬必要的先決條件。
    當握住手持裝置的手部有一手指，例如大姆指，在感測表面區內移動時，該表面周圍的交流電場會畸變。然而，當姆指尖的位置不變時，交流電場的畸變視姆指伸入感測表面的哪一側而定。判定指尖(例如姆指尖)相對感測表面的位置時，為了考慮感測表面交流電場此等不同的畸變，有必要知道握住手持裝置的是哪一隻手。因此，為了正確判定指尖相對感測表面的位置，必須額外偵測手持裝置究竟是握在左手或右手內。
    現有技術於偵測一指尖相對感測表面的位置時，並不考慮手部的位置，亦即，並不考慮手持裝置究竟是握在右手或左手內。因此，對許多應用而言，不可能以必要的精確度偵測指尖相對感測表面的位置。現有技術中曾嘗試利用手持裝置之殼體形狀來判定操作，藉此面對此一問題。例如，可於設計手持裝置的殼體形狀時，使手持裝置僅能用右手或僅能用左手操作之。因此，手持裝置的操作及使用簡易性受到相當的限制。 1.本發明目的
    因此，本發明之目的在於提供一種電容式測定裝置及一種方法，用以偵測一手部朝向一手持裝置的接近，或用於偵測手持裝置是否被手部握持，使用此種測定裝置及方法可以增強偵測指尖相對手持裝置一感測表面的位置。 2.根據本發明之解決方案
    根據本發明解決此問題的方案，是利用如獨立請求項所述的一種用於手持裝置之電容式測定裝置及一種用於偵測手部接近手持裝置的方法。各附屬請求項中則指示本發明各種有利的設計與實施例。
    此外，具有本發明電容式測定裝置之手持裝置，尤其是電子手持裝置，亦為所述解決方案的一部份。
    因此，於茲提供一種用於手持裝置之電容式測定裝置，尤其是用於電子手持裝置之電容式測定裝置，用以偵測朝向該手持裝置之接近，其中：-該電容式測定裝置具有一切換裝置；-該電容式測定裝置之接地經由所述切換裝置而可電性連接於手持裝置之一導電結構；以及-該電容式測定裝置包括一接地電極結構，其具有至少一個可設於手持裝置上的接地電極；其中，該電容式測定裝置之接地係經由所述切換裝置而可電性連接前述至少一個接地電極。
    所述切換裝置可設計為使該導電結構及/或該接地電極結構之至少一接地電極電性連接於該電容式測定裝置的接地。所述切換裝置也可設計為使該導電結構及該接地電極結構之接地電極都不電性連接於該電容式測定裝置的接地。
    所述接地電極結構可包括一第一接地電極與一第二接地電極，此二接地電極係以一定方式設於手持裝置上，較佳是設於手持裝置之殼體內，特佳是設於手持裝置之罩殼內側，以於手部握持手持裝置時，可至少局部覆蓋兩接地電極至少其中之一。
    所述切換裝置可針對所述接地電極結構之每一接地電極及針對所述導電結構分別設一開關。
    所述接地電極結構之每一接地電極與該導電結構之間可設一耦合電容CM、CL、CR。選擇該等接地電極及其相對該導電結構的配置方式時，必須能使耦合電容CM、CL、CR儘可能地低。
    所述電容式測定裝置可具有一個參考電容CREF，此參考電容係電性連接於該導電結構，並可經由包括一切換元件的開關而電性連接於該電容式測定裝置的接地。
    較佳是，參考電容CREF及耦合電容CM、CL、CR都大致相等。
    此外亦提供一種方法，其係使用一電容式測定裝置，尤其是根據本發明之電容式測定裝置，偵測手部朝向一手持裝置之接近，尤其是朝向一電子手持裝置之接近；其中，所述電容式測定裝置具有一接地電極結構，其具有至少一個接地電極與至少一個感測電極；其中：-在一第一測定周期中，將所述電容式測定裝置之接地電性連接於手持裝置之一導電結構，並於前述至少一感測電極內偵測第一感測訊號；-在一第二測定周期中，將所述電容式測定裝置之接地電性連接於前述接地電極結構之至少一接地電極，並於前述至少一感測電極內偵測第二感測訊號；以及-判定第一感測訊號與第二感測訊號於其訊號位準間的差異，所判定的差異可指示一手部朝向手持裝置之接近。
    前述接地電極結構可設一第一接地電極與一第二接地電極，此二接地電極係以一定方式設於手持裝置內，以於手部握持手持裝置時，可至少局部覆蓋兩接地電極至少其中之一；其中，在第二測定周期中：-首先，使第一接地電極電性連接於電容式測定裝置之接地，並於前述至少一感測電極內偵測與該第一接地電極關聯之第二感測訊號DS2L；-其次，使第二接地電極電性連接於電容式測定裝置之接地，並於前述至少一感測電極內偵測與該第二接地電極關聯之第二感測訊號DS2R；以及-比較第一差異與第二差異；第一差異為與第一接地電極關聯之第二感測訊號DS2L和第一感測訊號DS1於其訊號位準間的差異，亦即DS2L-DS1；第二差異為與第二接地電極關聯之第二感測訊號DS2R和第一感測訊號DS1於其訊號位準間的差異，亦即DS2R-DS1；其中第一差異與第二差異間的差異，亦即(DS2L-DS1)-(DS2R-DS1)，可指示手部覆蓋的是兩接地電極中的哪一個。
    較佳是，前述導電結構至少在第二測定周期內可經由參考電容CREF連接於電容式測定裝置之接地。
    前述接地電極結構之接地電極EM、EL、ER至該導電結構間可分別提供一耦合電容CM、CL、CR。選擇該等接地電極及其相對該導電結構的配置方式時，必須能使耦合電容CM、CL、CR儘可能地低。
    選擇參考電容CREF及耦合電容CM、CL、CR時，可使此等電容大致相等。
    所述接地電極、參考電容及導電結構可分別經由一開關連接該電容式測定裝置之接地；所述開關包括一切換元件及一與開關並聯之寄生電容；其中，選擇所述開關時，較佳能使其電容顯著低於前述之耦合電容。
    在一校準步驟中，可使導電結構經由參考電容連接於電容式測定裝置之接地，並於該至少一感測電極內偵測第三感測訊號，其係作為所述至少一接地電極之參考感測訊號；其中，倘若第一感測訊號之訊號位準與第三感測訊號之訊號位準間的差異高於第一感測訊號之訊號位準與第二感測訊號之訊號位準間的差異，那麼與該至少一接地電極關聯之第二感測訊號其訊號位準可指示朝向該至少一接地電極之接近。
    至少一第三感測訊號可透過一公差值修正之。
    所述手持裝置或電子手持裝置例如可為智慧型手機、行動無線電單元、遙控裝置、數位相機(尤其是設有觸控螢幕之數位相機)、遊戲控制器或設有觸控螢幕之遊戲機、可攜式微型電腦、平板個人電腦、或類似裝置。
    本發明其他細節與特徵以及本發明各種實施例，可從以下參照圖式之說明而趨於明顯。
    圖1a顯示根據本發明用於手持裝置之電容式測定裝置之等效電路圖，所述電容式測定裝置係用以偵測朝向該手持裝置之接近。所述手持裝置具有一感測表面A，在該處可安排多數感測電極(測定電極)。藉由此等感測電極，可以判定例如一指尖相對該感測表面A的位置。在此情況時，可以偵測指尖朝向感測表面A的接近或指尖與感測表面的接觸。感測表面的感測電極及一射極電極(發射電極)都與一電容式測定裝置連接；所述射極電極例如可設計成一大面積電極，並可安排在該等感測電極的下方。電子手持裝置的導電殼體或導電外殼層可與該電容式測定裝置之接地連接。前述外殼層可包括一導電結構G，如圖2b所示者。
    手持裝置內並額外設一接地電極EM，此接地電極亦可與該電容式測定裝置連接。接地電極EM係以一定方式設於手持裝置內，以於手部握持手持裝置時，可至少局部被手覆蓋。此外，接地電極EM之表面相較於手持裝置之導電結構G為相當地大或相當地小；較佳是大致小於導電結構G。在以下說明的原始值或測定變數及公式或計算中，係假定接地電極EM的表面大致小於導電結構G。若在接地電極EM的表面比導電結構G大得多的情況時，前述原始值或測定變數及公式或計算也同樣有效，不過，在此情況時，測定的變數其代數符號改變了。
    在感測表面A的感測電極內，可偵測到感測訊號，此等感測訊號係與一指尖相對感測表面之位置相互關聯。當電子手持裝置或該電容式測定裝置於正常操作時，殼體或手持裝置之導電結構G係電性連接於該電容式定裝置之接地。所述導電結構G與電容式測定裝置接地間的連接例如可經由一切換裝置之開關S1來實施。
    根據本發明，偵測朝向手持裝置之接近，大致係在兩個接續的測定周期內進行之，且進行數次的偵測。選擇兩測定周期之間的時間間隔時，較佳可假設手指於兩周期間並未在感測表面區域內移動，亦即，並無任何辨識為手指相對感測表面A的移動且不影響偵測。這表示兩測定周期間的時間間隔較佳選為非常地小。
    在第一測定周期中，係於開關S1成閉合(閉路)時，亦即導電結構G與電容式測定裝置的接地電性連接時，在感測表面A的感測電極內偵測感測訊號。
    接地電極EM可經由切換裝置之第二開關S2而與電容式測定裝置的接地連接。在先前所述的第一測定周期中，第二開關S2為開啟(開路)，亦即，接地電極EM未與電容式測定裝置的接地成電性連接。
    在第二測定周期中，接地電極EM取代導電結構G而與電容式測定裝置的接地連接。為達此一目的，將第一開關S1開啟而將第二開關S2閉合。在第二測定周期中，係於感測表面A的感測電極內偵測感測訊號。在此切換過程中(開啟第一開關S1與閉合第二開關S2)，於感測表面A之感測電極內偵測到的感測訊號會遭遇共模干擾。當導電結構G與接地的連接改為電極EM與接地連接時，由於電容條件改變，所以在感測表面之感測電極內偵測到的感測訊號或測定的感測資料也隨之改變。
    接地電極EM與導電結構G之間的連接，在圖1內係以等效電容CM指示之。當電容式測定裝置的接地從導電結構G切換至接地電極EM時，可偵測到感測表面A的感應電極中所量測到的電訊號其訊號位準下降。此種情況的條件是手部與導電結構G之間的連接大於手部與接地電極EM之間的連接。藉由選擇讓接地電極EM大致小於導電結構G，可以達到上述條件。
    依照導電結構G或接地電極EM的設計而定，所測定的感測訊號可隨電容式測定裝置的接地從導電結構G切換至接地電極EM而發生位準上升。不論接地的切換究竟是導致感測電極內測定的或偵測的電訊號位準上升或位準下降，接地切換都會使測定的感測訊號內發生共模干擾，而感測訊號係用於偵測手持裝置被緊握的狀況。
    根據本發明之電容式測定裝置，其優點特別在於不必為接地電極EM提供任何額外的類比前端，因為接地電極EM必須只能經由一開關而與電容式測定裝置連接，亦即，接地電極EM必須與電容式測定裝置的接地電性連接。
    感測電極之感測訊號視其電容負載而定。在此情況時，所述負載必須理解為感測電極與電路接地間的電容，因為電路通常並未電性接地。在簡易的「正常情況」中，換言之，當無任何接地電極EM且電路的接地GND係直接連接於導電的殼體時，此電容係由感測電極-手部電容CH1及手部-殼體電容CH3串接而形成的。
    圖1a顯示此應用的簡圖。CH1、CH2、CH3分別為使用者手部(或雙手)至感測電極、至接地電極或至殼體間之電容。對於用以判定感測訊號的感測電極電容負載，以下各陳述式為有效(電容之並聯以“∥”指示，而其串聯以“⊕”指示之)：
    a)以第一測定周期而言(接地與殼體連接)：Csensor electrode=CH1⊕(CH3 ∥(CH2⊕(CM ∥ CS)))
    b)以第二測定周期而言(接地與接地電極連接)：Csensor electrode=CH1⊕(CH2 ∥(CH3⊕(CM ∥ CS)))
    從以上公式可以看出，視CH2或CH3何者較高而定，當測定周期改變時，訊號的差異為負或正。
    從第一測定周期中偵測到的感測訊號之訊號位準及第二測定周期中偵測到的感測訊號之訊號位準，可以推斷電子手持裝置被緊握或握持的狀況。因此，可以判定(第一測定周期之)第一感測訊號的訊號位準與(第二測定周期之)第二感測訊號的訊號位準之間的差異。在此情況中，差異量可指示手部朝向手持裝置之接近。若差異量低於一預定值，可從該差異量推斷一手部朝向手持裝置之接近。倘若手持裝置被手部握持，由於經由手部的額外連接，使接地電極EM與導電結構G之間的電容連接增加。在前述所考量的情況中(表面(G)>>表面(EM)，=>CH3>>CH2,CM~CH2,CM>>CS)，感測電極的負載電容可約略敘述如下：
    a)以第一測定周期而言(接地與殼體連接)：Csensor electrode CH1⊕CH3
    b)以第二測定周期而言(接地與接地電極連接)：Csensor electrode CH1⊕(CH2 ∥ CM)
    顯然地，於第二測定周期中，電容連接CH2愈佳，感測電極的負載電容愈高，所以兩組感測訊號的訊號位準之間的差異量減少。
    除所述差異之外，也可以定義一閾值；其中，越過(或者說降至低於)第二訊號的訊號位準閾值時，可指示一手部朝向手持裝置之接近。也可以定義數個閾值，讓不同的感測電極中有不同的訊號位準。
    圖1b顯示接地電極EM在一手持裝置中的配置方式，其中接地電極EM係安排在手持裝置的背側10。手持裝置之前側20上例如可設一感測表面A。若用一手部握持手持裝置時，手部的表面會接近設於手持裝置背側10上的接地電極EM，所以可用先前揭示的方法，從感測表面的感測電極所測定的感測訊號，偵測到手持裝置被緊握的狀況。為達此一目的，將第一開關S1開啟並閉合第二開關S2，以使接地電極EM電性連接於電容式測定裝置的接地。
    圖2a顯示根據本發明用於手持裝置之電容式測定裝置之等效電路圖，其中，該電容式測定裝置可電性連接於兩個接地電極EL、ER。較佳是，手持裝置的每一側設一接地電極。例如，將第一接地電極EL設在手持裝置殼體的左壁上，並將第二接地電極ER設在手持裝置殼體的右壁上。藉此可利於區別究竟是用左手或用右手握持手持裝置。
    因為與接地電極EL、ER連接的電容條件視究竟用左手或用右手握持手持裝置而變更，所以可達到前述區別。接地電極EL、ER可分別經由一切換裝置的開關S2或S3而連接於電容式測定裝置的接地。左接地電極與手持裝置的導電結構G間有一耦合電容CL。右接地電極ER與手持裝置的導電結構G間有一耦合電容CR。
    電子手持裝置或電容式測定裝置於正常操作時，電容式測定裝置的接地係電性連接於手持裝置的導電結構G，亦即開關S1是閉合的(閉路)。此外，在正常操作中，開關S2、S3是開啟的(開路)，所以接地電極EL或ER與電容式測定裝置的接地間未顯示任何電性連接。此時可在感測表面之感測電極內偵測或量測到第一電感測訊號DS1。
    為了偵測是使用哪一隻手(右手或左手)握持手持裝置，首先開啟開關S1並閉合開關S2，開關S3則同樣為開啟。藉此，(左)接地電極EL與電容式測定裝置的接地成電性連接。開關S1的開啟與開關S2的閉合，會導致感測表面感測電極內測定的電訊號(第二感測訊號DS2L)發生共模干擾。並於下一步驟中使用第二感測訊號DS2L的原始值ui(EL)，以便判定究竟是用左手或用右手握持手持裝置，其中，i=1,2,...,NEL；而NEL是感測電極數目。
    在另一測定步驟中，開啟開關S2並閉合開關S3，開關S1則為開啟。藉此，右接地電極ER與電容式測定裝置的接地成電性連接。在此另一測定步驟中，也同樣在感測電極內測定感測訊號(第二感測訊號DS2R)，並於下一步驟中使用其原始值為ui(ER)來判定究竟是用左手或用右手握持手持裝置，其中，i=1,2,...,NER；而NER為感測電極數目(總是使NER=NEL)。
    在更一步驟中，針對每一i值比較原始值ui(EL)與原始值ui(ER)，其中ui是在第i個感測電極中量測到的感測訊號測定值。
    在此步驟中，可以考量第一感測訊號DS1的原始值ui(E0)，其中i=1,2,...,NE0，而NE0為感測電極之數目(總是使NE0=NER=NEL)。ui(E0)表示無任何接地電極電性連接電容式測定裝置之接地時，在第i個感測電極內測定的感測訊號測定值。在此情況時，可判定第二感測訊號DS2L的第一差異及第二感測訊號DS2R的第二差異。倘若第一差異量高於第二差異量(|ui(EL)-ui(E0)|>|ui(ER)-ui(E0)|)，則可推斷手持裝置是握在右手中。
    為了也允許區別究竟是用雙手以大致對稱的方式握持手持裝置或是未用任何手部握持手持裝置這兩種情況，也可考量所偵測的原始訊號ui(EL)、ui(ER)的絕對變化。
    圖2b顯示一手持裝置之側視圖。圖中顯示手持裝置之導電結構G設於殼體表面下方並環繞於殼體的邊緣上。導電結構G例如可設計成一金屬箔，或者可為一導電塗層敷設在罩殼的內側。在本發明之一特定實施例中，導電結構G也可以由殼體或由罩殼本身形成，例如由一金屬殼體形成。
    殼體上亦配置一接地電極EM。若是如圖2a所示設置二個接地電極時，其中之一的接地電極(ER)可安排在殼體的右壁上，另一接地電極(EL)則安排在殼體的左壁上。
    此單一或多數接地電極並未電性連接於導電結構G，換言之，接地電極的配置係與導電結構G成電性隔離。
    在圖2b所示實例中，導電結構G有一凹槽，其內設置該接地電極。接地電極的表面務必實質上異於導電結構G的表面，以使CH3>>CH2(或CH3<<CH2)亦為有效。圖2b中，接地電極EM的表面比導電結構G的表面小得多。除了橢圓形設計外，接地電極EM亦可為任何其他適合的形狀。
    圖4顯示本發明電容式測定裝置之另一實施例；此實施例中提供更進一步的量測，藉此可獲得原始訊號之絕對參考值，以於ui(EL)=ui(ER)的情況時消除含混。
    當電容式測定裝置的接地與接地電極EL或ER的連接非經手部連接時，為了獲得一個供感測電極內測定之原始值使用的絕對基準，所以設一參考電容CREF，其電容為已知。參考電容CREF係與導電結構電性連接。參考電容CREF亦可經由一開關S4而與電容式測定裝置的接地成電性連接。
    在一校準步驟中，讓開關S1、S2及S3開啟並閉合開關S4，可在感測表面A的感測電極上偵測一參考感測訊號(第三感測訊號)。如此所偵測到的參考訊號，其訊號位準可作為一參考訊號位準(其原始值為ui(CREF)，i=1,2,...,NREF，其中，NREF為感測電極之數目，而且總是使NREF=NE0=NER=NEL)，以於ui(EL)=ui(ER)時，辨別究竟有無手部握持該手持裝置。選擇參考電容CREF時，是使其電容大致對應電容CL或CR；其中，CL與CR表示接地電極EL或ER與導電結構間的電容連接。
    所以，當左接地電極EL附近無任何手部/手指時，開關S4閉合而開關S1、S2、S3開啟時的感測電極之電容充電，約略對應開關S2閉合而開關S1、S3、S4開啟時的電容充電。因此，在這些開關位置時，對應的感測訊號也都約略相同。上述情況對右接地電極ER而言亦為正確。
    由於|ui(E0)-ui(CREF)|>|ui(E0)-ui(EL)|及/或|ui(E0)-ui(CREF)|>|ui(E0)-ui(ER)|，所以可推斷手持裝置係由單手及/或雙手握持。
    有了額外的參考電容CREF，可以判定手持裝置是否確實由手部握持著，如果是的，並可判定手持裝置究竟僅由右手握持、僅由左手握持、或由雙手握持。此外，倘若僅設置一接地電極時，也可藉此偵測是接近或緊握手持裝置。
    切換裝置的所有開關S1至S4各顯示一個與各開關並聯的寄生開關電容CS。較佳是，開關電容顯著低於接地電極EL或ER與殼體之間的耦合電容CL及CR(CS<<CL,CR)。在此情況中，當開關S2閉合時，為左接地電極EL偵測到的各原始值，幾乎與右接地電極ER和殼體間的手部連接CHR無關，反之亦然。
    為了進一步增進偵測的穩靠性，有必要考慮所測定或所偵測的原始值的公差閾值εi。因此，比較各原始值時，可以考量與結構相關的精確失準或噪音。於比較各原始值時加入公差閾值，方程式因此變成εi,|ui(EL)|,|ui(ER)|>|ui(CREF)+εi|。公差閾值εi例如可憑經驗決定之。
    根據本發明電容式測定裝置之一特定實施例中，倘若恰當選擇公差閾值εi時，沒有參考電容CREF也是可行的。在此情況時，於開關S1、S2及S3開啟時測定的原始值可作為一原始參考值。
    根據先前揭露的本發明方法，為了偵測握持，係使開關S1開啟並使開關S2或S3閉合，以便從產生的感測訊號偵測手持裝置被握持的狀況。
    或者，也可以在手持裝置或本發明電容式測定裝置的正常操作中閉合三個開關S1、S2及S3。為了偵測手持裝置是否被手部握持，或為了偵測手持裝置被哪一手握持，隨後可先開啟開關S2(開關S1及S3為閉合)，並分析在感測電極內測定的感測訊號。其次可開啟開關S3(S1與S2為閉合)並評估由此產生的感測訊號。為了偵測手持裝置是否被握持或偵測握持手持裝置之手部，可依照先前所揭露的方法互相比較如此所得到的感測訊號。
    圖3顯示各原始訊號的時序，其中電容式測定裝置的接地初始時係與殼體電性連接，然後與接地電極EL電性連接。圖中顯示安排在共同感測表面上的四個感測電極的感測資料，其中，最早的數值放在左側，最新近的數值放在右側。
    首先，電容式測定裝置的接地係連接於殼體(亦即導電結構)(從樣本0到大約樣本170)。有一手部環繞殼體。倘若電容式測定裝置的接地從殼體改到接地電極(大約在樣本170內)，所有感測電極的感測資料明顯降低。樣本170與樣本255之間，手部並未環繞接地電極，亦即，手部係遠離接地電極EL。倘若接地電極EL被手部覆蓋，所有感測資料上升(在樣本255與樣本360之間)。倘若手部再度從接地電極移開，感測資料再度降低(在樣本360與樣本400之間)。
    使用本發明之電容式測定裝置或使用本發明之測定方法，可於判定一指尖相對感測表面之位置時，考慮對應的指尖從哪一側伸入感測表面。因此，於判定指尖相對感測表面之位置時，可以更妥善地考慮感測表面內的交流電場因手指側向伸入感測表面所造成的畸變。因此，可以獲得更佳的位置判定。此外，可以視握持手持裝置的手部而定，調整電子手持裝置的使用者介面。由於可以辨別是使用雙手或未使用任一手握持手持裝置，所以使用者介面也可以對應地改變為適合這些情況。
    另一優點在於，除了進一步必要的接地電極與為此目的所需的開關外，不需要其他任何進一步的接收電極來連接接地電極與電容式測定裝置的接地，所以結構成本與生產成本都保持在限定內。譬如，也可以偵測手部接近殼體的底部而不必為此目的提供任何額外的測定通道。只要在殼體底部配置一個接地電極即可。
    以上所示係本發明測定裝置包含一個接地電極EM或包含二個接地電極EL、ER的實施例。根據本發明，也可以設置二個以上的接地電極。
    因此，舉例而言，可設置四個接地電極EL1、EL2、ER1、ER2，其中接地電極EL1、EL2可配置在左殼壁上，接地電極ER1、ER2可配置在右殼壁上。左殼壁上或右殼壁上的電極EL1或ER1可分別設在殼體的上部區域內，而電極EL2或ER2可分別設在殼體的下部區域內。因此，可以區別例如一手指究竟是從右上側或從左下側伸入感測表面。也可以判定手指是否大致從兩電極間(例如EL1與ER1之間)側向伸入感測表面。
    所述手持裝置或電子手持裝置例如可為智慧型手機、行動無線電單元、遙控裝置、數位相機(尤其是包含觸控螢幕之數位相機)、遊戲控制器或包含觸控螢幕之遊戲機、可攜式微型電腦、平板個人電腦或類似裝置。
    10‧‧‧手持裝置背側
    20‧‧‧手持裝置前側
    A‧‧‧感測表面
    CH1‧‧‧感測電極與手部間的電容
    CH2‧‧‧手部與接地電極間的電容
    CH3‧‧‧手部與殼體間的電容
    CL‧‧‧左接地電極至導電結構間的耦合電容
    CM‧‧‧接地電極與導電結構間的等效電容
    CR‧‧‧右接地電極至導電結構間的耦合電容
    CREF‧‧‧參考電容
    CS‧‧‧寄生開關電容
    DS1‧‧‧第一電感測訊號
    DS2‧‧‧第二電感測訊號
    EM‧‧‧接地電極
    EL‧‧‧第一接地電極(左)
    ER‧‧‧第二接地電極(右)
    G‧‧‧手持裝置之導電結構
    GND‧‧‧電容式測定裝置之接地
    S1‧‧‧第一開關(導電結構與接地間)
    S2‧‧‧第二開關(左接地電極與接地間)
    S3‧‧‧開關(右接地電極與接地間)
    S4‧‧‧開關(參考電容與接地間)
    圖1a顯示根據本發明用於電子手持裝置之電容式測定裝置之等效電路圖；圖1b為一電子手持裝置之側視圖，顯示其背側設一接地電極；圖2a顯示本發明電容式測定裝置第二實施例之等效電路圖；圖2b為一手持裝置殼體之側視圖，顯示其包含一導電結構及一接地電極；圖3依握持手持裝置的方式而定，顯示感測電極(測定電極)內測得的電訊號之時序；以及圖4顯示本發明電容式測定裝置另一實施例之等效電路圖。
    A‧‧‧感測表面
    CH1‧‧‧感測電極與手部間的電容
    CH2‧‧‧手部與接地電極間的電容
    CH3‧‧‧手部與殼體間的電容
    CM‧‧‧接地電極與導電結構間的等效電容
    CS‧‧‧寄生開關電容
    EM‧‧‧接地電極
    G‧‧‧手持裝置之導電結構
    GND‧‧‧電容式測定裝置之接地
    S1‧‧‧第一開關(導電結構與接地間)
    S2‧‧‧第二開關(左接地電極與接地間)
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] 一種用於手持裝置之電容式測定裝置，尤其是用於電子手持裝置之電容式測定裝置，用以偵測朝向該手持裝置之接近，其中：- 該電容式測定裝置具有一切換裝置；- 該電容式測定裝置之接地(GND)係經由切換裝置(S)電性連接於該手持裝置之一導電結構；以及- 該電容式測定裝置具有一接地電極結構，其可設於該手持裝置上，並包含至少一接地電極(EM)；其中該電容式測定裝置之接地(GND)係經由切換裝置(S)電性連接於該至少一接地電極(EM)。
    [2] 如申請專利範圍第1項之電容式測定裝置，其中該切換裝置(S)可使- 該導電結構(G)或- 該接地電極結構之至少一接地電極(EM)或不使- 該導電結構(G)及該接地電極結構之至少一接地電極(EM)電性連接於該電容式測定裝置之接地(GND)。
    [3] 如申請專利範圍第1或第2項之電容式測定裝置，其中該接地電極結構具有至少一第一接地電極(EL)與至少一第二接地電極(ER)，此等接地電極係以一定方式設於該手持裝置上，較佳設於手持裝置之殼體內，更佳設於手持裝置之殼體內側，以於手部握持手持裝置時，可至少局部覆蓋兩接地電極(EL、ER)至少其中之一。
    [4] 如申請專利範圍前述任一項之電容式測定裝置，其中該切換裝置(S)針對該接地電極結構之每一接地電極(EM、EL、ER)及針對該導電結構分別具有一開關，且每一開關包括一切換元件(S1、S2、S3)。
    [5] 如申請專利範圍前述任一項之電容式測定裝置，其中該電容式測定裝置具有一參考電容(CREF)，此參考電容與該導電結構(G)電性連接，並經由包括一切換元件(S4)的開關與該電容式測定裝置之接地(GND)電性連接。
    [6] 如申請專利範圍第5項之電容式測定裝置，其中該參考電容(CREF)基本上和接地電極(EL、ER)與導電結構(G)之間的耦合電容(CL、CR)相等。
    [7] 如申請專利範圍前述任一項之電容式測定裝置，其中該等切換元件之開關電容(CS)係顯著低於該等耦合電容(CL、CR)。
    [8] 一種測定方法，係使用一電容式測定裝置，尤其是前述申請專利範圍中任一項所請之電容式測定裝置，用以偵測一手部朝向一手持裝置之接近，尤其是朝向一電子手持裝置之接近；其中該電容式測定裝置具有一接地電極結構，其包含至少一接地電極(EM、EL、ER)與至少一感測電極；其中：- 在一第一測定周期中，將所述電容式測定裝置之接地(GND)電性連接於手持裝置之一導電結構(G)，並於前述至少一感測電極內偵測第一感測訊號(DS1)；- 在一第二測定周期中，將所述電容式測定裝置之接地(GND)電性連接於前述接地電極結構之至少一接地電極(EM)，並於前述至少一感測電極內偵測第二感測訊號(DS2)；以及- 判定第一感測訊號(DS1)與第二感測訊號(DS2)於其訊號位準間的差異，其中，所判定的差異可指示手部朝向手持裝置之接近。
    [9] 如申請專利範圍第8項之方法，其中該接地電極結構具有至少一第一接地電極(EL)與至少一第二接地電極(ER)，此二接地電極係以一定方式設於手持裝置上，以於一手部握持該手持裝置時，可至少局部覆蓋兩接地電極(EL、ER)至少其中之一；其中，於該第二測定周期中：- 首先，使該第一接地電極(EL)電性連接於該電容式測定裝置之接地(GND)，並於前述至少一感測電極內偵測與該第一接地電極(EL)關聯之第二感測訊號(DS2L)；- 其次，使該第二接地電極(ER)電性連接於該電容式測定裝置之接地(GND)，並於前述至少一感測電極內偵測與該第二接地電極(ER)關聯之第二感測訊號(DS2R)；以及- 比較第一差異與第二差異；第一差異為與第一接地電極(EL)關聯之第二感測訊號(DS2L)和第一感測訊號(DS1)其訊號位準間的差異，第二差異為與第二接地電極(ER)關聯之第二感測訊號(DS2R)和第一感測訊號(DS1)其訊號位準間的差異；其中第一差異與第二差異間的差異可指示兩接地電極(EL、ER)中的哪一個被手部覆蓋。
    [10] 如申請專利範圍第8至第9項中任一項之方法，其中該導電結構(G)，至少在該第二測定周期內，係可經由一參考電容(CREF)連接於該電容式測定裝置之接地(GND)。
    [11] 如申請專利範圍第10項之方法，其中，選擇該參考電容(CREF)以及各接地電極(EM、ER、EL)與該導電結構(G)之間的耦合電容(CM、CR、CL)時，係使此等電容基本上為相等。
    [12] 如申請專利範圍第10至第11項中任一項之方法，其中，該等接地電極(EM、ER、EL)、該參考電容(CREF)、及該導電結構(G)可分別經由包括一切換元件(S1、S2、S3)的開關而與該電容式測定裝置之接地(GND)連接；其中，選擇該等切換元件的開關電容(CS)時，係使其顯著低於所述耦合電容(CM、CR、CL)。
    [13] 如申請專利範圍第10至第12項中任一項之方法，其中，在一校準步驟中，使導電結構(G)經由一參考電容(CREF)連接於該電容式測定裝置之接地(GND)，並於該至少一感測電極內偵測一第三感測訊號，並以第三感測訊號作為所述至少一接地電極(EM、ER、EL)之參考感測訊號；其中，當第一感測訊號(DS1)之訊號位準與第三感測訊號之訊號位準間的差異大於第一感測訊號(DS1)之訊號位準與第二感測訊號之訊號位準間的差異，那麼與該至少一接地電極(EM、ER、EL)關聯之第二感測訊號(DS2)其訊號位準可指示朝向該至少一接地電極(EM、ER、EL)之接近。
    [14] 如申請專利範圍第13項之方法，其中，至少一第三感測訊號是透過一公差值修正之。
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