專利名稱：電容性接近性設備和包括電容性接近性設備的電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子設備的電容性接近性設備。本發(fā)明還涉及一種包括所述電容 性接近性設備的電子設備，以及一種用于所述電容性接近性設備的感測電路。
背景技術：
例如，在用于個人計算機和/或膝上計算機的監(jiān)視器中，當不使用顯示設備時減 少顯示設備中的能耗是已知的。在這種系統(tǒng)中，例如通過檢測用戶的鍵敲擊或用戶的鼠標 移動來測量用戶的活動。在用戶尚未敲擊鍵達到某個預定時間或者尚未移動計算機或膝上 計算機的鼠標達到某個預定時間的情況下，顯示設備進入所謂的節(jié)能模式，其也可以稱為 “休眠模式”，其中顯示設備關閉，或者其中顯示設備的背光關閉。然而，顯示設備經常在用 戶例如正閱讀顯示設備上的長文本而不敲擊鍵或移動鼠標的同時切換到節(jié)能模式。在更先進的能耗方案中，感測顯示設備前面的用戶的實際存在性。該方案具有的 優(yōu)點在于，只要用戶在顯示設備前面，顯示設備就不進入節(jié)能模式。此外，當用戶離開顯示 設備時，此后激活節(jié)能模式的預定時間可以減少，因此進一步減少了顯示設備的(不必要 的)功耗。這些系統(tǒng)例如記載于美國專利申請US 2003/0051179，其中公開了具有用于檢 測用戶的不存在性的傳感器的顯示器。可替換地，EP 0 949 557公開了一種便攜式計算機 中的相似系統(tǒng)。兩份文獻公開了紅外或超聲傳感器，用于檢測顯示設備前面的用戶的存在 性或不存在性。顯示設備中所使用的已知傳感器使用發(fā)射機來發(fā)送信號，并且感測來自用 戶的反射信號?？商鎿Q地，美國專利申請US 2003/0122777公開了傳感器可以包括相機、 SONAR或RADAR系統(tǒng)，用于檢測顯示設備前面的用戶的距離。主動紅外和超聲傳感器的缺點是它們關于對象的材料的依賴性。布料可能過多地 吸收所發(fā)送的能量，從而減少檢測范圍，或者給出錯誤的距離讀數(shù)。此外，視場一般相對窄， 導致僅在顯示設備前面的正中心線中產生敏感區(qū)域?？梢酝ㄟ^使用定向于不同方向的更多 個傳感器來解決該問題，然而，這樣導致了相對昂貴的解決方案。被動紅外傳感器將不對靜 止(溫暖)對象做出反應，從而當人在監(jiān)視器之前不充分移動時，節(jié)能模式將被激活，這同樣 可能是不想要的情況。用于感測顯示設備前面人的存在性的替選傳感器是經由電容性傳感器。電容性傳 感器例如公開于US 6，486，681，其中公開了用于電容性傳感器的測量電路，用于距離測量 和/或空間監(jiān)控。測量電路包括連接到模數(shù)轉換器的依賴于相位的整流器裝置。已知電容性傳感器的缺點在于，通過已知電容性傳感器記錄人不夠可靠。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種具有改進的可靠性的電容性接近性設備。根據(jù)本發(fā)明第一方面，該目的利用用于感測電子設備附近的對象的存在性和/或 不存在性的電容性接近性設備而得以實現(xiàn)，所述電容性接近性設備包括
發(fā)射電極，以電容方式耦合到接收機電極，振蕩器，用于在所述發(fā)射電極與所述接收機電極之間生成發(fā)射信號，其為交變電場，以
及
感測電路，連接到所述接收機電極，所述感測電路從所述接收機電極接收測量信號， 并且包括第一檢測電路，用于生成和所述對象與所述電子設備之間的距離成比例的輸出信 號，所述測量信號包括噪聲，所述感測電路還包括噪聲抑制裝置，用于在進入所述第一檢測 電路之前減少來自所述測量信號的噪聲。發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，當在電子設備(具體地說，顯示設備)中使用時，已知電容性傳感 器的輸出信號相對嘈雜。歸因于這種嘈雜信號，通過已知電容性傳感器記錄人并非足夠可 靠。發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，嘈雜信號源自顯示設備自身和/或顯示設備的環(huán)境，例如具有用于檢 測另一顯示設備的鄰近的對象的存在性和/或不存在性的電容性接近性設備的其它顯示 設備。顯示設備自身和/或另一顯示設備干擾到測量信號。電容性接近性設備典型地位于 顯示設備的顯示器邊緣周圍。因為邊緣變得相對小，所以發(fā)射電極和接收機電極也位于相 對接近于顯示設備的顯示器。因為顯示器還生成變化電場，所以源自至顯示設備的顯示器 的相對小距離的噪聲對于可靠標識對象和/或人產生太多噪聲。這種噪聲具有相對寬的頻 譜。同步檢測連帶已知電容性傳感器中的低通濾波器用于對來自測量信號的噪聲進行濾 波。然而，具有接近于所生成的發(fā)射頻率的頻率分量并且由此位于帶通放大器的傳輸帶內 的噪聲沒有被帶通放大器充分地濾波。歸因于帶內噪聲的大幅度，放大器和同步檢測器可 以修剪，導致電路的不足濾波和失效，給出錯誤的對象存在性檢測。發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，當在顯示設備中應用已知的電容性傳感器時，需要另外的噪聲 抑制技術。為了改進根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性設備的可靠性，所述電容性接近性設備包 括噪聲抑制裝置，用于在進入所述同步檢測電路之前減少來自所述測量信號的噪聲。通過 在第一同步檢測電路之前應用所述噪聲抑制裝置，所述測量信號中存在的噪聲在其被放大 之前得以減少。故此，噪聲抑制裝置的添加防止了感測電路中的各級放大器修剪，使得人或 對象的檢測更可靠。 根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的感測電路執(zhí)行的方法步驟包括 從所述接收機電極接收測量信號，
經由同步檢測方法并且通過對所述同步檢測方法的輸出進行低通濾波來生成輸出信 號，以及
應用噪聲抑制方法，用于在應用所述同步檢測方法之前減少來自所述測量信號的噪聲。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。所述同步檢測可以例如使用采用開關整流器的同步整流而完成，該整流器使用與 發(fā)射信號基本上同相的基準信號驅動。典型地，所述第一同步整流器基本上在基準信號或 發(fā)射信號的過零點進行切換。隨后，第一低通濾波器和放大器用于提取和放大指示人或對 象的存在性或不存在性的信號。該信號可以是靜止的或慢變的，其中慢變信號可以是對象 正移動的指示?？梢允褂美绫容^器對所生成的輸出信號與第一接近性基準電平進行比較。當對 象與電子設備之間的距離增加時，輸出信號增加。所以，當輸出信號增加到大于第一接近性
5基準電平時，電子設備認為用戶不存在，并且切換到節(jié)能模式。在電容性接近性設備的實施例中，所述噪聲抑制裝置包括第一差分放大器，用于 通過從所述測量信號減去校正信號而生成包括來自所述測量信號的噪聲的至少一部分的 噪聲信號，所述校正信號基本上具有與所述發(fā)射信號相同的頻率和相位，并且具有與所述 感測發(fā)射信號成比例的幅度。這種噪聲信號可以例如用在所述電容性接近性設備中，以產 生主動噪聲抑制。所述校正信號的幅度與感測發(fā)射信號成比例，并且優(yōu)選地包括與所述感 測發(fā)射信號相同的幅度。為了抑制所述測量信號中可能存在的帶內噪聲，所述噪聲抑制裝 置通過從所述測量信號減去所述校正信號而重構測量信號中的噪聲分量。由于所述校正信 號具有與所述發(fā)射信號相同的頻率，并且具有與所述感測發(fā)射信號成比例的幅度，因此所 述差分放大器從所述測量信號移除所述感測發(fā)射信號的至少一部分，生成指示所述測量信 號中的噪聲的噪聲信號。該噪聲信號可以隨后用于生成所述感測發(fā)射信號的基本上較少噪 聲的拷貝。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的感測電路可以執(zhí)行的方法步驟包括 接收基本上具有與所述發(fā)射信號相同頻率并且具有與所述感測發(fā)射信號成比例的幅
度的校正信號，以及
從所述測量信號減去所述校正信號，以生成所述噪聲信號。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。在電容性接近性設備的實施例中，所述電容性接近性設備包括屏蔽了所述發(fā)射信 號的另一接收機電極，用于感測包括源自所述顯示設備的噪聲的至少一部分的噪聲信號。 發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，噪聲的主要部分源自顯示設備的顯示器。通過布置屏蔽所述發(fā)射信號的 另一接收機電極，并且從而該另一接收機電極典型地僅感測來自所述顯示設備的顯示器的 噪聲，來自所述另一接收機電極的該噪聲信號可以用于例如通過使用第二差分放大器從所 述測量信號減去所述噪聲信號來主動減少來自所述測量信號的噪聲。另一接收機電極的屏蔽可以通過在主動顯示單元附近使用充分窄的噪聲接收電 極而得以完成。所述發(fā)射信號接收電極優(yōu)選地位于噪聲接收電極上面，故此基本上對所述 噪聲接收電極屏蔽了所述發(fā)射信號。在電容性接近性設備的實施例中，所述噪聲抑制裝置還包括可變增益放大器、第 二同步檢測電路連帶第二低通濾波器以及積分器電路，所述第二同步檢測電路連帶所述第 二低通濾波器接收所述噪聲信號，以便生成所述感測發(fā)射信號的有效幅度，所述積分器電 路接收所述有效幅度，并且將所述有效幅度與基準電平進行比較，以便生成提供給所述可 變增益放大器的增益信號，并且限定所述可變增益放大器的增益，所述可變增益放大器接 收所述發(fā)射信號和所述增益信號，并且根據(jù)所述增益信號適應性調節(jié)所述發(fā)射信號的幅 度，以生成所述校正信號。在所述感測發(fā)射信號受抑制(優(yōu)選地，完全受抑制)的同時，所述 噪聲信號包括來自所述測量信號的所有噪聲。該校正信號關聯(lián)于感測發(fā)射信號，因為校正 信號基本上是感測發(fā)射信號的無噪聲拷貝。生成所述校正信號，方式是使用所述噪聲信 號，并且將使用所述第二同步檢測電路連帶所述第二低通濾波的另一同步檢測應用于所述 噪聲信號，移除所述噪聲的主要部分，并且僅提供作為感測發(fā)射信號的靜止或慢變幅度的 感測發(fā)射信號的有效幅度。將低頻剩余信號與例如接地電平進行比較，以生成指示所述感測發(fā)射信號的低頻部分的增益信號。所述增益信號隨后用于調制所述發(fā)射信號。所述發(fā)射 信號可以被看作基本上無噪聲信號，并且所述增益信號可以被看作主要包括指示人或對象 是否接近于電容性接近性設備所需的低頻感測信息。使用所述增益信號來調制基本上無噪 聲的發(fā)射信號生成包括感測的接近性信息的感測發(fā)射信號的基本上無噪聲拷貝。所述無噪 聲拷貝也可以用于可靠地生成作為根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性設備的鄰域中的人或對象 的存在性和/或不存在性的可靠指示的輸出信號。 根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的感測電路可以執(zhí)行的方法步驟包括
經由另一同步檢測方法并且通過對所述另一同步檢測方法的輸出進行低通濾波來生 成有效幅度，以及
將所述有效幅度與基準電平進行比較，以便生成增益信號，以及 根據(jù)所述增益信號適應性調節(jié)所述發(fā)射信號的幅度，以生成所述校正信號。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。在電容性接近性設備的實施例中，所述噪聲抑制裝置包括第二差分放大器，用于 生成隨后提供給用于生成所述輸出信號的第一檢測電路的噪聲減少的測量信號，所述第二 差分放大器通過從所述測量信號減去所述噪聲信號而生成所述噪聲減少的測量信號。在所 述第二差分放大器與所述第一同步檢測電路之間，可以存在帶通放大步驟，以在其進入所 述第一同步檢測電路之前放大所述噪聲減少的測量信號。所述噪聲信號是通過從所述測量 信號減去所述校正信號(其為所述感測發(fā)射信號的基本上無噪聲拷貝)而產生的。故此，所 述噪聲信號包括先前在所述測量信號中的基本上隔離的噪聲。可以從所述測量信號減去該 隔離的噪聲，以在信號進入所述第一同步檢測電路之前至少部分地移除噪聲。通過使用所 述噪聲信號來主動移除來自測量信號的噪聲，輸出信號的可靠性得以改進。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的感測電路可以執(zhí)行的方法步驟包括 通過從所述測量信號減去所述噪聲信號而生成噪聲減少的測量信號，以及 通過將所述檢測方法應用于所述噪聲減少的測量信號而生成所述輸出信號。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。在電容性接近性設備的實施例中，所述校正信號提供給所述第一檢測電路，以便 生成所述輸出信號。此外，在放大后的校正信號進入所述第一同步檢測電路之前，所述校正 信號可以使用帶通放大步驟而放大。發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，因為所述校正信號是所述感測發(fā)射 信號的基本上無噪聲拷貝，所以所述校正信號可以有利地用于生成所述輸出信號，而非使 用所述測量信號。在主動噪聲抑制的該替選實施例中，所述校正信號直接提供給所述第一 同步檢測電路(有可能在已經通過帶通放大步驟放大之后)，而不是如前指示的那樣通過從 所述測量信號減去所述噪聲信號而生成噪聲減少的測量信號。主動噪聲抑制的這種替選實 施例需要更少的組件，因為其典型地需要少一個差分放大器(第二差分放大器)。通常，在所 述噪聲減少的測量信號提供給所述第一同步檢測電路之前，所述噪聲減少的測量信號通過 帶通濾波器和放大器。所述帶通濾波器用于進一步抑制噪聲。放大優(yōu)選地使用交流信號而 完成，因為這通常具有成本好處，原因是相對廉價的組件可以用于放大。當使用所述校正信 號而非所述噪聲減少的測量信號時，可以省略在放大器之前的附加帶通濾波器，進一步減
7少了根據(jù)本發(fā)明的主動噪聲減少電路的成本。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的感測電路可以執(zhí)行與權利要求3有關的 附加方法步驟，其中所述方法包括
通過將所述檢測方法應用于所述校正信號而生成所述輸出信號。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。以上結合權利要求2至5所示出并且解釋的主動噪聲減少電路可以通過接收包括 信號的窄頻部分中的信息并且包括相對寬頻范圍噪聲的交流測量信號而在需要通用信號 處理的任何系統(tǒng)中執(zhí)行。此外，與以上所示出并且解釋的情況相比，所述主動噪聲減少可以 在感測電路中的不同位置或者在感測電路中的多個位置執(zhí)行。最后，所述主動噪聲減少電 路可以用在需要測量信號的噪聲減少的其它設備中，例如使用同步檢測方法的其它設備， 而不僅用在用于電子設備的電容性接近性設備中。在所述電容性接近性設備的實施例中，所述噪聲抑制裝置包括拍頻檢測器，用于 分析所述測量信號和/或所述輸出信號，以在所述測量信號中標識除了所述發(fā)射信號的頻 率之外的規(guī)則和/或周期信號分量。該規(guī)則和/或周期信號分量可以源自可以包括相對規(guī) 則和/或周期信號的顯示設備上顯示的當前圖片的生成。當前圖片的生成可以包括干擾到 所述發(fā)射信號的頻率的規(guī)則頻率，并且因此不可以經由已知同步檢測而被濾波。這種干擾 信號可以使用若干已知硬件和/或軟件布置方式而被相對容易地檢測到。在此公開的拍頻檢測器可以添加到權利要求1至5中的任一項中已經公開的主動 噪聲抑制方法。然而，這種拍頻檢測器的添加也可以在需要通用信號處理的其它系統(tǒng)中，其 中發(fā)射具有預定頻率的信號并且隨后測量關聯(lián)信號。在任何這些系統(tǒng)中，在此以及本文中 的其余部分中公開的拍頻檢測器可以有利地應用于檢測規(guī)則和/或周期信號分量并且適 應性調節(jié)所述發(fā)射信號的頻率，以避免這些規(guī)則和/或周期信號分量或者選擇發(fā)射信號中 所標識的規(guī)則和/或周期信號分量的干擾最小的頻率。以上公開的拍頻檢測器適應性調節(jié)所述發(fā)射信號的頻率，以減少測量信號中的具 有規(guī)則和/或周期信號分量的干擾信號。雖然干擾信號分量的頻率的分析可以在第一同步 檢測器后面完成，但用于減少來自所述測量信號的噪聲的適應性調節(jié)通過改動在所述振蕩 器處的發(fā)射信號的頻率而完成，并且因此在所述測量信號進入所述第一同步檢測電路之前 完成。最后，所述拍頻檢測器可以用在其它設備中，而不僅用在用于電子設備的電容性 接近性設備中。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的噪聲抑制裝置可以包括若干方法步驟，其 包括
接收所述測量信號和/或所述輸出信號，以及
分析所述測量信號和/或輸出信號，以在所述測量信號中標識除了所述發(fā)射信號的頻 率之外的規(guī)則和/或周期信號分量。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。拍頻檢測可以相對容易地在可編程控制器(例如微控制器)中執(zhí)行。電容性接近性
8設備的輸出信號指示所述對象與所述電容性接近性設備之間的距離。通常，對象典型地在 所述電容性接近性設備前面不以基本上規(guī)則的移動而運動。當在例如預定時間間隔上檢測 到這種基本上規(guī)則的移動時，規(guī)則移動可能是源自所述顯示設備的噪聲，或者可能是源自 另一顯示設備的噪聲，所述另一顯示設備例如也包括另一電容性接近性設備。這種規(guī)則和 /或周期信號不可以經由所述同步檢測而完全移除，以生成所述輸出信號，并且可能將自身 表示為指示對象與電容性接近性設備之間的變化距離的信號。該另一電容性接近性設備可 以影響所述電容性接近性設備的測量信號，故此提供所述對象與所述電容性接近性設備之 間的距離的錯誤變化。改動所述發(fā)射信號的頻率可以減少所述測量信號中的規(guī)則和/或周 期分量，從而減少不能使用所述同步檢測而充分移除的測量信號中的規(guī)則噪聲。在電容性接近性設備的實施例中，所述拍頻檢測器包括
用于接收測量信號和/或指示所述對象與所述電容性接近性設備之間的距離的輸出 信號的裝置，
用于分析所述測量信號和/或所述輸出信號以便檢測對象相對于所述電容性接近性 設備的規(guī)則和/或周期距離變化的裝置，所述規(guī)則和/或周期距離變化指示所述感測發(fā)射 信號中的規(guī)則和/或周期信號分量，
如果標識所述規(guī)則和/或周期距離變化，則所述電容性接近性設備包括用于將頻率 信號發(fā)送到振蕩器以便改動所述發(fā)射信號的頻率的裝置。用于分析所述測量信號和/或輸出信號的裝置可以例如包括傅立葉變換算法，其 不同算法是本領域已知的。這種傅立葉變換算法可以非常合適地通過軟件完成，尤其是當 將所述輸出信號用于分析時，因為所述輸出信號是不需要快速模數(shù)轉換器的靜止信號或慢 移動信號。可替換地，可以使用用于分析所述測量信號和/或輸出信號的不同裝置，以找尋 所述測量信號中的規(guī)則和/或周期分量。干擾到所述感測發(fā)射信號的拍頻頻率典型地具有相對低的頻率，例如10赫茲以 及以下。具有比10赫茲更高頻率的干擾被所述第一同步檢測電路后面的第一低通濾波器 濾波，并且僅輕微地干擾所述輸出信號。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的噪聲抑制裝置可以包括若干方法步驟，其 包括
接收測量信號和/或指示所述對象與所述電容性接近性設備之間的距離的輸出信號， 分析所述測量信號和/或所述輸出信號以便檢測對象相對于所述電容性接近性設備 的規(guī)則和/或周期距離變化，所述規(guī)則和/或周期距離變化指示所述測量信號中的規(guī)則和
/或周期信號分量，
如果標識所述規(guī)則和/或周期距離變化，則將頻率信號發(fā)送到振蕩器，用于改動發(fā)射 信號的頻率。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。在電容性接近性設備的實施例中，所述振蕩器被布置為切換到在中心頻率周圍預 定范圍的頻率中的另一頻率。中心頻率例如是75kHz，并且?guī)ǚ糯笃鞅贿x取，以具有基本 上與所述振蕩器的中心頻率對應的帶通濾波器的中心。所述頻率信號可以包括例如三比特 信號，其允許從中選擇8個不同的頻率(例如每一頻率分離開800Hz)以減少來自所述測量
9信號的規(guī)則和/或周期信號分量。使用三比特信號降低了噪聲抑制裝置的復雜性，同時允 許振蕩器頻率的偏移，以減少來自測量信號的規(guī)則和/或周期信號分量。此外，所述振蕩器的頻率的改變將因使用帶通濾波器而受限。歸因于存在的帶通 濾波器，執(zhí)行同步檢測的相位可能不完全對應于所述振蕩器所生成的發(fā)射信號的相位，尤 其是當所述發(fā)射信號的頻率從所述中心頻率偏移時。所述發(fā)射信號與所述同步檢測器的檢 測相位之間的這種(相對小的)相移源自所述帶通濾波器未完全以所述發(fā)射信號的頻率為 中心。結果，輸出信號的幅度典型地減少，因此減少了電容性接近性設備的靈敏度。通過切 換到預定范圍頻率內的不同頻率，可以選取該范圍的頻率，從而所述輸出信號的減少依然 受限。在電容性接近性設備的實施例中，所述拍頻檢測器被布置為檢測具有低于20赫 茲的頻率的規(guī)則和/或周期信號分量。干擾到所述感測發(fā)射信號的拍頻典型地具有相對低 的頻率，例如20赫茲以及以下。具有比20赫茲更高頻率的干擾可以被所述同步檢測電路 后面的低通濾波器濾波，并且僅輕微地影響所述輸出信號。在電容性接近性設備的實施例中，所述電容性接近性設備還包括相位控制電路， 用于使得基準信號與所述感測發(fā)射信號之間的相位差最小化，所述基準信號用于觸發(fā)作為 第一同步檢測電路的第一檢測電路和/或所述第二同步檢測電路。在電容性接近性設備的 實施例中，所述基準信號基本上與所述振蕩器所生成的發(fā)射信號相同，或者所述基準信號 是直接得自所述發(fā)射信號的信號。如前所示，例如，通過所述拍頻檢測器調諧所述振蕩器以 避免所述測量信號中的規(guī)則和/或周期信號分量，歸因于所述發(fā)射信號相對于所述帶通濾 波器的中心頻率的頻偏，所述基準信號與所述測量信號之間可能存在相位差。當這種相位 差存在時，所述電容性接近性設備的靈敏度不是最佳的。通過應用相位控制電路以便使所 述基準信號的相位移至基本上與所述測量信號的相位一致，所述測量信號的信號強度最大 化，并且因此所述電容性接近性設備的靈敏度最大化。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的噪聲抑制裝置可以包括若干方法步驟，其 包括
最小化基準信號與所述測量信號之間的相位差，所述基準信號用于觸發(fā)作為第一同步 檢測電路的第一檢測電路和/或所述第二同步檢測電路。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。在電容性接近性設備的實施例中，所述相位控制電路包括可變相位控制器、第三 同步檢測電路連帶第三低通濾波器，以及第二積分器電路，所述第三同步檢測電路連帶所 述第三低通濾波器接收所述測量信號，并且使用相對于所述基準信號90度相移的相移基 準信號來檢測所述測量信號，所述第二積分器電路將所述第三低通濾波器的輸出與基準電 平(例如大地)進行比較，以生成提供給所述可變相位控制器并且限定所述基準信號的相位 的相位控制信號。所述基準信號的調整一般是例如使用鎖定放大器中的相位調整而手動 完成的?？商鎿Q地，可以使用自動化相位調整，例如使用與正交基準信號的乘法，并且使用 兩個平方的輸出之和的平方根。然而，這種自動化相位調整需要強大的處理，因此相對昂 貴。當前公開的自動相位控制電路防止電容性接近性設備的手動或工廠調整，并且減少了 成本。
歸因于在相對于所述基準信號90度偏移的頻率處切換的所述第三同步檢測電路 的使用，當所述基準信號的相位對應于所述測量信號的相位時，所述第三同步檢測電路的 輸出基本上是零。然而，當兩個信號之間存在相位偏移時，所述第二積分器電路生成與感測 的相移成比例的相位控制信號。該相位控制信號可以直接用于控制可變相位控制器，以適 應性調節(jié)基準信號的相位，從而所述基準信號與所述測量信號之間的相位差基本上為零。該實施例的另一優(yōu)點在于，其自動校正基準信號與所述測量信號之間的相位的差 異，該差異可能歸因于由所述拍頻檢測器初始化的由所述振蕩器關于所述帶通濾波器的中 心頻率的發(fā)射頻率的偏移而產生。將所述相位控制電路與所述拍頻檢測器組合，可以改動 頻率以防止規(guī)則和/或周期信號分量的范圍可以擴展，并且電容性接近性設備的靈敏度可 以保持相對高。在此公開的相位控制電路可以添加到前述權利要求中的任一項中已經公開的主 動噪聲抑制方法。然而，這種相位控制電路的添加也可以在需要通用信號處理的其它系統(tǒng) 中，其中發(fā)射具有預定頻率的信號并且隨后測量關聯(lián)信號。在任何這些系統(tǒng)中，在此以及本 文的其余部分中公開的所述相位控制電路可以有利地應用于將驅動同步檢測器的頻率與 所述測量信號的頻率同步。結果，獲得相對廉價的并且精確的相位控制電路。以上公開的相位控制電路適應性調節(jié)所述基準信號的相位，以使得所述同步檢測 電路的輸出最大化。這樣，用于使得所述同步檢測電路的輸出最大化以及因此用于減少來 自測量信號的噪聲的適應性調節(jié)通過在所述測量信號進入所述第一同步檢測電路之前改 動所述基準信號的相位而完成。最后，所述相位控制電路可以用在其它設備中，而不僅用在用于電子設備的電容 性接近性設備中。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的噪聲抑制裝置可以包括若干方法步驟，其 包括
生成相位控制信號，方式是使用在相對于所述基準信號90度相移的檢測頻率處檢測 的第三同步檢測器來檢測所述測量信號，并且將所述第三同步檢測器的輸出與基準電平進 行比較，以及
根據(jù)與所述測量信號同相的相位控制信號適應性調節(jié)所述基準信號的相位。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。在電容性接近性設備的實施例中，所述發(fā)射信號是所述基準信號。在電容性接近性設備的實施例中，所述電容性接近性設備包括第一比較器，用于 將所述輸出信號與第一接近性基準電平進行比較，以確定對象的存在性和/或不存在性， 并且其中所述電容性接近性設備包括第二比較器，用于將所述輸出信號與第二接近性基準 電平進行比較，以確定在近范圍處的對象的存在性和/或不存在性。所述比較器可以是分離的比較器，或者可以包括在微控制器或微控制器的編程處 理步驟中。在本文的其余部分，文字“近范圍”指示接近于電容性接近性設備的距離，例如 20毫米或更短的距離?？梢允褂美绫容^器將所生成的輸出信號與第一接近性基準電平進行比較。當對 象與電子設備之間的距離增加時，輸出信號增加。所以，當輸出信號增加到大于第一接近性
11基準電平時，顯示設備認為用戶不存在，并且切換到節(jié)能模式?？商鎿Q地，因為所述輸出信號和所述對象與所述顯示設備之間的距離成比例，所 以所述輸出信號可以用于控制所述顯示設備的其它參數(shù)，例如從所述顯示設備發(fā)射的光的 強度、例如所述顯示設備的背光的強度(在液晶顯示設備的情況下)。所述輸出信號可以還 用于其它參數(shù)，例如改動顯示設備的顏色，或者與對象或人到顯示設備的距離有關地適應 性調節(jié)顯示設備的揚聲器的音量，并且例如適應性調節(jié)顯示設備的放大率，或者例如當用 戶位于更遠離顯示設備時增大字體。電容性接近性設備例如生成特定輸出信號電平，其涉及無人在顯示設備的鄰近的 情形。該信號電平可以指示為“無限信號電平”，其指示當無人在顯示設備的鄰近時，這是最 大的信號電平。當所述輸出信號電平減少時，對象或人接近于顯示設備。根據(jù)本發(fā)明的電 容性接近性設備可以例如被配置為當輸出信號電平小于所述第一接近性基準電平時關閉 所述節(jié)能模式。所述顯示設備例如打開并且將當前信息顯示給用戶。根據(jù)本發(fā)明的電容性 接近性設備也可以具有第二接近性基準電平，其充分大于“無限信號電平”。該第二接近性 基準電平用于指示其中對象或人非常接近于電容性接近性設備(例如20毫米或更短)的情 況。當人或對象非常接近于電容性接近性設備時，人或對象開始成為電容性接近性設備的 一部分，并且顯著增加了發(fā)射電極與接收機電極之間的電容性耦合。在此情況下，輸出信號 典型地充分超過“無限信號電平”。例如當人想要適應性調節(jié)顯示設備的設置并且必須在顯 示設備外表面操作開關時，出現(xiàn)該情況。當檢測到這種高信號時，顯示設備必須保持打開， 并且不應啟動節(jié)能模式，以確保用戶可以例如看見他正執(zhí)行的適應性調節(jié)。為了避免顯示 設備在從低于第一接近性基準電平的輸出信號電平相對快地改變?yōu)楦哂诘诙咏曰鶞?電平的輸出信號電平期間切換到節(jié)能模式，在顯示設備切換到節(jié)能模式之前，可以加入短 延遲時間。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的噪聲抑制裝置可以包括若干方法步驟，其 包括
將所述輸出信號與第一接近性基準電平進行比較，以確定所述對象的存在性和/或不 存在性，以及
將所述輸出信號與第二接近性基準電平進行比較，以確定在近范圍處的對象的存在性 和/或不存在性。這些方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出 的方法步驟的指令。在電容性接近性設備的實施例中，所述電容性接近性設備包括用于在對象的不存 在期間執(zhí)行所述電容性接近性設備的周期校準以便校正所述電容性接近性設備的周圍環(huán) 境的改變的裝置。校準可以例如包括限定第一接近性基準電平和第二接近性基準電平。所述用于執(zhí)行周期校準的裝置可以是具有定時器或其它輸入裝置的控制器，其它 輸入裝置例如比溫度和/或濕度傳感器，其可以用于決定是否可能需要系統(tǒng)的下一次校 準。該控制器可以是板上微控制器或不同控制器的一部分。周圍環(huán)境的改變可以包括在周 圍環(huán)境中并且影響例如“無限信號電平”的靜態(tài)對象的改變?？商鎿Q地，對于周圍環(huán)境的改 變也可以包括電容性接近性設備四周的環(huán)境的改變，例如具有對電容性接近性設備的信號 強度的影響的溫度、濕度等的改變。
根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性傳感器中的噪聲抑制裝置可以包括方法步驟，其包 括
在對象的不存在期間執(zhí)行所述電容性接近性設備的周期校準，以校正所述電容性接近 性設備周圍環(huán)境的改變。該方法步驟可以由計算機程序產品執(zhí)行，其包括用于使得處理器執(zhí)行以上列出的 方法步驟的指令。


本發(fā)明的這些和其它方面從以下所描述的實施例而變得清楚，并且參照以下所描 述的實施例來對其進行闡述。在附圖中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性設備的示意性表示， 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的包括主動噪聲抑制電路的電容性接近性設備的功能框圖， 圖3示出包括主動噪聲抑制電路的電容性接近性設備的實際電子示意圖， 圖4示出包括拍頻檢測器的電容性接近性設備的示意性表示， 圖5示出包括相位控制電路的電容性接近性設備的功能框圖， 圖6示出主動噪聲抑制電路和相位控制電路二者應用在根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性 設備中的功能框圖，以及
圖7示出第一接近性基準電平和第二接近性基準電平。附圖純粹是圖示性的，并且沒有按比例繪制。尤其為了清楚起見，某些維度被強烈 地夸大。附圖中的相似組件盡可能多地通過相同標號表示。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性設備30的示意性表示。電容性設備30布置 在電子設備(例如顯示設備34)處，并且典型地在顯示設備34的邊緣處。電容性接近性設 備30包括發(fā)射電極TA，在圖1所示示例中，布置在顯示設備34的底邊；以及接收機電極 RA，在圖1所示示例中，接收機電極RA布置在顯示設備34頂邊。振蕩器17連接到發(fā)射電 極TA，并且生成經由發(fā)射電極TA而發(fā)射的發(fā)射信號ES，以生成交變電場(圖1中以曲線指 示，其包括源自發(fā)射電極TA的箭頭)。電容性接近性設備30還包括感測電路70，其連接到 接收機電極RA，并且被布置為檢測并且放大經由接收機電極RA接收到的發(fā)射信號ES的其 余部分。感測電路70包括第一同步檢測電路13，用于同步檢測來自測量信號MS的信息。 第一同步檢測電路13也接收發(fā)射信號ES或具有與發(fā)射信號ES相似頻率的信號，以使得第 一同步檢測器13能夠檢測與發(fā)射信號ES基本相同的頻率處的測量信號MS。在同步檢測電 路13之后，使用第一低通濾波器14來對信號進行濾波，以僅隔離構成包括來自電容性接近 性設備30的信息的輸出信號OS的測量信號MS的低頻內容。電容性接近性設備30還包括第一比較器沈，用于將輸出信號OS電平與第一接近 性基準電平RLl進行比較。在優(yōu)選實施例中，電容性接近性設備30還包括第二比較器28， 用于將輸出信號OS電平與第二接近性基準電平RL2進行比較。所生成的輸出信號OS和對象32或人32與電容性接近性設備30之間的距離成比
13例。由于對象32或人32典型地接地，因此他們吸引來自發(fā)射電極TA所發(fā)射的電場的場 線。結果，當對象32和/或人32與電容性接近性設備30之間的距離減少時，輸出信號OS 的信號強度降低。因此，當輸出信號OS的信號強度小于第一接近性基準電平RLl (也見圖 7)時，電容性接近性設備30認為人32接近于顯示設備34，并且因此打開顯示設備34。當 人離開電容性接近性設備30時，輸出信號OS的信號強度再次增加。當輸出信號OS的信號 強度大于第一接近性基準電平時，電容性接近性設備30認為人已經離開顯示設備34，并且 因此電容性接近性設備30發(fā)信號告知顯示設備34進入省電模式(本文中也表示為節(jié)能模 式)。在該節(jié)能模式下，顯示設備34的背光(未示出)可以按較低的強度打開，并且/或者顯 示設備34上的圖像的顯示的刷新率可以降低?？商鎿Q地，因為輸出信號OS和對象32與顯示設備34之間的距離成比例，所以輸 出信號可以用于控制顯示設備的其它參數(shù)(例如從顯示設備34發(fā)射的光的強度)，改動顯示 設備34的顏色，或者與對象或人到顯示設備34的距離有關地適應性調節(jié)顯示設備34的揚 聲器(未示出)的音量，并且例如適應性調節(jié)顯示設備34上顯示的圖像的放大率，或者例如 當人32位于更遠離顯示設備34時增大字體。電容性接近性設備30例如生成特定輸出信號OS電平，其涉及無人在顯示設備34 的鄰近的情形。該信號電平可以指示為“無限信號電平”(見圖7)，其指示當無人在顯示設 備34的鄰近時，這是最大的輸出信號OS電平。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性設備30也可以具有第二接近性基準電平RL2(也參見 圖7)，其充分大于“無限信號電平”。該第二接近性基準電平RL2用于指示對象或人32非 常接近于電容性接近性設備30 (例如20毫米或更短)的情況。當人32非常接近于電容性 接近性設備30時，人32開始成為電容性接近性設備30的一部分，并且顯著增加了發(fā)射電 極TA與接收機電極RA之間的電容性耦合。在此情況下，輸出信號OS典型地充分超過“無 限信號電平”。例如當人32想要適應性調節(jié)顯示設備30的設置并且必須操作顯示設備34 的外表面處(例如顯示設備34的邊緣處)的開關時，可以出現(xiàn)該情況。當檢測到這種高輸出 信號OS時，顯示設備34必須保持打開，并且不應啟動節(jié)能模式，以確保人32可以例如看見 他正執(zhí)行的適應性調節(jié)。為了避免顯示設備34在從低于第一接近性基準電平RLl的輸出 信號OS電平相對快地改變?yōu)楦哂诘诙咏曰鶞孰娖絉L2的輸出信號OS電平期間切換到 節(jié)能模式，可以在顯示設備34切換到節(jié)能模式之前加入短延遲時間(未示出)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的包括主動噪聲抑制電路80的電容性接近性設備30的功 能框圖。發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，當在顯示設備34的邊緣應用時，已知的電容接近性設備不能良 好地起作用，并且可能是不可靠的。這種不可靠的電容性接近性設備30的原因在于，顯示 設備34的顯示器還生成電場(見圖4中的虛線箭頭，其源于顯示設備34，朝向接收機電極 RA)。為了能夠在顯示設備34的邊緣實現(xiàn)電容性接近性設備30，需要主動噪聲抑制。感測電路72包括初始測量信號放大器1，布置為與第一帶通放大器2串聯(lián)。該放 大后的測量信號MS隨后提供給第一差分放大器4和第二差分放大器5。第一差分放大器 4已經是噪聲抑制裝置80的一部分，并且用于生成表示測量信號MS中存在的噪聲的噪聲 信號NS。噪聲抑制裝置80所生成的噪聲信號NS提供給第二差分放大器5的反相輸入端， 以從測量信號減去噪聲，從而產生噪聲減少的測量信號NR-MS。在將噪聲減少的測量信號 NR-MS提供給第一同步檢測電路13連帶第一低通濾波器14之前使用第二帶通放大器8來生成輸出信號OS。在將輸出信號OS提供給用于估計輸出信號的微控制器16之前，感測電 路72還包括放大器15。噪聲抑制裝置80包括可變增益放大器3、第二同步檢測電路9連帶第二低通濾波 器10以及積分器電路12。第二同步檢測電路9連帶第二低通濾波器10接收噪聲信號NS， 用于生成測量信號MS的有效幅度EA。積分器電路12接收有效幅度EA，并且將有效幅度EA 與基準電平(例如大地)進行比較，以便生成提供給可變增益放大器3的增益信號GS，并且 限定可變增益放大器3的增益。可變增益放大器3接收發(fā)射信號ES和增益信號GS，并且根 據(jù)增益信號GS適應性調節(jié)發(fā)射信號ES的幅度，以生成校正信號CS。該校正信號CS關聯(lián)于 測量信號MS,因為校正信號CS基本上是感測發(fā)射信號SES的無噪聲拷貝。校正信號CS隨 后用于通過從測量信號MS減去校正信號CS來生成噪聲信號NS。比較器6將來自振蕩器 17的發(fā)射信號ES轉換為基準信號RS，其提供給在過零點在信號與其反相信號之間擺動的 第一同步檢測電路9和第二同步檢測電路13的開關控制。噪聲抑制的替選方式也在圖2中示出，其中測量信號MS的“無噪聲拷貝”作為在 可變增益放大器3的輸出端的校正信號CS用作第一同步檢測電路13的輸入，而不是第二 差分放大器5的輸出。該情況在圖2中以虛線箭頭77(從可變增益放大器3的輸出端去往 第二帶通放大器8的輸入端)指示。主動噪聲抑制的這種替選實施例需要更少的組件，因為 其典型地需要少一個差分放大器(第二差分放大器5)。雖然可以省略帶通濾波器以進一步 減少成本，但第二帶通放大器8仍然可以出現(xiàn)。圖3示出包括主動噪聲抑制電路80的電容性接近性設備30的實際示意圖。圖3 所示的標號對應于圖2所示的標號。在以對應標號指示的圖3的框中，示出執(zhí)行關于圖2 解釋的特定功能的實際電子電路。本領域技術人員可以從圖3所示的示例直接無疑義地確 定與圖2所示的功能塊有關的電子電路。圖4示出包括拍頻檢測器82的電容性接近性設備40的示意性表示。圖4的示意 性表示再次示出發(fā)射電極TA和接收機電極RA以及顯示設備34。此外，感測電路74沒有進 一步被指定，而可以是圖2、圖5和圖6所示的感測電路74中的任一個。圖4中還示意性指 示的是作為感測電路74的一部分的振蕩器17。然而，振蕩器17可以是與圖1和圖2所指 示的感測電路17分離的單元。輸出信號OS提供給另一控制器電路90，例如微控制器90， 其具有模數(shù)轉換器92，用于將輸出信號OS轉換為數(shù)字信號。微控制器90包括拍頻檢測器 82，其在當前示例中是從指示微控制器90執(zhí)行以下步驟的指令構建的
接收數(shù)字化輸出信號dOS，其指示對象32與電容性接近性設備40之間的距離， 分析所述數(shù)字化輸出信號dOS，用于檢測對象32相對于電容性接近性設備40的規(guī)則和 /或周期距離變化，所述規(guī)則和/或周期距離變化指示測量信號MS中的規(guī)則和/或周期信 號分量，
如果標識了這種規(guī)則和/或周期距離變化，則將頻率信號FS發(fā)送到振蕩器17，用于 改動發(fā)射信號ES的頻率。也指示為拍頻的測量信號MS中的規(guī)則和/或周期信號分量的頻率和幅度是相對 不可預測的，并且取決于特定顯示設備以及振蕩器17的頻率。此外，各振蕩器17之間的變 化相對大，因此似乎基本上不可能在沒有拍頻出現(xiàn)的情況下設計振蕩器17的正確頻率。然 而，有可能檢測規(guī)則和/或周期信號分量，并且切換到另一振蕩器頻率，以防止輸出信號OS
15的干擾。檢測規(guī)則和/或周期信號分量的存在性的示例包括以下算法，其包括兩個部分 第一部分檢查穿過作為測量信號MS的平均值的平均信號的次數(shù)。在任何時刻，該平均
值可以受監(jiān)控。如果測量信號MS包括識別為拍頻的規(guī)則和/或周期信號分量，則在某些情 況下的測量信號MS小于平均信號，而在其它情況下大于平均信號。在校準期間，測量信號 穿過平均信號的次數(shù)被計數(shù)，生成與拍頻成比例的值。如果沒有拍頻，并且測量信號MS相 對嘈雜，那么測量信號MS將多次穿過平均信號。測量信號MS穿過平均信號的次數(shù)給予我 們作為拍頻的規(guī)則和/或周期信號分量的存在性的第一指示當穿過數(shù)量相對大時，則沒 有拍頻，當穿過數(shù)量相對小時，拍頻可能存在。算法的第二部分連續(xù)監(jiān)控平均信號的標準差。在校準期間，我們感興趣于基本上 恒定的信號。然而，拍頻破壞了這種基本恒定的平均信號，在平均信號中產生振蕩。平均信 號的標準差給予我們第二數(shù)字如果該第二數(shù)字相對小，則我們沒有拍頻，如果該第二數(shù)字 相對大，則我們具有拍頻。這兩個數(shù)字(測量信號MS穿過平均信號的標準差和次數(shù))的比率給予我們拍頻存 在性的良好估計。如果該比率相對大，則我們很可能具有拍頻。顯然，可以限定很多不同算法以檢測規(guī)則和/或周期信號分量并且標識這些分量 作為拍頻，而不脫離本發(fā)明的范圍?？商鎿Q地，拍頻檢測器82可以通過包括用于執(zhí)行以上列出的方法步驟的裝置的 硬件而產生。圖5示出包括相位控制電路84的電容性接近性設備50的功能框圖。相位控制電 路84包括可變相位控制器19、第三同步檢測電路23連帶第三低通濾波器M以及第二積分 器電路25。第三同步檢測電路23連帶第三低通濾波器M接收測量信號MS,并且使用相對 于基準信號RS 90度相移的相移基準信號pRS來檢測測量信號MS。第二積分器電路25將 第三低通濾波器23的輸出與基準電平(例如大地)進行比較，以生成相位控制信號PCS，其 隨后提供給可變相位控制器19，并且限定基準信號RS的相位。基準信號RS的這種閉環(huán)相位控制電路84自動補償振蕩器17與總感測電路76之 間的信號路徑中的任何相移。框圖中給出若干信號，以易于電路的讀取。圖6示出主動噪聲抑制電路80和相位控制電路84 二者應用在根據(jù)本發(fā)明的電容 性接近性設備60中的功能框圖。主動噪聲抑制電路80基本上與圖2和圖3所示的噪聲抑 制電路80相同。相位控制電路84基本上與圖5所示的相位電路84相同。微控制器16可 以還包括拍頻檢測器82 (圖6中未示出)，用于適應性調節(jié)振蕩器17所生成的發(fā)射信號ES 的頻率，以防止也指示為拍頻的測量信號MS中的規(guī)則和/或周期信號分量。圖6所示的實施例提供了主動噪聲抑制電路80，以主動減少測量信號MS的噪聲電 平，并且提供了相位控制電路84，其確保第一同步檢測電路9和第二同步檢測電路13的頻 率在正確的頻率和相位被觸發(fā)，從而從同步檢測電路9、13接收到的信號是最大的。這將提 供非?？煽康碾娙菪越咏栽O備60，其有利地可以用于檢測顯示設備34前面的對象32或 人32的存在性和/或不存在性。圖7示出第一接近性基準電平RLl和第二接近性基準電平RL2。如前所示，第一比 較器沈(見圖1)布置用于將輸出信號OS電平與第一接近性基準電平RLl進行比較。當對
16象32和/或人32與電容性接近性設備30之間的距離減少時，輸出信號OS的信號強度降 低(以具有標號100的箭頭指示)。因此，當輸出信號OS的信號強度小于第一接近性基準電 平RLl時，電容性接近性設備30認為人32接近于顯示設備34，并且因此打開顯示設備34。 當人離開電容性接近性設備30時，輸出信號OS的信號強度再次增加(以具有標號102的箭 頭指示)。當輸出信號OS的信號強度大于第一接近性基準電平時，電容性接近性設備30認 為人已經離開顯示設備34，并且因此電容性接近性設備30發(fā)信號告知顯示設備34進入節(jié) 能模式。根據(jù)本發(fā)明的電容性接近性設備30也具有第二接近性基準電平RL2，其充分大于 “無限信號電平”。該第二接近性基準電平RL2用于指示對象32或人32非常接近于電容性 接近性設備30 (例如20毫米或更短)的情況。當人32非常接近于電容性接近性設備30 時，人32開始成為電容性接近性設備30的一部分，并且顯著增加了發(fā)射電極TA與接收機 電極RA之間的電容性耦合。在此情況下，輸出信號OS典型地從第一接近性基準電平RFl 之下快速改變到第二接近性基準電平RF2之上(在圖7中以具有標號104的箭頭指示)，超 過“無限信號電平”。例如當人32想要適應性調節(jié)顯示設備30的設置并且必須操作顯示設 備34的外表面處(例如顯示設備34的邊緣處)的開關時，可以出現(xiàn)該情況。當檢測到這種 高輸出信號OS時，顯示設備34必須保持打開，并且不應啟動節(jié)能模式，以確保人32可以例 如看見他正執(zhí)行的適應性調節(jié)。當然，上述示例全部涉及可以應用在顯示設備34處的電容性接近性設備30、40、 50、60。然而，本領域技術人員將直接無疑義地理解，電容性接近性設備30、40、50、60可以 應用在需要關于電子設備34與人32之間的距離的可靠信息的許多其它電子設備34中。應理解，本發(fā)明還擴展到適于實踐本發(fā)明的計算機程序、尤其是載體上或其中的 計算機程序。程序可以是源代碼、目標代碼、介于源代碼與目標代碼之間的代碼的形式(例 如部分編譯過的形式)，或者是適合于在根據(jù)本發(fā)明的方法的實現(xiàn)方式中使用的任何其它 形式。應理解，這種程序可以具有很多不同的架構設計。例如，實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法或系 統(tǒng)的功能的程序代碼可以細劃為一個或多個子例程。用于在這些子例程中分配功能的很多 不同方式對于技術人員將是清楚的。各子例程可以一起存儲在一個可執(zhí)行文件中，以形成 自包含程序。這種可執(zhí)行文件可以包括計算機可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或解釋器 指令(例如Java解釋器指令)。可替換地，一個或多個或者所有子例程可以存儲在至少一個 外部庫文件中，并且例如在運行時間靜態(tài)或者動態(tài)地鏈接于主程序。主程序包含對于至少 一個子例程的至少一個調用。此外，子例程可以包括對于彼此的函數(shù)調用。與計算機程序 產品有關的實施例包括與所闡述的各方法中的至少一個的處理步驟中的每一個對應的計 算機可執(zhí)行指令。這些指令可以細劃為子例程并且/或者存儲在可以靜態(tài)或者動態(tài)鏈接的 一個或多個文件中。與計算機程序產品有關的另一實施例包括與所闡述的各系統(tǒng)和/或產 品中的至少一個的裝置中的每一個對應的計算機可執(zhí)行指令。這些指令可以細劃為子例程 并且/或者存儲在可以靜態(tài)或者動態(tài)鏈接的一個或多個文件中。計算機程序產品的載體可以是能夠執(zhí)行程序的任何實體或設備。例如，載體可以 包括存儲介質(例如ROM，比如CD ROM或半導體ROM)或磁性記錄介質(例如軟盤或硬盤)。此 外，載體可以是可傳送的載體，例如電或光信號，其可以經由電纜或光纜或者通過無線電或 其它手段而傳遞。當程序包含在這種信號中時，載體可以由這種纜線或其它設備或裝置構成?？商鎿Q地，載體可以是其中嵌入程序的集成電路，所述集成電路適用于執(zhí)行有關方法， 或者用于有關方法執(zhí)行中的使用。應該注意到，上述實施例說明了而非限制了本發(fā)明，并且本領域的技術人員能夠 在不脫離所附權利要求的范圍的情況下設計出許多替代的實施例。在權利要求中，任何置于括號之間的標號不應被解釋為對該權利要求進行限制。 使用動詞“包括”及其變體形式并不排除除了權利要求中陳述的元件或步驟之外的元件或 步驟的存在性。在元件之前的冠詞“一”并不排除多個這樣的元件的存在。本發(fā)明可以通 過包括若干不同元件的硬件以及通過合適地編程的計算機來實現(xiàn)。在列舉了幾個裝置的設 備權利要求中，這些裝置中的幾個可以由同一硬件項來實施。在相互不同的從屬權利要求 中陳述特定措施的事實并非表示不能有利地使用這些措施的組合。
權利要求
1.一種電容性接近性設備(30、40、50、60)，用于感測電子設備(34)附近的對象(32) 的存在性和/或不存在性，所述電容性接近性設備(30、40、50、60)包括發(fā)射電極(TA)，以電容方式耦合到接收機電極(RA)，振蕩器(17)，用于在所述發(fā)射電極(TA)與所述接收機電極(RA)之間生成發(fā)射信號 (ES)，其為交變電場，以及感測電路(70、72、74、76、78)，連接到所述接收機電極(RA)，所述感測電路(70、72、74、 76、78)從所述接收機電極(RA)接收測量信號(MS)，并且包括第一檢測電路(13)，用于生成 和所述對象(32)與所述電子設備(34)之間的距離成比例的輸出信號(0S)，所述測量信號 (MS)包括噪聲，所述感測電路(70、72、74、76、78)還包括噪聲抑制裝置(80、82、84)，用于在 進入所述第一檢測電路(13)之前減少來自所述測量信號(MS)的噪聲。
2.如權利要求1所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述噪聲抑制裝置 (80)包括第一差分放大器(4)，用于通過從所述測量信號(MS)減去校正信號(CS)而生成包 括來自測量信號(MS)的噪聲的至少一部分的噪聲信號(NS)，所述校正信號(CS)具有與所 述發(fā)射信號(ES)基本上相同的頻率和相位，并且具有與所述感測發(fā)射信號(SES)成比例的 幅度。
3.如權利要求1所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述電容性接近性設 備(30、40、50、60)包括屏蔽了所述發(fā)射信號(ES)的另一接收機電極(FRA)，用于感測包括 源自所述電子設備(34)的噪聲的至少一部分的噪聲信號(NS)。
4.如權利要求2或3所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述噪聲抑制裝 置(80)還包括可變增益放大器(3)、作為第二同步檢測電路(9)的第二檢測電路(9)連帶第 二低通濾波器(10)以及積分器電路(12)，所述第二同步檢測電路(9)連帶所述第二低通濾 波器(10)接收所述噪聲信號(NS)，以便生成感測發(fā)射信號(SES)的有效幅度(EA)，所述積 分器電路(12)接收所述有效幅度(EA)并且對所述有效幅度(EA)與基準電平(大地)進行 比較，以便產生提供給可變增益放大器(3)的增益信號(GS)并且限定所述可變增益放大器 (3)的增益，所述可變增益放大器(3)接收所述發(fā)射信號(ES)和所述增益信號(GS)，并且根 據(jù)所述增益信號(GS)適應性調節(jié)所述發(fā)射信號(ES)的幅度，以便生成所述校正信號(CS)。
5.如權利要求2、3或4所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述噪聲抑制 裝置(80)包括第二差分放大器(5)，用于生成噪聲減少的測量信號(NR-MS)，其隨后被提供 給所述第一檢測電路(13)，以便生成輸出信號(0S)，所述第二差分放大器(5)通過從所述 測量信號(MS)減去所述噪聲信號(NS)而生成所述噪聲減少的測量信號(NR-MS)。
6.如權利要求2、3、或4所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述校正信號 (CS )被提供給所述第一檢測電路(13 )，用于生成所述輸出信號(OS )。
7.如任一前述權利要求所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述噪聲抑 制裝置(82)包括拍頻檢測器(16、82)，用于分析所述測量信號(MS)和/或所述輸出信號 (0S)，以便在所述測量信號(MS)中標識除了所述發(fā)射信號(ES)的頻率之外的規(guī)則和/或周 期信號分量。
8.如權利要求7所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述拍頻檢測器(82) 包括用于接收測量信號(MS)和/或指示所述對象(32)與所述電容性接近性設備(30、40、.50、60)之間的距離的輸出信號(OS)的裝置，用于分析所述測量信號(MS)和/或所述輸出信號(OS)以便檢測對象(32)相對于所述 電容性接近性設備(30、40、50、60)的規(guī)則和/或周期距離變化的裝置(82)，所述規(guī)則和/ 或周期距離變化指示感測發(fā)射信號(SES)中的規(guī)則和/或周期信號分量，如果標識了這種規(guī)則和/或周期距離變化，則所述電容性接近性設備包括用于將頻 率信號(FS)發(fā)送到振蕩器(17)以便改動所述發(fā)射信號(ES)的頻率的裝置。
9.如權利要求8所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述振蕩器(17)被布 置為切換到中心頻率周圍的預定范圍的頻率。
10.如任一前述權利要求所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述電容性 接近性設備(30、40、50、60)還包括相位控制電路(84)，用于使基準信號(RS)與感測發(fā)射信 號(SES)之間的相位差最小化，所述基準信號(RS)用于觸發(fā)作為第一同步檢測電路(13)的 所述第一檢測電路(13)和/或所述第二同步檢測電路(9)。
11.如權利要求10所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述相位控制電路 (84)包括可變相位控制器(19)、第三同步檢測電路(23)連帶第三低通濾波器(24)以及第 二積分器電路(25)，所述第三同步檢測電路(23)連帶所述第三低通濾波器(24)接收所述 測量信號(MS)，并且使用相對于所述基準信號(RS)90度相移的相移基準信號(pRS)來檢測 所述測量信號(MS)，所述第二積分器電路(25)對所述第三低通濾波器(23)的輸出與基準 電平(大地)進行比較，以便生成提供給所述可變相位控制器(19)的相位控制信號(PCS)，并 且限定所述基準信號(RS)的相位。
12.如權利要求10或11所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述發(fā)射信號 (ES)包括所述基準信號(RS)。
13.如任一前述權利要求所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述電容性 接近性設備(30、40、50、60)包括第一比較器(26)，用于對所述輸出信號(OS)與第一接近性 基準電平(RLl)進行比較，以確定所述對象(32)的存在性和/或不存在性，并且其中所述 電容性接近性設備(30、40、50、60)包括第二比較器(28)，用于對所述輸出信號(OS)與第二 接近性基準電平(RL2)進行比較，以便確定在近范圍處的對象(32)的存在性和/或不存在 性。
14.如任一前述權利要求所述的電容性接近性設備(30、40、50、60)，其中所述電容性 接近性設備(30、40、50、60)包括用于在所述對象(32)不存在期間執(zhí)行電容性接近性設備 (30、40、50、60)的周期校準以便校正所述電容性接近性設備(30、40、50、60)的周圍環(huán)境的改變的裝置。
15.一種感測電路(70、72、74、76、78)，用于如任一前述權利要求所述的電容性接近 性設備(30、40、50、60)，其中所述感測電路(70、72、74、76、78)包括噪聲抑制裝置(80、82、 84)，用于在進入所述第一檢測電路(13)之前減少所述測量信號(MS)中的噪聲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電容性接近性設備(30、40、50、60)，其用于感測電子設備(34)附近對象(32)的存在性和/或不存在性。所述電容性接近性設備(30、40、50、60)包括發(fā)射電極(TA)，以電容方式耦合到接收機電極()；振蕩器(17)，用于在所述發(fā)射電極(TA)與接收電極()之間生成作為交變電場()的發(fā)射信號(ES)；以及感測電路(70、72、74、76、78)，連接到所述接收電極()。所述感測電路從所述接收機電極()接收測量信號(MS)，并且包括第一同步檢測電路()連帶低通濾波器(14)，用于生成和所述對象與所述電子設備之間的距離成比例的輸出信號(OS)。所述感測電路還包括噪聲抑制裝置，用于在進入所述第一同步檢測電路之前減少來自所述測量信號(MS)的噪聲。發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，當在電子設備中應用已知的電容性傳感器時，需要另外的噪聲抑制技術。
文檔編號H03K17/96GK102067450SQ200980122018
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權日2008年6月13日
發(fā)明者H. M. 布洛姆 A., P. J. M. 羅默斯 A., N. 普雷素拉 C., A. 弗斯帕格特 H., J. 阿斯杰斯 R. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司