KR101868924B1 - 휴대용 디바이스에의 접근 검출을 위한 측정 장치 및 방법 - Google Patents

휴대용 디바이스에의 접근 검출을 위한 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 디바이스에의 접근을 검출하기 위한 휴대용 디바이스 특히 전기 휴대용 디바이스에 대한 용량성 측정 장치에 관한 것으로, 상기 용량성 측정 장치는 스위칭 디바이스를 구비하고, 상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 스위칭 디바이스에 의해 상기 휴대용 디바이스와 전기적인 도전 구조와 직류적으로(galvanically) 접속가능하며, 상기 용량성 측정 장치는 상기 휴대용 디바이스에 배치될 수 있는 적어도 하나의 그라운드 전극을 구비한 그라운드 전극 구조를 갖고, 상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 스위치 디바이스에 의해 상기 적어도 하나의 그라운드 전극과 직류적으로 접속가능하다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 용량성 측정 장치를 구비하여 휴대용 디바이스, 특히 전기 휴대용 디바이스에의 손의 접근을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

휴대용 디바이스에의 접근 검출을 위한 측정 장치 및 방법{Measuring device and method for the detection of an approach to a hand-held device}
본 발명은 휴대용 디바이스(hand-held device)에의 손의 접근을 검출하기 위한 상기 휴대용 디바이스용 특히 전기 휴대용 디바이스용 용량성 측정 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 용량성 측정 장치를 가지고 휴대용 디바이스, 특히 전기 휴대용 디바이스에의 손의 접근을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
휴대용 디바이스들에는, 특히 전기 휴대용 디바이스들에는 휴대용 디바이스에의 손의 접근 또는 손에 의한 휴대용 디바이스의 접촉을 검출하기 위해 용량성 센서들의 구비가 증가하고 있다. 휴대용 디바이스를 동작시키기 위해 추가의 상호작용 가능성들을 제공하면 접근 또는 접촉 검출의 원인(background)에 기여할 수 있다. 따라서 휴대용 디바이스들의 유용성이 향상되거나 용이해지고 있다.
휴대용 디바이스의 센서 표면에의 용량성 센서 디바이스의 센서 전극들의 배치는 현재 기술 수준에 알려져 있다. 센서 표면은 상호작용 영역을 제공하며, 이 상호작용 영역에 의해 휴대용 디바이스가 유저 입력들을 수신할 수 있다. 유저 입력들은 예를 들어 센서 표면에의 접촉 및/또는 센서 표면에의 손의 접근을 통해 기인될 수 있다. 센서 표면 아래에 대 영역(large-area) 에미터 전극(송신 전극)이 배치되고, 이 전극에 의해 교류 전계(alternating electric field)가 여기(勵起)될 수 있다. 센서 표면의 센서 전극들에 의해 검출된 신호 또는 센서 표면으로부터 유도된 데이터는 센서 전극들로부터 오브젝트(object) 예를 들어, 손가락의 거리와 관련된다.
그러나 휴대용 디바이스를 손으로 파지(把持)한 경우 센서 표면에 대한 손가락 끝(fingertip)의 위치 예를 들어, 엄지손가락의 끝의 위치는 예를 들어, 엄지손가락이 센서 표면 내로 수평으로 연장할 때는 필요한 만큼 정확성 있게 구해질 수 없다. 그렇지만 다수의 응용의 경우에, 센서 표면에 대한 손가락 끝 위치의 특정의 결정은 필요조건(necessary prerequisite)이다.
휴대용 디바이스를 파지한 손의 손가락 예를 들어, 엄지손가락이 센서 표면 영역 내에서 이동할 때, 상기 표면 주위의 교류 전계가 왜곡된다. 그러나 엄지손가락 끝이 동일 위치를 가지므로, 상기 교류 전계의 왜곡은 엄지손가락의 방향이 센서 표면 내의 어느 쪽으로 향해 있느냐에 따른다. 상기 센서 표면의 교류 전계의 이들 다른 왜곡들을 고려하기 위해서는 센서 표면에 대한 손가락, 예를 들어 엄지손가락의 위치를 결정할 때, 어느 손으로 휴대용 디바이스를 파지하고 있는지를 알 필요가 있다. 따라서 센서 표면에 대한 손가락 끝 위치의 정확한 결정을 위해서는 휴대용 디바이스가 왼손에서 파지되고 있는지 또는 오른손에서 파지되고 있는지가 추가적으로 검출되어야 한다.
현재 기술 수준에서 센서 표면에 대한 손가락 끝의 위치를 검출할 때 손의 위치 즉, 휴대용 디바이스를 오른 손으로 파지하고 있는지 또는 왼손으로 파지하고 있는지는 고려되지 않았다. 따라서 다수의 응용들의 경우에 필요한 만큼 정확성 있게 센서 표면에 대한 손가락 끝의 위치를 검출할 수 없었다. 현재 기술 수준에서, 상기 휴대용 디바이스 하우징의 형상에 의해 동작을 사전결정함으로써 이 문제를 해결하려는 시도가 있었다. 예를 들어, 휴대용 디바이스의 하우징의 형상은 오른 손으로만 또는 왼손으로만 동작될 수 있도록 설계될 수 있었다. 따라서 휴대용 디바이스 사용의 동작 또는 편리함은 상당히 제한되었다.
따라서 본 발명의 목적은 휴대용 디바이스에 대한 손의 접근을 검출하거나 휴대용 디바이스가 손으로 파지되는 경우를 검출하면서도 그와 함께 휴대용 디바이스의 센서 표면에 대한 손가락 끝 위치의 검출을 향상시킬 수 있는 용량성 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 문제는 독립 청구항들에 따른 휴대용 장치를 위한 용량성 측정 장치 및 휴대용 디바이스에의 손의 접근을 검출하는 방법에 의한 본 발명에 따라 해결된다. 본 발명의 장점의 설계들 및 실시예들은 각각의 종속 청구범위들에 개시된다.
더불어, 본 발명에 따른 용량성 측정 장치를 갖는 휴대용 디바이스 특히 전기 휴대용 디바이스는 역시 해결책의 일부분이다.
따라서 휴대용 디바이스에 대한 접근을 검출하기 위한 휴대용 디바이스 특히 전기 휴대용 디바이스에 대한 용량성 측정 장치가 제공되는데,
상기 용량성 측정 장치는 스위칭 디바이스를 구비하고,
상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 스위칭 디바이스에 의해 상기 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조와 직류적으로(galvanically) 접속가능하며,
상기 용량성 측정 장치는 상기 휴대용 디바이스 상에 배치될 수 있는 적어도 하나의 그라운드 전극을 구비한 그라운드 전극 구조를 갖고, 상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 스위치 디바이스에 의해 상기 적어도 하나의 그라운드 전극과 직류적으로 접속가능하다.
상기 스위칭 디바이스는 상기 전기적인 도전 구조 및/또는 상기 그라운드 전극 구조의 적어도 하나의 그라운드 전극이 용량성 측정 장치의 그라운드와 직류적으로 접속되도록 설계될 수 있다.
또한, 상기 전기적인 도전 구조나 상기 그라운드 전극 구조의 그라운드 전극 어느 하나도 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 직류적으로 접속하지 않도록 구성될 수 있다.
상기 그라운드 전극 구조는 제1 그라운드 전극 및 제2 그라운드 전극을 포함할 수 있고, 이들 전극들은 상기 휴대용 디바이스를 손으로 파지하는 경우에, 상기 두 개의 그라운드 전극들 중 적어도 하나가 적어도 부분적으로 손으로 커버되는 방식으로 상기 휴대용 디바이스 상에, 바람직하게는 휴대용 디바이스의 하우징 쉘 내에 특히 바람직하게는 휴대용 디바이스의 하우징 안쪽에 배치된다.
상기 스위칭 디바이스는 그라운드 전극 구조의 모든 그라운드 전극 그리고 상기 전기 도전성 구조 모두에 대해 스위치를 구비할 수 있다.
상기 그라운드 전극 구조의 모든 그라운드 전극은 전기적인 도전 구조에 대한 커플링 커패시턴스(CM, CL, CR)를 구비할 수 있다. 상기 전기적인 도전 구조에 대한 상기 그라운드 전극들 및/또는 상기 그라운드 전극들의 배치는 상기 커플링 커패시턴스(CM, CL, CR)가 가능한 한 낮게 되는 식으로 선택되어야 한다.
상기 용량성 측정 장치는 상기 전기적인 도전 구조에 직류적으로 접속되고, 상기 스위칭 소자를 포함하는 스위치에 의해 용량성 측정 장치의 그라운드에 직류적으로 접속된 기준 커패시턴스(CREF)를 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 기준 커패시턴스(CREF) 및 상기 커플링 커패시턴스(CM, CL, CR)는 기본적으로 동일하다.
또한, 용량성 측정 장치 특히 본 발명에 따른 용량성 측정 장치를 구비하며, 휴대용 디바이스, 특히 전기 휴대용 디바이스에의 손의 접근을 검출하는 방법이 제공되는데, 상기 용량성 측정 장치는 적어도 하나의 그라운드 전극을 갖는 그라운드 전극 구조와 적어도 하나의 센서 전극을 구비하며,
제1 측정 사이클에서, 상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조와 직류적으로 접속되고, 상기 제1 센서 신호들은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고,
제2 측정 사이클에서, 상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 그라운드 전극 구조의 적어도 하나의 그라운드 전극와 직류적으로 접속되고, 제2 센서 신호들은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고,
상기 제1 센서 신호들과 상기 제2 센서 신호들의 신호 레벨들 사이의 차이가 구해지고, 상기 구해진 차이는 상기 휴대용 디바이스에 대한 손의 접근을 나타낸다.
상기 그라운드 전극 구조는 적어도 하나의 제1 그라운드 전극 및 적어도 하나의 제2 그라운드 전극을 가지며, 이들 전극들은 손으로 상기 휴대용 디바이스를 파지하는 경우, 상기 두 개의 그라운드 전극들 중 적어도 하나가 그 손에 의해 적어도 부분적으로 커버되도록 하는 방식으로 상기 휴대용 디바이스에 배치되며, 상기 제2 측정 사이클에서
첫째로, 상기 제1 그라운드 전극은 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 직류적으로 접속되고, 상기 제1 그라운드 전극과 관련된 제2 센서 전극 신호들(DS2L)은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고,
이어서, 상기 제2 그라운드 전극은 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 직류적으로 접속되고, 상기 제2 그라운드 전극과 관련된 제2 센서 신호들(DS2R)은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고, 그리고
상기 제1 그라운드 전극과 관련된 제2 센서 신호들(DS2L)의 신호 레벨과 상기 제1 센서 신호(DS1)의 신호 레벨 사이의 제1 차이 즉 DS2L - DS1은 상기 제2그라운드 전극과 관련된 제2 센서 신호들(DS2R)의 신호 레벨과 상기 제1 센서 신호(DS1)의 신호 레벨 사이의 제2 차이 즉, DS2R - DS1과 비교되고, 상기 제1 차이와 상기 제2 차이 사이의 차이 즉 (DS2L - DS1) - (DS2R - DS1)는 상기 두 개의 그라운드 전극들 중 어느 것이 손에 의해 커버되는지를 나타낸다.
바람직하게, 상기 전기적인 도전 구조는 적어도 상기 제2 측정 사이클에서, 상기 기준 커패시턴스(CREF)에 의해 상기 용량성 장치의 그라운드(GND)와 접속가능하다.
그라운드 전극 구조의 상기 그라운드 전극들(EM, ER, EL)은 각각 상기 전기적인 도전 구조에 대한 커플링 커패시턴스(CM, CR, CL)를 구비할 수 있다. 전기적인 도전 구조에 대한 그라운드 전극들 및/또는 그라운드 전극들의 배치는 상기 커플링 커패시턴스(CM, CR, CL)가 가능한 한 작게 되는 식으로 선택된다.
상기 기준 커패시턴스(CREF) 및 상기 커플링 커패시턴스(CM, CR, CL)들은 이들 커패시턴스가 기본적으로 동일하도록 선택될 수 있다.
상기 그라운드 전극들, 기준 커패시턴스 및 전기적인 도전 구조는 스위치 소자 및 상기 스위칭 소자에 병렬인 기생 커패시턴스를 포함하는 스위치에 의해 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 각각 접속가능하고, 상기 스위치는 그 커패시턴스가 상기 커플링 커패시턴스들 보다 훨씬 작게 바람직하게 선택된다.
교정 단계에서, 상기 전기적인 도전 구조는 상기 기준 커패시턴스에 의해 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 접속되고, 상기 제3 센서 신호는 적어도 하나의 전극 센서에서 검출되고, 적어도 하나의 그라운드 전극에 대한 기준 센서로서 사용되며, 적어도 하나의 그라운드 전극과 관련된 상기 제2 센서 신호의 신호 레벨은 상기 제1 센서 신호의 신호 레벨과 상기 제3 센서 신호의 신호 레벨 사이의 차이가 상기 제1 센서 신호의 신호 레벨과 제2 센서 신호의 신호 레벨 사이의 차이보다 큰 경우 상기 적어도 하나의 그라운드 전극의 접근을 나타낸다.
적어도 제3 센서 신호는 허용 값에 의해 보정될 수 있다.
휴대용 디바이스 또는 전기 휴대용 디바이스는 예를 들어, 스마트폰, 이동식 무선 장치, 원격 제어 장치, 디지털 카메라, 특히 터치 스크린을 구비한 디지털 카메라, 터치 스크린을 구비한 게임 컨트롤러 또는 게임 콘솔, 휴대용 미니컴퓨터, 태블릿 PC 또는 기타 유사의 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 휴대용 디바이스의 센서 표면에 대한 손가락 끝 위치의 검출을 향상시킬 수 있으면서 휴대용 디바이스에 대한 손의 접근을 검출하거나 휴대용 디바이스가 손으로 파지되는 경우를 검출하기 위한 용량성 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1a는 전기 휴대용 디바이스를 위한 본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 등가 회로도를 도시한다.
도 1b는 배면 쪽에 위치한 그라운드 전극을 구비한 전기 휴대용 디바이스의 측면도를 도시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 제2 실시예의 등가 회로도를 도시한다.
도 2b는 전기적인 도전 구조와 그라운드 전극을 구비한 측면에서 본 휴대용 디바이스의 하우징을 도시한다.
도 3은 휴대용 디바이스가 파지되는 방법에 따른 센서 전극들(측정 전극들)에서 측정된 전기 신호들의 타이밍도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 다른 실시예의 등가 회로도를 도시한다.
본 발명의 다른 구성 및 특징뿐만 아니라 본 발명의 예들은 이하의 첨부 도면을 참조로 한 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다.
도 1a는 휴대용 디바이스에의 접근을 검출하기 위한 휴대용 디바이스를 위한 본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 등가 회로도를 도시한다. 휴대용 디바이스는 다수의 센서 전극들(측정 전극들)이 배치될 수 있는 센서 표면(A)을 갖는다. 센서 전극들에 의해 예를 들어, 센서 표면(A)에 대한 손가락 끝의 위치를 결정할 수 있다. 이 경우, 센서 표면(A)에의 손가락 끝의 접근 또는 손가락 끝과 센서 표면의 접촉을 검출할 수 있다. 센서 표면의 센서 전극들뿐만 아니라 예를 들어, 대 면적(large-area) 전극으로서 설계될 수 있으며, 센서 전극들 아래에 배치될 수 있는 에미터 전극(송신 전극)이 용량성 측정 장치와 접속된다. 상기 전기 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 하우징 또는 전기적인 도전 하우징 층이 용량성 측정 장치의 그라운드와 접속될 수 있다. 상기 하우징 층은 도 2b에 도시한 바와 같은 전기적인 도전 구조(G)를 포함할 수 있다.
휴대용 디바이스에서, 상기 용량성 측정 장치와도 접속가능한 그라운드 전극(EM)이 추가로 배치된다. 상기 그라운드 전극(EM)은 휴대용 디바이스를 손으로 파지하는 경우, 상기 디바이스가 적어도 부분적으로 손으로 커버되게 하는 방식으로 상기 휴대용 디바이스 내에 바람직하게 배치된다. 더욱이 그라운드 전극(EM)의 표면은 상기 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조(G) 보다 상당히 크거나 혹은 상당히 작다. 바람직하게는, 상기 그라운드 전극의 표면은 상기 전기적인 도전 구조(G) 보다 실질적으로 작다. 이하에 특정된 미가공 값들 또는 측정된 변수들 및 공식들 또는 계산식들에서, 그라운드 전극(EM)의 표면은 상기 전기적인 도전 구조보다 실질적으로 작은 것으로 한다. 상기 특정된 미가공 값들 또는 측정된 변수들 및 공식들 또는 계산식들은 또한 측정된 변수의 대수 부호(algebraic sign)가 변경될 지라도 그라운드 전극(EM)의 표면이 전기적인 도전 구조(G) 보다 상당히 작은 경우에 유효하다.
센서 표면에 대한 손가락 끝의 위치와 상관되는 센서 신호들은 센서 표면(A)의 센서 전극들에서 검출된다. 전기 휴대용 디바이스 또는 용량성 측정 장치의 정상적인 동작에서, 하우징의 전기적인 도전 구조(G) 또는 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조는 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 직류적으로(galvanically) 접속된다. 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 전기적인 도전 구조(G)의 접속은 예를 들어, 스위칭 디바이스의 스위치(S1)에 의해 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 디바이스의 접근의 검출은 기본적으로 두 개의 연속적인 측정 사이클들에서 발생되며, 상기 검출은 수차례 수행된다. 두 개의 측정 사이클들 사이의 시간 간격은 두 개의 사이클들 사이에서 센서 표면(A)의 영역에서 손가락이 움직이지 않는다고, 즉 센서 표면(A)에 대한 손가락의 움직임이 그대로(as such) 인식되지 않아서 검출에 있어 영향을 주지 않는 것으로 생각될 수 있는 방식으로 바람직하게 선택된다. 이는 두 개의 측정 사이클들 사이의 시간 간격이 아주 작도록 바람직하게 선택되는 것을 의미한다.
제1 측정 사이클에서, 센서 신호들은 스위치(S1)가 폐쇄된 경우, 즉 전기적인 도전 구조(G)가 상기 용량성 측정 장치의 그라운드와 직류적으로 접속될 때, 상기 센서 표면(A)의 센서 전극들에서 검출된다.
그라운드 전극(EM)은 스위칭 디바이스의 제2 스위치(S2)에 의해 용량성 측정 장치의 그라운드에 접속될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 측정 사이클 동안, 제2 스위치(S2)는 개방되고, 즉 그라운드 전극(EM)은 상기 용량성 측정 장치의 그라운드에 직류적으로 접속되지 않는다.
제2 측정 사이클에서, 전기적인 도전 구조(G) 대신에 그라운드 전극(EM)이 상기 용량성 측정 장치의 그라운드에 접속된다. 이 목적을 위해 제1 스위치(S1)는 개방되고, 제2 스위치(S2)는 폐쇄된다. 제2 측정 사이클 동안, 센서 신호들은 또한 센서 표면(A)의 센서 전극들에서 검출된다. 이 스위칭 프로세스(제1 스위치(S1)의 개방 및 제2 스위치(S2)의 폐쇄)에서, 센서 표면(A)의 센서 전극들에서 검출된 센서 신호들은 공통 모드 간섭을 받는다. 그라운드 전극(EM)에서 전기적인 도전 구조(G)의 그라운드의 전류의 방향을 전환하는 경우, 센서 표면의 센서 전극들에서 검출된 센서 신호 또는 측정된 센서 데이터도 변화된 용량 조건들로 인해 변화한다.
상기 그라운드 전극(EM)과 상기 전기적인 도전 구조(G) 사이의 접속은 등가 커패시턴스(CM)로서 도 1에 도시된다. 상기 전기적인 도전 구조(G)로부터의 상기 그라운드 전극(EM)으로의 용량성 측정 장치의 그라운드의 스위칭시에 센서 표면(A)의 센서 전극들에서 측정된 전기 신호들의 신호 레벨에서 감소가 검출된다. 이를 위한 조건은 손과 전기적인 도전 구조(G) 사이의 접속이 손과 그라운드 전극(EM) 사이의 접속 보다 크게 하는 것이다. 이는 그라운드 전극(EM)을 상기 전기적인 도전 구조(G) 보다 실질적으로 작게 되도록 선택함으로써 얻어질 수 있다.
측정된 센서 신호들에서의 레벨 상승이 전기적인 도전 구조(G) 또는 그라운드 전극(EM)의 설계에 따라 상기 전기적인 도전 구조(G)로부터 그라운드 전극(EM)으로의 용량성 측정 장치의 그라운드의 스위칭에 의해 일어날 수 있다. 그라운드의 스위칭이 센서 전극들에서 측정되거나 검출된 전기 신호들의 레벨 상승 또는 레벨 감소를 유도하는지 여부와 무관하게, 그라운드의 스위칭은 측정된 센서 신호들의 공통 모드 간섭(common-mode interference)을 유도하는데, 이 간섭은 휴대용 디바이스의 파지를 검출하는데 사용된다.
그라운드 전극(EM)이 스위치에 의해서만 용량성 측정 장치와 접속되어야 하므로 즉, 상기 그라운드 전극(EM)이 상기 용량성 측정 장치의 그라운드에 직류적으로 접속되어야 하므로, 상기 그라운드 전극(EM)을 위해 추가의 아날로그 전단부(front-end)가 제공될 필요가 없는 것은 본 발명에 따른 용량성 측정 장치에서 특히 장점이 있다
센서 전극의 측정 신호는 그 커패시티 부하에 따른다. 이 경우, 상기 부하는 일반적으로 회로가 어스에 직류적으로 접속되지 않으므로, 센서 전극과 회로의 그라운드 사이의 커패시턴스로서 이해되어야 한다. 이 간단한 "정상의 경우"에, 환언하면, 그라운드 전극(EM)이 없고, 상기 회로의 그라운드(GND)가 직접적으로 도전 하우징에 접속되는 경우에, 이 커패시티는 센서 전극 손(CH1)과 손 하우징(CH3) 커패시티들의 직렬접속에 의해 형성된다.
도 1a는 이 응용의 개략도를 도시한다. CH1, CH2, CH3는 센서 전극, 그라운드 전극 또는 하우징에 대한 유저의 손(손들)의 커패시턴스들이다. 센서 신호를 결정하는 센서 전극의 용량 부하의 경우에, 이하의 표현식이 유효하다(커패시터의 병렬 접속은 "∥"로 나타내고, 직렬 접속은 "
Figure 112013088602518-pct00001
"로 나타낸다.
a) 제1 측정 사이클의 경우(그라운드 대 하우징)
Figure 112013088602518-pct00002
b) 제2 측정 사이클의 경우(그라운드 대 그라운드 전극)
Figure 112013088602518-pct00003
식으로부터 CH2 또는 CH3가 높으냐에 따라 측정 사이클들을 변경시킬 때 신호들의 차이가 부 또는 정의 값이 됨을 명백히 알 수 있다.
상기 제1 측정 사이클에서 검출된 센서 신호의 신호 레벨 및 상기 제2 측정 사이클에서 검출된 센서 신호의 신호 레벨로부터, 전기 휴대용 디바이스의 파지 즉, 쥐는 것을 추론할 수 있다. 따라서 (제1 측정 사이클의) 제1 센서 신호의 신호 레벨과 (제2 측정 사이클의) 제2 센서 신호의 신호 레벨 사이의 차이가 결정된다. 이 차이의 양은 상기 휴대용 디바이스에의 손의 접근의 경우에 나타난다. 이 차이의 양이 소정의 값 보다 낮은 경우, 휴대용 디바이스에의 손의 접근을 상기 소정의 값으로부터 추론할 수 있다. 휴대용 디바이스를 손으로 파지한 경우, 상기 그라운드 전극(EM)과 상기 전기적인 도전 구조(G) 사이의 용량성 접속은 손을 통한 추가적인 접속으로 인해 증가한다. 이 경우, (표면(G) >> 표면(EM), => CH3 >> CH2 ~CM ~ CH2 ~, CM >> CS)를 고려하면, 센서 전극의 부하 커패시턴스는 대략 다음과 같이 기술될 수 있다.
a) 제1 측정 사이클의 경우(그라운드 대 하우징)
Figure 112013088602518-pct00004
b) 제2 측정 사이클의 경우(그라운드 대 그라운드 전극)
Figure 112013088602518-pct00005
용량성 접속(CH2)이 양호하면 할수록 제2 측정 사이클 동안 센서 전극의 부하 커패시턴스는 더 높아지게 되어, 두 센서 신호들의 신호레벨 사이의 차이 량이 감소함은 명백하다.
상기 차이 대신에 또는 상기 차이에 대한 대안으로, 임계값을 정의할 수도 있는데, 제2 신호들의 신호 레벨의 임계값에 걸침(crossing)(또는 대안으로 임계값 이하로 하강)은 휴대용 디바이스에의 손의 접근을 나타낸다. 수 개의 임계값들이 또한 다른 센서 전극들에서 다른 신호 레벨들과 함께 정의될 수 있다.
도 1b는 그라운드 전극(EM)이 전기 휴대용 디바이스의 배면(10)에 배치되는 전기 휴대용 디바이스의 그라운드 전극(EM)의 배치를 도시한다. 센서 표면(A)은 예를 들어 상기 휴대용 디바이스의 전면(20)에 배치될 수 있다. 상기 디바이스를 손으로 파지하면, 손바닥(the surface of a hand)이 휴대용 디바이스의 배면(10)에 배치된 그라운드 전극(EM)에 접근하므로 휴대용 디바이스의 파지가 센서 표면(A)의 센서 전극들에 의해 측정된 센서 신호들로부터 전술한 방법으로 검출될 수 있다. 이 목적을 위해 제1 스위치(S1)는 개방되고, 제2 스위치(S2)는 폐쇄되므로 그라운드 전극(EM)이 상기 용량성 측정 장치의 그라운드에 직류적으로 접속되게 된다.
도 2a는 용량성 측정 장치가 두 개의 그라운드 전극(EL, ER)에 직류적으로 접속되는 휴대용 디바이스를 위한 본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 등가 회로도를 도시한다. 바람직하게, 그라운드 전극은 휴대용 디바이스의 양쪽에 배치된다. 예를 들어 제1 그라운드 전극(EL)은 휴대용 디바이스의 하우징의 좌측 벽에 배치되고, 제2 그라운드 전극(ER)은 상기 휴대용 디바이스의 하우징의 우측 벽에 배치된다. 따라서 바람직한 방식으로, 상기 휴대용 디바이스를 왼손으로 또는 오른손으로 파지했는지를 구별할 수 있다.
이는 휴대용 디바이스를 왼손 또는 오른손으로 파지했는지에 따라 그라운드 전극들(EL, ER)에의 접속의 용량 조건이 변하기 때문에 가능하다. 상기 그라운드 전극들(EL 및 ER)은 각기 스위칭 디바이스의 스위치(S2 또는 S3)에 의해 상기 용량성 측정 장치의 그라운드에 접속가능하다. 좌측 그라운드 전극은 상기 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조(G)에 대하여 커플링 커패시턴스(CL)를 갖는다. 상기 우측 그라운드 전극(ER)은 상기 전기 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조(G)에 대하여 커플링 커패시턴스(CR)를 갖는다.
전기적인 휴대용 디바이스 또는 용량성 측정 장치의 정상적인 동작에 있어서, 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조(G)에 직류적으로 접속된다 즉, 스위치(S1)는 폐쇄된다. 더불어, 정상적인 동작에서, 스위치들(S2 및 S3)은 개방되어서 상기 그라운드 전극들(EL 또는 ER)은 상기 용량성 측정 장치의 그라운드에의 직류적인 접속을 나타내지 않는다. 제1 전기 센서 신호들(DS1)은 센서 표면의 센서 전극들에서 검출되거나 또는 측정된다.
상기 휴대용 디바이스를 어느 손(오른손 또는 왼손)으로 파지하고 있는 지를 검출하기 위해서, 스위치(S1)는 첫째로 개방되고, 스위치(S2)는 폐쇄되며, 스위치(S3)는 동일하게 개방된다. 따라서 (좌측) 그라운드 전극(EL)은 센서 디바이스의 그라운드에 직류적으로 접속된다. 스위치(S1)의 R방 및 스위치(S2)의 폐쇄는 센서 표면의 센서 전극들에서 측정된 전기 신호들(제2 센서 신호들(DS2L)의 공통 모드 간섭을 초래한다. 제2 센서 신호(DS2L)의 미가공 값(ui)(EL)은 i= 1, 2,..., NEL일 경우에, 상기 휴대용 디바이스가 왼손 또는 오른손으로 파지되는 지 여부를 결정하기 위해 다음 단계에서 사용되며, 여기서 NEL은 센서 전극들의 수이다.
또 하나의 측정 단계에서, 스위치(S2)는 개방되고, 스위치(S3)는 폐쇄되고, 스위치(S1)는 개방된다. 따라서 (오른쪽) 그라운드 전극(ER)은 센서 디바이스의 그라운드에 직류적으로 접속된다. 이러한 다른 측정 단계에서, 센서 신호들(제2 센서 신호들(DS2R))이 센서 선극들에서 또한 측정되고, 상기 제2 센서 신호들의 미가공 값들(ui)(ER)은 i = 1,2,..., NER일 경우에, 상기 휴대용 디바이스가 왼손 또는 오른손으로 파지되는 지 여부를 결정하기 위해 다음 단계에서 사용되며, 여기서 NER은 센서 전극들의 수이다(항상, NER = NEL).
상기 추가의 단계에서, 미가공 값 ui(EL)은 모든 i에 대해 미가공값 ui(ER)과 비교되며, 여기서 ui는 i 번째 센서 전극에서 측정된 센서 신호의 측정 값이다.
이 단계에서, 제1 센서 신호(DS1)의 미가공 값들(ui)(EO)이 i = 1, 2,...NEO(NEO는 센서 전극들의 수(항상, NE0 = NER = NEL))일 경우에 고려될 수 있다. (ui)(EO)는 센서 디바이스의 그라운드에 직류적으로 접속되는 그라운드 전극이 없는 경우에 i 번째 센서 전극에서 측정된 센서 신호의 측정된 값이다. 이 경우, 제2 센서 신호(DS2L)에 대한 제1 차이값과 제2 센서 신호(DS2R)에 대한 제2 차이값이 구해진다. 제1 차이 값이 그 DL에 있어 제2 차이 값보다 큰 경우
Figure 112013088602518-pct00006
Figure 112013088602518-pct00007
, 상기 휴대용 디바이스는 오른손에서 파지되고 있는 것으로 결론지을 수 있다.
또한, 상기 휴대용 디바이스가 실질적으로 대칭적인 방식으로 두 손으로 파지되는 경우와 상기 휴대용 디바이스가 어느 손으로도 파지되지 않은 경우 사이의 구별을 짓기 위해 검출된 미가공 신호들(ui(EL), ui(ER))의 절대적 상위(絶對的 相違)를 또한 고려할 수 있다.
도 2b는 휴대용 디바이스의 측면도를 도시한다. 여기서 휴대용 디바이스의 전기적인 도전 구조(G)는 하우징의 표면 아래에 배치되고, 가장자리에서 상기 하우징을 에워싼다. 상기 전기적인 도전 구조(G)는 예를 들면 포일(foil)로서 설계될 수 있다. 대안으로 상기 전기적인 도전 구조는 하우징 쉘의 내측의 전기적인 도전 코팅으로서 적용될 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에 있어서, 상기 전기적인 도전 구조(G)는 또한 예를 들면 금속 하우징에 의해 하우징으로 또는 하우징 쉘 자체로 형성될 수도 있다.
또한, 그라운드 전극(EM)은 하우징 상에 배치된다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 두 개의 그라운드 전극들이 제공되는 경우, 그라운드 전극(ER)은 하우징의 우측벽에 배치될 수 있고, 다른 그라운드 전극(EL)은 하우징의 좌측벽에 배치될 수 있다.
그라운드 전극 또는 그라운드 전극들은 전기적인 도전 구조(G)에 직류적으로 접속되지 않으며, 환언하면, 그라운드 전극들은 상기 전기적인 도전 구조(G)와 전기적으로 절연된다.
도 2b에 도시한 예에서, 전기적인 도전 구조(G)는 그라운드 전극이 배치되는 리세스를 구비한다. 그라운드 전극의 표면은 상기 전기적인 도전 구조(G)의 표면과 실질적으로 달라서 CH3 >> CH2(또는 CH3 << CH2)가 유효하게 되는 것이 중요하다. 도 2b에 있어서, 그라운드 전극(EM)의 표면은 상기 전기적인 도전 구조(G)의 표면보다 상당히 작다. 타원 형상(oval-shaped)의 설계 이외에, 상기 그라운드 전극(EM)은 또한 임의의 다른 적합한 형상으로 될 수도 있다.
도 4는 ui(EL) = ui(ER)의 경우에, 모호성을 제거하기 위해 상기 미가공 신호의 절대 기준 값들이 얻어질 수 있는 다른 측정방식을 제공하는 본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 또 하나의 실시예를 도시한다.
손의 접속이 없는 그라운드 전극(EL 또는 ER)과 용량성 측정 장치의 그라운드의 접속의 경우에 센서 전극들에서 측정된 미가공 값들에 대한 절대 기준치를 얻기 위해서, 알려져 있는 기준 커패시턴스(CREF)가 제공된다. 상기 기준 커패시턴스(CREF)는 상기 전기적인 도전 구조에 직류적으로 접속된다. 상기 기준 커패시턴스(CREF)는 또한 스위치(S4)에 의해 상기 용량성 측정 장치의 그라운드에 직류적으로 접속가능하다.
교정 단계에서, 기준 센서 신호(제3 센서 신호(DS3))는 개방된 스위치들(S1, S2 및 S3) 그리고 폐쇄된 스위치(S4)에 의해 센서 표면(A)의 센서 전극들 상에서 검출될 수 있다. 따라서 기준 신호의 신호 레벨은 휴대용 디바이스가 ui(EL) = ui(ER)에서 손으로 파지되고 있는지 또는 손으로 파지되고 있지 않는지를 구별하기 위해 검출된 기준 신호의 신호 레벨이 기준 신호 레벨로서 사용될 수 있다( 미가공 값 ui(CREF)를 가지고(여기서, i = 1, 2,..., NREF임), NREF는 센서 전극들의 수로서, 항상 NREF = NEO = NER = NEL). 바람직하게도, 기준 커패시턴스(CREF)는 그 커패시턴스가 커패시턴스(CL 또는 CR)에 실질적으로 대응하는 방식으로 선택되며, CL 또는 CR은 상기 전기적인 도전 구조에의 그라운드 전극(EL 또는 ER)의 용량성 접속을 나타낸다.
따라서 손/손가락이 좌측 그라운드 전극(EL)에 근접하지 않는 경우에 폐쇄된 스위치(S4) 및 개방된 스위치들(S1, S2, S3)을 구비한 센서 전극들의 커패시턴스 전하들은 대략적으로, 폐쇄된 스위치(S2) 및 개방된 스위치들(S1, S3, S4)의 상태에서 커패시턴스 전하에 대응한다. 그러므로 대응 센서 신호들은 또한 이들 스위치 위치들에서 대략 같다. 이는 우측 그라운드 전극(ER)에도 동일하게 유효하다.
Figure 112013088602518-pct00008
및/또는
Figure 112013088602518-pct00009
Figure 112013088602518-pct00010
인 경우, 상기 휴대용 디바이스는 한 손으로 파지되거나 및/또는 두 손으로 파지되는 것으로 추론할 수 있다.
추가의 기준 커패시턴스(CREF)에 의해 휴대용 디바이스가 실제로 손으로 파지되고 있는지를 결정할 수 있으며, 손으로 파지되고 있는 경우, 휴대용 디바이스가 오른손으로만, 왼손으로만 또는 양손으로 파지되고 있는지를 결정할 수 있다. 따라서 추가적으로 접근 또는 파지는 단지 그라운드 전극이 제공되는 경우에만 검출될 수 있다.
스위칭 디바이스의 모든 스위치들(S1 내지 S4)은 각각의 스위치에 병렬로 접속된 기생 스위치 커패시턴스(CS)를 나타낸다. 바람직하게, 상기 스위치 커패시턴스는 그라운드 전극(EL 또는 ER) 및 하우징 사이의 커플링 커패시턴스(CL 및 CR) 보다 상당히 작다(CS << CL, CR). 이 경우, 폐쇄된 스위치(S2)에 의해 좌측 그라운드 전극(EL)에 대해 검출되는 미가공 값들은 우측 그라운드 전극(ER)과 하우징 사이의 및 그 역의 손의 접속(CHR)과 거의 무관하며, 그 역도 또한 같다.
또한 검출의 신뢰성(robustness)을 개선하기 위해서 측정 또는 검출된 미가공 값들에 대한 허용 임계치(tolerance thershold) εi를 고려할 필요가 있다. 따라서 미가공 값들을 비교할 때 구조 관련 비정밀성 또는 노이즈들이 고려될 수 있다. 따라서 상기 미가공 값들을 허용 임계치를 포함시켜 비교할 때, 식은
Figure 112013088602518-pct00011
가 된다. 상기 허용 임계치는 예를 들어, 실험적으로 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 특정 실시예에 있어서, 상기 허용 임계치 εi가 적절히 선택되는 경우 기준 커패시턴스(CREF)없이도 본 발명을 구현할 수 있다. 이 경우 개방된 스위치들(S1, S2, 및 S3)로 측정된 미가공 데이터들은 미가공 기준 값으로서 사용될 수 있다.
파지 검출을 위한 전술한 본 발명에 따른 방법에 따르면, 센서 신호 결과로부터 휴대용 디바이스의 파지를 검출하기 위해 스위치(S1)는 개방되고, 스위치(S2 또는 S3)는 폐쇄된다.
대안으로, 3 개의 스위치들(S1, S2 및 S3)은 휴대용 디바이스의 또는 본 발명에 따른 용량성 측정 장치의 정상 동작에서 폐쇄될 수 있다. 다음에 손에 의한 휴대용 디바이스의 파지를 검출하기 위해 또는 어느 손이 휴대용 디바이스를 파지하는 지를 검출하기 위해서는 스위치(S2)는 첫째로 개방되고(스위치(S1 및 S3)는 폐쇄되고), 센서 전극들에서 측정된 센서 신호들이 분석된다. 이어서, 스위치(S3)는 개방되고(S1 및 S2는 폐쇄), 상기 센서 신호 전극들로부터 생성되는 센서 신호들이 평가된다. 따라서 입수한 센서 신호들은 파지를 검출하기 위해 또는 휴대용 디바이스를 파지하는 손을 검출하기 위해 전술한 바와 같이 서로 비교될 수 있다.
도 3은 용량성 측정 장치의 그라운드가 처음에 직류적으로 하우징에 접속된 다음 그라운드 전극(EL)에 직류적으로 접속되는 미가공 신호들의 타이밍 도를 도시한다. 여기서 공통 센서 표면에 배치된 4 개의 센서 전극들의 센서 데이터가 도시되고, 여기서 가장 오래된 값들이 좌측에 입력되고, 가장 최근의 값들이 우측에 입력된다.
첫째로, 용량성 측정 장치의 그라운드가 하우징(즉, 전기적인 도전 구조)과 접속된다(샘플 0에서 대략 샘플 170까지). 손이 하우징을 에워 싼다. 상기 용량성 측정 장치의 그라운드가(대략 샘플 170에서) 하우징으로부터 상기 그라운드 전극으로 바뀌면, 센서 전극들의 센서 데이터는 뚜렷하게 감소한다. 샘플 170과 샘플 255 사이에서, 손은 그라운드 전극을 에워싸지 않는다 즉, 손은 그라운드 전극으로부터 떨어져 있다. 그라운드 전극(EL)이 손으로 커버되는 경우, 모든 센서 데이터는 상승한다(샘플 255와 샘플 360 사이에서). 손이 다시 그라운드 전극에서 제거되면, 센서 데이터는 다시 감소한다(샘플 360과 샘플 400사이에서).
본 발명에 따른 용량성 측정 장치를 구비하거나 또는 본 발명에 따른 측정 방법을 가지면, 센서 표면에 대한 손가락 끝의 위치를 결정하는데 있어서, 어느 쪽으로부터 대응 손가락이 센서 표면에 돌출하는지가 고려될 수 있다. 따라서 센서 표면 내로 수평으로 연장하는 손가락에 의해 발생되는 센서 표면 내의 교류 전계의 왜곡은 센서 표면에 대해 손가락의 위치를 결정할 때 훨씬 더 양호하게 고려될 수 있다. 따라서 훨씬 더 양호한 위치 결정이 가능하다. 또한, 전기 휴대용 디바이스의 유저 인터페이스는 디바이스가 파지되는 손에 따라 조정될 수 있다. 양손으로 휴대용 디바이스를 파지하는지 어느 손으로도 휴대용 디바이스를 파지하지 않는지를 구별할 수 있으므로, 유저 인터페이스가 이들 경우에 대응하여 적응될 수 있다.
추가의 필요 그라운드 전극들 및 이 목적을 위해 필요한 스위치들을 제외하고, 용량성 측정 장치의 그라운드와 그라운드 전극들을 접속하는 또 다른 수신 전자장치들이 필요치 않으므로, 구성 비용 및 생산 비용이 한계 내에서 유지되는 장점이 있다. 예를 들어, 하우징의 바닥에의 손의 접근이 이 목적을 위해 임의의 추가 측정 채널들을 제공하지 않고서도 또한 검출될 수 있다. 하우징의 바닥에는 하나의 그라운드 전극을 배치하는 것으로 충분하다.
하나의 그라운드 전극(EM) 또는 두 개의 그라운드 전극(EL, ER)을 구비한 본 발명에 따른 측정 장치의 실시예들을 도시했다. 본 발명에 따르면, 둘 이상의 그라운드 전극들이 또한 제공될 수 있다.
예를 들어, 4 개의 그라운드 전극들(EL1, EL2, ER1, ER2)이 제공될 수 있는데, 그라운드 전극들(EL1, EL2)은 좌측 하우징 벽에 배치될 수 있고, 그라운드 전극들(ER1, ER2)은 우측 하우징 벽에 배치될 수 있다. 좌측 하우징 벽 또는 우측 하우징 벽에서 전극(EL1, 또는 ER1)이 하우징의 상부 영역에 각각 배치될 수 있고, 전극(EL2, 또는 ER2)이 하우징의 하부 영역에 각각 배치될 수 있다. 따라서 예를 들어, 손가락이 상부 우측으로부터 또는 하부 좌측으로부터 센서 표면 내로 연장하는지를 구별할 수 있다. 또한 손가락이 실질적으로 전극들 사이에서(예를 들어, EL1과 ER1 사이에서) 센서 표면 내로 수평으로 연장하는지 여부가 결정될 수 있다.
휴대용 디바이스 또는 전기 휴대용 디바이스는 예를 들어, 스마트폰, 이동식 무선 장치, 원격 제어 장치, 디지털 카메라, 특히 터치 스크린을 구비한 디지털 카메라, 터치 스크린을 구비한 게임 컨트롤러 또는 게임 콘솔, 휴대용 미니컴퓨터, 태블릿 PC 또는 기타 유사의 것일 수 있다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 센서 전극을 포함하는 핸드헬드 디바이스에의 접근을 검출하기 위한 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치로서,
    상기 용량성 측정 장치는 스위칭 디바이스를 구비하고,
    상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 제1 모드 동안에 상기 스위칭 디바이스에 의해 상기 핸드헬드 디바이스의 전기적인 도전성 구조와 직류적으로(galvanically) 연결 가능하며,
    상기 용량성 측정 장치는 상기 핸드헬드 디바이스 상에 적어도 하나의 그라운드 전극으로 배치될 수 있는 그라운드 전극 구조를 갖고, 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드는 제2 모드 동안에 상기 스위칭 디바이스에 의해 상기 전기적인 도전성 구조보다 작은 상기 적어도 하나의 그라운드 전극과 직류적으로 연결 가능하고,
    상기 제1 모드로부터 상기 제2 모드로 스위칭될 때에는, 상기 적어도 하나의 센서 전극에 의해 검출된 센서 신호들은 공통 모드 간섭을 받는, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스는,
    상기 전기적인 도전성 구조를 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드에 직류적으로 연결하거나,
    상기 그라운드 전극 구조의 상기 적어도 하나의 그라운드 전극을 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드에 직류적으로 연결하거나, 또는
    상기 전기적인 도전성 구조나 상기 그라운드 전극 구조의 그라운드 전극 어느 하나도 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드와 직류적으로 연결하지 않도록 구성되는, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그라운드 전극 구조는 적어도 하나의 제1 그라운드 전극 및 적어도 하나의 제2 그라운드 전극을 구비하고, 이들 전극들은 상기 핸드헬드 디바이스가 손으로 파지될 때에는 상기 두 개의 그라운드 전극들 중 적어도 하나가 그 손에 의해 적어도 부분적으로 커버되도록 상기 핸드헬드 디바이스 상에 배치되는, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 디바이스는 상기 그라운드 전극 구조의 모든 그라운드 전극, 그리고 상기 전기적인 도전성 구조 각각에 대한 스위치를 구비하며, 각각의 스위치는 스위칭 소자를 포함하는, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용량성 측정 장치는 상기 전기적인 도전성 구조과 직류적으로 연결되고, 또한 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부에 의해 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드와 직류적으로 연결된 기준 커패시터를 갖는, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 커패시터의 커패시턴스와, 상기 그라운드 전극들과 상기 전기적인 도전성 구조 간의 커플링 커패시턴스는 기본적으로 동일한, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭 소자들의 스위칭 커패시턴스는 상기 커플링 커패시턴스보다 상당히 작은, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 핸드헬드 디바이스는 전기 핸드헬드 디바이스인, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 그라운드 전극과 적어도 하나의 제2 그라운드 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 하우징에 배치되는, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 그라운드 전극과 적어도 하나의 제2 그라운드 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 하우징 내부에 배치되는, 핸드헬드 디바이스용 용량성 측정 장치.
  11. 용량성 측정 장치 - 상기 용량성 측정 장치는 전기적인 도전성 구조보다 작은 적어도 하나의 그라운드 전극을 구비하는 그라운드 전극 구조와 적어도 하나의 센서 전극을 구비함 - 로 상기 전기적인 도전성 구조를 구비한 핸드헬드 디바이스에의 손에 의한 접근을 검출하는 방법으로서,
    제1 측정 사이클에서, 상기 용량성 측정 장치의 그라운드는 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 전기적인 도전성 구조와 직류적으로 연결되고, 제1 센서 신호들은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고,
    제2 측정 사이클에서, 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드는 상기 그라운드 전극 구조의 적어도 하나의 그라운드 전극과 직류적으로 연결되고, 제2 센서 신호들은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고,
    상기 제2 센서 신호들은 상기 제1 측정 사이클로부터 상기 제2 측정 사이클로 스위칭될 때에는 공통 모드 간섭을 받으며,
    상기 제1 센서 신호와 상기 제2 센서 신호의 신호 레벨 사이의 차이가 측정되고, 상기 측정된 차이는 손이 상기 핸드헬드 디바이스에 접근한 것을 나타내는, 핸드헬드 디바이스에의 손의 접근 검출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그라운드 전극 구조는 적어도 하나의 제1 그라운드 전극 및 적어도 하나의 제2 그라운드 전극을 구비하며, 상기 두 개의 그라운드 전극들은 손으로 상기 핸드헬드 디바이스를 파지하는 경우, 상기 두 개의 그라운드 전극들 중 적어도 하나가 그 손에 의해 적어도 부분적으로 커버되도록 상기 핸드헬드 디바이스에 배치되며, 상기 제2 측정 사이클에서,
    첫째로, 상기 제1 그라운드 전극은 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드와 직류적으로 연결되고, 상기 제1 그라운드 전극과 관련된 제2 센서 전극 신호들은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고,
    다음으로, 상기 제2 그라운드 전극은 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드와 직류적으로 연결되고, 상기 제2 그라운드 전극과 관련된 제2 센서 신호들은 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고, 그리고
    상기 제1 그라운드 전극과 관련된 상기 제2 센서 신호들의 신호 레벨과 상기 제1 센서 신호의 신호 레벨 사이의 제1 차이는 상기 제2 그라운드 전극과 관련된 상기 제2 센서 신호들의 신호 레벨과 상기 제1 센서 신호의 신호 레벨 사이의 제2 차이와 비교되고, 상기 제1 차이와 상기 제2 차이 사이의 차이는 상기 두 개의 그라운드 전극들 중 어느 것이 손에 의해 커버되는지를 나타내는, 핸드헬드 디바이스에의 손의 접근 검출 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    적어도 상기 제2 측정 사이클에서, 상기 전기적인 도전성 구조는 기준 커패시터에 의해 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드와 연결 가능한, 핸드헬드 디바이스에의 손의 접근 검출 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기준 커패시터의 커패시턴스 및 상기 그라운드 전극과 상기 전기적인 도전성 구조 사이의 커플링 커패시턴스는 기본적으로 동일하도록 선택되는, 핸드헬드 디바이스에의 손의 접근 검출 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 그라운드 전극들, 상기 기준 커패시터 및 상기 전기적인 도전성 구조는 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부에 의해 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드와 각각 연결가능하고, 상기 스위칭 소자들의 스위칭 커패시턴스들은 상기 스위칭 소자들의 스위칭 커패시턴스들이 상기 커플링 커패시턴스들보다 훨씬 작게 선택되는, 핸드헬드 디바이스에의 손의 접근 검출 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    교정 단계에서, 상기 전기적인 도전성 구조는 상기 기준 커패시터에 의해 상기 용량성 측정 장치의 상기 그라운드와 연결되고, 제3 센서 신호는 상기 적어도 하나의 센서 전극에서 검출되고, 상기 제3 센서 신호는 적어도 하나의 그라운드 전극에 대한 기준 센서 신호로서 동작하며, 상기 적어도 하나의 그라운드 전극과 관련된 상기 제2 센서 신호의 신호 레벨은 상기 제1 센서 신호의 신호 레벨과 상기 제3 센서 신호의 신호 레벨 사이의 차이가 상기 제1 센서 신호의 신호 레벨과 상기 제2 센서 신호의 신호 레벨 사이의 차이보다 클 때에는 상기 적어도 하나의 그라운드 전극에의 접근을 나타내는, 핸드헬드 디바이스에의 손의 접근 검출 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    적어도 제3 센서 신호는 허용 값에 의해 보정되는, 핸드헬드 디바이스에의 손의 접근 검출 방법.
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