KR102341912B1 - 지능형 근접 검출기 - Google Patents

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Abstract

이동 장치가 귀로 가져가질 때 디스플레이(70)를 스위치 오프하기 위해 사용되는 스마트폰들 및 접속된 태블릿들과 같은 이동 장치들에서 사용을 위한 용량형 근접 센서. 용량형 센서는, 예를 들면, 응축, 물의 유입, 또는 판독 회로(80)에 의해 알려진 용량의 시간 변동들에 기초한 열 드리프트에 의해 유도된 스퓨리어스 검출(spurious detection)을 거부하도록 구성된다. 추가로, 근접 센서는 스퓨리어스 근접 신호들을 판별하기 위해 모션 센서들, 온도 센서들, 또는 다른 센서들로부터 신호들을 통합할 수 있다.

Description

지능형 근접 검출기{INTELLIGENT PROXIMITY DETECTOR}
본 발명은 근접 센서 및 신체 부분의 근접을 검출하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 특히 본 발명의 근접 센서가 장착되고, 센서에 의해 발생된 근접 신호들에 기초하여, 디스플레이 및/또는 터치 감응형 패널을 억제하고, 및/또는 무선 송신기의 RF 전력을 적응시킬 수 있는 이동 전화들, 개인용 컴퓨터 또는 태블릿들과 같은 무선 이동 장치들에 관한 것이다.
신체 부분이 장치의 근접한 거리에 있는지 여부를 검출하는 것이 종종 바람직하다. 휴대 전화들 및 무선으로 접속된 이동 장치의 특수한 경우(태블릿들 및 다른 유사한 단말들을 포함하여)에서. 이러한 형태의 근접 검출은 장치에 대한 입력으로서 사용될 수 있지만, RF-방출 장치들에 대하여, 비흡수율(SAR; Specific absorption Ratio) 규정들을 준수하기 위해, 근접 표시를 사용하여 순간 RF 전력을 조정하는 것이 알려져 있다. SAR은 무선 방출 장치(전화, 태블릿, 랩탑 등)에 가까이 근접할 때 인체에서 방사되는 RF 에너지 양의 측정치이다.
근접 검출에 의존하는 휴대용 접속 장치들의 다른 유용한 기능들은: 뺨 또는 귀로 스크린을 터치함으로써 사용자가 원치 않는 동작들을 트리거할 수 없도록, 통화를 위해 휴대 전화가 귀로 가져가질 때, 휴대 전화의 터치 스크린을 디스에이블하는 것, 및 동일한 상황에서 에너지를 절약하기 위해 스크린 백라이트를 스위치 오프하는 것이다.
유도, 광학, 열, 및 용량형 기반 센서들을 포함하여 물체에 가까운 신체를 검출하도록 구성된 센서들이 알려졌다. 휴대 전화 시장에서, 오늘날 가장 일반적인 방법은 RF 안테나 근처의 물체를 검출하기 위한 용량형 기반 센서이다.
용량형 센서들은 종종 PCB상의 금속화 패드들로서 실현되지만, 많은 경우들에서, 안테나(즉, 전도성 라인)와 같은 기존의 요소는 용량형 검출기로서의 기능을 겸하여, 검출기가 표면 페널티(surface penalty) 없이 추가될 수 있다.
이동 통신 장치에서의 근접 감지용 용량형 센서의 일 예는 출원인의 명칭의 특허 출원 EP2988479에 기술되고, 그 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
알려진 센서 시스템들의 한정은 예를 들면, 온도 및 습도 변화들과 같은 환경 요인들에 대한 그들의 민감도이다. 알려진 센서는 얼음 또는 물의 응결에 의해 거짓의 트리거 신호들을 발생시키는 것으로 알려진다. 이는 휴대용 장치들이 급격한 열 경사도들을 갖는 극심한 환경 상태들을 겪을 때 특히 중요하다. 본 발명은 이러한 문제를 완화하는 것을 목표로 한다.
본 발명에 따라, 이들 목표들은 첨부된 청구 범위의 목적에 의해, 특히, 휴대용 장치에 근접한 사용자의 신체 부분을 검출하도록 구성된, 휴대용 장치를 위한 근접 센서에 의해 달성되고, 상기 센서는: 휴대용 장치 외부의 휴대용 장치의 사용자의 신체 부분과 용량성으로 결합 가능한 제 1 전극; 휴대용 장치 외부의 휴대용 장치의 사용자의 신체 부분과 용량성으로 결합 가능한 제 2 전극; 제 1 전극에 의해 알려진 용량을 획득하기 위해 작동 가능하게 구성된 판독 회로를 포함하고, 근접 센서는 상기 용량에 기초하여 근접 신호를 발생시키고, 판독 회로에 의해 판독된 용량의 시간상 변동; 및/또는 휴대용 장치의 센서들로부터 획득된 신호들에 기초하여 스퓨리어스 근접 신호들(spurious proximity signals)을 거부하도록 구성된다.
다른 주장된 특징들은 바람직한 이점들 및 추가의 특징들을 초래하고, 이는: 접근의 상이한 방향들간의 구별, 및 예를 들면, 상기 용량들 간의 차이 또는 비율을 검사함으로써, 또는 구성 요소들이 데카르트 평면의 제공된 영역 내에 있을 때 상기 용들을 갖는 벡터에 의해 검사함으로써, 제 2 전극의 용량을 획득하고 제 1 및 제 2 전극의 용량들을 사용함으로써 근접을 결정함으로써, 지향성 근접 신호들의 생성의 능력을 포함한다. 스퓨리어스 이벤트들(spurious events)의 판별이 용량의 시간상 변동에 기초할 때, 이는 제 1 전극의 용량, 제 2 전극(전화의 후면상)의 용량, 또는 그렇지 않으면 기준 장치의 용량일 수 있고, 이는 물리적 근접에 의해 덜 영향을 받지만, 예를 들면, 강한 열 드리프트 또는 얼음 또는 물의 응결이 존재할 때 여전히 변한다.
근접 신호는 바람직하게는, 장치가 사용자의 신체 부분에 가까울 때, 예를 들면, 전화가 통화 동안 사용자의 귀로 가져가질 때 터치 감응형 디스플레이를 억제하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 휴대용 장치가 무선 안테나를 포함하는 경우, 제 1 전극 또는 제 2 전극은 적절한 디커플링 회로들에 의해 RF 송수신기로 및 용량형 판독 회로로 동시에 접속되는 안테나의 부분일 수 있다.
구체적인 변형들은 용량 신호의 시간 미분이 주어진 임계치를 초과할 때 근접 신호들을 거부할 수 있다. 드리프트-억제 필터가 존재하는 경우, 이러한 검사는 상기 드리프트-억제 필터의 동작 전에 수행되어야 하고 드리프트-억제와 함께 수행될 수 있다.
모션 센서들과 같은 다른 센서들로부터 오는 데이터(가속도계, 위치 센서들, 컴퍼스, 자이로스코프, 경사계(clinometer)) 또는 다른 센서들에 대해 들어오는 데이터(온도, 주변 광, 대기압)는 또한 스퓨리어스 근접 이벤트들의 거부에서 고려될 수 있다. 다른 센서들로부터 수집된 데이터가 센서에 접근하는 사용자와 일치하는지의 여부에 대한 결정이 행해진다. 반대로, 예를 들면, 센서 수집된 데이터가 이동 장치가 실제로 정지한 것 또는 심한 온도 드리프트가 존재하는 것을 암시하는 경우, 근접 신호는 거부되고 예를 들면 디스플레이가 스위치 오프하기 위해 적용된다.
또한, 본 발명이 터치 감응형 스크린을 갖는 휴대용 스마트폰에 적용될 때, 제 1 전극은 바람직하게는 전화의 상부상에 있을 것이고, 반면에 제 2 전극은 바람직하게는 디스플레이에 대향하여 전화 자체의 후면상에 있을 것이다. 제 2 전극 및/또는 제 1 전극은 아래에 차폐 전극 및/또는 근접하게 또는 위에 가드 전극을 가질 수 있다. 바람직하게는, 차폐 및 가드 전극들은 전압 소스에 선택적으로 접속되거나 고-임피던스 부동 상태로 남아있을 수 있다.
본 발명의 문맥에서, 방향들 "상향", "하향", "전면", "후면"은 사용자를 마주보는 스크린 및 라우드스피크 업을 갖는 이동 전화와 같은 휴대용 장치의 직교 방향을 말한다.
또한, 근접 검출에 적용될 때 단어 "지향성"은 예를 들면, 전극들의 전면에서, 검출된 방향의 전도성 몸체들이, 예를 들면, 전극 뒤에서 다른 방향들의 유사한 특성들의 다른 전도성 몸체들보다 높은 감도를 갖고 검출되는 방식으로 신호들이 처리된다는 것을 나타낸다. 이러한 지향성 감도는 두개 이상의 전극들의 판독들을 조합하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명은 예로서 주어지고 도면들에 도시되는 일 실시예의 설명의 도움으로 더 잘 이해될 것이다.
도 1 및 도 2는 각각 접근하는 전도성 손가락에 관하여 전도성 몸체들로부터 멀리 떨어진 가드 전극 및 후면 차폐를 포함하는 용량형 센서를 개략적으로 및 단면도로 도시하는 도면들.
도 3은 상부상의 용량형 감지 전극 및 후면상의 용량형 감지 전극을 갖는 휴대 장치를 도시하는 도면. 제 1 전극은 RF 안테나로서의 기능을 겸한다.
도 4는 용량형 전극/안테나 조합의 디커플링 방식을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 프레임에서 채용될 수 있는 디지털 프로세서의 아키텍처를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 근접 검출기의 구조를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 2개의 전극들에 의해 알려진 용량들에 기초하여 지향성 근접 함수의 값들을 도시하는 도면.
도 8은 휴대용 장치의 환경 검사 동안 결과의 근접 플래그 및 드리프트 억제 전 필터링된 용량의 변동들을 도시하는 그래프.
도 9는 지향성 근접 신호 및 무지향성 SAR 신호를 발생시키는 단계들을 차트로 도시하는 도면.
본 발명은 휴대 전화들, 태블릿들, 및 랩탑 컴퓨터들을 포함하지만 그로 한정되지 않는 수많은 장치들의 어레이에 적용될 수 있지만, 이러한 설명의 예들은 단순히 전화를 말할 수 있다. 이는 본 발명의 한정으로서 해석되지 않아야 하고, 단순히 간결성을 위해 특정 구현에 집중하는 예로서 해석되어야 한다.
본 발명에 적합한 용량형 근접 검출기의 기능은 도면들을 참조하여 여기서 생각될 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 용량형 센서들은 인쇄 회로 기판 또는 PCB(157)상의 도전층(20)을 감지 전극으로서 사용할 수 있다. 예에서, 전극(20)은 접지된 환형 가드 전극(25)에 의해 둘러싸여지고, 차폐 전극(23)에 의해 지지되고, 유전체 오버레이(158)에 의해 덮이지만, 도시된 바와 같이 원형일 수 있는 형상 또는 임의의 다른 형상 같이 이들 특징들 중 어느 것도 필수적이지 않다. 가드 전극(25)은 주 전극을 측면으로 차폐하여 검출의 지향성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 가능한 변형들에서, 가드 전극(25)은 주 전극(20)을 부분적으로 또는 완전히 커버할 수 있거나, 그렇지 않으면 주 전극을 오버레이하는 그리드로서 구성될 수 있다. 가드 전극을 접지 또는 감지 전극(20)과 동일한 전위에 선택적으로 접속함으로써, 전기장이 전극들 위에 연장하는 거리, 및 그와 함께 검출 범위를 변경할 수 있다.
다른 전도성 몸체들로부터 멀리 떨어진 자유 공간에서, 감지 전극의 정전 용량은 전극과 모든 주변 전도체들 사이의 전기 유도로부터 결정된 기준치 값(Csensor = Cenv)을 가질 것이다.
도 2에 도시된 손가락과 같은 센서 근처의 전도성 몸체는 전기장 분포를 변경하고, 일반적으로, 감지 전극의 정전 용량의 증가를 유도한다: Csensor = Cenv + Cuser.
증가(Cuser)는 기준치 정전 용량(Csensor)보다 훨씬 적을 수 있다는 것이 잘 이해될 것이다. 일반적인 경우, Cuser는 Cenv의 1% 이하일 수 있다. 반면에, 여러가지 제어할 수 없는 효과들에 종속하기 때문에, Cenv는 신뢰가능하게 예측 또는 시뮬레이션하기 어렵다. 그럼에도 불구하고, Cuser는 이하의 수식에 의해 추정될 수 있다:
Figure 112019071598767-pat00001
A는 두개의 전극들 사이의 공통 면적이고, 이와 같이 공통 면적은 사용자의 손가락/손바닥/얼굴과 감지 전극(20) 사이이고, d는 그들의 거리이고, ε0, εr는 절대 및 상대 유전율을 나타낸다. 도전 효과들은 무시된다.
도 3은 휴대용 장치, 예를 들면, 스마트폰(40)을 도시한다. 전화(40)는 전면상의 터치 감응형 스크린 패널(70), 뿐만 아니라 각각 스크린(70) 위에 각각, 마이크로폰(105) 및 라우드스피커(110)를 포함한다. 전화의 바람직한 기능은, 장치가 전화 통화를 위해 귀에 가져가질 때, 스크린(70)이 전력 소비를 감소시키기 위해 디스에이블되어야 하고, 스크린과 사용자의 뺌 사이에 임의의 접촉이 무시되어야 하는 것이다.
휴대용 장치(40)는 반드시 일부 형태의 무선 접속에 의해 인터넷에 및/또는 이웃의 다른 장치들과 접속한다. 이는 일반적으로 Wi-Fi(IEEE 802.11), 및/또는 Bluetooth®, 및/또는 이동 전화 네트워크를 포함한다. 사용자가 무선 소스에 근접할 때, 그의 조직들은 전자기 무선 주파수 필드로부터 에너지를 흡수한다; 비흡수율(SAR)은 특정 규정들에 의해 한정된다. 휴대용 장치(40)의 또 다른 바람직한 기능은, 사용자가 근처에 있을 때, 항상 접속성을 손상시키지 않고 이들 규칙들을 준수하기 위해 RF 전력이 한정되어야 한다는 것이다.
휴대용 장치(40)는 사용자 신체 부분의 근접을 용량적으로 측정하기 위한 적어도 2개의 전극들을 포함한다. 제 1 전극(30)은 또한 무선 통신용 RF 안테나로서 사용되고, 일반적으로 장치의 상부 근처에 장착된다. 제 2 전극(60)은 공간적 구별 및 지향성을 위해 사용되고, 터치 스크린(70)의 뒤 및/또는 반대편에 전화의 후면상에 장착될 수 있다.
동일한 전도체는 적절한 디커플링(decoupling)에 의해 용량형 감지 전극 및 RF 안테나로서 사용될 수 있다. 도 4는 전도체(30)가 캐패시터(C-)에 의해 나타내지는 고역-통과 네트워크에 의해 RF 송수신기(57)에 접속되고, 인덕터(L)로 나타내지는 저역-통과 네트워크를 통해 근접 검출 회로(80)에 접속된다. 근접 검출 회로가 사용자가 안테나(30)에 근접하다는 것을 감지할 때, RF 송신기(57)가 방출 전력을 감소시키게 하는 것을 호스트(100)에 알린다. 구체적인 구현에서, 안테나는 다수의 세그먼트들을 갖는 복잡한 구조를 가질 수 있고, 일반적인 개념을 벗어나지 않으면서 차폐 및 가드 전극들이 추가될 수 있다.
휴대용 장치(40)는 또한 하나 - 또는 여러개의- 호스트 프로세서(100)를 포함하고, 이는 가능하게는 여러 계산 코어들, 그래픽 프로세서(들), 메모리, 및 주변 지원을 위한 자원들을 포함하는 일반 용도 프로세서, 뿐만 아니라 용량형 판독 회로(80), 및 바람직하게는, RF 송수신기(57) 및 하나 또는 여러 개의 센서들, 예를 들면, 모션 센서들, 자이로스코프들, 가속도계들, 경사계들, 체온계들, 컴퍼스, 주변 광 센서 등을 포함하는 "시스템 온 칩" 어셈블리에 의해 구현될 수 있다. 도면에서 이들 요소들의 배열은 전적으로 예로서 제공된다. 이들 요소들은 그와 달리 배열될 수 있고, 반드시 별개의 물리 장치들에 의해 구현되지 않을 수 있다.
도 6은 도 3의 장치에 도시된 바와 같이 2개의 전극들(30, 60)에 의해 보여지는 용량들을 판독하도록 구성된 근접 검출 회로(80)를 도시한다. 전극들은 영구적으로 접지되거나 또는 그들을 원하는 전압에 구속하게 하거나 그들을 부동 상태로 유지하게 하는 차폐 제어 유닛(51)에 접속되는 후면 차폐들(33, 63)을 가질 수 있다. 제 2 전극(60)은 그의 용량이 별도의 판독 채널에 의해 판독되는 가드(65)를 갖는다. 회로(80)가 3개의 전극들에 의해 알려진 용량들을 판독하기 위해 3개의 판독 채널들을 갖는 것으로 도시되지만, 이는 본 발명의 한정 특징이 아니고 필요에 따라 채널들의 수는 더 적거나 더 클 수 있다.
바람직하게는, 판독 회로(80)는 또한 기준 용량(Cref)에 접속되고 전극들(30, 60)의 값과 함께 그의 값을 판독한다. 이는 교정 목적들을 위해 사용된다.
전극들은 모든 채널들(IN0-IN2)을 차례대로 하나하나씩 판독하는 멀티플렉서(54)를 통해 용량 대 전압 서브-회로(53)에 접속된다. 스위치들(S0-S1)은 바람직하게는 멀티플렉싱 사이클과 동기하여 작동된다. 멀티플렉서는 유리하지만, 본 발명의 필수적인 특징은 아니다; 병렬 구현들도 가능하다.
용량 대 전압 서브-회로(53)는 전극에 의해 알려진 용량을 적절한 전압 신호로 변환하고, 프로그램 가능한 오프셋 감산 서브-회로(50)로 후속된다. 이미 언급한 바와 같이, 근접 신호(Cuser)는 미리 알려지지도 않고 안정적이지도 않은 훨씬 더 큰 기준치 값(Cenv)에 겹쳐진다. 디지털 프로세서(65)는 기본 용량의 값을 추정하고 오프셋 감산 서브-회로들(50)에서 적절한 값들을 프로그래밍함으로써 이를 보상할 수 있다. 보상된 용량 신호들은 ADC(55)에 의해 수치값들로 변환된다.
근접 검출 회로(80)는 적절한 데이터 버스(DB)에 의해 호스트 프로세서(100)와 통신할 수 있고, 스크린(70)의 작동이 금지되어야 하는 호스트에 시그널링하는 일방향성 근접 논리 플래그(PROX) 및 사용자 신체의 일부가 안테나(30)에 근접하고, RF 전력이 적응되어야 함을 나타내는 무지향성 SAR 플래그를 생성할 수 있다. 도 8은 이러한 방법을 워크플로우 그래프로 도시한다. 호스트 시스템(100)은 일반적으로 센서들(90)에 접속되고 그들의 값들에 액세스를 갖는다. 그러나, 이들은 또한 직접적으로 또는 호스트(100)을 프록시로서 사용하여 판독 회로(80)에 이용가능할 수 있다.
도 5는 각 채널에 대해 디지털 프로세서(65)에 의해 수행되는 처리의 가능한 아키텍처를 간략화된 방식으로 도시한다. ADC로부터의 원시 샘플들 R(n)은 잡음을 제거하고 "유용한" 신호 U(n)을 산출하기 위해 입력 필터(210)에 의해 처리된다. 입력 필터(210)는 선형 저역-통과 필터 또는 비선형 필터일 수 있다. "유용한" 신호는 잡음 억제 후 전극에 알려진 용량의 부분(Cuse)의 측정으로서 알려질 수 있고, 이는 근접을 결정하기에 유용하다. 드리프트 추정 유닛(212)은 215에서 감산된 U(n) 샘플들에 겹쳐지는 드리프트 성분을 결정한다. 최종적으로, 235는 디-바운싱(de-bouncing), 오버플로우/언더플로우 검출(기준치 보상을 트리거할 수 있음) 등을 포함하는 추가적인 프로세싱을 나타낸다.
처리된 샘플들 D(n)은 후술하는 바와 같이, 근접 플래그들을 발생시키기 위해 판별기(218)에 공급되거나 방향 검출을 위해 다른 전극들의 판독과 조합될 수 있다.
중요하게는, 근접 검출기(80)는 각각 제 2 전극(60)에 의해 제 1 전극(30)에 의해 알려지는 용량들에 기초하여 지향성 근접 신호(PROX)를 발생시킨다. 전화와의 다양한 공간적 관계에서의 상이한 물체들은 제 1 및 제 2 전극에 의해 알려진 용량들에 상이한 측정들에서 영향을 미칠 것이고, 이는 방향 판별을 위해 사용될 수 있다.
사용자가 귀에 전화를 접근시킬 때, 예를 들면, 제 1 및 제 2 전극에 의해 알려지는 용량들은 주어진 비율로 양쪽 모두 증가할 것이다. 이는 사용자가 전화를 손에 쥐고, 상부 전극(30)보다 상당히 많은 후면 전극(60)을 로딩할 때 장치 그립들, 및 전화를 쥐고 있는 동안 장치가 손가락을 스크린상에 슬라이딩할 때 핑거 슬라이드들과 같은 근접 신호를 트리거해서는 안되는 다른 상황들과 구별되어야 한다.
본 발명의 가능한 변형에서, 근접 센서는 제 1 및 제 2 전극에 의해 알려지는 용량들 사이의 비율에 기초하여, 또는 그들의 차이 또는 제 1 및 제 2 용량의 선형 조합에 기초하여 근접 플래그가 상승될지의 여부를 결정한다.
바람직한 변형에서, 근접 검출 회로(80)는 구성요소들로서 제 1 및 제 2 용량을 갖는 벡터의 데카르트 평면 내의 위치에 기초하여 근접 플래그를 상승시키는지 여부를 결정한다. 도 7은 이러한 상황을 보여준다. D-는 후면 전극(60)의 용량을 나타내고, D+는 상부 전극(30)의 용량을 나타낸다. 장치 그립 이벤트들은 특정 영역(265)에서 클러스터링되고, 반면에 핑거 슬라이드 이벤트들은 대부분 영역(267)에 있다. 전화가 귀로 가져가질 때, 양쪽 전극들에 의해 알려진 용량들은 제공된 근사치 내에서 곡선(265)을 따라 상승한다. 검출 회로(80)는 D+ 및 D-에 의해 규정된 벡터가 하위 임계 라인(260)과 상위 임계 라인(262) 사이의 영역(255)(백색)에 놓일 때 근접 트리거를 발생시키도록 구성된다. 하위 임계치 및 상위 임계치는 바람직하게는 호스트 시스템에 의해 프로그램 가능하거나 근접 회로(80)의 펌웨어에 미리 로딩되고, 구간적 선형 함수들로서 또는 임의의 다른 방식으로 파라미터화될 수 있다.
지향성 근접 신호(PROX)와 동시에, 근접 회로는 RF 전력을 감소시키기 위해 사용되는 단향성 근접 신호(SAR)도 발생시킨다. 바람직한 변형에서, SAR 신호는, 또한 RF 안테나인 상부 전극(30)에 의해 알려진 용량에 기초하여 발생된다. 이는 단순히 D+ 디지털 신호를 임계값과 비교함으로써 수행될 수 있다. 더 정교한 처리도 가능하고, 예를 들면, 다음을 고려할 수 있다:
ㆍ D+ 신호의 변화율. 사용자의 접근은 점진적인 것으로 예상된다. 전극(30)이 또한 RF 안테나인 경우, 급격한 변화들은 잡음 이벤트 또는 부하-매칭 회로의 개재의 표시이다.
ㆍ D+ 신호의 분산. 작은 변동은 전화가 신체 부분에 가깝기보다는 테이블 위에 놓여있을 수 있음을 나타낸다.
ㆍ 다른 전극에서 오는 D- 신호의 기여.
도 8의 그래프에서, 가로축은 시간을 나타내고(스케일은 전체 축이 몇시간에 걸친 것이다), 세로축은 잡음 억제 후 및 드리프트의 감산 전 판독 회로(80)의 입력들 중 하나로부터 도출된 용량(Cuse)이다. 불연속부들(453)은 DAC(50)의 프로그래밍에 의한 오프셋의 보상들에 대응한다. 이러한 예는 전화의 후면상의 가드 전극(65)에 접속된 IN1 입력에서 판독된 용량을 보여주지만(도 6을 참조), 다른 입력들 중 임의의 것을 판독하는 것은 동일하거나 유사한 거동을 보여주고, 본 발명은 이들 입력들에도 적용할 수 있다.
도 8의 그래프는 전화가 점진적으로 냉각되는(음영 영역(480)) 제어된 온도 챔버에 배치되고, 소정 시간 후에 셀로부터 추출되어, 실온(음영 영역(490))까지 웜 업하도록 허용되는 환경 동안 획득된다. 근접 신호(PROX0)는 쿨다운 간격(480) 동안 몇개의 스퓨리어스 전이들을 하고, 웜업 단계(490)에서는 얼음이 전화상에 응축되고, 이후 녹아서 증발한다.
본 발명자들은 그래프(8)가 나타내는 바와 같이 이들 스퓨리어스 신호들(spurious signals)이 Cuse 신호의 급격한 변동들과 통계적으로 연관된다는 것을 인식했다. 반대로, 합법적인 트리거들은 평평하거나 완만한 경사각을 가진 용량 판독값과 관련이 있다.
바람직하게는, 검출 회로(80)는 그 입력들 중 하나에서 판독된 용량 중 하나의 변화를 계산하도록 배치된다. 작동 가능하게, 이는 샘플들의 슬라이딩 윈도우에서의 평균 기울기로서 계산될 수 있고, 각 스캔 기간에서 업데이트한다. 이러한 기울기는 이후 양 및 음의 임계값과 비교되고, 이들 중 어느 하나를 초과하는 경우(도 9의 흐름도에서 단계(320)), 근접 신호는 거부되고, 예를 들면, 이동 전화의 디스플레이에 적용되지 않는다. 언급된 바와 같이, 거부 단계는 제 1 전극(30), 후면 전극(60), 기준 채널, 또는 휴대용 장치(40) 내의 또는 그 위에 다른 표시되지 않은 전극의 신호 기울기에 기초할 수 있다.
본 발명의 바람직한 변형에서, 센서(90)로부터 형성된 신호들은 또한 거부에서 고려된다. 이러한 데이터의 융합은 센서 신호들이 거기에 액세스할 수 있는 경우 근접 검출 회로(80)에서, 또는 호스트 시스템(100)에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 근접 검출기는 센서가 전화가 이동되고 있거나 오히려 정지하고 있음을 표시하는지를 고려할 수 있고, 제 2 경우에는 근접 신호가 스퓨리어스인 것을 결정하고 거부한다. 동일한 선에서, 온도 센서의 판독은 근접 신호가 사용자의 접근보다는 강한 열 드리프트에 의해 유도되어 그에 따라 거부되어야 함을 나타낼 수 있다. 전화의 센서들에 의해 전달된 모든 정보가 지능적으로 스퓨리어스 근접 신호들을 거부하기 위해 사용될 수 있다.
20 감지 전극
25 가드 전극
30 상부/제 1 전극 / RF 안테나
33 차폐 전극
40 휴대용 장치
50 오프셋 보상
51 차폐 제어
53 용량-전압 변환기
54 멀티플렉서
55 아날로그-디지털 변환기
57 RF 송수신기
60 후면/제 2 전극
63 차폐 전극
65 부분 가드 전극
67 디지털 프로세서
70 디스플레이
80 근접 검출 회로
90 센서들
100 호스트
105 마이크로폰
110 라우드스피커
124 차폐 전극
137 기판
138 보호 필름
210 로 필터
212 드리프트 추정
215 가산기
218 비교기
220 유용한 샘플들
230 추정된 드리프트
235 추가 처리
240 드리프트가 빠진 샘플들
250 예상된 근사
260 하위 임계 라인
262 상위 임계 라인
265 장치 그립 이벤트들의 예상 영역
267 핑거 슬라이드 이벤트들의 예상 영역
270 이용 가능한 새로운 샘플들
290 결정 단계: 2개의 전극들에 기초한 지향성 근접
295 디스플레이를 스위치 오프하거나 근접 플래그에 반응
300 디스플레이를 스위치 온하거나 근접 플래그의 리셋에 반응
320 큰 드리프트에 대한 테스트
350 센서 정보에 대한 테스트
450 유용한 용량값들
453 오프셋 보상 단계들
460 근접 신호
480 열 과도: 환경 챔버로 삽입
490 열 과도: 환경 챔버로부터 추출

Claims (9)

  1. 휴대용 장치를 위한 근접 센서로서, 상기 휴대용 장치에 근접한 사용자의 신체 부분을 검출하도록 구성되는, 상기 근접 센서에 있어서:
    상기 휴대용 장치 외부의 상기 휴대용 장치의 사용자의 신체 부분과 용량성으로 결합 가능한 제 1 전극; 상기 휴대용 장치 외부의 상기 휴대용 장치의 사용자의 신체 부분과 용량성으로 결합 가능한 제 2 전극; 상기 제 1 전극에 의해 알려진 제 1 정전 용량(capacitance) 및 상기 제 2 전극에 의해 알려진 제 2 정전 용량을 획득하기 위해 작동 가능하게 구성된 판독 회로를 포함하고, 상기 근접 센서는 상기 제 1 정전 용량 및 상기 제 2 정전 용량에 기초한 지향성 근접 신호 및 상기 제 1 정전 용량에 기초한 제 2 근접 신호를 포함하는 근접 신호들을 발생시키고, 상기 제 1 정전 용량 및 상기 제 2 정전 용량의 시간상 변동에 기초하여 스퓨리어스 근접 신호들(spurious proximity signals)을 거부하도록 구성되고, 상기 제 1 전극은 상기 휴대용 장치의 무선 주파수 안테나의 일부로서 상기 휴대용 장치의 상부에 위치되고 디커플링 소자들을 통해 무선 송신기에 접속되고 상기 휴대용 장치는 전면상의 터치 감응형 디스플레이를 갖고 상기 제 2 전극은 상기 전면과 반대의 상기 휴대용 장치의 후면상에 위치되는, 휴대용 장치를 위한 근접 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 판독 회로는 기준 장치의 기준 정전 용량(reference capacitance)을 또한 획득하도록 구성되는, 휴대용 장치를 위한 근접 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    휴대용 장치에서 디스플레이 및/또는 터치 감응형 패널, 및 로직 회로를 갖고, 상기 로직 회로는 상기 지향성 근접 신호에 기초하여 상기 디스플레이 및/또는 상기 터치 감응형 패널을 억제하도록 구성된, 휴대용 장치를 위한 근접 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스퓨리어스 근접 신호들은 상기 판독 회로에 의해 판독된 용량의 시간 미분이 임계치를 초과할 때 거부되는, 휴대용 장치를 위한 근접 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스퓨리어스 근접 신호들은 상기 휴대용 장치의 센서로부터 획득된 신호가 상기 휴대용 장치에 접근하는 사용자와 일치하지 않을 때 거부되는, 휴대용 장치를 위한 근접 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 근접 센서는 상기 휴대용 장치의 센서로부터 획득된 신호에 기초하여 스퓨리어스 근접 신호들을 거부하도록 구성되고, 상기 휴대용 장치의 센서들은 가속도계; 자이로스코프; 주변 광 센서, 온도 센서, 컴퍼스; 경사계(clinometer) 중 하나 이상을 포함하는, 휴대용 장치를 위한 근접 센서.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준 정전 용량은 상기 제 1 정전 용량 및 제 2 정전 용량보다 물리적 근접에 의해 덜 영향을 받는, 휴대용 장치를 위한 근접 센서.
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