KR102357722B1 - Proximity sensor with reduced interference between channels by channel spacing for motion feedback interface and method of operation therefor - Google Patents

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KR102357722B1 KR1020200185959A KR20200185959A KR102357722B1 KR 102357722 B1 KR102357722 B1 KR 102357722B1 KR 1020200185959 A KR1020200185959 A KR 1020200185959A KR 20200185959 A KR20200185959 A KR 20200185959A KR 102357722 B1 KR102357722 B1 KR 102357722B1
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Abstract

A proximity sensor for multiple areas and an operating method thereof are disclosed. According to one embodiment of the present invention, the sensor comprises: a first channel resonant circuit; a first channel electrode electrically connected to the first channel resonant circuit; a first reference resonant circuit which has the same electrical characteristic as the first channel resonant circuit; a second channel resonant circuit; a second channel electrode electrically connected to the second channel resonant circuit; a second reference resonant circuit which has the same electrical characteristic as the second channel resonant circuit; and a detection circuit which receives a first electrical signal generated on the first channel resonant circuit and the first electrode and a second electrical signal generated on the second resonant circuit and the second channel electrode. The detection circuit generates information on a first channel resonant frequency difference by detecting a difference between a first resonant frequency of the first electrical signal and a first reference resonant frequency of the first reference resonant circuit, generates information on a second channel resonant frequency difference by detecting a difference between a second resonant frequency of the second electrical signal and a second reference resonant frequency of the second reference resonant circuit. Gesture information, which indicates a motion of a user approaching at least one of the first channel electrode and the second channel electrode, is detected based on the information on the first channel resonant frequency difference and the information on the second channel resonant frequency difference.

Description

채널 스페이싱에 의하여 채널 간 간섭을 저감한 모션 피드백 인터페이스를 위한 근접 감지 센서 및 그 동작 방법 {PROXIMITY SENSOR WITH REDUCED INTERFERENCE BETWEEN CHANNELS BY CHANNEL SPACING FOR MOTION FEEDBACK INTERFACE AND METHOD OF OPERATION THEREFOR}PROXIMITY SENSOR WITH REDUCED INTERFERENCE BETWEEN CHANNELS BY CHANNEL SPACING FOR MOTION FEEDBACK INTERFACE AND METHOD OF OPERATION THEREFOR

본 발명은 근접에 기반한 사용자 인터페이스 디바이스, 디바이스를 위한 센서, 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 근접에 기반한 모션 피드백 인터페이스를 제공하기 위한 기술로서, 모션 피드백은 제스쳐 인식, 및 모션 인식의 결과를 시각, 촉각, 및/또는 청각을 포함한 다양한 감각을 통하여 제공되는 기술이다.The present invention relates to a proximity-based user interface device, a sensor for the device, and a method of operating the same. Specifically, as a technology for providing a proximity-based motion feedback interface, motion feedback is a technology that provides gesture recognition and a result of motion recognition through various senses including sight, touch, and/or hearing.

최근의 터치 인식 기술은 급속한 발전을 이루었으며, 많은 현대의 디바이스들은 사용자에 의해 디바이스와 상호작용하기 위하여 다양한 터치 감지형 입력 디바이스를 포함한다. 터치 감지 기술은 직접적인 터치 외에도 센서에 인체가 근접하였는지 여부를 검출할 수 있다. In recent years, touch recognition technology has made rapid development, and many modern devices include various touch-sensitive input devices for interacting with the device by a user. In addition to direct touch, the touch sensing technology can detect whether a human body is close to the sensor.

터치 또는 근접 감지(Touch or Proximity Sensing) 기술에 기반한 사용자 피드백을 제공하는 기술의 일 예로서, 한국공개특허 KR 10-2018-0068303 "근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들"이 개시된다. 상기 선행문헌은 비접촉 근접 센서 및 터치 센서를 이용하여 접촉 또는 비접촉 근접 상호작용을 검출하여 햅틱 출력 디바이스로 전송한다. As an example of a technology for providing user feedback based on Touch or Proximity Sensing technology, Korean Patent Laid-Open Publication KR 10-2018-0068303 “Systems and methods for proximity-based haptic feedback” is disclosed. do. The prior document uses a non-contact proximity sensor and a touch sensor to detect a contact or non-contact proximity interaction and transmit it to a haptic output device.

자동차 등의 특수한 환경에서, 터치 또는 근접 감지 기술에 기반하여 사용자 디스플레이를 사용자가 조작할 수 있도록 지원하는 피드백 기술의 일 예로서, 한국등록특허 KR 10-2124410 "터치 감응형 디스플레이 장치의 조작 시 사용자를 지원하기 위한 장치, 이동 수단 및 방법"이 개시된다. 상기 선행문헌은 사용자의 접근 및 접근 위치를 검출하여 디스플레이 장치의 표시 모드와 조작 모드를 전환하는 기술을 개시한다. As an example of a feedback technology that supports a user to operate a user display based on a touch or proximity sensing technology in a special environment such as a car, Korean Patent No. KR 10-2124410 "When operating a touch sensitive display device, the user Apparatus, means of transport and method for supporting The prior document discloses a technique for switching a display mode and an operation mode of a display device by detecting a user's approach and an approach position.

한국등록특허 KR 10-2020311 "다채널 전극 근접 센서를 이용한 제스쳐 인식 방법 및 그 단말기"에서는 모바일 디바이스에서 다채널 전극 근접 센서를 이용한 제스쳐 인식 기법이 개시된다. 모바일 디바이스에서 다채널 전극 근접 센서를 이용하여 사용자의 접근 위치, 사용자의 접근/터치의 이동을 인식 가능하므로 이를 기반으로 사용자 제스쳐를 인식한다. Korean Patent No. KR 10-2020311 "Gesture recognition method using multi-channel electrode proximity sensor and terminal thereof" discloses a gesture recognition technique using a multi-channel electrode proximity sensor in a mobile device. Since it is possible to recognize the user's approach position and the user's approach/touch movement by using the multi-channel electrode proximity sensor in the mobile device, the user gesture is recognized based on this.

한국등록특허 KR 10-2111926 "캐패시티브 버튼 상의 상이한 사이즈 전도 물체들로부터 터치들을 검출 및 구별" 에서는 개별적으로 할당된 캐패시티브 버튼 내에서 접근한 전도체가 사람의 손가락인지 스타일러스인지 등을 그 크기로부터 구분하고자 하는 선행문헌이 개시된다. 이 선행문헌에서도 각 버튼 내에서 제1 전극과 제2 전극은 개별적인 채널로 구현되며, 제1 전극의 제1 캐패시턴스 및 제2 전극의 제2 캐패시턴스 각각이 별도로 측정되므로 버튼 당 하나의 채널이 할당되는 경우보다 비용이 증가하는 문제점이 있다. In Korean Patent Registration KR 10-2111926 "Detecting and Differentiating Touches from Conductive Objects of Different Sizes on Capacitive Buttons," it is determined whether the conductor approached within the individually assigned capacitive button is a human finger or a stylus, etc. Prior literature to be distinguished from is disclosed. In this prior document, the first electrode and the second electrode are implemented as separate channels in each button, and since the first capacitance of the first electrode and the second capacitance of the second electrode are measured separately, one channel is allocated per button. There is a problem in that the cost increases more than the case.

미국등록특허 US 9,870,109 "Device and method for localized force and proximity sensing" 에서는 터치의 위치 정보를 인식하기 위하여 터치 전극 이외의 그라운드 트레이스 전극을 그라운드 상태로 유지하는 위치 감지 모드, 터치 힘을 인식하기 위하여 그라운드 트레이스 전극을 수신 전극(receiver electrode)으로 이용한다. 이 방식은 터치 힘을 인식하기 위한 전극의 수를 줄일 수 있다는 장점은 있지만 여전히 별도의 채널이 필요하며, 터치 위치 감지 모드와 터치 힘 감지 모드를 별도로 구별하여 동작시켜야 한다.U.S. Patent No. 9,870,109 "Device and method for localized force and proximity sensing" discloses a position sensing mode in which a ground trace electrode other than a touch electrode is maintained in a ground state in order to recognize location information of a touch, and a ground trace to recognize a touch force. The electrode is used as a receiver electrode. Although this method has the advantage of reducing the number of electrodes for recognizing the touch force, a separate channel is still required, and the touch position sensing mode and the touch force sensing mode must be separately operated.

한국등록특허 KR 10-2140791 "터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치 및 전자 장치, 및 터치 센싱 방법" 에서는 터치 스크린 패널 위의 공간에서 수직 방향으로 이격하여 발생하는 근접을 검출하는 싱글-터치 모드, 및 근접 터치가 발생한 경우 다수의 터치 영역을 검출하는 멀티-터치 모드에 의하여 비접촉 근접과 멀티-터치를 각각 검출하는 기술을 개시한다. 그러나 이 방식은 멀티-터치 동작이 가능한 전극 구조를 싱글-터치를 위한 별도의 모드로 동작시켜야 하고, 이 과정에서 전력 소비가 증가하며 신속한 응답이 어려운 문제점이 있다.Korean Patent No. KR 10-2140791 "A touch controller, a display device and an electronic device including the touch controller, and a touch sensing method" discloses a single-touch mode for detecting proximity that is vertically spaced apart in a space above a touch screen panel , and a technology for respectively detecting non-contact proximity and multi-touch by a multi-touch mode for detecting a plurality of touch areas when a proximity touch occurs. However, in this method, the electrode structure capable of multi-touch operation must be operated in a separate mode for single-touch operation, and in this process, power consumption increases and a quick response is difficult.

선행문헌들은 주로 정전용량 기반 터치 또는 근접 센서를 이용하여 사용자의 인체의 일부, 또는 전도체가 디바이스에 접근하거나 접촉하거나, 접근/접촉된 위치의 이동을 검출하여 사용자 제스쳐를 인식한다.Prior documents mainly use a capacitive touch or proximity sensor to recognize a user gesture by detecting a movement of a part of a user's body or a conductor approaches or touches a device, or approaches/contacts a device using a capacitive touch or proximity sensor.

일반적으로 터치 또는 근접의 위치를 검출하거나, 다수의 위치에 대한 사용자 제스쳐를 인식하기 위하여 각 위치 또는 영역에 대하여 별도의 센서를 사용하거나, 개별 영역에 대하여 개별적인 채널을 할당한다. 분할된 영역의 수가 증가할수록 센서 또는 채널의 수가 증가하므로 비용이 증가한다. In general, in order to detect a location of a touch or proximity, or to recognize a user gesture for a plurality of locations, a separate sensor is used for each location or area, or an individual channel is allocated to each location. As the number of partitioned regions increases, the number of sensors or channels increases, thus increasing the cost.

한편 선행문헌들은 구분하고자 하는 대상(비접촉 근접 여부, 터치되는 위치, 터치 힘, 터치되는 대상의 크기)마다 개별적인 채널을 할당하는 것 외에도 개별적인 동작 모드를 할당하여 동작하기 때문에 전력 소비가 증가하고 신속한 응답이 어려운 문제점이 있다.Meanwhile, in the prior literature, in addition to allocating an individual channel for each object to be distinguished (non-contact proximity, touched position, touch force, and size of the touched object), power consumption increases and quick response because it operates by allocating an individual operation mode. There is this difficult problem.

한국공개특허 KR 10-2018-0068303 "근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들" (2018년 6월 21일)Korean Patent Laid-Open Patent KR 10-2018-0068303 "Systems and Methods for Proximity-Based Haptic Feedback" (June 21, 2018) 한국등록특허 KR 10-2124410 "터치 감응형 디스플레이 장치의 조작 시 사용자를 지원하기 위한 장치, 이동 수단 및 방법" (2020년 6월 12일)Korean Patent Registration KR 10-2124410 "Apparatus, transportation means and method for supporting a user when operating a touch-sensitive display device" (June 12, 2020) 한국등록특허 KR 10-2020311 "다채널 전극 근접 센서를 이용한 제스쳐 인식 방법 및 그 단말기" (2019년 9월 4일)Korean Patent Registration KR 10-2020311 "Gesture recognition method and terminal using multi-channel electrode proximity sensor" (September 4, 2019) 한국등록특허 KR 10-2111926 "캐패시티브 버튼 상의 상이한 사이즈 전도 물체들로부터 터치들을 검출 및 구별" (2020년 5월 12일)Korean Patent Registration KR 10-2111926 "Detecting and Differentiating Touches from Conductive Objects of Different Sizes on Capacitive Buttons" (May 12, 2020) 미국등록특허 US 9,870,109 "Device and method for localized force and proximity sensing" (2018년 1월 16일)US registered patent US 9,870,109 "Device and method for localized force and proximity sensing" (January 16, 2018) 한국등록특허 KR 10-2140791 "터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치 및 전자 장치, 및 터치 센싱 방법" (2020년 7월 28일)Korean Patent Registration KR 10-2140791 "Touch controller, display device and electronic device including touch controller, and touch sensing method" (July 28, 2020)

상기 선행기술들은 다양한 어플리케이션을 대상으로 터치/근접 감지 기반 사용자 모션을 검출하는 기술을 제공하나, 구분하고자 하는 대상(비접촉 근접 여부, 터치/근접의 위치, 터치 힘, 터치/근접의 크기 또는 종류)마다 개별적인 동작 모드를 할당하여 동작하기 때문에 전력 소비가 증가하고 신속한 응답이 어려운 문제점이 있다. The prior art provides a technology for detecting a touch/proximity sensing-based user motion for various applications, but a target to be distinguished (non-contact proximity, touch/proximity location, touch force, size or type of touch/proximity) Since each operation mode is allocated and operated, power consumption increases and it is difficult to respond quickly.

본 발명은 단일 동작 모드에 의한 모션 센서 구성을 통하여, 사용자의 터치/근접의 위치를 검출하고, 시간의 경과에 따른 터치/근접의 위치의 이동을 추적할 수 있으며, 이로 인하여 단일 동작 모드에 의하여 디바이스에 대한 사용자 모션 입력을 정확히 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention can detect the user's touch/proximity position and track the movement of the touch/proximity position over time through a motion sensor configuration according to a single operation mode. An object of the present invention is to provide a technology capable of accurately detecting a user motion input to a device.

본 발명은 디바이스 주변의 모든 영역을 단일 동작 모드로 동작하여 영역 별 근접 모션 및/또는 터치 동작을 구분함으로써 소비 전력을 절감하고 신속한 센싱 응답을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce power consumption and provide a quick sensing response by operating all regions around a device in a single operation mode to classify proximity motion and/or touch operation for each region.

본 발명은 주파수 성분의 스캔 없이 단일 측정으로 개별 위치 영역에 대한 근접 모션 및/또는 터치 동작을 감지함으로써 소비 전력을 절감하고 센싱 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to reduce power consumption and shorten a sensing time by detecting a proximity motion and/or a touch motion for an individual location area with a single measurement without scanning a frequency component.

본 발명은 단일 동작 모드의 모션 센서를 이용하여 시간 및 주파수 도메인에서의 변화를 검출하고 제스쳐를 인식하는 사용자 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 가변 주파수 스캔을 필요로 하지 않고도 시간 및 주파수 도메인에서의 변화를 용이하게 검출할 수 있을 뿐 아니라, 검출하고자 하는 대상에 따라서 동작 모드를 변경할 필요도 없어 센싱 회로의 설정을 단일 설정으로 유지하면서 실시간으로 연속되는 센싱 정보를 얻을 수 있는 제스쳐 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a user interface for detecting a change in time and frequency domains and recognizing a gesture using a motion sensor in a single operation mode. According to the present invention, changes in time and frequency domains can be easily detected without requiring a variable frequency scan, and there is no need to change the operation mode according to the target to be detected, so that the setting of the sensing circuit is maintained as a single setting. An object of the present invention is to provide a gesture sensor that can obtain continuous sensing information in real time.

본 발명은 실시간으로 연속되는 센싱에 의하여 다중 영역에 대한 사용자의 모션의 디테일(접근 여부, 터치 여부, 접근하거나 터치하는 영역의 위치의 이동)을 신속하게 검출함으로써 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 및 사용자의 의도에 의한 입력을 해석할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention rapidly detects the details of the user's motion (approaching, touching, or moving the position of the approaching or touching area) for multiple areas by continuous sensing in real time, so that the gesture indicated by the user's motion and the user's It aims to provide a user interface that can interpret input by intention.

본 발명은 단일 설정에 의한 센싱에 의하여 사용자의 모션의 다양한 양상을 신속하게 검출함으로써 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 및 사용자의 의도에 의한 입력을 해석할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a user interface capable of interpreting a gesture indicated by a user's motion and an input made by the user's intention by rapidly detecting various aspects of the user's motion by sensing by a single setting.

본 발명은 모션 피드백 인터페이스 장치의 외장재의 재료 또는 형태에 따른 채널들 간의 간섭을 방지하고 외장재의 재료, 외장재의 형태에 강인하고(robust), 다양한 어플리케이션에 대응할 수 있는 다중 영역 근접 감지 센서를 제안하는 것을 목적으로 한다.The present invention prevents interference between channels according to the material or shape of the exterior material of the motion feedback interface device, is robust to the material of the exterior material and the shape of the exterior material, and proposes a multi-region proximity sensor capable of responding to various applications aim to

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 도출된 구성으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서는 제1 채널 공진 회로; 제1 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제1 채널 전극; 제1 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제1 레퍼런스 공진 회로; 제2 채널 공진 회로; 제2 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제2 채널 전극; 제2 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제2 레퍼런스 공진 회로; 및 제1 채널 공진 회로 및 제1 채널 전극 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하고, 제2 채널 공진 회로 및 제2 채널 전극 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 검출 회로를 포함한다. The present invention is a configuration derived to achieve the above object, a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention is a first channel resonance circuit; a first channel electrode electrically connected to the first channel resonance circuit; a first reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the first channel resonance circuit; a second channel resonant circuit; a second channel electrode electrically connected to the second channel resonance circuit; a second reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the second channel resonance circuit; and a detection circuit configured to receive a first electrical signal formed on the first channel resonance circuit and the first channel electrode, and a detection circuit configured to receive a second electrical signal formed on the second channel resonance circuit and the second channel electrode.

검출 회로는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 제1 레퍼런스 공진 회로의 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하고, 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 및 제2 레퍼런스 공진 회로의 제2 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제2 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성한다. 제1 채널 공진 주파수 차이 정보 및 제2 채널 공진 주파수 차이 정보는 제1 채널 전극 및 제2 채널 전극 중 적어도 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 정보를 포함한다. The detection circuit detects a difference between the first resonant frequency of the first electrical signal and the first reference resonant frequency of the first reference resonant circuit to generate first channel resonant frequency difference information, the second resonant frequency of the second electrical signal and The difference between the second reference resonant frequencies of the second reference resonant circuit is detected to generate second channel resonant frequency difference information. The first channel resonance frequency difference information and the second channel resonance frequency difference information include gesture information indicated by a motion of a user proximate to at least one of the first channel electrode and the second channel electrode.

제1 레퍼런스 공진 주파수는 제2 레퍼런스 공진 주파수와 다르다. 제1 레퍼런스 공진 주파수 및 제2 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이는 제1 채널 전극 및 제2 채널 전극을 둘러싸는 외장재의 물성에 기반하여 미리 결정될 수 있다.The first reference resonant frequency is different from the second reference resonant frequency. A difference between the first reference resonant frequency and the second reference resonant frequency may be predetermined based on physical properties of a casing surrounding the first channel electrode and the second channel electrode.

검출 회로는 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 출력할 수 있고, 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제2 채널 출력 신호를 출력할 수 있다.The detection circuit may output a first channel output signal based on the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information, and output a second channel output signal based on the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information .

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서는 제1 채널 출력 신호 및 제2 채널 출력 신호에 기반하여 제1 채널 전극 및 제2 채널 전극 중 적어도 어느 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션을 인식하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. A multi-region proximity sensor according to an embodiment of the present invention recognizes a motion of a user close to at least one of a first channel electrode and a second channel electrode based on a first channel output signal and a second channel output signal It may further include a controller that

컨트롤러는 제1 채널 출력 신호, 제2 채널 출력 신호, 제1 채널 전극의 위치, 및 제2 채널 전극의 위치에 기반하여 사용자의 모션에 의하여 전도체가 근접하는 거리, 사용자의 모션에 의하여 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 사용자의 모션에 의하여 전도체가 근접/터치하는 위치를 인식할 수 있다.The controller determines a distance to which the conductor approaches by the user's motion, and the conductor to the exterior material by the user's motion, based on the first channel output signal, the second channel output signal, the position of the first channel electrode, and the position of the second channel electrode. It is possible to recognize whether the conductor is touched/touched by the user's motion or not.

컨트롤러는 시간의 경과에 따른 제1 채널 출력 신호의 변화 및 제2 채널 출력 신호의 변화에 기반하여 사용자의 모션에 의하여 전도체가 근접하는 거리, 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 전도체가 근접/터치하는 위치의 시간의 경과에 따른 변화를 추적할 수 있다. 컨트롤러는 추적 결과에 기반하여 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐를 인식할 수 있다. Based on the change of the first channel output signal and the change of the second channel output signal over time, the controller determines the distance that the conductor approaches by the user's motion, whether the conductor touches the exterior material, and the proximity/ Changes over time of the touched position can be tracked. The controller may recognize a gesture indicated by the user's motion based on the tracking result.

검출 회로는 제1 채널 공진 회로 및 제1 레퍼런스 공진 회로의 전기적 특성을 제1 단일 설정으로 유지하면서 시간의 경과에 따른 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출할 수 있다. 검출 회로는 제2 채널 공진 회로 및 제2 레퍼런스 공진 회로의 전기적 특성을 제2 단일 설정으로 유지하면서 시간의 경과에 따른 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출할 수 있다. The detection circuit may detect the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information over time while maintaining the electrical characteristics of the first channel resonance circuit and the first reference resonance circuit as the first single setting. The detection circuit may detect the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information over time while maintaining the electrical characteristics of the second channel resonance circuit and the second reference resonance circuit as the second single setting.

검출 회로는 제1 채널 공진 주파수와 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 구하는 연산기(operator); 연산기의 출력단에 연결되어 고주파 성분을 제거하는 저역통과필터(Low pass filter); 및 저역통과필터의 출력단에 연결되어 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 극성에 따른 크기에 비례하는 전기적 신호를 생성하는 출력신호 생성기를 포함할 수 있다. The detection circuit includes: an operator for calculating a difference between the first channel resonance frequency and the first reference resonance frequency; a low-pass filter connected to the output terminal of the calculator to remove high-frequency components; and an output signal generator connected to the output terminal of the low-pass filter to generate an electrical signal proportional to a magnitude according to the polarity of the first channel resonance frequency difference information.

본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치는 다중 영역 근접 감지 센서; 및 컨트롤러;를 포함한다. 이때 다중 영역 근접 감지 센서는 제1 채널 공진 회로; 제1 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제1 채널 전극; 제1 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제1 레퍼런스 공진 회로; 제2 채널 공진 회로; 제2 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제2 채널 전극; 제2 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제2 레퍼런스 공진 회로; 및 제1 채널 공진 회로 및 제1 채널 전극 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하고, 제2 채널 공진 회로 및 제2 채널 전극 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 검출 회로;를 포함한다.A motion feedback interface device according to an embodiment of the present invention includes a multi-area proximity detection sensor; and a controller; In this case, the multi-region proximity detection sensor may include a first channel resonance circuit; a first channel electrode electrically connected to the first channel resonance circuit; a first reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the first channel resonance circuit; a second channel resonant circuit; a second channel electrode electrically connected to the second channel resonance circuit; a second reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the second channel resonance circuit; and a detection circuit configured to receive a first electrical signal formed on the first channel resonance circuit and the first channel electrode, and receive a second electrical signal formed on the second channel resonance circuit and the second channel electrode .

검출 회로는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 제1 레퍼런스 공진 회로의 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하고, 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 및 제2 레퍼런스 공진 회로의 제2 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제2 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성한다. The detection circuit detects a difference between the first resonant frequency of the first electrical signal and the first reference resonant frequency of the first reference resonant circuit to generate first channel resonant frequency difference information, the second resonant frequency of the second electrical signal and The difference between the second reference resonant frequencies of the second reference resonant circuit is detected to generate second channel resonant frequency difference information.

컨트롤러는 제1 채널 공진 주파수 차이 정보 및 제2 채널 공진 주파수 차이 정보에 기반하여 제1 채널 전극 및 제2 채널 전극 중 적어도 어느 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션을 인식한다. The controller recognizes a motion of a user that approaches at least one of the first channel electrode and the second channel electrode based on the first channel resonance frequency difference information and the second channel resonance frequency difference information.

검출 회로는 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 출력할 수 있고, 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제2 채널 출력 신호를 출력할 수 있다. The detection circuit may output a first channel output signal based on the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information, and output a second channel output signal based on the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information .

컨트롤러는 시간의 경과에 따른 제1 채널 출력 신호의 변화 및 제2 채널 출력 신호의 변화에 기반하여 사용자의 모션에 의하여 전도체가 근접하는 거리, 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 전도체가 근접/터치하는 위치의 시간의 경과에 따른 변화를 추적하고, 추적 결과에 기반하여 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐를 인식하고, 제스쳐를 사용자 모션이 의도하는 사용자 입력으로 해석할(translate) 수 있다. Based on the change of the first channel output signal and the change of the second channel output signal over time, the controller determines the distance that the conductor approaches by the user's motion, whether the conductor touches the exterior material, and the proximity/ It is possible to track a change over time of a touched position, recognize a gesture indicated by a user's motion based on the tracking result, and translate the gesture into a user input intended by the user's motion.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 방법은 검출 회로가 제1 채널 공진 회로, 및 제1 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제1 채널 전극 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하는 단계; 검출 회로가 제2 채널 공진 회로, 및 제2 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제2 채널 전극 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 단계; 검출 회로가 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 제1 레퍼런스 공진 회로의 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하는 단계; 및 검출 회로가 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 및 제2 레퍼런스 공진 회로의 제2 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제2 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하는 단계를 포함한다.In a method of operating a multi-region proximity sensor according to an embodiment of the present invention, a detection circuit detects a first channel resonance circuit and a first electrical signal formed on a first channel electrode electrically connected to the first channel resonance circuit. receiving; receiving, by the detection circuit, a second electrical signal formed on the second channel resonant circuit and a second channel electrode electrically connected to the second channel resonant circuit; detecting, by the detection circuit, a difference between the first resonant frequency of the first electrical signal and the first reference resonant frequency of the first reference resonant circuit to generate first channel resonant frequency difference information; and detecting, by the detection circuit, a difference between the second resonant frequency of the second electrical signal and the second reference resonant frequency of the second reference resonant circuit to generate second channel resonant frequency difference information.

본 발명에 따르면 단일 동작 모드에 의한 모션 센서 구성을 통하여, 사용자의 터치/근접의 위치를 검출하고, 시간의 경과에 따른 터치/근접의 위치의 이동을 추적할 수 있으며, 이로 인하여 단일 동작 모드에 의하여 디바이스에 대한 사용자 모션 입력을 정확히 검출할 수 있다. According to the present invention, it is possible to detect the user's touch/proximity position and track the movement of the touch/proximity position over time through the motion sensor configuration according to a single operation mode. Thus, it is possible to accurately detect a user motion input to the device.

본 발명에 따르면 디바이스 주변의 모든 영역을 단일 동작 모드로 동작하여 영역 별 근접 모션 및/또는 터치 동작을 구분함으로써 소비 전력을 절감하고 신속한 센싱 응답을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to reduce power consumption and provide a quick sensing response by operating all regions around the device in a single operation mode to classify proximity motion and/or touch operation for each region.

본 발명에 따르면 주파수 성분의 스캔 없이 단일 측정으로 개별 위치 영역에 대한 근접 여부를 감지함으로써 소비 전력을 절감하고 센싱 시간을 단축할 수 있다. According to the present invention, power consumption can be reduced and the sensing time can be shortened by detecting whether or not proximity to an individual location area is detected by a single measurement without scanning frequency components.

본 발명에 따르면 단일 동작 모드의 모션 센서를 이용하여 시간 및 주파수 도메인에서의 변화를 검출하고 제스쳐를 인식하는 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 가변 주파수 스캔을 필요로 하지 않고도 시간 및 주파수 도메인에서의 변화를 용이하게 검출할 수 있을 뿐 아니라, 검출하고자 하는 대상에 따라서 동작 모드를 변경할 필요도 없어 센싱 회로의 설정을 단일 설정으로 유지하면서 실시간으로 연속되는 센싱 정보를 얻을 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a user interface for detecting a change in time and frequency domains and recognizing a gesture using a motion sensor in a single operation mode. According to an embodiment of the present invention, it is possible to easily detect a change in time and frequency domain without requiring a variable frequency scan, and there is no need to change an operation mode according to an object to be detected, so setting of a sensing circuit It is possible to obtain continuous sensing information in real time while maintaining a single setting.

본 발명의 일 실시예에 따르면 실시간으로 연속되는 센싱에 의하여 다중 영역에 대한 사용자의 모션의 디테일(접근 여부, 터치 여부, 접근하거나 터치하는 영역의 위치의 이동)을 신속하게 검출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스는 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 및 사용자의 의도에 의한 입력을 신속하게 감지하고 해석할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to quickly detect the details of the user's motion (approaching, touching, or moving the position of the approaching or touching area) for multiple areas by continuous sensing in real time. The user interface according to an embodiment of the present invention may quickly detect and interpret a gesture indicated by a user's motion and an input made by the user's intention.

본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스는 단일 설정에 의한 센싱에 의하여 사용자의 모션의 다양한 양상을 신속하게 검출할 수 있고, 이로 인하여 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 및 사용자의 의도에 의한 입력을 신속하게 감지하고 해석할 수 있다. The user interface according to an embodiment of the present invention can quickly detect various aspects of a user's motion by sensing by a single setting, and thereby quickly respond to a gesture indicated by the user's motion and an input by the user's intention. can detect and interpret.

본 발명의 일 실시예에 따르면 단일 동작 모드의 다중 영역 근접 감지 센서 및/또는 모션 센서를 이용하여 검출된 정보를 정량화된 값으로 출력하므로, 미리 정해진 측정값 구간과 비교하여 센싱 결과에 오류가 없는지 여부를 검증할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 사용자의 모션에 의하여 전도체(인체의 일부를 포함)가 근접하는 거리, 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 검출된 터치/근접의 위치가 사용자의 의도에 의한 것인지 여부, 또는 오류에 의한 것인지 여부를 검증할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since information detected using the multi-region proximity detection sensor and/or motion sensor in a single operation mode is output as a quantified value, it is compared with a predetermined measurement value section to determine whether there is an error in the sensing result. It can be verified whether According to an embodiment of the present invention, the distance that the conductor (including a part of the human body) approaches by the user's motion, whether the conductor touches the exterior material, and whether the detected touch/proximity position is by the user's intention , or whether it is due to an error can be verified.

종래 기술들은 공진 신호의 진폭을 검출하거나, 아날로그 교류 신호의 진폭을 검출하기 때문에, 검출된 결과가 소정의 임계값을 초과하는 지 여부만을 검출할 수 있다. 그러나 본 발명은 차동 신호의 공진 주파수 차이를 산출하고, 공진 주파수 차이에 비례하는 아날로그 신호 또는 디지털화된 값을 생성하므로 정량화된 감지 정보를 얻을 수 있고, 이를 이용하여 단일 동작 모드의 센서에 기반하여 시간-3차원 공간 상의 터치/근접 위치의 변화를 정밀하게 검출할 수 있다. Since the prior art detects the amplitude of the resonance signal or the amplitude of the analog AC signal, it is only possible to detect whether the detected result exceeds a predetermined threshold. However, the present invention calculates the resonance frequency difference of the differential signal and generates an analog signal or digitized value proportional to the resonance frequency difference, so quantified sensing information can be obtained, and using this, the time based on the sensor in a single operation mode - It is possible to precisely detect a change in a touch/proximity position in a three-dimensional space.

본 발명의 모션 피드백 인터페이스 장치를 위한 다중 영역 근접 감지 센서에 따르면 모션 피드백 인터페이스 장치의 외장재의 재료 또는 형태에 따른 채널들 간의 간섭을 방지함으로써 외장재의 재료, 외장재의 형태에 무관하게 안정적으로 동작할 수 있고, 다양한 어플리케이션에 대응할 수 있다.According to the multi-region proximity sensor for a motion feedback interface device of the present invention, it is possible to operate stably regardless of the material of the casing or the shape of the casing by preventing interference between channels depending on the material or shape of the casing of the motion feedback interface device. and can respond to various applications.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치의 개요를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치의 다중 영역에 대응하는 다중 채널 전극의 배치의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서의 하나의 채널을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서의 검출 회로를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 시의 파형을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
1 is a diagram illustrating an outline of a motion feedback interface device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of arrangement of multi-channel electrodes corresponding to multi-regions of a motion feedback interface device according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating one channel of a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a detection circuit of a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating waveforms during operation of a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention.
7 is an operation flowchart illustrating a method of operating a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. In addition to the above objects, other objects and features of the present invention will become apparent through the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings. A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

앞서 언급한 선행문헌들인 한국공개특허 KR 10-2018-0068303 "근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들", 한국등록특허 KR 10-2124410 "터치 감응형 디스플레이 장치의 조작 시 사용자를 지원하기 위한 장치, 이동 수단 및 방법", 한국등록특허 KR 10-2020311 "다채널 전극 근접 센서를 이용한 제스쳐 인식 방법 및 그 단말기", 한국등록특허 KR 10-2111926 "캐패시티브 버튼 상의 상이한 사이즈 전도 물체들로부터 터치들을 검출 및 구별", 미국등록특허 US 9,870,109 "Device and method for localized force and proximity sensing", 및 한국등록특허 KR 10-2140791 "터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치 및 전자 장치, 및 터치 센싱 방법" 들은 본 발명과 관련되는 종래 기술을 개시한다. 이들 선행문헌들은 본 발명이 해결하고자 하는 문제점과 부분적으로 관련되며, 본 발명이 채택하는 해결 수단 중 일부는 종래 기술에서 차용할 수 있다. Korean Patent Laid-Open Patent KR 10-2018-0068303 "Systems and Methods for Proximity-Based Haptic Feedback", which are the aforementioned prior documents, and Korean Patent Registration KR 10-2124410 "Support a user when operating a touch-sensitive display device" Apparatus, moving means and method for doing this", Korean Patent KR 10-2020311 "Gesture Recognition Method Using Multi-Channel Electrode Proximity Sensor and Terminal Thereof", Korean Patent KR 10-2111926 "Different Size Conductive Objects on Capacitive Buttons" Detecting and distinguishing touches from ”, U.S. Patent No. 9,870,109 “Device and method for localized force and proximity sensing”, and Korean Patent No. KR 10-2140791 “A touch controller, a display device and an electronic device comprising the touch controller, and Touch sensing methods" disclose the prior art related to the present invention. These prior documents are partially related to the problems to be solved by the present invention, and some of the solutions adopted by the present invention can be borrowed from the prior art.

상기 선행문헌들에 개시된 사항 가운데에서 본 발명을 구체화하기 위하여 공통적으로 포함되는 사항에 한하여 본 발명의 구성의 일부로서 간주될 것이다. 또한 본 발명을 구체화하기 위하여 필요한 사항들 중 상기 선행문헌들을 통하여 당업자에게 자명하게 알려진 사항들은 본 명세서에서는 구체적인 기재를 생략할 수 있다. Only matters commonly included in order to embody the present invention among the matters disclosed in the preceding documents will be regarded as a part of the configuration of the present invention. In addition, matters that are obvious to those skilled in the art through the preceding documents among the matters necessary for embodying the present invention may be omitted from detailed description in the present specification.

한국공개특허 KR 10-2018-0068303 "근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들", 한국등록특허 KR 10-2124410 "터치 감응형 디스플레이 장치의 조작 시 사용자를 지원하기 위한 장치, 이동 수단 및 방법", 한국등록특허 KR 10-2020311 "다채널 전극 근접 센서를 이용한 제스쳐 인식 방법 및 그 단말기", 한국등록특허 KR 10-2111926 "캐패시티브 버튼 상의 상이한 사이즈 전도 물체들로부터 터치들을 검출 및 구별", 미국등록특허 US 9,870,109 "Device and method for localized force and proximity sensing", 및 한국등록특허 KR 10-2140791 "터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치 및 전자 장치, 및 터치 센싱 방법" 에서는 본 발명의 구성에 기반하여 얻어지는 모션 센싱 기술을 이용한 사용자 인터페이스의 다양한 어플리케이션이 개시된다. 이러한 어플리케이션에 대해서는 본 명세서에서는 상세한 설명은 생략한다. 다만 선행문헌들이 햅틱 피드백, 또는 스마트폰을 대상으로 사용자 인터페이스를 제안하더라도 본 발명의 구성은 터치 또는 근접 기반의 사용자 모션 센싱 정보를 이용한 사용자 입력 해석과, 그에 대한 응답으로 제시되는 시각적, 청각적, 후각적, 촉각적, 미각적, 또는 공감각적 피드백을 제공하는 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있다. Korean Patent Laid-Open Patent KR 10-2018-0068303 "Systems and Methods for Proximity-Based Haptic Feedback", Korean Patent Registration KR 10-2124410 "A device for supporting a user when operating a touch-sensitive display device, a means of movement" and method", Korean Patent KR 10-2020311 "Gesture Recognition Method and Terminal Thereof Using Multi-Channel Electrode Proximity Sensor", Korean Patent KR 10-2111926 "Detecting and Detecting Touches from Conductive Objects of Different Sizes on Capacitive Buttons Distinction", U.S. Patent No. 9,870,109 "Device and method for localized force and proximity sensing," and Korean Patent No. KR 10-2140791 "Touch controller, display device and electronic device including touch controller, and touch sensing method" Various applications of a user interface using motion sensing technology obtained based on the configuration of the present invention are disclosed. A detailed description of these applications will be omitted in this specification. However, even if the prior documents suggest haptic feedback or a user interface for a smartphone, the configuration of the present invention provides an interpretation of user input using touch or proximity-based user motion sensing information, and visual, auditory, It can be applied to various applications that provide olfactory, tactile, gustatory, or synesthetic feedback.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서, 모션 피드백 인터페이스 장치, 및 그 동작 방법을 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a multi-area proximity detection sensor, a motion feedback interface device, and an operation method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying FIGS. 1 to 7 .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(100)의 개요를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an outline of a motion feedback interface device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 모션 피드백 인터페이스 장치(100)의 외부를 둘러싸는 외장재(170)가 도시된다. 모션 피드백 인터페이스 장치(100)의 내부는 다중 영역으로 구분되며, 적어도 하나 이상의 채널 전극이 각 영역에 대응하여 배치된다.Referring to FIG. 1 , a casing 170 surrounding the outside of the motion feedback interface device 100 is shown. The inside of the motion feedback interface device 100 is divided into multiple regions, and at least one channel electrode is disposed corresponding to each region.

사용자의 근접 모션에 의하여 외부 전도체(사용자의 인체 일부 또는 스타일러스 등 부가적인 인터페이스 장치)(180)가 모션 피드백 인터페이스 장치(100)로 접근할 수 있다. 다중 영역 각각에 대응하는 채널 전극들은 외장재(170)를 사이에 두고 외부 전도체(180)가 접근하는 지 여부, 외부 전도체(180)가 접근한 거리, 외부 전도체(180)가 외장재(170)를 터치하였는지 여부, 외부 전도체(180)가 접근하거나 외장재(170)를 터치한 위치에 대응하는 감지 정보를 생성하여 모션 피드백 인터페이스 장치(100) 내의 회로로 전달한다.An external conductor (a part of the user's body or an additional interface device such as a stylus) 180 may approach the motion feedback interface device 100 by the user's proximity motion. Channel electrodes corresponding to each of the multi-regions are determined whether the external conductor 180 approaches with the external conductor 180 interposed therebetween, the distance the external conductor 180 approaches, and the external conductor 180 touches the external conductor 170 . Whether or not, sensing information corresponding to the position where the external conductor 180 approaches or touches the exterior material 170 is generated and transmitted to the circuit in the motion feedback interface device 100 .

모션 피드백 인터페이스 장치(100)는 외부 전도체(180)가 외장재(170)를 터치하는 사용자 모션의 제스쳐, 및/또는 외장재(170)에 접근하는 호버링(hovering) 제스쳐를 검출하고 사용자의 의도에 따른 사용자 입력으로 해석할(translate) 수 있다.The motion feedback interface device 100 detects a gesture of a user's motion in which the external conductor 180 touches the exterior member 170 and/or a hovering gesture approaching the exterior member 170, and detects a user's intention according to the user's intention. It can be translated as input.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(200)의 다중 영역에 대응하는 다중 채널 전극(210, 212, 214, 216)의 배치의 일 실시예를 도시하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the arrangement of multi-channel electrodes 210 , 212 , 214 , and 216 corresponding to multiple regions of the motion feedback interface device 200 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 모션 피드백 인터페이스 장치(200)의 외장재(270) 내부는 4개의 채널 영역으로 구분된다. 각 채널 영역은 하나의 채널 전극(210, 212, 214, 216)에 대응한다. 도 2에서는 설명의 편의상 하나의 채널 영역이 하나의 채널 전극(210, 212, 214, 216)에 대응하도록 배치되었으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 하나의 채널 영역에 복수의 채널 전극들이 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 2 , the inside of the exterior material 270 of the motion feedback interface device 200 is divided into four channel regions. Each channel region corresponds to one channel electrode 210 , 212 , 214 , and 216 . In FIG. 2 , one channel region is disposed to correspond to one channel electrode 210 , 212 , 214 , and 216 for convenience of explanation. However, in another embodiment of the present invention, a plurality of channel electrodes may be disposed in one channel region. have.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(300) 및 다중 영역 근접 감지 센서(350)의 개념도를 도시하는 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a conceptual diagram of a motion feedback interface device 300 and a multi-area proximity detection sensor 350 according to an embodiment of the present invention.

모션 피드백 인터페이스 장치(300)는 다중 영역 근접 감지 센서(350) 및 컨트롤러(360)를 포함한다. 다중 영역 근접 감지 센서(350)는 제1 채널 공진 회로(320), 제1 채널 공진 회로(320)와 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제1 채널 전극(310); 제2 채널 공진 회로(322); 제2 채널 공진 회로(322)와 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제2 채널 전극(312); 및 제1 채널 공진 회로(320) 및 적어도 하나 이상의 제1 채널 전극(310) 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하고, 제2 채널 공진 회로(322) 및 적어도 하나 이상의 제2 채널 전극(322) 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 검출 회로(340)를 포함한다. The motion feedback interface device 300 includes a multi-area proximity detection sensor 350 and a controller 360 . The multi-region proximity detection sensor 350 includes a first channel resonance circuit 320 , at least one first channel electrode 310 electrically connected to the first channel resonance circuit 320 ; a second channel resonant circuit 322; at least one second channel electrode 312 electrically connected to the second channel resonance circuit 322; and a first electric signal formed on the first channel resonance circuit 320 and at least one or more first channel electrodes 310 , and receive a second channel resonance circuit 322 and at least one second channel electrode 322 . ) and a detection circuit 340 for receiving the second electrical signal formed on the.

다중 영역 근접 감지 센서(350)는 제1 채널 공진 회로(320)와 동일한 전기적 특성을 가지는 제1 레퍼런스 공진 회로, 및 제2 채널 공진 회로(322)와 동일한 전기적 특성을 가지는 제2 레퍼런스 공진 회로를 포함한다. 이때 동일한 전기적 특성이라 함은 동일한 임피던스 또는 동일한 R-L-C 구성을 의미할 수 있다. 검출 회로(340)는 제1 레퍼런스 공진 회로에 형성되는 제1 레퍼런스 전기 신호를 수신하고 제2 레퍼런스 공진 회로에 형성되는 제2 레퍼런스 전기 신호를 수신한다. The multi-region proximity detection sensor 350 includes a first reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the first channel resonance circuit 320 and a second reference resonance circuit having the same electrical properties as the second channel resonance circuit 322 . include In this case, the same electrical characteristics may mean the same impedance or the same R-L-C configuration. The detection circuit 340 receives a first reference electrical signal formed in the first reference resonance circuit and a second reference electrical signal formed in the second reference resonance circuit.

검출 회로(340)는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1) 및 제1 레퍼런스 전기 신호의 제1 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이를 검출하여 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성한다. The detection circuit 340 detects a difference between the first resonant frequency ω1 of the first electrical signal and the first reference resonant frequency of the first reference electrical signal to generate first channel resonance frequency difference information.

검출 회로(340)는 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수(ω2) 및 제2 레퍼런스 전기 신호의 제2 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이를 검출하여 제2 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성한다. The detection circuit 340 detects a difference between the second resonant frequency ω2 of the second electrical signal and the second reference resonant frequency of the second reference electrical signal to generate second channel resonance frequency difference information.

이때 제1 채널 공진 주파수 차이 정보 및 제2 채널 공진 주파수 차이 정보는 제1 채널 전극(310) 및 제2 채널 전극(312) 중 적어도 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 정보를 포함한다. 제스쳐 정보는 사용자가 외장재(170, 270)에 근접하는 거리, 외장재(170, 270)를 터치하였는지 여부, 근접/터치하는 위치, 및 시간의 경과에 따른 위치/거리의 변화를 포함하며 사용자의 모션이 의도하는 사용자 명령으로 해석될 수 있는 정보를 포함한다. In this case, the first channel resonance frequency difference information and the second channel resonance frequency difference information include gesture information indicated by a motion of a user close to at least one of the first channel electrode 310 and the second channel electrode 312 . Gesture information includes the distance that the user approaches the exterior materials 170 and 270, whether the exterior materials 170 and 270 have been touched, the proximity/touch location, and a change in the location/distance over time, and the user's motion This includes information that can be interpreted as an intended user command.

최근 모바일 디바이스, 스마트 디바이스, 가상 현실, 증강 현실 등과 결합하여 사용자 인터페이스는 정밀한 터치/근접 기반 사용자 모션 및 제스쳐를 정확히 인식하고, 사용자의 의도를 파악할 것을 목표로 하고 있다. 본 발명의 실시예는 종래 기술의 정전용량식 센싱을 이용하여 사용자 모션 피드백 인터페이스 장치(300) 주변의 사용자의 모션을 감지하되, 단일 설정에 의한 단일 동작 모드에 기반하여 연속적인 실시간의 감지 신호를 수신하고, 이를 기반으로 사용자의 모션을 정밀하게 측정하고 정량화하여, 사용자의 의도를 파악하고 사용자 제스쳐를 정확히 인식하는 기술을 제안한다.Recently, in combination with mobile devices, smart devices, virtual reality, and augmented reality, the user interface aims to accurately recognize precise touch/proximity-based user motions and gestures, and to understand the user's intentions. An embodiment of the present invention detects a user's motion around the user motion feedback interface device 300 using the capacitive sensing of the prior art, and provides a continuous real-time detection signal based on a single operation mode by a single setting. We propose a technology that receives and precisely measures and quantifies the user's motion based on this to understand the user's intention and accurately recognize the user's gesture.

제1 레퍼런스 공진 주파수는 제2 레퍼런스 공진 주파수와 다르다. 제1 레퍼런스 공진 주파수 및 제2 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이는 제1 채널 전극 및 제2 채널 전극을 둘러싸는 외장재의 물성에 기반하여 미리 결정될 수 있다.The first reference resonant frequency is different from the second reference resonant frequency. A difference between the first reference resonant frequency and the second reference resonant frequency may be predetermined based on physical properties of a casing surrounding the first channel electrode and the second channel electrode.

채널 간의 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이를 설명의 편의상 채널 스페이싱(channel spacing)이라 표현하기로 한다. 채널 스페이싱 또는 주파수 스페이싱은 외장재(170, 270)로 선택된 물질이 고유전율 물질이거나, 외장재(170, 270)가 통째로 다수의 채널 영역을 덮고 있을 때 효과적일 수 있다.The difference between the reference resonant frequencies between channels will be expressed as channel spacing for convenience of description. The channel spacing or frequency spacing may be effective when the material selected for the exterior members 170 and 270 is a high-k material, or when the exterior materials 170 and 270 entirely cover a plurality of channel regions.

정전용량 방식의 센싱 기법에서 각각의 채널 영역들은 분리되어야 하지만, 외장재(170, 270)로 선택된 물질이 고유전율 물질이거나, 외장재(170, 270)가 통째로 다수의 채널 영역을 덮고 있을 때에는 개별 채널들 간에 의도되지 않은 커패시티브 커플링이 형성될 수 있다. 이로 인하여 종래 기술들의 정전용량 근접 센싱 기법에서는 분리되어야 하는 채널들 간의 간섭이 발생하고, 노이즈와 오동작이 발생하였다. In the capacitive sensing technique, each channel region must be separated, but when the material selected as the exterior materials 170 and 270 is a high-k material or when the exterior materials 170 and 270 entirely cover the plurality of channel regions, individual channels are An unintended capacitive coupling may form between the livers. For this reason, in the capacitive proximity sensing technique of the prior art, interference between channels to be separated occurs, and noise and malfunction occur.

본 발명의 실시예에서는 채널의 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이를 설정하여 채널들 간의 간섭을 방지하고, 외장재(170, 270)의 재료, 외장재(170, 270)의 형태, 어플리케이션의 특성에 관계없이 안정적으로 동작하는 다중 영역 근접 감지 센서(350)가 제안된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(300)를 위한 다중 영역 근접 감지 센서(350)에 따르면 모션 피드백 인터페이스 장치(300)의 외장재(170, 270)의 재료 또는 형태에 따른 채널들 간의 간섭을 방지함으로써 외장재(170, 270)의 재료, 외장재(170, 270)의 형태에 무관하게 안정적으로 동작할 수 있고, 다양한 어플리케이션에 대응할 수 있다. In an embodiment of the present invention, interference between channels is prevented by setting a difference between reference resonant frequencies of channels, and regardless of the material of the exterior materials 170 and 270, the shape of the exterior materials 170 and 270, and the characteristics of the application, the A multi-zone proximity sensor 350 that operates is proposed. According to the multi-region proximity detection sensor 350 for the motion feedback interface device 300 according to an embodiment of the present invention, between channels according to the material or shape of the exterior materials 170 and 270 of the motion feedback interface device 300 . By preventing interference, it can operate stably regardless of the material of the exterior materials 170 and 270 and the shape of the exterior materials 170 and 270, and can respond to various applications.

본 발명의 어플리케이션에 따라서는 외장재(170, 270)로서 강화 유리 등을 이용해야 하는 경우가 있을 수 있다. 예를 들어 운전자 정보 시스템(DIS, Driver Information System) 등에 포함되는 차량용 네비게이션 조작, 공조 장치의 조작을 위한 모션 컨트롤러 등을 들 수 있다. Depending on the application of the present invention, there may be cases in which tempered glass or the like must be used as the exterior materials 170 and 270 . For example, a motion controller for operating a vehicle navigation system and an air conditioner included in a driver information system (DIS) may be mentioned.

디바이스의 강도, 조작의 편의성, 디바이스의 밀폐성, 방수성, 내구성, 안전성 등을 고려할 때 외장재(170, 270)로 선택될 수 있는 소재가 제한적일 수 있다. 또한 형태 또한 하나의 seamless한 구조체로 형성해야 하는 경우가 있다. 특히 강화 유리 등을 하나의 seamless한 구조체로 형성한 경우에는 유전율이 높고 서로 다른 채널 영역들 간의 간섭이 커서 종래 기술들의 센싱 방식으로는 대응하기 어려웠다. 예를 들어 도 1에서 도시된 것과 같이 외장재(170, 270)가 반구 형태의 일체화된 통유리인 경우 외장재(170, 270) 내부의 복수의 영역들이 외장재(170, 270)에 의하여 강하게 커패시티브 커플링되어 서로 간섭을 받을 수 있다. In consideration of the strength of the device, the convenience of operation, the hermeticity of the device, waterproofness, durability, safety, etc., materials that can be selected as the exterior materials 170 and 270 may be limited. In addition, there are cases where the shape must also be formed into a seamless structure. In particular, when tempered glass or the like is formed into one seamless structure, the dielectric constant is high and the interference between different channel regions is large, so it is difficult to cope with the sensing method of the prior art. For example, as shown in FIG. 1 , when the exterior materials 170 and 270 are integrated glass in a hemispherical shape, a plurality of regions inside the exterior materials 170 and 270 are strongly capacitively coupled by the exterior materials 170 and 270 . ring and can interfere with each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(300)를 위한 다중 영역 근접 감지 센서(350)에 따르면 채널들 각각의 레퍼런스 공진 주파수를 상이하게 설정하여 외장재(170, 270)의 물리적 특성 또는 형태에 기인한 채널 간 간섭을 최소화할 수 있다. According to the multi-region proximity detection sensor 350 for the motion feedback interface device 300 according to an embodiment of the present invention, the reference resonant frequency of each channel is set to be different, and the physical characteristics or shape of the exterior materials 170 and 270 are different. Inter-channel interference caused by .

다시 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 도 2의 채널 전극(210, 212, 214, 216)은 일반적인 정전용량식 센싱을 위한 평면 형태로 배치될 수도 있고, 코일(coil) 형태의 RF 안테나로서 구현될 수도 있다. 예를 들어 수십 MHz 레벨의 주파수가 RF 안테나에서 방출될 수 있고, 이때 RF 안테나와 생체(live body) 사이에는 전기적으로 직접 연결되는 구조물은 없다. 생체가 RF 안테나에 접근함에 따라서 방출되는 신호가 생체와 커플링되면서 신호의 주파수, 진폭, 위상 등이 변화할 수 있다. 일반적인 정전용량식 센싱에서는 채널 전극(210, 212, 214, 216)은 평면 형태의 전극 구조를 가질 수 있다. 이처럼 채널 전극(210, 212, 214, 216)의 형태와 구조는 어플리케이션과 사용 주파수 대역에 따라서 달라질 수 있다.Referring back to FIGS. 1 to 3 together, the channel electrodes 210 , 212 , 214 , and 216 of FIG. 2 may be disposed in a planar shape for general capacitive sensing, and as a coil-type RF antenna. may be implemented. For example, a frequency of several tens of MHz may be emitted from the RF antenna, and in this case, there is no structure electrically directly connected between the RF antenna and the living body. As the living body approaches the RF antenna, the emitted signal is coupled to the living body, and the frequency, amplitude, and phase of the signal may change. In general capacitive sensing, the channel electrodes 210 , 212 , 214 , and 216 may have a planar electrode structure. As such, the shape and structure of the channel electrodes 210 , 212 , 214 , and 216 may vary depending on an application and a frequency band used.

커플링에 이용되는 전기장은 유전율 변화에 반응하므로, 생체의 유전율에 대한 모델링을 통하여 미리 설정된 패턴 또는 복수의 임계치를 이용하여 생체가 접근함에 따라서 변화하는 커플링 신호의 주파수, 진폭, 위상에 기반하여 사용자의 모션 및 사용자의 의도를 해석할(translate) 수 있다.Since the electric field used for coupling responds to changes in permittivity, it is based on the frequency, amplitude, and phase of the coupling signal that changes as the living body approaches using a preset pattern or a plurality of thresholds through modeling of the permittivity of the living body. It is possible to translate the user's motion and the user's intention.

검출 회로(340)는 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 출력할 수 있고, 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제2 채널 출력 신호를 출력할 수 있다. 이때 검출 회로(340)는 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 아날로그 신호 또는 디지털화된 값으로 출력할 수 있고, 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 아날로그 신호 또는 디지털화된 값으로 출력할 수 있다. The detection circuit 340 may output a first channel output signal based on the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information, and output a second channel output signal based on the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information can do. At this time, the detection circuit 340 may output the first channel output signal based on the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information as an analog signal or a digitized value, and the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information The based first channel output signal may be output as an analog signal or a digitized value.

컨트롤러(360)는 제1 채널 출력 신호 및 제2 채널 출력 신호에 기반하여 제1 채널 전극(310)에 대응하는 제1 채널 영역 및 제2 채널 전극(312)에 대응하는 제2 채널 영역 중 적어도 어느 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션을 인식할 수 있다. 도 3에서는 컨트롤러(360)가 다중 영역 근접 감지 센서(350)의 외부에 배치되는 실시예가 도시되었으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 컨트롤러(360)가 다중 영역 근접 감지 센서(350)의 일부로서 포함될 수도 있다. The controller 360 controls at least one of a first channel region corresponding to the first channel electrode 310 and a second channel region corresponding to the second channel electrode 312 based on the first channel output signal and the second channel output signal. It is possible to recognize the motion of the user close to any one or more. 3 shows an embodiment in which the controller 360 is disposed outside the multi-zone proximity sensor 350 , but according to another embodiment of the present invention, the controller 360 is a part of the multi-zone proximity sensor 350 . may be included.

컨트롤러(360)는 제1 채널 출력 신호, 제2 채널 출력 신호, 제1 채널 전극(310)의 위치, 및 제2 채널 전극(312)의 위치에 기반하여 사용자의 모션에 의하여 전도체(180)가 근접하는 거리, 사용자의 모션에 의하여 전도체(180)가 외장재(170, 270)를 터치하는 지 여부, 및 사용자의 모션에 의하여 전도체(180)가 근접/터치하는 위치를 인식할 수 있다.The controller 360 controls the conductor 180 by the user's motion based on the first channel output signal, the second channel output signal, the position of the first channel electrode 310 , and the position of the second channel electrode 312 . It is possible to recognize the proximity distance, whether the conductor 180 touches the exterior materials 170 and 270 by the user's motion, and the position where the conductor 180 approaches/touches by the user's motion.

컨트롤러(360)는 시간의 경과에 따른 제1 채널 출력 신호의 변화 및 제2 채널 출력 신호의 변화에 기반하여 사용자의 모션에 의하여 전도체(180)가 근접하는 거리, 전도체(180)가 외장재(170, 270)를 터치하는 지 여부, 및 전도체(180)가 근접/터치하는 위치의 시간의 경과에 따른 변화를 추적할 수 있다. 컨트롤러(360)는 추적 결과에 기반하여 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐를 인식할 수 있다. 컨트롤러(360)는 제스쳐를 사용자 모션에 의하여 사용자가 의도하는 사용자 입력으로 해석할(translate) 수 있다. The controller 360 determines the distance to which the conductor 180 approaches by the user's motion, and the conductor 180 to the exterior material 170 based on the change of the first channel output signal and the change of the second channel output signal over time. , 270 , and changes over time of the location where the conductor 180 approaches/touches can be tracked. The controller 360 may recognize a gesture indicated by the user's motion based on the tracking result. The controller 360 may translate the gesture into a user input intended by the user by the user motion.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서(450)의 하나의 채널을 도시하는 도면이다. 4 is a diagram illustrating one channel of the multi-area proximity detection sensor 450 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제1 채널 공진 회로(420) 및 제1 채널 전극(410)에 형성되는 제1 전기 신호를 제1 채널 포트(420a)를 경유하여 검출 회로(440)가 수신한다. 마찬가지로 제1 레퍼런스 공진 회로(430)에 형성되는 제1 레퍼런스 전기 신호를 제1 채널 레퍼런스 포트(430a)를 경유하여 검출 회로(440)가 수신한다. 제1 채널 레퍼런스 포트(430a)는 전극과 연결되지 않는다. Referring to FIG. 4 , the detection circuit 440 receives the first electrical signal formed in the first channel resonance circuit 420 and the first channel electrode 410 via the first channel port 420a. Similarly, the detection circuit 440 receives the first reference electrical signal formed in the first reference resonance circuit 430 via the first channel reference port 430a. The first channel reference port 430a is not connected to an electrode.

외부의 입력이 없는 상태에서는 제1 채널 공진 주파수 및 제1 채널 레퍼런스 공진 주파수가 동일한 상태가 유지되도록 제1 채널 공진 회로(420) 및 제1 레퍼런스 공진 회로(430)가 설계될 수 있다. 또는 외부의 입력이 없는 상태에서 제1 채널 공진 주파수 및 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이는 오프셋(offset)으로 미리 측정되어 사용자 입력을 센싱하는 경우의 측정값에 오프셋이 보상될 수 있다. In the absence of an external input, the first channel resonance circuit 420 and the first reference resonance circuit 430 may be designed so that the first channel resonance frequency and the first channel reference resonance frequency are maintained in the same state. Alternatively, the difference between the first channel resonant frequency and the first reference resonant frequency may be pre-measured as an offset in the absence of an external input, and the offset may be compensated for a measured value when a user input is sensed.

사용자의 손가락, 사용자가 이용하는 스타일러스 등의 전도체(180)가 제1 채널 전극(410)에 근접하거나 제1 전극(410)을 터치하면, 이로 인하여 제1 공진 주파수와 제1 레퍼런스 주파수의 차이가 변화할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 전도체가 제1 채널 전극(410)에 근접한 경우, 제1 채널 전극(410)이 전도체(180)와 형성하는 정전용량이 제1 채널 공진 회로(410)의 L과 C값에 영향을 주어 제1 채널 공진 회로(410) 상에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수가 변화한다. 전도체(180)의 근접은 제1 공진 주파수의 상승 또는 하강 중 어느 하나를 유도할 것이므로, 제1 채널 공진 주파수 차이 정보는 전도체(180)의 근접에 응답하여 일정한 극성을 가지는 유의미한 크기를 가질 것이다. When a conductor 180 such as a user's finger or a stylus used by the user approaches the first channel electrode 410 or touches the first electrode 410 , the difference between the first resonance frequency and the first reference frequency is changed. can do. For example, when a user's conductor is close to the first channel electrode 410 , the capacitance formed by the first channel electrode 410 with the conductor 180 is the L and C values of the first channel resonance circuit 410 . to change the first resonant frequency of the first electrical signal formed on the first channel resonant circuit 410 . Since the proximity of the conductor 180 will induce either a rise or a fall of the first resonant frequency, the first channel resonant frequency difference information will have a significant size with a constant polarity in response to the proximity of the conductor 180 .

검출 회로(440)는 이러한 차이를 검출하고, 최소한의 임계치를 넘어선 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 검출하면, 유의미한 사용자 입력이 입력된 것으로 판정할 수 있다. The detection circuit 440 detects such a difference, and when detecting the first channel resonance frequency difference information exceeding the minimum threshold, it may determine that a meaningful user input has been input.

다시 도 3과 도 4를 함께 참조하면, 검출 회로(340, 440)는 두 개의 채널의 공진 주파수 차이 정보를 검출하여 사용자의 전도체(180)가 제1 채널 전극(310, 410)에 근접하였는지, 제2 채널 전극(312)에 근접하였는지를 검출할 수 있다. Referring back to FIGS. 3 and 4 together, the detection circuits 340 and 440 detect the resonance frequency difference information of the two channels so that the user's conductor 180 is close to the first channel electrodes 310 and 410, It may be detected whether the second channel electrode 312 is close to the second channel electrode 312 .

모션 피드백 인터페이스 장치(300, 400)가 예를 들어 사용자가 제1 버튼 또는 제2 버튼 중 어느 하나를 선택하도록 구현된 실시예에서는, 제1 버튼이 제1 채널 전극(310, 410)에 대응하고 제2 버튼이 제2 채널 전극(312)에 대응하도록 구현되어 사용자가 제1 버튼 또는 제2 버튼 중 어느 하나를 선택하도록 의도한 것인지를 식별할 수 있다. 또한 사용자가 제1 버튼 또는 제2 버튼 중 어느 하나를 선택하는 경우의 유효한 공진 주파수 변화 구간, 즉, 공진 주파수 차이의 측정값의 유효한 구간을 설정함으로써, 해당 구간 내에 속하는 측정값이 나타난 경우 유효한 사용자 입력으로 간주하고, 해당 구간 외의 측정값이 나타난 경우 사용자가 의도하지 않은 모션에 기인한 공진 주파수 변화로 간주할 수 있다. 예를 들어 통상의 사용자의 제스쳐에 의하면 채널 별 공진 주파수 차이 정보가 가져야 하는 극성과 반대의 극성이 나타난 경우에는 노이즈 또는 다른 종류의 간섭이 있는 것으로 간주할 수 있다. In an embodiment in which the motion feedback interface device 300 , 400 is implemented such that, for example, the user selects either the first button or the second button, the first button corresponds to the first channel electrode 310 , 410 and The second button may be implemented to correspond to the second channel electrode 312 to identify whether the user intends to select either the first button or the second button. In addition, by setting a valid resonant frequency change section when the user selects either the first button or the second button, that is, a valid section of the measured value of the resonance frequency difference, a valid user when a measured value belonging to the corresponding section appears It can be regarded as an input, and when a measurement value outside the corresponding section appears, it can be regarded as a change in resonance frequency due to motion unintended by the user. For example, when a polarity opposite to the polarity that the resonant frequency difference information for each channel should have appears according to a normal user's gesture, it may be considered that there is noise or other types of interference.

검출 회로(340, 440)는 제1 채널 공진 회로(320, 420) 및 제1 레퍼런스 공진 회로(430)의 전기적 특성을 제1 단일 설정으로 유지하면서 시간의 경과에 따른 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출할 수 있다. 검출 회로(340, 440)는 제2 채널 공진 회로(322) 및 제2 레퍼런스 공진 회로(도시되지 않음)의 전기적 특성을 제2 단일 설정으로 유지하면서 시간의 경과에 따른 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출할 수 있다. The detection circuits 340 and 440 maintain the electrical characteristics of the first channel resonant circuits 320 and 420 and the first reference resonant circuit 430 as a first single setting while maintaining the first channel resonance frequency difference information over time size and polarity can be detected. The detection circuits 340 and 440 maintain the electrical characteristics of the second channel resonant circuit 322 and the second reference resonant circuit (not shown) at the second single setting while maintaining the second channel resonance frequency difference information over time size and polarity can be detected.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(300, 400) 및 다중 영역 근접 감지 센서(350, 450)는 센싱 모드의 변화가 필요 없고 샘플링 시마다 가변 주파수 스캔도 필요 없이 채널 별 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출할 수 있다: 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(300, 400) 및 다중 영역 근접 감지 센서(350, 450)는 동작 모드의 변경 없이 실시간으로 연속되는 센싱 정보를 얻을 수 있으며 출력 시에는 센싱 정보를 연속적인 아날로그 신호 값으로 제공할 수도 있고, 샘플링 시간마다 이산되는 디지털 값으로 제공할 수도 있다. That is, the motion feedback interface devices 300 and 400 and the multi-region proximity detection sensors 350 and 450 according to an embodiment of the present invention do not require a change in a sensing mode and do not require a variable frequency scan for every sampling, respectively, and the resonance frequency for each channel. It is possible to detect the magnitude and polarity of the difference information: the motion feedback interface apparatuses 300 and 400 and the multi-region proximity detection sensors 350 and 450 according to an embodiment of the present invention continuously operate in real time without changing the operation mode. Sensing information can be obtained, and when outputting, the sensing information can be provided as a continuous analog signal value or as a discrete digital value for each sampling time.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서(550)의 검출 회로(540)를 도시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a detection circuit 540 of a multi-area proximity detection sensor 550 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제1 채널 오실레이터(520b)와 제1 레퍼런스 오실레이터(530b)가 배치된다. 제1 오실레이터(520b)와 제1 레퍼런스 오실레이터(530b)는 동일한 특성을 가지는 것이 추천되지만, 차이가 있더라도 사용자 입력이 없는 상태에서 측정되는 공진 주파수 차이는 오프셋으로 보상 처리될 수 있다. Referring to FIG. 5 , a first channel oscillator 520b and a first reference oscillator 530b are disposed. Although it is recommended that the first oscillator 520b and the first reference oscillator 530b have the same characteristics, even if there is a difference, a difference in resonance frequency measured in the absence of a user input may be compensated for as an offset.

제1 채널 공진 회로(520)는 제1 채널 포트(520a)를 경유하여 제1 채널 전극(510)에 연결되고, 검출 회로(540)에 제1 전기 신호를 전달한다. 제1 레퍼런스 공진 회로(530)는 레퍼런스 교류 검출 회로(540)에 제1 레퍼런스 전기 신호를 전달한다. 제1 레퍼런스 공진 회로(530)는 제1 레퍼런스 포트(530a)와 연결될 수는 있지만 제1 레퍼런스 포트(530a)는 전극과 연결될 필요는 없다. 본 발명의 다른 실시예에서는 제1 레퍼런스 공진 회로(530)는 제1 레퍼런스 포트(530a)를 경유하여 제1 채널 전극(510)과 동일한 전기적 특성과 형태를 가지는 더미 전극(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다.The first channel resonance circuit 520 is connected to the first channel electrode 510 via the first channel port 520a and transmits a first electrical signal to the detection circuit 540 . The first reference resonance circuit 530 transmits a first reference electrical signal to the reference AC detection circuit 540 . The first reference resonant circuit 530 may be connected to the first reference port 530a, but the first reference port 530a does not need to be connected to an electrode. In another embodiment of the present invention, the first reference resonance circuit 530 may be connected to a dummy electrode (not shown) having the same electrical characteristics and shape as that of the first channel electrode 510 via the first reference port 530a. may be

도 5에 도시된 제1 채널 공진 회로(520) 및 제1 레퍼런스 공진 회로(530)는 등가 회로를 나타낸 것이며, 반드시 lumped RLC 요소를 포함해야 하는 것은 아니다. 예를 들어 커패시턴스, 인덕턴스, 저항은 독립적인 소자일 수도 있고, 기생 성분을 나타낸 것일 수도 있다. 또한 독립적인 소자를 이용하여 제1 채널 공진 회로(520) 및 제1 레퍼런스 공진 회로(530)를 구현한 경우에도, 소자의 배치가 반드시 도 5를 따를 필요는 없으며 등가적으로 도 5의 회로에 대응할 수 있으면 충분하다. 또한 제1 채널 공진 회로(520) 및 제1 레퍼런스 공진 회로(530)는 전기적으로 동일한 특성을 가지는 것이 추천되지만, 차이가 있더라도 사용자 입력이 없는 상태에서 측정되는 공진 주파수 차이는 오프셋으로 보상 처리될 수 있다. The first channel resonance circuit 520 and the first reference resonance circuit 530 illustrated in FIG. 5 are equivalent circuits, and do not necessarily include lumped RLC elements. For example, capacitance, inductance, and resistance may be independent elements or may represent parasitic components. In addition, even when the first channel resonant circuit 520 and the first reference resonant circuit 530 are implemented using independent elements, the arrangement of the elements does not necessarily follow FIG. 5 and equivalently corresponds to the circuit of FIG. Being able to respond is enough. In addition, although it is recommended that the first channel resonance circuit 520 and the first reference resonance circuit 530 have the same electrical characteristics, even if there is a difference, the resonance frequency difference measured in the absence of a user input can be compensated with an offset. have.

검출 회로(540)는 제1 공진 주파수 및 제1 레퍼런스 공진 주파수의 오프셋을 제거한 측정값이 제1 임계값 이상이면 제1 공진 주파수 또는 제1 레퍼런스 공진 주파수 중 어느 하나가 유의미한 변화를 일으킨 것으로 간주하여 제1 채널 전극(510)에 사용자 모션에 기인한 전도체(180)가 근접한 것으로 판정할 수 있다. 즉, 노이즈, 의도하지 않은 움직임, 의도하지 않은 접촉, 의도하지 않은 진동에 의하여 공진 주파수의 차이의 변화가 감지되었으나 제1 임계값 미만인 경우에는 제1 공진 주파수가 유의미한 변화를 일으키지 않은 것으로 간주할 수 있다.The detection circuit 540 considers that any one of the first resonant frequency or the first reference resonant frequency has caused a significant change if the measured value obtained by removing the offset of the first resonant frequency and the first reference resonant frequency is greater than or equal to the first threshold. It may be determined that the conductor 180 due to the user's motion is close to the first channel electrode 510 . That is, if a change in the difference in the resonance frequency is detected due to noise, unintentional movement, unintentional contact, or unintentional vibration, but is less than the first threshold value, the first resonance frequency may not be considered to have caused a significant change. have.

사용자 입력이 인가되지 않은 상태에서 측정되는 공진 주파수 값의 차이가 0이 아닌 경우, 캘리브레이션 과정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 과정은 도시되지 않은 가변 저항 R'의 부가 또는 조정에 기반하여 이루어질 수 있다. When the difference between the resonant frequency values measured in a state where no user input is applied is not 0, a calibration process may be performed. For example, the calibration process may be performed based on the addition or adjustment of the variable resistor R' (not shown).

본 발명과 대비되는 종래 기술은 가변 주파수 스캔을 통하여 복수의 주파수 신호를 순차적으로 입력한 이후 임피던스의 변화를 측정하는 것이었는데, 이 같은 방법은 신호의 크기를 정확히 검출하고 비교해야 하는 전제 조건이 있었다. 따라서 측정하는 데에 시간이 소요되고 소비 전력이 큰 문제점이 있었다. 또한 이러한 종래 기술은 매 샘플링마다 주파수를 가변하여 여러 번 측정해야 하므로 실시간으로 변화하는 사용자 모션의 전체를 인식하는 데에 어려움이 있었다. In contrast to the present invention, the prior art measures the change in impedance after sequentially inputting a plurality of frequency signals through a variable frequency scan. This method has a prerequisite for accurately detecting and comparing the magnitude of the signal. . Therefore, there is a problem in that it takes time to measure and power consumption is large. In addition, the prior art has difficulty in recognizing the whole of the user's motion changing in real time because the frequency must be varied and measured several times for every sampling.

본 발명은 신호들의 진폭을 주된 검출 대상으로 삼는 대신 공진 주파수의 변화를 주된 검출 대상으로 삼았으며, 또한 가변 주파수 스캔과 같은 방식을 채택하지 않고 동일 주파수의 교류 신호를 인가하는 수단만으로도 충분히 소기의 목적을 달성할 수 있다. 따라서 이러한 방식을 이용하여 본 발명은 사용자 응답이 채널 전극 중 적어도 하나 이상에 유의미하게 근접한 시점부터 즉각적으로 인식이 가능하며, 별도의 센싱 모드 수정 없이도 실시간으로 변화하는 사용자의 모션을 인식할 수 있다. The present invention takes the change of the resonance frequency as the main detection object instead of the amplitude of the signals as the main detection object, and the means for applying the AC signal of the same frequency without adopting a method such as variable frequency scan is sufficient enough for the desired purpose can be achieved Therefore, according to the present invention, using this method, the user's response can be recognized immediately from a point in time when the user's response is significantly closer to at least one of the channel electrodes, and the user's motion changing in real time can be recognized without a separate sensing mode modification.

또한 공진 주파수의 변화가 간접적인 방법으로 검출되는 것이 아니라 주파수의 값이 직접적으로 검출되므로, 이를 이용하여 정확한 출력신호를 생성하기 용이하다. 측정된 공진 주파수의 변화에 비례하는 아날로그 신호 또는 디지털 값을 생성할 수 있고, 따라서 측정된 정보를 정확하게 손실 없이 어플리케이션 인터페이스인 컨트롤러(360)에 전달할 수 있는 장점이 있다. In addition, since the change in the resonant frequency is not detected in an indirect way, but the value of the frequency is directly detected, it is easy to generate an accurate output signal using this. It is possible to generate an analog signal or a digital value proportional to the change in the measured resonant frequency, and thus, there is an advantage in that the measured information can be accurately transmitted to the controller 360, which is an application interface, without loss.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서(550)의 검출 회로(540)는 제1 공진 주파수(ω1)와 제1 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이를 구하는 연산기(operator)(542), 연산기(542)의 출력단에 연결되어 고주파 성분을 제거하는 저역통과필터(Low pass filter)(544), 및 상기 저역통과필터(544)의 출력단에 연결되어 제1 공진 주파수(ω1)와 제1 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이에 해당하는 정량적 정보에 비례하는 전기적 신호를 생성하는 출력신호 생성기(546)를 포함할 수 있다. The detection circuit 540 of the multi-region proximity detection sensor 550 according to an embodiment of the present invention includes an operator 542, an operator ( A low-pass filter 544 connected to the output terminal of 542 to remove high-frequency components, and a first resonance frequency ω1 and a first reference resonance frequency connected to the output terminal of the low-pass filter 544 It may include an output signal generator 546 that generates an electrical signal proportional to quantitative information corresponding to the difference between the two.

본 발명의 실시예 중 하나에 따르는 출력신호 생성기(546)는 차동 주파수 성분 신호의 주파수에 비례하는 디지털화된 값을 생성하는 타임-투-디지털 변환기(Time-to-Digital Converter)일 수도 있고, 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 측정된 주파수 차이에 비례하는 아날로그 신호를 생성하는 아날로그 전압 생성기일 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서는 측정된 주파수 차이에 비례하는 아날로그 전류 생성기일 수도 있다. The output signal generator 546 according to one of the embodiments of the present invention may be a time-to-digital converter that generates a digitized value proportional to the frequency of the differential frequency component signal. According to another embodiment of the invention, it may be an analog voltage generator that generates an analog signal proportional to the measured frequency difference. According to another embodiment of the present invention, it may be an analog current generator proportional to the measured frequency difference.

검출 회로(540)의 실시예에 따라서는 차동 주파수 성분 신호에 대한 샘플러 및 비교기(comparator)를 포함할 수 있는데, 이때 검출 회로(540)의 원활한 동작을 위하여 샘플러 및 비교기는 앞서 설명한 제1 임계값보다 충분히 크고, 감지 대상 변위에 대응하는 공진 주파수 성분의 동작 범위보다 충분히 큰 동작 주파수를 선택하여 설계될 수 있다. Depending on the embodiment of the detection circuit 540, it may include a sampler and a comparator for the differential frequency component signal. In this case, for the smooth operation of the detection circuit 540, the sampler and the comparator have the first threshold value described above. It can be designed by selecting an operating frequency that is larger enough and is sufficiently larger than the operating range of the resonant frequency component corresponding to the displacement to be sensed.

본 발명의 실시예들에서는 검출 회로(340, 440, 540)에서 채널의 전기 신호의 진폭과 독립적으로(진폭의 검출 없이) 채널의 공진 주파수 정보를 검출할 수 있다. 이때 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 공진 주파수와 독립적으로 진폭을 검출하는 종래의 기술을 병행적으로 적용하고, 서로 독립적으로 얻어진 두 개의 감지 정보(진폭의 검출에 기반한 제1 감지 정보, 진폭과 독립적으로 공진 주파수의 검출에 기반한 제1 레퍼런스 감지 정보)를 상호 교차 검증할 수도 있다. In embodiments of the present invention, the detection circuits 340 , 440 , and 540 may detect the resonance frequency information of the channel independently from the amplitude of the electric signal of the channel (without detection of the amplitude). At this time, according to another embodiment of the present invention, the conventional technique of detecting amplitude independently of the resonance frequency is applied in parallel, and two pieces of detection information (first detection information based on detection of amplitude, amplitude and Independently, the first reference detection information based on the detection of the resonance frequency) may be cross-verified.

도 1 내지 도 5의 실시예를 참고하면, 검출 회로(340, 440, 540)는 시간의 경과에 기반하여 채널 별 센싱 공진 주파수 및 채널 별 레퍼런스 공진 주파수의 차이의 값의 극성 및 크기를 검출하여 시간의 경과에 기반한 센싱값을 생성할 수 있다. 검출 회로(340, 440. 540)는 시간의 경과에 기반한 센싱값에 기반하여 사용자 모션에 기반한 전도체(180)의 근접, 전도체(180)의 터치, 전도체(180)의 근접한 거리의 변화, 터치/근접의 위치의 이동을 추적할 수 있다. 컨트롤러(360)는 사용자 모션에 기반한 전도체(180)의 3차원적인 위치의 이동을 사용자 모션이 의도하는 사용자 입력으로 해석할(translate) 수 있다. 한편 실시예에 따라서는 컨트롤러(360) 및 검출 회로(340, 440, 540)는 구분되지 않고 하나의 집적 회로로 통합될 수도 있다. 1 to 5, the detection circuits 340, 440, 540 detect the polarity and magnitude of the difference between the sensing resonance frequency for each channel and the reference resonance frequency for each channel based on the lapse of time. It is possible to generate a sensed value based on the passage of time. The detection circuits 340 , 440 , 540 detect proximity of the conductor 180 , a touch of the conductor 180 , a change in the proximity distance of the conductor 180 based on user motion based on a sensed value based on the lapse of time, a touch / It is possible to track the movement of the location of the proximity. The controller 360 may translate the movement of the three-dimensional position of the conductor 180 based on the user motion into a user input intended by the user motion. Meanwhile, according to an embodiment, the controller 360 and the detection circuits 340 , 440 , and 540 are not separated and may be integrated into one integrated circuit.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 시의 파형을 도시하는 도면이다. 6 is a diagram illustrating waveforms during operation of a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(300, 400) 및 다중 영역 근접 감지 센서(350, 450)는 센싱 모드의 변화가 필요 없고 샘플링 시마다 가변 주파수 스캔도 필요 없이 채널 별 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출할 수 있다: 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 피드백 인터페이스 장치(300, 400) 및 다중 영역 근접 감지 센서(350, 450)는 동작 모드의 변경 없이 실시간으로 연속되는 센싱 정보를 얻을 수 있으며 출력 시에는 센싱 정보를 도 6과 같은 연속적인 아날로그 신호 값으로 제공할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 센싱 정보를 샘플링 시간마다 이산되는 디지털 값으로 제공할 수도 있다. The motion feedback interface apparatuses 300 and 400 and the multi-region proximity detection sensors 350 and 450 according to an embodiment of the present invention do not require a change in a sensing mode and do not require a variable frequency scan every time sampling is performed. Resonant frequency difference information for each channel It is possible to detect the size and polarity of: the motion feedback interface devices 300 and 400 and the multi-region proximity detection sensors 350 and 450 according to an embodiment of the present invention continuously sense information in real time without changing the operation mode. can be obtained, and at the time of output, sensing information may be provided as a continuous analog signal value as shown in FIG. 6 . In another embodiment of the present invention, the sensing information may be provided as a digital value that is discrete for each sampling time.

도 6에서 인식되는 신호의 크기는 인체(human body) 및 각 채널 전극이 마주보는 면적에도 관련되고, 인체가 채널 전극에 접근하는 거리에도 관련될 수 있다. 따라서 인체의 부분 예를 들어 손가락, 손바닥 등이 둘 이상의 대상 영역을 동시에 덮으면서 접근한 경우에는 인식되는 공진 주파수의 차이의 크기는 접근된 둘 이상의 대상 영역에 분산되어 나타날 수 있다.The magnitude of the signal recognized in FIG. 6 may be related to an area facing a human body and each channel electrode, and may also be related to a distance at which the human body approaches the channel electrode. Accordingly, when a part of the human body, for example, a finger, a palm, etc., approaches two or more target areas while covering them simultaneously, the magnitude of the difference in the recognized resonant frequencies may appear dispersed in the two or more approached target areas.

채널 1의 제1 이벤트(610a)는 채널 1 영역 위에 사용자의 손가락 또는 손바닥이 위치한 이벤트를 의미한다. 이때 채널 1의 공진 주파수의 차이의 크기가 크지 않으므로 외장재(170, 270)에 터치하지 않은 호버링(hovering) 제스쳐로 인식될 수 있다. The first event 610a of the channel 1 refers to an event in which the user's finger or palm is positioned on the channel 1 region. In this case, since the difference in the resonance frequency of channel 1 is not large, it may be recognized as a hovering gesture that does not touch the exterior materials 170 and 270 .

도 6의 파형을 참고하면, 외장재(170, 270))에 터치한 경우와 외장재(170, 270)에 터치하지 않은 호버링(hovering) 제스쳐의 경우가 충분히 구분될 수 있을 정도로 신호의 변화 시 그 크기가 명확히 드러난다. Referring to the waveform of FIG. 6 , when the signal changes to such an extent that the case of touching the exterior materials 170 and 270) and the case of the hovering gesture not touching the exterior materials 170 and 270 can be sufficiently distinguished, the magnitude is clearly revealed

채널 2와 채널 3에 동시에 나타나는 제2 이벤트(612a)는 사용자의 손가락 또는 손바닥이 채널 2와 채널 3을 동시에 덮으면서 접근한 경우를 의미한다. 이때, 채널 2는 도 2의 채널 전극(212)에 대응하고, 채널 3은 도 2의 채널 전극(214)에 대응하는 경우를 가정하면, 채널 2와 채널 3은 인접하여 위치하기 때문에 채널 2와 채널 3의 경계 부분에 사용자가 접근하였음을 추측할 수 있다. 다만 채널 2와 채널 3에 전도체(180)의 면적이 분산되었으므로 채널 공진 주파수의 차이 값의 크기가 작을 수 있다. 따라서 제2 이벤트(612a)만으로는 사용자의 의도가 무엇인지 명확히 해석되기 어려울 수 있다. The second event 612a simultaneously appearing in channels 2 and 3 means a case in which the user's finger or palm approaches the channels 2 and 3 while simultaneously covering them. At this time, assuming that channel 2 corresponds to the channel electrode 212 of FIG. 2 and channel 3 corresponds to the channel electrode 214 of FIG. 2 , since channel 2 and channel 3 are located adjacent to each other, channel 2 and It can be inferred that the user has approached the boundary part of channel 3 . However, since the area of the conductor 180 is distributed between the channels 2 and 3, the difference between the channel resonance frequencies may be small. Therefore, it may be difficult to clearly interpret the user's intention only with the second event 612a.

만일 채널 2와 채널 3이 동시에 접근할 수 없는, 인접하지 않도록 위치된 경우라면 제2 이벤트(612a)는 채널 2와 채널 3 각각에 사용자가 접근한 멀티 터치 또는 멀티 호버링 제스쳐인 것으로 해석될 수 있다.If the channels 2 and 3 are not accessible at the same time or are located so as not to be adjacent to each other, the second event 612a may be interpreted as a multi-touch or multi-hover gesture in which the user approaches each of the channels 2 and 3. .

채널 3에 나타나는 제3 이벤트(612b)는 채널 3에 전도체(180)가 접근하였으며, 신호의 변화의 크기로 판단할 때 채널 3 위의 외장재(170,. 270)에 전도체(180)가 터치된 것으로 해석될 수 있다. In the third event 612b appearing in channel 3, the conductor 180 approached the channel 3, and when judging by the magnitude of the change in the signal, the conductor 180 was touched to the exterior materials 170, .270 on the channel 3 can be interpreted as

제2 이벤트(612a) 및 제3 이벤트(612b)를 함께 참고하면, 사용자는 채널 2와 채널 3 경계 또는 채널 2와 채널 3을 동시에 덮도록 외장재(170, 270)를 터치하고, 채널 3 쪽으로 스와이프(swipe)한 경우로 해석될 수 있다. Referring to the second event 612a and the third event 612b together, the user touches the exterior materials 170 and 270 to simultaneously cover the channel 2 and the channel 3 boundary or the channel 2 and the channel 3, and switches to the channel 3 It may be interpreted as a case of swiping.

제4 이벤트(616a)는 채널 4의 위쪽에서 호버링 제스쳐가, 제5 이벤트(612c)는 채널 2의 위쪽에서 터치 제스쳐가, 제6 이벤트(614a)는 채널 3의 위쪽에서 호버링 제스쳐가 인식될 수 있다. In the fourth event 616a, a hovering gesture is recognized above channel 4, in the fifth event 612c, a touch gesture is recognized above channel 2, and in the sixth event 614a, a hovering gesture is recognized above channel 3 have.

도 6에서 도시된 것처럼 사용자가 어느 채널 영역에서 어느 다른 채널 영역으로 스와이프하였는지, 사용자의 동작은 터치인지 호버링 제스쳐인지 등을 본 발명의 실시예에서는 별개의 사용자 모션으로 인식할 수 있다. As shown in FIG. 6 , whether the user swipe from which channel area to which other channel area, whether the user's action is a touch or a hovering gesture, etc. may be recognized as a separate user motion in the embodiment of the present invention.

터치 제스쳐와 호버링 제스쳐를 구분하는 기준은 예를 들어 제1 이벤트(610a), 및 제3 이벤트(612b)를 구분할 수 있도록 미리 설정될 수 있다. 즉, 채널 별 신호의 변화의 크기가 일정한 기준값 미만이면 호버링 제스쳐로, 기준값 이상이면 터치 제스쳐로 인식될 수 있다. The criterion for classifying the touch gesture and the hovering gesture may be preset to classify the first event 610a and the third event 612b, for example. That is, if the magnitude of the signal change for each channel is less than a certain reference value, it may be recognized as a hovering gesture, and if the magnitude of the change of the signal for each channel is greater than or equal to the reference value, it may be recognized as a touch gesture.

채널 전극의 면적 또는 형태에 따라서 사용자 모션에 기인한 전도체가 근접한 경우에 형성되는 정전용량의 패턴이 다르게 나타날 수 있다. 또한 외장재(170, 270)의 형태를 고려할 때 장치(100, 200)의 중앙은 채널 전극과 전도체(180)의 거리가 멀고 장치(100, 200)의 가장자리에서는 채널 전극과 전도체(180)의 거리가 가깝다는 점도 신호의 변화의 크기를 분석할 때 고려될 수 있는 요소이다. According to the area or shape of the channel electrode, a pattern of capacitance formed when conductors due to user motion are close to each other may appear differently. In addition, when considering the shape of the exterior materials 170 and 270 , the distance between the channel electrode and the conductor 180 is long at the center of the devices 100 and 200 , and the distance between the channel electrode and the conductor 180 is at the edge of the devices 100 and 200 . The closeness of is also a factor that can be considered when analyzing the magnitude of the signal change.

이때 외장재(170, 270)의 형태에 따른 채널 전극과 전도체(180)의 거리의 영향을 정규화하기 위하여 각 채널 전극의 형태가 직사각형이 아닌 다른 형태를 취할 수도 있다. In this case, in order to normalize the effect of the distance between the channel electrode and the conductor 180 according to the shape of the exterior members 170 and 270 , the shape of each channel electrode may be different from a rectangular shape.

이때 미리 설정된 개별 위치 영역 별 검출값 구간에 의하여 개별 채널 전극에 전도체가 일정 거리 이내로 근접하는 현상을 모두 검출할 수 있으므로 사용자가 장치(100, 200)에 비접촉 근접하였는지 접촉하였는지 무관하게 근접 자체를 검출할 수 있다. At this time, all the phenomena that the conductor approaches the individual channel electrodes within a certain distance can be detected according to the preset detection value section for each individual location area, so the proximity itself is detected regardless of whether the user has contacted or non-contacted the devices 100 and 200 . can do.

한편 실시예에 따라서는 개별 채널 전극들에 전도체가 근접하는 정도, 및/또는 근접하는 거리에 따라서 검출값이 달라지므로 이를 이용하여 사용자의 모션에 기인하여 전도체가 얼마나 개별 채널 전극에 근접하였는지를 식별할 수도 있다. On the other hand, depending on the embodiment, the detection value varies depending on the degree and/or the proximity distance of the conductor to the individual channel electrodes, so it can be used to identify how close the conductor is to the individual channel electrode due to the user's motion. may be

또한 사용자가 사용하는 전도체가 인체의 일부인지, 스타일러스 등의 전도체인지에 따라서 정전용량의 변화 및 공진 주파수의 변화량이 달라질 수 있으므로, 개별 위치 영역 별 검출값 구간은 개별 채널 전극들마다 하나의 구간만이 설정되는 것이 아니고 복수의 전도체 타입에 대응하여 복수의 검출값 구간이 설정될 수도 있다.In addition, the amount of change in capacitance and resonance frequency may vary depending on whether the conductor used by the user is a part of the human body or a conductor such as a stylus. This is not set, but a plurality of detection value sections may be set corresponding to a plurality of conductor types.

본 발명은 종래 기술들과 달리 주파수 스캔 없이 매 시점 단일 측정만으로 사용자 모션을 추적할 수 있으므로 빠른 응답 속도를 가지며, 이로 인하여 실시간으로 사용자 모션을 추적할 수 있다. Unlike the prior art, the present invention has a fast response speed because a user motion can be tracked only by a single measurement at every point in time without a frequency scan, and thus the user motion can be tracked in real time.

본 발명은 장치(100, 200) 주변의 넓은 위치 영역을 커버할 수 있으므로 집적회로의 원가를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 센서 동작 시의 전력을 절감할 수 있으므로 모바일 디바이스 또는 배터리를 이용하는 경우에도 더욱 유효하게 이용될 수 있다. Since the present invention can cover a wide location area around the devices 100 and 200, it is possible to reduce the cost of the integrated circuit, and also to save power when operating the sensor, even when using a mobile device or a battery. can be used effectively.

전술한 것처럼 외장재(170, 270)의 형태 및 재료에 따라서는 채널 간 간섭이 발생할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 채널 간 간섭을 방지하기 위하여 채널 레퍼런스 공진 주파수 간 스페이싱을 설정할 수 있다. 채널 별로 레퍼런스 공진 회로와 센싱 공진 회로는 동일한 전기적 특성을 가지도록 설정되므로 채널 주파수 스페이싱은 센싱 공진 회로에도 동일하게 적용된다. As described above, since inter-channel interference may occur depending on the shape and material of the exterior materials 170 and 270, in an embodiment of the present invention, spacing between channel reference resonant frequencies may be set to prevent inter-channel interference. Since the reference resonance circuit and the sensing resonance circuit for each channel are set to have the same electrical characteristics, the channel frequency spacing is equally applied to the sensing resonance circuit.

예를 들어 각 채널의 레퍼런스 공진 주파수 간의 스페이싱은 2MHz 로 주어질 수 있다. 제1 채널이 20MHz, 제2 채널이 22MHz, 제3 채널이 24MHz, 제4 채널이 26MHz와 같이 채널 레퍼런스 공진 주파수가 스페이싱될 수 있다. For example, the spacing between the reference resonant frequencies of each channel may be given as 2 MHz. The channel reference resonance frequency may be spaced such that the first channel is 20 MHz, the second channel is 22 MHz, the third channel is 24 MHz, and the fourth channel is 26 MHz.

이때 채널 레퍼런스 공진 주파수는 공진 회로의 R-L-C 구성에 의하여 결정될 수 있으므로, 가변 저항, 가변 커패시터, 가변 인덕터의 회로 연결을 각 공진 회로의 외부에서 설정할 수 있는 외부 연결 단자를 제공할 수 있다. 레퍼런스 공진 회로와 센싱 공진 회로는 동일한 전기적 특성을 가져야 하므로, 채널 레퍼런스 공진 주파수의 스페이싱 및 가변 설정은 하나의 채널에 속한 레퍼런스 공진 회로 및 센싱 공진 회로 간에 공통적으로 적용된다. In this case, since the channel reference resonant frequency may be determined by the R-L-C configuration of the resonant circuit, an external connection terminal capable of setting the circuit connection of the variable resistor, the variable capacitor, and the variable inductor from the outside of each resonant circuit may be provided. Since the reference resonant circuit and the sensing resonant circuit must have the same electrical characteristics, spacing and variable settings of the channel reference resonant frequency are commonly applied between the reference resonant circuit and the sensing resonant circuit belonging to one channel.

본 발명의 실시예에 따라서는, 사용자가 외부 연결 단자를 이용하여, 외장재의 물성에 기반하여 채널 레퍼런스 공진 주파수 각각을 외부에서 설정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a user may externally set each of the channel reference resonant frequencies based on the physical properties of the exterior material using an external connection terminal.

본 발명의 실시예에 따라서는, 외장재의 물성에 기반하여 채널 레퍼런스 공진 주파수 각각을 설정할 수 있도록 컨트롤러, 프로세서, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서 중 적어도 일부가 미리 결정된 레지스터 제어값을 이용하여 각 공진 회로의 임피던스를 조정할 수 있다. 컨트롤러, 프로세서, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서 중 적어도 일부가 레지스터 제어값을 이용하여 각 공진 회로의 임피던스를 조정하는 동작은 사용자의 입력 또는 미리 결정된 외장재의 특성코드 기반 테이블 중 적어도 하나 이상에 의존하여 실행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least a portion of a controller, a processor, a microcontroller, and a microprocessor uses a predetermined resistor control value to set each of the channel reference resonant frequencies based on the physical properties of the exterior material to the impedance of each resonant circuit. can be adjusted. The operation of the controller, the processor, the microcontroller, and the microprocessor to adjust the impedance of each resonant circuit using the resistor control value may be performed depending on at least one of a user input or a predetermined characteristic code-based table of the exterior material. have.

도 6에서 채널 별로 서로 다른 오프셋이 적용되어 채널 별 출력 신호가 출력되는 실시예가 제공되었지만, 본 발명의 사상은 도 6의 실시예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 채널 별로 채널 주파수 스페이싱을 컨트롤러가 추론할 수 있도록 채널 주파수 스페이싱이 반영된 채로 채널 별 출력 신호가 생성될 수도 있고, 채널 주파수 스페이싱과는 독립적으로 컨트롤러가 채널 별 출력 신호를 용이하게 구별하여 인식할 수 있도록 채널 별로 고유의 오프셋이 적용될 수도 있다. 또는 채널 별 출력 신호가 모두 공통의 오프셋에 기반하여 생성됨으로써 컨트롤러가 채널 별 출력 신호의 변화를 용이하게 감지하도록 구현될 수도 있다.Although an embodiment in which an output signal for each channel is output by applying a different offset to each channel is provided in FIG. 6 , the inventive concept is not limited to the embodiment of FIG. 6 . For example, an output signal for each channel may be generated with the channel frequency spacing reflected so that the controller can infer the channel frequency spacing for each channel, and the controller can easily distinguish the output signal for each channel independently of the channel frequency spacing. A unique offset may be applied to each channel to be recognized. Alternatively, since the output signals for each channel are all generated based on a common offset, the controller may be implemented to easily detect a change in the output signal for each channel.

즉, 본 발명의 실시예 중 하나에 따라서는 채널 주파수 스페이싱에 대한 정보를 간접적으로 포함할 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 채널 주파수 스페이싱에 대한 정보가 채널 별 출력 신호에 전혀 포함되지 않을 수 있다. That is, according to one of the embodiments of the present invention, information on channel frequency spacing may be indirectly included, but in another embodiment of the present invention, information on channel frequency spacing may not be included at all in the output signal for each channel. have.

또한 캘리브레이션을 통하여 각 채널이 대응하는 채널 영역에 대하여 인체 부분이 접근한 거리에 기반하여 신호의 크기가 정규화될 수 있도록 조정될 수 있다. Also, through calibration, the signal amplitude may be normalized based on the distance that the human body part approaches with respect to the channel region corresponding to each channel.

각 채널 별 신호 변화의 크기는 인체 부분이 각 채널에 대응하는 채널 영역에 가깝게 접근할수록 커질 수 있다. The magnitude of the signal change for each channel may increase as the human body part approaches the channel region corresponding to each channel.

둘 이상의 채널에 동시에 신호 변화 공진 주파수 변화가 나타나는 것은 둘 이상의 채널 영역에 인체 부분이 동시에 접근한 것으로 해석할 수 있다 . 둘 이상의 채널 영역에 동시에 신호 변화가 나타난 경우에는, 인체 부분이 둘 이상의 채널 영역 각각을 덮는 면적이 분산됨으로써 신호 변화의 크기가 둘 이상의 채널에 분산되어 나타날 수 있으므로 이때의 신호의 변화의 크기가 단독 채널에 나타나는 신호의 변화의 크기보다 작게 나타날 수 있음을 고려하여 어플리케이션 인터페이스의 컨트롤러가 제스쳐를 해석할 수 있다.If the signal change resonant frequency change appears in two or more channels at the same time, it can be interpreted that the human body part approaches the two or more channel regions at the same time. When a signal change appears in two or more channel regions at the same time, the magnitude of the signal change may appear dispersed in two or more channels as the area covering each of the two or more channel regions is distributed, so the magnitude of the signal change at this time is independent The controller of the application interface can interpret the gesture in consideration that it may appear smaller than the magnitude of the change in the signal appearing in the channel.

한편 도면 상에서는 채널 전극(210, 212, 214, 216)이 모두 동일한 크기와 동일한 간격으로 형성되는 실시예가 도시되었지만, 실시예에 따라서는 인체 부분이 접근하는 빈도 및 인체 부분이 접근하는 위치가 구분될 해상도에 기반하여 채널 전극의 크기 면적 및 간격은 서로 다르게 형성될 수도 있다.Meanwhile, in the drawings, an embodiment in which the channel electrodes 210 , 212 , 214 , and 216 are all formed at the same size and at the same interval is shown, but depending on the embodiment, the frequency at which the human body part approaches and the position at which the human body part approaches can be distinguished depending on the embodiment. Based on the resolution, the size, area, and spacing of the channel electrodes may be formed differently.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.7 is an operation flowchart illustrating a method of operating a multi-area proximity detection sensor according to an embodiment of the present invention.

도 7의 동작 방법은 도 1 내지 도 6의 실시예에서 실행될 수 있으며 프로세서 또는 컨트롤러에 의하여 로드되고 실행되는 프로그램 인스트럭션에 의하여 실행될 수 있다. The method of FIG. 7 may be executed in the embodiments of FIGS. 1 to 6 , and may be executed by program instructions loaded and executed by a processor or a controller.

도 7의 동작 방법은 검출 회로가 제1 채널 공진 회로, 및 제1 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제1 채널 전극 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하는 단계(S710); 검출 회로가 제2 채널 공진 회로, 및 제2 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제2 채널 전극 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 단계(S720); 검출 회로가 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 제1 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이를 검출하는 단계(S730); 및 검출 회로가 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 및 제2 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이를 검출하는 단계(S740)를 포함한다. The operation method of FIG. 7 includes: receiving, by the detection circuit, a first electric signal formed on the first channel resonance circuit and at least one first channel electrode electrically connected to the first channel resonance circuit (S710); receiving, by the detection circuit, a second electrical signal formed on the second channel resonance circuit and at least one second channel electrode electrically connected to the second channel resonance circuit (S720); detecting, by the detection circuit, a difference between the first resonant frequency of the first electrical signal and the first reference resonant frequency (S730); and detecting, by the detection circuit, a difference between the second resonant frequency and the second reference resonant frequency of the second electrical signal (S740).

이때 검출 회로 및/또는 컨트롤러가 제1 채널 공진 주파수 차이 정보 및 제2 채널 공진 주파수 차이 정보에 기반하여 다중 채널 영역에 근접하는 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 정보를 인식하는 단계(S760)가 더 포함될 수 있다. In this case, the step (S760) of recognizing, by the detection circuit and/or the controller, gesture information indicated by a motion of a user approaching the multi-channel region based on the first channel resonance frequency difference information and the second channel resonance frequency difference information may be further included. have.

이때 검출 회로 및/또는 컨트롤러는 단계(S730) 또는 단계(S740)의 결과 중 적어도 하나 이상이 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판정하여 유의미한 변화가 검출되었는지 판정하는 단계(S750)를 수행할 수 있다.At this time, the detection circuit and/or the controller determines whether at least one of the results of step S730 or step S740 exceeds the first threshold value to determine whether a significant change is detected (S750). have.

본 발명의 동작 방법은 상기 검출 회로 또는 상기 컨트롤러가 상기 사용자 모션에 기반한 전도체의 근접 또는 터치의 위치의 이동을 상기 사용자 모션이 의도하는 사용자 입력으로 해석하는(translate) 단계(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 사용자 모션을 사용자 입력으로 해석하는 과정의 구체적인 예시는 앞서 인용한 선행문헌들의 구성을 참고로 당업자가 용이하게 도출할 수 있으므로 구체적인 기재는 생략한다. The method of operation of the present invention further includes a step (not shown) of the detection circuit or the controller translating the movement of the position of the touch or proximity of the conductor based on the user motion into a user input intended by the user motion. may include A detailed example of a process of interpreting a user motion as a user input can be easily derived by those skilled in the art with reference to the configuration of the preceding cited documents, and thus a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로, 센서, 및/또는 사용자 모션 피드백 인터페이스 장치의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The circuit, the sensor, and/or the method of operating the user motion feedback interface device according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명의 실시예와 도면에 소개된 길이, 높이, 크기, 폭 등은 이해를 돕기 위해 과장된 것일 수 있다.However, the present invention is not limited or limited by the examples. Like reference numerals in each figure indicate like elements. Length, height, size, width, etc. introduced in the embodiments and drawings of the present invention may be exaggerated to help understanding.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all of the claims and equivalents or equivalent modifications will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

100, 200, 300: 모션 피드백 인터페이스 장치
210, 310, 410, 510: 제1 채널 전극
212, 312: 제2 채널 전극
214: 제3 채널 전극 216: 제4 채널 전극
320, 420, 520: 제1 채널 공진 회로
322: 제2 채널 공진 회로
430, 530: 제1 레퍼런스 공진 회로
340, 440, 540: 검출 회로
350, 450, 550: 다중 영역 근접 감지 센서
360: 컨트롤러
170, 270: 외장재
180: 외부 전도체(사용자의 인체 일부)
100, 200, 300: motion feedback interface device
210, 310, 410, 510: first channel electrode
212, 312: second channel electrode
214: third channel electrode 216: fourth channel electrode
320, 420, 520: first channel resonance circuit
322: second channel resonant circuit
430, 530: first reference resonant circuit
340, 440, 540: detection circuit
350, 450, 550: multi-zone proximity sensor
360: controller
170, 270: exterior material
180: outer conductor (part of the user's body)

Claims (17)

제1 채널 공진 회로;
상기 제1 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제1 채널 전극;
상기 제1 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제1 레퍼런스 공진 회로;
제2 채널 공진 회로;
상기 제2 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제2 채널 전극;
상기 제2 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제2 레퍼런스 공진 회로; 및
상기 제1 채널 공진 회로 및 상기 제1 채널 전극 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하고, 상기 제2 채널 공진 회로 및 상기 제2 채널 전극 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 검출 회로;를 포함하고,
상기 검출 회로는 상기 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 상기 제1 레퍼런스 공진 회로의 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하고, 상기 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 및 상기 제2 레퍼런스 공진 회로의 제2 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제2 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하고,
상기 제1 레퍼런스 공진 주파수는 상기 제2 레퍼런스 공진 주파수와 다르고,
상기 제1 레퍼런스 공진 주파수 및 상기 제2 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이는 상기 제1 채널 전극 및 상기 제2 채널 전극을 둘러싸는 외장재의 재료, 및 형태 중 적어도 어느 하나 이상에 따른 상기 제1 채널 전극과 상기 제2 채널 전극 간의 간섭 정도에 기반하여 미리 결정되고,
상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보 및 상기 제2 채널 공진 주파수 차이 정보는 상기 제1 채널 전극 및 상기 제2 채널 전극 중 적어도 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 정보를 포함하는 다중 영역 근접 감지 센서.
a first channel resonant circuit;
a first channel electrode electrically connected to the first channel resonance circuit;
a first reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the first channel resonance circuit;
a second channel resonant circuit;
a second channel electrode electrically connected to the second channel resonance circuit;
a second reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the second channel resonance circuit; and
a detection circuit configured to receive a first electrical signal formed on the first channel resonance circuit and the first channel electrode, and a second electrical signal formed on the second channel resonance circuit and the second channel electrode; including,
The detection circuit detects a difference between a first resonant frequency of the first electrical signal and a first reference resonant frequency of the first reference resonant circuit to generate first channel resonant frequency difference information, detecting a difference between the second resonant frequency and a second reference resonant frequency of the second reference resonant circuit to generate second channel resonant frequency difference information;
The first reference resonant frequency is different from the second reference resonant frequency,
The difference between the first reference resonant frequency and the second reference resonant frequency is determined according to at least one of a material and a shape of a casing surrounding the first and second channel electrodes and the first channel electrode and the is predetermined based on the degree of interference between the second channel electrodes,
The first channel resonance frequency difference information and the second channel resonance frequency difference information include multi-domain proximity sensing including gesture information indicated by a motion of a user proximate to at least one of the first channel electrode and the second channel electrode sensor.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 검출 회로는 상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 출력하고, 상기 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제2 채널 출력 신호를 출력하는 다중 영역 근접 감지 센서.
According to claim 1,
The detection circuit outputs a first channel output signal based on the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information, and outputs a second channel output signal based on the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information Area proximity sensor.
제4항에 있어서,
상기 제1 채널 출력 신호 및 상기 제2 채널 출력 신호에 기반하여 상기 제1 채널 전극 및 상기 제2 채널 전극 중 적어도 어느 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션을 인식하는 컨트롤러;
를 더 포함하는 다중 영역 근접 감지 센서.
5. The method of claim 4,
a controller for recognizing a motion of a user close to at least one of the first channel electrode and the second channel electrode based on the first channel output signal and the second channel output signal;
A multi-zone proximity sensor further comprising a.
제5항에 있어서,
상기 컨트롤러는
상기 제1 채널 출력 신호, 상기 제2 채널 출력 신호, 상기 제1 채널 전극의 위치, 및 상기 제2 채널 전극의 위치에 기반하여 상기 사용자의 모션에 의하여 전도체가 근접하는 거리, 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 근접/터치하는 위치를 인식하는 다중 영역 근접 감지 센서.
6. The method of claim 5,
the controller is
Based on the first channel output signal, the second channel output signal, the position of the first channel electrode, and the position of the second channel electrode, the distance to which the conductor approaches by the user's motion, the user's motion A multi-region proximity sensor for recognizing whether the conductor touches the exterior material and a position where the conductor approaches/touches by the user's motion.
제6항에 있어서,
상기 컨트롤러는
시간의 경과에 따른 상기 제1 채널 출력 신호의 변화 및 상기 제2 채널 출력 신호의 변화에 기반하여 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 근접하는 거리, 상기 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 상기 전도체가 근접/터치하는 위치의 시간의 경과에 따른 변화를 추적하고, 상기 추적 결과에 기반하여 상기 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐를 인식하는 다중 영역 근접 감지 센서.
7. The method of claim 6,
the controller is
Based on the change of the first channel output signal and the change of the second channel output signal over time, the distance to which the conductor approaches by the motion of the user, whether the conductor touches the exterior material, and the A multi-area proximity sensor that tracks a change over time in a location where a conductor approaches/touches, and recognizes a gesture indicated by the user's motion based on the tracking result.
제1항에 있어서,
상기 검출 회로는 상기 제1 채널 공진 회로 및 상기 제1 레퍼런스 공진 회로의 전기적 특성을 제1 단일 설정으로 유지하면서 시간의 경과에 따른 상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출하고,
상기 검출 회로는 상기 제2 채널 공진 회로 및 상기 제2 레퍼런스 공진 회로의 전기적 특성을 제2 단일 설정으로 유지하면서 시간의 경과에 따른 상기 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성을 검출하는 다중 영역 근접 감지 센서.
According to claim 1,
The detection circuit detects the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information over time while maintaining the electrical characteristics of the first channel resonance circuit and the first reference resonance circuit in a first single setting,
The detection circuit is a multi-region for detecting the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information over time while maintaining the electrical characteristics of the second channel resonance circuit and the second reference resonance circuit in a second single setting. proximity sensor.
제1항에 있어서,
상기 검출 회로는
상기 제1 채널 공진 주파수와 상기 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 구하는 연산기(operator);
상기 연산기의 출력단에 연결되어 고주파 성분을 제거하는 저역통과필터(Low pass filter); 및
상기 저역통과필터의 출력단에 연결되어 상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 극성에 따른 크기에 비례하는 전기적 신호를 생성하는 출력신호 생성기;
를 포함하는 다중 영역 근접 감지 센서.
According to claim 1,
The detection circuit is
an operator for calculating a difference between the first channel resonant frequency and the first reference resonant frequency;
a low pass filter connected to the output terminal of the calculator to remove a high frequency component; and
an output signal generator connected to an output terminal of the low-pass filter to generate an electrical signal proportional to a magnitude according to a polarity of the first channel resonance frequency difference information;
A multi-zone proximity sensor comprising a.
다중 영역 근접 감지 센서; 및
컨트롤러;를 포함하고,
상기 다중 영역 근접 감지 센서는
제1 채널 공진 회로;
상기 제1 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제1 채널 전극;
상기 제1 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제1 레퍼런스 공진 회로;
제2 채널 공진 회로;
상기 제2 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제2 채널 전극;
상기 제2 채널 공진 회로와 동일한 전기적 특성을 가지는 제2 레퍼런스 공진 회로; 및
상기 제1 채널 공진 회로 및 상기 제1 채널 전극 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하고, 상기 제2 채널 공진 회로 및 상기 제2 채널 전극 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 검출 회로;를 포함하고,
상기 검출 회로는 상기 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 상기 제1 레퍼런스 공진 회로의 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하고, 상기 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 및 상기 제2 레퍼런스 공진 회로의 제2 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제2 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하고,
상기 제1 레퍼런스 공진 주파수는 상기 제2 레퍼런스 공진 주파수와 다르고,
상기 제1 레퍼런스 공진 주파수 및 상기 제2 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이는 상기 제1 채널 전극 및 상기 제2 채널 전극을 둘러싸는 외장재의 재료, 및 형태 중 적어도 어느 하나 이상에 따른 상기 제1 채널 전극과 상기 제2 채널 전극 간의 간섭 정도에 기반하여 미리 결정되고,
상기 컨트롤러는 상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보 및 상기 제2 채널 공진 주파수 차이 정보에 기반하여 상기 제1 채널 전극 및 상기 제2 채널 전극 중 적어도 어느 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션을 인식하는 모션 피드백 인터페이스 장치.
multi-zone proximity sensor; and
controller; including;
The multi-zone proximity sensor is
a first channel resonant circuit;
a first channel electrode electrically connected to the first channel resonance circuit;
a first reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the first channel resonance circuit;
a second channel resonant circuit;
a second channel electrode electrically connected to the second channel resonance circuit;
a second reference resonance circuit having the same electrical characteristics as the second channel resonance circuit; and
a detection circuit configured to receive a first electrical signal formed on the first channel resonance circuit and the first channel electrode, and a second electrical signal formed on the second channel resonance circuit and the second channel electrode; including,
The detection circuit detects a difference between a first resonant frequency of the first electrical signal and a first reference resonant frequency of the first reference resonant circuit to generate first channel resonant frequency difference information, detecting a difference between the second resonant frequency and a second reference resonant frequency of the second reference resonant circuit to generate second channel resonant frequency difference information;
The first reference resonant frequency is different from the second reference resonant frequency,
The difference between the first reference resonant frequency and the second reference resonant frequency is determined according to at least one of a material and a shape of a casing surrounding the first and second channel electrodes and the first channel electrode and the is predetermined based on the degree of interference between the second channel electrodes,
The controller is a motion feedback for recognizing a motion of a user close to at least one of the first channel electrode and the second channel electrode based on the first channel resonance frequency difference information and the second channel resonance frequency difference information interface device.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 검출 회로는 상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 출력하고, 상기 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제2 채널 출력 신호를 출력하고,
상기 컨트롤러는 상기 제1 채널 출력 신호, 상기 제2 채널 출력 신호, 상기 제1 채널 전극의 위치, 및 상기 제2 채널 전극의 위치에 기반하여 상기 사용자의 모션에 의하여 전도체가 근접하는 거리, 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 근접/터치하는 위치를 인식하는 모션 피드백 인터페이스 장치.
11. The method of claim 10,
The detection circuit outputs a first channel output signal based on the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information, and outputs a second channel output signal based on the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information,
The controller determines a distance to which a conductor approaches by the motion of the user based on the first channel output signal, the second channel output signal, the position of the first channel electrode, and the position of the second channel electrode, the user A motion feedback interface device for recognizing whether the conductor touches the exterior material by the motion of the user, and a position where the conductor approaches/touches by the user's motion.
제12항에 있어서,
상기 컨트롤러는
시간의 경과에 따른 상기 제1 채널 출력 신호의 변화 및 상기 제2 채널 출력 신호의 변화에 기반하여 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 근접하는 거리, 상기 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 상기 전도체가 근접/터치하는 위치의 시간의 경과에 따른 변화를 추적하고, 상기 추적 결과에 기반하여 상기 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐를 인식하고, 상기 제스쳐를 상기 사용자의 모션이 의도하는 사용자 입력으로 해석하는(translate) 모션 피드백 인터페이스 장치.
13. The method of claim 12,
the controller is
Based on the change of the first channel output signal and the change of the second channel output signal over time, the distance to which the conductor approaches by the motion of the user, whether the conductor touches the exterior material, and the Tracking the change over time of the proximity/touching position of the conductor, recognizing a gesture indicated by the user's motion based on the tracking result, and interpreting the gesture as a user input intended by the user's motion (translate) Motion feedback interface device.
검출 회로가 제1 채널 공진 회로, 및 상기 제1 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제1 채널 전극 상에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하는 단계;
상기 검출 회로가 제2 채널 공진 회로, 및 상기 제2 채널 공진 회로와 전기적으로 연결되는 제2 채널 전극 상에 형성되는 제2 전기 신호를 수신하는 단계;
상기 검출 회로가 상기 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 제1 레퍼런스 공진 회로의 제1 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제1 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하는 단계; 및
상기 검출 회로가 상기 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 및 제2 레퍼런스 공진 회로의 제2 레퍼런스 공진 주파수의 차이를 검출하여 제2 채널 공진 주파수 차이 정보를 생성하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 레퍼런스 공진 주파수는 상기 제2 레퍼런스 공진 주파수와 다르고,
상기 제1 레퍼런스 공진 주파수 및 상기 제2 레퍼런스 공진 주파수 간의 차이는 상기 제1 채널 전극 및 상기 제2 채널 전극을 둘러싸는 외장재의 재료, 및 형태 중 적어도 어느 하나 이상에 따른 상기 제1 채널 전극과 상기 제2 채널 전극 간의 간섭 정도에 기반하여 미리 결정되고,
상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보 및 상기 제2 채널 공진 주파수 차이 정보는 상기 제1 채널 전극 및 상기 제2 채널 전극 중 적어도 하나 이상에 근접하는 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐 정보를 포함하는 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 방법.
receiving, by a detection circuit, a first electric signal formed on a first channel resonant circuit and a first channel electrode electrically connected to the first channel resonant circuit;
receiving, by the detection circuit, a second channel resonance circuit and a second electrical signal formed on a second channel electrode electrically connected to the second channel resonance circuit;
detecting, by the detection circuit, a difference between a first resonant frequency of the first electrical signal and a first reference resonant frequency of a first reference resonant circuit to generate first channel resonant frequency difference information; and
generating, by the detection circuit, a difference between a second resonant frequency of the second electrical signal and a second reference resonant frequency of a second reference resonant circuit to generate second channel resonant frequency difference information;
including,
The first reference resonant frequency is different from the second reference resonant frequency,
The difference between the first reference resonant frequency and the second reference resonant frequency is determined according to at least one of a material and a shape of a casing surrounding the first and second channel electrodes and the first channel electrode and the is predetermined based on the degree of interference between the second channel electrodes,
The first channel resonance frequency difference information and the second channel resonance frequency difference information include multi-domain proximity sensing including gesture information indicated by a motion of a user proximate to at least one of the first channel electrode and the second channel electrode How the sensor works.
삭제delete 제14항에 있어서,
상기 검출 회로가 상기 제1 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제1 채널 출력 신호를 출력하는 단계;
상기 제2 채널 공진 주파수 차이 정보의 크기 및 극성에 기반한 제2 채널 출력 신호를 출력하는 단계;
컨트롤러가 상기 제1 채널 출력 신호, 상기 제2 채널 출력 신호, 상기 제1 채널 전극의 위치, 및 상기 제2 채널 전극의 위치에 기반하여 상기 사용자의 모션에 의하여 전도체가 근접하는 거리, 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 근접/터치하는 위치를 인식하는 단계;
를 더 포함하는 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 방법.
15. The method of claim 14,
outputting, by the detection circuit, a first channel output signal based on the magnitude and polarity of the first channel resonance frequency difference information;
outputting a second channel output signal based on the magnitude and polarity of the second channel resonance frequency difference information;
a distance at which a controller approaches a conductor by the motion of the user based on the first channel output signal, the second channel output signal, the position of the first channel electrode, and the position of the second channel electrode, the user's recognizing whether the conductor touches the exterior material by motion, and a position where the conductor approaches/touches by the user's motion;
Operation method of the multi-zone proximity detection sensor further comprising.
제16항에 있어서,
상기 컨트롤러가 시간의 경과에 따른 상기 제1 채널 출력 신호의 변화 및 상기 제2 채널 출력 신호의 변화에 기반하여 상기 사용자의 모션에 의하여 상기 전도체가 근접하는 거리, 상기 전도체가 외장재를 터치하는 지 여부, 및 상기 전도체가 근접/터치하는 위치의 시간의 경과에 따른 변화를 추적하는 단계;
상기 컨트롤러가 상기 추적 결과에 기반하여 상기 사용자의 모션이 나타내는 제스쳐를 인식하는 단계; 및
상기 컨트롤러가 상기 제스쳐를 상기 사용자의 모션이 의도하는 사용자 입력으로 해석하는(translate) 단계;
를 더 포함하는 다중 영역 근접 감지 센서의 동작 방법.
17. The method of claim 16,
The distance at which the controller approaches the conductor by the user's motion based on the change of the first channel output signal and the change of the second channel output signal over time, whether the conductor touches the exterior material , and tracking a change over time of a location where the conductor approaches/touches;
recognizing, by the controller, a gesture indicated by the user's motion based on the tracking result; and
translating, by the controller, the gesture into a user input intended by the user's motion;
Operation method of the multi-zone proximity detection sensor further comprising.
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