KR20110008137A - 접근 탐지를 위한 전극 시스템 및 전극 시스템을 구비하는 핸드-헬드 장치 - Google Patents

접근 탐지를 위한 전극 시스템 및 전극 시스템을 구비하는 핸드-헬드 장치 Download PDF

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Abstract

개선된 접근 탐지 기능을 제공하는 전기적 핸드-헬드 장치가 개시된다. 상기 핸드-헬드 장치는 표면 위에 위치할 수 있으며, 적어도 하나의 전달 전극, 적어도 하나의 수신 전극 및 상기 전달 전극과 상기 수신 전극 사이에 배치되는 적어도 하나의 보상 전극을 갖는다. 전달 전극과 보상 전극에는 소정의 주파수 및 소정의 진폭을 갖는 전기적 스위칭 신호가 공급될 수 있다. 보상 전극에서의 전기적 스위칭 신호는 전달 전극에서의 전기적 스위칭 신호에 대해 위상 지연되어 있다. 전달 전극과 보상 전극에서 방출되는 교류 전기장들은 수신 전극에서 핸드-헬드 장치로 손이 접근한다는 것을 나타내는 전류를 생성한다. 전달 전극과 수신 전극은, 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스가 수신 전극에서 생성되는 전류가 소정 값 이하로 유지되도록 하는데 적합한 소정의 값을 초과하도록 구성된다.
핸드-헬드 장치, 접근 탐지

Description

접근 탐지를 위한 전극 시스템 및 전극 시스템을 구비하는 핸드-헬드 장치{ELECTRODE SYSTEM FOR PROXIMITY DETECTION AND HAND-HELD DEVICE WITH ELECTRODE SYSTEM}
본 발명은 접근 탐지(proximity detection)를 위한 전극 시스템과, 전극 시스템을 구비하는 전기적 핸드-헬드 장치(electrical hand-held device)에 관한 것으로서, 지지 표면 상에 위치할 수 있으며 대기 모드(sleeping mode) 사용시에 동작 모드(active mode)로 스위칭될 수 있으며, 핸드-헬드 장치가 접촉(touch)되는 영역을 탐지할 수 있는 전극 시스템 및 핸드-헬드 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 예컨대 컴퓨터를 이용하여 CAD 응용 프로그램, 텍스트 및 이미지 처리 응용 프로그램, 프로그래밍 작업, 계산 응용 프로그램, 인터넷 네비게이션 및 게임 등의 작업에서 입력 작업을 수행하도록 하는 컴퓨터 마우스와 같은 형태의 컴퓨터화된 정보 시스템에서 사용하기 위한 전극 시스템(electrode system)을 구비하는 입력 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극 시스템이 구비된 게임 콘솔용 입력 장치(input device for game console) 및 이동 통신 단말기(mobile phone)과도 관련된 것이다.
전기 장치(electric device), 특히 전기적 핸드-헬드 장치의 분야에 있어서는, 에너지의 효율을 개선하기 위한 요청이 계속되고 있다. 특히, 전원 공급을 위한 교환식 배터리 또는 충전지(accumulator)를 사용하는 원격 제어 장치(remote control)나 게임기의 콘솔(console)용의 입력 장치(input device) 또는 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대형 핸드-헬드 장치의 경우에는, 배터리나 충전지를 자주 교체해야 하므로 이러한 요망이 더욱 커지고 있다. 에너지 효율이 개선되면 전력 소비를 낮추고 배터리 또는 충전지의 수명을 증가시키는 한편, 처리해야 하는 배터리나 충전지가 더 적어지므로 환경학적 측면에서도 장점을 가진다.
종래 기술에 있어서는, 핸드-헬드 장치는 사용하지 않는 경우 이른바 대기모드(sleeping mode)로 전환(switch)되어야 한다는 점이 알려져 있다. 대기 모드에서는, 핸드-헬드 장치를 사용할 경우에만 필요한 모든 기능은 비활성화 상태로 된다. 이러한 방식에 의하여 장치의 전력 소비를 상당한 정도로 감소시킬 수 있다. 사용시, 핸드-헬드 장치는 장치의 모든 기능이 사용가능한 상태로 되는 이른바 동작 모드(active mode)로 전환된다.
핸드-헬드 장치를 대기 모드로 전환시키거나 대기 모드에서 동작 모드로 전환시키기 위해서, 이러한 각각의 모드를 수동으로 활성화되도록 하기 위해 제공되는 스위치가 알려져 있다. 그러나, 예컨대 컴퓨터 마우스의 경우에서와 같이, 동작 모드를 활성화 또는 비활성화 시키는 것이 꽤 복잡하고 또는 잊어버리기 쉬우므로, 핸드-헬드 장치는 사용하지 않는 경우에도 종종 동작 모드 상태로 남아 있는 경우가 많이 있다는 점에서 문제점이 있다. 따라서, 원하는 에너지 효율 개선이 크게 이루어지지는 않게 된다.
통상적으로, 컴퓨터 마우스는 표면 위에서 또는 표면에 대해서 마우스를 해당하는 만큼 이동시킴으로써 X/Y 제어 데이터를 생성하게 된다. 이러한 컴퓨터 마우스는 선택 동작을 수행하기 위한 키 장치(key device)가 추가적으로 구비되어 있다. 또한, 컴퓨터 마우스는 입력 신호를 생성할 수 있는 스크롤 휠(scroll wheel)을 추가적으로 구비하는 경우도 있다. 이러한 컴퓨터 마우스의 키 장치 및/또는 스크롤 휠 또한 컴퓨터 마우스를 대기 모드 또는 동작 모드로 전환시킬 수 있도록 발전되어 오고 있다. 그러나, 이는 사용자의 수동 동작을 필요로 한다.
컴퓨터 마우스는 점차 무선(cordless) 장치로 형성되고 있다. 이러한 컴퓨터 마우스의 전원 공급은 일반적으로 배터리 또는 충전지에 의해 이루어진다. 종래의 유선 마우스와는 달리, 무선 마우스의 경우 배터리를 자주 교체해야 하거나 또는 충전지를 자주 충전해야 한다는 점에서 문제가 있다.
핸드-헬드 장치의 동작 모드를 수동으로 활성화 또는 비활성화시키지 않을 수 있도록, 영국 특허공개공보 GB 2 398 138 A는, 용량 센서(capacity sensor)를 포함하는 웨이크 탐지기(wake detector)를 구비하는 핸드-헬드 장치를 제안하고 있다. 이에 의하면, 핸드-헬드 장치가 손에 접근 또는 접촉하게 되면 핸드-헬드 장치는 자동적으로 동작 모드로 전환하게 된다. 손에서 떨어지면 핸드-헬드 장치는 자동적으로 대기 모드로 전환한다. 손의 접근을 감지하기 위하여, 손의 접근에 따라 변화하는 용량 센서의 용량(capacity)를 측정하는데, 여기에서 미리 설정된 용 량은 웨이크 탐지기의 전환 임계치(switching threshold)를 형성하게 된다.
그러나, 실험 결과에 의하면, 이러한 웨이크 탐지기는, 웨이크 탐지기에 대한 손의 접근이 신뢰성 있게 탐지되지 않거나 최악의 경우 잘못 탐지되는 경우도 있다는 점에서 문제점을 가지고 있다. 이는 특히, 핸드-헬드 장치가 예컨대 금속판을 구비하는 테이블 등과 같이 전기적으로 도전성인 재료 위에 놓여진 경우에 특히 그렇다. 따라서, 웨이크 탐지기는 전기적으로 도전성인 표면과 손을 신뢰성 있게 구별할 수 없다. 결과적으로, 웨이크 탐지기는 손을 잘못 탐지하게 되고 핸드-헬드 장치를 동작 모드로 전환시킬 위험이 있다. 이 또한 원하는 에너지 효율 개선의 아주 일부분만을 달성할 수 있다는 점에서도 역시 문제이다.
종래 기술에 의한 방법의 또 다른 문제점은, 핸드-헬드 장치의 다른 영역으로의 접근 또는 다른 방향으로부터의 접근이 탐지되지 않는다는 것이다. 종래 기술에 의하면, 핸드-헬드 장치의 어떠한 영역이 접촉되는가를 판단할 수 없다.
본 발명의 목적은, 핸드-헬드 장치로 손이 접근하는 것을 신뢰성 있게 탐지할 수 있으며 또한 접근 및/또는 접촉이 어디에서 이루어지는가 또는 접근이 어느 방향으로부터 이루어지는가에 대한 핸드-헬드 장치의 영역을 인식할 수 있는 전기적 핸드-헬드 장치의 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 상기한 바와 같은 목적은, 특허청구범위의 독립항들에 의한 핸드-헬드 장치 및 전극 시스템에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명은, 표면 위에 놓여질 수 있는 전기적 핸드-헬드 장치로서, 전달 전극, 수신 전극 및 상기 전달 전극과 수신 전극 사이에 배치되는 보상 전극을 적어도 구비하고, 이들에 의하여 핸드-헬드 장치로의 손의 접근을 탐지할 수 있으며,
- 상기 전달 전극으로부터 제1 교류 전기장이 방출될 수 있고, 상기 보상 전극으로부터 제2 교류 전기장이 방출될 수 있으며, 상기 제1 교류 전기장은 상기 제2 교류 전기장에 대해 위상 지연되어 있고, 상기 교류 전기장들은 표면 및 수신 전극 안으로 결합(coupled)되고,
- 상기 수신 전극에 결합된 교류 전기장들은 수신 전극에서 핸드-헬드 장치로의 손의 접근을 나타내는 전류를 생성하고,
- 핸드-헬드 장치의 전달 전극 및 수신 전극은, 전달 전극과 표면 사이의 임피던스, 표면의 임피던스, 및 표면과 수신 전극 사이의 임피던스로 구성된 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스의 합이, 핸드-헬드 장치가 표면 위에 놓여졌을 때 수신 전극에서 생성되는 전류를 미리 설정된 값(I0) 이하로 유지하기에 적절한 미리 설정된 값(Z0)를 넘도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치를 제공한다.
전달 전극과 보상 전극 사이에 적어도 하나의 보상 전극이 배치되어, 보다 쉽고 신뢰성 있는 방식으로 핸드 헬드 장치가 도전성 표면 위에 놓인 경우에도 핸드 헬드 장치로의 손의 접근을 탐지할 수 있다. 이러한 전달 전극과 수신 전극의 구성에 의하여, 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스는 소정값(Z0)을 넘으며, 수신 전극에서 교류 전기장을 통해 생성되는 전류는 핸드 헬드 장치를 대기 모드에서 동작 모드 또는 활성화 모드로 전환하는데 충분하지 않다. 보상 전극에서 방출되는 교류 전기장에 의하여, 전달 전극으로부터 수신 전극으로의 충분히 높은 전류가 방지될 수 있으며(개략적으로 핸드 헬드 장치의 벽을 넘어서), 이는 핸드 헬드 장치를 동작 모드로 전환하는데 충분한 것이다.
다른 방식으로서, 손과 핸드 헬드 장치 사이의 거리의 감소 및/또는 핸드 헬드 장치의 전극에 대한 손의 위치의 변화를 포함할 수 있다.
전달 전극과 보상 전극에는 소정의 주파수 및 진폭을 갖는 교류 전기량이 공급될 수 있으며, 보상 전극에서의 교류 전기량에 대한 전달 전극에서의 교류 전기 량은 위상 지연되어 있다. 전달 전극에서의 교류 전기량의 진폭은 보상 전극에서의 교류 전기량의 진폭과 다를 수 있다.
손이 핸드 헬드 장치로 접근함에 따라, 손을 통해 전달 전극에서 보상 전극으로 전달되는 교류 전기장은 보상 전극의 교류 전기장에 의하여 점차 약해지는 보상을 경험하게 된다.
표면은 또한 접촉 표면을 구비한다. 접촉 표면은 예컨대, 핸드 헬드 장치가 경사가능 레버(tiltable lever)의 형태로 구성된 벽(wall)일 수 있다.
또한, 핸드 헬드 장치는, 표면 위에 놓여질 수 있으며 복수개의 전극 구조(electrode structure)를 구비할 수 있는데, 상기 각각의 전극 구조는 적어도 하나의 전달 전극, 적어도 하나의 수신 전극 및 상기 전달 전극과 수신 전극 사이에 배치되는 적어도 하나의 보상 전극을 구비하고, 상기 각각의 전극 구조에 의해 손의 접근을 탐지할 수 있고, 상기 복수개의 전극 구조 각각은,
- 상기 전달 전극으로부터 제1 교류 전기장이 방출될 수 있고, 상기 보상 전극으로부터 제2 교류 전기장이 방출될 수 있으며, 상기 제1 교류 전기장는 상기 제2 교류 전기장에 대해 위상 지연되어 있고, 상기 교류 전기장들은 표면 및 수신 전극 안으로 결합(coupled)되고,
- 상기 수신 전극에 결합된 교류 전기장들은 수신 전극에 핸드-헬드 장치의 전극 구조로의 손의 접근을 나타내는 전류를 생성하고,
- 핸드-헬드 장치의 전달 전극 및 수신 전극은, 전달 전극과 표면 사이의 임피던스, 표면의 임피던스 및, 표면과 수신 전극 사이의 임피던스로 구성된 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스의 합이, 핸드-헬드 장치가 표면 위에 놓여진 경우 수신 전극에서 생성되는 전류를 미리 설정된 값 이하로 유지하기에 적절한 미리 설정된 값를 넘도록 구성되도록 형성된 것을 특징으로 하는 핸드 헬드 장치가 제공될 수 있다.
복수개의 전극 구조는 핸드 헬드 장치의 복수개의 영역으로의 손의 접근을 유리하게 또는 신뢰성을 가지고 접근 방향을 탐지할 수 있다.
복수개의 전극 구조는 전자 평가 장치와 결합하고, 전자 평가 장치는 각 전극 구조로의 손의 접근을 연속적으로 평가할 수 있다.
복수 전극 구조는 각각의 전자 평가 장치와 결합하고, 각각의 전자 평가 장치는 연결된 각각의 전극 구조로의 손의 접근을 평가하도록 구성될 수 있다.
복수개의 전극 구조 각각의 전달 전극, 보상 전극 및 수신 전극은 핸드 헬드 장치가 표면에 놓여질 때 표면과 접촉하지 않도록 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하여, 핸드 헬드 장치가 장치의 감도를 감소시킬 수 있는 도전성 표면에 놓여진 경우, 전달 전극과 수신 전극 사이의 갈바닉 접촉(galvanic contact)의 생성을 막을 수 있다.
각각의 전극 구조의 전달 전극, 보상 전극 및 수신 전극은 핸드 헬드 장치의 표면에 형성될 수 있다.
각각의 전극 구조의 전달 전극, 보상 전극 및 수신 전극은 핸드 헬드 장치의 표면을 향하는 쪽에 배치될 수 있다.
핸드 헬드 장치의 표면은 핸드 헬드 장치의 외면을 구비할 수 있다. 이러한 방식에 의하여, 예컨대 단일 전극 또는 모든 전극은 외부에 배치될 수 있으며 사용자가 눈으로 볼 수 있다. 그러나, 단일 또는 모든 전극들은 핸드 헬드 장치의 표면 아래에 배치되어, 사용자에게 보이지 않아서 보다 잘 보호되도록 배치될 수 있다.
바람직하게, 복수개의 전극 구조 중의 어느 하나에 있어서, 보상 전극에서 방출되는 교류 전기장은 전달 전극에서 방출되는 교류 전기장과 적어도 일부분 간섭하는데, 이는 겹침에 의하여 발생하는 결과 교류 전기장의 레벨을 감소시키고 수신 전극에 생성되는 전류를 감소시킨다.
보상 전극의 또 다른 장점은, 전달 전극에서 방출되는 교류 전기장 외에, 보상 전극에서 방출되는 교류 전기장 또한 표면에서 결합되어, 표면 재료와 관계없이 보상 전극에서 방출되는 교류 전기장이 보상 전극에서 방출되는 교류 전기장과 간섭한다는데 있다. 이러한 방식으로, 손의 접근은, 표면의 재료와 관계없이 신뢰성 있게 탐지될 수 있다.
복수개의 전극 구조 중 각각에 있어서, 핸드-헬드 장치로의 손의 제1 접근은 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스의 합을 변화시키되, 상기 임피던스의 합은 Z0>Z1의 관계인 소정의 값(Z0)와 또 다른 소정의 값(Z1) 사이의 값으로서 수신 전극에서 발생되는 전류가 소정의 값(I0)을 넘도록 하는데 적합한 값이다.
제1 접근은 예컨대 전극으로부터의 손의 거리 및/또는 전극에 대한 손의 위치일 수 있다.
상기 복수개의 전극 구조 각각에서, 핸드-헬드 장치로의 손의 제2 접근은 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스의 합을 변화시키되, 상기 임피던스의 합은 또 다른 소정의 값(Z1) 이하이며 수신 전극(RE)에서 발생되는 전류가 I1>I0의 관계인 제2의 소정의 값(I1)을 넘도록 하는데 적합한 값이다.
제2 접근은 또 다른 전극으로부터의 손의 거리 및/또는 전극에 대한 손의 위치를 포함할 수 있으며, 여기에서 제2 접근은 제1 접근과는 다르다. 제2 접근에서 전극으로부터 손의 거리는 수신 전극에서의 전류값의 증가가 소정값(I1)을 넘도록 예컨대 제1 접근에서의 경우보다 작을 수 있다.
마찬가지로, 수신전극에서의 소정값 I1을 넘는 전류값의 증가는 전극에 대한 손의 위치에 의해 이루어질 수 있는데, 이는 제2 접근에서의 손의 거리가 제1 접근에서보다 작은 경우에도 가능하다.
전극 구성은 손의 핸드 헬드 장치로의 접근 또는 핸드 헬드 장치를 쥐는 경우 장점을 가지는데, 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스는 수신 전극에 결합되는 교류 전기장이 수신 전극에 생성되는 전류가 제1 값(I0)을 넘도록(접근시) 또는 제2 값(I1)을 넘도록(쥐었을 때 또는 더 접근했을 때) 하는 방식으로 감소한다.
이러한 방식으로, 핸드 헬드 장치의 스위치 모드, 동작 모드는 전류(I0,I1)이 임계값으로 기능하는 수신 전극에 결합되는 제어 수단에 의해 유리하게 유도될 수 있다. 스위치 모드의 제공(대기 모드와 동작 모드의 중간 단계)은 손의 접근시에 핸드 헬드 장치가 동작 모드, 예컨대 초기화 과정을 시작하는 것과 같이, 동작 모드로 준비될 수 있도록 한다는 점에서 장점을 가진다. 활성화의 지연 느낌은 따라서 핸드 핼드 장치의 사용자에 의해 제거될 수 있다.
또한, 복수개의 전극 구조 중 적어도 하나에 있어서의 전달 전극, 수신 전극 및 보상 전극을 핸드 헬드 장치로의 손의 접근이,
- 간섭에 의해 발생하는 교류 전기장의 레벨 상승
- 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스 감소
를 일으키도록 구성하는 것은 특히 유리하다.
또한, 제2 접근에 의한 교류 전기장의 결과 레벨(P2)에 대한 제1 접근에 의한 교류 전기장의 결과 레벨(P1)의 비율은, 제2 접근에서 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스(Z2)에 대한 제1 접근에서의 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스(Z1)에 대한 비율보다 작은 것이 특히 바람직하다. 제1 및 제2 접근의 레벨 및 임피던스는 다음과 같이 이루어진다.
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이러한 방식으로, 핸드 헬드 장치에 대한 전극 구조의 감도가 손이 접근함에 따라 증가하므로, 핸드 헬드 장치로의 손의 접근이 증가함에 따라, 스위치 모드 또는 동작 모드의 구동이 발생하는 것을 보다 바람직하게 보장할 수 있다.
복수 전극 구조의 적어도 하나에 있어서의 전달 전극, 수신 전극 및 보상 전극은, 손의 접근의 좌/우 구별을 할 수 있도록 비대칭으로 배치될 수 있다. 상기 구별에 따라 장치의 소정의 기능이 수행될 수 있다.
핸드 헬드 장치로 접근하는 것의 좌/우 구별에 의하여, 좌측 및 우측의 구별이 유용하게 수행될 수 있어서, 핸드 헬드 장치에 구비된 출력부의 메뉴 방향을 그 에 따라 왼쪽으로 또는 오른쪽으로 배치할 수 있다.
복수 전극 구조의 적어도 하나의 보상 전극으로부터 방출되는 교류 전기장은 핸드-헬드 장치를 둘러 싼 전기장에 따라 소정의 값(I0)을 조절할 수 있도록 제공될 수 있다.
핸드 헬드 장치가 대기 모드에서 스위치 모드 또는 동작 모드로 전환되도록 하기에 충분한 전류의 임계값은 핸드 헬드 장치 그 자체를 통해 다른 표면 재료에 따라 그에 맞도록 조절될 수 있다.
핸드 헬드 장치에 복수개의 전극 구조를 배치함으로써, 간단한 방법으로, 핸드 헬드 장치의 특정 사용 분야에 따라 사용자가 핸드 헬드 장치를 한 손 또는 양손으로 쥐었는지를 판별할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여,
- 케이싱 장치(casing device);
- 상기 케이싱 장치의 X- 및 Y-축 방향으로의 전환에 대해 서로 관련되는 제어 데이터를 생성하는 전환 탐지 구조(shifting detection arrangement); 및
- 상기 케이싱 장치 쪽으로 향하는 손의 접근 상태를 나타내는 신호를 생성하는 손 탐지 구조(hand detection arrangement)
를 구비하고,
- 상기 손 탐지 구조는 3개의 장 전극(field electrode)을 갖는 전극 그룹을 구비하고,
- 상기 장 전극들과 결합하는 회로 구조를 구비하며,
- 상기 회로 구조는, 상기 장 전극들 각각에 동작 주파수로 변동하는 교류 제너레이터 전압이 공급되도록 구성되고,
- 신호 제어 유닛과 연결되는 전극 신호의 생성을 위해 태핑 회로(tapping circuit)가 제공되는 것을 특징으로 하는 핸드 헬드 장치가 제공될 수 있다.
상기 핸드 헬드 장치는 에컨대, 컴퓨터 마우스, 게임 콘솔용 입력 장치, 이동 통신 단말기 또는 휴대용 미니 컴퓨터 등일 수 있다.
이러한 방식에 의하여, 매우 적은 전력 소모만으로 접근이 발생하는 것을 탐지하여, 핸드 헬드 장치의 다른 전기 구성, 예컨대 마우스의 전기 구성이 손이 접근하는 것이 탐지된 경우에만 활성화되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 태핑 회로는, 신호 입력에서의 임피던스가 동작 주파수 범위 내에서 최소값에 도달한다. 이 경우, 신호의 증폭은 최소의 가능한 경사도(steepness)의 경우 안정적인 동작 최대값이 되도록 하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 추가적으로 또 다른 신호 증폭이 이루어져서 상기 태핑 회로의 출력 임피던스는 태핑 회로의 출력부에서 DC-출력 신호가 AC-입력 신호로부터 직접 유도되도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 제너레이터 장치는 신호 제어 유닛에 직접 포함된다. 신호 제어 장치를 통해 태핑 회로의 제1 보강 단계(reinforcing step)가 전압을 공급받도록 태핑 회로를 신호 제어 유닛에 연결할 수도 있다.
상기 신호 제어 장치는 상기 신호 제어 장치를 통해 대기 모드와 동작 모드를 결정할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 대기 모드에서 접근 상태의 탐지는 휴지 기간을 두고 분리된 시간 간격으로 이루어진다.
또한, 본 발명은, 핸드-헬드 장치에 배치되는 전극 시스템(electrode system)으로서, 상기 전극 시스템은 전달 전극, 수신 전극 및 보상 전극을 적어도 구비하고, 상기 보상 전극은 전달 전극과 수신 전극 사이에 배치되는 전극 시스템에 있어서, 상기 전극 시스템은,
- 전달 전극으로부터 제1 교류 전기장이 방출될 수 있고, 보상 전극으로부터 제2 교류 전기장이 방출될 수 있으며, 상기 제2 교류 전기장에 대하여 제1 교류 전기장은 위상 지연되어 있고, 상기 교류 전기장들은 수신 전극에서 결합될 수 있으며,
- 상기 수신 전극에서 결합된 교류 전기장들은 수신 전극에서, 전극 시스템으로의 손의 접근을 나타내는 전류를 생성하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전극 시스템을 제공한다.
상기 전달 전극과 수신 전극은, 핸드-헬드 장치가 표면 위에 놓여 질 때 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스가 수신 전극에 생성되는 전류가 소정의 값 이하로 유지되도록 하는데 적합한 소정의 값(Z0)을 넘도록 핸드-헬드 장치에 배치되는 것이 바람직하다.
따라서, 핸드 헬드 장치의 전극 시스템으로의 손의 접근은 핸드 헬드 장치가 놓여진 표면의 재료와 관계없이 신뢰성 있게 탐지될 수 있다.
상기 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스는, 지지 표면 위에 핸드 헬드 장치가 놓여진 경우, 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스의 합이
- 전달 전극과 표면사이의 임피던스,
- 표면의 임피던스,
- 표면과 수신 전극 사이의 임피던스
로 구성될 수 있다.
전극 시스템은 전자 평가 장치와 결합되고, 상기 전자 평가 장치는 상기 전극 시스템으로의 손의 접근을 평가하여 접근을 나타내는 신호를 제공하는 것이 바람직하다. 상기 신호는 예컨대, 게임 콘솔의 제어 유닛 등과 같은 마이크로컨트롤러로의 추가 처리를 위해 전달될 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 전극 시스템 중 적어도 하나를 구비하는, 특히 컴퓨터 마우스, 원격 제어 장치, 이동 통신 단말기 또는 게임 콘솔의 입력 장치인 핸드-헬드 장치를 제공한다.
복수개의 전극 시스템을 구비하는 핸드 헬드 장치의 경우, 상기 전극 시스템 각각에 대한 접근이 탐지될 수 있다. 이러한 방식에 의하여, 예컨대 특정한 경우에 있어서 양손으로 접촉된 경우에만 핸드 헬드 장치가 활성화되도록 할 수 있다.
본 발명의 보다 상세한 특징은 이하의 첨부 도면을 참조한 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 될 것이다.
도 1a는 본 발명에 의한 전극 구조를 갖는 핸드-헬드 장치이다(해당 단면 및 종방향 단면의 바닥에서 본 도면).
도 2a~도2b는 대기 모드(손이 없는 상태의), 스위치 모드(손이 접근하는 상태의)와, 동작 모드(손이 핸드-헬드 장치를 쥔 상태의)의 핸드-헬드 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 필드 브릿징(field bridging)의 원리를 나타낸 도면이다.
도 4는 우/좌-방향의 구별을 위한 에 대한 비대칭 전극 구성(상부)과, 수신 전극에서의 2개의 해당 전류 곡선(하부)을 나타낸 것이다.
도 5는 핸드-헬드 장치의 다른 전극 구성의 예를 나타낸 것이다.
도 6은 전극 구조가 각각 제공된 2개의 영역을 갖는 입력 장치를 나타낸 것이다.
도 7은 복수개의 전극 구조를 갖는 핸드-헬드 장치로의 접근 또는 접촉을 탐지하는 경우의 일예를 나타낸 것이다.
도 8은 무선 마우스의 전원-업(power-up) 및 전원-다운(power-down)을 위해 전기장 접근 탐지를 위한 본 발명의 회로 구성도의 일예이다.
도 9는 제1 전극 구성의 원리를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2에 의한 전극 구성에서 필드 브릿징을 설명하기 위한 원리를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한, 신호 처리에 사용되는 태핑 회로의 바람직한 구성을 나타낸 회로도이다.
도 12는 동작 회로 및 외부 하드웨어에 대한 인터페이스로서 기능하는 MCU의 바람직한 구조를 나타낸 도면이다.
도 13a~도 13j는 본 발명에 의한 3개의 전극 배치의 여러가지 또 다른 변형예를 나타낸 도면이다.
도 14는 또 다른 신호 처리 모듈의 구성을 나타낸 또 다른 회로도이다.
우선, 본 발명에 의한 핸드-헬드 장치로, 예컨대 손이 접근하는 것을 탐지하는 것의 기본적인 기능을 설명한다.
본 발명에 의하면, 접근 탐지(approach detection)를 위해 3개의 전극이 제공된다. 이 3개의 전극은 전달 전극(transmission electrode, TE), 수신 전극(reception electrode, RE) 및 보상 전극(compensation electrode, CE)로 표시한다. 수신 전극(RE)은 평가 장치(evaluation device) 또는 제어 장치(control device)의 신호 입력에 연결된다. 전달 전극(TE) 및 보상 전극(CE)은, 소정의 주파수(frequency) 및 진폭(amplitude)의 교류 전기량(electric alternating quantity)을 제공하는 신호 생성기(signal generator)와 각각 결합된다(coupled). 상기 교류 전기량은, 이하에서 교류 신호(alternating signal) 또는 교류 전기 신호(electric alternating signal)로도 나타낸다.
전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 보상 전극(RE)은, 본 발명의 일실시예에 의한 전극 구조(electrode structure) 또는 전극 시스템(electrode system)을 형성한다. 핸드-헬드 장치에 이러한 전극 구조 또는 전극 시스템이 복수개 제공되어, 이들 전극 시스템 각각이 핸드-헬드 장치로의 손의 접근 탐지를 위해 제공될 수 있다. 이러한 핸드-헬드 장치는 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
전극(TE, RE, CE)들은 예컨대 원격 제어 장치(remote control)와 같은 핸드-헬드 장치의 예컨대 바닥부(bottom)에 배치된다. 보상 전극(CE)은 도 1 또는 도 5에 도시한 예에서와 같이, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
전달 전극(TE)은 신호 생성기(signal generator)에 의해 교류 전기 신호를 공급받는데, 상기 교류 전기 신호는 50KHz~300KHz 사이의 주파수를 가질 수 있으며, 진폭(amplitude)은 사용자에게 불쾌감을 주지 않도록 20V를 넘지 않는 것이 좋다.
보상 전극(CE) 또한 교류 전기 신호를 공급받는데, 상기 전달 전극(TE)에 공급되는 교류 전기 신호의 파형 및 주파수를 갖는 교류 전기 신호를 공급받는 것이 바람직하다. 보상 전극(CE)의 교류 전기 신호는 전달 전극(TE)의 교류 전기 신호에 대해 위상 지연(phase-delayed)된다. 위상 쉬프트(phase shifting)는, 예컨대 신호 생성기와 전달 전극 또는 보상 전극 사이에 배치되는 위상 쉬프터(phase shifter)에 의해 이루어질 수 있다.
전달 전극(TE) 또는 전달 전극(TE)에 공급되는 교류 전기 신호는, 전달 전극(TE)에 의해 방출되는 교류 전기장(alternating electric field)이 수신 전극(RE)에 결합(coupled)될 수 있도록 구성된다. 보상 전극(CE) 또는 보상 전극(CE)에 공급되는 교류 전기 신호는, 보상 전극(CE)에 의해 방출되는 교류 전기장 또한 수신 전극(RE)에 결합될 수 있도록 구성된다. 전달 전극에 의해 방출되는 교류 전기장에 대해 위상 지연된, 보상 전극(CE)에서 방출되는 교류 전기장에 의하여, 수신 전극(RE)에 작용하는 교류 전기장의 레벨은 감소되거나 또는 반대 위상 간섭(opposite-phase interference)의 경우(대부분(almost)) 소멸된다.
핸드-헬드 장치에 서로 독립적으로 접근을 탐지하는 복수개의 전극 시스 템(electrode system)들이 제공되는 경우, 신뢰성 있는 탐지가 보장될 수 있도록 이들 전극 시스템들이 서로 간섭하지 않아야 한다는 점을 특별히 유의해야 한다. 이러한 구성은 각각의 케이싱(casing)에 따라 경험적으로 결정될 수 있다. 여기에서는 상세히 설명하지는 않지만, 일실시예에 의하면, 전극 시스템들 사이에 적어도 하나의 추가 보상 전극이 제공될 수 있다. 이 추가 보상 전극은 예컨대 전극 시스템의 전달 전극에서 방사되는 교류 전기장을 소멸시켜서 다른 전극 시스템의 수신 전극에 영향을 미치지 않도록 하는데 사용될 수 있다.
전극들쪽으로 손이 접근함에 따라, 수신 전극(RE)에 작용하는 교류 전기장이 변화되어 수신 전극에 전류를 생성하게 되는데, 이 전류는 전극으로 손이 접근한다는 것을 나타내는 것이다. 전극으로 손이 접근하게 되는 경우, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 커플링(coupling)이 손을 통해 증가한다. 이러한 커플링의 증가는 수신 전극에서 전류가 증가되도록 한다. 손의 접근과 수신 전극에서 생성된 전류 사이의 상호 관계는 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
전체적인 시스템은, 전극 근처에 손이 존재하지 않으면 수신 전극(RE)에 생성되는 전류가 소정값을 초과하지 않도록 설계된다. 이는 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)을 케이싱 안에 적절히 배치함으로써 이루어진다. 이러한 배치는, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스를 충분히 크게 하여 수신 전극(RE)에서만 유일한 전류가 생성되도록 구성되는데, 상기 전류는 장치를 대기 모드에서 스위치 모드로 변환하는데 충분하지 않은 값이다.
접근 탐지의 원리는 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 어드미턴스(admittance)를 나타내는 충분히 큰 전기값을 탐지하는 데 있다. 이는 리시버(receiver) 또는 수신 전극(RE)에서의 전류값(amperage)를 측정함으로써 이루어진다. 기본적으로, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이에서 측정된 전류값은 전극 표면의 증가와 함께 커지고 전류 전극 공간의 증가와 함께 감소된다. 따라서, 평판 커패시터(plate capacitor)에서의 효율적인 커패서티(capacity)에 유사한 법칙이 적용된다.
손의 접근 탐지를 보다 확실하게 보장할 수 있도록, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 전달 시스템에 보상 전류(compensation current)가 제공된다. 이(위상 지연 또는 반대 위상인 전달 전류에 대한) 보상 전류는 전달 전류(transmission current)와 간섭된다. 보상 전류의 세기를 결정할 수 있는 자유도(freedom degree)는 연결된 전극 표면의 측정시의 첫번째 위치이다. 두번째 위치에서 보상 전류(전달 전류에 대한)의 위상은 변화될 수 있다. 결국 주파수 및/또는 전압에 대한 교류 신호의 조절 또한 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 전달 전극(TE) 및 보상 전극(CE)에서 고정된 인가 전압으로만 작용한다는 점에서, 사용가능한 자유도가 감소한다.
또한, 전체적인 시스템 구성에 있어서 측정 시스템의 정교하지 못한(coarse) 튜닝(tuning)이 한번만 발생하는 경우 자유도는 없어질 수 있다. 이러한 정교하지 못한 튜닝은 전체 구성 및 모든 전극들의 프로파일을 한번 결정하는 한편, 전달 및 보상 신호 사이의 위상차를 한번 조절하는 경우에 존재한다.
나머지 자유도는 측정 장치의 정밀 튜닝(fine-tuning)에 사용된다. 이들은 예컨대, 전달 신호와 보상 신호 사이의 위상 차의 동적 버니어 조절(dynamic vernier adjustment) 및/또는 아날로그 전달 파라미터를 논리 추론 스위칭 기능으로 전달하는데 일반적으로 사용되는 임계값 포인트의 위치 쉬프트(position shifting)에 존재한다. 이러한 전기적인 임계값의 계산은 예컨대 제어 펌웨어(controlling firmware)의 미리 설정된 표준값 및/또는 예컨대 디지털 계산부의 메모리 영역내에 주기적으로 저장되는 사전에 검증된 측정량 및/또는 측정 프로파일들로부터 유도할 수 있다. 또한, 정밀 튜닝은 과거에 측정된 값을 다시 불러 들일 수도 있다.
하우징 또는 각각의 측정기에 각각의 전극을 정교하게 배열하는 것과, 전달 전극(TE)과 보상 전극(CE)에 공급되는 전기 교류 신호의 정교한 특성(주파수 및 진폭)은 장치의 실제 모양과 크기에 따라 다르다. 전극 배열, 전극 측정 및 교류 신호의 특성은 실제 장치에 따라 경험적으로 결정될 수 있으며, 상호간에 대해 서로 조절할 수 있어서 수신 전극(RE)에 생성되는 전류에 대한 전술한 바와 같은 조건들이 신뢰성 있는 탐지를 보장할 수 있게 된다.
핸드-헬드 장치의 바닥부에 전극이 배열된 일예를 도 1에 나타내었다.
도 1은 원격 제어 장치에 구성된 전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 보상 전극(CE)의 가능한 일예(장치의 바닥쪽에서 보았을 때와, 원격 제어 장치의 횡방향 및 종방향 축을 따른 각각의 단면에서 보았을 때)를 나타낸 것이다. 보상 전극(CE)은 전달 전극(SE)과 수신 전극(RE) 사이에 배치된다. 수신 전극(RE)에 작용 하는 교류 전기장은, 교류 전기장으로 방출되는 보상 전극(CE)의 영향에 의하여 감쇄(dampened)되거나 소멸될 것이다.
도 1을 참조하면, 전극들의 배치 특히, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)이 표면 위에 놓여질 때 표면과 접촉하지 않도록 장치의 바닥에 배치된다는 것을 알 수 있다. 이러한 구성은 도전성 표면(conductive electric surface)의 경우에 특히 중요한데, 보상 전극(CE)의 영향력을 무력화시킬 수 있는 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 직접적인 전류 경로를 차단하기 위한 것이다.
도 1에 도시한 2개의 보상 전극(CE)은 서로 전기적으로 연결되어 있다. 다른 예로서, 보상 전극(CE) 중의 하나는 시스템 조절용으로 사용될 수도 있다. 이를 위해서는, 2개의 보상 전극(CE)들이 서로 전기적으로 연결되어서는 안된다.
도 1에 도시한 전극들은 이동통신 단말기 또는 게임 콘솔의 입력 장치에도 비슷한 방식으로 배치될 수 있다.
다음으로, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 전극 구조의 기능에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 2a는 손이 접근하지 않은 상태에서 원격 제어 장치가 표면 위에 놓여진 상태를 나타낸 것이다. 원격 제어 장치는 "대기 모드"로 설정되어 있으며, 이 모드에서 원격 제어 장치에 필요한 전력은 최소로 감소되어 있다.
도 2b는 손이 접근한 상태의 원격 제어 장치를 나타낸 것이다. 이 경우, 원격 제어 장치는 대기 모드에서 "깨어나(awake)" "스위치 모드(switch mode)"로 전환한다. 스위치 모드에서는, 다양한 활성화 및 초기화 기능이 수행될 수 있는데, 원격 제어 장치를 사용자가 쥐게 되면 모든 기능이 완전히 수행될 수 있는 상태로 된다.
활성화 기능의 예로서는, 원격 제어 장치의 출력부(display)를 스위칭 온 하는 것을 들 수 있다. 또 다른 예는, 키 조명을 스위칭 온 하는 것이다. 활성화 기능은 광센서(photosensor)와 함께 설정되어 키 조명은 미리 설정된 빛 세기 이하에서만 활성화되도록 할 수도 있다.
도 2c는 사람의 손에 의해 쥐어진 상태의 원격 제어 장치를 나타낸 것이다. 원격 장치는 이제 "동작 모드(active mode)"로 설정되어 있으며 모든 기능을 제한 없이 사용할 수 있는 상태로 된다.
전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)은, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 합계가 충분히 커서 전달 전극(TE)에서 방출되는 전기장이 항상 충분히 감쇄(damping)될 수 있도록 하우징의 바닥부에 배치된다(도 1 참조). 감쇄 신호를 통해 수신 전극에서만 유일한 전류가 생성되는데, 이것은 장치를 대기 모드에서 스위치 모드로 스위치하기에는 충분하지 않은 값이다. 전극들의 전극 기하 구조 및 상호간의 배치 관계는 소정의 제너레이터 전압(generator votlage) 및 제너레이터 주파수(generator frequency)에 의해 단순히 경험적으로 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 전달 전극(SE)과 수신 전극(RE) 사이의 해당하는 임피던스를 얻을 수 있도록, 단일 전극의 전극 표면 및/또는 전극간의 거리 및/또는 전극의 위치, 및/또는 전극 재료 등은 상호 조절될 수 있다.
전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 합계는,
- 전달 전극(TE)과 표면 사이의 임피던스,
- 표면 그 자체의 임피던스,
- 표면과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스로 구성된다.
표면의 임피던스는 0에 가깝게 할 수 있다.
표면이 도전성 재료로 된 경우, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 커플링이 보다 잘 이루어질수록 보상 전극 신호(CE)를 통한 방사(radiation)(여기에서 방사되는 교류 전기장은 표면에도 작용한다)가 무효화되게 된다. 수신 전극(RE)에 생성되는 전류값에는 지지 표면의 재료에 의하여 특별한 차이가 발생하지는 않는다.
"깨어날 수 있을 정도(awakening)"로 충분한, 전달 전극(TE)로부터 표면 및/또는 원격 제어 장치의 벽을 통한 수신 전극(RE)으로의 전류량은, 보상 전극(CE)에서 방출되는 교류 전기장에 의해 방지된다.
사람의 손(또 2b에 도시한 바와 같이)이 원격 제어 장치로 접근할 때, 수신 전극에서의 전류가 소정의 임계값(I0)을 초과하여 원격 제어 장치를 스위치하거나 또는 깨어나도록 한다. 상기 임계값(I0)은 원격 제어 장치를 둘러싸고 있는 전기장 특성을 고려하여 결정하는 것이 바람직하며, 이에 따라 추가의 보상 전극(CE)이 조절용으로 제공될 수도 있다.
손이 접근하면, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 감쇄 신호의 감소로 인하여 전류 흐름이 증가한다. 이를 위하여, 2가지 영향이 중요한 역할을 담당한 다.
a) 제1 전극의 엄지 손가락과의 커플링(coupling)이 증가한다(손이 원격 제어 장치를 접촉하는 곳에 따라 제1 전극은 전달 전극(TE)이 되거나 수신 전극(RE)이다). 엄지 손가락으로부터 다른 4개의 손가락의 손 전체는 매우 낮은 값의 임피던스를 갖는다. 4개의 손가락의 제2 전극으로의 커플링 또한 증가한다.
b) 신호 경로(전달/수신 전극 - 손 - 수신/전달 전극)가 보상 전극(CE)과 통전하여(conduct) 수신 전극(RE)와 결합되는 교류 전기장으로의 보상 전극(CE)의 교류 전기장의 영향이 감소한다.
이러한 방식으로, 손을 통해 전달 전극(TE)으로부터 수신 전극(RE)으로 전달되는 교류 전기장 또한 보상 전극(CE)의 교류 전기장을 통해 점차로 약해지는 보상을 경험하게 된다. 전체 시스템에 있어서 보상 전극(CE)의 영향이 지나치게 지배적이 아니라는 점에서 중요한데, 그렇지 않으면 사람의 손이 접근하는 것은 "전기적으로 숨겨진(electrically hidden)"것이 될 것이다.
원격 제어 장치가 사람의 손에 의해 완전히 쥐어지게 된다면(도 2c 참조), 수신 전극(RE)의 전류는 또 다른 소정의 임계값(I1)을 넘게 되고, 원격 제어 장치를 완전히 활성화시키게 된다. 상기 임계값(I1) 또한 사람의 손의 접근이 없었을 때 지지 표면 위의 장치에 의해 점유되었었던, 원격 제어 장치를 둘러 싸고 있는 전기장 특성을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 핸드-헬드 장치에 2 또는 3 이상의 전극 시스템이 제공되는 경우, 각각의 전극 시스템에 대한 임계값(I0,I1) 또한 별도로 정의되어야 한다.
전극들은 레벨 및 임피던스가 상호간에 다음과 같은 관계가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.
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P1 : 첫번째 접근에서 교류 장의 합계의 레벨(=손이 접근하여 장치가 대기 모드에서 스위치 모드로 전환)
P2 : 두번째 접근에서 교류 장의 합계의 레벨(=손이 접근하여 장치가 스위치 모드에서 동작 모드로 전환)
Z1 : 첫번째 접근에서 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스
Z2 : 두번째 접근에서 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스
이와 같은 조건을 충족시키는 전극 구성은 경험적으로 결정될 수 있다. 이러한 조건을 만족시키는 전극 구성에 의하여, 손이 장치로 접근할 때의 전극 구성의 감도(sensitivity)가 개선될 수 있다.
보상 전극(CE)으로부터 방출되는 교류 전기장은 사람의 손을 통해 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)의 거의 직접적인 커플링에서 리시버의 레벨 감소(손이 원격 제어 장치를 완전히 쥔 때)에 일부 기여한다.
도 3은 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)의 커플링(coupling)의 기본적인 원리를 스케치한 도면이다.
전달 전극(TE)에서 방출되는 교류 전기장은 손가락에 결합(coupled)된다. 그러나, 전달 전극(TE)의 교류 전기장의 일부는 수신 전극(RE)과도 결합된다. 보상 전극(CE)에서 방출되는 교류 전기장(점선 화살표로 나타낸)은 손가락과 일부 결합되고 또한 수신 전극(RE)과도 일부 결합되어 있다.
손가락 바깥 영역에서(참조 부호 30) 전달 전극(TE)의 교류 전기장에 대한 보상 전극(CE)의 교류 전기장의 영향은 보존된다. 전달 전극(TE)으로부터 방출되는 교류 전기장은, 수신 전극(RE)에 직접 작용하며, 보상 전극(CE)의 교류 전기장에 의해 실제적인 레벨 감소가 이루어지게 된다.
그 대신, 손가락 안에서(참조 부호 40) 전달 전극(TE)의 교류 전기장에 대한 보상 전극(CE)의 교류 전기장의 영향은 작은데, 이는 수신 전극(RE)에서의 전류를 실제적으로 증가시키도록 한다. 이는 예컨대, 보상 전극(CE)에서의 전기장의 세기가 전달 전극(TE)에서의 전기장의 세기보다 작도록 전달 전극(TE) 및 보상 전극(CE)을 설계함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 커플링이 손가락을 통해 이루어지게 되고, 이는 보상 전극의 영향 영역을 적어도 부분적으로 무효화시킨다.
도 10을 참조하여, 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)의 커플링(coupling)과, 이러한 커플링에 대한 보상 전극(CE)의 교류 전기장의 영향을 컴퓨터 마우스를 다시 예로 들어서 설명한다.
또 다른 실시예에서, 보상 전극은 시스템의 자기 조절 기능을 수행할 수 있도록, 원격 제어 장치를 둘러싸고 있는 전기장의 특성을 결정하는데 사용될 수도 있다.
도 4는 원격 제어 장치의 바닥부에 비대칭형으로 전극이 배치된 것을 나타낸 것이다. 이러한 구성에 의하면, 원격 제어 장치로의 접근의 우측/연결-판별이 이루어질 수 있다. 접근 방향에 따른 수신 전극(RE)에서의 시간에 따른 전류 변화를 도 4에 나타내었다. 도 4에 의하면, 특징 곡선(10)은 우측으로의 접근을 나타내며 특징 곡선(20)은 좌측으로의 접근을 나타낸다. 이러한 방식으로, 우측으로의 접근은 좌측으로의 접근과 용이하게 구별될 수 있게 된다.
도 5는 원격 제어 장치의 바닥부에 전극이 배열되는 다른 예를 나타낸 것이다. 적어도 3개의 전극(TE, CE, RE)이 장치의 측면 벽의 각각의 손가락용의 리브(rib)의 통(trough)안에 들어 있다. 이에 의하여, 손에 생성되는 전달 전극(TE)으로부터 수신 전극(RE)으로의 전류 경로에 의하여, 보상 전극(CE)의 교류 전기장이 우회된다(bypassed).
본 발명에 의하면, 원격 제어 장치 또는 예컨대 컴퓨터 마우스 등과 같은 기타의 전기적 핸드-헬드 장치에 복수개의 전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 보상 전극(CE)이 제공될 수 있다. 컴퓨터 마우스에서의 다른 구성 예가 도 13a 내지 도 13j에 도시되어 있다.
본 발명에 의하면, 핸드-헬드 장치에는 복수개의 전극 구조가 배치될 수 있는데, 여기에서 각각의 전극 구조는 전달 전극, 수신 전극 및 보상 전극을 갖는다. 각각의 전극 구조는, 각각의 전극 구조에 의하여 전술한 원리에 따라 핸드-헬드 장치로의 접근 또는 접촉을 탐지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 6에는 2개의 전극 구조를 갖는 핸드-헬드 장치의 일예가 도시되어 있다. 도 6은 핸드-헬드 장치의 예로서, 게임 콘솔에 사용되는 입력 장치(100)를 나타낸 것이다. 입력 장치(100)는 2개의 접근 또는 접촉 감지 영역(110, 120)을 가진다. 이 영역들의 케이싱 표면 아래 쪽에 전술한 바와 같은 전극 구조가 배치된다. 전극 구조는 도 6에는 도시하지 않았다. 입력 장치의 전극 구조의 전극 배열은 도 1을 참조하여 설명한 예 등으로부터 선택할 수 있다.
상기 영역(110, 120)들과 관련된 2개의 감지 전극 구조는, 도시하지 않은 전자 평가 장치(evaluation electronic device)와 결합되어 있다. 이는 전극 구조로의 접근을 연속적으로 검색해 낼 수 있다. 이를 위하여, 전자 평가 장치는 예컨대 전극 구조 위의 멀티플렉서(multiplexer) 등과 결합될 수 있다.
다른 예로서, 전자 평가 장치는 각각의 전극 구조에 제공될 수 있다.
2개의 전극 구조에 의하여, 입력 장치(100)가 접촉되는 위치를 구별할 수 있다. 영역(110, 120)이 접촉되는 영역 또는 사용자의 손이 접근하고 있는 영역에 따라, 전자 평가 장치는 입력 장치의 여러 가지 기능들을 활성화시키거나 수행하도록 할 수 있다.
도 7은 복수개의 전극 구조를 구비하는 핸드-헬드 장치에 대한 접근 및/또는 접촉을 탐지하는 3가지 예를 나타낸 것이다. 소위, "게임-컨트롤러"(100)가 여기에서 예로서 도시되어 있는데, 이는 도 6에서 설명한 바와 같이, 2개의 접근 또는 접촉 감지 영역(110, 120)을 가진다. 게임-컨트롤러(10)는 게임 콘솔과 함께 사용될 때 예컨대 골프 게임의 골프 클럽 등으로서 사용될 수 있다. 골프 게임의 골프 클럽은 양손으로 잡아야 하므로, 감지 영역(110)만의 접촉(도 7의 좌측 그림) 또는 감지 영역(120)만의 접촉(도 7의 중간 그림)은 골프 클럽으로서의 기능을 결정하지 않으며 게임-컨트롤러(100)의 게임 콘솔 동작을 무시하게 된다. 다른 예로서, 게임-컨트롤러(100)는 사용자에게 게임-컨트롤러(100)는 골프 클럽으로 사용하기 위해서는 양손으로 쥐어야 한다(도 7의 우측 그림)는 것을 지시하도록 할 수도 있다.
이러한 기능은 게임-컨트롤러에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 이동 통신 단말기 또는 MP3 플레이어 등과 같은 여러 가지의 핸드-헬드 장치에 제공될 수 있다.
마찬가지로, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 2개 이상의 전극 구조가 제공될 수 있다. 마찬가지 방식으로, 3개의 전극 구조에 의해 서로 분리된 3개의 감지 영역이 예컨대 게임-컨트롤러 등과 같은 핸드-헬드 장치에 배치될 수 있다.
핸드-헬드 장치 내에서 또는 그 위에서 적절한 수단을 통해 결정되는 기타 다른 센서 데이터와 함께 사용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 위치 센서 또는 가속 센서에 의해 감지될 수 있는 MP3 플레이어의 흔들기 동작은 MP3 플레이어가 쥐어진 곳에 따라 서로 다른 동작을 발생시킬 수 있다. MP3 플레이어가 키보드 영역에서 쥐어져 있다면 흔들기 동작은, 흔들기 동작 동안 출력부를 그대로 유지시킨 채 랜덤 선택에 의해 결정된 다른 음악 트랙을 선택하는 것과 같이 음악의 트랙의 순서를 변화시킬 수 있다.
컴퓨터 마우스에 기초한 본 발명을 이하에서 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 해결책은 3개의 메인 모듈의 특별한 결합에 있다.
제1 메인 모듈(200)은 사람의 손이 접근하는 것을 탐지하기 위한 3개의 전기장(E-field) 전극을 구비한다.
제2 메인 모듈(300)은 제1 메인 모듈로부터 전달되는 신호의 아날로그 신호 처리를 수행한다.
제3 메인 모듈(400)은 신호 처리 유닛(MCU)로서의 기능을 수행하며, 상기의 2개의 메인 모듈의 신호 제어에 관여하며 전기장으로부터 획득된 정보를 연결된 외부 하드웨어로 전달한다.
다음으로, 각각의 모듈을 보다 상세하게 설명한다.
A) 제1 메인 모듈(200) - 전기장 전극(E-field electrode)
특별한 장점을 갖는 전극 구성의 일예를 도 9에 나타내었다. 컴퓨터 마우스의 상부에 3개의 전기장 전극(TE, CE, RE)들이 위치한다. 더 넓은 전극(TE)(=전달 전극)에는 50KHz에서 300KHz 사이의 주파수와 20V를 넘지 않는 값의 진폭을 갖는 스위칭 신호가 공급된다. 전극(TE) 보다 좁은 면적을 필요로 하는 전극(CE)(=보상 전극)에도 전극(TE)의 전기 신호 형태가 공급된다. 전극(TE)과 전극(CE) 사이의 탐지 특성을 나타내는 전기 신호의 차는 -140℃-+140℃의 위상차이다. 또한, 양 전극 사이의 신호의 진폭 차는, 공간적으로 방향성을 갖는 경우에 필요한, 요망되는 전극 구성의 탐지 성능에 도움을 주게 된다.
전극(RE)(=수신 전극)은 아날로그 신호 처리 흐름의 신호 입력과 연결된다.
도 10에 이러한 구성의 상호 작용을 나타내었다. 컴퓨터 마우스의 3개의 전극은, 충분히 손을 떼거나 손을 완전히 없앤 경우에 전극(CE)의 위상지연된 방출 전기장에 의해 전극(TE)의 방출되는 전기장을 통해 전극(RE)에 작용하는 전기장이 소거되도록 구성된다. 사람의 손이 일정 거리 이내로 컴퓨터 마우스 쪽으로 접근하는 경우 전극(TE)으로부터 손을 통해 전극(RE)으로 새로운 전류 경로가 형성되는데, 이는 전극(CE)의 영향권을 무효화시켜서 전극(RE)에서 상당한 정도의 전류 상승을 발생시킨다.
B) 제2 메인 모듈(300) - 아날로그 신호 처리 :
도 11에서, 무선 마우스의 아날로그 신호 처리를 위한 바람직한 회로 구조의 일예를 나타내었다. T1의 배선은 작동 주파수 범위 내에서 모듈의 신호 입력에서의 임피던스가 최소값이 되는 한편, 각각의 구성 요소와 최소 가능 경사도(steepness)에 의해 신호 증폭은 안정적인 동작 최대값을 갖도록 구성된다.
그 다음의 T2의 신호 보강(signal reinforcement) 및 이 구성 요소의 출력 임피던스는, D1에 의하여, 모듈의 신호 출력에서 모듈의 신호 입력의 AC 신호에서 직접 유도된 DC 신호를 높은 에너지 공급 없이도 최대한 빨리 얻을 수 있도록 구성된다.
C) 제3 메인 모듈(400) - 신호 제어 유닛(MCU)
도 12에 무선 컴퓨터 마우스의 신호 제어 유닛의 특별히 바람직한 일실시예를 나타내었다. 신호 제어 유닛은 중앙 MCU를 구비한다. 이 모듈을 통해 수행되는 신호 처리 과정은 다음의 기능을 포함할 수 있다.
- MCU는 타이머에 의해 주기적으로 예컨대 1ms의 타이밍 슬롯(timing slot)을 생성하는데, 이 동안 3개의 모든 모듈에서 작업이 수행된다(=동작 페이 즈(active phase)); 이 타이밍 슬롯은 필요한 경우 연장 또는 단축할 수 있다. 도 12는 또한 MCU가 기타의 시간 간격 예컨대 100ms의 시간 간격을 제공할 수도 있음을 나타내는데, 이는 3개의 모듈 전부의 최소 필요 전류이다(=휴식 페이즈(resting phase)). 이들 시간 간격은 동작 페이즈에서 등록된 값의 변화에 따라 임의로 연장 또는 단축시킬 수 있다.
- MCU는 동작 페이즈에서 공급 스위치에 의하여 최단 시간 동안만 아날로그 신호 처리로 에너지 공급을 제공한다.
- MCU는 동작 페이즈에서 소정 시간 동안 전기장 전극(TE, CE)에 대한 필요 스위칭 신호를 생성한다; 이러한 시간은 임의로 연장 또는 단축될 수 있다.
- MCU는 동작 페이즈 동안 A/D 컨버터에 의해 실제 동작 전압을 측정하고 이들 측정값을 추후의 결과 계산에 포함시킨다.
- MCU는 동작 페이즈에서 ND-컨버터에 의해, 신호 입력에서 아날로그 신호 처리를 생성했었던 고정된 소정의 시간 동안 교류 전압-/펄스 전압량을 탐지한다.
- MCU는 동작 페이즈에서 CPU, REM, 플래쉬 및 펌웨어에 포함된 알고리듬에 의해, 모든 측정값을 평가하고, 논리적인 추론을 유도하여, 관련된 모든 모듈에 대한 다음의 수행 동작을 결정한다.
- MCU는 조건에 따라 동작 페이즈에서, 직렬 및/또는 병렬 인터페이스 모듈에 의하여, 정보 예컨대, 기상 신호(Wake-Up signal) 등과 같은 정보를 연결되어 있는 외부의 하드웨어로 전달한다.
- MCU는 동작 페이즈에서, 외부 루틴이 처리될 때 조건에 따라 연결된 외부 하드웨어로부터 예컨대, 고-투-슬립-신호(Go-To-Sleep-signal) 등과 같은 응답/신호를 대기한다.
- MCU 자신이 동작 페이즈의 마지막 부분에서 대기-모드로 전환한다(=저전력 모드). 대기모드로부터 MCU는 독립적으로 및/또는 외부의 전기 신호를 통해 복귀할 수 있다.
본 발명에 의한 개념은, 사람의 접근에 의한 전기장에 의해 이루어지는 탐지에 의하여 "미래를 고려(look into future)"하는 것과, MCU를 제어하는 모든 동작과 함께 특별히 채택된 아날로그-프론트-엔드(analog-front-end)의 최적화된 상호작용과, 사용자에 의해 "인식된(perceived)" 반응 시간의 감소/제거 등의 결합에 의하여, 컴퓨터 마우스 등에 이러한 기술을 사용함으로써, 예컨대, 배터리 등과 같이 사용하는 에너지 저장 시스템의 수명을 증가시킨다. "인식된" 반응 시간의 손실은 전술한 바와 같은 제1 임계값(10)을 통해 대체로 도달될 수 있는데, 상기 임계값에서 컴퓨터 마우스는 대기 모드에서 웨이크업(waking-up) 모드로 전환한다.
컴퓨터 마우스에서의 구성 및 기하학적 배치관계로서, 전술한 바와 다른 형태로 전극이 배치될 수도 있다.
컴퓨터 마우스의 전극 구조의 가능한 다른 변형예들이 이하에서 도시된다. 이들의 다른 전극 구조 역시 다른 핸드-헬드 장치에 제공될 수 있다.
도 13a는 전달 및 수신 전극이 180° 회전된 축 대칭 구성을 나타낸 것이다.
도 13b는 탐지 범위와 관련하여 최적화된 상태의 축 대칭 구성을 나타낸 것이다.
도 13c는 모든 전극들이 반-회전한 대칭 구성을 나타낸 것이다.
도 13d는 임의로 회전된 구성으로서, 여기에서는 모든 전극이 약 45° 회전된 것을 나타낸 것이다.
도 13e는 모든 전극들이 완전히 회전된 대칭 구성을 나타낸 것이다.
도 13f는 점 대칭 구조에서 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)의 다분할(multi-split) 구성을 나타낸 것이다. 이러한 구성에 의하면, 움직임의 탐지가 매우 유리하게 이루어질 수 있다. 예컨대, 상부 우측에서의 접근은 바닥의 좌측에서의 접근과는, 각각의 수신 전극에서의 전류가 (명확히) 다르기 때문에, 구별될 수 있다.
도 13g는 점-, 축- 또는 비대칭 구성의 측면 수신 전극(RE)의 다분할 구성을 나타낸 것이다. 이러한 구성을 통해서도 움직임의 탐지가 매우 유리하게 이루어질 수 있다. 수신 전극(RE)으로 접근하는 방향에 따라 전류가 그 때마다 상이하기 때문에 접근 방향 역시 탐지될 수 있다. 즉면의 전달 전극(TE) 또한 사용될 수 있다.
도 13h는 다분할 수신 전극의 완전 회전 대칭 구성을 나타낸 것이다. 이에 의하여 움직임의 탐지 및 접근 방향의 탐지가 가능하다.
도 13i는 다분리(multi-fragmentated) 전달 전극의 이중 축 대칭 구성을 나타낸 것이다. 여기에서도 움직임의 탐지가 가능하다.
도 13j는 일부/모든 전극의 축- 또는 점- 대칭을 포함하거나 또는 완전히 비대칭으로 된 전극 구조에 의한 재미있는 구성예를 나타낸 것이다. 여기에서도 움직임의 탐지가 가능하다.
금속 표면재가 삽입되거나 금속 표면재로 된 전극 구성 요소에 상응하게 형성된 전기장 전극의 다른 예로서, 전체 장치/동작 영역의 표면 밑 및/또는 그 안에 하나의 또는 추가 플라스틱 재료 및/또는 케이싱 재료를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 회로를 도 14에 도시한 바와 같은 구성으로 설계하는 것도 가능하다. 도 14에 도시한 회로 구성의 경우, 아날로그 신호 처리는 계산 증폭기(computing amplifier)에 의해 이루어지는데, 신호 출력에서 수신 전극 전류의 복사본이 생성되도록 배선되어 있다(여기에서는 DC-정류 흐름이 없는 구성이다). Ca, Ra, Cb 및 Rx 구성요소들은 조건에 따라 필요한 것인데, Rb는 분산 또는 간접 형태인 것이 바람직하다. 또한, 신호 제어 유닛에서 A/D-컨버터를 없애고 그 대신 하나 또는 그 이상의 비교기(comparator)의 결과에 따라 추가적인 논리 동작을 수행하는 것도 가능하다.

Claims (35)

  1. 표면(A) 위에 놓여질 수 있는 전기적 핸드-헬드 장치로서, 전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 상기 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이에 배치되는 보상 전극(CE)을 적어도 구비하고, 상기 전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 보상 전극(CE)에 의하여 핸드-헬드 장치로의 손의 접근(D1, D2)을 탐지할 수 있는 전기적 핸드-헬드 장치에 있어서,
    상기 전달 전극(TE)으로부터 제1 교류 전기장(AS)이 방출될 수 있고, 상기보상 전극(CE)으로부터 제2 교류 전기장(AK)이 방출될 수 있으며, 상기 제1 교류 전기장(AS)는 상기 제2 교류 전기장(AK)에 대해 위상 지연되어 있고, 상기 교류 전기장(AS, AK)들은 표면(A) 및 수신 전극(RE) 안으로 결합(coupled)되고,
    상기 수신 전극(RE)에 결합된 교류 전기장(AS, AK)들은 수신 전극(RE)에서 핸드-헬드 장치로의 손의 접근(D1, D2)을 나타내는 전류(I)를 생성하고,
    핸드-헬드 장치의 전달 전극(TE) 및 수신 전극(RE)은, 전달 전극(TE)과 표면(A) 사이의 임피던스, 표면(A)의 임피던스, 및 표면(A)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스로 구성된 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 합이, 핸드-헬드 장치가 표면(A) 위에 놓여졌을 때 수신 전극(RE)에서 생성되는 전류(I)를 미리 설정된 값(I0) 이하로 유지하기에 적절한 미리 설정된 값(Z0)를 넘도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  2. 표면(A) 위에 놓여질 수 있으며 복수개의 전극 구조(electrode structure)(ES1, ES2)를 구비하는 전기적 핸드-헬드 장치로서, 상기 각각의 전극 구조(ES1, ES2)는 적어도 하나의 전달 전극(TE), 적어도 하나의 수신 전극(RE) 및 상기 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이에 배치되는 적어도 하나의 보상 전극(CE)을 구비하고, 상기 각각의 전극 구조(ES1, ES2)에 의해 손(D1, D2)의 접근을 탐지할 수 있는 전기적 핸드-헬드 장치에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각은,
    상기 전달 전극(TE)으로부터 제1 교류 전기장(AS)이 방출될 수 있고, 상기 보상 전극(CE)으로부터 제2 교류 전기장(AK)이 방출될 수 있으며, 상기 제1 교류 전기장(AS)는 상기 제2 교류 전기장(AK)에 대해 위상 지연되어 있고, 상기 교류 전기장(AS, AK)들은 표면(A) 및 수신 전극(RE) 안으로 결합(coupled)되고,
    상기 수신 전극(RE)에 결합된 교류 전기장(AS, AK)들은 수신 전극(RE)에 핸드-헬드 장치의 전극 구조(ES1, ES2)로의 손의 접근을 나타내는 전류(I)를 생성하고,
    핸드-헬드 장치의 전달 전극(TE) 및 수신 전극(RE)은, 전달 전극(TE)과 표 면(A) 사이의 임피던스, 표면(A)의 임피던스 및, 표면(A)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스로 구성된 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 합이, 핸드-헬드 장치가 표면(A) 위에 놓여진 경우 수신 전극(RE)에서 생성되는 전류(I)를 미리 설정된 값(I0) 이하로 유지하기에 적절한 미리 설정된 값(Z0)를 넘도록 구성되도록 형성된 것
    것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2)는 전자 평가 장치(electronic evaluation device)와 결합되고, 상기 전자 평가 장치는 상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각으로의 손의 접근을 연속적으로 평가하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각은 전자 평가 장치와 각각 결합되고, 상기 각각의 전자 평가 장치는 상기 각각의 결합된 전극 구조(ES1, ES2)로의 손 의 접근을 평가하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각의 전달 전극(TE), 보상 전극(CE) 및 수신 전극(RE)은, 핸드-헬드 장치가 표면(A)에 놓여질 때 표면에 접촉하지 않도록 핸드-헬드 장치에 배치된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각의 전달 전극(TE), 보상 전극(CE) 및 수신 전극(RE)은, 핸드-헬드 장치의 표면에 배치된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각의 전달 전극(TE), 보상 전극(CE) 및 수신 전극(RE)은, 핸드-헬드 장치의 표면 쪽 방향에 배치된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각에 있어서, 보상 전극(CE)에서 방출되는 제2 교류 전기장(AK)은 전달 전극(TE)에서 방출되는 제1 교류 전기장(AS)과 적어도 일부분 간섭하여, 겹침(superposition)에 의하여 교류 전기장의 레벨을 감소시키고 수신 전극(RE)에서 생성되는 전류(I)를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각에서, 핸드-헬드 장치로의 손의 제1 접근(D1)은 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 합을 변화시키되, 상기 임피던스의 합은 Z0>Z1의 관계인 소정의 값(Z0)와 또 다른 소정의 값(Z1) 사이의 값으로서 수신 전극(RE)에서 발생되는 전류(I)가 소정의 값(I0)을 넘도록 하는데 적합한 값인 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각에서, 핸드-헬드 장치로의 손의 제2 접근(D2)은 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 합을 변화시키되, 상기 임피던스의 합은 또 다른 소정의 값(Z1) 이하이며 수신 전극(RE)에서 발생되는 전류(I)가 I1>I0의 관계인 제2의 소정의 값(I1)을 넘도록 하는데 적합한 값인 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 중 적어도 하나의 수신 전극(RE)은 적어도 제어 장치와 결합하여, 핸드-헬드 장치를
    - 전류(I0) 이하에서 대기 모드로 전환하고,
    - 전류(I0) 이상 전류(I1) 이하에서 스위치 모드로 전환하고,
    - 전류(I1) 이상에서 동작 모드로 전환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 각각의 전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 보상 전극(CE)는, 핸드-헬드 장치로의 손의 접근(D1, D2)이 겹침에 의한 교류 전기장 결과의 레벨 상승을 유도하여 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 감소를 발생시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    제2 접근(D2)에 의한 교류 전기장의 결과 레벨(P2)에 대한 제1 접근(D1)에 의한 교류 전기장의 결과 레벨(P1)의 비율은, 제2 접근(D2)에서 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스(Z2)에 대한 제1 접근(D1)에서의 전달 전극과 수신 전극 사이의 임피던스(Z1)에 대한 비율보다 작은 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2) 중 적어도 하나에 있어서의 전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 보상 전극(CE)은, 손의 접근의 좌/우 구별을 할 수 있도록 비대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 구별에 따라 장치의 소정의 기능이 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극 구조(ES1, ES2)의 적어도 하나의 보상 전극(CE)에서 방출되는 제2 교류 전기장(AK)은, 핸드-헬드 장치를 둘러 싼 전기장에 따라 소정의 값(I0)을 조절할 수 있도록 제공되는 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  17. 제3항 내지 제16항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 평가 장치는 전극 구조로의 접근을 나타내는 신호를 제공하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드-헬드 장치는 원격 제어 장치인 것을 특징으로 하는 전기적 핸드- 헬드 장치.
  19. 제1항 내지 제17항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드-헬드 장치는 이동통신 단말기인 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  20. 제1항 내지 제17항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드-헬드 장치는 게임 콘솔의 입력 장치인 것을 특징으로 하는 전기적 핸드-헬드 장치.
  21. 핸드-헬드 장치에 있어서,
    - 케이싱 장치(casing device);
    - 상기 케이싱 장치의 X- 및 Y-축 방향으로의 전환에 대해 서로 관련되는 제어 데이터를 생성하는 전환 탐지 구조(shifting detection arrangement); 및
    - 상기 케이싱 장치 쪽으로 향하는 손의 접근 상태를 설명하는 신호를 생성하는 손 탐지 구조(hand detection arrangement)
    를 구비하고,
    - 상기 손 탐지 구조는 3개의 장 전극(field electrode)(TE, CE, RE)을 갖는 전극 그룹을 구비하고,
    - 상기 장 전극들과 결합하는 회로 구조를 구비하며,
    - 상기 회로 구조는, 상기 장 전극(TE, RE, CE) 중 적어도 어느 하나에 동작 주파수로 변동하는 교류 제너레이터 전압이 공급되고,
    - 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)으로서 구현된 신호 제어 유닛과 연결되는 전극 신호의 생성을 위해 태핑 회로(tapping circuit)가 제공되는 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 태핑 회로의 신호 입력에서의 임피던스는 동작 주파수 범위 내에서 최소값에 도달하는 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    신호의 증폭은 최소의 가능한 경사도(steepness)의 경우 안정적인 동작 최대값이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    추가적으로 또 다른 신호 증폭이 이루어지고, 상기 태핑 회로의 출력 임피던스는 DC-출력 신호가 태핑 회로의 출력부의 AC-입력 신호로부터 직접 유도되도록 구성된 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    마이크로컨트롤러 유닛(MCU)으로서 구현된 상기 신호 제어 유닛의 DC-출력 신호는 도통(conduct)된 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제너레이터 장치는 상기 신호 제어 유닛에 직접 포함된 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 태핑 회로는, 태핑 회로의 제1 보강 단계(reinforcing step)가 전압-공급 신호 제어 장치(tension-supplied signal control device)에 의해 구동되도록 신호 제어 유닛에 부착되는 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 신호 제어 장치는 대기 모드와 동작 모드를 유도하도록 구성된 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    대기 모드 상태에서, 접근 상태의 탐지는 휴지 기간(pause)을 두고 서로 일정 시간 간격 분리되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  30. 제21항 내지 제29항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드-헬드 장치는 컴퓨터 마우스, 원격 제어 장치, 이동통신 단말기 또는 게임 콘솔의 입력 장치인 것을 특징으로 하는 핸드-헬드 장치.
  31. 핸드-헬드 장치에 배치되는 전극 시스템(electrode system)으로서, 상기 전극 시스템은 전달 전극(TE), 수신 전극(RE) 및 보상 전극(CE)을 적어도 구비하고, 상기 보상 전극(CE)은 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이에 배치되는 전극 시스 템에 있어서,
    상기 전극 시스템은,
    - 전달 전극(TE)으로부터 제1 교류 전기장(AS)가 방출될 수 있고, 보상 전극(CE)으로부터 제2 교류 전기장(AK)가 방출될 수 있으며, 상기 제2 교류 전기장(AK)에 대하여 제1 교류 전기장(AS)은 위상 지연되어 있고, 상기 교류 전기장(AS, AK)들은 수신 전극(RE)에서 결합될 수 있으며,
    - 상기 수신 전극(RE)에서 결합된 교류 전기장(AS, AK)들은 수신 전극(RE)에서, 전극 시스템으로의 손의 접근을 나타내는 전류(I)를 생성하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전극 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE)은, 핸드-헬드 장치가 표면(A) 위에 놓여 질 때 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스가 수신 전극(RE)에 생성되는 전류(I)가 소정의 값(I0) 이하로 유지되도록 하는데 적합한 소정의 값(Z0)을 넘도록 핸드-헬드 장치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스는,
    - 전달 전극(TE)과 표면(A) 사이의 임피던스,
    - 표면(A)의 임피던스,
    - 표면(A)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스
    로 구성되는 전달 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이의 임피던스의 합인 것을 특징으로 하는 전극 시스템.
  34. 제31항 내지 제33항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 시스템은 전자 평가 장치와 결합되고, 상기 전자 평가 장치는 상기 전극 시스템으로의 손의 접근을 평가하여 접근을 나타내는 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 전극 시스템.
  35. 제31항 내지 제34항 중 적어도 어느 한 항에 의한 전극 시스템을 구비하는, 특히 컴퓨터 마우스, 원격 제어 장치, 이동 통신 단말기 또는 게임 콘솔의 입력 장치인 핸드-헬드 장치.
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