KR20130126904A - 전극 구성, 핸드헬드 디바이스 및 핸드헬드 디바이스에의 터치를 검출하기 위한 방법 - Google Patents

전극 구성, 핸드헬드 디바이스 및 핸드헬드 디바이스에의 터치를 검출하기 위한 방법 Download PDF

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홀거 스테펜스
안드레아스 귀테
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마이크로칩 테크놀로지 저머니 Ⅱ 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은 사용자의 터치 검출을 위한 핸드헬드 디바이스의 정전용량성 센서 디바이스를 위한 전극 구성을 제공하는데, 그 전극 구성은 적어도 하나의 송신 전극, 적어도 하나의 수신 전극 및 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극을 포함한다. 본 발명에 따른 전극 구성은 핸드헬드 디바이스의 사용자의 신체에 대한 위치 검출을 가능케 한다. 또한, 본 발명은 사용자에 의한 핸드헬드 디바이스에의 터치의 검출을 위한 방법을 제공하는데, 상기 방법은 핸드헬드 디바이스의 사용자의 신체에 대한 위치를 검출하기 위해 사용될 수 있다.

Description

전극 구성, 핸드헬드 디바이스 및 핸드헬드 디바이스에의 터치를 검출하기 위한 방법{ELECTRODE CONFIGURATION, HAND-HELD DEVICE AS WELL AS METHOD FOR THE DETECTION OF A TOUCH OF A HAND-HELD DEVICE}
본 발명은 사용자의 터치 검출을 위한 핸드헬드 디바이스의 정전용량성 센서 디바이스의 전극 구성에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 전극 구성을 갖는 핸드헬드 디바이스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 전극 구조를 갖는 핸드헬드 디바이스에의 사용자의 터치를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
핸드헬드 디바이스로의 손의 접근을 검출하기 위해 핸드헬드 디바이스에 배치될 수 있는 센서 디바이스들이 종래기술로 알려져 있다. 예를 들면, 정전용량성 센서의 센서 전극들의 영역 내의 유전체 특성 변화로 인한, 센서 전극들로의 손의 접근을 검출하기 위해 핸드헬드 디바이스에 정전용량성 센서들을 배치하는 기술이 알려져 있다. 종래기술 알려진 그런 정전용량성 센서들은, 핸드헬드 디바이스로의 손의 접근을 검출할 수 있을뿐 아니라, 손으로 핸드헬드 디바이스를 파지하고 있음도 검출할 수 있다. 이런 방식으로, 손으로 핸드헬드 디바이스를 파지하고 있음이 검출되면 핸드헬드 디바이스를 활성화하는 것이 가능하다.
하지만, 핸드헬드 디바이스에 대한 모든 파지가 핸드헬드 디바이스를 실제로 사용하려는 것을 의미하지 않는다는 단점이 있다. 예를 들면, 셀 폰은 바로 사용되지 않더라도 종종 손안에 휴대된다. 종래 기술에 따른 방법으로, 셀 폰의 파지를 검출하면, 아무튼 셀 폰의 활성화를 유발할 것이다. 셀 폰의 활성화는, 무엇보다도, 에너지 소모를 증가시키게 된다.
이러한 단점을 극복하기 위해 타이머를 이용하는 것이 알려져 있다. 셀 폰 또는 핸드헬드 디바이스는 파지가 검출되면 활성화되고, 타이머가 동시에 시작된다. 셀 폰이 사용되지 않은 채로 타이머가 미리정해진 값에 도달하면, 셀 폰은 다시 꺼진다. 하지만, 셀 폰은 타이머가 소정 값에 도달하여 다시 비활성화되기 전까지는 기본적으로 활성화되어 있으므로, 이 방법은 불필요한 에너지 소모의 단점을 단지 부분적으로 회피할 뿐이다.
또한, 파지의 검출을 위해 정전용량성 센서 이외에, 셀 폰이 사용중임을 일반적으로 나타내는 수직 위치에 셀 폰이 있는지에 대한 정보를 제공하는 위치 센서를 제공하는 것이 종래기술로 알려져 있다. 하지만, 2개의 서로 다른 센서 기술들이 이용되어 더 높은 재료 비용을 초래하게 된다는 단점이 있다. 또한, 예를 들면, 디스플레이가 손바닥을 향한 채 셀 폰이 손안에 수용되면, 셀 폰이 수직 방향으로 유지되고 있을지라도, 추가적인 위치 센서는 셀 폰이 실제적으로 이용되고 있는지를 보증할 수 없다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제에 기반하여, 전기 핸드헬드 디바이스의 이용 의도를 더 신뢰성 있게 검출하기 위한 해결책을 제공하고자 한다.
본 발명에 따르면, 본 목적은, 독립 청구항들에 따른 사용자의 터치를 검출하기 위한 핸드헬드 디바이스의 정전용량성 센서 디바이스용 전극 구성을 이용하여, 본 발명에 따른 전극 구성을 갖는 핸드헬드 디바이스를 이용하여, 또한 핸드헬드 디바이스에의 터치 검출을 위한 방법을 이용하여 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들이 각 종속 청구항들에 언급된다.
본 발명은, 사용자의 터치 검출을 위한 핸드헬드 디바이스의 정전용량성 센서 디바이스용 전극 구성을 제공하는데, 그 전극 구성은,
- 적어도 하나의 송신 전극,
- 적어도 하나의 수신 전극, 및
- 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극을 포함한다.
여기서, 제1 교류 전기 신호가 상기 적어도 하나의 송신 전극에서 방출되는 제1 교류 전기장을 생성하기 위하여 상기 적어도 하나의 송신 전극에 인가될 수 있고, 제1 교류 전기장은 상기 적어도 하나의 수신 전극 및 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극에 적어도 부분적으로 커플링될 수 있고, 상기 적어도 하나의 수신 전극에 커플링된 제1 교류 전기장은 사용자가 한 손으로 상기 핸드헬드 디바이스를 파지하고 있음을 나타내고, 또한 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극에 커플링된 제1 교류 전기장은 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타낸다.
또한, 상기 전극 구성은, 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극을 더 포함하고, 제1 교류 전기장은 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극에 적어도 부분적으로 커플링되고, 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극에 커플링된 제1 교류 전기장은 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타낸다.
상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 전면에 배치될 수 있고, 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 후면에 배치될 수 있고, 상기 제1 필드 측정 전극에서 탭된 제1 전기 변수 및 상기 제2 필드 측정 전극에서 탭된 제2 전기 변수는 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타낸다.
상기 탭된 제1 전기 변수 및 상기 탭된 제2 전기 변수는, 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극 및 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극에 연결된 평가 디바이스에 공급될 수 있고, 상기 평가 디바이스는, 상기 제1 전기 변수와 상기 제2 전기 변수의 차를 계산하기 위해 조정되고, 차는 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타낸다.
상기 핸드헬드 디바이스의 상기 후면이 상기 핸드헬드 디바이스를 파지한 손의 손바닥을 향하는 경우에는 차의 값이 0보다 더 작을 수 있고, 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 전면이 상기 핸드헬드 디바이스를 파지한 손의 상기 손바닥을 향하는 경우에는 차의 값이 0보다 더 클 수 있다.
상기 평가 디바이스는, 상기 제1 전기 변수와 상기 제2 전기 변수의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 경우에, 상기 제1 전기 변수의 절대값과 상기 제2 전기 변수의 절대값이 제1 임계값보다 큰지를 검사하기 위해 더 조정될 수 있다.
또한, 제2 교류 전기 신호가, 제2 교류 전기장을 생성시키기 위하여, 2개의 필드 측정 전극들 중 하나에 인가될 수 있고, 제2 교류 전기장은 상기 하나의 필드 측정 전극에서 방출될 수 있으며, 상기 제1 전기 변수와 상기 제2 전기 변수의 차의 절대값이 제2 임계값보다 작은 경우에는 제2 교류 전기 신호가 상기 2개의 필드 측정 전극들 중 하나에 인가되고, 제2 교류 전기장은 상기 2개의 필드 측정 전극들 중 다른 하나의 필드 측정 전극에 커플링될 수 있다.
상기 전극 구성은, 제3 교류 전기 신호가 인가되어, 제3 교류 전기장을 방출할 수 있는 적어도 하나의 보상 전극을 추가로 포함하며, 따라서 제3 교류 전기장이 상기 적어도 하나의 보상 전극에서 방출될 수 있으며, 제3 교류 전기장은 상기 적어도 하나의 수신 전극에 적어도 부분적으로 커플링될 수 있고, 또한 상기 커플링된 제1 교류 전기장과 함께 상기 적어도 하나의 수신 전극에 커플링된 제3 교류 전기장은 상기 사용자의 상기 손으로 상기 핸드헬드 디바이스를 파지하고 있음을 나타낸다.
바람직하게는, 제3 교류 전기 신호는 제1 교류 전기 신호와는 다른 페이징을 갖는다. 제1 교류 전기 신호의 진폭이 제3 교류 전기 신호의 진폭보다 큰 것이 바람직하다.
상기 적어도 하나의 송신 전극 및 상기 적어도 하나의 수신 전극은, 손으로 상기 핸드헬드 디바이스를 파지할 때 적어도 부분적으로 덮여지도록 서로에 대해 상대적으로 상기 핸드헬드 디바이스에 배치될 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 전극 구성을 갖는 핸드헬드 디바이스, 특히 셀 폰이 제공되는데,
- 상기 적어도 하나의 송신 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 제1 측벽에 배치되고,
- 상기 적어도 하나의 수신 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 제1 측벽에 반대되는 제2 측벽에 배치되고, 및
- 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 전면 또는 상기 후면에 배치된다.
상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극은 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 전면에서 또는 상기 후면에서 상기 핸드헬드 디바이스의 중력 중심 영역에 배치될 수 있다.
또한, 사용자에 의한 핸드헬드 디바이스에의 터치를 검출하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은,
- 적어도 하나의 송신 전극에서 방출될 수 있는 제1 교류 전기장을 생성하기 위해 하나의 제1 교류 전기 신호를 적어도 하나의 송신 전극에 인가하는 단계로서, 제1 교류 전기장은 적어도 하나의 수신 전극 및 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극에 적어도 부분적으로 커플링되는 단계,
- 상기 적어도 하나의 송신 전극과 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극 사이의 정전용량성 커플링을 측정하는 상기 제1 필드 측정 전극에서 탭된 제1 전기 신호를 평가하는 단계,
- 상기 적어도 하나의 송신 전극과 상기 적어도 하나의 수신 전극 사이의 정전용량성 커플링을 측정하는 상기 수신 전극에서 탭된 제3 전기 신호를 평가하는 단계를 포함하고,
여기서
- 상기 제1 전기 신호는 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타내고, 및
- 상기 제3 전기 신호는 상기 사용자의 한 손으로의 상기 핸드헬드 디바이스를 파지하고 있음을 나타낸다.
제1 교류 전기 신호는 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극에 커플링될 수 있고, 상기 방법은,
- 상기 제2 필드 측정 전극에서 탭된 제2 전기 신호를 평가하는 단계,
- 상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호의 차를 결정하는 단계로서, 차는 상기 핸드헬드 디바이스의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타내는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은,
- 제3 교류 전기 신호를 적어도 하나의 보상 전극에 인가하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 보상 전극에서 방출될 수 있는 제3 교류 전기장이 생성되고, 제3 교류 전기장이 제1 교류 전기장과 함께 상기 적어도 하나의 수신 전극에 커플링될 수 있는 단계를 더 포함할 수 있다
상기 적어도 하나의 수신 전극은 상기 손으로 상기 핸드헬드 디바이스를 파지하고 있음이 검출되면 송신 모드로 스위칭되고, 상기 적어도 하나의 수신 전극에서 제4 교류 전기장이 방출되도록 상기 송신 모드에서 상기 적어도 하나의 수신 전극에 제4 교류 전기 신호가 인가되고, 상기 제4 교류 전기장은 상기 필드 측정 전극들 중 적어도 하나에 커플링될 수 있다.
상술한 구성들에 의해, 검출 정확도는 더욱 향상될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 필드 측정 전극들은, 다른 필드 측정 전극에 커플링될 수 있는 교류 전기장을 방출하기 위해 상기 필드 측정 전극에 교류 전기 신호가 인가되는 송신 모드로 동작할 수 있다.
본 발명의 더욱 상세한 사항들 및 특징들을, 이하의 설명과 관련된 도면들로부터 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전극 구성의 예시적인 전극 배치를 갖는 전기 핸드헬드 디바이스이다.
도 2는 분석 디바이스를 갖는 본 발명에 따른 전극 구성의 블록도이다.
도 3a 및 3b는, 전기 핸드헬드 디바이스의 측면도로서, 본 발명에 따른 전극 구성의 전극들이 각각 서로 다른 번호를 갖는다.
도 1은. 전기 핸드헬드 디바이스(G)에서, 본 발명에 따른 전극 구성의 전극들의 배치를 예시적으로 도시한다. 송신 전극(SE)은 셀 폰(G)의 좌측에 배치된다. 수신 전극(EE) 및 보상 전극(KE)은 셀 폰(G)의 우측에 배치된다. 전극 구성의 송신 전극(SE), 보상 전극(KE) 및 수신 전극(EE)은, 한 손으로 핸드헬드 디바이스(G)를 파지하고 있음을 검출하기 위해 제공된다.
전극들(SE, EE 및 KE)은, 손으로 핸드헬드 디바이스를 파지할 때 전극들이 적어도 부분적으로 덮여지도록, 핸드헬드 디바이스(G)의 측벽들에 각각 배치된다. 제1 교류 전기 신호가 송신 전극(SE)에 인가되면 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WF1)이 생성된다. 핸드헬드 디바이스(G)가 한 손으로 파지되면, 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WF1)은 손을 통해 수신 전극(EE)에 커플링된다.
전극들(SE 또는 EE)이 핸드헬드 디바이스(G)의 측벽에 배치되어 있기 때문에, 전기 핸드헬드 디바이스(G)가 (전기적 전도성) 표면상에 놓이더라도 검출에 오류가 없음이 보증된다. 즉, 핸드헬드 디바이스(G)가 표면에 놓이더라도 오해하여 핸드헬드 디바이스에 대한 파지로 검출하지 않는다. 전극들(SE 및 EE)이 핸드헬드 디바이스의 측벽에 배치되어 있으므로, 송신 전극(SE)에서 방출된 교류 전기장(WF1)의 적은 일부만이 그 표면을 통해 수신 전극(EE)에 커플링된다.
보상 전극(KE)은 오류 검출의 위험을 더욱 줄이기 위해 제공된다. 제3 교류 전기 신호가 보상 전극(KE)에 인가된다. 바람직하게, 제3 교류 전기 신호는 제1 교류 전기 신호와는 다른 페이징을 갖는다. 제3 교류 전기 신호의 진폭은 바람직하게는 제1 교류 전기 신호의 진폭보다 더 작다.
제3 교류 전기 신호를 보상 전극(KE)에 인가하면, 보상 전극(KE)에서 제3 교류 전기장의 방출하게 되고, 이 제3 교류 전기장은 수신 전극(EE)에 커플링된다. 바람직하게, 보상 전극(KE)은, 전기 핸드헬드 디바이스(G)가 손으로 파지되지 않았을 때에도 보상 전극(KE)에서 방출된 제3 교류 전기장이 수신 전극(EE)에 커플링되도록, 핸드헬드 디바이스(G)에서 수신 전극(EE)에 상대적으로 배치된다. 핸드헬드 디바이스(G)가 (전기적 전도성) 표면상에 놓이고 또한 송신 전극(SE)에서 방출된 교류 전기장의 적은 일부가 그 표면을 통해 수신 전극(EE)에 커플링되면, 이 교류 전기장은 보상 전극(KE)에서 방출된 다른 페이징을 갖는 제3 전기장에 의해 거의 제거되거나 바람직하게는 감쇄된다. 커플링된 제1 교류 전기장과 커플링된 제3 교류 전기장에 기인하여, 수신 전극(EE)에서 측정된 전류의 레벨에서의 이 증가는 매우 작기 때문에, 파지에 대한 오류 검출을 거의 완전하게 회피할 수 있다.
손이 송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)을 적어도 부분적으로 덮이는 방식으로 전기 핸드헬드 디바이스(G)가 손으로 파지되면, 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기 신호(WS1)의 일부가 손을 통해 수신 전극(EE)에 커플링되고, 이때, 수신 전극(EE)에 직접 커플링되는 제1 교류 전기장(WF1)은 보상 전극(KE)의 동작 영역을 초과한다. 이는, 수신 전극(EE)에서 측정되는 전류의 레벨을 상당히 증가시키게 되며, 이 전류의 상당한 레벨 증가는 한 손으로 핸드헬드 디바이스를 파지하고 있음을 표시한다.
또한, 제1 필드 측정 전극(FE1)이 전기 핸드헬드 디바이스(G)의 전면에 배치된다. 제2 필드 측정 전극(FE2)은 전기 핸드헬드 디바이스(G)의 후면에 배치된다. 상기 2개의 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)은 전기 핸드헬드 디바이스의 실제 동작을 검출하기 위해 제공된다.
송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WF1)은 또한 제1 필드 측정 전극(FE1)과 제2 필드 측정 전극(FE2)에 커플링된다. 전기 핸드헬드 디바이스(G)의 후면이 손바닥을 향하도록 전기 핸드헬드 디바이스(G)를 손으로 파지하면, 송신 전극(SE)과 제2 필드 측정 전극(FE2) 사이의 정전용량성 커플링은, 송신 전극(SE)과 제1 필드 측정 전극(FE1) 사이의 정전용량성 커플링보다 더 높다. 결과적으로, 제2 필드 측정 전극(FE2)에서의 전류는, 제1 필드 측정 전극(FE1)에서의 전류보다 상당히 높다. 상술한 바와 같이, 핸드헬드 디바이스의 파지가 검출되고 또한 제2 필드 측정 전극(FE2)에서의 전류가 제1 필드 측정 전극(FE1)에서의 전류보다 높으면, 사용자가 디바이스를 사용하고자하는 것으로 판단할 수 있다.
하지만, 제1 필드 측정 전극(FE1)에서의 전류가 제2 필드 측정 전극(FE2)에서의 전류보다 높으면, 핸드헬드 디바이스(G)의 전면이 핸드헬드 디바이스(G)를 파지한 손의 손바닥을 향하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 이러한 상태는 비-동작으로 명확하게 배정할 수 있다.
예를 들면, 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서의 2개의 전류들을 비교함으로써 평가가 수행될 수 있다. 대안적으로는, 제1 필드 측정 전극(FE1)에서의 전류와 제2 필드 측정 전극(FE2)에서의 전류의 차가 계산될 수 있다. 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서의 두 전류들의 차가 0보다 작으면 핸드헬드 디바이스(G)의 후면이 손바닥을 향하여 있고, 반면에 전류들의 차가 0보다 크면 핸드헬드 디바이스(G)의 전면이 손바닥을 향하여 있다.
바람직하게, 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서의 전류들 또는 상기 전류들의 차는, 전기 핸드헬드 디바이스(G)에 대한 파지가 검출된 경우에만 결정된다. 이에 의해, 의도된 이용, 예를 들면 전기 핸드헬드 디바이스(G)의 후면이 전기 전도성 표면상에 높여진 경우에 잘못 검출되는 것이 회피된다. 이 경우에, 제2 필드 측정 전극(FE2)에서의 전류는 제1 필드 측정 전극(FE1)에서의 전류보다 상당히 높을 것이다.
이것은, 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2) 또는 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서의 전류들의 평가가, 전기 핸드헬드 디바이스에 대한 파지가 검출되었을 때에만 활성화됨을 의미한다.
의도된 사용을 검출하는 검출 정확도를 더 향상시키기 위해서, 파지의 검출에 제공된 전극들(SE, EE 및 KE)은 제2 동작 모드로 동작될 수 있다. 제2 동작 모드에서, 수신 전극(EE)은, 제1 교류 전기장(WF1)이 또한 방출될 수 있는 추가적인 송신 전극으로서 동작될 수 있다. 이에 의해, 제1 교류 전기장(WF1)은 전기 핸드헬드 디바이스의 양쪽에서 방출되고, 손을 통해 필드 측정 전극들(FE1 또는 FE2)에 커플링된다. 이에 의해, 손으로 핸드헬드 디바이스가 불리하게 파지된 경우에도, 송신 전극(SE)과 필드 측정 전극들(FE1 또는 FE2) 사이에 커플링이 없거나 커플링이 매우 적음이 회피된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 2개의 필드 측정 전극들(FE1 또는 FE2) 중 단지 하나만 제공되어도 충분하다. 예를 들면, 전기 핸드헬드 디바이스의 전면에 배치되는 제1 필드 측정 전극(FE1)만을 제공하는 것으로도 충분할 수 있다. 제1 필드 측정 전극(FE1)에서 측정된 전류가 미리결정된 임계값에 도달하면, 핸드헬드 디바이스(G)의 전면이 손바닥을 향하도록 전기 핸드헬드 디바이스(G)가 손에 의해 파지되어 있다고 판단할 수 있다.
반대로, 단지 제2 필드 측정 전극(FE2)만이 핸드헬드 디바이스(G)의 후면에 제공되고 제2 필드 측정 전극(FE2)에서 측정된 전류가 미리결정된 임계값을 초과하는 경우에는, 후면이 손바닥을 향하도록 전기 핸드헬드 디바이스(G)가 손에 의해 파지되어 있다고 판단할 수 있다.
셀폰과 같은 전기 핸드헬드 디바이스가 어깨와 머리 사이에 끼워진 상태라면, 송신 전극(SE)과 제1 필드 측정 전극(FE1) 사이의 정전용량성 커플링은 송신 전극(SE)과 제2 필드 측정 전극(FE2) 사이의 정전용량성 커플링과 거의 동일하다. 이 경우에 있어서, 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서 측정된 전류들의 차는 거의 0일 것이며, 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서 측정된 전류들의 비교 또는 상기 전류들의 차의 계산은, 원하는 결과를 가져오지 않을 것이다. 이경우를 신뢰할 있게 검출하기 위하여, 전류들의 비교 또는 차의 계산과 더불어, 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서의 전류들의 절대값들을 결정하는 것이 유리하다. 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서 측정된 전류들이 각각 미리결정된 임계값을 초과하는 경우 및 전기 핸드헬드 디바이스의 파지가 검출된 경우에, 전기 핸드헬드 디바이스의 전면뿐만 아니라 후면까지 사용자의 신체에 의해 둘러싸였다고, 예를 들면, 핸드헬드 디바이스(G)가 어깨와 머리 사이에 끼워진 경우라고 판단할 수 있다.
핸드헬드 디바이스에 대한 파지가 검출된 이후에 필드 측정 전극들에서 측정된 전류들이 상기 미리결정된 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 핸드헬드 디바이스를 이용할 의도가 없음으로 판단할 수 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 전극 구성을 갖는 정전용량성 센서 디바이스의 블록도를 도시한다. 센서 디바이스는, 평가 회로(A)와, 평가 회로(A)에 연결된 본 발명에 따른 전극 구성의 전극들을 포함한다. 송신 전극(SE)과 보상 전극(KE)은, 각각, 증폭 회로를 통해서 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)과 연결된다. 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)을 이용하여, 교류 전기 신호가 송신 전극(SE)과 보상 전극(KE)의 각각에 인가되고, 이때, 보상 전극(KE)에 인가된 교류 전기 신호는 송신 전극(SE)에 인가된 교류 전기 신호와는 다른 페이징을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게, 보상 전극에 인가된 교류 전기 신호는 송신 전극(SE)에 인가된 교류 전기 신호보다 작은 진폭을 갖는다.
도 2에 따른 실시예는, 수신 전극(EE)과 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)도 도시하고 있는데, 이들은 멀티플렉서(MUX), 증폭기 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 통해서 마이크로컨트롤러 유닛에 연결되어 있다. 수신 전극(EE)에서 및 필드 측정 전극들(FE1 및 FE2)에서 탭된 전기 신호들은, 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)에 공급되고 또한 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 거기에서 평가된다. 핸드헬드 디바이스를 파지한 손의 손바닥에 대한 전기 핸드헬드 디바이스(G)의 위치를 결정하기 위해서, 추가 필드 측정 전극(FEn)이 제1 필드 측정 전극(FE1)과 제2 필드 측정 전극(FE2) 이외에 추가로 제공될 수 있다. 이에 대한 실시예들은 도 3a 및 3b에 도시되었다.
평가 디바이스(A)는, 출력측에서, 손의 손바닥과 관련된 핸드헬드 디바이스의 위치 정보를 포함하는 검출 신호(DS)를 제공한다. 평가 디바이스(A)는, 예를 들면, 주문형 집적 회로(ASIC)로써 구현될 수 있다. 대안적으로, 분석 디바이스(A)는 예를 들면 셀 폰의 마이크로컨트롤러 내에 집적될 수도 있다.
도 3a 및 3b의 각각은, 전기 핸드헬드 디바이스(G)의 측면도를 도시한다. 송신 전극(SE), 보상 전극(KE) 및 수신 전극(EE)은 도 3a 및 3b에 도시하지 않았다. 핸드헬드 디바이스(G)의 전면(V)에 또는 후면(R)에 필드 측정 전극들의 배치만이 도시되었다.
도 3a는 전면에 배치된 제1 필드 측정 전극(FE1)과 후면에 배치된 3개의 제2 필드 측정 전극들(FE2a, FE2b 및 FE2c)을 갖는 핸드헬드 디바이스(G)를 도시한다. 핸드헬드 디바이스(G)가 파지되면, 핸드헬드 디바이스를 파지한 손의 손바닥과 관련된 핸드헬드 디바이스의 위치를 추가로 결정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 핸드헬드 디바이스의 하부 섹션이 손으로 파지되면, 송신 전극(SE)과 하부 필드 측정 전극(FE2c) 사이의 정전용량성 커플링이 송신 전극(SE)과 상부 필드 측정 전극(FE2a) 사이의 정전용량성 커플링보다 높으므로, 하부 필드 측정 전극(FE2c)에서 측정된 전류가 상부 필드 측정 전극(FE2a)에서 측정된 전류보다 높다.
도 3b는, 도 3a와는 달리, 전면(V)에는 3개의 제1 필드 측정 전극들(FE1a, FE1b 및 FE1c)이 배치되고, 후면(R)에는 단지 하나의 제2 필드 측정 전극(FE2)만이 배치된 전기 핸드헬드 디바이스(G)의 측면도를 도시한다. 제1 필드 측정 전극들에 대한 이 배치는, 또한, 핸드헬드 디바이스를 파지한 손의 손바닥과 관련된 핸드헬드 디바이스의 위치를 검출할 수 있게 한다.
또한, 수 개의 필드 측정 전극들이 전면(V) 및 후면(R)에 각각 배치될 수 있다.
필드 측정 전극들은 또한, 필드 측정 전극들 중 적어도 하나를 송신 전극으로써 이용하는 소정의 동작 모드로 동작될 수 있다. 예를 들면, 핸드헬드 디바이스(G)의 전면에 배치된 제1 필드 측정 전극(FE1)이 송신 전극으로서 동작될 수 있다. 제2 교류 전기 신호가, 교류 전기장을 발생시키기 위하여 제1 필드 측정 전극(FE1)과 같은 송신 전극으로서 동작될 필드 측정 전극에 인가되는데, 이에 의해 교류 전기장이 송신 전극으로서 동작될 필드 측정 전극에서 방출된다. 방출된 교류 전기장은, 핸드헬드 디바이스(G)의 후면에 배치되어 있는 제2 필드 측정 전극(FE2)과 같은 또 다른 필드 측정 전극에 커플링될 수 있다.
손으로 핸드헬드 디바이스(G)를파지하고 있음을 검출한 후에, 필드 측정 전극들에서 탭된 전기 신호들은, 핸드헬드 디바이스(G)의 사용자의 신체에 대한 위치를 검출하기 위해서, 본 발명에 따라 분석된다.
사용하는 동안에 전기 핸드헬드 디바이스(G)가 사용자의 어깨와 머리 사이에 끼워지면, 이는 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE) 사이의 정전용량성 커플링을 미리결정된 임계값 아래로 내려가게 하는데, 이는 핸드헬드 디바이스(G)에 대한 비-파지를 표시한다. 하지만, 핸드헬드 디바이스(G)가 여전히 사용 중인지의 여부를 결정하기 위하여, 그 값이 임계값보다 아래로 떨어진 후에 필드 측정 전극들 중 하나가 송신 전극으로서 동작된다. 예를 들면, 제1 필드 측정 전극(FE1)이 송신 전극으로서 동작된다. 전기 핸드헬드 디바이스(G)가 사용자의 어깨와 머리 사이에 끼워지면, 제1 필드 측정 전극(FE1)에서 방출된 교류 전기장의 일부가 사용자의 신체를 통해서 제2 필드 측정 전극(FE2)에 커플링된다.
제2 필드 측정 전극(FE2)에서 측정된 전류가 미리결정된 임계값을 초과하면, 핸드헬드 디바이스(G)가 손으로 파지되어 있지 않았을지라도 여전히 사용중인 것으로 추정될 수 있다.
제2 필드 측정 전극(FE2)에서 측정된 전류가 미리결정된 임계값의 아래이면, 핸드헬드 디바이스(G)는 더 이상 사용중이 아닌 것으로 추정될 수 있다. 핸드헬드 디바이스(G)는, 예를 들면, 슬립 모드로 진입될 수 있다.
또한, 제2 필드 측정 전극(FE2)은 송신 전극으로서 동작될 수도 있다.
셀폰이 전기 핸드헬드 디바이스(G)를 대표하여 위에서 설명되었다. 본 발명에 따른 전극 구조가 제공된 핸드헬드 디바이스(G)는, 컴퓨터 마우스, 디바이스용 리모콘, 디지털 카메라, 게임 컨트롤러, 개인용 휴대 단말기(PDA), 스마트폰, 타블렛 PC 또는 등등일 수 있다.

Claims (18)

  1. 사용자의 터치 검출을 위한 핸드헬드 디바이스(G)의 정전용량성 센서 디바이스용 전극 구성으로서, 상기 전극 구성은
    - 적어도 하나의 송신 전극(SE),
    - 적어도 하나의 수신 전극(EE), 및
    - 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)을 포함하고,
    - 제1 교류 전기 신호(WS1)가, 상기 적어도 하나의 송신 전극(SE)에서 방출되는 제1 교류 전기장(WF1)을 생성하기 위해, 상기 적어도 하나의 송신 전극에 인가되고,
    - 상기 제1 교류 전기장(WF1)이, 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE) 및 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)에 적어도 부분적으로 커플링될 수 있고,
    - 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)에 커플링된 상기 제1 교류 전기장(WF1)은 상기 사용자가 한 손으로 상기 핸드헬드 디바이스(G)를 파지하고 있음을 나타내고, 및
    - 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)에 커플링된 상기 제1 교류 전기장(WF1)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타내는 전극 구성.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 구성은, 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극(FE2)을 더 포함하고,
    상기 제1 교류 전기장(WF1)은 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극(FE2)에 적어도 부분적으로 커플링되고, 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극(FE2)에 커플링된 상기 제1 교류 전기장(WF1)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 사용자의 상기 신체에 대한 상기 위치를 나타내는 전극 구성.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 전면(V)에 배치될 수 있고, 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극(FE2)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 후면(R)에 배치될 수 있고,
    상기 제1 필드 측정 전극(FE1)에서 탭된 제1 전기 변수(I1) 및 상기 제2 필드 측정 전극(FE2)에서 탭된 제2 전기 변수(I2)는 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 사용자의 상기 신체에 대한 상기 위치를 나타내는 전극 구성.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탭된 제1 전기 변수(I1) 및 상기 탭된 제2 전기 변수(I2)는, 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1) 및 상기 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극(FE2)에 연결된 평가 디바이스에 공급될 수 있고,
    상기 평가 디바이스는, 상기 제1 전기 변수(I1)와 상기 제2 전기 변수(I2)의 차(D)를 계산하기 위해 조정되고,
    상기 차(D)는 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 사용자의 상기 신체에 대한 상기 위치를 나타내는 전극 구성.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 후면(R)이 상기 핸드헬드 디바이스를 파지한 손의 손바닥을 향하는 경우에는 상기 차(D)의 상기 값이 0보다 작고,
    상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 전면(V)이 상기 핸드헬드 디바이스를 파지한 손의 상기 손바닥을 향하는 경우에는 상기 차의 상기 값이 0보다 큰 전극 구성.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 평가 디바이스는, 상기 제1 전기 변수(I1)와 상기 제2 전기 변수(I2)의 상기 차(D)의 절대값이 제2 임계값보다 작은 경우에, 상기 제1 전기 변수(I1)의 절대값과 상기 제2 전기 변수(I2)의 절대값이 제1 임계값보다 큰지를 검사하기 위해 더 조정되는 전극 구성.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    제2 교류 전기 신호(WS2)가, 제2 교류 전기장(WF2)을 생성시키기 위하여, 상기 2개의 필드 측정 전극들(FE1, FE2) 중 하나에 인가될 수 있고 상기 제2 교류 전기장(WF2)은 상기 필드 측정 전극에서 방출될 수 있으며, 상기 제1 전기 변수(I1)와 상기 제2 전기 변수(I2)의 상기 차(D)의 상기 절대값이 제2 임계값보다 작은 경우에는, 상기 제2 교류 전기 신호(WS2)가 상기 2개의 필드 측정 전극들(FE1, FE2) 중 하나에 인가되고, 상기 제2 교류 전기장은 상기 2개의 필드 측정 전극들(FE1, FE2) 중 다른 하나의 필드 측정 전극에 커플링되는 전극 구성.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 구성은, 제3 교류 전기 신호(WS3)가 인가되어, 제3 교류 전기장(WF3)을 방출할 수 있는 적어도 하나의 보상 전극(KE)을 추가로 포함하며, 따라서 상기 제3 교류 전기장(WF3)이 상기 적어도 하나의 보상 전극(KE)에서 방출될 수 있으며,
    상기 제3 교류 전기장은 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)에 적어도 부분적으로 커플링될 수 있고, 또한 상기 커플링된 제1 교류 전기장(WF1)과 함께 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)에 커플링된 상기 제3 교류 전기장은 상기 사용자의 상기 손으로 상기 핸드헬드 디바이스(G)를 파지하고 있음을 나타내는 전극 구성.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 교류 전기 신호(WS3)는 상기 제1 교류 전기 신호(WS1)와는 다른 페이징을 갖고, 또한 상기 제1 교류 전기 신호(WS1)의 진폭은 상기 제3 교류 전기 신호(WS3)의 진폭보다 큰 전극 구성.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 송신 전극(SE) 및 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)은, 손으로 상기 핸드헬드 디바이스(G)를 파지할 때 적어도 부분적으로 덮여지도록 서로에 대해 상대적으로 상기 핸드헬드 디바이스(G)에 배치될 수 있는 전극 구성.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전극 구성을 갖는 핸드헬드 디바이스로서,
    상기 적어도 하나의 송신 전극(SE), 상기 적어도 하나의 수신 전극 및 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)은, 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 하우징 벽에 배치되고,
    상기 제1 필드 측정 전극(FE1)은 상기 송신 전극(SE)과 상기 수신 전극(EE)의 사이에 배치되는 핸드헬드 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 송신 전극(SE)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 제1 측벽에 배치되고,
    - 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 제1 측벽에 반대되는 제2 측벽에 배치되고, 및
    - 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 전면 또는 상기 후면에 배치되는 핸드헬드 디바이스.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)은 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 전면에서 또는 상기 후면에서 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 중력 중심 영역에 배치되는 핸드헬드 디바이스.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸드헬드 디바이스는, 모바일 무선 유닛, 셀 폰, 컴퓨터 마우스, 디바이스용 리모콘, 디지털 카메라, 게임 컨트롤러, 개인용 휴대 단말기(PDA), 스마트폰, 및 타블렛 PC 중 적어도 하나를 포함하는 핸드헬드 디바이스.
  15. 사용자에 의한 핸드헬드 디바이스(G)에의 터치를 검출하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 적어도 하나의 송신 전극(SE)에서 방출될 수 있는 제1 교류 전기장(WF1)을 생성하기 위해 하나의 제1 교류 전기 신호(WS1)를 적어도 하나의 송신 전극(SE)에 인가하는 단계로서, 상기 제1 교류 전기장은 적어도 하나의 수신 전극(EE) 및 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1)에 적어도 부분적으로 커플링되는 단계,
    - 상기 적어도 하나의 송신 전극(SE)과 상기 적어도 하나의 제1 필드 측정 전극(FE1) 사이의 정전용량성 커플링을 측정하는 상기 제1 필드 측정 전극(FE1)에서 탭된 제1 전기 신호를 평가하는 단계,
    - 상기 적어도 하나의 송신 전극(SE)과 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE) 사이의 정전용량성 커플링을 측정하는 상기 수신 전극(EE)에서 탭된 제3 전기 신호를 평가하는 단계를 포함하고,
    - 상기 제1 전기 신호는 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 사용자의 신체에 대한 위치를 나타내고, 및
    - 상기 제3 전기 신호는 상기 사용자의 한 손으로의 상기 핸드헬드 디바이스(G)를 파지하고 있음을 나타내는, 사용자에 의한 핸드헬드 디바이스(G)에의 터치를 검출하기 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 교류 전기 신호(WS1)는 적어도 하나의 제2 필드 측정 전극(FE2)에 커플링될 수 있고, 상기 방법은,
    - 상기 제2 필드 측정 전극(FE2)에서 탭된 제2 전기 신호를 평가하는 단계,
    - 상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호의 차(D)를 결정하는 단계로서, 상기 차(D)는 상기 핸드헬드 디바이스(G)의 상기 사용자의 상기 신체에 대한 상기 위치를 나타내는 단계를 포함하는, 사용자에 의한 핸드헬드 디바이스(G)에의 터치를 검출하기 위한 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    - 제3 교류 전기 신호(WS3)를 적어도 하나의 보상 전극(KE)에 인가하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 보상 전극(KE)에서 방출될 수 있는 제3 교류 전기장(WF3)이 생성되고, 제3 교류 전기장(WF3)이 상기 제1 교류 전기장(WF1)과 함께 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)에 커플링될 수 있는 단계를 더 포함하는, 사용자에 의한 핸드헬드 디바이스(G)에의 터치를 검출하기 위한 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)은 상기 손으로 상기 핸드헬드 디바이스(G)를 파지하고 있음이 검출되면 송신 모드로 스위칭되고, 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)에서 제4 교류 전기장(WF4)이 방출되도록 상기 송신 모드에서 상기 적어도 하나의 수신 전극(EE)에 제4 교류 전기 신호(WS4)가 인가되고, 상기 제4 교류 전기장(WF4)은 상기 필드 측정 전극들(FE1, FE2) 중 적어도 하나에 커플링될 수 있는, 사용자에 의한 핸드헬드 디바이스(G)에의 터치를 검출하기 위한 방법.
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