KR20140029125A - 모바일 장치용 환경 탐지 - Google Patents

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KR20140029125A
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Abstract

모바일 장치에 근접한 물질의 정전용량성 탐지에 기초하여 모바일 장치의 특성을 관리하는 것과 관련된 장치 및 방법이 개시된다. 한 가지 이러한 방법은 모바일 장치의 제1 정전용량 센서로 제1 정전용량 센서 측정치를 수신하는 단계를 포함한다. 본 발명은 제1 정전용량 센서 측정치와 상이한 물질에 대응하는 저장된 값 사이의 상응관계에 기초하여 모바일 장치에 인접하는 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계를 더욱 포함한다. 본 방법은 모바일 장치에 인접하는 물질을 나타내는 상기 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계를 더욱 포함한다.

Description

모바일 장치용 환경 탐지{Environment detection for mobile devices}
개시된 기술은 전자 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 모바일 장치의 환경 감지용 전자 시스템에 관한 것이다.
사람들은 더욱 모바일 장치를 사용한다. 모바일 장치는 예를 들어 휴대 전화, PDA(personal digital assistant), PMP(portable media platform), 태블릿, 랩탑, 또는 임의 유사한 제품 형태를 취할 수 있다. 일부 모바일 장치는 배터리에 의해 전력을 공급받으며, 일부 모바일 장치는 교류(AC) 콘센트와 같은 외부 전력원에 의해 전력공급 받을 수 있다. 많은 모바일 장치는 전화통화, 화상 회의, 및/또는 데이터 전송을 위한 유선 및/또는 무선 통신을 지원한다.
모바일 장치는 다양한 환경에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 모바일 장치를 자신의 귀 또는 팔 길이에서 홀딩할 수 있다. 모바일 장치는 예컨대 탁자, 책상, 또는 계산대와 같은 표면에 놓일 수 있다. 사용자는 예컨대 서랍, 지갑, 또는 주머니와 같은 밀폐 공간에 모바일 장치를 놓을 수 있다. 일부 모바일 장치에는 보호 케이스가 장착될 수 있다. 일부 모바일 장치는 받침대(stand) 또는 설치대(docking station)에 놓일 수 있으며, 이는 충전 또는 또 다른 장치와의 유선 통신을 촉진시킬 수 있다.
모바일 장치 주변의 환경은 시간에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치는 환경들 사이에서 이동될 수 있다(예컨대 탁자에서 지갑으로). 사람이나 물체가 모바일 장치에 근접하여 이동할 수 있다. 모바일 장치 근처의 대기 조건이 변할 수 있다. 많은 이유로 인하여, 모바일 장치에 바로 인접한 곳에서의 환경 조건을 확인하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 발명 양상의 개요
첨부된 청구항의 범위에 속하는 시스템, 방법 및 장치의 다양한 실시 각각은 여러 양상을 가지며, 이들 중 단지 하나만이 본 명세서에 기재된 바람직한 속성을 초래하는 것은 아니다. 첨부된 청구항의 범위를 제한하지 않으면서, 일부 현저한 특징이 본 명세서에서 기술된다.
본 발명의 한 양상은 모바일 장치에 근접한 물질의 정전용량성 탐지에 기초하여 모바일 장치의 특성을 관리하는 방법을 제공한다. 본 방법은 모바일 장치의 제1 정전용량 센서로 제1 정전용량 센서 측정치를 수신하는 단계를 포함한다. 본 발명은 제1 정전용량 센서 측정치와 상이한 물질에 대응하는 저장된 값 사이의 상응관계에 기초하여 모바일 장치에 인접하는 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계를 더욱 포함한다. 본 방법은 모바일 장치에 인접하는 물질을 나타내는 상기 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계를 더욱 포함한다.
여러 구체 예에서, 본 방법은 모바일 장치의 제2 정전용량 센서로 측정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 및 제2 정전용량 센서로부터 취한 측정치에 기초하여, 모바일 장치와 모바일 장치에 인접하는 물질 사이의 공간적 관계를 결정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 결정된 공간적 관계는 손이 모바일 장치를 잡는 방식을 포함할 수 있다.
여러 구체 예에서, 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 상기 결정된 값에 기초하여 무선 주파수(RF) 통신 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 모바일 장치의 전송 전력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 안테나의 튜닝을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 측정치와 관련된 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여러 구체 예에서, 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 제1 정전용량 센서 측정치와 상이한 물질에 대응하는 저장된 값 내 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값 사이의 갱신된 상응관계를 기록하는 단계를 포함할 수 있다. 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 사용자 인터페이스 출력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계는 전도성 분류에 대응하는 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
여러 구체 예에서, 모바일 장치가 모바일 장치에 인접한 물질에 대하여 움직일 때, 본 방법은 적어도 부분적으로 모바일 장치의 상대적 이동에 의해 야기된 제1 정전용량 센서에 의한 측정치 변화를 결정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 측정치의 변화에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 모바일 장치의 위치 변화의 표시기를 측정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 추가로 표시기에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 본 방법은 모바일 장치에 인접한 물질에 의해 야기된 제1 정전용량 센서에 의한 측정치의 시간에 따른 가변성을 결정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 측정치의 가변성에 기초하여 물질이 인간인지 여부를 결정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 본 방법은 제1 정전용량 센서로, 케이스 또는 하우징, 또는 이들의 변화를 측정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 본 방법은 측정치에 기초하여 제1 정전용량 센서를 교정(calibrating)하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 기재된 주제의 또 다른 양상은 모바일 장치의 환경을 감지하도록 구성된 시스템을 제공한다. 본 시스템은 모바일 장치에 인접한 물질과 관련된 측정치를 제공하도록 구성된 제1 정전용량 센서를 포함한다. 본 시스템은 제1 정전용량 센서로부터 획득한 하나 이상의 측정치와 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 하나 이상의 값 사이의 상응관계를 저장하도록 구성된 메모리를 더욱 포함한다. 본 시스템은 상기 측정치를 수신하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 더욱 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 측정치에 기초하여, 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 대응 값을 결정하도록 더욱 구성된다. 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 상태를 수정하도록 더욱 구성된다.
여러 구체 예에서, 본 시스템은 모바일 장치의 제2 정전용량 센서를 더욱 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 제1 및 제2 정전용량 센서로부터 수신된 측정치에 기초하여, 모바일 장치와 모바일 장치에 인접하는 물질 사이의 공간적 관계를 결정하도록 더욱 구성될 수 있다. 결정된 공간적 관계는 손이 모바일 장치를 잡는 방식을 포함할 수 있다.
여러 구체 예에서, 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 무선 주파수(RF) 통신 특성을 수정함으로써 상태를 수정하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 전송 전력을 조절하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 안테나의 튜닝을 조절하도록 구성될 수 있다. 본 시스템은 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여, 측정치에 관한 정보를 전송하도록 구성된 송신기를 더욱 포함할 수 있다.
여러 구체 예에서, 하나 이상의 프로세서는 측정치와 물질 사이의 갱신된 상응관계를 기록하고, 사용자 인터페이스 출력을 조절하고, 및/또는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 데이터를 로그하도록 구성될 수 있다. 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값은 모바일 장치에 근접한 물체의 유전 상수를 포함할 수 있다. 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값은 전도성 분류에 대응할 수 있다.
여러 구체 예에서, 모바일 장치가 물질에 대하여 움직일 때, 하나 이상의 프로세서는 적어도 부분적으로 모바일 장치의 상대적 이동에 의해 야기된 제1 정전용량 센서에 의한 측정치 변화를 결정하도록 더욱 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 측정치의 변화에 기초하여, 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하도록 더욱 구성될 수 있다. 본 시스템은 모바일 장치의 위치 변화의 표시기를 측정하도록 구성된 가속도계를 더욱 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 표시기에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하도록 더욱 구성될 수 있다.
한 구체 예에서, 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질에 의해 야기된 제1 정전용량 센서에 의한 측정치의 시간에 따른 가변성을 결정하도록 더욱 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 측정치의 가변성에 기초하여 물질이 인간인지 여부를 결정하도록 더욱 구성될 수 있다.
한 구체 예에서, 수신된 측정치는 모바일 장치의 케이스 또는 하우징에 대응할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 수신된 측정치 또는 그 변화에 기초하여 제1 정전용량 센서를 교정(calibrating)하도록 더욱 구성될 수 있다.
본 발명에 기재된 주제의 또 다른 양상은 모바일 장치에 인접한 물질과 관련된 측정치를 수신하기 위한 수단을 포함하는 모바일 장치의 환경을 감지하기 위한 장치를 제공한다. 본 장치는 측정치와 값 사이의 상응관계에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하기 위한 수단을 더욱 포함한다. 본 장치는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 양상을 수정하기 위한 수단을 더욱 포함한다.
본 발명에 기재된 주제의 또 다른 양상은 코드를 포함하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 제공하며, 상기 코드는 실행될 때, 장치로 하여금 모바일 장치의 제1 정전용량 센서에 의한 측정치를 취하게 하도록 한다. 본 매체는, 실행될 때, 장치로 하여금 상기 측정치와 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 하나 이상의 값 사이의 상응관계를 검색(look up)하는 코드를 더욱 포함한다. 본 매체는, 실행될 때, 장치로 하여금 상기 상응관계에 기초하여 모바일 장치의 상태를 수정하도록 하는 코드를 더욱 포함한다.
본 발명을 요약하게 위한 목적으로, 본 발명의 특정 양상, 장점 및 신규한 특징이 본 명세서에 기재되었다. 이러한 모든 장점이 본 발명의 임의 특정 구체 예에 따라 반드시 달성될 수 있는 것은 아니라는 점이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시되거나 암시될 수 있는 또 다른 장점을 반드시 달성하는 것은 아니면서 본 명세서에 개시된 한 가지 장점 또는 장점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 양상이 사용될 수 있는 예시적인 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 도 1의 무선 통신 시스템에서 사용될 수 있는 모바일 장치의 블록 다이어그램이다.
도 3은 한 구체 예에 따라는 환경 감지 시스템의 개략도이다.
도 4A-4B는 도 3의 환경 감지 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 센서를 나타낸다.
도 5A-5D는 여러 구체 예에 따라, 도 2의 모바일 장치 내 예시적인 센서 배치를 나타내는 개략도이다.
도 6A-6D는 여러 구체 예에 따라, 도 2의 모바일 장치 내 예시적인 수평 센서 배치를 나타내는 개략도이다.
도 7은 한 구체 예에 따르는, 도 2 및 3의 환경 감지 제어기의 개략도이다.
도 8A-C는 여러 구체 예에 따르는, 도 2의 환경 감지 제어기 및 센서의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 9A-9F는 여러 구체 예에 따라, 도 5A의 모바일 장치의 예시적인 그립(grip)을 나타내는 개략도이다.
도 10A-10E는 도 9A-9E의 예시적인 그립의 투시도이다.
도 11은 도 9A-9F에 제시된 그립 각각에 대하여 예측되는 상대 차동(relative differential) 및 단일-종단 크기 응답(single-ended magnitude response)을 나타내는 도표이다.
도 12는 한 구체 예에 따르는, 예시적인 환경 탐지 방법의 흐름도이다.
도 13은 한 구체 예에 따르는, 예시적인 환경 탐지 방법의 흐름도이다.
도 14는 한 구체 예에 따르는, 예시적인 환경 탐지 방법의 흐름도이다.
도 15는 도 2의 모바일 장치의 환경을 감지하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 구체 예에 따라, 도 2의 모바일 장치의 환경을 감지하기 위한 장치의 기능적 블록 다이어그램이다.
일부 구체 예의 상세한 설명
이하의 일부 구체 예의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예의 여려 설명을 제시한다. 그렇지만, 본 발명은 청구항에 의해 정의되고 커버되는 다수의 상이한 방법으로 구현될 수 있다. 본 설명에서, 참조번호가 도면에 부여되는데, 유사한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 지시한다.
전술한 바와 같이, 모바일 장치 주변의 환경적 조건을 확인하는 것이 바람직할 수 있다. 한 특정 실시예에서, 모바일 장치는 무선 통신을 위하여 구성될 수 있다. 무선 모바일 장치 주변의 환경은 무선(radio) 전송 및/또는 수신에 영향을 미칠 수 있다. 모바일 장치는 환경의 특성, 또는 그 변화를 탐지하고, 탐지된 특성에 기초하여 무선 전송 및/또는 수신의 특성을 조절하도록 구성될 수 있다. 또 다른 용도에서, 환경 조건의 탐지에 응답하여, 모바일 장치는 또 다른 변화를 초래할 수 있는데, 예컨대 모바일 장치 스크린 상에 디스플레이된 영상 또는 문자를 변화시키고; 탐지된 환경 특성에 관련된 데이터를 전송하고; 데이터를 로그시켜 관련 데이터베이스를 생성하고; 이동도 패턴을 달성하고; 그리고 예상되는 사용 경향의 패턴을 달성한다.
예컨대 장치 근처의 특정 유형의 물질을 결정하는 것과 같은 환경 탐지는 수행하기 매우 어려울 수 있다. 전형적으로, 현재 센서는 무엇인가가 장치에 접촉하고 있는지 여부만을 탐지할 수 있다. 정전용량 감지(capacitive sensing)는 센서 근처의 전기장의 변화를 측정하는 것을 포함한다. 천으로 문지르고 근접하여 이동시킬 때 사람의 머리카락을 잡아당길 수 있는 정전기를 갖는 풍선과 유사하게, 정전용량 센서는 물체와 그 전기장의 상호작용에 기초하여 변화를 탐지할 수 있다. 대부분의 정전용량 감지 방법은 최소한의 정보, 예컨대 임계값 판독에 기초하여 단순한 2진 결정을 제공한다. 정전용량 센서로부터 훨씬 더 많은 정보를 획득하는 것은 과거에 상당한 문제점이었다. 본 발명은 여러 환경적 특성에 관한 상세하고, 신뢰할만 하고, 정교한 정보를 획득하기 위하여 정전용량 감지를 사용하는 장치 및 구조체를 개시한다.
도 1은 본 발명의 양상이 사용될 수 있는 예시적인 무선 통신 시스템(100)을 나타낸다. 도 2는 모바일 장치(120)를 개략적으로 도시한다. 무선 통신 시스템(100)은 서비스 영역(130) 내에서 기지국(110) 및 하나 이상의 모바일 장치(120)(도 2), 예컨대 (120a-120d)을 포함할 수 있다. 무선 통신 시스템(100)은 무선 표준, 예를 들어, 셀룰러 음성 및/또는 데이터 표준을 사용할 수 있다.
여러 구체 예에서, 기지국(110)은 비-제한적으로, GSM, GPRS, EDGE, UMTS, CDMA2000TM, W-CDMA, 3GPP, HSPA, WIMAX™, IEEE 802.11x, 및 BLUETOOTH™를 포함하는 하나 이상의 무선 표준에 따라 하나 이상의 모바일 장치(120)와 통신할 수 있다. 기지국(110)은 데이터를 모바일 장치(120)로 하향링크(150)에서 전송할 수 있으며, 데이터를 모바일 장치(120)로부터 상향링크(140)에서 수신할 수 있다.
모바일 장치(120)는 예를 들어, 셀폰, 무선 전화 핸드셋, PDA, PMP, 휴대용 게임 장치, 태블릿, 랩탑, 넷북, 휴대용 컴퓨터, 스피커 또는 헤드폰, 주변 장치(예컨대 키보드, 마우스, 그래픽 태블릿, 원격 제어부 등), 착용가능 장치(예컨대 손목시계, 헤드-업 디스플레이(HUDs), 페이스메이커(pacemaker), 또는 다른 의료 장치, 등), 페이저(pager), 전자책, 무선 이메일 장치, 등을 포함할 수 있으며, 이들 모두는 무선 통신을 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 다양한 환경에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자(160a)는 모바일 장치(120a)를 자신의 왼손으로 잡을 수 있다. 따라서, 사용자의 손은 상향링크(140) 및/또는 하향링크(150)의 무선 특성(radio characteristic)과 같은 모바일 장치(120a)의 특성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 사용자의 손이 모바일 장치(120a)의 적어도 하나의 안테나(245)(도 2)와 기지국(110)의 안테나 사이의 신호를 적어도 부분적으로 방해할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 사용자(160a)의 손은 모바일 장치(120a)의 안테나(245)를 적어도 부분적으로 디튜닝(detune)할 수 있다.
모바일 장치(120a)에 대한 사용자(160a) 손의 근접성은 사용자(160a)에 의해 흡수되는 복사선(radiation)의 양을 증가시킬 수 있다. 한 구체 예에서, 사용자(160a)는 모바일 장치(120a)를 자신의 머리 근처에서 잡고 있을 수 있다. 예를 들어, 사용자(140a)는 셀폰으로 통화할 수 있다. 따라서, 모바일 장치(120a)에 대한 사용자(160a) 손의 근접성은 사용자(160a)에 의해 흡수되는 복사선의 양을 증가시킬 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120a)에 의한 복사선은 자발적 임계치, 표준, 규칙, 및/또는 규정에 따라 제한될 수 있다.
예를 들어, 모바일 장치(120a)는 연방 통신 위원회(FCC)에 의해 작동에 대한 승인을 받을 수 있으며, 상기 위원회는 무선 주파수(RF) 에너지에 대한 안전한 노출을 위한 제한을 적용하였다. 이러한 제한은 본 명세서에서 전자파 흡수률(specific absorption rate, SAR)로 불리는 단위로 주어질 수 있으며, 이는 휴대 전화를 사용할 때 몸이 흡수하는 무선 주파수 에너지의 양의 측정치이다. 모바일 장치(120a)는 안전 노출을 위한 하나 이상의 제한을 준수하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120a)는 1.6 와트/킬로그램(1.6 W/kg)과 동일하거나 미만으로 SAR 수준을 유지하도록 구성될 수 있다.
또 다른 사용자(160b)는 모바일 장치(120b)를 자신의 오른손으로 잡을 수 있다. 한 구체 예에서, 사용자(160b)는 팔 길이에서 모바일 장치(120b)를 잡는다. 예를 들어, 사용자(160b)는 모바일 장치(120b)를 인터넷을 검색하기 위해 사용하고 있을 수 있다. 따라서, 사용자의 손은 상향링크(140) 및/또는 하향링크(150)의 무선 특성(radio characteristic)과 같은 모바일 장치(120a)의 특성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 사용자(160b)의 손이 모바일 장치(120b)의 적어도 하나의 안테나(245)(도 2)와 기지국(110)의 안테나 사이의 신호를 적어도 부분적으로 방해할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 사용자의 손은 모바일 장치(120a)의 안테나(245)를 적어도 부분적으로 디튜닝(detune)할 수 있다.
사용자(160a 및 160b)의 손과 모바일 장치(120a 및 120b)의 상대적 위치로 인하여, 오른손잡이 사용자(160b)는 왼손잡이 사용자(160a)와는 다른 방식으로 모바일 장치(120a)에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120b) 내 안테나(245)(도 2)는 근처 손의 배치 및/또는 방향에 의해 튜닝 또는 디튜닝될 수 있다. 도 9A-9F와 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 설명하듯이, 모바일 장치(120)는 사용자(120)가 모바일 장치(120a-120d)를 왼손으로 잡고 있는지 또는 오른손으로 잡고 있는지 여부를 탐지하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 모바일 장치(120a-120d)는 사용자(160a-160d)가 모바일 장치(120a-120d)를 잡고 있는 특정 방식, 또는 모바일 장치(120a-120d)가 완전히 잡혀 있는지 여부를 탐지하도록 구성될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120a 및 120b)는 예를 들어, 탐지된 그립 형태에 기초하여, 안테나(245)(도 2)를 예보적으로 튜닝하도록 구성될 수 있다.
모바일 장치(120a-120d)는 예컨대 탁자, 책상, 또는 계산대와 같은 표면에 놓일 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120c)가 탁자(170) 위에 위치한다. 모바일 장치(120a-120d)는 서랍, 지갑, 주머니, 또는 보호 케이스와 같은 밀폐 공간에 놓일 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120d)는 상자(180) 안에 위치한다. 사용자(160a-160c), 탁자(170), 및 상자(180)를 포함하여 모바일 장치 근처의 물체는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 특정 유전 상수를 가질 수 있으며, 전자기 커플링, 반사, 굴절, 회절, 흡수, 편극화 및 산란 중 임의 것을 통하여 전파에 영향을 미칠 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120a-120d)는 하나 이상의 근처 물체(160a-160d, 170 및/또는 180)의 하나 이상의 특성, 예를 들어, 자신의 유전 상수 및 모바일 장치(120a-120d)에 대한 위치를 탐지할 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120a-120d)는 물체(160a-160d, 170 및/또는 180)가 모바일 장치(120a-120d)에 어떻게 영향을 미칠 것인가를 예측할 수 있다. 모바일 장치(120a-120d)는 근처 물체(160a-160d, 170, 및/또는 180)가 인간인지 또는 인간일 것인지를 결정하기 위해 하나 이상의 탐지된 특성을 분석할 수 있다.
예를 들어, 모바일 장치(120a 및 120b)는 예를 들어 이들의 유전 상수 및/또는 시간에 따른 이들의 정전용량(capacitance)의 변화에 기초하여, 탐지된 물체가 인간 사용자(160a 및 160b)인 것을 결정할 수 있다. 모바일 장치(120a 및 120b)는 예를 들어, 탐지된 유전 상수에 기초하여, 무선 정송 전력을 조절(예를 들어, 감소시킴으로써)하도록 구성될 수 있다. 모바일 장치(120a 및 120b)는 예를 들어, 탐지된 유전 상수에 기초하여, 안테나(245)(도 2)를 예보적으로 튜닝하도록 구성될 수 있다. 특히, 모바일 장치(120a 및 120b)는 개방-루프(open-loop) 튜닝을 사용할 수 있다. 일부 구체 예에서, 모바일 장치(120a 및 120b)는 폐쇄-루프(closed-loop) 튜닝을 사용할 수 있다.
모바일 장치(120b)는 사용자(160b)가 모바일 장치(120b)와 기지국(110)의 안테나 사이에 있지 않다는 것을 결정할 수 있다. 따라서, 모바일 장치(120b)는 조절가능 안테나(245)(도 2)로 하여금 기지국(110)을 향해 송출하도록 할 수 있다. 다른 한편으로, 모바일 장치(120a)는 사용자(160a)가 모바일 장치(120a)와 기지국(110) 사이에 있다는 것을 결정할 수 있다. 따라서, 모바일 장치(120a)는 조절가능 안테나(245)로 하여금 무지향성으로(omnidirectionally), 등방성으로(isotropically), 또는 또 다른 방향성으로 송출하도록 할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120a)는 기지국(110)의 제2 안테나에 연결될 수 있으며, 안테나(245)로 하여금 제2 네트워크 안테나로 향하여 송출하도록 할 수 있다.
다른 한편으로, 모바일 장치(120c 및 120d)는 예를 들어 이들의 유전 상수 및/또는 시간에 따른 이들의 정전용량의 변화에 기초하여, 근처 물체(170 및 180)가 인간이 아닐 것이라는 것을 결정할 수 있다. 모바일 장치(120c 및 120d)는 예를 들어, 탐지된 유전 상수에 기초하여, 무선 정송 전력을 조절(예를 들어, 증가 또는 감소시킴으로써)하도록 구성될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120c 및 120d)는 탐지된 환경 특성에 기초하는 네트워크 코맨드에 기초하여 무선 전송 전력을 조절하도록 구성될 수 있다. 모바일 장치(120c 및 120d)는 예를 들어, 탐지된 유전 상수에 기초하여, 안테나(245)(도 2)를 예보적으로 튜닝하도록 구성될 수 있다.
모바일 장치(120) 주변의 환경은 시간에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 사용자(160c)는 모바일 장치(120a)를 탁자(170) 위에 놓을 수 있고, 모바일 장치(120c)를 이동시킬 수 있다. 유사하게, 사용자(160c)는 모바일 장치(120c)에 접근할 수 있고, 사용자(160c)는 모바일 장치(120c)로부터 먼쪽으로 이동할 수 있다. 사용자(160b)는 모바일 장치(120b)를 팔 길이의 시작 위치로부터 자신의 귀로 이동시킬 수 있다.
모바일 장치(120a-120d)는 근처 물체에 대하여 움직이면서, 이러한 근처 물체(160a-160d, 170, 및/또는 180)의 특성을 탐지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120b)는 사용자(160b)가 모바일 장치(120b)를 자신의 귀로 가져감에 따라 사용자(160b) 머리의 머리의 유전 상수를 탐지하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 모바일 장치(120c)는 사용자(160c)가 모바일 장치(120c)를 탁자로부터 멀리 이동시킴에 따라 탁자(170)의 유전 상수를 탐지하도록 구성될 수 있다.
본 명세서의 더욱 상세사항에서 설명되듯이, 모바일 장치(120a-120d)는 자신들의 환경의 하나 이상의 특성을 탐지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120a-120d)는 하나 이상의 환경 특성 예를 들어 비-제한적으로 물체의 정전용량, 유전 상수, 물질의 종류, 전도도, 전도성 분류(즉, 전도성 또는 비-전도성), 고체성, 생명력(aliveness), 위치, 거리, 및 방향(예를 들어, 모바일 장치(120a-120d)가 손에 잡혀 있는지 여부, 손이 왼손인지 오른손인지 여부, 주변 조명, SSID 존재, 하루 중 시간, 일주일 중 날짜, 방치 기간, 및/또는 손이 어떻게 모바일 장치(120a-120d)를 붙잡고 있는지 여부 포함) 중 하나 이상을 탐지하도록 구성될 수 있다. 모바일 장치(120a-120d)는 시간에 따른 전술한 특성들의 변화를 탐지하도록 구성될 수 있다. 모바일 장치(120a-120d)는 둘 이상의 특성들을 상관시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120a-120d)는 특정 유전 상수를 물질의 종류와 상관시키도록 구성될 수 있으며 또한 상기 물질의 탐지와 모바일 장치의 상태에 대한 하나 이상의 변화를 상관시키도록 더욱 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 모바일 장치(120a-120d)는 고체성 대 유동성의 특정 등급과 생명력(aliveness)을 상관시키도록 구성될 수 있다. 여러 구체 예에서, 모바일 장치(120a-120d)는 임의 환경 특성을 결정하기 위한 임의 수의 교차-상관(cross-correlation) 및/또는 휴리스틱스(heuristics)를 갖는 검색표(lookup table) 및/또는 데이터베이스를 생성하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 모바일 장치(120a-120d)는 탐지된 및/또는 상관된 환경 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 모바일 장치(120a-120d) 의 하나 이상의 특성을 조절하도록 구성될 수 있다. 모바일 장치의 특성은 안테나 튜닝, 안테나 방향, 전송 전력, 수신기 상태, 무선 주파수, 전송 인코딩, 데이터 전송의 콘텐츠, 전력 상태, 디스플레이 상태, 디스플레이 콘텐츠, 진동(vibration), 오디오 신호, 메모리에 저장된 데이터, 내부 시그널링, 및 임의 또 다른 상태, 구성, 및/또는 모바일 장치(120a-120d)의 임의 구성성분 또는 요소의 조절 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 비-제한적인 예로서, 모바일 장치(120a)는 사용자(160a)의 유전 상수를 탐지할 수 있으며, 검색표에 기초하여 사용자(160a)가 인간일지 여부를 결정할 수 있다. 상기 결정에 기초하여 모바일 장치(120a)는 전송 전력을 감소시킬 수 있다.
비록 모바일 장치(120a-120d)가 무선 장치로서 본 명세서에 기재되지만, 본 명세서에 기재된 일부 시스템, 방법, 및 장치는 비-무선 장치와 함께 사용될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 기재된 일부 시스템, 방법, 및 장치는 이동되도록 설계된 것이 아닌 장치와 함께 사용될 수 있다. 해당 분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 기재된 환경 탐지가 임의 적절한 장치와 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 2는 도 1의 무선 통신 시스템(100)에서 사용될 수 있는 모바일 장치(120)의 블록 다이어그램이다. 모바일 장치(120)는 프로세서(215), 메모리(220), 사용자 인터페이스(225), 가속도계(227), 무선 서브시스템(230), 송신기(235), 수신기(240), 안테나 제어기(240), 안테나(245), 환경 감지 제어기(250), 하나 이상의 센서(255), 및 버스(260)를 포함한다. 한 구체 예에서, 안테나 제어기(240) 및 안테나(245)는 안테나 모듈(265) 내에서 결합될 수 있다.
많은 모바일 장치는 제시되지 않은 추가 기능부 및 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 휴대 전화는 셀룰러 네트워크 예컨대 GSM, EDGE, 또는 3G 네트워크에 대한 연결을 가능하게 하는 휴대 전화 프론트-엔드 수신기 모듈, 디스플레이, 키보드, 헤드폰, 스피커, 마이크, 다중 가속도계, 온도 센서, 압력 센서, 적외선 센서, 전력 관리 시스템, 카메라, 오디오/비디오/영상 코덱 및 플레이서, 등을 포함할 수 있다. 도 2에 제시되지 않은 또 다른 인터페이스 예컨대 WLAN, BLUETOOTH™, GPS, USB, HDMI 등이 또한 존재할 수 있다. 일부 구체 예에서, 하나 이상의 구성요소가 결합되거나 공통으로 실행될 수 있으며, 각각의 구성요소가 하나 이상의 별도의 요소를 사용하여 실행될 수 있다.
프로세서(215)는 모바일 장치(120)의 작동을 제어하도록 작용한다. 일부 구체 예에서, 프로세서(215)는 하나 이상의 프로세싱 요소 예컨대, 예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 용도-특성화 집적 회로(application-specific integrated circuits, ASIC), 현장-프로그램가능 게이트 어레이(field-programmable gate array, FPGA), 등을 포함할 수 있다. 프로세서(215)는 메모리(220)로부터 명령 및 데이트를 판독할 수 있으며, 메모리(220)에 데이터를 기록할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 모바일 장치로 하여금 본 명세서에 기재된 하나 이상의 방법을 수행하도록 하는 명령을 실행할 수 있다.
메모리(220)는 적어도 프로세서(215)에 의한 사용을 위하여 명령 및 데이터를 저장하는 역할을 한다. 여러 구체 예에서, 모바일 장치(120)의 또 다른 구성요소가 예컨대, 예를 들어, 버스(260)를 통한 직접 메모리 접근(DMA) 아키텍처에 의하여 메모리(220)에 직접 접근할 수 있다. 메모리(220)는 읽기-전용 메모리(ROM) 및 랜덤 접근 메모리 (RAM), 그리고 비-휘발성 랜덤 접근 메모리 (NVRAM) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 여러 구체 예에서, 메모리(220)는 제거가능형 또는 고정형 기계-판독가능 매체 예컨대, 예를 들어, 하드디스크, 플래시 메모리, CD-ROM, 등을 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(225)는 인간의 입력을 수신하고 인간-인지가능 출력을 제공하는 역할을 한다. 여러 구체 예에서, 사용자 인터페이스(225)는 하나 이상의 버튼, 조명, 마이크, 스피커, 카메라, 디스플레이, 열 센서, 터치 센서, 근접 센서, 진동 모듈(vibration module) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(225)는 저항식 또는 정전용량식 터치스크린 디스플레이, 키보드 및/또는 음성 명령 시스템을 포함할 수 있다.
가속도계는 하나 이상의 축을 따라 가속도를 탐지하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 가속도계는 하나 이상의 자이로스코프 센서(gyroscopic sensor) 예컨대, 예를 들어, 홀 효과 센서(Hall Effect sensor)를 포함할 수 있다. 가속도계는 하나 이상의 자기 센서 예컨대, 예를 들어, 전자 나침반(electronic compass)을 포함할 수 있다. 한 구체 예에서, 가속도계는 Norwood, MA에 위치한 Analog Devices, Inc.가 시판 중인 ADXL345, ADXL346, 또는 ADXL362 3-축 디지털 가속도계를 포함할 수 있다.
무선 서브시스템(230)은 송신기(235) 및 수신기(240)와 함께 무선 통신을 제공하는 역할을 하며, 이는 각각 데이터의 송신 및 수신을 촉진한다. 무선 서브시스템(230)은 모바일 장치(120)와 기지국(110) 사이의 셀룰러 통신을 제공하도록 구성된 셀룰러 서브시스템을 포함할 수 있다. 한 구체 예에서, 무선 서브시스템(230)은 WI-FI™ 서브시스템, BLUETOOTH™ 서브시스템, GPS 서브시스템, AM 서브시스템, 및 FM 서브시스템, ZIGBEE™ 시스템, 등을 포함할 수 있다.
송신기(235) 및 수신기(240)는 안테나 제어기(240)에 의해 제어될 수 있는 안테나(245)를 통하여 데이터를 전송 및 수신하도록 구성된다. 여러 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 복수의 안테나, 복수의 송신기, 및/또는 복수의 수신기를 포함할 수 있다. 안테나(245)는 조절가능 안테나 예컨대, 예를 들어, 전자 조절 배향성(electronically steerable directionality), 빔형성(beamforming), 다중-입력 및 다중-출력(multiple-input and multiple-output, MIMO) 통신, 공간-시간 코딩, 등 중 하나 이상을 위하여 구성된 위상 배열 또는 스마트 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(245)는 가변형 안테나(tunable antenna)일 수 있다.
안테나 제어기(240)는 프로세서(215), 무선 서브시스템(230), 및/또는 환경 감지 제어기(250)로부터의 하나 이상의 명령에 적어도 부분적으로 따라서, 안테나(245)를 전자 제어하는 역할을 한다. 예를 들어, 안테나 제어기(240)는 환경 감지 제어기(250)에서의 센서 판독 및/또는 계산에 기초하여 안테나(245)를 전자적으로 조절할 수 있다. 안테나 제어기(240)는 안테나(245)에 대한 능동 임피던스 정합을 수행하도록 구성될 수 있다. 안테나 제어기(240)는 예를 들어, 프로세서(215)로부터의 외부 코맨드에 기초하여 안테나(245)를 튜닝하도록 구성될 수 있다.
한 구체 예에서, 안테나(245) 및 안테나 제어기(240)는 안테나 모듈(265) 내에서 결합될 수 있다. 한 구체 예에서, 안테나 모듈(265)은 통합 적응형 안테나 솔루션 예컨대, 예를 들어, San Diego, CA에 위치한 Ethertronics Inc.가 시판 중인 EtherSmart LTE 1.0TM 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 한 구체 예에서, 안테나 모듈(265)은 San Diego, CA에 위치한 Ethertronics Inc.가 시판 중인 EtherBook LTE 1.0TM 안테나 모듈을 포함할 수 있다.
환경 감지 제어기(250)는 하나 이상의 센서(255)로부터의 환경 정보를 판독하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 환경 정보는 하나 이상의 정전용량성 판독으로부터 적어도 부분적으로 유추될 수 있다. 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 하나 이상의 판독, 및 상기 판독에 대한 계산을 독립적으로 수행하도록 구성될 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 하나 이상의 탐지된 환경 변화에 응답하여 판독 및/또는 계산을 수행하도록 구성될 수 있다.
여러 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 판독 및/또는 계산 결과를 프로세서(215), 무선 서브시스템(230), 및/또는 메모리(220)에 제공할 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 판독 및/또는 계산 결과에 기초하여 하나 이상의 제어 신호를 안테나 제어기(240)에 제공하도록 구성될 수 있다.
환경 감지 제어기(250)는 예컨대 태블릿 PC, 셀폰, 및 또 다른 유대용 장치와 같은 용도에서의 사용을 위한 근접 탐지 모듈일 수 있다. 예를 들어, 환경 감지 제어기(250)는 서브-fF 해상도, 및 통합 온도 보상 능력을 갖는 정전용량 센서를 포함하여, 이에 따라 핸드헬드 장치에서 더욱 신뢰성있는 근접 탐지를 가능하게 할 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 온-칩(on-chip) 환경 교정을 갖는 통합 정전용량-디지털 변환기(capacitance-to-digital converter, CDC)를 포함할 수 있다. CDC는 센서(255)의 정전용량 변화를 감지할 수 있고 센서 활성화를 등록할 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 단일 또는 다중 전극 정전용량 센서, 상호 정전용량 또는 자체 정전용량 센서와의 사용을 위하여 구성될 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 센서(255) 내 잡음 유입(noise pickup)을 감소시키고 정전용량성 측정의 방향 민감도를 제어하기 위한 능동 쉴드 출력(active shield output)을 포함할 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 주변 환경의 변화를 보상하기 위한 온-칩 교정 로직을 포함할 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 센서(255)가 활성화되지 않을 때 자동으로 그리고 연속된 간격으로 교정 시퀀스를 수행할 수 있다. 따라서, 환경 감지 제어기(250)는 변화하는 환경으로 인한 거짓 또는 비-등록 센서 활성화를 감소 또는 제거할 수 있다. 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 Norwood, MA에 위치한 Analog Devices, Inc.가 시판 중인 CapTouch™ 프로그램가능 제어기를 포함할 수 있다.
센서(255)는 모바일 장치(120) 주변의 환경의 특성을 탐지하는 역할을 한다. 예를 들어, 센서(255)는 정전용량성 판독을 촉진하도록 구성된 전극을 포함할 수 있다. 도 4A-B와 관련하여 이하에서 논의되듯이, 센서(255)는 단일 또는 다중-층 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 전극, 플렉스 회로, 인화 탄소(printed carbon), 및/또는 임의 또 다른 단일 또는 다중 층 도체-절연체 스택을 포함할 수 있다. 여러 구체 예에서, 센서(255)는 광-다이오드, 열 센서, 등을 포함할 수 있다. 센서(255)는 쉴드 트레이스, 와이어, 케이블, 광학 링크, 및/또는 무선 링크를 통하여 환경 감지 제어기(250)에 연결될 수 있다.
버스(260)는 모바일 장치(120)의 여러 구성요소들 사이의 통신을 제공하는 역할을 한다. 여러 구체 예에서, 버스(260)는 하나 이상의 데이터 라인, 전력 라인, 제어 라인, 상태 라인 등을 포함할 수 있다. 부가적으로, 또는 대안적으로, 모바일 장치(120)의 여러 구성요소들은 또 다른 메커니즘, 예컨대, 예를 들어, 개별 종단간 링크, 계층적 또는 스위치적 네트워크(hierarchical or switched network) 등에 의해 연결될 수 있다. 비록 여러 연결부가 도 2에 도시되지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 또 다른 배치가 가능하며, 임의 구성요소가 임의 또 다른 구성요소에 연결될 수 있음을 이해할 것이다.
도 3은 한 구체 예에 따라는 환경 감지 시스템(300)의 개략도이다. 한 구체 예에서, 환경 감지 시스템(300)은 도 1과 관련하여 앞서 설명한 무선 통신 시스템(100)에서 사용될 수 있다. 한 구체 예에서, 환경 감지 시스템(300)은 도 1 및 2와 관련하여 앞서 설명한 모바일 장치(120)의 하나 이상의 구성요소에 의해 적어도 부분적으로 실행될 수 있다. 환경 감지 시스템(300)은 모바일 장치(120) 주변의 환경의 하나 이상의 특성을 감지하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 환경 감지 시스템(300)은 손가락 또는 또 다른 물체(310)의 근접성을 탐지하도록 구성될 수 있다.
도시된 구체 예에서, 환경 감지 시스템(300)은 환경 감지 제어기(250), 적어도 하나의 센서(255), 및 유전체(320)를 포함한다. 한 구체 예에서, 유전체(320)는 모바일 장치(120)(도 2)의 하우징(도시되지 않음)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 한 구체 예에서, 유전체(320)는 플라스틱 커버를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 환경 감지 제어기(250)는 적어도 측정 핀(330), 스위치 매트릭스(340), 여기원(excitation source)(350), 및 시그마-델타 (Σ-Δ) 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC)(360)를 포함한다. 여러 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 제시되지 않은 추가 구성요소를 포함할 수 있으며, 제시된 하나 이상의 구성요소를 생략할 수 있다. 예를 들어, 환경 감지 제어기(250)는 Σ-Δ 아키텍처 대신, 또는 이에 부가하여 연속 근사 레지스터(ADC) 아키텍처를 실행할 수 있다. Σ-Δ ADC(360)가 정전용량성 측정을 판독 및 변환하도록 구성된 여러 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 정전용량-디지털 변환기(capacitance-to-digital converter, CDC) 즉 Σ-Δ CDC로 불릴 수 있다.
측정 핀(330)은 센서(255)를 환경 감지 제어기(250)에 연결시키는 역할을 한다. 비록 하나의 측정 핀(330)이 제시되지만, 환경 감지 제어기(250)는 추가 핀(330)을 포함할 수 있다. 각각의 핀(330)은 개별 센서(255), 쉴드 트레이스, 기준 전압, 등에 연결될 수 있다. 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 13개 핀(330)을 포함할 수 있다. 따라서, 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 최대 13개 센서(255)와 접속할 수 있다.
스위치 매트릭스(340)는 측정 핀(330)을 Σ-Δ ADC(360) 및 여기원(350)으로 선택적으로 라우팅하는 역할을 한다. 도 7과 관련하여 이하 더욱 상세한 설명에서 설명되듯이, 스위치 매트릭스(340)는 하나 이상의 온-칩 레지스터(710)(도 7)를 프로그래밍함으로써 입력 센서(255)의 임의 세트를 라우팅하도록 구성될 수 있다. 레지스터는 또한 센서(255) 각각에 대한 평균화, 상쇄, 및 이득과 같은 기능을 제어하도록 프로그램될 수 있다. 온-변환 시퀀서(720)(도 7)는 각각의 정전용량 입력이 어떻게 폴(poll)되는지를 제어할 수 있다.
도시된 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 센서(255)로부터의 정전용량 판독을 측정하도록 구성된다. 도 4A-B와 관련하여 이하에서 논의되듯이, 센서(255)는 단일- 또는 다중-층 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 단일 전극, 플렉스 회로, 및/또는 인쇄 전도체를 포함할 수 있다. 환경 감지 시스템(300)에서, PCB 상의 센서 전극은 가상 커패시터의 하나의 플레이트를 포함한다. 커패시터의 또 다른 플레이트가 센서 입력에 대하여 접지된 외부 물체(310), 예컨대 사용자의 손가락에 의해 제공된다.
여기원(350)은 여기 신호를 핀(330)으로 출력하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 여기 신호는 250 kHz이다. 따라서, 스위치 매트릭스(340)가 여기원(350)을 핀(330)에 연결시킬 때, 여기 신호는 센서(255)에 의해 형성된 커패시터의 플레이트를 변화시킨다. 물체(310)가 센서에 가까이 근접할 때, 가상 커패시터가 형성되며, 물체(310)는 제2 커패시터 플레이트로서 작용한다.
Σ-Δ ADC(360)는 정전용량성 입력 신호를 디지털 값 샘플로 변화시키는 역할을 한다. 따라서, 스위치 매트릭스(340)가 Σ-Δ ADC(360)를 핀(330)에 연결시킬 때, Σ-Δ ADC(360)는 센서(255)에서의 전하에 기초하여, 센서(255)와 물체(310)에 의해 형성된 가상 정전용량을 디지털화한다. 한 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 16-비트 변조기일 수 있다. 따라서, Σ-Δ ADC(360)는 16-비트 데이터 스트림을 출력하도록 구성될 수 있다. 한 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 차동 증폭기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 따라서, Σ-Δ ADC(360)는 양성 및 음성 입력으로 구성될 수 있다. 스위치 매트릭스(340)는 임의 세트의 입력 센서(255), 내부 센서(780), 또는 임의 또 다른 신호 또는 노드를 Σ-Δ ADC(360)의 양성 및/또는 음성 입력으로 라우팅하도록 구성될 수 있다.
한 구체 예에서, 여기원(350)은 스위치 매트릭스(340)와 결합하여, 사각파 여기(square wave excitation)를 핀(330)에 적용하도록 구성된다. Σ-Δ ADC(360)는 핀(330)에서 전하를 샘플링하도록 구성된다. Σ-Δ ADC(360)의 출력은 또한 디지털 필터(도시되지 않음)를 통해 더욱 프로세싱될 수 있으며, 산출된 디지털 데이터는 레지스터(도시되지 않음)에 저장될 수 있다.
한 구체 예에서, 물체(310)가 센서(255)로 접근할 때, 환경 감지 제어기(250)는 상기 센서(255)와 관련된 전체 정전용량의 변화를 측정할 수 있다. 예를 들어, 전체 정전용량의 변화가 임계치를 초과할 때, 환경 감지 제어기(250)는 상기 변화를 센서 "활성화"로서 해석할 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 언제 센서 활성화가 일어나는지를 결정하기 위한 하나 이상의 임계치 한계를 포함할 수 있다.
도 4A-4B는 도 3의 환경 감지 시스템(300)에서 사용될 수 있는 예시적인 센서(255)를 나타낸다. 도시된 센서(255)는 2개의 PCB 층을 포함한다. 도 4A는 한 구체 예에 따르는 센서(255)의 상단 층(410)을 나타낸다. 도 4B는 한 구체 예에 따르는 센서(255)의 바닥 층(420)을 나타낸다.
도 4A의 도시된 구체 예에서, 센서(255)의 상단 층(410)은 센서 플레이트(430), 예컨대 구리, 신호 트레이스(440), 하나 이상의 쉴드 트레이스(450), 및 하나 이상의 제2 층 면 트레이스(460)를 포함한다. 신호 트레이스(440)는 센서 플레이트(430)와 접촉하고, 센서(255)로부터 환경 감지 제어기(250)(도 2-3)의 측정 핀(330)(도 3)으로 연장된다. 쉴드 트레이스(450) 및/또는 제2 층 면 트레이스(460)는 또한 환경 감지 제어기(250)의 또 다른 측정 핀(330)에 연결될 수 있거나, 접지될 수 있거나, 또는 바이어스 전압에 연결될 수 있다. 한 구체 예에서, 트레이스(440, 450, 및 460)는 이하의 도 8에 제시된 바와 같이 연결될 수 있다.
도 4B에 도시된 구체 예에서, 센서(255)의 바닥 층(420)은 제2 층 면을 형성한다. 제2 층 면은 전체 센서 플레이트(430) 하부에서 연장된다. 바닥 층(420)은 제2 층 면 트레이스(460)를 통하여 환경 감지 제어기(250)의 측정 핀(330)에 연결되거나, 접지되거나, 또는 바이어스 전압에 연결될 수 있다. 일반적으로, 더 큰 면적을 갖는 센서가 사용자가 상호작용할 수 있는 더 큰 전기장을 제공하며, 따라서 활성화될 때 더 큰 응답을 제공한다.
도 4A-4B를 참조하면, 센서(255)는 정전용량 센서 설계에 적절한 임의 PCB 물질을 포함할 수 있다. 한 구체 예에서, 센서는 산업-표준 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 센서(255)는 FR4, 연성 인쇄 회로(flexible printed circuit, FPC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 유리 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 여러 구체 예에서, 센서 플레이트(430) 및/또는 바닥 층(420)은 구리, 인듐 주석 산화물(ITO), 은, 및 탄소 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 트레이스(440, 450, 및 460) 중 하나 이상은 약 0.1-0.3 mm 예컨대 약 0.2 mm의 폭을 가진다. 한 구체 예에서, 트레이스(440, 450, 및 460) 중 하나 이상은 0.15 mm의 트레이스 사이의 최소 간격을 가진다. 한 구체 예에서, 트레이스(440, 450, 및 460) 중 하나 이상은 10 cm 미만의 길이를 가진다. 한 구체 예에서, 센서 플레이트(430)는 약 5-15 mm 예컨대 약 10 mm의 길이(도 4A에서 측면)를 가질 수 있다. 한 구체 예에서, 센서 플레이트(430)는 약 1-4 mm 예컨대 약 2 mm의 폭을 가질 수 있다.
도 5A-5D는 여러 구체 예에 따라, 도 2의 모바일 장치(120) 내 예시적인 센서 배치를 나타내는 개략도이다. 도 5A-5D에 도시된 바와 같이, 모바일 장치(120)는 도 2-3와 관련하여 앞서 설명한 환경 감지 제어기(250), 및 둘 이상의 센서(255)를 포함한다. 비록 다수의 센서(255), 및 그 구성이 제시되지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 다른 수의 센서가 사용될 수 있고, 센서(255)가 도시 안된 또 다른 구성으로 배치될 수 있음을 이해할 것이다. 도 5A-5D에 도시된 구체 예에서, 센서(255)는 수직으로 배향되며, 센서 플레이트(430)(도 4A)는 모바일 장치(120)의 좌측면 및 우측면(521 및 522)에 평행하게 배향된다. 여러 구체 예에서, 센서(255)는 혼합된 방향을 가질 수 있고, 도시된 수직 및 수평 방향과 다른 방향을 가질 수 있다.
다중 센서(255)가 장치 주변에 분포되어, 예를 들어, 더 큰 조밀도(granularity)를 제공하고 신호 대 잡음비를 증가시킬 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)(도 2)는 동일 표면을 감지하도록 구성된 다중 센서(255)의 판독을 평균화할 수 있다. 프로세서(215)는, 예를 들어, 각각의 센서(255)로부터의 시간 평균 크기를 비교함으로써, 하나 이상의 센서(255)가 동일 표면을 감지하도록 구성된 것인지 여부를 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 예를 들어, 여러 기생 자극원(parasitic stimulus source)에 의해 유도된 잠재 진폭 변화를 감소시키기 위하여, 각각의 센서(255)의 판독을 시간-평균화할 수 있다.
도 5A는 2개의 센서(255), 즉 좌측 센서(255a), 및 우측 센서(255b)를 갖는 모바일 장치(120)의 한 구체 예의 개략적인 평면도이다. 좌측 센서(255a)는 모바일 장치(120)의 좌측면(521)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 좌측에 위치될 수 있다. 우측 센서(255b)는 모바일 장치(120)의 우측면(522)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 우측에 위치될 수 있다. 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각, 대략 바닥면(524)으로부터 상단면(525)까지 길이의 대략 1/3 내지 1/2(예컨대 1/4)에서, 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라 배치될 수 있다. 도 4A-4B와 관련하여 앞서 설명하였듯이, 센서(255a 및 255b)는 약 5-15 mm의 x-방향 길이 및 약 1-3 mm의 z-방향(도 5D) 폭을 가질 수 있다.
도 5B는 2개의 센서(255), 즉 좌측 센서(255a), 및 우측 센서(255b)를 갖는 모바일 장치(120)의 한 구체 예의 상면도이다. 좌측 센서(255a)는 모바일 장치(120)의 좌측면(521)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 좌측에 위치될 수 있다. 우측 센서(255b)는 모바일 장치(120)의 우측면(522)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 우측에 위치될 수 있다. 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각, 바닥면(524)으로부터 상단면(525)까지 실질적으로 연장되면서, 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라 배치될 수 있다. 도 4A-B와 관련하여 앞서 설명하였듯이, 센서(255a 및 255b)는 약 1-3 mm의 폭을 가질 수 있다. 센서(255a 및 255b)는 모바일 장치(120)의 높이의 약 70-90%의 길이, 예컨대, 예를 들어, 약 70-100 mm의 길이를 가질 수 있다.
도 5C는 3개의 센서(255), 즉 좌측 센서(255a), 우측 센서(255b), 및 상단 센서(255c)를 갖는 모바일 장치(120)의 한 구체 예의 개략적인 평면도이다. 좌측 센서(255a)는 모바일 장치(120)의 좌측면(521)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 좌측에 위치될 수 있다. 우측 센서(255b)는 모바일 장치(120)의 우측면(522)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 우측에 위치될 수 있다. 상단 센서(255c)는 모바일 장치(120)의 상단면(525)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 상단측에 위치될 수 있다. 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각, 바닥면(524)과 상단면(525) 사이에서 대략 중간에 위치하면서, 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라 배치될 수 있다. 상단 센서(255c)는 좌측면(521)과 우측면(522) 사이의 대략 중간에서, 상단면(525)을 따라 위치될 수 있다. 도 4A-B와 관련하여 앞서 설명하였듯이, 센서(255a, 255b, 및 255c)는 약 5-15 mm의 길이 및 약 1-3 mm의 폭을 가질 수 있다. 여러 구체 예에서, 센서(255a, 255b, 및 255c)는 대략 5 mm 내지 대략 100 mm의 길이를 가질 수 있다.
도 5D는 도 5-5C에 제시된 모바일 장치(120)의 구체 예의 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각, 뒷면(526)과 앞면(527) 사이에서 대략 중간에 위치하면서, 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라 배치될 수 있다.
도 6A-6D는 여러 구체 예에 따라, 도 2의 모바일 장치(120) 내 예시적인 수평 센서 배치를 나타내는 개략도이다. 도 6A-D에 도시된 바와 같이, 모바일 장치(120)는 도 2-3와 관련하여 앞서 설명한 환경 감지 제어기(250), 및 둘 이상의 센서(255)를 포함한다. 비록 다수의 센서(255), 및 그 구성이 제시되지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 임의 수의 센서가 사용될 수 있고, 센서(255)가 도시 안된 또 다른 구성으로 배치될 수 있음을 이해할 것이다. 도 6A-6D에 도시된 구체 예에서, 센서(255)는 수평으로 배향되며, 센서 플레이트(430)(도 4A)는 모바일 장치(120)의 앞면 및 뒷면(527 및 526)(도 6D)에 평행하게 배향된다.
도 6A는 2개의 센서(255), 즉 좌측 센서(255a), 및 우측 센서(255b)를 갖는 모바일 장치(120)의 한 구체 예의 개략적인 평면도이다. 좌측 센서(255a)는 모바일 장치(120)의 뒷면(526)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 좌측에 위치될 수 있다. 우측 센서(255b)는 모바일 장치(120)의 뒷면(526)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 우측에 위치될 수 있다. 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라(예컨대, 약 0-1.5 mm 내에서) 위치될 수 있고, 앞면 및 뒷면(527 및 526) 중 하나에(예컨대, 약 0-1.5 mm 내에서) 근접할 수 있다. 도 4A-B와 관련하여 앞서 설명하였듯이, 센서(255a 및 255b)는 약 5-15 mm의 x-방향 길이 및 약 1-3 mm의 y-방향(도 6D) 폭을 가질 수 있다.
도 6B는 2개의 센서(255), 즉 좌측 센서(255a), 및 우측 센서(255b)를 갖는 모바일 장치(120)의 한 구체 예의 개략적인 평면도이다. 좌측 센서(255a)는 모바일 장치(120)의 뒷면(526)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 좌측에 위치될 수 있다. 우측 센서(255b)는 모바일 장치(120)의 뒷면(526)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 우측에 위치될 수 있다. 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각, 바닥면(524)으로부터 상단면(525)까지 연장되면서, 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라 배치될 수 있다. 도 4A-B와 관련하여 앞서 설명하였듯이, 센서(255a 및 255b)는 약 1-3 mm의 폭을 가질 수 있다. 센서(255a 및 255b)는 모바일 장치(120)의 길이의 약 70-99%와 대략 동일한 길이, 예컨대, 예를 들어, 대략 70-100 mm의 길이를 가질 수 있다.
도 6C는 3개의 센서(255), 즉 좌측 센서(255a), 우측 센서(255b), 및 상단 센서(255c)를 갖는 모바일 장치(120)의 한 구체 예의 개략적인 평면도이다. 좌측 센서(255a)는 모바일 장치(120)의 뒷면(526)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 좌측에 위치될 수 있다. 우측 센서(255b)는 모바일 장치(120)의 뒷면(526)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 우측에 위치될 수 있다. 상단 센서(255c)는 모바일 장치(120)의 뒷면(526)을 대향하면서, 모바일 장치(120)의 상단측에 (예컨대, 약 0-1.5 mm 내에) 위치될 수 있다. 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각, 바닥면(524)과 상단면(525) 사이에서 대략 중간에 위치하면서, 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라 배치될 수 있다. 상단 센서(255c)는 좌측면(521)과 우측면(522) 사이의 대략 중간에 위치하여, 상단면(525)을 따라 위치될 수 있다. 도 4A-4B와 관련하여 앞서 설명하였듯이, 센서(255a, 255b, 및 255c)는 5-10 mm의 길이 및 1-3 mm의 폭을 가질 수 있다. 여러 구체 예에서, 센서(255a, 255b, 및 255c)는 대략 5 mm 내지 대략 100 mm의 길이를 가질 수 있다.
도 6D는 도 6A에 제시된 모바일 장치(120)의 구체 예의 개략적인 단면도이다. 제시된 바와 같이, 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 각각, 실질적으로 뒷면(526)에 기대어 (예컨대, 약 0-1.5 mm 이내), 좌측면 및 우측면(521 및 522)을 따라 위치될 수 있다. 한 구체 예에서, 하나 이상의 센서(255)가 실질적으로 앞면(527)에 기대어(예컨대, 약 0-1.5 mm 이내) 있을 수 있다.
여러 구체 예에서, 센서(255)는 센서(255)와 모바일 장치(120)의 하우징 사이에 에어갭(air gap)이 존재하도록 모바일 장치(120) 내에 배치될 수 있다. 에어갭은 비교적 작을 수 있는데, 예를 들어, 센서(255)의 치수보다 더 작을 수 있다. 한 구체 예에서, 센서(255)는 모바일 장치(120)의 하우징 재료의 내부 표면에 부착되거나, 근처에 위치되거나, 또는 그 안에 내장될 수 있다. 일부 구체 예에서, 에어갭이 없을 수 있다.
한 구체 예에서, 센서(255)는 St. Paul, MN의 3M Company가 시판 중인, Adhesive Transfer Tape 467MP (양면 테이프), 또는 이와 유사한 것을 사용하여 부착될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 1 mm 내지 2 mm의 두께를 갖는 하우징 재료를 포함할 수 있다. 한 구체 예에서, 하우징 재료의 유전 상수는 센서(255)의 민감도에 영향을 미친다. 예를 들어, 커버링 재료의 유전 상수가 크면 클수록, 센서(255)로부터의 크기 응답이 더 클 수 있다. 금속 섀시를 포함하는 모바일 장치(120)의 구체 예에 대하여, 센서(255)는 제한 없이 위치될 수 있으며, 용도 조건에 따라 적절한 쉴딩을 포함할 수 있다.
도 7은 한 구체 예에 따르는, 도 2 및 3의 환경 감지 제어기(250)의 개략도이다. 도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 환경 감지 제어기(250)는 복수의 정전용량 측정 입력부 CIN0-CIN12 (13개가 도시됨)에 대응하는 측정 핀(330), 스위치 매트릭스(340), 여기원(350), 및 시그마-델타(Σ-Δ) 아날로그-디지털 변환기 (ADC)(360)를 포함한다. 도시된 구체 예에서, 환경 감지 제어기는 제어 및 데이터 레지스터(710), 변환 시퀀서(720), 교정 엔진(730), 교정 메모리(740), 전력-온 리셋 로직(750), 직렬 인터페이스 및 제어 로직(760), 인터럽트 및 범용 입력/출력(GPIO) 로직(770), 내부 센서(780), 그리고 ACSHIELD, VCC, VDRIVE, GND, BIAS, S0-S3, INT', 및 GPIO로 도시된 복수의 추가 입력/출력 핀을 더욱 포함한다. 여러 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 제시되지 않은 추가 구성요소를 포함할 수 있으며, 제시된 하나 이상의 구성요소를 생략할 수 있다.
도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 정전용량 측정 입력부(330)는 하나 이상의 센서(255)(도 2-6D)를 환경 감지 제어기(250)에 연결시키는 역할을 한다. 각각의 정전용량 측정 입력부(330)는 개별 센서(255), 쉴드 트레이스, 기준 전압, 등에 연결될 수 있다. 도시된 환경 감지 제어기(250)는 최대 13개 센서(255)와 접속할 수 있다.
도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 스위치 매트릭스(340)는 측정 핀(330)을 Σ-Δ ADC(360) 및 여기원(350)으로 선택적으로 라우팅하는 역할을 한다. 각각의 입력 핀(330)은 Σ-Δ ADC(360)에 대한 음성 또는 양성 입력부에 연결될 수 있고, 플로팅으로 잔류될 수 있고, 그리고 교차-커플링을 감소시키기 위해 핀 BIAS에 내부적으로 연결될 수 있다. 한 구체 예에서, 복수의 핀(330) 측정 중 미연결 핀이 핀 BIAS에 연결될 수 있다.
더욱이, 외부 정전용량 센서(255)(도 2-6D)로부터 환경 감지 제어기(250)의 Σ-Δ ADC(360) 까지의 각각의 입력 연결부 또는 핀(330)은 제어 및 데이터 레지스터(810) 내 스테이지 구성 레지스터를 사용하여 독특하게 구성될 수 있다. 스테이지 구성 레지스터는 입력 핀(330) 연결 설정, 센서 오프셋, 센서 민감도, 및 센서 제한을 구성하기 위해 사용될 수 있다. 다중 구성이 제어 및 데이터 레지스터(710)에 저장될 수 있다. 한 구체 예에서, 각각의 구성은 스테이지로 불릴 수 있다. 각각의 센서(255)에 대한 데이터 조작을 위한 규칙은 각각이 스테이지에서 개별적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서(255)는 2개이 서로 다른 스테이지에서 서로 다른 민감도 및 오프셋 값을 가질 수 있다.
도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 여기원(350)은 스위치 매트릭스(340)의 구성에 따라, 여기 신호를 하나 이상의 측정 핀(330)으로 출력하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 여기 신호는 250 kHz이다.
도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, Σ-Δ ADC(360)는 정전용량성 입력 신호를 디지털 값 샘플로 변화시키는 역할을 한다. 한 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 16-비트 변조기로 Σ-Δ 아키텍처를 실행한다. 스위치 매트릭스(340)는 측정 입력 핀(330) 중 임의 것을 Σ-Δ ADC(360)에 연결시킬 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 250 kH의 샘플링 주파수에서 작동할 수 있다.
제어 및 데이터 레지스터(710)는 Σ-Δ ADC(360)의 데시메이션 비율(decimation rate), 또는 오버샘플링 비율(oversampling ratio)을 제어할 수 있다. 한 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 각각 0.768 ms, 1.536 ms, 또는 3.072 ms의 출력 주기를 갖는, 64, 128, 또는 256의 오버샘플링 비율, 또는 데시메이션 비율을 위하여 구성될 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 평균화 데시메이션 과정을 사용할 수 있으며, 여기서 Σ-Δ ADC(360)는 다수의 샘플을 취하고 평균화된 결과를 출력한다.
데시메이션 과정은 최종 Σ-Δ ADC(360) 결과에 존재하는 잡음의 양을 감소시킬 수 있다. 그렇지만, 데시메이션 비율이 크면 클수록, 스테이지 당 출력 비율은 더 작아진다. 따라서, Σ-Δ ADC(360) 출력 내 잡음의 양과 샘플링 속도 사이에 가능한 상충관계(trade-off)가 존재한다.
한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 2개의 프로그램가능한 디지털-아날로그 변환기(digital to analog converter, DAC)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. DAC는 Σ-Δ ADC(360) 측정에 포함된 임의 기생 정전용량을 보상할 수 있다. 오프셋은 예를 들어 접지하는 부유 정전용량에 의해 야기될 수 있다. 여기서 더욱 상세하게 설명되듯이, DAC는 모바일 장치(120)의 하우징의 정전용량을 차감할 수 있다.
제어 및 데이터 레지스터(710)는 스위치 매트릭스(340), Σ-Δ ADC(360),변환 시퀀서(720), 교정 엔진(730), 전력-온 리셋 로직(750), 직렬 인터페이스 및 제어 로직(760), 인터럽트 및 GPIO 로직(770), 등 중 하나 이상을 제어하기 위하여 사용되는 우선권 및 구성을 저장하는 역할을 할 수 있다. 여러 구체 예에서, 제어 및 데이터 레지스터(710)는 하나 이상의 레지스터 뱅크로 조직화될 수 있으며, 개별 레지스터 및/또는 레지스터의 세트는 개별적으로 실행될 수 있다. 여러 구체 예에서, 제어 및 데이터 레지스터(710)는 읽기-전용 메모리 (ROM), 랜덤 접근 메모리 (RAM), 및 비-휘발성 랜덤 접근 메모리(NVRAM) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
변환 시퀀서(720)는 측정 핀(330)에 대응하는 입력 채널을 위한 변환 제어를 실행하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 최대 12개 변환 구성 및 계산, 또는 스테이지가 하나의 시퀀스에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 12개 변환 스테이지 각각은 상이한 센서(255)(도 2-6D)로부터 입력을 측정할 수 있다. 제어 및 데이터 레지스터(710)는 각각의 스테이지를 위한 고유한 구성을 저장할 수 있으며 다중 정전용량 센서(255) 인터페이스 조건을 지원할 수 있다. 예를 들어, 슬라이더 센서가 스테이지의 제1 서브세트에 할당될 수 있고, 버튼 센서가 스테이지의 제2 서브세트에 할당될 수 있다. 각각의 변환 스테이지에 대하여, 입력부 CIN0-CIN12를 변환기에 선택적으로 연결시키는 스위치 매트릭스(340)는 고유한 설정을 가질 수 있다.
교정 엔진(730)은 센서(255)(도 2-4)의 주변 수준에 영향을 미치는 환경 조건에 대해, 환경 감지 제어기(250)의 하나 이상의 양상을 자동으로 조절하는 역할을 한다. 여러 구체 예에서, 정전용량 센서(255)의 출력 수준은 온도, 습도, 및 일부 경우, 고체 오염물질에 민감할 수 있다. 교정 엔진(730)은 Σ-Δ ADC(360) 주변 수준을 연속적으로, 주기적으로, 및/또는 간헐적으로 모니터링하고, 제어 및 데이터 레지스터(710) 내 하나 이상의 임계 민감도 값을 조절하여 임의 환경 변화를 보상함으로써, 센서(255) 성능의 증강된 신뢰성을 제공할 수 있다. 여기서 언급되듯이, Σ-Δ ADC(360) 주변 수준은 측정 목표가 센서(255)에 접근하지 않거나 또는 접촉하지 않는 기간 동안 정전용량 센서(255)의 출력 수준으로서 정의된다.
환경 감지 제어기(250)가 초기에 구성된 이후, 교정 엔진(730)은 측정 목표가 센서(255)(도 2-6D)에 접근하지 않거나 또는 접촉하지 않을 때, Σ-Δ ADC(360)에서의 각각의 변환으로, 보상 로직을 자동으로 수행할 수 있다. 따라서, 교정 엔진(730)은 신속하게 변하는 환경 조건을 보상할 수 있다. 한 구체 예에서, 제어 및 데이터 레지스터(710)는 교정 엔진(730)에게 보상 알고리즘에 대한 일반 설정 및 제어에 대한 접근을 제공하도록 구성된 주변 보상 제어 레지스터를 포함할 수 있다.
실시예로서, 미교정 정전용량 센서(255)(도 2-6D)는 변하는 환경 조건으로 인하여 시간에 따라 주변 수준이 변할 때 센서 탐지 오류를 생성할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)(도 1-2)가 한 위치에서 다른 위치로 이동되거나, 상이한 표면상에 놓이거나, 픽업 될 때 등의 경우, 환경 조건이 변할 수 있다. 교정 없이, 초기 임계 수준이 일정하게 유지될 수 있는 한편, 주변 수준은 상하로 변한다. 따라서, 교정 없이, 환경 감지 제어기(250)는 예를 들어 사용자 접촉을 탐지하는 데 실패할 수 있다.
한 구체 예에서, 교정 엔진(730)은 전술한 센서 탐지 오류를 감소 또는 방지하도록 구성된 적응형 교정을 실행할 수 있다. 교정 엔진(730)은 Σ-Δ ADC(360) 주변 수준을 모니터링할 수 있으며, 제어 및 데이터 레지스터(710) 내 하나 이상의 매개변수를 조절할 수 있다. 예시적인 매개변수는 변환 오프셋, 민감도 임계치, 등을 포함한다. 한 구체 예에서, 교정 엔진(730)은 연속적으로, 주기적으로, 또는 간헐적으로 각각의 센서(255)(도 2-6D)의 출력 수준을 모니터링할 수 있으며, 탐지된 물체에 의해 덮힌 센서 영역에 비례하여 임계 수준을 자동으로 재설계할 수 있다. 결과적으로, 교정 엔진(730)은 예를 들어, 손가락의 크기에 상광없이(도 3의 물체(310) 참조) 모든 사용자에 대한 임계치 및 민감도 수준을 유지할 수 있다. 여기서 언급되듯이, 임계치 수준은 주변 수준으로부터 참조될 수 있으며, 유효 센서 접촉이 등록될 수 있기 이전에 초과되어야만 하는 Σ-Δ ADC(360) 출력 수준으로서 정의될 수 있다. 민감도 수준은 유효 접촉이 등록될 수 있기 이전에 센서(255)가 민감해야 하는 정도로서 정의될 수 있다.
한 구체 예에서, 교정 엔진(730)은 각각의 센서(255)(도 2-6D)로부터 측정된 평균 최대 및 최소 값을 추적할 수 있다. 평균 최대 및 최소 값은 사용자가 센서(255)와 상호작용하는 방식의 표시를 제공할 수 있다. 큰 물체(310)(도 3)는 비교적 큰 평균 최대 또는 최소 값을 야기하는 반면, 작은 손가락(310)은 비교적 작은 값을 야기한다. 평균 최대 또는 최소 값이 변할 때, 교정 엔진(730)은 현재 환경에 대하여 적절하도록 임계치 수준을 재설계할 수 있다. 적응형 교정은 심지어 동적 환경 조건하에서도, 환경 감지 제어기(250)에 연결된 모든 센서(255)의 신뢰성 및 반복가능 작동을 보강시키기 위한 폐쇄-루프를 포함할 수 있다.
교정 메모리(740)는 각각의 변환 스테이지에 대한 보장 데이터뿐만 아니라, 각각의 스테이지에 대하여 특정한 설정 정보를 저장하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 교정 엔진(730)은 보상 데이터 및/또는 설정 정보를 교정 메모리(740)에 기록하도록 굿어될 수 있다. 한 구체 예에서, 교정 메모리(740)는 읽기-전용 메모리 (ROM), 랜덤 접근 메모리 (RAM), 및 비-휘발성 랜덤 접근 메모리(NVRAM) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
전력-온 리셋 로직(750)은 전력을 제어하고 환경 감지 제어기(250)의 거동을 재설정하는 역할을 한다. 예를 들어, 환경 감지 제어기(250)는 3가지 작동 모드를 가질 수 있다. 완전 전력 모드에서, 환경 감지 제어기(250)는 완전하게 전력공급된 상태로 유지될 수 있다. 완전 전력 모드는 전력이 관여하지 않는 용도(예를 들어, AC 전력 공급원이 구비된 모바일 장치)에 적합할 수 있다. 저전력 모드에서 환경 감지 제어기(250)는 센서(255)(도 2-6D)가 활성이 아닐 때 자동으로 전력을 다운시킬 수 있다. 저전력 모드는 완전 전력 모드와 비교하여 전력 절약을 제공할 수 있으며, 전력이 제한된 모바일 용도에 적합할 수 있다. 셧다운 모드에서, 환경 감지 제어기(250)는 완전하게 셧 다운될 수 있다.
완전 전력 모드의 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)의 모든 섹션은 완전히 전력공급된 상태로 유지되고 모든 시간에서 변환된다. 센서(255)(도 2-6D)가 (예를 들어, 도 3에서와 같이 물체(310)에 의해 접촉 또는 접근됨에 따라) 활성화되는 동안, Σ-Δ ADC(360) 는 센서 데이터를 처리할 수 있다. 센서(255)가 활성화되지 않을 때(예를 들어, 접촉 또는 접근되지 않음), 교정 엔진(730)은 주변 정전용량 수준을 측정하고 보상을 수행할 수 있다. 완전 전력 모드에서, Σ-Δ ADC(360)는 일정한 비율로 변환하도록 구성될 수 있다.
저전력 모드의 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 센서(255)(도 2-6D)가 활성화되지 않은 동안 감소된 전력 상태에서 유지된다. 감소된 전력 상태에서, 예를 들어, Σ-Δ ADC(360)는 그 변환 주파수를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 그 전력 소모를 감소시킬 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 프리셋 또는 조절가능 딜레이 이후 변환을 수행할 수 있으며, 교정 엔진(730) 및 전력-온 리셋 로직(750)은 보상 매개변수를 갱신하고 센서(255)가 활성인지 여부를 결정하기 위해 변환 결과를 사용할 수 있다. 한 구체 예에서, 가변 딜레이는 약 100 ms 내지 1 s 범위, 예컨대 200 ms, 400 ms, 600 ms, 및 800 ms 중 어느 하나일 수 있다. 한 구체 예에서, 완전 전력 모드로부터 저전력 모드로의 환경 감지 제어기(250)의 전이 이전, 그리고 센서(255)가 더 이상 활성이 아닌 이후, 딜레이가 구성가능하다.
직렬 인터페이스 및 제어 로직(760)은 환경 감지 제어기(250)와 또 다른 장치 사이의 직렬 통신을 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 환경 감지 제어기(250)는 변환 결과를 프로세서(215)(도 2)로 전달하기 위하여 직렬 인터페이스와 제어 로직(760)을 사용할 수 있다. 도시된 구체 예에서, 직렬 인터페이스 및 제어 로직(760)은 핀 VDRIVE, 및 S0-S3을 사용한다. 한 구체 예에서, 직렬 인터페이스 및 제어 로직(760)은 산업 표준, 예컨대 2-와이어(wire) I2C 직렬 인터페이스 프로토콜, 직렬 주변 인터페이스(SPI), RFEE, 또는 또 다른 임의 직렬 또는 병렬 인터페이스를 실행할 수 있다. 예를 들어, 환경 감지 제어기(250)는 버스(260)(도 2) 상의 슬레이브 장치로서 작동할 수 있으며, 이는 I2C 직렬 버스를 포함할 수 있다. 따라서, 핀 S0-S3은 I2C 신호 SDA, SCLK, 및 어드레스 선택 핀 ADD0, 및 ADD1에 각각 대응할 수 있다.
핀 VDRIVE 는 직렬 인터페이스 예컨대, 예를 들어, S0-S3, INT', 및 GPIO와 관련된 하나 이상의 핀에게 공급 전압을 제공하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 핀 VDRIVE 는 환경 감지 제어기(250)로 하여금 외부 레벨-쉬프터(level-shifter) 없이, 환경 감지 제어기(250)의 최소 작동 전압보다 작은 공급 전압을 갖는 또 다른 장치와 직접 인터페이스하도록 한다. 한 구체 예에서, 핀 VDRIVE 는 임의적 저전압 공급원에 연결될 수 있고 VCC만큼 높을 수 있다. 예를 들어, 핀 VDRIVE 는 1.65 V 초과일 수 있다.
인터럽트 및 GPIO 로직(770)은 범용 입력, 출력, 및 인터럽트 능력을 환경 감지 제어기(250)에 제공하는 역할을 한다. GPIO 핀은 입력부 또는 출력부로서 구성될 수 있으며, 작동중지될 수 있다(예를 들어, 고-임피던스로 설정됨). 한 구체 예에서, 제어 및 데이터 레지스터(710)는 GPIO 핀의 구성을 저장할 수 있다. 핀 GPIO가 출력부로서 구성될 때, 핀에서의 전압 수준은 저수준 또는 고수준으로 설정될 수 있다. 더욱이, 핀 GPIO는 능동적으로 높게 또는 능동적으로 낮게, 뿐만 아니라 에지 트리거되거나 또는 레벨 트리거된 상태로서 구성될 수 있다.
핀 INT'는 또 다른 장치에 연결될 수 있는 인터럽트 출력부를 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 환경 감지 제어기(250)는 인터럽트 이벤트가 발생한 프로세서(215)(도 2)를 통보하기 위해 핀 INT'을 사용 할 수 있다. 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 3가지 유형의 인터럽트 이벤트, 즉 변환-완료 인터럽트, 센서-터치 인터럽트, 및 GPIO 인터럽트를 위하여 구성될 수 있다. 각각의 인터럽트는 예를 들어, 제어 및 데이터 레지스터(710) 내 하나 이상의 구현가능 및 상태 레지스터를 포함할 수 있다. 변환-완료 및 센서-터치(센서-활성) 인터럽트는 퍼-변환-스테이지 기반(per-conversion-stage basis)에서 구현될 수 있다.
변환-완료 인터럽트 동안, INT' 신호는 Σ-Δ ADC(360) 변환 스테이지의 완료 및 신규 변환 결과 데이터가 제어 및 데이터 레지스터(710)에서 활용가능하다는 것을 표시하기 위해 낮게 유지할 수 있다. 변환-완료 인터럽트는 각각의 변환 스테이지에 대하여 독립적으로 구현될 수 있다. 센서-활성 인터럽트 동안, INT' 신호는 센서(255)(도 2-6D)가 (예를 들어, 터치되거나 접근됨으로써) 활성화되는 것을 환경 감지 제어기(250)가 탐지하는 때 및 다시 센서(255)가 더 이상 활성화가 아닌 때를 확인할 수 있다. GPIO 핀이 입력으로서 구성될 때, 핀 INT'는 GPIO 핀에 의해 제어될 수 있다.
내부 센서(780)는 환경 감지 제어기(250)에서 내부 변화를 보상하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 내부 센서(780)는 정전용량 값으로서 온도 측정치를 제공할 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 내부 센서(780)에 의해 제공된 정전용량 값을 측정할 수 있으며, 외부 센서(255)(도 2-6D)의 정전용량으로부터 내부 센서(780)의 정전용량을 차감할 수 있으며, 이에 따라 센서(255)에 대한 내부 온도 변화의 영향을 완화시킬 수 있다. 한 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 외부 센서(255)를 Σ-Δ ADC(360)의 양극 단자에 연결시키고, 내부 센서(780)를 음극 단자에 연결시킴으로써 차감(subtraction)을 수행할 수 있다. 이러한 방식으로 구성되어, Σ-Δ ADC(360) 결과는 환경 감지 제어기(250)의 내부 회로에 대한 온도 변화의 효과를 감소 또는 제거할 수 있다.
한 구체 예에서, 내부 센서(780)로부터 정전용량을 측정하는 것은 두 Σ-Δ ADC(360) 단자들에 대한 입력 경로가 일치되도록 할 수 있다. 따라서, Σ-Δ ADC(360)의 전력 공급 거부가 개선될 수 있다. 더욱이, 온도로 인한 어떠한 변화도 Σ-Δ ADC(360) 결과에 영향을 미칠 수 없는데, 왜냐하면 내부 센서(780)가 상기 변화에 대해 반대작용(counteract)하기 때문이다.
핀 BIAS는 환경 감지 제어기(250)에 바이어스 기준을 제공하는 역할을 한다. 한 구체 예에서, 핀 BIAS는 환경 감지 제어기(250)의 바이어스 노드(도시되지 않음)에 내부적으로 연결된다. 한 구체 예에서, 100 nF 커패시터가 핀 BIAS와 접지 사이에 연결될 수 있다. 바이어스 노드는 핀 BIAS에서의 전압이 VCC의 절반이 되도록 구성될 수 있다.
핀 ACSHIELD는 접지에 대한 정전용량 픽업(capacitance-to-ground pickup)을 감소 또는 제거하는 역학을 한다. 환경 감지 제어기(250)가 하나 이상의 측정 핀(330)과 접지 사이의 정전용량을 측정하도록 구성될 수 있기 때문에, 측정 핀(330)과 센서(255)(도 2-6D) 사이의 신호 경로에 대한 임의 접지에 대한 정전용량(capacitance-to-ground)이 Σ-Δ ADC(360) 변환 결과에 포함될 수 있다. 따라서, 부유 접지에 대한 정전용량를 감소시키기 위하여, ACSHIELD 신호가 사용되어 센서(255)와 측정 핀(330) 사이의 연결을 쉴딩할 수 있다. 센서 주변의 평면은 또한 핀 ACSHIELD에 연결될 수 있다.
한 구체 예에서, ACSHIELD 출력은 여기 신호와 동일한 신호 파형이다. 따라서, 하나 이상의 여기된 핀 CIN과 ACSHIELD 사이에 AC 전류가 거의 또는 전혀 없으며, 이러한 핀들 사이의 어떠한 정전용량도 전하 이동에 영향을 주지 않는다. 한 구체 예에서, 센서(255)는 환경 감지 제어기(250)로부터 10 cm 미만 거리에 위치될 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 센서(255)로부터 떨어진 별도의 PCB 상에 위치될 수 있다. 근접 탐지 적용을 실행하는 일부 구체 예에서, 핀 ACSHIELD가 사용되지 않을 수도 있다. 대신, 일부 구체 예에서, 내부 바이어스 노드 (핀 BIAS에 연결될 수 있음)가 스위치 매트릭스(340)를 사용하여, 임의 쉴드 층 또는 트레이스에 연결될 수 있다.
한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 웨이크-업(wake-up) 근접 탐지를 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 특징은 사용자 또는 또 다른 물체가 모바일 장치(120)에 접근하는 때를 탐지하는 능력을 제공할 수 있다. 예를 들어, Σ-Δ ADC(360)는 1차 근접도 탐지에 대하여 모든 정전용량 센서(255)(도 2-6D)를 연속적으로, 주기적으로, 및/또는 간헐적으로 모니터링할 수 있다. 한 구체 예에서, 1차 근접도는 사용자 또는 또 다른 물체가 센서로 접근하거나 센서를 떠날 때, 및/또는 물체가 센서를 배회하거나 센서에 매우 느리게 접근할 때를 탐지하도록 구성된 하나 이상의 비교기와 결합된 고속 필터에 의해 결정될 수 있다. Σ-Δ ADC(360)가 1차 근접도 탐지를 탐지할 때, 교정 엔진(730)은 교정 측정을 중지할 수 있으며, Σ-Δ ADC(360)는 유효 센서 활성화(예를 들어, 2차 탐지)를 탐지하기 위한 더욱 공격적인 모드로 자동으로 구성될 수 있다.
일부 상황에서, 물체가 센서(255)(도 2-6D)를 오랜 시간 동안 배회할 때, Σ-Δ ADC(360)는 오랜 기간 종안 1차 근접도를 탐지할 수 있다. 교정 엔진(730)은 근접도가 탐지되는 동안 환경 교정을 유보할 수 있으나, 근접도 이번트 동안 주변 정전용량 수준에 대한 변화는 여전히 일어날 수 있다. 따라서, 교정 메모리(740)에 저장된 주변 값은 실제 주변 값을 더 이상 나타내지 않을 수 있다. 이러한 경우, 심지어 물체가 센서(255)에 근접하지 않을 때, Σ-Δ ADC(360)는 교정 결핍으로 인하여 1차 근접도를 계속하여 탐지할 수 있다. 예를 들어, 사용자 상호작용은 센서(255)에 습기를 발생시킬 수 있으며, 이는 새로운 센서 주변 값이 예상된 값과 상이하게 되도록 할 수 있다. 한 구체 예에서, 교정 엔진(730)은 예를 들어 Σ-Δ ADC(360)가 재교정 타임아웃을 초과하는 시간의 양 동안 1차 근접도를 탐지할 때, 내부적으로 재교정을 자동을 야기할 수 있다. 따라서, 주변 값은 물체가 얼마나 오랫동안 센서(255)에 있는지와 무관하게 재교정될 수 있다. 재교정은 환경 감지 제어기(250) 성능을 증가시킬 수 있다.
한 구체 예에서, 교정 엔진(730)은 측정된 Σ-Δ ADC(360) 값이 저장된 주변 값을 초과할 때, 본 명세서에서 재교정 타임아웃으로 불리는 시간 설정 기간 동안 사정설정 또는 조절가능 재교정 임계치에 의해 자동으로 재교정할 수 있다. 한 구체 예에서, 재교정 타임아웃은 재교정 임계치에 기초할 수 있다. 예를 들어, 재교정 타임아웃은 재교정 임계치에 하나의 변환 시퀀스에 대한 시간을 곱한 것일 수 있다.
도 8A-C는 여러 구체 예에 따르는, 도 2의 환경 감지 제어기(250) 및 센서(255)의 예시적인 구성을 나타낸다. 도 7과 관련하여 전술한 바와 같이, 변환 시퀀서(720)는 스위치 매트릭스(340)를 복수의 라우팅 구성으로 상이한 시간에서 구성할 수 있다. 여러 구체 예에서, 변환 시퀀서(720)는 도 8A-C에 제시된 구성, 또는 임의 또 다른 구성 중에서 구성을 변화시킬 수 있다.
도 8A는 좌측 센서(255a)에서 정전용량을 측정하도록 구성된 환경 감지 제어기(250)를 제시한다(또한 도 4A-4B 참조). 좌측 센서(255a)는 센서(410a) 및 쉴드(420a)를 포함한다. 센서(410a)는 신호 라인(440a)을 통하여 핀 CIN3에 연결된다. 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 핀 CIN3을 Σ-Δ ADC(360)에 대한 차동 증폭기 프론트-엔드의 양극 단자에 라우팅시키도록 구성된다. 신호 라인(440a)은 쉴드 트레이스(450a)에 의해 쉴딩되며, 이는 핀 CIN2 및 CIN4에 연결된다. 스위치 매트릭스(340)는 핀 CIN2 및 CIN4를 바이어스 노드에 라우팅시키도록 구성되며, 이는 핀 BIAS에 연결될 수 있다(도 7). 쉴드(420a)는 제2-층 면 트레이스(460a)를 통하여 핀 CIN1에 연결될 수 있다. 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 핀 CIN1을 바이어스 노드에 라우팅시키도록 구성된다. 스위치 매트릭스(340)는 내부 센서(780)를 Σ-Δ ADC(360)에 대한 차동 증폭기 프론트-엔드의 음극 단자에 연결시키도록 구성된다.
도 8B는 우측 센서(255b)에서 정전용량을 측정하도록 구성된 환경 감지 제어기(250)를 제시한다. 우측 센서(255b)는 센서(410b) 및 쉴드(420b)를 포함한다. 센서(410b)는 신호 라인(440b)을 통하여 핀 CIN7에 연결된다. 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 핀 CIN7을 Σ-Δ ADC(360)에 대한 차동 증폭기 프론트-엔드의 양극 단자에 라우팅시키도록 구성된다. 신호 라인(440b)은 쉴드 트레이스(450b)에 의해 쉴딩되며, 이는 핀 CIN6 및 CIN8에 연결된다. 스위치 매트릭스(340)는 핀 CIN6 및 CIN8을 바이어스 노드에 라우팅시키도록 구성되며, 이는 핀 BIAS에 연결될 수 있다(도 7). 쉴드(420b)는 제2-층 면 트레이스(460b)를 통하여 핀 CIN5에 연결될 수 있다. 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 핀 CIN5를 바이어스 노드에 라우팅시키도록 구성된다. 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 내부 센서(780)를 Σ-Δ ADC(360)에 대한 차동 증폭기 프론트-엔드의 음극 단자에 연결시키도록 구성된다.
도 8C는 좌측 센서(255a)와 우측 센서(255b) 사이의 차동 정전용량을 측정하도록 구성된 환경 감지 제어기(250)를 제시한다. 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)는 도 8A-B와 관련하여 전술한 바와 같이, 핀 CIN1-CIN8에 연결된다. 도 8C의 도시된 구체 예에서, 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 핀 CIN3을 Σ-Δ ADC(360)에 대한 차동 증폭기 프론트-엔드의 양극 단자에 라우팅시키도록 구성된다. 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 핀 CIN7을 Σ-Δ ADC(360)에 대한 차동 증폭기 프론트-엔드의 음극 단자에 라우팅시키도록 구성된다. 스위치 매트릭스(340)(도 7)는 핀 CIN2, CIN4, CIN6, 및 CIN8을 바이어스 노드에 라우팅시키도록 구성되며, 이는 핀 BIAS에 연결될 수 있다(도 7).
그립 탐지
도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 모바일 장치(120)가 손에 잡혀 있는지 여부, 손이 왼손인지 오른손인지 여부, 및/또는 손이 어떻게 모바일 장치(120)를 붙잡고 있는지 여부를 탐지하도록 구성될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 예를 들어, 하나 이상의 센서(255)(도 2)로부터의 판독을 기초로 하여 전술한 환경 특성들 중 하나 이상을 결정할 수 있다. 특히, 프로세서(215)(도 2)는 환경 감지 제어기(250)(도 2)가 적어도 하나의 센서(255)를 사용하여 하나 이상의 환경 측정을 수행하도록 구성할 수 있다. 프로세서(215)는 측정치에 기초하여 모바일 장치(120)와 모바일 장치에 인접한 물질 사이의 공간적 관계를 결정할 수 있다. 공간적 관계는 예컨대 도 9A-9F와 관련하여 본 명세서에서 기재된 것과 같은, 그립의 종류를 포함할 수 있다. 프로세서(215)는 그립의 종류를 결정하기 위하여, 예를 들어, 검색표를 통하여, 측정치와 하나 이상의 기준 측정치를 비교할 수 있다.
여러 구체 예에서, 센서(255)는 도 5A-6D와 관련하여 제시되고 전술한 바와 같이 구성될 수 있다. 다양한 방향의 센서(255)의 임의 조합을 포함하여, 또 다른 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 이에 의해 모바일 장치(120)를 잡을 수 있는 하나 이상의 하우징 특징부에 실질적으로 평행하고 근접한 적어도 하나의 센서(255)를 모바일 장치(120)가 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)와 우측 센서(255b)를 사용하여 서로 다른 3가지 측정을 수행할 수 있다(도 5A-6D 참조). 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 3가지 측정을 연속하여 수행하도록 환경 감지 제어기(250)의 변환 시퀀서(720)(도 7)를 구성할 수 있다. 여러 구체 예에서, 측정은 임의 순서로 수행될 수 있으며, 추가 측정이 포함될 수 있고, 일부 측정이 생략될 수 있다.
제1 측정은 좌측 센서(255a)와 우측 센서(255b) 사이의 차동 정전용량 측정일 수 있다. 한 구체 예에서, 제1 변환 스테이지에서, 변환 시퀀서(720)(도 7)는 도 8C에 따라 환경 감지 제어기를 라우팅하도록 스위치 매트릭스(340)를 구성할 수 있다. 도 8C에 도시된 바와 같이, 좌측 센서(255a)는 Σ-Δ ADC(360)의 양성 입력부에 연결되고, 우측 센서(255b)는 Σ-Δ ADC(360)의 음성 입력부에 연결된다. 또 다른 구체 예에서, 좌측 및 우측 입력부는 뒤바뀔 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 좌측 센서(255a)와 우측 센서(255b) 사이의 차동 정전용량을 측정할 수 있다. 여러 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 결과를 메모리에 저장할 수 있거나, 또는 프로세서(215)(도 2)가 예를 들어, 직렬 인터페이스(760)(도 7)를 통하여, 환경 감지 제어기(250)로부터 결과를 회수할 수 있다.
제2 측정은 좌측 센서(255a)의 단일-종단 정전용량 측정일 수 있다. 한 구체 예에서, 제2 변환 스테이지에서, 변환 시퀀서(720)(도 7)는 도 8A에 따라 환경 감지 제어기를 라우팅하도록 스위치 매트릭스(340)를 구성할 수 있다. 도 8A에 도시된 바와 같이, 좌측 센서(255a)는 Σ-Δ ADC(360)의 양성 입력부에 연결되고, 내부 센서(780)는 Σ-Δ ADC(360)의 음성 입력부에 연결된다. 여러 구체 예에서, 입력부가 뒤바뀔 수 있거나, 또는 내부 센서(780)가 단락될 수 있으며, 미사용 입력부가 GND, VCC, BIAS, 또는 또 다른 기준 전압에 연결될 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 좌측 센서(255a)에서 정전용량을 측정할 수 있다. 여러 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 결과를 메모리에 저장할 수 있거나, 또는 프로세서(215)(도 2)가 예를 들어, 직렬 인터페이스(760)(도 7)를 통하여, 환경 감지 제어기(250)로부터 결과를 회수할 수 있다.
제3 측정은 우측 센서(255b)의 단일-종단 정전용량 측정일 수 있다. 한 구체 예에서, 제3 변환 스테이지에서, 변환 시퀀서(720)(도 7)는 도 8B에 따라 환경 감지 제어기를 라우팅하도록 스위치 매트릭스(340)를 구성할 수 있다. 도 8B에 도시된 바와 같이, 우측 센서(255b)는 Σ-Δ ADC(360)의 양성 입력부에 연결되고, 내부 센서(780)는 Σ-Δ ADC(360)의 음성 입력부에 연결된다. 여러 구체 예에서, 입력부가 뒤바뀔수 있거나, 또는 내부 센서(780)가 단락될 수 있으며, 미사용 입력부가 GND, VCC, BIAS, 또는 또 다른 기준 전압에 연결될 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 우측 센서(255b)에서 정전용량을 측정할 수 있다. 여러 구체 예에서, Σ-Δ ADC(360)는 결과를 메모리에 저장할 수 있거나, 또는 프로세서(215)(도 2)가 예를 들어, 직렬 인터페이스(760)(도 7)를 통하여, 환경 감지 제어기(250)로부터 결과를 회수할 수 있다.
모바일 장치(120)가 2개 이상의 센서(255)를 포함하는 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 2개 센서(255)의 임의 결합 및/또는 임의 수의 센서(255)에 대한 단일-종단 정전용량 측정 사이의 차동 정전용량 측정을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5C 및 6C에 도시된 3개-센서(255) 구체 예에서, 환경 감지 제어기는 다음 쌍들 중 하나 이상 사이의 차동 정전용량 측정을 수행하도록 구성될 수 있다: 좌측 센서(255a)와 상단 센서(255c), 우측 센서(255b)와 상단 센서(255c), 그리고 좌측 센서(255a)와 우측 센서(255b) 사이, 추가로 임의 센서(255a, 255b, 및 255c)에 대한 단일-종단 정전용량 측정. 한 구체 예에서, 하나 이상의 센서(예컨대 센서(255c))가 장치의 스크린이 사용자의 손바닥을 향하거나 또는 그 반대방향인지 여부를 결정하도록 배향될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 환경 감지 제어기(250)가 전술한 3가지 측정을 수행한 이후, 인터럽트 및 GPIO 로직(770)(도 7)은 인터럽트를 프로세서(215)로 전송할 수 있다. 프로세서(215)는 그 후 환경 감지 제어기(250)로부터 결과를 회수할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 메모리(220)에 저장될 수 있는 2-차원 검색표에 접근할 수 있다. 제1 축에서, 프로세서(215)는 차동 정전용량 측정의 크기를 검색할 수 있다. 제2 축에서, 프로세서(215)는 2개 단일-종단 정전용량 측정치의 합을 검색할 수 있다. 표를 색인할 때, 프로세서(215)는 가장 가까운 색인 값을 선택할 수 있다.
2개의 색인된 검색의 교차점은 그립의 종류를 나타내는 정보를 함유할 수 있으며, 이하에서 9A-9F를 참조하여 설명될 것이다. 그 대신에 또는 부가적으로, 검색표는 측정치에 대응하는 예측된 안테나 튜닝을 포함할 수 있다. 상이한 그립 위치는 손과 안테나 사이의 상호 커플링을 통하여 안테나를 디튜닝할 수 있다. 측정의 제1 세트는 예를 들어, 안테나(245)의 정합 필터가 특정 임피던스 값에 의해 조절되어야 한다는 것을 나타낼 수 있다. 프로세서(215)(도 2)는 튜닝 조절을 안테나 제어기(240)에 전송하도록 구성될 수 있으며, 상기 안테나 제어기(240)는 검색표 및/또는 측정치에 기초하여 안테나를 리튜닝(retune) 하도록 구성될 수 있다.
검색표는 모바일 장치(120) 기하형태, 안테나(240) 위치, 하나 이상의 교정 측정치 등 중 하나 이상에 기초하여 미리-채워질(pre-populated) 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 안테나 제어기(240) 및/또는 무선 서브시스템(230)으로부터 튜닝 정보를 수신할 수 있으며, 튜닝 정보 및 환경 감지 제어기(250)에 의한 하나 이상의 측정치에 기초하여 검색표를 채울 수(populate) 있다. 예를 들어, 안테나(245)는 검색표에 기초하는 예상 리-튜닝에도 불구하고 디-튜닝될 수 있다. 프로세서(215)는 검색표에 제시된 디-튜닝의 예상 양과 디-튜닝의 실제 양 사이의 차이를 교정하기 위하여 검색표를 조절할 수 있다.
여러 구체 예에서, 검색표는 하나 이상의 치수(dimension)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검색표는 측정 당 하나의 치수를 포함할 수 있다. 검색표는 모바일 장치(120)의 하나 이상의 또 다른 특성 및/또는 센서 위치에 대응하는 추가 치수를 포함할 수 있다. 메모리(220)는 다중 검색표를 포함할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 검색표는 비제한적으로, 의사결정 트리 학습, 협약 규칙 학습, 인공 신경망, 유전자 프로그래밍, 유도 로직 프로그래밍, 지원 벡터 머신, 클러스터링, 베이스 망(Bayesian network), 강화 학습, 표현 학습, 및 희박 사전 학습을 포함하는, 머신 학습의 하나 이상의 대안적인 구조로 대체될 수 있다.
도 9A-9F는 여러 구체 예에 따라, 도 5A의 모바일 장치(120)의 예시적인 그립을 나타내는 개략도이며, 그립 탐지는 임의 다양한 센서 배치에 의해 수행될 수 있다. 각각의 그립은 하나 이상의 안테나(245) 튜닝, 게임 액션, 전송 전력 설정 등과 관련될 수 있다. 비록 도 9A-9F가 왼손잡이 그립을 나타내지만, 동등한 오른손잡이 그립은 거울상이다. 도 9A-9F에 제시된 그립은 완전한 것으로 의도되지 않으며, 해당 분야의 통상의 기술자는 또 다른 그립 구성이 본 발명의 문맥에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 9A는 여기서 "손바닥 그립"으로 불리는 예시적인 제1 그립을 나타내며, 여기서 사용자는 좌측면(521)에서의 손바닥(710)의 일부와 우측면(522)에서의 4개의 손가락(920) 사이에서 모바일 장치(120)를 그립한다. 사용자가 모바일 장치를 손바닥 그립으로 잡을 때, 환경 감지 제어기(250)는 적은 양으로 주변 정전용량 값을 초과하거나 또는 미만인 값을 나타내는 차동 정전용량 측정치를 기록할 것이다. 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)로부터, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 비교적 큰 값을 나타낸다. 환경 감지 제어기(250)는 우측 센서(255b)로부터, 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 비교적 큰 값을 나타낸다. 도 9A에 제시된 왼손잡이 그립에서, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치는 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치보다 더 클 것이다. 오른손잡이 그립(도시되지 않음)에서, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치는 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치보다 더 작을 것이다.
도 9B는 여기서 "측면 핀치"로 불리는 예시적인 제2 그립을 나타내며, 여기서 사용자는 좌측면(521)에서의 엄지(930)와 우측면(522)에서의 1개의 손가락(920) 사이에서 모바일 장치(120)를 그립한다. 사용자가 모바일 장치를 측면 핀치로 잡을 때, 환경 감지 제어기(250)는 주변 정전용량 값과 대략 동일한 값을 나타내는 차동 정전용량 측정치를 기록할 것이다. 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)로부터, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 대략 작은 값을 나타낸다. 환경 감지 제어기(250)는 우측 센서(255b)로부터, 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 대략 작은 값을 나타낸다. 도 9B에 제시된 왼손잡이 그립에서, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치는 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치보다 더 클 것이다. 오른손잡이 그립(도시되지 않음)에서, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치는 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치보다 더 작을 것이다.
도 9C는 여기서 "더블 핀치"로 불리는 예시적인 제3 그립을 나타내며, 여기서 사용자는 좌측면(521)에서의 엄지(930)와 우측면(522)에서의 2개의 손가락(920) 사이에서 모바일 장치(120)를 그립한다. 사용자가 모바일 장치를 더블 핀치로 잡을 때, 환경 감지 제어기(250)는 일관하여 한쪽 측면을 선호하는 차동 정전용량 측정치를 기록할 것이다. 도 9C에 도시된 왼손잡이 그립에서, 차동 정전용량 측정치는 엄지(930)의 전형적인 크기에 비하여 2개 손가락(920)의 전형적인 크기로 인하여 우측 센서(255b)를 선호할 것이다. 오른손잡이 그립에서(도시되지 않음), 차동 정전용량 측정치는 좌측 센서(255a)를 선호할 것이다.
도 9C에 제시된 왼손잡이 그립에서, 환경 감지 제어기(250)는 우측 센서(255b)로부터, 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 중간 값을 나타낸다. 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)로부터, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 우측 센서(255b)로부터 측정된 값의 절반 보다 조금 더 큰 값을 나타낸다. 오른손잡이 그립에서(도시되지 않음), 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)로부터, 단일-종단 정전용량 측정치는 역전될 수 있다.
도 9D는 여기서 "트레블 핀치"로 불리는 예시적인 제4 그립을 나타내며, 여기서 사용자는 좌측면(521)에서의 엄지(930)와 우측면(522)에서의 3개의 손가락(920) 사이에서 모바일 장치(120)를 그립한다. 사용자가 모바일 장치를 트레블 핀치로 잡을 때, 환경 감지 제어기(250)는 일관하여 한쪽 측면을 선호하는 차동 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 사용자가 도 9C와 관련하여 전술한 바와 같이 모바일 장치(120)를 더블 핀치로 잡을 때 측정되는 것보다 더 큰 크기를 갖는다. 도 9C에 도시된 왼손잡이 그립에서, 차동 정전용량 측정치는 엄지(930)의 전형적인 크기에 비하여 3개 손가락(920)의 전형적인 크기로 인하여 우측 센서(255b)를 선호할 것이다. 오른손잡이 그립에서(도시되지 않음), 차동 정전용량 측정치는 좌측 센서(255a)를 선호할 것이다.
도 9D에 제시된 왼손잡이 그립에서, 환경 감지 제어기(250)는 우측 센서(255b)로부터, 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 중간 값을 나타낸다. 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)로부터, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 우측 센서(255b)로부터 측정된 값의 1/3 보다 조금 더 큰 값을 나타낸다. 오른손잡이 그립에서(도시되지 않음), 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)로부터, 단일-종단 정전용량 측정치는 역전될 수 있다.
도 9E는 여기서 "오목 손바닥"으로 불리는 예시적인 제5 그립을 나타내며, 여기서 사용자는 좌측면(521)에서의 엄지(930)와 우측면(522)에서의 4개의 손가락(920) 사이에서 모바일 장치(120)를 그립한다. 사용자가 모바일 장치를 오목 손바닥으로 잡을 때, 환경 감지 제어기(250)는 일관하여 한쪽 측면을 선호하는 값을 나타내는 큰 차동 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 사용자가 도 9D와 관련하여 전술한 바와 같이 모바일 장치(120)를 트레블 핀치로 잡을 때 측정되는 것보다 더 큰 크기를 갖는다. 도 9E에 도시된 왼손잡이 그립에서, 차동 정전용량 측정치는 엄지(930)의 전형적인 크기에 비하여 4개 손가락(920)의 전형적인 크기로 인하여 우측 센서(255b)를 선호할 것이다. 예를 들어, 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)로부터, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 수 있으며, 이는 우측 센서(255b)로부터 측정된 값의 1/4 보다 조금 더 큰 값을 나타낸다. 오른손잡이 그립에서(도시되지 않음), 차동 정전용량 측정치는 좌측 센서(255a)를 선호할 것이다.
도 9E에 제시된 왼손잡이 그립에서, 환경 감지 제어기(250)는 우측 센서(255b)로부터, 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 비교적 큰 값을 나타낸다. 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)로부터, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 중간 값을 나타낸다. 단일-종단 정전용량 측정치는 불균형될 것이며, 좌측 또는 우측을 선호할 것이다. 오른손잡이 그립에서(도시되지 않음), 좌측 및 우측 센서(255a 및 255b)로부터, 단일-종단 정전용량 측정치는 역전될 수 있다.
도 9F는 여기서 "와이드스크린 그립"으로 불리는 예시적인 제6 그립을 나타내며, 여기서 사용자는 좌측면(521)에서의 엄지(930)와 우측면(522)에서의 또 다른 엄지(940) 사이에서 모바일 장치(120)를 그립한다. 엄지(930 및 940)는 모바일 장치(120)의 전면과 중첩될 수 있으며, 반대편 손가락(920)은 모바일 장치(120)의 뒷면에 위치한다. 사용자가 모바일 장치를 와이드스크린 그립으로 잡을 때, 환경 감지 제어기(250)는 주변 정전용량 값에 근사하고 비교적 불안정한 차동 정전용량 측정치를 기록할 것이다. 환경 감지 제어기(250)는 우측 센서(255b)로부터, 우측면(522) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 비교적 작은 값을 나타낸다. 환경 감지 제어기(250)는 좌측 센서(255a)로부터, 좌측면(521) 단일-종단 정전용량 측정치를 기록할 것이며, 이는 비교적 작은 값을 나타낸다. 양쪽 끝단에서 탐지된 손가락, 엄지, 및/또는 손바닥의 수 및 크기는 와이스 스크린 그립을 나타낼 수 있음이 이해될 것이다.
도 10A-10E는 도 9A-9E의 예시적인 그립의 투시도이다. 도 10A-10E는 여러 구성에서, 모바일 장치(120)에 대한 손바닥(910), 손가락(920), 및 엄지(930)의 배치를 나타낸다. 손바닥(910), 손가락(920), 및 엄지(930)의 배치 위치는 예시적인 것이며, 각각의 그립 설명의 범위 내에서 변할 수 있음이 이해될 것이다.
도 11은 도 9A-9F에 제시된 그립 각각에 대하여 예측되는 상대 차동 및 단일-종단 크기 응답을 나타내는 도표(1100)이다. x-축은 차동 응답을 나타내며, y-축은 단일-종단 크기 응답을 나타낸다. 음영 영역(1110)은 도 9A 및 10A와 관련하여 전술한, 손바닥 그립에 대응하는 유망 차동 및 단일-종단 크기 응답의 범위에 대응한다.
도 11을 참조하면, 음영 영역(1120)은 도 9B 및 10B와 관련하여 전술한, 측면 핀치에 대응하는 유망 차동 및 단일-종단 크기 응답의 범위에 대응한다. 음영 영역(1130)은 도 9C 및 10C와 관련하여 전술한, 더블 핀치에 대응하는 유망 차동 및 단일-종단 크기 응답의 범위에 대응한다. 음영 영역(1140)은 도 9D 및 10D와 관련하여 전술한, 트레블 핀치에 대응하는 유망 차동 및 단일-종단 크기 응답의 범위에 대응한다.
도 11을 참조하면, 음영 영역(1150)은 도 9E 및 10E와 관련하여 전술한, 오목 손바닥에 대응하는 유망 차동 및 단일-종단 크기 응답의 범위에 대응한다. 음영 영역(1160)은 도 9F와 관련하여 전술한, 와이드스크린 그립에 대응하는 유망 차동 및 단일-종단 크기 응답의 범위에 대응한다. 음영 영역(1170)은 유휴 상태에 대응하는 유망 차동 및 단일-종단 크기 응답의 범위에 대응하며, 여기서 모바일 장치(120)(도 2)는 평탄 표면에 놓여질 수 있다.
정적 유전체 탐지
도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 근처 물체(160a-160d, 170, 및 180), 및/또는 이들의 표면을 탐지하도록 구성될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 탐지에 기초하여 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 물질의 종류, 고체성, 및 근처 물체의 생명성 중 하나 이상을 결정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 모바일 장치(120)는 예를 들어, 하나 이상의 센서(255)로부터의 판독에 기초하여, 근처 표면을 탐지할 수 있다. 특히, 프로세서(215)는 환경 감지 제어기(250)가 적어도 하나의 센서(255)를 사용하여 하나 이상의 환경 측정을 수행하도록 구성할 수 있다. 프로세서(215)는 물질의 종류를 결정하기 위하여, 예를 들어, 검색표를 통하여, 측정치와 하나 이상의 기준 측정치를 비교할 수 있다.
여러 구체 예에서, 센서(255)(도 2-4)는 도 5A-6D와 관련하여 제시되고 전술한 바와 같이 구성될 수 있다. 다양한 방향의 센서(255)의 임의 조합을 포함하여, 또 다른 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 이에 대하여 모바일 장치(120)를 설정할 수 있는 하나 이상의 하우징 면에 실질적으로 평행하고 근접한 적어도 하나의 센서(255)를 모바일 장치(120)가 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 비록 특정 구체 예가 좌측 센서(255a)(도 5A-6D 참조)를 참조하여 본 명세서에 기재되나, 센서(255)의 또 다른 결합이 사용될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 복수의 표면에 대하여 일관되게 유전 상수(또는 예컨대 전도성 분류와 같은 또 다른 특성)를 결정할 수 있다.
한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)(도 7)는 좌측 센서(255a)를 사용하여 하나 이상의 정전용량 측정을 수행할 수 있다. 특히, 프로세서(215)(도 2)는 Σ-Δ ADC(360)를 사용하여 연속적이거나, 주기적이거나, 또는 간헐적인 측정을 하도록 변환 시퀀서(720)(도 7) 를 구성할 수 있다. 하나보다 많은 센서(255)를 사용하는 구체 예에서, 프로세서(215)는 예를 들어, 라운드-로빈 시퀀스(round robin sequence)에 따라, 모든 센서(255)를 통하여 시간이 지남에 따라 반복하도록 변환 시퀀서(720)를 구성할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 (예를 들어, 가속도계(227)로부터의 판독에 기초하여) 모바일 장치(120)의 방향을 결정할 수 있으며, 측정될 표면을 마주보게 될 센서(255)의 서브세트를 선택할 수 있다. 프로세서(215)는 메모리(220)에 저장될 수 있는 센서(255) 위치를 나타내는 정보에 기초하여 센서(255)의 서브세트를 선택할 수 있다.
변환 시퀀서(720)(도 7)는 도 7과 관련하여 전술한 바와 같이, 예를 들어, 스위치 매트릭스(340)를 사용하여 서로 다른 센서 판독을 통하여 반복할 수 있다. 프로세서(215)는 주기적으로 또는 간헐적으로 환경 감지 제어기(250)로부터 측정 결과를 판독할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 모든 변환 스테이지가 완료된 이후 측정 결과를 판독할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 각각의 측정 이후 측정 결과를 판독할 수 있으며, 주기적이거나 간헐적인 측정 요청을 할 수 있다.
프로세서(215)는 하나 이상의 측정 결과를 메모리(220)에 저장할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 측정 결과와 관련된 하나 이상의 타임스탬프를 포함할 수 있다. 프로세서(215)는 예를 들어, 평균, 가중 평균, 이동 평균, 표준 편차, 변화율, 변화 방향, 등과 같은 측정 결과에 대한 하나 이상의 매트릭스를 계산하도록 구성될 수 있다. 프로세서(215)는 X번째 최신 측정 결과에 기초하여 하나 이상의 매트릭스를 계산할 수 있으며, 여기서 X는 사전설정되거나 동적으로 결정된 수일 수 있다. 프로세서(215)는 기록된 측정 결과의 하나 이상의 서브세트에 기초하여, 매트릭스의 다중 서브세트를 계산할 수 있다.
프로세서(215)는 하나 이상의 계산된 매트릭스에 기초하여, 시간에 따른 측정 결과의 안정도를 결정할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 안정도 매트릭스를 안정도 임계치와 비교할 수 있다. 안정도 임계치는 모바일 장치(120)가 근처 표면에 대하여 고정되어 있는 것을 나타내는 사전결정되거나 동적으로 결정된 임계치일 수 있다. 안정도 임계치는 하나 이상의 교정 측정치 및/또는 매트릭스와 관련하여 결정될 수 있다.
안정도 매트릭스가 안정도 임계치보다 큰 경우, 프로세서(215)는 모바일 장치(120)가 근처 표면에 대하여 고정되어 있다고 결정할 수 있으며, 표면의 정적 유전 상수를 결정하도록 진행할 수 있다. 다른 한편, 안정도 매트릭스가 안정도 임계치보다 크지 않은 경우, 프로세서(215)는 모바일 장치(120)가 근처 표면에 대하여 고정되어 있지 않다고 결정할 수 있으며, 표면의 정적 유전 상수를 결정하는 것을 지연시킬 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 안정도 매트릭스에 대한 부가사항으로 또는 대안 사항으로서, "동적 유전체 탐지" 단원과 관련하여 이하에서 설명하듯이, 가속도계 매트릭스를 사용할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(215)는 가장 최근의 64 내지 1024 측정치의 표준 편차를 안정도 임계치와 비교할 수 있다. 또 다른 예로서, 프로세서(215)는 측정의 가장 최근의 작은 수의 평균(예컨대, 10)을 측정의 가장 최근 큰 수의 평균(예컨대, 1000)과 동일한 안정도 임계치와 비교할 수 있다. 또 다른 예로서, 프로세서(215)는 가장 최근 100 측정의 경향성 라인의 경사도를 임계치 경사도를 나타내는 안정도 임계치와 비교할 수 있다.
측정 결과의 안정도를 결정한 이후, 프로세서(215)는 근처 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다. 일부 구체 예에서, 프로세서(215)는 안정도 매트릭스가 안정도 임계치를 초과한 이후에만 근처 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 프로세서(215)는 안정도 매트릭스를 결정하지 않을 수 있거나, 결정된 안정도에 무관하게 근처 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다.
프로세서(215)는 하나 이상의 계산된 매트릭스에 기초하여 근처 표면(또는 전도성 표면) 상의 전도체의 존재를 결정할 수 있다. 일반적으로, 정전용량(C), 자유 공간의 유전률(ε0), 표면의 유전 상수 또는 상대 유전률 (εr), 정전용량 센서의 면적(A), 및 센서(255)와 표면 사이의 거리(d)는 식 1에 제시된 평행판 커패시터에 따라 관련된다:
Figure pat00001
. . . (1)
따라서, 프로세서(215)는 전도체가 재배열된 식 2에 따라 존재할 때 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다:
Figure pat00002
. . . (2)
한 구체 예에서, ε0, A, 및 d는 공지된 교정 데이터일 수 있다. 프로세서(215)는 메모리(220)로부터 교정 데이터를 회수할 수 있다. 교정 데이터는 예를 들어, 모바일 장치(120)의 하우징 내 각각의 센서(255)의 위치, 여러 장치 방향에서 근처 표면까지의 (하우징을 통한) 각각의 센서(255)의 가망 거리, 각각의 센서(255)의 면적, 등을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 센서(255)의 가망 거리는 모바일 장치(120)의 하우징이 측정될 표면 상에 직접 위치한다는 가정에 기초하여 교정될 수 있다. 한 구체 예에서, A, d, 및 ε0는 사전-계산된 규모 인자(k)로서 포함될 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 식 3 및 4에 따라 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다:
Figure pat00003
. . . (3)
Figure pat00004
. . . (4)
일부 구체 예에서, 프로세서(215)는 결정된 유전 상수, 또는 유전 상수를 나타내는 측정치에 기초하여, 표면이 전도성이라는 것을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(214)는 결정된 유전 상수가 베이스라인 측정치와 관련하여 임계치 범위 이내일 때 표면이 전도성이라는 것을 결정할 수 있다. 베이스라인 측정치는 예를 들어, 교정된 측정치, 모바일 장치(120)의 하우징의 유전 상수, 등일 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 결정된 유전 상수가 임계치 범위 이내인 경우 표면을 전도성으로 분류할 수 있으며, 결정된 유전 상수가 임계치 범위 이내가 아닌 경우 표면을 비-전도성으로 분류할 수 있다.
유사하게, 프로세서(215)는 하나 이상의 계산된 매트릭스에 기초하여 근처 비-전도성 표면의 존재를 결정할 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)의 표면 아래에 놓인 유전체는 전기장에 의해 편극화된 분자로 형성될 수 있다. Σ-Δ ADC(360)는 전압을 정전용량 센서(255)에 인가하며, 이는 편극화되는 외부 유전체의 능력에 비례하여 센서(255)의 전극에 전하를 푸시할 것이다. 이동된 외부 바운드 전하의 크기는 센서(255)의 전극에 축적된 전하에 비례할 것이다. 일정한 구동 전압이 편극화-전하 축적 이벤트 동안 센서(255)의 전극에 인가될 수 있다. 모바일 장치(120)는 전하를 Σ-Δ ADC(360)에서 내부 측정 커패시터로 통합시킴으로써 센서(255)의 전극에서 발생된 표면 전하의 균일한 시트를 측정함으로써 외부 물질의 전하 밀도를 결정할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 식 5 및 6에 따라 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다:
Figure pat00005
. . . (5)
Figure pat00006
. . . (6)
E는 센서(255)의 전극에서 발생된 균일 장이며,
Figure pat00007
는 전하/면적의 단위로서 전극에서의 표면 전하이며, 이는 센서의 기하형태에 종속적일 수 있다. 그러므로, 프로세서(215)는 Σ-Δ ADC(360)에 의해 인가된 V의 공지된 전위 차이, Σ-Δ ADC(360)에 의한 Q의 측정 값, 및 Σ-Δ ADC(360)에 의해 계산된 C의 값에 기초하여 표면에 대한 εr을 결정할 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 교정을 촉진하기 위한 기준 커패시터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 환경 감지 제어기(250)는 기준 커패시터의 정전용량을 측정할 수 있으며, 예를 들어 교정 데이터가 있는 메모리(220)에 결과를 저장할 수 있다. 여러 구체 예에서, 기준 커패시터는 모바일 장치(120)의 하우징 또는 보호 케이스의 일부를 포함할 수 있다.
교정 데이터는 센서 판독에 대한 하우징 또는 보호 케이스의 영향을 나타내는 정보를 더욱 포함할 수 있다. 프로세서(215)는 표면의 유전 상수를 결정할 때 하우징 또는 보호 케이스의 효과를 차감할 수 있다. 일부 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 기준 커패시터에 관하여 센서 판독을 간헐적으로, 주기적으로, 또는 연속적으로 재교정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 보호 케이스의 변화를 탐지하고 그 변화를 보상할 수 있다.
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 메모리(220)에 저장될 수 있는 단일 또는 다중-차원 검색표에 접근할 수 있다. 검색표의 차원은 하나 이상의 계산된 매트릭스 및/또는 센서 위치에 대응할 수 있다. 검색표의 값은 측정된 표면의 하나 이상의 예상된 특성을 나타낼 수 있다. 특성은 예를 들어, 유전 상수, 물질의 종류, 고체성, 생명성, 위치, 거리, 및 방향을 포함할 수 있다. 물질 종류는 예컨대 나무, 플라스틱, 금속, 액체 등과 같은 일반적인 범주 및/또는 특수 물질 예컨대 오크(oak), 알루미늄, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 물, 등을 포함할 수 있다.
프로세서(215)는 하나 이상의 계산된 매트릭스에 기초하여 검색표에 접근할 수 있다. 예를 들어, 단일-차원 구체 예에서, 프로세서(215)는 좌측 센서(255a)(도 6A)에 대한 측정된 정전용량의 평균 값을 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 표면의 예상 유전 상수를 결정하기 위해서 결정된 평균을 표에서 검색할 수 있다.
좌측 센서(255a)(도 6A) 및 우측 센서(255b)(도 6A) 둘 모두를 포함하는 실시예에서, 프로세서(215)는 각각의 센서(255a 및 255b)에 대한 측정된 정전용량의 평균 값을 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 표의 제1 차원에서 좌측 센서(255a)에 대한 결정된 평균을 검색할 수 있으며, 표의 제2 차원에서 우측 센서(255b)에 대한 결정된 평균을 검색할 수 있다. 2개의 검색값의 교차점은 표면의 예상 유전 상수를 나타낼 수 있다. 검색 결과에 기초하여, 프로세서(215)는 이하의 단원명 "예시적 용도"에서 설명되듯이, 예컨대 모바일 장치(120)의 특성을 변화시키는 것과 같은 하나 이상의 작용을 실시할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 프로세서(215)는 좌측 센서(255a)(도 6A)에 대한 측정된 정전용량의 평균 값, 및 좌측 센서(255a)의 측정된 정전용량의 표준 편차를 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 표의 제1 차원에서 좌측 센서(255a)에 대한 결정된 평균을 검색할 수 있으며, 표의 제2 차원에서 좌측 센서(255a)에 대한 결정된 표준 편차를 검색할 수 있다. 2개의 검색값의 교차점은 표면의 예상 물질을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 검색표는 표면이 나무일 것이라는 점을 나타낼 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 유정 상수의 결정을 건너뛸 수 있으며, 측정 값(예컨대, 정전용량을 나타내는 전압 또는 전류)을 물질의 종류, 또는 그 특성에 직접적으로 연관시킬 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 추가 매트릭스가 본 명세서에서 설명되듯이 사용될 수 있다. 결정된 물질 종류 또는 특성에 기초하여, 프로세서(215)는 이하의 단원명 "예시적 용도"에서 설명되듯이, 예컨대 모바일 장치(120)의 특성을 변화시키는 것과 같은 하나 이상의 작용을 할 수 있다.
검색표는 모바일 장치(120) 기하형태, 안테나(240) 위치, 하나 이상의 교정 측정치 등 중 하나 이상에 기초하여 미리-채워질(pre-populated) 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 사용자 인터페이스(225)로부터 교정 정보를 수신할 수 있으며, 교정 정보 및 환경 감지 제어기(250)에 의한 하나 이상의 측정치에 기초하여 검색표를 채울 수(populate) 있다. 예를 들어, 도 1-2를 참조하여, 사용자(160c)는 모바일 장치(120c)를 탁자(170) 위에 놓을 수 있다. 사용자 인터페이스(225)는 사용자로 하여금 표면에 관한 정보를 입력하도록 촉구할 수 있다. 예를 들어, 사용자(160c)는 탁자(170)가 거실의 나무 커피 탁자인 것을 지시할 수 있고, 탁자(170)의 유전 상수를 지시할 수 있다(예를 들어, 제조자 교정 시퀀스 동안). 프로세서(215)는 획득된 측정에 기초하여 검색표를 조절할 수 있으며, 이에 따라 프로세서(120)는 환경 감지 제어기(250)가 장래에 유사한 측정치를 기록할 때 탁자(170)를 거실의 나무 커피 탁자로서 식별할 수 있다. 일부 구체 예에서, 프로세서(120)는 예를 들어 나무와 같은 탁자(170)를 더욱 일반적으로 식별할 수 있다.
여러 구체 예에서, 검색표는 하나 이상의 치수(dimension)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검색표는 측정 당 하나의 치수를 포함할 수 있다. 검색표는 모바일 장치(120)의 하나 이상의 또 다른 특성 및/또는 센서 위치에 대응하는 추가 치수를 포함할 수 있다. 메모리(220)는 다중 검색표를 포함할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 검색표는 비제한적으로, 의사결정 트리 학습, 협약 규칙 학습, 인공 신경망, 유전자 프로그래밍, 유도 로직 프로그래밍, 지원 벡터 머신, 클러스터링, 베이스 망(Bayesian network), 강화 학습, 표현 학습, 및 희박 사전 학습을 포함하는, 머신 학습의 하나 이상의 대안적인 구조로 대체될 수 있다.
전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 표면의 유전 상수를 결정할 때 하우징 또는 보호 케이스의 효과를 차감하도록 구성될 수 있다. 셀폰 또는 태블릿을 포함할 수 있는 모바일 장치(120)에 있어서, 센서(255)는 하우징, 보호 케이스, 또는 장치 패키지 내에 위치될 수 있다. 하우징 재료, 및 모바일 장치(120) 근처의 임의 물질은 정전용량성 측정에 영향을 미칠 수 있다. 하우징은 센서(255)와 공간에서 일정한 상호 관계를 가질 수 있다. 따라서, 고정형 하우징은 센서(255) 주변의 환경의 정전용량성 측정에 대한 일정한 기여를 가질 수 있다.
한 구체 예에서, 하우징 정전용량은 교정 데이터를 통하여 계산될 수 있다. 모바일 장치(120)는 또 다른 물체가 근처에 없이 공기 중에 부유할 때 정전용량성 측정을 취함으로써 하우징 정전용량의 매개변수를 발견할 수 있다. 한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)는 예를 들어, 아날로그 센서(255) 측정치를 디지털 값으로 변환하기 이전에, 하우징의 정전용량성 기여를 취소하도록 구성될 수 있다. 도 7과 관련하여 전술한 바와 같이, 환경 감지 제어기(250)는 한 쌍의 전류 DAC(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이는 측정치로부터 오프셋 전하를 부가 또는 차감하도록 프로그램될 수 있다. 따라서, 하우징 정전용량의 크기가 결정될 수 있는 경우, 이는 내부 전류 DAC를 통하여 측정치로부터 제거될 수 있으며 이에 따라 Σ-Δ ADC(360)가 클립핑 없이 더 큰 환경 정전용량을 디지털화할 수 있다. 한 구체 예에서, 하우징 정전용량의 크기는 근처 물체가 전도성인지 여부를 결정하기 위하여 베이스라인으로 사용될 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 예를 들어 온도 및 습도에서의 변화로 인하여 변할 수 있는 유전 상수를 갖는 물질(예컨대 플라스틱) 내에 하우징될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 온도 및/또는 습도에서의 변화를 탐지하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 변화 탐지시에 하우징 교정을 수행할 수 있다. 그렇지만, 일부 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 온도 및/또는 습도 센서를 포함하지 않을 수 있거나, 또는 변화 탐지시에 하우징 교정을 수행하지 않도록 구성될 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 차동 측정을 사용하여 하우징 정전용량을 취소하도록 구성될 수 있다. 모바일 장치(120)는 "바이어스 센서"로 불리는 센서(255)를 포함할 수 있다. 바이어스 센서는 하우징에서 사용된 것과 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 온도 및/또는 습도와 관련하여 하우징이 노출된 것과 동일한 환경에 노출될 수 있다. 그렇지만, 하우징과 달리, 바이어스 센서는 정전기적으로 쉴딩될 수 있다. 따라서, 바이어스 센서는 하우징 유전체 변화의 변화를 추적할 수 있으며, 이는 차동 정전용량성 측정에서 하우징 정전용량 기여의 취소를 가능하게 한다. 바이어스 센서는 예를 들어, 스위치 매트릭스(240)(도 7)에 의해, 환경 감지 제어기(250)(도 7)에서 Σ-Δ ADC(360)(도 7)의 음극 단자에 연결될 수 있다.
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 센서(255) 연결 파손 및/또는 제조 결함을 발견하도록, 또 다른 센서(255)를 갖는 차동 측정 구성에서 바이어스 센서로서 구성되는 센서(255)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 바이어스 센서는 예컨대 스위치 매트릭스(240)(도 7)에 의해, 환경 감지 제어기(250)(도 7)에서 Σ-Δ ADC(360)(도 7)의 음극 단자에 연결될 수 있다. 동시에, 시험 중인 센서(255)는 Σ-Δ ADC(360)의 양극 단자에 연결될 수 있다. 프로세서(215)는 환경 감지 제어기(250)로부터 차동 측정치를 판독할 수 있으며, 측정치를 예상 차동 불균형(differential imbalance)과 비교할 수 있다. 예상 차동 불균형은 스위치 매트릭스(340)에 교정 정보와 함께 포함될 수 있거나 또는 동적으로 결정될 수 있다. 차동 측정치가 임계 범위를 벗어나는 경우, 프로세서(215)는 시험 중인 센서(255)가 결함이 있다고 결정할 수 있다.
바이어스 센서 자체로서의 역할을 하는 센서(255)는 전술한 바와 같이 단일 종단 특정을 사용하여 시험될 수 있는데, 왜냐햐면 그 정전용량 값이 외부 자극에 노출되는 또 다른 센서(255)보다 더 작은 범위 값을 취하는 경향이 있기 때문이다. 프로세서(215)는 바이어스 센서의 측정된 정전용량을, 예상 온도 및 습도 조건 하에서, 바이어스 센서 물질의 최대 및 최소 유전 값에 ?화여 임계치 범위와 비교할 수 있다.
도 12는 한 구체 예에 따르는, 예시적인 환경 탐지 방법의 흐름도(1200)이다. 흐름도(1200)의 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같이 정적 유전체 탐지를 사용한다. 흐름도(1200)의 방법이 도 2 및 5A-6D와 관련하여 전술한 바와 같이 모바일 장치(120)를 참조하여 본 명세서에서 설명되지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 흐름도(1200)의 방법이 또 다른 적절한 장치에 의해 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 한 구체 예에서, 흐름도(1200)의 단계들은 메모리(220)(도 2)와 센서(255)(도 2) 중하나 이상과 결합하여, 프로세서 또는 제어기 예컨대, 예를 들어, 프로세서(215)(도 2), 및/또는 환경 감지 제어기(250)(도 2)에 의해 수행될 수 있다. 비록 흐름도(1200)의 방법이 특정 순서를 참조하여 본 명세서에서 기재되지만, 여러 구체 예에서, 본 명세서의 블록들은 상이한 순서로 수행될 수 있거나 생략될 수 있으며, 추가 블록이 부가될 수도 있다.
먼저, 블록(1202)에서, 프로세서(215)는 환경 감지 제어기(250) 내에 Σ-Δ ADC(360)(도 7)를 구성한다. Σ-Δ ADC(360)는 또한 흐름도에 지시된 바와 같이, 정전용량-디지털 변환기(CDC)로서 불릴 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 데시메이션 비율(decimation rate), 오프셋, 및 스테이지 구성을 설정할 수 있다. 프로세서(215)는 센서(255)로부터 하나 이상의 판독을 취하도록 Σ-Δ ADC(360)를 구성할 수 있다.
다음으로, 블록(1204)에서, 프로세서(215)는 환경 탐지와 관련된 플래그, 카운터, 및/또는 어레이를 재설정한다. 예를 들어, 프로세서(215)는 샘플 어레이, 안정도 카운터, 안정도 플래그, SAR 통보 플래그, εr 어레이, 등 중 하나 이상을 제거할 수 있다. 플래그, 카운터, 및/또는 어레이는 메모리(220), 교정 메모리 (도 7), 제어 및 데이터 레지스터(710)(도 7) 등 중 하나에 저장될 수 있다.
그 후, 블록(1206)에서, Σ-Δ ADC(360)는 센서(255)로부터 정전용량 값을 판독한다. 블록(1208)에서, 프로세서(215)는 측정된 정전용량 값을 샘플 어레이로 이동시킨다. 샘플 어레이는 최근 정전용량 측정의 첫 번째 수를 저장한다. 샘플 어레이는 예를 들어, 메모리(220)에 저장될 수 있다.
그 후, 블록(1210)에서, 프로세서(215)는 샘플 어레이에서 적어도 일부 값의 평균을 계산한다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 샘플 어레이에서 모든 값에 대한 평균을 계산한다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 평균 계산의 어레이에 각 평균 계산의 결과를 저장할 수 있다.
후속하여, 블록(1212)에서, 프로세서(215)는 샘플 어레이에서 값들의 표준 편차를 계산한다. 그 대신에, 프로세서(215)는 샘플에서 가변성의 또 다른 표시기를 계산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 샘플 어레이에서 값에 대한 시간 영역 크기 및/또는 주파수 영역 분석을 수행할 수 있다. 프로세서(215)는 표준 편차의 어레이에 각 표준 편차 계산의 결과를 저장할 수 있다.
그 다음에, 블록(1214)에서, 프로세서(215)는 표준 편차 어레이에서 표준 편차 결과의 가중 평균을 계산한다. 표준 편차 결과는 예를 들어, 어레이 순서, 각각의 결과가 계산되는 시간 등에 의해 가중될 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 또한 최후 측정 이후 측정된 정전용량의 값의 변화를 계산할 수 있다.
그 후, 블록(1216)에서, 프로세서(215)는 값의 변화가 블록(1214)에서 계산된 표준 편차의 가중 평균보다 작거나 같은지 여부를 결정한다. 값 변화가 표준 편차의 가중 평균보다 더 큰 경우, 프로세서(215)는 블록(1206)에서 추가 정전용량 값을 판독하는 것을 계속한다. 다른 한편, 값 변화가 표준 편차의 가중 평균보다 작거나 같은 경우, 프로세서(215)는 블록(1218)으로 진행한다.
블록(1218)에서, 프로세서(215)는 안정도 카운터를 증가시킨다. 안정도 카운터는 측정 표면에 대하여 모바일 장치(120)의 안정도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 안정도 카운터는 정전용량 측정의 가변성을 나타낼 수 있다. 안정도 카운터는 예를 들어, 메모리(220)에 저장될 수 있다.
그 후, 블록(1220)에서, 프로세서(215)는 안정도 카운터가 안정도 임계치보다 큰지 여부를 결정한다. 안정도 임계치는 예를 들어, 메모리(220)에 저장되고 이로부터 회수될 수 있다. 안정도 임계치는 교정 데이터 또는 또 다른 적응형 임계치 소스에 기초할 수 있다. 안정도 임계치는 후속 물질 결정이 정확도 임계치 이상의 정확도를 갖도록 하기에 충분한 모바일 장치(120)의 안정도를 나타낼 수 있다. 안정도 카운터가 안정도 임계치보다 작거나 같은 경우, 프로세서(215)는 블록(1206)에서 추가 정전용량 값을 판독하는 것을 계속한다. 다른 한편, 안정도 카운터가 안정도 임계치보다 더 큰 경우, 프로세서(215)는 블록(1222)으로 진행한다.
블록(1222)에서, 프로세서(215)는 안정도 카운터를 소거한다. 프로세서(215)는 또한 안정도 플래그를 설정할 수 있다. 안정도 플래그는 모바일 장치(120)가 근처 물질의 유전 상수의 결정을 시작하기에 충분한 안정도를 갖는다는 것을 나타낼 수 있다.
블록(1224)에서, 프로세서(215)는 최종 측정된 정전용량 값이 블록(1210)에서 결정된 샘플 평균으로부터의 3개 표준 편차를 벗어나는지 여부를 결정한다. 여러 구체 예에서, 또 다른 매트릭스가 최종 측정된 정전용량 값이 외부 값인지 여부를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 표준 편차 또는 둘의 표준 편차가 사용될 수 있거나, 또 다른 가변성의 측정치가 사용될 수 있다. 최종 측정된 정전용량 값이 샘플 평균으로부터의 3개 표준 편차를 벗어나는 경우, 프로세서(215)는 블록(1206)에서 추가 정전용량 값을 판독하는 것을 계속한다. 다른 한편, 최종 측정된 정전용량 값이 샘플 평균으로부터의 3개 표준 편차 이내인 경우, 프로세서(215)는 블록(1226)으로 진행한다.
블록(1226)에서, 프로세서(215)는 식 1-4에 관하여 전술한 바와 같이 물질의 유전 상수(εr)를 계산한다. 블록(1228)에서, 프로세서(215)는 예를 들어, GPS 측정치, 가시적 WiFi 네트워크에 기초한 위치 서비스, 등과 같은 위치 데이터를 수집한다. 한 구체 예에서, 사용자는 사용자 인터페이스(225)를 통하여 위치 데이터를 제공할 수 있다.
그 후, 블록(1230)에서, 프로세서(215)는 정합을 위한 유전 상수의 라이브러리를 검색한다. 유전 상수의 라이브러리는 계산된 유정 산수에 기초하여 물질 종류를 나타낼 수 있다. 여러 구체 예에서, 또 다른 라이브러리가 이하 "검색표" 단원에서 설명되듯이 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 블록(1226)을 건너뛸 수 있으며, 정전용량을 나타내는 측정된 값에 기초하여 물질 종류를 제공하는 라이브러리에 직접 접근할 수 있다.
다음으로, 블록(1232)에서, 프로세서(215)는 정합을 위한 메타데이터 라이브러리를 검색한다. 유전 상수의 라이브러리는 계산된 유전 상수 및/또는 위치 데이터와 같은 또 다른 정보에 기초하여 물질 종류를 나타낼 수 있다. 여러 구체 예에서, 프로세서(215)는 유전 상수 라이브러리에 부가하여 또는 그 대신에 메타데이터 라이브러리를 검색할 수 있다. 여러 구체 예에서, 또 다른 라이브러리가 이하 "검색표" 단원에서 설명되듯이 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 블록(1226)을 건너뛸 수 있고, 측정된 정전용량 값 및/또는 블록(1228)에서 결정된 위치 데이터와 같은 또 다른 메타데이터에 기초하여 물질 종류를 제공하는 라이브러리에 직접 접근할 수 있다.
계속하여 블록(1232)을 참조하여, 메타데이터 라이브러리에 정합이 없는 경우, 프로세서(215)는 블록(1234)으로 진행하고 여기서 하나 이상의 라이브러리에 새로운 엔트리를 생성한다. 예를 들어, 프로세서(215)는 측정된 정전용량, 계산된 유전 상수, 결정된 위치 데이터, 및/또는 측정된 표면에 대응하는 임의 또 다른 관련 정보(예컨대 측정된 표면의 전도성 분류)를 저장할 수 있다.
계속하여 블록(1232)을 참조하면, 메타데이터 라이브러리에 다중 정합이 존재하는 경우, 프로세서(215)는 블록(1236)으로 진행하고, 여기서 Σ-Δ ADC(360)는 센서(255)로부터 추가 정전용량 값을 판독하며, 여기서 프로세서(215)는 정전용량을 샘플 어레이로 이동시킨다. 정전용량은 블록(1210)으로부터 이미 계산된 샘플 어레이 평균일 수 있거나, 또는 메타데이터 엔트리들 사이의 추가 식별을 가능하게 하기 위하여, 도시된 바와 같이, 추가 측정에 기초할 수 있다. 한 구체 예에서, 블록(1236)은 블록(1206-1214)으로부터 하나 이상의 작용을 포함할 수 있다.
계속하여 블록(1232)을 참조하면, 메타데이터 라이브러리에 단일 정합이 존재하는 경우, 프로세서(215)는 블록(1238)으로 진행하며, 여기서 정합된 물질이 확정된다. 그 후, 블록(1240)에서, 프로세서(215)는 블록(1228)에서 결정된 위치 데이터를 메타데이터 라이브러리에 추가한다. 프로세서(215)는 또한 결정된 물질에 대응하는 또 다른 메타데이터를 추가할 수 있다.
그 후, 블록(1242)에서, 프로세서(215)는 (1238)에서 확정된 물질이 인간일 수 있는가를 결정한다. 예를 들어, 검색된 라이브러리는 피부 및 또 다른 잠재적인 인간 특징부와 같은 물질을 포함할 수 있다. 물질이 가망 인간으로 결정되는 경우(예컨대, "확정된" 물질이 인간 특성을 포함하는 유전 상수 범위 이내인 경우), 프로세서(1244)는 블록(1244)에서 SAR 통보 플래그를 설정한다. 다른 한편, 블록(1238)에서 확정된 물질이 인간이 아니라고 결정된 경우, 프로세서(1244)는 블록(1246)에서 SAR 통보 플래그를 소거한다. 프로세서(215), 무선 서브시스템(230), 및/또는 안테나 제어기(240)는, 예를 들어, SAR 통보 플래그에 기초하여 송신기 전력을 조절할 수 있다.
후속하여, 블록(1248)에서, 프로세서(215)는 새로운 정전용량 값을 판독하고, 상기 값을 샘플 어레이로 이동시키고, 유전 상수(εr)를 계산한다. 프로세서(215)는, 예를 들어, 블록(1206, 1208, 및 1226) 중 하나 이상의 작용을 수행할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 예를 들어, 모든 블록(1206-1226)의 추가 작용을 수행할 수 있다.
다음으로, 블록(1250)에서, 프로세서(215)는 유전 상수(εr)를 유전 상수 어레이로 이동시키고, 어레이 내 값들의 표준 편차를 계산한다. 또 다른 구체 예에서, 프로세서는 가변성의 또 다른 표시를 계산할 수 있다.
그 후, 블록(1252)에서, 프로세서는 최종 계산된 유전 상수가 계산된 유전 상수의 평균으로부터의 3개 표준 편차를 벗어나는지 여부를 결정한다. 여러 구체 예에서, 또 다른 매트릭스가 최종 측정된 정전용량 값이 외부 값인지 여부를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 표준 편차 또는 둘의 표준 편차가 사용될 수 있거나, 또 다른 가변성의 측정치가 사용될 수 있다. 최종 계산된 유전체 값이 평균으로부터의 3개의 표준 편차를 벗어나는 경우, 프로세서(215)는 블록(1204)에서 새로운 물질 결정 시퀀스를 시작한다. 다른 한편, 최종 계산된 유전체 값이 평균으로부터의 3개의 표준 편차 이내인 경우, 프로세서(215)는 블록(1248)에서 물질 및/또는 위치 변화를 계속 모니터링한다.
동적 유전체 탐지
도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 근처 물체(160a-160d, 170, 및 180)에 대한 이동 중에, 하나 이상의 근처 물체(160a-160d, 170, 및 180), 및 그 표면의 유전성을 탐지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120b)는 사용자(160b)가 모바일 장치(120b)를 자신의 귀로 가져감에 따라 사용자(160b) 머리의 유전 상수를 탐지하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 모바일 장치(120c)는 사용자(160a)가 모바일 장치(120c)를 탁자로부터 멀리 이동시킴에 따라 탁자(170)의 유전 상수를 탐지하도록 구성될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 탐지된 유전체에 기초하여 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 물질의 종류, 고체성, 및 근처 물체의 생명성 중 하나 이상을 결정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 모바일 장치(120)는 예를 들어, 하나 이상의 센서(255)로부터의 판독에 기초하여 상대적으로 움직일 때 근처 표면의 유전성을 탐지할 수 있다. 특히, 프로세서(215)는 환경 감지 제어기(250)가 적어도 하나의 센서(255)를 사용하여 하나 이상의 환경 측정을 수행하도록 구성할 수 있다. 프로세서(215)는 물질의 종류를 결정하기 위하여, 예를 들어, 검색표를 통하여, 측정치와 하나 이상의 기준 측정치를 비교할 수 있다.
여러 구체 예에서, 센서(255)(도 2-4)는 도 5A-6D와 관련하여 제시되고 전술한 바와 같이 구성될 수 있다. 다양한 방향의 센서(255)의 임의 조합을 포함하여, 또 다른 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 이에 대하여 모바일 장치(120)를 설정할 수 있는 하나 이상의 하우징 면에 실질적으로 평행하고 근접한 적어도 하나의 센서(255)를 모바일 장치(120)가 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 비록 특정 구체 예가 좌측 센서(255a)(도 5A-6D 참조)를 참조하여 본 명세서에 기재되나, 센서(255)의 또 다른 결합이 사용될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 복수의 표면에 대하여 일관되게 유전 상수(또는 또 다른 특성)를 결정할 수 있다. 또 다른 특성은 예를 들어, 표면의 전도성 분류를 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 환경 감지 제어기(250)(도 7)는 좌측 센서(255a)를 사용하여 하나 이상의 정전용량 측정을 수행할 수 있다. 특히, 프로세서(215)(도 2)는 Σ-Δ ADC(360)를 사용하여 연속적이거나, 주기적이거나, 또는 간헐적인 측정을 하도록 변환 시퀀서(720)(도 7) 를 구성할 수 있다. 하나보다 많은 센서(255)를 사용하는 구체 예에서, 프로세서(215)는 예를 들어, 라운드-로빈 시퀀스(round robin sequence)에 따라, 모든 센서(255)를 통하여 시간이 지남에 따라 반복하도록 변환 시퀀서(720)를 구성할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 (예를 들어, 가속도계(227)로부터의 판독에 기초하여) 모바일 장치(120)의 방향을 결정할 수 있으며, 측정될 표면을 마주보게 될 센서(255)의 서브세트를 선택할 수 있다. 프로세서(215)는 메모리(220)에 저장될 수 있는 센서(255) 위치를 나타내는 정보에 기초하여 센서(255)의 서브세트를 선택할 수 있다.
변환 시퀀서(720)는 도 7과 관련하여 전술한 바와 같이, 예를 들어, 스위치 매트릭스(340)를 사용하여 서로 다른 센서 판독을 통하여 반복할 수 있다. 프로세서(215)는 주기적으로 또는 간헐적으로 환경 감지 제어기(250)로부터 측정 결과를 판독할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 모든 변환 스테이지가 완료된 이후 측정 결과를 판독할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 각각의 측정 이후 측정 결과를 판독할 수 있으며, 주기적이거나 간헐적인 측정 요청을 할 수 있다.
프로세서(215)는 하나 이상의 측정 결과를 메모리(220)에 저장할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 측정 결과와 관련된 하나 이상의 타임스탬프를 포함할 수 있다. 프로세서(215)는 예를 들어, 평균, 가중 평균, 이동 평균, 표준 편차, 변화율, 변화 방향, 등과 같은 측정 결과에 대한 하나 이상의 매트릭스를 계산하도록 구성될 수 있다. 프로세서(215)는 X번째 최신 측정 결과에 기초하여 하나 이상의 매트릭스를 계산할 수 있으며, 여기서 X는 사전설정되거나 동적으로 결정된 수일 수 있다. 프로세서(215)는 기록된 측정 결과의 하나 이상의 서브세트에 기초하여, 매트릭스의 다중 서브세트를 계산할 수 있다.
프로세서(215)는 모바일 장치(120)가 움직이고 있는지 여부를 가속도계(227)를 사용하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 가속도계(227) 판독을 메모리(220)에 저장할 수 있으며, 가속도계(227) 판독을 움직임 임계치와 비교할 수 있다. 프로세서(215)는 안정도 매트릭스와 관련하여 전술한 바와 유사한 방식으로 하나 이상의 가속도계(227) 매트릭스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 가속도계(227) 매트릭스가 움직임 임계치보다 더 큰 경우, 프로세서(215)는 모바일 장치(120)가 근처 표면에 대하여 이동 중이라는 것을 결정할 수 있으며, 예를 들어 모바일 장치가 움직이는 동안, 표면의 유전 상수를 동적으로 결정하는 것을 진행할 수 있다. 다른 한편, 가속도계(227) 매트릭스가 움직임 임계치보다 크지 않은 경우, 프로세서(215)는 모바일 장치(120)가 근처 표면에 대하여 고정되어 있다는 것을 결정할 수 있으며, 모바일 장치(120)가 움직일 때까지 표면의 유정 상수를 동적으로 결정하는 것을 연기할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 가속도계(227) 매트릭스에 부가하거나 대체하여, 전술한 바와 같이, 안정도 매트릭스를 사용할 수 있다.
앞서 "정적 유전체 탐지" 단원에서 설명한 바와 같이, 일반적으로, 프로세서(215)는 식 1에 제시된 평행판 커패시터에 따라 유전 상수를 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 표면의 전도성 분류를 결정할 수 있다. 그렇지만, 모바일 장치(120)가 측정될 표면에 대하여 움직일 때, 측정된 정전용량 및 표면으로부터의 거리는 시간에 따라 변할 것이다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는, 식 7에 제시된 바와 같이, 첫 번째 시간 기간 동안 측정된 정전용량의 변화 및 첫 번째 시간 기간 동안 표면으로부터의 거리의 변화에 기초하여 유전 상수를 결정할 수 있다:
Figure pat00008
. . . (7)
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 가속도계(227)를 사용하여 표면으로부터의 거리의 변화를 결정할 수 있다. 일부 구체 예에서, 가속도계(227)는 통합 기능을 포함할 수 있으며, 프로세서(215)에 대하여 이동딘 거리를 직접 보고할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 프로세서(215)는 측정된 가속도에 기초하여 시간에 따라 이동된 거리를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 가속도 판독과 가속도 판독들 사이의 기간의 곱을 합할 수 있다. 일부 구체 예에서, 프로세서(215)는 예를 들어, 초음파, 레이더, 및 레이저 범위설정 센서와 같은 또 다른 위치설정 및/또는 범위설정 센서를 사용하여 표면으로부터의 거리 변화를 결정할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 아래 식 8에 따라 표면으로부터의 거리의 변화를 계산할 수 있으며, 여기서 an은 제1 시간에 측정된 가속도 벡터이며, an -1은 제2 시간에 측정된 가속도 벡터이며, t는 an과 an -1 사이의 시간이다.
Figure pat00009
. . . (8)
모바일 장치(120)가 움직이는 동안, 프로세서(215)는 정적 유전체 탐지와 관련하여 전술한 바와 같이 근처 표면의 유전 상수를 결정할 수 있으나, 다만 움직이는 동안, 식 (5)는 (측정된 정전용량 대신) 측정된 정전용량의 변화를 사용하며, (표면으로부터의 거리 대신에) 표면으로부터의 거리의 변화를 사용한다. 예를 들어, 프로세서(215)는 표면의 유전 상수를 결정할 때 하우징 또는 보호 케이스의 효과를 차감할 수 있다. 프로세서(215)는 또한 단일 또는 다중-차원 검색표에 접근할 수 있으며, 이는 메모리(220)에 저장될 수 있으며 결과에 기초하여 표면의 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 검색표를 적응적으로 갱신할 수 있으며, 검색표는 머신 학습의 하나 이상의 대안적인 구조로 대체될 수 있다.
여기에 언급된 바와 같이 모바일 장치(120)는 정전용량 측정을 수행하고, 측정치를 가공하고, 측정치와 여러 물질을 상관시키고, 및/또는 물질을 작용과 상관시키도록 구성될 수 있다. 프로세싱 및/또는 상관(correlation) 동안, 모바일 장치(120)는 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값과 같은 하나 이상의 중간 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 블록(1206-1252)들의 임의 결합으로부터의 출력은 본 명세서에서 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값 또는 중간 값으로 불릴 수 있다.
도 13은 한 구체 예에 따르는, 예시적인 환경 탐지 방법의 흐름도(1300)이다. 흐름도(1300)의 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같이 동적 유전체 탐지를 사용한다. 흐름도(1300)의 방법이 도 2 및 5A-6D와 관련하여 전술한 바와 같이 모바일 장치(120)를 참조하여 본 명세서에서 설명되지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 흐름도(1300)의 방법이 또 다른 적절한 장치에 의해 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 한 구체 예에서, 흐름도(1300)의 단계들은 메모리(220)(도 2)와 센서(255)(도 2) 중하나 이상과 결합하여, 프로세서 또는 제어기 예컨대, 예를 들어, 프로세서(215)(도 2), 및/또는 환경 감지 제어기(250)(도 2)에 의해 수행될 수 있다. 비록 흐름도(1300)의 방법이 특정 순서를 참조하여 본 명세서에서 기재되지만, 여러 구체 예에서, 본 명세서의 블록들은 상이한 순서로 수행될 수 있거나 생략될 수 있으며, 추가 블록이 부가될 수도 있다.
블록(1305)에서, 모바일 장치(120)는 적어도 2개의 정전용량성 측정치(블록(1310)에서의 C0 및 블록(1315)에서의 C1)를 취한다. 예를 들어, 프로세서(215)는 Σ-Δ ADC(360)(도 7)로부터 2개의 정전용량성 측정치를 회수할 수 있다. 블록(1320)에서, 프로세서(215)는 C0 와 C1 사이의 차이(ΔC)를 결정할 수 있다.
블록(1325)에서, 모바일 장치(120)는 적어도 2개의 가속도 측정치(블록(1330)에서의 a0 및 블록(1335)에서의 a1)를 취한다. 예를 들어, 프로세서(215)는 가속도계(227)로부터 2개의 측정치를 회수할 있다. 2개의 가속도 측정치 a0 및 a1 는 동시에 2개의 정전용량성 측정치 C0 및 C1와 실질적으로 동일 시간 차이에 의해 분리되어 취해질 수 있다. 예를 들어, a0 및 C0는 서로 약 0-10 ms 이내, 예컨대 약 5 ms 이내에서 측정될 수 있다. 더욱이, a1 및 C1는 서로 약 0-10 ms 이내, 예컨대 약 5 ms 이내에서 측정될 수 있다. 블록(1340)에서, 프로세서(215)는 상기 식 6에 따라 이동된 거리를 결정할 수 있다.
블록(1345)에서, 프로세서(215)는 방향 수정 계산을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 구체 예에서, 정전용량성 판독 오류가 표면에서의 전극의 평면 오정렬로부터 야기될 수 있다. 프로세서(215)는 모바일 장치(120)를 가정된 표면 방향에 합성적으로 정렬시킴으로써 동적 유전체 계산을 조절하도록 구성될 수 있다. 일부 구체 예에서 모바일 장치(120)의 속도 벡터는 감지된 표적의 중앙을 직접 지향하도록 가정될 수 있으며, 상기 표적의 표면은 모바일 장치(120)의 속도 벡터에 수직이다. 일부 구체 예에서, 전기용량 전극(255)에 대한 가속도계(227)의 방향은 공지되어 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(255)에 대한 가속도계(227)의 방향 및 위치는 교정 데이터에 저장될 수 있다. 일부 구체 예에서, 가속도계(227)는 3개 직교 축에서 가속도를 감지할 수 있다.
블록(1345)을 참조하면, 프로세서(215)는 가속도계(227) 데이터로부터 속도 벡터를 계산할 수 있다. 프로세서(215)는 예를 들어, 메모리(220)에 저장된 상대 센서(255) 방향 데이터 및 가속도계(227) 방향에 기초하여, 전기용량 전극(255)이 위치하는 평면을 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 속도 벡터와 상기 벡터에 수직인 센서 사이의 차이를 계산할 수 있고, 상기 차이를 상기 속도 벡터에 수직이 될 센서 평면을 수학적으로 회적시키면서 보상할 수 있다. 프로세서(215)는 회전된 센서와 공통평면 센서 사이의 크기 응답 차이를 계산할 수 있고, 정전용량성 측정에 상호보완 보상을 적용할 수 있다.
블록(1350)에서, 프로세서(215)는 측정 오류를 계산하고, 수정한다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)와 물체 사이의 거리가 변할수록, 정전용량성 측정의 크기는 거리 변화에 반비례 응답을 따를 것으로 예산된다. 이러한 예상된 응답을 사용하여, 프로세서(215)는 측정 오류를 평가할 수 있다. 프로세서(215)는 함수 C
Figure pat00010
1/d의 미분에 기초하여, 차동 정전용량 변화를 예상 값과 비교하고, d의 대략적인 규모 값을 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 여러 구체 예에 따라 여러 비율에서, 이러한 계산을 연속으로 수행할 수 있다. 모바일 장치(120)가 이동함에 따라, 프로세서(215)는 1/d 곡선에 따라 여러 포인트에서 평균 정전용량 응답을 비교할 수 있고, 정전용량성 측정 오류를 평가할 수 있다. 프로세서(215)는 측정치 및/또는 중간 계산 결과를 척도를 정하고, 오프셋하고, 및/또는 디더( dither)하고, 이에 따라 전체 상대 유전률 계산에서 오류를 감소시킨다.
블록(1355)에서, 프로세서(215)는 근처 물질의 상대 유전률 또는 유전 상수를 계산한다. 프로세서(215)는 블록(1350)에서 결정된 수정된 정전용량성 측정에 기초하여 유전 상수를 계산할 수 있고, 블록(1340)에서 결정된 이동된 거리를 계산할 수 있다. 전술한 바와 같이, 프로세서(215)는 식 5 및 6과 관련하여 전술한 바와 같이 유전 상수를 계산할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 계산된 유전 상수에 기초하여, 모바일 장치(120)의 특성을 조절할 수 있다. 여러 실시예가 이하의 단원명 "예시적 용도"에 포함된다.
인간 탐지
도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 근처 물체(160a-160d, 170, 및 180)가 인간인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 단원명 "정적 유전체 탐지" 및 "동적 유전체 탐지"에서 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 탐지된 유전성에 기초하여 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 모바일 장치(120)는 고체성 대 유동성의 등급과 같은 결정된 특성에 기초하여 근처 물체(160a-160d, 170, 또는 180)가 인간인지 여부를 휴리스틱하게 예상할 수 있다. 예를 들어, 이간의 평균 유전성 값은 인간이 아닌 또 다른 물질 조성물의 평균 유전 상수와 유사할 수 있다. 정전용량 센서(255)(도 2)에서 측정된 정전용량 크기 응답은 인간일 수 있는 한 세트의 물체를 발견하기 위한 거친 필터로서 사용될 수 있다. 인간일 수 있는 한 세트의 물체가 모든 물체의 세트보다 더 작기 때문에, 거짓 양성이 감소될 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 인간 몸체의 서로 다른 위치에 대한 가망 값의 검색표에 기초하여 1차 인간 근접 트리커를 설정할 수 있다.
일반적으로, 고체 유전체는 정전기힘이 인가될 때 액체 유전체와 다르게 거동할 수 있다. 액체 유전체는 자유롭게 움직이는 분자를 가질 수 있으며, 브라운 운동 및 또 다른 영향을 미치는 힘에 의해 선동될 수 있다. 비교적 자유롭게 움직이는 분자는 고정형 정전용량 센서(255)로부터의 거리를 변화시킬 것이며, 이에 따라 센서(255)에 의해 관찰된 정전용량을 변화시킬 것이다. 고체 유전체는 단단히 결합된 분자를 가질 수 있으며 이는 정전기힘이 인가될 때 고정형 센서(255)로부터의 거리를 평가가능한 정도로 변화시키지 않는다. 정전용량 변화의 가변성을 관찰함으로써(예를 들어, 표준 편차를 연산하여), 모바일 장치(120)는 고체와 액체 사이의 차이를 쉽게 탐지할 수 있다. 인간은 고체와 액체의 혼성으로서 모델링될 수 있으며, 이에 따라 고체 무생명 물체와 비교하여, 정전용량성으로 감지된 측정치에서 상이한 가변성을 나타낼 것이다.
다시 도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이, 프로세서(215)는 환경 감지 제어기(250)로부터 수신된 측정 결과에 대한 하나 이상의 매트릭스를 계산하도록 구성될 수 있다. 특히, 프로세서(215)는 측정 결과의 크기 및/또는 가변성을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 메모리(220)에 복수의 정전용량 측정치를 저장할 수 있다. 프로세서(215)는 복수의 저장된 정전용량 측정치에 대한 표준 편차를 계산하도록 구성될 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 프로세서(215)는 가변성의 다른 표시를 계산할 수 있다.
프로세서(215)는 예컨대 각각의 정전용량 측정 이후, 표준 편차(또는 가변성의 또 다른 측정)를 여러 번 계산할 수 있으며, 계산된 표준 편차 결과를 메모리(220)에 저장할 수 있다. 프로세서(215)는 사전설정될 수 있거나 또는 모바일 장치(120)의 용도에 기초하여 동적으로 조절될 수 있는 시간 기간에 걸쳐 표준 편차 결과의 이동 평균을 계산하고 저장할 수 있다. 프로세서(215)는 여기서 "표준 편차 바닥"으로 불리는 최하 평균 표준 편차 값을 결정하고 저장할 수 있다. 새로운 정전용량 측정이 개별적으로 또는 평균으로 표준 편차 바닥를 초과하여 임계치 양을 증가시킬 때, 프로세서(215)는 1차 인간 탐지를 플래그할 수 있다. 임계치는 사정설정되고, 교정 데이터에 저장되고, 및/또는 동적으로 결정될 수 있다. 여러 구체 예에서, 임계치는 표준 편차 바닥 이상의 하나 내지 세개의 표준 편차 사이, 예컨대 두 개의 표준 편차일 수 있다.
예시적인 임계치는 사용자가 장치를 조작할 때 결정될 수 있으며, 한 세트의 샘플에 대한 순간 표준 편차가 결정되고 사전에 결정된 표준 편차 바닥을 초과한다. 순간 표준 편차 대 표준 편차 바닥의 비율은 근사 임계치로서 설정된다.
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 조합된 크기 응답 및 표준 편차 범위에 기초하여, 2차원 검색표를 색인할 수 있다. 프로세서(215)는 정전용량 크기를 측정의 현재 세트에 대한 계산된 순간 표준 편차에 정합시킬 수 있다. 프로세서는 작동 환경에서 관찰된 표준 편차 바닥에 의해 검색표에서 표준 편차를 크기설정할 수 있다. 정합이 검색표에서 발견되는 경우, 프로세서(215)는 2차 인간 탐지를 결정할 수 있다. 2차 인간 탐지는 근처 물체가 인간이지에 대한 더 큰 확신을 의미한다.
또 다른 구체 예에서, 전술한 바와 같이, 프로세서(215)는 정적 및 유전체 탐지 중 하나 또는 둘 모두를 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(215)는 검색표에서 탐지된 유전 상수를 검색할 수 있다. 한 구체 예에서, 검색표는 인간 대 고체 물체의 결정이 이루어 질 때 외부 인간 특징에 대한 예상된 유전 상수로 미리-채워질 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 검색표가 트레인될 수 있거나, 또는 또 다른 기계 학습 기술이 전술한 바와 같이 적용될 수 있다.
여러 또 다른 구체 예에서, 검색표의 결과에 기초하여, 프로세서(215)는 측정된 물체가 인간인지에 대한 확신 수준을 결정할 수 있다. 한 구체 예에서, 검색표는 확률 값을 포함할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 검색표는 주어진 판독 및/또는 매트릭스가 인간 특성으로부터 유래한다는 상대적 가능성을 나타내는 값을 포함할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 프로세서(215)는 결정된 매트릭스가 검색표 내 임의 색인 값의 임계치 이내일 때 측정된 물체가 인간이라고 결정할 수 있으며, 결정된 매트릭스가 임계치 이내가 아닐 때 결정된 물체가 인간이 아니라고 결정할 수 있다.
비록 인간 탐지가 크기 및 가변성 매트릭스, 고체성 특성에 대하여 앞서 설명되었지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 임의 매트릭스 및/또는 결정된 특성이 측정된 물체가 인간일 수 있는지를 결정하기 위해 조합되어 사용될 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 복수의 매트릭스에 가중치를 적용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 고체 특성에 과중 가중치(heavily weight)를 부여하고 측정된 물체에 대한 모바일 장치의 방향성에 경감 가중치(lightly weight)를 부과할 수 있다.
여기에 언급된 바와 같이 모바일 장치(120)는 정전용량 측정을 수행하고, 측정치를 가공하고, 측정치와 여러 물질을 상관시키고, 및/또는 물질을 작용과 상관시키도록 구성될 수 있다. 프로세싱 및/또는 상관(correlation) 동안, 모바일 장치(120)는 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값과 같은 하나 이상의 중간 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 블록(1310, 1315, 1320, 1345, 1350, 및 1355)들의 임의 결합으로부터의 출력은 본 명세서에서 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값 또는 중간 값으로 불릴 수 있다.
도 14는 한 구체 예에 따르는, 예시적인 환경 탐지 방법의 흐름도(1400)이다. 흐름도(1400)의 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같이 정적 유전체 탐지를 사용한다. 흐름도(1400)의 방법이 도 2 및 5A-6D와 관련하여 전술한 바와 같이 모바일 장치(120)를 참조하여 본 명세서에서 설명되지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 흐름도(1400)의 방법이 또 다른 적절한 장치에 의해 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 한 구체 예에서, 흐름도(1400)의 단계들은 메모리(220)(도 2)와 센서(255)(도 2) 중 하나 이상과 결합하여, 프로세서 또는 제어기 예컨대, 예를 들어, 프로세서(215)(도 2), 및/또는 환경 감지 제어기(250)(도 2)에 의해 수행될 수 있다. 비록 흐름도(1400)의 방법이 특정 순서를 참조하여 본 명세서에서 기재되지만, 여러 구체 예에서, 본 명세서의 블록들은 상이한 순서로 수행될 수 있거나 생략될 수 있으며, 추가 블록이 부가될 수도 있다.
먼저, 블록(1405)에서, 모바일 장치(120)는 복수의 정전용량성 측정치를 취할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 Σ-Δ ADC(360)(도 7)로부터 정전용량성 측정치를 회수할 수 있다. 프로세서(215)는 정전용량성 측정치를 예를 들어 메모리(220)에 어레이로서 저장할 수 있다.
블록(1410)에서, 프로세서(215)는 정전용량성 측정치의 표준 편차를 계산한다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 계산된 표준 편차를 예를 들어 메모리(220)에 어레이로서 저장할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 프로세서(215)는 가변성의 또 다른 측정을 사용할 수 있다.
블록(1415)에서, 프로세서(215)는 최소 트래킹을 통하여 정전용량성 측정을 필터링한다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 표준 편차 결과의 이동 평균을 계산하고 저장할 수 있다. 프로세서(215)는 표준 편차 바닥을 연속하여, 주기적으로, 또는 간헐적으로 결정하고 저장할 수 있다.
블록(1425)에서, 프로세서(215)는 검색표, 예를 들어, 메모리(220)로부터 데이터를 회수한다. 검색표는 2개 치수를 포함할 수 있다. 첫 번째 치수는 조합된 크기 응답을 포함할 수 있다. 두 번째 치수는 표준 편차 범위를 포함할 수 있다.
블록(1430)에서, 프로세서(215)는 작동 환경에서 관찰된 표준 편차 바닥에 의해 검색표에서 표준 편차를 크기설정할 수 있다. 프로세서(215)는 크기설정된 검색표를 메모리(220)에 저장할 수 있다. 프로세서(215)는 크기설정된 검색표를 블록(1440)에서 비교 검색 동안 사용할 수 있다.
블록(1435)에서, 프로세서(1435)는 블록(1405)에서 획득된 정전용량성 측정을 로우-패스 필터(low-pass filter)를 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 최근 정전용량성 측정의 이동 평균을 유지할 수 있다. 또 다른 예로서, 프로세서(215)는 가장 최근 측정치에 더 큰 가중치를 부여하는, 가중된 평균을 계산할 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 로우-패스 필터를 구현하도록 구성된 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함할 수 있다.
블록(1440)에서, 프로세서(215)는 블록(1425)에서 획득된 크기설정된 검색표를 색인할 수 있다. 프로세서(215)는 블록(1435)에서 획득된 로우-패스 필터링된 크기 정전용량 측정을 사용하여 첫 번째 치수를 색인할 수 있다. 프로세서(215)는 블록(1410)에서 획득된 정전용량 측정치의 표준 편차를 사용하여 두 번째 치수를 색인할 수 있다. 프로세서(215)는 색인 결과에 기초하여 가능한 인간 정합 표시를 결정할 수 있다.
블록(1445)에서, 프로세서(215)는 인간 정합 표시를 호스트 애플리케이션, 무선 서브시스템, 또는 모바일 장치(120)의 또 다른 구성성분으로 신호로 보낼 수 있다. 프로세서(215)는 가망 인간 정합 표시에 기초하여 모바일 장치의 특성을 수정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 안테나(245)에서 전송 전력을 감소시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 프로세서(215)는 사용자 인터페이스(225)를 통하여 인간 상호작용을 위하여 구성된 프로그램, 애플리케이션, 또는 서브루틴을 실행할 수 있다.
검색표
단원명 "정적 유전체 탐지", "동적 유전체 탐지", "인간 탐지", 및 "그립 탐지"와 관련하여 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는, 하나 이상의 환경 특성을 결정하기 위하여, 하나 이상의 센서 판독, 또는 이에 기초한 매트릭스를 하나 이상의 검색표(또는 또 다른 데이터 구조)와 비교하도록 구성될 수 있다. 일부 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 다음의 검색표, 또는 "라이브러리" 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 베이스라인 라이브러리, 측정된 물질 상수 라이브러리, 및 메타데이터 라이브러리. 각각의 라이브러리는 메모리(220)에 저장될 수 있다.
베이스라인 라이브러리는 공통 유전 상수 측정치의 사전-채워진 라이브러리일 수 있다. 프로세서(215)는 모바일 장치(120)가 새로운 지리적 위치에서 환경 측정을 수행할 때 1차 물질 예상에 위하여 베이스라인 라이브러리를 참조할 수 있다. 베이스라인 라이브러리는 통상 물질, 예컨대 나무, 물, 플라스틱, 및 유리의 유전 상수를 포함할 수 있다. 베이스라인 라이브러리는 근육, 혈액, 및 지방을 설명하는 하나 이상의 평간된 인간 상수를 포함할 수 있다.
측정된 물질 상수 라이브러리는 측정치 및 직면하는 물질에 대한 계산된 매트릭스를 포함하는 모바일 장치(120) 거주 라이브러리일 수 있다. 한 구체 예에서, 측정된 물질 상수 라이브러리는 사용자-거주되거나 및/또는 갱신된다. 일부 구체 예에서, 측정된 물질 상수 라이브러리는 제조에서 또는 갱신을 통하여, 제조자에 의해 거주될 수 있다. 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 표면에 직면하고, 프로세서(215)는 시간-평균 유전 상수 계산치를 공지된 유전 상수 목록과 비교할 수 있다. 일부 구체 예에서, 프로세서(215)는 비교를 위해, 근처 물체가 전도성인지를 위해, 추가 특성을 사용할 수 있다. 프로세서(215)는 측정된 물질 상수 라이브러리에 측정치에 대한 추가 데이터를 동시에 기록할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 측정된 각각의 물질에 대한 평균 최소값, 평균 최대값, 및 모드 값을 기록할 수 있다. 프로세서(215)는 기록된 측정치 및/또는 매트릭스와 함께, 베이스라인 라이브러리로부터 유도된, 예상 물질 종류를 저장할 수 있다. 따라서, 시간에 따라, 측정된 물질 상수 라이브러리는 더욱 정확한 관찰된 상수를 축적할 수 있다. 예를 들어, 주어진 측정치는 베이스라인 라이브러리내 "나무", 및 측정된 물질 상수 라이브러리 내 "오크"에 대응할 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 베이스라인 라이브러리보다 측정된 물질 상수 라이브러리를 선호하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 측정된 물질 상수 라이브러리 내 측정치를 검색(또는 그 반대)하는 것을 결정하기 위한 첫번째-패스 필터로서 베이스라인 라이브러리를 사용하도록 초기에 구성될 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 임계치 수의 갱신 이후 측정된 물질 상수 라이브러리를 선호하도록 구성될 수 있다. 시간에 따라, 측정된 물질 상수 라이브러리는 먼저 측정된 물질 상수 라이브러리를 참조할 수 있다.
메타데이터 라이브러리는 측정치, 연산된 매트릭스, 및/또는 베이스라인 라이브러리 및/또는 측정된 물질 상수 라이브러리에 저장된 대응하는 측정치 및/또는 매트릭 값에 대응할 수 있는 추가 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메타데이터 라이브러리는 예를 들어, 모바일 장치(120)가 변화되었는지를 나타내는 상태 엔트리를 포함할 수 있다. 메타데이터 라이브러리는 예를 들어, 모바일 장치(120)의 범위 내 무선 네트워크의 목록과 같은 목록 엔트리를 포함할 수 있다. 메타데이터 라이브러리는 예를 들어, 모바일 장치(120)가 특정 표면에 있었던 시간의 양과 같은 통계 엔트리를 포함할 수 있다. 메타데이터 라이브러리는 예를 들어, 유전 상수와 온도 또는 하루 중 시간 사이의 상관관계와 같은 평균화된 함수 엔트리를 포함할 수 있다. 메타데이터 라이브러리는 예를 들어, 하루 중 시간, 온도, 위치(예컨대, 사용자-지시된 또는 위치-인지 함수로부터 유도된 것), 조명 센서 판독, 활용가능한 WI-FI™ 서비스 설정 식별자(SSID) 목록, 모바일 장치(120)가 특정 표면에서 소모한 시간의 양, 충전이 일어났는지 여부 및/또는 최후 충전 이래 시간, 사용자-지시된 위치 설명(예컨대, "거실 탁자") 등과 같은 하나 이상의 측정치 및/또는 매트릭스에 대응할 수 있는 또 다른 데이터를 포함할 수 있다. 프로세서(215)는 사전에 직면한 표면의 초기 평가를 돕고 및/또는 변화하는 환경에서 탐지의 견고성을 증가시키기 위하여 메타데이터 라이브러리를 사용할 수 있다.
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 베이스라인 라이브러리, 측정된 물질 상수 라이브러리, 및/또는 메타데이터 라이브러리에서 교차 참조 및 교차-상관 엔트리를 할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 2개의 엔트리가 유사한지 여부를 (예를 들어, 엔트리를 임계치 범위와 비교하여) 결정할 수 있다. 정합이 발견된 경우, 프로세서(215)는 라이브러리 콘텐츠에 기초하여 측정된 표면에 대한 하나 이상의 특성을 추론할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 측정된 표면이 인간이 아니라는 것을 결정할 수 있고, 상이한 전력 모드로 돌입할 수 있고, 소프트웨어 기능을 개시할 수 있는 등을 할 수 있다.
또 다른 구체 예에서, 검색표는 비제한적으로, 의사결정 트리 학습, 협약 규칙 학습, 인공 신경망, 유전자 프로그래밍, 유도 로직 프로그래밍, 지원 벡터 머신, 클러스터링, 베이스 망(Bayesian network), 강화 학습, 표현 학습, 및 희박 사전 학습을 포함하는, 머신 학습의 하나 이상의 대안적인 구조로 대체되거나 보충될 수 있다. 일부 구체 예에서, 검색표는 예를 들어, 하나 이상의 입력 값을 하나 이상의 출력 값과 관련시키는 한 세트의 명령과 같은 컴퓨터 코드로서 실행할 수 있다.
여러 구체 예에서, 검색표 또는 대안적인 구조는 모바일 장치(120)에 인접하는 물질을 나타내는 상관 값을 모바일 장치(120)의 상태 또는 특성을 변화시키는 작용과 상관시킬 수 있다. 물질을 나타내는 값은 천연 또는 인코딩된 환경 특성 예를 들어 비제한적으로 물체의 정전용량, 유전 상수, 물질의 종류, 전도도, 전도성 분류(즉, 전도성 또는 비-전도성), 고체성, 생명력(aliveness), 위치, 거리, 및 방향(예를 들어, 모바일 장치(120)가 손에 잡혀 있는지 여부, 손이 왼손인지 오른손인지 여부, 및/또는 손이 어떻게 모바일 장치(120)를 붙잡고 있는지 여부 포함) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 값들은 전술한 바와 같이 정전용량 측정으로부터 유래될 수 있다. 검색표는 또한 전술한 특정치, 값, 및 환경 특성 중 임의 것과 관련될 수 있는 작용 및/또는 장치 상태를 포함할 수 있다.
예시적 용도
단원명 "정적 유전체 탐지", "동적 유전체 탐지", "인간 탐지", "그립 탐지," 및 "검색표"와 관련하여 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 정전용량성 측정을 사용하여 근접 물질의 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 정적 유전체 탐지 및/또는 동적 유전체 탐지를 사용하여 근접 물질의 유전성을 결정할 수 있다. 모바일 장치(120)는 예를 들어, 측정치의 가변성에 기초하여 근처 물질의 고체성 대 액체성을 결정할 수 있다. 모바일 장치(120)는 다중 센서(255)로부터의 측정치에 기초하여 근처 물질의 상대적 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있다. 모바일 장치(120)는 이러한 측정치를 하나 이상의 라이브러리를 사용하여 하나 이상의 특성과 상관시킬 수 있다.
여기에 설명된 결정된 특성 중 임의 결합에 기초하여, 모바일 장치(120)는 예를 들어, 모바일 장치(120)의 특성을 조절하는 것과 같은 일부 작용을 취할 수 있다. 비-제한적 실시예로서, 모바일 장치(120)는 전송 전력, 상이한 새로운 전력에 대한 정송 및/또는 거동 모드를 조절할 수 있고, 사용자 공통 환경의 양상에 대응하는 물질을 인식할 수 있다.
도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 모바일 장치(120)는 무선 주파수 에너지(SAR)의 전자파 흡수률과 관련된 것과 같은 하나 이상의 규범 또는 자발적 법률, 규칙, 또는 표준에 따라야 하며, 이는 모바일 장치(120)가 근처 인간에 방출할 수 있는 전력의 양을 제한할 수 있다. 인간이 임계 근접위치 이내에 있지 않을 경우, 모바일 장치(120)는 전송 전력 수준을 증가시킬 수 있고, 이는 잠재적으로 통신 성능을 증가시킨다. 다른 한편, 인간이 임계 근접위치 이내에서 탐지되는 경우, 모바일 장치는 전송 전력을 규제된 최대 수준으로 감소시킬 수 있다. 여러 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 규제된 최대 수준보다 더 출력일 수 있다.
일부 구성에서, 모바일 장치는 인간 대 비-인간 근접을 결정하지 않을 수 있다. 환언하면, 일부 모바일 장치는 예컨대 탁자와 같이 등록될 수 있는 임의 물체에 대한 근접만을 결정할 수 있다. 일부 구성에서, 모바일 장치는 근접 물체가 인간인지 여부를 결정하는 것을 시도할 수 있으나, 열등하게 작용할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치는 근접 물체가 인간인지 여부를 결정하기 위한 충분한 정보를 갖지 않을 수 있다.
여러 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 전술한 바와 같이 근접 물체가 인간인지 여부를 더욱 정확하게 탐지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 모바일 장치(120)는 거짓-양성 근접 탐지의 감소된 수를 겪을 수 있으며, 이는 인간이 탐지되지 않을 때 증가된 전송 전력을 가능하게 한다. 증가된 전송 전력은 통신 성능을 증가시킬 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 전술한 탐지된 물체 특성에 기초하여 하나 이상의 작용을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 적응형 라이브러리 엔트리에 기초하여 특정 물질을 식별할 수 있다. 모바일 장치(120)는 해당 특정 물질(또는 동등한 정전용량성 측정치)를 탐지할때 작용을 수행하도록 구성될 수 있으며, 이는 예를 들어 사용자 부엌 카운터를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 BLUETOOTH™ 무선을 무력화시키고 링 톤 볼륨을 최대화시키는 프로파일을 설정하도록 구성될 수 있다. 전술한 상태는 "온 카운터(on counter)" 상태로 불릴 수 있으며, 사용자가 BLUETOOTH™를 사용하지 않을 것으로 예상되는 양상에 대응할 수 있으며, 모바일 장치(120)로부터 멀리 떨어질 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 시간에 따른 인식된 물체의 변화에 적응할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 특정 탁자에 반복적으로 놓여질 수 있다. 따라서, 모바일 장치(120)는 탁자 위에 있을 때 획득된 측정치를 예를 들어, 전술한 "온 카운터" 상태와 유사한 "온 테이블" 상태와 상관시킬 수 있다. 모바일 장치(120)는 예를 들어, 물질 라이브러리를 사용하여 측정치를 상관시킬 수 있다. 그렇지만, 시간에 따라, 탁자 표면은 마모될 것이며, 모바일 장치(12)가 탁자 위에 있을 때 획득된 측정치를 변화시킨다. 모바일 장치(120)는 인식된 물체의 소규모 변화(예컨대, 임계치 미만)를 직면하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 인식된 물질 라이브러리를 탁자 위에 놓이는 매 시간마다 새로운 측정 결과로 갱신시킬 수 있다.
모바일 장치(120)는 추가 환경 측정치를 탁자와 더욱 상관시킬 수 있다. 예를 들어, 탁자의 유전 상수는 온도 계수에 따라 변할 수 있으며, 실온은 하루 중 시간에 관련될 수 있다. 따라서, 모바일 장치(120)는 하루 중 시간, 온도, 및/또는 임의 또 다른 메타데이터의 조합에 기초하여 예상 측정 값을 결정할 수 있다. 시간에 따라 수집된 환경 시나리오 데이터를 추가하는 능력은 모바일 장치(120)가 환경 인식을 더욱 신속하게 및/또는 더욱 정확하게 수행하는 것을 가능하게 한다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 탐지된 환경 특성에 기초하여 사용자 인터페이스(225)(도 2)의 출력을 조절할 수 있다. 일부 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 변화(예컨대, 오디오 또는 비쥬얼)를 출력하거나 및/또는 디스플레이(예컨대, 텍스트, 영상, 등)를 변화시킬 수 있다. 한 실시예로서, 캐모우플래그 애플리케이션(camouflage application)은 특정 물질 결정을 해당 물질의 영상과 관련시킬 수 있으며, 나무 위에 놓일 때 스크린은 나무의 영상을 나타낼 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 탐지된 환경 특성에 기초하여 전력 상태를 조절할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 물을 탐지할 수 있으며 회로 단락을 방지하기 위하여 전력을 끌 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 탐지된 환경 특성에 기초하여 안테나(245)의 전력 상태 출력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 직면한 물질에 관한 정보를 네트워크된 데이터베이스에 전송할 수 있다. 한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 하나 이상의 탐지된 환경 특성에 기초하여 메모리(220)(도 2)의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(120)는 직면한 물질에 관한 정보를 로그시킬 수 있다.
여기에 언급된 바와 같이 모바일 장치(120)는 정전용량 측정을 수행하고, 측정치를 가공하고, 측정치와 여러 물질을 상관시키고, 및/또는 물질을 작용과 상관시키도록 구성될 수 있다. 프로세싱 및/또는 상관(correlation) 동안, 모바일 장치(120)는 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값과 같은 하나 이상의 중간 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 임의 블록(1410-1445)으로부터의 출력은 본 명세서에서 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값 또는 중간 값으로 불릴 수 있다.
도 15는 도 2의 모바일 장치(120)의 환경을 감지하는 예시적인 방법의 흐름도(1500)이다. 흐름도(1500)의 방법이 도 2와 관련하여 전술한 바와 같이 모바일 장치(120)를 참조하여 본 명세서에서 설명되지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 흐름도(1500)의 방법이 본 명세서에 기재된 또 다른 장치 또는 임의 또 다른 적절한 장치에 의해 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 한 구체 예에서, 흐름도(1500)의 단계들은 예를 들어, 프로세서(215)(도 2) 및/또는 환경 감지 제어기(250)(도 5)와 같은 제어기 또는 프로세서에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 비록 흐름도(1500)의 방법이 특정 순서를 참조하여 본 명세서에서 기재되지만, 여러 구체 예에서, 본 명세서의 블록들은 상이한 순서로 수행될 수 있거나 생략될 수 있으며, 추가 블록이 부가될 수 있다.
먼저, 블록(1510)에서, 프로세서(215)는 모바일 장치(120)의 제1 정전용량 센서로 측정을 수행한다. 예를 들어, 프로세서(215)는 정전용량 센서(255)로 측정을 수행한다. 측정은 하나 이상의 센서(255)에서 탐지된 정전용량, 하나 이상의 센서(255)에서의 전하, 이들의 변화, 등과 같은 본 명세서에서 기재된 것을 포함할 수 있다.
다음으로, 블록(1520)에서, 프로세서(215)는 측정치와 환경 특성 사이의 상응관계에 기초하여 환경 특성을 결정한다. 한 구체 예에서, 결정된 환경 특성은 모바일 장치(120)에 근접한 물체의 유전 상수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 단원명 "정적 유전체 탐지"와 관련하여 전술한 바와 같이, 센서(255)에서의 전하에 기초하여 근처 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다. 여러 구체 예에서, 환경 특성은 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값을 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 블록(1520)에서 결정된 환경 특성은 모바일 장치(120)에 근접한 물체의 물질 종류를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 단원명 "검색표"와 관련하여 전술한 바와 같이, 근처 물질의 물질 종류를 결정할 수 있다. 한 구체 예에서, 블록(1520)에서 결정된 환경 특성은 근저 물체의 전도성 분류를 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 모바일 장치(120)는 근접 물체에 대하여 움직이는 중이다. 프로세서(215)는 모바일 장치(120)의 상대적 움직임에 의해 적어도 부분적으로 야기된 측정치의 변화를 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 블록(1520)에서 측정치의 변화에 기초하여 물체의 특성을 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 모바일 장치(120)의 위치 변화의 표시기를 측정할 수 있다. 프로세서(215)는 표시기에 더욱 기초하여 물체의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 단원명 "동적 유전체 탐지"와 관련하여 전술한 바와 같이 근처 표면의 유전 상수를 결정할 수 있다.
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 모바일 장치(120)에 근접한 물체에 의해 야기된 측정의 가변성을 결정할 수 있다. 프로세서(215)는 블록(1520)에서 측정치의 가변성에 기초하여 물체가 인간인지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(215)는 단원명 "인간 탐지"와 관련하여 전술한 바와 같이, 근처 물체가 살아있는 물체인지 여부의 표시를 결정할 수 있다.
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 모바일 장치(120)의 제2 정전용량 센서로 측정을 수행할 수 있다. 프로세서(215)는 제1 및 제2 정전용량 센서로부터 취한 측정치에 기초하여 공간적 관계를 결정할 수 있다. 결정된 공간적 관계는 블록(1520)에서 손이 모바일 장치를 잡는 방식을 포함한다. 예를 들어, 프로세서(215)는 단원명 "그립 탐지"와 관련하여 전술한 바와 같이 그립 종류를 결정할 수 있다.
그 후, 블록(1530)에서, 프로세서(215)는 결정된 환경 특성에 기초하여 모바일 장치(120)의 특성을 조절한다. 여러 구체 예에서, 프로세서(215)는 단원명 "예시적 용도"와 관련하여 전술한 바와 같이 모바일 장치(120)의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 특성을 조절하는 것은 무선 전송 및/또는 수신의 특성을 조절하는 것, 모바일 장치 스크린에 영상 또는 텍스트를 디스플레이하는 것, 탐지된 환경 특성과 관련된 데이터를 전송하는 것, 데이터를 로그하는 것, 상관관계 데이터베이스를 형성하는 것, 이동도의 패턴을 달성하는 것, 예상된 사용 용도의 패턴을 달성하는 것 등ㅇ르 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 프로세서(215)는 블록(1530)에서 측정치와 환경 특성 사이의 갱신된 상응관계를 기록할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 블록(1530)에서 모바일 장치(120)의 전송 전력을 조절할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 블록(1530)에서 안테나의 튜닝을 조절할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 블록(1530)에서 사용자 인터페이스 출력을 조절할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 블록(1530)에서 측정치와 관련된 정보를 전송할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 블록(1530)에서 데이터를 로그할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는 블록(1530)에서 상관관계 데이터베이스를 형성할 수 있다. 한 구체 예에서, 프로세서(215)는블록(1530)에서 이동도의 패턴 및 예상 사용 용도의 패턴을 달성할 수 있다.
도 16은 본 발명의 구체 예에 따라, 도 2의 모바일 장치(120)의 환경을 감지하기 위한 장치(1600)의 기능적 블록 다이어그램이다. 해당 분야의 통상의 기술자는 환경을 감지하기 위한 장치가 도 16에 제시된 간단한 장치(1600)보다 더 많은 구성성분을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 도시된 환경을 감지하기 위한 장치(1600)는 청구항의 범위에 속하는 실시의 일부 특별한 특징을 설명하기 위하여 유용한 구성성분만을 포함한다. 환경을 감지하기 위한 장치(1600)는 정전용량성 측정을 수행하기 위한 수단(1610), 측정치와 환경 특성 사이의 상응관계에 기초하여 환경 특성을 결정하기 위한 수단(1620), 및 결정된 환경 특성에 기초하여 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 수단(1630)을 포함한다.
한 구체 예에서, 정전용량성 측정을 수행하기 위한 수단(1610)은 블록(1510)(도 15)과 관련하여 전술한 바와 같은 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 여러 구체 예에서, 정전용량성 측정을 수행하기 위한 수단(1610)은 환경 감지 제어기(250)(도 2), 센서(255)(도 2), 및 Σ-Δ ADC(360)(도 7) 중 하나 이상에 의해 구현될 수 있다.
한 구체 예에서, 측정치와 환경 특성 사이의 상응관계에 기초하여 환경 특성을 결정하기 위한 수단(1620)은 블록(1520)(도 15)과 관련하여 전술한 바와 같은 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 여러 구체 예에서, 측정치와 환경 특성 사이의 상응관계에 기초하여 환경 특성을 결정하기 위한 수단(1620)은 프로세서(215)(도 2), 메모리(220)(도 2), 가속도계(227), 및 환경 감지 제어기(250)(도 2) 중 하나 이상에 의해 구현될 수 있다. 여러 구체 예에서, 환경 특성은 모바일 장치(120)에 인접한 물질을 나타내는 값을 포함할 수 있다.
한 구체 예에서, 결정된 환경 특성에 기초하여 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 수단(1630)은 블록(1530)(도 15)과 관련하여 전술한 바와 같은 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 여러 구체 예에서, 결정된 환경 특성에 기초하여 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 수단(1630)은 프로세서(215)(도 2), 메모리(220)(도 2), 사용자 인터페이스(225), 안테나 제어기(240), 송신기(235), 및 무선 서브시스템(230) 중 하나 이상에 의해 구현될 수 있다.
전술한 구체 예에서, 정전용량 감지를 구비한 시스템이 특정 구체 예와 관련하여 기재되었다. 그렇지만, 구체 예의 원리 및 장점은 정전용량 환경 탐지를 위하여 필요한 임의 또 다른 시스템, 장치, 또는 방법을 위하여 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 환경 요인에 기초하여 하나 이상의 장치 특성을 조절할 필요성이 있는 임의 시스템, 장치, 또는 방법이다.
이러한 방법, 시스템, 및/또는 장치는 다양한 전자 장치에서 구현될 수 있다. 전자 장치의 예는, 비-제한적으로, 소비자 전자 제품, 소비자 전자 제품의 부품, 전자 테스트 장비, 등을 포함한다. 소비자 전자 제품의 부품의 예는 정류기, 프로그램가능 필터, 감쇠기, 가변 주파수 회로, 아날로그-디지털 변환기의 입력부에 연결된 출력부를 갖는 회로, 등을 포함할 수 있다. 전자 장치의 예는 또한 메모리 칩, 메모리 모듈, 광학 네트워크 또는 또 다른 통신 네트워크의 회로, 및 디스크 드라이버 회로를 포함할 수 있다. 소비자 전자 제품은 비-제한적으로 무선 장치, 휴대 전화 (예를 들어, 스마트폰), 셀룰러 기지국, 전화기, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드-헬드 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 전자레인지, 냉장고, 스테레오 시스템, 카세트 레코더 또는 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, 디지털 비디오 레코더(DVR), VCR, MP3 플레이어, 라디오, 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 휴대용 메모리 칩, 세척기, 건조기, 세척기/건조기, 복사기, 팩시밀리 기계, 스캐너, 다기능 주변기기, 손목 시계, 시계, 등을 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치는 중간 제품을 포함할 수 있다.
문맥이 명백하게 다른 것을 요구하지 않는 한, 설명 및 청구항 전반에서, 단어 "포함하다", "포함하는", "가진다", "가지는", 및 이와 유사한 것은 내포형 의미로 간주될 것이며, 배제형 또는 제외형 의미와 상반되도록 간주되며; 환언하면 "비-제한적으로 포함하는" 의미로 간주될 것이다. 단어 "연결된 또는 결합된"은, 본 명세서에서 일반적으로 사용되듯이, 서로 직접 연결될 수 있거나 또는 하나 이상의 중간 요소에 의해 연결될 수 있는 둘 이상의 요소를 의미한다. 또한, 단어 "본 명세서에서", "앞서", "이하", 및 유사한 내포 단어는 본 출원에서 사용될 때 출원의 임의 특정 부분이 아니라 본 출원을 전체로서 의미한다. 문맥이 허락하는 경우, 단수 또는 복수형을 사용하는 상세한 설명의 단어는 또한 각각 복수 또는 단수형을 포함할 수 있다. 둘 이상의 항목 목록과 관련하여 단어 "또는"은 후속하는 단어의 해석의 모든 것; 즉 목록 중의 임의 항목, 목록 중의 모든 항목, 및 목록 중의 항목의 임의 조합을 포함하는 것으로 간주된다.
더욱이, 본 명세서에 사용된 조건부 언어, 예컨대 여럿 중에서 "할수 있는", "할 수도 있는", "할 수 있는", "할 수 있는", "예컨대", "예를 들어", "가령" 등은 구체적으로 다르게 언급되지 않는 한, 또는 사용된 문맥에서 다르게 이해되지 않는 한, 일반적으로 일부 구체 예가 다른 구체 예까 포함하지 않는 일부 특징, 요소 및/또는 상태를 포함하는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 특징, 요소 및/또는 상태가 하나 이상의 구체 예를 위한 임의 방식으로 요구되거나, 또는 하나 이상의 구체 예가 반드시 결정을 위한 로직을 포함하는 것을 의미하는 것이 아니며, 저자의 입력 또는 의도가 있거나 없을 수 있으며, 이러한 특징, 요소 및/또는 상태가 포함되거나 또는 임의 특정 구체 예에서 수행될 수 있다.
본 명세서에 제공된 발명의 개시는 앞서 기재된 시스템만이 아니라 또 다른 시스템에 적용될 수 있다. 전술한 여러 구체 예의 요소 및 작용은 추가 구체 예를 제공하기 위해 결합될 수 있다.
본 발명의 일부 구체 예가 기재되었으나, 이러한 구체 예는 단지 예시로서 제시되었으며, 본 발명의 범위를 제한하는 의도는 아니다. 실제로, 본 명세서에 기재된 신규한 방법 및 시스템은 다양한 또 다른 형태로 실현될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 기재된 방법 및 시스템의 형태에 있어서 여러 생략, 치환, 및 변화가 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항 및 그 균등범위는 본 발명의 범위 및 사상 이내에 포함되면서 이러한 형태 및 수정을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구항에 의해 한정된다.

Claims (30)

  1. 모바일 장치에 근접한 물질의 정전용량성 탐지에 기초하여 모바일 장치의 특성을 관리하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    상기 모바일 장치의 제1 정전용량 센서로 제1 정전용량 센서 측정치를 수신하는 단계;
    상기 제1 정전용량 센서 측정치와 상이한 물질에 대응하는 저장된 값 사이의 상응관계에 기초하여 모바일 장치에 인접하는 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계; 및
    상기 모바일 장치에 인접하는 물질을 나타내는 상기 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계;
    를 포함하는, 모바일 장치의 특성을 관리하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모바일 장치의 제2 정전용량 센서로 측정하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 정전용량 센서로부터 취한 측정치에 기초하여, 모바일 장치와 모바일 장치에 인접하는 물질 사이의 공간적 관계를 결정하는 단계;
    를 더욱 포함하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 결정된 공간적 관계는 손이 모바일 장치를 잡는 방식을 포함하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 상기 결정된 값에 기초하여 무선 주파수(RF) 통신 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 모바일 장치의 전송 전력을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 안테나의 튜닝을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 측정치와 관련된 정보를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 제1 정전용량 센서 측정치와 상이한 물질에 대응하는 저장된 값 내 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값 사이의 갱신된 상응관계를 기록하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 모바일 장치의 특성을 조절하기 위한 명령을 전송하는 단계는 사용자 인터페이스 출력을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계는 전도성 분류에 대응하는 값을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 모바일 장치가 상기 모바일 장치에 인접한 물질에 대하여 움직일 때, 상기 방법은:
    적어도 부분적으로 상기 모바일 장치의 상대적 이동에 의해 야기된 상기 제1 정전용량 센서에 의한 측정치 변화를 결정하는 단계; 및
    상기 측정치의 변화에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계;
    를 더욱 포함하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 모바일 장치의 위치 변화의 표시기를 측정하는 단계; 및
    추가로 상기 표시기에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하는 단계;
    를 더욱 포함하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 모바일 장치에 인접한 물질에 의해 야기된 제1 정전용량 센서에 의한 측정치의 시간에 따른 가변성을 결정하는 단계; 및
    측정치의 가변성에 기초하여 물질이 인간인지 여부를 결정하는 단계;
    를 더욱 포함하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정전용량 센서로, 케이스 또는 하우징, 또는 이들의 변화를 측정하는 단계; 및
    측정에 기초하여 상기 제1 정전용량 센서를 교정하는 단계;
    를 더욱 포함하는 방법.
  15. 모바일 장치의 환경을 감지하도록 구성된 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    모바일 장치에 인접한 물질과 관련된 측정치를 제공하도록 구성된 제1 정전용량 센서;
    제1 정전용량 센서로부터 획득한 하나 이상의 측정치와 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 하나 이상의 값 사이의 상응관계를 저장하도록 구성된 메모리; 및
    하나 이상의 프로세서로서,
    상기 측정치를 수신하도록 구성되고;
    상기 측정치에 기초하여, 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 대응 값을 결정하도록 구성되고;
    모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 상태를 수정하도록 구성되는, 상기 하나 이상의 프로세서;
    를 포함하는, 모바일 장치의 환경을 감지하도록 구성된 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 모바일 장치의 제2 정전용량 센서를 더욱 포함하며,
    여기서 상기 하나 이상의 프로세서는 제1 및 제2 정전용량 센서로부터 수신된 측정치에 기초하여, 모바일 장치와 모바일 장치에 인접하는 물질 사이의 공간적 관계를 결정하도록 더욱 구성되는 시스템.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 결정된 공간적 관계는 손이 모바일 장치를 잡는 방식을 포함하는 시스템.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 무선 주파수(RF) 통신 특성을 수정함으로써 상태를 수정하도록 구성되는 시스템.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 전송 전력을 조절하도록 구성되는 시스템.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 안테나의 튜닝을 조절하도록 구성되는 시스템.
  21. 제 18항에 있어서, 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여, 측정치에 관한 정보를 전송하도록 구성된 송신기를 더욱 포함하는 시스템.
  22. 제 15항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는 측정치와 물질 사이의 갱신된 상응관계를 기록하고; 사용자 인터페이스 출력을 조절하고; 및/또는 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 데이터를 로그하도록 구성되는 시스템.
  23. 제 15항에 있어서, 상기 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값은 모바일 장치에 근접한 물체의 유전 상수를 포함하는 시스템.
  24. 제 15항에 있어서, 상기 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값은 전도성 분류에 대응하는 시스템.
  25. 제 15항에 있어서, 상기 모바일 장치가 상기 물질에 대하여 움직일 때, 상기 하나 이상의 프로세서는
    적어도 부분적으로 상기 모바일 장치의 상대적 이동에 의해 야기된 상기 제1 정전용량 센서에 의한 측정치 변화를 결정하고; 그리고
    상기 측정치의 변화에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하도록 더욱 구성되는, 시스템.
  26. 제 25항에 있어서,
    모바일 장치의 위치 변화의 표시기를 측정하도록 구성된 가속도계를 더욱 포함하며,
    여기서 상기 하나 이상의 프로세서는 표시기에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하도록 더욱 구성되는, 시스템.
  27. 제 15항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는
    상기 모바일 장치에 인접한 물질에 의해 야기된 제1 정전용량 센서에 의한 측정치의 시간에 따른 가변성을 결정하고; 그리고
    측정치의 가변성에 기초하여 물질이 인간인지 여부를 결정하도록 더욱 구성되는, 시스템.
  28. 제 15항에 있어서,
    상기 수신된 측정치는 모바일 장치의 케이스 또는 하우징에 대응하며, 그리고
    하나 이상의 프로세서는 수신된 측정치 또는 그 변화에 기초하여 제1 정전용량 센서를 교정하도록 더욱 구성되는, 시스템.
  29. 모바일 장치의 환경을 감지하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
    모바일 장치에 인접한 물질과 관련된 측정치를 수신하기 위한 수단;
    측정치와 값 사이의 상응관계에 기초하여 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 값을 결정하기 위한 수단; 및
    모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 결정된 값에 기초하여 모바일 장치의 양상을 수정하기 위한 수단;을 포함하는, 모바일 장치의 환경을 감지하기 위한 장치.
  30. 코드를 포함하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 있어서, 상기 코드는 실행될 때 장치로 하여금:
    모바일 장치의 제1 정전용량 센서로 측정치를 취하도록 하고;
    상기 측정치와 모바일 장치에 인접한 물질을 나타내는 하나 이상의 값 사이의 상응관계를 검색하도록 하고; 그리고
    상기 상응관계에 기초하여 모바일 장치의 상태를 수정하도록 하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
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