DE102015219487A1

DE102015219487A1 - Energieersparnis bei einem Zeigeinstrument für kapazitive Sensoroberflächen durch Neigungsmessung

Info

Publication number: DE102015219487A1
Application number: DE102015219487.6A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Stabilo International GmbH
Current assignee: Stabilo International GmbH
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zeigegerät (101, 200) zur Durchführung von Eingaben (104) an einem digitalen Eingabegerät (102) mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld (105), wobei das elektronische Zeigegerät (101, 200) elektrisch kapazitiv an ein elektrisches Messsignal des Tastfeldes (105) gekoppelt ist, und konfiguriert dazu ist, das elektrische Messsignal des Tastfeldes (105) aufzunehmen, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das elektronische Zeigegerät (101, 200) konfiguriert ist, den Neigungswinkel (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und dem Tastfeld (105) zu bestimmen, und das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels (110) zu verstärken und an das Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) zurückzugeben, zur Bestimmung einer Position auf dem Tastfeld (105).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 angegebenen Art, sowie ein System der im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 angegebenen Art.
Moderne digitale Eingabegeräte können über eine berührungsempfindliche elektrisch kapazitiv wirkende Eingabeoberfläche, im Weiteren elektrisch kapazitiv wirkendes Tastfeld oder einfach Tastfeld genannt, gesteuert werden. Besonders weit verbreitet sind dabei kapazitiv wirkende Systeme, worin z.B. ein Gitter von Leiterbahnen, welches auf der Unterseite der Deckscheibe der Eingabeoberfläche aufgebracht ist, unter eine Wechselspannung gesetzt wird.
Wenn sich der Finger eines Anwenders oder ein Zeigegerät des Anwenders einem Knoten des Gitters nähert, bilden der Finger oder das Zeigegerät und die Leiterbahnen die beiden Platten eines Kondensators, und die Deckscheibe des Tastfeldes dessen Dielektrikum.
In dem die Leiterbahnen Teil eines RC-GIiedes, also Teil eines Schaltkreises mit Widerstand (Resistor) und Kondensator (Capacitor), sind, kann die Änderung der Kapazität durch Annäherung des Fingers oder Zeigegerätes gemessen, und dadurch der Berührungspunkt, d.h. die Position auf dem Tastfeld, bestimmt werden.
Bekannte elektronische Zeigegeräte haben dabei gegenüber der Verwendung von Fingern des Anwenders den Vorteil, dass sie eine präzisere Ansteuerung und Kontrolle des Tastfeldes erlauben.
So beschreibt beispielsweise die US 8199132 B1 ein solches herkömmliches Zeigegerät für ein Tastfeld, das mit seiner Spitze die von dem durch Wechselspannung erzeugten projiziertkapazitiven Sensorfeld der Eingabeoberfläche ausgehenden elektrischen Ladungen aufnehmen und diese einem Verstärkungsschaltkreis zuführen kann.
In besagtem Verstärkungsschaltkreis werden die elektrischen Ladungen invertiert, verstärkt und auf ein konzentrisch um die Spitze des Zeigegerätes angebrachtes Element geleitet. Dort beeinflussen sie die Ladungsakkumulation auf der Eingabeoberfläche in einer Weise, die von dieser z.B. als Berührung durch einen Finger oder durch eine Zeigegerätspitze interpretiert werden kann.
In einer anderen Bauweise wird das invertierte, verstärkte Signal direkt auf die Spitze geleitet und deren Spannungspotential in einer Weise variiert, dass sich ebenfalls die Ladungsakkumulation auf der Eingabeoberfläche in einer Weise ändert, die von dieser z.B. als Berührung durch einen Finger oder durch eine Zeigegerätspitze interpretiert werden kann.
Nachteilig an derartigen Zeigegeräten ist jedoch ihre Energieineffizienz, insbesondere ihr hoher Stromverbrauch, da unter anderem an der Spitze des Zeigegerätes Spannungen von etwa 10 V und mehr erzeugt werden müssen, um für einen gegebenen Abstand des Zeigegerätes von der Eingabeoberfläche eine ausreichende Ladungsakkumulationswirkung auf der Eingabeoberfläche für alle vorhergesehenen möglichen Winkellagen zwischen Zeigegerät und Eingabeoberfläche erzielen zu können.
Aufgabe
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Zeigegerät für ein digitales Eingabegerät zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Energieeffizienz des elektronischen Zeigegerätes.
Lösung
Dies wird erfindungsgemäß durch ein elektronisches Zeigegerät nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 7 und ein System nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes elektronisches Zeigegerät zur Durchführung von Eingaben an einem digitalen Eingabegerät mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld, wobei das elektronische Zeigegerät elektrisch kapazitiv an ein elektrisches Messsignal des Tastfeldes gekoppelt ist, und konfiguriert dazu ist, das elektrische Messsignal des Tastfeldes aufzunehmen, kann unter anderem dadurch gekennzeichnet sein, dass das elektronische Zeigegerät konfiguriert sein kann, den Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld zu bestimmen, sowie das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels zu verstärken und an das Tastfeld des digitalen Eingabegerätes zurückzugeben, zur Bestimmung einer Position auf dem Tastfeld.
Eine erfindungsgemäße vom Neigungswinkel der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes in Bezug auf das Tastfeld des digitalen Eingabegerätes abhängige Verstärkung und/oder Gegenspannung des aufgenommenen elektrischen Messsignals ermöglicht einen optimierten Energieverbrauch des elektronischen Zeigegerätes, da, je nach relativer Neigung zwischen Zeigegerät und Eingabeoberfläche des digitalen Eingabegerätes, nur die für die jeweilige momentane Neigung zwischen Zeigegerät und Eingabeoberfläche erforderliche Verstärkung und/oder Gegenspannung des aufgenommenen elektrischen Messsignals aufgebracht wird.
Somit kann vorteilhafterweise Energie gespart werden, und die Energieeffizienz des elektronischen Zeigegerätes und eines Systems mit digitalem Eingabeberät und elektronischem Zeigegerät gegenüber bekannten Zeigegeräten und Eingabegeräten verbessert werden.
Das elektronische Zeigegerät kann eine inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes umfassen, wobei besagte inertiale Positionsbestimmungssensorik z.B. wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensor umfassen kann.
Die Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes kann dabei beispielsweise bevorzugt unter Verwendung einer durch wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensor ausgeführten inertialen Positionsbestimmungssensorik wie folgt durchgeführt werden.
Aus einem am elektronischen Zeigegerät angebrachten drei-dimensionalen Beschleunigungssensor kann aus aufeinanderfolgenden Beschleunigungswertmessungen auf die relative Bewegung des elektronischen Zeigegerätes in Bezug auf das Tastfeld des digitalen Eingabegerätes geschlossen werden.
Hierzu kann zunächst durch eine Tiefpassfilterung der Beschleunigungswertmessungen eine Filterung der zeitinvarianten Beschleunigungswertanteile erfolgen, und dadurch die Schwerebeschleunigung identifiziert werden, da die Schwerebeschleunigung zeitinvariant ist.
Die so identifizierte Schwerebeschleunigung kann zudem zur Festlegung einer Lotrechten des elektronischen Zeigegerätes dienen.
Durch eine anschließende Subtraktion der identifizierten Schwerebeschleunigung von den Beschleunigungsmesswerten für eine Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Beschleunigungsmesswerten des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors können Informationen zur Bewegung des elektronischen Zeigegerätes im Raum erhalten werden.
Werden die durch diese Subtraktion erhaltenen Beschleunigungsanteile, d.h. diese Beschleunigungsmesswertdifferenzen, bzw. diese Beschleunigungsmesswertdifferenzsignale, aus einer Phase betrachtet, bei der das elektronische Zeigegerät dauerhaft die, z.B. gepulsten, elektrischen Messsignale des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes aufnimmt bzw. registriert, stellt man fest, dass diese Beschleunigungsanteile nicht willkürlich verteilt sind, sondern in der Ebene des Tastfeldes angeordnet sind.
Diese besagte Subtraktion bzw. Beschleunigungswertdifferenzbildung kann für verschiedene räumliche Achsen durchgeführt werden, vorzugsweise kann eine Bestimmung einer ersten Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes orthogonalen Achse des Beschleunigungssensors, sowie eine zweite Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes parallelen Achse des Beschleunigungssensors durchgeführt werden.
Die so erhaltenen Beschleunigungswertdifferenzen entlang der besagten zwei Achsen können ein Beschleunigungswertdifferenzpaar definieren.
Zudem kann eine Bestimmung des Vektorprodukts der beiden Beschleunigungswertdifferenzen des Beschleunigungswertdifferenzpaares durchgeführt werden.
Dieses Vektorprodukt steht vorteilhafterweise in einem vorgegebenen Verhältnis zur Neigung des Tastfeldes in Bezug auf die Ebene, welche durch besagte zwei Achsen aufgespannt wird.
Eine Auswertung des Vektorproduktes, bzw. dieses Verhältnisses, für eine Folge bzw. für eine Mehrzahl von Beschleunigungswertdifferenzpaaren zusammen mit einem Vergleich mit der Verteilung der lotrechten Beschleunigungsanteile der Beschleunigungsmesswerte des wenigstens einen dreidimensionalen Beschleunigungssensors, welche die Neigung des Zeigegerätes im Raum angibt, erlaubt es, den Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld zu bestimmen.
Zur Verbesserung der Genauigkeit der Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld kann das elektronische Zeigegerät zudem neben Beschleunigungssensoren auch zusätzliche Drehratensensoren und/oder Magnetfeldsensoren aufweisen.
Damit können vorteilhafterweise unter anderem auch Mehrdeutigkeiten in der relativen Orientierung von elektronischem Zeigegerät und Tastfeld aufgelöst werden, z.B. in Fällen in denen sich das elektronische Zeigegerät nicht translativ bewegt, sondern z.B. sich nur rotatorisch bewegt, bzw. einer Drehbewegung unterzogen wird.
In der Praxis ist die Genauigkeit der Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld bei Bewegungen des Zeigegerätes auf dem Tastfeld allein durch die Messungen der Beschleunigungssensorik mehr als ausreichend, da das Zeigegerät im Wesentlichen translativ bewegt wird und der Winkelbereich, in dem das Zeigegerät bei Benutzung gedreht wird, im Allgemeinen vernachlässigbar klein ist.
Vorteilhafterweise werden beispielsweise für die Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld wenigstens folgende Messungen der Beschleunigungswerte des elektronischen Zeigegerätes durchgeführt. Eine Messung in Ruhe, also bei unbewegtem Zeigegerät, sowie Messungen bei Bewegungen zwischen drei Punkten, die ein Dreieck aufspannen.
Dabei kann die Vektorsumme der Beschleunigungswerte entlang der drei Raumachsen bestimmt werden. Weicht z.B. die bestimmte Vektorsumme genügend, z.B. um mehr als eine vorgegebene Schwelle, z.B. 1%, von dem Wert der Erdbeschleunigung, also 1 g, ab, kann eine beschleunigte Bewegung des Zeigegerätes angenommen werden. Ist die bestimmte Vektorsumme gleich der Erdbeschleunigung oder genügend nahe der Erdbeschleunigung, z.B. näher als eine vorgegebene Schwelle, z.B. 1%, kann angenommen werden, dass sich das elektronische Zeigegerät in Ruhe befindet oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Werden bei diesen Messungen beispielsweise zugleich elektrische Messsignale des Tastfeldes vom Zeigegerät registriert, kann man eine Bewegung des elektronischen Zeigegerätes in der Ebene des Tastfeldes annehmen.
Eine Feststellung, dass die vom Zeigegerät gemessenen Beschleunigungswerte in der Tastfeldebene liegen, kann zudem vom Zeigegerät selbstständig festgestellt werden. Hierzu kann das Zeigegerät beispielsweise einen Kontaktschalter und/oder Kraftsensor aufweisen, welcher/welche vorzugsweise in der Spitze des Zeigegerätes untergebracht sein kann/sein können. Bei Aktivierung des Kontaktschalters bzw. dem Überschreiten eines Schwellwertes des Kraftsensor-Signals, z.B. durch Kontakt des Zeigegerätes mit dem Tastfeld, kann dann angenommen werden, dass die vom Zeigegerät gemessenen Beschleunigungssignale in der Tastfeldebene liegen. Bei Nichtaktivierung oder Deaktivierung des optionalen Kontaktschalters und/oder Kraftsensors kann sich das elektronische Zeigegerät zudem vorteilhafterweise abschalten, um z.B. bei Nichtgebrauch Energie zu sparen.
Subtrahiert man, bei Annahme eines Kontaktes zwischen Zeigegerät und Tastfeld, beispielsweise die bestimmten Beschleunigungswerte in Ruhe von denen in Bewegung, kann aus der erhaltenen Differenz der Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld ermitteln werden.
Vorteilhafterweise kann diese Berechnung und Bestimmung des Neigungswinkels fortwährend erfolgen, um störende Effekte, z.B. verursacht durch ein Drehen des Zeigegerätes und/oder des Tastfelds, kompensieren zu können.
Ferner kann das elektronisches Zeigegerät dazu konfiguriert sein, Kommunikationssignale und/oder Steuersignale vom digitalen Eingabegerät zu empfangen, und das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des empfangenen Steuersignals zu verstärken und an die Eingabeoberfläche des digitalen Eingabegerätes zurückzugeben.
Die Übertragung von Kommunikationssignalen und/oder Steuersignalen zwischen Eingabegerät und Zeigegerät kann beispielsweise per Schall, vorzugsweise per Ultraschall, vorzugsweise mit Frequenzen zwischen 16 und 25 kHz, erfolgen.
Andere drahtlose Kommunikationsverbindungen zwischen digitalem Eingabeberät und elektronischem Zeigegerät zur Übertragung von Steuersignalen vom digitalem Eingabeberät zum elektronischem Zeigegerät, wie. z.B. via Bluetooth oder WLAN, sind jedoch ebenfalls denkbar.
Zur Verarbeitung und Auswertung empfangener Kommunikations- und/oder Steuersignale kann das elektronische Zeigegerät über einen digitalen Mikrocontroller verfügen.
Beispielsweise können die vom digitalen Eingabegerät versendbaren und vom elektronischen Zeigegerät empfangbaren Kommunikationssignale und/oder Steuersignale Informationen über den Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes umfassen.
So kann vorteilhafterweise eine Rückkopplung von Information über die relative Orientierung von elektronischem Zeigegerät und Eingabeoberfläche des digitalen Eingabegerätes ermöglicht werden, welche sowohl eine weitere Optimierung der Verstärkung des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Signals erlaubt, als auch eine weitere Optimierung der Gegenspannung bei der Erzeugung dieses Signals erlaubt.
Dabei kann das digitale Eingabegerät vorteilhafterweise ebenfalls eine inertiale Positionsbestimmungssensorik, beispielsweise wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensor, aufweisen, für eine unabhängige Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes.
Diese unabhängige Neigungswinkelbestimmung durch das digitale Eingabegerät kann vorteilhafterweise zu einer genaueren Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes führen und somit zu einer verbesserten Energieeinsparung beitragen.
Die Verstärkung des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals, d.h. die Verstärkung der Signalstärke des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals, bzw. das Verstärkungsverhältnis von Signalstärke des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals zur Signalstärke des vom Zeigegerät verstärkten und an die Eingabeoberfläche zurückzugebenden Messsignals, kann dabei beispielsweise durch einen Verstärkungsfaktor charakterisiert sein.
Unter dem Begriff eines elektrischen Messsignals kann insbesondere auch ein elektrisches Messsignal verstanden werden, welches eine Folge von elektrischen Messpulsen, insbesondere beispielsweise eine Folge von Wechselstromimpulsen, umfassen kann. Dabei können z.B. die einzelne Messpulse des Tastfelds des digitalen Eingabegerätes beispielsweise mit einer Frequenz von 190 bis 270 kHz schwingen, und die Folge von Messsignalpulsen, mit Pulsdauern von z.B. jeweils 100 bis 400 µs (Mikrosekunden), z.B. eine Frequenz von 60 Hz aufweisen. Dies erlaubt es beispielsweise, bis zu 41 der Messelektroden nacheinander zu betreiben (41 × 0,4 = 16,4 ms), was z.B. eine räumliche Auflösung eines 200 mm breiten Tastfeldes mit Streifen von 4,8 mm Breite erlaubt.
Parallel zur Verstärkung des Messsignals kann darüber hinaus die zur Erzeugung des abgegebenen Signals erforderliche Gegenspannung mit flacherem Neigungswinkel des Zeigegerätes zum Tastfeld höher werden, um eine genügende Signalstärke auf dem Tastfeld zu gewährleisten. Eine steilere Haltung des Zeigegerätes erlaubt also eine Absenkung der Gegenspannung und damit eine Minderung des Energieverbrauchs des Zeigegerätes.
Dabei kann das elektronische Zeigegerät so konfiguriert sein, dass besagter Verstärkungsfaktor des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals für abnehmende Neigungswinkel zunimmt, bzw. im umgekehrten Verhältnis zur erzeugten Gegenspannung zunimmt.
So kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass auch bei immer flacherem Neigungswinkel eine hinreichende Verstärkung des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals erfolgt, und es kann z.B. durch die Einstellung einer höheren Gegenspannung sichergestellt werden, dass das verstärkte und an die Eingabeoberfläche zurückzugebende Messsignal eine Signalstärke aufweist, die wenigstens gleich oder wenigstens geringfügig größer ist als die erforderliche Signalstärke des Messsignals der Eingabeoberfläche des digitalen Eingabegerätes, die benötigt wird, um mit hinreichender Genauigkeit die Position eines Kontaktpunktes auf Eingabeoberfläche zu bestimmen.
Vorteilhafterweise kann zum Energiesparen die Zunahme der Verstärkung jedoch begrenzt werden, so dass beispielsweise bei Unterschreiten eines Grenzwertes des Neigungswinkels, beispielsweise kleiner 30° oder 20° Grad, keine weitere Verstärkungszunahme erfolgt oder die Verstärkung vollständig abgeschaltet wird.
Dieser Grenzwert des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes kann beispielsweise auch dadurch festgelegt sein, dass bei Unterschreitung dieses Grenzwertes der Berührungskontakt zwischen der Spitze des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld verloren geht.
Beispielsweise kann demnach der Grenzwert des Neigungswinkels dem Konuswinkel der Spitze des elektronischen Zeigegerätes entsprechen.
Die Spitze des elektronischen Zeigegerätes kann wie erwähnt vorteilhafterweise optional einen Kontaktschalter oder Kraftsensor aufweisen, der bei Feststellung eines Kontakts der Spitze des elektronischen Zeigegerätes mit dem Tastfeld für Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld, die größer sind als der besagte Grenzwert, die Verstärkerschaltung des elektronischen Zeigegerätes aktiviert, und bei Verlieren des Kontaktes der Spitze des elektronischen Zeigegerätes mit dem Tastfeld für Neigungswinkel, die kleiner als besagter Grenzwinkel sind, die die Verstärkerschaltung des elektronischen Zeigegerätes deaktiviert.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Durchführung von Eingaben an einem digitalen Eingabegerät mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld mittels eines elektronisches Zeigegerätes kann beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:

• Aufnahme am elektronischen Zeigegerät eines durch das elektronische Zeigegerät auf des Tastfeldes ausgelösten elektrischen Messsignals zur Bestimmung einer Position auf dem Tastfeld,
• Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes,
• Verstärken des am elektronischen Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals des Tastfeldes in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels, und
• Rückgabe des durch das elektronische Zeigegerät verstärkten Messsignals an die Eingabeoberfläche/an das Tastfeld des digitalen Eingabegerätes.

Ohne eine Beeinträchtigung der Genauigkeit der Positionsbestimmung von Kontaktpunkten auf der Eingabeoberfläche des digitalen Eingabegerätes, dem Tastfeld, kann so zu jeder Zeit beispielsweise nur die für einen gegebenen Neigungswinkel minimal erforderliche Verstärkung des elektrischen Messsignals und/oder die minimal erforderliche Gegenspannung aufgebracht werden, und so Energie gespart werden.
Wie bereits erwähnt, kann dabei die Bestimmung des Neigungswinkels mittels einer inertialen Positionsbestimmungssensorik erfolgen, z.B. mittels eines drei-dimensionalen Beschleunigungssensors oder mittels mehrerer drei-dimensionalen Beschleunigungssensoren.
Eine Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes kann dabei vom elektronischen Zeigegerät durchgeführt werden.
Denkbar ist jedoch auch, dass alternativ oder zusätzlich eine Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes am digitalen Eingabegerät durchgeführt werden kann.
Das digitale Eingabegerät und das elektronische Zeigegerät können in Kommunikation miteinander stehen, zum Austausch von Kommunikationssignalen und/oder Steuersignalen.
Findet beispielsweise eine zusätzliche Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes durch das digitale Eingabegerät statt, können so vorteilhafterweise Informationen über die relative Orientierung von Zeigegerät und Eingabegerät, insbesondere der Wert des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes, vom Eingabegerät an das Zeigegerät oder vom Zeigegerät an das Eingabegerät übertragen werden.
Vorteilhafterweise kann so eine genauere Festlegung der relativen Orientierung von Eingabeoberfläche/Tastfeld des digitalen Eingabegerätes und elektronischem Zeigegerät erreicht werden, beispielsweise durch Mittelung von unabhängig voneinander bestimmten Neigungswinkeln.
Die Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes mittels einer Positionsbestimmungssensorik, z.B. umfassend einen oder mehrere Beschleunigungssensoren, am elektronischen Zeigegerät und/oder am digitalen Eingabegerät, kann dabei beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:

• eine Bereinigung der Daten bzw. Beschleunigungsmesswerte des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors durch Filterung mit einem Tiefpassfilter,
• Identifizierung der Schwerebeschleunigung und der Lotrechten des elektronischen Zeigegerätes aus den zeitinvarianten Anteilen der tiefpassgefilterten Daten bzw. Beschleunigungsmesswerte des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors,
• Bestimmung der lotrechten Beschleunigungsanteile der Beschleunigungsmesswerte des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors,
• Subtraktion der identifizierten Schwerebeschleunigung von den Beschleunigungsmesswerten des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors,
• Bestimmung einer Mehrzahl von Beschleunigungswertdifferenzpaaren, wobei jeweils die Bestimmung eines Beschleunigungswertdifferenzpaares die Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes orthogonalen Achse des Beschleunigungssensors, sowie die Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes parallelen Achse des Beschleunigungssensors umfasst, und für jedes bestimmte Beschleunigungswertdifferenzpaar eine Bestimmung des Vektorprodukts der beiden Beschleunigungswertdifferenzen des Beschleunigungswertdifferenzpaares erfolgt, und
• Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes durch Auswertung der bestimmten Vektorprodukte für jedes Beschleunigungswertdifferenzpaar und Vergleich mit der Verteilung der lotrechten Beschleunigungsanteile der Beschleunigungsmesswerte des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors des elektronischen Zeigegerätes.

Die beispielhafte Tiefpassfilterung kann vorteilhaftweise die zeitinvarianten Anteile der von einem Beschleunigungsensor gemessenen Beschleunigungswerte in den drei Raumrichtungsachsen isolieren und somit die Schwerebeschleunigung identifizieren, über die eine Lotrechte festgelegt werden kann, da die Schwerebeschleunigung zeitinvariant ist.
Die aus der beispielhaften Subtraktion der identifizierten Schwerebeschleunigung von den Beschleunigungsmesswerten des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors erhaltenen Differenzen enthalten Information über die Bewegung des elektronischen Zeigegerätes.
Betrachtet man dabei beispielsweise die von dem/den Beschleunigungssensor(en) am elektronischen Zeigegerät gemessenen Beschleunigungswertsignale aus einer Phase, bei der das elektronische Zeigegerät dauerhaft elektrische Messsignale des Tastfeldes registriert bzw. aufnimmt, sind die aus der besagten Subtraktion erhaltenen Beschleunigungsanteile nicht willkürlich verteilt, sondern in der Ebene des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes angeordnet.
Die Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in zwei zueinander verschiedenen Richtungen kann ein Beschleunigungswertdifferenzpaar festlegen, wobei das Vektorprodukt von erster Beschleunigungswertdifferenz zu zweiter Beschleunigungswertdifferenz in einem durch den Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes vorgegebenen Verhältnis steht.
Dabei sind vorteilhafterweise die verschiedenen Richtungen, in denen eine Beschleunigungswertdifferenz gemessen werden kann und ein Beschleunigungswertdifferenzpaar festgelegt werden kann, nicht parallel zueinander, sondern schiefwinklig oder orthogonal zueinander, so dass das Vektorprodukt eines Beschleunigungsdifferenzpaares vorteilhafter verschieden von Null ist, und so die Normale einer Fläche, z.B. die Normale der Tastfläche des digitalen Eingabegerätes, festlegen kann.
Mit anderen Worten kann unter der Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes orthogonalen Achse des Beschleunigungssensors, sowie unter der Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes parallelen Achse des Beschleunigungssensors, verstanden werden, dass während die verschiedenen Richtungen, in denen die Beschleunigungswertdifferenzen von Beschleunigungsdifferenzpaaren gemessen werden, beliebig zueinander orientiert sein können, die Angabe der Beschleunigungswerte oder der Beschleunigungswertdifferenzen in Bezug auf ein orthogonales Koordinatensystem, vorzugsweise in Bezug auf ein orthogonales Koordinatensystem X, Y, Z des elektronischen Zeigegerätes erfolgt, wobei vorteilhafterweise die X-Achse gleich der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes oder parallel zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes ist.
Durch Auswertung einer Folge dieser Beschleunigungswertdifferenzen, bzw. Vektorprodukte, und dem Vergleich zur Verteilung der lotrechten Beschleunigungsanteile auf die drei Achsen des Beschleunigungssensors, welche die Neigung des Zeigegerätes im drei-dimensionalen Raum wiedergibt, kann die relative Winkelposition zwischen Zeigegerät und Eingabeoberfläche, d.h. der Wert des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes, ermittelt werden.
Der so ermittelte Neigungswinkel kann dann zur Anpassung der Gegenspannung und/oder zur Anpassung der Verstärkung der Signalstärke des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals, bzw. zur Anpassung des Verstärkungsverhältnisses von Signalstärke des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Messsignals zur Signalstärke des vom Zeigegerät verstärkten und an die Eingabeoberfläche zurückzugebenden Messsignals, herangezogen werden.
Beispielhafterweise kann also eine Ermittlung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes in einem orthogonalen Koordinatenbezugsystem X, Y, Z des elektronischen Zeigegerätes, wobei vorteilhafterweise die X-Achse gleich der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes oder parallel zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes ist, wie folgt durchgeführt werden.
Führt ein Anwender mit dem elektronischen Zeigegerät z.B. Bewegungen auf dem Tastfeld des digitalen Eingabegerätes aus, misst beispielsweise ein drei-dimensionaler Beschleunigungssensor oder messen mehrere drei-dimensionale Beschleunigungssensoren, Beschleunigungsmesswerte, die von einem stationären Wert, also z.B. einem Wert bei ruhendem elektronischen Zeigegerät, abweichen.
Aus den vorzugsweise tiefpassgefilterten Beschleunigungsmesswerten kann dann zunächst die Flächennormale FN des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes bestimmt werden, nämlich z.B. aus dem Vektorprodukt der Differenzen der drei-dimensional gemessenen, vorzugsweise tiefpassgefilterten, Beschleunigungen in zwei verschiedenen Bewegungsrichtungen, welche vorzugsweise nicht parallel zueinander sind.
Mit der Konvention, dass Index 1 einen stationären Beschleunigungswert, bzw. stationäre Beschleunigungswerte, eines Ausgangspunktes bezeichnet, sowie die Indices 1 und 2 die Beschleunigungen bzw. die Beschleunigungswerte in vorzugsweise zwei unterschiedlichen Richtungen kennzeichnen, lässt sich die Flächennormale FN des Tastfeldes als Vektorprodukt der Differenzen von drei-dimensional gemessenen Beschleunigungen im orthogonalen Koordinatenbezugssystem X, Y, Z des elektronischen Zeigegerätes beispielsweise ausdrücken als:
Wie bereits erwähnt, ist dabei vorteilhafterweise die X-Achse gleich der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes oder parallel zur Längsachse des elektronischen Zeigegerätes.
Anschließend kann der Winkel φ zwischen der X-Achse, bzw. der Längsachse des Zeigegerätes, und der Flächennormalen FN bestimmt werden mit Hilfe des Skalarprodukt zwischen FN und der X-Achse, bzw. mit Hilfe des Skalarprodukt zwischen FN und dem Einheitsvektor der X-Achse. Dabei ergibt sich der Winkel φ schließlich durch:
Der Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes ergibt sich dann als Komplementärwinkel zu φ, d.h. der Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes ist dann gegeben durch 90° – φ.
Ein erfindungsgemäßes System zur Durchführung und Erfassung von Eingaben an einem digitalen Eingabegerät mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld kann ein digitales Eingabegerät mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld sowie ein elektronisches Zeigegerät zur Durchführung von Eingaben an dem besagten digitalen Eingabegerät umfassen.
Dabei kann das elektronische Zeigegerät elektrisch kapazitiv an ein elektrisches Messsignal des Tastfeldes gekoppelt sein, sowie das elektronische Zeigegerät dazu konfiguriert sein, ein elektrische Messsignal des Tastfeldes aufzunehmen, und das elektronische Zeigegerät ferner konfiguriert dazu sein, den Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld zu bestimmen.
Zudem kann das elektronische Zeigegerät das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels verstärken und an die Eingabeoberfläche des digitalen Eingabegerätes zurückgeben, um so eine Bestimmung einer Position auf dem Tastfeld zu ermöglichen.
Folgende Figuren stellen beispielhaft dar:
1: Beispielhaftes System für digitale Eingaben
2: Beispielhaftes elektronisches Zeigegerät
3: Beispielhafte schematische Verfahrenswegschritte bei Ermittlung des Neigungswinkels
Die 1 zeigt ein beispielhaftes System 100 zur Durchführung und Erfassung von Eingaben 104 mittels eines beispielhaften elektronischen Zeigegerätes 101 an einem digitalen Eingabegerät 102 mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld 105.
Das elektronische Zeigegerät kann dabei elektrisch kapazitiv an ein elektrisches Messsignal des Tastfeldes 105 gekoppelt sein und ein elektrische Messsignal des Tastfeldes 105 des digitalen Eingabegerätes 102 aufnehmen.
Das elektronische Zeigegerät 101 kann zudem über eine elektrisch leitfähige Mine verfügen, dessen Spitze 103 aus einem ebenfalls elektrisch leitfähig ausführbaren Endteil 106 austreten kann.
Das elektronische Zeigegerät 101 kann dabei so konfiguriert sein, dass es den Neigungswinkel 110 zwischen der Längsachse 109 des elektronischen Zeigegerätes 101 und des Tastfeldes 105, bzw. zwischen der Längsachse 109 und einer Geraden 108 in der Ebene oder parallel zu der Ebene des Tastfeldes 105, bestimmen kann.
Der Neigungswinkel 110 kann dabei so festgelegt sein, dass bei einem Neigungswinkel von 90° die Längsachse 109 des elektronischen Zeigegerätes 101 senkrecht zur berührungsempfindlichen Eingabeoberfläche, dem Tastfeld, 105 des digitalen Eingabegerätes orientiert ist.
Zudem ist eine beispielhafte Flächennormale 107 des Tastfeldes 105 dargestellt, sowie ein beispielhafter Winkel φ, 112, zwischen der X-Achse, bzw. der Längsachse 109 des Zeigegerätes, und der beispielhaften Flächennormalen 107 des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes.
Die Bestimmung des Neigungswinkels 110 kann, wie oben beschrieben, mit Hilfe einer inertialen Positionsbestimmungssensorik (nicht dargestellt), beispielsweise mittels eines drei-dimensionalen Beschleunigungssensors, erfolgen.
Das elektronische Zeigegerät 101 kann das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels 110 verstärken und an das Tastfeld 105 des digitalen Eingabegerätes 102 zurückgeben, zur Bestimmung einer Position auf des Tastfeldes 105.
Hierzu kann das elektronische Zeigegerät 101 beispielsweise einen von einer digitalen Steuereinheit/einem digitalen Microcontroller (nicht dargestellt) gesteuerten Verstärkerschaltkreis (nicht dargestellt) aufweisen.
Ferner kann wie oben erwähnt das elektronisches Zeigegerät 101 dazu konfiguriert sein, Kommunikationssignale und/oder Steuersignale vom digitalen Eingabegerät 102 zu empfangen und das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des empfangenen Steuersignals zu verstärken und an das Tastfeld 105 des digitalen Eingabegerätes 102 zurückzugeben.
Dabei können die vom digitalen Eingabegerät 102 versandten und vom elektronischen Zeigegerät 101 empfangenen Kommunikationssignale und/oder Steuersignale Informationen über den Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes umfassen.
Dabei kann das digitale Eingabegerät 102 vorteilhafterweise ebenfalls eine inertiale Positionsbestimmungssensorik (nicht dargestellt), beispielsweise wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensor, aufweisen, für eine unabhängige Bestimmung des Neigungswinkels zwischen 110 der Längsachse 109 des elektronischen Zeigegerätes 101 und dem Tastfeld 105 des digitalen Eingabegerätes 102.
Die Übertragung von Kommunikationssignale und/oder Steuersignale zwischen Eingabegerät 102 und Zeigegerät 101 kann beispielsweise per Schall, vorzugsweise per Ultraschall, vorzugsweise mit Frequenzen zwischen 16 und 25 kHz, erfolgen.
So kann beispielsweise das Eingabegerät 102 per Lautsprecher 111 Kommunikationssignale und/oder Steuersignale senden, die z.B. mit einem Mikrofon (nicht dargestellt) am elektronischen Zeigegerät 101 empfangen werden können.
Auf diese Weise kann vorteilhafterweise eine Rückkopplung von Information über die relative Orientierung von elektronischem Zeigegerät 101 und Tastfeld 105 des digitalen Eingabegerätes 102 ermöglicht werden, welche eine weitere Optimierung der Gegenspannung und/oder Verstärkung des vom Zeigegerät aufgenommenen elektrischen Signals erlaubt.
Die 2 stellt eine beispielhafte schematische Ausführung eines erfindungsgemäßen elektronischen Zeigegerätes 200 dar, welches beispielsweise identisch oder analog zu dem in der 1 dargestellten Zeigegerät 101 sein kann.
Dabei kann eine elektrisch leitfähige Mine 203 des elektronischen Zeigegerätes 200 an einen Eingang 208 einer Verstärkerschaltung 201 angeschlossen sein, und ein zweiter Eingang der Verstärkerschaltung 201 an Masse liegen.
Der Ausgang 207 der Verstärkerschaltung 201 kann an das ebenfalls elektrisch leitfähige, beispielhafterweise konisch ausgeführte, Endteil 202 angeschlossen sein, um so elektrische Ladungen auf die elektrisch leitfähige Spitze 203 des elektronischen Zeigegerätes 200, also die Spitze 203 der Mine, übertragen zu können. In einer anderen, nicht dargestellten Ausführung, kann der Ausgang 207 die Schreibminenspitze selbst sein.
Besagte elektrische Ladungen können weiter elektrisch kapazitiv an die elektrisch kapazitiv wirkende berührungsempfindliche Eingabeoberfläche weitergeleitet werden, bzw. können von einer elektrisch kapazitiv wirkenden berührungsempfindlichen Eingabeoberfläche (nicht dargestellt) eines digitalen Eingabegerätes (nicht dargestellt) registriert werden.
Zwischen den elektrisch leitfähigen Bauteilen des Zeigegerätes 200, also z.B. insbesondere zwischen Mine 203 und Endteil 202, kann eine nicht leitende Isolationsschicht 204 angeordnet sein.
Mittels dieser beispielhaften elektrisch kapazitiven Kopplung kann also ein vom Zeigegerät 200 aufgenommenes elektrische Messsignal, z.B. ausgesandt von der Eingabeoberfläche eines digitalen Eingabegerätes, in Abhängigkeit eines vom Zeigegerät 200 und/oder vom Eingabegerät (nicht dargestellt) bestimmten Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes 200 und des Tastfeldes eines digitalen Eingabegerätes verstärkt werden, und verstärkt an die Eingabeoberfläche eines digitalen Eingabegerätes zurückgegeben werden, so dass vorteilhafterweise eine genauere und energieeffizientere Bestimmung der Position eines Kontaktpunktes auf dem Tastfeld eines digitalen Eingabegerätes ermöglicht werden kann.
Zum Empfang der vom digitalen Eingabegerät (nicht dargestellt) z.B. per Schall, bevorzugt per Ultraschall, ausgesandten Kommunikations- und/oder Steuersignale, kann das elektronische Zeigegerät 200 beispielsweise wenigstens ein Mikrofon 205 aufweisen, welches z.B. im Endteil 202 des elektronischen Zeigegerätes 200 untergebracht sein kann.
Andere Anordnungen des Mikrofons 205, beispielsweise in einem dem Endteil 202 gegenüberliegenden Teil des elektronischen Zeigegerätes, sind ebenfalls denkbar und sogar bevorzugt.
Die 3 zeigt beispielhafte schematische Verfahrenswegschritte 300 die bei der Ermittlung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld eines zugehörigen digitalen Eingabegerätes durchgeführt werden können.
Zunächst kann beispielsweise das elektronische Zeigegerät aktiviert werden, beispielsweise durch Herstellung eines Kontaktes 302 mit der Tastfläche eines digitalen Eingabegerätes, wobei beispielsweise der Kontakt 302 von einem Kontaktschalter oder über einen Kraftsensor des elektronischen Zeigegerätes registriert werden kann.
Nach Herstellung eines Kontaktes des elektronischen Zeigegerätes mit der Tastfläche des digitalen Eingabegerätes können beispielsweise mittels eines drei-dimensionalen Beschleunigungssensors oder beispielsweise mittels mehrerer drei-dimensionalen Beschleunigungssensoren Beschleunigungswerte des elektronischen Zeigegerätes gemessen 303 werden und es kann geprüft 304 werden, ob die gemittelte Vektorsumme der gemessenen Beschleunigungswerte entlang der drei Raumachsen, also z.B. entlang der drei orthogonal Raumachsen eines Koordinatenbezugssystems des elektronischen Zeigegerätes, gewisse Bedingungen erfüllt.
Dabei sei bemerkt, dass zur Vereinfachung der Berechnungen die gemessenen Beschleunigungen durch 1 g, den Wert der Erdbeschleunigung, normiert werden können. In der 3 sind daher die angegebenen Vektorsummen dimensionslos.
Weicht z.B. die bestimmte Vektorsumme genügend, z.B. um mehr als eine vorgegebene Schwelle, z.B. 1%, von dem Wert der Erdbeschleunigung, also 1 g, ab, kann eine beschleunigte Bewegung des Zeigegerätes angenommen werden, und das Verfahren 300 kann fortgesetzt werden mit dem Auffinden bzw. dem Ermitteln einer weiteren zweiten Messung 306, deren gemittelte Vektorsumme ebenfalls vom Wert der Erdbeschleunigung abweicht.
Ist die bestimmte Vektorsumme gleich der Erdbeschleunigung oder genügend nahe der Erdbeschleunigung, z.B. näher als eine vorgegebene Schwelle, z.B. 1%, kann hingegen angenommen werden, dass sich das elektronische Zeigegerät in Ruhe befindet oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, und das Verfahren 300 kann fortgesetzt werden mit dem Auffinden bzw. dem Ermitteln einer ersten Messung 303, deren gemittelte Vektorsumme vom Wert der Erdbeschleunigung abweicht.
Führen entsprechende Iterationen umfassend das Messen 303, 305 von Beschleunigungen und das Prüfen 304, 306 der gemittelten Vektorsumme zum Erhalt zweier Messungen von drei-dimensionalen Beschleunigungen mit jeweils gemittelter Vektorsumme ungleich 1, bzw. ungleich 1 g, kann das Vektorprodukt der besagten zwei Beschleunigungsmessungen gebildet und geprüft 307 werden.
Darüber hinaus sei ebenfalls bemerkt, dass die hier verwendeten Beschleunigungsmesswerte vorzugsweise mit einem Tiefpass gefiltert sind.
Ist das gebildete Vektorprodukt 307 der Differenzen der zwei Beschleunigungsmessungen mit von 1 verschiedenen Vektorsummen, beispielsweise hinreichend, z.B. um mehr als 1%, verschieden von 0, kann davon ausgegangen werden, dass die besagten Beschleunigungsmessungen in zwei verschiedenen und nicht parallel zueinander liegenden Bewegungsrichtungen erfolgt sind, und es kann daher mittels des Vektorproduktes 307, wie oben beschrieben, eine Senkrechte festgelegt werden, welche als Flächennormale FN des Tastfelds des digitalen Eingabegerätes interpretiert werden kann.
Ist das gebildete Vektorprodukt 307 hingegen nicht hinreichend verschieden von 0, kann z.B. so lange iteriert werden, bis weitere Beschleunigungsmessungen 305 diese Bedingung erfüllen.
Für den Fall, dass das gebildete Vektorprodukt 307 jedoch verschieden von 0 ist, kann wie ebenfalls bereits beschrieben, der Winkel φ zwischen der X-Achse, bzw. der Längsachse des Zeigegerätes, und der Flächennormalen FN bestimmt werden (beispielhaft dargestellt durch Schritt 308) mit Hilfe des Skalarprodukts zwischen FN und der X-Achse, bzw. zwischen FN und dem Einheitsvektor der X-Achse.
Der Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes kann dann bestimmt werden (beispielhaft dargestellt durch Schritt 309) als Komplementärwinkel zu φ, d.h. der Neigungswinkel zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes ist dann gegeben durch 90° – φ.
Es folgen 3 Blätter mit 3 Figuren. Die Bezugszeichen sind dabei wie folgt belegt.
Bezugszeichenliste

100: System zur Durchführung und Erfassung von Eingaben an einem digitalen Eingabegerät mit elektrisch kapazitiv wirkender berührungsempfindlicher Eingabeoberfläche, d.h. mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld
101: Elektronisches Zeigegerät
102: Digitales Eingabegerät
103: Spitze des elektronischen Zeigegerätes, Minenspitze
104: Eingabe auf Eingabeoberfläche
105: Elektrisch kapazitiv wirkendes Tastfeld
106: Endteil des elektronischen Zeigegerätes
107: Senkrechte/Normalenvektor/Flächennormale des Tastfeldes
108: Gerade in der Ebene des Tastfeldes
109: Längsachse des elektronischen Zeigegerätes
110: Neigungswinkel zwischen Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und der
: berührungsempfindlichen Eingabeoberfläche, dem Tastfeld
111: Lautsprecher
112: Winkel φ zwischen der X-Achse, bzw. der Längsachse des Zeigegerätes, und der Flächennormalen FN des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes
200: Elektronisches Zeigegerät
201: Verstärkerschaltung, Verstärker
202: Endteil des elektronischen Zeigegerätes
203: Spitze des elektronischen Zeigegerätes, Minenspitze
204: Isolationsschicht
205: Mikrofon
206: Griffteil des elektronischen Zeigegerätes
207: Ausgang des Verstärkers
208: (Erster) Eingang des Verstärkers
209: (Zweiter) Eingang des Verstärkers
210: Mine
300: Beispielhafte schematische Verfahrenswegschritte 300 die bei der Ermittlung des
: Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und dem
: Tastfeld eines zugehörigen digitalen Eingabegerätes durchgeführt werden können
301: Aktivierung des elektronischen Zeigegerätes
302: Prüfen ob ein hinreichender Kontakt zwischen Zeigegerät und Tastfeld hergestellt wurde
303: Messung von drei-dimensionale Beschleunigung durch Beschleunigungssensorik des elektronischen Zeigegerätes
304: Prüfen der Vektorsumme von gemessenen Beschleunigungen entlang
: dreier Raumachsen
305: Messung von drei-dimensionale Beschleunigung durch Beschleunigungssensorik des
: elektronischen Zeigegerätes
306: Prüfen der Vektorsumme von zwei gemessenen drei-dimensionalen Beschleunigungen entlang dreier Raumachsen
307: Bestimmung und Prüfung des Vektorproduktes der Differenzen zwei gemessener drei-dimensionalen Beschleunigungen mit Vektorsummen verschieden von 1
308: Bestimmung des Winkels φ zwischen der X-Achse, bzw. der Längsachse des Zeigegerätes, und der Flächennormalen FN des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes
309: Bestimmung des Neigungswinkels zwischen der Längsachse des elektronischen Zeigegerätes und des Tastfeldes des digitalen Eingabegerätes als Komplementärwinkel zu φ.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8199132 B1 [0006]

Claims

Elektronisches Zeigegerät (101, 200) zur Durchführung von Eingaben (104) an einem digitalen Eingabegerät (102) mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld (105), wobei das elektronische Zeigegerät (101, 200) elektrisch kapazitiv an ein elektrisches Messsignal des Tastfeldes (105) gekoppelt ist, und konfiguriert dazu ist, das elektrische Messsignal des Tastfeldes (105) aufzunehmen, dadurch charakterisiert, dass das elektronische Zeigegerät (101, 200) konfiguriert ist, den Neigungswinkel (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und dem Tastfeld (105) zu bestimmen, und das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels (110) zu verstärken und an das Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) zurückzugeben, zur Bestimmung einer Position auf dem Tastfeld (105).
Elektronisches Zeigegerät (101, 200) nach Anspruch 1, umfassend eine inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld (105).
Elektronisches Zeigegerät (101, 200) nach Anspruch 2, wobei die inertiale Positionsbestimmungssensorik zur Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld (105) wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensor umfasst.
Elektronisches Zeigegerät (101, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner dazu konfiguriert, Kommunikationssignale und/oder Steuersignale vom digitalen Eingabegerät (102) zu empfangen, und das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des empfangenen Steuersignals zu verstärken und an das Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) zurückzugeben.
Elektronisches Zeigegerät (101, 200) nach Anspruch 4, wobei die empfangenen Kommunikationssignale und/oder Steuersignale Informationen über den Neigungswinkel (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) umfassen.
Elektronisches Zeigegerät (101, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche ferner dazu konfiguriert, dass die Verstärkung des aufgenommenen elektrischen Messsignals des Tastfeldes (105) durch einen Verstärkungsfaktor charakterisiert ist, und wobei der Verstärkungsfaktor für abnehmende Neigungswinkel (110) zunimmt.
Verfahren zur Durchführung von Eingaben an einem digitalen Eingabegerät mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld (105) mittels eines elektronisches Zeigegerätes (101, 200) umfassend: Aufnahme am elektronischen Zeigegerät (101, 200) eines durch das elektronische Zeigegerät (101, 200) auf dem Tastfeld (105) ausgelösten elektrischen Messsignals zur Bestimmung einer Position auf dem Tastfeld, Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und dem Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102), Verstärken des am elektronischen Zeigegerät (101, 200) aufgenommenen elektrischen Messsignals des Tastfeldes (105) in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels (110), und Rückgabe des durch das elektronische Zeigegerät (101, 200) verstärkten Messsignals an das Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102).
Verfahren nach Anspruch 7 wobei die Bestimmung des Neigungswinkels (110) mittels einer inertialen Positionsbestimmungssensorik erfolgt, und wobei die inertiale Positionsbestimmungssensorik z.B. wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensor umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 8, wobei die Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und dem Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) am elektronischen Zeigegerät (101, 200) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das digitale Eingabegerät (102) und das elektronische Zeigegerät (101, 200) in Kommunikation stehen, zum Austausch von Kommunikationssignalen und/oder Steuersignalen, und wobei die Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und dem Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) eine zusätzliche Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und dem Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) durch das digitale Eingabegerät (102) umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 8 bis 10, wobei die Positionsbestimmungssensorik wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensor umfasst und die Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und des Tastfeldes (105) des digitalen Eingabegerätes (102) einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst: eine Bereinigung der Daten des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors durch Filterung mit einem Tiefpassfilter, Identifizierung der Schwerebeschleunigung und der Lotrechten des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) aus den zeitinvarianten Anteilen der tiefpassgefilterten Daten des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors, Bestimmung der lotrechten Beschleunigungsanteile der Beschleunigungsmesswerte des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors, Subtraktion der identifizierten Schwerebeschleunigung von den Beschleunigungsmesswerten des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors, Bestimmung einer Mehrzahl von Beschleunigungswertdifferenzpaaren, wobei jeweils die Bestimmung eines Beschleunigungswertdifferenzpaares die Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) orthogonalen Achse des Beschleunigungssensors, sowie die Bestimmung der Beschleunigungswertdifferenz in einer zur Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) parallelen Achse des Beschleunigungssensors umfasst, und für jedes bestimmte Beschleunigungswertdifferenzpaar eine Bestimmung des Vektorprodukts der beiden Beschleunigungswertdifferenzen des Beschleunigungswertdifferenzpaares erfolgt, und Bestimmung des Neigungswinkels (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes (101, 200) und dem Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) durch Auswertung der Vektorprodukte für jedes bestimmte Beschleunigungswertdifferenzpaar und Vergleich mit der Verteilung der lotrechten Beschleunigungsanteile der Beschleunigungsmesswerte des wenigstens einen drei-dimensionalen Beschleunigungssensors des elektronischen Zeigegerätes (101, 200).
System zur Durchführung und Erfassung von Eingaben an einem digitalen Eingabegerät (102) mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld (105), umfassend: ein digitales Eingabegerät (102) mit elektrisch kapazitiv wirkendem Tastfeld (105), ein elektronisches Zeigegerät (101, 200) zur Durchführung von Eingaben an dem besagten digitalen Eingabegerät (102), wobei das elektronische Zeigegerät elektrisch kapazitiv an ein elektrisches Messsignal des Tastfeldes (105) gekoppelt ist, sowie das elektronische Zeigegerät dazu konfiguriert ist, ein elektrische Messsignal des Tastfeldes (105) aufzunehmen, und wobei das elektronische Zeigegerät (101, 200) dazu konfiguriert ist, den Neigungswinkel (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld(105) zu bestimmen, und wobei elektronische Zeigegerät ferner dazu konfiguriert ist, das aufgenommene elektrische Messsignal in Abhängigkeit des bestimmten Neigungswinkels (110) zu verstärken und an das Tastfeld (105) des digitalen Eingabegerätes (102) zurückzugeben, zur Bestimmung einer Position auf dem Tastfeld (105).
System nach Anspruch 12, wobei das digitales Eingabegerät (102) dazu konfiguriert ist, den Neigungswinkel (110) zwischen der Längsachse (109) des elektronischen Zeigegerätes und dem Tastfeld (105) zu bestimmen.