DE202012102252U1 - Aktiver Eingabestift mit einer dynamischen Anpassung des Empfangssignalschwellwerts - Google Patents

Aktiver Eingabestift mit einer dynamischen Anpassung des Empfangssignalschwellwerts Download PDF

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Abstract

Eingabestift, der umfasst: eine Vielzahl von Elektroden, die in einer Spitze des Eingabestifts angeordnet sind, wobei der Eingabestift betrieben werden kann zum: drahtlosen Senden von Signalen zu und Empfangen von Signalen von einem Gerät, Bestimmen einer Eigenschaft eines von dem Gerät empfangenen Signals, und wenigstens teilweise auf der Basis der Eigenschaft des Signals, dynamischen Anpassen eines Schwellwerts für die Bestimmung, ob drahtlos von dem Gerät empfangene Signale verarbeitet werden sollen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft allgemein Berührungspositionssensoren.
  • Stand der Technik
  • Ein Berührungssensor kann das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objekts (wie etwa eines Fingers eines Benutzers oder eines Eingabestifts) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors erfassen, der zum Beispiel über einen Anzeigebildschirm gelegt ist. Bei einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung ermöglicht der Berührungssensor, dass ein Benutzer direkt mit dem Anzeigeinhalt auf dem Bildschirm anstatt indirekt über eine Maus oder ein Touchpad interagiert. Ein Berührungssensor kann an einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem PDA, einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienwiedergabegerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Infoterminal, einem Verkaufsautomaten oder einem anderen geeigneten Gerät angebracht oder als ein Teil desselben vorgesehen sein. Auch ein Steuerpaneel an einem Haushaltsgerät oder einem anderen Gerät kann einen Berührungssensor enthalten.
  • Es gibt verschiedene Typen von Berührungssensoren wie etwa resistive Berührungsbildschirme, akustische Oberflächenwellen-Berührungsbildschirme und kapazitive Berührungsbildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann sich auch auf einen Berührungsbildschirm beziehen und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche eines kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder sich derselben nähert, tritt eine Änderung in der Kapazität in dem Berührungsbildschirm an der Position der Berührung oder Näherung auf. Eine Berührungssensor-Steuereinrichtung kann die Änderung in der Kapazität verarbeiten, um deren Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor.
  • 2 zeigt das Äußere eines beispielhaften aktiven Eingabestifts.
  • 3 zeigt das Innere eines beispielhaften aktiven Eingabestifts.
  • 4 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift in Verbindung mit einem Gerät, das mit einem Berührungssensor ausgestattet ist.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Steuereinrichtung in einem aktiven Eingabestift.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Anpassen eines Empfangssignalschwellwerts in einem aktiven Eingabestift.
  • 7 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines Signals, das durch einen aktiven Eingabestift empfangen wird.
  • 8 zeigt ein beispielhaftes Filter in einem aktiven Eingabestift.
  • 9 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines Signals, das durch einen aktiven Eingabestift empfangen wird.
  • 10 zeigt ein beispielhaftes Filter in einem aktiven Eingabestift.
  • 11 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines Signals, das durch einen aktiven Eingabestift empfangen wird.
  • 12 zeigt ein beispielhaftes Filter in einem aktiven Eingabestift.
  • 13 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines Signals, das durch einen aktiven Eingabestift empfangen wird.
  • 14 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Senden eines Signals von einem aktiven Eingabestift zu einem Gerät.
  • Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • 1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Berührungssensor-Steuereinrichtung 12. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 können das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 erfassen. Im Folgenden kann sich eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor sowohl auf den Berührungssensor als auch auf die assoziierte Berührungssensor-Steuereinrichtung beziehen. Entsprechend kann sich eine Bezugnahme auf eine Berührungssensor-Steuereinrichtung sowohl auf die Berührungssensor-Steuereinrichtung als auch auf den assoziierten Berührungssensor beziehen. Der Berührungssensor 10 kann einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche umfassen. Der Berührungssensor 10 kann eine Anordnung von Treiber- und Messelektroden (oder eine Anordnung von Elektroden eines einzelnen Typs) auf einem oder mehreren Substraten, die aus einem dielektrischen Material ausgebildet sein können, umfassen. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann sich sowohl auf die Elektroden des Berührungssensors als auch auf das oder die Substrate, auf denen die Elektroden angeordnet sind, beziehen. Alternativ dazu kann sich eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor auf die Elektroden des Berührungssensors, aber nicht auf das oder die Substrate, auf denen die Elektroden angeordnet sind, beziehen.
  • Eine Elektrode (wobei es sich um eine Erdungselektrode, eine Schutzelektrode, eine Treiberelektrode oder eine Messelektrode handeln kann) kann durch einen Bereich aus einem leitenden Material in einer Form wie etwa einem Kreis, einem Quadrat, einem Rechteck, einer dünnen Linie oder einer anderen geeigneten Form oder einer geeigneten Kombination aus denselben gebildet werden. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder mehreren Schichten des leitenden Materials können (wenigstens teilweise) die Form einer Elektrode bestimmen, wobei die Fläche der Form (wenigstens teilweise) durch diese Schnitte begrenzt werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitende Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche der Form einnehmen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) ausgebildet sein, wobei das ITO der Elektrode ungefähr 100% der Fläche der Form einnehmen kann (dies wird gelegentlich auch als 100%-Füllung bezeichnet). In bestimmten Ausführungsformen kann das leitende Material einer Elektrode wesentlich weniger als 100% der Fläche der Form einnehmen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus dünnen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material (FLM) wie etwa Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberbasierten Material bestehen, wobei die dünnen Linien aus einem leitenden Material ungefähr 5% der Fläche der Form in einem schraffierten, netzartigen oder anderen geeigneten Muster einnehmen können. Eine Bezugnahme auf FLM kann sich auf ein derartiges Material beziehen. Es werden hier bestimmte Elektroden aus einem bestimmten leitenden Material beschrieben, die bestimmte Formen mit bestimmten Füllungsprozentsätzen in bestimmten Mustern bilden, wobei gemäß der Erfindung aber auch beliebige andere, geeignete Elektroden aus einem beliebigen, geeigneten leitenden Material verwendet werden können, die beliebige Formen mit beliebigen Füllungsprozentsätzen in beliebigen Mustern bilden können.
  • Dabei können die Formen der Elektroden (oder anderen Elemente) eines Berührungssensors ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors vollständig oder teilweise bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie etwa der leitenden Materialien, der Füllungen oder der Muster in den Formen) können ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors vollständig oder teilweise bilden. Ein oder mehrere der Makromerkmale eines Berührungssensors können eine oder mehrere Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen, und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors wie etwa die Durchlässigkeit, die Brechung oder die Reflexion bestimmen.
  • Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder die mehreren Substrate) und das leitende Material der Treiber- oder Messelektroden des Berührungssensors 10 enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Kleber (OCA) unter einem Deckpaneel umfassen. Das Deckpaneel kann klar sein und kann aus einem elastischen Material ausgebildet sein, das für eine wiederholte Berührung geeignet ist, wobei es sich zum Beispiel um Glas, Polycarbonat oder Poly(methylmethacrylat) (PMMA) handeln kann. Gemäß der Erfindung kann ein beliebiges Deckpaneel aus einem beliebigen, geeigneten Material verwendet werden. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Deckpaneel und dem Substrat angeordnet sein, wobei das leitende Material die Treiber- oder Messelektroden bildet. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet ist, das demjenigen des Substrats mit dem leitenden Material für die Treiber- oder Messelektroden ähnlich ist) umfassen. Alternativ hierzu kann eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht aufgetragen werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitenden Material für die Treiber- oder Messelektroden und der dielektrischen Schicht angeordnet sein; und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt zu einem Display eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Deckpaneel eine Dicke von ungefähr 1 mm aufweisen, kann die erste Schicht aus OCA eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen, kann das Substrat mit dem leitenden Material für die Treiber- und Messelektroden eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen, kann die zweite Schicht aus OCA eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen und kann die dielektrische Schicht eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen. Es wird hier ein bestimmter mechanischer Stapel mit einer bestimmten Anzahl von bestimmten Schichten aus bestimmten Materialien und mit bestimmten Dicken beschrieben, wobei gemäß der Erfindung jedoch auch ein beliebiger anderer, geeigneter mechanischer Stapel mit einer beliebigen, geeigneten Anzahl von beliebigen, geeigneten Schichten aus beliebigen, geeigneten Materialien und mit beliebigen, geeigneten Dicken verwendet werden kann. Zum Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus einem Kleber oder einem dielektrischen Material anstelle der dielektrischen Schicht, der zweiten Schicht aus OCA und dem oben genannten Luftspalt vorgesehen sein, wobei in diesem Fall kein Luftspalt zu dem Display vorhanden ist.
  • Ein oder mehrere Teile des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung kann jedoch auch ein beliebiges anderes, geeignetes Substrat verwendet werden, in dem beliebige, geeignete Teile aus einem beliebigen, geeigneten Material ausgebildet sein können. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiber- oder Messelektroden in dem Berührungssensor 10 vollständig oder teilweise aus ITO ausgebildet sein. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiber- oder Messelektroden in dem Berührungssensor 10 aus dünnen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material ausgebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials aus Kupfer oder einem kupferbasierten Material ausgebildet sein und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger aufweisen. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials aus Silber oder einem silberbasierten Material ausgebildet sein und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger aufweisen. Gemäß der Erfindung können aber auch beliebige andere, geeignete Elektroden aus einem beliebigen, geeigneten Material verwendet werden.
  • Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form von Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung aus Treiber- und Messelektroden umfassen, die eine Anordnung von kapazitiven Knoten bilden. Eine Treiberelektrode und eine Messelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Treiber- und Messelektroden des kapazitiven Knotens können einander nahe kommen, stellen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander her. Statt dessen sind die Treiber- und Messelektroden über einen dazwischen liegenden Zwischenraum kapazitiv miteinander gekoppelt. Eine Puls- oder Wechselspannung, die an der Treiberelektrode (durch die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12) angelegt wird, kann eine Ladung an der Messelektrode induzieren, wobei die induzierte Ladungsmenge einem externen Einfluss (wie etwa einer Berührung oder der Nähe eines Objekts) unterliegen kann. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in die Nähe desselben gelangt, kann eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten, wobei die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 die Kapazitätsänderung messen kann. Durch das Messen von Kapazitätsänderungen über die gesamte Anordnung kann die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 die Position der Berührung oder Näherung in dem oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 bestimmen.
  • Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung von Elektroden eines einzelnen Typs umfassen, die jeweils einen kapazitiven Knoten bilden können. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in die Nähe desselben gelangt, kann eine Änderung in der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten, wobei die Steuereinrichtung 12 die Kapazitätsänderung zum Beispiel als eine Änderung der Ladungsmenge messen kann, die zum Heben der Spannung an dem kapazitiven Knoten um eine vorbestimmte Größe erforderlich ist. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann die Steuereinrichtung 12 durch das Messen von Kapazitätsänderungen über die gesamte Anordnung die Position der Berührung oder Näherung in dem oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 bestimmen. Gemäß der Erfindung kann aber auch eine beliebige andere, geeignete Form von kapazitiver Berührungserfassung verwendet werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Treiberelektroden gemeinsam eine Treiberleitung bilden, die sich horizontal oder vertikal oder in einer beliebigen anderen, geeigneten Ausrichtung erstreckt. Entsprechend können eine oder mehrere Messelektroden gemeinsam eine Messleitung bilden, die sich horizontal oder vertikal oder in einer beliebigen anderen, geeigneten Ausrichtung erstreckt. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiberleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Messleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Treiberleitung kann sich auch auf eine oder mehrere Treiberelektroden in der Treiberleitung beziehen oder umgekehrt. Entsprechend kann sich eine Bezugnahme auf eine Messleitung auch auf eine oder mehrere Messelektroden in der Messleitung beziehen oder umgekehrt.
  • Der Berührungssensor 10 kann Treiber- und Messelektroden aufweisen, die in einem Muster auf einer Seite eines einzelnen Substrats angeordnet sind. Bei einer derartigen Konfiguration kann ein Paar von Treiber- und Messelektroden, die über einen dazwischen liegenden Zwischenraum kapazitiv miteinander gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Für eine Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden eines einzelnen Typs in einem Muster auf einem einzelnen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den in einem Muster auf einer Seite eines einzelnen Substrats angeordneten Treiber- und Messelektroden kann der Berührungssensor 10 Treiberelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Messelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, umfassen. Außerdem kann der Berührungssensor 10 Treiberelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Messelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind, umfassen. Bei derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzung aus einer Treiberelektrode und einer Messelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Eine derartige Kreuzung kann eine Position sein, an der die Treiber- und die Messelektrode einander „kreuzen” oder sich in ihren jeweiligen Ebenen am nächsten kommen. Die Treiber- und Messelektroden stellen keinen elektrischen Kontakt miteinander her, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzung kapazitiv miteinander gekoppelt. Es werden hier bestimmte Konfigurationen von bestimmten Elektroden zum Bilden von bestimmten Knoten beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Konfiguration aus beliebigen, geeigneten Elektroden zum Bilden von beliebigen, geeigneten Knoten verwendet werden kann. Außerdem können gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Elektroden verwendet werden, die auf einer beliebigen, geeigneten Anzahl von beliebigen, geeigneten Substraten in beliebigen, geeigneten Mustern angeordnet sind.
  • Wie oben beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Näherungseingabe an der Position des kapazitiven Knotens angeben. Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position der Berührungs- oder Näherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann dann Informationen bezüglich der Berührungs- oder Näherungseingabe zu einer oder mehreren anderen Komponenten (wie etwa einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Geräts leiten, das einen Berührungssensor 10 und eine Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 umfasst, die auf die Berührungs- oder Näherungseingabe reagieren können, indem sie eine damit assoziierte Funktion des Geräts (oder eine auf dem Gerät ausgeführte Anwendung) einleiten. Es wird hier eine bestimmte Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer bestimmten Funktionalität mit Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer beliebigen, geeigneten Funktionalität mit Bezug auf ein beliebiges, geeignetes Gerät und einen beliebigen, geeigneten Berührungssensor verwendet werden kann.
  • Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann eine oder mehrere integrierte Schaltkreise (ICs) wie etwa allgemeine Mikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare logische Einrichtungen (PLDs) oder programmierbare logische Anordnungen (PLAs) und anwendungsspezifische ICs (ASICs) umfassen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 einen analogen Schaltungsaufbau, eine digitale Logik und einen digitalen, nicht-flüchtigen Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 auf einer flexiblen Leiterplatte (FPC) angeordnet, die wie weiter unten beschrieben mit dem Substrat des Berührungssensors 10 verbunden ist. Die FPC kann aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen sind mehrere Berührungssensor-Steuereinrichtungen 12 auf der FPC angeordnet. Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann eine Prozessoreinheit, eine Treibereinheit, eine Messeinheit und eine Speichereinheit umfassen. Die Treibereinheit kann Treibersignale zu den Treiberelektroden des Berührungssensors 10 zuführen. Die Messeinheit kann die Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 messen und kann Messsignale, die die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten wiedergeben, zu der Prozessoreinheit führen. Die Prozessoreinheit kann die Zufuhr der Treibersignale zu den Treiberelektroden durch die Treibereinheit steuern und Messsignale von der Messeinheit verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position einer Berührungs- oder Näherungseingabe innerhalb des oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 zu erfassen und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit kann außerdem Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Näherungseingabe innerhalb des oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit einschließlich einer Programmierung zum Steuern der Treibereinheit für das Zuführen von Treibersignalen zu den Treiberelektroden, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen aus der Messeinheit und anderen geeigneten Programmierungen speichern. Es wird hier eine bestimmte Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer bestimmten Implementierung und bestimmten Komponenten beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer beliebigen, geeigneten Implementierung und beliebigen, geeigneten Komponenten verwenden kann.
  • Leiterbahnen 14 aus einem leitenden Material, die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind, können die Treiber- oder Messelektroden des Berührungssensors 10 mit Verbindungsinseln 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie weiter unten beschrieben, sorgen die Verbindungsinseln 16 für eine Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in und um (z. B. an den Rändern) der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Treiberverbindungen für eine Verbindung der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 mit den Treiberelektroden des Berührungssensors 10 vorsehen, über welche die Treibereinheit der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 Treibersignale zu den Treiberelektroden zuführen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Messverbindungen für die Verbindung der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 mit den Messelektroden des Berührungssensors 10 vorsehen, über welche die Messeinheit der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 die Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 messen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material ausgebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder ein kupferbasiertes Material sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 Silber oder ein silberbasiertes Material sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 vollständig oder teilweise aus ITO zusätzlich oder alternativ zu den feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material ausgebildet sein. Es werden hier bestimmte Leiterbahnen aus bestimmten Materialien und mit bestimmten Breiten beschrieben, wobei die Erfindung jedoch auch beliebige andere, geeignete Leiterbahnen aus beliebigen, geeigneten Materialien und mit beliebigen, geeigneten Breiten verwenden kann. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 eine oder mehrere Erdungsleitungen umfassen, die an einem Erdungsanschluss (der eine Verbindungsinsel 16 sein kann) an einem Rand des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich wie die Leiterbahnen 14) enden.
  • Verbindungsinseln 16 können entlang einer oder mehrerer Ränder des Substrats außerhalb des oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie weiter oben beschrieben, kann die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 auf einer FPC angeordnet sein. Die Verbindungsinseln 16 können aus demselben Material wie die Leiterbahnen 14 ausgebildet sein und können unter Verwendung eines anisotropischen, leitenden Films (ACF) mit der FPC verbunden sein. Eine Verbindung 18 kann leitende Linien auf der FPC umfassen, die die Berührunssensor-Steuereinrichtung 12 mit Verbindungsinseln 16 verbinden, die wiederum die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 mit den Leiterbahnen 14 und mit den Treiber- oder Messelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform können die Verbindungsinseln 16 mit einem elektromechanischen Stecker (wie etwa einem Draht-Leiterplatten-Stecker, für den keine Einsteckkraft aufgewendet werden muss) verbunden werden, wobei in dieser Ausführungsform die Verbindung 18 keine FPC umfassen muss. Die Erfindung kann aber auch eine beliebige andere, geeignete Verbindung 18 zwischen der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 und dem Berührungssensor 10 verwenden.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Äußeres eines beispielhaften aktiven Eingabestifts 20. Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere Komponenten wie etwa Tasten 30 oder Schieberegler 32 und 34 umfassen, die in einem äußeren Körper 22 integriert sind. Diese externen Komponenten ermöglichen eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder aber zwischen einem Gerät und einem Benutzer. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Gerät umfassen, um eine Funktion des aktiven Eingabestifts 20 oder eines Geräts zu aktivieren oder zu ändern oder um eine Rückmeldung für einen oder mehrere Benutzer vorzusehen oder eine Eingabe von denselben anzunehmen. Das Gerät kann ein beliebiges, geeignetes Gerät wie zum Beispiel ein Desktop-Computer, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein PDA, ein Smartphone, ein Satellitennavigationsgerät, ein tragbares Medienwiedergabegerät, eine tragbare Spielekonsole, ein Infoterminal, ein Verkaufsautomat oder ein anderes geeignetes Gerät sein. Es werden hier spezifische Beispiele von bestimmten Komponenten für die Bereitstellung von bestimmten Interaktionen beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Komponente verwenden kann, die konfiguriert ist, um eine beliebige, geeignete Interaktion bereitzustellen. Der aktive Eingabestift 20 kann beliebige, geeignete Dimensionen aufweisen, wobei der äußere Körper 22 aus einem beliebigen, geeigneten Material oder einer beliebigen, geeigneten Kombination von Materialien wie etwa Kunststoff und Metall ausgebildet sein kann. In bestimmten Ausführungsformen können äußere Komponenten (z. B. 30 oder 32) des aktiven Eingabestifts 20 mit internen Komponenten oder einer Programmierung des aktiven Eingabestifts 20 interagieren oder eine oder mehrere Interaktionen mit einem oder mehreren Geräten oder anderen aktiven Eingabestiften 20 einleiten.
  • Wie weiter oben beschrieben, kann durch das Betätigen einer oder mehrerer bestimmter Komponenten eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder zwischen dem Gerät und dem Benutzer eingeleitet werden. Die Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 können eine oder mehrere Tasten 30 oder einen oder mehrere Schieberegler 32 und 34 umfassen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Tasten 30 oder die Schieberegler 32 und 34 mechanisch oder kapazitiv sein und als Rolle, Trackball oder Rad funktionieren. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Schieberegler 32 oder 34 als ein vertikaler Schieberegler 34, der entlang einer Längsachse des aktiven Eingabestifts 20 ausgerichtet ist, funktionieren, während ein oder mehrere Radschieberegler 32 um den Umfang des aktiven Eingabestifts 20 herum ausgerichtet sein können. In bestimmten Ausführungsformen können kapazitive Schieberegler 32 und 34 oder Tasten 30 unter Verwendung von einem oder mehreren berührungsempfindlichen Bereichen implementiert werden. Die berührungsempfindlichen Bereiche können beliebige, geeignete Formen, Dimensionen und Positionen aufweisen und können aus einem beliebigen, geeigneten Material ausgebildet sein. Zum Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung von Bereichen eines flexiblen Netzes aus Linien eines leitenden Materials implementiert werden. In einem anderen Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung einer FPC implementiert werden.
  • Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die konfiguriert sind, um eine Rückmeldung für einen Benutzer vorzusehen oder von demselben zu empfangen, wobei es sich zum Beispiel um eine taktile, visuelle oder akustische Rückmeldung handeln kann. Der aktive Eingabestift 20 kann einen oder mehrere Grate oder Rillen 24 an seinem äußeren Körper 22 umfassen. Die Grate oder Rillen 24 können beliebige, geeignete Dimensionen und einen beliebigen, geeigneten Abstand zwischen den Graten oder Rillen aufweisen und können in einem beliebigen, geeigneten Bereich an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 angeordnet sein. Zum Beispiel können die Grate 24 die Griffigkeit für den Benutzer an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 verbessern oder eine taktile Rückmeldung für den Benutzer vorsehen oder von demselben empfangen. Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere Audiokomponenten 38 enthalten, die Audiosignale senden und empfangen können. Zum Beispiel kann eine Audiokomponente 38 ein Mikrofon sein, das die Stimme eines oder mehrerer Benutzer aufzeichnen und übertragen kann. In einem anderen Beispiel kann die Audiokomponente 38 eine akustische Angabe zu dem Stromversorgungsstatus des aktiven Eingabestifts 20 vorsehen. Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere visuelle Rückmeldungskomponenten 36 wie etwa eine LED-Anzeige umfassen. Zum Beispiel kann die visuelle Rückmeldungskomponente 36 den Stromversorgungsstatus des aktiven Eingabestifts 20 für den Benutzer angeben.
  • Ein oder mehrere modifizierte Oberflächenbereiche 40 können eine oder mehrere Komponenten an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 bilden. Die Eigenschaften der modifizierten Oberflächenbereiche 40 können sich von den Eigenschaften der restlichen Oberfläche des äußeren Körpers 22 unterscheiden. Zum Beispiel kann der modifizierte Oberflächenbereich 40 derart modifiziert sein, dass er eine andere Struktur, Temperatur oder elektromagnetische Eigenschaft relativ zu den Oberflächeneigenschaften des restlichen äußeren Körpers 22 aufweist. Der modifizierte Oberflächenbereich 40 kann seine Eigenschaften dynamisch ändern, zum Beispiel unter Verwendung von haptischen Schnittstellen oder Renderingtechniken. Ein Benutzer kann mit dem modifizierten Oberflächenbereich 40 interagieren, um eine beliebige, geeignete Funktionalität vorzusehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann durch das Ziehen eines Fingers über den modifizierten Oberflächenbereich 40 eine Interaktion wie etwa eine Datenübertragung zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Gerät eingeleitet werden.
  • Eine oder mehrere Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 können konfiguriert sein, um Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät zu kommunizieren. Zum Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 eine oder mehrere Spitzen 26 oder Nasen umfassen. Eine Spitze 26 kann eine oder mehrere Elektroden enthalten, die konfiguriert sind, um Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem oder mehreren Geräten oder anderen aktiven Eingabestiften zu kommunizieren. Die Spitze 26 kann aus einem beliebigen, geeigneten Material wie etwa einem leitenden Material ausgebildet sein und kann beliebige, geeignete Dimensionen wie etwa einen Durchmesser von 1 mm oder weniger am äußeren Ende aufweisen. Der aktive Eingabestift 20 kann einen oder mehrere Anschlüsse 28 umfassen, die an beliebigen, geeigneten Positionen an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 angeordnet sein können. Ein Anschluss 28 kann konfiguriert sein, um Signale oder Informationen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem oder mehreren Geräten oder Stromquellen zu übertragen. Der Anschluss 28 kann Signale oder Informationen mittels einer beliebigen, geeigneten Technik wie etwa USB- oder Ethernet-Verbindungen übertragen. Es wird hier eine bestimmte Konfiguration bestimmter Komponenten mit bestimmten Positionen, Dimensionen, Aufbauten und Funktionen beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Konfiguration geeigneter Komponenten mit beliebigen, geeigneten Positionen, Dimensionen, Aufbauten und Funktionen für den aktiven Eingabestift 20 verwenden kann.
  • 3 zeigt beispielhafte interne Komponenten eines beispielhaften aktiven Eingabestifts 20. Der aktive Eingabestift 20 enthält eine oder mehrere interne Komponenten wie etwa eine Steuereinrichtung 50, Sensoren 42, einen Speicher 44 oder eine Stromquelle 48. In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere interne Komponenten konfiguriert sein, um eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer vorzusehen. In anderen bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere interne Komponenten in Verbindung mit einer oder mehreren der oben beschriebenen externen Komponenten konfiguriert sein, um eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer vorzusehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Gerät umfassen, um eine Funktion des aktiven Eingabestifts 20 oder eines Geräts zu aktivieren oder zu ändern oder um eine Rückmeldung für einen oder mehrere Benutzer vorzusehen oder eine Eingabe von denselben zu empfangen.
  • Die Steuereinrichtung 50 kann ein Mikrocontroller oder ein anderer Typ von Prozessor sein, der für das Steuern des Betriebs des aktiven Eingabestifts 20 geeignet ist. Die Steuereinrichtung 50 kann einen oder mehrere ICs wie etwa allgemeine Mikroprozessoren, Mikrocontroller, PLDs, PLAs oder ASICs umfassen. Die Steuereinrichtung 50 kann eine Prozessoreinheit, eine Treibereinheit, eine Messeinheit und eine Speichereinheit enthalten. Die Treibereinheit kann Signale zu den Elektroden der Spitze 26 durch den mittleren Schaft 41 zuführen. Die Treibereinheit kann auch Signale zu Steuer- oder Treibersensoren 42 oder zu einer oder mehreren externen Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 zuführen. Die Messeinheit kann durch die Elektroden der Spitze 26 empfangene Signale durch den mittleren Schaft 41 erfassen und Messsignale, die eine Eingabe von einem Gerät wiedergeben, zu der Prozessoreinheit führen. Die Messeinheit kann auch durch die Sensoren 42 oder eine oder mehrere der externen Komponenten erzeugte Signale erfassen und Messsignale, die eine Eingabe von einem Benutzer wiedergeben, zu der Prozessoreinheit führen. Die Prozessoreinheit kann die Zufuhr von Signalen zu den Elektroden der Spitze 26 steuern und Messsignale von der Messeinheit verarbeiten, um eine Eingabe von dem Gerät zu erfassen und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit kann außerdem Messsignale von Sensoren 42 oder einer oder mehreren externen Komponenten verarbeiten. Die Speichereinheit kann eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit einschließlich einer Programmierung zum Steuern der Treibereinheit für das Zuführen von Signalen zu den Elektroden der Spitze 26, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen von der Messeinheit in Entsprechung zu einer Eingabe von dem Gerät, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen von Sensoren 42 oder externen Komponenten für das Einleiten einer durch den aktiven Eingabestift 20 oder das Gerät durchzuführenden vorbestimmten Funktion oder Geste und anderen geeigneten Programmierungen speichern. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die durch die Steuereinrichtung 50 ausgeführte Programmierung von der Messeinheit empfangene Signale elektronisch filtern. Es wird hier eine bestimmte Steuereinrichtung 50 mit einer bestimmten Implementierung und bestimmten Komponenten beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Steuereinrichtung mit einer beliebigen, geeigneten Implementierung und beliebigen, geeigneten Komponenten verwenden kann.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Eingabestift 20 einen oder mehrere Sensoren 42 wie etwa Berührungssensoren, Gyroskope, Beschleunigungsmesser, Kontaktsensoren oder andere Typen von Sensoren enthalten, die Daten zu der Umgebung, in welcher der aktive Eingabestift 20 betrieben wird, erfassen oder messen. Die Sensoren 42 können eine oder mehrere Eigenschaften des aktiven Eingabestifts 20 wie etwa die Beschleunigung oder Bewegung, die Ausrichtung, den Kontakt und den Druck an dem äußeren Körper 22, die auf die Spitze 26 wirkende Kraft, eine Vibration oder beliebige andere, geeignete Eigenschaften des aktiven Eingabestifts 20 erfassen und messen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können Sensoren 42 mechanisch, elektronisch oder kapazitiv implementiert werden. Wie weiter oben beschrieben, können durch die Sensoren 42 erfasste oder gemessene Daten zu der Steuereinrichtung 50 geführt werden, um eine vorbestimmte Funktion oder Geste für die Ausführung durch den aktiven Eingabestift 20 oder das Gerät einzuleiten. In bestimmten Ausführungsformen können durch die Sensoren 42 erfasste oder empfangene Daten in dem Speicher 44 gespeichert werden. Der Speicher 44 kann ein beliebiger Speicher sein, der für das Speichern von Daten in dem aktiven Eingabestift 20 geeignet ist. In anderen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 50 auf in dem Speicher 44 gespeicherte Daten zugreifen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Speicher 44 eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit der Steuereinrichtung 50 speichern. In einem anderen Beispiel können durch die Sensoren 42 gemessene Daten durch die Steuereinrichtung 50 verarbeitet und in dem Speicher 44 gespeichert werden.
  • Die Stromquelle 48 kann eine beliebige Quelle gespeicherter Energie sein, wobei es sich um eine elektrische oder chemische Stromquelle handeln kann, die für eine Stromversorgung des Betriebs des aktiven Eingabestifts 20 geeignet ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 durch Energie von einem Benutzer oder Gerät geladen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromquelle 48 eine wiederaufladbare Batterie sein, die durch eine an dem aktiven Eingabestift 20 induzierte Bewegung geladen werden kann. In anderen Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 des aktiven Eingabestifts 20 Strom zu dem Gerät zuführen oder von denselben empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann Strom induktiv zwischen der Stromquelle 48 und einer Stromquelle des Geräts übertragen werden.
  • 4 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift 20 mit einem beispielhaften Gerät 52. Das Gerät 52 kann ein Display (nicht gezeigt) und einen Berührungssensor mit einem berührungsempfindlichen Bereich 54 aufweisen. Das Display des Geräts kann ein Flüssigkristalldisplay (LCD), ein LED-Display, ein LCD mit einer LED-Rückbeleuchtung oder ein anderes, geeignetes Display sein und kann durch ein Deckpaneel und ein Substrat (mit den Treiber- und Messelektroden des daran angeordneten Berührungssensors) des Geräts 52 hindurch sichtbar sein. Es werden hier ein bestimmtes Gerätedisplay und bestimmte Displaytypen beschrieben, wobei die Erfindung aber auch ein beliebiges anderes, geeignetes Gerätedisplay und beliebige, geeignete Displaytypen verwenden kann.
  • Die Elektronik des Geräts 52 kann die Funktionalität des Geräts 52 bereitstellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Elektronik des Geräts 52 einen Schaltungsaufbau und elektronische Komponenten für eine drahtlose Kommunikation zu oder von dem Gerät 52, zum Ausführen einer Programmierung auf dem Gerät 52, zum Erzeugen einer grafischen oder andersartigen Benutzeroberfläche (UI) für die Anzeige für einen Benutzer auf dem Display des Geräts 52, zum Verwalten der Stromzufuhr von einer Batterie oder einer anderen Stromquelle zu dem Gerät 52, zum Aufnehmen von Fotos, zum Aufzeichnen von Videos oder für andere geeignete Funktionen oder Kombinationen derselben enthalten. Es werden hier bestimmte Geräteelektroniken zum Bereitstellen von bestimmten Funktionen eines bestimmten Geräts beschrieben, wobei gemäß der Erfindung jedoch auch beliebige andere, geeignete Geräteelektroniken zum Bereitstellen von beliebigen, geeigneten Funktionen eines beliebigen, geeigneten Geräts verwendet werden können.
  • In bestimmten Ausführungsformen können der aktive Eingabestift 20 und das Gerät 52 vor der Kommunikation von Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 synchronisiert werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 mit dem Gerät 52 synchronisiert werden, indem eine vorbestimmte Bitsequenz von dem Berührungssensor des Geräts 52 gesendet wird. In einem anderen Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 mit dem Gerät synchronisiert werden, indem das durch die Treiberelektroden des Berührungssensors des Geräts 52 gesendete Treibersignal verarbeitet wird. Der aktive Eingabestift 20 kann mit dem Gerät 52 interagieren oder kommunizieren, wenn der aktive Eingabestift 20 in einen Kontakt mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Berührungssensors des Geräts 52 oder in die Nähe desselben gebracht wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 kapazitiv oder induktiv sein. Wenn in einem nicht einschränkenden Beispiel der aktive Eingabestift 20 in einen Kontakt mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 oder in die Nähe desselben gebracht wird, können durch den aktiven Eingabestift 20 erzeugte Signale kapazitive Knoten des berührungsempfindlichen Bereichs des Geräts 52 beeinflussen oder umgekehrt. In einem anderen Beispiel kann eine Stromquelle des aktiven Eingabestifts 20 induktiv über den Berührungssensor des Geräts 52 oder umgekehrt geladen werden. Es werden hier bestimmte Interaktionen und Kommunikationen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch beliebige andere, geeignete Interaktionen und Kommunikationen über beliebige, geeignete Mittel wie etwa mechanische Kräfte, Strom, Spannung oder elektromagnetische Felder verwendet werden können.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das Messsignal von den Sensoren des aktiven Eingabestifts 20 Interaktionen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem oder mehreren Geräten 52 oder einem oder mehreren Benutzern wie oben beschrieben einleiten, bereitstellen oder beenden. Die Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 kann auftreten, wenn der aktive Eingabestift 20 das Gerät 52 kontaktiert oder in die Nähe desselben gebracht wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Benutzer eine Geste oder eine Abfolge von Gesten wie etwa ein Schütteln oder ein Umdrehen des aktiven Eingabestifts 20 durchführen, während der aktive Eingabestift 20 über dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 gehalten wird. Der aktive Eingabestift kann mit dem Gerät 52 auf der Basis der mit dem aktiven Eingabestift 20 durchgeführten Geste interagieren, um eine vorbestimmte Funktion wie etwa eine Authentifizierung eines mit dem aktiven Eingabestift 20 oder Gerät 52 assoziierten Benutzers einzuleiten. Es werden hier bestimmte Bewegungen zum Vorsehen von bestimmten Typen von Interaktionen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Bewegung zum Beeinflussen einer beliebigen, geeigneten Interaktion auf beliebige, geeignete Weise verwendet werden kann.
  • Der aktive Eingabestift 20 kann Signale von externen Quellen wie etwa dem Gerät 52, einem Benutzer oder einem anderen aktiven Eingabestift empfangen. Der aktive Eingabestift 20 kann beim Empfang von Signalen auf ein Rauschen treffen. Zum Beispiel kann ein Rauschen in die empfangenen Signale durch eine Datenquantisierung, Begrenzungen der Positionsberechnungsalgorithmen, Bandbreitenbegrenzungen der Messhardware, Genauigkeitsbeschränkungen der analogen Frontends der Geräte, mit denen der aktive Eingabestift 20 kommuniziert, das physikalische Layout des Systems, ein Sensorrauschen, ein Ladegerätrauschen, ein Geräterauschen, ein Rauschen des Schaltungsaufbaus des Eingabestifts oder ein externes Rauschen eingeführt werden. Das gesamte externe Rauschen des aktiven Eingabestifts 20 kann Frequenzeigenschaften aufweisen, die einen breiten Bereich des Spektrums abdecken, wobei es sich um ein Schmalbandrauschen oder um ein Breitbandrauschen handeln kann.
  • Der aktive Eingabestift 20 kann Signale teilweise auf der Basis davon senden, dass er bestimmt, dass er ein Signal und nicht nur Rauschen von einer Signalquelle empfangen hat. In einem Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 bestimmen, ob er ein Signal von einem Gerät 52 empfangen hat, indem er das empfangene Signal mit einem Signalschwellwert vergleicht. Wenn das empfangene Signal die Schwellwertanforderung erfüllt (d. h. den Minimalwert dieses Signalschwellwerts erreicht), kann der aktive Eingabestift 20 das empfangene Signal verarbeiten, wobei er das empfangene Signal zum Beispiel verstärkt und phasenversetzt, um ein Sendesignal für das Senden zurück zu dem Gerät 52 zu erzeugen. Vorzugsweise kann der aktive Eingabestift 20 den Schwellwert für die Bestimmung, dass ein empfangenes Signal ein Signal von dem Gerät 52 oder einer anderen Signalquelle und nicht nur Rauschen enthält, dynamisch anpassen. Wenn zum Beispiel der Signalschwellwert zu niedrig ist, kann der aktive Eingabestift 20 fälschlicherweise bestimmen, dass ein reines Rauschsignal ein Signal von dem Gerät 52 ist, mit der Verarbeitung der Rauschsignals fortfahren und fälschlicherweise ein Antwortsignal senden. Wenn in einem anderen Beispiel der Signalschwellwert zu hoch ist, kann der aktive Eingabestift 20 fälschlicherweise bestimmen, dass ein Signal von dem Gerät 52 nur ein Rauschsignal ist, das empfangene Signal nicht verarbeiten und kein Antwortsignal senden. Die Anpassung des Schwellwerts kann auf verschiedenen Faktoren beruhen und kann dynamisch erfolgen.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Steuereinrichtung 50, die in einem aktiven Eingabestift (z. B. einem aktiven Eingabestift 20) integriert sein kann. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Signal S durch eine oder mehrere Elektroden empfangen, die Signale in dem aktiven Eingabestift 20 erfassen können. Diese Elektroden können in der aktiven Eingabestiftspitze 26 vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen wird das Signal S durch eine andere Komponente des aktiven Eingabestifts 20 wie etwa einen Hochfrequenzempfänger empfangen. Das durch die Elektroden in dem aktiven Eingabestift 20 empfangene Signal S kann dann von den Elektroden zu der Steuereinrichtung 50 übertragen werden. In bestimmten Ausführungsformen wird das Signal über den mittleren Schaft 41 zu der Steuereinrichtung 50 übertragen. Die Steuereinrichtung 50 kann wie weiter oben erläutert eine Treibereinheit, eine Messeinheit, eine Speichereinheit und eine Prozessoreinheit enthalten. Die in 5 gezeigten Komponenten können in der Steuereinrichtung 50 und in bestimmten Ausführungsformen als ein Teil der Prozessoreinheit der Steuereinrichtung 50 vorgesehen sein.
  • In bestimmten Ausführungsformen wie etwa der in 5 gezeigten kann das empfangene Signal S durch einen Verstärker 100 verstärkt werden. Der Verstärker 100 kann ein beliebiger, geeigneter Verstärker wie etwa ein digitaler oder analoger Verstärker sein. Nachdem das Signal S verstärkt wurde, kann es durch das Filter 200 gefiltert werden. In einigen Ausführungsformen kann das Filter 200 ein analoges Filter mit analogen Schaltungskomponenten wie etwa einem oder mehreren Widerständen, Kondensatoren oder Induktoren sein. In anderen Ausführungsformen kann das Filter 200 ein digitales Filter wie etwa ein Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) oder ein Kalman-Filter sein, das zum Beispiel an einem Prozessor implementiert ist. Das Filter 200 kann ein beliebiges, geeignetes Filter für eine beliebige Verarbeitung des empfangenen Signals (z. B. des Signals S) wie etwa ein Filter für die Rauschentfernung sein. Das Filter 200 kann zum Beispiel ein Tiefpassfilter, ein Bandpassfilter oder ein Hochpassfilter sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Filter 200 ein Bandpassfilter sein, dessen Frequenzeigenschaften derart beschaffen sind, dass ein Rauschen gedämpft und ein Signal verstärkt wird. Das Filter 200 kann auch verwendet werden, um die Signalstärke des empfangenen Signals an dem aktiven Eingabestift 20 zu verstärken.
  • Wie in 5 gezeigt, wird das verstärkte und/oder gefilterte Signal S, das hier als S_filter angegeben wird, zu einem Steuerprozessor 300 geführt. Der Steuerprozessor 300 kann ein Mikrocontroller sein. Der Steuerprozessor 300 umfasst einen Vergleicher 310 und einen Prozessor 320. Der Vergleicher 310 kann in bestimmten Ausführungsformen ein analoger Vergleicher mit einem analogen Schaltungsaufbau sein. Der Vergleicher 310 kann in anderen Ausführungsformen ein digitaler Vergleicher und in wiederum anderen Ausführungsformen ein Prozessor sein. Der Vergleicher 310 empfängt als Eingabe S_filter. Der Vergleicher 310 vergleicht dann S_filter mit wenigstens einem Signalschwellwert, um zu bestimmen, ob S_filter nur Rauschen oder auch ein empfangenes Signal enthält. Wenn in einem Beispiel S_filter eine Spannung ist, vergleicht der Vergleicher 310 S_filter mit einem Spannungsschwellwert V_th, um zu bestimmen, ob S_filter kleiner, gleich oder größer als V_th ist. Wenn in diesem Beispiel S_filter gleich oder größer als V_th ist, bestimmt der Vergleicher 310, dass S_filter ein Signal und nicht nur Rauschen enthält, und gibt diese Bestimmung zu dem Prozessor 320 über die Ausgabeleitung 330 aus. Wenn in bestimmten Ausführungsformen S_filter den Signalschwellwert V_th erreicht oder überschreitet, kann der Prozessor 320 S_filter für eine weitere Verarbeitung durch den aktiven Eingabestift 20 ausgeben. Zusätzlich zu dem Signalschwellwert V_th kann der Vergleicher 310 auch einen Schwellwert für Diagnosezwecke aufweisen. In einem Beispiel kann der Vergleicher 310 einen zweiten Schwellwert V_diag mit einem anderen Wert als V_th aufweisen, wobei die Ausgabe aus dem Vergleich zwischen S_filter und V_diag über die Ausgabeleitung 340 zu dem Prozessor 320 gesendet wird. In diesem Beispiel steuert die Bestimmung des Vergleichers 310, ob S_filter den Signalschwellwert V_th erreicht oder überschreitet, ob S_filter weiter durch den aktiven Eingabestift 20 verarbeitet wird. Außerdem gestattet die Bestimmung, ob S_filter den Diagnoseschwellwert V_diag erreicht oder überschreitet, dass der Prozessor 320 zukünftige Werte von V_th oder V_diag bestimmt.
  • In der beispielhaften Ausführungsform von 5 kann der Vergleicher 310 auch zusätzliche Daten zu dem Prozessor 320 ausgeben. Der Vergleicher 310 kann S_filter analysieren und einen beliebigen Typ von Informationen bezüglich S_filter über die Ausgabeleitung 340 zu dem Prozessor 320 ausgeben. In einem Beispiel kann der Vergleicher 310 das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von S_filter berechnen und diese Informationen zu dem Prozessor 320 senden. In einem anderen Beispiel kann der Vergleicher 310 Amplitudeneigenschaften von S_filter bestimmen und diese zu dem Prozessor 320 senden. In einem weiteren Beispiel kann der Vergleicher 310 Frequenzeigenschaften von S_filter einschließlich der Bandbreite von S_filter bestimmen und diese zu dem Prozessor 320 senden. In einem weiteren Beispiel kann der Vergleicher 310 die Phaseneigenschaften von S_filter bestimmen und diese zu dem Prozessor 320 senden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Vergleicher 310 bestimmen, ob eine digitale oder analoge Signatur oder ein digitales oder analoges Muster in S_filter enthalten ist und diese Information zu dem Prozessor 320 senden. Die Ausgabeleitung 340 kann ein oder mehrere Signale mit relevanten Informationen bezüglich S_filter von dem Vergleicher 310 zu dem Prozessor 320 führen.
  • Wie in der beispielhaften Ausführungsform von 5 gezeigt, empfängt der Prozessor 320 Daten von dem Vergleicher 310 über die Ausgabeleitungen 330 und 340. Der Prozessor 320 kann die Schwellwerte V_th oder V_diag auf der Basis der von dem Vergleicher 310 empfangenen Daten anpassen. Außerdem kann der Prozessor 320 V_th oder V_diag auf der Basis von Daten anpassen, die von anderen Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 wie etwa von anderen Teilen der Steuereinrichtung 50 (wie etwa der Messeinheit, der Treibereinheit, der Speichereinheit oder der Prozessoreinheit), dem Speicher 44, der Stromquelle 48 oder den Sensoren 42 empfangen werden. Der Prozessor 320 kann die angepassten Schwellwerte V_th und V_diag über die Ausgabeleitung 350 zu dem Vergleicher 310 senden. Außerdem kann der Prozessor 320 andere Typen von Daten über die Ausgabeleitung 350 oder weitere Ausgabeleitungen zu dem Vegleicher 310 senden, wobei es sich zum Beispiel um SNR-Abschneidewerte handeln kann. 5 zeigt eine bestimmte Ausführungsform, in welcher der Prozessor 320 Daten von dem Vergleicher 310 empfängt, wobei der Prozessor 320 aber auch Daten von einem beliebigen Teil des aktiven Eingabestifts 20 empfangen oder zu demselben senden kann. In einem Beispiel kann der Prozessor 320 Daten bezüglich bekannter Eigenschaften (wie der Bandbreite, der Frequenz, der Phase, der Amplitude oder der Synchronisationsmuster) eines durch eine Signalquelle wie etwa des Geräts 52 gesendeten Signals empfangen. In einem anderen Beispiel kann der Prozessor 320 Daten bezüglich des Betriebsmodus des aktiven Eingabestifts 20 (wie etwa eines Haltemodus) empfangen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann der Prozessor 320 V_th anpassen, sodass V_th ungefähr proportional zu dem SNR von S_filter ist. Wenn in einem Beispiel das SNR von S_filter hoch ist, was der Fall sein kann, wenn der aktive Eingabestift 20 nahe einer Signalquelle wie etwa dem Gerät 52 ist, kann der Prozessor 320 V_th nach oben anpassen, sodass der neue Wert von V_th höher als der alte Wert von V_th ist. Dadurch wird eine verbesserte Rauschabweisung des aktiven Eingabestifts 20 ermöglicht. Wenn in einem anderen Beispiel das SNR von S_filter niedrig ist oder die Amplitude von S_filter niedrig ist, was der Fall sein kann, wenn der aktive Eingabestift 20 weit von einer Signalquelle wie etwa dem Gerät 52 entfernt ist, kann der Prozessor 320 V_th nach unten anpassen, sodass der neue Wert von V_th niedriger als der alte Wert von V_th ist. Dadurch wird eine verbesserte Signalerfassung durch den aktiven Eingabestift 20 in Situationen mit einem niedrigen SNR oder einer niedrigen Amplitude ermöglicht.
  • Wenn in anderen Ausführungsformen der Prozessor 320 bestimmt, dass der Vergleicher 310 fälschlicherweise zu häufig durch S_filter getriggert wird (d. h. wenn der Vergleicher 310 zu häufig fälschlicherweise bestimmt, dass S_filter ein Signal enthält, obwohl S_filter ausschließlich Rauschen enthält), kann der Prozessor 320 V_th erhöhen, um die Rauschabweisung zu verbessern. Ein fälschliches Triggern kann häufiger in Situationen mit einem sehr niedrigen SNR auftreten, in denen die Amplituden- oder Frequenzeigenschaften des Rauschens denjenigen des Signals vergleichbar sind. In bestimmten Ausführungsformen kann deshalb der Prozessor 320 V_th in Situationen mit einem niedrigen SNR reduzieren, bis ein Minimalwert von V_th erreicht wird (bei dem ein fälschliches Triggern zu häufig auftritt). Dann kann der Prozessor 320 V_th erhöhen, um ein weiteres fälschliches Triggern zu verhindern. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 320 V_th in Situationen mit einem niedrigen SNR reduzieren, bis ein minimaler SNR-Wert für S_filter erreicht wird (zum Beispiel ein SNR von 1). Dann kann der Prozessor 320 V_th erhöhen, um ein weiteres fälschliches Triggern zu verhindern.
  • Wenn der Prozessor 320 in weiteren Ausführungsformen bestimmt, dass der Vergleicher 310 zu häufig fälschlicherweise S_filter als ausschließliches Rauschen abweist, kann der Prozessor 320 V_th erhöhen, um die Signalerfassung zu verbessern. Der Prozessor 320 kann also in bestimmten Ausführungsformen V_th erhöhen, bis ein maximaler Wert von V_th erreicht wird (bei dem zum Beispiel eine Signalabweisung zu häufig auftritt). Dann kann der Prozessor 320 V_th vermindern, um eine weitere Signalabweisung zu verhindern.
  • Der Prozessor 320 kann den Diagnoseschwellwert V_diag verwenden, um zu bestimmen, ob der aktive Eingabestift in einem niedrigen SNR-Bereich betrieben wird. Wenn zum Beispiel V_th auf 2 Volt gesetzt ist, V_diag auf 1,5 Volt gesetzt ist und S_filter stets in dem Bereich zwischen 1,5 und 2 Volt liegt (ohne 2 Volt zu erreichen oder zu überschreiten), weist der Vergleicher 310 S_filter als ein Rauschsignal ab. Der Prozessor 320 kann aber auch Daten aufweisen, die angeben, dass S_filter nicht ausschließlich Rauschen enthält (z. B. auf der Basis von bekannten Eigenschaften des durch das Gerät 52 gesendeten Signals). Der Prozessor 320 kann die Tatsache, dass S_filter den Diagnoseschwellwert V_diag, aber nicht den Signalerfassungsschwellwert V_th erreicht, analysieren und bestimmen, dass der aktive Eingabestift 20 in einem niedrigen SNR-Bereich betrieben wird.
  • Zusätzlich zu dem Analysieren der aktuellen Daten von dem Vergleicher 310 und von anderen Datenquellen des aktiven Eingabestifts 20 kann der Prozessor 320 auch auf gespeicherte Informationen zugreifen. In einem Beispiel kann der Prozessor 320 auf ältere von dem Vergleicher 310 oder von anderen Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 empfangene Datenwerte (wie etwa die Schwellwertvergleichsausgaben, das SNR von S_filter oder die Amplitude von S_filter) zugreifen, um zukünftige Werte von V_th oder V_diag zu bestimmen. Die älteren Datenwerte, auf die der Prozessor 320 zugreift, können zum Beispiel in dem Prozessor 320 oder in dem Speicher 44 gespeichert sein. Außerdem kann der Prozessor 320 auf Ausgangswerte oder ältere Werte für V_th oder V_diag zugreifen oder diese speichern.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum dynamischen Anpassen eines Signalerfassungsschwellwerts in dem aktiven Eingabestift 20. Das Verfahren kann in Schritt 600 beginnen, in dem auf ein durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenes Signal zugegriffen wird. Wie in 5 gezeigt, kann dieser Schritt in bestimmten Ausführungsformen ausgeführt werden, wenn der Steuerprozessor 300 S_filter von dem Filter 200 empfängt. In Schritt 610 werden eine oder mehrere Eigenschaften des Signals bestimmt. In bestimmten Ausführungsformen kann dieser Schritt in dem Steuerprozessor 300 ausgeführt werden, wobei bestimmte Eigenschaften (wie etwa, ob ein Schwellwert erreicht wird) durch den Vergleicher 310 bestimmt werden und bestimmte Eigenschaften (wie etwa das SNR) durch den Prozessor 320 bestimmt werden. In bestimmten Ausführungsformen besteht eine der für das Signal bestimmten Eigenschaften darin, ob das Signal die Schwellwertanforderung auf der Basis des aktuellen Werts des Schwellwerts erfüllt. Dies kann bestimmt werden, indem das Signal mit dem aktuellen Wert des Schwellwerts verglichen wird. In Schritt 620 wird ein Schwellwert auf der Basis der einen oder der mehreren Eigenschaften des Signals angepasst. Dies kann zur Folge haben, dass der Schwellwert einen neuen Wert aufweist. In bestimmten Ausführungsformen können die in 6 gezeigten Schritte mehrere Male wiederholt werden (d. h. mit einer beliebigen Anzahl von Wiederholungen). Zum Beispiel kann während einer zweiten Wiederholung ein zweites Signal empfangen werden (zu Schritt 600 zurückgekehrt werden). Eine oder mehrere Eigenschaften können für das zweite Signal in Schritt 610 bestimmt werden. Wiederum besteht eine der für das zweite Signal bestimmten Eigenschaften darin, ob das zweite Signal die Schwellwertanforderung auf der Basis des aktuellen Werts des Schwellwerts erfüllt. Es ist zu beachten, dass der aktuelle Wert des Schwellwerts während der vorausgehenden Wiederholung angepasst worden sein kann. In Schritt 620 kann der Schwellwert erneut auf der Basis der Eigenschaften des zweiten Signals angepasst werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen passt der Prozessor 320 den Signalerfassungsschwellwert V_th auf der Basis von Daten aus dem Vergleicher 310 an und sendet den angepassten V_th über die Ausgabeleitung 350 zu dem Vergleicher 310. Der Vergleicher 310, die Ausgabeleitungen 330 und 340, der Prozessor 320 und die Ausgabeleitung 350 bilden eine Steuerschleife zum Steuern des einen oder der mehreren Signalschwellwerte, mit denen S_filter verglichen wird. In bestimmten Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens von 6 wiederholt werden. Es werden hier bestimmte Schritte des Verfahrens von 6 in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Schritte des Verfahrens von 6 in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Außerdem werden hier bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme für die Ausführung von bestimmten Schritten des Verfahrens von 6 beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung auch eine beliebige andere, geeignete Kombination von beliebigen, geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen für die Ausführung von beliebigen, geeigneten Schritten des Verfahrens von 6 verwendet werden kann.
  • 7 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenen Signals. Das Verfahren startet in Schritt 700, in dem auf ein durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenes Signal zugegriffen wird. Wie in 5 gezeigt kann dieser Schritt in bestimmten Ausführungsformen ausgeführt werden, wenn das Filter 200 das Signal S von dem Verstärker 100 empfängt. In Schritt 710 wird das Signal S durch das Filter 200 verarbeitet. Die Ausgabe S_filter aus dem Filter 200 kann dann durch die Steuereinrichtung 50 oder eine andere Komponente des aktiven Eingabestifts 20 weiter verarbeitet werden. In bestimmten Ausführungsformen wird keine Ausgabe S_filter vorgesehen, wenn bestimmte Bedingungen des Filters 200 (z. B. ein Schwellwert) nicht erfüllt werden. In bestimmten Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens von 7 wiederholt werden. Es werden hier bestimmte Schritte des Verfahrens von 7 in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Schritte des Verfahrens von 7 in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Außerdem werden hier bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme für die Ausführung von bestimmten Schritten des Verfahrens von 7 beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung auch eine beliebige andere, geeignete Kombination von beliebigen, geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen für die Ausführung von beliebigen, geeigneten Schritten des Verfahrens von 7 verwendet werden kann.
  • Wie in der beispielhaften Ausführungsform von 8 gezeigt, kann der aktive Eingabestift 20 ein Filter 200 (oder eine oder mehrere Filter einschließlich des Filters 200) mit einem Signalerfassungsschwellwert 800 aufweisen. Wenn in einer Ausführungsform das empfangene Signal S den minimalen Signalerfassungsschwellwert 800 nicht erreicht oder überschreitet, gibt das Filter 200 kein Signal für eine weitere Verarbeitung aus. Das heißt, dass S_filter einen Wert von 0 aufweist oder alternativ dazu nicht durch das Filter 200 ausgegeben wird. Auf diese Weise kann das Filter 200 Signale abweisen, die Rauschen und keine Kommunikation von zum Beispiel dem Gerät 52 enthalten. Das Filter 200 kann einen Schwellwert 800 aufweisen, der dynamisch zugewiesen oder angepasst wird. Außerdem kann das Filter 200 einen Schwellwert 800 aufweisen, der auf dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des empfangenen Signals S, auf dem Betriebsmodus des aktiven Eingabestifts 20 oder einer anderen Größe, auf die der aktive Eingabestift 20 zugreifen kann, beruht.
  • 9 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenen Signals mit einem Schwellwert. Das Verfahren kann in Schritt 900 beginnen, in dem auf ein durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenes Signal zugegriffen wird. Wie in 5 gezeigt, kann dieser Schritt in bestimmten Ausführungsformen ausgeführt werden, wenn das Filter 200 das Signal S von dem Verstärker 100 empfängt. In Schritt 910 wird das Signal S durch das Filter 200 mit einem Schwellwert 800 verarbeitet. Wenn in Schritt 920 das empfangene Signal S den Schwellwert 800 erreicht oder überschreitet, dann kann die Ausgabe S_filter des Filters 200 durch die Steuereinrichtung 50 oder eine andere Komponente des aktiven Eingabestifts 20 weiter verarbeitet werden. Wenn in bestimmten Ausführungsformen das empfangene Signal S den Schwellwert 800 nicht erreicht oder überschreitet, wird keine Ausgabe S_filter aus dem Filter 200 zu der Steuereinrichtung 50 ausgegeben (oder wird in bestimmten Ausführungsformen ein Signal mit dem Wert 0 ausgegeben). Bestimmte Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens von 9 wiederholen. Es werden hier bestimmte Schritte des Verfahrens von 9 in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Schritte des Verfahrens von 9 in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Außerdem werden hier bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme für die Ausführung von bestimmten Schritten des Verfahrens von 9 beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung auch eine beliebige andere, geeignete Kombination von beliebigen, geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen für die Ausführung von beliebigen, geeigneten Schritten des Verfahrens von 9 verwendet werden kann.
  • 10 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des aktiven Eingabestifts 20 mit einem Filter 200, der eine Kennlinie einer nicht-linearen Verstärkung aufweist. 10 zeigt das Filter 200 mit dem Schwellwert 1000, wobei das Filter 200 aber auch eine nicht-lineare Verstärkung ohne einen Schwellwert 1000 aufweisen kann. Wenn bei einer beispielhaften nicht-linearen Verstärkung die Amplitude des empfangenen Signals S über dem Schwellwert 1000 aber weiterhin in der Nähe des Schwellwerts 1000 liegt, kann die Verstärkung (in bestimmten Ausführungsformen das Verhältnis von S_filter zu S) proportional höher sein als wenn die Amplitude des empfangenen Signals S wesentlich über dem Schwellwert 1000 liegt. Dies ist in 10 gezeigt, in der an der Position 1010 die Verstärkung des Filters 200 proportional höher als für höhere Werte des empfangenen Signals S ist. Die Parameter des Filters 200 können auf verschiedene Weise eingestellt werden, wobei zum Beispiel mehr nicht-lineare Bereiche wie die Position 1010 in dem Filter vorgesehen werden können, um sicherzustellen, dass der gewünschte Verstärkungspegel auf das Eingabesignal S in Abhängigkeit von dem Wert von S angelegt wird. Dieser Typ von Filter 200 kann in Situationen nützlich sein, in denen sich der aktive Eingabestift 20 zwischen den Treiberleitungen des Geräts 52 befindet und die Amplitude des empfangenen Signals S entsprechend niedrig ist. Wenn zum Beispiel die Amplitude des empfangenen Signals S niedrig ist, aber der aktive Eingabestift 20 weiterhin mit einer ausreichenden Leistung senden muss, um korrekt durch das Gerät 52 erfasst zu werden, kann eine nicht-lineare Verstärkung wünschenswert sein.
  • 11 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines durch einen aktiven Eingabestift 20 empfangenen Signals mit einer nicht-linearen Verstärkung. Das Verfahren beginnt in Schritt 1100, in dem auf ein durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenes Signal zugegriffen wird. Wie in 5 gezeigt, kann dieser Schritt in bestimmten Ausführungsformen ausgeführt werden, wenn das Filter 200 das Signal S von dem Verstärker 100 empfängt. Das Signal S wird durch das Filter 200 mit einer nicht-linearen Verstärkung wie beispielhaft durch den Filterausgabewert S_filter an der Position 1010 angegeben verarbeitet. In Schritt 1110 kann eine nicht-lineare Funktion des empfangenen Signals S berechnet werden (oder in bestimmten Ausführungsformen vorbestimmt sein), wobei dann in Schritt 1120 die Ausgabe S_filter aus dem Filter 200 durch die Steuereinrichtung 50 oder eine andere Komponente des aktiven Eingabestifts 20 verarbeitet werden kann. Wenn in bestimmten Ausführungsformen mit dem Schwellwert 1000 das empfangene Signal S den Schwellwert 1000 nicht erreicht oder überschreitet, wird keine Ausgabe S_filter aus dem Filter 200 zu der Steuereinrichtung 50 ausgegeben (oder wird in bestimmten Ausführungsformen ein Signal mit dem Wert 0 ausgegeben). In bestimmten Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens von 11 wiederholt werden. Es werden hier bestimmte Schritte des Verfahrens von 11 in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Schritte des Verfahrens von 11 in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Außerdem werden hier bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme für die Ausführung von bestimmten Schritten des Verfahrens von 11 beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung auch eine beliebige andere, geeignete Kombination von beliebigen, geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen für die Ausführung von beliebigen, geeigneten Schritten des Verfahrens von 11 verwendet werden kann.
  • 12 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des aktiven Eingabestifts 20 einschließlich eines Filters 200 mit einer proportionalen Verstärkung. 12 zeigt das Filter 200 ohne einen Schwellwert, wobei das Filter 200 jedoch eine proportionale Verstärkung mit einem Schwellwert aufweisen kann. Der Wert der Ausgabe S_filter des Filters 200 ist proportional zu dem Wert des empfangenen Signals S. Die Parameter des Filters 200 können auf verschiedene Weise eingestellt werden, zum Beispiel mit einer höheren oder niedrigeren proportionalen Verstärkung (Verhältnis von S_filter zu S), um sicherzustellen, dass der gewünschte proportionale Verstärkungspegel auf das Eingabesignal S in Abhängigkeit von dem Wert von S angewendet wird. In bestimmten Ausführungsformen ist das von dem aktiven Eingabestift 20 zu dem Gerät 52 gesendete Signal eine Funktion des von dem aktiven Eingabestift empfangenen Signals S. Ein Filter 200 mit einer proportionalen Verstärkung wie in 12 kann also in Situationen nützlich sein, in denen ein dem empfangenen Signal proportionales Signal gesendet werden soll. Wenn zum Beispiel der aktive Eingabestift 20 dem Gerät 52 nahe ist, kann es wünschenswert sein, dass der aktive Eingabestift proportional zu dem empfangenen Signal S und nicht mit einem hohen und konstanten Energiepegel sendet, um sicherzustellen, dass das Gerät 52 die Position des aktiven Eingabestifts 20 genauer erfassen kann.
  • 13 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Filtern eines durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenen Signals mit einer proportionalen Verstärkung. Das Verfahren kann in Schritt 1300 beginnen, in dem auf ein durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenes Signal zugegriffen wird. Wie wiederum in 5 gezeigt, kann dieser Schritt in bestimmten Ausführungsformen ausgeführt werden, wenn das Filter 200 das Signal S von dem Verstärker 100 empfängt. In Schritt 1310 wird das Signal S durch das Filter 200 mit einer proportionalen Verstärkung verarbeitet, wobei der Wert der Filterausgabe S_filter proportional zu der Filtereingabe S ist. Eine proportionale Funktion des empfangenen Signals S wird berechnet (oder in bestimmten Ausführungsformen vorbestimmt), wobei dann in Schritt 1320 die Ausgabe S_filter des Filters 200 durch die Steuereinrichtung 50 oder eine andere Komponente des aktiven Eingabestifts 20 weiter verarbeitet werden kann. In bestimmten Ausführungsformen wird die Ausgabe S_filter des Filters 200 zu der Steuereinrichtung 50 geführt, wobei der aktive Eingabestift 20 ein zu dem empfangenen Signal S proportionales Signal senden kann. In bestimmten Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens von 13 wiederholt werden. Es werden hier bestimmte Schritte des Verfahrens von 13 in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Schritte des Verfahrens von 13 in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Außerdem werden hier bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme für die Ausführung von bestimmten Schritten des Verfahrens von 13 beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung auch eine beliebige andere, geeignete Kombination von beliebigen, geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen für die Ausführung von beliebigen, geeigneten Schritten des Verfahrens von 13 verwendet werden kann.
  • Der aktive Eingabestift 20 kann ein Signal zu dem Gerät 52 auf der Basis des Signals S senden, das der aktive Eingabestift 20 von dem Gerät 52 empfangen hat. In bestimmten Ausführungsformen ist das von dem aktiven Eingabestift 20 zu dem Gerät 52 gesendete Signal eine Funktion des durch den aktiven Eingabestift empfangenen Signals S einschließlich von zum Beispiel einer Funktion von S_filter (das wiederum selbst eine Funktion des empfangenen Signals S ist). 14 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Senden eines Signals von dem aktiven Eingabestift 20 zu dem Gerät 52 auf der Basis des durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenen Signals S. Das Verfahren beginnt in Schritt 1400, in dem auf ein durch den aktiven Eingabestift 20 empfangenes Signal zugegriffen wird. Wie in 5 gezeigt, kann dieser Schritt in bestimmten Ausführungsformen ausgeführt werden, wenn das Filter 200 das Signal S von dem Verstärker 100 empfängt. In Schritt 1410 wird das empfangene Signal S mit einem ersten und einem zweiten vorbestimmten Schwellwert verglichen. In bestimmten Ausführungsformen können einer oder beide Schwellwerte ein Schwellwert (wie etwa ein Schwellwert 800 oder 1000) des Filters 200 sein, während in anderen Ausführungsformen der erste oder der zweite Schwellwert unabhängig von den Schwellwerten des Filters 200 sein können. Der erste oder der zweite Schwellwert kann ein statischer vorbestimmter Schwellwert oder ein dynamischer vorbestimmter Schwellwert sein und kann durch die Steuereinrichtung 50 oder eine andere Komponente des aktiven Eingabestifts 20 gesetzt werden. In Schritt 1420 wird bestimmt, ob eine Eigenschaft des Signals S wie zum Beispiel die Amplitude des Signals S den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Wenn die Amplitude des Signals S den ersten vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet, dann kehrt das Verfahren zu Schritt 1400 zurück, in dem auf ein anderes durch den aktiven Eingabestift 20 empfangendes Signal zugegriffen wird und erneut mit dem Verfahren begonnen wird. Wenn die Amplitude des Signals S den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet, dann schreitet das Verfahren mit Schritt 1430 fort, in dem bestimmt wird, ob dieselbe Eigenschaft des Signals S wie etwa die Amplitude des Signals S den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Wenn die Amplitude des Signals S den zweiten vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet, dann schreitet das Verfahren zu Schritt 1440 fort, in dem der aktive Eingabestift 20 ein Signal mit einer fixierten Amplitude zu dem Gerät 52 sendet. In bestimmten Ausführungsformen ist das gesendete Signal ein Signal mit einer maximalen Amplitude, das eine bessere Leistung des aktiven Eingabestifts 20 in Modi wie etwa einem Haltemodus ermöglicht. Wenn in Schritt 1430 die Amplitude des Signals S den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet, dann schreitet das Verfahren zu Schritt 1450 fort, in dem der aktive Eingabestift 20 ein Signal sendet, das eine Funktion der gefilterten Version S_filter des Signals S ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Funktion von S_filter nicht-linear sein. In anderen Ausführungsformen kann die Funktion von S_filter eine Phasenänderung von S_filter oder eine auf S_filter angewendete multiplikative Verstärkung sein. In weiteren Ausführungsformen kann der aktive Eingabestift 20 eine Aktion ergreifen, wenn sowohl der erste als auch der zweite Schwellwert überschritten werden, und eine zweite Aktion ergreifen, wenn nur der erste (aber nicht der zweite) Schwellwert überschritten wird, wobei etwa verschiedene Typen von Signalen zu dem Gerät 52 gesendet werden können. In einem anderen Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 das Signal auf der Basis der spezifischen Kombination der überschrittenen Schwellwerte anders filtern oder verarbeiten. In einer bestimmten Ausführungsform kann der aktive Eingabestift 20 das Signal S mit einer Funktion (die zum Beispiel linear oder nicht-linear, proportional oder konstant sein kann) verarbeiten, wenn der erste Schwellwert überschritten wird, und kann der aktive Eingabestift 20 das Signal S mit einer anderen Funktion (die zum Beispiel ebenfalls linear oder nicht-linear, proportional oder konstant sein kann) verarbeiten, wenn der zweite Schwellwert überschritten wird. Der aktive Eingabestift 20 kann mehr als zwei Schwellwerte und mehr als zwei Typen von Aktionen aufweisen, die auf der Basis der Kombination der überschrittenen Schwellwerte ergriffen werden. In bestimmten Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens von 14 wiederholt werden. Es werden hier bestimmte Schritte des Verfahrens von 14 in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Schritte des Verfahrens von 14 in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Außerdem werden hier bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme für die Ausführung von bestimmten Schritten des Verfahrens von 14 beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung auch eine beliebige andere, geeignete Kombination von beliebigen, geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen für die Ausführung von beliebigen, geeigneten Schritten des Verfahrens von 14 verwendet werden kann.
  • Der aktive Eingabestift 20 kann ein Signal zu dem Gerät 52 auf der Basis einer Eingabe von den Sensoren 42 des aktiven Eingabestifts 20 senden. Wenn in einem nicht einschränkenden Beispiel ein Drucksensor als ein Sensortyp der Sensoren 42 bestimmt, dass der aktive Eingabestift 20 ein Gerät 52 berührt, dann kann der aktive Eingabestift 20 ein Signal zu dem Gerät 52 senden, das eine Funktion des empfangenen Signals S (oder in anderen Ausführungsformen eine Funktion des gefilterten empfangenen Signals S_filter) ist. In anderen Ausführungsformen kann der aktive Eingabestift 20 ein Signal, das eine Funktion des empfangenen Signals S (oder des gefilterten empfangenen Signals S_filter) ist, auf der Basis davon senden, dass die Steuereinrichtung 50 bestimmt, dass der aktive Eingabestift 20 das Gerät 52 berührt. In weiteren Ausführungsformen kann der aktive Eingabestift 20 Daten von dem Gerät 52 empfangen, sodass der aktive Eingabestift 20 einen physikalischen Kontakt zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 bestimmen kann, wobei der aktive Eingabestift 20 ein Signal, das eine Funktion von S oder S_filter ist, zu dem Gerät 52 sendet. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Eingabestift 20 ein Signal zu dem Gerät 52 senden, das eine Funktion des Signals S (oder S_filter) ist, wenn der aktive Eingabestift 20 das Gerät 52 nicht berührt, und kann der aktive Eingabestift 20 ein Signal zu dem Gerät 52 senden, das eine andere Funktion des Signals S (oder S_filter) ist, wenn der aktive Eingabestift 20 das Gerät 52 berührt.
  • Jedes der hier beschriebenen Filter 200 kann in Verbindung mit geeigneten Komponenten oder Algorithmen für den aktiven Eingabestift verwendet werden, wobei zum Beispiel eine dynamische Anpassung des Empfangssignalschwellwerts oder eine dynamische Rekonfiguration der Elektroden vorgenommen werden kann. Die Parameter des Filters 200 können in bestimmten Ausführungsformen durch die Steuereinrichtung 50 (oder eine andere Komponente des aktiven Eingabestifts 20) auf der Basis von Betriebseigenschaften des aktiven Eingabestifts 20 oder von Eigenschaften des empfangenen Signals S wie etwa des SNR eingestellt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann ein einzelnes Filter oder eine Kombination von mehreren Filtern (z. B. verschiedener Typen) in dem aktiven Eingabestift 20 integriert sein, um das empfangene Signal zu verarbeiten.
  • Eine Bezugnahme auf ein computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium kann sich auch auf einen halbleiterbasierten oder anderen integrierten Schaltkreis (IC) (wie zum Beispiel ein Feld-programmierbares Gatterarray (FPGA) oder einen anwendungsspezifischen IC (ASIC)), eine Festplatte, ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein hybrides Laufwerk (HHD), eine optische Platte, ein optisches Laufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Diskette, ein Diskettenlaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SECURE DIGITAL-Karte, ein SECURE DIGITAL-Laufwerk, ein anderes geeignetes computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium oder eine geeignete Kombination aus zwei oder mehr derselben beziehen. Ein computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium kann ein flüchtiges Speichermedium, ein nicht-flüchtiges Speichermedium oder eine Kombination aus denselben sein.
  • Die Konjunktion „oder” ist inklusiv und nicht exklusiv zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird. Unter „A oder B” ist also „A, B oder beide” zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird. Weiterhin ist die Konjunktion „und” sowohl kombinierend als auch aufzählend zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird. Unter „A und B” ist hier also „A und B in dieser Kombination oder jeweils einzeln” zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird.
  • Die Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen, die für den Fachmann nachvollziehbar sind. Wenn in den folgenden Ansprüchen auf eine Vorrichtung, auf ein System oder auf eine Komponente in einer Vorrichtung oder einem System Bezug genommen wird, die ausgebildet, angeordnet, befähigt, konfiguriert, aktiviert, betriebsfähig oder operativ sind, um eine bestimmte Funktion auszuführen, bezieht sich dies auf die Vorrichtung, das System oder die Komponente unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder freigegeben ist, solange die Vorrichtung, das System oder die Komponente derart ausgebildet, angeordnet, befähigt, konfiguriert, aktiviert, betriebsfähig oder operativ sind.

Claims (12)

  1. Eingabestift, der umfasst: eine Vielzahl von Elektroden, die in einer Spitze des Eingabestifts angeordnet sind, wobei der Eingabestift betrieben werden kann zum: drahtlosen Senden von Signalen zu und Empfangen von Signalen von einem Gerät, Bestimmen einer Eigenschaft eines von dem Gerät empfangenen Signals, und wenigstens teilweise auf der Basis der Eigenschaft des Signals, dynamischen Anpassen eines Schwellwerts für die Bestimmung, ob drahtlos von dem Gerät empfangene Signale verarbeitet werden sollen.
  2. Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingabestift weiterhin ein oder mehrere computerlesbare, nicht-transitorische Speichermedien umfasst, die eine Logik verkörpern, die bei einer Ausführung betrieben werden kann, um drahtlos von dem Gerät empfangene Signale zu verarbeiten.
  3. Eingabestift nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik des Eingabestifts ein drahtlos von dem Gerät empfangenes Signal verarbeitet, wenn das Signal den Schwellwert überschreitet.
  4. Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Signals das Signal-Rausch-Verhältnis des Signals ist.
  5. Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Signals die Frequenz des Signals ist.
  6. Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Signals die Amplitude des Signals ist.
  7. Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Signals die Phase des Signals ist.
  8. Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Signals das Vorhanden sein oder die Abwesenheit eines digitalen oder analogen Musters in dem Signal ist.
  9. Ein oder mehrere computerlesbare, nicht-transitorische Speichermedien, die eine Logik verkörpern, die bei einer Ausführung betrieben werden kann zum: drahtlosen Senden von Signalen zu und Empfangen von Signalen von einem Gerät, Bestimmen einer Eigenschaft eines von dem Gerät an dem Eingabestift empfangenen Signals, wobei der Eingabestift die Speichermedien und eine Vielzahl von in einer Spitze des Eingabestifts angeordneten Elektroden umfasst, und wenigstens teilweise auf der Basis der Eigenschaft des Signals, dynamischen Anpassen eines Schwellwerts für die Bestimmung, ob drahtlos von dem Gerät empfangene Signale verarbeitet werden sollen.
  10. Speichermedien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik bei einer Ausführung weiterhin betrieben werden kann, um drahtlos von dem Gerät empfangene Signale zu verarbeiten.
  11. Speichermedien nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik ein drahtlos von dem Gerät empfangenes Signal verarbeitet, wenn das Signal den Schwellwert überschreitet.
  12. Speichermedien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Signals dessen Vorhandensein oder Abwesenheit ist.
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