KR101749378B1 - 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에 기술된 실시예들은 개선된 성능을 용이하게 하는 디바이스들 및 방법들을 제공한다. 특히, 이러한 디바이스들 및 방법들은 용량성 센서 디바이스 상에서 강체 운동을 야기하는 물체들에 대한 물체 정보를 결정하는 능력을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 이러한 디바이스 및 방법은 센서 값들의 세트를 사용하여 적어도 하나의 감지 전극의 실질적으로 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성되는데, 실질적인 강체 운동은 입력 표면과 접촉하는 하나 이상의 물체들에 의해 야기되었다. 추정 강체 운동 응답은 입력 표면과 접촉하는 물체(들)와의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명한다. 이러한 디바이스 및 방법은 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정할 수 있다. 입력 디바이스가 전자 시스템을 관리하기 위하여 사용될 때, 물체 정보는 다양한 인터페이스 작용들을 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있다.

Description

추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING OBJECT INFORMATION USING AN ESTIMATED RIGID MOTION RESPONSE}
본 출원은 2010년 12월 14일에 출원된 미국가특허출원 제12/968,000호를 우선권 주장한다.
본 발명은 일반적으로 전자 디바이스들에 관한 것이다.
근접 센서 디바이스들(또한 일반적으로 터치패드 또는 터치 센서 디바이스들로 불리는)을 포함하는 입력 디바이스들은 다양한 전자 시스템들에서 널리 사용된다. 근접 센서 디바이스는 전형적으로, 간혹 표면에 의해 한정되는 감지 영역을 포함하는데, 여기에서 근접 센서 디바이스는 하나 이상의 입력 물체들의 존재, 위치 및/또는 운동을 결정한다. 근접 센서 디바이스들은 전자 시스템을 위한 인터페이스들을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 근접 센서 디바이스들은 간혹 더 큰 컴퓨팅 시스템들을 위한 입력 디바이스들(노트북 또는 테스크탑 컴퓨터들 내에 통합된 불투명 터치패드들, 또는 이들의 주변기기와 같은)로서 사용된다. 근접 센서 디바이스들은 또한 간혹 더 작은 컴퓨팅 시스템들 내에 사용된다(휴대 전화들에 통합된 터치 스크린들과 같은).
일부 근접 센서 디바이스들은 센서 디바이스들의 부품들의 물리적인 편향에 악 영향을 받는다. 예컨대, 사용자가 근접 센서 디바이스의 입력 표면상에서 접촉하거나 압력을 가할 때, 입력 표면과 아래에 놓인 감지 전극들은 디바이스의 성능을 악화시킬 정도로 편향될 수 있다. 예컨대, 일부 근접 센서 디바이스들은 따라서 부정확한 측정치, 추정치 또는 다른 정보를 생성할 수 있다. 이러한 악화는 터치 스크린 디바이스들과 비-접촉 스크린 디바이스들에서 자명할 것이다.
일부 근접 센서 디바이스들, 또는 근접 센서 디바이스들과 통신하는 전자 시스템들은 또한, 센서 디바이스들의 입력 표면들에 가해진 힘들에 대한 정보로부터 이익을 얻을 것이다.
따라서, 상기 문제점을 다루는 방법들 및 디바이스들이 바람직하다. 다른 바람직한 특성들 및 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 취해지는, 후속하는 상세한 설명과 첨부된 청구항들로부터 및 상술한 기술분야 및 배경 설명으로부터 자명해질 것이다.
본 발명의 실시예들은 개선된 센서 디바이스들을 촉진하는 디바이스들 및 방법들을 제공한다. 특히, 디바이스들 및 방법들은 용량성 센서 디바이스 상에서 강체 운동을 야기하는 물체들에 대한 물체 정보를 결정하는 능력을 제공한다. 예시적인 물체 정보는 강체 운동을 야기하는 물체들과 같이, 위치 정보 및 힘의 추정치를 포함한다. 디바이스들 및 방법들은, 물체 정보를 결정하는데 있어서 강체 운동을 야기하는 물체들과의 용량성 결합의 영향을 적어도 부분적으로 설명한다.
일 실시예에 있어서, 용량성 입력 디바이스는, 입력 표면, 적어도 하나의 감지 전극, 및 상기 적어도 하나의 감지 전극에 통신 가능하게 접속된 처리 시스템을 포함한다. 입력 표면은 감지 영역 내의 물체에 의해 접촉될 수 있고, 적어도 하나의 감지 전극은 감지 영역 내의 물체들과 용량적으로 결합하도록 구성된다. 처리 시스템은 센서 값들의 세트를 사용하여 적어도 하나의 감지 전극의 실질적인 강체 운동과 관련된 추정된 강체 운동 응답을 결정하도록 구성되고, 여기에서 실질적인 강체 운동은 입력 표면과 접촉하는 하나 이상의 물체들에 의해 야기되었다. 추정 강체 운동 응답은 입력 표면과 접촉하는 물체(들)와의 용량성 결합의 영향을 적어도 부분적으로 설명한다. 처리 시스템은 또한 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하도록 구성된다. 입력 디바이스가 전자 시스템을 조정하도록 사용되는 곳에서, 물체 정보는 다양하고 상이한 전자 시스템들 상에서 다양한 인터페이스 작용을 용이하게 하도록 사용될 수 있다.
추정 강체 운동 응답은 힘 또는 위치 추정치들과 같은 물체 정보를 결정하도록 사용될 수 있다. 물체 정보는, 정제되고 더 정확한 물체 정보를 생성하는 것과 같은, 반복적인 절차들을 통해 결정될 수 있다.
하나의 특별한 실시예에 있어서, 물체 정보는 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동을 야기하는 하나 이상의 물체들에 대한 힘 추정치가 될 수 있다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예는 이후로 유사 지정들이 유사 요소들을 나타내는 첨부된 도면들과 관련하여 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 디바이스를 포함하는 예시적인 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 디바이스의 평면도.
도 3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 디바이스의 횡단면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 총 응답, 강체 운동 응답, 및 물체 응답을 나타내는 도면들.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 총 응답, 강체 운동 응답, 및 물체 응답을 나타내는 표면 도면들.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 값들을 나타내는 그래프 표현들.
다음의 상세한 설명은 본질적으로 단순히 예시적이고, 본 발명 또는 본 발명의 애플리케이션 및 용도들을 제한하려는 것은 아니다. 더욱이, 선행하는 기술분야, 배경기술, 발명의 내용 및 다음의 상세한 설명에서 제공되는, 임의의 표현 또는 부과된 이론을 통해 제한하려는 의도는 전혀 없다.
본 발명의 다양한 실시예들은 입력 디바이스들과 개선된 용도를 용이하게 하는 방법들을 제공한다.
도면들을 이제 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 입력 디바이스(100)의 블록도이다. 입력 디바이스(100)는 전자 시스템(미도시)에 입력을 제공하도록 구성될 수 있다. 본 출원서에서 사용되는 용어 "전자 시스템"(또는 "전자 디바이스")은 정보를 전자적으로 처리할 수 있는 임의의 시스템을 넓게 인용한다. 전자 시스템의 일부 비-제한적인 예들은, 데스크탑 컴퓨터들, 랩탑 컴퓨터들, 노트북 컴퓨터들, 태블릿들, 웹브라우저들, e-북 리더들, 및 PDA들과 같은 모든 크기들 및 형태들의 개인용 컴퓨터들을 포함한다. 추가적인 예의 전자 시스템들은, 입력 디바이스(100)와 별도의 조이스틱들 또는 키 스위치들을 포함하는 물리적인 키보드들과 같은 복합 입력 디바이스들을 포함한다. 추가의 예시적인 전자 시스템들은 데이터 입력 디바이스들(리모콘들과 마우스들을 포함) 및 데이터 출력 디바이스들(디스플레이 스크린들과 프린터들을 포함)과 같은 주변기기들을 포함한다. 다른 예들은 원격 단말들, 키오스크들, 및 비디오 게임 기기들(예, 비디오 게임 콘솔들, 휴대형 게임 디바이스들, 등)을 포함한다. 다른 예들은 통신 디바이스들(스마트폰들과 같은 휴대전화들을 포함), 및 미디어 디바이스들(텔레비전들, 셋톱 박스들, 음악 재생기들, 디지털 액자들, 및 디지털 카메라들과 같은 플레이어들, 에디터들, 레코더들을 포함)을 포함한다. 추가적으로, 전자 시스템은 입력 디바이스에 대한 호스트 또는 슬레이브가 될 수 있다.
입력 디바이스(100)는 전자 시스템의 물리적인 부분으로 구현될 수 있거나, 또는 전자 시스템으로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 적절하게, 입력 디바이스(100)는, 버스들, 네트워크들, 및 다른 유선 또는 무선 상호연결들 중 임의의 하나 이상을 사용하여 전자 시스템의 부분들과 통신할 수 있다. 예들은 I2C, SPI, PS/2, 범용 직렬 버스(USB), 블루투스, RF, 및 IRDA를 포함한다.
도 1에 있어서, 입력 디바이스(100)는 감지 영역(120) 내의 하나 이상의 입력 물체(140)에 의해 제공된 입력을 감지하도록 구성된 근접 센서 디바이스(또한 "터치패드" 또는 "터치 센서 디바이스"로도 언급된다)로서 도시된다. 예시적인 입력 물체들은 도 1에 도시된 바와 같이 손가락들 및 철필들을 포함한다.
감지 영역(120)은 입력 디바이스(100)가 사용자 입력(예, 하나 이상의 입력 물체들(140)에 의해 제공된 사용자 입력)을 검출할 수 있는 입력 디바이스(100) 위, 주위, 내부 및/또는 근처의 임의의 공간을 포함한다. 특별한 감지 영역들의 크기들, 형태들 및 위치들은 실시예마다 폭넓게 변할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 감지 영역(120)은 입력 디바이스(100)의 표면으로부터 하나 이상의 방향에서 신호대 잡음비가 충분히 정확한 물체 검출을 방지할 때까지 공간까지 확장된다. 이러한 감지 영역(120)이 특정 방향에서 확장하는 거리는 다양한 실시예들에서 1 mm 이하, 수 mm, 수 cm, 또는 그 이상의 정도가 될 수 있고, 사용된 감지 기술의 유형과 필요한 정확도에 따라 상당히 변할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들은 입력 디바이스(100)의 어느 표면과도 접촉하지 않는, 입력 디바이스(100)의 입력 표면(예, 터치 표면)과 접촉하는, 어느 정도의 양의 인가된 힘 또는 압력을 통해 입력 디바이스(100)의 입력 표면과 접촉하는, 및/또는 이들의 조합의 입력을 감지한다. 다양한 실시예들에 있어서, 입력 표면들은 감지 전극들이 들어 있는 케이스의 표면에 의해, 감지 전극들 위에 제공된 전면 시트들에 의해, 또는 임의의 케이스 등에 의해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 감지 영역(120)은 입력 디바이스(100)의 입력 표면상에 투영될 때 직사각형 형태를 갖는다.
입력 디바이스(100)는 감지 영역(120) 내에서 사용자 입력을 검출하기 위하여 센서 구성요소들과 용량성 감지 기술들의 임의의 조합을 사용할 수 있다. 예컨대, 입력 디바이스(100)는 사용자 입력을 용량적으로 검출하기 위한 하나 이상의 감지 요소들을 포함한다.
일부 실시예들은 공간 내에서 1, 2 또는 3 차원들에 걸치는 영상들을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들은 특정 축들 또는 평면들을 따라 입력의 투영들을 제공하도록 구성된다.
입력 디바이스(100)의 일부 용량성 구현들에 있어서, 전압 또는 전류가 인가되어 전계를 생성한다. 가까운 입력 물체들은 전계의 변화를 야기하고, 전압, 전류, 등의 변화들로서 검출될 수 있는 용량성 결합 내의 검출 가능한 변화들을 생성한다.
일부 용량성 구현들은 전계를 생성하기 위하여 용량성 감지 요소들의 배열들 또는 다른 규칙적 또는 불규칙 패턴들을 사용한다. 일부 용량성 구현들에 있어서, 별도의 감지 요소들은 더 큰 감지 전극들을 형성하기 위하여 서로 저항적으로 단락될 수 있다. 일부 용량성 구현들은 균일한 저항을 가질 수 있는 저항성 시트들을 사용한다.
일부 용량성 구현들은 감지 전극들과 입력 물체 사이의 용량성 결합의 변화들에 기초하는 "자체 커패시턴스"(또는 "절대 커패시턴스") 감지 방법들을 사용한다. 다양한 실시예들에 있어서, 감지 전극들 근처의 입력 물체는 감지 전극들 근처의 전계를 변경시켜, 측정된 용량성 결합을 변경시킨다. 일 구현에 있어서, 절대 커패시턴스 감지 방법은 기준 전압(예, 시스템 접지)에 대해 감지 전극들을 변조시키고, 감지 전극들과 입력 물체들 사이의 용량성 결합을 검출함으로써 동작한다.
일부 용량성 구현들은 감지 전극들 사이의 용량성 결합의 변화들에 기초한 "상호 커패시턴스"(또는 "트랜스 커패시턴스") 감지 방법을 사용한다. 다양한 실시예들에 있어서, 감지 전극들 근처의 입력 물체는 감지 전극들 사이의 전계를 변경하여, 측정된 용량성 결합을 변경시킨다. 일 구현에 있어서, 트랜스 커패시턴스 감지 방법은 하나 이상의 송신 전극들과 하나 이상의 수신 전극들 사이의 용량성 결합을 검출함으로써 동작한다. 송신 감지 전극들은 송신을 용이하게 하기 위하여 기준 전압(예, 시스템 접지)에 대해 변조될 수 있고, 수신 감지 전극들은 수신을 용이하게 하기 위하여 기준 전압에 대해 실질적으로 일정하게 고정될 수 있다. 감지 전극들은 전용 송신기 또는 수신기가 될 수 있거나, 또는 송신 및 수신을 모두 행하도록 구성될 수 있다.
도 1에서, 처리 시스템(또는 "프로세서")(110)은 입력 디바이스(100)의 부분으로서 도시되었다. 처리 시스템(110)은 감지 영역(120) 내에서 입력을 검출하기 위한 입력 디바이스(100)의 하드웨어를 동작시키도록 구성된다. 처리 시스템(110)은 하나 이상의 집적 회로들(ICs) 및/또는 다른 회로 구성요소들의 부분들 또는 모두를 포함하고; 일부 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)은 또한 펌웨어 코드, 소프트웨어 코드, 및/또는 등과 같은 전자적으로 판독 가능한 지령들을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)을 구성하는 구성요소들은 입력 디바이스(100)의 감지 요소(들) 근처에서와 같이, 함께 위치한다. 다른 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)의 구성요소들은 물리적으로 분리되어, 하나 이상의 구성요소들이 입력 디바이스(100)의 감지 요소(들)에 인접하여 위치되고, 하나 이상의 요소들이 다른 곳에 위치된다. 예컨대, 입력 디바이스(100)는 데스크탑 컴퓨터에 접속된 주변기기가 될 수 있고, 처리 시스템(110)은 데스크탑 컴퓨터의 중앙 처리 유닛과 중앙 처리 유닛과 별도의 하나 이상의 IC들(아마도 펌웨어와 관련된) 상에 실행되도록 구성된 소프트웨어를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 입력 디바이스(100)는 전화기 내에 물리적으로 통합될 수 있고, 처리 시스템(110)은 전화기의 주 프로세서의 부분인 회로들 및 펌웨어를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)은 입력 디바이스(100)를 구현하는데 전용된다. 다른 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)은 또한 디스플레이 스크린들을 동작시키고, 햅틱 엑추에이터들을 구동시키는 것, 등과 같은 다른 기능들을 수행한다.
처리 시스템(110)은 처리 시스템(110)의 상이한 기능들을 취급하는 모듈들의 세트로서 구현될 수 있다. 각 모듈은 처리 시스템(110)의 일부인 회로, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 모듈들의 상이한 조합들이 사용될 수 있다. 예시적인 모듈들은 감지 전극들 및 디스플레이 스크린과 같은 하드웨어를 동작시키기 위한 하드웨어 동작 모듈들, 센서 신호들 및 위치 정보와 같은 데이터를 처리하기 위한 데이터 처리 모듈들, 및 정보를 보고하기 위한 보고 모듈들을 포함한다. 다른 예시적인 모듈들은 입력을 검출하기 위한 감지 요소(들)를 동작시키도록 구성된 센서 동작 모듈들, 모드 변경 제스처들과 같은 제스처들을 식별하도록 구성된 식별 모듈들, 및 동작 모드들을 변경하기 위한 모드 변경 모듈들을 포함한다.
일부 실시예들에 따라, 위치 획득 모듈은 입력 디바이스의 적어도 하나의 감지 요소를 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하도록 구성된다. 마찬가지로, 결정자 모듈은 센서 값들의 세트를 사용하여 적어도 하나의 감지 요소의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성되는데, 강체 운동은 물체에 의해 입력 디바이스에 인가된 힘에 의해 야기되고, 추정 강체 운동 응답은 물체와의 용량성 결합의 영향을 적어도 부분적으로 설명한다. 결정자 모듈은 또한 추정 강체 운동 응답으로부터 물체 정보를 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)은 하나 이상의 작용들을 직접 야기함으로써 감지 영역(120) 내의 사용자 입력(또는 사용자 입력의 부족)에 응답한다. 예시적인 작용들은, 커서 운동, 선택, 메뉴 네비게이션, 및 다른 기능들과 같은 GUI 작용들과 함께 동작 모드들을 변경하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)은 입력(또는 입력의 부족)에 대한 정보를 전자 시스템의 일부(예, 처리 시스템(110)과는 별개인 전자 시스템의 중앙 처리 유닛이 존재한다면, 이러한 별개의 중앙 처리 유닛에)에 제공한다. 일부 실시예들에 있어서, 전자 시스템의 일부는, 모드 변경 작용들 및 GUI 작용들을 포함하여 완전한 범위의 작용들을 용이하게 하기 위하여 처리 시스템(110)으로부터 수신된 정보를 처리한다.
예컨대, 일부 실시예들에 있어서, 처리 시스템(110)은 감지 영역(120) 내의 입력(또는 입력의 부족)을 나타내는 전기 신호들을 생성하기 위하여 입력 디바이스(100)의 감지 요소(들)를 동작시킨다. 처리 시스템(110)은 전자 시스템에 제공되는 정보를 생성할 때 전기 신호들에 대해 임의의 적절한 양의 처리를 수행할 수 있다. 예컨대, 처리 시스템(110)은 감지 전극들로부터 획득된 아날로그 전기 신호들을 디지털화할 수 있다. 다른 예로서, 처리 시스템(110)은 필터링 또는 다른 신호 조정을 수행할 수 있다. 또 다른 예로서, 처리 시스템(110)은 기준선을 감산하거나 그렇지 않을 경우 설명할 수 있어서, 정보가 전기 신호들과 기준선 사이의 차이를 반영하게 된다. 또 다른 예로서, 처리 시스템(110)은 위치 정보의 결정, 명령들로서 입력들의 인식, 수기의 인식, 등을 행할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "위치 정보"는 절대 위치, 상대 위치, 속도, 가속도, 및 다른 유형들의 공간 정보를 폭넓게 포함한다. 예시적인 "0-차원" 위치 정보는 근처/먼 또는 접촉/비접촉 정보를 포함한다. 예시적인 "1-차원" 위치 정보는 축을 따른 위치들을 포함한다. 예시적인 "2-차원" 위치 정보는 평면 내의 위치들을 포함한다. 예시적인 "3-차원" 위치 정보는 공간 내의 위치와, 평면 내의 속도의 위치 및 크기를 포함한다. 다른 예들은 공간 정보의 다른 표현들을 포함한다. 예컨대 위치, 운동, 또는 시간에 대한 순간 속도를 추적하는 이력 데이터를 포함하는, 하나 이상의 유형들의 위치 정보에 관한 이력 데이터는 또한 결정 및/또는 저장될 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에서 사용된 "위치 추정치"는 포맷에 관계없이 물체 위치의 임의의 추정치를 폭넓게 포함하도록 의도된다. 예컨대, 일부 실시예들은 물체 위치의 2-차원 "영상들"로서 위치 추정치를 나타낼 수 있다. 다른 실시예들은 물체 위치의 중심들을 사용할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "힘 추정치"는 포맷에 관계없이 힘(들)에 대한 정보를 폭넓게 포함하도록 의도된다. 힘 추정치는 임의의 적합한 형태 및 임의의 적절한 레벨의 복잡도가 될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은 결과의 힘(예, 입력 표면에 힘들을 인가하는 하나 이상의 물체들에 의해 인가되는 힘들)을 생성하기 위하여 결합되는 힘들의 수와 관계없이 단일의 결과 힘의 추정치를 결정한다. 일부 실시예들은, 다수의 물체들이 동시에 힘들을 표면에 인가할 때, 각 물체에 의해 인가된 힘에 대한 추정치를 결정한다. 다른 예로서, 힘 추정치는 임의의 비트 수의 해상도가 될 수 있다. 즉, 힘 추정치는 인가된 힘(또는 결과 힘)이 힘 임계값을 초과하는지의 여부를 나타내는 단일 비트가 될 수 있거나; 또는 힘 추정치는 다수의 비트들이 될 수 있어서, 힘을 미세한 해상도로 나타낼 수 있다. 다른 예로서, 힘 추정치는 상대적이거나 절대적인 힘 측정치들을 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서, 일부 실시예들은 물체(들)에 의해 입력 표면에 인가된 힘의 지도 또는 "영상"을 제공하기 위하여 힘 추정치들을 결합한다. 힘 추정치들의 이력 데이터가 또한 결정 및/또는 저장될 수 있다.
위치 정보와 힘 추정치들은, 선택, 커서 제어, 스크롤링, 및 다른 기능들을 위한 포인팅 디바이스로서 근접 센서 디바이스의 사용을 포함하여, 인터페이스 입력들의 완전한 범위를 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있는 물체 정보의 두 유형들이다.
일부 실시예들에 있어서, 입력 디바이스(100)는 처리 시스템(110)에 의해 또는 일부 다른 처리 시스템에 의해 동작되는 추가적인 입력 구성요소들을 통해 구현된다. 이들 추가적인 입력 구성요소들은 감지 영역(120) 내의 입력을 위한 여유 기능성, 또는 일부 다른 기능성을 제공할 수 있다. 도 1은 입력 디바이스(100)를 사용하여 항목들의 선택을 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있는 감지 영역(120) 근처의 버튼들(130)을 도시한다. 다른 유형들의 추가적인 입력 구성요소들은 슬라이더, 볼, 휠, 스위치, 등을 포함한다. 역으로, 일부 실시예들에 있어서, 입력 디바이스(100)는 다른 입력 구성요소들 없이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 입력 디바이스(100)는 터치 스크린 인터페이스를 포함하고, 감지 영역(120)은 디스플레이 스크린의 활성 영역의 적어도 일부와 중첩된다. 예컨대, 입력 디바이스(100)는 디스플레이 스크린 위에 놓이는 실질적으로 투명한 감지 전극들을 포함할 수 있고, 관련된 전자 시스템을 위한 터치 스크린 인터페이스를 제공할 수 있다. 디스플레이 스크린은 사용자에게 시각적인 인터페이스를 제공할 수 있는 임의의 유형의 동적인 디스플레이가 될 수 있고, 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED), 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마, 전자발광(EL) 또는 다른 디스플레이 기술 중 임의의 유형을 포함할 수 있다. 입력 디바이스(100)와 디스플레이 스크린은 물리적인 요소들을 공유할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은 디스플레이 및 감지를 위하여 동일한 전기 구성요소들의 일부를 사용할 수 있다. 다른 예로서, 디스플레이 스크린은 처리 시스템(110)을 통해 부분적으로 또는 전체적으로 동작될 수 있다.
본 발명의 많은 실시예들이 완전히 기능하는 장치의 상황 내에서 기술되었지만, 본 발명의 메커니즘들은 다양한 형태의 프로그램 제품(예, 소프트웨어)으로서 배포될 수 있다. 예컨대 본 발명의 메커니즘들은 전자 프로세서들에 의해 판독 가능한 정보 전달 매체(예, 처리 시스템(110)에 의해 판독 가능한 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 및/또는 기록가능한/쓰기가능한 정보 전달 매체) 상에서 소프트웨어 프로그램으로 구현 및 배포될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 실시예들은 배포를 수행하기 위하여 사용된 특정 유형의 매체와 관계없이 동일하게 적용된다. 비-일시적이고, 전자적으로 판독 가능한 매체의 예들은 다양한 디스크들, 메모리 스틱들, 메모리 카드들, 메모리 모듈들, 등을 포함한다. 전자적으로 판독 가능한 매체는 플래쉬, 광, 자기, 홀로그램, 또는 임의의 다른 저장 기술에 기초할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 입력 디바이스(100)는 입력 표면과 적어도 하나의 감지 전극을 포함하는데, 감지 전극은 처리 시스템(110)에 통신 가능하게 접속된다. 이러한 실시예에 있어서, 입력 표면은 감지 영역 내에서 물체들에 의해 접촉가능하고, 적어도 하나의 감지 전극은 감지 영역 내에서 물체들과 용량적으로 접속하고, 입력 표면과 접촉하는 물체들에 의해 입력 표면에 인가된 힘에 응답하여 편향되도록 구성된다. 처리 시스템(110)은 센서 값들의 세트를 사용하여 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성되는데, 이러한 강체 운동은 입력 표면과 접촉하는 물체에 의해 야기된 것이다. 결정된 추정 강체 운동 응답은 입력 표면과 접촉하는 물체와의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하고, 처리 시스템은 또한 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하도록 구성된다. 이러한 물체 정보는 다양하고 상이한 전자 디바이스들에 대한 다양한 인터페이스 작용들을 용이하게 하도록 사용될 수 있다.
일 예에 있어서, 처리 시스템(110)은 강체 운동을 야기하는 물체(들)에 대한 힘 추정치(또는 다수의 힘 추정치들)를 결정하기 위하여 추정 강체 운동 응답을 사용할 수 있다. 다른 예에 있어서, 처리 시스템(110)은 강체 운동을 야기하는 물체(들)에 대한 위치 추정치(또는 다수의 위치 추정치들)를 결정하기 위하여 추정 강체 운동 응답을 사용할 수 있다. 이러한 힘과 위치 추정치들은 다른 힘 또는 위치 추정치들의 반복을 통해 또는 반복 없이 생성될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 예시적인 입력 디바이스(200)의 평면도가 도시된다. 입력 디바이스(200)는 입력 표면(206)과 적어도 하나의 감지 전극(미도시)을 포함한다. 입력 디바이스(200)는 또한 적어도 하나의 감지 전극에 통신 가능하게 접속된 처리 시스템(미도시)을 포함한다. 입력 디바이스(200)는 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 감지 영역(202) 내의 물체들(예, 손가락(204))을 용량적으로 감지하도록 구성된다. 위에서 기술한 바와 같이, 적어도 하나의 감지 전극은 임의의 다양한 배열들의 임의의 수의 감지 전극들을 포함할 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 감지 전극은 단일 감지 전극, 한 축을 따라 정렬된 한 세트의 감지 전극, 직교 축들을 따라 정렬된 전극들의 배열들, 및 다른 구성들 또는 공간 배열들을 포함할 수 있다. 유사하게, 적어도 하나의 감지 전극은 임의의 적합한 형태로 이루어질 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 감지 전극은 단일 평면 내에 있을 수 있거나, 또는 비-평면형이 될 수 있고, 임의의 수, 그리고 곡선 또는 선형 부분들을 가질 수 있고, 임의의 적합한 크기로 이루어질 수 있다.
감지 영역(202) 내의 하나 이상의 물체들이 입력 표면(206)에 힘을 가하는 곳에서, 입력 표면과 적어도 하나의 감지 전극 내에서 실질적으로 강체 운동을 야기한다. "실질적으로 강체 운동"은 본 명세서에서 모든 유형들, 하지만 전극의 형태, 크기 또는 곡률에서 큰 변화가 없는 전극의 회전 및 왕복을 포함하도록 사용된다. 따라서 강체 운동은 그 자체로 형태, 크기 또는 곡률과 같은 전극 특성들의 임의의 실질적인 변화를 포함하지 않는다. 역으로, 비-강체 운동의 예들은 몸체 변형들 또는 형태 변화들의 상황들을 포함한다. 전극의 비-강체 운동의 특정 예들은 신장, 압축, 구부러짐 및 뒤틀림을 포함한다.
입력 물체들에 의한 힘에 응답하여 발생하는 편향의 유형은 입력 디바이스의 구조에 크게 의존할 것임을 주목해야 한다. 예컨대, 다양한 입력 디바이스들은 하나 이상의 물체들에 의해 인가된 힘에 응답하여 강체 운동을 제공하도록 특별히 설계되고 구성된다. 일반적으로 이들 디바이스들은 상대적으로 강성으로 구성된 전극들을 구비하고, 전형적으로 전극들의 왕복 및/또는 회전을 허용하기 위한 다양한 장착부들, 지지부들, 다른 메커니즘들을 포함한다.
물론, 많은 디바이스들에 있어서, 표면에 힘을 가하는 물체들에 응답하여 다양한 정도의 강체 및 비-강체 운동이 발생한다. 본 명세서에서 기술된 실시예들은 특별히, 힘에 응답하여 상대적으로 큰 양의 강체 운동이 상대적으로 작은 양의 비-강체 운동과 함께 발생할 디바이스들에 적용될 수 있다.
입력 디바이스(200)를 통해, 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 획득된 용량성 측정치들은 감지 영역(202) 내의 물체에 대한 용량성 결합의 영향들 및 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동의 영향들 모두를 포함한다. 강체 운동의 영향들은 감지 영역 내의 물체들을 검출하는 정확도에 영향을 미칠 수 있고, 물체들에 의해 입력 디바이스(200)에 제공된 입력에 대한 추가적인 정보를 제공할 수 있다.
용어 "강체 운동 응답"은, 강체 운동으로 인해 발생하는, 적어도 하나의 감지 전극에 대한 용량성 결합의 변화를 언급한다. 즉, 강체 운동은 입력 디바이스의 다른 부분들 및 환경에 대한 적어도 하나의 감지 전극의 위치 변화들을 야기한다. 예컨대, 다른 요소들에 가까이 또는 이로부터 멀어지게 왕복운동시킴으로써, 및/또는 적어도 하나의 감지 전극의 부분들이 다른 요소들에 가까이 또는 이로부터 멀어지도록 회전시킴으로써, 위치 변화들이 야기된다. 이러한 상대적인 위치 변화는, 적어도 하나의 감지 전극을 둘러싸는 전계가 변화하는 방식이다. 이것은 적어도 하나의 감지 전극이 겪는 용량성 결합을 변경하고, 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 생성된 센서 값들을 변경한다. 따라서, "강체 운동 응답"은 강체 운동에 대한 전기적인 응답을 언급한다.
용어, "추정 강체 운동 응답"은 강체 운동 응답의 추정치에 대응하는 입력 디바이스(예, 입력 디바이스의 처리 시스템 또는 일부 다른 처리 요소)에 의해 결정된 값들을 언급한다. 추정 강체 운동 응답은 커패시턴스의 변화들을 반영하는 커패시턴스 유닛들, 또는 일부 다른 유닛들 내에서 이루어질 수 있다. 일반적으로, 추정 강체 운동 응답은 적어도 하나의 감지 전극과 강체 운동을 야기하는 적어도 하나의 물체 사이에서 용량성 결합의 영향을 (전체적으로 또는 부분적으로) 설명함으로써 생성된다.
유사하게, "물체 응답"은 본 명세서에서 감지 영역 내에서 존재하거나/존재하고 이동하는 입력 물체(들)로 인해 발생하는 적어도 하나의 감지 전극에 대한 용량성 결합의 변화를 언급한다. 또한 "추정된 물체 응답"은 물체 응답의 추정치에 대응하는 입력 디바이스에 의해 (예, 입력 디바이스의 처리 시스템 또는 일부 다른 처리 요소) 결정된 값들을 언급한다.
입력 디바이스(예, 입력 디바이스의 처리 시스템 또는 일부 다른 처리 요소)는, 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 센서 값들의 한 세트를 획득하고, 추정 강체 운동 응답을 결정하고, 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하도록 구성된다. 추정 강체 운동 응답은 센서 값들의 세트를 사용하여 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된다. 강체 운동은 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 의해 야기되고, 추정 강체 운동 응답은 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체와의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명한다.
센서 디바이스는 또한 적어도 하나의 감지 전극 근처의 하나 이상의 도체들을 포함할 수 있는데, 도체(들)와 적어도 하나의 감지 전극 사이의 용량성 결합은 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동에 따라 변한다. 도체(들)은 적어도 하나의 감지 전극에 대해 임의의 형태 또는 배열이 될 수 있다. 예컨대, 도체(들)는 적어도 하나의 감지 전극과 중첩되거나, 접하거나 또는 전극을 둘러싸거나, 전극에 삽입될 수 있다.
예컨대, 센서 디바이스는 또한 적어도 하나의 감지 전극 아래에 놓이는 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다. 디스플레이 스크린은, 디스플레이 스크린 상에 영상들을 디스플레이하는데 사용하도록 구성된 하나 이상의 도체(들)를 포함할 수 있는데, 도체(들)과 적어도 하나의 감지 전극 사이의 용량성 결합은 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동에 따라 변한다.
물체 정보는 위치 추정치, 힘 추정치, 및/또는 감지 영역 내의 또는 입력 표면과 접촉하는 물체(들)와 관련된 일부 다른 추정치를 포함할 수 있다.
처리 시스템은 다양한 방식으로 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 추정 강체 운동 응답은 크게 선형 및/또는 평면형으로 간주될 수 있다. 예컨대, 실시예들에 있어서, 적어도 하나의 전극과 다른 큰 전도성 요소들은 실질적으로 선형 및/또는 평면 배열들로 배열된다. 추정 강체 운동 응답이 주로 선형이라고 간주하는 것은, 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 사용된 처리를 단순화시킨다. 예컨대, 다양한 선형 및 평면형 맞춤 기술들을 사용함으로써 추정 강체 운동 응답을 결정한다.
추정 강체 운동 응답을 결정하기 위한 일부 예시적인 기술들이 다음의 절들에서 기술된다.
처리 시스템은, 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 대한 위치 추정치를 결정함으로써, 위치 추정치로부터 멀리 떨어진 위치들에 대응하는 센서 값들의 세트의 하위세트를 결정함으로써, 및 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 하위세트를 사용함으로써 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성될 수 있다. 하위세트는 센서 값들의 세트의 비-공백의 적절한 하위세트가 될 수 있어서, 센서 값들의 세트의 모든 값들은 아니지만 적어도 하나의 값을 포함하게 된다.
처리 시스템은 파라미터화된 기능을 센서 값들의 세트 또는 하위세트로 맞춤으로써 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 센서 값들의 세트 또는 하위세트에 대한 선형 맞춤 또는 평면 맞춤을 결정함으로써, 강체 운동 응답은 주로 평면형으로 간주될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 맞춤은 다수 회 수행될 수 있다. 예컨대, 센서 값들의 세트 또는 하위세트의 제 1 선형 맞춤을 수행하고, 선형 맞춤 이상의 값을 적어도 부분적으로 제거하기 위하여 이들 값들을 필터링하고, 이 후 추가적인 맞춤을 수행함으로써, 다수 회 수행된다. 이들 경우들에 있어서, 필터링은 한 세트의 임계값 이상의 값들에 대해, 또는 선형 맞춤 이상의 양의 값들에 대해 수행될 수 있다.
처리 시스템은, 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 대한 위치 추정치를 결정함으로써, 및 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체와 관련된 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하기 위하여 위치 추정치를 사용함으로써 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성될 수 있다.
처리 시스템은 다양한 방식으로 물체 정보를 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 예들이 다음의 절들에서 기술된다.
처리 시스템은, 추정 강체 운동 응답을 사용하여 위치 추정치를 결정함으로써, 위치 추정치를 사용하여 제 2 추정 강체 운동 응답을 결정함으로써, 및 제 2 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정함으로써, 물체 정보를 결정하도록 구성될 수 있다. 제 2 추정 강체 운동 응답은 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련되고, 제 1 추정 강체 운동 응답에 대한 정제값이다.
처리 시스템은 또한 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 대한 제 1 위치 추정치를 결정하도록 구성될 수 있다. 처리 시스템은 센서 값들의 세트와 제 1 위치 추정치를 사용함으로써 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성될 수 있다. 처리 시스템은 추정 강체 운동 응답을 사용하여 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 대한 제 2 위치 추정치를 결정함으로써 물체 정보를 결정하도록 구성될 수 있는데, 제 2 위치 추정치는 제 1 위치 추정치에 대한 정제값이다.
추정 강체 운동 응답과 물체 정보를 결정하기 위한 다양한 다른 기술들이 존재하고, 다른 예들은 다른 도면들과 관련하여 아래에서 기술된다.
처리 시스템은 시스템에 속한 기능들을 수행하기 위한 적절한 모듈들로 이루어질 수 있다. 예컨대, 처리 시스템은 위치 획득 모듈과 결정자 모듈을 포함할 수 있다. 위치 획득 모듈은 입력 디바이스의 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하도록 구성될 수 있다. 결정자 모듈은 추정 강체 운동 응답을 결정하고, 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하도록 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2의 예의 구현을 도시한다. 특히, 도 3 및 도 4는 입력 표면(306), 적어도 하나의 감지 전극(308), 및 도체(310)를 구비하는 예시적인 입력 디바이스(300)의 횡단면도를 도시한다. 적어도 하나의 감지 전극(308)과 입력 표면(306)은 장착부(302)에 의해 지지된다. 제 1 축(312)은 또한 배향 목적을 위하여 도시된다. 또한 도 3 및 도 4에 제공되는 것은, 입력 디바이스(300) 근처의 입력 물체(304)(손가락이 도시됨)이다. 장착부(302)와 적어도 하나의 감지 전극(308)은, 입력 물체(304)에 의해 입력 표면(306)에 인가된 힘이 적어도 하나의 감지 전극(308)이 강체 운동을 겪게 하도록, 구성된다. 강체 운동은 도체(310)에 대한 전극(308)의 상대적인 위치를 변경시킨다. 도체(310)는 적어도 하나의 감지 전극(308)에 근접하여, 도체(310)와 적어도 하나의 감지 전극(308) 사이의 용량성 결합은, 도체(310)에 상대적인 적어도 하나의 감지 전극(308)의 강체 운동에 대해, 측정 가능한 방식으로 변하게 된다.
즉, 적어도 하나의 감지 전극(208)의 강체 운동은 적어도 하나의 감지 전극(308)의 부분들과 도체(310)의 부분들 사이의 상대적인 거리를 변경시키고, 이들 주위의 전계를 변경시킨다. 적어도 하나의 감지 전극(308)이 도체(310)에 대해 전기적으로 변조되는 경우, 이것은 적어도 하나의 감지 전극(308)에 의해 측정된 커패시턴스를 변경시킨다.
도체(310)는 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동에 응답하여 적어도 하나의 감지 전극 주위의 전계를 변경시키는데 전용되는 입력 디바이스(300)의 부분들을 포함할 수 있거나, 또는 다른 기능들을 가질 수 있다. 예컨대, 도체(310)는 또한 외부 잡음원으로부터 입력 디바이스(300)를 전기적으로 차폐할 수 있거나, 또는 적어도 하나의 감지 전극(308)의 동작에 의해 생성된 잡음으로부터 외부 구성요소들을 전기적으로 차폐할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 다른 예로서, 입력 디바이스(300)는 적어도 하나의 감지 전극(308) 아래에 놓이는 디스플레이 스크린을 포함하고, 도체는 또한 디스플레이 기능들을 위해 사용된다. 예컨대, 도체(310)는 디스플레이 동작을 위해 사용된 디스플레이 전극이 될 수 있다. 디스플레이 동작 도중에 일정한 Vcom 전압 또는 다수의 전압들로 구동되는 액정 디스플레이 스크린들(LCDs)의 하나 이상의 Vcom 전극들과 같이, 디스플레이 전극은 디스플레이 동작 도중에 하나 이상의 전압들로 구동될 수 있다.
입력 디바이스(300)는, 적어도 하나의 감지 전극(308)의 강체 운동에 응답하여 적어도 하나의 감지 전극(308)과의 용량성 결합을 변화시키는 추가적인 도체들을 포함할 수 있거나, 포함하지 않을 수 있다. 이들 추가적인 도체들은 적어도 하나의 감지 전극(308) 아래에 놓일 수 있거나, 또는 적어도 하나의 감지 전극(208)에 대한 일부 다른 배열로 이루어질 수 있다.
장착부(302)는, 강체 운동을 용이하게 하도록 입력 디바이스 내에서 구현될 수 있는 다양한 유형의 디바이스들 및 구조들의 단순한 예시임을 주목해야 한다. 예컨대, 장착부(302)는 구분적인 막, 가스킷, 또는 접착제의 연속물이 될 수 있다. 장착부(302)는 스프링들, 빔들, 또는 다른 유연한 부재들과 같은 이산 구성요소들을 포함할 수 있다. 장착부(302)가 실질적으로 반복 가능한 압축/팽창을 제공하여, 적어도 하나의 감지 전극(308)의 강체 운동을 허용하는 한, 장착부(302)의 유형 및 배열은 중요하지 않음을 주목해야 한다.
이제 도 4를 참조하면, 입력 물체(304)가 입력 표면(306)에 힘을 가하여, 적어도 하나의 감지 전극(308)이 강체 운동을 겪는 입력 디바이스(300)가 도시된다. 이러한 도시된 예에 있어서, 장착부(302)는 확장 및 수축하도록 구성되고, 적어도 하나의 감지 전극(308)은 제 위치에서 회전 및 왕복 운동한다. 이것은 적어도 하나의 감지 전극(308)의 일부 부분들이 도체(310)를 향해 더 가까이 이동하도록 야기한다. 이러한 도시된 예에 있어서, 전극(308)의 일부 부분들은 도체(310)로부터 멀어지는 방향으로 이동함을 또한 주목해야 한다. 그러나, 이는 항상 그러한 것은 아니며, 일부 실시예들에 있어서, 입력 디바이스는 오로지 한 방향으로만 (상이한 위치들에서 정도가 변할지라도) 왕복운동하도록 구성될 수 있다.
어떠한 경우라도, 적어도 하나의 감지 전극(308)의 이러한 강체 운동은 적어도 하나의 감지 전극(308)에 의해 측정된 커패시턴스를 변화시킨다. 입력 디바이스(300)의 처리 시스템(미도시)은 강체 운동의 영향들을 포함하는 센서 값들의 세트를 사용하여 적어도 하나의 감지 전극(308)의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성된다. 강체 운동은 입력 표면(306)과 접촉하는 입력 물체(204)에 의해 야기될 수 있다. 처리 시스템은, 입력 물체(304)(및 적절한 다른 입력 물체들)과의 용량성 결합이 센서 값들의 세트에 미치는 영향들을 적어도 부분적으로 설명함으로써 이러한 추정 강체 운동 응답을 결정한다. 추정 강체 운동 응답은 다양한 물체 정보(204)를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 입력 디바이스(300)에 대한 예시적인 총 응답, 강체 운동 응답, 및 물체 응답을 도시한다. 도 5 내지 도 7의 예들은, (영상 센서 내의 픽셀들의 행 또는 열과 관련될 수 있는 것과 같은) 센서의 단면을 따른 응답, (프로파일 센서와 관련될 수 있는 것과 같은) 응답들의 투영, 또는 일부 다른 적절한 1차원 표현이 될 수 있다. 이제 도 5를 참조하면, 적어도 하나의 감지 전극(308)과 관련된 총 응답(500)의 예가 그래프 형태로 도시된다. 특히, 도 5는 도 4에 도시된 강체 운동 시나리오에 대한 예시적인 총 응답(500)을 도시한다.
총 응답(500)은 적어도 2개의 명확한 효과들을 포함한다. 총 응답의 제 1 부분은 적어도 하나의 감지 전극(208)에 대한 입력 물체(304)의 근처 및/또는 위치에 기인한 변화들을 반영하는 물체 응답이다. 제 2 부분은 적어도 하나의 감지 전극(308)의 강체 운동에 기인한 변화들을 반영하는 강체 운동 응답이다. 많은 실시예들에 있어서, 1차로서, 물체 응답과 강체 운동 응답들은 부가적인 효과들이고, 따라서 총 응답은 물체 응답과 강체 운동 응답의 중첩으로 간주될 수 있다. 따라서, 물체 응답 또는 강체 운동 응답은 다른 응답에 실질적으로 영향을 미치지 않고 총 응답으로부터 감산되거나 그렇지 않을 경우 제거될 수 있다 - 적어도 1차.
일반적으로, 물체 응답과 관련된 변화들은 입력 물체(304) 근처의 적어도 하나의 감지 전극(308)의 부분들 내에서 집중되는데, 왜냐하면 입력 물체(304)의 존재 및 이동에 의해 야기된 전계에 대한 변화들이 상대적으로 국한되기 때문이다. 한편, 강체 운동 응답과 관련된 변화들은 감지 전극에 대응하는 전체 영역을 담당한다.
이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 이들 도면들은 도 4에 도시된 강체 운동 시나리오에 대한 예시적인 강체 운동 응답(600)과 예시적인 물체 응답(700)을 도시한다. 도 5 내지 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 총 응답(500)은 유효하게 강체 운동 응답(600)과 물체 응답(700)의 중첩이다. 이 예에 있어서, 강체 운동 응답(600)은 주로 선형으로 기술될 수 있다. 다시, 이는 주로 입력 디바이스 내의 전극들과 다른 요소들의 구조와 배열에 의존한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 입력 디바이스(입력 디바이스(200 또는 300)와 같은)는 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하도록 구성된다. 센서 값들의 세트는, 강체 운동 응답(강체 운동 응답(600)과 같은)과 물체 응답(물체 응답(700)과 같은)을 포함하는 총 응답(총 응답(500)과 같은)을 반영할 수 있다. 센서 값들의 세트는 유사하게 양자화되고, 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 이루어진 측정들을 나타내는 값들의 이산 세트로 형성된다.
입력 디바이스는 추가로 센서 값들의 세트를 사용하여 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성된다. 즉, 입력 디바이스는 획득된 센서 값들을 사용하여 실제 강체 운동 응답의 추정치를 나타낸다. 추정 강체 운동 응답은 이산 값들, 함수들의 계수들, 함수들, 등을 포함하여, 임의의 적절한 형태로 이루어질 수 있다. 추정 강체 운동 응답은 입력 물체(들)와의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명한다. 즉, 추정 강체 운동 응답은 물체 응답을 적어도 부분적인 정도로 설명한다. 입력 디바이스는 또한 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 센서 값들과 추정 강체 운동 응답들은 1차원을 따라, 예컨대 도 3 및 도 4의 제 1 축을 따라 이루어진다. 이것은 특정 축들 또는 평면들(예, "프로파일" 센서들)을 따라 입력의 투영들을 제공하도록 설계된 예들의 경우일 수 있다. 예컨대, 프로파일 센서들은 데카르트 좌표계를 사용한다면 "X" 및 "Y" 좌표들과 같은 한정된 좌표계에 대한 센서 값들의 세트들을 생성할 수 있다.
추정 강체 운동 응답들은 또한 2이상의 차원들의 영상들을 제공하도록 설계된 실시예들에서 1차원을 따라 이루어질 수 있는데, 영상의 특정 1차원 섹션들 또는 조각들은 추정 강체 운동 응답들과 물체 정보를 결정하는데 사용된다. 예컨대, 영상 내에서 피크(또는 다수의 피크들)와 교차하는 하나 또는 다수의 1차원 조각들이 취해질 수 있다. 다른 예로서, 각각이 입력 물체의 동일한 추정 위치를 통과하는(또는 다수의 입력 물체들의 상이한 추정 위치들을 통과하는) 하나 또는 다수의 1차원 조각들이 취해질 수 있다.
2, 3, 또는 그 이상의 차원들의 영상들을 제공하도록 구성된 실시예들에 있어서, 센서 값들과 추정 강체 운동 응답은 (필요한 2차원 섹션들을 취하면서) 2차원들을 따라 이루어질 수 있다. 이러한 접근법은 또한 3 및 그 이상의 차원들로 유추될 수 있다.
도 8 내지 도 10은 제 1 및 제 2 축들에 걸치고 감지 영역에 대응하는 표면 그래프들로서 총 응답, 물체 응답, 및 강체 운동 응답을 도시한다. 제 1 및 제 2 축들은 X 및 Y 축들이 될 수 있다. 도 8 내지 도 10은 이들 응답들을 감지 영역 내에서 용량성 영향들의 2차원 "영상들"로서 도시한다.
이제 도 8을 참조하면, 도 3 및 도 4의 예에 대한 예시적인 2차원 총 응답(800)이 표면 그래프로서 도시된다. 도 5의 예와 유사하게, 총 응답(800)은 강체 운동과 물체 응답들 모두를 포함한다. 또한 이전의 예들과 유사하게, 추정 강체 운동 응답은 물체 응답을 적어도 부분적으로 설명함으로써 결정될 수 있다. 이제 도 9 및 도 10을 참조하면, 이들 도면들은 도 8에 도시된 예시적인 총 응답(800)에 대한 예시적인 강체 운동 응답(900)과 예시적인 물체 응답(1000)을 도시한다. 이들 응답들은, 이들이 1차원이 아니라 2차원이라는 점을 제외하고, 도 5 내지 도 7과 관련하여 기술된 것들과 유사한 서로와의 관계들을 갖는다.
본 발명의 실시예들에 따라, 다양하고 상이한 기술들이 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 일부 기술들은, 적어도 하나의 전극이 적어도 실질적인 강체 운동을 갖고 이동할 것이고, 초래되는 관련 정전기 변화들이 예측 가능한 패턴을 따를 것이라는 가정에 기초한다. 예컨대, 패턴은 주로 선형이거나 또는 평면형이다. 일부 기술들은 센서 값들로부터 물체 응답 영향들을 제거 또는 감소시키기 위하여 필터들 또는 임계값을 사용한다. 일부 기술들은 기능들을 센서 값들의 일부 또는 모두에 맞추는 것을 포함한다. 일부 기술들은 물체(들)의 용량성 영향들에 대한 설명을 수행하기 위하여 (입력 디바이스와 접촉하는 또는 입력 디바이스의 감지 영역 내의) 물체(들)의 추정된 위치(들)을 사용한다. 다른 기술들은 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 위치 추정치를 사용하지 않을 수 있다.
다양한 실시예들은 이들 기술들을 개별적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은 추정 강체 운동 응답들을 생성하기 위하여 위치 추정치를 곡선 맞춤들과 함께 사용할 수 있다. 다른 예로서, 일부 실시예들은 추정 강체 운동 응답들을 생성하기 위하여 임계값들과 필터들 모두를 사용할 수 있다. 다른 예들은 임의의 조합 및 다수의 필터들, 임계값들, 맞춤들, 및 다른 기술들을 사용한다.
다양한 이들 기술들은 이제 보다 상세하게 논의될 것이다.
제 1 예로서, 일부 실시예들은 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 필터들을 사용한다. 예컨대, 일부 실시예들에 있어서, 물체 응답이 강체 운동 응답보다 센서 값들의 더 예리한 변화들을 생성하여, 이러한 더 예리한 변화들을 필터링하는 것이 물체 정보를 결정하기 위하여 적절한 추정 강체 운동 응답을 생성한다고 간주될 수 있다.
또 다른 예로서, 일부 실시예들은 추정 강체 운동 응답들을 결정하기 위하여 임계값들을 사용한다. 임계값들은 입력 조건들 등에 기초하여 동적으로, 제조시, 시작시, 특정 입력 조건들이 부합될 때의 동작 도중에 설정될 수 있다. 임계값들을 통해, 특정 임계값들을 초과하거나 또는 이들 사이의 센서 값들은 제거되거나 또는 다른 센서 값들과 상이하게 가중될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에 있어서, 임계값을 초과한 센서 값들은 주로 물체 응답에 기인한 것으로 간주되어 제거될 수 있다. 다른 예로서, 일부 실시예들에 있어서, 임계값을 초과한 센서 값들은 적절한 가중 함수에 따라 감소될 수 있다. 또 다른 예로서, 임계값 미만의 센서 값들이 제거될 수 있다.
일부 기술들은, 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 강체 운동을 야기하는 하나 이상의 물체들의 위치와 같이, 감지 영역 내의 물체(들)의 위치(들)의 결정을 사용한다. 위치 추정치로서 언급되는 위치(들)의 결정은 이러한 기술들에서 센서 값들의 세트에서 발견되는 물체(들)과의 용량성 결합의 영향들의 적어도 일부를 설명하기 위하여 사용된다. 더욱이, 일부 실시예들에 있어서, 다른 유형들의 정보가 또한 위치 추정치와 함께 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
위치 추정치는 임의의 적합한 위치 결정 기술 및 절차를 사용하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 감지 영역으로 들어오는, 그 안에서 이동하는, 및 그 영역으로부터 빠져나가는 물체들은 적어도 하나의 전극 근처의 전계를 변화시켜, 입력 디바이스가 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 획득된 센서 값들의 변화들을 통해 물체들을 용량적으로 검출할 수 있게 된다. 센서 값들에서의 최종 변화들은 그 자체로, 입력 디바이스와 접촉하는 물체(들)를 포함하여 감지 영역 내의 물체(들)의 위치(들)를 결정하기 위하여, 하나 이상의 이전 판독값들 또는 기준선들, 및/또는 다른 정보(이전 힘, 강체 운동 및 위치 추정치와 같은)와 함께 사용될 수 있다. 이들 센서 값들로부터 위치 추정치를 결정하기 위하여 피크들의 검출, 중심들의 계산, 등을 포함하여 임의의 적합한 데이터 분석 방법이 사용될 수 있다.
표면과 접촉하고 강체 운동을 야기하는 물체(들)와의 용량성 결합 효과들을 적어도 부분적으로 설명하기 위하여 일부 실시예들은 위치 추정치를 사용한다. 예컨대, 일부 실시예들은, 센서 값들 중 어느 하위세트가 물체(들)의 용량성 결합 효과들에 의해 덜 영향을 받는지, 또는 센서 값들 중 어느 하위세트가 강체 운동 영향들을 더 많이 나타내는지를 결정하기 위하여, 위치 추정치를 사용한다. 일부 실시예들은 위치 추정치로부터 (즉, 위치 추정치에 의해 표시된 위치(들)로부터) 멀리 떨어진 위치들에 대응하는 센서 값들의 하위세트를 결정한다. 하위세트는 비공백이어서, 세트의 적어도 하나의 센서 값들을 포함하고; 하위세트는 적절하여, 세트의 모든 센서 값들을 포함하지는 않는다. 이들 실시예들은 이러한 하위세트를 사용하여 추정 강체 운동 응답을 결정한다. 이러한 접근법은 물체들이 있는 것으로 추정되는 곳으로부터 멀리 떨어진 감지 영역의 부분들(따라서 물체들을 포함하지 않는다고 추정되는 감지 영역의 부분들)과 관련된 센서 값들에 집중한다. 일반적으로 물체들로부터 멀리 떨어진 부분들과 관련된 센서 값들은 기본적으로 강체 운동과 관련된 용량성 영향들을 나타낸다.
이제 도 11을 참조하면, 도 5의 총 응답에 대한 입력 디바이스에 의해 획득될 수 있는 것에 대응하는 센서 값들(1100)의 예시적인 세트가 도시된다. 센서 값들의 세트는 강체 운동의 용량성 영향들(강체 운동 응답) 및 물체와의 용량성 결합의 영향들(물체 응답) 모두의 측정치를 반영한다. 도 11에 도시된 센서 값들로부터, 위치(1101)에 대응하는 물체에 대한 위치 추정치가 이루어질 수 있다. 이러한 위치 추정치는 위치 추정치로부터 멀리 떨어진 위치들에 대응하는 센서 값들의 하위세트를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 이러한 하위세트는 영역들(1102) 내의 값들의 하위세트이다.
도 11의 예에 있어서, 영역들(1102)은 주로 강체 운동 응답을 나타내는 것으로 결정된 센서 값들에 대응한다. 영역(1102) 내의 센서 값들의 하위세트는 위치 추정치로부터 멀리 떨어진 위치들에 대응하여, 물체 응답에 의해 크게 영향을 받지 않고, 따라서 물체 응답의 더 많은 것을 설명하는 양호한 추정 강체 운동 응답을 형성한다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 이와 같이 획득된 센서 값들의 하위세트는, 물체 응답을 설명하는데 양호하지 않지만, 추정 강체 운동 응답들로서 여전히 사용 가능한, 추정 강체 운동 응답들을 형성할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 일부 실시예들은 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 맞춤 기술들을 사용한다. 이러한 맞춤은, 강체 운동 응답이 아니라 물체 응답에 의해 주로 결정된 값들을 포함하여, 센서 값들의 전체 세트가 될 수 있다. 이것은 도 12에 도시되었는데, 도 12에서 추정 강체 운동 응답은 센서 값들(1100)의 모두의 맞춤(1203)으로부터 유도된다.
맞춤 기술들은 또한 센서 값들의 부분 세트에 적용될 수 있다. 맞춤이 이루어지는 센서 값들의 하위세트를 생성하기 위하여 임의의 적합한 데이터 분석 방법들(예, 임계값 사용, 위치들의 추정, 등)이 사용될 수 있다. 도 13을 참조하면, 센서 값들(1300)은 위치 추정치(1101)로부터 멀리 떨어진 위치들에 대응하는 센서 값들(1100)의 하위세트이다. 추정 강체 운동 응답은 센서 값들(1300)의 이러한 하위세트의 맞춤(1300)으로부터 유도된다.
추정 강체 운동 응답이 합리적으로 선형 및/또는 평면형으로 간주될 수 있는 이들 두 실시예들 중 어느 하나에 있어서, 선형 맞춤 또는 평면형 맞춤이 사용될 수 있다. 이것은 센서 값들의 완전한 세트 또는 센서 값들의 하위세트로 수행되었는지에 관계없이, 맞춤들을 결정하기 위하여 사용된 처리를 단순화시킬 수 있다.
도 14를 참조하면, 센서 값들(1400)은 임계값(1401) 미만의 센서 값들(1100)의 하위세트이다. 추정 강체 운동 응답은 센서 값들(1400)의 이러한 하위세트의 맞춤(1403)으로부터 유도된다.
도 15를 참조하면, 이 그래프는 가상의 센서 값들을 포함하는 추정 강체 운동 응답을 생성하기 위하여 제거된 센서 값들이 어떻게 사용되는지를 도시한다. 임의의 적합한 추정 방법(직선 보간, 등)이 사용될 수 있다. 예컨대, 이들 가상의 센서 값들(1502)은 영역들(1102) 내의 센서 값들을 사용하여 추정될 수 있다. 또한, 추정 강체 운동 응답은 제거된 센서 값들(1500)과 가상의 센서 값들(1502)의 조합으로부터 유도될 수 있다.
이들 예들은 모두 부분적으로 물체(들)과의 용량성 결합의 영향들을 설명한다. 특정 기술들은 심지어 실질적으로 또는 전체적으로 물체(들)와의 용량성 결합의 영향들을 설명할 수 있다.
추정 강체 운동 응답은 힘 추정치들, 위치 추정치들, 등을 포함하여 물체 정보를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
강체 운동 응답은 적어도 하나의 감지 전극의 실제 물리적인 강체 운동을 반영한다. 이와 같이, 추정 강체 운동 응답은 강체 운동을 야기하는 힘(들)에 관한 추정치들을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
추정 강체 운동 응답으로부터 이러한 힘 추정치를 결정하기 위하여 다양한 기술들이 사용될 수 있다. 예컨대, 알려진 힘의 인가들을 강체 운동 응답들과 상관시키는 데이터가 수집될 수 있고, 둘 사이의 맵핑이 경험적으로 결정될 수 있다. 다른 예로서, 힘의 인가들을 물리적인 강체 운동들에 상관시키고, 물리적인 강체 운동을 용량성 효과들에 상관시키는 물리적인 모델들은, 강체 운동 응답들이 어떻게 인가된 힘들에 대응하는지를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 맵핑은, 추정 강체 운동 응답을 사용하여 힘 추정치들을 결정하기 위하여, 애플리케이션에 대해 적합한 임계값들, 룩업 테이블들, 함수들, 등으로 저장될 수 있다.
추정 강체 운동 응답은 또한 위치 추정치를 제공하기 위하여 또는 위치 추정치를 정제하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 추정 강체 운동 응답의 파라미터들은 입력 표면과 접촉하는 물체(들)의 위치(들)의 추정치를 산출하는데 사용될 수 있다. 일 예로서, 추정 강체 운동 응답은 더 정확한 추정된 물체 응답을 제공하기 위하여 사용될 수 있고, 추정된 물체 응답은 위치 추정치(들)을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은 초기 위치 추정치가 어떻게 조절되어야 하는지를 결정하기 위하여 강체 운동 응답을 사용한다. 다른 예로서, 일부 실시예들은 물체 응답을 생성하기 위하여, 센서 값들의 세트로부터 추정 강체 운동 응답을 제거한다. 물체 응답은 이후, 적절한 위치 추정치(들)를 생성하기 위한(및, 적용 가능한 입력 물체들의 수 및 따라서 추정할 위치들의 수를 추정하기 위한) 적절한 위치 결정 기술과 함께 사용된다.
일부 실시예들은 추정 강체 운동 응답들, 추정된 물체 응답들, 및/또는 위치 추정치들의 결정을 반복한다. 예컨대, 일부 실시예들에 있어서, 제 1 위치 추정은 강체 운동 응답을 고려하지 않고 센서 값들로부터 이루어지고; 이후 제 1 위치 추정은 제 1 추정 강체 운동 응답을 결정하는데 사용된다. 이 후, 제 1 추정 강체 운동 응답은 제 1 위치 추정치에 대한 정제값인 제 2 위치 추정치를 결정하기 위하여 사용된다. 다양한 실시예들은 임의의 추정치들을 반복하지 않을 수 있고, 반면에 다른 것들은 한 번, 두 번, 또는 더 많은 회수를 반복할 수 있다.
위치 추정치를 정제하기 위하여 추정 강체 운동 응답을 사용하는 것은, 강체 운동 응답이 강체 운동 응답을 고려하지 않고 생성되는 위치 추정치에 악영향을 미치는 실시예들에서 유용할 수 있다. 즉, 이들 실시예들에 있어서, 강체 운동 응답은 위치 추정치들에서 요구되는 정확도에 관해 센서 값들에 대한 상당한 기여자이고; 이러한 시스템에서 강체 운동 응답을 부분적으로 또는 전체적으로 설명하지 않고 센서 값들로부터 위치 추정치들을 결정하는 것은 위치 추정치에서 에러를 초래하고, 이는 에러 출력들 또는 응답들을 야기한다. 또한, 일부 다른 실시예들에 있어서, 강체 운동 응답을 설명하지 않고 이루어진 제 1 위치 추정치는 일부 용도들(예, 디바이스를 기상시킬 때, 데이터 분석 노력들을 집중시킬 곳을 결정하는 것, 추정 강체 운동 응답을 결정하는 것, 등)에 대해 충분히 정확할 수 있지만, 일부 용도들(예, 미세 커서 위치설정, 포인팅, 등)에 대해서는 그렇지 않다.
더욱이, 추정된 물체 응답들, 추정 강체 운동 응답들, 및 물체 정보(힘 추정치들과 위치 추정치들을 포함하여)는 반복 형태에서 0 회, 1 회, 또는 다수 회 반복할 수 있고, 각 반복은 더 정제된 추정치를 생성한다. 이러한 반복 결정들을 수행하는 다양한 실시예들은 추정치가 수렴할 때(예, 이전 추정치와 현재의 추정치가 한정된 범위 내에 있을 때)까지, 또는 둘 모두가 될 때까지(예, 추정치가 수렴하지만, N회 미만의 반복들까지), 한 세트의 반복 회수를 수행할 수 있다.
추정치들을 반복하지 않는 실시예들의 제 1 특정 예에 있어서, 일부 실시예들은, 결정에서 위치 추정치를 사용하지 않고, 센서 값들로부터 추정 강체 운동 응답을 결정한다. 이러한 실시예들은 힘 및/또는 위치 추정치들을 결정하기 위하여 추정 강체 운동 응답을 사용할 수 있다.
추정치들을 반복하지 않는 실시예들의 제 1 특정 예에 있어서, 위치 추정치가 결정되는 것과, 위치 추정치가 제 2 추정 강체 운동 응답과 제 2 힘 및/또는 위치 추정치를 생성하기 위하여 사용되고, 제 2 추정치가 제 1 추정치에 대한 정제값이라는 점을 제외하고, 프로세스는 위의 단락에서 설명한 것과 유사하다.
추정치들을 반복하지 않는 실시예들의 제 2 특정 예에 있어서, 일부 실시예들은, 결정에서 위치 추정치를 사용하지 않고, 센서 값들로부터 추정 강체 운동 응답을 결정한다. 이러한 실시예들은 이후 위치 추정치들을 결정하기 위하여 추정 강체 운동 응답을 센서 값들과 조합하여 사용할 수 있거나(예, 추정된 물체 응답을 생성하기 위하여 센서 값들에서 강체 운동 응답의 설명에서와 같은); 또는 이러한 실시예들은 이후 힘 추정치를 결정하기 위하여 추정 강체 운동 응답을 사용할 수 있거나; 또는 실시예들을 이들 둘 모두를 수행할 수 있다.
추정치들을 반복하는 실시예들의 제 2 특정 예에 있어서, 위치 추정치가 결정되는 것과, 위치 추정치가 제 2 추정 강체 운동 응답과 제 2 힘 및/또는 위치 추정치를 생성하기 위하여 사용되고, 제 2 추정치가 제 1 추정치에 대한 정제값이라는 점을 제외하고, 프로세스는 위의 단락에서 설명한 것과 유사하다.
추정치들을 반복하는 실시예들의 제 3 특정 예에 있어서, 실시예들은 센서 값들로부터, 제 1 위치 추정치와 제 1 추정 강체 운동 응답을 결정한다. 추정 강체 운동 응답은 이후 제 2 위치 추정치를 결정하기 위하여 제 1 위치 추정치 또는 센서 값들과 함께 사용된다. 제 2 위치 추정치는 이후 제 2 추정 강체 운동 응답을 생성하기 위하여 센서 값들 또는 제 1 추정 강체 운동 응답과 함께 사용된다. 제 2 추정 강체 운동 응답은 이후 제 3 위치 추정치를 생성하기 위하여 제 2 위치 추정치 또는 센서 값들과 함께 사용된다. 힘 추정치는 만약 존재한다면 제 1 추정 강체 운동 응답, 제 2 추정 강체 운동 응답, 또는 이들 둘 모두로부터 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 추정 강체 운동 응답은 다양한 물체 정보를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 추정 강체 운동 응답은 힘을 인가하고 강체 운동을 야기하는 하나 이상의 물체들에 대한 힘 추정치들을 생성하기 위하여 사용된다. 특정 실시예에 있어서, 이들 결정된 힘 추정치들은 다수의 상이한 개별적인 손가락들 각각에 의해 인가된 힘을 포함한다. 이것은, 감지 전극들과 추정된 강체 운동 응답에 의해 결정된 손가락들의 위치를 사용하여 성취될 수 있다.
특히, 추정 강체 운동 응답은 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동에 직접 관련된다. 예컨대, 적어도 하나의 감지 전극이 어느 방향으로 얼마나 많이 변위되는(예, 도체에 상대적인 위치에서 병진 및/또는 회전되는)지에 관련된다. 이것은 특히 전극이 평면으로서 크게 움직일 때 특히 그러하다. 더욱이, 이러한 평면 운동은, 적어도 하나의 감지 요소가 디바이스에 접속되었고, 표면에 인가된 힘의 측정값을 제공하도록 구성된 센서 주위에 복수의 힘 센서들이 배열된 것처럼, 모델링될 수 있다.
개념적으로, 적어도 하나의 감지 전극의 변위는 추정 강체 운동 응답으로부터 결정될 수 있고, 강체 운동을 야기하기 위하여 하나 이상의 손가락들에 의해 인가되는 힘의 추정치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 추정 강체 운동 응답 자체의 결정과 같이, 하나 이상의 손가락들에 의해 인가된 힘의 결정은 다양한 방식들로 성취될 수 있다.
감지 영역 내에서 그리고 강체 운동을 야기하는 하나 이상의 물체들에 대한 힘 추정치들을 결정하기 위하여 사용될 수 있는, 수 개의 예시적인 기술들의 상세한 논의는 이루어지지 않을 것이다. 일부 기술들은 입력 디바이스에 의해 결정된 각 물체에 대한 위치 정보를 사용하고, 힘의 복수의 추정치들을 생성하여, 각 물체에 대해 인가된 힘의 양을 결정한다. 특히, 이러한 기술은 다수의 물체 각각에 대한 위치 정보에 기초하여 추정 강체 운동 응답으로부터 유도된 유사 힘 값들의 중첩을 사용하여, 각 물체에 대해 인가된 힘을 결정한다. 이러한 실시예의 일 구현에 있어서, 이러한 중첩은 유사-반전 행렬 기술을 사용하여 계산된다.
이러한 기술들은 적어도 하나의 전극에 접속된 가상의 복수의 힘 센서들에 대한 유사 힘 값들을 생성하는 것으로 기술될 수 있다. 일 예로서, 입력 디바이스는 감지 영역의 각 모서리들에 4개의 힘 센서들을 갖고, 힘 센서들 각각이 유사 힘 값(FTL, FTR, FBL, FBR)을 제공하는 것으로 모델링될 수 있다. 이들은 실제 측정된 힘 값들이 아니지만, 대신에 추정 강체 운동 응답으로부터 유도된 가상의 값들임을 주목해야 한다. 적어도 하나의 물체에 대한 힘 추정치들을 생성하기 위하여 사용된 기술들이 힘 추정치를 결정하기 위하여 유사 힘 값들을 실제로 결정하는 것을 필요로 하지 않을 수 있고, 오히려 이러한 유사 값들이 힘 추정치들이 어떻게 관련되고 추정 강체 운동 응답으로부터 유도될 수 있는지를 기술하는데 도움이 되는 것을 주목해야 한다. 유사하게, 이러한 기술들은 적어도 하나의 감지 전극의 변위를 실제 결정하는 것을 필요로 하지 않을 수 있고, 오히려 다시 이러한 설명은 추정 강체 운동 응답과 힘 추정치들 사이의 관계를 한정하는데 도움이 된다.
일반적으로, 유사 힘 측정치들은 적어도 하나의 감지 전극의 추정 강체 운동 응답과 물리적인 운동 사이의 관계의 지식에 기초하여 유도된다. 예컨대, 적어도 하나의 전극의 변위와, 추정 강체 운동 응답 사이의 관계는 다음과 같이 기술된다:
Figure 112013062843405-pct00001
여기에서, Pi와 Pj는 두 개의 센서 세트 값들로부터의 값들이고, Distij는 전극 요소(예, 다이아몬드)의 중심과 도체 사이의 거리이고, F는 전극 거리와 강체 운동 응답 사이의 관계를 기술하는 함수이다(이러한 함수는 모델링 또는 직접 측정들을 통해 발견된다). 적어도 하나의 전극의 변위가 강체 운동에 의한 것이기 때문에, 함수 F는 (거리에 따라 감소하는 픽셀 값을 갖는) 엄격하게 단조로운 것으로 알려졌다. 그러한 것으로, 함수 F는 반전가능하고, 전극 프로파일 값들 사이의 관계는 다음과 같이 기술될 수 있다:
Figure 112013062843405-pct00002
여기에서
Figure 112013062843405-pct00003
는 함수 F의 반전이다. 적어도 하나의 감지 전극이 실질적으로 강성이기 때문에, 거리(Distij)에 대한 값들이 평면 내에서 정렬된 것으로 간주될 수 있다:
Figure 112013062843405-pct00004
A, B 및 C의 값들은 최소 평균 자승(LMS) 기술과 같은 적합한 맞춤 기술들을 사용하여 결정될 수 있다. 한정된 적어도 하나의 전극의 변위를 기술하는 평면을 통해, 4개의 모서리들의 각각에 대한 유사 힘 값들은 후크의(Hooke's) 법칙을 사용하여 기술될 수 있고, A, B 및 C의 값들과 장착 시스템의 탄성 계수(k)로부터 계산될 수 있다.
Figure 112013062843405-pct00005
따라서, 입력 디바이스의 처리 시스템은 추정 강체 운동 응답으로부터 유사 힘 값들(FTL, FTR, FBL, 및 FBR)을 결정하기 위하여 구성될 수 있다. 이후 유사 힘 값들은, 이들 하나 이상의 물체들의 각각에 대해 힘 추정치를 결정하기 위하여 하나 이상의 물체들에 대해 결정된 위치 정보와 함께 사용될 수 있다. 다시, 이러한 절차가 이러한 유사 힘 값들의 명백한 계산을 실제로 필요로 하지 않을 수 있고, 대신에 힘 추정치의 직접 계산이 기초가 되는 원리들을 사용하여 수행될 수 있음이 주목될 수 있다. 이러한 기술의 예가 이제 기술될 것이다. 이러한 예에서, 감지 영역 내의 물체들의 위치는 x 및 y 좌표 위치 값을 사용하여 표현된다. 따라서, 감지 영역 내에서 두 개의 검출된 물체들의 위치는 값들(x0, y0),(x1,y1)로서 표현될 수 있다. 선형 모델을 사용하고, W×H의 직사각형 센서 크기를 가정하여, 두 개의 검출된 물체들의 위치(x0, y0),(x1,y1), 4개의 가상 힘 값들(FTL, FTR, FBL, 및 FBR), 및 2개의 물체들에 의해 인가된 힘들(F0,F1) 사이의 관계는 행렬식으로 표현될 수 있다:
Figure 112013062843405-pct00006
수학식 5에서의 행렬은 2개의 미지수들(즉, 두 개의 물체들에 의해 인가된 힘들(F0,F1))을 갖는 4개의 수식의 세트를 기술한다. 부가적으로, 센서에 인가된 힘들의 합은 측정된 힘들이 합과 동일하다. 따라서, F0 + F1 = FTL + FTR + FBL + FBR이다.
입력 디바이스의 처리 시스템은 이들 두 개의 미지수들을 풀도록 적응될 수 있고, 따라서 두 개의 입력 물체들에 의해 인가된 두 개의 개별적인 힘들을 결정한다. 특히, 수학식 5는 간단한 행렬 형태로 쓰여질 수 있다:
Figure 112013062843405-pct00007
여기에서, X는 풀어야 할 힘 요소들(F0,F1)을 포함하는 행렬이다. 이러한 행렬 수식의 유사-반전 관계는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112013062843405-pct00008
따라서, 유사-반전 행렬 기술을 사용하여, 처리 시스템은 두 물체들에 대한 힘 값들(F0,F1)을 풀 수 있다. 특히, 유사-반전 행렬 기술(간혹 일반화된 반전 기술로 언급됨)은 해에서 에러를 최소화함으로써 미지수들보다 더 많은 수식들이 존재하는 과잉결정된 시스템들을 해결하기 위하여 사용될 수 있는 기술을 제공한다. 일부 구현들에 있어서, 이러한 기술은 전역 에러를 최소화하기 위하여 구성될 수 있다. 다른 구현들에 있어서, 이러한 기술은 최소 평균 자승 에러를 최소화하기 위하여 구성된다. 두 경우 중 어느 하나에서 유사-반전 행렬 기술은 에러를 최소화시켜, 수학식들의 세트에 대한 해결책을 제공한다. 유사-반전 행렬 기술이 사용될 수 있는 기술들의 유형들 중 단지 하나의 예이고, 일반적으로 과잉결정된 시스템을 해결하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 기술이 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
따라서, 처리 시스템은 두 개의 물체들 각각에 대한 위치 정보(x0, y0),(x1,y1)를 수신할 수 있고, 추정 강체 운동 응답으로부터, 그리고 두 개의 물체들 각각에 의해 인가되는 개별 힘들(F0,F1)의 결정으로부터, 4개의 유사 힘 값들(FTL, FTR, FBL, FBR)을 생성할 수 있다.
이러한 시스템은 또한, 3개의 물체들이 비-공선형 배열인 한, 세 개의 물체들에 의해 표면에 인가된 힘들(F0,F1,F2)을 풀 수 있다. 이러한 예에서, 행렬식은 다음과 같다:
Figure 112013062843405-pct00009
이러한 행렬식은 세 개의 물체들에 의해 인가된 결정될 힘들(F0,F1,F2)을 한정한다. 이러한 행렬식은 3개의 미지수를 갖는 4개의 수식의 세트를 기술하고, 처리 시스템은 상술된 동일한 유사-반전 관계를 사용하여 이들 미지수들을 풀도록 적응될 수 있다.
이들 예들은 감지 영역 내의 2개 또는 3개 물체에 의해 인가된 힘들을 결정하기 위한 능력을 제공한다. 이들 예들이 개념적으로 4개의 유사 힘 값들을 사용하는 기술을 기술하지만, 다른 처리 기술들이 상이한 계산들에 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
힘 값들이 사용되도록 결정될 때, 힘 값들은 사용자 인터페이스 기능의 폭넓은 배열을 용이하게 하도록 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 시스템은 힘 및 근처 표시들 모두에 기초하여 사용자 입력의 임의의 유형을 가능케 하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 다수의 물체들에 대한 힘 및 근처의 연속 측정들은 확장된 줌밍, 스크롤링, 또는 회전을 위하여 사용될 수 있다. 가상의 키보드 애플리케이션들과 눌러 선택하는 제스처들에 대해 또한 사용될 수 있다. 유사하게, 시스템은 어느 손가락들이 어떤 힘으로 눌러졌는지에 따라 상이하게 응답할 수 있다. 다수의 손가락들 각각에 대해 인가된 힘을 결정하고, 이러한 결정된 힘들에 응답하여 상이한 입력 작용들을 제공하는 능력은 사용자 입력 선택사항들을 용이하게 하는데 폭넓은 유연성을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 개선된 센서 디바이스들을 용이하게 하는 디바이스들 및 방법들을 제공한다. 특히, 디바이스들 및 방법들은 용량성 센서 디바이스에 강체 운동을 야기하는 물체들에 대한 물체 정보를 결정하는 능력을 제공한다. 예시적인 물체 정보는 강체 운동을 야기하는 물체들에 대해서와 같이 위치 정보 및 힘 추정치들을 포함한다. 디바이스들 및 방법들은 물체 정보를 결정할 때 강체 운동을 야기하는 물체들과의 용량성 결합의 영향을 적어도 부분적으로 설명한다.
따라서, 본 명세서에서 기술된 실시예들은 입력 표면과 접촉하는 물체(들)와의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하는 추정 강체 운동 응답을 결정하는 능력을 제공한다. 처리 시스템은 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하도록 추가로 구성된다. 입력 디바이스가 전자 시스템을 관리하도록 사용될 때, 물체 정보는 다양하고 상이한 전자 시스템에 대한 다양한 인터페이스 작용을 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 실시예들 및 예들은, 본 발명과 본 발명의 특별한 애플리케이션을 최적으로 설명하고, 따라서 당업자들이 본 발명을 구성하고 사용하는 것을 가능하게 하도록 제공되었다. 그러나, 당업자들은 상술한 설명 및 예들이 단지 설명 및 예시를 위해 제공되었음을 인식할 것이다. 상술된 설명은 본 발명을 남김없이 설명하도록 또는 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하려 의도되는 것은 아니다.

Claims (33)

  1. 용량성 센서 디바이스로서,
    감지 영역 내에서 물체들에 의해 접촉될 수 있는 입력 표면;
    상기 감지 영역 내의 물체들과 용량적으로 결합하도록 구성된 적어도 하나의 감지 전극; 및
    상기 적어도 하나의 감지 전극에 통신 가능하게 결합된 처리 시스템을 포함하고,
    상기 처리 시스템은,
    상기 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하고;
    상기 센서 값들의 세트를 사용하여 상기 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하는 것으로서, 상기 강체 운동은 상기 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 의해 야기되고, 상기 처리 시스템은, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정할 때, 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하는, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정하고; 및
    상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 관련되는 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 결정하도록 구성되는,
    용량성 센서 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 처리 시스템은,
    용량성 결합의 영향들을 제거하는 것; 및
    상기 용량성 결합의 영향들을 필터링하는 것
    중 적어도 하나에 의해 상기 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하도록 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 처리 시스템은,
    상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 대한 위치 추정치를 결정하는 것; 및
    상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 의해 인가된 힘에 대한 힘 추정치를 결정하는 것
    중 적어도 하나에 의해 상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 물체 정보를 결정하도록 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 물체는 복수의 물체들을 포함하고,
    상기 처리 시스템은,
    상기 복수의 물체들 각각에 대한 상기 추정 강체 운동 응답과 위치 추정치를 사용함으로써,
    상기 복수의 물체들 각각에 대한 힘 추정치를 결정하도록 구성된, 용량성 센서 디바이스.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 시스템은,
    파라미터화된 기능을 상기 센서 값들의 세트 중 적어도 일부에 맞춤으로써,
    상기 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 처리 시스템은,
    상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 대한 위치 추정치를 결정하고; 및
    상기 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하기 위하여 상기 위치 추정치를 사용함으로써;
    상기 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 처리 시스템은,
    상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 대한 위치 추정치를 결정하고;
    상기 위치 추정치로부터 멀리 떨어진 위치들에 대응하는 상기 센서 값들의 세트의 하위세트를 결정하는 것으로서, 상기 하위세트는 상기 센서 값들의 세트의 비공백의 하위세트인, 상기 센서 값들의 세트의 하위세트를 결정하고; 및
    상기 추정 강체 운동 응답을 결정하기 위하여 상기 하위세트를 사용함으로써;
    상기 추정 강체 운동 응답을 결정하도록 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  8. 제 1항 내지 제 4항, 제 6항 및 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 감지 전극 근처의 도체를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 감지 전극의 추정 강체 운동은 상기 적어도 하나의 감지 전극과 상기 도체 사이의 공간 배열을 변경시켜, 상기 추정 강체 운동은 상기 적어도 하나의 감지 전극과 상기 도체 사이의 용량성 결합을 변경시키는, 용량성 센서 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 감지 전극 아래에 놓이는 디스플레이 스크린을 더 포함하고,
    상기 디스플레이 스크린은 상기 도체를 포함하고, 상기 도체는 상기 디스플레이 스크린 상에 영상들을 디스플레이하는데 사용하기 위하여 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  10. 터치-스크린 사용자 인터페이스 디바이스로서,
    감지 영역 내에서 물체들에 의해 접촉될 수 있는 입력 표면;
    상기 입력 표면 아래에 놓이는 디스플레이 스크린으로서, 상기 디스플레이 스크린은 상기 디스플레이 스크린 상에 영상들을 디스플레이하는데 사용하기 위하여 구성된 도체를 포함하는, 상기 디스플레이 스크린;
    상기 도체 근처에서, 상기 입력 표면과 상기 디스플레이 스크린 사이에 위치한 적어도 하나의 감지 전극으로서, 상기 적어도 하나의 감지 전극은 상기 감지 영역 내의 물체들 및 상기 도체와 용량적으로 결합하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 감지 전극; 및
    상기 적어도 하나의 감지 전극에 통신 가능하게 결합된 처리 시스템을 포함하고,
    상기 처리 시스템은,
    상기 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하고;
    상기 센서 값들의 세트를 사용하여 상기 도체에 상대적인 상기 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하는 것으로서, 상기 강체 운동은 적어도 하나의 물체에 의해 상기 입력 표면에 인가된 힘에 의해 야기되고, 상기 추정 강체 운동 응답은 적어도 하나의 센서 전극과 상기 적어도 하나의 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하는, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정하고; 및
    상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 의해 인가된 힘에 대한 힘 추정치를 결정하도록 구성되는,
    터치-스크린 사용자 인터페이스 디바이스.
  11. 적어도 하나의 감지 전극을 구비한 센서 디바이스에 제공된 사용자 입력에 응답하는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 감지 전극 내의 전도성 재질은 감지 영역 내의 물체들과 용량적으로 결합하도록 구성되고, 상기 사용자 입력에 응답하는 방법은,
    상기 전도성 재질을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하는 단계;
    상기 센서 값들의 세트를 사용하여 상기 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하는 단계로서, 상기 강체 운동은 입력 물체에 의해 상기 센서 디바이스에 인가된 힘에 의해 야기되고, 상기 추정 강체 운동 응답은 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하는, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정하는 단계;
    상기 입력 물체에 관한 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 결정하는 단계; 및
    상기 물체 정보를 나타내는 출력을 생성하는 단계를
    포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 추정 강체 운동 응답을 결정하는 단계는,
    상기 물체에 대한 위치 추정치를 결정하는 단계; 및
    상기 물체와 관련된 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 식별하기 위하여 상기 위치 추정치를 사용하는 단계를
    포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  13. 용량성 입력 디바이스를 위한 처리 시스템으로서,
    상기 용량성 입력 디바이스의 적어도 하나의 감지 요소를 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하도록 구성된 데이터 획득 모듈로서, 상기 적어도 하나의 감지 요소는 상기 감지 요소 근처의 입력을 용량적으로 감지하도록 구성되는, 상기 데이터 획득 모듈; 및
    결정자 모듈을 포함하고,
    상기 결정자 모듈은,
    상기 센서 값들의 세트를 사용하여 상기 적어도 하나의 감지 요소의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하는 것으로서, 상기 강체 운동은 상기 감지 요소 근처의 상기 용량성 입력 디바이스에 물체에 의해 인가된 힘에 의해 야기되고, 상기 추정 강체 운동 응답은 상기 물체와의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하는, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정하고; 및
    상기 물체에 대한 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 결정하도록 구성되는, 용량성 입력 디바이스를 위한 처리 시스템.
  14. 용량성 센서 디바이스로서,
    감지 영역 내에서 입력 물체들에 의해 접촉될 수 있는 입력 표면;
    상기 감지 영역 내의 입력 물체들과 용량적으로 결합하도록 구성된 적어도 하나의 감지 전극; 및
    상기 적어도 하나의 감지 전극에 통신 가능하게 결합된 처리 시스템을 포함하고,
    상기 처리 시스템은,
    상기 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하고;
    상기 센서 값들의 세트를 사용하여 상기 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하는 것으로서, 상기 강체 운동은 상기 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 의해 야기되고, 상기 처리 시스템은, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정할 때, 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하는, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정하고; 및
    상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 관련되고 힘 추정치 및 위치 추정치 중 적어도 하나를 포함하는 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 결정하도록 구성되는,
    용량성 센서 디바이스.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 처리 시스템은 자체-커패시턴스 측정들을 수행함으로써 상기 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 상기 센서 값들의 세트를 획득하도록 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 처리 시스템은 상호 커패시턴스 측정들을 수행함으로써 상기 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 상기 센서 값들의 세트를 획득하도록 구성되는, 용량성 센서 디바이스.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 처리 시스템은 복수의 입력 물체들에 대한 물체 정보를 결정하도록 구성되고, 상기 물체 정보는 위치 추정치 및 힘 추정치를 포함하는, 용량성 센서 디바이스.
  18. 제 14항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 입력 물체들의 상기 힘 추정치는 절대적인 힘 측정치인, 용량성 센서 디바이스.
  19. 제 14항에 있어서,
    복수의 입력 물체들 중 상기 입력 물체들 각각의 상기 힘 추정치는 상기 복수의 입력 물체들 중 다른 입력 물체들에 대한 상대적인 힘 추정치인, 용량성 센서 디바이스.
  20. 전자 시스템으로서,
    감지 영역 내에서 입력 물체들에 의해 접촉될 수 있는 입력 표면 및 상기 감지 영역 내의 입력 물체들과 용량적으로 결합하도록 구성된 적어도 하나의 감지 전극을 포함하는 용량성 센서 디바이스; 및
    처리 시스템을 포함하고,
    상기 처리 시스템은,
    상기 적어도 하나의 감지 전극을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하고;
    상기 센서 값들의 세트를 사용하여 상기 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답을 결정하는 것으로서, 상기 강체 운동은 상기 입력 표면과 접촉하는 적어도 하나의 물체에 의해 야기되고, 상기 처리 시스템은, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정할 때, 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 설명하는, 상기 추정 강체 운동 응답을 결정하고;
    상기 입력 표면과 접촉하는 상기 적어도 하나의 물체에 관련되고 힘 추정치 및 위치 추정치 중 적어도 하나를 포함하는 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답을 사용하여 결정하고; 및
    결정된 상기 물체 정보에 기초하여 상기 전자 시스템에 대해 사용자 인터페이스 입력들을 제공하도록 구성되는,
    전자 시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 처리 시스템은 사용자 인터페이스 작용들을 용이하게 하도록 사용자 인터페이스 입력들을 제공하도록 구성되고, 사용자 입력들은, 선택, 커서 제어, 및 스크롤링, 주밍 (zooming) 및 회전, 제스처들을 눌러 선택, 및 키보드 입력을 포함하는, 전자 시스템.
  22. 제 20항에 있어서,
    적어도 하나의 입력 물체들의 결정된 힘 추정치는 절대적인 힘 측정치인, 전자 시스템.
  23. 제 20항에 있어서,
    적어도 하나의 입력 물체의 결정된 힘 추정치는 상대적인 힘 추정치인, 전자 시스템.
  24. 제 20항에 있어서,
    디스플레이를 더 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 용량성 센서 디바이스의 상기 감지 영역을 중첩하도록 구성되는, 전자 시스템.
  25. 제 20항에 있어서,
    디스플레이를 더 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 용량성 센서 디바이스의 상기 감지 영역을 중첩하지 않는, 전자 시스템.
  26. 제 20항에 있어서,
    상기 전자 시스템은 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿, 개인 휴대 정보 단말기, 모바일 전화기, 휴대용 게이밍 디바이스, 원격 제어, 미디어 디바이스, 마우스, 및 비디오 게임 콘솔 중 하나를 포함하는, 전자 시스템.
  27. 적어도 하나의 감지 전극을 구비한 센서 디바이스에 제공된 사용자 입력에 응답하는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 감지 전극 내의 전도성 재질은 감지 영역 내의 물체들과 용량적으로 결합하도록 구성되고, 상기 사용자 입력에 응답하는 방법은,
    상기 전도성 재질을 사용하여 센서 값들의 세트를 획득하는 단계;
    상기 센서 값들의 세트를 사용하여 상기 적어도 하나의 감지 전극의 강체 운동과 관련된 추정 강체 운동 응답 구성요소를 결정하는 단계로서, 상기 강체 운동은 입력 물체에 의해 상기 센서 디바이스에 인가된 힘에 의해 야기되고, 상기 추정 강체 운동 응답 구성요소를 결정하는 단계는 상기 강체 운동 응답 구성요소에 영향을 미치지 않고 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 포함하는, 상기 추정 강체 운동 응답 구성요소를 결정하는 단계;
    상기 입력 물체에 관한 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답 구성요소를 사용하여 결정하는 단계; 및
    상기 물체 정보를 나타내는 출력을 생성하는 단계를
    포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 강체 운동 응답 구성요소에 영향을 미치지 않고 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 제거하는 단계는,
    상기 용량성 결합의 영향들 및 상기 강체 운동 응답 구성요소를 포함하는 총 응답에서 상기 용량성 결합의 영향들을 감산하는 단계를 포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 강체 운동 응답 구성요소에 영향을 미치지 않고 적어도 하나의 센서 전극과 상기 입력 물체 사이의 용량성 결합의 영향들을 적어도 부분적으로 제거하는 단계는,
    상기 용량성 결합의 영향들 및 상기 강체 운동 응답 구성요소를 포함하는 총 응답으로부터 상기 용량성 결합의 영향들을 필터링하는 단계를 포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 용량성 결합의 영향들을 필터링하는 단계는 필터들, 임계값들, 및 맞춤들 중 적어도 하나를 사용하여 필터링하는 단계를 포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  31. 제 27항에 있어서,
    상기 용량성 결합의 영향들은 상기 강체 운동 응답 구성요소보다 상기 센서 값들의 더 예리한 변화들을 생성하며, 상기 용량성 결합의 영향들을 제거하는 단계는 상기 센서 값들의 더 예리한 변화들을 필터링하는 단계를 포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  32. 제 27항에 있어서,
    상기 입력 물체에 관한 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답 구성요소를 사용하여 결정하는 단계는,
    상기 입력 물체에 대한 위치 추정치를 상기 추정 강체 운동 응답 구성요소를 사용하여 결정하는 단계를 포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
  33. 제 27항에 있어서,
    상기 입력 물체에 관한 물체 정보를 상기 추정 강체 운동 응답 구성요소를 사용하여 결정하는 단계는,
    상기 입력 물체에 대한 힘 추정치를 상기 추정 강체 운동 응답 구성요소를 사용하여 결정하는 단계를 포함하는, 사용자 입력에 응답하는 방법.
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