KR102213486B1 - 고속 멀티 터치 노이즈 감소 - Google Patents

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Abstract

저지연 터치 감지 장치는 장치 상의 터치 이벤트의 위치를 판별하기 위한 방법을 제공한다. 터치 감지 장치의 행 컨덕터 및 열 컨덕터에 있어서, 행 컨덕터 각각의 경로는 열 컨덕터 각각의 경로를 교차한다. 직교 행 신호의 세트 각각은 적어도 일부의 행 컨덕터 중 각각 하나에 동시에 전송되고, 복수의 열 컨덕터 각각에 존재하는 복수의 직교 행 신호의 양이 감지된다. 직교 열 신호의 세트는 적어도 일부의 열 컨덕터 중 각각 하나에 동시에 전송된다. 복수의 행 컨덕터 각각에 존재하는 직교 열 신호 각각의 양이 감지된다. 복수의 직교 행 신호 각각의 감지된 양 및 복수의 직교 열 신호 각각의 감지된 양은 장치 상의 터치 이벤트의 위치를 판별하는데 사용된다.

Description

고속 멀티 터치 노이즈 감소{FAST MULTI-TOUCH NOISE REDUCTION}
본원은 2014년 3월 17일에 제출된 미국 특허 출원 제 14/216,791 호에 우선권을 주장한다. 본원은 또한 2013년 3월 15일에 제출되고 "고속 멀티 터치 노이즈 감소"로 명칭된 미국 가특허 출원 제 61/798,828 호에 우선권을 주장한다. 본원은 2014년 1월 22일에 제출되고 "터치 센서 내의 가능한 채널의 동적 배정"으로 명칭된 미국 가특허 출원 제 61/930,159 호에 우선권을 주장하는 정식 출원이다. 본원은 2013년 3월 15일에 제출되고 "저지연 터치 감지 장치"로 명칭된 미국 특허 출원 제 13/841,436 호의 부분 계속 출원이다. 본원은 2013년 7월 12일에 제출된 미국 가특허 출원 제 61/845,892 호의 정식 출원이자, 2013년 11월 1일에 제출되고 "고속 멀티 터치 사후 처리"로 명칭된 미국 특허 출원 제 14/069,609 호의 부분 계속 출원이다. 본원은 저작권 보호의 대상인 소재를 포함한다. 저작권자는 이것이 특허 및 상표청에 제출되거나 기록되어 있으므로 누군가에 의한 특허 공개본의 복사를 반대하지 않지만, 어떻든 간에 모든 저작권 권리를 보유한다.
개시되는 시스템 및 방법은 일반적으로 사용자 입력 분야, 특히 고속 멀티 터치 센서 내의 노이즈 감소를 제공하는 사용자 입력 시스템에 관한 것이다.
본 개시의 앞서 말한, 또한 다른 목적, 특징, 및 장점은 참조 번호가 다양한 도면을 통해 동일 부분을 지칭하는 첨부되는 도면에 도시되는 바와 같이, 다음의 보다 구체적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면은 반드시 축척대로 나타낸 것은 아니며, 대신 개시되는 실시형태의 원리를 설명하는데 중점을 두고 있다.
도 1은 저지연 터치 센서 장치의 일 실시형태를 도시하는 고레벨 블록 다이어그램을 제공한다.
도 2는 저지연 터치 센서 장치의 일 실시형태에서 사용될 수 있는 교차 전도성 경로에 대한 레이아웃의 일 실시형태를 도시한다.
도 3은 필드 평탄화 절차를 도시하는 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 4는 로컬 최대값 주변의 4방 연결 이웃을 도시하는 다이어그램을 나타낸다.
도 5는 로컬 최대값 주변의 8방 연결 이웃을 도시하는 다이어그램을 나타낸다.
도 6은 비대칭 터치 포인트에 대해 적합한 타원형을 도시하는 기하학도를 나타낸다.
도 7은 노이즈 감소를 위해 구성되는 저지연 터치 센서 장치의 일 실시형태를 도시하는 고레벨 블록 다이어그램을 제공한다.
도 8 내지 도 12는 신호 생성 및 전송 체계의 간단한 개략적인 도면이다.
도 13은 개시되는 시스템 및 방법의 일 실시형태에 따른 사용자 식별 기술을 도시하는 측면도를 나타낸다.
도 14 및 도 15는 개시되는 시스템 및 방법의 실시형태에 따른 고속 멀티 터치 스타일러스를 도시하는 사시도를 나타낸다.
도 16은 센서 시트 및 동적 광학 스타일러스를 도시하는 상면도를 나타낸다.
도 17은 센서 세트 및 동적 광학 스타일러스를 도시하는 측면도를 나타낸다.
도 18은 개시되는 동적 광학 스타일러스의 일 실시형태에 따른 센서 시트 내의 내부 반사를 도시하는 측면도를 나타낸다.
도 19는 개시되는 동적 광학 스타일러스의 일 실시형태에 따른 각도 필터의 사용을 도시하는 측면도를 나타낸다.
도 20은 동적 광학 스타일러스에 의해 센서 시트에 방출되는 패턴을 도시하는 측면도를 나타낸다.
도 21 내지 도 23은 센서 시트의 에지를 따라 동적 광학 스타일러스에 의해 방출되는 지점의 기하학적 투영을 도시한다.
본원은 "저지연 터치 감지 장치"로 명칭되고 2013년 3월 15일에 제출된 미국 특허 출원 제 13/841,436 호, "고속 멀티 터치 업데이트율 교축(Fast Multi-Touch Update Rate Throttling)"으로 명칭되고 2014년 1월 16일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/928,069 호, "저지연 사용자 입력 처리 및 피드백을 위한 하이브리드 시스템 및 방법"으로 명칭되고 2013년 10월 4일에 제출된 미국 특허 출원 제 14/046,819 호, "고속 멀티 터치 스타일러스"로 명칭되고 2013년 3월 15일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/798,948 호, "사용자 식별 기술을 구비한 고속 멀티 터치 센서"로 명칭되고 2013년 3월 15일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/799,035 호, "고속 멀티 터치 노이즈 감소"로 명칭되고 2013년 3월 15일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/798,828 호, "동적 광학 스타일러스"로 명칭되고 2013년 3월 15일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/798,708 호, "저지연 사용자 입력 처리 및 피드백을 위한 하이브리드 시스템 및 방법"으로 명칭되고 2012년 10월 5일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/710,256 호, "고속 멀티 터치 사후 처리"로 명칭되고 2013년 7월 12일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/845,892 호, "정의된 교차 제어 행동을 구비한 제어 응답 지연 감소"로 명칭되고 2013년 7월 12일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/845,879 호, "상태 변경 및 미래 사용자 입력 예측에 관한 정보를 사용한 사용자 입력에 대한 응답을 제공하기 위한 시스템 및 방법"으로 명칭되고 2013년 9월 18일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/879,245 호, "상태 변경 및 미래 사용자 입력 예측에 관한 정보를 사용한 사용자 입력에 대한 응답을 제공하기 위한 시스템 및 방법"으로 명칭되고 2013년 9월 21일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/880,887 호, "저지연 사용자 입력 처리 및 피드백을 위한 하이브리드 시스템 및 방법"으로 명칭되고 2013년 10월 4일에 제출된 미국 특허 출원 제 14/046,823 호, "고속 멀티 터치 사후 처리"로 명칭되고 2013년 11월 1일에 제출된 미국 특허 출원 제 14/069,609 호, "터치 및 스타일러스 지연 테스트 장치"로 명칭되고 2013년 10월 7일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/887,615 호, "터치 센서 내의 가능한 채널의 동적 배정"으로 명칭되고 2014년 1월 22일에 제출된 미국 특허 출원 제 61/930,159 호, "입력 이벤트 처리를 위한 데시메이션 전략"으로 명칭되고 2014년 1월 27일에 제출된 미국 특허 출원 제　61/932,047 호에 개시된 고속 멀티 터치 센서 및 다른 인터페이스와 같은 사용자 인터페이스에 관한 것이다. 이 출원의 전체 개시는 참조로서 본원에 포함된다.
이 개시는 첫째, 본 사후 처리가 설명될 수 있는 고속 멀티 터치 센서의 작동을 설명한다. 그러나, 지금 개시되는 시스템 및 방법은 아래에 설명되는 고속 멀티 터치 센서와 관련된 사후 처리에 제한되는 것이 아니고, 오히려 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다른 센서에 널리 적용될 수 있다.
일 실시형태에서, 본원에 개시되는 사후 처리 기술을 이용하는 고속 멀티 터치 센서는 2차원 매니폴드 상의 사람의 손가락(또는, 다른 객체)으로부터의 터치 이벤트(또는, 다른 제스처)의 감지를 제공하고, 터치 이벤트 또는 다수의 동시 터치 이벤트를 감지하고 서로 구별하는 기능을 갖는다.(본원에서 사용되는 바와 같이, "터치 이벤트" 및 "터치"라는 용어는 명사로서 사용될 때 센서를 사용해서 식별될 수 있는 터치와 가까운 또는 터치 이벤트와 가까운, 또는 임의의 다른 제스처를 포함한다.) 일 실시형태에 따라, 터치 이벤트는 매우 낮은 지연, 예를 들면 10㎳ 또는 이하, 또는 10㎳보다 작은 다운스트림 컴퓨터 처리에 따라 감지되고 처리되고 공급될 수 있다.
일 실시형태에서, 개시되는 고속 멀티 터치 센서는 높은 업데이트율 및 터치 이벤트의 저지연 측정을 향상시킨 투영 정전 용량 방식을 이용한다. 기술은 상기 이점을 얻기 위해 병렬 하드웨어 및 높은 주파수 파형을 사용할 수 있다. 민감하고 탄탄한 측정을 구성하는 방법이 더 개시되며, 이 방법은 투명한 디스플레이 표면 상에서 사용될 수 있고, 본 기술을 사용하는 제품을 경제적으로 생산할 수 있게 할 수 있다. 이 점에서, 본원에 사용되는 "정전 용량 객체"는 센서가 감지할 수 있는 손가락, 사람 몸의 다른 부위, 스타일러스, 또는 임의의 객체일 수 있다. 본원에 개시되는 센서 및 방법은 정전 용량 방식에만 국한될 필요가 없다. 아래에 개시되는 광학 센서 실시형태에 대하여, 그러한 실시형태는 터치 이벤트를 감지하기 위해 광자 터널링(photon tunneling) 및 리킹(leaking)을 이용하고, 본원에 사용되는 "정전 용량 객체"는 그러한 감지와 호환되는 스타일러스 또는 손가락과 같은 임의의 객체를 포함한다. 유사하게, 본원에 사용되는 "터치 위치" 및 "터치 감지 장치"는 정전 용량 객체와 개시되는 센서 사이의 실제 터치 접촉을 필요로 하지 않는다.
도 1은 일 실시형태에 따른 고속 멀티 터치 센서(100)의 일부 원리를 도시한다. 참조 번호 200에서, 표면의 행 각각에 다른 신호가 전송된다. 신호는 "직교"하도록, 즉 서로 분리 가능하고 구별 가능하도록 설계된다. 참조 번호 300에서, 각 열에 수신기가 장착된다. 수신기는 임의의 전송되는 신호, 또는 그것들의 임의의 조합을 수신하고, 그 열에 존재하는 전송된 직교 신호 각각의 양을 개별적으로 측정하도록 설계된다. 센서의 터치 표면(400)은 직교 신호가 전파될 수 있는 일련의 행과 열(모두 도시되지는 않음)을 포함한다. 일 실시형태에서, 행과 열은 터치 이벤트가 없을 때 낮거나 또는 무시할 수 있는 양의 신호가 그들 사이에서 커플링되는 반면, 터치 이벤트가 있을 때 높거나 또는 무시할 수 없는 양의 신호가 그들 사이에서 커플링된다. (일 실시형태에서, 그 반대로, 보다 적은 양의 신호가 터치 이벤트를 나타내고 보다 큰 양의 신호가 터치의 부족을 나타낼 수 있다.) 상술한 바와 같이, 터치 또는 터치 이벤트는 물리적 터치를 필요로 하지 않는, 커플링되는 신호의 레벨에 영향을 미치는 이벤트이다.
계속해서 도 1을 참조하면, 일 실시형태에서, 일반적으로, 열과 행 부근의 터치 이벤트의 정전 용량은 결과적으로 행 상에 존재하는 무시할 수 없는 양의 신호가 열과 커플링되도록 할 수 있다. 보다 일반적으로, 터치 이벤트는 열에 수신되는 신호를 발생시키고, 따라서, 그 신호에 대응한다. 행 상의 신호가 직교하므로, 다수 행의 신호는 열과 커플링되고, 수신기에 의해 구별될 수 있다. 마찬가지로, 각 행 상의 신호는 다수의 열과 커플링될 수 있다. 정해진 행과 커플링되는 각 열에 있어서, 열 상에 있는 신호는 어떤 행이 그 열과 동시에 터치되었는지를 나타내는 정보를 포함한다. 일반적으로, 수신되는 각 신호의 양은 상응하는 신호를 전달하는 열과 행 사이의 커플링의 양과 관련되므로, 터치한 물체와 표면의 거리, 터치 및/또는 터치의 압력에 의해 커버되는 표면의 면적을 나타낼 수 있다.
행과 열이 동시에 터치되었을 때, 행 상에 존재하는 신호의 일부는 상응하는 열과 커플링된다. (상술한 바와 같이, 터치 또는 터치된이라는 용어는 실제 물리적 접촉이 아니라 상대적 근접을 필요로 한다.) 실제로, 터치 장치의 다양한 실시예에서, 행 및/또는 열과의 물리적 접촉은 행 및/또는 열과, 손가락 또는 다른 터치 객체 사이의 보호 장벽 때문에 일어날 가능성이 거의 없다. 또한, 일반적으로, 행과 열 자체는 서로 접촉하지 않고, 무시할 수 있는 양 이상의 신호가 그들 사이에서 커플링되는 것을 방지하는 근접 위치에 위치된다. 일반적으로, 행과 열의 커플링은 그들 사이의 실제 접촉 및 손가락 또는 다른 터치 객체의 실제 접촉으로부터 기인하지 않고, 손가락(또는 다른 객체)을 가까이 근접시키는 정전 용량 효과에 의해 기인하며, 이 정전 용량 효과로 이어지는 가까이 근접시키는 행위는 본원에서 터치로 지칭된다.
행과 열의 속성은 임의적이며, 특정 배향과 상관없다. 실제로, 행 및 열이라는 용어는 정사각형 격자가 아닌, 신호가 전송되는 컨덕터의 세트(행) 및 신호가 커플링될 수 있는 컨덕터의 세트(열)를 지칭하도록 의도된다. 행과 열이 반드시 격자 형상일 필요도 없다. 터치 이벤트가 "행"의 일부 및 "열"의 일부를 터치하여 어떤 커플링을 형성할 수 있는 한, 다른 형상이 가능하다. 예를 들면, "행"은 동심원 형상일 수 있고, "열"은 바퀴살과 같이 중앙으로부터 바깥쪽으로 방사되는 형상일 수 있다. 또한, 2가지 타입의 신호 전파 채널만 있을 필요가 없다. 행 및 열 대신에, 일 실시형태에서, 채널 "A", "B", 및 "C"가 제공될 수 있고, "A"에 전송되는 신호는 "B" 및 "C"에서 수신될 수 있고, 일 실시형태에서, "A" 및 "B"에 전송되는 신호는 "C"에서 수신될 수 있다. 신호 전파 채널이, 어떤 경우 전송기를 지원하고 어떤 경우 수신기를 지원하면서, 기능을 교대할 수 있는 것도 가능하다. 당업자가 이 개시를 고려한 후, 다양한 대안적 실시형태가 가능하다는 것이 명백해질 것이다.
상술한 바와 같이, 일 실시형태에서, 터치 표면(400)은 신호가 전파될 수 있는 일련의 행과 열을 포함한다. 상술한 바와 같이, 행과 열은 터치되지 않을 때 무시할 수 있는 양의 신호가 그들 사이에서 커플링되도록 설계된다. 또한, 다른 신호가 행 각각에 전송된다. 일 실시형태에서, 다른 신호 각각은 서로 직교한다(즉, 분리 가능하고 구별 가능하다). 행과 열이 동시에 터치되었을 때, 행 상에 존재하는 무시할 수 없는 양의 신호가 상응하는 열과 커플링된다. 열과 커플링되는 신호의 양은 터치의 압력 또는 면적과 관련될 수 있다.
수신기(300)는 각 열에 장착된다. 수신기는 무시할 수 없는 양의 임의의 직교 신호, 또는 직교 신호의 임의의 조합을 수신하고, 무시할 수 없는 양의 신호를 제공하는 열을 식별하도록 설계된다. 일 실시형태에서, 수신기는 그 열 상에 존재하는 전송된 직교 신호 각각의 양을 측정할 수 있다. 이러한 방식으로, 각 열과 접촉한 행을 식별하는데 더하여, 수신기는 터치와 관련된 추가 정보(예를 들면, 양)를 제공할 수 있다. 일반적으로, 터치 이벤트는 열 상의 수신된 신호와 상응할 수 있다. 각 열에 있어서, 그것에 수신된 다른 신호는 어떤 상응하는 행이 그 열과 동시에 터치되었는지 나타낸다. 일 실시형태에서, 무시할 수 없는 양의 수신된 각 신호는 상응하는 행과 열 사이의 커플링의 양과 관련되고, 터치, 터치의 압력 등에 의해 커버되는 표면의 면적을 나타낼 수 있다.
단순 정현파 실시형태
일 실시형태에서, 행에 전송되는 직교 신호는 변조되지 않은 정현파일 수 있고, 각각은 다른 주파수를 가지며, 주파수는 수신기 내에서 서로 쉽게 구별될 수 있도록 선택된다. 일 실시형태에서, 주파수는 수신기 내에서 서로 쉽게 구별될 수 있도록, 그들 사이에 충분한 간격을 제공할 수 있는 것으로 선택된다. 일 실시형태에서, 선택된 주파수 사이에 단순 고조파 관계가 존재하지 않는다. 단순 고조파 관계의 결핍은 하나의 신호가 다른 하나를 모방할 수 있게 하는 비선형 아티팩트를 경감시킬 수 있다.
일반적으로, 근접 주파수 사이의 간격이 일정하고, 최고 주파수가 최저 주파수의 2배보다 낮은 주파수 "빗(comb)"은 주파수 사이의 간격 Δf가 적어도 측정 주기(τ)의 역수이면, 이 기준을 충족시킬 것이다. 예를 들면, 어떤 행의 신호가 ㎳마다 한번씩 나타나는지(τ) 판별하도록 (예를 들면, 열로부터) 신호의 결합을 측정하는 것이 바람직하면, 주파수 간격(Δf)은 1㎑보다 커야한다(즉, Δf > 1/τ). 이 계산에 따라, 오직 10개의 행을 갖는 예시적인 경우에 있어서, 다음의 주파수를 사용할 수 있다.
행 1: 5.000 ㎒ 행 6: 5.005 ㎒
행 2: 5.001 ㎒ 행 7: 5.006 ㎒
행 3: 5.002 ㎒ 행 8: 5.007 ㎒
행 4: 5.003 ㎒ 행 9: 5.008 ㎒
행 5: 5.004 ㎒ 행 10:5.009 ㎒
탄탄한 설계를 가능하게 하도록, 주파수 간격이 실질적으로 이 최소보다 클 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이다. 예로서, 0.5㎝ 행/열을 갖는 20㎝×20㎝ 터치 표면은 40개의 행과 40개의 열을 필요로 하고, 40개의 다른 주파수의 정현파를 필요로 할 수 있다. ㎳마다 한번의 분석률이 1㎑ 간격만을 필요로 할 수 있는 반면, 보다 탄탄한 구현을 위해 임의의 큰 간격이 이용된다. 임의의 큰 간격은 최대 주파수가 최소 주파수의 2배 이하[즉, fmax<2(fmin)]일 것으로 제한하도록 되어 있다. 이 예에서, 최저 주파수가 5㎒로 설정된 100㎑의 주파수 간격이 사용될 수 있고, 5.0㎒, 5.1㎒, 5.2㎒ 등, 8.9 ㎒까지의 주파수 리스트를 양산한다.
일 실시형태에서, 리스트 상의 정현파 각각은 신호 생성기에 의해 생성되고, 전송기에 의해 분리된 행에 전송될 수 있다. 동시에 터치되는 행과 열을 식별하도록, 수신기는 열 상에 존재하는 임의의 신호를 수신하고, 신호 처리기는 만약 있다면, 리스트 상의 어떤 주파수가 나타나는지 판별하도록 신호를 분석한다. 일 실시형태에서, 식별은 주파수 분석 기술(예를 들면, 푸리에 변환), 또는 필터 뱅크의 사용에 의해 지원될 수 있다.
일 실시형태에서, 각 열의 신호로부터, 수신기는 그 열 상의 신호의 주파수의 리스트로부터 각 주파수의 강도를 판별할 수 있다. 주파수의 강도가 어떤 임계값보다 큰 일 실시형태에서, 신호 처리기는 그 주파수에 상응하는 열과 행 사이의 터치 이벤트가 존재하는지 판별한다. 일 실시형태에서, 행/열 교차점으로부터의 터치의 거리를 포함하여 다양한 물리적 현상에 상응할 수 있는 신호 강도 정보, 터치 객체의 사이즈, 객체가 하방으로 압박된 압력, 터치되는 행/열 교차점의 부분 등은 터치 이벤트 영역의 위치를 알아내는 것을 지원하는데 사용될 수 있다.
신호 강도가 (행에 상응하는) 적어도 2개의 주파수 또는 적어도 2개의 열에 대해 계산되면, 신호 강도가 행/열이 교차하는 맵의 값으로 되는 2차원 맵이 생성될 수 있다. 일 실시형태에서, 신호의 강도는 각 열 상의 각 주파수에 대해 계산된다. 신호 강도가 계산되면, 2차원 맵이 생성될 수 있다. 일 실시형태에서, 신호 강도는 행/열이 교차하는 맵의 값이다. 일 실시형태에서, 다른 주파수의 터치 표면의 물리적 차이로 인해, 신호 강도는 정해진 터치에 대해 정규화되거나 또는 교정될 필요가 있다. 유사하게, 일 실시형태에서, 터치 표면에 걸친 또는 교차점 사이의 물리적 차이로 인해, 신호 강도는 정해진 터치에 대해 정규화되거나 또는 교정될 필요가 있다.
일 실시형태에서, 2차원 맵 데이터는 터치 이벤트를 보다 잘 식별하고, 판별하고 또는 구분하도록 임계점이 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 2차원 맵 데이터는 면을 터치하는 객체의 형상, 방향 등에 대한 정보를 추론하는데 사용될 수 있다.
행에 전송되는 신호의 논의로 돌아가서, 정현파가 상술한 구성에서 사용될 수 있는 유일한 직교 신호가 아니다. 실제로, 상술한 바와 같이, 서로 구별될 수 있는 신호의 임의의 세트가 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 정현파는 보다 간단한 공학 기술 및 이 기술을 사용하는 장치의 비용 효율적인 제조를 가능하게 할 수 있는 몇몇 바람직한 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 정현파는 (정의에 의해) 매우 좁은 주파수 프로필을 갖고, 직류 근처의 저주파수까지 낮게 연장될 필요가 없다. 또한, 정현파는 1/f 노이즈에 의해 상대적으로 영향을 받지 않을 수 있고, 이 노이즈는 저주파수까지 연장되는 넓은 신호에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시형태에서, 정현파는 필터 뱅크에 의해 감지될 수 있다. 일 실시형태에서, 정현파는 주파수 분석 기술(예를 들면, 푸리에 변환)에 의해 감지될 수 있다. 주파수 분석 기술은 비교적 효율적인 방식으로 구현될 수 있고, 양호한 동적 범위 특성을 갖는 경향이 있어서, 다수의 동시 정현파 사이를 감지하고 구별할 수 있다. 넓은 신호 처리 관점에서, 다수의 정현파의 수신기의 디코딩은 주파수 분할 다중화의 형태로 고려될 수 있다. 일 실시형태에서, 시분할 및 코드 분할 다중화와 같은 다른 변조 기술도 사용될 수 있다. 시분할 다중화는 양호한 동적 범위를 갖지만, 일반적으로 터치 표면에 전송하는데(또는 터치 표면으로 수신된 신호를 분석하는데) 유한 시간이 소모될 것을 필요로 한다. 코드 분할 다중화는 주파수 분할 다중화와 동일한 속성을 갖지만, 동적 범위 문제가 발생할 수 있고, 쉽게 다수의 동시 신호 사이를 구별할 수 없다.
변조 정현파 실시형태
일 실시형태에서, 변조 정현파는 상술한 정현파 실시형태와 결합하여 및/또는 보강하여 대신 사용될 수 있다. 비변조 정현파의 사용은 터치 표면 부근의 다른 장치에 무선 주파수 간섭을 일으킬 수 있으므로, 그것들을 사용하는 장치가 규정 검사(예를 들면, FCC, CE)를 통과하는데 있어서 문제가 발생할 수 있다. 또한, 비변조 정현파의 사용은 의도적인 전송 또는 다른 장치로부터의 간섭(가령, 다른 동일한 터치 표면)이 있는 환경에서 다른 정현파로부터의 간섭에 취약할 수 있다. 일 실시형태에서, 그러한 간섭은 설명된 장치의 터치 측정에 실패하거나 또는 저하시킬 수 있다.
일 실시형태에서, 간섭을 피하도록, 정현파는 신호가 수신기에 도달하면 복조["분리(unstirred)"]될 수 있는 방식으로, 전송기에 의해 전송되기 전에 변조 또는 "혼합(stirred)"될 수 있다. 일 실시형태에서, 역변환(또는 근사 역변환)은 신호가 수신기에 도달하면 변환이 보상되어 실질적으로 복원될 수 있도록 신호를 변조하는데 사용될 수 있다. 또한, 당업자에게 명백해질 바와 같이, 본원에 설명된 바와 같은 터치 장치에 대한 변조 기술을 사용해서 방출 또는 수신되는 신호는 다른 것과 보다 적은 상관 관계를 가지므로, 환경 내에 존재하는 다른 신호와 유사하게 나타나거나 및/또는 그로부터 간섭되기보다, 노이즈가 거의 없이 작동할 가능성이 높다.
일 실시형태에서, 이용되는 변조 기술은 전송되는 데이터가 장치 동작 환경 내에서 아주 무작위로, 또는, 적어도 특이하게 나타나게 할 것이다. 주파수 변조 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 변조라는 2개의 변조 체계가 아래에서 논의된다.
주파수 변조
정현파 전체 세트의 주파수 변조는 "그들을 번지게 하는 것(smearing them out)"에 의해 그것들이 동일한 주파수로 나타나지 않게 한다. 규정 검사가 일반적으로 고정 주파수와 관련되기 때문에, 주파수 변조된 전송되는 정현파는 저진폭으로 나타날 것이므로 관련될 가능성이 거의 없다. 수신기가 동일 또한 반대 방식으로 그것에 입력되는 임의의 정현파를 "모으기(un-smear)" 때문에, 의도적으로 변조된 전송되는 정현파는 복조될 수 있고, 그 후 그것들은 실질적으로 변조되기 전처럼 나타날 것이다. 환경으로부터 진입(예를 들면, 간섭)하는 고정 주파수 정현파는 그러나, "모으기" 작동에 의해 "번지게" 될 것이므로, 의도된 신호 상에 감소된 또는 제거된 효과를 줄 것이다. 따라서, 그렇지 않으면 센서에 의해 발생될 수 있는 간섭이 주파수 변조, 예를 들면 일 실시형태에서 터치 센서에 사용되는 주파수 빗을 사용함으로써 감소된다.
일 실시형태에서, 정현파의 전체 세트는 단일 기준 주파수로 모두 생성, 즉 자체 변조함으로써 주파수 변조될 수 있다. 예를 들면, 100㎑ 간격을 갖는 정현파의 세트는 다른 정수로 동일한 100㎑ 기준 주파수를 곱함으로써 생성될 수 있다. 일 실시형태에서, 이 기술은 위상 동기 루프(phase-locked loop)를 사용하여 달성될 수 있다. 첫번째 5.0㎒ 정현파를 생성하도록 기준에 50을 곱하고, 5.1㎒ 정현파를 생성하도록 기준에 51을 곱하는 등을 할 수 있다. 수신기는 감지 및 복조 기능을 수행하도록 동일한 변조 기준을 사용할 수 있다.
직접 시퀀스 확산 스펙트럼 변조
일 실시형태에서, 정현파는 전송기 및 수신기에 주지된 의사 난수(pseudo-random)[또는 실제 난수(truly random)] 스케줄로 그것을 주기적으로 반전시킴으로써 변조될 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 각 정현파가 상응하는 행에 전송되기 전에, 선택 가능한 반전 회로를 통과하고, 그 출력은 "반전 선택" 입력의 상태에 따라 +1 또는 -1 곱해지는 입력 신호이다. 일 실시형태에서, 모든 이 "반전 선택" 입력은 각 행에 대한 정현파가 모두 동시에 +1 또는 -1로 곱해지도록 동일 신호로부터 구동된다. 일 실시형태에서, "반전 선택" 입력을 구동하는 신호는 환경 내에 존재할 수 있는 임의의 신호 또는 기능에 독립적인 의사 난수 기능을 한다. 정현파의 의사 난수 반전은 그것을 주파수 밖으로 확산시켜, 그것이 무작위 노이즈와 같이 나타나게 하여, 그것이 접속될 수 있는 임의의 장치와 무시할 수 있을 정도로 간섭한다.
수신기 측에서, 열로부터의 신호는 행 상의 하나의 신호와 같은 동일한 의사 난수 신호에 의해 구동되는 선택 가능한 반전 회로를 통과할 수 있다. 결과적으로, 전송되는 신호가 주파수 내에 확산되어 있지만, 그것들이 +1 또는 -1로 두번 곱해져 있어 그것들을 변경되지 않은 상태로 남겨놓거나 또는 돌려놓기 때문에, 수신되기 전에 역확산된다. 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 변조를 적용하는 것은 그것들이 노이즈로서만 작용하거나 의도적인 정현파의 임의의 세트를 모방하지 않도록 열 상에 존재하는 임의의 간섭 신호를 밖으로 확산시킬 수 있다.
일 실시형태에서, 선택 가능한 인버터는 작은 수의 단순 성분으로부터 생성되거나 및/또는 VLSI 처리에서 트랜지스터 내에서 구현될 수 있다.
많은 변조 기술이 서로 독립적이기 때문에, 일 실시형태에서, 다수의 변조 기술, 예를 들면 정현파 세트의 주파수 변조 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 변조는 동시에 사용될 수 있다. 어쩌면 구현이 보다 복잡하지만, 그러한 다수의 변조 구현은 간섭 저항을 줄일 수 있다.
환경 내에서 특정 의사 난수 변조를 접하는 것은 매우 드물기 때문에, 본원에 설명되는 멀티 터치 센서는 실제 난수 변조 스케줄을 필요로 하지 않을 것이다. 동일한 구현을 갖는 적어도 하나의 터치 표면이 동일한 사람에 의해 터치되는 한가지 예외가 있을 수 있다. 그러한 경우, 그들이 매우 복잡한 의사 난수 스케줄을 사용할지라도 표면이 서로 간섭할 가능성이 있을 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 충돌할 가능성이 거의 없는 의사 난수 스케줄을 설계하는데 주의가 필요하다. 일 실시형태에서, 몇몇 실제 무작위성(true randomness)이 변조 스케줄에 도입될 수 있다. 일 실시형태에서, 무작위성은 실제 무작위 소스로부터의 의사 난수 생성기를 배정하여 (반복되기 전에) 충분히 긴 출력 기간을 갖는 것을 보장함으로써 도입된다. 그러한 일 실시형태는 2개의 터치 표면이 시퀀스의 동일 부분을 동시에 사용할 가능성을 매우 낮출 수 있다. 일 실시형태에서, 무작위성은 실제 무작위 시퀀스를 갖는 의사 난수 시퀀스를 배타적 논리(exclusive or'ing)(XOR)에 적용함으로써 도입된다. XOR 기능은 그 입력의 엔트로피를 결합하여, 그 출력의 엔트로피가 입력보다 절대로 작아지지 않게 한다.
저비용 구현 실시형태
이전에 설명된 기술을 사용하는 터치 표면은 다른 방법과 비교하여, 정현파를 생성하고 감지하는데 관련하여 비교적 높은 비용이 들 수 있다. 대량 생산에 대해 보다 비용 효율적이고 및/또는 보다 적절할 수 있는 정현파를 생성하고 감지하는 방법이 아래에서 논의된다.
정현파 감지
일 실시형태에서, 정현파는 푸리에 변환 감지 체계를 갖는 완전한 무선 수신기를 사용하여 수신기에서 감지될 수 있다. 그러한 감지는 고속 RF 파형을 디지털화하고 그 위에 디지털 신호 처리를 수행하는 것을 필요로 할 수 있다. 별도의 디지털화 및 신호 처리는 표면의 모든 열에 대해 구현될 수 있다. 이것은 어떤 행 신호가 그 열과 터치되는지 발견하는 신호 처리를 가능하게 한다. 상술한 예에서, 40개의 행과 40개의 열을 갖는 터치 표면을 갖는 것은 이 신호 체인의 40개의 복사본을 필요로 할 수 있다. 오늘날, 디지털화 및 디지털 신호 처리는 하드웨어, 비용, 및 전력면에서 비교적 비싼 작업이다. 정현파를 감지하는 보다 비용 효율적인 방법, 특히 쉽게 복제되고 매우 적은 전력을 필요로 하는 것을 이용하는 것이 유용할 수 있다.
일 실시형태에서, 정현파는 필터 뱅크를 사용하여 감지될 수 있다. 필터 뱅크는 입력 신호를 받아 각 필터와 관련된 주파수 성분으로 분리할 수 있는 다수의 대역 통과 필터를 포함한다. 이산 푸리에 변환(FFT가 효율적인 구현인 DFT)은 통상적으로 주파수 분석에 사용되는 고른 간격의 대역 통과 필터를 갖는 필터 뱅크의 형식이다. DFT는 디지털로 구현될 수 있지만, 디지털화 단계는 고가일 수 있다. 수동 LC(인덕터 및 캐패시터) 또는 RC 능동 필터와 같은 개별 필터로 필터 뱅크를 구현하는 것이 가능하다. 인덕터는 VLSI 처리 상에 제대로 구현하는 것이 어렵고, 별개의 인덕터는 크고 고가라서, 인덕터를 필터 뱅크에 사용하는 것은 비용 효율적이지 않다.
저주파수로(대략 10㎒ 및 그 이하), VLSI 상에 RC 능동 필터 뱅크를 구현하는 것이 가능하다. 그러한 능동 필터가 제대로 수행될 수 있지만, 많은 다이 스페이스(die space)를 차지할 수도 있고, 요구되는 것보다 많은 전력을 필요로 할 수 있다.
고주파수로, 표면 탄성파(SAW) 필터 기술로 필터 뱅크를 구현하는 것이 가능하다. 이것들은 거의 임의의 FIR 필터 구조를 가능하게 한다. SAW 필터 기술은 직렬 CMOS VLSI보다 고가인 압전 재료를 필요로 한다. 또한, SAW 필터 기술은 많은 필터를 단일 패키지로 통합하기 위한 동시 탭을 충분히 허용하지 않으므로 제조 비용을 증가시킨다.
일 실시형태에서, 정현파는 FFT와 같은 "버터플라이" 토폴로지를 사용하는 표준 CMOS VLSI 상에 스위치형 캐패시터 기술로 구현된 아날로그 필터 뱅크를 사용하여 감지될 수 있다. 그러한 구현을 위해 필요되는 다이 영역은 일반적으로 채널 수의 제곱의 함수이며, 동일 기술을 사용하는 64 채널 필터 뱅크가 1024 채널 버전의 다이 영역의 1/256만 필요로 할 수 있다는 것을 의미한다. 일 실시형태에서, 저지연 터치 센서용 완전 수신 시스템(complete receive system)은 적절한 필터 뱅크의 세트 및 적절한 증폭기, 스위치, 에너지 감지기 등을 포함하여 복수의 VLSI 다이 상에 구현된다. 일 실시형태에서, 저지연 터치 센서용 완전 수신 시스템은 적절한 필터 뱅크의 세트 및 적절한 증폭기, 스위치, 에너지 감지기 등을 포함하여 단일 VLSI 다이 상에 구현된다. 일 실시형태에서, 저지연 터치 센서용 완전 수신 시스템은 n개 채널 필터 뱅크의 n개 경우를 포함하고 적절한 증폭기, 스위치, 에너지 감지기 등을 위해 공간을 남겨놓는 단일 VLSI 다이 상에 구현된다.
정현파 생성
저전력 터치 센서에 전송 신호(예를 들면, 정현파)를 생성하는 것은, 주로 열 수신기가 많은 신호 사이를 감지하고 구별해야만 하는 한편, 각 행이 단일 신호의 생성을 필요로 하기 때문에, 일반적으로 감지기보다 덜 복잡하다. 일 실시형태에서, 정현파는 일련의 위상 동기 루프(PLLs)로 생성될 수 있고, 각각은 다른 곱에 의해 공통 기준 주파수로 곱해진다.
일 실시형태에서, 저지연 터치 센서 설계는 전송되는 정현파가 매우 높은 품질일 것을 요구하지 않고, 오히려 보통 무선 회선에서 허용 가능하고 바람직할 수 있는 것보다 많은 위상 노이즈, 주파수 변동(시간 경과, 온도 등), 고조파 왜곡 및 다른 결함을 갖는 전송되는 정현파를 위한 공간을 제공한다. 일 실시형태에서, 다수의 주파수는 디지털 수단에 의해 생성될 수 있고, 비교적 거친 아날로그 디지털 변환 처리가 사용된다. 상술한 바와 같이, 일 실시형태에서, 생성되는 행 주파수는 서로 단순 고조파 관계를 가지면 안되며, 설명되는 생성 처리에 있어서 어떠한 비선형성은 한개의 신호가 다른 하나를 "통칭(alias)"되는 세트로 되거나 또는 모방하지 않게 해야 한다.
일 실시형태에서, 주파수 빗은 필터 뱅크에 의해 필터링되는 좁은 펄스의 열을 가짐으로써 생성될 수 있고, 뱅크 내의 각 필터는 행으로의 전송을 위해 신호를 출력한다. 주파수 "빗"은 수신기에 사용될 수 있는 필터 뱅크와 동일할 수 있는 필터 뱅크에 의해 생성된다. 예로서, 일 실시형태에서, 100㎑의 비율로 반복되는 10㎱ 펄스는 주파수 성분의 빗을 5㎒에서 시작해서 분리하여 100㎑로 분리되도록 설계되는 필터 뱅크를 통과한다. 정의된 바와 같은 펄스열은 100㎑부터 수천 ㎒까지의 주파수 성분을 가질 수 있으므로, 전송기 내의 모든 열에 대한 신호를 가질 수 있다. 따라서, 수신된 열 신호 내의 정현파를 감지하도록, 펄스열이 동일 필터 뱅크를 지나 상술한 것까지 통과하면, 필터 뱅크 출력은 각각 행에 전송될 수 있는 정현파 신호를 포함한다.
투명 디스플레이 표면
사람이 컴퓨터에서 생성되는 그래픽 및 이미지와 상호 작용할 수 있도록, 터치 표면이 컴퓨터 디스플레이와 통합되는 것이 바람직할 수 있다. 전방 투영이 불투명 터치 표면에 사용될 수 있고, 후방 투영이 반투명한 것에 사용될 수 있는 한편, 현대의 평탄 패널 디스플레이(LCD, 플라즈마, OLED, 등)는 일반적으로 터치 표면이 투명할 것을 필요로 한다. 일 실시형태에서, 신호가 그것들을 따라 전파되는 것을 가능하게 하는 본 기술의 행과 열은 그들 신호에 대해 전도성을 필요로 한다. 일 실시형태에서, 무선 주파수 신호가 그것들을 따라 전파되는 것을 가능하게 하는 본 기술의 행과 열은 전기적 전도성을 필요로 한다.
행과 열이 불충분한 전도성을 가지면, 행/열을 따르는 단위 길이 당 저항이 단위 길이 당 정전 용량과 결합되어 저주파수 통과 필터를 형성할 것이다. 일단부에 인가되는 임의의 고주파수 신호는 이 열악한 컨덕터를 통과하므로 상당히 약화될 것이다.
시각적으로 투명한 컨덕터[예를 들면, 인듐 주석 옥사이드(indium-tin-oxide) 또는 ITO]가 상업적으로 이용 가능하지만, 본원에 설명되는 저지연 터치 센서의 일부 실시형태에 바람직할 수 있는 주파수에서는 투명성과 전도성 사이의 타협이 문제가 된다. ITO가 어떤 길이에 걸쳐 어떤 바람직한 주파수를 지원하는데 충분히 두꺼우면, 일부 적용에 불충분하게 투명할 수 있다. 일 실시형태에서, 행 및/또는 열이 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 둘 다 높은 전도성과 광 투과성을 갖는 그래핀 및/또는 나노 튜브로 형성될 수 있다.
일 실시형태에서, 행 및/또는 열은 그들 뒤의 디스플레이가 차단되는 것이 무시될 수 있는 양의 하나 이상의 가는 와이어로 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 가는 와이어는 볼 수 없을 정도로 작거나, 또는 적어도 그들 뒤의 디스플레이를 볼 때 시각적 장애물을 제공하지 않을 만큼 작다. 일 실시형태에서, 투명 유리 또는 플라스틱 상에 패턴화되는 가는 은 와이어는 행 및/또는 열을 형성하는데 사용될 수 있다. 그러한 가는 와이어는 행/열을 따르는 양호한 컨덕터를 생성하도록 충분한 단면을 가질 필요가 있지만, 그러한 와이어가 애플리케이션용 기본 디스플레이를 위해 적절할 만큼 작은 부분을 차단하도록 충분히 작고 충분히 분산되는 것이 바람직하다. 일 실시형태에서, 가는 와이어의 사이즈는 기본 디스플레이의 픽셀 사이즈 및/또는 피치를 기반으로 선택된다.
예로서, 새로운 애플 레티나 디스플레이는 면 상에 대략 80미크론의 픽셀 사이즈가 산출되는 인치당 대략 300픽셀을 포함한다. 일 실시형태에서, 대략 10Ω의 저항을 갖는 20미크론 직경, 20㎝ 길이(아이패드 디스플레이의 길이) 은 와이어는 본원에 설명되는 바와 같은 저지연 터치 센서에서 행 및/또는 열로서 및/또는 행 및/또는 열의 일부로서 사용된다. 그러나, 그러한 20미크론 직경의 은 와이어는 레티나 디스플레이를 가로질러 놓이게 되면 픽셀 전체 라인의 25%까지 차단할 것이다. 따라서, 일 실시형태에서, 적절한 저항을 유지하고 무선 주파수 표면 깊이 문제에 관한 적절한 대응을 제공할 수 있는 다수의 얇은 직경의 은 와이어가 열 또는 행으로서 사용될 수 있다. 그러한 다수의 얇은 직경의 은 와이어는 직선형이 아닌 다소 불규칙적인 패턴으로 놓일 수 있다. 얇은 무작위의 또는 불규칙적인 패턴은 시각적으로 보다 거슬리지 않을 가능성이 높다. 일 실시형태에서, 얇은 와이어의 메쉬가 사용된다. 메쉬의 사용은 패터닝에 있어서의 제조 결함에 반하는 것을 포함하여 강성을 향상시킬 것이다. 일 실시형태에서, 얇은 와이어가 적절한 레벨의 저항을 유지하도록 충분한 전도성을 갖고, 무선 주파수 표면 깊이 문제에 관한 기준에 적절하면, 단일의 얇은 직경의 와이어가 열 또는 행으로 사용될 수 있다.
도 2는 다이아몬드형 행/열 메쉬를 갖는 행/열 터치 표면의 실시형태를 도시한다. 이 메쉬 패턴은 그들 사이의 최소 중첩을 허용하면서, 행 및 열에 대해 최대 또한 동일한 표면 면적을 제공하도록 설계된다.
다이아몬드 중 하나보다 큰 면적의 터치 이벤트는 행 및 열의 적어도 일부를 커버할 것이며, 이는 행 신호가 중첩된 열로 일부 커플링되도록 할 것이다. 일 실시형태에서, 다이아몬드는 터치 도구(손가락, 스타일러스 등)보다 작도록 사이즈화된다. 일 실시형태에서, 행과 열 사이의 0.5㎝ 간격이 사람의 손가락에 대해 적절한 수행 간격이다.
일 실시형태에서, 단순 격자형의 와이어가 행 및 열로 사용된다. 그러한 격자형은 행 및 열에 대해 보다 적은 표면 면적을 제공하지만, 무선 주파수 신호에 대해 충분하고, 수신기에 의해 감지될 수 있는 충분한 무시할 수 없는 커플링을 제공할 수 있다.
일 실시형태에서, 도 2에 도시된 바와 같은 행 및 열에 대한 "다이아몬드 패턴"은 표시된 형상의 공간을 채우는 얇은 와이어의 무작위로 연결된 메쉬를 사용함으로써, 또는 와이어 메쉬를 ITO와 같은 다른 투명 컨덕터와 결합함으로써 생성될 수 있다. 일 실시형태에서, 얇은 와이어는 예를 들면 전체 스크린에 걸쳐 전도성을 길게 연장하기 위해 사용될 수 있고, ITO는 다이아몬드 형상 영역과 같은 전도성 로컬 영역을 위해 사용될 수 있다.
광학 실시형태
설명되는 고속 멀티 터치 기술을 구현하는 무선 주파수 및 전기적 방법이 위에서 논의된 한편, 다른 매체 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 신호는 행 및 열에 대한 도파로 또는 다른 수단을 갖는 광학 신호(즉, 빛)일 수 있다. 일 실시형태에서, 광학 신호로 사용되는 빛은 가시 영역 내, 적외선 및/또는 자외선일 수 있다.
일 실시형태에서, 무선 주파수 신호를 이송하는 전기적 전도성 행 및 열 대신에, 행 및 열은 직교 신호를 생성하는 하나 이상의 광원에 의해 공급되고 광결합기에 의해 도파로와 커플링되는 광파이버와 같은 광도파로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 다른 별개 파장의 빛이 각 행의 파이버에 주사될 수 있다. 사람의 손가락이 행의 파이버를 터치했을 때, 내부의 일부 빛은 충족되지 못한 내부 전반사로 인해 손가락 내로 누출될 것이다. 이어서, 손가락으로부터의 빛은 상호 과정으로 인해 열 파이버 중 하나로 들어가고, 파이버 단부의 감지기에 전달된다.
일 실시형태에서, 광신호는 다른 파장의 LED 또는 광파이버를 사용함으로써 생성될 수 있다. 일 실시형태에서, 주문 제작형 간섭 필터가 사용된다. 일 실시형태에서, 파이버 열에 존재하는 다른 파장의 빛은 광파이버 뱅크를 사용해서 감지될 수 있다. 일 실시형태에서, 그러한 광파이버 뱅크는 주문 제작형 간섭 필터를 사용해서 구현될 수 있다. 일 실시형태에서, 가시 스펙트럼 외부 파장의 빛(예를 들면, 적외선 및/또는 자외선)은 디스플레이에 여분의 가시 광선이 추가되는 것을 피하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 행 및 열 파이버는 손가락이 그것들을 동시에 터치할 수 있도록 함께 엮일 수 있다. 일 실시형태에서, 엮임 구조는 필요에 따라, 디스플레이가 보이지 않게 하는 것을 피하기 위해 시각적으로 투명하게 구성될 수 있다.
고속 멀티 터치 사후 처리
각 열 내의 각 행으로부터 신호 강도가 예를 들면 상술한 절차를 사용하여 계산된 후, 결과적 2차원 "열 지도"를 사용 가능한 터치 이벤트로 변환하기 위해 사후 처리가 수행된다. 일 실시형태에서, 그러한 사후 처리는 필드 평탄화, 터치 지점 검출, 보간 및 프레임 사이의 터치 포인트 정합과 같은 절차 중 적어도 일부를 포함한다. 필드 평탄화 절차는 행과 열 사이의 혼선을 제거하도록 오프셋 레벨을 감산하고, 감쇠로 인한 특정 행/열 결합 사이의 진폭 차이를 보상한다. 터치 지점 검출 절차는 평탄화된 신호의 극대값을 구함으로써 대략적인 터치 포인트를 계산한다. 보간 절차는 대략적인 터치 포인트와 관련된 데이터를 포물면에 적용함으로써 정교한 터치 포인트를 계산한다. 프레임 정합 절차는 프레임에 걸쳐, 서로에 대해 계산된 터치 포인트를 정합한다. 아래에, 각 4개의 절차가 차례로 설명된다. 각 처리 스텝에 대한 구현, 가능한 결함 모드, 및 결과의 예 또한 개시된다. 매우 낮은 지연에 대한 요구로 인해, 처리 스텝은 최적화 및 병렬화되어야 한다.
첫째, 필드 평탄화 절차를 설명한다. 터치 표면 및 전자 센서의 설계로 인한 조직적인 문제는 각 열의 수신되는 신호 강도에 아티팩트를 유발할 수 있다. 이 아티팩트는 다음과 같이 보상될 수 있다. 첫째, 행과 열 사이의 혼선으로 인해, 각 행/열 결합에 대한 수신되는 신호 강도는 오프셋 레벨을 겪을 것이다. 양호한 근사를 위해, 이 오프셋 레벨은 일정해질 것이고 감산될 수 있다.
둘째, 정해진 행과 열 교차점에서의 교정 터치로 인한 열에 수신되는 신호의 진폭은 대부분 그것들이 행과 열을 따라 전파될 때의 신호의 감쇠로 인해 그 특정 행과 열에 의존한다. 더 멀리 그들이 이동할수록 더 많은 감쇠가 일어날 것이므로, 전송기로부터 먼 열과 수신기로부터 먼 행은 그들의 대응부보다 "열 지도"에서 낮은 신호 강도를 가질 것이다. 행과 열의 RF 감쇠가 낮으면, 신호 강도 차이는 무시할 수 있거나 작을 것이며, 또는 보상이 필수적이지 않을 것이다. 감쇠가 높으면, 보상이 필수적이거나 또는 터치 감지의 민감도 또는 품질을 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 수신기에서 측정되는 신호 강도는 열에 전송되는 신호의 양을 갖고 선형일 것으로 예상된다. 따라서, 일 실시형태에서, 보상은 그 특정 행/열 결합에 대한 교정 보상에 의해 열 지도 내의 각 위치를 곱하는 것을 포함할 것이다. 일 실시형태에서, 측정 또는 추산이 열 지도 보상 테이블을 결정하는데 사용될 수 있고, 이 테이블은 곱에 의한 보상을 제공하는데 유사하게 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 교정 작업은 열 지도 보상 테이블을 생성하는데 사용된다. 본원에서 사용되는 용어 "열 지도"는 실제 열에 대한 지도를 필요로 하지 않고, 오히려 이 용어는 위치에 상응하는 데이터를 포함하는 적어도 2개 차원의 임의의 배열을 의미할 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 전체 필드 평탄화 절차는 다음과 같다. 아무것도 표면을 터치하지 않을 때, 첫째, 각 열 수신기에서 각 행 신호에 대한 신호 강도를 측정한다. 터치가 행해지지 않았기 때문에, 실질적으로 수신된 전체 신호는 혼선에 인한 것이다. 측정된 값(예를 들면, 각 열에 있는 각 행의 신호의 양)은 열 지도 내의 그 위치로부터 감산될 필요가 있는 오프셋 레벨이다. 이어서, 일정 오프셋이 감산되면, 교정 터치 객체를 각 행/열 교차점에 위치시키고, 그 열 수신기에서 행의 신호의 신호 강도를 측정한다. 신호 처리는 터치 표면 상의 하나의 위치값으로 터치 이벤트를 정규화하도록 구성될 수 있다. 우리는 임의로 (최소 감쇠되기 때문에) 가장 강한 신호를 가질 가능성이 있는 위치 즉, 송신기와 수신기에 가장 가까운 행/열 교차점을 선택할 수 있다. 이 위치에서 교정된 터치 신호 강도가 SN이면, 각 행 및 열에 대해 교정된 터치 신호 강도는 SR,C이며, 우리가 열 지도에서 각 위치에 (SN/SR,C)를 곱하면, 모든 터치값이 정규화될 것이다. 교정된 터치에 대해, 열 지도 내의 임의의 행/열에 대한 정규화된 신호 강도는 하나로 동일할 것이다.
필드 평탄화 절차 역시 병렬화된다. 한번만 수행될 필요가 있는(또는 가능하면 보수 간격에서 다시) 오프셋 및 정규화 파라미터가 측정되고 저장되면, 각 신호 강도가 측정되자마자 교정이 적용될 수 있다. 도 3은 필드 평탄화 과정의 실시형태를 도시한다.
일 실시형태에서, 각 행/열 교차점을 교정하는 것은 규칙적이거나 또는 선택적 보수 간격을 필요로 할 수 있다. 일 실시형태에서, 각 행/열 교차점을 교정하는 것은 단위 당 한번 필요될 수 있다. 일 실시형태에서, 각 행/열 교차점은 교정하는 것은 설계 당 한번 필요될 수 있다. 일 실시형태에서, 또한 특히 예를 들면 행 및 열의 RF 감쇠가 낮은 경우, 각 행/열 교차점을 교정하는 것을 전혀 필요로 하지 않을 수 있다. 또한, 행과 열을 따르는 신호 감쇠가 상당히 예측 가능한 일 실시형태에서, 단지 일부의 교차점 측정으로부터 전체 표면을 교정하는 것이 가능할 수 있다.
터치 표면이 많은 감쇠를 겪으면, 필드 평탄화 절차는 적어도 어느 정도 측정을 정규화할 것이지만, 일부 부작용을 가질 수 있다. 예를 들면, 정규화 상수가 커질수록 각 측정 상의 노이즈가 성장할 것이다. 낮은 신호 강도 및 높은 감쇠는 터치 포인트 감지 및 보간 처리에 있어서 에러 및 불안전성을 유발할 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 최대 감쇠(예를 들면, 가장 먼 행/열 교차점)에 대한 충분한 신호 강도를 제공하는 것에 주의를 기울여야 한다.
우리는 이제 터치 포인트 감지로 돌아간다. 열 지도가 생성되고 필드가 평탄화되면, 하나 이상의 대략적인 터치 포인트가 식별될 수 있다. 하나 이상의 대략적인 터치 포인트를 식별하는 것은 정규화된(즉, 평탄화된) 신호 강도의 극대값을 구함으로써 행해진다. 하나 이상의 터치 포인트를 구하는 빠르고 병렬화 가능한 방법은 정규화된 열 지도의 각 요소를 이웃하는 것과 비교하고, 그들 모두보다 엄밀히 크면 로컬 최대값으로 라벨링하는 것을 포함한다. 일 실시형태에서, 포인트는 이웃하는 모든 것들 및 상기 정해진 임계보다 엄밀히 크면 로컬 최대값으로 식별된다.
다양한 방식으로 이웃하는 것들의 세트를 정의하는 것은 본 개시의 범위 내에 있다. 일 실시형태에서, 가장 가까이 이웃하는 것은 폰 노이만 이웃법(Von Neumann neighborhood)에 의해 정의된다. 일 실시형태에서, 가장 가까이 이웃하는 것은 무어 이웃법(Moore neighborhood)에 의해 정의된다. 폰 노이만 이웃법은 중앙에서 수직으로 또한 수평으로 가까운 요소(즉, 그것의 북쪽, 남쪽, 동쪽, 및 서쪽 요소)인 4개의 요소로 구성될 수 있다. 이것은 소위 "4방 연결(four-connected)" 이웃으로도 불리운다. 보다 복잡한(즉, 큰) 폰 노이만 이웃법도 적용 가능하며 사용될 수 있다. 무어 이웃법은 중앙에서 수직으로, 수평으로 및 대각선으로 가까운 요소인 8개의 요소(즉, 북쪽, 남쪽, 동쪽, 서쪽, 북동쪽, 북서쪽, 남동쪽, 및 남서쪽 요소)로 구성될 수 있다. 이것은 "8방 연결" 이웃으로도 불리운다.
이웃 선택은 정밀한 터치 포인트를 계산하는데 사용되는 보간 체계에 기반할 것이다. 이것은 아래에서 더욱 상세히 예시된다.
정해진 이웃 비교에 있어서, 요소의 정규화된 신호 강도가 하나 이상의 이웃과 동일하거나 또는 엄밀히 노이즈 레벨에 대해 허용되는 허용값 내인 경우, 특별한 경우가 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 그러한 한 쌍에 있어서의 이웃 포인트는 상기 임계값을 갖는다 하더라도 터치 포인트로 고려된다. 일 실시형태에서, 그러한 한 쌍의 두 포인트는 터치 포인트로 고려된다. 일 실시형태에서, 2개 이상의 이웃 포인트가 대략 동일한 값을 갖는 영역은 하나의 터치 이벤트로서 취급된다. 일 실시형태에서, 2개 이상의 이웃 포인트가 대략 동일한 값을 갖는 영역은 단일 극대값이 구해질 수 있는 영역으로부터 다른 타입의 터치 이벤트(예를 들면, 누군가 그들의 손목이 터치 표면과 접촉)로서 취급된다.
이제 보간 절차로 돌아간다. 대략적인 터치 포인트가 판별(즉, 식별)되면, 정밀한 터치 포인트가 보간을 사용하여 계산될 수 있다. 일 실시형태에서, 분포된 터치의 용량성 접촉은 최대값을 갖는 모델 함수에 적용된다. 일 실시형태에서, 모델 함수는 2개 이상의 차원의 2차 함수이다. 일 실시형태에서, 2차 함수는 포물면이다. 일 실시형태에서, 포물면 모델은 손가락 또는 스타일러스와 같은 터치 표면을 터치하는데 사용될 수 있든 다양한 객체에 대한 허용 가능 근사이다. 또한, 아래에서 논의되는 바와 같이, 포물면 모델은 비교적 비집중적인 계산법이다. 일 실시형태에서, 보다 복잡하거나 또는 보다 계산적인 집중 모델이 평탄화된 열 지도로부터 터치의 보다 정확한 산출을 제공하는데 사용될 수 있다. 아래 논의의 목적을 위해, 포물면은 예시적인 예로서 사용되지만, 당업자에게 명백해질 바와 같이, 보다 많이 또는 보다 적게 복잡한 모델을 포함하는 다른 모델이 보간의 목적을 위해 사용될 수 있다.
도 4는 예시적인 로컬 최대값 주변의 폰 노이만 이웃법을 도시한다. 그러한 4방 연결 또는 폰 노이만 이웃법에 대해, 관련 포인트는 도시된 것과 같을 것이며, 중앙 요소가 로컬 최대값이고, 아래 첨자가 그것과 관련된 특정 요소의 좌표이다. 우리는 5개 요소의 위치 및 신호 강도를 포물면을 정의하는 다음 방정식에 적용할 수 있다.
Figure 112015093454050-pct00001
x 및 y는 요소의 위치이고, z는 요소의 신호 강도이며, A, C, D, E, 및 F는 2차 다항식의 계수이다. 중앙 포인트에 대해, 요소 x, y 위치 모두 상수이다. z값은 각 요소의 측정된 신호 강도이므로 알고 있다. 일 실시형태에서, 5개의 연립 방정식이 5개의 알려지지 않은 다항식 계수를 푸는데 사용될 수 있다. 각 방정식은 중앙 포인트 및 그 4개의 이웃하는 것을 포함하여 5개의 포인트 중 하나를 나타낸다.
일 실시형태에서, 방데르몽드(Vandermonde)형 행렬이 다음과 같은 다항식 계수를 푸는데 사용될 수 있다.
Figure 112015093454050-pct00002
요소 위치에 대한 값을 대입하면 우리는 다음을 얻는다.
Figure 112015093454050-pct00003
이어서, 상수 방데르몽드형 행렬을 변환함으로써 다항식 계수를 푼다.
Figure 112015093454050-pct00004
이것은 다음을 산출한다.
Figure 112015093454050-pct00005
일 실시형태에서, 다항식 계수는 신호 강도의 일차 결합이며, 부정 및 단일 시프트를 포함하여 오직 단일 곱셈이 그것들을 계산하는데 필요된다. 따라서, 그것들은 FPGA 또는 ASIC에서 효과적으로 계산될 수 있다.
포물면의 최대값에서 양 편도함수는 0이다.
Figure 112015093454050-pct00006
및
Figure 112015093454050-pct00007
이것은 포인트 xf, yf에서 발생한다.
Figure 112015093454050-pct00008
및
Figure 112015093454050-pct00009
따라서, 이웃하는 데이터가 포물면에 적용되는 일 실시형태에서, 포물면이 1개의 최대값을 갖기 때문에, 그 최대값은 정밀한 터치 포인트의 위치로서 사용된다. 4방 연결 이웃을 이용하는 일 실시형태에서, 값 xf 및 yf 는 서로 독립적이고, xf는 오직 중앙 포인트의 좌측 및 우측 요소의 신호 강도에 의존하며, yf는 오직 그것의 위 아래 요소의 신호 강도에 의존한다.
도 5는 로컬 최대값 주변의 무어 또는 8방 연결 이웃을 도시한다. 그러한 8방 연결, 또는 무어 이웃에 대해, 관련 포인트는 도시된 바와 같이 나타날 수 있고, 중앙 요소가 로컬 최대값이며, 아래 첨자는 그것과 관련된 특정 요소의 좌표이다. 9개 요소의 위치 및 신호 강도는 포물면 방정식에 적용될 수 있다. 이전 예보다 많은 입력 데이터가 이 예에서 이용 가능하기 때문에, 포물면에 대해 다소 더 복잡한 방정식이 사용될 수 있다.
Figure 112015093454050-pct00010
이 방정식은 추가적인 xy 교차 항목 및 모델이 x 또는 y 외에 일방향으로 연장되는 것에 대해 보상하도록 하는 새로운 B계수를 갖는다. 또한, 중앙 포인트와 관련해서, 모든 요소 x, y 위치는 상수이며 z값은 알고 있다. 9개의 연립 방정식(요소 당 하나)이 6개의 알려지지 않은 다항식 계수를 판별[즉, 과잉 판별(overdetermine)]하는데 사용될 수 있다. 최소 제곱법 기술이 6개의 알려지지 않은 다항식 계수를 푸는데 사용될 수 있다.
방데르몽드형 행렬은 다항식에 적용하는데 사용될 수 있다. 상술한 실시형태와 달리, 행렬은 9행과 6열을 갖는 비정사각형이다.
Figure 112015093454050-pct00011
방데르몽드형 행렬에 있어서의 모든 전체 수는 상수이며, 따라서 z값은 알고 있으며, 상수값을 대입하면 다음을 산출한다.
Figure 112015093454050-pct00012
방데르몽드형 행렬이 비정사각형이기 때문에, 다항식 계수를 풀기 위해 변환될 수 없다. 그러나, 이것은 다항식 계수에 대해, 무어 펜로즈 의사 변환을 사용하고 최소 제곱 적용을 수행하여 풀 수 있다. 일 실시형태에서, 의사 변환은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112015093454050-pct00013
제공:
Figure 112015093454050-pct00014
다항식 계수는 신호 강도의 일차 결합이다. 곱셈은 조금 더 복잡하지만, 대분분의 곱셈은 계산의 끝부분에 단일 시간이 적용되어 인자가 구해진다. 이 스텝의 목적은 포물면의 최대값을 구하는 것이다. 따라서, 전체적인 스케일 인자는 무관하며, 초점은 기능을 극대화하는 관련값 및 독립 변수에만 맞춰질 필요가 있으며, 일 실시형태에서, 대부분의 연산이 상쇄될 수 있어 구현 효율을 향상시킨다.
상술한 바와 같이, 정밀한 터치 포인트는 모두 편미분이 0인 포물면의 최대로 추정된다.
Figure 112015093454050-pct00015
및
Figure 112015093454050-pct00016
이것은 포인트 xf, yf에서 발생한다.
Figure 112015093454050-pct00017
및
Figure 112015093454050-pct00018
8방 연결 이웃에 대해, 값 xf 및 yf는 서로 독립적이지 않다. 둘 다 8개 이웃 모두의 신호 강도에 의존한다. 따라서, 이러한 접근법은 증가되는 계산적 부담 및 신호 강도의 어떠한 조합이 정밀 터치 포인트에 대한 단일값을 생성할 가능성을 가질 수 있다. 8 무어 이웃에 최소 제곱 접근법을 사용하는 실시형태에서, 그러한 구현은 노이즈 신호 강도값에 반해 보다 강력하다. 환언하면, 일 실시형태에서, 하나의 신호 강도에 있어서의 작은 에러는 계산에 사용되는 데이터의 증가된 양 및 그 데이터의 자기 상용성(self-consistency)에 의해 보상될 것이다.
또한, 8방 연결 이웃법은 사용자 인터페이스의 일부로서의 유용함을 증명할 수 있는 B계수(정보의 여분)를 제공한다. xy 교차항의 B계수는 소프트웨어가 터치가 발생하는 각도를 판별할 수 있게 하는 A 및 C계수에 고유한 종횡비와 함께 비대칭을 특성화하는데 사용될 수 있다.
도 6은 포물면을 특정 z값으로 절단(truncate)함으로써 얻어질 수 있는 타원형 단면을 갖는 예시적인 터치 포인트이다. a 및 b의 값은 다항식의 A 및 C계수로부터 얻어질 수 있고, 그것들은 표면을 터치하는 객체의 종횡비에 관한 정보를 제공한다. 예를 들면, 손가락 또는 스타일러스는 반드시 원형 대칭이 아닐 수 있으며, a와 b의 비율은 그 형상에 관한 정보를 제공할 수 있다.
각도(φ)의 기술은 타원의 방위에 대한 정보를 제공할 수 있고, 또한 예를 들면 손가락 또는 스타일러스가 어느 곳을 가리키고 있는지 나타낼 수 있으며, φ는 다음과 같이 2×2 행렬(M)의 고유값 및 고유 벡터로부터 계산될 수 있다.
Figure 112015093454050-pct00019
이 행렬은 2개의 고유값 및 2개의 고유 벡터를 가질 것이다. 최대 고유값과 관련된 고유 벡터는 타원의 장축의 방향을 가리킬 것이다. 다른 고유 벡터는 단축의 방향을 가리킬 것이다. 고유값 λ1, λ2는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112015093454050-pct00020
tr(M)은 AC와 같은 행렬(M)의 트레이스이며, det(M)은 AC-B2/4와 같은 행렬(M)의 계수이다.
고유값이 얻어지면, 우리는 고유 벡터를 계산하기 위해 케일리 헤밀턴 정리를 사용할 수 있다. λ1과 관련된 고유 벡터는 행렬(M)-λ2I의 양 열이며, λ2와 관련된 고유 벡터는 행렬(M)-λ1I의 양 열이다. 고유 벡터 인덱스의 반전에 주목하라. 타원의 장축이 우리의 좌표계의 x축에 대하여 이루는 각도(φ)는 고유 벡터 기울기의 아크탄젠트이다. 고유 벡터 기울기는 단순히 Δy/Δx이다.
상술한 바와 같이, 보간 스텝은 예를 들면 평판화된 열 지도로부터 획득한 데이터를 사용하여 미세한 터치 포인트를 판별하는 것을 필요로 하지만, 상술한 예시적인 포물면 모델에 한정되지 않는다. 미세한 터치 포인트를 판별하는 목적은 터치 포인트에 양호한 입상(granularity), 또한 특히 센서의 교차점을 초과하는 입상을 제공하도록 사후 처리를 허용하는 것이다. 또 다른 방식을 말하자면, 모델링 및 보간된 미세한 터치 포인트는 행/열 교차점 또는 교차점 사이의 어느 곳이든 직접 도달할 수 있다. 모델 및 그 계산적 필요 조건의 정확도 사이의 타협이 있을 수 있다. 유사하게, 실제 터치에 상응하는 보간된 미세 터치 포인트를 제공하도록, 모델 및 그 역량의 정확도 사이에 타협이 있을 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 모델은 보간된 터치 포인트와 실제 터치 사이에 충분한 상응성을 제공하는 한편 최소한의 계산적 부하를 필요로 하도록 선택된다. 일 실시형태에서, 모델은 보간된 터치 포인트와 실제 터이 사이의 충분한 상응성을 필요로 하도록 선택되고, 처리 하드웨어는 모델의 계산적 부하를 고려하여 선택된다. 일 실시형태에서,터치 인터페이스에서 작동되는 미리 선택된 하드웨어 및/또는 다른 소프트웨어의 계산 능력을 초과하지 않는 모델이 선택된다.
프레임 정합 절차로 돌아가서, 시간이 지남에 따라 터치 표면 상에서 이동하는 객체를 적절히 추적하기 위해, 예를 들면 터치 표면 상을 이동하는 객체가 이동할 때 추적하기 위해, 계산된 터치 포인트를 각각의 다른 프레임의 경계를 넘어 정합시키는 것이 중요하다. 또 다른 방식을 말하자면, 하나의 프레임에서 계산된 각 터치 포인트는 그 다음 프레임에서 식별되거나 또는 다른 배치(예를 들면, 제거)를 가져야 한다. 이것이 일반적인 경우로 풀 수 없는 근본적으로 어려운 문제인 반면, 일 실시형태가 기하학과 물리학의 법칙을 사용하여 구현될 수 있다. 터치 표면과 접촉하는 항목이 유한한 사이즈를 가지며, 어떤 물리적 원리에 따라 이동하기 때문에, 어떤 경우는 타당한 범위 이외의 것으로서 무시될 수 있다. 또한, 일 실시형태에서, 프레임 비율은 합리적인 확실성을 갖는 객체 추적(즉, 한 프레임 단위로 터치 포인트 추적)을 허용하는데 충분해야 한다. 따라서, 예를 들면, 추적될 객체가 터치 표면 또는 추적에 걸쳐 최대 비율로 이동하는 것으로 알려져 있는 경우, 합리적인 확실성을 갖는 추적을 허용할 수 있는 프레임 비율이 선택된다. 예를 들면, 터치 표면의 행 또는 열에 걸친 이동의 최대 비율이, 예를 들면 초당 1000행 또는 열이면, 1000㎐의 프레임 비율이 프레임당 1행 또는 열 이하로 개체가 이동하는 것을 "보일" 것이다. 일 실시형태에서, (상술한 바와 같은) 터치 포인트 보간은 터치 포인트 위치의 보다 정확한 측정을 제공할 수 있으므로, 내부 행 및 내부 열 위치가 본원에 보다 완전히 설명되는 바와 같이 용이하게 식별 가능하다.
손가락 및 스타일러스는 최소 사이즈를 갖고, 서로 모호한 경우를 유발할 만큼 충분히 가까이 근접할 가능성이 거의 없다. 그들은 또한 문제의 경계에 있는 사람 팔 및 그 부분(예를 들면, 손목, 팔꿈치, 손가락 등)의 움직임의 속도 특성으로 이동한다. 지금 개시되는 센서의 터치 표면이 일 실시형태에서 1㎑ 또는 그 이상의 단위일 수 있기 때문에, 표면을 터치하는 손가락 및 스타일러스는 하나의 프레임으로부터 다음으로의 업데이트 기간 동안 아주 멀리 또는 극단적인 각도로 이동할 수 없다. 제한된 거리 및 각도 때문에, 추적은 본 개시에 따라 다소 간단할 수 있다.
일 실시형태에서, 시간이 지남에 따라 터치 표면 상에서 이동하는 객체를 추적하는 것은 하나의 프레임으로부터 하나 이상의 지나간 프레임까지의 데이터를 비교함으로써 수행된다. 일 실시형태에서, 지나간 프레임(예를 들면, 열 지도)은 임시 버퍼에 유지될 수 있다. 일 실시형태에서, 지나간 프레임에 관해 처리된 데이터(예를 들면, 필드 평탄화된 열 지도 또는 적용된 다항식 계수)는 임시 버퍼에 유지될 수 있다. 일 실시형태에서, 임시 버퍼에 유지되는 지나간 프레임에 관한 데이터는 이전 프레임 내의 각 미세 터치 포인트에 대한 보간된 미세 터치 포인트 좌표 및 그러한 범위가 존재한다면 그들 미세 터치 포인트의 이전 이동과 관련된 벡터로 구성 또는 포함할 수 있다. 임시 버퍼는 하나 이상의 지나간 프레임과 관련된 데이터를 유지할 수 있고, 이후 계산과 더 이상 관련없을 때 데이터를 유지하는 것을 중단할 수 있다.
일 실시형태에서, 프레임 정합 처리에서는 초기에, 현재 프레임(i)에서의 객체의 터치 포인트가 가령 기하학적으로 터치 포인트와 가장 가까운 이전 프레임(즉, i-1)에서의 터치 포인트라 가정한다.
일 실시형태에서, 터치 포인트의 이동과 관련된 데이터(즉, 속도 및 방향)는 하나 이상의 프레임과 관련하여 판별되고 저장된다. 일 실시형태에서, 터치 포인트의 이동과 관련된 데이터는 다음 프레임의 터치 포인트에 대한 가능성 있는 위치를 예측하는데 사용된다. 터치 포인트의 이동과 관련된 데이터는 예를 들면 속도 또는 위치의 변화를 포함할 수 있고, 하나 이상의 이전 프레임으로부터 비롯될 수 있다. 일 실시형태에서, 프레임 내의 가능성 있는 위치를 예측하는 것은 2개의 프레임 산출 프레임 당 변위 및 그 방향 사이의 이동을 고려함으로써 행해진다. 일 실시형태에서, 프레임 내의 가능성 있는 위치를 예측하는 것은 3개 이상의 프레임 내의 이동을 고려함으로써 행해진다. 3개 이상의 프레임으로부터의 미세 터치 포인트 위치적 정보를 사용하는 것은 프레임 당 변위 및 방향에 더하여 가속 및 방향의 변화를 고려할 수 있으므로 보다 정확한 예측을 할 수 있다. 일 실시형태에서, 오래된 프레임 데이터보다 최근 프레임 데이터에 보다 많은 비중이 할당된다. 이어서, 프레임 정합 처리에서는, 초기에 현재 프레임(i)에서의 객체의 터치 포인트가 가령 현재 프레임에서의 터치 포인트와 가장 가까운 예측될 가능성 있는 위치와 관련되는 이전 프레임(즉, i-1)에서의 터치 포인트와 상응한다고 가정한다.
일 실시형태에서, 터치 포인트의 사이즈(규모)와 관련된 데이터(예를 들면, 포물면의 A 및 C계수)는 하나 이상의 프레임과 관련하여 판별되고 저장된다. 프레임 정합 처리에서는, 초기에 현재 프레임(i)에서의 정해진 객체의 사이즈가 가령 이전 프레임(즉, i-1)에서의 그 객체의 사이즈와 상응한다고 가정한다.
일 실시형태에서, 시간이 지날수록 터치 포인트의 사이즈(규모)의 변화와 관련된 데이터는 하나 이상의 프레임과 관련하여 판별되고 저장된다. 일 실시형태에서, 프레임에서의 터치 포인트의 사이즈에 있어서의 변화와 관련된 (예를 들면, 마지막 프레임부터의 또는 복수의 프레임에 걸친) 데이터는 다음 프레임에서의 그 터치 포인트에 대한 가능성 있는 사이즈를 예측하는데 사용된다. 프레임 정합 처리에서는, 초기에 현재 프레임(i)에서의 객체가 가령 현재 프레임에서의 터치 포인트의 사이즈와 가장 가까운 예측되는 가능성 있는 사이즈와 관련된 이전 프레임(즉, i-1)에서의 객체와 상응한다고 가정할 수 있다.
일 실시형태에서, 시간이 지남에 따른 터치 포인트의 회전 방향의 변화와 관련된 데이터(예를 들면, 포물면의 B계수)는 하나 이상의 프레임과 관련하여 판별되고 저장된다. 일 실시형태에서, 프레임에서의 터치 포인트의 회전 방향과 관련된 (예를 들면, 마지막 프레임부터의 또는 복수의 프레임에 걸친) 데이터는 다음 프레임에서의 그 터치 포인트에 대한 회전 방향을 예측하는데 사용된다. 프레임 정합 처리에서는 초기에 현재 프레임(i)에서의 객체가 가령 현재 프레임에서의 터치 포인트의 회전 방향과 가장 가까운 예측되는 가능성 있는 회전 방향과 관련되는 이전 프레임(즉, i-1)에서의 객체와 상응한다고 가정할 수 있다. 일 실시형태에서, 터치 포인트의 회전 방향은 회전의 단일 터치 포인트 제어(예를 들면, 단일 손가락 제어)를 허용할 수 있으므로, 예를 들면, 스크린 상의 1개의 손가락의 회전은, 예를 들면 시점을 회전(전통적으로, 터치 표면과 접촉하는 2개의 회전 포인트를 필요로 하는 기능)시켜서 충분한 정보를 제공할 수 있다. 시간이 지남에 따른 회전 방향을 묘사하는 데이터를 사용해서 회전 속도가 계산될 수 있다. 유사하게, 회전 방향 또는 회전 속도와 관련된 데이터는 회전 가속도를 계산하는데 사용될 수 있다. 따라서, 회전 속도 및 회전 가속도는 모두 회전 방향을 이용한다. 회전 방향, 회전 속도 및/또는 회전 가속도는 프레임 정합 처리를 사용하여 또는 프레임 정합 처리에 의해 터치 포인트 및 출력에 대해 계산될 수 있다.
일 실시형태에서, 프레임 정합에 대한 경험적 지식(heuristic)은 터치 포인트의 거리 및 속도 벡터를 포함한다. 일 실시형태에서, 프레임 정합에 대한 경험적 지식은 다음 중 하나 이상을 포함한다.
a. 프레임(i+1)의 객체의 터치 포인트는 가령 기하학적으로 그것에 가장 가까운 프레임(i)이다.
b. 프레임(i+1)의 객체의 터치 포인트는 가령 정해진 객체의 속도 기록(velocity history)으로 예측될 수 있는 포인트와 가장 가까운 프레임(i)에서의 터치 포인트이다.
c. 프레임(i+1)의 객체의 터치 포인트는 프레임(i)에서의 그 터치 포인트와 유사한 사이즈를 가질 수 있다.
기록되는 데이터의 다른 결합이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 이전 위치 및 속도 기록 모두 경험적 지식 프레임 매칭 처리에 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 이전 위치, 속도 기록 및 사이즈 기록은 경험적 지식 프레임 정합 처리에 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 이전 위치 및 다른 기록되는 정보는 경험적 지식 프레임 정합 처리에 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 복수의 프레임에 걸친 기록되는 정보는 경험적 지식 프레임 정합 처리에 사용된다. 다른 결합이 앞서 말한 개시의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다.
고속 멀티 터치 노이즈 감소
일 실시형태에서, 노이즈가 고속 멀티 터치(Fast Multi-Touch)(FMT) 센서와의 간섭 또는 센서 내에 가상(phantom) 터치를 유발하는 일부 조건을 극복하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 상술한 센서의 실시형태에서, 행은 그 상에 전송되는 신호를 갖고, 전송되는 신호는 터치 또는 다수의 터치가 센서의 표면에 또는 근방에 적용될 때 터치 또는 다수의 터치 근방의 열과 커플링된다(일부 경우에 있어서, 터치 또는 다수의 터치는 열 내의 행 신호의 감소를 유발할 수 있다.). 터치의 위치는 열로부터의 신호를 판독하여 그것이 생성된 행을 판별함으로써 판별된다.
상술한 센서가 일부 조건(예를 들면, 전자기 노이즈)의 존재하에 사용될 때, 행이 장치의 행 중 하나에 의해 생성되는 알고 있는 신호와 혼동될 수 있는 다른 소스로부터의 신호를 수신하는 것이 가능하다. 그러한 경우, 장치는 실제로는 아니지만 열에 수신된 신호가 행으로부터 들어온다고 판별해서 가상 터치를 보고할 수 있다. 본 실시형태는 그러한 가상 터치의 발생을 감소시키거나 또는 제거하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
따라서, 센서의 일 실시형태에서, 장치의 행 및 열 모두 고유 신호를 전송하고, 또한 장치의 열 또는 행으로부터 각각 신호를 수신하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 정해진 열의 행(N)으로부터 감지된 신호는 그 열의 전송된 신호가 행(N)에서 동시에 감지되면 터치로 여겨질 수 있다. 환언하면, 행 및 열 모두는 장치가 행 및 열의 교차점에서의 터치를 보고하도록, 다른 것의 전송된 신호를 수신해야만 한다. 이러한 방식으로 정합되지 않은 행 또는 열에 수신되는 신호는 예를 들면 외부 소스로부터의 노이즈로서 거절될 것이다. 대안적인 일 실시형태에서, 정해진 열의 행(N)으로부터 감지된 신호 및 행(N)의 정해진 열로부터 감지된 신호 모두는 정합이 이루어진 여부에 상관없이 터치로 여겨질 수 있다. 이 구성이 상술한 정합의 이익을 제공할 수 없는 반면, 센서에 증가된 민감도를 제공할 수 있다.
일 실시형태에서, 고유 신호는 모든 행 및 열에 전송될 수 있다. 일 실시형태에서, 고유 신호는 행의 하나 이상의 서브셋의 각 행에 전송될 수 있다. 일 실시형태에서, 고유 신호는 열의 하나 이상의 서브셋의 각 열에 전송될 수 있다. 일 실시형태에서, 모든 행 및 열은 고유 신호를 감지하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 행의 하나 이상의 서브셋의 각 행은 고유 신호를 감지하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 열의 하나 이상의 서브셋의 각 열은 고유 신호를 감지하도록 구성된다.
도 7은 터치 센서의 일 실시형태에 따른 고속 멀티 터치 센서(700)의 일부 원리를 도시한다. 전송기 및 수신기(702)는 각 행에 장착되고, 전송기 및 수신기(703)는 각 열에 장착된다. 702로 도시된 전송기는 703으로 도시된 전송기의 동일 요소의 일부 또는 별개일 수 있다. 마찬가지로, 702로 도시된 수신기는 703으로 도시된 수신기의 동일 요소의 일부 또는 별개일 수 있다. 전송기(702, 703) 자체는 별개의 요소일 수 있거나, 또는 간단히 신호 생성기와 같은 신호원에 연결될 수 있거나 또는 신호 생성기의 일부일 수 있다. 마찬가지로, 702 및 703으로 도시된 수신기는 별개의 요소일 수 있거나, 또는 간단히 신호 처리기에 연결될 수 있거나 또는 신호 처리기의 일부일 수 있다. 참조 번호 704는 전송되는 행 신호 및 수신되는 행 신호 모두를 나타내고, 참조 번호 705는 전송되는 열 신호 및 수신되는 열 신호 모두를 나타낸다. 전송되는 행 신호의 적어도 하나의 서브셋은 직교, 즉 서로 분리 가능하고 구별 가능하도록 설계된다. 마찬가지로, 전송되는 열 신호의 적어도 하나의 서브셋은 서로에 대하여 직교하도록 설계된다. 수신기는 신호 처리기가 열 또는 행 상에 존재하는 직교 신호 중 적어도 일부의 양을 개별적으로 측정하도록 구성되는 한편, 임의의 전송되는 신호 또는 그것들의 임의의 결합을 수신하도록 설계된다. 일 실시형태에서, 행에 전송되는 직교 신호 각각은 열에 대한 수신기/신호 처리기에 의해 수신되고 측정될 수 있으며, 열에 전송되는 직교 신호 각각은 행에 대한 수신기/신호 처리기에 의해 수신되고 측정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 도면에 나타낸 수신기와 신호 처리기 사이의 구별은 읽는이의 편의를 위한 것이며, 신호 생성기와 전송기 사이의 구별도 마찬가지이다. 예를 들면, 행 또는 열은 신호 처리기에 직접 연결될 수 있으므로, 신호 처리기도 수신기로서 작용한다. 유사하게, 행 또는 열은 신호 생성기에 연결될 수 있으므로 신호 생성기도 전송기로서 작용할 수 있다. 일 실시형태에서, 모든 신호 생성기 및 수신기/신호 처리기는 동일한 혼합 신호 ASIC 내에 통합될 수 있다.
일반적으로, 본 센서에 있어서, 행과 열 사이에서 커플링되는 신호는 터치 이벤트가 일어날 때와 대조적으로 일어나지 않을 때 변화한다. 일 실시형태에서, 행 및 열은 터치 이벤트가 일어나지 않을 때 낮거나 또는 무시할 수 있는 양의 신호가 그들 사이에서 커플링되는 반면, 터치 이벤트가 일어날 때 높거나 또는 무시할 수 없는 양의 신호가 그들 사이에서 커플링되도록 구성된다. 일 실시형태에서, 행 및 열은 터치 이벤트가 일어날 때 낮거나 또는 무시할 수 있는 양의 신호가 그들 사이에서 커플링되는 반면, 터치 이벤트가 일어나지 않을 때 높거나 또는 무시할 수 없는 양의 신호가 그들 사이에서 커플링되도록 구성된다. 일 실시형태에서, 행과 열 사이에서 커플링되는 신호는 터치 이벤트가 일어날 때와 대조적으로 일어나지 않을 때 변화한다. 상술한 바와 같이, 터치 또는 터치 이벤트라는 용어는 물리적 터치를 필요로 하지 않고, 오히려 (예를 들면, 노이즈가 아닌) 센서에 영향을 미치고 커플링된 신호의 레벨에 영향을 미치는 이벤트를 필요로 한다. 이 점에서, 호버링(hovering)은 터치 이벤트로 여겨진다. 또한, 본원에 사용되는 신호의 "레벨" 또는 "양"은 별개의 미리 결정된 레벨뿐만 아니라 신호의 상대적인 양, 신호 양의 범위, 시간 간격에서 동적으로 또는 터치 이벤트 판별이 행해질 때 판별되는 신호의 양, 또는 임의의 그 조합을 포함한다. 따라서, 일 실시형태에서, 본 센서 및 구성은 하나 이상의 행과 하나 이상의 열 사이에 커플링되는 신호의 변호로부터 기인하는 터치 이벤트를 식별할 수 있다.
아래에서 사용되는 바와 같이, 설명의 편의를 위해, 전송용 컨덕터 및 수신용 컨덕터라는 용어가 사용될 것이다. 전송용 컨덕터는 예를 들면 신호 생성기로부터 신호를 전달하는 행 또는 열일 수 있다. 이 점에서, 본원에 사용되는 "컨덕터"는 전기적 컨덕터뿐만 아니라 신호가 흐르는 다른 경로를 포함한다. 수신용 컨덕터는 터치 이벤트가 수신용 컨덕터 근방에서 일어날 때 터치의 커플링으로부터 기인하는 신호를 전달하고, 터치 이벤트가 수신용 컨덕터 근방에서 일어나지 않을 때 터치 이벤트의 커플링으로부터 기인하는 신호를 전달하지 않는 행 또는 열일 수 있다. 일 실시형태에서, 수신기/신호 처리기는 수신용 컨덕터 상의 각각의 전송되는 직교 신호의 양을 측정하며, 이 신호는 터치 이벤트의 커플링으로부터 기인한다. 양을 측정하는 것은 터치 이벤트의 식별을 가능하게 한다. 수신기/신호 처리기는 DSP, 필터 뱅크, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 수신기/신호 처리기는 직교 신호에 상응하는 주파수대(band)를 제공하는 빗형 필터(comb filter)이다.
행 열 교차점 근방의 임의의 터치 이벤트가 열 상에 존재하는 행 신호 및 행 상에 존재하는 열 신호 모두를 변화시킬 수 있기 때문에, 일 실시형태에서, 상응하는 행 또는 열의 대응부를 갖지 않는 열 또는 행 상의 임의의 신호가 거부될 수 있다. 일 실시형태에서, 열 수신기/신호 처리기에서 수신되는 행 신호는 상응하는 열 신호가 상응하는 행 수신기/신호 처리기에서 수신되면, 터치 이벤트를 식별하거나 또는 이벤트의 위치를 찾는데 이용된다. 예를 들면, 열(C) 내의 행(R)으로부터의 감지되는 신호는, 열(C)의 전송되는 신호도 행(R) 내에서 감지될 때에만 터치 이벤트에 의해 발생된 것으로 여겨진다. 일 실시형태에서, 열(C) 및 행(R)은 다른 행 및 열 신호와 직교하고, 서로 직교하는 신호를 동시에 전송한다. 일 실시형태에서, 열(C) 및 행(R)은 신호를 동시에 전송하지 않고, 오히려 각각 그 신호를 시분할로 할당해서 전송한다. 그러한 일 실시형태에서, 신호는 동일한 시분할 때 전송되는 다른 신호와 오직 직교할 것만을 필요로 한다.
도시된 바와 같이, 일 실시형태에서, 단일 신호 생성기는 행 및 열 모두에 대해 직교 신호를 생성하는데 사용될 수 있고, 단일 신호 처리기는 행 및 열 모두로부터 수신되는 신호를 처리하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 1개의 신호 생성기는 행 신호 생성 전용이며, 분리된 신호 생성기는 열 신호 생성 전용이다. 일 실시형태에서, 복수의 신호 생성기는 행 신호 생성 전용이며, 마찬가지로 또는, 분리된 복수의 신호 생성기는 열 신호 생성 전용이다. 마찬가지로, 일 실시형태에서, 1개의 신호 처리기는 행 신호 처리 전용이며, 분리된 신호 처리기는 열 신호 생성 전용이다. 일 실시형태에서, 복수의 신호 처리기는 행 신호 생성 전용이며, 마찬가지로 또는, 분리된 복수의 신호 처리기는 열 신호 생성 전용이다.
일 실시형태에서, 각 수신용 컨덕터는 그 수신기 및 신호 처리기로서 작용하는 필터 뱅크와 관련되며, 필터 뱅크는 복수의 직교 신호 사이를 구별하도록 적용된다. 일 실시형태에서, 수신용 컨덕터 행과 관련된 필터 뱅크는 이 수신용 컨덕터 행과 관련된 터치 이벤트로부터 기인할 수 있는 모든 직교 신호 사이를 구별하도록 적용된다. 마찬가지로, 수신용 컨덕터 열과 관련된 필터 뱅크는 이 수신용 컨덕터 열과 관련된 터치 이벤트로부터 기인할 수 있는 모든 직교 신호 사이를 구별하도록 적용된다.
일 실시형태에서, 각 행 및 열은 신호와 관련될 수 있고, 각 행 또는 열과 관련된 신호는 모든 다른 행 또는 열에 있어서 신호에 관해 고유하며 직교한다. 그러한 일 실시형태에서, 모든 행 및 열 신호를 동시에 "전송"하는 것이 가능할 수 있다. 설계 또는 다른 제약이 필요되거나, 또는 행 및 열당 1개의 신호 이하를 사용하는 것이 바람직할 경우, 시분할 다중화가 사용될 수 있다.
도 8은 3개의 행 및 4개의 열을 갖는 전송 체계의 간단한 예를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 각 행 및 각 열은 신호와 관련될 수 있고, 각 행 또는 열과 관련된 신호는 모든 다른 행 또는 열에 있어서 신호에 대해 고유하며 직교한다. 특히, 신호(D, E, F, G)가 첫번째, 두번째, 세번째, 네번째 열과 관련되는 한편, 신호(A, B, C)는 첫번째, 두번째, 세번째 행과 관련된다. 이 실시형태에서, 모든 행 및 열 신호를 동시에 "전송"하고, 각 행 및 열이 전송 컨덕터로 작용하며, 각 행 및 열을 수신용 컨덕터로서 동시에 작용하도록 하고, 따라서 터치 이벤트로부터 기인할 수 있는 모든 신호를 동시에 처리하는 것이 가능할 수 있다.
도 9는 3개의 행 및 4개의 열을 갖는 또 다른 전송 체계의 간단한 예를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 각 행은 신호와 관련되고, 각 행과 관련된 신호는 모든 다른 행에 있어서 신호에 대해 고유하고 직교하며, 각 열은 신호와 관련되고, 각 열과 관련된 신호는 모든 다른 열에 있어서 신호에 대해 고유하고 직교한다. 그러나, 예시적인 실시형태에서, 행과 관련된 신호가 열과 관련된 신호와 모두 직교하는 것은 아니며, 예를 들면, 신호(A)가 행 및 열 모두에 사용된다. 여기서, 신호는 제 1 시분할(T1) 동안 행으로 전송되고 열에서 수신되며, 제 2 시분할(T2) 동안 열로 전송되고 행에서 수신된다. 이러한 방식으로, 7개의 직교 신호 대신 오직 4개의 직교 신호가 구현을 위해 필요된다.
도 10은 3개의 행 및 4개의 열을 갖는 또 다른 전송 체계의 간단한 예를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 각 행 및 열은 신호와 관련되며, 각 행 및 열과 관련된 신호는 모든 다른 행 및 열에 있어서 신호에 대해 고유하며 직교한다. 그러나, 예시적인 실시형태에서, 행과 관련된 신호가 모두 열과 관련된 신호와 직교하더라도, 제약 또는 다른 설계 고려 사항은 신호의 전송을 시분할 다중화하는 것을 바람직하게 할 수 있다. 여기서 다시, 신호는 제 1 시분할(T1) 동안 행으로 전송되고 열에서 수신되며, 제 2 시분할(T2) 동안 열로 전송되고 행에서 수신된다. 예를 들면, 전송에 이용 가능한 주파수의 범위가 제한될 수 있고, 분리가 수신에 대해 중요한 그러한 실시형태에서 유용할 수 있다. 따라서, 동시에 전송되는 신호에 대해 알맞은 분리를 허용하는 다음과 같은 배정이 구성될 수 있다.
행 A: 5.001 ㎒
행 B: 5.003 ㎒
행 C: 5.005 ㎒
열 D: 5.000 ㎒
열 E: 5.002 ㎒
열 F: 5.004 ㎒
열 G: 5.006 ㎒
도 11은 3개의 행 및 8개의 열을 갖는 전송 체계의 간단한 예를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 각 행은 신호와 관련되고, 각 행과 관련된 신호는 모든 다른 행에 있어서 신호에 대해 고유하고 직교하지만, 열은 도시된 바와 같이 행 신호와 중첩되는 고유 직교 신호를 공유한다. 예시적인 실시형태에서, 3번째 시분할은 오직 고유 직교 신호만 동시에 전송되는 것을 보장하도록 사용되므로, 필터 뱅크 또는 다른 신호 처리기는 이 기술에 따라 터치 이벤트의 위치를 알아낼 수 있다.
도 12A는 4개의 행과 8개의 열을 갖는 센서 내의 열의 세트 내에 또한 행의 세트 내에 적용되는 시분할 다중화의 예를 도시한다. 이 예에서, 시분할(T1) 동안, 직교 주파수(A, B)는 행의 제 1 세트에 전송되고, 직교 주파수(C, D)는 열의 제 1 세트에 전송된다. 그 다음의 시분할(T2) 동안, 직교 주파수(A, B)는 행의 제 2 세트에 전송되고, 직교 주파수(C, D)는 열의 제 2 세트에 전송된다. 그 다음의 시분할(T4) 동안, 직교 주파수(C, D)는 열의 제 3 세트에 전송되고, 그 다음의 시분할(T4) 동안, 직교 주파수(C, D)는 열의 제 4 세트에 전송된다. 선택적으로, 시분할(T3 및/또는 T4) 동안, 예를 들면 제시간에 보다 큰 정교성의 터치 이벤트를 제공하도록 직교 주파수(A, B)는 행의 제 1 또는 제 2 세트에 전송될 수 있다.
도 12B는 4개의 행과 8개의 열을 갖는 또 다른 전송 체계의 간단한 예를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 오직 2개의 직교 신호(A, B)가 사용된다. 예시적인 실시형태에서, 2개의 고유 직교 신호가 동시에 전송될 수 있는 반면, 한번에 하나 이상의 전송용 컨덕터에 전송될 수 없는 것을 보장하도록 6개의 시분할이 사용된다. 도시된 바와 같이, A 및 B는 첫번째 시분할 동안 첫번째, 두번째 행에, 두번째 시분할 동안 첫번째, 두번째 열에, 세번째 시분할 동안 세번째, 네번째 열에 등등으로 전송된다.
직교 신호 생성 및 전송 체계의 선택에 영향을 미치는 요인은, 예를 들면 제한 없이, 센서 내의 행의 갯수 및 열의 갯수, 센서의 원하는 정교성, 행과 열의 재료 및 차원, 이용 가능한 신호 처리 전력, 및 시스템의 최소 허용 가능한 지연 시간을 포함한다. 본 개시 및 첨부된 청구범위의 범위 및 사상 내에 있는 다양한 다른 변형예가 구성될 수 있다. 예를 들면, 정해진 터치 감지 시스템에 의해 사용되는 고유 직교 신호의 개수와 시분할의 개수를 선택할 때, 다양한 타협이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이지만, 이는 다수의 신호가 동일한 시분할 시에 전송되고 이 다수의 신호 각각이 그 시분할 시 전송되는 다른 모든 신호와 직교하는 경우에 해당된다.
상술한 바와 같이, 특정 열 상의 열 수신기(Rx)는 하나 이상의 행 컨덕터에 전송된 직교 신호를 수신할 수 있고, 이 신호는 터치 이벤트 커플링을 하게 되므로 행열 좌표를 생성하는 행 컨덕터를 판별하도록 신호 처리기에 의해 사용된다. 하나 이상의 행에 전송되는 직교 신호에 추가하여, 열 수신기(Rx)는 열 전송기(Tx)로부터 비롯되는 신호를 "알" 수 있고, 그것의 진폭은 매우 클 것이므로, 행 및 열의 일부를 횡단하는 낮은 진폭 신호를 처리하는 것을 방해할 수 있다. 일 실시형태에서, 지금 개시되는 시스템 및 방법은 열 수신기(Rx)에 의해 처리된 신호로부터 열 전송기(Tx) 신호를 제거하는 것을 제공한다. 따라서, 일 실시형태에서, 열 전송기(Tx)에 의해 전송되는 직교 신호는 열 수신기(Rx)에 수신되는 신호로부터 감산될 수 있다. 그러한 감산은 열 전송기(Tx)에 의해 전송되는 신호의 역이 열 수신기(Rx)에 의해 수신되는 신호에 추가되도록 구성되는 인버터를 포함하므로, 수신되는 열 신호로부터 전송되는 열 신호를 감산한다. 그러한 감산 기능은 대안적으로 신호 처리기에 제공될 수 있다(도 7).
가능한 채널의 동적 배정
컴퓨터 시스템 내의 터치 센서의 지각 품질(perceived quality)은 사용자 입력 신호가 주변 전자기 노이즈로부터 적절히 포착되는 고신호대 노이즈 비율에 의존한다. 그러한 전자기 노이즈는 터치 센서가 부품(예를 들면, LCD 정보 디스플레이)인 컴퓨터 시스템 내의 다른 성분, 또는 사용자 외부 환경의 인공적이거나 자연적인 신호(예를 들면, 장치의 외부 AC 전력 충전으로부터의 원치않는 신호)로부터 기인할 수 있다. 이 원치않는 전자기 신호는 사용자 입력으로서 터치 센서에 의해 잘못 감지될 수 있으므로, 거짓 또는 노이즈 사용자 명령을 생성한다.
일 실시형태에서, 시스템 및 방법은 다른 컴퓨터 시스템 성분 또는 원치않는 외부 신호로부터의 전자기 노이즈를 간섭하는 것에 가까울지라도 터치 센서가 그러한 거짓 또는 노이즈를 판독하는 것을 줄이거나 또는 제거할 수 있고, 고신호대 노이즈 비율을 유지할 수 있게 한다. 이 방법은 병렬화, 지연, 샘플률, 동적 범위, 감지 단위 등에 대한 센서의 전체 성능을 그대로 최적화하면서 센서의 총 전력 소비를 낮추기 위해, 정해진 포인트에서 제시간에, 선택된 부분을 관리하는 신호 변조 체계 또는 터치 센서의 전체적인 표면 영역을 동적으로 변경하는데도 사용될 수 있다.
본 시스템 및 방법의 실시형태는 특히 그 성능이 전자기 신호의 정확한 판독에 의존하는 용량성 터치 센서, 또한 특히 스캔률을 증가시키고 컴퓨터 시스템에 보고된 터치 입력 이벤트의 지연을 낮추기 위해 주파수 분할 다중화(FDM)를 사용하는 용량성 터치 센서에 적용될 때 바람직하다. 이 점에서, 본 실시형태는 본 출원인의 "저지연 터치 감지 장치"로 명칭되고 2013년 3월 15일에 출원된 미국 특허 출원 제 13/841,436 호 및 실시형태로서 용량성 주파수 분할 다중화 터치 센서를 고려하는 "고속 멀티 터치 사후 처리"로 명칭되고 2013년 11월 1일에 출원된 미국 특허 출원 제 14/069,609 호에 개시된 것과 같은 센서에 적용될 수 있다.
동적 배정 처리의 실시형태
스텝 1:터치 신호 및 노이즈를 적절히 식별하기
터치 센서는 어떤 사용자도 센서를 터치하지 않았다는 것을 알고 있을 때나 또는 실제 터치 신호가 적절한지 안다면(즉, 터치 표면의 일부 부분이 다른 부분이 터치되지 않는 동안 터치되는 것을 안다면) 수신하는 모든 신호를 분석할 수 있다.
터치 센서가 터치되었는지 또한 어느 부분이 터치되었는지의 그러한 판별은 센서 자체로부터의 판독, 가속도계와 같은 다른 일반적인 컴퓨터 입력 센서, 컴퓨터 시스템의 전력 상태(예를 들면, 컴퓨터가 "슬립 모드"에 있는 경우 등), 컴퓨터 시스템 상의 현재 실행되고 있는 소프트웨어 애플리케이션으로부터의 이벤트 스트림 등의 조합을 통해 이루어지고 강화될 수 있다. 시스템 상태, 시스템 성분의 상태, 또는 사용자의 상태에 대한 결론을 도출하기 위한 컴퓨터 시스템 내의 하나 이상의 센서로부터의 데이터에 의존하는 이 분석적 처리는 기술 분야에서 통상 "센서 융합"이라고 불리운다.
가지고 있는 공지의 터치에 대한 분석적 판단으로, 이제 모든 터치 센서의 수신된 신호는 이 공지의 터치에 대해 수신된 신호와 비교될 수 있다. 이제 센서가 측정한 신호 사이의 결과적 차이 및 반드시 측정되어야 하는 것(주어져야 할 현재 또는 이전 터치 이벤트에 대해 알아야 할 것)이 노이즈 및 간섭을 경감하는데 사용될 수 있다.
이 방법의 실시형태에서, 간섭 신호 측정의 일부, 설계시 예측 가능한 간섭의 적어도 일부는 설계시에 발생할 수 있다. 이 방법의 또 다른 실시형태에서, 측정의 일부는 제조 또는 테스트시에 발생할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 측정의 일부는 사용자가 확실히 터치 센서를 터치하지 않은 것을 알고 있을 때인 사용 전 기간 동안 발생할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 측정의 일부는 사용자가 센서의 정해진 위치를 터치했을 때 발생할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 측정의 일부는 사용자가 터치 표면을 터치하지 않는 것이 다른 센서 또는 알고리즘에 의해 예측될 때, 사용자 터치 사이에서 발생할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 측정의 일부는 사용자 터치의 통계적 패턴 및 가능성을 추산할 수 있는 소프트웨어에 의해 통계적으로 발생할 수 있다. 예를 들면, 사용자 인터페이스(UI)는 터치 표면 상의 어떤 위치에만 위치되는 버튼을 가질 수 있으므로, 이 위치는 사용자가 정해진 시간에 터치할 가능성이 있는 유일한 위치이다. 이 알려진 위치 중 하나가 터치되었을 때, 터치/비터치 상태 사이의 차이가 노이즈의 존재에도 불구하고 매우 명백할 수 있다. 일 실시형태에서, UI는 노이즈의 존재에도 불구하고 터치가 감지될 수 있는 미리 정해진 기간을 산출하여 (가령 디스플레이에 의해 지시되는) 어떤 정의된 기간 동안 버튼이 반드시 눌리도록 설계될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 슬라이더 또는 2차원 "포인터"가 버튼 대신 사용될 수 있는데, 이 UI 제어는 사용자가 미리 UI에 의해 알려지거나 또는 센서 융합을 통한 장치 상의 다른 센서에 의해 (어느 정도) 동적으로 정해지는 임의의 경로를 따를 것을 요구한다. 일 실시형태에서, 그러한 UI 슬라이더는 아이오에스(iOS), 안드로이드, 다른 리눅스 변형, 또는 윈도우와 같은 그러나 이것에 제한되지 않는 터치 친화적 운영 시스템의 "잠금 스크린"에 공통적으로 설계되는 단일 "슬라이드 열림" 슬라이더 제어일 수 있다. 관련 실시형태에서, 임의의 그러한 잠금 해제 제스처 제어가 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 가상 키보드는 이웃하는 문자를 보여주는 것을 통해 단어의 문자가 쉽고 정확하게 예상될 수 있는 알려지는 터치 위치를 제공한다.
일 실시형태에서, 그러한 분석은 터치 센서의 별개의 터치 제어기 상에서 수행될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 그러한 분석은 ASIC, MCU, FPGA, CPU, GPU, 또는 SoC와 같은 그러나 이것에 제한되지 않는 다른 컴퓨터 시스템 성분 상에서 수행될 수 있다.
스텝 2:간섭 방지
노이즈 판별이 스텝 1에서 설명한 바와 같이 알고 있는 터치 신호에 기반하여 및/또는 통계적 추론을 통해 "간섭"으로 식별되면, 그러한 전자기 간섭의 정보는 그러한 노이즈가 터치 센서에 의해 가능한 감지될 수 있거나 감지될 주파수, 시간, 또는 코드 공간의 일부 사이의 충돌을 방지하는데 사용될 수 있다. 알고 있는 터치 신호 및 식별된 전자기 간섭 사이의 충돌은 다음과 같은 그러나 그것에 제한되지 않는 경우에, 다양한 기술 또는 기술의 조합을 통해 방지될 수 있다.
간섭되지 않거나 일부 간섭되는 신호 주파수가 식별되면, 이때 터치 센서는 기술을 사용하도록 구성되어야 한다. 간섭되지 않거나 일부 간섭되는 시간 슬롯이 존재하면, 이때 터치 센서는 기술을 사용하도록 구성되어야 한다. 간섭되지 않거나 일부 간섭되는 코드가 존재하면, 이때 터치 센서는 기술을 사용하도록 구성되어야 한다. 간섭되지 않거나 일부 간섭되는 주파수, 시간, 및 코드의 조합이 존재하면, 이때 터치 센서는 기술을 사용하도록 구성되어야 한다.
주파수 분할 다중화(FDM)를 사용하는 터치 센서에 있어서, 터치 센서가 사용하는 신호 주파수는 반드시 연속일 필요가 없다. 주파수대의 일부가 간섭에 의해 점유되면, 이때 터치 센서는 그 주파수를 막도록 구성된다. 주파수대의 일부가 어떤 알고 있는 시간에 간섭에 의해 점유되면, 이때 터치 센서는 그 알고 있는 시간에 그 신호 주파수를 사용하는 것을 피하도록 구성된다. 주파수대의 일부가 어떤 알고 있는 시간에 비교적 동적인 간섭에 의해 점유되면, 터치 센서에 의해 전송되는 신호는 복조를 통해 알고 있는 간섭을 상쇄시키거나 또는 제거하는 방식으로, 그 시간에 변조될 수 있다. 예를 들면, 이 변조 기술의 일 실시형태에서, 간섭이 일부 관심 주파수에서 안정적인 정현파이면, 이진 위상 편이 키잉(binary phase shift keying)(BPSK)이 터치 센서에 의해 방출되는 주파수를 변조하는데 사용되어야 하며, 역 BPSK가 터치 센서로부터 수신되는 신호와 간섭 신호의 결과적 합을 복조하는데 사용될 때 간섭되는 동일 부분은 양의 위상으로 곱해지고 동일 부분은 음의 위상으로 곱해지며, 신호가 총 수신 기간에 걸쳐 통합될 때 간섭 신호는 어떤 무시할 수 있는 것으로 합산된다. 유사한 효과를 갖는 다른 형식의 변조가 가능하다.
FDM을 사용하는 터치 센서에 주파수 분석을 수행하기 위해 고속 푸리에 변환, 또는 주파수 빈(bin)의 수가 알고리즘 또는 알고리즘의 속성에 의해 제한되는 유사한 고속 알고리즘을 사용하면, 센서에 많은 수의 빈(가령 다음 사이즈 증가)을 갖는 큰 변환을 사용할 수 있어서, 주파수를 추가적으로 수신할 가능성이 있다. 터치 센서는 이 주파수 중 어느 것이라도 전송할 수 있는 능력을 갖도록 제조 전에 구성될 수 있다. 이 방식으로, 주파수 빈 중 일부가 간섭을 포함하면, 이것은 일부 간섭되거나 간섭되지 않는 주파수를 위하여 제외된다.
스텝 3:원치않는 핫스팟 방지
일부 전자기 간섭이 상술한 기술의 사용을 통해 완전히 제거될 수 없으면, 터치 센서는 그러한 노이즈가 센서의 표면 영역을 가로질러 고르게 확산되고, 남아있는 간섭에 의해 제기되는 임의의 선택적 문제를 최소화하는 것을 보장하도록 구성된다.
일 실시형태에서, 터치 센서는 알맞은 사용자 경험을 보장하는 것에 관한 보다 많은 노이즈 내성 UI 요소가 보다 많은 노이즈를 갖는 터치 표면의 일부에 위치되고, 정확한 제어를 위한 필요로 인해 거의 노이즈가 없는 입력 명령을 필요로 하는 일부 UI가 일부 간섭되거나 간섭되지 않는 것에 의해 영향을 받는 터치 센서의 표면의 일부와 관련될 것을 보장하도록, 주문 제작 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interfaces)(APIs)로 구성되고 짝을 이룰 수 있다. 다른 실시형태에서, 이 개념은 근본적으로 역으로 이용될 수 있다. 즉, 개발자 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스는 터치 표면 상의 고성능 변조 체계의 배치에 영향을 주는 플래그 UI 요소에 사용될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 원치않는 전자기 노이즈는 터치 센서 신호에 할당된 타이밍, 주파수, 및 코드를 리매핑함으로써 경감될 수 있다. 터치 센서의 행과 열에 관련된 이 신호의 분할은 일정한 관계를 가질 필요없고, 필요에 따라 동적으로 리매핑될 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에서, FDM을 사용하는 터치 센서는 정해진 행에 대해 특정 주파수의 정현파를 항상 전송할 수 있거나, 또는 동적으로 전송하는 주파수를 리매핑할 수 있다. 예를 들면, 터치 센서의 전송기 및 수신기가 "n"개의 다른 주파수로 작동될 수 있다면, 또한 "m"개의 이 주파수가 충분히 작은 양의 간섭을 포함하도록 결정되고, 또한 터치 센서 행의 수(동시에 전송되는 주파수)가 "r"("n"개는 "r"개보다 크거나 동일한 "m"개보다 크거나 동일하다)개이면, 이때 터치 센서는 "m"개의 세트 중 "r"개의 주파수를 선택할 수 있고 사용자 경험에 대한 저하를 최소화하도록 설계되는 방식으로 행에 대해 그것들을 매핑한다. 또 다른 실시형태에서, 작동 주파수의 센서의 선택은 무작위 또는 의사 난수 방식으로 모든 프레임에 동적으로 리매핑될 수 있어, 뚜렷한 시간에 걸쳐 터치 표면의 다른 부분 사이의 노이즈 통계의 무시할 수 있는 보정이 존재한다. 보다 구체적으로, 터치 센서는 최소 노이즈를 갖는다면 가능한 "m"개 중 "r"개의 주파수를 선택할 수 있거나, 뚜렷한 시간에 걸쳐 터치 표면의 다른 부분 사이의 노이즈 통계의 보정을 최소화하도록 설계되는 방식으로 동적으로 또한 무작위로(또는 의사 난수) 그것들 중에서 선택할 수 있다. 유사한 방법이 타임 슬롯, 코드 또는 다른 변조 체계 또는 그 조합에 대해 사용될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 충분히 작은 양의 간섭을 포함하도록 결정된 "m"개의 주파수가 각 센서 행 상에 고유 주파수를 동시에 전송하는데 필요되는 "r"개의 주파수의 수보다 크거나 동일한 FDM을 주로 사용하는 터치 센서에 있어서, 터치 센서에는 UI 제어의 알고 있는 레이아웃 및 필요 요소에 기반하여 터치 센서의 표면 영역의 특정 부분의 지연 및 샘플률 성능을 최적화하는 동적 FDM 변조 체계를 사용할 수 있다. 본원에서, 고정밀, 저지연 사용자 입력을 요구하는 UI 제어의 제시간에 정해진 포인트에서의 알고 있는 위치는 신호 변조 체계가 고성능을 위해 제시간에 정해진 포인트에서 최적화되는 터치 센서의 표면 영역의 상응 부분에 매핑된다. 컴퓨터 시스템의 소프트웨어 정의 UI 제어의 위치 및 성능 필요 요소와 터치 센서의 표면 영역의 위치 및 성능 필요 요소 사이의 그러한 동적 매핑은 런타임 전에 애플리케이션 개발자에 의해 명백하게 정의되거나, 또는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(APIs)에 의해 정의되는 애플리케이션, 운영 시스템, 및 터치 표면 사이의 통신으로, UI 제어의 런타임에서의 운영 시스템 논리 및 분석에 의해 정의된다. 이 고성능 영역과 함께 동시에, 동일 표면 영역의 다른 근접 영역에는 저성능 주파수, 시간 또는 코드 변조 체계를 사용할 수 있다. 병렬화, 지연, 샘플률, 동적 범위, 감지 단위 등에 대해 고성능을 위해 최적화되는 변조 체계를 갖는 터치 센서의 표면 영역 중 선택된 영역에서만 실행하는 것은, 센서의 특정 영역만 요구되는 성능 레벨로 작동되므로 민감도 및 처리 사용자 입력을 위해 터치 센서에 의해 소비되는 총 에너지를 잠재적으로 낮추는 이득을 추가하여, 표면 영역의 나머지를 실행 동안 에너지 절약을 최적화하는 변조 체계로 작동시킨다. 그러한 동적 변조 체계는 센서 입력의 모든 새로운 프레임에 가능한 빨리 업데이트 및 재최적화될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 최소한의 노이즈와 함께 식별되는 가능한 "m"개의 주파수의 세트가 터치 센서의 각 행에 고유 주파수를 배정하는데 필요되는 "r"개의 고유 센서 신호의 수보다 적은 개수인 FDM을 주로 사용하는 터치 센서에 있어서, 센서는 주파수 분할로 시간, 코드 또는 다른 변조 체계를 결합하는 하이브리드 변조 접근법을 사용하도록 구성될 수 있다. 이 방법의 일 실시형태에서, 특정 하이브리드 변조 접근법은 전체 센서의 표면 영역에 걸쳐 최저 지연 및 최고 터치 이벤트 샘플률로 최적화하도록, 센서 입력의 모든 새로운 프레임에 가능한 빨리, 터치 센서에 의해 동적으로 선택되고 재평가될 수 있다. 이 방법의 또 다른 실시형태에서, 특정 하이브리드 변조 접근은 UI 제어의 알고 있는 레이어 및 필요 요소에 기반하여 터치 센서의 표면 영역의 특정 부분의 지연 및 샘플률 성능을 최적화하도록, 터치 센서에 의해 동적으로 선택되고 재평가될 수 있다. 본원에서, 고정밀, 저지연 사용자 입력을 요구하는 UI 제어시의 정해진 포인트에서의 알고 있는 위치는, 신호 변조 체계가 병렬화, 지연, 샘플률, 동적 범위, 감지 단위 등에 관한 고성능을 위할 때 정해진 포인트에서 최적화되는 터치 센서의 표면 영역의 상응 부분에 매핑된다. 컴퓨터 시스템의 소프트웨어 정의 UI 제어의 위치 및 성능 필요 요소와 터치 센서의 표면 영역의 위치 및 성능 필요 요소 사이의 그러한 동적 매핑은, 런타임 전에 애플리케이션 개발자에 의해, 또는 애플리케이션, 운영 시스템과 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(APIs)에 의해 정의되는 터치 표면 사이의 통신을 통한 UI 제어의 런타임시의 운영 시스템 논리 및 분석에 의해 명백하게 정의될 수 있다. 동시에 이러한 고성능 영역과 함께, 동일한 표면 영역의 다른 근접 영역에 낮은 성능 주파수, 시간 또는 코드 변조 체계가 사용될 수 있다. 병렬화, 지연, 샘플률, 동적 범위 등에 관한 고성능을 위해 최적화되는 변조 체계를 갖는 터치 센서의 표면 영역의 선택된 영역만을 실행하는 것은 센서의 특정 영역만이 요구되는 성능 레벨로 작동하므로, 사용자 입력을 감지하고 처리하기 위해 터치 센서에 의해 소모되는 총 에너지를 잠재적으로 낮추는 추가적인 이득을 가질 수 있으며, 표면 영역의 나머지를 전반전인 성능에 대한 에너지 절약을 최적화하는 변조 체계로 작동할 수 있게 한다. 그러한 동적 모듈 체계는 센서 입력의 모든 새로운 프레임에 가능한 빨리 업데이트 및 재최적화될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 최소한의 노이즈와 함께 식별되는 가능한 "m"개의 주파수의 세트가 터치 센서의 각 행에 고유 주파수를 배정하는데 필요되는 "r"개의 고유 센서 신호의 수보다 적은 개수인 FDM을 주로 사용하는 터치 센서에 있어서, 센서는 정해진 시간 주기 동안 시분할 다중화(TDM) 모드로 진입할 수 있도록 구성될 수 있고, TDM 접근에서 일반적인 바와 같이, "m"개 내의 주파수 중 하나를 선택하고 행과 열을 연속적으로 샘플링한다. 정해진 시간 주기 동안 주 FDM 센서를 순전한 TDM 모드로 스위칭하는 것은 센서 판독의 프레임률 및 지연을 희생하면서 정확한 입력을 보장한다.
또 다른 실시형태에서, 최소한의 노이즈와 함께 식별되는 가능한 "m"개의 주파수의 세트가 터치 센서의 각 행에 고유 주파수를 배정하는데 필요되는 "r"개의 고유 센서 신호의 수보다 적은 개수인 FDM을 주로 사용하는 터치 센서에 있어서, 센서는 정해진 시간 주기 동안 하이브리드 FDM 및 TDM으로 진입하도록 구성될 수 있고, 순전히 연속적인 TDM 모드의 성능 제한을 넘어 센서 판독의 프레임률 및 지연을 향상시키도록 "m"개 내의 주파수 중 선택 번호를 선택하고 이어서 연속적으로 다수의 행과 열을 동시에 샘플링한다. 그러한 하이브리드 FDM 및 TDM 변조 체계는 그렇지 않으면 보다 간섭되기 쉽게 여겨지는 주변 전자기 노이즈의 실시간으로 기록되는 및/또는 통계적 분석의 "m"개 외부의 센서 신호를 이용하는 것으로부터 일어날 수 있는 노이즈 판독의 부정적인 영향을 경감하는 동시에, 센서 병렬화 및 성능을 향상시킨다.
스텝 4:센서의 신호 대 잡음비를 증가시키기 위한 감지 복제의 사용
또한, 터치 센서는 터치 센서 내의 간섭의 영향 및 다른 노이즈를 감소시키도록 다수의 기술을 이용할 수 있다. 예를 들면, FDM을 사용하는 터치 센서에 대한 일 실시형태에서, 터치 센서는 각 행마다 다수의 주파수를 사용할 수 있어서, 어떤 주파수 빈이 간섭되는지 센서가 예측할 수 없더라도, 다수의 방식으로 각 행(또는 열)을 측정하고 최소 노이즈 측정값(또는 측정값의 조합)을 추산하여 그것을 이용할 수 있다.
측정값이 간섭에 의해 영향을 받는지의 여부를 판단하기 어려운 경우, 터치 센서는 신호 대 잡음+간섭비를 최대화하여 사용자 경험을 향상시키도록 유지하는 것을 유지하고 통계적으로 또한 수학적으로 결합하는 최선의 방식인, 다수의 측정값을 보팅(voting)하거나 또는 유사한 통계 방법이 어떤 측정값을 버릴 것인지 판별하는데 사용되는 보팅 체계를 사용할 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 간섭되는 FDM 터치 센서는 각 행에 (통계적으로 주파수 사이의 간섭이 일어나지 않도록 주파수가 충분히 분리되는) 3개의 다른 주파수를 전송하고 결과를 측정할 수 있다. 이때, 3개 중 2개를 선별하는(two-out-of-three) 보팅 시스템을 사용하여, 센서는 어떤 주파수가 간섭에 의해 가장 많이 저하되었는지 판별하고, 최종 측정값을 고려하여 그 측정값을 제거하거나, [센서가 간섭 및 노이즈 통계에 관해 선험적으로(a priori) "알고 있는" 것이 주어졌을 때] 통계적으로 타당한 방식으로 남은 2개를 결합하거나, 통계적으로 타당한 방식으로 3개 모두 포함하고 또한 결합할 수 있고, 노이즈 및 간섭에 의한 저하의 통계적 가능성에 의해 각 주파수 측정값의 영향을 가늠한다.
이러한 방식으로 터치 센서가 사용할 수 있는 일부 방법은 아래를 포함하지만 이것에 제한되지 않는다.
1. 각 행마다 다수의 주파수를 사용. 이 주파수는 동시에 또는 순서대로 사용될 수 있다.
2. (위에서 보다 상세히 논의된 바와 같이, 순서대로 또는 동시에) 행으로부터 열로 또한 열로부터 행으로 전송. 이것은 상기 다수의 주파수의 사용 또는 변조 체계의 또 다른 조합과 결합될 수도 있다.
3. FDM의 상부 또는 변조 체계의 일부 조합에 CDMA 사용. 여기서, CDMA 신호는 FDM에 의해 통상적으로 사용되는 것과 달리 근본적으로 "인위적(unnatural)"이므로, 컴퓨터 시스템의 외부 환경 내의 다양한 자연적으로 일어나는 신호에 대해 종종 FDM 변조 체계보다 영향을 받지 않는다는 것에 유념해야 한다.
사용자 식별 기술
일 실시형태에서, 고속 멀티 터치 센서는 동일한 사용자 또는 다른 사용자, 다른 사용자의 동일한 손, 다른 손에서 비롯되는 터치를 식별하는 기능을 구비한다. 일 실시형태에서, 고속 멀티 터치 센서는 그의/그녀의 몸의 일부로 동시에 디스플레이의 또 다른 영역도 터치하는 사용자에 의해, 위치 및 배향을 판정하는 것을 지원하도록 단일 객체 상의 용량성 터치 포인트를 통해, 또는 스타일러스의 지원을 통해, 터치 영역에 연계되는 객체의 일부로부터 비롯되는 터치를 식별하는 기능을 구비한다.
초기에 위에서 논의된 바와 같은 센서의 기본 실시형태에서, 각 행은 신호 전송기를 갖는다. 신호는 터치 또는 복수의 터치가 표면에 적용될 때 열 근방에서 커플링된다. 이 터치의 위치는 열로부터의 신호를 판독하고 신호가 생성된 행을 인식함으로써 판별된다.
사용자가 하나 이상의 위치에서 센서 또는 센서가 통합되는 장치와 접촉하거나, 센서의 일정 거리 내에서 접근하거나, 그렇지 않으면 터치 이벤트를 발생시킬 때, 신호가 하나의 터치 위치로부터 다른 곳으로 사용자의 몸에 의해 전송되므로, 보통 동일한 사용자에 의해 이루어지는 교차 터치를 유발하는 어느 정도 양의 커플링이 일어날 것이다. 도 13을 참조하면, 단일 터치 또는 근방 터치가 행(r1)과 열(c1)의 교차점에서 사용자의 손가락(1402)에 의해 적용될 때, 커플링은 행(r1)과 열(c1) 사이에서 발생할 것이다. 두번째 경우, 동시에 발생하는 터치 또는 근방 터치가 행(r2)과 열(c2)의 교차점에서 사용자의 제 2 손가락(1403)에 의해 이루어질 때, 커플링은 행(r2)과 열(c2) 사이에서 발생할 것이다. 또한, 약한 커플링이 행(r2)과 열(c1) 사이에서 뿐만 아니라 행(r1)과 열(c2) 사이에서 발생할 수 있다. 일부 실시형태에서, 약한 커플링은 열 사이 및 행 사이에서 발생할 수 있다.
그렇지 않으면 "노이즈" 또는 "혼선"으로서 버려졌을 이 약한, 몸에 의해 전송되는 신호는 대신, 단일 사용자가 양 터치를 했음을 식별하도록 추가 "신호"로서 신호 처리에 의해 사용될 수 있다(도 7). 특히, 상기 예에 이어서, 행(r2)과 열(c1) 사이뿐만 아니라 행(r1)과 열(c2) 사이의 커플링은, 터치가 행(r1)과 열(c2) 또는 행(r2)과 열(c1)의 교차점에서 잘못 보고되지 않는 것을 보장하도록, 보통 "노이즈"로 여겨져 필터에 의해 걸러질 수 있다(또는 그렇지 않으면 무시될 수 있다). 약한, 몸에 의해 전송되는 커플링은 정확한 터치 위치가 보고되는 것뿐만 아니라, 터치가 동일한 사용자로부터 비롯되었음을 시스템이 식별할 수 있도록 해석되는 것을 보장하도록 필터링될 수도 있다. 센서(400)는 위치(1403)에 추가하여 위치(1404, 1405, 또는 1406)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 사용자 손의 임의의 손가락으로부터 전송되는 약한, 몸에 의해 전송되는 커플링을 감지하도록 구성될 수 있다. 신호 처리(도 7)는 터치가 동일한 사용자 또는 다른 사용자, 동일한 사용자의 동일한 손, 다른 손으로부터 비롯되는지 식별하기 위해 그러한 감지를 사용하도록 구성될 수 있다.
사용자를 식별하는 터치 센서의 다른 실시형태에서, 신호 생성기는 손으로 들고 쓰는 유닛, 그들의 의자 아래의 패드, 또는 실제로 센서가 통합되는 장치의 에지 상과 같은 다른 곳에서 사용자와 커플링될 수 있다. 그러한 생성기는 상술한 것과 유사한 방식으로, 특정 터치를 하는 사용자를 식별하도록 사용된다. 다른 실시형태에서, 신호 생성기는 스타일러스, 펜, 또는 다른 객체에 통합될 수 있다.
다음은 터치가 동일한 손, 동일한 사용자 또는 다른 사용자로부터 비롯되는지 식별하도록 감지되고 사용될 수 있는 약한 커플링의 유형의 예이다. 사용자의 손가락 중 첫번째 하나에 의해 터치되는 행 또는 열 및 사용자의 손가락 중 두번째 하나에 의해 터치되는 행 또는 열 사이의 커플링. 사용자의 손가락에 의해 터치되는 행 또는 열 및 (그의 손바닥과 같은) 사용자의 몸의 다른 부분에 의해 터치되는 행 또는 열 사이의 커플링. (그의 손가락 또는 그의 손바닥과 같은) 사용자 몸의 일부에 의해 터치되는 행 또는 열 및 사용자의 몸에 작동 가능하게 연결되는 신호 생성기 사이의 커플링. (그의 손가락 또는 그의 손바닥과 같은) 사용자 몸의 일부에 의해 터치되는 행 또는 열 및 스타일러스 또는 펜과 통합되는 신호 생성기 사이의 커플링. 스타일러스 또는 다른 유형물(tangible)과 같은 전도성 중간 개체를 통해 사용자 몸의 일부에 의해 터치되는 행 또는 열 사이의 커플링. 스타일러스 또는 다른 유형물과 같은 전도성 중간 개체를 통해 가능한 사용자 몸의 일부에 의해 터치되는 행 또는 열 사이의 커플링. 본원에 사용되는 바와 같이, "터치"는 사용자와 개시되는 센서 사이의 물리적 접촉에 의한 이벤트 및 물리적 접촉이 아닌 센서 근방에서 발생하고 센서에 의해 감지되는 사용자에 의한 액션에 의한 이벤트를 포함한다.
상술한 약한 커플링은 터치가 동일한 사용자, 또는 다른 사용자, 동일한 사용자의 동일한 손, 다른 손으로부터 비롯하는지 식별하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 강한 약한 커플링의 존재는 2개의 터치 이벤트가, 동일한 손으로부터, 가령 동일한 손의 2개의 손가락(예를 들면, 집게 손가락과 엄지 손가락) 또는 동일한 손의 손가락과 손바닥으로부터 비롯되었는지 식별하도록 사용될 수 있다. 또 다른 예에서, (이전 예와 비교해서) 상대적으로 강한 약한 커플링의 존재는 2개의 터치 이벤트가 동일한 사람의 다른 손으로부터 또는 동일한 사람의 또 다른 몸의 일부로부터 비롯되었는지 식별하는데 사용될 수 있다. 세번째 경우, 약한 커플링의 부재는 2개의 이벤트가 다른 사람으로부터 비롯되었는지 식별하는데 사용될 수 있다. 또한, 사용자의 몸에 작동 가능하게 연결되는 신호 생성기로부터의 신호의 존재는 터치가 특정 사용자로부터 비롯되는지 식별하는데 사용될 수 있고, 그러한 신호의 부재는 터치가 특정 사용자로부터 비롯되지 않은 것을 식별하는데 사용될 수 있다.
고속 멀티 터치 스타일러스
고속 멀티 터치 센서의 일부 실시형태에서, 센서는 스타일러스의 위치, 또한 선택적으로 그것의 기울기 각도뿐만 아니라 그것의 세로축 둘레로의 회전 각도를 감지하도록 구성된다. 그러한, 실시형태는 초기에 위에서 설명한 바와 같이 기본적으로 센서 하드웨어부터 시작하여, 행 또는 열에 전송될 수 있는 직교 신호와 호환 가능(동일한 또는 유사한 변조 체계, 유사한 주파수 등)하지만 직교하는 신호가 전송되는 그것의 팁 근방에 신호 전송기를 갖는 스타일러스를 더 이용한다. 스타일러스의 팁 내의 예를 들면, 근접 감지기 또는 압력 센서를 포함하는 임의의 종류의 스위치일 수 있는 스위치는 전송기가 온 또는 오프일 때 제어를 위해 사용될 수 있다. 스타일러스는 정상 작동 상태 하에서, 스타일러스가 고속 멀티 터치 센서의 표면와 접촉하거나 또는 근방에 있을 때, 스위치가 전송기를 켜도록 구성될 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 스타일러스는 신호를 끊임없이 전송하고, 스위치의 상태가 그것의 주파수, 진폭 등과 같은 신호의 하나 이상의 특성을 변화시킬 수 있도록 구성된다. 이것은 스타일러스가 터치 감지 장치의 표면과 접촉할 때뿐만 아니라 약간 위에 있을 때 "호버" 기능을 제공하는데 사용될 수 있게 한다.
일 실시형태에서, 스타일러스에 의해 전송되는 신호는 상술한 바와 같이 행에 전송될 수 있는 직교 신호와 유사하며, 스타일러스는 기본적으로 여분의 행으로서 취급될 수 있다. 스타일러스에 의해 방출되는 신호는 열 근방에서 커플링되고, 열에 수신되는 신호는 그것에 대한 펜의 위치를 판별하는데 사용될 수 있다.
2차원으로 스타일러스의 위치를 측정하는 기능을 제공하기 위해, 수신기는 FMT 센터의 열뿐만 아니라 행에 위치될 수 있다. 행 상의 수신기는 열 상의 것만큼 복잡할 필요가 없다. 열 수신기는 행에 전송되는 임의의 신호 사이를 픽업 및 구별하도록 구성되어야 한다. 그러나, 행 수신기는 스타일러스 또는 일부 실시형태에서 다수의 스타일러스에 의해 전송되는 임의의 신호 사이를 픽업 및 구별할 수 있을 필요만 있다.
일 실시형태에서, 스타일러스에 의해 전송되는 신호는 행에 전송되는 것과 별개이므로 그들 사이에 혼선이 없다. 행 신호가 변조되면, 스타일러스 신호는 다른 수신기와 호환 가능하도록 유사하게 변조되어야 한다. 일 실시형태에서, 그러한 변조는 멀티 터치 센서가 통신 채널을 통해 스타일러스에 제공하도록 구성될 수 있는 시간 기준을 필요로 한다. 그러한 채널은 무선 링크, 광학 링크, 음향 또는 초음파 링크 등일 수 있다. 일 실시형태에서, 스타일러스는 다른 통신 채널을 포함하지 않고, 행 신호를 수신하여 그것의 변조를 행 신호와 동기화한다.
스타일러스가 자신의 신호를 전송하면, 열 및 행 수신기에 의해 신호가 수신된다. 행 및 열 상의 신호 강도는 행과 열에 대해 2차원으로 스타일러스의 위치를 판별하는데 사용된다. 강한 신호 강도는 스타일러스가 상대적으로 센서와 아주 가까이 있음을 나타내고, 약한 신호 강도는 스타일러스가 아주 멀리 있음을 나타낸다. 보간법은 행과 열의 물리적 입상보다 훨씬 미세한 정교성으로 스타일러스의 위치를 판별하는데 사용될 수 있다.
스타일러스 기울기 및 회전
보다 복잡한 실시형태는 사용자가 스타일러스를 쥐고 있을 때 스타일러스의 위치를 측정하는 것과 함께 스타일러스의 기울기 및 회전 양자를 우리에게 동시에 측정할 수 있게 한다.
단일 신호를 방출하는 대신에, 이 실시형태의 스타일러스는 다수의 신호를 방출할 수 있고, 각각은 그것의 원주 둘레에 퍼진 포인트로부터가 아닌, 스타일러스의 팁 근처로부터 전송된다. 180° 떨어진 2개의 그러한 신호가 필요되는 일부 정보를 제공할 수 있는 한편, (이상적으로 120° 떨어진) 적어도 3개의 신호가 스타일러스의 기울기 및 회전을 명료하게 측정하도록 필요되고, (이상적으로 90° 떨어진) 4개의 신호가 수학적 신호 처리를 보다 덜 복잡하게 할 수 있다. 4개 신호의 경우가 아래의 예에 사용된다.
스타일러스 기울기 측정
도 14 및 도 15는 그것의 팁(1505)에 전송기(1502)를 갖는 고속 멀티 터치 스타일러스(1501)의 2개의 실시형태를 도시한다. 도 14의 실시형태에서, 전송기(1502)는 팁(1505) 외부에 있는 반면, 도 15의 실시형태에서 전송기(1502)는 팁(1505)의 내부에 있다. 4개의 전송기(1502)는 스타일러스(1501)의 원주 둘레에 배치되고, 고속 멀티 터치 센서(400)의 평평한 표면을 따라 각각 북쪽, 동쪽, 남쪽, 및 서쪽을 향해 배향된다. 펜의 시작 포인트가 z축과 평행하고 센서의 평평한 표면의 x, y축과 수직이라고 가정한다. 스타일러스가 도시된 바와 같이 동쪽을 향해 기울면, 센서(400)의 평면에 대해 각도 α로 x 또는 y축을 따라 회전하고, 동쪽을 향하는 전송기(1503)는 북쪽 및 남쪽 전송기에 대한 3차원 공간 내에서 센서(400)의 표면에 가까워지게 이동하며, 서쪽을 향하는 전송기는 북쪽 및 남쪽 전송기에 대해 센서로부터 멀어지게 이동한다. 이것은 동쪽 전송기에 의해 방출되는 직교 신호가 근방의 행 및 열과 보다 강하게 커플링되도록 하며, 이는 고속 멀티 터치 센서 내의 그들의 수신기에 의해 측정될 수 있다. 서쪽 전송기에 의해 방출되는 직교 신호는 근방의 행 및 열과 보다 약하게 커플링되어, 그 신호가 그 근방의 행 및 열의 수신기에 낮은 강도를 갖고 나타나도록 한다. 동쪽 및 서쪽 신호의 상대적인 강도를 비교함으로써, 우리는 스타일러스의 기울기 각도 α를 판별할 수 있다. 북쪽, 남쪽 방향의 기울기는 북쪽 및 남쪽 직교 신호로 유사한 처리에 의해 판별될 수 있다. 일 실시형태에서, 전송기가 온 또는 오프일 때, 스타일러스(1501)의 팁(1505) 내의 스위치 또는 압력 센서(1504)가 제어를 위해 사용될 수 있다. 스타일러스는 정상 작동 상태 하에서, 스타일러스가 고속 터치 멀티 센서(400)의 표면과 접촉하거나 근접해 있을 때, 스위치(1504)가 전송기를 켜도록 구성될 수 있다.
스타일러스 회전 측정
스타일러스 회전은 유사한 방식으로 감지될 수 있다.
스타일러스의 4개의 전송기(1502) 각각의 x 및 y 위치가 z축과 평행하게 회전되면, 펜 상의 4개의 전송기는 선형으로 터치 표면의 다양한 행 및 열에 가까워지거나 또는 멀어질 것이다. FMT의 다양한 행 및 열에 대한 스타일러스의 전송기의 x 및 y 위치 사이의 이러한 다른 선형 거리는 FMT의 수신기에 의해 픽업되는 다른 신호 강도의 결과로 이어진다. 스타일러스를 z축과 평행하게 회전시키는 것은 이러한 선형 거리를 변화시킬 수 있으므로, 신호 강도와 관련된다. 스타일러스의 x 및 y 회전 각도는 신호 강도의 이러한 차이로부터 추론될 수 있다.
동적 광학 스타일러스
본 발명의 실시형태는 컴퓨터 디스플레이 또는 터치 센서 상의 손으로 쓴 입력을 위해 사용될 수 있는 고속, 정확, 저지연 스타일러스 및 센서 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 스타일러스는 펜 또는 펜슬의 경험을 모방하는 유동적인 또한 자연스러운 입력을 제공한다. 이러한 관점에서, 시스템의 업데이트율은 ㎑ 이상으로 상승될 수 있고, 위치가 측정되는 스타일러스 이동 및 다른 파라미터로부터의 지연은 1㎳ 이하로 저하될 수 있다. 스타일러스의 위치를 측정하는 것과 함께, 그 기울기 각도 및 회전이 측정될 수 있다. 본원에 설명되는 동적 광학 스타일러스가 사실상 모든 설계의 컴퓨터 디스플레이 및 터치 센서와 호환 가능하며, 상술한 고속 멀티 터치 센서와 함께 사용되는 것에 제한되지 않는다는 것에 유념해야 한다.
개시되는 기술은 유도 전반사(Induced Total Internal Reflection)(ITIR)를 사용하는 광학 방법을 포함한다. 기술은 복수의 스타일러스가 입력 처리를 위해 동시에 사용될 수 있도록 한다. 센서 시스템은 (LCD 또는 OLED 모니터와 같은) 컴퓨터 디스플레이의 상부에 위치될 수 있고, 시간이 지남에 따른 추론되는 센서 위치 및 다른 파라미터는 컴퓨터 디스플레이 상에 선, 곡선, 텍스트 등을 그리는데 사용된다.
동적 광학 스타일러스의 일 실시형태에서, 스타일러스는 다수의 별개의 패턴으로 센서 표면에 광을 방출한다. 센서 표면은 스타일러스로부터 방출되는 광의 파장에 대해 투명한 또는 반투명한 재료의 얇고 평평한 시트(또는 몇몇 2차원 매니폴드)이다.
도 16은 전체로서 센서 시트 및 시스템의 상면도를 도시한다. (문자 S로 나타낸) 스타일러스는 복수의 별개의 패턴으로 (문자 A로 나타낸) 센서 시트에 광을 비춘다. 투명한 매체 내에 부유하는 입자를 포함할 수 있는 방향 변경 수단을 통해, 시트는 광이 전반사에 의해 모든 수평 방향으로 전파되는 센서 시트 내에 패턴 위치의 광이 가둬지도록 한다. (문자 B로 나타낸) 각도 필터는 작은 각도 즉, 필터를 통해 통과하도록 센서 시트 에지와 대략 수직인 제한된 각도의 광만을 허용한다. (문자 C로 나타낸) 선형 광 센서는 그 길이를 따라 광이 그들 상에 충돌하는 곳을 감지한다. 일 실시형태에서, 단일의 간단한 스타일러스의 X, Y 위치를 감지하기 위해, 최대량의 광이 충돌하는 선형 센서 상의 위치를 찾는 것만이 필요된다. "V"로 라벨링된 화살표를 따르는 광은 스타일러스의 수직 위치를 제공한다. "H"로 라벨링된 화살표를 따르는 광은 수평 위치를 제공한다. 다른 방향의 광은 필터링되고 무시된다.
도 17은 센서 시트의 측면도를 도시한다. 일반적으로, 주변 매체보다 높은 굴절률을 갖는 투명한 재료에 진입하는 광은 외측으로 통과되고 완만한 각도로 반사될 것이다. (충족되지 못한 전반사 상황에서 일어날 수 있는 바와 같이) 산란 매체와 같은 것이 무시할 수 없는 영역의 반투명 매체와 직접 접촉하지 않으면, 외측으로부터 방출되는 빛이 내부에 가둬지는 것이 불가능할 수 있다. 그러나, 필요되는 무시할 수 없는 접촉 영역은 접촉 매체에 의해 경험되는 드래그 및 기울어져도 접촉을 유지할 수 있는 스타일러스를 구성하는 어려움 때문에 열악한 스타일러스를 구성할 것이다. 바람직한 실시형태에서는 투명 재료 내에 방향 변경 수단을 사용한다.
시트의 내부에, 스타일러스에 의해 방출되는 일부의 광은 방향 변경 수단과 상호 작용하고, 이는 일부의 광이 센서 시트 내에 가둬지도록 하며, 스타일러스가 그 위치에 시트에 방출하는 광의 별개의 패턴으로부터 멀어져 외측으로 전파된다. 전파되는 광은 각도 필터에 도달하는 시트의 에지로 이동한다. 필터(또한 시트의 에지)와 수직인 광은 선형 광센서를 통과하도록 허용된다.
도 18은 센서 세트의 측면도를 도시한다. 투명 재료 내의 방향 변경 수단은 스타일러스로부터 결국 광으로서 방출되는 광이 시트 내에 가둬지도록 하며, 전반사되어 시트 내의 모든 방향으로 전파된다. 시트에 진입하는 광(실선 화살표)은 방향 변경 수단에 진입한다(구름 형상). 광은 다양한 방향으로 방향 변경 수단을 빠져나가고, 그 중 일부는 전반사가 일어날 수 있는 각도 내에 있다(파선 화살표). 일부는 전반사가 일어날 수 있는 각도 밖에 있다(점선). 이 광은 가둬질 수 없고 센서 시트를 떠난다. 방향 변경 수단은 분산 재료로 이루어질 수 있지만, 바람직한 실시형태에서, 스타일러스에 의해 방출되는 광을 흡수하고 모든 방향으로 외측으로 전파되는 다른 파장의 광을 방출하는 형광성 또는 인광성 재료일 수 있다.
선형 광센서는 그 길이를 따라 그것에 충돌하는 광의 양을 측정하고, 이는 우리에게 스타일러스의 위치를 추론할 수 있도록 한다. 최대량의 광을 수신하는 선형 광센서를 따르는 위치는 그 차원을 따르는 스타일러스 위치의 투영과 상응한다.
시스템은 센서 시트 상의 스타일러스의 위치를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 스타일러스가 하나 이상의 광선의 광을 방출한다면 그 기울기 및 회전을 추론할 수 있다. 스타일러스가 다수 광선의 또는 가령 원뿔형 또는 다른 형상의 광을 방출하면, 안테나 시트의 측방을 따르는 이 투영은 시스템에 의해 측정될 수 있고, 그 데이터는 동시에 스타일러스의 위치, 기울기, 및 회전을 추론하는데 사용된다.
재료의 광 방향 변경 특성
일반적으로, 센서 표면과 같은 얇고 투명한 매체에 진입하는 광은 다른 측으로 빠져나갈 것이며, 그 중 아무것도 내부에 가둬지지 않고 전반사에 의해 전파되지 않을 것이다. 진입 광이 가둬지고 내부에 전파되도록, 일부 수단이 그 방향을 변경하는데 필요된다. 일 실시형태에서, 센서 표면은 다른 방향으로 들어오는 광의 일부를 산란시킨다. 그 방향 중 일부는 전반사가 일어날 수 있는 각도 내에 있다. 산란이 광의 방향을 더 변경하는 것을 방지하는 방법이 없기 때문에 산란은 바람직한 방법이 아니며, 이는 선형 광센서의 의해 수신되는 광의 양을 감소시킬 것이며, 또한 방향의 첫번째 변경이 일어난 후에라도 광이 비선형선 경로로 이동하게 할 것이다. 비선형선 경로는 광이 부정확한 방향으로부터 비롯하여 나타나게 할 것이며, 시스템이 잘못된 위치를 판독하게 할 것이다.
바람직한 방향 변경 수단은 형광성 또는 인광성 재료와 같이 일회용(one-time) 파장 변경 수단이다. 파장(W1)으로 스타일러스에 의해 방출되는 광은 이것이 일회용 파장 변경 수단과 상호 작용하는 센서 시트에 진입한다. 상기 수단은 그 광의 일부를 흡수하고 다양한 방향으로 파장(W2)으로 광을 방출한다. 파장(W1)은 전자기 스펙트럼의 자외선 부분일 수 있다. 파장(W2)은 스펙트럼의 가시 또는 적외선 부분 내에 있을 수 있다. 파장(W2)의 광의 일부는 이제 전반사를 통해 센서 시트를 따라 전파되며, 일회용 파장 변경 수단이 현저하게 파장(W2)에 영향을 미치지 않기 때문에 아무것도 그것에 충돌하지 않는다.
각도 필터
센서 표면을 통해 전파되는 광은 다수의 각도로 에지에 도달한다. 센서 표면 내의 스타일러스의 광 패턴의 위치를 추론하기 위해, 우리는 특정 방향에 대한 선형 광 센서 영역의 시야를 제한하기를 원한다. 일 실시형태에서, 각도 필터는 이 기능을 제공한다. 바람직한 실시형태에서, 2개의 측방 상의 직사각형 센서 및 선형 광센서로, 우리는 센서 시트의 에지와 수직인 방향에 대한 광센서의 시야를 제한하기를 원한다. 이것은 컴퓨터 모니터용 프라이버시 스크린이 시야를 모니터의 전방과 직선으로 좁은 각도로 제한하는 방법과 유사한 작은 세트의 "베니션 블라인드"로 달성될 수 있다.
의도되는 시야 외부 방향으로부터의 각도 필터에 충돌하는 광은 바람직하게 필터에 의해 흡수되거나, 또는 거절될 광이 시스템 내의 임의의 선형 광센서로 진입하거나 또는 광센서에 의해 감지되는 방식으로 거절되어야 한다.
도 19는 시스템의 상부로부터 본 (문자 C로 나타낸 선형 광센서의 전방에 문자 B로 나타낸) 각도 필터를 도시한다. 각도 필터는 필터(또한 선형 광센서)와 수직인 광이 진입하는 것만을 허용한다. 필터는 다른 각도로 진입하는 광을 차단하는 복수의 수직 블레이드를 갖는 베니션 블레이드와 유사한 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우, 화살표(1901)를 따르는 광은 필터에 진입 및 필터를 통과하도록 허용된다. 화살표(1902)를 따르는 광은 진입하도록 허용되지 않고, (우선적으로) 필터에 의해 흡수되거나 또는 아마도 단지 거절된다. 선형 광센서는 그 길이를 따라 복수의 포인트에서 그것에 충돌하는 광의 양을 측정할 수 있다. 최대량의 광이 충돌하는 포인트가 아마도 선형 광센서의 방향(f)을 따르는 스타일러스 위치의 투영이다.
선형 광센서
선형 광센서는 그것의 길이를 따라 복수의 위치에서 그것에 충돌하는 광의 양을 측정한다. 선형 광센서는 위치 민감 감지기, 선형 CCD 배열, 선형 CMOS 분광 복사계(imager) 배열, 광전 증폭관(photomultiplier tube)의 배열, 및 개별 광다이오드, 광트랜지스터, 광전지 또는 광을 감지하는 임의의 다른 수단으로 구현될 수 있다.
스타일러스
도 20을 참조하면, 스타일러스(2001)는 사용자가 그것을 펜 또는 펜슬과 같이 쥐고 센서 시트(2002)의 표면에 드로윙할 때, 복수의 별개 패턴으로 센서 시트(2002)에 광을 방출할 수 있는 펜 형상 장치이다. 센서 시트의 에지를 따르는 패턴의 투영은 스타일의 위치, 기울기, 및 경사를 추론하는데 사용될 수 있다. 다수의 스타일러스를 원한다면, 그것들은 시분할 다중화 형식으로, 그것들의 광을 한번에 하나씩 방출할 수 있다. 이것은 무선 링크, 초음파 또는 광학 신호를 포함하지만 이것에 제한되지 않는 다양한 간단한 통신 채널에 의해 구현될 수 있는 스타일러스 사이에, 일부 형식의 동기화를 필요로 할 수 있다. 광학 신호는 센서 시트 아래의 컴퓨터 디스플레이에 의해 생성될 수 있고, 추가적인 하드웨어를 거의 사용하지 않고 펜이 동기화되도록 한다.
스타일러스가 센서 시트와 접속하고 있는 것을 접촉 스위치 또는 압력 센서가 감지했을 때 발광하는 발광 다이오드와 같은 광원을 사용하여 스타일러스가 구성될 수 있다. 렌즈, 회절 격자, 광도파관, 스플리터 등과 같은 광학 요소가 복수의 광원으로부터 광을 이동시키고, 센서 시트에 투영될 수 있는 다른 복수의 별개 패턴의 광을 생성할 수 있다. 일 실시형태에서, 스타일러스는 레이저와 같은 비접촉 광원일 수도 있다.
단일 지점 실시형태
기술의 기본 실시형태에서, 스타일러스는 스타일러스 보디에 대해 공통 축을 가질 수 있는 단일 광선 또는 원뿔형 광을 방출한다. 광인 단일 광선은 센서 시트의 측방을 따라 이 패턴의 단순한, 점과 같은 투영을 발생시킬 것이며, 우리에게 스타일러스의 위치를 추론할 수 있도록 한다. 도 21은 센서 시트의 에지를 따른 간단한 스타일러스에 의해 방출되는 지점의 기하학적 투영을 도시한다. 그들의 길이를 따른 선형 광센서에 의해 감지되는 최대광은 우리에게 센서 시트 상의 발광 지점의 기하학적 투영을 제공한다. 이것으로부터 우리는 센서 위치를 추론할 수 있다.
스타일러스가 원뿔형 빔을 방출한다면, 센서 시트를 (스타일러스가 표면에 수직으로 유지된다면) 원형으로, 또는 (스타일러스가 수직으로부터 멀리 기울어져 있다면) 타원형으로 교차할 것이다. 이 교차 투영은 다른 형상 및 폭을 가질 것이며, 우리에게 스타일러스가 유지되고 있는 센서 시트 에지에 대한 각도뿐만 아니라 기울기 각도를 추론할 수 있도록 한다. 도 22는 센서 시트의 에지를 따른 간단한 스타일러스에 의해 방출되는 지점의 기하학적 투영을 도시한다. 그들의 길이를 따른 선형 광센서의 의해 감지되는 최대광은 우리에게 센서 시트 상의 발광 지점의 기하학적 투영을 제공한다. 이것으로부터 우리는 센서 위치를 추론할 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 스타일러스가 광선 대신 원뿔형 광을 방출한다면, 원뿔형이 센서를 교차하는 곳은 타원형으로 될 것이다. 타원형 투영은 다른 경우보다 한 방향으로 다를 수 있고, 우리에게 스타일러스의 기울기를 추론할 수 있도록 한다.
다수의 지점 실시형태
스타일러스가 센서 시트 상에 다수의 패턴으로 투영되면, 센서 시트의 측방을 따르는 이 투영은 스타일러스의 위치, 기울기, 및 회전을 추론하는데 사용될 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 양 투영이 우리가 센서 세트에 수직으로 유지되는 스타일러스에 대해 예상한 것보다 넓지만 여전히 사이즈에 있어서 거의 동일하면, 스타일러스는 센서 시트의 에지 방향에 대해 45° 각도로 기울어져 있을 것이다. 투영의 폭은 수직으로부터 기울어진 각도를 추론하는데 사용될 수 있다. 투영이 넓을수록 기울기가 크다.
도 25를 참조하면, 스타일러스가 그 주변에 다수 패턴의 광을 방출하면, 센서 시트의 에지를 따르는 이 투영은 우리에게 센서 기울기 및 그 축 둘레로의 회전과 함께 스타일러스가 센서 시트를 터치하는 위치를 추론할 수 있도록 한다. 스타일러스에 의해 투영되는 패턴의 수 및 배치는 신중하게 선택되어야 한다. 예를 들면, 스타일러스의 다수의 회전 각도가 센서 시트의 에지를 따라 동일한 투영 광 패턴을 갖게 하므로, 패턴은 스타일러스 원주 둘레에 균등하게 이격되면 안된다. 이 경우라 하더라도, 스타일러스의 절대 회전이 항상 측정될 수 없지만, 작은 상대 회전이 측정될 수 있고, 이는 그럼에도 불구하고 사용자 인터페이스에 유용한 정보를 제공할 수 있다. 그 방출 패턴의 기하학적 투영으로부터 스타일러스 위치, 기울기, 및 회전을 추론하는 가장 간단한 방법은 매우 다양한 스타일러스 위치, 기울기, 및 회전에 대한 투영을 측정하고, 이어서 이들 사이에 매핑하거나 또한 개재하여 스타일러스 파라미터를 기반으로 투영으로부터 얻는 것이다. A 및 B로 도시된 2개의 스타일러스 패턴은 스타일러스가 우측 하단으로 더 멀리 이동하고 시계 방향으로 45°회전된 것을 제외하고 동일하다.
태양광의 자외선 차단
태양광은 다양한 파장의 광을 포함하고, 이는 스타일러스 시스템이 태양광 하에서 사용된다면 스타일러스 시스템의 작동을 방해할 수 있다. 스타일러스가 지구의 표면에서 이루어지는 바와 같이 태양 스펙트럼 중에서 존재성이 없거나 매우 약한 파장으로 방출하는 것이 바람직할 수 있다. 한가지 가능성은 스타일러스가 지구의 대기 내의 산소가 그 파장을 가장 많이 또는 모두 흡수하는 자외선의 태양광 차단 영역의 광을 방출하는 것이다. 자외선 스펙트럼 중 태양광 차단 부분에서 방출되는 LED는 상업 시장에서 이용 가능하다.
유사한 독립 변수는 스타일러스 시스템에 충돌하거나 그 사용을 방해할 수 있는 (자연적인 또는 인공적인) 다른 소스로부터의 광의 파장에 대해 이루어질 수 있다.
다수의 스타일러스 실시형태
다수의 스타일러스를 동시에 사용하는 것이 바람직하다면, 방법은 각각의 신호를 명백하게 구분하여 사용되어야 한다. 예를 들면, 시분할 다중화가 사용될 수 있고, 이 경우 각 스타일러스는 센서 시트에 (예를 들면, 도 20에 도시된 바와 같이) 턴 방출 패턴을 취할 수 있다.
다수의 스타일러스는 다른 방향 변경 수단을 사용할 수 있고, 각각은 다른 파장으로 방출할 수 있으며, 이 다른 파장은 선형 광센서에 의한 방향 변경 수단을 거친 후 구별될 수 있다.
일부 실시형태에서, 모든 스타일러스는 동일한 파장을 동시에 방출하고, 스타일러스가 사용될 때 스타일러스의 가능한 또한 예상 궤적의 지식을 사용하여, 소프트웨어 또는 펌웨어로 센서 시트의 측방을 따르는 기하학적 투영에 대한 그들의 공헌도를 명확히 구별한다.
사용자 입력을 수신하고 응답할 수 있는 센서를 포함하는 방법 및 장치의 블록 다이어그램 및 선택적 도면을 참조하여 본 시스템 및 방법이 위에서 설명되었다. 블록 다이어그램 또는 선택적 도면의 각 블록 및 블록 다이어그램 또는 선택적 도면의 블록의 조합이 아날로그 또는 디지털 하드웨어 및 컴퓨터 프로그램 지시에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이 컴퓨터 프로그램 지시는 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, ASIC, 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 처리기에 제공될 수 있고, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 처리기를 통해 실행되는 지시는 블록 다이어그램 또는 운영 블록 또는 블록들에 특정된 기능/작용을 구현한다. 일부 대안적인 구현예에서, 블록에 명시된 기능/작용은 운영 예시에 명시된 순서 이외에도 발생할 수 있다. 예를 들면, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 실제로 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 종종 블록은 포함된 기능/작용에 따라 역순으로 실행될 수 있다.
본 발명이 그 바람직한 실시형태를 참조하여 특별하게 나타나고 설명되었지만, 형태 및 상세한 사항에 있어서의 다양한 변경이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (32)

  1. 터치 이벤트가 복수의 행 컨덕터의 적어도 하나와 복수의 열 컨덕터의 적어도 하나 사이의 커플링에 변화를 야기하도록 터치 감지 장치 내에 배향되는, 복수의 행 컨덕터 및 복수의 열 컨덕터를 포함하는 터치 감지 장치 상의 터치 이벤트의 위치를 결정하는 방법으로서,
    a. 고유 주파수 직교 행 신호를 복수의 행 컨덕터 중 각각의 행 컨덕터에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 고유 주파수 직교 행 신호 각각은 상기 고유 주파수 직교 행 신호 서로에 대해 직교하는 주파수인, 스텝과,
    b. 복수의 열 컨덕터 각각에 존재하는 동시 전송된 고유 주파수 직교 행 신호 각각의 양을 감지하는 스텝과,
    c. 고유 주파수 직교 열 신호를 복수의 열 컨덕터 각각에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 고유 주파수 직교 열 신호 각각은 상기 고유 주파수 직교 열 신호 서로에 대해 직교하는 주파수인, 스텝과,
    d. 복수의 행 컨덕터 각각에 존재하는 복수의 동시 전송된 고유 주파수 직교 열 신호 각각의 양을 감지하는 스텝과,
    e. 동시 전송된 고유 주파수 직교 행 신호 각각의 감지된 양 및 동시 전송된 고유 주파수 직교 열 신호 각각의 감지된 양을 사용하여, 상기 터치 감지 장치 상의 터치 이벤트의 위치를 결정하는 스텝으로서, 상기 행 컨덕터와 관련된 동시 전송된 고유 주파수 직교 행 신호의 감지된 양이 상기 열 컨덕터 상의 터치 이벤트와 상응하는 레벨이고, 상기 열 컨덕터와 관련된 동시 전송된 고유 주파수 직교 열 신호의 감지된 양이 상기 행 컨덕터 상의 터치 이벤트와 상응하는 레벨이면, 상기 터치 이벤트의 위치는 행 컨덕터와 열 컨덕터에 또는 근방에 있다고 결정되는, 스텝을 포함하는, 터치 이벤트의 위치 결정 방법.
  2. 저지연 터치 감지 장치로서,
    i. 터치 이벤트가 적어도 하나의 복수의 행 컨덕터와 적어도 하나의 복수의 열 컨덕터 사이의 커플링에 변화를 야기하고,
    ii. 터치 감지 장치가 터치되지 않을 때, 제 1 레벨의 신호가 상기 복수의 행 컨덕터의 컨덕터와 상기 복수의 열 컨덕터의 컨덕터 사이에서 커플링되고,
    iii. 터치 감지 장치가 터치될 때, 제 2 레벨의 신호가 상기 복수의 행 컨덕터의 적어도 하나의 컨덕터와 상기 복수의 열 컨덕터의 적어도 하나의 컨덕터 사이에서 커플링되도록, 배치되는, a. 복수의 행 컨덕터 및 복수의 열 컨덕터와,
    b. 복수의 고유 주파수 직교 행 신호를 동시에 생성하도록 적용되는 행 신호 생성기로서, 각 고유 주파수 직교 행 신호는 다른 고유 주파수 직교 행 신호 각각과 직교하는 주파수이고, 복수의 고유 주파수 직교 행 신호 중 적어도 고유의 하나가 상기 복수의 행 컨덕터 각각 상에 생성되도록 복수의 행 컨덕터에 작동 가능하게 연결되는, 행 신호 생성기와,
    c. 복수의 열 컨덕터에 작동 가능하게 연결되는 열 신호 수신기로서, 복수의 열 컨덕터 각각 상의 복수의 고유 주파수 직교 행 신호 각각에 대한 레벨을 감지하도록 적용되는, 열 신호 수신기와,
    d. 복수의 고유 주파수 직교 열 신호를 동시에 생성하도록 적용되는 열 신호 생성기로서, 각 고유 주파수 직교 열 신호는 다른 주파수 고유 직교 열 신호 각각과 직교하는 주파수이고, 복수의 고유 주파수 직교 열 신호 중 적어도 고유의 하나가 상기 복수의 열 컨덕터 각각 상에 생성되도록 복수의 열 컨덕터에 작동 가능하게 연결되는, 열 신호 생성기와,
    e. 복수의 행 컨덕터에 작동 가능하게 연결되는 행 신호 수신기로서, 복수의 행 컨덕터 각각 상의 복수의 고유 주파수 직교 열 신호 각각에 대한 레벨을 감지하도록 적용되는, 행 신호 수신기와,
    f. 적어도 부분적으로, 복수의 열 컨덕터 각각 상의 복수의 고유 주파수 직교 행 신호 각각에 대한 감지된 레벨 및 복수의 행 컨덕터 각각 상의 복수의 고유 주파수 직교 열 신호 각각에 대한 감지된 레벨에 기반하여, 터치 이벤트의 좌표를 결정하기 위한 신호 처리기로서, 특정 열 상의 특정 행에 대한 상기 고유 주파수 직교 행 신호의 감지된 레벨이 상기 특정 행 상의 상기 특정 열에 대한 상기 고유 주파수 직교 열 신호의 감지된 레벨과 상응하지 않으면, 터치 이벤트로서의 좌표를 거절하는, 신호 처리기를 포함하는, 저지연 터치 감지 장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    복수의 고유 주파수 직교 행 신호 각각은 복수의 고유 주파수 직교 열 신호 내에 포함되는, 저지연 터치 감지 장치.
  5. 삭제
  6. 제 2 항에 있어서,
    복수의 고유 주파수 직교 열 신호 각각은 복수의 고유 주파수 직교 행 신호 내에 포함되는, 저지연 터치 감지 장치.
  7. 삭제
  8. 제 2 항에 있어서,
    복수의 고유 주파수 직교 행 신호 모두는 복수의 고유 주파수 직교 열 신호 내에 포함되지 않는, 저지연 터치 감지 장치.
  9. 저지연 터치 감지 장치로서,
    터치 이벤트가 복수의 제 1 컨덕터의 적어도 하나와 복수의 제 2 컨덕터의 적어도 하나 사이의 커플링에 변화를 야기하도록 배치되는 복수의 제 1 및 제 2 컨덕터로서, 터치 감지 장치가 터치되지 않을 때, 제 1 레벨의 신호가 상기 복수의 제 1 컨덕터의 컨덕터와 상기 복수의 제 2 컨덕터의 컨덕터 사이에서 커플링되고, 터치 감지 장치가 터치될 때, 제 2 레벨의 신호가 상기 복수의 제 1 컨덕터의 적어도 하나의 컨덕터와 상기 복수의 제 2 컨덕터의 적어도 하나의 컨덕터 사이에서 커플링되는, 복수의 제 1 컨덕터 및 복수의 제 2 컨덕터와,
    복수의 고유 주파수 직교 신호를 생성하도록 적용되는 적어도 하나의 신호 생성기로서, 각 고유 주파수 직교 신호는 다른 고유 주파수 직교 신호 각각과 직교하는 주파수인, 적어도 하나의 신호 생성기와,
    복수의 제 1 컨덕터와 관련된 제 1 전송기로서, 제 1 서브셋으로부터의 신호 중 적어도 고유의 하나가 상기 복수의 제 1 컨덕터 각각 상에 생성되도록 복수의 고유 주파수 직교 신호의 제 1 서브셋을 복수의 제 1 컨덕터 각각에 동시에 각각 전송하도록 적용되는, 제 1 전송기와,
    복수의 제 2 컨덕터와 관련된 제 2 전송기로서, 제 2 서브셋으로부터의 신호 중 적어도 고유의 하나가 상기 복수의 제 2 컨덕터 각각 상에 생성되도록 복수의 고유 주파수 직교 신호의 제 2 서브셋을 복수의 제 2 컨덕터 각각에 동시에 전송하도록 적용되는, 제 2 전송기와,
    복수의 제 1 컨덕터와 관련된 제 1 수신기로서, 복수의 제 1 컨덕터 각각에 존재하는 신호를 수신하도록 적용되는, 제 1 수신기와,
    복수의 제 2 컨덕터와 관련된 제 2 수신기로서, 복수의 제 2 컨덕터 각각에 존재하는 신호를 수신하도록 적용되는, 제 2 수신기와,
    제 1 수신기에 의해 수신되는 신호 및 제 2 수신기에 의해 수신되는 신호를 해독하도록 적용되고, 제 1 수신기에 의해 수신되는 신호 및 제 2 수신기에 의해 수신되는 신호 각각에 대해 어떤 고유 주파수 직교 신호가 제 2 레벨의 신호를 충족하는지 결정하는 신호 처리기로서, 또한 상기 제 2 레벨의 신호를 충족하는 상기 제 1 수신기에 의해 수신된 신호를 상기 제 2 레벨의 신호를 충족하는 상기 제 2 수신기에 의해 수신된 신호와 상관시키도록 적용되고, 복수의 제 2 컨덕터의 컨덕터에 또는 근방에 잠재적 터치를 나타내도록 결정되는 제 2 수신기에 의해 수신되는 신호에 상응하는 복수의 제 1 컨덕터의 컨덕터에 또는 근방에 잠재적 터치를 나타내도록 결정되는 신호를 제 1 수신기가 수신하면, 터치가 복수의 제 1 컨덕터의 컨덕터와 복수의 제 2 컨덕터의 컨덕터에 또는 근방에서 일어났다고 결정하도록 적용되는, 신호 처리기를 포함하는, 저지연 터치 감지 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    복수의 제 1 컨덕터 및 복수의 제 2 컨덕터가 터치 이벤트의 대상이 아니면, 복수의 제 1 컨덕터 및 복수의 제 2 컨덕터가 터치 이벤트의 대상일 때보다 낮은 양의 신호가 상기 복수의 제 1 컨덕터와 상기 복수의 제 2 컨덕터 사이에서 커플링되는, 저지연 터치 감지 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 터치 감지 장치의 소음 감소 방법으로서,
    상기 터치 감지 장치는 터치 이벤트가 복수의 제 1 컨덕터의 적어도 하나와 복수의 제 2 컨덕터의 적어도 하나 사이의 커플링에 변화를 야기하도록 상기 터치 감지 장치 내에 배향되는, 복수의 제 1 컨덕터 및 복수의 제 2 컨덕터를 포함하고, 상기 방법은:
    a. 신호를 상기 복수의 제 1 컨덕터의 컨덕터 각각에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 신호 각각은 상기 복수의 제 1 컨덕터에 동시에 전송된 신호에 대해 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    b. 상기 복수의 제 2 컨덕터 각각에 존재하는 상기 제 1 컨덕터에 전송된 신호 각각에 대한 제 1 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    c. 신호를 상기 복수의 제 2 컨덕터의 컨덕터 각각에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 신호 각각은 상기 복수의 제 2 컨덕터에 동시에 전송된 신호에 대해 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    d. 상기 복수의 제 1 컨덕터 각각에 존재하는 상기 제 2 컨덕터에 전송된 신호 각각에 대한 제 2 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    e. 컨덕터의 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정이 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정과 상응하지 않으면, 상기 컨덕터의 주어진 쌍에 대한 제 1 및 제 2 대응 측정을 거절하는 스텝으로서, 각각이 동일한 터치 이벤트를 반영할 때, 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정 및 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정이 상응하는, 스텝을 포함하는, 터치 감지 장치의 소음 감소 방법.
  15. 터치 감지 장치의 소음 감소 방법으로서,
    상기 터치 감지 장치는 터치 이벤트가 컨덕터 A의 적어도 하나와 컨덕터 B의 적어도 하나 사이의 커플링에 변화를 야기하도록 상기 터치 감지 장치 내에 배향되는, 적어도 2개의 컨덕터 A 및 적어도 2개의 컨덕터 B를 포함하고, 상기 방법은:
    a. 제 1 신호를 상기 컨덕터 A의 첫 번째 하나에 전송하고, 제 2 신호를 상기 컨덕터 A의 두 번째 하나에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호는 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    b. 상기 컨덕터 B 각각에 존재하는 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 각각에 대한 제 1 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    c. 제 3 신호를 상기 컨덕터 B의 첫 번째 하나에 전송하고, 제 4 신호를 상기 컨덕터 B의 두 번째 하나에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 제 3 신호와 상기 제 4 신호는 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    d. 상기 컨덕터 A 각각에 존재하는 상기 제 3 신호 및 제 4 신호 각각에 대한 제 2 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    e. 컨덕터 A와 컨덕터 B의 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정이 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정과 상응하지 않으면, 상기 컨덕터 A와 컨덕터 B의 주어진 쌍에 대한 제 1 및 제 2 대응 측정을 거절하는 스텝으로서, 각각이 동일한 터치 이벤트를 반영할 때, 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정 및 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정이 상응하는, 스텝을 포함하는, 터치 감지 장치의 소음 감소 방법.
  16. 소음 경감 터치 감지 장치로서,
    a. 복수의 컨덕터 A 및 복수의 컨덕터 B로서, 상기 터치 감지 장치가 터치되지 않으면, 상기 터치 감지 장치가 터치된 경우와 비교하여 상기 복수의 컨덕터 A 및 상기 복수의 컨덕터 B 사이의 커플링이 상이하도록 배치되는, 복수의 컨덕터 A 및 복수의 컨덕터 B와,
    b. 복수의 전송 라인 각각에 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각을 전송하도록 구성된 신호 생성기로서, 상기 신호 각각은 다른 신호 각각에 직교하는 주파수이고, 상기 복수의 전송 라인의 하나의 그룹은 상기 복수의 컨덕터 A에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 전송 라인의 다른 그룹은 상기 복수의 컨덕터 B에 전기적으로 연결되는, 신호 생성기와,
    c. 복수의 수신 라인 각각에 신호를 수신하고 상기 복수의 수신 라인 각각에 상기 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 측정을 형성하도록 구성되는 신호 수신기로서, 상기 복수의 수신 라인의 하나의 그룹은 상기 복수의 컨덕터 B에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 수신 라인의 다른 그룹은 상기 복수의 컨덕터 A에 전기적으로 연결되는, 신호 수신기와,
    d. 상기 컨덕터 A에 전기적으로 연결되는 상기 복수의 수신 라인 각각 상의 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 측정으로부터 얻은 제 1 열 지도를, 상기 컨덕터 B에 전기적으로 연결된 상기 복수의 수신 라인 각각 상의 상기 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 측정으로부터 얻은 제 2 열 지도와 정합하는 처리기로서, 정합은 상기 제 1 및 제 2 열 지도의 상응하는 요소가 동일한 터치에 모두 반응하는 경우에 이루어지는, 처리기를 포함하는, 소음 경감 터치 감지 장치.
  17. 터치 감지 장치의 소음 감소 방법으로서,
    상기 터치 감지 장치는 터치 이벤트가 복수의 제 1 컨덕터의 적어도 하나와 복수의 제 2 컨덕터의 적어도 하나 사이의 커플링에 변화를 야기하도록 상기 터치 감지 장치 내에 배향되는, 복수의 제 1 컨덕터 및 복수의 제 2 컨덕터를 포함하고, 상기 방법은:
    a. 신호를 상기 복수의 제 1 컨덕터의 컨덕터 각각에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 신호 각각은 상기 복수의 제 1 컨덕터에 동시에 전송된 신호에 대해 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    b. 상기 복수의 제 2 컨덕터 각각에 존재하는 상기 제 1 컨덕터에 전송된 신호 각각에 대한 제 1 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    c. 신호를 상기 복수의 제 2 컨덕터의 컨덕터 각각에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 신호 각각은 상기 복수의 제 2 컨덕터에 동시에 전송된 신호에 대해 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    d. 상기 복수의 제 1 컨덕터 각각에 존재하는 상기 제 2 컨덕터에 전송된 신호 각각에 대한 제 2 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    e. 컨덕터의 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정이 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정과 상응하면, 상기 컨덕터의 주어진 쌍에 대한 제 1 및 제 2 대응 측정을 수락하는 스텝으로서, 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정 및 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정이 터치 이벤트를 반영하는, 스텝을 포함하는, 터치 감지 장치의 소음 감소 방법.
  18. 터치 감지 장치의 소음 감소 방법으로서,
    상기 터치 감지 장치는 터치 이벤트가 컨덕터 A의 적어도 하나와 컨덕터 B의 적어도 하나 사이의 커플링에 변화를 야기하도록 상기 터치 감지 장치 내에 배향되는, 적어도 2개의 컨덕터 A 및 적어도 2개의 컨덕터 B를 포함하고, 상기 방법은:
    a. 제 1 신호를 상기 컨덕터 A의 첫 번째 하나에 전송하고, 제 2 신호를 상기 컨덕터 A의 두 번째 하나에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호는 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    b. 상기 컨덕터 B 각각에 존재하는 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 각각에 대한 제 1 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    c. 제 3 신호를 상기 컨덕터 B의 첫 번째 하나에 전송하고, 제 4 신호를 상기 컨덕터 B의 두 번째 하나에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 제 3 신호와 상기 제 4 신호는 서로 직교하는 주파수인, 스텝과,
    d. 상기 컨덕터 A 각각에 존재하는 상기 제 3 신호 및 제 4 신호 각각에 대한 제 2 대응 측정을 형성하는 스텝과,
    e. 컨덕터 A와 컨덕터 B의 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정이 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정과 상응하면, 상기 컨덕터 A와 컨덕터 B의 주어진 쌍에 대한 제 1 및 제 2 대응 측정을 수락하는 스텝으로서, 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 1 대응 측정 및 상기 주어진 쌍에 대한 상기 제 2 대응 측정은 터치 이벤트를 반영하는, 스텝을 포함하는, 터치 감지 장치의 소음 감소 방법.
  19. 소음 경감 터치 감지 장치로서,
    a. 복수의 컨덕터 A 및 복수의 컨덕터 B로서, 상기 터치 감지 장치가 터치되지 않으면, 상기 터치 감지 장치가 터치된 경우와 비교하여 상기 복수의 컨덕터 A 및 상기 복수의 컨덕터 B 사이의 커플링이 상이하도록 배치되는, 복수의 컨덕터 A 및 복수의 컨덕터 B와,
    b. 복수의 전송 라인 각각에 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각을 전송하도록 구성된 신호 생성기로서, 상기 신호 각각은 다른 신호 각각에 직교하는 주파수이고, 상기 복수의 전송 라인의 하나의 그룹은 상기 복수의 컨덕터 A에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 전송 라인의 다른 그룹은 상기 복수의 컨덕터 B에 전기적으로 연결되는, 신호 생성기와,
    c. 복수의 수신 라인 각각에 신호를 수신하고 상기 복수의 수신 라인 각각 상의 상기 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 측정을 형성하도록 구성되는 신호 수신기로서, 상기 복수의 수신 라인의 하나의 그룹은 상기 복수의 컨덕터 B에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 수신 라인의 다른 그룹은 상기 복수의 컨덕터 A에 전기적으로 연결되는, 신호 수신기와,
    d. 상기 컨덕터 A에 전기적으로 연결되는 상기 복수의 수신 라인 각각 상의 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 측정으로부터 얻은 제 1 열 지도에서 식별된 터치 이벤트가, 상기 컨덕터 B에 전기적으로 연결된 상기 복수의 수신 라인 각각 상의 상기 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 측정으로부터 얻은 제 2 열 지도에서 식별되는 터치 이벤트와 정합되면, 상기 제 1 열 지도와 상기 제 2 열 지도의 상응하는 위치에서, 터치 이벤트를 수락하도록 구성되는, 처리기를 포함하는, 소음 경감 터치 감지 장치.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 터치 감지 장치 상의 터치 이벤트의 위치를 결정하는 방법으로서, 상기 터치 감지 장치는 복수의 제 1 컨덕터와 복수의 제 2 컨덕터를 포함하고, 상기 방법은:
    a. 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호를 상기 복수의 제 1 컨덕터 각각에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각은 상기 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 서로에 대해 직교하는 주파수인, 스텝과,
    b. 상기 복수의 제 2 컨덕터 각각에 존재하는 동시에 전송된 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각의 측정을 결정하는 스텝과,
    c. 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호를 상기 복수의 제 2 컨덕터 각각에 동시에 전송하는 스텝으로서, 상기 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각은 상기 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 서로에 대해 직교하는 주파수인, 스텝과,
    d. 상기 복수의 제 1 컨덕터 각각에 존재하는 동시에 전송된 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각의 측정을 결정하는 스텝과,
    e. 동시에 전송된 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각의 결정된 측정과, 동시에 전송된 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각의 결정된 측정에 기반하여, 상기 터치 감지 장치 상의 터치 이벤트의 위치를 결정하는 스텝을 포함하는, 터치 이벤트의 위치 결정 방법.
  23. 장치로서,
    i. 제 1 복수의 컨덕터의 적어도 하나와 제 2 복수의 컨덕터의 적어도 하나가 서로에 대해 인접하여 위치하도록 배치되는, a. 제 1 복수의 컨덕터 및 제 2 복수의 컨덕터와,
    b. 상기 제 1 복수의 컨덕터 각각 상에 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호를 생성하도록 적용되는 제 1 신호 생성기로서, 상기 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각은 상기 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 서로에 대해 직교하는 주파수인, 제 1 신호 생성기와,
    c. 상기 제 2 복수의 컨덕터에 작동 가능하게 연결되는 제 1 신호 수신기로서, 상기 제 2 복수의 컨덕터 각각 상의 상기 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 레벨을 감지하도록 적용되는, 제 1 신호 수신기와,
    d. 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호를 동시에 생성하도록 적용되는 제 2 신호 생성기로서, 상기 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각은 상기 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 서로에 대해 직교하는 주파수이고, 상기 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 중 적어도 고유의 하나가 상기 제 2 복수의 컨덕터 각각 상에 생성되도록 제 2 복수의 컨덕터에 작동 가능하게 연결되는, 제 2 신호 생성기와,
    e. 상기 제 1 복수의 컨덕터에 작동 가능하게 연결되는 제 2 신호 수신기로서, 상기 제 1 복수의 컨덕터 각각 상의 상기 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 레벨을 감지하도록 적용되는, 제 2 신호 수신기와,
    f. 적어도 부분적으로, 제 2 복수의 컨덕터 각각 상의 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각 과 제 1 복수의 컨덕터 각각 상의 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호 각각에 대한 감지된 레벨에 기반하여, 터치 이벤트의 좌표를 결정하기 위한 신호 처리기로서, 상기 제 2 복수의 컨덕터의 특정 하나 상의 상기 제 1 복수의 컨덕터의 특정 하나에 대한 상기 제 1 복수의 고유 주파수 직교 신호의 적어도 하나의 감지된 레벨이 상기 제 1 복수의 컨덕터의 특정 하나 상의 상기 제 2 복수의 컨덕터의 특정 하나에 대한 상기 제 2 복수의 고유 주파수 직교 신호의 적어도 하나의 감지된 레벨과 상응하지 않으면, 터치 이벤트로서의 좌표를 거절하는, 신호 처리기를 포함하는, 장치.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 저지연 터치 감지 장치로서,
    제 1 및 제 2 복수의 컨덕터로서, 제 1 복수의 컨덕터의 컨덕터의 경로 각각이 제 2 복수의 컨덕터의 컨덕터의 경로 각각과 교차하고, 터치 감지 장치가 터치되지 않을 때, 제 1 레벨의 신호가 상기 제 1 복수의 컨덕터와 상기 제 2 복수의 컨덕터 사이에서 커플링되고, 터치 감지 장치가 터치될 때, 제 2 레벨의 신호가 상기 제 1 복수의 컨덕터의 적어도 하나의 컨덕터와 상기 제 2 복수의 컨덕터의 적어도 하나 사이에서 커플링되는, 제 1 복수의 컨덕터 및 제 2 복수의 컨덕터와,
    복수의 고유 주파수 직교 신호를 생성하도록 적용되는 적어도 하나의 신호 생성기로서, 각 고유 주파수 직교 신호는 다른 고유 주파수 직교 신호 각각과 직교하는 주파수인, 적어도 하나의 신호 생성기와,
    제 1 복수의 컨덕터와 관련된 제 1 전송기로서, 제 1 서브셋으로부터의 신호 중 적어도 고유의 하나가 상기 제 1 복수의 컨덕터 각각 상에 생성되도록 복수의 고유 주파수 직교 신호의 상기 제 1 서브셋을 상기 제 1 복수의 컨덕터 각각에 동시에 각각 전송하도록 적용되는, 제 1 전송기와,
    제 2 복수의 컨덕터와 관련된 제 2 전송기로서, 제 2 서브셋으로부터의 신호 중 적어도 고유의 하나가 상기 제 2 복수의 컨덕터 각각 상에 생성되도록 복수의 고유 주파수 직교 신호의 상기 제 2 서브셋을 상기 제 2 복수의 컨덕터 각각에 동시에 전송하도록 적용되는, 제 2 전송기와,
    제 1 복수의 컨덕터와 관련된 제 1 수신기로서, 상기 제 1 복수의 컨덕터 각각에 존재하는 신호를 수신하도록 적용되는, 제 1 수신기와,
    제 2 복수의 컨덕터와 관련된 제 2 수신기로서, 상기 제 2 복수의 컨덕터 각각에 존재하는 신호를 수신하도록 적용되는, 제 2 수신기와,
    제 1 수신기에 의해 수신되는 신호 및 제 2 수신기에 의해 수신되는 신호를 해독하도록 적용되고, 제 1 수신기에 의해 수신되는 신호 및 제 2 수신기에 의해 수신되는 신호 각각에 대해 어떤 고유 주파수 직교 신호가 제 2 레벨의 신호를 충족하는지 결정하는 신호 처리기로서, 또한 상기 제 2 레벨의 신호를 충족하는 상기 제 1 수신기에 의해 수신된 신호를 상기 제 2 레벨의 신호를 충족하는 상기 제 2 수신기에 의해 수신된 신호와 상관시키도록 적용되고, 제 1 수신기가 제 2 복수의 컨덕터의 컨덕터에 또는 근방에 잠재적 터치를 나타내도록 결정되는 제 2 수신기에 의해 수신되는 신호에 상응하는 제 1 복수의 컨덕터의 컨덕터에 또는 근방에 잠재적 터치를 나타내도록 결정되는 신호를 수신하면, 터치가 제 1 복수의 컨덕터의 컨덕터와 제 2 복수의 컨덕터의 컨덕터의 교차점에 또는 근방에서 일어났다고 결정하도록 적용되는, 신호 처리기를 포함하는, 저지연 터치 감지 장치.
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