KR20210018992A - 터치 스크린을 위한 제어 및 프로세싱 유닛, 이를 포함하는 시스템 및 사용 방법 - Google Patents

터치 스크린을 위한 제어 및 프로세싱 유닛, 이를 포함하는 시스템 및 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 스크린을 위한 제어 및 프로세싱 유닛에 관한 것으로 통신 유닛 및 메모리를 포함한다. 제어 및 프로세싱 유닛은, 터치 스크린의 정전 용량 센서에 의하여 생성된 제 1 센서 데이터를 수신하고, 제어 및 프로세싱 유닛으로 입력 유닛으로부터 전송되는 제 2 센서 데이터를 수신하고, 상기 제 2 센서 데이터는 입력 유닛의 센서 데이터를 포함하고, 상기 센서는 입력 유닛의 내려 놓음을 감지하도록 설계되고, 상기 입력 유닛의 내려 놓음이 터치 스크린 상의 전도성 구조를 갖는 물체의 배치와 동시에 감지되는지를 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스에 기초하여 조사하는 바, 입력 장치가 터치 스크린에 내려놓아졌는지를 확인하기 위함이다. 본 발명은 또한 그러한 제어 및 프로세싱 유닛을 갖는 시스템 및 사용 방법에 관한 것이다.

Description

터치 스크린을 위한 제어 및 프로세싱 유닛, 이를 포함하는 시스템 및 사용 방법
본 발명은 주요 청구항에 따른 터치 스크린(touch-sensitive screen)을 위한 제어 및 프로세싱 유닛에 관한 것뿐만 아니라, 이러한 제어 및 프로세싱 유닛을 포함하는 시스템, 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
오늘날, 터치 스크린(터치 민감 스크린)은 다양한 분야에서 사용된다. 터치 스크린은 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC, 및 가장 다양한 자동 판매기(vending machines)에서 사용된다. 이러한 터치 스크린의 한 가지 장점은 입력과 출력이 스크린을 통해서 영향을 받을 수 있다는 사실이다. 터치 스크린은 통상적으로 손가락으로 터치한 화면의 위치를 감지할 수 있다.
정전 용량 방식 터치 스크린(capacitive touch sccreens)은 많은 터치 스크린에 적용된다. 이로써, 서로 가로 방향으로 정렬된 두개의 투명 전기 전도체 격자가 유리에 놓여 있다. 2개의 전도(conduction) 그리드의 상단은 지속적으로 전기 신호를 하단 그리드로 보낸다. 화면을 손가락으로 터치하면, 그 사이에 놓인 절연층의 전기 용량이 변하여 이 위치의 신호가 약해진다. 그런 다음 프로세서는 신호가 떨어진 위치를 계산하고 터치의 위치와 지속시간을 장치의 소프트웨어로 전송한다. 이것은 차례로 터치 시 해당 동작을 수행한다.
또한 동시에 다수의 터치(멀티 터치 디스플레이)을 동시에 감지할 수 있는 이러한 정전 용량 방식 터치 스크린은 일반적으로 터치 스크린에 배치된 수동 물체를 감지하도록 설계되지 않았다. 대조적으로, 이러한 시스템은 일반적으로 수동 객체에 의해 트리거되는 터치 데이터를 필터링하기 위해 필터를 포함한다.
터치 스크린에 의하여 감지할 수 있는 수동 입력 유닛 또는 수동 입력 유닛을 터치 스크린을 통해 감지할 수 있는 방법이 문헌에서 제안되었다.
US 2010/0149119 A1은 정전식 터치 스크린의 정전 용량 변화를 모니터링하는 정보 프로세싱 장치에 관한 것이다. 여기서, 정전 용량의 변화는 전도성 물질에 의해 발생하며, 예를 들어 QR 코드를 코딩할 수 있는 바와 같이, 패턴 정보가 포함된다.
입력 유닛을 통해 터치 스크린을 문제없이 작동하려면 다음 조건 중 하나 또는 둘 이상을 충족해야한다:
1. 입력 유닛이 현재 터치 스크린 상에 있는지 여부를 확인할 수 있어야 하며, 특히 사용자가 터치했는지 여부와는 독립적으로 터치 스크린 상의 위치 및 방향과 독립적으로 입력 장치가 있는지를 확인할 수 있어야 한다.
2. 각 입력 유닛은 명확하게 식별할 수 있어야 한다.
3. 입력 유닛 또는 입력 유닛(들)의 정확한 위치 및/또는 방향을 결정할 수 있어야 한다.
4. 빠르게 움직이는 입력 유닛의 위치 및 방향의 변경은 눈에 띄는 지연없이 감지할 수 있어야 한다.
최신 기술에 개시된 수많은 시스템은 이들 4가지 조건 중 적어도 하나 이상 또는 모두를 만족시킬 수 없거나 만족스럽지 않은 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 목적은 터치 스크린의 제어 및 프로세싱 유닛을 제공하는 것이며, 상기 유닛은 최신 기술의 단점을 극복한다. 본 발명의 또 다른 목적은 최신 기술의 단점을 적어도 부분적으로 극복할 수 있는 터치 스크린의 사용 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 주요 청구항의 특징을 가진 제어 및 프로세싱 유닛과 추가 독 청구항의 특징을 가진 방법에 의하여 달성된다. 추가 개발은 종속 청구항의 특징과 설명 및 도면으로부터 파생된다.
터치 스크린을 위한 이러한 제어 및 처리 유닛은 통신 유닛과 메모리를 포함한다.
제어 및 프로세싱 유닛은 터치 스크린의 정전 용량 센서에 의해 검출되는 제 1 센서 데이터를 수신하도록 구성된다. 화면과 접촉하는 물체 또는 화면에 놓인 물체의 전도성 구조로 인해 발생하는 커패시턴스 변화는 정전 용량 센서(capacitive sensors)에 의하여 감지할 수 있다. 이러한 감지는 통상적으로 이렇게 야기된 커패시턴스 변화의 크기를 국부적으로 확인하여 결정하는 것을 포함한다.
또한, 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛에서 제어 및 프로세싱 유닛으로 전송되는 제 2 센서 데이터를 수신하도록 구성된다. 제 2 센서 데이터는 입력 유닛의 센서의 데이터를 포함하고, 상기 센서는 입력 유닛의 내려 놓음(putting down)을 감지하도록 설계된다.
제어 및 프로세싱 유닛은, 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스에 기초하여, 상기 입력 유닛의 내려 놓음(putting down)이 상기 터치 스크린 상의 전도성 구조를 갖는 물체의 배치와 동시에 검출되었는지 여부를 조사하도록 구성된다. 따라서, 입력 유닛이 스크린 상에 내려놓아졌는지 여부를 판단할 수 있으며, 따라서, 감지된 전도성 구조가 입력 유닛의 전도성 구조인지 여부 및 따라서 배치된 물체가 입력 유닛인지 여부를 결정할 수 있다.
상기 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛의 전도성 구조에 대한 커패시턴스 패턴을 생성하고 저장하는 바, 여기서 커패시턴스 패턴은 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해된 표현을 포함한다.
만일 스크린의 접촉 및 입력 유닛의 내려놓음이 동시에 감지되면, 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛에 데이터를 전송하고 및/또는 입력 유닛으로부터 데이터를 수신하는 방식으로 입력 유닛에 대한 커플링 모드를 생성한다.
전도성 구조에 의해 다른 위치에서 다른 강도로 트리거되는 커패시턴스 변화의 크기를 감지하는 것은 정전 용량 센서에 의해 가능하게 된다. 커패시턴스 변화의 크기는 커패시턴스 변화가 발생하는 위치 뿐만 아니라 다른 위치에서 변화하므로, 그레이스케일(greayscale) 이미지의 경우와 유사하게 커패시턴스 패턴으로 이미징할 수 있다. 언급한 바와 같이, 커패시턴스 패턴은 따라서 상이한 위치에서 적어도 2개의 다른 큰 커패시턴스 변화를 포함하고, 그들의 상대적 위치 따라서 예를 들어 거리를 포함한다. 따라서 일반적으로 2개 이상의 서로 다른 커패시턴스 변경에는 커패시턴스 변경 임계값이 다른 2개의 서로 다른 흑백 사진의 정보가 포함된다. 가능한 실시예에서, 커패시턴스 패턴은 2개의 그레이스케일을 갖는 그레이스케일 이미지 또는 상이한 임계값을 갖는 적어도 2개의 흑백 이미지로서 저장된다.
특히, 설명된 특징을 갖는 제어 및 프로세싱 장치를 사용하면 예 를 들어 이동 전화 또는 태블릿 또는 유사한 장치와 같은 전자 장치를 입력 장치로서 사용할 수 있다. 여기서, 설명된 커패시턴스 패턴의 감지로 인해, 구성과 관련하여 예를 들어, 케이싱을 교체하거나 슬리브를 부착해야하는 것과 같이 수정하지 않고도 장치를 사용할 수 있다.
또한, 센서, 전자 장치에 일반적으로 존재하는 예를 들어 가속도 센서는 제 2 센서 데이터를 수집하는데 사용될 수 있다.
수정되지 않은 이동 전화 또는 태블릿을 입력 유닛으로 사용하고 터치 스크린의 작동을 위해 특별히 제조된 입력 유닛이 필요하지 않은 경우에도, 최신 기술의 단점은 이것에 의해 적어도 부분적으로 극복된다.
여기서, 예를 들어, 임계값을 설정하기 위해 이른바 적응 임계값 방법(adapting thresholding methods)가 적용될 수 있으며, 여기서 픽셀에 대한 임계값은 픽셀의 환경으로부터의 신호로부터 계산된다. 특히, 이러한 방법은 전도성 구조가 설계 또는 터치 스크린의 그리드에 대한 정렬로 인해 서로 다르게 강한 신호를 트리거하는 경우에 여러 입력 유닛(이 가능성은 아래에서 자세히 설명함)의 인식을 허용한다. 이는 적응형 임계값을 통해 단일 이 ㅂ력 유닛의 다른 영역을 감지할 수도 있는 바, 이 영역에서 입력 유닛의 전도성 구조는 서로 다른 임계값을 갖는 서로 다른 강한 신호를 생성한다.
따라서 터치 스크린은 10pF 또는 그 이하의 커패시턴스 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가능한 실시예에서, 3pF, 바람직하게는 1pF, 특히 바람직하게는 0.1pF의 커패시턴스 변화가 검출 가능하다. 터치 스크린의 유리 두께는 예를 들어 4mm이하일 수 있다. 이를 통해 슬리브를 통해서도 입력 유닛 또는 그 전도성 구조를 감지할 수 있다. 또한, 즉, 측정 지점 또는 터치 스크린의 그리드에 대한 전도성 구조의 정렬로 인해 약한 신호가 우연히 발생하더라도 이를 통해 방향과는 독립적으로 입력 유닛을 안정적으로 감지할 수 있다.
이를 통해, 커패시턴스 패턴에 의해 전도성 구조의 차별화된 특징적인 그림이 획득되는 바, 이는 한편으로는 지문(finger print)와 유사한 인식 특징을 나타내고 스크린 상의 방향의 감지 및 스크린상의 추적을 허용한다. 이렇게 저장되거나 추적된 커패시턴스 패턴의 분석 및 처리는 화상 프로세싱 방법으로 제어 및 프로세싱 유닛에 의해 실행될 수 있다. 유도된 커패시턴스 변화의 위치는 기술된 커패시턴스 패턴을 결정하기 위해 적어도 서로에 대해 검출된다.
앞서 언급된 바와 같이, 제 1 및 제 2 센서 데이터의 설명된 분석에 의해 또는 제 1 및 제 2 센서 데이터의 비교를 통해 전도성 구조를 가진 배치된 물체가 내려 놓은 입력 유닛인지를 확인할 수 있다. 따라서, 입력 유닛의 확인은 물리적 배치 과정을 통해 성취된다. 이는, 예를 들어, 블루투스 연결(페어링) 생성과 같이 단순한 커플링 메커니즘에 비해 원하는 안전 기능을 나타낼 수 있으며, 상기 보안 기능은 제안된 장치에 의해 달성된다.
입력 유닛이 확인되고 커플링 모드에 있는 경우, 입력 유닛에 대한 보충 및/또는 중복 또는 부분 중복 정보는 제 1 및 제 2 센서 데이터로부터 발생하며, 상기 정보는 제어 및 프로세싱 장치에 의해 또는 이에 의해 수행되는 상응하는 방법에 의해 사용된다. 여기서, 중복성(redundancy)는 특히 커플링 모드 생성 또는 검증과 관련이 있다. 이것은 내려놓고 놓는 것이 동시에 일어났는지 여부를 검토하는 맥락에서 설명되었다. 추가 데이터는 결합 모드가 생성된 후 더 높은 정확도 또는 신뢰성으로 동작을 감지하는데 사용할 수 있다. 이 측면은 나중에 더 설명한다.
일반적으로 단일 입력 유닛에 의해 트리거되는 커패시턴스 변화는 2 위치 이상에서 감지된다. 예를 들어, 35mm2 당 최소 1 픽셀의 해상도, 바람직하게는 15mm2 당 최소 1 픽셀의 해상도, 특히 바람직하게는 6.8mm2 당 최소 1 픽셀의 해상도를 갖는다. 예를 들어 터치 스크린의 화면 대각선 길이는 10~100 인치이다. 일 실시 예에서, 터치 스크린은 55 인치의 화면 대각선, 1220mm x 680mm의 치수 및 172 x 105 픽셀을 가지며, 여기서 첫 번째 센서 데이터가 수집되고 입력 유닛의 전도성 구조가 감지된다.
터치 스크린의 센서에 의해 감지 가능한 전도성 구조는 입력 유닛의 전기 전도성 구성 요소를 포함한다. 처음에 언급했듯이 정전 용량 센서는 특정 구조를 건드리지 않아도 (수동적으로) 감지할 수 있다. 터치 스크린을 위한 제안된 제어 및 프로세싱 유닛을 사용하면, 휴대폰, 태브릿 또는 기타 전자 장치의 전도성 구조를 감지할 수 있으며 장치가 만져지지 않더라도 정전 용량 패턴을 기록할 수 있다. 특히, 이것은 여기에 설명된 정전 용량 패턴의 서계와 정전 용량 센서의 설명된 사용에 의해 달성된다. 일반적인 경우 입력 유닛은 휴대폰 또는 태블릿이다. 이하에서 휴대 전화에 대해 말할 때마다 이것은 또한 본 발명의 맥락에서 예를 들어 태블릿과 같은 유사한 방식으로 구성 또는 구성되는 다른 전자 장치를 항상 의미한다. 이로써 장치의 유사성은 터치 스크린의 센서 및 제어 및 프로세싱 유닛과 각 전자 장치의 상호 작용과 관련된다. 전술한 바와 같이 검출되고 이동 전화 또는 태블릿의 지문을 나타내는 이동 전화 또는 태블릿의 전도성 구조는 예를 들어 스트립 전도체, 휴대 전화 또는 태블릿의 카메라 부품, 휴대 전화 또는 태블릿의 배터리 부품 또는 휴대 전화 또는 태블릿의 하우징 부품이다. 따라서 감지된 구조는 하우징 내에 있을 수 있으며 일반적인 경우 자체적으로 터치 스크린과 직접 접촉하지 않는다.
전술한 바와 같이, 입력 유닛 또는 이동 전화는 상기 맥락에서 수동 입력 장치이다. 그럼에도 불구하고, 이동 전화 또는 입력 유닛의 전도성 구조에 의해 트리거되는 커패시턴스 변화는 이동 전화가 터치되면 더욱 크다. 일반적으로 커패시턴스 패턴은 가능한 한 좋은 대조(contranst)를 달성하기 위하여 입력 유닛이 터치되면 배치할 때(placing on) 직접 감지된다.
제안된 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛이 화면에 내려졌을 때, 터치 스크린에서 내려 놓은 입력 유닛의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 입력 유닛에 의해 유도된 커패시턴스 변화의 상대적 위치를 결정하는 것과는 별도로, 상기 결정은 커패시턴스 패턴에 필요하며, 여기에는 터치 스크린에서 입력 유닛의 절대 위치 결정도 포함된다. 이르 위해, 커패시턴스 패턴의 적어도 하나의 포인트가 터치 스크린 상의 위치에 할당되고 각각의 커패시턴스 변화가 영향을 받는다. 따라서, 그레이스케일 이미지 또는 하나 이상의 흑백 사진이 이를 위하여 촬영될 수 있는데, 상기 사진은 커패시턴스 변화가 유도되는 영역 뿐만 아니라 전체 화면을 포함한다. 일반적으로, 화면에서 입력 유닛의 외부 가장자리 또는 외곽선을 감지하여 위치를 결정한다. 외곽선의 위치는 예를 들어 기록된 여러 흑백 사진 중 하나에서 추출할 수 있다. 예를 들어, 최저 임계값을 가진 흑백 사진은 외곽선 감지에 영향을 미칠 수 있다.
그런 다음, 위치와는 별도로 전체 화면과 관련하여 구조가 감지되는 사진과 관련하여 더 높은 임계값을 갖는 흑백 사진에서 입력 유닛의 방향을 감지할 수도 있다. 임계값에 따라 다른 대조(contrast) 및 디테일 정도가 획득되므로 추가 임계값을 통해 구조를 더 잘 해결할 수 있다.
제안된 장치는 서로 다른 이동 전화의 서로 다른 구조를 인식할 수 있다. 휴대 전화의 상이한 구조에 의해 유도된 커패시턴스 변화는 서로 다를 수 있으므로, 일반적으로 제어 및 프로세싱 장치가 다르게 뚜렷한 커패시턴스 변화에 반응하도록 구성되는 것을 예상한다. 첫번째 감지단계에서 커패시턴스 변화에 대해 미리 정의된 임계값을 사용하도록 설계된 제어 및 프로세싱 유닛을 예상할 수 있다.
제어 및 프로세싱 유닛은 이미 알려진 커패시턴스 패턴을 갖는 입력 유닛의 감지된 커패시턴스 패턴을 비교하도록 구성된다. 제어 및 프로세싱 유닛은 예를 들어 첫번째 단계에서 여러 임계값을 사용하여 대략적인(coarse) 커패시턴스 패턴을 기록할 수 있다. 이는 속도 장점을 수반할 수 있다. 기록된 커패시턴스 패턴은 잘 알려진 커패시턴스와 비교될 수 있으며, 잘 알려진 커패시턴스 패턴은 예를 들어 기계 학습(machine learning)의 방법으로 감지된 것이다. 이는 이동전화의 모델을 결정할 수 있다. 입력 유닛은 따라서 배치(placing-on) 시 완전히 측정할 필요가 없으며, 이미 아려진 모델에 할당된 범위까지만 측정된다. 이미 아려진 모델에 대한 메모리에 존재할 수 있는 데이터는 예를 들어 배치시 유도되는 전형적인 커패시턴스 변화와 제어 및 프로세싱 유닛을 사용하는 데 도움이 될 수 있는 추가 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 어떤 유형의 커패시턴스 변화가 배치(placing-on), 놓기(letting-go), 회전 또는 픽업(picking up 시 특정 입력 유닛의 특징인지를 저장할 수 있다. 제어 및 프로세싱 유닛은 예를 들어, 특정 입력 유닛이 놓여지거나 이동 또는 회전할 ? 유도하는 신호에 대한 정보 및/또는 입력 유닛에 의해 야기된 신호가 방향에 따라 어떻게 변하는지에 대한 정보를 가지고 있다.
제어 및 프로세싱 유닛은 커패시턴스 패턴으로부터 입력 유닛의 방향을 결정하도록 구성될 수 있다. 언급한 바와 같이, 입력 유닛의 위치는 제 1 센서 데이터로부터 추출된 터치 스크린의 전체 치수에 대하여 그로 인해 야기된 커패시턴스 변화의 절대 위치에 대한 방식으로 감지된다. 예를 들어, 낮은 임계값을 갖는 단일 흑백 사진 또는 그레이스케일 사진이 위치를 결정하는데 필요한 반면, 방향을 결정하는데 여러 사진 또는 그레이스케일을 사용하거나 또는 여러 사진 중 하나를 선택하는 것이 필요하다. 이를 위해, 방향을 결정하는데 사용되는 흑백 사진 또는 방향을 결정하는 데 사용되는 그레이 스케일 내에서 커패시턴스 변화로 인해 깨진, 가능한 낮은 대칭 또는 회전 대칭이 있는 패턴을 인식하 수 있다면 유리하다. 기계 학습의 도움으로 생성된 이미 아려진 데이터를 사용함으로써, 휴대 전화의 특정 모델에 대해 가능한 한 낮은 대칭으로 그러한 패턴을 획득하기 위해 어떤 임계값이 적합한지 연역적 추리(priori)로 알 수 있다. 그런 다음 새로 배치된 입력 유닛에 대해 대칭을 다시 검사할 필요는 없지만 앞서 설명한 식별을 실행하기만 하면 된다. 통상적으로, 입력 유닛은 적어도 놓거나 이동할 때 터치되므로 구조의 감지가 적어도 단순화된다. 이런 측면은 여기에서도 마찬가지로 활용된다.
제어 및 프로세싱 유닛에 의해 수신되는 제 2 센서 데이터는 입력 유닛의 가속도 센서의 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 센서데이터가 자이로스코프 및/또는 거리 센서 및/또는 색상 센서 및/또는 자력계 및/또는 GPS 시스템 또는 다른 위성 기반 위치 시스템의 데이터를 포함하는 것도 역시 가능하다. 적어도 일부의 이런 센서들은 일반적으로 이동 전화 또는 태블릿에 있다.
가속도 센서의 도움으로 다른 방향에서 입력 요소의 속도 증가 및/또는 속도 감소를 인식할 수 있다. 입력 유닛이 가속되는 방향은 예를 들어 중력이 입력 요소에 작용하는 위치를 결정하는 가속도 센서를 통해 가속도 센서에 의해 감지될 수 있다. 이로써 가속도 측정은 원칙적으로 서로 수직인 3개의 공간 방향으로 이루어진다.
추가 개발에서, 가속도 센서는 입력 유닛이 내려놓아지는(putting-down) 경우를 감지하도록 설계되었다. 예를 들어, 터치 스크린 상에, 입력 유닛의 내려놓아지면, 입력 유닛은 통상적으로 특성 가속도(characteristic acceleration)을 얻는다. 따라서, 이러한 특성 가속도를 감지하여 입력 유닛이 내려놓아졌는지 여부를 알 수 있다.
가속도 센서는 또한 예를 들어, 터치 스크린으로부터 입력 요소의 픽업(picking-up)을 감지하도록 설계될 수 있다. 입력 요소는 또한 입력 요소의 픽업할 때 특징 가속도를 획득하는 바, 상기 가속도는 가속도 센서에 의해 감지된다.
가속도 센서는 터치 스크린의 입력 요소의 가속도를 감지하도록 추가적으로 설계될 수 있다. 만일 입력 요소가 터치 스크린 상에 내려놓아진 이후 터치 스크린 상에서 이동 또는 회전하면, 이것은 가속도 센서에 의해 감지된다.
가속도 센서의 정확도는 8g, 4g 또는 2g 이하의 최소 ± 2.5% 일 수 있으므로 즉, ± 0.2g, ± 0.1g 또는 ± 0.05g 이하이고, 여기서 g는 공간적으로 의존하는 지구의 중력으로 예를 들어 약. 9.81m/s2이다.
앞서 언급한 바와 같이, 입력 유닛의 터치 스크린상에 배치된 시기 또는 그 여부를 가속도의 시간적 해상도를 통해 결정할 수 있다. 언제 또는 어디에 입력 요소가 배치되었는지를 모호하지 않게 결정할 수 있기 때문에, 이것은 서로 다른 입력 유닛의 유사 동시 배치(quasi simultaneous placing-on)을 고려하는 것이 유리하다. 여러 입력 유닛의 가능성에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다. 이를 위해, 가속도 센서는 적어도 100밀리초, 바람직하게는 50 밀리초, 특히 바람직하게는 적어도 20 밀리초, 특히 적어도 10미리초의 시간 정확도로 가속도를 검출하도록 설계될 수 있다. 가속도 센서의 데이터 전송율은 1.6hz 내지 800hz 사이, 즉 값은 매 641ms 또는 매 1.25 ms 마다 전송할 수 있다.
유사한 방식으로, 터치 스크린은 접촉 검출을 위해 적어도 100 밀리초(milliseconds), 바람직하게는 적어도 50 밀리초, 특히 바람직하게는 적어도 20 밀리초, 특히 적어도 10 밀리초의 시간 해상도를 가질 수 있다. 이는 예를 들어 전술한 55 인치 화면의 픽셀의 172 x 105 측정값 또는 유사한 수의 센서 데이터를 이러한 속도로 획득할 수 있음을 의미한다. 이들은 일반적으로 첫 번째 단계에서 디지털화된다. 디지털화는 제어 및 프로세싱 유닛 또는 제어 및 프로세싱 유닛의 터치 컨트롤러에서 수행될 수 있으며 데이터를 보간하는(interpolating) 단계를 포함할 수도 있다. 디지털화는 50ms마다 한 번, 10ms마다 또는 더 자주 (예: 매우 밀리 초(very millisecond) 또는 0.1ms마다) 수행할 수 있다. 디지털화된 데이터 또는 아날로그 센서 데이터는 일반적으로 USB, 예를 들어 USB 1.1 또는 바람직하게는 USB 2.0 이상과 같은 케이블 연결을 통해 제어 및 프로세싱 유닛으로 전송될 수 있다.
바람직하게는, 시간 측정은 입력 유닛과 터치 스크린에서 동기화되어 시간 순서(temporal sequence)가 서로 비교될 수있다. 제어 및 프로세싱 유닛은 예를 들어 각각 100ms, 바람직하게는 50ms, 특히 바람직하게는 20ms, 특히 적어도 10ms의 정확도로 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스를 획득 할 수 있다.
실시예에서, 입력 유닛은 입력 요소의 회전 이동을 감지하기 위한 자이로스코프를 포함한다. 자이로스코프는 예를 들어 입력 유닛의 회전 이동 및 회전 속도를 측정한다. 자이로스코프는 일반적으로 방향을 결정하기 위해 코리올리 힘(Coriolis force)과 이른바 소리굽쇠 원리(tuning fork principle)을 사용한다. 일반적으로 크기가 4 x 4mm 인 자이로스코프에서 금속 원소는 전류를 통해 진동한다. 입력 유닛이 움직이면 금속 요소의 진동이 변하고 이 레지스터 주위에 배열 된 커패시터는 변화를 회전 운동으로 감지한다. 회전 속도에 대한 다른 센서와 최신 기술을 고려할 수 있다. 자이로스코프는 0.0625/s의 정확도와 예를 들어 데이터 속도로 최대 2000/s의 회전 속도 및 12.5 Hz 내지 800Hz의 데이터 속도로 감지 할 수 있다.
추가 개발에서, 입력 유닛은 터치 스크린의 전기장 세기를 검출하기 위한 및/또는 터치 스크린의 전기장 세기의 변화를 측정하기 위한 필드 센서(field sensor)를 포함한다. 따라서 필드 센서를 통해 입력 유닛이 터치 스크린에 있는지 여부도 감지할 수 있다. 필드 센서는 필드 강도(field strength)를 감지 할 수 있는 바, 측정 주파수가 최소 50kHz, 최소 100kHz, 최소 200kHz 또는 최소 300kHz이다. 예를 들어, 필드 센서는 400kHz의 주파수로 필드 강도를 감지한다.
추가 실시예에서, 입력 유닛은 터치 스크린의 적어도 하나의 영역에서 색상을 검출하기 위한 색상 센서 또는 여러 색상 센서를 포함하고, 상기 색상은 터치 스크린에 의해 표시된다. 특히, 색상 센서는 가시 스펙트럼의 적어도 일부(따라서 380nm 내지 약 780nm까지)를 감지하는 광 센서로 설계되었다. 색상 센서는 카메라로도 설계될 수 있다. 예를 들어, 입력 유닛의 위치 변화는 터치스크린 상의 특정 색상을 감지하고, 이 색상을 색상 코스(colour coarse) 또는 색상 패턴과 비교하여 감지할 수 있으며, 해당 코스 및 패턴은 터치 스크린에 의해 재생산(재현)될 수 있다.
이를 위해, 터치 스크린은 색상 패턴 또는 색상 코스를 표시한다. 그런 다음 제어 및 프로세싱 유닛은 색상 센서가 인식하는 색상의 도움을 받아 입력 장치가 화면에 어디에 있는지를 결정할 수 있다.
추가 실시예에서, 입력 유닛은 터치 스크린과 입력 요소 사이의 거리를 감지하기 위한 근접 센서(proximity sensor)를 포함한다. 근접 센서의 범위는 실시예에 따라서 10cm까지 가능하다. 근접 센서는 일반적으로 스크린이 입력 유닛에 근접하는지를 조사하기 위하여 적외선 빔을 사용한다. 만일, 예를 들어, 입력 유닛이 터치 스크린에 배치되면 근접 센서는 화면에서 적외선 빔을 반사를 등록하는 바, 즉, 입력 유닛이 터치 스크린 상에 위치하는 것으로 감지된다.
여기에 배치된 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛이 스크린 상에 내려놓아진 경우 스크린 상의 입력 유닛의 회전 및/또는 변환을 추적할 수 있도록 구성할 수 있다. 이것은 한편으로는, 제 1 센서 데이터를 평가함으로써 전술한 위치 결정과 유사하게 영향을 받을 수 있다. 그러나, 이는 전술한 센서의 제 2 센서 데이터를 평가함으로써 대안적으로 또는 추가적으로 또한 영향을 받을 수 있다. 특히, 처음에 언급된 중복 또는 보충은 제 1 및 제 2 센서 데이터를 비교하는 방법으로 달성될 수 있다.
만일 커패시턴스 패턴의 대칭성으로부터 입력 유닛의 방향을 결정하는 것이 불가능하거나 많은 노력이 필요한 경우, 예를 들어 낮은 회전 대칭의 그림이 대비(contranst)로 인해 사용할 수 없기 때문에, 따라서, 예를 들어 대칭을 깨기 위하여 사용되는 제 2 센서 데이터를 예상할 수 있다.
예를 들어, 이동 전화가 매우 낮은 임계값 수준에서 본질적으로 직사각형 커패시턴스 패턴을 갖는 경우가 될 수 있다. 제어 및 프로세싱 유닛은 따라서 예를 들어 배터리 또는 카메라와 같은 구조를 인식할 수 없는 경우, 대비가 약한 경우 위와 아래를 구분할 수 없다. 입력 유닛을 180도 회전 시키면 동일한 신호가 터치 스크린을 생성한다. 이제 입력 유닛이 이동되면, 입력 유닛의 회전 또는 회전 각도(방향)은 측정된 방향, 방향-종속 가속도를 통해 명확하게 확인할 수 있다. 중복성을 고려하여 보안 메커니즘(security mechanism)을 동시에 제공할 수 있다. 제어 및 프로세싱 유닛이 제 1 센서 데이터와 제 2 센서데이터가 모순되고 입력 유닛의 이동이 할당되는 것을 허용하지 않는 것을 확인하면, 커플링 모드는 분리될 수 있다.
제어 및 프로세싱 유닛은 통상적으로 입력 유닛이 스크린 상에 내려놓아지면, 제어 및 프로세싱 유닛의 메모리와 입력 유닛의 메모리 사이의 무선 데이터 교환을 위해 구성된다. 제어 및 프로세싱 유닛은 따라서 각각 무선 통신 유닛을 갖는다. 무선 통신 유닛은 네트워크의 일부를 구성할 수 있다. 가능한 무선 연결은 예를 들어, WLAN 또는 WPAN, 특히 블루투스 또는 다른 근거리 연결이 포함된다. 통신 유닛은 센서 데이터 및/또는 시그널을 10ms 내지 20ms 간격으로 전송한다.
제어 및 프로세싱 유닛을 터치 스크린에 연결하는 것도 마찬가지로 무선 방식일 수 있으나; 예를 들어, USB 케이블과 같은 케이블을 통한 연결이 제공될 수도 있다. 제어 및 프로세싱 유닛과 입력 유닛 사이의 연결은, 앞서 설명된 바와 같이, 일반적으로 입력 유닛의 센서의 센서 데이터가 제어 및 프로세싱 유닛으로 전송될 수 있도록 존재한다. 만일, 위에서 언급한 커플링 모드가 기준이 충족되면, 커플링 모드가 생성된다.
제 1 및/또는 제 2 센서 데이터에 기초하거나, 특히 입력 유닛이 스크린 상에 내려놓인 경우, 입력 유닛의 터치 스크린 및/또는 터치 스크린의 입력 신호를 수신하기 위하여, 제어 및 프로세싱 유닛은 터치 스크린 또는 입력 유닛읜 터치 스크린을 활성화하도록 구성될 수 있다.
커플링 모드는, 예를 들어 제 1 및/또는 제 2 센서 데이터를 기초로 입력 요소의 및/또는 터치 스크린의 디스플레이를 활성화하는 제어 및 프로세싱 유닛을 더 포함할 수 있다. 더욱이, 커플링 모드에서, 제 1 및/또는 제 2 센서 데이터에 기초하여 데이터 교환을 개시하는 것을 예상할 수 있다. 이러한 동작은, 예를 들어, 입력 유닛의 위치 변화 또는 회전 각 변화에 의해 야기될 수 있으며, 이러한 변화는 제 1 센서 데이터 및 제 2 센서 데이터와 비교하여 감지된다.
언급한 바와 같이, 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛의 터치 스크린을 활성화하도록 구성되거나, 입력 유닛의 터치 스크린의 이 ㅂ력 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 일반적인 실시예에서, 제어 및 프로세싱 유닛은 특히 커플링 모드에서, 입력 유닛의 터치 스크린의 입력 신호를 기초로 터치 스크린을 활성화할 수 있다.
제어 및 프로세싱 유닛은 만일 제 1 센서 데이터 및/또는 제 2 센서 데이터가 입력 유닛의 픽업(picking-up)에 기인할 수 있는 경우 커플링 모드를 종료할 수 있다. 그러나, 픽업 이후 커플링 모드를 유지할 수도 있다. 만일 픽업 이후 커플링 모드가 유지되면, 일반적으로 커플링 모드 상태가 변경된다.
입력 유닛과 제어 및 프로세싱 유닛 사이의 상호작용, 예를 들어 데이터 교환 또는 터치 스크린 각각의 활성화가 예를 들어 지속될 수 있지만, 배치된(placed-on) 입력 유닛의 추적과 관련된 작업은 더 이상 실행되지 않는다. 커플링 모드는 예를 들어 추가 동작을 수행하여 종료될 수 있다.
언급한 바와 같이, 제어 및 프로세싱 유닛이 동시에 여러 입력 장치를 감지하거나 여러 입력 유닛에 동시에 연결(coupled)될 가능성이 있다. 여기서, 가능한 추가 입력은 앞서 제 1 입력 유닛으로 표시될 수 있는, 일반적으로 앞서 설명된 입력 유닛과 동일하거나 유사한 특징을 구성하며, 제어 및 프로세싱 유닛과 동일한 방식으로 상호작용한다.
이는 적어도 하나의 추가 입력 유닛으로부터 제어 및 프로세싱 유닛으로 전송되는 적어도 하나의 추가 입력 유닛의 추가 제 2 센서 데이터를 수신하도록 구성되는 제어 및 처리 유닛에 의해 수행될 수 있다. 그 다음, 제 2 센서 데이터는 적어도 하나의 추가 입력 유닛의 센서의 데이터를 포함하고, 상기 센서는 적어도 하나의 추가 입력 유닛의 내려놓음을 감지하도록 설계된다.
제 1 입력 유닛의 경우와 마찬가지로, 적어도 하나의 추가 이 ㅂ력 유닛의 내려놓음이 스크린 상에 전도성 구조를 갖는 추가 물체의 배치와 동시에 스크린 감지되었는지 여부에 관하여, 제 1 센서 데이터 및 추가 제 2 센서 데이터의 시간적 순서에 기초하여 검사된다.
따라서, 추가 물체가 적어도 하나의 추가 입력인지 여부를 결정할 수 있으므로, 따라서 상기 적어도 하나의 추가 입력 유닛이 화면에 내려놓아졌는지를 조사할 수 있다.
그런 다음, 추가 물체의 전도성 구조를 커패시턴스 패턴을 생성하고 저장할 수도 있다.
만일 접촉(contacting)과 내려놓음(putting-down)이 동시에 감지되면, 적어도 하나의 추가 입력 유닛으로 데이터를 전송하거나 및/또는 적어도 하나의 입력 유닛으로부터 데이터를 수신함으로써 커플링 모드가 생성된다.
예를 들어 2 이상의 입력 유닛이 터치 스크린 상에 위치하는 경우, 제어 및 프로세싱 유닛은 각각의 입력 유닛을 내려놓거나 또는 배치하는 시간적 순서를 고려하여 통상적으로 입력 유닛들을 구별한다. 특히, 이것은 위에서 언급한 시간적 순서의 정확한 획득(precise acquisition)에 의해 보장될 수 있다. 실제로, 여러 입력 유닛이 제 1 및 센서 데이터에 기 반한 할당이 불가능한 방식으로 동시에 배치되지 않거나, 또는 차별화(differentiation)이 불가능한 시나리오가 불가능(improbable)하도록 시간 간격을 선택할 수 있다.
그러나, 만일 2개 이상의 배치된 입력 유닛 사이에 모호성이 존재하면, 상기 모호성이 원하였든 아니든, 예를 들어 하나 이상의 이러한 입력 유닛이 이동되거나 회전될 수 있다. 그런 다음 누워있는(lying-on) 입력 유닛의 제 1 센서 데이터 및 제 2 센서 데이터를 비교하여 방금 이동한 입력 요소를 결정할 수 있다. 가속도 센서에 의해 측정된 신호는 입력 요소의 식별에 사용될 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 하나 이상의 입력 유닛이 이미 알려져있고 이들의 커패시턴스 패턴이 이전 커플링 동안 이미 저장되어 있는 경우와 같이 여러 개의 누워있는 입력 유닛에서 커패시턴스 패턴을 사용할 수도 있다. 이것은 누워있는 입력 유닛이 구조적으로 동일하지 않은 입력 유닛인 경우에, 예를 들어 다른 이동 전화 모델, 가능하다.
만일 여러 입력 유닛이 터치 스크린에 놓이고, 각각 식별되는 경우, 일반적으로 각 입력 유닛에 대해 커플링 모드가 생성된다. 이후, 커플링된 입력 유닛은 서로 독립적으로 제어 및 프로세싱 유닛과 상호작용할 수 있다. 그러나, 여러개 또는 몇 개의 누워있거나 결합된 입력 유닛이 서로 결합되는 것을 예상할 수 있는 바, 예를 들어 제어 및 프로세싱 유닛을 통해 간접적으로, 예를 들어 제어 및 프로세싱 유닛을 통해 2개의 커플링된 이동 전화 사이의 데이터 교환이 가능하도록 한다.
여기에서 제안하는 시스템은 터치 스크린을 포함하고, 특히 앞서 설명한 터치 스크린, 제어 및 프로세싱 유닛을 설명하고, 특히 앞서 설명된 제어 및 프로세싱 유닛 및 입력 유닛, 특히 앞서 설명된 입력 유닛을 포함한다.
이 시스템에서, 터치 스크린은 제 1 센서 데이터를 수집하는 정전 용량 센서를 포함한다. 이러한 입력 유닛은 터치 스크린 상에 입력 유닛을 배치할 때 터치 스크린의 정전 용량 센서에 의하여 감지가능한 국부 커패시턴스 변화를 유도하는 전도성 구조를 포함한다.
입력 유닛은 추가적으로 제 2 센서데이터를 수집하는 센서를 더 포함하고, 여기서 이 센서는 입력 유닛의 내려놓음을 감지하도록 설계된다.
입력 유닛은 제 2 센서 데이터를 제어 및 프로세싱 유닛으로 전송하도록 구성되고, 제어 및 프로세싱 유닛은 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스에 기초하여 입력 유닛의 내려놓음이 전도성 구조를 갖는 물체에 의해 스크린에 접촉과 동시에 감지되었는지 여부를 조사하도록 구성된다. 제어 및 프로세싱 유닛은 따라서 입력 유닛이 스크린에 내려놓아졌는지 여부를 결정할 수 있다. 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛의 전도성 구조에 대한 커패시턴스 패턴을 생성하고 저장할 수 있으며, 상기 커패시턴스 패턴은 다시 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해 된 표현을 포함한다.
내려놓음(putting-down) 및 배치(placing-on)이 동시에 이루어지면, 제어 및 프로세싱 유닛과 입력 유닛은 데이터 교환에 의해 커플링 모드를 생성한다. 초기에 공식화된 물체는 또한 그러한 시스템에 의해 달성된다.
시스템은 또한 여러 개의 터치 스크린, 예를 들어 2개의 터치 스크린 또는 10개의 터치 스크린을 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 하나 이상의 터치 스크린은 각각 케이블 또는 예를 들어, 제어 및 프로세싱 유닛에 연결될 수 있는 바, 제어 및 프로세싱 유닛에서 더 멀리 떨어져 있는 경우 또는 케이블은 WLAN, 블루투스 또는 모바일 무선 네트워크와 같은 무선 연결별로 바람직하지 않다. 제어 및 프로세싱 유닛은 일반적으로 제 1 터치 스크린과 마찬가지로 추가 스크린과 상호작용하도록 구성될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 여러 스크린 사이의 상호작용도 제공하는 것이 추가로 가능ㄴ하며, 따라서 여러 터치 스크린의 첫번째와 관련된 동작은 여러 터치 스크린의 다른 스크린과 관련된 추가 동작을 트리거한다.
이 적용의 맥락에서 또는 위에서 설명한 시스템의 터치 스크린을 사용하는 방법은 적어도 다음 단계들을 포함한다:
- 터치 스크린의 정전 용량 센서로 커패시턴스 변화를 감지하는 단계에 있어서, 커패시턴스 변화는 스크린을 접촉하는 물체의 전도성 구조에 의해서 야기되고, 제 1 센서 데이터로서 커패시턴스 센서에 의해 감지되는 커패시턴스 변화를 저장하고,
- 제 2 센서 데이터로서, 입력 유닛의 센서에 의해 감지된 값을 저장하고 입력 유닛의 센서에 의해 입력 유닛의 내려놓음을 감지하는 단계;
- 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 순서에 기초하여, 물체에 의해 스크린 접촉과 동시에 입력 유닛의 내려놓음이 감지되었는지 여부를, 입력 유닛이 스크린에 내려놓아졌는지를 결정하기 위해, 조사하는 단계;
- 입력 유닛의 전도성 구조의 커패시턴스 패턴을 생성하고 저장하는 단계에 있어서, 상기 커패시턴스 패턴은 다시 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해 된 표현을 포함하고,
- 만일 접촉(contacting)과 내려 놓음(putting down)이 동시에 감지되면, 제어 및 프로세싱 유닛과 입력 유닛 사이의 데이터 교환으로 입력 유닛과 터치 스크린의 제어 및 프로세싱 유닛 사이의 커플링 모드를 생성하는 단계;
초기에 공식화된 작업은 마찬가지로 이러한 방법을 통해 달성된다. 그 방법으로, 스크린 상의 위치 및 방향을 결정하기 위해 및 입력 유닛과 터치 스크린 사이의 데이터 교환을 확보함과 동시에 상호작용을 허락하기 위해, 뿐만 아니라 특히, 터치 스크린 상의 입력 유닛의 움직임을 통한 입력에 의해 터치 스크린 상의 다양한 입력 가능성을 제공하기 위하여, 터치 스크린 상에 배치되거나 내려놓아진 입력 유닛의 신원(identity)를 확인할 수 있다.
본 발명은 또한 다음 측면에 관한 것이다:
1. 메모리, 통신 유닛, 센서 및 전도성 구조를 가지는 터치 스크린을 위한 입력 유닛에 관한 것으로,
상기 전도성 구조는 입력 유닛을 터치 스크린에 배치할 때 커패시턴스 변화를 유도하도록 설계되고, 상기 커패시턴스 변화는 제 1 센서 데이터로서 터치 스크린의 정전 용량 센서에 의해 감지될 수 있고,
- 터치 스크린의 제어 및 프로세싱 유닛으로 제 2 센서 데이터를 전송하고, 여기서 제 2 센서 데이터는 입력 유닛의 센서의 데이터를 포함하고, 상기 센서는 입력 유닛의 내려놓음을 검출하도록 설계되고,
- 만일 제 1 센서 데이터 및 제 2 센서데이터에 의해 배치(placing-on) 및 내려놓음(putting down)이 동시에 발생하면 터치 스크린의 제어 및 프로세싱 유닛으로 데이터를 송신하거나 및/또는 데이터를 수신하는 방식으로 터치 스크린의 제어 및 프로세싱 유닛과 커플링 모드를 생성하고, 입력 유닛의 전도성 구조에 대한 커패시턴스 패턴이 생성 및 저장되고, 여기서 커패시턴스 패턴은 다시 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해 된 표현을 포함한다.
예를 들어 제어 및 프로세싱 유닛 또는 입력 유닛 또는 시스템과 관련하여 언급된 특징은 언급된 방법에 대해 청구될 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
본 발명은 첨부된 도면을 통해 설명된다.
도 1a 내지 c는 입력 유닛의 상이한 도면을 도시한다.
도 2는 터치 스크린, 제어 및 프로세싱 유닛 및 입력 유닛을 포함하는 시스템이다.
도 3은 추가 입력 유닛(further input unit)을 더 포함하는 도 2의 시스템이다.
도 4a 내지 도 4b는 배치된 입력 유닛에 대해 공간적으로 분해된 방식으로 표시되는 제 1 센서 신호는 다른 임계값을 가진 흑백 사진으로 표시된다.
도 5는 터치 스크린의 사용 방법을 도시한다.
도 1a 내지 도 1c는 3개의 상이한 뷰에서 이동 전화로 설계된 이 ㅂ력 유닛(1)을 도시한다. 도 1 a는 사선도, 도 1b는 정면도, 도 1c는 후면도이다. 입력 유닛은 하우징(1.3)을 포함한다. 터치 스크린(1.1)과 버튼(1.2)을 갖는 전면(1.4)은 사선도(도 1a)와 정면도(도 1b)에서 볼 수 있다. 사용자는 터치 스크린(1.1) 및 버튼(1.2)을 통해 입력할 수 있으며, 터치 스크린을 통해 시각적 출력을 수행할 수 있다. 또한, 입력 유닛은 신호를 출력하기 위한 추가 시스템, 예를 들어, 음향 출력용 라우드 스피커 또는 진동 시스템으로 설계될 수 있다. 입력 유닛은 또한 데이터가 저장되는 메모리, 및 제 2 센서 데이터를 수집하는 하나 이상의 가속도 센서를 포함한다. 입력 유닛의 가속도는 가속도 센서를 통해 감지될 수 있는 바, 이는 예를 들어, 지구의 중력장에 대한 입력 유닛의 정렬과 다른 축에 대한 기울임 또는 회전 및 병진 이동 또는 변위가 감지될 수 있음을 의미한다. 이러한 동작은 제 2 센서 데이터로부터 파생될 수 있다. 특히, 입력 유닛이 내려놓였는지, 수평면에 놓여졌는지 여부, 어느 쪽에 놓여있는지를 확인할 수 있다. 사용자가 입력 유닛을 내려 놓음(putting-down) 및 픽업(picking-up)하는 것은 특징 가속도를 수반한다. 개별 내려놓음 프로세스 또는 픽업 프로세스의 시퀀스는 따라서 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스로부터 재구성될 수 있다. 제 2 센서 데이터는 입력 유닛(1)의 메모리에 적어도 일시적으로 및 적어도 부분적으로 저장되고 타임 스탬프(time stamp)가 제공된다. 가속도 센서와 별개로, 입력 유닛은 색상 센서로 사용될 수 있는 카메라를 포함한다. 입력 유닛은 거리 센서를 또한 포함하는 바, 예를 들어, 적외선 거리 센서를 포함한다.
또한, 입력 유닛(1)은 블루투스를 통해 데이터를 송수신하는 블루투스 유닛 뿐만 아니라, WLAN을 통해 데이터를 송수신하는 WLAN 유닛을 포함한다. 이러한 센서 및 송수신 유닛은 일반적으로 휴대폰에 설치된다.
도 1c는 입력 유닛(1)의 후면(1.5)를 도시하고, 여기에 컷 아웃(a)이 예시 목적으로 통합되고, 이를 통해 입력 유닛(1) 내부의 컷 아웃이 노출된다. 전기 전도성 구조(1.6)은 내부에서 인식되어야 하며, 상기 구조는 예를 들어, 배터리 일부, 금속 하우징 부품, 전기 전도체 및 입력 유닛의 회로 기판 상에 있는 추가 금속 부품을 포함한다. 전도성 구조(1.6)는 적어도 부분적으로 서로 전도성으로 연결된 전도성 구성 요소의 배열을 형성한다. 이러한 구조(1.6)는 도 2 내지 도 4의 맥락에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 터치 스크린의 터치 감응 정전 용량 센서를 통해 감지할 수 있다.
도 2는 도 1의 입력 유닛(1)과 제어 및 프로세싱 유닛(3), 표로 설계된 터치 스크린(2)을 포함하는 시스템을 도시한다. 터치 스크린은 케이블, 이 경우 USB 3.0을 통해 제어 및 프로세싱 유닛(3)과 통신 연결 A를 가지며, 입력 유닛이 블루투스를 통해 제어 및 프로세싱 유닛(2)과 무선 통신 연결 B를 갖는다. 화살표로 표시된 입력 유닛(2)은 터치 스크린(2) 상에 내려놓아지거나 배치된다.
터치 스크린(2) 상에 입력 유닛(1)을 배치하는 것은 입력 유닛의 전도성 구조(1.6)로 인해 터치 스크린(2)의 정전 용량 센서에 의해 감지된다. 터치 스크린의 정전 용량 센서를 통해 생성된 대응하는 제 1 센서 데이터는 터치 컨트롤러에 아날로그 신호로 전달되며, 테이블로서 설계된 스크린인 터치 감지 스크린의 회로 기판에 통합될 수 있으며, 여기서 데이터는 0.1ms의 시간간격으로 디지털화되고 보간된 다음, 타임 스탬프와 함께 USB 3-0을 통해 제어 및 프로세싱 유닛(3)으로 전송되어 제 1 센서 데이터가 수신, 저장, 및 추가 처리될 수 있다. 여기서, 터치 컨트롤러는 제어 및 프로세싱 유닛(3)의 일부일 수 있으며, 제어 및 프로세싱 유닛(3) 또는 그 일부는 터치 스크린(2)의 기판 상에 통합되거나, 터치 스크린의 하우징에 통합될 수 있다.
터치 스크린의 정전 용량 센서와는 별개로 그려진 화살표를 따라 입력 유닛(1)의 배치(placing-on) 또는 내려놓음(putting-down)이 또한 입력 유닛(1)의 가속도 센서에 의해 감지된다. 해당하는 제 2 센서 데이터는 가속도 센서의 도움으로 수집되고 타임 스탬프와 함께 제어 및 프로세싱 유닛으로 전송되어 수신, 저장 및 처리된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 내려놓음은 또한 입력 유닛(1)의 가능한 거리 센서 또는 카메라에 의해 감지될 수 있다.
제어 및 프로세싱 유닛(3)은 타임 스탬프에 기초하여 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스를 조사하고, 이를 통해 정전 용량 센서에 의해 감지된 배치가 가속도 센서에 의해 검출된 내려놓음과 동시에 수행되는지 여부를 확인한다.
이러한 시간적 비교를 통해, 입력 유닛이 스크린 상에 내려놓였는지 여부를 확인할 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 데이터는 10ms의 간격으로 수집된다. 따라서, 입력 유닛이 다른 위치에 배치된 동안 터? 스크린 상에 배치된 다른 물체가 아니라는 적절한 확신을 가지고 배제할 수 있다.
입력 유닛(1)이 터치 스크린(2) 상에 내려놓아진 이후, 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 제 1 센서 데이터로부터 입력 유닛의 전도성 구조(1.6)에 대한 커패시턴스 패턴을 생성하고, 이 패턴을 저장하고, 상기 커패시턴스 패턴은 적어도 두개의 상이하게 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 상이하게 큰 3개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해된 표현을 포함한다. 이러한 커패시턴스 변화는 도 4의 맥락에서 더 자세히 설명된다.
위에서 언급한 내려놓음 및 배치의 동시성(simultaneity)이 제어 및 프로세싱 유닛(3)에 의해 확인되고 따라서 입력 유닛(1)이 터치 스크린(2) 상에 놓이는 것이 보장된 경우, 제어 및 프로세싱 유닛은 입력 유닛으로 데이터를 전송 및/또는 입력 유닛으로부터 데이터를 수신함으로써 입력 유닛에 대한 커플 링 모드를 생성한다.
커플링 모드를 생성할 때, 입력 유닛이 후면에 배치되었는지 여부도 고려하여, 입력 유닛(1)의 터치 스크린(1.1)에 접근(access)할 수 있고, 볼 수 있으며, 또한 그렇지 않으면 커플링이 수행되지 않는다. 이는 바람직하게는 가속도 센서의 제 2 센서 데이터로부터 결정되지만, 일부 경우에는 후술하는 바와 같이, 제 1 센서 데이터로부터 결정될 수 있다.
커플링 모드가 생성된 이후, 제어 및 프로세싱 장치의 메모리와 입력 유닛의 메모리 사이의 데이터가 무선으로 교환될 수 있다.
커플링 모드에서, 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 여기서, 제 1 센서 데이터로부터 터치 스크린(2) 상의 입력 유닛(1)의 방향과 위치를 결정한다.
도 3은 도 2의 시스템을 도시하는 바, 여기에 도시된 입력 유닛과는 별개로 터치 스크린 상에 제 2 입력 유닛(1')가 배치된다. 제 2 입력 유 닛(1')는 제 1 입력 유닛(1)과 동일하거나 유사한 특징을 포함한다. 마찬가지로 적어도 전도성 구조, 터치 스크린, 버튼, 메모리, 가속도 센서, 및 블루투스 통신 유닛을 갖는다.
제어 및 프로세싱 유닛(3)은 본질적으로 제 1 입력 유닛(1)과 동일한 방식으로 제 2 입력 유닛(1')과 상호작용한다.
제 2 입력 유닛(1')의 가속도 센서의 추가 제 2 센서 데이터를 수신하고, 내려놓음이 유도될 수 있으며, 다시, 터치 스크린의 제 1 센서 데이터 및 제 2 입력 유닛의 추가적인 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스를 통해, 제 2 유닛(1')가 터치 스크린(2) 상에 배치되었는지 여부를 조사한다.
양성 검사(positive testing)의 경우, 제 2 입력 유닛의 전도성 구조를 위한 커패시턴스 패턴의 생성 및 저장과 제 2 입력 유닛(1')으로부터 데이터를 발송하거나 및/또는 수신하는 제 2 입력 유닛에 대한 커플링 모드 생성이 실행된다. 커패시턴스 패턴은 다시 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해 된 표현을 포함한다.
시스템의 추가 상호 작용은 이후에 설명된다. 여기서, 이러한 상호 작용은 하나의 배치된 입력 유닛뿐만 아니라 두 개 이상의 배치된 입력 유닛이 주어지면 유사하게 영향을 받을 수 있다는 점을 유의해야한다.
제어 및 프로세싱 유닛(3)은 제 1 및/또는 제 2 센서 데이터에 기초하여 터치 스크린(2)을 활성화하도록 구성된다. 이는 예를 들어, 입력 유닛(1)이 그림에서 도시된 화살표를 따라 이동하면 제어 및 프로세싱 유닛에 의해 등록되고 이에 따라 작업이 수행될 수 있음을 의미한다. 특히, 터치 스크린(2)의 디스플레이가 커플링 모드가 존재하는 경우 이 센서 데이터에 의존하여 변경될 수 있다. 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 예를 들어, 배치된 입력 유닛(1)의 환경을 나타내는 터치 스크린(2)의 영역을 색상 표시하거나 또는 거기에서 글자를 혼합할 수 있다.
다른 동작, 예를 들어, 데이터 교환은 제 1 및 제 2 센서 데이터에 기초하여 개시될 수도 있다. 예를 들어, 제어 및 프로세싱 유닛의 메모리와 입력 유닛(1, 1')의 메모리 사이의 데이터 교환이 개시될 수 있으며, 이는 터치 스크린의 특정, 일반적으로 표시된 영역에 배치되거나 밀어 넣어진다.
또한, 제어 및 프로세싱 유닛은 마찬가지로 활성화 될 수 있는 입력 유닛의 터치 스크린의 입력 신호를 수신할 뿐만 아니라, 입력 유닛의 터치 스크린의 입력 신호를 수신할 수 있다.
결론적으로, 예를 들어, 손가락에 의한 터치 스크린 자체의 입력, 터치 감지 화면 또는 버튼을 통한 입력 유닛 또는 입력 유닛에 대한 입력 및 추가 입력 유닛 또는 입력 유닛의 이동을 통한 입력은 제어 및 프로세싱 유닛의 입력 가능성으로 가능하다. 한편, 제어 및 프로세싱 유닛(3)이 수행할 수 있는 가능한 동작이 있다. 이는 예를 들어: 터치 스크린(2)의 디스플레이 수정, 입력 유닛(1, 1') 또는 입력 유닛의 디스플레이의 수정, 입력 유닛(1, 1')와 제어 및 프로세싱 유닛(3) 사이의 데이터 교환을 포함한다. 여러 개의 배치된 입력 유닛이 주어지면, 제어 및 프로세싱 유닛(3)에 각각 커플링된 2 이상의 입력 유닛(1, 1')사이의 데이터가 교환되는 것에 관한 조치도 가능하다. 여기서, 각 조치는 각 입력에 기초하여 수행될 수 있다.
이러한 입력 및 조치는 일반적으로 입력 유닛이 스크린 상에 내려놓이거나 또는 커플링 모드가 배치에 의해 생성되고, 예상된 조치에 의하여 종료되지 않으면, 가능하다.
스크린에 배치되는 측면은 여기서 보안 기능으로 작용할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 흑백 사진을 도시하는 것으로, 터치 스크린의 정전 용량 센서의 제 1 센서 신호가 공간적으로 분해된 방식으로 표현된다. 서로 직각으로 배열된 전기 감지 스트립 전도체의 터치 스크린의 정전용량성 그리드(capacitive grid)는 검은색 바탕에 흰색 선으로 표시된다. 여기서 수평 감지 스트립 전도체는 제 1 평면 상에 위치하고, 수직 감지 스트립 전도체는 여기에 거리를 둔 제 2 평면상에 위치하며, 따라서 수평 및 수직 선(서로 감지 스트립 전도체가 서로에 대한 투영(projection)을 나타냄) 사이의 교차점(crossing points)가 정전 용량을 측정할 수 있다. 만일 손가락 또는 배치된 입력 유닛의 전도성 구조가 그리드에 근접하게 되면 접촉 또는 접근이 발생하는 영역에 있는 교차점에서 커패시턴스가 변화된다. 교차점은 따라서 공간적으로 분해된 커패시턴스 변화가 감지된 픽셀로 표시된다. 입력 유닛이 내려놓여진 스크린의 세부사항이 도면에 도시되어 있다.
입력 유닛을 내려놓은 몇 개의 교차점에서 정전 용량 변화가 등록되고, 상기 커패시턴스 변화는 특정 임계값을 초과하는 경우 각각의 교차점 주변의 정사각형 영역의 백색 착색에 의해 사진에서 인식 가능하게 되었다. 따라서 입력 유닛이 화면에 배치된 위치를 감지할 수 있다. 특히 위치는 도 4a와 도 4b에서 파생될 수 있다.
검출 유형은 일반적으로 전도성 구조를 접지에 커플링하는 것을 전제로 한다. 커플링은 사용자의 신체를 통해 이뤄질 수 있다. 그러나, 입력 유닛을 건드리지 않은 경우, 수동 입력 유닛으로도 감지할 수 있다. 언급된 그리드의 수평 및 수직 감지 스트립 전도체를 제외하고, 예를 들어 인접한 감지 스트립 전도체 구조는 접지에 있는 감지 스트립 도체에 위치하는 경우 하향 전도(down-conduction)도 가능하다. 일반적인 입력 유닛(1)의 경우에 입력 유닛의 넓은 영역에 걸쳐 전도성 구조(1.6)과 확장되기 때문에, 터치 스크린에 의해 신뢰성 있는 감지를 위해 사용자가 입력 요소를 더 이상 터치할 필요가 없다.
이러한 커패시턴스 변화의 위치를 제외하고, 입력 유닛(1)의 전도성 구조 (1.6)에 대한 커패시턴스 패턴을 생성 할 수 있도록 그 크기도 검출 가능하다는 것은 본 발명과 관련이 있다. 상기 패턴은 적어도 2개의 상이하게 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 상이하게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해된 표현을 포함한다.
예를 들어, 이는 커패시턴스 변화를 감지하기 위해 서로 다른 임계값을 사용하는 방식으로 이루어지므로 신호가 예를 들어, 10%, 20%, 30%, ?100%에서 트리거된다. 이 응용의 맥락에서 이러한 임계값이 적어두 2개 이상 사용된다.
도 4a는 임계값 1pF에서 촬영한 사진이고, 도 4b는 임계값 2.5pF에서 촬영한 사진이다. 이는 손가락으로 인한 커패시턴스 변화 10pF의 10% 및 25%에 해당하며 여기에서 최대값으로 사용된다.
즉, 이미 최대값 10%에서 트리거된 제 1 신호(도 4a)에는 아주 작은 커패시턴스 변화만이 필요하다. 이는 입력 유닛(1)이 스크린과 접촉하는 거의 모든 위치에서 유도되는데, 이는 전도성 구조(1.6)의 약한 전도성 부분이나 스크린과 접촉하는 입력 유닛의 하부(1.5)에서 멀리 떨어진 부분조차 적절하게 강력한 방식으로 정전 용량 그리드(capacitive grid)와 여전히 상호작용하기 때문이다. 따라서, 도 4a의 사진은 입력 유닛의 완전한 외곽선을 나타낸다. 다라서, 위치를 결정하는데 사용할 수 있지만, 내부 구조에 대한 정보는 제공하지 않는다. 예를 들어, 위와 아래가 어디에 있는지, 입력 유닛이 앞쪽에 있는지 뒤쪽에 있는지는 분명하지 않다. 게다가, 예를 들어, 어떤 휴대 전화 모델인지와 같은 입력 유닛의 유형을 확인할 수 없다.
반대로, 제 2 신호(도 4b)는 커패시턴스 변화가 적어도 2.5pF가 있을 때만 트리거된다. 이는 커패시턴스 변화가 예를 들어, 입력 유닛의 뒷면에 가까운 층에 위치한 전도성 좋은 물질에 의해서만 가능하다. 이에 보다 차별화된 그림이 생긴다. 임계값에서의 전도성 구조(1.6)는 서로 분리된 2개의 영역 내 신호를 트리거한다. 지정된 크기 중 적어도 하나에 따른 커패시턴스 변화가 존재하는 첫번째, 작은 영역은 이러한 커패시턴스 변화가 트리거되는 두번째, 큰 영역 아래에 공간적으로 분리된다. 이로 인해 대칭이 깨지고 입력 유닛의 방향도 위치에 추가적으로 분석될 수 있다. 예를 들어, 제어 및 프로세싱 유닛(3)의 메모리에서 데이터를 비교하거나, 입력 유닛(1)의 윗면이 상단에 위치하는 것을 확인할 수 있거나 또는 적어도 현재 입력 유닛과 위 아래가 다르다는 것을 등록할 수 있는데, 동일한 사진이 180도 회전하여도 나오지 않는다. 이러한 정보는 입력 유닛(1)의 가속도 센서가 움직임을 감지하는데 추가적으로 사용되는 경우에도 도움이 되는 바, 이를 통해 다양한 적용에 유용한 중복성을 얻을 수 있기 때문이다.
언급한 바와 같이, 제어 및 프로세싱 유닛은 이미 알려진 커패시턴스 패턴과 커패시턴스 패턴을 구별할 수 있는 바, 이는 이 구성 유형 또는 입력 유닛(1)을 예를 들어 식별하기 위함이다. 인식은 예를 들어 기계학습의 방법으로 스스로 학습될 수 있다. 여기서, 절대값은 입력 유닛의 터치 여부, 화면의 위치 및 방향에 따라 달라지기 때문에, 식별은 일반적으로 커패시턴스 변화의 절대값을 기반으로만 하지 않는다.
만일 커패시턴스 패턴이 감지되면, 제어 및 프로세싱 유닛은 제 1 센서 데이터에 기초하여 스크린 상에 회전 및/또는 이동과 같은 움직임을 추적할 수 있다. 특히, 이것은 커플링 모드에서 영향을 받을 수 있으며, 제 1 및 제 2 센서 데이터의 비교 및 평가를 포함한다.
따라서 도 4a 및 4b는 이 적용의 맥락에서 가능한 커패시턴스 패턴을 형성한다. 도 4a 및 도 4b에 표시된 것처럼, 예를 들어, 단일 그레이스케일(greyscale picture) 사진에서, 두 개의 별도의 흑백 사진으로 표시되는 대신 동일한 정보 콘텐츠도 표시할 수 있다.
도 5는 위에서 설명한 시스템 또는 터치 스크린을 사용하는 방법의 단계 S1 내지 S15를 개략적으로 도시한다. 여기서 설명된 시퀀스는 가능한 상호 작용이 표현되는 예시적인 시퀀스를 나타내며, 상기 상호작용은 입력 및 실행된 동작을 포함한다. 그로부터 많은 추가 가능성이 파생될 수 있다. 특히 여기에 설명된 가능한 작업은 여기에 표시된 가능한 입력 중 다른 모든 입력에서 활성화 될 수 있다.
단계의 시간적 시퀀스는 글자 t가 있는 화살표로 표시되며, 그에 따라 맨위에 있는 단계가 우선적으로 수행된다.
터치 스크린, 제어 및 프로세싱 유닛(3), 및 입력 유닛(1)사이의 활성화 또는 데이터 교환과 같은 상호작용은 1, 2, 3으로 표시된 선을 연결하는 화살표로 표시된다.
제 1 단계(S1)에서, 커패시턴스 변화는 터치 스크린(2)의 정전 용량 센서에 의하여 국부적으로 분해된 방법 또는 시간 분석 방식으로 감지되고, 대응하는 제 1 센서 데이터는 제어 및 프로세싱 유닛(3)으로 전송되고 거기에서 수신되고 저장된다.
제 2 단계(S2)에서, 입력 유닛(1)의 가속도 센서를 통해 시간 분해 방식으로 입력 유닛(1)의 내려놓아짐(putting-down)을 검출하고 대응하는 제 2 센서 데이터는 제어 및 프로세싱 유닛(3)으로 전송되고 거기에서 수신되고 저장된다.
제어 및 프로세싱 유닛은 이후, 제 3 단계(S3)에서 입력 유닛이 터치 스크린 상에 실제로 배치되었는지 여부, 따라서 내려놓음(putting-down)과 배치(placing-on)이 동시에 실행되는지 여부에 대해 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스를 조사한다. 만일 이 경우에, 화살표 S1과 S2의 위치로 표시되는 바와 같이, 제어 및 프로세싱 유닛은 S1에서 전송된 제 1 센서 데이터로부터 입력 유닛의 전도성 구조에 대한 커패시턴스 패턴을 생성하여 저장하고, 여기서 상기 커패시턴스 패턴은 적어도 2개의 상이하게 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 유도디는 쌍 또는 변수에서 상이하게 큰 3개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해된 표현을 포함한다. 이 단게에서, 커패시턴스 패턴은 도한 이미 알려진 커패시턴스 패턴과 비교될 수 있다. 또한, 입력 유닛의 위치 및 방향은 일반적으로 제 1 단계(S1)에서 전송된 제 1 센서 데이터로부터 결정된다.
제 4 단계(S4)에서, 제어 및 프로세싱 유닛은 이후 데이터를 전송함으로써 입력 유닛과 커플링 모드를 생성한다.
제 5 단계(S5)에서, 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 입력 유닛(1)으로부터 데이터를 수신하낟. 이 데이터는 또한 커플링 모드 생성과 관련이 있거나 입력 유닛의 터치 스크린의 입력을 기반으로 하거나 메모리 데이터가 전송될 수 있다.
제 6 단계(S6)에서, 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 이를 활성화하고 예를 들어 커플링 모드가 생성되었음을 표시하는 방식으로 터치 스크린(2)과 상호작용한다.
제 7 단계(S7)에서, 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 터치 스크린 상의 입력 유닛(1)의 이동에 속하는 제 1 센서 데이터를 수신한다.
제 8 단계(S8)에서, 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 제 7 단계(S7)와 동시에 입력 유닛(1)으로부터 제 2 센서 데이터를 수신하고, 상기 제 2 센서 데이터는 동일한 움직임에 속한다.
S7 및 S8에서와 같이 감지된 움직임은 센서 중 하나에 의해서만 감지되는 것도 가능하므로, 따라서 S7이 수행되지만 S8이 수행되지 않거나 또는 S8이 수행되지만 S7이 수행되지 않을 수 있다. 설명된 이중 감지 가능성(double detection possibility)는 이것에도 불구하고 움직임이 등록되는 보안 기능으로 작용할 수 있습니다.
단계 S7 및 S8로부터의 이동은 제어 및 프로세싱 유닛에 의해 추적되며 본 예에서는 명령으로 해석될 수 있다. 이에, 제 9 단계(S9)에서 제어 및 프로세싱 유닛은 터치 스크린(2)을 활성화하고 제 10 단계(S10)에서 입력 유닛의 선택적 터치 스크린 (1.1)을 활성화시킨다. 여기서, S9 및 S10은 동시에 또는 임의의 순서로 차례로 수행될 수 있다.
손가락에 의한 터치 스크린으로의 입력은 제 11 단계(S11)에서 이루어진다. 이것은 제어 및 프로세싱 유닛에 의해 등록되고 S12를 활성화하기 위한 명령으로 해석된다. 제 12단계(S12)에서는 미리 저장된 데이터는 제어 및 프로세싱 유닛(3) 의 메모리에서 입력 유닛(1)의 메모리로 복사된다.
제 13 단계(S13)에서, 제 1 센서 데이터는 제어 및 프로세싱 유닛으로 전송되고, 상기 제 1 데이터는 픽업(picking up)과 연관될 수 있다. 동시에, 제 14 단계(14)에서 각각의 제 2 센서 데이터가 입력 유닛으로부터 전송된다. 여기서도 위 (S7, S8)와 유사하게 픽업을 감지하기 위해 S13 또는 S14 만 수행할 수 있다. 제 15 단계(S15)에서, 이 데이터의 해석 후에 제어 및 프로세싱 유닛은 영향을 받은 픽업을 고려하여 커플링 모드를 종료하거나 변경한다.
1, 1' : 입력 유닛
1.1 : 입력 유닛을 갖는 터치 스크린
1.2 : 입력 유닛의 버튼
1.3 : 입력 유닛의 하우징
1.4 : 입력 유닛의 전면
1.5 : 입력 유닛의 후면
1.6 : 입력 유닛의 전도성 구조
2 : 터치 스크린
3 : 제어 및 프로세싱 유닛
a : 입력 유닛 후면의 세부 사항
A : 터치 스크린과 제어 및 프로세싱 유닛 간의 통신 연결
B, B' : 입력 유닛과 제어 및 프로세싱 유닛 간의 무선 통신 연결

Claims (15)

  1. 통신 유닛, 메모리를 포함하는 터치 스크린(2)의 제어 및 프로세싱 유닛(2)에 있어서, 상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)은,
    - 상기 터치 스크린(2)의 정전 용량 센서를 통해 생성된 제 1 센서 데이터를 수신하고,
    - 상기 입력 유닛(1)에서 상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)으로 전송되는 제 2 센서 데이터를 수신하며, 여기서 상기 제 2 센서 유닛은 상기 입력 유닛(1)의 센서 데이터를 포함하며, 상기 센서는 상기 입력 장치(1)의 내려 놓는 것(putting-down)을 감지하도록 설계되고,
    - 상기 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 순서를 기반으로, 상기 입력 유닛(1)이 상기 터치 스크린(2)에 내려놓아졌는지 여부를 확인하기 위해, 상기 터치 스크린(2)에 전도성 구조를 갖는 물체를 놓는 것과 동시에 상기 입력 유닛(1)의 내려놓음이 감지되었는지 여부를 검사하고,
    - 상기 입력 유닛(1)의 전도성 구조(1.6)에 대한 커패시턴스 패턴을 생성 및 저장하고, 여기서 상기 커패시턴스 패턴은 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해 된 표현을 포함하고,
    - 장착(placing on) 및 내려놓기가 동시에 감지된 경우, 상기 입력 유닛에 데이터를 전송하거나 및/또는 상기 입력 상기 입력 유닛으로부터 데이터를 수신하여 상기 입력 유닛(1)에 대한 커플링 모드(coupling mode)를 생성하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 스크린(2)에 상기 입력 유닛(1)이 내려 놓아지면, 상기 터치 스크린(2) 상의 상기 입력 유닛(1)의 위치를 결정하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입력 유닛(1)의 커패시턴스 패턴을 이미 알려진 커패시턴스 패턴과 비교하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 유닛(1)의 커패시턴스 패턴으로부터 상기 입력 유닛(1)의 방향(orientation)을 결정하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  5. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 센서 데이터를 평가함으로써, 특히 상기 제 1 및 센서 데이터를 비교하여, 상기 입력 유닛(1)이 상기 터치 스크린(2)에 놓인 경우, 상기 터치 스크린(2) 상의 상기 입력 유닛(1)의 회전 및/또는 변환(translation)을 추적하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 유닛(1)이 상기 터치 스크린(2) 상에 놓인 경우, 상기 제어 및 프로세싱 유닛(3')의 메모리 및 상기 입력 유닛(1)의 메모리 사이의 무선 데이터 교환(B, B')를 구성하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 유닛(1)에서 상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)으로 전송되는 제 2 센서 데이터를 수신하도록 구성되며, 상기 제 2 센서 데이터는 상기 입력 유닛의 가속도 센서 및/또는 자이로스코프 및/또는 거리 센서 및/또는 색상 센서 및/또는 GPS 시스템의 데이터를 포함하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 상기 제 2 센서 데이터에 기초하여 상기 터치 스크린(2)을 활성화하고 및/또는 상기 터치 스크린(2)의 입력 신호를 수신하도록 구성된 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  9. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 유닛(1)의 터치 스크린(1.1)을 활성화하고 및/또는 상기 입력 유닛(1)의 상기 터치 스크린(1.1)의 입력 신호를 수신하도록 구성된 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  10. 제 9항에 있어서, 상기 입력 유닛(1)의 상기 터치 스크린(1.1)의 상기 입력 신호에 기초하여 상기 터치 스크린(2)을 활성화하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  11. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 100ms, 바람직하게는 50ms, 더욱 바람직하게는 20ms, 특히 최소 10ms의 정확도로 상기 제 1 및 상기 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스를 결정하도록 구성된, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  12. 제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 센서 데이터 및/또는 제 2 센서 데이터는 상기 입력 유닛(1)의 픽업(picking up)에 기여할 수 있는 경우 상기 커플링 모드를 종료하도록 구성된, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  13. 제 1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 적어도 하나의 추가 입력 유닛(1')으로부터 상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)으로 전송되는 적어도 하나의 추가 입력 유닛(1')의 추가 제 2 센서 데이터를 수신하는 단계; 여기서 상기 제 2 센서 데이터는 상기 적어도 하나의 추가 입력 유닛(1')의 데이터를 포함하고, 상기 센서는 상기 적어도 하나의 추 가 입력 유닛(1')의 내려 놓기(putting dowm)을 감지하도록 설계되고,
    - 제 1 센서 데이터 및 추가 제 2 센서 데이터의 시간적 시퀀스를 기초로 하여 상기 적어도 하나의 추가 입력(1')이 터치 스크린(2)에 내려놓아졌는지 여부를 결정하기 위해, 적어도 하나의 추가 입력 유닛(1')의 내려놓는 것이 상기 스크린 상에 전도성 구조를 갖는 추가 물체의 배치와 동시에 감지되었는지 여부를 검사하는 단계;
    - 상기 추가 입력 유닛(1')의 전ㄷ노성 구조를 위한 커패시턴스 패턴을 생성 및 저장하는 단계; 및
    - 만일, 배치(placing-on) 및 내려 놓기(putting down)이 동시에 감지되면, 상기 적어도 하나의 추가 입력 유닛(1')으로부터 데이터를 전송 및/또는 데이터를 수신함으로써 상기 적어도 하나의 입력 유닛(1')의 커플링 모드를 생성하는 단계;를 포함하는, 제어 및 프로세싱 유닛(3).
  14. 터치 스크린(2), 제어 및 프로세싱 유닛(3), 및 입력 유닛(1)을 포함하는 시스템에 있어서,
    상기 터치 스크린(2)은 제 1 센서 데이터를 모으기 위한 정전 용량 센서를 포함하고,
    상기 입력 유닛(1)은 상기 터치 스크린(2)의 상기 정전 용량 센서에 의해 감지가능한 커패시턴스 변화를 유도하는 터치 스크린(2) 상의 상기 입력 유닛(1)이 배치된 전도성 구조(1.6)를 포함하고,
    상기 입력 유닛(1)은 제 2 센서 데이터를 모으기 위한 센서를 포함하여, 상기 센서는 상기 입력 유닛(1)의 내려 놓음(putting down)을 감지하도록 설계되고,
    상기 입력 유닛(1)은 상기 제 2 센서 데이터를 상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)에 이전하도록 구성되고,
    상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)은 상기 제 1 및 제 2 센서 데이터의 시간적 순서를 기반으로, 상기 입력 유닛(1)이 상기 터치 스크린(2)에 내려놓아졌는지 여부를 확인하기 위해, 상기 터치 스크린(2)에 전도성 구조를 갖는 물체를 놓는 것과 동시에 상기 입력 유닛(1)의 내려놓음이 감지되었는지 여부를 검사하고,상기 입력 유닛(1)의 전도성 구조(1.6)에 대한 커패시턴스 패턴을 생성 및 저장하고, 여기서 상기 커패시턴스 패턴은 다시 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해 된 표현을 포함하고,
    상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)과 상기 입력 유닛(1)은 배치(placing-on) 및 내려 놓기(putting down)dl 동시에 감지된 경우, 데이터 교환을 통해 커플링모드를 생성하도록 구성된, 시스템.
  15. 후술하는 단계를 포함하는 터치 스크린(2)을 사용하는 방법에 있어서,
    -터치 스크린(2)의 정전 용량 센서를 통해 커패시턴스의 변화를 단계, 여기서 상기 커패시턴스 변화는 상기 터치 스크린(2)에 놓인 물체의 전도성 구조에 의하여 발생하고,
    -상기 입력부의 센서를 통해 입력부의 내려 놓음(putting-down)을 감지하는 단계;
    - 감지된 전도성 구조가 상기 입력 유닛(1)의 전도성 구조(1.6)인지, 상기 입력 유닛(1)이 상기 스크린(2)상에 내려놓였는지 확인하기 위하여, 상기 터치 스크린(2)에 전도성 구조를 가지는 물체를 배치하는 것과 동시에, 상기 입력 유닛(1)의 내려 놓기(putting down)이 감지되었는지 조사하는 단계;
    - 상기 입력 유닛(1)의 전도성 구조(1.6)에 대한 커패시턴스 패턴을 생성 및 저장하고, 여기서 상기 커패시턴스 패턴은 다시 적어도 2 개의 서로 다른 큰 커패시턴스 변화 또는 그로부터 도출되는 쌍 또는 변수에서 다르게 큰 3 개 이상의 커패시턴스 값의 공간적으로 분해 된 표현을 포함하고,
    - 배치(placing on) 및 내려놓기가 동시에 감지된 경우, 상기 입력 유닛(1) 및 상기 제어 및 프로세싱 유닛(3)사이의 데이터 교환에 의하여 상기 입력 유닛(1)과 터치 스크린(2)의 제어 및 프로세싱 유닛(3) 사이의 커플링 모드(coupling mode)를 생성하는, 방법.
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