NO316482B1 - Navigasjonsverktöy for kobling til en skjerminnretning - Google Patents

Abstract

Denne oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for måling av retning på en gjenstand, særlig en fingeroverflate, som beveger seg i forhold til en sensoranordning for deteksjon og/eller måling av valgte egenskaper ved overflaten, hvilken sensoranordning omfatter et antall sensorer fordelt over en flate med kjente innbyrdes avstander og posisjoner oppfinnelsen er kjennetegnet ved gjentatte målinger ved hver sensorkorrelasjon av målingene fra sensorene for deteksjon av tidsforskjellen mellom tilsvarende målinger ved forskjellige sensorer, og basert på sensorenes kjente posisjoner og innbyrdes avstander, samt de målte tidsforskjellene, beregning av gjenstandens retning over sensoren.

Description

Denne oppfinnelsen angår generelt et navigasjonsverktøy for kobling til en fremvisningsinnretning, og mer konkret en bevegelsesdetektor basert på signaler typisk fra en fingerskanner og tilhørende utstyr

Markedet for biometri utvikles raskt, og industrien blir stadig mer normalisert Imidlertid er det strenge kriterier som må oppfylles, både med hensyn til pns og kapasitet (for eksempel effektbruk), for at det skal nå forbrukermarkedet

Idag er fingeravtrykkskannere typisk rene lnnlesmngsmnretninger, og ansvaret for signalprosessenng er overlatt til kunden Dermed, for implementering i for eksempel mobiltelefoner, er også kravene strenge med hensyn til energibruk, minne og signalsprosessermg Etterhvert som disse prosessene modnes og kan implementeres i fingeravtrykksensorene vil kravene fremdeles gjelde

Størrelsen på en matriseformet fingeravtrykksensor er typisk begrenset Ul størrelsen på fingertrykket som skal leses på grunn av antallet koblinger som er nødvendig hvis sensoren skal være separat fra ICen Siden pnsen typisk er proporsjonal med pnsen på størrelsen til sihsiumsubstratet kan ikke prisen på fingeravtrykkskannere ventes å synke vesentlig For en stnpeformet fingerskanner der fingeren sveipes over et eller flere arrayer av sensorelementer blir antallet kanaler betydelig redusert og separasjon av sensor og integrerte kretser (IC) mulig, og størrelsen på ICen blir ikke bestemt av størrelsen på fingeravtrykket Reduksjonen i antallet kanaler bidrar selvsagt også til reduksjon av sihsiumarealet Siden pnsen og størrelsen på ICen er relaterte har stnpeformede sensorer gode muligheter for å komme på konsumentmarkedet

Internasjonal patentsøknad nr PCT/NO98/00182 beskriver en stnpeformet sensor som krever at fingeren beveges i forhold til sensoren, som så innhenter informasjon om fingeroverflaten for å danne en todimensjonal representasjon av fingerover flaten

For stnpeformede fingerskannere må brukeren tillates å trekke fingeren over skanneren med vanerende hastighet Hvis metoden innhenter informasjon (sampler) med en fast rate kreves det en metode for å måle hastigheten på fingeren og endre de samplede rekkene slik at aksene på den endrede bildet av fingeren er like og lineære

Menykontrollert elektronisk utstyr, slik som PDA'er eller mobiltelefoner krever en form for kontrollinnretmng koblet til fremvismngsskjermen for å gjøre det mulig for brukeren å velge fra menyene Dette kan utføres ved bruk av pekeverktøy som berønngs-sensitive skjermer, navigasjonshjul eller berønngs-sensitive flater (f eks "Touch pads") som også bidrar til utstyrets pris Det er et formål med denne oppfinnelsen å frembringe et navigasjonsverktøy som er basert på fingeravtrykkteknologi, der sensoren på den måten oppnår en tilleggsfunksjonalitet uten å legge til utstyr eller komplisert programvare i produktet

I noen tilfeller, særlig relatert til små enheter som mobiltelefoner, er menuene på skjermene forenklede og krever bare navigasjon i et begrenset antall retninger, for eksempel opp, ned, høyre og venstre

Formålene ved oppfinnelsen oppnåes ved bruk av et navigasjonsverktøy slik som angitt ovenfor, som er kjennetegnet slik som angitt i det selvstendige kravet

Oppfinnelsen vil bh beskrevet ovenfor med referanse til de vedlagte tegningene, som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler

Figur 1 illustrerer skjematisk en lineær fingeravtrykksensor

Figur 2 illustrerer et navigasjonsverktøy for deteksjon i fire retninger

Den typiske metoden for å bestemme hastigheten til en finger som trekkes over en stnpeformet fingerskanner 1 vil være bruk av autokorrelasjon Dette krever imidlertid et eller flere arrayer sensorelementer parallelt med avbildmngselementene, hvis de avbildende sensorelementene består av bare ett array

Viktige faktorer for hastighetskorreksjons-prosessen for å brukes i en mobiltelefon eller lignende er at den skal være rask, kreve lite prosessenng og lite minne Fortrinnsvis skal den kjøres i sanntid på grunn av kravene til minne som oppstår for lagring av den målte avbildningen av fingeren sveipes over med varierende hastighet hvis hastighetskorreksjonen skal prosesseres etterpå

Noen fakta om for eksempel en finger trukket over en fingerskanner kan brukes for å forenkle og danne en mer effektiv prosess for bestemmelse av hastigheten til fingeren Figur 1 viser en mulig orgamsenng av en fingeravtrykksensor for en shk løsning som er beskrevet i ovennevnte internasjonale patentsøknad nr PCT/NO98/00182 Orgamsenngen består av et array med avbildende sensorelementer og et tilleggsarray med sensorelementer for hastighetskorreksjon Hvert hastighetskorreksjons-sensorelement 2 danner et par med et tilsvarende sensorelement 3 i arrayet 1 med avbildende sensorelementer, som indikert i tegningen For forbedret toleranse med hensyn til retningen kan nærliggende sensorelementer 41 det avbildende arrayet også brukes

Fremgangsmåter for bestemmelse av hastigheten til fingeren er beskrevet i internasjonale patentsøknader nr PCT/NOO1/00241 og PCT/NO01/00242, og vil ikke bh beskrevet videre her

Siden en fingerskanner ikke vil være aktiv for en stor del av tiden i for eksempel en mobiltelefon eller PDA ("Personal Digital Assistant") vil verdien øke adskillig dersom en slik enhet kan inkludere et pekeverktøy eller lignende Denne kombinasjonen av to modi i én enhet er fordelaktig fordi de ikke er aktive samtidig Siden mobiltelefonteknologien beveger seg mot grafiske skjermer (i motsetning til bokstavbaserte skjermer), med skjermer som blir større samtidig som antallet knapper reduseres, bin* behovet for en pekeinnretmng større For PDA<*>er er dette allerede tilfellet Typiske pekeverktøy for mobiltelefoner og PDA'er idag er navigasjonsknapper eller en penn Såkalte "Touchpads" som typisk brukt på bærbare datamaskiner er for store til å være praktiske for slik bruk En anvendelse av den foreliggende oppfinnelsen som pekeverktøy er beskrevet i internasjonal patentsøknad nr PCT/NO01/00244

For mobiltelefoner med tegnbaserte skjermer er behovet for en peker begrenset til en navigator som gjør det mulig for brukeren å lete gjennom menyer Dette blir idag typisk løst ved hjelp av knapper eller en rullende sylinder Implementa-sjonen av en slik modus for fingeravtrykkskannere kan gjøres med mindre krav til kraftforsyning, prosesseringskapasitet og minnebruk

Denne utførelsen av oppfinnelsen beskriver en metode for navigasjon i fire retninger basert på fire eller flere tilleggs-sensorelementer på en stnpeformet fingerskanner Sensorelementene bør være større enn de avbildende sensorelementene på grunn av strukturen i fingeroverflaten som vil bh ansett som støy i dette tilfellet For matriseformede fingerskannere kan grupper av avbildende sensorelementer brukes for å representere et større element

Figur 2 viser et eksempel på en organisenng av slike sensorelementer Hensikten med navigasjons-sensorelementene er kun å detektere et nærværet av fingeren eller ikke, hvilket ganske enkelt kan løses av en terskelverdi på signalnivået Hvis en finger strykes over sensorområdet kan fire navigasjons-sensorelementer blir aktivert ved bestemte tidspunkter

Retningen til fingerbevegelser er gitt av de to første sensorelementene som trigges, for eksempel hvis NI og N2 trigges første er retningen nedover, hvis NI og N3 trigges først er retningen mot høyre, hvis N2 og N4 trigges først er retningen mot venstre, og hvis N3 og N4 trigges først er retningen oppover I tillegg kan en kontroll gjøres med forskjellen i tid mellom tnggingen av første og andre eller første tredje element Hvis disse tidsforskjellene er omtrent like kan bevegelsen ignoreres fordi fingeren har blitt beveget nær en grense mellom to av de fire retningene

Bestemmelsen av en terskelverdi for en akseptabel faktor mellom disse to forskjellene representerer en toleranse for vinkelen brukeren kan bevege fingeren i Videre, hvis en terskelverdi er satt for et minimum av tidsforskjellen mellom tnggmgen av første og tredje sensorelement kan prosessen skille mellom bevegelser i en retning og ett tapp Tidforskjellen mellom tilstedeværelsen og fraværet av en finger muliggjør deteksjon av tapp og dobbelt-tapp mot sensoren Dessuten kan en skroUefunksjonalitet implementeres på en slik måte at hvis fingeren beveges over sensoren og dette blir definert som en gyldig retning, og fmgeren deretter holdes på sensorområdet, kan dette etter en valgt tid tolkes som gjentatte bevegelser i samme retning og med en bestemt rate

Et antall variasjoner over dette konseptet kan selvsagt tenkes, så som å tillate flere presise, relative målinger av hastighet indikerende, bruk av et større antall sensorer for å detektere et større antall retninger eller til og med bruk av bare to sensorer for deteksjon av bevegelser langs bare én akse

Prinsippet med navigasjon generelt kan summeres i følgende trinn

A) En finger bin* detektert i en bestemt kanal, for eksempel ved at signalnivået stiger over et bestemt mvå Tidspunktet for denne hendelsen lagres B) Når tiden for signalets passering av dette mvået er passert for et antall av sensorer kan bestemmelsen av bevegelsens retningen begynne C) De lagrede tidspunktene for hvert par av sensorelementer sammenlignes for å finne det første, hvilket dermed indikerer retningen på bevegelsen D) En omtrentlig hastighet på fingeren finnes på bakgrunn av antallet sampler, og dermed den kjente tiden mellom samplene, mellom mvåpassenngene ved hver sensor

I tillegg kan den beregnede hastigheten sammenlignes med et forutbestemt rekkevidde av hastigheter og retninger for å bestemme om de beregnede signalene er innefor akseptable og mulige størrelsesordener De akseptable retningene kan begrenses hl bruken av navigasjonsverktøyer, for eksempel ved posisjoner og valg som gjøres i en skjerm på en PDA eller mobiltelefon

Antallet sensorelementer kan økes eller senkes for å tilpasses flere eller færre retninger For eksempel kan to detektere detektere to retninger, mens 8 sensorer kan detektere 8 retninger

Denne oppfinnelsen er primært beskrevet på bakgrunn av en fingeravtrykkskanner av den typen som er beskrevet i internasjonal patentsøknad nr PCTVNO98/00182 og er dermed primært basert på kapasitive målinger på fingeroverflaten Det er imidlertid klart at oppfinnelsen kan brukes på forskjellige sensorer, såsom termiske sensorer, innen rekkevidden av denne oppfinnelsen

Claims (7)

1 Navigasjonsverktøy for kobling til et skjerminnretmng, omfattende karakterisert ved at det omfatter minst tre sensorelementer med kjente posisjoner i forhold Ul hverandre, der hvert av nevnte sensorelementer er koblet Ul detektormidler for registrering av en endring i en forutbestemt parameter, en klokkemnretmng for bestemmelse av tidspunktet for endringen ved hvert sensorelement, og beregningsmidler for beregning av retningen og hastigheten Ul de registrerte endringene i to dimensjoner basert på de relative posisjonene til sensorelementene og tidsforløpet mellom de registrerte endringene, og der de målte parametrene blir samplet ved valgte intervaller, der de målte verdiene blir sammenlignet med valgte terskelverdier, og at de registrerte tidspunktene er ekvivalent med sampel-nummeret ved registreringen

2 Navigasjonsverktøy ifølge krav 1, der det registrerte tidspunktet relateres til en overskridelse av en forutbestemt terskelverdi ved et sensorelement

3 Navigasjonsverktøy ifølge krav 1, også omfattende en skjerminnretmng koblet Ul beregningsmidlene for indikasjons av de målte bevegelsene på skjermen

4 Navigasjonsverktøy ifølge krav 1, der varigheten av overskridelsen av en valgt terskelverdi blir registrert

5 Navigasjonsverktøy ifølge krav 1, der sensorene er relatert Ul en fingeravtrykk-skanner og er innrettet til å måle valgte parametrer ved fingeroverflaten nær hver sensoren

6 Navigasjonsverktøy ifølge krav 5, der den målte parameteren er fingeroverflatens kapasitans nær hver sensor

7 Navigasjonsverktøy ifølge krav 1, der den beregnede retningen og hastigheten blir sammenlignet med et sett akseptable verdier