NO318294B1 - Navigasjonskonsept - Google Patents

Description

NAVIGASJONS-KONSEPT

Denne oppfinnelsen angår generelt en fremgangsmåte for å mate inngangsverdier inn i en elektronisk enhet, der enheten omfatter en sensor som kan føle retningen på en bevegelse over sensoren, samt en elektronisk enhet omfattende en fingerskanner innrettet til å måle retningen til en fingers bevegelse over sensoren langs minst én akse.

Markedet for biometri utvikler seg raskt, og industrien blir stadig mer tilgjengelig. Imidlertid, for at biometri skal nå forbrukermarkedet stilles dete strenge krav både til pris og funksjon {for eksempel kraftforbruk).

Eksisterende fingerskannere er typisk rene følere slik at ansvaret for signalprosesseringer overlates til en vert. Dermed, for implementering i for eksempel en mobiltelefon, stilles det strenge krav til bruk av prosesseringskapasitet og minne for signalprosesseringen. Uansett, mens disse prosessene modnes og kan implementeres i fingerskannere siden opprettholdes disse kravene.

Størrelsen på en matriseformet fingerskanner er typisk begrenset til størrelsen på fingeravbildningene som skal fanges på grunn av antallet koblinger hvis sensoren skulle separeres fra den integrerte kretsen (IC<e>n) . Siden prisen typisk er proporsjonal med størrelsen på silisiumsubstratet, kan ikke prisen på fingeravtrykksensoren forventes å synke vesentlig. For en stripeformet fingerskanner, imidlertid, der brukeren stryker fingeren over et eller flere arrayer av sensorelementer, reduseres antallet kanaler dramatisk og en separasjon av sensoren og den integrerte kretsen er mulig, og størrelse på den integrerte kretsen er ikke bundet til størrelsen på fingeravbildningene. Reduksjonen i kanaler bidrar også til å redusere størrelsen på sensorområdet vesentlig. Siden prisen og størrelsen på den integrerte kretsen er så relaterte kan stripeformede fingerskannere ha potensiale til å komme inn på forbrukermarkedet.

Internasjonal patentsøknad nr PCT/NO98/00182 beskriver en stripeformet fingerskanner som krever at fingeren beveges over skanneren, som så samler informasjon om fingerens overflate og genererer en todimensjonal representasjon av fingeravbildningen.

For stripeformede fingerskannere må det tillates at brukeren trekker fingeren over skanneren med varierende hastighet. Hvis fingerskanneren sampler med en fast rate kreves det en metode for å detektere hastigheten til fingeren og omfordele rekkene som er samplet, slik at aksene i den omfordelte fingeravbildningen er like og lineære.

Menykontrollert elektronisk utstyr, så som PDA'er eller noen mobiltelefoner, krever noen typer kontrollinnretninger koblet til skjermen for å gjøre det mulig for brukeren å velge fra menyene. Dette kan utføres ved å bruke pekeverktøy slik som berøringsfølsomme skjermer, navigasjonshjul eller berøringssensorer (touchpads), hvilket bidrar til å øke prisen på utstyret. Det er et formål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe et navigasjonsverktøy basert på fingeravtrykksensor-teknologi, der sensoren således gis en tilleggsfunksjonalitet uten å legge til maskinvare eller komplisert programvare i produktet.

I noen tilfeller, særlig i forhold til små enheter slik som mobiltelefoner, er menyene på skjermen forenklet, og krever dermed bare navigasjon i et begrenset antall retninger, for eksempel opp og ned, høyre og venstre.

Formålet med oppfinnelsen oppnås ved bruk av en metode og en elektronisk enhet som angitt over og som er kjennetegnet slik som angitt i de selvstendige kravene.

En typisk metode for å bestemme hastigheten til en finger over en stripesensor ville være å bruke autokorrelasjon. Dette ville kreve et eller flere arrayer med sensorelementer parallelt med avbildningssensorene hvis avbildningssensorene bare består av et array.

Europeisk patentsøknad EP 1.113.3 85 representerer en innretning og metode for å måle inngangsdata ved bruk av en fingeravtrykkskanner. Denne søknaden foreslår bruk av to linjer med sensorelementer som er orientert perpendikulært på hverandre.

Ved å måle suksessive utgangssignaler fra følerne på hver av linjene hevdes det at bevegelsen i retning av hver av linjene kan detekteres. Basert på disse to hastighetskomponentene kan en kombinert retning og hastighet bestemmes.

Imidlertid, når fingeren trekkes i en retning som ikke tilsvarer noen av disse "hovedretningene" et enkelt punkt eller strukturen i fingeroverflaten ikke passerer over mer enn én sensorenhet i hver av de to linjene. For tilfeldige trekkeretninger gjør dette det vanskelig å gjøre en spesifikk sammenligning eller korrelasjon av suksessive sensorutgangs-signaler innen en linje for å måle hastigheten. For å kunne beregner hastigheten på den måten som er beskrevet i dette dokumentet, må de geometriske trekkene til fingeravtrykksensoren være kjent eller gjettet. Dette øker kompleksiteten til eller i verste fall umuliggjør hastighetsmålinger på den beskrevne måten.

I motsetning til dette inkluderer den foreliggende oppfinnelsen et arrangement av sensorelementer som definerer sensorpar som utgjør et tett "array" av trekkeretninger, med faste avstander mellom enhetene innen hvert par. Uansett trekkeretningen vil det derfor alltid være mulig å detektere en tidsforsinket korrelasjon av signalet fra sensorene i parene som er nærmest ved å definere trekkeretningen. Disse korrelasjonsmålingene blir deretter brukt for å detektere hastigheten og retningen til bevegelsen.

Viktige faktorer for en hastighetskorreksjons-prosess for å kjøres på f.eks. en mobiltelefon, er at det skal være raskt, kreve lite prosessering og bruke lite minne. Fortrinnsvis skulle det kjøres i sanntid på grunn av minnebehovet ved bufferlagring av et fingeravtrykk innlest ved forskjellige hastigheter, hvis hastighets-korreksjonen må etterprosesseres. Eksempler på slik hastighetsberegning er diskutert i internasjonale patentsøknader nr. PCT/NOO1/00241 og PCT/NO01/00242.

Denne oppfinnelsen er i hovedsak basert på navigasjonsverktøyet som er beskrevet i internasjonal patentsøknad nr PCT/N001/00243, men sensorene, for eksempel sensoren beskrevet i PCT/NO98/00182 som er følsomme for bevegelse langs minst én akse, kan også brukes, for eksempel sensorene diskutert i PCT/NO01/00244.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor med henvisning til de vedlagte tegningene, som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler.

Figur 1 illustrerer en i det vesentlige lineær

fingeravtrykkskanner.

Figur 2 illustrerer bruk av en fingeravtrykkskanner for

navigasjon i minst to retninger.

Figur 3 illustrerer en fingeravtrykksensor med et fireretnings-navigasj onsverktøy. Figur 4 illustrerer en mulig utførelse av

fingeravtrykkskanneren med navigasjonssensorer.

Figur 5 illustrerer en av navigasjonssensorene.

Figur 6 illustrerer bruken av en utførelsen av

oppfinnelsen.

Figur 7 illustrerer navigasjonskonseptet ifølge

oppfinnelsen.

Figur 8 illustrerer en alternativ utførelse av navigasjonskonseptet ifølge oppfinnelsen.

Denne oppfinnelsen beskriver en metode for å kombinere funksjonaliteten til en peker og en fingerskanner eller lignende ved å bruke strukturen i fingeren. Mens en berøringsføler ("touchpad") detekterer en finger som beveges over dens overflate, detekterer denne metoden bevegelsen til sensorområdet over fingeroverflaten. For en stripeformet fingerskanner krever dette noen sensorelementer i tillegg, mens det for eksempel for en matriseformet fingerskanner sensor er tilstrekkelig med at utvalg av allerede eksisterende sensorelementer. Siden dette moduset vil være aktivt en vesentlig del av tiden PDA'en eller mobiltelefonen er i bruk, er det viktig at antallet brukte sensorelementer blir redusert til et minimum, for å holde bruken av energi, prosessorkraft og minne hos verten lavt.

For mobiltelefoner med bokstavbasert skjermer er behovet for pekeren begrenset til en navigator som gjør det mulig for brukeren å lete gjennom menyer. Dette blir i dag gjort med knapper eller et hjul. Implementasjonen av et slikt modus for fingerskannere kan gjøres med mye lavere krav til strømforbruket, prosesseringskraften og minnebruken.

Figur 1 illustrerer sensoren i internasjonal patentsøknad nr PCT/NO98/00182 omfattende sensorelementer for hastighetskorreksjon 2,3. I tillegg til deteksjonen av bevegelse langs aksen til hastighetskompensasjonens sensorelementer 2,3 kan også nabo-sensorelementene 4 brukes for å detektere bevegelsen med en vinkel på dette, og en følsomhet langs arrayet kan frembringes ved deteksjon av tilstedeværelsen av fingeren. Dermed kan den i det vesentlige linjeformede sensoren være følsom for bevegelse i minst fire retninger. I tillegg kan forskjeller i hastighet over sensoren tolkes som rotasjonsbevegelse av fingeren. Figur 2 illustrerer en i det vesentlige lineær fingerskanner som kan måle bevegelse i minst to dimensjoner, slik som beskrevet i PCT/NOO1/00244. Prinsippet for pekerfunksjonen er å bestemme retningen til fingeren som beveges og deretter beregne avstanden på bakgrunnen av hastigheten til fingeren. De målte retningene kan, ifølge oppfinnelsen, puttes inn i et antall av forhåndsdefinerte kategorier, for eksempel ved å dele opp sirkelen i åtte retninger, der hver dekker 45 grader. Figur 3 beskriver en metode for navigasjon i fire retninger basert på fire eller flere tilleggs-sensorelementer på en stripeformet fingerskanner. Sensorelementene bør være større enn de avbildende sensorelementene fordi strukturen i fingeroverflaten blir sett på som støy i denne sammenheng. For matriseskannere kan samlinger av avbildende elementer brukes for å representere et stort element.

Hensikten med navigasjons-sensorelementene er kun å detektere tilstedeværelsen eller fravær av fingeren, hvilket enkelt kan løses ved å sette en terskelverdi for signalet. Hvis en finger strykes over sensorområdet vil de fire navigasjons-sensorelementene trigges ved bestemte tidspunkter. En mer detaljert beskrivelse av dette er gitt i PCT/NO01/00243.

I figur 4 og 5 er et antall navigasjons-sensorgrupper 19 plassert nær en ingeravtrykk-skanner. Ved å overvåke signalene fra sensorelementene i hver gruppe kan en tidssekvens tilveiebringes i hvilken rekkefølgen sensorene 19 ble aktivert er lagret. Dermed kan bevegelsesretningen 20 til fremskaffes på en enkel måte.

Med henvisning til figur 6 vil utførelsen av metoden ifølge oppfinnelsen omtales som en navigasjonspai (-kake) for å illustrere bildet i den tilhørende fremviseren som brukes til støtte for brukeren når denne gir data til enheten, for eksempel en mobiltelefon. Navnet er utledet av funksjonaliteten i navigasjonen over en pai-lignende struktur der f1ere-retningsfunksjonaliteten gjøres til en peker og tilpasses en undergruppe med paistykker. Disse paistykkene kan være av et hvilket som helst antall med enn én, der det i dette tilfellet er valgt verdien 12 for å vise en generell funksjonalitet. Fremgangsmåten kan beskrives som følger: 1. Kjerne til konseptet er at all bevegelse initieres fra sentrum og at enhver bevegelse 20 vil tvinges inn i det paistykke 21 som er nærmest retningen til denne bevegelsen. 2. Når bevegelsen i en retning identifiseres varsles brukeren i form av et voksende paistykke eller en linje som vokser mot den bestemte verdien tilordnet det bestemte kakestykket. 3. Når brukeren løfter fingeren fra navigasjonsenheten vil verdien til paistykket legges inn i et felt. 4. Brukeren vil deretter sette fingeren på navigasjonsdelen for å initiere innlegging av en annen verdi i feltet. Dette vil fortsette inntil brukeren har lagt inn hele verdien, som kan være et navn, et telefonnummer eller lignende. 5. Merk at et stykke også kan bli delt opp i mer enn en del. Siden retningsverdien vokser kan den vokse gjennom forskjellige verdier eller bokstaver. Et forslag til bruk kan være å allokere bokstaver slik som a-b-c. Dette betyr at i et stykke vil du vokse fra a til b til c når du beveger deg fra sentrum og utover innen et gitt kakestykke. I figur 6 inneholder stykket 21 en indre 22 og en ytre 23 del som kan indikere forskjellige kommandoer. Dette kan gi brukeren en enkel måte å legge inn hvilken som helst bokstav fra alfabetet ved bare å velge et retnings-stykke og slippe fingeren fra pekerinnretningen ved riktig tidspunkt innen det bestemte stykket. Figur 7 illustrerer skjematisk prosessen for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Som nevnt over kan oppdelingen av paien variere med bruk. Hvis skjermen i en bruk bare tillater to kommandoer kan paien deles opp i bare to deler, for eksempel opp eller ned, mens en skriveprosess som inkluderer valg av bokstaver, ord elelr symboler kan kreve flere stykker, avhengig av nøyaktigheten i brukerens bevegelser.

Hvis seksjonene splittes radialt kan prosessen illustrert i figur 8 brukes, og dermed tillate et større antall kategorier med direkte tilgang fra navigasjons-paien avhengig av lengden og/eller hastigheten til bevegelsen over sensoren.

Som nevnt over kan kategoriene korreleres med et valgt sett av tegn, for eksempel tall, bokstaver eller symboler i den elektroniske enheten. Kategoriene kan også relateres til undergrupper slik at en første bevegelse gir en endring i skjermen som lar brukeren velge mellom en ny undergruppe av tegn eller kommandoer som tilsvarer et nytt sett med kategorier.

Som nevnt ovenfor kan endring i retning også føles, og dermed klassifiseres. Dermed kan et antall kommandoer assosieres med sekvenser av retninger og endringer. Dette kan også brukes til å kjenne igjen bestemte bevegelser over sensoren. Dermed, hvis brukeren gjør bevegelser som danner bokstaven "L" kan dette kjennes igjen som en bestemt kommando til den elektroniske enheten eller til å med kjennes igjen som den skrevne bokstaven. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen kan dermed også metoden brukes for å kjenne igjen tegn skrevet av brukeren over sensoren.

Denne oppfinnelsen er beskrevet primært basert på en fingeravtrykkskanner av typen som er beskrevet i internasjonal patentsøknad nr PCT/NO98/00182 og dermed primært på målinger av kåpasitans i fingeroverflaten. Det er imidlertid klart at oppfinnelsen også kan brukes på andre sensortyper, slik som termiske sensorer, innen rekkevidden av denne oppfinnelsen.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for å mate inngangsverdier inn i en elektronisk enhet, der enheten omfatter en sensor som kan føle retningen på en bevegelse over sensoren, karakterisert ved at sensoren er en fingerskanner som er innrettet til å måle bevegelsesretningen langs minst én akse, og at fremgangsmåten omfatter følgende trinn: føle retningen til bevegelsen, kategorisering av den følte retningen inn i et valgt antall kategorier der hver kategori er relatert til et eller flere tegn, for eksempel bokstaver, - ved avslutningen av bevegelsen, å angi det relaterte tegnet eller kommandoen til den elektroniske enheten som inngangsverdi.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der lengden til bevegelsen måles, og der hver retningskategori omfatter et antall underkategorier relatert til forskjellige bevegelseslengder.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der varigheten til bevegelsen måles, og der hver retningskategori omfatter et antall underkategorier som er relatert til forskjellig varighet for bevegelsen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den elektroniske enheten omfatter en fremviserskjerm og der retningskategorien indikeres på skjermen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der den elektroniske enheten omfatter en fremviserskjerm og retningene indikeres på skjermen som sirkelseksjoner, der antallet seksjoner tilsvarer antallet kategorier.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, der hver sirkelseksjon omfatter et antall radialt fordelte deler, der hver indikerer en underkategori innen retningskategorien.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der minst én av kategoriene er relatert til en underkategori omfattende et antall valg der hver tilsvarer en ny kategori.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der sekvenser av en eller flere endringer i retning blir registrert og relatert til et valgt sett med kategorier.

9. Elektronisk enhet omfattende en fingerskanner innrettet til å måle retningen til en fingers bevegelse over sensoren langs minst én akse, karakterisert ved at den omfatter midler for å måle retningen til en finger som beveger seg over skanneren, og midler for å kategorisere bevegelsene til fingeren i et sett med kategorier tilsvarende minst ett tegn eller en kommando på en fremviserskjerm, der skjermen er innrettet til å indikere de målte bevegelsene og/eller det tilsvarende tegnet eller kommandoen.