TWI291642B - A tracking window for a digitizer system - Google Patents

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TWI291642B
TWI291642B TW094123915A TW94123915A TWI291642B TW I291642 B TWI291642 B TW I291642B TW 094123915 A TW094123915 A TW 094123915A TW 94123915 A TW94123915 A TW 94123915A TW I291642 B TWI291642 B TW I291642B
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Alon Haim
Ori Rimon
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Description

1291642 九、發明說明： 【考务明所屬冬餘領】 發明領域 本發明係有關一種數位化器系統，特別但非排它地係 5 有關一種數位化器系統用之追蹤視窗。
t mr U 發明背景 一種數位化器係可追蹤使用者互動之與電腦結合之輸 入裝置。於大部分情況下，該數位化器係與一顯示器螢幕 10 結合來允許做觸摸檢測或光筆檢測。 美國專利弟6,690,156说，名稱「實體物件所在位置之 裝置及方法以及使用該裝置及方法之一平台」，讓與恩崔克 公司（N-trigLtd)及美國專利第1〇/649,708號，名稱r透明數 位化裔」’申請人恩崔克公司敘述一種可檢測多個實體物件 5 (車乂佳為光筆)位在一平坦面板顯示器頂上之定位裝置。二文 件之較佳具體例之一敘述一種由含有豎導體及橫導體之一 矩陣之透明箔所組成之系統。光筆為電磁光筆，光筆係藉 每繞該透明箱之激勵線圈所觸發。 光葦之確切位置係經由信號處理決定，該等信號係由 2〇豎導體及橫導體之矩陣感測。 其它已知之數位化器系統包括多種可響應於電磁信號 之實體物件，例如遊戲部件。例如包含諧振電路之遊戲符 記，述於美國專利第6,690，156號，名稱「實體物件所在位 政置及方法以及使用該裝置及方法之圖形顯示哭事 1291642 置」，讓與恩崔克公司。 美國專利第4,878,553號，名稱「定位檢 _ γ 4衣置」讓遍 瓦月么司（Wacom lnc·)敘述一種系統包含排列成列與 之=回路集合。該等回路定期激勵，每次激勵—個回^ 俾便感/則於裝置表面之一電磁光筆的存在。 钓了檢測於γ 方向之光筆的存在，於X軸上之各個回路係以光筆譜振頻 循序激勵。然後數位化器取樣於γ軸之全部回路來判定光* 之所在位置。該程序係與狀於以向之光筆所在 似。 罝犬員 10 美國專利中請案第赠57，號，名稱「數位化哭 觸摸檢測」，讓與恩崔克公司，描述三種使轉導天線· 之觸摸檢測方法。-具體例中，觸摸檢測之進行方式，陣 經由使用交流信號而於-軸上提供天線之㈣激勵，2 垂直軸之天線接受取樣。當—傳導物件諸如使用； 15 摸裝置表面時:出現一種稱作為互導現象。觸摸係作： 接相鄰二線之導體，將振盪信號由—導體傳輸至另— 前述數位化器中之主要缺點之一為大型感應面積h 較大量天線/傳導回路，俾便維持相#解析度及效能。 /傳導回路每次只激勵-天線/_料回路之事實，造：
檢測時間的延長’因而限制更新速率及數位化器效能^ 增加數位化器成本。 I 計算物件所在位置所需時間量隨著組構感測器之 /傳導回路域測元狀量而叫財切加。 ’ 現在參照第1圖，第1圖顯示—種前述美國專利第 20 1291642 4,878,553號所述之先前技藝位置檢測裝置。感測器則包含 排列成列1G2及排列成仃1G3之-料回路集合1導回路 被定期激勵，每次激勵-個回路，俾便感測於裝置表面之 電磁光筆1G4的存在。為了檢測於γ方向之光筆的存在於 5 X軸撤之各回路係以光筆雜頻率循序激勵。然後該數位 化器取樣於Υ軸朋的全部回路來判定光筆所在位置。該程 序係類似狀於X方向之光筆所在位置之程序。例如务光筆 係於激勵回路簡之範_時，光筆係以電魏充電^振 光筆感應於垂直回路107上之一電信號1〇6。 10 考慮面積A1之感測器，包含X軸102之幻傳導回路，及 Y轴103之Y1傳導回路。此種情況下，光筆所在位置係藉 (X1+Y1)步驟判定。感測！I面積愈A，則所需傳導回路愈多 俾便檢測光筆而未有損感測器之解析度。 如前述實例驗證，傳導元件數目的增加，結果導致檢 15測時間之線性延長。檢測時間增加，降低數位化器更新速 率，因而限制其效能。此外，取樣量大，結果導致對電子 元件及料功率的需求增加。此乃仰賴定期激勵及/或取樣 來檢測-實體物件之全部數位化器系統的典型問題。 種使用傳導天線矩p車之觸摸檢測方法係述於前述美 20國專射請案第10/757，號。為了判定觸摸位置，天線係 使用交流信號連續激勵。於觸摸存在下被取樣之電信號衰 減。此項檢測技術每一軸只涉及一個取樣與激勵步驟。但 由於全部天線皆列入考慮，因而所需處理數量大。 如此廣泛了解且高度較佳有一種不具有前述限制之數 1291642 位化器系統。 t 明内 ]| 發明概要 5 10 根據本發明之一方面提供一種檢測實體物件 置之裝置’包含··多個感測元件其係展 一測至少一個實體物件;以及與該感 ==，:Γ配來對該至少—個實— 擇追祕固，该追蹤視窗包含追縱該物件 件子集，來判定個別物件之所在位置。 这利几 控制器係配置來根據-組參數中之至少—者而動能重 新組配包含該物件之追職窗之該子集，該組參數包含： 該:件之前—個所在位置、物件速度、物件加速度、物件 之前進方向、及物件之過往歷分析。 該追蹤視窗具有固定大小，且可包含多個感測元件。 15另外’該視窗具有可動態調整之大小。 根據本發明之第二方面，提供—種檢測實體物件之所 在位置之方法，包含：經由分析於多個感測元件上之一寬 廣頻率範圍，來檢測至少-個實體物件個別之近似所在位 置及頻率，利用多個展開跨一感測區之感測元件而搜尋至 20少一個實體物件；找出該物件之頻率；定位該物件之所在 位置；選擇該物件之一追蹤視窗，該追蹤視窗包含展開環 繞違位置之多個感測元件之一部分；以及經由於追縱視窗 分析個別物件於該所找到之頻率之信號，以及經由動態更 新4追蹤視窗來於物件移動時維持追蹤物件，追蹤個別物 1291642 件。 根據本發明之第三方面，提供一種取樣具有多個感測 元件之一感測區之系統，包含：多個放大器用來放大由該 感測元件檢測得之信號；以及一結合該放大器之多工器 5 (MUX)用來輸入信號，該信號係來自於該等感測元件之選 定部分。 除非另行定義，否則此處使用之全部技術術語及科學 術語皆具有本發明所屬業界之技藝精湛人士共通已知之相 同定義。此處提供之材料、方法及實例僅供舉例說明之用 10 而非意圖為限制性。 本發明之方法及系統之實作涉及以手動、以自動、或 以手動與自動之組合執行或完成某些選定之任務或步驟。 此外，根據本發明之方法及系統之較佳具體例之實際裝置 及設備，於任何韌體之任何作業系統可藉硬體或軟體或其 15 組合而實作若干選定步驟。舉例言之，至於硬體，本發明 之選定步驟可呈晶片或電路而實作。至於軟體，本發明之 選定步驟可呈多個軟體指令藉電腦使用任何適當操作系統 來執行。總而言之，選定之本發明之方法及系統之步驟可 被描述為藉資料處理器例如執行多個指令之運算平台來執 20 行。 圖式簡單說明 此處參照附圖說明本發明，但此處之說明僅供舉例說 明之用。現在特別參照附圖之細節，強調此處所述之特定 規格僅供舉例說明以及舉例討論本發明之較佳具體例之 1291642 用’此處提供之特定規格相信為最有用且最容易了解样 明之原理及構想各方面之說明。就此方面而言，未曾試圖 以對基本了解本發明所需以更進一步細節來顯示本發明之 結構細節，對附圖所做說明讓熟諸技藝人士了解實際上如 5何具體實施本發明之若干形式。 附圖者： 第1圖顯示—種先前技術之位置檢測裝置。 第關為根據本發明之較佳具體例，檢測實體物 在位置之範例裝置之第一方塊圖。 )第_為根據本發明之較佳具_，檢 在位置之範例裝置之第二方塊圖。 勿件所 種實例數位單 第2c圖為根據本發明之較佳具體例，一 元之方塊圖。 第3圖為簡化流程圖，顯 於各種操作模式間之可能的^據本發明之較佳具體例介 :圖為另-簡化流程圖’顯示根據本發佳 例介=各種操作模式間之可能的轉換。 R具體 第5圖顯示根據本發明之— 20 第6圖顯示根據本發明之_二Π追縱视窗。 用之多個追縱視窗。 ’、^之夕根光筆檢測 第7圖顯示根據本發明之較佳呈 測用之多個追縱視窗。 〃版歹’之觸摸及光筆檢 第8圖為流程圖，顯示根據本發 測手指觸摸及電磁光筆二者時之摔作順序乂土具體例，當檢 10 1291642 第9圖為根據本發明之較佳具體例，一種數位化器架構 之簡化方塊圖。 第10圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之實例 單軸處理架構之方塊圖。 ' 置之實例 第11圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝 分裂架構之方塊圖。 第12圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之· MUX之方塊圖。 第13圖為根據本發明之較佳具， 32X8 MUX之方塊目。 衣置之弟一 第14圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之類比 至數位轉換器（A2D)元件實作之方塊圖。 第15圖為根據本發明之較佳具體例檢測實體物件所在 位置之第一實例方法之流程圖。 15 20 第16圖為根據本發明之較佳具體例檢測實體物件所在 位置之第二實例方法之流程圖。 C實施方式J 較佳實施例之詳細說明 、本具體例包含一種檢測實體物件之所在位置與移動之 追縱視窗之實作裝置及方法。 根據本發明之裝置及方法之原理及操作 及伴隨之制収為明瞭。 …、附圖 日於說明本發明之至少一具體例之細節前，需了解本發 明之應用用途非僅限於後文說明及附圖舉例說明之組成細 11 1291642 節與元件配置。本發明可包含其它具體例或可以多種其它 方式實施或進行。此外，須了解此處採用之用詞及術語僅 供舉例說明之用，不可視為限制性。 一種數位化使用者互動例如檢測實體物件所在位置之 5數位化器裝置，較佳包含··展開於一感測區之感測元件， 其係組配來感測使用者之互動，換言之，涉及光筆等物件 之互動；以及一與該感測元件結合之控制器，其係組配來 動態選擇互動用之一追蹤視窗，該追蹤視窗包含被激勵用 來感測該物件用之一感測元件之子集。該追蹤視窗經選定 10 來基於例如最後已知之所在位置細節而取中於該互動，藉 此經由於任何時間只取樣最少數目之感測元件而可節省處 理資源。 現在參照第2a圖，第2a圖為根據本發明之較佳具體 例，一種檢測實體物件所在位置用之實例裝置之第一方塊 15 圖。 實例裝置200包含展開跨一感測區22〇之傳導感測元件 210。例如此寺感測元件210包含一組傳導天線，其係組配 來感測使用者互動，較佳透過存在於感測區220或感測區 220附近之一或多個實體物件，諸如電磁光筆或手指來傳 20 遞。 實例裝置200進一步包括一與該感測元件21 〇連結之控 制器230。控制器230係組配來動態選擇一追蹤視窗240。追 蹤視窗240包含展開於該實體物件所在位置周圍之部分感 測元件。於追蹤視窗240之感測元件係由環繞該物件之已知 12 1291642 所在位置厢，以及根據該實體物件之速度、加速度、前 進方向及晚近表現而藉控制器230動態選擇。當物件移動 時，經由重新選定於該視窗之感測元件而更新追蹤視窗。 實體物件所在位置係使用追蹤視窗240内部之該等感 5測元件210所接收得之信絲計算且追縱。只利用部分感測 元件2H)可能減少更新速率及解析度於裝置大小，更特別係 於感測區220之大小之相依性。 於本發明之較佳具體例，裝置2〇〇為使用平板顯示器 (FPD)螢幕之—種行動運算裝置之㈣數位化器。行動運算 10裝f可為任一種可讓使用者與裝置間互動之裝置。此等裝 置實例為平板PC、筆致能之膝上型電腦、個人數位助理器 (PDA)或任-種|上型裝置如掌上型電腦、行動電話等。 數位化器以極高解析度及極高更新速率來檢測一實體 物件位置。Λ體物件可為光筆餘何觸摸螢幕之傳導物 15件。實體物件可用於指標、畫圖、書寫（手寫辨識)及任何其 它使用者用來與裝置互動之活動。系統可檢測單根手指觸 摸或多根手指觸摸。此外，觸摸檢測可使用光筆檢測同時 實作。 :本^月之車乂佳具體例中，使用之實體物件為光筆， 2〇數位化為支援元整滑鼠仿真。只要光筆盤旋於即D上方， 則滑氣游標會追縱光筆位置。觸摸螢幕表示點選左鍵，而 光筆上的特殊開關模擬點選右鍵。本發明之較佳具體例利 用一種包括諧振電路之被動光筆。環繞感測器之外部激勵 線圈可激勵光筆内部之諧振電路。 13 1291642 本發明之另一較佳具體例係利用一種包含能量讀取電 路組合一振盪器之被動電磁光筆。此種電磁光筆之—實= 述於美國專利中請案第6G/631,862號，名稱「數位化器= 用之電磁光筆」（讓與恩崔克公司 >。但其它具體例可 5動光筆，藉電池操作或連結電線，無須外部激勵電路或任 何其它可響應於數位化器激勵之物件。 本發明之若干具體例中，響應於激勵之電池物件為光 筆。但其它具體例可包括其它實體物件例如遊戲物件。 描述遊戲符記包含諧振電路之具體例述於美國專利第 10 6,690，156號（「貫體物件定位裝置及方法以及使用該裝置及 方法之一平台」）。 本發明之較佳具體例中，數位化器可檢測來自電池光 筆及使用者手指的同時但分開的輸入。如此數位化器可作 為觸摸檢測器同時也可檢測光筆。但其它具體例包括只可 15檢測電磁光筆或只可檢測手指觸摸之數位化器。 本杳明之較佳具體例係利用相鄰天線間之電容麵合來 判定觸摸所在位置。適當觸摸檢測方法述於美國專利申請 案第10/757,489號(讓與恩崔克公司），其内容以引用方式併 此處。 20 但於較佳具體例中，光筆可支援完整滑鼠仿真。但於 不同具體例中，光筆可支援諸如橡皮擦、改變顏色等額外 功能。若干較佳具體例中，光筆可感測壓力，響應於使用 者之壓力來改變光筆頻率或其它信號特徵。 車父佳具體例中，行動裝置為有其本身之CPU之獨立電 1291642 n先。不同具體例中，行動裝置可只為系統中之一部分， 諸如個人電腦之無線行動螢幕。 較佳具體例中，數位化器係整合於FPD螢幕頂上之該 主機梦罟 〇 5 。。另一具體例中，透明數位化器可提供為附件而 ° ;备幕頂上。此種組配結構對膝上型電腦極為有用， 膝上型電腦於市面上已經大量銷售。作為附件，數位化器 將膝上型電腦轉成可支援手寫、畫圖或任何其它藉透明數 位化器而變成可運作之操作之有利裝置。 較佳具體例中，數位化器支援光筆。但不同具體例中， 數位化可支援於同一螢幕上同時操作的多餘一根光筆。 此種組配結構用於娛樂用途極為有用，少數使用者可畫圖 或書寫至同一片紙狀螢幕上。 較佳具體例中，數位化器係於一組透明箔實作。但其 它具體例中，數位化器係使用非透明感測元件實作。 15 彝透明數位化器之一實例為書寫墊(Write Pad)裝置，書 寫墊装置為一種置於平常紙張下方之薄型數位化器。此例 中，光筆將貫際墨水與電磁功能組合。使用者於普通紙上 書寫，輸入同時傳輸至主機電腦來儲存或分析資料。 本發明之另一具體例為一種利用非透明感測元件之電 2〇子娛樂板。本實例中數位化器係安裝於板之圖形影像下 方，檢測置於板上之遊戲人物的所在位置及身份。此種情 況下之圖形影像為靜態，但也可隨時以手動異位（諸如當換 成不同遊戲時以手動異位）。
本赍明之其匕具體例中，非透明感測元件整合於FPD 15 1291642 螢幕背面。此種具體例之一實例為有FPD螢幕之電子娛樂 • 裝置。該裝置可用於遊戲，其中數位化器檢測遊戲人物的 位置及身份。也可用於晝圖及/或書寫，其中數位化器檢測 一或多根光筆。大部分情況下，具有FPD之非透明感測器 5 之組配結樣係用於南效能並非該項用途之主要關鍵之情 況0 現在參照第2b圖，第2b圖為根據本發明之較佳具體 例，一種檢測實體物件所在位置之實例裝置之第二方塊圖。 裝置2000為透明數位化器，包含感測器21〇〇具有一網 10格感測元件包含傳導材料於透明箔上形成圖案所製成之傳 導天線。額外資訊提供給美國申請案1〇/649,708(「透明數 位化器」），該案以引用方式併入此處，標題：「感測器」。 裝置2000進一步包含前端單元2200。前端單元2200可 包含差分放大器2010。各個差分放大器2〇1〇較佳係透過其 15 差分輸入端而連結至感測器之傳導天線之一。連結至單一 差分放大器之二天線較佳彼此不相鄰。 差分放大裔2010成群而連結至一信號選擇開關2020， 該信號選擇開關2020係連結至一濾、波器與放大器2030。淚 波器與放大器2030係連結至類比至數位轉換器（A2D) 20 2040，A2D 2040係透過串列緩衝器2050而連結至一數位單 元（顯不於弟2c圖）。額外貧訊係提供於美國專利申請宰 10/649,708(「透明數位化器」），標題：「前端」。 本發明之較佳具體例中，前端單元2200為處理感測器 信號之第一階段。各個差分放大器2010接收來自不同對之 16 1291642 非相鄰感測元件之信號，將信號傳遞至開關2020。各個開 關2020係由一群放大器2010所饋電，將信號由所連結之放 大器2010之一進送至下一階段。 於次一階段，於取樣前，所選信號藉濾波器與放大器 5 2030濾波及放大。最後，信號藉類比至數位轉換器 (A2D)2040取樣，且透過串列緩衝器2〇5〇而進送至一數位單 元(說明於第2C圖）。 現在參照第2c圖，為根據本發明之較佳具體例之實例 數位單元之方塊圖。 10 本發明之較佳具體例中，數位單元2300有一前端介面 2310，前端介面接收來自各個前端單元22〇〇之串列輸入， 且安排串列輸入至DSP有用之並列呈現。數位信號處理 (DSP)核心2320讀取取樣所得資料，處理資料，判定實體物 件如光筆或手指所在位置。判定之位置透過鏈路而送至主 15機電腦。額外資訊係以標題「數位單元」提供於美國專利 申請案10/649,708(「透明數位化器」）。 較佳具體例中，數位單元2300及前端單元22〇〇係共同 結合於一檢測器單元。 於本發明之較佳具體例中，控制器230係於數位單元 20 2300實作，用來動態選擇各個接受檢測之實體物件之一追 蹤視窗240。追3從視窗包含—導線子集用來追♦個別物件， 俾判定及追蹤物件之所在位置。 於本發明之較佳具體例中，控制器23〇將二操作模式亦 即掃描模及追蹤模施加至各個接收檢測之實體物件。 17 1291642 見在參第3圖’第3圖為簡化流程圖，顯示根據本發 明士之較佳具體例之操作模式間的可能的變遷。相始化3 00 進入掃描模式Μ""。掃描模式於感測區尚未檢 4付果體物件時隨時維持激活。-旦檢測得實體物件，系 1切換«追蹤模式32G。#追縱實體物件於感測區之移動 :，追_式32〇為激活。當實體物件由感測區移開時系 、、充切換回掃描模式310。 ’、 10 15 20 ==式⑽錢_式3騎開，因此可對各種模 = “此’追__之目的係追縱 210使用^確位置為了獲得此種精確位置，感測元件 式：二速广快速掃描。此外，物件頻率係於掃描模 檢測物件之頻：於追縱模式320使用之激勵脈衝只包括被 頻率範圍。環繞該被檢測物件頻率之極為狹窄的 當物件之頻率及位置為未 出該實體物件之近似位置之_^控7^230之目的係找 率，使用寬廣之激勵脈衝範圍將近似位置及頻 處理全部信號。 乾圍將王韻剩元件取樣，以及 擇下列選項之:拉::10:盍:廣頻率範圍，數位化器、可選 寬廣範圍之Ρ Λ " 脈衝，該激勵脈衝重疊於 ==頻率’定期施加數個脈衝，各個脈衝各自 單-獨特之頻率及定期施加數個脈衡，各個脈衝具有 旦 已經初略判定實體物件（例如光 葦）之所在位置及 18 1291642 頻率，則㈣轉描該光筆之確城測頻率。 控制器掃描光筆之確切頻率，控制哭於嗲 5 10 15 20 =窄：元件上施加於―光筆 員羊狹乍頻率範圍，觸發施加—__。 r-:l卜箠於本發明之較佳具體例中，使用數位化器來搜 切尋f磁料記號時，補實體位置為未 =同時轉解絲知。如此使㈣廣鮮_來= 當於至少一個感測元件檢測得一信號時，測定 =位置之頻率。測得近似位置後，數位化器觸發 週_’取樣於該光筆近似位_之感測元件。施加 之捕域為於狹窄頻率範圍内之重疊信號。施加之信號 用來找出絲之確切解及所在位置。 化 之所!:::之ί佳具體例中’數位化器首先判定實體物件 妇置’然後掃描來找出其精確檢測頻率 =體例來逆轉操作順序：首先找出檢測頻率，以及=後 搜尋所在位置。 久…、俊 若干具體例中’數位化器可追縱數個具有不同頻率之 电磁物件。例如含有諧振電路之電磁遊戲述 國專利6，=156,該案以引用方式併人此處。、美 來讓况下，數位化器較佳係、使用適當激勵頻率範圍 W全部不同之電磁物件可運作。 對各個電磁物件形成追縱視窗240,容後詳述。 因掃描模式310之目的柄定實體物件之近似所在位 19 1291642 置’無需維持高噪訊比(SNR)。低SNR所需取樣數目減少， 如此取樣速率可低於追蹤模式320之取樣速率。此外， 脈衝之能階也可下降。 5 /較低取樣率讓數位化器可使用若干激勵脈衝，各個脈 衝係有限數目之解之重疊。此種情況下，激勵脈衝係以
循環方式施加至檢測得實藝件為止。使用此種脈衝來替 代全部可能之鮮重疊之脈衝，證實較為經濟，原因在於 後述脈衝如前文說明屬於重載功率耗用者。 10 15
本發明之一較佳具體例中，經由施加激勵脈衝集合， 。衝有獨特頻率來進行激勵。於各個操作循環，數位 化裔施加不同激勵脈衝。於各個操作週期，控制器分析源 自感測器天線之信號。當檢測時，受檢物件之頻率係根據 最新使用之激勵脈衝來決定。雖言如此，由數位化器施加 之激勵脈衝與實體物件之檢測頻率無需相關。 〃於本發明之另-較佳具體例中，數位化器之激勵頻率 係與檢測頻率不同。於各次循環，數位化器施加一具有獨 特頻率之激勵脈衝，搜尋至少_種可能頻率之信號來判定 一物件之存在。 立、於掃描期間，數位化ϋ可取樣全部感測元件，處理全 自此等感測TL件之信號。轉低取樣率之額外優點為 感〉則元件可以數個步驟來取樣。 因取樣率低，且無須光筆的精確位置，故實際上無須 同時取樣全部感測元件。如此，取樣可分開成為數個步驟， 於各個步驟可取樣及處理感測元件之一個不同部分。 20 1291642 物件之檢_率可根據於製造料之狀態、變化 ^。舉例言之，電磁光筆於盤旋時可放射—種頻率，而 二光筆接觸感測器時可放射另—種頻率。某些情況下，光 葦可根據施加於光筆梢端的壓力量來改變其檢測頻率。如 此’光筆鮮可於與❹者互_間改變。因此理由故， 糸統介於追賴式與㈣模式間之Μ略有修改。 當數位化器係於追蹤模式32〇，且不再感測光筆時，有 兩種可能的情況：光筆由感測區移開，或光筆改變其頻 但留在約略同一個位置。 、 現在參照第4圖，第4圖為另—簡化流程圖，顯示根據 本發明之較佳具體例，操作模式間之可能的變遷。 >於本發明之健具體财，—綺於接找置2〇〇盤 旋。本例巾’光筆改變其鮮來作為其狀態的指示，光筆 盤旋感測區(fh)及接觸感測區(fc)有不同頻率。 首先，裝置200利用至少一個激勵脈衝來搜尋41〇光筆 之近似所在位置之頻率。一旦粗略測定光筆位置，若有所 需，裝置200可掃描光筆之精確頻率(fh) 42〇。對於每個操 作週期使用一個獨特頻率來直接指示物件頻率之情況，頻 率掃描階段420為多餘。 技哥光筆近似位置410以及精確指出光筆頻率420皆屬 於掃描模式400之一部分。於位置及檢測頻率皆確定後，控 制為230切換成為追縱模式430。於追縱模式430，數位化器 開始與光筆接近感測區220附近盤旋時追蹤光筆的移動。只 要光筆頻率維持fh，且光筆維持於緊密接近於感測區22〇盤 21 1291642 旋，則追蹤模式430持續。 但當光筆接觸感測區22G時，光筆頻率改變，因而光筆 艾成感測兀件21〇所不可見。本較佳具體例中，此種情況 下身代切換返回搜尋模式410，控制器230假設自末次取 5木:n以來光筆位置並無劇烈改變，且返回頻率掃描模式 420 ’來找出光筆於目前追縱視窗内部的新的檢測頻率。若 控制器230無法於目前追縱視窗240找到光筆，則獲得結 4 ·光筆已經移開，且切換返_尋模式41〇。 於本發明之較佳具體例中，控制器230利用選定之追蹤 10視窗24〇來貫作追縱模式，該選定之追縱視窗24〇包含部 分感測几件210以及實體物件所在位置之單一激勵頻率。 追蹤視窗240之感測元件21〇係根據實體物件之先前位 置選定，以及下列一者或多者而選定：實體物件速度、實 體物件加速度、貫體物件移動方向、以及經由分析實體物 15件之過往歷可推算出之其它參數。換言之，感測元件再度 φ 經動恶選定，因而形成一個訊框，該訊框之中心係位在移 動中之物件之預期位置或先前已知位置。 較佳该貫體物件所在位置係由最末取得之樣本來判 疋，而與該等樣本係於掃描模式42〇或於追蹤模式43〇取得 2Q 無關。 現在苓照第5圖，顯示根據本發明之較佳具體例之追蹤 視窗。 本較佳具體例中，控制器230選擇只利用於最末計算所 侍貝體物件550之所得位置緊鄰附近之感測元件21〇。舉例 22 1291642 言之，控制器230可選擇於X軸520之線及Y軸530之線。於 追蹤模式時，控制器230可經由只取樣於追蹤視窗540内部 之感測元件210來感測於一感測區220之一特定區。只使用 感測元件210之一子集，可確保固定更新速率而與感測區 5 220之大小無關。 較佳具體例實作有固定大小之追蹤視窗540,其於各軸 上有預定數目之感測元件（天線）。X軸之天線數目不一定等 於Υ軸之天線數目。 另一較佳具體例中，追蹤視窗可具有動態尺寸。例如 10於追蹤視窗540之感測元件可根據物件速度及物件加速度 來選擇。此種情況下，隨著物件速度或加速度的增加而追 縱視窗展開跨寬廣面積。追縱視窗540之最大尺寸可根據特 定硬體組態、特定軟體考量、或二者而受限制。 現在再度參照第2圖。 15 20 可對三個層面進行追縱： 、L號處里控制gg23Q只處理源自於追縱視窗綱内 4之感測兀件210之信號。此種情況下，全部感測元件別 皆受到激勵及《，心、有部分㈣經處絲判定物件的 所在位置。Ρ艮制信號處理，將降低裝置之運算能力。 硬體組態:追_下—個層面係#只取樣選用於追 缺視自24〇之遠專感剛元杜 .τ，但全部感測元件皆被激活。 本較佳具體例可減少所需硬體組成元件及運算能力及 能量需求。例如考慮〜種③“ 逐讀刀及 之數位化ϋ活為㈣4磁光筆之實作追縱視窗240 ^表不感測器的整個表面皆對光 23 1291642 筆信號敏感。 為了決定光筆所在位置，數位化器樣本只感測於追蹤 視窗240内部之感測元件（天線），如此非源自於追蹤視窗24〇 之信號被檢測硬體所拋棄。後來，數位單元只處理源自追 5 蹤視窗240之信號。 3·選擇激活-最終層面係只對追蹤視窗24〇内部的天線 施加激活時，只有源自該等天線的信號才被取樣及處理。 舉例言之，考慮一種數位化器其實作追蹤手指觸摸用 ® 之一追蹤視窗。觸摸檢測係藉利用兩相鄰感測元件天線210 10間之電容耦合來實作。於掃描模式，於X軸的全部天線皆被 激活，每次一根天線，而γ軸的天線被取樣。然後γ軸的天 線被定期激活，而X軸的天線被取樣。只要並無觸摸事件指 示，則持續此種處理程序。一旦指示有觸摸事件，則不再 品要使用全部天線，控制器230切換成為追縱模式。 15 於追蹤模式，控制器230只對組成追蹤視窗240之天線 施加激勵，故感測元件210唯有出現於追蹤視窗24〇區域内 部時才對觸摸敏感，數位化器只取樣且只處理源自於追蹤 視窗240之信號。 本t明之較it具脰例貫作檢測多於一個實體物件。例 20如數位化态系統可指定來檢測於二不同頻率（心及心)之一光 筆。光筆係分開或同時存在於該感測區。 掃描模式利用二光筆頻率做外部激勵。就量化方面而 言，根據二光筆之頻率，激勵信號為二正弦信號的重疊。 實際上，各光筆可放射環繞其指定頻率周圍狹窄範圍頻率 24 1291642 之信號。因此，激勵信號實際上為於匕谢及心谢，範圍之 信號的重疊。 本發明之較佳具體例利用包含傳導天線之感測元件 210。天線經取樣，信號環繞相關頻率周圍濾波。當於心土△[， 5犯圍檢測得一信號時’數位化器獲得結論為存在有第一光 筆。當於f2±M”範圍檢測得信號時，數位化轉得結論為存 在有第二光筆。一旦數位化器識別某根光筆，則 得之光筆之-追縱視窗，故若同時存在有二光筆，則各 光筆被指派其本身之追蹤視窗。本例中，各光筆之激_ ⑴率與檢測頻率彼此接近。實際上，各光筆被激勵且發出於 其被激勵之約略相同頻率範圍脑之信號。其它具體例 中，激勵頻率及檢測頻率並非必要於相同範圍。此種情況 下，每根光筆之激勵係適#檢_率範圍㈣ 係於不同頻率範圍fexc±Mexe。 勵 15本發明之擁鍾财，絲錢用-_率激勵， 而發出第二頻率。本具體例中，利用數根光筆，全部光筆 皆對相同的激勵頻率敏感，而放射信號之頻率不同。此種 光筆之實例可參照美國臨時專利申請案第如細，船號，標 題「數位化器系統用之電磁光筆」（讓與恩崔克公司 2〇現在參照第6圖，顯示根據本發明之較佳具體例，多重 光筆檢測用之多個追蹤視窗。 本發明之較佳具體例中，感測區_存在有二光筆 650、_。_旦檢測得第—光筆，數位化时作第一光筆 之-追縱視窗680，如此取樣於歡—群天線及於、 25 1291642 630之另-群天線，俾便追縱第—光筆之精確位置。 同時，第二光筆_減由感顧_遺漏。該種情況 下，數位化器繼續掃描於第二光筆_之檢測頻率信號至^ 部天線。 5 纟檢測得二光筆時，二追縱視窗670、680係同時實作， 對各光筆650、660各追蹤一個追蹤視窗。 當光筆之一由感測區_去除時，數位化器回頭於遺漏 光筆之檢測頻率來掃描全部天線。換言之，數位化器搜尋 被去除的物件，而追縱於❹m6_然可被檢測之物件。 10 |終視窗為重疊，某些天線具有檢測頻率从心之信 號本/、體例中，光筆係設計成有不同檢測頻率。各光筆 不受系統中其它電磁物件之檢測頻率的影響。因此多根 筆可同時獨立檢測。 x 本發明之較佳具體例涉及光筆及手指觸摸的組合撿 15 測0 為了區別光筆及手指，手指檢測頻率係與光筆檢剛頻 率不同。數位化器使用一頻率範圍用於光筆檢測之外部數
勵，以及使用不同頻率來振堡天線因而讓手指觸摸檢 運作。 ' T Ό 現在荼照第7圖，顯示根據本發明之較佳具體例，鹎镇 檢測及光筆檢測用之多重追縱視窗。對光筆形成分開後〒 視窗，對手指形成分開追蹤視窗。使用者手指25〇及電啜“ 筆760係存在於感測區7〇〇。 先 數位化裔貫作兩個追蹤視窗770及780各自用於各滌 使 26 1291642 用者互動750、760。Y軸740之一群天線取樣做光筆檢測， 另一群天線730取樣做觸摸檢測。追蹤視窗770、78〇可重 疊。如此用於光筆檢測之一或多根天線也可用於觸摸檢 測。例如，Υ軸710之光筆檢測用天線含有X軸之觸摸檢測 5 720用之天線之一。 現在參照第8圖，其為流程圖，顯示根據本發明之較佳 具體例當檢測手指觸摸及電磁光筆二者時之操作順序。
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20 系統初始化800時，數位化器啟動二個別掃描程序，一 次掃描用於觸摸檢測810，而另一掃描用於光筆檢測82〇。 因光筆檢測及手指檢測二者應用一頻率於光筆以及應用不 同頻率於觸摸，故兩項掃描程序可並存而不會互相干擾。 光筆檢測所需外部激難以脈衝進行。因此手指檢測戶^ 天線激勵可於外部麟林活化時於該等時槽進行。此項 特色允許㈣—部㈣㈣於外職勵及天線激勵二者，、 以及允許光筆信狀手指信號二者的同_樣。 ’ 乂土…例中，光筆掃描模式82〇使用於—預定頻率 =^?，重疊來激勵料光筆。例如#絲於感測器 τ #光筆頻率由fi改變成接觸感測區時的 ==外部線圈係於叫激活，來檢測於兩種情況 此外，於製造時’光筆之電元件組可略微改變。 =有略微不同頻率。為了確保光筆的檢測，激勵。 於才曰疋之激勵頻率⑹附近之頻率範圍(f蝴進行: 時，全部天線經取樣及處理來判定光筆的存在。 田 27 1291642 於另一較佳具體例中，天線係使用一種頻率激勵，發 出於數個可能的頻率之一或於頻率範圍之一之一信號。雖 言如此，由於製造上的變化，激勵脈衝係由該指定激勵頻 率周圍之頻率範圍組成。 5 於手指掃描模式810，天線係於手指檢測頻率f3振盪。 如前文說明，天線係於外部激勵脈衝間的該時槽振盪。天 線係於振盪時被取樣。 若光筆係存在於感測區，數位化器感測光筆880之衰變 4吕號。當使用者觸摸一或多根天線時，數位化器感測於該 10手指檢測頻率860之手指感應信號。因光筆信號及手指信號 係於不同頻率，故二者的檢測不受彼此影響，如此允許同 時檢測。 數位化器獲得結論，當取樣信號指示存在有至少一個 於光筆頻率範圍内部之元件時，光筆係存在於該感測區。 15當檢測得光筆時88〇，數位化器切換成光筆追蹤模式840。 於光筆追蹤模式，外部激勵線圈係於光筆激勵頻率周圍之 >狹窄頻率範圍激勵，數位化器只檢查部分天線有關㈣光 筆檢測頻率之信號。 當檢測得手指時860，數位化器切換為手指追蹤模式 20 830，其中只有部分天線被振動且被取樣。 虽手指由該感測區移開時，並未檢測得手指作號， 數位化器切換回手指掃描模式81〇。 ϋ 同理，當光筆由該感測區去除，或光筆改變其檢測頻 率時，於指定之光筆檢測頻率周圍並未檢測得光筆信號 28 1291642 870 ’數位化器切換回光筆掃描模式820。 因光筆h測與手指檢測為分開獨立，數 列任一種組合操作：光#>> I、卜 光筆追蹤模⑽㈣/^7錢式斷手__式_， 手指追職咖模細，光筆私模式斷 當數位化器係於光式840+手指追縱模式830 ° 士 、筆830及觸摸840—者之追縱模式 :==1=㈣不曙，故手指信號易 10 本手私觸摸感應於光筆頻率之雜訊信 u造成光筆檢测的困難。此種情況下，可實作一雜 訊去除演繹法職去除光筆解之雜訊。訊細 述於美瞻巾物戰535，”人恩崔二 =:併^ 自-詩=巾彡°衫#論’雜訊之去除可經由形成來 比為^視窗而達成。但並非於該子群之全部導體 且界定視窗為矩形，加人-個與欲檢測物件之 运以體。該遠端導體假設只攜帶雜訊。遠端導體上之信 號則用作為參考信號來由該視窗扣除雜訊。 系統架構 20 ，本具體例可減少系統對硬體組成元件以及運算功率 需求，因而可降低成本。 見在參知苐9圖，其為根據本發明之較佳 位化态架構之簡化方塊圖。 於本發明之較佳具體例中，由數個感測元件矩陣所組 的 具體例，一數 29 1291642 成之透明感測器900係連結至一前端單元91〇。前端單元91〇 係安裝於感測器框架上。較佳具體例中，前端單元91〇接收 來自感測器900之極低信號。較佳具體例中，感測元件為天 線被劃分為數對，每對天線係連結至前端單元910内部之一 5 差分放大器920。 其它具體例可使用習知放大器，而非使用差分放大器 來放大信號。前端單元910放大920及濾波930所接收之信號 來去除不相關頻率。 濾波後之信號使用取樣與保留元件980來維持穩定。取 1〇樣與保留元件接收一時脈信號（圖中未顯示），該信號係藉取 樣與保留元件980來控制天線之取樣率。例如，一具體例可 貫作二連續激勵脈衝間之256取樣，該種情況下，取樣與保 留元件980藉時脈信號開啟每個取樣期256次，來對所取樣 之信號提供類比至數位轉換器（A2D) 940。 15 濾波信號係使用類比至數位轉換器（A2D) 940來取樣 成為數位呈現。數位資料於串列緩衝器％〇中封包，封包前 傳至數位單元970，通過匯流排95〇來接受進一步數位處 數位單元970負貝執行數位處理演繹法則。數位處理結 果為存在於感測區之實體物件之位置座標。 -0 當追蹤一實體物件跨感測區900之移動時，數位化器之 更新速率相當高。更新速率低將導致檢測不準確游標之移 動斷續。 口數位化杰被迫取樣全部感測元件，換言之，取樣傳 導天線的整個_ ’同時轉高更新速率，前端單元91〇較 30 1291642 佳對各對天線含有一放大器920、一濾波器930、一取樣與 保留元件980及一 A2D 940。 顯然電氣元件數量隨著組成感測器900之傳導天線量 而線性增加。感測器900之尺寸與電氣元件數目間之線性相 5依性，影響裝置成本及其功率耗用參數及其它效能參數。 本具體例試圖減少順利準確追蹤實體物件需要的電子 元件數目。此外，本具體例可去除電氣元件數目與感測器 大小間之相依性關係。例如，本具體例所需濾波器數目係 等於組成激活之追蹤視窗之差分信號數目。數位化器實作 10追蹤視窗，於X軸有10根天線，Y軸有8根天線，實際上係 使用9個差分信號。因此只需要9個濾波器，而與感測器大 小及感測元件（天線)總數無關。 現在參照第10圖，其為根據本發明之較佳具體例，一 種裝置之實例單軸處理架構之方塊圖。 15 20 本具體例中，該軸含有64根傳導天線。本具體例之追 蹤視窗含有8個來自錄之差分錢。魏得之信號麵係 被差分放大ϋΗΜΟ所放大H(MUX)單元麵選擇相 關之差分信號。相關信I輯波咖來去除不必要的頻 率。本具剛 MUX 1G2G ’其係組配來選擇組成 該追縱視窗之天線，若姉天_數為64，卿追縱視窗 最多含有16根天線。 MUX聊選擇含括於該追縱视窗之天線之差分作 號，且透過毅㈣30及取樣與保留元件_而前傳差分 信號至仙1050。取樣與保留元件_可確保信號於藉 31 1291642 A2D 1050數位化時維持穩定。 A2D 1050只數位化含括於該追蹤視窗之差分信號。注 意，所需濾波器1030數目及取樣與保留元件1〇4〇數目降至 於該追蹤視窗之差分信號數目。 5 MUX單元接收來自全部天線之信號。如此隨著數位化 器感測區的放大，MUX單元必須接收來自相當遙遠之傳導 天線之信號。傳導天線產生之信號太過微弱而無法攜帶通 過此種距離。此種情況下，信號於感測器附近被放大及緩 衝，而非被送至遠距離MUX單元。如此出現一種分裂架構 10 裝置。 第11圖為根據本發明之較佳具體例之一種裝置之分裂 架構貫例之方塊圖。 本具體例中，前端單元被劃分成為兩個層面。第一層 面包括一 ASIC集合111〇展開於一感測器框架η⑻。此等 15 ASIC於後文稱作為前端ASIC。前端ASIC 111〇含有如前節 所述之差分放大器（圖中未顯示）。 較佳具體例中，感測器係由各軸之64根天線組成。每 軸有四個箣端八51<1； 1110，各自連結16根天線，產生$個差 分#號。各個ASIC 1110位在其放大天線之緊鄰附近。mux 20 1130、濾波器1140、取樣與保留元件1150及A2D 1160係位 在一不同ASIC 1120，後文稱作為後ASIC。 由於下述事實，後ASIC接收之信號已經被放大及缓 衝，故可位在距離感測元件（天線)之一段距離。信號係經匯 流排1115而由前ASIC移轉至後ASIC。 32 1291642
將前端單元分裂成為ASIC 1110及後ASIC 1120,允許 實作本發明，同時減少數位化器系統之硬體元件數量。 MUX 實作32x8 MUX是一種複雜的任務，該多工器可選定任 5 一群8個輸入信號。此種設計可能耗用前端ASIC内部的相當 大量面積。 若選擇8個鄰近輸入信號，而非任意8個輸入信號，則 可簡化MUX之設計。 Φ 現在參照第12圖，其為根據本發明之較佳具體例，可 10 選擇8連續信號之一個32x8 MUX之方塊圖。
MUX 1200係由 8個4x1 MUX 1210-1240組成。各個4x1 MUX被輸入4個信號。例如MUX之輸入信號組配如後：第 一4x1 MUX 1210接收輸入{1〇、18、116、121} 1250，第二4x1 MUX 1220接收輸入山、19、117、125} 1260，第三4x1 MUX 15 1230接收輸入{12、110、118、126} 1270等直到第四4x1 MUX 1240接收輸入{17、115、123、131} 1280。 ® 較佳具體例中，MUX單元係組配來選擇七個連續輸入 及一個任意輸入。選擇任意輸入的能力造成MUX設計上略 微複雜。但經由提供選擇獨立之第8天線輸入的可能，數位 20 化器可實作雜訊降低演繹法則，述於美國專利申請案 11/〇63,535，申請人恩崔克公司，名稱「數位化器系統用之 雜訊去除演繹法則」，該案以引用方式併入此處。本演繹法 則中’假設只有第8根天線提供雜訊信號，如此用作為雜訊 減低演繹法則之參考。 33 1291642 現在參照第13圖，其為根據本發明之較佳具體例，第 二32x8 MUX之方塊圖。 32x8 MUX 包含兩群 1310、1320 4x1 多工器（MUX) 1340。各群包含八個4x1 MUX 1340。32x8 MUX也有一群8 5 個2x1多工器1380及單一8x1 MUX 1365，連結至第二群4x1 MUX 1320之各個MUX 1340。 各個2x1多工器1380係連結至該8x1 MUX 1365以及連 結至第一群1310之多工器1340之一。 • 本較佳‘體例中，差分信號1330被插入兩群1310、1320 10 MUX，各群有8個4x1 MUX 1340。第一群1310之輸入信號 1350係作為該群8個2x1 MUX 1380之輸入信號1350。第二 群1320之輸出信號1360係作為一個8x1 MUX 1365之輸入 信號。2x1 MUX 1380有兩個輸入信號1350、1370。第一輸 入信號1350為第一組1310 4x1 MUX 1340之輸出，而第二輸 15 入信號1370為8x1 MUX 1365之輸出信號。 因4x1 MUX 1310-1320係獨立控制，故第一群1〇之輸 ® 出信號！350可與第二群1320之輸出信號1360不同。於此組 態，2x1 MUX 1380由9個差分信號中選出8個。8個信號1350 係源自於第一群1310 4x1 MUX 1340，而第九個信號1370 2〇係源自於8x1 MUX 1365。較佳所選信號1390係輸入濾波器 1301且經數位化（圖中未顯示）。 MUX單元係設計來選擇源自於追蹤視窗之天線之差 分信號。例如，前述32x8 MUX可用來實作源自於組成感測 态X軸之64根天線之7個差分信號之一追蹤視窗。經由提供 34 1291642 選擇-獨立第8根天線的可能，數位化器可使用美國專利申 請案n/063,535,申請人恩崔克公司，名稱「數位化器系統 用之雜訊去除演#相」所述之雜訊;絲演繹法則。 數位至類比轉換器（A2D) 5 差分信號之數位化可經由A2D元件連結至32χ8 Μυχ 之各個輸出而達成。例如，各軸有64根天線之數位化器共 需要16個A2D元件，每軸需要8個八2]〇元件。 現在參照第14圖，其為根據本發明之較佳具體例，一 種A2D元件實作之方塊圖。 10 本發明之較佳具體例包括一差分放大器集合141〇、一 32\8多工器〇^11幻單元1420、濾波器144〇、取樣與保留元 件 1450及 A2D 1480。 較佳具體例中，接收得之信號14〇〇使用差分放大器 1410放大。MUX單元1420選擇於該追蹤視窗内部之相關信 15號。追蹤視窗係由8個差分信號1430所組成，該8個差分信 號1430係選自於共32個差分信號。相關信號藉濾波器144〇 濾波，使用8俯取樣與保留元件1450來維持穩定。穩定信號 1460使用8x1 MUX 1470每次一個信號，前傳至A2D 148〇。 8x1 MUX 1470設計成夠快而可於進行下次取樣前，介 20於其8個輸入信號1460間切換。為了確保全部預定信號皆於 下次取樣前被數位化，8x1 MUX之操作頻率係至少比天線 之取樣速率高8倍。A2D 1480較佳係於8x1 MUX前傳下一個 欲數位化之信號之前完成其輸入信號的數位化。 因掃描模式係於比較追蹤模式遠更快的更新速率才桑 35 1291642 作，故減少電子元件不會影響掃描模式效能。於掃描模式 中，天線取樣速率可減低來處理系統中之全部差分信號。 處理可以若干步驟實作。例如再度參照第10圖所述系統， 前述系統一次可處理8個差分信號。處理32差分信號需要4 5個步驟，如此掃描模式之更新速率比使用8個信號低4倍。 本具體例也可減低判定實體物件位置所需要的運算功 率。
10 15
20 如前文說明，源自於前端單元之數位信號係藉數位單 元處理。本發明之較佳具體例中，數位單元為數位信號處 理單元(DSP)。但其它具體例可使用cpu、單晶片系統(s〇c) 等來實作數位單元。數位單元之目的係處理於前端單元由 A2D所供應之數位信號。數位單元之功能係判定物件所在 位置的座標，且前傳座標給主機運算裝置。 本具體例可使用每秒鐘較少指令來計算物件所在位 置，如此減少DSP所耗用的運算功率。DSp單元之特徵之一 為每秒可執彳了之指令數目（每秒百萬指令，Mlps)。咖之 運异強度及功率耗用量係由其每秒可執行的指令數目決 ^。分析接收得之資料所需ΜIB S數目係由所需更新速率決 疋。更新速率愈高則需要愈快速處理，如此要求更高刚^ 速率。當選擇適當DSP元件時，考慮最低更新速率來確保 順利準確地檢測實體物件。 ^ 對私疋更新速率而言，必須處理來自全部64 線之個DSP單兀要求每秒百萬指令。但實作^差分作號 之追蹤視窗將減少被分析之天線數目。如此，⑽只處^ 36 1291642 源自於該追蹤視窗之差分信號。因此，數位化器要求只執 行X/4MIPS之DSP單元。 結果，本發明允許使用相對緩慢之DSP單元，既可省 叙又可省電。此外，當該DSp單元比所需更快時，可於操 作間關掉DSP來省電。 現在芩照第15圖，其為根據本發明之較佳具體例，檢 測實體物件所在位置之第__方法之流程圖。 10 15 20 第步私涉及搜尋實體物件之約略所在位置及頻率 ^10、。於此階段，實體物件之檢義率或實體物件之所在 位f為未知。如前文說明及第4圖所示，此階段典型涉及施 力見廣頻率激勵脈衝於整個感測區上。 ^體物件之約略所在位置及頻率，搜尋該實 勿件之精確頻率1520。 、 敎勵r U例中’找到精確頻率之方式，係經由施用一 之^:狹窄頻率範圍，取樣於該物件之約略位置周圍 定位:率=可以2步驟進行:首先建立粗略估值同時判 為已知，故精確頻率。於第二掃描階段，約略位置 …、肩取樣整個感測區。 找到精確頻率# 匈定方式係施力41，ΐ!；體物件之精確位置1530， 之精確位置後，、^員羊灰感測兀件子集。找到實體物件 展開跨感_之rr縱料侧。所叙料視窗包含 感測元件子集。 —具體例中’該追縱視窗有固定尺寸。 37 1291642 ’ 之㈣料射，追魏冑之料係根據實 * 體""X、貫體物件加速度、實體物件前進方向、該實 體物件相關之新近過往歷資料分析、或其任-種組合而選 定。 5 力最末步驟，實體物件經追縱1550，追縱方式係藉施 加精確頻率及取樣含括於個別實體物件之追縱視窗之感測 元件。實體物件之精確位置被連續追縱，只要該實體物件 之頻率維持相同，物件位置係使用追縱視窗感測，當實體 • 物件由使用者於感測區操控時，追縱視窗係隨著實體物件 10 之移動而移動。 現在參照第16圖，其為根據本發明之較佳具體例，檢 測實體物件所在位置之第二範例方法之流程圖。 第一範例方法係類似如前文參照第15圖所述之第一範 例方法，涉及第一搜尋步驟1610。但於第二方法中，於找 15到實體物件之精確頻率丨63〇之前，先找到實體物件之精確 _ 位置1620。如同第-方法，對個別實體物件選定一個追縱 視窗1640，連續追蹤實體物件之精確位置165〇，直到實體 物件由該感測器移開，或改變其頻率為止。本發明之另一 較佳具體例中，找出實體物件之精確位置與找出實體物件 20 之精確頻率玎同時進行。 預期於本案有效期内可能發展出多種相關裝置及系 統，故此處所述術語範圍，特別術語「數位化器」、「電腦」、 「光筆」、「螢幕」、「濾波器」、「MUX」、「匯流排」、「A2D」、 「數位單元」、「天線」及「感測器」等之範圍意圖含括全 38 1291642 部此等演繹之新穎技術。 須了解為求清晰，若干本發明之特色係於分開具體例 之内文做說明，但也可組合提供於單一具體例。相反地， 多種本發明之特色為求簡明而以單一具體例之内文做說 5明也可刀開長1供或以任一種適當組合提供。 雖然已經就本發明之特定具體例來說明本發明，但顯 然热諳技蟄人士顯然易知多種更替、修改及變化。如此本 發明思圖涵盍所有此等落入隨附之申請專利範圍之精髓及 廣義範圍之替代例、修改及變化。本說明書所述全部公開 10文獻、專利案及專利申請案全文皆以引用方式併入此處至 彷彿個別公開文獻、專利案或專利申請案係特別且個別指 示來結合於此處供參照的程度。此外，本案引述任何參考 文獻絕不可解譯為承認該參考文獻為本發明之先前技藝。 L圖式簡明2 第1圖顯示一種先前技術之位置檢測裝置。 第2ai|為根據本發明之較佳具體例，檢測實體物件所 在位置之範例裝置之第一方塊圖。 第2b圖為根據本發明之較佳具體例，檢測實體物件所 在位置之範例裝置之第二方塊圖。 種實例數位單 第2c圖為根據本發明之較佳具體例 元之方塊圖。 體例介 第3圖為簡化流程圖，顯示根據本發明之較佳具 於各種操作模式間之可能的轉換。 第4圖為另一 簡化流程圖，顯示根據本發明 之較佳具體 39 1291642 例介於各種操作模式間之可能的轉換。 第5圖顯示根據本發明之一較佳具體例之追蹤視窗。 第6圖顯示根據本發明之較佳具體例之多根光筆檢測 用之多個追縱視窗。 5 第7圖顯示根據本發明之較佳具體例之觸摸及光筆檢 測用之多個追蹤視窗。 第8圖為流程圖，顯示根據本發明之較佳具體例，當檢 測手指觸摸及電磁光筆二者時之操作順序。 第9圖為根據本發明之較佳具體例，一種數位化器架構 10 之簡化方塊圖。 第10圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之實例 單軸處理架構之方塊圖。 第11圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之實例 分裂架構之方塊圖。 15 第12圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之32x8 MUX之方塊圖。 第13圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之第二 32x8 MUX之方塊圖。 第14圖為根據本發明之較佳具體例，一種裝置之類比 20 至數位轉換器（A2D)元件實作之方塊圖。 第15圖為根據本發明之較佳具體例檢測實體物件所在 位置之第一實例方法之流程圖。 第16圖為根據本發明之較佳具體例檢測實體物件所在 位置之第二實例方法之流程圖。 40 1291642 主要元件符號說明】 100...感測器 550...實體物件 102...列、X軸 600...感測區 103…行、Y軸 620…一群X轴天線 104...電磁光筆 630…一群Y軸天線 105...激勵回路 650…第一光筆 106...電信號 660.·.第二光筆 107…垂直回路 670、680…追蹤視窗 200...裝置 700...感測區 210...傳導性感測元件 710…用於X軸光筆檢測之天線 220...感測區 720...用於X軸觸摸檢測之天線 230...控制器 730.··另一群Y軸天線 240...追蹤視窗 740…一群Y軸天線 300...初始化 750...使用者手指 310…掃描模式 760...電磁光筆 320...追蹤模式 770、780...追蹤視窗 400...掃描模式 800…系統初始化 410...搜尋模式 810...手指掃描核式 420...頻率掃描模式 820...光筆掃描模式 430...追蹤模式 830...手指追蹤模式 510...實體物件 840...光筆追蹤模式 520...X軸之線 850...無信號 530... Y軸之線 860…手指檢測 540...追蹤視窗 870...無信號 41 1291642 880···光筆檢測 900···透明感測器 910···前端單元 920···差分放大器 930…濾波器 940···類比至數位轉換器(A2D) 950…匯流排 960···串列緩衝器 970···數位單元 1000·.·接收得之信號 1010…差分放大器 1020…多工器(MUX)單元 1030…濾波器 1040···取樣與保留元件 1050···類比至數位轉換器(^d) 1100…感測器框架 1110···—ASIC 集合 1115···匯流排
1120…不同ASIC
1130.. .MUX 1140.. .濾波器 1150···取樣與保留元件 1160…類比至數位轉換器(A2D)
1200.. .MUX
1210-1240...4xl MUX 1250-1280···輸入 1310、1320...4X1 MUX 群 1330…差分信號
1340…4xlMUX 1350…信號 1360…輸出信號 1365.. .8xl MUX 1370···第二輸入信號 1380…2x1 MUX 1390···所選信號 1400…接收得之信號 1410…一集合差分放大器 1420…32x8多工器(MUX)單元 1430···差分放大器 M40...濾波器 1450···取樣與保留元件 1460.··穩定信號
1470.. .8xl MUX 1480…類比至數位轉換器(A2D) 1510-1550、1610-1650···步驟 2000.. .裝置 2010…差分放大器 2020.. .信號選擇開關 42 1291642 2030...濾波器與放大器 2040…類比至數位轉換器(A2D) 2050…串列緩衝器 2100…感測器 2200…前端單元 2300...數位單元 2310…前端介面 2320…數位信號處理(DSP)核心
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Claims (1)

1291642 5
10 15 20 十、申請專利範圍： ^ 種用於數位化使用者互動之數位化器裝置，包含·· 展開跨一感測區之多個感測元件，其係組配來感測 至少一個使用者互動；以及 與該感測元件結合之一控制器，其係組配來動態選 定该等感測元件之一追蹤視窗，該追蹤視窗包含該等感 測元件之一子集，該子集可被激活用來追蹤該使用者互 動。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等使用者互動係 透過一物件來感測。 3 •如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等使用者互動中 之至少一者為一電磁光筆。 如申凊專利範圍第1項之裝置，其中該等使用者互動中 之至少一者為觸摸。 5·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等使用者互動係 透過多個物件來感測。 6·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該控制器係配置來 動態重新組配包含用於使用者互動之追蹤視窗之該子 集。 7·如申請專利範圍第6項之裝置，其中該控制器係配置來 根據一群參數中之至少一者來動態重新組配包含該使 用者互動用之追蹤視窗之該子集’該群參數包含：先前 位置、速度、加速度、前進方向及互動過往歷之分析。 8·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該追蹤視窗具有固 44 1291642 定大小。 9·如申π專利fen第1項之裝置，其中該追蹤視窗包含預 定數目之感測元件。 10.如申請專利範圍第！項之裝置，其中該等感測元件係排 列於至少二正交軸；以及該追縱視窗包含預定數目之感 測元件於該等軸中之一第一軸。 η.如申請專利範圍第1G項之裝置，其中該追縱視窗包含預 定數目之感測元件於該等軸中之二軸。 12·如申請專利範圍第1項之裝置，其t該追縱視窗具有可 10 15 20 動態調整之大小。 α如申請專利_第2項之裳置，其中健㈣具有一追 縱模式’定義來觸發該追觀窗的選擇及該追縱視窗的 動態更新，俾於該物件移動時維持追縱該物件。 14· =請專利範圍第13項之裝置，其中該追蹤模式係使用 狹乍軌圍之頻率觸發來檢測個別物件。 15·^申請專利範圍第13項之裝置，其中該追縱模式係使用 该個別物件之-檢測頻率來檢測該個別物件。 16.如申請專利範圍第2 ^ ^ 項之衣置，其中該控制器具有一搜 :義來觸發使用寬廣之檢測頻率範圍以及全部 感^件來感測個別物件之約略位置及約略頻率。 專利範圍第16項之袭置，其中使用寬廣之檢測頻 y i3制—個檢觀波，該檢麻波係為該等檢 測頻率之重疊。 18·如申物_㈣之裝置，其中刪寬頻檢測頻 45 1291642 率範圍包含定期施加多個檢測脈波，各個檢測脈波為該 等檢測頻率之部分之重疊。 19.如申請專職圍第闕之裝置，其中該各個檢測脈波具 有該等檢測頻率之一。 〃 5 20·如申請專利範圍第關之裝置，其中該搜尋模式係定義 來使用低更新速率。 21·如申請專利範圍第2〇項之裝置，其中該搜尋模式係 來取樣整個感測區。 > 22.=申請專利範圍第關之裝置，其中該控制器係組配來 1〇 當該物件改變其頻率時，控制器切換為該搜尋模式。 23·如申請專利範圍第5項之裝置，其中該等感測元件係故 配來感測多個實體物件。 1如申Μ專利範圍第23項之裝置，其中該等感測元件係級 配來使用該等實體物件之個別檢測頻率來檢測一個個 15 別實體物件。 齡25·如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含與該等感測 兀件結合及與該控制器結合之一個多工器（MUX)，該多 工杰係組配來輸入來自該追蹤視窗之信號，但排除非來 自該追蹤視窗之信號。 20 26·如申請專利範圍第25項之裝置，其中該MUX係組配來選 擇彳§號集合，該信號集合係源自於該等感測元件之連 續感測元件。 27· 一種檢測實體物件之所在位置之方法，包含·· 利用展開跨一感測器之多個感測元件來搜尋至少 46 1291642 -個實體物件’該搜尋健域用至少_種檢測頻率來 檢測該至少-個實體物件個別之約略所在位置 頻率； 、 找出個別物件之一頻率； 定位個別物件之所在位置； 對個別物件選用—追蹤視t，該追縱視 於該位置周圍之多個感測元件之―、3展開 口丨刀，以及 於該追縱«經由施加_物件之解， 更新追縱視窗而追縱個別物件來維持追蹤該物件。恶 10 15 20 28·如申請專利範圍第27項之方法，其中該追 -群參數中之至少-去而、卜 囱你很據 祕之券^ ，該群參數包含：該個別 物件之先w位置、該個簡件之速度、該個別物件之加 速度、該個難件之前進方向、及該個職件之過 之分析。 & 29.如申請專利範圍第27項 — 、之方法，其中該追蹤視窗具有固 疋大小。 3〇.=請專利範圍第27項之方法，其中該追縱視窗包含預 定數目之感測元件。 各頂 31·如申請專利範圍第27 態調整之大小。 方法，其中該追縱視窗具有動 3 2 ·如申請專利範圍第2 7 如 、方法，其中定位個別物件之所 在=在找出個別物件之頻率之前進行。 33·如申#專利範圍第巧項 在位置與找她物件其中繼別物件之所 〈頰率係同時進行。 47 1291642 34· —種取樣具有多個感測元件之一感測區用之系統，包 含： 多個放大器與該感測區相鄰，用來放大藉該等感測 元件檢測得之信號； 5 與該放大器結合之一遠端多工器（MUX)用來輸入 L號’该寺信號係源自於該感測區之一選定部分。 35·如申請專利範圍第34項之系統，其中該部分係對一個別 • 接受檢測之實體物件集合而根據一追蹤視窗選定。
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