СИСТЕМА ОТОБРАЖЕНИЯ С ЛИНИЯМИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ И РАДИОСВЯЗИ
DISPLAY SYSTEM WITH ELECTROSTATIC AND RADIO LINKS

Уровень техники
[0001] Были разработаны интерактивные дисплеи, которые принимают пользовательский ввод от сенсорных перьев. В одном типе реализации каждое сенсорное перо соединяется с интерактивным дисплеем посредством линии радиосвязи. В результате активации сенсорного пера устанавливается линия радиосвязи. После установления, когда сенсорное перо размещается вблизи дисплея, сенсорное перо может сообщить интерактивному дисплею свою позицию X-Y через линию радиосвязи. Для определения собственной позиции X-Y сенсорное перо выполняет электростатические измерения через электрод на собственном наконечнике. Этот электрод принимает сигналы или передает сигналы от/на электроды в интерактивном дисплее, которые скомпонованы в строках и столбцах и последовательно возбуждаются в циклах. Сенсорное перо может обнаружить точный момент, в который емкостное сопротивление между наконечником электрода и находящейся ниже строкой (или столбцом) возбуждается в большой степени (или, в некоторых случаях, возбуждается в малой степени). На основе этого сенсорное перо может определить свою строковую (или столбцовую) позицию. В последовательных циклах сенсорное перо определяет собственную строковую и столбцовую позицию. Сенсорное перо может сообщить интерактивному дисплею через линию радиосвязи измерения, выполненные посредством сенсорного пера, которые, в сочетании с измерениями, выполненными посредством электронных схем в интерактивном дисплее, могут быть использованы для определения строковой и столбцовой позиции сенсорного пера. Интерактивный дисплей может обработать вводимую информацию согласно отображению, например, элемента интерфейса GUI, такого как, например, курсор, в сообщенном местоположении сенсорного пера.
[0002] Одним недостатком такого подхода является то, что процесс установления линии радиосвязи может занять у пользователя значительное количество времени, что может вызвать недовольство пользователя. Эта задержка возникает в результате того, что интерактивный дисплей, как правило, осуществляет связь с сенсорными перьями беспроводным способом по множеству каналов и скачкообразно перестраивается между каналами посредством способов, таких как, например, методы расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты. В тактовом цикле 60 Гц скачкообразное перестроение по типичным 38 каналам может привести к возникновению задержки вплоть до 0.63 секунды при идеальных условиях передачи, при этом более длительные задержки могут возникнуть при реальных условиях передачи, когда радиопередачи оказывают помехи друг другу, и передаваемые данные теряются. Задержки такой величины являются ощутимыми для пользователей и могут вызвать недовольство, например, в ситуациях, таких как, например, сеансы коллективного обсуждения, презентации, и т.д., когда первостепенное внимание уделяется быстрому взаимодействию пользователя с дисплеем.
Сущность изобретения
[0003] Для решения вышеупомянутых проблем обеспечиваются системы и способы передачи информации в интерактивной системе отображения. В одном примере интерактивная система отображения содержит интерактивный дисплей, включающий в себя электродную матрицу, имеющую строковые и столбцовые электроды, строковые электроды возбуждаются последовательно, приемопередающее радиоустройство на стороне дисплея, и устройство ввода, включающее в себя наконечник электрода и приемопередающее радиоустройство на стороне устройства ввода. Интерактивный дисплей выполнен с возможностью передачи идентификатора канала по линии электростатической связи, сформированной между электродной матрицей дисплея и наконечником электрода устройства ввода, а устройство ввода выполнено с возможностью обнаружения позиционного сигнала, указывающего ближайший строковый электрод в электродной матрице, рядом с которым располагается наконечник электрода, а также с возможностью передачи данных, указывающих ближайший к наконечнику электрода строковый электрод, через линию радиосвязи между приемопередатчиком на стороне устройства ввода и приемопередатчиком на стороне дисплея по каналу, идентифицированному посредством идентификатора канала.
[0004] Данный раздел "Сущность изобретения" обеспечивается для внедрения выбора концепций в упрощенном виде, которые дополнительно описываются ниже в разделе "Подробное описание". Данный раздел "Сущность изобретения" не предназначен для идентификации ключевых признаков или основных признаков заявленного предмета изобретения, кроме того данный раздел также не предназначен для ограничения объема заявленного предмета изобретения. Помимо всего прочего, заявленный предмет изобретения не ограничивается вариантами реализации, которые решают любые недостатки, упомянутые в любой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
[0005] Фиг. 1 изображает схематический вид иллюстративной интерактивной системы отображения, в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия.
[0006] Фиг. 2 изображает схематический вид электродной матрицы интерактивной системы отображения, изображенной на Фиг. 1.
[0007] Фиг. 3 изображает блок-схему, демонстрирующую внутренние компоненты интерактивной системы отображения, изображенной на Фиг. 1.
[0008] Фиг. 4 изображает схематический вид, демонстрирующий передачу данных между интерактивным дисплеем и сенсорным пером интерактивной системы отображения, изображенной на Фиг. 1.
[0009] Фиг. 5 изображает схематический вид устройства ввода интерактивной системы отображения, изображенной на Фиг. 1.
[0010] Фиг. 6 изображает графическое представление алгоритма варианта осуществления способа передачи информации между интерактивным дисплеем и устройством ввода.
[0011] Фиг. 7 изображает блок-схему вычислительного устройства, в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия.
Подробное описание
[0012] Фиг. 1 изображает иллюстративную интерактивную систему 100 отображения, в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия. Система 100 включает в себя интерактивный дисплей 102, выполненный с возможностью параллельного восприятия ввода информации от множества источников. Например, дисплей 102 может воспринять сенсорный ввод, осуществляемый посредством пальцев 101 человека, а также ввод информации, осуществляемый посредством одного или более устройств ввода. Устройства ввода могут иметь форму сенсорных перьев 104 или же могут быть изготовлены в другом подходящем форм-факторе. Как изображено и более подробно описывается ниже, соответствующий графический вывод 108 может быть сгенерирован и отображен в ответ на прием ввода на дисплее 102.
[0013] Фиг. 2 схематически изображает иллюстративную электродную матрицу 200, которая может быть включена в интерактивную систему 100 отображения для обеспечения обнаружения ввода. Матрица 200 включает в себя множество строковых электродов 202 и множество столбцовых электродов 204, которые отделяются друг от друга по вертикали и формируют узлы (например, узел 206), электрические показатели которых (например, емкостное сопротивление) могут отслеживаться для обнаружения сенсорного ввода и ввода сенсорного пера.
[0014] Множество строковых электродов 202 (электродов строки) могут быть электрически связаны с соответствующими схемами 208 возбуждения, выполненными с возможностью возбуждения строковых электродов различными нижеописанными способами. В свою очередь, множество столбцовых электродов 204 (электродов столбца) могут быть электрически связаны с соответствующими схемами 210 обнаружения, которые могут обнаружить токи и/или напряжения в столбцовых электродах, которые возникают в результате возбуждения множества строковых электродов 202, приложение напряжений к дисплею 102 посредством сенсорных перьев 104, и/или касание дисплея пальцем 101. Однако в других вариантах осуществления схемы обнаружения, вместо связи с множеством возбуждаемых столбцовых электродов 204, могут быть связаны с множеством строковых электродов 202. Сконструированная таким образом электродная матрица может быть использована не только для обнаружения вводов касанием от пальца пользователя, но также и для определения, по меньшей мере, одной координаты позиции устройства ввода, такого как, например, сенсорное перо 104, как описано ниже. Следует понимать, что количество строк и столбцов, изображенное на Фиг. 2, демонстрируется исключительно в иллюстративных целях, и что в типичном дисплее в матрицу 200 включается большее количество столбцов и строк, чем изображено на Фиг. 2.
[0015] Фиг. 3 изображает схему, демонстрирующую дополнительные внутренние компоненты интерактивной системы 100 отображения. Как изображено на чертеже, система 100 включает в себя интерактивный дисплей 102, который содержит вышеописанную электродную матрицу 200, имеющую множество строковых электродов 202, расположенных выше (в направлении излучения света) множества столбцовых электродов 204. Множество строковых и столбцовых электродов 202 и 204 отделяются посредством диэлектрического слоя 308, который может содержать различные подходящие диэлектрические материалы (например, стекло, полиэтилентерефталат (PET), пленка из циклоолефинового полимера (COP) и т.д.). Ниже электродной матрицы 200 (относительно направления излучения света) располагается светоизлучающий слой 310, который может являться, например, комплектом жидкокристаллического дисплея (LCD), комплектом светодиодов (LED), комплектом органических светодиодов (OLED) или плазменной индикаторной панелью (PDP). Светоизлучающий слой 310 выполнен с возможностью излучения света L через электродную матрицу 200 таким образом, чтобы свет проходил через верхнюю поверхность интерактивного дисплея 102 и демонстрировался пользователю в качестве изображения, отображаемого на верхней поверхности дисплея. Управление светоизлучающим слоем 310 и электродной матрицей 200 осуществляется посредством контроллера 314.
[0016] Интерактивная система 100 отображения дополнительно включает в себя источник 312 изображения, который может принять ввод в форме обнаруженных данных 324 о касании и обнаруженных данных 322 устройства ввода от электродной матрицы 200 через контроллер 314, обработать ввод на источнике 312 изображения, и сгенерировать соответствующий графический вывод 108 в ответ, который отсылается обратно на контроллер 314 для отображения через светоизлучающий слой 310 интерактивного дисплея 102. Источник 312 изображения может являться внешним вычислительным устройством, как изображено, или вычислительным устройством, интегрированным в корпус интерактивного дисплея 102, а также может включать в себя подходящие программы, процессоры и подсистемы хранения для выполнения описанных в настоящем документе функций. Ниже, со ссылкой на Фиг.7, описывается иллюстративное вычислительное устройство, которое может быть использовано в качестве источника 312 изображения.
[0017] Для обеспечения установления линий связи между различными сенсорными перьями 104 и интерактивным дисплеем 102, интерактивный дисплей 102 может осуществить связь с ближайшими сенсорными перьями 104 через соответствующие линии 302 электростатической связи, установленные между электродной матрицей 200 и ближайшими сенсорными перьями 104. Линии 302 электростатической связи могут быть сформированы между матрицей 200 и наконечником 318 электрода каждого сенсорного пера 104, когда наконечник электрода располагается на расстоянии, то есть, в пределах вертикального диапазона R от множества строковых электродов 202. R представляет диапазон, в пределах которого может быть сформирована линия электростатической связи. В некоторых примерах R может являться диапазоном от 0 до 1 метра, от 0 до 20 сантиметров или от 0 до 5 сантиметров. Следует понимать, что система может являться выполненной с возможностью использования других подходящих значений диапазона. Как описано ниже, множество типов информации может быть передано через линию 302 электростатической связи, включающую в себя канал радиосвязи, посредством которого интерактивный дисплей и сенсорное перо 104 осуществляют связь друг с другом. Поскольку установление линии электростатической связи и осуществление связи по каналу радиосвязи можно осуществлять со скоростью в 1 кадр при частоте развертки 60 Гц, сопряжение может быть выполнено со скоростью 1/60-ая секунды в некоторых вариантах осуществления, что является существенным улучшением по сравнению с традиционным способами сопряжения.
[0018] Как было упомянуто выше, интерактивная система 100 отображения также может осуществить связь с сенсорными перьями 104 через соответствующие двунаправленные линии 304 радиосвязи, установленные между приемопередающим радиоустройством 320 на стороне дисплея и приемопередающими радиоустройствами 512 на стороне устройства ввода, изображенными на Фиг. 5. Следует понимать, что каждая из линий 304 радиосвязи формируется на различном канале среди множества возможных каналов 321, используемых для осуществления связи беспроводным способом между приемопередатчиком 320 на стороне дисплея и приемопередатчиками 512 на стороне устройства ввода, или на одном канале, однако в этом случае каждому приемопередающему радиоустройству 512 на стороне устройства ввода назначается различный интервал времени в пределах того канала.
[0019] Когда сенсорное перо 104 впервые входит в диапазон R дисплея, контроллер 314 интерактивного дисплея 102 выполнен с возможностью передачи как информации о канале, используемом посредством приемопередатчика 320 на стороне дисплея, так и шаблона синхронизации через электродную матрицу и линию 302 электростатической связи на наконечник 318 электрода сенсорного пера 104. С использованием этой информации сенсорное перо 104 может установить линию 304 радиосвязи на канале, используемом приемопередатчиком на стороне дисплея, а также может установить единое представление времени с интерактивным дисплеем на основе шаблона синхронизации, что позволяет сенсорному перу точно определить собственную позицию Y (то есть, строку) на основе изменений в емкостном сопротивлении между наконечником электрода и ближайшим строковым электродом, поскольку электродная матрица возбуждается в циклах.
[0020] Обнаруженные данные 322 устройства ввода, включающие в себя позицию Y (строка) сенсорного пера 104, принятую через линию 304 радиосвязи, и позицию X (столбец) сенсорного пера 104, воспринятую посредством электродной матрицы 200, отравляются на источник 312 изображения, наряду с любыми обнаруженными данными 324 о касании от пальца пользователя. В дополнение к позиции X, Y (столбец, строка) сенсорного пера 104, обнаруженные данные 322 об устройстве ввода могут включать в себя индикатор того, является ли наконечник 318 электрода прижатым. Кроме того, в обнаруженные данные 322 устройства ввода могут быть включены другие данные, такие как, например, сигнал тактовой синхронизации, индикатор режима (запись или стирание), идентификатор устройства ввода, и т.д. Как правило, обнаруженные данные 324 о касании включают в себя данные X, Y обнаруженного касания пальца пользователя. Логика программы на источнике изображения принимает обнаруженные данные 322 устройства ввода и обнаруженные данные 324 о касании, и выполняет программную обработку для генерирования графического вывода 108. Графический вывод 108 отправляется с источника 312 изображения на контроллер 314, который в свою очередь управляет светоизлучающим слоем 310 способом, подходящим для отображения графического вывода 108 на дисплее 102, как было описано выше. На Фиг. 3 слева сенсорное перо 104 демонстрируется касающимся поверхности дисплея с прижатым наконечником электрода сенсорного пера, а справа сенсорное перо 104 демонстрируется с наконечником 318 электрода в не прижатом состоянии, который располагается в пределах диапазона R.
[0021] Фиг. 4 изображает частичный покомпонентный вид интерактивной системы 100 отображения, демонстрирующий способ, с помощью которого интерактивная система 100 отображения устанавливает линию связи с сенсорным пером 104. На покомпонентном виде изображается поверхность 400, выполненная с возможностью отображения графического вывода 108 и приема ввода от пальца пользователя или от сенсорного пера 104. Например, поверхность 400 может являться верхней поверхностью защитного слоя, расположенного выше множества строковых электродов 202. Фиг. 4 также изображает электродную матрицу 200, расположенную ниже поверхности 400 относительно направления излучения света, с линией электростатической связи 402, сформированной между электродной матрицей и наконечником 318 электрода сенсорного пера 104. Однако следует понимать, что расстояние между поверхностью 400 и электродной матрицей 200 увеличено в иллюстративных целях, и что комбинация и размещение этих компонентов не должны являться ограничивающими в любом случае.
[0022] Например, в некоторых вариантах осуществления схемы 208 возбуждения электродной матрицы 200 могут возбуждаться посредством микропрограммного конечного автомата, реализованного в пределах программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA), которая является частью контроллера 314. Каждая схема 208 возбуждения может быть реализована в качестве сдвигового регистра, имеющего один триггер и выход для каждого строкового электрода, и может функционировать для принудительного установления всех выходных значений равными нулю, независимо от состояния регистра. Входы для каждого сдвигового регистра могут являться тактовым импульсом, входом данных и запирающим входом, управление которыми может осуществляться посредством выходов микропрограммного конечного автомата. Сигналы могут быть переданы посредством заполнения сдвигового регистра единицами на каждом возбуждаемом выходе и нулями в других местах, и последующего переключения запирающего входа с желаемой модуляцией. Если сдвиговый регистр используется таким способом, то выходное напряжение может иметь только два значения. В других вариантах реализации может быть использовано другое схемное решение для разрешения выходному напряжению иметь больший диапазон значений, например, для сокращения гармонического спектра форм волн выходных сигналов и для уменьшения излучения, испускаемого посредством интерактивной системы 100 отображения.
[0023] Сенсорное перо 104 может обнаружить позиционные сигналы по мере последовательного возбуждения множества строковых электродов 202, и с помощью этого определить, по меньшей мере, часть собственной позиции относительно интерактивной системы 100 отображения. В частности, наконечник 318 электрода сенсорного пера 104 может принимать различный ток в течение фаз, в каждой из которых строковый электрод в числе строковых электродов 202 последовательно возбуждается. Например, наибольший принятый ток может указывать строковый электрод, ближайший к наконечнику 318 электрода. Ниже, со ссылкой на Фиг. 6, описывается способ определения позиции сенсорного пера 104 относительно интерактивной системы 100 отображения. Помимо всего прочего, сенсорное перо 104 может обнаруживать через наконечник 318 электрода другие сигналы, сгенерированные посредством работы сдвиговых регистров вышеописанным способом.
[0024] При наличии обнаруженных позиционных сигналов, сенсорное перо 104 может передать данные, касающиеся, по меньшей мере, части собственной позиции относительно интерактивной системы 100 отображения, через линию 304 радиосвязи, установленную между приемопередающим радиоустройством 320 на стороне дисплея и приемопередающим радиоустройством на стороне устройства ввода, отмеченным на Фиг. 5 ссылочной позицией 512. Передача по линии 304 радиосвязи может осуществляться на предварительно определенном канале радиосвязи, который может являться одним из множества каналов радиосвязи, в предварительно определенной последовательности скачкообразной перестройки радиочастоты. Идентификаторы канала, которые идентифицируют текущий канал радиосвязи для осуществления передачи через линию 304 радиосвязи, могут быть переданы на сенсорное перо 104 через линию 302 электростатической связи, как более подробно описывается ниже.
[0025] Фиг. 5 изображает блок-схему сенсорного пера 104, имеющего форму сенсорного пера, в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия. Как было описано выше, сенсорное перо 104 включает в себя наконечник 318 электрода, который является электропроводящим и выполненным с возможностью приема тока, когда приближается к возбуждаемой электродной матрице 200. Как изображено на чертеже, наконечник 318 является функционально связанным с аналоговой схемой 504, которая является выполненной с возможностью преобразования принятых на наконечнике токов в соответствующие напряжения. Аналоговая схема 504 может дополнительно включать в себя источник напряжения, выполненный с возможностью поддержания на наконечнике 318 постоянного напряжения, или, в процессе других режимов работы, приложения переменного (меняющегося со временем) напряжения к наконечнику, как более подробно описывается ниже.
[0026] В некоторых вариантах осуществления наконечник 318 электрода может являться переключаемым наконечником, включающим в себя нажимной переключатель 505, выполненный с возможностью обеспечения первого выхода, если сенсорное перо 104 находится в контакте с поверхностью (например, прижато к поверхности 400), и второго выхода, если сенсорное перо не находится в контакте с поверхностью (например, не прижато). Затем выход с переключателя 505 может быть передан на интерактивный дисплей 102 через линию 304 радиосвязи, чтобы вход нависания можно было отличить от входа контакта, то есть, чтобы интерактивный дисплей 102 мог определить, находится ли сенсорное перо 104 в контакте с поверхностью 400, или не находится в контакте, но при этом нависает над поверхностью 400 интерактивного дисплея 102.
[0027] В некоторых вариантах осуществления наконечник 318 электрода может быть выполнен с возможностью измерения усилия. Соответственно, наконечник 318 может генерировать выход в диапазоне выходов, который указывает усилие, воспринятое посредством наконечника. Как изображено на Фиг. 5, наконечник 318 удаляется от корпуса сенсорного пера 104 на расстояние D, которое может быть уменьшено по мере прижатия наконечника. Наконечник может быть смещен наружу посредством пружины, при этом степень, до которой уменьшается расстояние D, может быть воспринята по мере действия усилия, приложенного к наконечнику.
[0028] Сенсорное перо 104 дополнительно включает в себя аналого-цифровой (A/D) преобразователь 506, функционально связанный с аналоговой схемой 504 и выполненный с возможностью преобразования напряжений, принятых от аналоговой схемы, в цифровую форму. В порядке примера, не имеющего ограничительного характера, преобразователь 506 может преобразовывать поступающие электростатические сигналы, имеющие ширину полосы 100 кГц, с частотой дискретизации 1 Мбит/с.
[0029] Сенсорное перо 104 дополнительно включает в себя процессор 508, функционально связанный с аналого-цифровым (A/D) преобразователем 506, памятью 510 и приемопередающим радиоустройством 512 на стороне устройства ввода. Процессор 508 выполнен с возможностью обработки преобразованных в цифровую форму сигналов от преобразователя 506, выполнения инструкций, хранящихся в памяти 510, и управления приемопередатчиком 512 на стороне устройства ввода. В некоторых вариантах осуществления приемопередатчик 512 на стороне устройства ввода может быть выполнен с возможностью передачи и приема сигналов, имеющих частоты между 2,4 ГГц и 2,5 ГГц, например, а также может быть функционально связан с процессором 508 через синхронный последовательный порт.
[0030] Для сопряжения сенсорного пера 104 с интерактивным дисплеем 102 и установления линии 304 радиосвязи на соответствующем канале контроллер 314 интерактивного дисплея 102 может осуществить связь с используемым каналом радиосвязи через электродную матрицу 200 посредством возбуждения электродной матрицы способом, который кодирует информацию канала радиосвязи в части возбуждаемого сигнала, как обсуждается ниже. Сенсорное перо 104 может электростатическим образом принять идентификатор канала радиосвязи, наряду с шаблоном синхронизации, через наконечник 318 электрода от электродной матрицы 200, через линию 302 электростатической связи. Затем процессор 508 может выполнить хранимые в памяти 510 инструкции для извлечения радиочастоты из таблицы или другой подходящей хранимой в памяти структуры данных на основе идентификатора канала радиосвязи, переданного от электродной матрицы 200. Затем сенсорное перо 104, например, может передать данные через линию 304 радиосвязи, сформированную между приемопередатчиком 512 на стороне устройства ввода и приемопередающим радиоустройством 320 на стороне дисплея, на извлеченной радиочастоте. Таким способом сенсорное перо может передавать позиционную информацию, такую как, например, строковая позиция (координата y) сенсорного пера относительно электродной матрицы 200, с сенсорного пера на интерактивный дисплей через линию радиосвязи, как подробно описывается со ссылкой на Фиг. 6.
[0031] Более того, процессор 508 может выполнить хранящиеся в памяти 510 инструкции для вычисления последующих частот последовательности скачкообразной перестройки частоты для того, чтобы позволить сенсорному перу 104 и интерактивному дисплею 102 осуществить связь посредством методов расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты.
[0032] Сенсорное перо 104 может быть выполнено с возможностью разрыва установленной линии радиосвязи, если сенсорное перо отделено от интерактивного дисплея 102 на, по меньшей мере, пороговое расстояние на, по меньшей мере, пороговый период времени. Например, пороговое расстояние может являться верхним предельным значением вышеописанного диапазона R. В качестве альтернативы, например, пороговое расстояние, меньшее верхнего предельного значения диапазона R, может быть определено и воспринято посредством восприятия уровня сигнала линии электростатической связи. Разрыв линии связи предоставляет сенсорному перу возможность отключать приемопередающее радиоустройство для сохранения энергии, при этом такое отключение по истечении порогового периода времени гарантирует, что линия радиосвязи не будет разорвана, когда сенсорное перо 104 временно выходит из диапазона, а затем возвращается в диапазон в течение короткого периода времени.
[0033] Фиг. 6 изображает графическое представление алгоритма, демонстрирующее способ 600 передачи информации с интерактивного дисплея на устройство ввода. Например, способ 600 может быть реализован в интерактивной системе 100 отображения и использован для передачи информации между интерактивным дисплеем 102, электродной матрицей 200 и сенсорным пером 104 через установленные между ними линии 302 электростатической связи и линии 304 радиосвязи.
[0034] На этапе 602 способа 600 один или более строковых электродов электродной матрицы интерактивного дисплея последовательно возбуждаются, согласно тактовому циклу. Один или более строковых электродов могут быть последовательно возбуждены в процессе режима обнаружения ввода для обнаружения ввода касанием и ввода сенсорного пера, осуществляемого непосредственно на интерактивном дисплее или над ним. В некоторых вариантах осуществления последовательное возбуждение на этапе 602 может включать в себя возбуждение одного или более строковых электродов в тактовом цикле 60 Гц с переменными напряжениями, несмотря на то, что возможны и другие вариации.
[0035] Затем, на этапе 604 способа 600, шаблон синхронизации передается на сенсорное перо через линию электростатической связи, установленную между сенсорным пером и электродной матрицей интерактивного дисплея. Шаблон синхронизации может быть использован для синхронизации момента между сенсорным пером и интерактивным дисплеем. Например, шаблон синхронизации может указывать сенсорному перу позицию последовательности, в которой множество строковых электродов в электродной матрице последовательно возбуждаются. В некоторых вариантах осуществления шаблон синхронизации может быть использован применительно к двум или более строковым электродам, чтобы сенсорное перо могло принять шаблон с приемлемой амплитудой, независимо от позиции сенсорного пера.
[0036] Затем, на этапе 606 способа 600, идентификатор канала передается на сенсорное перо через линию электростатической связи. Идентификатор канала может идентифицировать канал радиосвязи, по которому данные могут быть переданы между сенсорным пером и интерактивным дисплеем по установленной между ними линии радиосвязи, например, между приемопередающим радиоустройством 512 на стороне сенсорного пера и приемопередающим радиоустройством 320 на стороне дисплея.
[0037] В некоторых вариантах осуществления идентификатор канала может содержать шесть битов, которые передаются на сенсорное перо в каждом кадре. "Кадр" в данном контексте относится к периоду времени, затрачиваемого на сканирование электродной матрицы для примененных вводов. Шесть битов идентификатора канала могут быть интерпретированы в качестве целого числа от 0 до 63, а это целое число может быть интерпретировано в качестве канала радиосвязи. Например, хранимая в памяти (например, в памяти 510) сенсорного пера таблица может содержать список из 64 несущих радиочастот (например, 2,406 ГГц, 2,407 ГГц, 2,409 ГГц и т.д.), при этом целое число может быть использовано в качестве индекса в этой таблице, чтобы передача между сенсорным пером и приемопередающим радиоустройством на стороне дисплея могла осуществляться на согласованной частоте.
[0038] Передача идентификатора канала может включать в себя использование подходящей схемы модуляции, которая предоставляет возможность осуществления надежной передачи идентификатора канала через канал. Частотный спектр такой модуляции может быть выбран в рамках тех же самых ограничений, как частота форм волн возбуждения, используемых для обнаружения вводов, осуществляемых применительно к интерактивному дисплею, например, они могут быть максимально возможными для предоставления возможности выполнения максимального количества измерений за один и тот же период времени, и достаточно малыми, чтобы низкочастотный эффект сопротивления электродной матрицы к испытуемым емкостным сопротивлениям и другим паразитным емкостным сопротивлениям пагубно не влиял на передачу.
[0039] В порядке одного примера, не имеющего ограничительного характера, биты идентификатора канала могут быть закодированы посредством двоичной фазовой модуляции (BPSK) на несущей с частотой, приблизительно равной 100 кГц. Каждый бит может быть закодирован с использованием четырех циклов несущей, с защитным периодом времени, приблизительно равным одному циклу несущей между битами. Такой битовый интервал может быть выбран для достижения желаемого отношения сигнал-помеха; по мере увеличения периода времени интегрирования в процессе аналого-цифрового преобразования, вероятность того, что бит будет принят неправильно вследствие помех, может сократиться. Такие помехи могут возникать вследствие воздействия факторов окружающей среды, например, разности в напряжении между системой заземления для электробезопасности здания (к которой интерактивный дисплей подключается посредством третьего контактного вывода его сетевой вилки) и пользователем. В датчиках касания с большим емкостным сопротивлением помехи зачастую могут возникать вследствие помех, связанных с интерактивным дисплеем. Однако, поскольку токи измеряются на наконечнике электрода сенсорного пера в процессе приема идентификатора канала, а не на электродной матрице, электрод ограждается от интерактивного дисплея посредством электродной матрицы.
[0040] В некоторых вариантах осуществления интерактивный дисплей может являться одним из множества расположенных близко друг к другу интерактивных дисплеев, когда может потребоваться предотвратить возникновение интерференции. Для снижения вероятности возникновения такой интерференции каждый дисплей может использовать различную последовательность скачкообразной перестройки частоты, например, посредством объединения серийного номера дисплея с операцией без потерь (например, XOR) с номером, который может изменяться для каждого дисплея, таким как, например, последние шесть битов серийного номера дисплея. В таком случае канал радиосвязи со скачкообразной перестройкой частоты может быть вычислен следующим образом:
[0041] cnt=(cnt+1) mod 64
[0042] ch=permutation[cnt]
[0043] ch=ch XOR serial
[0044] где cnt - счетный модуль 64, увеличивающий подсчет на единицу за каждый кадр, serial - последние шесть битов серийного номера дисплея, а ch - канал. Если операция XOR используется для генерирования множества последовательностей скачкообразной перестройки частоты, то она может быть использована после случайной перестановки, а не перед ней. В противном случае последовательности с одинаковыми серийными номерами могут быть сильно коррелированы. Перестановка может быть выбрана для ослабления такой корреляции, например, посредством поиска физического воздействия. Однако следует понимать, что в других вариантах осуществления два или более различных дисплеев могут используют одну и ту же последовательность скачкообразной перестройки частоты со сдвигом фазы. В частности, в любой конкретный момент каждый дисплей может занимать различный интервал времени в пределах одной последовательности скачкообразной перестройки частоты.
[0045] В некоторых вариантах осуществления, если линия радиосвязи между сенсорным пером и интерактивным дисплеем разрывается (например, посредством удаления сенсорного пера от интерактивного дисплея на пороговое расстояние на пороговый период времени), то само сенсорное перо может продолжать вычислять последовательность скачкообразной перестройки частоты. Например, новый канал может быть вычислен следующим образом:
[0046] ch=ch XOR serial
[0047] cnt=inverse_permutation [ch]
[0048] cnt=(cnt+1) mod 64
[0049] ch= permutation[cnt]
[0050] ch=ch XOR serial
[0051] где cnt - счетный модуль 64, увеличивающий подсчет на единицу за каждый кадр, serial - последние шесть битов серийного номера дисплея, а ch - канал.
[0052] В ситуациях, когда линия электростатической связи между сенсорным пером и электродной матрицей, с помощью которой могут быть определены идентификаторы канала, является недоступной, сенсорное перо также может установить линию радиосвязи при помощи традиционных средств, например, посредством прослушивания на произвольном канале до тех пор, пока не встретится последовательность скачкообразной перестройки частоты для использования того канала. Впоследствии сенсорное перо может использовать только электростатические данные, находясь в пределах порогового расстояния от интерактивного дисплея.
[0053] Затем, на этапе 608 способа 600, позиционный сигнал передается на сенсорное перо с электродной матрицы через линию электростатической связи. Передача позиционного сигнала может включать в себя последовательное возбуждение каждого строкового электрода в электродной матрице с одним или более переменных напряжениями на этапе 610, а также может дополнительно включать в себя обнаружение результирующих токов в одном или более столбцовых электродах электродной матрицы на этапе 612. В данном случае электродная матрица работает в режиме обнаружения ввода, который может быть использован для обнаружения ввода, осуществляемого, например, посредством пальцев человека. Возбуждение и обнаружение, соответственно выполняемые на этапах 610 и 612, могут формировать так называемый процесс "сканирования", в котором электродная матрица сканируется для обнаружения осуществляемых вводов.
[0054] Таким способом возбуждение и обнаружение электродной матрицы также может обеспечить определение, по меньшей мере, части позиции сенсорного пера относительно интерактивного дисплея. В некоторых вариантах осуществления передача шаблона синхронизации на сенсорное перо на этапе 604 предоставляет сенсорному перу возможность определить, где электродная матрица находится в последовательности, используемой для возбуждения строковых электродов. Более конкретно, синхронизация может предоставить сенсорному перу возможность определить конкретную строку, которая будет возбуждаться в конкретный момент времени. Посредством объединения этой информации с емкостными сопротивлениями (например, от каждой строки до наконечника электрода сенсорного пера), измеренными и сохраненными посредством сенсорного пера по мере последовательного возбуждения строковых электродов на этапе 610, сенсорное перо может идентифицировать емкостное сопротивление, имеющее конкретный показатель, и сравнить это емкостное сопротивление со строкой, возбуждаемой в течение периода времени, когда было измерено емкостное сопротивление. Например, сенсорное перо может идентифицировать наибольшее емкостное сопротивление, которое было измерено, и сравнить период времени, в течение которого оно было измерено, с соответствующим периодом времени, в течение которого возбуждалась соответствующая строка. Строка может быть идентифицирована в качестве строки, ближайшей к сенсорному перу, и использоваться в качестве основы для координаты y сенсорного пера. Соответственно, в данном варианте осуществления интерактивный дисплей может принимать параметр, такой как, например, координата y, от сенсорного пера на этапе 614 через линию радиосвязи. В качестве альтернативы, координата y может быть принята через линию электростатической связи, если линия электростатической связи является сконфигурированной для двусторонней связи. Как было описано выше, другие параметры также могут быть переданы через линию радиосвязи с сенсорного пера 104 на интерактивный дисплей 102.
[0055] Однако, также возможны и другие подходы для определения координаты y сенсорного пера. В других вариантах осуществления сенсорное перо может передать период времени, в течение которого измеряется емкостное сопротивление, имеющее конкретный показатель (например, наибольшее емкостное сопротивление), и передать этот период времени на интерактивный дисплей, который впоследствии определяет координату y сенсорного пера. Помимо всего прочего, в других вариантах осуществления электродная матрица может электростатическим образом передать данные, идентифицирующие строку, возбуждаемую для всех строковых электродов в матрице.
[0056] Впоследствии, в некоторых случаях, на этапе 616 выполняется определение того, был ли принят полный пакет данных от сенсорного пера через линию радиосвязи, которое может быть выполнено в вариантах осуществления, в которых сенсорное перо выполняет надежную доставку. В этих вариантах осуществления сенсорное перо может периодически передавать пакеты данных (которые могут содержать различные параметры, такие как, например, координата y, нажим наконечника электрода сенсорного пера и т.д.) до тех пор, пока сигнал подтверждения, указывающий завершение приема пакета данных, не будет отравлен на сенсорное перо посредством интерактивного дисплея. Соответственно, если определяется, что полный пакет данных был принят (ДА), то в некоторых случаях способ 600 может включать в себя передачу сигнала подтверждения на сенсорное перо с интерактивного дисплея, выполняемую на этапе 618. Если полный пакет данных не был принят (НЕТ), то способ 600 может возвращаться к этапу 616 до тех пор, пока не будет принят полный пакет данных.
[0057] Затем, на этапе 620 способа 600, определяется координата x сенсорного пера. Определение координаты x может включать в себя, на этапе 622, возбуждение всех строковых электродов в электродной матрице с постоянным напряжением, и, на этапе 624, прием одного или более переменных напряжений, прикладываемых к интерактивному дисплею от сенсорного пера. Затем токи, возникающие в результате приложения переменного напряжения на этапе 624, могут быть последовательно измерены в каждом столбцовом электроде электродной матрицы на этапе 626. Столбцовый электрод, имеющий конкретный показатель (например, принимающий наибольший ток), может быть идентифицирован в качестве столбцового электрода, ближайшего к сенсорному перу, и поэтому использоваться в качестве основы для координаты x сенсорного пера.
[0058] Затем, на этапе 628 способа 600, в некоторых случаях данные могут быть приняты от сенсорного пера через линию электростатической связи. Данные могут включать в себя индикатор того, прижат ли наконечник электрода сенсорного пера, в вариантах осуществления, в которых сенсорное перо включает в себя нажимной переключатель. В качестве альтернативы или дополнительно, данные могут включать в себя измерения усилия в вариантах осуществления, в которых сенсорное перо включает в себя чувствительный к усилию наконечник. Данные также могут включать в себя другую информацию и измерения, выполненные посредством сенсорного пера, включающие в себя индикаторы того, нажата ли одна или более кнопок на сенсорном пере, и координаты y, которые могут быть приняты иным образом через линию радиосвязи. В данном случае сенсорное перо может использовать схему модуляции, которая является аналогичной вышеописанной, такую как, например, BPSK. После выполнения приема через линию электростатической связи, интерактивный дисплей может демодулировать переданные данные.
[0059] В некоторых вариантах осуществления данные, отправленные с сенсорного пера на интерактивный дисплей через линию электростатической связи, могут быть использованы посредством интерактивного дисплея для определения, по меньшей мере, части позиции сенсорного пера относительно дисплея, поскольку данные могут быть приняты только посредством поднабора электродов (например, столбцовых электродов), ближайших к наконечнику электрода сенсорного пера.
[0060] Затем, на этапе 630 способа 600, интерактивный дисплей может в некоторых случаях скачкообразно перестроиться на новую частоту в последовательности скачкообразной перестройки частоты. В некоторых примерах последовательность скачкообразной перестройки частоты инициируется до передачи идентификатора канала на этапе 606. Как было описано выше, последовательность скачкообразной перестройки частоты может включать в себя 64 частоты, которые выбираются в определенном порядке, который может являться перестановкой целых чисел от 0 до 63. Также возможны и другие порядки, хотя в целях регулировки, может являться желательным использовать каждый канал одинаковое количество раз, при этом период времени между использованиями канала (который определяет рабочий цикл на конкретном канале), должен быть максимально большим. Эти свойства могут быть удовлетворены посредством последовательности скачкообразной перестройки частоты в форме такой перестановки.
[0061] Следует понимать, что скачкообразная перестройка частоты, выполняемая на этапе 630, может быть выполнена на любом другом этапе способа 600. Например, интерактивный дисплей может скачкообразно перестраиваться на новую частоту в последовательности скачкообразной перестройки частоты через каждый кадр.
[0062] Как изображено и описывается, способ 600 может быть использован для быстрой синхронизации устройства ввода, такого как, например, сенсорное перо, с интерактивным дисплеем незаметно для пользователя. В некоторых ситуациях такая синхронизация может выполняться в течение одного кадра. При установленной синхронизации сенсорное перо и интерактивный дисплей могут передавать данные друг другу через линии электростатической и радиосвязи. Более конкретно, линия радиосвязи может быть разорвана и повторно установлена на основе степени, в которой сенсорное перо отделено от интерактивного дисплея, в результате чего может снизиться энергопотребление. Также возможны и другие модификации способа 600, например, данные, передаваемые через линию электростатической связи и/или радиосвязи, могут быть зашифрованы посредством подходящей схемы шифрования. Более того, способ 600 может быть адаптирован к вариантам осуществления, в которых столбцовые электроды электродной матрицы возбуждаются, а схема обнаружения является электрически связанной со строковыми электродами.
[0063] Как обсуждалось выше, описанные в настоящем документе способы и процессы могут быть реализованы на интерактивном дисплее 102 с внешним или внутренним источником 312 изображения, который, как правило, является вычислительным устройством. Внутренние компоненты вычислительного устройства, которое может быть использовано в качестве источника 312 изображения, изображены на Фиг. 7.
[0064] Фиг. 7 схематически изображает вариант осуществления, не имеющий ограничительного характера, вычислительной системы 700, которая может выполнить один или более вышеописанных способов и процессов. Вычислительная система 700 изображается в упрощенном виде. Вычислительная система 700 может принять форму одного или более персональных компьютеров, серверных компьютеров, планшетных компьютеров, компьютеров для домашних развлечений, сетевых вычислительных устройств, игровых устройств, мобильных вычислительных устройств, устройств мобильной связи (например, смартфонов) и/или других вычислительных устройств.
[0065] Вычислительная система 700 включает в себя логическую подсистему 702 и устройство 704 хранения. В некоторых случаях вычислительная система 700 может включать в себя подсистему 706 отображения, подсистему 708 ввода, подсистему 710 связи и/или другие компоненты, не изображенные на Фиг. 7.
[0066] Логическая подсистема 702 включает в себя одно или более физических устройств, выполненных с возможностью выполнения инструкций. Например, логическая машина может быть выполнена с возможностью выполнения инструкций, которые являются частью одного или более приложений, услуг, программ, процедур, библиотек, объектов, компонентов, структур данных или других логических структур. Такие инструкции могут быть реализованы для выполнения задачи, реализации типа данных, преобразования состояния одного или более компонентов, обеспечения технического эффекта или достижения желаемого результата иным образом.
[0067] Логическая машина может включать в себя один или более процессоров, выполненных с возможностью выполнения программных инструкций. Дополнительно или альтернативно, логическая машина может включать в себя одну или более аппаратных или микропрограммных логических машин, выполненных с возможностью выполнения инструкций аппаратных или микропрограммных средств. Процессоры логической машины могут являться одноядерными или многоядерными, при этом выполняемые на них инструкции могут быть сконфигурированы для последовательной, параллельной и/или распределенной обработки. Отдельные компоненты логической машины в некоторых случаях могут быть распределены в числе двух или более отдельных устройств, которые могут быть размещены удаленно и/или выполнены с возможностью согласованной обработки. Аспекты логической машины могут быть виртуализированы и выполнены посредством дистанционно доступных сетевых вычислительных устройств, сконфигурированных в конфигурации вычислительного облака.
[0068] Устройство 704 хранения включает в себя одно или более физических устройств, выполненных с возможностью хранения инструкций, которые могут быть выполнены посредством логической машины для реализации описанных в настоящем документе способов и процессов. В процессе реализации таких способов и процессов состояние устройства 704 хранения может быть преобразовано, например, для хранения различных данных.
[0069] Устройство 704 хранения может включать в себя сменные и/или встроенные устройства. Среди прочего, устройство 704 хранения может включать в себя оптическую память (например, диски CD, DVD, HD-DVD, Blu-Ray и т.д.), полупроводниковую память (например, память RAM, EPROM, EEPROM и т.д.) и/или магнитную память (например, накопитель на жестких дисках, накопитель на гибких дисках, накопитель на магнитной ленте, память MRAM и т.д.). Устройство 704 хранения может включать в себя энергозависимые устройства, энергонезависимые устройства, динамические устройства, статические устройства, устройства чтения/записи, устройства только для чтения, устройства с произвольным доступом, устройства с последовательным доступом, устройства с адресуемыми местоположениями, устройства с адресуемыми файлами и/или устройства с адресуемым информационным содержанием.
[0070] Следует понимать, что устройство 704 хранения включает в себя одно или более физических устройств. Однако аспекты описанных в настоящем документе инструкций в альтернативном варианте могут быть распространены при помощи среды связи (например, электромагнитного сигнала, оптического сигнала и т.д.), которая не сохраняется посредством физического устройства в течение определенного срока.
[0071] Аспекты логической подсистемы 702 и устройства 704 хранения могут быть совместно интегрированы в один или более аппаратных логических элементов. Такие аппаратные логические элементы могут включать в себя, например, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), интегральные схемы, ориентированные на конкретную программу или конкретное приложение (PASIC/ASIC), стандартные продукты, ориентированные на конкретную программу или конкретное приложение (PSSP/ASSP), система на кристалле (SOC) и сложные устройства с программируемой логикой (CPLD).
[0072] Термины "модуль", "программа" и "обработчик" могут быть использованы для описания аспекта вычислительной системы 700, реализованной для выполнения конкретной функции. В некоторых случаях модуль, программа или обработчик может быть инстанцирован посредством логической подсистемы 702, выполняющей инструкции, сохраняемые посредством устройства 704 хранения. Следует понимать, что различные модули, программы и/или обработчики могут быть инстанцированы из подобного приложения, услуги, кодового блока, объекта, библиотеки, процедуры, интерфейса API, функции и т.д. Более того, тот же самый модуль, программа и/или обработчик может быть инстанцирован посредством различных приложений, услуг, кодовых блоков, объектов, процедур, интерфейсов API, функций и т.д. Термины "модуль", "программа" и "обработчик" могут охватывать отдельные или группы исполнимых файлов, файлов данных, библиотек, драйверов, скриптов, записей базы данных и т.д.
[0073] Следует понимать, что "услуга" в данном контексте является прикладной программой, исполнимой среди множества пользовательских сеансов. Услуга могут являться доступной для одного или более системных компонентов, программ и/или других услуг. В некоторых вариантах реализации услуга может быть запущена на одном или более серверных вычислительных устройствах.
[0074] При наличии, подсистема 706 отображения может быть использована для визуального представления данных, хранимых посредством устройства 704 хранения. Такое визуальное представление может иметь вид графического пользовательского интерфейса (GUI). Поскольку описанные в настоящем документе способы и процессы изменяют данные, хранимые посредством устройства хранения, в результате чего выполняется преобразование состояния устройства хранения, состояние подсистемы 706 отображения может быть подобным образом преобразовано для визуального представления изменений в основных данных. Подсистема 706 отображения может включать в себя одно или более устройств отображения, использующих технологию фактически любого типа. Такие устройства отображения могут быть объединены с логической подсистемой 702 и/или устройством 704 хранения в общей оболочке, или же такие устройства отображения могут являться периферийными устройствами отображения.
[0075] При включении в состав, подсистема 708 ввода может содержать или сопрягаться с одним или более устройствами пользовательского ввода, такими как, например, клавиатура, мышь, экран касания или игровой контроллер. В некоторых вариантах осуществления подсистема ввода может содержать или сопрягаться с выбранными компонентами естественного пользовательского ввода (NUI). Такие компоненты могут быть интегрированы или являться периферийными, при этом и передача и/или обработка действий ввода могут быть выполнены на плате и вне платы. Иллюстративные компоненты NUI могут включать в себя микрофон для распознавания речи и/или голоса; инфракрасную, цветную, стереоскопическую и/или глубинную камеру для технического зрения и/или распознавания жестов; устройство слежения за положением головы пользователя, устройство слежения за направлением взгляда, акселерометр и/или гироскоп для обнаружения движения и/или распознавания намерения; а также компоненты для восприятия электрического поля для оценки активности головного мозга.
[0076] При наличии, подсистема 710 связи может быть выполнена с возможностью коммуникативной связи вычислительной системы 700 с одним или более другими вычислительными устройствами. Подсистема 710 связи может включать в себя устройства проводной и/или беспроводной связи, совместимые с одним или более различными протоколами связи. В порядке примеров, не имеющих ограничительного характера, подсистема связи может быть выполнена с возможностью осуществления связи через беспроводную телефонную сеть или через проводную или беспроводную локальную или глобальную сеть. В некоторых вариантах осуществления подсистема связи может предоставить вычислительной системе 700 возможность отправлять и/или принимать сообщения, например, на другие устройства или от них через сеть, такую как, например, сеть Интернет.
[0077] Следует понимать, что описанные в настоящем документе конфигурации и/или подходы имеют иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в качестве ограничительных, поскольку возможны многочисленные вариации. Конкретные описанные в настоящем документе процедуры или способы могут представлять одну или более из любого количества стратегий обработки. Соответственно, различные продемонстрированные и/или описанные действия могут быть выполнены в продемонстрированной и/или описанной последовательности, в других последовательностях, параллельно или вовсе быть опущены. Кроме того, порядок вышеописанных процессов может быть изменен.
[0078] Предмет изобретения настоящего раскрытия включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных процессов, систем и конфигураций, а также других признаков, функций, действий и/или свойств, раскрытых в настоящем документе, наряду со всеми возможными их эквивалентами.