오늘 미국 특허청은 새로운 광학 터치 및/또는 근접 감지 시스템, 특히 광학 스타일러스와 함께 작동하여 대상 또는 터치 위치, 중심, 호버링 거리, 기울기 각도, 방위각, 일부 경우 스타일러스의 방향 및 회전 중 하나 이상을 결정하는 광학 감지 시스템에 관한 Apple의 특허 출원을 공식적으로 발표했습니다.
스타일러스 감지를 위한 포토 센싱 지원 디스플레이
Apple의 특허 출원은 대상 또는 터치 위치, 중심, 호버링 거리, 기울기 각도, 방위각 중 하나 이상을 감지하기 위해 함께 작동하는 광학 스타일러스(펜슬)와 광학 감지 시스템을 포함하는 광학 시스템에 기반한 새로운 Apple 펜슬과 광학 감지 시스템에 대한 광학 스타일러스의 방향 및 회전과 관련된 특허 출원입니다.
특히 스타일러스의 회전을 감지하면 스타일러스의 추가 기능을 사용할 수 있는 추가 입력 모드를 제공할 수 있습니다. 예를 들어 그리기 애플리케이션과 상호 작용하는 동안 스타일러스를 회전하면 아티스트가 그리는 선의 질감, 두께 또는 색상을 제어할 수 있습니다.
일부 실시예에서, 광학 감지 시스템은 디스플레이 작동 및 물체의 터치/근접 감지를 위해 구성 가능한 마이크로 회로를 갖춘 통합 터치 스크린을 갖는 전자 장치입니다.
일부 실시예에서, 통합 터치 스크린은 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드(LED/OLED), 디스플레이 구동 회로 및 터치 감지 회로를 포함할 수 있습니다. 일부 실시예에서, LED/OLED는 마이크로 LED 및 마이크로 드라이버 회로의 어레이를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이로 구현될 수 있습니다.
일부 구현에서, 마이크로 LED 및 마이크로 드라이버 회로의 어레이는 스타일러스에 의해 전송되는 변조되지 않은 빛을 감지하여 스타일러스의 존재를 감지하도록 직류(DC) 광전도 모드로 구성될 수 있습니다.
다른 구현에서는 마이크로 LED 및 마이크로 드라이버 회로의 어레이를 교류(AC) 광전도 모드로 구성하여 여러 스타일러스에 의해 전송되는 변조된 빛을 감지함으로써 여러 스타일러스의 존재를 감지할 수 있습니다. 또 다른 구현에서, 마이크로 LED 및 마이크로 드라이버 회로의 어레이는 광학 반사 터치 모드로 구성하여 일부 마이크로 LED에서 생성되고 물체에서 반사되는 변조된 빛을 감지함으로써 손가락 또는 스타일러스와 같은 물체의 존재를 감지할 수 있습니다.
위에서 설명한 감지 모드는 통합 터치 스크린 위에 위치한 커버 소재의 감지 표면을 통과하는 빛이 아래에 위치한 LED, OLED 또는 마이크로 LED로 전달되는 방식에 의존합니다. 그러나 감지 표면 위 또는 아래에서 감지 표면과 감지 표면 위의 매체(예: 공기, 물, 스타일러스 또는 손가락) 사이의 경계에 충돌하는 빛은 경계에서 반사되거나 경계를 통과할 때 굴절될 수 있습니다.
경우에 따라, 이러한 반사 또는 굴절된 빛이 감지되어 손가락 또는 스타일러스와 같은 물체로 잘못 식별될 수 있다. 따라서, 본 개시의 일부 실시예에서, 광 조명기 각도 필터는 통합 터치 스크린 내에서 조명기로 구성된 마이크로 LED 위에 채용되어 해당 조명기의 조명 각도를 제한할 수 있고, 및/또는 광 검출기 각도 필터는 통합 터치 스크린 내에서 검출기로 구성된 마이크로 LED 위에 채용되어 해당 검출기의 검출 각도를 제한할 수 있습니다. 이러한 각도 필터는 커버 재질 내에서 투과, 반사 또는 굴절되는 빛을 효과적으로 차단하거나 필터링하여 터치 표면에서 물방울이 잘못 감지되는 것을 줄이거나 제거합니다.
광학 감지 시스템에서 각도로 필터링된 빛을 감지한 후 결과 조명 패턴(예: 호버링 스타일러스의 목표 위치)을 처리하여 물체의 호버 거리와 기울기 각도를 결정하고 다양한 파라미터(예: 목표 위치를 나타내는 조명 패턴의 중심) 및 기타 작업(예: 스타일러스 추적)을 보다 정밀하게 계산할 수 있습니다.
일부 실시예에서, 광학 스타일러스는 광학 감지 시스템에서 방출된 빛을 일정한 각도 반사 프로파일로 반사하기 위해 확산 반사기 또는 역반사기 면을 포함하는 수동 스타일러스입니다. 기울기 각도에 따라 서로 다른 반사 에너지 프로파일이 생성될 수 있으며, 이러한 서로 다른 반사 에너지 프로파일을 평가하여 스타일러스의 위치, 호버링 거리(있는 경우) 및 기울기 각도를 결정할 수 있습니다.
실시예에서, 회절(패턴) 반사기를 포함하는 패시브 스타일러스는 표면에 대한 스타일러스 기울기 각도에 관계없이 광학 감지 시스템에서 방출되는 빛을 일관된 반사광 패턴으로 반사할 수도 있습니다.
스타일러스의 다른 기울기 각도와 회전은 다른 반사광 패턴을 생성할 수 있으며, 이러한 다른 반사광 패턴을 평가하여 스타일러스의 위치, 호버링 거리(있는 경우), 기울기 각도, 방향 및 회전을 결정할 수 있습니다. 일부 실시예에서, 팁에 진폭 센서를 포함하고 스타일러스의 측면을 따라 방사형 위치에 선택적으로 배치되는 반활성 스타일러스는 광학 감지 시스템에서 방출되는 변조된 빛의 다양한 주파수의 진폭을 감지하고 스타일러스의 위치 및 호버링 거리(있는 경우)를 감지하고 일부 경우 스타일러스의 기울기 각도 및 회전도 감지할 수 있습니다.
일부 예에서, 발광체와 감지기를 모두 포함하는 활성 스타일러스는 빛을 생성하고 디스플레이 요소 배열 사이에 형성된 역반사층이 있는 근접 광학 감지 시스템에서 반사될 때 반사광을 수신할 수 있습니다. 디스플레이 표면 위 또는 아래 스타일러스의 위치에 따라 반사광의 스펙트럼 분포가 달라질 수 있으며, 이를 분석하여 스타일러스의 위치를 파악할 수 있습니다.
아래 그래픽을 확대하여 새로운 광학 기반 Apple Pencil 시스템의 몇 가지 주요 기능에 대해 자세히 알아보세요.
이 발명에 대한 자세한 내용은 특허 출원 20240118773 에서 확인하세요. 애플이 이 특허를 2023년 9월에야 출원했다는 점을 고려하면 5월에 출시 예정인 애플의 새 iPad에는 적용되지 않을 가능성이 높습니다. 하지만 '절대 안 될 일은 없다'는 속담이 있듯이 말입니다.
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저러면 밝은 태양아래에선 감지에 문제생길거같은데
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광학 기반이라면 맥세이프랑 충돌도 없을 것 같은데, 아이폰에 도입도 가능하겠네요.
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저러면 밝은 태양아래에선 감지에 문제생길거같은데
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광학 기반이라면 맥세이프랑 충돌도 없을 것 같은데, 아이폰에 도입도 가능하겠네요.
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