KR20160105825A - System and method for recognizing objects with continuous capacitance sensing - Google Patents

Abstract

본 발명은 객체가 정전용량 센서에 의해 감지되고, 센서가 "온" 상태로 전환된 후, 정전용량 센서에서 객체에 인가되는 정전용량성 동작을 식별하는 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명에 개시된 시스템 및 방법은 객체가 정전용량 센서에 의해 감지되고, 센서가 "온" 상태로 전환되면, 센서와 무선 통신 기술을 통하여 객체에 인가되는 정전용량성 동작을 캡쳐한다. 본 발명은 물리적 객체의 조정을 통해 향상된 인간-기계의 상호 작용을 제공함으로써, 다양한 교육, 오락, 및 생산적 활동에 유용할 수 있다. The present invention discloses a system and method for identifying a capacitive action applied to an object in a capacitive sensor after the object is sensed by a capacitive sensor and the sensor is turned "on ". The system and method disclosed herein captures the capacitive motion that is applied to an object through a sensor and wireless communication technology when the object is sensed by a capacitive sensor and the sensor is switched to the "on" state. The present invention can be useful for a variety of educational, entertainment, and productive activities by providing improved human-machine interaction through coordination of physical objects.

Description

연속적으로 정전용량을 측정하여 객체를 인지하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR RECOGNIZING OBJECTS WITH CONTINUOUS CAPACITANCE SENSING}[0001] SYSTEM AND METHOD FOR RECOGNIZING OBJECTS WITH CONTINUOUS CAPACITANCE SENSING [0002]

본 출원은 2014년 01월 30일자로 출원된 국제특허출원 PCT/CN2014/071850호 "객체의 ID 및 인터액티브 보드(interactive board)에 대한 위치를 식별하는 시스템 및 방법"의 일부 계속 출원인, 2014년 03월 06일자로 출원된 국제특허출원 PCT/CN2014/072961호 "객체의 ID 및 인터액티브 보드에 대한 위치를 식별하는 시스템 및 방법"의 일부 계속 출원인, 2014년 06월 13일자로 출원된 국제특허출원 PCT/CN2014/079892호 "객체의 ID 및 상호작용 표면(interactive surface)에 대한 위치를 식별하는 시스템 및 방법"의 일부 계속 출원인, 2014년 06월 23일자로 출원된 국제특허출원 PCT/CN2014/080495호 "객체의 ID, 상호작용 표면에 대한 위치 및 위치를 식별하는 시스템 및 방법"의 일부 계속 출원이다. 상기 출원들 각각의 전체 내용은 본원에 도입되어 참조로 한다.This application is a continuation-in-part of International Patent Application No. PCT / CN2014 / 071850 filed on January 30, 2014 entitled " SYSTEM AND METHOD FOR IDENTIFYING IDENTIFICATION OF OBJECT AND POSITION TO INTERACTIVE BOARD & International Patent Application No. PCT / CN2014 / 072961, filed on Mar. 06, entitled " SYSTEM AND METHOD FOR IDENTIFYING IDENTIFICATION OF OBJECT AND POSITION ON INTERACTIVE BOARD, " filed on Jun. 13, 2014 Part of the application PCT / CN2014 / 079892 entitled " SYSTEM AND METHOD FOR IDENTIFYING THE IDENTITY OF THE OBJECT AND POSITION ON THE INTERACTIVE SURFACE ", filed on June 23, 2014, PCT / CN2014 / 080495, entitled " System and Method for Identifying an Object's ID, Location and Location for an Interactive Surface ". The entire contents of each of the above applications are incorporated herein by reference.

본 발명은 상호작용 표면(interactive surface) 상의 객체 인식에 관한 것으로, 정전용량 센서와 무선 통신 기술의 조합을 이용하여 물리적 객체들을 다룸으로써 최종 사용자와 컴퓨터의 쌍방향 대화 특성을 증대할 수 있다.
The present invention relates to object recognition on an interactive surface and can enhance the interactive characteristics of end users and computers by handling physical objects using a combination of capacitive sensor and wireless communication technology.

최근의 저렴한 컴퓨터 프로세스의 확산은 게임, 장난감, 책, 음악 도구 등을 크게 향상시키고 있다. 오디오 및 비디오 기기들과 같은 감지 보조기기들이 프로세스와 연결되고, 프로세서는 내장 센서들과 연계되어 동작하는데, 이는 게임 속에서 플레이어들의 상호작용적인 경험을 풍부하게 할 수 있다.
The recent proliferation of inexpensive computer processes has greatly improved games, toys, books and music tools. Sensing assistive devices such as audio and video devices are connected to the process, and the processor operates in conjunction with the built-in sensors, which can enrich players' interactive experience in the game.

통상적으로, 컴퓨터에 저장된 게임들은 플레이어들에게 터치스크린 또는 플랫 패널 디스플레이와 같은 전자 디스플레이 시스템을 통해 게임 활동을 시각적인 디스플레이로 제공한다. 다만, 이러한 시각적인 디스플레이는 3차원으로 제공되는 것이 아니므로, 전통적인 보드 게임에 내재하는 물리적인 상호 작용이 결핍되어 있다. 예를 들면, 전통적인 보드 게임에서는 하나 이상의 움직일 수 있는 게임 조각들이 이용된다. 플레이어들, 특히, 어린 플레이어들은 이러한 게임 조각들을 보다 자연스러운 것으로 느낄 수 있고, 보다 소통하기 쉬운 것으로 인식할 수 있다. 반면에, 전통적인 보드 게임들은 종종, 컴퓨터에 저장된 게임들이 제공할 수 있는 음향적 및/또는 시각적 상호작용이 결핍되어 있다. 따라서, 컴퓨터로 구현되는 기술에 물리적 방식을 결합하는 게임 방법은 플레이어들의 게임 경험을 보다 높은 수준으로 향상시킬 수 있다.
Typically, games stored in a computer provide players with a visual display of game activity via an electronic display system such as a touch screen or flat panel display. However, since these visual displays are not provided in 3D, there is a lack of physical interaction inherent in traditional board games. For example, in a traditional board game, one or more movable game pieces are used. Players, especially young players, can perceive these pieces of game as more natural and easier to communicate. On the other hand, traditional board games often lack the acoustical and / or visual interactions that games stored in computers can provide. Thus, a game method that combines a physical implementation with a computer implemented technology can improve the game experience of the players to a higher level.

따라서, 컴퓨터로 구현되는 시스템을 이용하여, 물리적으로 구속된 환경 내에서 물리적 객체가 식별되고 위치되는 것을 가능하게 하는 시스템과 방법을 발전시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 보드 게임에서 이용되는 다수의 조각 중 특정 조각의 종류와 조각의 위치를 판단할 수 있는 컴퓨터화된 시스템을 개발하는 것은 플레이어들의 물리적 행동들이 컴퓨터에 의해 인지 및 해석될 수 있고, 비디오 및/또는 오디오 기기와 같은 다수의 보조 감지기기에 의해 실시간 피드백을 제공할 수 있으므로, 플레이어들의 경험이 풍부해질 수 있다.
Accordingly, it is desirable to develop systems and methods that enable a physical object to be identified and located within a physically constrained environment, using a computer implemented system. For example, developing a computerized system that can determine the type of a particular piece and the location of a piece from among a plurality of pieces used in a board game may allow the physical behaviors of the players to be recognized and interpreted by the computer, And / or audio devices, so that the experience of the players can be enhanced.

본 발명은 객체가 정전용량 센서에 의해 감지되고, 정전용량 센서가 "온" 상태로 전환된 후에, 정전용량 센서가 객체에 대한 정전용량성 동작을 추가적으로 인지할 수 있는 시스템 및 방법을 개시한다.
The present invention discloses a system and method by which a capacitive sensor can additionally recognize capacitive operation for an object after the object is sensed by a capacitive sensor and the capacitive sensor is switched to the "on"

복수의 객체들이 상호작용 표면 상에 직접적으로 또는 인터액티브서비스 상에 놓여진 다른 객체 위에 배치된 후에, 어떠한 정전용량성 동작이 인가되지 않은 복수의 객체 중 특정 객체에 정전용량성 동작을 인가한다. 정전용량성 동작은 객체의 정전용량성 특성을 변화시키는 사용자에 의한 동작이다. 제1 객체에 인가되는 정전용량성 동작은 제1 객체를 손가락 또는 스타일러스로 터치하거나, 제2 객체를 제1 객체 상에 배치하는 동작일 수 있다. 대칭적으로, 제1 객체에 인가되는 정전용량성 동작은 손가락에 의한 터치를 제거하거나, 제1 객체 상에 배치된 제2 객체를 제거하는 동작일 수 있다. 객체는 버튼, 카드, 블록, 시트, 아이콘 및 조각상일 수 있다. After a plurality of objects are placed on an interactive surface, directly or on another object placed on an interactive service, some capacitive action applies a capacitive action to a particular one of the plurality of unauthorized objects. Capacitive operation is the action by the user that changes the capacitive characteristics of the object. The capacitive action applied to the first object may be an operation of touching the first object with a finger or stylus, or placing the second object on the first object. Symmetrically, the capacitive action applied to the first object may be an action to remove a touch by a finger, or to remove a second object disposed on the first object. Objects can be buttons, cards, blocks, sheets, icons, and statues.

객체가 정전용량 센서에 의해 감지되고, 정전용량 센서가 "온" 상태로 전환되면, 본 발명에 개시된 시스템 및 방법은 센서 및 무선 통신 기술의 조합을 이용하여 객체에 인가된 정전용량성 동작을 캡쳐한다.
When an object is sensed by a capacitive sensor and the capacitive sensor is turned into an "on" state, the system and method disclosed herein capture a capacitive action applied to the object using a combination of sensor and wireless communication techniques do.

본 발명은 물리적 객체의 조정을 통해 향상된 인간-기계의 상호 작용을 제공함으로써, 다양한 교육, 오락, 및 생산적 활동에 유용할 수 있다.
The present invention can be useful for a variety of educational, entertainment, and productive activities by providing improved human-machine interaction through coordination of physical objects.

본 발명의 실시예들의 기술적 특징을 보다 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 다양한 실시예들은 첨부된 도면과 함께 간략히 기술될 수 있다. 다만, 도면에 의해 본 발명의 예시적인 실시예들이 제외되는 것은 아니고, 당업자는 본 발명의 주요한 원리로부터 벗어나지 않고, 추가적인 도면을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 센서가 "온" 상태로 전환된 이 후에 정전용량성 동작을 캡쳐하는 프로세스 흐름에 대한 예시적인 구성도(schematic diagram)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체의 식별코드, 상호작용 표면에 대한 위치, 및 방향을 식별하는 상호작용 표면의 예시적인 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to explain the technical features of embodiments of the present invention in more detail, various embodiments of the present invention can be briefly described with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the exemplary embodiments of the present invention are not limited by the accompanying drawings, and those skilled in the art will be able to derive additional drawings without departing from the essential principles of the invention.
FIG. 1 is an exemplary schematic diagram of a process flow for capturing capacitive operation after a capacitive sensor according to an embodiment of the present invention is switched to the "on" state.
Figure 2 is an exemplary schematic diagram of an interaction surface that identifies an identification code of an object, a location for an interaction surface, and an orientation, in accordance with one embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들의 목적, 기술적 특징 및 장점을 설명하기 위해, 본 발명의 다양한 실시예들은 첨부된 도면과 함께 설명된다. 다만, 본 발명은 다양한 실시예들과 함께 설명되나, 본 발명은 실시예들로 한정되지 않는다. 당업자는 본 발명의 시스템 및 방법이 다양한 분야에 적용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to explain the objects, technical features and advantages of embodiments of the present invention, various embodiments of the invention are explained with reference to the accompanying drawings. However, the present invention will be described in conjunction with various embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments. Those skilled in the art will recognize that the systems and methods of the present invention may be applied to various fields.

예를 들어, 설명의 간략화를 위해 "표면(surface)" 또는 "상호작용 표면(interactive surface)"의 개념이 기술되나, 본 발명은 3차원적 객체에 용이하게 적용될 수 있을 것이다. 자석을 이용하여 객체를 수직 또는 거꾸로 배치되는 표면에 고정함으로써, 객체들은 상호작용 표면의 하부 또는 측면에 배치될 수 있다. For example, the concept of "surface" or "interactive surface" is described for the sake of simplicity of explanation, but the present invention may be easily applied to a three-dimensional object. Objects can be placed on the lower or side of the interaction surface by securing the object to a surface that is vertically or upside-down using magnets.

더하여, 본 발명의 실시예들과 관련하여, 특정 정전용량 센서 어레이와 특정 안테나 어레이 디자인이 개시되어 있으나, 본 발명의 범위 내에서 다른 어레이 디자인이 이용될 수 있다. In addition, in conjunction with embodiments of the present invention, specific capacitive sensor arrays and specific antenna array designs are disclosed, although other array designs may be used within the scope of the present invention.

더하여, 본 발명의 실시예들과 관련하여, 상호작용 표면의 내장되는 정전용량 센서와 객체에 내장되는 정전용량 탭 간의 정전용량 감지를 위한 센서 시스템이 개시되어 있으나, 저항 터치 센서 또는 압전 터치 센서와 같은 다른 센서 기술이 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 목적을 위해 적용될 수 있다. In addition, in connection with the embodiments of the present invention, a sensor system for sensing the capacitance between a capacitive sensor embedded in an interactive surface and a capacitive tap embedded in an object is disclosed, but a resistive touch sensor or a piezoelectric touch sensor Other sensor technologies such as the same can be applied for the purposes of the present invention within the scope of the present invention.

더하여, 객체의 정전용량성 특성을 변경하기 위한 동작을 나타내기 위하여, 손가락에 의한 터치가 반복적으로 기술되나, 객체의 정전용량성 특성을 변경하기 위한 다른 수단, 예를 들면, 스타일러스, 전기 도전성의 물질, 고유전율을 가지는 물질은 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. In addition, a touch by a finger is repeatedly described to indicate an operation for changing the capacitive characteristics of the object, but other means for changing the electrostatic capacitive characteristics of the object, such as a stylus, an electrically conductive Materials, materials having high dielectric constant can be included in the scope of the present invention.

더하여, 본 발명의 실시예들과 관련하여, 프로세서, RF 안테나 어레이, 및 다수의 객체의 RFID 칩들 간의 구체적인 통신 흐름이 개시되어 있으나, 본 발명의 실시예들은 상호작용 표면에 의한 객체의 고유 식별 코드를 검출하는 특정 프로세스로 한정되지 않는다. In addition, in the context of embodiments of the present invention, a specific communication flow between a processor, an RF antenna array, and RFID chips of a plurality of objects is disclosed, but embodiments of the present invention include a unique identification code Is not limited to a specific process.

상업적으로 유용한 정전용량 센서, 예를 들면, ATMEL에서 제조된 SAMD20 시리즈의 센서는 "온" 또는 "오프", "접촉" 또는 "비접촉", "동작" 또는 "비동작", "활성" 또는 "슬립"과 같은 이진 출력을 생산한다. 상업적으로 유용한 정전용량 센서들로부터 제공되는 구동 시간 동안의 동적 임계값 조정과 같은 유용한 기능의 이용은 다양한 적용을 가능하게 한다. 그러나, 상업적으로 유용한 정전용량 센서는 여전히, 본 발명의 실시예들의 구현을 가능하게 하지 못한다. 예를 들면, ATMEL에서 발행된 문헌에 따르면, SAMD20 Microcontroller는 여전히 음의 정전용량 값을 오류로 간주한다. Commercially available capacitive sensors, for example the sensors of the SAMD20 series manufactured by ATMEL, can be used to detect "on" or "off", "contact" or "noncontact", " Slip " The use of useful functions such as dynamic threshold adjustment during drive time provided by commercially available capacitive sensors enables a variety of applications. However, commercially useful capacitance sensors still do not enable the implementation of embodiments of the present invention. For example, according to Atmel's published literature, the SAMD20 Microcontroller still regards the negative capacitance value as an error.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상업적으로 유용한 정전용량 센서는 이진의 출력 대신에 정전용량 센싱 신호의 정도를 나타내는 지표를 출력한다. 마이크로 컴퓨터 유닛은 정전용량 센서의 적분 회로로부터 정전용량 변화의 대용 값(proxy value)을 불러오고, 정전용량 변화의 대용 값을 컴퓨터 프로그램에 전달한다. 정전용량 변화의 대용값은 특정 객체에 발생하는 정전용량성 동작의 본질을 위해 분석된다. According to one embodiment of the present invention, a commercially available capacitance sensor outputs an indicator indicative of the magnitude of the capacitance sensing signal instead of the binary output. The microcomputer unit fetches the proxy value of the capacitance change from the integrating circuit of the capacitance sensor and transfers the substitute value of the capacitance change to the computer program. The substitute value of the capacitance change is analyzed for the essence of the capacitive action occurring on a particular object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체에 내장되는 정전용량 탭은 정전용량성 동작을 유도하는 고 유전율 물질로 제조된다. 객체가 정전용량 센서 상에 위치하면, 정전용량 센서는 내부에 구비되는 정전용량 탭에 의해 "온", "접촉", "동작", 또는 "활성" 상태로 전환된다. 나아가, 객체가 정전용량 센서 상에 위치한 후(이는, 정전용량 센서를 온 상태로 전환함), 손가락 터치 동작이 객체에 인가되면, 정전용량 센서는 손가락에 의한 정전용량의 변화를 감지하고, 정전용량의 변화와 관련된 정보를 정전용량 센서와 동작적으로 연결되는 프로세서로 전달한다. 이러한 정전용량 센서 상에 기 위치된 객체에 인가되는 손가락 터치 동작은 캡쳐되고 기록된다. According to one embodiment of the present invention, the capacitive taps embedded in the object are made of a high dielectric constant material that induces capacitive operation. When the object is positioned on a capacitive sensor, the capacitive sensor is switched to an "on "," contact ", "operation ", or" active " Further, after the object is placed on the capacitive sensor (which turns the capacitive sensor on), if a finger touch operation is applied to the object, the capacitive sensor senses a change in capacitance due to the finger, And transfers information related to the change in capacitance to a processor operatively coupled to the capacitive sensor. The finger touch operation applied to the object placed on this capacitance sensor is captured and recorded.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체에 내장되는 RFID 태그는 고유 식별 코드(UID)를 포함한다. 프로세서가 정전용량성 동작으로부터 발생되는 정전용량의 변화를 나타내는 신호를 수신하면, 프로세서는 RFID 리더를 제어하여 객체의 고유 식별 코드를 식별한다.According to an embodiment of the present invention, an RFID tag embedded in an object includes a unique identification code (UID). When the processor receives a signal indicating a change in capacitance caused by capacitive operation, the processor identifies the unique identification code of the object by controlling the RFID reader.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체에 내장되는 정전용량 탭은 정전용량성 동작을 유도하는 고 유전율 물질로 제조되고, 객체에 내장되는 RFID 태그는 객체의 고유 식별 코드를 암호화된 상태로 구비한다. 객체가 정전용량 센서 상에 위치하면, 정전용량 센서는 내부에 구비되는 정전용량 탭에 의해 "온", "접촉", "동작", 또는 "활성" 상태로 전환된다. According to an embodiment of the present invention, the capacitance tab embedded in the object is made of a high dielectric constant material that induces a capacitive action, and the RFID tag embedded in the object has an ID code of the object in an encrypted state . When the object is positioned on a capacitive sensor, the capacitive sensor is switched to an "on "," contact ", "operation ", or" active "

나아가, 손가락 터치 동작이 정전용량 센서 상에 위치하고 있는 객체에 인가되면(이때, 정전용량 센서는 "온" 상태), 정전용량 센서는 손가락에 의한 정전용량의 변화를 감지하고, 정전용량의 변화와 관련된 정보를 정전용량 센서와 동작적으로 연결되는 프로세서로 전달한다. 프로세서는 추가적으로 RF 안테나와 리더를 제어하여 객체의 고유 식별 코드를 식별함으로써 어떤 객체가 접촉되었는지를 결정한다. Further, when a finger touch operation is applied to an object located on the capacitive sensor (at this time, the capacitive sensor is in the "on" state), the capacitive sensor senses a change in capacitance caused by the finger, And transmits the associated information to a processor operatively coupled to the capacitive sensor. The processor additionally controls the RF antenna and the reader to determine which object is in contact by identifying the unique identification code of the object.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 정전용량 센서 어레이와 RF 안테나 어레이는 상호작용 표면을 형성하기 위하여, 한 면에서 서로 겹쳐지게 배치될 수 있다. 정전용량성 동작이 하나 이상의 정전용량 센서에 의해 감지되면, 프로세서는 정전용량의 변화를 감지한 경험이 있는 하나 이상의 정전용량 센서에 할당된 RF 안테나를 활성화시킴으로써, 객체의 고유 식별 코드를 결정하고, 객체의 위치, 고유 식별 코드, 및 방향과 정전용량성 동작에 원인이 되는 개체를 추론한다. According to another embodiment of the present invention, the capacitive sensor array and the RF antenna array may be arranged to overlap one another on one side to form an interaction surface. If the capacitive action is sensed by one or more capacitive sensors, the processor determines the unique identification code of the object by activating the RF antenna assigned to the one or more capacitive sensors that have experienced sensing a change in capacitance, Infer objects that are responsible for object position, unique identification code, and direction and capacitive action.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 객체가 단독(standalone) 모드로 동작하는 경우, 손가락에 의해 터치되는 경우, 다른 객체에 겹쳐지거나, 겹쳐지게 되는 경우와 같은 광범위한 시나리오를 위하여, 정전용량 센서에 의해 감지될 수 있는 정전용량과 정전용량의 변화의 값들은 복수의 객체 각각에 대하여 미리 측정되고, 미리 수치화될 수 있다. 이러한 값들은 캘리브레이션 곡선들(calibration curves)을 생성할 수 있고, 캘리브레이션 곡선들은 프로세서와 동작적으로 연결되는 컴퓨터 메모리에 저장될 수 있다. 정전용량성 동작이 인가되면, 프로세서는 정전용량성 동작의 원인이 되는 개체를 정전용량 센서로부터 수신되는 정전용량 값들과 메모리에 저장된 캘리브레이션 곡선들에 기초하여 결정할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, for a wide range of scenarios such as when the object is operated in standalone mode, when it is touched by a finger, or when it overlaps or overlaps with another object, The values of the change in capacitance and capacitance that can be sensed are measured in advance for each of a plurality of objects and can be quantified in advance. These values may generate calibration curves, and the calibration curves may be stored in a computer memory operably connected to the processor. When a capacitive action is applied, the processor may determine an entity causing the capacitive action based on the capacitance values received from the capacitive sensor and the calibration curves stored in the memory.

본 발명 및 본 발명의 다수의 목적과 장점은 첨부로 제공되는 도면을 참조하여 당업자에게 명백히 이해될 수 있을 것이다.
The present invention and many of the objects and advantages of the present invention will be apparent to those skilled in the art with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 센서가 "온" 상태로 전환된 이 후에 정전용량성 동작을 캡쳐하는 프로세스 흐름에 대한 예시적인 구성도이다. Figure 1 is an exemplary schematic diagram of a process flow for capturing capacitive operation after a capacitive sensor is switched to the "on" state in accordance with one embodiment of the present invention.

첫번째 단계(101)는 사용자가 제1 객체를 상호작용 표면 상에 위치시키는 것을 포함한다. 단계 101은 객체의 정전용량 탭을 정전용량 센서(들)과 접촉 또는 가까워지게 하여 정전용량 센서를 "온" 상태로 전환되게 한다(102). 이 시점에서, 사용자는 제1 객체의 표면을 접촉하거나(103), 제2 객체를 제1 객체 상에 배치할 수 있다(104). 단계 103 및 단계 104에 따라 상기 정전용량 센서는 또 다른 정전용량의 변화를 검출할 수 있다(105). 정전용량의 새로운 변화와 관계된 정보는 프로세서로 전달되고(106), 프로세서는 RF(Radio Frequency) 안테나 - 정전용량의 변화를 측정한 상호작용 표면의 정전용량 센서에 할당된 RF 안테나 - 가 객체의 RFID(Radio Frequency Identification)가 RF 안테나의 방송 영역 내에서 무선 통신하여, 객체(들)의 고유 식별 코드(unique identification code: UID)를 검출하도록 제어한다(107). RF 안테나가 제1 객체의 고유 식별 코드만을 식별(Read)한 경우(108), 프로세서는 새로운 정전용량의 변화가 사용자의 손가락의 접촉에 의해 발생한 것으로 결정한다(110). 이와 달리, RF 안테나가 제1 객체 외의 또 다른 고유 식별 코드를 식별(Read)한 경우(109), 프로세서는 정전용량의 새로운 변화는 제1 객체 상에 위치한 제2 객체에 의해 발생한 것으로 결정할 수 있다(111).
The first step 101 includes the user placing the first object on the interactive surface. Step 101 causes the capacitive sensor of the object to be brought into or out of contact with the capacitive sensor (s) (102). At this point, the user may touch the surface of the first object (103) or place the second object on the first object (104). According to steps 103 and 104, the capacitance sensor may detect another change in capacitance (105). The information related to the new change in capacitance is passed to the processor 106 where the RF antenna is assigned to the capacitive sensor of the interacting surface measuring the change in capacitance, (Radio Frequency Identification) wirelessly within the broadcast area of the RF antenna to detect (107) the unique identification code (UID) of the object (s). If the RF antenna only reads 108 the unique identification code of the first object, the processor determines 110 that a new capacitance change has been caused by the touch of the user's finger. Alternatively, if the RF antenna has read (109) another unique identification code other than the first object, then the processor may determine that a new change in capacitance is caused by a second object located on the first object (111).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 예시적인 구성도이다. 2 is an exemplary configuration diagram of a system according to an embodiment of the present invention.

상호작용 표면(201)은 적층된 세 개의 층과 주변 유닛을 포함한다. 제1 층(202)는 상호작용 표면의 기판 또는 베이스를 포함한다. 제2 층은 RF 안테나 어레이(203)를 포함하고, RF 안테나 어레이(203)는 객체의 고유 식별 코드(UID)를 무선으로 결정한다. 제3 층은 정전용량 센서 어레이(204)를 포함하고, 정전용량 센서 어레이(204)는 상호작용 표면(201) 상에 위치한 객체들의 위치 및 방향을 검출한다. 도 1에 도시된 특정 실시예에서, 정전용량 센서 각각은 정전용량 센서 각각과 가장 인접하여 배치되는 RF 안테나에 할당된다. 마지막으로, 주변 유닛은 상호작용 표면(201)의 프로세서(205), 메모리부(206) 및 전력원(207)를 포함한다.
The interaction surface 201 comprises three layers stacked and a peripheral unit. First layer 202 includes a substrate or base of an interactive surface. The second layer includes an RF antenna array 203, and the RF antenna array 203 wirelessly determines the unique identification code (UID) of the object. The third layer includes a capacitive sensor array 204 and the capacitive sensor array 204 detects the position and orientation of the objects located on the interactive surface 201. In the particular embodiment shown in Fig. 1, each of the capacitive sensors is assigned to an RF antenna disposed closest to each of the capacitive sensors. Finally, the peripheral unit includes a processor 205, a memory unit 206, and a power source 207 of the interaction surface 201.

도 2는 상호작용 표면(201) 상에 배치된 다수의 객체들을 추가적으로 나타낸다. 하나의 객체(208)는 단독으로 배치되어 있고, 다른 객체(209)는 사용자의 손가락과 접촉하고 있고, 마지막으로, 두 개의 객체(210, 211)는 상호작용 표면 상에서 하나의 객체가 다른 하나의 객체의 상부에 배치된다. 각각의 객체는 정전용량성 탭(212)와 RFID 태그(213)을 내장하고 있다.
Figure 2 additionally shows a number of objects disposed on the interaction surface 201. One object 208 is placed alone and the other object 209 is in contact with the user's finger and finally two objects 210 and 211 are displayed on the interactive surface, It is placed at the top of the object. Each object contains a capacitive tap 212 and an RFID tag 213.

본 발명의 전제 내에서 세 가지의 시나리오가 기능하는 방식을 기술함으로써 본 발명의 프로세스가 보다 잘 이해될 것이다. The process of the present invention will be better understood by describing how the three scenarios function within the premise of the present invention.

첫 번째 시나리오에서, 정전용량 탭(212)을 내장하고 있는 객체(208)가 상호작용 표면(201) 상에 위치한다. 정전용량 탭(212)을 내장하고 있는 객체(208)가 상호작용 표면(201) 상에 위치하면, 상호작용 표면(201)의 정전용량 센서들(204)은 "온" 상태로 전환된다. 이는 프로세서(205)가, 정전용량 센서(204)에 할당된 RF(Radio Frequency) 안테나가 객체(208)의 RFID 태그(213)의 고유 식별 코드(UID)를 리드하도록 조정하게 한다. 프로세서(205)는 객체(208)의 위치, 방향, 및 고유 식별 코드(UID)를 확인하면, 상기 위치, 방향, 및 고유 식별 코드(UID)에 관한 정보를 메모리(206)에 저장한다.
In the first scenario, the object 208 containing the capacitive taps 212 is located on the interaction surface 201. The capacitive sensors 204 of the interacting surface 201 are switched to the "on" state when the object 208 containing the capacitive taps 212 is positioned on the interacting surface 201. This causes the processor 205 to adjust the Radio Frequency (RF) antenna assigned to the capacitive sensor 204 to read the unique identification code (UID) of the RFID tag 213 of the object 208. Processor 205 identifies the location, direction, and unique identification code (UID) of object 208, and stores information about the location, direction, and unique identification code (UID) in memory 206.

두 번째 시나리오에서, 객체(209)가 상호작용 표면(201)에 위치하고, 첫 번째 시나리오에서 기술된 프로세스에 따라 객체(209)의 위치, 방향, 및 고유 식별 코드(UID)가 프로세서(205)에 의해 확인되면, 이어서 사용자의 손가락이 상기 객체와 접촉한다. 객체(209) 하부에 배치되고, 객체(209)의 정전용량을 기 검출한 상기 정전용량 센서(204)는 정전용량의 또 다른 변화를 검출하고, 상기 정전용량의 또 다른 변화를 프로세서(205)로 전달한다. 이는 프로세서(205)가, 객체(209)의 하부의 정전용량 센서(204)에 할당된 RF(Radio Frequency) 안테나가 RF 안테나의 검출 영역 내에 배치되는 어느 객체의 RFID 태그(213)의 고유 식별 코드(UID)를 리드하도록 다시 한번 조정하게 한다. 이 경우, 본래 객체(209)의 고유 식별 코드(UID)만이 식별되고, 프로세서(205)는 새로운 정전용량의 변화는 사용자의 접촉에 의해 발생한 것으로 결정한다.
In the second scenario, the object 209 is located on the interaction surface 201 and the position, orientation, and unique identification code (UID) of the object 209 are assigned to the processor 205 according to the process described in the first scenario , Then the user's finger contacts the object. The capacitive sensor 204, which detects the capacitance of the object 209, detects another change in capacitance and places another change in the capacitance in the processor 205, . This is because the processor 205 determines whether or not a radio frequency (RF) antenna assigned to the capacitance sensor 204 under the object 209 is a unique identification code of the RFID tag 213 of an object disposed within the detection area of the RF antenna (UID) to be read. In this case, only the unique identification code (UID) of the original object 209 is identified, and the processor 205 determines that the new capacitance change is caused by the user's touch.

세 번째 시나리오에서, 제1 객체(210)의 위치, 방향, 및 고유 식별 코드(UID)가 첫 번째 시나리오에서 기술된 프로세스에 따라 프로세서(205)에 의해 확인되면, 이어서 사용자는 제2 객체(211)를 제1 객체의 상부에 위치시킨다. 두 번째 시나리오와 유사하게, 객체(210) 하부에 배치되고, 객체(209)의 정전용량을 기 검출한 상기 정전용량 센서(204)는 정전용량의 또 다른 변화를 검출하고, 상기 정전용량의 또 다른 변화에 관한 정보를 프로세서(205)로 전달한다. 이는 프로세서(205)가, 객체(210)의 하부의 정전용량 센서(204)에 할당된 RF(Radio Frequency) 안테나가 RF 안테나의 검출 영역 내에 배치되는 어느 객체의 RFID 태그(213)의 고유 식별 코드(UID)를 리드하도록 조정하게 한다. 이 경우, 프로세서(205)는 두 개의 고유 식별 코드(UID), 즉, 본래의 제1 객체(210)에 해당하는 하나와 제2 객체(211)에 해당하는 새로운 고유 식별 코드(UID)를 리드한다. 이 경우, 프로세서는 정전용량의 변화는 제1 객체(210) 상에 위치한 제2 객체에 의해 발생한 것으로 결정한다. 또한, 전술한 바와 같이, 프로세서(205)는 상기 정보를 메모리부(206)에 저장한다.
In the third scenario, if the location, orientation, and unique identification code (UID) of the first object 210 are identified by the processor 205 according to the process described in the first scenario, then the user can select the second object 211 ) Is placed on top of the first object. Similar to the second scenario, the capacitive sensor 204, which is located below the object 210 and detects the capacitance of the object 209, detects another change in capacitance, And transfers information about the other change to the processor 205. This is because the processor 205 determines whether a radio frequency (RF) antenna assigned to the capacitance sensor 204 under the object 210 is a unique identification code of the RFID tag 213 of an object disposed in the detection area of the RF antenna (UID) to be read. In this case, the processor 205 generates two unique identification codes (UID), i.e., one corresponding to the original first object 210 and a new unique identification code (UID) corresponding to the second object 211 do. In this case, the processor determines that the change in capacitance is caused by the second object located on the first object 210. Further, as described above, the processor 205 stores the information in the memory unit 206. [

201: 상호작용 표면
202: 제1 층
203: RF 안테나 어레이
204: 정전용량 센서
205: 프로세서
206: 메모리부
208, 209, 210, 211: 객체
212: 정전용량 탭
213: RFID 태그 201: Interactive surface
202: 1st floor
203: RF antenna array
204: Capacitive sensor
205: Processor
206:
208, 209, 210, 211: object
212: Capacitance tap
213: RFID tag

Claims (18)

객체에 인가되는 정전용량성 동작을 캡쳐하는 시스템에 있어서,
정전용량 탭과 고유 식별 코드를 각각 내장하는 복수의 객체;
프로세서와 동작적으로 연결되는 정전용량 센서; 및
상기 정전용량 센서의 검출 범위를 커버하는 검출 범위를 가지고, 상기 프로세서와 동작적으로 연결되는 리더; 를 포함하고,
제1 객체가 상기 정전용량 센서 상에 위치함에 따라 상기 정전용량 센서가 오프 상태에서 온 상태로 전환된 후, 상기 제1 객체에 정전용량성 동작이 인가되면, 상기 정전용량 센서는 상기 제1 객체의 정전용량 변화를 감지하고, 상기 프로세서는 상기 정전용량 센서로부터 상기 정전용량의 변화를 나타내는 신호를 수신하고, 상기 고유 식별 코드를 검출하도록 상기 리더를 제어하는 시스템.
A system for capturing capacitive action applied to an object,
A plurality of objects each incorporating a capacitance tap and a unique identification code;
A capacitive sensor operatively connected to the processor; And
A reader having a detection range that covers a detection range of the capacitive sensor and is operatively connected to the processor; Lt; / RTI >
When a capacitive action is applied to the first object after the capacitive sensor is switched from an off state to an on state as a first object is positioned on the capacitive sensor, Wherein the processor receives a signal indicative of a change in capacitance from the capacitive sensor and controls the reader to detect the unique identification code.
제1항에 있어서, 상기 객체에 인가되는 정전용량성 동작은,
상기 객체를 손가락으로 터치하고, 상기 객체에 대한 상기 손가락의 터치를 제거하는 것;
상기 객체의 근방에 손가락을 배치하고, 상기 객체의 근방에서 상기 손가락을 제거하는 것;
상기 객체를 물리적 스타일러스로 터치하고, 상기 객체로부터 상기 물리적 스타일러스를 제거하는 것;
상기 객체의 정전용량 특성의 변화시킬 수 있는 기기를 상기 객체에 터치하고, 상기 기기를 상기 객체로부터 제거하는 것; 및
상기 객체의 정전용량 특성의 변화시킬 수 있는 기기를 상기 객체에 접근하고, 상기 기기를 상기 객체로부터 멀리 떨어지게 하는 것; 으로 구성되는 그룹에서 선택되는 시스템.
2. The method of claim 1, wherein the capacitive action applied to the object comprises:
Touching the object with a finger and removing a touch of the finger with respect to the object;
Placing a finger in the vicinity of the object and removing the finger in the vicinity of the object;
Touching the object with a physical stylus and removing the physical stylus from the object;
Touching a device capable of changing a capacitance characteristic of the object to the object and removing the device from the object; And
Accessing the object capable of changing the capacitance characteristics of the object to the object and causing the device to move away from the object; ≪ / RTI >
제1항에 있어서, 상기 객체에 인가되는 정전용량성 동작은 상기 제1 객체의 상부에 제2 객체를 배치하는 것이고, 상기 리더는 상기 제1 객체의 고유 식별 코드 및 새로운 식별 코드를 검출하고, 상기 프로세서는 상기 새로운 고유 식별 코드를 상기 제2 객체에 할당하는 시스템.
The method of claim 1, wherein the capacitive action applied to the object is to place a second object on top of the first object, the reader detects a unique identification code and a new identification code of the first object, The processor assigns the new unique identification code to the second object.
제3항에 있어서, 제3 객체는 상기 제2 객체의 상부에 배치되고, 상기 리더는 제1 객체의 고유 식별 코드, 상기 제2 객체의 고유 식별 코드 및 새로운 식별 코드를 검출하고, 상기 프로세서는 상기 새로운 식별 코드를 상기 제3 객체에 할당하는 시스템.
4. The apparatus of claim 3, wherein a third object is disposed on top of the second object, the reader detects a unique identification code of the first object, a unique identification code of the second object, and a new identification code, And assigns the new identification code to the third object.
제1항에 있어서, 상기 고유 식별 코드는 RFID 태그에 의해 암호화되고, 상기 리더는 RF 안테나와 리더 모듈을 포함하는 시스템.
2. The system of claim 1, wherein the unique identification code is encrypted by an RFID tag, and the reader comprises an RF antenna and a reader module.
제1항에 있어서,
상호작용 표면에 내장되는 정전용량 센서 어레이 및 리더 어레이를 더 포함하고, 복수의 객체가 상기 상호작용 표면에 배치되면, 상기 프로세서는 상기 복수의 객체 중 어느 하나에 발생하는 정전용량성 동작을 캡쳐하는 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a capacitive sensor array and a leader array embedded in the interacting surface, wherein when the plurality of objects are disposed on the interacting surface, the processor captures a capacitive action occurring in any one of the plurality of objects system.
제1항에 있어서,
상기 객체는 버튼, 카드, 블록, 시트, 아이콘 및 조각상을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the object is selected from the group comprising buttons, cards, blocks, sheets, icons, and statues.
객체에 인가되는 정전용량성 동작을 캡쳐하는 시스템에 있어서,
정전용량 탭을 각각 내장하는 복수의 객체; 및
프로세서와 동작적으로 연결되는 정전용량 센서; 를 포함하고,
제1 객체가 상기 정전용량 센서 상에 위치함에 따라 상기 정전용량 센서가 오프 상태에서 온 상태로 전환된 후, 상기 제1 객체에 정전용량성 동작이 인가되면, 상기 정전용량 센서는 제1 객체의 정전용량의 변화를 감지하고, 상기 프로세서는 상기 정전용량 센서로부터 상기 정전용량의 변화를 나타내는 신호를 수신하는 시스템.
A system for capturing capacitive action applied to an object,
A plurality of objects each incorporating a capacitance tap; And
A capacitive sensor operatively connected to the processor; Lt; / RTI >
If a capacitive action is applied to the first object after the capacitive sensor is switched from an off state to an on state as a first object is positioned on the capacitive sensor, Wherein the processor senses a change in capacitance and the processor receives a signal indicative of a change in capacitance from the capacitance sensor.
제8항에 있어서,
상기 프로세서와 동작적으로 연결되고, 상기 객체가 정전용량 센서에 의해 감지됨에 따른 상기 객체와 정전용량 값들에 관한 캘리브레이션 곡선들(calibration curves)의 세트를 저장하는 메모리; 를 더 포함하고,
상기 프로세서는 상기 정전용량성 동작의 원인이 되는 개체(entity)를 상기 정전용량 센서로부터 수신한 상기 정전용량 값들과 상기 캘리브레이션 곡선들에 기초하여 결정하는 시스템.
9. The method of claim 8,
A memory operatively connected to the processor and storing a set of calibration curves relating to the object and the capacitance values as the object is sensed by the capacitance sensor; Further comprising:
Wherein the processor determines an entity that causes the capacitive action based on the capacitance values and the calibration curves received from the capacitive sensor.
객체에 인가되는 정전용량성 동작을 캡쳐하는 방법에 있어서,
정전용량 센서를 오프 상태에서 온 상태로 전환하기 위하여, 제1 객체를 상기 정전용량 센서에 배치하는 단계 - 상기 제1 객체는 복수의 객체 중의 하나이고, 상기 복수의 객체 각각은 정전용량 탭과 고유 식별 코드를 각각 내장하는 - ;
상기 제1 객체에 정전용량성 동작을 인가하는 단계;
프로세서와 동작적으로 연결되는 정전용량 센서에 의해 상기 제1 객체의 정전용량의 변화를 감지하는 단계;
상기 정전용량 센서로부터 상기 정전용량의 변화를 나타내는 신호를 상기 정전용량 센서와 동작적으로 연결되는 상기 프로세서에서 수신하는 단계; 및
상기 프로세서와 동작적으로 연결되고, 상기 정전용량 센서의 검출 범위를 커버하는 검출 범위를 가지는 리더가 상기 고유 식별 코드를 검출하도록, 상기 프로세서에 의해 상기 리더를 제어하는 단계;를 포함하는 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method of capturing a capacitive action applied to an object,
Disposing a first object in the capacitive sensor to switch the capacitive sensor from an off state to an on state, the first object being one of a plurality of objects, each of the plurality of objects having a capacitance tap and a unique - each containing an identification code;
Applying a capacitive action to the first object;
Sensing a change in capacitance of the first object by a capacitive sensor operatively connected to the processor;
Receiving at the processor a signal indicative of a change in the capacitance from the capacitance sensor, the signal being operatively coupled to the capacitance sensor; And
Controlling the reader by the processor such that the reader operably connected to the processor and having a detection range that covers the detection range of the capacitive sensor detects the unique identification code.
제10항에 있어서, 상기 객체에 인가되는 정전용량성 동작은,
상기 객체를 손가락으로 터치하고, 상기 객체에 대한 상기 손가락의 터치를 제거하는 것;
상기 객체의 근방에 손가락을 배치하고, 상기 객체의 근방에서 상기 손가락을 제거하는 것;
상기 객체를 물리적 스타일러스로 터치하고, 상기 객체로부터 상기 물리적 스타일러스를 제거하는 것;
상기 객체의 정전용량 특성의 변화시킬 수 있는 기기를 상기 객체에 터치하고, 상기 기기를 상기 객체로부터 제거하는 것; 및
상기 객체의 정전용량 특성의 변화시킬 수 있는 기기를 상기 객체에 접근하고, 상기 기기를 상기 객체로부터 멀리 떨어지게 하는 것을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 방법.
11. The method of claim 10, wherein the capacitive action applied to the object comprises:
Touching the object with a finger and removing a touch of the finger with respect to the object;
Placing a finger in the vicinity of the object and removing the finger in the vicinity of the object;
Touching the object with a physical stylus and removing the physical stylus from the object;
Touching a device capable of changing a capacitance characteristic of the object to the object and removing the device from the object; And
Accessing the object capable of changing the capacitance characteristics of the object to the object, and causing the device to move away from the object.
제10항에 있어서,
상기 객체에 인가되는 정전용량성 동작은 상기 제1 객체의 상부에 제2 객체를 배치하는 것이고, 상기 리더는 상기 제1 객체의 고유 식별 코드 및 새로운 식별 코드를 검출하고,
상기 프로세서에 의해 상기 새로운 고유 식별 코드를 상기 제2 객체에 할당하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the capacitive action applied to the object is to place a second object on top of the first object and the reader detects a unique identification code and a new identification code of the first object,
Assigning the new unique identification code to the second object by the processor; ≪ / RTI >
제12항에 있어서,
상기 제2 객체의 상부에 제3 객체를 배치하는 단계;
상기 리더에 의해 제1 객체의 고유 식별 코드, 상기 제2 객체의 고유 식별 코드 및 새로운 식별 코드를 검출하는 단계; 및
상기 새로운 식별 코드를 상기 제3 객체에 할당하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
13. The method of claim 12,
Placing a third object on top of the second object;
Detecting a unique identification code of the first object, a unique identification code of the second object, and a new identification code by the reader; And
Assigning the new identification code to the third object; ≪ / RTI >
제10항에 있어서,
상기 고유 식별 코드는 RFID 태그에 의해 암호화되고, 상기 리더는 RF 안테나와 리더 모듈을 포함하는 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the unique identification code is encrypted by an RFID tag and the reader comprises an RF antenna and a reader module.
제10항에 있어서,
상호작용 표면에 내장되는 정전용량 센서 어레이 및 리더 어레이를 더 포함하고, 상기 복수의 객체가 상기 상호작용 표면에 배치되면, 상기 프로세서는 상기 복수의 객체 중 어느 하나에 발생하는 정전용량성 동작을 캡쳐하는 방법.
11. The method of claim 10,
Further comprising a capacitive sensor array and a leader array embedded in the interaction surface, wherein when the plurality of objects are disposed on the interaction surface, the processor captures capacitive actions occurring in any one of the plurality of objects How to.
제10항에 있어서,
상기 객체는 버튼, 카드, 블록, 시트, 아이콘 및 조각상을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the object is selected from the group comprising buttons, cards, blocks, sheets, icons and sculptures.
객체에 인가되는 정전용량성 동작을 캡쳐하는 방법에 있어서,
정전용량 센서를 오프 상태에서 온 상태로 전환하기 위하여, 제1 객체를 상기 정전용량 센서에 배치하는 단계 - 상기 제1 객체는 복수의 객체 중의 하나이고, 상기 복수의 객체 각각은 정전용량 탭을 내장하는 - ;
상기 제1 객체에 정전용량성 동작을 인가하는 단계;
프로세서와 동작적으로 연결되는 정전용량 센서에 의해 상기 제1 객체의 정전용량의 변화를 감지하는 단계; 및
상기 정전용량 센서로부터 상기 정전용량의 변화를 나타내는 신호를 상기 정전용량 센서와 동작적으로 연결되는 상기 프로세서에서 수신하는 단계를 포함하는 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method of capturing a capacitive action applied to an object,
Disposing a first object in the capacitive sensor to switch the capacitive sensor from an off state to an on state, the first object being one of a plurality of objects, each of the plurality of objects including a capacitive tap doing - ;
Applying a capacitive action to the first object;
Sensing a change in capacitance of the first object by a capacitive sensor operatively connected to the processor; And
Receiving at the processor a signal indicative of a change in capacitance from the capacitive sensor, the signal being operatively coupled to the capacitive sensor.
제17항에 있어서,
상기 프로세서와 동작적으로 연결되는 메모리에 저장되는 캘리브레이션 곡선들(calibration curves)의 세트에 기초하여, 상기 정전용량 센서로부터 수신한 상기 정전용량의 변화로부터 상기 정전용량성 동작의 원인이 되는 개체(entity)를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
18. The method of claim 17,
From a change in capacitance received from the capacitive sensor based on a set of calibration curves stored in a memory operatively coupled to the processor, ). ≪ / RTI >

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