애플, 광학시스템 기반 무전원 애플 펜슬 특허 출원

Apple Invents a Major new Optical Apple Pencil Sensing System that will provide more functionality & work on a wide variety of devices - Patently Apple

오늘 미국 특허청은 새로운 광학 터치 및/또는 근접 감지 시스템, 특히 광학 스타일러스와 함께 작동하여 하나 이상의 광학 감지 시스템과 관련된 Apple의 특허 출원을 공식적으로 발표했습니다. 대상 또는 터치 위치, 중심, 호버 거리, 기울기 각도, 방위각 및 경우에 따라 스타일러스의 방향 및 회전.

스타일러스 감지를 위한 사진 감지 지원 디스플레이

Apple의 특허 출원은 대상 또는 터치 위치, 중심, 호버 거리, 기울기 각도, 방위각 중 하나 이상을 감지하기 위해 함께 작동하는 광학 스타일러스(연필) 및 광학 감지 시스템을 포함하는 광학 시스템을 기반으로 하는 새로운 Apple Pencil에 관한 것입니다. 그리고 어떤 경우에는 광학 감지 시스템에 대한 광학 스타일러스의 방향과 회전이 있습니다.

특히, 스타일러스 회전을 감지하면 추가 스타일러스 기능을 활성화하는 추가 입력 모드를 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 그리기 응용 프로그램과 상호 작용하는 동안 스타일러스를 회전하면 아티스트가 그리는 선의 질감, ​​두께 또는 색상을 제어할 수 있습니다.

일부 실시예에서 광학 감지 시스템은 디스플레이 작동과 물체의 터치/근접 감지 모두를 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 있다. 일부 실시예에서, LED/OLED는 마이크로 LED 어레이 및 마이크로 드라이버 회로를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이로 구현될 수 있다.

일부 구현에서, 마이크로 LED 어레이 및 마이크로 드라이버 회로는 스타일러스에 의해 전송된 변조되지 않은 광을 감지함으로써 스타일러스의 존재를 감지하기 위해 직류(DC) 광전도 모드로 구성될 수 있습니다.

다른 구현에서, 마이크로 LED 어레이 및 마이크로 드라이버 회로는 교류(AC) 광전도 모드로 구성되어 다중 스타일러스에 의해 전송된 변조된 광을 감지함으로써 다중 스타일러스의 존재를 감지할 수 있습니다. 또 다른 구현에서, 마이크로 LED 어레이 및 마이크로 드라이버 회로는 마이크로 LED 중 일부에 의해 생성된 변조된 광을 감지함으로써 손가락이나 스타일러스와 같은 물체의 존재를 감지하기 위해 광학 반사 터치 모드로 구성될 수 있습니다. 그리고 물체에 반사됩니다.

위에 설명된 감지 모드는 통합 터치스크린 위에 위치한 커버 물질의 감지 표면을 통과하여 아래에 있는 LED, OLED 또는 마이크로 LED로 전달되는 빛에 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 굴절될 수 있습니다. 경계를 통과합니다.

어떤 경우에는 반사되거나 굴절된 빛이 감지되어 손가락이나 스타일러스와 같은 물체로 잘못 식별될 수 있습니다. 따라서, 본 개시 내용의 일부 실시예에서, 광 조명기 각도 필터는 조명기의 조명 각도를 제한하기 위해 통합 터치 스크린 내의 조명기로서 구성된 마이크로-LED 위에 채용될 수 있고, 및/또는 광 검출기 각도 필터는 그러한 조명기 위에 채용될 수 있습니다. 통합 터치스크린 내 감지기로 구성된 마이크로 LED는 해당 감지기의 감지 각도를 제한합니다. 이러한 각도 필터는 커버 재료 내에서 투과, 반사 또는 굴절되는 빛을 효과적으로 차단하거나 필터링하여 터치 표면의 물방울에 대한 잘못된 감지를 줄이거나 제거합니다.

각도에 따라 필터링된 빛이 광학 감지 시스템에 의해 감지된 후 결과 조명 패턴(예: 호버링 스타일러스의 대상 위치)을 처리하여 객체의 호버 거리 및 경사 각도를 결정하고 다양한 매개변수(예: 대상 위치를 나타내는 조명 패턴의 중심) 및 기타 작업(예: 스타일러스 추적)을 더 정확하게 수행할 수 있습니다.

일부 실시예에서, 광학 스타일러스는 일관된 각도 반사 프로파일로 광학 감지 시스템에서 방출된 광을 반사하기 위해 확산 반사기 또는 역반사기 패싯을 포함하는 수동 스타일러스입니다. 다양한 기울기 각도는 다양한 반사 에너지 프로필을 생성할 수 있으며 이러한 다양한 반사 에너지 프로필을 평가하여 스타일러스의 위치, 호버 거리(있는 경우) 및 기울기 각도를 결정할 수 있습니다.

실시예에서, 회절(패턴화된) 반사기를 포함하는 패시브 스타일러스는 표면에 대한 스타일러스 경사각의 각도에 관계없이 일관된 반사광 패턴으로 광학 감지 시스템에서 방출된 빛을 반사할 수도 있습니다.

스타일러스의 다양한 기울기 각도와 회전은 다양한 반사광 패턴을 생성할 수 있으며 이러한 다양한 반사광 패턴을 평가하여 스타일러스의 위치, 호버 거리(있는 경우), 기울기 각도, 방향 및 회전을 결정할 수 있습니다. 일부 실시예에서, 팁에 그리고 선택적으로 스타일러스의 측면을 따라 방사상 위치에 진폭 센서를 포함하는 반능동 스타일러스는 광학 감지 시스템에서 방출된 변조된 빛의 다양한 주파수의 진폭을 감지하고 위치를 감지하여 호버링할 수 있습니다. 스타일러스 거리(있는 경우), 경우에 따라 스타일러스의 기울기 각도 및 회전도 감지합니다.

일부 예에서, 발광기 및 검출기 모두를 포함하는 능동 스타일러스는 디스플레이 요소 어레이 사이에 형성된 역반사체 층을 갖는 근접 광학 감지 시스템에서 반사될 때 빛을 생성하고 반사된 빛을 수신할 수 있습니다. 디스플레이 표면 위 또는 위의 스타일러스의 다양한 위치는 스타일러스의 위치를 ​​결정하기 위해 분석될 수 있는 반사광의 다양한 스펙트럼 분포를 생성할 수 있습니다.

이 새로운 광학 기반 Apple Pencil 시스템의 몇 가지 주요 기능에 대해 자세히 알아보려면 아래 그래픽을 확대하세요.

이 발명의 전체 세부 사항을 검토하려면 특허 출원 20240118773을 확인하세요

Apple이 이 특허를 2023년 9월에 출원했다는 점을 고려하면 5월로 예정된 Apple의 새로운 iPad에서는 이 내용이 표면화되지 않을 것 같습니다.