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Technischer Bereich
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf aktive Stifte.
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Hintergrund
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Ein Berührungssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors detektieren, der z. B einem Anzeigebildschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor einem Nutzer ermöglichen, direkt mit dem auf dem Bildschirm dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann befestigt sein auf, oder Bestandteil sein von, einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kiosk-Computer, einem Kassengerät, oder anderen geeigneten Geräten. Ein Steuerpanel auf einem Haushaltsgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
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Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitive Berührungsbildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm mit umfassen, und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in dessen Nähe kommt, so kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder der Annäherung auftreten. Eine Berührungssensorsteuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um ihre Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit.
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2 illustriert das Äußere eines beispielhaften aktiven Stifts.
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3 illustriert das Innere eines beispielhaften aktiven Stifts.
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4 illustriert einen beispielhaften aktiven Stift mit einem Berührungssensorgerät.
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5 illustriert beispielhafte Energiesparsysteme und Stromquellen für einen aktiven Stift und ein berührungsempfindliches Gerät.
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6 illustriert einen beispielhaften Satz von Energiesparmoden für einen aktiven Stift und die Übergangsverfahren zwischen ihnen.
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7 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zur Stromversorgung eines aktiven Stifts in einer Vielzahl von Energiesparmoden.
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8 illustriert ein Beispiel für den zyklischen Betrieb einer Komponente in einem bestimmten Energiesparmodus.
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Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit 12. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 können die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 detektieren. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl den Berührungssensor als auch seine Berührungssensorsteuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit ggf. sowohl die Berührungssensorsteuereinheit als auch ihren Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor 10 kann ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von Elektroden von nur einem Typ) beinhalten, die auf einem oder auf mehreren Substraten angebracht sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl die Elektroden auf dem Berührungssensor als auch das Substrat oder die Substrate umfassen, auf denen die Elektroden angebracht sind. Alternativ dazu kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor ggf. die Elektroden des Berührungssensors, nicht aber die Substrate, auf denen sie angebracht sind, umfassen.
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Eine Elektrode (entweder eine Masseelektrode, eine Schutzelektrode, eine Ansteuerelektrode oder eine Ausleseelektrode) kann ein Bereich aus leitfähigem Material sein, der eine bestimmte Form hat, wie z. B. eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine dünne Linie, oder eine andere geeignete Form oder deren Kombinationen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder in mehreren Schichten aus einem leitfähigen Material können (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden und die Fläche der Form kann (zumindest zum Teil) durch diese Schnitte begrenzt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ggf. ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken (manchmal als 100%-Füllung bezeichnet). In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material (FLM) bestehen, wie z. B. Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material, und die feinen Leitungen aus leitfähigem Material können ungefähr 5% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. Eine Bezugnahme auf FLM kann hier ggf. derartige Materialien umfassen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Elektroden bestehend aus bestimmten leitfähigen Materialien in bestimmten Formen mit bestimmten Füllungen in bestimmten Mustern beschreibt oder illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden aus jedem geeigneten leitfähigen Material in jeder geeigneten Form mit jedem geeigneten Füllprozentsatz in jedem geeigneten Muster.
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Gegebenenfalls können die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) eines Berührungssensors im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. das leitfähige Material, die Füllung, oder die Muster innerhalb der Formen) können im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrerer Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
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Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels beinhalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung beeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonat, oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele besehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material besteht, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet) beinhalten. Alternativ kann gegebenenfalls eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angebracht werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt angrenzend an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bilde, kann eine Dicke von 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, und die dielelektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen konkreten mechanischen Stapel mit einer konkreten Zahl von konkreten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien mit einer bestimmten Dicke beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten mechanischen Stapel mit jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten von jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Dicke. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum, die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den obenstehend beschriebenen Luftspalt ersetzen, so dass kein Luftspalt zur Anzeige hin besteht.
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Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate, bei denen irgendein geeigneter Abschnitt aus irgendeinem geeigneten Material besteht. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können de Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder aus einem kupferhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material besehen und gleichermaßen eine Dicke von 5 μm oder weniger und eine Breite von 10 μm oder weniger haben. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
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Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätserfassung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahekommen, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen sind die Ansteuer- und Ausleselektroden kapazitiv miteinander über einen Abstand zwischen ihnen gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektroden (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf den Ausleseelektroden induzieren und die induzierte Ladungsmenge kann von externen Einflüssen (wie z. B. einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts) abhängen. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an den kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen.
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In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden einer einzigen Art beinhalten, die einen kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Steuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
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In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise können eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung kann gegebenenfalls eine oder mehrere Ansteuerelektroden mit umfassen, die die Ansteuerleitung bilden, und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann hier eine Bezugnahme auf eine Ausleseleitung gegebenenfalls eine oder mehrere Ausleselektroden mit umfassen, die die Ausleseleitung bilden, und umgekehrt.
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Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar aus einer Ansteuer- und einer Ausleseelektrode, die miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden von nur einer Art in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den Ansteuer- oder Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind, kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, haben. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Derartige Kreuzungsstellen können Orte sein, an denen die Ansteuerungs- und Ausleseelektroden einander „kreuzen” oder einander in der jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Konfiguration konkreter Elektroden beschreibt, die konkrete Knoten ausbilden, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen aller geeigneten Elektroden, die irgendwelche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Seite von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
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Wie obenstehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- und Annäherungseingabe an dem Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere Komponenten (wie z. B. an eine oder an mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, übertragen, das wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit bestimmter Funktionalität in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität bezüglich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
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Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren logischen Geräten (PLDs) oder programmierbaren logischen Feldern (PLAs) oder anwendungsspezifischen ICs (ASICs). In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensorsteuereinheit 12 analoge Schaltungen, digitale Logiken und digitale nichtflüchtige Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10, wie untenstehend beschrieben wird, verschweißt ist. Die FPC kann ggf. aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf der FPC angeordnet sein. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, und gegebenenfalls andere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit einer konkreten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit irgendwelchen geeigneten Komponenten.
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Die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material könnend die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Anschlussflächen 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Anschlussflächen 16 die Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um (z. B. an den Kanten) die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Verbindung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen für die Kopplung der Berührungssteuersensoreinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder als Alternative zu den dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Leiterbahnen aus einem bestimmten Material mit einer bestimmten Breite beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der eine Anschlussfläche 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
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Die Anschlussflächen 16 können entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer FPC angeordnet sein. Die Anschlussflächen 16 können aus dem gleichen Material bestehen, wie die Leiterbahnen 14 und können auf der FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) befestigt sein. Die Verbindung 18 kann leitfähige Leitungen auf der FPC beinhalten, die die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Anschlussflächen 16 verbinden, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform können die Anschlussflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einem einsetzkraftfreien Leiterplattenverbinder) verbunden sein; in dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18 keine FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbinder 18 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
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2 illustriert ein beispielhaftes Äußeres eines beispielhaften aktiven Stifts 20. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Komponenten beinhalten, wie z. B. Tasten 30 oder Schieberegler 32 und 34, die in eine äußere Hülle 22 integriert sind. Diese externen Komponenten können eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer herstellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Gerät, die Aktivierung oder Änderung einer Funktionalität des aktiven Stifts 20 oder eines Geräts, oder die zur Verfügungsstellung einer Rückmeldung an oder die Entgegennahme einer Eingabe von einem oder von mehreren Benutzern beinhalten. Das Gerät kann jedes geeignete Gerät sein, wie z. B. ein Desktop-Computer, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein Smartphone, ein Satellitennavigationsgerät, ein tragbares Medienabspielgerät, eine tragbare Spielekonsole, ein Kioskcomputer, ein Kassengerät, oder ein anderes geeignetes Gerät. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Beispiele für bestimmte Komponenten, die dazu eingerichtet sind, bestimmte Interaktionen zur Verfügung zu stellen, beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Komponenten, die dazu eingerichtet sind, jede geeignete Interaktion zur Verfügung zu stellen. Der aktive Stift 20 kann jede geeignete Abmessung haben, wobei die äußere Hülle 22 aus jedem geeigneten Material oder einer geeigneten Materialkombination bestehen kann, wie z. B. aus Plastik oder aus Metall. In bestimmten Ausführungsformen können die äußeren Komponenten (z. B. 30 oder 32) des aktiven Stifts 20 mit internen Komponenten oder einer Programmierung des aktiven Stifts 20 interagieren oder können eine oder mehrere Interaktionen mit einem oder mit mehreren Geräten oder anderen aktiven Stiften 20 initiieren.
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Wie oben stehend beschrieben wurde, kann die Betätigung von einer oder von mehreren bestimmten Komponenten eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen dem Gerät und dem Benutzer initiieren. Die Komponenten des aktiven Stifts 20 können eine oder mehrere Tasten 30 oder einen oder mehrere Schieberegler 32 und 34 beinhalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Tasten 30 oder die Schieberegler 32 und 34 mechanisch oder kapazitiv sein und können als Rolle, als Trackball oder als Rad funktionieren. In einem weiteren Beispiel können ein oder mehrere Schieberegler 32 oder 34 als vertikaler Schieberegler 34 arbeiten, der längs einer longitudinalen Achse ausgerichtet ist, wohingegen ein oder mehrere Schieberegler 32 längs des Umfangs des aktiven Stifts 20 ausgerichtet sind. In bestimmten Ausführungsformen können kapazitive Schieberegler 32 und 34 oder Tasten 30 unter Verwendung von einem oder von mehreren berührungsempfindlichen Bereichen implementiert sein. Die berührungsempfindlichen Bereiche können jede geeignete Form, Abmessung, oder Anordnung haben und können aus jedem geeigneten Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung von Bereichen aus einem flexiblen Netz implementiert sein, das aus Leitungen aus leitfähigem Material gebildet ist. In einem anderen Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung einer FPC implementiert sein.
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Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Komponenten haben, die dazu eingerichtet sind, dem Benutzer eine Rückkopplung zu geben oder eine Rückkopplung von dem Benutzer zu empfangen, wie z. B. eine taktile, eine visuelle oder eine auditorische Rückkopplung. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Rippen oder Rillen 24 auf seinem äußeren Gehäuse 22 haben. Die Rippen oder Rillen 24 können jede geeignete Abmessung, jeden geeigneten Abstand zwischen den Rippen oder Rillen haben, oder können in jedem geeigneten Bereich auf dem äußeren Gehäuse 22 des aktiven Stifts 20 angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Rippen 24 die Griffigkeit des äußeren Gehäuses 22 des aktiven Stifts 20 verbessern oder eine taktile Rückkopplung zur Verfügung stellen oder eine taktile Eingabe von einem Benutzer empfangen. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Audiokomponenten 38 beinhalten, die dazu in der Lage sind, Audiosignale zu übertragen und zu empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Audiokomponenten 38 ein Mikrofon beinhalten, das dazu in der Lage ist, Spracheingaben von einem Benutzer aufzuzeichnen oder zu übertragen. In einem anderen Beispiel kann die Audiokomponente 38 einen auditorischen Hinweis auf einen Energieversorgungszustand des aktiven Stifts 20 liefern. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere visuelle Rückkopplungskomponenten 36 beinhalten, wie z. B. eine Leuchtdiodenanzeige (LED). In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die visuelle Rückkopplungskomponente 36 einen Stromversorgungszustand des aktiven Stifts 20 für den Benutzer sichtbar machen.
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Ein oder mehrere modifizierte Oberflächenbereiche 40 können eine oder mehrere Komponenten auf dem äußeren Gehäuse 22 des aktiven Stifts 20 bilden. Die Eigenschaften der modifizierten Oberflächenbereiche 40 können sich von denen der verbleibenden Oberflächen des äußeren Gehäuses 22 unterscheiden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die modifizierten Oberflächenbereiche 40 so modifiziert sein, dass sie eine andere Textur, Temperatur oder elektromagnetische Eigenschaften im Vergleich zu den Oberflächeneigenschaften des restlichen äußeren Gehäuses 22 haben. Der modifizierte Oberflächenbereich 40 kann dazu in der Lage sein, seine Eigenschaften dynamisch zu ändern, z. B. unter Verwendung von haptischen Schnittstellen oder Abbildungstechniken. Ein Benutzer kann mit dem modifizierten Oberflächenbereich 40 interagieren, um eine geeignete Funktionalität zur Verfügung zu stellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Ziehen eines Fingers über einen modifizierten Oberflächenbereich 40 eine Interaktion initiieren, wie z. B. eine Datenübertragung zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Gerät.
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Eine oder mehrere Komponenten des aktiven Stifts 20 können dazu eingerichtet sein, Daten zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät zu übertragen. Zum Beispiel kann der aktive Stift 20 eine oder mehrere Spitzen 26 beinhalten. Die Spitze 26 kann eine oder mehrere Elektroden beinhalten, die dazu eingerichtet sind, Daten zwischen dem aktiven Stift 20 und einem oder mehreren Geräten oder anderen aktiven Stiften zu übertragen. Die Spitze 26 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, wie z. B. einem leitfähigen Material, und kann jede geeignete Abmessung haben, wie z. B. einen Durchmesser von 1 mm oder weniger an ihrem äußeren Ende. Der aktive Stift 20 kann einen oder mehrere Anschlüsse 28 beinhalten, die an jeder geeigneten Stelle auf dem äußeren Gehäuse 22 des aktiven Stifts 20 angeordnet sein können. Der Anschluss 28 kann dazu eingerichtet sein, Signale oder Informationen zwischen dem aktiven Stift 20 und einem oder mehreren Geräten oder Stromquellen zu übertragen. Der Anschluss 28 kann Signale oder Informationen durch jede geeignete Technik, wie z. B. über eine USB-Schnittstelle (universal serial bus) oder eine Ethernetverbindung übertragen. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Konfiguration bestimmter Komponenten mit bestimmten Anordnungen, Abmessungen, Zusammensetzungen und Funktionalitäten beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen geeigneter Komponenten mit geeigneten Anordnungen, Abmessungen, Zusammensetzungen und Funktionalitäten bezüglich des aktiven Stifts 20.
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3 illustriert beispielhafte interne Komponenten des beispielhaften aktiven Stifts 20. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere interne Komponenten, wie z. B. eine Steuereinheit 50, Sensoren 42, Speicher 44 oder Stromquellen 48 beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere der internen Komponenten dazu eingerichtet sein, Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer zu ermöglichen. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der internen Komponenten in Verbindung mit einer oder mehrer der oben beschriebenen externen Komponenten dazu eingerichtet sein, eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer zu ermöglichen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Gerät, eine Freischaltung oder Veränderung von Funktionen des aktiven Stifts 20 oder eines Geräts, oder die zur Verfügung Stellung oder Entgegennahme einer Rückkopplung von einem oder von mehreren Benutzern beinhalten. Die Steuereinheit 50 kann ein Mikrokontroller oder eine andere Prozessorart sein, die zur Steuerung des Betriebs des aktiven Stifts 20 geeignet ist. Die Steuereinheit 50 kann aus einem oder aus mehreren ICs, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrokontrollern, PLDs, PLAs oder ASICs bestehen. Die Steuereinheit 50 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Signale an Elektroden der Spitze 26 durch den zentralen Schaft 41 liefern. Die Ansteuereinheit kann ebenfalls Signale zur Steuerung oder zur Ansteuerung der Sensoren 42 oder an eine oder mehrere externe Komponenten des aktiven Stifts 20 liefern. Die Ausleseeinheit kann Signale erfassen, die durch die Elektroden der Spitze 26 über den zentralen Schaft 41 empfangen werden und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die eine Eingabe von einem Gerät repräsentieren. Die Ausleseeinheit kann auch Signale erfassen, die durch die Sensoren 42 oder durch eine oder mehrere externe Komponenten erzeugt werden, und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die eine Eingabe von einem Benutzer repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Signale an die Elektroden der Spitze 26 steuern und die Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um eine Eingabe von dem Gerät zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann auch Messsignale von den Sensoren 42 oder einer oder mehrerer externer Komponenten verarbeiten. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Signale an die Elektroden der Spitze 26, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, die der Eingabe von dem Gerät entsprechen, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von den Sensoren 42 oder den externen Komponenten zur Initiierung einer vorbestimmten Funktion oder Geste, die durch den aktiven Stift 20 oder das Gerät ausgeführt wird, und ggf. weitere Programme. In einem nicht einschränkendem Beispiel kann das durch die Steuereinheit 50 ausgeführte Programm die von der Ausleseeinheit empfangenen Signale elektronisch filtern. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinheit 50 mit einer bestimmten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Steuereinheit mit jeder geeigneten Implementierung mit allen geeigneten Komponenten.
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In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 20 einen oder mehrere Sensoren 42 beinhalten, wie z. B. Berührungssensoren, Gyroskope, Beschleunigungsmesser, Kontaktsensoren, oder jede andere Art von Sensor, die Daten über die Umgebung, in der der aktive Stift 20 betrieben wird, detektieren oder messen. Die Sensoren 42 können eine oder mehrere Eigenschaften des aktiven Stifts 20 detektieren und messen, wie z. B. eine Beschleunigung oder Bewegung, Orientierung, Kontakt, Druck auf dem äußeren Gehäuse 22, Kraft auf der Spitze 26, Vibrationen, oder eine andere geeignete Eigenschaft des aktiven Stifts 20. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Sensoren 42 mechanisch, elektronisch oder kapazitiv implementiert sein. Wie oben stehend beschrieben, können die durch die Sensoren 42 detektierten oder gemessenen und an die Steuereinheit 50 übertragenen Daten eine vorab festgelegte Funktion oder Geste initiieren, die durch den aktiven Stift 20 oder das Gerät ausgeführt werden soll. In bestimmten Ausführungsformen können die durch die Sensoren 42 detektierten oder empfangenen Daten im Speicher 44 gespeichert werden. Der Speicher 44 kann jede Speicherform sein, die zur Speicherung der Daten in dem aktiven Stift 20 geeignet ist. In anderen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 50 auf die im Speicher 44 gespeicherten Daten zugreifen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Speicher 44 Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit der Steuereinheit 50 speichern. Die durch die Sensoren 42 gemessenen Daten können z. B. durch die Steuereinheit 50 verarbeitet werden und im Speicher 44 gespeichert werden.
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Die Stromquelle 48 kann jede Art von Energiespeicher sein, inklusive elektrische oder chemische Energiequellen, die für die Stromversorgung beim Betrieb des aktiven Stifts 20 geeignet sind. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 durch Energie von einem Benutzer oder einem Gerät geladen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromquelle 48 eine wideraufladbare Batterie sein, die durch eine Bewegung des aktiven Stifts 20 aufgeladen wird. In anderen Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 des aktiven Stifts 20 Energie dem Gerät zur Verfügung stellen oder von diesem empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Energie induktiv zwischen der Stromquelle 48 und einer Stromquelle des Geräts übertragen werden.
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4 illustriert einen beispielhaften aktiven Stift 20 mit einem beispielhaften Gerät 52. Das Gerät 52 kann eine Anzeige (nicht dargestellt) und einen Berührungssensor mit einem berührungsempfindlichen Bereich 54 haben. Das Gerät 52 kann eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Leuchtdiodenanzeige (LED), eine LED-hintergrundbeleuchtete LCD, oder eine andere geeignete Anzeige sein und kann durch ein Abdeckpanel und ein Substrat (und die Ansteuer- und Ausleseelektroden des darauf angeordneten Berührungssensors) des Geräts 52 hindurch sichtbar sein. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Geräteanzeige und bestimmte Anzeigearten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Geräteanzeigen und alle geeigneten Anzeigearten.
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Die Elektronik des Geräts 52 kann die Funktionalität des Geräts 52 zur Verfügung stellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Elektronik des Geräts 52 Schaltungen oder andere Elektroniken zur drahtlosen Kommunikation mit dem Gerät 52, zur Ausführung von Programmen auf dem Gerät 52, zur Erzeugung von graphischen oder anderen Benutzerschnittstellen (UIs) zur Anzeige auf der Geräteanzeige für einen Benutzer, zur Energieverwaltung des Geräts 52 aus einer Batterie oder einer anderen Stromquelle, zur Aufnahme von Standbildern, zur Aufzeichnung von Videos, oder für andere geeignete Funktionen oder deren Kombinationen beinhalten. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Gerätelektronik mit einer bestimmten Funktionalität eines bestimmten Geräts beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Geräteelektronik mit jeder geeigneten Funktionalität für jedes geeignete Gerät.
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In bestimmten Ausführungsformen können der aktive Stift 20 und das Gerät 52 synchronisiert werden, bevor Daten zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 übertragen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 20 mit dem Gerät über eine vorbestimmte Bitsequenz synchronisiert werden, die über den Berührungssensor des Geräts 52 übertragen wird. In einem weiteren Beispiel kann der aktive Stift 20 mit dem Gerät synchronisiert werden, in dem die Ansteuersignale, die durch die Ansteuerelektroden des Berührungssensors des Geräts 52 übertragen werden, verarbeitet werden. Der aktive Stift 20 kann mit dem Gerät 52 interagieren oder kommunizieren, wenn der aktive Stift 20 mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Berührungssensors des Geräts 52 in Kontakt gebracht wird oder in dessen Nähe gebracht wird. In bestimmten Ausführungsformen können die Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 kapazitiv oder induktiv sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die durch den aktiven Stift 20 erzeugten Signale kapazitive Knoten des berührungsempfindlichen Bereichs des Geräts 52 beeinflussen (oder umgekehrt), wenn der aktive Stift 20 mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 in Kontakt oder in dessen Nähe gebracht wird. In einem weiteren Beispiel kann eine Stromquelle des aktiven Stifts 20 über den Berührungssensor des Geräts 52 induktiv geladen werden, oder umgekehrt. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Interaktionen und Kommunikationen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Interaktionen und Kommunikationen über alle geeigneten Mittel, wie z. B. mechanische Kräfte, Ströme, Spannungen, oder elektromagnetische Felder.
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In bestimmten Ausführungsformen können Messsignale von den Sensoren des aktiven Stifts 20 Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und einem oder mehreren Geräten 52 oder einem oder mehreren Benutzer initiieren, zur Verfügung stellen oder beenden, wie oben stehend beschrieben wurde. Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 können auftreten, wenn der aktive Stift 20 das Gerät 52 berührt oder in dessen Nähe ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Benutzer eine Geste oder eine Sequenz von Gesten ausführen, wie z. B. ein Schütteln oder Umdrehen des aktiven Stifts 20, während der aktive Stift 20 über dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 schwebt. Der aktive Stift kann mit dem Gerät 52 auf Basis der mit dem aktiven Stift 20 ausgeführten Geste interagieren, um eine vorbestimmte Funktion zu initiieren, wie z. B. eine Authentifizierung eines Benutzers, der mit dem aktiven Stift 20 oder dem Gerät 52 assoziiert ist. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Bewegungen beschreibt, die bestimmte Arten von Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 darstellen, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Bewegungen, die jede geeignete Interaktion in jeder geeigneten Weise beeinflussen.
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5 illustriert beispielhafte Energiesparsysteme (Power-Management-Systeme) und Stromquellen für ein Berührungssensorsystem. Die Energiesparsysteme und Stromquellen können mit Komponenten des Berührungssensorsystems verbunden sein, wie z. B. mit aktiven Stiften, berührungsempfindlichen Geräten und den mit den aktiven Stiften und den berührungsempfindlichen Geräten verbundenen Komponenten. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Stromquellen 48 haben. In ähnlicher Weise kann das berührungsempfindliche Gerät 52 eine oder mehrere Stromquellen 58 haben. Die Stromquellen 48 und 58 können mit Steuereinheiten 50 bzw. 12 kommunizieren. In bestimmten Ausführungsformen wird die Kommunikation über eine oder mehrere graphische Benutzerschnittstellen gesteuert und überwacht, die auf jedem geeigneten aktiven Stift oder Gerät laufen. Die Stromquellen 48 und 58 können elektrische Energie speichern, empfangen, übertragen oder erzeugen, die zur Verwendung durch ein Berührungssensorsystem oder assoziierte Komponenten geeignet ist. In bestimmten Ausführungsformen wird elektrische Energie durch ein geeignetes Verfahren, wie z. B. Verdrahten, direkten physikalischen Kontakt, Induktion, Temperaturgradienten, piezoelektrische Materialien, mechanische Verfahren, elektromagnetische Strahlung, oder geeignete Kombinationen derselben empfangen oder übertragen. Die Stromquellen 48 und 58 können jede Form geeigneter Komponenten beinhalten, die Energie liefern, empfangen, erzeugen oder umwandeln, wie z. B. einen Transformator. Die Stromquellen 48 und 58 können jede geeignete Form von gespeicherter, erzeugter, empfangener oder übertragener elektromagnetischer Energie in jede andere Art von elektrischer Energie umwandeln, die zur Verwendung durch ein Berührungssensorsystem und seiner assoziierten Komponenten geeignet ist. Die elektrische Energie kann in jeder geeigneten Form vorliegen, wie z. B. in Form von elektrischen Feldern, magnetischen Feldern, statischen Konfigurationen elektrischer Ladung, und elektrischer Ströme.
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Die Stromquelle 48 kann außerhalb oder innerhalb des aktiven Stifts 20 liegen und die Stromquelle 58 kann außerhalb oder innerhalb des berührungsempfindlichen Geräts 52 liegen. In bestimmten Ausführungsformen ist eine interne Stromquelle eine Batterie oder ein Kondensator. In bestimmten Ausführungsformen ist eine externe Stromquelle eine Steckdose oder ein anderes Gerät, wie z. B. ein Computer. Eine Stromquelle in einem aktiven Stift oder Gerät kann außerhalb eines anderen aktiven Stifts oder Geräts liegen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Stromquelle 58 in dem berührungsempfindlichen Gerät 52 liegen, wobei sie gleichzeitig als externe Stromquelle 48 für den aktiven Stift 20 dient. Obgleich die vorliegende Offenbarung bestimmte Beispiele bestimmter Ausführungsformen der Stromquellen 48 und 58 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Stromquellen 48 und 58, die jede geeignete Art von elektrischer Energie durch jedes geeignete Verfahren liefern, empfangen, speichern oder erzeugen, und zwar von jeder geeigneten Quelle oder an jedes geeignete Ziel.
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Der aktive Stift 20 kann ein oder mehrere Energiesparsysteme 60 haben. In ähnlicher Weise kann das berührungsempfindliche Gerät 52 ein oder mehrere Energiesparsysteme 56 haben. Die Energiesparsysteme 60 und 56 können mit Steuereinheiten 50 bzw. 12 kommunizieren. In bestimmten Ausführungsformen wird die Kommunikation durch eine graphische Benutzerschnittstelle gesteuert oder überwacht, die auf einem aktiven Stift oder Gerät läuft. Die Energiesparsysteme 60 und 56 können den Empfang, die Produktion oder die Übertragung von elektrischer Energie, die für die Verwendung durch ein Berührungssensorsystem oder seiner zugehörigen Komponenten geeignet ist, steuern, modifizieren oder aufzeichnen. In bestimmten Ausführungsformen weisen die Energiesparsysteme 60 und 56 einer oder mehreren mit einem Berührungssensorsystem verbundenen Komponenten elektrische Energie zu, die an einer oder an mehreren mit dem Berührungssensorsystem verbundenen Komponenten zur Verfügung steht oder ankommt. In bestimmten Ausführungsformen verwenden die Energiesparsysteme 60 und 56 Kriterien, wie z. B. Metriken, um die Zuordnung von Energie zwischen den Komponenten eines Berührungssensorsystems zu initiieren oder zu beenden. In bestimmten Ausführungsformen weisen die Energiesparsysteme 60 und 56 eine bestimmte Energiemenge einer oder mehreren mit einem Berührungssensorsystem verbundenen Komponenten zu und sind in der Lage, unterschiedliche Energiemengen zu unterschiedlichen Zeiten bestimmten Komponenten zuzuordnen. Ein Energiesparsystem 60 bestimmt z. B. Energiesparmoden eines aktiven Stifts. Ein Energiesparmodus beschreibt die Menge an elektrischer Energie, die an eine oder mehrere der mit einem aktiven Stift verbundenen Komponenten gesendet wird. Das Energiesparsystem 60 kann Übergänge zwischen den Energiesparmoden des aktiven Stifts zumindest zum Teil auf Basis von Eingaben von einem Benutzer oder einem aktiven Stift oder Gerät veranlassen. Eine graphische Benutzerschnittstelle kann es einem Benutzer ermöglichen, die Energiesparmoden eines aktiven Stifts und die Verfahren oder Kriterien, die für die Übergänge zwischen Ihnen verwendet werden, zu steuern oder zu überwachen.
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6 illustriert eine bestimmte Ausführungsform von Energiesparmoden für einen aktiven Stift und die Übergänge zwischen ihnen. In diesem Beispiel hat ein aktiver Stift drei Energiesparmoden: Tiefschlaf 62, Schlaf 64 und aktiver Zustand 66. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Beispiele einer bestimmten Ausführungsform enthält, die die Anzahl der Energiesparmoden illustrieren, sowie bestimmte Komponenten, die in einer bestimmten Weise in einem Energiesparmodus mit Strom versorgt werden, und die Verfahren zum Umschalten zwischen den Energiesparmoden beschreiben, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Anzahl von Energiesparmoden, die alle geeigneten Komponenten in jeder geeigneten Weise mit Strom versorgen. Die vorliegende Offenbarung umfasst des Weiteren Übergänge zwischen zwei beliebigen Energiesparmoden in jeder geeigneten Weise.
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Im Tiefschlafmodus 62 empfängt eine nennenswerte Anzahl von Komponenten keine elektrische Energie oder arbeitet in einem Energiesparmodus. Ein Empfänger, der z. B. Signale von einem berührungsempfindlichen Gerät empfängt, und ein Sender, der Signale an ein berührungsempfindliches Gerät überträgt, sind z. B. abgeschaltet, wenn der aktive Stift in einem Tiefschlafmodus 62 ist, eine MCU arbeitet in einem Energiesparzustand und ein oder mehrere Sensoren sind ausgeschaltet oder arbeiten in einem Energiesparzustand. Obgleich die vorliegende Offenbarung bestimmte Beispiele des Tiefschlafmodus 62 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung den Betrieb jeder geeigneten Komponente in jeder geeigneten Weise im Tiefschlafmodus 62.
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Im Schlafmodus 64 empfangen einige Komponenten keine oder wenig elektrische Energie wie im Tiefschlafmodus 62, wohingegen zumindest eine Komponente mehr elektrisch Energie empfängt als im Tiefschlafmodus 62. Zum Beispiel empfängt eine MCU 10 bis 30 mal mehr Energie im Schlafmodus 64 als im Tiefschlafmodus 62. In einem weiteren Beispiel wird ein Empfänger zumindest zeitweise mit Strom versorgt, wohingegen ein Sender abgeschaltet ist. In einem weiteren Beispiel werden ein oder mehrere Sensoren im Schlafmodus 64 mit Strom versorgt, die im Tiefschlafmodus 62 abgeschaltet sind. Obgleich die vorliegende Offenbarung bestimmte Beispiele des Schlafmodus 64 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung den Betrieb aller geeigneten Komponenten in jeder geeigneten Weise im Schlafmodus 64.
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Eine oder mehrere Komponenten, die im Schlafmodus 64 abgeschaltet oder in einem Energiesparmodus sind, werden in dem aktiven Zustand 66 eingeschaltet oder in einem vollständig mit Strom versorgten Zustand betrieben. Ein Empfänger und ein Sender werden z. B. zumindest periodisch mit Strom versorgt und eine MCU arbeitet mit voller Leistung. In einem weiteren Beispiel werden ein oder mehrere Sensoren im aktiven Zustand 66 eingeschaltet, die im Schlafmodus 64 ausgeschaltet sind. Obgleich die vorliegende Offenbarung bestimmte Ausführungsformen des aktiven Zustands 66 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung den Betrieb aller geeigneten Komponenten in jeder geeigneten Weise im aktiven Zustand 66.
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In bestimmten Ausführungsformen kann ein Energiesparsystem Übergänge zwischen zwei beliebigen Stromsparmoden auf Basis geeigneter Kriterien veranlassen, wie z. B. einer Benutzereingabe, der Detektion oder dem Verlust eines Signals, einer Kommunikation zwischen dem aktiven Stift und einem Gerät, wie z. B. einem Computer oder einem berührungsempfindlichem Gerät. Ein aktiver Stift geht z. B. vom Tiefschlafzustand 62 in den Schlafzustand 64 über, wenn ein Benutzer eine Taste oder einen Schalter betätigt, oder einen Druck in einer bestimmten Weise auf den aktiven Stift ausübt. In einem weiteren Beispiel geht ein aktiver Stift vom Schlafzustand 64 in den Tiefschlafzustand 62 über (70), wenn der Empfänger in dem aktiven Stift keine Signale von einem berührungsempfindlichen Geräte für eine vorbestimmte Zeitdauer empfängt. In einem weiteren Beispiel geht ein aktiver Stift vom Schlafzustand 64 in den aktiven Zustand 66 über (72), wenn der aktive Stift die Gegenwart eines berührungsempfindlichen Geräts oder einer bestimmten, von einem Benutzer angeforderten Funktionalität detektiert, wie z. B. einer Geste, die mit dem aktiven Stift ausgeführt wird. In einem weiteren Beispiel geht ein aktiver Stift von dem aktiven Zustand 66 in den Schlafzustand 64 über (74), wenn der aktive Stift nicht mit einem berührungsempfindlichen Gerät für eine vorbestimmte Zeitdauer kommuniziert. In einem weiteren Beispiel geht ein aktiver Stift von dem aktiven Zustand 66 in den Schlafzustand 62 über (76), wenn ein Benutzer einen Schalter betätigt oder den aktiven Stift mit einem berührungsempfindlichen Gerät verbindet. In einem weiteren Beispiel geht ein aktiver Stift von einem Tiefschlafzustand 62 in den aktiven Zustand 66 über (78), wenn ein Benutzer eine bestimmte Geste, die mit dem Übergang verbunden ist, ausübt, wie z. B. ein Schütteln des aktiven Stifts. Die Funktionalität, die mit einer bestimmten Tastenbetätigung, Schalterbetätigung, Geste, oder einem detektierten oder verlorenen Signal verbunden ist, und die vorbestimmte Zeitdauer können durch einen Benutzer, einen aktiven Stift oder ein berührungsempfindliches Gerät eingestellt werden, und können in verschiedenen Energiesparmoden unterschiedlich sein. Obgleich die vorliegende Offenbarung bestimmte Beispiele für bestimmte Ausführungsformen von Übergängen zwischen zwei Energiesparmoden beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung einen aktiven Stift, der zwischen zwei beliebigen Energiesparmoden auf Basis jedes geeigneten Verfahrens oder Kriteriums umschaltet.
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7 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zur Energieversorgung eines aktiven Stiftes in einer Vielzahl von Stromsparmoden. Das Verfahren kann im Schritt 82 beginnen, in dem der aktive Stift ausgeschaltet wird. Eine Betätigung des Ein/Ausschalters 48, wie z. B. das Drücken einer Taste, versetzt den Stift in den aktiven Modus 86, in dem ein Empfänger, ein Sender, ein oder mehrere Sensoren und eine Hochspannungspumpe mit Strom versorgt werden und die MCU mit voller Leistung betrieben wird, in der die MCU zur Signalübertragung bereit ist. Ein oder mehrere Sensoren kommunizieren mit der MCU. Im Schritt 88 kann die MCU ein eingehendes Signal empfangen, es speichern und umwandeln. Die MCU kann das empfangene Signal an die Spitze des aktiven Stifts im Schritt 90 übertragen. Wenn während des aktiven Modus 86 kein Signal für eine erste vorbestimmte Zeitdauer, die durch einen Benutzer, den aktiven Stift oder das Gerät eingestellt ist, empfangen wird, tritt eine Zeitüberschreitung 92 auf, die den Stift in den Schlafmodus 94 versetzt, in dem der Sender heruntergefahren wird, die MCU in einen Energiesparmodus versetzt wird, der eine oder die mehreren Sensoren in einen Unterbrechungsmodus versetzt werden und alle Hochspannungskomponenten des aktiven Stifts abgeschaltet werden. Wenn ein Signal von einem oder von mehreren Sensoren den Schlafmodus 94 unterbricht (96), dann kehrt der aktive Stift in den aktiven Modus 86 zurück. Wenn für eine vorbestimmte zweite Zeitdauer, die durch einen Benutzer, den aktiven Stift oder ein Gerät eingestellt wird, kein Signal empfangen wird, tritt die Zeitüberschreitung 98 auf, die den Stift in den Tiefschlafmodus 100 versetzt, in dem der Empfänger und der Sender abgeschaltet werden und die MCU in den Schlafmodus versetzt wird. Der Tiefschlafmodus 100 kann durch Signale von einem oder von mehreren Sensoren unterbrochen werden (102), wodurch der Stift in den Schlafmodus 94 oder in den aktiven Modus 86 versetzt wird. Wenn der Tiefschlafmodus 100 nicht durch einen oder mehrere Sensoren für eine dritte vorbestimmte Zeitdauer, die durch einen Benutzer, den aktiven Stift oder das Gerät eingestellt wird, unterbrochen wird, tritt die Zeitüberschreitung 104 auf, wodurch der aktive Stift abgeschaltet wird. Bestimmte Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens der 7 ggf. wiederholen. Obwohl darüber hinaus die vorliegende Offenbarung bestimmte Schritte des Verfahrens aus 7 als in einer bestimmten Reihenfolge auftretend beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Schritte des Verfahrens aus
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7 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl darüber hinaus die vorliegende Offenbarung bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme beschreibt, die bestimmte Schritte des Verfahrens aus 7 ausführen, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Kombinationen geeigneter Komponenten, Geräte oder Systeme, die geeignete Schritte des Verfahrens aus 7 ausführen.
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In bestimmten Ausführungsformen kann in jedem Stromsparmodus, in dem eine Komponente eingeschaltet ist, das Energiesparsystem die Komponente nur für eine bestimmte Zeitdauer einschalten. Ein Energiesparsystem kann z. B. eine oder mehrere Komponenten in einem oder in mehreren Energiesparmoden zyklisch ein- und ausschalten. 8 illustriert ein Beispiel zur zyklischen Ein- und Ausschaltung eines Senders, der Signale von einem aktiven Stift 20 an ein berührungsempfindliches Gerät 52 überträgt.
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Der berührungsempfindliche Bereich 54 enthält Ansteuerleitungen 112 und Ausleseleitungen 114. Das berührungsempfindliche Gerät 52 kann die Ausleseleitungen 114 oder die Ansteuerleitungen 112 periodisch abtasten. Zum Beispiel kann das berührungsempfindliche Gerät 52 periodisch eine erhöhte Spannung an die Ansteuerleitungen 112 anlegen. Der Graph 118 illustriert ein Beispielverfahren, das das berührungsempfindliche Gerät 52 zur Abtastung der Ansteuerleitungen 112 verwenden kann. Das berührungsempfindliche Gerät 52 beginnt mit der Abtastung der Ansteuerleitung xi zum Zeitpunkt ti und fährt dann mit der Abtastung der Ansteuerleitungen linear als Funktion der Zeit fort, wodurch die Ansteuerleitung xn zum Zeitpunkt tn abgetastet wird. Das berührungsempfindliche Gerät 52 tastet die letzte Ansteuerleitung xf zum Zeitpunkt tf ab, worauf hin der Prozess wiederholt werden kann, in dem erneut mit der Ansteuerleitung xi begonnen wird. Obwohl die vorliegende Offenbarung ein bestimmtes Beispiel einer bestimmten Ausführungsform beschreibt, die zur periodischen Abtastung der Ansteuerleitungen 112 verwendet wird, umfasst die vorliegende Offenbarung jede Abtastung der Ansteuerleitungen 112 in jeder geeigneten Weise in jedem geeigneten Zeitrahmen.
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Der Graph 120 illustriert ein Beispiel zur zyklischen Ein- und Ausschaltung eines Senders eines aktiven Stifts 20. Am Punkt 116 befindet sich der aktive Stift 20 in unmittelbarer Nähe der Ansteuerleitung xn, die durch das berührungsempfindliche Gerät 52 zum Zeitpunkt tn abgetastet wird, wie in dem Graphen 118 dargestellt. Der aktive Stift 20 versorgt den Sender während eines Zeitfensters um tn herum mit elektrischer Leitung Phigh. Das Zeitfenster kann eine mögliche Bewegung des aktiven Stifts 20 berücksichtigen. Außerhalb dieses Zeitfensters versorgt der aktive Stift 20 den Sender mit der Leistung Plow, in dem der Sender z. B. abgeschaltet wird. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 20 das Verfahren und die Zeitabstimmung, die das berührungsempfindliche Gerät 52 zur Abtastung der Ansteuerleitungen 112 verwendet, dynamisch lernen. Zum Beispiel versorgt der aktive Stift 20 den Sender anfänglich durchgehend mit der elektrischen Leistung Phigh und sobald der aktive Stift 20 das Verfahren und die Zeitabstimmung gelernt hat, mit der das berührungsempfindliche Gerät 52 die Ansteuerleitungen abtastet, wird das Zeitfenster, in dem der Sender die elektrische Leistung Phigh empfängt, auf eine geeignete Zeitdauer reduziert. In einem weiteren Beispiel einer konkreten Ausführungsform zur zyklischen Energieversorgung versorgt der aktive Stift 20 einen Empfänger, der Signale von den Ansteuerleitungen 112 des berührungsempfindlichen Geräts 52 empfängt, periodisch für eine geeignete Zeitdauer mit elektrischer Energie. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Beispiele konkreter Komponenten beschreibt, die zwischen bestimmten Leistungspegeln in einer bestimmten Weise während eines bestimmten Zeitfensters zyklisch hin und her geschaltet werden, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Komponenten, die zyklisch zwischen jedem geeigneten Leistungspegel in jeder geeigneten Weise für jede geeignete Zeitdauer umgeschaltet werden.
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Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium umfasst hier eine halbleiterbasierte oder eine andere integrierte Schaltung (IC) (wie z. B. ein Feld-programmierbares Gatterarray (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, eine HDD, eine Hybridfestplatte (HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Laufwerk oder andere geeignete computerlesbare, nicht-transitorische Speichermedien oder Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser Speichermedien. Ein computerlesbares Speichermedium kann ggf. flüchtig, nicht-flüchtig oder eine Kombination aus flüchtig und nicht-flüchtig sein.
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Unter „oder” wird hier ein inklusives und nicht ein exklusives Oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet daher „A, B oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl einzeln als auch insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.