KR101234909B1 - 터치패드 위의 다수의 물체를 검출 및 추적하는 방법 - Google Patents

터치패드 위의 다수의 물체를 검출 및 추적하는 방법 Download PDF

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Abstract

터치패드 또는 터치 스크린 위의 다수의 물체를 검출 및 추적하는 시스템 및 방법이 개시되며, 여기서, 상기 방법은 새로운 데이터 수집 알고리즘을 제공하고, 검출 및 추적 알고리즘을 수행하는 프로세서의 계산 부담을 감소시키며, 다수의 물체들은 개별 물체로서가 아니라 단일 물체의 요소로서 다루어지고, 이들 물체들의 위치는, 두 물체가 검출되는 경우 단일 물체의 종점(end-point)으로서 다루어지고, 셋 이상의 물체가 검출되는 경우 주변부 또는 경계로서 다루어진다.

Description

터치패드 위의 다수의 물체를 검출 및 추적하는 방법{A METHOD OF DETECTING AND TRACKING MULTIPLE OBJECTS ON A TOUCHPAD}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 2007년 11월 9일에 출원된 일련 번호 제 60/986,867 호인 가특허출원(사건 번호 4086.CIRQ. PR)과, 2008년 5월 22일에 출원된 일련 번호 제 61/128,530 호인 가특허출원(사건 번호 4268. CIRQ. PR)에 대하여 우선권을 주장하며, 위의 출원 모두는 본원에서 참조로서 인용된다.
본 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 터치패드에 입력을 제공하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은, 다수의 물체를 단일 물체처럼 다룸으로써(단일 물체의 주변부 또는 종점(end-point)이 다수의 물체에 의해 정의됨) 터치-민감성(touch sensitive) 표면 위의 다수의 물체를 검출 및 추적하는 방법에 관한 것이며, 이로 인해, 다수의 물체를 단일 물체로 다룸으로써 검출 및 추적 알고리즘을 간소화할 수 있다.
관련 기술의 설명
휴대용 전자 기기가 점점 유비쿼터스적으로 되어감에 따라, 이들 기기를 효율적으로 제어해야 할 필요성이 점점 더 중요해지고 있다. 사용자 입력을 제공하는 수단으로 터치-민감성(touch sensitiv) 표면을 이용함으로써 이익을 얻을 수 있는 여러 종류의 휴대용 전자 장치로는, 뮤직 플레이어, DVD 플레이어, 비디오 파일 플레이어, PDA(personal digital assistant), 디지털 카메라 및 캠코더, 모바일 폰, 랩탑 및 노트북 컴퓨터, GPS(global positioning satellite) 장치, 및 그 밖의 다른 휴대용 전자 장치가 포함되나 이에 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다. 데스크탑 컴퓨터와 같은 고정형 전자 기기라 하더라도 터치패드에 입력을 제공하는 개선된 시스템 및 방법의 이점을 취하여, 사용자에게 더 큰 기능성을 제공할 수 있다.
많은 휴대용 및 고정형 전자 기기가 갖고 있는 주된 문제점 중 하나는, 이들의 물리적 치수가, 이들 기기와 통신이 가능한 방법의 개수를 제한한다는 것이다. 일반적으로, 휴대성이 중요한 특징일 때, 인터페이스로 이용 가능한 공간의 양이 매우 제한적이다. 예를 들어, 종종 스마트 폰으로서 언급되는 모바일 폰은 현재 전화와 PDA(personal digital assistant)의 기능을 제공하고 있다. 통상적으로 PDA는, 입력 및 디스플레이 스크린이 실용적이기 위해 상당한 양의 표면 영역을 필요로 한다.
최근 모바일 폰 시장은 터치-민감성 스크린 성능을 갖춘 LCD를 제공한다. 스마트 폰이 휴대용므로 디스플레이 스크린 공간으로 이용 가능한 공간이 한정되어 있기 때문에, 디스플레이되는 데이터의 상대적 크기를 확대 및 축소하기 위한 수단이 창안되었다. 좀 더 자세하게, 보다 통상적인 해상도로 디스플레이되는 경우, 대략 평균적인 페이퍼 시트의 크기인 페이지를 갖는 페이지를 채우는 데이터의 페이지를 고려한다. 데이터의 전체 페이지가 디스플레이 스크린 상에 나타날 수 있으나, 디스플레이 스크린의 물리적 치수가 통상적인 페이퍼 시트의 크기에 비해 작기 때문에 상당히 축소된 크기로 나타난다. 문제는, 어떻게 데이터를 이용 가능한 크기로 페이지 상에 디스플레이 할 수 있는가였다. 해결 방안은, 페이지의 비교적 작은 부분을 확대하는 것이었다. 따라서, 오직 전체 페이지의 일부만이 임의의 하나의 시간에 보여질 수 있었다. 그 결과는, 페이지의 일부분을 줌 인(zoom in)하거나, 확대하는 것이었다. 트레이드 오프(tradeoff)는, 동시에 전체 페이지를 볼 수 없다는 것이었다. 따라서, 사용자가 페이지 상의 데이터를 이동시키거나 "드래그"하여 페이지의 서로 다른 부분이 드러나도록 해야만 한다.
따라서, 전체 스크린을 볼 수 있으나, 디스플레이 스크린의 물리적 크기가 오직 각각의 측면에 대한 인치의 문제인, 디스플레이되는 전체 웹 페이지를 고려하라. 페이지 상의 데이터는 통상적으로 이러한 작은 크기에서 판독하기 어렵다. 사용자가, 확대되어야 할 페이지의 부분을 선택할 것이다. 페이지 상의 데이터가 점점 더 커짐에 따라, 페이지의 외부 테두리가 디스플레이 스크린의 경계를 넘어 본질적으로 사라진다. 그 후 사용자는 디스플레이 스크린 위에서 손가락을 드래그함으로써, 디스플레이 스크린 상에서 볼 수 있는 페이지의 부분을 변경할 수 있다. 따라서, 이전에 숨겨져 있던 페이지의 부분이 드러나고, 그 밖의 다른 부분이 감춰진다.
페이지의 줌 인(zoom in) 및 줌 아웃(zoom out)을 수행하기 위하여 터치 스크린 또는 터치패드와 같은 터치-민감성 표면 위에서 수행될 수 있는 하나의 움직임이, 핀칭 움직임(pinching motion) 또는 역 핀칭 움직임이다. 예를 들어, 페이지를 확대하기 위한 줌 동작을 수행하기 위하여, 사용자는 엄지 손가락과 집게 손가락이 터치할 때까지 이들을 함께 가져오고, 그 후 엄지 및 집게 손가락의 측면이 터치-민감성 표면과 접촉하도록 엄지와 집게 손가락을 터치-민감성 표면 위에 내려놓는다. 그 후 사용자는 엄지 및 집게 손가락과 터치-민감성 표면의 접촉을 유지하면서, 본질적으로 손가락들이 서로 떨어지도록 벌린다. 엄지 및 집게 손가락이 서로 떨어져서 계속 이동하는 한 디스플레이 스크린 상의 페이지의 확대 정도(magnification)가 증가한다. 이와 유사하게, 엄지 및 집게 손가락과 터치-민감성 표면의 접촉을 유지하면서 이들 손가락을 함께 단순히 핀칭하는 것에 의해 디스플레이 표면 상의 페이지의 확대 정도가 역으로 된다. 사용자가 이러한 핀칭 및 역 핀칭 및 움직임을 반복함으로써, 확대 정도가 증가 또는 감소함에 따라 페이지가 줌 인 또는 줌 아웃된다.
불리하게도, 종래 기술에서 잘 알려진, 터치패드 표면 위의 엄지 및 집게 손가락의 검출 및 추적을 수행하기 위한 한 방법은, 터치-민감성 표면 위의 개별 물체로서 엄지 및 집게 손가락(또는 어느 손가락이든 핀칭 및 역 핀칭에 이용된다)을 검출 및 추적하는 것이다. 다수의 물체를 추적한다는 것은, 하나의 물체에 대해 수행되는 계산이 각각의 물체에 대해 수행되어야만 한다는 것을 의미한다. 따라서, 추적되는 각각의 손가락 또는 포인팅(pointing) 물체(이하에서, 교환적으로 사용됨)에 대하여 임의의 터치패드 프로세서상의 계산 부담이 실질적으로 증가한다.
터치패드 또는 터치 스크린(이하에서는 터치패드로 언급함)과 같은 터치-민감성 표면 위의 다수의 물체를 검출 및 추적하는 프로세스를 간소화하기 위하여 종래 기술에 대한 개선이 이루어질 것이다.
이는, 본 발명에 이용될 수 있는 터치패드 및 터치 스크린 기술의 일 실시예를 기술하는데 유용하다. 특히, CIRQUE? 코포레이션의 커패시턴스-민감성(capacitance-sensitive) 터치패드 및 터치 스크린 기술이 본 발명의 구현을 위해 이용될 수 있다. CIRQUE? 코포레이션 터치패드는 상호 커패시턴스-감지 장치이며, 도 1에 예가 도시된다. 터치패드는 불투명 표면 또는 투명 표면을 이용하여 구현될 수 있다. 따라서, 터치패드는 종래의 터치패드 또는 디스플레이 스크린상의 터치-민감성 표면으로서 동작될 수 있고, 따라서 터치 스크린으로서 동작될 수 있다.
이러한 Cirque? 코포레이션의 터치패드 기술에서, 수평 전극(row electrode)과 수직 전극(column electrode)의 그리드(grid)가 터치패드의 터치-민감성 영역을 정의하기 위해 이용된다. 통상적으로, 터치패드는 대략 16×12 전극, 또는 공간 제약이 있을 때 8×6 전극의 장방형 그리드이다. 이들 수평 및 수직 전극으로 엇갈려 짜여진 것이 단일 감지 전극이다. 이러한 감지 전극을 통해 모든 위치-측정이 이루어진다. 그러나, 수평 및 수직 전극 또한 감지 전극으로서 기능할 수 있고, 따라서 중요한 양상은, 하나 이상의 전극이 신호를 구동(drive)하고 또 다른 전극이 신호의 감지를 위해 이용된다는 것이다.
좀 더 자세하게, 도 1은, 터치패드 전극 그리드 내의 수평 전극(12) 및 수직 전극(14)(또는, X 및 Y)의 그리드를 포함하는, CIRQUE? 코포레이션에 의해 개시된 것과 같은 커패시턴스-민감성 터치패드를 나타낸다. 터치패드 파라미터의 모든 측정이, 터치패드 전극 그리드 상에 또한 위치된 단일 감지 전극(16)으로부터 획득되나, X 또는 Y 전극(12, 14)으로부터는 획득되지 않는다. 어떠한 고정된 기준점도 측정에 이용되지 않는다. 터치패드 센서 제어 회로(20)가 P, N 생성기(22, 24)(양(+)과 음(-))로부터 신호를 생성하고, 이들 신호는 다양한 패턴으로 X 및 Y 전극(12, 14)에 직접 보내진다. 따라서, 통상적으로, 터치패드 전극 그리드 상의 전극의 개수와 터치패드 센서 제어 회로(20) 상의 구동 핀(drive pin)의 개수 사이에 일-대-일 대응이 존재한다. 그러나, 이러한 배열은 전극의 다중화를 통해 수정될 수 있다.
터치패드(10)는, 터치패드 표면 위의 손가락(또는 그 밖의 다른 전기 용량성 물체)의 위치를 판단하기 위하여 절대적 전기 용량성 측정에 의존하지 않는다. 터치패드(10)는 감지선(16)에 대한 전기 전하의 불균형을 측정한다. 터치패드(10) 위에 어떠한 포인팅 물체도 없는 경우, 터치패드 센서 제어 회로(20)는 불균형 상태에 있고, 감지선(16) 상에 어떠한 신호도 존재하지 않는다. 전극(12, 14)에 전기 용량성 전하가 존재하거나 존재하지 않을 수도 있다. CIRQUE? 코포레이션의 방법론에서 이는 부적절하다. 전기 용량성 결합으로 인해 포인팅 장치가 불균형을 형성하는 경우, 터치패드 전극 그리드를 포함하는 복수 개의 전극(12, 14)에서 커패시턴스의 변화가 발생한다. 측정되는 것은 커패시턴스의 변화이지, 전극(12, 14)에서의 절대적인 커패시턴스 값이 아니다. 터치패드(10)는, 감지선(16)으로 주입되어야 하는 전하의 양을 측정함으로써 커패시턴스의 변화를 판단하여, 감지선(16)의 균형을 복구 또는 회복할 수 있다.
터치패드(10)는, 손가락과 같은 포인팅 물체의 위치를 판단하기 위하여, X 전극(12)과 Y 전극(14)을 위한 두 개의 완전한 측정 사이클(네 개의 완전한 측정)을 만들어야 한다. X 전극(12) 및 Y 전극(14) 모두에 대한 측정 단계가 다음과 같다.
첫째, 전극의 그룹(X 전극(12)의 선택 그룹이라 칭함)이 P, N 생성기(22)로부터의 제 1 신호를 이용해 구동되고, 가장 큰 신호의 위치를 판단하기 위하여 상호 커패시턴스 측정 장치(26)를 이용하는 제 1 측정이 이루어진다. 그러나, 이러한 일 실시예로부터, 가장 큰 신호에 가장 가까운 전극의 일측면 또는 그 밖의 다른 측면 위에 손가락이 있는지 여부를 아는 것은 불가능하다.
그 다음으로, 하나의 전극에 의해 가장 가까운 전극의 일측면으로 이동하는 단계로서, 전극의 그룹이 신호를 이용해 다시 구동된다. 바꾸어 말하면, 전극이 그룹의 일 측면에 즉시 추가되나, 원 그룹의 반대 측면의 전극은 더 이상 구동되지 않는다.
셋째, 전극의 새로운 그룹이 구동되고, 제 2 측정이 이루어진다.
마지막으로, 측정된 두 신호의 크기를 비교하는 방정식을 이용하여, 손가락의 위치가 판단된다.
따라서, 터치패드(10)는, 손가락의 위치를 판단하기 위하여 커패시턴스의 변화를 측정한다. 전술된 이러한 하드웨어 및 방법론 모두는, 터치패드 센서 제어 회로(20)가 터치패드(10)의 전극(12, 14)을 직접 구동하고 있다고 가정한다. 따라서, 통상적인 12 x 16 전극 그리드 터치패드에 있어서, 전극 그리드의 전극(12, 14)을 구동하는데 이용되는, 터치패드 센서 제어 회로(20)로부터 이용 가능한 총 28 개의 핀들(12+16=28)이 존재한다.
CIRQUE? 코포레이션 터치패드의 감도 또는 해상도는, 수평 및 수직 전극의 16×12 그리드가 의미하는 것보다 훨씬 높다. 해상도는 통상적으로 대략 인치 당 960 카운트이거나, 이를 초과한다. 정확한 해상도는, 구성요소의 감도, 동일한 행과 열에서의 전극 사이의 공간, 그리고 본 발명의 구성물이 아닌 그 밖의 다른 요소들에 의해 결정된다.
전술된 CIRQUE? 터치패드가 X 및 Y 전극의 그리드와, 별개의 단일 감지 전극을 이용한다 하더라도, 감지 전극은 또한, 다중화를 이용함으로써 X 또는 Y 전극일 수도 있다. 이러한 설계 중 하나가 본 발명이 기능하는 것을 가능하게 할 것이다.
CIRQUE? 코포레이션 터치패드에 대한 기반 기술이 전기 용량성 센서에 기초를 두고 있다. 그러나, 그 밖의 다른 터치패드 기술 또한 본 발명을 위해 이용될 수 있다. 이러한 그 밖의 근접-민감성(proximity-sensitive) 및 터치-민감성 터치패드 기술이, 전자기, 유도(inductive), 압력 감지, 정전기, 초음파, 광학, 저항성 막, 반전도성(semi-conductive) 막 또는 그 밖의 다른 손가락 또는 스타일러스(stylus)-응답 기술을 포함한다.
종래 기술은, 이미 터치패드 위의 다수의 물체를 검출 및 추적할 수 있는 터치패드에 관한 설명을 포함한다. 이러한 종래 기술 특허는 터치패드 위의 어딘가에 있는 개개의 물체를 검출 및 추적하는 터치패드를 개시하고 주장한다. 종래의 특허는, 포인팅 물체의 존재 및 위치를 나타내는 커브로서 그래프로 도시된 신호의 "최대치"로서 물체가 나타나는 시스템을 기술한다. 결과적으로, 어떠한 포인팅 물체도 검출되지 않았음을 나타내는 신호 그래프 상의 낮은 부분(segment)인 "최소치" 또한 존재한다.
도 2는, 터치패드 위의 두 물체 사이에 간격을 갖는 이들 두 물체의 검출 결과인 제 1 최대치(30), 최소치(32) 및 제 2 최대치(34)의 개념을 도시하는 그래프이다.
종래 기술은 언제나 개별적인 개개의 물체로서 물체를 추적하며, 결과적으로 각각의 터치패드 주변을 이동하는 각각의 물체를 뒤따라야만 한다.
얼마나 많은 물체가 터치패드 표면 위에 있는지 여부를 판단하기 위한 시스템을 필요로 하지 않으면서도 여전히 이들 물체의 존재를 알 수 있는 새로운 검출 및 추적 방법을 제공하는 것이 종래 기술을 뛰어 넘는 이점일 것이다.
바람직한 실시예에서, 본 발명은, 터치패드 또는 터치 스크린 위의 다수의 물체를 검출 및 추적하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 여기서, 상기 방법은, 새로운 데이터 수집 알고리즘을 제공하고, 알고리즘 검출 및 추적을 수행하는 프로세서상의 계산 부담을 감소시키며, 여기서 다수의 물체는, 개별 물체들로서가 아니라 단일 물체의 요소로서 다루어지고, 이러한 물체들의 위치는, 두 물체가 검출될 때에는 단일 물체의 종점(end-point)으로서 다루어지고, 셋 이상의 물체가 검출될 때에는 주변부 또는 경계로서 다루어진다.
본 발명의 제 1 형태에서, 기존 터치패드 및 터치스크린(이하에서는 총괄하여 "터치패드"라 언급함) 하드웨어와 스캐닝 루틴이 이러한 새로운 분석 알고리즘과 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 제 2 형태에서, 이러한 새로운 분석 알고리즘은 하드웨어 변경 없이 펌웨어에서 구현될 수 있다.
제 3 형태에서, 터치패드가 통상적인 스캐닝 절차를 수행하여 터치패드 상의 모든 전극으로부터 데이터를 획득할 수 있고, 여기서 상기 데이터는, 터치패드의 외부 테두리 또는 경계에서 시작하여 그 후 내부로 이동함으로써 물체를 찾는 단계에 의해 분석된다. 물체의 테두리가 데이터에서 검출될 때 데이터 분석이 종료된다. 그 후 데이터 분석은 제 1 외부 테두리의 반대편 외부 테두리 또는 경계에서 시작하여 그 후 내부로 계속된다. 또다시, 데이터 분석은, 물체의 테두리가 데이터에서 검출될 때 종료된다. 이러한 프로세스가 그 후 직교 차원에서 반복된다. 따라서, 제 1 경계들이 모두 터치패드의 수평적 경계인 경우, 수직 경계들 모두를 이용하여 분석이 시작된다. 분석은, 각각의 방향으로부터 제 1 물체의 테두리 너머의 터치패드 위에서 무엇이 검출되었는지는 절대 나타내지 않는다. 따라서, 터치패드는, 터치패드 위의 물체의 총 개수를 절대 판단하지 않고, 네 방향으로부터의 물체의 테두리 이외의 어느 것도 계산할 필요가 없으며, 이로 인해, 터치패드 상의 계산 비용(calculation overhead)을 실질적으로 감소시킬 수 있다.
첨부 도면과 함께 기술된 이하의 설명을 고려하여, 전술된 물체 및 그 밖의 다른 물체, 특징부, 이점 및 본 발명의 대안적 형태가 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 CIRQUE? 코포레이션에 의해 제작된 커패시턴스-민감성 터치패드의 구성요소의 블록도이며, 상기 터치패드는 본 발명의 원리에 따라 동작될 수 있다.
도 2는 종래 기술에 의해 개시된 터치패드 위의 두 물체의 검출을 보여주는 그래프이다.
도 3은, 표면을 터치하는 엄지 및 집게 손가락을 포함하는 사용자의 손을 나타내는, 본 발명의 터치패드의 평면도이다.
도 4는, 엄지 및 집게 손가락이 터치할 때, 터치패드가 인식하는 단일 물체를 나타내는 터치패드의 평면도이다.
도 5는, 엄지 및 집게 손가락이 분리될 때 터치패드가 인식하는 두 물체(그러나, 단일 물체로서 다루어짐)를 나타내는 터치패드의 평면도이다.
도 6은, 셋 이상의 손가락이 터치패드와 접촉할 때 터치패드가 인식하는 다수의 물체(그러나 여전히 단일 물체로서 다루어짐)를 나타내는 터치패드의 평면도이다.
도 7은, 다수의 물체가 회전됨에 따라, 다수의 물체가 큰 단일 물체로서 추적될 수도 있음을 나타내는 터치패드의 평면도이다.
도 8은, 엄지 및 검지 손가락이 서로 떨어지도록 벌려서 표면을 터치하는 사용자의 손을 나타내는, 본 발명의 터치패드의 평면도이다.
도 9a는, 본 발명의 원리를 따라 동작되는 새롭고 간소화된 데이터 수집 알고리즘을 도시하는, 본 발명의 터치패드의 평면도이다.
도 9b는 본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘의 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은, 두 포인팅 물체의 외부 경계부를 나타내는 4변형의 윤곽을 도시하는, 터치패드의 평면도이다.
도 11은, 각각의 포인팅 물체가 터치패드의 하나 이상의 테두리 중 서로 다른 테두리에 근접할 때, 어떻게 세 포인팅 물체가 새로운 분석 알고리즘에 인식될 수 있는지를 나타내는, 터치패드의 평면도이다.
도 12는, 검출된 물체가 4변형의 어느 코너에 실제로 위치되는지를 아는 것이 불가능함을 나타내는, 터치패드의 평면도이다.
도 13은, 새로운 분석 알고리즘이, 얼마나 많은 포인팅 물체가 외부 포인팅 물체의 경계 내에 있는지를 판단하지 않는다는 사실을 도시하는, 터치패드의 평면도이다.
도 14는, 본 발명의 새로운 분석 알고리즘과 함께 이용될 수 있는 1차원 터치스트립(touchstrip)의 평면도이다.
도 15는, 본 발명의 대안적 실시예이며, 여기서, 4변형 경계부가 물체에서 물체로 이동하는 형태-적응(form-fitting) 경계부에 의해 대체된다.
도면으로의 참조가 이루어질 것이며, 도면에서 본 발명의 다양한 구성이 숫자로 주어지고, 해당업계 종사자가 발명을 제작하고 이용할 수 있도록 발명이 기술될 것이다. 이하의 설명은 오직 본 발명의 원리에 대한 예시일 뿐, 후술되는 청구항을 좁히는 것으로 이해되어서는 안된다.
본 발명의 실시예를 설명하기 전에, 본 발명의 터치패드 하드웨어가 모든 터치패드 전극을 스캔함을 이해하는 것이 중요하다. 종래 기술의 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, CIRQUE? 터치패드는 동일한 행의 데이터를 수집하는 능력을 구비하고 있어 왔다. 더욱이, 터치패드의 전극이 스캔되는 방식은 본 발명의 구성이 아니다. 본 발명에서 이용되는 CIRQUE? 코포레이션 터치패드는, 그룹에서 동시적이 아니라 순차적으로 스캔되는 전극에 있어서 독특한 것처럼 나타난다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 관련되는 것은, 어떻게 데이터가 터치패드의 전극으로부터 모이는가가 아니라, 어떻게 상기 데이터가 이용되고 분석되는가이다. 새로운 데이터 수집 알고리즘의 중요성이 이하의 개시 내용을 통해 분명해질 것이다.
도 3은 본 발명의 원리에 따라 제작된 터치패드(10)의 평면도로서 제시된다. 터치패드(10)는 다수의 물체를 동시에 검출 및 추적할 수 있다. 함께 눌러지고 터치패드(10) 위의 임의의 위치에 놓이는 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)을 고려하라. 이러한 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38) 조합이, 터치패드(10)에 의해 단일 물체로 인식될 가능성이 높다. 이는, 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)의 조직이 터치패드(10)에 대해 눌러질 때 본질적으로 이들 손가락 사이에 간격을 남기지 않고, 변형시키기에 충분하도록 세게 눌러질 가능성이 클 것이기 때문에, 단일 물체로 인식될 가능성이 높다. 단일 물체가 검출된 때 즉시 동작하는 방식으로 일반적인 검출 알고리즘이 동작할 것이다. 즉, 중심점 또는 중심이 검출된 물체에 대해 판단된다. 이러한 중심은, 검출된 물체의 터치패드(10) 상의 위치로 간주된다.
도 4는, 터치패드(10)가 터치패드(10) 위의 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)의 위치에서 무엇을 검출할 수 있는지에 관한 평면도이다. 예를 들어, 터치패드(10)는 십자선에 의해 표시된 중심(42)의 위치에서 불규칙하지만 대략 원형인 윤곽(40)을 검출할 수도 있다. 물체(40)는 오직 근사치이며, 터치패드(10)에 의해 검출된 물체의 정확한 표현으로 간주되어서는 안된다. 중요한 것은 일반적으로 오직 단일 물체만이 검출될 것이라는 것이다.
엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)이 역 핀칭(reverse ponching) 움직임으로 따로 떨어져 이동되는 경우, 터치패드(100)는 두 개의 개별 물체를 검출할 수 있다. 터치패드가 최초로 개발된 이후부터 다수의 물체를 검출할 수 있었으나, 터치패드 표면 위의 둘 이상의 물체의 검출 및 추적은 바람직하지 않다고 항상 가정해 왔고, 따라서, 검출된 물체 중 하나는 무시되고, 요구되는 물체의 위치는 계속 추적되도록 알고리즘이 구현되었다. 어떤 물체가 추적되는지 여부에 대한 결정은 명백히 수정될 수 있을 것이다. 그러나, 종래 기술에서는 가장 큰 물체를 추적하고 그보다 작은 물체를 무시하는 것이 관행이었다. 그럼에도 불구하고, 이는 임의적 결정이며, 어느 물체를 추적할지를 선택하는 그 밖의 다른 일부 수단(가령, 검출될 제 1 물체만을 추적함)이 이용될 수 있다.
본 발명은, 다수의 물체의 검출 및 추적을 어떻게 다루는 지에 관한 새로운 방법을 개시한다. 여기에는 본질적으로 두 개의 서로 다른 시나리오가 있다. 제 1 시나리오는, 오직 두 물체만이 검출될 때 발생한다. 제 2 시나리오는, 오직 셋 이상의 물체가 검출될 때 발생한다.
제 1 시나리오의 예시가 도 5에 도시된다. 도 5는, 엄지 손가락(36) 및 집게 손가락(38)이 분리되어 있을 때 이들 엄지 및 집게 손가락이 터치패드(10)에 대해 측면으로 놓여 있는 경우, 터치패드가(10)가 무엇을 검출할 수 있는지에 관한 예시이다. 도 5는 검출된 두 물체(36, 38)를 나타내며, 각각의 물체는 십자선에 의해 도시되는 각자의 중심(46, 48)을 각각 갖는다. 점선(44)은 본 발명이 두 물체(36, 38)로부터의 데이터를 어떻게 이용하는지를 도시하기 위하여 제공된다. 점선(44)은, 본 발명의 방법이 두 물체(36, 38)를 큰 단일 물체로 다룰 것임을 나타내기 위해 사용된다. 이러한 단일 물체는 연장되고, 따라서, 두 종점(end point)(46, 48)을 갖는 것으로 나타난다.
엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)이 도 5에 도시되는 것처럼 따로 떨어져 이동하는 경우, 본 발명의 방법은 이 물체를 터치패드(10) 상의 더욱 더 큰 단일 물체처럼 다룬다. 이와 유사하게, 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)이 서로 더 가깝게 움직임으로써, 엄지 및 검지 손가락이 터치하고 있는지 여부와 관계 없이, 본 발명의 방법이 터치패드(10) 상의 더욱 더 작은 물체로 인식하는 결과를 가져올 것이다. 이는, 크거나 작은 단일 물체를 추적하는데 필요한 알고리즘이, 상기 방법이 제 2 물체를 의도적으로 무시하면서 오직 단일 물체만을 추적해야 하는 경우보다 더욱 간단하다는 것을 강조한다.
제 1 실시예를 간결한 방식으로 명시하기 위하여, 본 발명이 터치패드 위에 물리적으로 두 물체가 존재함을 인식하기는 하지만, 제 1 실시예의 데이터 수집 알고리즘은 이들 두 물체가 마치 하나의 단일 물체인 것처럼 다룰 것이다.
또한, 큰 단일 물체를 검출하는 이러한 시나리오가, 손바닥이 터치패드(10) 위에 놓일 때에도 발생한다는 것을 인식해야 한다. 사실, 알고리즘은 통상적으로, 큰 단일 물체가 검출될 때의 상황을 다루기 위해 발전된다. 한 일반적인 시나리오는, 사용자가 터치패드 위에 손바닥을 무의식적으로 올려 놓고 어떠한 접촉도 의도적이지 않을 것을 가정하면서 큰 물체를 무시하는 것이다.
터치패드(10) 위에 놓이는 손바닥의 뒷부분(heel)을 고려하라. 이러한 뒷부분은 상대적으로 작고, 단일한 물체이다. 손바닥의 더 넓은 부분이 터치패드(10)와 접촉하도록 손바닥이 앞으로 흔들리는 경우, 더 큰 손바닥은 여전히 단일 물체이며, 터치패드(10)에 의해 단일 물체로 인식된다. 따라서, 본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘이, 큰 단일 물체가 검출되는 경우와 두 물체가 검출되는 경우에 동일하게 기능한다. 접촉점들을 찾고, 이들 접촉점들이 손바닥과 같은 단일 물체로부터 형성되든지, 또는 엄지 손가락(36) 및 집게 손가락(38)과 같이 둘 이상의 물체에 의해 형성되는지 간에 이들 접촉점들을 큰 단일 물체의 외부 테두리로 다루도록, 제 1 실시예가 프로그래밍된다. 상기 엄지 손가락(36) 및 집게 손가락(38)은, 사용자 손의 임의의 두 손가락, 또는 서로 다른 손으로부터의 짝수 개의 손가락일 수 있음이 분명하다.
터치패드(10) 위에 검출된 둘 이상의 물체가 있는 경우, 본 발명의 제 1 실시예는 본질적으로 동일한 방식으로 동작한다. 종점을 인식하는 대신, 본 발명은, 큰 단일 물체의 주변부 또는 경계를 나타내는 물체를 인식할 것이다. 따라서, 큰 단일 물체의 중심은, 알고리즘에 의해 판단되는 바와 같이 주변부의 "중심"일 수 있다.
도 6에서, 셋 이상의 물체가 터치패드(10)와 접촉하고 있는 시나리오가 도시된다. 제 2 실시예에서, 터치패드(10)가 다수의 접촉점들의 중심을 이용하도록 프로그래밍된다. 접촉점들이 손바닥과 같은 단일 물체로부터 형성되든지, 또는 엄지 손가락(36), 검지 손가락(38) 및 그 밖의 다른 하나 이상의 손가락과 같은 다수의 물체로부터 형성되는지 간에, 이러한 접촉점들의 중심은 큰 단일 물체의 외부 테두리의 중심이다. 또한 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)이, 사용자 손의 그 밖의 다른 임의의 손가락 또는 서로 다른 손의 짝수 개의 손가락에 의해서도 대체될 수 있음이 명백하다.
따라서, 도 6에서, 세 물체(36, 38 및 50)가 검출된다. 단일 물체의 주변부로서 검출된 물체를 이용함으로써 물체의 크기가 판단되는 것을 보여주기 위하여 점선(46)이 이용된다.
터치패드(10)가 다수의 물체를 단일 물체로 다룰 수 있다고 판단된 이러한 정보가 본 발명에 의해 이용되어, 디스플레이 스크린에 나타나는 페이지 상의 데이터의 줌 인 및 줌 아웃을 위한 전술된 동작을 수행할 수 있다.
두 물체가 검출되는 시나리오에서, 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)이 역 핀칭 움직임을 수행하는 경우, 단일 물체는 점점 더 커지도록 결정된다. 물체가 점점 더 커지도록 결정되는 경우, 줌 인 기능이 수행되고 있을 때 디스플레이 스크린 상의 영상이 확대된다. 이와 유사하게, 엄지 손가락(36) 및 검지 손가락(38)이 핀칭 움직임을 수행하고 있는 경우, 단일 물체는 크기가 축소되도록 결정된다. 크기가 축소되는 물체에 대한 응답으로, 디스플레이 스크린 상의 영상의 확대 정도(magnification)가 감소하고, 따라서, 사용자는 페이지를 줌 아웃한다.
본 발명은 터치패드(10) 위에 둘 이상의 물체가 검출되는 경우 동일하게 동작한다. 물체의 크기가 점점 증가하도록 결정되는 경우, 확대 정도가 증가하고, 디스플레이 스크린은 디스플레이되는 데이터를 줌 인한다. 물체의 크기가 점점 축소되도록 결정되는 경우, 확대 정도가 감소하고, 디스플레이 스크린은 더 많은 데이터를 나타내기 위해 줌 아웃한다. 그 밖의 다른 예시들이, 새로운 데이터 수집 알고리즘의 이용을 도시하는 예시를 따를 것이다.
본 발명의 또 다른 형태는, 터치패드(10) 위의 큰 물체의 회전을 검출하는 능력이다. 다수의 물체가 터치패드(10)와 접촉하는 도 7을 고려하라. 이러한 예시에서, 다섯 개의 물체가 터치패드를 터치하고 있다. 예를 들어, 이러한 다섯 개의 물체는 네 손가락(60)과 엄지 손가락(62)의 끝부분이다. 더 많거나 더 적은 물체 또한 이용될 수 있다. 중요한 것은 이들 다섯 개의 물체가 회전된다는 것이다. 이러한 대략적인 원형 움직임은 어떤 유형의 명령(command)으로 해석될 수 있다. 예를 들어, 시계 방향(64)으로의 회전은 목록에서 스크롤 다운(crolling down)으로 해석될 수 있고, 반시계 방향(66)으로의 회전은 목록에서 스크롤 업(scrolling up)으로 해석될 수 있다. 수행되는 실제 기능은 중요하지 않다. 중요한 것은, 기능이 수행될 수 있도록 본 발명이 회전의 방향을 결정하는 것이 가능하다는 것이다.
기술된 본 발명의 모든 실시예에서, 터치패드(10) 위의 다수의 물체에 의해 정의된 경계의 테두리를 찾기 위하여 새로운 데이터 수집 알고리즘이 이용됨이 명시되었다. 따라서, 제 1 물체가 터치패드(10) 위에서 검출될 때, 기존 검출 및 추적 방법은 평소와 같이 동작한다. 그러나 물체의 크기 또는 모양이 변화하여 나타나거나, 제 2 물체 또는 더 많은 물체가 검출되는 경우, 새로운 데이터 수집 알고리즘이 구현된다.
도 8에서, 두 물체가 터치패드(10) 위에 놓인다. 이들 두 물체는 사용자의 오른손의 엄지 손가락(36)과 검지 손가락(38)이다. 터치패드(10) 위의 물체(36, 38)의 터치다운(touchdown)이 동시적이 아닐 수도 있고, 따라서, 단일-물체 검출 및 추적 알고리즘이 수행될 가능성이 가장 높았거나, 또는, 단일-물체 검출 및 추적 알고리즘이 터치패드에 의해 수행되기 시작했다. 단일-물체 검출 알고리즘에서, 사분면 및 물체가 위치하는 상기 사분면 내의 위치를 식별하기 위하여, 폭이 넓은 스캐닝 알고리즘과 폭이 좁은 스캐닝 알고리즘이 이용된다.
일단 사분면이 식별되면, 폭이 좁은 스캐닝 알고리즘이 실행되는데, 오직 물체가 검출된 사분면 내에서만 실행된다. 그러나, 제 2 물체가 검출되는 경우, 단일-물체 알고리즘은 본 발명의 새로운 분석 알고리즘을 위하여 제 2 차로 이루어진다.
본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘에서, 장방형을 형성하는 네 개의 측면을 갖도록 가정되는 터치패드(10) 상에서 분석이 수행된다. 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않으며, 본 발명이 그것으로서 제한된다고 간주되어서는 안된다는 것이 명백하다. 중요한 것은, 데이터 수집 알고리즘이 외부 테두리의 개수에 관계없이 이들 외부 테두리에서 시작되고 터치패드에 걸쳐 계속된다는 것이다.
오직 예시 목적을 위하여, 터치패드(10)가 네 측면을 갖도록 가정된다. 생성된 데이터는, 통상적인 장방형 터치패드 내의 X 전극 배열 및 Y 전극 배열의 스캔일 것이다.
두 전극 배열 중 하나로부터의 데이터, 그리고 전극 배열의 임의의 테두리 또는 경계로부터의 데이터에 대한 분석이 시작될 수 있다. 따라서, 네 측면을 갖는 터치패드(10)에 있어서, 터치패드의 외부 테두리 모두로부터 각각의 전극을 분석하기 위하여 분석이 총 4 회 수행되며, 물체가 검출될 때까지 반대편 테두리를 향해 터치패드에 걸쳐 계속된다.
도 9a에서, X 및 Y 전극 배열로부터 획득된 데이터 세트를 고려한다. X 전극 배열의 (임의로 선택된)제 1 테두리(70)로부터 수집된 데이터로부터의 분석이, 물체(36)가 점선(80)에서 검출될 때까지 화살표(72)에 의해 나타난 바와 같이 상기 배열의 내부로 또는 상기 배열에 걸쳐 계속된다. 검출된 물체의 일부는 통상적으로 오직 물체의 한 테두리일 것이다. 그 후 이러한 분석은, X 전극 배열로부터 수집된 데이터에 대해 반복되나, 제 1 테두리와 반대편인 테두리(즉, 테두리(74))로부터의 데이터에 대해서는 반복되지 않는다. 화살표(76)의 방향으로 움직이면서 수행되는 분석은, 물체(38)의 테두리가 점선(82)에서 검출되자마자 중지된다. 검출된 물체는 두 물체(36, 38)가 하나의 수직선에 있는 경우 동일 물체일 수 있으나, 이번 예시에서는 제 2 물체(38)이다. X 전극 배열로부터의 데이터의 수집이 완료된다.
그 후, Y 전극 배열로부터 획득된 데이터 세트에 대한 분석이 시작된다. X 전극 배열에서와 같이, 물체의 테두리가 검출될 때까지 화살표(94 및 96)의 방향으로 각각 움직이면서 두 외부 테두리(90, 92)로부터 분석이 수행된다. 따라서, 스캐닝 데이터에 대한 하나의 완성된 분석은 네 개의 독립적 스캐닝 동작을 필요로 한다. 이러한 분석은 둘 이상의 물체가 터치패드(10)에 의해 검출될 때까지 반복적으로 수행된다.
대부분의 터치패드가 4변형 또는 원형 중 하나로서 구성된다. 4변형으로 구성되는 경우, 새로운 데이터 수집 알고리즘은, 네 개의 모든 테두리로부터의 데이터 스캐닝을 평가하고, 터치패드에 걸쳐 내부로 진행한다. 본 발명의 터치패드 하드웨어는, 한번에 오직 하나의 테두리로부터의 새로운 데이터 수집 알고리즘만을 수행할 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한, 동시에 네 개의 외부 테두리로부터의 새로운 데이터 수집 알고리즘을 수행하는 개념도 포함한다.
터치패드가 원형 또는 그 밖의 다른 어떤 타원형으로 구성되는 경우, 비록 물리적인 XY 전극 그리드가 4변형이라 하더라도, 원형 형태로 잘린 4변형 XY 전극 그리드를 이용하거나, XY 전극 그리드 위에 겹쳐 놓인 원형 오버레이(overlay)를 갖는 4변형 XY 전극 그리드를 이용하여 터치패드가 형성될 때에만 새로운 데이터 수집 알고리즘이 이용될 수 있다. 새로운 데이터 수집 알고리즘은 임의의 형태의 터치패드에 적응될 수 있음이 이해되어야 한다.
대안적 실시예에서, 새로운 데이터 수집 알고리즘은, 진정한 원형, 링 등과 같이 좀 더 개선된 형태와 함께 이용될 수 있다. 분석은 언제나, 터치패드의 반대편 또는 터치패드의 내부 영역을 향해 외부 테두리로부터 수행되어야 한다.
도 9a는 터치패드(10)의 평면도를 검토함으로써 본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘의 결과를 도시한다. 엄지 손가락(36)이 접촉하고 있는 터치패드(10) 상의 위치를 나타내기 위하여 원(circle)이 이용된다. 이하부터 원은 터치패드(10)와 접촉하고 있는 포인팅 물체의 위치와 동일하다. 이와 유사하게, 손가락(38)이 접촉하고 있는 터치패드(10) 상의 위치를 나타내기 위하여 서로 다른 원이 이용된다.
새로운 데이터 수집 알고리즘을 수행하기 위하여 터치패드는 전극과 함께 그룹을 이룬다. 터치패드(10)의 왼쪽 테두리(70)로부터의 데이터를 모으는데 있어서, 점선(80)에 의해 나타나는 바와 같이 원(36)이 도달할 때 수집을 중지한다. 터치패드(10)의 오른쪽 테두리(74)로부터의 데이터 수집에 있어서, 점선(82)에 의해 나타나는 바와 같이 원(38)이 도달할 때 데이터 수집의 단계가 중지된다. 이와 유사하게, 터치패드(10)의 상부 테두리(90)로부터의 데이터 수집에 있어서, 점선(84)에 의해 나타나는 바와 같이 원(38)이 도달할 때 데이터 수집을 중지한다. 마지막으로, 터치패드(10)의 하부 테두리(92)로부터의 데이터 수집에 있어서, 점선(86)에 의해 나타나는 바와 같이 원(36)이 도달할 때 데이터 수집을 중지한다. 이러한 데이터 수집 시퀀스는 오직 예시 목적일 뿐 제한으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 데이터는 임의의 테두리로부터 시작하여 수집될 수 있다.
본 발명의 그 밖의 다른 중요한 형태는, 임의의 물체의 테두리가 검출되자마자 데이터 수집을 중지하는 것이다. 데이터 수집 중지는, 오직 외부 경계만이 판단되기 때문에 데이터 수집 알고리즘의 속도를 상당히 증가시키는 결과를 가져올 수 있다. 물체 중 하나 또는 모두가 터치패드(10)의 외부 테두리에 가까운 경우, 데이터 수집이 각각의 물체의 테두리에서 멈추기 때문에 데이터 수집이 비교적으로 빨리 발생할 것이다.
도 9b는 본 발명의 터치패드(10)에 의해 수집되는 원시 스캐닝 데이터의 그래프이며, 이는 종래 기술의 도 2의 그래프와 비교된다. 터치패드는, 물체를 검출할 때까지 터치패드(10)의 외부 테두리로부터 데이터를 수집한다. 검출된 물체(36, 38)의 외부 테두리(66, 68) 사이의 임의의 물체에 대하여는 어떠한 데이터도 획득되지 않는다. 새로운 데이터 수집 알고리즘에 있어서, 일단 물체(36, 38)의 외부 테두리가 검출되면 어떠한 정보도 획득되지 않기 때문에, 검출된 물체들은 하나의 큰 물체처럼 나타난다. 상기 알고리즘은, 외부 테두리(66 및 68) 사이의 간격에 단순히 데이터를 채우도록 선택할 수도 있으나, 필수적인 것은 아니다.
도 10은 터치패드(10)의 평면도이다. 박스(100)가, 본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘을 이용하여 검출된 물체의 형태를 나타낸다. 이러한 실시예에서, 새로운 데이터 수집 알고리즘에 의해 생성되는 최종 형태는, 반대편 측면이 평행인 4변형으로 나타날 것이다. 따라서, 최종 형태는 언제나 장방형일 것이고 오직 측면의 치수만이 다를 것이다.
도 11에서 나타나는 대안적 실시예에서, 터치패드(10) 위에 나타나는 세 물체(102, 104 및 106)를 고려하라. 본 발명의 수집 알고리즘은 윤곽선(108)에 의해 나타나는 바와 같은 경계를 형성한다. 윤곽선(108)은 세 물체(102, 104 및 106)에 의해 형성되었고, 도 9에서 동일한 형태의 박스가 오직 두 물체(36, 38)만을 이용하여 형성되었다.
본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘에 관하여 일부 주목할 사항들이 있는데, 이는 즉시 명백하게 알 수 있는 것은 아니나 중요한 것이다.
도 12는 4변형(110)을 나타내는 터치패드(10)의 평면도이다. 상기 4변형의 코너에 네 개의 원이 있다. 이러한 원들은 4변형(110)을 형성할 수 있는 서로 다른 두 개의 물체 쌍을 나타낸다. 따라서, 원(112)이 하나의 물체 쌍을, 원(114)이 제 2 물체 쌍을 나타낸다. 본 발명은, 터치패드의 사용자가 터치패드(10) 위에 어떤 물체 쌍이 존재하는지 알 수 있도록 하는 데이터를 생성하지 않는다. 터치패드에 대한 분석을 수행하는 터치패드 프로세서가, 본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘을 이용하여 어떤 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 없다.
대안적 실시예에서, 본 발명은, 물체가 실제로 배치되어 있는 4변형의 코너를 검출할 수 있는 분석을 수행한다.
유리하게, 이러한 정보를 유용한 방식으로 이용하기 위하여 어느 물체 쌍이 존재하는지를 아는 것이 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 4변형(110)의 전체 크기가 축소되고 있는 경우, 터치패드(10) 상의 포인팅 물체 중 하나 또는 모두가 서로를 향해 이동되고 있다. 예를 들어, 포인팅 물체 모두가 핀칭 움직임으로 움직일 수 있고, 또는, 하나의 포인팅 물체가 정지된 채로 유지되고 그 밖의 다른 포인팅 물체가 정지된 채로 유지되는 상기 포인팅 물체를 향해 움직일 수도 있다.
본 발명의 또 다른 주목할 사항은, 셋 이상의 물체가 본 발명의 검출 및 추적 알고리즘을 이용하지 보이거나 보이지 않을 수도 있다는 것이다. 예를 들어, 도 13은 원(120, 122 및 124)을 갖는 터치패드(10)의 평면도이다. 원(120 및 124)에 의해 나타나는 포인팅 물체가 도달된 때 포인팅 물체를 검출하기 위한 분석이 중지되기 때문에, 중간 포인팅 물체(122)는 새로운 데이터 수집 알고리즘에서 볼 수 없다. 따라서, 원(122)은 완전하게 4변형(126)의 경계 내에 있고, 데이터 수집 알고리즘에 의해 절대로 나타나지 않는다.
이와 반대로, 도 11은 세 개의 포인팅 물체(102, 104 및 106)의 서로 다른 배치를 나타낸다. 이러한 방식으로 배열된 세 원 모두는 새로운 데이터 수집 알고리즘에서 볼 수 있다. 4변형(108)은 데이터 수집 알고리즘이 세 개의 원(102, 104 및 106) 각각에 이를 것이라는 것을 보여준다. 따라서, 본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘은, 이들 원 각각이 그 밖의 다른 원들 중 임의의 원보다 터치패드(10)의 하나 이상의 테두리에 더 가까운 한 세 개의 모든 원들을 검출할 수 있다.
도 14가 본 발명의 대안적 실시예로서 제공된다. 본 발명의 특별한 경우가 단일 차원에서 동작하는 터치패드에 적용될 수 있다. 이러한 터치패드가 종종 터치스트립(touchstrip)으로 언급된다. 터치스트립은 일반적으로(그러나 필수적은 아님) 터치스트립의 가장 긴 축인 단일 축에서 동작한다. 도 14는, 터치다운 및 세로축(132)을 따르는 움직임을 검출하는 터치스트립(130)을 나타낸다.
본 발명의 새로운 분석 알고리즘이, 전술된 범용 터치패드에 대하여 동작하는 방식과 유사한 방식으로 동작한다. 그러나, 네 개의 외부 테두리로부터 새로운 분석 알고리즘을 수행하는 대신에, 터치스트립(130)은, 오직 동작의 축(132)의 종점인 외부 테두리(134, 136)로부터의 스캐닝 절차만을 수행한다.
터치스트립(130)은 단일 포인팅 물체의 검출 및 추적을 수행할 수 있다. 터치스트립이 다수의 물체를 검출하는 경우, 새로운 분석 알고리즘이 외부 테두리(134, 136) 각각으로부터 스캔을 시작한다. 외부 테두리(134)로부터 스캐닝할 때 제 1 포인팅 물체(140)가 검출되는 경우, 그리고, 외부 테두리(136)로부터 스캐닝할 때 제 2 포인팅 물체(142)가 검출되는 경우, 스캐닝을 중지한다. 제 2 차원에서의 추적이 없기 때문에 새로운 분석 알고리즘은 제 1 및 제 2 포인팅 물체 사이의 임의의 추가적인 포인팅 물체의 터치다운을 검출하지 않을 것이며, 외부 테두리 중 하나로부터 움직일 때 제 1 포인팅 물체가 검출되는 경우 데이터 수집은 언제나 중지된다.
터치스트립(130)은 단일 차원에서의 움직임의 추적만을 필요로하는 응용예에서 종종 이용된다. 예를 들어, 터치스트립(130)은 스크롤링(scrolling), 변수 값 증가, 변수 값 감소 등에 이용될 수 있다.
또 다른 주목할 사항은, 터치패드 위의 다수의 포인팅 물체를 검출할 수 있는 종래 기술 터치패드가 터치패드 위의 각각의 포인팅 물체를 인식하는데, 터치패드 위의 그 밖의 다른 물체에 대한 상기 각각의 포인팅 물체의 위치에 관계 없이 이들를 인식한다는 것이다. 예를 들어, 도 13에 나타나는 세 개의 모든 원(120, 122 및 124)이 종래 기술에서는 검출 가능하나 본 발명에서는 검출되지 않는다.
또 다른 주목할 사항은, 새로운 데이터 수집 알고리즘을 이용하여 터치패드(10) 상에서 수행될 수 있는 일부 독특한 제스쳐가 존재하는 것이다. 이들 제스쳐는, 제스쳐를 인식하기 위하여 터치패드 위의 다수의 개개의 포인팅 물체의 추적을 필요로하지 않는 독특한 것이다.
한 세트의 제스쳐에서, 터치다운을 하고 이동하지 않는 제 1 포인팅 물체를 고려하라. 제 2 포인팅 물체가 터치다운을 하고, 그 후 새로운 데이터 수집 알고리즘에 의해 관찰 가능한 동작들을 수행하는데 이는 수행될 특정 동작의 결과를 가져온다.
예를 들어, 제 1 포인팅 물체는 제 1 구역에서 터치다운을 한다. 제 1 구역은, 제 2 포인팅 물체가, 수행되어야 할 기능을 나타낼 것임을 나타내는 터치패드 상의 특정 영역으로서 정의된다. 제 2 포인팅 물체는, 터치패드 두드리기(tap), 특정 위치에서 두드리기, 두 번 두드리기(double tap), 특정 위치에서 두 번 두드리기, 특정 방향을 향해 살짝 튕기기(flick), 터치다운하고 그 후 드래그하기, 터치다운 하고 그 후 터치패드의 특정 테두리를 향해 드래그하거나 상기 특정 테두리와 접촉하기, 어떤 이동 없이 터치다운하기, 또는 어떤 이동 없이 그러나 특정 위치에서 터치다운하는 것들이 가능하다. 이러한 나열이 위의 특정 예시에 대한 제한으로 간주되어서는 안된다.
수행될 수 있는 또 다른 제스쳐가 스테이크 및 행동 제스쳐(stake and action gesture)로서 언급된다. 따라서, 특정 구역을 이용하는 대신에, 제 1 포인팅 물체가 터치패드 상의 알맞은 어느 곳에 터치다운을 하고, 그 후 제 2 포인팅 물체가 어떠한 기능이 수행되어야 하는지를 정의하는 행동를 수행한다. 제 2 포인팅 물체의 행동들이 제 1 구역과 함께 결합될 수 있는 전술된 모든 행동들을 포함한다.
도 15는 본 발명의 또 다른 대안적 실시예를 도시하기 위하여 제시된다. 이전의 실시예에서, 물체들의 주변 주위의 윤곽선은 항상 4변형의 형태였다. 이번 실시예에서, 윤곽선은 검출된 물체 각각을 확인하도록 만들어진다. 따라서, 이번 예시에서, 도 15는, 윤곽선(128)에 의해 나타나는 바와 같이 3각형 물체를 형성하는 세 물체(120, 122 및 124)가 존재함을 보여준다. 이번 실시예는 데이터 수집 알고리즘의 수정을 요구할 수도 있다.
본 발명의 일형태는 검출된 물체들에 의해 형성되는 4변형의 크기 판단과 관련된다. 더욱 상세하게는, 4변형의 크기가 증가하거나 감소하는지 여부와 관련된다. 함수의 동작이 4변형의 크기의 함수로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 4변형이 축소되고 있는 경우, 사용자 엄지 손가락과 검지 손가락을 이용해 핀칭 움직임을 하고 있을 수 있다. 이와 반대로, 4변형의 크기가 증가하고 있는 경우, 사용자가 역 핀칭 움직임을 하고 있을 수 있다. 증가 또는 감소하는 4변형의 크기가 함수에 관계될 수 있다. 따라서, 핀칭 움직임이 줌 인을 제어할 수 있고, 역 핀칭 움직임이 줌 아웃을 제어할 수 있다. 확대 또는 줌 동작이, 4변형의 변화하는 크기에 관계될 수 있는 많은 함수 중 오직 하나인데, 이것이 제한으로 간주되어서는 안된다.
본 발명의 최종 형태는, 본 발명의 새로운 데이터 수집 알고리즘 전용인 터치패드 상의 영역을 선택하는 능력이다. 따라서, 새로운 데이터 수집 알고리즘은 터치패드 또는 터치스트립의 활성 감지 영역 전체를 이용할 필요가 없다. 더 작은 부분 또는 영역이 새로운 데이터 수집 알고리즘 전용으로 될 수 있다.
본 발명은, 외부 테두리에서 시작하여 터치패드 내부로 또는 터치패드에 걸쳐 이동하는 새로운 데이터 수집 알고리즘을 설명하였다. 대안적으로, 데이터 수집 알고리즘은 중앙에서 시작하여 터치패드의 외부 테두리를 향해 외부로 이동할 수 있다.
또한 본 발명은, 장방형 터치패드 위의 물체의 검출 및 추적을 중점적으로 다루었다. 원형 터치패드에서, 원형 검출 영역은 단지 장방형 그리드 위에 놓인 것일 수 있다. 그러나, 원형 전극 그리드 또한 이용될 수도 있다. 제 1 원형 실시예에서, 데이터 수집 알고리즘은, 단일 외부 테두리로부터 터치패드의 중심을 향해 이동하거나 또는 중심으로부터 외부 테두리를 향하는 모든 방향의 외부로 이동하면서, 제 1 물체에 도달할 때 상기 알고리즘이 중지된다.
그러나 제 2 원형 실시예에서, 원형 전극 그리드는 파이의 조각과 같이 4분원으로 분할될 수 있다. 따라서, 데이터 수집 알고리즘은 분리된 4분원 각각에서 하나의 물체를 검출할 것이다.
전술된 배열 은 오직 본 발명의 원리의 응용예로서 이해되어야 한다. 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 한 수많은 변형과 대안적 배열이 해당업계 종사자에 의해 고안될 수 있다. 부가된 청구항이 이러한 수정과 대안적 배열을 커버하도록 의도되었다.

Claims (6)

  1. 터치-민감성(touch sensitive) 표면 위의 복수의 물체를 검출하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    1) 터치-민감성 표면 위의 둘 이상의 물체의 존재를 검출하기 위하여 센서 그리드(sensor grid)를 형성하는 복수의 전극을 제공하는 단계, 여기서 상기 복수의 전극은 네 개의 테두리(edge)를 갖는 4변형을 형성함; 및
    2) 후술하는 단계를 수행함으로써 터치-민감성 표면 위의 상기 둘 이상의 물체의 존재를 검출하는 단계:
    a) 데이터 수집 알고리즘을 상기 네 개의 테두리 각각으로부터 수행하는 단계, 여기서 상기 데이터 수집 알고리즘은 하나의 테두리로부터 시작하여 반대편 테두리를 향해 이동하면서 상기 복수의 전극으로부터 데이터를 수집하는 것을 포함함;
    b) 물체가 검출될 때 데이터 수집을 중지하는 단계; 및
    c) 상기 네 개의 테두리 각각에서 시작하는 데이터 수집을 시작하여 상기 단계 a) 및 b)를 반복함으로써, 상기 둘 이상의 물체에 의해 형성되는 주변부의 경계를 결정하는 단계, 여기서 상기 둘 이상의 물체 각각은 상기 주변부 이내에 놓임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치-민감성 표면 위의 복수의 물체를 검출하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    센서 그리드를 형성하는 복수의 전극을 제공하는 단계는, 센서 그리드를 형성하는 복수의 X 및 Y 전극을 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 X 및 Y 전극은 서로 수직으로 단일 평면에 놓이는 것을 특징으로 하는, 터치-민감성 표면 위의 복수의 물체를 검출하는 방법.
  3. 터치패드 위의 복수의 물체를 검출하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    1) 터치패드 위의 둘 이상의 물체의 존재를 검출하기 위하여 센서 그리드(sensor grid)를 형성하는 복수의 X 및 Y 전극을 제공하는 단계, 여기서 상기 X 및 Y 전극은 서로 수직으로 단일 평면에 놓이고 네 개의 테두리를 갖는 4변형을 형성함; 및
    2) 후술하는 단계를 수행함으로써 터치패드 위의 상기 둘 이상의 물체의 존재를 검출하는 단계:
    a) 데이터 수집 알고리즘을 상기 네 개의 테두리 각각으로부터 수행하는 단계, 여기서 상기 데이터 수집 알고리즘은 하나의 테두리로부터 시작하여 4변형의 반대편 테두리를 향해 이동하면서 상기 복수의 전극으로부터 데이터를 수집하는 것을 포함함;
    b) 물체가 검출될 때 데이터 수집을 중지하는 단계; 및
    c) 상기 네 개의 테두리 각각에서 시작하는 데이터 수집을 시작하여 상기 단계 a) 및 b)를 반복함으로써, 4변형을 형성하는 상기 둘 이상의 물체에 의해 형성되는 주변부의 경계를 결정하는 단계, 여기서 상기 둘 이상의 물체 각각은 상기 주변부 이내에 놓임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치패드 위의 복수의 물체를 검출하는 방법.
  4. 터치-민감성 표면 위의 복수의 물체를 검출하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    1) 터치-민감성 표면 위의 둘 이상의 물체의 존재를 검출하기 위하여 센서 그리드를 형성하는 복수의 전극을 제공하는 단계, 여기서 상기 복수의 전극은 네 개의 테두리(edge)를 갖는 4변형을 형성함; 및
    2) 후술하는 단계를 수행함으로써 상기 터치-민감성 표면 위의 둘 이상의 물체의 존재를 검출하는 단계:
    a) 데이터 수집 알고리즘을 상기 네 개의 테두리 각각으로부터 수행하는 단계, 여기서 상기 데이터 수집 알고리즘은 제 1 테두리로부터 시작하여 상기 제 1 테두리에 평행한 전극을 따라서 상기 제 1 테두리를 떠나서 이동하면서 상기 복수의 전극으로부터 데이터를 수집하는 것을 포함함;
    b) 물체가 검출될 때 상기 데이터 수집 알고리즘을 중지하는 단계; 및
    c) 상기 네 개의 테두리 각각에서 시작하는 데이터 수집 알고리즘을 시작하여 상기 단계 a) 및 b)를 반복함으로써, 4변형을 형성하는 상기 둘 이상의 물체에 의해 형성되는 주변부의 경계를 결정하는 단계, 여기서 상기 둘 이상의 물체 각각은 상기 주변부 이내에 놓임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치-민감성 표면 위의 복수의 물체를 검출하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 단지 두 물체가 검출될 때 상기 둘 이상의 물체를 단일 물체의 종점(end-point)으로서 처리하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치-민감성 표면 위의 복수의 물체를 검출하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 둘 이상의 물체가 셋 이상의 물체일 때 상기 둘 이상의 물체를 4변형 모양의 주변부로서 처리하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치-민감성 표면 위의 복수의 물체를 검출하는 방법.
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