KR20110057146A - 광학 터치 감응 장치에서 멀티터치 이벤트를 감지하는 방법 및 기구 - Google Patents

광학 터치 감응 장치에서 멀티터치 이벤트를 감지하는 방법 및 기구 Download PDF

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Abstract

터치 감응 광학 제어 장치는 터치 감응 표면(30)에 대해 배열되어, 에미터로부터 전송된 빛이 상기 표면을 가로질러 통과하는 복수 교차 빔들을 따라 있는 디텍터에 의해 수신되고, 빔이 있는 표면을 터치하면, 빔을 따라 전송되는 빛을 간섭하는, 한 세트의 광 에미터(14, 22) 와 광 디텍터(18, 24)를 포함한다. 후보 터치 점( T1, T2, F1, F2)은 간섭된 빔들의 교차들에서 정의되고, 상기 후보 터치 점과 일치하거나 또는 인접하는 테스트 빔(40, 42, 54, 56)을 검사하여 실제 터치 점들인지 아닌지가 확인된다.

Description

광학 터치 감응 장치에서 멀티터치 이벤트를 감지하는 방법 및 기구{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A MULTITOUCH EVENT IN AN OPTICAL TOUCH-SENSITIVE DEVICE}
본 발명은 터치 감응 단말에서 터치 점을 감지라는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1에서, 전통적인 광학 터치 오버레이에서, 광학 에미터(14, 22)와 디텍터(18, 24)는 직사각형의 터치 감응 표면(16)의 대향하는 가장자리를 따라서 배치되어 있으며, 에미터 및 그에 따른 디텍터 간의 광학 빔(12, 20)에 의해 직교되는 격자가 형성되어 있다. 여기서 사용되는 용어 "빔"은 에미터와 디텍터 사이의 좁은 광학 경로를 따라 통과하는 빛을 의미하고, 비록주어진 어떠한 에미터가 반드시 하나 또는 그 이상의 불연속의 지향되는 빔들로부터 빛을 방사함을 의미하지는 않지만, 도 1의 예에서, 각각의 에미터는 단지 빛을 좁은 각도로 방사하여, 완전히 반대되는 디텍터만 해당 에미터로부터 빛을 수신하도록 한다. 또한, 용어 "빛"은 적외선(IR) 및 자외선(UV) 방사를 포함하며, 용어 "광학"은 그에 때라서 해석될 수 있다.
터치 감응 표면은 빔이 전반사로 통과하는 광학적으로 투명한 평면의 도파관이거나, 빔이 표면에 매우 근접하여 평행하게 통과하는 표면일 수 있다.
도파관의 경우에, 사용되는 물질은 플라스틱 또는 유리로 된 투명한 판일 수 있다. 투명한 도파관에 접촉하여 들어오는 손가락 또는 스타일러스와 같은 물체는 일반적으로 도파관 주변의 공기보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 접촉 영역에 걸쳐서, 굴절률의 증가는 도파관 내에서의 빔의 전반사를 붕괴시킬 수 있다. 전반사의 붕괴는 도파관에서의 빛의 누설을 증가시켜서, 터치 이벤트의 위치를 통과하는 빔을 감쇠시킨다. 이와 상응하게, 접촉한 물체의 제거는 통과하는 빔의 감쇠를 감소시킨다. 이러한 감쇠 변화는 상대 디텍터의 출력에서 감지할 수 있다. 터치 감응 영역이 빔이 위로 통과하는 표면인 경우에, 사용되는 파장에 대해 광학적으로 투명하지 않은 물체는 물체가 위치하는 곳을 통과하는 빔을 감소시키거나 차단할 수 있다. 어느 경우라도, 만일 상대 디텍터에 의해 감지되는 빔의 진폭이 미리 결정되거나 적응적으로 계산된 한계값(Th) 이하로 떨어지면 빔은 차단되었다고 판단된다.
에미터(14, 22)와 디텍터(18, 24)는 구동 회로(210)를 통하여 콘트롤러(200)에 의해 구동된다. 콘트롤러(200)는 예를 들어, 적합하게 프로그램된 마이크로프로세서 또는 PLA일 수 있고, 터치 점의 위치를 판단하기 위해, 아날로그-디지털 변환 후에, 디텍터의 데이터 출력을 처리하도록 기능할 수 있다. 빔은 순서대로 스캔되고, CPU 내의 로직은 하나 또는 그 이상의 차단된 빔들의 교차 점을 판단할 수 있고, 이를 통해 차단 물체의 위치를 판단할 수 있다. 물체는 한 축의 적어도 하나의 빔과 이에 직교하는 축의 적어도 하나의 빔의 감쇠를 감지할 수 있을 정도로 충분히 커야 한다. 왜냐하면, 해상도는 많은 수의 에미터들 및/또는 디텍터들이 사용되지 않는다면 일반적으로 상당히 열악하기 때문이다. 빔들을 스캐닝함으로써, 우리는 디텍터 출력의 샘플링을 평균하여 각각의 디텍터와 마주치는 빔(또는 각각의)의 크기를 결정할 수 있다.
빔들의 직교 그리드의 사용은 많아야 하나의 불투명 물체가 터치 감응 영역에 위치하는 경우에 효과적이다. 왜냐하면, 그 물체의 중심 위치는 스캐닝 과정에서 산출된 한 쌍의 직교 좌표로 완전하게 설명될 수 있기 때문이다.
US 특허 4,301,447(Funk 외)는, 터치 감응 메커니즘의 해상도를 높이기 위한 목적으로, 어떠한 주어진 에미터와 터치 감응 영역의 대향하는 가장자리를 따라 있는 몇몇 또는 모든 디텍터들 간의 빛의 간섭을 감지하는 메커니즘을 개시하고 있다.
특허 EP 0601651 A1 및 US 5,635,724는, 차단 물체가 발산 패턴으로 방사하는 에미터의 경로 상에 위치하는 경우에, 그림자 배치의 중앙선을 해독하기 위해, 이러한 스캐닝 시스템에서 디텍터 출력을 처리하는 방법을 개시하고 있다.
이러한 명세서에서, 해상도는 향상되지만 복수 동시 터치 이벤트를 수용하지는 않는다. 도 2a 에 도시된 대로, 하나 이상의 간섭 물체(26, 28)가 존재하는 그러한 시스템에서 생성된 좌표들은 모호할 수 있다. 왜냐하면, 하나의 터치 점과 관련된 빔들은 다른 터치 점에 대한 빔들과도 교차될 수 있고, 이는 적어도 하나의 틀린 부수의 터치 점이 존재할 수 있는 가능성을 나타낸다. 예를 들어, 두 쌍의 차단된 직교 빔들은 네 개의 교차하는 빔들로 표시되는 직사각형의 코너들에서 둘에서 넷 사이의 동시 터치 이벤트를 의미할 수 있다.
도 2a 에서, 터치 감응 표면(30)의 위치 (T1, T2)에서의 두 터치 이벤트(26, 28)들은 한 축의 빔(32)와 빔(34)를 간섭하고, 다른 축의 빔(36)과 빔(38)을 간섭한다. 도면으로부터, 연동되는 로직 회로는 단지 이러한 정보 만으로는 터치 이벤트가 위치(T1, T2), 위치(F1, F2) 또는 이들 위치들의 어떤 조합(이것들은 네 빔(32, 34, 36, 38)의 간섭과 일치한다)에서 있었는지를 확실성을 갖고 판단할 수 없다는 것은 명백하다.
IBM 기술 정보 공개 고시 Vol. 28 No. 4, (1985년 9월, 페이지 1760 - 1762, M. Johnson) ("향상된 광학 터치 입력 패널")은 연속하여 구동되는 터치 감응 표면의 주위의 에미터들로부터의 그러한 발산하는 간섭된 빔들의 삼각의 그림자 영역이 맵핑되는 터치 감응 표면에서의 비트맵 사용을 개시하고 있다. 개시된 방법은, 처음에 모든 비트맵 포인트들을 동일값으로 초기화하는 단계, 최초의 에미터가 구동되었을 때 간섭되지 않은 빔들에 따른 모든 비트맵 포인트들에 반대값을 셋팅하는 단계를 포함한다. 그 후에, 첫번째 에미터가 정지되고, 그 다음 에미터가 동작하면 다시, 차단되지 않은, 빔들에 따른 포인트들은 초기화 때의 값의 반대 값으로 셋팅된다. 순차적으로 모든 에미터들이 구동되고, 각각의 에미터 구동 시간에 이러한 방법으로 비트맵 포인트들이 처리되면, 마지막 비트맵은 모든 에미터 구동 시에 간섭된 빔에 의해 횡단된 포인트들만 초기화된 값을 유지할 것이고, 따라서 실제의 터치 이벤트와 대부분 일치할 것이다.
처음부터 끝까지의 교차점들 간의 최소 거리의 일정한 해상도의 직교 비트맵의 사용은 저장 램 및 처리 능력을 매우 낭비할 수 있다. 비트맵 방식의 IBM 방법을 특정 어플리케이션(아마도 16 에미터들과 16 디텍터들)에 적절한 반응 시간으로 적용하는 것은, 해상도가 감소되거나 상당한 자원이 필요해짐을 의미한다. 그러한 탓에, 비트맵 방식의 접근법은 저해상도 어플리케이션에서만 적절하다.
따라서, 본 발명의 목적은 고해상도의 터치 감응 영역에서 과도한 처리 능력, 저장 영역 또는 집적 직선 검파기 어레이, 카메라와 같은 고가의 광학 센서를 요구하지 않고, 하나 또는 그 이상의 동시 터치 이벤트들의 위치를 찾는 것이다.
그에 따라 제공되는, 복수의 광학 에미터와 복수의 광학 디텍터를 포함하고, 상기 광학 에미터와 상기 광학 디텍터는 영역에 걸쳐서 확장하는 광학 빔 교차 패턴을 형성하는 복수의 광학 빔 경로를 둘 사이에 정의하는 터치 감응 광학 장치에서 터치 점을 판단하는 방법은, 한 쌍의 광학 빔 경로를 따라 전송되는 에너지의 변조를 감지하는 단계, 상기 한 쌍의 변조된 빔의 교차에서 후보 터치 점을 할당하는 단계, 상기 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 미리 결정된 다른 빔을 분석하는 단계 및 상기 분석에 응답하여, 상기 후보 터치 점이 실제 터치 점인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 할당하는 단계는 상기 미리 결정된 다른 빔의 변조 정도에 대한 함수에 기초할 수 있다.
바람직하게, 상기 미리 결정된 다른 빔의 기여는 상기 변조 정도에 의존하여 상기 함수에 가중될 수 있다.
바람직하게, 상기 미리 결정된 다른 빔 각각의 가중은, 상기 미리 결정된 다른 빔과 상기 후보 터치 점과의 근접성; 상기 후보 터치 점을 정의하는 빔들의 각도에 대한 상기 미리 결정된 다른 빔의 각도; 상기 미리 결정된 다른 빔들의 개수 중 하나 또는 그 이상에 의존하는 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 분석하는 단계는, 상기 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 미리 정해진 다른 빔 교차 점에 기초할 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 미리 결정된 다른 빔 또는 각각의 빔 교차 점에 대한 상기 미리 결정된 다른 빔 교차를 정의하는 데이터베이스로부터 저장된 데이터를 추출하는 단계 및 상기 저장된 데이터의 적어도 일부분에 기초하여 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 저장된 데이터는, 상기 미리 결정된 다른 빔들 또는 상기 미리 정해진 다른 빔 교차들에 관한 각각의 가중 및/또는 근접성 값을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 빔 교차 패턴은 상기 광학 빔 경로 영역의 적어도 하나의 축에 대해 대칭이고, 상기 추출하는 단계는 상기 적어도 하나의 축의 한 측면의 빔에 관한 저장된 데이터를 추출하는 단계를 포함하고, 상기 저장된 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 축의 대칭적으로 반대 측면에 있는 빔에 대한 빔 데이터를 외삽(外揷, extrapolating)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 변조가 한계 레벨을 초과하면 상기 변조는 빔의 간섭이 있다고 지정하는 단계를 더 포함하고, 상기 할당하는 단계에서, 상기 후보 터치 점은 한 쌍의 간섭되는 빔의 교차에서 선정되는 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 한계 레벨은 적응 한계 레벨인 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 지정하는 단계는, 감지된 변조를 터치 점 영역에 대해 미리 정의된 변조 레벨과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 터치 점 영역의 실제 터치 점에 대한 일반적인 변조 레벨을 가리키는 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 데이터는, 상기 터치 점 영역을 통과하는 빔의 개수, 상기 터치 점 영역에 포함되는 빔의 교차의 개수, 또는 상기 터치 점 영역에서 예상되는 최대 변조값 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 클러스터의 한 멤버로부터 상기 클러스터의 적어도 하나의 다른 멤버까지의 탐색 반경 거리를 기초로, 실제 터치 점들을 클러스터들로 그룹화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 빔 교차 패턴은 비균일하고, 상기 탐색 반경 거리는 상기 빔 교차 패턴에 있는 클러스터 멤버의 위치에 따라 변하는 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 클러스터의 모든 멤버들의 위치의 평균으로 상기 클러스터의 중심을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 클러스터 주위의 직사각형 경계의 중심으로 상기 클러스터의 중심을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 클러스터의 외곽의 멤버들의 위치의 평균으로 상기 클러스터의 중심을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 추정하는 단계는 가중 평균에 기초하고, 가중은, 평균에 기여하는 각 점에서, 빔들의 변조의 정도에 의존하는 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 비 원형 터치 접촉 영역의 지향을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 판단하는 단계에서, 상기 지향은 상기 접촉 지역의 추정된 중심의 주위로 상기 접촉 지역의 경계선에 놓여져 있거나 또는 인접하는 적어도 두 개의 확인된 터치 점들을 수학적으로 회전시키고, 각 터치 점과 고정된 축 간의 거리에 대한 최소 또는 최대 평균 절대 값을 결정하여 판단되는 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 (i) 상기 후보 터치 점에 대한 점 유효성 값을 초기화하는 단계, (ii) 상기 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 미리 결정된 다른 빔을 선택하는 단계, (iii) 상기 미리 결정된 다른 빔의 세기를 측정하는 단계, (iv) 상기 측정된 빔 세기에 기초하여 상기 미리 결정된 다른 빔의 감쇠 마진을 계산하는 단계, (v) 상기 감쇠 마진에 가중 값을 곱하는 단계, (vi) 가중 감쇠 마진을 상기 점 유효성 값에 더하는 단계, (vii) 상기 후보 터치 점과 일치하거나 또는 인접하는 복수의 미리 결정된 다른 빔들에 대해 단계 (ii)-(vi)를 반복하는 단계, (viii) 상기 점 유효성 값을 정규화하는 단계 및 (ix) 상기 점 유효성 값이 한계값을 초과하면, 상기 후보 터치 점을 실제 터치 점으로 지정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 점 유효성 값은 0으로 초기화되는 것일 수 있다.
바람직하게, 단계 (iv)는 상기 측정된 빔 세기로부터 한계값을 빼는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 단계 (viii)는 상기 점 유효성 값을 미리 결정된 다른 빔들의 개수로 나누는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 실제 터치 점의 표시를 검증된 점 리스트에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 후보 터치 점이 터치 이벤트의 경계 인근인지를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 분석하는 단계 및 상기 후보 터치 점이 실제 터치 점인지를 판단하는 단계는 상기 터치 이벤트의 경계 근처의 후보 터치 점에 대해서만 수행되는 것일 수 있다.
제공되는 터치 감응 광학 장치는, 복수의 광학 에미터와 복수의 광학 디텍터를 포함하고, 상기 광학 에미터와 광학 디텍터는 터치 감응 표면에 대해 배열되어, 에미터로부터 전송된 에너지가 상기 표면에 인접하여 통과하는 복수 교차 빔들을 따라 있는 디텍터에 의해 수신되고, 빔이 있는 표면을 터치하면, 빔을 따라 전송되는 에너지의 감지 가능한 변조를 일으키며, (i) 광학 빔 경로를 따라 전송되는 에너지의 변조를 감지하는 단계, (ii) 한 쌍의 변조된 빔의 교차에서 후보 터치 점을 선정하는 단계, (iii) 상기 후보 터치 점과 일치하거나 또는 인접하는 미리 결정된 다른 빔을 분석하는 단계 및 (iv) 상기 분석에 응답하여, 상기 후보 터치 점이 실제 터치 점인지 여부를 판단하는 단계를 수행하는 처리 수단들을 포함한다.
제공되는 터치 감응 광학 제어 장치는, 터치 표면에 대해 배열된 한 세트의 빛 에미터와 한 세트의 빛 디텍터를 포함하며, 에미터들로부터 전송된 빛은 표면을 횡단하여 통과하고 복수 교차 빔들을 따라 위치하는 디텍터들에서 수신되고, 빔이 있는 표면을 터치하면, 빔을 따라 전송되는 에너지의 감지 가능한 변조를 일으키고, 만일 충분히 크면, 그러한 변조는 연관된 처리 수단에 의한 빔의 간섭으로 등록되고, 상기 처리 수단은 간섭된 빔들의 교차에서 후보 터치 점들을 정의하고, 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 미리 정의된 다른 빔(테스트 빔)들을 조사하여 각 후보 터치 점들이 실제 터치 점인지를 확인한다.
테스트 빔들은 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 점에서 주로 교차하기 때문에, 테스트 빔 교차 점들은 각 후보 터치 점이 실제 터치 점인지 확인하기 위해 추가적으로 검사될 수 있다.
본 발명은 두 빔의 간섭이 자체로서 뚜렷하지 않은 멀티 터치 시스템에서 특별히 가치있다.
본 발명의 실시예들은 중심, 크기, 각 터치 점 접촉 영역의 지향 및 이들 값의 효과적인 계산 등, 터치 점들에 대해 더 상세한 설명을 제공한다.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예로서 설명될 수 있다.
도 1은 에미터들과 디텍터들 간에 연장된 빔들의 직교 배열을 가지는 종래의 광학 터치 감응 오버레이 및 관련 회로에 대한 개요도이다.
도 2a는 도 1의 오버레이에서 복수 터치 점이 있을 때 발생될 수 있는 모호성을 보여주고 있다.
도 2b는 도 1의 오버레이에서 부수적인 인접 빔들을 이용한 틀린 터치 점들의 제거를 보여주고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 터치 감응 오버레이에 대한 개요도이다.
도 4는 도 3의 최대 적용 범위를 위해 에미터들과 디텍터들의 축들이 터치 감응 표면에 대해 어떻게 지향되는지를 보여주고 있다.
도 5a는 후보 터치 점을 검증하기 위한 인접 빔들의 사용을 설명하고 있다.
도 5b는 후보 터치 점을 검증하기 위한 인접 빔 교차들의 사용을 설명하고 있다.
도 6a는 검증에 사용되는 빔 정보를 포함하는 룩업 테이블의 구조를 설명하고 있다.
도 6b는 검증 절차를 수행하는 단계들의 흐름도이다.
도 6c는 검증 계산에 사용되는 가중 테이블이다.
도 7a는 터치 이벤트의 접촉 영역의 경계 점들에 대한 우선적 검증을 설명하고 있다.
도 7b는 6b의 흐름도에 도 7a의 원리를 구현한 변경 흐름도이다.
도 8a 및 8b는 빔 대칭을 이용하여 데이터 저장 장치 요건들이 어떻게 감소될 수 있는지를 보여준다.
도 9a는 터치 이벤트에 관한 검증된 점들이 클러스터로 모이는지를 보여주고 있다.
도 9b는 클러스터링 과정에 대한 흐름도이다.
도 10은 클러스터의 회전 대칭의 정도 및 이의 지향을 추정하는 방법을 보여주고 있다.
도 11은 실질상 논 클러스터인 클러스터의 지향이 제어 값으로 사용될 수 있는지를 보여주고 있다.
도 12는 단일 축 스캐닝 시스템에 적용된 본 발명의 실시예이다.
본 실시예에서, 터치 영역 내에서의 복수 터치의 모호성을 해소하기 위해, 복수의 빔 교차가 간섭에 대해 테스트되는데, 테스트된 빔은 각 지시된 후보 터치 점에 일치 또는 근접한다. 원리는 도 2b에 도시되어 있는데, 추가적인 빔(40, 42)은, 존재한다면, 도 2a의 터치 감응 표면(30) 상의 위치 F1, F2에서 터치 이벤트의 가능성을 판단하는데 이용될 수 있다. 빔(40)이 간섭된 빔(32, 38)의 교차에 인접하거나 거의 일치하므로, 위치 F1에 나타난 매우 작은 물체가 아닌 어떠한 것도 빔(32, 38, 40)을 간섭한다. 유사하게, 빔(42)은 위치 F2에서 간섭된 빔(34, 36)의 교차에 거의 일치한다. 이 두 추가적인 빔(40, 42)의 상태는, T1과 T2를 통해 통과하는 추가적인 빔(54, 56)의 상태에 따라, 위치 T1, T2, F1 및 F2에서 터치 이벤트가 있는지를 모호성 없이 판단하는데 이용될 수 있다.
본 실시예에서, 광복사각을 가진 에미터 및 광수신각을 가진 디텍터는 터치 감응 표면의 전체 주변을 둘러서 배치되어 모호한 빔 교차를 해소하는데 이용할 수 있는 빔 각도의 수와 각도 범위를 최대화한다. 이는 도 3에 도시되어 있는데, 한 세트의 교차하는 빔(44)은 광복사각을 가진 에미터(46)와 광수신각을 가진 디텍터(48) 사이를 터치 감응 표면(50)을 가로질러 통과한다. 터치 감지에 이용 가능한 빔(44)의 수 및 도 1의 구성에 대해 근접하게 배치된 교차는 에미터(46) 및 디텍터(48)의 수가 동일하더라도 이 영역에서 고해상도로 물체 위치를 결정하는 전위를 제공한다는 것이 이 도면으로부터 명백하다. 에미터 및 디텍터의 수가 같고 동일하게 배치되면, 빔 사이의 많은 교차들은 다른 빔 교차들과 일치하게 되며, 감지의 정확성을 증가하는데 특히 유용하다.
필요에 따라, 도 4에 도시된 대로, 각 에미터(46)의 복사 패턴은 에미터(46)를 그에 맞춰 지향시키거나 렌즈, 도파관 또는 거울을 이용하여 최대로 많은 수의 디텍터(48)에서 최적으로 수신되도록 향해질 수 있다. 각 디텍터(48)의 수신각의 지향도 유사하게 최적화될 수 있다.
어느 경우에도, 에미터와 디텍터의 어레이는, 일반적으로 도 1에 도시되고 설명된 것과 같이, 구동 회로(210) 및 컨트롤러(200)에 의해 구동된다.
도 5a는 빔의 교차(68, 70)에서 후보 터치 점 P를 포함하는 터치 이벤트(66)를 나타낸다. 후보 터치 점으로, 우리는 두 간섭된 빔의 교차 점을 의미한다. 후보 터치 점은, 도 5a에 도시된 대로, 실제 터치 점이며, 터치 점 P는 터치 이벤트(66)에서 실제 빔(68, 70)의 간섭에 의해 초래되거나, 터치 감응 표면 상의 다른 곳에서의 터치 이벤트에 의해 빔의 간섭에 의해 초래될 수도 있다.
본 실시예에서, 터치 이벤트에 일치하는 방식으로 간섭된 두 개의 빔은 테스트되어 이들이 간섭하는지를 보고, 그렇다면, 그 쌍의 간섭은 후보 터치 점으로 고려된다. 후보 점은 검증(validate)하게(확인)되거나 일치 또는 인접하는 빔(테스트 빔)의 교차에 의해 제거된다. 약해지는 물체가 후보 터치 점에 실제로 존재하면, 그 점을 지나서 통과하는 테스트 빔은 유사하게 간섭된다. 후보 교차 점에 인접한 테스트 빔은 더 멀리 있는 것들보다 검증 처리시 더 큰 영향을 일반적으로 발휘한다.
도 5a에 도시된 예에서, 빔(72, 74, 76)은 이들 역시 간섭되었는지를 보기 위해 테스트되며, 그렇다면, 점 P는 유효(valid)하다고 본다. 빔(72, 74, 76) 중 어느 하나도 빔(68, 70)의 교차 점 P와 일치하지 않으므로, 이들의 상태 값의 가중합은 후보 점 P가 유효할 가능성을 결정하는데 이용된다. 빔(72, 76)은 모두 간섭되며 오직 빔(74)만 간섭되지 않았으므로, 빔(72, 76)은 모두 후보 터치 점 P에 더 가깝기 때문에, 본 실시예는 점 P가 유효하다고 본다.
후보 터치 점에 일치하지만, 간섭되지 않은 테스트 빔에 연관된 가중값은 간섭된 인접 또는 일치하는 빔들의 결합된 검증하는 효과보다 더 크도록 일반적으로 설정된다. 이것은 점을 통과하는 간섭되지 않은 빔이 그 점이 터치 점으로 검증되는 것을 방지한다는 것을 보장한다. 그러나, 간섭되지 않은 빔의 효과를 무효하게 하는 것과 간섭된 빔의 효과를 검증하는 것 사이의 더 작은 차이가 적절한 환경(스캐닝 메커니즘에서 낮은 신호 대 잡음비)이 있다.
이상적으로, 후보 터치 점의 근접 범위 내에 있는 많은 또는 모든 빔은 테스트되어 진짜 터치 이벤트를 나타내는지를 판단한다. 제한된 수의 빔이 각 후보 점에 대해 테스트되어 처리 시간을 감소하면, 선택된 빔은 후보 점에서 빔 각도에 관한 그것들의 각도에 의해 적어도 부분적으로 선택되어야 하며, 넓은 범위의 빔 각도에 의한 테스트는 잘못된 터치 점을 제거할 기회를 증가시킨다.
그러므로, 빔에 대한 가중값은 후보 터치 점에 대한 근접성, 후보 터치 점을 정의하는 빔으로부터의 각도 차이, 및 후보 터치 점에 인접한 빔의 수(또는 밀도)의 일부 조합을 포함하여야 한다. 가중값은 필요하면 계산될 수 있거나 룩업 테이블이나 리스트로부터 추출될 수 있다.
두 빔의 교차 점을 판단하기 위해서, 공지의 기하학 및 대수적 방법이 이용될 수 있으며, 그러한 시스템에서 제한된 수의 빔 각도가 주어지면, 잘 알려진 삼각법 룩업 테이블이 유용하게 이용될 수 있다.
계산적인 이점은, 점과 인접 빔 또는 일치하는 빔 또는 검증하기 위해 테스트를 받아야 하는 인접 점의 직교 좌표와 같은, 적어도 두 빔의 교차 점에 관한 정보 리스트나 룩업 테이블을 이용하여 획득될 수 있다.
선택적으로, 후보 점은 빔들의 일치 또는 인접 교차 점의 검사에 의해 검증(확인)되거나 제거된다. 후보 점에 인접한 테스트 빔 교차 점은 더 멀리 있는 것들보다 검증 처리에 더 큰 영향을 통상적으로 발휘한다.
도 5b는 후보 터치 점 q에 인접한 (예시 점(71, 73)과 같은) 교차 점을 도시하는데, 후보 터치 점의 검증 또는 제거에 이용될 수 있다. 빔(74)과 빔(78)의 교차에 있는 테스트 교차 점(71)은 빔(68)과 빔(74)의 교차에 있는 교차 점(73) 보다 후보 터치 점 q에서 더 멀리 있으며, 이는 일반적으로 검증 처리에 대한 테스트 점(73)의 영향이 테스트 점(71)의 영향보다 더 커지는 결과가 된다. 후보 점 q는, 인접 및 일치하는 테스트 점이 후보 터치 점 q에서의 터치와 일치하면, 실제 터치 점으로 검증된다.
이용되는 기준은, 테스트 교차 점에서 교차하는 빔들의 변조 깊이, 테스트 교차 점에서 교차하는 빔들의 각도, 후보 터치 점에 대한 테스트 교차 점의 근접성 및 후보 터치 점에 근접한 빔의 수(또는 밀도)와 같은, 인접 빔에 이용되는 것과 유사할 수 있다.
도 6a는 그러한 리스트의 구조의 예이다. 각 빔에 대해, 리스트의 어느 곳에도 교차에 대한 중복된 기록이 없는 한은, 다른 빔과의 모든 교차에 대한 기록을 보유한다. 각 교차 기록은 교차의 X 및 Y 좌표를 보유하며 검증될 이 교차에 있는 후보 터치 점에 대해 테스트될 인접/일치하는 빔들의 동일성(identity)을 보유한다. 또한 각 테스트 빔에 대한 가중 코드도 보유하는데, 후보 터치 점의 검증에 대한 테스트 빔 상태의 영향을 결정한다. 리스트는, 각 교차 점 기록에서, 클러스터 탐색 반경 및 경계 점 필드도 포함하며, 그 목적은 이하에서 설명된다.
그러한 테이블을, 실제 간섭을 나타내는지 아니면 다른 간섭에 의한 2차적인 것인지를 알기 위한, 많은 국소 참조 빔 또는 점들에 대해 후부 터치 점의 빠른 테스트를 가능하게 한다.
도 6b는 본 실시예에서 컨트롤러(200)에 의해 실행되는 단계들의 흐름도로서, 상술한 원리에 따라 후보 터치 점을 제거하거나 검증한다.
후보 터치 점으로 시작하면, 단계 600에서, 점의 유효성 값으로 명명된 파라미터는 단계 602에서 영으로 설정된다. 단계 604에서, 후보 터치 점을 검증하는데 이용되는 제1의 일치/인접 테스트 빔들의 동일성을 빔 교차 리스트에서 불러 온다. 단계 606에서, 이 테스트 빔의 세기가 획득된다. 이 값은 0 또는 1(1은 빔의 각 끝에서 에미터와 디텍터 사이의 최대 전송에 상응함)의 1 비트 이진수 값이거나 동일한 범위 내에 있는 더 높은 해상도 값일 수 있다.
단계 608에서, 감쇠 마진이 한계값 Th를 빔 세기(빔 세기는 0-1 범위에서 정규화되며 Th는 최대 전송 및 완전 간섭에 각각 상응하는 0에서 1 사이의 값임)에서 감산하여 계산된다. 다음으로, 단계 610에서, 빔 가중 코드를 빔 교차 리스트에서 가져 오고, 단계 612에서, 가중 코드는 가중 테이블(도 6c) 및 감쇠 마진의 부호를 이용하여 가중 값으로 변환된다. 단계 614에서, 가중 값은 감쇠 마진에 곱해지고 단계 616에서 그 결과는 점 유효성 값에 더해진다.
단계 618은 현재 후보 터치 점에 관해 평가되어야 할 테스트 빔이 더 남아 있는지를 테스트하여 단계 604 내지 616이 각 테스트 빔에 대해 반복된다.
현재 후보 터치 점에 연관된 모든 테스트 빔이 평가되면, 단계 620는 축적된 점 유효성 값을 사용된 테스트 빔의 수로 나누어서 평균값을 얻는다. 평균이 0보다 크면, 단계 622에서, 그 터치 점에 대한 데이터는 검증되고 단계 624에서 검증된 점 리스트에 추가된다.
도 6b에 도시된 처리의 결과는, 각 점의 유효성 값(그 점이 실제 터치 이벤트에 연관되어 있다는 어느 정도의 신뢰) 및 후속 처리 단계에서 이용될 다른 값들과 함께, 각 점의 X 및 Y 좌표와 같은 정보를 보유한 검증된 점 리스트이다.
도 6c는, 빔 교차 리스트에서 유지되는, 가중 코드에서 검증 계산에 이용되는 가중 값으로 변환하는 두 세트의 값들의 예를 도시한다. 도 6c는 잘못된 양의 점 검증의 발생을 감소하기 위해 후보 터치 점에 인접한 간섭되지 않은 빔의 영향을 무효화하는 것이 후보 터치 점으로부터 동일한 거리에 있는 간섭된 빔의 효과를 검증하는 것보다 얼마나 더 강력하게 될 수 있는지를 보여준다.
도 7a는 교차하여 터치 영역 T에서 후보 터치 점 Q를 발생시키는 두 개의 간섭된 빔(78, 80)을 보여준다. 또 다른 후보 터치 점 R은 간섭된 빔(82, 84)의 교차에 의해 형성된다.
이 후보 점 Q 및 R은 도 6b에 도시된 처리를 이용하여 검증될 수 있지만, 더욱 바람직하게는 적어도 하나의 인접 빔은 터치 점으로 검증되기 위한 점에 대해 간섭되지 않을 것이 요구되도록 수정된 도 6b에 도시된 버전의 처리로 검증될 수 있다. 이 수정된 버전의 알고리즘으로, 가중 코드 테이블 커브는 거의 동일한 가중을 인접한 간섭된 빔 및 인접한 간섭되지 않은 빔에 줄 수 있다.
수정된 처리로, 후보 터치 점 Q에 인접한 수직 빔(82, 86) 및 수평 빔(84, 88)은 테스트되어 점 Q를 검증한다. 빔(86)만이 간섭되지 않았으므로, 다른 간섭된 빔들의 가중 합은 점 Q를 검증할 것이다. 수직 빔(78, 94) 및 수평 빔(80, 82)은 테스트되어 후보 터치 점 R을 검증한다. 그러나, 모두 네 개의 빔(74, 94, 80, 92)은 간섭되었으므로, 수정된 알고리즘은 후보 터치 점 R을 제거한다.
이 수정의 이점은 터치 이벤트의 경계 근처에 있는 후보 터치 점을 검증하기 쪽을 택한다는 것이다. 이것은 생성된 데이터의 양을 감소시키는데 이용될 수 있는데, 특히 터치 이벤트가 넓은 접촉 영역을 가질 때이다. 또한, 터치 접촉 영역과 같이, 이벤트에 대해 유용한 데이터의 대부분은, 그 경계에 있는 외곽 점으로부터 결정될 수 있다.
도 7b는 터치 이벤트 접촉 영역의 경계 주변의 점들의 검증에 적합한 수정된 처리 알고리즘의 흐름도이다. 컨트롤러 소프트웨어는, 감지된 간섭된 빔의 수가 커서, 수정되지 않은 처리에 의해 생성된 데이터의 양이 지나치면, 이 모드로 전환할 수 있다.
도 7b의 흐름도는 도 6b의 흐름도와 동일하지만 추가적인 단계 601, 690A, 609B 및 619를 포함한다. 단계 601은 간섭된 인접 빔 카운트로 불리는 파라미터를 0으로 설정한다. 단계 690A는 빔이 간섭(Th보다 작은 빔 세기)되었는지를 테스트하고, 그렇다면, 609B에서 간섭된 인접 빔 카운트에 1이 더해진다. 단계 619는 모든 테스트 빔이 간섭되었는지를 테스트하고, 그렇다면, 후보 터치 점은 검증되지 않는다.
도 7a, 7b, 8a, 8b, 및 8c는 인접 또는 일치하는 빔들을 이용하여 후보 터치 점의 검증에 적용될 수 있는 처리 단계 및 구조의 대표이다. 이 방법들은 테스트 교차 점에서 교차하는 빔들에 대한 참조로서 인접 또는 일치하는 테스트 교차 점에도 적용 가능함을 이해할 수 있다.
도 8a는 빔 패턴에서의 대칭이 유용하에 적용되어 빔과 빔들의 교차에 관련된 데이터에 요구되는 저장 공간을 감소하는지를 보여준다.
도 8a의 예시적인 배열에서, 터치 감응 표면(96)은 16개의 에미터(98) 및 16 개의 디텍터(100)에 의해 둘러싸여 있다. 교차하는 빔(102)이 수평적 및 수직적으로 대칭하는 패턴을 형성한다는 것은 도면으로부터 명백하다. 이는 터치 감응 표면(96)의 하나의 사분면(104)에서 교차하는 빔(102)의 패턴이 다른 3개의 사분면에서의 패턴을 대표한다는 것을 의미한다.
이 대칭은 빔 패턴에 연관된 참조 데이터 구조에 의해 요구된느 저장 공간을 감소하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 6a의 빔 교차 리스트는 전체 터치 감응 표면을 나타내는데 요구되는 항목 수의 대략 1/4를 가질 수 있다. 교차 점 헤더에 1 비트 경계 점 필드가 포함되어 적어도 두 사분면 사이에서 경계를 따라서 존재하는 빔 교차 점을 표시한다. 이 점들은 하나의 사분면에서만 검증되며 다른 사분면에서는 무시된다.
도 8b는 빔 라인 세그먼트(106)와 같은 빔 라인 세그먼트 및 하나의 사분면(112) 내의 점(108, 110)과 같은 빔 라인 세그먼트 사이의 교차 점을 나타낸다. 빔 라인 세그먼트(106)는 사분면(112)를 떠나기 전에 사분면9112)의 경계에서 하나의 교차(114)만을 가진 빔의 예이다. 사분면(112)의 외부에서 빔 라인 세그먼트(106)의 다른 부분과의 교차는 사분면(112)에 관해 유지되는 데이터에 대한 축 대칭을 적용하여 처리된다.
예를 들어, 빔 라인 세그먼트(106)는 사분면(112)의 외부에서도 연속되어 에미터(E15)와 디텍터(D10) 사이의 경로를 완성한다. 참조 사분면(112)에 접하는 사분면을 통해 연속되는 빔 라인 세그먼트(106)과의 교차는 Y 축에 대한 축 대칭에 의해 결정될 수 있으므로, 빔 종점(E15, D10)은 각각 E6 및 D11로 해석된다. 도 8b는 이 반영된 라인 세그먼트(116) 및 참조 사분면(112) 내에서 발견된 대응되는 교차 점이 Y축에 대한 동일한 축 대칭을 수행함으로써 참조 사분면(112)에 관련된 룩업 테이블 또는 리스트에 의해 반환된 값으로 해석될 수 있음을 보여준다. 다른 사분면에서의 빔 라인 세그먼트와의 교차는 유사한 방법으로 처리된다.
도 8b의 빔(118)은 참조 사분면(112)의 코너에서 빔(120)과 교차한다. 이 점에는 많은 다른 빔 교차가 있으며, 참조 사분면(112)의 경계를 따르는 다른 교차 점들과 같이, 참조 사분면(112)를 처리하고 모든 다른 사분면을 무시할 때에 검증될 필요가 있다.
하나의 참조 사분면을 이용하는 축 대칭을 수행할 때 약간의 처리 오버헤드가 있지만, 저장 공간의 절약은 고려할만하다. 교차하는 빔의 완전한 세트로 도 8a에 도시된 구성을 구현한 예는 6261개 고유한 교차 점에 대한 데이터를 가진 룩업 테이블을 가지며, 도 8B에 도시된 참조 사분면으로 한 예시적인 구현은 1580개 교차 점에 대한 데이터를 가진 사분면 룩업 테이블을 가지며, 참조 사분면 데이터에 대한 대칭 연산에 의해 나머지는 유도된다.
빔 밀도는 터치 감응 표면(도 3, 4, 및 8에서 보여지듯이) 상에서 변화하며 최소 밀도는 에미터 사이의 간격 및 디텍터 사이의 간격에 주로 의해서 결정된다. 이 간격은 실제 터치 이벤트가 몇 개의 검증된 점을 생성할 수 있도록 결정된다. 이 실시예에서, 검증된 점들은 클러스터로 수집되며, 각 클러스터는 터치 접촉 영역을 나타낸다.
룩업 테이블은 터치 감응 표면의 각 영역에 대한 빔의 밀도 및/또는 빔 교차 점을 저장하기 위해 이용될 수 있다. 이 테이블은 후보 터치 점 주변에서 감지된 빔의 변조 량 또는 빔의 교차 점이 터치 감응 표면의 그 영역에 대해 빔의 가능한 변조 량 또는 빔의 교차 점에 연관되도록 함으로써 후보 터치 점에 대한 검증 절차를 가능하게 한다.
테이블은 터치 감응 표면의 주어진 영역에 대한 빔 또는 빔 교차 점의 수를 값으로 저장할 수 있다. 선택적으로, 저장된 값은 실제 터치가 그 영역 내에 존재할 때 터치 감응 표면의 주어진 영역 내에서 최대 또는 일반적인 변조 레벨을 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 터치 이벤트의 접촉 영역의 외곽(122)은 도 6b 및 7b에서 설명된 처리에 의해 생성되는 검증된 점 리스트에 있는 점(124, 126, 128)과 같은 몇 개의 검증된 점을 포함한다. 터치 이벤트 접촉 영역의 외곽(122)은 점(130)과 같은 검증되지 않은 일부 점들도 포함한다. 검증된 점 리스트는 특정한 순서일 필요가 없으므로, 클러스터링 알고리즘이 동일한 터치 이벤트에 속할 것 같은 검증된 점들을 클러스터 참조에 의해 함께 수집하는데 이용된다.
계속 도 9a를 참조하면, 예시적인 검증된 점 리스트가 최초 항목으로 검증된 점(124)를 이의 최초 엔트리로 가질 수 있다. 초기에는 어떤 클러스터 멤버들도 어떤 점들에 배치되어 있지 않을 것이다. 점(124)를 클러스터의 시드 점(seed point)으로 시작하여, 클러스터 번호를 처음으로 할당한다. 다음으로, 클러스터에는 할당되지 않은 다른 검증된 점들을 찾기 위해 점(124) 주위의 반경(132) 내에서 검색이 이뤄진다. 본 예에서, 클러스터에 할당되지 않은 검증된 점(126, 128)이 점(124)의 반경(132) 내에서 발견된다. 검증되지 않은 점(134, 136) 또한 점(124)의 반경(132) 내에 있지만 무시된다. 이후, 점(126)이 점(124)와 동일한 클러스터에 할당되고, 클러스터에 할당되지 않은 검증된 터치 점들을 찾기 위해 점(126)의 반경(138) 내에서 검색이 수행된다. 아무것도 발견되지 않으면, 처리의 포커스는 포인트(128)으로 옮겨지고, 이후 계속된다.
빔 교차 점 간의 간격이 터치 감음 표면에 걸쳐서 크게 변화하므로, 클러스터링 알고리즘은 탐색되는 터치 감응 표면의 특정 부분 또는 검색이 완료된 주위의 특정 점을 위해 결정된 최대 클러스터링 탐색 반경을 사용할 수 있다. 검색 결과는 필요에 따라 계산되거나 룩업 테이블 또는 도 6a에 도시된 리스트와 같은 리스트에 적용될 수 있다.
도 9b는 콘트롤러(200)에 의해 수행되는 클러스터링 과정에 대한 흐름도이다. 단계 900에서,검증된 터치 점 리스트에서 시작하여, 단계 902에서 현재 클러스터 번호가 1로 설정된다. 단계 904 및 906에서, 첫번째 클러스터되지 않은 터치 점이 확인된다. 사실, 첫번째의 클러스터에서 어떤 터치 점들도 클러스터되지 않았으므로, 단계 904 및 906은 리스트에서 첫번째 터치 점을 확인한다. 단계 908에서, 현재 클러스터 번호는 확인된 클러스터되지 않은 터치 점에 할당된다. 단계 910에서, 클러스터되지 않은 검증된 터치 점을 찾기 위해 탐색 반경 내의 영역이 검색되며, 단계 912에서 만일 찾으면, 단계 914에서 원래 점(예를 들어, 단계 906에서 찾은 점)은 단계 912에서 찾은 점의 부모 점인지 확인된다. 이제, 단계 916에서, 포커스는 단계 912에서 발견된 새로운 점으로 이동하고, 알고리즘은 단계 912에서 어떤 점들도 더 이상 발견되지 않을 때까지 단계 908에서 916까지 순환한다. 이러한 경우에, 단계 918은 단계 912에서 발견되 마지막 점의 부모 점이 있는지 확인하기 위해 테스트한다. 만일 있다면, 포커스는 부모 점으로 이동하고, 단계 920 및 922에서, 알고리즘은 부모 점을 위해 루프 908에서 916 주위를 순환한다. 단계 924에서, 단계 912 및 918에서 더 이상의 점이 발견되지 않으면 클러스터는 종료하고, 알고리즘은 다음 클러스터되지 않은 터치 점으로 돌아간다(단계 904). 이 과정이 끝나면, 검증된 점 리스트에 있는 모든 점들은 클러스터에 할당될 것이다.
적어도 하나의 간섭되지 않은 빔이 주위에 있는 단지 후보 터치 점들의 검증과 유사한 방법에서. 검증된 터치 점은 그 주위의 모든 빔 교차 점들이 또한 검증된 터치 점들이면 클러스터로부터 삭제될 수 있다. 단일 검증된 터치 점만의 클러스터를 생성하는 작은 터치 접촉 영역은 여전히 유효할 수 있다. 하지만, 위치 해상도는 터치 이벤트 영역에서 근원적인 교차 패턴의 그것일 것이다. 어플리케이션에 따라, 작은 영역의 클러스터들은 가짜라고 하여 삭제될 수 있다. 과도하게 큰 클러스터들 역시 삭제될 수 있다.
클러스터들의 후속 과정들은 각 클러스터의 중심 점과 크기(길이 및 영역), 회전 대칭 및, 회전에 의해 심각하게 비대칭인 경우의 지향을 결정하기 위해 수행될 수 있다.
클러스터의 중심 위치를 추정하기 위해, 클러스터의 점들의 X 좌표들의 평균과 Y좌표들의 평균의 계산이 수행될 수 있다. X의 평균 결과와 Y의 평균 결과들은 추정된 중심 점으로 이용될 수 있다. 터치 감응 표면에서의 빔 교차 점들의 분표가 규칙적이지 않으므로, 클러스터의 경계 주위의 외곽 멤버들만의 X축과 Y축의 평균을 구함으로써, 더 대표적인 중심 점이 추정될 것이다.
어떤 어플리케이션들에서, 클러스터의 어떤 점들의 가장 작은 X축과 가장 큰 X축 및 클러스터의 어떤 점들의 가장 작은 Y축과 가장 큰 Y축을 이용하여 클러스터의 경계 영역의 표시. 클러스터 멤버 점의 빔들의 변조의 깊이는 향상된 해상도를 위한 가중 요인으로 이용될 수 있다. 클러스터의 추정된 중심으로부터 클러스터 내의 외곽 점들까지의 반경 거리는 역시 터치 접촉 영역의 길이를 판단하기 위해 이용될 수 있다.
클러스터의 범위 윤곽을 삼각 다각형들로 나누고(클러스터의 추정된 중심은 각 삼각형의 꼭지점의 하나로 이용될 수 있다) 모든 다각형들의 영역을 더하는 등의, 잘 알려진 방법들이 클러스터의 영역을 계산하기 위해 이용될 수 있다.
도 10a 에서 10d는 클러스터의 회전 대칭의 정도 및 이의 지향을 추정하는 방법의 예를 보여주고 있다.
클러스터의 검증된 점들은 콘트롤러에 의해 클러스터의 추정된 중심 주위로 180도 범위에 걸쳐서 연속하여 수학적으로 회전된다. 각 회전의 각도를 위해, 회전된 클러스터의 점들의 Y축의 절대값의 평균이 계산되고, 클러스터의 지향 축이 실질적으로 X축에 맞추어져 있을 때에 최소 평균 값이 얻어질 것이다. 이 과정은 클러스터의 모든 점들 또는 클러스터의 경계 위 또는 근처의 점들을 이용하여 수행될 수 있다.
테스트 각도들에서의 Y값의 절대값의 평균의 변화는 클러스터의 회전의 일관성의 정도를 나타낸다. 큰 변화는 클러스터의 모양이 대략 원형이 아님을 나타낸다. 이상적으로, 회전하는 동안 하나의 명백한 최소값만이 있을 수 있고, 이는 클러스터가 뚜렷한 지향의 메인 축을 가짐을 나타낸다.
클러스터 지향은 크기, 중심 위치 및 모든 터치 이벤트에 관련된 데이터들과 함께 터치 오버레이가 연결된 처리 시스템에 전달되는 부가적인 파라미터로 이용될 수 있다. 클러스터 지향의 변화는 연동되는 표시 패널 상에 그려지는 제어기들 또는 다른 그래픽들에 회전 동작으로서 적용될 수 있다. 예를 들어, 터치 오버레이 밑의 디스플레이에 그래픽으로 그려진 회전 오디오 레벨 제어기는 손가락을 터치 오버레이와 실질적으로 평행한, 표시된 제어기 위에 위치시킴으로써 볼륨을 높일 수 있다. 그리고, 터치 오버레이에 접촉된 상태로 남아있는 상태에서 손가락을 시계방향으로 돌리면, 연동되는 그래픽 제어기를 더 높은 레벨 값을 기리키도록 할 수 있다. 딱 붙은 두 손가락을 제어기 위에 위치시키고 손 전부를 돌리는 것도 유사한 결과를 줄 것이다.
도 11a 에서 11e는 실질상 논 클러스터인 클러스터의 지향이 제어 값으로 사용될 수 있는지를 보여주고 있다.
도 11a는 위치 1에서의 두 손가락 각도 사이의 회전과 손가락을 위치 2에 도달하도록 돌리는 것을 보여주고 있다. 도 11b는 도 11a에 도시된 손가락 회전에 따른 검증된 점 클러스터 회전을 보여주고 있다. 도 11c는 도 11b에 도시된 클러스터 회전으로부터 파생된 지향 축 회전을 보여주고 있다.
도 11d는 터치 감응 오버레이와 연동되는 LCD 또는 유사한 표시 장치 상의 회전 제어 그래픽의 예를 보여주고 있다. 도 11e는 도 11a의 위치 1과 위치 2 간의 접촉 손가락의 회전과 연결된 양만큼 회전되어진 회전 제어 그래픽 이미지의 예를 보여주고 있다.
두 분리된 클러스터들의 중심 간의 각도는 유사한 방법으로 이용될 수 있다.
도 12는 적어도 두 간섭된 빔들의 교차에서 후보 터치 점의 인근으로 지나가는 빔들의 상태를 후보 터치 점을 검증하기 위한 부가적인 데이터로 이용하는 단일 축 스캐닝 시스템을 보여주고 있다. 단일 축 스캐닝 시스템은 오직 터치 감응 표면의 대향하는 가장자리를 따라서 위치하는 에미터들과 디텍터들을 가지는 터치 감응 광학 제어 장치를 수단으로 한다.
도 12에서, 에미터(140)와 디텍터(142)의 어레이는 직사각형의 터치 감응 표면(144)의 대향하는 두 가장자리를 따라 배열되어 있다. 도 12의 터치 점(146)은 교차 점(148, 150)의 빔 쌍을 간섭하고 또한 빔(152, 154)를 간섭한다. 교차 점(148)은 빔(146)과 빔(152)를 테스트하여 검증할 수 있는 후보 터치 점이다. 본 예에서, 빔(146)과 빔(152)은 모두 간섭되고 점(148)은 검증된다. 교차 점(150)은 빔(152)과 빔(156)을 테스트하여 검증할 수 있는 후보 터치 점이다. 이 경우에, 빔(152)는 간섭되는 반면 빔(156)은 그렇지 않으며, 따라서, 후보 터치 점(150)은 삭제될 것이다.
일반적으로, 후보 터치 점들은 터치 감응 표면의 한 측면을 따라 위치하는 에미터들의 선형 어레이 및 반대 측면을 따라 위치하는 디텍터들의 병렬 어레이 사이를 통과하는 교차 빔들로부터 생성될 수 있다. 후보 터치 점을 검증하기 위해 이용되는 빔들은 동일 어레이의 에미터들로부터 동일 어레이의 디텍터들로 통과할 수 있다. 따라서, 본 발명을 구현하기 위해서 에미터들과 디텍터들의 두번째 축이 필수적으로 요구되지는 않는다. 이는 절대 최소 개수의 에미터들과 디텍터들에 의한 터치의 확고한 탐지를 용이하게 한다.
빔들에 의해 가로질러지는 패널은, 터치 이벤트들의 감지에 더하여, 빔 경로를 따라 배열된 기계적인 제어 장치의 동작을 감지할 수 있다. 기계적인 버튼 제어가 빔 경로를 따라 삽입될 수 있으며, 버튼 제어는 버튼 작동기가 휴지 모드일 때에는 광학 에너지를 최소로 감쇠시키고, 버튼 작동기가 눌려지면 상당량의 광학 감소를 일으킬 수 있다. 이는 버튼이 눌려질 때 불투명 베인을 광학 경로에 놓음으로써 구현될 수 있다. 제어 장치의 상태가 광학 디텍터에서의 신호 제어에 의해 감지될 수 있도록, 제어 장치를 위한 다양한 기계적 디자인들이 빔을 따라 통과하는 광학 에너지를 변조하기 위해 사용될 수 있다.
비록, 본 발명은 주로 광트랜지스터 또는 광다이오드와 같은 불연속의 빛 디텍터들의 사용을 위한 것이지만, 광 의존성 저항, 집적 선형 어레이, 카메라 또는 다른 멀티 요소 광학 감지 디바이스들을 이용하는 시스템에도 유리하게 적용될 수 있을 것이다. 비록, 본 발명이 터치에 기인하는 변조 모드로서 빔 감쇠를 이용하도록 설명되어 있지만, 다른 변조 방식, 예를 들어, 접촉 물체에 의한 반사 또는 접촉 물체에 의한 포커싱에 의해 증가되는 빔의 세기 또한 고려되고 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명을 이용하기 위한 저장 장치 및 처리 필요 요건은 고해상도 구현에서도 적절하다.
본 발명은 여기에 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도 수정되거나 변경될 수 있다.

Claims (28)

  1. 복수의 광학 에미터와 복수의 광학 디텍터를 포함하고, 상기 광학 에미터와 상기 광학 디텍터는 영역에 걸쳐서 확장하는 광학 빔 교차 패턴을 형성하는 복수의 광학 빔 경로를 둘 사이에 정의하는 터치 감응 광학 장치에서 터치 점을 판단하는 방법에 있어서,
    한 쌍의 광학 빔 경로를 따라 전송되는 에너지의 변조를 감지하는 단계,
    상기 한 쌍의 변조된 빔의 교차에서 후보 터치 점을 할당하는 단계,
    상기 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 미리 결정된 다른 빔을 분석하는 단계 및
    상기 분석에 응답하여, 상기 후보 터치 점이 실제 터치 점인지 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는, 상기 미리 결정된 다른 빔의 변조 정도에 대한 함수에 기초하는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 다른 빔의 기여는 상기 변조 정도에 의존하여 상기 함수에 가중되는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 다른 빔 각각의 가중은, 상기 미리 결정된 다른 빔과 상기 후보 터치 점과의 근접성; 상기 후보 터치 점을 정의하는 빔들의 각도에 대한 상기 미리 결정된 다른 빔의 각도; 상기 미리 결정된 다른 빔들의 개수 중 하나 또는 그 이상에 의존하는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  5. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석하는 단계는, 상기 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 미리 정해진 다른 빔 교차 점에 기초하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  6. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 다른 빔 또는 각각의 빔 교차 점에 대한 상기 미리 결정된 다른 빔 교차를 정의하는 데이터베이스로부터 저장된 데이터를 추출하는 단계 및
    상기 저장된 데이터의 적어도 일부분에 기초하여 분석하는 단계
    를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 저장된 데이터는, 상기 미리 결정된 다른 빔들 또는 상기 미리 정해진 다른 빔 교차들에 관한 각각의 가중 및/또는 근접성 값을 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 빔 교차 패턴은, 상기 광학 빔 경로 영역의 적어도 하나의 축에 대해 대칭이고,
    상기 추출하는 단계는 상기 적어도 하나의 축의 한 측면의 빔에 관한 저장된 데이터를 추출하는 단계를 포함하고,
    상기 저장된 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 축의 대칭적으로 반대 측면에 있는 빔에 대한 빔 데이터를 외삽(外揷, extrapolating)하는 단계를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  9. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변조가 한계 레벨을 초과하면 상기 변조는 빔의 간섭이 있다고 지정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 할당하는 단계에서, 상기 후보 터치 점은 한 쌍의 간섭되는 빔의 교차에서 선정되는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 한계 레벨은 적응 한계 레벨인 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 지정하는 단계는, 감지된 변조를 터치 점 영역에 대해 미리 정의된 변조 레벨과 비교하는 단계를 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 터치 점 영역의 실제 터치 점에 대한 일반적인 변조 레벨을 가리키는 데이터를 추출하는 단계를 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 데이터는,
    상기 터치 점 영역을 통과하는 빔의 개수,
    상기 터치 점 영역에 포함되는 빔의 교차의 개수, 또는
    상기 터치 점 영역에서 예상되는 최대 변조값
    중 하나 또는 그 이상을 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  14. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    클러스터의 한 멤버로부터 상기 클러스터의 적어도 하나의 다른 멤버까지의 탐색 반경 거리를 기초로, 실제 터치 점들을 클러스터들로 그룹화하는 단계를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 빔 교차 패턴은 비균일하고, 상기 탐색 반경 거리는 상기 빔 교차 패턴에 있는 클러스터 멤버의 위치에 따라 변하는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    클러스터의 모든 멤버들의 위치의 평균으로 상기 클러스터의 중심을 추정하는 단계를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    클러스터 주위의 직사각형 경계의 중심으로 상기 클러스터의 중심을 추정하는 단계를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    클러스터의 외곽의 멤버들의 위치의 평균으로 상기 클러스터의 중심을 추정하는 단계를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는 가중 평균에 기초하고, 가중은, 평균에 기여하는 각 점에서, 빔들의 변조의 정도에 의존하는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  20. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비 원형 터치 접촉 영역의 지향을 판단하는 단계를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서, 상기 지향은 상기 접촉 지역의 추정된 중심의 주위로 상기 접촉 지역의 경계선에 놓여져 있거나 또는 인접하는 적어도 두 개의 확인된 터치 점들을 수학적으로 회전시키고, 각 터치 점과 고정된 축 간의 거리에 대한 최소 또는 최대 평균 절대 값을 결정하여 판단되는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  22. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (i) 상기 후보 터치 점에 대한 점 유효성 값을 초기화하는 단계,
    (ii) 상기 후보 터치 점과 일치하거나 인접하는 미리 결정된 다른 빔을 선택하는 단계,
    (iii) 상기 미리 결정된 다른 빔의 세기를 측정하는 단계,
    (iv) 상기 측정된 빔 세기에 기초하여 상기 미리 결정된 다른 빔의 감쇠 마진을 계산하는 단계,
    (v) 상기 감쇠 마진에 가중 값을 곱하는 단계,
    (vi) 가중 감쇠 마진을 상기 점 유효성 값에 더하는 단계,
    (vii) 상기 후보 터치 점과 일치하거나 또는 인접하는 복수의 미리 결정된 다른 빔들에 대해 단계 (ii)-(vi)를 반복하는 단계,
    (viii) 상기 점 유효성 값을 정규화하는 단계 및
    (ix) 상기 점 유효성 값이 한계값을 초과하면, 상기 후보 터치 점을 실제 터치 점으로 지정하는 단계
    를 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 점 유효성 값은 0으로 초기화되는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    단계 (iv)는 상기 측정된 빔 세기로부터 한계값을 빼는 단계를 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (viii)는 상기 점 유효성 값을 미리 결정된 다른 빔들의 개수로 나누는 단계를 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  26. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    실제 터치 점의 표시를 검증된 점 리스트에 저장하는 단계를 더 포함하는, 터치 점을 판단하는 방법.
  27. 상술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    후보 터치 점이 터치 이벤트의 경계 인근인지를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 분석하는 단계 및 상기 후보 터치 점이 실제 터치 점인지를 판단하는 단계는 상기 터치 이벤트의 경계 근처의 후보 터치 점에 대해서만 수행되는 것인, 터치 점을 판단하는 방법.
  28. 복수의 광학 에미터와 복수의 광학 디텍터를 포함하고, 상기 광학 에미터와 광학 디텍터는 터치 감응 표면에 대해 배열되어, 에미터로부터 전송된 에너지가 상기 표면에 인접하여 통과하는 복수 교차 빔들을 따라 있는 디텍터에 의해 수신되고, 빔이 있는 표면을 터치하면, 빔을 따라 전송되는 에너지의 감지 가능한 변조를 일으키는, 터치 감응 광학 장치에 있어서,
    (i) 광학 빔 경로를 따라 전송되는 에너지의 변조를 감지하는 단계,
    (ii) 한 쌍의 변조된 빔의 교차에서 후보 터치 점을 선정하는 단계,
    (iii) 상기 후보 터치 점과 일치하거나 또는 인접하는 미리 결정된 다른 빔을 분석하는 단계 및
    (iv) 상기 분석에 응답하여, 상기 후보 터치 점이 실제 터치 점인지 여부를 판단하는 단계
    를 수행하는 처리 수단들을 포함하는, 터치 감응 광학 장치.
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