KR20120003908A - 가속도계를 사용하는 방향성 탭 검출 알고리즘 - Google Patents

가속도계를 사용하는 방향성 탭 검출 알고리즘 Download PDF

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KR20120003908A
KR20120003908A KR1020117025348A KR20117025348A KR20120003908A KR 20120003908 A KR20120003908 A KR 20120003908A KR 1020117025348 A KR1020117025348 A KR 1020117025348A KR 20117025348 A KR20117025348 A KR 20117025348A KR 20120003908 A KR20120003908 A KR 20120003908A
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동윤 김
스코트 밀러
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키오닉스, 인크.
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Abstract

휴대 전화 또는 MP3 플레이어와 같은 소형 모바일 전자 디바이스(12)에 대해 이용가능한 고유한 버튼리스 입력 커맨드들의 수를 확장하기 위해, 방향성 탭 검출 알고리즘 및 단일의 3축 가속도계(10)가 채용된다. 알고리즘은 3축 가속도계(10)로부터의 가속도 데이터를 분석하여, 12개의 고유한 입력들을 산출하는, 디바이스(12)의 하우징(13)의 6개의 측면들(14) 중 임의의 것에 주어진 탭들의 방향 및 수를 검출한다. 알고리즘은 탭 유발된 움직임들을 식별하기 위해, 퍼포먼스 인덱스(PI)라 지칭되는 파리미터를 채용한다. PI는 각각의 축에 대한 각각의 가속도 신호의 시간 도함수를 계산하고, 그 후, 계산된 가속도 도함수들의 절대값들의 합을 계산함으로써 결정된다. 합이 미리 결정된 시간의 양 동안에 임계값을 초과하는 경우에, 탭이 발생하였다고 결정된다.

Description

가속도계를 사용하는 방향성 탭 검출 알고리즘{DIRECTIONAL TAP DETECTION ALGORITHM USING AN ACCELEROMETER}
본 발명은 일반적으로, 방향성 탭 검출 알고리즘 및 3축 가속도계가 휴대 전화들 및 MP3 플레이어들과 같은 소형 모바일 디바이스들에 대해 이용가능한 고유한 버튼리스(buttonless) 입력들의 수를 확장하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 알고리즘은 단일의 가속도계로부터의 가속도 데이터를 분석하여, 12개의 고유한 입력들을 산출하는, 탭들의 방향(X+, X-, Y+, Y-, Z+, Z-) 및 수(싱글 또는 더블)를 검출한다.
오늘날, 모바일 디바이스들은 휴대성을 위해 점점 더 소형화되어 가고 있다. 사이즈의 감소는 (버튼들 및 키패드들과 같은)입력 디바이스들에 대해 이용가능한 스페이스를 제한한다. 다수의 개발자들은 전통적인 입력 디바이스들을 제거하기 위해, 제스쳐 인식을 연구해 왔다. 특정 환경들에서, 간단한 모션이 더 효과적인 입력일 수 있다. MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 테크놀로지의 출현은 오브젝트의 모션을 검출할 수 있는 가속도계들의 사이즈를 급격히 감소시켰다. 태핑(tapping)은 매우 간단한 모션이다. 태핑은 직관적이고 학습할 필요가 없다. 디바이스의 표면 상의 임의의 곳을 태핑하는 것이 디바이스를 제어하기 위해 사용될 수 있는 경우에, 이는 고유한 입력 방법이 될 것이다.
통상적으로, 기본적인 탭 검출은 2개의 별개의 입력 커맨드들을 허용한다. 종종, 이들은 탭 및 더블 탭이라 지칭된다. 그러나, 전술된 소형 모바일 디바이스들에서 다양한 탭 커맨드들을 판명할 필요가 있다.
본 발명은 싱글 및 더블 탭들 사이의 구별 뿐만 아니라 탭(들)의 방향에 기초한 구별을 할 수 있는 3축 가속도계와 협력하는 탭 검출 알고리즘의 사용을 통해 전술한 필요성을 해소한다. 탭들의 가속도 시그니쳐들의 신중한 분석은 오브젝트의 어떤 면 또는 측면이 태핑되었는지(탭의 방향)를 결정하는 것을 허용한다. 방향성 정보를 포함시키는 것은 이용가능한 가능한 입력 커맨드들의 수를 12개로 확장하며, 즉 6배의 개선이 이루어진다.
본 발명의 시스템 및 방법은 휴대 전화들 및 MP3 플레이어들과 같은 소형 모바일 전자 디바이스들에 대한 버튼리스 입력들을 생성하는데 특히 유용하다. 검출된 탭의 수 및 방향으로 다양한 입력 커맨드들이 생성될 수 있다. 예컨대, 메뉴가 스크롤 업 및 스크롤 다운될 수 있거나, 또는 메뉴에서의 아이템이 선택될 수 있다. 탭에 의해 야기된 가속도들이 모바일 디바이스의 내부로 전달되므로, 이들 12개의 고유한 입력들을 검출하는데 요구되는 단일의 센서는 모바일 디바이스의 외부 상에 어떠한 표면 영역도 요구하지 않는다.
탭 방향의 결정은 탭이 검출되면 가속도 데이터의 상세한 분석을 통해 달성된다. 싱글 탭은 신체의 일부 또는 스타일러스를 이용한 특정한 디바이스에 대한 1회의 타격(blow)이다. 더블 탭은 빠르게 연속하는 2개의 싱글 탭들이다.
디바이스가 태핑되는 경우에 충격이 가속도계로 올바르게 번역(translate)되도록, 가속도계는 디바이스 내부에 위치된다. 디바이스의 면들 중에 임의의 것이 태핑될 수 있으므로, 가속도계에 대한 최적의 위치는 디바이스의 중앙이다. 3축 가속도계를 사용함으로써, 탭 입력 이벤트들의 12개의 조합들을 제공하기 위해 디바이스의 각각의 면이 태핑될 수 있다.
태핑이 발생하는 경우에, 탭의 충격은 디바이스의 바디를 통해 가속도계로 전달된다. 피크는 0.005초 이내에 최대로 상승하고, 약간 더 느리게 반등(re-bound)한다. 최대 가속도는 어떤 방향이 태핑되었는지와 무관하게 0.5g에 도달한다. 총 가속도는 가속도의 크기를 의미하며,
Figure pct00001
이고, 여기서 Ax: X-축 가속도; Ay: Y-축 가속도; 및 Az: Z-축 가속도이다.
때때로, 반동(recoil)이 오리지널 피크의 절반을 넘을 수 있으며, 다른 축들과의 상관이 관측될 수 있다. 디바이스가 특정한 방향으로 태핑되는 경우에, 다른 축들이 응답한다. 따라서, 탭이 발생하였는지를 인식하기 위해서는 모든 축들이 관찰되어야 한다.
더블 탭은 빠르게 연속으로 연이어 동일한 스폿을 2회 때리는 것을 의미한다. 제 2 탭은 제 1 탭에 0.5초 미만으로 뒤따른다. 각각의 개별적인 탭은 싱글 탭과의 어떠한 가속도 차이도 나타내지 않는다. 2개의 탭들의 타이밍은 커맨드가 더블 탭이었는지 또는 2개의 개별적인 싱글 탭들이었는지를 결정한다.
알고리즘의 핵심 피쳐는 탭 이벤트의 특성 시그니쳐를 제공하기 위해 사용되는 퍼포먼스 인덱스(PI)라 지칭된다. PI는 사용자가 디바이스의 측면 또는 면을 태핑함으로써 유발될 수도 있는 디바이스의 움직임으로부터 기인한 각각의 축의 저크(jerk)의 크기의 절대값들의 합산이다. 저크는 시간에 대한 가속도의 도함수(즉, 가속도에서의 변화)이다. 일반적으로, 저크 프로파일들은 매우 빠르고 흔들리는 움직임들에 관한 정보를 제공한다. 절대값은 모든 축들 상의 다이나믹들을 완전하게 합산하기 위해 사용된다. 탭의 퍼포먼스 인덱스는 뚜렷하게 배경 노이즈의 레벨 위에 있다. 따라서, 노이즈와 가능한 탭 이벤트를 구별하기 위해, 퍼포먼스 인덱스에 임계치 기술이 적용된다. 또한, 싱글 및 더블 탭들 사이를 구별하기 위해, PI가 임계치 위에 있는 시간의 길이, 및 높은 PI의 2개의 발생들 사이의 타이밍(또는 제 2 PI 피크의 부재)이 사용된다.
탭 또는 더블 탭이 결정되면, 부가적인 검토가 탭 이벤트의 방향을 제공한다. 먼저, 탭의 시작에서의 퍼포먼스 인덱스의 가장 큰 컴포넌트인 축(가장 큰 저크를 갖는 축)이 결정된다. 가장 큰 저크를 갖는 축은 탭이 적용되는 디바이스의 축과 일치한다. 마지막으로, 축이 결정된 후에, 탭 방향 정보를 제공하기 위해, 탭 축 상의 저크의 부호가 사용된다. 피크가 네거티브로 가는 경우에, 탭은 포지티브 방향을 갖고, 그렇지 않은 경우에, 탭은 네거티브 방향을 갖는다.
전술한 방식으로, 본 발명은 12개의 상이한 탭 커맨드들을 검출할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 퍼포먼스 인덱스의 임계화 및 타이밍 고려사항들은 탭들을 식별하고, 2개의 별개의 커맨드들을 제공하는 싱글 또는 더블 탭들 사이를 구별한다. 최초의 퍼포먼스 인덱스의 최대 컴포넌트는 별개의 커맨드들의 수를 3배만큼(by a factor of three) 증가시키는 탭 축을 제공한다. 마지막으로, 탭 축에 대한 저크의 최초의 부호는 이용가능한 커맨드들에서의 부가적인 2배의 증가를 제공하는 탭 방향을 제공한다.
바람직한 실시예에서, MEMS 타입 3축 가속도계 칩은 전술한 방법을 구현하도록 제어될 디바이스에 배치되는 것이 바람직하다. 가속도계 칩은 전술한 탭 검출 알고리즘을 실행하고, 디바이스의 호스트 프로세서로의 입력 커맨드들로서 사용되는 12개의 출력들을 생성하는 자체의 고유한 전용 프로세서를 포함하는 것이 바람직하다. 다르게는, 호스트 프로세서는 가속도계로부터 3개의 입력들을 수신하고, 탭 검출 알고리즘을 실행하도록 자체 프로그래밍될 수 있다.
본 발명의 전술한 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해지는 본 발명의 바람직한 실시예의 뒤따르는 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 디바이스의 상이한 면들 또는 측면들 상의 탭들을 검출하기 위한 내부에 배치된 가속도계 칩을 갖는 디바이스의 개략도이다.
도 2는 본 발명으로 검출될 수 있는 12개의 가능한 탭 입력들을 도시하는 도 1의 디바이스의 개략도이다.
도 3은 시간의 함수로서 퍼포먼스 인덱스(PI)의 크기를 도시하는 그래프이며, PI는 시간의 함수로서 탭에 의해 디바이스의 각각의 축을 따라 주어진 저크들(가속도의 도함수)의 절대값들을 합산함으로써 계산된다.
도 4는 디바이스 상의 싱글 탭에 대해 시간의 함수로서 PI를 도시하는 그래프이다.
도 5는 디바이스 상의 더블 탭에 대해 시간의 함수로서 PI를 도시하는 그래프이다.
도 6은 디바이스의 X-축을 따르는 싱글 탭에 응답하여 가속도계의 각각의 축에 대해 시간의 함수로서 저크(가속도 도함수) 크기를 도시하는 그래프이다.
도 7a는 디바이스 상의 싱글 및 더블 탭들을 검출하기 위해, 본 발명의 방법에서 채용된 알고리즘에 의해 수행되는 일반적인 단계들의 블록도이다.
도 7b는 도 7a의 알고리즘에 의해 수행되는 상세한 단계들의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에서 채용된 가속도계 칩의 블록도이다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예의 더 상세한 설명이 제시될 것이다. 먼저, 탭을 식별하기 위한 프로세스가 설명된다. 싱글 탭은 신체의 일부 또는 스타일러스를 사용한 특정한 디바이스에 대한 1회의 타격이다. 더블 탭은 빠르게 연속하는 2개의 싱글 탭들에 의해 형성된다.
도 1에 예시된 바와 같이, 3축(X, Y, Z) MEMS 타입 가속도계(10)는, 디바이스(12)의 하우징(13)의 6개의 측면들 또는 면들(14) 중에 임의의 것이 태핑되는 경우에도, 충격이 가속도계(10)로 올바르게 번역되도록, 제어될 디바이스(12) 내부에 탑재되는 것이 바람직하다. 디바이스(12)는 입력될 커맨드들을 요구하는 임의의 타입의 제어될 전자 디바이스일 수 있지만, 본 발명은, 디바이스의 사이즈에 의해 커맨드 버튼들의 제공이 본질적으로 제한되는 휴대 전화들, MP3 플레이어들 등과 같은 소형 모바일 디바이스들과의 사용에 대해 특히 적합하다.
디바이스(12)는 디바이스(12)의 6개의 측면들(14) 중에 임의의 측면 상에 태핑될 수 있으므로, 가속도계(10)의 최적의 위치는 디바이스(12)의 중앙이고, 가속도계의 3개의 축 센서들은 각각 6개의 측면들(14)의 대응하는 쌍에 평행하게 배열된다. 도 2는 탭 입력 이벤트들의 12개의 조합들을 제공하기 위해, 디바이스의 각각의 측면(14)이 싱글 및 더블 탭들로 어떻게 태핑될 수 있는지를 도시한다.
태핑이 발생하는 경우에, 충격이 디바이스(12)의 바디 또는 하우징(13)을 통해 가속도계(10)로 전달된다. 바람직한 실시예에 대한 테스트들에서, 피크는 0.005초 이내에 최대로 상승하고, 약간 더 느리게 반등한다. 최대 가속도는 어떤 방향이 태핑되었는지와 무관하게 0.5g에 도달한다. 총 가속도는 다음의 식에 의해 결정되는 가속도의 크기를 의미한다.
Figure pct00002
식 1
식 1에서, Ax = X-축 가속도; Ay = Y-축 가속도; 및 Az = Z-축 가속도이다.
때때로, 반동이 오리지널 피크의 절반을 넘을 수 있으며, 다른 축들과의 상관이 관측될 수 있다. 디바이스(12)가 특정한 방향으로 태핑되는 경우에, 다른 축들이 응답한다. 탭이 발생하였는지를 인식하기 위해서는 모든 축들이 관찰되어야 한다.
더블 탭은 신속하게 연속으로 연이어 동일한 스폿을 2회 때리는 것을 의미한다. 제 2 탭은 제 1 탭에 0.5초 미만으로 뒤따른다. 각각의 개별적인 탭은 싱글 탭과의 어떠한 가속도 차이도 나타내지 않는다. 2개의 탭들의 타이밍은 커맨드가 더블 탭이었는지 또는 2개의 개별적인 싱글 탭들이었는지를 결정한다.
바람직한 실시예에서, 탭 이벤트의 특성 시그니쳐를 제공하기 위해 퍼포먼스 인덱스(PI)라 지칭되는 계산이 채용된다. PI는 각각의 축의 저크의 절대값의 합산이다. 저크는 시간에 대한 가속도의 도함수(즉, 가속도에서의 변화)이다. 일반적으로, 저크 프로파일들은 매우 빠르고 흔들리는 움직임들에 관한 정보를 제공한다. 퍼포먼스 인덱스는 다음의 식으로 표현된다.
Figure pct00003
식 2
절대값은 모든 축들 상의 다이나믹들을 완전히 합산하기 위해 사용된다. 탭의 퍼포먼스 인덱스는 뚜렷하게 배경 노이즈의 레벨 위에 있다. 따라서, 노이즈와 가능한 탭 이벤트를 구별하기 위해, PI에 임계치 기술이 적용된다. 탭 검출 하위 제한보다 더 크지만 탭 검출 상위 제한보다는 더 작은 시간의 기간 동안, 이전에 설명된 저크 합산이 퍼포먼스 인덱스 하위 임계치를 초과하는 경우에, 탭 이벤트가 검출된다. 도 3은 퍼포먼스 인덱스 기준을 만족시키는 싱글 탭 이벤트의 예를 도시한다. 도 3에서, 퍼포먼스 인덱스는 TDT_FIRST_TIMER에 포함된 탭 검출 상위 제한보다 더 작은 다수의 시간 이격된 샘플들에 대해 퍼포먼스 인덱스 하위 임계치(TDT_L_THRESH)를 초과한다.
또한, PI가 임계치 위에 있는 시간의 길이 및 높은 PI의 2개의 발생들 사이의 타이밍(또는 제 2 PI 피크의 부재)은 싱글 및 더블 탭들 사이를 구별한다. 바람직한 실시예에서, 레이턴시 타이머는 탭 이벤트가 싱글 탭으로서만 특징화될 시간 기간을 세팅한다. 제 2 탭은 레이턴시 타이머 밖에서 발생해야만 한다. 제 2 탭이 레이턴시 시간 내에서 발생하는 경우에, 그 탭은 너무 빠르게 발생하였으므로 무시될 것이다. 싱글 탭은 윈도우 타이머의 마지막에 보고될 것이다. 도 4는 PI, 레이턴시 및 윈도우 요구조건들을 만족시키는 싱글 탭 이벤트를 도시한다. 레이턴시 타이머는 TDT_LATENCY_TIMER라 지칭되는 반면, 윈도우 타이머는 TDT_WINDOW_TIMER라 지칭된다.
제 2 탭이 TDT_TIMER라 지칭되는 다른 타이머 밖에서 퍼포먼스 인덱스 하위 임계치를 넘어가는 경우에만, 이벤트가 더블 탭으로서 특징화될 수 있다. 이는, TDT_TIMER가 더블 탭 이벤트의 2개의 탭들 사이에 존재해야만 하는 최소 시간 분리를 결정한다는 것을 의미한다. 싱글 탭과 유사하게, 제 2 탭 이벤트는 윈도우 타이머에 포함된 시간 제한 동안에 퍼포먼스 인덱스 임계치를 초과해야만 한다. 더블 탭은 제 2 레이턴시 타이머의 마지막에 보고될 것이다. 도 5는 PI, 레이턴시 및 윈도우 요구조건들을 만족시키는 더블 탭 이벤트를 도시한다. 도 5에서, 제 2 탭은 TDT_TIMER 밖에서 퍼포먼스 인덱스 하위 임계치(TDT_L_THRESHOLD)를 넘어간다(cross). 또한, 제 2 탭 이벤트는 TDT_TAP_TIMER에 포함된 시간 제한 동안에 TDT_L_THRESHOLD를 초과한다. 그 후, 더블 탭은 제 2 TDT_LATENCY_TIMER의 마지막에 보고될 것이다.
탭 또는 더블 탭이 결정되면, 부가적인 검토가 탭 이벤트의 방향을 제공한다. 먼저, 탭의 시작에서 어떤 축이 퍼포먼스 인덱스의 가장 큰 컴포넌트를 제공하는지(어떤 축이 가장 큰 저크를 갖는지)에 대한 결정이 행해진다. 가장 큰 저크를 갖는 축은 탭이 적용되는 축과 일치한다. 예로서, 디바이스가 X+ 및 X- 방향으로 태핑되는 경우에, X-축이 가장 반응이 좋은 축이고, 따라서, Y 및 Z 축들에 대한 저크 크기와 비교하여 가장 큰 저크 크기를 갖는다.
탭이 검출되고 축이 결정되면, 방향 정보를 제공하기 위해 탭 축 상의 저크의 부호가 사용된다. 피크가 네거티브로 가는 경우에, 탭은 포지티브 방향을 갖고, 그렇지 않은 경우에, 탭은 네거티브 방향을 갖는다. 도 6에서의 그래프는 싱글 탭에 응답하는 각각의 축에 대한 저크 크기의 확장된 뷰를 도시한다. X-축은 명백히 퍼포먼스 인덱스에 가장 큰 컴포넌트를 기여하며, 탭이 X-축 상에 있다는 것을 표시한다. 최초의 저크는 디바이스의 포지티브 X 면 상의 탭을 표시하는 네거티브 방향을 갖는다.
퍼포먼스 인덱스의 임계화 및 타이밍 고려사항들은, 탭들을 식별하고, 2개의 별개의 커맨드들을 제공하는 싱글 또는 더블 탭 사이를 구별한다. 최초의 퍼포먼스 인덱스의 최대 컴포넌트는 별개의 커맨드들의 수를 3배만큼 증가시키는 탭 축을 제공한다. 마지막으로, 탭 축에 대한 저크의 최초의 부호는 이용가능한 커맨드들에서의 부가적인 2배의 증가를 제공하는 탭 방향을 제공한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서 실행되는 알고리즘은 도 7a에서의 플로우차트에서의 단계들을 따른다. 가속도 데이터에 기초한 4개의 주요 함수들이 도시된다. 단계(100)에서 가속도계로부터 가속도 데이터가 획득된 후에, 제 1 함수는 단계(102)에서 퍼포먼스 인덱스를 계산하는 것이다. 제 2 함수는 단계(104)에서 싱글 또는 더블 탭 이벤트를 결정하는 것이다. 제 3 함수는 단계(106)에서 퍼포먼스 인덱스에 대한 가장 큰 컴포넌트에 기초하여, 탭이 발생하였던 축을 결정하는 것이다. 마지막으로, 단계(108)에서, 최초의 저크의 부호에 기초하여, 탭의 방향성 부호가 결정된다.
도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에서 도 7a의 전술한 단계들이 어떻게 수행되는지의 세부사항들을 도시하는 상세한 플로우차트이다. 도 7b에서, 다음의 파라미터 값들이 채용된다.
Ax, Ay, Az: 현재의 가속도 판독들;
pAx, pAy, pAz: 이전의 가속도 판독들;
dAx, dAy, dAz; 현재 및 이전의 가속도 판독들 사이의 차이(저크);
x, y, z: dAx, dAy, dAz와 동일(표시법을 간략화하기 위해 사용됨);
dt: 퍼포먼스 인덱스;
x0, y0, z0: 임계치를 넘는 최초의 저크에 관한 정보(방향 결정에 대해 사용됨);
ax0, ay0, az0: 임계치를 넘는 최초의 저크에 관한 정보(축 결정에 대해 사용됨);
j: 퍼포먼스 인덱스가 얼마나 오래 임계치 위에 있는지에 대한 타이밍 카운터;
m: 퍼포먼스 인덱스가 얼마나 오래 임계치 아래에 있는지에 대한 타이밍 카운터;
L: 제 1 탭 이벤트의 시작 이래의 총 시간 카운터; 및
DT: 더블 탭 시간 윈도우.
도 7b에서의 플로우 차트를 구체적으로 참조하면, 스타트-업에서, 단계들의 제 1 그룹(200)은 가속도계로부터 수신된 제 1 가속도 데이터를 이전의 가속도 데이터로 로딩하기 위해 실행된다. 그 후, 단계들(202)은 오버-런 조건(over-run condition)에 대해 타이머 값 j를 검사하기 위해 실행된다. 오버-런 조건이 검출되는 경우에, 타이머 값은 0으로 리셋된다. 다음으로, 단계(204)에서, 현재 및 이전의 가속도 값들 사이의 차이가 계산된다. 이들 차이 값들은 3개의 축들, 즉 X, Y 및 Z의 각각을 따라 검출된 저크(가속도 도함수)의 양이다. 그 후, 단계(206)에서, 이전의 가속도 판독들을 현재의 판독들로 세팅함으로써 가속도 판독들이 업데이트된다.
단계(208)에서 저크 값들이 업데이트된 후에, 단계(210)에서, 이전에 논의된 식 2를 사용하여 PI가 계산된다. 그 후, 단계(212)에서, PI는 하위 및 상위 임계값들과 비교된다. PI가 2개의 임계값들 사이에 있고, 타이머 값 j = 0인 경우에, 이는 싱글 또는 더블 탭 이벤트에 응답하는 것일 수도 있는, 임계치보다 더 큰 첫번째 저크의 표시이다. 단계들(214)의 그룹은 싱글 또는 더블 탭이 실제로 검출되는 경우의 추후의 축 및 방향 결정에 대한 가속도 정보를 저장하기 위해 실행된다. 또한, 그 후, 다양한 타이밍 카운터들이 업데이트되고, 단계(216)에서, 프로세스는 시작점(단계들(200))으로 리턴하며, 동일한 분석을 위해 다음의 샘플링된 가속도 데이터가 검색된다.
일부 포인트에서, 탭이 실제로 발생한 경우에, PI 값은 하위 임계치 아래로 떨어질 것이다. 이것이 단계(218)에서 m과 j 타이머 값들의 합이 1을 초과하는 경우에 발생하는 경우, 단계(220)에서 타이머 값들이 업데이트된다. 다음으로, 싱글 탭이 발생하였는지 또는 더블 탭이 발생하였는지를 결정하기 위해, 일련의 타이머 분석 단계들(222)이 수행된다. m이 40보다 더 크지 않은 경우 또는 DT가 m보다 더 크지 않은 경우 중에 어느 하나의 경우에, 싱글 탭이 검출되었는지를 결정하기 위해, 분석이 수행된다. 이는, 제 2 탭이 발생하지 않은 것을 확인하는, 더블 탭 타이밍 윈도우 값이 160에 도달하고, PI가 2와 20 사이의 타이밍 카운트 동안에 하위 임계치 위에 있었던 경우에, 해당되는 것으로 결정된다. PI가 적어도 m > 40의 타이머 카운트 동안에 임계치 아래에 있었고, 더블 탭 시간 윈도우 DT가 m보다 더 크고, PI가 타이머 값 j > m 동안에 하위 임계치 위에 있었으며, 제 1 탭 이벤트의 시작 이래의 총 시간 카운터 L이 120보다 더 큰 경우에, 더블 탭이 발생한 것이다.
싱글 또는 더블 탭 중 어느 하나가 검출되면, 다음으로, 알고리즘은 탭이 발생한 3개의 축들 X, Y 및 Z 중 하나 및 축을 따르는 방향을 결정하는 일련의 방향 결정 단계들(224)을 실행한다. 이는 단계들(226)에서, 3개의 축들을 따르는 가속도 값들의 크기들을 비교하고, 가장 큰 가속도 크기를 갖는 탭의 축을 식별함으로써 간단하게 결정된다. 마지막으로, 단계들(228) 동안에, 검출된 가속도가 포지티브(> 0)였는지 또는 네거티브(< 0)였는지를 결정함으로써 탭의 방향이 검출된다. 그러면, 분석이 완료되고, 다양한 타이머 및 다른 값들이 단계(230)에서 리셋되며, 프로세스는 단계들(200)에서 다시 시작한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 3축 가속도계 칩(300)의 세부사항들을 도시하는 블록도이다. 도 7b의 알고리즘을 구현하는 로직은 가속도계 프로세서(바람직한 실시예에서, I2C 디지털 엔진)(302)에 포함된다. 프로세서(302)의 탭 검출 피쳐는 싱글 및 더블 탭 입력들을 인식하고, 각각의 탭이 발생한 가속도 축 및 방향을 보고한다. 상술된 8개의 퍼포먼스 파라미터들 뿐만 아니라 사용자 선택가능한 ODR은 원하는 탭 검출 응답에 대해 프로세서(302)를 구성하기 위해 사용된다.
가속도계 프로세서(302)는 X, Y 및 Z 축 g-포스 센서들(304, 306 및 308)로부터 입력들을 각각 수신한다. 센서들(304, 306 및 308)의 각각은, 프로세서(302)에 입력되기 전에 차지 앰프(310), A/D 변환기(312) 및 디지털 필터(314)를 통해 전달됨으로써 조정되는 아날로그 출력 신호를 생성한다. 프로세서(302)가 탭과 같은 가속도 이벤트를 표시하는 신호를 수신하는 경우에, 프로세서(302)의 인터럽트 핀(INT)(316) 상의 신호가 하이(high)로 된다. 인터럽트(interrupt)가 호스트 프로세서(디바이스 프로세서)(318)에 의해 인식되는 경우에, 호스트 프로세서(318)는 탭 이벤트에 관한 정보를 획득하기 위해 가속도계 프로세서(302)에서의 인터럽트 상태 레지스터들을 (I2C 통신들을 통해)판독할 것이다.
가속도계 프로세서(302)에서의 상태 레지스터들은 다음을 포함한다. 함수 상태 변화들을 보고하는 2개의 인터럽트 소스 레지스터들이 존재한다. 이 데이터는 새로운 상태 변화 또는 이벤트가 발생하는 경우에 업데이트되고, 각각의 애플리케이션 결과는 인터럽트 릴리즈(release) 레지스터가 판독될 때까지 래치된다. INT_SRC_REG1이라 지칭되는 제 1 레지스터는 테이블 1에 따라, 어떤 축 및 방향이 싱글 또는 더블 탭 이벤트를 검출하였는지를 보고한다. 다수의 축들이 탭 이벤트들을 감지할 수 있고, 따라서, 하나보다 더 많은 비트가 한번에 세팅될 수도 있다는 것을 주의한다.
Figure pct00004
Figure pct00005
테이블 1. 탭 더블 탭 리포팅
INT_SRC_REG2라 알려진 제 2 레지스터는 어떤 함수가 인터럽트를 야기하였는지를 보고한다. 인터럽트 릴리즈 레지스터로부터의 판독은 이 레지스터의 전체 컨텐츠를 클리어할 수 있다.
Figure pct00006
DRDY는 새로운 가속도 데이터가 이용가능한 것을 표시한다. DRDY = 0인 경우에 새로운 가속도 데이터가 이용가능하지 않고, DRDY = 1인 경우에 새로운 가속도 데이터가 이용가능하도록, 이 비트는 가속도 데이터가 판독되거나 또는 인터럽트 릴리즈 레지스터가 판독되는 경우에 클리어된다. TDTS1, TDTS0은 테이블 2에 따라, 탭 더블 탭 이벤트가 검출되었는지를 반영한다.
Figure pct00007
테이블 2. 탭 더블 탭 이벤트 설명
TPS는 틸트 포지션 함수의 상태를 반영한다. TDS = 0은 틸트 포지션 상태가 변화하지 않은 것을 표시하고, TPS = 1은 틸트 포지션 상태가 변화한 것을 표시한다.
STATUS_REG라 알려진 레지스터는 인터럽트의 상태를 보고한다.
Figure pct00008
INT는 모든 인에이블된 함수들의 결합된 인터럽트 정보를 보고한다. 이 비트는 인터럽트 소스 래치 레지스터(1Ah)가 판독되는 경우에 0으로 릴리즈된다. INT = 0은 인터럽트 이벤트가 없다는 것을 표시하고, INT = 1은 인터럽트 이벤트가 발생한 것을 표시한다.
레지스터 INT_REL은 인터럽트들을 릴리즈하기 위해 사용된다. 특히, 래치된 인터럽트 소스 정보(INT_SRC_REG1 및 INT_SRC_REG2), 상태 레지스터, 및 물리적인 인터럽트 핀(7)은 이 레지스터를 판독하는 경우에 클리어된다.
Figure pct00009
본 발명이 바람직한 실시예 및 그 변화들에 대하여 개시되었지만, 뒤따르는 청구항들에서 제시되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 다수의 부가적인 변형들 및 변화들이 행해질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 바람직한 실시예는 탭 검출 알고리즘을 실행하기 위한 자체의 고유한 전용 프로세서를 포함하는 가속도계 칩을 채용하지만, 제어된 디바이스의 호스트 프로세서 자체가 가속도계로부터 3개의 입력들을 수신하고, 탭 검출 알고리즘을 실행하도록 프로그래밍될 수 있다.

Claims (14)

  1. 디바이스에 부착된 3축 가속도계로부터의 제 1, 제 2 및 제 3 축 출력들에 기초하여, 상기 디바이스 상의 탭 입력들을 검출하기 위한 방법으로서,
    상기 디바이스의 움직임에 의해 야기된 상기 가속도계의 상기 제 1, 제 2 및 제 3 축 출력들에 의해 생성된 가속도 신호들을 검출하는 단계;
    상기 출력들의 각각에 대해, 시간의 함수로서 각각의 가속도 신호의 도함수를 계산하는 단계;
    상기 움직임으로부터 기인한 상기 가속도계의 각각의 축을 따르는 상기 가속도 도함수들의 절대값들의 합을 계산하고, 상기 절대값들의 합이 미리 결정된 시간의 양 동안에 임계값을 초과하는 경우에, 상기 움직임이 탭 입력이라고 결정함으로써, 상기 디바이스의 움직임이 상기 디바이스의 하우징 상의 탭 입력에 의해 야기된 것인지를 결정하는 단계;
    상기 가속도계의 어떤 축이 가장 큰 크기를 갖는 가속도 도함수를 생성하였는지를 결정함으로써, 상기 탭의 축을 결정하는 단계;
    상기 가장 큰 크기를 갖는 가속도 도함수의 부호를 결정함으로써, 상기 탭의 방향을 결정하는 단계; 및
    상기 디바이스의 동작을 제어하기 위한 입력 커맨드를 생성하기 위해, 상기 결정된 탭 축 및 방향을 채용하는 단계를 포함하는, 탭 입력 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스의 움직임이 더블 탭에 의해 야기된 것인지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 탭 입력 검출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 3개의 축들의 각각에 대해 4개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되어 12개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되고, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 상기 탭의 결정된 방향에 기초하며, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 싱글 탭이 검출되는지 또는 더블 탭이 검출되는지에 기초하여 결정되는, 탭 입력 검출 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디바이스의 움직임이 더블 탭에 의해 야기된 것인지를 결정하는 단계는, 상기 움직임으로부터 기인한 상기 가속도계의 각각의 축을 따르는 상기 가속도 도함수들의 상기 절대값들의 합이, 제 1 미리 결정된 시간의 양 동안에 임계값을 초과하고, 상기 임계값 아래로 떨어지고, 그 후, 상기 값이 상기 임계값 아래로 떨어진 후 제 3 미리 결정된 시간의 양 이내에 시작하는 제 2 미리 결정된 시간의 양 동안에 상기 임계값을 초과하는 경우에, 상기 움직임이 더블 탭 입력이라고 결정하는 단계를 포함하는, 탭 입력 검출 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 3개의 축들의 각각에 대해 4개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되어 12개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되고, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 상기 탭의 결정된 방향에 기초하며, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 싱글 탭이 검출되는지 또는 더블 탭이 검출되는지에 기초하여 결정되는, 탭 입력 검출 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도계는 상기 디바이스 내부 중앙에 위치되는, 탭 입력 검출 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스는 휴대(cell) 전화 또는 MP3 플레이어와 같은 모바일 디바이스인, 탭 입력 검출 방법.
  8. 모바일 전자 디바이스에 버튼리스(buttonless) 입력 커맨드들을 제공하기 위한 시스템으로서,
    상기 디바이스에 부착된 3축 가속도계; 및
    상기 디바이스의 동작을 제어하는 디바이스 프로세서 및 상기 가속도계의 3개의 출력들에 인터페이싱된 가속도계 출력 프로세서를 포함하며,
    상기 가속도계 출력 프로세서는,
    상기 디바이스의 움직임에 의해 야기된 상기 가속도계의 상기 제 1, 제 2 및 제 3 출력들에 의해 생성된 가속도 신호들을 검출하는 단계;
    상기 출력들의 각각에 대해, 시간의 함수로서 각각의 가속도 신호의 도함수를 계산하는 단계;
    상기 움직임으로부터 기인한 상기 가속도계의 각각의 축을 따르는 상기 가속도 도함수들의 절대값들의 합을 계산하고, 상기 절대값들의 합이 미리 결정된 시간의 양 동안에 임계값을 초과하는 경우에, 상기 움직임이 탭 입력이라고 결정함으로써, 상기 디바이스의 움직임이 상기 디바이스의 하우징 상의 탭 입력에 의해 야기된 것인지를 결정하는 단계;
    상기 가속도계의 어떤 축이 가장 큰 크기를 갖는 가속도 도함수를 생성하였는지를 결정함으로써, 상기 탭의 축을 결정하는 단계;
    상기 가장 큰 크기를 갖는 가속도 도함수의 부호를 결정함으로써, 상기 탭의 방향을 결정하는 단계; 및
    상기 디바이스 프로세서가 상기 탭의 축 및 방향에 관한 정보를 입력 커맨드로서 사용할 수 있도록, 상기 탭의 축 및 방향에 관한 정보를 상기 디바이스 프로세서와 통신하는 단계
    를 수행하는 알고리즘으로 프로그래밍되는, 버튼리스 입력 커맨드 제공 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 알고리즘은 상기 디바이스의 움직임이 더블 탭에 의해 야기된 것인지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 버튼리스 입력 커맨드 제공 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 3개의 축들의 각각에 대해 4개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되어 12개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되고, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 상기 탭의 결정된 방향에 기초하며, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 싱글 탭이 검출되는지 또는 더블 탭이 검출되는지에 기초하여 결정되는, 버튼리스 입력 커맨드 제공 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 디바이스의 움직임이 더블 탭에 의해 야기된 것인지를 결정하는 단계는, 상기 움직임으로부터 기인한 상기 가속도계의 각각의 축을 따르는 상기 가속도 도함수들의 상기 절대값들의 합이, 제 1 미리 결정된 시간의 양 동안에 임계값을 초과하고, 상기 임계값 아래로 떨어지고, 그 후, 상기 값이 상기 임계값 아래로 떨어진 후 제 3 미리 결정된 시간의 양 이내에 시작하는 제 2 미리 결정된 시간의 양 동안에 상기 임계값을 초과하는 경우에, 상기 움직임이 더블 탭 입력이라고 결정하는 단계를 포함하는, 버튼리스 입력 커맨드 제공 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 3개의 축들의 각각에 대해 4개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되어 12개의 상이한 입력 커맨드들이 생성되고, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 상기 탭의 결정된 방향에 기초하며, 상기 4개의 상이한 입력 커맨드들 중에 2개의 상이한 입력 커맨드들은 싱글 탭이 검출되는지 또는 더블 탭이 검출되는지에 기초하여 결정되는, 버튼리스 입력 커맨드 제공 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 가속도계는 상기 디바이스 내부 중앙에 위치되는, 버튼리스 입력 커맨드 제공 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 디바이스는 휴대 전화 또는 MP3 플레이어와 같은 모바일 디바이스인, 버튼리스 입력 커맨드 제공 시스템.

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