KR20150056814A - 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템 및 방법 - Google Patents

물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150056814A
KR20150056814A KR1020157009494A KR20157009494A KR20150056814A KR 20150056814 A KR20150056814 A KR 20150056814A KR 1020157009494 A KR1020157009494 A KR 1020157009494A KR 20157009494 A KR20157009494 A KR 20157009494A KR 20150056814 A KR20150056814 A KR 20150056814A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
touch
spectral
envelope
function
predetermined path
Prior art date
Application number
KR1020157009494A
Other languages
English (en)
Inventor
제라르 샬뤼베르
쟝-삐에르 니꼬로브스키
니꼴라 그냐르
올리비에 브르로
쟝-삘립쁘 알렉산더
Original Assignee
꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
르노 에스.아.에스.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈, 르노 에스.아.에스. filed Critical 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Publication of KR20150056814A publication Critical patent/KR20150056814A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/22—Matching criteria, e.g. proximity measures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0436—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which generating transducers and detecting transducers are attached to a single acoustic waves transmission substrate
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0433—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which the acoustic waves are either generated by a movable member and propagated within a surface layer or propagated within a surface layer and captured by a movable member

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 시스템(10, 30)으로서, 상기 작동은 물체의 터치-감지 표면(24)에서 상기 기능과 연관된 미리 결정된 경로(T)로 터치 접촉하는 것에 의해 실행되며, 상기 시스템은 상기 송신된 파들 사이에 음향 간섭을 생성하도록 배열된 상기 터치-감지 표면(24)에서 벌크 음향파를 송신하는 적어도 2개의 별개의 소스(E1, E2); 상기 터치-감지 표면(24)에서 전파되고 간섭된 상기 음향파를 수신하고, 수신된 음향파에 기초하여 수신 신호를 공급하도록 설계된 적어도 하나의 벌크 음향파 수신기(R; R+, R-); 상기 미리 결정된 경로(T)와 연관된 복수의 기준 스펙트럼 시그너처를 저장하는 수단(M)으로서, 상기 스펙트럼 시그너처 각각은 상기 미리 결정된 경로로 터치의 로컬라이즈와 연관된, 상기 저장하는 수단을 포함한다.
본 시스템은, 상기 수신 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 시그너처(S1, ... Sn)를, 상기 미리 결정된 경로(T)와 연관된 상기 복수의 기준 스펙트럼 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭 또는 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 것에 의해 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 수단(46, 48, 50)을 포함한다.

Description

물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING THE ACTUATION OF A FUNCTION IN THE FORM OF A PRE-DETERMINED PATH ON A TOUCH-SENSITIVE SURFACE OF AN OBJECT}
본 발명은 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동(actuation)을 검출하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 시스템에 의해 사용되는 방법에 관한 것이다.
종래 기술은, 터치-감지 표면에서 터치를 검출하고 로컬라이즈(localizing)하는 여러 시스템으로서, 이 터치-감지 표면에서 벌크 음향파(bulk acoustic wave)를 송신하는 수단, 이 터치-감지 표면에서 전파된 벌크 음향파를 수신하고, 수신된 음향파에 기초하여 수신 신호를 공급하도록 설계된 수단, 및 이 수신 신호에 기초하여 터치-감지 표면에서 터치를 검출하고 로컬라이즈하는 수단을 포함하는 시스템을 포함한다. 이 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동을 검출하는 것은 이 경로를 따라 복수의 연속적(successive)인 터치를 검출하고 로컬라이즈하는 것으로 구성된다.
US 6,741,237로 발행된 특허 문헌은, 물체, 예를 들어, 터치-감지 스크린 주위에 배열된 송신 트랜스듀서와 적어도 2개의 수신 트랜스듀서 사이에서 이 물체에서 전파되는 진동(seismic) 음향파의 주행 시간(transit time)을 중단(disruption)시켜 중단 구역으로부터 2개의 수신 트랜스듀서로 주행하는 시간에 상이한 변동(fluctuation)을 야기하는 시스템을 기술한다. 이 시스템은 주행 시간의 차이에만 기초하고, 또 예를 들어 직사각형 터치-감지 스크린 패널을 위한 코너에서 적어도 2개의 별개의 방향을 따라 주행 시간의 차이를 최대화하기 위하여 물체 주위의 정밀한 위치에 트랜스듀서를 배열할 것을 요구한다. 나아가, 이것은 분리된(isolated) 터치 유형의 중단을 검출할 수는 있지만, 이를 더 특성화할 수는 없다.
이 시스템의 감도를 개선시키기 위하여, 스펙트럼 수신 신호 분석에 기초한 솔루션을 제안하는 것이 알려져 있다. 따라서 본 발명은, 보다 구체적으로 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 시스템으로서, 이 작동은 물체의 터치-감지 표면에서 이 기능과 연관된 미리 결정된 경로로 터치 접촉하는 것에 의해 실행되고,
- 송신된 파(wave)들 사이에 음향 간섭을 생성하도록 배열된 터치-감지 표면에서 벌크 음향파를 송신하는 적어도 2개의 별개의 소스,
- 터치-감지 표면에서 전파되고 간섭된 음향파를 수신하고, 수신된 음향파에 기초하여 수신 신호를 공급하도록 설계된 적어도 하나의 벌크 음향파 수신기, 및
- 미리 결정된 경로와 연관된 복수의 기준 스펙트럼 시그너처(reference spectral signature)를 저장하는 수단을 포함하고, 상기 스펙트럼 시그너처 각각은 미리 결정된 경로 상의 터치 로컬라이즈와 연관된 것을 특징으로 하는 시스템에 적용된다.
예로서, FR 2 916 545로 발행된 특허 문헌은 터치-감지 인터페이스의 공진 현상(resonance figure) 세트에 대한 진동 음향파에 관한 흡수 시그너처 인식을 사용하는 시스템을 기술한다. 터치에 의해 유도된 각 주파수의 상대적인 댐핑과 위상변위는 미리 한정된 개수의 공진 현상에 대해 구성된 상대적인 댐핑 벡터의 주파수 성분들 중 하나를 나타낸다. 이 시스템을 사용하면, 초당 최대 50개의 로컬라이즈의 측정 속도에 따라 감소된 개수의 트랜스듀서를 사용하여 임의의 표면에서의 상호 작용을 정밀하게 검출하고 로컬라이즈할 수 있다. 이 상호 작용은 터치-감지 표면에서의 터치를 로컬라이즈하는 것에 각각 대응하는 기준 시그너처를 검출된 흡수 시그너처와 비교하는 것에 의해 로컬라이즈된다. 이 기준 시그너처는 학습 공정(learning process)에 의하여 획득된다.
따라서 경로의 형태로 기능의 작동을 검출하는 것은 이 경로를 따라 복수의 연속적인 터치를 검출하고 로컬라이즈할 것을 요구하는데, 이는 검출된 흡수 시그너처를 적어도 경로의 일점(one point)에 각각 대응하는 기준 시그너처 세트와 복수회 연속적으로 비교하는 것을 수반한다. 측정 속도가 전자장치에 의해 제한될 때, 예를 들어 손가락을 사용하여 경로로 터치 접촉하는 속력이 높은 경우 커버되는 경로의 모든 점들이 검출되지 않을 가능성이 높을 수 있다. 동작을 수행하는데 허용가능한 속력은 취득 전자장치(acquisition electronics)의 성능에 의해 제한된다. 나아가, 취득 전자장치의 한계를 보상하기 위해, 경로의 공간 샘플링을 증가시키는 것, 즉 이 경로에 대해 학습된 기준 시그너처의 수를 증가시키는 것이 필요하다. 이 기술은, 경로를 형성하는 학습된 점의 수가 많으면 많을수록, 터치 접촉의 검출이 더 우수하지만, 기준 시그너처의 사이즈가 대략 1024x16 비트인 것으로 주어진 경우, 경로를 한정하는데 상당한 메모리(대략 20 킬로바이트)가 요구되기 때문에 상대적으로 높은 메모리 사용을 수반한다.
이 시스템을 개선한 것이, 공진 현상이 더 이상 사용되지 않고, 일반적으로 "펄스 회절 현상(pulse diffraction figure)"이라고 언급되는 일시적인 복사선 현상을 사용되는 FR 2 948 471로 발행된 프랑스 특허 출원에 제안되어 있다. 그리하여, 사용되는 로컬라이즈 방법은 물체의 자연 주파수에 의존하지 않고 다수의 터치를 검출할 수 있다. 그러나, 여기서 다시, 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로로 동적 접촉을 검출할 때 동일한 이유로 동일한 문제가 발생한다.
따라서 특히 경로로 동적 터치 접촉을 검출하기에 보다 적절한 전술된 문제와 제약 중 적어도 일부를 경감할 수 있는 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로의 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템을 제안하는 것이 추구될 수 있다.
미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 시스템으로서, 이 작동은 물체의 터치-감지 표면에서 이 기능과 연관된 미리 결정된 경로로 터치 접촉하는 것에 의해 실행되고,
- 송신된 파들 사이에 음향 간섭을 생성하도록 배열된 터치-감지 표면에서 벌크 음향파를 송신하는 적어도 2개의 별개의 소스,
- 터치-감지 표면에서 전파되고 간섭된 음향파를 수신하고, 수신된 음향파에 기초하여 수신 신호를 공급하도록 설계된 적어도 하나의 벌크 음향파 수신기,
- 미리 결정된 경로와 연관된 복수의 기준 스펙트럼 시그너처를 저장하는 수단으로서, 상기 스펙트럼 시그너처 각각은 상기 미리 결정된 경로 상의 터치 로컬라이즈와 연관된, 상기 저장하는 수단, 및
- 수신 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 시그너처를, 미리 결정된 경로와 연관된 복수의 기준 스펙트럼 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭(spectral envelope) 또는 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 것에 의해 상기 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템이 제안된다.
따라서, 특허 문헌 FR 2 916 545 및 FR 2 948 471에 개시된 유리한 기술을 유지하면서, 이 경로를 개별화된 기준 시그너처 세트로 모델링하는 것이 아니라, 이 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭으로 모델링하는 것에 의해 (기능과 연관된) 경로 접촉을 동적으로 검출하는 것으로 애플리케이션을 최적화하는 것이 가능하다. 그 결과, 학습된 기준 시그너처의 공간 해상도를 배가(multiplying)시킬 때에도, 검출의 복잡성이 증가되지 않는다. 복수의 스펙트럼 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭은, 데이터 처리 면에서, 2개의 기준 시그너처에 대응하는데, 여기서 하나의 기준 시그너처는 엔벨롭의 상부 부분이고 다른 기준 시그너처는 엔벨롭의 하부 부분이다. 나아가, 놀랍게도, 성능과 정밀도 면에서, 미리 결정된 경로를 모델링하는 스펙트럼 엔벨롭은 이 경로 뿐만 아니라 이 경로를 형성하는 점들의 스펙트럼 시그너처 세트를 식별한다는 것이 관찰되었다. 사실, 동일한 경로의 점들의 스펙트럼 시그너처는 서로 상이하지만, 최종적으로 이 스펙트럼 시그너처의 엔벨롭이 이 경로의 특성을 유지할만큼 충분히 균일한 변동(variation)을 따른다.
선택적으로, 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 수단은,
- 수신 신호의 복수의 연속적인 스펙트럼 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭을 연산하는 수단,
- 이 연산된 스펙트럼 엔벨롭을 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 수단을 포함한다.
또한 선택적으로, 비교 수단은 다음 연산식에 기초하여 연산된 스펙트럼 엔벨롭과 기준 스펙트럼 엔벨롭 사이에 유사성 테스트(similarity test)를 수행하도록 구성된다:
Figure pct00001
,
여기서, F는 엔벨롭이 한정된 주파수(f)의 대역을 나타내고, E+ 및 E-는 연산된 스펙트럼 엔벨롭의 상부 부분과 하부 부분을 나타내고, Eref+ 및 Eref-는 기준 스펙트럼 엔벨롭의 상부 부분과 하부 부분을 나타내고, sat()는 다음과 같이 정의된 함수를 나타낸다:
Figure pct00002
또한 선택적으로, 각 스펙트럼 시그너처, 즉 기준 신호와 수신 신호는 미리 결정된 주파수 대역에서 연산된, 대응하는 기준 신호와 수신 신호의 스펙트럼에 기초하여 한정되고, 기준 스펙트럼 엔벨롭은 동일한 미리 결정된 주파수 대역에서 연산된다.
또한 선택적으로, 기준 스펙트럼 엔벨롭은 미리 결정된 경로와 연관된 스펙트럼 시그너처의 진폭이 이들 시그너처의 최소 임계값, 특히 최대 피크의 1%로 설정된 임계값보다 더 큰 미리 결정된 주파수 대역의 주파수에서만 연산된다.
또한 선택적으로, 미리 결정된 경로는 터치-감지 표면의 물질에 몰딩된 탭(tab)을 사용하여 형성된 리지 라인(ridge line)의 터치-감지 표면에서의 형태이다.
또한 선택적으로, 탭은 상기 터치-감지 표면의 감소된 두께의 국부적 변형 또는 이 국부적 변형의 중심 쪽 두께의 박막화(thinning)에 의해 형성된다.
또한 선택적으로, 미리 결정된 경로는 커서 또는 선형 휠 기능을 구현하는 선분(line segment)이다.
또한 선택적으로, 미리 결정된 경로는 환형 휠 기능을 구현하는 원형(circle)이다.
또한 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 방법으로서, 이 작동은 물체의 터치-감지 표면에서 이 기능과 연관된 미리 결정된 경로로 터치 접촉하는 것에 의해 실행되고,
- 적어도 2개의 별개의 소스에 의해, 터치-감지 표면에서 상호 간섭하는 벌크 음향파를 송신하는 단계,
- 적어도 하나의 수신기에 의해, 터치-감지 표면에서 전파되고 간섭된 벌크 음향파를 수신하고, 수신된 음향파에 기초하여 수신 신호를 공급하는 단계,
- 복수의 기준 스펙트럼 시그너처를 미리 결정된 경로와 연관시키는 단계로서, 이들 스펙트럼 시그너처 각각은 미리 결정된 경로 상의 터치 로컬라이즈와 연관된, 상기 연관시키는 단계를 포함하고,
미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 것은 수신 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 시그너처를, 미리 결정된 경로와 연관된 복수의 기준 스펙트럼 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭 또는 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 것에 의해 수행된 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 제공된 이하 상세한 설명을 사용하여 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다:
- 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로의 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템의 사시도를 개략적으로 도시하는 도면,
- 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따라 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로의 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템의 정면을 개략적으로 도시하는 도면,
- 도 3은 본 발명에 따른 검출 시스템에 의해 검색된 터치 시그너처의 일례를 도시하는 그래프,
- 도 4는 이 터치-감지 표면에서 한정된 미리 결정된 경로를 사용하여 기능화된 터치-감지 표면을 개략적으로 도시하는 도면,
- 도 5는 도 4에서 기능화된 터치-감지 표면을 상세히 도시하는 사시도,
- 도 6은 도 4에서 기능화된 터치-감지 표면의 미리 결정된 경로들 중 하나와 연관된 기준 스펙트럼 엔벨롭의 일례를 도시하는 그래프,
- 도 7은 도 1 또는 도 2에 있는 시스템의 전자 제어 중앙 유닛에 연결된 도 4에 있는 터치-감지 표면을 도시하는 측면도,
- 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로의 형태로 기능의 작동을 검출하는 방법의 연속적인 단계를 도시하는 도면.
도 1에 도시된 바와 같이 물체의 터치-감지 표면에서 미리 한정된 경로의 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템(10)은, 데이터 처리 수단, 예를 들어 특히 모니터(14)와 키보드(16)를 포함하는 마이크로컴퓨터(12), 및 유선 또는 무선 링크(20)를 통해 이 마이크로컴퓨터(12)에 연결된 대화식 태블릿 유형의 물체(18)를 포함한다.
대화식 태블릿(18)은 프레임(22) 및 이 프레임의 에지의 적어도 일부 상에 이 프레임에 의해 유지되는 터치-감지 표면(24)을 포함한다. 터치-감지 표면(24)은 탄성 역학파(elastic mechanical wave) 또는 벌크 음향파가 그 두께 내에서 전파될 때 진동하는, 예를 들어, 금속, 유리 또는 플라스틱 패널 형태로 제시된다. 이 터치-감지 표면은 특히 4/3 포맷의 직사각형 형상일 수 있다. 구체적인 조건으로, 이 터치-감지 표면은 100 mm 길이, 75 mm 폭 및 그 길이와 폭에 대해 상대적으로 작은 두께, 특히 100 ㎛ 내지 4 mm 두께, 예를 들어 450 ㎛ 두께를 구비할 수 있다. 이 두께는 또한 일반적으로 대략 1 센티미터 직경의 터치를 나타내는 사용자의 손가락이 터치될 수 있는 터치-감지 표면(24)의 구역(zone)의 특성 사이즈에 비해 매우 작다.
도 1에 도시된 예에서, 3개의 압전 트랜스듀서(E1, E2 및 R)는 터치-감지 패널(24)의 내부면, 즉 터치되지 않고 프레임(22)의 내부를 향하는 면에 장착된다. 이들 트랜스듀서는 특히 전도성 에폭시 또는 시아노아크릴레이트(cyanoacylate) 접착제를 사용하여 패널(24)에 접착될 수 있다. 이들 트랜스듀서는 특히 중합체 수지를 주입하여 터치-감지 패널의 물질의 두께 내에 매립될 수 있고, 이 트랜스듀서는 그럼에도 불구하고 표면에 매우 가까이 유지되어, 이 면들 중 하나는 (예를 들어 PZT "부저" 유형의 트랜스듀서의 경우 황동면(brass face)) 물질 표면과 바람직하게는 동일 높이에 있어서, 얇은 트랜스듀서(일반적으로 0.2 mm 내지 0.5 mm 두께)가 반경방향으로 팽창하는 경우 패널 또는 몸체(body)를 벤딩시켜 반대칭 램 모드(anti-symmetric Lamb mode)(또는 보다 일반적으로 얇은 등방성 또는 비등방성 물질에 벤딩 모드)를 효과적으로 생성할 수 있다. 이렇게 획득된 벤딩은 트랜스듀서가 물질의 절반 값 두께 부근에 매립된 경우에는 열등할 수 있다.
이들 압전 트랜스듀서는 예를 들어 LZT 유형(Lead Zirconate Titanate) 강유전성 세라믹 트랜스듀서이고, 여기서 세라믹 물질은 피복이 없거나 또는 황동판(brass disk) 상에 적층된다. 이들 트랜스듀서는,
- 반대칭 램파(Lamb wave)가 터치-감지 패널(24)에서 음향적으로 전파되고 간섭되도록 예를 들어 벤딩 모드에서 탄성 역학파(즉, 넓은 의미에서 벌크 음향파), 예를 들어 반대칭 램파를 송신하기에 적절한 2개의 별개의 송신 트랜스듀서(E1 및 E2),
- 벤딩 모드에서 전파되고 터치-감지 패널(24)에서 간섭된 탄성 역학파 또는 벌크 음향파를 픽업하기에 적절한 수신 트랜스듀서(R)를 포함한다.
이들 3개의 트랜스듀서는 바람직하게는 터치-감지 패널(24)의 임의의 대칭축 외부에 배열된다. 나아가, 이들 3개의 트랜스듀서는 사이즈가 작을 수 있고 임의의 기하학적 형상을 구비할 수 있다. 특히, 전술된 크기(75 mm × 100 mm × 0.45 mm)를 갖는 터치-감지 패널(24)에서, 이들 트랜스듀서는 수 제곱 밀리미터 내지 1 제곱 센티미터의 표면 영역을 구비할 수 있다. 송신 트랜스듀서(E1 및 E2)가 10 V 신호에 의해 여기(excited)된 경우, 수신 트랜스듀서(R)에 의해 공급되는 수신 신호는 증폭 없이 최대 0.2 V일 수 있다.
트랜스듀서(E1, E2 및 R)는 예를 들어 마이크로컴퓨터(12)에 통합된 전자 중앙 제어 유닛에 연결되고, 상기 제어 유닛은,
- 압전 트랜스듀서(E1 및 E2)로부터 터치-감지 패널(24)에서 벌크 음향파를 전파하고 간섭시켜 압전 트랜스듀서(R)에 의해 이 음향파를 검출하고 수신 신호를 획득하게 하는 동작, 및
- 수신 신호의 일부 스펙트럼 특징을 기준 스펙트럼 특징 세트와 비교하는 것에 의해 터치-감지 패널(24)에서 적어도 하나의 터치를 로컬라이즈하는 동작으로서, 이 기준 스펙트럼 특징은 터치-감지 패널(24)의 이전의 교정 공정(previous calibration phase) 동안 학습된, 상기 로컬라이즈하는 동작을 수행하도록 프로그래밍된다.
압전 트랜스듀서(E1 및 E2)로부터 터치-감지 패널(24)에서 송신된 벌크 음향파는 적어도 하나의 손가락 또는 스타일러스가 패널과 접촉할 때 국부적으로 흡수되거나 차단되거나 부분적으로 반사된다. 이것은 수신 점(R)에서 공급되는 조명 또는 복사선 정보의 중단을 야기한다. 중단된 조명 또는 복사선 정보의 미리 결정된 주파수에서 일부 스펙트럼 특징, 예를 들어 스펙트럼 진폭 및/또는 위상 파라미터를 검색하는 것에 의해, 중단의 스펙트럼 시그너처를 구성하고 이를 미리 결정된 터치와 연관된 스펙트럼 시그너처의 라이브러리로부터 검색된 기준 스펙트럼 시그너처와 비교하고 이로부터 터치의 가능한 로컬라이즈를 추론하는 것이 가능하다. 전술된 문헌 FR 2 916 545 및 FR 2 948 471에서 사용된 방법이 적용가능하다. 특히, 트랜스듀서(E1 및 E2)에서 송신된 파는 넓은 스펙트럼에서 조명 또는 복사선 수치를 형성하기 위하여 복수의 미리 한정된 주파수, 예를 들어 35 kHz 내지 96 kHz로 구성된 음향파열(acoustic wavetrain)에 의해 구현될 수 있다.
이것은, 터치-감지 패널(24)에서 각 터치에 대하여, 손가락 또는 스타일러스를 사용하여, 예를 들어 마이크로컴퓨터(12)의 모니터에서 볼 수 있는 단일 또는 다수의 터치의 로컬라이즈를 제공한다. 터치-감지 패널(24)에서 검출된 단일 또는 다수의 터치 시퀀스에 대해, 단일 또는 다수의 트레이스(26)를 형성하는 것을 연장하는 것에 의해, 이 트레이스(26)의 로컬라이즈는 검출된 트레이스(26)를 보간하는 것에 의해 획득된 운동 곡선(28) 형태로 마이크로컴퓨터(12)의 모니터에서 볼 수 있다.
도 2에서 도시된 본 발명의 추가적인 실시예에 따라, 터치-감지 패널(24)은 투명할 수 있고, 매립된 전자 시스템(30), 예를 들어, 모바일 전화, PDA(personal digital assistant) 또는 임의의 다른 휴대용 또는 탑재 디바이스, 예를 들어, 자동차 내 탑재 터치-감지 사람-기계 인터페이스 내 전자 중앙 제어 유닛과 통합될 수 있다. 이 경우에, 이 터치-감지 패널은 또한 검출된 트레이스(26)를 보간하는 것에 의해 획득된 운동 곡선(28)을 보기 위한 스크린으로 선택적으로 작용할 수 있다.
도 3은 터치-감지 패널(24)에서 분리된 로컬라이즈에 의해 한정된 터치의 스펙트럼 시그너처(S)의 일례를 다이아그램으로 도시한다. 이 스펙트럼 시그너처(S)의 일반 형상은 터치-감지 패널(24)에서 터치의 로컬라이즈에 중요하다.
그리하여, 터치-감지 패널(24)의 표면은 모두 상이한 기준 시그너처들이 교정공정 동안 학습되는 복수의 분리된 로컬라이즈에서 공간적으로 샘플링될 수 있다. 나아가, 도 4에 도시된 바와 같이, 터치-감지 패널(24)에서 분리된 로컬라이즈 세트로 각각 한정된 일부 미리 결정된 경로는 터치-감지 패널(24)에서 이러한 형태로 미리 결정된 기능과 연관될 수 있다.
예로서, 제1 미리 결정된 경로(T1)는 복수의 미리 한정된 위치 또는 각도를 갖는 선형 커서를 특징으로 하는 선분(line segment)으로 터치-감지 패널(24)에서 한정되고 로컬라이즈된다. 이 경로(T1)는 2개의 단부(A 및 B)에 의해 한정된 커서를 형성하는 것에 의해 터치-감지 패널을 국부적으로 기능화한다. 이 경로는 터치-감지 패널(24)의 샘플링되고 분리된 로컬라이즈의 직선 세트로 구성되는 것으로 고려될 수 있고, 이들 로컬라이즈는 세그먼트[A, B]에 위치되고 미세 점선 라인(fine dotted line)으로 표시된다.
또한 예로서, 제2 미리 결정된 경로(T2)는 터치-감지 패널(24)의 평면에 위치된 축(D)에 대해 사실상 회전하는 선형 휠을 특징으로 하는 선분으로 터치-감지 패널(24)에서 한정되고 로컬라이즈된다. 이 경로(T2)는 또한 2개의 단부(C 및 E)에 의해 한정된 휠을 형성하는 것에 의해 터치-감지 패널을 국부적으로 기능화한다. 이 경로는 또한 터치-감지 패널(24)의 샘플링되고 분리된 로컬라이즈의 직선 세트로 구성되는 것으로 고려될 수 있고, 이들 로컬라이즈는 세그먼트[C, E]에 위치되고 미세 점선 라인으로 표시된다.
또한 예로서, 제3 미리 결정된 경로(T3)는 터치-감지 패널(24)의 평면에 대하여 직교축에 대해 사실상 회전하는 환형 휠을 특징으로 하는 원형으로 터치-감지 패널(24)에서 한정되고 로컬라이즈된다. 이 경로(T3)는 또한 환형 휠을 환형하는 것에 의해 터치-감지 패널을 국부적으로 기능화한다. 이 경로는 또한 터치-감지 패널(24)의 샘플링되고 분리된 로컬라이즈의 원형 세트로 구성되는 것으로 고려될 수 있고, 이들 로컬라이즈는 환형 휠에서 미세 점선 라인으로 표시된 원형에 위치된다.
도 5에서 사시도로 도시된 바와 같이, 이들 경로(T1, T2 및 T3) 각각은 터치-감지 표면(24)의 물질에 몰딩된 직선 또는 원형 탭(32)을 사용하여 형성된 리지 라인(ridge line)으로 터치-감지 패널(24)에 형성될 수 있다. 구현하는 것이 간단하고 터치하는 것이 인체 공학적인 일 실시예에서, 이 탭(32)은 터치-감지 패널(24)의 감소된 두께(실제로, 플라스틱 물질에 대해 2mm 미만)의 볼록한 국부적 변형 또는 볼록한 표면의 리지 쪽 두께의 박막화에 의해 형성된다. 이 탭은 선택적으로 더 많이 또는 더 적은 높이로 레벨링(leveled)될 수 있으나, 그 측방향 범위는 손가락의 폭 미만으로 유지되어야 손가락을 가이드하고 손가락 패드의 작은 부분에 압력을 집중할 수 있고, 손가락이 크든지(성인) 또는 작든지(어린이) 상관없이 이 손가락으로 접촉 표면을 정규화(normalizing)하는 효과를 제공하여, 기준 스펙트럼 시그너처의 재현가능성을 개선시켜 터치 인식을 촉진할 수 있다. 대안적으로, 국부적 변형은 오목할 수 있다. 나아가, 기능화된 구역 외부의 터치-감지 패널(24)은 유리하게는 훨씬 더 두꺼울 수 있는데, 이는 수신 스펙트럼의 상대적인 중단을 감소시키는 것에 의해 예를 들어 손바닥으로 표면의 비-기능화된 구역을 가압하는 것이 시스템에 의한 로컬라이즈의 시도를 트리거함이 없이 가능하게 하고, 이 경우 시스템은 검출된 중단을 오프-로드 측정 신호의 재한정을 요구하는 단지 기생 신호인 것으로 고려한다(즉, 접촉이 없으면, 이것은 용기를 채우기 전에 용기의 중량을 측정하는 것에서 유추하여 "교정"하는 것으로 기술될 수 있다).
대안적으로 또는 추가적으로, 경로(T1, T2 및 T3)는 기본 그래픽 스크린을 사용하여 그래프로 표시될 수 있다.
도 4에 있는 경로(T1, T2 또는 T3) 중 어느 하나를 형성하는 모든 점들의 기준 스펙트럼 시그너처를 오버레이(overlay)하는 것에 의해, 도 6에 있는 것과 같은 다이아그램이 획득되고, 여기서 서로에 대해 스펙트럼 시그너처의 약간 균일한 변동이 관찰될 수 있다. 모든 이들 스펙트럼 시그너처의 상부 값과 하부 값만을 단지 유지하는 것에 의해, 스펙트럼 엔벨롭(E)이 한정되고, 이 엔벨롭은 그 자체로 2개의 스펙트럼 시그너처로 구성되는 것으로 고려될 수 있고: 하나의 스펙트럼 시그너처는 E+ 로 표시되고 전술된 모든 상한 값을 포함하는 엔벨롭의 상부 부분으로 기술되고, 다른 스펙트럼 시그너처는 E-로 표시되고 전술된 모든 하부 값을 포함하는 엔벨롭의 하부 부분으로 기술된다. 이 스펙트럼 엔벨롭은 해당 경로(T1, T2 또는 T3)에 대한 언급을 나타낸다. 이 스펙트럼 엔벨롭은 이 경로를 고유하게 특성화한다.
수학적 용어로, F를 사용하여 모든 기준 스펙트럼 시그너처가 한정된 관심 스펙트럼 대역을 표시하는 경우, 기준 스펙트럼 엔벨롭의 표현은 다음 형태를 채택한다:
Figure pct00003
여기서, Si는 해당 경로와 연관된 기준 스펙트럼 시그너처를 나타낸다.
대안적으로, 스펙트럼 엔벨롭은 또한 예를 들어 불충분한 진폭(예를 들어 최대 피크의 1% 미만의 진폭)을 갖는 스펙트럼 성분을 배제하는 것에 의해 스펙트럼 대역(F)의 일부 주파수에 대해서만 연산될 수 있고, 그 변동성은 가능하게는 터치-감지 패널(24)의 온도 또는 물체에 터치-감지 패널(24)을 장착하는 것의 변동과 같은 추가적인 중단에 대하여 매우 불안정한 것으로 고려된다.
터치-감지 패널(24)은 도 7에서 측면도로 도시된다. 이 터치-감지 패널은 전자 중앙 제어 유닛(40)에 연결되고, 이 제어 유닛은,
- 보다 구체적으로 압전 트랜스듀서(E1, E2 및 R)에 전기적으로 연결된 벌크 음향 볼륨 송신/수신 마이크로제어기(42), 및
- 이 송신/수신 마이크로제어기(42)에 의해 공급되는 수신 신호를 디지털적으로 처리하여 터치-감지 패널(24)에서 단일 또는 다수의 터치를 검출하고 로컬라이즈하고 터치-감지 패널(24)의 접촉 표면에서 미리 결정된 경로(T)의 형태로 기능의 작동을 검출하도록 프로그래밍된 처리 모듈(44)을 포함한다.
송신/수신 마이크로제어기(42)는 디바이스(10)의 경우에 마이크로제어기(12)에 의해 선택적으로 제어된 산술 연산 및 논리 유닛을 구비한다. 이 마이크로제어기는 송신 트랜스듀서(E1 및 E2)에 연결된 풀-브리지(full-bridge) 전력 스테이지에 연결되거나 또는 제일 먼저 하나의 펄스 폭 변조 스테이지(PWM, 또는 펄스 폭 변조) 후에 트랜스듀서(E1 및 E2)를 증폭하고 여기하기 전에 저역 통과 필터링을 수반하는 디지털 출력을 포함한다. 마지막으로, 마이크로제어기는 또한 출력이 선택적으로 증폭되고 송신 트랜스듀서(E1 및 E2)에 연결된 디지털/아날로그 변환기를 통해 연결된 8 비트 또는 16 비트로 인코딩된 진폭 형태의 출력 신호를 송신할 수 있다. 나아가, 수신 트랜스듀서(R)는 아날로그/디지털 변환기에 연결되고, 이 변환기는 송신/수신 마이크로제어기(42)에 연결되거나 그 적분부에 연결된다. 이 아날로그/디지털 변환기와 송신/수신 마이크로제어기(42)는 적어도 192 kHz 및 우선적으로 350 kHz 속도에서 적어도 8 비트를 통해, 우선적으로 10 비트를 통해, 또는 12 비트 또는 16 비트 또는 그 이상의 비트를 통해 검출된 신호를 샘플링하기에 적절하다.
하나의 대안적인 실시예에 따라, 또는 보다 특히 테스트 벤치(test bench)의 경우에, 아날로그/디지털 및 디지털/아날로그 변환기는 수집 보드(acquisition board)와 임의의 기능 생성기로 대체될 수 있다.
트랜스듀서(E1, E2 및 R)에의 전기적 연결은 특히 오디오 유형의 동축 케이블 또는 임의의 다른 차폐된 연결로 구성될 수 있다. 이 조건은 트위스티드 페어(twisted pair)를 통해 배선될 수 있는 2개의 송신 트랜스듀서(E1 및 E2)에 대해서보다 작은 중단이 고려되는 수신 트랜스듀서(R)에 대해서 더 강하다.
도 7에 도시된 예에서, 수신 트랜스듀서(R)는 실제 터치-감지 패널(24)의 양쪽에서 서로를 향하여 배열된 2개의 트랜스듀서(R+ 및 R-)로 구성된 것이라는 점이 더 주목되어야 한다. 수신 모드에서 이 배열은 본질적인 것은 아니지만 유리하게는 터치-감지 패널(24)에서 전파되고 간섭된 벌크 음향파를 선택적으로 수신하게 하는데 사용된다. 특히, 이 배열은 본질적으로 기본 반대칭 램파 전파 모드(A0)에 따라서만 수신 신호 R(t)를 검색하는 것을 목적으로 한다. 대체로, 송신에 사용되는 주파수는 100 kHz를 초과하지 않으므로, 벌크 음향파는 3개의 모드, 즉 대칭 모드(S), 반대칭 모드(A) 및 횡방향 수평 모드(TH)에서 램파 형태로 얇은 패널에서 전파되는데, 이들 모드 각각은 얇은 패널 또는 몸체의 특정 변형과 특정 분산 곡선으로 특징지어진다. 이 모드가 본질적으로 터치-감지 패널(24)에서 단일 또는 다수의 터치에 반응하는 기본 반대칭 모드(A0)(또는 불균일한 비등방성 고체(solid)에서는 벤딩 모드)인 것으로 주어지면, 다른 모드들을 필터링(즉, 제거하거나 구별하여) 불필요한 왜곡을 방지하는 것이 유리하다.
서로 반대로 배열된 2개의 트랜스듀서(R+ 및 R-) 를 사용하여 기본 반대칭 램파 전파 모드(A0)를 선택적으로 수신하는 것은 상이한 방식으로 구체적인 조건에서 예상될 수 있다:
- 2개의 트랜스듀서(R+ 및 R-)는 터치-감지 패널(24)의 정중면(median plane)에 대해 비대칭적으로 배향된 편파(polarization)를 구비하도록 배열되고 병렬로 전기적으로 함께 연결되고,
- 2개의 트랜스듀서(R+ 및 R-)는 터치-감지 패널(24)의 정중면에 대해 대칭적으로 배향된 편파를 구비하도록 배열되고 반평행하게 전기적으로 함께 연결되고,
- 2개의 트랜스듀서(R+ 및 R-)는 터치-감지 패널(24)의 정중면에 대해 대칭적으로 배향된 편파를 구비하도록 배열되고 직렬로 전기적으로 함께 연결된다(도 7에 도시된 배열은 처음 2개보다 더 적은 연결 케이블을 요구하고 LZT 트랜스듀서들이 황동판을 통해 연결될 수 있을 때 구현하기에 용이하다).
이들 3개의 유형의 배열은 터치-감지 패널이 상대적으로 균일하고 등방성 두께를 구비하는 경우에만 효과적이다.
서로를 향하여 배열된 2개의 트랜스듀서(R+ 및 R-)를 사용하여 기본 반대칭 램파 전파 모드(A0)를 선택적으로 수신하는 것에 대안적으로 또는 추가적으로, 또한 서로를 향하게 배열된 송신 트랜스듀서(E1+ 및 E1-, E2+ 및 E2-)의 쌍을 사용하여 이 기본 반대칭 모드를 선택적으로 송신하는 것을 예상할 수도 있다. 그러나, 실제로, 이 대안 또는 이 추가는 송신 트랜스듀서의 정전 용량과 그리하여 전기 전력 소비량을 상당히 증가시키기 때문에 매우 유리한 것은 아니다.
초당 20개의 수집 속도로 측정된 수신 신호 R(t)는 송신/수신 마이크로제어기(42)에 의해 디지털화된다. 터치-감지 패널(24)이 특정 시간 동안 터치될 때, n개의 연속적인 디지털 신호(R1, …, Rn)가 수집된다. 이들 신호는 FFT(Fast Fourier Transform)에 의해 변환되고, 기준 오프-로드 스펙트럼과 비교되고, 처리 모듈(44)로 송신되기 전에 특허 문헌 FR 2 916 545 및 FR 2 948 471의 개시 내용에 따라 스펙트럼 시그너처(S1, …, Sn)로 변환될 수 있다. 이들 연속적인 스펙트럼 시그너처(S1, …, Sn)는 모듈(44)에 의해 수신되고 처리된다.
처리 모듈(44)은 스펙트럼 시그너처(S1, …, Sn)의 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-)을 연산하는 모듈(46)을 포함한다. 이 연산은 예를 들어 미리 결정된 경로와 연관된 기준 엔벨롭에 대해 전술된 것과 동일하다.
처리 모듈(44)은 모듈(46)에 의해 연산된 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-)을, 특성화 모듈(48)이 판독 액세스를 하는 메모리 영역(M)에 저장된 경로(T)와 연관된 기준 스펙트럼 엔벨롭(Eref+, Eref-)과 비교하는 것에 의해 접촉(R1, …, Rn)을 특성화하는 모듈(48)을 더 포함한다.
이 비교는 연산된 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-)과 기준 스펙트럼 엔벨롭(Eref+, Eref-) 사이에 유사성 테스트이다. 이 비교는 복수의 형태를 채택할 수 있다. 이들 중 하나는 예를 들어 다음 수식에 따라 두 엔벨롭에 공통인 영역을 초과하는 것을 나타내는 비용 함수를 연산하는 것으로 구성될 수 있다:
Figure pct00004
여기서:
Figure pct00005
그리하여, 검출된 접촉(R1, …, Rn)은 비용 함수가 한정될 특정 임계값 아래에 유지되는 경우 경로(T)와 연관된 기능의 작동으로 고려될 수 있다.
터치-감지 패널(24)이 도 4의 예에서와 같이 복수의 미리 결정된 경로 형태로 복수의 상이한 기능을 포함할 때, 다음 수식에 따라 예를 들어 퍼센트(이는 양(positive) 또는 음(negative)일 수 있다)로 표현된 연산된 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-)에서 수행된 유사한 테스트에 대해 각 기능과 연관된 신뢰도 색인(IC)을 연산하는 것이 가능하다는 것으로 이해되어야 한다:
Figure pct00006
여기서 Cr(j)은 기능(j)과 연관된 기준 스펙트럼 엔벨롭과 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-) 사이에 연산된 비용 함수이고, <Cr>은 모든 기능의 기준 스펙트럼 엔벨롭과 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-) 사이에 연산된 비용 함수의 평균값이다. 최상의 색인(IC)을 제공하고 애플리케이션에 따라 결정될 인식 임계값을 초과하는 기능이 선택된다.
처리 모듈(44)은 접촉이 경로(T)와 연관된 기능의 작동인 것으로 특성화될 때 접촉(R1, …, Rn)을 해석하는 모듈(50)을 더 포함한다. 이 해석은 특히 예를 들어 터치 접촉의 움직임의 방향, 진폭 및 속력의 추정을 포함한다. 이것은 스펙트럼 시그너처(S1, …, Sn)의 외관의 순서와 이 시그너처들이 나타나는 시간을 고려하여 간단한 연산에 의해 수행될 수 있다. 예로서, 이들 연속적인 스펙트럼 시그너처의 관심 특정 주파수에 집중하는 것에 의해, 메모리 영역(M)에 저장된 기준 시간 특성의 베이스와 그 자체로 알려진 방식으로 비교되는 움직임의 새로운 시간 시그너처 특성을 컴파일(compile)하는 것이 가능하다. 이들 기준 특성은 터치-감지 패널(24)에 형성된 커서 또는 휠 기능에 의해 한정된 메뉴에 위치지정 또는 스크롤 동작과 연관될 수 있고, 이에 검출된 터치 접촉의 정밀한 해석, 항목 리스트(선형 커서 또는 휠 기능)에서 항목의 선택, 리스트(선형 또는 환형 휠 기능)에서 항목의 더 신속하거나 또는 덜 신속한 스캐닝 등이 가능할 수 있다.
마지막으로, 전술된 모듈(46, 48 및 50)과 병렬로, 처리 모듈(44)은 각 시그너처(S1, …, Sn)를 메모리 영역(M)에 저장된 기준 시그너처 세트와 비교하는 것에 의해 터치-감지 패널(24)에서 각 터치(L)를 로컬라이즈하는 모듈(52)을 포함한다. 이 모듈의 기능은 특허 문헌 FR 2 916 545 및 FR 2 948 471에 알려져 있으므로, 이에 대해 상세히 설명되지 않는다. 기준 시그너처들 중에서, 경로(T)에 있는 기준 시그너처는 경로(T)와 연관된 기준 스펙트럼 엔벨롭을 연산하는데 정밀하게 사용된다. 2개의 검출, 즉 시그너처 시퀀스(S1, …, Sn)의 스펙트럼 엔벨롭을 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 것에 의해 동적으로 수행되는 하나의 검출과, 각 시그너처(S1, …, Sn)를 터치-감지 패널(24)의 표면을 커버하는 기준 시그너처 세트와 비교하는 것에 의해 정적으로 수행되는 다른 검출은 서로 상보적인 것이고 유리하게 결합된다. 예로서, 정적 검출의 결과(연속적인 로컬라이즈)는 이전에 설명된 것에 대안적으로 또는 추가적으로 해석 모듈(50)에 의해 처리되어, 검출된 움직임의 방향, 진폭 및 속력이 추정될 수 있다.
미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 방법으로서, 이 작동은 전술된 시스템(10 또는 30)에 의해 구현되는, 물체의 터치-감지 표면에서 이 기능과 연관된 미리 결정된 경로로 터치 접촉하는 것에 의해 실행되는, 상기 방법이 이제 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
단계(100) 동안, 벌크 음향파가 송신/수신 마이크로제어기(42)의 명령으로 송신 트랜스듀서(E1 및 E2)에 의해 터치-감지 패널(24)에서 송신된다.
단계(102) 동안, 송신된 음향파는 터치-감지 패널(24)에서 전파되고 서로 간섭된 후 수신 트랜스듀서(R)에 의해 수신된다. 송신/수신 마이크로제어기(42)는 트랜스듀서(R)에 의해 제공된 아날로그 신호를 처리하여 디지털화하고 나서, FFT에 의해 변환되고, 연산에 의해 스펙트럼 시그너처로 변환된 수신 신호를 공급한다.
단계(100 및 102)는 루프에서 반복된다.
반복된 단계(102)의 경우들 중 하나의 경우 후에 수행되는 단계(104) 동안, 터치-감지 패널(24)과 터치 접촉이 검출된다. 이 검출은 수신 신호 또는 그 스펙트럼의 특정 특성의 급격한 변동(오프-로드 기준 스펙트럼 등에 대해 스펙트럼의 감쇠, 왜곡)으로부터 초래될 수 있다. 이 접촉은 스펙트럼 시그너처(S1, …, Sn) 시퀀스를 취득하고 모듈(46)에 의해 스펙트럼 엔벨롭을 연산하는데 적절한 시간 동안 검출된다.
마지막으로, 모듈(48 및 50)에 의해 수행된 검출 단계(106) 동안, 연산된 스펙트럼 엔벨롭은 해당 경로(T)(T1, T2 또는 T3)와 연관된 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교되어 검출된 터치 접촉이 실제 경로(T)의 형태의 기능의 작동에 관한 것인지 여부를 결정하고, 이후 보다 필요에 따라 분석되어 상세히 이 접촉의 특성(검출된 움직임의 방향, 진폭 및 속력)이 해석된다.
전술된 것과 같은 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로의 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템은 동적 검출을 하는데 응용하기 위해 특허 문헌 FR 2 916 545 및 FR 2 948 471에 개시된 기술을 개선시킨 것이라는 점이 명백한데, 그 중 하나의 주요 효과는 메모리와 연산 시간 면에서 매우 상당한 이득이 있다는 것이다. 나아가 취득된 및 학습된 스펙트럼 시그너처 엔벨롭들을 비교하는 것에 의해, 연산의 복잡성은 시스템이 그 취득을 수행할 수 있는 속도에 준-독립적이라는 것이다. 나아가, 스펙트럼 엔벨롭은 터치-감지 패널(24)에서 경로마다 매우 구별될 수 있어서 검출 신뢰성이 또한 개선된다는 것이다. 검출은 터치 접촉의 움직임이 신속한 경우에도 신뢰성 있게 검출할 수 있어서, 본 발명에 의해 사용되는 원리의 강인함을 보여준다.
본 발명은 전술된 실시예로 제한되지 않는다는 것이 더 주목되어야 한다.
특히, 도 1 및 도 2의 예를 참조하여 상세히 도시되고 설명된 터치-감지 패널(24)은 3차원을 포함하여 임의의 형상의 터치-감지 물체로 대체될 수 있다.
보다 일반적으로 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 본 명세서에 설명된 개시 내용에 비춰 전술된 실시예에 여러 변형이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이후 청구범위에서 사용되는 용어는 본 상세한 설명에 개시된 실시예로 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되고, 본 명세서에 개시된 개시 내용을 구현하는데 일반적인 지식을 적용함으로써 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있고, 용어에 의해 청구범위에 커버되도록 의도된 임의의 균등 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 시스템(10, 30)으로서, 상기 작동은 물체의 터치-감지 표면(24)에서 상기 기능과 연관된 미리 결정된 경로(T; T1, T2, T3)로 터치 접촉하는 것에 의해 실행되고,
    - 상기 송신된 파들 사이에 음향 간섭을 생성하도록 배열된 상기 터치-감지 표면(24)에서 벌크 음향파를 송신하는 적어도 2개의 별개의 소스(E1, E2),
    - 상기 터치-감지 표면(24)에서 전파되고 간섭된 음향파를 수신하고, 수신된 상기 음향파에 기초하여 수신 신호를 공급하도록 설계된 적어도 하나의 벌크 음향파 수신기(R; R+, R-),
    - 상기 미리 결정된 경로(T; T1, T2, T3)와 연관된 복수의 기준 스펙트럼 시그너처(reference spectral signature)를 저장하는 수단(M)으로서, 상기 스펙트럼 시그너처 각각은 상기 미리 결정된 경로 상의 터치 로컬라이즈(localization)와 연관된, 상기 저장하는 수단을 포함하고,
    상기 수신 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 시그너처(S1, …, Sn)를, 상기 미리 결정된 경로(T; T1, T2, T3)와 연관된 상기 복수의 기준 스펙트럼 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭 또는 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 것에 의해 상기 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 수단(46, 48, 50)을 포함하고, 상기 스펙트럼 엔벨롭은 2개의 스펙트럼 시그너처에 대응하되, 하나의 스펙트럼 시그너처는 상기 엔벨롭의 상부 부분이고, 다른 스펙트럼 시그너처는 상기 엔벨롭의 하부 부분인 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 수단(46, 48, 50)은,
    - 상기 수신 신호의 복수의 연속적인 스펙트럼 시그너처(S1, …, Sn)의 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-)을 연산하는 수단(46),
    - 상기 연산된 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-)을 상기 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 수단(48)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비교 수단(48)은 상기 연산된 스펙트럼 엔벨롭(E+, E-)과 상기 기준 스펙트럼 엔벨롭 사이에 유사성 테스트를 다음 연산식에 기초하여 수행하고,
    Figure pct00007

    여기서, F는 상기 엔벨롭이 한정된 주파수(f)의 대역을 나타내고, E+ 및 E-는 상기 연산된 스펙트럼 엔벨롭의 상부 부분과 하부 부분을 나타내고, Eref+ 및 Eref-는 상기 기준 스펙트럼 엔벨롭의 상부 부분과 하부 부분을 나타내고, 그리고 sat()은 다음과 같이
    Figure pct00008
    .
    정의된 기능을 나타내는 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 스펙트럼 시그너처, 즉 기준 신호와 수신 신호(S1, …, Sn)는 미리 결정된 주파수 대역에서 연산된 대응하는 기준 신호와 수신 신호의 스펙트럼에 기초하여 한정되고, 상기 기준 스펙트럼 엔벨롭은 동일한 미리 결정된 주파수 대역에서 연산된 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 스펙트럼 엔벨롭은 상기 미리 결정된 경로와 연관된 상기 스펙트럼 시그너처의 진폭이 상기 시그너처의 최소 임계값, 특히 최대 피크의 1%로 설정된 임계값을 초과하는 미리 결정된 주파수 대역의 주파수에서만 연산되는 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 경로(T; T1, T2, T3)는 상기 터치-감지 표면의 물질에 몰딩된 탭(32)을 사용하여 형성된 리지 라인(ridge line)의 상기 터치-감지 표면(24)에서의 형태인 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탭(32)은 상기 터치-감지 표면(24)의 감소된 두께의 국부적 변형 또는 이 국부적 변형의 중심 쪽 두께의 박막화(thinning)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 경로(T1, T2)는 커서(T1) 또는 선형 휠(T2) 기능을 구현하는 선분인 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 경로(T3)는 환형 휠 기능을 구현하는 원형인 것을 특징으로 하는 기능의 작동을 검출하는 시스템.
  10. 미리 결정된 기능의 작동을 검출하는 방법으로서, 상기 작동은 물체의 터치-감지 표면(24)에서 상기 기능과 연관된 미리 결정된 경로(T)로 터치 접촉하는 것에 의해 실행되고,
    - 적어도 2개의 별개의 소스(E1, E2)에 의해, 상호 간섭하는 벌크 음향파를 상기 터치-감지 표면(24)에서 송신하는 단계,
    - 적어도 하나의 수신기(R; R+, R-)에 의해, 상기 터치-감지 표면(24)에서 전파되고 간섭된 벌크 음향파를 수신하고, 수신된 음향파에 기초하여 수신 신호를 공급하는 단계(102),
    - 각 스펙트럼 시그너처는 미리 결정된 경로 상의 터치 로컬라이즈와 연관되고, 복수의 기준 스펙트럼 시그너처를 미리 결정된 경로(T)와 연관시키는 단계를 포함하고,
    상기 미리 결정된 기능의 작동을 검출(106)하는 것은 상기 수신 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 시그너처를, 상기 미리 결정된 경로(T)와 연관된 상기 복수의 기준 스펙트럼 시그너처의 스펙트럼 엔벨롭 또는 기준 스펙트럼 엔벨롭과 비교하는 것에 의해 수행되고, 상기 스펙트럼 엔벨롭은 2개의 스펙트럼 시그너처에 대응하되, 하나의 스펙트럼 시그너처는 상기 엔벨롭의 상부 부분이고, 다른 스펙트럼 시그너처는 상기 엔벨롭의 하부 부분인 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020157009494A 2012-09-14 2013-09-12 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템 및 방법 KR20150056814A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1258676A FR2995703B1 (fr) 2012-09-14 2012-09-14 Systeme et procede de detection de l’actionnement d’une fonction materialisee par un trajet predetermine sur une surface tactile d’un objet
FR1258676 2012-09-14
PCT/FR2013/052094 WO2014041305A1 (fr) 2012-09-14 2013-09-12 Systeme et procede de detection de l'actionnement d'une fonction materialisee par un trajet predetermine sur une surface tactile d'un objet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150056814A true KR20150056814A (ko) 2015-05-27

Family

ID=47624219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157009494A KR20150056814A (ko) 2012-09-14 2013-09-12 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10048810B2 (ko)
EP (1) EP2895939B1 (ko)
KR (1) KR20150056814A (ko)
CN (1) CN104781767B (ko)
FR (1) FR2995703B1 (ko)
WO (1) WO2014041305A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180010636A (ko) * 2016-07-22 2018-01-31 주식회사 센터스 복수의 센서들을 포함하는 입력 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6741237B1 (en) * 2001-08-23 2004-05-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Touch screen
FR2841022B1 (fr) * 2002-06-12 2004-08-27 Centre Nat Rech Scient Procede pour localiser un impact sur une surface et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede
JP2006053678A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Toshiba Corp ユニバーサルヒューマンインタフェースを有する電子機器
TWI296383B (en) * 2004-09-14 2008-05-01 Ind Tech Res Inst Surface acoustic wave touch panel and system of the same
CA2594169A1 (en) * 2004-12-29 2006-07-06 Sensitive Object Method for determining the position of impacts
FR2916545B1 (fr) 2007-05-23 2009-11-20 Inst Pour Le Dev De La Science Procede pour localiser un toucher sur une surface et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede.
FR2948471B1 (fr) 2009-07-21 2016-02-26 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de localisation d'au moins un toucher sur une surface tactile d'un objet

Also Published As

Publication number Publication date
CN104781767A (zh) 2015-07-15
EP2895939A1 (fr) 2015-07-22
US20150248176A1 (en) 2015-09-03
FR2995703A1 (fr) 2014-03-21
CN104781767B (zh) 2018-02-09
FR2995703B1 (fr) 2015-12-25
WO2014041305A1 (fr) 2014-03-20
EP2895939B1 (fr) 2016-11-02
US10048810B2 (en) 2018-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9459725B2 (en) System and method for detecting and localizing at least one touch on a touch-sensitive surface of an object
US10048811B2 (en) Detecting touch input provided by signal transmitting stylus
EP2780782B1 (en) Localized haptic feedback
US8913039B2 (en) Method and device for locating at least one touch on a touch-sensitive surface of an object
US20190121459A1 (en) Detecting touch input force
US10162443B2 (en) Virtual keyboard interaction using touch input force
KR102016306B1 (ko) 디바이스 측벽을 통한 터치 입력 검출
WO2011120636A1 (en) Method for detecting a sustained contact and corresponding device
KR20110038794A (ko) 음향신호 처리를 이용한 모바일 기기 및 상기 모바일 기기에서 수행되는 음향 신호 처리 방법
US11907464B2 (en) Identifying a contact type
CN108958375A (zh) 一种形态检测方法、形态检测装置及电子设备
KR20150056814A (ko) 물체의 터치-감지 표면에서 미리 결정된 경로 형태로 기능의 작동을 검출하는 시스템 및 방법
US9128566B2 (en) Acoustic pulse recognition with increased accuracy by localizing contact area of plate
KR101202713B1 (ko) 진동 감지식 터치 입력 검출 방법
US10235004B1 (en) Touch input detector with an integrated antenna
US11422113B2 (en) Ultrasonic water-agnostic touch detection sensor
WO2022099035A1 (en) Piezoelectric transducer array

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right