(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触感応面上において多重接触エリア・ジェスチャを追跡するためのコンピュータ・ソフトウェアによる情報処理方法であって、
１）タッチパッド上において少なくとも２つの物体を検出し、これら少なくとも２つの物体に基づいて四辺形を定義するステップと、
２）前記四辺形の１つの角に、固定されている定位指があるか否か判断するステップと、
３）前記四辺形の高さおよび幅の変化が、円弧指の移動変化についての規定の規準を満たすか否か判断するステップと、
４）前記四辺形の変化に基づいて、前記円弧指の移動方向を判定するステップと、
５）前記四辺形の変化に基づいて、前記定位指に対する前記円弧指の位置を判定するステップと、
６）前記円弧指の回転方向を判定し、この回転方向をエリア回転ジェスチャの回転方向に指定するステップと、
を備えている、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、本方法が、更に、前記四辺形の２つの角が定位指を含むと見なされるか否か判断するステップを備えている、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、本方法が、更に、どちらの指が定位であるかについて不明確である場合、前記定位指の１つを定位に指定し、他方の指を円弧指に指定するステップを備えている、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、本方法が、更に、前記タッチパッドに接触した最初の指を前記定位指に指定し、前記タッチパッドに接触した二番目の指を前記円弧指に指定するステップを備えている、方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法において、本方法が、更に、前記タッチパッドに接触した最初の指を前記円弧指に指定し、前記タッチパッドに接触した二番目の指を前記定位指に指定するステップを備えている、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、本方法が、更に、前記四辺形の高さおよび幅の変化が、前記円弧指の移動変化についての規定の規準を満たすか否か、前記高さおよび幅の変化を、次の４つの規準、
ａ．ボックスの幅の変化が定数よりも大きく、ボックスの高さ変化が０以下である、
ｂ．ボックスの幅変化が負の定数未満であり、ボックスの高さ変化が０以上である、
ｃ．ボックスの高さ変化が定数よりも大きく、ボックスの幅変化が０以上である、および
ｄ．ボックスの高さ変化が負の定数未満であり、ボックスの幅変化が０以上である、
と比較することによって、判断するステップを備えている、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、本方法が、更に、前記円弧指がどの方向に移動しているのか判断するために、前記四辺形のエッジを観察するステップを備えている、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、本方法が、更に、前記円弧指が以下の位置および方向を有する場合、
ａ．円弧指が上にあり、右に移動している、
ｂ．円弧指が下にあり、左に移動している、
ｃ．円弧指が右側にあり、下に移動している、
ｄ．円弧指が左側にあり、上に移動している、
前記円弧指の方向を時計回り回転に指定するステップを備えている、方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、本方法が、更に、前記円弧指が以下の位置および方向を有する場合、
ａ．円弧指が上にあり、左に移動している、
ｂ．円弧指が下にあり、右に移動している、
ｃ．円弧指が右側にあり、上に移動している、
ｄ．円弧指が左側にあり、下に移動している、
前記円弧指の方向を反時計回り回転に指定するステップを備えている、方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、本方法が、更に、カウンタを回転コマンドに割り当てるステップを備えており、時計回り方向の回転が検出される度に前記カウンタを増分し、反時計回り方向の回転が検出される毎に前記カウンタを減分する、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、本方法が、更に、前記カウンタが第１の大きさに達した場合時計回り方向の回転を実行し、前記カウンタが第２の大きさに達した場合反時計回り方向の回転を実行するステップを備えている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互引用
本文書は、連番第６１／１０９，１０９号を有し、２００８年１０月２８日に出願された、仮特許出願代理人整理番号第４４３８．ＣＩＲＱ．ＰＲ号に含まれる主題全てに対して優先権を主張し、この仮特許出願をここで引用したことにより、その主題全てが本願にも含まれるものとする。
発明の分野
本発明は、一般的には、タッチパッドに入力を供給する方法に関する。具体的には、本発明は、回転ジェスチャが接触感応面上において多数の物体を用いて行われたときに、その回転ジェスチャを検出し追跡する方法に関する。この際、多数の物体を、これらの多数の物体によって周囲または終点が定義される１つの物体として扱い、これによって多数の物体を１つの物体として扱い、検出および追跡アルゴリズムを簡略化する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用電子機器は増々至る所で見られるようになっており、これらの効率的に制御する必要性も増々重要になりつつある。接触感応面をユーザ入力を供給する手段として用いることによって効果が得られる広範囲の携帯用電子デバイスには、音楽プレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオ・ファイル・プレーヤ、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、ディジタル・カメラおよびカムコーダ、移動体電話機、スマート／フォーン、ラップトップおよびノートブック・コンピュータ、汎地球測位衛星（ＧＰＳ）デバイス、ならびに他の携帯用電子デバイスが含まれるが、これらに限定されると見なしてはならない。デスクトップ・コンピュータのような据え置き型電子機器であっても、タッチパッドに入力を供給するための改良されたシステムおよび方法を利用することができ、ユーザに一層多くの機能を提供することができる。
【０００３】
多くの携帯用および据え置き型電子機器に生ずる主な問題の１つに、その物理的な寸法のために、機器と通信することを可能にする方法の数が限られてしまうことがあげられる。通例、可搬性が重要な特徴となる場合、インターフェースのために利用可能な空間量は非常に限定されてしまう。例えば、スマート・フォーンと呼ばれることが多い移動体電話機は、今では電話機およびパーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）の機能を提供している。通例、ＰＤＡでは、入力および表示画面のために大量の表面が実用可能でなければならない。
【０００４】
移動体スマート・フォーンは、接触感応画面機能(capabilities)を有するＬＣＤを備えている。スマート・フォーンが可搬型であるため、表示画面空間には有限量の空間しか利用できないので、表示されるデータの相対的な大きさを拡大および縮小する手段が作り出された。多重接触ジェスチャは、多くの場合「ピンチおよびズーム」行為(pinch and zoom action)と呼ばれる。
【０００５】
他にも多重接触ジェスチャがあり、これらは、多重接触対応デバイス(multi-touch capable device)を用いると、非常に有用となる。具体的には、多重接触ジェスチャの１つに回転コマンドがある。
【０００６】
生憎、タッチパッド表面上において親指および人差し指の検出および追跡を行うための当技術分野において周知の方法の１つは、親指および人差し指（または、挟む(pinch)および離す(reverse pinch)ために用いられるあらゆる指）を接触感応面上で別個の物体として検出し追跡する。多数の物体を追跡することは、１つの物体について行われる計算を、物体毎に行わなければならないことを意味する。つまり、いずれのタッチパッド・プロセッサにかかる計算の負担も、追跡対象である指毎またはポインティング・デバイス毎（以後、相互交換可能に用いることとする）に大幅に増加することになる。
【０００７】
タッチパッドまたはタッチスクリーン（以後、タッチパッドと呼ぶ）のような接触感応面上において多数の物体を検出および追跡するプロセスを簡略化することができれば、先行技術に対する改善となろう。
【０００８】
本発明において用いることができるタッチパッドおよびタッチスクリーンの一実施形態について説明することは有用である。具体的には、本発明を実現するために、CIRQUE（登録商標）社の容量感応タッチパッドおよびタッチスクリーン技術を用いることができる。CIRQUE（登録商標）社のタッチパッドは、相互容量検知デバイスであり、一例を図１に示す。このタッチパッドは、不透明面を用いてまたは透過面を用いて実現することができる。つまり、このタッチパッドは、従来のタッチパッドのように動作させることができ、または表示画面上の接触感応面として、つまりタッチ・スクリーンとしても動作させることができる。
【０００９】
このCIRQUE（登録商標）社のタッチパッドでは、行および列電極の格子を用いて、タッチパッドのタッチ感応区域を定める。通例、タッチパッドは約１６個×１２個の電極、または空間に制約がある場合は８個×６個の電極からなる矩形格子である。これらの行および列電極の内部または周囲には、１つの検知電極が織りまぜられている。全ての位置測定は、検知電極を通じて行われる。しかしながら、行および列電極は、検知電極としても作用することができるので、重要な側面は、少なくとも１つの電極が信号を駆動し、他の電極が信号の検出に用いられることである。
【００１０】
更に詳細には、図１は、CIRQUE（登録商標）社が教示する容量検知タッチパッド１０を示し、タッチパッド電極格子の中に行（１２）および列（１４）（即ち、ＸおよびＹ）電極の格子を含む。タッチパッド・パラメータの測定値は全て、タッチパッドの電極格子上に配置されている１つの検知電極１６によって取り込まれるのであり、ＸまたはＹ電極１２、１４によってではない。測定には、固定の基準点は用いられない。タッチパッド・センサ制御回路２０が、Ｐ、Ｎ発生器２２、２４から信号（正および負）を発生し、これらの信号は直接ＸおよびＹ電極１２、１４に種々のパターンで送られる。したがって、タッチパッド電極格子上の電極数と、タッチ・センサ制御回路２０上の駆動ピンの数との間には、１対１の対応があるのが通例である。しかしながら、この構成は、電極の多重化を用いて変更することができる。
【００１１】
タッチパッド１０は、タッチパッド表面上において指（またはその他の容量性物体）の場所を決定する際に、絶対容量測定に依存しない。タッチパッド１０は、検知ライン１６に対する電荷の不均衡を測定する。タッチパッド１０上に指示物体がない場合、タッチ・センサ制御回路２０は均衡状態にあり、検知ライン１６上には信号がない。電極１２、１４上には容量性電荷があってもなくてもよい。CIRQUE（登録商標）社の方法では、これは無関係である。ポインティング・デバイスが容量性結合のために不均衡を生ずると、タッチパッド電極格子を構成する複数の電極１２、１４上で容量変化が発生する。測定するのは容量変化であって、電極１２、１４上における絶対容量値ではない。タッチパッド１０は、容量変化を判定する際、検知ライン上において均衡を再確立即ち再現するために、検知ライン１６に注入しなければならない電荷量を測定する。
【００１２】
タッチパッド１０は、指のような指示物体の位置を判定するために、Ｘ電極１２およびＹ電極１４について２回の完全な測定サイクル（４回の完全な測定）を実行しなければならない。Ｘ１２およびＹ１４電極双方についてのステップは、次の通りである。
【００１３】
最初に、Ｐ、Ｎ発生器２２からの第１信号によって、電極の一群（例えば、Ｘ電極１２の選択群）を駆動し、相互容量測定デバイス２６を用いた第１測定を行って最も大きな信号の場所を判定する。しかしながら、この１回の測定からは、この最大信号に対して指が最も近い電極の一方側にあるのかまたは他方側にあるのか、知ることができない。
【００１４】
次に、最も近い電極の一方側に電極１つだけずらして、再度電極の一群を信号によって駆動する。言い換えると、電極群の一方側に隣接する電極を追加する一方で、もはや元の電極群の逆側にある電極を駆動しない。
【００１５】
第３に、新しい一群の電極を駆動し、第２測定を行う。
最後に、測定した２つの信号の大きさを比較する方程式を用いて、指の場所を判定する。
【００１６】
このように、タッチパッド１０は、指の場所を判定するために、容量変化を測定する。前述したこのハードウェアおよび方法の全ては、タッチ・センサ制御回路２０がタッチパッド１０の電極１２、１４を直接駆動することを想定している。つまり、典型的な１２×１６電極格子のタッチパッドでは、タッチ・センサ制御回路２０から合計２８本のピン（１２＋１６＝２８）が利用可能であり、これらを用いて電極格子の電極１２、１４を駆動する。
【００１７】
CIRQUE（登録商標）社のタッチパッドの感度または分解能は、１６×１２格子の行および列電極が含意するよりも遥かに高い。分解能は、通例、１インチ当たり約９６０カウント以上である。正確な分解能は、構成素子の感度、同じ行および列上にある電極間の間隔、そして本発明にとっては重要でないその他の要因によって決定される。
【００１８】
前述したCIRQUE（登録商標）社のタッチパッドは、ＸおよびＹ電極の格子、ならびに別個の単独検知電極を用いるが、多重化を用いることによって、検知電極もＸまたはＹ電極にすることができる。いずれの設計も、本発明が機能することを可能にする。
【００１９】
CIRQUE（登録商標）社のタッチパッドの基盤技術は、容量センサを基本とする。しかしながら、本発明には他のタッチパッド技術も用いることができる。これら他の近接感応および接触感応タッチパッド技術には、電磁、誘導、圧力検知、静電、超音波、光、抵抗性メンブレーン、半導電性メンブレーン、あるいはその他の指またはスタイラス感応技術が含まれる。
【００２０】
先行技術は、タッチパッド上にある多数のオブジェクトの検出および追跡が既に可能であるタッチパッドの記載を含む。この先行技術の特許は、タッチバッドが、当該タッチパッド上のどこででも個々の物体を検出し追跡することを教示し、これを特許請求している。この特許は、ポインティング・デバイスの存在および位置を示す曲線としてグラフ化された信号上において、物体が「極大値」として現れるようにするシステムについて記載する。このため、信号グラフの下位部分となる「極小値」もあり、これは指示物体が検出されていないことを示す。
【００２１】
図２は、第１極大値３０、第１極小値３２、および第２極大値３４の概念を示すグラフであり、タッチパッド上においてギャップを挟んだ２つの物体の検出結果である。この先行技術は、複数の物体を常に別個の個別物体として追跡しており、その結果、各物体がタッチパッド中を移動するにしたがって、これに追従しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
タッチパッド面上に物体がいくつあるかシステムが判定する必要なく、それでもなおそれらの存在を確認することができる、新たな検出および追跡方法を提供することができれば、先行技術に対する利点となるであろう。また、この新たな方法を用いて多重接触回転ジェスチャを行うことができれば別の利点となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
好適な実施形態では、本発明は、タッチパッドまたはタッチスクリーン上において多数の物体を検出し追跡するシステムおよび方法である。この方法は、検出および追跡アルゴリズムを実行するプロセッサにかかる計算の負担を軽減する。多数の物体は、別個の物体ではなく、１つの物体の要素として扱われる。これらの物体の位置は、２つの物体が検出されたときには、１つの物体の四辺形輪郭の角として扱われ、多重接触回転ジェスチャを実行するように、多数の物体を追跡することができる。
【００２４】
本発明の第１の態様では、既存のタッチパッドおよびタッチスクリーン（以後まとめて「タッチパッド」と呼ぶ）のハードウェアおよび走査ルーチンを、この新たな分析アルゴリズムと共に用いることができる。
【００２５】
本発明の第２の態様では、前述の新たな分析アルゴリズムは、ハードウェアの変更なく、ファームウェアで実装することができる。  
第３の態様では、タッチパッドは、通常の走査手順を実行して、タッチパッド上にある全ての電極からデータを入手する。タッチパッドの外縁端または境界において開始し、次いで内側に移動しながらまたはタッチパッドの表面全域で物体を探すことによって、データを分析する。物体の縁端がデータの中で検出されたときに、データ分析は終了する。次いで、最初の外縁端と対向する外縁端即ち境界上において分析を開始し、次いで内側に進んで行く。この場合も、物体の縁端がデータの中で検出されたときに、データ分析は終了する。次いで、直交する向きにこのプロセスを繰り返す。つまり、最初の境界がタッチパッドの横方向の両方の境界である場合、縦方向における両方境界を用いて分析を開始する。分析は、各方向から最初の物体の縁端を越えてタッチパッド上で検出されたものを捕らえることはない。つまり、タッチパッドは、当該タッチパッド上にある物体の総数を判定することはなく、４つの方向からの物体の縁端以外は何も計算する必要がなく、こうすることによってタッチパッド・プロセッサにかかる計算オーバーヘッドを大幅に軽減する。
【００２６】
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、利点、ならびに代替的態様は、添付図面と組み合わせて以下の詳細な説明を検討することから、当業者には明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、CIRQUE（登録商標）社によって製造され、本発明の原理にしたがって動作することができる、容量感応タッチパッドの構成素子のブロック図である。
【図２】図２は、先行技術によって教示されたタッチパッド上における２つの物体の検出を示すグラフである。
【図３】図３は、ユーザの手が、親指および人差し指でタッチパッドの表面に接触していることを示す、本発明のタッチパッドの上面図である。
【図４】図４は、親指および人差し指が接触しているときに、タッチパッドが１つの物体を捕らえていることを示す、タッチパッドの上面図である。
【図５】図５は、親指および人差し指が離れているときに、タッチパッドは２つの物体を捕らえているが、１つの物体として扱われていることを示す、タッチパッドの上面図である。
【図６】図６は、３本以上の指がタッチパッドと接触しているときに、タッチパッドは多数の物体を捕らえているが、なおも１つの物体として扱われていることを示す、タッチパッドの上面図である。
【図７】図７は、多数の物体を１つの大きな物体として追跡できることを示す、タッチパッドの上面図である。
【図８】図８は、もっと大きな物体の輪郭の角における２つの物体の位置を示す、本発明のタッチパッドの上面図である。
【図９】図９は、どのようにして円弧状の指(arc finger)の動きが時計方向回りまたは反時計方向回りの動きとして解釈されるかを示す、本発明のタッチパッドの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
これより、本発明の種々の要素に参照番号が与えられた図面を参照する。この図面において、当業者が本発明を実施し使用することを可能にするように本発明について論ずる。尚、以下の説明は本発明の原理の一例にすぎず、以下に続く特許請求の範囲を狭めるように見なしてはならないことは言うまでもない。
【００２９】
本発明の実施形態について説明する前に、本発明のタッチパッド・ハードウェアがタッチパッド電極の全てを走査することを理解するのは重要なことである。CIRQUE（登録商標）社のタッチパッドは、先行技術の図２に示されるのと同じ生データを常に収集することができる。更に、タッチパッドの電極を走査する仕方は、本特許の要素ではない。本発明において用いられるCIRQUE（登録商標）社のタッチパッドは、電極を、同時にではなく、グループ単位で順次走査することにおいて、独特であると思われる。しかしながら、本発明に関連するのは、どのようにしてタッチパッドの電極からデータを収集するのかではなく、むしろどのようにそのデータを用い分析するかである。新たなデータ収集アルゴリズムの重要性は、以下の開示によって明らかとなろう。
【００３０】
図３は、本発明の原理にしたがって作られたタッチパッド１０の上面図として示す。タッチパッド１０は、多数の物体を同時に検出し追跡することができる。親指３６および人差し指３８同士を突き合わせて、タッチパッド１０上のいずれかの位置に置いた場合を考える。親指３６および人差し指３８の組み合わせが、タッチパッド１０によって１つの物体として見られることは、あり得ることである。このようなことが生ずる可能性があるのは、タッチパッド１０に向けて押し付けたときに、親指３６および人差し指３８の組織が変形し、それらの間に本質的に隙間を残さない程強く突き合わされる可能性があるからである。通常の検出アルゴリズムは、１つの物体を検出するときにそれが現在動作するように動作する。即ち、検出した物体について、中心点即ち重心を決定する。この重心は、タッチパネル１０上において検出された物体の位置であると見なされる。
【００３１】
図４は、タッチパッド１０上の親指３６および人差し指３８の位置において、タッチパッド１０が検出し得るものの上面図である。例えば、タッチパッド１０は、中心点４２の位置がクロスヘアー(crosshair)で示された、不規則であるがほぼ円形の輪郭４０を検出する可能性がある。物体４０は近似にすぎず、タッチパッド１０が検出するものの正確な表現と見なしてはならない。理解すべき重要なことは、全体的に１つの物体だけが検出されるということである。
【００３２】
親指３６および人差し指３８を引き離すように引き離し動作で移動させると、タッチパッド１０は２つの別個の物体を検出することができる。タッチパッドは、多数の物体の初期発現以来これらを検出することができるが、タッチパッド表面上における１つよりも多い物体の検出および追跡は常に望ましくないことと見なされているので、検出した物体の内１つを無視しつつ、所望の物体の位置を追跡し続けるようにアルゴリズムが実現されている。どの物体を追跡すべきかについての決定を変更できることは明らかである。しかしながら、先行技術においては、最も大きい物体を追跡し、それよりも小さい物体を無視することが慣例であった。とは言え、これは任意の決定であり、最初に検出する物体だけを追跡するというような、どの物体を追跡すべきか選択する他の何らかの手段を用いることもできる。
【００３３】
本発明は、多重接触ジェスチャを実行するために、多数の物体を検出および追跡するというこの独特な方法をどのように用いるかということに関する新たな方法である。本質的に、２つの異なる想定場面がある。第１の想定場面は、２つの物体だけが検出されたときに生ずる。第２の想定場面は、２つよりも多い物体が検出されたときに生ずる。
【００３４】
第１の想定場面の一例の図を図５に示す。図５は、親指３６および人差し指３８が離れている場合、親指および人差し指がタッチパッド１０に対して横に並んでいるときに、タッチパッド１０が何を検出することができるかを示す。図５は、２つの物体３６、３８が検出されていることを示し、各物体は、それぞれ、クロスヘアーで示すようにそれら自体の重心４６、４８を有する。本発明の方法は２つの物体３６、３８からのデータをどのように用いるかを例示するために、点線４４が示されている。点線４４は、本発明の方法が２つの物体３６、３８を１つの大きな物体として扱うことを示すために用いられている。この１つの物体は細長く、したがって２つの終点４６、４８を有するように見える。
【００３５】
図５に示すように、親指３６および人差し指３８を移動させて引き離すと、本発明の方法は、タッチパッド１０上における更に大きな１つの物体として、その物体を扱う。同様に、親指３６および人差し指３８を互いに近付けるように移動させると、本方法は、親指および人差し指が接触しているか否かには拘わらず、タッチパッド１０上において更に小さな物体を見ることになる。１つの物体を追跡するために必要とされるアルゴリズムは、その物体が大きくてもまたは小さくても、その方法が１つの物体のみを追跡しつつ、意図的に第２の物体を無視しなければならない場合よりも簡単であることを強調しておく。
【００３６】
第１実施形態を簡潔に述べると、本発明は、２つの物体がタッチパネル１０上に実際に存在することを認識するが、第１実施形態のデータ収集アルゴリズムは、２つの物体が１つの物体であるかのように、これらを扱う。
【００３７】
尚、この１つの大きな物体を検出するという想定場面は、手のひらがタッチパッド１０上に置かれたときにも起こることは、認められてしかるべきである。実際、１つの大きな物体が検出されたときの状況を扱うアルゴリズムを開発するのが通例である。１つの典型的な想定場面では、ユーザが意図せずに手のひらをタッチパッド上に載せたのであって、接触するつもりではなかったと想定して、大きな物体を無視する。
【００３８】
手のひらの手首に接する部分がタッチパッド１０上に置かれている場合を考える。手首に接する部分は、比較的小さく、１つの物体である。ここで、手のひらがより多くタッチパッド１０と接触するように手のひらを前方に揺すると、手のひらが大きくなるが、なおも１つの物体であり、タッチパッド１０には１つの物体として見える。このように、本発明の新たなデータ収集アルゴリズムは、１つの大きな物体が検出されたときも、２つの物体が検出されたときも同じ機能を果たす。第１実施形態は、複数の接触点を捕らえて、これらが手のひらのような１つの物体で形成されていても、または親指３６および人差し指３８のような２つの以上の物体で形成されていても、これらを１つの大きな物体の外縁端として扱うようにプログラミングされている。尚、親指３６および人差し指３８は、ユーザの１つの手の内いずれの２本の指であっても、または２つの異なる手の指であっても可能である。
【００３９】
本発明は、本質的に、２つよりも多い物体がタッチパッド１０上で検出されたときと同様に動作する。終点を捕らえる代わりに、本発明は、１つの大きな物体の周囲または境界を示す物体を捕らえる。つまり、１つの大きな物体の重心は、本アルゴリズムによって判断される周囲の中心となることもできる。
【００４０】
ここで、図６において、２つよりも多い物体がタッチパッド１０と接触している想定場面を示す。この実施形態では、タッチパッド１０は、多数の接触点の重心を用いるようにプログラミングされている。これらの重心は、これらが手の平のような１つの物体で形成されていても、または親指３６、人差し指３８、および少なくとも１本の別の指のような多数の物体で形成されていても、１つの大きな物体の外縁端となる。尚、親指３６および人差し指３８は、ユーザの手の他のいずれの指とでも置き換えることができ、あるいは異なる手の指とでさえも置き換えることができることは明白なはずである。
【００４１】
つまり、図６では、この場合３つの物体３６、３８および５０が検出される。点線４６は、検出された物体を１つの物体の周囲として用いることによって、物体のサイズが決定されることを示すために用いられる。
【００４２】
こうしてタッチパッド１０が多数の物体を１つの物体として扱うことができると判断したが、この情報は、前述した多重接触エリア回転ジェスチャを実行するために、本発明によって用いることができる。
【００４３】
図７は、セル即ち格子ボックス６２と輪郭６４とに分割されたタッチパッド６０の模式図である。セル６２および輪郭６４は、想像上のものであるが、多重接触エリア・ジェスチャ(multi-touch area gesture)の概念を示すために用いられている。多重接触エリア・ジェスチャのプロセスまたはアルゴリズムは、次の通りである。
【００４４】
２つの物体がタッチパッド５０上に置かれると、本発明はこれらの物体の四辺形輪郭６４を必ず作成する。この輪郭６４は、したがって、４つの角を有する。本発明の検出方法は、輪郭を定める実際の物体がどの角にあるのかは特定しない。
【００４５】
図８は、輪郭６４の２つの角６６を定める２つの物体の概念を示す。点６０および６２において２つの物体によって接触が行われた場合、本方法は、これらの物体が実際に点６０および６２、または点６８および７０にあるか否か判断を行わない。しかしながら、本発明のアルゴリズムの第１ステップは、４つの角の内どれが、１組の一意の輪郭線６４上において、定位指（「静止したままでいる」と定義する）によって定められたのか判断する。輪郭６４は、タッチパッド６０上においてジェスチャのエリアを追跡するために用いられる物体である。図７は、一意の境界によって区別された３本の輪郭線７０，７２，７４を示す。格子ボックスＰ７６は、同じままであり続ける格子ボックスであり、つまり定位指または定位角(planted corner)を印している。格子ボックス６２に記した「１」、「２」、および「３」は、タッチパッド６０上において動く指即ち円弧指(arc finger)あるいは他の物体の連続位置である。定位角７６は、輪郭線７０、７２、７４のどの格子ボックス６２が、多重接触エリア回転ジェスチャの間一定のままでいるか発見することによって、決定される。
【００４６】
尚、物体の内１つが、定位指(planted finger)と特定された場合、他の指はデフォルトで移動物体(moving object)となると仮定する。移動物体が指であると仮定すると、移動指は円弧指(arc finger)とも呼ばれる。
【００４７】
定位角７６の特定の後、本アルゴリズムの第２ステップは、輪郭６４のエリアの変化が、何らかの所定の最小移動を満たすことを確認することである。該当するジェスチャが、多重接触エリア回転ジェスチャの可能性があると見なすためには、輪郭６４のエリアのサイズ変化において４つの条件の内１つが満たされなければならない。
【００４８】
第１の可能な条件は、輪郭６４の幅の変化が、所定の定数よりも大きく、そして輪郭の高さの変化が０以下であることである。
第２の可能な条件は、輪郭６４の幅の変化が所定の負の定数未満であり、輪郭の高さの変化が０以上であることである。
【００４９】
第３の可能な条件は、輪郭６４の高さの変化がある定数よりも大きく、輪郭の幅の変化が０以上であることである。
第４の可能な条件は、輪郭６４の高さの変化がある負の定数未満であり、輪郭の幅の変化が０以上であることである。
【００５０】
これら４つの条件によって、挟み込みおよびズーム・ジェスチャ（高さおよび幅の双方が一緒に拡大または縮小しなければならない）が、多重接触エリア回転ジェスチャとして解釈されないことを保証する。挟み込みおよびズームには、特殊な条件があり、指が１本の軸上にあってジェスチャを行っている場合、輪郭６４が一方向に拡大していなくても、本方法は挟み込みおよびズーム・ジェスチャの検出を可能にする。
【００５１】
図７において、輪郭６４の位置１から位置２への幅の変化は、負の定数未満であり、一方高さの変化は０よりも大きい。この条件は、ジェスチャ毎に１回満たされればよい。
本アルゴリズムの第３ステップは、少なくとも１つの角が輪郭６４において定められていることを確認することである。しかしながら、円弧を作っているユーザの指（円弧指）がタッチパッド６０のエッジと平行に移動している場合、２つの角が定められる可能性がある。点Ｐ７６における指が動いた場合、定位指はなくなり、つまり、ジェスチャは多重接触エリア回転ジェスチャとは見なされない。
【００５２】
ここで、どちらが本当なのか判断する情報が不十分なために、輪郭６４の内２つの角が定位と見なされた場合、第４のステップは、どの指が実際に定められたのか「想像する」ために追跡データを用いることである。例えば、輪郭７２の高さが大きくなっていない場合、ジェスチャ全体にわたって、ｙ軸の最高値は一定のままであるはずである。つまり、輪郭線７０、７２、７４の内２本のエッジは一定のままであったはずであり、どの角が実際に定められたのか、そして動いた円弧指はどれであったのか言うことは不可能である。
【００５３】
観察によって、定位および多重接触エリア回転ジェスチャにおいて、殆どの人は彼らの定位指(plant finger)を最初にタッチパッド６０上に置くことが確認されている。次いで、タッチパッド６０は、第２の指がタッチパッド上に置かれても、この位置を定位角として報告し続ける。絶対的に必要でないならば、このデータを用いない方が好ましい。その理由は、ユーザが移動指を最初にタッチパッド６０上に置いた場合、本発明の方法は、多重接触エリア回転ジェスチャが逆方向に動いていることを報告するからである。
【００５４】
第５ステップは、円弧指が動いているか（上、下、右、左に）否か判断することである。円弧指の移動方向の追跡は、輪郭６４のエッジがどのように変化するのか観察することによって行われる。図７において、エッジ８０がタッチパッド６０を横切って左から右に移動するのが見える。つまり、円弧指が右に移動していることがわかる。
【００５５】
対照的に、円弧指が対角線方向にタッチパッド６０を横切って移動する場合、円弧指が最も遠くまで移動した軸が、移動方向として報告される。本アルゴリズムによって追跡すべき移動方向としては、１つの移動方向のみを報告することができる。
【００５６】
第６ステップは、定位指に対する円弧指の位置（上、下、右、左）を判定することである。指の実際の位置を判定することは、輪郭６４の中心点を検査し、定位指に対して、円弧指がどこに位置するのか調べることによって行われる。図７では、輪郭６４の中心が１（上／左）から２（上）へ、そして３（上／右）に移動する。輪郭５４の中心は一貫して定位指の上にあるので、円弧指は、定位指の上に位置すると考えられる。また、円弧指が一定して定位指の右上にあって、双方の条件が真であると報告する場合も容認できる。
【００５７】
ステップ５およびステップ６において計算した２つの情報、即ち、円弧指の移動方向、および定位指に対する円弧指の移動方向を用いて、本アルゴリズムの第７ステップでは、多重接触エリア回転ジェスチャが時計回り方向の回転かまたは反時計回り方向の回転か判断する。回転を扱うときに８通りの有効な状態が存在する可能性がある。
【００５８】
時計回り方向の回転では、４つの可能な円弧指の状態は次の通りである。
ａ．円弧指が上にあり、右に移動している。
ｂ．円弧指が下にあり、左に移動している。
【００５９】
ｃ．円弧指が右側にあり、下に移動している。
ｄ．円弧指が左側にあり、上に移動している。
反時計回り方向の回転では、４つの可能な円弧指の状態は次の通りである。
【００６０】
ｅ．円弧指が上にあり、左に移動している。
ｆ．円弧指が下にあり、右に移動している。
ｇ．円弧指が右側にあり、上に移動している。
【００６１】
ｈ．円弧指が左側にあり、下に移動している。
これら８通りの異なる状態から、多重接触エリア回転ジェスチャを検出しようとするときに、全ての他の組み合わせが意味をなす訳ではないので、無視されるものもある。つまり、２本の円弧指の位置が報告された場合、報告された円弧指の移動によって、これらの位置の内１つのみが意味をなすことになる。
【００６２】
例えば、図９において、タッチパッド６０上における円弧指の位置は、位置「１」にある定位指の右側であり、しかも上にある。この円弧指の移動は、下向きと報告される。何故なら、円弧指が位置「２」に移動し次いで位置「３」に移動する際に、ボックスの幅の変化が輪郭６４の高さよりも小さいからである。下および上の組み合わせは意味をなさないので、「下および右に」が意味をなす。したがって、回転は時計回り方向であると考えられる。
【００６３】
意図しない回転を減らすのに役立つように、本アルゴリズムの第９ステップでは、時計回りまたは反時計回り方向の回転の内どちらが検出されたかに基づいて、カウンタを増分または減分させる。カウンタがある大きさに達した場合、回転コマンドを送る。それ以外の場合、多重接触エリア回転ジェスチャが完了したとき、第１０ステップにおいて、どちらの方向に円弧指が進んできたように見えるかチェックおよび確認し、再度回転コマンドを送信する。このチェックにより、１回の誤ったサンプルがアルゴリズムに偽りの回転コマンドを送らせることを防止する。
【００６４】
先行技術の多重物質検出および追跡方法は、タッチパッド上で指し示している各物体を見る。対照的に、多重接触エリア回転ジェスチャは、ジェスチャを認識するために、タッチパッド上で指し示している多数の個々の物体の追跡を必要としない。
【００６５】
本発明は、データ収集アルゴリズムについて教示した。このアルゴリズムは、外側の縁端において始まり、内側に向けてまたはタッチパッドを横切って移動する。あるいは、データ収集アルゴリズムは、中央において開始し、タッチパッドの外縁端に向けて外側に移動することもできる。
【００６６】
また、本発明は、矩形のタッチパッド上における物体の検出および追跡を中心に述べた。円形タッチパッドでは、円形検出区域は、単に矩形グリッド上のオーバーレイとすることも可能である。しかしながら、円形の電極格子を用いてもよい。円形の第１実施形態では、データ収集アルゴリズムがタッチパッドの一方の外縁端から中心に向かって移動するとき、または中心からあらゆる方向に外縁端に向かって外側に移動するときには、最初の物体に到達するとアルゴリズムは停止する。
【００６７】
しかしながら、円形の第２実施形態では、円形電極格子を、パイの一切れずつのような四分儀に区分することもできる。つまり、このデータ収集アルゴリズムは、別個の四分儀の各々において１つの物体を検出する。
【００６８】
尚、前述の構成は、本発明の原理の応用の例示にすぎないことは言うまでもない。本発明の主旨や範囲から逸脱することなく、数多くの変更や代替構成が当業者には考案することができよう。添付した特許請求の範囲は、このような変更や構成も包含することを意図している。
【図１】
0005684136.tif 000002
【図２】
0005684136.tif 000003
【図３】
0005684136.tif 000004
【図４】
0005684136.tif 000005
【図５】
0005684136.tif 000006
【図６】
0005684136.tif 000007
【図７】
0005684136.tif 000008
【図８】
0005684136.tif 000009
【図９】
0005684136.tif 000010