(57)【要約】  本発明は、接触センサ装置及びその装置のポインティング座標決定方法に関し、本発明の接触センサ装置は、表面上に接触される入力信号を印加して接触信号を発生するタッチパネルと、接触信号を印加して接触物体の単純な接触可否または接触強度により接触情報を感知して電気信号に出力する接触センシング部と、電気信号に応答して接触データを保存する接触データ保存部と、電気信号に応答して接触物体の多様な輪郭線に対するテンプレートを予め保存して置くテンプレート保存部と、接触データを印加して接触物体との空間上の距離差を利用する場合、距離差により接触データの座標を選択して接触物体の輪郭線を感知し、保存されている接触物体のテンプレートを印加してマッピングさせてポインティング装置のポインタ座標を決定する接触データ処理部と、を備えることを特徴とする。本発明によれば、ポインティング装置の動的環境でもポインタの動きを防止できる。
2011513873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を接触することで発生する入力信号を印加し、静電容量の変化により接触信号を発生するタッチパネルと、
前記接触信号を印加し、接触物体の単純な接触可否または接触強度によって接触情報を感知し、電気的な状態変化により電気信号を出力する接触センシング部と、
前記電気信号に応答して前記接触物体の接触形状及び接触方向に対する接触データを保存する接触データ保存部と、
前記電気信号に応答して前記接触形状及び接触方向によって相違する前記接触物体の多様な輪郭線に対するテンプレートを予め保存するテンプレート保存部と、
前記接触データを印加し、前記接触物体の以前接触データと現在接触データとの空間上の距離差を利用する場合、前記距離差により前記以前接触データの座標または前記現在接触データの座標を選択して前記接触物体の輪郭線を感知し、保存されている接触物体のテンプレートを印加してマッピングさせてポインティング装置のポインタ座標を決定する接触データ処理部と、
を備えることを特徴とする接触センサ装置。
【請求項２】
前記接触データ処理部は、
前記接触データを印加し、前記接触物体の前記以前接触データと前記現在接触データとの時間差を利用する場合、前記時間差により前記以前接触データの座標または前記現在接触データの座標を選択して前記接触物体の輪郭線を感知して計算し、前記ポインティング装置のポインタ座標を決定することを特徴とする請求項１に記載の接触センサ装置。
【請求項３】
前記接触データ処理部は、
前記接触物体によって接触された地点の座標を感知して前記空間上の距離差を計算し、前記空間上の距離差を所定の距離差と比較して前記接触データのノイズをフィルタリングするデータ安定化部と、
前記ノイズがフィルタリングされた接触データを印加して前記接触物体の輪郭線を感知して計算する接触物体輪郭感知部と、
前記保存されている接触物体のテンプレートを印加し、前記受信されて保存されているテンプレートを前記計算された接触物体の輪郭線と比較してマッピングするテンプレートマッピング部と、
前記マッピングされた接触物体の輪郭線に対するテンプレートを介して前記接触物体の接触形状及び接触方向を計算して前記ポインティング装置のポインタ座標を決定するポインタ座標決定部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の接触センサ装置。
【請求項４】
前記データ安定化部は、
前記接触物体の接触された時間を感知して前記時間差を計算し、前記計算された時間差を所定の時間値と比較して前記接触データのノイズをフィルタリングすることを特徴とする請求項３に記載の接触センサ装置。
【請求項５】
前記接触センサ装置は、
前記接触物体が複数個である場合に、
前記テンプレート保存部は前記接触物体の接触形状及び接触方向によって相違する輪郭線に対するテンプレートを保存し、
前記接触物体輪郭感知部は前記接触物体の複数個の入力信号を個別に認識して前記接触物体の輪郭線を計算し、
前記テンプレートマッピング部は、前記テンプレート保存部に保存されているテンプレートと前記計算された接触物体の輪郭線とを一対一にマッピングし、
前記ポインタ座標決定部は、前記接触される入力信号の形態によって前記接触物体の個数、幾何学的な中心、テンプレートの頂点及び接触位置を個別に計算することを特徴とする請求項２又は４に記載の接触センサ装置。
【請求項６】
前記接触物体の輪郭線のそれぞれは、前記接触物体の単純な接触可否に対しては１ビット形態として前記タッチパネルから出力される信号に対応する前記接触物体の境界線であり、
前記接触物体の接触強度については複数ビットの形態として前記タッチパネルから出力される信号に対応する前記接触物体の等高線であることを特徴とする請求項５に記載の接触センサ装置。
【請求項７】
前記接触センシング部は、
前記接触物体が実際接触した複数個の領域のうちの代表的な接触領域の座標値を予め設定して接触された地点の中心点座標を計算することを特徴とする請求項６に記載の接触センサ装置。
【請求項８】
前記複数個の代表的な接触領域の座標値は前記接触物体の輪郭線から上左点座標、下右点座標、中間点座標及び輪郭線代表点座標であり、前記接触物体が指の場合には前記輪郭線の頂点座標を含むことを特徴とする請求項７に記載の接触センサ装置。
【請求項９】
前記接触センシング部は、
前記接触物体が実際接触した領域が前記接触物体の輪郭線の前記上左点座標の場合には最小座標値として認識し、
前記接触物体の輪郭線の前記下右点座標の場合には最大座標値として認識した後に、
前記上左点座標と前記下右点座標のそれぞれのＸ座標値の平均値とＹ座標値の平均値とを計算して前記接触された地点の前記中心点座標を計算することを特徴とする請求項８に記載の接触センサ装置。
【請求項１０】
前記複数個の代表的な接触領域の座標値は、前記接触物体の輪郭線から前記上左点座標、上右点座標、下左点座標、前記下右点座標、及び前記中間点座標であることを特徴とする請求項７に記載の接触センサ装置。
【請求項１１】
前記接触センシング部は、
前記接触物体が実際接触した領域が前記接触物体の輪郭線の前記上左点座標、前記上右点座標、前記下左点座標、前記下右点座標の場合にはそれぞれ第１ないし第４座標値として認識し、前記接触物体の輪郭線の前記中間点座標の場合には第５座標値として認識することを特徴とする請求項１０に記載の接触センサ装置。
【請求項１２】
前記接触センシング部は、
前記タッチパネル全体あるいは内部所定領域の外郭から上下左右の所定境界を予め指定した後、前記接触された地点の位置によって前記中心点座標のＸ座標またはＹ座標を近接する前記所定境界領域外郭の代表的な接触領域の座標値のＸ座標またはＹ座標に誘導して前記接触された地点の中心点座標を計算することを特徴とする請求項６に記載の接触センサ装置。
【請求項１３】
前記代表的な接触領域の座標値は、前記タッチパネル上の上左点座標、上右点座標、下左点座標、下右点座標、及び中間点座標であることを特徴とする請求項１２に記載の接触センサ装置。
【請求項１４】
前記接触センシング部は、
前記接触物体の実際接触した領域の輪郭線が前記所定境界領域外郭から前記上左点座標と前記上右点座標との間または前記下左点座標と前記下右点座標との間に位置する場合、前記実際接触地点の中心点座標のＸ座標はそのまま維持し、Ｙ座標は前記上左点座標と前記上右点座標のＹ座標に誘導され、
前記接触物体の実際接触した領域の輪郭線が前記所定境界領域外郭から前記上左点座標と前記下左点座標との間または前記上右点座標と前記下右点座標との間に位置する場合、前記実際接触地点の中心点座標のＹ座標はそのまま維持し、Ｘ座標は前記上左点座標と前記下左点座標のＸ座標に誘導されて決定されることを特徴とする請求項１３に記載の接触センサ装置。
【請求項１５】
前記接触センシング部は、
前記接触物体が前記タッチパネル上において前記実際接触した領域の複数個の座標に対して前記静電容量を計算し、前記静電容量値が最大である座標軸及び閾値静電容量値を超える座標値を選択して前記座標値のうちの前記静電容量値が最大地点の座標を選択して前記接触された地点の中心点座標として決定することを特徴とする請求項６に記載の接触センサ装置。
【請求項１６】
前記接触センシング部は、
前記接触物体が前記タッチパネル上に接触地点において、前記静電容量値が前記閾値静電容量値よりも低い場合には接触されないものとして認識し、
前記静電容量値が前記閾値静電容量値よりも高い場合のみに接触されたものとして認識することを特徴とする請求項１５に記載の接触センサ装置。
【請求項１７】
前記接触センシング部は、
前記実際接触した領域の複数個の座標に対して段階別に前記静電容量の分布量を測定して前記等高線を生成し、
前記等高線に対して複数個の静電容量値を有する複数個の座標軸と前記実際接触した領域の複数個の座標値を検索した後、
前記複数個の座標軸のうちの最大静電容量値を有する座標軸と前記複数個の座標値のうちの前記閾値静電容量値を超える座標値を先に選択し、
前記最大静電容量値を有する座標軸上において、前記閾値静電容量値を超える座標値のうちの前記静電容量値が最大地点の座標を選択して前記接触された地点の中心点座標として決定することを特徴とする請求項１６に記載の接触センサ装置。
【請求項１８】
前記データ安定化部は、
前記空間上の距離差を利用する場合には、前記空間上の距離差が前記所定距離値よりも小さければ前記以前接触データの座標を維持し、前記空間上の距離差が前記所定距離値よりも大きければ前記現在接触データの座標を選択して空間領域でノイズをフィルタリングし、
前記時間差を利用する場合には、前記時間差が前記所定時間値よりも小さければ以前接触時間を維持し、前記時間差が前記所定時間値よりも大きければ新たな接触時間を選択して時間領域からノイズをフィルタリングすることを特徴とする請求項１７に記載の接触センサ装置。
【請求項１９】
前記接触物体輪郭感知部は、
前記接触物体の接触された面積によって、前記単純な接触可否に対しては前記接触物体の境界線を計算し、前記接触物体の接触強度に対しては前記接触物体の等高線を計算することを特徴とする請求項１８に記載の接触センサ装置。
【請求項２０】
前記テンプレートマッピング部は、
複数個の接触物体が前記タッチパネル上に接触した状態で任意の接触物体が同一接触領域を短時間に接触と非接触とを間欠的に繰り返す場合、
前記任意の接触物体の輪郭線を選択し、選択された前記任意の接触物体の輪郭線を前記保存されている接触物体の輪郭線に対するテンプレートと比較してマッピングさせることを特徴とする請求項１９に記載の接触センサ装置。
【請求項２１】
前記ポインタ座標決定部は、
前記接触信号が前記１ビット形態の信号である場合には、前記接触物体境界線の粗さの程度によって前記接触物体の接触形状及び接触方向を計算し、
前記接触信号が前記複数ビット形態の信号である場合には、前記接触物体等高線の稠密な程度によって前記接触物体の接触形状及び接触方向を計算することを特徴とする請求項２０に記載の接触センサ装置。
【請求項２２】
前記接触センサ装置は、
１つの接触物体だけが前記タッチパネル上に接触される場合にはメニューを選択して実行し、
２つの接触物体が前記タッチパネル上に接触した状態で動く場合には、前記２つの接触物体の移動方向によって画面映像全体がスクロールされたり、前記２つの接触物体との間の間隔調節によって前記画面映像を拡大または縮小したりし、
前記複数個の接触物体が前記タッチパネル上に接触する場合には、使用者が予め指定した実行命令語により指定の動作を行うことを特徴とする請求項２１に記載の接触センサ装置。
【請求項２３】
タッチパネル表面上の接触によって発生される入力信号を印加して静電容量の変化により接触信号を発生する接触信号発生段階と、
前記接触信号を印加して接触物体の単純な接触可否または接触強度によって接触情報を感知して電気的な状態変化を電気信号に出力する接触センシング段階と、
前記電気信号に応答して前記接触物体の接触形状及び接触方向に対する接触データを保存する接触データ保存段階と、
前記電気信号に応答して前記接触形状及び接触方向によって相違する前記接触物体の多様な輪郭線に対するテンプレートを予め保存するテンプレート保存段階と、
前記接触データを印加して前記接触物体の以前接触データと現在接触データとの空間上の距離差を利用する場合、前記距離差により前記以前接触データの座標または前記現在接触データの座標を選択して前記接触物体の輪郭線を感知し、前記保存されている接触物体のテンプレートを印加してマッピングさせてポインティング装置のポインタ座標を決定する接触データ処理段階と、
を備えることを特徴とする接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項２４】
前記接触データ処理段階は、
前記接触物体の前記以前接触データと前記現在接触データとの時間差を利用する場合、前記接触データを印加し、前記時間差により前記以前接触データの座標または前記現在接触データの座標を選択して前記接触物体の輪郭線を感知する段階と、
前記ポインティング装置のポインタ座標を決定する段階と、
を備えることを特徴とする請求項２３に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項２５】
前記接触データ処理段階は、
前記接触物体の接触された地点の座標を感知して前記空間上の距離差を計算し、前記空間上の距離差を所定の距離差と比較して前記接触データのノイズをフィルタリングするデータ安定化段階と、
前記ノイズがフィルタリングされた接触データを印加して前記接触物体の輪郭線を感知して計算する接触物体輪郭感知段階と、
前記保存されている接触物体の輪郭線に対するテンプレートを印加して前記計算された接触物体の輪郭線と比較してマッピングさせるテンプレートマッピング段階と、
前記マッピングされた接触物体の輪郭線に対するテンプレートを介して前記接触物体の接触形状及び接触方向を計算して前記ポインティング装置のポインタ座標を決定するポインタ座標決定段階と、
を備えることを特徴とする請求項２３に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項２６】
前記データ安定化段階は、
前記接触物体の接触された時間を感知して前記時間差を計算する段階と、
前記計算された時間差を所定の時間値と比較して前記接触データのノイズをフィルタリングする段階と、
を備えることを特徴とする請求項２５に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項２７】
前記接触物体が複数個である場合、
前記テンプレート保存段階で、接触物体の接触形状及び接触方向によって相違する輪郭線に対するテンプレートを保存し、
前記接触物体輪郭感知段階で、前記接触物体の複数個の入力信号を個別に認識して前記接触物体の輪郭線を計算し、
前記テンプレートマッピング段階で、前記保存されているテンプレートと前記計算された接触物体の輪郭線とをそれぞれ一対一にマッピングし、
前記ポインタ座標決定段階で、前記接触される入力信号の形態によって前記接触物体の個数、幾何学的な中心、テンプレートの頂点及び接触位置を個別に計算することを特徴とする請求項２６に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項２８】
前記接触センシング段階は、
前記接触物体が実際接触した複数個の領域のうちの複数個の代表的な接触領域の座標値を予め設定して前記接触された地点の中心点座標を計算することを特徴とする請求項２７に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項２９】
前記複数個の代表的な接触領域の座標値は、前記接触物体の輪郭線から上左点座標、下右点座標、中間点座標及び輪郭線代表点座標であることを特徴とする請求項２８に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３０】
前記接触センシング段階は、
前記接触物体が実際接触した領域が前記接触物体の輪郭線の前記上左点座標の場合には最小座標値として認識する段階と、
前記接触物体の輪郭線の前記下右点座標の場合には最大座標値として認識する段階と、
前記タッチパネルの前記上左点座標と前記下右点座標のそれぞれのＸ座標値の平均値とＹ座標値の平均値とを計算して前記接触された地点の中心点座標を算出する段階と、
を備えることを特徴とする請求項２９に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３１】
前記接触センシング段階は、
前記タッチパネル全体あるいは内部所定領域の外郭から上下左右の所定境界を予め指定する段階と、
前記接触された領域の位置によって前記中心点座標のＸ座標またはＹ座標を近接する前記所定境界領域外郭の代表的な接触領域の座標値のＸ座標またはＹ座標に誘導して前記接触された地点の中心点座標を計算する段階と、
を備えることを特徴とする請求項２７に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３２】
前記代表的な接触領域の座標値は、前記タッチパネル上の上左点座標、上右点座標、下左点座標、下右点座標、及び中間点座標であることを特徴とする請求項３１に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３３】
前記接触センシング段階は、
前記接触物体の実際接触した領域の輪郭線が前記所定境界領域外郭から前記上左点座標と前記上右点座標との間または前記下左点座標と前記下右点座標との間に位置する場合、前記実際接触地点の中心点座標のＸ座標はそのまま維持し、Ｙ座標は前記上左点座標と前記上右点座標のＹ座標に誘導される段階と、
前記接触物体の実際接触した領域の輪郭線が前記所定境界領域外郭から前記上左点座標と前記下左点座標との間または前記上右点座標と前記下右点座標との間に位置する場合、前記実際接触地点の中心点座標のＹ座標はそのまま維持し、Ｘ座標は前記上左点座標と前記下左点座標のＸ座標に誘導されて決定される段階と、
を備えることを特徴とする請求項３２に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３４】
前記接触センシング段階は、
前記接触物体が前記タッチパネル上で、実際接触した領域の複数個の座標に対して前記静電容量を計算する段階と、
前記静電容量値が最大である座標軸及び閾値静電容量値を超える座標値を選択する段階と、
前記座標値のうちの前記静電容量値が最大地点の座標を選択する段階と、
前記接触された地点の中心点座標として決定される段階と、
を備えることを特徴とする請求項２７に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３５】
前記接触センシング段階は、
前記接触物体が前記タッチパネル上に接触地点で、前記静電容量値が前記閾値静電容量値よりも低い場合には接触されないものとして認識し、
前記静電容量値が前記閾値静電容量値よりも高い場合のみに接触されたものとして認識することを特徴とする請求項３４に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３６】
前記接触センシング段階は、
前記実際接触した領域の複数個の座標に対して段階別に前記静電容量の分布量を測定して等高線を生成する段階と、
前記等高線に対して複数個の静電容量値を有する複数個の座標軸と前記実際接触した領域の複数個の座標値とを検索する段階と、
前記複数個の座標軸のうちの最大静電容量値を有する座標軸と前記複数個の座標値のうちの前記閾値静電容量値を超える座標値とを先に選択する段階と、
前記最大静電容量値を有する座標軸上で、前記閾値静電容量値を超える座標値のうちの前記静電容量値が最大地点の座標を選択して前記接触された地点の中心点座標として決定する段階と、
を備えることを特徴とする請求項３３に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３７】
前記データ安定化段階は、
前記空間上の距離差を利用する場合には、前記空間上の距離差が前記所定距離値よりも小さければ前記以前接触データの座標を維持し、前記空間上の距離差が前記所定距離値よりも大きければ前記現在接触データの座標を選択して空間領域でノイズをフィルタリングする段階と、
前記時間差を利用する場合には、前記時間差が前記所定時間値よりも小さければ以前接触時間を維持し、前記時間上の時間差が前記所定時間値よりも大きければ新たな接触時間を選択して時間領域からノイズをフィルタリングする段階と、
を備えることを特徴とする請求項３６に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３８】
前記接触物体輪郭感知段階は、
前記接触物体の接触された面積によって、前記単純な接触可否に対しては前記接触物体の境界線を計算する段階と、
前記接触物体の接触強度に対しては前記接触物体の等高線を計算する段階と、
を備えることを特徴とする請求項３７に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項３９】
複数個の接触物体が前記タッチパネル上に接触した状態で、前記複数個の接触物体のうちの任意の接触物体が同一接触領域を短時間に接触と非接触とを間欠的に繰り返す場合に前記テンプレートマッピング段階は、
前記任意の接触物体の輪郭線を選択する段階と、
前記選択された輪郭線を前記保存されている接触物体の輪郭線に対するテンプレートと比較してマッピングさせる段階と、
を備えることを特徴とする請求項３８に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項４０】
前記ポインタ座標決定段階は、
前記接触信号が１ビット形態の信号である場合には、前記接触物体境界線の粗さの程度によって前記接触物体の接触形状及び接触方向を計算する段階と、
前記接触信号が複数ビット形態の信号である場合には、前記接触物体等高線の稠密な程度によって前記接触物体の接触形状及び接触方向を計算する段階と、
を備えることを特徴とする請求項３９に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【請求項４１】
前記接触センサ装置のポインティング座標決定方法は、
１つの接触物体だけが前記タッチパネル上に接触する場合にはメニューを選択して実行する段階と、
２つの接触物体が前記タッチパネル上に接触した状態で動く場合には前記２つの接触物体の移動方向によって画面映像全体がスクロールされたり、前記２つの接触物体間の間隔調節によって前記画面映像を拡大または縮小したりする段階と、
前記複数個の接触物体が前記タッチパネル上に接触する場合には使用者が予め指定した実行命令語によって指定した動作を行う段階と、
を備えることを特徴とする請求項４０に記載の接触センサ装置のポインティング座標決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触センサ装置に関し、特に、より安定的で、多様にポインタ座標を認識して決定することができる接触センサ装置及びその装置のポインティング座標決定方法(Ｔｏｕｃｈ  ｓｅｎｓｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ  ｏｆ  ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｔｈｅｒｅｏｆ)に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパッドはデータ入力装置の１つとして、平面上にマトリックス状に配置された感知点を備えている。タッチパッドは使用者が押す位置及び接触位置の移動方向を感知することができ、マウスの代用として広く用いられている。タッチパッドは電気的スイッチを平面上に配列したものや、キャパシタ型センサ、抵抗型センサ、表面波センサ、または光学センサを平面上に配列したものなど、多様な種類がある。
【０００３】
そのうち、ノート・パソコンなどでカーソルの動きを調節するために多く用いられるのは、キャパシタ型センサを使用する複数個のタッチパッドから構成されたタッチパネルである。このタッチパネルの表面は絶縁膜に覆われていて、その絶縁膜の下側に横線と縦線が一定間隔に配列されている。この横線と縦線との間には、電気的等価回路としてキャパシタがあるが、横線は第１電極をなし、縦線は第２電極をなしている。
【０００４】
感知表面に指のような一種の導体が接触されると、この横線と縦線との間に形成される静電容量が接触のないその他の線との間の静電容量とは相違する値を示すことになる。例えば、横線に電圧信号を印加し、縦線から誘導された電圧を検出する方法として、キャパシタの静電容量の変化を感知することで、どの部分に接触されているかを知ることができる。
【０００５】
さらに、他のタッチパネルの一種として抵抗型２Ｄマトリックスタッチパネルは、導電性導体が２層フィルムに配置されていて、２つの層間に微細な間隔に空間があって普段は短絡してないが、使用者がタッチパネルの特定の接触領域に、指で少しの力を加えて押すと、その接触領域にある２層間の導体が互いに短絡されながら電流が流れるようになって、該当する導体の座標を認識することができる。
【０００６】
このとき、２層間導体の短絡可否、すなわち、信号のオン／オフに対してのみ認識することができる２進概念の信号が発生する。このような２進信号が指の大きさ分接触された領域の周りに複数個分布し、特定の接触領域の座標を決定する。
【０００７】
図１は、従来技術による接触センサ装置の全体ブロック図として、タッチパネル１０、接触センシング部２０、接触データ処理部３０、ＭＣＵ(ｍｉｃｒｏ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ)５０を備える。タッチパネル１０は、複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎで構成され、接触データ処理部３０は、さらにデータ比較部３２、ポインタ座標決定部３４を備える。
【０００８】
図１を参照して、従来技術による接触センサ装置の各ブロックの機能を説明する。
【０００９】
タッチパネル１０は、平面上にマトリックス状に配置された複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎを備え、文字、数字、形状信号など入力信号を印加してキャパシタ量の変化により電気信号として発生させる。
【００１０】
接触センシング部２０は、複数個の接触センサ２０−１ないし２０−Ｎがタッチパネル１０内の複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎと電気的に接続されて電気信号を印加して接触点の開始位置、移動方向及び移動経路を感知して電気的な状態変化を電気信号として出力する。
【００１１】
データ比較部３２は、接触データ保存部(図示せず)に保存された接触データを印加して、現在入力される接触データと以前に入力された接触データとを比較して変化した座標移動値を計算する。
【００１２】
ポインタ座標決定部３４は、データ比較部３２で計算された接触データの変化された座標移動値を介して接触物体の接触位置を計算してポインティング装置のポインタ座標を決定する。
【００１３】
ＭＣＵ５０は、ポインタ座標決定部３４から出力されるポインタ座標から接触物体の接触点開始位置、移動方向及び移動経路を計算してその値を保存しつつ途中接触状態が終了したら上記計算された値を結合してデータを選択的に安定化させた後に、感知データを形成してタッチパネル１０に印加された入力信号が指示する動作を行うように接触センサ装置を制御する。
【００１４】
図１を参照して、従来技術による接触センサ装置の動作を説明する。
【００１５】
例えば、人がノート・パソコンのタッチパネル１０に、指で特定な位置の接触領域に位置するアイコンに接触し、該当プログラムを実行させようとした場合、タッチパネル１０は複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎを介して接触物体である指の接触情報を印加して、それに相応する電気信号に発生させると、接触センシング部２０は複数個の接触センサ２０−１ないし２０−Ｎを介して電気信号を印加して指が接触地点の開始位置及び時点、指の接触形状及び接触方向を感知して電気的な状態変化を電気信号として出力する。
【００１６】
接触センシング部２０から指が接触地点の開始位置及び時点を感知する方法は、タッチパネル１０上の全体タッチ領域を検索して接触地点の中心点座標計算を行った後に、次の接触データを印加して接触地点の中心点座標を捜す方式に進行されることになる。
【００１７】
一方、データ比較部３２は、接触データを順に印加して、現在指が入力した接触データと以前に指が入力した接触データを比較してタッチパネル１０のＸ軸とＹ軸上から変化された座標移動値を計算する。
【００１８】
ポインタ座標決定部３４は、データ比較部３２から計算した現在指が入力した接触データと以前に指が入力した接触データとの間の変化した座標移動値を利用して初期に人がノート・パソコンのタッチパネル１０に指で接触した特定位置の接触領域を計算してポインティング装置のタッチパネル１０のＸ軸とＹ軸上のポインタ座標を決定する。
【００１９】
ＭＣＵ５０は、ポインタ座標決定部３４から出力されるタッチパネル１０のＸ軸とＹ軸上のポインタ座標から接触した指の接触点の開始位置、移動方向及び移動経路を計算してその値を保存しつつ、途中に人の接触が中断されると上記計算された値を結合して接触データを安定化した後に、感知データを形成するか、いかなる接触データの修正なしに感知データを形成してタッチパネル１０に印加された入力信号が指示する動作、すなわち、タッチパネル１０上の特定位置の接触領域に位置するアイコンに接触して該当プログラムを実行させようとする動作を行うように、該当命令語をホストコンピュータに伝達する。
【００２０】
しかしながら、このような従来技術による接触センサ装置は、複数個の接触物体がタッチパネル１０上に接触される場合には各接触物体が個別に認識されず、マトリックス回路の特性上に総合的に認識することになり、接触物体の個数に関係なく、１つの位置座標を出力するようになって複数個の接触物体を同時に個別に認識することができないという問題があった。
【００２１】
例えば、タブレットＰＣ(Ｔａｂｌｅｔ  ＰＣ)に４人がタッチパネル１０の上下左右にそれぞれ位置しながら同一タッチパネル１０に同時に、指で接触する場合、接触された入力の形態に従って接触した人の指数、接触された指の幾何学的中心、接触した人の位置を個別に識別することができず、接触された指の動作可否及び移動方向も個別に認識することができず、４人それぞれの意図通りの使用者インターフェース(Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ)動作を行うことができない。
【００２２】
また、最近に、携帯電話、ＰＤＡ、ＰＭＰのような携帯通信機器やノート・パソコン及び自動車のナビゲーション装置などの使用者は、タッチスクリーンを利用した使用者インターフェースに対する、より多様な形態のタッチ座標認識、例えば、２つの指がノート・パソコンのタッチパネル１０上に接触した状態で動く場合、指の移動方向によって画面映像全体がスクロールされるか、または２つの指間の間隔調節によって画面映像を拡大または縮小させると共に、３つまたは３つ以上の指がタッチパネル１０上に接触する場合、使用者が予め指定した実行命令語によって指定された特殊動作を行うような機能が必要とされた。
【００２３】
また、タッチスクリーンを接触する手段として、鉄筆(ｓｔｙｌｕｓ)の代わりに指を使用する場合には、接触された面積が広くて接触面積の中心にポインタを表示すると、指に覆われてポインタが見えなくなる限界があり、タッチスクリーンに指で絵や線を描く場合には、指が接触する面積の軌跡を時間と空間的に補間法(ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ)を用いて表示した。
【００２４】
しかし、このような従来技術による接触センサ装置は、既存の２層で構成された導体の短絡を利用した単純な方式では、その構造上、より安定的で、多様なポインタ座標認識アルゴリズムと座標決定方法に対するアルゴリズム適用の限界によって、このような使用者の要求に対して十分に満足させることができないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、タッチパネル上に接触されたデータを印加して接触物体の単純な接触可否または接触強度を利用して接触物体の接触位置及び方向を区分し、接触物体が複数個である場合にも接触物体に対する幾何学的な情報を個別に認識してポインティング装置のポインティング座標を決定する接触センサ装置を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、上記目的を達成するための接触センサ装置を利用してポインティング装置のポインティング座標を決定することができる接触センサ装置のポインティング座標決定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置は、表面上に接触される入力信号を印加して静電容量の変化により接触信号を発生するタッチパネルと、接触信号を印加して接触物体の単純な接触可否または接触強度によって接触情報を感知して電気的な状態変化を電気信号に出力する接触センシング部と、電気信号に応答して接触物体の接触形状及び接触方向に対する接触データを保存する接触データ保存部と、電気信号に応答して接触形状及び接触方向によって相違する接触物体の多様な輪郭線に対するテンプレートを予め保存して置くテンプレート保存部と、接触データを印加して接触物体の以前接触データと現在接触データとの空間上の距離差を利用する場合、距離差により以前接触データの座標または現在接触データの座標を選択して接触物体の輪郭線を感知し、保存されている接触物体のテンプレートを印加してマッピングさせてポインティング装置のポインタ座標を決定する接触データ処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触データ処理部は、接触データを印加して接触物体の以前接触データと現在接触データとの時間上の時間差を利用する場合、時間差により以前接触データの座標または現在接触データの座標を選択して接触物体の輪郭線を感知し、ポインティング装置のポインタ座標を決定することを特徴とする。
【００２９】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触データ処理部は、接触物体の接触された地点の座標を感知して空間上の距離差を計算して所定の距離差と大きさを比較して接触データのノイズをフィルタリングするデータ安定化部と、ノイズがフィルタリングされた接触データを印加して接触物体の輪郭線を感知して計算する接触物体輪郭感知部と、保存されている接触物体の輪郭線に対するテンプレートを印加して計算された接触物体の輪郭線と比較してマッピングさせるテンプレートマッピング部と、マッピングされた接触物体の輪郭線に対するテンプレートを介して接触物体の接触形状及び接触方向を計算してポインティング装置のポインタ座標を決定するポインタ座標決定部と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置のデータ安定化部は、接触物体の接触された時間を感知して時間上の時間差を計算して所定の時間値と大きさを比較して接触データのノイズをフィルタリングすることを特徴とする。
【００３１】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置は、接触物体が複数個である場合にテンプレート保存部から接触物体の接触形状及び接触方向によって相違する輪郭線に対するテンプレートをそれぞれ保存し、接触物体輪郭感知部から接触物体の複数個の入力信号を個別に認識して接触物体の輪郭線をそれぞれ計算した後、テンプレートマッピング部に保存されているテンプレートと計算された接触物体の輪郭線とをそれぞれ一対一にマッピングし、ポインタ座標決定部から接触される入力信号の形態によって接触物体の個数、幾何学的な中心、テンプレートの頂点及び接触位置を個別に計算することを特徴とする。
【００３２】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触物体の輪郭線は、接触物体の単純な接触可否に対しては１ビット形態でタッチパネルから出力される信号に対応する接触物体の境界線であり、接触物体の接触強度に対しては複数ビットの形態でタッチパネルから出力される信号に対応する接触物体の等高線であることを特徴とする。
【００３３】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、接触物体が実際接触した複数個の領域のうちの複数個の代表的な接触領域の座標値を予め設定して接触地点の中心点座標を計算することを特徴とする。
【００３４】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の複数個の代表的な接触領域の座標値は、接触物体の輪郭線から上左点座標、下右点座標、及び中間点座標であることを特徴とする。
【００３５】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、接触物体が実際接触した領域が接触物体の輪郭線の上左点座標の場合には最小座標値として認識し、接触物体の輪郭線の下右点座標の場合には最大座標値として認識した後、タッチパネルの上左点座標と下右点座標のそれぞれのＸ座標値の平均値とＹ座標値の平均値とを計算して接触地点の中心点座標を算出することを特徴とする。
【００３６】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の複数個の代表的な接触領域の座標値は、接触物体の輪郭線から上左点座標、上右点座標、下左点座標、下右点座標、及び中間点座標であることを特徴とする。
【００３７】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、接触物体が実際接触した領域が接触物体の輪郭線の上左点座標、上右点座標、下左点座標、下右点座標の場合にはそれぞれ第１ないし第４座標値として認識し、接触物体の輪郭線の中間点座標の場合には第５座標値として認識することを特徴とする。
【００３８】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、タッチパネル外郭から上下左右の所定境界を予め指定した後、接触された領域の位置によって中心点座標のＸ座標またはＹ座標を近接する所定境界領域外郭の代表的な接触領域の座標値のＸ座標またはＹ座標に誘導して接触地点の中心点座標を計算することを特徴とする。
【００３９】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の代表的な接触領域の座標値は、タッチパネルの上左点座標、上右点座標、下左点座標、下右点座標、及び中間点座標であることを特徴とする。
【００４０】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、接触物体の実際接触された領域の輪郭線が所定境界領域外郭から上左点座標と上右点座標との間または下左点座標と下右点座標との間に位置する場合、実際接触地点の中心点座標のＸ座標はそのまま維持し、Ｙ座標は上左点座標と上右点座標のＹ座標に誘導され、接触物体の実際接触された領域の輪郭線が所定境界領域外郭から上左点座標と下左点座標との間または上右点座標と下右点座標との間に位置する場合、実際接触地点の中心点座標のＹ座標はそのまま維持し、Ｘ座標は上左点座標と下左点座標のＸ座標に誘導されて決定されることを特徴とする。
【００４１】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、接触物体がタッチパネル上から実際接触された領域の複数個の座標に対して静電容量を計算して静電容量値が最大である座標軸及び閾値静電容量値を超える座標値を選択して座標値のうちの静電容量値が最大地点の座標を選択して接触地点の中心点座標として決定することを特徴とする。
【００４２】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、接触物体がタッチパネル上に接触地点から静電容量値が閾値静電容量値よりも低い場合には接触されないものとして認識し、静電容量値が閾値静電容量値よりも高い場合のみに接触されたものとして認識することを特徴とする。
【００４３】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触センシング部は、実際接触された領域の複数個の座標に対して段階別に静電容量の分布量を測定して等高線を生成し、等高線に対して複数個の静電容量値を有する複数個の座標軸と実際接触された領域の複数個の座標値とを検索した後、複数個の座標軸のうちの最大静電容量値を有する座標軸と複数個の座標値のうちの閾値静電容量値を超える座標値を先に選択し、最大静電容量値を有する座標軸上から閾値静電容量値を超える座標値のうちの静電容量値が最大地点の座標を選択して接触地点の中心点座標として決定することを特徴とする。
【００４４】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置のデータ安定化部は、空間上の距離差を利用する場合には空間上の距離差が所定距離値よりも小さければ以前座標を維持し、空間上の距離差が所定距離値よりも大きければ新たな座標を選択して空間領域でノイズをフィルタリングし、時間上の時間差を利用する場合には時間上の時間差が所定時間値よりも小さければ以前接触時間を維持し、時間上の時間差が所定時間値よりも大きければ新たな接触時間を選択して時間領域からノイズをフィルタリングすることを特徴とする。
【００４５】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置の接触物体輪郭感知部は、接触物体の接触された面積によって単純な接触可否に対しては接触物体の境界線を計算し、接触物体の接触強度に対しては接触物体の等高線を計算することを特徴とする。
【００４６】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置のテンプレートマッピング部は、複数個の接触物体がタッチパネル上に接触した状態で複数個の接触物体のうちの任意の接触物体が同一接触領域を短時間に接触と非接触とを間欠的に繰り返す場合、任意の接触物体の輪郭線を選択して保存されている接触物体の輪郭線に対するテンプレートと比較してマッピングさせることを特徴とする。
【００４７】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置のポインタ座標決定部は、接触信号が１ビット形態の信号である場合には接触物体境界線の粗さの程度によって接触物体の接触形状及び接触方向を計算し、接触信号が複数ビット形態の信号である場合には接触物体等高線の稠密な程度によって接触物体の接触形状及び接触方向を計算することを特徴とする。
【００４８】
上記の目的を達成するための本発明の接触センサ装置は、１つの接触物体だけがタッチパネル上に接触する場合にはメニューを選択して実行し、２つの接触物体がタッチパネル上に接触した状態で動く場合には２つの接触物体の移動方向によって画面映像全体がスクロールされたり、２つの接触物体との間の間隔調節によって画面映像を拡大または縮小されたりし、複数個の接触物体がタッチパネル上に接触する場合には使用者が予め指定した実行命令語によって指定した動作を行うことを特徴とする。
【００４９】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法は、タッチパネル表面上に接触される入力信号を印加して静電容量の変化により接触信号を発生する接触信号発生段階と、接触信号を印加して接触物体の単純な接触可否または接触強度によって接触情報を感知して電気的な状態変化を電気信号に出力する接触センシング段階と、電気信号に応答して接触物体の接触形状及び接触方向に対する接触データを保存する接触データ保存段階と、電気信号に応答して接触形状及び接触方向によって相違する接触物体の多様な輪郭線に対するテンプレートを予め保存して置くテンプレート保存段階と、接触データを印加して接触物体の以前接触データと現在接触データとの空間上の距離差を利用する場合、距離差により以前接触データの座標または現在接触データの座標を選択して接触物体の輪郭線を感知し、保存されている接触物体のテンプレートを印加してマッピングさせてポインティング装置のポインタ座標を決定する接触データ処理段階と、を備えることを特徴とする。
【００５０】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触データ処理段階は、接触データを印加して接触物体の以前接触データと現在接触データとの時間上の時間差を利用する場合、時間差により以前接触データの座標または現在接触データの座標を選択して接触物体の輪郭線を感知し、ポインティング装置のポインタ座標を決定することを特徴とする。
【００５１】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触データ処理段階は、接触物体の接触された地点の座標を感知して空間上の距離差を計算して所定の距離差と大きさを比較して接触データのノイズをフィルタリングするデータ安定化段階と、ノイズがフィルタリングされた接触データを印加して接触物体の輪郭線を感知して計算する接触物体輪郭感知段階と、保存されている接触物体の輪郭線に対するテンプレートを印加して計算された接触物体の輪郭線と比較してマッピングさせるテンプレートマッピング段階と、マッピングされた接触物体の輪郭線に対するテンプレートを介して接触物体の接触形状及び接触方向を計算してポインティング装置のポインタ座標を決定するポインタ座標決定段階と、を備えることを特徴とする。
【００５２】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法のデータ安定化段階は、接触物体の接触された時間を感知して時間上の時間差を計算して所定の時間値と大きさを比較して接触データのノイズをフィルタリングすることを特徴とする。
【００５３】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センサ装置は、接触物体が複数個である場合にテンプレート保存段階で接触物体の接触形状及び接触方向によって相違する輪郭線に対するテンプレートをそれぞれ保存し、接触物体輪郭感知段階で接触物体の複数個の入力信号を個別に認識して接触物体の輪郭線をそれぞれ計算した後、テンプレートマッピング段階で保存されているテンプレートと計算された接触物体の輪郭線をそれぞれ一対一にマッピングし、ポインタ座標決定段階で接触される入力信号の形態によって接触物体の個数、幾何学的な中心、テンプレートの頂点及び接触位置を個別に計算することを特徴とする。
【００５４】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センシング段階は、接触物体が実際接触した複数個の領域のうちの複数個の代表的な接触領域の座標値を予め設定して接触された地点の中心点座標を計算することを特徴とする。
【００５５】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の複数個の代表的な接触領域の座標値は、接触物体の輪郭線から上左点座標、下右点座標、及び中間点座標であることを特徴とする。
【００５６】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センシング段階は、接触物体が実際接触した領域が接触物体の輪郭線の上左点座標の場合には最小座標値として認識する段階と、接触物体の輪郭線の下右点座標の場合には最大座標値として認識する段階と、タッチパネルの上左点座標と下右点座標のそれぞれのＸ座標値の平均値とＹ座標値の平均値とを計算して接触された地点の中心点座標を算出する段階と、を備えることを特徴とする。
【００５７】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センシング段階は、タッチパネル外郭で上下左右の所定境界を予め指定する段階と、接触された領域の位置によって中心点座標のＸ座標またはＹ座標を近接する所定境界領域外郭の代表的な接触領域の座標値のＸ座標またはＹ座標に誘導して接触された地点の中心点座標を計算する段階と、を備えることを特徴とする。
【００５８】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の代表的な接触領域の座標値は、タッチパネルの上左点座標、上右点座標、下左点座標、下右点座標、及び中間点座標であることを特徴とする。
【００５９】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センシング段階は、接触物体の実際接触した領域の輪郭線が所定境界領域外郭で上左点座標と上右点座標との間または下左点座標と下右点座標との間に位置する場合、実際接触地点の中心点座標のＸ座標はそのまま維持し、Ｙ座標は上左点座標と上右点座標のＹ座標に誘導される段階と、接触物体の実際接触した領域の輪郭線が所定境界領域外郭で上左点座標と下左点座標との間または上右点座標と下右点座標との間に位置する場合、実際接触地点の中心点座標のＹ座標はそのまま維持し、Ｘ座標は上左点座標と下左点座標のＸ座標に誘導されて決定される段階と、を備えることを特徴とする。
【００６０】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センシング段階は、接触物体がタッチパネル上で実際接触した領域の複数個の座標に対して静電容量を計算して静電容量値が最大である座標軸及び閾値静電容量値を超える座標値を選択して座標値のうちの静電容量値が最大地点の座標を選択して接触された地点の中心点座標として決定することを特徴とする。
【００６１】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センシング段階は、接触物体がタッチパネル上に接触された地点で静電容量値が閾値静電容量値よりも低い場合には接触されないものとして認識し、静電容量値が閾値静電容量値よりも高い場合のみに接触されたものとして認識することを特徴とする。
【００６２】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触センシング段階は、実際接触した領域の複数個の座標に対して段階別に静電容量の分布量を測定して等高線を生成する段階と、等高線に対して複数個の静電容量値を有する複数個の座標軸と実際接触した領域の複数個の座標値とを検索する段階と、複数個の座標軸のうちの最大静電容量値を有する座標軸と複数個の座標値のうちの閾値静電容量値を超える座標値を先に選択する段階と、最大静電容量値を有する座標軸上で閾値静電容量値を超える座標値のうちの静電容量値が最大地点の座標を選択して接触された地点の中心点座標として決定する段階と、を備えることを特徴とする。
【００６３】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法のデータ安定化段階は、空間上の距離差を利用する場合には空間上の距離差が所定距離値よりも小さければ以前接触データの座標を維持し、空間上の距離差が所定距離値よりも大きければ新たな座標を選択して空間領域でノイズをフィルタリングする段階と、時間上の時間差を利用する場合には時間上の時間差が所定時間値よりも小さければ以前接触時間を維持し、時間上の時間差が所定時間値よりも大きければ新たな接触時間を選択して時間領域でノイズをフィルタリングする段階と、を備えることを特徴とする。
【００６４】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法の接触物体輪郭感知段階は、接触物体の接触された面積によって単純な接触可否に対しては接触物体の境界線を計算する段階と、接触物体の接触強度に対しては接触物体の等高線を計算する段階と、を備えることを特徴とする。
【００６５】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法のテンプレートマッピング段階は、複数個の接触物体がタッチパネル上に接触した状態で複数個の接触物体のうちの任意の接触物体が同一接触領域を短時間に接触と非接触とを間欠的に繰り返す場合、任意の接触物体の輪郭線を選択して保存されている接触物体の輪郭線に対するテンプレートと比較してマッピングさせることを特徴とする。
【００６６】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法のポインタ座標決定段階は、接触信号が１ビット形態の信号である場合には接触物体境界線の粗さの程度によって接触物体の接触形状及び接触方向を計算する段階と、接触信号が複数ビット形態の信号である場合には接触物体等高線の稠密な程度によって接触物体の接触形状及び接触方向を計算する段階と、を備えることを特徴とする。
【００６７】
上記の他の目的を達成するための本発明による接触センサ装置のポインティング座標決定方法は、１つの接触物体だけがタッチパネル上に接触する場合にはメニューを選択して実行する段階と、２つの接触物体がタッチパネル上に接触した状態で動く場合には２つの接触物体の移動方向によって画面映像全体がスクロールされたり、２つの接触物体の間の間隔調節によって画面映像を拡大または縮小したりする段階と、複数個の接触物体がタッチパネル上に接触する場合には使用者が予め指定した実行命令語によって指定した動作を行う段階と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００６８】
本発明による接触センサ装置は、接触物体の単純な接触可否のみならず、接触強度に対する接触情報を使用することができ、より多様なポインティング装置のポインタ座標認識アルゴリズム及び座標決定方法が可能である。
【００６９】
また、繰り返し震動あるいはノイズによるポインティング装置の動的環境にもポインタが動くことを防止し、複数の使用者のそれぞれの意図通りに使用者インターフェース動作を行うことができる。接触手段が指である場合は指先にポインタを位置させて所望する領域でポインタを移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来技術による接触センサ装置の全体ブロック図である。
【図２】本発明による接触センサ装置の全体ブロック図である。
【図３】本発明による接触センサ装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図２に示す本発明による接触センサ装置内の接触センシング部から接触物体の接触地点の中心点座標を計算する第１実施例を示す図である。
【図５】図２に示す本発明による接触センサ装置内の接触センシング部から接触物体の接触地点の中心点座標を計算する第２実施例を示す図である。
【図６】図２に示す本発明による接触センサ装置内の接触センシング部から接触物体の接触強度によって接触地点の中心点座標を計算する第３実施例を示す図である。
【図７】図２に示す本発明による接触センサ装置内のデータ安定化部からノイズをフィルタリングする実施例を示す図である。
【図８】図２に示す本発明による接触センサ装置内のポインタ座標決定部が接触物体の位置及び接触方向を識別する動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
以下、添付した図面を参照して本発明による接触センサ装置及びその装置のポインティング座標決定方法について説明する。
【００７２】
図２は本発明による接触センサ装置の全体ブロック図であり、タッチパネル１０と接触センシング及びデータ処理部１００を備える。タッチパネル１０は複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎで構成され、接触センシング及びデータ処理部１００は接触センシング部１１０、接触データ保存部１２０、テンプレート保存部１４０、接触データ処理部１６０を備え、接触データ処理部１６０は、データ安定化部１６２、接触物体輪郭感知部１６４、テンプレートマッピング部１６６及びポインタ座標決定部１６８を備える。
【００７３】
図２を参照して本発明による接触センサ装置各ブロックの機能を説明する。
【００７４】
タッチパネル１０は、平面上にマトリックス状に配置された複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎを備え、文字、数字、形状信号など入力信号を印加してキャパシタ量の変化により電気信号として発生する。
【００７５】
接触センシング部１１０は、複数個の接触センサ１１０−１ないし１１０−Ｎがタッチパネル１０内の複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎと電気的に接続されて電気信号を印加し、接触物体の単純な接触可否または接触強度によって接触点の開始位置、移動方向及び移動経路を感知し、電気的な状態変化を電気信号に出力する。
【００７６】
ここで、接触センシング部１１０は、帯状のみでなく、三角形あるいはダイヤモンド状のような特定形態としても実現することができる。また、理解のために静電容量の変化を感知する動作を説明したが、物体によって発生した電磁気的カップリング(ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ)または超音波または赤外線信号が感知されることもできる。
【００７７】
接触データ保存部１２０は、接触センシング部１１０から出力される電気信号に応答して接触物体の接触形状及び接触方向に相応する接触データを保存する。
【００７８】
テンプレート保存部１４０は、タッチパネル１０に入力される接触物体の接触形状及び接触方向によって相違する接触物体の多様な境界線または等高線に対するテンプレートを予め保存しておく。
【００７９】
ここで、テンプレート保存部１４０に保存されたテンプレートは、ロム(ＲＯＭ)に保存することができ、外部から通信線路(図示せず)を介して印加することができ、セルフランニング(ｓｅｌｆ−ｌｅａｒｎｉｎｇ)方式で追加したり、更新したりすることができる。
【００８０】
データ安定化部１６２は、接触点の座標を選択して以前座標と空間上の距離差を計算したり、接触時間を選択して以前接触時間と時間上の時間差を計算したりし、所定値と大きさを比較し、以前座標または以前接触時間を維持したり新たな座標または新たな接触時間を選択したりすることで、ノイズをフィルタリングする。
【００８１】
接触物体輪郭感知部１６４は、データ安定化部１６２で以前座標または以前接触時間が維持されたり、新たな座標または新たな接触時間が選択されたりすることで、ノイズがフィルタリングされた接触データを印加し、接触物体の境界線または等高線を感知して計算する。
【００８２】
テンプレートマッピング部１６６は、接触物体輪郭感知部１６４で感知して計算された接触物体の境界線または等高線をテンプレート保存部１４０に保存されている接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートと比較してマッピングさせる。
【００８３】
ポインタ座標決定部１６８は、マッピングされた接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートを介して接触物体の幾何学的な中心(上左点、上右点、下左点、下右点、中心点)あるいはテンプレートの頂点を利用して接触位置を計算してポインタ座標として決定する。
【００８４】
次に、図３は本発明による接触センサ装置の動作を示すフローチャートであって、動作の流れを説明するものである。
【００８５】
タッチパネル１０が文子、数字、形状信号など入力信号を印加してキャパシタ量の変化により電気信号として発生すると(Ｓ１００)、接触センシング部１１０は電気信号を印加して接触物体の単純な接触可否または接触強度によって接触点の開始位置、移動方向及び移動経路を感知して電気的な状態変化を電気信号として出力する(Ｓ１５０)。
【００８６】
テンプレート保存部１４０は、タッチパネル１０に入力される接触物体の接触形状及び接触方向によって相違する接触物体の多様な境界線または等高線に対するテンプレートを予め保存する(Ｓ２００)。接触データ保存部１２０が接触センシング部１１０から出力される電気信号に応答して接触物体の接触形状及び接触方向に対する接触データを利用してテンプレートを保存する(Ｓ２５０)。
【００８７】
データ安定化部１６２は、接触データ保存部１２０に現在印加される接触データである接触点の座標を選択して以前に印加されて保存されていた接触データの以前座標と空間上の距離差を計算したり、現在印加される接触データである接触時間を選択したりして以前に印加されて保存されていた接触データの以前接触時間と時間上の時間差を計算(Ｓ３００)した後に、両接触データの大きさを比較する(Ｓ３５０)。
【００８８】
もし、空間上の距離差が所定距離値よりも小さければ以前座標を維持する(Ｓ３７０)。空間上の距離差が所定距離値よりも大きければ新たな座標を選択して(Ｓ３９０)空間領域でノイズをフィルタリングする(Ｓ４００)。時間上の時間差が所定時間値よりも小さければ以前接触時間を維持する(Ｓ３７０)。時間上の時間差が所定時間値よりも大きければ新たな接触時間を選択して(Ｓ３９０)時間領域でノイズをフィルタリングする(Ｓ４００)。
【００８９】
データ安定化部１６２は、以前座標または以前接触時間が維持されたり、新たな座標または新たな接触時間が選択されたりするで、ノイズがフィルタリングされた接触データが出力されると、接触物体輪郭感知部１６４はこれを印加して接触物体の接触された面積によって単純な接触可否に対しては接触物体の境界線を計算し、接触物体の接触強度に対しては接触物体の等高線を計算する(Ｓ４５０)。
【００９０】
テンプレートマッピング部１６６は、接触物体輪郭感知部１６４で感知して計算された接触物体の境界線または等高線をテンプレート保存部１４０に保存されている接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートと比較して現在感知されて計算された接触物体の境界線または等高線形状が保存されているテンプレート形状ではない場合は無視し、テンプレート形状であれば該当のテンプレートを捜して一対一にマッピングする(Ｓ５００)。
【００９１】
ポインタ座標決定部１６８は、接触物体の境界線または等高線に対して一対一にマッピングされたテンプレートを介して接触物体の個数とともに接触した位置及び移動方向を決定し(Ｓ５５０)、接触物体の境界線または等高線分布によって幾何学的な中心及び外郭線を計算してポインタ座標を決定する(Ｓ６００、Ｓ６５０)。
【００９２】
一方、決定されたポインタ座標値は、以前のポインタ座標値と比較される(Ｓ７００)。もし、決定されたポインタ座標値と以前のポインタ座標値との差が大きい場合には決定されたポインタ座標値を出力する(Ｓ７５０)。もし、決定されたポインタ座標値と以前のポインタ座標値との差が小さい場合には初期段階(Ｓ１００)に帰還してタッチパネル１０に印加される入力信号を処理する。
【００９３】
図２及び図３を参照して、本発明による接触センサ装置の動作を説明する。
【００９４】
まず、タッチパネル１０はタッチパネルの種類によって単純に接触物体の接触可否に対して１ビットの信号及び接触物体の接触強度に対して複数ビットの信号を発生する。本発明による接触センサ装置では、両形状の信号に全部適用して動作することができる。タッチパネル１０に印加される入力信号が複数個である場合でも個別に認識して接触データを処理することができる。
【００９５】
タッチパネル１０が複数個の接触電極１０−１ないし１０−Ｎを介して接触物体の接触情報を印加してそれに相応する電気信号に発生させれば(Ｓ１００)、接触センシング部１１０は複数個の接触センサ２０−１ないし２０−Ｎを介して電気信号を印加して接触物体の単純な接触可否または接触されたキャパシティブ強度によって接触物体が接触地点の開始位置及び時点、接触物体の接触形状及び接触方向を感知し、電気的な状態変化を電気信号として出力する(Ｓ１５０)。
【００９６】
ここで、接触物体の接触強度を測定する例として、上記接触強度は接触面積によるキャパシタンス大きさの変化または接触された力による物理的な間隔の変化によるキャパシタンス大きさの変化により測定され、圧電気(ｐｉｅｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ)物質を使用して測定することもできる。
【００９７】
このとき、接触センシング部１１０で接触物体が接触地点の開始位置及び時点を感知して接触地点の中心点座標を計算する方法としては、タッチパネル１０上で実際接触された領域全体の上左、下右、及び中央に３個のポイントを設定したり、実際接触された領域全体の上左、上右、下左、下右、及び中央に５個のポイントを設定したりして使用者の選択により３個または５個のポイント座標のうちの１つを計算して選択する方法、上記３個または５個のポイント座標のうちの必要と状況に従って知能的に混合して使用する方法、タッチパネル１０上において上下左右外郭の所定境界を指定した後、接触された領域の位置によって近接する所定境界内タッチパネル１０上の上左、上右、下左、下右、及び中央のポイントのＸ座標またはＹ座標に誘導する方法、接触センサから感知するキャパシティブ強度(ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ)を接触データと混合して３次元に認識して接触地点の中心点座標を捜す方法などがある。
【００９８】
テンプレート保存部１４０は、タッチパネル１０に入力される接触物体の接触形状、例えば、指形状や掌形状及び接触方向、すなわち、上左／上右／下左／下右によって相違する接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートを予め保存する(Ｓ２００)。
【００９９】
ここで、接触物体の境界線に対するテンプレートは、接触物体の単純な接触可否に対して１ビット形態にタッチパネル１０から出力される信号に対応して接触物体の等高線に対するテンプレートは接触物体の接触強度に対して複数ビットの形態にタッチパネル１０から出力される信号に対応される。
【０１００】
また、接触データ保存部１２０は、接触センシング部１１０から上記多様な方法で接触物体が接触地点の開始位置及び時点を感知して出力する電気信号を印加して、それに相応する接触物体の接触形状及び接触方向に対する接触データを保存する(Ｓ２５０)。
【０１０１】
一方、データ安定化部１６２は、接触データ保存部１２０に保存された接触データを２つの領域で接触データのノイズをフィルタリングするが、接触物体がタッチパネル１０上で接触地点の座標を選択して以前座標と空間上の距離差を計算し(Ｓ３００)、所定距離値と大きさを比較して以前座標を維持するか、または新たな座標を選択して空間領域(ｓｐａｃｅ  ｄｏｍａｉｎ)でフィルタリングする方法と接触物体がタッチパネル１０上に接触した時間を選択して以前接触時間と時間上の時間差を計算し(Ｓ３００)、所定時間値と大きさを比較して以前接触時間を維持したり、新たな接触時間を選択したりして時間領域(ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ)でフィルタリングする方法がある。
【０１０２】
ここで、空間領域におけるノイズは、接触センサ一部に指紋が付着している場合、あるいはタッチパネルの方式に従って周辺接触センサ構成要素の信号または動きによる信号がカップリングされて現われたり、時間領域におけるノイズは電源電圧または携帯電話により人の身体に有機された電磁波が指を通して接触センサに入力されて現われたりする。
【０１０３】
すなわち、接触物体がタッチパネル１０上に接触されて、接触センシング部１１０で感知して電気的な状態変化を電気信号として出力してデータ安定化部１６２に印加されれば接触データ保存部１２０に以前に保存されていた接触データと比較して(Ｓ３５０)両データとの間に大きい差があれば時間領域におけるノイズであることを認識し(Ｓ３９０)、低域通過フィルタリング(ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ)を行い(Ｓ４００)、もし、両データとの間に差が小さければ以前に保存されていた接触データをそのまま維持する(Ｓ３７０)。
【０１０４】
接触物体輪郭感知部１６４は、接触した面積によって接触物体の単純な接触可否に対しては接触物体の境界線を計算し、接触物体の接触強度に対しては接触物体の等高線を計算するが、接触物体が複数個である場合には個別に識別して計算する(Ｓ４５０)。
【０１０５】
テンプレートマッピング部１６６は、少なくとも１つ以上の接触物体の計算された境界線または等高線を印加してテンプレート保存部１４０に予め保存されている接触物体の境界線または等高線、例えば、指形状あるいは掌形状などに対するテンプレートと比較してマッピングさせることになるが、接触物体の境界線または等高線形状が指形状あるいは掌形状ではない場合には無視し、指形状あるいは掌形状であれば少なくとも１つ以上の接触物体に対して該当のテンプレートを個別に捜して一対一にマッピングする(Ｓ５００)。
【０１０６】
このように本発明による接触センサ装置は、タッチパネル１０に印加される入力信号が複数個である場合に、テンプレート保存部１４０で接触物体の接触形状及び接触方向によって相違する境界線または等高線に対するテンプレートを予め保存し、接触物体輪郭感知部１６４で複数個の入力信号を個別に認識して接触物体の境界線または等高線を計算した後、テンプレートマッピング部１６６で両データをそれぞれ一対一にマッピングして接触データを処理する。
【０１０７】
これにより、複数個の接触物体がタッチパネル１０上に接触する場合でも接触された入力形態によって接触物体の個数、幾何学的な中心、位置を個別に識別し、接触物体の動作可否及び移動方向も個別に認識して接触データを処理することができる。
【０１０８】
一方、接触物体の単純な接触可否に対して接触物体の境界線に対応する１ビット形態の信号はテンプレートマッピングに多少の誤差があり得るが、接触物体の接触強度に対して接触物体の等高線に対応する複数ビットの形態の信号はテンプレートマッピングがより正確である場合がある。
【０１０９】
例えば、人の指でない任意の接触物体がタッチパネル１０上に接触された場合に複数ビットの形態の信号は均等に出力され、人の指が接触された場合よりも接触物体の等高線が相対的に小さくて接触物体がタッチパネル１０上に接触しているか否かを判断するのに有利である。
【０１１０】
また、上記実施例では、現在接触される接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートを以前に接触されて保存された接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートとマッピングを行い、比較して一致するものを捜した後に、一致するテンプレートのうちの距離差または時間差が大きいテンプレートを利用してポインティング装置のポインタを移動するドラッグ(ｄｒａｇ)動作の場合に対してだけを記載したが、以前のいくつの接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートのうちの存在が流動的なテンプレートを検出して、ポインティング装置のポインタがタッピング(ｔａｐｐｉｎｇ)動作をする場合にも本発明の接触センサ装置を適用することができる。
【０１１１】
ここで、ポインティング装置ポインタのタッピング動作とは、従来のタッチパネル１０において同一接触領域を短時間に接触と非接触とを繰り返す場合、一般的なマウスの左側ボタンのクリック動作のような機能を行う動作をいう。
【０１１２】
例えば、人の右掌と人差し指がタッチパネル１０上に接触された状態で人差し指だけが同一接触領域を短時間に接触と非接触を繰り返す場合、以前に接触されて保存された接触物体の境界線または等高線と現在接触される接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートを比較して右掌のテンプレートと人差し指のテンプレートとを検出した後、接触と非接触を繰り返している人差し指の境界線または等高線のみを選択して保存されている人差し指の境界線または等高線に対するテンプレートとマッピングしてポインティング装置のポインタのタッピング動作を行うことができる。
【０１１３】
一方、ポインタ座標決定部１６８は、少なくとも１つ以上の接触物体の境界線または等高線に対して一対一にマッピングされたテンプレートを介して接触物体の個数を先に把握して各接触物体が接触した位置及び移動方向を個別に決定し(Ｓ５５０)、各接触物体の境界線または等高線分布によって幾何学的な中心及び外郭線を独立的に計算してポインティング装置のポインタ座標をそれぞれ決定する(Ｓ６００、Ｓ６５０)。
【０１１４】
また、決定されたポインタ座標値を以前のポインタ座標値と大きさを比較する(Ｓ７００)。もし、決定されたポインタ座標値と以前のポインタ座標値の差が大きければ、これはポインタ座標値が更新されたことを意味するので、決定されたポインタ座標値を出力する(Ｓ７５０)。もし、決定されたポインタ座標値と以前のポインタ座標値の差が小さければ以前のポインタ座標値がそのまま維持される。よって、初期段階(Ｓ１００)に帰還してタッチパネル１０に印加される次の入力信号を印加して上記段階と同一過程を介して接触データを処理する。
【０１１５】
次に、図４は、図２に示す本発明による接触センサ装置内の接触センシング部１１０で接触物体の単純な接触可否に対して接触地点の中心点座標を計算する第１実施例を示す図であって、図４の(１)はタッチパネル１０上で検索される、実際接触されるマトリックス状の複数個の接触された全体領域を示し、図４の(２)は接触地点の中心点座標を計算するために必要な基準となる座標を含む複数個の接触された領域を示す。
【０１１６】
図４を参照して、本発明による接触センシング部で接触物体の単純な接触可否に対して接触地点の中心点座標を計算する第１実施例の動作を説明する。
【０１１７】
まず、タッチパネル１０上の複数個の接触された領域を全部検索することになるが、複数個の接触された領域のうちの最も上左(ｔｏｐ−ｌｅｆｔ)に位置する接触領域を最小値として認識し、最も下右(ｂｏｔｔｏｍ−ｒｉｇｈｔ)に位置する接触領域を最大値として認識して、最も上左に位置する最小値と最も下右に位置する最大値のＸ座標値の平均値とＹ座標値の平均値とを計算して複数個の接触された領域のうちの中間値を算出する。
【０１１８】
例えば、人の指や掌のような接触物体がタッチパネル１０上に任意の接触領域に接触されると閉曲線状の実際接触された領域全体に接触形状と接触方向によって指や掌の閉曲線上の上左点位置及び下右点位置を認識してそれぞれ上記座標の最小値及び最大値が感知されて上記計算過程を介して人の指や掌が接触地点の中心点座標を決定することになる。
【０１１９】
上記実施例では、実際接触された領域の基準となる座標が３個の位置だけで設定されているが、上右(ｔｏｐ−ｒｉｇｈｔ)位置、下左(ｂｏｔｔｏｍ−ｌｅｆｔ)位置まで含めば基準となる座標が５個の位置に拡大することができ、輪郭線代表点座標を含むこともできる。複数個の接触物体がタッチパネル１０上に同時に接触された場合、必要と状況に応じて知能的に５個の基準座標を混合して使用することもできる。
【０１２０】
次に、図５は、図２に示す本発明による接触センサ装置内の接触センシング部１１０で接触物体の単純な接触可否に対して接触地点の中心点座標を計算する第２実施例を示す図であって、図５の(１)は予め指定された上下左右外郭の所定境界及び基準となる座標を含むタッチパネル１０を示し、図５の(２)は実際接触された領域が予め指定された所定境界領域外郭の場合に、接触地点の中心点座標を誘導するタッチパネル１０を示す。
【０１２１】
図５を参照して、本発明による接触センシング部で接触物体の単純な接触可否に対して接触地点の中心点座標を計算する第２実施例の動作を説明する。
【０１２２】
まず、図４に示す接触物体の単純な接触可否に対して中心点座標を計算する第１実施例との相違点は、実際接触された領域全体を検索して接触された領域座標の最小値、最大値を感知する代わりに、タッチパネル１０上の上左点、上右点、中央点、下左点、下右点の位置で代表座標値を設定してそれぞれ第１ないし第５値として認識するということと、中心点座標を計算する方法が接触された物体に対してそれぞれ別に計算する代わりにタッチパネル１０外郭で上下左右の所定境界を予め指定した後、接触された領域の位置によって中心点座標のＸ座標またはＹ座標を近接する上記所定境界領域のＸ座標またはＹ座標に誘導するということである。
【０１２３】
したがって、接触物体がタッチパネル１０上に、任意の接触領域に接触されると実際接触された領域の境界線が予め指定されたタッチパネル１０外郭で上下左右の所定境界領域によって上記タッチパネル１０の上左点、上右点、中央点、下左点、下右点の位置のうちに最も近い領域の上記タッチパネル１０上で計算された第１ないし第５座標値のＸ座標またはＹ座標にそれぞれ認識されて接触物体が接触地点の中心点座標を決定することになる。
【０１２４】
すなわち、実際接触された領域が予め指定された所定境界領域内部の場合には、実際接触された領域自体の中心点座標を図６に示す第１実施例の方法と同一に計算するものの、実際接触された領域が予め指定された所定境界領域外郭の場合には、実際接触された領域のＸ座標及びＹ座標を上記計算された座標の第１ないし第５値のＸ座標及びＹ座標に誘導して接触地点の中心点座標を決定する。
【０１２５】
例えば、図５の(２)の図において、人の指がタッチパネル１０上に実際接触した領域の中心点座標がＡ(ａ、ｂ)である場合、予め指定された上部境界領域外郭でタッチパネル１０の上左点ｘ１、ｙ１と上右点ｘ３、ｙ１との間の場合に相当するので、実際接触地点の中心点座標のＸ座標ａはそのまま維持されるのに対して、Ｙ座標ｂは上左点ｘ１、ｙ１と上右点ｘ３、ｙ１のＹ座標ｙ１に誘導されて接触地点の中心点座標はａ、ｙ１に決定される。
【０１２６】
もし、実際接触した領域の中心点座標がＢ(ｃ、ｄ)である場合、予め指定された左部境界領域外郭でタッチパネル１０の上左点ｘ１、ｙ１と下左点ｘ１、ｙ３との間の場合に相当するので、実際接触地点の中心点座標のＹ座標ｄはそのまま維持されるのに対して、Ｘ座標ｃは上左点ｘ１、ｙ１と下左点ｘ１、ｙ３のＸ座標ｘ１に誘導されて接触地点の中心点座標はｘ１、ｄに決定される。
【０１２７】
今までは、理解のためにタッチパネル１０全体を外郭境界としたが、タッチパネル１０を多様な部分に分けたり、特定部分を外郭境界に設定したりすることができる。特に、応用によるＧＵＩ(ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ)により特定領域を設定することができ、各接触領域の形状を四角形ではない他の形状とすることができる。
【０１２８】
次に、図６は、図２に示す本発明による接触センサ装置内の接触センシング部１１０で接触物体の接触強度によって接触地点の中心点座標を計算する第３実施例を示す図であって、図６の(１)はタッチパネル１０上で検索される実際接触されるマトリックス状の複数個の接触された全体領域を示し、図６の(２)はタッチパネル１０上で測定される実際接触された領域の離散(ｄｉｓｃｒｅｔｅ)静電容量の分布量を示し、図６の(３)は接触物体の接触強度によって計算された接触地点の中心点座標を含むタッチパネル１０を示す。
【０１２９】
図６を参照して、本発明による接触センシング部で接触物体の接触強度によって接触地点の中心点座標を計算する第３実施例の動作を説明する。
【０１３０】
まず、図４及び図５に示す第１及び第２実施例との相違点は、タッチパネル１０上の複数個の実際接触された領域全体を検索するのにおいて、接触物体の単純な接触可否に対して接触物体の境界線を使用する代わりに接触センシング部内の接触センサが感知するキャパシティブ強度(ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ)を接触データと混合して３次元に認識して接触物体の接触強度に対する接触物体の等高線を使用して中心点座標を捜すということである。
【０１３１】
すなわち、接触物体がタッチパネル１０上に接触された領域で接触センサが感知するキャパシティブ強度が最大の場合に、接触センシング部は最大静電容量値として認識し、キャパシティブ強度が決定された閾値静電容量値よりも低い場合には接触されないものとして認識する。
【０１３２】
例えば、座標平面のＹ軸上で最大静電容量値を有するＹ軸が２番目のＹ軸であって、閾値静電容量値が５０と仮定した場合、人の指や掌のような接触物体がタッチパネル１０上に図６の(１)のような任意の接触領域に接触されると、接触センシング部は図６の(２)のように実際接触された領域の離散静電容量の分布量を測定して得られた等高線に対して複数個の静電容量値を有する複数個のＹ軸１ないし３と実際接触された領域の複数個の座標値とをスキャニングする。
【０１３３】
その後に、複数個のＹ軸１ないし３から最大静電容量値を有するＹ軸である２番目のＹ軸２を選択して複数個の座標値のうちの閾値静電容量値である５０を超える接触領域の座標値を先に選択した後、２番目のＹ軸２上に閾値静電容量値である５０を超える接触領域の座標値中の静電容量値が最も大きい(１１０)地点ＡのＸ座標、Ｙ座標、静電容量値のＺ座標で構成された３次元座標９、２、１１０を選択する。
【０１３４】
このように選択された３次元座標９、２、１１０が結果的に、図６の(３)のようにタッチパネル１０上に接触物体が接触地点の中心点座標として決定されるようになる。閾値静電容量値により１ビット境界パターンが形成された以前の実施例と比較すると、第３実施例はタッチセンサがマルチビットのキャパシタンス値を検出することができる場合に、正確な位置を捜すことができる。
【０１３５】
次に、図７は、図２に示す本発明による接触センサ装置内のデータ安定化部１６２からノイズをフィルタリングする実施例を示す図であって、図７の(１)は以前に接触されて計算された中心点座標ｘ１、ｙ１を含むタッチパネル１０を示し、図７の(２)は現在接触されて計算された中心点座標ｘ２、ｙ２を含むタッチパネル１０を示し、図７の(３)及び(４)はノイズがフィルタリングされて、新たな座標に計算された中心点座標を含むタッチパネル１０を示す。
【０１３６】
図７を参照して、本発明によるデータ安定化部１６２からノイズをフィルタリングする実施例の動作を説明する。
【０１３７】
一般的に、人の指や掌のような接触物体がタッチパネル１０に接触された場合、指紋によって全体接触の一部は接触してないように出力され、空間上または時間上にノイズにより接触された地点が変更される場合が発生する。これを改善する方法として、マイクロフィルタリング(Ｍｉｃｒｏ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ)方法とマクロフィルタリング(Ｍａｃｒｏ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ)方法がある。
【０１３８】
まず、マイクロフィルタリング方法は、２次元空間領域で接触された情報座標が決定された距離以下の差がある場合、すべての座標を接触したものとして低域通過フィルタリング(ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ)して判断するか、または時間領域で接触された情報に対する座標を時間軸から低域通過フィルタリングを介して安定化する方法である。
【０１３９】
一方、マクロフィルタリング方法は、接触物体の単純な接触可否に対する接触物体の境界線または接触物体の接触強度に対する接触物体の等高線の変化を利用し、予め保存されている接触物体の境界線または等高線に対するテンプレートと比較してマッピングして安定化する方法である。
【０１４０】
上記マイクロフィルタリング方法及びマクロフィルタリング方法では、接触物体の単純な接触可否に対する接触物体の境界線の中心点を使用していれば境界線の多少の変化があっても中心点は変化しなく、もし、接触物体が指示する方向の端を利用していれば接触形状の指示する方向も変化しないので、所定値以下の変化の場合には以前に接触された座標と同一のポインティング座標を維持して出力する原理を利用する。
【０１４１】
すなわち、図７の(２)のように接触物体がタッチパネル１０上に新たに接触された場合、接触センサ装置内の接触センシング部が単純な接触可否または接触物体の接触強度によって新たに接触地点の中心点座標ｘ２、ｙ２を決定すればデータ安定化部１６２は図７の(１)に示す以前に接触されて決定された中心点座標ｘ１、ｙ１との距離差または時間差を計算する。
【０１４２】
万一、図７の(３)のように、上記距離差または時間差が所定値ｃｏｎ以下の場合には、以前の中心点座標ｘ１、ｙ１を選択し、図７の(４)のように、上記距離差または時間差が所定値ｃｏｎ以上の場合には、現在接触されて決定された中心点座標ｘ２、ｙ２を新たな座標として認識して空間領域または時間領域におけるノイズをフィルタリングする。
【０１４３】
このとき、時間領域でノイズをフィルタリングする際、複数個のフレーム(ｆｒａｍｅ)、すなわち、タッチパネル内の全体タッチピクセルから順に印加された複数個のタッチデータを累積(ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇ)することで、平均値を求めた後に上記マイクロフィルタリングとマクロフィルタリングを介して接触データを安定化させることができる。
【０１４４】
このように、本発明による接触センサ装置は、現在接触されて決定された中心点座標を以前に接触されて決定された中心点座標と比較して距離差または時間差が大きい場合には新たな座標に出力し、距離差または時間差が小さい場合には、さらに上記マイクロフィルタリングとマクロフィルタリングとを行うことで、繰り返し震動あるいはノイズによる移動によりポインティング装置のポインタが動くことを防止することができる。
【０１４５】
次に、図８は、図２に示す本発明による接触センサ装置内のポインタ座標決定部１６８が接触物体の位置及び接触方向を識別する動作を説明するための図である。図８に、４人(Ｐ１ないしＰ４)がタブレットＰＣ(または、テーブルサイズの大きいタッチスクリーンを備えるＰＣ)に座っている。タブレットＰＣは、タッチパネル１０上に４つの形態の指形状が接触された入力形態(１ないし４)が存在する。共通的に、星形状の表示は、接触された指先を示し、丸の表示は接触された指の中央を示す。
【０１４６】
図８に、４人(Ｐ１ないしＰ４)がタブレットＰＣ(Ｔａｂｌｅｔ  ＰＣ)のタッチパネル１０上下左右にそれぞれ位置しながら同一タッチパネル１０に同時に指で接触する場合、接触された入力形態によって接触した人の指数、接触した指の幾何学的な中心、接触された人の位置を先に識別した後に、接触された指の動作可否及び移動方向を識別することになる。
【０１４７】
すなわち、タッチパネル１０に接触された入力形態が図８の(１)のような場合は、接触された方向が北西方向から接触された可能性があるため、ポインタ座標決定部１６８はタブレットＰＣの下側に位置した人(Ｐ２)が右手指でタッチパネル１０を接触したか、またはタブレットＰＣの右側に位置する人(Ｐ４)が左手指でタッチパネル１０を接触したことを識別することができる一方、タッチパネル１０に接触された入力形態が図８の(２)のような場合は、接触された方向が南東方向から接触された可能性があるため、ポインタ座標決定部１６８はタブレットＰＣの上側に位置した人(Ｐ１)が右手指でタッチパネル１０を接触したか、またはタブレットＰＣの左側に位置した人(Ｐ３)が左側指でタッチパネル１０を接触したことを識別してポインタ座標として決定することになる。
【０１４８】
また、タッチパネル１０に接触された入力形態が図８の(３)のような場合は、同一人が複数個の指で北東方向から接触した可能性があるため、ポインタ座標決定部１６８は最も上側の接触された入力を基準として指の中央あるいは指先を選択してタブレットＰＣの下側に位置した人(Ｐ２)が複数個の左手指でタッチパネル１０に接触したことを識別する一方、タッチパネル１０に接触された入力形態が図８の(４)のような場合は、複数個の指が他の方向から接触した場合であって、他の位置にいる２人がそれぞれ接触した可能性があるため、ポインタ座標決定部１６８は先に接触された方向の種類を識別した後、各方向別に指の中央あるいは指先を選択して接触した人々のタブレットＰＣ上の位置と接触した指の左右可否を識別することになる。
【０１４９】
このとき、入力されるデータが接触物体の境界線に対応される１ビット形態の信号である場合には、指先の境界線が柔らかく、指中心の境界線が荒く現われるようになり、入力されるデータが等高線に対応される複数ビットの形態の信号である場合には指先の等高線が相対的に稠密であり、指中心の等高線が相対的に緩慢に現われていることがわかる。
【０１５０】
このように、本発明による接触センサ装置は、接触物体の単純な接触可否に対する接触物体の境界線の信号のみならず、接触物体の接触強度に対する接触物体の等高線信号を使用することができ、より多様なポインタ座標認識アルゴリズムと座標決定方法が可能となり、複数個の接触物体を同時に認識することが可能である。
【０１５１】
例えば、銀行の金銭自動出納機(ＡＴＭ)、携帯電話、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ(ＭＰ３Ｐ)、携帯メディアプレーヤ(ＰＭＰ)などのＬＣＤタッチパネルからタッチスクリーンを利用した使用者インターフェース(Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ)で既存のキー(ｋｅｙ)を利用して所望する動作を行なわず、タッチパネル上で画面のアイコンをすぐタッチし、実行させることができる。
【０１５２】
このとき、１つの指だけが接触される場合には、既存のキー(ｋｅｙ)を使用した単純メニュー選択と同一機能を実現することになるが、複数個の指が同時に接触される場合にも複数個の指を認識して多様な機能を実現することができる。
【０１５３】
すなわち、２つの指で接触すると、タッチスクリーン上のアイコンを実行させ、２つの指をタッチした状態で動けば画面全体が移動方向に沿って動くようにしたり、スクロールさせたりすることができ、もし、３個の指をタッチすれば使用者が指定した実行命令語を登録しておいて特殊機能を行うようにすることもできる。
【０１５４】
また、ノート・パソコンでマウスやキーボードを利用しないで、直接モニタ画面をタッチして多様な機能の使用者インターフェースを使用することができる。モニタのタッチスクリーン上で複数個のアイコンや客体を同時に選択して動くか、または２個の指を使用して画面映像の拡大及び縮小(ｚｏｏｍｉｎｇ)などの多様で簡便な動作をすることができ、自動車のナビゲーション装置で地図検索時に複数個の指のタッチを利用して地図の拡大、縮小、移動、回転機能、同時に多くの地域を選択して地名と距離情報を調べる機能、お気に入りの登録、選択した地域の自動住所表示や残余距離表示を表す機能などを実現することができる。
【０１５５】
このように、本発明による接触センサ装置は、接触物体が複数個である場合にも接触された入力形態によって接触物体の個数、幾何学的な中心及び位置を個別に認識して接触物体の動作可否及び移動方向も独立的に分別して接触データを処理することで、複数の使用者のそれぞれの意図通りに使用者インターフェース動作を行うことができる。
【０１５６】
上述では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。
【符号の説明】
【０１５７】
１０  タッチパネル
１１０−１〜１１０−Ｎ  接触センサ
１２０  接触データ保存部
１４０  テンプレート保存部
１６２  データ安定化部
１６４  接触物体輪郭感知部
１６６  テンプレートマッピング部
１６８  ポインタ座標決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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