KR101065921B1 - 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치에 관한 것으로, 상대적으로 우, 좌, 상, 하로 분할된 다수의 분할영역(A, B, C, D) 각각에서 터치면적에 비례하여 감도를 도출하는 감도계산단계(S1); {우측영역(A)의 감도 - 좌측영역(B)의 감도}에 해당되는 감도차를 X값, {상측영역(C)의 감도 - 하측영역(D)의 감도}에 해당되는 감도차를 Y값으로 하여, 기준좌표(0, 0)에 대한 좌표(X, Y)의 상대각도를 계산, 방향을 설정하는 방향설정단계(S2-1); 및 상기 방향설정단계(S2-1)에서 설정된 방향으로 터치시간에 비례하여 포인팅 위치를 이동시키는 포인팅이동단계(S3);를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하여, 포인팅 위치를 임의의 지점으로 이동시킴 있어서 그 조작성이 우수하며, 소형으로 구현가능하여 소형의 휴대기기 등에 광범위하게 적용하기 적합한 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치에 관한 것이다.

Description

터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치{pointing method using the touch sensor and pointing device using the same}

본 발명은 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치센서를 이용하여 포인팅 위치를 임의의 지점으로 자유롭게 이동시킬 수 있도록 하는 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치에 관한 것이다.

컴퓨터에 사용자가 원하는 정보를 입력할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스 장치 중, 마우스, 터치패드, 터치스크린, 태블릿, 마우스, 라이트펜, 트랙 볼, 스타일러스, 조이스틱, 포인팅스틱, 퍽, 도형 처리 평판과 같은 포인팅 장치(pointing device)는 컴퓨터의 모니터나 전자기기의 LCD창과 같은 디스플레이 화면상에 디스플레이되는 특정 항목이나 아이콘을 선택하거나 커서를 이동시키는데 있어서 편리함을 제공한다.

터치패드를 사용하는 일례로, 사용자가 손가락이나 터치펜으로 터치패드에 접촉한 상태에서 회전변위 또는 직선변위를 가지도록 드래그하면, 이동궤적의 각도변화량과 방향에 따라, 상, 하 또는 좌, 우로 배열되는 다수의 항목 중 선택 항목을 변경시키거나, 항목의 갯수를 가감시키거나, 한정된 면적을 가지는 화면상에 일부만이 표시된 상태에서 스크롤 바를 이동시키게 된다.

일반적으로 터치판넬은 커패시터형 센서를 사용한 다수의 터치 패드로 구성되며, 표면은 절연막으로 덮여 있고, 절연막의 하측에 일정간격으로 배열된 가로선과 세로선 사이에는 전기적 등가회로로서 커패시터가 나타나는데, 가로선은 제1전극, 세로선은 제2전극을 이루게 된다.

손가락과 같은 일종의 도체가 접촉된 부분의 가로선과 세로선 사이에 나타나는 정전용량은, 접촉되지 않은 부분의 정전 용량과는 다른 값을 나타내는데, 가로선에 전압 신호를 인가하며 세로선에 유도된 전압을 감지하면서, 커패시터의 정전 용량의 변화를 측정하여 접촉지점이나 동작 유무를 확인할 수 있다.

풀터치 휴대폰, PDA, 일반 쿼티자판을 이용하는 스마트 폰 등과 같은 소형 휴대기기에 화면 터치방식이 광범위하게 적용되고 있으나, 멀티플레이어 등의 다양한 기능을 구현함에 있어서는, 화면 터치방식 이외에도 컴퓨터의 마우스와 같은 역할을 할 수 있는 소형의 입력장치가 부수적으로 요구되고 있다.

컴퓨터의 마우스와 같은 역할을 하는 입력장치로써, 기존에 상용화된 아날로그 방식의 전방향 스위치를 함께 적용하는 경우도 있으나, 포인팅 위치를 임의의 지점으로 이동시킴에 있어서 그 조작성이 떨어지며, 크기가 커서 소형 휴대기기에 광범위하게 적용하는 데 그 한계가 있다는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 포인팅 위치를 임의의 지점으로 이동시킴 있어서 그 조작성이 우수하며, 소형으로 구현가능하여 소형의 휴대기기 등에 광범위하게 적용하기 적합한 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 상대적으로 우, 좌, 상, 하로 분할된 다수의 분할영역(A, B, C, D) 각각에서 터치면적에 비례하여 감도를 도출하는 감도계산단계(S1); {우측영역(A)의 감도 - 좌측영역(B)의 감도}에 해당되는 감도차를 X값, {상측영역(C)의 감도 - 하측영역(D)의 감도}에 해당되는 감도차를 Y값으로 하여, 기준좌표(0, 0)에 대한 좌표(X, Y)의 상대각도를 계산, 방향을 설정하는 방향설정단계(S2-1); 및 상기 방향설정단계(S2-1)에서 설정된 방향으로 터치시간에 비례하여 포인팅 위치를 이동시키는 포인팅이동단계(S3);를 포함하여 구성되는 터치센서를 이용한 포인팅 방법을 그 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 방향설정단계(S2-1)는, θ = atan2(Y, X) 함수를 이용하여 각도를 계산하는 것이 바람직하다.

그리고, X≥0인 경우에는 θ = atan2(Y, X), X＜0인 경우에는 θ = 2π + atan2(Y, X)에 좌표(X, Y)를 대입하여 +Y축을 기준으로 한 각도를 도출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감도계산단계(S1)와 포인팅이동단계(S3) 사이에, X²+ Y²= Z²을 이용하여, Z가 0초과 내지 제1기준값 이하인 경우에는 제1속도, 제1기준값 초과 내지 제2기준값 이하인 경우에는 제2속도를 적용하는 속도설정단계(S2-2);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, Z가 제2기준값을 초과하는 경우에는 포인팅 위치가 이동되지 않고 정지상태가 되는 것이 바람직하다.

또한, {우측영역(A)의 감도 + 좌측영역(B)의 감도 + 상측영역(C)의 감도 + 하측영역(D)의 감도}가 설정값 이하인 경우에는 포인팅 위치가 이동되지 않고 정지상태가 되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은, 상기 터치센서를 이용한 포인팅 방법 중 어느 하나가 적용된 터치센서를 이용한 포인팅 장치를 다른 기술적 요지로 한다.

여기서, 손가락 터치면적의 직경이 4인 경우, 터치센서의 사이즈는 직경 4~8인 것이 바람직하다.

또한, 상기 우, 좌, 상, 하로 분할된 다수의 분할영역(A, B, C, D) 각각은, 우, 좌, 상, 하로의 이동방향을 가지는 단순 방향키로 전환되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명은, 좌, 우, 상, 하로 분할된 다수의 분할영역 각각에서 감지된 감도의 차를 이용하여 방향을 설정하고, 터치시간에 비례하여 포인팅 위치를 이동시키는 방법에 의해, 터치위치, 터치면적 및 터치시간에 따라 포인팅 위치를 원하는 임의의 지점으로 자유롭게 이동시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 기준좌표에 대한 터치지점의 상대적인 거리에 따라 커서의 이동속도를 설정, 변화시킬 수 있어, 이동 변위가 큰 경우, 목표위치에 근접된 지점까지는 커서를 빠른 속도로 이동시키고 근접지점에서는 느린 속도로 정확하게 이동시키는 등의 방법으로 신속하고 정확하게 포인팅 위치를 이동시킬 수 있다는 다른 효과가 있다.

사용자가 손가락의 터치위치를 원주방향, 반경방향으로 이동시키는 간단한 조작에 의해 커서의 이동 방향, 속도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 터치시간에 따라 커서의 이동 연속성 또한 간단하게 조절할 수 있어, 임의의 위치로 포인팅 위치를 이동시킴에 있어서 그 조작성이 우수할 뿐만 아니라, 손가락 하나의 터치면적에 해당되는 소형의 터치센서로도 구현가능하여 소형의 휴대기기 등에 광범위하게 적용할 수 있다는 또 다른 효과가 있다.

도 1 - 본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 방법의 제1실시예를 도시한 흐름도
도 2 - 본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 장치의 센서 패드의 제1실시예를 도시한 개략도
도 3 - 본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 장치의 센서 패드의 크기를 설명하고자 도시한 개략도
도 4 - 방향설정단계에서 각도(방향) 계산의 기준이 되는 2차원 직교 좌표계
도 5 - 좌표(X, Y)에 따른 각도(방향) 계산의 결과를 도시한 표
도 6 - 터치위치 및 터치시간을 연속적으로 변화시키는 일예를 도시한 개략도
도 7 - 도 6의 조작에 의한 모니터상에서의 포인팅 위치의 연속적인 이동 변위 및 이동 시간을 도시한 개념도
도 8 - 터치 위치에 따른 속도차를 구현하는 일예를 도시한 개념도
도 9 - 본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 방법의 제1실시예를 도시한 상세 플로우 챠트

이하에서는 상기 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 감도계산단계(S1), 방향설정단계(S2-1), 포인팅이동단계(S3)로 이루어져 터치 위치 및 터치 시간에 따라 커서의 이동 방향과 이동 연속성을 조정하게 되며, 상기 감도계산단계(S1)와 포인팅이동단계(S3) 사이에 속도설정단계(S2-2)를 추가로 거치면 이동 속도 또한 조정가능하다.

본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 방법이 적용되는 센서 패드(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상대적으로 우, 좌, 상, 하에 해당되는 4방향으로 구분되는 다수의 분할영역(A, B, C, D)을 가지며, 사용자가 손가락으로 상기 센서 패드(10)를 터치 시, 상기 감도계산단계(S1)를 거쳐, 우, 좌, 상, 하측영역(A, B, C, D) 각각에 터치된 면적에 비례하여 감도를 측정하게 된다.

손가락은 크기와 형태는 사용자에 따라 전부 다르나, 도 3에 도시된 바와 같이, 손가락으로 상기 센서 패드(10)를 터치 시, 통상적으로 상기 센서 패드(10)에의 접촉 면적을 φ8의 원형으로 가정하며, 이에 대한 상기 센서 패드(10)의 사이즈는 φ8이상 내지 φ16이하가 적합하다.

본 발명이 적용되는 기기의 사이즈 또는 그 디스플레이 화면이 소형일수록 상대적으로 작은 사이즈의 센서 패드(10)를, 대형일수록 상대적으로 큰 사이즈의 센서 패드(10)를 적용하는 것이 바람직하며, 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 센서 패드(10)는 대체로 소형에 적용하기 적합한 φ10의 사이즈를 가진다.

상기 방향설정단계(S2-1)에서는, {우측영역(A)의 감도 - 좌측영역(B)의 감도}에 해당되는 감도차를 X값, {상측영역(C)의 감도 - 하측영역(D)의 감도}에 해당되는 감도차를 Y값으로 하여, 도 7에 도시된 바와 같은 좌표계상에서, 기준좌표(0, 0)에 대한 좌표(X, Y)의 상대각도를 계산, 방향을 설정하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 터치가 이루어진 경우에는 +X , +Y값에 해당되는 감도차가 발생되며, 상기 방향설정단계(S2-1)에서 좌표(X, Y)로 부터 상대각도를 도출함에 있어서는, 제어부를 포함하여 본 발명이 적용되는 기기의 사양에 따라 이에 적합한 여러가지 방법을 적용가능하다.

본 발명의 실시예에서는, θ = atan2(Y, X) (double arc tangent)함수를 이용한 C 프로그래밍을 적용하여, 각각의 터치위치 및 면적에 해당되는 각도를 실시간으로 연속적으로 계산하며, 도 4에 도시된 바와 같은 좌표계상에서, X≥0인 경우에는 θ = atan2(Y, X), X＜0인 경우에는 θ = 2π + atan2(Y, X)에 좌표(X, Y)를 대입하여 +Y축을 기준으로 한 각도를 도출한다.

도 5에 도시된 표는, 0≤X≤4, 0≤Y≤4의 범위 내에서 다양한 (X, Y)좌표값을 적용하여 계산한 결과를 정리한 것으로, X≥0인 경우와, X＜0인 경우로 구분되며, atan2(Y, X)가 라디안값을 가지므로 ×(180÷π)를 추가로 계산하여, 각도(°)로 변환하는 과정을 거친다.

도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 터치 위치상에 기재된 지정시간 동안 터치상태를 유지, 변화시키는 조작을 연속적으로 수행하면, 모니터와 같은 디스플레이상에서 커서는, 도 7에 도시된 바와 같은 방향으로 지정시간 동안 이동하고, 방향을 전환한 후 다시 지정시간 동안 이동하는 것을 연속하게 된다.

본 발명에 의하면, 상기와 같이, 특정 지점에 정지된 터치 상태를 유지하는 것만으로도 포인팅 위치가 계속하여 이동하게 되므로, 이동하고자 하는 방향으로 지속적으로 손가락을 움직여야 하던 기존의 포인팅 장치와는 달리, 손가락 하나의 터치면적에 해당되는 소형의 면적내에서 임의의 지점에 터치를 하는 것만으로도 커서를 계속해서 이동시킬 수 있다.

상기 속도설정단계(S2-2)에서는, X²+ Y²= Z²식에 상기 좌표(X, Y)를 대입하여, Z가 0초과 내지 제1기준값 이하인 경우에는 제1속도, 상기 제1기준값 초과 내지 제2기준값 이하인 경우에는 상기 제1속도와 다른 제2속도, 상기 제2기준값을 초과하는 경우에는 상기 제1, 2속도와 다른 제3속도로 설정한다.

도 8에 도시된 실시예와 같이, 상기 제1속도에 해당되는 Z값의 범위를 E영역, 상기 제2속도에 해당되는 Z값의 범위를 F영역, 상기 제3속도에 해당되는 Z값의 범위를 G영역으로 구분하면, E영역, F영역, G영역 중 어느 영역을 터치하는지에 따라 다른 속도로 포인팅 위치를 이동시킬 수 있다.

상기 제1기준값을 15, 상기 제2기준값을 30, 제1속도 > 제2속도, 상기 제3속도는 0으로 Z값이 30을 초과하는 경우에는 포인팅 위치가 이동되지 않고 정지상태가 된다고 설정하면, 터치 위치를 반경 15이내의 범위에서 반경 20, 반경 35인 지점으로 연속하여 이동시키는 경우, 포인팅 위치가 빠른 속도에서 느린 속도로 이동되다가 정지하게 된다.

본 발명의 실시예에서는, 상기와 같이 상기 센서 패드(10)의 지정 한계 범위(F영역) 외측에서 터치가 이루어진 경우 이외에, 중앙 지점을 터치하는 경우에도 좌표(0,0)에 해당되어 정지상태가 되며, 커서가 이동되지 않는 정지상태를 설정함에 있어서는, 터치가 명확하게 이루어지지 않은 경우에도 정지되도록 하는 것이 바람직하다.

통상의 손가락 터치면적이 φ8, 상기 센서 패드(10)가 φ10의 값을 가지고, 우, 좌, 상, 하측영역(A, B, C, D) 각각의 센서 패드(10)가 0 이상 40이하의 감도값을 가지며, 손가락 터치면적 φ8에 해당되는 감도값이 45라고 하면, {우측영역(A)의 감도 + 좌측영역(B)의 감도 + 상측영역(C)의 감도 + 하측영역(D)의 감도}가 45미만인 경우에는 터치가 명확하게 이루어지지 않았다고 가정하고, 커서가 이동되지 않도록 한다.

상기 포인팅이동단계(S3)에서는, 상기 방향설정단계(S2-1)에서 설정된 방향으로 터치시간에 비례하여 포인팅 위치를 이동시키게 되며, 상기 속도설정단계(S2-2)를 추가로 거친 경우, 기설정된 일정한 속도가 아니라, 상기 속도설정단계(S2-2)에서 설정된 다양한 속도를 적용하여 포인팅 위치를 이동시키게 된다.

본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 장치는, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 방법이 적용되어, 상기 센서 패드(10)가 우, 좌, 상, 하측영역(A, B, C, D) 각각에서 감도를 측정가능한 구조를 가지며, 감도값으로 방향, 속도 등을 실시간으로 계산, 설정하여 커서를 이동시키는 제어부를 구비한 구조를 가진다.

상기 센서 패드(10)에 택트스위치(tact switch)를 결합하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 마우스와 같이 임의의 위치로 커서를 자유롭게 이동가능한 터치센서모드와, 좌, 우, 상, 하로의 이동방향을 가지는 단순 방향키로 사용가능한 방향키모드로 구분하여 선택적으로 운용가능하다.

상기 센서 패드(10)에 택트스위치(tact switch)를 결합시킴에 있어서는, 한국공개특허 제2009-49863호의 키버튼과 터치에 의한 입력수단을 가지는 정전 용량 센서를 이용한 터치패널 및 그 작동방법을 포함한 다수가 공지되어 있는 바, 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 터치센서를 이용한 포인팅 방법 및 이를 적용한 포인팅 장치에 의하면, 상기 감도계산단계(S1), 방향설장단계(S2-1)를 통해 좌, 우, 상, 하로 분할된 다수의 분할영역 각각에서 감지된 감도의 차를 이용하여 방향을 설정하고, 상기 포인팅이동단계(S3)에서 터치시간에 비례하여 포인팅 위치를 이동시키는 방법에 의해, 터치위치, 터치면적 및 터치시간에 따라 포인팅 위치를 원하는 임의의 지점으로 자유롭게 이동시키게 된다.

그리고, 상기 속도설정단계(S2-2)를 통해 기준좌표에 대한 터치지점의 상대적인 거리에 따라 커서의 이동속도를 설정, 변화시킬 수 있어, 이동 변위가 큰 경우, 목표위치에 근접된 지점까지는 커서를 빠른 속도로 이동시키고 근접지점에서는 느린 속도로 정확하게 이동시키는 등의 방법으로 신속하고 정확하게 포인팅 위치를 이동시킬 수 있다.

사용자가 손가락의 터치위치를 원주방향, 반경방향으로 이동시키는 간단한 조작에 의해, 커서의 이동 방향, 속도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 터치시간에 따라 커서의 이동 연속성 또한 간단하게 조절할 수 있어, 임의의 위치로 포인팅 위치를 이동시킴에 있어서 그 조작성이 우수할 뿐만 아니라, 손가락 하나의 터치면적에 해당되는 소형의 터치센서로도 구현가능하여 소형의 휴대기기 등에 광범위하게 적용할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

10 : 센서 패드
A : 우측영역 B : 좌측영역
C : 상측영역 D : 하측영역
S1 : 감도계산단계 S2-1 : 방향설정단계
S2-2 : 속도설정단계 S3 : 포인팅이동단계

Claims (9)

1. 상대적으로 우, 좌, 상, 하로 분할된 다수의 분할영역(A, B, C, D) 각각에서 터치면적에 비례하여 감도를 도출하는 감도계산단계(S1);
   {우측영역(A)의 감도 - 좌측영역(B)의 감도}에 해당되는 감도차를 X값, {상측영역(C)의 감도 - 하측영역(D)의 감도}에 해당되는 감도차를 Y값으로 하여, 기준좌표(0, 0)에 대한 좌표(X, Y)의 상대각도를 계산, 방향을 설정하는 방향설정단계(S2-1); 및
   상기 방향설정단계(S2-1)에서 설정된 방향으로 터치시간에 비례하여 포인팅 위치를 이동시키는 포인팅이동단계(S3);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 방향설정단계(S2-1)는,
   θ = atan2(Y, X) 함수를 이용하여 각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   X≥0인 경우에는 θ = atan2(Y, X), X＜0인 경우에는 θ = 2π + atan2(Y, X)에 좌표(X, Y)를 대입하여 +Y축을 기준으로 한 각도를 도출하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 감도계산단계(S1)와 포인팅이동단계(S3) 사이에, X²+ Y²= Z²을 이용하여, Z가 0초과 내지 제1기준값 이하인 경우에는 제1속도, 제1기준값 초과 내지 제2기준값 이하인 경우에는 제2속도를 적용하는 속도설정단계(S2-2);
   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   Z가 제2기준값을 초과하는 경우에는 포인팅 위치가 이동되지 않고 정지상태가 되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   {우측영역(A)의 감도 + 좌측영역(B)의 감도 + 상측영역(C)의 감도 + 하측영역(D)의 감도}가 설정값 이하인 경우에는 포인팅 위치가 이동되지 않고 정지상태가 되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 방법.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 터치센서를 이용한 포인팅 방법이 적용된 터치센서를 이용한 포인팅 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   손가락 터치면적의 직경이 8인 경우, 터치센서의 사이즈는 직경 8~16인 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 장치.
   
9. 제7항에 있어서, 상기 우, 좌, 상, 하로 분할된 다수의 분할영역(A, B, C, D)은,
   각각 우, 좌, 상, 하로의 이동방향을 가지는 단순 방향키로 전환되는 것을 특징으로 하는 터치센서를 이용한 포인팅 장치.
   

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