KR101926819B1 - Pointing device using three dimensional virtual button - Google Patents
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Abstract
포인팅 장치는, 다수의 버튼이 표시된 버튼 표시층; 상기 버튼 표시층의 하부에 위치하며, 발광할 수 있는 다수의 조명 디바이스를 포함하는 조명층; 상기 버튼 표시층의 상부에 위치하고, 좌안 및 우안의 영상을 분리할 수 있는 입체시용 필터층; 상기 입체시용 필터층의 상부에 위치하고, 사용자의 포인팅 위치를 획득하는 포인팅층;을 포함하되, 상기 포인팅층은, 적어도 하나의 적외선 발광 소자; 및 적어도 하나의 적외선 센서;를 포함한다.The pointing device includes: a button display layer having a plurality of buttons displayed; An illumination layer positioned below the button indicator layer and including a plurality of light emitting devices capable of emitting light; A stereoscopic filter layer positioned above the button display layer and capable of separating images of the left and right eyes; And a pointing layer positioned above the stereoscopic filter layer to obtain a pointing position of a user, wherein the pointing layer comprises at least one infrared light emitting element; And at least one infrared sensor.
Description
본 발명은 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pointing device using a three-dimensional virtual button.
자동차 버튼이나 무인 키오스크 버튼은 잦은 누름으로 인한 고장이 잘 일어나기 때문에, 이러한 기계식 버튼은 미려한 외관의 3차원 무안경식 비접촉 버튼으로의 전환의 필요성이 제기되고 있다.Since the automobile button or the unmanned kiosk button is often damaged by frequent pressing, such a mechanical button is required to switch to a three-dimensional non-eye contactless button having a beautiful appearance.
아울러, 메르스 등의 전염성이 강한 병이 유행하는 시기에는 접촉식 버튼보다는 3차원 가상 버튼에 의한 비접촉식을 선호할 것으로 보여 위생적인 면에서도 수요가 증가할 것으로 판단된다. In addition, when the infectious diseases such as mers were prevalent, the non - contact type would be preferred by the three - dimensional virtual button rather than the contact button. Therefore, it is expected that the demand will increase from the hygienic point of view.
또한, 기존의 터치 패널 방식은 현금인출기 등의 상부에 설치한 몰래 카메라 등에 의해 비밀번호가 노출되기 쉬우나, 3차원 가상 버튼은 카메라 찍히는 영상이 우리 눈에서 보는 3차원 입체 영상과 달라서 비밀번호 등의 보안에도 기여할 수 있어 뱅킹 등을 위해 그 필요성이 크게 대두되고 있다.In addition, in the conventional touch panel method, the password is easily exposed by a secret camera installed on the cash dispenser or the like, but the 3D virtual button is different from the three-dimensional stereoscopic image seen in the eyes by the camera, And the necessity for banking and the like is greatly increased.
아울러, 손에 액체 등을 수시로 묻혀야 하는 직업에서는 가상 버튼이 훨씬 효율적이어서 직업별 기기에서의 수요가 새로이 창출될 것으로 예상된다.In addition, it is expected that virtual buttons will be more efficient in occupations where liquids are often buried in the hands, which will create demand for occupational devices.
3차원 무안경 입체시 기술은 사용자의 양안에 좌우 영상을 각기 보여줄 수 있도록 렌티큘라 렌즈(Lenticular Lens) 또는 패러렐랙스 배리어(Parallex Barrier)와 같은 무안경 입체시용 필터를 영상 위에 겹쳐서 사용하는 방식으로, 기술이 발전되어 있다. The three-dimensional stereoscopic stereoscopic technique is a method in which a non-stereoscopic stereoscopic filter such as a lenticular lens or a parallel barrier is overlaid on the image so that the left and right images can be displayed on both sides of the user, Technology is developing.
아울러, 액정 디스플레이 위에 무안경 입체시용 필터를 겹쳐서 입체시 버튼 화면을 구현하도록 하는 시도도 있다. 이 경우에는 입체시용 필터에 좌우 영상을 교차로 배합하는 역할을 액정 디스플레이가 수행하도록 하여, 버튼이 눌려진 경우는 버튼의 눌려진 모습을 담은 화면으로 액정을 교체하면 되기에 구현을 할 수 있다. 다만, 액정 디스플레이가 구비된 버튼 세트는 저가의 보급형으로는 사용하는 것에는 어려움이 예상된다.There is also an attempt to realize stereoscopic button screens by superimposing a non-eye stereoscopic effect filter on a liquid crystal display. In this case, the liquid crystal display performs the function of mixing the stereoscopic image filter with the right and left images in an intersecting manner. When the button is pressed, the liquid crystal can be replaced with a screen containing the depressed state of the button. However, it is expected that it is difficult to use a button set having a liquid crystal display as a low-cost type.
아울러, 버튼을 무안경 입체시로 구현할 경우의 기술적인 문제는, 입체 화면에 비접촉 방식으로 포인팅이 된 손가락의 위치를 특정하는 문제와 포인팅이 된 버튼을 포인팅이 되지 않은 버튼과 차별화된 모습으로 보여주어야 한다는 것에 있다. 포인팅이 된 버튼을 포인팅이 되지 않은 버튼과 차별화된 모습으로 보여주어야 하는 문제는, 일본 공개특허공보 특개2011-108152호(3차원 입력 표시 장치, 2011.06.02.)에 개시된 바와 같이, 동적인 액정 디스플레이 위에 무안경 입체시를 구현할 경우에 눌려진 버튼과 그렇지 않은 버튼을 담은 화면을 동적으로 송출하는 것으로 해결할 수 있다. 다만, 이 경우에는 상술한 바와 같이, 액정 디스플레이와 같은 동적 영상 송출 장치가 필수적으로 구비될 필요가 있다.In addition, a technical problem in the case of embodying the button in the non-eyeglasses stereoscopic display is that the problem of specifying the position of the finger pointed in the non-contact manner on the stereoscopic screen and the problem of pointing the button are differentiated It is to be given. The problem that the pointed button should be displayed differently from the unpointed button is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-108152 (3-dimensional input display device, June 26, 2011) It is possible to dynamically transmit a screen containing pressed buttons and non-pressed buttons when the non-eye stereoscopic vision is implemented on the display. However, in this case, as described above, a dynamic image delivery device such as a liquid crystal display is necessarily required.
입체 화면에 비접촉식으로 포인팅이 된 손가락의 위치를 특정하는 문제는 버튼이라는 좁은 공간상에서 저비용으로 구현되어야 하는 특성을 고려하면 현재까지는 실용적인 해결책이 나와 있지 않다. 현재까지 제안되고 있는 방법들은 적외선 발광 램프와 적외선 카메라를 조합한 것이 대부분으로, 투사된 2차원 적외선 영상을 적외선 카메라로 입력받아 포인팅이 된 손끝의 반사광 밝기 변화를 해석하는 것이 주를 이룬다. 또한, 일본 공개특허공보 특개2011-108152호에서는 손가락의 포인팅 위치를 특정하는 문제를, 센서로부터 방출된 적외선 광을 손가락의 반사광 포착으로 해결할 수 있다고만 제안하고 있을 뿐, 더 이상의 구체적인 해결 방식을 제시하지 않았다. The problem of specifying the position of a pointed finger in a stereoscopic screen is not a practical solution so far, considering the characteristic that it should be implemented at a low cost in a narrow space of a button. To date, most of the proposed methods combine infrared ray lamp and infrared camera. The main purpose of this study is to analyze the reflected light intensity change of pointed fingertip by inputting projected two - dimensional infrared image into infrared camera. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2011-108152 proposes only that the problem of specifying the pointing position of the finger can be solved by capturing the reflected light of the finger by the infrared light emitted from the sensor. Did not do it.
참고로, 국제공개특허공보 WO2014/030902A1(INPUT METHOD AND APPARATUS OF PORTABLE DEVICE, 2014년 2월 27일)에서는 손바닥을 화면으로 한 방식이 제안되어 있다. For reference, in the international patent application WO2014 / 030902A1 (INPUT METHOD AND APPARATUS OF PORTABLE DEVICE, Feb. 27, 2014), a palm-shaped screen has been proposed.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 비접촉 버튼 방식으로 기계적 고장을 최소화할 수 있는 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pointing device using a three-dimensional virtual button capable of minimizing a mechanical failure by a non-contact button method.
아울러, 본 발명은 3차원 입체시에 의해 버튼의 영상을 사용자만이 관찰할 수 있어, 카메라에 의한 버튼 정보의 노출을 방지할 수 있는 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치를 제공하는 것에도 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a pointing device using a three-dimensional virtual button which can observe an image of a button only by a user by means of three-dimensional stereoscopic vision and can prevent exposure of button information by a camera. .
또한, 본 발명은 액정 디스플레이와 같은 동적 영상 송출 장치를 구비하지 않고도, 간단한 구조에 의해 저가로 구현할 수 있는 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치를 제공하는 것에도 그 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a pointing device using a three-dimensional virtual button that can be implemented at a low cost by a simple structure without a dynamic image sending device such as a liquid crystal display.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포인팅 장치는, 다수의 버튼이 표시된 버튼 표시층; 상기 버튼 표시층의 하부에 위치하며, 발광할 수 있는 다수의 조명 디바이스를 포함하는 조명층; 상기 버튼 표시층의 상부에 위치하고, 좌안 및 우안의 영상을 분리할 수 있는 입체시용 필터층; 및 상기 입체시용 필터층의 상부에 위치하고, 사용자의 포인팅 위치를 획득하는 포인팅층;을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a pointing device comprising: a button display layer having a plurality of buttons; An illumination layer positioned below the button indicator layer and including a plurality of light emitting devices capable of emitting light; A stereoscopic filter layer positioned above the button display layer and capable of separating images of the left and right eyes; And a pointing layer positioned above the stereoscopic filter layer to obtain a user's pointing position.
구체적으로, 상기 포인팅층은, 적어도 하나의 적외선 발광 소자; 적어도 하나의 적외선 센서; 상기 적어도 하나의 적외선 발광 소자 및 상기 적어도 하나의 적외선 센서의 내측에 위치한 적외선 투과 필터; 및 상기 적어도 하나의 적외선 발광 소자 및 상기 적어도 하나의 적외선 센서의 내측에 위치한 수평 편광 필터;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 한다.Specifically, the pointing layer comprises at least one infrared light emitting element; At least one infrared sensor; An infrared ray transmission filter disposed inside the at least one infrared ray emitting device and the at least one infrared ray sensor; And a horizontal polarization filter disposed inside the at least one infrared ray emitting device and the at least one infrared ray sensor.
아울러, 본 발명의 포인팅 장치는, 상기 버튼 표시층의 하부에 형성되어, 다수의 조명 디바이스를 분리하는 조명 격벽층;을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the pointing device of the present invention may further include an illumination partition wall layer formed below the button display layer and separating a plurality of illumination devices.
또한, 본 발명의 포인팅 장치는, 신경 회로망을 이용하여, 손가락의 포인팅 위치를 학습시키되, 상기 신경 회로망은, 상기 적어도 하나의 적외선 센서에 의한 검출된 적외선 값을 입력값으로 하고, 상기 버튼 표시층에 표시된 각각의 버튼을 출력값으로 하는 것을 특징으로 한다.Further, the pointing device of the present invention learns a pointing position of a finger by using a neural network, and the neural network uses an infrared ray value detected by the at least one infrared ray sensor as an input value, As the output value.
바람직하게는, 상기 조명층은, 상기 버튼 표시층에 표시된 다수의 버튼의 위치에 대응하는 곳에 각각, 조명 디바이스가 배치되고, 사용자가 버튼을 포인팅한 경우, 해당 버튼의 위치에 대응하는 조명 디바이스를 이용하여 포인팅이 된 버튼을 사용자에게 표시할 수 있다.Preferably, the illumination layer is disposed at a position corresponding to the position of the plurality of buttons displayed on the button display layer, and when the user points the button, the illumination device corresponding to the position of the button A button that has been pointed can be displayed to the user.
아울러, 상기 버튼 표시층은, 좌안 및 우안의 각 시점으로 분할된, 좌안 영상 및 우안 영상이 교차되어 표시된 것이 바람직하다.In addition, the button display layer may be displayed by intersecting the left eye image and the right eye image, which are divided into respective viewpoints of the left eye and the right eye.
본 발명의 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치에 따르면, 비접촉 버튼 방식으로 기계적 고장을 최소화할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 3차원 입체시에 의해 버튼의 영상을 사용자만이 관찰할 수 있어, 카메라에 의한 버튼 정보의 노출을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 액정 디스플레이와 같은 동적 영상 송출 장치를 구비하지 않고도, 간단한 구조에 의해 저가로 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치를 구현할 수 있다.According to the pointing device using the three-dimensional virtual button of the present invention, the mechanical failure can be minimized by the non-contact button method. In addition, according to the present invention, only a user can observe an image of a button by three-dimensional stereoscopic vision, thereby preventing exposure of the button information by the camera. Also, according to the present invention, it is possible to realize a pointing device using a three-dimensional virtual button button at a low cost by a simple structure without a dynamic image sending device such as a liquid crystal display.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치의 분해 사시도.
도 2는 포인팅층의 확대 단면도.
도 3은 버튼 표시층 및 필터층에 의한 좌안 및 우안 영상의 합성 설명도.
도 4는 제어 보드의 제어부에 의한 학습 방법의 설명도.1 is an exploded perspective view of a pointing device using a three-dimensional virtual button according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of the pointing layer;
Fig. 3 is an explanatory view showing the synthesis of left eye and right eye images by the button display layer and the filter layer; Fig.
4 is an explanatory diagram of a learning method by the control unit of the control board;
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a pointing device using a three-dimensional virtual button according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.It should be understood that the following embodiments of the present invention are only for embodying the present invention and do not limit or limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치(100)의 분해 사시도를 나타낸다.1 is an exploded perspective view of a
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치(100)는, 포인팅층(10), 보호층(20), 입체시용 필터층(30), 버튼 표시층(40), 조명 격벽층(50), 조명층(60) 및 제어 보드(70)를 포함한다.1, the
포인팅층(10)은, 보호층(20) 및 입체시용 필터층(30)의 상부에 위치하며, 적어도 하나의 적외선 발광 소자(11) 및 적어도 하나의 적외선 센서(12)를 포함하는 것이 바람직하다.The pointing
즉, 포인팅층(10)은 손가락의 포인팅 위치를 3차원으로 획득하는 부분으로서, 본 발명의 포인팅 장치(100)의 최상부에 위치하는 것이 바람직하다. 포인팅층(10)은 적어도 하나의 적외선 발광 소자(11)와 적외선 수광 소자인 적어도 하나의 적외선 센서(12)로 구성되어 손가락의 3차원 위치를 산출한다. 적외선 발광 소자(11)로는, 저가의 적외선 램프를 이용할 수 있다.That is, the pointing
본 발명에서 포인팅층(10)의 위치 산출은, 적외선 발광 소자(11)의 발광량의 적분값과 수광 소자인 적외선 센서(12)별 적외선의 총 적분량을 계산하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 구체적인 본 발명에서의 위치 산출 원리는 후술하기로 한다. 아울러, 3차원의 위치 확인을 위한 포인팅층(10)의 높이는 매우 제한적이어서 손가락의 2차원 상의 좌표만을 확인하면 된다. 포인팅층(10)의 높이 영역 밖에서 손가락이 진입하여 포인팅층(10)의 3차원 영역대에 들어오면 손가락의 위치를 산출할 수 있다. In the present invention, the position of the
적외선 발광 소자(11)와 적외선 센서(12)는 각각, 다수개가 포인팅층(10)의 둘레에 구비된 지지대(15)에 고정 장착되어 지지되되, 적외선 발광 소자(11)와 적외선 센서(12)가 교차로 배열되는 것이 바람직하다. The infrared
도 2는 포인팅층(10)의 확대 단면도를 나타낸다.Figure 2 shows an enlarged cross-sectional view of the
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 포인팅층(10)은, 수평 편광 필터(13)와 적외선 투과 필터(14)를 포함하는 것이 바람직하다.2, the pointing
수평 편광 필터(13)와 적외선 투과 필터(14)는 각각 적어도 하나의 적외선 발광 소자(11) 및 적어도 하나의 적외선 센서(12)의 내측에 위치하되, 적외선 투과 필터(14)가 수평 편광 필터(13)의 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.The
본 발명과 같이 적외선 카메라가 아닌 적외선 센서(12)를 이용하는 기기를 실내외에서 이용하는 경우에는, 태양광 및 다른 램프의 간섭광이 문제가 될 수 있다. 본 발명에서는 적외선 센서(12)와 적외선 발광 소자(11)가 배치되어 있는 포인팅층(10)에 수평 편광 필터(13)와 적외선 투과 필터(14)를 부착하여 일반광에 의한 잡음과 사선으로 들어오는 적외선 간섭광들을 최대한 차단할 수 있는 것이다. In the case where an apparatus using an
즉, 일반 가시 조명 혹은 태양광 하에서 적외선 센서(12)에는 많은 외부 간섭 적외선이 입력된다. 본 발명의 포인팅층(10)에서는 블라인드가 수평 방향으로 배열되어 수평 방향으로 입력되는 빛만을 투과시키는 수평 편광 필터(13)와 적외선 투과 필터(14)를 결합하여 적외선 센서(12) 앞, 즉, 적어도 하나의 적외선 발광 소자(11) 및 적어도 하나의 적외선 센서(12)의 내측에 배치하는 것에 의해 외부의 간섭 적외선을 최소화할 수 있는 것이다.That is, under the general visible light or the sunlight, a large amount of external interference infrared light is input to the
보호층(20)은, 입체시용 필터층(30)을 보호하는 역할을 하며, 투명한 보호막 또는 보호판을 이용하여 구성될 수 있다.The
3차원을 인식하기 위하여는 좌우 양안의 각 시점에서 바라본 영상이 입력되어야 한다. 이를 위해 입체시용 필터층(30)은, 버튼 표시층(40)의 상부에 위치하며, 3차원 입체시를 위해 좌안 영상과 우안 영상을 분리하는 역할을 한다.In order to recognize the three dimensions, the images viewed from the respective viewpoints of the left and right sides should be input. To this end, the stereoscopic
입체시용 필터층(30)은, 무안경에 의해 3차원 영상을 구현하기 위한 구성으로, 패럴랙스 배리어(Parallex Barrier) 또는 렌티큘라 렌즈(Lenticular Lens) 방식 등을 이용하여 구현할 수 있다. 구체적으로, 입체시용 필터층(30)은 렌티큘라 필터를 이용하는 것이 바람직하다.The stereoscopic
즉, 본 발명에 따르면 좌우 한줄씩 교차로 배합된 영상은 역시 좌우 한줄 씩 분리하도록 설계된 렌티큘러 렌즈의 모양에 맞게 정합되어 좌우의 영상이 각기 분리되어 출력되도록 한다. That is, according to the present invention, images formed by alternating left and right lines are matched to the shape of a lenticular lens designed to separate left and right lines one by one so that left and right images are separately outputted.
버튼 표시층(40)은, 다수의 버튼(41)이 표시된 것을 특징으로 한다.The button display layer (40) is characterized in that a plurality of buttons (41) are displayed.
버튼(41)이 표시된 버튼 표시층(40)의 부분은, 반투명한 것이 바람직하다. 즉, 조명층(60)의 조명 디바이스(61)가 발광할 경우, 반투명한 버튼(41)을 통해 사용자가 조명층(60)의 조명 디바이스(61)의 발광 여부를 확인할 수 있다. 버튼 표시층(40)에 적어도 하나의 버튼을 표시하는 방법은, 유리판 또는 플라스틱판 등에 버튼(41)을 인쇄하는 것에 의해 구현될 수 있을 것이다.It is preferable that the portion of the
도 3은 버튼 표시층(40) 및 입체시용 필터층(30)에 의한 좌안 및 우안 영상의 합성 설명도이다.Fig. 3 is an explanatory view of the synthesis of the left eye and right eye images by the
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 버튼 표시층(40)에 표시된 적어도 하나의 버튼(41)은 좌안 및 우안의 각 시점으로 분할되어, 좌안 영상 및 우안 영상이 교차되어 표시된 것을 특징으로 한다.3, at least one
즉, 적어도 하나의 버튼(41)은, 3차원 그래픽으로 버튼(41)의 3차원 영상을 제작하고 이를 좌우 양안의 각 시점으로 분할하여 한 줄씩 좌우 영상을 교차하여 배합 제작한다. 좌우 한줄씩 교차로 배합된 영상은 역시 좌우 한줄씩 분리하도록 설계된 입체시용 필터층(30)의 필터 모양에 맞게 정합되어 좌우의 이미지가 각기 분리되어 출력되도록 한다. That is, at least one
조명 격벽층(50)은, 격자 형상으로, 조명층(60)의 상부, 즉 버튼 표시층(40)의 하부에 형성되어, 다수의 조명 디바이스(61)를 분리하는 역할을 한다. 즉, 조명 격벽층(50)에 의해, 각각의 조명 디바이스(61)로부터 발광된 빛은 해당 버튼(41)의 배경만을 표시할 수 있게 된다.The illumination
조명층(60)은, 버튼 표시층(40)의 하부에 위치하며, 발광할 수 있는 다수의 조명 디바이스(61)를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 조명층(60)의 조명 디바이스(61)로는, 발광 다이오드 및/또는 레이저 다이오드를 포함하여, 다양한 조명용 소자가 이용될 수 있다.The
조명층(60)은, 포인팅이 된 버튼(41)이 포인팅이 안된 버튼(41)과 다른 색을 표시하게 하도록 함으로서 포인팅 부분을 인식하도록 하는 역할을 한다. 즉, 포인팅층(10)에서 획득된 위치 데이터를 이용하여, 제어 보드(70)의 제어부가 조명층(60)의 동작을 제어하여 해당 버튼(41)에 대응하는 위치의 조명 디바이스(61)가 발광하도록 함으로서 눌러진 버튼(41)을 확인하도록 한다.The
또는, 조명층(60)에 포함된 모든 조명 디바이스(61)는 항시 발광하고 있다가, 버튼(41)이 포인팅된 경우 해당 버튼(41)에 대응하는 위치의 조명 디바이스(61)가 발광하지 않도록 할 수도 있다.Alternatively, all the
아울러, 조명층(60)에 포함된 모든 조명 디바이스(61)는 항시 'A'색으로 발광하고 있다가, 버튼(41)이 포인팅된 경우, 해당 버튼(41)에 대응하는 위치의 조명 디바이스(61)를 'B'색으로 발광하도록 할 수도 있다.In addition, all the
즉, 조명층(60)은, 버튼 표시층(40)에 표시된 다수의 버튼(41)의 위치에 대응하는 곳에 각각, 조명 디바이스(61)가 배치된 것을 특징으로 한다. 사용자가 버튼(41)을 포인팅한 경우, 해당 버튼(41)의 위치에 대응하는 조명 디바이스(61)를 이용하여 포인팅이 된 버튼(41)을 사용자에게 표시할 수 있게 된다.That is, the
본 발명의 제어 보드(70)는 제어부로서 역할을 하며, 적외선 발광 소자(11)가 빛을 발광하도록 하고, 이때의 적외선 센서(12)로부터 수광되는 빛의 양을 산출하여 손가락이 포인팅된 위치값을 산출하는 역할을 한다. 이를 위해 제어부는, 적외선 발광 소자(11), 적외선 센서(12) 및 조명 디바이스(61)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.The
구체적으로, 제어부는, 다수의 적외선 발광 소자(11)에서 발광된 적외선 빛으로부터 다수의 적외선 센서(12)에서 획득한 값으로 손가락의 3차원 위치를 계산한다. Specifically, the control unit calculates the three-dimensional position of the finger from the infrared light emitted from the plurality of infrared
도 4는 제어 보드(70)의 제어부에 의한 학습 방법의 설명도이다. 참고로 제어부는, CPU 등의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.Fig. 4 is an explanatory diagram of a learning method by the control unit of the
제어부에 의한 손가락의 3차원 위치의 계산은 신경 회로망의 학습 기능을 이용하며, 구체적으로 적외선 센서(12)별로 적외선의 입력값과 손가락의 2차원 포인팅 위치를 학습시키는 것에 의하여 3차원의 위치를 파악한다. 신경 회로망은 입력층과 중간층, 출력층으로 구성될 수 있으며, 각 적외선 센서(12)로부터 입력된 적외선 밝기값을 신경 회로망에 학습시켜서 손가락의 포인팅 위치를 구한 후 파악된 입력 위치를 제어부에서 해당 위치에 속한 조명을 점등하여 값이 입력되었음을 사용자에게 알린다.The calculation of the three-dimensional position of the finger by the control unit uses the learning function of the neural network. Specifically, by learning the infrared input value and the two-dimensional pointing position of the finger for each
즉, 본 발명에서는 신경 회로망을 이용하여, 손가락의 포인팅 위치를 학습시키되, 신경 회로망은 적어도 하나의 적외선 센서(12)에 의한 검출된 적외선 값을 입력값으로 하고, 버튼 표시층(40)에 표시된 각각의 버튼(41)을 출력값으로 하는 것이 바람직하다.That is, in the present invention, the pointing position of the finger is learned by using the neural network, and the neural network uses the infrared ray detected by at least one
상술한 바와 같은 본 발명의 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치(100)에 따르면, 무안경 입체시 표현 기술을 이용하여 3차원 공간상에 가상 버튼 세트를 표시하고 가상 공간상에 장착된 포인팅 위치 판독 장치인 포인팅층(10)을 통해 손가락의 3차원 상에서의 위치를 판독하여 가상 버튼(41)의 온/오프를 확인하고 해당 버튼(41)이 눌려졌음을 표시해 줄 수 있음을 알 수 있다.According to the
본 발명과 같은 작은 범용성 버튼 형태에서의 포인팅 장치(100)는 2가지의 해결 과제를 가지고 있는바, 하나는 좁은 공간에서 활용할 수 있어야 하고, 다른 하나는 구현을 위한 하드웨어가 저비용으로 구성할 수 있어야 한다는 점이다. 이를 위하여 본 발명에서의 포인팅 위치 특정 방식의 경우에는, 손가락의 반사광 분석을 위한 카메라 방식이 아닌 적외선 램프와 같은 적외선 발광 소자(11)와 적외선 센서(12)를 다수 배열하는 방식으로 구성되어 있다. 각 위치별 적외선 램프에서 송출하는 적외선은 2차원 상으로 분산 배치되어 있는 적외선 센서(12)에서 감지되는데 다수의 센서로부터 입력되는 적외선 강도는 사전 학습된 신경 회로망에 의해 손가락 포인팅 위치로 변환된다. 이의 원리는 빛이 가려지는 방향에 배치된 센서들은 간섭광들이 있더라도 상대적으로 수광 감도가 약해지고, 이는 신경 회로망에 의하여 학습 된다는 점이다.The
아울러, 본 발명과 같이 적외선 카메라가 아닌 적외선 센서(12)를 이용하는 기기를 실내외에서 이용하는 경우는 태양광 및 다른 램프의 간섭광이 문제가 된다. 이러한 간섭광의 영향을 최소한으로 줄이기 위하여 적외선 발광 소자(11)와 적외선 센서(12)가 배치되어 있는 패널면에 수평 편광 필터(13)와 적외선 필터를 부착하여 일반광에 의한 잡음과 사선으로 들어오는 적외선 간섭광들을 최대한 차단할 수 있도록 하였다. 그 외 걸러지지 않은 간섭광들은 신경 회로망에 의한 다양한 환경에 대한 사전 학습에 의하여 대처가 된다. 실내외에서 사용되는 것을 목적으로 한 버튼의 경우에는 아침, 낮, 밤 및 날씨에 따른 태양광 적외선의 차이가 크고, 방향도 바뀌기 때문에 신경 회로망에 의한 적응적인 학습 방식을 사용하지 않으면 설치 장소가 제한될 필요가 있다. 신경 회로망에 의한 사전 학습에 의하여 시간 및 날씨에 따른 태양광 및 기타 조명기기들의 불규칙한 적외선량의 변화를 감안한 포인팅 포착이 가능하게 된다. In addition, when a device using an
본 발명의 포인팅 장치(100)는, 적외선 발광 소자(11) 및 적외선 센서(12)를 사용하기에 저렴하고 소형화된 하드웨어를 구성할 수 있어 소형 범용성 버튼에 사용 가능하고, 다수의 적외선 센서(12)를 2차원적으로 배열하고 배열된 각 입력들을 신경 회로망의 입력 노드로 연결하도록 하여 사전 학습에 의하여 공장이나 야외, 실내 등에 적합한 수식을 제공할 수 있다. The
상술한 바와 같이, 본 발명의 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치(100)에 따르면, 비접촉 버튼 방식으로 기계적 고장을 최소화할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 3차원 입체시에 의해 버튼의 영상을 사용자만이 관찰할 수 있어, 카메라에 의한 버튼 정보의 노출을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 액정 디스플레이와 같은 동적 영상 송출 장치를 구비하지 않고도, 간단한 구조에 의해 저가로 3차원 가상 버튼을 이용한 포인팅 장치(100)를 구현할 수 있음을 알 수 있다.As described above, according to the
100 : 포인팅 장치
10 : 포인팅층 20 : 보호층
30 : 입체시용 필터층 40 : 버튼 표시층
50 : 조명 격벽층 60 : 조명층
70 : 제어 보드
11 : 적외선 발광 소자 12 : 적외선 센서
13 : 수평 편광 필터 14 : 적외선 투과 필터
15 : 지지대 41 : 버튼
61 : 조명 디바이스100: Pointing device
10: pointing layer 20: protective layer
30: stereoscopic effect filter layer 40: button display layer
50: light barrier layer 60: illumination layer
70: control board
11: Infrared ray emitting element 12: Infrared ray sensor
13: Horizontal polarization filter 14: Infrared transmission filter
15: support 41: button
61: Lighting device
Claims (8)
상기 버튼 표시층의 하부에 위치하며, 발광할 수 있는 다수의 조명 디바이스를 포함하는 조명층;
상기 버튼 표시층의 상부에 위치하고, 좌안 및 우안의 영상을 분리할 수 있는 입체시용 필터층; 및
상기 입체시용 필터층의 상부에 위치하고, 사용자의 포인팅 위치를 획득하는 포인팅층;을 포함하되,
상기 포인팅층은,
다수의 적외선 발광 소자; 다수의 적외선 센서; 상기 다수의 적외선 발광 소자 및 상기 다수의 적외선 센서의 내측에 위치한 적외선 투과 필터; 및 상기 다수의 적외선 발광 소자 및 상기 다수의 적외선 센서의 내측에 위치하고, 수평 방향으로 입력되는 빛만을 투과시키는 수평 편광 필터;를 포함하고,
상기 다수의 적외선 발광 소자 및 상기 다수의 적외선 센서는 각각, 지지대에 고정 장착되어 지지되되, 상기 다수의 적외선 발광 소자 및 상기 다수의 적외선 센서가 상기 지지대를 이용한 4개의 변을 따라 하나씩 교차로 배열되고,
상기 적외선 투과 필터가 상기 수평 편광 필터의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.A button display layer displaying a plurality of buttons;
An illumination layer positioned below the button indicator layer and including a plurality of light emitting devices capable of emitting light;
A stereoscopic filter layer positioned above the button display layer and capable of separating images of the left and right eyes; And
And a pointing layer positioned above the stereoscopic filter layer to obtain a user's pointing position,
Wherein the pointing layer comprises:
A plurality of infrared light emitting elements; A plurality of infrared sensors; An infrared ray transmission filter disposed inside the plurality of infrared ray emitting devices and the plurality of infrared ray sensors; And a horizontal polarization filter positioned inside the plurality of infrared light emitting devices and the plurality of infrared sensors and transmitting only light input in the horizontal direction,
Wherein the plurality of infrared light emitting elements and the plurality of infrared sensors are fixedly mounted on a support, wherein the plurality of infrared light emitting elements and the plurality of infrared sensors are alternately arranged along four sides using the support,
And the infrared transmitting filter is located inside the horizontal polarizing filter.
상기 포인팅 장치는,
상기 버튼 표시층의 하부에 형성되어, 다수의 조명 디바이스를 분리하는 조명 격벽층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.The method according to claim 1,
The pointing device comprises:
Further comprising an illumination barrier layer formed below the button indicator layer to separate the plurality of illumination devices.
상기 포인팅 장치는,
신경 회로망을 이용하여, 손가락의 포인팅 위치를 학습시키되,
상기 신경 회로망은,
상기 적어도 하나의 적외선 센서에 의한 검출된 적외선 값을 입력값으로 하고, 상기 버튼 표시층에 표시된 각각의 버튼을 출력값으로 하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.The method according to claim 1,
The pointing device comprises:
A pointing position of a finger is learned using a neural network,
The neural network includes:
Wherein an infrared ray value detected by the at least one infrared ray sensor is used as an input value and each button displayed on the button display layer is used as an output value.
상기 조명층은,
상기 버튼 표시층에 표시된 다수의 버튼의 위치에 대응하는 곳에 각각, 조명 디바이스가 배치된 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.The method according to claim 1,
Wherein the illumination layer
Wherein the lighting device is disposed at a position corresponding to a position of the plurality of buttons displayed on the button display layer.
상기 조명층은,
사용자가 버튼을 포인팅한 경우, 해당 버튼의 위치에 대응하는 조명 디바이스를 이용하여 포인팅이 된 버튼을 사용자에게 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.The method according to claim 6,
Wherein the illumination layer
Wherein when the user has pointed the button, the button pointed by the lighting device corresponding to the position of the button can be displayed to the user.
상기 버튼 표시층은,
좌안 및 우안의 각 시점으로 분할된, 좌안 영상 및 우안 영상이 교차되어 표시된 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.The method according to claim 1,
The button display layer
Eye image and the right-eye image, which are divided into the left eye and the right eye, are displayed in an intersecting manner.
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- 2016-08-29 KR KR1020160110067A patent/KR101926819B1/en active IP Right Grant
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