KR100919437B1 - 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set) - Google Patents

반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)

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KR100919437B1
KR100919437B1 KR1020090045826A KR20090045826A KR100919437B1 KR 100919437 B1 KR100919437 B1 KR 100919437B1 KR 1020090045826 A KR1020090045826 A KR 1020090045826A KR 20090045826 A KR20090045826 A KR 20090045826A KR 100919437 B1 KR100919437 B1 KR 100919437B1
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touch panel
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illumination
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조동환
정영진
양근녕
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호감테크놀로지(주)
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Abstract

본 발명은 반사형 카메라 방식 터치 패널에 사용되는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직 방사각을 줄이고 조명광선과 수신광선의 관찰각을 줄임으로써 조명광선이 재귀반사되어 수신되는 수신효율을 높이는 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)에 관한 것이다.

Description

반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set){illumination apparatus set of camera type touch panel}
본 발명은 반사형 카메라 방식 터치 패널에 사용되는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직 방사각을 줄이고 조명광선과 수신광선의 관찰각을 줄임으로써 조명광선이 재귀반사되어 수신되는 수신효율을 높이는 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)에 관한 것이다.
터치 패널은 컴퓨터나 디스플레이 장치에 사용자의 명령을 전달하여 주는 장치로서 마우스의 기능을 사용자의 손가락이나 펜 등의 물체로 대체시켜 주는 장치이다. 이러한 터치 패널은 LCD, PDP, Projector (front/rear) 등의 화면 앞에 설치하여 사용자가 화면과 대응하는 명령을 주는 동시에 판서나 그림을 직접 화면에 그릴 수 있는 장점이 있다. 작게는 휴대폰에서부터 크게는 교실의 칠판 용 및 상황판 등의 용도가 있으며 입력형 전자칠판(Interactive white board) 등의 용어로 불리우기도 한다.
이러한 터치 패널은 박막 저항식, 정전 용량식, 적외선 Matrix식, 적외선 디지털 영상 카메라 방식(이하 “카메라”) 등 여러 가지 방식이 있으며 20인치 이상의 화면 크기에는 주로 적외선 Matrix 식이나 적외선 카메라 방식이 사용된다.
이 중 카메라 방식 터치 패널은 터치 패널 테두리의 모서리 부분에 카메라들을 설치하고 이 카메라들에 마주보는 터치 패널 틀의 테두리에 적외선 배경을 설치하여 터치 패널 틀의 안쪽 영역을 터치물체가 터치하게 되면 터치 물체가 적외선 배경을 차단하는 것을 카메라가 포착하여 터치의 유무 및 위치를 판단하는 장치이다. 각 부품들은 투과율이 좋은 유리판 위에 설치하고 유리판 조립체를 디스플레이 화면 앞에 설치하여 디스플레이 화면과 대응되게 한다. 터치 패널의 기능부(카메라, 적외선 배경부 등)는 터치 패널의 테두리에 위치하므로 터치물체와의 직접 기계적인 연관성은 없다.
한편, 카메라 방식 터치 패널은 적외선을 조명하고 배경을 구성하는 방법에 따라 LED 배경형 카메라 방식과 반사형 카메라 방식으로 나눌 수 있다.
LED 배경형 카메라 방식은 적외선 배경부 안에 적외선 LED들을 설치하여 구성한 방식으로서, 적외선 LED는 카메라가 보았을 때 적외선 배경이 끊어짐이 없도록 촘촘히 설치하여야 한다. 따라서 터치 패널이 커지면 커질수록 소요되는 LED의 숫자가 많아지게 된다. 또한 LED를 설치하기 위한 전자 회로 기판과 관련 전자 부품이 소요되고 해당 부품들의 비용과 생산이 복잡한 단점이 있다.
반사형 카메라 방식은 반사 방식 적외선 조명장치를 반사 적외선을 받을 카메라와 인접하여 설치하고 이에 마주보는 적외선 배경부에 반사면으로서 재귀반사 테이프를 설치하여 조명받은 적외선을 해당 조명장치 방향으로 되 반사하도록 배경부를 구성한 방식이다. 이 방식은 터치 패널 배경부에 어떠한 전자부품도 필요하지 않고 단지 반사기능을 하는 기계, 광학적 부품들로만 구성되기 때문에 구조가 간단하여 자재비용이 낮고, 생산이 용이하고, 신뢰성이 높으며 크기에 대한 제약이 적은 장점이 있다.
반면 반사형 카메라 방식은 반사면에서 조명광선의 수신 효율이 낮으면 대형화에 제한이 있고, 조명광선이 터치 물체에 반사되는 영향으로 카메라와 인접한 부분에서는 터치 물체를 식별하지 못하기 때문에 카메라와 인접한 부분에 사용하지 못하는 비활성 영역이 커지는 단점이 있다.
사각형 터치 패널의 경우 반사형 카메라 방식 터치 패널에서 조명장치가 조명해야 할 반사부는, 터치 패널의 모서리에 있는 조명장치에서 보았을 때 터치 패널에 수평한 방향으로 "L"자형으로 형성된다. 따라서, 사각형 터치 패널의 경우 필요한 조명광선은 터치 패널에 평행한 방향인 수평방향은 90도이고 터치 패널에 수직한 방향인 수직방향은 수도 미만인 부채꼴의 조명광선이다.
도1의 (a)는 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 평면도를 나타내고, 도1의 (b)는 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 정면도를 나타내고, 도2의 (a)는 종래의 또 다른 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 평면도를 나타내고, 도2의 (b)는 종래의 또 다른 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 정면도를 나타낸다.
도1 및 도2를 참조하면 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널의 경우 조명장치(2510)는 터치 패널에 평행한 방향으로 형성되는 수평 방사각과 수직한 방향으로 형성되는 수직 방사각이 동일한 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디(LED) 패키지를 여러개 터치 패널에 평행하게 설치하고 사용하고 있다. 사각형 터치 패널에 있어서 조명장치(2510)가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지인 경우, 상기 수직 방사각을 줄일수록 수평 방사각도 동일한 크기로 줄어들므로 필요한 엘이디 패키지의 개수는 많아진다.
도3의 (a)는 사각형 터치 패널에 있어서 조명장치가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지인 경우 터치 패널의 일측 모서리에 구비된 각 조명장치로부터 터치 패널에 평행한 수평방향으로 형성되는 조명광선의 광도를 나타내고, 도3의 (b)는 사각형 터치 패널에 있어서 조명장치가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지인 경우 터치 패널의 일측 모서리에 구비된 각 조명장치로부터 터치 패널에 수직한 수직방향으로 형성되는 조명광선의 광도를 나타낸다.
도3을 참조하면 예를 들어 상기 수직 방사각을 10도로 하면 상기 수평 방사각도 10도가 되므로, 터치 패널에 평행한 방향으로 90도 이상을 조명하기 위하여는 최소한 9개의 조명장치(2411)가 필요하고, 마찬가지로 상기 수직 방사각을 15도로 하면 최소한 6개 이상의 조명장치(2411)가 필요하다. 결과적으로 조명장치(2411)의 개수를 줄이면 터치 패널에 수직 방향의 불필요한 조명광선이 많아지고, 터치 패널에 수직한 방향의 불필요한 조명광선을 줄이려면 조명장치(2411)의 개수가 많아지게 된다.
도4는 조명장치가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지이고, 터치 패널의 일측 및 타측 모서리에 구비된 조명장치가 다수개인 경우 터치 물체에 대한 터치 범위 측정 오차를 나타낸다.
도4를 참조하면 터치 패널(2100)의 일측 및 타측 모서리에 구비된 조명장치(2411, 2421)가 만들어내는 조명광선은 광도의 합이 계단적인 광선이 되며 이 계단적인 광선은 터치 물체의 정확한 각도 인식에 장애가 되어 터치 패널의 터치 위치 인식 정확도를 저해하는 원인이 된다. 즉, 일측 모서리에 인접하여 위치한 다수개의 조명장치(2411)에 의한 광도의 합 및 타측 모서리에 인접하여 위치한 다수개의 조명장치(2421)에 의한 광도의 합은 각각 계단적인 광선이 된다. 이 계단적인 광선의 영향은 조명장치(2411, 2421)와 가까울수록 커지므로 조명장치(2411, 2421)와 인접한 지역에는 터치 패널을 사용하지 못하는 비활성 영역이 크게 형성된다.
도5는 종래의 재귀반사 테이프를 사용하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 개략적 구성도를 나타내고, 도6은 도5의 터치 패널에 있어서 관찰각 변화에 따른 반사효율의 그래프를 나타낸다.
도5를 참조하면 관찰각 δ는 재귀반사 테이프(2200, 2310, 2320)의 임의의 지점에서 조명장치(2411, 2421)로부터 발광되어 카메라(2510, 2520)에 수신되는 조명광선이 형성하는 각도를 나타내고, 위치편차 d는 조명장치(2411)와 카메라 수신 렌즈(2511, 도1 참조)의 광수신 구멍(2511-1, 도1 참조) 사이의 거리를 나타낸다.
도6을 참조하면 재귀반사 테이프(2200, 2310, 2320)에의 수신광량은 관찰각 δ의 크기에 반비례하므로, 재귀반사 테이프(2200, 2310, 2320)의 반사효율은 관찰각이 클수록 낮아진다. 또한, 관찰각 δ는 같은 크기의 터치패널에서 조명장치(2411, 도1 참조)와 광수신 구멍(2511-1, 도1 참조)과의 거리인 위치편차 d에 비례한다. 따라서 조명장치(2411, 2421) 및 카메라(2510, 2520)는 관찰각이 작도록 설치하는 것이 중요하다.
도1 및 도2를 참조하면 종래에는 조명장치(2411)를 카메라(2510)의 좌,우 혹은 상부에 설치하였다. 이 경우의 위치편차 d는 조명장치(2411) 및 카메라(2510)의 설계에 따라 달라지지만 대략 10mm 이상이 되며, 50인치 터치 패널의 크기라면 관찰각 δ가 조명광선이 반사되는 반사부 위치에 따라 약 0.5~1.0도 정도로 큰 값을 가지게 된다.
도7은 반사형 카메라 방식 터치 패널에 있어서 터치 물체가 조명장치에 인접한 부근을 터치하는 경우의 상태도를, 도8은 터치 물체가 조명장치에 인접한 부근을 터치하는 경우의 터치 물체에 의한 반사 상태도를, 도9는 터치 물체의 위치에 따른 카메라의 광수신 상태도를 나타낸다.
도7을 참조하면 반사형 카메라 방식 터치 패널의 경우 카메라(2510)는 재귀반사 테이프(2200, 2320)로부터만 반사광을 수신하는 것이 아니라 터치 물체(T)로부터도 반사광을 수신하게 된다. 한편, 터치 물체(T)는 손가락 등 난반사 물체이기 때문에 터치 물체(T)로부터 반사되는 광선의 광 수신 수준은 터치 물체(T)로부터 떨어진 거리의 3승에 반비례한다. 따라서 터치 물체(T)가 카메라(2510)에서 먼 경우는 반사된 광선이 난반사하여 사방으로 퍼지며 일부만이 카메라(2510)로 수신되기 때문에 수신 신호 수준이 크지 않다. 한편, 도8 및 도9를 참조하면 카메라(2510)와 인접한 부분에서는 그 수신 신호가 재귀반사 테이프(2200, 2320)에서 반사되는 신호와 유사하거나 더 큰 경우가 발생한다. 따라서 터치 물체(T)가 이러한 영역에 위치하게 되면 반사형 카메라 방식 터치 패널은 터치 물체(T)의 터치 위치를 인식할 수 없게 된다. 이러한 터치 인식 불가 영역이 커지면 터치 패널(T)은 이에 해당하는 영역을 사용 불가 영역으로 예정하여 제작할 수밖에 없는데, 이는 외형상 큰 제약이 된다.
한편, 반사형 카메라 방식 터치 패널은 카메라(2510, 2520)가 터치 물체(T)의 각도를 인식하고 이를 좌표로 계산하는 원리상 양측 모서리에 위치한 카메라(2510, 2520)의 사이는 각도 오차에 의한 좌표 오차가 매우 크기 때문에 양측 모서리에 있는 카메라(2510, 2520)를 잇는 일직선 부근은 사용할 수 없는 영역이 있는데, 이러한 영역을 비활성 영역 혹은 데드 존(Dead zone) 이라 한다. 따라서, 반사형 카메라 방식 터치 패널의 경우 터치 물체(T)에 의한 사용 불가 영역이 상기 비활성 영역보다 커지게 되면 LED 배경형 카메라 방식 터치 패널과 대비하여 결함 요소를 지니고 있다고 볼 수 있다.
본 발명은 여러 개의 조명장치 사용으로 인한 계단적 광의 발생을 방지할 수 있는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)을 제공하고자 한다.
본 발명은 터치 패널에 수직한 방향으로 형성되는 방사각인 수직 방사각을 줄여 터치 패널에 수직한 방향으로 형성되는 불필요한 광선을 줄일 수 있는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)을 제공하고자 한다.
본 발명은 반사면인 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)의 임의의 지점에서 조명장치로부터 발광되어 카메라에 수신되는 광선이 형성하는 각도인 관찰각 δ를 줄여 재귀반사 테이프에서의 수신광량이 증대되는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)을 제공하고자 한다.
본 발명은 터치 물체가 카메라 인근 영역에 위치한 경우 조명장치로부터 터치 물체로 발광되는 조명광선 중 하향 방향의 광선이 일부 억제되고, 또한 터치 물체로부터 반사된 조명광선 중 하향 방향의 광선이 카메라 수신 렌즈에 수신되는 것이 일부 억제되어 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널에서의 터치 물체에 의한 사용 불가 영역까지도 사용이 가능한 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)을 제공하고자 한다.
본 발명은 터치 패널(100), 상기 터치 패널(100)의 주변부에 설치되는 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320), 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)에 광선을 입사하기 위한 조명장치(411, 421) 및 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)로부터 반사된 광선을 수광하는 카메라(510, 520)를 포함하는 반사형 카메라 방식 터치 패널에 사용되는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)(410, 420)에 있어서, 상기 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)(410, 420)은, 상기 조명장치(411, 421)로부터 발광된 광선의 방사각 중 상기 터치 패널(100)에 수직한 방향으로 형성되는 수직 방사각을 상기 터치 패널(100)에 평행한 방향으로 형성되는 수평 방사각 보다 작게 함으로써 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)에서의 조도(照度)를 증가시키기 위한 수직 집광부(413)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 조명장치(411, 421)는 엘이디 칩(411-1) 및 상기 엘이디 칩(411-1)을 몰딩하고 있는 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)를 구비하는 엘이디 패키지이고, 상기 수직 집광부(413)는 상기 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)의 전방에 위치하는 봉형상의 렌즈일 수 있고, 상기 수직 집광부(413)는 일자 형으로 형성되거나, 상기 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)의 선단부를 감싸도록 "U"자 형으로 형성될 수 있고, 상기 조명장치(1411)는 엘이디 칩(1411-1) 및 상기 엘이디 칩(1411-3)을 몰딩하고 있는 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)를 구비하는 엘이디 패키지이고, 상기 수직 집광부(1413)는 상기 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 선단부로서, 상기 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 선단 방향으로 볼록하게 돌출되되 상기 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 양측 방향으로 일자형을 이루도록 형성된 볼록 곡면부일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 카메라(510)는 핀 홀 형태의 광수신 구멍(511-1)을 갖는 카메라 수신 렌즈(511)를 구비하고, 상기 조명장치(510)는 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 320)의 임의의 지점에서 상기 조명장치(411)로부터 발광되어 상기 카메라(510)에 수신되는 광선이 형성하는 각도인 관찰각 δ를 줄이기 위하여 상기 카메라(510)의 선단부에 설치되되 상기 카메라 수신 렌즈(511)의 광수신 구멍(511-1) 상측에 설치될 수 있고, 상기 카메라(510)의 선단부 중 상기 조명장치(411)와 상기 광수신 구멍(511-1) 사이에는 상기 카메라 수신 렌즈(511)의 광수신 구멍(511-1) 상측방향으로부터 상기 카메라 수신 렌즈(511)의 광수신 구멍(511-1)으로 입사되는 광선의 일부를 차단하는 차광판(415)이 돌출 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차광판(415)의 상면 선단부에는 상측단이 상기 조명장치(411)의 발광 중심부 하측에 위치하는 차단벽(417)이 설치될 수 있고, 상기 카메라(510, 520)는 상기 터치 패널(100)의 일측변에 상호 이격되어 각각 하나 씩 설치되고, 상기 조명장치(411, 421)는 상기 하나의 카메라(510, 520)에 각각 하나 씩 설치될 수 있다.
본 발명은 하나의 카메라에 대하여 하나의 조명장치를 사용함으로써 계단적 광의 발생이 방지되어 터치 물체의 터치 위치 인식 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 수직 집광부를 구비함으로써 터치 패널에 수직한 방향으로 형성되는 방사각인 수직 방사각을 줄여 터치 패널에 수직한 방향으로 형성되는 불필요한 광선이 줄임으로써 반사면인 재귀반사 테이프에서의 조도가 증대되는 장점이 있다.
본 발명은 반사면인 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)의 임의의 지점에서 조명장치로부터 발광되어 카메라에 수신되는 광선이 형성하는 각도인 관찰각 δ가 줄어들어 재귀반사 테이프에서의 수신광량이 증대되는 장점이 있다.
본 발명은 터치 물체가 카메라 인근 영역에 위치한 경우 조명장치로부터 터치 물체로 발광되는 조명광선 중 하향 방향의 광선이 일부 억제되고, 또한 터치 물체로부터 반사된 조명광선 중 하향 방향의 광선이 카메라 수신 렌즈에 수신되는 것이 일부 억제되어 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널에서의 터치 물체에 의한 사용 불가 영역까지도 사용이 가능한 장점이 있다.
도1의 (a)는 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 평면도.
도1의 (b)는 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 정면도.
도2의 (a)는 종래의 또 다른 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 평면도.
도2의 (b)는 종래의 또 다른 반사형 카메라 방식 터치 패널의 카메라 및 조명장치의 정면도.
도3의 (a)는 사각형 터치 패널에 있어서 조명장치가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지인 경우 터치 패널의 일측 모서리에 구비된 각 조명장치로부터 터치 패널에 평행한 수평방향으로 형성되는 조명광선의 광도 그래프.
도3의 (b)는 사각형 터치 패널에 있어서 조명장치가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지인 경우 터치 패널의 일측 모서리에 구비된 각 조명장치로부터 터치 패널에 수직한 수직방향으로 형성되는 조명광선의 광도 그래프.
도4는 조명장치가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지이고, 터치 패널의 일측 및 타측 모서리에 구비된 조명장치가 다수개인 경우 터치 물체에 대한 터치 범위 측정 오차 그래프.
도5는 종래의 재귀반사 테이프를 사용하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 개략적 구성도.
도6은 도5의 터치 패널에 있어서 관찰각 변화에 따른 반사효율의 그래프.
도7은 반사형 카메라 방식 터치 패널에 있어서 터치 물체가 조명장치에 인접한 부근을 터치하는 경우의 상태도.
도8은 터치 물체가 조명장치에 인접한 부근을 터치하는 경우의 터치 물체에 의한 반사 상태도.
도9는 터치 물체의 위치에 따른 카메라의 광수신 상태도.
도10은 실시예1이 적용된 반사형 카메라 방식 터치 패널의 개략도
도11의 (a)는 제1 조명장치 셋(set)의 사시도.
도11의 (b)는 제1 조명장치 셋(set)의 정면도.
도11의 (c)는 제1 조명장치 셋(set)의 측면도.
도12의 (a)는 제1 조명장치 셋(set)의 조명장치 및 수직 집광부의 사시도.
도12의 (b)는 도12의 (a)의 AA'의 단면도.
도13은 제1 조명장치 셋(set)의 작동도.
도14의 (a)는 실시예2의 조명장치의 사시도.
도14의 (b)는 실시예2의 조명장치의 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:터치 패널 200:재귀반사 테이프
310:재귀반사 테이프 320:재귀반사 테이프
410:제1 조명장치 셋(set) 411:조명장치
413:수직 집광부 415:차광판
417:차광벽 420:제2 조명장치 셋(set)
510:제1 카메라 511:카메라 수신 렌즈
511-1:광수신 구멍
1411:조명장치 1411-3:엘이디 패키지 몰딩부
1413:수직 집광부
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예1
실시예1은 본 발명에 따른 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)에 관한 것이다.
도10은 실시예1이 적용된 반사형 카메라 방식 터치 패널의 개략도를 나타낸다. 먼저 실시예1이 적용된 반상형 카메라 방식 터치 패널에 대하여 설명한다.
도10을 참조하면 반사형 카메라 방식 터치 패널은 터치 패널(100)을 가진다. 터치 패널(100)은 상변 및 하변이 장변이고, 좌측변 및 우측변이 단변인 직사각형 형태로 형성된다. 장변의 길이는 L1로 표시되고, 단변의 길이는 H1로 표시된다. 한편, L1:H1는 16:9일 수 있다.
도10을 참조하면 터치 패널(100)의 주변부에는 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)가 설치된다. 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)는 광선이 입사된 방향으로 다시 되 반사하는 반사체로서 미세한 유리 구슬이나 프리즘을 반사면에 형성하는 원리로 제작된다. 그러나 재귀반사 테이프를 사용하더라도 그 성능(반사 효율)에는 한계가 있다. 즉 입사각에 따라 반사효율이 다르며 입사각이 커질수록 반사효율은 낮아지게 된다.
도10을 참조하면 터치 패널(100)의 상변에는 실시예1인 제1 조명장치 셋(set)(410) 및 제2 조명장치 셋(set)(420)이 상호 이격되어 설치된다. 제1 조명장치 셋(set)(410)은 터치 패널(100)의 상변 좌측 모서리에 설치되고, 제2 조명장치 셋(set)(420)은 터치 패널(100)의 상변 우측 모서리에 설치된다.
도11의 (a)는 제1 조명장치 셋(set)(410)의 사시도를, 도11의 (b)는 제1 조명장치 셋(set)(410)의 정면도를, 도11의 (c)는 제1 조명장치 셋(set)(410)의 측면도를 나타낸다.
도10 및 도11을 참조하면 제1 조명장치 셋(set)(410)은 조명장치(411), 수직 집광부(413), 차광판(415) 및 차광벽(417)을 포함한다. 조명장치(411)는 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)에 조명광선을 주사(走査)하기 위한 것이다. 상기 조명광선은 적외선일 수 있다.
도10을 참조하면 제2 조명장치 셋(set)(420)은 제1 조명장치 셋(set)(410)에 대응하는 조명장치(421), 수직 집광부(423), 차광판(425) 및 차광벽(427)을 포함한다.
도10을 참조하면 터치 패널(100)의 상변 좌측 모서리에는 제1 카메라(510)가 설치되고, 터치 패널(100)의 상변 우측 모서리에는 제2 카메라(520)가 설치된다. 제1 카메라(510)는 제1 조명장치 셋(set)(410)의 조명장치(411)에서 발광되어 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 320)로부터 반사된 제1 조명광선을 수광하기 위한 것이고, 제2 카메라(520)는 제2 조명장치 셋(set)(420)의 조명장치(421)에서 발광되어 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310)로부터 반사된 제2 조명광선을 수광하기 위한 것이다. 제1 카메라(510) 및 제2 카메라(520)는 회전하지 않고 하변과 우측 단변 및 하변과 좌측 단변으로부터 각각 반사된 조명광선을 수광할 수 있도록 90°의 수광각도를 가질 수 있다.
도10을 참조하면 제1 카메라(510)에는 제1 검출부(610)가 연결된다. 제1 검출부(610)는 상기 제1 조명광선이 터치 패널(100)을 터치하는 터치 물체(T)에 의하여 차단되는 경우 상기 제1 조명광선이 조명장치(411)를 통과하는 직선인 제1 기준선(110)과 이루는 각도인 제1 터치각(θ1°)을 검출하기 위한 것이다. 제1 기준선(110)은 터치 패널(100)의 좌측 단변일 수 있다.
도10을 참조하면 제2 카메라(520)에는 제2 검출부(620)가 연결된다. 제2 검출부(620)는 상기 제2 조명광선이 터치 패널(100)을 터치하는 터치 물체(T)에 의하여 차단되는 경우 상기 제2 조명광선이 조명장치(421)를 통과하는 직선인 제2 기준선(120)과 이루는 각도인 제2 터치각(θ2°)을 검출하기 위한 것이다. 제2 기준선(120)은 터치 패널(100)의 우측 단변일 수 있다.
도10을 참조하면 제1 검출부(610) 및 제2 검출부(620)에는 연산부(700)가 연결된다. 연산부(700)는 조명장치(411)와 조명장치(421) 사이의 거리, 제1 터치각(θ1°), 및 제2 터치각(θ2°)을 이용하여 터치 물체(T)의 위치를 산출하게 된다.
도10을 참조하면 터치물체(T)는 터치 패널(100)의 좌측 단변으로부터 거리 X1 만큼 떨어져 있고, 터치 패널(100)의 하변으로부터 거리 Y1 만큼 떨어져 있는 것으로 도시되어 있다.
한편, 터치 패널(100)의 장변의 길이는 L1이고 단변의 길이는 H1이다.
따라서, X1tan(90°-θ1°)=(L1-X1)tan(90°-θ2°)로부터,
아래의 [수학식1]을 얻는다.
[수학식1]
X1=L1/{tan(90°-θ1°)tanθ2°+1}
또한, 터치 패널(100)의 상변으로부터 터치물체(T)까지의 거리를 Y1'이라 하면,
Y1'=X1tan(90°-θ1°)이고,
Y1=H1-Y1'이므로,
아래의 [수학식2]를 얻는다.
[수학식2]
Y1=H1-X1tan(90°-θ1°)
즉, 연산부(700)는 [수학식1] 및 [수학식2]에 따라 터치물체(T)의 위치를 산출하게 된다.
실시예1인 제1 조명장치 셋(set)(410) 및 제2 조명장치 셋(set)(420)은 동일 내지 상호 대응하는 구성을 가지므로, 제1 조명장치 셋(set)(410)에 대하여 설명한다.
상기한 바와 같이 제1 조명장치 셋(set)(410)은 조명장치(411), 수직 집광부(413), 차광판(415) 및 차광벽(417)을 포함한다.
도12의 (a)는 제1 조명장치 셋(set)(410)의 조명장치(411) 및 수직 집광부(413)의 사시도를, 도12의 (b)는 도12의 (a)의 AA'의 단면도를 나타낸다.
도12를 참조하면 조명장치(411)는 엘이디 칩(411-1) 및 엘이디 칩(411-1)을 몰딩하고 있는 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)를 구비하는 통상의 엘이디 패키지일 수 있다.
도12를 참조하면 수직 집광부(413)는 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)의 전방에 소정거리 이격되어 설치되는 봉형상의 렌즈이다. 수직 집광부(413)는 일자 형으로 형성되거나, 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)의 선단부를 감싸도록 "U"자 형으로 형성될 수 있다. 수직 집광부(413)는 조명장치(411)로부터 발광된 제1 조명광선의 방사각 중 터치 패널(100)에 수직한 방향으로 형성되는 수직 방사각이 터치 패널(100)에 평행한 방향으로 형성되는 수평 방사각 보다 작게 함으로써 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 320)에서의 조도(照度)를 증가시키기 위한 것이다. 즉, 수직 집광부(413)는 볼록 렌즈의 원리에 의하여 상기 수직 방사각을 줄여 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 320)에서의 조도(照度)를 증가시키게 된다. 수직 집광부(413)로 인하여 조명장치(411)가 원뿔 형 방사각을 갖는 적외선 엘이디 패키지인 경우에도 터치 패널(100)에 수직한 수직방향으로 형성되는 조명광선의 광도가 증가하고, 터치 패널(100)에 수직한 방향으로 형성되는 불필요한 조명광선이 줄어든다.
도11을 참조하면 제1 카메라(510)는 카메라 수신 렌즈(511) 및 수신 영상 센서(513)를 가진다. 제1 카메라(510)의 전면에는 핀 홀 형태의 광수신 구멍(511-1)이 형성된다.
도11을 참조하면 조명장치(411)는 카메라의 선단부 중 카메라 수신 렌즈(511) 상측에 인접하여 설치된다.
도13은 제1 조명장치 셋(set)(410)의 작동도를 나타낸다.
도11 및 도13을 참조하면 조명장치(411)가 카메라 수신 렌즈(511) 상측에 인접하여 설치되고, 광수신 구멍(511-1)을 핀 홀 형태로 형성함으로써, 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 320)의 임의의 지점에서 조명장치(411)로부터 발광되어 제1 카메라(510)에 수신되는 광선이 형성하는 각도인 관찰각 δ가 줄어든다. 이에 따라 조명장치(411)와 광수신 구멍(511-1) 사이의 거리인 위치편차 d가 줄어든다.
도11을 참조하면 차광판(415)은 제1 카메라(510)의 선단부에 돌출 형성된다. 차광판(415)은 조명장치(411)와 카메라 수신 렌즈(417)의 광수신 구멍(511-1) 사이에 설치된다. 차광판(415)의 상면 선단부에는 차광벽(417)이 돌출 형성된다. 차광벽(417)은 상측단이 조명장치(411)의 발광 중심부 하측에 위치하도록 설치된다. 도12를 참조하면 차광판(415) 및 차광벽(417)은 카메라 수신 렌즈(417)의 광수신 구멍(511-1) 상측방향으로부터 카메라 수신 렌즈(417)의 광수신 구멍(511-1)으로 입사되는 광선의 일부를 차단하기 위한 것이다. 따라서, 터치 물체가 (T) 제1 카메라(510) 인근 영역에 위치한 경우 조명장치(411)로부터 터치 물체(T)로 발광되는 제1 조명광선 중 하향 방향의 광선이 일부 억제되고, 또한 터치 물체(T)로부터 반사된 제1 조명광선 중 하향 방향의 광선이 카메라 수신 렌즈(417)의 광수신 구멍(511-1)으로 입사되는 것이 일부 억제된다. 따라서, 제1 카메라(510)와 인접한 부분에 위치한 터치 물체(T)로부터의 수신 신호가 재귀반사 테이프(200, 320)로부터의 수신 신호에 비하여 현저히 작게 된다. 차광판(415) 및 차광벽(417)으로 인하여 종래의 반사형 카메라 방식 터치 패널에서의 터치 물체(T)에 의한 사용 불가 영역까지도 사용이 가능하다. 차광벽(417)으로 인하여 차광판(415)의 돌출 길이를 짧게 할 수 있다.
도11을 참조하면 조명장치(411)는 제1 카메라(510)에 한 개 설치된다. 제1 카메라(510)에 한 개의 조명장치(411)가 설치되므로, 종래기술과 달리 제1 조명장치 셋(set)(410)으로부터 발광되는 조명광선의 광도의 합이 계단적인 광선이 되지 않아 터치 물체(T)의 터치 위치 인식 정확도를 높일 수 있다.
실시예2
실시예2는 본 발명에 따른 또 다른 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)에 관한 것이다.
도14의 (a)는 실시예2의 조명장치의 사시도를, 도14의 (b)는 실시예2의 조명장치의 측면도를 나타낸다.
도14를 참조하면 실시예2의 조명장치(1410)는 엘이디 칩(1411-1) 및 엘이디 칩(1411-1)을 몰딩하고 있는 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)를 구비하는 엘이디 패키지이다.
도14를 참조하면 실시예2는 실시예1과 마찬가지로 수직 집광부(1413)를 가진다. 수직 집광부(1413)는 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 선단부이다. 수직 집광부(1413)는 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 선단 방향으로 볼록하게 돌출되는데, 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 양측 방향으로 일자형을 이루도록 형성된 볼록 곡면부이다.
조명장치(1410)는 실시예1과 동일하게 카메라 수신 렌즈의 광수신 구멍의 상측에 설치된다. 또한, 실시예2는 실시예1과 동일하게 차광판 및 차광벽을 가진다. 기타의 설명은 실시예1에 준한다.

Claims (8)

  1. 터치 패널(100), 상기 터치 패널(100)의 주변부에 설치되는 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320), 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)에 광선을 입사하기 위한 조명장치(411, 421) 및 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)로부터 반사된 광선을 수광하는 카메라(510, 520)를 포함하는 반사형 카메라 방식 터치 패널에 사용되는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)(410, 420)에 있어서,
    상기 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set)(410, 420)은,
    상기 조명장치(411, 421)로부터 발광된 광선의 방사각 중 상기 터치 패널(100)에 수직한 방향으로 형성되는 수직 방사각을 상기 터치 패널(100)에 평행한 방향으로 형성되는 수평 방사각 보다 작게 함으로써 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 310, 320)에서의 조도(照度)를 증가시키기 위한 수직 집광부(413)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조명장치(411, 421)는 엘이디 칩(411-1) 및 상기 엘이디 칩(411-1)을 몰딩하고 있는 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)를 구비하는 엘이디 패키지이고,
    상기 수직 집광부(413)는 상기 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)의 전방에 위치하는 봉형상의 렌즈인 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수직 집광부(413)는 일자 형으로 형성되거나, 상기 엘이디 패키지 몰딩부(411-3)의 선단부를 감싸도록 "U"자 형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조명장치(1411)는 엘이디 칩(1411-1) 및 상기 엘이디 칩(1411-3)을 몰딩하고 있는 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)를 구비하는 엘이디 패키지이고,
    상기 수직 집광부(1413)는 상기 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 선단부로서, 상기 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 선단 방향으로 볼록하게 돌출되되 상기 엘이디 패키지 몰딩부(1411-3)의 양측 방향으로 일자형을 이루도록 형성된 볼록 곡면부인된 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라(510)는 핀 홀 형태의 광수신 구멍(511-1)을 갖는 카메라 수신 렌즈(511)를 구비하고,
    상기 조명장치(510)는 상기 재귀 반사 테이프(retro-reflective tape)(200, 320)의 임의의 지점에서 상기 조명장치(411)로부터 발광되어 상기 카메라(510)에 수신되는 광선이 형성하는 각도인 관찰각 δ를 줄이기 위하여 상기 카메라(510)의 선단부에 설치되되 상기 카메라 수신 렌즈(511)의 광수신 구멍(511-1) 상측에 설치되는 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카메라(510)의 선단부 중 상기 조명장치(411)와 상기 광수신 구멍(511-1) 사이에는 상기 카메라 수신 렌즈(511)의 광수신 구멍(511-1) 상측방향으로부터 상기 카메라 수신 렌즈(511)의 광수신 구멍(511-1)으로 입사되는 광선의 일부를 차단하는 차광판(415)이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차광판(415)의 상면 선단부에는 상측단이 상기 조명장치(411)의 발광 중심부 하측에 위치하는 차단벽(417)이 설치되는 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라(510, 520)는 상기 터치 패널(100)의 일측변에 상호 이격되어 각각 하나 씩 설치되고,
    상기 조명장치(411, 421)는 상기 하나의 카메라(510, 520)에 각각 하나 씩 설치되는 것을 특징으로 하는 반사형 카메라 방식 터치 패널의 조명장치 셋(set).
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