KR101035253B1 - Touch screen signal processing - Google Patents
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Abstract
광을 스크린(1)의 표면을 가로질러 지향시키는 스크린(1)의 하나 이상의 에지에 있는 광원(4) 및 상기 광원(4)으로부터 수광하기 위해 스크린(1)의 주위에 위치된 전자 출력을 갖는 적어도 두 개의 카메라(6)를 이용하는 터치 스크린(1)이 개시되어다. 프로세서는 상기 카메라(6)의 출력을 수신하고 상기 스크린(1) 근방의 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 삼각측량법을 채용한다. 오브젝트의 존재를 검출하는 것은 미러로서 스크린 표면을 이용하여, 오브젝트에 기인한 직접 광의 존재 또는 부존재를 카메라(6)에서 검출하는 것과 오브젝트에 기인한 반사 광의 존재 또는 부존재를 카메라(6)에서 검출하는 것을 포함한다. 광원(4)은 카메라(6)의 출력에 주파수 대역을 제공하기 위해 변조되어 질 수 있다. Having a light source 4 at one or more edges of the screen 1 for directing light across the surface of the screen 1 and an electronic output located around the screen 1 for receiving light from the light source 4. A touch screen 1 using at least two cameras 6 is disclosed. The processor employs triangulation to receive the output of the camera 6 and to determine the position of the object in the vicinity of the screen 1. Detecting the presence of an object uses the screen surface as a mirror to detect the presence or absence of direct light attributable to the object at the camera 6 and the presence or absence of reflected light attributable to the object at the camera 6. It includes. The light source 4 can be modulated to provide a frequency band at the output of the camera 6.
광, 터치 스크린, 디스플레리, 카메라, 프로세서, 주파수 Optical, touch screen, display, camera, processor, frequency
Description
본 발명은 터치 감응성 스크린에 관한 것으로, 상세히는 신호 처리를 이용하여 오브젝트의 존재를 광학적으로 검출하는 것에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to touch sensitive screens and, more particularly, to optically detecting the presence of an object using signal processing.
종래 기술의 터치 스크린은 다섯 종류의 주요 형태를 취할 수 있다. 터치 스크린 입력 장치의 이들 다섯 형태는 저항성, 용량성, 표면 음향파(SAW), 적외선(IR), 및 광학 유형을 포함한다. 이들 터치 스크린의 다섯 형태의 각각은 고유한 특징, 이점 및 단점을 갖는다. Prior art touch screens can take five main forms. These five types of touch screen input devices include resistive, capacitive, surface acoustic waves (SAW), infrared (IR), and optical types. Each of these five types of touch screens has its own features, advantages and disadvantages.
저항성 터치 스크린은 터치 스크린 기술의 가장 공통적인 형태이다. 그것은 휴대형 컴퓨터, PDA, 가전기기 및 포인트-오브-세일 애플리케이션을 포함하는 다수의 터치 스크린 애플리케이션에서 발견되는 저비용의 솔루션이다. 저항성 터치 스크린은 컨트롤러를 사용하며 터치 연결을 산출하기 위해 디스플레이면에 코팅된 유리 오버레이를 사용한다. 저항성 오버레이의 주요 유형은 4-와이어, 5-와이어, 및 8-와이어이다. 5-와이어, 및 8-와이어 기술은 제조 및 교정하는 데에 비용이 많이들고, 4-와이어는 낮은 이미지 명확성을 산출한다. 두 옵션이 주어지는데, 연마되거나 안티글레어되는 것이다. 연마되는 것은 이미지의 명확성을 가져오지만, 일반적으로 글레어를 도입한다. 안티글레어는 글레어를 최소화하지만, 광을 더욱 확산 시키게 되고 이에의해 명확성을 감소시킨다. 저항성 디스플레이를 사용하는 한 이점은 손가락(장갑을 끼웠거나 아니거나), 스타일러스 또는 단단한 물건으로 액세스될 수 있다는 것이다. 그러나, 저항성 디스플레이는 저항성 필름의 층에 의해 야기된 이미지 명확성에서의 열화에 기인한 공공환경에서 영향을 덜 미친다. 상충사항들에도 불구하고, 저항성 스크린은 그 상대적 저가(소형 스크린 사이즈에서) 및 입력수단 범위 능력(손가락, 장갑, 하드 및 소프트 스타일러스)로 인해 가장 대중적인 기술이다. Resistive touch screens are the most common form of touch screen technology. It is a low cost solution found in many touch screen applications, including portable computers, PDAs, consumer electronics and point-of-sale applications. Resistive touch screens use a controller and a glass overlay coated on the display surface to produce a touch connection. The main types of resistive overlays are 4-wire, 5-wire, and 8-wire. 5-wire, and 8-wire techniques are expensive to manufacture and calibrate, and 4-wire yields low image clarity. Two options are given, either polished or antiglare. Polishing results in clarity of the image, but generally introduces glare. Antiglare minimizes glare, but makes light more diffuse and thereby reduces clarity. One advantage of using a resistive display is that it can be accessed with a finger (with or without gloves), a stylus or a hard object. However, resistive displays are less affected in public environments due to degradation in image clarity caused by layers of resistive films. Despite the tradeoffs, resistive screens are the most popular technology because of their relatively low cost (in small screen sizes) and input range capabilities (finger, gloves, hard and soft stylus).
용량성 터치 스크린은 모두 유리이고 ATM 및 유사한 키오스크 유형 애플리케이션에서의 사용을 위해 설계되었다. 작은 전류는 오버레이를 터칭하는 사람의 커패시턴스를 측정하기 위해 스크린의 모서리에 위치된 회로에 의해 스크린을 가로질러 흐른다. 스크린을 터칭하는 것은 전류를 차단하고 키오스크를 동작시키는 소프트웨어를 기동시킨다. 유리 및 이것을 모니터에 실장하는 베젤이 밀봉될 수 있음으로 인해, 터치 스크린은 워터, 먼지 및 얼룩에 대해 내구성있고 견딜 수 있다. 이것은 게이밍, 소매점 판매 디스플레이, 공공 키오스크 및 산업 애플리케이션과 같은 거친 환경에서 흔히 사용될 수 있게 한다. 그러나, 용량성 터치 스크린은 사람의 손가락에 의한 터치에 의해서만 기동되고 장갑을 낀 손가락, 펜, 스타일러스 또는 딱딱한 물체에 의해선 작동하지 않는다. 그러므로, 의료 및 음식 준비를 포함하는 많은 애플리케이션에서 사용에 적합하지 않다. Capacitive touch screens are all glass and designed for use in ATM and similar kiosk type applications. A small current flows across the screen by a circuit located at the edge of the screen to measure the capacitance of the person touching the overlay. Touching the screen cuts off the current and launches the software that runs the kiosk. Because the glass and the bezel mounting it to the monitor can be sealed, the touch screen is durable and resistant to water, dust and stains. This makes it common in harsh environments such as gaming, retail store displays, public kiosks and industrial applications. However, capacitive touch screens are only activated by touch by a human finger and do not operate with gloved fingers, pens, stylus or hard objects. Therefore, it is not suitable for use in many applications, including medical and food preparation.
표면 음향파(SAW;Surface acoustic wave) 기술은 순수 유리 구조를 사용하기 때문애 양호한 이미지 명확성을 제공한다. SAW 터치 스크린은 유리 디스플레이 오 버레이를 사용한다. 음파는 디스플레이의 표면을 가로질러 전파된다. 각각의 파는 오버레이의 에지를 따른 리플렉터 어레이를 부딪힘으로써 스크린을 기로질러 확산된다. 두 개의 리시버가 음파를 검출한다. 사용자가 유리 표면을 터치하면, 사용자의 손가락은 음향파의 에너지의 일부를 흡수하고 컨틀롤러 회로는 터치 위치를 측정한다. SAW 터치 스크린 기술은 ATM, 놀이공원, 은행 및 투자 애플리케이션 및 키오스크등에 사용된다. 이 기술은 개스켓으로 시일링될 수 없고 따라서 여러 산업 또는 상업적 애플리케이션에 적합하지 않다. 저항성 및 용량성 기술에 비해, 이것은 뛰어난 이미지 명확성, 레졸루션 및 높은 광 투과를 제공한다. Surface acoustic wave (SAW) technology provides good image clarity because it uses a pure glass structure. SAW touch screen uses a glass display overlay. Sound waves propagate across the surface of the display. Each wave spreads across the screen by striking the reflector array along the edge of the overlay. Two receivers detect sound waves. When the user touches the glass surface, the user's finger absorbs some of the energy of the acoustic wave and the controller circuit measures the touch position. SAW touch screen technology is used in ATMs, amusement parks, banking and investment applications, and kiosks. This technique cannot be sealed with a gasket and therefore is not suitable for many industrial or commercial applications. Compared to resistive and capacitive technologies, this provides excellent image clarity, resolution and high light transmission.
적외선 기술은 디스플레이 스크린 전면의 적외선 광 그리드의 입터럽션에 의존한다. 터치 프레임 또는 옵토-매트릭스 프레임은 적외선 LED 및 광 트랜지스터의 행을 포함하고; 각각은 비가시 적외선의 그리드를 생성하기 위해 두 대향측상에 장착된다. 프레임 어셈블리는 옵토-일렉트로닉스가 장착된 인쇄배선판으로 구성되고 적외선 투과 베젤 뒤에 숨겨진다. 베젤은 적외선 빔이 통과할 수 있게 허용하는 한편 옵토-일렉트로닉스를 동작환경으로부터 실드한다. 적외선 컨트롤러는 적외선 광 빔의 그리드를 생성하기 위해 LED에 순차적으로 펄싱한다. 손가락과 같은 스타일러스가 그리드에 입력되면, 그것은 빔을 방해한다. 하나 이상의 광트랜지스터는 광의 부존재를 탐지하고 x 및 y 좌표를 식별하는 신호를 전송한다. 적외선 터치 스크린은 흔히 제조 및 의료 애플리케이션에 사용되는 데 이는 그것들이 완전하게 시일링될 수 있고 임의 갯수의 소프트 또는 하드 오브젝트를 이용하여 동작될 수 있기 때문이다. 적외선에 의한 주요 문제는 터치 프레임의 "시팅" 즉 스크린 보다 약간 위에 있도록 하는 것이다. 결과적으로, 손가락 또는 스타일러스가 스크린을 실제적으로 터치하기 전에 "이른 기동"에 취약하다. 적외선 베젤의 제조비용은 또한 꽤 높다. Infrared technology relies on interruption of the infrared light grid in front of the display screen. The touch frame or the opto-matrix frame includes a row of infrared LEDs and photo transistors; Each is mounted on two opposite sides to create a grid of invisible infrared light. The frame assembly consists of a printed wiring board with opto-electronics and is hidden behind the infrared transmission bezel. The bezel allows the infrared beam to pass while shielding the optoelectronics from the operating environment. The infrared controller sequentially pulses the LEDs to create a grid of infrared light beams. When a stylus like a finger enters the grid, it obstructs the beam. One or more phototransistors detect the absence of light and transmit a signal identifying the x and y coordinates. Infrared touch screens are often used in manufacturing and medical applications because they can be completely sealed and operated using any number of soft or hard objects. The main problem with infrared is to “sitting” the touch frame, ie slightly above the screen. As a result, the finger or stylus is vulnerable to "early maneuvering" before actually touching the screen. The manufacturing cost of the infrared bezel is also quite high.
터치 스크린을 위한 광학 이미징은 라인-스캔 카메라, 디지털 신호 처리, 잔방 또는 후방 조명 및 터치 시점을 판별하기 위한 알고리즘의 조합을 사용한다. 이미징 렌즈는 디스플레이의 표면을 따른 스캐닝에 의해 사용자의 손가락, 스타일러스 또는 오브젝트를 이미지한다. 이 유형의 터치 스크린은 음영 및 밝은 광의 움직임에 기인하여 오류 판독에 취약하고 또한 판독이 행해직 전에 스크린이 터치될 것을 필요로 한다. 이들 단점을 극복하기 위한 여러 시도가 행해져 왔다. 광학 이미징 기술을 이용하는 터치 스크린이 하기의 특허문헌에 개시되어 있다. Optical imaging for touch screens uses a combination of line-scan cameras, digital signal processing, residual or back illumination, and algorithms to determine touch points of view. The imaging lens images the user's finger, stylus or object by scanning along the surface of the display. This type of touch screen is vulnerable to error reading due to the movement of shadows and bright light and also requires the screen to be touched before the reading is done. Several attempts have been made to overcome these shortcomings. Touch screens using optical imaging techniques are disclosed in the following patent documents.
디지털 주변광 샘플링을 이용하는 터치 스크린은 US 4943806호에 개시되어 있고, 상세히는, 이 특허는 연속적으로 샘플링하고 주변광 판독을 저장하고 이것들을 이전에 행해진 판독과 비교하는 터치 입력을 개시한다. 이것은 밝은 광 및 음영 효과를 최소화하기위해 행해진다. A touch screen using digital ambient light sampling is disclosed in US Pat. No. 4,349,806, in detail this patent discloses a touch input that continuously samples and stores ambient light readings and compares them with previously made readings. This is done to minimize bright light and shadow effects.
컴퓨터 시스템에 사용하기 위한 터치 스크린은 US 5914709호에 개시되어 있다. 상세히는, 임계치 조정 프로세싱을 이용하는 터치 감응성 사용자 입력 디바이스가 개시도어있다. 광 강도 값이 판독되고 "ON" 임계치가 수립되고, 이 임계치 측정 및 조정은 빈번하게 그리고 주기적으로 수행된다. Touch screens for use in computer systems are disclosed in US Pat. No. 5,914,709. In particular, a touch sensitive user input device using threshold adjustment processing is disclosed. The light intensity value is read and an "ON" threshold is established, and this threshold measurement and adjustment is performed frequently and periodically.
US 특허 제5317140호는 터치 스크린 디스플레이상에서 오브젝트의 위치 및 방향을 광학적으로 결정하기 위한 방법을 개시한다. 상세히는, 디퓨저는 터치 스크 린 위의 평균 광 강도를 산출하기 위해 광원 위에 위치된다. US Patent 5317140 discloses a method for optically determining the position and orientation of an object on a touch screen display. Specifically, the diffuser is placed above the light source to yield an average light intensity on the touch screen.
US 특허 제5698845호는 상용 AC 라인 소스의 두 배인 주파수로 광 이미터의 ON/OFF 주파수를 변조하기 위한 광학식 검출 장치를 사용하는 터치 스크린 디스플레이를 개시한다. 리시버는 광의 존재를 결정하고 이것을 전송된 실제 신호와 비교한다. US Pat. No. 5698845 discloses a touch screen display using an optical detection device for modulating the ON / OFF frequency of an optical emitter at a frequency twice that of a commercial AC line source. The receiver determines the presence of light and compares it with the actual signal transmitted.
US 특허 제4782328호는 터치 스크린 위의 소정 높이로 위치된 광셍서 유닛을 사용하고, 포인터가 터치 스크린 가까이 있는 경우, 그 반사된 또는 음영된 주변광의 광선이 감지되어질 수 있게 하는 터치 스크린을 개시하고 있다. US Pat. No. 4,528,28 discloses a touch screen that uses a light generator unit positioned at a predetermined height above the touch screen, and that when the pointer is near the touch screen, a ray of reflected or shaded ambient light can be detected. have.
US 특허 제4868551호는 포인터에 의해 반사된(반사 또는 확산된) 광을 검출함에 의해 디스플레이의 표면 가까이에 있는 포인터를 검출할 수 있는 터치 스크린을 개시하고 있다. US patent 4868551 discloses a touch screen capable of detecting a pointer near the surface of the display by detecting light reflected (reflected or diffused) by the pointer.
본 발명의 목적은 상기한 결점을 극복하거나 공중에게 적어도 유용한 선택을 제공하는 터치 감응식 스크린을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a touch-sensitive screen that overcomes the above drawbacks or provides at least a useful choice for the public.
따라서, 본 발명의 제1 태양은,Therefore, the first aspect of the present invention,
사용자가 터치하고 이미지를 스크린상에서 또는 통하여 뷰잉할 수 있는 스크린;A screen on which the user can touch and view the image on or through the screen;
상기 스크린의 하나 이상의 에지에 있고, 상기 스크린의 표면을 가로질러 광을 지향시키는 광원;A light source at one or more edges of said screen, said light source directing light across the surface of said screen;
출력을 갖는 적어도 두 개의 카메라로서, 상기 카메라의 각각은 상기 스크린의 전방의 공간을 이미징하기 위해 상기 스크린의 주위에 위치되고, 상기 출력은 스캐닝된 이미지를 포함하는, 상기 적어도 두 개의 카메라;At least two cameras having outputs, each of the cameras being positioned around the screen to image a space in front of the screen, the outputs comprising a scanned image;
광의 레벨을 검출하기 위해 상기 출력을 프로세싱하기 위한 수단으로서, 상기 광은,Means for processing the output to detect a level of light, wherein the light is:
상기 광원으로부터의 직접 광, 및/또는Direct light from the light source, and / or
상기 광원으로부터 반사된 광을 포함하는, 상기 수단; 및The means comprising light reflected from the light source; And
상기 카메라의 처리된 출력을 수신하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 처리된 출력이 상기 스크린 근방의 오브젝트의 존재를 지시하는 지를 결정하고 만일 그렇다면 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 상기 처리된 출력과 삼각측량법을 채용하는 터치 디스플레이이다. A processor to receive the processed output of the camera, the processor to determine if the processed output indicates the presence of an object near the screen and if so the processed output to determine the location of the object And a triangulation method.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위(relative bearing)을 지시한다. Advantageously, said processed output indicates a relative bearing of the estimated object position relative to said camera.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라의 렌즈의 중심에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위를 지시한다. Preferably said processed output indicates the relative orientation of the estimated object position with respect to the center of the lens of said camera.
바람직하게 상기 프로세서는 평면 스크린 좌표로서 상기 오브젝트의 위치를 결정한다.Preferably the processor determines the position of the object as flat screen coordinates.
바람직하게 상기 광원은 상기 스크린을 통해 광을 투사하도록 배열된 상기 스크린 뒤에 있고 상기 디스플레이는 광원을 갖는 각각의 에지에서, 광원으로부터 방사된 광을 상기 스크린의 표면을 가로질러 광을 지향시키는, 상기 스크린의 전방에 있는 광 디플렉터를 포함한다.Preferably the light source is behind the screen arranged to project light through the screen and the display directs the light emitted from the light source across the surface of the screen at each edge having a light source. It includes a light deflector in front of the.
바람직하게 상기 카메라는 라인 스캔 카메라이고, 상기 카메라 출력은 스캐닝된 라인에 대한 정보를 포함하고 상기 프로세서는 상기 오브젝트의 위치를 결정하는 데 있어 스캐닝된 라인에 대한 정보를 이용한다.Preferably the camera is a line scan camera, the camera output includes information about the scanned line and the processor uses the information about the scanned line in determining the position of the object.
바람직하게 상기 터치 디스플레이는:Preferably the touch display is:
상기 카메라의 이미지화 가능한 범위내의 주파수 대역을 제공하기 위해 상기광원으로부터의 상기 광을 변조하기 위한 수단; 및 Means for modulating the light from the light source to provide a frequency band within the imageable range of the camera; And
상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 수단을 포함한다. Means for excluding image data outside the frequency band.
바람직하게 상기 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 상기 수단을 포함하고 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 상기 수단은 필터링을 포함한다. Advantageously, said means for processing said output comprises said means for excluding image data outside said frequency band and said means for excluding image data outside said frequency band includes filtering.
바람직하게 상기 필터링은;Preferably the filtering is;
콤(comb) 필터;Comb filters;
하이 패스 필터High pass filter
노치 필터 Notch filter
밴드 패스 필터로 이루어 진 군으로부터 선택된 필터를 적용하는 것을 포함한다. And applying a filter selected from the group consisting of band pass filters.
바람직하게 상기 터치 디스플레이는Preferably the touch display is
상기 광원을 제어하기 위한 수단; 및Means for controlling the light source; And
광을 쪼인 상태 및 광을 쪼이지 않은 주변광 상태에서 취한 이미지를 포착하여 처리하기 위한 수단을 포함하고,Means for capturing and processing an image taken in a lighted state and in a non-lighted ambient light state,
상기 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 광의 레벨을 검출하기 위해 광을 쪼인 상태로부터 주변광을 감한다.The means for processing the output subtracts ambient light from the light splitting to detect the level of light.
바람직하게 상기 광원은 LEDs이고 상기 터치 디스플레이는 상기 광원의 기타 섹션과 무관한 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 수단을 포함한다. Preferably the light sources are LEDs and the touch display comprises means for controlling the operation of a section of the light source independent of the other sections of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 수단은 상기 광원의 유효 강도를 독립적으로 제어하기 위한 수단을 포함한다. Preferably means for controlling the operation of the section of the light source comprises means for independently controlling the effective intensity of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 상기 수단은 앤티페이즈로 상기 광원을 와이어링하고 브리지 드라이브를 이용하여 구동하는 것을 포함한다. Preferably said means for controlling the section of said light source comprises wiring said light source with antiphase and driving it using a bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 수단은 대각 브리지 드라이브를 이용하는 것을 포함한다. Preferably the means for controlling the section of the light source comprises using a diagonal bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 상기 수단은 각각의 섹션이 제어되도록 하기 위한 시프트 레지스터를 이용하는 것을 포함한다. Preferably said means for controlling sections of said light source comprises using a shift register for causing each section to be controlled.
바람직하게 이미지를 포착하여 처리하기 위한 상기 수단은 각각의 상기 카메라와 상기 광원의 섹션을 제어하는 것을 포함하고 상기 출력을 처리하기 위한 수단은 상기 섹션이 광이 쪼여졌는 지의 여부에 대한 정보를 처리하는 것을 포함한다.Preferably said means for capturing and processing an image comprises controlling each of said cameras and sections of said light source and means for processing said outputs to process information as to whether said section is illuminated or not. It includes.
바람직하게 이미지가 취해졌을 때 몇몇 섹션은 광이 쪼여지고 그 밖의 섹션은 쪼여지지 않는다. Preferably, when the image is taken, some sections are illuminated and others are not.
따라서, 본 발명의 제2 태양은,Therefore, the second aspect of the present invention,
사용자가 터치하고 이미지를 스크린상에서 또는 표면을 통하여 뷰잉할 수 있는 스크린;A screen on which the user can touch and view the image on or through the surface;
상기 스크린의 하나 이상의 에지에 있고, 상기 스크린의 표면을 가로질러 광을 지향시키는 광원;A light source at one or more edges of said screen, said light source directing light across the surface of said screen;
상기 스크린의 주위에 위치되고 출력을 갖는 적어도 두 개의 카메라로서, 상기 광원으로부터의 직접 광을 수신하지 않도록 위치되고, 각각의 카메라는 상기 스크린의 전방의 공간을 이미징하고, 상기 출력은 스캐닝된 이미지를 포함하는, 상기 적어도 두 개의 카메라;At least two cameras positioned around the screen and having an output, wherein the camera is positioned so as not to receive direct light from the light source, each camera imaging a space in front of the screen, and the output captures the scanned image At least two cameras;
반사 광의 레벨을 검출하기 위해 상기 출력을 처리하기 위한 수단; 및Means for processing the output to detect a level of reflected light; And
상기 카메라의 처리된 출력을 수신하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 처리된 출력이 상기 스크린 근방의 오브젝트의 존재를 지시하는 지를 결정하고 만일 그렇다면 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 상기 처리된 출력과 삼각측량법을 채용하는 터치 디스플레이이다. A processor to receive the processed output of the camera, the processor to determine if the processed output indicates the presence of an object near the screen and if so the processed output to determine the location of the object And a triangulation method.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위를 지시한다. Advantageously, said processed output indicates the relative orientation of the estimated object position relative to said camera.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라의 렌즈의 중심에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위를 지시한다. Preferably said processed output indicates the relative orientation of the estimated object position with respect to the center of the lens of said camera.
바람직하게 상기 프로세서는 평면 스크린 좌표로서 상기 오브젝트의 위치를 결정한다.Preferably the processor determines the position of the object as flat screen coordinates.
바람직하게 상기 터치 디스플레이는:Preferably the touch display is:
상기 카메라의 이미지화 가능한 범위내의 주파수 대역을 제공하기 위해 상기광원으로부터의 상기 광을 변조하기 위한 수단; 및 Means for modulating the light from the light source to provide a frequency band within the imageable range of the camera; And
상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 수단을 포함한다. Means for excluding image data outside the frequency band.
바람직하게 상기 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 상기 수단을 포함하고 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 상기 수단은 필터링을 포함한다. Advantageously, said means for processing said output comprises said means for excluding image data outside said frequency band and said means for excluding image data outside said frequency band includes filtering.
바람직하게 상기 필터링은;Preferably the filtering is;
콤 필터;Comb filter;
하이 패스 필터High pass filter
노치 필터 Notch filter
밴드 패스 필터로 이루어 진 군으로부터 선택된 필터를 적용하는 것을 포함한다. And applying a filter selected from the group consisting of band pass filters.
바람직하게 상기 터치 디스플레이는Preferably the touch display is
상기 광원을 제어하기 위한 수단; 및Means for controlling the light source; And
광을 쪼인 상태 및 광을 쪼이지 않은 주변광 상태에서 취한 이미지를 포착하여 처리하기 위한 수단을 포함하고,Means for capturing and processing an image taken in a lighted state and in a non-lighted ambient light state,
상기 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 광의 레벨을 검출하기 위해 광을 쪼인 상태로부터 주변광을 감한다.The means for processing the output subtracts ambient light from the light splitting to detect the level of light.
바람직하게 상기 광원은 LEDs이고 상기 터치 디스플레이는 상기 광원의 기타 섹션과 무관한 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 수단을 포함한다. Preferably the light sources are LEDs and the touch display comprises means for controlling the operation of a section of the light source independent of the other sections of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 수단은 상기 광원의 유효 강도를 독립적으로 제어하기 위한 수단을 포함한다. Preferably means for controlling the operation of the section of the light source comprises means for independently controlling the effective intensity of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 상기 수단은 앤티페이즈로 상기 광원을 와이어링하고 브리지 드라이브를 이용하여 구동하는 것을 포함한다. Preferably said means for controlling the section of said light source comprises wiring said light source with antiphase and driving it using a bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 수단은 대각 브리지 드라이브를 이용하는 것을 포함한다. Preferably the means for controlling the section of the light source comprises using a diagonal bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 상기 수단은 각각의 섹션이 제어되도록 하기 위한 시프트 레지스터를 이용하는 것을 포함한다. Preferably said means for controlling sections of said light source comprises using a shift register for causing each section to be controlled.
바람직하게 이미지를 포착하여 처리하기 위한 상기 수단은 각각의 상기 카메라와 상기 광원의 섹션을 제어하는 것을 포함하고 상기 출력을 처리하기 위한 수단은 상기 섹션이 광이 쪼여졌는 지의 여부에 대한 정보를 처리하는 것을 포함한다.Preferably said means for capturing and processing an image comprises controlling each of said cameras and sections of said light source and means for processing said outputs to process information as to whether said section is illuminated or not. It includes.
바람직하게 이미지가 취해졌을 때 몇몇 섹션은 광이 쪼여지고 그 밖의 섹션은 쪼여지지 않는다. Preferably, when the image is taken, some sections are illuminated and others are not.
바람직하게 상기 스크린은 반사성이고, 상기 카메라는 상기 스크린을 더욱 이미지화하고, 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 미러 이미지로부터 광의 레벨을 검출한다. Preferably the screen is reflective, the camera further images the screen and the means for processing the output detects the level of light from the mirror image.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 스크린으로부터 상기 오브젝트의 거리 및 상기 카메라에 대한 추정된 오브젝트의 상대적 방위를 지시한다. Advantageously, said processed output indicates the distance of said object from said screen and the relative orientation of the estimated object relative to said camera.
따라서, 본 발명의 제3 태양은, 이미지에 관련하여 사용자 입력을 수신하기 위한 방법으로서, Accordingly, a third aspect of the invention provides a method for receiving user input in association with an image,
사용자가 터치하고 이미지를 스크린상에서 또는 통하여 뷰잉할 수 있는 스크린을 제공하는 단계;Providing a screen on which the user can touch and view the image on or through the screen;
상기 스크린의 하나 이상의 에지에 있고, 상기 스크린의 표면을 가로질러 광을 지향시키는 상기 광원을 제공하는 단계;Providing the light source at one or more edges of the screen and directing light across the surface of the screen;
출력을 갖는 적어도 두 개의 카메라로서, 상기 카메라의 각각은 상기 스크린의 전방의 공간을 이미징하기 위해 상기 스크린의 주위에 위치되고, 상기 출력은 스캐닝된 이미지를 포함하는, 상기 적어도 두 개의 카메라를 제공하는 단계;At least two cameras having outputs, each of the cameras being positioned around the screen to image the space in front of the screen, the outputs comprising the scanned image step;
광의 레벨을 검출하기 위해 상기 출력을 처리하는 단계로서, 상기 광은,Processing the output to detect a level of light, wherein the light comprises:
상기 광원으로부터의 직접 광, 및/또는Direct light from the light source, and / or
상기 광원으로부터 반사된 광을 포함하는, 상기 단계; 및Said light comprising light reflected from said light source; And
상기 오브젝트의 위치를 획득하기 위해 삼각측량법을 이용하여, 상기 카메라의 처리된 출력을 처리하는 단계를 포함한다. Processing the processed output of the camera using triangulation to obtain the position of the object.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위를 지시한다. Advantageously, said processed output indicates the relative orientation of the estimated object position relative to said camera.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라의 렌즈의 중심에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위를 지시한다. Preferably said processed output indicates the relative orientation of the estimated object position with respect to the center of the lens of said camera.
바람직하게 상기 위치는 평면 스크린 좌표로 이루어 진다. Preferably the location is in flat screen coordinates.
바람직하게 상기 광원은 상기 스크린을 통해 광을 투사하도록 배열된 상기 스크린 뒤에 있고 상기 디스플레이는 광원을 갖는 각각의 에지에서, 광원으로부터 방사된 광을 상기 스크린의 표면을 가로질러 지향시키는, 상기 스크린의 전방에 있는 광 디플렉터를 포함한다.Preferably the light source is behind the screen arranged to project light through the screen and the display is at the front of the screen directing the light emitted from the light source across the surface of the screen at each edge with the light source. Contains an optical deflector in the.
바람직하게 상기 카메라는 라인 스캔 카메라이고, 상기 카메라 출력은 스캐닝된 라인에 대한 정보를 포함하고 상기 프로세서는 상기 오브젝트의 위치를 결정하는 데 있어 상기 정보를 이용한다.Preferably the camera is a line scan camera, the camera output includes information about the scanned line and the processor uses the information to determine the location of the object.
바람직하게 상기 방법은:Preferably the method is:
상기 카메라의 이미지화 가능한 범위내의 주파수 대역을 제공하기 위해 상기광원으로부터의 상기 광을 변조하는 단계; 및 Modulating the light from the light source to provide a frequency band within the imageable range of the camera; And
상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 단계를 포함한다. And excluding image data outside the frequency band.
바람직하게 상기 출력을 처리하는 단계는 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 단계를 포함하고 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 단계는 필터링을 포함한다. Advantageously, processing the output includes excluding image data outside the frequency band and excluding the image data outside the frequency band includes filtering.
바람직하게 상기 필터링은;Preferably the filtering is;
콤 필터;Comb filter;
하이 패스 필터High pass filter
노치 필터 Notch filter
밴드 패스 필터로 이루어 진 군으로부터 선택된 필터를 적용하는 단계를 포함한다. Applying a filter selected from the group consisting of band pass filters.
바람직하게 상기 방법은,Preferably the method is
상기 광원을 제어하는 단계; 및Controlling the light source; And
광을 쪼인 상태 및 광을 쪼이지 않은 주변광 상태에서 취한 이미지를 포착하여 처리하기 위한 단계를 포함하고,Including capturing and processing an image taken in a lighted state and in a non-lighted ambient light state,
상기 출력을 처리하기 위한 단계는 광의 레벨을 검출하기 전에 광을 쪼인 상태로부터 주변광을 감한다.The step for processing the output subtracts the ambient light from the split light state before detecting the level of light.
바람직하게 상기 광원은 LEDs이고 상기 터치 디스플레이는 상기 광원의 기타 섹션과 무관한 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 수단을 포함한다. Preferably the light sources are LEDs and the touch display comprises means for controlling the operation of a section of the light source independent of the other sections of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 단계는 상기 광원의 유효 강도를 독립적으로 제어하기 위한 단계를 포함한다. Preferably the step of controlling the operation of the section of the light source comprises the step of independently controlling the effective intensity of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 단계는 앤티페이즈로 상기 광원을 와이어링하고 브리지 드라이브를 이용하여 구동하는 단계를 포함한다. Preferably the step of controlling the section of the light source comprises wiring the light source with antiphase and driving it using a bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 단계는 대각 브리지 드라이브를 이용하는 것을 포함한다. Preferably the step of controlling the section of the light source comprises using a diagonal bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 단계는 각각의 섹션이 제어되도록 하기 위한 시프트 레지스터를 이용하는 단계를 포함한다. Preferably the step of controlling the sections of the light source comprises using a shift register to cause each section to be controlled.
바람직하게 이미지를 포착하여 처리하기 위한 단계는 각각의 상기 카메라와 상기 광원의 섹션을 제어하는 단계를 포함하고 상기 출력을 처리하기 위한 단계는 상기 섹션이 광이 쪼여졌는 지의 여부에 대한 정보를 처리하는 단계를 포함한다.Preferably the step of capturing and processing an image comprises controlling sections of each of the camera and the light source and the step of processing the output comprises processing the information as to whether the section is lit or not. Steps.
바람직하게 이미지가 취해졌을 때 몇몇 섹션은 광이 쪼여지고 그 밖의 섹션은 쪼여지지 않는다. Preferably, when the image is taken, some sections are illuminated and others are not.
따라서, 본 발명의 제4 태양은, 이미지에 관련하여 사용자 입력을 수신하기 위한 방법으로서, Thus, a fourth aspect of the invention is a method for receiving user input in association with an image,
사용자가 터치하고 이미지를 스크린상에서 또는 표면을 통하여 뷰잉할 수 있는 스크린을 제공하는 단계;Providing a screen that a user can touch and view an image on or through the surface;
상기 스크린의 하나 이상의 에지에 있고, 상기 스크린의 표면을 가로질러 광을 지향시키는 광원을 제공하는 단계;Providing a light source at one or more edges of the screen, the light source directing light across the surface of the screen;
상기 스크린의 주위에 위치되고 출력을 갖는 적어도 두 개의 카메라를 제공하는 단계로서, 상기 광원으로부터의 직접 광을 수신하지 않도록 위치되고, 각각의 카메라는 상기 스크린의 전방의 공간을 이미징하고, 상기 출력은 스캐닝된 이미지를 포함하는, 상기 단계;Providing at least two cameras positioned around the screen and having an output, the camera being positioned so as not to receive direct light from the light source, each camera imaging a space in front of the screen, the output being Comprising the scanned image;
반사 광의 레벨을 검출하기 위해 상기 출력을 처리하는 단계; 및Processing the output to detect a level of reflected light; And
상기 카메라의 처리된 출력을 처리하는 단계를 포함하고, 이 단계는, 상기 스크린 근방의 오브젝트의 존재를 지시하는 지를 결정하고 만일 그렇다면 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 상기 처리된 출력과 삼각측량법을 채용하는 터치 디스플레이이다. Processing the processed output of the camera, the step employing the processed output and triangulation to determine whether to indicate the presence of an object near the screen and if so to determine the location of the object It is a touch display.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위를 지시한다. Advantageously, said processed output indicates the relative orientation of the estimated object position relative to said camera.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 카메라의 렌즈의 중심에 대한 추정된 오브젝트 위치의 상대적 방위를 지시한다. Preferably said processed output indicates the relative orientation of the estimated object position with respect to the center of the lens of said camera.
바람직하게 상기 프로세서는 평면 스크린 좌표로서 상기 오브젝트의 위치를 결정한다.Preferably the processor determines the position of the object as flat screen coordinates.
바람직하게 상기 방법은:Preferably the method is:
상기 카메라의 이미지화 가능한 범위내의 주파수 대역을 제공하기 위해 상기광원으로부터의 상기 광을 변조하기 위한 수단; 및 Means for modulating the light from the light source to provide a frequency band within the imageable range of the camera; And
상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 수단을 포함한다. Means for excluding image data outside the frequency band.
바람직하게 상기 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 상기 수단을 포함하고 상기 주파수 대역외의 이미지 데이터를 배제하기 위한 상기 수단은 필터링을 포함한다. Advantageously, said means for processing said output comprises said means for excluding image data outside said frequency band and said means for excluding image data outside said frequency band includes filtering.
바람직하게 상기 필터링은;Preferably the filtering is;
콤 필터;Comb filter;
하이 패스 필터High pass filter
노치 필터 Notch filter
밴드 패스 필터로 이루어 진 군으로부터 선택된 필터를 적용하는 것을 포함한다. And applying a filter selected from the group consisting of band pass filters.
바람직하게 상기 방법은,Preferably the method is
상기 광원을 제어하기 위한 수단; 및Means for controlling the light source; And
광을 쪼인 상태 및 광을 쪼이지 않은 주변광 상태에서 취한 이미지를 포착하여 처리하기 위한 수단을 포함하고,Means for capturing and processing an image taken in a lighted state and in a non-lighted ambient light state,
상기 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 광의 레벨을 검출하기 위해 광을 쪼인 상태로부터 주변광을 감한다.The means for processing the output subtracts ambient light from the light splitting to detect the level of light.
바람직하게 상기 광원은 LEDs이고 상기 터치 디스플레이는 상기 광원의 기타 섹션과 무관한 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 수단을 포함한다. Preferably the light sources are LEDs and the touch display comprises means for controlling the operation of a section of the light source independent of the other sections of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션의 동작을 제어하기 위한 수단은 상기 광원의 유효 강도를 독립적으로 제어하기 위한 수단을 포함한다. Preferably means for controlling the operation of the section of the light source comprises means for independently controlling the effective intensity of the light source.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 상기 수단은 앤티페이즈로 상기 광원을 와이어링하고 브리지 드라이브를 이용하여 구동하는 것을 포함한다. Preferably said means for controlling the section of said light source comprises wiring said light source with antiphase and driving it using a bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 수단은 대각 브리지 드라이브를 이용하는 것을 포함한다. Preferably the means for controlling the section of the light source comprises using a diagonal bridge drive.
바람직하게 상기 광원의 섹션을 제어하기 위한 상기 수단은 각각의 섹션이 제어되도록 하기 위한 시프트 레지스터를 이용하는 것을 포함한다. Preferably said means for controlling sections of said light source comprises using a shift register for causing each section to be controlled.
바람직하게 이미지를 포착하여 처리하기 위한 상기 수단은 각각의 상기 카메라와 상기 광원의 섹션을 제어하는 것을 포함하고 상기 출력을 처리하기 위한 수단은 상기 섹션이 광이 쪼여졌는 지의 여부에 대한 정보를 처리하는 것을 포함한다.Preferably said means for capturing and processing an image comprises controlling each of said cameras and sections of said light source and means for processing said outputs to process information as to whether said section is illuminated or not. It includes.
바람직하게 이미지가 취해졌을 때 몇몇 섹션은 광이 쪼여지고 그 밖의 섹션은 쪼여지지 않는다. Preferably, when the image is taken, some sections are illuminated and others are not.
바람직하게 상기 스크린은 반사성이고, 상기 카메라는 상기 스크린을 더욱 이미지화하고, 출력을 처리하기 위한 상기 수단은 미러 이미지로부터 광의 레벨을 검출한다. Preferably the screen is reflective, the camera further images the screen and the means for processing the output detects the level of light from the mirror image.
바람직하게 상기 처리된 출력은 상기 스크린으로부터 상기 오브젝트의 거리 및 상기 카메라에 대한 추정된 오브젝트의 상대적 방위를 지시한다. Advantageously, said processed output indicates the distance of said object from said screen and the relative orientation of the estimated object relative to said camera.
따라서, 본 발명의 제5 태양은 이미지에 관련하여 사용자 입력을 수신하기 위한 방법으로서,Accordingly, a fifth aspect of the invention is a method for receiving user input in association with an image,
상기 이미지의 주위에 또는 주위 가까이에 적어도 하나의 광원을 제공하는 단계로서, 상기 광원은 상기 이미지를 가로질러 광을 지향시키는, 상기 단계;Providing at least one light source around or near the image, the light source directing light across the image;
상기 이미지의 주위에 또는 주위 가까이의 적어도 두 위치에서 광의 레벨을 검출하여 출력으로서 상기 레벨을 제공하는 단계; 및 Detecting the level of light at at least two locations around or near the image and providing the level as output; And
상기 출력이 상기 이미지 근방의 오브젝트의 존재를 지시하는 지를 결정하고 만일 그렇다면 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 삼각측량법을 이용하여 상기 출력을 처리하는 단계를 포함한다. Processing the output using triangulation to determine if the output indicates the presence of an object near the image and, if so, to determine the location of the object.
바람직하게 상기 위치는 오브젝트가 존재하는 경우 상기 출력이 상기 오브젝트로부터 반사된 광을 실질적으로 지시하도록 실질적으로 비대향적이다.Preferably the position is substantially non-opposite such that the output substantially indicates light reflected from the object when the object is present.
따라서 본 발명의 제6 태양은 이미지에 대한 오브젝트를 위치지정하기 위한사용자 입력 디바이스로서,Accordingly, a sixth aspect of the invention is a user input device for positioning an object with respect to an image,
상기 이미지의 주위에 또는 주위 가까이에 있는 적어도 하나의 광원으로서, 상기 이미지를 가로질러 광을 지향시키는 상기 광원;At least one light source around or near the image, the light source directing light across the image;
상기 스크린의 전방의 공간을 이미지화하기 위해 상기 이미지에 또는 그 가까이에 위치되고, 광의 레벨을 지시하는 출력을 갖는 적어도 하나의 디텍터; 및 At least one detector positioned at or near the image for imaging the space in front of the screen and having an output indicating the level of light; And
상기 출력을 수신하고 상기 출력이 상기 이미지 근방의 오브젝트의 존재를 지시하는 지를 결정하고 만일 그렇다면 상기 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 삼각측량법을 이용하는 프로세서를 포함한다. A processor that receives the output and determines whether the output indicates the presence of an object near the image and, if so, uses triangulation to determine the location of the object.
도 1은 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예의 정면을 도시하는 모식도.1 is a schematic diagram showing the front of a preferred embodiment of a touch screen of the present invention.
도 1a는 도 1의 X-X를 통한 단면도. 1A is a cross-sectional view through X-X of FIG. 1.
도 1b는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예의 전방 조명의 예시도.1B is an illustration of front illumination of a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 2는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예에서의 미러링 효과를 예시하는 도.2 illustrates a mirroring effect in a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 2a는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예의 필터 구현에 대한 블록도.2A is a block diagram of a filter implementation of a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에서 영역 카메라에 의해 보여지고 프로세싱 모듈에 전송되는 픽셀을 나타낸 다이어그램.FIG. 2B is a diagram illustrating the pixels seen by the area camera and sent to the processing module in a preferred embodiment of the present invention. FIG.
도 3은 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예의 시스템의 블록도.3 is a block diagram of a system of a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 4는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예에서 미러링된 신호를 이용하여 오브젝트의 위치에 대해 결정하는 측면도. 4 is a side view for determining the position of an object using a mirrored signal in a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 4a는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예에서 미러링된 신호를 이용하여 오브젝트의 위치의 결정을 도시하는 최상부 평면도. 4A is a top plan view illustrating the determination of the position of an object using a mirrored signal in a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 5는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예에서 교정을 예시하는 도.5 illustrates calibration in a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 6은 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예에서의 프로세싱 모듈의 이미저로부터 출력하는 주파수 도메인을 표현하는 그래프.6 is a graph representing the frequency domain output from an imager of a processing module in a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 6a는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예에서의 프로세싱 모듈의 이미저로부터의 신호에 필터가 응답하는 주파수 도메인을 표현하는 그래프.6A is a graph representing the frequency domain in which a filter responds to a signal from an imager of a processing module in a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 6b는 본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예에서 두 유형의 필터링 후 배경으로부터 오브젝트가 분리하는 주파수 도메인을 표현하는 그래프.6B is a graph representing the frequency domain in which an object separates from the background after two types of filtering in a preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 7은 본 발명의 터치 스크린의 다른 바람직한 실시예의 정면을 예시하는 도.7 illustrates a front view of another preferred embodiment of the touch screen of the present invention.
도 7a는 본 발명의 터치 스크린의 다른 바람직한 실시예의 X-X를 통한 단면도. 7A is a cross sectional view through X-X of another preferred embodiment of a touch screen of the present invention;
도 7b는 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 후방 조명을 예시하는 도. FIG. 7B illustrates a rear light of another preferred embodiment of the present invention. FIG.
도 7c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 감지 높이를 제어하는 후방 조명을 예시하는 도. FIG. 7C illustrates a rear illumination controlling the sensing height of another preferred embodiment of the present invention. FIG.
도 7d는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서 라인 스캔 카메라에 의해 보여지고 프로세싱 모듈에 전송되는 픽셀을 나타낸 다이어그램. FIG. 7D is a diagram illustrating pixels shown by a line scan camera and sent to a processing module in another preferred embodiment of the invention. FIG.
도 8은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서 배경으로부터 오브젝트의 간단한 분리를 표현하는 그래프.8 is a graph representing simple separation of an object from a background in another preferred embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 섹션 백라이트를 위한 다양한 구동 배열을 도시하는 도로서,9 illustrates various drive arrangements for the section backlight of the present invention;
도 9a는 본 발명의 2 와이어에 의해 구동되는 2 섹션 백라이트를 도시하는 도.9A illustrates a two section backlight driven by a two wire of the present invention.
도 9b는 본 발명의 4 와이어에 의해 구동되는 12 섹션 백라이트를 도시하는 도.9B illustrates a 12 section backlight driven by a four wire of the present invention.
도 9c는 본 발명의 분산된 시프트 레지스터 백라이트를 도시하는 도.9C illustrates a distributed shift register backlight of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 하기에 설명된다. Preferred embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.
본 발명을 실시하기 위한 최선 모드Best Mode for Carrying Out the Invention
본 발명은 광학 이미징 터치 스크린의 필드에서의 신호 처리의 개량점에 관한 것이다. 바람직한 실시예에 있어서, 광학 터치 스크린은 프론트 조명을 사용하고, 스크린, 일련의 광원, 및 동일한 평면에 그리고 스크린의 주변에 위치한 적어도 2개의 영역 스캔 카메라로 이루어져 있다. 다른 실시예에 있어서, 광학 터치 스크린은 백라이트 조명을 사용한다; 스크린은 터치 패널의 표면을 가로질러 리디렉팅되는, 터치 패널 뒤에 위치한 광원의 어레이에 의해 둘러싸여 있다. 적어도 2개의 라인 스캔 카메라는 터치 스크린 패널과 동일한 평면에서 사용된다. 이들 구현에 의해 창출된 신호 처리 개량점은 터치 스크린의 표면에 아주 근접하여 있을 때 물체가 감지될 수 있고, 교정이 간단하며, 움직이는 라이트 또는 섀도우 등의 변화하는 주위 라이트 조건에 의해 물체의 감지가 영향을 받지는 않는다는 것이다.The present invention relates to improvements in signal processing in the field of optical imaging touch screens. In a preferred embodiment, the optical touch screen uses front illumination and consists of a screen, a series of light sources, and at least two area scan cameras located on the same plane and around the screen. In another embodiment, the optical touch screen uses backlight illumination; The screen is surrounded by an array of light sources located behind the touch panel that are redirected across the surface of the touch panel. At least two line scan cameras are used in the same plane as the touch screen panel. The signal processing improvements created by these implementations allow objects to be detected when they are very close to the surface of the touch screen, are easy to calibrate, and can be detected by changing ambient light conditions such as moving lights or shadows. It is not affected.
일반적인 터치 스크린 시스템(1)의 블록 다이어그램이 도 3에 도시되어 있다. 정보는, 카메라(6)로부터, 합하여 처리 모듈(10)이라 불리는 비디오 처리 유닛 및 컴퓨터로 흐른다. 처리 모듈(10)은 필터링, 데이터 샘플링, 및 트라이앵귤레이션을 포함하는 많은 유형의 계산을 수행하고 조명 소스(4)의 변조를 제어한다.A block diagram of a general
프론트 조명 터치 스크린Front illuminated touch screen
본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예는 도 1에 도시되어 있다. 터치 스크린 시스템(1)은 모니터(2), 터치 스크린 패널(3), 적어도 2개의 광원(4), 처리 모듈(도시되지 않음) 및 적어도 2개의 영역 스캔 카메라(6)로 이루어져 있다. 정보를 사용자에게 디스플레이하는 모니터(2)는 터치 스크린 패널(3)의 뒤에 위치결정되어 있다. 터치 스크린 패널(3) 및 모니터(2)의 아래에는 영역 스캔 카메라(6) 와 광원(4)가 있다. 광원(4)는 발광 다이오드(LED)인 것이 바람직하지만, 예를 들어, 형광 튜브 등 다른 유형의 광원일 수도 있다. 이상적으로는 LED는 필요에 따라 변조될 수 있는 대로 사용되고, 고유의 스위칭 주파수를 갖지 않는다. 카메라(6) 및 LED(4)는 터치 패널(3)과 동일한 평면에 있다.A preferred embodiment of the touch screen of the present invention is shown in FIG. The
도 1a를 참조하면, 영역 스캔 카메라(6)의 뷰잉 필드(6a) 및 LED(4)의 방사 경로(4a)는 동일한 평면에 있고 터치 패널(3)에 평행하다. 손가락으로 도시된 물체(7)는 방사 경로(4a)내로 들어갈 때 조명받는다. 전형적으로 이것은 프론트 패널 조명 또는 물체 조명으로 알려져 있다. 도 1b에, 이러한 원리가 다시 예시되어 있다. 손가락(7)이 방사 경로(4a)내로 들어가고 나면, 신호는 카메라(6)로 다시 반사된다. 이것은 손가락(7)이 터치 패널(3)의 근처에 있거나 터치 패널(3)을 터치하고 있다는 것을 나타낸다. 손가락(7)이 터치 패널(3)을 실제로 터치하고 있는지를 판정하기 위해서, 터치 패널(3)의 위치가 확립되어야 한다. 이것은 다른 신호, 미러링된 신호를 사용하여 수행된다.Referring to FIG. 1A, the
미러링된 신호Mirrored signal
미러링된 신호는 물체(7)가 터치 패널(3)에 접근할 때 발생한다. 터치 패널(3)은 반사적 속성을 갖는 유리로 제조되는 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 손가락(7)은 터치 패널(3) 위의 거리(8)에 위치결정되어 있고 터치 패널(3)에 미러링된다(7a). (카메라 렌즈로 도시되어 있을 뿐인) 카메라(6)는 손가락(7) 및 반사된 이미지(7a) 둘다를 이미징한다. 손가락(7)의 이미지는 패널(3)에 반사된다(7a); 이것은 필드 라인(6b, 6c) 및 가상 필드 라인(6d)을 통하여 보여질 수 있다. 이것은 카메라(6)가 손가락(7)의 반사된(7a) 이미지를 이미징할 수 있게 한다. 카메라(6)로부터 생성된 데이터는 카메라(6)로 들어갈 때의 필드 라인(6e, 6b)의 위치에 대응한다. 그후, 이러한 데이터는 분석을 위해 처리 모듈(10)로 공급된다.The mirrored signal occurs when the
처리 모듈(10)의 섹션이 도 2a에 도시되어 있다. 처리 모듈(10)내에는 소프트웨어에 구현된 일련의 스캐닝 이미저(13) 및 디지털 필터(11) 및 비교기(12)가 있다. 터치 패널상에는 예를 들어 30,000개의 픽셀 등 일세트의 픽셀 수가 존재한다. 이것들은 300개의 픽셀의 100개의 컬럼으로 나뉘어질 수 있다. 픽셀 수는 사용된 수보다 더 많거나 더 적을 수 있고, 그 수는 단지 예를 위해 사용되었을 뿐이다. 이러한 상황에 있어서는, 30,000개의 디지털 필터(11) 및 비교기(12)가 300개의 픽셀의 100개의 컬럼으로 나뉘어 존재하고, 이것은 모니터(2)상의 픽셀의 매트릭스와 유사한 매트릭스를 형성하고 있다. 이것의 표현은 도 2a에 도시되어 있는데, 하나의 컬럼은 하나의 이미지 스캐너(13) 및 디지털 필터(11)와 비교기(12)의 3개 세트(14a, 14b, 14c)에 의해 서비싱되고 있고, 이것은 3개의 픽셀로부터의 정보가 판독될 수 있게 한다. 이러한 매트릭스의 더 상세한 예는 도 2b에 도시되어 있다. 8개의 픽셀(3a-3h)은, 컬럼의 그룹에서, 이미지 스캐너(13)에 연결되어 있고, 이미지 스캐너(13)는 (처리 모듈(10)의 일부인) 필터(11) 및 비교기(12)에 순차적으로 연결되어 있다. 도 2b에서 사용된 수는 예시일 뿐이고, 픽셀의 정확한 수는 더 많을 수도 있고 더 적을 수도 있다. 이 다이어그램에 도시된 픽셀은 패널(3)에서 이러한 형상을 형성하지 않아도 좋으며, 그들 형상은 사용된 카메라(6)이 위치 및 유형에 의해 지시될 것이다.A section of the
도 2를 다시 참조하면, 손가락(7) 및 미러링된 손가락(7a)은 적어도 2개의 픽셀을 활성화시킨다; 2개의 픽셀은 간략화를 위해 사용된 것이다. 이것은 처리 모듈(10)로 들어가는 필드 라인(6e, 6b)에 의해 나타내어진다. 이것은 소프트웨어를 활성화시켜서 2개의 신호가 디지털 필터(11) 및 비교기(12)를 통과하여 디지털 신호 출력(12a-12e)의 결과를 초래한다. 비교기(12)는 필터(11)로부터의 출력을 소정의 임계값에 비교한다. 당해 픽셀에서 검출된 손가락(7)이 존재하면, 출력은 하이일 것이고, 그렇지 않으면 로우일 것이다.Referring again to FIG. 2,
또한, 미러링된 신호는 카메라(6)와 관련하여 손가락(7)의 위치에 관한 정보를 제공한다. 그것은 패널(3) 위 손가락(7)의 높이(8)와 그 각도 위치를 결정할 수 있다. 미러링된 신호로부터 수집된 정보는 손가락(7)이 패널(3)을 터치해야할 필요 없이 패널(3)과 관련하여 손가락(7)이 어디에 있는지 판정하기에 충분하다.The mirrored signal also provides information regarding the position of the
도 4 및 도 4a는 미러링된 신호의 처리로부터 획득될 수 있는 위치 정보를 나타내고 있다. 위치 정보는 극좌표로 주어진다. 위치 정보는 손가락(7)의 높이, 및 패널(3) 위 손가락(7)의 위치와 관련된다.4 and 4A show the positional information that can be obtained from the processing of the mirrored signal. Location information is given in polar coordinates. The positional information is related to the height of the
도 2를 다시 참조하면, 패널(3) 위로 손가락(7)이 있는 높이는 출력(12a-12e) 사이의 거리로 보여질 수 있다. 이러한 예에 있어서, 손가락(7)은 패널(3) 위 높이(8)이고, 출력(12b, 12e)은 하이 신호를 생성하고 있다. 다른 출력(12a, 12d)은 로우 신호를 생성하고 있다. 하이 출력(12b, 12e) 사이의 거리(9)는 패널(3) 위 손가락의 실제 높이(8)보다 2배 더 큰 것을 알 수 있다.Referring again to FIG. 2, the height with the
변조Modulation
처리 모듈(10)은 LED(4)를 변조 및 콜리메이팅하고 샘플링 레이트를 세팅한다. LED(4)는 변조되고, 가장 간단한 실시예에 있어서, LED(4)는 소정 주파수로 온 앤 오프 스위칭된다. 다른 유형의 변조, 예를 들어, 정현파로 변조도 가능하다. 고주파수에서 LED(4)를 변조하는 것은 라이트와 섀도우를 변경함으로써 생성된 어떤 다른 주파수보다 상당하게 더 큰 (손가락(7)이 감지될 때의) 주파수 판독의 결과를 초래한다. 변조 주파수는 500Hz보다 더 크지만 10kHz보다 크지는 않다.The
샘플링sampling
카메라(6)는 계속적으로 출력을 생성하고, 데이터 및 시간 제약에 기인하여, 처리 모듈(10)에 의해 주기적으로 샘플링된다. 바람직한 실시예에 있어서, 샘플링 레이트는 변조 주파수의 적어도 2배이다; 이것은 에일리어싱을 회피하기 위해 사용된다. LED의 변조 및 샘플링 주파수는 동기화될 필요는 없다.The
필터링Filtering
스캐닝 이미저(13)로부터의 주파수 도메인내 출력이 도 6에 도시되어 있다. 도 6에는, 2개의 전형적인 그래프가 나와 있는데, 하나는 감지되고 있는 물체가 없을 때(21)를 나타내고 있고 하나는 손가락이 감지될 때(20)를 나타내고 있다. 어느 그래프에서나, 대략 5 내지 20Hz의 섀도우의 이동 영역(22)이 존재하고, AC는 대략 50 내지 60Hz의 주파수 영역(23)을 주로 한다.The output in the frequency domain from the
바람직한 실시예에 있어서, 필드 뷰에 물체가 존재하지 않을 때에는, 어떠한 신호도 영역 카메라에 전송되지 않아서 출력에는 어떠한 다른 피크도 존재하지 않 는다. 뷰 필드에 물체가 있을 때에는, 예를 들어 500Hz의 LED 변조된 주파수에 대응하는 신호(24)가 존재한다. 더 낮은 원치않는 주파수(22, 23)는 다양한 형태의 필터에 의해 제거될 수 있다. 필터의 유형들은 콤(comb), 하이패스, 노치, 및 밴드패스 필터를 포함할 수 있다.In the preferred embodiment, when no object is present in the field view, no signal is transmitted to the area camera so there are no other peaks in the output. When there is an object in the field of view, for example there is a
도 6a에 이미지 스캐너로부터의 출력이 도시되어 있는데, 한쌍의 다른 필터 응답(26, 27)이 신호(20)에 인가되고 있다. 간단한 구현에 있어서는, (500Hz 변조 주파수를 사용한다면) 500Hz 콤 필터(26)가 구현될 수 있다. 이것은 가장 낮은 주파수만을 제거할 것이다. 더 고급화된 구현은 밴드 패스(27) 또는 노치 필터의 사용을 포함하는 것이다. 이러한 상황에 있어서는, 소망의 주파수가 예상되는 영역을 제외하고는, 모든 데이터가 제거된다. 도 6a에 있어서, 이것은 500Hz의 변조 주파수로 신호(20)에 인가된 500Hz 협대역 필터(27)로서 도시되어 있다. 필터(26, 27)로부터의 이들 출력(30, 31)은 도 6b에 더 도시되어 있다. 윗쪽 그래프는 콤 필터(26)가 사용되는 경우의 출력(30)을 나타내는 한편, 아래쪽의 그래프는 밴드 필터(27)가 사용되는 경우의 출력(31)을 나타낸다. 밴드 필터(27)는 모든 원치않는 신호를 제거하는 한편 관심 영역는 남겨둔다.The output from the image scanner is shown in FIG. 6A, where a pair of
신호가 필터링되어 관심 영역의 신호가 식별되고 나면, 결과적인 신호는 비교기로 건네져 디지털 신호로 변환되고 트라이앵귤레이션은 물체의 실제 위치를 결정하기 위해 수행된다. 트라이앵귤레이션은 종래기술로 알려져 있고 US5534917 및 US4782328에 개시되어 있고, 여기에 참고문헌으로 편입되어 있다.After the signal is filtered and the signal of the region of interest is identified, the resulting signal is passed to a comparator and converted into a digital signal and triangulation is performed to determine the actual position of the object. Triangulation is known in the art and disclosed in US5534917 and US4782328, which is incorporated herein by reference.
교정correction
본 발명의 터치 스크린의 바람직한 실시예는 매우 빠르고 쉬운 교정을 사용함으로써, 터치 스크린이 임의의 상황에서도 사용되고 새로운 위치로 이동될 수 있게 하는데, 예를 들어, 터치 스크린이 랩탑으로서 제조된다. 교정은 도 5에 도시된 바와 같이 3개의 다른 위치(31a, 31b, 31c)에서 패널(3)을 터치하는 것을 포함한다; 이것은 터치 패널(3)의 터치 평면을 정의한다. 이들 3개의 터치 포인트(31a, 31b, 31c)는 터치 패널(3)과 관련하여 터치 평면의 위치 및 크기를 계산하기에 충분한 정보를 처리 모듈(도시되지 않음)에 제공한다. 각각의 터치 포인트(31a, 31b, 31c)는, 이미 설명된 바와 같이, 필요한 데이터를 생성하기 위해, 미러링된 신호 및 다이렉트 신호 둘다를 사용한다. 이들 터치 포인트(31a, 31b, 31c)는 패널(3) 주위에서 달리 할 수 있고, 도시된 실제 위치일 필요는 없다.The preferred embodiment of the touch screen of the present invention uses a very quick and easy calibration so that the touch screen can be used in any situation and moved to a new location, for example the touch screen is manufactured as a laptop. Calibration includes touching the
백조명 터치 스크린Swan touch screen
도 7은 본 발명의 터치 스크린의 대안예를 도시하고 있다. 바람직한 실시예에서와 같이, 모니터(40)는 터치 패널(41)의 뒤에 있고, 패널(41)의 하위 에지 및 사이드 둘레에는 라이트(42)의 어레이가 있다. 이들 포인트는 사용자를 향하여 밖으로 향하고, 확산 플레이트(43)에 의해 패널(41)을 가로질러 리디렉팅된다. 라이트(42)의 어레이는 많은 발광 다이오드(LED)로 이루어져 있다. 확산 플레이트(43)는 패널(41)을 가로질러 LED(42)로부터 방출된 라이트를 리디렉팅하고 확산시키도록 사용된다. 적어도 2개의 라인-스캔 카메라(44)는 패널(3)의 상위 2개의 코너에 놓이고, 물체를 이미징할 수 있다. 카메라(44)는 패널(41)의 주변 둘레 어느 위치에라도 번갈아 놓일 수 있다. 터치 패널(41)의 주변 둘레에는 베젤(45) 또는 인클 로저가 있다. 베젤(45)은 라이트 방사가 외부 환경으로 전송되는 것을 정지시키는 프레임으로 역할한다. 터치 패널(41) 근방에 물체가 없을 때 베젤(45)은 라이트 레이를 카메라(44)내로 반사하여서 라이트 신호가 항상 카메라(44)내로 판독된다.Figure 7 shows an alternative of the touch screen of the present invention. As in the preferred embodiment, the
대안으로, 라이트(42)의 어레이는 콜드 캐소드 튜브로 대체될 수 있다. 콜드 캐소드 튜브를 사용할 때, 캐소드 튜브의 외부 튜브가 라이트를 확산하기 때문에 확산 플레이트(43)는 필수적인 것은 아니다. 콜드 캐소드 튜브는 패널(41)의 하나의 사이드의 전체 길이를 따라 뻗어있다. 이것은 패널(41)의 표면을 가로질러 실질적으로 균일한 라이트 강도를 제공한다. 바람직하게는, 콜드 캐소드 튜브는 패널(41)의 각각의 사이드의 구체적인 길이에 맞추도록 변형하는 것이 어렵고 비싸기 때문에 사용되지 않는다. LED를 사용하는 것은 패널(41)의 크기 및 형상에서 더 많은 유연성을 허용한다.Alternatively, the array of
라이트(42)의 어레이가 많은 LED로 이루어져 있을 때에는 확산 플레이트(43)가 사용된다. 플레이트(43)는 LED로부터 방출된 라이트를 확산시키고 패널(41)의 표면을 가로질러 그것을 리디렉팅하도록 사용된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, LED(42)로부터의 라이트(47)는 패널(41)에 직각으로 그 경로를 시작한다. 그것은 확산 플레이트(43)를 치고 나면, 패널(41)에 평행하게 리디렉팅된다. 라이트(47)는 패널(41)의 표면 살짝 위로 지나가서 패널(41)을 조명한다. 라이트(47)는, 상기된 바와 같이, 처리 모듈(도시되지 않음)에 의해 콜리메이팅되고 변조된다.The
도 7a를 참조하면, 베젤(45)의 폭(46)을 증가시키는 것은 증가되거나 감소될 수 있다. 베젤(45)의 폭(46)을 증가시키는 것은 물체가 감지될 수 있는 거리를 증 가시킨다. 마찬가지로, 베젤(45)의 폭(10)을 감소시키는 것에는 그 반대가 적용된다.Referring to FIG. 7A, increasing the
라인 스캔 카메라(44)는 CCD 엘리먼트, 렌즈 및 드라이버 제어 회로로 이루어져 있다. 카메라(44)에 의해 이미지가 보여질 때 대응하는 출력 신호가 생성된다.The
도 7b 및 도 7c를 참조하면, 터치 스크린이 사용되고 있지 않을 때, 즉, 사용자 상호작용 또는 입력이 없을 때, 라이트(42)의 어레이로부터 방출된 모든 광은 라인-스캔 카메라(44)로 전송된다. 사용자 입력이 있을 때, 즉, 사용자가 그 손가락으로 스크린을 터치함으로써 스크린상의 무언가를 선택할 때, 카메라(44)로 전송되고 있는 라이트의 섹션은 인터럽팅된다. 카메라(44)로부터의 출력된 데이터로 트라이앵귤레이션 알고리즘을 이용하는 계산을 통하여, 활성화의 위치가 결정될 수 있다.7B and 7C, when the touch screen is not in use, ie when there is no user interaction or input, all light emitted from the array of
라인 스캔 카메라(44)는 2개의 라이트 변수, 즉, LED(42)로부터 전송된 다이렉트 라이트 및 반사된 라이트를 판독할 수 있다. 다이렉트 및 미러링된 라이트를 감지하고 판독하는 방법은 상기된 것과 마찬가지이지만, 라인 스캔 카메라는 한번에 패널로부터의 하나의 컬럼만을 판독할 수 있기 때문에 더 간단하다; 영역 스캔 카메라를 사용할 때와 같은 매트릭스로 나뉘어지지는 않는다. 이것은 도 7d에 도시되어 있는데, 패널(41)은 섹션(14a-14d)으로 나뉘어져 있다(라인 스캔 카메라가 볼 수 있는 것). 프로세스의 나머지는 앞서 설명되었다. 이 다이어그램에 도시된 픽셀은 패널(41)에서 이러한 형상을 형성하지 않아도 좋고, 그 형상은 사용된 카메 라(44)의 위치 및 유형에 의해 지시될 것이다.The
대안예에 있어서, 베젤은 터치 패널을 둘러싸고 있기 때문에, 라인 스캔 카메라는 LED로부터 전송되는 변조된 라이트를 계속적으로 판독하고 있을 것이다. 이것은 라이트 경로를 인터럽팅하는 물체가 존재하지 않을 때마다 출력에 존재하는 변조된 주파수의 결과를 초래할 것이다. 물체가 라이트 경로를 인터럽팅할 때, 출력에서의 변조된 주파수는 존재하지 않을 거이다. 이것은 물체가 터치 패널의 근방에 있거나 또는 터치 패널을 터치하고 있다는 것을 나타낸다. 출력 신호에 존재하는 주파수는 바람직한 실시예의 주파수보다 2배 크다(진폭 2배). 이것은 동시에 존재하고 있는 2개의 신호(다이렉트 및 미러링된)에 기인한다.In an alternative, because the bezel surrounds the touch panel, the line scan camera will continue to read the modulated light transmitted from the LEDs. This will result in a modulated frequency present at the output whenever there is no object interrupting the light path. When an object interrupts the light path, there will be no modulated frequency at the output. This indicates that the object is near or touching the touch panel. The frequency present in the output signal is twice as large as the frequency of the preferred embodiment (double amplitude). This is due to the two signals (direct and mirrored) being present at the same time.
도 8에 도시된 또다른 대안예에 있어서, 카메라로부터의 출력은 LED가 온 앤 오프 변조하고 있을 때 샘플링된다. 이것은 백라이트 플러스 주위 라이트의 판독값(50) 및 주위 라이트만의 판독값(51)을 제공한다. 물체가 LED로부터의 라이트를 인터럽팅할 때에는, 출력(50)에서의 딥(52)이 존재한다. 주위 라이트는 많이 변하기 때문에, 이러한 작은 딥(52)을 보는 것은 어렵다. 이러한 이유로, 주위 판독값(51)은 주위 및 백라이트 판독값(50)으로부터 감해진다. 이것은 딥(52)이 보여져서 딥(52)을 식별하도록 간단한 임계값이 사용될 수 있는 출력(54)의 결과를 초래한다.In another alternative, shown in FIG. 8, the output from the camera is sampled when the LED is on and off modulating. This provides a reading 50 of the backlight plus ambient light and a reading 51 of the ambient light only. When the object interrupts the light from the LED, there is a
이러한 대안예의 교정은 앞서 설명된 바와 동일한 방식으로 수행되지만 (도 5의) 터치 포인트(31a, 31b, 31c)는 동일한 라인에 있을 수 없고, 패널(3)의 표면 여기저기에 흩어져 있어야 한다.Calibration of this alternative is carried out in the same manner as described above, but the
도 7에 있어서, 백라이트는 많은 개개의 섹션(42a 내지 42f)으로 나뉘어져 있다. 하나의 섹션 또는 섹션의 서브세트는 언제라도 활성화되어 있다. 이들 섹션의 각각은 이미지 센서(44)의 픽셀의 서브세트에 의해 이미징된다. 단일의 백라이트 제어를 갖는 시스템에 비해, 백라이트 이미터는 더 짧은 기간동안 더 높은 전류로 동작된다. 이미터의 평균 파워는 제한되어 있기 때문에, 피크 휘도는 증가된다. 증가된 피크 휘도는 주위 라이트 성능을 향상시킨다.In Fig. 7, the backlight is divided into many
하나의 섹션이 조명되는 동안 다른 섹션의 주위 라이트 레벨이 신호 프로세서에 의해 측정되고 있도록 백라이트 스위칭이 배열될 수 있는 것이 이롭다. 주위 및 백라이트된 섹션을 동시에 측정하는 것에 의해, 단일 백라이트 시스템보다 속도가 향상된다.It is advantageous that the backlight switching can be arranged so that the ambient light level of the other section is being measured by the signal processor while one section is illuminated. By measuring the ambient and backlit sections simultaneously, the speed is improved over a single backlight system.
백라이트 휘도는, 그 섹션을 뷰잉하는 픽셀에 대해 일정한 신호 대 잡음 플러스 주위 비를 유지하는 동안 최소 평균 파워를 사용하기 위해 각각의 섹션이 활성화될 때, LED 전류 또는 펄스 듀레이션을 제어하는 것에 의해 적응적으로 조절된다.The backlight brightness is adaptive by controlling the LED current or pulse duration when each section is activated to use the minimum average power while maintaining a constant signal-to-noise plus ambient ratio for the pixels viewing that section. Is adjusted.
제어 라인의 최소 수를 갖는 복수의 섹션의 제어는 여러 방법 중 하나로 달성된다.Control of the plurality of sections with the minimum number of control lines is accomplished in one of several ways.
2개의 섹션 백라이트의 첫번째 구현에 있어서는, 다이오드(44a, 44b)의 2개의 그룹이 앤티페이즈로 와이어링되고 브리지 드라이브로 구동될 수 있다.In the first implementation of a two section backlight, two groups of
2개보다 많은 섹션을 갖는 두번째 구현에 있어서는, 대각 브리지 드라이브가 사용된다. 도 9b에 있어서, 4개의 와이어는 12개의 섹션 중 하나를 선택할 수 있 고, 5개의 와이어는 20개의 섹션을 구동시킬 수 있고, 6개의 와이어는 30개의 섹션을 구동시킨다.In a second implementation with more than two sections, a diagonal bridge drive is used. In FIG. 9B, four wires can select one of twelve sections, five wires can drive twenty sections, and six wires can drive thirty sections.
세번째 구현(9c)에 있어서는, 많은 섹션에 대하여, 시프트 레지스터(60)는 백라이트 둘레에 물리적으로 분산되어 있고, 2개의 제어 라인만이 필요하다. In the third implementation 9c, for many sections, the shift register 60 is physically distributed around the backlight and only two control lines are needed.
X-Y 멀티플렉싱 배열은 당업계에 주지되어 있다. 예를 들어, 8+4 와이어는 32개의 LED를 갖는 4 디지트 디스플레이를 제어하도록 사용된다. 도 9b는 12개의 LED를 갖는 4 와이어 대각 멀티플렉싱 배열을 도시하고 있다. 제어 라인(A, B, C, D)은 Microchip PIC 패밀리 등의 마이크로프로세서의 핀에서 공통적으로 발견될 수 있는 것과 같은 트리스테이트 출력에 의해 구동된다. 각각의 트리스테이트 출력은 공통적으로 모스펫인 2개의 전자 스위치를 갖는다. 스위치 중 어느 하나가 턴 온 되거나 어느 것도 턴 온 될 수 없다. LED(L1a)를 동작시키기 위해, 스위치(A1 및 B0)가 이네이블링될 뿐이다. L1B를 동작시키기 위해, A0 및 B1이 동작된다. L2a를 동작시키기 위해, A1 및 D0가 이네이블링되고 등등이다. 이러한 배열은 임의 수의 제어 라인으로 사용될 수 있지만, 인쇄회로판 트래킹이 간단하게 유지되면서 12, 20, 30 LED가 제어될 수 있는 4, 5, 6 제어 라인의 경우에 대해 특히 이롭다. 더 많은 제어 수가 사용되는 경우에, 실제적인 상호접속 곤란성을 용이하게 하기 위해 가능한 LED의 몇몇이 생략되는 퇴화 형태를 사용하는 것이 이로울 수 있다.X-Y multiplexing arrangements are well known in the art. For example, an 8 + 4 wire is used to control a 4 digit display with 32 LEDs. 9B shows a four wire diagonal multiplexing arrangement with twelve LEDs. Control lines A, B, C, and D are driven by a tristate output, such as that commonly found on the pins of microprocessors such as the Microchip PIC family. Each tristate output has two electronic switches that are commonly MOSFETs. Either of the switches can be turned on or neither can be turned on. In order to operate the LED L1a, the switches A1 and B0 are only enabled. To operate L1B, A0 and B1 are operated. To operate L2a, A1 and D0 are enabled and so on. This arrangement can be used with any number of control lines, but is particularly advantageous for the 4, 5, 6 control lines where 12, 20, 30 LEDs can be controlled while the printed circuit board tracking is kept simple. If more control numbers are used, it may be beneficial to use a degenerate form where some of the possible LEDs are omitted to facilitate practical interconnection difficulties.
대각 멀티플렉싱 시스템은 이하의 특징을 갖는다:The diagonal multiplexing system has the following features:
- 그것은 4개 이상의 제어 라인이 존재하는 경우에 이롭다.It is advantageous if there are four or more control lines.
- 그것은 각각의 제어 라인상에서 3상태 푸시-풀 드라이버를 필요로 한다.It requires a tri-state push-pull driver on each control line.
- LED가 크로싱에 있는 제어 라인의 x-y 배열을 사용하는 것보다, 배열은 제어 라인 사이에 대각선의 각각에 한쌍의 앤티페이즈 LED가 배열되어 있는 제어 라인의 링에 의해 표현된다. 각각의 LED는 고유하게 선택될 수 있고, 특정 콤비네이션이 선택될 수도 있다.Rather than using an x-y arrangement of control lines in the crossing, the arrangement is represented by a ring of control lines with a pair of anti-phase LEDs arranged on each of the diagonals between the control lines. Each LED may be uniquely selected, and a particular combination may be selected.
- 와이어의 최소 가능한 수를 사용한다.-Use the minimum possible number of wires.
- 와이어상에서 EMC 필터링이 필요한 경우에는 컴포넌트에 있어서 상당히 절감된다.When EMC filtering is required on the wire, significant savings are made in components.
본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는, 첨부된 청구범위에서 정의되는 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 본 발명의 구현상 많은 변경 및 광범위하게 다른 실시예 및 응용예가 떠오를 것이다. 여기서의 개시 및 설명은 오로지 예시일 뿐이고, 어떠한 의미의 제한으로도 의도되지는 않는다.For those skilled in the art to which this invention pertains, many modifications and broadly other embodiments and applications will come to mind in the implementation of the invention without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. The disclosure and description herein are exemplary only and are not intended to be limiting in any sense.
Claims (91)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NZ524211 | 2003-02-14 | ||
NZ52421103 | 2003-02-14 |
Publications (2)
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