KR101383082B1 - 3차원 좌표 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이부에서 3차원 좌표값을 용이하게 입력할 수 있는 3차원 좌표 입력 장치에 관한 것으로, 제1 내지 제4 발광유닛들 및 카메라부를 포함한다. 제1 내지 제4 발광유닛들은 직사각형 형상의 디스플레이부의 네 모서리에 각각 배치된다. 카메라부는 디스플레이부와 마주하도록 배치되어 제1 내지 제4 발광유닛들 중 적어도 2개를 촬영하고, 촬영 영상 내에서의 적어도 2개 발광 유닛들의 위치를 이용하여 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값을 입력할 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제4 발광유닛들 및 카메라부을 이용하여 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값을 용이하게 입력할 수 있다.

Description

3차원 좌표 입력 장치{3D COORDINATE INPUT APPARATUS}
본 발명은 3차원 좌표 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 영상 표시장치에서 3차원 좌표를 입력할 수 있는 3차원 좌표 입력 장치에 관한 것이다.
현재 일반적인 디스플레이용 터치 입력 장치는 디스플레이 표면에 저항막, 정전터치용 스크린을 장착하거나 적외선센서를 부착하여 상기 디스플레이 표면에 터치하였을 때만 터치 입력이 수행된다. 즉, 상기 디스플레이용 터치스크린은 상기 터치를 통해 2차원 좌표값을 입력할 수 있다.
그러나, 최근 3차원 영상 표시장치가 보급화되면서 2차원 좌표값의 터치 입력뿐만 아니라 깊이(Z)값을 포함하는 3차원 좌표값의 터치 입력에 대한 필요성이 증가하고 있고, 이에 따라 3차원 좌표 입력 장치의 개발이 시급하다.
한편, 기존 3차원 좌표 입력 장치는 카메라에 의해 촬영한 영상을 이용하여 3차원 좌표값을 추출하는 방법, 초음파센서를 3개 이상 사용하여 3차원 좌표값을 추출하는 방법, 적외선 센서를 3차원으로 구성하여 3차원 좌표값을 추출하는 방법, MEMS를 이용한 가속도 센서를 통해 3차원 좌표값을 입력하는 방법 등을 사용하고 있다.
그러나, 위와 같은 종래의 방법들은 추출된 3차원 좌표값의 정확도가 떨어지거나, 3차원 좌표값을 추출하기 위한 프로세스가 복잡하여 별도의 장치 및 비용 증가가 발생되거나, 3차원 영상 표시장치에 용이하게 적용하기에 부적합하거나 그 구체성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 디스플레이에 적용이 가능한 3차원 좌표 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 좌표 입력 장치는 제1 내지 제4 발광유닛들 및 카메라부를 포함한다.
상기 제1 내지 제4 발광유닛들은 직사각형 형상의 디스플레이부의 네 모서리에 각각 배치된다. 상기 카메라부는 상기 디스플레이부와 마주하도록 배치되어 상기 제1 내지 제4 발광유닛들 중 적어도 2개를 촬영하고, 상기 촬영 영상 내에서의 상기 적어도 2개의 위치를 이용하여 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값을 입력할 수 있다.
상기 3차원 좌표값은 상기 디스플레이부의 X축 상에서의 상기 카메라부의 위치에 대응한 X축값, 상기 디스플레이부의 Y축 상에서의 상기 카메라부의 위치에 대응한 Y축값, 및 상기 디스플레이부와 상기 카메라부 사이의 수직 거리에 대응하는 Z축값으로 구성될 수 있다.
상기 Z축값은 상기 카메라부의 촬영 영역에 대응되는 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 사이 거리에 대응되는 값을 가질 수 있다.
상기 X축값은 상기 카메라부의 촬영 영역에 대응하는 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 X축값들을 이용하여 추출되고, 상기 Y축값은 상기 카메라부의 촬영 영역에 대응하는 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 Y축값들을 이용하여 추출될 수 있다.
구체적으로, 상기 X축값은 상기 적어도 2개의 X축값들을 이용하여 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 X축값들을 추출하고, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 X축값들의 평균값을 계산한 후, 상기 촬영 영상의 중심을 기준으로 대칭이동하여 추출될 수 있다. 또한, 상기 Y축값은 상기 적어도 2개의 Y축값들을 이용하여 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 Y축값들을 추출하고, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 Y축값들의 평균값을 계산한 후, 상기 촬영 영상의 중심을 기준으로 대칭이동하여 추출될 수 있다.
상기 촬영 영역은 상기 디스플레이부와 대응되는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4 발광유닛들은 서로 다른 평면 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4 발광유닛들은 적외선 광을 발생시키고, 상기 카메라부는 상기 적외선 광을 촬영할 수 있는 적외선 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 좌표 입력 장치는 복수의 수광 센서들 및 발광부를 포함한다.
상기 수광 센서들은 직사각형 형상의 디스플레이부에 대응하여 매트릭스 형태로 배치된다. 상기 발광부는 상기 디스플레이부와 마주하도록 배치되어 상기 디스플레이부로 광을 제공한다. 이때, 상기 수광 센서들 중 상기 발광부에 의해 형성되는 발광 영역 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서에 의해 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값이 추출된다.
상기 3차원 좌표값 중 Z축값은 상기 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들의 개수에 대응되는 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 X축값에 의해 추출되고, 상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 Y축값에 의해 추출될 수 있다.
상기 발광 영역은 직사각형 또는 원형을 포함하는 타원형 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 상기 발광부는 적외선 광을 발생시키고, 상기 수광 센서들 각각은 상기 적외선 광을 센싱하는 적외선 센서를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이부는 액정층을 포함하는 표시패널 및 상기 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 장치를 포함하고, 상기 수광 센서들은 상기 백라이트 장치 내에 매트릭스 형태로 배열되어 있을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 좌표 입력 장치는 복수의 수광 센서들 및 발광부를 포함한다.
상기 수광 센서들은 직사각형 형상의 디스플레이부의 가장자리를 따라 배치된다. 상기 발광부는 상기 디스플레이부와 마주하도록 배치되어 상기 디스플레이부로 광을 제공한다. 이때, 상기 수광 센서들 중 상기 발광부에 의해 형성되는 발광 영역 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서에 의해 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값이 추출된다.
상기 3차원 좌표값 중 Z축값은 상기 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들의 개수에 대응되는 값을 가질 수 있다. 이때, 상기 3차원 좌표값 중 Z축값은 상기 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들이 상기 디스플레이부의 어느 한 변에만 배치될 경우, 상기 디스플레이부의 교차하는 어느 두 변에만 배치될 경우, 상기 디스플레이부의 서로 대향하는 두 변에만 배치될 경우, 상기 디스플레이부의 세 변에만 배치될 경우, 및 상기 디스플레이부의 네 변에 배치될 경우에 따라, 서로 다른 프로세스로 계산되어질 수 있다.
상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 X축값에 의해 추출되고, 상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 Y축값에 의해 추출될 수 있다.
상기 발광 영역은 직사각형 또는 원형을 포함하는 타원형 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 상기 발광부는 적외선 광을 발생시키고, 상기 수광 센서들 각각은 상기 적외선 광을 센싱하는 적외선 센서를 포함할 수 있다.
이와 같이 3차원 좌표 입력 장치에 따르면, 직사각형 형상의 디스플레이부의 네 모서리에 각각 배치된 제1 내지 제4 발광유닛들 중 적어도 2개를 카메라부로 촬영하고, 이렇게 촬영된 영상 내의 발광유닛들의 위치를 통해 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값을 보다 용이하게 입력할 수 있다.
또한, 디스플레이부와 대응하여 매트릭스 형태로 배치되거나 디스플레이부의 가장자리에 따라 배치된 복수의 수광 센서들 중 발광부에 의해 형성된 발광 영역 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서에 의해 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값을 보다 용이하게 입력할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 좌표 입력 장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에서 디스플레이부, 촬영 영역 및 제1 내지 제4 발광유닛들 사이의 배치관계를 설명하기 위한 정면도이다.
도 3은 도 1에서 Z축값이 변경된 상태를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 2에서 Z축값의 변경에 따라 촬영 영역이 변경된 상태를 도시한 정면도이다.
도 5 내지 도 8은 도 1의 카메라부에 의해 촬영된 촬영 영상을 통해 중간 좌표값을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 중간 좌표값을 통해 최종 좌표값을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 3차원 좌표 입력 장치를 도시한 측면도이다.
도 11은 도 10에서 디스플레이부, 발광 영역 및 수광 센서들 사이의 배치관계를 설명하기 위한 정면도이다.
도 12는 도 10의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 13은 도 10에서 Z축값이 변경된 상태를 도시한 측면도이다.
도 14는 도 11에서 Z축값의 변경에 따라 발광 영역이 변경된 상태를 도시한 정면도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 의한 3차원 좌표 입력 장치를 도시한 측면도이다.
도 16은 도 15에서 디스플레이부, 발광 영역 및 수광 센서들 사이의 배치관계를 설명하기 위한 정면도이다.
도 17은 도 15에서 Z축값의 변경에 따라 발광 영역이 변경된 상태를 도시한 정면도이다.
도 18 내지 도 20은 도 16에서 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들의 수가 발광 영역의 위치에 따라 변경되는 것을 설명하기 위한 정면도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 좌표 입력 장치를 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1에서 디스플레이부, 촬영 영역 및 제1 내지 제4 발광유닛들 사이의 배치관계를 설명하기 위한 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 좌표 입력 장치는 디스플레이부(10)에 배치되어 상기 디스플레이부(10) 상에서의 3차원 좌표값을 입력할 수 있는 장치로, 발광부(100) 및 카메라부(200)를 포함한다. 이때, 상기 디스플레이부(10)는 직사각형 형상을 갖고, 예를 들어, 3차원 영상을 표시할 수 있는 액정 표시장치, 유기발광 표시장치 등일 수 있다.
상기 발광부(100)는 상기 디스플레이부(10)의 네 모서리에 각각 배치된 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)을 포함한다. 이때, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)은 적외선, 자외선, 가시광선 등의 다양한 종류의 광을 발생시킬 수 있지만, 바람직하게 적외선 광을 발생시킨다. 한편, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)은 서로 분별이 가능하도록 서로 다른 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 카메라부(200)는 상기 디스플레이부(10)와 마주하도록 배치되어 촬영 영역(AR) 내의 영상을 촬영하고, 이렇게 촬영된 촬영 영상 내에는 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140) 중 적어도 2개가 포함된다. 이때, 상기 촬영 영역은 상기 디스플레이부(10)와 대응되는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
상기 카메라부(200)는 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)에서 출사되는 광을 촬영할 수 있는 카메라를 포함하고, 바람직하게 적외선 광을 촬영할 수 있는 적외선 카메라를 포함할 수 있다.
상기 카메라부(200)에서 촬영된 상기 촬영 영상을 통해 상기 디스플레이부(10)의 상부에서의 3차원 좌표값이 추출될 수 있다. 상기 3차원 좌표값은 상기 디스플레이부(10)의 X축 상에서의 상기 카메라부(200)의 위치에 대응한 X축값, 상기 디스플레이부(10)의 Y축 상에서의 상기 카메라부(200)의 위치에 대응한 Y축값, 및 상기 디스플레이부(10)와 상기 카메라부(200) 사이의 수직 거리에 대응하는 Z축값으로 구성된다.
한편, 상기 3차원 좌표값은 상기 촬영 영상 내에서의 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 위치에 의해 추출될 수 있다. 여기서, 상기 3차원 좌표값의 추출 프로세스는 상기 카메라부(200) 내의 기능을 통해 자체적으로 수행될 수도 있지만, 상기 카메라부(200)와 연결된 별도의 프로세서(미도시)에 의해 수행될 수도 있다.
도 3은 도 1에서 Z축값이 변경된 상태를 도시한 측면도이고, 도 4는 도 2에서 Z축값의 변경에 따라 촬영 영역이 변경된 상태를 도시한 정면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 디스플레이부(10)와 상기 카메라부(200) 사이의 수직 거리(Z)가 변경되면, 상기 3차원 좌표값 중 Z축값이 변경되고, 이에 따라 상기 촬영 영역(AR)이 변경된다.
예를 들어, 상기 디스플레이부(10)와 상기 카메라부(200) 사이의 수직 거리(Z)가 z1에서 z2로 감소되면, 상기 촬영 영역(AR)도 동일 비율로 감소된다. 반면, 상기 촬영 영역(AR)과 대응되는 상기 촬영 영상은 상기 카메라부(200)의 위치에 상관없이 동일한 크기를 가지므로, 상기 촬영 영역(AR)이 감소되는 만큼 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 사이 거리는 증가된다. 이와 같이, 상기 Z축값은 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 사이 거리에 대응되는 값을 가질 수 있다. 이때, 상기 Z축 값은 임의의 거리에서 상기 카메라부(200)와 상기 디스플레이부(10) 사이의 거리에 상기 발광유닛의 X축 및 Y축 비율을 사전에 실험한 수치를 회로부 메모리에 테이블 형태로 저장하고, 이 값과 실제 카메라 촬영한 값을 비교하여 계산해낼 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부(10)와 상기 카메라부(200) 사이의 수직 거리(Z)가 변경되면, 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 측정 강도, 예를 들어 휘도 또는 크기도 변경될 수 있다. 이때, 상기 Z축값은 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 사이 거리와 함께 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 측정 강도를 고려하여 추출될 수도 있다.
한편, 상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 X축값들을 이용하여 추출되고, 상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 Y축값들을 이용하여 추출될 수 있다.
구체적으로, 상기 X축값은 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 X축값들을 이용하여 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)의 X축값들을 추출하고, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)의 X축값들의 평균값을 계산한 후, 상기 촬영 영상의 중심을 기준으로 대칭이동하여 추출될 수 있다. 또한, 상기 Y축값은 상기 적어도 2개의 발광유닛들의 Y축값들을 이용하여 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)의 Y축값들을 추출하고, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)의 Y축값들의 평균값을 계산한 후, 상기 촬영 영상의 중심을 기준으로 대칭이동하여 추출될 수 있다.
이하, 상기 3차원 좌표값이 추출되는 과정을 구체적으로 예를 들어 설명하고자 한다.
도 5 내지 도 8은 도 1의 카메라부에 의해 촬영된 촬영 영상을 통해 중간 좌표값을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 카메라부(200)에 의해 촬영된 상기 촬영 영상을 통해 상기 3차원 좌표값, 즉 최종 좌표값을 결정하는데 필요한 중간 좌표값을 추출한다.
우선, 도 5는 카메라부에 의해 촬영된 촬영 영상의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 촬영 영상 내의 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)은 A1, B1, C1 및 D1 위치에 배치된다. 이때, 중간 좌표값에 대응하는 P1 지점은 A1, B1, C1 및 D1의 무게 중심으로, 상기 중간 좌표값의 X축값 x1은 A1, B1, C1 및 D1 좌표의 X축값들의 평균값과 대응되고, 상기 중간 좌표값의 Y축값 y1은 A1, B1, C1 및 D1 좌표의 Y축값들의 평균값과 대응된다.
또한, 상기 중간 좌표값의 Z축값 z1은 A1, B1, C1 및 D1 간의 사이 거리, 예를 들어 X축 거리 a1 또는 Y축 거리 b1에 대응된다. 이때, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)은 항상 고정된 위치에 있으므로, 상기 X축 거리와 상기 Y축 거리의 비는 항상 일정하다. 따라서, 도 5에서의 중간 좌표값은 (x1, y1, z1)을 갖는다.
도 6은 도 5에서 Z축값은 유지한 체 수평 이동시킨 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 촬영 영상 내의 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)은 도 5의 A1, B1, C1 및 D1 위치에서 수평 이동된 A2, B2, C2 및 D2 위치에 배치된다. 이때, 도 6에서의 X축 거리 또는 Y축 거리는 도 5와 동일하므로, 중간 좌표값의 Z축값은 도 5와 동일하게 z1을 갖는다. 따라서, 도 6에서의 중간 좌표값은 (x2, y2, z1)을 갖는다.
도 7은 도 5에서 X축값 및 Y축값은 유지한 체 수직 이동시킨 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 촬영 영상 내의 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140)은 도 5의 A1, B1, C1 및 D1 위치에서 수직 이동된 A3, B3, C3 및 D3 위치에 배치된다. 이때, 도 7에서의 X축 거리가 a1에서 a2로 변경되고, 도 7에서의 Y축 거리가 b1에서 b2로 변경되므로, 도 7에서의 Z축값은 z2값을 갖는다.
따라서, 도 7에서의 중간 좌표값은 (x1, y1, z2)을 갖는다. 한편, 변경된 후의 X축 거리와 Y축 거리의 비 a2:b2는 변경되기 전의 X축 거리와 Y축 거리의 비 a1:b1과 동일하다.
도 8은 도 7에서 Z축값은 유지한 체 수평 이동시킨 것으로, 제1 내지 제4 발광유닛들 중 제1 및 제4 발광유닛들만 표시된 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 및 제4 발광유닛들(110, 140)은 상기 촬영 영상 내의 A4 및 D4 위치에 배치된다. 이때, A4 및 D4 좌표값에 의해 도 8에서의 Y축 거리가 b2임을 확인되면, X축 거리와 Y축 거리의 비가 항상 일정하므로, 도 8에서의 X축 거리가 a2임을 알 수 있다.
이때, A4 및 D4 좌표값을 통해 상기 제2 및 제3 발광유닛들(120, 130)의 위치인 B4 및 C4 좌표값을 계산해낼 수 있고, 이후 A4, B4, C4 및 D4의 무게중심인 P4 좌표값, 즉 중간 좌표값을 추출할 수 있다. 따라서, 도 8에서의 중간 좌표값은 (x3, y3, z2)을 갖는다.
도 9는 중간 좌표값을 통해 최종 좌표값을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 9는 도 8에서의 중간 좌표값을 통해 최종 좌표값을 추출하는 과정을 일 예로 도시하였다.
도 9를 참조하면, 도 5 내지 도 8을 통해 추출된 중간 좌표값 P 지점을 상기 촬영 영상의 중심인 M 지점을 기준으로 대칭이동시켜 Q 지점에 대응하는 최종 좌표값을 추출한다. 따라서, P 지점의 좌표값이 (x, y, z)라고 할 때, Q 지점의 좌표값은 (x', y', z)이다. 이때, X축값 x'는 x의 대칭 이동값이고, Y축값 y'는 y의 대칭 이동값이다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 디스플레이부(10)의 네 모서리에 각각 배치된 상기 제1 내지 제4 발광유닛들(110, 120, 130, 140) 중 적어도 2개를 상기 카메라부(200)로 촬영하고, 이렇게 촬영된 상기 촬영 영상 내의 발광유닛들의 위치를 통해 상기 디스플레이부(10)의 상부에서의 3차원 좌표값을 보다 용이하게 입력할 수 있다.
<실시예 2>
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 3차원 좌표 입력 장치를 도시한 측면도이고, 도 11은 도 10에서 디스플레이부, 발광 영역 및 수광 센서들 사이의 배치관계를 설명하기 위한 정면도이며, 도 12는 도 10의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 좌표 입력 장치는 디스플레이부(20)에 배치되어 상기 디스플레이부(20) 상에서의 3차원 좌표값을 입력할 수 있는 장치로, 복수의 수광 센서들(300) 및 발광부(400)를 포함한다. 이때, 상기 디스플레이부(20)는 직사각형 형상을 갖고, 예를 들어, 3차원 영상을 표시할 수 있는 표시장치일 수 있다.
상기 수광 센서들(300)은 상기 디스플레이부(20)에 대응하여 매트릭스 형태로 배치된다. 예를 들어, 상기 수광 센서들(300)은 상기 디스플레이부(20) 내부 또는 하부에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 디스플레이부(20)는 액정층을 포함하는 표시패널(22) 및 상기 표시패널(22)로 광을 제공하는 백라이트 장치(24)를 포함하고, 상기 수광 센서들(300)은 상기 백라이트 장치(24) 내에 매트릭스 형태로 배열되어 있을 수 있다.
상기 발광부(400)는 상기 디스플레이부(20)와 마주하도록 배치되어 상기 디스플레이부(20)로 광을 제공한다. 상기 발광부(400)에 의해 형성되는 발광 영역(LR)은 도면과 같이 원형을 포함하는 타원형을 가질 수 있지만, 이와 다르게 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 발광 영역(LR) 내에는 상기 수광 센서들(300) 중 적어도 하나가 위치한다.
상기 발광부(400)는 적외선, 가시광선, 자외선 등 다양한 광을 출사시킬 수 있고, 상기 수광 센서들(300) 각각은 상기 발광부(400)에서 출사된 광을 센싱할 수 있다. 바람직하게는, 상기 발광부(400)는 적외선 발광유닛을 포함하고, 상기 수광 센서들(300) 각각은 적외선 광을 센싱할 수 있는 적외선 센서를 포함할 수 있다.
한편, 상기 디스플레이부(20)의 상부에서의 상기 발광부(400)의 위치에 대응되는 3차원 좌표값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서에 의해 추출된다.
우선, 상기 3차원 좌표값 중 Z축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 개수에 대응되는 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 Z축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 개수뿐만 아니라 상기 수광 센서들에서의 수광 강도에 의해서도 추출될 수 있다.
이어서, 상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 X축값의 평균값과 대응되고, 상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 Y축값의 평균값과 대응될 수 있다.
한편, 상기 3차원 좌표값을 추출하기 위한 프로세서(미도시)는 상기 디스플레이부(20) 내에 내장되거나 외부에 별로 배치될 수 있다.
이하, 상기 3차원 좌표값을 추출하기 위한 과정을 예를 들어 설명하고자 한다.
도 13은 도 10에서 Z축값이 변경된 상태를 도시한 측면도이고, 도 14는 도 11에서 Z축값의 변경에 따라 발광 영역이 변경된 상태를 도시한 정면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 디스플레이부(20) 및 상기 발광부(400) 사이의 수직 거리(Z)가 변경되면, 상기 발광 영역(LR)의 크기가 변경되고, 그에 따라 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 개수가 변경된다.
구체적으로 예를 들면, 도 11에서는 상기 발광 영역(LR) 내에 6개의 수광 센서들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)이 위치하고, 2개의 수광 센서들(S7, S8)은 일부가 걸쳐서 위치한다. 반면, 도 14에서는 상기 발광 영역(LR) 내에 2개의 수광 센서들(S3, S4)이 위치하고, 4개의 수광 센서들(S1, S2, S5, S6)은 일부가 걸쳐서 위치한다.
따라서, 상기 3차원 좌표값 중 Z축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 개수, 걸쳐서 위치하는 수광 센서들의 개수 및 상기 수광 센서들에서의 수광 강도를 이용하여 추출될 수 있다.
또한, 상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 X축값의 평균값으로 계산되어지고, 상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 Y축값의 평균값으로 계산되어진다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 디스플레이부(20)와 대응하여 매트릭스 형태로 배치된 상기 수광 센서들(300) 중 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서의 위치, 개수 및 측정 강도에 의해 상기 디스플레이부(20)의 상부에서의 3차원 좌표값을 보다 용이하게 입력할 수 있다.
<실시예 3>
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 의한 3차원 좌표 입력 장치를 도시한 측면도이고, 도 16은 도 15에서 디스플레이부, 발광 영역 및 수광 센서들 사이의 배치관계를 설명하기 위한 정면도이며, 도 17은 도 15에서 Z축값의 변경에 따라 발광 영역이 변경된 상태를 도시한 정면도이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 좌표 입력 장치는 디스플레이부(30)에 배치되어 상기 디스플레이부(30) 상에서의 3차원 좌표값을 입력할 수 있는 장치로, 복수의 수광 센서들(500) 및 발광부(600)를 포함한다. 이때, 상기 디스플레이부(30)는 직사각형 형상을 갖고, 예를 들어, 3차원 영상을 표시할 수 있는 액정 표시장치, 유기발광 표시장치일 수 있다.
상기 수광 센서들(500)은 상기 디스플레이부(30)의 가장자리, 즉 상기 디스플레이부(30)의 네 변을 일정한 간격으로 배치된다.
상기 발광부(600)는 상기 디스플레이부(30)와 마주하도록 배치되어 상기 디스플레이부(30)로 광을 제공한다. 상기 발광부(600)에 의해 형성되는 발광 영역(LR)은 도면과 같이 원형을 포함하는 타원형을 가질 수 있지만, 이와 다르게 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 발광 영역(LR) 내에는 상기 수광 센서들(500) 중 적어도 하나가 위치한다.
상기 발광부(600)는 적외선, 가시광선, 자외선 등 다양한 광을 출사시킬 수 있고, 상기 수광 센서들(500) 각각은 상기 발광부(600)에서 출사된 광을 센싱할 수 있다. 바람직하게는, 상기 발광부(600)는 적외선 발광유닛을 포함하고, 상기 수광 센서들(500) 각각은 적외선 광을 센싱할 수 있는 적외선 센서를 포함할 수 있다.
한편, 상기 디스플레이부(30)의 상부에서의 상기 발광부(600)의 위치에 대응되는 3차원 좌표값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서에 의해 추출된다.
우선, 상기 3차원 좌표값 중 Z축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 개수에 대응되는 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 Z축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 개수뿐만 아니라 상기 수광 센서들에서의 수광 강도에 의해서도 추출될 수 있다.
이어서, 상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 X축값에 의해 추출되고, 상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들의 Y축값에 의해 추출될 수 있다.
한편, 상기 3차원 좌표값을 추출하기 위한 프로세서(미도시)는 상기 디스플레이부(30) 내에 내장되거나 외부에 별로 배치될 수 있다.
이하, 상기 3차원 좌표값이 추출되는 과정을 예를 들어 설명하겠다.
도 18 내지 도 20은 도 16에서 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들의 수가 발광 영역의 위치에 따라 변경되는 것을 설명하기 위한 정면도들이다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 상기 3차원 좌표값을 추출하는 프로세스는 상기 발광 영역(LR)의 위치에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 수광 센서들이 도 18에서와 같이 상기 디스플레이부(30)의 어느 한 변에만 배치될 경우, 도 16에서와 같이 상기 디스플레이부(30)의 교차하는 어느 두 변에만 배치될 경우, 도 19에서와 같이 상기 디스플레이부(30)의 서로 대향하는 두 변에만 배치될 경우, 도 20에서와 같이 상기 디스플레이부의 세 변에만 배치될 경우, 및 상기 디스플레이부의 네 변에 배치될 경우에 따라, 서로 다른 프로세스로 계산되어질 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 디스플레이부(30)의 가장자리를 따라 배치된 상기 수광 센서들(500) 중 상기 발광 영역(LR) 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서의 위치, 개수 및 측정 강도에 의해 상기 디스플레이부(30)의 상부에서의 3차원 좌표값을 보다 용이하게 입력할 수 있다.
10, 20, 30 : 디스플레이부 100 : 발광부
110 : 제1 발광유닛 120 : 제2 발광유닛
130 : 제3 발광유닛 140 : 제4 발광유닛
200 : 카메라부 AR : 촬영 영역
300, 500 : 수광 센서 400, 600 : 발광부
LR : 발광 영역

Claims (20)

  1. 직사각형 형상의 디스플레이부의 네 모서리에 각각 배치된 제1 내지 제4 발광유닛들; 및
    상기 디스플레이부와 마주하도록 배치되어 상기 제1 내지 제4 발광유닛들 중 적어도 2개를 촬영하고, 상기 촬영 영상 내에서의 상기 적어도 2개의 위치를 이용하여 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값을 입력할 수 있는 카메라부을 포함하고,
    상기 3차원 좌표값은
    상기 디스플레이부의 X축 상에서의 상기 카메라부의 위치에 대응한 X축값;
    상기 디스플레이부의 Y축 상에서의 상기 카메라부의 위치에 대응한 Y축값; 및
    상기 디스플레이부와 상기 카메라부 사이의 수직 거리에 대응하는 Z축값으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 Z축값은
    상기 카메라부의 촬영 영역에 대응되는 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 사이 거리에 대응되는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 X축값은
    상기 카메라부의 촬영 영역에 대응하는 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 X축값들을 이용하여 추출되고,
    상기 Y축값은
    상기 카메라부의 촬영 영역에 대응하는 상기 촬영 영상 내에서 상기 적어도 2개의 Y축값들을 이용하여 추출되는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 X축값은
    상기 적어도 2개의 X축값들을 이용하여 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 X축값들을 추출하고, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 X축값들의 평균값을 계산한 후, 상기 촬영 영상의 중심을 기준으로 대칭이동하여 추출되고,
    상기 Y축값은
    상기 적어도 2개의 Y축값들을 이용하여 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 Y축값들을 추출하고, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들의 Y축값들의 평균값을 계산한 후, 상기 촬영 영상의 중심을 기준으로 대칭이동하여 추출되는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 촬영 영역은
    상기 디스플레이부와 대응되는 직사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들은
    서로 다른 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 발광유닛들은 적외선 광을 발생시키고,
    상기 카메라부는 상기 적외선 광을 촬영할 수 있는 적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  9. 직사각형 형상의 디스플레이부에 대응하여 매트릭스 형태로 배치된 복수의 수광 센서들; 및
    상기 디스플레이부와 마주하도록 배치되어 상기 디스플레이부로 광을 제공하는 발광부를 포함하고,
    상기 수광 센서들 중 상기 발광부에 의해 형성되는 발광 영역 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서에 의해 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값이 추출되며,
    상기 3차원 좌표값 중 Z축값은
    상기 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들의 개수에 대응되는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 X축값에 의해 추출되고,
    상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 Y축값에 의해 추출되는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 발광 영역은
    직사각형 또는 원형을 포함하는 타원형 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 발광부는 적외선 광을 발생시키고,
    상기 수광 센서들 각각은 상기 적외선 광을 센싱하는 적외선 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 디스플레이부는 액정층을 포함하는 표시패널 및 상기 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 장치를 포함하고,
    상기 수광 센서들은 상기 백라이트 장치 내에 매트릭스 형태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  15. 직사각형 형상의 디스플레이부의 가장자리를 따라 배치된 복수의 수광 센서들; 및
    상기 디스플레이부와 마주하도록 배치되어 상기 디스플레이부로 광을 제공하는 발광부를 포함하고,
    상기 수광 센서들 중 상기 발광부에 의해 형성되는 발광 영역 내에 위치하는 적어도 하나의 수광 센서에 의해 상기 디스플레이부의 상부에서의 3차원 좌표값이 추출되며,
    상기 3차원 좌표값 중 Z축값은
    상기 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들의 개수에 대응되는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서, 상기 3차원 좌표값 중 Z축값은
    상기 발광 영역 내에 위치하는 수광 센서들이 상기 디스플레이부의 어느 한 변에만 배치될 경우, 상기 디스플레이부의 교차하는 어느 두 변에만 배치될 경우, 상기 디스플레이부의 서로 대향하는 두 변에만 배치될 경우, 상기 디스플레이부의 세 변에만 배치될 경우, 및 상기 디스플레이부의 네 변에 배치될 경우에 따라, 서로 다른 프로세스로 계산되어지는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 3차원 좌표값 중 X축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 X축값에 의해 추출되고,
    상기 3차원 좌표값 중 Y축값은 상기 적어도 하나의 수광 센서의 Y축값에 의해 추출되는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 발광 영역은
    직사각형 또는 원형을 포함하는 타원형 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 발광부는 적외선 광을 발생시키고,
    상기 수광 센서들 각각은 상기 적외선 광을 센싱하는 적외선 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 좌표 입력 장치.

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