KR101415679B1 - 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법 - Google Patents

터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법 Download PDF

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Abstract

터치 스크린의 외곽 모서리의 임의 영역에 설치된 영상 센서에서 얻은 이미지를 처리하여 터치 좌표를 구할 수 있는 터치 스크린 장치 및 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법 에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은 라인 스캔 카메라와 같은 영상 센서를 터치 스크린의 외곽 모서리의 임의 영역에 설치한 후, 영상 센서에서 얻은 영상 신호를 직선의 방정식으로 처리하여 그 교차점에서 터치 좌표를 산출한다. 따라서 본 발명에 의하면 2개의 영상 센서의 위치나 정확한 수평 유무에 관계없이 터치 스크린 장치에서 필요로 하는 터치 좌표를 얻을 수 있다.

Description

터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법{An output method of touch coordinate for touch screen equipment}
본 발명은 표시장치(Display device) 중에서 터치 스크린 장치의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상 센서를 이용하여 터치 스크린 장치에서 터치 좌표를 산출하는 방법 및 이에 적합한 터치 스크린 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 기술의 발달에 따라 다양한 용도의 컴퓨터 기반 시스템이 개발되고 있다. 이러한 시스템은 사용하는데 있어 정확, 신속, 편리에 대한 요구가 더욱 증가하고 있다. 이중에서 터치 스크린 장치는 별도의 키입력 장치, 예컨대 키보드를 사용하지 않고 스크린과 같은 화면에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손이나 펜(Pen)과 같은 물체가 닿으면 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어를 이용하여 특정 처리를 할 수 있는 장치를 말한다. 즉 사람이 컴퓨터의 터치 스크린 장치를 통해 직접 입력자료를 입력하고 자료를 받을 수 있는 대화식 시스템이다.
이러한 터치 스크린 장치는 저항(Resistive) 방식, 정정용량(Capacitive) 방식 및 적외선 방식 등이 소개되어 있다. 상기 저항 방식은 얇은 필름을 표시장치의 유리판 위에 붙임으로써 스크린이 깨끗하지 못하다는 단점이 있다. 상기 정전용량 방식은 조작자의 손이 아닌 다른 매체는 인식하지 못하는 단점이 존재한다.
또한 상기 적외선 방식은 표시장치 위에 터치 패널(Touch Panel)이라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하는 것으로 표시장치의 상/하/좌/우로 눈에 보이지 않는 적외선이 흐르게 하여 표시장치 위에 수많은 사각형 격자가 생기도록 함으로써, 손끝이나 기타 물체로 이 격자에 접촉하면 그 위치를 파악할 수 있도록 하는 방식이다.
따라서 터치 패널을 장착한 표시장치에 미리 나타낸 문자나 그림 정보를 손으로 접촉하면, 접촉한 표시장치에서 표시되는 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고, 이에 대응하는 명령을 컴퓨터가 처리하도록 하여, 아주 쉽게 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있도록 할 수 있다.
이러한 터치 스크린 장치는 누구나 손쉽게 컴퓨터를 조작할 수 있는 장점이 있어서 은행의 현금인출기나 영화관, 역사의 발권기, 네비게이션, 포터블 멀티미디어 기구, OA 기기, 의료기기 및 교육기관에 보급되는 전자칠판 등에 폭넓게 적용되어 이미 우리 생활의 전반에 깊숙이 자리잡은 장치이다.
그러나 종래의 터치 스크린 장치는 표시장치 위에 별도의 터치 패널을 부착해야 하는 번거로움이 있으며, 이로 인해 표시장치의 두께가 두꺼워지고 무거워지며, 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제는 터치 패널과 같은 별도의 추가 장치를 설치하지 않고, 단지 2개 이상의 영상 센서를 터치 스크린의 모서리에 설치하고, 영상 센서의 위치 및 수평 유무에 관계없이 터치 스크린 상의 터치 좌표를 산출할 수 있는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 기술적 사상이 이루고자 하는 과제는, 터치 패널과 같은 별도의 추가 장치를 설치하지 않고, 단지 2개 이상의 영상 센서를 터치 스크린의 모서리에 설치하고, 영상 센서의 위치 및 수평 유무에 관계없이 터치 스크린 상의 터치 좌표를 산출할 수 있는 터치 스크린 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 의한 터치 스크린 장치의 터치 좌표를 산출하는 방법은, 터치 스크린의 모서리에 두 개의 영상센서를 설치하는 단계와, 상기 영상 센서에서 얻은 영상 신호를 직선의 방정식으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 기술적 사상의 다른 양태에 의한 터치 스크린 장치의 터치 좌표를 산출하는 방법은, 터치 스크린의 다른 모서리에 2개의 영상센서를 설치하는 단계와, 상기 터치 스크린의 가장자리 내부를 따라 적어도 6 지점 이상의 화면 참조 좌표인 참조점을 지정하여 좌표영역을 설정하고 좌표영역 이외의 영역을 영상처리에서 제거하는 이미지 전처리 단계와, 상기 터치 스크린에서 터치가 발생하면 상기 제1 영상센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 Y 혹은 X축선 상의 두개의 참조점을 연결하는 직선과 만나는 2개의 교차점을 구하여 제1 직선의 방정식을 얻는 단계와, 상기 터치 스크린에서 터치가 발생하면 상기 제2 영상센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 Y 혹은 X축선 상의 두개의 참조점을 연결하는 직선과 만나는 2개의 교차점을 구하여 제2 직선의 방정식을 얻는 단계 및 상기 제1 및 제2 영상 센서에서 얻은 제1 및 제2 직선의 방정식이 교차하는 지점을 터치 좌표로 인식하여 구해진 터치 좌표를 터치 드라이버로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실험적인 실시예에 의하면, 상기 2개의 영상센서는, 수평 상태가 아닐 수 있으며, 상기 2개의 영상 센서는, 라인 스캔 카메라인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실험적인 실시예에 의하면, 상기 2개의 영상센서는, 터치 스크린의 모서리 외부를 따라 제1상한 및 제2 상한, 혹은 제2상한 및 제3상한, 혹은 제2상한 및 제4상한에 설치될 수 있다.
한편, 상기 참조점들은, 서로 수평이거나 수직 상태에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 기술적 사상의 일 양태에 의한 터치 스크린 장치는, 스크린 위에 별도의 터치 패널이 부착되지 않은 터치 스크린; 및 상기 터치 스크린의 모서리에 서로 수평 및 수직 상태가 아닌 상태로 부착된 2개의 영상 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 2개의 영상 센서는, 라인 스캔 카메라인 것이 적합하다.
따라서, 상술한 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 먼저 별도의 터치 패널 대신에 2개 이상의 영상 센서를 터치 스크린 위에 설치한 후 터치 좌표를 구할 때, 두 개의 영상 센서에서 얻은 직선의 방정식을 이용하여 터치 좌표를 산출하기 때문에, 두 개의 영상 센서의 수평 위치가 절대적으로 같아야 할 필요가 없다. 따라서 두 영상 센서의 수평을 정확히 맞추어야만 하는 번거로움을 피할 수 있다. 그러므로 두 개의 영상 센서에서 수평 위치가 흐트러질 경우, 측정 좌표가 변하는 문제를 해결할 수 있는 추가 보정 알고리즘을 사용할 필요가 없다.
또한 종래의 터치 스크린 장치에서 터치 스크린에 추가로 부착하는 투명 매질이나 적외선 광 장치와 같은 별도의 장치 대신에 간단히 설치가 가능한 영상 센서를 설치하여 터치 좌표 산출에 이용하기 때문에 터치 스크린 장치의 두께나 무게를 줄일 수 있고 설치가 용이한 장점이 있다.
이와 함께 본 발명에 의한 영상 센서를 설치하고 직선의 방정식을 이용하여 터치 좌표를 산출하는 방식의 터치 스크린 장치는, 터치 스크린의 크기에 관계없이 적용이 가능하기 때문에 대형 터치 스크린 장치에 설치가 용이하고 전체적인 제조 비용이 절약되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법을 설명하기 위한 플로차트(flowchart)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 위에 설치된 영상 센서의 위치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린의 참조점을 지정하고 전처리를 진행하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 영상 센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 X축선 상의 두개의 참조점을 연결하는 직선과 만나는 교차점을 구하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 영상 센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 Y축선 상의 두개의 참조점을 연결하는 직선과 만나는 교차점을 구하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 영상 센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 얻은 제1 및 제2 직선의 방정식을 이용하여 터치 좌표를 구하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "연결되어" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 연결되어 있다고" 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에" 와 "직접 ~사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
*제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 예컨대 "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법을 설명하기 위한 플로차트(flowchart)이다.
일반적인 터치 스크린 장치는, 영상 수집부, 터치 좌표 산출부 및 터치 드라이버를 포함하여 구성된다. 여기서 영상 수집부는, 터치 스크린과 터치 스크린의 외곽 모서리에 설치된 영상 센서를 포함하며, 영상 센서인 라인 스캔 카메라를 이용하여 터치 스크린에 터칭이 발생한 이미지를 촬영한다. 그리고 터치 좌표 산출부는, 내부에 A/D(Analog/Digital) 변환부, 영상잡음 제거부, 영상처리부, 자동 영상 판독부, 추적 필터링부 및 위치 추정부를 포함하여 구성된다. 상기 터치 좌표 산출부의 역할은 터치 스크린 장치에 설치된 2개 이상의 영상 센서에서 얻은 영상에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 영상의 잡음을 제거하고, 터치 좌표를 산출하고, 드로잉 여부를 판단하여 스무딩 처리하여 필터링한 후, 위치 추정부를 통해 터치 드라이버로 전송하는 역할을 수행한다. 마지막으로 터치 드라이버는 화면을 표시하는 표시장치에 터치 좌표를 제공한다.
이어서 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출 방법을 설명한다. 여기서 본 발명에 의한 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출 방법의 가장 큰 특징은, 터치 스크린의 외곽에 설치된 영상 센서의 수평 유무에 관계없이 영상 센서로부터 얻은 영상을 직선의 방정식으로 처리한 후, 그 교차점을 통하여 터치 좌표를 산출하는 특징이 있다.
상세히 설명하면, 표시 장치인 터치 스크린 위에 2개의 영상 센서를 설치(S10)한다. 이때 상기 영상 센서는 라인 스캔 카메라일 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 두 개의 영상 센서는 절대적으로 수평 상태를 유지해야 하거나, 인접하는 상한에 설치해야 하는 제약은 필요없다. 이어서 터치 스크린의 내부 모서리를 따라 적어도 6개 이상, 바람직하게는 8개의 참조점을 지정(S20)한다. 상기 참조점들은, 설계자가 터치 스크린 내부의 외곽을 따라 임의로 설정한 기준 좌표를 말하며, 이는 터칭(touching)이 발생한 터치 좌표를 얻기 위한 기준 좌표로 사용된다. 본 발명에서는 상기 참조점들이 영상 센서의 기구적 수평에 오차가 발생하더라도 그로 인한 오차를 무시할 수 있는 주요 수단이 된다. 이어서 두 개의 영상 센서에서 각각 상기 참조점들을 각각 바라보았을 때 측정된 각도를 저장하고, 터치 스크린의 참조점 내부를 좌표 영역으로 설정한 후, 좌표 영역 외부를 영상처리 과정에서 제외시키는 전처리 과정을 수행한다.
이어서 터치 스크린 장치를 동작 상태로 설정한 후, 상기 터치 스크린에 터칭(touching)이 발생되었는지 여부를 감시(S30)한다. 만약 터치 스크린에 터칭이 발생하면 터칭 지점을 중심으로 라인 스캔 카메라인 제1 영상 센서에서 제1 직선의 방정식을 유도(S40)한다. 이어서 다른 라인 스캔 카메라인 제2 영상 센서에서 제2 직성의 방정식을 유도(S50)한다. 그리고 상기 제1 및 제2 직선의 방정식을 이용하여 정확한 터치 좌표를 산출(S60)한다. 마지막으로 산출된 터치 좌표를 터치 드라이버로 출력(S70)한다. 이때, 터치 스크린에 터칭(touching)이 발생되지 않았으면, 그 정보를 터치 드라이버로 출력하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린에 설치된 영상 센서의 위치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명에 의하면 영상 센서(102, 104)는 그 위치가 정확히 수평인 것에 관계없이 설치가 가능하다. 도 2a는 영상 센서(102, 104)인 라인 스캔 카메라의 위치가 터치 스크린(100)의 외곽 모서리 중에서 제1 상한 및 제2 상한에 위치한 것을 보여준다. 상기 영상 센서(102, 104)는 필요한 영상 좌표를 얻을 수 있으면, 라인 스캔 카메라가 아닌 다른 장치로 대체가 가능하다. 한편 도 2b는 영상 센서(102, 104)가 제2 상한 및 제3 상한에 설치된 것을 보여준다. 또한 도 2c는 영상 센서(102, 104)가 제2 상한 및 제4 상한에 설치된 것을 보여준다.
터치 스크린(100) 내부에는 가장자리를 따라 8개의 참조점과 상기 참조점을 수평 및 수직으로 연결하는 직선이 도시되어 있으며 제1 및 제2 영상 센서(102, 104)에서 터치 좌표와 연결되는 직선의 방정식이 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린의 참조점을 지정하고 전처리를 진행하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 도 2와 같이 영상 센서(102, 104)가 설치되면, 먼저 제1 영상 센서(102)에서 8개의 참조점들(106a~106h)를 바라본 직선을 만들고, 이때 수평과 상기 직선 사이에 측정된 각도를 미리 저장하여 추후에 직선을 방정식을 구할 수 있는 상수 데이터(data)로 활용한다. 이러한 상수 데이터는 제1 영상 센서(102)인 카메라 기준 상수 데이터이다. 이어서 제2 영상 센서(104)에서 상기 8개의 참조점들(106a~106h)를 바라본 직선을 만들고, 이때 수평과 상기 직선 사이에 측정된 각도를 앞의 방식과 동일하게 저장한다. 본 발명에서는 일 예로 상기 참조점들(106a~106h)을 8개로 사용하였으나, 이는 6개 이상, 짝수 단위로 변경할 수 있으며, 이러한 참조점들(106a-106h)는 설계자가 지정한 임의의 기준좌표를 의미한다. 이때 상기 참조점들(106a~106h)은 서로 수평이거나 수직의 위치에 있는 것이 적합하다. 그리고 상기 참조점들(106a~106h)을 수평이나 수직으로 연결하는 직선을 통하여 좌표 영역(108)을 설정하고, 상기 좌표 영역(108) 외곽의 영역은 영상처리에서 제외시키는 전처리 과정을 수행한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 영상 센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 X축선 상의 두개의 참조점을 연결하는 직선과 만나는 교차점을 구하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4을 참조하면, 도면에서 참조부호 110은 참조점(106)들을 X축인 수평으로 연결하는 직선이고, 112는 참조점(106)들을 수직으로 연결하는 직선을 가리킨다. 또한 제1 영상 센서(102)에서 사선으로 연결되는 직선 중에서, 실선은 제1 영상 센서(102)에서 터치 좌표를 바라본 직선이며, 점선은 제1 영상 센서(102)에서 미리 정해진 참조점(도3의 106a - 106h)을 바라본 직선을 각각 가리킨다. 또한 대문자는 참조점을 사용하여 미리 정해진 상수 데이터를 가리키고, 소문자는 터치 좌표에 의해 발생되는 임의의 변수 데이터를 각각 가리킨다. 여기서 제1 영상 센서(102)에서 얻은 제1 직선의 방정식(114)을 유도하면 다음과 같다.
먼저, 제1 직선의 방정식(114)에서 참조점들을 X축인 수평으로 연결하는 직선(110)과 교차하는 교차점(x2)의 좌표를 구하면,
tan A1 = Y/X1, tan α2 = Y/x2, tan A3 = Y/X3 - [식 1]
여기서, α2 값은 터치 좌표에 의해 수시로 변화되는 변수지만, 그 각도는 A1과 A3와 같이 제1 영상 센서(102)에서 터치 좌표를 인식할 때 얻어지는 상수값이 된다. 그러므로 α2는 변수가 아닌 상수로 변화된다. 이러한 α2 값은 제1 영상센서(102)에서 터치 좌표를 인식할 때 측정된 각도 값이다.
X1 = Y/tan A1, x2 = Y/tan α2, X3 = Y/tan A3 - [식 2]
한편, 여기서 x2 값은 도 3에서 제1 영상 센서(102)를 화면의 모서리에 정확히 일치시켜 설치하지 않았기 때문에 제1 영상센서를 기준으로 잡은 카메라 기준 좌표에 의한 값이 된다. 따라서 [식 2]의 x2 값은 정확히 터치 스크린(도3의 100)의 실제 화면에 존재하는 화면 좌표 사이에 약간의 오차가 발생한다. 이러한 오차를 보상하는 변환계수를 dx로 놓고 그 값을 구하면,
x2 = X1 + (X3-X1) * dx (dx는 임의의 변수지만 상수로 놓음) - [식 3]
Y/tan α2 = Y/tan A1 + (Y/tan A3 - Y/tan A1) * dx - [식 4]
1/tan α2 = 1/tan A1 + dx/tan A3 - dx/tan A1 - [식 5]
dx = tan A3 * (tan A1 - tan α2)/ tan α2 * (tan A1 - tan A3) - [식 6]
위의 dx 값을 [식 3]에 대입하면, 오차 값을 보상한 정확한 x2의 좌표값을 구할 수 있게 된다.
x2 = X1 + (X3-X1) * tan A3 * (tan A1 - tan α2)/tan α2 * (tan A1 - tan A3) - [식 7]
여기서, 영상처리부, 자동 영상 판독부, 위치 추정부를 포함하는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출부는, 내부에 장착된 마이크로 프로세서를 통하여, tan α2 값을 포함하여 정해진 상수값을 이용하여 x2 값을 구하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 영상 센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 Y축선 상의 두개의 참조점을 연결하는 직선과 만나는 교차점을 구하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 참조부호 108은 참조점(106)들을 수직으로 연결하는 직선을 가리키고, 참조부호 110은 참조점(106)들을 수평으로 연결하는 직선을 각각 가리킨다. 여기서도 제1 영상 센서(102)에서 사선으로 연결되는 직선 중에서, 실선은 제1 영상 센서(102)에서 터치 좌표를 바라본 직선이며, 점선은 제1 영상 센서(102)에서 미리 정해진 참조점을 바라본 직선을 각각 가리킨다. 또한 대문자는 참조점을 중심으로 미리 정해진 데이터를 가리키고, 소문자는 터치 좌표에 의해 발생되는 임의의 데이터를 각각 가리킨다.
제1 직선이 방정식(114)이 참조점들을 Y축인 수직으로 연결하는 직선(112)과 교차하는 교차점(y2)의 좌표를 구하면,
tan B1 = Y1/X, tan b2 = y2/X, tan B3 = Y3/X - [식 8]
여기서, b2 값은 터치 좌표에 의해 수시로 변화되는 변수지만, 그 각도는 B1과 B3와 같이 제1 영상 센서(102)에서 터치 좌표를 인식할 때 얻어지는 상수값이 된다. 그러므로 b2는 변수가 아닌 상수로 변화된다. 이러한 b2 값은 제1 영상센서(102)에서 터치 좌표를 인식할 때 측정된 각도 값이다.
Y1 = X * tan B1, y2 = X * tan b2, Y2 = X * tan B3 - [식 9]
한편, 여기서 y2 값은 도 3에서 제1 영상 센서(102)를 화면의 모서리에 정확히 일치시켜 설치하지 않았기 때문에 제1 영상센서를 기준으로 잡은 카메라 기준 좌표값이 된다. 따라서 [식9]의 y2 값은 정확히 터치 스크린(100)의 실제 화면에 존재하는 화면 좌표 사이에 약간의 오차가 발생한다. 이러한 오차를 보상하는 변환계수를 dy로 놓고 그 값을 구하면,
y2 = Y1 + (Y3 - Y1) * dy(dy는 임의의 변수지만 상수로 놓음) -[식 10]
X * tan b2 = X * tan B1 + [(X * tan B3) - (X * tan B1)] * dy -[식 11]
tan b2 = tan B1 + (tan B3 - tan B1) * dy - [식 12]
dy = (tan b2 - tan B1)/(tan B3 - t an B1) - [식 13]
[식 13]에 유도된 dy 값을 [식 10]에 대입하면, 카메라 기준의 y2 값에서 오차를 보상한 터치 스크린의 화면 좌표값 y2를 아래와 같이 구할 수 있게 된다.
y2 = Y1 + (Y3 - Y1) * [(tan b2 - tan B1)/(tan B3 - tan B1)]
여기서 영상처리부, 자동 영상 판독부, 위치 추정부를 포함하는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출부는, 내부에 장착된 마이크로 프로세서를 통하여, tan b2 값을 포함하여 정해진 상수값을 이용하여 y2 값을 구하게 된다.
따라서 제1 직선의 방정식(114)은 위에서 구한 좌표 x2 및 y2를 연결하는 직선을 통하여 구할 수 있다. 여기서 제2 영상 센서(104)에서 터치 좌표를 바라본 제2 직선의 방정식 역시 도4 및 도5에서 설명된 것과 동일한 방법으로 구할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 영상 센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 얻은 제1 및 제2 직선의 방정식을 이용하여 터치 좌표를 구하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 터치 스크린(100)의 내부는, 8개의 참조점(106a-106h)이 지정되고, 상기 참조점을 수평으로 연결하는 직선(110)과 수직으로 연결하는 직선(112)에 의해 터치 스크린(100) 내부에서 영상처리가 수행되는 좌표 영역(108)이 구획된다. 도 4 및 도 5에서 설명된 방식에 의해 제1 영상 센서(102)에서 터치 좌표(122)를 바라본 교차점(116a, 116b)을 연결하는 제1 직선의 방정식(114)을 구한다. 동일한 방식으로 제2 영상 센서(104)에서 터치 좌표(122)를 바라본 교차점(120a, 120b)을 연결하는 제2 직선의 방정식(118)이 구해진다.
그 후 상기 제1 직선의 방정식(114)과 제2 직선의 방정식(118)이 교차하는 지점(122)을 터치 좌표(x,y)로 인식하여 구해진 터치 좌표(122)를 터치 드라이버로 전송함으로써 본 발명에 의한 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출 방법은 종료된다. 따라서 두 개의 영상 센서(102, 104)의 위치나 수평 여부에 관계없이 안정적인 터치 좌표를 얻을 수 있다.
한편, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 장치를 설명하면, 터치 스크린 위에 별도의 터치 패널이 부착되지 않은 터치 스크린(100)과 상기 터치 스크린(100)의 모서리에 서로 수평 및 수직 상태가 아닌 상태로 부착 두개의 영상 센서(102, 104)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 영상 센서(102, 104)가 수평이지 않아도 되는 이유는, 터치 스크린 내부의 참조점(106)들을 기준 좌표로 이용하기 때문이다. 이때, 상기 2개의 영상 센서(102, 104)는 라인 스캔 카메라일 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.
100: 터치 스크린, 102: 제1 영상 센서,
104: 제2 영상 센서, 106: 참조점,
108: 좌표 영역, 110: X축 참조점을 연결하는 직선,
112: Y축 참조점을 연결하는 직선, 114: 제1 직선의 방정식,
116: 제1 직선의 방정식의 교차점, 118: 제2 직선의 방정식,
120: 제2 직선의 방정식의 교차점, 122: 산출 좌표.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 터치 스크린 외곽의 다른 모서리에 제1 및 제2 영상센서를 설치하는 단계;
    상기 터치 스크린의 내부 가장자리를 따라 6 지점 이상의 화면 참조 좌표인 참조점을 지정하고 상기 제1 및 제2 영상센서에서 각각의 참조점에 대해 측정된 각도 및 수평/수직 거리를 저장하여 좌표영역을 설정하는 이미지 전처리 단계;
    상기 터치 스크린에서 터치가 발생하면 발생된 영상신호를 기초로 상기 제1 영상센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 Y 혹은 X축선 상의 참조점들을 연결하는 직선과 만나는 2개의 교차점을 상기 저장된 각도 및 수평/수직 거리를 이용하여 구하는 단계;
    상기 2개의 교차점을 연결하는 제1 직선의 방정식을 얻는 단계;
    상기 터치 스크린에서 터치가 발생하면 발생된 영상신호를 기초로 상기 제2 영상센서에서 터치 좌표를 바라보았을 때 Y 혹은 X축선 상의 참조점들을 연결하는 직선과 만나는 2개의 교차점을 상기 저장된 각도 및 수평/수직 거리를 이용하여 구하는 단계;
    상기 2개의 교차점을 연결하는 제2 직선의 방정식을 얻는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 영상 센서에서 얻은 제1 및 제2 직선의 방정식이 교차하는 지점을 터치 좌표로 인식하여 구해진 터치 좌표를 터치 드라이버로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 영상센서는,
    수평 상태가 아닌 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 영상 센서는,
    라인 스캔 카메라인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 영상센서는,
    터치 스크린의 외곽을 따라 제1상한 및 제2 상한에 설치된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 영상센서는,
    터치 스크린의 외곽을 따라 제2상한 및 제3 상한에 설치된 것을 특징으로 하는 터치스크린 장치의 터치 좌표 산출방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 영상센서는,
    터치 스크린의 외곽을 따라 제2상한 및 제4 상한에 설치된 것을 특징으로 하는 터치스크린 장치의 터치 좌표 산출방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 참조점들은,
    서로 수평이거나 수직 상태에 있는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 터치 좌표 산출방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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