KR101550601B1 - 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치 및 그 방법 - Google Patents

촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치는, 영상이 표시되는 곡면 스크린; 상기 곡면 스크린에 적외선을 조사하는 적외선 조명이 구비된 프로젝터; 상기 곡면 스크린에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라; 공수 초음파를 발생시키는 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 어레이 모듈; 및 상기 곡면 스크린 상의 터치 지점을 상기 적외선 영상을 토대로 판단하고, 상기 터치 지점으로 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치 및 그 방법{CURVED TOUCH DISPLAY APPARATUS FOR PROVIDING TACTILE FEEDBACK AND METHOD THEREOF}
본 발명은 곡면 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촉감 피드백을 제공하는 곡면 디스플레이 장치에 관한 것이다.
차량의 각종 기능들을 조작하기 위해 키 패드, 조그 다이얼, 터치 스크린 등 다양한 입력장치들이 사용된다. 최근에는 사용자의 조작감과 차량 내부 디자인을 향상시키기 위하여 클러스터(cluster) 또는 AVN(audio video navigation)에 터치 디스플레이 장치를 적용하려는 시도가 진행되고 있다. 차량 내부의 곡면 디자인에 적용하기 위하여 후면 투사 방식의 곡면 터치 디스플레이 장치가 연구되고 있다. 후면 투사 방식의 곡면 터치 디스플레이 장치는 스크린의 후면에 배치되어 영상을 투사하는 프로젝터를 이용한다.
종래의 적외선을 이용한 터치 디스플레이 장치는 영상이 표시되는 표시 장치, 영상이 표시되는 부분으로 적외선을 조사하는 적외선 조명, 및 영상이 표시되는 부분으로부터 반사되는 적외선을 감지하는 적외선 카메라를 포함하였다.
종래의 적외선을 이용한 터치 디스플레이 장치에 포함된 표시 장치로서, 프로젝터(projector)를 이용해 스크린(screen)에 영상을 표시하는 스크린 디스플레이 장치 또는 액정(liquid crystal)을 이용해 영상을 표시하는 액정 패널 및 액정 패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(backlight unit)을 포함하는 액정 표시 장치가 이용되었다.
그러나, 터치 디스플레이 장치를 조작할 때 터치에 대한 피드백이 제공되지 않으면 사용자는 스크린을 지속적으로 주시하게 된다. 따라서, 차량에 장착되는 터치 디스플레이 장치의 경우 터치에 대한 피드백이 제공되지 않으면 운전자의 시선이 분산될 수 있다.
종래의 터치 디스플레이 장치는 모터, 압전 소자를 이용하여 촉감 피드백을 제공하고 있다. 그러나, 모터를 이용하는 경우, 모터의 구동에 따라 소음이 발생하여 상품성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 압전 소자를 이용하는 경우, 프로젝터를 사용하기 위해서는 압전 소자를 투명한 재질로 만들어야 하기 때문에 가격이 상승하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공수 초음파(airborne ultrasonic wave)를 이용하여 사용자에게 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치는, 영상이 표시되는 곡면 스크린; 상기 곡면 스크린에 적외선을 조사(助射)하는 적외선 조명이 구비된 프로젝터; 상기 곡면 스크린에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라; 공수 초음파를 발생시키는 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 어레이 모듈; 및 상기 곡면 스크린 상의 터치 지점을 상기 적외선 영상을 토대로 판단하고, 상기 터치 지점으로 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는 상기 터치 지점이 상기 곡면 스크린 상에서 이동하면, 이동 궤적을 따라 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어할 수 있다.
상기 곡면 터치 디스플레이 장치는 상기 제어부의 제어 명령에 따라 어플리케이션 기능을 실행하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 곡면 스크린에 표시되는 영상은 선택 가능한 복수의 오브젝트로 구성된 사용자 인터페이스를 포함하고, 상기 제어부는 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 이외의 영역이면 제1 횟수의 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하면, 제2 횟수의 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어하고 선택된 오브젝트에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성할 수 있다.
상기 곡면 스크린은 차량의 대시보드에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량에 장착된 곡면 터치 디스플레이 장치가 사용자에게 촉감 피드백을 제공하는 방법은, 곡면 스크린에 적외선을 조사하는 단계; 상기 곡면 스크린에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 단계; 상기 적외선 영상을 토대로 터치 지점을 판단하는 단계; 및 상기 터치 지점으로 공수 초음파를 발생시키는 단계;를 포함한다.
상기 촉감 피드백을 제공하는 방법은, 상기 터치 지점이 상기 곡면 스크린 상에서 이동하는지 판단하는 단계; 및 상기 터치 지점이 상기 곡면 스크린 상에서 이동하면, 이동 궤적을 따라 공수 초음파를 발생시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 촉감 피드백을 제공하는 방법은, 상기 곡면 스크린에 적외선을 조사하는 단계는 영상을 투사하는 단계를 더 포함하고, 상기 영상이 선택 가능한 복수의 오브젝트로 구성된 사용자 인터페이스를 포함하면, 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하는지 판단하는 단계; 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 이외의 영역이면 제1 횟수의 공수 초음파를 발생시키는 단계; 및 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하면, 제2 횟수의 공수 초음파를 발생시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 촉감 피드백을 제공하는 방법은, 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하면, 선택된 오브젝트에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 터치에 따른 촉감 피드백이 제공됨에 따라 사용자는 터치가 정상적으로 인식되는지 판단할 수 있다.
또한, 촉각 피드백이 제공됨에 따라 운전자의 주행 중 전방 주시율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 곡면 스크린을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 촉감 피드백을 제공하는 방법의 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치(100)는, 영상이 표시되는 곡면 스크린(10), 상기 곡면 스크린(10)에 적외선을 조사(助射)하는 적외선 조명이 구비된 프로젝터(20), 상기 곡면 스크린(10)에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라(50), 공수 초음파(airborne ultrasonic wave)를 발생시키는 복수의 초음파 발생기(62)를 포함하는 초음파 어레이 모듈(60), 및 상기 곡면 스크린(10) 상의 터치 지점을 상기 적외선 영상을 토대로 판단하고, 상기 터치 지점으로 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈(60)의 동작을 제어하는 제어부(70)을 포함한다.
곡면 스크린(10)은 차량 내부 디자인에 따라 대시보드에 장착될 수 있다.
프로젝터(20)는 곡면 스크린(10)으로 영상을 투사한다. 곡면 스크린(10)과 프로젝터(20) 사이에 비구면 거울(30)과 반사 거울(40)이 구비될 수 있다. 프로젝터(20)로부터 투사된 영상은 비구면 거울(30)을 통해 반사 거울(40)로 반사된다. 반사 거울(40)에서 반사된 영상은 곡면 스크린(10)으로 투사되어 사용자에게 표시된다.
비구면 거울(30)은 곡면 스크린(10)의 곡률 값에 따라 제작될 수 있다.
프로젝터(20)에 구비된 적외선 조명은 곡면 스크린(10)에 적외선을 조사한다. 상기 적외선 조명으로부터 조사된 적외선은 비구면 거울(30)을 통해 반사 거울(40)로 반사된다. 반사 거울(40)에서 반사된 적외선은 곡면 스크린(10)으로 조사된다.
사용자의 손(H)이 곡면 스크린(10) 상을 터치하면 적외선이 반사되고, 적외선 카메라(50)는 반사된 적외선 영상을 촬영한다.
초음파 어레이 모듈(60)은 공수 초음파를 발생시키는 복수의 초음파 발생기(62)를 포함한다. 사용자의 손(H)이 곡면 스크린(10) 상을 터치한 상태에서 공수 초음파가 상기 곡면 스크린(10)에 도달하면 사용자는 압력의 변화를 감지할 수 있다. 즉, 음파 방사 압력(acoustic radiation pressure)이라 불리는 초음파 현상을 이용해서 사용자에게 촉감 피드백이 제공될 수 있다.
제어부(70)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 상기 곡면 터치 디스플레이 장치(100)가 촉감을 제공하는 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
제어부(70)는 상기 반사된 적외선 영상을 토대로 터치 지점을 판단한다. 사용자의 손(H)이 곡면 스크린(10) 상을 터치하면 제어부(70)는 터치 지점을 판단한다. 제어부(70)는 상기 터치 지점으로 공수 초음파를 발생시키도록 초음파 어레이 모듈(60)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(70)는 복수의 초음파 발생기(62) 중 상기 터치 지점에 대응하는 초음파 발생기가 동작하도록 상기 초음파 어레이 모듈(60)의 동작을 제어한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 곡면 스크린을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 곡면 스크린(10)에 표시되는 영상은 선택 가능한 복수의 오브젝트(15)로 구성된 사용자 인터페이스(user interface)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 촉감을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치(100)는 제어부(70)의 제어 명령에 따라 어플리케이션 기능을 실행하는 구동부(80)를 더 포함할 수 있다.
사용자는 복수의 오브젝트(15) 중에서 희망하는 오브젝트(15b)를 선택할 수 있다. 이때, 상기 제어부(70)는 상기 선택된 오브젝트(15b)에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성하여, 구동부(80)로 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 촉감 피드백을 제공하는 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 프로젝터(20)가 곡면 스크린(10)으로 영상을 투사하고 곡면 스크린(10)에 영상이 표시된다(S10). 프로젝터(20)에 구비된 적외선 조명은 곡면 스크린(10)에 적외선을 조사하고, 적외선 카메라(50)는 곡면 스크린(10)에서 반사된 적외선 영상을 촬영한다.
제어부(70)는 상기 반사된 적외선 영상을 토대로 사용자가 곡면 스크린(10)을 터치하였는지를 판단하고(S20), 곡면 스크린(10)을 터치하였으면 터치 지점을 판단한다. 이때, 곡면 스크린(10)에 표시되는 영상이 선택 가능한 복수의 오브젝트(15)로 구성된 사용자 인터페이스를 포함하는 경우, 제어부(70)는 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트(15) 중 어느 하나에 대응하는지 판단한다(S30).
제어부(70)는 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트(15) 이외의 영역이면 제1 횟수의 공수 초음파를 발생시키도록 초음파 어레이 모듈(60)의 동작을 제어한다(S40). 상기 제1 횟수는 당업자가 바람직하다고 판단하는 횟수로 할 수 있으며, 예를 들어 3회일 수 있다. 이는 사용자가 잘못된 지점을 터치한 것을 피드백 받도록 하는 것으로, 이를 통하여 사용자는 자신이 터치한 지점이 잘못된 지점임을 촉감 피드백을 통해서 인식할 수 있다.
제어부(70)는 상기 터치 지점이 복수의 오브젝트(15) 중 어느 하나에 대응하면, 사용자가 곡면 스크린(10) 상에서 드래그 동작을 수행하는지 판단한다(S50). 즉, 제어부(70)는 상기 터치 지점이 곡면 스크린(10) 상에서 연속적으로 이동하는지를 판단한다.
제어부(70)는 상기 터치 지점이 곡면 스크린(10) 상에서 이동하지 않으면, 상기 터치 지점으로 제2 횟수의 공수 초음파를 발생시키도록 초음파 어레이 모듈(60)의 동작을 제어한다(S60). 상기 제2 횟수는 당업자가 바람직하다고 판단하는 횟수로 할 수 있으며, 예를 들어 1회일 수 있다. 그 후, 제어부(70)는 상기 터치된 오브젝트에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키고 본 발명의 실시예를 종료한다.
만일 S50단계에서 상기 터치 지점이 곡면 스크린(10) 상에서 이동하는 것으로 판단되면, 제어부(70)는 이동 궤적을 따라 공수 초음파를 연속적 또는 주기적으로 발생시키도록 초음파 어레이 모듈(60)의 동작을 제어한다(S70). 즉, 사용자가 컨텐츠를 검색하기 위하여 드래그 동작을 수행하는 경우 사용자는 드래그 궤적을 따라 촉감 피드백을 제공받을 수 있다. 그 후, 제어부(70)는 상기 드래그 동작에 따른 기능을 구동시키고 본 발명의 실시예를 종료한다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 터치에 따른 촉감 피드백이 제공됨에 따라 사용자는 터치가 정상적으로 인식되는지 판단할 수 있다.
또한, 촉각 피드백이 제공됨에 따라 운전자의 주행 중 전방 주시율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 곡면 스크린 20: 프로젝터
30: 비구면 거울 40: 반사 거울
50: 적외선 카메라 60: 초음파 어레이 모듈
70: 제어부 80: 구동부
100: 곡면 터치 디스플레이 장치

Claims (10)

  1. 영상이 표시되는 곡면 스크린;
    상기 곡면 스크린에 적외선을 조사(助射)하는 적외선 조명이 구비된 프로젝터;
    상기 곡면 스크린에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라;
    공수 초음파를 발생시키는 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 어레이 모듈; 및
    상기 곡면 스크린 상의 터치 지점을 상기 적외선 영상을 토대로 판단하고, 상기 터치 지점으로 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 명령에 따라 어플리케이션 기능을 실행하는 구동부;
    를 포함하되,
    상기 곡면 스크린에 표시되는 영상은 선택 가능한 복수의 오브젝트로 구성된 사용자 인터페이스를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 이외의 영역이면 제1 횟수의 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어하고, 상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하면 제2 횟수의 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어하고 선택된 오브젝트에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 지점이 상기 곡면 스크린 상에서 이동하면, 이동 궤적을 따라 공수 초음파를 발생시키도록 상기 초음파 어레이 모듈의 동작을 제어하는 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 곡면 스크린은 차량의 대시보드에 장착되는 것을 특징으로 하는 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치.
  7. 차량에 장착된 곡면 터치 디스플레이 장치가 사용자에게 촉감 피드백을 제공하는 방법에 있어서,
    곡면 스크린에 적외선을 조사하고 선택 가능한 복수의 오브젝트로 구성된 사용자 인터페이스를 포함하는 영상을 투사하는 단계;
    상기 곡면 스크린에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 단계;
    상기 적외선 영상을 토대로 터치 지점을 판단하는 단계;
    상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하는지 판단하는 단계;
    상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 이외의 영역이면 제1 횟수의 공수 초음파를 발생시키는 단계; 및
    상기 터치 지점이 상기 복수의 오브젝트 중 어느 하나에 대응하면 제2 횟수의 공수 초음파를 발생시키고 선택된 오브젝트에 매핑된 어플리케이션 기능을 구동시키기 위한 제어 명령을 생성하는 단계;
    를 포함하는 촉감 피드백 제공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터치 지점이 상기 곡면 스크린 상에서 이동하는지 판단하는 단계; 및
    상기 터치 지점이 상기 곡면 스크린 상에서 이동하면, 이동 궤적을 따라 공수 초음파를 발생시키는 단계;
    를 더 포함하는 촉감 피드백 제공 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020130114052A 2013-09-25 2013-09-25 촉감 피드백을 제공하는 곡면 터치 디스플레이 장치 및 그 방법 KR101550601B1 (ko)

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