KR101973161B1 - 압력 센서를 구비한 터치 입력 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

작은 크기의 압력 센서로도 정확한 터치 압력 인식이 가능한 터치 입력 장치 및 방법이 제공된다. 일 양상에 따른 터치 입력 장치는, 터치 패널로부터 사용자의 터치에 대한 터치 정보를 획득하는 터치 정보 획득부, 압력 센서로부터 터치에 대한 압력 정보를 획득하는 압력 정보 획득부, 및 터치 정보를 이용하여 압력 정보를 보정하는 압력 정보 보정부를 포함할 수 있다.

Description

압력 센서를 구비한 터치 입력 장치 및 방법{Touch input apparatus and method based on pressure sensor}
터치 스크린 및 압력 센서를 이용한 터치 입력 인터페이스 기술과 관련된다.
스마트폰, 휴대폰과 같은 모바일 단말뿐 아니라 키오스크(Kiosk) 및 자동입출금기(ATM) 등과 같은 고정 단말 대부분에도 터치스크린 혹은 터치패널 기반의 사용자 인터페이스(user interface)가 구비되는 것이 일반적이다. 또한 최근에는 이러한 터치스크린 또는 터치패널에 압력센서를 부가하여 보다 정확한 터치 인식과 다양한 서비스를 제공하려는 노력이 진행되고 있다.
그러나 압력 센서는 그 크기와 종류, 성능, 및 가격 등의 문제로 인해 급격한 확산이 제한되고 있는 상황이며 채용할 수 있는 센서의 종류가 많지가 않은 실정이다. 나아가 압력 센서는 그 특성상 정확한 압력 검출을 위해서는 터치 조작이 그 압력 센서의 바로 위에서 이루어져야만 하는 제한이 있다.
특히 모바일 단말과 같이 크기가 작은 단말에서는 소형의 압력 센서가 필요한데, 정확한 압력 감지 성능을 위해서는 터치 패널의 크기만큼 압력 센서의 크기를 터치 패널의 크기만큼 키우거나, 다수의 압력 센서를 터치 패널에 균일하게 형성해야 하기 때문에 비용문제가 발생하게 된다.
작은 크기의 압력 센서로도 정확한 터치 압력 인식이 가능한 터치 입력 장치 및 방법이 제공된다.
일 양상에 따른 터치 입력 장치는, 터치 패널로부터 사용자의 터치에 대한 터치 정보를 획득하는 터치 정보 획득부, 압력 센서로부터 터치에 대한 압력 정보를 획득하는 압력 정보 획득부, 및 터치 정보를 이용하여 압력 정보를 보정하는 압력 정보 보정부를 포함할 수 있다.
다른 양상에 따른 터치 입력 장치는, 터치 패널, 터치 패널보다 크기가 작고, 터치 패널에 결합되는 압력 센서, 및 터치 패널로부터 얻어진 터치 정보를 이용하여 압력 센서의 측정값을 보정하는 압력 정보 보정부를 포함할 수 있다.
일 양상에 따라, 터치 정보 획득부는 터치가 이루어진 부분의 위치 좌표와 터치 거리를 획득할 수 있다. 터치 거리는 터치가 이루어진 부분과 터치 패널에 장착된 압력 센서와의 거리가 될 수 있다. 압력 정보 보정부는 이 터치 거리를 이용해서 측정된 압력값을 보정하는 것이 가능하다.
한편, 일 양상에 따른 터치 입력 방법은 터치 패널로부터 사용자의 터치에 대한 터치 정보를 획득하는 단계, 압력 센서로부터 터치에 대한 압력 정보를 획득하는 단계, 및 터치 정보를 이용하여 압력 정보를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
압력 센서가 터치 패널의 일부에 장착되기 때문에 간단하고 저렴한 비용으로 터치 입력 장치를 제조할 수가 있다. 또한 압력 센서가 터치 패널의 일부에 장착되더라도 터치 정보에 의해 압력 정보를 적절하게 보정하기 때문에 정확한 터치 및 압력 정보를 획득할 수 있고, 사용자의 행동에 따른 보다 다양한 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 압력 센서 기반의 터치 입력 장치의 구성을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 압력 정보 보정 방법을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 거리 특성 함수를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 압력 센서 기반의 터치 입력 장치를 위한 터치 입력 방법을 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 예를 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 압력 센서를 구비한 터치 입력 장치의 구성을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 압력 센서를 구비한 터치 입력 장치(이하, '터치 입력 장치'라 함)(100)는 터치 스크린이 장착된 다양한 단말에 적용될 수 있다. 터치 스크린이 장착된 단말의 예로는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 텔레비전(TV), IPTV, 게임기, ATM 기기 등이 될 수 있다.
터치 입력 장치(100)는 터치 패널(101), 압력 센서(102), 터치 정보 획득부(103), 압력 정보 획득부(104), 및 압력 정보 보정부(105)를 포함할 수 있다.
터치 패널(101)은 사용자의 터치 조작에 대응하여 소정의 전기 신호를 생성한다. 예컨대, 사용자가 터치 패널(101)의 특정 부분을 누르면, 터치 패널(101)은 눌러진 부분에 대응되는 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호를 터치 정보 획득부(103)로 전송할 수 있다.
일 양상에 따라, 터치 패널(101)은 정전 방식 또는 압력 방식의 터치 스크린이 될 수 있다.
압력 센서(102)는 터치 패널(101)의 후면에 결합된다. 압력 센서(102) 역시 사용자의 터치 조작에 대응하여 소정의 전기 신호를 생성하는 것이 가능하다. 예컨대, 사용자가 터치 패널(101)의 특정 부분을 누르면, 압력 센서(102)에 소정의 압력이 가해질 수 있다. 압력 센서(102)는 가해진 압력에 대응되는 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호를 압력 정보 획득부(104)로 전송할 수 있다. 또한 압력 센서(102)는 터치 패널(101)의 전면 또는 측면에 결합될 수도 있다. 예컨대, 투명한 재질의 압력 센서(102)는 터치 패널(101)의 전면에 부착되는 것이 가능하다.
압력 센서(102)는 터치 패널(101)의 크기보다 그 크기가 작을 수 있다. 예컨대, 압력 센서(102)는 터치 패널(101)의 중앙부의 후면에 부착되는 것이 가능하다. 이러한 압력 센서(102)로는 박막형 또는 필름형의 압력 센서가 사용될 수 있다. 예컨대, 포스 레지스터 센서(force resistor sensor), 다이아프램(diaphragm), 실리콘 기반의 압력 센서가 사용될 수 있다.
추가적 양상에 따라, 다수 개의 압력 센서(102)가 이용되는 경우, 압력 센서(102)는 터치 패널(101)의 중앙 일부에 형성될 수 있다.
다시 말해, 본 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)에서, 터치 패널(101) 상의 압력 센서(102)는 그 크기가 터치 패널(101)보다 작다. 또는, 다수의 압력 센서(102)가 터치 패널(101)의 모든 면에 균일하게 배열되지 아니한다. 따라서 압력 센서(102)의 상방향에서 터치가 이루어지지 아니한 경우, 실제의 압력값과 측정된 압력값간에 차이가 발생할 수 있는데, 이것은 후술할 압력 정보 보정부(105)에 의해 보정된다. 이하 더 구체적으로 살펴본다.
터치 정보 획득부(103)는 터치 패널(101)로부터 터치 정보를 획득한다. 터치 정보는 사용자가 터치 패널(101)을 누른 부분의 위치 좌표 및 압력 센서(102)와 사용자가 터치 패널(101)을 누른 부분 사이의 거리를 포함할 수 있다.
압력 정보 획득부(104)는 압력 센서(102)로부터 압력 정보를 획득한다. 압력 정보는 사용자가 터치 패널(101)을 눌렀을 때에 측정된 압력값이 될 수 있다.
본 실시예에서, 압력 센서(102)는 터치 패널(101)의 중앙부의 후면에 부착될 수 있음은 전술한 바와 같다. 따라서 사용자가 터치 패널(101)의 중앙부를 누르지 않는 경우에, 압력 정보 획득부(104)에서 얻어진 압력값은 실제 사용자가 터치 패널(101)을 누른 부분의 압력값과 상이할 수 있다. 이와 같이 차이가 나는 압력값은 압력 정보 보정부(105)에 의해 보정된다.
압력 정보 보정부(105)는 압력 정보 획득부(104)에 의해 얻어진 압력 정보를 터치 정보 획득부(103)에 의해 얻어진 터치 정보를 이용하여 보정한다. 예컨대, 압력 정보 보정부(105)는 압력 센서(102)와 터치가 이루어진 부분 사이의 거리 정보를 이용하여 압력값을 보정하는 것이 가능하다. 일 예로서, 압력 센서(102)와 실제의 터치 위치 간의 거리가 멀수록 실제의 압력값은 측정된 압력값보다 더 큰 차이를 보일 것이므로, 터치 거리에 비례해서 보정량을 결정하는 것이 가능하다. 결정되는 보정량은 터치 패널(101) 및 압력 센서(102)의 물리적 특성에 의해 가변될 수 있으며, 이것은 도 3과 같은 터치 거리 특성 함수로 표현될 수 있다.
또한 추가적인 양상에 따라, 터치 입력 장치(100)는 초기설정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 초기 설정부는 사용자로부터 초기 설정 정보에 대응되는 캘리브레이션(calibration) 정보를 수신하고, 수신된 캘리브레이션 정보에 따라 압력 정보 보정부(105)의 보정 기준을 설정하는 것이 가능하다.
도 1에서, 터치 입력 장치(100)는 어떤 단말 내부에 설치되는 전기 회로 및/또는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 단말에 구비되거나 설치되는 프로세서(processor)의 일 모듈이나 어플리케이션 프로그램(application program) 등의 형태로 구현될 수 있다. 여기서 단말은 스마트폰과 같은 휴대 단말 뿐만 아니라 개인용 PC와 같은 고정 단말도 될 수가 있다. 또한, 도시된 각 기능 블록은 단지 그 기능에 따른 논리적인 구분의 일례이다. 따라서 도 1에서 구분된 것과는 다른 기준에 따라서 터치 입력 장치(100)의 기능들을 구분할 수도 있고, 각각의 기능 유닛은 통합되어 구현되거나 또는 개별적으로 구현될 수도 있다. 나아가 어느 하나의 기능 유닛에서 수행되는 기능의 일부가 하나 또는 그 이상의 다른 기능 유닛에서 수행될 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 압력 보정 방법을 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터치 정보 획득부(103)는 터치 좌표와 터치 거리를 포함하는 터치 정보를 획득한다. 예컨대, 사용자가 위치 t를 누른 경우를 살펴본다. 터치 패널(101)은 압력 센서(102)를 원점으로 갖는 XY 좌표로 표현될 수 있다. 이때, 사용자가 위치 t를 누르면, 그 위치에 대한 터치 좌표 (x, y)와 터치 거리 k가 얻어질 수 있다. 터치 거리 k는 압력 센서(102)의 위치부터 터치 위치 t까지의 거리를 의미한다. 터치 거리는 터치 좌표로부터 계산될 수가 있다.
한편, 압력 정보 획득부(104)는 사용자가 위치 t를 누른 경우에 압력값 α를 획득한다. 이 압력값 α는 원점에서 측정된 압력값으로, 위치 t의 바로 밑에서 측정된 값이 아니다. 따라서 사용자가 실제로 누른 위치 t에서의 압력값과는 상이할 수 있다.
압력 정보 보정부(105)는 터치 정보를 이용해서 이 압력값 α를 보정할 수 있다. 예를 들어, 압력 정보 보정부(105)는 측정된 압력값 α에 소정의 가중치 f(k)를 곱해서 보정된 압력값 α`을 산출하는 것이 가능하다. 여기서 가중치 f(k)는 압력 센서(102)의 특성이 반영된 터치 거리 k에 관한 함수로부터 얻어질 수 있다.
일 예로서, 어떤 압력 센서(102)의 특성 함수 f(k)가 f(k)=k로 주어졌다고 가정하자. 이러한 경우, 만약 터치 거리 k가 '5'이고, 압력 정보 획득부(104)에 의해 압력 '10'이 측정되었다면, 이 압력값은 압력 정보 보정부(105)에 의해 '50'으로 변환되는 것이 가능하다. 다만 이 특성 함수는 이해를 돕기 위해 최대한 간단한 형태를 예시한 것에 불과하고, 그 밖에도 다양한 특성 함수가 사용될 수 있음은 물론이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 거리 특성 함수를 도시한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 그래프의 X축은 터치 거리를 나타내고, Y축은 보정량을 나타낸다. 터치 거리는 압력 센서(102)와 실제 터치가 이루어진 부분 사이의 거리를 나타내고, 보정량은 압력 센서(102)에서 측정된 압력값에 곱해지는 변화량을 나타낼 수 있다.
도시된 것과 같이, 터치 거리와 보정량의 관계는 다양하게 정해질 수가 있는데, 이 관계는 압력 센서(102)의 물리적 특성, 압력 센서(102)와 터치 패널(101) 간의 결합 위치, 터치 패널(101)의 물리적 특성 등에 의해 가변될 수가 있다.
압력 정보 보정부(105)가 어떠한 특성 그래프를 이용해서 측정된 압력값을 보정할지는 트레이닝 데이터로부터 정의될 수가 있다. 예컨대, 압력 정보 보정부(105)에는 터치 패널(101) 및 압력 센서(102)의 특성 정보에 따른 보정 모델이 미리 저장될 수가 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 입력 방법을 도시한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 사용자가 터치 패널(101)의 특정 위치를 터치 조작하면, 터치 입력 장치(100)가 터치 정보를 획득한다(401). 예컨대, 터치 정보 획득부(103)가 터치 패널(101)로부터 수신한 전기 신호를 분석해서, 터치 위치와 터치 거리(즉, 터치 위치와 압력 센서(102) 사이의 거리)를 획득하는 것이 가능하다.
한편, 사용자가 터치 패널(101)의 특정 위치를 터치 조작하면, 터치 입력 장치(100)가 압력 정보를 획득한다(402). 예컨대, 터치 패널(101)의 후방에 결합된 압력 센서(102)로부터, 압력 정보 획득부(104)가 압력값을 획득하는 것이 가능하다.
이어서, 터치 입력 장치(100)는 터치 정보를 이용하여 압력 정보를 보정한다. 예컨대, 압력 정보 보정부(105)가 도 2 및 도 3과 같이, 터치 거리에 따른 보정량을 결정하고, 결정된 보정량을 얻어진 압력값에 곱해서 보정된 압력값을 계산하는 것이 가능하다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 개시된 실시예에 의하면, 압력 센서가 터치 패널의 일부에 장착되기 때문에 간단하고 저렴한 비용으로 터치 입력 장치를 제조할 수가 있다. 또한 압력 센서가 터치 패널의 일부에 장착되더라도 터치 정보에 의해 압력 정보를 적절하게 보정하기 때문에 정확한 터치 및 압력 정보를 획득하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
나아가 전술한 실시 예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 특정 실시 예에 한정되지 아니할 것이다.
101: 터치 패널
102: 압력 센서
103: 터치 정보 획득부
104: 압력 정보 획득부
105: 압력 정보 보정부

Claims (12)

  1. 터치 패널로부터 사용자의 터치에 대한 압력 센서의 위치와 상기 터치가 이루어진 부분의 위치 간의 거리를 포함하는 터치 정보를 획득하는 터치 정보 획득부;
    압력 센서로부터 상기 터치에 대한 압력 정보를 획득하는 압력 정보 획득부; 및
    상기 터치 정보를 이용하여 상기 압력 정보를 보정하는 압력 정보 보정부; 를 포함하는 터치 입력 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 정보 보정부는
    상기 압력 센서의 위치와 상기 터치가 이루어진 부분의 위치 간의 거리를 이용하여 상기 압력 정보를 보정하는 터치 입력 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 센서는
    상기 터치 패널보다 크기가 작고, 상기 터치 패널에 결합되는 터치 입력 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 압력 센서는
    박막형 압력 센서 또는 필름형 압력 센서인 것을 특징으로 하는 터치 입력 장치.
  6. 터치 패널로부터 사용자의 터치에 대한 압력 센서의 위치와 상기 터치가 이루어진 부분의 위치 간의 거리를 포함하는 터치 정보를 획득하는 단계;
    압력 센서로부터 상기 터치에 대한 압력 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 터치 정보를 이용하여 상기 압력 정보를 보정하는 단계; 를 포함하는 터치 입력 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 압력 정보를 보정하는 단계는
    상기 압력 센서의 위치와 상기 터치가 이루어진 부분의 위치 간의 거리를 이용하여 상기 압력 정보를 보정하는 터치 입력 방법.
  9. 터치 패널;
    상기 터치 패널에 결합되는 압력 센서; 및
    상기 터치 패널로부터 얻어진 상기 압력 센서의 위치와 터치가 이루어진 부분의 위치 간의 거리를 포함하는 터치 정보를 이용하여 상기 압력 센서의 측정값을 보정하는 압력 정보 보정부; 를 포함하는 터치 입력 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 압력 센서는
    상기 터치 패널보다 크기가 작은 것을 특징으로 하는 터치 입력 장치.
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    사용자의 캘리브레이션 정보에 기초하여 상기 압력 정보 보정부의 보정 기준을 설정하는 초기 설정부; 를 더 포함하는 터치 입력 장치.
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