KR102214592B1 - 터치입력인식장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 레이저광원을 사용하여 (레이저빔) 터치영역을 형성하는데 있어서, 보다 효율적으로 넓고 균일한 레이저빔 터치영역을 형성함으로써 터치입력 인식 성능을 향상시킬 수 있는 기술(구조)을 개시한다.

Description

터치입력인식장치{TOUCH INPUT RECOGNITION APPARATUS}
본 발명은, 터치입력 인식 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저광원을 사용하여 터치영역을 형성하는데 있어서 보다 효율적으로 넓고 균일한 터치영역을 형성함으로써 터치입력 인식 성능을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근, 이동 가능한 프로젝션장치의 이용이 늘어나고 있는 추세이며, 단순히 이미지(예 :사진, 영화 등)을 투사하는 방식의 일방향 프로젝션장치에서, 사용자가 투사된 이미지(예 : UI이미지)가 표시되는 표시면 상에서 터치입력을 인가하여 조작할 수 있는 방식의 양방향 프로젝션장치(Interactive Projector)로 발전하고 있다.
현재, 양방향 프로젝션장치에서 터치입력을 인식하는 기술로는, IR (Infrared) 기반의 터치입력 인식 방식이 가장 널리 사용되고 있다.
IR 기반의 터치입력 인식 방식은, 투사된 이미지(예 : UI이미지)가 표시되는 표시면 상에 IR빔을 조사하여 표시면의 수평방향으로 터치영역을 형성하는 광조사모듈과, 표시면 달리 말하면 표시면과 수평하게 형성된 터치영역을 촬영하는 카메라모듈과, 카메라모듈의 촬영영상을 토대로 터치영역에서 IR빔이 반사되는 지점을 이미지와 관련된 터치입력으로 인식하는 터치입력인식모듈을 기본 구성으로 한다.
이에, IR 기반의 터치입력 인식 방식은, UI이미지를 보는 사용자가 터치객체(예 : 손가락)을 사용해서 표시면 상의 임의의 지점을 터치하게 되면, 표시면 상의 터치영역 중 터치된 임의의 지점에서 IR빔이 반사되고, 이를 카메라모듈이 촬영한 촬영영상에서 검출하면, 검출된 지점을 터치객체(예 : 손가락)에 의한 터치입력으로 인식하는 방식이다.
이러한 IR 기반의 터치입력 인식 방식은 기본 구성인 광조사모듈, 카메라모듈 및 터치입력인식모듈을 통해 전용 스크린 없이도 터치입력을 인식할 수 있기 때문에, IR 기반의 터치입력 인식 방식을 채용하는 양방향 프로젝션장치는 다양한 분야에서 사용화될 것으로 기대된다.
한편, IR 기반의 터치입력 인식에 있어서 상당히 중요한 부분은, 터치영역을 형성하는 기술이라 할 수 있다.
즉, IR 기반의 터치입력 기술에서 터치영역을 형성함에 있어, 터치영역이 두껍게(굵게) 형성된다면 터치입력 인식의 정확도가 떨어질 수 있고, 터치영역이 좁고 불균일하게 형성된다면 터치입력 인식의 정확도 및 인식률이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 터치입력 인식 성능을 높이기 위해서는, 얇으면서도 넓고 균일한 터치영역을 형성하는 것이 매우 중요하다.
헌데, LED광원을 사용한 LED IR빔의 경우, 발산각이 크기 때문에 넓고 균일한 터치영역 형성에 부합하는 장점이 있으나, 발산각이 수평방향과 수직방향 모두 입체적으로 이루어지기 때문에 터치영역이 두껍게(굵게) 형성되는 단점이 있어, 이을 해결하기 위해 복잡한 렌즈 구조물을 추가해야 함에 따른 부가적인 문제 요소가 있다.
반면, 레이저광원을 사용한 레이저 IR빔의 경우, 수직방향 대비 수평방향의 발산각이 크기 때문에, LED IR빔의 경우 보다는 얇은 터치영역 형성에 부합할 수 있지만, 여전히 충분히 넓고 균일한 터치영역 형성을 달성하지 못하는 한계를 갖는다.
이에, 본 발명에서는, 얇은 터치영역 형성에 부합하고자 레이저광원을 사용하여 (레이저빔) 터치영역을 형성하면서, 보다 효율적으로 넓고 균일한 레이저빔 터치영역을 형성함으로써 터치입력 인식 성능을 향상시킬 수 있는 구조를 제안하고자 한다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 레이저광원을 사용하여 (레이저빔) 터치영역을 형성하는데 있어서 보다 효율적으로 넓고 균일한 레이저빔 터치영역을 형성함으로써 터치입력 인식 성능을 향상시킬 수 있는 방안(구조)을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 터치입력인식장치에 있어서, 이미지가 표시되는 표시면 상에, 레이저빔을 조사하는 레이저광원; 상기 레이저광원에서 조사되는 레이저빔을 수평방향으로 회절시키는 회절격자; 상기 회절격자에서 회절된 레이저빔을 수평방향으로 확산시켜, 레이저빔에 의해 형성되는 레이저빔 터치영역을 확대시키는 터치영역확대부; 및 상기 레이저빔 터치영역에서 레이저빔이 반사되는 지점을 상기 이미지와 관련된 터치입력으로 인식하는 터치입력인식부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 터치영역확대부는, 입사되는 레이저빔의 S편광 및 P편광 중 어느 하나를 반사시키고 다른 하나를 투과시키는 편광분리막이 상호 특정 각도로 연결된 편광분리막 결합구조를 포함하며, 상기 편광분리막 결합구조에 의해, 상기 레이저빔이 수평방향으로 확산될 수 있다.
바람직하게는, 상기 편광분리막 결합구조는, 상기 레이저빔의 진행방향을 기준으로, 레이저빔의 S편광 및 P편광 중 어느 하나를 상기 진행방향의 좌측 수평방향으로 반사시키도록 좌측 하향경사진 제1편광분리막 및 상기 진행방향의 우측 수평방향으로 반사시키도록 우측 하향경사진 제2편광분리막이 상기 특정 각도로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 회절격자는, 상기 회절격자에서 회절된 레이저빔의 발산각이 상기 편광분리막 결합구조의 상기 특정 각도를 수용하게 하는, 회절 특성을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 레이저광원은, 레이저빔의 조사광축을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 일정 각도 회전 배치되어, 상기 레이저광원에서 조사된 레이저빔이 상기 회절격자를 통해 회절되면서 S편광 및 P편광 비율이 균등해지게 할 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 터치입력인식장치에 의하면, 레이저광원을 사용하여 레이저빔 터치영역을 형성하는데 있어서 보다 효율적으로 넓고 균일한 레이저빔 터치영역을 형성함으로써, 터치입력 인식 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 도출한다.
도 1은 기존의 터치입력 인식 방식을 채용한 프로젝션장치의 개략적인 구성을 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치입력인식장치의 개략적인 구성을 보여주는 구성도이다.
도 3은 본 발명에서 채용하는 터치영역확대부의 구조를 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명에서 넓고 균일하게 확장 형성되는 레이저빔 터치영역을 보여주는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기에 앞서, 도 1을 참조하여 기존의 터치입력 인식 방식(장치)을 채용한 프로젝션장치의 개략적인 구성을 설명하겠다.
이때, 본 발명의 경우는, 얇으면서도 넓고 균일한 터치영역을 형성하는 것을 주된 목적으로 하며, 얇은 터치영역 형성에 부합하고자 IR빔을 주사하는 광원으로서 수평방향/수직방향 모두 큰 발산각을 갖는 LED 광원 대신, 수직방향 대비 수평방향의 발산각이 큰 레이저광원을 채용하는 것을 전제하겠다.
따라서, 이하에서 기존의 터치입력 인식 방식(장치)을 채용한 프로젝션장치를 설명하는데 있어서도 레이저광원을 사용하는 것으로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 터치입력 인식 방식(장치)을 채용한 프로젝션장치(10)는, 이미지를 투사하고, 사용자가 투사된 이미지가 표시되는 표시면 상에서 터치입력을 인가하여 조작할 수 있는 방식의 양방향 프로젝션장치(Interactive Projector)이다.
이러한 프로젝션장치(10) 내 프로젝터모듈(11)은, 이미지 예컨대 UI이미지를 투사한다.
프로젝터모듈(11)에 의해 투사된 UI이미지는, UI이미지가 도달되는 표면(예 : 바닥, 벽, 책상 등)에 맺혀 표시될 것이고, 이처럼 투사된 UI이미지가 맺혀 표시되는 표면영역을 표시면이라 할 수 있다.
따라서, 설명의 편의를 위해, 도 1에서는, 표면(예 : 바닥, 벽, 책상 등)에 맺혀 표시된 UI이미지(30) 및 UI이미지가 표시되는 표시면(30)을, 동일한 참조번호로 설명하겠다.
그리고 이러한 프로젝션장치(10)는, IR(Infrared) 레이저광원을 사용하는 IR 기반의 터치입력 인식 방식(장치)을 채용한다.
프로젝션장치(10)가 채용하는 터치입력 인식 방식(장치)은, 카메라모듈(12), 터치입력모듈(13) 및 광조사모듈(14)을 기본 구성으로 한다.
광조사모듈(14)은, 투사된 UI이미지가 표시되는 표시면(30) 상에 레이저 IR빔(이하, 레이저빔으로 통칭)을 조사한다.
즉, 광조사모듈(14)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시면(30) 상에 레이저빔을 조사하여, 표시면(30)의 수평방향으로 UI이미지(30)를 커버할 수 있는 터치영역(40, 이하 레이저빔 터치영역)을 형성하게 된다.
카메라모듈(12)은, 투사된 UI이미지가 표시되는 표시면(30), 달리 말하면 표시면(30)과 수평하게 형성된 레이저빔 터치영역(40)을 촬영한다.
이러한 카메라모듈(12)은, 사용자의 눈으로 보지 못하는 레이저빔 즉 레이저 IR빔을 식별할 수 있고 가시광선 대역의 투사된 UI이미지(30) 및 주변광은 차단할 수 있다.
따라서, 카메라모듈(12)은, 가시광선 대역의 투사된 UI이미지(30) 및 주변광(가시광선 노이즈)를 제거(차단)하고, 레이저빔 터치영역(40)에서 레이저빔이 반사되는 지점 만을 검출(식별)하기 위해, IR카메라가 사용될 수 있다.
터치입력인식모듈(13)은, 카메라모듈(12)의 촬영영상을 토대로, 레이저빔 터치영역(40)에서 레이저빔이 반사되는 지점을 UI이미지(30)와 관련된 터치입력으로 인식한다.
이러한 터치입력인식모듈(13)은, 레이저빔 터치영역(40)을 2차원의 (x,y) 좌표계로 인지(변환)할 수 있는 모듈로서, 채택하고 있는 변환 알고리즘에 따라 프로젝터모듈(11)과 연동하여 레이저빔 터치영역(40)에서 레이저빔이 반사되는 지점을 UI이미지 내 2차원의 (x,y) 좌표계로 변환함으로써 UI이미지(30)와 관련된 터치입력으로 인식할 수 있다.
이에, 프로젝션장치(10)에서의 터치입력 인식 과정을 설명하면, 표시면(30) 상에 표시된 UI이미지(30)를 보는 사용자가 터치객체(1)을 사용해서 표시면(30) 상의 임의의 지점을 터치하게 되면, 표시면(30) 상의 레이저빔 터치영역(40) 중 터치된 지점에서 레이저빔이 반사될 것이다.
이때, 터치객체(1)는, 사용자의 손(손가락)일 수도 있고, 연필, 볼펜 등 불특정한 도구일 수도 있다.
이처럼 레이저빔이 터치객체(1)에 의해 터치된 지점에서 반사되면(a), 카메라모듈(12)은 레이저빔이 반사되는 지점(a지점)을 검출하게 된다.
이에, 터치입력인식모듈(13)은, 전술과 같이 카메라모듈(12)에 의해 검출된 지점(a지점), 즉 검출된 지점(a지점)이 갖는 UI이미지(30) 내 위치좌표(x,y)를 터치객체(1)에 의한 터치입력으로 인식할 수 있다.
이때, 카메라모듈(12)에 의해 검출된 지점(a지점)을 UI이미지(30)와 관련된 위치좌표(x,y)로 변환하는 변환 기술은, 기존의 기술 내용이므로 그 구체적인 설명을 생략하도록 하겠다.
전술한 바에서 알 수 있듯이, 사용자가 투사된 이미지(예 : UI이미지)를 보면서 조작할 수 있는 방식의 양방향 프로젝션장치(10)에서는, 사용자에 의한 터치입력을 정확하게 인식해내는 것이 매우 중요하고, 이를 위한 중요 부분 중 하나는 터치영역을 형성하는 기술이라 할 수 있다.
즉, 터치영역을 형성함에 있어서, 터치영역이 두껍게(굵게) 형성된다면 터치입력 인식의 정확도가 떨어질 수 있고, 터치영역이 좁고 불균일하게 형성된다면 터치입력 인식의 정확도 및 인식률이 떨어지는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 터치입력 인식 성능을 높이기 위해서는, 얇으면서도 넓고 균일한 터치영역을 형성하는 것이 매우 중요하다.
이를 위해, 본 발명에서는, 전술에서 언급한 바와 같이, 얇은 터치영역 형성에 부합하고자 IR빔을 주사하는 광원으로서 수평방향/수직방향 모두 큰 발산각을 갖는 LED 광원 대신, 수직방향 대비 수평방향의 발산각이 큰 레이저광원을 채용(사용)한다.
하지만, 레이저광원을 사용한다 하더라도, 도 1에서 알 수 있듯이, 레이저광원의 수평방향 발산각 한계로 인해 광조사모듈(14)의 조사각(X)이 UI이미지(30) 전체를 모두 커버할 만큼 크지 않아, 여전히 충분히 넓고 균일한 터치영역 형성을 달성하는데 한계를 갖는다.
이렇게 되면, 예컨대 사용자가 터치객체(1)을 사용해서 표시면(30) 상의 b지점을 터치하게 되면, 터치입력으로 인식되지 않을 것이다.
이에, 본 발명에서는, 얇은 터치영역 형성에 부합하고자 레이저광원을 사용하여 (레이저빔) 터치영역을 형성하면서, 보다 효율적으로 넓고 균일한 레이저빔 터치영역을 형성함으로써 터치입력 인식 성능을 향상시킬 수 있는 구조를 제안하고자 한다.
이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치입력인식장치에 대한 구성을 구체적으로 설명하겠다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치입력인식장치(100)는, 이미지가 표시되는 표시면 상에, 레이저빔을 조사하는 레이저광원(110)과, 레이저광원(110)에서 조사되는 레이저빔을 수평방향으로 회절시키는 회절격자(120)와, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔을 수평방향으로 확산시켜, 레이저빔에 의해 형성되는 레이저빔 터치영역을 확대시키는 터치영역확대부(135)와, 레이저빔 터치영역에서 레이저빔이 반사되는 지점을 이미지와 관련된 터치입력으로 인식하는 터치입력인식부(140)를 포함한다.
여기서, 터치입력인식장치(100)의 터치입력인식장치(100), 회절격자(120) 및 터치영역확대부(135)는, 도 1의 프로젝션장치(10)의 구성과 비교할 때, 광조사모듈(14)과 대응되는 구성일 수 있다.
그리고, 터치입력인식장치(100)의 터치입력인식부(140)는, 도 1의 프로젝션장치(10)의 구성과 비교할 때, 터치입력인식모듈(13)과 대응되는 구성일 수 있다.
따라서, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 도 1에서 언급한 프로젝션장치(10)에서 본 발명의 터치입력인식장치(100)를 채용한 경우, 다시 말해 프로젝션장치(10)이 프로젝터모듈(11), 카메라모듈(12) 및 본 발명의 터치입력인식장치(100)로 구성된 형태로 가정하여 설명하도록 하겠다.
프로젝터모듈(11)은, 이미지 예컨대 UI이미지를 투사한다.
프로젝터모듈(11)에 의해 투사된 UI이미지는, UI이미지가 도달되는 표면(예 : 바닥, 벽, 책상 등)에 맺혀 표시될 것이고, 이처럼 투사된 UI이미지가 맺혀 표시되는 표면영역을 표시면이라 할 수 있다.
따라서, 설명의 편의를 위해, 도 1에서는, 표면(예 : 바닥, 벽, 책상 등)에 맺혀 표시된 UI이미지(30) 및 UI이미지가 표시되는 표시면(30)을, 동일한 참조번호로 설명하겠다.
레이저광원(110)은, 이미지 즉 UI이미지(30)가 표시되는 표시면(30) 상에, 레이저빔(레이저 IR빔)을 조사한다.
여기서, 레이저광원(110)은, 레이저빔의 조사광축을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 일정 각도 회전 배치되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 레이저광원(110)을 시계방향 또는 반시계방향으로 45°회전 배치하는 것이 바람직하다.
이는, 후술에서 다시 한번 언급하겠지만, 레이저광원(110)에서 조사되는 레이저빔(레이저 IR빔)의 S편광(S-polarized light) 및 P편광(P-polarized light) 비율이 균등하지 않은 특성, 즉 레이저광원이 편광비가 높고 S편광으로 선편광된 광원이기 때문이다.
이처럼 레이저광원(110)을 시계방향 또는 반시계방향으로 45°회전 배치함으로써, 얻게 되는 효과(결과)에 대해서는 후술에서 구체적으로 설명하겠다.
도 2에서 알 수 있듯이, 레이저광원(110)에서 조사된 레이저빔이 진행하는 경로에는, 회절격자(120)가 배치된다.
이에, 회절격자(120)는, 레이저광원(110)에서 조사되는 레이저빔을 수평방향으로 회절시킨다.
회절격자(120)에 인가된 레이저빔은, 회절격자(120)가 갖는 회절 특성 즉 회절격자(120)에 형성된 격자 갭(gap) 및 격자 두께에 따라 발생되는 회절 현상에 기인하여, 수평방향으로 회절될 것이다.
이때, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔의 발산각(β)은, 후술할 터치영역확대부(135)의 특정 각도(α)를 수용할 수 있는 것이 바람직하다.
이에, 회절격자(120)는, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔의 발산각(β)이 터치영역확대부(135)의 특정 각도(α)를 수용하게 하는, 회절 특성 즉 격자 갭(gap) 및 격자 두께를 갖는 것이 바람직하다.
도 2에서 알 수 있듯이, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔이 진행하는 경로에는, 터치영역확대부(135)가 배치된다.
터치영역확대부(135)는, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔을 수평방향으로 확산시켜, 레이저빔에 의해 형성되는 레이저빔 터치영역을 확대시킨다.
보다 구체적으로 설명하면, 터치영역확대부(135)는, 입사되는 레이저빔의 S편광 및 P편광 중 어느 하나를 반사시키고 다른 하나를 투과시키는 편광분리막이 상호 특정 각도로 연결된 편광분리막 결합구조를 포함한다.
그리고, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔이 터치영역확대부(135)로 인가되면, 터치영역확대부(135)에 포함된 편광분리막 결합구조에 의해 수평방향으로 확산된다.
도 2, 보다 구체적인 도 3의 경우, 터치영역확대부(135)에, 2개의 편광분리막(131,132)이 상호 특정 각도(α)로 연결된 편광분리막 결합구조가 포함된 예시를 보여주고 있다.
구체적으로, 도 3에서 알 수 있듯이, 터치영역확대부(135)에 포함된 편광분리막 결합구조는, 레이저빔의 진행방향을 기준으로, 레이저빔의 S편광 및 P편광 중 어느 하나를 진행방향의 좌측 수평방향으로 반사시키도록 좌측 하향경사진 제1편광분리막(131) 및 진행방향의 우측 수평방향으로 반사시키도록 우측 하향경사진 제2편광분리막(132)이 특정 각도(α)로 연결되는 구조인 것이 바람직하다.
그리고, 터치영역확대부(135)에 포함된 편광분리막 결합구조는, 제1편광분리막(131) 및 제2편광분리막(132)을 특정 각도(α)로 연결되게 고정시키는 고정체(133)를 포함할 수 있고, 예를 들어 고정체(133)는 유리(glass)일 수 있다.
물론, 편광분리막 결합구조는, 고정체(133) 없이, 특정 각도(α)로 연결된 제1편광분리막(131) 및 제2편광분리막(132)로만 이루어진 구조일 수도 있다.
이하에서는, 설명의 편의 상 제1편광분리막(131) 및 제2편광분리막(132)은, S편광을 반사시키고 P편광을 투과시키는 것으로 가정하여 설명하겠다.
이 경우, 도 2에서 알 수 있듯이, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔이 터치영역확대부(135)로 진행하여, 제1편광분리막(131)으로 입사되는 레이저빔의 S편광은 진행방향의 좌측 수평방향으로 반사될 것이고 P편광은 진행방향으로 투과될 것이다.
또한, 회절격자(120)에서 회절된 레이저빔이 터치영역확대부(135)로 진행하여, 제2편광분리막(132)으로 입사되는 레이저빔의 S편광은 진행방향의 우측 수평방향으로 반사될 것이고 P편광은 진행방향으로 투과될 것이다.
이렇게 되면, 터치영역확대부(135)에 포함된 편광분리막 결합구조에 의해, 레이저빔의 S편광이 진행방향의 좌측 수평방향 및 우측 수평방향으로 진행하고 레이저빔의 P편광이 진행방향으로 진행하게 되어, 터치영역확대부(135)에서 발산되는 수평방향 발산각은 거의 180°에 가까울 만큼 커질 것이다(확산).
이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치입력인식장치(100)에서는, 레이저광원(110)에서 조사되고 회절격자(120) 및 터치영역확대부(135)를 거쳐 조사되는 레이저빔의 조사각(Y)이 180°에 가까울 만큼 충분히 크기 때문에, 이러한 레이저빔에 의해 형성되는 레이저빔 터치영역(50)은 UI이미지(30) 전체를 모두 커버할 만큼 충분히 넓게 확대된다.
또한, 전술에서 언급한 바와 같이, 레이저광원(110)은, 시계방향 또는 반시계방향으로 45°회전 배치된다.
이렇게 되면, 레이저광원(110)에서 조사되는 레이저빔, 즉 S편광으로 선편광된 레이저빔이 회절격자(120)를 통해 회절되면서, S편광 및 P편광 비율이 균등해질 것이다.
결국, 본 발명에서는, 레이저광원(110)을 45°회전 배치하는 구조적 개선을 통해, 회절격자(120)를 거쳐 터치영역확대부(135)로 진행하는 레이저빔의 S편광 및 P편광 비율을 균등해지게 하고, 따라서 터치영역확대부(135) 내 편광분리막 결합구조에 의해, 진행방향의 좌측 수평방향 및 우측 수평방향으로 (반사) 진행하는 레이저빔의 S편광과 진행방향으로 (투과) 진행하는 레이저빔의 P편광 비율이 균등해지게 하는 것이다.
이렇게 되면, 터치입력인식장치(100)에서 조사되는 레이저빔에 의해 형성되는 레이저빔 터치영역(50)은, 레이저빔의 S편광 및 P편광으로 인해 전체적으로 균일해질 것이다.
만약, 레이저광원(110)을 45°회전 배치하지 않았다면, S편광으로 선편광된 레이저빔이 회절격자(120)를 거쳐 터치영역확대부(135)로 진행하게 될 것이고, 이로 인해 터치입력인식장치(100)에서 조사되는 레이저빔에 의해 형성되는 레이저빔 터치영역(50)은, 진행방향의 좌측 수평방향 및 우측 수평방향으로 (반사) 진행한 S편광이 많고 진행방향으로 (투과) 진행한 P편광이 적은 상태로서, 불균일할 것이다.
터치입력인식부(140)은, 레이저빔 터치영역(50)에서 레이저빔이 반사되는 지점을 이미지 즉 UI이미지(30)와 관련된 터치입력으로 인식한다.
즉, 터치입력인식부(140)은, 카메라모듈(12)의 촬영영상을 토대로, 레이저빔 터치영역(50)에서 레이저빔이 반사되는 지점을 UI이미지(30)와 관련된 터치입력으로 인식한다.
이러한 터치입력인식부(140)은, 레이저빔 터치영역(50)을 2차원의 (x,y) 좌표계로 인지(변환)할 수 있는 모듈로서, 채택하고 있는 변환 알고리즘에 따라 프로젝터모듈(11)과 연동하여 레이저빔 터치영역(50)에서 레이저빔이 반사되는 지점을 UI이미지 내 2차원의 (x,y) 좌표계로 변환함으로써 UI이미지(30)와 관련된 터치입력으로 인식할 수 있다.
이에, 표시면(30) 상에 표시된 UI이미지(30)를 보는 사용자가 터치객체(1)을 사용해서 표시면(30) 상의 임의의 지점을 터치하게 되면, 표시면(30) 상의 레이저빔 터치영역(50) 중 터치된 지점에서 레이저빔이 반사될 것이다.
이처럼 레이저빔이 터치객체(1)에 의해 터치된 지점에서 반사되면(a), 카메라모듈(12)은 레이저빔이 반사되는 지점(a지점)을 검출하게 된다.
이에, 터치입력인식부(140)은, 전술과 같이 카메라모듈(12)에 의해 검출된 지점(a지점), 즉 검출된 지점(a지점)이 갖는 UI이미지(30) 내 위치좌표(x,y)를 터치객체(1)에 의한 터치입력으로 인식할 수 있다.
여기서, 본 발명의 터치입력인식장치(100)에서는, 레이저광원(110)을 사용함에 따라 얇은 레이저빔 터치영역(50) 형성을 달성하면서도, 레이저광원(110) 회전 배치와 회절격자(120) 및 터치입력인식부(135)를 채용한 구조로 인해 넓고 균일한 레이저빔 터치영역(50) 형성을 달성하고 있다.
이렇게 되면, 본 발명의 경우, 사용자가 터치객체(1)을 사용해서 표시면(30) 상의 b지점을 비롯한 어떤 지점을 터치하더라도, 터치입력으로 정확히 인식해낼 수 있게 되어, 터치입력 인식의 정확도 및 인식률을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치입력인식장치에 의하면, 얇은 터치영역 형성에 부합하고자 레이저광원을 사용하여 (레이저빔) 터치영역을 형성하면서, 레이저광원을 사용하여 레이저빔 터치영역을 형성하는데 있어서 보다 효율적으로 넓고 균일한 레이저빔 터치영역을 형성함으로써, 터치입력 인식 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 도출한다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명의 터치입력인식장치에 따르면, 레이저광원을 사용하여 레이저빔 터치영역을 형성하는데 있어서 보다 효율적으로 넓고 균일한 레이저빔 터치영역을 형성함으로써, 터치입력 인식 성능을 향상시키는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100 : 터치입력인식장치
110 : 레이저광원 120 : 회절격자
135 : 터치영역확대부 140 : 터치입력인식부

Claims (5)

  1. 이미지가 표시되는 표시면 상에, 레이저빔을 조사하는 레이저광원;
    상기 레이저광원에서 조사되는 레이저빔을 수평방향으로 회절시키는 회절격자;
    상기 회절격자에서 회절된 레이저빔을 수평방향으로 확산시켜, 레이저빔에 의해 형성되는 레이저빔 터치영역을 확대시키는 터치영역확대부; 및
    상기 레이저빔 터치영역에서 레이저빔이 반사되는 지점을 상기 이미지와 관련된 터치입력으로 인식하는 터치입력인식부를 포함하며,
    상기 레이저광원은,
    레이저광원에서 조사된 레이저빔이 상기 회절격자를 통해 회절되면서 터치영역확대부로 입사되기까지 레이저빔 내 S편광 및 P편광 비율이 균등해지도록 레이저빔의 조사광축을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 일정 각도 회전 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력인식장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치영역확대부는,
    입사되는 레이저빔의 S편광 및 P편광 중 어느 하나를 반사시키고 다른 하나를 투과시키는 편광분리막이 상호 특정 각도로 연결된 편광분리막 결합구조를 포함하며,
    상기 편광분리막 결합구조에 의해, 상기 레이저빔이 수평방향으로 확산되는 것을 특징으로 하는 터치입력인식장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광분리막 결합구조는,
    상기 레이저빔의 진행방향을 기준으로, 레이저빔의 S편광 및 P편광 중 어느 하나를 상기 진행방향의 좌측 수평방향으로 반사시키도록 좌측 하향경사진 제1편광분리막 및 상기 진행방향의 우측 수평방향으로 반사시키도록 우측 하향경사진 제2편광분리막이 상기 특정 각도로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치입력인식장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회절격자는,
    상기 회절격자에서 회절된 레이저빔의 발산각이 상기 편광분리막 결합구조의 상기 특정 각도를 수용하게 하는, 회절 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 터치입력인식장치.
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