KR20090060283A

KR20090060283A - 좌절형 전반사를 통한 멀티 터치 검출 디스플레이

Info

Publication number: KR20090060283A
Application number: KR1020097004408A
Authority: KR
Inventors: 제퍼슨 와이. 한
Original assignee: 퍼셉티브 픽셀 인코포레이티드
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-06-11
Also published as: EP2047308A2; JP2009545828A; EP2047308A4; WO2008017077A3; WO2008017077A2; WO2008017077A4

Abstract

좌절형 전반사에 기초한 고해상도의 난조없는 멀티 터치 검출 디스플레이 시스템 및 처리과정은 전반사를 실행하며 적외선 광 등과 같은 광을 수용하는 광 도파관(12, 32, 42, 62, 76, 84)과; 사용자와의 접촉으로 인해 전반사의 좌절에 의해 유발된, 광 도파관(12, 32, 42, 62, 76, 84)을 탈출하는 광을 검출하는 영상 센서(20, 50, 72a, 72b, 72c, 86, 104a, 104b)를 사용한다. 광 도파관(12, 32, 42, 62, 76, 84)은 검출 성능을 상당히 개선시키고 오염 영향과 접촉면에 대한 손상을 최소화하고 시스템의 수명을 연장시키기 위해, 순응성 표면 오버레이(48, 64, 78, 88)에 삽입된다. 상기 시스템 및 처리과정은 전체 광 도파관(12, 32, 42, 62, 76, 84)을 탈출하는 좌절형 전반사의 연속한 영상화로 인해, 멀티 터치(멀티 입력)과 높은 공간적 및 순간적 해상도를 제공한다. 기타 다른 특징 및 장점들중에서, 상기 시스템 및 처리과정은 대형 설비에도 난조가 없으며, 후사 투영(22, 52, 74a, 74b, 74c) 및 기타 다른 디스플레이 장치에 사용하기 매우 적합하다.

도파관, 발광 다이오드, 적외선, 아크릴, 카메라

Description

좌절형 전반사를 통한 멀티 터치 검출 디스플레이{MULTI TOUCH SENSING DISPLAY THROUGH FRUSTRATED TOTAL INTERNAL REFLECTION}

본 발명은 좌절형 전반사(frustrated total internal reflection)에 기초한 고해상도 멀티 터치 검출 디스플레이를 위한 기술에 관한 것이다.

터치 검출은 단일 접촉지점에서는 일반적이지만, 동시에 여러 접촉지점을 검출하거나 또는 멀티 터치 검출시에는 매우 어렵다.

멀티 터치 검출을 위한 매우 직접적인 접근방식은 여러개의 분리 센서를 이용하는 것으로서, 이러한 센서 각각은 각각의 접촉지점을 검출한다. 예를 들어, 탁텍스 콘트롤 인코포레이티드는 플로어 센서, 안전장치, 및 기타 다른 용도로 사용하기 위한 어레이 센서의 라인을 갖고 있다. 또 다른 실시예로서, 본 발명에 참조인용된 리 에스와 벅스톤 더블유 및 스미스 케이 시의 "멀티 터치 3차원 터치감응형 타블렛"[연산 시스템에서의 휴면 요소에 대한 SIGCHI 컨퍼런스(미국 캘리포니아 샌프란시스코)의 회의록, CHI'85, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 21-25(1985년)]에는 각각의 노드에 활성 소자(다이오드)를 갖는 매트릭스 형태로 정렬된 센서 사용에 대해 서술하고 있다. 각각의 노드에 활성 트랜지스터를 갖는 매트릭스 형태의 다수의 불연속 센서를 사용하는 장치의 또 다른 실시예로서는 핑거웍스 아이제스쳐패 드(Fingerworks iGesturePad)를 거론할 수 있다. 웨스터맨 등에 허여되고 본 발명에 참조인용된 미국특허 제6,323,846호에는 멀티 터치 표면 시스템에서 근접 센서의 어레이를 사용하는 또 다른 실시예를 서술하고 있다.

본 발명에 참조인용된 힐리스 더블유 디의 "고해상도 영상 터치 센서"[로보틱스 리서치의 국제 저널, 1-2페이지, 33-34페이지(1982년)]에 서술한 바와 같이, 힘-감응형 레지스터(FSR)의 순수 수동 매트릭스를 조심스럽게 사용하므로써 멀티 터치 검출이 달성된다. 니콜 등에 허여되고 본 발명에 참조인용된 미국특허 제4,134,063호는 이러한 목적을 위한 용량성 전극의 사용에 대해 서술하고 있다. 최근에는 레키모토 제이에 의한 "스마트스킨: 쌍방향 표면에서 자유 조작을 위한 기반시설"[연산 시스템에서 휴면 요소에 대한 SIGCHI 컨퍼런스의 회의록, CHI'02, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 113-120(2002년)]에도 개시되어 있으며, 이들은 본 발명에 참조인용되었다. 이러한 시스템은, 다수의 활성 센서를 사용하면서도 수많은 전기 연결부를 수반하므로써 매우 낮은 해상도(예를 들어, 100 x 100 이하)를 요구하는 사용에 대한 그 적용을 불리하게 한정하는 종래 시스템에 비해 복잡하지 않다. 또한, 이러한 시스템은 시각적으로 불투명하므로써, 그래픽 디스플레이와 일체화되었을 경우 상부 투영을 사용할 것이 요구된다. 마지막으로, 이러한 시스템은 그 이용하는 전기 신호의 연약한 특성으로 인해 견고성에 문제가 있었다.

고해상도의 데이터세트를 빠른 비율로 얻기 위해 비디오 카메라를 사용할 것이 제안되었다. 그러나, 비디오에 기초하는 이러한 기법은 매우 부정확하며; 사용자를 매우 불안하게 하는 불일치와 진정한 접촉이 이루어졌는지의 여부를 결정할 수 없게 한다. 최근의 접근방식은 세기(intensity)로부터 깊이를 추정하는 단계[마츠시타 엔 및 레키모토 제이가 서술한 바와 같이 "홀로 월(holo wall): 손가락, 손, 몸, 및 물체 민감형 벽의 설계"(사용자 인터페이스 소프트웨어 및 기법에 관한 제10차 연례 ACM 심포지움)(캐나다 앨버타 뱀프, 1997년 10월 14일-17일)(UIST '97, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 209-210(1997)]와, 스테레오로부터 깊이를 추정하는 단계[윌슨이 서술한 바와 같이 "A.D., "터치라이트: 제스처 기반형 상호작용을 위한 영상 터치 스크린 및 디스플레이(다모드 인터페이스에 관한 제6차 국제 컨퍼런스 회의록)(미국 펜실베니아 주립대학, 2004년 10월 13일-15일)(ICMI'04, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 69-76, 2004년); 말릭 에스 및 라스즐로 제이의 "시각 터치패드: 양손 제스처 입력 장치"(다모드 인터페이스에 관한 제6차 국제 컨퍼런스 회의록)(미국 펜실베니아 주립대학, 2004년 10월 13일-15일)(ICMI '04, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 289-296, 2004년)]와, 변형가능한 기판내에 매립된 메이커를 추적하는 단계[가미야마 케이, 블랙 케이, 미조타 티, 가지모터 에이취, 가와카미 엔, 및 다치 에스가 서술한 바와 같이 "표면 추적 필드의 실시간 측정을 위한 시각기반 센서"(IEEE 연산 그래프, Appl., 25, 1, 2005년 1월, 68-75]를 포함한다. 이들 각각의 문헌들은 본 발명에 참조인용되었다.

또 다른 터치 검출기법으로는 좌절형 전반사(FTIR)를 사용하는 것이다. 광이 낮은 굴절률의 매질과의 인터페이스와 만날 때(예를 들어 유리-에어), 광은 입사각에 의존하는 정도로 굴절되고, 그러한 임계각을 지나 전반사(TIR)를 경험하게 된다. 광섬유와 광 파이프 및 기타 다른 광 도파관은 광을 매우 적은 손실로 효과 적으로 전송하기 위해 이러한 현상에 의존한다. 그러나, 인터페이스에서의 또 다른 물질은 이러한 전반사를 좌절시켜, 도파관으로부터 광 탈출을 유발시킬 수 있다.

좌절형 전반사는 널리 공지되어 있으며, 적어도 1960년대 이래로 지문 융기부를 영상화하기 위해 생물측정에 사용되어져 왔다. 본 발명에 참조인용된, 화이트에 허용되어 1965년에 발행된 미국특허 제3,200,701호는 피부 표면의 융기부 패턴을 광학적으로 검출하기 위한 FTIR의 사용에 대해 서술하고 있다.

본 발명에 참조인용된, 존슨 등에 허여되어 1972년에 발행된 미국특허 제3,673,327호에는 터치작동식 장치의 초기 버전이 개시되어 있으며, 이러한 장치에 서 2진 장치는 손가락과의 접촉으로 인해 유발되는 평판 도과판을 통한 광 희석을 검출한다.

본 발명에 참조인용된, 뮐러에 허여되어 1974년에 발행된 미국특허 제3,846,826호에는 사용자로 하여금 브러시, 철필, 손가락 등과 같은 자유형태 물체를 사용하여 디스플레이상에 "페인팅"할 수 있게 하는 영상 터치 센서가 개시되어 있다. 이러한 장치에서, CRT의 비행 스폿(flying spot)으로부터의 광은 대형 프리즘의 표면에서 내부로 전반사되어 단일의 광검출기에 집중되므로써, 접촉되어 있는 영역의 업데이트 비트맵을 발생시킨다. 이러한 방법은 본 발명에 참조인용된 그린 알의 "드로잉 프리즘: 휘발성 그래픽 입력 장치"[컴퓨터 그래픽스 및 쌍방향 기법 SIGGRAPH '85 에 대한 제12회 연례 컨퍼런스 회의록, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 103-110(1985년)]에 개시된 바와 같이, 1985년에 광 전도 형태로 업데이트되었다.

본 발명에 참조인용된, 말로스에 허여된 미국특허 제4,346,376호에는 벌키 프리즘이 얇은 평판 도파관으로 대체되어 광 접촉시의 물체에 의해 분산되는 광을 검출하므로써 작동되는, CRT기반 터치 센서가 개시되어 있다. 가장 최근의 지문 센서는 본 발명에 참조인용된, 후지에다 아이 및 하가 에이취의 "분산된 광 검출에 기초한 주문 입력"[응용 광학-IP, 36, 35, 9152-9156(1998)]에 서술된 바와 같이 이러한 접근방식을 사용하고 있다.

또한, 로보틱스 커뮤니티는 순응성 표면 오버레이를 갖는 로봇 파지기용 촉각 센서의 구성에 있어서 1984년 이래로 이러한 접근방식을 사용해왔다. 이에 관한 문헌으로는 모트 디 에이취 리 엠 에이취 및 니콜라스 에이취의 "실험적 고해상도 촉각 센서 어레이"[로봇 센서 제2권: 촉각 및 넌-비전, Pugh,A., Ed. Springer-Verlag, 베를린, 179-188(1986)]와, 태니 케이, 코모리야 케이, 카네코 엠, 타치스 에스, 및 후지카바 에이의 "고해상도 촉각 센서"[로봇 센서 제2권: 촉각 및 넌-비전, Pugh,A., Ed. Springer-Verlag, 베를린, 189-198(1986)]와, 화이트에 허여된 미국특허 제4,668,861호 등이 있으며; 이러한 문헌들은 본 발명에 참조인용되었다.

순응성 표면 오버레이를 사용하므로써, 통상적으로 에어갭에 의해 도파관으로부터 이격된 구조화된 가요성 박막은 가압되었을 때 도파관과 광접촉되게 한다. 카스데이에게 허여된, 본 발명에 참조인용된 미국특허 제4,484,179호는 터치 감응형 디스플레이의 내용에서 이러한 접근방식을 서술하고 있다.

멀티 터치 검출을 이용한 다양한 상호작용 기술을 서술하고 있는 또 다른 문헌으로는 벅스톤 더블유와 힐 알 및 로우레이 피 등에 의한 "터치 감응형 타블렛 입력에서의 이슈 및 기법"[컴퓨터 그래픽스 및 상호작용 기술 SIGGRAPH '85 에 대한 제12차 연례 컨퍼런스의 회의록, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 215-224(1985년)]과, 디에츠 피 및 레이 디에 의한 "다이아몬드 터치: 다사용자 터치 기법"[사용자 인터페이스 소프트웨어 및 기법에 관한 제14차 연례 ACM 심포지움의 회의록(플로리다 올랜도, 2001년 11월 11-14일), UIST '01, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 219-226(2001년)]과; 웨스터맨 더블유와 엘리어스 제이 지 및 헷지 에이에 의한 "멀티 터치:인간-컴퓨터 상호작용을 위한 새로운 촉각 2차원 제스쳐 인터페이스"[휴면 팩터 및 인간공학 소사이어티 제45차 연례 회합의 회의록(미네아폴리스/성 폴, 미네소타, 2001년 10월), 632-636(2001년)]와; 우 엠 및 발락크리스난 알에 의한 "다사용자 테이블탑 디스플레이용 여러 손가락 및 손 전체 제스처 상호작용 기법"[사용자 인터페이스 소프트웨어 및 기법(캐나다 뱅쿠버, 2003년 11월 2-5 일), UIST '03, ACM 출판사, 뉴욕, NY, 193-202(2003년)] 등이 포함되며; 이러한 문헌은 본 발명에 참조인용되었다.

상술한 바에 비추어 볼 때, 멀티 터치 검출 디스플레이 분야에서는 개발이 한정되어 있음을 인식할 수 있다. 따라서, 고해상도와 고정밀도 및 구조가 간단하면서도 저렴하고 난조가 없는 멀티 터치 검출 디스플레이가 요망되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 고해상도 멀티 터치 검출을 제공하기 위해 간단하고 저렴하면서도 난조가 없는 멀티 터치 검출 디스플레이 시스템/방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 좌절형 전반사에 기초한 멀티 터치 검출 디스플레이 시스템/방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상부 투영을 요청하지 않고서도 그래픽 디스플레이에 사용하기 적합한 멀티 터치 검출 디스플레이 시스템/방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 멀티 터치 검출 디스플레이는 광을 수용하며 수용된 광의 일부가 광 도파관내에서 전반사를 받게 하는 광 도파관과, 광 도파관을 탈출하는 광을 검출하는 영상 카메라를 포함하며; 상기 광 도파관은 물리적 현상의 발생에 따라 전반사가 좌절되게 하고, 전반사가 좌절되었을 때는 수용된 광의 일부가 탈출되게 한다.

본 발명의 특징에 있어서, 센서는 광 도파관의 엣지에 직접 배치된 적외선 발광 다이오드를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 광 도파관은 광을 수용하도록 처리된 엣지를 갖는 아크릴 시트이다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 상기 물리적 현상은 광 도파관과 물체와의 접촉을 수반하며, 이러한 접촉에 의해 전반사가 좌절된다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 물체는 멀티 터치 검출 디스플레이 사용자의 손가락이다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 광 도파관은 여러 물리적 현상의 발생에 따라 전반사가 여러 위치에서 동시에 좌절되게 하며, 상기 여러 위치의 일부는 서로 이격되어 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 상기 물리적 현상은 광 도파관 표면의 제1장소와 제1물체와의 접촉과 광 도파관 표면의 제2장소와 제2물체와의 접촉중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제1 및 제2장소는 서로 이격되어 배치되며, 상기 광 도파관은 대응의 제1 및 제2위치에서 전반사가 좌절되게 한다.

본 발명의 특징에 있어서, 제1 및 제2물체는 멀티 터치 검출 디스플레이 사용자의 제1 및 제2손가락이다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 영상 센서는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 위치로부터 광 출력을 식별가능하게 검출한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 영상 카메라는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 여러 위치로부터 동시에 탈출하는 광을 식별가능하게 검출한다.

본 발명의 특징에 있어서, 센서는 광 도파관에 의해 수용되는 설정된 파장의 광을 방출하는 광원을 포함하며, 영상 카메라는 설정된 파장의 광만을 검출한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 센서는 광 도파관에 의해 수용되는 설정된 제1파장 및 제2파장의 광을 방출하는 광원을 포함하며, 영상 카메라는 설정된 제1파장의 광만을 검출하며, 멀티 터치 검출 디스플레이는 광 도파관에서 탈출하는 설정된 설정의 제2파장의 광만을 검출하는 제2영상 카메라를 부가로 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 센서는 영상 카메라의 셔터에 동기화된 비율로 광의 펄스를 방출하는 광원을 포함한다.

본 발명의 특징에 있어서, 광 도파관은 비평탄 표면을 가지며, 물리적 현상은 광 도파관의 비평탄 표면과 접촉되며, 이러한 접촉에 의해 전반사가 좌절된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 센서는 광 도파관에 2차원 비디오 영상을 투영하는 비디오 투영기를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 멀티 터치 검출 디스플레이는 비디오 영상이 투영되는 확산기를 포함한다.

본 발명의 특징에 있어서, 광 도파관은 비접촉면과 접촉면을 포함하며, 상기 확산기는 비접촉면상에 배치되고, 상기 물리적 현상은 광 도파관의 접촉면과 접촉되고, 이러한 접촉에 의해 전반사가 좌절된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 비디오 투영기는 비접촉면이 배치되는 측에 대응하는 광 도파관의 비접촉측에 배치되며; 상기 비디오 투영기는 광 도파관의 접촉측에 배치된 사용자에 의해 관찰되도록, 광 도파관을 향해 비디오 영상을 투영한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 센서는 2차원 비디오 영상을 투영하는 비디오 투영기와, 광 도파관의 표면에 인접하여 배치된 확산기를 포함하며; 상기 비디오 영상은 확산기에 투영된다.

본 발명의 특징에 있어서, 확산기에 의한 좌절이 최소화되도록 광 도파관과 확산기의 실제 부분 사이에 작은 간극이 배치된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 확산기는 비디오 투영기의 투영률에 동기화된 전자절환식 확산기 스크린이고, 영상 센서의 셔터 주기에 따라 비확산식으로 제조된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 확산기는 입사각에 대해 확산되고 다른 입사각에 대해서는 확산되지 않는 방향성 확산기(예를 들어, 홀로그래픽, 루미스티 등)이다.

본 발명의 특징에 있어서, 접촉하는 물체를 관찰하기 위해 확산기가 비확산식으로 제조되었을 때, 확산기를 통해 관찰하도록 부가의 카메라가 사용된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 영상 카메라는 광 도파관의 다른 부분으로부터 탈출하는 광을 검출하는 여러개의 영상 카메라를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 센서는 여러개의 비디오 투영기를 포함하며, 각각의 비디오 투영기는 각각의 2차원 비디오 영상을 광 도파관의 상이한 각각의 부분에 투영한다.

본 발명의 특징에 있어서, 센서는 영상 카메라와 광 도파관 사이에 배치된 LCD 디스플레이 패널을 포함하며, 상기 LCD 디스플레이 패널은 탈출한 광이 영상 카메라에 의해 검출되는 것을 방해하지 않도록 광 도파관에서 탈출한 광을 투과시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 멀티 터치 검출 디스플레이는 광 도파관과, 순응성 표면 오버레이와, 광 도파관에서 탈출하는 광을 검출하는 영상 카메라를 포함하며; 상기 광 도파관은 광을 수용하고, 수용된 광의 일부가 광 도파관내에서 전반사 되게 하며; 상기 순응성 표면 오버레이는 순응성 표면 오버레이를 광 도파관과 접촉시키는 외력에 의해 순응성 표면 오버레이의 가압이 가능하도록, 광 도파관에 밀착하여 배치되며; 상기 광 도파관 및 순응성 표면 오버레이는 순응성 표면 오버레이에 의해 광 도파관의 접촉에 따라 광 도파관내에서의 전반사가 좌절되게 하며; 상기 광 도파관은 전반사가 좌절되었을 때 전반사된 광의 일부가 탈출되게 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 순응성 표면 오버레이를 가압하지 않는 도중에 전반사의 좌절이 최소화되도록, 순응성 표면 어레이의 실질적인 부분과 광 도파관 사이에는 작은 간극이 배치된다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 멀티 터치 검출 디스플레이의 사용자 손가락에 의해 가압된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 패시브 철필, 장갑낀 손, 임의의 물체에 의해 가압된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 가압되지 않은 장소에서 간극을 유지할동안, 대응의 여러 장소에서 순응성 표면 오버레이의 동시 가압에 응답하여 도파관과 동시에 접촉하며; 상기 광 도파관은 여러 장소의 광 도파관내에서 전반사가 좌절되게 한다.

본 발명의 특징에 있어서, 가압된 장소들중 적어도 두개는 서로 이격되어 배치된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 영상 카메라는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 위치로부터 출력되는 광을 식별가능하게 검출한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 영상 카메라는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 여러 위치로부터 탈출되는 광을 동시에 식별가능하게 검출한다.

본 발명의 특징에 있어서, 센서는 광 도파관에 의해 수용되는 설정된 파장의 광을 방출하는 광원을 부가로 포함하며, 영상 카메라는 설정된 파장의 광만을 검출한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 광원은 제1파장 및 제2파장의 광을 방출하고, 영상 카메라는 설정된 파장의 광만을 검출하며, 멀티 터치 검출 디스플레이는 광 도파관으로부터 탈출하는 설정의 제2파장의 광만을 검출한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 광원은 영상 센서의 셔터에 동기화된 비율로 광 펄스를 방출한다.

본 발명의 특징에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 비평탄 접촉면을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 센서는 2차원 비디오 영상을 광 도파관에 투영한다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 확산기는 비디오 투영기의 투영률에 동기화된 전자절환식 확산기 스크린이고, 영상 센서의 셔터 주기에 따라 비확산식으로 제조된다.

본 발명의 특징에 있어서, 접촉하는 물체를 관찰하기 위해 확산기가 비확산식으로 제조되었을 때 확산기를 통해 관찰하도록 부가의 카메라가 사용된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 비디오 투영기에 의해 투영된 비디오 영상을 확산시킨다.

이러한 실시예의 또 다른 특징에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 동일한 파장의 주변 광을 광원으로서 거절하는 부품과, 상호작용 표면에서의 마찰을 감소시키는 부품과, 번쩍거림을 감소시키는 부품과, 사용자가 가압하기에 안락한 쿠션을 제공하는 부품을 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 센서는 광 도파관에 2차원 비디오 영상을 투영하는 비디오 투영기를 포함하며, 순응성 표면 오버레이는 비디오 투영기에 의해 투영된 비디오 영상을 확산시키는 얇은 층의 고무를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 멀티 터치 검출방법은 광 도파관내에 광을 수용하는 단계와, 반사된 광의 일부가 광 도파관으로부터 탈출하도록 내부로 반사된 광을 광 도파관내에서 좌절시키는 단계와, 탈출된 광을 영상화하는 단계를 포함한다.

이러한 실시예의 특징에 있어서, 광은 다수의 적외선 발광 다이오드를 갖는 광원에 의해 방출된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 방법은 광을 광 도파관으로서 수용하도록 처리된 엣지를 갖는 아크릴 시트를 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 광 도파관은 내부에 반사된 광을 좌절시키는 물체와 접촉된다.

본 발명의 특징에 있어서, 하나이상의 사용자 손가락은 내부에 반사된 광을 좌절시키기 위해 광 도파관과 접촉된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 내부로 반사된 광은 광 도파관내의 여러 위치에서 동시에 좌절되며, 상기 위치들증 일부는 서로 이격되어 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 서로 이격된 광 도파관의 제1 및 제2장소는 반사된 광이 광 도파관의 대응 위치로부터 동시에 탈출될 수 있도록, 동시에 접촉된다.

본 발명의 특징에 있어서, 여러 위치에서의 좌절은 사용자의 두개의 손가락에 의한 광 도파관과의 접촉에 의해 실행된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 광 도파관에서 탈출한 광은 2차원 표면을 따라 식별가능하게 영상화된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 광 도파관의 2차원 표면을 따라 여러 위치로부터 동시에 탈출한 광의 식별가능한 영상화가 실행된다.

본 발명의 특징에 있어서, 설정된 파장의 광은 광 도파관내에 수용되며, 광 도파관에서 탈출한 설정된 파장의 광만이 영상화된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 파장이 상이한 2개의 광은 광 도파관내에 수용되고, 광 도파관에서 탈출한 이러한 파장의 광만이 영상화된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 두개의 상이한 카메라는 두개의 상이한 파장의 광을 영상화한다.

본 발명의 특징에 있어서, 광의 펄스는 광 도파관내에 수용되고, 펄스의 비율에 동기화된 셔터를 갖는 영상 카메라는 탈출한 광을 검출한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 비평탄 표면을 갖는 광 도파관이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 상기 방법은 2차원 비디오 영상을 광 도파관에 투영하는 단계를 포함한다.

본 발명의 특징에 있어서, 투영된 비디오 영상을 확산시키기 위해 확산기가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 2차원 비디오 영상은 투영되고, 광 도파관의 비접촉면에 배치된 확산기에 의해 확산되며, 전반사된 광이 좌절되도록 광 도파관의 접촉면이 접촉된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 비디오 영상은 광 도파관의 비접촉측으로부터 투영된다.

본 발명의 특징에 있어서, 투영된 비디오 영상은 광 도파관에 인접하여 확산된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 확산기에 의해 전반사된 광의 좌절이 최소화되도록 광 도파관과 확산기의 실제 부분 사이에 작은 간극이 배치된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 비디오 영상의 투영율에 동기화된 전자절환식 확산기 스크린이 제공되며, 상기 전자절환식 확산기 스크린은 탈출한 광을 영상화하는 센서의 셔터 주기에 따른 비확산식으로 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 제공된 전자절환식 확산기 스크린은 입사각에 대해 확산되고 다른 입사각에 대해서는 확산되지 않는 방향성 확산기(예를 들어, 홀로그래픽, 루미스티 등)이다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 다수의 영상 카메라는 광 도파관의 각각의 상이한 부분으로부터 탈출한 광을 영상화한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 다수의 비디오 영상은 광 도파관의 각각의 상이한 부분상에 투영된다.

본 발명의 특징에 있어서, 비디오 영상은 광 도파관에서 탈출한 광이 통과될 수 있게 하는 LCD 디스플레이 패널에 의해 광 도파관을 통해 디스플레이된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 멀티 터치 검출방법은 광 도파관내에 광을 수용하는 단계와; 광 도파관내에 수용된 광을 전반사시키는 단계와; 광 도파관에 인접하여 배치된 순응성 표면 오버레이를 가압하는 단계와; 순응성 표면 오버레이를 가압함에 따라 순응성 표면 오버레이에 의해 광 도파관을 접촉시키는 단계와; 내부로 반사된 광의 일부가 광 도파관에서 탈출할 수 있도록, 광 도파관과의 접촉시 광 도파관내에 전반사된 광을 순응성 표면 오버레이에 의해 좌절시키는 단계와; 탈출된 광을 영상화하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이러한 실시예의 특징에 있어서, 상기 방법은 순응성 표면 오버레이가 가압되지 않았을 때 내부로 반사된 광의 좌절이 최소화되도록, 광 도파관과 순응성 표면 오버레이의 실질적인 부분 사이에 작은 간극을 배치하는 단계를 포함한다.

이러한 실시예의 다른 특징에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 사용자의 손가락에 의해 가압된다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 패시브 철필, 장갑낀 손, 및/또는 임의의 물체에 의해 가압된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 여러 장소에서 동시에 가압되고, 광 도파관은 순응성 표면 오버레이에 의해 다수의 대응 장소에서 동시에 접촉되며, 광 도파관내에서 내부로 반사된 광은 상기 대응의 장소에서 동시에 좌절된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 대응의 장소들중 적어도 두개는 서로 이격되어 배치된다.

본 발명의 특징에 있어서, 광 도파관의 2차원 표면을 따른 위치로부터 출력된 광은 식별가능하게 영상화된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 광 도파관의 2차원 표면을 따른 여러 위치로부터 동시에 탈출하는 광은 식별가능하게 영상화된다.

본 발명의 특징에 있어서, 설정된 파장의 광은 광 도파관내에 수용되고, 설정된 파장에서 광 도파관으로부터 탈출하는 광이 영상화된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 설정의 파장이 상이한 2개의 광은 광 도파관내에 수용되고, 광 도파관으로부터 탈출하는 이러한 파장의 광만이 영상화된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 제1 및 제2카메라가 제공되고, 각각의 카메라는 상이한 파장으로 광을 영상화한다.

본 발명의 특징에 있어서, 광의 펄스는 광 도파관내에 수용되고, 이에 동기화된 셔터를 갖는 영상 카메라는 탈출한 광을 영상화한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 비평탄 접촉면을 갖는 순응성 표면 오버레이가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 2차원 비디오 영상은 광 도파관에 배치된 확산기에 투영된다.

본 발명의 특징에 있어서, 비디오 영상의 투영율에 동기화된 전자절환식 확산기 스크린이 제공되고, 상기 전자절환식 확산기 스크린은 탈출된 광을 영상화하는 센서의 셔터 주기에 따라 비확산식으로 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 제공된 전자절환식 확산기 스크린은 입사각에 대해 확산되고 다른 입사각에 대해서는 확산되지 않는 방향성 확산기(예를 들어, 홀로그래픽, 루미스티 등)이다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 접촉하는 물체를 관찰하기 위해 확산기가 비확산식으로 제조되었을 때, 확산기를 통해 관찰하도록 부가의 카메라가 제공된다.

본 발명의 특징에 있어서, 투영된 비디오 영상은 광 도파관에 배치된 확산기에 의해 확산된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 투영된 비디오 영상을 확산시킨다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 동일한 파장의 주변 광을 광원으로서 거절하는 부품과, 상호작용 표면에서의 마찰을 감소시키는 부품과, 번쩍거림을 감소시키는 부품과, 사용자가 가압하기에 안락한 쿠션을 제공하는 부품을 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 비디오 영상은 광 도파관을 통해 순응성 표면 오버레이상에 투영되고, 투영된 비디오 영상은 순응성 표면 오버레이에 의해 확산된다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1A 내지 도1D는 본 발명에 따른 멀티 터치 검출의 여러가지 실시예를 도시한 도면.

도2는 본 발명에 따른 좌절형 전반사에 기초한 멀티 터치 검출 디스플레이를 개략적으로 도시한 도면.

도3은 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이에 두개의 손가락을 이용하는 상태를 개략적으로 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따라 이용되는 비평탄 광 도파관을 개략적으로 도시한 도면.

도5는 본 발명에 따른 순응성 표면 오버레이를 이용하는 멀티 터치 검출 디스플레이를 개략적으로 도시한 도면.

도6A 및 도6B는 본 발명에 따른 순응성 표면을 사용할 때 오염된 표면의 출 력으로부터의 영상을 도시한 도면.

도7은 본 발명에 따라 사용되는 비평탄 광 도파관 및 비평탄 순응성 표면 오버레이를 개략적으로 도시한 도면.

도8은 본 발명에 따른 투영기 및 다수의 영상 센서를 사용하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면.

도9는 본 발명에 따른 LCD를 사용하는 멀티 터치 검출 디스플레이를 개략적으로 도시한 도면.

도10은 본 발명에 따른 여러개의 영상 센서 및 여러개의 광 파장을 사용하는 멀티 터치 검출 디스플레이를 개략적으로 도시한 도면.

멀티 터치 검출은 사용자로 하여금 코딩 동작 및 양손 동작으로서 한번에 하나이상의 손가락으로 시스템과 상호작용할 수 있게 한다. 멀티 터치 검출은 다수 사용자를 동시에 만족시키며, 상호작용 벽 및 테이블표면 등과 같은 대형의 공용 디스플레이 시스템에 특히 유용하다. 도1A 내지 도1AD는 본 발명의 멀티 터치 검출의 여러가지 간단한 실시예를 도시하고 있다

본 발명에 따른 멀티 터치 검출은 좌절형 전반사(FTIR)에 기초하고 있다. 광이 유리-에어 등과 같이 낮은 굴절률의 매질과의 인터페이스에서 만날 때, 광은 그 입사각에 의존하여 굴절된다. 이러한 임계각을 지나, 광은 전반사(TIR)를 하게 된다. 그러나, 만일 인터페이스에 다른 물질이 존재한다면, 전반사가 좌절되어, 광은 도파관에서 탈출한다. 본 기술분야에서는 FTIR의 개념이 널리 알려져 있기 때문에, 본 발명의 이해에 필요한 것을 제외하고는 FTIR에 대한 별도의 기술적 설명은 생략한다.

본 발명은 진정한 터치 영상 정보를 공간적 해상도 및 시간적 해상도가 높게 얻기 위한 시스템을 생산하기 위해 FTIR을 이용한다. 상술한 바와 같이, 이러한 사용에 의해 본 발명의 멀티 터치 시스템은 대형 설비에도 난조가 없으며, 후사 투영을 포함하는 디스플레이 기법에 사용하기에 매우 적합하다.

도2는 본 발명에 따른 멀티 터치 검출 디스플레이(10)를 개략적으로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 멀티 터치 검출 디스플레이(10)는 편의상 센서(10)로도 불리우며; 광 도파관(12)과, 광원(14)과, 흡광 표면(또는 배플)(16)과, 영상 센서(20)("카메라"로도 언급된다)(하기에 서술되는 도2에서의 기타 다른 소자)를 포함한다.

광원(14)은 전반사로의 결합을 최대화하기 위하여 광 도파관(12)의 폴리싱된 엣지에 직접 배치되는, 다수의 고출력 적외선 LED를 포함한다. 예를 들어, 상기 LED는 880nm 에서 460mW 의 전체 광출력을 제공할 수 있으며, 기타 다른 광 출력도 사용될 수 있다.

광 도파관(12)은 광을 진입시키기 위하여 엣지가 폴리싱된 아크릴 시트이지만, 기타 다른 적절한 물질도 사용될 수 있다. 제조된 원형의 일실시예에서는 16"×12"(406mm×305mm)의 칫수를 갖는 1/4인치(6.4mm) 두께의 아크릴 시트가 광 도파관으로서 사용된다. 통상적인 유리는 빈약한 광 투과율 때문에 일반적으로 바람직하지 않다. 그러나, 보다 명확한 유리 포뮬레이션(formulation)[예를 들어 "워터 화이트"(water white)"]이 사용될 수 있다. 값은 비싸지만, 이러한 유리는 구조적으로 단단하며 아크릴보다 상처가 쉽게 나지 않는다.

광원(14)으로부터 방출된 광은 광 도파관(12)의 내부에서 전반사되며, 이에 따라 광은 광 도파관(12)의 내부에 트랩되어 존재된다. 도2에 도시된 손가락(30) 등과 같이 물체가 광 도파관의 접촉면(12a)과 접촉되어 존재할 때는 전반사가 좌절되고, 이에 따라 도면에 화살표 "A"로 도시된 바와 같이 광의 일부가 광 도파관으로부터 분산된다("분산된 광").

본 발명의 센서는 단일의 접촉용(또는 터치용)으로 사용되었지만, 본 발명에 따라 멀티 터치용으로도 특히 양호하게 적용될 수 있다. 도3은 사용자의 두개의 손가락이 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이의 광 도파관과 접촉된 상태를 개략적으로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 제1손가락 및 제2손가락(30a, 30b)은 두개의 상이한 장소에서 광 도파관(12)과 접촉되고, 이에 따라 두 영역에서는 광 도파관내에 전반사의 좌절이 발생된다. 따라서, 광은 도면에서 화살표 "B" 및 "C"로 도시된 바와 같이, 광 도파관의 상이한 영역으로부터 탈출한다.

도2에 있어서, 영상 센서는 광 도파관을 통해 분산된 광을 검출하기 위해 수직으로 배치된다. 다른 배치에 따르면, 분산된 광을 재지향시켜 영상 센서가 다른 장소에 배치될 수 있도록 다양한 광 부품(예를 들어, 거울)이 배치될 수도 있다. 이러한 두 경우에 있어서, 배경 신호를 최소화하기 위해 영상 센서에는 광원(예를 들어, 도면부호 14)의 출력에 부합하는 밴드패스 필터가 양호하게 설치된다. 상기 영상 센서는 예를 들어 CCD, CMOS 등과 같은 상이한 형태를 취할 수 있다.

영상 센서의 기능은 예를 들어 포토다이오드 또는 포토트랜지스터 또는 기타 다른 광검출 소자의 2D 어레이 등과 같이, 광의 여러 지점을 검출하기 위한 기타 다른 수단에 의해 제공될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 영상 센서(20)는 광 도파관(12)의 비접촉면(12b)으로부터 탈출한 광을 연속적으로 영상화한다. 따라서, 영상 센서(20)는 각각의 연속한 순간적 시간에 대해 광 도파관(12)의 모든 접촉 지점을 식별가능하게 검출한다. 따라서, 도2에 도시된 바와 같이 사용자의 한쪽 손가락에 의한 접촉 등과 같이, "단일의" 접촉 지점에 대해 광 도파관과 실제로 접촉하는 손가락 표면에 대응하는 단일의 접촉 "영역"은 영상 센서에 의해 식별가능하게 검출된다. 이와 마찬가지로, 두개 이상의 물체(예를 들어, 사용자의 두개 이상의 손가락)가 광 도파관과 접촉할 때는 영상 센서에 의해 다수의 접촉 영역이 식별가능하게(또한 동시에) 검출된다. 본 발명의 설명에서 또 다른 뜻을 의미하지 않는한 본 발명에 있어서 "장소"와의 접촉 또는 이와 유사한 기타 다른 상태는 접촉 영역을 의미하는 것으로 이해된다.

또한, 단일의 접촉 지점(즉, 접촉 영역)인 경우라도, 본 발명의 센서는 소형 접촉 지점과 대형 접촉 지점 사이를 식별한다. 예를 들어, 매우 적은 압력으로 광 도파관과 접촉하는 손가락은 높은 압력이 인가되었을 때의 접촉 영역 보다 작은 접촉 영역을 제공한다(즉, 더 높은 압력이 인가되었을 때 더 많은 손가락이 광 도파관의 표면과 접촉한다).

상당히 높은 프레임 포획비율(예를 들어, 초당 60 프레임)을 가지며 해상도가 상당히 높은 영상 센서를 사용하므로써, 광 도파관의 하나, 두개, 또는 더 이상 의 접촉 장소(영역)이 연속적으로 검출되어, 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이 사용자의 손가락 등과 같은 하나이상의 물체(유사한 및/또는 일련의 접촉/이동을 포함하는)에 의해 모든 초기 접촉과 접촉의 이동 및 분리를 충분히 트랙할 수 있다.

영상 센서(20)의 출력은 정류, 배경 추출, 노이즈 제거, 각각의 비디오 프레임의 분석 등과 같은 공지의 다양한 영상처리 동작을 다룰 수 있는 적절한 컴퓨터 또는 기타 다른 전자장치에 공급된다. 비디오 시컨스를 분리된 터치 이벤트 및 스트로크로 전환하기 위해 공지의 장치 비젼 트래킹 기법이 사용된다. 여러가지 멀티 터치 검출용으로는 초당 60 프레임으로 640×480 의 해상도로(표면상의 1mm² 의 정밀도에 대응하는) 광을 8 비트 흑백으로 포획하는 영상 센서가 적합하다. 물론, 더 좋은 해상도와 상이한 프레임 포획비율 및/또는 기타 다른 특징을 갖는 영상 센서도 사용될 수 있다. 처리과정은 적절한 연산 시스템에 의해 실행된다.

본 발명에 따른 멀티 터치 검출은 막힘이나 모호함 등에 관한 문제없이 완전 영상화 터치 정보를 제공한다. 터치 검출은 제로 포스(zero-force)이고 진실하며, 즉 매우 미세한 배회(hover)로부터 터치를 정밀하게 식별한다. 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이는 높은 순간 해상도 및 공간 해상도에서 샘플링이 가능하다. 매우 대형인 영역을 담당하기 위해 멀티 터치 검출 디스플레이를 위해 센서/카메라 해상도 및 조명량 등을 포함하는 다양한 요소가 고려되어야 함에도 불구하고, 멀티 터치 검출 디스플레이는 벽 크기의 터치 디스플레이 등과 같은 매우 대형 표면에서 난조가 발생하지 않는다.

본 발명의 특정한 변형예에 있어서, 광 도파관은 비평탄 접촉면을 가지므로, 평탄하지 않다. 접촉면은 오목하거나 볼록하거나 또는 기타 다른 비평탄 형태를 취한다. 일실시예로서, 도4는 예를 들어 지구형 본체 매핑 제어용에 적합한 반구형 형상의 광 도파관(32)을 도시하고 있다.

본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이는 단독으로 사용될 수 있지만, 시각적으로 완전히 투명하기 때문에 후사 투영과 조합하여 사용하게 매우 적합하다. 예를 들어, 이러한 조합은 상부/전방 투영과 관련된 새도잉 및 막힘이라는 단점을 피할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도2에 도시된 비디오 투영기(22)는 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이의 내부에 사용된다. 도2는 영상 센서(20)를 따라 정렬된 투영기(22)를 도시하고 있지만, 상기 투영기(22)는 일반적으로 적절한 옵틱을 위하여 기타 다른 장소 및/또는 영상 센서(20)로부터 이격되어 배치될 수도 있다.

투영기(22)를 따라, 적절한 확산기(18)가 광 도파관(12)의 후방측(비접촉측)에 배치된다. 상기 확산기(18)는 이들 둘 사이에 작은 간극(24)을 갖는 광 도파관(12)을 따라 배치되므로써, 확산기(18)는 광원(14)에 의해 출력된 광의 전반사를 좌절시키지 않는다. 더구나, 확산기(18)는 영상화될 광원(예를 들어, 사용자의 손가락)에 가까이 있기 때문에 영상 센서(20)에 의해 보여지는 IR 영상에 인식가능할 정도로 영향을 끼치지 않는다. 이러한 계획이 디스플레이와 상호작용 표면 사이의 불일치를 유도하더라도, 광 도파관의 두께에 대응하여(예를 들어, 1/4 인치), 필요 할 경우라면 두께가 얇은 광 도파관이 사용될 수 있다. 이 경우, 대형 광 도파관의 견고성은 불일치의 증가없이 구조적 지지를 증가시키기 위해 확산기의 후방에 고착되는 또 다른 투명한 물질층을 사용하므로써 증가될 수 있다.

광 도파관(12)은 투영기(22)에 의해 출력된 디스플레이의 휘도 감소를 최소화하기 위하여 비접촉측(투영기측)에 반사방지 코팅을 포함한다.

본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이의 응답은 검출될 물체의 광 특성에 의존한다. 예를 들어, 광 도파관의 접촉측에 놓여 있는 커피 머그 등과 같은 물품은 그 접촉이 광의 전반사를 좌절시키지 않을 경우 검출되지 않는다. 그러나, 본 발명은 FTIR이 광 도파관의 접촉측과 접촉하는 물질의 형태에 의존하지 않도록 설계된다(하기에 서술되는 바와 같이). 이 경우, 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이는 예를 들어 장갑낀 손(또는 건조한 피부)과 패시브 철필 및 임의의 물체에 의한 접촉을 충분히 검출할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이에는 순응성 표면 오버레이가 사용된다. 도5는 순응성 표면 오버레이(또는 "순응성 표면")(48)를 사용하는 멀티 터치 검출 디스플레이(40)를 개략적으로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 순응성 표면(48)은 광 도파관(42)의 접촉면에 인접하여 배치된다. 순응성 표면(48)과 광 도파관(42) 사이에는 작은 간극(54)이 배치되므로, 예를 들어 사용자의 손가락(60)에 의한 순응성 표면과의 접촉이 없을 때, 광원(44)에 의해 출력된 광의 전반사는 좌절되지 않는다(또는 무시할 수 있을 정도로 좌절된다). 한편, 순응성 표면(48)이 한쪽 장소에서 가압되거나 또는 예를 들어 사용자 의 하나이상의 손가락에 의해 여러 장소에서 동시에 가압될 때, 순응성 표면은 광 도파관과 바로 아래에서(즉, 인접해서) 접촉하며, 따라서 이렇게 접촉된 장소는 그 접촉 지점에서 전반사를 좌절시키고, 이와 동시에 순응성 표면이 접촉되었던 곳에 대응하는 장소에서 광 도파관으로부터 광이 탈출되게 한다. 그후, 영상 센서(50)가 탈출된 광을 검출한다.

상기 순응성 표면은 통상의 비닐-투영 스크린 물질(예를 들어, Rosco Gray #02015)을 포함하여, 다양한 플라스틱 필름 및 기타 다른 물질로 제조된다. 본 발명에 따른 기타 다른 다양한 표면이 하기에 서술될 것이다.

본 발명에 따른 순응성 표면을 이용하는 멀티 터치 검출 디스플레이는 연장된 사용주기동안 센서에 침착되는 오일 및 땀 등과 같은 오물에 영향을 받지 않는다. 즉, 순응성 표면이 접촉면에서의 오일과 쓰레기와 땀 및 기타 다른 물질은 순응성 표면의 가압에 따라 전반사를 악화시키거나 충격을 주지 않는다. 이와 마찬가지로, 순응성 표면의 접촉면에서의 긁힘 및 패임은 본 발명의 멀티 터치 검출 디스플레이의 검출 능력에 영향을 끼치지 않는다. 예를 들어, 도6A는 순응성 표면이 없을 때 오염된 표면의 출력 영상을 도시하고 있으며, 도6B는 순응성 표면을 사용하였을 때의 출력 영상을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 오염물로 인한 노이즈는 순응성 표면이 본 발명의 멀티 터치 시스템에 사용된 경우에 완전히 제거된다.

본 발명에 따른 순응성 표면을 사용하는 멀티 터치 검출 디스플레이는 FTIR에 대한 접촉 물체의 유효성이 아니라, 진정한 힘 정보에 기초하여 작용한다. 이 에 의해, 센서는 표면을 가압하는 물체를 식별불가능하게 검출한다. 따라서, 사용자는 패시브 철필을 이용하거나; 또는 장갑낀 손, 펜 등을 사용한다.

하기에 서술되는 본 발명의 다른 실시예에서는 배경 소스 및 노이즈로부터 원하는 신호를 더욱 양호하게 식별하기 위하여 다수의 적외선 파장이 사용된다.

본 발명에 따른 순응성 표면을 이용하는 멀티 터치 검출 디스플레이는 하기에 서술되는 바와 같이, 후사 투영기에 없이 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 순응성 표면을 이용하는 멀티 터치 검출 디스플레이는 후사 투영기[예를 들어, 도5에 도시된 투영기(52)]를 사용한다. 순응성 표면은 후사 투영을 위하여 확산기로서 작용하는 것이 바람직하다. 따라서, 조합된 멀티 터치 센서 및 디스플레이 시스템에서 여러 표면의 사용으로 인한 그 어떤 불일치는 본 발명에 의해 제거된다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예는 그래픽 디스플레이를 위하여 또한 검출을 위하여 기본적으로 통일된 시스템이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 순응성 표면은 하기의 하나이상의 원하는 특성, 즉 ⅰ) FTIR 효과, ⅱ) 후사 투영을 위한 광 확산기로서의 기능, ⅲ) 외부의 주변 광으로부터의 간섭을 완화하기 위한 파장 선택적 차폐, ⅳ) 디스플레이의 가시성을 강화하기 위한 번쩍거림 방지, ⅴ) 인간을 위한 촉각 "느낌", ⅵ) 내구성-필드에서 대체가능한 "하드코드" 마모층에 각각 기여하는 여러 물질의 복합물로 구성된다. 사용된 여러가지 층은 공지의 굴절률에 매치되는 광 접착제를 사용하여 서로 고정된다.

여러 물질의 복합물로 구성된 순응성 표면의 일실시예로서, 스택은 (1) 얇은 고무층과, (2)금속 코팅을 갖는 박막 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름과, (3)매트 표면을 갖도록 화학적으로 처리된 얇은 PET 필름을 포함한다. 상기 얇은 고무층은 FTIR 접촉을 제공하여, 후사 투영을 위한 확산기로서 작용하며, 안락한 촉각 응답을 제공한다. 금속 코팅을 갖는 상기 박막 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름은 주변 적외선 광을 반사/흡수 한다. 매트 표면을 갖도록 처리된 얇은 PET 필름은 사용자의 손가락 또는 손가락들이 용이하게 미끄러질 수 있는 안락한 표면과 내구성을 제공한다.

상기 순응성 표면은 평탄하지 않은, 즉 비평탄이다. 이것은 오목한, 볼록한, 또는 기타 다른 비평탄 디자인을 가질 수 있다. 도4에 도시된 비평탄 광 도파관과 마찬가지로, 도7은 비평탄 순응성 표면 오버레이(64)가 배치된 예시적인 비평탄 광 도파관(62)을 도시하고 있다. 또 다른 변형예로서, 비평탄 순응성 표면 오버레이가 평탄한 광 도파관 위에 배치될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 서술된 실시예 및 변형예는 영상 센서에 의해 수용된 주변 광량을 양호하게 감소시키기 위하여, 영상 센서[도2에 도시된 비디오 센서(20) 또는 도5에 도시된 비디오 센서(50)]의 셔터에 펄스화된 그리고 동기화된 광원[예를 들어, 도2에 도시된 LED(14) 또는 도5에 도시된 LED(44)]을 사용한다. 즉, 영상 센서의 셔터는 광원의 펄스 주기에만 노출된다. 본 발명의 특징으로서, 광원은 시스템의 신호-노이즈 비율을 증가시키기 위하여, 더 밝은 강도로 펄스화될 수 있다. 기타 다른 형태의 광원(예를 들어, 레이저)도 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 일반적으로 매우 대형인 멀티 터치 시스템의 실행을 허용하기 위하여(예를 들어, 여러명의 사용자의 동시 사용을 위하여) 여러개의 영상 센서 및 여러개의 투영기가 사용된다. 도8은 3개의 투영기(74a, 74b, 74c)를 따라 3개의 영상 센서(72a, 72b, 72c)를 사용하는 예시적인 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 도8에 도시된 바와 같이 일실시예에서, 각각의 센서는 광 도파관(76)의 상이한 부분에서 탈출한 광을 영상화하며, 각각의 투영기는 이러한 부분들중 하나에 각각의 비디오 영상을 투영한다. 영상 센서와 투영기는 단일 축선 및 다수 축선을 따라, 또한 그리드 시스템 또는 기타 다른 적절한 방식으로 서로 이격되어 배치된다. 도8에 도시된 예시적인 정렬에서는 순응성 표면(78)이 사용되었지만, 본 발명에 서술된 기타 다른 실시예와 시스템에서는 순응성 표면 오버레이 없이 여러개의 센서 및/또는 여러개의 투영기가 사용될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 투영기 대신에 LCD 디스플레이 패널이 사용되었다. 도9는 광 도파관(84)과 영상 센서(86) 사이에 배치된 LCD 패널(82)을 사용하는 멀티 터치 센서를 갖는 시스템(80)을 개략적으로 도시하고 있다. LCD 패널(82)은 적외선 광을 투과시키도록 적용/설계되므로, 광 도파관(84)에서 탈출한 적외선 광은 영상 센서(86)에 의해 영상화된다. LCD 패널은 널리 알려져 있기 때문에, 본 발명을 이해하는데 필요한 사항을 제외하고는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. LCD 백라이트(90)는 LCD 패널(82)의 후방에 배치된다. 순응성 표면(88)도 사용될 수 있으며, 이 경우 순응성 표면은 광 확산기 특성을 갖지 않도 록 적용/설계되는 것이 바람직하다. 일반적으로 LCD 디스플레이 패널의 사용은 체적을 감소시키고 휴대성을 증가시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, LCD 패널의 후방에는 하나이상의 영상 센서가 부가적으로 배치될 수 있다. 이러한 센서로부터의 영상은 연산 장치에 의해 처리되어, 터치 지점 및/또는 사용자-예를 들어 각각의 터치와 연관된 사용자 손가락의 자세나 확인에 관한 여분의 정보를 결정한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 광원으로부터 2파장 광, 양호하기로는 적외선 광이 출력되며; 도10에 개략적으로 도시된 바와 같은 두개의 영상 센서가 사용된다. 도시된 실시예에서, 시스템에는 두 세트의 LED(102a, 102b)가 사용된다. LED 또는 기타 다른 형태의 광원의 어레이인 LED(102a)는 예를 들어 880nm 에서 광을 방출한다. 이와 마찬가지로, LED 또는 기타 다른 형태의 광원의 어레이인 LED(102b)는 예를 들어 950nm 에서 광을 방출한다. 영상 센서(104a)는 제1파장(예를 들어, 880nm)에서 광을 영상화하며, 영상 센서(104b)는 제2파장(예를 들어, 940nm)에서 광을 영상화한다. 적절한 필터가 사용된다. 본 발명의 선택적 특징으로서, 광은 시스템이 그러한 시간/장소에서의 접촉의 발생(즉, FTIR 응답)을 인식하기 위해 두 영상 센서에 의해 수용되어야만 한다(에를 들어 동일한 시간 및 장소에서). 이러한 방식으로 비디오 스트림을 처리하기 위해서는 공지의 처리 방법이 사용된다. 따라서, 여러 파장 및 여러 영상 센서를 사용하므로써, FTIR 응답이 백그라운드 배경 광으로부터 더욱 식별될 수 있다. 또한, 순응성 표면이 사용되지 않을 경우 살아있는 손가락이 잠재적 잔류물로부터 식별될 수 있다. 3개 이상의 파장이 사용된다. 변형예로서, 단일의 영상 센서가 사용되고, 선택적인 여러 주파수 또는 주파수 범위에서 광을 영상화하도록 설계된다. 광의 여러 파장은 하나이상의 영상 센서를 따라 순응성 표면 오버레이를 사용하지 않을 시스템 뿐만 아니라 순응성 표면 오버레이를 사용하는 시스템을 포함하여, 여러 시스템에서 사용된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 투영기에는 전자절환식 확산기 스크린이 사용된다. 전자제어하에서 투명한 상태로부터 서리형 외관(frosty appearance)으로 전기적으로 절환가능한 LC(액정) 프라이버시 유리 윈도우가 사용된다. 이러한 전자제어가능한 스크린은 쿤츠 에이.엠 및 스파그노 시.피에 의해 서술된 "실제 환경에서의 워크숍 처리시 협력 작업을 위한 테크니컬 시스템"(스페인 바르셀로나, 2002년 5월 30-31일)과, 더블유.스튀르쯔링거 및 에스 뮐러 에드워즈에 의한 ACM 인터내셔널 컨퍼런스 회의록 시리즈, 제23권, 유로그래픽스 어소시에이션, 스위스 에어-라-빌 73-80 에 서술되어 있으며; 이러한 문헌은 본 발명에 참조인용되었다.

상기 LC 프라이버시 유리 윈도우는 두 상태 사이에서 매우 급속한 비율로(예를 들어, 초당 60회) 절환되며, 영상 센서를 갖는 스위치에 동기화되므로; LC 프라이버스 유리 윈도우가 순간적으로 투명할 때, 접촉하는 물체를 관찰하기 위해서처럼, 제2(또는 제3) 스크린을 통해 센서 뷰를 볼 수 있다. 만일 순응성 표면이 사용되었다면, 확산되지 않도록 선택/설계된다. 부가의 센서로부터의 영상은 사용자 손의 방향이나 자세 등과 같은, 터치에 관한 기타 다른 정보를 결정하기 위해 연산 하드웨어에 의해 처리된다. 변형예로서, 확산기는 선택된 입사각에 대해 확산되고 기타 다른 입사각에 대해서는 확산되지 않도록 설계된 방향성 확산기일 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 후사 투영으로부터 광을 동시에 확산시킬 동안 스크린을 통해부가의 센서가 관찰할 수 있도록, 기타 다른 확산기가 다양하게 사용된다. 예시적인 스크린으로는 윌슨 에이.디의 "터치라이트: 자세기반형 상호작용을 위한 영상화 터치 스크린 및 디스플레이"[다모드 인터페이스에 관한 제6차 국제 컨퍼런스 회의록(미국 펜실베니아 주립대학, 2004년 10월 13-15일), ICMI '04, ACM 출판사, 뉴욕, 뉴욕, 69-76(2007)]에 서술된 바와 같이, 터치라이트에 의해 사용되는 홀로그래픽 필름이 포함되며; 이러한 문헌은 본 발명에 참조인용되었다. 그다지 비싸지 않은 방향성 분산 필름은 마츠시타 엠, 아이다 엠, 오구로 티, 시라이 와이, 가케히 와이, 나에무라 티에 의한 "루미사이트 테이블: 각각의 스테이크홀더에 투영된 정보의 방향을 최소화하는 면-면 협력 지지 시스템"[컴퓨터 지지 협력 워크(미국 일리노이 시카고, 2004년 11월 6-10일), CSCW '04, ACM 출판사, 뉴욕, 뉴욕, 274-283(2004년)]에 설명되어 있으며; 이러한 문헌은 본 발명에 참조인용되었다. 가시성 파장을 확산시키는 레일리 분산 물질이 사용되지만, 실질적으로 종래의 적외선 대역에서는 투과된다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims

멀티 터치 검출 디스플레이에 있어서,

광을 수용하며 수용된 광의 일부가 광 도파관내에서 전반사를 하게 하는 광 도파관과,

광 도파관을 탈출하는 광을 검출하는 영상 센서를 포함하며,

상기 광 도파관은 물리적 현상의 발생에 따라 전반사가 좌절되게 하고, 전반사가 좌절되었을 때는 전반사되는 광의 일부가 탈출되게 하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 광 도파관에 수용된 광을 방출하기 위해 광 도파관의 폴리싱된 엣지에 직접 배치되는, 다수의 적외선 발광 다이오드를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 광 도파관은 폴리싱된 클리어 엣지를 갖는 아크릴 시트인 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 물리적 현상은 광 도파관과 물체와의 접촉시 전반사가 좌절되도록, 광 도파관과 물체를 접촉시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제4항에 있어서, 상기 물체는 멀티 터치 검출 디스플레이 사용자의 손가락인 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 광 도파관은 다수의 물리적 현상 발생시 광 도파관내의 여러 위치에서 전반사가 동시에 좌절되게 하며, 상기 위치 각각은 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제6항에 있어서, 상기 물리적 현상은 광 도파관 표면의 제1장소와 제1물체와의 접촉과, 광 도파관 표면의 제2장소와 제2물체와의 접촉중 적어도 하나를 포함하며; 상기 제1 및 제2장소는 서로 이격되어 배치되며; 상기 광 도파관은 제1 및 제2물체와 광 도파관의 접촉시, 제1 및 제2장소에 대응하는 제1 및 제2위치에서 광 도파관내에서 전반사가 좌절되게 하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제7항에 있어서, 제1 및 제2물체는 멀티 터치 검출 디스플레이 사용자의 제1 및 제2손가락인 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 영상 센서는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 위치로부터 출력된 광을 식별가능하게 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 영상 센서는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 다수의 위치로부터 탈출된 광을 동시에 식별가능하게 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 설정된 파장의 광을 방출하는 광원을 부가로 포함하며, 상기 광 도파관은 광원에 의해 방출된 광을 수용하며, 상기 영상 센서는 설정된 파장의 광만을 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 설정된 제1파장 및 제2파장의 광을 방출하는 광원을 부가로 포함하며, 상기 광 도파관은 광원에 의해 방출된 광을 수용하며, 상기 영상 센서는 설정된 제1파장 및 제2파장의 광만을 검출하며, 멀티 터치 검출 디스플레이는 광 도파관을 탈출하는 설정의 제2파장의 광만을 검출하는 제2영상 센서를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 영상 센서의 셔터에 동기화된 비율로 광 펄스를 방출하는 광원을 부가로 포함하며, 상기 광 도파관은 광원에 의해 방출된 광을 수용하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 광 도파관은 비평탄 표면을 가지며; 물리적 현상은 광 도파 관의 비평탄 표면과의 접촉시 전반사가 좌절되도록, 광 도파관의 비평탄 표면과의 접촉을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 광 도파관에 2차원 비디오 영상을 투영하는 비디오 투영기를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제15항에 있어서, 비디오 영상이 투영되는 확산기를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제16항에 있어서, 광 도파관은 비접촉면을 포함하고, 확산기는 비접촉면에 배치되며, 물리적 현상은 광 도파관의 접촉면과의 접촉시 전반사가 좌절되도록 광 도파관의 접촉면과의 접촉을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제17항에 있어서, 비디오 투영기는 비접촉면이 배치된 측에 대응하는 광 도파관의 비접촉측에 배치되며; 상기 비디오 투영기는 접촉면이 배치된 측에 대응하는 광 도파관의 접촉측에 배치된 사용자에 의해 관찰되도록, 비디오 영상을 광 도파관을 향해 투영하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 2차원 비디오 영상을 투영하는 비디오 투영기와, 광 도파관 의 표면에 인접하여 배치된 확산기를 부가로 포함하며; 상기 비디오 영상은 확산기에 투영되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제19항에 있어서, 확산기에 의한 전반사가 최소화되도록, 확산기의 실질적인 부분과 광 도파관 사이에는 작은 간극이 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제19항에 있어서, 확산기는 비디오 투영기의 투영과 영상 센서의 셔터에 동기화된 전자절환식 확산기 스크린인 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제19항에 있어서, 확산기는 비디오 투영기의 투영과 영상 센서의 셔터에 동기화된 전자절환식 확산기 스크린인 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 영상 센서는 광 도파관의 각각의 상이한 부분으로부터 탈출하는 광을 검출하는 다수의 영상 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제23항에 있어서, 다수의 비디오 투영기를 부가로 포함하며; 상기 각각의 비 디오는 광 도파관의 상이한 각각의 부분에 각각의 2차원 비디오 영상을 투영하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제1항에 있어서, 비디오 영상을 디스플레이하기 위해 영상 센서와 광 도파관 사이에 배치된 LCD 디스플레이 패널을 부가로 포함하며, 상기 LCD 디스플레이 패널은 탈출한 광이 영상 센서에 의해 검출되는 것을 방지하기 위해 광 도파관에서 탈출한 광을 투과시키는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
멀티 터치 검출 디스플레이에 있어서,

광을 수용하며 수용된 광의 일부가 광 도파관내에서 전반사를 하게 하는 광 도파관과,

외력에 의해 순응성 표면 오버레이를 가압하여 순응성 표면 오버레이가 광 도파관과 접촉할 수 있도록 광 도파관에 충분히 밀착되어 배치된 순응성 표면 오버레이와,

광 도파관을 탈출하는 광을 검출하는 영상 센서를 포함하며,

상기 광 도파관 및 순응성 표면 오버레이는 순응성 표면 오버레이에 의해 광 도파관의 접촉시 광 도파관내에서의 전반사가 좌절되게 하며, 광 도파관은 전반사가 좌절되었을 때 전반사를 하는 광의 일부가 탈출되게 하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 순응성 표면 오버레이를 가압하지 않는 도중에 전반사의 좌절이 최소화되도록, 순응성 표면 어레이의 실질적인 부분과 광 도파관 사이에는 작은 간극이 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 멀티 터치 검출 디스플레이의 사용자 손가락과 패시브 철필 및 기타 다른 물체 인가력중 하나에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 다수의 대응 장소에서 순응성 표면 오버레이의 동시 가압에 응답하여 다수의 장소에서 광 도파관에 공시에 접촉하며, 상기 광 도파관은 다수의 장소에서 전반사가 광 도파관내에서 전반사가 좌절되게 하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제29항에 있어서, 순응성 표면 오버레이가 동시에 가압되는 다수의 대응 위치중 적어도 두개는 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 영산 센서는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 위치로부터 출력된 광을 식별가능하게 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레 이.
제26항에 있어서, 영상 센서는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 다수의 위치로부터 동시에 탈출하는 광을 식별가능하게 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 설정된 파장의 광을 방출하는 광원을 부가로 포함하며, 광 도파관은 상기 광원에 의해 방출된 광을 수용하며, 영상 센서는 설정된 파장의 광만을 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 상기 광원은 설정의 제1파장 및 제2파장의 광을 방출하는 광원을 부가로 포함하고, 광 도파관은 상기 광원에 의해 방출된 광을 수용하며, 영상 센서는 설정의 제1파장의 광만을 검출하며, 멀티 터치 검출 디스플레이는 광 도파관을 탈출하는 설정의 제2파장의 광만을 검출하는 제2영상 센서를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 영상 센터의 셔터에 동기화된 비율로 광 펄스를 방출하는 광원을 부가로 포함하며, 광 도파관은 상기 광원에 의해 방출된 광을 수용하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 비평탄 접촉면을 포함하고, 상기 순응성 표면 오버레이는 비평탄 접촉면의 외력에 의한 가압시 광 도파관과 접촉되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 2차원 비디오 영상을 광 도파관에 투영하기 위한 비디오 투영기를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제37항에 있어서, 비디오 영상이 투영되는 확산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제37항에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 비디오 투영기에 의해 투영된 비디오 영상을 확산시키는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 동일한 파장의 주변 광을 광원으로서 거절하는 부품과, 상호작용 표면에서의 마찰을 감소시키는 부품과, 번쩍거림을 감소시키는 부품과, 사용자가 가압하기에 안락한 쿠션을 제공하는 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
제26항에 있어서, 2차원 비디오 영상을 광 도파관을 통해 순응성 표면 오버 레이상에 투영하는 비디오 투영기를 부가로 포함하며, 상기 순응성 표면 오버레이는 비디오 투영기에 의해 투영된 비디오 영상을 확산시키는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
비디오 영상을 디스플레이 하기 위해 영상 센서와 광 도파관 사이에 배치된 LCD 디스플레이 패널을 부가로 포함하며; 상기 LCD 디스플레이 패널은 탈출한 광이 영상 센서에 의해 검출되는 것을 방지하기 위해, 광 도파관에서 탈출한 광을 투과시키며; 상기 순응성 표면은 확산되지 않는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출 디스플레이.
멀티 터치 검출방법에 있어서,

광 도파관내에 광을 수용하는 단계와,

광 도파관내에 수용된 광을 내부로 반사시키는 단계와,

반사된 광의 일부가 광 도파관으로부터 탈출하도록 상기 내부로 반사된 광을 광 도파관내에서 좌절시키는 단계와,

탈출된 광을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 다수의 적외선 발광 다이오드를 갖는 광원에 의해 광을 방출하는 단계를 포함하며, 상기 방출된 광은 광 도파관내에 수용되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 폴리싱된 클리어 엣지를 갖는 아크릴 시트를 광 도파관으로서 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 내부로 반사된 광을 좌절시키는 단계는 광 도파관을 물체와 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 내부로 반사된 광을 좌절시키는 단계는 광 도파관을 사용자의 손가락과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 내부로 반사된 광을 좌절시키는 단계는 광 도파관의 여러 위치에서 내부로 반사된 광을 동시에 좌절시키는 단계를 포함하며, 상기 여러 위치 각각은 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 내부로 반사된 광을 좌절시키는 단계는 반사된 광이 광 도파관의 제1위치 및 제2위치로부터 동시에 탈출되도록, 광 도파관의 표면의 제1장소 및 제2장소와 동시에 접촉하는 단계를 포함하며; 상기 제1위치 및 제2위치는 서로 이격되어 배치되고 상기 제1장소 및 제2장소에 각각 대응하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제49항에 있어서, 내부로 반사된 광을 좌절시키는 단계는 사용자의 제1 및 제2손가락에 의해 광 도파관 표면의 제1장소 및 제2장소와 동시에 접촉되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 위치로부터 출력되는 광을 식별가능하게 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 다수의 위치로부터 동시에 탈출하는 광을 식별가능하게 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 광 도파관내에 광을 수용하는 단계는 설정된 파장의 광을 수용하는 단계를 포함하며, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 설정된 파장의 광만을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 광 도파관내에 광을 수용하는 단계는 설정의 제1파장 및 제2파장의 광을 수용하는 단계를 포함하며, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 설정의 제1파장 및 제2파장의 광만을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제54항에 있어서, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 설정된 파장의 광만을 제1영상 센서에 의해 영상화하는 단계와, 설정된 파장의 광만을 제2영상 센서에 의해 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 광을 수용하는 단계는 광 도파관내에 광 펄스를 수용하는 단계를 포함하며; 탈출한 광을 영상화하는 단계는 광 도파관내에 수용된 광의 펄스 비율에 동기화된 셔터를 구비한 영상 센서에 의해, 상기 탈출한 광을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 비평탄 표면이 구비된 광 도파관을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 광 도파관에 2차원 비디오 영상을 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제58항에 있어서, 투영된 비디오 영상을 광 도파관에 의해 확산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 2차원 비디오 영상을 투영하는 단계와, 투영된 비디오 영상을 광 도파관의 비접촉 표면에 확산시키는 단계와, 내부로 반사된 광을 좌절시키기 위해 광 도파관의 접촉면과 접촉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제60항에 있어서, 비접촉 표면이 배치된 측에 대응하는 광 도파관의 비접촉측으로부터 2차원 비디오 영상을 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 2차원 비디오 영상을 투영하는 단계와, 투영된 비디오 영상을 광 도파관에 인접하게 확산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제62항에 있어서, 투영된 비디오 영상을 광 도파관에 인접하게 배치된 확산기로 확산시키는 단계와, 확산기에 의해 내부로 반사된 광의 좌절이 최소화되도록 확산기의 실질적인 부분과 광 도파관 사이에 작은 간극을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제63항에 있어서, 비디오 영상의 투영율에 동기화된 전자절환식 확산기 스크 린을 확산기로서 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 광 도파관의 각각의 상이한 부분으로부터 탈출한 광을 다수의 영상 센서에 의해 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제65항에 있어서, 광 도파관의 각각의 상이한 부분에 다수의 2차원 비디오 영상을 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제43항에 있어서, LCD 디스플레이 패널에 의해 비디오 영상을 광 도파관을 통해 디스플레이하는 단계와, 광 도파관에서 탈출한 광을 LCD 디스플레이 패널을 통과시키는 단계를 포함하며; 탈출한 광을 영상화하는 단계는 LCD 디스플레이 패널을 통과한 상기 탈출한 광을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
멀티 터치 검출방법에 있어서,

광 도파관내에 광을 수용하는 단계와,

광 도파관내에 수용된 광을 내부로 반사시키는 단계와,

광 도파관에 인접하여 배치된 순응성 표면 오버레이를 가압하는 단계와,

순응성 표면 오버레이를 가압함에 따라 순응성 표면 오버레이에 의해 광 도파관을 접촉시키는 단계와,

내부로 반사된 광의 일부가 광 도파관에서 탈출할 수 있도록, 광 도파관과의 접촉시 광 도파관내에 내부로 반사된 광을 순응성 표면 오버레이에 의해 좌절시키는 단계와,

탈출된 광을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 순응성 표면 오버레이가 가압되지 않았을 때 내부로 반사된 광의 좌절이 최소화되도록, 광 도파관과 순응성 표면 오버레이의 실질적인 부분 사이에 작은 간극을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 사용자의 손가락에 의해 순응성 표면 오버레이를 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 상기 순응성 표면 오버레이는 다수의 장소에서 순응성 표면 오버레이를 동시에 가압하는 단계를 포함하며, 광 도파관을 접촉시키는 단계는 다수의 대응 장소에서 순응성 표면에 의해 광 도파관과 동시에 접촉되는 단계를 포 함하며, 내부로 반사된 광을 좌절시키는 단계는 상기 다수의 대응 장소에서 광 도파관내에서 내부로 반사된 광을 동시에 좌절시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제71항에 있어서, 상기 다수의 대응 장소중 적어도 2개는 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 위치로부터 출력된 광을 식별가능하게 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 광 도파관의 2차원 표면을 따른 다수의 위치로부터 동시에 탈출한 광을 식별가능하게 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 광 도파관내에 광을 수용하는 단계는 설정된 파장의 광을 수용하는 단계를 포함하며, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 설정된 파장의 광만을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 광 도파관내에 광을 수용하는 단계는 설정의 제1파장 및 제2파장의 광을 수용하는 단계를 포함하며, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 설정의 제1파장 및 제2파장의 광만을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제76항에 있어서, 탈출한 광을 영상화하는 단계는 제1영상 센서에 의해 제1파장의 광만을 영상화하는 단계와, 제2영상 센서에 의해 제2파장의 광만을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 광을 수용하는 단계는 광 도파관내에 광 펄스를 수용하는 단계를 포함하며; 탈출한 광을 영상화하는 단계는 광 도파관내에 수용된 광의 펄스 비율에 동기화된 셔터를 구비한 영상 센서에 의해, 상기 탈출한 광을 영상화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 순응성 표면 오버레이에 비평탄 접촉면을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 순응성 표면 오버레이를 가압하는 단계는 순응성 표면 오버레이의 비평탄 접촉면을 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 2차원 비디오 영상을 광 도파관에 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제80항에 있어서, 투영된 비디오 영상을 광 도파관에 의해 확산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제80항에 있어서, 투영된 비디오 영상을 순응성 표면 오버레이에 의해 확산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 순응성 표면 오버레이는 동일한 파장의 주변 광을 광원으로서 거절하는 부품과, 상호작용 표면에서의 마찰을 감소시키는 부품과, 번쩍거림을 감소시키는 부품과, 사용자가 가압하기에 안락한 쿠션을 제공하는 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.
제68항에 있어서, 2차원 비디오 영상을 광 도파관을 통해 순응성 표면 오버레이에 투영하는 단계와, 투영된 비디오 영상을 순응성 표면 오버레이에 의해 확산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 터치 검출방법.