KR20110083829A - 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법과 이를 수행하기 위한 터치 스크린장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린 상에서 한 개 이상의 점이 입력된 경우에 이들의 좌표를 추출해내는 터치좌표 추출방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선 센서와 선형 이지미 센서를 이용한 터치좌표 추출방법과 그 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법은, 터치스크린의 어느 일 꼭지점부에 위치되며, 적외선 발광센서와 렌즈와 선형 이미지 센서로 이루어지는 복합센서모듈을 통해 상기 터치스크린의 테두리와 터치된 물체가 이루는 삼각형에서 각도(θ)를 산출하는 각도(θ) 추출 단계와; 상기 터치스크린의 마주보는 2개의 모서리부에 형성된 제1 및 제2 적외선 센서부를 통해 xy좌표상의 y길이를 산출하는 y좌표 추출 단계와; 상기 각도(θ) 추출 단계 및 y좌표 추출 단계로부터 산출된 각도(θ)와 y길이를 근거로 삼각함수법에 의해 x길이를 산출하는 x좌표 추출 단계:를 포함하여 이루어진다.

Description

적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법과 이를 수행하기 위한 터치 스크린장치{METHOD OF EXTRACTING DISCERNING TOUCH COORDINATE OF COMPLEX SENSOR MOUDULE USING INFRARED SENSOR AND LINEAR IMAGE SENSOR AND TOUCHSCREEN DEVICE PERFORMING THE SAME}

본 발명은 터치스크린 상에서 한 개 이상의 점이 입력된 경우에 이들의 좌표를 추출해내는 터치좌표 추출방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선 센서와 선형 이지미 센서를 이용한 터치좌표 추출방법과 그 장치에 관한 것이다.

근래에는 다양한 디스플레이 장치들이 개발되고 사용되고 있다.

이러한 디스플레이 장치에 명령을 입력하는 방식은 키패드 방식과 터치 방식이 사용되고 있는 데, 사용자가 보다 편리하게 정보 선택과 입력을 할 수 있는 터치 스크린 방식이 보편화되고 있는 실정이다.

터치스크린 방식은 터치 스크린을 통해서 컴퓨터와 인터페이스하여 직접 정보를 입력 또는 출력할 수 있는 것으로서, 터치 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 스타일러스 펜의 접촉에 따라 접촉된 위치의 좌표를 파악하게 된다.

터치 스크린 방식은 다양한 기술이 공지되어 있으며, 그 동작 원리에 따라 크게 정전용량방식(Capacitive Overlay), 저항막방식(Resistive Overlay), 표면초음파방식(Surface Acoustic Wave), 적외선 방식(Infrared Beam) 등이 있다.

이 중에서 가능 보편적으로 사용되는 적외선 방식은 일반 모니터의 화면부에 터치 패널이라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하는 것으로서, 터치 패널은 상하좌우로 적외선을 방사하여 표시부에 수많은 격자가 생기도록 하여 손이나 물체로 이 격자에 접촉하면 그 위치를 파악할 수 있도록 하는 기능을 가지고 있다.

터치 스크린 상에 터치된 위치를 찾는 방법은 다양한 센서를 이용하여 터치 위치의 xy좌표값을 획득하게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2007-0082958호에는 평면 사각형 프레임의 네 모서리에 각각 적외선 발광소자를 설치하고 사각형 프레임의 대향하는 두변에 적외선 수광소자를 배열하여 사각형 프레임의 대향하는 두 변에 배열된 수광 소자에 맺혀지는 사용자의 손가락 등의 그림자를 감지함으로써, 터치스크린의 터치점의 좌표(x,y)를 산출하는 기술이 공지된다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2007-0119375호에는 터치스크린의 사각형 프레임의 꼭지점부분에 4개의 영상센서를 설치하여 화면의 터치 순간에 대응하는 2 이상의 영상 신호들을 수집하고, 이 영상 신호들로부터 터치 포인트를 산출하는 기술이 공지되어 있다.

위 2개의 선행기술은 표시화면 상에 기존의 터치 스크린 장치에서 이용하는 투명유리판과 같은 별도의 매질이 필요없는 방식으로서 원가절감의 효과를 가져오지만, 대한민국 공개특허 제10-2007-0082958호에 개시된 기술은 프레임 4개의 꼭지점부분에 있는 4개의 적외선 발광센서와 두 변에 존재하는 수광센서를 통해 터치점을 인식하게 되는 데, 4개의 적외선 발광센서와 두 개의 수광센서를 순차적으로 계산하여 얻는 터치점(x,y) 산출 공정이 복잡한 문제가 있고, 대한민국 공개특허 제10-2007-0119375호에 개시된 기술은 4개의 모서리에 위치된 4개의 영상센서들에 의해 읽혀지는 좌표값을 계산하기 위해 4개의 영상들을 처리하기 위한 이미지 처리 프로세싱이 필요하므로 비용면이나 처리효율이 비능율적이라 할 수 있다.

이렇듯 적외선 방식의 터치스크린에서 터치점의 좌표를 읽는 기술은 다양하게 개발될 수 있으며, 그에 따라 개발된 터치방식에 따른 좌표인식기술들은 각각의 장단점을 내포하고 있다 할 것이다.

KR, 10-2007-0082958, A(2007.08.23) KR, 10-2007-0119375, A(2007.12.20)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기존의 터치스크린 장치에서 이용하는 ITO Film을 이용한 투명전극판의 전자적 장치의 도포 등 복잡한 제조공정을 거칠필요가 없어 원가절감에 크게 기여 될 수 있는 터치좌표 추출방법과 터치 스크린장치를 제공하고자 한다.

또한, 복합센서를 이용하여 간단한 방정식을 통한 정확한 좌표계산으로 다점입력이 가능한 멀티미디어 터치스크린 장치로서 적합한 터치좌표 추출방법과 터치 스크린장치를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법은, 터치스크린의 어느 일 꼭지점부에 위치되며, 적외선 발광센서와 렌즈와 선형 이미지 센서로 이루어지는 복합센서모듈을 통해 상기 터치스크린의 테두리와 터치된 물체가 이루는 삼각형에서 각도(θ)를 산출하는 각도(θ) 추출 단계와; 상기 터치스크린의 마주보는 2개의 모서리부에 형성된 제1 및 제2 적외선 센서부를 통해 xy좌표상의 y길이를 산출하는 y좌표 추출 단계와; 상기 각도(θ) 추출 단계 및 y좌표 추출 단계로부터 산출된 각도(θ)와 y길이를 근거로 삼각함수법에 의해 x길이를 산출하는 x좌표 추출 단계:를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 또는 제2 적외선 센서부는 적외선 반사필터를 포함하며, 상기 제1 및 제2 적외선 센서부 중 어느 하나는 적외선 발광센서이고 다른 하나는 적외선 수광센서일 수 있다.

여기서, 상기 각도(θ) 추출 단계는 상기 적외선 발광센서로부터 발생된 적외선이 적외선 반사필터를 통해 반사된 정보를 상기 렌즈를 통해 상기 선형 이미지 센서에서 획득하는 것에 의해 산출될 수 있다.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법을 수행하기 위한 터치스크린 장치는, 터치스크린의 어느 일 꼭지점부에 위치되며, 적외선 발광센서와 렌즈와 선형 이미지 센서로 이루어지는 복합센서모듈과; 상기 터치스크린의 4개의 모서리 중 상기 복합센서모듈과 인접되지 않는 어느 한 모서리에 형성된 적외선 반사필터와; 상기 적외선 반사필터가 형성된 모서리와 인접된 2개의 모서리에는 형성되는 제1 및 제2 적외선 센서부;를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 또는 제2 적외선 센서부는 적외선 반사필터를 포함하며, 상기 제1 또는 제2 적외선 센서부 중 어느 하나는 적외선 발광센서이고 다른 하나는 적외선 수광센서일 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 기존의 터치스크린에 사용된 투명전극판의 사용이 필요없어 원가절감이 가능하며, 복합센서를 이용하여 간단한 방정식을 통한 정확한 좌표계산으로 다점입력이 가능한 터치좌표 추출방법과 터치 스크린장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 터치좌표 추출방법을 수행하기 위한 터치스크린 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 터치좌표 추출방법을 설명하는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 다점인식을 위한 터치좌표 추출방법을 설명하는 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 터치좌표 추출방법의 순서도를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법과 이를 수행하기 위한 터치 스크린장치에 대해 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 터치좌표 추출방법을 수행하기 위한 터치스크린 장치의 모식도이다.

터치스크린 장치는 사각형상의 프레임 구조로 이루어진다. 사각형의 프레임 구조상에서 본 발명에 따른 복합센서모듈(111)은 네 꼭지점 부분 중 어느 한 지점에 위치된다.

복합센서모듈(111)은 적외선을 발광하는 적외선 발광부(118)와, 적외선 발광부(118)로부터 발광된 빛이 반사되어 들어오는 정보를 수광하는 렌즈(117)와, 렌즈(117)를 통하여 터치포인트의 영상을 획득하는 선형 이미지센서(116)로 이루어진다.

선형 이미지센서(116)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)로 이루어질 수 있다.

적외선 발광부(118)는 적외선 LED(Light Emitteng Diode), 할로겐(Halogen), 크세논 램프(Xenon Lamp) 또는 백열등 중 적어도 하나로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 적외선 LED를 채택하여 구성된다.

복합센서모듈(111)과 인접한 모서리와 그 모서리와 대향되는 모서리에는 각각 제1 적외선 센서부(112)와 제2 적외선 센서부(113)가 형성되고, 밑변 모서리에는 적외선 반사필터(114)가 형성된다.

제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)는 각각 적외선 반사필터를 포함하며, 어느 하나가 적외선 발광센서이고 다른 하나가 적외선 수광센서가 된다.

위 복합센서모듈(111), 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)는 제어부(115)에 의해 전반적인 제어가 되며, 제어부(115)에 의해 터치포인트의 좌표(x,y)를 산출하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 터치좌표 추출방법을 설명하는 모식도이고, 도 3은 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 다점인식을 위한 터치좌표 추출방법을 설명하는 모식도이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 복합센서모듈을 이용하여 터치포인트를 추출하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 2의 원으로 표시된 곳은 터치스크린 디스플레이 상에 입력된 점인 터치포인트(119)이다.

즉, 복합센서모듈(111)을 이용하여 각도(θ)를 구하고, 그 후에 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)를 이용하여 밑변(y)을 구하여, θ와 y값을 이용하여 삼각함수법에 의해 높이(x)를 구하여 터치포인트(119)의 좌표(x,y)를 구할 수 있게 된다.

먼저, 복합센서모듈(111)의 적외선 발광부(118)에서 발생한 빛(LED)이 적외선 반사필터(114)와 적외선 반사필터를 포함하는 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)를 통하여 반사된 정보가 렌즈(117)를 통하여 선형 이미지 센서(116)에 새겨진다. 선형이미지 센서(116)에서는 획득한 정보를 통하여 밑변(y)을 기준으로 한 각도(θ)를 추출할 수 있게 된다.

이어서, 제1 적외선 센서부(112)의 발광부로부터 발사된 적외선은 제2 적외선 센서부(113)의 수광부로 입사되게 되는 데, 터치가 이루어진 경우에는 터치하는 손가락이나 물체에 의해 제1 적외선 센서부(112)의 발광부로부터 발사된 적외선은 제2 적외선 센서부(113)의 수광부로 도달하지 않게 된다. 이때 적외선이 도달하지 않는 제1 적외선 센서부(112)의 발광부 센서 신호인식을 통하여 밑변(y)의 길이를 얻을 수 있게 된다.

복합센서모듈(111)로부터 각도(θ)가 얻어지고, 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)로부터 밑변(y)의 길이를 구하였으므로 삼각함수의 tangent 성질에 의하여 높이(x)를 구할 수 있게 된다.

즉, 복합센서모듈(111)로부터 얻어진 각도를 θ, 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)에 의하여 얻어진 밑변의 길이를 y라고 하면,

Tangent(θ) = x / y 에 의하여

x = y * Tangent(θ)이고,

이와 같이 터치포인트 좌표 x, y를 구할 수 있다.

도 3를 참조하면, 터치 스크린 상에 터치포인트(120, 121)의 다점좌표를 추출하는 경우에도 위 도 2와 같은 좌표를 추출하는 방법과 동일한 방법으로 각각의 삼각형의 좌표를 복합센서모듈(111)에 의하여 얻어진 각도(θ)와, 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)에 의하여 얻어진 밑변(y)의 길이로 x1 = y1 * Tangent(θ1), x2 = y2 * Tangent(θ2) 공식에 의하여 각 터치포인트(120, 121)의 좌표값이 얻어지게 된다.

또한, 추출좌표의 다점인식의 인식율 향상을 위하여 복합센서모듈(111)을 디스플레이의 사방 4꼭지점에 각각 배치함으로써 더욱 정확한 좌표값을 얻도록 확장이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 복합센서모듈을 이용한 터치좌표 추출방법의 순서도를 도시한 것이다.

제어부(도 1의 115)는 선형 이미지 센서(116), 렌즈(117) 및 적외선 발광부(118)로 이루어진 복합센서모듈(111)을 통해 터치포인트와 밑변간의 각도(θ)를 측장하도록 한다(S411).

제어부(115)는 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)로 하여금 밑변(y)의 길이를 측정하도록 시간적인 동기화 기능을 수행한다(S412).

이어서, 제어부(115)는 복합센서모듈(111)에서 얻어진 각도(θ)와 제1 및 제2 적외선 센서부(112, 113)로부터 얻어진 밑변(y)의 길이로부터 높이(x)를 연산하도록 연산부를 제어한다(S413).

이렇게 산출된 터치포인트의 좌표(x,y)값은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환되고(S414), 변환된 디지털신호에서 좌표값을 추출하여 터치스크린이 적용된 장치의 마이크로 프로세서에 처리가 가능한 유저인터페이스 신호로 변환하여 전달하게 된다(S415).

상술한 구성에 따르면 선형 이미지센서와 적외선 발광부(적외선 LED)를 이용한 복합센서모듈을 통하여 간단한 계산으로도 터치스크린의 디지털로 변환된 좌표 추출이 가능하여 기존의 터치스크린 장치에서 이용하는 ITO 필름을 이용한 투명전극판의 전자적 장치의 도포 등 복잡한 제조공정을 거칠 필요가 없어 원가절감에 크게 기여 될 수 있으며, 복합센서모듈을 이용하여 간단한 방정식을 통한 정확한 좌표계산으로 다점입력이 가능한 멀티미디어 터치스크린 장치로서 적합하게 이용할 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

111 ; 이미지 센서모듈 112 ; 제1 적외선 센서부
113 ; 제2 적외선 센서부 114 ; 적외선 반사필터
115 ; 제어부 116 ; 선형 이미지 센서
117 ; 렌즈 118 ; 적외선 발광 센서
119, 120, 121 ; 터치포인트

Claims (5)

1. 터치스크린의 어느 일 꼭지점부에 위치되며, 적외선 발광센서와 렌즈와 선형 이미지 센서로 이루어지는 복합센서모듈을 통해 상기 터치스크린의 테두리와 터치된 물체가 이루는 삼각형에서 각도(θ)를 산출하는 각도(θ) 추출 단계와;
   상기 터치스크린의 마주보는 2개의 모서리부에 형성된 제1 및 제2 적외선 센서부를 통해 xy좌표상의 y길이를 산출하는 y좌표 추출 단계와;
   상기 각도(θ) 추출 단계 및 y좌표 추출 단계로부터 산출된 각도(θ)와 y길이를 근거로 삼각함수법에 의해 x길이를 산출하는 x좌표 추출 단계:를 포함하는, 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 또는 제2 적외선 센서부는 적외선 반사필터를 포함하며,
   상기 제1 및 제2 적외선 센서부 중 어느 하나는 적외선 발광센서이고 다른 하나는 적외선 수광센서인, 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 각도(θ) 추출 단계는 상기 적외선 발광센서로부터 발생된 적외선이 적외선 반사필터를 통해 반사된 정보를 상기 렌즈를 통해 상기 선형 이미지 센서에서 획득하는 것에 의해 산출되는, 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법.
4. 터치스크린의 어느 일 꼭지점부에 위치되며, 적외선 발광센서와 렌즈와 선형 이미지 센서로 이루어지는 복합센서모듈과;
   상기 터치스크린의 4개의 모서리 중 상기 복합센서모듈과 인접되지 않는 어느 한 모서리에 형성된 적외선 반사필터와;
   상기 적외선 반사필터가 형성된 모서리와 인접된 2개의 모서리에는 형성되는 제1 및 제2 적외선 센서부;를 포함하는, 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법을 수행하기 위한 터치 스크린장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 또는 제2 적외선 센서부는 적외선 반사필터를 포함하며,
   상기 제1 또는 제2 적외선 센서부 중 어느 하나는 적외선 발광센서이고 다른 하나는 적외선 수광센서인, 적외선 센서와 선형 이미지 센서를 이용한 복합센서모듈의 터치좌표 추출방법을 수행하기 위한 터치 스크린장치.

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