KR20170114443A - 터치 위치 인식 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 영상 표시 장치를 사할 때 터치 인식에 관한 것으로, 터치 위치를 인식하여 마우스와 같은 포인트 기기로서 동작하게 한다.
종래의 대형 화면의 터치 위치 인식 장치는 초음파 방식이 있으며, 이 방식에서는 전용의 펜을 사용하며, 펜에서 초음파를 발진하고 이를 복수의 수감부에서 검출하여 펜의 위치를 검출한다.
본 발명은 대형스크린의 터치 위치를 사용하는데 있어 전용 펜을 사용하지 않고 광학적인 방법으로 터치 위치를 검출하는 장치와 방법을 제공한다.

Description

터치 위치 인식 장치{Touch position recognition system}

본 발명은 대형 디스플레이 장치와 같이 사용되는 터치 위치 인식 장치에 관한 것이다.

휴대폰 또는 테블릿 컴퓨터 등에서의 터치를 이용한 화면 제어가 일반화되면서 대형 화면에서의 터치의 수요 또한 크게 증가하고 있다.

대형화면은 대형 평판 디스플레이 장치 또는 프로젝션에 의한 대형 디스플레이를 포함하며, 이 경우 노트북 또는 태블릿 PC에서 이용하는 일반적인 터치 기술을 적용하는 것은 기술적인 제약이 있기 때문에 별도의 터치 인식 장치가 필요하다.

이러한 대화면 디스플레이를 위한 터치 인식의 종래의 방식은 초음파 등을 이용하여 터치 위치를 인식한다. 이 방식은 전용의 펜에서 초음파를 발생시키고 이를 복수의 초음파 수감 소자에서 검출하고 각각의 수감소자에서 검출된 시간차를 이용하여 수감소자의 위치에 상대적인 펜의 위치를 검출한다. 이러한 종래의 방식은 전용의 펜을 정기적으로 충전하여 사용하여야 하는 단점이 있으며 손가락을 이용한 일반적인 터치는 사용할 수 없다..

본 발명은 대화면 디스플레이 장치에 사용하기 위한 터치인식 장치로서 전용의 펜을 사용하지 않고 임의의 펜이나 손가락을 사용하여 터치 입력이 가능하게 하는 장치의 구성과 방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 대화면 디스플레이용 터치 인식 장치가 전용의 펜을 필요로 하는 단점을 해결하여, 임의의 펜이나 손가락을 이용한 터치 인식이 가능하게 하는데 목적이 있다.

본 발명에서는 전용의 펜을 사용하지 않고 대화면 디스플레이에서의 터치 위치를 인식하기 위하여 레이저 거리 측정 방법과 레이저 스캔 방식으로 대화면 영역에 터치하는 물체의 위치를 검출하는 방법을 사용하여 터치 위치를 인식한다.

본 발명에 따라 대화면 디스플레이에서 전용의 펜을 사용하지 않고도 편리하게 터치에 의한 화면 제어 및 필기 등을 실현할 수 있으며, 펜 없이 손으로도 터치 조작이 가능하게 되어, 종래 초음파 방식 등에서 전용의 펜을 정기적으로 충전하여 사용하여야 하는 불편함이 해결될 수 있다.

도 1은 종래 방식의 설명
도 2는 본 발명의 기본 구성과 작동의 예시이다.
도 3은 시간측정 장치의 기분 구성이다.
도 4는 각도와 거리 정보에 따른 터치 위치의 산출 예시이다
도 5는 본 발명의 위치 보정 예시이다.
도 6은 복수의 터치 유닛을 사용한 제2실시 예이다.
도 7은 복수 위치 인식 예시이다.
도 8은 위치 인식 전용펜의 예시이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 터치 인식 기술을 설명한다.

도면을 참조하여 설명하면, 종래의 터치인식 장치는 영상표시영역(1100), 초음파펜(1200)과 초음파터치인식장치(1300)로 구성되며, 상기 초음파터치장치(1300)는 제1초음파검출기(1400)와 제2초음파검출기(1500)로 구성된다. 상기 초음파펜(1200)은 초음파를 사방으로 방사하며, 상기 제1초음파검출기(1400)와 상기 제2초음파검출기(1500)는 상기 초음파펜(1200)에서 초음파가 발진된 시간과 상기 제1초음파검출기(1400)와 상기 제2초음파검출기(1500)에서 검출된 시간차 정보로 상기 초음파펜(1200)과 상기 제1초음파검출기(1400)와 상기 제2초음파검출기(1500) 사이의 거리가 계산되고, 일반적인 삼각법으로 상기 초음파펜(1200)의 위치를 검출한다.

도 2는 본 발명의 구성의 예시이다.

도면을 이용하여 설명하면, 본 발명의 터치인식장치(2000)는 소정의 대화면 디스플레이 면에 인접하여 배치되는 레이저거리측정계(2100), 회전모터(2300), 상기 회전모터(2300)에 소정의 방식으로 장착된 반사거울(2400), 상기 회전모터(2300)의 회전 각도를 측정하는 각도측정센서(2500), 그리고 신호처리계(2700)로 구성된다. 상기 레이저거리측정계(2100)는 레이저를 발생시켜 소정의 검출물체(2600)에서 반사되어 돌아오는 레이저의 이동 시간을 측정한다.

상기 반사거울(2400)은 상기 회전모터(2300)의 회전에 따라 회전하며, 이에 따라 상기 레이저거리측정계(2100)에서 검출 방향을 이동시킨다. 상기 각도측정센서(2500)는 상기 회전모터(2300)의 회전 각도를 검출하여 소정의 기준 선에 대한 레이저의 검출 각도(2510)를 인식하게 한다.

상기 신호처리계(2700)는 상기 레이저거리측정계(2100)와 상기 각도측정센서(2500)의 입력을 받아 상기 검출물체(2600)의 위치를 계산하며, 계산된 위치를 소정의 방법으로 사용 컴퓨터 등에 전송한다.

도 3은 본 발명의 레이저거리측정계(2100)의 예시이다.

도면을 참고하여 설명하면, 본 발명의 레이저거리측정계는 레이저출력을 가동하는 레이저인가신호(2110), 레이저구동회로(2120), 레이저발생유닛(2130), 검출 영역으로 향하는 진출레이저(2140), 레이저의 입출력을 분기하는 레이저분기광학소자(2150), 상기 레이저분기광학소자(2150)에서 분가되는 상기 진출레이저(2140)를 검출하는 제1광검출소자(2160), 상기 제1광검출소자(2160)의 출력 신호를 증폭하는 제1증폭회로(2170), 검출영역에서 반사되어 돌아오는 반사레이저(2180), 상기 반사레이저(2180)를 상기 레이저분기광학소자(2150)에서 분기 광을 검출하는 제2광검출소자(2190), 상기 제2광검출소자(2190)에서 출력된 신호를 증폭하는 제2증폭회로(2200), 상기 제1증폭회로(2170)과 상기 제2증폭회로(2200)의 신호 시간차를 검출하여 레이저의 이동 시간을 계산하는 시간카운터(2210)로 구성된다. 본 발명의 레이저 거리 측정계의 작동을 자세히 설명하면, 외부에서 상기 레이저인가신호(2110)가 가해지면, 상기 레이저구동회로(2120)는 레이저 구동 신호를 상기 레이저발생유닛(2130)에 인가하여 상기 진출레이저(2140)가 방사된다. 상기 진출레이저는 소정의 피사체에서 반사되어 상기 반사레이저(2180)로 돌아온다. 상기 레이저분기광학소자(2150)는 입사하는 레이저를 일부를 통과시키고 일부는 반사한다. 상기 레이저발생유닛(2130)에서 방사하는 상기 진출레이저(2140)의 일부는 반사되어 상기 제1광검출소자(2160)에서 검출되고 상기 제1증폭회로(2170)에서 신호가 증폭되어 상기 시간카운터(2210)로 입력된다. 상기 반사레이저(2180)는 상기 레이저분기광학소자(2150)에서 일부가 반사되어 상기 제2광검출소자(2190)에서 검출되고 상기 제1증폭회로(2200)에서 신호가 증폭되어 상기 시간카운터(2210)로 입력된다. 상기 시간카운터(2210)는 스톱위치 기능을 수행하여, 시작신호와 정지 신호를 입력받아 시작 신호와 정지 신호 사이의 시간 간격을 측정한다. 상기 제1광검출소자(2160)의 신호는 상기 시간카운터(2210)의 시작 신호로 작용하며 상기 제2광검출소자(2190)의 신호는 상기 시간카운터(2210)의 정지 신호로 작용하여 상기 진출레이저(2140)가 소정의 피사체에서 반사되어 상기 반사레이저(2180)로 되돌아 오는 시간을 측정한다.

상기 신호처리계(2700)는 상기 시간카운터(2210)에서 출력하는 시간 정보를 이용하여 피사체의 거리를 계산한다.

도 4는 본 발명의 터치인식장치(2000)를 이용한 터치 위치 인식 방식을 예시한다.

본 발명의 터치인식장치(2000)는 대화면 디스플레이가 작동하는 화면영역(3100)과 터치물체(3200)로 구성되며, 상기 터치인식장치(2000)는 상기 화면영역(3100)을 레이저 스캔을 실시하여 상기 터치물체(3200)의 레이저검출거리(3300)와 레이저검출각도(3400)를 이용하여, 상기 터치물체(3200)의 위치를 인식한다. 상기 터치인식장치(2000)는 검출 위치를 USB와 블루투스를 포함하는 소정의 방식으로 대화면 디스플레이를 위해 사용되는 컴퓨터에 전송한다.

도 5는 상기 터치인식장치(2000)의 위치 보정 방식의 예시이다.

상기 화면영역(3100)내의 복수의 기준터지위치(3500),(3600),(3700),(3800)에 소정의 마크를 순차적으로 출력하고 사용자는 이 마크 위치를 순차적으로 터치하여, 상기 복수의 기준터지위치(3500),(3600),(3700),(3800)의 실제 좌표를 비교하여 출력좌표를 보정 한다.

도 6에서 도 7은 본 발명의 제2실시 예를 설명한다.

도면을 참고하여 설명하면 본 발명의 제2실시 예의 터치인식장치(4000)는 제1터치인식유닛(4100)과 제2터치인식유닛(4200)으로 복수 개의 터치인식 유닛으로 구성되며, 각각의 터치인식 유닛은 본 발명의 제1실시 예에서 구현한 내용과 동일하다. 본 발명의 제2실시 예의 터치인식장치(4000)는 소정의 화면영역(4300) 내에서의 복수 물체의 터치(4500),(4600)를 인식한다. 이러한 복수 물체 인식에 따라 화면 확대 축소와 같은 기능뿐 아니라 복수 터치 작동이 가능하게 된다.

또한 복수의 터치인식유닛의 사용에 따라 도 7에서 예시한 바와 같이 상기 제1터치인식유닛과 상기 터치물체(4500),(4600)가 하나의 선상에 위치할 경우 뒤에 있는 상기 터치물체(4600)가 상기 제1터치인식유닛(4100)에 의하여 검출되지 못하나 상기 제2터치인식유닛(4200)에 의한 각각 인식할 수 있기 때문에, 물체에 의한 가림 없이 복수 물체의 터치를 인식할 수 있다.

도 8은 본 발명의 터치펜의 예시이다.

본 발명의 터치 펜은 선택적으로 사용되며, 본 발명의 터치펜(5000)은 접촉가동부(5100), 접촉스위치(5200), 접촉신호발생장치(5300), 배터리(5400) 그리고 펜외관(5500)으로 구성된다.

상기 터치펜(5000)의 상기 접촉가동부(5100)가 화면 벽에 닿아 눌러지는 경우 상기 접촉스위치(5200)가 눌려져 상기 배터리(5400)의 파워를 이용하여 상기 접촉신호발생장치(5300)가 소정의 형태의 신호를 출력한다. 터치인식 장치는 상기 터치펜의 이용에 따라 펜이 실제 화면에 접촉하였을 때만 펜이 작동하는 것을 특징으로 한다.

2100… 시간간격측정유닛 2500…각도 측정 장치
2400… 회전 거울

Claims (19)

1. 소정의 영상이 표시되는 화면영역;
   상기 화면 영역에 인접하여 설치되어 상기 화면영역에 인접한 물체의 거리를 측정하는 레이저거리측정계;
   상기 레이저거리측정계에서 출력되는 레이저를 상기 화면영역에 스캔하기 위한 레이저조향장치;
   상기 레이저조향장치의 조향 각도를 출력하는 레이저각도검출기;
   상기 레이저거리측정계와 상기 레이저각도검출기의 출력결과를 이용하여 상기 화면영역에 접촉하는 물체의 좌표를 계산하는 좌표처리프로세서;
   상기 좌표처리프로세서의 출력결과를 외부의 장치에 출력하는 출력장치를 포함하는 터치인식 장치;
2. 제 1청구항에 있어서
   상기 화면영역은 선택적으로 소정의 프로젝터에 의하여 영사된 벽체에 형성된 소정의 영상 영역일 수 있다.
3. 제 1청구항에 있어서
   상기 화면영역은 선택적으로 일반적인 디스플레이 장치의 화면 표시 영역일 수 있다.
4. 제 1청구항에 있어서
   상기 레이저거리측정계는 레이저를 발사하여 상기 화면영역에 인접한 물체에서 반사되어 돌아오는 레이저의 이동 시간을 측정하여 물체 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.
5. 제 1청구항에 있어서
   상기 레이저조향장치는 선택적으로 소정의 형상의 반사거울과 외부의 전기적인 입력을 받아 상기 반사거울을 소정의 각도로 회전시키는 회전구동계로 구성되어, 상기 회전구동계의 회전에 따라 상기 반사거울이 회전하여, 상기 레이저거리측정계에서 출력하는 레이저가 상기 화면 영역을 포함하는 영역을 스캔하도록 구성될 수 있다.
6. 제1청구항에 있어서
   상기 레이저각도검출기는 상기 레이저조향장치에서의 레이저 편향 각도를 출력하는 것을 특징으로 한다.
7. 제 1청구항에 있어서
   상기 터치인식 장치는 선택적으로 하나 이상의 카메라를 장착하여 터치 물체의 종류를 인식하도록 구성할 수 있다.
8. 제 1청구항에 있어서
   상기 터치인식장치는 선택적으로 상기 화면영역의 표면에 접촉하면 소정의 형태의 접촉신호를 출력하며, 상기 터치인식장치는 상기 접촉신호가 감지되는 경우에만 좌표를 활성화 하는 전용의 펜을 구성할 수 있다.
9. 제 1청구항에 있어서
   상기 터치인식 장치는 선택적으로 하나 이상의 카메라를 장착하여 터치 물체가 상기 화면영역의 화면에 접촉하는가를 인식하여 터치 좌표를 활성화 하도록 구성할 수 있다.
10. 제 1청구항에 있어서
    상기 터치인식 장치는 선택적으로 하나 이상의 카메라를 상기 레이저거리측정계와 소정의 간격으로 설치하여, 복수의 터치 물체가 있고 상기 레이저거리측정계의 검출이 물체에 의한 가려질 때 이를 상기 카메라로 인식하여 복수 물체의 터치를 인식하도록 구성할 수 있다.
11. 소정의 영상이 표시되는 화면영역;
    상기 화면 영역에 인접하여 설치되어 상기 화면영역에 인접한 물체의 거리를 측정할 수 있는 제1레이저거리측정계;
    상기 제1레이저거리측정계와 소정의 간격을 가지고 설치되는 제2레이저거리측정계;
    상기 제1레이저거리측정계에서 출력되는 레이저를 상기 화면영역에 스캔하기 위한 제1레이저조향장치;
    상기 제2레이저거리측정계에서 출력되는 레이저를 상기 화면영역에 스캔하기 위한 제2레이저조향장치;
    상기 제1레이저조향장치의 조향 각도를 출력하는 제1레이저각도검출기;
    상기 제2레이저조향장치의 조향 각도를 출력하는 제2레이저각도검출기;
    상기 제1레이저거리측정계와 상기 제1레이저각도검출기의 출력결과와 상기 제2레이저거리측정계와 상기 제2레이저각도검출기의 출력결과를 이용하여 상기 화면영역에 접촉하는 하나 이상의 물체의 좌표를 계산하는 좌표처리프로세서;
    상기 좌표처리프로세서의 출력결과를 별도의 장치에 출력하는 출력장치를 포함하는 터치인식 장치;
12. 제 11청구항에 있어서
    상기 화면영역은 선택적으로 소정의 프로젝터에 의하여 영사된 벽체에 형성된 소정의 영상 영역일 수 있다.
13. 제 11청구항에 있어서
    상기 화면영역은 선택적으로 일반적인 디스플레이 장치의 화면 표시 영역일 수 있다.
14. 제 11청구항에 있어서
    상기 제1레이저거리측정계와 상기 제2레이저거리측정계는 소정의 파형의 레이저를 발사하여 소정의 물체에서 반사되어 돌아오는 레이저의 이동 시간 간격을 측정하여 물체 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.
15. 제 11청구항에 있어서
    상기 제1레이저조향장치와 상기 제2레이저조향장치는 선택적으로 소정의 형상의 반사거울과 외부의 전기적인 입력을 받아 상기 반사거울을 소정의 각도로 회전시키는 회전구동계로 구성되어, 상기 회전구동계의 회전에 따라 상기 반사거울이 회전하여, 상기 제1레이저거리측정계와 상기 제2레이저거리측정계에서 출력하는 레이저가 상기 화면영역을 스캔하도록 구비한다.
16. 제 11청구항에 있어서
    상기 제1레이저각도검출기는 상기 제1레이저조향장치에서의 레이저 편향 각도를 출력하고 상기 제2레이저각도검출기는 상기 제2레이저조향장치에서의 레이저 편향 각도를 출력하는 것을 특징으로 한다.
17. 제 11청구항에 있어서
    상기 터치인식 장치는 선택적으로 하나 이상의 카메라를 장착하여 터치 물체의 종류를 인식하도록 구성될 수 있다.
18. 제 11청구항에 있어서
    상기 터치인식장치는 선택적으로 상기 화면영역의 표면에 접촉하면 소정의 형태의 신호를 출력하며, 상기 터치인식장치는 상기 신호가 감지되는 경우에만 좌표를 활성화 하도록 전용의 펜을 사용하는 것으로 구성할 수 있다.
19. 제 11청구항에 있어서
    상기 터치인식 장치는 선택적으로 하나 이상의 카메라를 장착하여 터치 물체가 상기 화면영역의 화면에 접촉하는가를 인식하여 터치 좌표를 활성화 하도록 구성할 수 있다.
    

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