KR20220007507A - 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법에 대한 것으로서, 특히 광센서와 접촉식 스위치를 이용하여 접촉식 모드와 비접촉식 모드를 모두 사용할 수 있으며, 기존의 접촉식 버튼 장치를 교체하여 사용할 수 있는 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법에 관한 것이다. 본 발명은 광센서와 접촉식 스위치를 함께 구비하여 비접촉 입력 방식과 접촉 입력 방식을 동시에 제공하여 시각장애인 관련 법령과 충돌없이 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 외부가 기존의 버튼과 동일하기 때문에 사용자의 혼란이나 거부감을 최소화할 수 있다. 본 발명은 버튼 장치만을 교체하거나 컨트롤 보드와 같은 최소한의 장치만 추가하면 되기 때문에 최소한의 비용으로 기존의 엘리베이터와 같은 곳에 적용할 수 있다. 본 발명은 시각장애인도 기존과 동일한 방법으로 사용할 수 있어 추가적인 불편함이 없으며 새로운 사용법을 숙지할 필요가 없다.

Description

접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법{Button device that can use both contact and non-contact methods simultaneously and recognition method thereof}

본 발명은 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법에 대한 것으로서, 특히 광센서와 접촉식 스위치를 이용하여 접촉식 모드와 비접촉식 모드를 모두 사용할 수 있으며, 기존의 접촉식 버튼 장치를 교체하여 사용할 수 있는 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법에 관한 것이다.

전세계적인 COVID 19 Pandemic 사태로 인해, 불특정 타인으로부터의 감염을 예방할 수 있는 비접촉/비대면 기술에 대한 관심도가 어느 때보다 높아지고 있다. 대표적으로 엘리베이터는 일상적, 반복적으로 접하게 되는 대표적인 불특정 다중 이용 시설이며, 이의 버튼을 통한 감염의 우려로 인해 최근 항박테리아, 항바이러스 필름을 버튼에 씌워 사용하는 것이 보편적으로 자리잡고 있다. 그러나, 이 필름의 항균, 항바이러스 효과는 검증되지 않았으며, 항바이러스 효과가 있다고 하더라도 매일 교체하지 않는 한 실질적인 효과를 기대할 수 없다고 알려져 있다. 따라서, 엘리베이터를 비롯한 다중이용시설의 모든 버튼을 전면적으로 비접촉 방식으로 교체하는 것이 다중이용시설을 통한 감염을 예방하는 가장 효과적인 수단이라 할 수 있다.

여기서, 비접촉방식의 버튼을 전면적으로 도입하기 위해서는 몇가지 법적, 관습적, 기능적 문제가 해결되어야 한다. 첫째, '장애인, 노인, 임산부 등의 편의증진 보장에 관한 법률'을 충족해야 하는데 이는 주로 엘리베이터 등 다중이용시설의 버튼 표면에 시각장애인용 점자를 반드시 부착해야 하는 것이다. 둘째, 기존의 다중이용시설 버튼과 호환 가능하여야 한다. 비접촉 방식의 버튼을 도입하기 위해 기존 버튼 패널을 통째로 교체해야 하거나 추가적인 장치를 부착해야 한다면, 비접촉 방식의 버튼을 기존 다중이용시설에 도입하려는 수요는 크게 제한될 수밖에 없기 때문이다. 셋째, 기존 다중이용시설의 사용법과 차이가 없어야 한다. 비접촉방식의 버튼 사용법이 기존 접촉식 버튼 사용법과 크게 차이가 난다면, 사용자들이 혼란스러울 수밖에 없고, 이는 접촉식/비접촉식 공용으로 사용하려는 시도를 사실상 불가능하게 만들 수 있기 때문이다.

하지만, 현재까지 접촉식이나 비접촉식만으로 작동하는 기술에 대해서만 개발되고 있어 접촉식과 비접촉식을 공용으로 사용할 수 있는 버튼 장치가 요구되고 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0442312호(2008.10.21 등록) 대한민국 등록특허 제10-1066290호(2011.09.14 등록) 대한민국 등록특허 제10-1169457호(2012.07.23 등록)

본 발명의 목적은 기존의 접촉식 버튼 장치를 교환하여 접촉식과 비접촉식을 모두 사용할 수 있는 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비접촉식 버튼 장치이나 시각장애인을 위한 접촉식 모드도 제공하는 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치는, 제어 보드가 구비되는 입력 장치에 장착되는 버튼 장치로서, 일부 영역에 투광 커버가 구비된 버튼과, 비접촉 모드에서, 투광 커버로 광을 조사한 후 반사된 반사광을 수광하는 광센서, 접촉 모드에서, 버튼의 눌러짐에 의해 작동하는 접촉식 스위치, 광센서에서 수광된 반사광 또는 접촉식 스위치에 의한 입력을 받아 고유 신호를 생성하는 제어판, 개방된 일면에 버튼이 구비되며, 내부에 광센서와 접촉식 스위치가 구비된 제어판을 수납하는 하우징, 및 하우징의 일측으로 노출되어 제어판에서 생성된 고유 신호를 외부로 전달하는 커넥터를 포함하며, 버튼과 광센서, 접촉식 스위치, 제어판, 하우징 및 커넥터는 하나의 버튼 모듈을 이루고, 버튼 모듈은 다수개가 커넥터를 통해 제어 보드에 각각 접속되어 고유 신호를 전달하며, 제어 보드는 광센서에서 생성된 고유 신호를 기반으로 비접촉 모드와 접촉 모드를 전환한다.

제어 보드는, 정해진 시간 이내로 서로 상이한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터의 입력과, 공간상으로 인접하며 서로 상이한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터의 입력은 인식하지 않으며, 인접은 버튼 모듈과 버튼 모듈 사이에 다른 버튼 모듈이 존재하지 않는 경우를 의미한다.

제어 보드는, 정해진 시간 이내에 서로 상이한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터 입력을 받는 경우 접촉 모드로 전환하여 접촉식 스위치로부터 생성된 고유 신호에 따라 제어를 수행한다.

제어 보드는, 정해진 시간 이내에 동일한 버튼 모듈로부터 입력을 받는 경우 접촉 모드로 전환하여 접촉식 스위치로부터 생성된 고유 신호에 따라 제어를 수행한다.

제어 보드는, 광센서에서 수광된 반사광에 대한 고유 신호는 정해진 시간 동안 지연시켜 입력을 받으며, 정해진 시간 내에 접촉식 스위치로부터 생성된 고유 신호가 수신되면 광센서에서 수광된 반사광에 대한 고유 신호는 무시한다.

제어 보드는, 인접한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터 정해진 시간 이내에 입력을 받는 동시에, 인접하지 않은 버튼 모듈로부터 입력을 받는 경우, 인접하지 않은 버튼 모듈로부터의 입력만을 인식하여 인접하지 않은 버튼 모듈에서 생성된 고유 신호에 따라 제어를 수행한다.

발광부와 수광부는 중심부에서 직선으로 출사되는 광이 서로 교차하도록 기울어져 구비될 수 있으며, 발광부의 광 방출 각도를 제한하는 가이드 또는 발광부의 광 방출 각도를 조절하는 렌즈를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치를 이용한 버튼 인식 방법은, 전술된 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치를 이용한 버튼 인식 방법으로서, 버튼 모듈이 광센서로부터 입력을 받는 단계와, 광센서로부터 받은 입력을 수행하거나, 인접한 버튼 모듈의 광센서로부터 정해진 시간 내에 입력을 받으면 버튼 모듈의 접촉식 스위치로부터 입력을 받는 단계를 포함한다.

버튼 모듈이 광센서로부터 입력을 받는 단계는, 제어 보드가, 정해진 시간 이내로 서로 상이한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터의 입력과, 공간상으로 인접하며 서로 상이한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터의 입력은 인식하지 않는 단계를 수행하며, 인접은 버튼 모듈과 버튼 모듈 사이에 다른 버튼 모듈이 존재하지 않는 경우를 의미한다.

광센서로부터 받은 입력을 수행하거나, 인접한 버튼 모듈의 광센서로부터 정해진 시간 내에 입력을 받으면 버튼 모듈의 접촉식 스위치로부터 입력을 받는 단계는, 제어 보드가, 정해진 시간 이내에 서로 상이한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터 입력을 받는 경우 접촉 모드로 전환하여 접촉식 스위치로부터 생성된 고유 신호에 따라 제어하는 단계를 수행한다.

광센서로부터 받은 입력을 수행하거나, 인접한 버튼 모듈의 광센서로부터 정해진 시간 내에 입력을 받으면 버튼 모듈의 접촉식 스위치로부터 입력을 받는 단계는, 제어 보드가, 정해진 시간 이내에 동일한 버튼 모듈로부터 입력을 받는 경우 접촉 모드로 전환하여 접촉식 스위치로부터 생성된 고유 신호에 따라 제어하는 단계를 수행한다.

광센서로부터 받은 입력을 수행하거나, 인접한 버튼 모듈의 광센서로부터 정해진 시간 내에 입력을 받으면 버튼 모듈의 접촉식 스위치로부터 입력을 받는 단계는, 제어 보드가, 광센서에서 수광된 반사광에 대한 고유 신호는 정해진 시간 동안 지연시켜 입력을 받으며, 정해진 시간 내에 접촉식 스위치로부터 생성된 고유 신호가 수신되면 광센서에서 수광된 반사광에 대한 고유 신호는 무시하는 단계를 수행한다.

광센서로부터 받은 입력을 수행하거나, 인접한 버튼 모듈의 광센서로부터 정해진 시간 내에 입력을 받으면 버튼 모듈의 접촉식 스위치로부터 입력을 받는 단계는, 제어 보드가, 인접한 두 개 이상의 버튼 모듈로부터 정해진 시간 이내에 입력을 받는 동시에, 인접하지 않은 버튼 모듈로부터 입력을 받는 경우, 인접하지 않은 버튼 모듈로부터의 입력만을 인식하여 인접하지 않은 버튼 모듈에서 생성된 고유 신호에 따라 제어하는 단계를 수행한다.

본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법은 광센서와 접촉식 스위치를 함께 구비하여 비접촉 입력 방식과 접촉 입력 방식을 동시에 제공하여 시각장애인 관련 법령과 충돌없이 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법은 외부가 기존의 버튼과 동일하기 때문에 사용자의 혼란이나 거부감을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법은 버튼 장치만을 교체하거나 컨트롤 보드와 같은 최소한의 장치만 추가하면 되기 때문에 최소한의 비용으로 기존의 엘리베이터와 같은 곳에 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법은 시각장애인도 기존과 동일한 방법으로 사용할 수 있어 추가적인 불편함이 없으며 새로운 사용법을 숙지할 필요가 없다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 버튼을 제외한 비접촉 버튼 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비접촉 버튼 장치의 발광부 제어 모듈에서 인가되는 발광부 제어 신호이다.
도 5는 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 모드 전환 모듈을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6과 도 7은 발광부의 광 방출 각도에 따른 인식 영역을 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 발광부와 수광부의 각도를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 가이드를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 엘리베이터에 구비된 버튼 장치의 사진이다.
도 11은 엘리베이터에 구비된 버튼 장치와 메인 보드의 사진이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 버튼을 제외한 비접촉 버튼 장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 평면도이다.

본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 개방된 일부 영역에 투광 커버(110)가 구비된 버튼(100)과, 투광 커버(110)로 광을 조사한 후 반사된 반사광을 수광하는 광센서(200), 버튼(100)의 눌러짐에 의해 작동하는 접촉식 스위치(300), 광센서(200)에서 수광된 광 또는 접촉식 스위치(300)의 작동을 기반으로 신호를 생성하는 제어판(400), 개방된 일면에 버튼(100)이 구비되며 내부에 광센서(200)와 접촉식 스위치(300)가 구비된 제어판(400)을 수납하는 하우징(500), 및 하우징(500)의 일측으로 노출되어 제어판(400)에서 생성된 신호를 외부로 전달하는 커넥터(600)를 포함한다. 여기서, 버튼(100)과 광센서(200), 접촉식 스위치(300), 제어판(400), 하우징(500) 및 커넥터(600)는 버튼 모듈로 정의할 수 있으며, 본 발명은 이러한 버튼 모듈이 다수개 모여 제어 보드에 연결될 수 있다.

버튼(100)은 사용자로부터 입력을 받아 접촉식 스위치(300)를 작동시킨다. 본 실시예는 비접촉 버튼 장치가 엘리베이터에 적용된 것을 예시하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 버튼(100)의 외면에는 층수를 표시하는 숫자와 점자가 형성된다. 즉, 본 실시예의 버튼(100)은 개방된 하우징(500)을 덮되 접촉식 스위치(300)의 스프링이나 다른 복귀 구성에 의해 왕복운동할 수 있는 커버를 의미한다. 또한, 버튼(100)은 삼각형 및 사각형을 포함하는 다각형, 원형 또는 타원형의 판 형태를 포함하며, 본 실시예는 설명의 편의상 원형 판 형태의 버튼(100)을 예시한다. 버튼(100)은 일부 영역이 개방된 개구부가 형성되며, 이는 도시된 바와 같이 원형으로 개방된 것을 예시한다. 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 개구부는 삼각형을 포함하는 다각형 또는 타원형으로 형성될 수도 있다. 여기서, 버튼(100)의 개구부에는 검정색 필터가 적용된 크리스탈이나 수지 등으로 형성된 투광 커버(110)가 구비되어 버튼(100)의 내측을 외부로부터 폐쇄하지만, 내부의 광센서(200)에서 조사된 광이 투과하고, 다시 반사된 광이 투과하여 광센서(200)로 수광될 수 있도록 할 수 있다.

광센서(200)는 광을 방출한 후 사물, 예를 들어, 손가락이나 손바닥에 의해 반사된 반사광을 수광한다. 이러한 광센서(200)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광을 방출하는 발광부(210)와, 반사광을 수광하는 수광부(220)를 포함한다.

발광부(210)는 버튼(100)의 내측에 위치되어 투광 커버(110)를 통해 광을 방출한다. 또한, 발광부(210)에서 투광 커버(110)를 통해 방출된 광은 사용자의 손에 반사되어 후술될 수광부(220)로 입사된다. 물론, 투광 커버(110)를 통해 방출된 광은 사용자의 손뿐만 아니라 가방이나 팔 등에 반사될 수도 있으나, 본 실시예는 사용자의 손에 반사된 반사광만을 정상으로 판단한다. 또한, 이를 위해서, 본 실시예는 수광부(220)에 수광된 반사광이 정상적인 것인지를 후술될 제어부에 의해 판단한다. 한편, 본 발명은 발광부(210)로 초음파 센서나 적외선 발광 다이오드를 사용할 수 있다. 다만, 초음파 센서의 경우 적외선 발광 다이오드에 비해 온도나 기압 등에 더 민감하게 반응하다. 따라서, 고층과 저층을 급속도로 오르내리는 고층 건물의 엘리베이터 등에 적용될 경우 오동작의 위험이 있으므로 초음파 센서보다는 광센서(200)인 적외선 발광 다이오드(IR LED)를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예는 발광부(210)로 적외선 발광 다이오드를 예시하며, 발광부(210)는 제어판(400), 즉, 기판에 장착되어 투광 커버로 광을 방출하는 것이 바람직하다.

수광부(220)는 발광부(210)에서 방출되어 반사된 반사광을 수광한다. 본 실시예는 수광부(220)로 포토 다이오드(photo diode)를 예시하며, 수광부(220)는 수광된 반사광에 대한 수광 신호를 후술될 제어판(400)에 전달된다. 여기서, 수광부(220) 역시 투광 커버(110)를 통해 반사광을 수광할 수 있다.

접촉식 스위치(300)는 버튼(100)에 가해진 사용자의 푸쉬 입력에 의해 압박되어 푸쉬 신호를 생성한다. 이는 접촉식 스위치(300)가 푸쉬 입력에 의해 온(on)됨으로 수행되며, 생성된 푸쉬 신호는 후술될 제어판(400)에 전달된다. 물론, 접촉식 스위치(300)는 내부에 스프링이 구비되어 온(on)이 되어 스위치 접점이 접촉한 후 다시 오프(off)되며 버튼(100)의 위치를 원복시킨다.

제어판(400)은 발광부(210)를 제어하며, 수광부(220)로부터 수신되는 수광 신호 또는 접촉식 스위치(300)로부터 수신되는 푸쉬 신호를 기반으로 고유 신호를 생성한다. 또한, 이를 위해서, 제어판(400)은 기판의 형태이되 기판에 발광부(210)를 제어하며 입력을 판단할 수 있는 칩이나 회로가 구비될 수 있다. 물론, 칩의 경우 해당 기능을 수행하는 프로그램이 내장된 MCU를 예시할 수 있다. 여기서, 본 발명은 제어판(400)과 접속되는 컨트롤 보드나 엘리베이터의 메인 보드가 고유 신호에 따라 접촉 모드나 비접촉 모드를 전환할 수 있다. 다만, 본 실시예는 설명의 편의상 컨트롤 보드나 메인 보드의 역할을 제어판(400)이 수행하는 것으로 설명하며, 이러한 제어판(400)은 발광부(210)를 제어하는 발광부 제어 모듈과, 입력을 판단하는 입력 판단 모듈을 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 비접촉 버튼 장치의 발광부 제어 모듈에서 인가되는 발광부 제어 신호이다.

발광부 제어 모듈은 투광 커버(110)를 통해 발광부(210)가 광을 방출하도록 발광부(210)를 제어한다. 여기서, 발광부 제어 모듈은 효율적인 신호 분석을 위해서 도 4와 같이 1ms~5ms 단위의 펄스로 나누어 발광부 제어 신호를 생성하여 인가한다. 또한, 이에 따라, 발광부(210)는 발광부 제어 신호에 의해 1ms~5ms 간격으로 점멸하며 광을 방출한다. 이는 연속적인 발광부 제어 신호에 의해 반사되어 수광된 시간을 측정하는 것보다, 대상 물체에 반사되어 수신되는 펄스의 개수를 측정하는 것이 프로그래밍이 훨씬 용이하기 때문이다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 발광부 제어 신호의 펄스 단위는 5ms를 초과할 수도 있다.

입력 판단 모듈은 수광부(220)로부터 수신되는 수광 신호 또는 접촉식 스위치(300)로부터 수신되는 푸쉬 신호를 기반으로 입력을 판단한다. 이를 위해서, 입력 판단 모듈은 모드 전환 모듈과, 입력 차단 모듈, 입력 지연 모듈, 수광 신호를 인식하는 수광 신호 인식 모듈, 푸쉬 신호를 인식하는 푸쉬 신호 인식 모듈을 포함한다.

도 5는 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 모드 전환 모듈을 설명하기 위한 개념도이다.

모드 전환 모듈은 수광부(220)에서 수광된 수광 신호를 기반으로 입력을 판단하는 비접촉 모드, 또는 접촉식 스위치(300)로부터 푸쉬 신호를 입력받아 입력을 판단하는 접촉 모드로 입력 모드를 전환한다. 이는 수광부(220)에서 수광된 수광 신호를 기반으로 수행될 수 있으며, 초기 상태는 비접촉 모드이고 수광 신호를 통해 손바닥 인식 시 접촉 모드로 입력 모드를 전환할 수 있다. 일반적으로 시각장애인의 경우, 도 5와 같이, 손바닥으로 사물을 더듬어 해당 사물의 종류와 위치를 판단하며, 이에 따라, 본 실시예는 손바닥을 인식하여 사용자가 시각장애인인 것을 판단하고 접촉 모드로 입력 모드를 전환한다. 여기서, 손바닥의 인식은, 예를 들어, 0~500ms 이내에 두 개 이상의 인접한 버튼에 비접촉 입력이 감지될 경우 손바닥으로 인식할 수 있다. 또한, 모드 전환 모듈은 접촉 모드로 입력 모드를 전환한 후 입력이 완료되면 자동으로 비접촉 모드로 모드를 전환하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 0~500ms 이내에 동일 버튼에 대해서 입력이 되면 비접촉 모드를 해제하고 접촉 모드로 전환하며, 접촉 모드로 해당 버튼에 대한 입력을 완료한다.

입력 차단 모듈은 오동작, 즉, 오입력을 방지하기 위해서 입력된 수광 신호 또는 입력된 푸쉬 신호를 차단한다. 이는 예를 들어, 비접촉 모드에서의 입력을 접촉 모드로 재입력하여 취소하거나, 접촉 모드에서의 입력을 비접촉 모드로 재입력하여 취소할 수 없도록 한다. 이에 따라, 접촉 모드에서의 입력은 접촉 모드에서만 취소할 수 있으며, 비접촉 모드에서의 입력은 비접촉 모드에서만 취소할 수 있다. 또한, 0~500ms 이내에 두 개 이상의 인접한 버튼(100)에 비접촉 방식의 입력이 있을 경우 입력 차단 모듈은 이를 비접촉 방식 입력으로 인식하지 않고 입력을 차단한다. 이는 시각장애인의 접촉에 의한 점자 스캔뿐만 아니라 엘리베이터 만원 상태에서 탑승객의 신체 또는 가방 등에 의해 비접촉식 입력이 발생할 경우 원하지 않는 버튼(100) 입력이 이루어질 수 있는 가능성을 차단하기 위함이다. 다만, 입력 차단 모듈은 인접한 두 개 이상의 버튼(100)이 동시에 눌러지고 있는 동시에, 인접하지 않은 버튼(100)이 비접촉 또는 접촉 방식으로 선택, 즉, 입력되는 경우 이를 정상으로 인식하여 입력을 차단하지 않는다. 여기서, 인접한 버튼(100)은 최근접한 버튼, 즉, 두 버튼 사이에 다른 버튼이 존재하지 않는 경우를 의미한다 .또한, 인접하지 않은 버튼(100)은 두 버튼 사이에 다른 버튼이 하나 이상 존재하는 경우를 의미한다.

입력 지연 모듈은 비접촉 입력을 일정 시간 동안 지연시켜 접촉 입력과 혼동되지 않도록 한다. 접촉 모드 시 버튼(100)을 누르기 위해 사용자의 손가락이 버튼에 접근하면, 접촉이 이루어지기 이전에 광 센서가 이를 먼저 인식한다. 이 경우 광 센서에 의한 입력과 버튼(100) 접촉에 의한 접촉식 스위치(300) 입력을 모두 받을 경우 사용자의 혼란 및 오입력이 발생할 수 있다. 따라서, 비접촉 모드에서 손가락이 버튼에 10mm 이내로 접근하면 100ms~300ms 정도를 지연시킨 후 입력을 인식하도록 할 수 있다.

수광 신호 인식 모듈은 비접촉 모드 시 수광 신호를 인식하여 입력을 받는다. 또한, 수광 신호 인식 모듈은 수광 신호를 인식하면 커넥터(600)를 통해 자신의 고유한 고유 신호를 출력한다. 이는 예를 들어, 엘리베이터의 경우, 다수의 층 중 7층에 대한 고유 신호일 수 있다.

푸쉬 신호 인식 모듈은 접촉 모드 시 푸쉬 신호를 인식하여 입력을 받는다. 푸쉬 신호 인식 모듈 역시 푸쉬 신호를 인식하면 커넥터(600)를 통해 자신의 고유한 고유 신호를 출력한다.

여기서, 전술된 입력 판단 모듈의 기능은 각각의 버튼 모듈에 구비된 제어판(400)이 아닌 제어 보드, 즉, 메인보드나 컨트롤 보드에서 수행될 수 있다. 이 경우, 제어판(400)은 단순히 고유 신호만을 생성하며, 생성된 고유 신호는 제어 보드에 전달되고, 제어 보드가 고유 신호에 따라 접촉 모드나 비접촉 모드를 전환하여 입력을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명은 비접촉 모드 시 버튼으로부터 소정 거리 이격된 인식 영역에서만 입력을 받는다. 본 실시예는 상기 소정 거리로 5mm~15mm를 예시하며, 이에 따라, 버튼(100)으로부터 5mm~15mm 이격된 거리 내에서만 입력을 수행할 수 있다. 이와 같이, 버튼(100)의 표면으로부터 약 5mm~15mm의 거리에서 사용자의 손가락을 인식하도록 하는 것이 사용이 가장 편리하다고 가정할 경우, 해당 거리에서 사용자가 직경 10mm~15mm 이내의 가상의 원 내에 손가락을 위치시키면 인식되도록 하기 위해서 발광부(210)의 광 방출각도와 수광부(220)의 반사광 수광범위가 교차하는 영역이 사용자 손가락 인식영역이 된다. 여기서, 입력 인식 영역을 10mm~15mm로 설정하기 위해서는 광 또는 초음파 신호의 출력을 조절하여 해당거리까지만 신호가 도달하도록 할 수 있다. 하지만, mm단위 또는 cm단위로 광 신호의 도달 거리를 조절하는 것은 현재 기술로는 불가능하다. 따라서, ToF(Time of Flight) 센서를 이용하여 광이 특정 물체에 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 측정하는 것을 생각할 수 있다. 하지만, ToF 센서의 가격과 적용의 복잡성을 고려하면, 많은 버튼에 일일이 ToF 센서를 장착하는 것은 경제성이 없을 뿐만 아니라, 기술적으로 ToF 센서는 최소 측정 가능 거리가 약 20mm 이상이 되어야 하므로 가능하지 않다. 다음 방법으로 삼각측정법(triangulation)을 활용하여 특정 물체와의 거리를 측정하는 방법을 고려할 수 있다. 삼각측정법을 활용하기 위해서는 최소한 두 개의 기준점이 필요하므로 동일 버튼 내에 최소한 두 쌍의 센서가 필요하다. 하지만, 엘리베이터 등의 버튼 크기가 불과 직경 40mm 내외임을 감안하면, 이 방식을 적용하는 것은 어렵다. 따라서, 초음파 센서를 활용하여 거리를 측정하는 방법을 고려할 수 있다. 음파는 초당 340미터의 속도, 즉 1mm를 1/340,000초의 속도로 움직이므로 특정 물체에 반사되어 오는 음파의 도달시간을 측정하면 해당 물체와의 거리를 측정할 수 있다. 하지만, 이 방식 역시 송신과 수신으로 이루어진 한 쌍의 초음파 센서를 버튼 내에 장착해야 하고 초음파 센서의 가격이 상대적 고가인 점을 고려하면 비접촉 버튼에 적용하기에는 현실적인 어려움이 따른다. 또한, 음파는 방출 각도를 제어하기가 불가능하므로 인접 버튼과의 간섭 현상을 해결하기 어려운 문제도 있다. 따라서, 본 발명은 발광부(210)와 수광부(220)의 각도를 조절하거나 오목 렌즈나 볼록 렌즈로 발광부(210)의 광 방출각도를 조절하여 특정한 각도로 방출되도록 한다.

도 6과 도 7은 발광부의 광 방출 각도에 따른 인식 영역을 도시한 개념도이다. 또한, 도 8은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 발광부와 수광부의 각도를 설명하기 위한 개념도이다.

도 6과 도 7을 참조하면, 발광부(210)에 따라 상이할 수 있으나, 발광부(210)의 각도를 조절하지 않고 버튼의 면과 직교하도록 설치할 경우 발광부(210)의 광 방출 각도가 30도일 경우 버튼(100)의 외부 표면에서부터 10mm에서 지름이 6mm 원 형태의 인식 영역이 형성되며, 광 방출 각도가 60도일 경우 버튼(100)의 외부 표면에서부터 10mm에서 지름이 14mm 원 형태의 인식 영역이 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이, 발광부(210)의 광 방출 각도와 수광부(220)의 수광 각도를 조절하여 버튼(100) 상 5mm~15mm 공간에 약 15mm~20mm의 직경을 가지는 가상의 인식 공간을 형성한다.

도 9는 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 가이드를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명은 가이드(211)를 구비하여 특정한 폭으로만 광이 방출되도록 할 수도 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 발광부(210)의 범위(각도)를 좁게 또는 넓게 만들 수 있는 절두 원뿔 형태의 가이드(211)를 발광부(210) 전면에 장착하여 광 신호가 특정한 범위로만 방출되게 하고, 이를 수광부(220)의 수광 범위와 교차시키면 그 교차된 영역에 특정 물체가 존재할 때만 수광 다이오드에 반사광이 수신될 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 설치에 대해 설명한다.

도 10은 엘리베이터에 구비된 버튼 장치의 사진이며, 도 11은 엘리베이터에 구비된 버튼 장치와 메인 보드의 사진이다.

본 발명은 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치가 다수개 구비되어 도 10의 엘리베이터의 버튼과 같이 모듈화되어 설치될 수 있다. 여기서, 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치는 기존의 엘리베이터에 별도의 컨트롤 보드가 없는 경우, 기존에 설치된 버튼 장치를 분리한 후 기존의 커넥터에 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 커넥터를 연결하고 설치한다. 다만, 이 경우 기존 메인 보드의 펌웨어를 업데이트하여 본 발명에 따른 비접촉 버튼 장치를 제어할 수 있도록 해야 한다.

하지만, 별도의 컨트롤 보드를 구비할 경우, 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치는 컨트롤 보드와 커넥터로 연결되며, 컨트롤 보드는 다시 엘리베이터의 메인 보드와 연결된다. 이 경우, 컨트롤 보드는 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치에서 입력되는 고유 신호를 기존에 엘리베이터에 설치되었던 버튼 장치가 메인 보드로 보내는 신호와 동일한 신호로 변환하여 메인 보드로 전송한다. 이 경우, 기존 엘리베이터의 메인 보드 펌웨어 업데이트는 필요하지 않다.

이와 같이, 본 발명은 기존의 엘리베이터를 포함하는 다양한 버튼 장치만을 교체하여 접촉 방식과 비접촉 방식을 모두 사용하도록 할 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 인식 방법에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치의 인식 방법은, 광센서가 비접촉 모드로 입력을 받는 단계와, 접촉식 스위치가 접촉 모드로 입력을 받는 단계를 포함한다.

광센서가 비접촉 모드로 입력을 받는 단계는 광센서가 광을 방출한 후 특정 물체에 반사된 반사광을 수광하여 비접촉 모드로 입력을 받는다. 본 발명은 기본 모드가 비접촉 모드이며, 이에 따라, 광센서가 항상 광을 방출한다. 이에 따라, 광센서는 방출된 광에 대한 반사광을 수광하고, 수광된 반사광에 대한 수광 신호를 생성하여 제어판에 전달한다. 여기서, 제어판은 전술된 바와 같이 인접한 버튼으로부터 동시에 입력이 된 것으로 판단되거나, 0~500ms 이내에 동일 버튼에 대해서 입력이 된 것으로 판단되면 접촉식 스위치가 접촉 모드로 입력을 받는 단계로 진행한다. 또한, 광센서가 비접촉 모드로 입력을 받는 단계는, 0~500ms 이내에 두 개 이상의 인접한 버튼에 비접촉 방식의 입력이 있을 경우 입력 차단 모듈은 이를 비접촉 방식 입력으로 인식하지 않고 입력을 차단한다. 또한, 광센서가 비접촉 모드로 입력을 받는 단계는, 인접한 두 개 이상의 버튼이 동시에 눌러지고 있는 동시에, 인접하지 않은 버튼이 비접촉 또는 접촉 방식으로 입력되는 경우 이를 정상으로 인식하여 입력을 차단하지 않는다. 한편, 광센서가 비접촉 모드로 입력을 받는 단계는 비접촉 모드에서 손가락이 버튼에 10mm 이내로 접근하면 100ms~300ms 정도를 지연시킨 후 입력을 인식할 수 있다.

접촉식 스위치가 접촉 모드로 입력을 받는 단계는 광센서가 비접촉 모드로 입력을 받는 단계에서 접촉 모드로 입력을 받는 것으로 판단하면, 접촉식 스위치가 활성화되어 입력을 받는다. 물론, 접촉식 스위치가 접촉 모드로 입력을 받는 단계는 전술된 바와 같이, 인접한 두 개 이상의 버튼이 동시에 눌러지고 있는 동시에, 인접하지 않은 버튼이 선택, 즉, 입력되는 경우 이를 정상으로 인식하여 입력을 차단하지 않는다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법에 대한 것으로서, 특히 광센서와 접촉식 스위치를 이용하여 접촉식 모드와 비접촉식 모드를 모두 사용할 수 있으며, 기존의 접촉식 버튼 장치를 교체하여 사용할 수 있는 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치 및 그 인식 방법에 관한 것이다. 본 발명은 광센서와 접촉식 스위치를 함께 구비하여 비접촉 입력 방식과 접촉 입력 방식을 동시에 제공하여 시각장애인 관련 법령과 충돌없이 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 외부가 기존의 버튼과 동일하기 때문에 사용자의 혼란이나 거부감을 최소화할 수 있다. 본 발명은 버튼 장치만을 교체하거나 컨트롤 보드와 같은 최소한의 장치만 추가하면 되기 때문에 최소한의 비용으로 기존의 엘리베이터와 같은 곳에 적용할 수 있다. 본 발명은 시각장애인도 기존과 동일한 방법으로 사용할 수 있어 추가적인 불편함이 없으며 새로운 사용법을 숙지할 필요가 없다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다. 예를 들어, 본 발명은 엘리베이터 외에도 건물 공동현관 잠금 장치, 도어락 등 접촉식 버튼이 사용되는 장치에 적용될 수 있다.

100: 버튼 110: 투광 커버
200: 광센서 210: 발광부
211: 가이드 220: 수광부
300: 접촉식 스위치 400: 제어판
500: 하우징 600: 커넥터

Claims (1)

1. 제어 보드가 구비되는 입력 장치에 장착되는 버튼 장치로서,
   적어도 일부 영역에 투광 커버가 구비된 버튼과,
   서로 중심부에서 출사되는 광이 교차되도록 서로 내측으로 기울어지게 구비된 발광부와 수광부를 구비하며, 비접촉 모드에서, 상기 투광 커버로 광을 조사한 후 반사된 반사광을 수광하는 광센서,
   접촉 모드에서, 상기 버튼에 의해 작동하는 접촉식 스위치,
   상기 광센서에서 수광된 반사광 또는 상기 접촉식 스위치에 의한 입력을 받아 고유 신호를 생성하는 제어판,
   개방된 일면에 상기 버튼이 구비되며, 내부에 상기 광센서와 상기 접촉식 스위치가 구비된 상기 제어판을 수납하는 하우징, 및
   상기 하우징의 일측으로 노출되어 상기 제어판에서 생성된 고유 신호를 외부로 전달하는 커넥터를 포함하며,
   상기 버튼과 상기 광센서, 상기 접촉식 스위치, 상기 제어판, 상기 하우징 및 상기 커넥터는 하나의 버튼 모듈을 이루고,
   상기 버튼 모듈은 다수개가 상기 커넥터를 통해 상기 제어 보드에 각각 접속되어 상기 고유 신호를 전달하며,
   상기 제어 보드는 상기 광센서에서 생성된 고유 신호를 기반으로 상기 비접촉 모드와 상기 접촉 모드를 전환하는, 접촉과 비접촉 동시 사용 가능한 버튼 장치.

Images