WO2012081900A2

WO2012081900A2 - 광 터치 패널

Info

Publication number: WO2012081900A2
Application number: PCT/KR2011/009613
Authority: WO
Inventors: 안태영
Original assignee: 주식회사 동해과학기술연구원
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-06-21
Also published as: US20130328835A1; KR20120066814A; WO2012081900A3

Abstract

본 발명은 물리적인 접촉이 없이 원거리에서도 적외선 광에 의해 광 터치가 가능한 광 터치 패널에 관한 것으로, 전면으로 들어오는 적외선 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과; 상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제1 적외선 광감지부와; 상기 제1 적외선 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제2 적외선 광감지부와; 상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호에 의해 적외선 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 구성에 의하여 물리적인 접촉 없이 원거리에서 편리하게 터치 스크린 기능을 수행할 수 있다.

Description

광 터치 패널 {OPTICAL TOUCH PANNEL}

본 발명은 광 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물리적인 접촉이 없이 적외선에 의한 터치가 가능한 광 터치 패널에 관한 것이다.

최근 소프트웨어와 반도체기술 및 정보처리 기술이 비약적으로 발달함에 따라 휴대폰, PDA, 컴퓨터 등 각종 정보기기가 점차 다기능화되는 추세에 있으며, 이와 더불어 정보기기에 있어서의 데이터 등의 입력을 통한 정보저장 및 통신의 중요성 또한 날로 커지고 있다.

종래에는 상기 정보기기에 데이터를 입력함에 있어서, 입력키의 누름에 의한 방식을 사용하였으나, 최근에는 상기 정보기기에 터치 스크린을 이용한 데이터 입력방식이 증가하고 있다.

일반적으로 터치 스크린이란, 입력키, 키보드 및 마우스를 대체하는 입력장치로서, 터치 스크린을 스크린 상에 장착한 후 본 스크린상에 손 또는 스타일러스 펜(stylus pen) 등을 통해 직접 터치하여 데이터를 입력할 수 있는 장치이다. 여기서, 상기 터치 스크린은 GUI(Graphic User Interface) 환경에서 직관적인 업무 수행이 가능한 장치로 휴대용 입력장치에 적합하며, 컴퓨터 시뮬레이션 응용 분야, 사무 자동화 응용분야, 교육 응용분야 및 게임 응용분야 등에서 널리 사용될 수 있다.

이러한 터치 스크린 방식을 이용한 입력장치는 기본적으로 모니터에 부착되는 터치패널(Touch Panel), 컨트롤러, 디바이스 구동부 및 응용(Application) 프로그램을 기본 구성으로 하고 있다. 상기 터치패널은 사용자가 입력하는 신호를 감지할 수 있도록 특수 처리된 전극유리(ITO Glass)와 전극 필름(ITO Film)을 포함한 여러 층으로 구성되며, 상기 터치패널의 표면에 손 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 접촉하면, 디스플레이 위치인식센서가 터치패널 상에서 접촉되는 위치를 감지할 수 있다.

이러한 터치 패널을 이용한 터치 스크린은 손 또는 스타일러스펜 등이 직접 터치 패널에 접촉되어야 하므로 터치 패널 표면에 지문이 남거나 스크래치 등이 생기는 문제점이 있다. 또한, 대형 디스플레이에 상기 터치 스크린을 적용하는 경우에는 원거리에서 조작이 불가능하다는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 물리적인 접촉이 없이 원거리에서도 적외선 광에 의해 광 터치가 가능한 광 터치 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 전면으로 들어오는 적외선 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제1 적외선 광감지부와;

상기 제1 적외선 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제2 적외선 광감지부와;

상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호에 의해 적외선 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 구성에 의하여 달성된다.

상기 구성에서, 연산부는, 상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 적외선 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 적외선 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산한다.

상기 구성에서 적외선 광감지 센서들은 픽셀을 이루고 있다.

상기 구성에서 제1 적외선 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 좌측 모서리 위쪽에 위치하고, 상기 제2 적외선 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 우측 모서리 위쪽에 위치한다.

광 터치 패널을 상기 광 투과 스크린의 아래 모서리에 위치하는 제3 적외선 광감지부를 더 포함할 수 있다.

또, 본 발명의 목적은, 전면으로 들어오는 적외선 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면의 가로 방향으로 분산 배치되어, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 제1 그룹의 적외선 광감지 센서들과;

상기 광 투과 스크린의 측면의 세로 방향으로 분산 배치되어, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 제2 그룹의 적외선 광감지 센서들과;

상기 제1 그룹의 적외선 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 그룹의 적외선 광센서들의 전기 출력신호에 의해 적외선 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 구성에 의하여 달성된다.

상기 구성에서 연산부는 상기 제1 그룹의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 그룹의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 적외선 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 적외선 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산한다.

또, 본 발명의 목적은, 광 투과 스크린은 투명판과, 상기 투명판 위에 격자모양으로 배열된 소형 볼록렌즈와, 상기 볼록렌즈의 초점에 형성된 적외선 광 결상면으로 구성되어, 전면으로 들어오는 적외선 광을 광 결상면에 결상시켜서 상기 결상면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시켜 상기 볼록렌즈 앞쪽의 공간에 결상시키는 광 투과 스크린과; 상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제1 적외선 광감지부와; 상기 제1 적외선 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제2 적외선 광감지부와; 상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호에 의해 적외선 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 구성에 의하여 달성된다.

상기 구성에서 연산부는, 상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 적외선 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 적외선 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산한다.

상기 광 터치 패널은 상기 광 투과 스크린의 아래 모서리에 위치하는 제3 적외선 광감지부를 더 포함할 수 있다.

앞에 설명된 구성은 적외선 광을 사용하는 것으로 되어 있으나, 적외선 광에 의해서만 본 발명이 가능한 것은 아니다. 즉, 특정 파장을 갖는 가시광선을 사용하는 것도 가능하고 주변보다 현저히 밝게 비추어주는 가시광선을 사용하는 것도 가능하다.

특정 파장을 갖는 가시광선을 사용하거나, 주변보다 현저히 밝게 비추어주는 가시광선을 사용하는 경우에는, 본 발명의 목적은, 전면으로 들어오는 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광 감지 센서들로 구성된 제1 광 감지부와;

상기 제1 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광감지 센서들로 구성된 제2 광 감지부와;

상기 제1 광 감지부의 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 광 감지부의 광센서들의 전기 출력신호에 의해 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 구성에 의하여 달성된다.

상기 구성에서, 연산부는, 상기 제1 광감지부의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 광감지부의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산한다.

상기 구성에서 광감지 센서들은 픽셀을 이루고 있다.

상기 구성에서 제1 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 좌측 모서리 위쪽에 위치하고, 상기 제2 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 우측 모서리 위쪽에 위치한다.

광 터치 패널을 상기 광 투과 스크린의 아래 모서리에 위치하는 제3 광감지부를 더 포함할 수 있다.

또, 본 발명의 목적은, 전면으로 들어오는 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면의 가로 방향으로 분산 배치되어, 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 제1 그룹의 광감지 센서들과;

상기 광 투과 스크린의 측면의 세로 방향으로 분산 배치되어, 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 제2 그룹의 광감지 센서들과;

상기 제1 그룹의 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 그룹의 광센서들의 전기 출력신호에 의해 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 구성에 의하여 달성된다.

상기 구성에서 연산부는 상기 제1 그룹의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 그룹의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산한다.

또, 본 발명의 목적은, 광 투과 스크린은 투명판과, 상기 투명판 위에 격자모양으로 배열된 소형 볼록렌즈와, 상기 볼록렌즈의 초점에 형성된 광 결상면으로 구성되어, 전면으로 들어오는 광을 광 결상면에 결상시켜서 상기 결상면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시켜 상기 볼록렌즈 앞쪽의 공간에 결상시키는 광 투과 스크린과; 상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광감지 센서들로 구성된 제1 광감지부와; 상기 제1 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광감지 센서들로 구성된 제2 광감지부와; 상기 제1 광감지부의 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 광감지부의 광센서들의 전기 출력신호에 의해 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 구성에 의하여 달성된다.

상기 구성에서 연산부는, 상기 제1 광감지부의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 광감지부의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산한다.

본 발명에 따르면, 원거리에서 발사된 적외선이나 가시광선이 터치 패널이나, 투명 터치시트에서 산란되어 적외선이나 가시광선이 부딪히는 위치를 알 수 있으므로, 물리적인 접촉이 없이도 광 터치가 가능한 광 터치 패널을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예인 광 터치 패널을 모니터 전면에 설치한 상태를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예인 광 터치 패널을 모니터로부터 벗겨낸 상태를 나타내는 도면이다.

도 3은 도 2에서 절단선 III-III으로 절단한 절단면을 나타낸다.

도 4는 적외선 광감지 센서부의 한 실시예이다.

도 5는 좌측 상부 모서리 근처에 설치된 감지 센서부를 중심한 적외선 광 산란 스크린의 가상 분할도이다.

도 6는 투명판의 표면에 결상된 적외선 광이 결상위치 P를 중심으로 방사상으로 펴져나가는 상태를 나타내는 도면이다.

도 7은 각각의 좌측 적외선 광감지 센서들에 입력되는 적외선 광을 세기를 나타내는 도면이다.

도 8은 각각의 좌측 적외선 광감지 센서들에 입력되는 적외선 광을 세기를 나타내는 도면이다.

도 9는 연산부의 마이크로프로세서의 동작을 나타내는 플로우챠트이다.

도 10은 발명에 따라는 제2 실시예 이다.

도 11은 본 발명에 따르는 제3 실시예의 사시도이다.

도 12는 본 발명에 따르는 제3 실시예의 정면도이다.

도 13은 본 발명에 따르는 제4 실시예 이다.

도 14는 도 13의 일부 절단도이다.

도 15는 도 14의 부분확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예인 광 터치 패널을 모니터 전면에 설치한 상태를 나타내는 도면이다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시예인 광 터치 패널을 모니터로부터 벗겨낸 상태를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 참조번호 10은 화상 표시장치이다. 참조번호 20은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 광 터치 패널이고, 참조번호 30은 적외선 빔 포인터이다.

광 터치 패널(20)은 프레임(101)과, 프레임(101)에 고정되어 있는 적외선 광 산란 스크린(103)과, 프레임(101)의 좌측 상부 모서리 근처 및 우측 상부 모서리 근처에 각각 설치된 좌측 및 우측 적외선 광 감지 센서부(105L, 105R)을 구비하고 있다. 그리고 프레임(101)의 상부 중간 부분에는 연산부(107)가 위치하고 있다.

적외선 광 산란 스크린(103)은 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 유리나 플라스틱으로 된 투명판(103a)과 투명판 (103a) 표면에 부착되어 있는 적외선 광 산란 필름(103b)으로 구성되어 있다. 적외선 광 산란 필름(103b)은 외부로부터 들어온 적외선 광을 투명판(103a)의 표면에 결상되도록 하고, 투명판(103a)의 표면에 결상된 적외선 광은 결상위치를 중심으로 하여 방사상으로 산란된다. 투명판(103a)의 표면의 결상위치를 중심으로 하여 방사상으로 산란된 적외선 광은 적외선 광감지 센서부(105)의 센서들에 의해 감지된다.

도 4는 적외선 광을 감지하는 적외선 광감지 센서부(105)의 한 예를 나타낸다. 본 명세서에서 적외선 광 감지 센서부는 150, 205, 305로 참조번호가 부여되어 있고, 참조번호 뒤의 영어 대문자는 설명의 편의를 위해 적외선 광감지 센서부가 설치되는 위치를 나타내기 위한 것이다.

적외선 광감지 센서부(105)는 홀더부(105a)에 들어가 있는 복수개의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05)로 구성되어 있는데, 각각의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05)은 전면의 중심으로부터 연장되는 법선이 서로 다른 방향이 되도록 배치되어 있다.

이는 산란된 적외선 광이 광 감지센서의 전면에 입사될 때, 광 감지 센서가 서로 다른 광 에너지를 입력받도록 하기 위한 것이다.

도 5에 나타나 있는 바와 같이 적외선 광 산란 스크린(103)의 투명판(103a)의 표면은 프레임(101)의 좌측 상부 모서리 근처에 설치된 감지 센서부(105L)를 중심한 가상선(L101~L107)과 프레임(101)의 우측 상부 모서리 근처에 설치된 감지 센서부(105R)를 중심으로 한 가상선 (L121~L127)들이 교차함으로써 더 작은 화면들(A02, A03, A05, A06, A10, A11)로 가상 분할된다.

좌측 감지 센서부(105L)의 각각의 광 감지 센서들(S01~S05)은 좌측 감지 센서부(105L)를 중심으로 뻗어나간 가상선(L101~L107)의 가상선과 가상선 사이와 각각 대응되어 있고, 좌측 감지 센서부(105R)의 각각의 광 감지 센서들(S11~S15)은우측 감지 센서부(105R)를 중심으로 뻗어나간 가상선(L121~L127)의 가상선과 가상선 사이는 각각 대응되어 있다.

따라서, 좌측 감지 센서부(105L)를 중심으로 한 가상선(L101~L107)과 우측 감지 센서부(105R)를 중심으로 한 가상선 (L121~L127)들이 교차함으로써 만들어진 각각의 작은 화면들(A02, A03, A05, A06, A10, A11)은 좌측 감지 센서부(105L)의 광 감지 센서들(S01~S05) 중 하나 그리고 우측 감지 센서부(105R)의 광 감지 센서들(S11~S15) 중 하나와 각각 대응되어 있다.

각각의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05)은 대응되는 가상선과 가상선 사이의 투명판(103a)의 표면을 감시한다. 투명판(103a)의 표면에 결상된 적외선 광은 결상위치를 중심으로 방사상으로 산란되는데, 하나의 광감지 센서부에서 적외선 광감지 센서들은, 적외선 광의 에너지가 다른 적외선 광감지 센서들 보다 대응되는 투명판(103a)의 표면을 감시하는 적외선 광감지 센서에 가장 크게 입력되도록 배치되어 있다. 이러한 광감지 센서들(S02~ S11)의 배치는 대응되는 표면에서 산란되는 적외선 광이 직각이거나 직각에 가깝게 입사되도록 하는 것으로 이루어진다.

이를 도 6 내지 도 8을 참조하면서 설명한다.

도 7은 각각의 좌측 적외선 광감지 센서들(S01~ S05)에 입력되는 적외선 광을 세기를 나타내는 도면이고, 도 8은 각각의 좌측 적외선 광감지 센서들(S11~ S15)에 입력되는 적외선 광을 세기를 나타내는 도면이다.

도 6과 같이 레이저 빔 포인터로 투명판(103a) 표면의 P 위치를 터치하면, 적외선 광은 투명판(103a) 표면 P 위치에 결상되고, 결상위치인 P를 중심으로 하여 방사상으로 산란된다. 방사상으로 산란된 적외선 광들 중 일부는 좌측 광감지 센서부(105L)의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05)에 입사되고, 또 프레임(101)의 우측광감지 센서부(105R)의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05)에 입사된다.

도 7과 같이, 이때, 투명판(103a) 표면의 P 위치는 가상선 L101과 L103 사이이므로, 좌측 광감지 센서부(105L)의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05) 중 적외선 광감지 센서(S02)로 입사되는 에너지가 주변보다 현저히 크다. 또, 투명판(103a) 표면의 P 위치는 가상선 L123과 L125 사이이므로, 도 8과 같이 우측 광감지 센서부(105R)의 적외선 광감지 센서들(S11 ~S15) 중 적외선 광감지 센서(S13)로 입사되는 에너지가 주변보다 현저히 크다.

그러므로, 레이저 빔 포인터로 터치한 투명판(103a) 표면의 위치는 프레임(101)의 좌측 광감지 센서부(105L)의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05) 중 주변보다 현저히) 큰 에너지로 입사되는 적외선 광을 감지하는 적외선 광감지 센서(S02)에 대응되는 가상선 L101과 L103과 우측 광감지 센서부(105R)의 적외선 광감지 센서들(S11 ~S15) 중 주변보다 현저히 큰 에너지로 입사되는 적외선 광을 감지하는 적외선 광감지 센서(S03)에 대응되는 가상선 L123과 L125으로 둘러싸인 작은 화면(A06)에 있게 된다.

따라서, 주변보다 현저히 큰 에너지로 입사되는 적외선 광을 감지하는 좌측 광감지 센서부(105L)의 적외선 광감지 센서와 우측 광감지 센서부(105R)의 적외선 광감지 센서를 알게 되면, 주변보다 현저히 큰 에너지로 입사되는 적외선 광을 감지하는 좌측 광감지 센서부(105L)의 적외선 광감지 센서에 대응되는 가상선들 사이와 우측 광감지 센서부(105R)의 적외선 광감지 센서에 대응되는 가상선들 사이를 연산하고, 이들로부터 광터치가 발생한 가상선들에 의해 분할된 작은 화면(A06)을 파악할 수 있게 된다.

적외선 광감지 센서로는 픽셀의 형태로 배열된 CMOS나 CCD 등과 같은 이미지 센서가 사용될 수도 있다.

CMOS나 CCD 등과 같은 이미지 센서는, 도 7과 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 수광된 광에너지에 따라 서로 다른 전기적인 신호로 변환한다.

적외선 광감지 센서들 중 광에너지가 감지 센서의 전면의 입사각이 직각이나 직각에 가장 근접 각도로 입사되는 적외선 광감지 센서가 가장 강한 광에너지를 받아들이고, 이에 따른 전기적인 신호를 연산부로 출력한다.

연산부는 좌측 적외선 광감지 센서부(105L)의 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05)로부터 들어온 전기적인 신호들 중 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 출력한 좌측 적외선 광감지 센서에 대응되는 가상선들 사이에 적외선의 결상이 위치한다고 판단한다.

또, 연산부는 우측 적외선 광감지 센서부(105R)의 적외선 광감지 센서들(S11 ~S15)로부터 들어온 전기적인 신호들 중 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 출력한 우측 적외선 광감지 센서에 대응되는 가상선들 사이에 적외선의 결상이 위치한다고 판단한다.

이와 같이, 연산부는, 이와 같이 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 보낸 좌측 적외선 광센서와 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 보낸 우측 적외선 광감지 센서가 결정되면, 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 보낸 좌측 적외선 광센서에 대응되는 가상선들 사이와 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 보낸 우측 적외선 광감지 센서에 대응되는 가상선들 사이의 교차부분을 연산하여 적외선 광의 결상이 위치로 한다.

적외선 광의 결상위치가 결정되면, 사용자가 그 결상위치를 선택하였다고 판단한다.

연산부(107)는 좌측 및 우측 적외선 광감지 센서부(105L, 105R)에 연결되며, 상기 좌측 및 우측 적외선 광감지 센서부(105L, 105R)로부터의 전기 출력신호에 의해 적외선의 산란 위치의 정보에 의해 적외선 광의 산란 위치 좌표를 연산할 수 있다. 연산부(107)는, 적외선 광의 산란 위치 좌표를 연산하기 위하여 마이크로프로세서를 포함한다.

연산부(107)에서 상기 적외선의 산란 위치의 좌표를 연산하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 상기 연산부(107)는 상기 광 터치 패널이 적용되는 애플리케이션의 중앙 처리 장치와 연결되어 상기 광 터치 패널의 작동 상태를 상기 애플리케이션에 전달할 수 있다.

먼저 동작이 시작되면(스텝 S501), 스텝 S503으로 진행하여 좌측 및 우측 적외선 광감지 센서부(105L, 105R)로부터 전기신호가 입력되는가를 감시한다.

좌측 및 우측 적외선 광감지 센서부(105L, 105R)로부터 전기신호가 입력되지 않으면, 전기 신호가 입력될 때까지 대기한다.

스텝 S503에서 좌측 및 우측 적외선 광감지 센서부(105L, 105R)로부터 전기신호가 입력되면, 스텝 S505로 진행하여 좌측 적외선 광감지 센서들 중에서 주변보다 현저히 강한 전기신호를 보낸 적외선 광감지 센서를 파악한다. 그리고 스텝 S507로 진행하여 주변보다 현저히 강한 전기 신호를 보낸 좌측 적외선 광감지센서의 광 에너지 입력 경로를 파악한다.

설명의 편의상 이를 적외선 광 에너지의 제1 입력경로라고 하는데, 제1 입력 경로는 빛의 직선성으로 인하여 좌측 감지 센서부(105L)를 중심으로 뻗어나간 가상선(L101~L107)의 가상선과 가상선 사이 중 어느 하나로 유일하게 정해진다.

다시 스텝 S509로 진행하여 우측 적외선 광감지 센서들 중에서 주변보다 현저히 강한 전기신호를 보낸 적외선 광 감지 센서를 파악한다. 그리고 스텝 S511로 진행하여 주변보다 현저히 강한 전기 신호를 보낸 우측 적외선 광감지 센서의 광 에너지 입력 경로를 파악한다.

이를 설명의 편의상 적외선 광 에너지의 제2 입력경로라고 하는데, 제2 입력 경로역시 빛의 직선성으로 인하여 우측 감지 센서부(105R)를 중심으로 뻗어나간 가상선(L121~L127)의 가상선과 가상선 사이 중 어느 하나로 유일하게 정해진다.

제1 적외선 광 에너지의 제1 입력경로 및 적외선 광 에너지의 제2 입력경로가 파악되면, S513으로 진행하여 적외선 광 에너지의 제1 입력경로와 적외선 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산하여 적외선 광의 결상위치로 하고 종료한다.

별도로 설명하지 않더라도 적외선 광의 결상위치가 결정되면 적외선 광의 결상위치는, 컨트롤러, 디바이스 구동부 및 응용(Application) 프로그램으로 전달되는 물론이다.

도 10은 발명에 따라는 제2 실시예 이다.

제1 실시예에서는 적외선 광 산란 스크린(103)의 적외선 광의 결상에 의한 광 에너지를 감지하는 적외선 광감지 센서부는 프레임의 좌측 모서리 근처와 우측 모서리 근처에 위치한다. 이러한 제1 실시예에서는 예를 들면 도 6과 같이 적외선 광의 결상위치가 광 산란 스크린 아래에 있게 되면, 좌측 및 우측 적외선 광감지 센서에 대응되는 면적이 크게 되어 적외선 광의 결상위치, 즉 광터치 위치의 판단에 오차가 발생할 수 있다.

이러한 문제점은 도 10과 같이 광터치 패널의 프레임 아래에 또 다른 적외선 광감지 센서부(105C)를 설치하여 아래쪽 면을 더 세분화하여 적외선 광의 결상위치가 광 산란 스크린 아래에 있더라도 광터치 위치의 판단에 오차를 줄일 수 있다.

도 10에 나타나 있는 바와 같이 하단 감지 센서부(105C)의 각각의 광 감지 센서들(S31~S35)은 하단 감지 센서부(105C)를 중심으로 뻗어나간 가상선(L131~L137)의 가상선과 가상선 사이와 각각 대응되어 있다.

따라서, 도 5 및 6에서 가상선 L101과 L103과 가상선 L123과 L125으로 둘러싸인 작은 화면(A06)는 하단 감지 센서부(105C)를 중심으로 뻗어나간 가상선(L131~L133)의 가상선과 가상선에 의하여 더욱 분할되어 좀더 작은 화면(A061, A062)으로 나누어져 있다.

이 경우에는 좌측 광감지 센서부(105L)의 적외선 광감지 센서, 우측 광감지 센서부(105R)의 적외선 광감지 센서 그리고, 하단 광감지 센서부(105C)의 적외선 광감지 센서들 중 좀더 큰 광에너지를 받아들이는 2개를 선택하여, 또는 3개의 적외선 광감지 센서를 사용하여 분할된 작은 화면을 파악할 수 있다.

적외선 광감지 센서로 입력되는 광에너지가 작아 이를 잘 감지하지 못하는 문제는 패널의 크기가 크게 되면 현저하게 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 광터치 패널의 프레임에 더 많은 적외선 광감지 센서부(105C)를 설치하여 어느 곳에 적외선 광의 결상위치가 있더라도 이를 충분히 감지하도록 할 수 있다.

이 경우에도 연산부는 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 보낸 적외선 광센서와 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 보낸 또 다른 적외선 광감지 센서의 전면으로부터 연장되는 경로의 교차점을 연산하여 적외선 광의 결상된 위치를 계산해 낼 수 있다.

도 11은 본 발명에 따르는 제3 실시예 이다.

제1 실시예 및 제2 실시예에서 적외선 광 산란 스크린(103)의 적외선 광의 결상에 의한 광 에너지를 감지하는 적외선 광감지 센서부는 프레임의 좌측 모서리 근처와 우측 모서리근처에 위치하는데, 적외선 광감지 센서부(105L)에서 적외선 광감지 센서들(S01 ~S05)은 한 부분에 집중되어 있다.

제3 실시예에서 적외선 광감지 센서부(205S, 205U)의 적외선 광감지센서들은 프레임의 모서리의 상부 및 측면에 배치된다.

이 경우에도 연산부는 가장 강한 전기적인 신호를 보낸 적외선 광센서와 주변보다 현저히 강한 전기적인 신호를 보낸 또 다른 적외선 광감지 센서의 전면으로부터 연장되는 경로의 교차점을 연산하여 적외선 광의 결상이 위치를 계산해 낼 수 있다.

도 13 내지 도 15는 본 발명에 따르는 제4 실시예를 나타낸다.

제4 실시예에 적외선 광 산란 스크린(303)은, 내부의 가시광선을 외부로 통과시키고, 외부로부터의 적외선을 산란시키도록 표면 전체가 소형 볼록렌즈가 격자모양으로 배열되어 있다.

제4 실시예에 적외선 광 산란 스크린(303)은, 투명판(303a)의 표면 전체는 동일한 초점거리를 갖는 조그마한 볼록렌즈(303b)가 격자모양으로 배열된 형태로 되어 있고, 볼록렌즈(303b)의 초점은 적외선 광의 결상면으로 되어 있다.

그리고, 적외선 광감지 센서들(S01)은 이 결상면에 맺혀지는 적외선 광의 결상에 의한 광에너지를 감지한다.

도 13는 도 14의 부분 확대도이다.

적외선 광 산란 스크린(303)의 전면으로 들어오는 적외선 광은 볼록렌즈(303b)에 의해 모여져 대응하는 볼록렌즈의 초점으로 모이게 된다. 볼록렌즈의 초점으로 모이는 적외선 광이 결상되도록 초점은 결상면으로 되어있다.

그러나 적외선 광 산란 스크린(303)의 후면으로 들어오는 가시광은 볼록렌즈(303b)전면에 형성되는 초점으로 모이게 되는데, 적외선 광 산란 스크린(303)의 앞쪽은 허공이므로 가시광은 상을 맺지 못하게 된다.

본 실시형태에 따르면, 광 터치 패널은 디스플레이 장치에 부착되지만, 물리적인 접촉 없이 적외선을 이용하므로, 상기 디스플레이 장치의 표면에 불필요한 스크래치 등이 발생되지 않을 수 있다. 또한, 원거리에서 편리하게 터치 스크린 기능을 수행할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 포인터는 적외선과 가시광선을 같이 발사하도록 한 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

이는 본 발명에서 센서는 산란된 적외선을 감지하여 터치되는 위치를 연산해 내는데, 사용자는 눈으로 적외선을 감지하지 못하므로, 어느 위치를 터치하였는지 인식하지 못하므로 적외선으로 터치되는 부분이 가시광선으로도 터치되게 하여 터치되는 위치를 쉽게 인식하도록 하기 위한 것이다.

또 본 발명의 설명은 적외선 광을 사용하는 것으로 설명하였으나, 반드시 적외선 광에 의해서 가능한 것은 아니다. 즉, 특정 파장을 갖는 가시광선을 사용하는 것도 가능하고 주변보다 현저히 밝게 비추어주는 가시광선을 사용하는 것도 가능하다.

Claims

전면으로 들어오는 적외선 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제1 적외선 광감지부와;

상기 제1 적외선 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제2 적외선 광감지부와;

상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호에 의해 적외선 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 광 터치 패널.
제1항에 있어서,

상기 연산부는;

상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 적외선 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 적외선 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산하는 광 터치 패널.
제2항에 있어서,

상기 적외선 광감지 센서들은 픽셀을 이루고 있는 광 터치 패널.
제3항에 있어서,

상기 제1 적외선 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 좌측 모서리 위쪽에 위치하고, 상기 제2 적외선 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 우측 모서리 위쪽에 위치하는 광터치 패널.
제4항에 있어서,

상기 광 터치 패널은 상기 광 투과 스크린의 아래 모서리에 위치하는 제3 적외선 광감지부를 더 포함하는 광터치 패널.
전면으로 들어오는 적외선 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면의 가로 방향으로 분산 배치되어, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 제1 그룹의 적외선 광감지 센서들과;

상기 광 투과 스크린의 측면의 세로 방향으로 분산 배치되어, 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 제2 그룹의 적외선 광감지 센서들과;

상기 제1 그룹의 적외선 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 그룹의 적외선 광센서들의 전기 출력신호에 의해 적외선 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 광 터치 패널.
제6항에 있어서,

상기 연산부는;

상기 제1 그룹의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 그룹의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 적외선 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 적외선 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산하는 광 터치 패널.
광 투과 스크린은 투명판과, 상기 투명판 위에 격자모양으로 배열된 소형 볼록렌즈와, 상기 볼록렌즈의 초점에 형성된 적외선 광 결상면으로 구성되어, 전면으로 들어오는 적외선 광을 광 결상면에 결상시켜서 상기 결상면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시켜 상기 볼록렌즈 앞쪽의 공간에 결상시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제1 적외선 광감지부와;

상기 제1 적외선 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 적외선 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 적외선 광감지 센서들로 구성된 제2 적외선 광감지부와;

상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들의 전기 출력신호에 의해 적외선 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 광 터치 패널.
제8항에 있어서,

상기 연산부는;

상기 제1 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 적외선 광감지부의 적외선 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 적외선 광센서를 선택하여 해당 적외선 광센서로 입력되는 산란된 적외선 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 적외선 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 적외선 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산하는 광 터치 패널.
제9항에 있어서,

상기 적외선 광감지 센서들은 픽셀을 이루고 있는 광 터치 패널.
제10항에 있어서,

상기 제1 적외선 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 좌측 모서리 위쪽에 위치하고, 상기 제2 적외선 광감지부는 상기 광 투과 스크린의 우측 모서리 위쪽에 위치하는 광터치 패널.
제11항에 있어서,

상기 광 터치 패널은 상기 광 투과 스크린의 아래 모서리에 위치하는 제3 적외선 광감지부를 더 포함하는 광터치 패널.
전면으로 들어오는 광은 결상시켜서 면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시키는 광 투과 스크린과;

상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광 감지 센서들로 구성된 제1 광 감지부와;

상기 제1 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광감지 센서들로 구성된 제2 광 감지부와;

상기 제1 광 감지부의 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 광 감지부의 광센서들의 전기 출력신호에 의해 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 광터치 패널
제13항에 있어서,

상기 연산부는: 상기 제1 광감지부의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제1 입력경로를 파악하고, 상기 제2 광감지부의 광센서들 중 주변보다 현저히 강한 전기 출력신호를 내는 광센서를 선택하여 해당 광센서로 입력되는 산란된 광 에너지의 제2 입력경로를 파악하여, 상기 광 에너지의 제1 입력경로와 상기 광 에너지의 제2 입력경로의 교차점을 연산하는 광터치 패널.
제14항에 있어서,

상기 광감지 센서들은 픽셀을 이루고 있는 광터치 패널.
광 투과 스크린은 투명판과, 상기 투명판 위에 격자모양으로 배열된 소형 볼록렌즈와, 상기 볼록렌즈의 초점에 형성된 광 결상면으로 구성되어, 전면으로 들어오는 광을 광 결상면에 결상시켜서 상기 결상면을 따라 산란시키고, 후면으로 들어오는 가시광은 전면으로 투과시켜 상기 볼록렌즈 앞쪽의 공간에 결상시키는 광 투과 스크린과; 상기 광 투과 스크린의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광감지 센서들로 구성된 제1 광감지부와; 상기 제1 광감지부와 서로 다른 위치가 되도록 상기 광 투과 패널의 측면에 배치되고, 상기 결상면을 따라 산란된 상기 광 에너지를 각각 감지하는 복수개의 광감지 센서들로 구성된 제2 광감지부와; 상기 제1 광감지부의 광센서들의 전기 출력신호와 상기 제2 광감지부의 광센서들의 전기 출력신호에 의해 광의 결상위치를 연산하는 연산부를 포함하는 광터치 패널.