WO2017043759A1

WO2017043759A1 - 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템

Info

Publication number: WO2017043759A1
Application number: PCT/KR2016/008026
Authority: WO
Inventors: 박종국; 김진광
Original assignee: 주식회사 알지에스전자; 박종국
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2017-03-16
Also published as: KR101575086B1

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템에 관한 것으로, 강화유리로 제작된 터치패널과, 내부에 복수 개의 센서를 구성하여 터치패널의 테두리에 설치되는 보호커버를 구성하되, 가스총 또는 전기총의 탄환이 터치패널에 부딪치는 충격압에 의해 발생하는 초음파주파수를 회로를 통해 인지하고, 상기 초음파주파수를 갖는 신호를 각각 감지하는 센서들의 감지시간차이를 계산하여 터치패널에 터치된 입력위치를 X, Y좌표로 분석하도록 구성되는 것에 특징이 있다.

Description

초음파를 이용한 터치입력 처리시스템

본 발명은 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 초음파주파수가 100KHz ~ 200KHz 대역을 가진 것만 유효한 터치로 인정함과 더불어, 터치입력 후 0.02초 ~ 0.1초 사이에 입력되는 터치는 무효화 시킴으로써 사격 측정의 정확성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 6개의 센서를 통해 터치패널의 두께 편차에 따른 전달속도의 오차 보정을 이루고, 오차를 보상하는 상수값을 고정수치로 설정하여 각각의 센서에 적용시킴으로써 일부 센서의 파손시에도 터치입력 처리가 탄환이 부딪친 위치에서 정확히 이루어지게 할 수 있어 유지보수 없이 사용가능한 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 터치스크린이란 키보드를 사용하지 않고 화면에 나타난 문자나 그림 정보를 사람의 손 또는 물체 등으로 접촉하여 접촉한 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고 이에 대응하는 명령을 처리하도록 하는 장치이다.

이러한 터치 스크린은 저항막 방식, 정전 용량 방식, 전자 유도 방식 및 초음파 방식 등이 알려져 있으며, 이중 초음파방식의 터치 스크린은 비압적 기판으로서의 유리판에 탄성 표면파(Surface Acoustic Wave)를 전파시켜서 유리판에 손가락 또는 물체가 접촉함으로써 생기는 탄성 표면파의 감쇄를 검지하여 손가락 또는 물체에 의한 접촉 위치를 검출하는 것으로 다른 방식에 비해 투명도가 우수하다.

한편, 최근 들어서는 터치스프린을 이용한 터치패널이 다양한 정보 처리 응용에서 사용되는데, 이러한 터치패널은 휴대폰, PDA(personal data assistant) 및 핸드헬드형(handheld) 또는 랩탑 컴퓨터와 같은 차세대 휴대용 멀티미디어 장치의 등장과 더불어, 터치패널을 시각 디스플레이에 통합시키는 것이 더 흔해지고 있으며, 몇 가지 예를 들자면, 입출금기, 게임기, 자동차 내비게이션 시스템, 레스토랑 관리 시스템, 식료품 가계의 계산대, 가스 펌프, 정보 키오스크(information kiosk), 및 핸드헬드형 데이터 오거나이저(data organizer)와 같은 아주 다양한 응용에서 흔히 볼 수 있다.

그리고, 상술한 기술은 공개특허공보 제10-2012-0013969호 및 등록특허공보 제10-0941185호를 통해 확인할 수 있다.

그러나, 전술한 "모듈형 감지 부품을 갖는 터치 센서"는 4개의 센서를 가지고 접촉 감응을 하여 터치 위치를 결정하는 구성으로, 터치입력을 무효화 시키는 것에 대한 내용이 기재되어 있지 않을 뿐만 아니라, 4개의 센서로는 두께의 불균일에 의한 진동 전달속도의 계산값을 정확히 맞출 수 없어 터치입력 위치를 정확히 처리할 수 없었고, 파편들에 의한 연속적인 2, 3차 터치입력을 무효화시킬 수 없어 사격게임기에 적용하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 전술한 "표적판 명중도 측정 시스템 및 그 측정방법"은 진동센서와 초음파센서의 감지에 따른 신호입력 시간차이를 통해 탄환이 표적판에 명중되었는지의 여부만을 판단하는 것으로, 탄환이 어느 부위에 맞았는지 정확한 위치판단을 할 수 없음과 더불어, 상술한 기술과 마찬가지로, 일정압력 이상의 충격이 표적판에 연속적으로 가해졌을 때 연속적인 입력을 무효화시킬 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 출원인은 사격시 유효한 탄환이 터치입력되는 위치만을 정확히 처리할 수 있는 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템을 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 탄환의 충격압에 따라 발생하는 초음파주파수가 100KHz ~ 200KHz 대역을 가진 것만 유효한 터치로 인정되는 것에 의해 탄환이 아닌 외부의 입력을 모두 무효화 할 수 있고, 터치입력이 감지된 후 0.02초 ~ 0.1초 사이에 입력되는 터치입력은 100KHz ~ 200KHz 대역의 초음파주파수를 가진다 하더라도 탄환의 파편으로 간주함으로써 사격 측정의 정확성을 높일 수 있는 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 6개의 센서로 다수의 X, Y좌표를 생성하는 것을 통해 터치패널의 두께 편차에 의한 전달속도의 시간차를 정확히 보상할 수 있도록 함으로써 터치입력 위치의 오차 보정을 정확히 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 상기 터치패널의 두께차에 따른 진동 전달속도의 오차를 보상하는 상수값을 고정수치로 설정하여 각각의 센서에 적용시킴으로써 일부 센서의 파손시에도 터치입력 처리가 탄환이 부딪친 정확한 위치에서 이루어지게 할 수 있어 유지보수 없이 사용가능한 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 강화유리로 제작된 터치패널과, 내부에 복수 개의 센서를 구성하여 터치패널의 테두리에 설치되는 보호커버를 구성하되, 가스총 또는 전기총의 탄환이 터치패널에 부딪치는 충격압에 의해 발생하는 초음파주파수를 회로를 통해 인지하고, 상기 초음파주파수를 갖는 신호를 각각 감지하는 센서들의 감지시간차이를 계산하여 터치패널에 터치된 입력위치를 X, Y좌표로 분석하도록 구성되며, 회로를 통해 인지되는 초음파주파수는 상기 초음파주파수를 발생시키는 충격압의 세기에 따라 선택적으로 터치입력이 이루어지도록, 증폭 및 필터링된 초음파주파수가 100KHz ~ 200KHz를 가지는 것만을 유효한 터치로 인정하여, 100KHz ~ 200KHz를 벗어나는 초음파주파수 대역을 가지는 터치입력은 무효화되고, 회로를 통해 유효한 터치입력이 감지된 후, 0.02초 ~ 0.1초 사이에 입력되는 터치입력은 100KHz ~ 200KHz의 초음파주파수를 가진다 하더라도 탄환의 파편으로 간주되어 무효화되는 것에 특징이 있는 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템을 제공한다.

본 발명의 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템을 이용하면, 탄환의 충격압에 따라 발생하는 초음파주파수가 100KHz ~ 200KHz 대역을 가진 것만 유효한 터치로 인정되는 것에 의해 탄환이 아닌 외부의 입력을 모두 무효화 할 수 있으며, 터치입력이 감지된 후 0.02초 ~ 0.1초 사이에 입력되는 터치입력은 100KHz ~ 200KHz 대역의 초음파주파수를 가진다 하더라도 탄환의 파편으로 간주함으로써 사격 측정의 정확성을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 6개의 센서로 다수의 X, Y좌표를 생성하는 것을 통해 터치패널의 두께 편차에 의한 전달속도의 시간차를 정확히 보상할 수 있으므로 터치입력 위치의 오차 보정을 정확히 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 상기 터치패널의 두께차에 따른 진동 전달속도의 오차를 보상하는 상수값을 고정수치로 설정하여 각각의 센서에 적용시킴으로써 일부 센서의 파손시에도 터치입력 처리가 탄환이 부딪친 정확한 위치에서 이루어지게 할 수 있어 유지보수 없이 사용가능한 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 터치패널에 센서가 구성된 보호커버가 설치된 상태도.

도 2는 본 발명의 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템의 제어 구성을 나타내는 블록도.

* 부호의 설명 *

10 : 터치패널

20 : 보호커버 21 : 센서

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 사격시 발사되어 터치패널(10)에 부딪치는 탄환의 충격압을 초음파를 이용하여 감지함으로써 터치입력 처리하는 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템에 관한 것으로, 강화유리로 제작된 터치패널(10)과, 내부에 복수 개의 센서(21)를 구성하여 터치패널(10)의 테두리에 설치되는 보호커버(20)를 구성한다.

여기서, 터치패널(10)은 각종 사격 목표물 또는 표적지가 영상으로 표시되는 구성으로, 터치스크린과 같은 통상의 터치패드로 구성될 수 있을 것이며, 발사된 탄환이 부딪치는 충격압에도 충분히 견딜수 있도록 강화유리로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 터치패널(10)은 양방향에서 터치입력을 모두 이룰 수 있도록 구성할 수도 있을 것이다.

아울러, 상기 보호커버(20)는 사격시 발사된 탄환이 센서(21)에 맞는 것을 방지하기 위해 센서(21)를 덮어씌우는 커버로써, 철재로 제작되는 것이 바람직하며, 복수개로 구성되어 보호커버(10) 내부에 구성되는 센서(21)는 등 간격으로 이격 설치됨으로써, 탄환이 터치패널(10)에 부딪칠때 발생하는 초음파주파수의 신호 감지시간을 보다 쉽게 계산할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

따라서, 사용자가 가스총 또는 전기총을 발사하면, 상기 총에서 발사된 탄환이 터치패널(10)에 부딪치는 충격압에 의해 탄환이 깨지게 되는데, 이 과정에서 초음파주파수가 발생하게 되며, 이 초음파주파수는 회로를 통해 인지된다.

그리고, 상기 초음파주파수를 갖는 신호는 매질인 터치패널(10)을 따라 전파되어 각각의 센서(21)로 전달되는데, 이때, 각각의 센서(21)로 전달되는 신호 감지시간의 차이에 따라 터치패널(10)에 터치입력된 탄환의 입력위치를 X, Y좌표로 분석할 수 있으며, 이를 통해, 탄환이 부딪친 정확한 위치를 파악할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 회로를 통해 인지되는 초음파주파수가 상기 초음파주파수를 발생시키는 충격압의 세기에 따라 선택적으로 터치입력이 이루어지도록 함으로써 사격측정의 정확도를 높이도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 선택적 터치입력은, 통상의 증폭기(미도시)를 통해 증폭됨과 동시에, 밴드패스필터(band-pass filter)와 같은 통상의 필터를 통해 필터링된 신호를 중 초음파주파수가 100KHz ~ 200KHz를 가지는 것만을 유효한 터치로 인정하도록 함으로써, 100KHz ~ 200KHz를 벗어나는 초음파주파수 대역을 가지는 터치입력은 무효화되게 하는 것으로 이룰 수 있는데, 이는, 가스총 또는 전기총을 통해 발사된 탄환에 의해 생성된 초음파주파수가 100KHz ~ 200KHz 대역대를 가지기 때문이다.

즉, 가스총 또는 전기총이 아닌 사람의 인위적인 힘을 이용하였을 때에는, 상기 100KHz ~ 200KHz의 대역대를 가지는 초음파주파수를 가진 신호를 발생시킬 수 없으므로, 부정행위에 의한 사격 측정의 부정확성을 방지하기 위함이다.

또한, 본 발명에서는 탄환의 파편이 주변 물체에 부딛친 후 다시 터치패널(10)에 접촉되는 것에 의한 터치입력을 무효화 시킬 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 이와 같은 탄환의 파편에 의한 터치입력의 무효화는, 회로를 통해 유효한 터치입력이 감지된 후, 0.02초 ~ 0.1초 사이에 입력되는 터치입력은 100KHz ~ 200KHz의 초음파주파수를 가진다 하더라도 탄환의 파편으로 간주하여 무효화 하는 것으로 이룰 수 있다.

이는, 터치패널(10)의 가장자리에서 부딪친 탄환의 파편이 주변 사물에 부딪친 후, 터치패널(10)에 다시한번 부딪치는 것에 의해 터치입력이 이루어지는 것을 방지하기 위함으로, 통상적으로 주변의 사물에 의해 튕겨지는 탄환의 파편은 50KHz 내외의 초음파주파수를 가짐과 더불어, 0.1초 이상의 텀을 가져 터치입력으로 인정되지 않으나, 본 발명을 지지하는 쇠기둥에 부딪친 후 곧바로 터치패널(10)에 부딪치는 파편의 일부는 100KHz ~ 200KHz의 초음파주파수를 충족할 수도 있음에 이와 같은 터치입력 조건을 주는 것이다.

여기서, 파편에 의한 유효 터치입력의 무효화시키는 시간인 0.02초는 터치패널(10)에 부딪치는 탄환에 의해 발생하는 시그널 진동이 유지되는 시간이고, 0.1초는 가스총 또는 전기총에서 연사되는 탄환의 발사 간격이 지연되는 시간이다.

그리고, 상기와 같이 탄환의 파편으로 간주되어 무효화 되는 100KHz ~ 200KHz의 초음파주파수 터치입력은 터치패널(10)의 가장자리에 위치하여 쇠기둥에 의해 곧바로 반사되는 파편에 의해서만 그러하므로, 보호커버(20)에 인접한 터치패널(10)의 가장자리에만 적용되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에서는 상기 보호커버(20)에 구성되는 센서(21)가 6개로 구성되어 등 간격으로 이격 설치되는 것을 특징으로 하는데, 이는, 6개의 센서(21)를 통해 다수로 산출되는 X, Y좌표를 통해 두께가 균일하지 않은 터치패널(10)의 진동 전달속도 편차에도 터치입력 위치의 오차를 정확히 보정할 수 있게 하기 위함이다.

즉, 통상적으로, X, Y좌표를 산출하기 위해서는 3개의 센서가 필요한데, 상술한 바와 같이 센서(21)가 6개로 구성되면, 10개의 X, Y좌표를 산출할 수 있게 되므로, 터치패널(10)의 두께 편차에 따른 전달속도의 차이에 따라 초음파주파수 신호가 각각의 센서(21)로 전달되는 시간의 오차를 정확히 확인할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 6개의 센서(21)를 통해 터치입력 위치의 오차를 보상하는 상수값을 고정수치로 설정하여 각각의 센서(21)에 적용시킬 수 있게 되므로, 일부 센서(21)에 파손이 발생한다 하더라도 탄환이 부딪친 위치에서 터치입력 처리가 정확히 이루어지게 할 수 있으며, 이로 인해, 유지보수 없이도 사격 측정의 정확성을 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성에 따른 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제작된 본 발명에 시험사격을 하여 탄환을 터치패널(10)에 맞추면, 상기 터치패널(10)에 부딪치는 탄환의 충격압에 의해 100KHz ~ 200KHz 대의 초음파주파수가 발생하게 되고, 이와 같이 발생된 초음파주파수의 신호를 등간격으로 이격설치된 6개의 센서(21)가 각각 감지하여 10개의 X, Y좌표를 산출한다.

그리고, 상기 탄환의 충격압에 의해 발생한 초음파주파수의 신호는 매질인 터치패널(10)을 통해 각각의 센서로 전달되는데, 상기 터치패널(10)의 강화유리부분은 완전히 균일한 상태로 제작이 불가하기 때문에 유리 두께에 의한 편차로 인해 전달속도가 일정하기 않게된다.

따라서, 본 발명에서는 등 간격으로 이격 설치된 6개의 센서(21)를 통해 산출된 10개의 X, Y좌표 값을 이용하여 전달속도의 오차범위를 계산한 후, 전달속도의 편차에 따라 터치입력 위치의 오차를 보상하는 상수값을 고정수치로 설정하여 각각의 센서(21)에 적용시키는 위치추적 알고리즘을 만들수 있으며, 이를 통해, 일부 센서(21)에 파손이 발생한다 하더라도 유지보수 없이도 탄환이 부딪치는 정확한 위치에서 터치입력 처리를 할 수 있게 된다.

이와 같이 터치패널(10)의 강화유리의 두께의 편차에 따라 오차값을 보정한 후에는, 완제품으로 출시하여 여러 사용자가 사격게임 또는 사격연습 등을 할 수 있으며, 이하에서는 사용자가 사격게임 또는 사격연습을 할 때에 본 발명이 제어되는 동작에 설명한다.

먼저, 사용자가 사격을 하여 탄환이 터치패널(10)에 맞으면, 전술한 바와 같이 상기 터치패널(10)에 부딪치는 탄환의 충격압에 의해 100KHz ~ 200KHz 대의 초음파주파수가 발생하게 되어 X, Y좌표 값이 산출되므로 사격측정이 정확이 이루어진다.

한편, 사격에 의한 탄환이 터치패널(10)의 가장자리에 맞을 때에도 상술한 바와 같이 X, Y좌표 값이 산출되는데, 이때에는 탄환이 충격압에 의해 부서지는 파편 중 일부가 본 발명을 지지하는 쇠기둥에 의해 튕겨져 나와 그대로 터치패널(10)에 부딪칠 가능성이 있으며, 이때, 그대로 튕겨나 나오는 파편 중의 일부가 터치패널(10)에 부딪칠 경우, 특히, 쇠기둥에 의해 반발되는 파편이 그대로 터치패드(10)의 가장자리 부분으로 튕겨질 경우에는, 튕겨지는 거리가 짧은 것에 의해 그 세기가 강하여 상기 터치패널(10)에 100KHz ~ 200KHz 대역의 초음파주파수를 가진 신호가 입력될 수도 있다.

그러나, 본 발명에서는 터치패널(10)에 유효한 터치입력이 감지된 후 0.02초 ~ 0.1초 사이에 입력된 유효터치는 파편으로 간주하여 무효화시킬 수 있으므로 탄환의 파편에 의한 사격 측정의 부적확성을 방지할 수 있게 된다.

또한, 사용자가 사격총을 연사로 하여 탄환을 연속적으로 발사할 때에는 연사되는 탄환이 0.1초 이상 딜레이 되어 발사되므로 연사에 의한 사격측정도 정확히 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 센서(21)를 보호하는 보호커버(20)에 의해 사격시 상기 센서(21)가 파손되는 것을 방지할 수도 있다.

그리고, 지속적인 사용으로 일부 센서(21)가 고장난다 하더라도, 본 발명에서는 각각의 센서(21)가 터치패널(10)의 매질 즉, 강화유리의 두께 편차에 따라 전달속도의 오차 보상하는 알고리즘으로 짜여져 있으므로, 별도의 유지보수 없이도 탄환이 부딪치는 정확한 위치에서 터치입력 처리를 할 수 있으며, 이로 인해, 관리자에 의한 관리가 보다 편리해지는 장점도 있다.

Claims

강화유리로 제작된 터치패널(10)과, 내부에 복수 개의 센서(21)를 구성하여 터치패널(10)의 테두리에 설치되는 보호커버(20)를 구성하되,

가스총 또는 전기총의 탄환이 터치패널(10)에 부딪치는 충격압에 의해 발생하는 초음파주파수를 회로를 통해 인지하고, 상기 초음파주파수를 갖는 신호를 각각 감지하는 센서(21)들의 감지시간차이를 계산하여 터치패널(10)에 터치된 입력위치를 X, Y좌표로 분석하도록 구성되며,

회로를 통해 인지되는 초음파주파수는 상기 초음파주파수를 발생시키는 충격압의 세기에 따라 선택적으로 터치입력이 이루어지도록, 증폭 및 필터링된 초음파주파수가 100KHz ~ 200KHz를 가지는 것만을 유효한 터치로 인정하여, 100KHz ~ 200KHz를 벗어나는 초음파주파수 대역을 가지는 터치입력은 무효화되고,

회로를 통해 유효한 터치입력이 감지된 후, 0.02초 ~ 0.1초 사이에 입력되는 터치입력은 100KHz ~ 200KHz의 초음파주파수를 가진다 하더라도 탄환의 파편으로 간주되어 무효화되어 지되,

상기 보호커버(20)에 구성되는 센서(21)는 6개로 이루어져, 두께가 균일하지 않은 터치패널(10) 매질의 진동 전달속도 편차에 따라 산출되는 다수의 X, Y좌표를 통해 터치입력 위치의 오차를 보정을 이룰 수 있고,

상기 터치패널(10)의 매질 두께 차에 따른 진동 전달속도 편차에 따라 터치입력 위치의 오차를 보상하는 상수값을 고정수치로 설정하여 각각의 센서(21)에 적용시킴으로써 일부 센서(21)의 파손발생 시에도 탄환이 부딪친 정확한 위치에서 터치입력 처리가 이루어지는 것에 특징이 있는 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템.
제 1항에 있어서, 상기 탄환의 파편으로 간주되어 무효화 되는 100KHz ~ 200KHz의 초음파주파수 터치입력은 보호커버(20)에 인접한 터치패널(10)의 가장자리에만 적용되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템.