KR100900321B1 - 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 적외선 발광LED와 적외선카메라를 장착하여 다수의 터치점을 정확하게 인식하고, 작업을 수행할 수 있도록 한 멀티터치스크린에 관한 것이다.
본 발명은 전방에 화상면이 형성되는 몸체가 형성되고, 상기 몸체의 내부에는 화상면으로 다수의 반사거울을 이용하여 영상을 송출하는 프로젝터가 형성되며, 상기 프로젝터와 이격되게 적외선카메라가 화상면에서 반사되는 적외선을 감지하도록 형성되고, 상기 적외선은 화상면의 주연부와 몸체의 내부에 형성된 다수의 적외선발광LED에 의해서 송출되어 터치되는 물체에 의해서 화상면의 후면으로 반사되는 것을 특징으로 구성된다.
본 발명의 터치스크린에 의하면 보다 정확하게 터치점을 인식할 수 있고, 다수의 터치점을 인식할 수 있으며, 박스형상으로 형성되어 있어서 사용하기에 편리할 뿐만 아니라, 이진화기법을 사용하므로 연산처리가 단순해지는 등의 효과가 발생한다.
적외선, 멀티터치, 터치점, 터치스크린, 적외선카메라, 화상, 프로젝터.

Description

적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린{MULTI TOUCH SCREEN USING INFRARED CAMERA}
본 발명은 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 적외선 발광LED와 적외선카메라를 장착하여 다수의 터치점을 정확하게 인식하고, 작업을 수행할 수 있도록 한 멀티터치스크린에 관한 것이다.
컴퓨터를 이용한 프리젠테이션이 발달함에 따라서, 사용자가 화상면에 뿌려지는 영상과 인터페이스(interface)하기 위한 인식장치가 필요하게 되었다.
상기 인터페이스를 위한 인식장치로는 대표적으로 터치스크린(touchscreen)이 있는데, 화면의 전방에 터치스크린을 설치하여 필요한 위치에 사용자가 터치(touch)하면 이러한 터치점(touchpoint)를 인식하여 영상과 인터페이싱시켜주는 장치이다.
종래의 터치스크린은 저항막방식, 정전용량방식, 레이저방식, 적외선방식, 카메라방식 등의 다양한 방식을 사용하여 화면상에 위치하는 터치점을 인식하고 있다.
상기 적외선방식의 적외선터치스크린은 도 7에 도시한 바와 같이, 터치스크 린(1)의 평면상의 상부측과 우측에 각각 소정거리 이격되어 위치하는 복수의 발광부(2)와; 상기 터치스크린(1)의 평면상 하부측과 좌측에 상기 각각의 발광부(2)에 대향하도록 배치되는 복수의 수광부(3)와; 상기 수광부(3)의 검출결과를 인가받아 터치스크린(1)의 눌림위치의 좌표를 검출하는 제어부(4)로 구성된다.
상기 종래의 적외선터치스크린은 적외선이 스크린의 표면에 격자형태로 형성되기 때문에 만약 스크린에 터치가 발생하게 되면, 발광부(2)의 위치와 터치에 의해서 가려지는 수광부(3)의 위치를 이용하여 터치점을 X,Y좌표로 인식할 수 있어서 사용자와 화상간의 인터페이스가 가능하게 된다.
그러나, 종래의 터치스크린은 하나의 터치점만을 인식할 수밖에 없고, 정교하게 터치점을 인식하기 위해서는 많은 수의 발광부와 수광부가 필요하므로 생산비가 상승하는 문제점이 있으며, 그렇게 하더라도 정교하게 터치점을 인식하지 못하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 다수개의 수광부와 발광부로 형성되는 일반적인 적외선터치스크린에 있어서,
전방상단에 후면투사용필름으로 구성되는 화상면이 형성된 박스형상의 몸체와;
상기 몸체의 화상면의 주연부에 적외선을 방사하는 발광LED가 형성된 평면적외선부와;
상기 몸체의 내부의 양측면에 경사진 반사판이 형성되고, 상기 반사판의 상단에 적외선을 방사하는 적외선발광LED가 형성된 경사적외선부와;
상기 몸체의 내부하단에 영상을 송출하는 프로젝터와;
상기 프로젝터와 이격되게 적외선카메라가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 터치스크린에 의하면 보다 정확하게 터치점을 인식할 수 있고, 다수의 터치점을 인식할 수 있으며, 박스형상으로 형성되어 있어서 사용하기에 편리 할 뿐만 아니라, 이진화기법을 사용하므로 연산처리가 단순해지는 등의 효과가 발생한다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명은 다수개의 수광부와 발광부로 형성되는 일반적인 적외선터치스크린에 있어서, 전방상단에 후면투사용필름으로 구성되는 화상면(110)이 형성된 박스형상의 몸체(100)와; 상기 몸체(100)의 화상면(110)의 주연부에 다수의 발광LED(210)가 형성된 평면적외선부(200)와; 상기 몸체(100)의 내부의 양측면에 경사진 반사판(251)이 형성되고, 상기 반사판(251)의 상단에 적외선을 발광하는 다수의 적외선발광LED(252)가 형성된 경사적외선부(250)와; 상기 몸체(100)의 내부후방에 영상을 송출하는 프로젝터(300)와; 상기 프로젝터(300)와 이격되게 적외선카메라(400)가 형성된다.
상기 화상면(110)에 형성되는 후면투사용필름은 후방에서 송출되는 프로젝터(300)의 영상을 전방에서 확인할 수 있도록 형성된 필름으로 종래에 많이 사용되는 필름이다.
상기 평면적외선부(200)는 다수개의 발광LED(210)가 화상면(110)의 주연부를 따라서 형성되는데, 상기 발광LED(210)는 화상면(110)의 크기의 변화에 대응하기 위해서 5~10개씩 모듈화하여 형성한다.
상기 화상면(110)은 돌출되어 주연부가 경사지게 깍여서 형성되고, 상기 화상면(110)의 주연부의 깍여진 면에는 평면적외선부(200)의 발광LED(210)가 접촉되어 형성된다.
상기와 같이 발광LED(210)가 화상면(110)의 주연부의 깍여진 면에 위치하게 되면, 일부의 적외선이 화상면(110)의 내부에서 이동하다가 터치점에서 적외선이 방출되게 된다.
상기 평면적외선부(200)의 발광LED(210)가 적외선을 방사하는 방향인 화상면(110)방향에는 발광LED(210)에서 방사되는 적외선이 보다 세밀하게 방사될 수 있도록 적외선방사창(203)을 형성하는데, 상기 적외선방사창(203)은 1~3mm의 틈이다.
상기와 같이 적외선방사창(203)을 형성하지 않으면 도 4의 (a)와 같이 적외선카메라(400)가 터치점을 인식하는 범위가 넓어져서 정확한 터치점을 찾기가 어려워지는 문제점이 있으나, 적외선방사창(203)을 형성하면 도 4의 (b)와 같이 적외선카메라(400)가 터치점을 인식하는 범위가 좁아져서 매우 정교하게 터치점을 인식하게 된다.
상기 평면적외선부(200)의 발광LED(210)가 적외선을 방사하는 방향인 화상면(110)방향에 형성된 적외선방사창(203)이 형성되지 않고, 평면적외선부(200)의 측면의 길이에 대응되도록 오목렌즈 형태로 길이방향으로 오목하게 형성된 적외선조사렌즈(208)가 형성될 수 있다.
상기 적외선조사렌즈(208)는 발광LED(210)에서 방사된 적외선을 모아서 방사할 수 있도록 하여 적외선의 방사량은 그대로 하고, 퍼지는 정도를 줄여서 효율을 높이는 역할을 한다.
상기 경사적외선부(250)는 반사판(251)이 몸체(100)의 내부에 경사져서 반사 판(251)의 정면이 화상면(110)의 후면을 비스듬히 바라볼 수 있도록 양 측면에 각각 형성되고, 상기 반사판(251)의 가운데에는 다수개의 적외선발광LED(252)가 각각 형성된다.
상기 반사판(251)은 적외선발광LED(252)에서 화상면(110)으로 방사된 적외선이 반사되어 도달할 때 다시 반사할 수 있도록 하여 적외선발광LED(252)의 개수를 줄여도 반사되는 만큼의 적외선이 충분히 방사되므로 정확한 터치점을 형성할 수 있다.
상기 적외선발광LED(252)는 화상면(110)의 후면을 커버(cover)할 수 있도록 화상면(110)의 크기에 대응하여 5~10개가 각각 형성된다.
상기 발광LED(210)와 적외선발광LED(252)는 같은 종류의 적외선을 방사할 수 있도록 형성되는데, 850nm 영역의 파장대의 적외선을 방사할 수 있는 것이다.
상기 프로젝터(300)는 몸체(100)의 후방에 형성되고, 다수의 반사거울(310)을 이용하여 좁은 거리를 확보하여 화상면(110)의 후면에서 영상을 송출할 수 있도록 형성된다.
상기 적외선카메라(400)는 발광LED(210)와 적외선발광LED(252)에서 송출되는 적외선을 감지하여 영상을 만들어내는 장비이다.
상기 적외선카메라(400)의 렌즈의 전방에는 밴드패스필터(band-pass-filter)를 장착할 수 있는데, 상기 밴드패스필터는 동일한 영역의 파장대, 즉 본원발명에서 사용하는 850nm 영역의 파장대의 적외선만 통과시킬 수 있는 필터이다.
도 6은 적외선카메라(400)가 터치점이 발생했을 때 감지하는 영상을 나타낸 것으로, 도 6의 (a)는 평면적외선부(200)의 발광LED(210)가 터치점을 인식하는 형 태이고, 도 6의 (b)는 경사적외선부(250)의 적외선발광LED(252)가 터치점을 인식하는 형태이며, 도 6의 (c)는 평면적외선부(200)와 경사적외선부(250)에서 방사되는 적외선을 적외선카메라(400)가 실제로 감지하는 형태를 나타낸 것으로, 터치점을 매우 정확하게 찾아낼 수 있는 것이다.
상기와 같이 형성된 본 발명의 터치스크린에 터치점이 발생했을 경우에 터치점을 인식하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
적외선카메라(400)가 다수의 터치점을 동시에 영상으로 인식하는 인식단계와;
상기 인식된 영상을 흑백영상으로 변환하는 이진화단계와;
상기 이진화단계의 흑백영상 중 백색영상을 추출하는 라벨링단계와;
상기 백색영상에 대하여 기하학적 특징을 고려하여 영역을 평가하고 중심위치를 획득하는 좌표획득단계와;
상기 획득된 좌표를 영상과 매치시키는 영상매치단계로 형성된다.
상기 적외선카메라(400)가 인식하는 영상은 인식되는 적외선의 세기에 따라서 그레이(gray)로 인식하는데, 이를 프로그램을 이용하여 이진화단계에서 흑백영상 즉 터치점을 백색으로, 나머지 부분은 흑색으로 인식한다.
상기 좌표획득단계는 기하학적 모형이 찌그러지거나 잘못된 미세한 점 등을 제거하고, 터치점을 정확하게 인식할 수 있도록 평가하며, 평가된 백색영상의 중심위치를 좌표로 획득한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린의 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린의 정면개념도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린의 측단면개념도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린의 평면적외선부에 의해서 적외선카메라에 인식되는 화상개념도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린의 평면적외선부의 적외선조사렌즈가 형성된 개념도.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린의 적외선카메라에 인식되는 화상개념도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린의 평면적외선부의 또다른 개념도.
도 8은 종래의 터치스크린의 개념도.
- 도면의 부호설명 -
100 : 몸체, 110 : 화상면, 200 : 평면적외선부, 250 : 내부적외선부,
300 : 프로젝터, 310 : 반사거울, 400 : 적외선카메라.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 다수개의 수광부와 발광부로 형성되는 일반적인 적외선터치스크린에 있어서, 전방상단에 후면투사용필름으로 구성되는 화상면(110)이 형성된 박스형상의 몸체(100)와; 상기 몸체(100)의 화상면(110)의 주연부에 적어도 하나의 발광LED(210)가 화상면(110)의 주연부를 따라서 형성된 평면적외선부(200)와; 상기 몸체(100)의 내부의 양측면에 경사진 반사판(251)이 형성되고, 상기 반사판(251)의 상단에 적외선을 발광하는 적어도 하나의 적외선발광LED(252)가 형성된 경사적외선부(250)와; 상기 몸체(100)의 내부후방에 영상을 송출하는 프로젝터(300)와; 상기 프로젝터(300)와 이격되게 적외선카메라(400)가 형성된 것을 특징으로 하는 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 평면적외선부(200)의 발광LED(210)가 적외선을 방사하는 방향인 화상면(110)방향에는 발광LED(210)에서 방사되는 적외선이 보다 세밀하게 방사될 수 있도록 1~3mm의 틈인 적외선방사창(203)이 형성된 것을 특징으로 하는 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린.
  4. 제 2항 또는 3항에 있어서,
    상기 평면적외선부(200)의 측면의 길이에 대응되도록 오목렌즈 형태로 길이방향으로 오목하게 형성된 적외선조사렌즈(208)가 형성된 것을 특징으로 하는 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 경사적외선부(250)는 반사판(251)이 몸체(100)의 내부에 경사져서 반사판(251)의 정면이 화상면(110)의 후면을 비스듬히 바라볼 수 있도록 양 측면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 적외선카메라를 이용한 멀티 터치스크린.
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