WO2020116675A1 - 모션 인식 기기 및 모션 인식 시스템 - Google Patents

모션 인식 기기 및 모션 인식 시스템 Download PDF

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WO2020116675A1
WO2020116675A1 PCT/KR2018/015334 KR2018015334W WO2020116675A1 WO 2020116675 A1 WO2020116675 A1 WO 2020116675A1 KR 2018015334 W KR2018015334 W KR 2018015334W WO 2020116675 A1 WO2020116675 A1 WO 2020116675A1
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light
recognition device
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이탁건
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코어다 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a motion recognition device and a motion recognition system.
  • a motion recognition device means a device that moves objects or people's movements digitally using sensors. Motion recognition methods are classified into mechanical (contact and non-contact), magnetic, and optical methods.
  • LiDAR light detection and ranging
  • a reflector or scatterer to emit pulsed laser light into the atmosphere
  • the time measurement of reflected light is calculated by clock pulse, and its frequency is 5 MHz at 30 MHz and 1 m at 150 MHz, so it shows superior detection efficiency than conventional cameras and sensors.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a motion recognition device that is easy to use for portable use by recognizing motion accurately by applying the principle of a lidar, and compactly disposing optical and electronic parts.
  • Motion recognition device for solving the above-described problem is a first case and a second case; A third case disposed between the first case and the second case; A first substrate disposed in the first case and a second substrate disposed in the second case; A mirror disposed in the third case; A light emitting element and a light receiving element mounted on the first substrate; A motor mounted on the second substrate and rotating the mirror may be included.
  • the emitted light of the light emitting element is irradiated to the light receiving element via the subject, and the light receiving element acquires the irradiated light through the subject to generate a motion signal for the subject, and the first substrate includes A control module for generating motion information by processing a motion signal and controlling at least one of the motor and the light emitting device may be mounted.
  • the light-emitting element and the light-receiving element may be disposed on a surface of the first substrate facing the mirror.
  • a power module for supplying power to the motor, the light emitting element, and the light receiving element may be mounted on the second substrate.
  • the power module may be disposed on a surface located on the opposite side of the surface facing the mirror on the second substrate.
  • the motor includes a main body, a shaft, and a support, and the main body is disposed on a surface located on the opposite side of the surface facing the mirror on the second substrate, and the shaft is formed through the second substrate, and the support Is formed to protrude to one side from the shaft, the mirror may be disposed inclined to the shaft and the support.
  • the third case includes a hollow transparent portion through which the light emitted from the light-emitting element and the light irradiated to the light-receiving element pass through the subject, and a first bracket disposed at one end of the transparent portion to support the first case A second bracket part disposed on the other end of the transparent part and supporting the second case may be included.
  • the motion recognition device may further include a conductive member that electrically connects the first substrate and the second substrate, and at least a portion of which is formed of a light transmissive material.
  • the motion recognition device further includes a cradle, and is mounted and used on a target device to which motion recognition technology is applied by the cradle, and a battery for charging power of the motion recognition device may be built in the cradle.
  • the motion recognition system according to an aspect of the present invention for solving the above-described problems may include the motion recognition device.
  • a motor which rotates a mirror
  • a lighter and a light-receiving element mounted on one substrate are improved
  • a motor is mounted on a first substrate
  • a light-emitting element and a light-receiving element are disposed on a second substrate.
  • the present invention by separating the motor from the light-emitting and light-receiving elements, it is possible to prevent the optical system from being shaken by rotational vibration of the motor.
  • the present invention by mounting a light-receiving element and a light-emitting element and a control module with a large amount of signal processing on a single substrate (first substrate), and by mounting a motor and a power module on which power supply is important on a single substrate (second substrate), , Minimize the path of power and signal movement between the first and second substrates.
  • the present invention has the advantage that the cradle is added to be stably mounted on the target device (for example, a display to which motion recognition technology is applied), and a battery is built into the cradle so that power can be stably supplied when necessary. have.
  • the target device for example, a display to which motion recognition technology is applied
  • a battery is built into the cradle so that power can be stably supplied when necessary. have.
  • the present invention provides a motion recognition system including the motion recognition device.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a motion recognition system of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a motion recognition device of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded view showing a motion recognition device of the present invention.
  • FIG 4 and 5 are perspective views showing the motion recognition device of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing that the motion recognition device of the present invention is mounted on a target device by a cradle.
  • spatially relative terms “below”, “beneath”, “lower”, “above”, “upper”, etc. are as shown in the figure. It can be used to easily describe a correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components in use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in the drawing is turned over, a component described as “below” or “beneath” of another component will be placed “above” the other component. Can be. Accordingly, the exemplary term “below” can include both the directions below and above. The component can also be oriented in other directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to the orientation.
  • the “longitudinal direction” may substantially mean a direction in which a patient's kidney is formed when the patient is lying down.
  • the “width direction” may mean a direction in which both shoulders of the patient are spaced apart when the patient is lying down.
  • “Vertical direction” may mean a direction substantially perpendicular to both the "long direction” and the “width direction”.
  • “Vertical direction” may also be referred to as “vertical direction”.
  • the x-axis direction of FIG. 2 may be defined as a left-right direction, an arrow direction of the x-axis may be defined as a left side, and a direction opposite to an arrow direction of the x-axis may be defined as a right side.
  • the y-axis direction of FIG. 2 may be defined as a front-rear direction, the arrow direction of the y-axis may be defined rearward, and a direction opposite to the arrow direction of the y-axis may be defined as forward.
  • the z-axis direction of FIG. 2 may be defined as an up-down direction, the arrow direction of the z-axis may be defined as an upper side, and a direction opposite to the arrow direction of the z-axis may be defined as a lower side.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the motion recognition system of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the motion recognition device of the present invention
  • Figure 3 is an exploded view showing the motion recognition device of the present invention
  • Figures 4 and 5 is the present invention Is a perspective view showing a motion recognition device
  • FIG. 6 is a conceptual view showing that the motion recognition device of the present invention is mounted on a target device by a cradle.
  • the motion recognition system 1 of the present invention may include a target device 10, a motion recognition device 20 and a user device 30.
  • the target device 10 is a device to which motion recognition of the motion recognition device 20 is applied, and the user device 30 is paired with the target device 10 and the motion recognition device 20 to perform motion recognition device 20 ) Can process the motion information generated and control the user device 30 to respond to the motion information.
  • the target device 10 can be operated according to the user's motion.
  • the target device 10 may be used as the target device 10, for example, home and office devices (eg, a smart TV) including a display.
  • the target device 10 may not exist and may be a hologram or the like optically formed by the motion recognition device 20.
  • the motion recognition device 20 may further include a target device generating unit (not shown).
  • the user device 30 may be provided with an application (APP) for providing content, information, and an operation screen for the target device 10 and the motion recognition device 20.
  • APP application
  • the user device 30 may receive the motion information from the motion recognition device 20 and control the target device 10 to correspond thereto.
  • the user device 30 may be one or more of a telecommunication device, a remote controller, such as a smart phone, tablet, PDA, and laptop, but the user device 30 of the present invention is not limited thereto.
  • the motion recognition device 20 of the present invention includes a first case 21, a second case 22, a third case 23, a light emitting element 24, a light receiving element 25, a mirror 26, a motor ( 27), the first substrate 28 and the second substrate 29 may be included.
  • the light detection and ranging (LiDAR) principle may be applied to the motion recognition device 20 of the present invention. That is, through the time (ToF; Time-of flight) that the light emitted from the light emitting element 24 is irradiated to the light receiving element 25 after passing through the subject, position and 3D depth information about the subject (3D Depth imformation) It is possible to generate information on a user's motion (hereinafter, motion information) by deriving the data and processing the same (eg, an interaction processing technology can be applied).
  • ToF Time-of flight
  • the first case 21, the second case 22, and the third case 23 may be members that form the appearance of the motion recognition device 20 of the present invention.
  • Various electronic components and optical components may be built in the first case 21, the second case 22, and the third case 23.
  • the first case 21 and the second case 22 may be manufactured by plastic injection molding, and may be spaced apart from one side and the other side.
  • the first case 21 may be located on the upper side
  • the second case 22 may be located on the lower side
  • the third case 23 between the first case 21 and the second case 22 Can be placed.
  • a light emitting element 24, a light receiving element 25, and a first substrate 28 may be built in the first case 21, and a motor 27 and a second substrate 29 are provided in the second case 22. ) May be embedded. Accordingly, in the motion recognition device 20 of the present invention, the light-emitting and light-receiving elements 24 and 25 and the motor 27 are separated and arranged, so that the light-emitting and light-receiving elements 24 and 25 are caused by vibration of the motor 27. It can prevent the optical alignment of the disorder. Furthermore, the motion recognition device 20 of the present invention may have a size and shape that are easy to carry (portable) due to its compact arrangement.
  • the third case 23 may include a transparent portion 23-1, a first bracket portion 23-2, and a second bracket portion 23-3.
  • the transparent portion 23-1 may have a mirror 26 as a hollow, and may be formed of a light transmissive material. Therefore, the light emitted from the light emitting element 24 and the light irradiated to the light receiving element 25 via the subject may pass through the transparent portion 23-1 and face the object and the light receiving element 25, respectively.
  • the first bracket portion 23-2 may be disposed at one side (upper side) end of the transparent portion 23-1, and may support the first case 21. To this end, a plurality of support rods disposed on the inner surface of the side plate of the first case 21 may be formed in the first bracket portion 23-2.
  • the second bracket portion 23-3 may be disposed at the other side (lower side) end of the transparent portion 23-1, and may support the second case 22. To this end, a plurality of support rods disposed on the inner surface of the side plate of the second case 22 may be formed in the second bracket portion 23-3.
  • the light emitting device 24 may be a device that emits light
  • the light receiving device 25 may be a sensor that senses light.
  • the light emitted from the light emitting element 24 may be reflected by the mirror 26 and irradiated to the subject.
  • Light passing through the subject is reflected by the mirror 26 and may be obtained from the light receiving element 25 and output as a motion signal.
  • the light emitting element 24 and the light receiving element 25 may be mounted on the first substrate 28, and may be mounted on a surface (lower surface) facing the mirror 26 in the first substrate 28. .
  • the motion recognition device 20 of the present invention can emit non-laser light (LED light) instead of laser light as in a general lidar. This is because the scanning range is narrow compared to autonomous driving, so there is no need to use laser light, and LED light is suitable for short-range tracking.
  • LED light non-laser light
  • the mirror 26 may be built in and disposed in the third case 23.
  • the mirror 26 can be rotated by a motor 27.
  • the light emitted from the light emitting element 24 is distributed by the rotation of the mirror 26 to form a wide motion recognition scanning range.
  • the mirror 26 may be disposed to be inclined with the optical axis of the light emitted from the light emitting element 24 at the request of an optical design. That is, the axis of rotation of the mirror 26 is parallel to the optical axis of the light emitted from the light emitting element 24, and the mirror 26 is arranged to be inclined at an angle of about 45 degrees to approximately approximate the front, rear, left, You can guide to the right.
  • the motor 27 may be disposed in the second case 22.
  • the motor 27 may be mounted on the second substrate 29 to receive power and control signals, and accordingly, to rotate the mirror 26.
  • the motor 27 may include a main body 27-1, a shaft 27-2, and a support 27-3.
  • the body 27-1 may be disposed on a surface (lower surface) located on the opposite side of the surface facing the mirror 26 on the second substrate 29.
  • the shaft 27-2 may be formed to extend upward from the body 27-1, and may pass through the second substrate 29. That is, the shaft 27-2 may penetrate the second substrate 29 from the lower surface of the second substrate 29 and extend toward the upper side of the second substrate 29.
  • the support 27-3 may be formed to protrude from the shaft 27-2 to one side (approximately rearward).
  • the mirror 26 may be disposed to be inclined to the shaft 27-2 and the support 27-3.
  • An inclined surface for the inclined arrangement of the mirror 26 is formed on the support 27-3 to support the front surface of the mirror 26.
  • the first substrate 28 may be disposed inside the first case 21.
  • the control module 28-1 may be mounted on the first substrate 28.
  • the control module 28-1 has at least one of a surface (lower surface) facing the mirror 26 and a surface (upper surface) opposite the surface facing the mirror 26 in the first substrate 28. Can be placed on.
  • the control module 28-1 may receive the motion signal generated by the light receiving element 25 and process it to generate “motion information”. Further, the control module 28-1 may control at least one of the motor 27 and the light emitting element 24. For example, the control module 28-1 may control the rotation speed of the motor 27 or the wavelength band of the emitted light of the light emitting element 24 to adjust the resolution of motion recognition.
  • the second substrate 29 may be disposed inside the second case 22.
  • a power module 29-1 and a charging port 29-2 may be mounted on the second substrate 29 in addition to the motor 27 described above.
  • the power module 29-1 may supply driving power to the light emitting element 24, the light receiving element 25, and the motor 27.
  • the charging port 29-2 may supply external power to the power module 29-1 to charge the power.
  • the charging port 29-2 may be provided in various forms.
  • the charging port 29-2 may be provided in the form of a USB port, but is not limited thereto.
  • the power module 29-1 may be disposed on a surface located on the opposite side of the surface opposite to the mirror 26 in the second substrate 29, and the charging port 29-2 may include a second substrate ( 29) may be disposed on a surface facing the mirror 26.
  • a conductive member 29-3 electrically connecting the first substrate 28 and the second substrate 29 to the first substrate 28 and the second substrate 29 may be formed.
  • the control signal of the control module 28-1 can be transmitted to the motor 27, and the power of the power module 29-1 is the light emitting element 24 and the light receiving element ( 25) and the control module 28-1.
  • the conductive member 29-3 may be formed of a light-transmitting material at least partly in order not to block the optical path.
  • the conductive member 29-3 may be formed of a transparent electrode material.
  • the motion recognition device 20 of the present invention the first substrate with the light emitting element 24 and the light receiving element 25, which smoothly transmits/receives the control signal, and the control element 28-1 By mounting in (28), the signal travel path can be reduced.
  • the motion recognition device 20 of the present invention can reduce the movement path of the power supply by mounting the motor 27 with high power consumption on the second substrate 29 together with the power supply module 29-1.
  • the motion recognition device 20 of the present invention may additionally include a cradle 40, and may be mounted on a target device 10 to which motion recognition technology is applied by the cradle 40.
  • the cradle 40 is approximately at the protruding ends of the second mounting portion 42 and the second mounting portion 42, which protrude approximately vertically from one end of the first mounting portion 41 and the first mounting portion 41. It may include a third protruding portion (43) protruding vertically (see (1) of FIG. 6).
  • the second case 22 of the motion recognition device 20 is in contact with one side of the first and second mounting portions 41, 42, and the second and second mounting portions 42 By contacting the edge surface of one frame of the target device 10 on the other side of the unit 43, the motion recognition device 20 can be easily and stably fixed to the target device 10 (the motion recognition device has a motor Weight is biased with the second case being placed; therefore, the motion recognition device is fixed by the biased weight arrangement of the motion recognition device without attachment or adhesion to the cradle).
  • a battery (not shown) for charging the power of the motion recognition device 20 may be built in the first mounting unit 41.

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Abstract

라이다의 원리를 적용하여 모션을 정밀하게 인식하고, 광학 부품과 전자 부품을 컴팩트하게 배치하여 휴대용으로 사용하기 용이한 모션 인식 기기와 모션 인식 기기를 포함하는 모션 인식 시스템을 제공하기 위한 것으로서 제1케이스와 제2케이스 사이에 위치하는 제3케이스에는 미러가 배치되고, 제1케이스에는 피사체를 경유하여 조사된 광을 획득하기 위한 발광소자와 수광조사가 실장되는 제1기판이 배치되며, 제2케이스에는 미러를 회전시키는 모터를 포함하는 제2기판을 배치한다.

Description

모션 인식 기기 및 모션 인식 시스템
본 발명은 모션 인식 기기 및 모션 인식 시스템에 관한 것이다.
모션 인식 기기는 사물이나 사람의 움직임을 센서를 이용해 디지털로 옮기는 기기를 의미한다. 모션 인식의 방법은 기계식(접촉식 및 비접촉식), 자기식, 광학식 등으로 분류된다.
한편, 라이다(Light detection and ranging; LiDAR)는 펄스 레이저광을 대기 중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다. 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30MHz로 5cm, 150MHz로 1m의 분해능을 가져 기존의 카메라나 센서보다 월등한 탐지효율을 보인다.
따라서 모션 인식 기기에 라이다의 원리를 적용하는 경우, 모션의 탐지 효율이 높아져 정밀한 모션 인식이 가능할 것이다.
그러나 일반적인 라이다의 경우, 사이즈가 커 휴대용(Portable)으로 사용하기에 부적합한 문제가 있다. 만약, 광학 부품 및 전자 부품이 컴팩트(Compact)하게 배치된 모션 인식용 라이다를 개발한다면, 휴대할 수 있는 동시에 정밀한 모션 인식이 가능한 모션 인식 기기를 제공할 수 있을 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 라이다의 원리를 적용하여 모션을 정밀하게 인식하고, 광학 부품과 전자 부품을 컴팩트하게 배치하여 휴대용으로 사용하기 용이한 모션 인식 기기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 모션 인식 기기는 제1케이스와 제2케이스; 상기 제1케이스와 상기 제2케이스의 사이에 배치되는 제3케이스; 상기 제1케이스에 배치되는 제1기판과 상기 제2케이스에 배치되는 제2기판; 상기 제3케이스에 배치되는 미러; 상기 제1기판에 실장되는 발광 소자와 수광 소자; 상기 제2기판에 실장되고, 상기 미러를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자의 출사광은 상기 피사체를 경유하여 상기 수광 소자로 조사되고, 상기 수광 소자는 상기 피사체를 경유하여 조사된 광을 획득하여, 피사체에 대한 모션 신호를 생성하고, 상기 제1기판에는 상기 모션 신호를 처리하여 모션 정보를 생성하며, 상기 모터와 상기 발광 소자 중 적어도 하나를 제어하는 제어 모듈이 실장될 수 있다.
상기 발광 소자와 상기 수광 소자는 상기 제1기판에서 상기 미러와 대향하는 면에 배치될 수 있다.
상기 제2기판에는 상기 모터와 상기 발광 소자와 상기 수광 소자에 전원을 공급하는 전원 모듈이 실장될 수 있다.
상기 전원 모듈은 상기 제2기판에서 미러와 대향하는 면의 반대측에 위치하는 면에 배치될 수 있다.
상기 모터는 본체와 샤프트와 지지대를 포함하고, 상기 본체는 상기 제2기판에서 미러와 대향하는 면의 반대측에 위치하는 면에 배치되고, 상기 샤프트는 상기 제2기판을 통과하여 형성되고, 상기 지지대는 상기 샤프트로부터 일측으로 돌출되어 형성되고, 상기 미러는 상기 샤프트와 상기 지지대에 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제3케이스는 상기 발광 소자의 출사광과 피사체를 경유하여 상기 수광 소자로 조사되는 광이 투과하는 중공의 투명부와, 상기 투명부의 일측 단부에 배치되어 상기 제1케이스를 지지하는 제1브라켓부와, 상기 투명부의 타측 단부에 배치되어 상기 제2케이스를 지지하는 제2브라켓부를 포함할 수 있다.
상기 모션 인식 기기는 상기 제1기판과 상기 제2기판을 전기적으로 연결하고, 적어도 일부가 광투과성 재질로 형성되는 도전 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 모션 인식 기기는 거치대를 더 포함하고, 상기 거치대에 의해 모션 인식 기술이 적용되는 대상 기기에 거치되어 사용되며, 상기 거치대에는 상기 모션 인식 기기의 전원을 충전하는 배터리가 내장될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 모션 인식 시스템은 상기 모션 인식 기기를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 일반적으로 모터(미러를 회전시킴)와 발광 소자와 수광 소자가 하나의 기판에 실장되는 라이다를 개선하여, 제1기판에 모터를 실장하고 제2기판에 발광 소자와 수광 소자를 배치함으로써, 라이다의 원리를 적용하여 모션을 인식할 수 있는 동시에 콤팩트한 배치 구조를 가여 휴대하기 용이한 모션 인식 기기를 제공한다.
또한, 본 발명에서는 모터와 발광 및 수광 소자를 분리함으로써, 모터의 회전 진동에 의해 광학계가 요동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 신호 처리량이 많은 수광 소자와 발광 소자와 제어 모듈을 하나의 기판(제1기판)에 실장하고, 전원 공급량이 중요한 모터와 전원 모듈을 하나의 기판(제2기판)에 실장함으로써, 제1기판과 제2기판 사이의 전원과 신호의 이동 경로를 최소화하였다.
또한, 본 발명에서는 거치대가 추가되어 대상 기기(일 예로, 모션 인식 기술이 적용되는 디스플레이 등)에 안정적으로 거치될 수 있는 장점이 있으며, 거치대에 배터리가 내장되어 필요 시 안정적으로 전원을 공급받을 수 있다.
나아가 본 발명에서는 상기 모션 인식 기기를 포함하는 모션 인식 시스템을 제공한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 모션 인식 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 모션 인식 기기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 모션 인식 기기를 나타낸 분해도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 모션 인식 기기를 나타낸 투시도이다.
도 6은 본 발명의 모션 인식 기기가 거치대에 의해 대상 기기에 거치되는 것을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, "길이 방향"은 실질적으로, 환자가 누워있을 때 환자의 신장이 형성되는 방향을 의미할 수 있다. 또한, "폭 방향"은 실질적으로, 환자가 누워있을 때 환자의 양 어깨가 이격되는 방향을 의미할 수 있다. "수직 방향"은 실질적으로, "길이 방향" 및 "폭 방향"과 모두 수직인 방향을 의미할 수 있다. "수직 방향"은 "상하 방향"으로도 호칭될 수 있다.
이하, 도 2의 x축 방향을 좌우 방향으로 정의할 수 있으며 x축의 화살표 방향은 좌측으로 정의할 수 있고 x축의 화살표 방향과 반대 방향을 우측으로 정의할 수 있다. 또한, 도 2의 y축 방향을 전후 방향으로 정의할 수 있으며 y축의 화살표 방향은 후방으로 정의할 수 있고 y축의 화살표 방향과 반대 방향을 전방으로 정의할 수 있다. 또한, 도 2의 z축 방향을 상하 방향으로 정의할 수 있으며 z축의 화살표 방향은 상측으로 정의할 수 있고 z축의 화살표 방향과 반대 방향을 하측으로 정의할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 모션 인식 시스템(1)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 모션 인식 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 모션 인식 기기를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 모션 인식 기기를 나타낸 분해도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 모션 인식 기기를 나타낸 투시도이고, 도 6은 본 발명의 모션 인식 기기가 거치대에 의해 대상 기기에 거치되는 것을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 모션 인식 시스템(1)은 대상 기기(10), 모션 인식 기기(20) 및 사용자 기기(30)를 포함할 수 있다. 대상 기기(10)는 모션 인식 기기(20)의 모션 인식이 적용되는 기기이며, 사용자 기기(30)는 대상 기기(10) 및 모션 인식 기기(20)와 페어링(Paring)되어 모션 인식 기기(20)에서 생성된 모션 정보를 처리하고 이에 대응되도록 사용자 기기(30)를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 그 결과, 대상 기기(10)는 사용자의 모션에 따라 조작될 수 있다.
대상 기기(10)에는 다양한 종류의 기기가 사용될 수 있으며, 일 예로, 디스플레이를 포함하는 가정 및 사무용 기기(일 예로, 스마트TV)일 수 있다. 나아가 대상 기기(10)는 실존하지 않을 수 있으며 모션 인식 기기(20)에 의해 광학적으로 형성된 홀로그램 등일 수도 있다. 이 경우, 모션 인식 기기(20)는 대상 기기 생성부(미도시)를 추가로 포함할 수도 있다.
또한, 사용자 기기(30)에는 대상 기기(10) 및 모션 인식 기기(20)에 대한 컨텐츠, 정보 및 조작 화면을 제공하기 위한 앱(APP; Application)이 구비되어 있을 수 있다. 사용자 기기(30)는 모션 인식 기기(20)로부터 모션 정보를 전달받고 이에 대응되도록 대상 기기(10)를 제어할 수 있다.
사용자 기기(30)에는 스마트폰, 태블릿, PDA 및 랩톱 등과 같은 전기 통신 장치, 리모트 콘트롤러 중 하나 이상이 사용될 수 있으나, 본 발명의 사용자 기기(30)가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 모션 인식 기기(20)에 대해서 설명한다. 본 발명의 모션 인식 기기(20)는 제1케이스(21), 제2케이스(22), 제3케이스(23), 발광 소자(24), 수광 소자(25), 미러(26), 모터(27), 제1기판(28) 및 제2기판(29)을 포함할 수 있다.
본 발명의 모션 인식 기기(20)에는 라이다(Light detection and ranging; LiDAR) 원리가 적용될 수 있다. 즉, 발광 소자(24)의 출사광이 피사체를 경유한 후 수광 소자(25)로 조사되는 시간(ToF; Time-of flight)을 통해, 피사체에 대한 위치 및 3차원 깊이 정보(3D Depth imformation) 등을 도출하고 이를 처리(일 예로, 인터랙션 처리 기술 적용 가능)하여 사용자의 모션에 대한 정보(이하, 모션 정보)를 생성할 수 있다.
제1케이스(21), 제2케이스(22) 및 제3케이스(23)는 본 발명의 모션 인식 기기(20)의 외관을 형성하는 부재일 수 있다. 제1케이스(21), 제2케이스(22) 및 제3케이스(23)에는 다양한 전자 부품 및 광학 부품이 내장될 수 있다.
제1케이스(21) 및 제2케이스(22)는 플라스틱 사출 성형으로 제작될 수 있으며, 상호 일측과 타측으로 이격될 수 있다. 제1케이스(21)는 상측에 위치할 수 있고, 제2케이스(22)는 하측에 위치할 수 있고, 제1케이스(21)과 제2케이스(22)의 사이에 제3케이스(23)가 배치될 수 있다.
한편, 제1케이스(21)에는 발광 소자(24), 수광 소자(25) 및 제1기판(28)이 내장될 수 있으며, 제2케이스(22)에는 모터(27)와 제2기판(29)이 내장될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 모션 인식 기기(20)에서는 발광 및 수광 소자(24,25)와 모터(27)를 분리하여 배치함으로써, 모터(27)의 진동에 의해 발광 및 수광 소자(24,25)의 광학적 정렬이 흐트러지는 것을 방지할 수 있다. 나아가 본 발명의 모션 인식 기기(20)는 컴팩트한 배치로 인해, 휴대하기 좋은 사이즈와 형태를 가질 수 있다(Portable 용이).
제3케이스(23)는 투명부(23-1), 제1브라켓부(23-2) 및 제2브라켓부(23-3)를 포함할 수 있다. 투명부(23-1)는 중공으로서 미러(26)가 내장될 수 있으며, 광 투과성 재질로 형성될 수 있다. 따라서 발광 소자(24)의 출사광과 피사체를 경유하여 수광 소자(25)로 조사되는 광은 투명부(23-1)를 투과하여 각각 피사체 및 수광 소자(25)를 향할 수 있다.
제1브라켓부(23-2)는 투명부(23-1)의 일측(상측) 단부에 배치될 수 있으며, 제1케이스(21)를 지지할 수 있다. 이를 위해, 제1브라켓부(23-2)에는 제1케이스(21)의 측판의 내측면에 배치되는 복수의 지지 로드가 형성될 수 있다.
제2브라켓부(23-3)는 투명부(23-1)의 타측(하측) 단부에 배치될 수 있으며, 제2케이스(22)를 지지할 수 있다. 이를 위해, 제2브라켓부(23-3)에는 제2케이스(22)의 측판의 내측면에 배치되는 복수의 지지 로드가 형성될 수 있다.
발광 소자(24)는 광을 출사하는 소자일 수 있으며, 수광 소자(25)는 광을 감지하는 센서일 수 있다. 발광 소자(24)에서 출사된 광은 미러(26)에서 반사되어 피사체로 조사될 수 있다. 피사체를 경유한 광은 미러(26)에서 반사되며 수광 소자(25)에서 획득되어 모션 신호로 출력될 수 있다.
이를 위해, 발광 소자(24) 및 수광 소자(25)는 제1기판(28)에 실장될 수 있으며, 제1기판(28)에서 미러(26)와 대향하는 면(하면)에 실장될 수 있다.
한편, 본 발명의 모션 인식 기기(20)에서는 일반적인 라이다와 같이 레이저광이 아닌 비레이저광(LED광)을 출사할 수 있다. 자율 주행 등과 비교하여 스캐닝 범위가 좁아 레이저광을 사용할 필요가 없으며, 근거리 트래킹에는 LED광이 적합하기 때문이다.
미러(26)는 제3케이스(23)에 내장되어 배치될 수 있다. 미러(26)는 모터(27)에 의해 회전할 수 있다. 미러(26)의 회전에 의해 발광 소자(24)의 출사광은 분포되어 넓은 모션 인식 스캐닝 범위를 형성할 수 있다. 한편, 미러(26)는 광학적 설계 요청에 의해 발광 소자(24)의 출사광의 광축과 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 미러(26)의 회전축은 발광 소자(24)의 출사광의 광축과 나란하며, 미러(26)는 약 45도(Degree)의 각도로 경사지게 배치되어 출사광을 대략적으로 전방, 후방, 좌측, 우측으로 가이드할 수 있다.
모터(27)는 제2케이스(22)에 내장되어 배치될 수 있다. 모터(27)는 제2기판(29)에 실장되어, 전원과 제어 신호를 공급받을 수 있고, 이에 따라, 미러(26)를 회전시킬 수 있다.
모터(27)는 본체(27-1), 샤프트(27-2) 및 지지대(27-3)를 포함할 수 있다. 본체(27-1)는 제2기판(29)에서 미러(26)와 대향하는 면의 반대측에 위치하는 면(하면)에 배치될 수 있다. 샤프트(27-2)는 본체(27-1)에서 상측으로 연장되어 형성될 수 있으며, 제2기판(29)을 통과할 수 있다. 즉, 샤프트(27-2)는 제2기판(29)의 하면에서 제2기판(29)을 관통하여 제2기판(29)의 상측으로 연장될 수 있다. 지지대(27-3)는 샤프트(27-2)로부터 일측(대략적으로 후방)으로 돌출되어 형성될 수 있다.
한편, 미러(26)는 샤프트(27-2)와 지지대(27-3)에 경사지게 배치될 수 있다. 지지대(27-3)에는 미러(26)의 경사 배치를 위한 경사면이 형성되어 미러(26)의 전방면을 지지할 수 있다.
제1기판(28)은 제1케이스(21)에 내장되어 배치될 수 있다. 제1기판(28)에는 상술한 발광 소자(24)와 수광 소자(25) 외에 제어 모듈(28-1)이 실장될 수 있다. 이 경우, 제어 모듈(28-1)은 제1기판(28)에서 미러(26)와 대향하는 면(하면) 및 미러(26)와 대향하는 면의 반대측에 위치하는 면(상면) 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
제어 모듈(28-1)은 수광 소자(25)에서 생성된 모션 신호를 전달받아 이를 처리하여 "모션 정보"를 생성할 수 있다. 또한, 제어 모듈(28-1)은 모터(27)와 발광 소자(24) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 일 예로, 제어 모듈(28-1)은 모터(27)의 회전수를 제어하거나 발광 소자(24)의 출사광의 파장 대역을 제어하여, 모션 인식의 분해능 등을 조절할 수 있다.
제2기판(29)은 제2케이스(22)에 내장되어 배치될 수 있다. 제2기판(29)에는 상술한 모터(27) 외에 전원 모듈(29-1)과 충전 포트(29-2)가 실장될 수 있다. 전원 모듈(29-1)은 발광 소자(24)와 수광 소자(25)와 모터(27)에 구동 전원을 공급할 수 있다. 충전 포트(29-2)는 전원 모듈(29-1)로 외부의 전원을 공급하여 충전하는 기능을 수행할 수 있다. 충전 포트(29-2)는 다양한 형태로 마련될 수 있다. 일 예로, 충전 포트(29-2)는 USB 포트 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 전원 모듈(29-1)은 제2기판(29)에서 미러(26)와 대향하는 면의 반대측에 위치하는 면에 배치될 수 있고, 충전 포트(29-2)는 제2기판(29)에서 미러(26)와 대향하는 면에 배치될 수 있다.
한편, 제1기판(28)과 제2기판(29)에는 제1기판(28)과 제2기판(29)을 전기적으로 연결하는 도전 부재(29-3)가 형성될 수 있다. 도전 부재(29-3)를 통해, 제어 모듈(28-1)의 제어 신호는 모터(27)에 전달될 수 있고, 전원 모듈(29-1)의 전원은 발광 소자(24), 수광 소자(25) 및 제어 모듈(28-1)로 전달될 수 있다.
도전 부재(29-3)는 광경로를 차단하지 않기 위해, 적어도 일부가 광투과성 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 도전 부재(29-3)는 투명 전극(Transparent electrode) 재질로 형성될 수 있다.
상술한 바를 종합하면, 본 발명의 모션 인식 기기(20)는 제어 신호의 송/수신이 원활하게 일어나는 발광 소자(24)와 수광 소자(25)를 제어 모듈(28-1)과 함께 제1기판(28)에 실장함으로써, 신호의 이동 경로를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 모션 인식 기기(20)는 전원의 소비량이 높은 모터(27)를 전원 모듈(29-1)과 함께 제2기판(29)에 실장함으로써, 전원의 이동 경로를 줄일 수 있다.
그 결과, 도전 라인이 간편하게 형성될 뿐만 아니라, 제1기판(28)과 제2기판(29)을 전기적으로 연결하는 도전 부재(29-3)의 사이즈를 줄여, 도전 부재(29-3)에 의해 광경로가 차단되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 모션 인식 기기(20)는 거치대(40)를 추가적으로 포함할 수 있으며, 거치대(40)에의해 모션 인식 기술이 적용되는 대상 기기(10)에 거치될 수 있다.
거치대(40)는 제1거치부(41)와 제1거치부(41)의 일측 단부에서 대략적으로 수직하게 돌출되는 제2거치부(42)와 제2거치부(42)의 돌출 단부에서 대략적으로 수직하게 돌출되는 제3거치부(43)를 포함할 수 있다(도 6의 (1) 참조).
이 경우, 제1거치부(41)와 제2거치부(42)의 일측면에는 모션 인식 기기(20)의 제2케이스(22)가 접촉되고, 제2거치부(42)와 제3거치부(43)의 타측면에는 대상 기기(10)의 일측 프레임의 모서리면이 접촉함으로써, 모션 인식 기기(20)를 대상 기기(10)에 손쉽고 안정적으로 고정시킬 수 있다(모션 인식 기기는 모터가 배치되는 제2케이스로 무게가 편중; 따라서 거치대는 부착, 접착 없이 모션 인식 기기의 편향된 무게 배치에 의해 모션 인식 기기를 고정).
한편, 제1거치부(41)에는 모션 인식 기기(20)의 전원을 충전하는 배터리(미도시)가 내장될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 제1케이스와 제2케이스;
    상기 제1케이스와 상기 제2케이스의 사이에 배치되는 제3케이스;
    상기 제1케이스에 배치되는 제1기판과 상기 제2케이스에 배치되는 제2기판;
    상기 제3케이스에 배치되는 미러;
    상기 제1기판에 실장되는 발광 소자와 수광 소자; 및
    상기 제2기판에 실장되고, 상기 미러를 회전시키는 모터를 포함하는 모션 인식 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자의 출사광은 상기 피사체를 경유하여 상기 수광 소자로 조사되고,
    상기 수광 소자는 상기 피사체를 경유하여 조사된 광을 획득하여, 피사체에 대한 모션 신호를 생성하고,
    상기 제1기판에는 상기 모션 신호를 처리하여 모션 정보를 생성하며, 상기 모터와 상기 발광 소자 중 적어도 하나를 제어하는 제어 모듈이 실장되는 모션 인식 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광 소자와 상기 수광 소자는 상기 제1기판에서 상기 미러와 대향하는 면에 배치되는 모션 인식 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2기판에는 상기 모터와 상기 발광 소자와 상기 수광 소자에 전원을 공급하는 전원 모듈이 실장되는 모션 인식 기기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전원 모듈은 상기 제2기판에서 미러와 대향하는 면의 반대측에 위치하는 면에 배치되는 모션 인식 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모터는 본체와 샤프트와 지지대를 포함하고,
    상기 본체는 상기 제2기판에서 미러와 대향하는 면의 반대측에 위치하는 면에 배치되고, 상기 샤프트는 상기 제2기판을 통과하여 형성되고, 상기 지지대는 상기 샤프트로부터 일측으로 돌출되어 형성되고,
    상기 미러는 상기 샤프트와 상기 지지대에 경사지게 배치되는 모션 인식 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3케이스는 상기 발광 소자의 출사광과 피사체를 경유하여 상기 수광 소자로 조사되는 광이 투과하는 중공의 투명부와, 상기 투명부의 일측 단부에 배치되어 상기 제1케이스를 지지하는 제1브라켓부와, 상기 투명부의 타측 단부에 배치되어 상기 제2케이스를 지지하는 제2브라켓부를 포함하는 모션 인식 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모션 인식 기기는 상기 제1기판과 상기 제2기판을 전기적으로 연결하고, 적어도 일부가 광투과성 재질로 형성되는 도전 부재를 더 포함하는 모션 인식 기기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모션 인식 기기는 거치대를 더 포함하고, 상기 거치대에 의해 모션 인식 기술이 적용되는 대상 기기에 거치되어 사용되며, 상기 거치대에는 상기 모션 인식 기기의 전원을 충전하는 배터리가 내장되는 모션 인식 기기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 모션 인식 기기를 포함하는 모션 인식 시스템.
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