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KR101469129B1 - USB hub having noncontact operating apparatus with recognition of gesture - Google Patents

USB hub having noncontact operating apparatus with recognition of gesture Download PDF

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KR101469129B1
KR101469129B1 KR1020130074876A KR20130074876A KR101469129B1 KR 101469129 B1 KR101469129 B1 KR 101469129B1 KR 1020130074876 A KR1020130074876 A KR 1020130074876A KR 20130074876 A KR20130074876 A KR 20130074876A KR 101469129 B1 KR101469129 B1 KR 101469129B1
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KR
South Korea
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motion
receiving sensor
user
sensor unit
light
Prior art date
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KR1020130074876A
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Korean (ko)
Inventor
신은성
허용구
장병탁
문명지
Original Assignee
주식회사 루멘스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Priority to PCT/KR2014/003086 priority patent/WO2014168416A1/en
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Abstract

본 발명은 소모전력이 낮고 동작인식을 위한 알고리즘이 빠르며, 제조비용이 낮으며, 동작인식 처리과정이 간단한 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 위하여, 광을 방출할 수 있는 발광부; 가로 및 세로로 어레이 배열된 복수개의 광센서들을 포함하며, 상기 발광부를 광원으로 하여 사용자 모션에 의해 반사되는 광을 수용하며, 상기 수용되는 광의 세기 및 각도에 대한 정보를 가지는 상기 사용자 모션에 대한 광학신호를 전기신호로 변환할 수 있는, 수광센서부; 상기 전기신호를 입력받아 상기 사용자 모션에 대한 공간좌표를 산출하고, 상기 공간좌표를 이용하여 상기 사용자 모션에 대한 제스쳐동작을 판별하고, 상기 제스쳐동작에 대응하는 기설정된 제어신호를 생성하는, 마이크로컨트롤유닛(MCU); 및 상기 제어신호를 전산장치에 송신하는 통신부;를 구비하는 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 제공한다. The present invention relates to a USB hub having a non-contact gesture control device with low consumption power, fast algorithm for recognition, low manufacturing cost, and simple operation recognition process, comprising: a light emitting part capable of emitting light; A plurality of optical sensors arrayed in a horizontal direction and a vertical direction, the light emitting unit being used as a light source to receive light reflected by a user's motion, and an optical system for the user's motion A light receiving sensor unit capable of converting a signal into an electric signal; A microcontroller for receiving the electrical signal to calculate spatial coordinates for the user's motion, determining a gesture motion for the user motion using the spatial coordinates, and generating a pre-set control signal corresponding to the gesture motion, Unit (MCU); And a communication unit for transmitting the control signal to the computer device. The present invention also provides a USB hub having the non-contact gesture operating device.

Figure R1020130074876
Figure R1020130074876

Description

비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브{USB hub having noncontact operating apparatus with recognition of gesture}[0001] The present invention relates to a USB hub having a non-contact gesture control device,

본 발명은 비접촉 제스쳐 조작장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 동작인식 처리과정을 통하여 사용자에게 새롭고 다양한 인터페이스를 제공할 수 있는 비접촉 제스쳐 조작장치에 관한 것이다. The present invention relates to a non-contact gesture manipulation device, and more particularly, to a non-contact gesture manipulation device capable of providing a new and various interface to a user through a simple motion recognition process.

IT 기술의 급격한 변화에 따라 다양한 상황에서도 편리하게 사용할 수 있는 동작인식을 통한 제어방법이 많이 제시되고 있다. 동작인식은 이미지센서(카메라)를 이용하여 구현하고 있다. 이미지센서로 동작인식을 하기 위해서는 전원을 상시 연결해 놓아야 하기 때문에 많은 전력이 불필요하게 낭비되는 문제점이 있다. 또한, 이미지센서는 동작인식 과정 중에서 복수의 이미지를 추출하여 영상처리를 실시하기 위해 일련의 과정이 필요하기 때문에 프로세서의 부담이 크고 장치 구현 및 처리 알고리즘이 매우 복잡한 문제점이 있다. 따라서, 이미지센서로 동작인식을 구현하기 위해서는 제조비용이 상승하는 문제점도 수반된다. According to the rapid change of IT technology, there are many control methods through motion recognition that can be conveniently used in various situations. Motion recognition is implemented using an image sensor (camera). In order to recognize the operation with the image sensor, since power must be always connected, much power is wasted unnecessarily. In addition, since the image sensor requires a series of processes for extracting a plurality of images and performing image processing in the motion recognition process, the burden on the processor is large, and the device implementation and processing algorithm are complicated. Therefore, in order to implement the motion recognition with the image sensor, the manufacturing cost is also increased.

특허공개번호 제10-2013-0025540호(2013.03.12)Patent Publication No. 10-2013-0025540 (March 3, 2013)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 소모전력이 낮고 동작인식을 위한 알고리즘이 빠르며, 제조비용이 낮으며, 동작인식 처리과정이 간단한 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a USB hub having a noncontact gesture operating device with low consumption power, fast algorithm for recognition of motion, low manufacturing cost, And to provide the above-mentioned objects. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 의한 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브가 제공될 수 있다. 상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브는 광을 방출할 수 있는 발광부; 가로 및 세로로 어레이 배열된 복수개의 광센서들을 포함하며, 상기 발광부를 광원으로 하여 사용자 모션에 의해 반사되는 광을 수용하며, 상기 수용되는 광의 세기 및 각도에 대한 정보를 가지는 상기 사용자 모션에 대한 광학신호를 전기신호로 변환할 수 있는, 수광센서부; 상기 전기신호를 입력받아 상기 사용자 모션에 대한 공간좌표를 산출하고, 상기 공간좌표를 이용하여 상기 사용자 모션에 대한 제스쳐동작을 판별하고, 상기 제스쳐동작에 대응하는 기설정된 제어신호를 생성하는, 마이크로컨트롤유닛(MCU); 및 상기 제어신호를 전산장치에 송신하는 통신부;를 구비한다. 나아가, 상기 통신부는 외부 디바이스와 상기 전산장치를 연결할 수 있는 멀티 USB 포트를 더 구비한다. A USB hub having a non-contact gesture operating device according to one aspect of the present invention can be provided. Wherein the USB hub having the non-contact gesture manipulation device comprises: a light emitting portion capable of emitting light; A plurality of optical sensors arrayed in a horizontal direction and a vertical direction, the light emitting unit being used as a light source to receive light reflected by a user's motion, and an optical system for the user's motion A light receiving sensor unit capable of converting a signal into an electric signal; A microcontroller for receiving the electrical signal to calculate spatial coordinates for the user's motion, determining a gesture motion for the user motion using the spatial coordinates, and generating a pre-set control signal corresponding to the gesture motion, Unit (MCU); And a communication unit for transmitting the control signal to the computer. Furthermore, the communication unit may further include a multi-USB port capable of connecting the external device and the computer.

상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서, 상기 수광센서부는, 가로로 어레이 배열된 복수의 포토다이오드들로 구성된 제1수광센서부; 및 세로로 어레이 배열된 복수의 포토다이오드들로 구성된 제2수광센서부;를 포함하고, 상기 사용자 모션에 대한 광학신호는 상기 제1수광센서부에 의하여 검출된 사용자 모션의 가로성분에 대한 광학신호; 상기 제2수광센서부에 의하여 검출된 사용자 모션의 세로성분에 대한 광학신호; 및 상기 제1수광센서부 및 상기 제2수광센서부에 의하여 검출된 사용자 모션의 높이성분에 대한 광학신호;가 통합되어 구현될 수 있다. In the USB hub having the non-contact gesture control device, the light receiving sensor unit includes a first light receiving sensor unit including a plurality of photodiodes arranged in a horizontal array; And a second light receiving sensor part composed of a plurality of photodiodes arrayed in a vertical array, wherein the optical signal for the user motion includes an optical signal for a horizontal component of a user motion detected by the first light receiving sensor part ; An optical signal for a vertical component of the user motion detected by the second light receiving sensor unit; And an optical signal for a height component of a user motion detected by the first light receiving sensor unit and the second light receiving sensor unit.

상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서, 상기 전산장치는 컴퓨터, 노트북, 태블릿 피씨, 태블릿 이동통신기기, 스마트폰, 게임기기 및 가상체험장치 중 어느 하나를 포함할 수 있다.  In the USB hub having the non-contact gesture control device, the computer device may include any one of a computer, a notebook, a tablet PC, a tablet mobile communication device, a smart phone, a game device, and a virtual experience device.

상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서, 상기 제어신호는 상기 전산장치를 구성하는 하드웨어 또는 상기 전산장치에 설치된 소프트웨어를 제어할 수 있는 신호를 포함할 수 있다. In the USB hub having the non-contact gesture operating device, the control signal may include a signal capable of controlling hardware constituting the computer or software installed in the computer.

상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서, 상기 발광부는 적외선 발광 다이오드(IRED)를 포함하고, 상기 광센서는 포토다이오드를 포함할 수 있다. In the USB hub having the non-contact gesture control device, the light emitting portion includes an infrared light emitting diode (IRED), and the optical sensor may include a photodiode.

상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서, 상기 발광부 및 상기 수광센서부는 모션센서모듈을 구성할 수 있다. In the USB hub having the non-contact gesture operating device, the light emitting unit and the light receiving sensor unit may constitute a motion sensor module.

상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서, 상기 발광부 및 상기 수광센서부는 모듈화되지 않고 서로 이격되어 배치될 수 있다. In the USB hub having the non-contact gesture control device, the light emitting portion and the light receiving sensor portion may be disposed apart from each other without being modularized.

상기 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브는 바이어스 전압 및 과전류를 방지하기 위한 회로소자를 더 포함할 수 있다. The USB hub having the non-contact gesture operating device may further include a circuit element for preventing a bias voltage and an overcurrent.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소모전력이 낮고 동작인식을 위한 알고리즘이 빠르며, 제조비용이 낮으며, 동작인식 처리과정이 간단한 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention as described above, it is possible to provide a USB hub having a noncontact gesture manipulation device having a low consumed power, a fast algorithm for recognizing motion, a low manufacturing cost, and a simple operation recognition process have. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 포함하는 구성을 도해하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 도해하는 사시도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 모션센서모듈을 도해하는 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 수광센서부가 사용자 모션의 가로성분에 대한 광학신호를 검출하는 개념을 도해하는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 수광센서부가 사용자 모션의 세로성분에 대한 광학신호를 검출하는 개념을 도해하는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 모션센서모듈이 사용자의 높이모션에 대한 광학신호를 검출하는 개념을 도해하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 수광된 광학 신호를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 포함하는 구성을 도해하는 구성도이다.
1 is a configuration diagram illustrating a configuration including a USB hub having a non-contact gesture operating device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view illustrating a motion sensor module in a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4A is a diagram illustrating a concept of detecting an optical signal for a horizontal component of a user's motion in a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4B is a diagram illustrating a concept of detecting an optical signal for a vertical component of a user motion in a light receiving sensor unit in a USB hub having a non-contact gesture operating device according to an embodiment of the present invention.
4C is a diagram illustrating a concept that a motion sensor module detects an optical signal for a user's height motion in a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing an optical signal received by a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram illustrating a configuration including a USB hub having a non-contact gesture operating device according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의 및 명확성을 위하여, 도면에 도시된 구성 요소들은, 상호 간에 크기가 비례하지 않으면서, 적어도 일부가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Also, for convenience and clarity of description, elements shown in the figures may be exaggerated or at least partially exaggerated without being mutually proportional in size.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)"라는 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, the term " comprise "when used in this specification is taken to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, elements and / , Operation, absence, presence of elements and / or groups. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 포함하는 구성을 도해하는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 도해하는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 모션센서모듈을 도해하는 평면도이다. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration including a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view illustrating a motion sensor module in a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)는 발광부(10)와 수광센서부(20)를 포함하며, 사용자 모션에 대한 광학신호를 전기신호로 변환할 수 있는, 모션센서모듈(30)을 구비한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)는 상기 전기신호를 입력받아 상기 사용자 모션에 대한 공간좌표를 산출하고, 상기 공간좌표를 이용하여 상기 사용자 모션에 대한 제스쳐동작을 판별하고, 상기 제스쳐동작에 대응하는 기설정된 제어신호를 생성하는, 마이크로컨트롤유닛(MCU, 40)을 구비한다. 1 to 3, a USB hub 1 having a non-contact gesture control device according to an embodiment of the present invention includes a light emitting portion 10 and a light receiving sensor portion 20, And a motion sensor module 30 capable of converting a signal into an electric signal. In addition, the USB hub 1 having the non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention receives the electric signal and calculates the spatial coordinates of the user's motion, (MCU) 40 for determining a gesture operation and generating a predetermined control signal corresponding to the gesture operation.

여기에서, 사용자 모션이라 함은 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)에서 소정거리 이내에 위치하는 사용자의 손가락동작, 손동작, 팔동작, 머리동작, 얼굴동작, 어깨동작, 몸통동작, 다리동작 및 발동작 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 사용자 모션은 앞서 언급한 사용자 인체의 움직임뿐만 아니라 사용자에 의해 위치가 가변될 수 있는 도구, 기기, 기구 및/또는 장치의 움직임을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광부(10)에서 제공되는 광이 반사될 수 있는 반지 또는 자체적으로 광을 방출할 수 있는 반지를 사용자가 손가락에 착용한 경우에, 상기 사용자 모션은 상기 반지의 움직임을 의미할 수 있다. Here, the user motion refers to a finger movement, a hand gesture, an arm movement, a head movement, a facial movement, a shoulder movement, a body movement, a leg movement and a finger movement of a user located within a predetermined distance from a USB hub 1 having a noncontact gesture manipulation device And a motion. Further, the user motion may include movement of the above-mentioned user's body, as well as movement of tools, devices, instruments and / or devices that can be varied by the user. For example, when the user wears a ring on which the light provided by the light emitting portion 10 can be reflected or a ring capable of emitting light on its own, the user's motion means movement of the ring .

수광센서부(20)는 발광부(10)를 광원으로 하여 상기 사용자 모션에 따라 반사되는 광을 수용한다. 발광부(10)는 광을 조사할 수 있는 발광 다이오드(LED) 등의 발광 소자일 수 있고, 인체의 동작을 주로 감지하기 위해서 발광부(10)는 적외선 발광 다이오드(IRED)를 포함할 수 있다. 수광센서부(20)는 가로 및 세로로 어레이 배열된, 복수개의 광센서들을 포함할 수 있다. 상기 광센서는 광을 수용하여 광학신호 및 상기 광학신호에서 변환된 전기신호를 출력할 수 있는 수광 소자일 수 있으며, 예를 들어, 포토다이오드를 포함할 수 있다. 발광부(10)는 사용자의 선택에 따라 필요한 경우에만 광이 방출되도록 구성될 수도 있다. 이는 사용자가 사용하지 않는 휴지기간에도 계속 광이 방출됨으로써 전력이 불필요하게 소모되는 것을 방지하기 위함이다. The light receiving sensor unit 20 receives the light reflected by the user's motion using the light emitting unit 10 as a light source. The light emitting unit 10 may be a light emitting device such as a light emitting diode (LED) capable of emitting light, and the light emitting unit 10 may include an infrared light emitting diode (IRED) . The light receiving sensor unit 20 may include a plurality of light sensors arrayed in a horizontal direction and a vertical direction. The optical sensor may be a light receiving element capable of receiving light and outputting an optical signal and an electrical signal converted from the optical signal, and may include, for example, a photodiode. The light emitting portion 10 may be configured to emit light only when necessary according to the user's selection. This is to prevent unnecessary consumption of electric power by continuously emitting light even when the user is not using the idle period.

한편, 상기 광학신호란 넓은 의미에서 광과 관련된 모든 신호를 말하고, 좁은 의미에서 전압, 전류, 전력 등 계측이 가능한 각종 전기적인 신호로 변환될 수 있는 광학신호를 말한다. 나아가, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 상기 사용자 모션에 대한 광학신호는, 상기 사용자 모션에 대하여 복수의 이미지를 추출하고 영상처리를 수행함으로써 구현되는 신호가 아니라, 상기 사용자 모션에 의해 반사되어 수신되는 광의 세기 및/또는 광의 각도에 대한 정보를 가지는 신호를 의미할 수 있다. Meanwhile, the optical signal refers to all signals related to light in a broad sense, and refers to optical signals that can be converted into various electrical signals capable of measuring voltage, current, and power in a narrow sense. Further, according to the technical idea of the present invention, the optical signal for the user's motion is not a signal realized by extracting a plurality of images and performing image processing on the user's motion, Or a signal having information on the intensity of light and / or the angle of light.

본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)는 마이크로컨트롤유닛(40)에서 생성된 상기 제어신호를 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)와 별개인 전산장치(120)로 송신하는 통신부(50)를 구비한다. 나아가, 통신부(50)는 전산장치(120)와 정보데이타를 송수신할 수도 있다. 전산장치(120)는, 예를 들어, 개인용 컴퓨터, 서버용 컴퓨터, 슈퍼 컴퓨터, 노트북, 태블릿피씨, 태블릿 이동통신기기, 스마트폰, 핸드폰, 게임기기 및 가상체험장치 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 통신부(50)에 의해 전산장치(120)로 송신되는 상기 제어신호는, 예를 들어, 전산장치(120)를 구성하는 적어도 하나 이상의 하드웨어 또는 전산장치(120)에 설치된 소프트웨어를 제어할 수 있는 신호를 포함할 수 있다. 한편, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)에서 통신부(50)는 전산장치(120)와 외부 디바이스(예를 들어, 프린터, 스캐너, 복합기, 디지털 카메라)를 연결하여 각종 입출력 신호 및 데이타 등을 주고받을 수 있는 복수개의 USB 포트로 구성되는 멀티 USB 포트(56)를 더 구비할 수 있다. 멀티 USB 포트(56)는 바이어스 전압 및 과전류를 방지하기 위한 회로소자를 더 구비할 수 있다. The USB hub 1 having the non-contact gesture manipulation apparatus according to the embodiment of the present invention transmits the control signal generated in the micro control unit 40 to the computer device (not shown) separate from the USB hub 1 having the non-contact gesture manipulation apparatus 120 via a network. Further, the communication unit 50 may transmit / receive information data to / from the computer 120. [ The computing device 120 may include any one of a personal computer, a server computer, a super computer, a notebook PC, a tablet PC, a tablet mobile communication device, a smart phone, a mobile phone, a game device, and a virtual experience device. The control signal transmitted to the computer 120 by the communication unit 50 is a signal for controlling the software installed in the at least one hardware or the computing device 120 constituting the computer 120, . ≪ / RTI > On the other hand, in the USB hub 1 having the non-contact gesture control device, the communication unit 50 connects the computer 120 and an external device (e.g., a printer, a scanner, a multifunctional device, or a digital camera) And a plurality of USB ports 56 capable of receiving and sending data to and from the USB port. The multi-USB port 56 may further include a circuit element for preventing a bias voltage and an overcurrent.

통신부(50)는, 예를 들어, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)와 전산장치(120)를 연결하는 유선케이블(112)을 지원하도록 구성될 수 있다. 유선케이블(112)은, 예를 들어, USB 케이블이나 연장케이블 등을 포함할 수 있다. 유선케이블(112)은 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)의 통신부(50)와 전산장치(120)의 USB포트(124)를 연결할 수 있다. USB 케이블은 단자의 사이즈에 따라 표준 USB 케이블, 미니 USB 케이블, 마이크로 USB 케이블 등을 포함할 수 있다. 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)는 전원을 공급받기 위하여 외부의 전원부와 연결하기 위한 연결포트부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 전원부는, 예를 들어, 전산장치(120)나 별도의 충전기로 이해될 수 있다. The communication unit 50 may be configured to support a wired cable 112 connecting the USB hub 1 having the non-contact gesture operating device and the computer 120, for example. The wired cable 112 may include, for example, a USB cable or an extension cable. The wired cable 112 can connect the communication unit 50 of the USB hub 1 having the non-contact gesture operating device with the USB port 124 of the computer 120. [ The USB cable may include standard USB cable, mini USB cable, micro USB cable, etc. depending on the size of the terminal. The USB hub 1 having a non-contact gesture manipulation device may further include a connection port unit (not shown) for connecting an external power supply unit to receive power. For example, the power source unit may be understood as a computer 120 or a separate charger.

한편, 통신부(50)는 무선통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 무선통신부는, 예를 들어, 블루투스(Bluetooth) 통신 또는 지그비(Zigbee) 통신을 이용할 수 있다. 한편, 무선통신부에 적용되는 통신방식은 블루투스 방식 또는 지그비 방식에 한정되지는 않으며, 예를 들어, RFID(Radio Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 공진유도, 자기유도 등의 다양한 통신방식도 적용될 수 있다. 블루투스 통신 또는 지그비 통신을 위해서는 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1) 및 전산장치(120) 상호간에 설정이 필요하다. 따라서, 전산장치(120)는 블루투스 통신 또는 지그비 통신을 지원하는 모듈을 포함할 수 있다. 만약, 전산장치(120)가 이러한 모듈을 가지지 않는 경우에는 별도의 중계기인 동글(dongle)이 전산장치(120)에 추가적으로 제공될 수 있다. 동글은, 예를 들어, 전산장치(120)의 USB 포트에 연결될 수 있는 USB 동글을 포함할 수 있으나, 전산장치(120)에 연결되는 형태에 한정되지는 않는다. Meanwhile, the communication unit 50 may further include a wireless communication unit (not shown). The wireless communication unit can use, for example, Bluetooth communication or Zigbee communication. The communication method applied to the wireless communication unit is not limited to the Bluetooth method or the Zigbee method. For example, various communication methods such as RFID (Radio Frequency Identification), NFC (Near Field Communication), resonance induction, Can be applied. For the Bluetooth communication or the ZigBee communication, setting is required between the USB hub 1 having the non-contact gesture operating device and the computer 120. Accordingly, the computing device 120 may include a module for supporting Bluetooth communication or ZigBee communication. If the computing device 120 does not have such a module, a dongle, which is a separate repeater, may be additionally provided to the computing device 120. The dongle may include, for example, a USB dongle that can be connected to the USB port of the computer 120, but is not limited to the form connected to the computer 120.

이하에서는, 발광부(10) 및 수광센서부(20)가 사용자의 모션에 대응하여 광학신호를 검출하는 개념을 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 수광센서부가 사용자 모션의 가로성분 및 세로성분에 대한 광학신호를 검출하는 개념을 각각 도해하는 도면이고, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 모션센서모듈이 사용자의 높이모션에 대한 광학신호를 검출하는 개념을 도해하는 도면이다. 나아가, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브에서 수광된 광학 신호를 나타내는 그래프이다.Hereinafter, the concept that the light emitting portion 10 and the light receiving sensor portion 20 detect an optical signal corresponding to the user's motion will be described. 4A and 4B are diagrams illustrating a concept of detecting an optical signal for a horizontal component and a vertical component of a user's motion in a light receiving sensor unit in a USB hub having a non-contact gesture operating device according to an embodiment of the present invention, 4c is a diagram illustrating a concept that the motion sensor module detects an optical signal for a user's height motion in a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 is a graph showing an optical signal received by a USB hub having a non-contact gesture operating device according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 수광센서부(20)는 발광부(10)를 광원으로 하여 사용자 모션에 따라 반사되는 광을 수용하며, 가로 및 세로로 어레이 배열된, 복수개의 광센서(25)들을 포함한다. 수광센서부(20)는, 예를 들어, 포토다이오드(25)가 가로축(x축)으로 어레이 배열된 제1수광센서부(20a)와 포토다이오드(25)가 세로축(y축)으로 어레이 배열된 제2수광센서부(20b)로 구성될 수 있다. 1 to 5, the light receiving sensor unit 20 includes a plurality of light sensors 25 (light receiving units), each of which receives light reflected by a user's motion using the light emitting unit 10 as a light source, ). The light receiving sensor unit 20 includes a first light receiving sensor unit 20a and a photodiode 25 that are arrayed in the vertical axis (y axis), for example, in which the first light receiving sensor unit 20a in which the photodiodes 25 are arrayed in the horizontal axis And a second light receiving sensor unit 20b.

도 4a를 참조하면, 제1수광센서부(20a)에서는 가로축으로 어레이 배열된 복수의 포토다이오드(25)들에 의하여 사용자(S)의 가로모션(±x축 방향으로의 모션), 즉, 사용자(S) 모션의 가로성분(±x축 방향으로의 성분)에 대한 광학신호를 검출한다. 제1수광센서부(20a) 내의 임의로 특정된 하나의 포토다이오드(25)를 기준으로 할 때, 발광부(10)에서 제공된 광이 사용자(S)의 가로모션에 의하여 반사되어 상기 특정된 하나의 포토다이오드(25)에 수용되는 광학신호의 세기는 도 5와 같이 시간에 따라 변화한다. 따라서, 어레이 배열된 복수의 포토다이오드(25)의 각각에서 검출되는 광학신호의 세기와 각도를 모두 취합하면 사용자(S)의 가로모션에 대한 이동거리, 속도, 가속도, 움직임의 시점과 종점 등의 시간정보와 벡터정보를 파악할 수 있다. 4A, in the first light receiving sensor unit 20a, horizontal motions (motions in the ± x axis directions) of the user S, that is, motions in the x-axis direction, of the user S by the plurality of photodiodes 25 arrayed in the horizontal axis, (S) The optical signal for the horizontal component (the component in the x axis direction) of the motion is detected. The light provided by the light emitting portion 10 is reflected by the lateral motion of the user S and is reflected by the specified one photodiode 25 in the first light receiving sensor portion 20a, The intensity of the optical signal received in the photodiode 25 varies with time as shown in Fig. Therefore, when both the intensity and the angle of the optical signal detected in each of the plurality of arrayed photodiodes 25 are collected, the movement distance, speed, acceleration, Time information and vector information can be grasped.

도 4b를 참조하면, 제2수광센서부(20b)에서는 세로축으로 어레이 배열된 복수의 포토다이오드(25)들에 의하여 사용자(S)의 세로모션(±y축 방향으로의 모션), 즉, 사용자(S) 모션의 세로성분(±y축 방향으로의 성분)에 대한 광학신호를 검출한다. 제2수광센서부(20b) 내의 임의로 특정된 하나의 포토다이오드(25)를 기준으로 할 때, 발광부(10)에서 제공된 광이 사용자(S)의 세로방향 모션에 의하여 반사되어 상기 특정된 하나의 포토다이오드(25)에 수용되는 광학신호의 세기는 도 5와 같이 시간에 따라 변화한다. 따라서, 어레이 배열된 복수의 포토다이오드(25)의 각각에서 검출되는 광학신호의 세기와 각도를 모두 취합하면 사용자(S)의 세로모션에 대한 이동거리, 속도, 가속도, 움직임의 시점과 종점 등의 시간정보와 벡터정보를 파악할 수 있다. 4B, in the second light receiving sensor unit 20b, the vertical motion (motion in the y axis direction) of the user S, that is, the motion of the user S in the y axis direction, by the plurality of photodiodes 25 arrayed in the vertical axis, (S) Detects an optical signal for a vertical component (a component in the y axis direction) of the motion. The light provided by the light emitting portion 10 is reflected by the longitudinal motion of the user S so that the specified one of the photodiodes 25 is reflected on the basis of one arbitrarily specified photodiode 25 in the second light receiving sensor portion 20b, The intensity of the optical signal received in the photodiode 25 of FIG. 5 changes with time as shown in FIG. Accordingly, when both the intensity and the angle of the optical signal detected in each of the arrayed photodiodes 25 are summed up, the moving distance, speed, acceleration, Time information and vector information can be grasped.

도 4c를 참조하면, 제1수광센서부(20a) 및 제2수광센서부(20b)를 포함하는 수광센서부(20)에서는 가로축 및/또는 세로축으로 어레이 배열된 복수의 포토다이오드(25)들에 의하여 사용자(S)의 높이모션(±z축 방향으로의 모션), 즉, 사용자(S) 모션의 높이성분(±z축 방향으로의 성분)에 대한 광학신호를 검출한다. 수광센서부(20) 내의 임의로 특정된 하나의 포토다이오드(25)를 기준으로 할 때, 발광부(10)에서 제공된 광이 사용자(S)의 높이방향 모션에 의하여 반사되어 상기 특정된 하나의 포토다이오드(25)에 수용되는 광학신호의 세기는 도 5와 같이 시간에 따라 변화한다. 따라서, 어레이 배열된 복수의 포토다이오드(25)의 각각에서 검출되는 광학신호의 세기와 각도를 모두 취합하면 사용자(S)의 높이모션에 대한 이동거리, 속도, 가속도, 움직임의 시점과 종점 등의 시간정보와 벡터정보를 파악할 수 있다. 4C, in the light receiving sensor unit 20 including the first light receiving sensor unit 20a and the second light receiving sensor unit 20b, a plurality of photodiodes 25 arrayed in a horizontal axis and / or a vertical axis (The component in the z axis direction) of the user S, that is, the height motion of the user S (the motion in the z axis direction), i.e., the height component of the user S motion (the component in the z axis direction). The light provided by the light emitting portion 10 is reflected by the height direction motion of the user S to be detected by the photodiode 25 of the specified one in the light receiving sensor portion 20, The intensity of the optical signal received in the diode 25 varies with time as shown in Fig. Therefore, when both the intensity and the angle of the optical signal detected in each of the arrayed photodiodes 25 are summed up, it is possible to calculate the moving distance, speed, acceleration, Time information and vector information can be grasped.

공간상에서 사용자(S)의 임의방향으로의 모션에 대한 광학신호(또는 광학신호에서 변환된 전기신호)는 도 4a 내지 도 4c에서 각각 도출된 광학신호(또는 광학신호에서 변환된 전기신호)를 통합하여 구현할 수 있다. 이러한 통합된 광학신호(또는 광학신호에서 변환된 전기신호)는 사용자(S)의 임의방향으로의 모션에 대한 이동거리, 속도, 가속도, 움직임의 시점과 종점 등의 시간정보와 벡터정보를 반영할 수 있다. 따라서, 발광부(10)와 수광센서부(20)를 포함하는 모션센서모듈(30)은, 이미지센서(카메라)를 이용하지 않고서도, 물체에 의해 반사되어 수신되는 광의 각도, 광의 세기를 이용하여 공간상에서 사용자(S) 모션의 정확한 궤적 움직임을 검출할 수 있다. The optical signal (or the electrical signal converted from the optical signal) for motion in any direction of the user S in space is integrated with the optical signal (or the electrical signal converted from the optical signal) derived in each of Figs. 4A to 4C . The integrated optical signal (or the electrical signal converted from the optical signal) reflects the time information and the vector information such as the moving distance, velocity, acceleration, start and end points of motion of the user S in an arbitrary direction . Therefore, the motion sensor module 30 including the light emitting unit 10 and the light receiving sensor unit 20 can use the angle and the intensity of the light reflected and received by the object without using the image sensor (camera) Thereby accurately detecting the locus motion of the user S motion in the space.

한편, 도 3과 도 4a 내지 도 4b에서는 사용자(S)의 가로모션 및 세로성분에 대한 광학신호 및 상기 광학신호를 변환한 전기신호를 검출하기 위하여, 복수의 포토다이오드(25)들이 가로축으로 어레이 배열된 제1수광센서부(20a)와 세로축으로 어레이 배열된 제2수광센서부(20b)를 구분한 수광센서부(20)를 설명하였다. 그러나, 본 발명의 변형된 실시예에서는 제1수광센서부(20a) 및 제2수광센서부(20b)가 서로 구분되고 이격되어 개별적으로 배치되는 것이 아니라, 서로 인접하여 배치될 수 있으며, 나아가, 서로 혼재되어 배치될 수도 있다. 3 and 4A to 4B, in order to detect an optical signal for the horizontal motion and longitudinal component of the user S and an electric signal obtained by converting the optical signal, a plurality of photodiodes 25 are arrayed in a horizontal direction The light receiving sensor unit 20 is described in which the first light receiving sensor unit 20a arranged and the second light receiving sensor unit 20b arrayed in the vertical axis are described. However, in the modified embodiment of the present invention, the first light-receiving sensor portion 20a and the second light-receiving sensor portion 20b may be disposed adjacent to each other instead of being separately arranged and spaced apart from each other. Further, They may be arranged in a mixed manner.

마이크로컨트롤유닛(40)은 모션센서모듈(30)에서 검출된 사용자 모션의 정보 데이타를 입력받아 해당위치의 공간 위치좌표를 구현하는 알고리즘을 탑재하여 정확한 좌표 데이타를 출력할 수 있다. 나아가, 모션센서모듈(30)에서 검출된, 광학신호가 변환된, 전기신호를 마이크로컨트롤유닛(40)이 입력받아 사용자 모션에 대한 공간좌표를 산출하고, 상기 공간좌표를 이용하여 사용자 모션에 대한 제스쳐동작을 판별하고, 상기 제스쳐동작에 대응하는 기설정된 제어신호를 생성한다. The micro control unit 40 can receive precise coordinate data by receiving an information data of the user's motion detected by the motion sensor module 30 and implementing the spatial position coordinates of the corresponding position. Furthermore, the micro control unit 40 receives the electric signal, which is detected by the motion sensor module 30 and has been converted into an optical signal, to calculate the spatial coordinates for the user's motion, Determines a gesture operation, and generates a predetermined control signal corresponding to the gesture operation.

마이크로컨트롤유닛(40)은 사용자 모션에 대하여 산출된 공간좌표를 이용하여 사용자 모션에 대한 제스쳐동작을 판별하고, 상기 제스쳐동작에 대응하는 기설정된 제어신호를 생성하기 위하여, 제스쳐동작과 이에 대응하는 제어신호를 각각 저장한 데이타베이스부를 포함할 수 있다. 또한, 마이크로컨트롤유닛(40)은 사용자 모션의 공간좌표를 이용하여 사용자 모션에 대한 제스쳐동작을 판별하기 위하여 비교판단부를 포함할 수 있다. The micro control unit 40 determines the gesture operation for the user's motion using the calculated spatial coordinates for the user's motion, and performs a gesture operation and a corresponding control corresponding to the gesture operation And a database portion for storing the signals, respectively. In addition, the micro control unit 40 may include a comparison determination unit for determining the gesture operation for the user's motion using the spatial coordinates of the user's motion.

예를 들어, 마이크로컨트롤유닛(40)은, 제스쳐동작이 시계방향의 원(circle)을 형성할 경우 이에 대응하는 제어신호가 전산장치(120)를 구성하는 적어도 하나의 하드웨어 또는 전산장치(120)에 설치된 소프트웨어의 사운드 볼륨(sound volume)을 크게 하는 제어신호로 설정되어 있는, 데이타베이스부를 포함할 수 있다. 이러한 데이타베이스부는 사용자가 임의로 설정할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 마이크로컨트롤유닛(40)은 사용자의 실제 모션이 공간상에서 형성하는 형상이 시점과 종점이 정확하게 일치하지 않더라도 사용자 실제 모션의 가로성분, 세로성분 및 높이성분에 대한 이동거리, 속도, 가속도, 곡률, 움직임의 시점과 종점 등의 시간정보와 벡터정보를 고려할 때 상기 사용자의 모션은 시계방향의 원을 형성하는 제스쳐동작으로 판별할 수 있는 비교판단부를 포함할 수 있다. 비교판단부는 상기 사용자 모션과 상기 제스쳐동작 간의 오차를 산출하고, 소정의 오차범위 이내에서 상기 사용자 모션을 상기 데이타베이스부에 저장된 제스쳐동작으로 분류하고 판별할 수 있는 알고리즘을 포함할 수 있다. For example, when the gesture operation forms a circle in the clockwise direction, the micro control unit 40 controls at least one hardware or computing device 120, which constitutes the computing device 120, Which is set to a control signal that increases the sound volume of the software installed in the computer. Such a database part can be configured so that the user can arbitrarily set it. In addition, the micro control unit 40 can calculate the movement distance, velocity, acceleration, and curvature of the user's actual motion with respect to the horizontal component, the vertical component, and the height component, even if the shape formed by the user's actual motion in the space does not exactly coincide with the start point and the end point The motion of the user may include a comparison determination unit that can determine the motion of the user by a gesture operation that forms a circle in a clockwise direction, considering time information and vector information such as a start point and an end point of the motion. The comparing and determining unit may include an algorithm that calculates an error between the user motion and the gesture operation and classifies the user motion into a gesture operation stored in the database unit within a predetermined error range.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)는 판별된 제스쳐동작을 사용자가 쉽게 알 수 있도록 LED 표시부(70)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 판별된 제스쳐동작이 왼쪽에서 오른쪽으로 곧바로 수평하게 나아가는 동작인 경우, 오른쪽 화살표의 도형이 LED 표시부(70)에 표시될 수 있다. Meanwhile, the USB hub 1 having the non-contact gesture manipulation apparatus according to an embodiment of the present invention may further include an LED display unit 70 so that the user can easily recognize the determined gesture operation. For example, when the determined gesture operation is an operation of horizontally moving straight from left to right, a figure of the right arrow may be displayed on the LED display unit 70.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 포함하는 구성을 도해하는 구성도이다. 6 is a configuration diagram illustrating a configuration including a USB hub having a non-contact gesture operating device according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1)에서는, 도 1과 달리, 발광부(10)와 수광센서부(20)가 모션센서모듈(30)과 같은 모듈을 구성하지 않고 서로 이격되어 배치될 수 있다. 발광부(10)와 수광센서부(20)가 모듈을 구성하지 않으므로 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브(1) 내에서 발광부(10)와 수광센서부(20)는 독립적으로 자유롭게 배치될 수 있어, 배치 자유도가 높아지는 유리한 효과를 기대할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 허브 겸용 비접촉 제스쳐 조작장치를 도해하는 도 2에서는 발광부(10)와 수광센서부(20)가 모듈로 구성된 모션센서모듈(30)이 USB 허브(1)의 상부면(1s)에 배치되지만, 도 6에 도시된 구성을 적용할 경우, USB 허브(1)의 상부면(1s)의 테두리에 복수의 발광부(10)들이 배치되고 USB 허브(1)의 상부면(1s)의 중앙부에 수광센서부(20)가 배치될 수 있다. 또는, USB 허브(1)의 상부면(1s)의 중앙부에 발광부(10)가 배치되고, USB 허브(1)의 상부면(1s)의 테두리에 복수의 수광센서부(20)가 배치될 수 있다. 그 외의 나머지 구성에 대한 설명은, 도 1을 참조하여 이미 설명하였으므로, 여기에서는 생략한다. 6, in the USB hub 1 having the non-contact gesture manipulation apparatus according to another embodiment of the present invention, the light emitting unit 10 and the light receiving sensor unit 20 are connected to the motion sensor module 30 Can be arranged apart from each other without constructing a module such as a module. Since the light emitting portion 10 and the light receiving sensor portion 20 do not constitute a module, the light emitting portion 10 and the light receiving sensor portion 20 can be freely arranged in the USB hub 1 having the non-contact gesture operating device So that an advantageous effect of increasing the degree of freedom of placement can be expected. 2, which illustrates a non-contact gesture control apparatus for a USB hub according to an embodiment of the present invention, a motion sensor module 30 having a light emitting unit 10 and a light receiving sensor unit 20 is connected to a USB hub A plurality of light emitting portions 10 are arranged on the rim of the upper surface 1s of the USB hub 1 and a plurality of light emitting portions 10 are arranged on the upper surface 1s of the USB hub 1, The light receiving sensor unit 20 may be disposed at the center of the upper surface 1s of the light receiving unit 1. [ Alternatively, the light emitting portion 10 is disposed at the center of the upper surface 1s of the USB hub 1, and a plurality of the light receiving sensor portions 20 are disposed at the edge of the upper surface 1s of the USB hub 1 . Explanation of the rest of the configuration has been already described with reference to Fig. 1, and thus will not be described here.

본 발명의 실시예들에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브는 발광부와 수광센서부를 이용한 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브로서 손가락 등의 신체를 이용한 접촉 및 터치를 하지 않고 사용자의 동작을 감지하여 손쉽게 제어를 할 수 있기 때문에 다양한 분야에 적용할 수 있다. 이를 구현하기 위하여, 예를 들어, 적외선 발광 다이오드와 포토다이오드를 이용한 모션센서모듈; 동작인식을 검출하여 측정된 데이타를 분석하고 정확한 동작정보를 처리하는 마이크로컨트롤유닛; PC와 같은 전산장치와의 연결을 위한 유무선 통신부를 포함한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브는 동작인식을 통하여 PC와 같은 전산장치 및 관련 소프트웨어를 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브는 기존에 사용되는 이미지센서(카메라) 방식의 문제점을 개선하여, 저전력, 저비용이 가능한 동작 인식알고리즘을 통하여 사용자에게 새롭고 다양한 인터페이스를 제공할 수 있으며, PC 주변기기로서의 역할 뿐만 아니라 전반적인 산업 전체에 적용하여 많은 파급효과를 미칠 수 있을 것으로 예상된다. The USB hub having the non-contact gesture manipulation apparatus according to the embodiments of the present invention is a USB hub having a non-contact gesture manipulation apparatus using a light emitting unit and a light receiving sensor unit. The USB hub detects the user's operation So that it can be applied to various fields. In order to realize this, for example, a motion sensor module using an infrared light emitting diode and a photodiode; A micro control unit for detecting motion recognition, analyzing the measured data, and processing correct operation information; And a wired / wireless communication unit for connection with a computer such as a PC. Accordingly, the USB hub having the non-contact gesture manipulation apparatus according to the embodiments of the present invention can control a computing device such as a PC and related software through operation recognition. The USB hub having the non-contact gesture control device according to the embodiments of the present invention improves the problems of the conventional image sensor (camera) method and provides a new and various interface to the user through the low-power and low- And it is expected to have a ripple effect by applying it to the overall industry as well as its role as a PC peripheral device.

기존에 사용되는 비접촉 제스쳐 동작인식 방식은 카메라 모듈방식으로 구현되었다. 카메라 모듈방식이란 CMOS 카메라로 사용자의 움직임을 촬영하고 센서IC가 촬영한 영상을 인식하는 방식이다. CMOS 카메라로 촬영한 영상을 센서IC로 전송하고 동작을 인식, 검출하는 시간은 상대적으로 많이 소요되고 인식감도는 많이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 인식감도가 많이 떨어지기 때문에 다양한 동작을 동시에 처리하기기 매우 어려운 단점도 있다. 나아가, 동작을 인식하기 위해 카메라 모듈을 동작시켜야 하기 때문에 전력소모량이 많은 단점도 있다. 한편, 카메라 모듈을 사용하기 때문에 제조단가도 매우 높은 단점이 있다. 이에 반하여, 본 발명의 실시예들에서는 적외선 발광 다이오드(IRED), 포토다이오드 및 마이크로컨트롤유닛을 이용하여 동작인식을 하므로, 저전력, 빠른 동작인식 알고리즘, 낮은 단가, 간단한 동작인식 처리과정을 통하여 이러한 문제점들을 해결할 수 있다. Conventionally, the non-contact gesture motion recognition method is implemented by a camera module method. The camera module method is a method of capturing the movement of a user with a CMOS camera and recognizing an image captured by the sensor IC. It takes a relatively long time to detect and detect the movement of an image captured by a CMOS camera to a sensor IC, and the recognition sensitivity is much lower. In addition, since the recognition sensitivity is greatly reduced, there is a disadvantage that it is very difficult to simultaneously process various operations. Furthermore, since the camera module must be operated in order to recognize the operation, there is a disadvantage that the power consumption is large. On the other hand, since the camera module is used, the manufacturing cost is very high. On the other hand, in the embodiments of the present invention, since the operation recognition is performed by using the infrared light emitting diode (IRED), the photodiode, and the micro control unit, Can be solved.

한편, 비접촉 제스쳐 동작인식 방법은 센서가 대부분 전산장치의 상단부분에 위치하고 있기 때문에 게임 및 웹서핑 등을 실행하고자 할 때 손바닥이 화면 대부분을 가리게 되어 사용에 불편함이 있다. 이에 반하여, 본 발명의 실시예들에서는 전산장치와 별개로 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브를 제공하므로 사용자에게 편리한 인터페이스를 제공할 수 있다는 유리한 효과를 가진다. On the other hand, in the non-contact gesture motion recognition method, most of the sensors are located at the upper portion of the computer, so that when the user attempts to play games and web surfing, the palm covers most of the screen and is inconvenient to use. On the other hand, in the embodiments of the present invention, since the USB hub having the non-contact gesture control device is provided separately from the computer device, it is advantageous to provide a convenient interface to the user.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1 : 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브
10 : 발광부
20 : 수광센서부
30 : 모션센서모듈
40 : 마이크로컨트롤유닛
50 : 통신부
56 : 멀티 USB 포트
120 : 전산장치
1: USB hub with non-contact gesture control device
10:
20: Light receiving sensor unit
30: Motion sensor module
40: Micro control unit
50:
56: Multi USB port
120: computing device

Claims (8)

광을 방출할 수 있는 발광부;
가로 및 세로로 어레이 배열된 복수개의 광센서들을 포함하며, 상기 발광부를 광원으로 하여 사용자 모션에 의해 반사되는 광을 수용하며, 상기 수용되는 광의 세기 및 각도에 대한 정보를 가지는 상기 사용자 모션에 대한 광학신호를 전기신호로 변환할 수 있는, 수광센서부;
상기 전기신호를 입력받아 상기 사용자 모션에 대한 공간좌표를 산출하고, 상기 공간좌표를 이용하여 상기 사용자 모션에 대한 제스쳐동작을 판별하고, 상기 제스쳐동작에 대응하는 기설정된 제어신호를 생성하는, 마이크로컨트롤유닛(MCU); 및
상기 제어신호를 전산장치에 송신하는 통신부;를 포함하며,
상기 통신부는 외부 디바이스와 상기 전산장치를 연결할 수 있는 멀티 USB 포트를 더 구비하고,
상기 수광센서부는, 가로로 어레이 배열된 복수의 포토다이오드들로 구성된 제1수광센서부; 및 세로로 어레이 배열된 복수의 포토다이오드들로 구성된 제2수광센서부;를 포함하고,
상기 제1수광센서부와 상기 제2수광센서부는 혼재되어 배치되지 않고 서로 구분되어 이격되면서 개별적으로 배치되고,
상기 사용자 모션에 대한 광학신호는 상기 제1수광센서부에 의하여 검출된 사용자 모션의 가로성분에 대한 광학신호; 상기 제2수광센서부에 의하여 검출된 사용자 모션의 세로성분에 대한 광학신호; 및 상기 제1수광센서부 및 상기 제2수광센서부에 의하여 검출된 사용자 모션의 높이성분에 대한 광학신호;가 통합되어 구현되고,
상기 높이성분에 대한 광학신호는, 상기 제1수광센서부에 포함된 상기 복수의 포토다이오드들 및 상기 제2수광센서부에 포함된 상기 복수의 포토다이오드들의 각각에서 검출되는 광학신호의 세기와 각도를 취합하여 취득하는, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브.
A light emitting portion capable of emitting light;
A plurality of optical sensors arrayed in a horizontal direction and a vertical direction, the light emitting unit being used as a light source to receive light reflected by a user's motion, and an optical system for the user's motion A light receiving sensor unit capable of converting a signal into an electric signal;
A microcontroller for receiving the electrical signal to calculate spatial coordinates for the user's motion, determining a gesture motion for the user motion using the spatial coordinates, and generating a pre-set control signal corresponding to the gesture motion, Unit (MCU); And
And a communication unit for transmitting the control signal to the computer,
The communication unit may further include a multi-USB port capable of connecting the external device and the computer device,
The light receiving sensor unit includes a first light receiving sensor unit including a plurality of photodiodes arranged in a horizontal array; And a second light receiving sensor unit including a plurality of photodiodes arrayed vertically,
Wherein the first light-receiving sensor unit and the second light-receiving sensor unit are not arranged in a mixed manner but are separately arranged while being separated from each other,
Wherein the optical signal for the user motion is an optical signal for a horizontal component of the user motion detected by the first light receiving sensor unit; An optical signal for a vertical component of the user motion detected by the second light receiving sensor unit; And an optical signal for a height component of a user motion detected by the first light receiving sensor unit and the second light receiving sensor unit are integrated,
Wherein the optical signal for the height component includes an intensity of an optical signal detected at each of the plurality of photodiodes included in the first light receiving sensor unit and each of the plurality of photodiodes included in the second light receiving sensor unit, Contact gesture manipulation device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전산장치는 컴퓨터, 노트북, 태블릿 피씨, 태블릿 이동통신기기, 스마트폰, 게임기기 및 가상체험장치 중 어느 하나를 포함하는, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브.
The method according to claim 1,
Wherein the computer device comprises a computer, a notebook, a tablet PC, a tablet mobile communication device, a smart phone, a game device, and a virtual experience device.
제1항에 있어서,
상기 제어신호는 상기 전산장치를 구성하는 하드웨어 또는 상기 전산장치에 설치된 소프트웨어를 제어할 수 있는 신호를 포함하는, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브.
The method according to claim 1,
Wherein the control signal includes a signal capable of controlling hardware constituting the computer device or software installed in the computer device.
제1항에 있어서,
상기 발광부는 적외선 발광 다이오드(IRED)를 포함하는, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브.
The method according to claim 1,
Wherein the light emitting unit includes an infrared light emitting diode (IRED).
제1항에 있어서,
상기 발광부 및 상기 수광센서부는 모션센서모듈을 구성하는, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브.
The method according to claim 1,
Wherein the light emitting unit and the light receiving sensor unit constitute a motion sensor module.
제1항에 있어서,
상기 발광부 및 상기 수광센서부는 모듈화되지 않고 서로 이격되어 배치되는, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브.
The method according to claim 1,
Wherein the light emitting unit and the light receiving sensor unit are not modularized and are disposed apart from each other.
제1항에 있어서,
바이어스 전압 및 과전류를 방지하기 위한 회로소자를 더 포함하는, 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 USB 허브.
The method according to claim 1,
A USB hub having a non-contact gesture manipulation device, further comprising circuit elements for preventing bias voltage and overcurrent.
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