KR101869220B1

KR101869220B1 - 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템

Info

Publication number: KR101869220B1
Application number: KR1020180036000A
Authority: KR
Inventors: 강원철; 송가영
Original assignee: 강원철; 송가영
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2018-06-19
Also published as: WO2019190027A1

Abstract

본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템은, 물이 담겨진 풀; 상기 풀의 일 측에 구비되는 베이스와, 상기 베이스로부터 기립 연장된 제 1 지지부 및, 상기 제 1 지지부의 단부에서 절곡 연장된 제 2 지지부를 포함하는 스탠드; 사용자의 몸통에 둘러 고정되는 유저 프레임; 상기 스탠드와 상기 유저 프레임을 연결하는 것으로서 상기 사용자가 상기 풀 내부에서 움직일 수 있도록 제한된 길이로 연장된 와이어를 권취하는 와인더; 상기 사용자의 두부(頭部)에 장착되는 것으로서 사용자가 응시하는 방향의 기울기를 측정하는 기울기센서와, 상기 사용자에게 가상현실(VR : Virtual Reality) 이미지를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 헤드셋; 상기 기울기센서를 통해 측정된 기울기에 따라 상기 디스플레이부에서 표시될 가상현실 이미지를 차등 제공하는 VR제공모듈을 구비한 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템{VR Based Swimming Assist System Using Head Mount Display}

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 실제 수영이 가능한 풀에 가상현실 구현을 위해 사용자에게 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display : HMD)를 장착하여 바다나 강과 같이 넓은 가상현실을 제공함으로써 마치 사용자가 바다나 강에서 수영을 즐기는 것과 같은 경험을 가질 수 있도록 구성된 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템에 관한 것이다.

가상현실(virtual reality) 영상은 가상현실 기기에 의해 제어되는 가상 환경에 따른 동적 변화를 재현함으로써, 사용자가 가상현실의 움직임을 실제 현실의 움직임과 같이 느낄 수 있게 한다.

종래의 가상현실 장치는, 좌석에 앉거나 일어선 상태 혹은 걷거나 차량을 타고 이동하면서 사용자의 머리에 장착한 디스플레이 화면상에서 벌어지는 상황에 따라 컨트롤러를 조작함으로써, 사용자에게 시각 및 청각의 체험을 가능하게 하였으나, 최근에는 가상현실을 사용자에게 제공함에 있어서, 사용자의 실제 동작(motion)을 가상현실에 접목시키는 로코모션(locomotion) 장치를 통해, 사용자가 가상현실 영상에 몰입할 수 있는 환경을 제공하고 있다.

그러나 현재까지의 로코모션 장치는, 사용자를 특정한 위치에 구속하면서, 사용자에게 제한된 동작만을 제공함으로서, 실제 사용자의 동작에 따른 다 자유도의 움직임을 구현하지 못하는 문제가 있다. 예를 들어, 로코모션 장치는 사용자의 점프(jump), 보행, 회전 동작에 순응하여 작동하지 못하므로, 사용자가 가상현실에 몰입하지 못하고, 로코모션 장치 내에서 사용자가 불편함을 느끼는 문제가 있었다.

또한, 사용자의 움직임에 대응하여 다 자유도의 작동을 구현함에 있어서, 롤링 및 전도식 구성요소를 통한 복잡한 구조가 요구되고, 이에 따라 로코모션 장치 내의 사용자가 균형을 잃거나, 가상현실을 체험하기 위한 위치에서 벗어나는 문제가 있었다.

따라서 사용자를 제한된 범위 내에 위치시키면서도, 사용자의 움직임에 순응하여 다 자유도의 움직임을 구현하고, 사용자의 모션을 가상현실 영상에 연동시키기 위한 장치가 필요한 실정이다.

이에 대한 선행기술로서 한국 등록특허 제 10-1741184호 (발명의 명칭 : 가상현실용 트레드밀 및 이를 포함하는 시스템)는 플랫폼; 상기 플랫폼의 상측에 위치하는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부의 내측에 위치하고, 상기 제 1 지지부에 연결되는 제 2 지지부; 상기 제 2 지지부의 내측에 위치하는 사용자 지지부; 및 상기 제 2 지지부에 대한 상기 사용자 지지부의 상대적인 움직임이 가능하도록, 상기 제 2 지지부 및 상기 사용자 지지부를 연결하는 연결 어셈블리를 포함하여 구성되는 트레드밀을 제공한다.

이러한 시스템은 사용자가 트레드밀에 올라간 상태로 허리를 고정하여 트레드밀의 상부에서 움직이는 것을 인식하여 이를 가상현실에 적용하고 사용자의 헤드 마운트 디스플레이나 기타 디스플레이 장치를 통해 표시하는 시스템에 관한 것이다. 이 장치도 사용자의 동작을 인식하여 사용자를 특정 위치에 위치시킨 상태에서 활동적인 가상현실의 제공이 가능하지만, 트레드밀 자체가 그리 면적이 넓은 구성은 아니기 때문에 본원에서 적용하고자 하는 풀과 같은 면적의 공간에 적용이 어렵고, 동시에 사용자의 움직임에 한계가 있어 물속에서 활용하는 데에는 다소 문제점이 존재한다.

다음으로 한국 공개특허 제 10-2016-0135314호 (발명의 명칭 : 전방향식 로코모션 시스템에서 입력을 생성하는 방법)은 사용자가 더 자연스러운 보행 감각을 제공하면서 가상환경에 안전하게 액세스할 수 있도록 하는 로코모션 장치에 대해 서술하고 있다.

그러나 이 경우에는 사용자의 발을 통해 보행 폭과 속도를 기반으로 이동을 판단하며, 따라서 발 주변에 이러한 보행을 감지할 수 있는 별도의 장치(도면에는 트레드밀이 도시되어 있음)가 필요하기 때문에 수중에서 수영하는 사용자에게 이 기술을 적용하기에는 다소 문제가 발생할 수밖에 없다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실제 수영이 가능한 풀에 가상현실 구현을 위한 구성이자, 사용자에게 헤드 마운트 디스플레이(Head Mount Display : HMD)를 장착하여 바다나 강과 같이 넓은 가상현실을 제공함으로써 마치 사용자가 바다나 강에서 수영을 즐기는 것과 같은 경험을 가질 수 있도록 구성된 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 풀 내부에 위치한 사용자가 두부 장착식 헤드셋을 통해 가상현실 기반의 유영을 즐길 수 있는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 유저의 이동을 제한하는 유저 프레임 및 와이어의 구성이 유저의 유영 시 거슬리지 않도록 하는 구성을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자의 유영 시 풀 내부에서 사용자가 외곽으로 이동하지 않도록 제어하는 구성을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 유저의 외곽 이동 시 이를 유저에게도 경고할 수 있는 구성을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템은, 물이 담겨진 풀; 상기 풀의 일 측에 구비되는 베이스와, 상기 베이스로부터 기립 연장된 제 1 지지부 및, 상기 제 1 지지부의 단부에서 절곡 연장된 제 2 지지부를 포함하는 스탠드; 사용자의 몸통에 둘러 고정되는 유저 프레임; 상기 스탠드와 상기 유저 프레임을 연결하는 것으로서 상기 사용자가 상기 풀 내부에서 움직일 수 있도록 제한된 길이로 연장된 와이어를 권취하는 와인더; 상기 사용자의 두부(頭部)에 장착되는 것으로서 사용자가 응시하는 방향의 기울기를 측정하는 기울기센서와, 상기 사용자에게 가상현실(VR : Virtual Reality) 이미지를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 헤드셋; 상기 기울기센서를 통해 측정된 기울기에 따라 상기 디스플레이부에서 표시될 가상현실 이미지를 차등 제공하는 VR제공모듈을 구비한 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 제 1,2 지지부는, 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 유저 프레임의 일 측에는, 상기 유저의 이동 시 상기 와이어의 꼬임을 방지하는 꼬임 방지수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유저 프레임은, 신축성 재질로서 상기 사용자의 몸통에 둘러 고정되되 외주면을 따라 함입 연장된 이동 홈이 구비된 밴드와, 상기 밴드를 회전 가능하게 둘러싸는 것으로서 적어도 일 측에 상기 와이어가 고정되는 링 형상의 회전바디 및, 상기 회전바디의 내주면을 따라 일정 간격마다 복수로 함입된 함입공과, 상기 함입공에 회전 가능하게 구비된 상태에서 일부가 상기 함입공의 입구 측으로 돌출되어 상기 이동 홈에 끼워지는 롤링 베어링(rolling bearing)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템은,

1) 풀 내부에 위치한 사용자가 두부 장착식 헤드셋을 통해 가상현실 기반의 유영을 즐길 수 있는 구성을 제공하고,

2) 유저의 이동을 제한하는 유저 프레임 및 와이어의 구성이 유저의 유영 시 거슬리지 않도록 하는 구성을 제공하며,

3) 사용자의 유영 시 풀 내부에서 사용자가 외곽으로 이동하지 않도록 제어하는 구성을 제공하고,

4)나아가 유저의 외곽 이동 시 이를 유저에게도 경고할 수 있는 구성을 더 제공한다.

도 1은 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템의 기본 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 스탠드와 와인더 및 유저 프레임의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 유저 프레임의 추가 실시예를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이의 표시 예를 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 유저 프레임의 확장된 실시예를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 베이스의 확장된 실시예를 나타낸 투시 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템의 기본 구성을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 스탠드(200)와 와인더(400) 및 유저 프레임(300)의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 유저 프레임(300)의 추가 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이의 표시 예를 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명의 컨트롤러(600)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1, 2를 참조하면, 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템은 물이 담겨지는 풀(100)과, 이 풀(100)의 일 측에 구비되는 것으로서 유저가 풀(100) 내에서 자유롭게 이동하되, 풀(100)의 외부로 이탈하지 못하도록 이동반경을 제한하는 스탠드(200) 및, 사용의 머리 부분에 착용하여 사용자에게 가상현실 이미지와 안내를 제공하는 헤드셋(500), 스탠드(200)에서 사용자의 이동을 감지하여 헤드셋(500)을 통해 정보를 제공하는 컨트롤러(600)로 구성된다.

먼저, 풀(100)은 주택이나 펜션 등에 딸려있는 것으로서 바람직하게는 지면으로부터 지상으로 돌출되거나 혹은 지하를 향해 함입되어 물이 보관될 수 있는 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다. 물론 이러한 가정용 풀(100) 외에도 수영장에 구비된 스위밍풀(100)이나 간이형 풀(100) 등 물을 담은 상태에서 사용자가 수영을 할 수 있는 공간을 제공할 수 있는 것이라면 활용 가능함은 물론이다.

다음으로 스탠드(200)는 풀(100)의 내부 혹은 주변에 위치하는 것으로서, 고정을 위한 베이스(210)와, 이 베이스(210)의 상부에 기립 설치되는 것으로서, 높이 방향으로 신축 가능한 제 1 지지부(220), 제 1 지지부(220)의 단부에서 풀(100)의 중앙부위를 향해 절곡되어 수면과 수평하게 연장되는 것으로서, 전후 방향으로 신축 가능한 제 2 지지부(230)의 구성을 구비할 수 있다.

여기서 베이스(210)의 경우 일정 각도로 회동이 가능하게 구성될 수도 있으나, 후술할 내용에서 설명할 유저 프레임(300) 구성이 이 베이스(210)와 제 1 지지부(220) 및 제 2 지지부(230)를 통해 지지된 상태에서(바람직하게는 이 중 어느 하나에 구비된 와인더(400)에 권취된 와이어(410)를 통해 지지된 상태에서) 풀(100)의 내부공간을 벗어나지 않도록 제어되기 때문에 이러한 제어의 정확성을 위해서는 되도록 베이스(210)가 회동 가능한 구성은 지양하는 편이 바람직하다. 다만, 청소 등의 편의를 위해 스탠드(200) 일부를(바람직하게는 제 2 지지부(230)를) 풀(100)의 둘레로 이동시킬 수 있는 구성을 적용할 수도 있고, 따라서 스토퍼와 같은 고정 가능한 구성이 더 포함됨으로써 이동 가능하도록 할 수 있음은 물론이다.

다음으로 도 2에서 확인할 수 있듯이 제 1 지지부(220)와 제 2 지지부(230)는 일종의 안테나 구조를 갖는 것으로서, 특히 내부에 실린더나 모터 등이 적용되어 길이 조절이 가능한 구성을 갖게 되는데, 특히 스탠드(200)의 전체 형상을 ‘ㄱ’이라 할 때, ‘ㅣ’에 해당하는 제 1 지지부(220)와, ‘ㅡ’에 해당하는 제 2 지지부(230)로 나뉠 수 있다.

제 1 지지부(220)와 제 2 지지부(230) 역시도 베이스(210)와 같이 별도의 스토퍼와 같은 고정 가능한 구성을 적용하여 회동된 상태를 임시로 고정할 수 있는 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.

다음으로 이 제 1 지지부(220), 제 2 지지부(230), 베이스(210) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 것으로서 와이어(410)가 감겨지는 와인더(400)가 구비될 수 있으며, 이 와인더(400)를 통해 와이어(410)가 인출 및 인입될 수 있다. 여기서 와이어(410)는 후술할 유저 프레임(300)과 스탠드(200)를 연결하는 것으로서 이해할 수 있을 것이다.

마지막으로 컨트롤러(600)는 상기한 구성들 중 구동 가능한 구성인 제 1 지지부(220), 제 2 지지부(230), 유저장착부 및 헤드셋(500) 과 같은 구성들을 제어하는 것으로서, 특히 헤드셋(500)을 통해 유저에게 이미지나 안내 등을 제공하여 유저가 가상현실을 즐길 수 있도록 보조하는 역할을 하는 것이다.

헤드셋(500)은 일반적으로 볼 수 있는 VR헤드셋(500)과 유사한 것으로서, 사용자의 두부에 장착되어 사용자가 응시하는 방향의 영상을 촬영하여 촬영된 영상에 특정 이미지를 합성하여 디스플레이부(510)를 통해 표시함으로써 사용자에게 이 합성된 이미지가 보이도록 표시하는 역할을 한다. 여기서 바람직하게는 사용자가 응시하는 방향의 기울기를 측정하는 기울기센서를 구비토록 함으로써 사용자가 바라보는 방향을 정확하게 인지할 수 있게 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 유저 프레임(300)은 일종의 허리띠와 같은 고정 수단인데, 사용자의 몸통에 둘러 고정함으로써 사용자가 스탠드(200) 주변의 풀(100)에서 유영할 수 있도록 유영범위를 제한하기 위해 사용된다. 즉, 사용자는 헤드셋(500)을 착용한 상태로 합성된 이미지만을 보며 유영하기 때문에 이러한 유영범위의 제한은 사용자의 안전을 위해서도 필요하다고 할 수 있다.

이제, 본원에서 각 구성들의 일 실시예와 이에 따른 구성 및 활용예에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 헤드셋(500)에는 착용한 사용자가 풀(100)에서 수영을 진행하면서 변동되는 기울기를 측정할 수 있는 기울기센서가 구비될 수 있다고 하였는데, 이러한 기울기센서와 대비되어 컨트롤러(600)에는 헤드셋(500)에 장착된 디스플레이부(510)(및 스피커)를 통해 VR콘텐츠인 가상현실 이미지를 차등 제공하는 VR제공모듈(610)의 구성이 구비될 수 있다.

여기서 가상현실 이미지인 VR콘텐츠는 헤드셋(500)에 구비된 디스플레이부(510)를 통해 제공되는 바다 속, 강 속 등의 시각적 이미지를 기본으로 하되, 추가로 헤드셋(500)에 구비된 스피커를 통해 제공되는 청각적 데이터를 더 포함할 수 있으며, 따라서 이러한 이미지를 표시함으로써 사용자가 마치 VR콘텐츠로 제공되는 바다 속, 강 속에 위치하고 있다는 느낌을 받을 수 있는 구성을 제공하는 것이다. 이 때 생동감을 불러일으킬 수 있으려면 추가적으로 청각적 데이터까지 제공하는 것이 더욱 바람직한 구성이라 할 수 있다.

이 때, 헤드셋(500)의 기울기센서를 통해 측정된 기울기를 기반으로 VR콘텐츠의 방향을 제어할 수 있다.

VR콘텐츠는 실제로 사용자의 방향을 적용하여 사용자가 방향을 바꿀 때 마다(여기서는 머리에 디스플레이를 착용하기 때문에 고개를 돌리는 것에 대응된다.) VR콘텐츠의 방향도 변경되어 제공될 수 있다. 예를 들면 도 4와 같은 것이다. 이를 위해, 먼저 컨트롤러(600)에서 VR콘텐츠를 제공하는 구성으로서, VR콘텐츠 제공모듈의 상세 구성을 살펴보면 다음과 같다.

기본적으로 VR콘텐츠 제공모듈에는 모델링 데이터베이스(611)와 안내 데이터베이스(641)의 구성이 포함된다. 모델링 데이터베이스(611)의 경우 VR콘텐츠가 저장되는 것으로서, 전체 360도 이미지(배경 이미지)가 저장되거나 혹은 산호나 바위, 물고기와 같은 환경요소 이미지들이 증강현실(Augmented Reality)방식을 통해 사용자가 바라보는 방향의 영상과 합성되거나 혹은 VR콘텐츠의 360도 이미지와 합성되어 표시될 수 있도록 한다.

또한 안내 데이터베이스(641)는 이 모델링 데이터베이스(611)에서 제공되는 VR콘텐츠에 안내를 포함시키는 것으로서, 여기서 안내의 예시를 들면 ‘왼쪽으로 가볼까요?’‘이제 다시 되돌아가볼까요?’등과 같이 사용자의 이동 방향을 가이드하거나 ‘전방에 벽이 있습니다. 돌아가야 할 시간입니다.’와 같이 풀(100) 내부에서 각 벽의 위치를 안내하여 유저가 벽을 피해 돌아 이동할 수 있도록 하는 안전정보 뿐만 아니라, 헤드셋(500)에 내장하거나 혹은 후술할 장력센서 등의 별도의 센서 구성을 통해 착용자의 속도, 이동거리, 운동량 등을 파악하여 이를 정보로서 제공하는 일종의 운동 트래커의 역할을 할 수 있는 정보가 포함될 수도 있음은 물론이다.(이러한 정보를 활용하는 예시가 도 4에 나타나 있다.) 이러한 안내는 디스플레이를 통해 VR콘텐츠가 재생될 때, 일 측에 자막으로서 제공 가능하되, 더 나아가 음성 신호로 제공되는 방법이 고려될 수도 있으며, 헤드셋(500)에 진동수단(미도시)을 더 구비함으로써 진동 피드백 신호를 통해 안내할 수도 있음은 물론이다.

다음으로 이러한 두 개의 데이터베이스(210)에 마지막으로 환경합성부(612)의 구성이 더 구비될 수 있는데, 이 환경합성부(612)의 경우 앞서 언급한 증강현실 방식과 유사한 구성이며, VR콘텐츠에 다양한 환경요소들을 합성함으로써 더욱 현실감 있는 콘텐츠를 제공할 수 있으며, 동시에 풀(100)에 일종의 마커(110) 역할을 할 수 있는 기물이나 표식을 두어 이 기물 혹은 표식을 마커(110)로서 인식하도록 하여 마커(110) 위치에 이 환경요소가 합성되어 표시될 수 있도록 한다. 이에 따라 사용자는 마커(110)를 기준으로 VR콘텐츠를 즐길 수 있어 VR콘텐츠 제공 중 기준이 되는 기준점이 변경되는 등의 오류 발생으로 인한 인식의 어려움 현상을 방지할 수 있음은 물론이다.

나아가 이러한 기준점을 지정하는 것 외에도 기물에 모터를 달아 구동이 가능하게 구성할 수도 있으며, 이러한 기물에 환경요소를 합성하게 되면(예를 들어 물고기나 인어 등으로 합성하는 경우) 사용자는 실제로 상호작용이 가능한 콘텐츠를 제공받을 수 있게 된다.

더욱이, 와이어(410)를 인출하는 구성으로서, 와인더(400)의 일 측에는 와인더(400)의 회전을 감지하여 권취 상태를 감지하고, 와이어(410)의 연장된 길이를 파악하는 권취 감지센서가 더 구비될 수 있다. 와인더(400)는 롤러를 구비하여 이 롤러를 통해 와이어(410)를 감아 권취하고 있다가 다시 역방향으로 와이어(410)를 풀어줌으로써 와이어(410)가 와인더(400)로부터 연장될 수 있도록 한다. 여기서 와인더(400)는 와이어(410)를 풀거나 감기 위해 롤러가 회전하게 되는데, 이 때 인식 가능한 마킹을 두고, 이 마킹을 인식할 수 있는 포토센서와 같은 센서를 두면 롤러의 회전을 마킹이 인식될 때마다 인지할 수 있어 롤러가 회전한 횟수를 통해 어느 정도의 와이어(410)가 풀려 나갔는지를 판단할 수 있다. 물론 이 외에도 롤러의 회전축의 회전을 인식하여 회전한 횟수를 판단하는 방법 등 다양한 공지된 방법이 권취 감지센서로서 사용 가능함은 물론이다.

다음으로 와이어(410) 자체에도 장력센서(미도시)가 구비될 수 있다. 장력은 와이어(410)가 당겨지면서 발생하는 힘으로서, 와이어(410)는 당연하게 와이어(410)에 묶인 사용자가 풀(100)을 벗어나지 못할 정도의 길이로 연장되어 있는데, 이 때, 사용자가 풀(100)을 벗어나려는 방향으로 전진할수록 와이어(410)에 텐션이 가해져 장력이 증가하게 된다. 이러한 장력의 변화는 곧 사용자가 얼마나 수영하였는지(풀(100)의 중심을 벗어나려는 방향으로 이동했는지)에 따라 달라지기 때문에 (기본적으로 제 2 지지부(230)로부터 멀어질수록 장력이 증가하는데, 이는 다시 말해 풀(100)을 벗어나려는 방향으로 이동할수록 장력이 증가한 것이라 이해할 수 있다.) 장력이 곧 사용자의 이동을 판단하는 데 활용할 수 있는 하나의 파라미터로서 사용될 수 있다.

다만, 장력의 경우 와이어(410) 일 측에 구비되는 것이 기본이되, 이 경우 와이어(410)가 끊어지거나 파손되는 등의 불가피한 상황 발생 시 장력센서에서 순간적으로 오류 측정값을 나타낼 수 있으므로, 바람직하게는 와이어(410)의 일 측에서 분기된 탄성로프(미도시)를 더 형성하고, 이 탄성로프에 장력센서를 장착함으로써 와이어(410)와 별개로, 와이어(410)에 영향을 주지 않은 상태에서 장력센서가 실제 와이어(410)가 늘어남에 따라 발생되는 장력을 측정할 수 있게 되는 구성을 갖출 수도 있음은 물론이다.

이러한 권취 감지센서와 장력센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 센서부(620)라 명명할 수 있다.

이 때, 이 센서부(620)를 활용하는 것으로서, 와이어(410)의 인출된 길이의 고저 혹은 장력의 고저 중 적어도 어느 하나를 기준으로 디스플레이부(510)에서 표시될 가상현실 이미지를 차등 제공토록 하는 확장 표시 제어모듈(630)의 구성이 더 포함될 수 있다. 즉, 와이어(410)의 인출된 길이의 고저나 장력의 고저는 결국 유저가 풀(100)에서 스탠드(200)를 기준으로 얼마나 멀리 이동하였는지 및 얼마나 멀리 이동하려고 하는지를 파악할 수 있는 기준이 될 수 있으며, 이에 따라 유저가 이동된 거리를 통해 표시될 이미지의 거리나 깊이, 속도 등을 조절하는 차등 제어를 통해 더욱 실감나는 가상현실 이미지를 즐길 수 있음은 물론이다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 안내 데이터베이스(641)에는 복수의 안내정보가 저장되어 있다고 하였는데, 이 안내정보 또한 와이어(410)의 인출된 길이 고저와 장력의 고저 중 적어도 어느 하나를 기준으로 하여 가상현실 이미지에 안내정보의 위치나 깊이 등을 조절하여 합성하는 자막 제공부(642)를 포함하는 자막 제어모듈(640)이 더 구비될 수 있다. 즉, 자막 역시도 사용자의 유영상태(속도나 이동한 거리 등) 따라 안내정보들의 크기를 조절하여 표시함으로써 사용자가 유영을 즐길 수 있도록 보조하는 역할을 할 수 있다.

이 때, 자막 제어모듈(640)은 마커(110)를 활용해 사용자의 자막 인식을 더욱 용이하게 하는 구성을 갖출 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 가상현실 이미지에 2차원 xy좌표를 형성하고 안내정보를 적어도 어느 하나의 안내영역에 합성하는 자막 합성부(643)의 구성을 갖추는데, 이는 사용자가 바라보는 정면을 촬영한 영상을 하나의 2차원 좌표계로 형성하는 것이다. 나아가 디스플레이부(510)의 정 중앙을 기준점으로 설정하고 기준점을 중심으로 인식된 마커(110)의 좌표와 특정 시간 이전에 인식된 마커(110)의 좌표를 비교하여 변경여부를 판단하는 마커 감지부(644)의 구성을 더 갖출 수 있다. 즉, 임의의 시간동안 표시되는 동일한 마커(110)의 이동을 파악함으로써 좌표가 어떻게 변화하고 있는지를 인식하는 구성이다.

마지막으로 마커 감지부(644)에서 감지된 마커(110)의 좌표이동에 따라 안내정보를 마커(110)의 이동된 좌표에 대응되는 변경좌표로 재배치하는 자막 배치부(645) 구성을 더 갖출 수 있다. 이에 대한 설명은 재배치를 위한 연산에 활용되는 수학식을 활용하여 더욱 상세하게 설명할 수 있다.

수학식,

여기서, W(t)는 변경좌표,

는 최초 시간, t는 현재 시간,

는 현재 시간과 최초 시간 사이의 임의의 시간,

는 기준점으로부터 최초 시간에 파악된 마커(110)의 좌표,

은 기준점으로부터

시간에 파악된 마커(110)의 좌표,

는 기준점으로부터 현재 파악된 마커(110)의 좌표,

은 풀(100)의 체적에 따른 평균 빛의 전달율을 의미한다.

즉, 최초로 마커(110)가 촬영된 시점으로부터 현재 시점, 최초 시점과 현재 시점 사이의 임의의 한 시점을 기준으로 기준점으로부터 해당 마커(110)의 좌표 변화를 통해 변경되는 좌표 값을 확인할 수 있다. 여기서 특이한 점은

. 즉, 풀(100)의 체적에 따른 평균 빛의 전달율을 사용하는 점인데, 풀(100)은 그 깊이와 면적의 변화에 따라 빛의 산란율이 달라져 빛이 전달되는 비율이 달라져 왜곡이 발생한다. 다만 풀(100)의 깊이나 면적이 매우 크지는 않기 때문에 평균적인 값을 활용하더라도 충분히 이러한 문제점을 해결할 수 있음은 물론이다. 따라서 미리 풀(100)의 일정 지점마다 이 빛의 전달율을 측정하여 전체 풀(100)의 평균 빛의 전달율을 미리 도출해 둘 수 있다. 이러한 빛의 전달율은 백분율 값을 사용하게 되며, 따라서 이 전달율을 역수로 적용하여 왜곡이 발생되는 것을 보정하여 배경이 왜곡되더라도 자막만은 왜곡되지 않은 정확한 위치 이동에 따라 배치될 수 있어 안내를 더욱 효과적으로 제공할 수 있음은 물론이다.

나아가, 유저를 스탠드(200)에 연결하는 구성으로서, 유저장착부의 구성을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 유저의 허리나 몸통 등에 둘러 고정할 수 있는 신축성 재질의 밴드(320)가 기본으로 구비된다. 밴드(320)는 링 형상의 일체형 구조로 형성될 수 있는 바, 이 밴드(320)를 벌려 직경을 넓힌 상태에서 몸통이나 그 외에 둘러 고정할 수 있는 부위에 끼워 고정시킬 수 있다. 이 외에도 벨트나 벨크로와 같은 공지의 길이조절 구성을 밴드(320)에 적용할 수 있음은 물론이다.

여기서 밴드(320)의 일 측에는 와이어(410)가 연결되며, 따라서 밴드(320)가 사용자에 둘러 고정된 이후에는 사용자가 물속에서 수영을 진행하면서 회전하거나 방향을 바꿀 때에 와이어(410) 또한 밴드(320)의 회전에 따라 회전하면서 와이어(410)가 뒤틀리거나 꼬이는 현상이 발생할 수 있다.

이러한 꼬임 현상을 방지하기 위한 구성으로서 도 2에 도시된 것과 같은 꼬임 방지수단(420) 구성이 더 적용될 수 있다.

먼저 꼬임 방지수단(420)의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다. 밴드(320)에는 외주면을 따라 함입 연장된 이동 홈(321)이 구비될 수 있으며, 이 때 밴드(320)의 둘레를 따라 회전 가능하게 끼워지는 링 형상의 회전바디(310)를 더 구비할 수 있다. 이 때 회전바디(310)의 적어도 일 측에는 와이어(410)가 고정된다. 또한 회전바디(310)에서 밴드(320)와 마주보는 면에는 일정 간격을 두고 복수로 함입된 함입공(311)이 형성될 수 있으며, 함입공(311)에는 롤링 베어링(312)이 구비될 수 있다. 이 때, 함입공(311)의 경우 롤링 베어링(312)이 외부로 빠져나가지 않도록 고정하기 위해 입구의 둘레를 따라 돌출 연장된 이탈 방지턱의 구성이 더 포함될 수 있음은 물론이다.

따라서 함입공(311)에 구비된 롤링 베어링(312)은 밴드(320)에 회전바디(310)를 씌웠을 때, 밴드(320)의 이동 홈(321)에 끼워져 밴드(320)의 외주면을 따라 회전할 수 있는 구성을 갖추게 된다. 따라서 회전바디(310)의 일 측에 와이어(410)를 걸어 고정시키게 되면 밴드(320)를 착용한 사용자가 방향을 틀거나 회전하더라도 회전바디(310)가 밴드(320)와 별개로 회전하면서 와이어(410)가 꼬이는 것을 방지하게 되는 것이다.

또한 와이어(410) 자체가 꼬이는 것을 방지하는 구성으로서, 도 3과 같은 구성이 적용될 수 있다.

와이어(410)를 고정된 부위에 연결하지 않고, 와이어(410)가 연결된 부위가 회전하도록 하는 구성을 포함하게 되면, 이것만으로도 회전 시 발생하는 와이어(410)의 꼬임을 방지할 수 있게 된다. 즉, 일종의 볼 조인트와 같은 회전 구성으로서, 밴드(320)에서 와이어(410)가 결합되는 부위에 소켓을 형성하되, 이 소켓에는 내측으로 라운드지게 함입된 소켓홈이 구비된다. 나아가 와이어(410)의 끝 단에는 이 소켓홈에 삽입되어 회전할 수 있도록 구형의 연결체가 구비될 수 있다.

따라서 소켓의 소켓홈에 와이어(410)의 연결체를 삽입하게 되면, 마치 볼 조인트와 유사한 방식으로 소켓홈에서 연결체가 회전할 수 있게 되며, 따라서 밴드(320)가 사용자의 회전에 의해 회전하게 되더라도 연결체에 의해 와이어(410)가 자유롭게 회전할 수 있어 와이어(410)가 쉽게 꼬여버리는 것을 방지할 수 있음은 물론이다.

이 외에도 사용자는 밴드(320)를 착용한 이후에 와이어(410)와 연결되면서 불편함을 느낄 수 있으며, 더 나아가 와이어(410)를 통해 밴드(320)에 가해지는 이물감이 더욱 증가할 수도 있음은 물론이다. 따라서 이러한 이물감을 감소시키는 구성으로서, 밴드(320)의 외주면에 장착되는 별도의 라운드부(350)가 더 포함될 수 있다.

라운드부(350)는 밴드(320)를 둘러싸는 제 1 지지링(330)과, 이 제 1 지지링(330)의 직경보다 큰 직경을 가져 제 1 지지링(330)과 이격되어 위치하는 제 2 지지링 및, 제 1 지지링(330)과 제 2 지지링(340)의 사이를 연결하는 것으로서 힌지(331)를 매개로 접철 가능하게 결합되는 제 1,2 링크(332,333)로 구성된다.

즉, 2 개의 지지링이 서로 이격된 상태에서 밴드(320)를 둘러싸고 있되, 각 지지링을 연결하는 2개의 링크를 통해 각각의 지지링의 위치나 간격이 조절될 수 있다. 이 때, 바람직하게는 제 1,2 링크(332,333)는 힌지(331)뿐만 아니라, 힌지(331)로 연결된 부위를 운동 제어할 수 있도록 모터와 같은 구동수단 구성이 더 구비될 수 있으며, 이에 따라 컨트롤러(600)에도 각 구동수단의 구동을 제어하는 구성이 더 포함될 수도 있음은 물론이다.

이러한 2 개의 지지링 구성은 기존의 밴드(320)만을 구비하는 경우보다 와이어(410)와의 사이에 간격을 제공하면서 움직임의 범위가 보다 자유로워 더욱 자연스러운 움직임이 가능토록 하며, 팔이나 손 등이 이 지지링에 닿더라도 힌지(331) 결합을 통해 그 위치가 쉽게 변동될 수 있어 이물감을 느끼지 않고 자연스럽게 유영이 가능함은 물론이다.

도 6은 본 발명의 유저 프레임의 확장된 실시예를 나타낸 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 앞선 지지링 구성을 적용하지 않은 상태에서 유저 프레임(300) 그 자체만으로도 사용의 편의성을 갖추기 위해 다음과 같은 구성이 더 적용될 수 있다.

먼저, 유저 프레임(300)은 벨트와 유사한 구성으로서, 가죽이나 천 등으로 제조된 밴드의 양 단부에 버클이나 벨크로, 단추, 지퍼 등의 탈착수단(349)을 통해 길이 조절이 가능한 내부 프레임(341)과, 일 측이 개방된 개방홈(343)을 구비하여 'C'형상을 갖춘 상태로 내부 프레임(341)을 둘러싸는(바람직하게는 내부 프레임(341)의 외경보다 내경이 충분히 커서 둘 사이에 공간이 어느 정도 확보될 수 있는 것이 좋다.) 외부 프레임(342)이 더 포함된다.

여기서 외부 프레임(342)은 내부 프레임(341)과 마찬가지로 가죽이나 천 등으로 제조되는 것이되, 내부 프레임(341)의 경우 사람의 신체의 형상에 따라 변형되어 인체의 다양한 굴곡에 적응한 형태로 채워지는 것을 특징으로 하고, 외부 프레임(342)은 내부 프레임(341)과는 별개로 위치하여 폐곡면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 외부 프레임(342)은 폐곡면을 형성하고 있기 때문에, 그 외주면을 따라 이동슬릿(344)이 형성될 수 있으며, 이 이동슬릿(344)에는 와이어(410)의 단부가 끼워진 상태로 이동슬릿(344)을 따라 와이어(410)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다. 따라서 착용자의 착용부위에 맞게 조절 가능한 내부 프레임(341)과 이 내부 프레임(341)과는 별개로 폐곡면을 형성한 외부 프레임(342)을 통해 물속에서 회전하는 등의 액티브한 동작에도 와이어(410)가 엉키지 않고 용이하게 유저 프레임(300)과 결합될 수 있는 구성을 갖출 수 있다.

여기서 와이어(410)가 이동슬릿(344)을 따라 보다 용이하게 슬라이딩 할 수 있는 구성으로서 와이어(410)의 단부에는 볼 베어링(346)이 더 적용될 수 있다. 물론 볼 베어링(346)은 구 형상의 베어링과 이 베어링을 둘러싸 베어링이 회전 가능하게 결합되도록 하는 하우징을 어우르는 것으로서, 와이어(410)의 단부에 부착될 수 있다. 도면에는 이 볼 베어링(346)의 일 실시예인 하나의 구 형상의 베어링이 부착된 볼 베어링(346)이 적용된 예시를 보였으나, 이 외에도 다양한 종류의 볼 베어링(346)이 적용될 수 있음은 물론이다.

이 때, 이동슬릿(344)은 바람직하게는 입구부위의 폭이 볼 베어링(346)의 직경보다 작아 볼 베어링(346)이 이동슬릿(344)으로부터 쉽게 빠져나갈 수 없는 구성을 적용하는 것이 바람직함은 물론이다.

나아가 이 내부 프레임(341)과 외부 프레임(342)을 연결하는 것으로서, 연결로프(345)가 구비될 수 있다. 이 연결로프(345)에 의해 내부 프레임(341)이 착용자의 착용부위에 맞게 변형되더라도 외부 프레임(342)이 동일하게 변형되지 않도록 구성될 수 있음은 물론이다. 또한 도면에서 보이듯이 내부 프레임(341)에서 탈착수단(349)이 형성된 부위 주변에는 되도록 연결로프(345)를 구비하지 않도록 하여 상술한 바와 같이 인체의 착용부위에 맞게 착용되었을 때, 이 연결로프(345)가 구비되지 않은 부위를 사용하여 직경을 줄이는 등 다양한 용도로 활용할 수 있음은 물론이다.

따라서 외부 프레임(342)은 연결로프(345)에 의해 물속에서 파도에 따라 다양하게 변형되면서 움직일 수 있으며, 손이나 팔 다리 등이 이 외부 프레임(342)에 닿더라도 단순히 천이 닿은 것 같은 느낌 이상을 주지 않기 때문에 이물감도 덜한 구조를 갖춘 것이라 할 수 있다.

다만, 여기서 외부 프레임(342)에는 개방홈(343)이 형성된다고 하였는데, 이 개방홈(343)은 유저가 유저 프레임(300)을 착용하기 용이하도록 (내부 프레임(341)과 같이 기본적으로 c형상으로 형성하여 몸통이나 허리 등에 쉽게 두를 수 있도록 한 것이다.) 구성한 것이며, 따라서 최종적으로 유저의 몸에 두른 상태에서는 이 개방홈(343)에 별도의 부재를 끼워 내부 프레임(341) 및 외부 프레임(342)이 모두 폐곡면을 이룰 수 있도록 구성하는 것이 가장 바람직한 구성이다.

따라서 이 개방홈(343)에 위치하는 것으로서, 외부 프레임(342)과 유사하게 이동슬릿(344)을 갖춘 연장 프레임(347)이 더 구비된다. 이 연장 프레임(347)은 되도록 신축성 재질로 형성되어 보다 자유로운 형태 변환이 가능토록 함으로써 추가로 부착된 부위에 발생되는 과도한 스트레스 쏠림을 방지할 수 있는 구성을 갖추어야 할 것이다. 나아가, 연장 프레임(347)과 외부 프레임(342)도 마찬가지로 앞서 설명한 탈착수단(349)을 통해 상호 탈착 가능하게 결합될 수 있음은 물론이다.

또한, 앞선 설명에서 언급한 바와 같이 이동슬릿(344)의 입구가 좁아 볼 베어링(346)은 이동슬릿(344)에서 쉽게 빠져나오지 못하는 구조를 갖추고 있는데, 이 연장 프레임(347)을 해제하게 되면, 이동슬릿(344) 또한 양 단부에서 볼 베어링(346)이 빠져나올 수 있는 입구를 제공할 수 있어 이러한 방식으로 볼 베어링(346) 혹은 와이어(410)와의 탈착 가능한 구조를 갖출 수 있음은 물론이다.

도면에는 도시되지 않았지만 유저 프레임(300)에는 앞선 센서부(620)와 연동되는 구성이 유저 프레임(300)에 적용될 수도 있다.

즉, 유저 프레임(300)은 내부 프레임(341)과, 이 내부 프레임(341)과의 사이에 유통공간(미도시)이 발생하는 외부 프레임(342)의 이중 구조로 구성될 수 있되, 유통공간에는 일 단이 외부 프레임(342)의 외측으로 노출된 상태에서 유통공간과 연통된 배출관(미도시)과, 이 배출관의 내측에 회전 가능하게 구비되는 임펠러(미도시)가 더 구비될 수 있다. 즉, 배출관을 통해 풀(100)로부터 물이 유입될 수 있으며, 배출관의 내부에 구비된 임펠러의 회전에 따라 유입된 물을 분사시킬 수 있게 된다. 이 때, 배출관은 다양한 방향으로 연장이 가능하며, 이에 따라 임펠러 역시도 특정 방향으로 물살을 일으킬 수 있도록 각도나 기울기 조절이 가능함은 물론이다.

이에 따라 컨트롤러(600)에는 와이어(410)의 인출된 길이 고저 및 장력의 고저 중 적어도 어느 하나에 따라 임펠러의 회전을 제어하는 임펠러 제어모듈(미도시)이 더 구비될 수 있어, 앞서 설명한 바와 같이 풀(100)의 외곽과 같은 위험한 위치에 사용자가 다가갔을 때에 임펠러를 회전시켜 물살을 풀(100)의 외곽 방향으로 뿜어냄으로써 사용자를 풀(100)의 외곽으로부터 이격시키거나 혹은 사용자의 유영 시 주변 파도 등의 영향을 받는 듯한 느낌을 주기위해 일정거리 이동 시 물살효과를 낼 수 있도록 임펠러를 제어하는 등의 구조가 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 베이스(210)의 확장된 실시예를 나타낸 투시 사시도이다.

나아가 베이스(210) 또한 다음과 같은 구성의 적용이 가능하다. 베이스(210)는 풀(100)에서 물속에 잠길 수 있도록 구성될 수 있으며, 특히 물에 잠긴 부분을 활용해 파도가 발생하는 구성을 제공할 수 있다. 먼저 베이스(210)의 내부에는 펌핑공간(211)이 구비될 수 있되, 파도 발생을 위해서는 펌핑공간(211)의 일 측에 컴프레셔(213)가 구비된 상태에서 컴프레셔(213)를 통해 물을 유통시킬 수 있는 것이되, 파도가 치듯이 일정한 힘으로 물을 밀어낼 수 있도록 하는 구성인 이동 프레임(212)과, 이 이동 프레임(212)에 장착되는 파도 발생판(214)을 포함하는 파도 발생부(215)가 구비될 수 있다.

파도 발생판(214)은 이동 프레임(212)을 따라 이동될 수 있는 구성이며, 여기서 파도 발생판(214)에 구동력을 제공할 수 있도록 별도의 구동모터가 더 구비될 수 있음은 물론이다. 즉, 컴프레셔(213)에서 물을 빨아들이되, 파도 발생판(214)을 통해 빨아들인 물을 고여 두었다가 일정 수준의 물이 차오르면 파도 발생판(214)을 빠른 속도로 밀어내어 파도를 일으키는 역할을 한다.

여기서 컨트롤러(600)에는 와이어(410)의 인출된 길이 고저 및 장력의 고저 중 적어도 어느 하나에 따라 파도 발생판(214)의 구동을 제어하는 파도발생 제어모듈(650)을 구비할 수 있어, 이러한 파도 발생부(215) 구성 및 파도발생 제어모듈(650)을 통한 구동제어를 활용하여 인위적으로 파도를 발생시킬 수 있기 때문에 헤드셋(500)에서 제공되는 VR콘텐츠와 연계하여 마치 4D방식의 극장 효과처럼 생동감을 제공할 수 있는 효과장치로서 활용 가능하며 더 나아가 이 역시도 유저가 풀(100)의 외곽에 접근하였을 때, 유저에게 물살을 보내 자연스럽게 유저를 풀(100)의 외곽으로부터 이격시킬 수 있도록 하는 구성으로서 활용될 수 있음은 물론이다.

또한 이러한 파도발생 제어모듈(650)을 활용하면, 와이어(410)가 없이도 스탠드(200)의 베이스(210)만으로 유영 시스템 환경을 설치할 수 있음은 물론이다.

즉, 풀(100)을 둘러 일정 간격마다 베이스(210)를 두고, 이 베이스(210)에 구비된 파도 발생부(215) 구성들을 통해 파도를 발생시켜 사용자가 항상 풀(100)의 중간에 위치할 수 있도록 제어할 수 있으며, 이를 위해 별도로 유저의 위치나 행동을 파악할 수 있는 카메라와 같은 감지 센서(미도시)구성이 더 포함될 수 있음은 물론이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가상현실 기반의 유영 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

100: 풀 110: 마커
200: 스탠드 210: 베이스
211: 펌핑공간 212: 이동 프레임
213: 컴프레셔 214: 파도 발생판
215: 파도 발생부 220: 제 1 지지부
230: 제 2 지지부 300: 유저 프레임
310: 회전바디 311: 함입공
312: 롤링 베어링 320: 밴드
321: 이동 홈 330: 제 1 지지링
340: 제 2 지지링 331: 힌지
332: 제 1 링크 333: 제 2 링크
341: 내부 프레임 342: 외부 프레임
343: 개방홈 344: 이동슬릿
345: 연결로프 346: 볼 베어링
347: 연장 프레임 349: 탈착수단
350: 라운드부 400: 와인더
410: 와이어 420: 꼬임 방지수단
500: 헤드셋 510: 디스플레이부
600: 컨트롤러 610: VR제공모듈
611: 모델링 데이터베이스 612: 환경합성부
620: 센서부 630: 확장 표시 제어모듈
640: 자막 제어모듈 641: 안내 데이터베이스
642: 자막 제공부 643: 자막 합성부
644: 마커 감지부 645: 자막 배치부
650: 파도발생 제어모듈

Claims

헤드 마운트 디스플레이를 활용한 가상현실 기반의 유영 시스템으로서,
물이 담겨진 풀;
상기 풀의 일 측에 구비되는 베이스와, 상기 베이스로부터 기립 연장된 제 1 지지부 및, 상기 제 1 지지부의 단부에서 절곡 연장된 제 2 지지부를 포함하는 스탠드;
사용자의 몸통에 둘러 고정되는 유저 프레임;
상기 스탠드와 상기 유저 프레임을 연결하는 것으로서 상기 사용자가 상기 풀 내부에서 움직일 수 있도록 제한된 길이로 연장된 와이어를 권취하는 와인더;
상기 사용자의 두부(頭部)에 장착되는 것으로서 사용자가 응시하는 방향의 기울기를 측정하는 기울기센서와, 상기 사용자에게 가상현실(VR : Virtual Reality) 이미지를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 헤드셋;
상기 기울기센서를 통해 측정된 기울기에 따라 상기 디스플레이부에서 표시될 가상현실 이미지를 차등 제공하는 VR제공모듈과,
상기 와인더의 회전을 감지하여 상기 와인더에서 인출된 와이어의 길이를 파악하는 권취 감지센서와, 상기 와이어의 장력을 측정하는 장력센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 센서부와, 상기 와이어의 인출된 길이 고저 및 상기 장력의 고저 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 디스플레이부에서 표시될 가상현실 이미지를 차등 제공하는 확장 표시 제어모듈을 구비한, 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제 1,2 지지부는,
길이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 유저 프레임의 일 측에는,
상기 유저의 이동 시 상기 와이어의 꼬임을 방지하는 꼬임 방지수단이 구비되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 유저 프레임은,
신축성 재질로서 상기 사용자의 몸통에 둘러 고정되되 외주면을 따라 함입 연장된 이동 홈이 구비된 밴드와,
상기 밴드를 회전 가능하게 둘러싸는 것으로서 적어도 일 측에 상기 와이어가 고정되는 링 형상의 회전바디 및,
상기 회전바디의 내주면을 따라 일정 간격마다 복수로 함입된 함입공과,
상기 함입공에 회전 가능하게 구비된 상태에서 일부가 상기 함입공의 입구 측으로 돌출되어 상기 이동 홈에 끼워지는 롤링 베어링(rolling bearing)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 유저 프레임은,
신축성 재질로서 상기 사용자의 몸통에 둘러 고정되는 밴드와,
상기 밴드를 둘러싼 상태에서 회전 가능하게 장착되는 링 형상의 라운드부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 5항에 있어서,
상기 라운드부는,
상기 밴드를 둘러싸는 제 1 지지링과,
상기 제 1 지지링의 직경보다 큰 직경을 가져 상기 제 1 지지링과 이격되어 위치하는 제 2 지지링 및,
상기 제 1 지지링과 상기 제 2 지지링의 사이를 연결하는 것으로서 힌지를 매개로 접철 가능하게 결합되는 제 1,2 링크를 구비한 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 풀은,
식별 가능한 것으로서 일정 간격을 두고 배치된 복수의 마커를 구비하고,
상기 VR제공모듈은,
상기 디스플레이부를 통해 제공될 복수의 배경 이미지와, 환경요소 이미지가 저장된 모델링 데이터베이스와,
상기 기울기센서에서 측정된 기울기에 따라 상기 배경 이미지를 회전시킨 상태에서 상기 사용자가 바라보는 방향에 위치하는 상기 마커에 상기 환경요소 이미지를 합성하여 상기 가상현실 이미지를 생성하는 환경합성부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 디스플레이부를 통해 제공될 복수의 안내정보가 저장된 안내 데이터베이스와,
상기 와이어의 인출된 길이 고저 및 상기 장력의 고저 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 가상현실 이미지에 상기 안내정보를 합성하여 상기 디스플레이부로 제공하는 자막 제공부를 포함하는 자막 제어모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 풀은,
식별 가능한 것으로서 일정 간격을 두고 배치된 복수의 마커를 구비하고,
상기 자막 제어모듈은,
상기 가상현실 이미지에 2차원 xy좌표를 형성하고 상기 안내정보를 적어도 어느 하나의 안내영역에 합성하는 자막 합성부와,
상기 디스플레이부의 정 중앙을 기준점으로 설정하고 상기 기준점을 중심으로 인식된 상기 마커의 좌표와 특정 시간 이전에 인식된 상기 마커의 좌표를 비교하여 변경여부를 판단하는 마커 감지부와,
상기 마커 감지부에서 감지된 상기 마커의 좌표이동에 따라 상기 안내정보를 상기 마커의 이동된 좌표에 대응되는 변경좌표로 재배치하는 자막 배치부를 구비한 하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 자막 배치부는,
다음의 수학식을 사용하여 상기 안내정보를 상기 변경좌표로 재배치하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
수학식,

(여기서, W(t)는 변경좌표,
는 최초 시간, t는 현재 시간,
는 현재 시간과 최초 시간 사이의 임의의 시간,
는 기준점으로부터 최초 시간에 파악된 마커의 좌표,
은 기준점으로부터
시간에 파악된 마커의 좌표,
는 기준점으로부터 현재 파악된 마커의 좌표,
은 풀의 체적에 따른 평균 빛의 전달율)
제 7항에 있어서,
상기 유저 프레임은,
길이 조절이 가능한 내부 프레임과,
일 측이 개방된 개방홈을 구비한 'C' 형상으로 상기 내부 프레임을 둘러싸는 것으로서, 외주면을 따라 이동슬릿이 형성된 외부 프레임 및,
상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임 사이를 연결하는 복수의 연결로프가 구비되되,
상기 개방홈에는,
신축성 재질로 형성되어 상기 외부 프레임의 양 단부와 탈착 가능하게 결합하는 연장 프레임이 구비되고,
상기 와이어의 끝 단에는,
상기 이동슬릿에 삽입되어 상기 이동슬릿을 따라 이동하는 볼 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 베이스는,
상기 풀 내부의 물속에 잠겨 위치하는 것으로서 내부에 펌핑공간을 구비하되,
상기 펌핑공간에는,
물을 펌핑하는 컴프레셔와, 일정한 방향으로 연장된 이동 프레임 및, 상기 이동 프레임을 따라 이동하는 판상의 파도 발생판을 포함하는 파도 발생부가 구비되고,
상기 컨트롤러는,
상기 와이어의 인출된 길이 고저 및 상기 장력의 고저 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파도 발생판의 구동을 제어하는 파도발생 제어모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반의 유영 시스템.