KR20170099623A - 가상 현실 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 일반적으로 가상 현실 서버에 연결되어 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 가상 현실 제어 장치에 대해 설명된다. 가상 현실 제어 장치는 받침대, 받침대의 상부에 연결된 상체 지지 요소, 받침대의 하부에 연결된 하체 지지 요소, 일측 단부는 받침대에 연결되고 타측 단부는 상체 지지 요소의 중앙 부근에 연결된 중심축 및 일측 단부는 받침대에 연결되고 타측 단부는 상체 지지 요소에 연결되는 하나 이상의 인코더를 포함할 수 있다. 상체 지지 요소는 사용자의 움직임에 기초하여 중심축을 중심으로 한 움직임이 가능하며, 하나 이상의 인코더는 상체 지지 요소의 움직임에 따른 직선 변위, 회전각 변위 및 속도 중 적어도 하나를 검출하여 제1 신호를 생성할 수 있다.

Description

가상 현실 제어 장치 {VIRTUAL REALITY CONTROL DEVICE}
본 발명은 가상 현실 서버에 연결되어 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 가상 현실 제어 장치에 관련된다.
가상 현실이란 원하는 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서, 사용자가 마치 실제 주변 상황 및 환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 느끼도록 만들어주는 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 말한다. 사용자가 가상 현실을 통해 실재감을 느끼기 위해서는 시각, 청각, 촉각 등 사용자의 오감을 통해 획득되는 정보를 제공해야 한다. 특히, 사용자의 감각 중에 가장 많은 정보를 요구하는 것은 시각으로서, 가상 현실의 발전에 따라 눈과 유사한 장치들이 개발되어 왔다. 이러한 노력의 결과로 개발된 장치가 바로 HMD(head mounted display)이다.
HMD란 사용자의 머리에 장착하는 디스플레이 장치로서, 그 종류와 원리는 다양하다. 초기에, HMD는 주로 군사장비 분야에서 활용되었으나, 게임 분야에 사용되면서 보편화되고 있다. 예컨대, 오큘러스 리프트(Oculus Rift)와 같은 현재의 HMD는 사용자가 얼굴을 왼쪽으로 회전하면 화면에 디스플레이되는 장면도 왼쪽으로 움직이고, 얼굴을 오른쪽으로 회전하면 화면에 디스플레이되는 장면도 오른쪽으로 움직인다. 즉, HMD 자체가 사용자의 움직임을 인식하고 화면에 반영하는 방식이다. HMD를 이용하면 많은 물리적 운용 공간을 필요로 하지 않으면서, 특정 상황에 적합해지도록 유연하게 적용할 수 있다. 등록특허 10-1279869의 경우, 두부(頭部) 장착형 디스플레이를 이용한 비행 시뮬레이터 영상 시현 장치 및 방법에 대해 개시하고 있다. 구체적으로, 이 문헌에서는 두부 장착형 디스플레이, 즉 HMD를 비행 시뮬레이터에 적용하여, 사용자가 시뮬레이터 운용시 실제 비행하는 것과 같은 몰입감과 현실감을 향상하였다.
한편, 최근 상업적으로 HMD의 수요가 증가함에 따라, 관련 가상 현실 장치의 수요 또한 증가하였다. 특히, 최근에는 사용자에게 최선의 가상 현실 경험을 제공하기 위하여, 각각의 가상 현실 컨텐츠와 연계된 가상 현실 장치의 개발이 증가하였다. 예컨대, 등록특허 10-1232422는 가상 스킨스쿠버 체감을 위한 모션 시뮬레이터 시스템을 개시하고 있는데, 사용자는 가상현실 컨텐츠와 HMD 및 헤드셋을 포함하는 모션 시뮬레이터를 이용하여 스킨스쿠버를 체감할 수 있다.
종래의 가상 현실 장치의 경우 사용자가 디스플레이에 출력된 화면에 따라 조작을 수행하면 상황에 따라 운동체감을 주도록 기계적 자유도를 이용하여 구현하는 모션베이스를 기반으로 한 것이 대부분이다. 예컨대, 등록특허 10-1501632는 인터랙티브 오감형 라이더 비행 배틀 레이싱 장치에 대해 개시하고 있으며, 위 장치는 스피커, VR 헤드셋과 모션을 발생하는 모션 베이스 등을 포함하고 있다.
종래의 모션 베이스 기반의 가상 현실 장치와는 달리, 익스트림 체험 컨텐츠 또는 비행형 가상 현실 컨텐츠의 경우에는 컨트롤러 기반의 장치가 가상 현실을 경험하기에 보다 적합할 수 있다. 이는 컨트롤러 기반의 장치의 경우, 사용자가 신체를 이용하여 장치를 움직이면, 장치의 움직임이 컨텐츠 내에 반영되므로 사용자가 컨텐츠를 직접 제어하고 있는 것처럼 느낄 수 있기 때문이다. 따라서, 컨트롤러 기반의 장치를 기계적 구성이 간단하여 유지 및 관리 비용에 있어 효율적일 수 있도록 구현하는 것이 요구된다.
일 예시에서, 본 발명은 일반적으로 가상 현실 서버에 연결되어 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 가상 현실 제어 장치에 관한 것이다. 가상 현실 제어 장치는 받침대, 받침대의 상부에 연결되어 사용자의 상체를 지지하기 위한 상체 지지 요소, 그리고 받침대의 하부에 연결되어 사용자의 하체를 지지하기 위한 하체 지지 요소를 포함할 수 있다. 또한, 가상 현실 제어 장치는 적어도 사용자의 하중과 상체 지지 요소를 지탱하기 위한 중심축을 포함할 수 있으며, 여기서 중심축의 일측 단부는 받침대에 연결되고 타측 단부는 상체 지지 요소의 중앙 부근에 연결될 수 있다. 가상 현실 제어 장치는 사용자의 움직임에 따른 상체 지지 요소의 움직임을 검출하기 위한 하나 이상의 인코더를 더 포함할 수 있는데, 여기서 인코더의 일측 단부는 받침대에 연결되고 타측 단부는 상체 지지 요소에 연결될 수 있다. 상체 지지 요소는 사용자의 움직임에 기초하여 중심축을 중심으로 한 움직임이 가능하며, 하나 이상의 인코더는 상체 지지 요소의 움직임에 따른 직선 변위, 회전각 변위 및 속도 중 적어도 하나를 검출하여 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 제1 신호를 생성하는 것일 수 있다.
다른 예시에서, 가상 현실 제어 장치는 상체 지지 요소 고정 장치를 더 포함할 수 있다. 상체 지지 요소 고정 장치는 가상 현실 제어 장치가 동작이 없을 때에는 상체 지지 요소를 고정하고 있다가, 그 동작을 시작하면 상체 지지 요소로부터 분리되어 사용자가 상체 지지 요소를 자유롭게 좌우로 회전할 수 있게 한다.
또 다른 예시에서, 상체 지지 요소는 복수의 팔 지지 요소, 복수의 팔 조절 레버 및 복수의 고정 손잡이를 포함할 수 있다. 팔 지지 요소는 사용자가 팔꿈치를 두는 요소이다. 팔 지지 요소에 연결된 팔 조절 레버를 통해 사용자는 신체 조건에 맞추어 그 길이 및 각도 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 고정 손잡이는 팔 조절 레버에 연결되어 사용자가 손으로 쥘 수 있는 요소이다. 고정 손잡이에는 고정 손잡이 버튼을 포함할 수 있다. 사용자가 손가락을 이용하여 버튼을 누르면 신호를 생성하여 가상 컨텐츠 내 원하는 기능을 수행할 수 있다.
상체 지지 요소는 몸체 안전 가이드를 더 포함할 수 있다. 몸체 안전 가이드는 사용자가 몸을 움직일 때 상체가 장치로부터 이탈되지 않게 한다.
또 다른 예시에서, 하체 지지 요소는 무릎 안장, 하나 이상의 지지대 및 발 고정대를 포함할 수 있다. 사용자는 무릎 안장에 무릎을 두어 하중을 분담할 수 있으며, 하나 이상의 지지대는 무릎 안장과 받침대의 사이에서 무릎 안장이 적절한 높이가 되도록 지지한다. 또한 발 고정대를 이용하여, 사용자는 발목을 고정한다. 하체 지지 요소는 발 고정대 조절 레버를 더 포함할 수 있다. 발 고정대 조절 레버는 사용자의 발목을 고정하는 두께를 조절하여 사용자의 신체 조건에 적합하게 한다. 하체 지지 요소는 풋 패달을 더 포함할 수 있다. 풋 패달은 발 고정대에 연결되어 사용자가 발로 풋 패달을 누르면 신호를 생성하여 가상 컨텐츠 내 원하는 기능을 수행할 수 있다. 한편, 받침대는 레일을 포함할 수 있다. 레일을 통해 발 고정대 및 지지대 중 적어도 하나를 슬라이딩 가능하게 할 수 있다.
전술한 요약은 예시적인 것일 뿐이고, 어떤 방식으로든 제한을 의도한 것은 아니다. 상술한 예시적인 태양, 실시예 및 특징들에 더하여, 추가의 태양, 실시예 및 특징들이 도면과 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 분명하게 될 것이다.
본 개시의 전술한 특징들 및 기타 특징들은, 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명 및 첨부된 청구항으로부터 충분히 분명해질 것이다. 이러한 도면들은 본 개시에 따르는 단지 몇 가지의 실시예만을 도시한 것이고, 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 개시는 첨부된 도면의 사용을 통하여, 더 구체적이고 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 가상 현실 제어 장치 및 사용자의 기본 자세를 예시하고;
도 2a는 가상 현실 제어 장치의 정면도를 예시하고;
도 2b는 가상 현실 제어 장치의 평면도를 예시하고;
도 2c는 가상 현실 제어 장치의 사시도를 예시하고;
도 3은 가상 현실 제어 장치를 이용한 사용자의 상승 자세 및 하강 자세를 예시하고;
도 4는 가상 현실 제어 장치를 포함하는 가상 현실 시스템을 구현하는 구성을 예시하고; 그리고
도 5는 둘 이상의 가상 현실 제어 장치를 이용하여 가상 현실 시스템을 구현하는 구성을 예시한다.
이하의 상세한 설명에서, 여기의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조가 이루어진다. 도면에서, 유사한 부호는, 문맥에서 다른 지시가 없다면, 일반적으로 유사한 구성요소를 식별한다. 상세한 설명, 도면, 및 청구항에서 기술된 예시적인 실시예들은 청구범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에 제시된 대상의 범위와 사상을 벗어나지 않으면서 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변형이 이루어질 수 있다. 여기에서 일반적으로 기술되고 도면에서 도시된 바와 같은 본 개시의 태양들이 다양한 다른 구성으로 배열, 대체, 조합, 분리, 및 설계될 수 있음과, 이 모두가 여기에서 명확히 고려됨이 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 가상 현실 제어 장치(100) 및 사용자의 기본 자세를 예시한다. 발명은 일반적으로 가상 현실 서버에 연결되어 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 가상 현실 제어 장치에 관련된다. 가상 현실 컨텐츠는 익스트림 체험 컨텐츠 또는 비행형 가상 현실 컨텐츠일 수 있다. 종래의 모션베이스와는 달리, 가상 현실 제어 장치는 컨트롤러로서 사용자가 직접 몸을 움직여 사용자의 신체와 가상 현실 제어 장치가 일체화된 조작감을 제공할 수 있다. 즉, 도 1에서 사용자는 HMD(head mounted display)를 장착한 채 발목은 고정하고 무릎을 지지하여 안정감을 제공하고, 상체 지지 요소에 상체를 엎드리며, 그리고 손으로 고정 손잡이를 잡아서 가상 현실 제어 장치 상에서 기본 자세에 있다. 기본 자세에서는, 사용자가 장치에 탑승하기 쉽도록 상체 지지 요소 고정 장치가 상체 지지 요소에 접촉하여 상체 지지 요소를 지지하고 있는데, 이에 대해서는 구체적으로 후술한다. 동작이 시작하면, 사용자는 가상 현실 제어 장치와 함께 상체를 좌우로 기울이거나, 상체를 잡아당기거나, 또는 상체를 아래로 밀면서 가상 현실 컨텐츠를 경험할 수 있다. 사용자는 고정 손잡이 상부에 연결된 고정 손잡이 버튼을 손가락으로 누르거나, 발로 풋패달을 눌러서 신호를 생성하고 가상 현실 컨텐츠 내에서 추가적인 기능을 수행할 수 있다.
도 2a는 가상 현실 제어 장치(200)의 정면도를 예시하고, 도 2b는 가상 현실 제어 장치(200)의 평면도를 예시하며, 그리고 도 2c는 가상 현실 제어 장치(200)의 사시도를 예시한다. 도 2a 내지 도 2c에서 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하였으며, 이하에서는 도 2a 내지 도 2c에 기초하여 가상 현실 제어 장치(200)의 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 가상 현실 제어 장치(200)는 받침대(201), 하나 이상의 인코더(202), 중심축(204), 사용자의 상체를 지지하기 위한 상체 지지 요소(205), 사용자의 하체를 지지하기 위한 하체 지지 요소(206)를 포함할 수 있다.
받침대(201)는 장치 및 사용자의 하중 모두를 지탱할 수 있도록 적절한 재료를 이용하여 적절한 모양 및 크기로 만들어질 수 있다. 도 2a 내지 도 2c에서, 받침대(201)는 가상 현실 제어 장치(200)의 모든 컴포넌트들을 안정적으로 고정하고 그 하중을 지탱하기 위한 크기와 모양으로 예시되었지만, 일부 실시예에서, 일부 컴포넌트는 받침대(201) 상에 연결되지 않고, 직접적으로 지면 상에 고정될 수 있다. 상체 지지 요소(205) 및 하체 지지 요소(206)는 사용자의 신체를 지지할 수 있는 적절한 모양 및 크기를 가질 수 있다.
중심축(204)의 일측 단부는 받침대(201)에 연결되고, 타측 단부는 상체 지지 요소(205)의 중앙 부근에 연결되어 적어도 사용자의 하중과 상체 지지 요소(205)를 지탱한다. 중심축(204)은 공압 쇼크 업소버(pneumatic shock absorber)를 장착할 수 있다. 공압 쇼크 업소버 시스템으로 30~90kg까지 쇼크 업소버의 압력을 조절할 수 있다. 중심축(204)의 작용으로, 사용자가 가상 현실 제어 장치(200) 상에서 동작을 마친 후에 신체에서 힘을 풀면 기본 자세로 복원될 수 있다. 또한 사용자의 하중을 고려하여 사용자에게 최상의 탑승감을 전달할 수 있다.
하나 이상의 인코더(202)는 일측 단부는 받침대(201)에 연결되고, 타측 단부는 상체 지지 요소(205)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 일 예시에서, 하나 이상의 인코더(202)는 세 개로, 그 각각은 상체 지지 요소(205)의 상부 좌측, 상부 우측 및 하부 중앙에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 하나 이상의 인코더(202)는 가상 현실 제어 장치(200)의 충격과 진동에 대해 내구성이 뛰어나 안정성을 향상시킨다. 하나 이상의 인코더(202)는 상체 지지 요소(205)의 움직임에 따른 직선 변위, 회전각 변위 및 속도 중 적어도 하나를 검출하여 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위해 제1 신호를 생성하는 것일 수 있다. 일 예시에서, 인코더(202)에서 생성된 제1 신호는 가상 현실 제어 장치(200)에 통신 가능하게 연결된 가상 현실 서버(도시되지 않음)로 전송될 수 있다. 가상 현실 서버는 이 제1 신호를 종합적으로 판단하여 가상 현실 컨텐츠의 미세한 제어를 수행할 수 있으며, 제1 신호의 평균값을 이용함으로써 가상 현실 서버에 저장된 컨텐츠의 수평값을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 인코더(202)는 리니어 샤프트 인코더일 수 있다. 즉, 하나 이상의 인코더(202)는 디지털 방식의 위치 센서로서 직선 변위를 측정하는 리니어 인코더(linear encoder)의 기능과 회전각 변위를 측정하는 샤프트 인코더(shaft encoder)의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 하나 이상의 인코더(202)는 완전히 통합된 스케일을 포함한 고강도 강철 샤프트 및 내부에 움직이는 부품이 없는 슬라이딩 판독 헤드 모듈로 구성될 수 있다. 한편, 리니어 샤프트 인코더를 사용하는 것보다 비용 효율적이면서도 직선 변위 및 회전각 변위 모두를 측정할 수 있도록, 하나 이상의 인코더(202)를 다양한 방법으로 구현하는 것도 가능하다. 예컨대, 다른 실시예에서, 하나 이상의 인코더(202)는 직선 변위를 측정하는 하나 이상의 리니어 인코더 및 회전각 변위를 측정하는 하나 이상의 로테이션 인코더를 포함할 수 있다. 이 실시예에서는, 직선 변위 및 회전각 변위 모두를 측정할 수 있는 리니어 샤프트 인코더 대신에, 직선 변위를 측정하기 위한 리니어 인코더와 이에 추가하여 회전각 변위를 측정할 수 있는 로테이션 인코더를 함께 사용하는 것이다. 리니어 샤프트 인코더는 상대적으로 고가이기 때문에, 리니어 인코더와 로테이션 인코더 각각을 함께 사용하는 것이 리니어 샤프트 인코더를 사용하는 것에 비해 비용 효율적일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 인코더(202)로 리니어 샤프트 인코더를 사용하는 대신에, 하나 이상의 인코더(202)를 리니어 인코더로만 구현하고, 이와 별도로 상체 지지 요소(205)에 자이로 센서(gyro sensor)를 채용하는 것도 가능하다. 이 실시예에서는, 리니어 인코더로 직선 변위를 측정하고 상체 지지 요소(205)에 결합된 자이로 센서로 회전각 변위를 측정하게 된다. 여기서, 자이로 센서가 상체 지지 요소(205)에 결합되는 방식은 착탈식, 고정식 등 기타 여러 방법으로 자이로 센서가 상체 지지 요소(205)에 부착되어 사용자의 움직임에 따른 회전각 변위를 측정할 수 있도록 하면 충분하다. 앞서 살펴 본 인코더(202)를 구현하기 위한 여러 가지 실시예들, 즉 인코더(202)를 리니어 샤프트 인코더로만 구현하는 방식, 인코더(202)를 리니어 인코더와 로테이션 인코더로 구현하는 방식 및/또는 인코더(202)를 리니어 인코더 구현하고 이에 자이로 센서를 추가하는 방식은, 그 구체적인 구현에 있어서 당업계에 공지된 여러 가능한 방법을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 상체 지지 요소(205)에 탑승한 사용자의 움직임에 따른 직선 변위와 회전각 변위 양자를 측정하기 위한 다른 여러 다양한 방법들이 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 하나 이상의 인코더(202)에 채택 가능하다.
상체 지지 요소(205)는 복수의 팔 지지 요소(207), 복수의 팔 조절 레버(208) 및 복수의 고정 손잡이(209)를 포함할 수 있다. 복수의 팔 지지 요소(207)는 상체 지지 요소(205)의 상부 양측에 위치하여, 각각 왼팔 및 오른팔을 지지할 수 있다. 복수의 팔 조절 레버(208) 각각은 사용자의 신체 조건에 맞추어 그 길이 및 각도 중 적어도 하나를 조절할 수 있으며, 또한 그 일측 단부가 복수의 팔 지지 요소(207)에 각각 연결된다. 복수의 고정 손잡이(209) 각각은 복수의 팔 조절 레버의 타측 단부에 각각 연결될 수 있다. 사용자는 왼손 및 오른손으로 복수의 고정 손잡이(209)를 쥔 채, 동작 자세를 취할 수 있다. 고정 손잡이(209)에는 그 각각에 연결되는 복수의 고정 손잡이 버튼(210)을 더 포함할 수 있다. 복수의 고정 손잡이 버튼(210)은 가상 현실 버튼을 제어하기 위한 제2 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 고정 손잡이 버튼(210)에서 생성된 제2 신호는 가상 현실 제어 장치(200)에 통신 가능하게 연결된 가상 현실 서버(도시되지 않음)로 전송될 수 있다. 가상 현실 서버는 제2 신호에 기초하여 가상 현실 컨텐츠 내에서 시작 및 중지와 같은 일반적인 조작을 수행할 수 있다.
상체 지지 요소(205)는 몸체 안전 가이드(217)를 더 포함할 수 있다. 몸체 안전 가이드(217)는 사용자가 신체를 좌우로 움직일 때에 사용자의 이탈을 방지하기 위한 것이다. 몸체 안전 가이드(217)는 사용자의 신체에 따라 그 높이 및 폭 중 적어도 하나를 조절 가능한 것일 수 있다.
다른 실시예에서, 하체 지지 요소(206)는 무릎 안장(211), 하나 이상의 지지대(212), 발 고정대(213) 및 발 고정대 조절 레버(214)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 지지대의 일측 단부는 받침대(210)에 연결되고, 하나 이상의 지지대의 타측 단부는 무릎 안장(211)에 연결될 수 있다. 무릎 안장(211)은 사용자의 무릎을 지지하여 하중을 지탱할 수 있는 임의의 구성일 수 있다. 발 고정대(213)는 받침대의 하부에 연결될 수 있다. 사용자는 발 고정대를 통하여 발목을 고정할 수 있다. 발 고정대 조절 레버(214)는 발 고정대에 결합되어 사용자의 발목 굵기에 따라 위치를 조절할 수 있다. 예컨대, 사용자가 발 고정대(213)의 위쪽 부분과 아래쪽 부분 사이에 발목을 두고, 발 고정대 조절 레버(214)를 돌리면, 발 고정대(213)의 아래쪽 부분은 신체 전면의 발목 부위에, 발 고정대(213)의 위쪽 부분은 신체 후면의 발목 부위에 닿아서 사용자의 발목을 고정할 수 있다. 발 고정대(213)는 발 고정대 조절 레버(214)를 돌려서 위치를 변경하는 것으로 예시되었지만, 자동으로 사용자의 발목에 적합하게 조절되도록 구현될 수 있다.
받침대(201)는 또한 레일(215)을 포함할 수 있다. 레일(215)의 설치 예시는 도 2a에 잘 나타난다. 하나 이상의 지지대(212)는 받침대의 레일(215) 위를 슬라이딩 가능할 수 있다. 발 고정대(213)는 레일(215)을 통해 신체 조건에 따라 조절될 수 있으나, 동작 중에는 그 위치는 고정되는 것일 수 있다. 발 고정대(213)는 풋 패달(216)을 포함할 수 있다. 풋 패달(216)은 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 제3 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 풋 패달(216)에서 생성된 제3 신호는 가상 현실 제어 장치(200)에 통신 가능하게 연결된 가상 현실 서버(도시되지 않음)로 전송될 수 있다. 이 제3 신호는 사용자가 발로 풋 패달(215)을 누를 시에 생성되며, 가상 현실 서버는 제3 신호에 기초하여 가상 현실 컨텐츠 내의 가속, 감속 및 좌우 회전 등과 같은 조작을 수행할 수 있다.
가상 현실 제어 장치(200)는 상체 지지 요소 고정 장치(203)를 더 포함할 수 있다. 상체 지지 요소 고정 장치(203)의 일측 단부는 받침대(201)에 연결된다. 상체 지지 요소 고정 장치(203)의 타측 단부는, 상기 가상 현실 제어 장치(200)가 대기 상태일 때 상체 지지 요소(205)에 접촉하여 상체 지지 요소(205)를 지지하고, 그리고 가상 현실 제어 장치가 작동을 개시할 때에 상체 지지 요소(205)로부터 분리될 수 있다. 따라서, 가상 현실 제어 장치(200)를 사용하지 않을 때에는 상체 지지 요소 고정 장치(203)가 상체 지지 요소(205)를 안정적으로 지지하여 고장을 방지하고, 사용자의 안정적인 탑승을 도울 수 있다.
일 예시에서, 사용자는 가상 현실 제어 장치(200)에 탑승한 상태에서 자신의 신체를 움직임으로써 가상 현실 서버에 저장된 가상 현실 컨텐츠를 제어할 수 있다. 예컨대, 사용자가 가상 현실 제어 장치(200) 상에서 왼손으로 좌측 고정 손잡이를 그리고 오른손으로 우측 고정 손잡이를 쥔 후 자신의 신체를 좌우로 움직이면, 이러한 움직임에 따라 하나 이상의 인코더(202)에 의해 생성되는 제1 신호는 가상 현실 서버로 전달되며, 가상 현실 서버는 가상 현실 컨텐츠(예컨대, 가상 비행 컨텐츠) 상에서 좌측과 우측으로 회전하는 형태의 영상을 HMD를 통해 사용자에게 제공하게 된다. 이러한 가상 비행 컨텐츠에서는, 좌우의 움직임뿐만 아니라 상승 및 하강 움직임도 보다 사실적으로 사용자에게 제공할 수 있다.
도3은 가상 현실 제어 장치 상에서 사용자의 상승 자세 및 하강 자세를 예시한다. 사용자가 가상 현실 제어 장치 상에서 양 고정 손잡이를 몸 쪽으로 잡아당기면서 상체를 위로 올리는 형태의 움직임을 취하면, 가상 현실 컨텐츠에서 상승이 가능하다. 또한, 사용자가 가상 현실 제어 장치 상에서 양 고정 손잡이를 앞으로 밀면서 상체를 통해 상체 지지 요소 아래쪽으로 힘을 주면, 가상 현실 컨텐츠에서 하강이 가능하다. 일 예시에서, 하나 이상의 지지대는 받침대의 레일 위에서 슬라이딩이 가능하여, 사용자가 상승 자세 및 하강 자세를 구현하기 쉽도록 보조할 수 있다. 즉, 상승 자세에서는 사용자가 상체를 위로 올리기 쉽도록, 무릎을 구부리면서 하나 이상의 지지대를 앞쪽으로 끌어올 수 있다. 한편, 하강 자세에서는 사용자가 상체를 숙이면서 무릎을 피면, 하나 이상의 지지대가 레일 상에서 슬라이딩하여 적절한 위치로 조정될 수 있다.
도 4는 가상 현실 시스템(400)을 구현하는 구성을 예시한다. 이 가상 현실 시스템(400)은 HMD(410), 가상 현실 제어 장치(420) 및 가상 현실 서버(430)를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, HMD(410) 및 가상 현실 제어 장치(420)는 각각 가상 현실 서버(430)에 통신 가능하게 연결된다. 이러한 연결에는 유선 또는 무선 연결 방식이 사용되며, 당업계에 널리 알려진 여러 가능한 방법이 사용 가능하다.
HMD(410)는 현재 또는 앞으로 개발될 다양한 형태의 장치로서 사용자의 머리에 장착되어 사용자에게 시각 및/또는 청각은 물론 기타 가상 현실 컨텐츠의 체험에 가능한 자극을 제공할 수 장치를 포함할 수 있다. 기본적으로 현재 널리 사용되고 있는 장치는 영상 및 음성 데이터를 사용자에게 제공할 수 있는데, 이러한 영상 및 음성 데이터는 HMD(410)가 가상 현실 서버(430)로부터 수신하여 HMD(410) 내에 포함된 디스플레이 및 스피커를 통해 사용자에게 제공하게 된다. HMD(410)는 또한 사용자의 음성과 같은 사용자 입력을 수신하여 가상 현실 서버(430)로 전달함으로써 가상 현실 컨텐츠를 제어할 수 있는 인터랙티브한 형태의 장치도 가능하다.
가상 현실 제어 장치(420)는 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명한 가상 현실 제어 장치일 수 있다. 기본적으로, 사용자는 가상 현실 제어 장치(420)에 탑승하여 자신의 신체를 움직이고 가상 현실 제어 장치(420)는 그 움직임에 따른 제어 신호(예컨대, 도 2를 기초로 설명한 제1 신호, 제2 신호 및 제3 신호)를 생성한다. 가상 현실 제어 장치(420)에 의해 생성된 제어 신호는 가상 현실 서버(430)로 전송되며, 전송된 제어 신호는 가상 현실 서버(430) 상에 저장되어 처리되고 있는 가상 현실 컨텐츠를 제어하는 데에 사용될 수 있다.
가상 현실 서버(430)는 가상 현실 컨텐츠를 처리하기 위한 장치로서, 이를 위해 적어도 메모리, 프로세서 등의 기본적인 하드웨어 구성을 갖춘 장치이면 충분하다. 가상 현실 서버(430)는 가상 현실 컨텐츠의 처리에 있어 가상 현실 제어 장치(420)로부터 전송된 제어 신호를 수신하여 이 제어 신호를 기초로 가상 현실 컨텐츠를 제어하고, 그 제어 결과에 따른 영상 및/또는 음성 신호를 HMD(410)로 전송할 수 있다. 또한, 도 4에는 도시되지 않았지만, 가상 현실 서버(430)에서 처리되는 컨텐츠에 따라, 가상 현실 시스템(400)은, 예컨대 바람 발생 장치 및 물 분사 장치 등을 추가로 포함할 수 있다.
도5는 둘 이상의 가상 현실 제어 장치를 이용하여 가상 현실 시스템(500)을 구현하는 구성을 예시한다. 가상 현실 시스템(500)은 둘 이상의 HMD(510 및 520), 둘 이상의 가상 현실 제어 장치(530 및 540), 둘 이상의 가상 현실 서버(550 및 560), 네트워크 허브(570) 및 종합 제어 및 관리 시스템(580)을 포함할 수 있다. 도 5에서는 HMD, 가상 현실 제어 장치 및 가상 현실 서버가 각각 두 개씩 포함되는 것으로 도시되었지만 이에 제한되는 것은 아니다.
HMD(510 및 520) 및 가상 현실 제어 장치(530 및 540)는 각각 가상 현실 서버(550 및 560)에 통신 가능하게 연결된다. 이러한 연결에는 유선 또는 무선 연결 방식이 사용되며, 당업계에 널리 알려진 여러 가능한 방법이 사용 가능하다. HMD(510 및 520), 가상 현실 제어 장치(530 및 540) 및 가상 현실 서버(550 및 560)는 도4의 HMD(410), 가상 현실 제어 장치(420) 및 가상 현실 서버(430)와 각각 그 기능 및 세부사항이 유사할 수 있으며, 설명의 간소화를 위해 그 구체적인 설명은 생략한다.
네트워크 허브(570)는 가상 현실 서버(550 및 560)와 종합 제어 및 관리 시스템(580)을 바람직하게는 케이블로 연결하여 근거리 통신망인 LAN을 구성할 수 있다. 네트워크 허브(570)는 가상 현실 서버(550 및 560)로부터 종합 제어 및 관리 시스템(580)으로 그리고 종합 제어 및 관리 시스템(580)에서 가상 현실 서버(550 및 560)로 데이터를 전송하여 데이터 중계 기능을 한다. 종합 제어 및 관리 시스템(580)은 네트워크 허브를 거쳐 복수의 가상 현실 서버(550 및 560)를 제어 및 관리할 수 있다. 가상 현실 컨텐츠에 따라, 종합 제어 및 관리 시스템(580)은 가상 현실 제어 장치(530 및 540)의 사용자가 가상 현실 서버(550 및 560)를 통해 싱글형 게임 및/또는 배틀형 게임을 가능하게 할 수 있다. 가상 현실 시스템(500)은 두 개의 가상 현실 제어 장치(530 및 540)를 이용하여 구현되었지만, 당업자는 종합 제어 및 관리 시스템과 네트워크 허브를 포함하여 셋 이상의 가상 현실 제어 장치를 이용하는 가상 현실 시스템도 구현할 수 있을 것이다.
명세서 전체에서, 복수 및 단수의 용어 사용에 대하여 구별하도록 주의가 이루어졌지만, 복수 형태의 일부 참조에 대해 단수 형태를 의미할 수 있고, 단수 형태의 일부 참조에 대해 복수 형태를 의미할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, "A, B 및 C 중 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예컨대, "A, B 및 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B 및 C를 함께 갖는 시스템 등을 포함하지만 이에 제한되지 않음).
본 개시는 다양한 태양의 예시로서 의도된 본 출원에 기술된 특정 실시예들에 제한되지 않을 것이다. 당업자에게 명백할 바와 같이, 많은 수정과 변형들이 그 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 여기에 열거된 것들에 더하여, 본 개시의 범위 안에서 기능적으로 균등한 방법과 장치가 위의 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 수정과 변형들은 첨부된 청구항의 범위에 들어가도록 의도된 것이다. 본 개시는 첨부된 청구항과 그러한 청구항에 부여된 균등물의 전 범위에 의해서만 제한될 것이다. 본 개시가 물론 다양할 수 있는 특정 방법, 합성 또는 구성에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, 여기에서 사용된 용어는 특정 실시예를 기술하기 위한 목적이고, 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해될 것이다.
전술로부터, 본 개시의 다양한 실시예가 예시의 목적을 위해 여기에서 설명되었으며, 본 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것이 인정될 것이다. 따라서, 여기에서 개시된 다양한 실시예가 제한되도록 의도된 것이 아니며, 진정한 범위 및 사상은 이하의 청구항에서 나타난다.

Claims (12)

  1. 가상 현실 서버에 연결되어 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 가상 현실 제어 장치로서,
    받침대;
    상기 받침대의 상부에 연결되어 사용자의 상체를 지지하기 위한 상체 지지 요소;
    상기 받침대의 하부에 연결되어 상기 사용자의 하체를 지지하기 위한 하체 지지 요소;
    일측 단부는 상기 받침대에 연결되고 타측 단부는 상기 상체 지지 요소의 중앙 부근에 연결되어 적어도 상기 사용자의 하중과 상기 상체 지지 요소를 지탱하기 위한 중심축; 및
    일측 단부는 상기 받침대에 연결되고 타측 단부는 상기 상체 지지 요소에 연결되는 하나 이상의 인코더
    를 포함하고,
    상기 상체 지지 요소는 상기 사용자의 움직임에 기초하여 상기 중심축을 중심으로 한 움직임이 가능하며, 상기 하나 이상의 인코더는 상기 상체 지지 요소의 움직임에 따른 직선 변위, 회전각 변위 및 속도 중 적어도 하나를 검출하여 상기 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 제1 신호를 생성하는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상체 지지 요소는 복수의 팔 지지 요소, 복수의 팔 조절 레버 및 복수의 고정 손잡이를 포함하고,
    상기 복수의 팔 지지 요소는 상기 상체 지지 요소의 상부 양측에 위치하고,
    상기 복수의 팔 조절 레버 각각은 그 길이 및 각도 중 적어도 하나를 조절 가능하고 또한 그 일측 단부가 상기 복수의 팔 지지 요소에 각각 연결되며, 그리고
    상기 복수의 고정 손잡이 각각은 상기 복수의 팔 조절 레버의 타측 단부에 각각 연결되는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상체 지지 요소는 상기 복수의 고정 손잡이에 각각 연결되는 복수의 고정 손잡이 버튼을 더 포함하고,
    상기 복수의 고정 손잡이 버튼은 상기 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 제2 신호를 생성하는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가상 현실 제어 장치는 상체 지지 요소 고정 장치를 더 포함하고,
    상기 상체 지지 요소 고정 장치의 일측 단부는 상기 받침대에 연결되고, 상기 상체 지지 요소 고정 장치의 타측 단부는, 상기 가상 현실 제어 장치가 대기 상태일 때 상기 상체 지지 요소에 접촉하여 상기 상체 지지 요소를 지지하고 그리고 상기 가상 현실 제어 장치가 작동 상태일 때 상기 상체 지지 요소로부터 분리되는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하체 지지 요소는 무릎 안장, 하나 이상의 지지대, 발 고정대 및 발 고정대 조절 레버를 포함하고,
    상기 하나 이상의 지지대의 일측 단부는 상기 받침대에 연결되고, 상기 하나 이상의 지지대의 타측 단부는 상기 무릎 안장에 연결되고, 상기 발 고정대는 상기 받침대의 하부에 연결되며, 상기 발 고정대 조절 레버는 상기 발 고정대에 결합되어 상기 발 고정대의 위치를 조절하는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 받침대는 레일을 포함하며,
    상기 하나 이상의 지지대는 상기 받침대의 상기 레일 위를 슬라이딩 가능하게 연결되는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발 고정대는 풋 패달을 더 포함하고,
    상기 풋 패달은 상기 가상 현실 컨텐츠를 제어하기 위한 제3 신호를 생성하는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상체 지지 요소는 몸체 안전 가이드를 더 포함하고,
    상기 몸체 안전 가이드는 상기 상체 지지 요소에 고정적으로 연결되어 상기 사용자의 이탈을 방지하기 위한 것인, 가상 현실 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 인코더는 리니어 샤프트 인코더인 것인, 가상 현실 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 인코더는 하나 이상의 리니어 인코더 및 하나 이상의 로테이션 인코더를 포함하는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상체 지지 요소는 자이로 센서를 포함하고,
    상기 하나 이상의 인코더는 하나 이상의 리니어 인코더를 포함하는 것인, 가상 현실 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    신호 전송 요소를 더 포함하고,
    상기 신호 전송 요소는 상기 제1 신호를 상기 가상 현실 서버로 전송하는 것인, 가상 현실 제어 장치.
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