KR20180094773A

KR20180094773A - 의자형 가상현실 콘트롤러

Info

Publication number: KR20180094773A
Application number: KR1020170183598A
Authority: KR
Inventors: 이상혁; 우재현; 김기섭; 이상덕
Original assignee: 주식회사 애틱팹
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-08-24
Also published as: KR101815530B1; KR20180118584A; KR20180094762A; KR101913179B1

Abstract

본 발명은 의자형 가상현실 콘트롤러에 관한 것으로서, 사용자가 착석하는 시트부; 상기 시트부에 착석한 사용자의 발이 안착되며, 사용자의 걸음 동작이 행해지는 베이스부; 상기 시트부가 상기 베이스부에 대해 회전하도록 상기 베이스부에 회전가능하게 결합되는 회전축; 및 상기 시트부에 착석한 사용자가 상기 회전축을 중심으로 몸을 돌리는 동작 및 상기 베이스부에서의 사용자의 걸음 동작에 의거하여, 사용자에게 VR 영상을 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

의자형 가상현실 콘트롤러{CHAIR TYPE VIRTUAL REALITY CONTROLLER}

본 발명은 의자형 가상현실 콘트롤러 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 의자 형태의 가상현실 콘트롤러에 관한 것이다.

최근, VR(virtual reality)은 고글 또는 헤드마운트 디스플레이(HMD, Head Mounted Display)를 통해 사용자에게 몰입감 있는 360도 3차원 가상체험을 제공하면서 미래 주요기술로 인식되고 있으나, 안정적인 체험환경 제공을 위해서는 추가적인 주변제품 및 기술개발이 필요하다.

이에, VR을 체험하기 위한 장치가 널리 보급되고 있지만, 종래의 VR 체험 장치는 부자연스러운 공간 이동이 발생하고, 많은 공간이 요구되는 문제점이 있다.

이에, 본 출원인은 부자연스러운 공간 이동, 룸 스케일(room scale)의 제한된 공간 활용 방식을 극복하고, 최소한의 공간을 이용해 VR 콘텐츠에서 무한 공간을 자연스럽게 이동할 수 있도록 하며, 사용자의 하중을 분담하는 의자 형태로서 체력적 부담을 감소시켜 장시간 VR을 체험할 수 있는 편한 사용 환경을 제공할 수 있는 의자형 가상현실 콘트롤러를 개발하기에 이르렀다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자는 시트부에 안정적으로 착석하며 발이 베이스에 안착되는 자세를 취하면서, 사용자의 체력 소모를 줄이고, 사용자의 걸음 동작에 따라 VR 콘텐츠를 편하고 몰입감있게 경험할 수 있는 의자형 가상현실 콘트롤러를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 사용자가 착석하는 시트부; 상기 시트부에 착석한 사용자의 발이 안착되며, 사용자의 걸음 동작이 행해지는 베이스부; 상기 시트부가 상기 베이스부에 대해 회전하도록 상기 베이스부에 회전가능하게 결합되는 회전축; 및 상기 시트부에 착석한 사용자가 상기 회전축을 중심으로 몸을 돌리는 동작 및 상기 베이스부에서의 사용자의 걸음 동작에 의거하여, 사용자에게 VR 영상을 제공하는 제어부를 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 회전축의 중심축선은 상기 시트부에 착석하는 사용자의 무게 중심선과 동축을 이루는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스부에 마련되어, 상기 베이스부에 안착된 발의 이동을 센싱하는 센싱부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 센싱부에서 센싱된 발의 이동 데이터에 의거하여 VR 콘텐츠에서 활용가능한 데이터로 반영한 후, 상기 사용자에게 VR 영상을 제공할 수 있다.

상기 센싱부는, 상기 베이스부에 안착되는 사용자의 발에 레이저를 방출하는 레이저 방출부; 상기 레이저에 의해 사용자의 발에 맺혀진 상을 추적하는 2차원 적외선 카메라; 및 상기 2차원 적외선 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석하여 발의 움직임 데이터를 생성하며, 통신 모듈을 통해 상기 제어부로 송신하는 센서 콘트롤보드를 포함할 수 있다.

상기 센싱부는 상기 베이스부에 안착되는 사용자의 발의 이동에 따른 좌표값을 인식하는 전도성 감압식 센서일 수 있다.

상기 센싱부는 상기 베이스부에 안착되는 사용자의 발의 이동에 따른 무게 또는 터치를 인식하는 압력감지 센서필름일 수 있다.

상기 센싱부는, X축으로 압력 전도성 라인이 복수개 배열되어 하중 감지판 상에서 눌려지는 X축 위치를 감지하는 X축 센싱 패턴 모듈; 및 상기 X축 센싱 패턴 모듈의 하부면에 접하여 마련되며, Y축으로 압력 전도성 라인이 복수개 배열되어 하중 감지판 상에서 눌리어지는 Y축 위치를 감지하는 Y축 센싱 패턴 모듈을 포함할 수 있다.

상기 X축 센싱 패턴 모듈은, 압력이 감지되면 압력이 감지된 영역에 전류가 흐르는 압력감지형 전도성 필름인 X축 압력감지형 전도성 필름; X축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제1-1전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 X축 압력감지형 전도성 필름의 상부면에 접하여 마련되는 상부면 X축 센싱막; 및 상기 제1-1전도성 라인과 대향되도록 하여 X축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제1-2전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 X축 압력감지형 전도성 필름의 하부면에 접하여 마련되는 하부면 X축 센싱막을 포함할 수 있다.

상기 Y축 센싱 패턴 모듈은, 압력이 감지되면 압력이 감지된 영역에 전류가 흐르는 압력감지형 전도성 필름인 Y축 압력감지형 전도성 필름; Y축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제2-1전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 Y축 압력감지형 전도성 필름의 상부면에 접하여 마련되는 상부면 Y축 센싱막; 및 상기 제2-1전도성 라인과 대향되도록 하여 Y축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제2-2전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 Y축 압력감지형 전도성 필름의 하부면에 접하여 마련되는 하부면 Y축 센싱막을 포함할 수 있다.

상기 시트부는, 사용자의 둔부 및 허리를 받쳐주는 둔부 지지부; 사용자의 복부를 받쳐주는 복부 지지부; 및 사용자의 다리 사이를 통과하며, 상기 둔부 지지부와 상기 복부 지지부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.

상기 시트부는 상기 시트부에 착석하는 사용자의 등을 받쳐주는 등받이부를 더 포함할 수 있다.

상기 복부 지지부는, 사용자의 복부를 향하는 상기 복부 지지부의 일 영역에 마련되어 쿠션감을 제공하는 쿠션부를 더 포함할 수 있다.

상기 베이스부 또는 상기 회전축에 마련되어, 상기 베이스부에 대해 상기 시트부의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 사용자는 시트부에 안정적으로 착석하며 발이 베이스에 안착되는 자세를 취하면서, 사용자의 체력 소모를 줄이고, 사용자의 걸음 동작에 따라 VR 콘텐츠를 편하고 몰입감있게 경험할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의자형 가상현실 콘트롤러의 정면도,
도 2는 도 1의 측면도,
도 3은 도 1의 배면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의자형 가상현실 콘트롤러의 제어 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부의 측면에서 본 작동 개념도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱부의 평면에서 본 작동 개념도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱부의 구성도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센싱부의 구성도,
도 9는 도 8의 센싱부에서 X축 위치와 Y축 위치가 감지되어 입력 제어부로 전달되는 개념을 도시한 도면이다.

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 것이다.

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. 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.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 의자형 가상현실 콘트롤러가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 의자형 가상현실(virtual reality) 콘트롤러(10)는 사용자(1)가 착석하는 시트부(11)와, 베이스부(21)와, 회전축(31)과, 제어부(41)를 포함한다.

시트부(11)는 사용자(1)의 둔부 및 허리를 받쳐주는 둔부 지지부(13)와, 사용자(1)의 복부를 받쳐주는 복부 지지부(15)와, 사용자(1)의 다리 사이를 통과하며 둔부 지지부(13)와 복부 지지부(15)를 연결하는 연결부(17)를 포함한다.

둔부 지지부(13)는 사용자(1)가 시트부(11)에 착석할 경우, 서있는 자세를 유지하면서 하중을 분담할 수 있도록 사용자(1)의 둔부 및 허리를 지지하도록 사용자(1)의 후방으로 기울어진 형상을 갖는 것이 바람직하다.

복부 지지부(15)는 사용자(1)가 시트부(11)에 착석하며 걸음 동작을 수행할 경우, 전방으로 기울어지는 몸을 받쳐준다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 복부 지지부(15)는, 사용자의 복부를 향하는 복부 지지부의 일 영역에 마련되어, 사용자(1)의 복부에 밀착시 사용자(1)의 복부에 쿠션감을 제공하는 쿠션부를 더 포함할 수 있다. 또한, 복부 지지부(15)는 시트부(11)에 착석하는 사용자(1)의 팔을 받칠 수도 있다.

연결부(17)는 사용자(1)의 다리와 간섭이 발생하지 않으며, 양 다리 사이의 간격이 부자연스럽게 벌어지지 않는 크기를 가진다.

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 의자형 가상현실 콘트롤러(10)는 연결부(17)의 좌우 양측에 자유 공간을 형성한다. 이에 의해, 사용자(1)의 양측 넓적 다리가 외부로 노출되어 사용자(1)가 시트부(11)에 착석한 상태에서도 걸음 동작을 행할 수 있게 된다. 또한, 이를 통해, 사용자는 연결부 영역을 통해 간편하게 탑승할 수 있다.

또한, 시트부(11)는 시트부(11)에 착석하는 사용자(1)의 등을 받쳐주는 등받이부를 더 포함할 수도 있다.

이와 같이, 등받이부를 마련함으로써, 사용자(1)가 VR 콘텐츠 내에서 놀라거나, 또는 뒷걸음 동작시 후방으로 넘어지지 않도록 보호하는 역할을 할 수 있다.

베이스부(21)는 판 형상을 가지고, 시트부(11)에 착석한 사용자(1)의 발이 안착되며, 사용자(1)의 걸음 동작이 행해진다. 베이스부(21)는 사용자(1)의 발이 자연스럽게 미끄러질 수 있는 마찰력이 적은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

회전축(31)은 시트부(11)가 베이스부(21)에 대해 회전하도록 베이스부(21)에 회전가능하게 결합된다.

회전축(31)의 중심축선은 시트부(11)에 착석하는 사용자(1)의 무게 중심선과 동축을 이루는 것이 바람직하다. 이에 의해, 시트부(11)의 회전시 사용자(1)는 시트부(11)의 회전에 따른 원심력을 최소한으로 느낄 수 있게 된다.

한편, 회전축(31)에는 베이스부(21)에 대해 시트부(11)의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부(25)가 마련된다. 높낮이 조절부(25)로서 쇽 업쇼버 등이 마련될 수 있다.

이와 같이, 높낮이 조절부(25)에 의해 시트부(11)의 높낮이를 조절함으로써, 시트부(11)에 용이하게 착석할 수 있을 뿐만 아니라 사용자(1)의 다양한 신장에 대응하여 사용할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예에서는 높낮이 조절부(25)가 회전축(31)에 마련되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 높낮이는 조절부(25)는 베이스부(21)에 마련될 수도 있다.

제어부(41)는 시트부(11)에 착석한 사용자(1)가 회전축(31)을 중심으로 몸을 돌리는 동작 및 베이스부(21)에서의 사용자(1)의 걸음 동작에 의거하여, 발 위치데이터를 산출한다. 예를 들어, 제어부(41)는, 컴퓨팅 장치(예를 들어, PC, 서버장치, 모바일장치 등) 내에서 캐릭터의 움직임을 생성하거나 이동거리를 산출하기 위해, 실시간으로 발 위치를 산출한다.

또한, 제어부(41)는, 정확한 발 움직임을 산출하기 위해, 후술되는 센싱부(51)에 의해 획득되는 각 발의 범위 내의 중심점을 산출한다. 제어부(41)는 면적을 가지는 발의 중심점을 산출하여, 각 발의 중심점 위치 이동을 가상공간 내의 발 위치이동(또는 캐릭터의 움직임)로 적용하기 위한 데이터를 생성한다. 제어부(41)는 중심점의 위치이동에 대한 데이터를 생성하여 유선 또는 무선으로 컴퓨팅 장치에 전달한다.

이러한 제어부(41)는 의자형 가상현실 콘트롤러(10)의 베이스부(21) 일측에 구비될 수 있다. 제어부(41)는 후술되는 센싱부(51)와 연결되어 카메라에 의해 획득된 영상을 수신하여, 발 위치 산출을 수행할 수 있다.

다른 일실시예로, 제어부(41)는 고글 또는 헤드마운트 디스플레이(5)와 전기적으로 연결된 별도의 컴퓨팅 장치(예를 들어, PC, 서버컴퓨터 또는 모바일 기기) 또는 컴퓨팅 장치가 결합된 고글 또는 헤드마운트 디스플레이(5)(즉, 올인원 헤드마운트 디스플레이 장치; All-in-One HMD)에 포함될 수 있다. 이러한 경우, 의자형 가상현실 콘트롤러(10)는 적외선 카메라(55)에 의해 획득된 영상데이터(즉, 센싱데이터) 자체를 유선 또는 무선 통신을 통해 외부 컴퓨팅 장치로 전송하고, 컴퓨팅 장치가 실시간 발 위치 산출을 수행할 수 있다.

또한, 다른 일실시예로, 제어부(41)가 의자형 가상현실 콘트롤러(10)에 구비되는 경우, 제어부(41)는 통신모듈(45)을 포함한다. 통신모듈(45)는 제어부에 의해 생성된 발 위치데이터(즉, 적외선 카메라(55)를 통해 촬영된 영상을 분석하여 생성된 발의 이동 데이터)를 유선 또는 무선통신을 통해 컴퓨팅 장치로 전송한다. 무선통신을 통해 발 위치데이터(또는 발 이동데이터)를 전송하는 경우, 통신모듈(45)은 Wi-Fi 등을 사용하기 위한 무선통신모듈이 해당될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 의자형 가상현실 콘트롤러(10)는 베이스부(21)에 안착된 발의 이동을 센싱하는 센싱부(51)를 더 포함한다. 센싱부(51)는 베이스부(21) 상의 발 위치를 획득할 수 있는 다양한 방식이 적용될 수 있다.

센싱부(51)는 일 실시예로서 적외선 이미지 센싱 방식이 적용될 수 있다. 이러한 적외선 이미지 센싱 방식의 센싱부(51)는, 베이스부(21)에 안착되는 사용자(1)의 발에 레이저를 방출하는 레이저 방출부(53)와, 레이저에 의해 사용자(1)의 발에 맺혀진 상을 추적하는 적외선 카메라(55)(예를 들어, 2차원 적외선 카메라)를 포함한다. 또한, 다른 일실시예로, 센싱부(51)는 제어부(41)로 촬영된 영상을 송신하는 센서 콘트롤보드(57)를 더 포함할 수 있다.

일실시예로, 의자형 가상현실 콘트롤러(10)는 센싱부(예를 들어, 레이저 방출부(53) 및 적외선 카메라(55)의 조합)를 복수 개 포함할 수 있다. 즉, 복수의 센싱부(51)은 베이스부(21)의 상이한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 의자형 가상현실 콘트롤러(10)가 두개의 센서부(51)를 포함하는 경우, 센서부(51)는 서로 수직한 위치에 배치될 수 있다. 또한, 다른 실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 의자형 가상현실 콘트롤러(10)는 3개의 센싱부(51)를 구비할 수 있으며, 3개의 센싱부(51)는 베이스부(21)의 둘레를 따라 등간격을 이루며 배치되어, 각 센싱부(51)에서 취득한 데이터를 결합하여 발 움직임을 산출할 수 있다(예를 들어, 베이스부(21)의 중심을 기준으로 120도 간격으로 각각의 센싱부(51)가 배치될 수 있다). 즉, 각 센싱부(51)는 각각 커버하는 범위 내에서 사용자(1)의 발의 움직임에 대한 데이터를 획득할 수 있게 된다. 여기서, 센싱부(51)는 다른 실시예로서, 한 쌍 또는 4개 이상 마련될 수도 있다.

예컨대, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 베이스부(21)로부터 특정 높이 일 예로서, 베이스부(21)로부터 5∼10mm 높이의 위치에 설치된 레이저 방출부(53)로부터 방출된 레이저가 사용자(1)의 발에 맺히게 되면, 레이저 방출부(53)의 하측에 위치하는 2차원 적외선 카메라(55)를 통해 촬영된 영상은 센서 콘트롤보드(57)를 통해 분석되어 사용자(1)의 발의 이동 데이터를 생성하고, 센서 콘트롤보드(57)에서 생성된 이동 데이터는 제어부(41)로 전달된다. 제어부(41)는 각 센서 콘트롤보드(57)에서 전달된 이동 데이터를 통합하여 하나의 공간 좌표로 재구성 및 발의 중심점을 산출하고, 분석된 사용자(1)의 발의 이동 데이터를 통합된 공간 좌표상에 이동 명령으로 전환하여, VR 콘텐츠에서 활용가능한 데이터로 생성한다.

센싱부(61)는, 다른 실시예로서, 베이스부(21)에 마련되어, 베이스부(21)에 안착되는 사용자(1)의 발의 이동에 따른 좌표값을 인식하는 전도성 감압식 센서가 해당될 수 있다. 전도성 감압식 센서는 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 전도성 회로 필름(63)과, 하부 전도성 회로 필름(65)과, 상부 전도성 회로 필름(63)과 하부 전도성 회로 필름(65) 사이에 개재되는 스페이서(67)를 포함한다.

예컨대, 각 전도성 회로 필름에 각 행과 열에 좌표값을 부여하여, 사용자(1)의 발의 이동이 좌표값으로 인식되고, 전도성 감압식 센서에서 생성된 좌표값 데이터는 통신 모듈(45)을 통해 제어부(41)로 전송된다. 제어부(41)는 전도성 감압식 센서에서 전송된 좌표값 데이터를 활용하여 공간 좌표상에 이동 명령으로 전환하여, VR 콘텐츠에서 활용가능한 데이터로 생성한다.

센싱부(71)는, 또 다른 실시예로서, 베이스부(21)에 마련되어, 베이스부(21)에 안착되는 사용자(1)의 걸음 동작에 의한 발의 이동에 따른 무게 또는 터치를 인식하는 압력감지 센서필름을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센싱부(71)는, 베이스부(21)의 내부에 마련되어, 베이스부(21) 상에서 눌려지는 압력이 감지되는 X축 위치와 Y축 위치를 감지한다. 사용자(1)의 발이 베이스부(21)에 닿아 하중이 전달되면, 센싱부(71)는, 사용자(1)의 발이 닿는 하중의 압력을 감지하여 베이스부(21)의 감지 영역인 X축 위치와 Y축 위치를 감지한다.

이를 위하여, 센싱부(71)는, 압력이 감지되는 X축 위치와 Y축 위치를 감지하는 다양한 센서 수단이 사용될 수 있다. 센싱부(71)는, 도 8에 도시한 바와 같이 X축 센싱 패턴 모듈(73)과, Y축 센싱 패턴 모듈(83)을 구비한다.

X축 센싱 패턴 모듈(73)은, X축으로 압력을 감지하는 전도성 라인(L11, L12)이 복수개 배열되어 베이스부(21) 상에서 눌려지는 X축 위치를 감지한다. X축 위치의 정확한 검출을 위하여, X축 센싱 패턴 모듈(73)은, 압력이 감지되면 압력이 감지된 영역에 전류가 흐르는 압력감지형 전도성 필름인 X축 압력감지형 전도성 필름(77)과, X축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제1-1전도성 라인(L11)이 패터닝된 막으로서, X축 압력감지형 전도성 필름(77)의 상부면에 접하여 마련되는 X축 센싱막(75)(이하, '상부면 X축 센싱막'이라 함)과, 상부면 X축 센싱막(75)에 패터닝된 제1-1전도성 라인(L11)과 대향되도록 하여 X축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제1-2전도성 라인(L12)이 패터닝된 막으로서, X축 압력감지형 전도성 필름(77)의 하부면에 접하여 마련되는 X축 센싱막(79)(이하, '하부면 X축 센싱막'이라 함)을 구비한다.

상기에서 X축 압력감지형 전도성 필름(77)은, 압력이 감지되면 압력이 감지되는 영역에 전류가 흐르는 재질로서, 벨로스텟(Velostat) 등의 압력감지형 전도성 필름으로 구현될 수 있다.

또한 상부면 X축 센싱막(75)과 하부면 X축 센싱막(79)은 X축 압력 감지형 전도성 필름(77)을 사이에 두고 대향되어 상하에 위치하게 된다. 이 때, 상부면 X축 센싱막(75)의 하면에 패터닝된 제1-1전도성 라인(L11)과 하부면 X축 센싱막(79)의 상면에 패터닝된 제1-2전도성 라인(L12)의 배치 위치는 서로 대향되어 동일한 위치에 있게 된다.

따라서, 도 8에 도시한 바와 같이 X축 압력감지형 전도성 필름(77)의 상부면에 접합된 상부면 X축 센싱막(75)의 제1-1전도성 라인(L11)을 통해 전달되는 압력이 X축 압력감지형 전도성 필름(77)에 전해지고, 이로 인하여 압력이 전달된 X축 압력감지형 전도성 필름(77)의 영역에 전류가 흐르게 되고, 이러한 전류가 X축 압력감지형 전도성 필름(77)의 하부면에 접합된 하부면 X축 센싱막(79)의 제1-2전도성 라인(L12)에 전달된다. 이에, 도 9에 도시한 바와 같이 하부면 X축 센싱막(79)의 제1-2전도성 라인(L12)에 전류가 흐르게 되어 입력 제어부(91)로 신호가 전달된다.

한편, Y축 센싱 패턴 모듈(83)은, Y축으로 압력 전도성 라인이 복수개 배열되어 베이스부(21) 상에서 눌리어지는 Y축 위치를 감지한다. Y축 위치의 정확한 검출을 위하여, Y축 센싱 패턴 모듈(83)은, 압력이 감지되면 압력이 감지된 영역에 전류가 흐르는 압력감지형 전도성 필름인 Y축 압력감지형 전도성 필름(87)과, Y축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제2-1전도성 라인(L21)이 패터닝된 막으로서, Y축 압력감지형 전도성 필름(87)의 상부면에 접하여 마련되는 Y축 센싱막(85)(이하, '상부면 Y축 센싱막'이라 함)과, 상부면 Y축 센싱막(85)에 패터닝된 제2-1전도성 라인(L21)과 대향되도록 하여 Y축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제2-2전도성 라인(L22)이 패터닝된 막으로서, Y축 압력감지형 전도성 필름(87)의 하부면에 접하여 마련되는 Y축 센싱막(이하, '하부면 Y축 센싱막'이라 함)을 구비한다.

상기에서 Y축 압력감지형 전도성 필름(87)은, 압력이 감지되면 압력이 감지되는 영역에 전류가 흐르는 재질로서, 벨로스텟(Velostat) 등의 압력감지형 전도성 필름으로 구현될 수 있다.

또한, 상부면 Y축 센싱막(85)과 하부면 Y축 센싱막(89)은 Y축 압력감지형 전도성 필름(87)을 사이에 두고 대향되어 상하에 위치하게 된다. 이 때, 상부면 Y축 센싱막(85)에 패터닝된 제2-1전도성 라인(L21)과 하부면 Y축 센싱막(89)에 패터닝된 제2-2전도성 라인(L22)의 배치 위치는 서로 대향되어 동일한 위치에 있게 된다.

따라서, 도 8에 도시한 바와 같이 Y축 압력감지형 전도성 필름(87)의 상부면에 접합된 상부면 Y축 센싱막(85)의 제2-1전도성 라인(L21)을 통해 전달되는 압력이 Y축 압력감지형 전도성 필름(87)에 전해지고, 이로 인하여 압력이 전달된 Y축 압력감지형 전도성 필름(87)의 영역에 전류가 흐르게 되고, 이러한 전류가 Y축 압력감지형 전도성 필름(87)의 하부면에 접합된 하부면 Y축 센싱막(89)의 해당 제2-2전도성 라인(L22)에 전달되고, 따라서 도 9에 도시한 바와 같이 하부면 Y축 센싱막(89)의 해당 제2-2전도성 라인(L22)에 전류가 흐르게 되어 입력 제어부(91)로 신호가 전달된다.

입력 제어부(91)는, 센싱부(71)로부터 수신하는 X축 위치와 Y축 위치를 이용하여 베이스부(21)에 놓인 사용자 발의 위치를 산출하여, 통신 모듈(45)을 통해 제어부(41)로 전송된다.

예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 하부면 X축 센싱막(79) 중에서 세 번째 X축 라인(X3)으로부터 전류 신호가 인식되고, Y축 센싱막 중에서 두 번째 Y축 라인(Y2)으로부터 전류 신호가 인식되는 경우, [x,y]=[3,2]의 감지 위치를 파악할 수 있다. 이렇게 감지된 X축 위치와 Y축 위치는 발 위치데이터(또는 발 움직임데이터)로 생성되어, 가상현실(VR; Virtual Reality) 영상을 생성하는 컴퓨팅 장치에 전달되어 VR게임에 활용될 수 있다.

한편, 이러한 센싱부(71)는 사용자(1)의 발 위치뿐만 아니라 하중 압력도 함께 입력받도록 구현할 수 있다. 가상현실(VR) 게임을 진행함에 있어서, 게임의 재미를 위하여 사용자(1)의 공간이동뿐만 아니라 하중 압력값도 함께 이용할 수 있다.

이를 위하여 센싱부(71)는, 베이스부(21) 상에서 눌려지는 사용자(1)의 발의 X축 상의 하중 압력값과 Y축 상의 하중 압력값을 감지하며, 상기 X축 상의 하중 압력값과 Y축 상의 하중 압력값을 입력 제어부(91)로 전송한다. 여기서 하중 압력값이라 함은, 실제로 하부면 X축 센싱막(79)의 제1-2전도성 라인(L12)과, 하부면 Y축 센싱막(89)의 제2-2전도성 라인(L22)에서 각각 흐르는 전류 세기라 할 수 있다. 압력감지형 전도성 필름에 압력이 세게 가해질수록 전류가 더 많이 흐르기 때문이다.

따라서 입력 제어부(91)는, 베이스부(21)에 놓인 사용자(1) 발의 위치별로 X축 상의 하중 압력값과 Y축 상의 하중 압력값을 합산한 하중 압력값을 산출할 수 있다. 즉, 하부면 X축 센싱막(79)에서 전달되는 전류의 세기와 하부면 Y축 센싱막(89)에서 전달되는 전류의 세기를 합산하여, 합산된 전류 세기에 따라서 미리 그에 할당된 하중 압력값을 추출하는 등의 방식으로 구현될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 의자형 가상현실 콘트롤러(10)는, 사용자(1)가 VR 영상이 디스플레이되는 헤드마운트 디스플레이(5)를 착용한 상태에서, 시트부(11)에 둔부와 복부를 지지하며 안정적으로 착석함과 동시에, 베이스부(21)에 발을 올려놓고 서있는 자세를 취하면서, 사용자(1)가 실제 현실에서 움직이듯 직관적으로 베이스부(21) 상에서 발걸음 동작을 하면, 그 동작을 인식하여 VR 콘텐츠 내의 공간 이동으로 구현할 수 있게 된다.

이로써, 사용자(1)는 체력 소모를 줄이며, 사용자(1)의 걸음 동작에 따라 VR 콘텐츠를 편하고 몰입감있게 경험할 수 있게 된다.

10 : 의자형 가상현실 콘트롤러
11 : 시트부
13 : 둔부 지지부
15 : 복부 지지부
17 : 연결부
21 : 베이스부
31 : 회전축
41 : 제어부
51, 61, 71 : 센싱부

Claims

사용자가 착석하는 시트부;
상기 시트부에 착석한 사용자의 발이 안착되며, 사용자의 걸음 동작이 행해지는 베이스부;
상기 시트부가 상기 베이스부에 대해 회전하도록 상기 베이스부에 회전가능하게 결합되는 회전축; 및
상기 시트부에 착석한 사용자가 상기 회전축을 중심으로 몸을 돌리는 동작 및 상기 베이스부에서의 사용자의 걸음 동작에 의거하여, 사용자에게 VR 영상을 제공하는 제어부를 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제1항에 있어서,
상기 회전축의 중심축선은 상기 시트부에 착석하는 사용자의 무게 중심선과 동축을 이루는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제1항에 있어서,
상기 베이스부에 마련되어, 상기 베이스부에 안착된 발의 이동을 센싱하는 센싱부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 센싱부에서 센싱된 발의 이동 데이터에 의거하여 VR 콘텐츠에서 활용가능한 데이터로 반영한 후, 상기 사용자에게 VR 영상을 제공하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제3항에 있어서,
상기 센싱부는,
상기 베이스부에 안착되는 사용자의 발에 레이저를 방출하는 레이저 방출부;
상기 레이저에 의해 사용자의 발에 맺혀진 상을 추적하는 2차원 적외선 카메라; 및
상기 2차원 적외선 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석하여 발의 움직임 데이터를 생성하며, 통신 모듈을 통해 상기 제어부로 송신하는 센서 콘트롤보드를 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제3항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 베이스부에 안착되는 사용자의 발의 이동에 따른 좌표값을 인식하는 전도성 감압식 센서인, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제3항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 베이스부에 안착되는 사용자의 발의 이동에 따른 무게 또는 터치를 인식하는 압력감지 센서필름인, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제3항에 있어서,
상기 센싱부는,
X축으로 압력 전도성 라인이 복수개 배열되어 하중 감지판 상에서 눌려지는 X축 위치를 감지하는 X축 센싱 패턴 모듈; 및
상기 X축 센싱 패턴 모듈의 하부면에 접하여 마련되며, Y축으로 압력 전도성 라인이 복수개 배열되어 하중 감지판 상에서 눌리어지는 Y축 위치를 감지하는 Y축 센싱 패턴 모듈을 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제7항에 있어서,
상기 X축 센싱 패턴 모듈은,
압력이 감지되면 압력이 감지된 영역에 전류가 흐르는 압력감지형 전도성 필름인 X축 압력감지형 전도성 필름;
X축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제1-1전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 X축 압력감지형 전도성 필름의 상부면에 접하여 마련되는 상부면 X축 센싱막; 및
상기 제1-1전도성 라인과 대향되도록 하여 X축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제1-2전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 X축 압력감지형 전도성 필름의 하부면에 접하여 마련되는 하부면 X축 센싱막을 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제1항에 있어서,
상기 Y축 센싱 패턴 모듈은,
압력이 감지되면 압력이 감지된 영역에 전류가 흐르는 압력감지형 전도성 필름인 Y축 압력감지형 전도성 필름;
Y축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제2-1전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 Y축 압력감지형 전도성 필름의 상부면에 접하여 마련되는 상부면 Y축 센싱막; 및
상기 제2-1전도성 라인과 대향되도록 하여 Y축으로 복수개 평행하게 배열된 전도성 라인인 제2-2전도성 라인이 패터닝된 막으로서, 상기 Y축 압력감지형 전도성 필름의 하부면에 접하여 마련되는 하부면 Y축 센싱막을 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제1항에 있어서,
상기 시트부는,
사용자의 둔부 및 허리를 받쳐주는 둔부 지지부;
사용자의 복부를 받쳐주는 복부 지지부; 및
사용자의 다리 사이를 통과하며, 상기 둔부 지지부와 상기 복부 지지부를 연결하는 연결부를 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제10항에 있어서,
상기 시트부는 상기 시트부에 착석하는 사용자의 등을 받쳐주는 등받이부를 더 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제10항에 있어서,
상기 복부 지지부는, 사용자의 복부를 향하는 상기 복부 지지부의 일 영역에 마련되어 쿠션감을 제공하는 쿠션부를 더 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.
제1항에 있어서,
상기 베이스부 또는 상기 회전축에 마련되어, 상기 베이스부에 대해 상기 시트부의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부를 더 포함하는, 의자형 가상현실 콘트롤러.