KR20200091854A

KR20200091854A - 핸드 리테이너, 외부 쉘 및 손가락 감지를 갖는 전자식 제어기

Info

Publication number: KR20200091854A
Application number: KR1020207012337A
Authority: KR
Inventors: 에릭 제임스 호프; 스캇 니트펠트; 칼 콘리; 스캇 리차드 브릿; 제프리 월터 무차; 제프리 조지 레인바우; 제레미 슬로컴
Original assignee: 밸브 코포레이션
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-07-31
Also published as: EP3684484A4; EP3684484A1; JP2021505997A; JP7297750B2; CN111565808A; KR102627848B1; WO2019113245A1

Abstract

전자 시스템용 제어기는 헤드와 핸들을 갖는 제어기 본체, 및 제어기 본체에 고정된 추적 부재를 포함한다. 헤드는 적어도 하나의 엄지 조작식 제어부를 포함하고, 핸들은 외부 쉘에 의해 부분적으로 감싸여진 관형 하우징을 갖는다. 제어기 본체는 외부 쉘에 맞닿은 사용자의 손바닥을 물리적으로 편향시키도록 구성된 핸드 리테이너를 포함한다. 제 1 복수의 추적 트랜스듀서는 추적 부재에 배치되고, 제 1 복수의 추적 트랜스듀서는 전자기 방사선을 통해 상기 전자 시스템과 결합된다. 근접 센서의 어레이가 외부 쉘 상에 공간적으로 분포되고, 근접 센서의 어레이는 사용자의 손가락들이 외부 쉘에 접근한 것에 반응한다.

Description

핸드 리테이너, 외부 쉘 및 손가락 감지를 갖는 전자식 제어기

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2017년 6월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 62/520,958에 대한 우선권을 주장하고 그리고 "Electronic Controller with a Hand Retainer, Outer Shell, and Finger Sensing"라는 제목으로 2017년 12월 7일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 15/834,425에 대한 우선권을 주장하는 PCT 출원이고, 이는 "Electronic Controller with Hand Retainer and Finger Motion Sensing"라는 제목으로 2017년 8월 17일에 출원된 심사중인 미국 특허 출원 일련 번호 15/679,521의 일부 계속 출원이고, 이는 2016년 10월 11일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 29/580,635의 일부 계속 출원이다.

비디오 게임 산업은 소프트웨어 및 관련 하드웨어 둘 모두에서 크고 중요하게 되었고, 많은 혁신들을 낳았다. 다양한 휴대용 비디오 게임 제어기는 여러 가지 게임 애플리케이션들을 위해, 디자인, 제조, 판매되었다. 이러한 혁신 중 일부는 산업용 기계, 방어 시스템, 로봇 공학 등의 제어기와 같은 비디오 게임 산업 외부에 적용 가능성을 가진다. 가상 현실(VR : virtual reality) 시스템은 비디오 게임 산업의 내부 및 외부에서 큰 현대적 관심과 빠른 기술 발전의 애플리케이션이다. VR 시스템용 제어기는 여러 가지 다른 기능을 수행하고 엄격한(때때로 경쟁하는) 디자인 제약 조건을 충족하면서 사용 편의성 등과 같은 특정 원하는 특성을 최적화해야 하는 경우가 종종 있다. 따라서, 관련 기술 분야에서는 VR 시스템을 개선 및/또는 사용자 조작을 보다 용이하게 하는 개선된 제어기 디자인이 필요하다.

도 1은 핸드 리테이너(hand retainer)가 개방 위치에 있는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어기를 도시한다.
도 2는 도 1의 제어기를 도시하고 사용자의 손이 펴져 있고, 손바닥을 위로 한다.
도 3은 도 1의 제어기를 도시하고 사용자의 손이 오므려져 있다.
도 4는 도 1의 제어기를 도시하고 사용자의 손, 손바닥을 아래로 한다.
도 5는 핸드 리테이너가 개방 위치에 있는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 한 쌍의 제어기를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 오른손 제어기의 정면도를 도시한다.
도 6b는 도 6a의 오른손 제어기의 배면도를 도시한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 광 센서용 윈도우를 도시한다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 광 센서용 윈도우를 도시한다.
도 8은 도 6a의 오른손 제어기의 측면도를 도시하며, 제어기 핸들의 관형 하우징을 부분적으로 감싸는 외부 쉘(outer shell)은 내부 표면에 기구류를 드러내 보이기 위해 따로 분해된다.
도 9a는 도 6a의 오른손 제어기의 단면을 도시하며, 제어기 핸들의 관형 하우징을 부분적으로 감싸는 외부 쉘이 따로 분해된다.
도 9b는 외부 쉘이 정상 작동 위치에 설치된 것을 제외하고는 도 9a의 단면도를 도시한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전자 시스템용 제어기(100)를 도시한다. 제어기(100)는 VR 비디오 게임 시스템, 로봇, 무기 또는 의료 디바이스와 같은 전자 시스템에 의해 이용될 수 있다. 제어기(100)는 핸들(112)을 갖는 제어기 본체(110) 및 제어기(100)를 사용자의 손(예를 들어, 사용자의 왼손)에 보유하기 위한 핸드 리테이너(hand retainer)(120)를 포함할 수 있다. 핸들(112)은 옵션으로 실질적으로 원통형일 수 있는 관형 하우징(tubular housing)을 포함한다. 이와 관련하여, 실질적으로 원통형인 형상은 일정한 직경 또는 완전 원형 단면을 가질 필요는 없다.

도 1 내지 4의 실시예에서, 제어기 본체(110)는 하나 이상의 엄지 조작식(thumb-operated) 제어부(114, 115, 116)를 옵션으로 포함할 수 있는 헤드(핸들(112)와 원위 단부(111) 사이)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 틸팅 버튼 또는 임의의 다른 버튼, 노브, 휠, 조이스틱 또는 트랙볼은 제어기(100)가 사용자의 손에 홀딩되어 있는 동안 정상 작동 동안 사용자의 엄지에 의해 편리하게 조작될 수 있다면 엄지 조작식 제어로 간주될 수 있다.

제어기(100)는 바람직하게는 제어기 본체(110)에 고정된 추적 부재(tracking member)(130)를 포함하고, 옵션으로 2 개의 노우즈(nose)(132, 134)를 포함하고, 각각은 추적 부재(130)의 2 개의 대향하는 원위 단부 중 대응하는 것으로부터 돌출된다. 도 1 내지 도 4에 실시예에서, 추적 부재(130)는 바람직하게는 아치형 형상을 갖는 추적 아크(tracking arc)일 필요는 없다. 추적 부재(130)는 그 내부에 배치된 복수의 추적 트랜스듀서들을 포함하고, 바람직하게 적어도 하나의 추적 트랜스듀서는 각각의 돌출 노우즈(132, 134)에 배치된다. 추가의 추적 센서가 제어기 본체(110)에도 배치될 수 있으며, 바람직하게는 적어도 하나의 원위 추적 트랜스듀서가 원위 단부(111)에 인접하여 배치된다.

전술한 추적 트랜스듀서는 전자 시스템에 의해 방출된 전자기 방사선(예를 들어, 적외선 광)에 반응하는 추적 센서일 수 있거나, 대안적으로 전자 시스템에 의해 수신되는 전자기 방사선(예를 들어, 적외선 광)을 방출하는 추적 비컨(tracking beacon)일 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템은 제어기(100)를 향해 펄스형 적외선 광을 광범위하게 브로드캐스트하는, 즉 페인트(paint)를 하는 VR 게임 시스템일 수 있고, 추적 부재(130)의 복수의 추적 트랜스듀서는 브로드캐스트 펄스형 적외선 광으로부터 섀도잉(shadow)되거나 또는 수신할 수 있는 적외선 광 센서이다. 각각의 노우즈(132, 134)(예를 들어, 각각의 노우즈에 3 개의 센서)의 추적 트랜스듀서는 바람직하게는 추적 부재(130)의 각각의 원위 단부에 사용자의 손을 오버행(overhang)시키고, 따라서, 수락할 수 없은 양의 섀도잉없이 더 많은 각도에서 전자 시스템에 전자기 방사선을 송신하거나 전자 시스템에 의해 방출되는 전자기 방사선을 수신하도록 더 잘 노출된다(사용자의 손 주위에서).

바람직하게는, 추적 부재(130)와 제어기 본체(110)는 경질(hard) 플라스틱과 같은 실질적으로 강성(rigid) 재료로 만들어지고, 서로에 대해 눈에 띄게 병진하거나 회전하지 않도록 함께 단단히 고정된다. 이러한 방식으로, 공간에서 추적 트랜스듀서의 성상도(constellation)의 병진 이동 및 회전의 추적은 서로에 대해 추적 트랜스듀서의 모션에 의해 복잡하지 않은 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 추적 부재(130)는 두 위치에서 제어기 본체(110)에 결합되어 제어기 본체(110)에 고정될 수 있다. 핸드 리테이너(120)는 이들 두 위치에 인접한 제어기(100)(제어기 본체(110) 또는 추적 부재(130))에 부착되어, 두 위치 사이에서 핸들(112)의 외부 표면에 대하여 사용자의 손바닥을 편향(bias)시킬 수 있다.

특정 실시예에서, 추적 부재(130)와 제어기 본체(110)는 함께 조립되지 않고 재료 연속성을 갖는 일체형 모놀리식 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 추적 부재(130)와 제어기 본체(110)는 단일 사출 성형(injection-molding) 프로세스 단계에 의해 함께 성형될 수 있으며, 그 결과 추적 부재(130)와 제어기 본체(110) 둘 모두를 포함하는 하나의 일체형 경질 플라스틱 컴포넌트가 생성된다. 대안적으로, 추적 부재(130)와 제어기 본체(110)는 처음에 별개로 제조되고 그런 다음 나중에 함께 조립될 수 있다. 어느 쪽이든, 추적 부재(130)는 제어기 본체(110)에 고정된 것으로 간주될 수 있다.

핸드 리테이너(120)는 도 1에 개방 위치에서 도시된다. 핸드 리테이너(120)는 옵션으로 사용자가 VR 고글에 의해 차단된 시야를 갖는 제어기를 파지할 때 제어기 본체(110)와 핸드 리테이너(120) 사이에 사용자의 왼손의 삽입을 가능하게 하기 위해 만곡진 탄성 부재(122)에 의해 개방 위치에서 편향될 수 있다. 예를 들어, 만곡진 탄성 부재(122)는 옵션으로 탄성적으로 구부러지는 가요성 금속 스트립일 수 있거나, 실질적으로 탄성적으로 구부러질 수 있는 나일론과 같은 대안 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 만곡진 탄성 부재(122)는 옵션으로 사용자의 편의를 위해 쿠션 또는 직물 재료(124)(예를 들어, 네오프렌 시스)에 의해 커버되거나 부분적으로 또는 완전히 내장될 수 있다. 대안적으로, 쿠션 또는 직물 재료(124)는 사용자의 손을 마주하는 만곡진 탄성 부재(122)의 측면에만 배치될 수 있다(예를 들어, 접착될 수 있다).

핸드 리테이너(120)는 옵션으로 예를 들어, 스프링 편향된(spring-biased) 초크(chock)(128)에 의해 꽉 쥐는(cinched) 드로우 코드(draw cord)(126)를 포함함으로써 길이를 조절할 수 있다. 드로우 코드(126)는 옵션으로 끈(lanyard)으로 사용될 수 있는 초과 길이를 가질 수 있다. 시스(sheath)(124)는 옵션으로 드로우 코드에 부착될 수 있다. 특정 실시예에서, 만곡진 탄성 부재(122)는 꽉 쥐어진 드로우 코드(126)의 장력에 의해 프로로딩(preload)될 수 있다. 이러한 실시예에서, 만곡진 탄성 부재(122)가 핸드 리테이너(120)에 부여하는 장력(개방 위치에서 편향시키기 위해)은 드로우 코드(126)가 꽉 쥐어지지 않을 때 핸드 리테이너는 자동으로 개방된다. 본 개시는 또한 길이 조절 등을 할 수 있는 클릿(cleat), 탄성 밴드 (손이 삽입될 때 일시적으로 신장되어, 손등(back of hand)에 맞닿아 누르도록 탄성 장력을 가한다) 후크 & 루프 스트랩 부착과 같은 핸드 리테이너(120)의 길이를 조절하는 대안적인 종래의 방법을 고려한다.

핸드 리테이너(120)는 핸들(112)과 추적 부재(130) 사이에 배치될 수 있고, 사용자의 손등과 컨택하도록 구성될 수 있다. 도 2는 사용자의 왼손이 그 안에 삽입되어 있지만 제어기 본체(110)를 파지하지 않고 작동하는 동안의 제어기(100)를 도시한다. 도 2에서, 핸드 리테이너(120)는 사용자 손바닥을 핸들(112)의 외부 표면에 맞닿게 물리적으로 편향시키기 위해 손에 걸쳐 폐쇄되고 조여진다. 이러한 방식으로, 핸드 리테이너(120)는 폐쇄될 때 손이 제어기 본체(110)를 파지하지 않더라도 제어기(100)를 손에 보유시킬 수 있다. 도 3 및 도 4는 핸드 리테이너(120)가 폐쇄되고 손이 제어기 본체(110)를 파지하고 있고 엄지 손가락이 하나 이상의 엄지 조작식 제어부(예를 들어, 트랙 패드(track pad)(116))을 조작할 때의 조작 동안의 제어기(100)를 도시한다.

제어기 본체(110)의 핸들(112)은 바람직하게는 그 외부 표면 주위에 부분적으로 또는 완전히 공간적으로 분포된 근접 센서 어레이를 포함한다. 어레이의 근접 센서는 반드시 동일한 크기일 필요는 없으며, 어레이가 그리드를 포함할 수 있지만 반드시 어레이 사이에 동일한 간격을 가질 필요는 없다. 근접 센서의 어레이는 바람직하게는 사용자의 손가락이 핸들(112)의 외부 표면에 근접한 것에 반응한다. 예를 들어, 근접 센서의 어레이는 핸들(112)의 외부 표면 아래에 내장된 복수의 정전 용량성 센서일 수 있고, 해당 외부 표면은 전기 절연 재료를 포함한다. 이러한 정전 용량성 센서 어레이와 사용자의 손 부분 사이의 정전 용량(capacitance)은 그 사이의 거리에 반비례한다. 정전 용량은 RC 오실레이터 회로를 정전 용량성 센서 어레이의 엘리먼트에 연결함으로써 감지될 수 있고, 회로의 시상수(time constant)(따라서, 진동주기 및 주파수)가 정전 용량에 따라 변할 것이라는 점에 유의한다. 이러한 방식으로, 회로는 핸들(112)의 외부 표면으로부터 사용자의 손가락의 릴리즈를 검출할 수 있다.

핸드 리테이너(120)(예를 들어, 손 보유 스트랩)가 단단히 폐쇄되는 경우, 그것은 제어기(100)가 손에서 떨어지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 손가락 움직임을 보다 확실하게 감지하기 위해 핸들(112)의 근접 센서 어레이에 대해 손가락이 과도하게 병진 이동되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 전자 시스템은 제어 가능한 캐릭터의 손의 개방, 손가락 포인팅, 또는 제어기에 대한 또는 서로에 대한 다른 손가락의 움직임을 렌더링하기 위해 근접 센서 어레이로부터의 감지를 더 잘 사용하기 위해 해부학적으로 가능한 손가락의 움직임을 구현하는 알고리즘을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자의 제어기(100) 및/또는 손가락의 움직임은 VR 게임 시스템, 방어 시스템, 의료 시스템, 산업용 로봇 또는 기계, 또는 다른 디바이스를 제어하는 것을 도울 수 있다. VR 시스템 애플리케이션(예를 들어, 게임, 훈련 등)에서, 시스템은 추적 트랜스듀서의 움직임에 기초하여 던지는 움직임(throwing motion)을 렌더링할 수 있고, 제어기 핸들의 외부 표면으로부터 감지된 사용자의 손가락의 릴리즈에 기초하여 던져진 객체의 릴리즈(release)를 렌더링할 수 있다.

따라서, 핸드 리테이너(120)의 기능(제어기(100)가 실제로 손에서 분리되거나 바닥에 던져지거나 떨어지지 않고 사용자로 하여금 제어기(100)의 "탈출(let go)"을 허용하는)은 제어된 전자 시스템의 추가 기능을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 제어기 본체(110)의 핸들(112)의 사용자 파지의 릴리즈 및 복원이 감지되면, 그러한 릴리즈 또는 파지가 던지거나 또는 파지하는 객체를 디스플레이하기 위해(예를 들어, VR에서) 게임에 통합될 수 있다. 핸드 리테이너(120)는 이러한 기능이 반복적이고 안전하게 달성될 수 있게 한다. 예를 들어, 도 1 내지 도 4의 실시예에서 핸드 리테이너(120)의 위치는 예를 들어 사용자가 VR 환경에서 감지된 프롬프트(prompt)에 반응하여 이동할 때(예를 들어, 실제로 VR 고글에 의해 앞이 안 보이는(blind) 경우) 현실 세계에서의 충격으로부터 사용자의 손등을 보호하기 위해 추적 부재(130)에 도움을 줄 수 있다.

특정 실시예에서, 제어기(100)는 제어기 본체(110) 내에 배치된 재충전 가능한 배터리를 포함할 수 있고, 핸드 리테이너(120)(예를 들어, 손 보유 스트랩)는 재충전 가능한 배터리에 전기적으로 결합된 전기 전도성 충전 와이어를 포함할 수 있다. 제어기(100)는 바람직하게는 또한 전자 시스템의 나머지와 통신하기 위한 라디오 주파수(RF) 송신기를 포함한다. 이러한 RF 송신기는 재충전 가능한 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 엄지 조작식 제어부(114, 115, 116), 제어기 본체(110)의 핸들(112)에 있는 근접 센서 및/또는 추적 부재(130)에 있는 추적 센서에 반응할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 특정 실시예에서, 제어기(100)는 유사한 우측 제어기(200)를 포함하는 한 쌍의 제어기에서 좌측 제어기일 수 있다. 특정 실시예에서, 제어기(100 및 200)는 예를 들어 VR 경험을 증강시키기 위해 사용자의 양손의 모션 및 파지를 (함께) 추적할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 오른손 제어기(600)의 정면도를 도시한다. 도 6b는 오른손 제어기(600)의 배면도를 도시한다. 제어기(600)는 헤드(610) 및 핸들(612)을 포함하는 제어기 본체를 갖는다. 도 6a-6b의 실시예에서, 헤드(610)는 적어도 하나의 엄지 조작식 제어부 (A, B, 608)을 포함하고, 또한 검지 손가락(예를 들어, 트리거(609))에 의해 조작되도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다. 핸들(612)은 외부 쉘(640)에 의해 부분적으로 감싸진 관형 하우징을 포함한다.

도 6a-6b의 실시예에서, 추적 부재(630)는 헤드(610)에서 및 핸들(612)의 단부에서 제어기 본체에 고정된다. 핸드 리테이너(620)는 헤드(610)와 핸들(612)의 단부 사이의 외부 쉘(640)에 맞닿는 사용자의 손바닥을 물리적으로 편향(bias)시키도록 구성된다. 핸드 리테이너(620)는 바람직하게는 핸들(612)과 추적 부재(630) 사이에 배치되며, 길이가 조절 가능하고 사용자의 손등과 컨택하도록 구성된 손 보유 스트랩을 포함할 수 있다. 도 6a-6b의 실시예에서, 핸드 리테이너(620)는 옵션으로 드로우 코드(628)를 포함하고, 옵션으로 코드 락(626)의 위치에서 드로우 코드(628)에 의한 슬라이딩 모션을 선택적으로 방지하는 코드 락(626)(핸들(612)의 원위 단부에 인접하여)에 의해 길이를 조절할 수 있다.

도 6a-6b의 실시예에서, 추적 트랜스듀서(632, 633)는 추적 부재(630) 상에 배치되고, 추적 트랜스듀서(633)는 추적 부재(630)의 대향하는 원위 단부에서 돌출한 노우즈 상에 배치된다. 추가 추적 트랜스듀서(634)는 헤드(610)의 원위 영역상에 옵션으로 배치된다. 추적 트랜스듀서(632, 633, 및 634)는 전자 시스템(예를 들어, 가상 현실 게임 시스템)에 의해 방출된 전자기 방사선(예를 들어, 적외선 광)에 반응하는 센서를 추적 센서일 수 있거나, 또는 전자 시스템에 의해 수신되는 전자기 방사선(예를 들어, 적외선 광)을 방출하는 추적 비컨일 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템은 제어기(600)를 향해 펄스형 적외선 광을 광범위하게 브로드캐스트하는, 즉 페인트(paint)하는 VR 게임 시스템일 수 있고, 추적 트랜스듀서(632, 633, 및 634)는 브로드캐스트 펄스형 적외선 광을 수신할 수 있는 적외선 광 센서이다. 이러한 추적 센서의 반응은 전자 시스템으로 다시 통신될 수 있고, 시스템은 제어기(600)의 위치 및 방위를 효과적으로 추적하기 위해 이러한 반응을 해석할 수 있다.

하나 이상의 추적 트랜스듀서(632, 633, 634)는 옵션으로 도 7a의 실시예에 도시된 바와 같이 구성되거나, 또는 대안적으로 도 7b의 실시예로 도시되거나 대안적으로 도시되지 않은 종래의 방식으로 구성될 수 있다. 도 7a의 하단 부분은 적외선 불투명 플라스틱을 포함하는 오버레잉(overlying) 윈도우형 하우징 벽(755)의 직사각형 부분 아래에 도시된, 플렉스 회로(flex circuit)(751)에 전기적으로 연결된 적외선 광 센서(750)의 분해 사시도를 도시한다. 윈도우형 하우징 벽(755)은 윈도우(756)를 포함한다. 윈도우(756)는 바람직하게는 적외선 투과성 폴리카보네이트 플라스틱을 포함하고, 적외선 광 센서(750)의 두께를 수용하기 위해 밑면 오목부(underside recession)를 포함할 수 있다.

도 7a의 실시예에 따르면, 윈도우형 하우징 벽(예를 들어, 추적 부재(630)의 외부 구조 또는 도 6a의 헤드(610))은 소위 "더블 샷(double shot)"사출 성형 프로세스로 제조될 수 있어서 하우징 벽의 대부분은 적외선 투과성 플라스틱으로 제조되지만 적외선 투과성 플라스틱은 적외선 광 센서(750) 위의 윈도우(756)에 배치된다.

도 7a의 상단 부분은 적외선 광 센서(750), 플렉스 회로(751) 및 윈도우형 하우징 벽(755)의 조립된 단면도를 도시한다. 윈도우(756)에 입사하는 3 개의 하향 화살표로서 도 7a에 도시된 적외선 광은 하지의 적외선 광 센서(750)에 의해 수신되도록 윈도우(756)를 통과한다. 하우징 벽(755)은 적외선 불투명 플라스틱을 포함하므로, 그것에 부딪치는 적외선 광은 통과하지 않을 것이며, 적외선 광 센서 (750)에 의해 수신될 부분이 윈도우로 다시 반사될 수 있다. 이러한 방식으로, 윈도우 (756)는 적외선 불투명 플라스틱을 포함하는 하우징 벽 (755)의 대부분에도 불구하고 적외선 광이 적외선 광 센서 (750)에 영향을 미치도록 하여, 적외선 광 센서 (750)는 바람직한 각도 범위로부터 만 적외선을 수신한다.

대안적으로, 하나 이상의 추적 트랜스듀서(632, 633, 634)는 옵션으로 도 7b의 실시예에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 7b의 하단 부분은 IR 투과성 플라스틱을 포함하는 오버레잉 하우징 벽(758)의 직사각형 부분 아래에 도시된, 플렉스 회로(751)에 전기적으로 연결된 적외선 광 센서(750)의 분해 사시도를 도시한다. 하우징 벽(758)은 윈도우(759)(적외선 불투명 필름(757)이 없는 곳)를 포함하도록 패터닝된 적외선 불투명 필름(757)으로 코팅된다.

도 7b의 상단 부분은 조립된 적외선 광 센서(750), 플렉스 회로(751), 하우징 벽(758) 및 IR 불투명 필름(757)의 단면도를 도시한다. 위에서부터 하우징 벽(758)에 입사하는 3 개의 하향 화살표로서 도 7b에 도시된 적외선 광은 적외선 불투명 필름(757)의 윈도우(759)를 통과하여 하우징 벽(758)을 통과하여 하지의 적외선 광 센서(750)에 의해 수신될 것이다. 하우징 벽(758)은 적외선 투과성 플라스틱을 포함하기 때문에, 그것에 부딪치는 적외선 광은 그것을 통과하여 손실될 수 있으며, 아마도 내부 반사를 통해 의도치 않게 그리고 바람직하지 않게 근처의 센서에 도달할 수도 있다. 이러한 방식으로, 적외선 불투명 필름(757)의 윈도우(759)는 적외선 광이 주로 적외선 광 센서(750)에 영향을 미칠 수 있게 한다.

도 8은 오른손 제어기(600)의 측면도를 도시하고, 핸들(612)의 관형 하우징이 부분적으로 감싸는 외부 쉘(640)이 내부 표면의 기구류를 드러내 보이기 위해 따로 분해된다. 도 8의 실시예에서, 기구류는 외부 쉘(640)의 내부 표면 상에 공간적으로 분포된 근접 센서 어레이(800)를 포함할 수 있으며, 근접 센서 어레이(800)는 사용자 손가락의 외부 쉘(640)에 대한 접근에 반응한다. 어레이의 근접 센서(800)는 반드시 동일한 크기일 필요는 없으며, 서로 규칙적으로 또는 동일하게 간격을 둘 필요도 없다. 특정 실시예에서, 근접 센서 어레이(800)는 바람직하게는 외부 쉘(640)의 내부 표면에 본딩된 플렉스 회로에 연결될 수 있는 복수의 정전 용량성 센서일 수 있다. 도 8의 실시예에서, 외부 쉘(640)은(도 9a 내지 도 9b에 더 상세히 도시된 바와 같이) 핸들(612)의 정합(mating) 제 2 전기 커넥터 부분에 연결될 수 있는 제 1 전기 커넥터 부분(805)을 포함한다.

도 9a-b는 도 6a의 오른손 제어기(600)의 단면을 도시하며, 제어기의 핸들이 관형 하우징(612a, 612b)을 옵션으로 포함할 수 있으며, 관형 하우징 부분(612a 및 612b)이 인접한 솔기(seam)(613)에 의해 길이 방향으로 분열될 수 있음을 도시한다. 도 9a에서, 외부 쉘(640)은 핸들의 나머지로부터 따로 분해된다. 도 9b는 외부 쉘(640)이 정상 작동 위치에 설치된 것을 제외하고는 도 9a의 단면도를 도시한다. 도 9a 내지 도 9b의 실시예에서, 외부 쉘(640)의 제 1 전기 커넥터 부분(805)은 제어기 핸들의 제 2 전기 커넥터 부분(905)에 정합되고 연결될 수 있는 것으로 도시된다.

도 9a 내지 도 9b의 실시 예에서, 외부 쉘 (640)은 관형 하우징 (612a, 612b)을 바람직하게는 길이 방향 솔기 (613)와 중첩시키는 방식으로 부분적으로 감싸서, 길이 방향 솔기 (613)가 근접 센서 어레이 (800)의 원하는 원주 위치를 수용하는 것보다는 오히려 제조 프로세스를 최적화하도록 위치될 수 있다. 특정 실시예에서, 외부 쉘 (640)은 핸들의 관형 하우징 (612a, 612b)의 원주 부분 (C)과 중첩하고, 원주 부분 (C)은 핸들의 관형 하우징 (612a, 612b)의 전체 원주의 적어도 100도에서 그러나 170도 이하의 각도에 걸친다. 이러한 원주 중첩은, 특정 실시예에서, 근접 센서 어레이(800)가 사용자의 손가락 또는 손바닥의 원하는 부분의 접근, 예를 들어 파지를 가장 잘 나타내는 손의 영역의 접근을 감지할 수 있게 할 수 있다.

핸들의 관형 하우징(612a, 612b)은 원형 단면을 가질 필요가 없으며, 핸들의 관형 하우징(612a, 612b)이 원형 단면을 갖는지 여부에 관계없이 "원주(circumference)"라는 단어가 본 출원에서 사용된다. 본 출원에서, "원주"라는 용어는 핸들의 관형 하우징(612a, 612b) 주위의 완전한 둘레를 의미하며, 이는 관형 하우징(612a, 612b)이 우측 원형 중공 실린더이면 원형일 수 있지만, 관형 하우징이 비 원형 실린더 또는 중공 프리즘 형상인 경우 원 이외의 폐쇄 형상일 수 있다.

도 9a 내지 도 9b의 실시예에서, 인쇄 회로 기판(PCB)(920)은 핸들의 관형 하우징(612a, 612b) 내에 장착될 수 있고, 제 2 전기 커넥터 부분(905)은 PCB(920)에 전기적으로 결합된다. PCB(920)는 옵션으로 힘 감지 저항기(FSR : force sensing resistor)(922) 및 제어기는 FSR(922) 안쪽으로 핸들의 관형 하우징(612a, 612b)의 외측을 향하여 외부 쉘(640)을 통해 인가되는 가압력을 전달하는 플런저(plunger)(924)를 더 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, FSR (922)은 근접 센서 어레이 (800)와 함께, 사용자에 의한 파지의 시작 및 사용자에 의한 그러한 파지의 상대적 강도 둘 모두의 감지를 가능하게 할 수 있으며, 이는 특정 게임 플레이 피처를 가능하게 할 수 있다.

특정 실시예에서, 외부 쉘(640)은 핸들의 관형 하우징 부분(612a 또는 612b)의 하우징 벽 두께의 1/3보다 작은 쉘 두께(도 9a 내지 도 9b에서 방사상으로 측정된)를 갖는다. 이들 실시예에서, 이러한 두께 불균일은 근접 센서 어레이(800)가 핸들의 관형 하우징(612a, 612b) 상에 또는 그 내에 배치되는 대안적인 실시예에 비해 근접 센서 어레이(800)의 감도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 본 출원에서 특정 예시적인 실시예를 참조하여 설명되지만, 당업자는 본 발명이 이들로 한정되지 않음을 인식할 것이다. 본 발명의 다양한 특징 및 양태는 개별적으로 또는 공동으로 그리고 가능하면 다른 환경 또는 애플리케이션에서 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 오른손 제어기와 관련하여 도시된 특징들은 왼손 제어기에서도 구현될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 따라서, 명세서 및 도면은 한정적인 것이 아니라 예시적이고 대표적인 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, "바람직하게는(preferably)"이라는 단어 및 "바람직하게는 아니지만 반드시 필요한 것은 아닌"이라는 어구는 "반드시 그렇지 않다” 또는 옵션으로 의미를 일관성 있게 포함하기 위해 본 출원에서 동의어로 사용된다. "포함하는", "포함하는” 및 "갖는"은 개방형 용어로 의도된다.

Claims

엄지, 손가락들, 및 손바닥을 이용하는 손을 갖는 사용자에 의한 작동을 위한 전자 시스템용 제어기에 있어서, 상기 제어기는,
헤드와 핸들을 갖는 제어기 본체로서, 상기 헤드는 적어도 하나의 엄지 조작식 제어부를 포함하고, 상기 핸들은 외부 쉘(shell)에 의해 부분적으로 감싸여진 관형 하우징을 갖는, 상기 제어기 본체;
상기 제어기 본체에 고정된 추적 부재(tracking member);
상기 외부 쉘에 맞닿은 상기 사용자의 손바닥을 물리적으로 편향시키도록 구성된 핸드 리테이너(hand retainer);
상기 추적 부재에 배치된 제 1 복수의 추적 트랜스듀서로서, 상기 제 1 복수의 추적 트랜스듀서는 전자기 방사선을 통해 상기 전자 시스템과 결합되는, 상기 제 1 복수의 추적 트랜스듀서; 및
상기 외부 쉘 상에 공간적으로 분포된 근접 센서의 어레이로서, 상기 근접 센서의 어레이는 상기 사용자의 손가락들이 상기 외부 쉘에 접근한 것에 반응하는, 상기 근접 센서의 어레이를 포함하는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 복수의 추적 트랜스듀서는 상기 전자 시스템에 의해 방출되는 전자기 방사선에 반응하는 복수의 추적 센서를 포함하는, 제어기.
제 2 항에 있어서, 상기 복수의 추적 센서는 상기 전자 시스템에 의해 방출된 펄스형 적외선 광에 반응하는 적외선 광 센서인, 제어기.
제 3 항에 있어서, 각각의 상기 제어기 적외선 광 센서는 적외선 투과성 폴리카보네이트 플라스틱에 의해 커버되는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 복수의 추적 트랜스듀서는 상기 전자 시스템에 의한 수신을 위한 전자기 방사선을 방출하는 복수의 추적 비컨(tracking beacon)을 포함하는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 추적 부재는 아치형 형상을 갖는 추적 아크(tracking arc)인, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 추적 부재는 2 개의 위치에서 제어기 본체에 접합(join) 됨으로써 상기 제어기 본체에 고정되고, 상기 핸드 리테이너는 상기 2 개의 위치 사이의 외부 쉘에 맞닿아 상기 사용자의 손바닥을 편향시키는, 제어기.
제 7 항에 있어서, 상기 핸드 리테이너는 상기 핸들과 상기 추적 부재 사이에 배치된 손 보유 스트랩(hand-retention strap)을 포함하는, 제어기.
제 7 항에 있어서, 상기 핸드 리테이너는 길이가 조절 가능하고 상기 사용자의 손등과 컨택하도록 구성된 손 보유 스트랩을 포함하는, 제어기.
제 9 항에 있어서, 상기 손 보유 스트랩은 내부 만곡진 탄성 부재를 포함하는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 제어기 본체에 배치된 제 2 복수의 추적 트랜스듀서를 더 포함하고, 상기 제 2 복수의 추적 트랜스듀서는 상기 헤드의 원위 단부에 인접하여 배치되는 적어도 하나의 원위 추적 트랜스듀서를 포함하는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 추적 부재는 2개의 노우즈(nose)를 포함하고, 각각은 상기 추적 부재의 2 개의 대향하는 원위 단부 중 대응하는 것로부터 돌출하고, 각각의 노우즈는 상기 제 1 복수의 추적 트랜스듀서 중 적어도 하나를 포함하는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 근접 센서 어레이는 상기 외부 쉘의 내부 표면에 부착된 복수의 정전 용량성 센서인, 제어기.
제 13 항에 있어서, 상기 복수의 정전 용량 센서는 플렉스 회로(flex circuit) 상에 배치되고, 상기 플렉스 회로는 상기 외부 쉘의 내부 표면에 부착되는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 외부 쉘은 상기 핸들의 관형 하우징의 전체 원주의 적어도 100도 그러나 170도 이하의 각도에 걸쳐있는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 외부 쉘은 제 1 전기 커넥터 부분을 포함하고, 상기 핸들의 관형 하우징은 제 2 전기 커넥터 부분을 포함하고, 상기 제 1 커넥터 부분 및 상기 제 2 전기 커넥터 부분은 정합(mating) 및 연결 가능한, 제어기.
제 16 항에 있어서, 상기 핸들의 관형 하우징 내에 장착된 인쇄 회로 기판 (PCB)을 더 포함하고, 상기 제 2 전기 커넥터 부분은 상기 PCB에 전기적으로 결합된, 제어기.
제 17 항에 있어서, 상기 PCB는 힘 감지 저항기 (FSR : force sensing resistor)를 포함하고, 상기 제어기는 상기 핸들의 관형 하우징의 외부에 인가된 압축력을 상기 FSR 안쪽으로 전달하는 플런저(plunger)를 더 포함하는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 핸들의 관형 하우징은 솔기(seam)에 의해 길이 방향으로 분열되고, 상기 외부 쉘은 상기 솔기에 걸쳐있는, 제어기.
제 1 항에 있어서, 상기 외부 쉘은 쉘 두께를 갖고, 상기 관형 하우징은 하우징 벽 두께를 가지며, 상기 쉘 두께는 상기 하우징 벽 두께의 1/3 미만인, 제어기.
엄지, 손가락 및 손바닥을 이용하는 손을 갖는 사용자에 의한 작동을 위한 전자 시스템용 제어기에 있어서, 상기 제어기는,
헤드와 핸들을 갖는 제어기 본체로서, 상기 헤드는 적어도 하나의 엄지 조작식 제어부를 포함하는, 상기 제어기 본체;
상기 제어기 본체에 고정된 추적 부재;
상기 핸들의 외부 표면에 맞닿은 상기 사용자의 손바닥을 물리적으로 편향시키도록 구성된 핸드 리테이너;
상기 추적 부재에 배치된 제 1 복수의 추적 트랜스듀서로서, 상기 제 1 복수의 추적 트랜스듀서는 전자기 방사선을 통해 상기 전자 시스템과 결합되는, 상기 제 1 복수의 추적 트랜스듀서; 및
상기 핸들 상에 공간적으로 분포된 근접 센서의 어레이로서, 상기 근접 센서의 어레이는 상기 사용자의 손가락들이 상기 핸들의 외부 표면에 접근한 것에 반응하는, 상기 근접 센서의 어레이를 포함하는, 제어기.