KR20240073279A

KR20240073279A - Vr 컨트롤러용 입력 디바이스 및 vr 시스템

Info

Publication number: KR20240073279A
Application number: KR1020220154761A
Authority: KR
Inventors: 이상아
Original assignee: 이상아
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2024-05-27

Abstract

본 발명은 VR 환경을 제어하는 VR 컨트롤러와 결합하는 입력 디바이스를 제안한다. 본 발명의 입력 디바이스는, VR 컨트롤러와 착탈 가능한 형상의 하우징과, 상기 하우징의 단부에 구비된 펜 팁, 상기 펜 팁의 필압을 감지하는 필압 감지센서, 그리고 상기 필압 감지센서의 센싱 값을 HMD(Head Mounted Display)로 소정 통신방식을 통해 전송하는 제어부를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따르면, 입력 디바이스인 VR 펜을 VR 컨트롤러와 결합하여, 그 VR 컨트롤러를 VR 펜으로 사용할 수 있어, 별도로 고가의 VR 펜의 사용을 배제할 수 있고 HMD와 무선통신을 통해 정보 전송이 가능하기 때문에 편리하게 사용할 수 있다. 또 VR 컨트롤러의 외부에 장착되기 때문에 모양이나 형상을 다양하게 하면 VR 컨트롤러의 액세서리 제품으로 활용할 수 있어 제품 경쟁력 향상을 기대할 수 있다.

Description

VR 컨트롤러용 입력 디바이스 및 VR 시스템{Input device for VR controller and VR system thereof}

본 발명은 VR 기기용 컨트롤러와 결합하여 VR 컨트롤러를 VR 펜과 같은 입력 디바이스로 사용할 수 있도록 하는 VR 컨트롤러용 입력 디바이스 및 이를 포함하는 VR 시스템에 관한 것이다.

가상 현실(Virtual Reality, VR)은 사람이 실제와 같은 체험을 할 수 있도록 컴퓨터 기술을 이용해 만든 가상의 세계를 의미하며, 가상 현실을 체험할 수 있도록 해주는 장치가 VR 시뮬레이터이다. VR 시뮬레이터는 제공되는 컨텐츠 종류, 예컨대 교육, 게임, 스포츠, 의료 등에 따라 종류나 형태가 달라질 수 밖에 없지만, 기본적으로 머리에 장착하는 디스플레이 장치인 HMD(Head Mounted Display)와, 사용자가 파지하는 VR 컨트롤러를 포함하여 구성된다. VR 컨트롤러를 조작하면서 HMD를 통해 사용자에게 몰입형 환경을 제공하여 현실감을 극대화시킬 수 있다.

사용자는 가상 현실공간에서 정보를 입력하거나 스케치, 개체 이동을 위해 입력 디바이스인 VR 펜(또는 스타일러스 펜) 등을 사용한다.

그러나 현재 사용되는 입력 디바이스는 자체 베이스스테이션(즉 위치 추적 카메라 시스템)을 활용하여 한정된 공간에서만 사용 가능하다. 또 입력 디바이스는 VR 컨트롤러와 별개로 사용해야 하며, VR 컨트롤러와 상호 작용이 불가능하다. 즉 VR 컨트롤러를 정보 입력을 위한 VR 펜과 같은 입력 디바이스로 활용할 수 없고, VR 펜을 이용할 경우에는 VR 컨트롤러의 사용을 중지하고 그 VR 펜을 파지하여 독립되게 사용해야만 했다. 그만큼 VR 시뮬레이터를 이용하는데 불편함이 있었다.

한국공개특허 10-2022-0067405호(2022. 5. 24, VR 컨트롤러에 탈부착 가능한 VR 펜)

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, VR 컨트롤러를 VR 펜으로 활용할 수 있도록 VR 컨트롤러와 결합하는 입력 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 VR 컨트롤러와 결합하는 VR 펜을 통해 가상 현실에서 3D 펜 디자인을 지원하는 VR 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR 컨트롤러용 입력 디바이스는, VR 환경을 제어하는 VR 컨트롤러와 결합하는 입력 디바이스이고, 상기 입력 디바이스는, 상기 VR 컨트롤러와 착탈 가능한 형상의 외형 하우징; 상기 외형 하우징의 단부에 구비된 펜 팁; 상기 펜 팁의 필압을 감지하는 필압 감지센서; 상기 필압 감지센서의 센싱 값을 HMD(Head Mounted Display)로 소정 통신방식을 통해 전송하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은, 사용자 요구에 따라 HMD 화면에 메뉴 화면을 표시하게 하고, 표시된 메뉴 화면을 조작, 선택하는 기능버튼이 구비될 수 있다.

상기 VR 컨트롤러 및 외형 하우징은 대응되는 개소에 전기적인 연결이 가능한 단자가 각각 형성되고, 상기 VR 컨트롤러와 상기 입력 디바이스가 결합하여 단자가 연결되면 상기 입력 디바이스만 기능한다.

상기 VR 컨트롤러와 상기 입력 디바이스가 결합하여 단자가 연결되면 상기 입력 디바이스 조작에 따른 상기 필압 감지센서의 센싱 값이 상기 HMD에 표시된다.

상기 통신방식은 블루투스 모듈을 이용한다.

상기 기능버튼은, 상기 입력 디바이스의 환경설정을 위한 제1 버튼, 상기 HMD상에 표시되는 문자, 선의 색상 및 굵기를 변경하는 제2 버튼을 포함한다.

상기 하우징은, 3D 센서 및 모드변경버튼을 더 포함하고, 상기 모드변경버튼 조작에 따라 필압 감지센서의 2차원 환경 또는 3D 센서의 3차원 환경에서 필압을 감지하며, 모드변경버튼 조작마다 필압감지센서 또는 3D 센서가 선택된다.

상기 하우징의 단부와 결합하는 장착 브라켓을 더 포함하고, 상기 장착 브라켓에 상기 펜 팁이 결합하며, 상기 펜 팁은, 헤드부; 상기 헤드부에서 연장되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 직경보다 크며 끝단에 형성되는 플랜지를 포함하여 구성된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 VR 시스템은, 입력 디바이스; 및 상기 입력 디바이스 조작에 따른 문자 또는 선을 표시하는 HMD(Head Mounted Display)를 포함하고, 상기 입력 디바이스는, VR 환경을 제어하는 VR 컨트롤러와 결합 및 분리가 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 입력 디바이스는, 결합구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 단부에 구비된 필압 감지센서; 상기 필압 감지센서의 센싱 값을 상기 HMD로 무선통신으로 전송하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 입력 디바이스는, 상기 VR 컨트롤러와의 결합 여부에 따라 상기 필압 감지센서의 센싱 값을 상기 HMD로 전송하는 것을 결정한다.

상기 입력 디바이스는, 메뉴 조작과 관련된 환경 설정용 제1 버튼; 상기 필압 감지센서가 감지하는 문자나 선의 색상 또는 굵기를 변경하는 제2 버튼을 더 포함한다.

상기 입력 디바이스는, X/Y/Z좌표의 3차원 환경에서 필압을 감지하는 3D 센서 및 모드변경버튼을 더 포함하고, 상기 모드변경버튼 조작에 따라 필압 감지센서의 2차원 환경 또는 3D 센서의 3차원 환경에서 필압을 감지하며, 모드변경버튼 조작마다 필압감지센서 또는 3D 센서가 선택된다

상기 입력 디바이스는, 상기 필압 감지센서의 활성화 여부에 따라 상기 3D 센서가 온/오프된다.

이와 같은 본 발명에 따르면, VR 컨트롤러와 결합하여 가상 현실에서 글자를 쓰거나 그림을 그릴 수 있고 HMD에 정보들을 무선 전송하여 표시할 수 있어, 종래에 위치추적카메라 시스템이 제공된 한정된 공간에서만 사용이 가능했던 문제를 해결할 수 있다.

본 발명에 따르면 입력 디바이스인 VR 펜은 VR 컨트롤러와 결합하여 사용하는 구성으로 VR 펜을 다양한 형상 및 디자인으로 형성할 수 있기 때문에 VR 컨트롤러용 액세서리로서 상품성을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 상용화된 VR 펜에 비해 가격 경쟁력을 갖출 수 있고, 필압 감지센서의 성능에 따라 펜 입력 값을 섬세하게 작용시킬 수 있어, 가상 현실에서 글자나 그림의 완성도를 향상시키는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 VR 컨트롤러용 입력 디바이스의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 분리 사시도이다.
도 1c는 도 1a의 내부 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 VR 펜의 블록 구성도이다.
도 3a 도 3b는 본 발명의 VR 펜이 VR 컨트롤러와 결합된 상태를 보인 사시도이다.
도 4는 도 1의 VR 펜을 포함하는 VR 시스템 전체 구성도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 VR 펜의 사용 예시를 설명하는 상태도이다.
도 8은 본 발명의 VR 펜 조작에 따라 HMD의 디스플레이부에 글씨가 표현되는 예이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

공간적으로 상대적인 용어인 아래(below, beneath, lower), 위(above, upper) 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관 관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 아래(below, beneath)로 기술된 소자는 다른 소자의 위(above, upper)에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 아래는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 “부” 또는 “부분” 등의 일부분을 나타내는 표현은 해당 구성요소가 특정 기능을 포함할 수 있는 장치, 특정 기능을 포함할 수 있는 소프트웨어, 또는 특정 기능을 포함할 수 있는 장치 및 소프트웨어의 결합을 나타낼 수 있음을 의미하나, 꼭 표현된 기능에 한정된다고 할 수는 없으며, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 VR 컨트롤러용 입력 디바이스의 사시도, 도 1b는 도 1a의 분리 사시도, 도 1c는 도 1a의 내부 사시도이다. 본 실시 예에서 입력 디바이스는 VR 펜일 수 있고, 이하에서는 VR 펜으로 칭하여 설명할 것이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 입력 디바이스인 VR 펜(100)은 VR 컨트롤러(1000, 도 3a 참조)와 결합 및 분리되는 구조이고, VR 컨트롤러(1000)에 결합된 상태에서 입력 디바이스로 기능을 할 수 있다.

VR 컨트롤러(1000)는 매우 다양한 형상으로 디자인 되며, 따라서 VR 펜(100) 역시 다양한 형상의 VR 컨트롤러와 결합할 수 있는 대응하는 구조로 설계될 수 있을 것이다. 그리고 VR 펜의 외형 디자인 역시 다양한 형상으로 제조할 수 있다. VR 펜(100)은 VR 컨트롤러(1000)와 결합하는 액세서리로서 기능을 할 수 있고, 그렇기 때문에 다양한 디자인을 고려하면 제품 가치를 높일 수 있을 것이다.

본 실시 예에 따르면, VR 펜(100)은 전체적인 형상을 외형 하우징(110)이 구성한다. 외형 하우징(110)은 VR 컨트롤러(1000)와 결합하도록 결합구(112)가 형성된 본체(111)와, 본체(111)의 하단에 펜 팁(114)을 포함한다.

본체(111)는 금속 및 플라스틱 등, 금속과 플라스틱 등을 혼합하여 다양한 재질로 제조할 수 있다. 그리고 본체(111)에 형성된 결합구(112)는 VR 컨트롤러(1000)의 일부가 끼움 결합되도록 소정 형상 및 직경을 가지도록 형성된다. 실시 예는 VR 컨트롤러(1000)의 하단 일부와 결합하도록 결합구(112)는 VR 컨트롤러(1000)의 외경보다 더 크게 형성될 수 있다. 다른 실시 예에 따라 VR 컨트롤러(1000)와 VR 펜(100)의 결합방식은 다양할 수 있다. 단순하게 앞서 설명한 바와 같이 결합구(112)에 VR 컨트롤러(1000)를 끼워 고정하는 끼움 고정방식이거나, 또는 VR 컨트롤러(1000)의 외부 및 결합구(112)의 내경에 나사 형상을 형성하여 나사 결합하는 방식이거나, 걸림턱 및 걸림홈 구조를 적용하여 결합하는 방식 등일 수 있다.

도 1b에 도시한 바와 같이, VR 펜(100)은 본체(111)의 하단에 펜 팁(114)을 장착하기 위한 장착 브라켓(120)을 포함한다. 장착 브라켓(120)은 펜 팁(114)이 결합된 상태에서 빠지지 않도록 구성된다.

펜 팁(114)은 대상체에 직접 접촉하는 헤드부(114a), 상기 헤드부(114a)에서 일 방향으로 연장되는 소정 길이의 몸체부(114b), 몸체부(114b)의 끝단에 형성되면서 그 몸체부(114b)의 직경보다 크게 형성된 플랜지(114c)를 포함하여 구성된다. 플랜지(114c)의 직경으로 인해 펜 팁(114)은 장착 브라켓(120)에서 외측으로 빠지지 않게 된다. 플랜지(114c)의 단면에 필압 감지 센서가 위치한다.

도 1c에 도시한 바와 같이, 본체(111)는 내부에 장착공간이 형성되고, 상기 장착공간에 각종 소자들이 장착된다.

구체적으로 본체(111)의 선단에 구비된 펜 팁(114)과 연결되고 펜 팁(114)에 작용하는 필압을 감지하는 필압 감지 센서(140)가 제공된다. 필압 감지센서(140)는 제어부(MCU)(150)가 마련된 회로 기판과 전기적으로 연결된다. MCU(150)는 아두이노 모듈일 수 있다. MCU(150)는 VR 펜(100)의 전체적인 기능을 제어하며, 후술하는 HMD(1100, 도 4 참조)와 무선통신방식으로 데이터를 전송하는 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어 MCU(150)는 필압 감지센서(140)의 센싱 값을 전달받아 처리한다.

본체(1110) 내부에 통신모듈(160), 배터리 충전모듈(170), 배터리(180)가 구비된다. 통신모듈(160)은 근거리 무선 통식 방식이 채용된 모듈일 수 있다. 일 예로 블루투스 통신모듈일 수 있고, MCU(150)는 블루투스 통신모듈을 제어하여 필압 감지센서(140)가 감지한 정보 등을 HMD(1100)로 전송할 수 있다.

배터리(180)는 배터리 장착공간에 장착된다. 배터리 장착공간에는 일반 배터리나 재활용 배터리를 장착함으로써 VR 펜(100)의 구동 전원을 공급하거나, C-타입과 같은 충전단자를 통해 전원을 충전하여 구동 전원을 공급할 수 있다.

도면에는 도시하지 않고 있지만, 본 실시 예에 따르면 본체(111)는 다수의 기능 버튼을 더 구비할 수 있다. 기능 버튼은 사용자 요구에 따라 HMD(1100) 화면에 메뉴 화면을 표시하고, 표시된 메뉴 화면을 조작, 선택하는 버튼일 수 있다. 그리고 이러한 기능 버튼은 VR 컨트롤러(1000)의 일부 기능을 대체하여 수행하도록 구성되는 것도 가능하다. 즉 VR 컨트롤러(1000)와 VR 펜(100)이 결합된 상태에서도 VR 컨트롤러(1000)가 지원하는 기능을 그대로 이용할 수 있다. 그리고 VR 컨트롤러(1000)와 VR 펜(100)이 결합하면 이 둘은 전기적은 연결상태가 된다. 전기적인 연결은 VR 컨트롤러와 VR 펜에 구비된 연결 단자(미도시)가 서로 접촉하는 것을 의미할 수 있다. 물론, VR 컨트롤러(1000)와 VR 펜(100)이 전기적으로 결합하지 않고 단순하게 물리적으로 결합할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 VR 펜의 블록 구성도이다.

도 2는 도시한 바와 같이 VR 펜(100)은 펜 팁(114)과 연결된 필압 감지센서(140) 및 3D 환경에서의 X/Y/Z 축 좌표 값을 감지하는 3D 센서(200), 상기 필압 감지 센서(140) 또는 3D 센서(200)의 센싱 값을 블루투스 통신을 통해 HMD로 전송하는 MCU(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 3D 센서(200)는 X/Y/Z좌표의 3차원 환경에서 필압을 감지하는 센서일 수 있다.

MCU(150)는 VR 펜(100)만 독립적으로 사용되거나, VR 컨트롤러(1000)와 결합된 상태로 사용될 때 VR 펜(100)의 동작을 제어한다. 예를 들면 VR 컨트롤러(1000)와 결합하면 필압 감지센서(또는 3D 센서)가 동작되게 하고, 분리되면 미 동작되게 제어하는 것이다. 또는 VR 컨트롤러(1000)와 분리된 상태에서 VR 펜(100)만 동작하게 할 수도 있다. 즉 사용자의 요구에 따라 다양한 방식으로 VR 펜(100)을 사용하는 것이 가능하도록 한다.

MCU(150)는 VR 펜(100)에 구비된 전원버튼(300)은 물론, 추가로 구비될 수 있는 다른 기능 버튼들, 예를 들어 제1 버튼(310), 제2 버튼(320), 모드변경버튼(330) 등과 전기적으로 연결되어, 각 버튼 조작에 따른 명령을 처리한다. 또한 배터리 전원의 잔량을 감지하여 배터리 교체나 배터리 충전을 알리는 안내 메시지를 출력할 수도 있다. 상기한 버튼(300)(310)(320)(330)들은 사용자가 조작이 용이한 위치에 형성될 수 있다.

기능 버튼에서 제1 버튼(310)은, VR 펜(100)의 환경설정을 위한 버튼일 수 있고, 제2 버튼(320)은 HMD(1100) 상에 표시되는 문자, 선의 색상 및 굵기를 변경하는 버튼일 수 있다. 또 모드변경버튼(330)은 2D 또는 3D 환경을 선택하는 버튼일 수 있다. 모드변경버튼(330)의 조작에 따라 필압 감지센서(140)의 2차원 환경 또는 3D 센서(200)의 3차원 환경에서 필압을 감지하도록 한다.

본 실시 예에서 상기 제1 버튼(310)이나 제2 버튼(320), 모드변경버튼(330) 등은 VR 컨트롤러(1000)와 VR 펜(100)이 결합된 상태에서 VR 컨트롤러(1000)의 기능을 위한 버튼으로 활용할 수 있다. 물론 본 발명의 VR 펜(100)은 VR 컨트롤러(1000)와 연결 단자가 접촉하여 결합된 상태가 되면, VR 컨트롤러(1000)의 기능을 중지시키고 VR 펜(100)의 기능만 활성화되도록 셋팅하는 것도 가능하다.

그리고 위에서 설명한 바와 같이 VR 펜(100)이 VR 컨트롤러(1000)와 결합한 상태에서만 펜 기능을 수행하도록 설명하고 있으나, VR 컨트롤러(1000)와 분리된 상태에서 VR 펜(100)만 조작하여 글자나 그림을 표현할 수 있다. 또한 본 발명은 펜 팁(114)이 물리적인 접촉 상태에서 펜 팁(114)의 필압을 필압 감지센서(140)가 감지하여 가상 현실에서 사용자가 원하는 위치에 글씨를 기재하거나 스케치하는 것이나, 다른 실시 예에 따르면 VR 펜(100)을 공간상에서 비접촉 상태로 글씨를 쓰거나 스케치하더라도 3D 센서(200)가 이를 감지하고 MCU(150)에 의해 HMD(1100)에 표시할 수도 있다.

도 3a 도 3b는 본 발명의 VR 펜이 VR 컨트롤러와 결합된 상태를 보인 사시도이다.

도 3을 보면, VR 컨트롤러(1000)의 일부가 VR 펜(100)의 결합구(112)에 끼움 고정되며, 이렇게 고정되어 결합된 상태이다. VR 펜(100)이 VR 컨트롤러(1000)의 외부를 둘러싸서 장착된 예로, 앞에서 언급했던 바와 같이 VR 펜(100)을 다양한 형상(예를 들면 동물 형상이나 각종 캐릭터 등)으로 만든다면, VR 컨트롤러용 액세서리로 볼 수 있어 VR 컨트롤러(1000)의 외적 디자인에 많은 변화를 부여할 수도 있다.

본 실시 예에 따라, VR 펜(100)과 VR 컨트롤러(1000)가 결합하면 연결단자간의 연결에 의해 MCU(150)가 VR 펜(100)을 사용할 수 있도록 사용환경을 자동 셋팅할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하지는 않는다. 사용자가 VR 펜(100)과 VR 컨트롤러(1000)를 결합하고, 그 상태에서 VR 컨트롤러(1000)의 전원버튼을 오프시키고 반면 VR 펜(100)의 전원버튼(300)을 온 시켜서 사용환경을 수동으로 셋팅하는 것도 가능하다.

도 4는 도 1의 VR 펜을 포함하는 VR 시스템 전체 구성도이다.

도 4에 도시한 바와 같이 VR 시스템은, HMD(VR 헤드셋)(1100), VR 컨트롤러(1000), 그리고 VR 펜(100)을 포함한다.

HMD(1100)는 사용자가 머리에 착용하여 가상 현실 구현을 위한 디스플레이 장치이다.

HMD(1100)는 통신부, 입력부, 센싱부, 디스플레이부, 인터페이스부, 메모리, 제어부, 전원 공급부 등을 포함할 수 있다. 다만 이러한 구성요소들은 HMD(1100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 HMD(1100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 예를 들면 센싱부는 HMD(1100)를 둘러싼 주변 환경 정보를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서나, 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보를 조합하여 활용할 수 있다. 센서들의 예를 들면, 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 생체 인식 센서 등을 말할 수 있다.

그리고 도 4에 도시한 HMD(1100)는 가상 현실에서 널리 사용되는 디바이스로, 본 발명은 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

VR 컨트롤러(1000)는 사용자가 가상 현실을 HMD(1100)를 통해 볼 수 있도록 하는 디바이스일 수 있다. 가상현실에서 다양한 컨텐츠를 이용할 수 있도록 하는 것으로, 사용자가 손에 파지하고 움직이기 편한 바-형상이나, 장갑, 링 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

VR 펜(100)은 VR 컨트롤러(1000)와 결합한 상태에서, VR 컨트롤러(1000)를 이용하여 글씨를 쓰거나 그림을 그리는 스케치를 위한 용도의 디바이스로 사용할 수 있도록 하는 입력 디바이스이다. 가상 현실에서 원하는 위치에 사용자가 글씨를 쓰거나 그림을 그릴 경우 VR 컨트롤러(1000)에 결합한 상태로 사용할 수 있다. 물론 앞에서 반복 언급한 바와 같이 VR 펜(100)만 가지고 글씨를 쓰거나 그림을 그릴 수도 있다. 즉 VR 컨트롤러(1000)가 필요하지 않고 VR 펜(100)과 HMD(1100)가 직접 통신할 수 있는 환경이면 상관없다.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 VR 펜의 사용 예시를 설명하는 상태도이다.

본 발명의 VR 시스템은 제1 모드와 제2 모드를 지원할 수 있다. 제1 모드는 VR 컨트롤러(1000)를 이용한 VR 컨텐츠 수행모드일수 있고, 제2 모드는 VR 펜(100)을 이용한 글쓰기(또는 디자인) 모드일 수 있다.

제1 모드는 사용자가 머리에 HMD(1100)를 착용하고, VR 컨트롤러(1000)를 한 손 또는 양 손으로 파지한 채 주어진 다양한 VR 컨텐츠를 수행하게 된다. VR 컨텐츠는 게임뿐만 아니라 악기연주나 운동 등 다양하며, 사용자는 컨텐츠를 구매하는 것에 의해 다른 컨텐츠를 계속 수행할 수 있다.

제2 모드는 도 3에 도시한 바와 같이 사용자가 VR 컨트롤러(1000)와 VR 펜(100)을 결합하는 것에 의해, 글쓰기 등을 할 수 있는 모드로 셋팅된다. 실시 예는 VR 컨트롤러(1000)와 VR 펜(100)이 결합하는 것을 한정하여 설명하지만, VR 펜을 단독으로 사용하는 것도 가능할 것이다.

실시 예에서 VR 컨트롤러(1000)가 VR 펜(100)과 결합하는 것에 의해 VR 컨트롤러(1000)를 입력 디바이스의 한 형태인 VR 펜(100)으로 사용할 수 있다.

사용자가 VR 컨트롤러(1000)가 결합된 VR 펜(100)을 파지한 채 펜 팁(114)을 접촉시켜 글자를 쓰거나 그림을 그리는 예를 도 5 내지 도 7에 도시하고 있다.

도 5를 보면, 사용자가 검지로 VR 펜(100)에 구비된 소정 기능 버튼을 클릭한 상태에서 가상 현실에서 보여주는 매체, 예를 들어 글씨나 그림을 그리기 위한 메모지인 포스트 잇(post it)을 선택하고, 그리고 선택된 포스트 잇을 드래그 조작한다.

도 6을 보면, 글씨나 그림을 쉽게 쓰거나 그릴 수 있도록 드래그 조작한 포스트 잇을 책상 등의 평평한 부분에 이동시켜 놓는다. 이후 사용자는 VR 펜(100)을 조작하여 원하는 글씨나 그림을 그린다. VR 펜(100)을 이용하여 글씨나 그림을 그리는 경우, 펜 팁(114)과 연결된 필압 감지센서(140)가 펜 팁(114)의 필압을 감지하고, MCU(150)로 전달한다. 그러면 MCU(150)는 통신모듈(160)을 이용하여 무선으로 필압 감지센서(140)의 센싱 값을 HMD(1110)로 전송하고, 이에 HMD용 제어부는 전송받은 상기 센싱 값을 표시하며, 따라서 HMD 착용자는 자신이 쓰거나 그리는 결과물을 HMD(1100)를 통해 볼 수 있다.

도 7을 보면, 글씨나 그림 작성이 완료되면 소정 기능 버튼을 다시 조작한 상태에서, 글씨나 그림이 작성된 포스트 잇을 가상 현실의 원하는 위치로 이동시켜 준다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 VR 펜 조작에 따라 HMD의 디스플레이부에 글씨가 표현되는 예이다. 도 8을 보면 글씨나 그림이 그려진 포스트 잇이 가상 현실의 소정 위치에 부착된 상태를 확인할 수 있다.

도 8을 보면, 가상현실의 화면상에 포스트 잇이 있기 때문에, 사용자는 글씨나 쓰거나 그림을 그린 다음 원하는 위치에 그 포스트 잇을 이동시켜 부착하는 행위를 반복하여 할 수 있을 것이다. 그래서 필요에 따라 복수 개의 포스트 잇을 가상 현실에서 확인할 수 있게 된다.

그리고 사용자는 가상현실에 글씨를 쓰거나 그림을 그리면서, 필요에 따라 제1 버튼(310)을 조작하여 VR 펜(100)의 환경설정을 위한 메뉴를 표시하거나, 제2 버튼(320)을 조작하여 가상현실에서 표시되는 글씨나 선의 색상, 두께, 모양 등을 변경하면서 작업을 할 수 있다. 나아가 사용자는 기능버튼에 마련된 다른 버튼 조작을 통해 필요에 따라 현재 HMD 상에 표시되는 화면을 캡쳐하거나, 캡쳐한 화면을 저장할 수도 있을 것이다.

한편, 상기한 실시 예는 VR 펜을 포스트 잇에 직접 접촉시킨 상태에서 글씨나 그림을 그리는 예로 설명하였지만, 3차원 공간에서 3D 센서에 의해 VR 펜 조작에 따라 원하는 위치에 글씨나 그림을 그릴 수도 있을 것이다. 이럴 경우 포스트 잇과 같은 매체가 제공되지 않아도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 입력 디바이스인 VR 펜을 VR 컨트롤러와 결합하여, 그 VR 컨트롤러를 VR 펜으로 사용할 수 있도록 하고 있다. 따라서 별도로 고가의 VR 펜의 사용을 배제할 수 있으며, HMD와 무선통신을 통해 정보 전송이 가능하기 때문에 이용 공간의 제약을 받지 않고 편리하게 사용할 수 있게 됨을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: VR 펜
110: 하우징
111: 본체
112: 결합구
114: 펜 팁
120: 장착 브라켓
140: 필압 감지 센서
150: MCU (제어부)
160: 통신모듈
170: 충전모듈
180: 배터리
200: 3D 센서
300: 전원버튼
310: 제1 버튼
320: 제2 버튼
330: 모드변경버튼
1000: VR 컨트롤러
1100: HMD

Claims

VR 환경을 제어하는 VR 컨트롤러와 결합하는 입력 디바이스이고,
상기 입력 디바이스는,
상기 VR 컨트롤러와 착탈 가능한 형상의 하우징;
상기 하우징의 단부에 구비된 펜 팁;
상기 펜 팁의 필압을 감지하는 필압 감지센서; 및
상기 필압 감지센서의 센싱 값을 HMD(Head Mounted Display)로 소정 통신방식을 통해 전송하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, VR 컨트롤러용 입력 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 하우징은,
사용자 요구에 따라 HMD 화면에 메뉴 화면을 표시하게 하고, 표시된 메뉴 화면을 조작, 선택하는 기능버튼이 구비되는, VR 컨트롤러용 입력 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 VR 컨트롤러 및 상기 하우징은 대응되는 개소에 전기적인 연결이 가능한 단자가 각각 형성되고,
상기 VR 컨트롤러와 상기 입력 디바이스가 결합하여 단자가 연결되면 상기 입력 디바이스만 기능하는, VR 컨트롤러용 입력 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 VR 컨트롤러와 상기 입력 디바이스가 연결되면 상기 입력 디바이스 조작에 따른 상기 필압 감지센서의 센싱 값이 상기 HMD에 표시되는, VR 컨트롤러용 입력 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 통신방식은 블루투스 모듈을 이용하는, VR 컨트롤러용 입력 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 하우징은, 3D 센서를 더 포함하고,
상기 기능버튼은,
상기 입력 디바이스의 환경설정을 위한 제1 버튼;
상기 HMD상에 표시되는 문자, 선의 색상 및 굵기를 변경하는 제2 버튼; 및
상기 필압 감지센서의 2차원 환경 또는 3D 센서의 3차원 환경을 선택하는 모드변경버튼을 포함하는, VR 컨트롤러용 입력 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 단부와 결합하는 장착 브라켓을 더 포함하고,
상기 장착 브라켓에 상기 펜 팁이 결합하며,
상기 펜 팁은,
헤드부;
상기 헤드부에서 연장되는 몸체부; 및
상기 몸체부의 직경보다 크며 끝단에 형성되는 플랜지를 포함하여 구성되는, VR 컨트롤러용 입력 디바이스.
입력 디바이스; 및
상기 입력 디바이스 조작에 따른 문자 또는 선을 표시하는 HMD(Head Mounted Display)를 포함하고,
상기 입력 디바이스는, VR 환경을 제어하는 VR 컨트롤러와 결합 및 분리가 가능한 것을 특징으로 하는, VR 시스템.
제8항에 있어서,
상기 입력 디바이스는,
결합구가 형성된 하우징;
상기 하우징의 단부에 구비된 필압 감지센서;
상기 필압 감지센서의 센싱 값을 상기 HMD로 무선통신으로 전송하는 제어부를 포함하는, VR 시스템.
제9항에 있어서,
상기 입력 디바이스는,
상기 VR 컨트롤러와의 결합 여부에 따라 상기 필압 감지센서의 센싱 값을 상기 HMD로 전송하는 것을 결정하는, VR 시스템.
제9항에 있어서,
상기 입력 디바이스는,
메뉴 조작과 관련된 환경 설정용 제1 버튼; 및
상기 필압 감지센서가 감지하는 문자나 선의 색상 또는 굵기를 변경하는 제2 버튼을 더 포함하는, VR 시스템.
제9항에 있어서,
상기 입력 디바이스는,
X/Y/Z좌표의 3차원 환경에서 필압을 감지하는 3D 센서 및 모드변경버튼을 더 포함하고,
상기 모드변경버튼 조작에 따라 필압 감지센서의 2차원 환경 또는 3D 센서의 3차원 환경에서 필압을 감지하며, 모드변경버튼 조작마다 필압 감지센서 또는 3D 센서가 선택되는, VR 시스템.
제9항에 있어서,
상기 입력 디바이스는,
상기 필압 감지센서의 활성화 여부에 따라 상기 3D 센서가 온/오프되는, VR 시스템.