KR20170099755A

KR20170099755A - 보행 시뮬레이터용 ｈｍｄ

Info

Publication number: KR20170099755A
Application number: KR1020170006901A
Authority: KR
Inventors: 이근주
Original assignee: 주식회사 메타포트
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2017-09-01

Abstract

본 발명은, 가상현실의 공간을 이동하는 보행 시뮬레이터용 HMD에 관한 것으로서, 보행자에게 착용되고 렌즈가 구비된 본체부와, 상기 본체부의 전면(前面)에 설치되어 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하는 가상현실구동부를 포함하는 보행 시뮬레이터용 HMD에 있어서, 상기 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하기 위한 프로그램이 저장되는 프로그램저장부와, 상기 보행자의 보행을 감지하기 위한 보행감지부와, 상기 보행자의 수평회전을 감지하기 위한 수평회전감지부와, 상기 보행자의 수직회전을 감지하기 위한 수직회전감지부와, 상기 가상현실공간을 디스플레이하기 위한 디스플레이부 및 상기 가상현실공간을 구동하여 상기 디스플레이부에 디스플레이하기 위한 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 보행감지부, 상기 수평회전감지부, 상기 수직회전감지부의 각 센싱신호를 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서의 보행, 수평회전 및 수직회전을 구현하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 트레드밀 기타 다른 운동기구와의 연동이 없이도 이를 착용하는 보행자의 움직임을 감지하여 가상현실공간에서의 움직임을 구현할 수 있다.

Description

보행 시뮬레이터용 ＨＭＤ{HEAD MOUNT DISPLAY FOR WALKING SIMULATOR}

본 발명은 보행 시뮬레이터용 HMD(Head Mount Display)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체에 착용되거나 휴대되는 보행측정수단을 통해 입력되는 센싱신호를 바탕으로 가상현실공간에서의 보행을 구현할 수 있도록 한 보행시뮬레이터용 HMD에 관한 것이다.

HMD를 이용하여 가상현실의 공간을 이동하는 시뮬레이터는 현재 다양하게 연구 및 제품화되고 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 보행자가 착용한 HMD(1)가 수동 트레드밀(2)과 연동하여 구동하도록 설정된 경우, 보행자가 트레드밀(2) 상에서 보행 내지 런닝을 행하는 경우에는 트레드밀(2)과 연동하는 HMD(1)는 가상현실공간을 이동하면서 디스플레이함으로써 보행자로 하여금 디스플레이되는 가상현실공간에서 실제로 이동하는 것처럼 느끼도록 하는 것이다.

최근에는 스마트폰을 HMD에 접목시킨 기술이 개발됨에 따라, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자에게 착용되고 렌즈가 구비된 본체(11)의 전면(前面)에 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하는 스마트폰(12)이 탈착 가능하게 설치되는 구성의 HMD(10)가 제안된 바 있다.

한편, 스마트폰(12)에는 이를 휴대하는 보행자의 보행을 센싱하여 하루 보행량을 체크해준다거나, 회전각도를 센싱하는 수단이 탑재되어 있는 관계로 이들 센싱수단들을 HMD 기술에 접목시킨다면 트레드밀(2)과 연동할 필요없이 HMD만으로도 가상현실에서의 이동 및 이에 따른 운동 효과를 달성할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 HMD에 보행 및 회전을 감지하는 수단을 내장함으로써 트레드밀 기타 다른 운동기구와의 연동이 없이도 이를 착용하는 보행자의 움직임을 감지하여 가상현실공간에서의 움직임을 구현할 수 있도록 한 보행 시뮬레이터용 HMD를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 보행자에게 착용되고 렌즈가 구비된 본체부와, 상기 본체부의 전면(前面)에 설치되어 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하는 가상현실구동부를 포함하는 보행 시뮬레이터용 HMD에 있어서, 상기 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하기 위한 프로그램이 저장되는 프로그램저장부와, 상기 보행자의 보행을 감지하기 위한 보행감지부와, 상기 보행자의 수평회전을 감지하기 위한 수평회전감지부와, 상기 보행자의 수직회전을 감지하기 위한 수직회전감지부와, 상기 가상현실공간을 디스플레이하기 위한 디스플레이부 및 상기 가상현실공간을 구동하여 상기 디스플레이부에 디스플레이하기 위한 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 보행감지부, 상기 수평회전감지부, 상기 수직회전감지부의 각 센싱신호를 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서의 보행, 수평회전 및 수직회전을 구현하는 것을 특징으로 하는 보행 시뮬레이터용 HMD를 제공한다.

여기서, 상기 가상현실구동부는 스마트폰이고, 상기 프로그램저장부, 상기 보행감지부, 상기 수평회전감지부, 상기 수직회전감지부, 상기 디스플레이부 및 상기 제어부는 상기 스마트폰에 내장되는 것일 수도 있다.

또는, 상기 본체부와 상기 가상현실구동부가 일체로 이루어지고, 상기 프로그램저장부, 상기 보행감지부, 상기 수평회전감지부, 상기 수직회전감지부, 상기 디스플레이부 및 상기 제어부는 상기 일체로 이루어진 상기 본체부 및 가상현실구동부에 내장되는 것일 수도 있다.

그리고, 상기 본체부 또는 상기 가상현실구동부는 근접센서를 포함하며, 상기 제어부는 상기 근접센서의 센싱신호를 감지하여 충돌 경고신호를 발생시키도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 보행 시뮬레이터용 HMD는 보행자의 눈높이의 높낮이를 감지하기 위한 높낮이 감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 높낮이 감지부의 센싱신호를 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서의 시야의 높낮이를 조정하도록 구성될 수도 있다.

한편, 상기 보행 시뮬레이터용 HMD는 일정한 감지거리 내에 들어오는 장애물을 감지하기 위한 장애물 감지센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 장애물 감지센서를 통해 상기 장애물을 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서 상기 장애물의 해당위치에 이미지화된 장애물을 생성하도록 구성될 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 보행 시뮬레이터용 HMD에 의하면, 트레드밀과 같은 별도의 기구와 연동하지 않고 HMD만으로도 보행자의 움직임을 감지하여 가상현실공간에서의 움직임을 구현할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 HMD의 일 적용례를 도시한 개략도,
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 스마트폰이 접목된 HMD의 분리사시도 및 결합사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보행 시뮬레이터용 HMD의 사시도,
도 5는 도 4의 보행 시뮬레이터용 HMD의 제어블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 보행 시뮬레이터용 HMD(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 보행자에게 착용되고 렌즈가 구비된 본체부(21), 이 본체부의 전면(前面)에 설치되어 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하는 가상현실구동부(22)를 포함한다.

본 실시예에서 가상현실구동부(22)는 실질적으로 스마트폰(smart phone)으로서 본체부(21)의 전면에 탈착 가능하게 구성된다. 그러나, 본 발명의 가상현실구동부는 상기 스마트폰에 한정되는 구성은 아니며 본체부(21)와 일체로 이루어져 가상현실을 구동 및 디스플레이하기 위한 모든 구성요소들을 본체부(21)와 함께 일체로 이루어진 구성 속에 내장하는 것으로 구현될 수도 있다.

가상현실구동부(22)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하기 위한 프로그램이 저장되는 프로그램저장부(221), 보행자의 보행을 감지하기 위한 보행감지부(222), 보행자의 수평회전을 감지하기 위한 수평회전감지부(223), 보행자의 수직회전을 감지하기 위한 수직회전감지부(224), 가상현실공간을 디스플레이하기 위한 디스플레이부(225) 및 가상현실공간을 구동하여 상기 디스플레이부에 디스플레이하기 위한 제어부(226)가 구비된다.

상기 구성에 따라, 제어부(226)는 상기 보행감지부(222), 수평회전감지부(223), 수직회전감지부(224)의 각 센싱신호를 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서의 보행, 수평회전 및 수직회전을 구현한다.

보행감지부(222)는 가속도 센서에 의해 구현 가능하며, 수평회전감지부(223)와 수직회전감지부(224), 높낮이감지부(227)는 자이로 센서에 의해 구현 가능하다. 그러나, 본 발명에 따른 보행감지부(222), 수평회전감지부(223), 수직회전감지부(224) 및 높낮이감지부(227)가 상기 센서들에 의해서만 구현되는 것으로 한정되는 것은 아니며 사용가능한 다양한 방식의 센서들에 의해 구현될 수 있으며, 본 발명을 구성하는 보행감지부(222), 수평회전감지부(223), 수직회전감지부(224) 및 높낮이감지부(227)는 후술하는 특허청구범위에 의해 이들을 구현가능한 다양한 방식의 센서들에도 권리범위가 미치는 것으로 해석되어야 한다.

여기서, 수평회전이라 함은 보행자가 고개를 좌우로 돌리는 행동에 의해 센싱되어 디스플레이되는 가상현실공간 또한 좌우로 회전하도록 한 것을 말하며, 수직회전이라 함은 보행자가 고개를 상하로 고개를 올리거나 숙이는 행동에 의해 센싱되어 디스플레이되는 가상현실공간 또한 상하방향으로 움직이는 것을 말한다. 이에 따라, 보행자는 보행하면서 상하좌우 다양한 방향으로 시야를 확보하면서도 가고자 하는 방향으로 나아갈 수 있어 전체적으로는 실제 지면을 보행하는 것처럼 묘사될 수 있다. 또한, 높낮이감지는 보행자가 기립한 자세로 걷는지 쪼그린 자세로 걷는지 등 보행자의 눈높이에 맞추어 가상현실공간에서의 시야가 조정되도록 하기 위한 것이다.

한편, 도 4에서 본체부(21)에는 좌우 어느 일측 또는 양측에 근접센서(211)를 구비함으로써, 가상현실구동부(22)측 제어부(도 5의 226)로 하여금 센싱신호를 감지하는 경우 디스플레이되는 가상현실공간에서 적색 깜박임으로 표시하거나 경고음을 발생시키도록 할 수 있다. 이는 보행자의 활동공간에 제약이 있을 수 있으므로 벽이나 시설물에 부딪힐 경우를 대비하기 위한 것이다.

상기 근접센서(211)와 함께 또는 이에 대체하여 장애물을 감지하고 이를 가상현실공간에 일정한 형상으로 디스플레이해주는 기능을 추가할 수도 있다.

즉, 도 5에서 장애물 감지부(228)를 추가로 구성하여 이를 통해 일정한 감지거리 내에 들어오는 장애물의 유무는 물론 해석을 통해 그 실루엣을 감지한 제어부(226)는 디스플레이되는 가상현실공간 상에서 상기 장애물의 해당위치에 그 실루엣을 닮은 이미지화된 장애물을 생성함으로써 보행자로 하여금 해당위치에 어떠한 장애물이 있음을 인지하게 할 수 있다.

본 실시예에서 상기 장애물 감지부(228)는 카메라(도 4의 228)일 수 있으며, 별도 내장 혹은 장착되는 적외선 근접센서일 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 보행 시뮬레이터용 HMD(20)는 상기와 같은 근접센서(211)나 장애물 감지부(228) 없이도 사용될 수 있으며, 예를 들어 수동 트레드밀(도 1의 2 참조) 상에서 사용될 수도 있다.

본 실시예에서 근접센서(211)는 본체부(21)에 구비되는 것으로 설명되었으나, 본 발명에서 근접센서는 그러한 구성에 한정되는 것은 아니며 가상현실구동부(22)에 제어부(226) 등과 함께 구비될 수도 있다.

한편, 상기에서 보행감지부(222), 수평회전감지부(223), 수직회전감지부(224) 등은 가상현실구동부(22) 또는 본체부(21)에 구비되는 구성으로 설명되었으나, 본 발명에서 이들 센서들은 그러한 구성에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 보행감지부(222)의 경우에는 보행자의 손목에 밴드 형태로 채워지는 구성으로 구현될 수도 있으며, 수평회전감지부(223)의 경우에는 보행자의 허리에 벨트 형태로 착용되는 구성으로 구현될 수도 있다.

이상에서 설명된 보행 시뮬레이터용 HMD(20)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

20: 보행 시뮬레이터용 HMD 21: 본체부
211: 근접센서 22: 가상현실구동부
221: 프로그램저장부 222: 보행감지부
223: 수평회전감지부 224: 수직회전감지부
225: 디스플레이부 226: 제어부
227: 높낮이감지부 228: 장애물 감지부

Claims

보행자에게 착용되고 렌즈가 구비된 본체부와, 상기 본체부의 전면(前面)에 설치되어 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하는 가상현실구동부를 포함하는 보행 시뮬레이터용 HMD에 있어서,
상기 가상현실공간을 구동 및 디스플레이하기 위한 프로그램이 저장되는 프로그램저장부와, 상기 보행자의 보행을 감지하기 위한 보행감지부와, 상기 보행자의 수평회전을 감지하기 위한 수평회전감지부와, 상기 보행자의 수직회전을 감지하기 위한 수직회전감지부와, 상기 가상현실공간을 디스플레이하기 위한 디스플레이부 및 상기 가상현실공간을 구동하여 상기 디스플레이부에 디스플레이하기 위한 제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 보행감지부, 상기 수평회전감지부, 상기 수직회전감지부의 각 센싱신호를 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서의 보행, 수평회전 및 수직회전을 구현하는 것을 특징으로 하는 보행 시뮬레이터용 HMD.
제1항에 있어서,
상기 가상현실구동부는 스마트폰이고,
상기 프로그램저장부, 상기 보행감지부, 상기 수평회전감지부, 상기 수직회전감지부, 상기 디스플레이부 및 상기 제어부는 상기 스마트폰에 내장되는 것을 특징으로 하는 보행 시뮬레이터용 HMD.
제1항에 있어서,
상기 본체부와 상기 가상현실구동부가 일체로 이루어지고,
상기 프로그램저장부, 상기 보행감지부, 상기 수평회전감지부, 상기 수직회전감지부, 상기 디스플레이부 및 상기 제어부는 상기 일체로 이루어진 상기 본체부 및 가상현실구동부에 내장되는 것을 특징으로 하는 보행 시뮬레이터용 HMD.
제1항에 있어서,
상기 본체부 또는 상기 가상현실구동부는 근접센서를 포함하며,
상기 제어부는 상기 근접센서의 센싱신호를 감지하여 충돌 경고신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 보행 시뮬레이터용 HMD.
제1항에 있어서,
상기 보행자의 눈높이의 높낮이를 감지하기 위한 높낮이 감지부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 높낮이 감지부의 센싱신호를 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서의 시야의 높낮이를 조정하는 것을 특징으로 하는 보행 시뮬레이터용 HMD.
제1항에 있어서,
일정한 감지거리 내에 들어오는 장애물을 감지하기 위한 장애물 감지센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 장애물 감지센서를 통해 상기 장애물을 감지하여 상기 디스플레이되는 가상현실공간에서 상기 장애물의 해당위치에 이미지화된 장애물을 생성하는 것을 특징으로 하는 보행 시뮬레이터용 HMD.