KR100209154B1 - Data input device and method for virtual reality system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 가상현실 시스템용 데이터 입력 장치는 상부 케이스와; 상부 케이스를 회전가능하게 지지하는 하부 케이스와; 상부 케이스의 상면에 설치되며, 스크린 상에 나타난 가상 손의 특정 손가락이 굽어지도록 결정하는 푸쉬 버튼 및 그에 대응하는 감지 센서와; 상부 케이스의 회전 각도에 따라 가변되는 신호를 입력하는 퍼텐쇼미터를 포함한다. 사용자가 푸쉬 버튼을 누르면, 그에 대응하는 감지 센서가 ON되며, 이러한 상태에서 상부 케이스를 회전시키면, 퍼텐쇼미터가 상부 케이스의 회전 각도에 따라 가변되는 신호를 CPU에 입력한다. 이에 따라, ON된 감지 센서에 대응하는 스크린상의 손가락이 상부 케이스의 회전 각도에 따라 굽어지게 된다. 본 발명에 의하면, 단순히 상부 케이스상에 손을 올려놓고 푸쉬 버튼을 누르고 상부 케이스를 회전 시키므로써 스크린상의 손을 움직이게 할 수 있으므로, 장시간 사용하는 경우에, 사용자 손의 피로감을 상당히 감소시킬 수 있다.A data input device for a virtual reality system according to the present invention includes an upper case; A lower case rotatably supporting the upper case; A push button and a corresponding detection sensor installed on an upper surface of the upper case for determining a specific finger of a virtual hand appearing on the screen to bend; And a potentiometer for inputting a variable signal according to the rotation angle of the upper case. When the user presses the push button, the corresponding sensor is turned on. When the upper case is rotated in this state, the potentiometer inputs a signal to the CPU which varies according to the rotation angle of the upper case. Accordingly, the finger on the screen corresponding to the ON sensor is bent according to the rotation angle of the upper case. According to the present invention, since the hand on the screen can be moved by simply placing the hand on the upper case and pushing the push button and rotating the upper case, fatigue of the user's hand can be significantly reduced in a case of using for a long time.
Description
본 발명은 가상현실 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장시간 사용하는 경우에 사용자 손의 피로감을 감소시킬 수 있는 가상현실 시스템용 데이터 입력 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality system, and more particularly, to a data input apparatus and method for a virtual reality system capable of reducing fatigue of a user's hand when used for a long time.
도 1에는 미국 특허 제 4,988,981 호에 개시된 종래의 데이터 입력 장치가 도시되어 있다. 상기 종래의 데이터 입력 장치는 글러브 조립체(12)를 포함하는데, 글러브 조립체(12)는 글러브의 움직임을 감지하기 위한 다수의 센서와 글러브의 위치를 감지하기 위한 수단(20)을 구비한다. 글러브 조립체(12) 및 위치 감지 수단(20)은 인터페이스 회로(14)에 전기적으로 접속되어 있다.1 shows a conventional data input device disclosed in U.S. Patent No. 4,988,981. The conventional data input device includes a glove assembly 12 having a plurality of sensors for sensing movement of the glove and means 20 for sensing the position of the glove. The glove assembly 12 and the position sensing means 20 are electrically connected to the interface circuit 14.
사용자가 글러브 조립체(12)를 손에 착용한 후 손을 움직이면, 위치 감지 수단(20) 및 글러브 조립체(12)의 센서가 각각, 글러브의 위치 및 움직임을 감지하여, 이들에 대한 신호를 인터페이스 회로(14)를 통해 호스트 컴퓨터(16)에 전달한다. 호스트 컴퓨터(16)는 상기 전달된 신호에 따라 스크린(28)상에 표시된 가상 손의 위치 및 움직임을 제어한다.When the user moves his or her hand after wearing glove assembly 12, the sensors of position sensing means 20 and glove assembly 12 sense the position and movement of the glove, respectively, (14) to the host computer (16). The host computer 16 controls the position and movement of the virtual hand displayed on the screen 28 in accordance with the transmitted signal.
그러나, 이러한 종래의 데이터 입력 장치에 있어서는, 사용자가 글러브 조립체(12)를 착용한 상태로 공중에서 손을 움직여야만 하기 때문에, 장시간 사용하는 경우 사용자의 손에 상당한 피로감을 초래하는 문제점이 있다.However, in such a conventional data input device, since the user must move his / her hand in the air while wearing the glove assembly 12, there is a problem that the user feels a lot of fatigue when used for a long time.
따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 주 목적은 가상현실 시스템의 스크린상의 손을 장시간 움직이게 하는 경우에 사용자 손의 피로감을 감소시킬 수 있는 가상현실 시스템용 데이터 입력 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a data input device for a virtual reality system capable of reducing fatigue of a user's hand when a hand on a screen of a virtual reality system is moved for a long time, .
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 중앙 처리 장치(CPU)와 가상의 손이 표시되는 스크린을 구비한 가상현실 시스템용 데이터 입력 장치에 있어서, 상부 케이스와; 상기 상부 케이스를 회전가능하게 지지하는 하부 케이스와; 상기 가상 손의 특정 손가락이 굽어지도록 결정하는 수단과; 상기 상부 케이스의 회전 각도에 따라 선형적으로 가변되는 신호를 상기 CPU에 전달하는 수단을 포함하여, 상기 굽어지도록 결정된 손가락이 상기 신호에 따라 선형적으로 굽어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a data input apparatus for a virtual reality system including a central processing unit (CPU) according to the present invention and a screen for displaying a virtual hand, the data input apparatus comprising: A lower case rotatably supporting the upper case; Means for determining that a particular finger of the virtual hand is to be bent; And means for transmitting a linearly variable signal to the CPU according to the rotation angle of the upper case, characterized in that the finger determined to be bent is linearly bent according to the signal.
또한, 본 발명에 따른 가상현실 시스템용 데이터 입력 방법은, 스크린 상에 나타난 가상 손의 특정 손가락이 굽어지도록 결정하는 단계와; 상부 케이스를 회전시키는 단계와; 상기 상부 케이스의 회전 각도에 따라 가변되는 신호를 전달하는 단계를 포함한다.Further, a data input method for a virtual reality system according to the present invention includes the steps of: determining that a specific finger of a virtual hand displayed on a screen is bent; Rotating the upper case; And transmitting a signal varying according to a rotation angle of the upper case.
도 1은 종래의 글러브 데이터 입력장치를 개략적으로 도시한 사시도1 is a perspective view schematically showing a conventional glove data input device.
도 2는 본 발명에 따른 데이터 입력 장치의 개략적 평면도2 is a schematic plan view of a data input device according to the present invention;
도 3은 도 2의 I - I선을 따라 절단한 본 발명의 데이터 입력 장치의 개략적 단면도3 is a schematic cross-sectional view of the data input device of the present invention cut along the line I - I in Fig. 2
도 4는 본 발명에 따른 데이터 입력 장치의 3차원 입력용 콘트롤 레버의 개략적 사시도4 is a schematic perspective view of a three-dimensional input control lever of the data input device according to the present invention.
도 5는 가상 현실 시스템의 스크린을 나타내는 개략적 사시도5 is a schematic perspective view illustrating a screen of a virtual reality system
* 도의 주요부분에 대한 부호의 설명 ** Explanation of symbols for major parts of the diagram *
101a 내지 101e : 푸쉬 버튼101a to 101e:
102 : 상부 케이스103 : 하부 케이스102: upper case 103: lower case
104 : 스러스트 볼 베어링110 : 퍼텐쇼미터104: thrust ball bearing 110: potentiometer
130 : 센서210 : 콘트롤 레버130: sensor 210: control lever
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 3은 각각, 본 발명의 양호한 일 실시예에 따른 가상현실 시스템에 데이터를 입력하는 장치의 개략적인 평면도 및 단면도를 도시한다.Figures 2 and 3 respectively show schematic plan and sectional views of an apparatus for inputting data into a virtual reality system according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 데이터 입력 장치는, 상부 케이스(102)와, 하부 케이스(103)와, 5개의 푸쉬 버튼(101a 내지 101e)과, 상부 케이스(102)의 회전 각도에 따라 가변되는 신호를 중앙 처리 장치(CPU; 도시안됨)에 전달하는 퍼텐쇼미터(potentiometer)(110)를 포함한다.The data input device of the present invention includes an upper case 102, a lower case 103, five push buttons 101a to 101e, and a signal varying according to the rotation angle of the upper case 102, (CPU) (not shown).
푸쉬 버튼(101a 내지 101e)은 상부 케이스(102)의 상면에 위치되며, 가상현실 시스템의 스크린(S; 도 5 참조)상에 표시된 가상 손의 손가락에 각각 대응한다. 각각의 푸쉬 버튼(101a 내지 101e) 아래에는 센서(130)가 배치되어 있는데, 상기 센서(130)는 대응하는 푸쉬 버튼이 눌려질 때 ON되어, 전기 회로(도시안됨)를 통해 CPU로 신호를 전달한다. 각 센서(130)로부터의 신호는 대응하는 손가락이 굽어지도록 결정한다.The push buttons 101a to 101e are located on the upper surface of the upper case 102 and respectively correspond to the fingers of a virtual hand displayed on the screen S (see Fig. 5) of the virtual reality system. A sensor 130 is disposed under each of the push buttons 101a to 101e. The sensor 130 is turned on when a corresponding push button is pressed and transmits a signal to the CPU through an electric circuit (not shown) do. A signal from each sensor 130 determines that the corresponding finger is bent.
상부 케이스(102)와 하부 케이스(103) 사이에는, 환형의 상부 및 하부링(104a,104b)과 그 사이에 개재된 다수의 볼(104c)로 구성된 스러스트 볼 베어링(104)이 개재되어 있다. 따라서, 하부 케이스(103)는 스러스트 볼 베어링(104)을 통해 상부 케이스(102)를 회전 가능하게 지지하고 있다.Between the upper case 102 and the lower case 103, a thrust ball bearing 104 composed of annular upper and lower rings 104a, 104b and a plurality of balls 104c interposed therebetween is interposed. Therefore, the lower case 103 rotatably supports the upper case 102 through the thrust ball bearing 104. [0054]
퍼텐쇼미터(110)는 하부 케이스(103)내에 장착되어, 상부 케이스(102)의 회전 각도에 따라 선형적으로 가변되는 신호를 발생시키며, 상기 신호를 CPU에 전달한다.The potentiometer 110 is mounted in the lower case 103 to generate a linearly variable signal according to the rotation angle of the upper case 102 and to transmit the signal to the CPU.
또한, 진동자와 같은 피드백 수단(120)이 상부 케이스(102)의 사용자 손이 접촉되는 부분 및 푸쉬 버튼 아래에 부착되어, 사용자가 스크린(S)상의 가상 물체를 만지는 경우, 사용자가 실제로 만지는 것처럼 느끼도록 할 수도 있다.Further, when the feedback means 120 such as a vibrator is attached to the portion where the user's hands of the upper case 102 are contacted and below the push button so that the user touches a virtual object on the screen S, .
또한, 5개의 LED 램프(120)를 각각 푸쉬 버튼(101a 내지 101e)의 아래에 설치하여, 대응하는 감지 센서의 작동 상태를 나타낼 수도 있다.In addition, five LED lamps 120 may be provided below the push buttons 101a to 101e, respectively, to indicate the operating states of corresponding detection sensors.
이하, 본 발명에 따른 데이터 입력 장치의 입력 프로세스에 대해 설명한다.Hereinafter, the input process of the data input device according to the present invention will be described.
먼저, 사용자가 푸쉬 버튼(101a 내지 101e)중 어느 하나를 누르면 대응하는 센서(130)가 ON되고 신호가 CPU로 전달되어 스크린(S)상에 표시된 손가락들중에서 ON된 센서에 대응하는 손가락이 굽어지도록 결정된다.First, when the user presses any one of the push buttons 101a to 101e, the corresponding sensor 130 is turned on and the signal is transmitted to the CPU, so that the finger corresponding to the sensor turned on among the fingers displayed on the screen S .
다음에, 사용자가 상부 케이스(102)를 회전시키면, 퍼텐쇼미터(110)가 상부 케이스(102)의 회전 각도에 따라 선형적으로 가변되는 신호를 CPU에 전달하므로, 굽어지도록 결정된 손가락이 상기 퍼텐쇼미터(110)로부터의 신호에 따라 선형적으로 굽어지게 된다.Next, when the user rotates the upper case 102, the potentiometer 110 transmits a linearly variable signal to the CPU according to the rotation angle of the upper case 102, And is linearly bent according to a signal from the tensometer 110.
이때, 사용자가 상기 푸쉬 버튼(101a 내지 101e)을 누르지않고 상부 케이스(102)를 회전시키는 경우 즉, 굽어지도록 결정된 손가락이 없는 경우, 스크린(S)상의 손이 퍼텐쇼미터(110)로부터의 신호에 따라 선형적으로 회전된다.At this time, when the user rotates the upper case 102 without pushing the push buttons 101a to 101e, that is, when there is no finger determined to be bent, the hand on the screen S is moved from the potentiometer 110 As shown in FIG.
한편, 도 4에는 스크린(S)상의 손에 대한 3차원 위치 데어터를 입력시키기 위한 콘트롤 레버 조립체가 도시되어 있다. 콘트롤 레버 조립체는 본 발명의 데어터 입력 장치에 합체된다. 콘트롤 레버 조립체는 콘트롤 패널(200)과, 콘트롤 레버(210)와, 상부 및 하부 버튼(212, 213)을 구비한다. 콘트롤 레버(210)는 콘트롤 패널(200)에 회전자재로 장착되어, (X, Z)평면상의 위치에 대응하는 신호를 CPU에 전달한다. 상부 및 하부 버튼(212, 213)은 Y축상의 위치에 대응하는 신호를 CPU에 전달한다. 따라서, 콘트롤 레버(210) 및 버튼(212, 213)을 조작하므로써, 스크린(S)상의 손을 원하는 (X, Y, Z) 좌표상의 위치로 이동시킬 수 있다.On the other hand, FIG. 4 shows a control lever assembly for inputting three-dimensional position data for a hand on the screen S. The control lever assembly is incorporated into the data input device of the present invention. The control lever assembly includes a control panel 200, a control lever 210, and upper and lower buttons 212 and 213. The control lever 210 is rotatably mounted on the control panel 200 and transmits a signal corresponding to the position on the (X, Z) plane to the CPU. The upper and lower buttons 212 and 213 transmit signals corresponding to positions on the Y axis to the CPU. Therefore, by operating the control lever 210 and the buttons 212 and 213, the hand on the screen S can be moved to a position on the desired (X, Y, Z) coordinate.
상기와 같은 본 발명의 데이터 입력 장치 및 방법에 의하면, 단순히 상부 케이스상에 손을 올려놓고 푸쉬 버튼을 누르고 상부 케이스를 회전 시키므로써 스크린상의 손을 움직이게 할 수 있으므로, 사용자 손의 피로감을 상당히 감소시킨다.According to the data input apparatus and method of the present invention as described above, the hand on the screen can be moved by simply placing the hand on the upper case and pushing the push button and rotating the upper case, thereby significantly reducing fatigue of the user's hand .
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