KR20030038883A - 피에스디 센서를 이용한 모션 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속으로 동작되는 모션정보를 검출하는 모션검출장치에 관한 것이다.

이를 위한 고속동작의 모션검출장치는, 서로 다른 다수의 위치에 설치되어 서로 다른 파장으로 발광하는 복수의 발광소자와, 상기 복수의 발광소자로부터 발광 빛을 받아 모션을 검출하는 위치 검출기와, 상기 복수의 발광소자와 상기 모션검출기 사이에 설치되어 상기 복수의 발광소자로부터 발광된 빛을 집광하는 복수의 렌즈와, 상기 모션검출기로부터 검출된 모션캡처 데이터를 수신하여 3차원 모션을 검출하여 그 위치를 표시하는 퍼스널 컴퓨터를 구비함을 특징으로 하는 모션 검출장치.

Description

피에스디 센서를 이용한 모션검출장치 {MOTION DETECT DEVICE USING P.S.D. SENSOR}

본 발명은 모션검출장치에 관한 것으로, 특히 고속으로 동작되는 모션정보를검출하는 모션검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 가상현실(virtual reality) 장치는 컴퓨터에 의해 재어되는 에치엠디(HMD:HEAD MOUNTED DISPLY) 및 의자와 같은 체감장치에 의해 가상환경에 따른 동적 변화를 재현함으로써 이용자가 가상의 현실을 마치 현실처럼 느낄 수 있도록 하는 것으로 게임용 등으로 보급되어 있다. 이러한 PC 게임은 마우스나 키보드 혹은 조이스틱을 이용한 2차원 게임이 대부분이고, 3차원 게임의 경우 아직 도입단계이기는 하지만 헤드마운티드 디스플레이(HMD)를 이용한 3차원게임이나 3차원 대형 엑추에이터와 2차원 모니터가 복합된 게임이 주로 개발되고 있다. 그러나 향후에는 게이머의 운동이 많이 요구되고 즐길수 있는 운동과 레저 및 게임이 복합된 시스템을 개발하기 위해서는 고속의 운동을 정밀하게 측정한 데이터를 실시간으로 네트워크를 통해 전송이 가능한 3차원 고속동작을 검출하는 기술이 요구되고 있다.

이와 같이 3차원 게임을 게이머가 가상적으로 체감하기 위해서는 PC상에서 고속으로 입력되는 사용자의 3차원 동작정보를 검출하여야 하는데, 3차원 동작정보를 검출하기 위해 카메라를 이용한 응용제품 또는 센서를 이용한 응용제품 예를 들어 DDR등이 개발되었다.

그런 카메라를 이용한 스테레오비전(STEREO VISION)이나 초점을 이용한 형성측정(SHAPE FROM FOCUS)을 하는 제품은 측정 최고속도가 30FRAME/SEC로 실시간으로 네트워크를 통해 전송할 수 없어 속도면에서 온라인형 게임에 적용하기 어렵고, 고가인 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 3차원 고속동작을 정밀하게 측정한 데이터를 실시간으로 네트워크를 통해 전송할 수 있는 모션검출장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 저가/보급형의 3차원 고속동작정보를 인식할 수 있는 모션검출장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 개략적인 모션검출장치의 구성도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고속동작을 검출하기 위한 모션검출장치의 상세 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 게이머 21, 22, 23: 제1 내지 제3 발광소자

30: PSD모듈 31, 32: 제1 및 제2 PSD

33: A/D변환기 34: USB인터페이스

41, 42: 렌즈 50: 퍼스널 컴퓨터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고속동작의 모션검출장치는, 서로 다른 다수의 위치에 설치되어 서로 다른 주파수로 발광하는 복수의 발광소자와, 상기 복수의 발광소자로부터 서로 다른 주파수로 발광된 빛을 받아 모션을 검출하는 위치 검출기와, 상기 복수의 발광소자와 상기 모션검출기 사이에 설치되어 상기 복수의 발광소자로부터 발광된 빛을 집광하는 복수의 렌즈와, 상기 모션검출기로부터 검출된 모션캡처 데이터를 수신하여 3차원 모션을 검출하여 그 위치를 표시하는 퍼스널 컴퓨터를 구비함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 개략적인 모션검출장치의 구성도이다.

10은 게임을 하기 위한 게이머이고, 21, 22, 23은 상기 게이머(10)의 신체부위 예를 들어 손, 머리, 어깨 등에 설치되어 서로 다른 주파수로 각각 발광하는 제1 내지 제3발광소자이다. 30은 상기 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)로부터 발광 되는 빛을 받아 발광소자(21, 22, 23)의 위치이동을 검출하여 게이머(10)의 모션을 검출하는 PSD(POSITION SENTIVE DETECTORS)모듈이다. 50은 상기 PSD모듈(30)로부터 검출된 모션캡처 데이터를 USB통신에 의해 수신하여 3차원 모션 검출된 위치를 표시하는 퍼스널 컴퓨터이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고속동작을 검출하기 위한 모션검출장치의 상세 구성도이다.

21, 22, 23은 상기 게이머(10)의 신체부위 예를 들어 손, 머리, 어깨 등에 설치되어 서로 다른 파장으로 발광하는 제1 내지 제3발광소자이다. 41, 42는 상기 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)로부터 발광된 빛을 집광하는 렌즈이다. 31, 32는 상기 렌즈(41, 42)로부터 집광된 빛을 받아 발광소자(21, 22, 23)의 위치를 검출하여 게이머(10)의 모션을 검출하는 제1 및 제2 PSD(POSITION SENTIVE DETECTORS)이고, 33은 상기 제1 및 제2 PSD(31, 32)로부터 검출된 모션데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환기이다. 34는 상기 A/D변환기(33)로부터 디지털 변환된 모션검출 데이터를 USB 통신에 의해 전송할 수 있도록 인터페이싱하는 USB인터페이스이며, 50은 상기 USB 인터페이스(34)와 USB통신에 의해 검출된 모션캡처 데이터를 수신하여 3차원 모션을 검출하여 그 위치를 표시하는 퍼스널 컴퓨터이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

먼저 게이머(10)는 게임을 시작하기 전에 신체의 각부분 예를 들어 머리, 손, 어깨, 가슴, 다리 등 움직임이 발생하는 위치에 다수의 발광소자 (21, 22, 23)를 부착하고 맞은편에 PC(50)의 모니터 상단에 PSD모듈(30)을 설치하여 PC(50)와 케이블로 연결하고 PC(50)를 동작시켜 모션검출 데이터를 이용하는 프로그램을 실행시킨다.

그런 후 게이머(10)가 미리 프로그램에서 정해진 룰에 따라 움직이게 되면 게이머(10)의 신체에 부착된 다수의 발광소자의 위치가 게이머의 동작에 다라 움직이게 되는 것으로 설명의 편의상 머리, 팔, 다리에 부착된 제1 내지 제 3발광소자 제1 내지 제3 발광소자 (21, 22, 23)가 움직이게 된다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)는 예를 들어 LED로 구현할 수 있으나 그 외 램프 등으로도 구현 가능하다. 그러면 상기 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)로부터 서로 다른 주파수로 발광되는 빛은 렌즈(41, 42)에 의해 각각 집광되어 제1 및 제2 PSD(31, 32)로 인가된다. 이때 제1 및 제2 PSD(31, 32)는 상기 렌즈(41, 42)로부터 집광된 서로 다른 주파수의 빛을 순차적으로 수신하여 움직인 위치를 3차원 위치 데이터를 검출한다. 만약 게이머(10)의 신체의 일부분인 다리 제1발광소자(21)가 설치되고, 머리에 제2 발광소자(22)가 설치되며, 어께에 제3발광소자(23)가 설치되었다고 가정하면, 제1 및 제2 PSD(31,1)는 상기 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)로부터 서로 다른 주파수의 빛을 순차적으로 수신하여 그 주파수를 가지는 빛의 종류별로 이동되는 머리, 어깨, 손의 위치이동을 검출함에 의해 머리, 어깨, 다리의 움직임을 각각 검출할 수 있다. PSD는 발광소자의 임의 위치에 빛이 입사되었을 때 광전자로 변환되어 양단자에 미약한 전류가 흐르게 되어 빛이 입사된 위치에서 양단자까지의 거리에 일정한 저항체가 존재한다면 양단에 흐르는 전류는 거리에 반비례하여 측정된다. 따라서 양의 전류값을 계측하여 두 전류의 합과차의 비율값으로부터 광선의 위치를 구할 수 있다. 그리고 PSD는 발광소자가 존재하는 직선 방정식만을 구하도록 되어 있으나 2개의 제1 및 제2 PSD(31, 32)로부터 구한 직선 방정식의 교점으로부터 3차원 위치를 구할 수 있다. 만약 여러 점의 위치를 구하고자 하는 경우 발광소자를 알고자 하는 위치에 부착하고 서로 다른 주파수의 빛이 발광을 하면 다수 점의 위치를 구할 수 있다. 이때 다수 점의 위치를 검출하기 위해서는 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)를 점등시키게 되며, 제 1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)로부터 서로 다른 주파수의 빛이 발생되면 그 발생되는 서로 다른 주파수의 빛을 순차적으로 측정하여 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)의 위치이동을 검출한다. 이와 같이 제1 내지 제3 발광소자(21, 22, 23)의 위치가 측정된 모션검출데이터는 A/D변환기(33)에서 디지털 신호로 변환되어 출력된다. 상기 A/D변환기(33)로부터 디지털 변환된 모션검출 데이터는 USB인터페이스(34)를 통해 PC(50)로 전달된다. 상기 PC(50)는 상기 USB인터페이스(34)를 통해 모션검출 데이터를 받아 직선 방정식의 교점으로부터 3차원 위치를 구하여 모니터에 표시한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 PSD와 서로 다른 파장을 갖는 다수의 발광소자를 이용하여 3차원 모션정보를 검출하여 네트워크를 통해 실시간으로 고속동작의 모션검출정보를 전송할 수 있는 동시에 저가격으로 모션캡처가 가능한 이점이 있다.

Claims (2)

1. 고속동작의 모션검출장치에 있어서,

   서로 다른 다수의 위치에 설치되어 서로 다른 주파수로 각각 발광하는 복수의 발광소자와,

   상기 복수의 발광소자로부터 서로 다른 파장으로 발광된 빛을 받아 모션을 검출하는 위치 검출기와,

   상기 복수의 발광소자와 상기 모션검출기 사이에 설치되어 상기 복수의 발광소자로부터 서로 파장으로 발광된 빛을 각각 집광하는 복수의 렌즈와,

   상기 모션검출기로부터 검출된 모션캡처 데이터를 수신하여 3차원 모션을 검출하여 그 위치를 표시하는 퍼스널 컴퓨터를 구비함을 특징으로 하는 모션검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 위치검출기는,

   상기 복수의 렌즈로부터 집광된 서로 다른 파장의 빛을 받아 상기 발광소자의 모션을 검출하는 제1 및 제2 PSD와,

   제1 및 제2 PSD로부터 검출된 모션데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환기와,

   상기 A/D변환기로부터 디지털 변환된 모션검출 데이터를 USB 통신에 의해 전송할 수 있도록 인터페이싱하는 USB인터페이스로 구성함을 특징으로 하는 모션검출장치.