JP2003241639A - Virtual space simulation device - Google Patents

Virtual space simulation device

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JP2003241639A
JP2003241639A JP2002037609A JP2002037609A JP2003241639A JP 2003241639 A JP2003241639 A JP 2003241639A JP 2002037609 A JP2002037609 A JP 2002037609A JP 2002037609 A JP2002037609 A JP 2002037609A JP 2003241639 A JP2003241639 A JP 2003241639A
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experience person
simulation
display
virtual space
simulation device
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悟郎 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual space simulation device enabling an experiencing person to stably walk and run with natural feeling in all desired directions and to jump or to squat down, and to enable accurate detection of various actions of the experiencing person to be fed-back to the picture of a display device without necessitating a large scale equipment or complex constitution. <P>SOLUTION: The simulation system enabling an experiencing person to freely behave in a virtual space displayed on a display is provided with a display means to display the virtual space, a fixed casing for the experiencing person to hold on, a means to detect the position of the experiencing person, a means to detect the moving extent and moving direction of the experiencing person, and a means to control the display of the display means according to the detected position, moving extent and moving direction of the experiencing person. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、体験者が仮想空間
内を自由に動き回れるように構成された仮想空間シミュ
レーション装置に関し、特に、体験者がほぼ自然な感覚
で行動できるようにするためのインターフェイスを備え
た仮想空間シミュレーション装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a virtual space simulation apparatus configured so that a user can freely move around in a virtual space, and more particularly, to enable the user to act with a substantially natural feeling. The present invention relates to a virtual space simulation device having an interface.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ドライブシミュレータ、フライト
シミュレータ、各種ゲーム装置、システムキッチンなど
に応用されている仮想空間シミュレーション装置は、体
験者の動作に応じて映像及び音声・衝撃を表現すること
により、体験者が仮想空間内に実際に存在し行動してい
るかのように錯覚させるものである。このような映像を
体験者に表示するためのディスプレイ装置としては、特
開平4-204842号公報に開示されているような、体験者の
全方位(前後左右上下)に配置したディスプレイ装置が
典型的である。また、頭部に装着可能なヘッド・マウン
テッド・ディスプレイ(Head Mounted Display、以下
「HMD」と呼ぶ)をディスプレイ装置として用いること
も一般的である。これらのディスプレイ装置によって映
像と音声を同期させて出力することにより、体験者に臨
場感溢れる仮想空間を体験させることが可能である。
2. Description of the Related Art Conventionally, virtual space simulation devices applied to drive simulators, flight simulators, various game devices, system kitchens, etc., experience by expressing images, sounds, and shocks according to the motions of the users. It is an illusion that a person actually exists and behaves in a virtual space. As a display device for displaying such an image to the experience person, a display device arranged in all directions (front, rear, left and right, up and down) of the experience person as disclosed in JP-A-4-204842 is typical. Is. It is also common to use a head mounted display (hereinafter referred to as “HMD”) that can be mounted on the head as a display device. By outputting the video and the audio in synchronization with these display devices, it is possible for the experience person to experience the virtual space full of realism.

【0003】このような仮想空間シミュレーション装置
において、例えば、体験者が手元のコントローラ等を操
作して前進、後進及び転回等の動作を命令するのに応じ
て、コンピュータがこれらの動作に対応する映像及び音
声をディスプレイ装置に表現するようにすれば、体験者
を仮想空間内で現実に行動しているように感じさせるこ
とができる。しかしながら、この方法では、体験者が知
覚する映像及び音声が変化するのみであり、体験者自身
が行動しているという感覚は得られない。
In such a virtual space simulation apparatus, for example, in response to an operator operating a controller or the like at hand to instruct movements such as forward movement, backward movement, and turning movement, a computer displays images corresponding to these movements. By expressing the sound and the sound on the display device, the experience person can be made to feel as if he / she is actually acting in the virtual space. However, with this method, only the image and sound perceived by the experiencer change, and the experiencer's own sense of action cannot be obtained.

【0004】そこで、装置上で体験者自らが歩行や転回
などの動作したとき、これらの動作及び移動量等を検知
して、これに応じた映像をディスプレイ装置に表現する
ことができるような歩行インターフェイスを備えること
により、体験者により自然な行動感覚を与える仮想空間
シミュレーション装置が提案されている。
Therefore, when the experience person himself / herself performs an action such as walking or turning on the device, the action and the amount of movement can be detected, and an image corresponding to the action can be displayed on the display device. There has been proposed a virtual space simulation device that provides a user with a natural sense of behavior by providing an interface.

【0005】特開平7-110650号及び特開平7-129789号に
開示されたシミュレーション装置は、ディスプレイ装置
を含む円柱状筐体の内部で体験者が歩行すると、円柱状
筐体が回転するとともにその動作に応じた映像が体験者
に表示されるような歩行インターフェイスを有する。し
かしながら、このシミュレーション装置では、体験者は
前方に向かっては自然な感覚で歩行することができる
が、他の方向への移動及び転回は自由に行うことができ
ず、無理にそのような動作を取ろうとすると筐体に体が
ぶつかってしまう危険がある。
In the simulation devices disclosed in JP-A-7-110650 and JP-A-7-129789, when an experience person walks inside a columnar casing including a display device, the columnar casing rotates and It has a walking interface so that the image according to the motion is displayed to the user. However, with this simulation device, the experienced person can walk forward with a natural sensation, but cannot move and turn in other directions freely, and forcibly performs such movement. There is a risk that your body will hit the housing if you try to take it.

【0006】特開平7-200162号に開示されたシミュレー
ション装置は、体験者が一定箇所で足踏みするのを検出
し、移動量を計算し、これに応じてディスプレイ装置の
表示を制御するインターフェイスを備えている。しかし
ながら、このような一定箇所での足踏み動作は足で床を
蹴り前方に推進力を得るという歩行の動作とは異なるも
のであるから、体験者が仮想空間を歩行しているという
感覚は十分には得られない。
The simulation device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-200162 is equipped with an interface that detects the stepping-on of a user at a certain place, calculates the amount of movement, and controls the display on the display device accordingly. ing. However, such a stepping motion at a certain place is different from the walking motion of kicking the floor with a foot to obtain a propulsive force forward, and therefore, the sensation that the experienceer is walking in the virtual space is sufficient. Can't get

【0007】特開平8-200162号に開示されたシミュレー
ション装置は、特殊構造のベルト上を体験者が歩行で
き、また前後左右自在に移動することができるように構
成された歩行インターフェイスを有する。しかしなが
ら、この歩行インターフェイスでは、ベルトの摩擦が大
きい等の理由により、体験者が歩行によって得る推進力
を十分に相殺することは困難であるため、体験者は自然
な歩行感覚を得ることができないばかりか、無意識のう
ちに筐体から足を踏み外してしまう危険さえもある。ま
た、このように構造が複雑な歩行インターフェイスで
は、体験者が歩行の際にベルトを蹴る力などから移動量
を計算することが困難である。
The simulation device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-200162 has a walking interface configured so that an experienced person can walk on a belt having a special structure and can move back and forth and left and right. However, with this walking interface, it is difficult to sufficiently offset the propulsive force that the experiencer obtains by walking due to reasons such as large belt friction, so that the experiencer cannot obtain a natural walking feeling. There is even the danger of unintentionally stepping out of the case. Further, in such a walking interface having a complicated structure, it is difficult to calculate the amount of movement from the force of the experienceer to kick the belt when walking.

【0008】特開平10-55132号に開示されたシミュレー
ション装置は、左右一対の歩行板に体験者の足をそれぞ
れ固定し、左右の足を交互に前後移動させることができ
るように構成された歩行インターフェイスを有する。し
かしながら、この歩行インターフェイス自体は不動であ
り、体験者の位置を一定に保つために、接地している方
の足を後方に引き戻すようになっている。このため、地
面を蹴って前方に推進力を得るような歩行動作を行うこ
とはできず、また、歩行板が制動されることにより足を
動かす際に負荷が生じてしまう。したがって、この装置
でも体験者は十分に自然な歩行感覚を得ることはできな
い。
The simulation device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-55132 is a walking system in which the foot of an experience person is fixed to a pair of left and right walking boards, and the left and right feet can be alternately moved back and forth. Has an interface. However, the walking interface itself is immobile, and the grounded foot is pulled back to keep the experienceer's position constant. For this reason, it is not possible to perform a walking motion that kicks the ground to obtain a propulsive force forward, and a load is generated when the foot is moved due to the braking of the walking board. Therefore, even with this device, the experience person cannot obtain a sufficiently natural walking sensation.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上に述べた従来の仮想
空間シミュレーション装置では、体験者の歩行等の動作
を仮想空間内にフィードバックするための歩行インター
フェイスが設けられているが、地面を蹴って前方に推進
力を得るという自然な感覚の歩行動作を行うことができ
るようにはなっていない。また、体験者の動作は歩行及
び走行に限定されており、その他の動作、例えば、転
回、ジャンプ、しゃがむ動作などについては全く考慮さ
れていない。さらに、これらの装置では、歩行及び走行
時の体験者の安定性が十分に確保されていないという問
題もある。したがって、本発明の目的は、体験者が、前
後左右の自由な方向に自然な感覚で安定して歩行及び走
行、さらにはジャンプやしゃがむなどの動作を行うこと
ができる仮想空間シミュレーション装置を提供すること
である。また、大規模な装置や複雑な構造を必要とせず
に、体験者の様々な動きを的確に検出し、これをディス
プレイ装置の映像にフィードバックすることができる仮
想空間シミュレーション装置を提供することである。
The conventional virtual space simulation apparatus described above is provided with a walking interface for feeding back the motions of a person's walking or the like to the virtual space. It is not possible to perform a walking motion with a natural feeling of obtaining propulsive force forward. Further, the motions of the experiencer are limited to walking and running, and other motions such as turning, jumping and crouching are not considered at all. Further, these devices also have a problem that the stability of the experienced person during walking and running is not sufficiently secured. Therefore, an object of the present invention is to provide a virtual space simulation apparatus that enables a person to experience a stable walking and running in a free direction in the front, rear, left, and right, and a motion such as jumping and squatting. That is. Another object of the present invention is to provide a virtual space simulation device capable of accurately detecting various movements of an experience person and feeding back the movements to an image on a display device without requiring a large-scale device or a complicated structure. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ディスプレイ上に表示される仮想空間に
おいて、体験者が自由に行動することが可能なシミュレ
ーション・システムであって、前記仮想空間を表示する
ためのディスプレイ手段と、体験者が掴まるための固定
された筐体と、体験者の位置を検出する手段と、体験者
の移動量及び移動方向を検出する手段と、検出された体
験者の位置、移動量及び移動方向に基づいて、前記ディ
スプレイ手段の表示を制御する手段と、を備えることを
特徴とするシミュレーション・システムを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a simulation system in which a user can act freely in a virtual space displayed on a display, wherein Display means for displaying the space, a fixed housing for the experience person to grasp, means for detecting the position of the experience person, means for detecting the amount and direction of movement of the experience person are detected. And a means for controlling the display of the display means based on the position, movement amount and movement direction of the experiencer.

【0011】本発明の第1の実施形態は、ディスプレイ
装置に表示される仮想空間において、体験者が自由に行
動することが可能なシミュレーション装置であって、前
記仮想空間を表示するためのディスプレイ装置と、前記
シミュレーション装置に固定された筐体と、前記筐体に
取り付けられた、体験者を検出するためのセンサ装置
と、左右1対のシューズであって、それぞれ底面に1個以
上の回転自在なトラックボールと該トラックボールの回
転量を検出する回転量検出器と、該シューズの方向を検
出する方向検出器とを有するシューズと、前記ディスプ
レイ装置、前記センサ装置、前記回転量検出器及び前記
方向検出器と通信可能な制御装置と、を備え、前記制御
装置は、前記センサ装置の検出情報から体験者の位置を
決定し、前記回転量検出器の検出情報から体験者の移動
量を決定し、前記方向検出器の検出情報から体験者の移
動方向を決定し、前記体験者の位置、移動量及び移動方
向に基づいて前記ディスプレイ装置の表示を制御するこ
とを特徴とする。
The first embodiment of the present invention is a simulation device in which a user can freely act in a virtual space displayed on a display device, and the display device is for displaying the virtual space. A housing fixed to the simulation device, a sensor device attached to the housing for detecting an experience person, and a pair of left and right shoes, each of which has one or more rotatable bottoms. Shoe having a different trackball, a rotation amount detector for detecting the rotation amount of the trackball, and a direction detector for detecting the direction of the shoe, the display device, the sensor device, the rotation amount detector, and the And a controller capable of communicating with the direction detector, wherein the controller determines the position of the experience person from the detection information of the sensor device, and detects the rotation amount. The movement amount of the experience person is determined from the detection information of the device, the movement direction of the experience person is determined from the detection information of the direction detector, and the display of the display device is displayed based on the position, the movement amount and the movement direction of the experience person. It is characterized by controlling.

【0012】前記ディスプレイ装置には、体験者の前後
左右、天井及び床面に設置したスクリーンを用いること
ができる。また、前記ディスプレイ装置は、体験者が頭
部に装着可能なヘッド・マウンテッド・ディスプレイ
(HMD)であってもよい。前記センサ装置は、前記筐体
上部に取り付けられた上部センサと、前記筐体下部に取
り付けられた下部センサとを含んでいるのが好ましい。
上部センサは体験者の上半身を検出し、下部センサは体
験者の足元を検出するためのものである。
As the display device, screens installed on the front, rear, left and right, on the ceiling and on the floor can be used. Further, the display device may be a head mounted display (HMD) that can be worn on the head by a user. The sensor device preferably includes an upper sensor attached to the upper part of the housing and a lower sensor attached to the lower part of the housing.
The upper sensor detects the upper half of the body of the experience person, and the lower sensor detects the foot of the experience person.

【0013】前記トラックボールは駆動可能であり、前
記制御装置からの信号により駆動されるようになってい
るのが好ましい。さらに、前記制御装置には、前記トラ
ックボールの回転量に基づく所定の擦動相殺回転量をあ
らかじめ記憶させておき、体験者の歩行中は常に、擦動
相殺回転量分、前記トラックボールを現在の回転方向に
駆動する。すなわち、前記トラックボールと床面との擦
動による体験者のわずかな移動をほぼ相殺するようにト
ラックボールを駆動して、体験者が歩行中でもほぼ同じ
位置に留まるようにすることができる。
It is preferable that the trackball is drivable and is driven by a signal from the control device. Further, the controller stores in advance a predetermined rubbing-offset rotation amount based on the turning amount of the trackball, so that the trackball is presently moved by the rubbing-offset rotation amount at all times while an experienceer walks. Drive in the direction of rotation. That is, it is possible to drive the trackball so as to substantially offset the slight movement of the experiencer due to the friction between the trackball and the floor surface, so that the experiencer remains at the same position while walking.

【0014】前記筐体は体験者が掴まるための把手を有
し、前記センサ装置は前記把手にかかる荷重を検出する
感圧スイッチを備えることにより、体験者が把手に掴ま
っているかどうかを検出できるようになっているのが好
ましい。本発明のシミュレーション装置は、さらに、前
記制御手段と通信可能な操作スイッチを備え、体験者が
前記操作スイッチにより前記シミュレーション装置を操
作できるようになっているのが好ましい。
The case has a handle for the experience person to grasp, and the sensor device has a pressure-sensitive switch for detecting a load applied to the handle to detect whether or not the experience person is grasping the handle. It is preferable to be able to do so. It is preferable that the simulation apparatus of the present invention further includes an operation switch communicable with the control means, and a user can operate the simulation apparatus with the operation switch.

【0015】本発明の第2の実施形態は、ディスプレイ
装置に表示される仮想空間において、体験者が自由に行
動することが可能なシミュレーション装置であって、前
記仮想空間を表示するためのディスプレイ装置と、前記
シミュレーション装置に固定された筐体と、複数の回転
自在なトラックボールが整列して配置された床面であっ
て、前記トラックボールの回転量及び回転方向を検出す
る回転量検出器を有する床面と、前記ディスプレイ装置
及び前記回転量検出器と通信可能な制御装置と、を備
え、前記制御装置は、前記回転量検出器の検出情報から
体験者の位置を決定し、前記回転量検出器の検出情報か
ら体験者の移動量及び移動方向を決定し、前記体験者の
位置、移動量及び移動方向に基づいて前記ディスプレイ
装置の表示を制御することを特徴とする。前記回転量検
出器は、前記トラックボールにかかる荷重を検出する感
圧スイッチを備えることにより、体験者の足が設置して
いるかどうかを検出できるようになっているのが好まし
い。
The second embodiment of the present invention is a simulation device in which a user can act freely in a virtual space displayed on a display device, and the display device is for displaying the virtual space. A rotation amount detector for detecting a rotation amount and a rotation direction of the trackball, which is a casing fixed to the simulation device and a floor surface on which a plurality of freely rotatable trackballs are aligned and arranged. A floor surface having, and a control device capable of communicating with the display device and the rotation amount detector, the control device determines the position of the experiencer from the detection information of the rotation amount detector, and the rotation amount. The moving amount and moving direction of the experience person are determined from the detection information of the detector, and the display of the display device is controlled based on the position, moving amount and moving direction of the experience person. It is characterized by It is preferable that the rotation amount detector is provided with a pressure-sensitive switch for detecting a load applied to the trackball so that it can detect whether or not a foot of an experience person is installed.

【0016】本発明の第3の実施形態は、ディスプレイ
装置に表示される仮想空間において、体験者が自由に行
動することが可能なシミュレーション装置であって、前
記仮想空間を表示するためのディスプレイ装置と、前記
シミュレーション装置に固定された筐体と、左右1対の
シューズであって、それぞれ底面に1個以上の回転自在
なトラックボール又はローラ部材を有するシューズと、
感圧パッドを表面に備えた床面と、前記ディスプレイ装
置及び前記感圧パッドと通信可能な制御装置と、を備
え、前記制御装置は、前記感圧パッドの検出情報から体
験者の位置を決定し、前記感圧パッドの検出情報から体
験者の移動量及び移動方向を決定し、前記体験者の位
置、移動量及び移動方向に基づいて前記ディスプレイ装
置の表示を制御することを特徴とする。
The third embodiment of the present invention is a simulation device in which a user can freely act in a virtual space displayed on a display device, and the display device is for displaying the virtual space. A casing fixed to the simulation device, a pair of left and right shoes, each shoe having one or more rotatable trackballs or roller members on the bottom surface,
A floor surface having a pressure-sensitive pad on its surface, and a control device capable of communicating with the display device and the pressure-sensitive pad, the control device determining the position of the experiencer from the detection information of the pressure-sensitive pad. However, the amount of movement and the moving direction of the experience person are determined from the detection information of the pressure sensitive pad, and the display of the display device is controlled based on the position, the amount of movement and the movement direction of the experience person.

【0017】本発明の第4の実施形態は、ディスプレイ
装置に表示される仮想空間において、体験者が自由に行
動することが可能なシミュレーション装置であって、前
記仮想空間を表示するためのディスプレイ装置と、前記
シミュレーション装置に固定された筐体と、左右1対の
シューズであって、それぞれ底面に1個以上の回転自在
なトラックボール又はローラ部材と1個以上の認識用部
材とを有するシューズと、前記シミュレーション装置に
固定され、前記認識用部材を認識可能なカメラ部材と、
前記ディスプレイ装置及び前記カメラ部材と通信可能な
制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記カメラ部材
の検出情報から体験者の位置を決定し、前記カメラ部材
の検出情報から体験者の移動量及び移動方向を決定し、
前記体験者の位置、移動量及び移動方向に基づいて前記
ディスプレイ装置の表示を制御することを特徴とする。
The fourth embodiment of the present invention is a simulation device in which a user can freely move in a virtual space displayed on a display device, and the display device is for displaying the virtual space. And a case fixed to the simulation device, and a pair of left and right shoes, each having one or more rotatable trackball or roller members and one or more recognition members on the bottom surface. A camera member that is fixed to the simulation device and that can recognize the recognition member,
A display device and a control device capable of communicating with the camera member, wherein the control device determines the position of the experience person from the detection information of the camera member, and the movement amount of the experience person from the detection information of the camera member. And the direction of movement,
The display of the display device is controlled based on the position, the movement amount, and the movement direction of the experiencer.

【0018】なお、第2、第3及び第4実施形態において
も、第1実施形態と同様に、筐体に取り付けたセンサ装
置により体験者を検出し、このセンサ装置の検出情報、
及び前記回転量検出器/感圧パッド/カメラ部材の検出
情報のいずれか一方又は両方に基づいて、体験者の位置
を決定するようにしてもよい。
In the second, third and fourth embodiments as well, similar to the first embodiment, the sensor device attached to the housing detects the experience person, and the detection information of the sensor device,
Also, the position of the experience person may be determined based on one or both of the detection information of the rotation amount detector / pressure sensitive pad / camera member.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本文中、同
一の符号は同一又は類似の部材を表す。まず、本発明の
シミュレーション装置の第1実施形態の構成を図1〜5
に示す。図1は、本実施形態の全体構成を概略的に示
す。本実施形態のシミュレーション装置は、床面に固定
されたほぼ円柱状の筐体1、体験者100の頭部に装着可能
なHMD21又は筐体1の周囲に設置されたスクリーン22、及
び体験者100の足に装着可能なシューズ31からなる。以
下に、各構成部分を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the text, the same reference numerals represent the same or similar members. First, the configuration of the first embodiment of the simulation apparatus of the present invention is shown in FIGS.
Shown in. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of this embodiment. The simulation device of the present embodiment includes a substantially columnar casing 1 fixed to the floor surface, an HMD 21 that can be mounted on the head of the experience person 100 or a screen 22 installed around the case 1, and the experience person 100. Consists of shoes 31 that can be worn on your feet. Hereinafter, each component will be described in detail.

【0020】筐体1は、体験者100が掴まって体勢を保持
するための把手2、体験者100の位置を検出するための上
部センサ3及び下部センサ4、把手2にかかる荷重を検出
するための感圧スイッチ5、並びに体験者100がシミュレ
ーション装置を操作するための操作部6を備えている。
The casing 1 is for detecting a load applied to the grip 2 for holding the posture of the experience person 100, the upper sensor 3 and the lower sensor 4 for detecting the position of the experience person 100, and the grip 2. The pressure sensitive switch 5 and the operation unit 6 for the experience person 100 to operate the simulation device.

【0021】図1に示すように、リング状の把手2は、
体験者100が掴まりやすい高さ、例えば胸から腰までの
間の高さで筐体1の周囲に取り付けられており、体験者1
00が筐体1に対してどのような方向にいても、把手2に片
手又は両手で掴まることができるようになっている。ま
た、把手2は筐体1に固定されているので、体験者100は
これに掴まることにより、常に体勢の安定を保つことが
できる。
As shown in FIG. 1, the ring-shaped handle 2 is
It is attached to the periphery of the housing 1 at a height where the experience person 100 can easily grasp it, for example, a height between the chest and the waist.
The handle 2 can be held by the handle 2 with one or both hands regardless of the orientation of the 00 with respect to the housing 1. Moreover, since the handle 2 is fixed to the housing 1, the experience person 100 can always keep the posture stable by grasping the handle 2 on the handle 1.

【0022】上部センサ3及び下部センサ4は、それぞれ
筐体1の円周面上に、一定間隔で帯状に配置された複数
のセンサからなり、体験者100が筐体1に対してどのよう
な方向にいても検出できるようになっている。また、上
部センサ3は、体験者100が通常に直立、歩行等している
ときには検出するが、しゃがみ込んだときには検出しな
いような高さ、例えば頭部から胸部までの間の高さに設
置され、また下部センサ4は、体験者100が通常に直立、
歩行等しているときには検出するが、足を上げたりジャ
ンプしたときには検出しないような高さ、例えば足首付
近の高さに設置されている。
Each of the upper sensor 3 and the lower sensor 4 is composed of a plurality of sensors arranged in a band shape at regular intervals on the circumferential surface of the casing 1, and what the experience person 100 has with respect to the casing 1. It can be detected even in the direction. In addition, the upper sensor 3 is installed at a height that detects when the occupant 100 is normally standing upright, walking, etc., but not when crouching down, for example, the height between the head and the chest. In addition, the lower sensor 4 is normally upright by the person 100 experiencing the experience,
It is installed at a height such that it can be detected when walking, but not when raising or jumping, for example, at a height near the ankle.

【0023】本発明のシミュレーション装置に用いるこ
れらのセンサ3及び4は、例えば、自動ドア、家電製品の
リモコン、産業用機器等に広く用いられている、赤外線
センサ、光電センサ及びCCDカメラセンサ等を用いるこ
とができる。また、体験者が胸部付近及び足元に特定波
長の発光素子等を含む装着具を装着すれば、これらのセ
ンサによる検出精度を向上することができる。さらに、
赤外線センサ又はCCDカメラセンサを測距センサとして
用いることにより、体験者の位置をより正確に把握する
ことが可能となる。このような測距センサは、カメラの
オートフォーカス機能などに広く応用されている。
These sensors 3 and 4 used in the simulation apparatus of the present invention are, for example, infrared sensors, photoelectric sensors, CCD camera sensors, etc. which are widely used in automatic doors, remote controls for home electric appliances, industrial equipment and the like. Can be used. Further, if the experiencer wears a wearing tool including a light emitting element having a specific wavelength near the chest and at the feet, the detection accuracy of these sensors can be improved. further,
By using the infrared sensor or the CCD camera sensor as the distance measuring sensor, the position of the experience person can be more accurately grasped. Such a distance measuring sensor is widely applied to the autofocus function of a camera.

【0024】筐体1の感圧スイッチ5は、体験者100が把
手2を掴んでいるかどうかを検出する。平均的な体験者1
00の手の重みに基づいた所定の検出荷重をあらかじめ設
定しておくことにより、体験者100が把手2に掴まると、
感圧スイッチ5がこれを検出するようにすることができ
る。
The pressure sensitive switch 5 of the housing 1 detects whether or not the experience person 100 is holding the handle 2. Average person 1
By setting a predetermined detection load based on the hand weight of 00 in advance, when the experience person 100 grips the handle 2,
The pressure-sensitive switch 5 can detect this.

【0025】操作部6は、筐体1の頂部など体験者100が
操作しやすい位置に設置されており、ボタンやスイッチ
等により本シミュレーション装置の作動、停止、各種設
定その他の操作を行うことができるようになっている。
ここで、操作部6は筐体1に付属している例を示している
が、操作部6を独立したリモートコントローラとし、こ
れを体験者100が手に持って、又は体に装着して操作を
行うようにすることもできる。例えば、体験者100が独
立した操作部6を備えた杖を持つようにしてもよい。
The operation unit 6 is installed at a position such as the top of the housing 1 where the experience person 100 can easily operate, and can operate and stop the simulation apparatus and perform various settings and other operations by using buttons and switches. You can do it.
Here, the operation unit 6 is shown as an example attached to the housing 1, but the operation unit 6 is an independent remote controller, which the experience person 100 holds in his hand or wears on his body to operate. It is also possible to do. For example, the experience person 100 may have a cane provided with the independent operation unit 6.

【0026】本発明では、体験者100に仮想空間を表示
するためのディスプレイ装置として、図1に示すよう
に、HMD21又は筐体1の周囲に設置したスクリーン22を用
いる。また、図には示していないが、スピーカを設置し
て映像に同期した音声を再生することにより、さらにシ
ミュレーション効果を高めることができる。HMD21は、
本発明シミュレーション装置から映像信号を受信し、こ
れを体験者100の視野をほぼカバーしている映像表示部
に表示することにより、体験者100はHMD21に表示される
仮想空間内に存在しているような感覚を得ることができ
る。
In the present invention, as a display device for displaying the virtual space to the experience person 100, as shown in FIG. 1, the HMD 21 or the screen 22 installed around the housing 1 is used. Although not shown in the figure, a simulation effect can be further enhanced by installing a speaker and playing audio synchronized with the video. HMD21 is
By receiving a video signal from the simulation device of the present invention and displaying the video signal on the video display unit that substantially covers the field of view of the experience person 100, the experience person 100 exists in the virtual space displayed on the HMD 21. You can get the feeling.

【0027】一方、本実施例のスクリーン22は、複数の
平面型スクリーンからなるマルチスクリーンである。図
1には2面の平面型スクリーンしか示してはいないが、
本実施例のスクリーン22は、さらに2面の平面型スクリ
ーン22を有し、前後左右4面からなる。これらの各平面
型スクリーンには、例えば、後方のプロジェクタから映
像を投影するリア・プロジェクション・タイプの投影ス
クリーンを用いることができる。しかしながら、本シミ
ュレーション装置のスクリーン22はこれに限定されるわ
けではなく、例えば円筒状スクリーンを用いることもで
きる。また、天井面にもスクリーンを設置してもよい。
On the other hand, the screen 22 of this embodiment is a multi-screen composed of a plurality of flat screens. Although FIG. 1 shows only a two-sided flat screen,
The screen 22 of this embodiment further includes a flat screen 22 having two surfaces, and is composed of four front, rear, left and right surfaces. For each of these flat screens, for example, a rear projection type projection screen that projects an image from a rear projector can be used. However, the screen 22 of the present simulation device is not limited to this, and a cylindrical screen may be used, for example. Also, a screen may be installed on the ceiling surface.

【0028】図2は、本発明のシミュレーション装置内
で体験者100が装着するシューズ31の拡大図である。シ
ューズ31は、トラックボールにかかる荷重を検出するた
めの感圧スイッチ32、シューズ31の方向を検出するため
の方向検出器33及びトラックボール・ユニット41を備え
ている。
FIG. 2 is an enlarged view of the shoe 31 worn by the experience person 100 in the simulation apparatus of the present invention. The shoe 31 includes a pressure sensitive switch 32 for detecting the load applied to the trackball, a direction detector 33 for detecting the direction of the shoe 31, and a trackball unit 41.

【0029】シューズ31の感圧スイッチ32は、筐体1の
感圧スイッチ5と同様な構造であり、トラックボール・
ユニット41のトラックボールに一定以上の荷重がかかっ
ているのを検出する。シューズ31を装着した体験者100
の足が床面に接地しているときには、体験者100の体重
がトラックボールを介して感圧スイッチ5に荷重を与え
るので、平均的な体験者100の体重を基準に所定の検出
荷重をあらかじめ設定しておけば、体験者100が足を床
面に接地しているかどうかを検知することができる。
The pressure sensitive switch 32 of the shoe 31 has the same structure as the pressure sensitive switch 5 of the housing 1,
It detects that the trackball of the unit 41 has a certain load or more. 100 people who wear shoes 31
When the person's foot is grounded on the floor, the weight of the experience person 100 gives a load to the pressure-sensitive switch 5 via the trackball. Therefore, a predetermined detection load is set in advance based on the average weight of the experience person 100. If set, it is possible to detect whether or not the experience person 100 is touching his / her foot on the floor surface.

【0030】方向検出器33には、例えば、振動ジャイ
ロ、圧電素子及び方位磁針からなるジャイロセンサを用
いることができる。このジャイロセンサにおいて、振動
ジャイロがシューズ31の角速度の変化を検出すると、圧
電素子に電流が流れ、これがシューズ31の方向変化の信
号に変換されるようになっている。また、方位磁針は随
時シューズ31の方向を信号に変換して発するようになっ
ている。これらの信号は、後述するように、トラックボ
ール・ユニット41の回転量検出器44又は48を介して制御
装置に送信される。図3及び4はトラックボール・ユニ
ット41の例を示す透過斜視図である。これらは、基本的
にはパーソナル・コンピュータのマウス等に広く用いら
れているトラックボールと同じ構造である。
As the direction detector 33, for example, a gyro sensor including a vibrating gyro, a piezoelectric element and a compass needle can be used. In this gyro sensor, when the vibration gyro detects a change in the angular velocity of the shoe 31, a current flows through the piezoelectric element, which is converted into a signal of a change in the direction of the shoe 31. Further, the azimuth magnetic needle is adapted to convert the direction of the shoe 31 into a signal and emit the signal at any time. These signals are transmitted to the control device via the rotation amount detector 44 or 48 of the trackball unit 41, as will be described later. 3 and 4 are transparent perspective views showing an example of the trackball unit 41. These have basically the same structure as a trackball widely used for a mouse of a personal computer.

【0031】図3は、機械式トラックボール・ユニット
41を示す。トラックボール42は、2つのゴムローラ43及
び支持ローラ47の3点に接しながら回転する。トラック
ボール42の回転方向を検出するためには、まず、x軸及
びy軸からなるシューズ31底面と平行な平面直行座標軸
をシューズ31に与えておく。例えば、シューズ31のつま
先方向にx軸を取り、このx軸と直行しかつシューズ31底
面に平行な方向にy軸を取ればよい。次に、2つのゴムロ
ーラ43を、それぞれがx軸及びy軸方向の回転を検出する
ような位置に配置する。このように構成されたトラック
ボール・ユニット41において、トラックボール42が回転
すると、この回転はx軸及びy軸方向に分解され、それぞ
れゴムローラ43の回転に変換される。さらにトラックボ
ール・ユニット41は、各ゴムローラ43の回転量を検出す
るための回転量検出器44を備えており、これらによりト
ラックボール42のx軸及びy軸方向の回転量を検出するこ
とができるようになっている。また、各ゴムローラ43は
モータ45及びギア46を備えており、モータ45を駆動する
ことによりギア46を介してゴムローラ43を回転させるこ
とができるようになっている。2つのモータ45を用いてx
軸及びy軸方向のゴムローラをそれぞれ任意の回転量で
回転させることにより、トラックボール42をあらゆる方
向に回転させることができる。
FIG. 3 shows a mechanical trackball unit.
41 is shown. The trackball 42 rotates while being in contact with three points of the two rubber rollers 43 and the support roller 47. In order to detect the rotation direction of the trackball 42, first, the shoe 31 is given a plane orthogonal coordinate axis consisting of the x-axis and the y-axis and parallel to the bottom surface of the shoe 31. For example, the x axis may be taken in the toe direction of the shoe 31, and the y axis may be taken in a direction orthogonal to the x axis and parallel to the bottom surface of the shoe 31. Next, the two rubber rollers 43 are arranged at such positions that each detects rotation in the x-axis and y-axis directions. In the trackball unit 41 configured as above, when the trackball 42 rotates, this rotation is decomposed in the x-axis and y-axis directions and converted into rotation of the rubber roller 43, respectively. Further, the trackball unit 41 includes a rotation amount detector 44 for detecting the rotation amount of each rubber roller 43, and these can detect the rotation amounts of the trackball 42 in the x-axis and y-axis directions. It is like this. Further, each rubber roller 43 is provided with a motor 45 and a gear 46, and by driving the motor 45, the rubber roller 43 can be rotated via the gear 46. X with two motors 45
The trackball 42 can be rotated in all directions by rotating the rubber rollers in the axial direction and the y-axis direction by arbitrary amounts of rotation.

【0032】図4は、光学式トラックボール・ユニット
41を示す。トラックボール42、ゴムローラ43、モータ4
5、ギア46及び支持ローラ47は、図3に示した機械式ト
ラックボール・ユニットと同様に構成されており、シュ
ーズ31にはx軸及びy軸からなるシューズ31底面と平行な
平面直行座標系が与えられている。この光学式トラック
ボール・ユニット41の回転量検出器48は光学式センサで
あり、LED等により赤外線を発光し、その反射光を感知
することができるようになっている。トラックボール42
には赤外線感光素子がドット状に配置されており、これ
らにより反射される反射光の動きを光学式センサが読み
取ることにより、トラックボール42の回転量及び回転方
向を検出することができる。トラックボール42の回転量
及び回転方向は、上記の機械式トラックボール・ユニッ
トと同様、シューズ31に与えられたx軸及びy軸からなる
座標系によって表される。
FIG. 4 shows an optical trackball unit.
41 is shown. Trackball 42, rubber roller 43, motor 4
5, the gear 46 and the support roller 47 are configured in the same manner as the mechanical trackball unit shown in FIG. 3, and the shoe 31 has a plane orthogonal coordinate system parallel to the bottom surface of the shoe 31 composed of the x axis and the y axis. Is given. The rotation amount detector 48 of the optical trackball unit 41 is an optical sensor, and is capable of emitting infrared rays from an LED or the like and sensing the reflected light. Trackball 42
Infrared light-sensitive elements are arranged in a dot pattern, and the amount of rotation and the direction of rotation of the trackball 42 can be detected by the optical sensor reading the movement of the reflected light reflected by these. The rotation amount and the rotation direction of the trackball 42 are represented by the coordinate system including the x-axis and the y-axis given to the shoe 31, as in the mechanical trackball unit described above.

【0033】本発明のシミュレーション装置は、筐体1
のセンサ装置3及び4、感圧スイッチ5及び操作部6、HMD2
1又はスクリーン22、シューズ31のトラックボール・ユ
ニット41と通信可能であり、これらの装置類から検出信
号を受信するとともに、これらの装置類に制御信号を送
信して制御する制御装置を備えている。図5に示すブロ
ック図を用いて、この制御装置が各装置類を制御する方
法を説明する。ここで制御装置には、CPU、メインメモ
リ及び主記憶装置からなるコンピュータを用いる。図5
において、検出情報処理装置、中央演算処理装置、映像
出力系演算処理装置及び音声出力系演算処理装置、制御
装置のCPUに含まれる。主記憶装置には、HMD21又はスク
リーン22に表示するための映像及び音声データ、各装置
類を一定条件に従って制御するためのプログラム等が記
憶されている。
The simulation apparatus of the present invention comprises a housing 1
Sensor device 3 and 4, pressure sensitive switch 5 and operation unit 6, HMD2
1 or the screen 22 and the trackball unit 41 of the shoe 31 are communicable, and are provided with a control device for receiving a detection signal from these devices and transmitting a control signal to these devices for control. . A method by which the control device controls each device will be described with reference to the block diagram shown in FIG. Here, a computer including a CPU, a main memory, and a main storage device is used as the control device. Figure 5
In, the detection information processing device, the central processing unit, the video output system processing unit, the audio output system processing unit, and the CPU of the control unit. The main storage device stores video and audio data to be displayed on the HMD 21 or the screen 22, a program for controlling each device according to certain conditions, and the like.

【0034】本シミュレーション装置の作動にともな
い、制御装置の検出情報処理装置は、シューズ31のトラ
ックボール・ユニット41から、シューズ31に設けられた
無線システム31aを介して、シューズ31の感圧スイッチ3
2、方向検出器33、及び回転量検出器44又は48からの検
出情報を受信し、筐体1のセンサ装置3及び4からの検出
情報を受信し、筐体1の感圧スイッチ5からの検出情報を
受信する。これらの検出情報は演算処理のためのデータ
として処理されて、中央演算装置に送信される。次に、
中央演算装置は、主記憶装置にあらかじめ記憶されたプ
ログラムを作動させて、この受信データを処理・演算
し、ディスプレイ装置(スピーカ装置を含む)の制御に
関するデータを映像出力系演算処理装置及び音声出力系
演算処理装置に送信する。映像出力系演算処理装置及び
音声出力系演算処理装置は、上記データに基づいた信号
をHMD21又はスクリーン22及びスピーカに送信する。ま
た、中央演算装置は、必要に応じて、シューズ31のトラ
ックボール・ユニット41のモータ45を制御するための信
号を無線システム41aを介してトラックボール・ユニッ
ト41に送信することができるようになっている。また、
図1に示すように、本発明のシミュレーション装置の床
面には、トラックボール42の回転を円滑にするために、
摩擦係数の高い物質、例えばゴムなどでできたパッド7
を敷き詰めてあるのが好ましい。
In accordance with the operation of the simulation device, the detection information processing device of the control device controls the pressure sensitive switch 3 of the shoe 31 from the trackball unit 41 of the shoe 31 via the wireless system 31a provided in the shoe 31.
2, receiving the detection information from the direction detector 33, and the rotation amount detector 44 or 48, receiving the detection information from the sensor device 3 and 4 of the housing 1, from the pressure sensitive switch 5 of the housing 1. Receive detection information. These pieces of detection information are processed as data for arithmetic processing and transmitted to the central processing unit. next,
The central processing unit operates a program stored in advance in the main storage device, processes and calculates this received data, and outputs data relating to the control of the display device (including the speaker device) to a video output system processing unit and audio output. To the system arithmetic processing unit. The video output type arithmetic processing device and the audio output type arithmetic processing device transmit a signal based on the above data to the HMD 21 or the screen 22 and the speaker. Further, the central processing unit can transmit a signal for controlling the motor 45 of the trackball unit 41 of the shoe 31 to the trackball unit 41 via the wireless system 41a, if necessary. ing. Also,
As shown in FIG. 1, on the floor of the simulation apparatus of the present invention, in order to make the rotation of the trackball 42 smooth,
Pad 7 made of a material with a high coefficient of friction, such as rubber
Is preferably laid out.

【0035】次に、本実施例のシミュレーション装置に
おいて、体験者100が様々な動作をしたときの、各部位
の働きについて説明する。本発明のシミュレーション装
置の床面には、あらかじめX軸及びY軸からなる平面直交
座標系を定めておき、体験者100の位置、方向及び移動
速度(単位時間あたりの移動量)をこの座標系を用いて
表すことができるようにする。
Next, the function of each part when the experience person 100 makes various actions in the simulation apparatus of the present embodiment will be described. On the floor surface of the simulation apparatus of the present invention, a plane orthogonal coordinate system composed of X-axis and Y-axis is defined in advance, and the position, direction and moving speed (movement amount per unit time) of the experience person 100 are set in this coordinate system. So that it can be represented using.

【0036】体験者100は、足にシューズ31を装着した
後、筐体1の操作部6を操作することにより、本発明の仮
想空間シミュレーション装置を稼動させることができ
る。装置が稼動されると、HMD21又はスクリーン22に
は、コンピュータの主記憶装置にあらかじめ記憶された
仮想空間の1シーンの映像が表示される。このとき、体
験者100は体勢を保つために把手2に掴まるのが好まし
い。体験者100の安全を確保するため、体験者100が把手
2に掴まっていない限り、すなわち、筐体1の感圧スイッ
チ5が一定以上の荷重を検出しない限り、仮想空間シミ
ュレーション装置が作動しないように、コンピュータに
制御させてもよい。
The experience person 100 can operate the virtual space simulation apparatus of the present invention by operating the operation unit 6 of the housing 1 after wearing the shoes 31 on the foot. When the device is operated, the HMD 21 or the screen 22 displays an image of one scene in the virtual space stored in advance in the main storage device of the computer. At this time, the experience person 100 preferably holds the handle 2 in order to keep the posture. In order to ensure the safety of the experience person 100, the experience person 100 is a handle
The computer may be controlled so that the virtual space simulation device does not operate unless it is held by 2, that is, unless the pressure-sensitive switch 5 of the housing 1 detects a load above a certain level.

【0037】仮想空間シミュレーション装置が稼動する
と、体験者100は片手で把手2を掴みながら歩行するな
ど、自由に行動することができる。体験者100が歩行す
ると、シューズ31底面のトラックボール42が回転するの
で、体験者100の体の移動はトラックボール42の回転に
相殺されて、体験者自身はほとんど移動しない。
When the virtual space simulation device operates, the experience person 100 can freely move, such as walking while grasping the handle 2 with one hand. When the experience person 100 walks, the trackball 42 on the bottom surface of the shoe 31 rotates, so that the movement of the body of the experience person 100 is offset by the rotation of the trackball 42, and the experience person hardly moves.

【0038】体験者100の歩行中、回転量検出器44又は4
8は、トラックボール42の回転量及び回転方向を検出
し、これを検出信号としてコンピュータに送信する。こ
の検出された回転量及び回転方向は、シューズ31に与え
られたx-y座標系で表されるが、コンピュータは、他方
で、シミュレーション装置のX-Y座標系におけるシュー
ズ31の方向の検出信号を方向検出器33から受信してお
り、これに基づいてトラックボール42の回転量及び回転
方向をX-Y座標系に換算する。こうして、体験者100のX-
Y座標系における移動量及び移動方向が得られる。
During walking of the experience person 100, the rotation amount detector 44 or 4
Reference numeral 8 detects the rotation amount and the rotation direction of the trackball 42, and transmits this to the computer as a detection signal. The detected rotation amount and rotation direction are expressed in the xy coordinate system given to the shoe 31, but the computer, on the other hand, detects the detection signal of the direction of the shoe 31 in the XY coordinate system of the simulation device by the direction detector. It is received from 33, and based on this, the rotation amount and the rotation direction of the trackball 42 are converted into the XY coordinate system. In this way, the X-
The movement amount and movement direction in the Y coordinate system are obtained.

【0039】また、体験者100の歩行中、センサ装置3及
び/又は4は体験者100の位置を検出する。例えば、図1
において、筐体1の周囲に帯状に配置された複数のセン
サのうち、体験者100と対面している1個又は連続した複
数個のセンサが検出信号を発するので、筐体1から見た
体験者100の方位は特定される。また、上述したよう
に、センサ装置3及び4は、好ましくは赤外線センサ又は
CCDカメラセンサ等からなる測距センサであり、体験者1
00との距離も検出することができる。しかしながら、本
発明のシミュレーション装置では、体験者100が専ら把
手2を掴みながら歩行や移動をするようになっているの
で、装置稼動中、体験者100とセンサ装置3及び4との距
離は大きくは変化しない。したがって、体験者100とセ
ンサ装置3及び4との距離はあらかじめ一定値としてお
き、測距機能を持たないセンサを用いることにより、装
置を簡略化することも可能である。
Further, the sensor devices 3 and / or 4 detect the position of the experience person 100 while the experience person 100 is walking. For example, in FIG.
In, among the plurality of sensors arranged in a strip around the housing 1, one or a plurality of sensors facing the person who experiences the person 100 emits a detection signal. The orientation of the person 100 is specified. Further, as described above, the sensor devices 3 and 4 are preferably infrared sensors or
It is a distance measuring sensor consisting of CCD camera sensor, etc.
The distance from 00 can also be detected. However, in the simulation device of the present invention, the experience person 100 walks or moves while exclusively grasping the handle 2, so that the distance between the experience person 100 and the sensor devices 3 and 4 is not large during the operation of the device. It does not change. Therefore, it is possible to simplify the device by setting the distance between the experience person 100 and the sensor devices 3 and 4 in advance to a constant value and using a sensor having no distance measuring function.

【0040】以上のようにして、体験者100が歩行した
ときのX-Y座標系における位置、移動量及び移動方向が
算出されたので、コンピュータはこれに基づいてHMD21
又はスクリーン22の映像を変化させる。こうして、体験
者100の動作が仮想空間内にフィードバックされるの
で、体験者100はあたかも仮想空間内に存在し行動して
いるように感じることができる。
As described above, the position, the movement amount, and the movement direction in the XY coordinate system when the experience person 100 walks are calculated, and the computer is based on the calculated values.
Alternatively, the image on the screen 22 is changed. In this way, the motion of the experience person 100 is fed back into the virtual space, so that the experience person 100 can feel as if he / she is present and acting in the virtual space.

【0041】上述したように、体験者100が歩行して
も、体の移動は回転により大部分が相殺されるが、トラ
ックボール42と各ローラ及び床面との間のわずかな摩擦
などにより、体験者100はわずかに移動してしまう。例
えば、体験者100が前方に歩行している場合には、この
摩擦により徐々に前方に体が移動してしまう。そこで、
コンピュータは、トラックボール・ユニット41のモータ
45を駆動して、体験者100の移動をちょうど相殺できる
ような回転速度でトラックボール42を現在の回転方向に
駆動する。例えば、上記のように体験者100が徐々に前
方に移動するときは、体験者100がこれとほぼ同じ速度
で後方に移動するようにトラックボール42を回転させ
る。これを行うためには、平均的な体験者100が歩行し
たときのトラックボール42の単位時間回転量と体験者10
0の移動速度の相関関係をあらかじめ調べておく。この
相関関係は、例えば、体験者100の移動速度をトラック
ボール42の単位時間回転量の関数として算出しておき、
このデータをコンピュータに記憶させておく。体験者10
0が歩行中、コンピュータは検出されるトラックボール4
2の回転量に応じて、上記相関関係のデータから体験者1
00の移動速度を計算し、これをほぼ相殺するような回転
量分(以下、擦動相殺回転量とする)、トラックボール
42を現在の回転方向に駆動する。こうして、任意の速度
で歩行する体験者100をほぼ一定位置に留めることがで
きる。本発明のシミュレーション装置では、体験者100
は、仮想空間において、歩行の他に様々な動作をするこ
とができる。ここでは、しゃがみ込み、ジャンプ及び走
行の動作について説明する。
As described above, even if the person who experiences 100 walks, the movement of the body is largely offset by the rotation, but due to slight friction between the trackball 42 and the rollers and the floor surface, Experiencer 100 moves slightly. For example, when the experience person 100 is walking forward, this friction causes the body to gradually move forward. Therefore,
The computer is the motor of the trackball unit 41
45 is driven to drive the trackball 42 in the current rotation direction at a rotation speed that can just offset the movement of the experience person 100. For example, when the experience person 100 gradually moves forward as described above, the track ball 42 is rotated so that the experience person 100 moves backward at about the same speed. To do this, the average amount of rotation of the trackball 42 when the average person 100 walks and
The correlation of the moving speed of 0 is investigated in advance. This correlation is calculated, for example, by calculating the moving speed of the experience person 100 as a function of the unit time rotation amount of the trackball 42,
This data is stored in the computer. Experiencer 10
Trackball detected by computer while 0 is walking 4
Experiencer 1 from the above correlation data according to the rotation amount of 2
The trackball is calculated by calculating the movement speed of 00, and the amount of rotation that almost cancels this (hereinafter referred to as the friction offset rotation amount).
Drive 42 in the current direction of rotation. In this way, the experience person 100 walking at an arbitrary speed can be kept at a substantially constant position. With the simulation device of the present invention,
Can perform various actions in the virtual space in addition to walking. Here, the operations of crouching, jumping and running will be described.

【0042】図6に示すように、体験者100がしゃがみ
込んで、体験者100の頭部が上部センサ3よりも低くなる
と、上部センサ3は体験者100を検出しなくなる。このよ
うに、下部センサ4のみが体験者を検出している状態の
とき、コンピュータは体験者100がしゃがんだと判定
し、これに応じた映像をHMD21又はスクリーン22表示す
るようになっている。
As shown in FIG. 6, when the experience person 100 crouches and the head of the experience person 100 becomes lower than the upper sensor 3, the upper sensor 3 does not detect the experience person 100. As described above, when only the lower sensor 4 detects the experience person, the computer determines that the experience person 100 is squatting, and displays an image corresponding to the situation on the HMD 21 or the screen 22.

【0043】また、体験者100がジャンプして、体験者1
00の足が下部センサ4よりも高くなると、下部センサ4は
体験者100を検出しなくなり、またシューズ31の感圧ス
イッチ32も荷重を検出しなくなる。このように、上部セ
ンサ3は体験者を検出しているが、下部センサ4が体験者
100を検出せず及び/又は感圧スイッチ32が体験者100の
荷重を検出しないとき、コンピュータは体験者100がジ
ャンプしたと判定し、これに応じた映像をHMD21又はス
クリーン22表示するようになっている。さらに、図7に
示すように、体験者100は把手2に乗りかかるようにして
ジャンプすることもできる。そこで、筐体1の感圧スイ
ッチ5が平均的な体験者の体重より大きい荷重を検出す
るようにしておけば、体験者100が把手2に乗りかかって
ジャンプしたときに、これを通常のジャンプよりも高い
ジャンプとして判定し、これに応じた映像をHMD21又は
スクリーン22表示することにより、実際には体験し得な
いような高いジャンプを仮想的に体験させることができ
る。
Also, the experience person 100 jumps and the experience person 1
When the foot of 00 becomes higher than the lower sensor 4, the lower sensor 4 does not detect the experience person 100, and the pressure sensitive switch 32 of the shoe 31 also does not detect the load. In this way, the upper sensor 3 detects the experience person, but the lower sensor 4 detects the experience person.
When 100 is not detected and / or the pressure-sensitive switch 32 does not detect the load of the occupant 100, the computer determines that the occupant 100 has jumped and displays an image corresponding to the HMD 21 or the screen 22. ing. Further, as shown in FIG. 7, the experience person 100 can jump so as to ride on the handle 2. Therefore, if the pressure-sensitive switch 5 of the casing 1 is made to detect a load larger than the weight of the average experiencer, when the experiencer 100 leans on the handle 2 and jumps, this will be set rather than a normal jump. By determining the jump as a high jump and displaying an image corresponding to the jump on the HMD 21 or the screen 22, it is possible to virtually experience a high jump that cannot be actually experienced.

【0044】図8〜10を参照しながら、走る動作につ
いて説明する。走行中は他の動作よりも体勢が不安定に
なりやすく、また速度が大きいため、トラックボール42
を駆動しても体験者の移動を相殺することはできない。
そこで、図8に示すように、体験者100は筐体1に対面
し、両手で把手2に掴まりながら走行することにより、
体勢を崩すことなく一定位置で安定して走行することが
できる。
The running motion will be described with reference to FIGS. While running, the position is more likely to be unstable than other movements and the speed is high, so the trackball 42
Even if you drive, you cannot offset the movement of the experience person.
Therefore, as shown in FIG. 8, the experience person 100 faces the housing 1 and runs while gripping the handle 2 with both hands,
It is possible to drive stably at a fixed position without losing the posture.

【0045】体験者100の安全のため、仮想空間内で
は、このような方法でしか走行ができないように、コン
ピュータが各装置類を制御するのが好ましい。図9及び
10に示すように、センサ装置3又は4が検出する体験者
100の位置と筐体1の位置を結ぶ線51と、シューズ31の方
向検出器33が検出するシューズ31の方向、すなわち体験
者100の進行方向52とを比較することにより、体験者100
が筐体1に対面しているかどうかが判定できる。具体的
には、例えば、X-Y座標系において、体験者100の位置と
筐体1の位置を結ぶベクトルと、体験者100の進行方向の
単位ベクトルとの内積を計算し、この値が一定値以上か
どうかを判定すればよい。体験者100が筐体1の操作部6
を操作するなどして、仮想空間のシミュレーションが終
了したとき、モータ45を駆動してシューズ31のトラック
ボール42の回転を停止させることにより、体験者100の
安全を確保するのが好ましい。
For the safety of the experience person 100, it is preferable that the computer controls each device so that the user can travel only in such a manner in the virtual space. Experiencer detected by the sensor device 3 or 4 as shown in FIGS. 9 and 10.
By comparing the line 51 connecting the position of 100 and the position of the housing 1 with the direction of the shoe 31 detected by the direction detector 33 of the shoe 31, that is, the traveling direction 52 of the experience person 100, the experience person 100
It can be determined whether or not is facing the case 1. Specifically, for example, in the XY coordinate system, the inner product of the vector connecting the position of the experience person 100 and the position of the housing 1 and the unit vector in the traveling direction of the experience person 100 is calculated, and this value is a certain value or more. It may be determined whether or not. Experiencer 100 is operating unit 6 of case 1
When the simulation of the virtual space is finished by operating, for example, it is preferable to secure the safety of the experience person 100 by driving the motor 45 to stop the rotation of the trackball 42 of the shoe 31.

【0046】本発明のシミュレーション装置の第2実施
形態を図11に示す。本発明実施形態では、体験者100
が装着するシューズは、トラックボール・ユニットなど
を有しておらず、ゴム等でできた摩擦係数の高い靴底を
有する普通のシューズである。シミュレーション装置の
床面には、複数のトラックボール42が整列して埋設され
ている。ここでは図示しないが、この床面のトラックボ
ール42は、第1実施形態同様、図3または4に示すよう
なトラックボール・ユニットとともに設置されており、
トラックボール42の回転量及び回転方向を検出すること
ができるようになっている。このトラックボール・ユニ
ットは、図5に示すように、制御装置と通信可能であ
り、検出信号及び制御信号を送受信する。その他の部材
の構成は第1実施例のものと同様である。
A second embodiment of the simulation apparatus of the present invention is shown in FIG. In the embodiment of the present invention, the experience person 100
The shoes worn by are normal shoes that do not have a trackball unit or the like, but have a sole with a high friction coefficient made of rubber or the like. A plurality of trackballs 42 are aligned and buried in the floor surface of the simulation device. Although not shown here, the trackball 42 on the floor is installed with the trackball unit as shown in FIG. 3 or 4 as in the first embodiment.
The amount and direction of rotation of the trackball 42 can be detected. As shown in FIG. 5, the trackball unit can communicate with the control device and send and receive a detection signal and a control signal. The configuration of other members is the same as that of the first embodiment.

【0047】本実施例において、体験者100の位置、移
動量及び移動方向を検出する方法を説明する。シミュレ
ーション装置には、あらかじめX軸及びY軸からなる平面
直交座標系を定めておく。トラックボール42はこのX-Y
座標系に沿って配置されている。ここで、各トラックボ
ール42の位置は(X,Y)という座標により表すことができ
る。
In this embodiment, a method of detecting the position, movement amount, and movement direction of the experience person 100 will be described. A plane orthogonal coordinate system consisting of the X axis and the Y axis is defined in advance in the simulation device. Trackball 42 is this XY
It is arranged along the coordinate system. Here, the position of each trackball 42 can be represented by coordinates (X, Y).

【0048】体験者100の位置は、第1実施例同様に、セ
ンサ3及び4により検出することもできるが、トラックボ
ール42からも検出することができる。体験者100が歩行
又は走行すると、シューズが接しているトラックボール
42のみが回転するので、回転しているトラックボール42
の座標が体験者100の位置を表していることになる。
The position of the experience person 100 can be detected by the sensors 3 and 4 as in the first embodiment, but can also be detected by the trackball 42. A trackball in contact with shoes when the person 100 experiences walking or running.
Trackball 42 spinning as only 42 spins
The coordinates of represent the position of the experience person 100.

【0049】体験者100の移動量及び移動方向は、トラ
ックボール42の回転量及び回転方向から求めることがで
きる。本実施例では、トラックボール・ユニットにもシ
ミュレーション装置と同じくX-Y座標系を与えておく
と、検出されるトラックボール42の回転量及び回転方向
は、そのままX-Y座標系における体験者100の移動量及び
移動方向となる。
The movement amount and the movement direction of the experience person 100 can be obtained from the rotation amount and the rotation direction of the trackball 42. In the present embodiment, when the trackball unit is also provided with the XY coordinate system as in the simulation device, the detected rotation amount and rotation direction of the trackball 42 are the same as the movement amount of the experience person 100 in the XY coordinate system. It becomes the moving direction.

【0050】トラックボール42は抵抗が少ないため、一
度回転すると、体験者100が回転させ続けなくともしば
らく回転し続ける。このため、体験者100が、歩行や走
行をしながら、シミュレーション装置内を自由に移動し
たときに、体験者100がいなくなった場所のトラックボ
ール42の回転までが検出されてしまい、体験者100の位
置や行動が正確に検出されないおそれがある。そこで、
トラックボール・ユニットのゴムローラ部分に感圧スイ
ッチを備えて、感圧スイッチが一定以上の荷重を検出し
ているトラックボール42のみを検出対象とするのが好ま
しい。
Since the trackball 42 has a low resistance, once it rotates, it continues to rotate for a while even if the experience person 100 does not continue to rotate it. Therefore, when the experience person 100 freely moves within the simulation device while walking or running, even the rotation of the trackball 42 at the place where the experience person 100 is no longer detected is detected. Positions and actions may not be detected accurately. Therefore,
It is preferable that the rubber roller portion of the trackball unit is provided with a pressure sensitive switch so that only the trackball 42 whose pressure is detected by the pressure sensitive switch is above a certain level.

【0051】本発明のシミュレーション装置の第3実施
形態を図12に示す。本発明実施形態では、体験者100
が装着するシューズ61は、トラックボール・ユニットを
有するが、これらの回転を検出する装置類は備えていな
い。あるいは、底面にローラ部材を有するローラスケー
ト靴のようなシューズを用いてもよい。シミュレーショ
ン装置の床面には、感圧パッド62が敷き詰められてい
る。感圧パッド62内部には圧電センサが含まれており、
床面上の各位置での荷重を検出することができるように
なっている。また、感圧パッド62は、図5に示すよう
に、制御装置と通信可能であり、制御装置に検出信号を
送信する。その他の部材の構成は第1実施例のものと同
様である。
FIG. 12 shows a third embodiment of the simulation apparatus of the present invention. In the embodiment of the present invention, the experience person 100
The shoe 61 worn by has a trackball unit, but does not have devices for detecting the rotation of these. Alternatively, shoes such as roller skates having a roller member on the bottom surface may be used. A pressure sensitive pad 62 is laid on the floor of the simulation device. A piezoelectric sensor is included inside the pressure sensitive pad 62,
The load at each position on the floor can be detected. Further, the pressure sensitive pad 62 can communicate with the control device as shown in FIG. 5, and transmits a detection signal to the control device. The configuration of other members is the same as that of the first embodiment.

【0052】本実施例において、体験者100の位置、移
動量及び移動方向を検出する方法を説明する。シミュレ
ーション装置には、あらかじめX軸及びY軸からなる直交
平面座標系を定めておく。感圧パッド62上の位置は、こ
のX-Y座標系において (X,Y)という座標により表すこと
ができる。
In the present embodiment, a method of detecting the position, movement amount and movement direction of the experience person 100 will be described. An orthogonal plane coordinate system consisting of an X axis and a Y axis is set in advance in the simulation device. The position on the pressure-sensitive pad 62 can be represented by the coordinates (X, Y) in this XY coordinate system.

【0053】体験者100の位置は、第1実施例同様に、セ
ンサ3及び4により検出することもできるが、感圧パッド
62からも検出することができる。上述の通り、感圧パッ
ド62内部の圧電センサによって、床面上の各位置での荷
重を検出することができるので、荷重がかかっている位
置が、体験者100の現在の位置あり、この位置を上記で
定められた(X,Y)で表すことができる。
The position of the experience person 100 can be detected by the sensors 3 and 4 as in the first embodiment.
It can also be detected from 62. As described above, since the load at each position on the floor can be detected by the piezoelectric sensor inside the pressure sensitive pad 62, the position where the load is applied is the current position of the experience person 100. Can be represented by (X, Y) defined above.

【0054】体験者100が歩行するときの動作は次のと
おりである。まず、体験者100は前方に一方の足を踏み
出して着地し、この足で床面を後方に蹴る動作をする。
このとき、シューズ61底面のトラックボール又はローラ
部材が回転するとともにこの足は後方に移動する。次
に、他方の足を上記同様前方に踏み出し、この足に体重
を移すとともに後方の足を床面から持ち上げる。これら
の動作が両足で交互に繰り返される。このとき、感圧パ
ッド62は、左右の足の荷重が交互に、体験者100の体の
やや前方からやや後方まで移動するのを検出する。ま
た、走行の動作においても、これと同様な足の動きが検
出される。ここで、感圧パッド62が検出結果する左右の
足の荷重の移動方向は、互いに平行であり、体験者100
のほぼ真後ろの方向となるので、これより、体験者100
の移動方向を決定することができる。
The operation of the experience person 100 when walking is as follows. First, the experience person 100 steps forward with one foot, lands, and kicks the floor surface backward with this foot.
At this time, the trackball or the roller member on the bottom surface of the shoe 61 rotates and the foot moves backward. Next, the other foot is stepped forward similarly to the above, the weight is transferred to this foot, and the back foot is lifted from the floor. These operations are alternately repeated on both feet. At this time, the pressure-sensitive pad 62 detects that the loads on the left and right feet alternately move from slightly forward to slightly backward of the body of the experience person 100. Further, also in the motion of running, the same movement of the foot is detected. Here, the moving directions of the loads on the left and right feet detected by the pressure-sensitive pad 62 are parallel to each other, and
Since the direction is almost directly behind, from this, experience person 100
The moving direction of the can be determined.

【0055】さらに、この足の荷重の移動は連続的なも
のであるから、シューズ61底面のトラックボール又はロ
ーラ部材が着地してから再び床面を離れるまでの間に、
感圧パッド62上で移動した距離を、荷重検出結果から算
出することができる。ここで、この移動距離は、足が着
地している間に、トラックボール又はローラ部材が回転
した量ともほぼ等しいので、したがって、これを体験者
100のそれぞれの足よる移動量とみなすことができる。
なお、歩行又は走行速度が高いほど、各着地ごとの移動
量が大きくなり、同時に移動回数も増えるので、単位時
間の移動量は体験者100の移動速度をほぼ正確に表して
いることになる。
Furthermore, since the movement of the load on the foot is continuous, from the time the trackball or roller member on the bottom surface of the shoe 61 lands to the time when the trackball or roller member leaves the floor surface again,
The distance moved on the pressure sensitive pad 62 can be calculated from the load detection result. Here, this moving distance is almost equal to the amount of rotation of the trackball or the roller member while the foot is landing.
It can be regarded as the amount of movement by 100 feet.
It should be noted that the higher the walking or running speed, the larger the amount of movement for each landing, and at the same time, the number of times of movement also increases. Therefore, the amount of movement per unit time almost accurately represents the moving speed of the experience person 100.

【0056】本発明のシミュレーション装置の第4実施
形態を図13に示す。本発明実施形態では、体験者100
が装着するシューズ71は、トラックボール・ユニットを
有するが、これらの回転を検出する装置類は備えていな
い。あるいは、底面にローラ部材を有するローラスケー
ト靴のようなシューズを用いてもよい。各シューズ71の
つま先付近及びかかと付近には、カメラにより認識可能
な認識用部材72が取り付けられている。スクリーン22の
4隅の上方には、それぞれ、この認識用部材72認識する
ことができるカメラ部材73が取り付けられている。HMD
を用いる場合には、カメラ部材73は筐体1に取り付ける
ことができる。カメラ部材73は、例えば赤外線カメラ又
はCCDカメラであり、認識用部材72は発光ダイオード等
の発光素子とすることができる。これら合計4個の認識
用部材72は、それぞれ異なる波長を発光するようにし、
それぞれを別個に認識することができるようにしてお
く。シミュレーション装置には、あらかじめX軸、Y軸及
びZ軸からなる直交立体座標系を定めておく。カメラ部
材73は、光学式モーションキャプチャーシステムによ
り、撮像野内の認識部材72を随時検出し、その位置(X,
Y,Z)を算出するようになっている。また、カメラ部材73
は、図5に示すように、制御装置と通信可能であり、制
御装置に検出信号を送信する。その他の部材の構成は第
1実施例のものと同様である。
A fourth embodiment of the simulation apparatus of the present invention is shown in FIG. In the embodiment of the present invention, the experience person 100
The shoe 71 worn by has a trackball unit, but does not have devices for detecting the rotation of these. Alternatively, shoes such as roller skates having a roller member on the bottom surface may be used. A recognition member 72 that can be recognized by a camera is attached near the toes and the heel of each shoe 71. Of screen 22
Camera members 73 capable of recognizing the recognition member 72 are attached above the four corners. HMD
When using, the camera member 73 can be attached to the housing 1. The camera member 73 is, for example, an infrared camera or a CCD camera, and the recognition member 72 can be a light emitting element such as a light emitting diode. These four recognition members 72 in total emit different wavelengths,
Be able to recognize each separately. An orthogonal stereoscopic coordinate system consisting of an X axis, a Y axis, and a Z axis is defined in advance in the simulation device. The camera member 73 detects the recognition member 72 in the imaging field at any time by the optical motion capture system, and detects its position (X,
Y, Z) is calculated. In addition, the camera member 73
Is capable of communicating with the control device and sends a detection signal to the control device, as shown in FIG. The structure of other members is
It is similar to that of the first embodiment.

【0057】体験者100の位置は、第1実施例同様に、セ
ンサ3及び4により検出することもできるが、カメラ部材
73によっても検出することができる。カメラ部材73は、
シューズ72に取り付けられた4つの認識部材72を検出す
るので、これより体験者100の両足の位置を算出し、体
験者100の位置(X,Y,Z)を決定することができる。
The position of the experience person 100 can be detected by the sensors 3 and 4 as in the first embodiment.
It can also be detected by 73. The camera member 73 is
Since the four recognition members 72 attached to the shoes 72 are detected, the positions of both feet of the experience person 100 can be calculated from this, and the position (X, Y, Z) of the experience person 100 can be determined.

【0058】体験者100の移動方向及び移動量は、カメ
ラ73によって検出される。カメラ73は、左右それぞれの
シューズ71のつま先及びかかとに取り付けられた認識部
材72の位置を検出するので、これにより左右の足の方向
が分かる。通常、足の向いている方向がそのまま体験者
100の進行方向となるので、これを体験者100の移動方向
とすることができる。また、体験者100の移動量につい
ては、上記の第3実施例と同様な方法で算出することが
できる。すなわち、体験者100の左右それぞれのシュー
ズ71が床面に着地している間に認識部材72が移動した距
離を各足の移動量とすることができる。本実施例におい
て、カメラ73は認識部材72の立体的位置(X,Y,Z)を検出
するので、認識部材72の垂直位置からシューズ71が着地
しているかどうかを判断すればよい。こうして、上記の
第3実施例と同様に、体験者100のそれぞれの足が着地し
ている間に移動する移動距離を、体験者100の移動量と
みなすことができる。
The moving direction and the moving amount of the experience person 100 are detected by the camera 73. The camera 73 detects the positions of the recognition members 72 attached to the toes and heels of the left and right shoes 71, respectively, so that the direction of the left and right feet can be known. Usually, the person who is experiencing the same direction as the foot is
Since the traveling direction is 100, this can be set as the moving direction of the experience person 100. Further, the movement amount of the experience person 100 can be calculated by the same method as in the third embodiment described above. That is, the distance traveled by the recognition member 72 while the left and right shoes 71 of the experience person 100 are landing on the floor can be set as the movement amount of each foot. In the present embodiment, since the camera 73 detects the three-dimensional position (X, Y, Z) of the recognition member 72, it may be determined from the vertical position of the recognition member 72 whether the shoe 71 is landing. In this way, similarly to the above-described third embodiment, the moving distance that each foot of the experience person 100 moves while landing can be regarded as the movement amount of the experience person 100.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、大規
模な装置や複雑な構造を必要することなく、体験者が仮
想空間において歩行、走行、しゃがみ込み、ジャンプ等
の動作を自然な感覚でかつ安全に行うことができる仮想
空間シミュレーション装置を提供する。また、これらの
動作を的確に検出して、ディスプレイ装置の映像にフィ
ードバックすることにより、体験者は仮想空間内に存在
し行動しているかのような臨場感溢れるシミュレーショ
ン体験を得ることができる。
As described above, the present invention makes it possible for a person to experience natural movements such as walking, running, crouching, and jumping in a virtual space without requiring a large-scale device or a complicated structure. (EN) Provided is a virtual space simulation device that can be performed sensuously and safely. Further, by accurately detecting these actions and feeding them back to the image on the display device, the experience person can obtain a realistic simulation experience as if he / she were present and acting in the virtual space.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のシミュレーション装置の第1実施形態
の全体構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of a first embodiment of a simulation device of the present invention.

【図2】本発明のシミュレーション装置において体験者
が装着するシューズの拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a shoe worn by a user in the simulation apparatus of the present invention.

【図3】本発明に用いる機械式トラックボール・ユニッ
トの透過斜視図である。
FIG. 3 is a transparent perspective view of a mechanical trackball unit used in the present invention.

【図4】本発明に用いる光学式トラックボール・ユニッ
トの透過斜視図である。
FIG. 4 is a transparent perspective view of an optical trackball unit used in the present invention.

【図5】本発明の制御装置と各装置類との通信方法を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a communication method between the control device of the present invention and each device.

【図6】本発明のシミュレーション装置において、体験
者がしゃがみ込んだ状態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the experience person is crouching in the simulation apparatus of the present invention.

【図7】本発明のシミュレーション装置において、体験
者が筐体に寄りかかってジャンプした状態を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a user leans against a housing and jumps in the simulation apparatus of the present invention.

【図8】本発明のシミュレーション装置において、体験
者が走行している状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state where an experiencer is running in the simulation device of the present invention.

【図9】体験者と筐体の位置関係を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing the positional relationship between the experience person and the housing.

【図10】体験者と筐体の位置関係を示す平面図であ
る。
FIG. 10 is a plan view showing a positional relationship between an experience person and a housing.

【図11】本発明のシミュレーション装置の第2実施形
態の全体構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing the overall configuration of a second embodiment of the simulation apparatus of the present invention.

【図12】本発明のシミュレーション装置の第3実施形
態の全体構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view schematically showing the overall configuration of a third embodiment of the simulation apparatus of the present invention.

【図13】本発明のシミュレーション装置の第4実施形
態の全体構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view schematically showing the overall configuration of a fourth embodiment of the simulation apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 筐体 2 把手 3 上部センサ 4 下部センサ 5 感圧スイッチ 6 操作部 7 パッド 22 スクリーン 31 シューズ 32 感圧スイッチ 33 方向検出器 41 トラックボール・ユニット 42 トラックボール 43 ゴムローラ 44 回転量検出器 45 モータ 46 ギア 47 支持ローラ 48 回転量検出器 61 シューズ 62 感圧パッド 71 シューズ 72 認識用部材 73 カメラ部材 100 体験者 1 case 2 handle 3 Upper sensor 4 Lower sensor 5 Pressure sensitive switch 6 Control section 7 pads 22 screen 31 shoes 32 Pressure sensitive switch 33 Direction detector 41 Trackball Unit 42 trackball 43 rubber roller 44 Rotation amount detector 45 motor 46 gears 47 Support roller 48 Rotation amount detector 61 shoes 62 Pressure sensitive pad 71 shoes 72 Recognition component 73 Camera parts 100 experienced

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディスプレイ上に表示される仮想空間に
おいて、体験者が自由に行動することが可能なシミュレ
ーション・システムであって、前記仮想空間を表示する
ためのディスプレイ手段と、体験者が掴まるための固定
された筐体と、体験者の位置、移動量及び移動方向を検
出する手段と、検出された体験者の位置、移動量及び移
動方向に基づいて、前記ディスプレイ手段の表示を制御
する手段と、を備えることを特徴とするシミュレーショ
ン・システム。
1. A simulation system in which a user can freely move in a virtual space displayed on a display, and a display means for displaying the virtual space and the user can grasp the virtual space. And a means for detecting the position, movement amount and movement direction of the experience person, and controlling the display of the display means based on the detected position, movement amount and movement direction of the experience person. A simulation system comprising:
【請求項2】 ディスプレイ装置に表示される仮想空間
において、体験者が自由に行動することが可能なシミュ
レーション装置であって、前記仮想空間を表示するため
のディスプレイ装置と、前記シミュレーション装置に固
定された筐体と、前記筐体に取り付けられた、体験者を
検出するためのセンサ装置と、左右1対のシューズであ
って、それぞれ底面に1個以上の回転自在なトラックボ
ールと該トラックボールの回転量を検出する回転量検出
器と、該シューズの方向を検出する方向検出器とを有す
るシューズと、前記ディスプレイ装置、前記センサ装
置、前記回転量検出器及び前記方向検出器と通信可能な
制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記センサ装置
の検出情報から体験者の位置を決定し、前記回転量検出
器の検出情報から体験者の移動量を決定し、前記方向検
出器の検出情報から体験者の移動方向を決定し、前記体
験者の位置、移動量及び移動方向に基づいて前記ディス
プレイ装置の表示を制御することを特徴とするシミュレ
ーション装置。
2. A simulation device in which a user can freely act in a virtual space displayed on a display device, the display device for displaying the virtual space, and the simulation device fixed to the simulation device. A case, a sensor device attached to the case for detecting an experience person, and a pair of left and right shoes, each having one or more rotatable trackballs on the bottom surface and the trackballs of the trackballs. A shoe having a rotation amount detector that detects a rotation amount and a direction detector that detects the direction of the shoe, a control that can communicate with the display device, the sensor device, the rotation amount detector, and the direction detector. The control device determines the position of the experience person from the detection information of the sensor device, and the experience person from the detection information of the rotation amount detector. A moving amount is determined, a moving direction of the experience person is determined from detection information of the direction detector, and display of the display device is controlled based on the position, the moving amount, and the moving direction of the experience person. Simulation device.
【請求項3】 ディスプレイ装置に表示される仮想空間
において、体験者が自由に行動することが可能なシミュ
レーション装置であって、前記仮想空間を表示するため
のディスプレイ装置と、前記シミュレーション装置に固
定された筐体と、複数の回転自在なトラックボールが整
列して配置された床面であって、前記トラックボールの
回転量及び回転方向を検出する回転量検出器を有する床
面と、前記ディスプレイ装置及び前記回転量検出器と通
信可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記回
転量検出器の検出情報から体験者の位置を決定し、前記
回転量検出器の検出情報から体験者の移動量及び移動方
向を決定し、前記体験者の位置、移動量及び移動方向に
基づいて前記ディスプレイ装置の表示を制御することを
特徴とするシミュレーション装置。
3. A simulation device in which a user can freely act in a virtual space displayed on a display device, the display device for displaying the virtual space, and the simulation device fixed to the simulation device. And a floor surface on which a plurality of rotatable trackballs are arranged in alignment, the floor surface having a rotation amount detector for detecting a rotation amount and a rotation direction of the trackball, and the display device. And a control device capable of communicating with the rotation amount detector, the control device determines the position of the experience person from the detection information of the rotation amount detector, and the experience person from the detection information of the rotation amount detector. Of the display device based on the position, movement amount and movement direction of the experience person. Equipment.
【請求項4】 請求項2又は3のいずれかに記載のシミ
ュレーション装置において、前記回転量検出器は、前記
トラックボールの少なくとも1つにかかる荷重を検出す
る感圧スイッチを備えることを特徴とするシミュレーシ
ョン装置。
4. The simulation device according to claim 2, wherein the rotation amount detector includes a pressure-sensitive switch that detects a load applied to at least one of the trackballs. Simulation device.
【請求項5】 請求項2乃至4のいずれかに記載のシミ
ュレーション装置において、前記トラックボールは駆動
可能であり、前記制御装置からの信号により駆動される
ようになっていることを特徴とするシミュレーション装
置。
5. The simulation device according to claim 2, wherein the trackball is drivable and is driven by a signal from the control device. apparatus.
【請求項6】 ディスプレイ装置に表示される仮想空間
において、体験者が自由に行動することが可能なシミュ
レーション装置であって、前記仮想空間を表示するため
のディスプレイ装置と、前記シミュレーション装置に固
定された筐体と、左右1対のシューズであって、それぞ
れ底面に1個以上の回転自在なトラックボール又はロー
ラ部材を有するシューズと、感圧パッドを表面に備えた
床面と、前記ディスプレイ装置及び前記感圧パッドと通
信可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記感
圧パッドの検出情報から体験者の位置を決定し、前記感
圧パッドの検出情報から体験者の移動量及び移動方向を
決定し、前記体験者の位置、移動量及び移動方向に基づ
いて前記ディスプレイ装置の表示を制御することを特徴
とするシミュレーション装置。
6. A simulation device in which a user can act freely in a virtual space displayed on a display device, the display device for displaying the virtual space, and the simulation device fixed to the simulation device. And a pair of left and right shoes, each having one or more rotatable trackballs or roller members on the bottom surface, a floor surface having a pressure-sensitive pad on the surface, the display device and A control device capable of communicating with the pressure-sensitive pad, wherein the control device determines the position of the experience person from the detection information of the pressure-sensitive pad, and determines the amount of movement of the experience person from the detection information of the pressure-sensitive pad. A simulation characterized by determining a moving direction and controlling a display of the display device based on a position, a moving amount and a moving direction of the experience person. Apparatus.
【請求項7】 ディスプレイ装置に表示される仮想空間
において、体験者が自由に行動することが可能なシミュ
レーション装置であって、前記仮想空間を表示するため
のディスプレイ装置と、前記シミュレーション装置に固
定された筐体と、左右1対のシューズであって、それぞ
れ底面に1個以上の回転自在なトラックボール又はロー
ラ部材と1個以上の認識用部材とを有するシューズと、
前記シミュレーション装置に固定され、前記認識用部材
を認識可能なカメラ部材と、前記ディスプレイ装置及び
前記カメラ部材と通信可能な制御装置と、を備え、前記
制御装置は、前記カメラ部材の検出情報から体験者の位
置を決定し、前記カメラ部材の検出情報から体験者の移
動量及び移動方向を決定し、前記体験者の位置、移動量
及び移動方向に基づいて前記ディスプレイ装置の表示を
制御することを特徴とするシミュレーション装置。
7. A simulation device in which a user can freely act in a virtual space displayed on a display device, the display device for displaying the virtual space, and the simulation device fixed to the simulation device. And a pair of left and right shoes, each shoe having one or more rotatable trackballs or roller members and one or more recognition members on the bottom surface,
A camera member fixed to the simulation device and capable of recognizing the recognition member, and a control device capable of communicating with the display device and the camera member, the control device experiencing from the detection information of the camera member. Determining the position of the person, determining the amount and direction of movement of the experience person from the detection information of the camera member, and controlling the display of the display device based on the position, amount of movement and direction of the experience person. Characteristic simulation device.
【請求項8】 請求項3乃至7のいずれかに記載のシミ
ュレーション装置において、前記筐体は、前記制御装置
と通信可能な、体験者を検出するためのセンサ装置を含
むことを特徴とするシミュレーション装置。
8. The simulation apparatus according to claim 3, wherein the housing includes a sensor device that is communicable with the control device and that detects a person experiencing the experience. apparatus.
【請求項9】 請求項2又は8のいずれかに記載のシミ
ュレーション装置において、前記センサ装置は、前記筐
体上部に取り付けられた上部センサと、前記筐体下部に
取り付けられた下部センサとからなることを特徴とする
シミュレーション装置。
9. The simulation device according to claim 2, wherein the sensor device includes an upper sensor attached to the upper part of the housing and a lower sensor attached to the lower part of the housing. A simulation device characterized by the above.
【請求項10】 請求項2乃至9に記載のシミュレーシ
ョン装置において、前記ディスプレイ装置は、前記筐体
の周囲に設置したスクリーン又は体験者の頭部に装着可
能なヘッド・マウンテッド・ディスプレイ(HMD)であ
ることを特徴とするシミュレーション装置。
10. The simulation device according to claim 2, wherein the display device is a screen mounted around the housing or a head mounted display (HMD) that can be mounted on a head of an experience person. A simulation device characterized by being present.
【請求項11】 請求項2乃至10のいずれかに記載の
シミュレーション装置において、前記筐体は体験者が掴
まるための把手を有し、前記センサ装置は前記把手にか
かる荷重を検出する感圧スイッチを含むことを特徴とす
るシミュレーション装置。
11. The simulation device according to claim 2, wherein the housing has a handle for an experience person to grip, and the sensor device detects a pressure applied to the handle. A simulation device including a switch.
【請求項12】 前記制御手段と通信可能な操作部を備
え、体験者が前記操作部により前記シミュレーション装
置を操作できるようになっていることを特徴とする請求
項2乃至11のいずれかに記載のシミュレーション装
置。
12. The operation device according to claim 2, further comprising an operation unit communicable with the control unit so that a user can operate the simulation apparatus with the operation unit. Simulation device.
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