JP2017142783A - 仮想空間における視界領域調整方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】臨場感を向上して映像酔いを低減する、仮想空間における視界領域を調整する方法を提供する。
【解決手段】仮想空間を構成する仮想空間画像のうち、ユーザが視認可能な視野画像を特定する仮想カメラを定義するステップＳ５０２と、視野画像を透過型ヘッドマウントディスプレイに表示させるステップＳ５０３と、ヘッドマウントディスプレイの動きと同期して仮想カメラの向きを変化させることで視野画像を更新するステップＳ５０６と、ユーザ作用に基づいて仮想空間内に配置されたプレイヤ・オブジェクトを移動させるステップＳ５０９と、ヘッドマウントディスプレイの動きと同期せずに仮想カメラの位置を変化させることで視野画像を更新する場合に、視界領域内で移動したプレイヤ・オブジェクトが視界領域内の所定範囲内に位置するように、仮想カメラの位置をプレイヤ・オブジェクトの移動方向に移動させるステップＳ５１４と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイにユーザが没入する仮想空間を提供するための方法およびプログラムに関する。

特許文献１には、アプリケーション進行中に、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、以下、ＨＭＤとも称する。）を装着しているユーザの頭部の動きに連動してユーザ視野内に表示される仮想空間における画像の表示を変更する処理を行う一方、ＨＭＤと通信可能に接続されたコントローラを用いて仮想空間における画像の表示を変更することができるヘッドマウントディスプレイシステムが開示されている

特許第５７６７３８６号

"［CEDEC 2015］VRで"やってはいけないこと"とは？ Oculus VRが快適なVRコンテンツ制作に向けたテクニックを伝授"、[online]、平成２７年８月２２日、４Ｇａｍｅｒ．ｎｅｔ、[平成２８年１月１３日検索]、インターネット＜URL:http://www.4gamer.net/games/195/G019528/20150828092/＞

特許文献１に開示のようなヘッドマウントディスプレイシステムにおいて、例えばスポーツゲームの場合にはプレイヤ（選手）が仮想空間内を縦横無尽に動き回るのに対して、視野画像を定義する仮想カメラの位置を固定してしまうと、臨場感（仮想空間へのユーザの没入感）が損なわれる懸念がある。一方、ＨＭＤの動きと連動せずにコントローラを用いて仮想カメラの位置や向きを動かし視野画像を更新させると、ユーザはＨＭＤの動きに連動しない視覚的効果を受けることで、映像酔い（いわゆるＶＲ（Virtual Reality）酔い）を起こす可能性が高くなる。特に、非特許文献１に開示の通り、仮想カメラが後方へ移動した場合、高速で移動した場合、曲線運動により移動した場合などは、ユーザはＶＲ酔いを起こしやすい。

本発明は、臨場感を向上し得るとともに、映像酔いを低減することが可能な、仮想空間における視界領域を調整するための方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、
非透過型のヘッドマウントディスプレイに提供される仮想空間におけるユーザの視界領域を調整する方法であって、
前記仮想空間を構成する仮想空間画像のうち、前記ユーザが視認可能な視野画像を特定する仮想カメラを定義するステップと、
前記視野画像を前記ヘッドマウントディスプレイに表示させるステップと、
ユーザ作用に基づいて前記仮想空間内に配置されたプレイヤ・オブジェクトを移動させるステップと、
前記ヘッドマウントディスプレイの動きと同期して前記仮想カメラの向きを変化させることで前記視野画像を更新するステップと、
前記ヘッドマウントディスプレイの動きと同期せずに前記仮想カメラの位置を変化させることで前記視野画像を更新する場合に、前記視界領域内で移動した前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域内の所定範囲内に位置するように、前記仮想カメラの位置を前記プレイヤ・オブジェクトの移動方向に移動させるステップと、を含む、方法が得られる。

また、本発明によれば、
上記に記載の仮想空間におけるユーザの視界領域を調整する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが得られる。

本発明によれば、臨場感を向上し得るとともに、映像酔いを低減することが可能な、仮想空間における視界領域を調整するための方法およびプログラムが提供される。

本実施形態に係るＨＭＤシステムの構成を示す概略図である。 図１のＨＭＤシステムが備える制御回路部のハードウェア構成を示すブロック図である。 ＨＭＤを装着するユーザの頭部を中心に規定される三次元空間上の直交座標系を示す図である。 （ａ）は、仮想空間および仮想カメラの一例を示すＹＺ平面図であり、（ｂ）は、仮想空間および仮想カメラの一例を示すＸＺ平面図である。 本実施形態の構成を実現するための、制御回路部の機能を示すブロック図である。 本実施形態に係るＨＭＤシステムにおける処理を示すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、ＨＭＤの動きに同期して視野画像が更新される場合を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、外部コントローラの入力に基づいてプレイヤ・オブジェクトが非追尾領域から遠方追尾領域へ移動した場合の態様を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、外部コントローラの入力に基づいてプレイヤ・オブジェクトが非追尾領域から近傍追尾領域へ移動した場合の態様を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、プレイヤ・オブジェクトの移動先が視界領域外であると判定された場合の態様を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、プレイヤ・オブジェクトが遠方追尾領域内において移動した場合の態様を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、非追尾領域と遠方追尾領域との間に緩衝（バッファ）領域が設けられた場合の態様を示す平面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態の仮想空間における視界領域調整方法およびプログラムは、以下のような構成を備える。

（項目１）
一実施形態に係る視界領域の調整方法は、
非透過型のヘッドマウントディスプレイに提供される仮想空間におけるユーザの視界領域を調整する方法であって、
前記仮想空間を構成する仮想空間画像のうち、前記ユーザが視認可能な視野画像を特定する仮想カメラを定義するステップと、
前記視野画像を前記ヘッドマウントディスプレイに表示させるステップと、
ユーザ作用に基づいて前記仮想空間内に配置されたプレイヤ・オブジェクトを移動させるステップと、
前記ヘッドマウントディスプレイの動きと同期して前記仮想カメラの向きを変化させることで前記視野画像を更新するステップと、
前記ヘッドマウントディスプレイの動きと同期せずに前記仮想カメラの位置を変化させることで前記視野画像を更新する場合に、前記視界領域内で移動した前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域内の所定範囲内に位置するように、前記仮想カメラの位置を前記プレイヤ・オブジェクトの移動方向に移動させるステップと、を含む。
この構成によれば、プレイヤ・オブジェクトの動きに合わせて仮想カメラの位置を変化させて視野画像を更新させているため、ユーザの臨場感を向上させることができる。また、仮想カメラの向きはヘッドマウントディスプレイの動きと同期して変化させるものであって、当該向きの変更はユーザに予測可能であるため、ユーザのＶＲ酔いを低減させることができる。

（項目２）
前記仮想カメラの位置を前記プレイヤ・オブジェクトの移動速度よりも遅い速度で移動させることが好ましい。
仮想カメラの位置をプレイヤ・オブジェクトよりも低速移動させることでＶＲ酔いを起こしにくくなる。

（項目３）
前記視界領域は、前記所定範囲である非追尾領域と、前記非追尾領域よりも前記仮想カメラの近傍側の近傍追尾領域と、前記非追尾領域よりも前記仮想カメラの遠方側の遠方追尾領域とに区画されており、
前記非追尾領域内で前記プレイヤ・オブジェクトが移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトの移動方向へ前記仮想カメラの位置を移動させず、前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域から前記近傍追尾領域あるいは前記遠方追尾領域に移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域内に位置するように前記仮想カメラの位置を移動させることが好ましい。
この構成によれば、近傍追尾領域や遠方追尾領域へのプレイヤ・オブジェクトの移動に対しては適切に仮想カメラの追尾制御がなされるとともに、非追尾領域内におけるプレイヤ・オブジェクトの移動に対しては仮想カメラが追尾制御されることはないため、視野画像のふらつきに起因するＶＲ酔いが抑えられる。

（項目４）
前記プレイヤ・オブジェクトが前記近傍追尾領域に移動した際の前記仮想カメラの位置の移動速度が、前記プレイヤ・オブジェクトが前記遠方追尾領域に移動した際の前記仮想カメラの位置の移動速度よりも遅くなるように制御することが好ましい。
仮想カメラの後方移動（近傍追尾領域に移動したプレイヤ・オブジェクトに応じた仮想カメラの位置移動）はＶＲ酔いを起こしやすいため、前方移動（遠方追尾領域に移動したプレイヤ・オブジェクトに応じた仮想カメラの位置移動）の場合よりも移動速度を遅くすることでＶＲ酔いをさらに低減させることができる。

（項目５）
前記近傍追尾領域内あるいは前記遠方追尾領域内において前記プレイヤ・オブジェクトが移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域内に位置するように前記仮想カメラの位置を移動させることが好ましい。
近傍追尾領域内や遠方追尾領域内におけるプレイヤ・オブジェクトの移動に対して仮想カメラの位置移動をプレイヤ・オブジェクトの動きにそのまま連動させるのではなく、あくまでもプレイヤ・オブジェクトを非追尾領域内に位置させるように追尾制御することで、映像のふらつきを抑えることができる。

（項目６）
前記非追尾領域と前記遠方追尾領域との間には緩衝領域が設けられており、
前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域から前記遠方追尾領域に移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトが前記遠方追尾領域と前記緩衝領域との境界に位置したときに前記仮想カメラの位置の移動を開始し、前記プレイヤ・オブジェクトが前記緩衝領域と前記非追尾領域との境界に位置したときに前記仮想カメラの位置の移動を終了することが好ましい。
緩衝領域を設けることで、仮想カメラの追尾制御が過敏になり過ぎることがなく、視野画像の過剰な変更を抑えることができる。

（項目７）
前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域外に移動した場合には、前記仮想カメラの位置の移動を行わないように制御することが好ましい。
（項目８）
前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域外に移動した後で前記ヘッドマウントディスプレイの動きに連動する前記視野画像の更新により再び前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域内に入った場合には、前記非追尾領域内に前記プレイヤ・オブジェクトが位置されるように、前記仮想カメラの位置を移動させることが好ましい。
これらの構成によれば、仮想カメラによるプレイヤ・オブジェクトの追尾動作の主導権をユーザに委ねることでゲームの臨場感を高めることができる。

（項目９）
一実施形態に係るプログラムは、
項目１〜８のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
この構成によれば、臨場感を向上させつつ、ＶＲ酔いを低減させることができるプログラムが提供される。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るＨＭＤに提供される仮想空間におけるユーザの視界領域を調整する方法および当該方法をコンピュータに実行させるためのプログラムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。仮想空間は３次元仮想空間としているが、必ずしもそれに限られる必要はない。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るＨＭＤを用いたＨＭＤシステムの構成の概要を示す図である。図２は、図１のＨＭＤシステムが備える制御回路部のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ＨＭＤシステム１００は、ユーザＵの頭部に装着されるＨＭＤ１１０と、制御回路部１２０と、動きセンサ１３０と、外部コントローラ１４０とを備えている。

ＨＭＤ１１０は、表示部１１２と、ＨＭＤセンサ１１４と、ヘッドフォン１１６とを備えている。なお、ＨＭＤ１１０にヘッドフォン１１６を設けずに、ＨＭＤ１１０とは独立したスピーカやヘッドフォンを用いてもよい。

表示部１１２は、ＨＭＤ１１０を装着したユーザＵの視界（視野）を完全に覆うよう構成された非透過型の表示装置を備えている。これにより、ユーザＵは、表示部１１２に表示される画面のみを観察することができる。すなわち、ユーザＵは、外界の視野を失うため、制御回路部１２０において実行されるアプリケーションにより表示部１１２に表示される仮想空間に没入できる。

ＨＭＤセンサ１１４は、ＨＭＤ１１０の表示部１１２近傍に搭載される。ＨＭＤセンサ１１４は、地磁気センサ、加速度センサ、傾き（角速度、ジャイロ）センサのうち少なくとも１つを含み、ユーザＵの頭部に装着されたＨＭＤ１１０の各種動きを検出することができる。

動きセンサ１３０は、例えばポジション・トラッキング・カメラ（位置センサ）から構成される。動きセンサ１３０は、制御回路部１２０に通信可能に接続され、ＨＭＤ１１０に設けられた図示しない複数の検知点の位置や傾きに関する情報を検出する機能を有する。検知点は、例えば赤外線や可視光を発する発光部である。動きセンサ１３０としてのポジション・トラッキング・カメラは、赤外線センサや複数の光学カメラを含む。制御回路部１２０は、動きセンサ１３０からＨＭＤ１１０の位置情報を取得することによって、仮想空間における仮想カメラの位置と、現実空間におけるＨＭＤ１１０を装着したユーザＵの位置を正確に対応付けることができる。

ＨＭＤ１１０の動きを検出するためのＨＭＤセンサ１１４および動きセンサ１３０は、少なくともいずれか一方が設けられていればよい。いずれか一方を用いてＨＭＤ１１０の動きを十分に検出できる場合には、他方は設けられていなくてもよい。

制御回路部１２０は、ＨＭＤ１１０とは別のハードウェア（例えば、パーソナルコンピュータやネットワークを通じたサーバ・コンピュータのようなコンピュータ）として構成され得る。図２に示すように、制御回路部１２０は、データ伝送路としての通信バスで互いに接続された処理回路１２１と、メモリ１２２と、記憶媒体１２３と、入出力インタフェース１２４と、通信インタフェース１２５とを含む。なお、制御回路部１２０は、ＨＭＤ１１０の内部に搭載されても良い。また、制御回路部１２０は、一部の機能のみがＨＭＤ１１０に実装され、残りの機能がＨＭＤ１１０とは別のハードウェアに実装されても良い。

処理回路１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の各種プロセッサを含んで構成され、制御回路部１２０およびＨＭＤシステム１００全体を制御する機能を有する。
メモリ１２２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）など揮発性記憶装置を含んで構成され、処理回路１２１が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データを一時的に記憶する。
記憶媒体１２３は、フラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性記憶装置を含んで構成され、ユーザの認証プログラムや、各種画像やオブジェクトに関するデータを含むゲームプログラム等が格納される。記憶媒体１２３には、さらに、各種データを管理するためのテーブルを含むデータベースが構築されていても良い。
入出力インタフェース１２４は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子やＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子やＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子等の各種接続端子や無線接続のための各種処理回路を含んで構成され、ＨＭＤ１１０、動きセンサ１３０、外部コントローラ１４０等を接続する。
通信インタフェース１２５は、ネットワークＮＷを介して外部装置と通信するための各種有線接続端子や、無線接続のための各種処理回路を含んで構成され、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネットを介して通信するための通信規格に適合するように構成されている。

制御回路部１２０は、メモリ１２２や記憶媒体１２３に格納された所定のアプリケーションを実行することにより、ＨＭＤ１１０の表示部１１２に仮想空間を提供する。これにより、ユーザＵを３次元仮想空間（ＶＲ空間）に没入させるための動作を、ＨＭＤ１１０に実施させることができる。

外部コントローラ１４０は、一般的なユーザ端末であり、例えば、ゲーム用コンソールの他、スマートフォン、ＰＤＡ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ)、タブレット型コンピュータ、ノートＰＣ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ)のようなタッチ・ディスプレイを備える携帯型デバイスであることが好ましい。外部コントローラ１４０は、互いにバス接続されたＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ)、主記憶、補助記憶、送受信部、表示部、および入力部を備えることが好ましい。ＨＭＤ１１０を装着したユーザＵは、外部コントローラ１４０に対してタッチ操作等の入力を行うことにより、仮想空間に様々な操作指示を与えることができる。

次に、図３を参照して、ＨＭＤ１１０の位置や傾き（視軸の向き）に関する情報の取得方法を説明する。ＨＭＤ１１０を装着したユーザＵの頭部の動きに基づくＨＭＤ１１０の位置（向きや傾きを含む）に関する情報は、動きセンサ１３０および／またはＨＭＤ１１０に搭載されるＨＭＤセンサ１１４で検知可能である。図３に示すように、ＨＭＤ１１０を装着したユーザＵの頭部を中心として、３次元座標系（ＸＹＺ座標）が規定される。ユーザＵが直立する垂直方向をＹ軸、Ｙ軸と直交し表示部１１２の中心とユーザＵとを結ぶ方向をＺ軸、Ｙ軸およびＺ軸と直交する方向をＸ軸とする。動きセンサ１３０および／またはＨＭＤセンサ１１４は、各軸回りの角度（すなわち、Ｙ軸を軸とした回転を示すヨー角、Ｘ軸を軸とした回転を示すピッチ角、Ｚ軸を軸とした回転を示すロール角で決定される傾き）を検知し、その経時的な変化により、制御回路部１２０が視野情報を定義する仮想カメラを制御するための角度（傾き）情報データを決定する。

図４（ａ）は、仮想空間および仮想カメラの一例を示すＹＺ平面図であり、図４（ｂ）は、仮想空間および仮想カメラの一例を示すＸＺ平面図である。
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、仮想カメラ３００は、天球状の仮想空間２００内に配置されている。本例では、仮想カメラ３００は、上面視において仮想空間２００の中心に配置されているものとする。仮想空間２００における仮想カメラ３００の位置や向きに基づいて視界領域（ユーザが視認可能な視野）２１０が設定される。視界領域２１０は、仮想カメラ３００の基準視線Ｌに基づいて決定される。視界領域２１０は、図４（ａ）に示すＹＺ平面において基準視線Ｌを中心として極角αを含む範囲として設定される第１領域２１０Ａと、図４（ｂ）に示すＸＺ平面において基準視線Ｌを中心として方位角βを含む範囲として設定される第２領域２１０Ｂとを有する。第１領域２１０Ａおよび第２領域２１０Ｂからなる視界領域２１０に基づいてユーザが視認可能な視野画像が生成される。視野画像は、左目用と右目用の２つの二次元画像を含む。左目用と右目用の二次元画像がＨＭＤ１１０の表示部１１２に重畳されることにより、三次元画像としての視野画像がユーザに提供される。

仮想カメラ３００の位置および向きの移動は、動きセンサ１３０／ＨＭＤセンサ１１４および／または外部コントローラ１４０の入力に基づいて制御され得る。本実施形態においては、動きセンサ１３０／ＨＭＤセンサ１１４からの入力に基づいて（すなわち、ＨＭＤ１１０を装着したユーザの頭部の動きに同期して）仮想カメラ３００の向きを変化させるとともに、外部コントローラ１４０からの入力に基づいて（すなわち、ＨＭＤ１１０の動きに同期せずに）仮想カメラの位置を変化させている。

図５は、本実施形態の構成を実現するための、制御回路部１２０の機能を示すブロック図である。図６は、本実施形態に係るＨＭＤシステムにおける処理を示すフローチャートである。
図５に示すように、制御回路部１２０は、仮想空間生成部４１０と、画像生成部４２０と、入力受付部４３０と、空間情報格納部４４０と、を備えている。画像生成部４２０は、視野画像生成部４２１と、入力判定部４２２と、カメラ制御部４２３と、第一視野画像更新部４２４と、オブジェクト移動制御部４２５と、オブジェクト移動判定部４２６と、第二視野画像更新部４２７とを含む。

図６に示すように、まず、仮想空間生成部４１０は、空間情報格納部４４０を参照して、ユーザが没入する天球状の仮想空間２００を生成する（ステップＳ５０１）。図７（ａ），（ｂ）に示すように、仮想空間２００内には、仮想カメラ３００とともに、例えばテニスゲーム等の対戦スポーツゲームにおける自プレイヤであるプレイヤ・オブジェクトＰ１や相手プレイヤであるプレイヤ・オブジェクトＰ２を含むゲーム・オブジェクトが配置される。図７（ａ）の例では、例えば、仮想カメラ３００の基準視線Ｌ上にある所定の視界中心点Ｃにプレイヤ・オブジェクトＰ１が配置されるように仮想カメラ３００の位置が設定されている。

次に、画像生成部４２０は、視野画像生成部４２１において、仮想空間２００内の仮想カメラ３００の位置および向きに基づいて、ユーザが視認可能な視界領域２１０を特定する（ステップＳ５０２）。図７（ａ）に示すように、視界領域２１０は、基準視線Ｌ上の視界中心点Ｃを含み左右に延びる帯状の非追尾領域２１１と、非追尾領域２１１よりも仮想カメラ３００の近傍側の近傍追尾領域２１２と、非追尾領域２１１よりも仮想カメラ３００の遠方側の遠方追尾領域２１３とに区画されている。図７（ａ）に示すように、例えば、ＨＭＤ１１０を装着したユーザがプレイヤ・オブジェクトＰ１を見ている場合には、非追尾領域２１１内の視界中心点Ｃ付近にプレイヤ・オブジェクトＰ１が位置するように、仮想カメラ３００の位置および向きが設定される。
そして、視野画像生成部４２１は、ステップＳ５０２を実行した結果として、仮想カメラ３００の視界領域２１０に基づく視野画像の表示態様に関する情報をＨＭＤ１１０へ出力する。ＨＭＤ１１０は、この情報を受信し、表示部１１２に、視野画像を表示させる（ステップＳ５０３）。

次に、入力受付部４３０は、仮想カメラ３００の位置および／または向きを動かすための入力として、ＨＭＤセンサ１１４、動きセンサ１３０および外部コントローラ１４０からの入力を受け付ける（ステップＳ５０４）。なお、ＶＲ空間を用いて実行されるコンテンツによっては、ＨＭＤ１１０の動きや外部コントローラ１４０の入力が無い状態で、自動的に仮想カメラ３００が仮想空間２００内で動いて視界領域２１０が変更される場合もある。

次に、画像生成部４２０は、入力判定部４２２において、仮想カメラ３００の動きが、ＨＭＤ１１０の動きと同期させる場合におけるものか、ＨＭＤ１１０の動きと同期させない場合におけるものかを判定する（ステップＳ５０５）。すなわち、入力判定部４２２は、ステップＳ５０４による入力がＨＭＤセンサ１１４および／または動きセンサ１３０からの入力であるか、外部コントローラ１４０からの入力であるかを判定する。

ＨＭＤ１１０の動きと同期して仮想カメラ３００を動かす入力（すなわち、ＨＭＤセンサ１１４および／または動きセンサ１３０からの入力）であると判定された場合は（ステップＳ５０５のＹｅｓ）、画像生成部４２０は、カメラ制御部４２３において、ＨＭＤセンサ１１４および／または動きセンサ１３０からの入力に基づいて仮想カメラ３００の新たな向きを特定する（ステップＳ５０６）。そして、画像生成部４２０は、第一視野画像更新部４２４において、特定された仮想カメラ３００の新たな向きに基づいて新たな視野画像を特定し、仮想カメラ３００の向きの変化に応じて更新される視野画像を生成する（ステップＳ５０７）。このように、仮想カメラ３００の動きが、ＨＭＤ１１０の動きに同期して制御される場合には、仮想カメラ３００の基準視線ＬがＨＭＤ１１０の３次元座標系のＺ軸方向（図３参照）に対応するように、現実空間におけるＨＭＤ１１０の動きと仮想空間２００における仮想カメラ３００の動きが対応付けられる。図７（ａ）に示す例において、ユーザがプレイヤ・オブジェクトＰ１から他のゲーム・オブジェクト（例えば、プレイヤ・オブジェクトＰ２）に視線を向けるように頭部を動かすと、図７（ｂ）に示すように、ＨＭＤ１１０の動きに同期して、基準視線Ｌ上にプレイヤ・オブジェクトＰ２が位置するように仮想カメラ３００の向きが変更される。これにより、視界領域２１０が変更され、ユーザが視認可能な視野画像が更新される。このように、ＨＭＤ１１０の動きと同期して仮想カメラ３００の向きを変化させることで視野画像が更新され得る。なお、このとき、ＨＭＤ１１０の動きに同期して仮想カメラ３００の向きが変更された場合でも、自プレイヤであるプレイヤ・オブジェクトＰ１が視界領域２１０内に含まれる限りにおいて、プレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１内に位置するように仮想カメラ３００の位置が設定される。プレイヤ・オブジェクトＰ１が視界領域２１０内に含まれなくなった場合の仮想カメラ３００の位置調整については後述する。

次いで、第一視野画像更新部４２４は、ステップＳ５０７を実行した結果として、仮想カメラ３００の向きが変化することにより更新される視野画像の表示態様に関する情報をＨＭＤ１１０へ出力する。ＨＭＤ１１０は、この情報を受信し、表示部１１２に表示される視野画像を更新する（ステップＳ５０８）。そして、ステップＳ５０４に戻る。

これに対し、ステップＳ５０５において、ＨＭＤ１１０の動きと同期せずに仮想カメラ３００を動かす入力（すなわち、外部コントローラ１４０からの入力）であると判定された場合は（ステップＳ５０５のＮｏ）、画像生成部４２０は、オブジェクト移動制御部４２５において、外部コントローラ１４０からの入力に基づいてプレイヤ・オブジェクトＰ１を移動させる（ステップＳ５０９）。具体的には、オブジェクト移動制御部４２５は、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動に関する情報をＨＭＤ１１０へ出力し、ＨＭＤ１１０は受信した情報に基づいて表示部１１２に表示されるプレイヤ・オブジェクトＰ１を移動させる。なお、外部コントローラ１４０への入力が無い状態で、自動的にプレイヤ・オブジェクトＰ１が仮想空間２００内で移動する場合もある。

次に、画像生成部４２０は、オブジェクト移動判定部４２６において、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先の位置を特定し、当該移動先の位置が非追尾領域２１１内であるか否かを判定する（ステップＳ５１０）。プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先が非追尾領域２１１内であると判定された場合には（ステップＳ５１０のＹｅｓ）、画像生成部４２０は、仮想カメラ３００の位置移動を行うことなく、ステップＳ５０４へ戻る。このように、非追尾領域２１１内におけるプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動に対しては仮想カメラ３００が追尾制御されることはないため、視野画像のふらつきに起因するＶＲ酔いの可能性を低減させることができる。

一方、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先が非追尾領域２１１内でないと判定された場合には（ステップＳ５１０のＮｏ）、オブジェクト移動判定部４２６は、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先が近傍追尾領域２１２または遠方追尾領域２１３内であるか否かを判定する（ステップＳ５１１）。
プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先が近傍追尾領域２１２または遠方追尾領域２１３整理番号:COL08028 特願2016-024810 (Proof) 提出日:平成28年 2月12日 9内であると判定された場合には（ステップＳ５１１のＹｅｓ）、カメラ制御部４２３は、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先の位置に基づいて仮想カメラ３００の新たな位置を特定する（ステップＳ５１２）。そして、画像生成部４２０は、第二視野画像更新部４２７において、特定された仮想カメラ３００の新たな位置に基づいて新たな視野画像を特定し、仮想カメラ３００の位置の変化に応じて更新される視野画像を生成する（ステップＳ５１３）。このように、仮想カメラ３００の動きが、ＨＭＤ１１０の動きに同期せずに制御される場合には、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動に追尾するように仮想カメラ３００の位置が移動される。

例えば、図８（ａ）に示すように、外部コントローラ１４０の入力に基づいてプレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１から遠方追尾領域２１３へ移動した場合には、カメラ制御部４２３は、移動したプレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１内に位置するように、仮想カメラ３００の位置をプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動方向に移動させる。すなわち、図８（ｂ）に示すように、カメラ制御部４２３は、プレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１内に位置するまで、仮想カメラ３００を前方に移動させる。詳細には、仮想カメラ３００は、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先方向を特定し、当該移動先と仮想カメラ３００の位置との間の距離が所定範囲内に入るように仮想カメラ３００を図８（ａ）に示す位置（図８（ｂ）の破線位置）からプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先方向に向けて移動する。プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先は、基準視線Ｌに対するプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先方向Ｄの角度θにより特定され、仮想カメラ３００は、この角度θを保ったまま、プレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１内に収まるように斜めに移動される。すなわち、外部コントローラ１４０の入力に基づくプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動に対しては、仮想カメラ３００の向きは変化させずに、仮想カメラ３００の位置を変化させるように追尾制御を行う。プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先の特定は、毎フレーム（または所定フレーム）ごとに行われ、仮想カメラ３００の移動方向も所定フレーム毎に更新される。なお、カメラ制御部４２３は、プレイヤ・オブジェクトＰ１の全体が非追尾領域２１１内に入るように移動させるのではなく、図８（ｃ）に示すように、プレイヤ・オブジェクトＰ１の少なくとも一部が非追尾領域２１１に差し掛かる位置となるように、仮想カメラ３００の位置を移動させても良い。また、図９（ａ）に示すように、外部コントローラ１４０の入力に基づいてプレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１から近傍追尾領域２１２へ移動した場合には、図９（ｂ）に示すように、カメラ制御部４２３は、プレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１内に位置するまで、仮想カメラ３００を現在のカメラ位置からプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先方向Ｄに沿って斜め後方に移動させる。

このようにプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動に追尾するように仮想カメラ３００の位置が移動される場合には、カメラ制御部４２３は、仮想カメラ３００の位置をプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動速度よりも遅い速度で移動させることが好ましい。仮想カメラ３００の位置をプレイヤ・オブジェクトＰ１よりも低速移動させることでＶＲ酔いを起こしにくくなる。また、カメラ制御部４２３は、プレイヤ・オブジェクトＰ１が近傍追尾領域２１２に移動した際の仮想カメラ３００の位置の移動速度が、プレイヤ・オブジェクトＰ１が遠方追尾領域２１３に移動した際の仮想カメラ３００の位置の移動速度よりも遅くなるように制御することが好ましい。仮想カメラ３００の後方への移動はＶＲ酔いを起こしやすいため、前方への移動の場合よりも移動速度を遅くすることでＶＲ酔いをさらに低減させることができるためである。

次に、第二視野画像更新部４２７は、ステップＳ５１３を実行した結果として、更新される視野画像の表示態様に関する情報をＨＭＤ１１０へ出力する。ＨＭＤ１１０は、表示部１１２に、更新された視野画像を表示させる（ステップＳ５１４）。そして、ステップＳ５０４に戻る。

一方、プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先が近傍追尾領域２１２または遠方追尾領域２１３内でない、すなわち図１０（ａ）に示すようにプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先が視界領域２１０外であると判定された場合には（ステップＳ５１１のＮｏ）、仮想カメラ３００の位置移動を行うことなく、ステップＳ５０４へ戻る。なお、図１０（ｂ）に示すように、プレイヤ・オブジェクトＰ１が視界領域２１０外に移動した後で、ユーザがプレイヤ・オブジェクトＰ１へ視線を移すとＨＭＤ１１０の動きに連動して視野画像が更新される。この視野画像の更新により再びプレイヤ・オブジェクトＰ１が視界領域２１０内に入った場合には、図１０（ｃ）に示すように、非追尾領域２１１内にプレイヤ・オブジェクトＰ１が位置されるように、仮想カメラ３００の位置が制御される。プレイヤ・オブジェクトＰ１の移動先が視界領域２１０外である場合にまで、ＨＭＤ１１０の動きと同期せずに仮想カメラ３００による追尾を行うと臨場感を損なうおそれがあるため、この場合には仮想カメラ３００によるプレイヤ・オブジェクトＰ１の追尾動作の主導権をユーザに委ねている。

上記説明したように、本実施形態においては、ＨＭＤ１１０の動きと同期して仮想カメラ３００の向きを変化させることで視野画像を更新するステップと、ＨＭＤ１１０の動きと同期せずに仮想カメラ３００の位置を変化させることで視野画像を更新する場合に、ユーザ作用に基づいて視界領域２１０内で移動されたプレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１内に位置するように、仮想カメラ３００の位置をプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動方向に移動させるステップと、を含んでいる。この構成によれば、プレイヤ・オブジェクトＰ１の動きに合わせて仮想カメラ３００の位置を変化させて視野画像を更新させているため、ユーザの臨場感を向上させることができる。また、仮想カメラ３００の向きはＨＭＤ１１０の動きと同期して変化させるものであって、この向きの変更に関してはユーザに予測可能であるため、ユーザのＶＲ酔いを低減させることができる。

図１１（ａ）に示すように、プレイヤ・オブジェクトＰ１が遠方追尾領域２１３内（あるいは近傍追尾領域２１２内）において移動した場合には、仮想カメラ３００の位置の移動をプレイヤ・オブジェクトＰ１の動きにそのまま連動させるのではなく、図１１（ｂ）に示すように、プレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１内に位置するように仮想カメラ３００の位置を移動させることが好ましい。遠方追尾領域２１３内や近傍追尾領域２１２内におけるプレイヤ・オブジェクトＰ１の移動に対しては、あくまでもプレイヤ・オブジェクトＰ１を非追尾領域２１１内に位置させるように仮想カメラ３００の位置を制御することで、映像のふらつきを抑えることができる。

また、図１２（ａ）に示すように、視界領域２１０のうち、非追尾領域２１１と遠方追尾領域２１３との間には緩衝領域（バッファ領域）２１４が設けられてもよい。この場合、プレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１から遠方追尾領域２１３に向けて移動する場合に、図１２（ａ）に示すように、プレイヤ・オブジェクトＰ１が非追尾領域２１１と緩衝領域２１４との境界に差し掛かったときには仮想カメラ３００の位置を移動させず、図１２（ｂ）に示すように、プレイヤ・オブジェクトＰ１が緩衝領域２１４と遠方追尾領域２１３との境界に差し掛かったときに仮想カメラ３００の位置の移動を開始する。そして、仮想カメラ３００の位置を移動させることで、図１２（ａ）に示すようにプレイヤ・オブジェクトＰ１が緩衝領域２１４と非追尾領域２１１との境界に再び差し掛かったときに仮想カメラ３００の位置の移動を終了する。このように、仮想カメラ３００による追尾移動を遅延制御するための緩衝領域２１４を設けることで、仮想カメラ３００の追尾制御が過敏になり過ぎることがなく、視野画像の過剰な変更を抑えることができる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。

上記の実施形態では追尾領域２１２，２１３および非追尾領域２１１が基準視線Ｌに基づいて設定されている例を示したが、これに限定されない。例えば、追尾領域２１２，２１３および非追尾領域２１１は、仮想カメラ３００とプレイヤ・オブジェクトP1の位置関係に基づいて設定されていてもよい。この場合には、プレイヤ・オブジェクトP1が仮想カメラ３００から所定の距離に配置されるように配置されるようにすることができる。

１００：ヘッドマウントディスプレイシステム（ＨＭＤシステム）、１１０：ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、１１２：表示部、１１４：センサ、１１６：ヘッドフォ
ン、１２０：制御回路部、１２１：処理回路、１２２：メモリ、１２３：記憶媒体、１２４：入出力インタフェース、１２５：通信インタフェース、１３０：動きセンサ、１４０：外部コントローラ、２００：仮想空間、２１０：視界領域、２１１：非追尾領域、２１２：近傍追尾領域、２１３：遠方追尾領域、２１４：緩衝（バッファ）領域、３００：仮想カメラ、４１０：仮想空間生成部、４２０：画像生成部、４２１：視野画像生成部、４２２：入力判定部、４２３：カメラ制御部、４２４：第一視野画像更新部、４２５：オブジェクト移動制御部、４２６：オブジェクト移動判定部、４２７：第二視野画像更新部、４３０：入力受付部、４４０：空間情報格納部、Ｌ：基準視線、Ｃ：視界中心点、Ｐ１，Ｐ２：プレイヤ・オブジェクト

Claims (9)

1. 非透過型のヘッドマウントディスプレイに提供される仮想空間におけるユーザの視界領域を調整する方法であって、
   前記仮想空間を構成する仮想空間画像のうち、前記ユーザが視認可能な視野画像を特定する仮想カメラを定義するステップと、
   前記視野画像を前記ヘッドマウントディスプレイに表示させるステップと、
   ユーザ作用に基づいて前記仮想空間内に配置されたプレイヤ・オブジェクトを移動させるステップと、
   前記ヘッドマウントディスプレイの動きと同期して前記仮想カメラの向きを変化させることで前記視野画像を更新するステップと、
   前記ヘッドマウントディスプレイの動きと同期せずに前記仮想カメラの位置を変化させることで前記視野画像を更新する場合に、前記視界領域内で移動した前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域内の所定範囲内に位置するように、前記仮想カメラの位置を前記プレイヤ・オブジェクトの移動方向に移動させるステップと、を含む、方法。
2. 前記仮想カメラの位置を前記プレイヤ・オブジェクトの移動速度よりも遅い速度で移動させる、請求項１に記載の方法。
3. 前記視界領域は、前記所定範囲である非追尾領域と、前記非追尾領域よりも前記仮想カメラの近傍側の近傍追尾領域と、前記非追尾領域よりも前記仮想カメラの遠方側の遠方追尾領域とに区画されており、
   前記非追尾領域内で前記プレイヤ・オブジェクトが移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトの移動方向へ前記仮想カメラの位置を移動させず、前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域から前記近傍追尾領域あるいは前記遠方追尾領域に移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域内に位置するように前記仮想カメラの位置を移動させる、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記プレイヤ・オブジェクトが前記近傍追尾領域に移動した際の前記仮想カメラの位置の移動速度が、前記プレイヤ・オブジェクトが前記遠方追尾領域に移動した際の前記仮想カメラの位置の移動速度よりも遅くなるように制御する、請求項３に記載の方法。
5. 前記近傍追尾領域内あるいは前記遠方追尾領域内において前記プレイヤ・オブジェクトが移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域内に位置するように前記仮想カメラの位置を移動させる、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記非追尾領域と前記遠方追尾領域との間には緩衝領域が設けられており、
   前記プレイヤ・オブジェクトが前記非追尾領域から前記遠方追尾領域に移動した場合には、前記プレイヤ・オブジェクトが前記遠方追尾領域と前記緩衝領域との境界に位置したときに前記仮想カメラの位置の移動を開始し、前記プレイヤ・オブジェクトが前記緩衝領域と前記非追尾領域との境界に位置したときに前記仮想カメラの位置の移動を終了する、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域外に移動した場合には、前記仮想カメラの位置の移動を行わないように制御する、請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域外に移動した後で前記ヘッドマウントディスプレイの動きに連動する前記視野画像の更新により再び前記プレイヤ・オブジェクトが前記視界領域内に入った場合には、前記非追尾領域内に前記プレイヤ・オブジェクトが位置されるように、前記仮想カメラの位置を移動させる、請求項７に記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。