JP2017188827A - シミュレーションシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】頭部装着型表示装置と処理装置との間での信号を伝送するケーブルを原因とする問題の発生を防止できるシミュレーションシステム等の提供。【解決手段】シミュレーションシステムは、ユーザPLが装着する頭部装着型表示装置200と、処理装置10と、頭部装着型表示装置200と処理装置10との間での信号を伝送するケーブル20と、ユーザPLのプレイ位置PPLの周辺に設けられ、ケーブルの経由点TPが設定される構造物30を含む。処理装置10からのケーブル20は、構造物30の経由点TPを経由して頭部装着型表示装置200に接続される。【選択図】図1

Description

本発明は、シミュレーションシステム等に関する。
従来より、HMD(頭部装着型表示装置)をユーザが頭部に装着し、HMDの画面に表示される画像をユーザが見ることで、いわゆるバーチャルリアリティー(VR)の世界を体感できるシミュレーションシステムが知られている。このようなシミュレーションシステムの従来技術としては、例えば特許文献1等に開示される技術がある。
特開平11−309269公報
HMDを用いたシミュレーションシステムでは、ユーザの視界の全周囲に亘って、広大なVR空間が広がるため、ユーザの仮想現実感を格段に向上できる。
このHMDでは、処理装置との間で映像信号等の信号を伝送するためのケーブルが接続される。そしてユーザがVRの世界を楽しんでいる際に、当該ケーブルが手、足等に触れたり絡まったりすると、ケーブルの存在がユーザに認識されて、ユーザの仮想現実感が損なわれてしまうおそれがある。またケーブルにかかったテンションにより、HMDがずれたり、外れてしまうなどの事態が発生するのは望ましくない。
本発明の幾つかの態様によれば、頭部装着型表示装置と処理装置との間での信号を伝送するケーブルを原因とする問題の発生を防止できるシミュレーションシステム等を提供できる。
本発明の一態様は、ユーザが装着する頭部装着型表示装置と、処理装置と、前記頭部装着型表示装置と前記処理装置との間での信号を伝送するケーブルと、前記ユーザのプレイ位置の周辺に設けられ、前記ケーブルの経由点が設定される構造物と、を含み、前記処理装置からの前記ケーブルは、前記構造物の前記経由点を経由して前記頭部装着型表示装置に接続されるシミュレーションシステムに関係する。
本発明の一態様によれば、ユーザが装着する頭部装着型表示装置と処理装置との間で、ケーブルを介して信号が伝送される。そしてユーザのプレイ位置の周辺に設けられる構造物に対して、当該ケーブルの経由点が設定され、処理装置からのケーブルは、当該経由点を経由して頭部装着型表示装置に接続される。このようにすれば、ユーザのプレイ位置の周辺に設けられる構造物を有効利用して、経由点を設定し、当該経由点を経由してケーブルを頭部装着型表示装置に接続できるようになる。このようなユーザのプレイ位置の周辺の構造物に設けられた経由点により、ケーブルを経由させれば、シミュレーションシステムの設置面積の大規模化等を抑制しながら、頭部装着型表示装置の装着感や装着性の悪化等の問題を防止できるようになる。従って、頭部装着型表示装置と処理装置との間での信号を伝送するケーブルを原因とする問題の発生を防止できるシミュレーションシステムの提供が可能になる。
また本発明の一態様では、前記ユーザのプレイ位置を変化させる可動筐体を含み、前記構造物は、前記可動筐体に設けられ、前記可動筐体による前記ユーザの前記プレイ位置の変化に伴い、前記経由点の位置も変化してもよい。。
このようにすれば、可動筐体によりユーザのプレイ位置が変化した場合にも、このプレイ位置の変化に伴って、ケーブルの経由点の位置も変化するようになるため、プレイ位置が変化することが原因で発生する頭部装着型表示装置の装着感や装着性の悪化の問題を防止できるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理装置は、仮想現実のシミュレーション処理を行い、前記可動筐体は、前記シミュレーション処理の結果に基づいて前記プレイ位置を変化させ、前記シミュレーション処理の結果に基づく前記プレイ位置の変化に伴い、前記経由点の位置も変化してもよい。
このようにすれば、仮想現実のシミュレーション処理の結果に基づいて、可動筐体によりプレイ位置が変化した場合にも、これに連動してケーブルの経由点の位置も変化するようになり、頭部装着型表示装置の装着感や装着性の悪化などの問題を防止できるようになる。
また本発明の一態様では、前記経由点は、前記頭部装着型表示装置のケーブル接続点よりも低い位置に設けられてもよい。
このようにすれば、ケーブルがユーザの手や首に絡まるなどの問題を防止できるようになる。
また本発明の一態様では、前記経由点は、前記ユーザの肩部分と膝部分の間の高さに設けられてもよい。
このようにすれば、ケーブルがユーザの手や首や足に絡まるなどの問題を防止できるようになる。
また本発明の一態様では、前記経由点は、前記ユーザの腰部分の高さに設けられてもよい。
このようにすれば、ケーブルが手や首や足に絡まったり敏感な部位に触れるなどの問題を効果的に防止できるようになる。
また本発明の一態様では、前記経由点は、前記ユーザの背面側に設けられてもよい。
このようにすれば、ケーブルの存在が原因でユーザの仮想現実感等が低下するのを防止できるようになる。
また本発明の一態様では、前記構造物として、前記ケーブルをガイドするガイド部を有し、前記経由点は、前記ガイド部のケーブル取り出し口であり、前記処理装置からの前記ケーブルは、前記経由点である前記ケーブル取り出し口から取り出されて、前記頭部装着型表示装置に接続されてもよい。
このようにすれば、ケーブルをガイドするガイド部を利用して、ケーブルの経由点を設定できるようになる。
また本発明の一態様では、前記構造物は、前記経由点であるケーブル取り出し口において前記ケーブルを支持する棒状の支持ガイドを含んでもよい。
このようにすれば、経由点であるケーブル取り出し口から取り出されたケーブルを、棒状の支持ガイドにより支持して、頭部装着型表示装置に接続できるようになる。
また本発明の一態様では、前記支持ガイドは、前記ケーブルにかかるテンションに応じて傾く可撓性を有してもよい。
このようにすれば、ユーザのプレイ位置の変化などが原因で、ケーブルにテンションがかかった場合にも、可撓性の支持ガイドにより、ケーブルにかかるテンションを緩和することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記支持ガイドには、前記支持ガイドの傾きを検知するセンサ部が設けられており、前記支持ガイドの傾き状態に応じた前記ユーザへの報知情報が生成されてもよい。
このようにすれば、ケーブルにかかったテンションにより可撓性の支持ガイドが傾いた場合に、その傾き状態に応じた適切な報知情報をユーザに知らせることが可能になる。
また本発明の一態様では、前記ケーブルは、前記経由点において固定されてもよい。
このようにすれば、ケーブルにかかったテンションが、ケーブルが固定される経由点に対して作用するようになり、頭部装着型表示装置の装着感や装着性の悪化の問題を効果的に解消できるようになる。
また本発明の一態様では、前記プレイ位置は、前記ユーザのライド物のライド位置であってもよい。
なおライド位置は、ライド物でのユーザの立ち位置や着座位置やまたがっている位置などである。
また本発明の一態様では、前記構造物は、前記ユーザの周辺に設けられ、前記ユーザの前記プレイ位置を規定する部材であってもよい。
このようにすれば、ユーザのプレイ位置を規定する部材である構造物を利用して、ケーブルの経由点を設定できるようになる。
また本発明の一態様では、前記ケーブルの巻き取り装置を含み、前記ケーブルは、前記頭部装着型表示装置から、前記構造物の前記経由点を経由して、前記巻き取り装置により巻き取られてもよい。
このようにすれば、余ったケーブルなどを巻き取り装置により巻き取ることで、ケーブルがユーザの身体に絡んでしまう問題などを防止できるようになる。
また本発明の一態様では、前記処理装置は、前記ユーザに対応する仮想ユーザ又は前記仮想ユーザが搭乗する搭乗移動体を仮想空間内で移動させる処理を行い、前記処理装置は、実空間での前記プレイ位置の移動とは異なる移動態様で、前記仮想ユーザ又は前記搭乗移動体を前記仮想空間内で移動させる処理を行ってもよい。
このようにすれば、実空間でのプレイ位置の移動とは異なる移動態様で、仮想空間の仮想ユーザやその搭乗移動体を移動させることが可能になり、仮想ユーザやその搭乗移動体を仮想空間で移動させる仮想現実のシミュレーション処理を実現できるようになる。
本実施形態のシミュレーションシステムのシステム構成例。 経由点の高さの設定についての説明図。 本実施形態のシミュレーションシステムの他のシステム構成例。 シミュレーションシステムの一例であるスキーシミュレータの構成例。 図5(A)、図5(B)はスキーシミュレータの側面図、背面図。 支持ガイドの詳細な構造を示す図。 シミュレーションシステムの一例であるロボットシミュレータの構成例。 電動シリンダを用いる可動筐体の動作説明図。 シミュレーションシステムの一例である電車シミュレータの構成例。 シミュレーションシステムの一例であるホラー体験シミュレータの構成例。 シミュレーションシステムの詳細な構成例を示すブロック図。 図12(A)、図12(B)は本実施形態に用いられるHMDの一例。 図13(A)、図13(B)は本実施形態に用いられるHMDの他の例。 本実施形態により生成されるゲーム画像の例。
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.システム構成
図1に本実施形態のシミュレーションシステム(シミュレータ、ゲームシステム)のシステム構成例を示す。本実施形態のシミュレーションシステムは例えばバーチャルリアリティ(VR)をシミュレートするシステムであり、ゲームコンテンツを提供するゲームシステム、スポーツ競技シミュレータや運転シミュレータなどのリアルタイムシミュレーションシステム、映像等のコンテンツを提供するコンテンツ提供システム、遠隔作業を実現するオペレーティングシステムなどの種々のシステムに適用可能である。
図1に示すように本実施形態のシミュレーションシステムは、ユーザPL(プレーヤ)が装着するHMD200(頭部装着型表示装置)と、処理装置10と、ケーブル20と、構造物30を含む。また可動筐体40を含むことができる。なお、本実施形態のシミュレーションシステムは図1の構成に限定されず、その構成要素(各部)の一部(例えば可動筐体、処理装置)を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
HMD200は、ユーザPLが頭部に装着するものであり、画像が表示される表示部や、ユーザPLの位置(視点位置)、方向(視線方向)、或いは姿勢等を検出するためのセンサ部や、各種の処理を行う処理部などを含むことができる。HMD200の詳細については後述する。
ケーブル20は、HMD200と処理装置10との間での信号を伝送するためのものである。ケーブル20は例えば映像信号や音声信号を伝送する。例えばケーブル20は差動信号により信号を伝送する。具体的には小振幅(例えば数百mV)の差動信号によりデジタル信号を伝送する。例えばケーブル20は、映像信号や音声信号(オーディオ信号)などを伝送する第1の信号線を含む。またケーブル20は、コンピュータである処理装置10と、周辺機器であるHMD200を接続するための第2の信号線や、HMD200に電源供給するための電源線を含んでもよい。第1の信号線は例えばHDMI規格(HDMIは登録商標。以下、同様)の信号線である。第2の信号線は例えばUSB規格の信号線である。
なお、上述の第1、第2の信号線は実際には複数の信号線で構成される信号線群(第1、第2の信号線群)となっている。またケーブル20は、一体となった一本のケーブルである必要は必ずしもなく、複数のケーブル部分に分割されていてもよい。例えば図1ではケーブル20は、材質、形状及び構造の少なくとも1つを異なる複数のケーブル部分を有していてもよい。
構造物30は、少なくとも1つの部材により形成される物体(工作物)である。構造物30は、例えばユーザPLのプレイ位置PPLの周辺に設けられる。即ち構造物30はプレイ位置PPLに対応する位置に設けられる。そして構造物30には、ケーブル20の経由点TPが設定される。構造物30は、例えばユーザPLのプレイ位置PPLを規定(ガイド)する部材である。
例えば図1では構造物30は可動筐体40(広義には筐体)に設けられている。可動筺体30は、ユーザPLのプレイ位置PPLを例えば方向DRAなどに沿って変化(移動)させる。
但し、構造物30が設けられる筐体は、図1のような可動筺体40には限定されず、可動しない筐体であってもよい。筐体は、シミュレーションシステムにより実現されるシミュレータを構成する本体部分であり、シミュレータを実現するための種々の機器、構造物が設けられる。筐体には、少なくともプレイ位置PPLが設定されている。具体的には筐体には、ユーザPLがライドするライド物(後述する図4の操作部材43、44、図7、図9、図10のシート410、510、610等)が設けられ、このライド物のライド位置がプレイ位置PPLになる。そしてこのライド物(プレイ位置PPL)の周辺(周囲)に構造物30が設けられる。
処理装置10は、各種の処理を行う装置である。処理装置10としては、例えばパーソナルコンピュータ(PC)、業務用ゲーム装置、家庭用ゲーム装置、光学ディスクプレーヤ(ブルーレイ、DVD)やHDDプレーヤなどの映像機器、オーディオ機器、或いは携帯型端末装置などの種々の装置を採用できる。例えば処理装置10は、映像信号や音声信号などの信号を生成して、ケーブル20を介してHMD200に供給する。またHMD200と信号のやり取りを行うことで、ユーザPLの位置(視点位置)、方向(視線方向)、或いは姿勢の情報を検出するための処理を行う。またゲームコンテンツをユーザPLに提供する場合には、処理装置10は、ゲーム画像を生成するための種々のゲーム処理を実行し、生成されたゲーム画像の信号をケーブル20を介してHMD200に供給する。
このように本実施形態のシミュレーションシステムは、図1に示すように、ユーザPLが装着するHMD200(頭部装着型表示装置)と、処理装置10と、HMD200と処理装置10との間での信号(映像信号等)を伝送するケーブル20と、ユーザPLのプレイ位置PPLの周辺に設けられ、ケーブル20の経由点TPが設定される構造物30(部材)を含む。そして処理装置10からのケーブル20は、構造物30の経由点TPを経由してHMD200に接続される。例えばHMD200のケーブル接続点CPに接続される。またケーブル20は例えば経由点TP(固定点)において固定具等により固定される。
更に具体的には、図1では、シミュレーションシステムは、ユーザPLのプレイ位置PPLを変化させる可動筐体40を含んでいる。そして構造物30は、可動筐体40に設けられている。そして可動筐体40によるユーザPLのプレイ位置PPL(ユーザ位置)の変化に伴い、経由点TPの位置も変化する。
即ち、本実施形態のシミュレーションシステムは、図1に示すように、プレイ位置PPLを変化させる可動筐体40を含むことができる。可動筐体40(可動機構)が可動することで、プレイ位置PPLが、例えば図1のDRA方向で変化(移動)する。なお可動筐体40によるプレイ位置PPLの変化方向は、図1のDRA方向には限定されず、DRA方向に水平面において交差(直交)する方向や、上下方向などの種々の方向を想定できる。例えば可動筐体40はプレイ位置PPLを複数方向に変化(移動)させるものであることが望ましい。
そして図1では、このように可動筐体40により、ユーザPLのプレイ位置PPLが変化した場合(動いた場合)に、可動筐体40によるプレイ位置PPLの位置の変化(移動)に伴い、構造物30の経由点TPの位置も変化(移動)する。例えば図1において可動筐体40によりプレイ位置PPLがDRA方向で変化した場合に、経由点TPの位置も、DRA方向に対応するDRB方向で変化する。例えば図1では、構造物30は可動筐体40の上に設けられている構造物であるため、可動筐体40によるプレイ位置PPLの変化と同じ方向で、経由点TPの位置も変化するようになる。
そして例えば処理装置10は、仮想現実のシミュレーション処理(ユーザがプレイするゲームのゲーム処理)を行う。仮想現実のシミュレーション処理は、実空間での事象を仮想空間で模擬するためのシミュレーション処理であり、当該事象をユーザに仮想体験させるための処理である。例えば実空間のユーザに対応する仮想ユーザ、或いは仮想ユーザが搭乗する搭乗移動体を、仮想空間で移動させたり、移動に伴う環境や周囲の変化をユーザに体感させるための処理を行ったりする。そして可動筐体40は、シミュレーション処理(ゲーム処理)の結果に基づいてプレイ位置PPLを変化させる。例えば仮想ユーザやその搭乗移動体の仮想空間での移動処理の結果等に基づいて、プレイ位置PPLを変化させる。例えば後述するスキーシミュレータでは、雪面の凹凸(起伏)に応じて仮想空間での仮想ユーザの位置を上下方向で変化させ、これに伴い実空間でのプレイ位置PPLも上下方向で変化させる。また仮想空間での仮想ユーザの移動方向等の移動態様が変化すると、それに応じて実空間でのプレイ位置PPLも変化させる。そして構造物30の経由点TPも、シミュレーション処理(ゲーム処理)の結果に基づくプレイ位置PPLの変化に伴い、その位置が変化する。
また図2に示すように、構造物30に設定されるケーブル20の経由点TPは、HMD200でのケーブル接続点CPよりも低い位置に設けられる。例えば経由点TPの高さをH1とし、ケーブル接続点CPの高さをH2とした場合に、H1<H2の関係が成立する。なお本実施形態における高さとは、プレイ位置PPLの面である基準面からの高さである。例えば図1では可動筐体40(広義には筐体)の筐体面(上面)が基準面となり、H1、H2はこの基準面からの高さになっている。
ケーブル接続点CPの高さH2は、基準姿勢(例えば立ち姿勢、ライド姿勢、着座姿勢)をとっているユーザPLがHMD200を装着している状態での高さである。図1の高さH2は、ユーザPLが当該シミュレーションシステムの基準姿勢である立ち姿勢であるときの高さである。ここではユーザPLの身長が平均身長(例えば男性の場合の172cm、女性の場合の158cm)である場合を想定している。平均的な身長、体格のユーザPL(成人)がHMD200を装着した場合に、ケーブル接続点CPの高さH2に対して経由点TPの高さH1が十分低くなるように、構造物30に経由点TPが設定される。構造物30は、ユーザPLのプレイ位置PPLに周辺に設けられる部材であり、プレイ位置PPLの周囲のいずれかの位置に設けられている。例えば構造物30はプレイ位置PPLから近い位置に設けられている。
プレイ位置PPLは、仮想現実のシミュレーション(仮想体験ゲーム)をプレイする際にユーザPLが位置するプレイポジションである。例えばプレイ位置PPLは、ユーザPLのライド物のライド位置である。図1のようにユーザPLが、ライド物である可動筐体40の上面に立っている場合には、プレイ位置PPLは可動筐体40のライド位置である立ち位置である。ユーザPLが、ライド物であるシート(椅子)に座って仮想現実のシミュレーションをプレイしている場合には、プレイ位置PPLは例えばシートのライド位置である着座位置である。ユーザPLが、バイク、自転車、又は馬などの乗り物や動物を模擬したライド物にまたがっている場合には、プレイ位置PPLは、またがっている位置である。
例えば図2に示すように構造物30のケーブル20の経由点TPは、例えばユーザPLの肩部分と膝部分の間の高さに設けられる。例えば図2において、経由点TPの高さH1は、ユーザPLの肩部分PS1と膝部分PS2の間の範囲APS内の高さに設定される。即ち、経由点TPの高さH1は、例えば平均的な身長のユーザPL(基準姿勢)の肩部分PS1の高さよりも低く、膝部分PS2の高さよりも高い。
例えば経由点TPは、図2に示すようにユーザPLの腰部分の高さに設けられることが望ましい。例えば経由点TPは、ユーザPLの臀部と胸の間の腰部分(ウェスト部分)の高さに設けられることが望ましい。基準姿勢が立ち姿勢である場合の平均的な身長のユーザPL(成人の男性、女性)の肩部分PS1の高さは例えば125cm〜145cm程度であり、膝部分PS2の高さは例えば40cm〜50cm程度であり、腰部分(ウェスト)の高さは90cm〜115cm程度である。
更に経由点TPは、ユーザPLの背面側に設けられることが望ましい。背面側は、ユーザPLの背中側であり、例えば肩の位置よりも後ろ側の領域である。例えば図1では、構造物30がユーザPLの背面側に設けられており、ケーブル20の経由点TPもユーザPLの背面側に設けられている。
以上のように本実施形態では、処理装置10からのケーブル20が、構造物30(可動筐体上の部材)に設定された経由点TP(中継点)を経由して、HMD200に接続される。例えばケーブル20は経由点TPにおいて固定される。またユーザPLのプレイ位置PPLを種々の方向に変化させるための可動筐体40が設けられており、構造物30は、この可動筐体40に設けられている。例えば図1では可動筐体40の上面に構造物30が設置されている。そして可動筐体40によるユーザPLのプレイ位置PPLの変化に応じて、経由点TPの位置も変化する。即ちプレイ位置PPLの変化に連動して経由点TPの位置も変化する。例えば図1では、ユーザPLは可動筐体40の上面に立っており、構造物30は可動筐体40の上面に設けられているため、プレイ位置PPLの変化の方向DRAと経由点TPの位置の変化の方向DRBは同じになる。
例えば図1のように、HMD200はユーザPLの視界を覆うように装着されているため、VR空間(仮想空間)の映像を見ているユーザPLは、実世界のケーブル20を視覚的に認識することが難しい。特にユーザの視界を完全に覆う非透過型のHMDでは、ユーザPLは実世界のケーブル20を見ることができない。
このような状態においてHMD200のケーブル20が、ユーザPLの手、足、首又は臀部等に触ったり、絡まってしまうと、VR世界を楽しんでいるユーザPLに対して、実空間のケーブル20が触っているという感覚が伝わってしまい、ユーザPLの仮想現実感を損ねてしまうおそれがある。またケーブル20がユーザPLの首又は足等に絡まってしまうのは、安全上、好ましくない。
一方、本実施形態の比較例の手法として、可動筐体40(筐体)が設けられている場所とは別の場所に、ケーブル20を上方から牽引するクレーン機構を設け、このクレーン機構からのケーブル20をHMD200に取り付ける手法が考えられる。
しかしながら、この比較例の手法では、機構が大がかりで、設置面積が大きいクレーン機構を、可動筐体40とは異なる場所(例えば可動筐体40の隣)に設置する必要がある。このため、シミュレーションシステムの全体の設置面積も大規模化してしまい、システムの高コスト化等も招く。またクレーン機構によるテンションがケーブル20にかかることで、このケーブル20のテンションによりユーザPLの頭部が上側に引っ張られてしまい、HMD200がずれてしまったり、頭部から外れてしまうなどの事態が発生するおそれがある。またケーブル20のテンションにより頭部が上側に引っ張られてしまうと、ユーザPLの感じる不自然感が大きくなり、仮想現実への没入度も損ねてしまう。また、クレーン機構からのケーブル20が上側にあることで、ユーザPLの首や手にケーブル20が絡まる事態も生じやすくなる。
この点、本実施形態では、可動筐体40(筐体)に設けられる構造物30を利用して、ケーブル20の経由点TPを設定し、ケーブル20を、この経由点TPを経由してHMD200に接続している。従って、上述の比較例の手法にように、可動筐体40とは異なる場所に、大がかりなクレーン機構を設置しなくても済むため、シミュレーションシステムの全体の設置面積を小さくでき、システムの低コスト化等を図れる。
また、このように可動筐体40上の構造物30に経由点TPを設ければ、経由点TPとHMD200のケーブル接続点CPの間のケーブル20を、図1に示すように弛ませておくことが可能になる。従って、ケーブル20のテンションによりHMD200が上側に引っ張られて、HMD200がずれてしまったり、頭部から外れてしまうなどの事態が発生してしまうのも防止できる。また、上述の比較例のようにケーブル20を上側に引っ張るテンションがかかることでユーザPLが不自然さを感じ、仮想現実感が損なわれてしまうなどの事態が発生するのも防止できる。
また本実施形態では、可動筐体40(可動機構)を設けることで、ユーザPLのプレイ位置PPLを変化させることが可能になっている。例えば可動筐体40が、仮想現実のシミュレーション処理(ゲーム処理)の結果に基づいてユーザPLのプレイ位置PPLを変化させることで、仮想現実へのユーザPLの没入度を高めたり、いわゆる3D酔いを抑制することなどが可能になる。3D酔いとは、例えば立体感のある動きの激しい映像を見続けることで、めまいなどの乗り物酔いのような症状を起こすことである。仮想空間での事象の発生に応じて、プレイ位置PPLを変化させることで、このような3D酔いも抑制できる。
しかしながら、このように可動筐体40によりプレイ位置PPLが変化した場合に、ユーザPLの頭の位置や姿勢が変化することで、ケーブル20に強いテンションがかかってしまうと、HMD200がずれたり、外れたり、仮想現実感を損ねるなどの事態が発生してしまう。
この点、本実施形態では、可動筐体40によりプレイ位置PPLが変化しても、経由点TPの位置も同様に変化する。例えば構造物30は可動筐体40に設けられているため、プレイ位置PPLと同じ方向に経由点TPの位置も変化する。従って、可動筐体40によりプレイ位置PPLが変化した際に、ユーザPL(ケーブル接続点CP)と経由点TPとの間の相対的な位置関係の変化を最小限に抑えることができ、ケーブル20に強いテンションがかかってしまうのを防止できる。従って、ケーブル20への強いテンションが原因となって、HMD200がずれたり、外れたり、仮想現実感を損なってしまうなどの事態が発生するのを効果的に防止できる。
また本実施形態では、プレイ位置PPLの近くに配置された構造物30の経由点TPを経由して、ケーブル20がHMD200に接続されている。そして図2では、経由点TPは、HMD200のケーブル接続点CPよりも低い位置に設けられており、例えばユーザPLの肩部分PS1と膝部分PS2の間の高さに設けられている。
例えばクレーン機構を用いる比較例の手法では、ユーザPLの頭部が上側に引っ張られてユーザPLの不自然感を招いたり、ケーブル20が首や手に絡まるなどの事態が生じてしまう。これに対して図2では、ケーブル20の経由点TPが、低い高さH1に設けられているため、ユーザPLの頭部が上側に引っ張られて、ユーザPLの仮想現実感が損なわれてしまう事態を防止できる。また、ケーブル20が、HMD200のケーブル接続点CPから、低い高さH1の経由点TP側に延びるようになるため、ケーブル20がユーザPLの首や手に絡まってしまう事態も防止できる。
また経由点TPの高さH1を、ユーザPLの例えば膝部分SP2よりも高くすることで、ケーブル20がユーザPLの足に絡まってしまうのも防止できる。例えば経由点TPの高さH1が低すぎると、経由点TPからのケーブル20が弛んで、筐体面(可動筐体40の上面)などの基準面についてしまい、基準面に余ったケーブル20がユーザPLの足に絡まってしまうおそれがある。この点、経由点TPの高さH1を、ユーザPLの膝部分SP2よりも高くすれば、経由点TPからのケーブル20が弛んで、筐体面などの基準面についてしまい、ユーザPLの足に絡まってしまうような事態を防止できる。
また経由点TPの高さH1を、ユーザPLの例えば腰部分の高さにすることで、HMD200からのケーブル20がユーザPLの足や臀部などに触って、ユーザPLの仮想現実感が損なわれてしまうような事態の発生も、防止できるようになる。
また経由点TPが、ユーザPLの前面側に設けられると、ケーブル20が手などに絡まる事態が生じやすくなってしまうが、経由点TPを、ユーザPLの背面側に設けることで、このような事態を防止できる。また経由点TPを、ユーザPLの背面側に設けることで、HMD200からのケーブル20は、例えばユーザPLの身体に触れるとしても、図2のように背中等に触れるだけで済むようになる。従って、ケーブル20が敏感な部位に触れることによるユーザPLの仮想現実感の低下を、最小限に抑えることができる。例えば、臀部や足にケーブル20が触ると、その触った感覚をユーザPLが強く感じてしまい、仮想現実感を損ねてしまう。これに対して、ケーブル20が背中に触れるだけであれば、ケーブル20が身体に触ることをユーザPLはそれほど強く意識しないで済むため、ケーブル20の接触を原因とする仮想現実感の低下を最小限にできる。
図3に、本実施形態のシミュレーションシステムの他のシステム構成例を示す。図3では、図1に対して、ケーブル20の巻き取り装置36が更に設けられている。そしてケーブル20は、HMD200から構造物30の経由点TPを経由して、巻き取り装置36により巻き取られるようになっている。例えば巻き取り装置36には回転リール38が設けられており、この回転リール38により、ケーブル20を巻き取ったり、或いはケーブル20を巻き出したりすることが可能になる。例えば巻き取り装置36が回転リール38の回転トルクを発生することで、ケーブル20が弛まない程度のテンションをかけることが可能になる。このようにすれば、当該回転トルクによるトルクをケーブル20にかけることで、経由点TPとケーブル接続点CPの間のケーブル20が弛んでしまうのを防止できる。従って、弛んだケーブル20が筐体面等の基準面についてしまい、ユーザPLの足に絡まってしまうなどの事態の発生を防止できる。
なお巻き取り装置36は、例えばケーブル20を巻き取る回転リールを有する巻き取り部と、巻き取り部のケーブル取り出し口から取り出されたケーブル20を、所与の貯留軸回りに巻いて貯留するケーブル貯留部を含む構成とすることができる。そして巻き取り部によりケーブル20が巻き出された場合に、ケーブル貯留部では、貯留軸回りにケーブル20が巻きほぐされる。一方、巻き取り部によりケーブル20が巻き取られた場合に、ケーブル貯留部では、貯留軸回りにケーブル20が巻き締められる。このような構成の巻き取り装置36によれば、ケーブル20が貯留軸回りに予め巻いて貯留されるようになるため、巻き取り後のケーブル20に絡みが生じるなどの事態を防止できるようになる。また、ケーブル20に捻れが生じた場合にも、この捻れを全体的に分散させることができ、局所的な強い屈曲が生じるなどの事態を防止できるようになる。
2.各種のシミュレータへの適用例
次に、本実施形態のシミュレーションシステムの種々の具体例について説明する。図4、図5(A)、図5(B)は、シミュレーションシステムの一例であるスキーシミュレータの構成例を示す図である。図4はスキーシミュレータの左斜め後方側から斜視図であり、図5(A)は側面図であり、図5(B)は背面図である。
図4〜図5(B)のスキーシミュレータは可動筐体40を有し、この可動筐体40は、対向するベース部41、42を含む。ベース部41、42は図4のDRC方向において対向するように設けられる。ベース部41、42の間には、その四隅に、エアバネ部50、51、52、53(広義には伸縮部)が設けられている。これらのエアバネ部50、51、52、53は、エアコンプレッサやバブルを用いて空気の供給や排出が行われることで、DRC方向において伸縮する。
例えば図4に示すように鉛直方向をY軸方向とし、ユーザPLの向く方向をZ軸方向とし、Y軸方向とZ軸方向に直交する方向をX軸方向とする。
この場合に、全てのエアバネ部50、51、52、53が伸びることで、ベース部41を、Y軸方向で上側(ベース部42に対して上側)に移動させることができる。また全てのエアバネ部50、51、52、53が縮むことで、ベース部41を、Y軸方向で下側に移動させることができる。これらの上下方向でのベース部41の移動により、例えばスキーで滑る際の雪面の状態の再現などが可能になる。例えば少ないストロークで、且つ、速い速度で上下方向にベース部41を移動させることで、雪面の凹凸などを表現できる。
また四隅のエアバネ部50、51、52、53のうちの左側のエアバネ部50、51が縮んで、右側のエアバネ部52、53が伸びたり、或いは左側のエアバネ部50、51が伸びて、右側のエアバネ部52、53が縮むことで、ベース部41をZ軸回りにローリングさせことができる。また後ろ側のエアバネ部50、52が縮んで、前側のエアバネ部51、53が伸びたり、後ろ側のエアバネ部50、52が伸びて、前側のエアバネ部51、53が縮むことで、ベース部41をX軸回りにピッチングさせることができる。このようなローリングやピッチングを行うことで、スキーで滑っている斜面の状態等を表現できる。
また可動筐体40は、操作部材43、44を含む。操作部材43、44はベース部41上に設けられる。操作部材43には、ユーザPLの左足を載せるための足台45が回動自在に設けられている。操作部材44には、右足を載せるための足台46が回動自在に設けられている。
具体的には、操作部材43、44は図4のDRD方向にスイング移動(揺動)する。即ちY軸回りでのヨーイングのスイング移動が可能になる。足台45、46はDRE方向に回動する。即ちZ軸回りでの回転が可能である。
ユーザPLは、スキーを滑る要領で、操作部材43、44、足台45、46を用いた操作を行う。例えば操作部材43、44をDRD方向でスイング移動するスイング操作や、足台45、46をDRE方向で回動させるエッジング操作を行うことで、現実世界のスキーで行うようなスキー操作を行う。これにより、HMD200に映し出させる仮想ユーザが、対応するスキー操作を行い、仮想空間内のコース上でスキーを滑る仮想現実を、ユーザPLは体感できるようになる。
また図4〜図5(B)に示すように可動筐体40には、ガイド部60、62が設けられている。ガイド部60、62は図1の構造物30に相当する。即ち、ガイド部60、62(広義には構造物)は、ユーザPLの周辺に設けられ、ユーザPLのプレイ位置PPLを規定(ガイド)する部材である。例えばユーザPLは、ガイド部60、62により規定されるプレイ位置PPLに立って、スキーのシミュレーションゲームをプレイする。
ガイド部60、62には、ユーザPLが手で把持するための把持部61、63が設けられている。把持部61、63は現実世界のスキーのストックのグリップに相当する。ユーザPLは、このようなスキーのストックを模したガイド部60、62の把持部61、63を手で握ることで、自身の身体を支える。そして、左右の把持部61、63を手で握って身体を支えながら、スキーを行う要領で、操作部材43、44をスイング移動するスイング操作を行ったり、足台45、46を用いたエッジング操作を行って、スキーのシミュレーションゲームを楽しむ。なおユーザPLの前方に設けられた風洞部69からは風が送出され、あたかもスキーで滑ったことによる風が身体にあたったかのような仮想現実感を与えることができる。
そして図4〜図5(B)のスキーシミュレータでは、図1の構造物30として、HMD200のケーブル20をガイドするガイド部60が設けられている。ガイド部60は、図1の処理装置10からのケーブル20を、下方から上方に所定経路(ガイド部60の形状の経路)に沿ってガイドする。例えばガイド部60は、中空構造のパイプにより構成され、処理装置10からのケーブル20は、このガイド部60のパイプの中を通って、ケーブル取り出し口65から取り出される。
またガイド部60(広義には構造物)は可動筐体40(筐体)に設けられている。即ち可動筐体40(ベース部41)の上面にガイド部60が取り付けられている。
またガイド部60にはケーブル20の経由点TPが設定されている。ケーブル20は、ガイド部60に設定された経由点TPを経由してHMD200に接続される。具体的には図4〜図5(B)のスキーシミュレータでは、ケーブル20の経由点TPは、ガイド部60のケーブル取り出し口65になる。例えばガイド部60は、経由点TPであるケーブル取り出し口65においてケーブル20を支持する棒状の支持ガイド64を有している。ケーブル20は、経由点TPであるケーブル取り出し口65から取り出されてHMD200に接続される。
そして本実施形態では、可動筐体40によるユーザPLのプレイ位置PPL(立ち位置)の変化に伴い、経由点TPであるケーブル取り出し口65の位置も変化する。
例えば前述したようにエアバネ部50〜53が伸縮することで、ベース部41の上下方向の移動や、ベース部41のZ軸回りでのローリングやX軸回りでのピッチングの回転移動が行われ、これに応じてユーザPLのプレイ位置PPLも変化する。即ち、ユーザPLが立っているベース部41が、上下方向に移動したり、ローリングやピッチングの回転移動を行うと、ユーザPLの立ち位置であるプレイ位置PPLも変化する。
そして、このような可動筐体40によるユーザPLのプレイ位置PPLの変化に伴い、経由点TPの位置も変化する。即ち、経由点TPが設定されるガイド部60は可動筐体40のベース部41上に設けられている。従って、エアバネ部50〜53により、可動筐体40のベース部41が、上下方向で移動したり、ローリングやピッチングの回転移動を行うと、ベース部41に設けられるガイド部60の経由点TP(ケーブル取り出し口65)の位置も同様に移動するようになる。
具体的には処理装置10(シミュレーション処理部、ゲーム処理部)は、仮想現実のシミュレーション処理として、スキーを仮想体験するためのシミュレーション処理を行う。そして可動筐体40は、このシミュレーション処理の結果に基づいてプレイ位置PPLを変化させる。例えば仮想空間のスキーコースの雪面の凹凸を表現するために、可動筐体40のベース部41を上下方向で移動させる。またスキーコースの斜面の傾き等を表現するために、ベース部41をローリングさせたり、ピッチングさせる。このようなベース部41の上下移動やローリングやピッチングの回転移動が行われると、可動筐体40のベース部41に立っているユーザPLのプレイ位置PPLが変化する。またガイド部60も可動筐体40のベース部41に設けられているため、ベース部41の上下移動やローリングやピッチングの回転移動が行われると、ガイド部60に設定される経由点TPの位置も変化する。従って、スキーのシミュレーション処理の結果に基づくプレイ位置PPLの変化に伴い、経由点TPの位置も変化するようになる。
更にユーザPLは、スキーの操作を行うために、操作部材43、44のスイング操作や、足台45、46のエッジング操作を行う。このようなスイング操作やエッジング操作が行われた場合にも、ユーザPLのプレイ位置PPLが大きく変化する。
そしてプレイ位置PPLが変化すると、例えばHMD200を装着しているユーザPLの頭部の位置も変化する。特に上述のスイング操作やエッジング操作を行う場合には、ユーザPLは、現実世界のスキーのように体を大きく傾ける姿勢をとる。例えば図4において操作部材43、44を左側にスイング(スライド)する操作を行いながら、上半身を右側に大きく傾ける姿勢をとる。また操作部材43、44を右側にスイングする操作を行いながら、上半身を左側に大きく傾ける姿勢をとる。このような姿勢がとられると、ユーザPLの頭部は左右方向等に大きく移動するようになる。
そして、このような頭部の大きな移動があった場合に、何ら工夫を施さないと、HMD200のケーブル20がユーザPLの身体に絡まったりするなどの事態が発生してしまう。例えば上述のクレーン機構を用いる比較例の手法では、ユーザPLの頭部が大きく移動すると、ケーブル20に強いテンションがかかって、HMD200がずれたり、外れたりするなどの事態が発生してしまう。
この点、本実施形態では、例えば可動筐体40によりユーザPLのプレイ位置PPLが変化した場合に、経由点TPの位置についても同様に変化する。従って、ユーザPLの頭部の移動のうち、少なくとも可動筐体40によるプレイ位置PPLの移動の部分については、経由点TPの位置が移動することで、その影響を吸収できる。従って、ケーブル20がユーザPLの身体に絡まったり、ケーブル20に強いテンションがかかってHMD200がずれたり、外れたりするなどの事態の発生を抑制できる。
また図4に示すように、経由点TPは、HMD200のケーブル接続点CPよりも低い位置に設けられている。具体的には経由点TPは、ユーザPLの肩部分と肘部分の間の高さに設けられている。例えば経由点TPはユーザPLの腰部分の高さに設けられている。更に具体的には経由点TPはユーザPLの背面側に設けられている。
このような位置に経由点TPを設ければ、例えば図4に示すようにケーブル20は、経由点TPから、ユーザPLの背中の上を通って、HMD200に接続されるようになる。従って、ケーブル20が、ユーザPLの手や足などに絡まったり、手や足や臀部などの敏感な部位に触れてしまうなどの事態が発生するのを抑制できる。即ち、ケーブル20が身体に絡まったり、敏感な部位に触れると、ユーザPLがケーブル20の存在を強く感じてしまい、ユーザPLの仮想現実感を損ねてしまう事態が生じる。この点、図4のような位置に経由点TPを設定すれば、このような事態の発生を抑制でき、ユーザPLの仮想現実感等を向上できる。
図6は、ガイド部60に設けられた支持ガイド64の詳細な構造を示す図である。支持ガイド64は、経由点TPであるケーブル取り出し口65においてケーブル20を支持する棒状の部材である。この支持ガイド64は、例えば中空構造の弾性部材により形成されており、この中空構造の中をケーブル20が通ることで、ケーブル20をガイドする。例えば支持ガイド64は、ウレタン素材やゴム素材などの可撓性を有する素材により形成されている。そして支持ガイド64は、ケーブル20にかかるテンションに応じて傾く可撓性を有している。
例えば図4において、ユーザPLが、操作部材43、44を左側にスイングする操作を行いながら、上半身を右側に大きく傾ける姿勢をとると、ユーザPLの頭部が図4において右側に大きく移動する。例えば身長の高いユーザがこのような姿勢をとると、頭部の右側への大きな移動により、ケーブル20が右側に引っ張られて、強いテンションがかかるおそれがある。このようなテンションがかかってしまうと、HMD200が右側に強く引っ張られた感覚をユーザPLに与えてしまい、HMD200の装着感が悪化する。また、このようなケーブル20にかかった強いテンションにより、HMD200がずれてたり、外れてしまうなどの事態が発生し、HMD200の装着性が悪化する。
このような場合にも、本実施形態では、支持ガイド64が可撓性(弾性)を有しているため、この支持ガイド64が、図6のDRF方向側に傾くことで、これに対処できるようになる。即ち支持ガイド64がDRF方向側に傾くことで、頭部の右側への大きな移動が原因でケーブル20にかかったテンションを、低減できるようになる。従って、HMD200の装着感や装着性が悪化するのを効果的に防止できる。
なお図6に示すように、支持ガイド64に、支持ガイド64の傾きを検知するセンサ部68を設けてもよい。例えばセンサ部68は、傾斜センサ、加速度センサ又はジャイロセンサなどにより実現できる。例えば前述のようにDRF方向に支持ガイド64が傾いた場合に、このセンサ部68により、支持ガイド64の傾き状態を検知する。例えば傾き角度を検知したり、傾き角度が所定角度を超えたか否かを検知する。そして、この支持ガイド64の傾き状態に応じたユーザPLへの報知情報を生成する。例えば支持ガイド64の傾き状態に応じて、音、振動又は画像等により、ユーザに対して警告等の報知情報を出力する。
例えば前述のようにユーザPLの頭部が大きく移動して、支持ガイド64がDRF方向に大きく傾いた場合には、警告音を出したり、警告の振動を行ったり、或いは警告表示を行う。警告音は、例えばユーザPLが装着するヘッドホンにより出力する。或いはスキーシミュレータの周囲にスピーカが設置されている場合には、このスピーカにより警告音を出力する。警告振動は、HMD200等に内蔵される振動デバイスを用いて実現できる。或いは可動筐体40のベース部41を上下方向に微少振動させることで、警告振動を実現してもよい。警告表示は、HMD200に表示される画像で実現したり、可動筐体40に設けられたLEDなどにより実現できる。これらの音、振動又は画像の報知情報は、処理装置10が生成してもよいし、処理装置10とは別に設けられた制御装置により生成してもよい。
また支持ガイド64には、ケーブル20の固定具として機能する固定部材66、67が設けられている。これらの固定部材66、67を嵌合してケーブル20を挟み込むことで、経由点TPにおいてケーブル20を固定できるようになる。
また図6に示すようにケーブル20は信号線17、18と電源線19を有する。信号線17、18(導体、線心)は、各々、例えばHDMI、USB用の信号線(信号線群)である。HDMI用の信号線17により、映像信号や音声信号が伝送される。USB用の信号線18により、例えばユーザの位置、方向、視点或いは姿勢の検出用の情報が伝送される。例えば後述する受光素子による検出情報が伝送される。電源線19は、HMD200への電源供給線である。一端側がHMD200に接続される電源線19の他端側には、AC−DC変換の電源アダプターが設けられ、これによりHMD200にDC電源が供給される。
図7は、本実施形態のシミュレーションシステムの一例であるロボットシミュレータの構成を示す斜視図である。HMD200を装着したユーザは、図7のシート410に座り、操作装置422等を操作することで、仮想空間内のロボットを操縦し、ロボットの操縦のシミュレーションゲームを楽しむ。図7では、ユーザのライド物であるシート410の着座位置(広義にはライド位置)がプレイ位置PPLになる。
図7のロボットシミュレータの可動筐体40では、底部400の上にカバー部402が設けられ、その上に、ソリ形状の台座部404が設けられる。この台座部404には、支持部406が設けられ、支持部406の上にシート410が取り付けられている。また台座部404には、操作装置422を支持するための支持部420が設けられている。
更に可動筐体40の台座部404には、フレーム部430が設けられている。そしてフレーム部430のガイド部432が、処理装置10からのケーブル20をガイドしている。例えば上方から下方へと向かう所定経路でケーブル20をガイドする。そして、ガイドされたケーブル20は、経由点TPを経由してHMD200に接続される。具体的には、ケーブル20は、経由点TPにおいて固定具433により固定されて、HMD200に接続される。
図8は、可動筐体40(可動機構)の動作を概略的に説明する図である。なお図8では、説明の簡素化のために、図7のカバー部402、台座部404、支持部406等の構成を省略して示している。例えば図8では電動シリンダ473、474により、シート410が並進移動、回転移動する場合について説明するが、実際には図7のシート410と台座部404が一体となって、並進移動、回転移動する。
図8の可動筐体40は、アクチェエータである電動シリンダ473、474を有する。電動シリンダ473、474は、処理装置10からの電気信号である動作信号に基づいて、A1、A2に示すように、そのロッド部を直線運動させる。電動シリンダ473、474は、ステッピングモータやボールねじを有しており、ステッピングモータでボールネジを回転させることで、ロッド部の直線運動を実現する。そして、このように電動シリンダ473、474のロッド部が直線運動することで、例えば図8のA3、A4等に示すようなシート410の方向(姿勢)や位置が変化する動作が実現される。具体的には、図7において、シート410が取り付けられている台座部404の方向や位置が変化する動作が実現される。
可動筐体40の底部400には、基台462が設けられており、基台462にはヒンジ部463、464が設けられている。そして電動シリンダ473、474の一端は、ヒンジ部463、464により基台462に取り付けられる。具体的にはヒンジ部463、464は、水平方向であるX軸回りに回動自在となるように電動シリンダ473、474の一端を支持している。またシート410の背もたれ部の裏面側には取り付け板480が設けられており、取り付け板480には、ヒンジ部483、484が設けられている。そして電動シリンダ473、474の他端は、ヒンジ部483、484により取り付け板480に取り付けられる。具体的にはヒンジ部483、484は、X軸回りに回動自在となるように電動シリンダ473、474の他端を支持している。
基台462には、ヒンジ部465、466が設けられ、ヒンジ部465、466には支持部475、479の一端が取り付けられている。そして、支持部475、479の他端はシート410の座部(裏面)に取り付けられる。例えば支持部475、479は、鉛直方向であるY軸回りで回動自在となるようにシート410の座部を支持している。より具体的には、支持部475は、ヨー方向(旋回)の動きを制御するリンクボール476、477と、リンクシャフト478により構成される。支持部479は、ヨー方向の動きを制御するリンクボールにより構成される。なお、支持部475、479は、実際には図7のカバー部402の内側に設けられている。
図8の可動筐体40では、電動シリンダ473のロッド部が伸張方向に直線運動して長くなり、電動シリンダ474のロッド部が退避方向に直線運動して短くなると、シート410(具体的には図7の台座部404)がY軸回りにおいて例えば右回りに回転する。また電動シリンダ473のロッド部が退避方向に直線運動して短くなり、電動シリンダ474のロッド部が伸張方向に直線運動して長くなると、例えばシート410(台座部404)が左回りに回転する。このように可動筐体40が動作することで、ロボットが進行方向に対して右側や左側に曲がる動作をユーザに体感させることができる。
また電動シリンダ473、474のロッド部が共に長くなると、シート410(台座部404)がX軸回りにピッチングして、ユーザが前のめりになる動作が実現される。また電動シリンダ473、474のロッド部が共に短くなると、シート410(台座部404)がX軸回りにピッチングして、ユーザが後ろのめりになる動作が実現される。
また、地面の凹凸等をユーザに体感させる場合には、ロッド部が微少のストローク距離で直線運動するように、電動シリンダ473、474を制御すればよい。
そして図7、図8のロボットシミュレータにおいても、ユーザのプレイ位置PPL(着座位置であるライド位置)を変化させる可動筐体40と、可動筐体40に設けられ、ケーブル20の経由点TPが設定される構造物であるフレーム部430(ガイド部432)が設けられている。そして処理装置10からのケーブル20は、図7に示すようにフレーム部430(広義には構造物)の経由点TPを経由してHMD200に接続される。そして図8で説明したような可動筐体40によるユーザPLのプレイ位置PPLの変化に伴い、経由点TPの位置も変化する。例えばシート410及び台座部404が、図8で説明したように並進移動(上下移動、前後移動等)したり、X軸回り、Y軸回り、Z軸回りに回転移動(ピッチング、ヨーイング、ローリング)すると、可動筐体40の台座部404に取り付けられているフレーム部430(構造物)も同様の並進移動、回転移動を行う。このため、フレーム部430に設定される経由点TPも同様の並進移動、回転移動を行うことになる。従って、これらの並進移動、回転移動により、プレイ位置PPLが移動してユーザの頭部が移動した場合にも、当該頭部の移動に追従するように経由点TPも移動するようになる。この結果、ケーブル20がユーザの身体に絡まったり、ケーブル20にかかったテンションによりHMD200がずれたり、外れたりするなどの事態の発生を抑制できる。従って、これらの事態によりユーザの仮想現実感が損なわれてしまうのを防止できる。また可動筐体40とは別に設けられたクレーン機構のような大がかりな機構は不要であり、可動筐体40の台座部404に設けられたフレーム部430を有効活用して、経由点TPを設定できる。そしてこの経由点TPでケーブル20を経由して、HMD200に接続できるようになる。従って、シミュレーションシステムの小規模化、低コスト化等を図れるようになる。
なお図7では、図4に比べてケーブル20の経由点TPは高い位置に設定されている。しかしながら、経由点TPがユーザの背面側に設けられているため、ケーブル20がユーザの首や手に絡むなどの事態の発生を抑制でき、HMD200の装着感や装着性を向上できる。
図9は本実施形態のシミュレーションシステムの一例である電車シミュレータの構成を示す斜視図である。HMD200を装着したユーザPLは、図9のシート510に座り、ブレーキハンドル520、アクセルハンドル521、ペダル522等の入力装置を操作することで、仮想空間内の電車を操縦し、電車の運転のシミュレーションゲームを楽しむ。図9では、ユーザPLのライド物であるシート510の着座位置(ライド位置)がプレイ位置PPLになる。
図9の電車シミュレータの可動筐体40では、底部500の上にカバー部502が設けられ、その上に、台座部504が設けられる。この台座部504には、シート510が取り付けられている。
また台座部504には、シート510の背もたれ512等を支持する支持部530が設けられている。この支持部530が、図1の構造物30に相当する。そして支持部530には、ケーブル20の経由点TPであるケーブル取り出し口532が設けられており、このケーブル取り出し口532から取り出されたケーブル20が、HMD200に接続される。具体的には、取り出されたケーブル20は、背もたれ512の上側の背面に設けられた固定具533により固定されて、HMD200に接続される。この固定具533もケーブル20の経由点TPの1つである。
またカバー部506の内側には、図8で説明した電動シリンダ473、474が設けられており、カバー部502の内側には、図8で説明した支持部475、479が設けられている。そして図8で説明した動作と同様に、図9の可動筐体40により、ユーザPLのプレイ位置PPLが変化する。即ち、カバー部506の内側に設けられた電動シリンダ473、474のロッド部が、伸張方向、退避方向に直線運動することで、長くなったり、短くなったりすることで、図8で説明した動作と同様に、台座部504及びシート510が、並進移動(上下移動、前後移動等)したり、X軸回り、Y軸回り、Z軸回りに回転移動(ピッチング、ヨーイング、ローリング)する。これによりプレイ位置PPLも並進移動、回転移動する。
そして可動筐体40の台座部504が並進移動、回転移動した場合に、台座部504に設けられたシート510やその支持部530も並進移動、回転移動する。従って、ケーブル20の経由点TP(ケーブル取り出し口532、固定具533)も同様に並進移動、回転移動する。従って、可動筐体40によるユーザPLのプレイ位置PPLの変化に伴い、経由点TPの位置も変化するようになる。これにより、ケーブル20がユーザPLの首、手、足に絡まったり、敏感な部位に触れたりする事態が発生するのを抑制でき、HMD200の装着感を向上できる。またHMD200がずれたり、外れたりするなどの事態が発生するのを抑制でき、HMD200の装着性を向上できる。また図9では、経由点TPはHMD200のケーブル接続点CPよりも低い位置に設けられており、座り姿勢のユーザPLの肩部分と膝部分の間の高さに設けられている。従って、図2で説明したようにHMD200の装着感や装着性を更に向上できる。
図10は本実施形態のシミュレーションシステムの一例であるホラー体験シミュレータの構成を示す斜視図である。HMD200を装着したユーザPLは、シート610(筐体)に座り、右手に持ったゲームコントローラ620を操作したり、左手で操作レバー622を操作することで、仮想空間内の仮想ユーザを移動させ、ホラー体験のシミュレーションゲームを楽しむ。図10では、シート510の着座位置(ライド位置)がユーザPLのプレイ位置PPLになる。
ユーザPLの背面側には背もたれ630が設けられる。背もたれ630には、ケーブル20の支持ガイド631が設けられており、支持ガイド631のケーブル取り出し口632から取り出されたケーブル20が、HMD200に接続される。この背もたれ630、支持ガイド631が図1の構造物30(筐体に設けられた構造物)に相当する。例えば処理装置10(不図示)からのケーブル20は、背もたれ630の内部の所定経路及び中空構造の支持ガイド631の内部を通って、ケーブル取り出し口632から取り出される。従って、背もたれ630、支持ガイド631は、ケーブル20をガイドするガイド部に相当する。即ち図10では、図1の構造物30として、ケーブル20のガイド部である背もたれ630、支持ガイド631を有し、このガイド部のケーブル取り出し口632が、経由点TPになる。そしてケーブル20は、経由点TPであるケーブル取り出し口632から取り出されて、HMD200に接続される。
そして図10のホラー体験シミュレータでは、図4、図7、図9のような可動筐体40は設けられていないが、経由点TPが、HMD200のケーブル接続点CPよりも低い位置に設定されている。即ち、図10に示す本実施形態のシミュレーションシステムは、HMD200と、処理装置10と、ケーブル20と、ユーザPLのプレイ位置PPLの周辺(例えば背面側)に設けられ、ケーブル20の経由点TPが設定される構造物(背もたれ630、支持ガイド631)を含む。そしてケーブル20は構造物の経由点TPを経由してHMD200に接続される。また経由点TPは、例えばHMD200のケーブル接続点CPよりも低い位置に設定される。例えば経由点TPは、ユーザPLの肩部分と膝部分の間の高さに設けられる。また経由点TPは、ユーザPLの背面側に設けられる。このようにケーブル20の経由点TPを設定することで、ケーブル20がユーザPLの首、手、足に絡まったり、敏感な部位にケーブル20が触れたりする事態が発生するのを抑制でき、HMD200の装着感を向上できる。またHMD200がずれたり、外れたりするなどの事態が発生するのを抑制でき、HMD200の装着性を向上できる。
また支持ガイド631は、経由点TPであるケーブル取り出し口632においてケーブル20を支持する。この支持ガイド631は中空構造の棒状の部材である。例えば支持ガイド631は、中空構造の弾性部材により形成されており、この中空構造の中をケーブル20が通ることで、ケーブル20をガイドする。例えば支持ガイド631は、ウレタン素材やゴム素材などの可撓性を有する素材により形成されている。そして支持ガイド631は、ケーブル20にかかるテンションに応じて傾く可撓性を有している。例えばケーブル20にテンションがかかった場合にも、左右方向や前後方向に、可撓性を有する支持ガイド631が傾くことで、ケーブル20にかかるテンションを緩和することが可能になる。
なお図10においても、支持ガイド631に、支持ガイド631の傾きを検知するセンサ部を設けてもよい。支持ガイド631が傾いた場合に、このセンサ部により、支持ガイド631の傾き状態を検知する。例えば傾き角度を検知したり、傾き角度が所定角度を超えたか否かを検知する。そして、この支持ガイド631の傾き状態に応じたユーザへの報知情報を生成してもよい。例えば支持ガイド631の傾き状態に応じて、音、振動又は画像等により、ユーザに対して警告等の報知情報を出力する。
3.詳細な構成
次に本実施形態のシミュレーションシステムの詳細な構成例について説明する。図11は、シミュレーションシステムの構成例を示すブロック図である。図1の処理装置10は、例えば図11の処理部100、記憶部170などにより実現できる。なお、本実施形態のシミュレーションシステムは図11の構成に限定されず、その構成要素(各部)の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
可動筐体40は、ユーザのプレイ位置等を変化させる筐体である。例えば図4、図7〜図9で説明したように可動筐体40は動作する。
入力装置160は、ユーザが種々の入力情報を入力するための装置である。例えば入力装置160は、ユーザがシミュレーションゲームの操作情報を入力するための装置として機能する。入力装置160は、例えば操作ボタン、方向指示キー、ジョイスティック、又はレバー等の種々の操作デバイスにより実現できる。例えば図4では、操作部材43、44、足台45、46などにより入力装置160が実現されている。図7では操作装置422(操作レバー)などにより入力装置160が実現されている。図9ではブレーキハンドル520、アクセルハンドル521、ペダル522などにより入力装置160が実現されている。図10ではゲームコントローラ620、操作レバー622などにより入力装置160が実現されている。
記憶部170は各種の情報を記憶する。記憶部170は、処理部100や通信部196などのワーク領域として機能する。ゲームプログラムや、ゲームプログラムの実行に必要なゲームデータは、この記憶部170に保持される。記憶部170の機能は、半導体メモリ(DRAM、VRAM)、HDD(ハードディスクドライブ)、SDD、光ディスク装置などにより実現できる。記憶部170は、空間情報記憶部172、描画バッファ178を含む。
情報記憶媒体180(コンピュータにより読み取り可能な媒体)は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク(DVD、BD、CD)、HDD、或いは半導体メモリ(ROM)などにより実現できる。処理部100は、情報記憶媒体180に格納されるプログラム(データ)に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち情報記憶媒体180には、本実施形態の各部としてコンピュータ(入力装置、処理部、記憶部、出力部を備える装置)を機能させるためのプログラム(各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム)が記憶される。
頭部装着型表示装置200(HMD)は、ユーザの頭部に装着されて、ユーザの眼前に画像を表示する装置である。HMD200は非透過型であることが望ましいが、透過型であってもよい。またHMD200は、いわゆるメガネタイプのHMDであってもよい。
HMD200は、センサ部210、表示部220、処理部240を含む。なおHMD200に発光素子を設ける変形実施も可能である。センサ部210は、例えばヘッドトラッキングなどのトラッキング処理を実現するためものである。例えばセンサ部210を用いたトラッキング処理により、HMD200の位置、方向を特定する。HMD200の位置、方向が特定されることで、ユーザの視点位置、視線方向を特定できる。
トラッキング方式としては種々の方式を採用できる。トラッキング方式の一例である第1のトラッキング方式では、後述の図12(A)、図12(B)で詳細に説明するように、センサ部210として複数の受光素子(フォトダイオード等)を設ける。そして外部に設けられた発光素子(LED等)からの光(レーザー等)をこれらの複数の受光素子により受光することで、現実世界の3次元空間でのHMD200(ユーザの頭部)の位置、方向を特定する、第2のトラッキング方式では、後述の図13(A)、図11H3(B)で詳細に説明するように、複数の発光素子(LED)をHMD200に設ける。そして、これらの複数の発光素子からの光を、外部に設けられた撮像部で撮像することで、HMD200の位置、方向を特定する。第3のトラッキング方式では、センサ部210としてモーションセンサを設け、このモーションセンサを用いてHMD200の位置、方向を特定する。モーションセンサは例えば加速度センサやジャイロセンサなどにより実現できる。例えば3軸の加速度センサと3軸のジャイロセンサを用いた6軸のモーションセンサを用いることで、現実世界の3次元空間でのHMD200の位置、方向を特定できる。なお、第1のトラッキング方式と第2のトラッキング方式の組合わせ、或いは第1のトラッキング方式と第3のトラッキング方式の組合わせなどにより、HMD200の位置、方向を特定してもよい。
HMD200の表示部220は例えば液晶ディスプレイ(LCD)や有機ELディスプレイなどにより実現できる。例えばHMD200には、表示部220として、ユーザの左目の前に配置される第1のディスプレイと、右目の前に配置される第2のディスプレイが設けられており、例えば立体視表示が可能になっている。立体視表示を行う場合には、例えば視差が異なる左目用画像と右目用画像を生成し、第1のディスプレイに左目用画像を表示し、第2のディスプレイに右目用画像を表示すればよい。
HMD200の処理部240は、HMD200において必要な各種の処理を行う。例えば処理部240は、センサ部210の制御処理や表示部220の表示制御処理などを行う。また処理部240が、3次元音響(立体音響)処理を行って、3次元的な音の方向や距離や広がりの再現を実現してもよい。
音出力部192は、本実施形態により生成された音を出力するものであり、例えばスピーカ又はヘッドホン等により実現できる。
I/F(インターフェース)部194は、携帯型情報記憶媒体195とのインターフェース処理を行うものであり、その機能はI/F処理用のASICなどにより実現できる。携帯型情報記憶媒体195は、ユーザが各種の情報を保存するためのものであり、電源が非供給になった場合にもこれらの情報の記憶を保持する記憶装置である。携帯型情報記憶媒体195は、ICカード(メモリカード)、USBメモリ、或いは磁気カードなどにより実現できる。
通信部196は、有線や無線のネットワークを介して外部(他の装置)との間で通信を行うものであり、その機能は、通信用ASIC又は通信用プロセッサなどのハードウェアや、通信用ファームウェアにより実現できる。
なお本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム(データ)は、サーバ(ホスト装置)が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部196を介して情報記憶媒体180(あるいは記憶部170)に配信してもよい。このようなサーバ(ホスト装置)による情報記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含めることができる。
処理部100(プロセッサ)は、入力装置160からの入力情報やHMD200でのトラッキング情報(HMDの位置、方向、或いは視点位置、視線方向)と、プログラムなどに基づいて、ゲーム処理(シミュレーション処理)、ゲーム成績演算処理、表示処理、或いは音処理などを行う。
処理部100の各部が行う本実施形態の各処理(各機能)はプロセッサ(ハードウェアを含むプロセッサ)により実現できる。例えば本実施形態の各処理は、プログラム等の情報に基づき動作するプロセッサと、プログラム等の情報を記憶するメモリにより実現できる。プロセッサは、例えば各部の機能が個別のハードウエアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)であってもよい。但し、プロセッサはCPUに限定されるものではなく、GPU(Graphics Processing Unit)、或いはDSP(Digital Processing Unit)等、各種のプロセッサを用いることが可能である。またプロセッサはASICによるハードウェア回路であってもよい。メモリ(記憶部170)は、SRAM、DRAM等の半導体メモリであってもよいし、レジスターであってもよい。或いはハードディスク装置(HDD)等の磁気記憶装置であってもよいし、光学ディスク装置等の光学式記憶装置であってもよい。例えば、メモリはコンピュータにより読み取り可能な命令を格納しており、当該命令がプロセッサにより実行されることで、処理部100の各部の処理(機能)が実現されることになる。ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットでもよいし、プロセッサのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。
処理部100は、入力処理部102、演算処理部110、出力処理部140を含む。演算処理部110は、ゲーム処理部111、ゲーム成績演算部118、表示処理部120、音処理部130を含む。上述したように、これらの各部により実行される本実施形態の各処理は、プロセッサ(或いはプロセッサ及びメモリ)により実現できる。なお、これらの構成要素(各部)の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
入力処理部102は、入力情報やトラッキング情報を受け付ける処理や、記憶部170から情報を読み出す処理や、通信部196を介して情報を受信する処理を、入力処理として行う。例えば入力処理部102は、入力装置160を用いてユーザが入力した入力情報やHMD200のセンサ部210等により検出されたトラッキング情報(ユーザの位置情報、視線情報等)を取得する処理や、読み出し命令で指定された情報を、記憶部170から読み出す処理や、外部装置(サーバ等)からネットワークを介して情報を受信する処理を、入力処理として行う。ここで受信処理は、通信部196に情報の受信を指示したり、通信部196が受信した情報を取得して記憶部170に書き込む処理などである。
演算処理部110は、各種の演算処理を行う。例えばゲーム処理(シミュレーション処理)、ゲーム成績演算処理、表示処理、或いは音処理などの演算処理を行う。
ゲーム処理部111(ゲーム処理のプログラムモジュール)はユーザがゲームをプレイするための種々のゲーム処理を行う。別の言い方をすれば、ゲーム処理部111(シミュレーション処理部)は、ユーザが仮想現実(バーチャルリアリティ)を体験するための種々のシミュレーション処理を実行する。ゲーム処理部111は、可動筐体処理部112、ゲーム進行処理部113、移動体処理部114、オブジェクト空間設定部116、仮想カメラ制御部117を含む。
可動筐体処理部112は、可動筐体40についての種々の処理を行う。例えば可動筐体40の制御処理を行ったり、可動筐体40を制御するための種々の情報の検出処理を行う。例えば可動筐体処理部112は、図4のエアバネ部50〜53などの制御処理を行う。例えばエアバネ部50〜53を伸縮させるための制御処理を行う。また操作部材43、44によるスイング操作や足台45、46によるエッジング操作が行われた場合に、可動筐体処理部112は、その操作情報の検出処理を行う。また可動筐体処理部112は、図8の電動シリンダ473、474の制御処理を行う。例えば電動シリンダ473、474のロッド部の直線運動を制御する処理を行う。また可動筐体処理部112は、図7の操作装置422、図9のブレーキハンドル520、アクセルハンドル521、ペダル522、図10のゲームコントローラ620、操作レバー622による操作情報を検出する処理を行う。そして、検出された操作情報に基づいて、可動筐体40の制御処理等を実行する。
ゲーム進行処理部113は、ゲーム開始条件が満たされた場合にゲームを開始する処理、ゲームを進行させる処理、或いはゲーム終了条件が満たされた場合にゲームを終了する処理などを行う。
移動体処理部114は、仮想空間内で移動する移動体についての種々の処理を行う。例えば仮想空間であるオブジェクト空間(ゲーム空間)において移動体を移動させる処理や、移動体を動作させる処理を行う。例えば移動体を動作させる処理は、モーションデータを用いたモーション処理(モーション再生等)により実現できる。
移動体は、例えば実空間のユーザに対応する仮想空間の仮想ユーザ、又は当該仮想ユーザが搭乗(操作)する搭乗移動体(操作移動体)である。図4を例にとれば、移動体は、ユーザに対応する仮想ユーザ(スキーヤ)であり、この仮想ユーザが、仮想空間内のスキーコースで移動する。図7を例にとれば、移動体は、仮想ユーザの搭乗移動体であるロボットであり、このロボットが仮想空間内のフィールドで移動する。図9を例にとれば、移動体は、仮想ユーザの搭乗移動体である電車であり、この電車が仮想空間内の線路上で移動する。図10を例にとれば、移動体は、ユーザに対応する仮想ユーザであり、この仮想ユーザが、仮想空間内の迷路や街などで移動する。
オブジェクト空間設定部116は、複数のオブジェクトが配置されるオブジェクト空間(広義には仮想空間)の設定処理を行う。例えば、移動体(人、動物、ロボット等)、マップ(地形)、建物、観客席、コース(道路)、樹木、壁、水面などの表示物を表す各種オブジェクト(ポリゴン、自由曲面又はサブディビジョンサーフェイスなどのプリミティブ面で構成されるオブジェクト)をオブジェクト空間に配置設定する処理を行う。即ちワールド座標系でのオブジェクトの位置や回転角度(向き、方向と同義)を決定し、その位置(X、Y、Z)にその回転角度(X、Y、Z軸回りでの回転角度)でオブジェクトを配置する。具体的には、記憶部170の空間情報記憶部172には、オブジェクト空間での複数のオブジェクト(パーツオブジェクト)の位置、回転角度(方向)等の情報が空間情報として記憶される。オブジェクト空間設定部116は、例えば各フレーム毎にこの空間情報を更新する処理などを行う。
仮想カメラ制御部117は、オブジェクト空間内の所与(任意)の視点から見える画像を生成するための仮想カメラ(視点、基準仮想カメラ)の制御処理を行う。具体的には、仮想カメラの位置(X、Y、Z)又は回転角度(X、Y、Z軸回りでの回転角度)を制御する処理(視点位置、視線方向あるいは画角を制御する処理)を行う。この仮想カメラはユーザの視点に相当する。立体視表示の場合は、左目用の第1の視点(左目用の第1の仮想カメラ)と、右目用の第2の視点(右目用の第2の仮想カメラ)が設定される。
ゲーム成績演算部118はユーザのゲーム成績を演算する処理を行う。例えばユーザのゲームプレイにより獲得された得点、ポイントなどのゲーム成績の演算処理を行う。
表示処理部120は、ゲーム画像の表示処理を行う。例えば処理部100で行われる種々の処理(ゲーム処理、シミュレーション処理)の結果に基づいて描画処理を行い、これにより画像を生成し、HMD200の表示部220に表示する。具体的には、座標変換(ワールド座標変換、カメラ座標変換)、クリッピング処理、透視変換、或いは光源処理等のジオメトリ処理が行われ、その処理結果に基づいて、描画データ(プリミティブ面の頂点の位置座標、テクスチャ座標、色データ、法線ベクトル或いはα値等)が作成される。そして、この描画データ(プリミティブ面データ)に基づいて、透視変換後(ジオメトリ処理後)のオブジェクト(1又は複数プリミティブ面)を、描画バッファ178(フレームバッファ、ワークバッファ等のピクセル単位で画像情報を記憶できるバッファ)に描画する。これにより、オブジェクト空間内において仮想カメラ(所与の視点。左目用、右目用の第1、第2の視点)から見える画像が生成される。なお、表示処理部120で行われる描画処理は、頂点シェーダ処理やピクセルシェーダ処理等により実現することができる。
音処理部130は、処理部100で行われる種々の処理の結果に基づいて音処理を行う。具体的には、楽曲(音楽、BGM)、効果音、又は音声などのゲーム音を生成し、ゲーム音を音出力部192に出力させる。なお音処理部130の音処理の一部(例えば3次元音響処理)を、HMD200の処理部240により実現してもよい。
出力処理部140は各種の情報の出力処理を行う。例えば出力処理部140は、記憶部170に情報を書き込む処理や、通信部196を介して情報を送信する処理を、出力処理として行う。例えば出力処理部140は、書き込み命令で指定された情報を、記憶部170に書き込む処理や、外部の装置(サーバ等)に対してネットワークを介して情報を送信する処理を行う。送信処理は、通信部196に情報の送信を指示したり、送信する情報を通信部196に指示する処理などである。
そして本実施形態では、ゲーム処理部111は、複数のオブジェクトが配置される仮想空間(ゲーム空間)において、ユーザがプレイするゲームの処理を行う。例えばオブジェクト空間である仮想空間には、複数のオブジェクトが配置されており、ゲーム処理部111は、この仮想空間でのゲームを実現するための種々のゲーム処理(ゲーム進行処理、移動体処理、オブジェクト空間設定処理、或いは仮想カメラ制御処理等)を実行する。そして表示処理部120は、仮想空間において所与の視点(左目用、右目用の第1、第2の視点)から見えるゲーム画像を、HMD200の表示部220(第1、第2のディスプレイ)に表示する処理を行う。即ち、仮想空間であるオブジェクト空間において、ユーザの視点(仮想カメラ)から見えるゲーム画像を表示する処理を行う。この場合のユーザの視点は、ユーザの視点位置情報、視線情報(視線方向情報)により設定される。
例えば仮想空間での視点は、仮想ユーザの視点位置、視線方向に設定される。そしてHMD200を装着した実空間(実世界)のユーザが首を振るなどして、その視線方向が変化すると、仮想空間の仮想ユーザの視線方向もそれに応じて変化する。またユーザが入力装置160を操作することなどにより、仮想ユーザやその搭乗移動体(ロボット、電車、車、バイク、自転車、飛行機又は船等)が仮想空間内で移動すると、その移動に追従するように仮想ユーザの視点位置も変化する。このようにすることで、ユーザは、あたかも自身の分身である仮想ユーザやその搭乗移動体が仮想空間で移動するような仮想現実を体験できるようになる。なお仮想空間での仮想ユーザの視点は、いわゆる一人称視点になるが、その一人称視点の画像に、例えば仮想ユーザの体の一部が映ったり、搭乗移動体の内部の様子が映るようにしてもよい。
図12(A)に本実施形態のシミュレーションシステムに用いられるHMD200の一例を示す。図12(A)に示すようにHMD200には複数の受光素子201、202、203(フォトダイオード)が設けられている。受光素子201、202はHMD200の前面側に設けられ、受光素子203はHMD200の右側面に設けられている。またHMDの左側面、上面等にも不図示の受光素子が設けられている。
またHMD200には、ヘッドバンド260等が設けられており、ユーザPLは、より良い装着感で安定的に頭部にHMD200を装着できるようになっている。また、HMD200には、不図示のヘッドホン端子が設けられており、このヘッドホン端子にヘッドホン270(音出力部192)を接続することで、例えば3次元音響(3次元オーディオ)の処理が施されたゲーム音を、ユーザPLは聴くことが可能になる。なお、ユーザの頭部の頷き動作や首振り動作をHMD200のセンサ部210等により検出することで、ユーザの操作情報を入力できるようにしてもよい。
図12(B)に示すように、シミュレーションシステム(シミュレータ)の周辺には、ベースステーション280、284が設置されている。ベースステーション280には発光素子281、282が設けられ、ベースステーション284には発光素子285、286が設けられている。発光素子281、282、285、286は、例えばレーザー(赤外線レーザー等)を出射するLEDにより実現される。ベースステーション280、284は、これら発光素子281、282、285、286を用いて、例えばレーザーを放射状に出射する。そして図12(A)のHMD200に設けられた受光素子201〜203等が、ベースステーション280、284からのレーザーを受光することで、HMD200のトラッキングが実現され、ユーザPLの頭の位置や向く方向(ユーザの位置や方向)を検出できるようになる。
図13(A)にHMD200の他の例を示す。図13(A)では、HMD200に対して複数の発光素子231〜236が設けられている。これらの発光素子231〜236は例えばLEDなどにより実現される。発光素子231〜234は、HMD200の前面側に設けられ、発光素子235や不図示の発光素子236は、背面側に設けられる。これらの発光素子231〜236は、例えば可視光の帯域の光を出射(発光)する。具体的には発光素子231〜236は、互いに異なる色の光を出射する。そして図13(B)に示す撮像部150をユーザPLの前方側に設置し、この撮像部150により、これらの発光素子231〜236の光を撮像する。即ち、撮像部150の撮像画像には、これらの発光素子231〜236のスポット光が映る。そして、この撮像画像の画像処理を行うことで、ユーザPLの頭部(HMD)のトラッキングを実現する。即ちユーザPLの頭部の3次元位置や向く方向(ユーザの位置、方向)を検出する。
例えば図13(B)に示すように撮像部150には第1、第2のカメラ151、152が設けられており、これらの第1、第2のカメラ151、152の第1、第2の撮像画像を用いることで、ユーザPLの頭部の奥行き方向での位置等が検出可能になる。またHMD200に設けられたモーションセンサのモーション検出情報に基づいて、ユーザPLの頭部の回転角度(視線)も検出可能になっている。従って、このようなHMD200を用いることで、ユーザPLが、周囲の360度の全方向うちのどの方向を向いた場合にも、それに対応する仮想空間(仮想3次元空間)での画像(ユーザの視点に対応する仮想カメラから見える画像)を、HMD200の表示部220に表示することが可能になる。なお、発光素子231〜236として、可視光ではなく赤外線のLEDを用いてもよい。また、例えばデプスカメラ等を用いるなどの他の手法で、ユーザの頭部の位置や動き等を検出するようにしてもよい。
なお、ユーザの視点位置、視線方向(ユーザの位置、方向)を検出するトラッキング処理の手法は、図12(A)〜図13(B)で説明した手法には限定されない。例えばHMD200に設けられたモーションセンサー等を用いて、HMD200の単体でトラッキング処理を実現してもよい。即ち、図12(B)のベースステーション280、284、図13(B)の撮像部150などの外部装置を設けることなく、トラッキング処理を実現する。或いは、公知のアイトラッキング、フェイストラッキング又はヘッドトラッキングなどの種々の視点トラッキング手法により、ユーザの視点位置、視線方向などの視点情報等を検出してもよい。
図14に本実施形態のシミュレーションシステムにより生成されるゲーム画像の一例を示す。図14は、図4のスキーシミュレータにおいてHMD200に表示されるゲーム画像(シミュレーション画像)の例である。
図14のゲーム画像では、ユーザに対応する仮想ユーザ(仮想スキーヤ)が走行するスキーコースの画像や、コースの周りの風景の画像が、リアルに表示されている。これらの画像はいわゆる立体視画像としてHMD200によりユーザに表示される。またこのゲーム画像では、仮想ユーザの体の一部やスキーやストックについても、適宜、表示される。例えば図4においてユーザが視線を下に向けると、図12(A)〜図13(B)等で説明した手法により視線方向の変化が検出され、図14のように仮想ユーザの体の一部(手、足等)や、スキーやストックがゲーム画像の表示されるようになる。こうすることで、仮想空間において、あたかも現実のスキーヤとしてスキー走行しているかのような仮想現実感を、ユーザに与えることが可能になる。
このように本実施形態では、図4を例にとれば、処理部100(処理装置10)は、ユーザに対応する仮想ユーザ(スキーヤ)を仮想空間内(スキーコース)で移動させる処理を行う。図7、図9を例にとれば、処理部100(処理装置10)は、仮想ユーザが搭乗するロボットや電車などの搭乗移動体を、仮想空間内で移動させる処理を行う。これらの移動処理は移動体処理部114が行う。
この場合、図4では操作部材43、44のスイング操作や足台45、46のエッジング操作による操作情報に基づいて、仮想ユーザ(スキーヤ)の移動方向や移動速度が制御されて、当該仮想ユーザが仮想空間内において移動する。図7、図9では、操作装置422、ブレーキハンドル520、アクセルハンドル521、ペダル522による操作情報に基づいて、仮想ユーザが搭乗するロボットや電車などの搭乗移動体の移動方向や移動速度が制御されて、当該搭乗移動体が仮想空間内において移動する。
そして処理部100(処理装置10)は、実空間でのプレイ位置PPLの移動とは異なる移動態様で、仮想ユーザ又は搭乗移動体を仮想空間内で移動させる処理を行う。
図4のスキーシミュレータを例にとれば、ユーザのプレイ位置PPLは、可動筐体40上の所定のプレイ移動範囲内で移動するが、図14に示す仮想空間内のスキーコースにおいては、仮想ユーザ(スキーヤ)は、上記のプレイ移動範囲に比べて遥かに長い距離の移動を行う。即ち、実空間でのプレイ位置PPLの移動態様(移動距離、移動速度又は移動方向等)と、仮想空間での仮想ユーザの移動態様(移動距離、移動速度又は移動方向等)は異なっている。
図7のロボットシミュレータにおいても、プレイ位置PPLは、図8で説明した可動筐体40の動作により、所定のプレイ移動範囲内で移動するが、仮想空間内での仮想ユーザの搭乗移動体であるロボットは、遥かに長い距離の移動を行い、両者の移動態様が異なっている。図9の電車シミュレータにおいても、プレイ位置PPLは、可動筐体40の動作により、所定のプレイ移動範囲内で移動するが、仮想空間内での仮想ユーザの搭乗移動体である電車は、遥かに長い距離の移動を行い、両者の移動態様が異なっている。
このように実空間でのユーザの移動態様と、仮想空間での仮想ユーザ又はその搭乗移動体の移動態様とが大きく異なっていると、ユーザがいわゆる3D酔いになる可能性が高い。例えばHMD200には、仮想ユーザやその搭乗移動体が高速に移動する画像が立体的に表示されているのに、実世界においてはプレイ位置PPLが殆ど移動していないと、ユーザに感覚のずれが生じ、3D酔いを引き起こしてしまう。
この点、本実施形態では、可動筐体40を設けることで、このような3D酔いを緩和している。図4を例にとれば、仮想空間のスキーコースの雪面の凹凸に合わせて可動筐体40のベース部41を上下方向に移動させたり、スキーコースの傾斜に合わせて、ベース部41を回転移動(ローリング、ピッチング等)させて、プレイ位置PPLを変化させる。こうすることで、HMD200の画面に映る仮想世界の事象と、実空間の事象が近づくようになり、3D酔いを緩和できる。
そして、このように可動筐体40が動作すると、HMD200のケーブル20が身体に絡まったり、敏感な部位に触れることで装着感が悪化したり、ケーブル20がずれたり、外れて装着性が悪化するなどの事態が生じるおそれがある。この点、本実施形態では、HMD200のケーブル20の経由点TPを設けており、プレイ位置PPLの変化に追従するように経由点TPの位置を変化させている。或いは、経由点TPを、HMD200のケーブル接続点CPよりも低い位置に設定したり、ユーザの背面側に設定している。こうすることで、本実施形態では、上記のようなHMD200の装着感や装着性の悪化の事態を防止することに成功している。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語(筐体、構造物、伸縮部等)と共に記載された用語(可動筺体、ガイド部・フレーム部、エアバネ部等)は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。またケーブルの経由点の設定手法、構造物の構成、可動筐体の動作、プレイ位置の変化手法、シミュレーションシステムの構成等も、本実施形態で説明したものに限定されず、これらと均等な手法・処理・構成も本発明の範囲に含まれる。また本発明は種々のゲームに適用できる。また本発明は、業務用ゲーム装置、家庭用ゲーム装置、又は多数のユーザが参加する大型アトラクションシステム等の種々のシミュレーションシステムに適用できる。
PL ユーザ、PPL プレイ位置、TP 経由点、CP ケーブル接続点、
PS1 肩部分、PS2 膝部分、APS 範囲、
10 処理装置、17、18 信号線、19 電源線、20 ケーブル、
30 構造物、36 巻き取り装置、38 回転リール、40 可動筐体、
41、42 ベース部、43 44 操作部材、45、46 足台、
50〜53 エアバネ部、60、62 ガイド部、61、63 把持部、
64 支持ガイド、65 ケーブル取り出し口、66、67 固定部材、
68 センサ部、69 風洞部、
100 処理部、102 入力処理部、110 演算処理部、111 ゲーム処理部、
112 可動筐体処理部、113 ゲーム進行処理部、114 移動体処理部、
116 オブジェクト空間設定部、117 仮想カメラ制御部、
118 ゲーム成績演算部、120 表示処理部、
130 音処理部、140 出力処理部、150 撮像部、151、152 カメラ、
170 記憶部、172 空間情報記憶部、178 描画バッファ、
180 情報記憶媒体、192 音出力部、194 I/F部、
195 携帯型情報記憶媒体、196 通信部、
200 HMD(頭部装着型表示装置)、201〜203 受光素子、210 センサ部、
220 表示部、231〜236 発光素子、240 処理部、260 ヘッドバンド、
270 ヘッドホン、280、284 ステーション、
281、282、285、286 発光素子、
400 底部、402 カバー部、404 台座部、406 支持部、410 シート、
420 支持部、422 操作装置、430 フレーム部、432 ガイド部、
433 固定具、462 基台、463、464、465、466 ヒンジ部、
473、474 電動シリンダ、475 支持部、476、477 リンクボール、
478 リンクシャフト、479 支持部、480 取り付け板、
483、484 ヒンジ部、
500 底部、502 カバー部、504 台座部、506 カバー部、
510 シート、512 背もたれ、520 ブレーキハンドル、
521 アクセルハンドル、522 ペダル、530 支持部、
532 ケーブル取り出し口、533 固定具、
610 シート、620 ゲームコントローラ、622 操作レバー、
630 背もたれ、631 支持ガイド、632 ケーブル取り出し口

Claims (16)

  1. ユーザが装着する頭部装着型表示装置と、
    処理装置と、
    前記頭部装着型表示装置と前記処理装置との間での信号を伝送するケーブルと、
    前記ユーザのプレイ位置の周辺に設けられ、前記ケーブルの経由点が設定される構造物と、
    を含み、
    前記処理装置からの前記ケーブルは、前記構造物の前記経由点を経由して前記頭部装着型表示装置に接続されることを特徴とするシミュレーションシステム。
  2. 請求項1において、
    前記ユーザのプレイ位置を変化させる可動筐体を含み、
    前記構造物は、前記可動筐体に設けられ、
    前記可動筐体による前記ユーザの前記プレイ位置の変化に伴い、前記経由点の位置も変化することを特徴とするシミュレーションシステム。
  3. 請求項2において、
    前記処理装置は、仮想現実のシミュレーション処理を行い、
    前記可動筐体は、前記シミュレーション処理の結果に基づいて前記プレイ位置を変化させ、
    前記シミュレーション処理の結果に基づく前記プレイ位置の変化に伴い、前記経由点の位置も変化することを特徴とするシミュレーションシステム。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記経由点は、前記頭部装着型表示装置のケーブル接続点よりも低い位置に設けられること特徴とするシミュレーションシステム。
  5. 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
    前記経由点は、前記ユーザの肩部分と膝部分の間の高さに設けられることを特徴とするシミュレーションシステム。
  6. 請求項5において、
    前記経由点は、前記ユーザの腰部分の高さに設けられることを特徴とするシミュレーションシステム。
  7. 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
    前記経由点は、前記ユーザの背面側に設けられることを特徴とするシミュレーションシステム。
  8. 請求項1乃至7のいずれかにおいて、
    前記構造物として、前記ケーブルをガイドするガイド部を有し、
    前記経由点は、前記ガイド部のケーブル取り出し口であり、
    前記処理装置からの前記ケーブルは、前記経由点である前記ケーブル取り出し口から取り出されて、前記頭部装着型表示装置に接続されることを特徴とするシミュレーションシステム。
  9. 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
    前記構造物は、前記経由点であるケーブル取り出し口において前記ケーブルを支持する棒状の支持ガイドを含むことを特徴とするシミュレーションシステム。
  10. 請求項9において、
    前記支持ガイドは、前記ケーブルにかかるテンションに応じて傾く可撓性を有することを特徴とするシミュレーションシステム。
  11. 請求項9又は10において、
    前記支持ガイドには、前記支持ガイドの傾きを検知するセンサ部が設けられており、
    前記支持ガイドの傾き状態に応じた前記ユーザへの報知情報が生成されることを特徴とするシミュレーションシステム。
  12. 請求項1乃至11のいずれかにおいて、
    前記ケーブルは、前記経由点において固定されることを特徴とするシミュレーションシステム。
  13. 請求項1乃至12のいずれかにおいて、
    前記プレイ位置は、前記ユーザのライド物のライド位置であることを特徴とするシミュレーションシステム。
  14. 請求項1乃至13のいずれかにおいて、
    前記構造物は、前記ユーザの周辺に設けられ、前記ユーザの前記プレイ位置を規定する部材であることを特徴とするシミュレーションシステム。
  15. 請求項1乃至14のいずれかにおいて、
    前記ケーブルの巻き取り装置を含み、
    前記ケーブルは、前記頭部装着型表示装置から、前記構造物の前記経由点を経由して、前記巻き取り装置により巻き取られることを特徴とするシミュレーションシステム。
  16. 請求項1乃至15のいずれかにおいて、
    前記処理装置は、
    前記ユーザに対応する仮想ユーザ又は前記仮想ユーザが搭乗する搭乗移動体を仮想空間内で移動させる処理を行い、
    前記処理装置は、
    実空間での前記プレイ位置の移動とは異なる移動態様で、前記仮想ユーザ又は前記搭乗移動体を前記仮想空間内で移動させる処理を行うことを特徴とするシミュレーションシステム。
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