JP2018106751A - 仮想空間にオブジェクトを提示するためにコンピュータによって実行される方法、当該方法をコンピュータに実行させるプログラム、および、コンピュータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】仮想空間にオブジェクトを提示する場合に、仮想空間における視野画像を生成するための処理の負担を軽減できる技術を提供する。
【解決手段】プロセッサは、仮想空間２における仮想光源３の位置と照射方向とから、仮想光源３からの光によって照らされる照射領域２３Ａを特定する。モニタには、照射領域２３Ａに位置するオブジェクト１２３０は表示されるものの、照射領域２３Ａ以外の非照射領域２３Ｂに位置するオブジェクト１２２０は表示されない。
【選択図】図１３

Description

本開示は、ヘッドマウントデバイスに仮想空間の視界画像を提供する技術に関する。

ヘッドマウントデバイスを用いて仮想空間を提供する場合、ヘッドマウントデバイスを装着したユーザの動きに合わせて仮想空間の視界画像を生成する必要がある。そのため、視界画像を生成する処理の負担は大きい。視界画像を生成する処理を実行するハードウェアの処理能力には限界があり、処理時間にも制約がある。そのため、視界画像を生成する処理の負担が軽減されることが望まれる。

視界画像を生成する処理の負担を軽減するために、例えば、特開２００６−４３６４号公報（特許文献１）は、ぼかし画像に着目して、「効率的にぼかし処理を実現できる画像生成システムを提供する」ための技術を開示している（段落［０００５］参照）。また、特開２００２−９２６３１号公報（特許文献２）は、画像生成を行う過程で実行されるガンマ補正に着目して、「ガンマ補正などのビデオフィルタを少ない処理負担で実現」するための技術を開示している（段落［００１２］参照）。

特開２００６−４３６４号公報 特開２００２−９２６３１号公報

ヘッドマウントデバイスを用いて仮想空間を提供する場合、視界画像を生成するための処理の負担を軽減することが求められる。

本開示は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、そのある局面における目的は、仮想空間における視界画像を生成するための処理の負担を軽減できる技術を提供することである。

仮想空間にオブジェクトを提示するためにコンピュータによって実行される方法が提供される。この方法は、仮想空間を定義するステップと、仮想空間における光源の位置および一つ以上のオブジェクトの位置を特定するステップと、光源の位置と照射方向とに基づいて、光源からの光によって照らされる照射領域を特定するステップと、一つ以上のオブジェクトのうち、照射領域に位置するオブジェクトを仮想空間に提示するステップとを含む。

ある局面に従うと、ヘッドマウントデバイスを用いて仮想空間を提供する場合、視界画像を生成するための処理の負担を軽減することができる。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

ある実施の形態に従うＨＭＤシステム１００の構成の概略を表す図である。 一局面に従うコンピュータ２００のハードウェア構成の一例を表すブロック図である。 ある実施の形態に従うＨＭＤ１１０に設定されるｕｖｗ視野座標系を概念的に表す図である。 ある実施の形態に従う仮想空間２を表現する一態様を概念的に表す図である。 ある実施の形態に従うＨＭＤ１１０を装着するユーザ１９０の頭部を上から表した図である。 仮想空間２において視界領域２３をＸ方向から見たＹＺ断面を表す図である。 仮想空間２において視界領域２３をＹ方向から見たＸＺ断面を表す図である。 ある実施の形態に従うコントローラ１６０の概略構成を表す図である。 ある実施の形態に従うコンピュータ２００をモジュール構成として表わすブロック図である。 ＨＭＤシステム１００が実行する処理を表わすフローチャートである。 ある実施の形態の一局面においてコンピュータ２００のプロセッサ１０が実行する詳細な処理を表わすフローチャートである。 ある実施の形態の一局面においてコンピュータ２００のプロセッサ１０が実行する詳細な処理を表わすフローチャートである。 仮想空間２におけるオブジェクトと仮想光源の配置との一態様を例示する図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［ＨＭＤシステムの構成］
図１を参照して、ＨＭＤ（Head Mounted Device）システム１００の構成について説明する。図１は、ある実施の形態に従うＨＭＤシステム１００の構成の概略を表す図である。ある局面において、ＨＭＤシステム１００は、家庭用のシステムとしてあるいは業務用のシステムとして提供される。なお、本実施の形態において、ＨＭＤとは、モニタを備える所謂ヘッドマウントディスプレイと、スマートホンその他のモニタを有する端末を装着可能なヘッドマウント機器のいずれをも含み得る。

ＨＭＤシステム１００は、ＨＭＤ１１０と、ＨＭＤセンサ１２０と、コントローラ１６０と、コンピュータ２００とを備える。ＨＭＤ１１０は、モニタ１１２と、注視センサ１４０と、スピーカ１１８とを含む。コントローラ１６０は、モーションセンサ１３０を含み得る。

ある局面において、コンピュータ２００は、インターネットその他のネットワーク１９に接続可能であり、ネットワーク１９に接続されているサーバ１５０その他のコンピュータと通信可能である。

別の局面において、ＨＭＤシステム１００がＨＭＤセンサ１２０を備える代わりに、ＨＭＤ１１０がセンサ１１４を含んでもよい。

サーバ１５０は、プロセッサ１５１と、メモリ１５２と、通信インターフェイス１５３とを含む。サーバ１５０は、周知の構成を有するコンピュータによって実現される。

ＨＭＤ１１０は、ユーザの頭部に装着され、動作中に仮想空間をユーザに提供し得る。より具体的には、ＨＭＤ１１０は、右目用の画像および左目用の画像をモニタ１１２にそれぞれ表示する。ユーザの各目がそれぞれの画像を視認すると、ユーザは、両目の視差に基づき当該画像を３次元の画像として認識し得る。

モニタ１１２は、例えば、非透過型の表示装置として実現される。ある局面において、モニタ１１２は、ユーザの両目の前方に位置するようにＨＭＤ１１０の本体に配置されている。したがって、ユーザは、モニタ１１２に表示される３次元画像を視認すると、仮想空間に没入することができる。ある実施の形態において、仮想空間は、例えば、背景、ユーザが操作可能なオブジェクト、ユーザが選択可能なメニューの画像を含む。ある実施の形態において、モニタ１１２は、所謂スマートフォンその他の情報表示端末が備える液晶モニタまたは有機ＥＬ（Electro Luminescence）モニタとして実現され得る。

ある局面において、モニタ１１２は、右目用の画像を表示するためのサブモニタと、左目用の画像を表示するためのサブモニタとを含み得る。別の局面において、モニタ１１２は、右目用の画像と左目用の画像とを一体として表示する構成であってもよい。この場合、モニタ１１２は、高速シャッタを含む。高速シャッタは、画像がいずれか一方の目にのみ認識されるように、右目用の画像と左目用の画像とを交互に表示可能に作動する。

ＨＭＤセンサ１２０は、複数の光源（図示しない）を含む。各光源は例えば、赤外線を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）により実現される。ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ１１０の動きを検出するためのポジショントラッキング機能を有する。ＨＭＤセンサ１２０は、この機能を用いて、現実空間内におけるＨＭＤ１１０の位置および傾きを検出する。

なお、別の局面において、ＨＭＤセンサ１２０は、カメラにより実現されてもよい。この場合、ＨＭＤセンサ１２０は、カメラから出力されるＨＭＤ１１０の画像情報を用いて、画像解析処理を実行することにより、ＨＭＤ１１０の位置および傾きを検出することができる。

別の局面において、ＨＭＤ１１０は、位置検出器として、ＨＭＤセンサ１２０の代わりに、センサ１１４を備えてもよい。ＨＭＤ１１０は、センサ１１４を用いて、ＨＭＤ１１０自身の位置および傾きを検出し得る。例えば、センサ１１４が角速度センサ、地磁気センサ、加速度センサ、あるいはジャイロセンサ等である場合、ＨＭＤ１１０は、ＨＭＤセンサ１２０の代わりに、これらの各センサのいずれかを用いて、自身の位置および傾きを検出し得る。一例として、センサ１１４が角速度センサである場合、角速度センサは、現実空間におけるＨＭＤ１１０の３軸周りの角速度を経時的に検出する。ＨＭＤ１１０は、各角速度に基づいて、ＨＭＤ１１０の３軸周りの角度の時間的変化を算出し、さらに、角度の時間的変化に基づいて、ＨＭＤ１１０の傾きを算出する。また、ＨＭＤ１１０は、透過型表示装置を備えていても良い。この場合、当該透過型表示装置は、その透過率を調整することにより、一時的に非透過型の表示装置として構成可能であってもよい。また、視界画像は仮想空間を構成する画像の一部に、現実空間を提示する構成を含んでいてもよい。例えば、ＨＭＤ１１０に搭載されたカメラで撮影した画像を視界画像の一部に重畳して表示させてもよいし、当該透過型表示装置の一部の透過率を高く設定することにより、視界画像の一部から現実空間を視認可能にしてもよい。

注視センサ１４０は、ユーザ１９０の右目および左目の視線が向けられる方向（視線方向）を検出する。当該方向の検出は、例えば、公知のアイトラッキング機能によって実現される。注視センサ１４０は、当該アイトラッキング機能を有するセンサにより実現される。ある局面において、注視センサ１４０は、右目用のセンサおよび左目用のセンサを含むことが好ましい。注視センサ１４０は、例えば、ユーザ１９０の右目および左目に赤外光を照射するとともに、照射光に対する角膜および虹彩からの反射光を受けることにより各眼球の回転角を検出するセンサであってもよい。注視センサ１４０は、検出した各回転角に基づいて、ユーザ１９０の視線方向を検知することができる。

スピーカ１１８は、ＨＭＤ１１０に設けられており、音声を出力する。ある局面において、スピーカ１１８は、右耳用の右スピーカと左耳用の左スピーカとを含む。ある局面において、スピーカ１１８は、ＨＭＤ１１０に設けられるのではなく、コントローラ１６０に設けられてもよい。また、ある局面において、所謂スマートフォンその他の情報表示端末が、内蔵されたスピーカを用いて音声を出力してもよい。

サーバ１５０は、コンピュータ２００にプログラムを送信し得る。別の局面において、サーバ１５０は、他のユーザによって使用されるＨＭＤに仮想現実を提供するための他のコンピュータ２００と通信し得る。例えば、アミューズメント施設において、複数のユーザが参加型のゲームを行なう場合、各コンピュータ２００は、各ユーザの動作に基づく信号を他のコンピュータ２００と通信して、同じ仮想空間において複数のユーザが共通のゲームを楽しむことを可能にする。

コントローラ１６０は、ユーザ１９０からコンピュータ２００への命令の入力を受け付ける。ある局面において、コントローラ１６０は、ユーザ１９０によって把持可能に構成される。別の局面において、コントローラ１６０は、ユーザ１９０の身体あるいは衣類の一部に装着可能に構成される。別の局面において、コントローラ１６０は、コンピュータ２００から送られる信号に基づいて、振動、音、光のうちの少なくともいずれかを出力するように構成されてもよい。別の局面において、コントローラ１６０は、仮想現実を提供する空間に配置されるオブジェクトの位置や動きを制御するためにユーザ１９０によって与えられる操作を受け付ける。

モーションセンサ１３０は、ある局面において、ユーザの手に取り付けられて、ユーザの手の動きを検出する。例えば、モーションセンサ１３０は、手の回転速度、回転数等を検出する。検出された信号は、コンピュータ２００に送られる。モーションセンサ１３０は、例えば、手袋型のコントローラ１６０に設けられている。ある実施の形態において、現実空間における安全のため、コントローラ１６０は、手袋型のようにユーザ１９０の手に装着されることにより容易に飛んで行かないものに装着されるのが望ましい。別の局面において、ユーザ１９０に装着されないセンサがユーザ１９０の手の動きを検出してもよい。例えば、ユーザ１９０を撮影するカメラの信号が、ユーザ１９０の動作を表わす信号として、コンピュータ２００に入力されてもよい。モーションセンサ１３０とコンピュータ２００とは、有線により、または無線により互いに接続される。無線の場合、通信形態は特に限られず、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）その他の公知の通信手法が用いられる。

［ハードウェア構成］
図２を参照して、本実施の形態に係るコンピュータ２００について説明する。図２は、一局面に従うコンピュータ２００のハードウェア構成の一例を表すブロック図である。コンピュータ２００は、主たる構成要素として、プロセッサ１０と、メモリ１１と、ストレージ１２と、入出力インターフェイス１３と、通信インターフェイス１４とを備える。各構成要素は、それぞれ、バス１５に接続されている。

プロセッサ１０は、コンピュータ２００に与えられる信号に基づいて、あるいは、予め定められた条件が成立したことに基づいて、メモリ１１またはストレージ１２に格納されているプログラムに含まれる一連の命令を実行する。ある局面において、プロセッサ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）その他のデバイスとして実現される。

メモリ１１は、プログラムおよびデータを一時的に保存する。プログラムは、例えば、ストレージ１２からロードされる。データは、コンピュータ２００に入力されたデータと、プロセッサ１０によって生成されたデータとを含む。ある局面において、メモリ１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）その他の揮発メモリとして実現される。

ストレージ１２は、プログラムおよびデータを永続的に保持する。ストレージ１２は、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ハードディスク装置、フラッシュメモリ、その他の不揮発記憶装置として実現される。ストレージ１２に格納されるプログラムは、ＨＭＤシステム１００において仮想空間を提供するためのプログラム、シミュレーションプログラム、ゲームプログラム、ユーザ認証プログラム、他のコンピュータ２００との通信を実現するためのプログラムを含む。ストレージ１２に格納されるデータは、仮想空間を規定するためのデータおよびオブジェクト等を含む。

なお、別の局面において、ストレージ１２は、メモリカードのように着脱可能な記憶装置として実現されてもよい。さらに別の局面において、コンピュータ２００に内蔵されたストレージ１２の代わりに、外部の記憶装置に保存されているプログラムおよびデータを使用してもよい。このような構成によれば、例えば、アミューズメント施設のように複数のＨＭＤシステム１００が使用される場面において、プログラムやデータの更新を一括して行なうことが可能になる。

ある実施の形態において、入出力インターフェイス１３は、ＨＭＤ１１０、ＨＭＤセンサ１２０またはモーションセンサ１３０との間で信号を通信する。ある局面において、入出力インターフェイス１３は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイス、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）その他の端子を用いて実現される。なお、入出力インターフェイス１３は上述のものに限られない。

ある実施の形態において、入出力インターフェイス１３は、さらに、コントローラ１６０と通信し得る。例えば、入出力インターフェイス１３は、モーションセンサ１３０から出力された信号の入力を受ける。別の局面において、入出力インターフェイス１３は、プロセッサ１０から出力された命令を、コントローラ１６０に送る。当該命令は、振動、音声出力、発光等をコントローラ１６０に指示する。コントローラ１６０は、当該命令を受信すると、その命令に応じて、振動、音声出力または発光のいずれかを実行する。

通信インターフェイス１４は、ネットワーク１９に接続されて、ネットワーク１９に接続されている他のコンピュータ（例えば、サーバ１５０）と通信する。ある局面において、通信インターフェイス１４は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）その他の有線通信インターフェイス、あるいは、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）その他の無線通信インターフェイスとして実現される。なお、通信インターフェイス１４は上述のものに限られない。

ある局面において、プロセッサ１０は、ストレージ１２にアクセスし、ストレージ１２に格納されている１つ以上のプログラムをメモリ１１にロードし、当該プログラムに含まれる一連の命令を実行する。当該１つ以上のプログラムは、コンピュータ２００のオペレーティングシステム、仮想空間を提供するためのアプリケーションプログラム、コントローラ１６０を用いて仮想空間で実行可能なゲームソフトウェア等を含み得る。プロセッサ１０は、入出力インターフェイス１３を介して、仮想空間を提供するための信号をＨＭＤ１１０に送る。ＨＭＤ１１０は、その信号に基づいてモニタ１１２に映像を表示する。

なお、図２に示される例では、コンピュータ２００は、ＨＭＤ１１０の外部に設けられる構成が示されているが、別の局面において、コンピュータ２００は、ＨＭＤ１１０に内蔵されてもよい。一例として、モニタ１１２を含む携帯型の情報通信端末（例えば、スマートフォン）がコンピュータ２００として機能してもよい。

また、コンピュータ２００は、複数のＨＭＤ１１０に共通して用いられる構成であってもよい。このような構成によれば、例えば、複数のユーザに同一の仮想空間を提供することもできるので、各ユーザは同一の仮想空間で他のユーザと同一のアプリケーションを楽しむことができる。

ある実施の形態において、ＨＭＤシステム１００では、グローバル座標系が予め設定されている。グローバル座標系は、現実空間における鉛直方向、鉛直方向に直交する水平方向、ならびに、鉛直方向および水平方向の双方に直交する前後方向にそれぞれ平行な、３つの基準方向（軸）を有する。本実施の形態では、グローバル座標系は視点座標系の一つである。そこで、グローバル座標系における水平方向、鉛直方向（上下方向）、および前後方向は、それぞれ、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸と規定される。より具体的には、グローバル座標系において、ｘ軸は現実空間の水平方向に平行である。ｙ軸は、現実空間の鉛直方向に平行である。ｚ軸は現実空間の前後方向に平行である。

ある局面において、ＨＭＤセンサ１２０は、赤外線センサを含む。赤外線センサが、ＨＭＤ１１０の各光源から発せられた赤外線をそれぞれ検出すると、ＨＭＤ１１０の存在を検出する。ＨＭＤセンサ１２０は、さらに、各点の値（グローバル座標系における各座標値）に基づいて、ＨＭＤ１１０を装着したユーザ１９０の動きに応じた、現実空間内におけるＨＭＤ１１０の位置および傾きを検出する。より詳しくは、ＨＭＤセンサ１２０は、経時的に検出された各値を用いて、ＨＭＤ１１０の位置および傾きの時間的変化を検出できる。

グローバル座標系は現実空間の座標系と平行である。したがって、ＨＭＤセンサ１２０によって検出されたＨＭＤ１１０の各傾きは、グローバル座標系におけるＨＭＤ１１０の３軸周りの各傾きに相当する。ＨＭＤセンサ１２０は、グローバル座標系におけるＨＭＤ１１０の傾きに基づき、ｕｖｗ視野座標系をＨＭＤ１１０に設定する。ＨＭＤ１１０に設定されるｕｖｗ視野座標系は、ＨＭＤ１１０を装着したユーザ１９０が仮想空間において物体を見る際の視点座標系に対応する。

［ｕｖｗ視野座標系］
図３を参照して、ｕｖｗ視野座標系について説明する。図３は、ある実施の形態に従うＨＭＤ１１０に設定されるｕｖｗ視野座標系を概念的に表す図である。ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ１１０の起動時に、グローバル座標系におけるＨＭＤ１１０の位置および傾きを検出する。プロセッサ１０は、検出された値に基づいて、ｕｖｗ視野座標系をＨＭＤ１１０に設定する。

図３に示されるように、ＨＭＤ１１０は、ＨＭＤ１１０を装着したユーザの頭部を中心（原点）とした３次元のｕｖｗ視野座標系を設定する。より具体的には、ＨＭＤ１１０は、グローバル座標系を規定する水平方向、鉛直方向、および前後方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を、グローバル座標系内においてＨＭＤ１１０の各軸周りの傾きだけ各軸周りにそれぞれ傾けることによって新たに得られる３つの方向を、ＨＭＤ１１０におけるｕｖｗ視野座標系のピッチ方向（ｕ軸）、ヨー方向（ｖ軸）、およびロール方向（ｗ軸）として設定する。

ある局面において、ＨＭＤ１１０を装着したユーザ１９０が直立し、かつ、正面を視認している場合、プロセッサ１０は、グローバル座標系に平行なｕｖｗ視野座標系をＨＭＤ１１０に設定する。この場合、グローバル座標系における水平方向（ｘ軸）、鉛直方向（ｙ軸）、および前後方向（ｚ軸）は、ＨＭＤ１１０におけるｕｖｗ視野座標系のピッチ方向（ｕ軸）、ヨー方向（ｖ軸）、およびロール方向（ｗ軸）に一致する。

ｕｖｗ視野座標系がＨＭＤ１１０に設定された後、ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ１１０の動きに基づいて、設定されたｕｖｗ視野座標系におけるＨＭＤ１１０の傾き（傾きの変化量）を検出できる。この場合、ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ１１０の傾きとして、ｕｖｗ視野座標系におけるＨＭＤ１１０のピッチ角（θｕ）、ヨー角（θｖ）、およびロール角（θｗ）をそれぞれ検出する。ピッチ角（θｕ）は、ｕｖｗ視野座標系におけるピッチ方向周りのＨＭＤ１１０の傾き角度を表す。ヨー角（θｖ）は、ｕｖｗ視野座標系におけるヨー方向周りのＨＭＤ１１０の傾き角度を表す。ロール角（θｗ）は、ｕｖｗ視野座標系におけるロール方向周りのＨＭＤ１１０の傾き角度を表す。

ＨＭＤセンサ１２０は、検出されたＨＭＤ１１０の傾き角度に基づいて、ＨＭＤ１１０が動いた後のＨＭＤ１１０におけるｕｖｗ視野座標系を、ＨＭＤ１１０に設定する。ＨＭＤ１１０と、ＨＭＤ１１０のｕｖｗ視野座標系との関係は、ＨＭＤ１１０の位置および傾きに関わらず、常に一定である。ＨＭＤ１１０の位置および傾きが変わると、当該位置および傾きの変化に連動して、グローバル座標系におけるＨＭＤ１１０のｕｖｗ視野座標系の位置および傾きが変化する。

ある局面において、ＨＭＤセンサ１２０は、赤外線センサからの出力に基づいて取得される赤外線の光強度および複数の点間の相対的な位置関係（例えば、各点間の距離など）に基づいて、ＨＭＤ１１０の現実空間内における位置を、ＨＭＤセンサ１２０に対する相対位置として特定してもよい。また、プロセッサ１０は、特定された相対位置に基づいて、現実空間内（グローバル座標系）におけるＨＭＤ１１０のｕｖｗ視野座標系の原点を決定してもよい。

［仮想空間］
図４を参照して、仮想空間についてさらに説明する。図４は、ある実施の形態に従う仮想空間２を表現する一態様を概念的に表す図である。仮想空間２は、中心２１の３６０度方向の全体を覆う全天球状の構造を有する。図４では、説明を複雑にしないために、仮想空間２のうちの上半分の天球が例示されている。仮想空間２では各メッシュが規定される。各メッシュの位置は、仮想空間２に規定されるＸＹＺ座標系における座標値として予め規定されている。コンピュータ２００は、仮想空間２に展開可能なコンテンツ（静止画、動画等）を構成する各部分画像を、仮想空間２において対応する各メッシュにそれぞれ対応付けて、ユーザによって視認可能な仮想空間画像２２が展開される仮想空間２をユーザに提供する。

ある局面において、仮想空間２では、中心２１を原点とするＸＹＺ座標系が規定される。ＸＹＺ座標系は、例えば、グローバル座標系に平行である。ＸＹＺ座標系は視点座標系の一種であるため、ＸＹＺ座標系における水平方向、鉛直方向（上下方向）、および前後方向は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として規定される。したがって、ＸＹＺ座標系のＸ軸（水平方向）がグローバル座標系のｘ軸と平行であり、ＸＹＺ座標系のＹ軸（鉛直方向）がグローバル座標系のｙ軸と平行であり、ＸＹＺ座標系のＺ軸（前後方向）がグローバル座標系のｚ軸と平行である。

ＨＭＤ１１０の起動時、すなわちＨＭＤ１１０の初期状態において、仮想カメラ１が、仮想空間２の中心２１に配置される。仮想カメラ１は、現実空間におけるＨＭＤ１１０の動きに連動して、仮想空間２を同様に移動する。これにより、現実空間におけるＨＭＤ１１０の位置および向きの変化が、仮想空間２において同様に再現される。

仮想カメラ１には、ＨＭＤ１１０の場合と同様に、ｕｖｗ視野座標系が規定される。仮想空間２における仮想カメラのｕｖｗ視野座標系は、現実空間（グローバル座標系）におけるＨＭＤ１１０のｕｖｗ視野座標系に連動するように規定されている。したがって、ＨＭＤ１１０の傾きが変化すると、それに応じて、仮想カメラ１の傾きも変化する。また、仮想カメラ１は、ＨＭＤ１１０を装着したユーザの現実空間における移動に連動して、仮想空間２において移動することもできる。

仮想カメラ１の向きは、仮想カメラ１の位置および傾きに応じて決まるので、ユーザが仮想空間画像２２を視認する際に基準となる視線（基準視線５）は、仮想カメラ１の向きに応じて決まる。コンピュータ２００のプロセッサ１０は、基準視線５に基づいて、仮想空間２における視界領域２３を規定する。視界領域２３は、仮想空間２のうち、ＨＭＤ１１０を装着したユーザの視界に対応する。

注視センサ１４０によって検出されるユーザ１９０の視線方向は、ユーザ１９０が物体を視認する際の視点座標系における方向である。ＨＭＤ１１０のｕｖｗ視野座標系は、ユーザ１９０がモニタ１１２を視認する際の視点座標系に等しい。また、仮想カメラ１のｕｖｗ視野座標系は、ＨＭＤ１１０のｕｖｗ視野座標系に連動している。したがって、ある局面に従うＨＭＤシステム１００は、注視センサ１４０によって検出されたユーザ１９０の視線方向を、仮想カメラ１のｕｖｗ視野座標系におけるユーザの視線方向とみなすことができる。

［ユーザの視線］
図５を参照して、ユーザの視線方向の決定について説明する。図５は、ある実施の形態に従うＨＭＤ１１０を装着するユーザ１９０の頭部を上から表した図である。

ある局面において、注視センサ１４０（図１参照）は、ユーザ１９０の右目および左目の各視線を検出する。ある局面において、ユーザ１９０が近くを見ている場合、注視センサ１４０は、視線Ｒ１およびＬ１を検出する。別の局面において、ユーザ１９０が遠くを見ている場合、注視センサ１４０は、視線Ｒ２およびＬ２を検出する。この場合、ロール方向ｗに対して視線Ｒ２およびＬ２がなす角度は、ロール方向ｗに対して視線Ｒ１およびＬ１がなす角度よりも小さい。注視センサ１４０は、検出結果をコンピュータ２００に送信する。

コンピュータ２００が、視線の検出結果として、視線Ｒ１およびＬ１の検出値を注視センサ１４０から受信した場合には、その検出値に基づいて、視線Ｒ１およびＬ１の交点である注視点Ｎ１を特定する。一方、コンピュータ２００は、視線Ｒ２およびＬ２の検出値を注視センサ１４０から受信した場合には、視線Ｒ２およびＬ２の交点を注視点として特定する。コンピュータ２００は、特定した注視点Ｎ１の位置に基づき、ユーザ１９０の視線方向Ｎ０を特定する。コンピュータ２００は、例えば、ユーザ１９０の右目Ｒと左目Ｌとを結ぶ直線の中点と、注視点Ｎ１とを通る直線の延びる方向を、視線方向Ｎ０として検出する。視線方向Ｎ０は、ユーザ１９０が両目により実際に視線を向けている方向である。また、視線方向Ｎ０は、視界領域２３に対してユーザ１９０が実際に視線を向けている方向に相当する。

別の局面において、ＨＭＤシステム１００は、ＨＭＤシステム１００を構成するいずれかのパーツに、マイクを備えてもよい。ユーザは、マイクに発話することにより、仮想空間２に対して、音声による指示を与えることができる。

また、別の局面において、ＨＭＤシステム１００は、テレビジョン放送受信チューナを備えてもよい。このような構成によれば、ＨＭＤシステム１００は、仮想空間２においてテレビ番組を表示することができる。

さらに別の局面において、ＨＭＤシステム１００は、インターネットに接続するための通信回路、あるいは、電話回線に接続するための通話機能を備えていてもよい。

［視界領域］
図６および図７を参照して、視界領域２３について説明する。図６は、仮想空間２において視界領域２３をＸ方向から見たＹＺ断面を表す図である。図７は、仮想空間２において視界領域２３をＹ方向から見たＸＺ断面を表す図である。

図６に示されるように、ＹＺ断面における視界領域２３は、領域２４を含む。領域２４は、仮想カメラ１の基準視線５と仮想空間２のＹＺ断面とによって定義される。プロセッサ１０は、仮想空間おける基準視線５を中心として極角αを含む範囲を、領域２４として規定する。

図７に示されるように、ＸＺ断面における視界領域２３は、領域２５を含む。領域２５は、基準視線５と仮想空間２のＸＺ断面とによって定義される。プロセッサ１０は、仮想空間２における基準視線５を中心とした方位角βを含む範囲を、領域２５として規定する。

ある局面において、ＨＭＤシステム１００は、コンピュータ２００からの信号に基づいて、視界画像をモニタ１１２に表示させることにより、ユーザ１９０に仮想空間を提供する。視界画像は、仮想空間画像２２のうち視界領域２３に重畳する部分に相当する。ユーザ１９０が、頭に装着したＨＭＤ１１０を動かすと、その動きに連動して仮想カメラ１も動く。その結果、仮想空間２における視界領域２３の位置が変化する。これにより、モニタ１１２に表示される視界画像は、仮想空間画像２２のうち、仮想空間２においてユーザが向いた方向の視界領域２３に重畳する画像に更新される。ユーザは、仮想空間２における所望の方向を視認することができる。

ユーザ１９０は、ＨＭＤ１１０を装着している間、現実世界を視認することなく、仮想空間２に展開される仮想空間画像２２のみを視認できる。そのため、ＨＭＤシステム１００は、仮想空間２への高い没入感覚をユーザに与えることができる。

ある局面において、プロセッサ１０は、ＨＭＤ１１０を装着したユーザ１９０の現実空間における移動に連動して、仮想空間２において仮想カメラ１を移動し得る。この場合、プロセッサ１０は、仮想空間２における仮想カメラ１の位置および向きに基づいて、ＨＭＤ１１０のモニタ１１２に投影される画像領域（すなわち、仮想空間２における視界領域２３）を特定する。

ある実施の形態に従うと、仮想カメラ１は、二つの仮想カメラ、すなわち、右目用の画像を提供するための仮想カメラと、左目用の画像を提供するための仮想カメラとを含むことが望ましい。また、ユーザ１９０が３次元の仮想空間２を認識できるように、適切な視差が、二つの仮想カメラに設定されていることが好ましい。本実施の形態においては、仮想カメラ１が二つの仮想カメラを含み、二つの仮想カメラのロール方向が合成されることによって生成されるロール方向（ｗ）がＨＭＤ１１０のロール方向（ｗ）に適合されるように構成されているものとして、本開示に係る技術思想を例示する。

［コントローラ］
図８を参照して、コントローラ１６０の一例について説明する。図８は、ある実施の形態に従うコントローラ１６０の概略構成を表す図である。

図８の分図（Ａ）に示されるように、ある局面において、コントローラ１６０は、右コントローラ８００と左コントローラとを含み得る。右コントローラ８００は、ユーザ１９０の右手で操作される。左コントローラは、ユーザ１９０の左手で操作される。ある局面において、右コントローラ８００と左コントローラとは、別個の装置として対称に構成される。したがって、ユーザ１９０は、右コントローラ８００を把持した右手と、左コントローラを把持した左手とをそれぞれ自由に動かすことができる。別の局面において、コントローラ１６０は両手の操作を受け付ける一体型のコントローラであってもよい。以下、右コントローラ８００について説明する。

右コントローラ８００は、グリップ３０と、フレーム３１と、天面３２とを備える。グリップ３０は、ユーザ１９０の右手によって把持されるように構成されている。例えば、グリップ３０は、ユーザ１９０の右手の掌と３本の指（中指、薬指、小指）とによって保持され得る。

グリップ３０は、ボタン３３，３４と、モーションセンサ１３０とを含む。ボタン３３は、グリップ３０の側面に配置され、右手の中指による操作を受け付ける。ボタン３４は、グリップ３０の前面に配置され、右手の人差し指による操作を受け付ける。ある局面において、ボタン３３，３４は、トリガー式のボタンとして構成される。モーションセンサ１３０は、グリップ３０の筐体に内蔵されている。なお、ユーザ１９０の動作がカメラその他の装置によってユーザ１９０の周りから検出可能である場合には、グリップ３０は、モーションセンサ１３０を備えなくてもよい。

フレーム３１は、その円周方向に沿って配置された複数の赤外線ＬＥＤ３５を含む。赤外線ＬＥＤ３５は、コントローラ１６０を使用するプログラムの実行中に、当該プログラムの進行に合わせて赤外線を発光する。赤外線ＬＥＤ３５から発せられた赤外線は、右コントローラ８００と左コントローラ（図示しない）との各位置や姿勢（傾き、向き）を検出するために使用され得る。図８に示される例では、二列に配置された赤外線ＬＥＤ３５が示されているが、配列の数は図８に示されるものに限られない。一列あるいは３列以上の配列が使用されてもよい。

天面３２は、ボタン３６，３７と、アナログスティック３８とを備える。ボタン３６，３７は、プッシュ式ボタンとして構成される。ボタン３６，３７は、ユーザ１９０の右手の親指による操作を受け付ける。アナログスティック３８は、ある局面において、初期位置（ニュートラルの位置）から３６０度任意の方向への操作を受け付ける。当該操作は、例えば、仮想空間２に配置されるオブジェクトを移動するための操作を含む。

ある局面において、右コントローラ８００および左コントローラは、赤外線ＬＥＤ３５その他の部材を駆動するための電池を含む。電池は、充電式、ボタン型、乾電池型等を含むが、これらに限定されない。別の局面において、右コントローラ８００と左コントローラは、例えば、コンピュータ２００のＵＳＢインターフェイスに接続され得る。この場合、右コントローラ８００および左コントローラは、電池を必要としない。

図８の分図（Ｂ）は、右コントローラ８００を把持するユーザ１９０の右手に対応して仮想空間に配置されるハンドオブジェクト８１０の一例を示す。例えば、ユーザ１９０の右手に対応するハンドオブジェクト８１０に対して、ヨー、ロール、ピッチの各方向が規定される。例えば、入力操作が、右コントローラ８００のボタン３４に対して行なわれると、ハンドオブジェクト８１０の人差し指を握りこんだ状態とし、入力操作がボタン３４に対して行なわれていない場合には、分図（Ｂ）に示すように、ハンドオブジェクト８１０の人差し指を伸ばした状態とすることもできる。例えば、ハンドオブジェクト８１０において親指と人差し指とが伸びている場合に、親指の伸びる方向がヨー方向、人差し指の伸びる方向がロール方向、ヨー方向の軸およびロール方向の軸によって規定される平面に垂直な方向がピッチ方向としてハンドオブジェクト８１０に規定される。

［ＨＭＤ１１０の制御装置］
図９を参照して、ＨＭＤ１１０の制御装置について説明する。ある実施の形態において、制御装置は周知の構成を有するコンピュータ２００によって実現される。図９は、ある実施の形態に従うコンピュータ２００をモジュール構成として表わすブロック図である。

図９に示されるように、コンピュータ２００は、表示制御モジュール２２０と、仮想空間制御モジュール２３０と、メモリモジュール２４０と、通信制御モジュール２５０とを備える。表示制御モジュール２２０は、サブモジュールとして、仮想カメラ制御モジュール２２１と、視界領域決定モジュール２２２と、視界画像生成モジュール２２３と、基準視線特定モジュール２２４とを含む。仮想空間制御モジュール２３０は、サブモジュールとして、仮想空間定義モジュール２３１と、仮想光源管理モジュール２３２と、仮想オブジェクト生成モジュール２３３と、仮想オブジェクト管理モジュール２３４と、照射領域特定モジュール２３５とを含む。

ある実施の形態において、表示制御モジュール２２０と仮想空間制御モジュール２３０とは、プロセッサ１０によって実現される。別の実施の形態において、複数のプロセッサ１０が表示制御モジュール２２０と仮想空間制御モジュール２３０として作動してもよい。メモリモジュール２４０は、メモリ１１またはストレージ１２によって実現される。通信制御モジュール２５０は、通信インターフェイス１４によって実現される。

ある局面において、表示制御モジュール２２０は、ＨＭＤ１１０のモニタ１１２における画像表示を制御する。仮想カメラ制御モジュール２２１は、仮想空間２に仮想カメラ１を配置し、仮想カメラ１の挙動、向き等を制御する。視界領域決定モジュール２２２は、ＨＭＤ１１０を装着したユーザの頭の向きに応じて、視界領域２３を規定する。視界画像生成モジュール２２３は、決定された視界領域２３に基づいて、モニタ１１２に表示される視界画像を生成する。

基準視線特定モジュール２２４は、注視センサ１４０からの信号に基づいて、ユーザ１９０の視線を特定する。

仮想空間制御モジュール２３０は、ユーザ１９０に提供される仮想空間２を制御する。仮想空間定義モジュール２３１は、仮想空間２を表わす仮想空間データを生成することにより、ＨＭＤシステム１００における仮想空間２を規定する。

仮想光源管理モジュール２３２は、仮想空間２の明るさを管理する。本実施の形態において、仮想空間２の明るさの管理は、仮想空間２に配置された仮想光源の位置を移動させること、仮想光源から照射される光の強さである光量を変えること、仮想光源の照射方向を変えること、仮想光源の位置を特定すること、仮想光源の光量を特定すること等を含む。仮想光源は、ある局面では、仮想空間２に静止している。また、仮想光源は、ある局面では、仮想空間２を移動することが可能である。仮想光源を移動させる方法は、コンピュータプログラムによって移動させる方法と、ユーザ１９０の動作によって移動させる方法とを含む。前者の方法における仮想光源としては、たとえば、仮想空間２に配置される太陽が考えられる。後者の方法における仮想光源としては、たとえば、仮想空間２においてユーザが所持するキャンドルの光が考えられる。本実施の形態において、仮想光源管理モジュール２３２が管理する仮想光源の光量は、例えば、仮想空間２の全体を照らすことができない程度である。

仮想オブジェクト生成モジュール２３３は、仮想空間２に提示されるオブジェクトを生成する。仮想オブジェクト生成モジュール２３３が生成するオブジェクトは、現実空間に存在する様々なオブジェクトを含む。それらのオブジェクトは、たとえば、ユーザ１９０によるコントローラ１６０の操作に応じて移動可能な花瓶若しくは石、またはユーザ１９０によるコントローラ１６０の操作に応じて移動しないような木若しくは家を含む。仮想オブジェクト生成モジュール２３３が生成するオブジェクトは、さらに、ユーザ１９０を示すキャラクタ、ユーザ１９０に制御されるキャラクタ、ゲームプログラムにおけるプレイヤ、および対戦相手等を含む。

仮想オブジェクト管理モジュール２３４は、仮想空間２に提示されるオブジェクトの配置を管理する。本実施の形態において、オブジェクトの配置の管理は、ユーザ１９０によるコントローラ１６０の操作に応じてオブジェクトの位置を移動させること、アプリケーションプログラムに基づいてオブジェクトの位置を移動させること、およびオブジェクトが配置された位置を特定すること等を含む。

照射領域特定モジュール２３５は、仮想光源が仮想空間２を照射する範囲を特定する。例えば、照射領域特定モジュール２３５は、仮想光源の位置、照射方向および光量に基づいて、当該範囲を特定する。

メモリモジュール２４０は、コンピュータ２００が仮想空間２をユーザ１９０に提供するために使用されるデータを保持している。ある局面において、メモリモジュール２４０は、空間情報２４１と、オブジェクト情報２４２と、ユーザ情報２４３とを保持している。

空間情報２４１は、仮想空間２を提供するために規定された１つ以上のテンプレートを保持している。

オブジェクト情報２４２は、仮想空間２にオブジェクトを提示するためのデータを含む。当該データは、例えば、アプリケーションプログラムにおいて規定される仮想空間２に提示されるすべてのオブジェクトを含む。

ユーザ情報２４３は、ＨＭＤ１１０のユーザ１９０の識別情報、ユーザ１９０に関連付けられている権限等を含む。

通信制御モジュール２５０は、ネットワーク１９を介して、サーバ１５０その他の情報通信装置と通信し得る。

ある局面において、表示制御モジュール２２０および仮想空間制御モジュール２３０は、例えば、ユニティテクノロジーズ社によって提供されるＵｎｉｔｙ（登録商標）を用いて実現され得る。別の局面において、表示制御モジュール２２０および仮想空間制御モジュール２３０は、各処理を実現する回路素子の組み合わせとしても実現され得る。

さらに、コンピュータ２００は、音声を出力するためのモジュール（図示しない）を備える。音声を出力するためのモジュールは、表示制御モジュール２２０および仮想空間制御モジュール２３０と同様に、プロセッサ１０によって実現される。音声を出力するためのモジュールは、ＨＭＤ１１０のスピーカ１１８から音を出力するための制御を行う。

コンピュータ２００における処理は、ハードウェアと、プロセッサ１０により実行されるソフトウェアとによって実現される。このようなソフトウェアは、ハードディスクその他のメモリモジュール２４０に予め格納されている場合がある。また、ソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭその他のコンピュータ読み取り可能な不揮発性のデータ記録媒体に格納されて、プログラム製品として流通している場合もある。あるいは、当該ソフトウェアは、インターネットその他のネットワークに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラム製品として提供される場合もある。このようなソフトウェアは、光ディスク駆動装置その他のデータ読取装置によってデータ記録媒体から読み取られて、あるいは、通信制御モジュール２５０を介してサーバ１５０その他のコンピュータからダウンロードされた後、記憶モジュールに一旦格納される。そのソフトウェアは、プロセッサ１０によって記憶モジュールから読み出され、実行可能なプログラムの形式でＲＡＭに格納される。プロセッサ１０は、そのプログラムを実行する。

コンピュータ２００を構成するハードウェアは、一般的なものである。したがって、本実施の形態に係る最も本質的な部分は、コンピュータ２００に格納されたプログラムであるともいえる。なお、コンピュータ２００のハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

なお、データ記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Electronically Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する不揮発性のデータ記録媒体でもよい。

ここでいうプログラムとは、プロセッサ１０により直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含み得る。

［制御構造］
図１０を参照して、ある実施の形態に係るＨＭＤシステム１００の制御構造について説明する。図１０は、ＨＭＤシステム１００が実行する処理を表わすフローチャートである。

ステップＳ１０１０にて、コンピュータ２００のプロセッサ１０は、仮想空間定義モジュール２３１として、仮想空間画像データを特定し、仮想空間を定義する。

ステップＳ１０２０にて、プロセッサ１０は、仮想カメラ１を初期化する。例えば、プロセッサ１０は、メモリのワーク領域において、仮想カメラ１を仮想空間２において予め規定された中心点に配置し、仮想カメラ１の視線をユーザ１９０が向いている方向に向ける。

ステップＳ１０３０にて、プロセッサ１０は、視界画像生成モジュール２２３として、初期の視界画像を表示するための視界画像データを生成する。生成された視界画像データは、視界画像生成モジュール２２３を介して通信制御モジュール２５０によってＨＭＤ１１０に送られる。

ステップＳ１０３２にて、ＨＭＤ１１０のモニタ１１２は、コンピュータ２００から受信した視界画像データに基づいて、視界画像を表示する。ＨＭＤ１１０を装着したユーザ１９０は、視界画像を視認すると、仮想空間２を認識し得る。

ステップＳ１０３４にて、ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ１１０から発信される複数の赤外線光に基づいて、ＨＭＤ１１０の位置と傾きを検知する。検知結果は、動き検知データとして、コンピュータ２００に送られる。

ステップＳ１０４０にて、プロセッサ１０は、ＨＭＤ１１０の位置と傾きとに基づいて、ＨＭＤ１１０を装着したユーザ１９０の視界方向を特定する。プロセッサ１０は、アプリケーションプログラムを実行し、アプリケーションプログラムに含まれる命令に基づいて、仮想空間２にオブジェクトを配置する。

ステップＳ１０４２にて、コントローラ１６０は、モーションセンサ１３０から出力される信号に基づいて、ユーザ１９０の動作を検出する。なお、別の局面において、ユーザ１９０の動作は、ユーザ１９０の周囲に配置されたカメラからの画像に基づいて検出されてもよい。

ステップＳ１０５０にて、プロセッサ１０は、仮想空間２における仮想光源の位置を特定する。仮想光源の位置は仮想光源管理モジュール２３２によって管理されている。例えば、プロセッサ１０は、仮想光源管理モジュール２３２が管理する仮想光源の位置に関する情報に基づいて、ｕｖｗ座標系上のどの位置に仮想光源が配置されているかを特定する。

ステップＳ１０６０にて、プロセッサ１０は、仮想空間２におけるオブジェクトの位置を特定する。オブジェクトの位置は、仮想オブジェクト管理モジュール２３４によって管理されている。例えば、プロセッサ１０は、仮想オブジェクト管理モジュール２３４が管理するオブジェクトの位置に関する情報に基づいて、ｕｖｗ座標系上のどの位置に仮想光源が配置されているかを特定する。

ステップＳ１０７０にて、プロセッサ１０は、仮想光源の位置と照射方向とに基づいて照射領域を特定する。照射領域とは、仮想光源からの光によって照らされる領域である。ある局面では、照射領域とは、その領域にあるオブジェクトを人間の目で視認できる領域である。プロセッサ１０は、照射領域を仮想光源から照射される光の強さおよび仮想光源からの距離等に基づいて照射領域を特定する。また、ある局面では、照射領域とは、光源から照射される光の量が基準値以上の領域をいう。基準値は、ユーザ１９０の目で確認することができる程度の明るさを提供するために必要な光の量など、予め定められた値であればよい。ある局面では、基準値は時間の経過に伴って変化する値であってもよい。具体的には、プロセッサ１０は、時間が経過するとともに徐々に基準値を下げるように構成されてもよい。時間が経過するとともに基準値を下げることで、人間の目が暗闇に慣れて、ものが見えるようになる現象が、擬似的に作成され得る。また、仮想空間２の各領域に照射される光の量は、仮想光源が照らす方向、仮想光源から照射される光の強さおよび仮想光源からの距離によって求められてもよい。

ステップＳ１０８０にて、プロセッサ１０は、オブジェクトの位置および照射領域に基づいて、仮想空間２に提示されるオブジェクトを決定する。プロセッサ１０は、仮想空間２に位置するオブジェクトのうち、照射領域内に位置するオブジェクトを提示することを決定する。換言すると、プロセッサ１０は、仮想空間２に位置するオブジェクトのうち照射領域外に位置するオブジェクトを提示しない。その結果、プロセッサ１０は、照射領域外に位置するオブジェクトを視界画像として表示しない。ある局面では、プロセッサ１０は、照射領域とオブジェクトの位置との関係に加えて、オブジェクトの色に基づいて、オブジェクトを決定する。たとえば、プロセッサ１０は、光を反射しやすい色のオブジェクトほど仮想空間に提示されやすくし、光を吸収しやすい色のオブジェクトほど仮想空間に提示されにくくする。また、ある局面では、プロセッサ１０は、照射領域とオブジェクトの位置との関係に加えて、ユーザ１９０の位置に基づいて提示するオブジェクトを決定する。たとえば、二つのオブジェクトが仮想空間２に存在する場合、プロセッサ１０は、ユーザ１９０に近いオブジェクトの方を仮想空間２に提示されやすくする。

ステップＳ１０９０にて、プロセッサ１０は、視界画像データを生成し、生成した視界画像データを出力する。プロセッサ１０は、ステップＳ１０８０での決定と視界方向とに基づいて、視界画像生成モジュール２２３によって、視界画像を表示するための視界画像データを生成する。プロセッサ１０は、生成した視界画像データを視界画像生成モジュール２２３を介して通信制御モジュールによってＨＭＤ１１０に送る。

ステップＳ１０９２にて、ＨＭＤ１１０のモニタ１１２は、コンピュータ２００から受信した視界画像データに基づいて視界画像を更新し、更新後の視界画像を表示する。

ステップＳ１１００にて、プロセッサ１０は、視界画像を更新することに伴って音声を出力する場合は、音声データを生成して、ＨＭＤ１１０に出力する。たとえば、あるオブジェクトが照射領域から照射領域外に移動すると、オブジェクトが移動した後の視野画像にそのオブジェクトは提示されなくなる。しかし、そのオブジェクトが音声の発生を伴う場合は、オブジェクトの音声を発生させる。これにより、たとえば、動物が鳴きながら照射領域から照射領域外へと移動するケース、または、花瓶が落下して照射領域から照射領域外へと移動したケースにおいて、オブジェクト自体は提示しないものの、必要な音声を発生させることができる。

ステップＳ１１０２にて、ＨＭＤ１１０は、コンピュータ２００から受信した音声データに基づいてスピーカ１１８から音声を出力する。

図１１および図１２を参照して、コンピュータ２００の制御構造についてさらに説明する。図１１および図１２は、ある実施の形態の一局面においてコンピュータ２００のプロセッサ１０が実行する詳細な処理を表わすフローチャートである。

ステップＳ１１１０にて、プロセッサ１０は、ユーザ１９０の命令に基づいて、アプリケーションプログラムの実行を開始する。アプリケーションプログラムは、現実空間の出来事を仮想空間に表示可能なプログラムである。アプリケーションプログラムは、例えば、スポーツ、レースその他相手が存在し得るゲームプログラム等を含むが、ゲームプログラム以外のアプリケーションプログラムであってもよい。

ステップＳ１１１５にて、プロセッサ１０は、仮想空間を定義して、モニタ１１２に初期視界画像を表示するための情報をＨＭＤ１１０に出力する。本実施の形態において、情報とは、視界画像データと、音声データとを含む。

ステップＳ１１２０にて、プロセッサ１０は、コントローラ１６０からの信号に基づいて、現実空間におけるユーザ１９０の動作を検出する。ユーザ１９０の動作は、たとえば、ユーザ１９０が上下左右に首を動かすことで視界領域２３が移動する動作、または、ユーザ１９０がコントローラ１６０を操作することでオブジェクトが移動する動作、若しくは、仮想光源が移動する動作を含む。

ステップＳ１１２５にて、プロセッサ１０は、検出した現実空間におけるユーザ１９０の動作に基づいて、仮想光源の位置を特定する。このとき、プロセッサ１０は、ユーザ１９０の動作に基づいて、ユーザ１９０の視界領域を特定する。仮想光源の位置は、アプリケーションプログラムによって予め定められていてもよく、また、ユーザ１９０の動作によって移動されてもよい。本実施の形態においては、光源の位置は、ユーザ１９０の動きに基づいて移動できるものとする。ユーザ１９０の動きに基づいて光源の位置が移動できる状況は、たとえば、ユーザ１９０が暗闇の中を懐中電灯の明かりを頼りに移動するような状況等を含む。

ステップＳ１１３０にて、プロセッサ１０は、仮想光源の位置、照射方向および光量に基づいて、照射領域を特定する。

ステップＳ１１４０にて、プロセッサ１０は、視界内の一のオブジェクトの位置を特定する。具体的には、ステップＳ１１２５にて、プロセッサ１０は、特定された視界領域に位置するオブジェクトのうち、一のオブジェクトの位置を特定する。

ステップＳ１１４１にて、プロセッサ１０は、ステップＳ１１４０で位置を特定された一のオブジェクトが、ステップＳ１１３０にて特定された照射領域内に位置するか否かを判定する。オブジェクトが照射領域内に位置していない場合は（ステップＳ１１４１にてＮＯ）、ステップＳ１１４７にて、プロセッサ１０は、そのオブジェクトを描画しないことを決定する。

オブジェクトが照射領域内に位置している場合は（ステップＳ１１４１にてＹＥＳ）、ステップＳ１１４２にて、プロセッサ１０は、仮想オブジェクト管理モジュール２３４が管理するオブジェクトの情報に基づいて、そのオブジェクトの色を特定する。オブジェクトの色を特定した後、ステップＳ１１４３にて、プロセッサ１０は、ステップＳ１１４２で特定された色の反射率が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、色の反射率は色ごとに予め定められている。また、閾値は予め定められた値である。閾値は、予め定められた値であればよく、たとえば、オブジェクトに反射した光をユーザ１９０が認識することができる程度となる反射率であればよい。プロセッサ１０は、オブジェクトに当る光の強さやオブジェクトから仮想カメラ１までの距離に基づいて、ステップＳ１１４３を実行する度に閾値を設定してもよい。

なお、ステップＳ１１４２およびステップＳ１１４３の処理は実行されなくてもよい。換言すると、プロセッサ１０は、オブジェクトの色に関わらず、照射領域内にオブジェクトが位置するか否かに基づいて、オブジェクトを描画するか否かを決定してもよい。

オブジェクトの色の反射率が閾値より小さい場合（ステップＳ１１４３にてＮＯ）、ステップＳ１１４７にて、プロセッサ１０は、オブジェクトを表示しないことを決定する。オブジェクトの色の反射率が閾値以上である場合（ステップＳ１１４３にてＹＥＳ）、プロセッサ１０は、処理をステップＳ１１４４に進める。ステップＳ１１４４にて、プロセッサ１０は、オブジェクトの位置と照射領域とに基づいて、そのオブジェクトが照射領域と照射領域以外の非照射領域とに跨って配置されているかを判定する。オブジェクトが照射領域と非照射領域とに跨って配置されていない場合（ステップＳ１１４４にてＮＯ）、つまり、オブジェクトの全体が照射領域に入っている場合、ステップＳ１１４５にて、プロセッサ１０は、オブジェクトの全部を表示することを決定する。

オブジェクトが照射領域と非照射領域とに跨って配置されている場合（ステップＳ１１４４にてＹＥＳ）、プロセッサ１０は、処理をステップＳ１１４６に進める。ステップＳ１１４６にて、プロセッサ１０は、オブジェクトのうち非照射領域に位置する部分を非表示にし、照射領域に位置する部分を表示することを決定する。なお、オブジェクトの一部を非表示にする場合に、プロセッサ１０は、表示する部分と非表示にする部分との境界をぼかす処理をしてもよい。ぼかす処理は、オブジェクトのうち、表示する部分と非表示にする部分との境界部分の透明度を大きくすること、ブラー（ぼかし）効果を使うこと等を含む。

次に、図１２のステップＳ１１５０にて、プロセッサ１０は、そのオブジェクトが動いているか否かを判定する。オブジェクトが動いているか否かは、前回特定されたオブジェクトの位置と今回特定されたオブジェクトの位置とに違いがあるか否かに基づいて判定される。オブジェクトが動いていると判定した場合（ステップＳ１１５０にてＹＥＳ）、Ｓ１１５５にて、プロセッサ１０は、音を出力することを決定する。これにより、たとえば、オブジェクトである花瓶が動いたことで割れた場合に、花瓶が動くことに基づいて花瓶が割れた音が出力される。

ステップＳ１１６０にて、プロセッサ１０は、ステップＳ１１４０において判定していない他のオブジェクトが視界内にあるか否かを判定する。プロセッサ１０は、視界内に位置する全てのオブジェクトについて、ステップＳ１１４０の判定処理が行なわれるまで、ステップＳ１１４０〜ステップＳ１１６０の処理を繰り返す。

プロセッサ１０は、視界内のすべてのオブジェクトを判定し終えると、ステップＳ１１６５にて、ＨＭＤ１１０にデータを出力する。ＨＭＤ１１０に出力されるデータは、描画すべきオブジェクトの情報およびオブジェクトの移動に伴って出力すべき音声の情報を含む。ＨＭＤ１１０は、プロセッサ１０から送信されたデータを受信すると、そのデータに基づいて、オブジェクトをモニタ１１２に表示するとともに、スピーカ１１８から音を出力する。

これにより、視界内に位置するオブジェクトのうち、仮想光源の光が届かない暗がりに位置しているオブジェクトは描画されないこととなる。また、本実施の形態によれば、視界内に位置するものの、一部が暗がりにあるために全体が見えないオブジェクトについては、暗がりに位置するオブジェクトの部分が描画されないことになる。仮想光源の光が届かない暗がりに位置するオブジェクトは、モニタ１１２に表示されてもユーザ１９０の目に映らないため、描画しなくても視覚的効果に影響を与えない。したがって、本実施の形態によれば、視覚的効果に影響を与えることなく、視界画像を生成するための処理の負担を軽減できる。また、オブジェクトが動いたことによって、そのオブジェクトが視界内の照射領域から暗がりへと移動する場合、そのオブジェクトに対応する効果音の出力が継続する（ステップＳ１１５０、Ｓ１１５５）。たとえば、カラスが鳴きながら照射領域から暗がりへと移動する場合、カラスが暗がりに移動することでその描画を省略しても、カラスの鳴き声は継続する。そのため、効果音を伴うオブジェクトが暗がりに移動することに伴って、その描画を省略しても、ユーザに違和感を与えることがない。

ステップＳ１１７０にて、プロセッサ１０は、現実空間におけるユーザ１９０の動作を検出する。その動作がアプリケーションプログラムの終了を指示する動作である場合、プロセッサ１０は、処理を終了する。その動作がその他の指示である場合、プロセッサ１０は制御をステップＳ１１２５に戻す。

その他の指示は、たとえば、オブジェクトを動かす指示、光源を動かす指示、視界を動かす指示等を含む。たとえば、光源を動かす指示が出されると、オブジェクトと光源との位置関係が変化し、照射領域に位置していたオブジェクトが、非照射領域に位置する場合がある。この場合は、ステップＳ１１４７にて、プロセッサ１０は、オブジェクトを表示しないことを決定する。つまり、プロセッサ１０はオブジェクトを非表示にすることを決定する。

また、オブジェクトを動かす指示が出されたことにより、オブジェクトと光源との位置関係が変化したことに基づいて、照射領域に位置していたオブジェクトが、非照射領域に位置することとなった場合は、ステップＳ１１４７にて、プロセッサ１０は、オブジェクトを表示しないことを決定する。また、プロセッサ１０がオブジェクトを表示しないことを決定した場合であっても、ＨＭＤ１１０は、オブジェクトが動いたことに基づいて音を出力するため、オブジェクトが非表示となった場合も、音は継続して出力される。

なお、別の局面において、ＨＭＤ１１０が情報処理機能と通信機能とを有し、例えば、プロセッサとメモリと通信装置とを備える場合には、プロセッサ１０による処理は、例えば、ＨＭＤ１１０のプロセッサによって実行されてもよい。この場合、ＨＭＤ１１０は、コンピュータ２００を介することなく、サーバ１５０と直接通信することができる。一例として、ＨＭＤ１１０にスマートフォンが着脱可能である場合、スマートフォンのプロセッサが、その通信機能を用いてサーバ１５０と通信することもできる。

本実施の形態によると、アプリケーションプログラムに登場するオブジェクトのうち、仮想光源の光が照射されないような暗がりに位置し、モニタ１１２に表示してもユーザ１９０の目に映らないオブジェクトは描画されない。したがって、モニタ１１２が描画するオブジェクトの数を減らすことができる。その結果、視界画像を生成するための負担を軽減することができる。

図１３を参照して、ある実施の形態に従うオブジェクトの配置について説明する。図１３は、仮想空間２におけるオブジェクトと仮想光源の配置の一態様を例示する図である。

分図（Ａ）は、仮想空間画像２２において、オブジェクト１２２０，１２３０，１２４０，１２５０、仮想光源３、および仮想カメラ１の配置を表わす図である。仮想カメラ１から延びる２本の実線に囲まれた領域は視界領域２３である。仮想光源３から延びる２本の点線に囲まれた領域は照射領域２３Ａである。

オブジェクト１２２０，１２３０は、仮想空間２を移動するオブジェクトであって、例えば、視界領域２３内に位置する他のユーザを模したキャラクタである。仮想空間２を移動するオブジェクトは、ユーザ１９０の操作で位置が変わる花瓶若しくは積み木等であってもよく、また、ゲームプログラムにおける対戦相手であってもよい。一方、オブジェクト１２４０,１２５０は、仮想空間２における位置が変化しない、建物や木などのオブジェクトである。

分図（Ｂ）は、ＨＭＤ１１０を装着したユーザ１９０が認識し得る視界画像１２００の一例を表わす。分図（Ｂ）に示した視界画像１２００は、分図（Ａ）に示した仮想カメラ１の位置から見た視界領域２３の視界画像である。分図（Ｂ）の点線で示されたオブジェクトは、視界領域２３に位置しているものの、非照射領域２３Ｂに位置するために、視界画像１２００として表示されないオブジェクトを示している。たとえば、点線で示されたオブジェクト１２２０は、モニタ１１２に表示されない。また、オブジェクト１２４０は、視界領域２３に位置するものの、照射領域２３Ａと非照射領域２３Ｂに跨って位置する。そのため、オブジェクト１２４０の照射領域２３Ａに位置する部分はモニタ１１２に表示されるものの、非照射領域２３Ｂに位置する部分はモニタ１１２に表示されない。

このように、プロセッサ１０が非照射領域２３Ｂに位置するオブジェクトを表示しないため、視界画像１２００を生成するための処理の負担を軽減することができる。

［本実施の形態が適用可能な場面］
本実施の形態は、仮想空間によって提供される、次のようなアトラクションに効果的に適用可能である。全体的に暗い仮想空間の中、限られた領域のみをぼんやりと光が照らし出す。ユーザの足元は暗くて見えない。音を立てるとゾンビがユーザに攻撃を仕掛けてくる。慎重に歩みを進めるユーザの手が誤ってテーブルの端に置かれた花瓶に触れる。ユーザは、花瓶がテーブルから足元の暗闇へと落下していく様子に目をやる。やがて、暗闇の中で花瓶が割れる音が響く。このような場面において、照射領域からユーザの足元の非照射領域へと花瓶が移動した段階で、花瓶の描画を省略する一方、花瓶が床に落ちるタイミングで花瓶が割れる音を発生させる。花瓶が落下を開始してから床に衝突するまでの落下時間を予めプロセッサ１０あるいはメモリ１１が記憶しておき、落下時間が経過したときに花瓶の割れる音を発生させればよい。すなわち、図１０のステップＳ１１００では、プロセッサ１０は、オブジェクトの位置が照射領域から非照射領域に動いたことによって、当該オブジェクトを非表示にした後、オブジェクトに対応する音声を出力させる。

＜まとめ＞
以上開示された技術的特徴は、例えば、以下のように要約され得る。

（構成１） ある実施の形態に従うと、仮想空間にオブジェクトを提示するためにコンピュータによって実行される方法が提供される。この方法は、仮想空間を定義するステップＳ１１１５と、仮想空間における仮想光源の位置および一つ以上のオブジェクトの位置を特定するステップＳ１１２５と、仮想光源の位置と照射方向とに基づいて、仮想光源からの光によって照らされる照射領域２３Ａを特定するステップＳ１１３０と、一つ以上のオブジェクト１２２０〜１２５０のうち、照射領域２３Ａに位置するオブジェクト１２３０、１２５０，１２４０を仮想空間に提示するステップＳ１１４５とを含む。

（構成２） ある実施の形態に従うと、照射領域２３Ａを特定するステップＳ１１３０は、仮想光源から照射された光の量が閾値（基準値）以上の領域であるか否かに基づいて、照射領域２３Ａを特定することを含む。

（構成３） ある実施の形態に従うと、オブジェクトを仮想空間に提示するステップＳ１１４６は、照射領域２３Ａと非照射領域２３Ｂとに跨って位置するオブジェクト１２４０のうちの非照射領域２３Ｂに位置する部分については提示しないことを含む。

（構成４） ある実施の形態に従うと、上記方法は、照射領域２３Ａに位置し、モニタ１１２に表示されいるオブジェクトのうち、非照射領域２３Ｂに位置することとなったオブジェクトを非表示にするステップＳ１１４７をさらに含む。

（構成５） ある実施の形態に従うと、オブジェクトを非表示にするステップＳ１１４７は、仮想光源とオブジェクトとの位置関係が変化することに基づいて、照射領域２３Ａから非照射領域２３Ｂに位置することとなったオブジェクトを非表示にすることを含む。

（構成６） ある実施の形態に従うと、オブジェクトを非表示にするステップＳ１１４７は、ユーザ１９０の動作等に基づいて仮想光源３の位置が動いたことによって照射領域２３Ａが変化したときに、非照射領域２３Ｂに位置することとなったオブジェクトを非表示にすることを含む。

（構成７） ある実施の形態に従うと、オブジェクトを非表示にするステップＳ１１４７は、ユーザ１９０の動作等に基づいてオブジェクトの位置が照射領域２３Ａから非照射領域２３Ｂに変化したときに、オブジェクトを非表示にすることを含む。

（構成８） ある実施の形態に従うと、上記方法は、オブジェクトが動いたことに基づいて音声をスピーカ１１８から出力するステップＳ１１０２をさらに含む。この音声をスピーカ１１８から出力するステップＳ１１０２は、オブジェクトの位置が照射領域２３Ａから非照射領域２３Ｂに動いたことによって、オブジェクトを非表示にした場合であっても、音声の出力は継続することを含む。

（構成９） ある実施の形態に従うと、上記方法は、照射領域の位置と、オブジェクトの色とに基づいて、オブジェクトを仮想空間２に提示するステップＳ１１４３をさらに含む。

以上の次第で、ある実施の形態に従うと、上記方法は、照射領域２３Ａに位置するオブジェクトだけをＨＭＤ１１０のモニタ１１２に表示させる。したがって、ＨＭＤ１１０のモニタ１１２に表示しても、暗いためにユーザ１９０が認識できないようなオブジェクトは表示されなくなる。その結果、視界画像を生成するための処理の負担を軽減させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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およ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。

１ 仮想カメラ、２ 仮想空間、３ 仮想光源、５ 基準視線、１０，１５１ プロセッサ、１１，１５２ メモリ、１２ ストレージ、１３ 入出力インターフェイス、１４，１５３ 通信インターフェイス、１５ バス、１９ ネットワーク、２１ 中心、２２ 仮想空間画像、２３ 視界領域、２３Ａ 照射領域、２３Ｂ 非照射領域、２４，２５ 領域、３０ グリップ、３１ フレーム、３２ 天面、３３，３４，３６，３７ ボタン、３８ アナログスティック、１００ システム、１１２ モニタ、１１４，１２０ センサ、１１８ スピーカ、１３０ モーションセンサ、１４０ 注視センサ、１５０ サーバ、１６０ コントローラ、１９０ ユーザ、２００ コンピュータ、２２０ 表示制御モジュール、２２１ 仮想カメラ制御モジュール、２２２ 視界領域決定モジュール、２２３ 視界画像生成モジュール、２２４ 基準視線特定モジュール、２３０ 仮想空間制御モジュール、２３１ 仮想空間定義モジュール、２３２ 仮想光源管理モジュール、２３３ 仮想オブジェクト生成モジュール、２３４ 仮想オブジェクト管理モジュール、２３５ 照射領域特定モジュール、２４０ メモリモジュール、２４１ 空間情報、２４２ オブジェクト情報、２４３ ユーザ情報、２５０ 通信制御モジュール、８００ 右コントローラ、８１０ 右手、１２００ 視界画像、１２２０，１２３０，１２４０，１２５０ オブジェクト。

Claims (11)

1. 仮想空間にオブジェクトを提示するためにコンピュータによって実行される方法であって、
   前記仮想空間を定義するステップと、
   前記仮想空間における光源の位置および一つ以上のオブジェクトの位置を特定するステップと、
   前記光源の位置と照射方向とに基づいて、当該光源からの光によって照らされる照射領域を特定するステップと、
   前記一つ以上のオブジェクトのうち、前記照射領域に位置するオブジェクトを前記仮想空間に提示するステップとを含む、方法。
2. 前記照射領域を特定するステップは、前記光源から照射される光の量が閾値以上の領域であるか否かに基づいて当該照射領域を特定することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記オブジェクトを前記仮想空間に提示するステップは、前記照射領域と当該照射領域以外の非照射領域とに跨って位置するオブジェクトのうちの非照射領域に位置する部分については提示しないことを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記仮想空間に提示されたオブジェクトのうち、前記照射領域から当該照射領域以外の非照射領域に位置することとなったオブジェクトを非表示にするステップをさらに含む、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 前記オブジェクトを非表示にするステップは、前記光源と前記一つ以上のオブジェクトとの位置の変化に基づいて、前記非照射領域に位置することが特定されたオブジェクトを非表示にすることを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記光源の位置を動かすステップをさらに含み、
   前記オブジェクトを非表示にするステップは、前記光源の位置が動いたことによって前記照射領域が変化したときに、前記非照射領域に位置することとなったオブジェクトを非表示にすることを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記オブジェクトを動かすステップをさらに含み、
   前記オブジェクトを非表示にするステップは、前記オブジェクトの位置が前記照射領域から前記非照射領域に動いたときに、当該オブジェクトを非表示にすることを含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記オブジェクトが動いたことに基づいて音声を出力するステップをさらに備え、
   前記音声を出力するステップは、前記オブジェクトの位置が前記照射領域から前記非照射領域に動いたことによって、当該オブジェクトを非表示にした場合に、音声の出力を継続することを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記照射領域の位置と、前記オブジェクトの色とに基づいて、前記仮想空間に提示するオブジェクトを決めるステップをさらに含む、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
11. 請求項１０に記載のプログラムを格納したメモリと、
    前記プログラムを実行するためのプロセッサとを備える、コンピュータ装置。

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