JP2018129692A - 頭部装着型表示装置及びシミュレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】装着の際にユーザが大事とする内容についての要望に応えることができる頭部装着型表示装置及びシミュレーションシステム等の提供。【解決手段】ＨＭＤ２００（頭部装着型表示装置）は、表示部を有し、ユーザの視界を覆うようにユーザの前頭部に接触して前側装着位置に装着される前側フレーム１０と、前側フレーム１０に対して連結部６２により連結され、前側フレーム１０が前側装着位置に固定装着された状態でも可動自在であり、ユーザの後頭部に接触して後ろ側装着位置に装着される後ろ側フレーム２０と、後ろ側フレーム２０が後ろ側装着位置に装着された後、後ろ側フレーム２０を後ろ側装着位置に固定装着するための調整部５０を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、頭部装着型表示装置及びシミュレーションシステム等に関する。

従来より、バーチャルリアリティ（ＶＲ）の実現に好適な表示装置として、頭部装着型表示装置（以下、ＨＭＤ）が知られている。ＨＭＤの従来技術としては例えば特許文献１、２等に開示される技術がある。

特開平９−９０２７１号公報 実開平６−４４２７７号公報

特許文献１のＨＭＤは、ディスプレイと、ディスプレイをユーザの顔の前方に装着させるサスペンダを有する。サスペンダは、ユーザの頭部上に設けられてディスプレイの荷重を支えるベルトと、ベルトの両端を保持すると共に表示部に連結されるホルダーを有する。特許文献２のＨＭＤは、前面に装着する双眼のヘッドマウント形のディスプレイと、ディスプレイを支持するバンドと、頭部の形状に沿った曲線の弾性体の平板状のフレームと、フレームの他端に固定され、バンドの締め付けを調整する回転自在なツマミを有する。

ＨＭＤを装着するユーザは、ＨＭＤの視認性を気にしたり、ＨＭＤの装着により髪型が乱れないかを気にしたりする。また他人が装着したＨＭＤを装着することに対する衛生面の問題などを気にするユーザも存在する。このように、ＨＭＤの装着の際にユーザが大事とする内容には様々なものがあり、これまでのＨＭＤではこのようなユーザの要望に十分に応えることができなかった。

本発明の幾つかの態様によれば、装着の際にユーザが大事とする内容についての要望に応えることができる頭部装着型表示装置及び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、表示部を有し、ユーザの視界を覆うように前記ユーザの前頭部に接触して前側装着位置に装着される前側フレームと、前記前側フレームに対して連結部により連結され、前記前側フレームが前記前側装着位置に固定装着された状態でも可動自在であり、前記ユーザの後頭部に接触して後ろ側装着位置に装着される後ろ側フレームと、前記後ろ側フレームが前記後ろ側装着位置に装着された後、前記後ろ側フレームを前記後ろ側装着位置に固定装着するための調整部と、を含む頭部装着型表示装置に関係する。

本発明の一態様によれば、ユーザの視界を覆うように前側装着位置に装着される前側フレームと、前側フレームに連結部により連結されて可動自在であり、後ろ側装着位置に装着される後ろ側フレームが設けられる。そして本発明の一態様では、後ろ側フレームが後ろ側装着位置に装着された後に、後ろ側フレームを後ろ側装着位置に固定装着するための調整部が設けられる。このようにすれば、まず初めに、適正な視認性を確保できるように前側装着位置に前側フレームを装着し、その後に、後ろ側フレームを後ろ側装着位置に装着し、調整部により固定装着できるようになる。従って、装着の際にユーザが大事とする内容である視認性の確保等の要望に応えることができる頭部装着型表示装置等の提供が可能になる。

また本発明の一態様では、前記前側フレームが前記前側装着位置に装着された状態において、前記前側フレームに対する前記後ろ側フレームの相対的位置関係を調整するための第２の調整部を含んでもよい。

このようにすれば、前側フレームが前側装着位置に装着された状態で、前側フレームに対する後ろ側フレームの相対的位置関係を変化させ、その後に、後ろ側フレームを後ろ側装着位置に装着できるようになる。

また本発明の一態様では、前記第２の調整部は、前記連結部を回動中心として、前記前側フレームの長辺に沿った回転軸回りに、前記後ろ側フレームを回動自在に調整してもよい。

このようにすれば、前側フレームに対して後ろ側フレームを回動自在に動かすことが可能になり、例えば装着の際にユーザが大事とする内容である髪型の乱れの防止等の要望に応えることが可能になる。

また本発明の一態様では、前記調整部は、前記ユーザの後頭部に沿った前記後ろ側フレームの周長を調整してもよい。

このようにすれば、後ろ側フレームが後ろ側装着位置に装着された後、後ろ側フレームの周長を調整することで、後ろ側フレームを後ろ側装着位置に固定装着できるようになる。

また本発明の一態様では、前記調整部は、前記ユーザが回すことで前記後ろ側フレームの前記周長を調整するダイヤル部を含んでもよい。

このようにすれば、ユーザは、ダイヤル部を回すという簡素な操作で、後ろ側フレームの周長を調整して、後ろ側フレームを後ろ側装着位置に固定装着できるようになる。

また本発明の一態様では、前記調整部は、前記後ろ側フレームにおいて前記後ろ側装着位置に対応する位置に設けられてもよい。

このようにすれば、ユーザは、例えば一方の手で前側フレームを押さえながら、他方の手を用いて、調整部により後ろ側フレームの周長の調整を行うことが可能になる。

また本発明の一態様では、装着時にユーザの頭頂部に接触するヘッドバンド部と、前記ヘッドバンド部と前側フレームに連結されるバンド部を含んでもよい。

このようにすれば、前側フレームに対する後ろ側フレームの位置関係の変化を、バンド部等を用いて規制できるようになり、ユーザの利便性を向上できる。

また本発明の一態様では、前記後ろ側フレームには、左耳用のスピーカと右耳用のスピーカが設けられ、前記左耳用、右耳用のスピーカは、前記ユーザの頭頂部側から見た平面視において、前記ユーザの左耳、右耳に対してスピーカ面が装着時において非接触となる位置に取り付けられてもよい。

このようにすれば、ユーザの左耳、右耳とスピーカ面との接触が抑制され、衛生面の向上を図れるようになる。また、ユーザの左耳、右耳とスピーカ面との隙間を介して、緊急情報等の情報をユーザに伝えることが可能になる。

また本発明の一態様では、前記後ろ側フレームは、前記ユーザの左の側頭部に沿う第１の部材と、前記ユーザの右の側頭部に沿う第２の部材とを有し、前記左耳用のスピーカは、前記ユーザの頭頂部から見た平面視において、前記第１の部材の外側にスピーカ面が位置するように取り付けられ、前記第右耳用のスピーカは、前記ユーザの頭頂部から見た平面視において、前記第２の部材の外側にスピーカ面が位置するように取り付けられてもよい。

このようにすれば、第１、第２の部材の外側に左耳用、右耳用のスピーカのスピーカ面が位置するようになり、ユーザの左耳、右耳との接触を防止できるようになる。

また本発明の一態様では、前記後ろ側フレームには、前記ユーザのゲーム状況を報知する表示器が設けられてもよい。

このようにすれば、ギャラリー等に対して、ユーザのゲームプレイの状況、ゲームの進行状況、或いはゲームの成績の状況などのゲーム状況を効果的に報知できるようになる。

また本発明の一態様は、ユーザの頭部の第１の装着位置に接触して装着される第１のフレームと、前記第１のフレームに対して連結部により連結され、前記第１のフレームが前記第１の装着位置に固定装着された状態でも可動自在であり、前記ユーザの頭部の第２の装着位置に装着される第２のフレームと、前記第２のフレームが前記第２の装着位置に装着された後、前記第２のフレームを前記第２の装着位置に固定装着するための調整部と、を含む頭部装着型表示装置に関係する。

本発明の一態様によれば、第１の装着位置に装着される第１のフレームと、第１のフレームに連結部により連結されて可動自在であり、第２の装着位置に装着される第２のフレームが設けられる。そして本発明の一態様では、第２のフレームが第２の装着位置に装着された後に、第２のフレームを第２の装着位置に固定装着するための調整部が設けられる。このようにすれば、まず初めに、第１の装着位置に第１のフレームを装着し、その後に、第２のフレームを第２の装着位置に装着し、調整部により固定装着できるようになる。従って、装着の際にユーザが大事とする内容についての要望に応えることができる頭部装着型表示装置等の提供が可能になる。

また本発明の一態様では、前記第１のフレームは表示部を有し、前記ユーザの視界を覆うように前記ユーザの前頭部に接触して前側装着位置に装着される前側フレームと、前記ユーザの後頭部に接触して後ろ側装着位置に装着される後ろ側フレームのうちの一方のフレームであり、前記第２のフレームは、前記前側フレーム、前記後ろ側フレームのうちの他方のフレームであってもよい。

このように、第１、第２のフレームは、各々、前側フレーム、後ろ側フレームであってもよいし、或いは、後ろ側フレーム、前側フレームであってもよい。

また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の頭部装着型表示装置と、前記頭部装着型表示装置の表示画像を生成する処理装置と、を含むシミュレーションシステムに関係する。

本実施形態のＨＭＤの構成例を示す斜視図。 本実施形態のＨＭＤの構成例を示す側面図。 本実施形態のＨＭＤの構成例を示す上面図。 本実施形態のＨＭＤの構成例を示す正面図。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は本実施形態のＨＭＤの装着方法の説明図。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は本実施形態のＨＭＤの装着方法の説明図。 本実施形態のＨＭＤの変形例を示す斜視図。 本実施形態のシミュレーションシステムの構成例を示すブロック図。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）はＨＭＤのトラッキング処理の一例の説明図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）はＨＭＤのトラッキング処理の他の例の説明図。

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．ＨＭＤ
図１〜図４に本実施形態のＨＭＤ２００（頭部装着型表示装置）の構成例を示す。図１はＨＭＤ２００の斜視図、図２は側面図、図３は上面図、図４は正面図である。

図１に示すようにＨＭＤ２００は、前側フレーム１０（広義には第１、第２のフレームの一方のフレーム）と、後ろ側フレーム２０（広義には第１、第２のフレームの他方のフレーム）を含む。

前側フレーム１０は表示部（図８の表示部２２０）を有する。表示部は例えば有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などにより実現される。例えば表示部（左眼用、右眼用のディスプレイ、表示領域）は、ユーザの左眼、右眼に対向するように前側フレーム１０に設けられる。また前側フレーム１０には後述するようなレンズ等の光学系も設けれられる。

前側フレーム１０は、ユーザの視界を覆うようにユーザの前頭部に接触して、前側装着位置（前側装着場所）に装着される。例えば前側フレーム１０は、内側がＲ形状のパッド部１２を有する。このパッド部１２が、ＨＭＤ２００の装着時にユーザの両眼を囲む領域に接触する。両眼を囲む領域は、両眼の上側の前頭部の領域、両眼の下側の領域、左眼の左側の領域、右眼の右側の領域を含む。例えば、前側装着位置は少なくとも前頭部の領域の装着位置である。より具体的には、前側装着位置は例えば両眼を囲む領域の装着位置である。例えば前側フレーム１０の内側に設けられたリング状のパッド部１２が、ユーザの両眼の周囲の領域に対して視界を覆うように接触することで、前側フレーム１０が前側装着位置に装着される。

後ろ側フレーム２０は、図１、図３に示すように前側フレーム１０に対して連結部６２、６４により連結される。連結部６２は、前側フレーム１０の一方の端部と、後ろ側フレーム２０の一方の端部を連結する。連結部６４は、前側フレーム１０の他方の端部と、後ろ側フレーム２０の他方の端部を連結する。例えば図４に示すように前側フレーム１０には、突起部６３、６５（支持部）が設けられており、これらの突起部６３、６５が後ろ側フレーム２０の例えば穴部（不図示）に嵌合することで、連結部６２、６４による連結が実現される。

そして後ろ側フレーム２０は、前側フレーム１０が前側装着位置（前頭部、両眼の周囲の領域）に固定装着（密着）された状態でも可動自在（回転自在又は移動自在）であり、ユーザの後頭部に接触して後ろ側装着位置に装着される。後ろ側装着位置は、例えばユーザの後頭部の領域の位置であり、後ろ側フレーム２０に対して後頭部において接触する領域の位置である。

図３に示すように後ろ側フレーム２０は、ユーザの左こめかみから、左の側頭部、後頭部、右の側頭部に沿って、右こめかみに至るような形状となっている。例えば後ろ側フレーム２０は、一端が左こめかみ位置の連結部６２に連結される板状の部材４６（第１の部材）と、一端が右こめかみ位置の連結部６４に連結される板状の部材４８（第２の部材）と、一端が部材４６側に取り付けられるベルト２２と、一端が部材４８側に取り付けられるベルト２４を有する。ベルト２２、２４は、少なくともその一部が対向して重なるように設けられる。ベルト２２、２４の詳細は後述する。

そして本実施形態のＨＭＤ２００は、後ろ側フレーム２０が後ろ側装着位置に装着された後、後ろ側フレーム２０を後ろ側装着位置に固定装着するための調整部５０を含む。後ろ側フレーム２０が後ろ側装着位置に装着されるとは、後ろ側フレーム２０が、例えば後ろ側装着位置であるユーザの後頭部等に接触した状態である。後ろ側フレーム２０が後ろ側装着位置に固定装着されるとは、後ろ側フレーム２０が後ろ側装着位置に接触した後、調整部５０を用いた締め付け操作等により、後ろ側フレーム２０が後ろ側装着位置に対して所定圧力以上の押圧を与えて装着された状態である。例えば後述するように、調整部５０を用いた調整により、後ろ側フレーム２０の周長を短くすることで、後ろ側フレーム２０が後ろ側装着位置に対して押圧を与えて、ＨＭＤ２００がユーザの頭部に固定装着されるようになる。

このように本実施形態のＨＭＤ２００は、前側装着位置に装着される前側フレーム１０と、前側フレーム１０に対して連結部６２により連結され、前側フレーム１０が前側装着位置に固定装着された状態でも可動自在である後ろ側フレーム２０と、後ろ側フレーム２０を後ろ側装着位置に固定装着するための調整部５０が設けられる。このようにすれば、ユーザは、ＨＭＤ２００の視認性に重要な前側フレーム１０を、ユーザの視界を覆うように前側装着位置に装着した後、後ろ側フレーム２０を、可動自在に移動（回転移動、並進移動）させて、後ろ側装着位置に装着し、その後に調整部５０により固定装着できるようになる。こうすることで、ユーザが大事とする内容である視認性等を確保した後に、後ろ側フレーム２０を自在に動かして、調整部５０によりＨＭＤを固定装着できるようになり、装着の際にユーザが大事とする内容に応えることができるＨＭＤ２００の提供が可能になる。

また本実施形態のＨＭＤ２００は、前側フレーム１０が前側装着位置に装着（固定装着）された状態において、前側フレーム１０に対する後ろ側フレーム２０の相対的位置関係（角度関係）を調整するための調整部６０（第２の調整部）を含む。本実施形態では例えば図３の連結部６２、６４が調整部６０の機能を有している。この調整部６０により、前側フレーム１０に対して後ろ側フレーム２０を回転移動（或いは並進移動）することが可能になり、前側フレーム１０に対して後ろ側フレーム２０を可動自在にすることができる。即ち、前側フレーム１０に対する後ろ側フレーム２０の相対的位置関係を変化させることができ、最適な位置関係での後ろ側装着位置への後ろ側フレーム２０の装着が可能になる。

具体的には図３に示すように、調整部６０は、連結部６２、６４を回動中心（側面視での回動中心）として、前側フレーム１０の長辺に沿った回転軸ＡＸの回りに、後ろ側フレーム２０を回動自在に調整する。前側フレーム１０の長辺方向である方向ＤＲ１は、例えば連結部６２と連結部６４を結ぶ方向である。例えば方向ＤＲ１に直交する方向をＤＲ２とした場合に、後ろ側フレーム２０は、前側フレーム１０の方向ＤＲ２側に位置する。この方向ＤＲ１に沿った回転軸ＡＸにおいて、前側フレーム１０に対して後ろ側フレーム２０が回動自在になるように、前側フレーム１０と後ろ側フレーム２０が連結部６２、６４により連結されている。これにより、前側フレーム１０に対する後ろ側フレーム２０のスイング動作が可能になる。

一方、調整部５０は、ユーザの後頭部に沿った後ろ側フレーム２０の周長を調整する。具体的には調整部５０は、ユーザが回すことで後ろ側フレーム２０の周長を調整するダイヤル部５２（ツマミ部）を含む。例えば図１ではユーザがダイヤル部５２を右回りに回すことで、後ろ側フレーム２０の周長が短くなり、ＨＭＤ２００の装着の締め付け操作が可能になる。一方、ユーザがダイヤル部５２を左回りに回すことで、後ろ側フレーム２０の周長が長くなり、ＨＭＤ２００の装着の緩め操作が可能になる。なおダイヤル部５２等の調整部５０は、固定具５６により図２の後頭部側のケース８０に固定されている。

例えば後ろ側フレーム２０は、ベルト２２、２４を有している。ベルト２２、２４は互いが対向して重なり合うように、ユーザの後頭部側に設けられており、後頭部に沿ったＲ形状を有している。ベルト２２の一端は、左の側頭部側のケース３０に取り付けられており、他端は例えば自由端になっている。左の側頭部側のケース３０は、図３、図４に示すように左耳用のスピーカ４２を覆うように設けられる。ベルト２４の一端は、右の側頭部側のケース（不図示）に取り付けられており、他端は例えば自由端になっている。右の側頭部側のケースは右耳用のスピーカ４４を覆うように設けられる。

ベルト２２の中央部には開口が設けられており、図１に示すようにベルト２２の開口の上辺に歯２３（ラック）が設けられている。同様にベルト２４の中央部には開口が設けられおり、ベルト２４の開口の下辺に歯２５（ラック）が設けられている。調整部５０は、ダイヤル部５２の回転に連動して回転するギア５４（ピニオン）を有している。そして、ギア５４の歯は、上側においてベルト２２の歯２３と嵌合し、下側においてベルト２４の歯２５と嵌合する。従って、ユーザがダイヤル部５２を右回り（第１の回転方向）に回して、ギア５４が右回りに回ると、ベルト２２、２４の重なり部分の面積が大きくなる方向にベルト２２、２４が移動して、後ろ側フレーム２０の周長が短くなる。これによりＨＭＤ２００の装着の締め付け操作が可能になる。一方、ユーザがダイヤル部５２を左回り（第２の回転方向）に回して、ギア５４が左回りに回ると、ベルト２２、２４の重なり部分の面積が小さくなる方向にベルト２２、２４が移動して、後ろ側フレーム２０の周長が長くなる。これによりＨＭＤ２００の装着の緩め操作が可能になる。

また本実施形態では、調整部５０（ダイヤル部５２）は、後ろ側フレーム２０において後ろ側装着位置に対応する位置に設けられている。例えば図１に示すように、調整部５０は後ろ側フレーム２０に取り付けられており、ユーザの後頭部に対応する位置に設けられている。このようにすれば、ユーザは、後ろに手を回して調整部５０のダイヤル部５２を回すことで、ＨＭＤ２００の装着の締め付け操作や緩め操作を行うことが可能になる。

なお後頭部の位置から左側や右側に少しだけシフトした位置に、調整部５０（ダイヤル部５２）を設けてもよい。またダイヤル部５２を回す際のクリック感を実現するために、スプロケットやボールプランジャなどにより構成されるダイヤル部５２の回転の位置決め機構を設けてもよい。

また図１に示すようにＨＭＤ２００は、装着時にユーザの頭頂部に接触するヘッドバンド部７０を含む。またヘッドバンド部７０と前側フレーム１０に連結されるバンド部７２を含む。バンド部７２は例えば伸縮性の部材（ゴム等）により形成される。ヘッドバンド部７０は、一端が後ろ側フレーム２０の左耳側のケース３０に取り付けられ、他端が後ろ側フレーム２０の右耳側のケース（不図示）に取り付けられる。ヘッドバンド部７０はユーザの頭頂部の形状に沿ったＲ形状になっている。そしてバンド部７２は、ヘッドバンド部７０の中央部と前側フレーム１０の上端側の位置を連結する。

例えば本実施形態では、前側フレーム１０に対して後ろ側フレーム２０が回動自在に連結されているため、バンド部７２を設けないと、前側フレーム１０に対する後ろ側フレーム２０の回動を、何ら規制できなくなってしまう。この点、バンド部７２を設ければ、前側フレーム１０に対する後ろ側フレーム２０の回動の角度が一定角度以上になってしまうのを防止でき、ユーザの利便性を向上できる。

また図３、図４に示すように本実施形態では、後ろ側フレーム２０には、左耳用のスピーカ４２と右耳用のスピーカ４４が設けられている。そして左耳用、右耳用のスピーカ４２、４４は、図３、図４のようなユーザの頭頂部側から見た平面視において、ユーザの左耳、右耳に対してスピーカ面４３、４５が装着時において非接触となる位置に取り付けられている。即ちＨＭＤ２００を装着した場合に、ユーザの左耳、右耳がスピーカ面４３、４５に接触しないような位置に、スピーカ４２、４４が取り付けられている。

このようにすれば、例えば他人が装着したＨＭＤ２００をユーザが装着した際に、左耳、右耳がスピーカ面４３、４５に触れないようになり、衛生面の向上を図れる。またユーザがＨＭＤ２００を装着して、スピーカ４２、４４からゲーム音等が出力される状況では、緊急情報等の情報をユーザに伝えるのが難しくなる。この点、図３、図４のようにユーザの左耳、右耳とスピーカ面４３、４５の間に隙間が設けられるようにすれば、この隙間を介して緊急情報等の情報をユーザに伝えることが可能になる。

具体的には図３に示すように本実施形態では、後ろ側フレーム２０は、ユーザの左の側頭部に沿う部材４６（第１の部材）と、ユーザの右の側頭部に沿う部材４８（第２の部材）を有する。部材４６、４８は例えば板状の部材（硬質部材）である。そして左耳用のスピーカ４２は、ユーザの頭頂部から見た平面視において、部材４６の外側（頭部中央から左耳に向かう側）にスピーカ面４３が位置するように取り付けられる。右耳用のスピーカ４４は、ユーザの頭頂部から見た平面視において、部材４８の外側（頭部中央から右耳に向かう側）にスピーカ面４５が位置するように取り付けられる。

例えばＨＭＤ２００の装着時に、部材４６はユーザの左の側頭部や左耳に対向し、部材４８はユーザの右の側頭部や右耳に対向する。従って、部材４６よりも外側にスピーカ面４３が位置するようにスピーカ４２を配置することで、スピーカ面４３がユーザの左の側頭部や左耳に接触しないようになる。また部材４８よりも外側にスピーカ面４５が位置するようにスピーカ４４を配置することで、スピーカ面４５がユーザの右の側頭部や右耳に接触しないようになる。

なお図１においてＥ１に示す位置には、図４に示すようにマイク３２が設けられている。このようなマイク３２を設けることで、ゲームプレイ時に他のユーザとのチャット等が可能になり、対戦ゲームや共同ゲーム等の面白味を向上できる。またケーブル３４は、ＨＭＤ２００と、ＨＭＤ２００の表示画像の生成処理等を行う処理装置（図８、図９（Ｂ）の処理装置２５０）との間で情報の転送を行うためのゲーブルである。

また図２に示すように後ろ側フレーム２０には、ユーザのゲーム状況を報知する表示器８２（インディケータ）が設けられている。例えば後頭部側のケース８０に対して表示器８２が取り付けられている。表示器８２は、ユーザのゲーム状況を報知する報知情報を出力するデバイスである。図２では表示器８２として、例えば複数のＬＥＤ８４（広義には発光素子）が設けられており、ＬＥＤ８４を用いて、ＨＭＤ２００を装着するユーザのゲーム状況を報知している。例えばゲームを観戦するギャラリー等に対して、ユーザのゲーム状況を報知する。例えば、ゲームの最初では、表示器８２により青色の光を発光し、ユーザの体力パラメータ等のゲームパラメータ値が減少すると、黄色の光を発光する。そして更にゲームパラメータ値が減少すると、赤色の光を発光する。例えば表示器８２内に、発光色が異なる複数種類のＬＥＤ（発光素子）を設けることで、上記のようなゲーム状況等の報知処理を実現できるようになる。

ゲーム状況は、例えばユーザのゲームプレイの状況、ゲームの進行状況、或いはゲームの成績の状況などであり、例えばゲームのパラメータ等で表される種々の状況である。表示器８２によるゲーム状況の報知は、これらのゲームプレイの状況、ゲームの進行状況、或いはゲームの成績の状況などを、光、画像、又は音等を用いて報知することである。例えばディスプレイ（ＬＣＤ等）への画像の表示やスピーカからの音出力によりゲーム状況を報知してもよい。またトランスデューサーなどの振動デバイスを後ろ側フレーム２０（ケース８０）に設けて、振動デバイスを用いて、ゲーム状況をユーザに報知してもよい。

次に図５（Ａ）〜図６（Ｂ）を用いて本実施形態のＨＭＤ２００の装着方法について説明する。

まず図５（Ａ）のＡ１に示すように、ユーザＵＳは、自身の視界を覆うように前側フレーム１０を前頭部側の装着位置に装着する。具体的には図１のパッド部１２を両眼の周りに接触させて、左眼、右眼が表示部の左眼用領域、右眼領域の正面に来るようにＨＭＤ２００を装着する。こうすることで、適正な視認性が確保されたＨＭＤ２００の装着が可能になる。

この時、後ろ側フレーム２０の周長は長くなっており、図５（Ａ）のＡ２に示すように、ユーザＵＳの頭頂部と後ろ側フレーム２０の内側面との間には、十分なクリアランスが確保されている。このようなクリアランスが確保されていることで、前側フレーム１０を前頭部側の装着位置に装着する際に、後ろ側フレーム２０等がユーザＵＳの髪の毛に触れて髪型が乱れてしまうのを防止できる。例えば後ろ側フレーム２０は、図３の方向ＤＲ２（水平方向）に対して、例えば上向き方向に回動した状態になっている。このような後ろ側フレーム２０の回動は、図３の連結部６２、６４での軸ＡＸ周りの回転により実現される。

次に図５（Ｂ）のＡ３に示すように、ユーザＵＳは、後ろ側フレーム２０を前側フレーム１０の方に手を使って引き寄せる。これにより後ろ側フレーム２０の周長が短くなる。具体的には、この引き寄せ動作により、図１のギア５４が回転し、重なり部分の面積が大きくなる方向にベルト２２、２４が移動することで、後ろ側フレーム２０の周長が短くなる。これによりユーザＵＳの頭頂部と後ろ側フレーム２０の内側面との間のクリアランスは、図５（Ａ）に比べて狭くなる。

次に図６（Ａ）のＡ４に示すように、ユーザＵＳは、例えば後ろ側フレーム２０を手で持って、後頭部の装着位置側に移動する。そして、適切な装着位置に移動した後、図６（Ｂ）のＡ５に示すように、調整部５０のダイヤル部５２を回して、後ろ側フレーム２０の周長を短くする。即ち、ダイヤル部５２の回転によりギア５４が回転し、重なり部分の面積が大きくなる方向にベルト２２、２４が移動することで、後ろ側フレーム２０の周長が短くなり、ＨＭＤ２００の装着の締め付け操作が行われる。これにより適正な視認性（視界）が確保された状態で、ＨＭＤ２００をユーザの頭部にしっかりと固定装着できるようになる。

図７は本実施形態のＨＭＤ２００の変形例を示す斜視図である。本実施形態のＨＭＤ２００は、ユーザの頭部の第１の装着位置に接触して装着される第１のフレームと、第１のフレームに対して連結部により連結され、第１のフレームが第１の装着位置に固定装着された状態でも可動自在であり、ユーザの頭部の第２の装着位置に装着される第２のフレームと、第２のフレームが第２の装着位置に装着された後、第２のフレームを第２の装着位置に固定装着するための調整部を含む。

この場合の第１のフレームは、例えば前側フレーム１０と後ろ側フレーム２０のうちの一方のフレームであり、第２のフレームは、前側フレーム１０、後ろ側フレーム２０のうちの他方のフレームである。そして図１は、第１のフレームが前側フレーム１０であり、第２のフレームが後ろ側フレーム２０である場合の例である。一方、図７は、第１のフレームが後ろ側フレーム２０であり、第２のフレームが前側フレーム１０である場合の例である。

即ち図７のＨＭＤ２００は、ユーザの後頭部側の装着位置（第１の装着位置）に接触して装着される後ろ側フレーム２０（第１のフレーム）を含む。また後ろ側フレーム２０に対して連結部６２により連結され、後ろ側フレーム２０が後頭部側の装着位置に固定装着された状態でも可動自在であり、ユーザの前頭部側の装着位置（第２の装着位置）に装着される前側フレーム１０（第２のフレーム）を含む。また前側フレーム１０が前頭部側の装着位置に装着された後、前側フレーム１０を前頭部側の装着位置に固定装着するための調整部５１を含む。

つまり図７のＨＭＤ２００では、まず、後頭部側の装着位置（第１の装着位置）に対して、後ろ側フレーム（第１のフレーム）の内側面を接触させて装着する。その後、連結部６２により前側フレーム１０を回動させて、適正な視認性を確保できる前頭部側の装着位置（第２の装着位置）に前側フレーム１０を装着する。そしてユーザが調整部５１のダイヤル部５３を回すことで、前側フレーム１０を前頭部側の装着位置に固定装着する。なお図７では左眼側の調整部５１、ダイヤル部５３を示しているが、右眼側にも不図示の調整部、ダイヤル部が設けられている。図７の構成のＨＭＤ２００によれば、髪型を乱すことなく頭部に装着できるようになるため、装着時の髪型の乱れを気にするユーザの要望に応えることが可能になる。

例えば、これまでのＨＭＤは、ゴムバンドなどの弾性部材を用いてＨＭＤをユーザの頭部に固定していた。しかしながら、このような固定方法では、ゴムが縮んでいたりして、ＨＭＤの装着が困難になったり、ＨＭＤを装着しても、装着の固定度合いが緩かったりして、ユーザにとって不満点が多かった。また、ハードタイプのリング状のフレームを用いたＨＭＤでは、リング状のフレームにユーザが頭部を入れる過程で、髪型やメガネ位置がずれるなどしてしまい、ユーザの利便性を損ねてしまう。例えばＨＭＤを装着する際に、髪型を気にするユーザは、なるべく髪が乱れないようなＨＭＤの固定方法を望むし、ＨＭＤの視認性を重視するユーザは、最適な装着位置を決めてから全体を固定する方法を望む。

この点、本実施形態では、装着の際に、ユーザが大事とする内容（髪型、視界等）に関連する部分（視界に関連する部分、髪型に関連する部分）から先に、位置決め行って装着可能なＨＭＤ２００を提供している。

例えば図１の構成例では、まず初めに、ＨＭＤ２００の適正な視認性が確保できるように前頭部側に前側フレーム１０を装着し、その後に、後頭部側に後ろ側フレーム２０を固定装着できる。図７の構成例では、まず初めに、髪型が乱れないように後頭部側に後ろ側フレーム２０を装着し、その後に、前頭部側に前側フレーム１０を固定装着できる。従って、装着の際にユーザが大事とする内容に応えることができるＨＭＤ２００の提供が可能になる。

また本実施形態のＨＭＤ２００では、第１、第２のフレームの相対的位置関係を調整するための調整部６０（第２の調整部）が設けられる。例えば図１では、調整部６０により、前側フレーム１０に対する後ろ側フレーム２０の相対的位置関係を調整できる。例えば連結部６２（６４）を回動中心として、後ろ側フレーム２０を回動自在に調整できる。図７では、後ろ側フレーム２０に対する前側フレーム１０の相対的位置関係を調整できる。例えば連結部６２（６４）を回動中心として、前側フレーム１０を回動自在に調整できる。このような調整部６０を設けることで、図１の構成例においては、図５（Ａ）、図５（Ｂ）のように、調整部６０により後ろ側フレーム２０を回動させることで、頭頂部と後ろ側フレーム２０の間のクリアランスを確保した状態での装着が可能になる。これにより、ＨＭＤ２００の装着により髪型が乱れてしまうのを効果的に抑制できる。またハードタイプのリング状のフレームを用いたＨＭＤに比べて、ＨＭＤ２００の装着が容易になり、ユーザの利便性を向上できる。また図７の構成例においては、調整部６０により前側フレーム１０を回動させることで、適正な視認性（視界）を確保した前側フレーム１０の装着が可能になる。

また本実施形態では、調整部５０（５１）により後ろ側フレーム２０の周長を調整しながら、ＨＭＤ２００を装着できる。例えば、後ろ側フレーム２０の周長を長くした後、調整部５０により周長を短くすることで、適切な装着位置でのＨＭＤ２００の装着が可能になる。例えば調整部５０が後頭部側に設けられることで、ユーザは、例えば一方の手で前側フレーム１０を自身の顔側に押さえつけながら、他方の手で調整部５０を操作して、ＨＭＤ２００の締め付け操作を行うことが可能になる。

また本実施形態では、装着時にユーザの頭頂部に接触するヘッドバンド部７０や、ヘッドバンド部７０と前側フレーム１０に連結されるバンド部７２が設けられる。このようにすれば、前側フレーム１０に対して後ろ側フレーム２０が回動自在に連結される場合に、前側フレーム１０に対する後ろ側フレーム２０の回動を、バンド部７２により規制できるようになる。また前側フレーム１０に対するヘッドバンド部７０の位置もバンド部７２により規制できるようになり、ユーザの利便性を向上できる。

また本実施形態では、図３、図４に示すように、左耳用のスピーカ４２とユーザの左耳の間や、右耳用のスピーカ４４とユーザの右耳の間のクリアランスを確保できる。従って、スピーカ面がユーザの耳に触れてしまうのが防止され、衛生面の向上を図れる。また、緊急情報をユーザに伝えるような状況が生じた場合にも、緊急情報を知らせる音声が、当該クリアランスを介してユーザの耳に伝わるようになり、より安全で適切なシミュレーションシステムの運営が可能になる。

また本実施形態では、後ろ側フレーム２０には、ユーザのゲーム状況を報知する表示器８２が設けられている。従って、ユーザのゲーム状況を他のユーザに対して効果的に伝えることが可能になる。これにより、例えばゲームを観戦するユーザに対して、より観戦を楽しめるような情報を伝えることが可能になる。或いは、他のユーザが当該ユーザのゲーム状況を、表示器８２により簡素に認識できるようになるため、例えばマルチプレーヤゲームにおいて有用な情報の報知が可能になる。

２．シミュレーションシステム
図８は、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、画像生成システム）の構成例を示すブロック図である。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２５０を含む。処理装置２５０は、処理部１００、記憶部１７０等により実現される。或いは処理装置２５０は、操作部１６０、Ｉ／Ｆ部１９４又は通信部１９６等を含んでもよい。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、ＳＮＳのサービスを提供するシステム、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、或いは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。なお、本実施形態のシミュレーションシステムは図８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。

操作部１６０は、ユーザ（プレーヤ）が種々の操作情報（入力情報）を入力するためのものである。操作部１６０は、例えば操作ボタン、方向指示キー、ジョイスティック、ハンドル、ペダル、レバー又は音声入力装置等の種々の操作デバイスにより実現できる。

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）、ＳＳＤ、光ディスク装置などにより実現できる。記憶部１７０は、オブジェクト情報記憶部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。

ＨＭＤ２００（頭部装着型表示装置）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。

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９（Ａ）、図９（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１０（Ａ）、図１０（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。またＨＭＤ２００の位置、方向を特定することでユーザの視点位置、視線方向を特定するのではなく、ユーザの視点位置、視線方向を直接に特定するトラッキング処理を採用してもよい。

ＨＭＤ２００の表示部２２０は例えば有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などにより実現できる。例えばＨＭＤ２００の表示部２２０には、ユーザの左眼の前に設定される第１のディスプレイ又は第１の表示領域と、右眼の前に設定される第２のディスプレイ又は第２の表示領域が設けられており、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眼用画像と右眼用画像を生成し、第１のディスプレイに左眼用画像を表示し、第２のディスプレイに右眼用画像を表示する。或いは１つのディスプレイの第１の表示領域に左眼用画像を表示し、第２の表示領域に右眼用画像を表示する。またＨＭＤ２００には左眼用、右眼用の２つの接眼レンズ（魚眼レンズ）が設けられており、これによりユーザの視界の全周囲に亘って広がるＶＲ空間が表現される。そして接眼レンズ等の光学系で生じる歪みを補正するための補正処理が、左眼用画像、右眼用画像に対して行われる。この補正処理は表示処理部１２０が行う。

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、操作部１６０からの操作情報や、ＨＭＤ２００でのトラッキング情報（ＨＭＤの位置及び方向の少なくとも一方の情報。視点位置及び視線方向の少なくとも一方の情報）や、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）、仮想空間設定処理、移動体処理、仮想カメラ制御処理、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ェ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。例えば、プロセッサはハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。例えば、プロセッサは、回路基板に実装された１又は複数の回路装置（例えばＩＣ等）や、１又は複数の回路素子（例えば抵抗、キャパシター等）で構成することもできる。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 Signal Processor）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。またプロセッサは、アナログ信号を処理するアンプ回路やフィルター回路等を含んでもよい。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、情報取得部１１１、仮想空間設定部１１２、移動体処理部１１３、仮想カメラ制御部１１４、ゲーム処理部１１５、報知処理部１１６、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、操作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、操作部１６０を用いてユーザが入力した操作情報や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。例えば情報取得処理、仮想空間設定処理、移動体処理、仮想カメラ制御処理、ゲーム処理（シミュレーション処理）、表示処理、或いは音処理などの演算処理を行う。

情報取得部１１１（情報取得処理のプログラムモジュール）は種々の情報の取得処理を行う。例えば情報取得部１１１は、ＨＭＤ２００を装着するユーザの位置情報などを取得する。情報取得部１１１はユーザの姿勢情報（方向情報）などを取得してもよい。

仮想空間設定部１１２（仮想空間設定処理のプログラムモジュール）は、オブジェクトが配置される仮想空間（オブジェクト空間）の設定処理を行う。例えば、移動体（人、ロボット、車、電車、飛行機、船、モンスター又は動物等）、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）を仮想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のオブジェクト情報記憶部１７２には、仮想空間でのオブジェクト（パーツオブジェクト）の位置、回転角度、移動速度、移動方向等の情報であるオブジェクト情報がオブジェクト番号に対応づけて記憶される。仮想空間設定部１１２は、例えば各フレーム毎にこのオブジェクト情報を更新する処理などを行う。

移動体処理部１１３（移動体処理のプログラムモジュール）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（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。例えば移動体処理部１１３は、操作部１６０によりユーザが入力した操作情報や、取得されたトラッキング情報や、プログラム（移動・動作アルゴリズム）や、各種データ（モーションデータ）などに基づいて、移動体（モデルオブジェクト）を仮想空間内で移動させたり、移動体を動作（モーション、アニメーション）させる制御処理を行う。具体的には、移動体の移動情報（位置、回転角度、速度、或いは加速度）や動作情報（パーツオブジェクトの位置、或いは回転角度）を、１フレーム（例えば１／６０秒）毎に順次求めるシミュレーション処理を行う。なおフレームは、移動体の移動・動作処理（シミュレーション処理）や画像生成処理を行う時間の単位である。移動体は、例えば実空間のユーザ（プレーヤ）に対応するユーザ移動体である。ユーザ移動体は、仮想空間の仮想ユーザ（仮想プレーヤ、アバター）や、或い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）などである。

仮想カメラ制御部１１４（仮想カメラ制御処理のプログラムモジュール）は、仮想カメラの制御を行う。例えば、操作部１６０により入力されたユーザの操作情報やトラッキング情報などに基づいて、仮想カメラを制御する処理を行う。

例えば仮想カメラ制御部１１４は、ユーザの一人称視点又は三人称視点として設定される仮想カメラの制御を行う。例えば仮想空間において移動するユーザ移動体の視点（一人称視点）に対応する位置に、仮想カメラを設定して、仮想カメラの視点位置や視線方向を設定することで、仮想カメラの位置（位置座標）や姿勢（回転軸回りでの回転角度）を制御する。或いは、ユーザ移動体に追従する視点（三人称視点）の位置に、仮想カメラを設定して、仮想カメラの視点位置や視線方向を設定することで、仮想カメラの位置や姿勢を制御する。

例えば仮想カメラ制御部１１４は、視点トラッキングにより取得されたユーザの視点情報のトラッキング情報に基づいて、ユーザの視点変化に追従するように仮想カメラを制御する。例えば本実施形態では、ユーザの視点位置、視線方向の少なくとも１つである視点情報のトラッキング情報（視点トラッキング情報）が取得される。このトラッキング情報は、例えばＨＭＤ２００のトラッキング処理を行うことで取得できる。そして仮想カメラ制御部１１４は、取得されたトラッキング情報（ユーザの視点位置及び視線方向の少なくとも一方の情報）に基づいて仮想カメラの視点位置、視線方向を変化させる。例えば、仮想カメラ制御部１１４は、実空間でのユーザの視点位置、視線方向の変化に応じて、仮想空間での仮想カメラの視点位置、視線方向（位置、姿勢）が変化するように、仮想カメラを設定する。このようにすることで、ユーザの視点情報のトラッキング情報に基づいて、ユーザの視点変化に追従するように仮想カメラを制御できる。

ゲーム処理部１１５（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１１５（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。ゲーム処理は、例えば、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、開始したゲームを進行させる処理、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、或いはゲーム成績を演算する処理などである。

報知処理部１１６（報知処理のプログラムモジュール）は各種の報知処理を行う。例えばユーザのゲーム状況を報知する報知情報の生成処理を行う。図２の表示器８２は、生成された報知情報の出力を行う。例えば光、画像又は音等により出力する。また報知処理部１１６は、例えばユーザ等に対する警告の報知処理を行ってもよい。報知処理は、例えば画像や音による報知処理であってもよいし、振動デバイスや音響などを用いた報知処理であってもよい。

表示処理部１２０（表示処理のプログラムモジュール）は、ゲーム画像（シミュレーション画像）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、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、仮想空間において仮想カメラ（所与の視点。左眼用、右眼用の第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（音処理のプログラムモジュール）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。

次にトラッキング処理の例について説明する。図９（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９（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の左側面に設けられている。またＨＭＤの右側面、上面等にも不図示の受光素子が設けられている。

またユーザＵＳは、現実世界の銃を模したガン型コントローラ２９０を所持しており、このガン型コントローラ２９０にも、受光素子２０４、２０５（フォトダイオード）が設けられている。これらの受光素子２０４、２０５を用いることで、ガン型コントローラ２９０の位置や方向を特定できる。またガン型コントローラ２９０には、銃の引き金のスイッチが設けられており、このスイッチを操作することで、仮想空間の移動体が銃を発砲する。

またユーザＵＳは、処理装置２５０を例えば背中に装着している。例えばユーザＵＳはジャケットを着ており、このジャケットの背面側に処理装置２５０が取り付けられている。処理装置２５０は例えばノート型ＰＣ等の情報処理装置により実現される。そしてこの処理装置２５０とＨＭＤ２００はケーブル２５２により接続されている。例えば処理装置２５０は、ＨＭＤ２００に表示される画像（ゲーム画像等）の生成処理を行い、生成された画像のデータがケーブル２５２を介してＨＭＤ２００に送られ、ＨＭＤ２００に表示される。この処理装置２５０は、このような画像の生成処理以外にも、本実施形態の各処理（情報取得処理、仮想空間設定処理、移動体処理、仮想カメラ制御処理、ゲーム処理、報知処理、表示処理又は音処理等）を行うことが可能になっている。なお、本実施形態の各処理を、施設に設置されたＰＣ等の処理装置（不図示）により実現したり、当該処理装置と、ユーザＵＳが装着する処理装置２５０の分散処理により実現してもよい。

図９（Ｂ）に示すように、シミュレーションシステムの周辺には、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９（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ＵＳの頭の位置や向く方向（視点位置、視線方向）を検出できるようになる。またガン型コントローラ２９０に設けられる受光素子２０４、２０５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、ガン型コントローラ２９０の位置及び方向の少なくとも一方を検出できるようになる。

図１０（Ａ）にＨＭＤ２００の他の例を示す。図１０（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。またユーザＵＳが所持するガン型コントローラ２９０にも、発光素子２３７、２３８（ＬＥＤ）が設けられている。なおガン型コントローラ２９０には少なくとも１つの発光素子が設けられていればよい。

そして図１０（Ｂ）に示す撮像部１５０を、ユーザＵＳの周囲の少なくとも１つの場所（例えば前方側、或いは前方側及び後方側など）に設置し、この撮像部１５０により、ＨＭＤ２００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ＵＳの頭部（ＨＭＤ）のトラッキングを実現する。即ちユーザＵＳの頭部の３次元位置や向く方向（視点位置、視線方向）を検出する。

例えば図１０（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ＵＳ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ＵＳ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ＵＳ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。

また撮像部１５０により、ガン型コントローラ２９０の発光素子２３７、２３８の光を撮像する。即ち、撮像部１５０の撮像画像には、発光素子２３７、２３８のスポット光が映り、この撮像画像の画像処理を行うことで、ＨＭＤ２００の場合と同様に、ガン型コントローラ２９０の位置及び方向の少なくとも一方を検出できる。

なお、発光素子２３１〜２３８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。

また、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９（Ａ）〜図１０（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９（Ｂ）のベースステーション２８０、２８４、図１０（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。

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（第１のフレーム、第２のフレーム等）と共に記載された用語（前側フレーム、後ろ側フレーム等）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ＨＭＤ２００の構成、構造、装着手法、位置情報の取得処理、仮想空間の設定処理、移動体の移動処理、表示処理、ゲーム処理、報知処理等も、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。

ＵＳ ユーザ、ＤＲ１、ＤＲ２ 方向、
１０ 前側フレーム、１２ パッド部、２０ 後ろ側フレーム、２２、２４ ベルト、
２３、２５ 歯、３０ ケース、３２ マイク、３４ ケーブル、
４２、４４ スピーカー、４３ ４５ スピーカ面、５０、５１ 調整部、
５２、５３ ダイヤル部、５４ ギア、５６ 固定具、
６０ 調整部（第２の調整部）、６２ ６４ 連結部、６３、６５ 突起部、
７０ ヘッドバンド部、７２ バンド部、８０ ケース、８２ 表示器、８４ ＬＥＤ、
１００ 処理部、１０２ 入力処理部、１１０ 演算処理部、１１１ 情報取得部、
１１２ 仮想空間設定部、１１３ 移動体処理部、１１４ 仮想カメラ制御部、
１１５ ゲーム処理部、１１６ 報知処理部、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、１６０ 操作部、
１７０ 記憶部、１７２ オブジェクト情報記憶部、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）、２０１〜２０５ 受光素子、２１０ センサ部、
２２０ 表示部、２３１〜２３８ 発光素子、２４０ 処理部、
２５０ 処理装置、２５２ ケーブル、２８０、２８４ ベースステーション、
２８１、２８２、２８５、２８６ 発光素子、２９０ ガン型コントローラ

Claims (13)

1. 表示部を有し、ユーザの視界を覆うように前記ユーザの前頭部に接触して前側装着位置に装着される前側フレームと、
   前記前側フレームに対して連結部により連結され、前記前側フレームが前記前側装着位置に固定装着された状態でも可動自在であり、前記ユーザの後頭部に接触して後ろ側装着位置に装着される後ろ側フレームと、
   前記後ろ側フレームが前記後ろ側装着位置に装着された後、前記後ろ側フレームを前記後ろ側装着位置に固定装着するための調整部と、
   を含むことを特徴とする頭部装着型表示装置。
2. 請求項１において、
   前記前側フレームが前記前側装着位置に装着された状態において、前記前側フレームに対する前記後ろ側フレームの相対的位置関係を調整するための第２の調整部を含むことを特徴とする頭部装着型表示装置。
3. 請求項２において、
   前記第２の調整部は、
   前記連結部を回動中心として、前記前側フレームの長辺に沿った回転軸回りに、前記後ろ側フレームを回動自在に調整することを特徴とする頭部装着型表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記調整部は、
   前記ユーザの後頭部に沿った前記後ろ側フレームの周長を調整することを特徴とする頭部装着型表示装置。
5. 請求項４において、
   前記調整部は、
   前記ユーザが回すことで前記後ろ側フレームの前記周長を調整するダイヤル部を含むことを特徴とする頭部装着型表示装置。
6. 請求項４又は５において、
   前記調整部は、
   前記後ろ側フレームにおいて前記後ろ側装着位置に対応する位置に設けられていることを特徴とする頭部装着型表示装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   装着時にユーザの頭頂部に接触するヘッドバンド部と、前記ヘッドバンド部と前側フレームに連結されるバンド部を含むことを特徴とする頭部装着型表示装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記後ろ側フレームには、左耳用のスピーカと右耳用のスピーカが設けられ、
   前記左耳用、右耳用のスピーカは、前記ユーザの頭頂部側から見た平面視において、前記ユーザの左耳、右耳に対してスピーカ面が装着時において非接触となる位置に取り付けられていることを特徴とする頭部装着型表示装置。
9. 請求項８において、
   前記後ろ側フレームは、前記ユーザの左の側頭部に沿う第１の部材と、前記ユーザの右の側頭部に沿う第２の部材とを有し、
   前記左耳用のスピーカは、前記ユーザの頭頂部から見た平面視において、前記第１の部材の外側にスピーカ面が位置するように取り付けられ、
   前記第右耳用のスピーカは、前記ユーザの頭頂部から見た平面視において、前記第２の部材の外側にスピーカ面が位置するように取り付けられることを特徴とする頭部装着型表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    前記後ろ側フレームには、前記ユーザのゲーム状況を報知する表示器が設けられていることを特徴とする頭部装着型表示装置。
11. ユーザの頭部の第１の装着位置に接触して装着される第１のフレームと、
    前記第１のフレームに対して連結部により連結され、前記第１のフレームが前記第１の装着位置に固定装着された状態でも可動自在であり、前記ユーザの頭部の第２の装着位置に装着される第２のフレームと、
    前記第２のフレームが前記第２の装着位置に装着された後、前記第２のフレームを前記第２の装着位置に固定装着するための調整部と、
    を含むことを特徴とする頭部装着型表示装置。
12. 請求項１１において、
    前記第１のフレームは、
    表示部を有し、前記ユーザの視界を覆うように前記ユーザの前頭部に接触して前側装着位置に装着される前側フレームと、前記ユーザの後頭部に接触して後ろ側装着位置に装着される後ろ側フレームのうちの一方のフレームであり、
    前記第２のフレームは、前記前側フレーム、前記後ろ側フレームのうちの他方のフレームであることを特徴とする頭部装着型表示装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の頭部装着型表示装置と、
    前記頭部装着型表示装置の表示画像を生成する処理装置と、
    を含むことを特徴とするシミュレーションシステム。

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