JP2019203914A - 地震体験システム - Google Patents

Abstract

【課題】 実際に起こりうる地震に即した現実感のある模擬体験をさせることが可能な地震体験システムを提供する。【解決手段】 地震動を三次元的に発生させるための地震動発生手段２０と、地震動に合致した映像を表示するための地震映像表示手段３０と、地震動に合致した効果音を発生させるための効果音発生手段４０とを備える。地震映像表示手段３０は、体験者に装着させて三次元画像を表示するためのウェアラブル表示手段３１と、ウェアラブル表示手段３１の向き及び三次元的位置の情報を取得するための位置情報取得手段３２と、取得したウェアラブル表示手段３１の位置情報に基づいて、地震動に合致した三次元画像の表示制御を行うための表示制御手段３３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は地震体験システムに関するものであり、詳しくは、振動だけではなく視覚的にも地震を体験することが可能な地震体験システムに関するものである。

近年、大規模地震の発生が懸念される中、地震を再現するための装置を用いて実際に地震を体験させることにより、実際に地震が発生した際に、冷静な対処を可能として、被害の発生を最小限に止ようとする試みがなされており、地震を体験できるシステムが種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特許文献１に記載された技術は、構造物の地震時の挙動を解明して、地震安全性を実証するための実験システムである地震動発生システムを使用した地震体験装置に関するものである。この地震体験装置は、小規模な地震から過去に観測された大規模な地震のような水平方向及び上下方向の揺れを発生する地震動発生システムの振動台を、床に形成した凹部内に配置する。

そして、凹部の壁部に、振動台が水平方向に大きく揺れて当該壁部に衝突した際の衝撃を吸収する緩衝部材を配置するとともに、振動台上に地震体験エリアを設ける。この地震体験エリア内にシートベルト付きの椅子を設置して、当該椅子の前面及び側面にエアバッグを配置する一方、振動台に、当該振動台で発生した衝撃を感知する衝撃感知手段を配設して、衝撃感知手段の情報に基づいて振動台が所定の大きさの衝撃を受けたと判断したときに、エアバッグに対して作動指令を出力するエアバッグ制御手段を備えている。

特許文献２に記載された技術は、外部より地震等の振動、うねりを受ける場所における挙動を仮想現実空間にてシミュレートするための擬似体験装置に関するものである。この擬似体験装置は、仮想現実空間を実現する仮想現実部と、実空間での挙動を再現する入力波等の揺動データ、当該挙動に伴い発生する音響、映像をデータ化して記憶する記憶装置と、再現する場所、自然現象等の環境条件を選択する選択手段と、選択された環境条件に応じて各種データから揺動制御信号、音響発生信号及び映像制御信号を算出する計算手段とを備えている。

また、仮想現実部は、揺動制御信号に基づき当該仮想現実部を揺動させる多自由度動作可能な揺動手段と、音響発生信号に基づき音響を発生させる音響手段と、映像制御信号に基づき映像を出力する映像手段とを備えている。

特許文献３に記載された技術は、地震を模擬体験させるためのシステムに関するものである。この地震模擬体験システムは、地震による揺れの状況を映像で見せる画面と、地震による揺れの状況を振動で体験させる振動源と、地震による揺れの状況を音で聞かせるスピーカーとを備えている。そして、体験者に対して、地震による揺れの状況を、画面に表示される映像と、振動源から伝えられる振動と、スピーカーから発生する音とで、同時に伝えられるようになっている。また、このような態様で伝えられる揺れの状況を複数種類、比較して体験できるようになっている。

特許文献４に記載された技術は、実現象に則した、高い臨場感、没入感のある地震体験を可能とする模擬地震被害の仮想現実体験システムに関するものである。この模擬地震被害の仮想現実体験システムは、実現象に基づく複数種の地震被害データの間の同期をとる地震被害データ処理装置と、地震被害データ処理装置によって同期がとられた地震被害データを再生する地震被害データ再生部とを備えている。

特開２００１−２９６７９３号公報 特開２００３−６６８２５号公報 特開２００６−１８９４８１号公報 特開２０１７−１９９０１７号公報

しかし、上述した各特許文献に記載された技術を含めて、従来用いられていた地震を体験させるための技術は、さらなる改良の余地があった。例えば、従来の地震体験システムでは、模擬的に発生させた地震動で実際に家具等を動かしたり、地震動に合致した仮想映像を表示したりすることにより、体験者に地震を模擬的に体験させている。

しかし、実際に家具等を動かして地震を体験させる場合には、家具やガラス類の破片等が体験者に衝突して、予期せぬ怪我を生じるおそれがあった。また、仮想映像を表示する場合には、体験者が怪我をするおそれはほぼないが、体験者の現実の姿勢と仮想映像とが一致せずに、地震を効果的に模擬体験できない場合があった。

すなわち、体験者は常に同じ姿勢でいるとは限らず、地震動に合わせてしゃがみ込んでしまったり、安全な場所へ逃げようとしたりするのが現実である。例えば、体験者が座り込んで下を向いている場合に、椅子に座った状態の仮想映像を表示しても現実感に欠ける。また、複数の体験者が存在する場合に、互いに身体を支え合うことも考えら、このような実際の行動に即した仮想映像を表示することが、地震を模擬体験させる上で重要となる。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、実際に起こりうる地震に即した現実感のある模擬体験をさせることが可能な地震体験システムを提供することを目的とする。

本発明に係る地震体験システムは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る地震体験システムは、少なくとも、地震に伴う震動、映像、音を体験者に体験させるシステムであって、地震動を三次元的に再現するための地震動発生手段と、地震動に合致した映像を表示するための地震映像表示手段と、地震動に合致した効果音を発生させるための効果音発生手段と、地震に伴い発生する現象に関するデータを生成する地震データ生成手段とを備えている。

そして、地震映像表示手段は、体験者に装着させて三次元画像を表示するためのウェアラブル表示手段と、ウェアラブル表示手段の向き及び三次元的位置の情報を取得するための位置情報取得手段と、取得したウェアラブル表示手段の位置情報に基づいて、地震動に合致した三次元画像の表示制御を行うための表示制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、上述した地震体験システムにおいて、ウェアラブル表示手段は、同時に地震を体験する複数の体験者がそれぞれ装着し、表示制御手段は、各体験者が装着したウェアラブル表示手段の位置情報に基づいて、各体験者に固有の三次元画像を表示させるための制御を行うことが可能である。

また、上述した地震体験システムにおいて、体験者に体験させるための地震に関する諸条件を任意に設定可能な地震条件設定手段を備えることが好ましい。

また、上述した地震体験システムにおいて、体験者を保護するための保護手段を備えることが好ましい。

本発明に係る地震体験システムによれば、体験者が装着するウェアラブル表示手段（立体視ゴーグル等）の向き及び三次元的位置の情報を取得して、当該位置情報に基づいて、地震動に合致した三次元画像の表示制御を行っているため、体験者の行動に即した仮想映像を表示することが可能となる。

また、体験者に体験させるための地震に関する諸条件を任意に設定可能とすることにより、種々の態様で地震を発生させることができるので、実際に起こりうる地震に対応した現実感のある模擬体験をさせることが可能となる。

また、体験者を保護するための保護手段備えることにより、体験者が転倒して怪我をすることを未然に防止することができ、地震を模擬体験させる際の安全性を高めることが可能となる。

本発明の実施形態に係る地震体験システムの構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る地震体験システムの具体例を示す模式図。 本発明の実施形態に係る地震体験システムにおいて地震体験を実現するための手順を示す説明図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る地震体験システムを説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係る地震体験システムを説明するもので、図１はシステム構成を示すブロック図、図２はシステムの具体例を示す模式図、図３は地震体験を実現するための手順を示す説明図である。

＜地震体験システムの概要＞
本発明に係る地震体験システムは、少なくとも、地震に伴う震動、映像、音を体験者に体験させるシステムに関するものである。なお、体験者に体験させる地震に伴う現象は、震動、映像、音に限られず、臭いの発生、水の噴出等、地震とともに発生するあらゆる現象を含むものである。例えば、臭気発生装置やミスト発生装置を用いて、臭いを発生させたり、霧状の水を噴出させたりする。

また、本発明の実施形態に係る地震体験システムは、振動台のように体験者が搭乗する装置や立体視ゴーグルのように体験者が装着する装置と、コンピュータ及びこれに付帯する機器と、コンピュータにインストールされたソフトウェア（プログラム）により構成されるシステムである。そして、ソフトウェアがコンピュータに読み込まれることにより、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的手段によって、地震体験システムにおける情報の演算または加工を実現するようになっている。

コンピュータの付属機器とは、コンピュータの機能を発揮するためにコンピュータに接続された各種の機器のことであり、キーボード、マウス、タッチパッド、スキャナ等の入力手段、液晶表示装置、プリンタ、アンプ及びスピーカ等の出力手段、ＨＤＤ、ＳＤＤ、ＤＶＤ等の記憶手段等を含んでいる。

この地震体験システム７０は、図１に示すように、地震動を三次元的に発生させるための地震動発生手段２０と、地震動に合致した映像を表示するための地震映像表示手段３０と、地震動に合致した効果音を発生させるための効果音発生手段４０と、地震に伴い発生する現象に関するデータを生成する地震データ生成手段１０とを備えており、さらに、地震条件設定手段６０や保護手段５０を備えていてもよい。本発明に係る地震体験システム７０は、特に、地震映像表示手段３０に特徴を有している。詳細は後述するが、ウェアラブル表示手段（例えば、立体視ゴーグル）３１により、体験者の行動に即した仮想映像を表示することができるようになっている。

＜地震動発生手段＞
地震動発生手段２０は、地震動を三次元的に発生させるための手段であり、三軸方向（互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向）に振動する振動台１００（図２参照）と、振動台１００を振動させるための起震装置（図示せず）を主要な構成要素とする。図２に示すように、振動台１００は、基台（図示せず）に対して三軸方向に振動可能に取り付けられており、起震装置（図示せず）により三軸方向に振動するようになっている。起震装置を駆動させるための振動データの制御については、後に詳述する。

＜地震映像表示手段＞
地震映像表示手段３０は、地震動に合致した映像を表示するための手段であり、ウェアラブル表示手段３１と、位置情報取得手段３２と、表示制御手段３３とを備えている。本発明に係る地震体験システム７０では、このような地震映像表示手段３０を用いることにより、体験者の行動に即した仮想映像を表示することができるようになっている。

＜ウェアラブル表示手段＞
ウェアラブル表示手段３１は、体験者に装着させて三次元画像を表示するための手段であり、例えば、立体視ゴーグル１１０（図２参照）を用いることができる。立体視ゴーグル１１０とは、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイであり、体験者が装着して立体画像を視認するための装置である。すなわち、ヘッドマウントディスプレイには立体画像が表示され、あたかも立体画像の空間内に体験者が存在しているような感覚を味わうことができるようになっている。立体視ゴーグル１１０は、一眼式であってもよいし二眼式であってもよく、また、透過型であってもよいし密閉型であってもよい。立体視ゴーグル１１０に表示させるための映像データの制御については、後に詳述する。

立体視ゴーグル１１０に表示させるための映像データは、地震に伴い発生する現象を視覚化したもので、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ：仮想現実）、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）、ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：複合現実）、ＳＲ（Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ：代替現実）等として表示することができる。

ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）は、立体視ゴーグル１１０の表示画面に仮想的な現実情報を表示することにより、あたかも表示された世界に入り込んでしまったような体験が可能な技術である。ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）は、例えば、二次元バーコード等を読み取ることにより情報を呼び出して、立体視ゴーグル１１０の表示画面に現実の情報に拡張された情報を重ね合わせて表示し、現実世界で人が感知できる情報に「別の情報（拡張現実）」を加える技術のことである。

ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）とは、上述したＶＲ技術とＡＲ技術とを混合した技術であり、デジタル空間を主として現実世界の情報を受け取って反映させることにより、仮想現実に触れて操作することができるようになっている。ＳＲ（Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）は、現実世界に過去の映像を投映して、本来であれば実在しない人物や事象が目の前で存在しているように錯覚させる技術であり、立体視ゴーグル１１０の表示画面に、現在の映像と予め同じ場所で撮影した過去映像を織り交ぜて再生するようになっている。

＜位置情報取得手段＞
位置情報取得手段３２は、ウェアラブル表示手段３１の向き及び三次元的位置の情報を取得するための手段である。この位置情報取得手段３２は、立体視ゴーグル１１０を装着した体験者の頭の向き及び三次元的位置を読み取るための手段であり、ヘッドトラッキング機能を発揮するためのセンサー（例えば、ジャイロセンサー、加速度センサー等）や三次元計測機１４０（図２参照）を用いることができる。

位置情報取得手段３２によりウェアラブル表示手段３１の向き及び三次元的位置の情報を取得することにより、ウェアラブル表示手段３１（立体視ゴーグル１１０）を装着した体験者が立っているのか、座っているのか、中腰になっているのか、下を向いているのか、横を向いているのか、上を向いているのか等や、当該体験者が振動台１００のどの位置にいるか等に関する情報を取得することができる。

＜表示制御手段＞
表示制御手段３３は、ウェアラブル表示手段３１（立体視ゴーグル１１０）の位置情報に基づいて、地震動に合致した三次元画像の表示制御を行うための手段である。この表示制御手段３３は、ウェアラブル表示手段３１（立体視ゴーグル１１０）に組み込まれていてもよいし、ウェアラブル表示手段３１（立体視ゴーグル１１０）と情報の送受信を行うことが可能なパーソナルコンピュータ１３０（図２参照）の機能手段としてもよい。表示制御手段３３は、地震条件設定手段６０で設定された地震に関する諸条件に基づいて、ウェアラブル表示手段３１（立体視ゴーグル１１０）で表示する映像情報を作成（合成）するとともに、表示タイミング等を制御する。

また、同時に地震を体験する複数の体験者にそれぞれウェアラブル表示手段３１を装着させた場合に、表示制御手段３３は、各体験者が装着したウェアラブル表示手段３１の位置情報に基づいて、各体験者に固有の三次元画像を表示させるための制御を行う。

＜効果音発生手段＞
効果音発生手段４０は、地震動に合致した効果音を発生させるための手段であり、アンプ及びスピーカ等を備えた音響機器１２０（図２参照）からなる。効果音は、地震動で発生する種々の現象に伴う発生する音であり、建物が軋む音、家具が動く音、食器が割れる音、様々な物体が衝突する音、地鳴り等、どのような音であってもよい。また、スピーカから低周波を発生させることにより、聴覚だけではなく、触覚として効果音を体験させることもできる。なお、効果音発生手段４０は、ウェアラブル表示手段３１（立体視ゴーグル１１０）に組み込まれていてもよい。

＜地震データ生成手段＞
地震データ生成手段１０は、地震に伴い発生する現象に関するデータを生成するための手段である。この地震データ生成手段１０は、地震に関する諸条件に応じて、少なくとも、地震動発生手段２０で発生させる地震動、地震映像表示手段３０で表示する地震映像（ＶＲ映像）、効果音発生手段４０で発生する効果音に関するデータを生成する。なお、上述したように、地震に伴う現象は、震動、映像、音に限られず、臭いの発生、水の噴出等、地震とともに発生するあらゆる現象を含んでいてもよい。

また、地震データ生成手段１０は、例えば図３に示すように、建築物の地震を体験させる場合に、地震に関する諸条件（入力された諸条件）に応じて、解析モデルを作成し、想定する地震波に対応する想定階における応答（揺れ）を解析するとともに、想定階における応答（揺れ）に基づいて、室内家具の転倒シミュレーション等を行って室内被害状態データを生成する。そして、室内被害状況データを映像化することによりＶＲ映像に変換し、表示制御手段３３の制御によりウェアラブル表示手段３１にＶＲ映像を表示する。また、地震データ生成手段１０は、地震に伴う振動データや音データ等も生成する。

＜地震条件設定手段＞
地震条件設定手段６０は、体験者に体験させるための地震に関する諸条件を任意に設定するための手段である。地震に関する諸条件とは、例えば建築物の場合に、建物の構造に関する情報（Ｗ造、ＲＣ造、ＳＲＣ造、Ｓ造等）、地震を体験させる階（１階、１０階等）、建物の用途（事務所、住宅等）、発生させる地震波（Ｐ波及びＳ波の強さと継続時間）等である。地震条件設定手段６０を備えることにより、種々の態様で地震を再現して、体験者に対して実際に起こりうる地震に対応した現実感のある模擬体験をさせることができる。

地震条件設定手段６０により設定された地震に関する諸条件は、地震データ生成手段１０により解析されて、地震動発生手段２０で発生させる地震動、地震映像表示手段３０で表示する地震映像、効果音発生手段４０で発生する効果音に関するデータ等が生成される。

＜保護手段＞
保護手段５０は、体験者を保護するための手段であり、種々の態様の装置を用いることができる。保護手段５０としては、例えば、振動台１００を囲むようにして設けた手摺１５０（図２参照）、振動台１００上に載置した椅子に設けたシートベルト、体験者に装着させたハーネスを吊り下げて、体験者の移動を規制する移動規制装置を挙げることができる。

＜地震体験システムの具体例＞
図２を参照して、本発明の実施形態に係る地震体験システム７０の具体例を説明する。図２に示す例は、振動台１００の上に体験者が搭乗し、振動台１００を振動させると共に、体験者の位置情報に基づいて、体験者が装着した立体視ゴーグル１１０の表示画面にＶＲ映像を表示し、音響機器１２０（スピーカ）から効果音を発生させるようになっている。また、地震体験システム７０を構成する機器類は、パーソナルコンピュータ１３０により制御するようになっている。

図２に示す例では、振動台１００を対角に挟むようにして三次元計測機１４０を設置することにより、立体視ゴーグル１１０の位置をリアルタイムで計測する。また、振動台１００の周囲の適宜位置に音響機器１２０（スピーカ）を設置することにより、ＶＲ映像と連動させて家具の転倒音や建物等が軋む音を発生させる。なお、体験者の転倒を防止する必要がある場合には、振動台１００に手摺１５０等の保護手段５０を設置する。

また、振動台１００の脇に液晶表示装置１６０を設置して、体験者が立体視ゴーグル１１０により視認しているＶＲ映像を当該液晶表示装置１６０でも表示する。パーソナルコンピュータ１３０と機器類は、無線通信（ｗｉ−ｆｉ等）又は有線通信によりデータ通信を行うことにより、地震に関する種々の現象を発生させる。

１０ 地震データ生成手段
２０ 地震動発生手段
３０ 地震映像表示手段
３１ ウェアラブル表示手段
３２ 位置情報取得手段
３３ 表示制御手段
４０ 効果音発生手段
５０ 保護手段
６０ 地震条件設定手段
７０ 地震体験システム
１００ 振動台
１１０ 立体視ゴーグル
１２０ 音響機器
１３０ パーソナルコンピュータ
１４０ 三次元計測機
１５０ 手摺
１６０ 液晶表示装置

Claims (4)

1. 少なくとも、地震に伴う震動、映像、音を体験者に体験させるシステムであって、
   地震動を三次元的に発生させるための地震動発生手段と、
   前記地震動に合致した映像を表示するための地震映像表示手段と、
   前記地震動に合致した効果音を発生させるための効果音発生手段と、
   地震に伴い発生する現象に関するデータを生成する地震データ生成手段と、
   を備え、
   前記地震映像表示手段は、
   体験者に装着させて三次元画像を表示するためのウェアラブル表示手段と、
   ウェアラブル表示手段の向き及び三次元的位置の情報を取得するための位置情報取得手段と、
   取得したウェアラブル表示手段の位置情報に基づいて、地震動に合致した三次元画像の表示制御を行うための表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする地震体験システム。
2. 前記ウェアラブル表示手段は、同時に地震を体験する複数の体験者がそれぞれ装着し、
   前記表示制御手段は、各体験者が装着したウェアラブル表示手段の位置情報に基づいて、各体験者に固有の三次元画像を表示させるための制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の地震体験システム。
3. 体験者に体験させるための地震に関する諸条件を任意に設定可能な地震条件設定手段を備えた、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の地震体験システム。
4. 体験者を保護するための保護手段を備えた、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地震体験システム。

Images