JP3978508B2 - 体感型仮想現実空間システム - Google Patents

Description

本発明は、ユーザーの体型、聴覚・視覚等の五感に合わせて現実の大きさで空間認識を可能にし、また室内だけでなくエクステリアもしくは映画館における画像認識等、多方面にわたって使用することのできる実物大モジュールによる体感型仮想現実空間システムに関する。

従来における仮想現実空間システムは、２次元（平面的）な視点によって表現されるものであり、３次元空間の表現方法として平面モニターを使用することで、平面的３次元でイメージを確認するようになっている。また、視界の広がりは、仮想空間の座標位置が利用者の視点となる前方に対し１８０度の角度範囲に限られていた。

また、従来の仮想空間は、ユーザーの動きや視点に対して反応するのではなく、マウス操作やキーボード操作等の端末操作性に左右される。しかも、従来の仮想空間は、２次元としてホームページ等の映像を配信させることでカタログ的な２次元平面の物品確認を行うことを主流としている。
特開２００２−２４５２９４号公報

しかしながら、従来における仮想現実空間システムは、２次元（平面的）な視点表現であり、それは映像的表現のため、画像の大きさやモニターの大きさによって立体表現が縮小してしまうものとなり、利用ユーザーはそこで表現される３次元表現のスケールを認識することができないものであった。

すなわち、３次元空間の表現方法として平面モニターを使用することで、平面的３次元でイメージを確認することはできるが、実際の距離感や大きさを認識することができないのである。しかも、凹凸感が無く、空間内を移動する場合に実際の画面まで距離があるため、上下左右前後の表現にどうしても距離感を出すことができないのである。また、視界の広がりも原因となり、例えば仮想空間の座標位置が従来は利用者の視点となる前方に対し１８０度の角度範囲にあって、視点を中心に３６０度の角度範囲に設定していないため、実際に空間内にいる感覚を味わうことは不可能であった。

また、従来の仮想空間は、ユーザーの動きや視点に対して反応するのではなく、マウス等の端末の操作性に左右されることから空間内を自由に動き回るといった自由性に乏しい。しかも従来の３次元空間は、実際の物などを立体化したものをその空間内に取り込むことができない。例えば従来の仮想空間は漠然と物の配置やカラーコーデイネートされた空間として表示されている物の具体的内容を知らせることができないもので、全てが仮想すなわち嘘に近いものであった。つまり、寸法や色・質感・特徴等を表現することが正確に行えるものではなかった。

また、従来の仮想空間は、不特定多数のユーザーが同時に参加することができず、コミュニケーション空間とはいえないものであった。当然、顔や体格を判断することも困難であった。結局は２次元としてホームページ等の映像配信の対応までであった。

また、従来はホームページ等のカタログ的な２次元平面の物品確認が主流となっており、物の形状、色、大きさ等を視覚的に確認することができなかった。例えば、商品在庫等の店頭で見る事ができる物ならば構わないが、受注生産品や在庫に無い物に対して注文するのはとてもリスクがあり不安なものであった。

また、従来の仮想空間は、確認の場であり、継続性と依存性が全く無く、一度観たら終わるようなプライベート空間としての位置付けが見出されていない。これは、仮想空間オリジナルの部屋を作るのではなく、実際の部屋を単に模様替えするだけのことになる。つまり、お金を掛けて満足するか分からない作業を行うだけのものとなる。また、従来は、物を買えば物は残るが、物が気に入らなくなったり、飽きたりすると最終的には捨てるということになる。実際の物品を使用することが基本と考えるからである。

また、従来における人のコミュニケーションは携帯電話や電子メール等を利用して会話するのであり、実際の親近感が無くジェスチャーや同じ物を見ながら対話するには、お互い同じ場所にいないと困難である。また、従来は世界中のお店に行くにはその国まで行くことが原則であった。勿論、インターネット売買は可能にしても、お店の雰囲気を感じることはできなかった。

そこで本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、利用ユーザーの体型、五感（聴覚、視覚等）に合わせて現実の大きさで構成された立体仮想空間内を実際の生活空間と同じように継続的且つ依存的に利用ユーザーだけのプライベート空間として利用可能にした実物大モジュールによる体感型仮想現実空間システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明にあっては、本体サーバー装置と、本体サーバー装置に挿入されて立体仮想現実プログラムを当該本体サーバー装置にインスツール可能にした専用パッケージソフトと、本体サーバー装置に対しワイヤレス対応でリアルタイムに送信可能となるように接続された状態でユーザーに装着され、前記立体仮想現実プログラムに基づいて仮想現実空間を体験可能としたユーザー専用装置とを備え、前記ユーザー専用装置は、立体仮想現実プログラム内の３次元変換したデータを、無限座標上の音、光、影の要素を含め、利用ユーザーの体型、五感に合わせて現実の大きさで構成した上下左右前後および時間の４次元パノラマとして変換すると共に、ユーザーの動作によって仮想現実空間を継続的に変化可能に構成したことを特徴とする。

また、ユーザー専用装置は、仮想現実空間内での距離や大きさを実際の物と全く同じに構成されるようにするものとできる。

更に、ユーザー専用装置は、仮想現実空間内での仮想物や仮想人との接触を可能にするものとできる。

また、本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想現実空間内で仮想物や仮想人以外の現実の物や人を登場させることを可能にした３次元スキャナー装置を備えたものとできる。

更に、本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想物や仮想人の３次元データのダウンロードや、第３者との送受信を可能にした通信手段を備えたことを特徴とする。

また、本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間の言語をユーザー使用の言語に対応させる字幕変換機能もしくは吹き替え機能を備えたものとすることができる。

更に、本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、これら装置の複数の増設に伴い、立体仮想空間内に複数のユーザーを参加可能にしたものとすることができる。

また、本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間内での様々な物や人、形状や環境に対して適用可能にしたものとできる。

更に、前記３次元スキャナー装置は、様々な産業分野に対応可能にし、物品の製造過程で様々な３次元データを仮想空間内に取り入れ可能にしたものとできる。

また、本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間内でのユーザーの音声に反応可能にしたものとできる。

更に、専用パッケージソフトは、ソフトをパッケージ化することで、データ複製の防止やウイルス汚染の防止、作成者の著作権保護を可能にしたことを特徴とする。

また、専用パッケージソフトは、複製やプログラム変更ができないプロテクトプログラムが含まれるものとしたことを特徴とする。

更に、本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間内で物品購入や音楽配信及び画像・映像配信データのダウンロードも可能とし、仮想クレジットや仮想銀行を利用して電子決済を可能にしたことを特徴とする。

また、前記ユーザー専用装置は、仮想物として仮想パソコンを仮想空間内に配置させ、この３次元データを利用することでＴＶ（映画）や音楽の鑑賞、ホームページの閲覧を可能にするものとできる。

更に、仮想空間全体に表現される物は、事前にプログラム化されることで、標示物の内容や価格を事前登録可能とし、使用ユーザーはそれを随時確認可能としたことを特徴とする。

本発明に依れば、利用ユーザーの体型、五感（聴覚、視覚等）に合わせて現実の大きさで構成された立体仮想空間内を実際の生活空間と同じように継続的且つ依存的に利用ユーザーだけのプライベート空間として利用可能にした実物大モジュールによる体感型仮想現実空間システムを提供することができる。

すなわち、本発明に係る体感型仮想現実空間システムによれば、ユーザーは映像としての平面的な動線を体験するのではなく、凹凸感と利用ユーザー自身の目の動きや顔の動き、体の動き等によって現実空間と全く同じように空間内を移動でき、不特定多数のユーザーとも同じ空間内で対話することができる。しかも、現実では体験することが困難なユーザーオリジナルの空間を持つことができる。

また、物の移動やブロードバンドの利用によって新たな物もダウンロードでき、３次元スキャニングの活用によって実物の人や物を仮想空間内に取り込むことができる。更に、不特定多数のユーザーとの会話でもプログラム化された空間内なので、既存の言語変換や字幕機能等によって世界中の人々との顔を合わせた会話も可能となる。しかも音声も全て距離感が分かる３次元音響として、上下左右前後の音の広がりが容易に体験できる。

更に、パッケージソフト内の４次元パノラマ空間プログラムと通信ネットワークプログラムを融合させることで、仮想空間の位置付けをもう一つのプライベート空間と容易に認識させることができる。しかも本体サーバー装置とユーザー専用体感装置とを利用することで現実に近い体感を体験でき、距離感や質感・音等の臨場感を表現できるシステムを容易に構築することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の一形態を説明すると、図において示される符号１は、本発明に係る体感型仮想現実空間システムの基本構成における本体サーバー装置であり、該本体サーバー装置１はインターネットに対応し、規格化された記録媒体等として例えば専用パッケージソフト２を本体サーバー装置１に挿入することで、各ソフトそれぞれのプログラム化された空間を体験できるようにしている。

具体的な仮想空間を可能にする媒体として、上記本体サーバー装置１、専用パッケージソフト２それぞれに加え、後述するユーザー専用装置３を備えている。このとき、前記本体サーバー装置１は専用パッケージソフト２を挿入することで、立体仮想現実プログラムを読み取り、本体サーバー装置１とユーザー専用装置３とがワイヤレスな例えば無線通信等により接続されることで、データをユーザー側にリアルタイムに送信すると共に、ユーザーの様々な動作に対応したデータを前記本体サーバー装置１にも伝達送信できるようにしている。

この専用パッケージソフト２自体は、ソフトをパッケージ化することで、データ複製やウイルス防止にも繋がり、作成者の著作権保護も可能にしている。すなわち、このような仮想空間を可能にする記録媒体としての専用パッケージソフト２は、様々な分野の産業に対応するべく当該専用パッケージソフト２内の基本動作プログラムを基準として作成されており、ソフトの内容は各分野のプログラム作成者の創作性に寄与し、著作権等の権利が厳密に保護されるようにしている。具体的には、専用パッケージソフト２は、独自のパッケージ商品としての例えば複製等やプログラム変更等ができないプロテクトプログラムが含まれる。

また、本体サーバー装置１に向けてワイヤレスに反応する仮想空間専用の視覚装置、聴覚装置、音声入力装置及び体型スキャニング装置等を備えたユーザー専用装置３を備えており、従来のようなネットワークを介してサーバーと接続された複雑なユーザー端末等を利用しなくても、利用ユーザー自身に装着させるだけで何人でも仮想空間に入り込むことができるようにしている。

すなわち、専用パッケージソフト２による仮想現実空間内の全てのデータは３次元に変換されており、４次元感覚で（聴覚、視覚等）で構成された上下左右前後の４次元パノラマがワイヤレスタイプのユーザー専用装置３によって作り出せるようにすることで、このユーザー専用装置３を使用した際に、２次元平面に対してのテクスチャーマッピングではなく、３次元凹凸面に対してのテクスチャーマッピングを行うことができ、これによって距離感のある４次元を容易に体験できるように構成している。

具体的には、３次元で構成された無数の座標上に音や光や影等の要素を含めてユーザー専用装置３がそれを４次元パノラマとして変換して表現するものとし、これにより自分の背中（後側）や上下部にある物がユーザー独自の視点や聴覚等で感じ取ることができ、且つ物を感じる現実の状態と等価なものとなることで、例えば人が背後から近づく感覚で後ろを見ると人が立っているというような感じが得られる。

また、ユーザー専用装置３には、ワイヤレスに反応する前記視覚装置、聴覚装置、音声入力装置及び体型スキャニング装置等に関連した各種のセンサー４が備え付けられ、このセンサー４によりユーザーの動きを読み取ることができるようにし、専用コードのジャックを必要とせずに単にユーザー専用装置３を装着するだけで、何人でもその場で参加することができるようにしている。すなわち、ユーザー専用装置３はワイヤレス対応なことから視覚装置、聴覚装置、音声入力装置及び体型スキャニング装置等は複数に増設することも可能であり、立体仮想空間内に複数のユーザーが参加することが可能となるのである。

具体的には、ユーザーの目の動きや顔の動き等の動作によって変化させ、且つ人間の五感等に反応させる仮想空間を継続的且つ依存的に利用できることから、時間の要素を含めることで４次元パノラマが可能となるようにしている。すなわち、本体サーバー装置１に挿入された専用パッケージソフト２と、ワイヤレスタイプのユーザー専用装置３との併用により、仮想空間は距離や大きさを実際のものと全く同じに構成され、物を配置した場合の空間の状況を把握するだけでなく、ユーザーがどのくらい手を伸ばせば届くのか、何歩移動したら目的点に到達するのか、どのくらいの速さで動けば良いのか等も判断できるものとしている。

また、ユーザー専用装置３の体型スキャニング装置に関連して、本体サーバー装置１に例えば３次元スキャナー装置５等を利用することによって、仮想物や仮想人だけでなく現実の物や人を仮想空間内に登場させることができるものとしている。すなわち、ＴＶ電話等の発展形とも言うべき、第３者の姿を登場させ、仮想空間内を移動しながら会話する等、当該仮想空間内での仮想物や仮想人との接触も可能である。また、本体サーバー装置１もしくはユーザー専用装置３は、仮想空間内でのユーザーの音声に反応可能にしている。例えば前記ユーザー専用装置３の音声入力装置によって、仮想空間内に登場する仮想上の人との対話もでき、例えば仮想空間内で時間での待ち合わせ等を行うことも可能としている。このとき、仮想空間は、専用パッケージソフト２内のプログラム化された空間のため、仮想空間の言語は、ユーザーが使用する言語に対応することができるよう聴覚装置もしくは音声入力装置には吹き替え機能６を備え、また視覚装置には字幕変換機能７を備えることで、バーチャルグローバルコミュニケーションを可能にしている。

また、仮想空間内では仮想上の実物大の家具等を自由に配置することができ、且つその物の中へ仮想的に収納したり使用することができる。また、前記ユーザー専用装置３の聴覚装置により、仮想空間内の音や会話等の臨場感も距離感を現実化することで容易に把握できるようにしている。例えば、仮想物品等として仮想パソコン等を仮想空間内に配置させ、この３次元データを利用することでＴＶ（映画）を観たり音楽を聴いたりホームページを見たりすることができる。このとき、仮想空間全体に表現される物等は、事前にプログラム化されることで、標示物の内容や価格等も事前に登録しておくことができるため、使用ユーザーはそれを随時確認する事ができ、しかも使用ユーザーに対しての購買宣伝に使用することもできる。

また、仮想空間は、ブロードバンド等の通信手段を利用して仮想物や仮想人等の３次元データのダウンロードや第３者に対する送受信が可能となるようにしてあり、これと同時にユーザー本人のプライベート仮想空間から第３者のプライベート仮想空間へ移動することも可能である。このとき、それぞれの本体サーバー装置１同士が任意の通信網で接続されていることを条件としている。また、仮想空間内では、物品購入や音楽配信及び画像・映像配信データのダウンロードも可能とし、仮想クレジットや仮想銀行等を利用して電子決済を可能にしている。そして、各産業業者はブロードバンドを通じて仮想空間内で商品説明や価格交渉等をユーザーと行えるようにしている。このように仮想空間は様々な人や物、形状や環境等に対応して自由に適用できるものとしている。

次に、本システムの使用について説明すると、本体サーバー装置１に専用パッケージソフト２を挿入して立体仮想現実プログラムを読み取る。そして、使用ユーザーはユーザー専用装置３を装着して、該ユーザー専用装置３をワイヤレスな無線通信等でもって本体サーバー装置１に接続する。こうしてデータをユーザー側にリアルタイムに送信すると共に、ユーザーの様々な動作に対応したデータを前記本体サーバー装置１にも伝達送信することが可能となる。

このとき、３次元で構成された無数の座標上に音や光や影等の要素を含めてユーザー専用装置３が該要素を４次元パノラマとして変換し表現する。こうして専用パッケージソフト２による仮想現実空間内の全てのデータは３次元に変換され、４次元感覚（聴覚、視覚等）で構成された上下左右前後の４次元パノラマがワイヤレスタイプのユーザー専用装置３によって作り出され、当該ユーザー専用装置３を利用するユーザー自身に装着させるだけで何人でも仮想空間に入り込めるものとなる。

また、ワイヤレスに反応する視覚装置、聴覚装置、音声入力装置及び体型スキャニング装置等に関連した各種のセンサー４でもってユーザーの動きを読み取る。このように読み取られたユーザーの目の動きや顔の動き等の動作によって継続的且つ依存的に仮想空間を変化させ且つ人間の五感等に反応させることで、時間の要素を含めた４次元パノラマが可能となる。

そして、ユーザー専用装置３の体型スキャニング装置に関連した本体サーバー装置１の３次元スキャナー装置５を使用し、必要に応じて、仮想物や仮想人だけでなく現実の物や人を仮想空間内に登場させる。

このとき使用される仮想空間の言語は、ユーザーが使用する言語に対応することができるよう聴覚装置もしくは音声入力装置には吹き替え機能を備え、また視覚装置には字幕変換機能を備えることで、バーチャルグローバルコミュニケーションが可能となる。

また仮想空間は、ブロードバンド等の通信手段によって仮想物や仮想人等の３次元データをダウンロードしたり、第３者に対する送受信を行ったりすると同時にユーザー本人のプライベート仮想空間から第３者のプライベート仮想空間へ移動することもできる。

本発明を実施するための最良の形態を示すシステム基本構成図である。

符号の説明

１ 本体サーバー装置
２ 専用パッケージソフト
３ ユーザー専用装置
４ センサー
５ ３次元スキャナー装置
６ 吹き替え機能
７ 字幕変換機能

Claims (15)

1. 本体サーバー装置と、本体サーバー装置に挿入されて立体仮想現実プログラムを当該本体サーバー装置にインスツール可能にした専用パッケージソフトと、本体サーバー装置に対しワイヤレス対応でリアルタイムに送信可能となるように接続された状態でユーザーに装着され、前記立体仮想現実プログラムに基づいて仮想現実空間を体験可能としたユーザー専用装置とを備え、前記ユーザー専用装置は、立体仮想現実プログラム内の３次元変換したデータを、無限座標上の音、光、影の要素を含め、利用ユーザーの体型、五感に合わせて現実の大きさで構成した上下左右前後および時間の４次元パノラマとして変換すると共に、ユーザーの動作によって仮想現実空間を継続的に変化可能に構成したことを特徴とする体感型仮想現実空間システム。
2. ユーザー専用装置は、仮想現実空間内での距離や大きさを実際の物と全く同じに構成されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の体感型仮想現実空間システム。
3. ユーザー専用装置は、仮想現実空間内での仮想物や仮想人との接触を可能にすることを特徴とする請求項１又は２記載の体感型仮想現実空間システム。
4. 本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想現実空間内で仮想物や仮想人以外の現実の物や人を登場させることを可能にした３次元スキャナー装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
5. 本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想物や仮想人の３次元データのダウンロードや、第３者との送受信を可能にした通信手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
6. 本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間の言語をユーザー使用の言語に対応させる字幕変換機能もしくは吹き替え機能を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
7. 本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、これら装置の複数の増設に伴い、立体仮想空間内に複数のユーザーを参加可能にしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
8. 本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間内での様々な物や人、形状や環境に対して適用可能にしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
9. 前記３次元スキャナー装置は、様々な産業分野に対応可能にし、物品の製造過程で様々な３次元データを仮想空間内に取り入れ可能にしたことを特徴とする請求項４記載の体感型仮想現実空間システム。
10. 本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間内でのユーザーの音声に反応可能にしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
11. 専用パッケージソフトは、ソフトをパッケージ化することで、データ複製の防止やウイルス汚染の防止、作成者の著作権保護を可能にしたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
12. 専用パッケージソフトは、複製やプログラム変更ができないプロテクトプログラムが含まれるものとしたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
13. 本体サーバー装置もしくはユーザー専用装置は、仮想空間内で物品購入や音楽配信及び画像・映像配信データのダウンロードも可能とし、仮想クレジットや仮想銀行を利用して電子決済を可能にしたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
14. 前記ユーザー専用装置は、仮想物として仮想パソコンを仮想空間内に配置させ、この３次元データを利用することでＴＶ（映画）や音楽の鑑賞、ホームページの閲覧を可能にしたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。
15. 仮想空間全体に表現される物は、事前にプログラム化されることで、標示物の内容や価格を事前登録可能とし、使用ユーザーはそれを随時確認可能としたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の体感型仮想現実空間システム。

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