JP6930353B2

JP6930353B2 - 仮想現実体感システム

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Publication number: JP6930353B2
Application number: JP2017195365A
Authority: JP
Inventors: 伸一大久保
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: JP2019066805A

Description

本発明は、体感者の身体動作を伴う仮想現実体感システムに関する。

仮想現実（バーチャルリアリティー、ＶＲなどとも呼ばれる）体感型の訓練用装置、エクササイズ装置、アミューズメント装置、ゲーム装置などが普及している。例えば、自動車の運転席、ハングライダーの操縦部などを模したプラットフォームに搭乗した体感者に、プラットフォームの駆動機構による動作と連動した仮想現実の映像を提供することで、体感者は本当にその場所に居て操作をしているかのような感覚を体感することができる。体感者からのインプットに対して、プラットフォームの動作や仮想現実の映像が追従することによって、体感者は仮想現実の空間を現実の空間であるかのように感じることができる。

特許文献１には、体感者の手と腕を置くグリッパーユニットと、足を置くフットユニットを備え、体感者の体の重心移動によって、前後左右に傾動可能なムーヴメント装置が記載されている。ムーヴメント装置の動作に連動した仮想現実の映像が、ヘッドマウントディスプレイを通して体感者に視認されることが記載されている。

特許文献２には、訓練シミュレータまたはゲームシミュレータなどに使用されるモーションベース装置として、ベースプレートと搭乗機が設置される上部プレートとの間に、３つの油圧シリンダーを三角構造で配置し、その３つの油圧シリンダーに油圧供給手段によって油圧動力を供給することにより、搭乗機が設置される上部プレートを上下運動および揺れ運動させ、ダイナミックな仮想搭乗状況を演出するモーションベース装置が記載されている。

特許文献３には、鳥のような飛行を体験することができるモーションプラットフォームが記載されている。このモーションプラットフォームは、鳥の翼を模した部分を備えており、当該部分を体感者が鳥のように羽ばたかせることによって、モーションプラットフォームの駆動機構により体感者の搭乗部が上下方向に動くことが記載されている。

米国特許出願公開第２０１７／０００３７３９号明細書特開平１１−２１８１０５号公報米国特許第９７１１０５９号明細書

しかしながら、特許文献１に記載されたムーヴメント装置は、体感者の体の重心移動によって、前後左右に傾動することはできるものの、上下方向に動作することはできない。
特許文献２に記載されたモーションベース装置は、上下方向に動作することはできるものの、仮想現実ソフトウェアを解釈した制御コンピュータが、各油圧シリンダーに供給される圧油を制御することで搭乗機を上下運動および揺れ運動させるものであるため、搭乗機に搭乗している体感者の直感的な身体動作と連動した上下運動を実現することはできず、仮想現実の体感者にとって、その体感性は十分ではない。
特許文献３に記載されたモーションプラットフォームでは、体感者が手を鳥のように羽ばたかせるというインプットに基づいて、体感者の搭乗部を上昇および下降させることはできるものの、インプットとなる体感者の身体動作は、鳥のように手を羽ばたかせるという身体動作に限られているため、利用可能な仮想現実のコンテンツは限られてしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、利用可能な仮想現実のコンテンツが多く、体感者の直感的な身体動作と連動した上下駆動を可能とすることで体感者の体感性を向上させた仮想現実体感システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、体感者の身体動作を伴う仮想現実体感システムであって、前記体感者が視認する仮想現実の映像を生成する映像生成部と、前記映像生成部によって生成された仮想現実の映像を表示する表示部と、ベース部と、前記ベース部上に固定設置された上下駆動機構部と、前記上下駆動機構部に連結された前記体感者が搭乗する搭乗部と、を有する本体部と、前記映像生成部、前記表示部および前記本体部のそれぞれと通信可能に接続された制御部と、を備え、前記搭乗部は、前記体感者の足以外の部位からの第１荷重を受ける第１荷重支持部と、前記体感者の足からの第２荷重を受ける第２荷重支持部と、を有し、前記第１荷重支持部は、前記第１荷重を検知する第１センサ部を有し、前記第２荷重支持部は、前記第２荷重を検知する第２センサ部を有し、前記制御部は、前記体感者の身体動作に伴い、前記第２センサ部によって検知される前記第２荷重が前記第１センサ部によって検知される前記第１荷重よりも大きくなった際に、前記上下駆動機構部によって前記搭乗部を上昇させるとともに、前記上昇と連動した仮想現実の映像を前記映像生成部に生成させ、かつ前記表示部に表示させ、前記制御部は、前記体感者の身体動作に伴い、前記第２センサ部によって検知される前記第２荷重がゼロになった際に、または前記第１センサ部によって検知される前記第１荷重が急峻に増大した際に、前記上下駆動機構部によって前記搭乗部を下降させるとともに、前記下降と連動した仮想現実の映像を前記映像生成部に生成させ、かつ前記表示部に表示させる、仮想現実体感システムである。

前記第１荷重支持部は、前記体感者の臀部、胸部または腹部を支持してもよい。

上記の仮想現実体感システムは、前記ベース部と前記搭乗部との間に設けられ、前記搭乗部の前記下降を付勢する付勢部材をさらに有していてもよい。

前記付勢部材は、ゴムまたはバネとしてもよい。

前記上下駆動機構部は、油圧式または空圧式のシリンダーとしてもよい。

前記表示部は、前記体感者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイとしてもよい。

本発明によれば、利用可能な仮想現実のコンテンツが多く、体感者の直感的な身体動作と連動した上下駆動を可能とすることで体感者の体感性を向上させた仮想現実体感システムとすることができる。

本発明の一実施形態の仮想現実体感システムを示す斜視図であり、体感者が基本姿勢をとっている状態を示している。本発明の一実施形態の仮想現実体感システムを示す斜視図であり、体感者が上昇動作をとっている状態を示している。本発明の一実施形態の仮想現実体感システムを示す斜視図であり、体感者が下降動作をとっている状態を示している。本発明の一実施形態の変形例の仮想現実体感システムを示す側面図である。本発明の一実施形態の変形例の仮想現実体感システムを示す側面図であり、体感者が基本姿勢をとっている状態を示している。本発明の一実施形態の変形例の仮想現実体感システムを示す側面図であり、体感者が上昇動作をとっている状態を示している。本発明の一実施形態の変形例の仮想現実体感システムを示す側面図であり、体感者が下降動作をとっている状態を示している。本発明の一実施形態およびその変形例の仮想現実体感システムの構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る仮想現実体感システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の仮想現実体感システム１００を示す斜視図である。仮想現実を体感する体感者１は、仮想現実体感システム１００に搭乗して基本姿勢をとっている。

仮想現実体感システム１００は、映像生成部２と、表示部３と、本体部４と、制御部５とを備えている。制御部５は、映像生成部２、表示部３および本体部４のそれぞれと通信可能に接続されている。図１に示す構成において、映像生成部２と表示部３とは互いに通信可能に接続され、両者は制御部５を介さない場合であっても互いに通信可能に構成されている。

制御部５は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などを含むプロセッサから構成される。制御部５は、プログラムなどを記憶するメモリなどの他の構成を有していてもよい。制御部５と各部との通信は、ケーブルなどを用いた有線方式でもよいし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを用いた無線方式でもよいし、有線方式と無線方式とを組み合わせたハイブリッド方式でもよい。

映像生成部２は、体感者１が視認する仮想現実の映像を生成する。後述するように、制御部５は、体感者１の身体動作に伴う信号を本体部４（搭乗部４３）から受信する。本体部４からの当該信号に基づいて、制御部５は、体感者１の身体動作と連動した仮想現実の映像を生成させるべく映像生成部２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、映像生成部２は、体感者１の身体動作と連動した仮想現実の映像を生成する。
映像生成部２は、例えば、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などから構成される。映像生成部２は、制御部５の中にその一部として組み込まれていてもよい。

表示部３は、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示する。制御部５は、上述のように映像生成部２に体感者１の身体動作と連動した仮想現実の映像を生成させるとともに、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を体感者１が視認できるよう表示させるべく表示部３に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、表示部３は、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を体感者１に向けて表示する。
表示部３は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどを備える表示装置から構成される。例えば、表示部３として、体感者１の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイを用いることができる。表示部３として、ヘッドマウントディスプレイを用いることで、大型のスクリーンを設置する必要がなく、仮想現実体感システム１００の小型化を図ることができる。表示部３としてのヘッドマウントディスプレイは、スマートフォンなどの携帯情報端末を筐体に取り付けて構成されるものであってもよい。
なお、図１に示す構成において、映像生成部２と表示部３とは互いに直接接続されているため、両者は制御部５を介さなくとも互いに通信可能である。このため、表示部３は、制御部５からの信号ではなく、映像生成部２からの信号のみに基づいて仮想現実の映像を表示することもできる。この場合には、制御部５からの信号の送信先を減らすことができる。

本体部４は、ベース部４１と、上下駆動機構部４２と、搭乗部４３とを有している。

ベース部４１は、仮想現実体感システム１００が設置されるフロアーの床面と接しており、上下駆動機構部４２および搭乗部４３を支える。
ベース部４１を床面に強固に固定して取り付けるために、ベース部４１は、アンカー部材などを取り付けるための図示しない開口部を有していてもよい。ベース部４１には、ステンレス、アルミニウム、カーボン、樹脂材料、木材料などの公知の材料を用いることができる。

上下駆動機構部４２は、ベース部４１上に固定設置されている。図１に示すように、上下駆動機構部４２は、搭乗部４３を上昇および下降させる（矢印Ｚの方向に移動させる）ことが可能に構成された機構を有している。後述するように、制御部５は、体感者１の身体動作に伴う信号を本体部４（搭乗部４３）から受信する。本体部４からの当該信号に基づいて、制御部５は、体感者１の身体動作と連動した搭乗部４３の上昇または下降をさせるべく上下駆動機構部４２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、上下駆動機構部４２は、体感者１の身体動作と連動した上昇駆動または下降駆動を行い、搭乗部４３を上昇または下降させる。
上下駆動機構部４２は、油圧式または空圧式のシリンダーや、ボールねじ、電動リニアアクチュエーターなどから構成される。上下駆動機構部４２として、油圧式または空圧式のシリンダーを用いる場合には、比較的小さなサイズで高速かつ大きな動力を得ることができるため好ましい。
ベース部４１と上下駆動機構部４２とは、図示しないボルトなどで互いに固定されている。上下駆動機構部４２の筐体には、ステンレス、アルミニウム、カーボンなどの公知の材料を用いることができる。

搭乗部４３は、上下駆動機構部４２に連結されている。搭乗部４３は、体感者１の足以外の部位（図１において体感者１の臀部）からの第１荷重４４ａを受ける第１荷重支持部４４と、体感者１の足からの第２荷重４５ａを受ける第２荷重支持部４５とを有している。図１に示すように、搭乗部４３は椅子型の形状であって、その下端部において前方に向かって延出した延出面を有している。第１荷重支持部４４は、搭乗部４３の座面となる位置に配置され、第２荷重支持部４５は、体感者１の足裏が触れる延出面に配置されている。
なお、搭乗部４３は図１に示すような椅子型には限られない。例えば、搭乗部として、体感者１が座面に跨るように搭乗する乗馬型の搭乗部としてもよい。
上下駆動機構部４２と搭乗部４３とは、図示しないボルトなどで連結されている。搭乗部４３を形成する材料としては、ステンレス、アルミニウム、カーボン、樹脂材料、木材料などの公知の材料を用いることができる。

第１荷重支持部４４は、第１荷重４４ａを検知する第１センサ部４４ｂを有している。第１センサ部４４ｂは検知によって、第１荷重４４ａに関する情報を取得することができ、より具体的には、第１荷重支持部４４が第１荷重４４ａを受けているか否か、受けている第１荷重４４ａの大きさ、第１荷重４４ａの大きさの経時的変化などに関する情報を取得することができる。第１センサ部４４ｂは、制御部５と通信可能に接続されており、第１センサ部４４ｂが取得した第１荷重４４ａに関する情報は、第１センサ部４４ｂから制御部５に送信される。
第１センサ部４４ｂは、公知のセンサから構成される。例えば、第１センサ部４４ｂのセンサには、ひずみゲージ式、磁歪式、静電容量式などのロードセルを用いることができる。第１センサ部４４ｂは、第１荷重支持部４４の全面（搭乗部４３の座面の全面）に配置されていてもよいし、体感者１の身体動作に伴う第１荷重４４ａの変化を検知できる範囲で、その配置面積を小さくしてもよい。

第２荷重支持部４５は、第２荷重４５ａを検知する第２センサ部４５ｂを有している。第２センサ部４５ｂは検知によって、第２荷重４５ａに関する情報を取得することができ、より具体的には、第２荷重支持部４５が第２荷重４５ａを受けているか否か、受けている第２荷重４５ａの大きさ、第２荷重４５ａの大きさの経時的変化などに関する情報を取得することができる。第２センサ部４５ｂは、制御部５と通信可能に接続されており、第２センサ部４５ｂが取得した第２荷重４５ａに関する情報は、第２センサ部４５ｂから制御部５に送信される。
第２センサ部４５ｂは、第１センサ部４４ｂと同様の構成とすることができる。第２センサ部４５ｂは、第２荷重支持部４５の全面（搭乗部４３の下端部における延出面の全面）に配置されていてもよいし、体感者１の身体動作に伴う第２荷重４５ａの変化を検知できる範囲で、その配置面積を小さくしてもよい。

後述するように、制御部５は、第１センサ部４４ｂからの第１荷重４４ａに関する情報と、第２センサ部４５ｂからの第２荷重４５ａに関する情報とを取得することで、体感者１の身体動作を把握する。そして、制御部５は、把握した体感者１の身体動作と連動するように、映像生成部２、表示部３、および上下駆動機構部４２に各種の指示信号を送信する。

次に、上記の構成を備える仮想現実体感システム１００の作用について、図１から図３を参照して説明する。仮想現実体感システム１００は、体感者１が搭乗部４３に着座している状態が体感者１の基本姿勢となるような仮想現実のコンテンツを想定している。

図１に示す状態において、仮想現実を体感する体感者１は、搭乗部４３に着座して基本姿勢をとっている。
体感者１が着座して基本姿勢をとっている場合には、体感者１から搭乗部４３にかかる荷重の大半は、搭乗部４３の座面である第１荷重支持部４４に第１荷重４４ａとしてかかる。体感者１の足は、搭乗部４３の延出面である第２荷重支持部４５に触れているものの、第２荷重支持部４５が受ける第２荷重４５ａはそれほど大きいものとはならない。
つまり、制御部５は、第１センサ部４４ｂからの第１荷重４４ａに関する情報と、第２センサ部４５ｂからの第２荷重４５ａに関する情報とを取得して、第２センサ部４５ｂによって検知される第２荷重４５ａがゼロではなく、第１センサ部４４ｂによって検知される第１荷重４４ａが、第２センサ部４５ｂによって検知される第２荷重４５ａよりも大きい場合には、体感者１は搭乗部４３に着座して基本姿勢をとっていると判断（把握）する。

制御部５は、体感者１が基本姿勢をとっていると判断（把握）した場合には、上下駆動機構部４２に対して搭乗部４３を上昇または下降させるような指示は出さない。
従って、上下駆動機構部４２は、搭乗部４３を上昇または下降させるような上昇駆動または下降駆動をすることはない。

図２は、体感者１が上昇動作をとっている状態を示している。体感者１が直感的な上昇動作をとる場合には、体感者１の臀部は、搭乗部４３の座面である第１荷重支持部４４から離れるため、第１荷重支持部４４にかかる第１荷重４４ａはゼロとなる。一方で、体感者１からの荷重は、体感者１の足が置かれる搭乗部４３の延出面である第２荷重支持部４５に第２荷重４５ａとしてかかる。
つまり、制御部５は、第１センサ部４４ｂからの第１荷重４４ａに関する情報と、第２センサ部４５ｂからの第２荷重４５ａに関する情報とを取得して、第２センサ部４５ｂによって検知される第２荷重４５ａが、第１センサ部４４ｂによって検知される第１荷重４４ａよりも大きくなった際に、体感者１は搭乗部４３において上昇動作をとったと判断（把握）する。

制御部５は、体感者１が上昇動作をとったと判断（把握）した場合には、体感者１の上昇動作と連動した仮想現実の映像を生成させるべく映像生成部２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、映像生成部２は、体感者１の上昇動作と連動した仮想現実の映像を生成する。

制御部５は、上述のように映像生成部２に体感者１の上昇動作と連動した仮想現実の映像を生成させるとともに、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示させるべく表示部３に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、表示部３は、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示する。

制御部５は、体感者１の上昇動作と連動した搭乗部４３の上昇をさせるべく上下駆動機構部４２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、上下駆動機構部４２は、体感者１の上昇動作と連動した上昇駆動を行い、搭乗部４３を上昇させる（矢印Ｚの方向に移動させる）。

体感者１の上昇動作と連動するように、制御部５からの指示（信号）に基づき、上下駆動機構部４２によって搭乗部４３が上昇し、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示部３が表示する。
つまり、制御部５は、体感者１の上昇動作という直感的な身体動作に伴い、第２センサ部４５ｂによって検知される第２荷重４５ａが第１センサ部４４ｂによって検知される第１荷重４４ａよりも大きくなった際に、上下駆動機構部４２によって搭乗部４３を上昇させるとともに、当該上昇と連動した仮想現実の映像を映像生成部２に生成させ、かつ表示部３に表示させる。

図３は、体感者１が下降動作をとっている状態を示している。体感者１が直感的な下降動作をとる場合には、体感者１の臀部は、搭乗部４３の座面である第１荷重支持部４４に衝突するため、第１荷重支持部４４にかかる第１荷重４４ａは急峻に増大する。一方で、体感者１が直感的な下降動作をとる場合には、体感者１の足は、搭乗部４３の延出面である第２荷重支持部４５から離れるため、第２荷重支持部４５にかかる第２荷重４５ａはゼロとなる。
つまり、制御部５は、第１センサ部４４ｂからの第１荷重４４ａに関する情報と、第２センサ部４５ｂからの第２荷重４５ａに関する情報とを取得して、第２センサ部４５ｂによって検知される第２荷重４５ａがゼロになった際に、または第１センサ部４４ｂによって検知される第１荷重４４ａが急峻に増大した際に、体感者１は搭乗部４３において下降動作をとったと判断（把握）する。

制御部５は、体感者１が下降動作をとったと判断（把握）した場合には、体感者１の下降動作と連動した仮想現実の映像を生成させるべく映像生成部２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、映像生成部２は、体感者１の下降動作と連動した仮想現実の映像を生成する。

制御部５は、上述のように映像生成部２に体感者１の下降動作と連動した仮想現実の映像を生成させるとともに、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示させるべく表示部３に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、表示部３は、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示する。

制御部５は、体感者１の下降動作と連動した搭乗部４３の下降をさせるべく上下駆動機構部４２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、上下駆動機構部４２は、体感者１の下降動作と連動した下降駆動を行い、搭乗部４３を下降させる（矢印Ｚの方向に移動させる）。

体感者１の下降動作と連動するように、制御部５からの指示（信号）に基づき、上下駆動機構部４２によって搭乗部４３が下降し、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示部３が表示する。
つまり、制御部５は、体感者１の下降動作という直感的な身体動作に伴い、第２センサ部４５ｂによって検知される第２荷重４５ａがゼロになった際に、または第１センサ部４４ｂによって検知される第１荷重４４ａが急峻に増大した際に、上下駆動機構部４２によって搭乗部４３を下降させるとともに、当該下降と連動した仮想現実の映像を映像生成部２に生成させ、かつ表示部３に表示させる。

以上説明したように、本実施形態の仮想現実体感システム１００において、体感者１の足以外の部位からの第１荷重４４ａを受ける第１荷重支持部４４に第１センサ部４４ｂを設け、体感者１の足からの第２荷重４５ａを受ける第２荷重支持部４５に第２センサ部４５ｂを設ける。制御部５は、第１センサ部４４ｂからの第１荷重４４ａに関する情報と、第２センサ部４５ｂからの第２荷重４５ａに関する情報とを取得して、体感者１の直感的な身体動作を把握することができる。そして、制御部５は、体感者１の直感的な身体動作（上昇動作または下降動作）と連動するように、上下駆動機構部４２によって搭乗部４３を上昇または下降させるとともに、当該上昇または当該下降と連動した仮想現実の映像を映像生成部２に生成させ、かつ表示部３に表示させることができる。

本実施形態の仮想現実体感システム１００によれば、制御部５は、搭乗部４３を上昇または下降させるトリガーとなる体感者１の身体動作を把握するために、体感者１からの非直感的な身体動作を伴うインプットを必要としない。非直感的な身体動作を伴うインプットとは、体感者１が直感的に上昇動作または下降動作をとる場合に、それと連動するように搭乗部を上昇または下降させるために、体感者１が手元にあるスイッチを手で押すようなインプットなどが該当する。

本実施形態の仮想現実体感システム１００において、制御部５は、第１センサ部４４ｂからの第１荷重４４ａに関する情報と、第２センサ部４５ｂからの第２荷重４５ａに関する情報とを取得することで、体感者１の身体動作を把握することができるため、本システムを利用可能な仮想現実のコンテンツは非常に多い。

従って、本実施形態の仮想現実体感システム１００によれば、利用可能な仮想現実のコンテンツは多く、体感者１の直感的な身体動作と連動した上下駆動を可能とすることで体感者１の体感性を向上させることができる。

次に、本実施形態の仮想現実体感システムの変形例について説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

（変形例１）
図４は、本実施形態の変形例１である仮想現実体感システム２００を示す側面図である。
図４において、図面の見やすさの観点から、映像生成部２および制御部５を省略している。しかしながら、図４に示す仮想現実体感システム２００は、図１に示す仮想現実体感システム１００と同様に、映像生成部２および制御部５を備えている。つまり、仮想現実体感システム２００においても、図８に示すブロック図のとおり、制御部５は、映像生成部２、表示部３および本体部４（第１センサ部４４ｂ、第２センサ部４５ｂ、および上下駆動機構部４２）のそれぞれと通信可能に接続されている。

仮想現実体感システム２００は、付勢部材２０を有している。付勢部材２０は、ベース部４１と搭乗部４３との間に設けられている。仮想現実体感システム２００の他の構成は、上記の仮想現実体感システム１００と同様である。

付勢部材２０は、付勢部材２０の一端が固定された第１固定板２１を介して、ベース部４１に取り付けられている。付勢部材２０は、付勢部材２０の他端が固定された第２固定板２２を介して、搭乗部４３に取り付けられている。第１固定板２１および第２固定板２２は、図示しないボルトなどによってベース部４１および搭乗部４３にそれぞれ取り付けられている。

付勢部材２０は、体感者１の直感的な下降動作と連動するように上下駆動機構部４２によって搭乗部４３を下降させる際に、搭乗部４３の下降を付勢する。搭乗部４３の下降が付勢部材２０によって付勢されるため、搭乗部４３に搭乗する体感者１は、仮想現実においてより加速感の増した下降を体感することができる。

付勢部材２０は、弾性部材である。例えば、付勢部材２０には、ゴムまたはバネを用いることができる。付勢部材２０として、ゴムまたはバネを用いることで装置構成をシンプルなものとすることができる。
第１固定板２１および第２固定板２２には、ステンレス、アルミニウム、カーボン、樹脂材料、木材料などの公知の材料を用いることができる。

図４において、付勢部材２０は、上下駆動機構部４２を前後で挟むように、搭乗部４３の下面における前方と後方の２箇所に取り付けられている。しかしながら、付勢部材２０の設置場所および設置個数はこれに限定されず、仮想現実体感システム２００において利用する仮想現実のコンテンツに合わせて適宜決定される。
付勢部材２０は、第１固定板２１および第２固定板２２に着脱可能に取り付けられてもよい。この場合、利用する仮想現実のコンテンツに合わせて、あらかじめ設けられた複数の第１固定板２１および複数の第２固定板２２のうち、必要箇所にのみ付勢部材２０を取り付けることができる。

本変形例１の仮想現実体感システム２００によれば、上記の仮想現実体感システム１００と同様の構成を備えているため、仮想現実体感システム１００と同様に、利用可能な仮想現実のコンテンツは多く、体感者１の直感的な身体動作と連動した上下駆動を可能とすることで体感者１の体感性を向上させることができる。
さらに、本変形例１の仮想現実体感システム２００によれば、ベース部４１と搭乗部４３との間に搭乗部４３の下降を付勢する付勢部材２０を備えているため、体感者１はより加速感の増した下降を体感することができる。

なお、本変形例１の仮想現実体感システム２００は、搭乗部４３の上昇を付勢する付勢部材を備えてもよい。例えば、搭乗部４３と搭乗部４３の上方に配置された天部との間に、搭乗部４３の上昇を付勢する付勢部材を取り付ける。この場合、搭乗部４３に搭乗する体感者１は、仮想現実においてより加速感の増した上昇を体感することができる。

（変形例２）
図５は、本実施形態の変形例２である仮想現実体感システム３００を示す側面図である。
図５において、図面の見やすさの観点から、映像生成部２および制御部５を省略している。しかしながら、図５に示す仮想現実体感システム３００は、図１に示す仮想現実体感システム１００と同様に、映像生成部２および制御部５を備えている。つまり、仮想現実体感システム３００においても、図８に示すブロック図のとおり、制御部５は、映像生成部２、表示部３および本体部８０（第１センサ部８４ｂ、第２センサ部８５ｂ、および上下駆動機構部４２）のそれぞれと通信可能に接続されている。

仮想現実体感システム３００は、付勢部材２０を有している。仮想現実体感システム３００は、体感者１がうつ伏せになるように搭乗する搭乗部８３（本体部８０）を備えている。仮想現実体感システム３００の他の構成は、上記の仮想現実体感システム１００と同様である。
付勢部材２０は、上記の仮想現実体感システム２００と同様である。図５において、付勢部材２０は搭乗部８３の前方に１つ設けられているが、その設置場所および設置個数はこれに限定されず、仮想現実体感システム３００において利用する仮想現実のコンテンツに合わせて適宜決定される。

図５に示すように、仮想現実を体感する体感者１は、仮想現実体感システム３００の搭乗部８３にうつ伏せに搭乗して基本姿勢をとっている。
搭乗部８３は、連結部８１および支持部８２を有している。連結部８１は、上下駆動機構部４２と支持部８２とを繋ぐ連結部材から構成されている。連結部８１は、その下端において上下駆動機構部４２と繋がっており、その上端において支持部８２と繋がっている。
支持部８２は、連結部８１の上端に回転自在に繋がっている。このため、搭乗部８３に搭乗した体感者１は、連結部８１の上端を中心として、自身の体の重心移動によって支持部８２を前後に傾動させることができる。
連結部８１および支持部８２には、ステンレス、アルミニウム、カーボンなどの公知の材料を用いることができる。

支持部８２は、平面視して略矩形状に形成されてもよいし、略楕円形状に形成されてもよい。支持部８２は、体感者１の左手および左足（左半身）を支持する左側フレームと、体感者１の右手および右足（右半身）を支持する右側フレームと、当該左側フレームと当該右側フレームとを繋ぐ中央フレームとで構成され、平面視して略Ｈ字形状に形成されてもよい。

支持部８２（搭乗部８３）は、体感者１が搭乗した際に、体感者１の足以外の部位（図５において体感者１の重心位置付近である胸部または腹部）からの第１荷重８４ａを受ける第１荷重支持部８４と、体感者１の足からの第２荷重８５ａを受ける第２荷重支持部８５とを有している。
図５に示すように、第１荷重支持部８４は、体感者１の胸部または腹部が接するように支持部８２の中央付近に配置されている。第２荷重支持部８５は、体感者１の足裏が触れるように支持部８２の一端において立設した立設面に配置されている。
第２荷重支持部８５が配置される立設面の立設する角度は、体感者１の足裏が触れることができる範囲において適宜決定することができる。

支持部８２は、その他端において突出するように設けられた把持部８６を有している。体感者１は、搭乗部８３に搭乗している間は、把持部８６を握る。
支持部８２は、把持部８６と第１荷重支持部８４との間に、腕支部８７を有している。腕支部８７は、搭乗部８３に搭乗する体感者１の腕を支える。
支持部８２は、第１荷重支持部８４と第２荷重支持部８５との間に、脚支部８８を有している。脚支部８８は、搭乗部８３に搭乗する体感者１の脚を支える。

第１荷重支持部８４は、第１荷重８４ａを検知する第１センサ部８４ｂを有している。第１センサ部８４ｂは検知によって、第１荷重８４ａに関する情報を取得することができ、より具体的には、第１荷重支持部８４が第１荷重８４ａを受けているか否か、受けている第１荷重８４ａの大きさ、第１荷重８４ａの大きさの経時的変化などに関する情報を取得することができる。第１センサ部８４ｂは、制御部５と通信可能に接続されており、第１センサ部８４ｂが取得した第１荷重８４ａに関する情報は、第１センサ部８４ｂから制御部５に送信される。第１センサ部８４ｂは、上記の仮想現実体感システム１００における第１センサ部４４ｂと同様の構成とすることができる。

第２荷重支持部８５は、第２荷重８５ａを検知する第２センサ部８５ｂを有している。第２センサ部８５ｂは検知によって、第２荷重８５ａに関する情報を取得することができ、より具体的には、第２荷重支持部８５が第２荷重８５ａを受けているか否か、受けている第２荷重８５ａの大きさ、第２荷重８５ａの大きさの経時的変化などに関する情報を取得することができる。第２センサ部８５ｂは、制御部５と通信可能に接続されており、第２センサ部８５ｂが取得した第２荷重８５ａに関する情報は、第２センサ部８５ｂから制御部５に送信される。第２センサ部８５ｂは、上記の仮想現実体感システム１００における第２センサ部４５ｂと同様の構成とすることができる。

後述するように、制御部５は、第１センサ部８４ｂからの第１荷重８４ａに関する情報と、第２センサ部８５ｂからの第２荷重８５ａに関する情報とを取得することで、体感者１の身体動作を把握する。そして、制御部５は、把握した体感者１の身体動作と連動するように、映像生成部２、表示部３、および上下駆動機構部４２に各種の指示信号を送信する。

次に、上記の構成を備える仮想現実体感システム３００の作用について、図５から図７を参照して説明する。仮想現実体感システム３００は、体感者１が搭乗部８３にうつ伏せに搭乗し、体感者１が床面と略平行となる状態が体感者１の基本姿勢となるような仮想現実のコンテンツを想定している。

図５に示す状態において、仮想現実を体感する体感者１は、搭乗部８３にうつ伏せに搭乗し、自身の体が床面と略平行となるように基本姿勢をとっている。
体感者１がこのような基本姿勢をとっている場合には、体感者１から搭乗部８３にかかる荷重の大半は、体感者１の重心位置付近に設けられた第１荷重支持部８４に第１荷重８４ａとしてかかる。体感者１の足は、搭乗部８３（支持部８２）の立設面である第２荷重支持部８５に触れているものの、第２荷重支持部８５が受ける第２荷重８５ａはそれほど大きいものとはならない。
つまり、制御部５は、第１センサ部８４ｂからの第１荷重８４ａに関する情報と、第２センサ部８５ｂからの第２荷重８５ａに関する情報とを取得して、第２センサ部８５ｂによって検知される第２荷重８５ａがゼロではなく、第１センサ部８４ｂによって検知される第１荷重８４ａが、第２センサ部８５ｂによって検知される第２荷重８５ａよりも大きい場合には、体感者１は搭乗部８３において基本姿勢をとっていると判断（把握）する。

制御部５は、体感者１が基本姿勢をとっていると判断（把握）した場合には、上下駆動機構部４２に対して搭乗部８３を上昇または下降させるような指示は出さない。
従って、上下駆動機構部４２は、搭乗部８３を上昇または下降させるような上昇駆動または下降駆動をすることはない。

図６は、体感者１が上昇動作をとっている状態を示している。体感者１が直感的な上昇動作をとる場合には、体感者１の胸部または腹部は、第１荷重支持部８４から離れる方向に移動するため、第１荷重支持部８４にかかる第１荷重８４ａは小さくなる。一方で、体感者１から搭乗部８３にかかる荷重の大半は、体感者１の足が置かれる第２荷重支持部８５に第２荷重８５ａとしてかかる。
つまり、制御部５は、第１センサ部８４ｂからの第１荷重８４ａに関する情報と、第２センサ部８５ｂからの第２荷重８５ａに関する情報とを取得して、第２センサ部８５ｂによって検知される第２荷重８５ａが、第１センサ部８４ｂによって検知される第１荷重８４ａよりも大きくなった際に、体感者１は搭乗部８３において上昇動作をとったと判断（把握）する。

制御部５は、体感者１の上昇動作と連動した搭乗部８３の上昇をさせるべく上下駆動機構部４２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、上下駆動機構部４２は、体感者１の上昇動作と連動した上昇駆動を行い、搭乗部８３を上昇させる（矢印Ｚの方向に移動させる）。

体感者１の上昇動作と連動するように、制御部５からの指示（信号）に基づき、上下駆動機構部４２によって搭乗部８３が上昇し、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示部３が表示する。
つまり、制御部５は、体感者１の上昇動作という直感的な身体動作に伴い、第２センサ部８５ｂによって検知される第２荷重８５ａが第１センサ部８４ｂによって検知される第１荷重８４ａよりも大きくなった際に、上下駆動機構部４２によって搭乗部８３を上昇させるとともに、当該上昇と連動した仮想現実の映像を映像生成部２に生成させ、かつ表示部３に表示させる。

図７は、体感者１が下降動作をとっている状態を示している。体感者１が直感的な下降動作をとる場合には、体感者１の胸部または腹部は、第１荷重支持部８４に近づき、第１荷重支持部８４を押し付ける。このため、第１荷重支持部８４にかかる第１荷重８４ａは急峻に増大する。一方で、体感者１が直感的な下降動作をとる場合には、体感者１の足は、搭乗部８３（支持部８２）の立設面である第２荷重支持部８５から離れるため、第２荷重支持部８５にかかる第２荷重８５ａはゼロとなる。
つまり、制御部５は、第１センサ部８４ｂからの第１荷重８４ａに関する情報と、第２センサ部８５ｂからの第２荷重８５ａに関する情報とを取得して、第２センサ部８５ｂによって検知される第２荷重８５ａがゼロになった際に、または第１センサ部８４ｂによって検知される第１荷重８４ａが急峻に増大した際に、体感者１は搭乗部８３において下降動作をとったと判断（把握）する。
なお、体感者１の胸部または腹部が下降動作前から第１荷重支持部８４に接触している場合には、体感者１の下降動作に伴う第１荷重８４ａの増加は急峻ではないこともある。この場合であっても、制御部５は、第２センサ部８５ｂによって検知される第２荷重８５ａがゼロになったとの情報に基づいて、体感者１は搭乗部８３において下降動作をとったと判断（把握）することができる。

制御部５は、体感者１の下降動作と連動した搭乗部８３の下降をさせるべく上下駆動機構部４２に信号を送信する。制御部５からの当該信号に基づいて、上下駆動機構部４２は、体感者１の下降動作と連動した下降駆動を行い、搭乗部８３を下降させる（矢印Ｚの方向に移動させる）。

体感者１の下降動作と連動するように、制御部５からの指示（信号）に基づき、上下駆動機構部４２によって搭乗部８３が下降し、映像生成部２によって生成された仮想現実の映像を表示部３が表示する。
つまり、制御部５は、体感者１の下降動作という直感的な身体動作に伴い、第２センサ部８５ｂによって検知される第２荷重８５ａがゼロになった際に、または第１センサ部８４ｂによって検知される第１荷重８４ａが急峻に増大した際に、上下駆動機構部４２によって搭乗部８３を下降させるとともに、当該下降と連動した仮想現実の映像を映像生成部２に生成させ、かつ表示部３に表示させる。

本変形例２の仮想現実体感システム３００によれば、上記の仮想現実体感システム１００と同様に、体感者１の足以外の部位からの第１荷重８４ａを受ける第１荷重支持部８４に第１センサ部８４ｂを備え、体感者１の足からの第２荷重８５ａを受ける第２荷重支持部８５に第２センサ部８５ｂを備えている。このため、制御部５は、体感者１からの非直感的な身体動作を伴うインプットを要さずに、搭乗部８３を上昇または下降させるトリガーとなる体感者１の直感的な身体動作を把握することができる。
従って、本変形例２の仮想現実体感システム３００は、仮想現実体感システム１００と同様に、利用可能な仮想現実のコンテンツは多く、体感者１の直感的な身体動作と連動した上下駆動を可能とすることで体感者１の体感性を向上させることができる。

さらに、本変形例２の仮想現実体感システム３００によれば、体感者１がその搭乗時にうつ伏せ状態となる搭乗部８３を備えているため、例えば、空を飛んでいるような仮想現実のコンテンツに対応することができる。

さらに、本変形例２の仮想現実体感システム３００によれば、ベース部４１と搭乗部８３との間に搭乗部８３の下降を付勢する付勢部材２０を備えているため、体感者１はより加速感の増した下降を体感することができる。例えば、仮想現実体感システム３００によれば、体感者１は空を飛ぶ仮想現実の空間において急降下するような感覚をリアルに味わうことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

上記の実施形態において、制御部５は、体感者１が搭乗している際に、体感者１以外の第三者からのインプットを優先して処理可能に構成されてもよい。この場合、例えば、第三者は、体感者１の身体動作と連動して仮想現実体感システムが稼働している最中に、体感者１が意図しない動きを搭乗部がするよう制御部５に指示することができる。これによって、仮想現実体感システムは、よりアミューズメント的な要素を備えることができる。
制御部５が第三者からのインプットを優先して処理するため、第三者が搭乗部を緊急停止させるなどの措置をとることもでき、仮想現実体感システムの安全性の向上を図ることもできる。

上記の実施形態において、ベース部４１と搭乗部との間に、搭乗部を左右方向に移動させる左右駆動機構部や、前後方向に移動させる前後駆動機構部をさらに備えてもよい。左右駆動機構部および前後駆動機構部には、公知の駆動機構を用いることができる。この場合、搭乗部をよりダイナミックに動かすことができる。

上記の実施形態において、仮想現実体感システムは、第１センサ部および第２センサ部以外のセンサ部（センサ）を備えてもよい。例えば、表示部３としてヘッドマウントディスプレイを用いる場合には、ヘッドマウントディスプレイに位置センサ、加速度センサなどのセンサを取り付けることができる。体感者１の身体動作を観察するカメラを設けてもよい。第１センサ部および第２センサ部に加えて、さらなるセンサ部を備えることによって、制御部５は、体感者１の身体動作をより精度よく把握することができる。

上記の実施形態において、第１センサ部および第２センサ部を着脱可能な構成としてもよい。利用する仮想現実のコンテンツに応じて、第１荷重支持部および第２荷重支持部の位置を決定し、決定された第１荷重支持部に着脱可能に構成された第１センサ部を取り付け、決定された第２荷重支持部に着脱可能に構成された第２センサ部を取り付けてもよい。これによって、様々な仮想現実のコンテンツにより柔軟に対応することができる。

上記の実施形態において、仮想現実体感システムは、第１センサ部および第２センサ部が検知する情報に基づいて、搭乗部の上昇速度および下降速度を調節してもよい。例えば、第２センサ部が検知する第２荷重の増加量や増加速度に応じて、上下駆動機構部による搭乗部の上昇の速度を変化させてもよい。同様に、第１センサ部が検知する第１荷重の増加量や増加速度に応じて、上下駆動機構部による搭乗部の下降の速度を変化させてもよい。これにより、搭乗部の上下動がより体感者１の直感的な身体動作と連動することとなり、体感者１の仮想現実の体感性が増す。

上記の実施形態において、仮想現実体感システムは、搭乗部（または支持部）の下方にバランス制御機構部を備えてもよい。バランス制御機構部には、例えば公知のジャイロ機構などを用いることができる。これにより、搭乗部（または支持部）に所定のバランス安定性を付与することができるため、仮想現実体感システムの安全性の向上を図ることができる。

上記の仮想現実体感システム１００および仮想現実体感システム２００は、ハンドルなどの操作部を備えてもよい。これにより、仮想現実体感システム１００および仮想現実体感システム２００は、自動車のドライブシミュレーションのような体感者１の操作を伴う仮想現実のコンテンツに対応することができる。

上記の仮想現実体感システム２００および仮想現実体感システム３００において、付勢部材２０は、第１固定板２１および第２固定板２２を介さずに、直接ベース部４１および搭乗部（または支持部）に取り付けられてもよい。これにより、部品の数を減らすことができるため、本体部の構成をシンプルにすることができる。

上記の仮想現実体感システム３００において、仮想現実のコンテンツに応じて、腕支部８７または脚支部８８を、第１センサ部を有する第１荷重支持部としてもよい。

上記の仮想現実体感システム３００において、付勢部材２０は設けなくてもよい。

１体感者
２映像生成部
３表示部
４、８０本体部
５制御部
２０付勢部材
２１第１固定板
２２第２固定板
４１ベース部
４２上下駆動機構部
４３、８３搭乗部
４４、８４第１荷重支持部
４４ａ、８４ａ第１荷重
４４ｂ、８４ｂ第１センサ部
４５、８５第２荷重支持部
４５ａ、８５ａ第２荷重
４５ｂ、８５ｂ第２センサ部
８１連結部
８２支持部
８６把持部
８７腕支部
８８脚支部
１００、２００、３００仮想現実体感システム

Claims

体感者の身体動作を伴う仮想現実体感システムであって、
前記体感者が視認する仮想現実の映像を生成する映像生成部と、
前記映像生成部によって生成された仮想現実の映像を表示する表示部と、
ベース部と、前記ベース部上に固定設置された上下駆動機構部と、前記上下駆動機構部に連結された前記体感者が搭乗する搭乗部と、を有する本体部と、
前記映像生成部、前記表示部および前記本体部のそれぞれと通信可能に接続された制御部と、
を備え、
前記搭乗部は、前記体感者の足以外の部位からの第１荷重を受ける第１荷重支持部と、前記体感者の足からの第２荷重を受ける第２荷重支持部と、を有し、
前記第１荷重支持部は、前記第１荷重を検知する第１センサ部を有し、
前記第２荷重支持部は、前記第２荷重を検知する第２センサ部を有し、
前記制御部は、前記体感者の身体動作に伴い、前記第２センサ部によって検知される前記第２荷重が前記第１センサ部によって検知される前記第１荷重よりも大きくなった際に、前記上下駆動機構部によって前記搭乗部を上昇させるとともに、前記上昇と連動した仮想現実の映像を前記映像生成部に生成させ、かつ前記表示部に表示させ、
前記制御部は、前記体感者の身体動作に伴い、前記第２センサ部によって検知される前記第２荷重がゼロになった際に、または前記第１センサ部によって検知される前記第１荷重が急峻に増大した際に、前記上下駆動機構部によって前記搭乗部を下降させるとともに、前記下降と連動した仮想現実の映像を前記映像生成部に生成させ、かつ前記表示部に表示させる、
仮想現実体感システム。
前記第１荷重支持部は、前記体感者の臀部、胸部または腹部を支持する請求項１に記載の仮想現実体感システム。
前記ベース部と前記搭乗部との間に設けられ、前記搭乗部の前記下降を付勢する付勢部材をさらに有する請求項１または２に記載の仮想現実体感システム。
前記付勢部材は、ゴムまたはバネからなる請求項３に記載の仮想現実体感システム。
前記上下駆動機構部は、油圧式または空圧式のシリンダーからなる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の仮想現実体感システム。
前記表示部は、前記体感者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の仮想現実体感システム。