JPH09104398A

JPH09104398A - パラシュート降下教育装置

Info

Publication number: JPH09104398A
Application number: JP26317095A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Endo; 修一遠藤; Yukio Nagai; 幸雄永井; Toshikatsu Tsuchida; 俊勝土田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-04-22
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: JP2677537B2

Abstract

(57)【要約】【課題】設置面積が少なくて済み、しかもパラシュー
ト降下を臨場感豊富に体験できるパラシュート降下教育
装置を提供する。【解決手段】パラシュート降下教育装置は、訓練者を
固定するハーネス１１、ハーネス１１を吊り下げる支持
索１３、訓練者が操縦する操縦索１４、および操縦量を
検出する操縦量センサ１６を具備する訓練室１０と、訓
練者の頭部に装着可能であって、訓練者頭部の位置を検
出する頭部位置センサ２３および画像を表示する表示パ
ネル２４が搭載されたヘッドマウントディスプレイ２１
と、操縦量センサ１６および頭部位置センサ２３からの
出力に基づいて表示パネル２４に表示する画像を制御す
る計算機部３３などで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パラシュート降下
を模擬的に体験できるパラシュート降下教育装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、パラシュート降下をシミュレート
するような装置は未だ開発されていない。

【０００３】関連する先行技術の一例として、特開平３
−１２６４７６号があり、竪型の風洞装置と地上に設置
された大型スクリーンとを組み合わせたスカイダイビン
グ訓練シミュレータで提案されている。

【０００４】また他の先行技術として、特開平７−１２
９０７３号があり、映像スクリーンが全面に埋め込まれ
た８角筒状の大型部屋に所定の風向、風量で送風してパ
ラグライダ飛行を体験するパラグライダ飛行シミュレー
タが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の各シミュレータ
は、実機のパラシュートを使用し、大型送風機を用いて
自然条件を再現しようとするものであり、実際に部屋空
間を浮上するため、装置規模が極めて大型になるととも
に、飛行中に落下の危険性がある。

【０００６】さらに、飛行中の雰囲気は体験できるもの
の、飛行者の意志と無関係に映像が進行するため、臨場
感に乏しい。また、大型のスクリーンを用いるため、大
きな設置面積が必要になり、しかも高価な装置になる。

【０００７】本発明の目的は、設置面積が少なくて済
み、しかもパラシュート降下を臨場感豊富に体験できる
パラシュート降下教育装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、訓練者を固定
するハーネス、当該ハーネスを吊り下げる支持索、訓練
者が操縦する操縦索、および操縦量を検出する操縦量セ
ンサを具備する訓練室と、訓練者の頭部に装着可能であ
って、訓練者頭部の位置を検出する頭部位置センサおよ
び画像を表示する画像表示装置が搭載されたヘッドマウ
ントディスプレイと、前記操縦量センサおよび前記頭部
位置センサからの出力に基づいて、画像表示装置に表示
する画像を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
るパラシュート降下教育装置である。本発明に従えば、
訓練者はヘッドマウントディスプレイを装着してパラシ
ュート操縦を行うため、立体画像等の臨場感ある映像表
示が容易であり、しかも従来のような大型スクリーンは
不要になる。そのため、全体の設置面積を大幅に低減化
できる。また、ヘッドマウントディスプレイに搭載され
た画像表示装置に表示される画像は、操縦量センサや頭
部位置センサからの出力に基づいて、画面の進行や風景
等が制御される。たとえば、右側の操縦索を引くと右回
転するような画像を表示し、左側の操縦索を引くと左回
転するような画像を表示する。さらに、一定の飛行中で
あっても頭部を回転させると、画像も一緒に回転移動す
る。こうして訓練者の操縦量に応じて画面が変化するた
め、臨場感あふれるシミュレートを実現できる。

【０００９】また本発明は、訓練室およびヘッドマウン
トディスプレイが複数備えられ、複数の訓練者を同時に
訓練可能であることを特徴とする。本発明に従えば、複
数の訓練室およびヘッドマウントディスプレイを用意
し、複数の訓練者を同時に訓練することによって、ある
訓練者のヘッドマウントディスプレイに残りの訓練者の
画像を表示させることができる。そのため、パラシュー
ト降下をグループで行う場合のシミュレートを実現でき
る。

【００１０】また本発明は、操縦量の時間経過を記録す
るための操縦記録装置と、前記操縦記録装置に記録され
た操縦量に基づいて、所望の視点から見た画像を再生す
るための操縦再生装置とを備えることを特徴とする。本
発明に従えば、パラシュート降下訓練の際に操縦量の時
間経過を記録しておいて、記録された操縦量に基づいて
所望の視点から見た画像を再生することによって、訓練
者の復習が可能になる。さらに、たとえば教室等に設置
された大型スクリーンに画像や操縦の状況を再生するこ
とによって、訓練者は少数であっても多人数の教育が可
能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態を示
す概略図であり、図１（ａ）は操縦教育、図１（ｂ）は
リプレイ教育の様子を示す。図１（ａ）において、訓練
者Ｐは複数（図は１０人分を示す）の訓練室１０に分か
れて入室し、固定具であるハーネス１１によって吊り下
げられた状態で操縦索を操縦する。こうした訓練室１０
とは別に教官卓３０が設けられ、教官Ｔはシミュレート
条件の設定や各訓練者Ｐとの通話を行う。各訓練者Ｐの
シミュレート記録はＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録さ
れる。

【００１２】図１（ｂ）において、制御卓５１では記憶
媒体からシミュレート記録を取り出して、シミュレート
に基づいてパラシュート降下の映像を再生し、たとえば
プロジェクタ５４がスクリーン５５に投影する。

【００１３】図２は、訓練室１０を示す構成図である。
訓練室１０には、実機パラシュートの操縦部分を模した
機構が設置されており、訓練者Ｐを固定するハーネス１
１と、ハーネス１１を吊り下げる左右一対の支持索１３
と、訓練者Ｐが操縦する左右一対の操縦索１４と、操縦
索１４の変位を検知して訓練者Ｐの操縦量を検出する操
縦量センサ１６などが設けられる。

【００１４】訓練室１０は、大人１人が入室できる程度
の大きさであり、前後左右の壁面や床面には送風機１５
が多数設置され、パラシュート降下時に受ける風を再現
する。送風機１５は角変位自在に支持されており、風向
および風量は後述の計算機部によって制御される。

【００１５】支持索１３は、訓練者Ｐの体重を支えると
ともに、計算機部からの制御によって振動を印加する装
置によって駆動され、たとえばパラシュートが開いたと
きの衝撃を再現する。訓練者Ｐは、内部にヘッドマウン
トディスプレイ（ＨＭＤ）が組み込まれたヘルメット２
０を頭部に装着する。

【００１６】図３は、ヘッドマウントディスプレイ２１
の一例を示す斜視図である。ヘッドマウントディスプレ
イ２１は、ゴーグル（防風めがね）のように、頭部の両
側面および額の部分と接触するＵ字状の支持枠２８と、
支持枠２８の両端に連結して後頭部を弾性的に押圧する
支持バンド２７などで構成される。支持枠２８の前面に
は、肉眼に近接するように２つの液晶ディスプレイ等の
表示パネル２４が取付けられる。表示パネル２４の下部
には、磁気センサ等から成る頭部位置センサ２３が取付
けられている。また、支持枠２８のこめかみに相当する
位置には、表示パネル２４の位置を調整する焦点調整つ
まみ２５が位置する。さらに、支持枠２８の両耳に相当
する位置には左右１対のスピーカ２６が取付けられ、訓
練者Ｐの口に近接してアーム状のマイクロフォン２９が
取付けられる。

【００１７】図４は、ヘッドマウントディスプレイ２１
の原理を示す説明図である。頭部ＨＤの両肉眼から２〜
３ｃｍの位置にレンズ等の光学系２４ａが設けられ、さ
らに光学系２４ａに近接するように表示パネル２４が配
置される。訓練者Ｐは同時に左右別々の画像を観察する
とともに、光学系２４ａは、はるか遠方に虚像（バーチ
ャルイメージ）ＶＩで合焦するように設定される。こう
して訓練者Ｐは頭部をどこに向けていても立体的な画像
を観察することができる。

【００１８】図５は、磁気センサの原理を示す説明図で
ある。磁気発生コイルＧは、コントローラのドライブ回
路によって一定の磁場を形成する。磁気センサＭＳは、
同様にコイルで構成されており、磁場の方向および大き
さを検出する。磁気センサＭＳからの信号が検出回路に
入力されると、磁気発生コイルＧを基準として磁気セン
サＭＳの３次元位置および向きを相対的に検出する。な
お、３次元位置および向きという６つの信号が検出可能
であるが、必要に応じて検出信号の数を少なくしてもよ
い。こうした磁気センサＭＳは頭部位置センサ２３とし
て使用でき、頭部の位置や方向を非接触で精度良く測定
することができる。

【００１９】図６は、本発明の実施の一形態の電気的構
成を示すブロック図である。パラシュート降下教育装置
は、上述したような複数の訓練室１０と、教官卓３０
と、計算機部３３と、リプレイ装置５０などで構成され
る。

【００２０】訓練者Ｐのヘルメット２０に設けられた頭
部位置センサからは、３次元の位置および姿勢を示す位
置信号が出力される。また、左右の操縦索に連結した操
縦量センサからは左右で２チャネル分の操縦量信号が出
力される。これらの位置信号および操縦量信号は制御用
計算機３４に入力される。

【００２１】また、ハーネス１１に衝撃を与える衝撃信
号や多数の送風機１５の風量および風向を制御する送風
制御信号は制御用計算機３４から出力される。

【００２２】さらに、ヘルメット２０のヘッドマウント
ディスプレイ２１に供給される映像信号は映像用計算機
３５から出力される。また、図３のヘッドマウントディ
スプレイ２１のスピーカ２６およびマイクロフォン２９
は通信ケーブルを介して教官卓３０のハンドセット３２
と接続され、各訓練者Ｐと教官Ｔとの遠隔通話を実現し
ている。

【００２３】教官卓３０にはシステム制御用計算機３１
が設置され、シミュレート条件を設定するコマンドを制
御用計算機３４に出力したり、制御用計算機３４から計
算結果や映像用計算機３５から映像信号を取り込む。

【００２４】計算機部３３は、制御用計算機３４と、映
像用計算機３５と、情報蓄積用計算機３６などを備え
る。制御用計算機３４は、初期条件や気象条件等を含む
シミュレート条件、降下開始タイミング、操縦量などの
各種パラメータに基づいて各訓練者Ｐの３次元空間位置
を計算し、頭部の位置信号等に基づいて各訓練者毎の視
野方向を計算する。こうした計算は時間経過とともにリ
アルタイムで実行され、一定条件毎にハーネス１１に衝
撃を与えたり、送風条件を変化させたりする。

【００２５】各訓練者Ｐの位置および視野方向は映像用
計算機３５に取り込まれ、各訓練者Ｐ毎に個別の疑似映
像を生成して、ヘッドマウントディスプレイ２１および
教官卓３０に供給される。教官卓３０では、訓練者Ｐご
との映像を切り替えて表示したり、任意の視点からの映
像を表示することができる。

【００２６】制御用計算機３４に取り込まれた頭部位置
信号や操縦量信号等の各種センサ信号は、教官卓３０お
よび情報蓄積用計算機３６に供給される。情報蓄積用計
算機３６では時間経過と共に変化する各種センサ信号を
記録し、必要に応じてＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納
する。

【００２７】リプレイ装置５０は、制御用計算機５２お
よび映像用計算機５３を含む制御卓５１と、プロジェク
タ５４と、スクリーン５５などで構成される。ＣＤ−Ｒ
ＯＭ等の記憶媒体を制御卓５１に装填すると、シミュレ
ート中の各種センサ信号を読み出し、シミュレート映像
を再生する。こうした映像はプロジェクタ５４によって
スクリーン５５に投影される。

【００２８】こうして複数の訓練者を同時に訓練するこ
とができるとともに、記録された各種センサ信号に基づ
いて所望の視点から見た画像を再生することによって、
訓練者の復習や集合教育が可能になる。

【００２９】図７は、パラシュート降下の実際の様子を
示す説明図である。航空機Ｗから落下するとパラシュー
トが繰り出され、風を受けてパラシュートが開き始め
る。パラシュートが全開すると、訓練者に衝撃が加わる
とともに落下速度が低下し、左右の操縦索を操縦するこ
とによって進行方向を制御できる。地面に近づくと着地
態勢を保って着地が完了する。

【００３０】図８はシミュレート映像の一例を示し、図
８（ａ）は左方目視のときのＨＭＤ（ヘッドマウントデ
ィスプレイ）画像、図８（ｂ）は前方目視のときのＨＭ
Ｄ画像、図８（ｃ）は右方目視のときのＨＭＤ画像を示
す。図８（ａ）では一定高度からの景色映像が表示さ
れ、図８（ｂ）（ｃ）では別の訓練者Ｐの映像が風景と
合わせて表示されている。映像用計算機３５は、こうし
た３６０度パノラマ画像データを全て格納しており、頭
部位置センサで検出した頭部の位置や向きによって表示
領域を切り出している。また、他の訓練者の映像は、切
り出された表示画像の上に重畳して動画として表示され
る。

【００３１】図９は、リプレイ装置５０での表示画像の
一例であり、訓練高度よりはるか上空から眺めたときの
画像に対応する。画面左側には、地面、道、建物、グラ
ンド、送電線等の疑似画像が表示され、着地の目標地点
に向けて訓練者Ｐ１〜Ｐ３が降下している様子が判る。
画面右側上部には、地面をＸ−Ｙ面、高度をＺ軸とした
座標系において、特定の訓練者Ｐ１に関するＸＹ座標の
時間変化が軌跡として表示されている。画面右側下部に
は、横軸に時間、縦軸に左右の操作力（操縦量に対応）
をとったグラフが表示されている。

【００３２】図１０は、リプレイ装置５０での表示画像
の他の例であり、一定高度から水平方向に眺めたときの
画像に対応する。画面左側には、雲、山、地面、道、建
物等の疑似画像が表示され、訓練者Ｐ１〜Ｐ３が降下し
ている様子が判る。画面右側には、地面をＸ−Ｙ面、高
度をＺ軸とした座標系において、特定の訓練者Ｐ１に関
するＺ座標の時間変化がグラフとして表示されている。

【００３３】こうした画像を見れば、パラシュート降下
訓練中の降下位置および操縦が適切に行われた否かを容
易に判定することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、訓
練者はヘッドマウントディスプレイを装着してパラシュ
ート操縦を行うため、立体画像等の臨場感ある映像表示
が容易であり、しかも従来のような大型スクリーンは不
要になる。そのため、全体の設置面積を大幅に低減化で
きる。

【００３５】また、操縦量センサや頭部位置センサから
の出力に基づいて、画面の進行や風景等が制御されるた
め、臨場感あふれるシミュレートを実現できる。

【００３６】さらに、複数の訓練者を同時にシミュレー
トすることによって、集団でのパラシュート降下訓練が
可能になる。

【００３７】また、パラシュート降下訓練の際に操縦量
の時間経過を記録しておいて、記録された操縦量に基づ
いて所望の視点から見た画像を再生することによって、
訓練者の復習が可能となり、しかも多人数教育を容易に
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す概略図であり、図
１（ａ）は操縦教育、図１（ｂ）はリプレイ教育の様子
を示す。

【図２】訓練室１０を示す構成図である。

【図３】ヘッドマウントディスプレイ２１の一例を示す
斜視図である。

【図４】ヘッドマウントディスプレイ２１の原理を示す
説明図である。

【図５】磁気センサの原理を示す説明図である。

【図６】本発明の実施の一形態の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図７】パラシュート降下の実際の様子を示す説明図で
ある。

【図８】シミュレート映像の一例を示し、図８（ａ）は
左方目視のときのＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレ
イ）画像、図８（ｂ）は前方目視のときのＨＭＤ画像、
図８（ｃ）は右方目視のときのＨＭＤ画像を示す。

【図９】リプレイ装置５０での表示画像の一例である。

【図１０】リプレイ装置５０での表示画像の他の例であ
る。

【符号の説明】１０訓練室１１ハーネス１３支持索１４操縦索１５送風機１６操縦量センサ２０ヘルメット２１ヘッドマウントディスプレイ２３頭部位置センサ２４表示パネル２６スピーカ２７支持バンド２８支持枠２９マイクロフォン３０教官卓３２ハンドセット３３計算機部５１制御卓５４プロジェクタ５５スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】訓練者を固定するハーネス、当該ハーネ
スを吊り下げる支持索、訓練者が操縦する操縦索、およ
び操縦量を検出する操縦量センサを具備する訓練室と、訓練者の頭部に装着可能であって、訓練者頭部の位置を
検出する頭部位置センサおよび画像を表示する画像表示
装置が搭載されたヘッドマウントディスプレイと、前記操縦量センサおよび前記頭部位置センサからの出力
に基づいて、画像表示装置に表示する画像を制御する制
御手段とを備えることを特徴とするパラシュート降下教
育装置。
【請求項２】訓練室およびヘッドマウントディスプレ
イが複数備えられ、複数の訓練者を同時に訓練可能であ
ることを特徴とする請求項１記載のパラシュート降下教
育装置。
【請求項３】操縦量の時間経過を記録するための操縦
記録装置と、前記操縦記録装置に記録された操縦量に基づいて、所望
の視点から見た画像を再生するための操縦再生装置とを
備えることを特徴とする請求項１または２記載のパラシ
ュート降下教育装置。