JPH11305907A - 仮想現実空間内移動インタフェース装置及び情報生成方法並びに情報生成プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】仮想現実空間の表示画像移動処理に必要とされ
る仮想現実空間内移動情報の生成を、手によらずに、足
の操作のみにより簡易に違和感なく行うことの可能な仮
想現実空間内移動情報生成方法及び仮想現実空間内移動
インタフェース装置並びに仮想現実空間内移動情報プロ
グラムを記録した記録媒体の提供。 【解決手段】ヘッドマウントディスプレイ４を装着した
ユーザ（５）の体重移動の方向及び大きさを測定し、当
該ユーザ（５）の体重移動の経時変化を示す体重移動デ
ータとして、第１及び第２の測定距離信号Ｓ_D1及びＳ_D2
を出力する体重移動入力部１と、これら第１及び第２の
測定距離信号Ｓ_D1及びＳ_D2を、仮想現実空間内移動情報
として用いることができるよう、仮想現実空間内の水平
面内における移動速度ベクトル（Ｖ）に変換する変換処
理部２とを有する特徴。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、仮想現実空間内移
動情報インタフェース装置及び仮想現実空間内移動情報
生成方法並びに仮想現実空間内移動情報生成プログラム
を記録した記録媒体に関し、詳しくは、インターネット
等を介して提供される仮想現実空間において、これを利
用するユーザが、自身の視線を向けた方向に映る画像を
当該ユーザの眼前に生成表示するヘッドマウントディス
プレイを頭部に装着した状態で、当該仮想現実空間内を
移動しようとする際に、このときのヘッドマウントディ
スプレイの表示画像移動処理に必要とされる仮想現実空
間内移動情報を生成するための仮想現実空間内移動情報
生成方法、及びその実施に直接使用する仮想現実空間内
移動インタフェース装置、並びに当該移動情報を生成す
る仮想現実空間内移動情報生成プログラムを格納した記
録媒体に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットサーバにより、サ
イバースペースなどと称される仮想現実空間が提供され
ている。これに参加するユーザは、コンピュータ端末の
ディスプレイ上に表示される仮想現実空間内を移動しな
がら、種々の情報を体感的に取得したり、或いは、他の
ユーザとの間で、臨場感を伴ったコミュニケーションを
楽しむことなどもできる。

【０００３】以上の仮想現実空間システムは、無論、ユ
ーザが当該仮想現実空間内を自由に移動することを許容
するものであり、その際の表示画像移動処理に必要とさ
れる仮想現実空間内移動情報を生成するためのインタフ
ェース装置としては、例えば、マウス、ジョイスティッ
ク、３次元マウス、３次元ワンドなどのように、手で操
作する形態のものが、その簡便性からも最も広く普及し
ている。

【０００４】これらのうち、マウスは、仮想現実空間の
表示画面の上下左右の領域がマウスカーソルにより指示
（クリック又はドラッグ）されたときに、その指示され
た位置に関する情報を仮想現実空間内移動情報として用
いることにより、移動方向と移動速度とを指定するイン
タフェース装置であり、ジョイスティックは、スティッ
クを傾けた方向と量（傾き角）とに応じて、移動方向と
移動速度とを指定するインタフェース装置である。

【０００５】また、３次元マウスは、上下左右前後に僅
かに移動するよう固定されたグリップに加えられる力の
方向に応じて、移動方向を指定するインタフェース装置
である。この種の３次元マウスによれば、グリップのね
じり角に応じて視野方向を変更することができる。

【０００６】そして、３次元ワンドは、磁気等により空
間中の位置と方向とを測定する磁気位置センサと、スイ
ッチボタンとを備えた棒状のインタフェース装置であ
る。この種の３次元ワンドによれば、これを移動したい
方向へ向けてスイッチボタンを押下することにより、そ
の方向へ移動することができる。

【０００７】一方、以上のように、手を使って移動操作
を行うインタフェース装置に対し、足による歩行動作に
より移動操作を行うインタフェース装置も存在する。

【０００８】この種のインタフェース装置としては、身
体の各部に取り付けられた位置センサによってユーザの
歩行動作を測定し、その測定結果を仮想現実空間内の移
動ベクトルに変換するものと、所定の固定具により身体
の位置の固定されたユーザがトレッドミル等の可動床の
上を歩行したときの当該可動床の動き量を測定し、その
測定結果を仮想現実空間内の移動ベクトルに変換するも
のとが存在する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、仮想現実空
間の表示は、前述のように、コンピュータ端末のディス
プレイにより行うのが通常であるが、昨今では、ユーザ
の頭部に装着して使用され、当該ユーザが視線を向けた
方向に映し出された画像を眼前に生成表示するヘッドマ
ウントディスプレイにより行うことも可能となってい
る。このヘッドマウントディスプレイを用いた場合、ユ
ーザは、あたかも、仮想現実空間内に実際に入り込んだ
かのような感覚を得ることができる。

【００１０】ここで、ユーザが、この種のヘッドマウン
トディスプレイを用いながら、手で操作する形態のイン
タフェース装置を用いて仮想現実空間内を移動しようと
する場合、ユーザの手は、当該インタフェース装置の操
作のためにふさがれているので、例えば、情報の取得の
ため手によって仮想現実空間内の物体を操作したり、コ
ミュニケーションのため手を用いてジェスチャを行うな
どといったことができないという問題がある。

【００１１】また、ヘッドマウントディスプレイを装着
したユーザの視界は、自ずと仮想現実空間の表示画像で
占められてしまうため、ユーザは実空間の物体の一切を
見ることができず、例えば、上述の情報の取得やコミュ
ニケーションを行うために、手にしていたインタフェー
ス装置を敢えて放した場合などには、再び移動を行おう
とする際に、所要のインタフェース装置を手探りで探し
て掴み直さなければならないという問題がある。実際、
この掴み直しの操作をスムーズに行うのは、極めて困難
なことである。

【００１２】これに対し、ユーザが、ヘッドマウントデ
ィスプレイを用いつつ、足で操作する形態のインタフェ
ース装置を用いて仮想現実空間内を移動しようとする場
合には、当然、以上に挙げたような問題が生じることは
ない。ただ、この種のインタフェース装置は、その構成
が一般に複雑であることに加え、実際には、物理的な移
動を伴わない歩行動作を模擬的に行わせるものに過ぎな
いため、人間本来の歩行動作とは異なる動作をユーザに
強いる結果となり、これにより、当該ユーザに操作上の
違和感を与えてしまうという問題がある。

【００１３】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は次のとおりである。

【００１４】即ち、本発明の第１の目的は、仮想現実空
間の表示画像移動処理に必要とされる仮想現実空間内移
動情報の生成を、手によらずに、足の操作のみに応じて
行うことの可能な仮想現実空間内移動インタフェース装
置及び情報生成方法並びに情報プログラムを記録した記
録媒体を提供せんとするものである。

【００１５】本発明の第２の目的は、所要の仮想現実空
間内移動情報の生成を簡易な形態により行うことの可能
な仮想現実空間内移動インタフェース装置及び情報生成
方法並びに情報プログラムを記録した記録媒体を提供せ
んとするものである。

【００１６】本発明の第３の目的は、ユーザに足による
操作上の違和感を与えることのない仮想現実空間内移動
インタフェース装置及び情報生成方法並びに情報プログ
ラムを記録した記録媒体を提供せんとするものである。

【００１７】本発明の他の目的は、明細書、図面、特に
特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らかとな
ろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明方法においては、
所定領域内に設定された略水平基準面におけるユーザの
体重移動についての測定結果に基づき、仮想現実空間内
における水平面内の移動速度ベクトルを生成するという
特徴を有する。

【００１９】一方、本発明装置においては、ユーザの体
重移動の経時変化を示す体重移動データを出力する体重
移動入力部と、その体重移動データを仮想現実空間内の
水平面内における移動速度ベクトルに変換する変換処理
部とを有してなるという特徴を有する。

【００２０】また、本発明記録媒体においては、ユーザ
の体重移動データに基づいて、略水平基準面の支点を中
心とした２方向の移動速度成分をコンピュータに算出さ
せ、これら２方向の移動速度成分のベクトル合成演算を
コンピュータに行わせるという特徴を有する。

【００２１】さらに、具体的詳細に述べると、当該課題
の解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概
念にわたる新規な特徴的構成手法及び手段を採用するこ
とにより、前記目的を達成するよう為される。

【００２２】即ち、本発明方法の第１の特徴は、仮想現
実空間内を視野に入れ、現実空間の所定領域上での立位
姿勢における全方位重心移動を当該仮想現実空間内の移
動情報に変換生成して当該仮想現実空間内の移動行動に
反映することにより当該仮想現実空間内での臨場的実体
感を味わってなる仮想現実空間内移動情報生成方法の構
成採用にある。

【００２３】本発明方法の第２の特徴は、上記本発明方
法の第１の特徴における前記仮想現実空間内の視野が、
ヘッドマウントディスプレイに画像信号を受けて映り出
される表示画像に向けられてなる仮想現実空間内移動情
報生成方法の構成採用にある。

【００２４】本発明方法の第３の特徴は、上記本発明方
法の第１又は第２の特徴における前記現実空間での立位
姿勢における全方位重心移動が、足動作による体重移動
の方向及び大きさとして計測してなる仮想現実空間内移
動情報生成方法の構成採用にある。

【００２５】本発明方法の第４の特徴は、上記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴における前記変換生成さ
れる移動情報が、前記仮想現実空間内の移動速度ベクト
ルである仮想現実空間内移動情報生成方法の構成採用に
ある。

【００２６】本発明方法の第５の特徴は、上記本発明方
法の第２、第３又は第４の特徴における前記仮想現実空
間内の視野が、前記ヘッドマウントディスプレイに設け
た位置センサーの検出する当該ヘッドマウントディスプ
レイ自体の位置情報を基に求められた視点位置情報によ
り決定されてなる仮想現実空間内移動情報生成方法の構
成採用にある。

【００２７】本発明方法の第６の特徴は、上記本発明方
法の第２、第３、第４又は第５の特徴における前記画像
信号が、画像生成用コンピュータにより生成したステレ
オ画像信号である仮想現実空間内移動情報生成方法の構
成採用にある。

【００２８】本発明方法の第７の特徴は、ヘッドマウン
トディスプレイの表示画像移動処理に必要とされる仮想
現実空間内移動情報を生成するに当って、所定領域内に
設定された略水平基準面において、ヘッドマウントディ
スプレイを装着したユーザの体重移動の方向及び大きさ
を測定し、このユーザの体重移動についての測定結果に
基づき、仮想現実空間内における水平面内の移動速度ベ
クトルを生成し、当該移動速度ベクトルを仮想現実空間
内移動情報として用いてなる仮想現実空間内移動情報生
成方法の構成採用にある。

【００２９】本発明方法の第８の特徴は、上記本発明方
法の第７の特徴におけるユーザの体重移動についての測
定を、略水平基準面に設定した支点を中心とした当該略
水平基準面の傾きの方向及びその度合を計測して行って
なる仮想現実空間内移動情報生成方法の構成採用にあ
る。

【００３０】本発明方法の第９の特徴は、上記本発明方
法の第８の特徴における略水平基準面の傾きについての
計測を、当該略水平基準面の定常状態からのずれを２次
元的に検出して行ってなる仮想現実空間内移動情報生成
方法の構成採用にある。

【００３１】本発明方法の第１０の特徴は、上記本発明
方法の第９の特徴における略水平基準面の定常状態から
のずれについての検出を、当該略水平基準面の支点を含
む一の直線上にない任意の２地点について行ってなる仮
想現実空間内移動情報生成方法の構成採用にある。

【００３２】本発明方法の第１１の特徴は、上記本発明
方法の第１０の特徴における略水平基準面の定常状態か
らのずれについての検出を、当該略水平基準面の支点を
中心とした各直交座標軸上にある任意の２地点について
行ってなる仮想現実空間内移動情報生成方法の構成採用
にある。

【００３３】本発明方法の第１２の特徴は、上記本発明
方法の第１０又は第１１の特徴における略水平基準面の
定常状態からのずれについての検出を、当該略水平基準
面の支点から等距離にある２地点について行ってなる仮
想現実空間内移動情報生成方法の構成採用にある。

【００３４】本発明方法の第１３の特徴は、上記本発明
方法の第１０、第１１又は第１２の特徴における移動速
度ベクトルの生成が、略水平基準面における任意の２地
点についての定常状態からのずれの量に基づいて、略水
平基準面の支点を中心とした対応する２方向の移動速度
成分を算出し、これら２方向の移動速度成分の算出結果
をベクトル合成して行ってなる仮想現実空間内移動情報
生成方法の構成採用にある。

【００３５】本発明方法の第１４の特徴は、上記本発明
方法の第８、第９、第１０、第１１、第１２又は第１３
の特徴における前記略水平基準面の傾きの方向及びその
度合の計測が、当該初期略水平基準面とその後の前記傾
き度合の差に比例する量として前記仮想現実空間内の移
動方向と、速度を計算してなる仮想現実空間内移動情報
生成方法の構成採用にある。

【００３６】一方、本発明装置の第１の特徴は、ヘッド
マウントディスプレイの表示画像移動処理に必要とされ
る仮想現実空間内移動情報を生成するための仮想現実空
間内移動インタフェース装置において、ヘッドマウント
ディスプレイを装着したユーザの体重移動の方向及び大
きさを測定し、当該ユーザの体重移動の経時変化を示す
体重移動データを出力する体重移動入力部と、この体重
移動入力部から出力される体重移動データを、仮想現実
空間内移動情報として採用自在に、仮想現実空間内の水
平面内における移動速度ベクトルに変換する変換処理部
とを有してなる仮想現実空間内移動インタフェース装置
の構成採用にある。

【００３７】本発明装置の第２の特徴は、上記本発明装
置の第１の特徴における体重移動入力部が、ユーザが上
面に乗ることを許容する円盤と、この円盤を下方から支
持する支持台座と、この支持台座の上面中央部に立設さ
れ、円盤をその下面中心部を支点として可動自在に枢支
する自在支持部材と、円盤と支持台座との間の要所に介
在配置され、両者の間隔をほぼ一定に保持する習性を付
勢する複数の弾性部材と、円盤の支点を通る一の直線上
にない当該円盤の下面における任意の２地点に配置さ
れ、下面と支持台座の上面との間距をそれぞれ測定する
第１及び第２の距離測定装置とを有してなる仮想現実空
間内移動インタフェース装置の構成採用にある。

【００３８】本発明装置の第３の特徴は、上記本発明装
置の第１の特徴における体重移動データが、第１及び第
２の距離測定部からそれぞれ出力される第１及び第２の
測定距離信号である仮想現実空間内移動インタフェース
装置の構成採用にある。

【００３９】本発明装置の第４の特徴は、上記本発明装
置の第２又は第３の特徴における第１及び第２の距離測
定装置が、円盤の支点を中心とした各直交座標軸上にあ
る当該円盤の下面における任意の２地点に配置されてな
る仮想現実空間内移動インタフェース装置の構成採用に
ある。

【００４０】本発明装置の第５の特徴は、上記本発明装
置の第２、第３又は第４の特徴における第１及び第２の
距離測定装置が、円盤の支点から等距離にある２地点に
配置される、仮想現実空間内移動インタフェース装置の
構成採用にある。

【００４１】本発明装置の第６の特徴は、上記本発明装
置の第２、第３、第４又は第５の特徴における第１及び
第２の距離測定装置が、共に任意の形態を成す変位セン
サである仮想現実空間内移動インタフェース装置の構成
採用にある。

【００４２】本発明装置の第７の特徴は、上記本発明装
置の第２、第３、第４、第５又は第６の特徴における変
換処理部が、第１及び第２の測定距離信号をベクトル合
成して移動速度ベクトルを生成自在な機能を有してなる
仮想現実空間内移動インタフェース装置の構成採用にあ
る。

【００４３】本発明装置の第８の特徴は、上記本発明装
置の第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特徴にお
ける複数の弾性部材が、円盤の下面周縁部に相当する領
域に配置されてなる仮想現実空間内移動インタフェース
装置の構成採用にある。

【００４４】本発明装置の第９の特徴は、上記本発明装
置の第８の特徴における複数の弾性部材が、円盤の下面
周縁部に沿う４箇所の領域に周方向等間隔で配置されて
なる仮想現実空間内移動インタフェース装置の構成採用
にある。

【００４５】本発明装置の第１０の特徴は、上記本発明
装置の第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は
第９の特徴における複数の弾性部材が、何れも支持台座
の所要箇所に立設された複数のバネである、仮想現実空
間内移動インタフェース装置の構成採用にある。

【００４６】本発明装置の第１１の特徴は、上記本発明
装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９又は第１０の特徴における自在支持部材が、ユ
ニバーサルジョイントである仮想現実空間内移動インタ
フェース装置の構成採用にある。

【００４７】さらに、本発明記録媒体の特徴は、ヘッド
マウントディスプレイの表示画像移動処理に必要とされ
る仮想現実空間内移動情報を生成するための仮想現実空
間内移動情報生成プログラムを記録した記録媒体であっ
て、所定領域内に設定された略水平基準面において測定
されるヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの
体重移動データに基づいて、略水平基準面の支点を中心
とした２方向の移動速度成分をコンピュータに算出さ
せ、これら２方向の移動速度成分のベクトル合成演算を
コンピュータに行わせて、仮想現実空間内移動情報とし
て用いられる仮想現実空間内の水平面内における移動速
度ベクトルを得る、仮想現実空間内移動情報生成プログ
ラムを記録した記録媒体の構成採用にある。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態を装置例及び方法例並びに記録媒体例
につき説明する。

【００４９】（装置例）図１は、本発明の装置例に係る
仮想現実空間内移動インタフェース装置の概略構成を、
これが適用される仮想現実空間システムと共に示す概念
図である。

【００５０】同図に示すように、この装置例に係る仮想
現実空間内移動インタフェース装置αは、体重移動入力
部１と、変換処理部２とを有して構成され、さらに、そ
の外部に、画像生成用コンピュータ３と、ヘッドマウン
トディスプレイ４とを順次接続して、所要の仮想現実空
間システムβが構成される。

【００５１】ここで、仮想現実空間内インタフェース装
置αにおける体重移動入力部１は、ヘッドマウントディ
スプレイ４を装着したユーザ（図示せず）の現実空間に
おける体重移動の方向及び大きさを測定し、当該ユーザ
の体重移動の経時変化を示す体重移動データとして、第
１の測定距離信号Ｓ_D1と、第２の測定距離信号Ｓ_D2とを
出力し、これらを変換処理部２へ与えるようになってい
る。

【００５２】変換処理部２は、体重移動入力部１から出
力された第１及び第２の測定距離信号Ｓ_D1及びＳ_D2を仮
想現実空間内移動情報として用いることができるよう、
これらを、ベクトル合成によって仮想現実空間内の水平
面内における移動速度ベクトルに変換するようになって
いる。

【００５３】一方、仮想現実空間システムβを構成する
画像生成用コンピュータ３は、仮想現実空間中のユーザ
の視点位置情報を元に、当該ユーザの視点から見た仮想
現実空間のステレオ画像（立体視画像）を生成し、これ
を画像信号Ｓ_Vとして出力するようになっている。この
画像信号Ｓ_Vは、ヘッドマウントディスプレイ４に入力
され、ここにおいて、所要の立体視用のステレオ画像が
表示される。

【００５４】ここで、以上のヘッドマウントディスプレ
イ４は、ユーザの頭部に装着して使用され、当該ユーザ
の視線方向に当たるヘッドマウントディスプレイ４の正
面方向に関する情報と、当該ユーザの頭の位置に当たる
ヘッドマウントディスプレイ４自身の位置に関する情報
は、図示しない発信器との組み合せにより、その頂部に
ある磁気位置センサ４１により計測されるようになって
いる。この計測した情報は、画像生成用コンピュータ３
に入力され、ユーザの視点位置情報を計算する際の基準
情報とされる。

【００５５】ここでユーザが、例えば、ヘッドマウント
ディスプレイ４を頭部に装着した状態で上方を向くと、
これに応じて当該ヘッドマウントディスプレイ３が上方
を向き、このときの正面方向に関する情報が画像生成用
コンピュータ３に送られて、所要の指定位置情報が計算
され、この結果、仮想現実空間中で上方を見たときの視
野画像が生成されて、これがユーザの眼前に表示され
る。このように、ユーザは、ヘッドマウントディスプレ
イ３を装着して頭の向きを変えるだけで、仮想現実空間
中における自己の周囲の環境映像を見ることができる。

【００５６】次に、図２は、図１に示される仮想現実空
間内移動インタフェース装置αにおける体重移動入力部
１の構成を示す透過斜視図である。

【００５７】同図に示すように、体重移動入力部１は、
ユーザ（図示せず）が上面に乗ることを許容する円盤１
１と、この円盤１１を下方から支持する支持台座１２
と、この支持台座１２の上面中央部に立設され、円盤１
１をその下面中心部を支点１１ａとして可動自在に枢支
するユニバーサルジョイント１３（自在支持部材）と、
円盤１１と支持台座１２との間の要所に介在配置され、
両者の間隔をほぼ一定に保持する習性を付勢する第１〜
第４のバネ１４ａ〜１４ｄ（複数の弾性部材）と、円盤
１１の下面における任意の２地点に配置され、下面と支
持台座１２の上面との間の距離をそれぞれ測定する第１
及び第２の距離測定装置１５ａ及び１５ｂとを有して構
成されている。

【００５８】ここで、第１及び第２の距離測定装置１５
ａ及び１５ｂの配置の形態に関しては、円盤１１の支点
１１ａを含む一の直線（直径線）上にない（それぞれが
異なる直線上にある）ことが必要条件である。本例で
は、後述するユーザの体重移動の測定精度を高めるた
め、これら第１及び第２の距離測定装置１５ａ及び１５
ｂを、それぞれ円盤１１の支点１１ａを中心とした各直
交座標軸上（Ａ−Ｂ軸上、及びＣ−Ｄ軸上）にあり、か
つ、その支点１１ａから等距離にある２地点に配置した
ものを示している（この状態で、最大かつ安定した測定
精度が得られる）。

【００５９】なお、これら第１及び第２の距離測定装置
１５ａ及び１５ｂは、共に任意の形態を成す変位センサ
であり、その種別としては、種々の物理現象を利用して
変位を測定することができるものであれば、どのような
ものであってもよい。

【００６０】一方、第１〜第４のバネ１４ａ〜１４ｄの
形態に関しては、それぞれを、円盤１１の下面周縁部に
相当する領域に配置し、かつ、その下面周縁部に沿う領
域に周方向等間隔で配置することが望ましい。こうする
ことで、ユーザが円盤１１の上面に乗ったときの当該円
盤１１の沈み込みの度合が、その全方位方向に対しほぼ
均等化されるようになる。

【００６１】なお、本発明にいう複数の弾性部材は、必
ずしも本例のようなコイル状のバネである必要はなく、
それらの支持台座１２への配置時に上方（円盤１１の
側）へ定常的な弾性力を及ぼしうるものであれば、その
形態や材質については特に問わない。また、弾性部材の
配置数も、４個に限定されるものではなく、円盤１１が
安定的に保持されることを条件とすれば、その配置数は
任意である（従って、少なくとも３個は必要となる）。

【００６２】（方法例）次に、以上のように構成された
仮想現実空間内移動インタフェース装置αにより実施さ
れる仮想現実空間内移動情報生成方法の具体例につき説
明する。

【００６３】図３は、図２に示される体重移動入力部１
の初期状態を、当該体重移動入力部１のＡ−Ｂ軸垂直断
面により示す図であり、図４は、同じく図２に示される
体重移動入力部１にユーザが乗って円盤１１が傾いた状
態を、当該体重移動入力部１のＡ−Ｂ軸垂直断面により
示す図である。

【００６４】まず、図３に示すように、円盤１１は、支
点１１ａを中心にＡＢ方向に傾きうるよう構成されてい
るが、体重移動入力部１が初期状態にあるときには、そ
れが第１のバネ１４ａと第２のバネ１４ｂとにより支持
されているため、これら２つのバネ１４ａ及び１４ｂの
力が釣り合った状態で安定し、以上により、円盤１１の
領域に、所要の略水平基準面が設定される（必ずしも、
厳密な水平状態である必要性はない）。なお、この状態
において、第１の距離測定装置１５ａにより測定される
支持台座１２の上面との間の距離を「Ｄ１」とする。

【００６５】次に、図４に示すように、体重移動入力部
１にユーザ５が乗った状態においては、円盤１１は、当
該ユーザ５（実際は、ヘッドマウントディスプレイ４を
頭部に装着した状態）の荷重の重心Ｇ_Cの位置に応じて
傾く。即ち、円盤１１は、ユーザ５の体重が一定である
とすると、当該ユーザ５がその円盤１１の縁の近くに立
つほど大きく傾き、その傾きの方向は、支点１１ａから
重心Ｇ_Cへ向かう方向となる。なお、この状態におい
て、第１の距離測定装置１５ａにより測定される支持台
座１２の上面との間の距離を「Ｄ１′」とする。

【００６６】本方法例では、ヘッドマウントディスプレ
イ４を装着したユーザ５の体重移動の方向及び大きさを
測定するために、支点１１ａを中心とした円盤１１（略
水平基準面）の傾きの方向及びその度合を計測する。こ
れを具体化するため、本方法例では、上述の初期状態に
おける距離Ｄ１と、ユーザ５によって荷重がかけられた
状態における距離Ｄ１′との差に比例する量として、仮
想現実空間内における水平面内の移動速度ベクトルを生
成する。

【００６７】ここで、ＡＢ方向を仮想現実空間のＸ軸方
向に対応させ、Ｂ→Ａ方向を正方向とし、Ｄ１とＤ１′
との差から速度を計算するための比例計数をＰｘとする
と、Ｘ軸方向（ＡＢ方向）の速度Ｖｘは、 Ｖｘ＝Ｐｘ・（Ｄ１−Ｄ１′） …（式１） と定義される。

【００６８】図３及び図４において、円盤１１上のユー
ザ５が支点１１ａに対し第１の距離測定装置１５ａに近
い側であるＡ側に立った場合、（式１）に示されるＤ１
−Ｄ１′は正の値をとり、逆に、第１の距離測定装置１
５ａに遠い側であるＢ側に立った場合、そのＤ１−Ｄ
１′は負の値をとる。

【００６９】このとき、（式１）における比例計数Ｐｘ
を正の値とすれば、速度Ｖｘは、ユーザ５がＡ側に立っ
た場合には正の値をとって、結果として仮想現実空間内
のユーザ５の位置はＡの方向に進み、逆に、ユーザ５が
Ｂ側に立った場合には負の値をとって、結果として仮想
現実空間内のユーザ５の位置はＢの方向に進む。

【００７０】このように、ユーザ５は、自身の進みたい
側に立って円盤１１に荷重をかけてこれを傾かせること
により、その方向に進むことができる。

【００７１】一方、ＣＤ方向の速度の計算については、
Ｂ→Ａ方向をＸ軸の正方向とした場合、慣例として、Ｚ
軸はＤ→Ｃ方向、Ｙ軸は鉛直上向き方向として定義され
るので、第２の距離測定装置１５ｂの初期状態における
測定距離をＤ２、ユーザ５が円盤１１に乗って荷重がか
かった状態における測定距離をＤ２′とし、このときの
比例計数をＰｚとすると、Ｚ軸方向の速度Ｖｚは、 Ｖｚ＝Ｐｚ・（Ｄ２−Ｄ２′） …（式２） と定義される。

【００７２】ここで、（式２）のＰｚを正の値とするこ
とで、ＡＢ方向の速度の計算と同様に、Ｃ側に立てばＣ
の方向へ、Ｄ側に立てばＤの方向へ進むことができる。

【００７３】以上の原理により、本方法例では、円盤１
１（略水平基準面）の傾きについての計測が２次元的に
検出され、この傾きの検出が、円盤１１の支点１１ａを
中心とした各直交座標軸上にあり（支点１１ａを通る同
一直径線上になく）、かつ、その支点１１ａから等距離
にある２地点について行われる。

【００７４】次に、図５は、図２に示される体重移動入
力部１の測定値から仮想現実空間内における水平面内の
移動速度ベクトルを計算する方法を説明する図である。

【００７５】

【外１】

【００７６】

【外２】

【００７７】（記録媒体例）なお、当該本方法例の実施
に際しては、体重移動入力部１の円盤１１（所定領域内
に設定された略水平基準面）において測定されるヘッド
マウントディスプレイ４を装着したユーザ５の体重移動
データに基づいて、その円盤１１の支点１１ａを中心と
した２方向の移動速度成分を算出させる処理過程と、こ
れら２方向の移動速度成分のベクトル合成演算を行わせ
る処理過程とを有するプログラムを任意の記録媒体に記
録する。

【００７８】このプログラムを、当該仮想現実空間内移
動インタフェース装置αが接続されるコンピュータ（イ
ンターネット利用の場合には、ユーザ４の保有するクラ
イアント端末）に実行させて、仮想現実空間内移動情報
として用いられる仮想現実空間内の水平面内における移
動速度ベクトルを得るようにすることも可能である。

【００７９】以上、本発明の実施の形態につき装置例及
び方法例並びに記録媒体例を挙げて説明したが、本発明
は、必ずしも上述した装置と記録媒体手段及び手法にの
み限定されるものではなく、本発明にいう目的を達成
し、後述する効果を有する範囲内において、適宜、変更
実施することが可能なものである。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ユーザは、ヘッドマウントディスプレイにより仮想現実
空間を見ながら、進みたい方向に体重を移動するだけ
で、その方向に移動することができるので、単純な操作
で仮想現実空間内を移動することが可能となる。

【００８１】また、本発明では、足の操作（体重移動）
のみにより仮想現実空間内を移動することができるの
で、ユーザは、自身の手や視線を自由に使うことができ
るようになり、仮想現実空間内の物体を手で操作した
り、或いは、ジェスチャなど手を用いたコミュニケーシ
ョンを行ったりすることが可能となる。

【００８２】さらに、本発明によれば、物理的な移動を
伴わない歩行動作をユーザに強いることがなく、ユーザ
は、簡単な体重移動のみで仮想現実空間内を移動するこ
とができることから、当該ユーザに操作上の違和感を与
えることがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置例に係る仮想現実空間内移動イン
タフェース装置の概略構成を、これが適用される仮想現
実空間システムと共に示す概念図である。

【図２】図１に示される仮想現実空間内移動インタフェ
ース装置における体重移動入力部の構成を示す透過斜視
図である。

【図３】図２に示される体重移動入力部の初期状態を、
当該体重移動入力部のＡ−Ｂ軸垂直断面により示す図で
ある。

【図４】図２に示される体重移動入力部にユーザが乗っ
て円盤が傾いた状態を、当該体重移動入力部のＡ−Ｂ軸
垂直断面により示す図である。

【図５】図２に示される体重移動入力部の測定値から仮
想現実空間内における水平面内の移動速度ベクトルを計
算する方法を説明する図である。

【符号の説明】

α…仮想現実空間内移動インタフェース装置 β…仮想現実空間システム １…体重移動入力部 １１…円盤 １１ａ…支点 １２…支持台座 １３…ユニバーサルジョイント １４ａ…第１のバネ １４ｂ…第２のバネ １４ｃ…第３のバネ １４ｄ…第４のバネ １５ａ…第１の距離測定装置 １５ｂ…第２の距離測定装置 ２…変換処理部 ３…画像生成用コンピュータ ４…ヘッドマウントディスプレイ ４１…磁気位置センサ ５…ユーザ Ｓ_D1…第１の測定距離信号 Ｓ_D2…第２の測定距離信号 Ｓ_V…画像信号 Ｇ_C…重心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一之瀬 進 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】仮想現実空間内を視野に入れ、現実空間の
   所定領域上での立位姿勢における全方位重心移動を当該
   仮想現実空間内の移動情報に変換生成して当該仮想現実
   空間内の移動行動に反映することにより当該仮想現実空
   間内での臨場的実体感を味わう、 ことを特徴とする仮想現実空間内移動情報生成方法。
2. 【請求項２】前記仮想現実空間内の視野は、 ヘッドマウントディスプレイに画像信号を受けて映り出
   される表示画像に向けられる、 ことを特徴とする請求項１に記載の仮想現実空間内移動
   情報生成方法。
3. 【請求項３】前記現実空間での立位姿勢における全方位
   重心移動は、 足動作による体重移動の方向及び大きさとして計測す
   る、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の仮想現実空間
   内移動情報生成方法。
4. 【請求項４】前記変換生成される移動情報は、 前記仮想現実空間内の移動速度ベクトルである、 ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の仮想現実
   空間内移動情報生成方法。
5. 【請求項５】前記仮想現実空間内の視野は、 前記ヘッドマウントディスプレイに設けた位置センサー
   の検出する当該ヘッドマウントディスプレイ自体の位置
   情報を基に求められた視点位置情報により決定される、 ことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の仮想現実
   空間内移動情報生成方法。
6. 【請求項６】前記画像信号は、 画像生成用コンピュータにより生成したステレオ画像信
   号である、 ことを特徴とする請求項２、３、４又は５に記載の仮想
   現実空間内移動情報生成方法。
7. 【請求項７】ヘッドマウントディスプレイの表示画像移
   動処理に必要とされる仮想現実空間内移動情報を生成す
   るに当って、 所定領域内に設定された略水平基準面において、前記ヘ
   ッドマウントディスプレイを装着したユーザの体重移動
   の方向及び大きさを測定し、 このユーザの体重移動についての測定結果に基づき、前
   記仮想現実空間内における水平面内の移動速度ベクトル
   を生成し、 当該移動速度ベクトルを前記仮想現実空間内移動情報と
   して用いる、 ことを特徴とする仮想現実空間内移動情報生成方法。
8. 【請求項８】前記ユーザの体重移動についての測定は、 前記略水平基準面に設定した支点を中心とした当該略水
   平基準面の傾きの方向及びその度合を計測して行う、 ことを特徴とする請求項７に記載の仮想現実空間内移動
   情報生成方法。
9. 【請求項９】前記略水平基準面の傾きについての計測
   は、 当該略水平基準面の定常状態からのずれを２次元的に検
   出して行う、 ことを特徴とする請求項８に記載の仮想現実空間内移動
   情報生成方法。
10. 【請求項１０】前記略水平基準面の定常状態からのずれ
    についての検出は、 当該略水平基準面の支点を含む一の直線上にない任意の
    ２地点について行う、 ことを特徴とする請求項９に記載の仮想現実空間内移動
    情報生成方法。
11. 【請求項１１】前記略水平基準面の定常状態からのずれ
    についての検出は、 当該略水平基準面の支点を中心とした各直交座標軸上に
    ある任意の２地点について行う、 ことを特徴とする請求項１０に記載の仮想現実空間内移
    動情報生成方法。
12. 【請求項１２】前記略水平基準面の定常状態からのずれ
    についての検出は、 当該略水平基準面の支点から等距離にある２地点につい
    て行う、 ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の仮想現実
    空間内移動情報生成方法。
13. 【請求項１３】前記移動速度ベクトルの生成は、 前記略水平基準面における任意の２地点についての前記
    定常状態からのずれの量に基づいて、前記略水平基準面
    の支点を中心とした対応する２方向の移動速度成分を算
    出し、 これら２方向の移動速度成分の算出結果をベクトル合成
    して行う、 ことを特徴とする請求項１０、１１又は１２に記載の仮
    想現実空間内移動情報生成方法。
14. 【請求項１４】前記略水平基準面の傾きの方向及びその
    度合の計測は、 当該初期略水平基準面とその後の前記傾き度合の差に比
    例する量として前記仮想現実空間内の移動方向と、速度
    を計算する、 ことを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２又は
    １３に記載の仮想現実空間内移動情報生成方法。
15. 【請求項１５】ヘッドマウントディスプレイの表示画像
    移動処理に必要とされる仮想現実空間内移動情報を生成
    するにおいて、 前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの体
    重移動の方向及び大きさを測定し、当該ユーザの体重移
    動の経時変化を示す体重移動データを出力する体重移動
    入力部と、 この体重移動入力部から出力される前記体重移動データ
    を、前記仮想現実空間内移動情報として採用自在に、前
    記仮想現実空間内の水平面内における移動速度ベクトル
    に変換する変換処理部とを有してなる、 ことを特徴とする仮想現実空間内移動インタフェース装
    置。
16. 【請求項１６】前記体重移動入力部は、 前記ユーザが上面に乗ることを許容する円盤と、 この円盤を下方から支持する支持台座と、 この支持台座の上面中央部に立設され、前記円盤をその
    下面中心部を支点として可動自在に枢支する自在支持部
    材と、 前記円盤と前記支持台座との間の要所に介在配置され、
    両者の間隔をほぼ一定に保持する習性を付勢する複数の
    弾性部材と、 前記円盤の支点を通る一の直線上にない当該円盤の下面
    における任意の２地点に配置され、下面と前記支持台座
    の上面との間距をそれぞれ測定する第１及び第２の距離
    測定装置とを有してなる、 ことを特徴とする請求項１５に記載の仮想現実空間内移
    動インタフェース装置。
17. 【請求項１７】前記体重移動データは、 前記第１及び第２の距離測定部からそれぞれ出力される
    第１及び第２の測定距離信号である、 ことを特徴とする請求項１５に記載の仮想現実空間内移
    動インタフェース装置。
18. 【請求項１８】前記第１及び第２の距離測定装置は、 前記円盤の支点を中心とした各直交座標軸上にある当該
    円盤の下面における任意の２地点に配置される、 ことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の仮想現実
    空間内移動インタフェース装置。
19. 【請求項１９】前記第１及び第２の距離測定装置は、 前記円盤の支点から等距離にある２地点に配置される、 ことを特徴とする請求項１６、１７又は１８に記載の仮
    想現実空間内移動インタフェース装置。
20. 【請求項２０】前記第１及び第２の距離測定装置は、 共に任意の形態を成す変位センサである、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８又は１９に記
    載の仮想現実空間内移動インタフェース装置。
21. 【請求項２１】前記変換処理部は、 前記第１及び第２の測定距離信号をベクトル合成して前
    記移動速度ベクトルを生成自在な機能を有する、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９又は２
    ０に記載の仮想現実空間内移動インタフェース装置。
22. 【請求項２２】前記複数の弾性部材は、 前記円盤の下面周縁部に相当する領域に配置される、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９、２０
    又は２１に記載の仮想現実空間内移動インタフェース装
    置。
23. 【請求項２３】前記複数の弾性部材は、 前記円盤の下面周縁部に沿う４箇所の領域に周方向等間
    隔で配置される、 ことを特徴とする請求項２２に記載の仮想現実空間内移
    動インタフェース装置。
24. 【請求項２４】前記複数の弾性部材は、 何れも前記支持台座の所要箇所に立設された複数のバネ
    である、 ことを特徴とする請求項１６、１７、１８、１９、２
    ０、２１、２２又は２３に記載の仮想現実空間内移動イ
    ンタフェース装置。
25. 【請求項２５】前記自在支持部材は、 ユニバーサルジョイントである、 ことを特徴とする請求項１５、１６、１７、１８、１
    ９、２０、２１、２２、２３又は２４に記載の仮想現実
    空間内移動インタフェース装置。
26. 【請求項２６】ヘッドマウントディスプレイの表示画像
    移動処理に必要とされる仮想現実空間内移動情報を生成
    するための仮想現実空間内移動情報生成プログラムを記
    録した記録媒体であって、 所定領域内に設定された略水平基準面において測定され
    る前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの
    体重移動データに基づいて、前記略水平基準面の支点を
    中心とした２方向の移動速度成分をコンピュータに算出
    させ、 これら２方向の移動速度成分のベクトル合成演算をコン
    ピュータに行わせて、 前記仮想現実空間内移動情報として用いられる前記仮想
    現実空間内の水平面内における移動速度ベクトルを得
    る、 ことを特徴とする仮想現実空間内移動情報生成プログラ
    ムを記録した記録媒体。