(57)【要約】【課題】頭部に装着するヘッドギア型の装置の重心を任意に変化させることにより、ユーザに加速度感覚を呈示することが可能な、新規かつ改良された加速度感覚呈示装置を提供する。【解決手段】ユーザの頭部に装着されるフレームと、前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、を備える加速度感覚呈示装置である。加速度感覚提示装置は、前記駆動部により前記錘を移動させて、装置の重心を変化させることにより、ユーザに加速度感覚を呈示する。【選択図】図１
2010026865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの頭部に装着されるフレームと、
前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、
前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、
を備える加速度感覚呈示装置。
【請求項２】
前記フレームは、
前記ユーザの頭部の少なくとも一部を囲って密着するベースフレームと、
前記ベースフレームの任意の径方向である第１方向を軸として回転可能に前記ベースフレームに固定される、略円弧状の第１回転フレームと、
前記第１方向と直交する第２方向を軸として回転可能に前記ベースフレームに固定される、略円弧状の第２回転フレームと、
を含み、
前記駆動部は、
前記第１方向を軸として前記第１回転フレームを回転させる第１駆動部と、
前記第２方向を軸として前記第２回転フレームを回転させる第２駆動部と、
を含む、請求項１に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項３】
前記錘は、
前記略円弧状の第１回転フレームの頂上部に固定される第１錘と、
前記略円弧状の第２回転フレームの頂上部に固定される第２錘と、
を含み、
前記第１駆動部は、前記第１回転フレームを回転させることにより、前記第１錘を移動させ、
前記第２駆動部は、前記第２回転フレームを回転させることにより、前記第２錘を移動させる、請求項２に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項４】
前記第１回転フレームには、円弧に沿った長孔の第１摺動孔が備えられ、
前記第２回転フレームには、円弧に沿った長孔の第２摺動孔が備えられ、
前記錘は、前記第１回転フレームおよび前記第２回転フレームが交差する位置において、前記第１摺動孔および前記第２摺動孔に挿入され、
前記第１駆動部は、前記第１回転フレームを回転させて、前記錘を前記第２摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させ、
前記第２駆動部は、前記第２回転フレームを回転させて、前記錘を前記第１摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させる、請求項２に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項５】
前記フレームは、
前記ユーザの頭部の少なくとも一部を囲って密着するベースフレームと、
前記ベースフレームの上方に固定される略中空四角形状のスライド補助フレームと、
前記ベースフレームの任意の径方向である第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向にスライド可能に前記スライド補助フレームに備えられる、長板形状の第１スライドフレームと、
前記第２方向を長手方向とし、前記第１方向にスライド可能に前記スライド補助フレームに備えられる、長板形状の第２スライドフレームと、
を含み、
前記駆動部は、
前記第２方向に前記第１スライドフレームをスライドさせる第１駆動部と、
前記第１方向に前記第２スライドフレームをスライドさせる第２駆動部と、
を含む、請求項１に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項６】
前記第１スライドフレームには、前記第１方向を長手方向とする長孔の第１摺動孔が設けられ、
前記第２スライドフレームには、前記第２方向を長手方向とする長孔の第２摺動孔が設けられ、
前記錘は、前記第１スライドフレームおよび前記第２スライドフレームが交差する位置において、前記第１摺動孔および前記第２摺動孔に挿入され、
前記第１駆動部は、前記第１スライドフレームをスライドさせて、前記錘を前記第２摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させ、
前記第２駆動部は、前記第２スライドフレームをスライドさせて、前記錘を前記第１摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させる、請求項５に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項７】
外部機器またはネットワーク上から受信する所定の加速度情報に基づいて、前記駆動部に再生加速度信号を送信する再生回路をさらに備え、
前記駆動部は、前記再生加速度信号に基づいて、前記錘の移動を制御する、請求項１に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項８】
所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイをさらに備え、
前記再生回路はさらに、前記外部機器または前記ネットワーク上から受信する所定の映像信号を、前記ヘッドマウント・ディスプレイへ送信する、請求項７に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項９】
所定の音声を出力するスピーカをさらに備え、
前記再生回路はさらに、前記外部機器または前記ネットワーク上から受信する所定の音声信号を、前記スピーカへ送信する、請求項８に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項１０】
前記錘の質量ｍは、前記加速度感覚呈示装置の質量Ｍの１／２以上である、請求項１に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項１１】
所定の映像を撮像する撮像部と、前記映像と同期して所定の音声を記録する音声記録部と、前記映像および前記音声と同期して所定の加速度データを検出する加速度センサと、を備える撮像装置と、
ユーザの頭部に装着されるフレームと、前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイと、所定の音声を出力するスピーカと、を備える加速度感覚呈示装置と、
前記撮像部により撮像された映像信号と、前記音声記録部により記録された音声信号と、前記加速度センサにより検出された加速度信号と、を同期して、それぞれ前記ヘッドマウント・ディスプレイ、前記スピーカおよび前記駆動部へ送信する再生回路と、
を含む、加速度感覚呈示システム。
【請求項１２】
前記再生回路は、前記加速度センサにより検出された加速度信号に対して、所定のゲインを乗じて再生加速度信号として前記加速度感覚呈示装置に送信する、請求項１１に記載の加速度感覚呈示システム。
【請求項１３】
前記再生回路は、前記再生加速度信号の大きさに応じて前記ゲインを適宜変化させる、請求項１２に記載の加速度感覚呈示システム。
【請求項１４】
前記撮像装置は、乗用の移動手段、または該移動手段の模型移動装置に備え付けられ、
前記映像信号、前記音声信号および前記加速度信号を、ネットワークを介して前記再生回路へ送信する、請求項１１に記載の加速度感覚呈示装置。
【請求項１５】
所定のゲームプログラムを再生するゲーム機器と、
ユーザの頭部に装着されるフレームと、前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイと、所定の音声を出力するスピーカと、を備える加速度感覚呈示装置と、
前記ゲームプログラムに組み込まれる映像信号と、音声信号と、加速度信号と、を同期して、それぞれ前記ヘッドマウント・ディスプレイ、前記スピーカおよび前記駆動部へ送信する再生回路と、
を含む、加速度感覚呈示システム。
【請求項１６】
ユーザの頭部に装着されるフレームと、
前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、
前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、
所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイと、
所定の音声を出力するスピーカと、
を備える加速度感覚呈示装置に対して、
前記ヘッドマウント・ディスプレイで表示する映像信号と、前記スピーカで出力する音声信号と、前記駆動部による前記錘の移動を制御する加速度信号と、を同期して、それぞれ前記ヘッドマウント・ディスプレイ、前記スピーカおよび前記駆動部へ送信する再生回路を備える加速度情報処理装置。
【請求項１７】
ユーザの頭部に装着されるフレームに備えられる少なくとも１以上の錘を、駆動部により前記フレーム上で移動させることにより、前記ユーザに加速度感覚を呈示する加速度感覚呈示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度感覚呈示装置、加速度感覚呈示システム、情報処理装置、加速度感覚呈示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、ゲームセンタや遊園地などの遊技場には、映像上で擬似空間を創り、あたかもその場所にいるような錯覚を人間に与えることにより、疑似体験を提供する体感シミユレーション装置などが設置されている。また、家庭内のゲーム機器においても、コントローラなどに振動を与えることにより、ゲームのキャラクタの動きを体感できるようにする機能などが広く受け入れられている。このように、本当に体験しているかのような、いわゆるバーチャルリアリティ感覚をユーザに提供することにより、ユーザは疑似体験を楽しむことができる。
【０００３】
バーチャルリアリティ感覚をユーザに提供する装置としては、例えば、特許文献１に記載された装置がある。特許文献１には、ユーザが座る座席をステージ上に固定し、当該ステージを駆動手段により揺動させることにより座席に座っているユーザも同時に揺動させることができる装置が開示されている。また、特許文献１に記載の装置は、例えば、映像上の乗り物やキャラクタなどの動きに合わせた揺動データを生成し、当該揺動データに基づいてステージを揺動することができる。これにより、当該装置は、ユーザに対して、当該映像上の乗り物やキャラクタなどとして、あたかも本当に体験しているかのようなバーチャルリアリティ感覚を提供することができる。この結果、ユーザは、映像上の乗り物に乗っているような疑似体験や、映像上のキャラクタとして行動しているような疑似体験を楽しむことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３９４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような装置は、ユーザと座席をステージと同時に揺動させるため、ステージ上にはユーザが座るための座席を固定する必要がある。したがって、装置自体が大規模かつ高価になってしまうという問題が生じてしまう。また、家庭内でこのようなバーチャルリアリティ感覚を提供するには、このようなステージを利用した装置では、スペース、消費電力、安全性、価格などの種々の問題が生じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、頭部に装着するヘッドギア型の装置の重心を任意に変化させることにより、ユーザに加速度感覚を呈示することが可能な、新規かつ改良された加速度感覚呈示装置、加速度感覚呈示方法、加速度情報処理装置および加速度感覚呈示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ユーザの頭部に装着されるフレームと、前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、を備える加速度感覚呈示装置が提供される。
【０００８】
係る構成により、加速度感覚呈示装置は、駆動部により、前記フレーム上に備えられる少なくとも１以上の錘を移動させることができる。これにより、加速度感覚呈示装置は、装置自体の重心を変化させることができる。
【０００９】
また、前記フレームは、前記ユーザの頭部の少なくとも一部を囲って密着するベースフレームと、前記ベースフレームの任意の径方向である第１方向を軸として回転可能に前記ベースフレームに固定される略円弧状の第１回転フレームと、前記第１方向と直交する第２方向を軸として回転可能に前記ベースフレームに固定される略円弧状の第２回転フレームと、を含んでもよい。この場合、前記駆動部は、前記第１方向を軸として前記第１回転フレームを回転させる第１駆動部と、前記第２方向を軸として前記第２回転フレームを回転させる第２駆動部と、を含むこともできる。
【００１０】
また、前記錘は、前記略円弧状の第１回転フレームの頂上部に固定される第１錘と、前記略円弧状の第２回転フレームの頂上部に固定される第２錘と、を含んでもよい。この場合、前記第１駆動部は、前記第１回転フレームを回転させることにより、前記第１錘を移動させ、前記第２駆動部は、前記第２回転フレームを回転させることにより、前記第２錘を移動させることもできる。
【００１１】
また、前記第１回転フレームには円弧に沿った長孔の第１摺動孔が備えられ、前記第２回転フレームには円弧に沿った長孔の第２摺動孔が備えられ、前記錘は、前記第１回転フレームおよび前記第２回転フレームが交差する位置において、前記第１摺動孔および前記第２摺動孔に挿入されてもよい。この場合、前記第１駆動部は、前記第１回転フレームを回転させて、前記錘を前記第２摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させ、前記第２駆動部は、前記第２回転フレームを回転させて、前記錘を前記第１摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させることもできる。
【００１２】
また、前記フレームは、前記ユーザの頭部の少なくとも一部を囲って密着するベースフレームと、前記ベースフレームの上方に固定される略中空四角形状のスライド補助フレームと、前記ベースフレームの任意の径方向である第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向にスライド可能に前記スライド補助フレームに備えられる、長板形状の第１スライドフレームと、前記第２方向を長手方向とし、前記第１方向にスライド可能に前記スライド補助フレームに備えられる、長板形状の第２スライドフレームと、を含んでもよい。この場合、前記駆動部は、前記第２方向に前記第１スライドフレームをスライドさせる第１駆動部と、前記第１方向に前記第２スライドフレームをスライドさせる第２駆動部と、を含むこともできる。
【００１３】
前記第１スライドフレームには、前記第１方向を長手方向とする長孔の第１摺動孔が設けられ、前記第２スライドフレームには、前記第２方向を長手方向とする長孔の第２摺動孔が設けられ、前記錘は、前記第１スライドフレームおよび前記第２スライドフレームが交差する位置において、前記第１摺動孔および前記第２摺動孔に挿入されてもよい。この場合、前記第１駆動部は、前記第１スライドフレームをスライドさせて、前記錘を前記第２摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させ、前記第２駆動部は、前記第２スライドフレームをスライドさせて、前記錘を前記第１摺動孔に沿って摺動させることにより前記錘を移動させることもできる。
【００１４】
外部機器またはネットワーク上から受信する所定の加速度情報に基づいて、前記駆動部に再生加速度信号を送信する再生回路をさらに備えてもよい。この場合、前記駆動部は、前記再生加速度信号に基づいて、前記錘の移動を制御することもできる。
【００１５】
前記加速度感覚呈示装置は、所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイをさらに備えてもよい。この場合、前記再生回路はさらに、前記外部機器または前記ネットワーク上から受信する所定の映像信号を、前記ヘッドマウント・ディスプレイへ送信することもできる。
【００１６】
前記加速度感覚呈示装置は、所定の音声を出力するスピーカをさらに備えてもよい。この場合、前記再生回路はさらに、前記外部機器または前記ネットワーク上から受信する所定の音声信号を、前記スピーカへ送信することもできる。
【００１７】
前記錘の質量ｍは、前記加速度感覚呈示装置の質量Ｍの１／２以上としてもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、撮像装置と、加速度感覚呈示装置と、再生回路と、を含む加速度感覚呈示システムが提供される。この場合、撮像装置は、所定の映像を撮像する撮像部と、前記映像と同期して所定の音声を記録する音声記録部と、前記映像および前記音声と同期して所定の加速度データを検出する加速度センサと、を備えることができる。また、加速度感覚呈示装置は、ユーザの頭部に装着されるフレームと、前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイと、所定の音声を出力するスピーカと、を備えることができる。また、再生回路は、前記撮像部により撮像された映像信号と、前記音声記録部により記録された音声信号と、前記加速度センサにより検出された加速度信号と、を同期して、それぞれ前記ヘッドマウント・ディスプレイ、前記スピーカおよび前記駆動部へ送信することができる。
【００１９】
また、前記再生回路は、前記加速度センサにより検出された加速度信号に対して、所定のゲインを乗じて再生加速度信号として前記加速度感覚呈示装置に送信してもよい。
【００２０】
また、前記再生回路は、前記再生加速度信号の大きさに応じて前記ゲインを適宜変化させてもよい。
【００２１】
また、前記撮像装置は、乗用の移動手段、または該移動手段の模型移動装置に備え付けられ、前記映像信号、前記音声信号および前記加速度信号を、ネットワークを介して前記再生回路へ送信してもよい
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定のゲームプログラムを再生するゲーム機器と、加速度感覚呈示装置と、再生回路と、を含む加速度感覚呈示システムが提供される。この場合、加速度感覚呈示装置は、ユーザの頭部に装着されるフレームと、前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイと、所定の音声を出力するスピーカと、を備えることができる。また、再生回路は、前記ゲームプログラムに組み込まれる映像信号と、音声信号と、加速度信号と、を同期して、それぞれ前記ヘッドマウント・ディスプレイ、前記スピーカおよび前記駆動部へ送信することができる。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ユーザの頭部に装着されるフレームと、前記フレームに備えられる少なくとも１以上の錘と、前記フレーム上で前記錘を移動させる駆動部と、所定の映像を表示するヘッドマウント・ディスプレイと、所定の音声を出力するスピーカと、を備える加速度感覚呈示装置に対して、前記ヘッドマウント・ディスプレイで表示する映像信号と、前記スピーカで出力する音声信号と、前記駆動部による前記錘の移動を制御する加速度信号と、を同期して、それぞれ前記ヘッドマウント・ディスプレイ、前記スピーカおよび前記駆動部へ送信する再生回路を備える加速度情報処理装置が提供される。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ユーザの頭部に装着されるフレームに備えられる少なくとも１以上の錘を、駆動部により前記フレーム上で移動させることにより、前記ユーザに加速度感覚を呈示する加速度感覚呈示方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、頭部に装着するヘッドギア型の装置の重心を任意に変化させることにより、ユーザに加速度感覚を呈示することが可能な、新規かつ改良された加速度感覚呈示装置、加速度感覚呈示方法、加速度情報処理装置および加速度感覚呈示システムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、説明は以下の順序で行うものとする。
１．加速度感覚呈示装置の概要
２．第１実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００構成
３．加速度感覚呈示装置１００の重心の変化
４．加速度感覚呈示装置１００の装着例
５．加速度感覚呈示装置１００を利用したシステム
６．再生回路１４０による加速度情報の処理例
７．変形例
【００２７】
（１．加速度感覚呈示装置の概要）
本発明の実施形態における加速度感覚呈示装置は、従来ゲームセンタや遊技場などで設置される、大規模かつ高価なステージを利用した装置と異なり、ヘッドギア型の装置のみにより、ユーザに加速度感覚を呈示することを特徴の１つとしている。そこで、まず、本発明の実施形態の詳細を説明するに当たり、本発明の実施形態における加速度感覚呈示装置の概要について説明する。
【００２８】
本発明の実施形態における加速度感覚呈示装置は、ヘッドギア型の装置であり、ユーザは本装置を頭部に装着することにより、バーチャルリアリティを体感することができる。加速度感覚呈示装置には、移動可能な所定の重さの錘が備えられている。したがって、加速度感覚呈示装置は、この錘の位置を移動させることにより、加速度感覚呈示装置自体の重心を変化させることができる。この結果、加速度感覚呈示装置を装着するユーザの頭部には、所定の方向に所定の力が加えられることとなる。すなわち、加速度感覚呈示装置は、錘の位置を移動させて装置自体の重心を変化させ、ユーザに対して、所定の方向に所定の力を与えることにより、所定の加速度感覚をユーザに提供することができる。加速度感覚呈示装置は、例えば、ゲームなどにおける画面上の乗り物やキャラクタの動きに合わせて、所定の位置に錘を移動させることにより、任意の位置に加速度呈示装置自体の重心を変化させることができる。すなわち、加速度感覚呈示装置は、ゲームなどにおける画面上の乗り物やキャラクタの動きに合わせて、ユーザに対して任意の加速度感覚を呈示することができる。以下に、このような特徴を有する本発明の実施形態における加速度感覚呈示装置の詳細について説明する。
【００２９】
（２．第１実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の構成）
まず、本発明の第１実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の全体構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の全体構成の概略を示す説明図である。
【００３０】
図１に示すように、加速度感覚呈示装置１００は、人間の頭部に装着するヘッドギア型の装置である。加速度感覚呈示装置１００は主に、第１回転フレーム１０２、第２回転フレーム１０４およびベースフレーム１０６からなるフレーム１１６と、第１錘１０８と、第２錘１１０と、第１駆動部１１２と、第２駆動部１１４と、を含んで構成される。以下これらの各構成部について説明する。
【００３１】
フレーム１１６は主に、図１に示すように、第１回転フレーム１０２と、第２回転フレーム１０４と、ベースフレーム１０６と、を含んで構成される。ベースフレーム１０６は、人間の頭部を囲うように略円形状に形成される。また、ベースフレーム１０６には、第１回転フレーム１０３を回転可能に固定する１対の第１固定部１１８が同軸上に形成される。また、ベースフレーム１０６には、第２回転フレーム１０４を回転可能に固定する１対の第２固定部１２０が同軸上に形成される。なお、本実施形態においては、１対の第１固定部１１８が形成される軸は、装着者の前後方向であり、以下の説明においてＸ軸と称する。また、１対の第２個底部１２０が形成される軸は、Ｘ軸と直交する装着者の左右方向であり以下の説明においてＹ軸と称する。なお、Ｘ軸は、本発明の第１方向に相当し、Ｙ軸は、本発明の第２方向に相当するものである。もちろん、Ｘ軸およびＹ軸は、本実施形態を説明する上での一例であり、これらに限定されるものではない。すなわち、第１方向は、ベースフレーム１０６の任意の径方向に設定することができ、第２方向は、第１方向と直行する方向であればよい。
【００３２】
第１回転フレーム１０２は、人間の頭部を覆うように円弧状に形成される。また、第１回転フレーム１０２は、ベースフレーム１０６のＸ軸上に形成される第１固定部１１８に回転可能に固定され、後述する第１駆動部１１２によってＸ軸を中心に回転することができる。第１回転フレーム１０２の頂上部の一側には、所定の重さの第１錘１０８が固定されている。したがって、第１回転フレーム１０２が、第１駆動部１１２によってＸ軸を中心に回転されることにより、第１回転フレーム１０２と固定された第１錘１０８も移動することとなる。この結果、フレーム１１６全体の重心が変化することとなる。なお、図１に示す加速度感覚呈示装置１００の例では、第１錘１０８は、第１回転フレーム１０２の頂上部の下面に固定されているが、これに限定されるものではなく、第１回転フレーム１０２の頂上部の上面に固定されることもできる。
【００３３】
第２回転フレーム１０４は、人間の頭部を覆うように円弧状に形成される。また、第２回転フレーム１０４は、ベースフレーム１０６のＹ軸上に形成される第２固定部１２０に回転可能に固定され、後述する第２駆動部１１２によってＹ軸を中心に回転することができる。第２回転フレーム１０４の頂上部の一側には、所定の重さの第２錘１１０が固定されている。したがって、第２回転フレーム１０４が、第２駆動部１１４によってＹ軸を中心に回転されることにより、第２回転フレーム１０４と固定された第２錘１１０も移動することとなる。この結果、フレーム１１６全体の重心が変化することとなる。なお、図１に示す加速度感覚呈示装置１００の例では、第２錘１１０は、第２回転フレーム１０４の頂上部の上面に固定されているが、これに限定されるものではなく、第２回転フレーム１０４の頂上部の下面に固定されることもできる。
【００３４】
フレーム１１６は、加速度感覚呈示装置１００自体の軽量化を図るために、例えばプラスチックなどを射出成形することにより形成されることが望ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、金属板などから形成されることもできる。すなわち、本実施形態の特徴の１つは、錘を移動させることにより装着者に加速度感覚を呈示することであり、フレーム１１６は特定の材質に限定されるものではない。同様に、第１錘１０８および第２錘１１０も、所定の重さの物質であれば、特定の材料の錘に制限されるものではない。また、図１に示したフレーム１１６、第１錘１０８および第２錘１１０の形状は、本実施形態を説明する上での一例であり、この形状に限定されるものではない。すなわち、フレーム１１６の形状は、例えば、装着者の頭部形状や、フレーム１１６の材質などによって適宜変更されることもできる。また、図１に示した以外の構成部を備えることも当然に可能である。例えば、フレーム１１６は、装着者の頭部を保護するためのシートや別のフレームを備えることなどもできる。
【００３５】
次に、第１駆動部１１２は、第１固定部１１８に回転可能に固定されている第１回転フレーム１０２を、Ｘ軸を中心に回転させる駆動モータである。第１駆動部１１２としては、入力される第１駆動信号に応じて、所定の角度に回転を制御するサーボモータを利用することができる。なお、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００においては、第１駆動部１１８は、入力される第１駆動信号に応じて任意の角度に回転を制御することができるものであれば、特定のモータに限定されるものではない。第１駆動部１１２は、例えば、ゲームのソフトウェアにあらかじめプログラムされた信号、記録媒体に記録されている信号、ネットワークを介して通信取得した信号、など種々の信号に応じて、回転を制御することができる。本実施形態に係る第１駆動部１１２は、このような種々の信号に応じて、Ｘ軸を中心に第１回転フレーム１０２を任意の角度に回転するように制御することができる。
【００３６】
第２駆動部１１４は、第２固定部１２０に回転可能に固定されている第２回転フレーム１０４を、Ｙ軸を中心に回転させる駆動モータである。第２駆動部１１４としても、第１駆動部１１２と同様に、入力される第２駆動信号に応じて、所定の角度に回転を制御するサーボモータを利用することができる。なお、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００においては、第２駆動部１２０は、入力される第２駆動信号に応じて任意の角度に回転を制御することができるものであれば、特定のモータに限定されるものではない。第２駆動部１１４は、例えば、ゲームのソフトウェアにあらかじめプログラムされた信号、記録媒体に記録されている信号、ネットワークを介して通信取得した信号、など種々の信号に応じて、回転を制御することができる。本実施形態に係る第２駆動部１１４は、このような種々の信号に応じて、Ｙ軸を中心に第２回転フレーム１０４を任意の角度に回転するように制御することができる。
【００３７】
図２は、第１駆動部１１２によって第１回転フレーム１０２がＸ軸を中心に回転される例を示す概念図である。図２を参照すると、第１回転フレーム１０２は、１対の第１固定部１１８が備えられるＸ軸を中心に回転されていることがわかる。なお、図２においては、第１回転フレーム１０２がＸ軸を中心に回転される例のみを示すが、第２回転フレーム１０４も同様に、１対の第２固定部１２０が備えられるＹ軸を中心に回転されることができる。これにより、第１回転フレーム１０２に備えられる第１錘１０８と、第２回転フレーム１０４に備えられる第２錘１１０と、が移動されることとなり、加速度感覚呈示装置１００の重心が変化することとなる。
【００３８】
（３．加速度感覚呈示装置１００の重心の変化）
上述したように、第１錘１０８は、第１駆動部１１２によって第１回転フレーム１０２が回転されることにより移動し、第２錘１１０は、第２駆動部１１４によって第２回転フレーム１０４が回転されることにより移動する。この結果、加速度感覚呈示装置１００の重心が変化することとなる。この場合における、加速度感覚呈示装置１００の重心の変化について以下説明する。
【００３９】
図３は、加速度感覚呈示装置１００において、所定の位置に第１錘１０８および第２錘１１０が移動した場合における、加速度感覚呈示装置１００の重心を求めるための一例を示す概念図である。図３に示す例では、装着者の頭部１３０に加速度感覚呈示装置１００が装着されている場合を仮定している。したがって、図３に示すように、装着者の高さ方向をＺ軸と仮定すると、ベースフレーム１０６の中心部を中心とするＸＹＺ空間を定義することができる。
【００４０】
なお、Ｘ軸を中心に回転可能な第１回転フレーム１０２は、半径Ｒの円弧状に形成され、第１回転フレーム１０２の頂上部には第１錘１０８が固定されている。したがって、第１駆動部１１２によって第１回転フレーム１０２がＸ軸を中心に回転されることにより、第１錘１０８は、中心から半径ＲのＹ−Ｚ平面を回転することとなる。図３に示す例では、第１錘１０８は、Ｙ−Ｚ平面において、Ｚ軸からθｙだけ回転した位置にある。
【００４１】
一方、Ｙ軸を中心に回転可能な第２回転フレーム１０４は、半径Ｒの円弧状に形成され、第２回転フレーム１０４の頂上部には第２錘１１０が固定されている。したがって、第２駆動部１１４によって第２回転フレーム１０４がＹ軸を中心に回転されることにより、第２錘１１０は、中心から半径ＲのＸ−Ｚ平面を回転することとなる。図３に示す例では、第２錘１１０は、Ｘ−Ｚ平面において、Ｚ軸からθｘだけ回転した位置にある。
【００４２】
ここで、図３に示す例における、加速度感覚呈示装置１００の重心ｒｃは、下式のようにして求めることができる。なお、中心から半径ＲのＸ−Ｚ平面を回転する第２錘１１０の質量をｍｘ、中心から半径ＲのＹ−Ｚ平面を回転する第１錘１０８の質量をｍｙ、第１錘１０８および第２錘１１０を除く加速度感覚呈示装置１００の質量をＦと仮定する。
【００４３】
【数１】
2010026865.tif 000003
【００４４】
ここで、Ｍは、加速度感覚呈示装置１００の全体の質量であり、Ｍ＝Ｆ＋ｍｘ＋ｍｙで求められる。ここで、第１錘１０８の質量ｍｙと第２錘１１０の質量ｍｘを同じ質量ｍに設定した場合（ｍ＝ｍｘ＝ｍｙ）、加速度感覚呈示装置１００の重心ｒｃは以下の式で表すことができる。
【数２】
2010026865.tif 000004
【００４５】
上記式（２）からもわかるように、加速度感覚呈示装置１００の重心ｒｃは、θｘおよびθｙに応じて変化している。すなわち、Ｘ−Ｚ平面における第２回転フレーム１１０の回転角度θｘと、Ｙ−Ｚ平面における第１回転フレーム１０８の回転角度θｙと、を任意に変化させることにより、加速度感覚呈示装置１００の重心ｒｃを任意に変化させることができる。例えば、θｘ＝θｙ＝０、すなわち、第１回転フレーム１０２および第２回転フレーム１０４が回転されていない場合には、Ｚ軸方向に２ｍのトルクが働くこととなる。一方、θｘおよびθｙが９０°に近づくにつれ、Ｚ方向へのトルクが小さくなることがわかる。このように、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、θｘおよびθｙを変化させることにより、任意に加速度感覚呈示装置１００の重心ｒｃを変化させることができる。この結果、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、装着者の頭部に任意のトルクを与えることにより、任意の加速度感覚を装着者に呈示することができる。すなわち、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、頭部に装着するヘッドギア型の装置の重心を任意に変化させることにより、ユーザに対して加速度感覚を呈示することが可能である。
【００４６】
また、加速度感覚呈示装置１００の重心位置が装着者の頭部中心から離れるほど、装着者の頭部中心に対するトルクが大きくなり、装着者に加速度感覚をより効果的に呈示することができる。ここで、上記式（２）から、ｍ／Ｍの値が大きいほど重心の位置が中心から遠くなることがわかる。したがって、ｍ／Ｍの値が１に近くのなるように、第１錘１０８および第２錘１１０の質量を設定することが好ましい。本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００では、ｍ／Ｍの値を少なくとも０．５以上に設定することが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
（４．加速度感覚呈示装置１００の装着例）
次に、上記のように構成される加速度感覚呈示装置１００のユーザへの装着例について、図４、５を参照にして説明する。図4は、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の装着例の１つを説明する概念図である。
【００４８】
図４に示すように、装着者１３０は、頭部に加速度感覚呈示装置１００を装着することができる。これにより、加速度感覚呈示装置１００は、例えば、ディスプレイ１３２に表示される映像内容に同期して装着者１３０に加速度感覚を呈示することができる。すなわち、ディスプレイ１３２に表示される映像内容に同期して、第１駆動部１１２および第２駆動部１１４が、第１回転フレーム１０２および第２回転フレーム１０４を回転させるための加速度信号を受信する。この結果加速度感覚呈示装置１００は、ディスプレイの映像内容と同期して重心を変化させることにより、装着者１３０に対して加速度感覚を呈示することができる。すなわち、装着者１３０は、ディスプレイ１３２に表示されている映像およびスピーカ１３４から出力される音声と共に、映像内容と同期した加速度感覚を体験することができ、バーチャルリアリティ感覚を楽しむことができる。なお、図４に示した例は、本実施形態を説明する上での一例であり、これに限定されるものではない。図４に示したディスプレイ１３２およびスピーカ１３４と異なり、例えば、ゲームセンタや遊園地などに設置されるゲーム機器、映画館などにおいても、ディスプレイに表示される映像と同期して装着者１３０に加速度感覚を呈示することも可能である。
【００４９】
また、加速度感覚呈示装置１００の変形例として、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６と、スピーカ１３８と、をさらに備えることもできる。このときの装着者１３０への加速度感覚呈示装置１００の装着例を示す概念図を図５に示す。
【００５０】
図５に示すように、加速度感覚呈示装置１００は、Ｘ軸の装置前側にヘッドマウント・ディスプレイ１３６を備え、Ｙ軸の装置左右に１対のスピーカ１３８を備えることもできる。この場合、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６は、装着者１３０の目の前に位置し、１対のスピーカ１３８は、装着者１３０の両耳近傍に位置することとなる。したがって、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６に映像信号が供給されることにより、装着者１３０は、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６に表示される映像を見ることができる。また、スピーカ１３８に音声信号が供給されることにより、装着者１３０は、スピーカ１３８から出力される音声を聞くことができる。したがって、加速度感覚呈示装置１００は、装着者１３０に対して、映像、音声および加速度感覚を合わせて提供することができる。この結果、従来のステージを利用した装置などとは異なり、ユーザは、小型の加速度感覚呈示装置１００を用いて、家庭などでもバーチャルリアリティを体感することが可能となる。
【００５１】
（５．加速度呈示装置１００を利用したシステム）
次に、上記のように構成される加速度感覚呈示装置１００を利用したシステムの一例について説明する。図６は、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００を利用したシステムの一例を示す説明図である。なお、図６では、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６およびスピーカ１３８を備える加速度感覚呈示装置１００を利用した場合の一例である。
【００５２】
図６に示すように、加速度感覚呈示装置１００は、例えば、情報処理装置、情報媒体、ネットワークなどから映像信号、音声信号、加速度信号などを、再生回路１４０を介して獲得することができる。ここで、再生回路１４０とは、例えば、インターネット１６０を介して受信した映像、音声、加速度信号などを、例えば、デコード処理、同期処理、増幅処理など各種処理をした後に、加速度感覚呈示装置１００に当該信号を送信するための回路である。また、再生回路１４０は、例えば、ゲームのソフトウェアプログラムや、ＤＶＤなどの記録媒体に記録された映像、音声、加速度信号などを加速度感覚呈示装置１００に送信することもできる。再生回路１４０は、加速度感覚呈示装置１００に備えることができる。また、再生回路１４０は、例えば、ＤＶＤレコーダ、ハードディスクレコーダ、ゲーム機器などの情報処理装置に備えられることもできる。
【００５３】
再生回路１４０は、例えば、情報処理装置やネットワークを介して受信した映像信号を、加速度感覚呈示装置１００のヘッドマウント・ディスプレイ１３６へ送信することができる。これにより、加速度感覚呈示装置１００は、当該映像をヘッドマウント・ディスプレイ１３６に表示することができる。また、再生回路１４０は、例えば、情報処理装置やネットワークを介して受信した音声信号を、加速度感覚呈示装置１００のスピーカ１３８へ送信することができる。これにより、加速度感覚呈示装置１００は、当該音声をスピーカ１３８から出力することができる。さらに、再生回路１４０は、例えば、情報処理装置やネットワークを介して受信した加速度信号に基づいて、第１回転フレーム１０２を回転させるために必要な第１駆動信号を第１駆動部１１２へ送信し、第２回転フレーム１０４を回転させるために必要な第２駆動信号を第２駆動部１１４へ送信することができる。これにより、加速度感覚呈示装置１００の第１駆動部１１２は、第１駆動信号に基づいて第１回転フレームを回転させることができ、第２駆動部１１４は、第２駆動信号に基づいて第２回転フレームを回転させることができる。すなわち、加速度感覚呈示装置１００は、再生回路１４０を介して得られる映像信号、音声信号および加速度信号に基づいて、装着者１３０に対して、映像、音声および加速度感覚を同期させて提供することができる。これにより、装着者１３０は、映像、音声および加速度感覚を同時に体験することができるバーチャルリアリティ感覚を楽しむことができる。
【００５４】
例えば、図６に示す例では、装着者１３０は、遠隔地で走行中の自動車１５４からの各種信号情報に基づいて、当該自動車１５４の運転者と同様の感覚を疑似体験することができる。具体的には、自動車１５４に、自動車１５４の前方の風景を撮像する撮像装置１６６を備えることにより実現される。ここで、撮像装置１６６は、例えば、自動車１５４の進行方向を撮像して映像信号として記録する撮像部と、スピーカなどを介して入力される音声を音声信号として記録する音声記録部と、を備えている。さらに、撮像装置１６６には、加速度センサ１６２が備えられている。加速度センサ１６２は、自動車１５４の動きによって発生する重力加速度を測定するためのセンサであり、例えば、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型などのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサや、圧電式、動電式などの加速度センサを用いることができる。もちろん、これらは加速度センサ１６２の一例であり、自動車１５４の動きによって発生する重力加速度を測定することができるセンサであれば、特定の方式のセンサに限定されるものではない。加速度センサ１６２は、例えば、自動車１５４の前後方向をＸ方向、自動車１５４の左右方向をＹ方向、自動車の上方向をＺ方向として、Ｘ，Ｙ，Ｚの加速ベクトルの合計から、地面に対して運転者が受ける加速度ベクトルを検出することができる。なお、加速度センサ１６２は、撮像装置１６６とは別個独立して、自動車１５４内に設置されてもよい。
【００５５】
上記のように、自動車１５４の撮像装置１６６により撮像された映像信号と音声信号、加速度センサ１６２により検出された加速度信号は、自動車１５４に備えられる送信機１５８から再生回路１４０へ送信される。なお、図６に示す例では、再生回路１４０は、遠隔地の自動車１５４から受信機１５６やインターネット１６０などを介して、各種信号を受信することができる。もちろん、図６に示した例は本実施形態を説明する上での一例であり、再生回路１４０は、例えば、有線接続により各種信号を直接受信することなども可能である。
【００５６】
また、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、ＤＶＤレコーダ、ハードディスクレコーダなどの映像再生機器１５２から各種信号を、再生回路１４０を介して受信することにより、装着者１３０にバーチャルリアリティ感覚を提供することも可能である。
【００５７】
図６に示す例では、再生回路１４０は、映像再生機器１５２から映像信号、音声信号、加速度信号などを受信して、加速度感覚呈示装置１００に送信することもできる。例えば、自動車１５４内の撮像装置１６６や加速度センサ１６２によって検出等された各種データは、撮像データ１６８、音声データ１７０および加速度データ１７２として、同期してＤＶＤ、ＳＤカード、メモリースティック（登録商標）、テープなどの記録媒体１６４に記録されることができる。したがって、映像再生機器１５２は、記録媒体１６４に記録されている映像データ１６８、音声データ１７０および加速度データ１７２などを、再生回路１４０を介して加速度感覚呈示装置１００に送信することができる。なお、この場合、再生回路１４０は、映像再生機器１５２に備えられることもでき、または加速度感覚呈示装置１００に備えられることもできる。
【００５８】
これにより、加速度感覚呈示装置１００は、記録媒体１６４に記録されている各種データに基づいて、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６に映像を表示し、スピーカ１３８から音声を出力し、加速度感覚呈示装置１００の重心を変化させることにより、装着者１３０に加速度感覚を呈示することができる。この結果、装着者１３０は、自動車１５４の運転者が見た風景、聞いた音声、体験した感覚などを、リアルタイムではなく、後から疑似的に体験することも可能である。
【００５９】
また、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、ゲーム機器１５０から各種信号を、再生回路１４０を介して受信することにより、装着者１３０にバーチャルリアリティ感覚を提供することも可能である。
【００６０】
図６に示す例では、再生回路１４０は、ゲーム機器１５０から映像信号、音声信号、加速度信号などを受信して、加速度感覚呈示装置１００に送信することもできる。例えば、ゲーム機器１５０において作動するゲームのソフトウェアのプログラムには、あらかじめ、例えば、キャラクタ、乗り物などの動きに合わせた加速度情報を組み込んでおくことも可能である。これにより、ゲーム機器１５０は、ゲームのソフトウェアのプログラムに組み込まれている映像信号、音声信号および加速度信号などを、再生回路１４０を介して加速度感覚呈示装置１００に送信することができる。なお、この場合、再生回路１４０は、ゲーム機器１５０に備えられることもでき、または加速度感覚呈示装置１００に備えられることもできる。
【００６１】
これにより、加速度感覚呈示装置１００は、ゲーム機器１５０で作動するソフトウェアのプログラムに組み込まれている各種データに基づいて、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６に映像を表示し、スピーカ１３８から音声を出力し、加速度感覚呈示装置１００の重心を変化させることにより、装着者１３０に加速度感覚を呈示することができる。この結果、装着者１３０は、ゲームのキャラクタや乗り物などの動きに対応したバーチャルリアリティ感覚を楽しむことができる。
【００６２】
以上、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００を利用したシステムの一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示した自動車１５４の代わりに、ジェットコースター、鉄道、航空機、ヘリコプタ、などの各種乗用の移動手段を利用することも当然に可能である。また、このような移動手段の模型装置、例えばプラモデルなどに撮像装置１６６や加速度センサ１６６を搭載することによっても実現することができる。
【００６３】
また、各種信号を処理した後にヘッドマウント・ディスプレイ１３６、スピーカ１３８、第１駆動部１１２および第２駆動部１１４に各種信号を送信する再生回路１４０は、必ずしも加速度感覚呈示装置１００に備えられる必要はない。例えば、映像再生機器１５２やゲーム機器１５０などの情報処理装置に備えられることや、再生回路１４０を備える独立した情報処理装置であってもよい。
【００６４】
また、図６に示す例では、ヘッドマウント・ディスプレイ１３６およびスピーカ１３８を備える加速度感覚呈示装置１００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、加速度感覚呈示装置１００は、ヘッドマウント・ディスプレイ３６およびスピーカ１３８を備えなくても良い。この場合、自動車１５４、ゲーム機器１５０、映像再生機器１５２から出力される映像信号は直接テレビなどのディスプレイに送信され、音声信号はテレビまたは別途設置されたスピーカなどに送信される。したがって、加速度感覚呈示装置１００は、再生回路１４０を介して、加速度信号のみを受信することもできる。
【００６５】
（６．再生回路１４０による加速度情報の処理例）
上記のように構成される加速度感覚呈示装置１００を利用することにより、装着者１３０は、映像に合わせた加速度感覚を受けて、バーチャルリアリティを体験することができる。しかしながら、通常バーチャルリアリティを体験する場合には、「慣れ」による体感の鈍りという問題が生じる場合がある。すなわち、装着者１３０は、大きな加速度を体感した後には小さな加速度を体感し難くなる傾向や、一定の小さな加速度を継続的に体感している場合には時間の経過につれて体感が鈍るといった傾向がある。そこで、本実施形態に係る再生回路１４０は、ゲーム機器１４０や映像再生機器１５０などの情報処理装置やネットワークを介して受信した加速度信号に対して、所定のＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｃｏｎｔｒｏｌ）を施すことができる。具体的には、再生回路１４０は、受信した加速度信号が大きい場合には装着者１３０に提供する加速度を減少させ、受信した加速度信号が小さい場合には装着者１３０に提供する加速度を増加させる。以下、本実施形態において、再生回路１４０が行うことができる加速度信号のＡＧＣの一例について説明する。
【００６６】
図７は、再生回路１４０による加速度信号のＡＧＣの一例を示す説明図である。なお、図７において、Ａｒは、例えば、図６の加速度センサ１６２などから再生回路１４０に入力されたＸ軸に関する加速度信号であり、Ａａは、再生回路１４０によってＡｒをＡＧＣ処理した後に第１駆動部１１２へ送信される再生加速度信号（第１駆動信号）である。したがって、第１駆動部１１２へ送信される再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａは、以下の式（３）で表される。なお、以下の説明においては、Ｘ軸に関する所定の加速度信号ＡｒについてＡＧＣを行い再生加速度信号（第１駆動信号）として第１駆動部１１２へ送信する例について説明するが、Ｙ軸に関する所定の加速度信号についても同様に、ＡＧＣが行われた後に再生加速度信号（第２駆動信号）として第２駆動部１１４へ送信される。
【００６７】
【数３】
2010026865.tif 000005
【００６８】
なお、Ｇは、ＡＧＣ処理によりＡｒに乗算されるゲイン値であり、ｋは、離散的な時刻を意味する。ここで、ＡＧＣ処理に用いる初期ゲイン値をＧ０、最大ゲイン値をＧｍａｘ、再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａが所定のゲイン増加閾値Ａｔｈ未満の場合のゲイン増加係数をα（＞０）、再生加速度信号Ａａが所定の最大再生加速度Ａｌｉｍを超える場合のゲイン減少係数をβ（＞０）とすると、ゲインＧは、再生回路１４０から加速度感覚呈示装置１００に送信された再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａの変化に伴って、以下の式（４）〜（８）に基づいて更新されていくこととなる。
【００６９】
【数４】
2010026865.tif 000006
【００７０】
ここで、Ｇ１（ｋ）は、ＡＧＣ処理にてＡｒ（ｋ）に乗算するゲインＧ（ｋ）を算出するための暫定値であり、加速度感覚呈示装置１００に送信された１つ前の再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａ（ｋ−１）の値に基づいて、上記式（４）〜（６）により算出される。すなわち、加速度感覚呈示装置１００に送信された１つ前の再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａ（ｋ−１）が、あらかじめ設定された所定のゲイン増加閾値Ａｔｈ未満である場合には、Ｇ１（ｋ）は、式（４）により算出される。すなわち、暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）は、１つ前のゲインＧ１（ｋ−１）と比較して、ゲイン増加係数αだけ増加した値となる。すなわち、再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａがゲイン増加閾値Ａｔｈ未満である限りは、暫定ゲイン値Ｇ１は、時間の経過に伴ってαずつ増加していくこととなる。
【００７１】
一方、加速度感覚呈示装置１００に送信された１つ前の再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａ（ｋ−１）が、あらかじめ設定された所定のゲイン増加閾値Ａｔｈ以上であるが、あらかじめ設定され所定の最大加速度Ａｌｉｍ未満である場合には、Ｇ１（ｋ）は、式（５）により算出される。すなわち、暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）は、１つ前のゲインＧ１（ｋ−１）と同一の値となる。すなわち、再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａがゲイン増加閾値Ａｔｈ以上、最大加速度Ａｌｉｍ未満である限りは、暫定ゲイン値Ｇ１は、時間が経過しても常に一定の値となる。
【００７２】
さらに、加速度感覚呈示装置１００に送信された１つ前の再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａ（ｋ−１）が、あらかじめ設定された所定の最大加速度Ａｌｉｍ以上である場合には、Ｇ１（ｋ）は、式（６）により算出される。すなわち、暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）は、１つ前のゲインＧ１（ｋ−１）と比較して、ゲイン増加係数βだけ減少した値となる。すなわち、再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａが最大加速度Ａｌｉｍ以上である限りは、暫定ゲイン値Ｇ１は、時間の経過に伴ってβずつ減少していくこととなる。
【００７３】
ここで、上記式（４）により算出された暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）は、上述したように、再生加速度信号（第１駆動信号）Ａａがゲイン増加閾値Ａｔｈ未満である限りは増加していくこととなる。この結果、加速度センサ１６２が検出した実際の加速度とは大きく異なる加速度感覚を装着者１３０に提供してしまうおそれがある。したがって、本実施形態に係る再生回路１４０は、あらかじめ設定された所定の最大ゲイン値Ｇｍａｘをゲイン値の最大値とすることができる。したがって、再生回路１４０は、上記式（４）〜（６）で算出された暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）と、最大ゲイン値Ｇｍａｘに基づいて、式（７）または（８）によりゲイン値Ｇ（ｋ）を算出することができる。
【００７４】
例えば、式（４）〜（６）で算出された暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）が最大ゲイン値Ｇｍａｘ以上である場合には、Ｇ（ｋ）は式（７）により算出される。すなわち、ゲインＧ（ｋ）は、最大ゲイン値Ｇｍａｘと同一の値となる。一方、式（４）〜（６）で算出された暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）が最大ゲイン値Ｇｍａｘ未満である場合には、Ｇ（ｋ）は式（８）により算出される。すなわち、ゲインＧ（ｋ）は、式（４）〜（６）で算出された暫定ゲイン値Ｇ１（ｋ）と同一の値となる。
【００７５】
このように、再生回路１４０は、再生加速度Ａａが小さいときにはゲイン値Ｇを増加させ、再生加速度Ａａが大きいときにはゲイン値Ｇを減少させていくことができる。したがって、再生回路１４０は、再生加速度Ａａが小さいときには通常よりも大きな再生加速度信号（第１駆動信号）を第１駆動部１１２へ送信し、再生加速度Ａａが大きいときには通常よりも小さい再生加速度信号（第１駆動信号）を第１駆動部１１２へ送信することができる。この結果、装着者１３０は、例えば、実際には小さい加速度が続く場合においても、慣れによる体感の鈍りを感じることがなくなり、加速度の変化をより効果的に体感することができる。
【００７６】
次に、図７を参照にして、このようにして行われる再生回路１４０によるＡＧＣの処理の一例を説明する。
【００７７】
図７の（ａ）区間においては、再生加速度Ａａは、ゲイン増加閾値Ａｔｈの値よりも小さい。したがって、ゲイン値Ｇは、上記式（４）および（８）に基づいて算出され、ゲイン増加係数αだけ増加していくこととなる。次に、（ｂ）区間においては、再生加速度Ａａは、ゲイン増加閾値Ａｔｈの値よりも大きく、最大加速度Ａｌｉｍよりも小さい。したがって、ゲイン値Ｇは、上記式（５）および（８）に基づいて算出され、一定値に固定されることとなる。すなわち、（ｂ）区間においては、ゲイン値Ｇは、（ｂ）区間開始当初のゲイン値のまま変化しない。
【００７８】
その後、再び、再生加速度Ａａが、ゲイン増加閾値Ａｔｈの値よりも小さくなると、ゲイン値Ｇは、上記式（４）および（８）に基づいて、ゲイン増加係数αに応じて増加していくこととなる。しかしながら、上述したように、式（４）により算出される暫定ゲイン値Ｇが所定の最大ゲイン値Ｇｍａｘ以上である場合には、式（７）により、ゲイン値Ｇは、最大ゲイン値Ｇｍａｘで維持される。すなわち、図７に示す例では、（ｃ）区間においては、ゲイン値Ｇはゲイン増加係数αに応じて増加しているが、最大ゲイン値Ｇｍａｘに到達した後の（ｄ）区間においては、ゲイン値Ｇは最大ゲイン値Ｇｍａｘで一定となる。このように、所定の最大ゲイン値Ｇｍａｘを設定することにより、装着者１３０に対して、過度の加速度を提供することを防止することができる。
【００７９】
次に、図７の区間（ｅ）においては、再生加速度Ａａは、最大加速度Ａｌｉｍの値以上になっている。したがって、ゲイン値Ｇは、上記式（６）および（８）に基づいて算出され、ゲイン減少係数βだけ減少していくこととなる。このように、再生加速度Ａａが大きい場合には、ゲイン値Ｇを減少させていくことにより、装着者１３０の慣れによる体感の鈍りを防止することができる。
【００８０】
同様にして、その後区間（ｆ）においては、再生加速度Ａａは、ゲイン増加閾値Ａｔｈ以上、最大加速度Ａｌｉｍ未満であるため、ゲインＧは一定値となる。また、区間（ｇ）においては、再生加速度Ａａは、ゲイン増加閾値Ａｔｈ未満であるため、ゲインＧは増加することとなる。さらに、区間（ｈ）においては、再び、再生加速度Ａａが、ゲイン増加閾値Ａｔｈ以上、最大加速度Ａｌｉｍ未満となっているため、ゲインＧは一定値となる。
【００８１】
このように、再生回路１４０は、実際に入力される加速度信号に対して、所定の基準によりＡＧＣ処理を行うことができる。また、再生回路１４０は、例えば、小さい加速度信号が入力された場合には、大きいゲイン値に基づいてＡＧＣ処理をし、大きい加速度信号が入力された場合には、小さいゲイン値に基づいてＡＧＣ処理をすることができる。この結果、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、再生回路１４０によりＡＧＣ処理された再生加速度信号に基づいて、装着者１３０に加速度感覚を呈示することができる。したがって、装着者１３０は、慣れによる体感の鈍りを感じることなく、バーチャルリアリティを体験することができる。
【００８２】
上述したように、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、所定の重さの第１錘１０８を備える第１回転フレーム１０２と、所定の重さの第２錘１１０を備える第２回転フレーム１０４を備えることができる。また、加速度感覚呈示装置１００は、第１駆動部１１２を備えることにより、Ｘ軸を中心に第１回転フレーム１０２を回転させ、第２駆動部１１４を備えることにより、Ｙ軸を中心に第２回転フレーム１０４を回転させることができる。これにより、第１錘１０８または／および第２錘１１０が移動して、加速度感覚呈示装置１００の重心が変化することとなる。したがって、加速度感覚呈示装置１００は、加速度感覚呈示装置１００の重心を変化させることにより、装着者１３０に対して加速度感覚を呈示することができる。さらに、加速度感覚呈示装置１００は、再生回路１４０から入力される再生加速度信号に基づいて、第１駆動部１１２および第２駆動部１１４による第１回転フレーム１０２および第２回転フレーム１０４の回転角度を任意に制御することができる。この結果、加速度感覚呈示装置１００は、例えば、映像や音声などに同期した任意の加速度感覚を装着者１３０に対して呈示することができる。以上説明したように、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００は、装着者１３０の頭部に装着するヘッドギア型の装置の重心を任意に変化させることにより、ユーザに加速度感覚を呈示することが可能である。
【００８３】
（７．変形例）
上述した加速度感覚呈示装置１００は、上記実施形態を説明する上での一例であり、加速度感覚呈示装置１００の形状や構成は、図１に示した例に限定されるものではない。すなわち、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置は、錘の位置を任意に変化させることにより、装置自体の重心を変化させることができる形状、構造であれば、特定の構造に限定されるものではない。以下に、加速度感覚呈示装置の変形例について説明する。
【００８４】
（変形例１）
図８は、変形例１の加速度感覚呈示装置２００の外観構成を示す説明図である。図８に示すように、加速度感覚呈示装置２００は、上述した加速度感覚呈示装置１００と同様に、第１回転フレーム２０２、第２回転フレーム２０４およびベースフレーム２０６からなるフレーム２１６と、第１駆動部２１２と、第２駆動部２１４と、を含んで構成される。また、ベースフレーム２０６には、Ｘ軸を中心にして第１回転フレーム２０２を回転可能に固定する１対の第１固定部２１８が同軸上に形成される。また、ベースフレーム２０６には、Ｙ軸を中心にして第２回転フレーム２０４を回転可能に固定する１対の第２固定部２２０が同軸上に形成される。
【００８５】
ここで、変形例１の第１回転フレーム２０２および第２回転フレーム２０４は、上記第１実施形態と異なり、各フレームの長手方向にそれぞれ第１摺動孔２４０および第２摺動孔２４２が設けられている。また、図８に示すように、第１回転フレーム２０２と第２回転フレーム２０４とが交差する位置において、錘２４４が、第１摺動孔２４０および第２摺動孔２４２に挿入されている。すなわち、第１回転フレーム２０２および第２回転フレーム２０４は、錘２４４により連結されている。
【００８６】
第１駆動部２１２および第２駆動部２１４は、上述した実施形態と同様に、再生回路１４０から受信する第１駆動信号および第２駆動信号に基づいて、第１回転フレーム２０２および第２回転フレーム２０４を回転させる。
【００８７】
変形例１の加速度感覚呈示装置２００では、例えば、第１駆動部２１２により第１回転フレーム２０２のみが回転させられると、錘２４４は、第２回転フレーム２０４の第２摺動孔２４２に沿って摺動することとなる。一方、例えば、第２駆動部２１４により第２回転フレーム２０４のみが回転させられると、錘２４４は、第１回転フレーム２０２の第１摺動孔２４０に沿って摺動することとなる。このように、変形例１の加速度感覚呈示装置２００は、１つの錘２４４を第１摺動孔２４０または／および第２摺動孔２４２に沿って摺動させることにより、錘２４４を任意の位置に移動させることができる。また、加速度感覚呈示装置２００は、第１回転フレーム２０２および第２回転フレーム２０４の両方を回転させることにより、１つの錘２４４を、Ｘ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面のみならず、任意の位置に移動させることができる。したがって、変形例１の加速度感覚呈示装置２００は、上記実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の場合と異なり、１つの錘２４４のみで、任意に装置自体の重心を変化させることができる。
【００８８】
ここで、加速度感覚呈示装置２００は、１つの錘２４４しか錘を備えていないため、錘２４４の質量をｍとすると、上記実施形態と同様の観点から、加速度感覚呈示装置２００の重心ｒｃは、以下の式（９）で算出されることとなる。
【００８９】
【数５】
2010026865.tif 000007
【００９０】
したがって、加速度感覚呈示装置２００は、上記実施形態において説明した加速度感覚呈示装置１００と比較して、装置の単純化および、再生回路１４０による再生加速度信号の制御方法の単純化を図ることができる。なお、変形例１の加速度感覚呈示装置２００においても、上記実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００と同様のシステムや再生回路１４０による処理を適用することができるものであるが、重複するため説明は省略する。
【００９１】
（変形例２）
上述した加速度感覚呈示装置１００、２００においては、円弧状のフレームを回転させることにより、当該フレームに備えられる錘の位置を変化させ、装置自体の重心を変化させることを特徴としていた。しかしながら、錘を備えるフレームは円弧状のフレームに限定されるものではない。例えば、フレームの形状を長板状とすることもできる。図９は、変形例２の加速度感覚呈示装置３００の外観構成を示す説明図である。
【００９２】
図９に示すように、加速度感覚呈示装置３００は、第１スライドフレーム３０２、第２スライドフレーム３０４、ベースフレーム３０６およびスライド補助フレーム３３０からなるフレーム３１６と、第１駆動部３１２と、第２駆動部３１４と、を含んで構成される。
【００９３】
ここで、図９に示すように、変形例２の第１スライドフレーム３０２および第２スライドフレーム３０４は、水平の長板状に形成されてもよい。また、上記の変形例１と同様に、各フレームの長手方向にそれぞれ第１摺動孔３４０および第２摺動孔３４２が設けられている。さらに、図９に示すように、第１スライドフレーム３０２と第２スライドフレーム３０４とが交差する位置において、錘３４４が、第１摺動孔３４０および第２摺動孔３４２に挿入されている。すなわち、第１スライドフレーム３０２および第２スライドフレーム３０４は、錘３４４により連結されている。
【００９４】
さらに、変形例２の加速度感覚呈示装置３００が備えるスライド補助フレーム３３０は、第１スライドフレーム３０２をＹ軸方向にスライドするための第３摺動孔３４６と、第２スライドフレーム３０４をＸ軸方向にスライドするための第４摺動孔３４８と、を備えている。これにより、第１駆動部３１２は、再生回路１４０から受信する第１駆動信号に基づいて、第３摺動孔３４６に沿って第１スライドフレーム３０２をスライドさせることができる。同様に、第２駆動部３１４は、再生回路１４０から受信する第２駆動信号に基づいて、第４摺動孔３４８に沿って第２スライドフレーム３０４をスライドさせることができる。
【００９５】
変形例２の加速度感覚呈示装置３００では、例えば、第１駆動部３１２により第１スライドフレーム３０２のみを第３摺動孔３４６に沿ってスライドさせると、錘３４４は、第２スライドフレーム３０４の第２摺動孔３４２に沿って摺動することとなる。一方、例えば、第２駆動部３１４により第２スライドフレーム３０４のみを第４摺動孔３４８に沿ってスライドさせると、錘３４４は、第１スライドフレーム３０２の第１摺動孔３４０に沿って摺動することとなる。このように、変形例２の加速度感覚呈示装置３００は、水平の長板形状のフレームをスライドさせて、１つの錘３４４を第１摺動孔３４０または／および第２摺動孔３４２に沿って摺動させることにより、錘３４４を任意の位置に移動させることができる。また、加速度感覚呈示装置３００は、第１スライドフレーム３０２および第２スライドフレーム３０４の両方をスライドさせることにより、１つの錘３４４を、Ｘ−Ｙ平面の任意の位置に移動させることができる。
【００９６】
このように、本実施形態に係る加速度感覚呈示装置は、特定の構造や、特定のフレーム形状に限定されるものではない。すなわち、加速度感覚呈示装置は、任意の形状のフレームに少なくとも１以上の錘を備え、当該錘の位置を移動させることにより、装置自体の重心を変化させることができるものであれば、特定の材質、形状、寸法、構造などに限定されるものではない。
【００９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９８】
例えば、上記実施形態において参照した加速度感覚呈示装置の外観構成を示す各図面は、上記実施形態を説明する上での一例であり、これらに限定されるものではない。例えば、加速度感覚呈示装置を構成するフレームや錘は、各図面および上記説明以外の形状、材質、寸法、構造であってもよい。また、重心の算出制御の簡便化などを考慮して、各駆動部に対向する位置に、各駆動部と同質量の部材を備えることなども可能である。
【００９９】
また、上記実施形態において説明した、重心の算出式および、ＡＧＣの制御方法は、実施形態を説明する上での一例であり、これらに限定されるものではない。例えば、上記実施形態におけるＸ軸は、装着者の前後方向に限定されるものではなく、任意の方向とすることもできる。また、Ｙ軸についても同様である。さらに、ＡＧＣの制御方法についても、例えば、複数のゲイン増加閾値、ゲイン増加係数などを設定し、段階的にゲイン値を更新していくことなども当然に可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の外観構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００のフレームの回転の一例を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の重心の算出概念の一例を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の装着例の１つを説明する概念図である。
【図５】本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００の変形例における装着例の１つを説明する概念図である。
【図６】本実施形態に係る加速度感覚呈示装置１００を利用したシステムの一例を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る加速度感覚呈示装置において、再生回路１４０による加速度信号のＡＧＣ処理の一例を示す説明図である。
【図８】変形例１の加速度感覚呈示装置２００の外観構成を示す説明図である。
【図９】変形例２の加速度感覚呈示装置３００の外観構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００、２００、３００    加速度感覚装置
１０２、２０２    第１回転フレーム
１０４、２０４    第２回転フレーム
１０６、２０６、３０６    ベースフレーム
１０８    第１錘
１１０    第２錘
１１２、２１２、３１２    第１駆動部
１１４、２１４、３１４    第２駆動部
１１６、２１６、３１６    フレーム
１１８、２１８    第１固定部
１２０、２２０    第２固定部
１３０    装着者
１３６    ヘッドマウント・ディスプレイ
１３８    スピーカ
２４０、３４０    第１摺動孔
２４２、３４２    第２摺動孔
２４４、３４４    錘
３４６    第３摺動孔
３４８    第４摺動孔
【図１】
2010026865.tif 000008
【図２】
2010026865.tif 000009
【図３】
2010026865.tif 000010
【図４】
2010026865.tif 000011
【図５】
2010026865.tif 000012
【図６】
2010026865.tif 000013
【図７】
2010026865.tif 000014
【図８】
2010026865.tif 000015
【図９】
2010026865.tif 000016