(57)【要約】【課題】把持物の振り動作を行った際の衝突感等をユーザにリアルに感じさせることが可能なシミュレーションシステム等の提供。【解決手段】シミュレーションシステムは、ユーザＵＳが把持する把持物４０と、反力ＦＲを発生する反力発生装置１０と、把持物４０に一端側が接続され、把持物４０との接続部ＣＰに反力ＦＲを働かせるためのワイヤー５０（接続部材）と、ユーザＵＳがプレイするゲームの状況に応じて反力発生装置１０の制御を行う制御部を含む。制御部は、ユーザＵＳがゲームにおいて把持物４０の振り動作を行った際に、振り動作の振り方向ＤＲＳと逆方向側に働く反力ＦＲを、反力発生装置１０に発生させる。【選択図】図１２
2019213764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが把持する把持物と、
反力を発生する反力発生装置と、
前記把持物に一端側が接続され、前記把持物との接続部に対して前記反力を働かせるための接続部材と、
前記ユーザがプレイするゲームの状況に応じて前記反力発生装置の制御を行う制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記ユーザが前記ゲームにおいて前記把持物の振り動作を行った際に、前記振り動作の振り方向と逆方向側に働く反力を、前記反力発生装置に発生させることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記接続部材は、一端側が前記把持物に接続され、他端側が前記反力発生装置に接続されることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記制御部は、
前記把持物と前記接続部材との前記接続部に、前記振り動作を停止させる前記反力を、前記反力発生装置に発生させることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記接続部材の他端側の固定点が、前記ユーザのゲームプレイ時の頭部の高さよりも上方の位置に設定されていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項５】
請求項４において、
前記接続部材の他端側の前記固定点が、前記ユーザのプレイエリアの上方に設定されていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記接続部材は、一端側が前記把持物に接続され、他端側が前記反力発生装置に接続されるワイヤーであることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項７】
請求項６において、
前記把持物と前記ワイヤーとの前記接続部におけるワイヤー部分に設けられる保形部材を含むことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記反力発生装置は、
前記反力を発生すると共に、前記ワイヤーを巻き取る巻き取り力を発生することを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記制御部は、
前記ユーザが、ゲーム空間の標的オブジェクトを目標物として、前記把持物の前記振り動作を行い、前記把持物に対応する把持物オブジェクトと前記標的オブジェクトとが所与の関係になったと判断された場合に、前記振り方向と逆方向側に働く前記反力を、前記反力発生装置に発生させることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
仮想空間の設定処理を行う仮想空間設定部と、
前記仮想空間での前記ゲームの処理を行うゲーム処理部と、
前記ユーザの位置情報、方向情報及び姿勢情報の少なくとも１つを含むユーザ情報と、前記把持物の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報とを取得する情報取得部と、
を含み、
前記制御部は、
前記ゲームの状況、前記ユーザ情報及び前記把持物情報の少なくとも１つに基づいて、前記反力発生装置を制御することを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記ゲームの処理の結果に基づいて、前記ユーザが視界を覆うように装着する頭部装着型表示装置の表示画像を生成する表示処理部を含むことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記表示処理部を含む処理装置と、
前記頭部装着型表示装置と前記処理装置との間で信号を伝送するケーブルと、
を含み、
前記ケーブルは、前記頭部装着型表示装置から、可動筐体の構造物に設定された中継点又は前記ユーザの頭部以外の身体の位置に設定された中継点を経由して、前記処理装置に接続されることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
前記把持物の状況及び前記接続部材の状況の少なくとも１つの状況情報についての報知処理を行う報知処理部を含むことを特徴とするシミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーションシステム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、仮想空間において仮想カメラから見える画像を生成するシミュレーションシステムが知られている。例えば仮想カメラから見える画像をＨＭＤ（頭部装着型表示装置）に表示して、バーチャルリアリティ（ＶＲ）を実現するシミュレーションシステムの従来技術としては、特許文献１に開示される技術がある。またゲームコントローラにアクチェエータを設け、振動による触覚フィードバックを行うシステムの従来技術としては、特許文献２に開示される技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０９２６９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９９９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の従来技術では、ゲームコントローラに設けられたアクチェエータの振動により、人間の皮膚を刺激して、物体と接触した際に人間が感じる力覚などの感覚をユーザに与えている。
【０００５】
しかしながら、ゲームコントローラに設けられた振動デバイスであるアクチュエータを用いる従来技術の手法では、ユーザが把持物の振り動作を行い、その把持物により例えば仮想空間のオブジェクト等を殴打する際の衝突感等をリアルに演出することは困難である。即ち、アクチュエータによるゲームコントローラの振動だけでは、殴打の際の反力等をユーザに感じさせることはできない。
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、把持物の振り動作を行った際の衝突感等をユーザにリアルに感じさせることが可能なシミュレーションシステム等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ユーザが把持する把持物と、反力を発生する反力発生装置と、前記把持物に一端側が接続され、前記把持物との接続部に対して前記反力を働かせるための接続部材と、前記ユーザがプレイするゲームの状況に応じて前記反力発生装置の制御を行う制御部と、を含み、前記制御部は、前記ユーザが前記ゲームにおいて前記把持物の振り動作を行った際に、前記振り動作の振り方向と逆方向側に働く反力を、前記反力発生装置に発生させるシミュレーションシステムに関係する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、ユーザが把持する把持物には接続部材が接続され、ユーザがゲームプレイにおいて把持物の振り動作を行うと、把持物と接続部材との接続部に対して、反力発生装置が発生した反力が働くことで、その振り方向と逆方向側に働く反力が発生するようになる。このように振り方向と逆方向側に働く反力を発生することで、ユーザが振った把持物があたかも物体に衝突したかのような感触をユーザに与えることができ、把持物の振り動作を行った際の衝突感等をユーザにリアルに感じさせることができるシミュレーションシステム等の提供が可能になる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記接続部材は、一端側が前記把持物に接続され、他端側が前記反力発生装置に接続されてもよい。
【００１０】
このようにすれば、接続部材の他端側に接続された反力発生装置が反力を発生することで、把持物と接続部材との接続部に対して反力が働くようになり、ユーザの把持物の振り方向と逆方向側に働く反力を発生させることが可能になる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記制御部は、前記把持物と前記接続部材との前記接続部に、前記振り動作を停止させる前記反力を、前記反力発生装置に発生させてもよい。
【００１２】
このようにすれば、ユーザが把持物の振り動作を行った際に、その振り動作を停止させるような反力が、把持物と接続部材との接続部に働くようになり、振り動作を行った際の衝突感等をユーザに感じさせることができる。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記接続部材の他端側の固定点が、前記ユーザのゲームプレイ時の頭部の高さよりも上方の位置に設定されていてもよい。
【００１４】
このようにすれば、他端側が固定点に接続された接続部材の一端側において、振り方向と逆方向側に働く反力を発生させることが可能になる。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記接続部材の他端側の前記固定点が、前記ユーザのプレイエリアの上方に設定されていてもよい。
【００１６】
このようにすれば、把持物に対して上方側に作用する反力を発生させることが可能になる。
【００１７】
また本発明の一態様では、前記接続部材は、一端側が前記把持物に接続され、他端側が前記反力発生装置に接続されるワイヤーであってもよい。
【００１８】
このようにすれば、把持物の接続部にワイヤーを接続するという簡素な構成で、把持物の振り動作を行った際の衝突感等をユーザに感じさせることができるシミュレーションシステムの実現が可能になる。
【００１９】
また本発明の一態様では、前記把持物と前記ワイヤーとの前記接続部におけるワイヤー部分に設けられる保形部材を含んでもよい。
【００２０】
このようにすれば、当該ワイヤー部分でのワイヤーがユーザの部位に絡まってしまうような事態の発生を防止できる。
【００２１】
また本発明の一態様では、前記反力発生装置は、前記反力を発生すると共に、前記ワイヤーを巻き取る巻き取り力を発生してもよい。
【００２２】
このようにすれば、ワイヤーが弛んで、ユーザの部位に絡まってしまうような事態の発生を防止できる。
【００２３】
また本発明の一態様では、前記制御部は、前記ユーザが、ゲーム空間の標的オブジェクトを目標物として、前記把持物の前記振り動作を行い、前記把持物に対応する把持物オブジェクトと前記標的オブジェクトとが所与の関係になったと判断された場合に、前記振り方向と逆方向側に働く前記反力を、前記反力発生装置に発生させてもよい。
【００２４】
このようにすれば、ユーザが、ゲーム空間の標的オブジェクトを目標物として把持物の振り動作を行った場合に、あたかも把持物オブジェクトと標的オブジェクトとが衝突したかのような感覚をユーザに与えることが可能になる。
【００２５】
また本発明の一態様では、仮想空間の設定処理を行う仮想空間設定部と、前記仮想空間での前記ゲームの処理を行うゲーム処理部と、前記ユーザの位置情報、方向情報及び姿勢情報の少なくとも１つを含むユーザ情報と、前記把持物の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報とを取得する情報取得部と、を含み、前記制御部は、前記ゲームの状況、前記ユーザ情報及び前記把持物情報の少なくとも１つに基づいて、前記反力発生装置を制御してもよい。
【００２６】
このようにすれば、ゲームの状況の情報、ユーザ情報又は把持物情報などを用いて、把持物によるヒットイベント等の所定イベントが発生したか否かを判断して、反力発生装置に適切に反力を発生させる制御を実現できるようになる。
【００２７】
また本発明の一態様では、前記ゲームの処理の結果に基づいて、前記ユーザが視界を覆うように装着する頭部装着型表示装置の表示画像を生成する表示処理部を含んでもよい。
【００２８】
このように頭部装着型表示装置を用いることで、ユーザの視界に広がるＶＲ空間を表現しながら、頭部装着型表示装置により視界が遮られることで接続部材等がユーザに見えないことを利用して、仮想的な反力を発生し、把持物の振り動作を行った際の衝突感等をユーザに感じさせることが可能になる。
【００２９】
また本発明の一態様では、前記表示処理部を含む処理装置と、前記頭部装着型表示装置と前記処理装置との間で信号を伝送するケーブルと、を含み、前記ケーブルは、前記頭部装着型表示装置から、可動筐体の構造物に設定された中継点又は前記ユーザの頭部以外の身体の位置に設定された中継点を経由して、前記処理装置に接続されてもよい。
【００３０】
このようにすれば、頭部装着型表示装置と処理装置との間で信号を伝送するケーブルがユーザの部位に絡まってしまうような事態の発生を防止できる。
【００３１】
また本発明の一態様では、前記把持物の状況及び前記接続部材の状況の少なくとも１つの状況情報についての報知処理を行う報知処理部を含んでもよい。
【００３２】
このような報知処理を行えば、把持物の状況や接続部材の状況等をユーザに報知して警告等を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態のシミュレーションシステムの構成例を示すブロック図。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）はＨＭＤのトラッキング処理の一例の説明図。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）はＨＭＤのトラッキング処理の他の例の説明図。
【図４】本実施形態のシミュレーションシステムの具体的な構成例を示す斜視図。
【図５】本実施形態のシミュレーションシステムの具体的な構成例を示す側面図。
【図６】反力発生装置の構成例を示す斜視図。
【図７】反力発生装置の構成例を示す上面図。
【図８】本実施形態により生成されるゲーム画像の例。
【図９】本実施形態により生成されるゲーム画像の例。
【図１０】本実施形態により実現されるゲームの説明図。
【図１１】本実施形態により実現されるゲームの説明図。
【図１２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は本実施形態の反力発生手法の説明図。
【図１３】接続部材の変形例の説明図。
【図１４】保形部材の説明図。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は巻き取り力の発生手法の説明図。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）はケーブルの中継点を設ける手法の説明図。
【図１７】図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は状況情報の報知手法の説明図。
【図１８】本実施形態の詳細な処理例を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３５】
１．シミュレーションシステム
図１は、本実施形態のシミュレーションシステム（シミュレータ、ゲームシステム、画像生成システム）の構成例を示すブロック図である。本実施形態のシミュレーションシステムは例えばバーチャルリアリティ（ＶＲ）をシミュレートするシステムであり、ゲームコンテンツを提供するゲームシステム、運転シミュレータやスポーツ競技シミュレータなどのリアルタイムシミュレーションシステム、ＳＮＳのサービスを提供するシステム、映像等のコンテンツを提供するコンテンツ提供システム、或いは遠隔作業を実現するオペレーティングシステムなどの種々のシステムに適用可能である。なお、本実施形態のシミュレーションシステムは図１の構成に限定されず、その構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００３６】
反力発生装置１０は反力発生機構を有する装置であり、例えばユーザの振り動作の振り方向と逆方向側（反対方向側）に働く反力を発生する。反力発生装置１０の詳細については後述する。
【００３７】
発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮは、ユーザに対して触覚刺激を与える物質を発射する装置である。例えば本実施形態では、ユーザのプレイエリアの周囲に複数の発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮが設けられ、ユーザがプレイするゲームの状況に応じて、複数の発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮが物質を発射する。例えば発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮは、触覚刺激を与える物質として気体（空気弾）を発射する。但し発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮによる物質の発射は、気体の発射には限定されず、例えば液体、水蒸気、匂いのついた気体、ＢＢ弾又は伸縮棒等の発射であってもよい。
【００３８】
可動筐体６０（広義には筐体）は、ユーザのプレイ位置（プレイエリア）を変化させる筐体である。この可動筐体６０は、例えばアーケード筐体などと呼ばれるものである。可動筐体６０は、ユーザがライドするライド筐体であってもよいし、車ゲームやロボットゲームや飛行機ゲームなどにおけるコックピット筐体（体感筐体）であってもよいし、その他の形態の筐体であってもよい。可動筐体６０は、シミュレーションシステムの本体部分であり、シミュレーションシステムを実現するための種々の機器、構造物が設けられる。可動筐体６０には、少なくともプレイ位置（プレイエリア）が設定されている。可動筐体６０の詳細例については後述する。
【００３９】
操作部１６０は、ユーザ（プレーヤ）が種々の操作情報（入力情報）を入力するためのものである。操作部１６０は、例えば、ユーザが把持する把持物４０（ゲームコントローラ）、レバー、操作ボタン、方向指示キー又は音声入力装置等の種々の操作デバイスにより実現できる。
【００４０】
記憶部１７０は各種の情報を記憶する。記憶部１７０は、処理部１００や通信部１９６などのワーク領域として機能する。ゲームプログラムや、ゲームプログラムの実行に必要なゲームデータは、この記憶部１７０に保持される。記憶部１７０の機能は、半導体メモリ（ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ、光ディスク装置などにより実現できる。記憶部１７０は、オブジェクト情報記憶部１７２、描画バッファ１７８を含む。
【００４１】
情報記憶媒体１８０（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＤＶＤ、ＢＤ、ＣＤ）、ＨＤＤ、或いは半導体メモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部１００は、情報記憶媒体１８０に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち情報記憶媒体１８０には、本実施形態の各部としてコンピュータ（入力装置、処理部、記憶部、出力部を備える装置）を機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）が記憶される。
【００４２】
ＨＭＤ２００（頭部装着型表示装置）は、ユーザの頭部に装着されて、ユーザの眼前に画像を表示する装置である。ＨＭＤ２００は非透過型であることが望ましいが、透過型であってもよい。またＨＭＤ２００は、いわゆるメガネタイプのＨＭＤであってもよい。
【００４３】
ＨＭＤ２００は、センサ部２１０、表示部２２０、処理部２４０を含む。なおＨＭＤ２００に発光素子を設ける変形実施も可能である。センサ部２１０は、例えばヘッドトラッキングなどのトラッキング処理を実現するためものである。例えばセンサ部２１０を用いたトラッキング処理により、ＨＭＤ２００の位置、方向を特定する。ＨＭＤ２００の位置、方向が特定されることで、ユーザの視点位置、視線方向を特定できる。
【００４４】
トラッキング方式としては種々の方式を採用できる。トラッキング方式の一例である第１のトラッキング方式では、後述の図２（Ａ）、図２（Ｂ）で詳細に説明するように、センサ部２１０として複数の受光素子（フォトダイオード等）を設ける。そして外部に設けられた発光素子（ＬＥＤ等）からの光（レーザー等）をこれらの複数の受光素子により受光することで、現実世界の３次元空間でのＨＭＤ２００（ユーザの頭部）の位置、方向を特定する。第２のトラッキング方式では、後述の図３（Ａ）、図３（Ｂ）で詳細に説明するように、複数の発光素子（ＬＥＤ）をＨＭＤ２００に設ける。そして、これらの複数の発光素子からの光を、外部に設けられた撮像部で撮像することで、ＨＭＤ２００の位置、方向を特定する。第３のトラッキング方式では、センサ部２１０としてモーションセンサを設け、このモーションセンサを用いてＨＭＤ２００の位置、方向を特定する。モーションセンサは例えば加速度センサやジャイロセンサなどにより実現できる。例えば３軸の加速度センサと３軸のジャイロセンサを用いた６軸のモーションセンサを用いることで、現実世界の３次元空間でのＨＭＤ２００の位置、方向を特定できる。なお、第１のトラッキング方式と第２のトラッキング方式の組合わせ、或いは第１のトラッキング方式と第３のトラッキング方式の組合わせなどにより、ＨＭＤ２００の位置、方向を特定してもよい。またＨＭＤ２００の位置、方向を特定することでユーザの視点位置、視線方向を特定するのではなく、ユーザの視点位置、視線方向を直接に特定するトラッキング処理を採用してもよい。
【００４５】
ＨＭＤ２００の表示部２２０は例えば有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などにより実現できる。例えばＨＭＤ２００の表示部２２０には、ユーザの左眼の前に設定される第１のディスプレイ又は第１の表示領域と、右眼の前に設定される第２のディスプレイ又は第２の表示領域が設けられており、立体視表示が可能になっている。立体視表示を行う場合には、例えば視差が異なる左眼用画像と右眼用画像を生成し、第１のディスプレイに左眼用画像を表示し、第２のディスプレイに右眼用画像を表示する。或いは１つのディスプレイの第１の表示領域に左眼用画像を表示し、第２の表示領域に右眼用画像を表示する。またＨＭＤ２００には左眼用、右眼用の２つの接眼レンズ（魚眼レンズ）が設けられており、これによりユーザの視界の全周囲に亘って広がるＶＲ空間が表現される。そして接眼レンズ等の光学系で生じる歪みを補正するための補正処理が、左眼用画像、右眼用画像に対して行われる。この補正処理は表示処理部１２０が行う。
【００４６】
ＨＭＤ２００の処理部２４０は、ＨＭＤ２００において必要な各種の処理を行う。例えば処理部２４０は、センサ部２１０の制御処理や表示部２２０の表示制御処理などを行う。また処理部２４０が、３次元音響（立体音響）処理を行って、３次元的な音の方向や距離や広がりの再現を実現してもよい。
【００４７】
音出力部１９２は、本実施形態により生成された音を出力するものであり、例えばスピーカ又はヘッドホン等により実現できる。
【００４８】
Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１９４は、携帯型情報記憶媒体１９５とのインターフェース処理を行うものであり、その機能はＩ／Ｆ処理用のＡＳＩＣなどにより実現できる。携帯型情報記憶媒体１９５は、ユーザが各種の情報を保存するためのものであり、電源が非供給になった場合にもこれらの情報の記憶を保持する記憶装置である。携帯型情報記憶媒体１９５は、ＩＣカード（メモリカード）、ＵＳＢメモリ、或いは磁気カードなどにより実現できる。
【００４９】
通信部１９６は、有線や無線のネットワークを介して外部（他の装置）との間で通信を行うものであり、その機能は、通信用ＡＳＩＣ又は通信用プロセッサなどのハードウェアや、通信用ファームウェアにより実現できる。
【００５０】
なお本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（データ）は、サーバ（ホスト装置）が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部１９６を介して情報記憶媒体１８０（あるいは記憶部１７０）に配信してもよい。このようなサーバ（ホスト装置）による情報記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含めることができる。
【００５１】
処理部１００（プロセッサ）は、操作部１６０からの操作情報や、ＨＭＤ２００でのトラッキング情報（ＨＭＤの位置及び方向の少なくとも一方の情報。視点位置及び視線方向の少なくとも一方の情報）や、プログラムなどに基づいて、ゲーム処理（シミュレーション処理）、仮想空間設定処理、移動体処理、仮想カメラ制御処理、表示処理、或いは音処理などを行う。
【００５２】
処理部１００の各部が行う本実施形態の各処理（各機能）はプロセッサ（ハードウェアを含むプロセッサ）により実現できる。例えば本実施形態の各処理は、プログラム等の情報に基づき動作するプロセッサと、プログラム等の情報を記憶するメモリにより実現できる。プロセッサは、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサはハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。例えば、プロセッサは、回路基板に実装された１又は複数の回路装置（例えばＩＣ等）や、１又は複数の回路素子（例えば抵抗、キャパシター等）で構成することもできる。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。但し、プロセッサはＣＰＵに限定されるものではなく、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等、各種のプロセッサを用いることが可能である。またプロセッサはＡＳＩＣによるハードウェア回路であってもよい。またプロセッサは、アナログ信号を処理するアンプ回路やフィルター回路等を含んでもよい。メモリ（記憶部１７０）は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の半導体メモリであってもよいし、レジスターであってもよい。或いはハードディスク装置（ＨＤＤ）等の磁気記憶装置であってもよいし、光学ディスク装置等の光学式記憶装置であってもよい。例えば、メモリはコンピュータにより読み取り可能な命令を格納しており、当該命令がプロセッサにより実行されることで、処理部１００の各部の処理（機能）が実現されることになる。ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットでもよいし、プロセッサのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。
【００５３】
処理部１００は、入力処理部１０２、演算処理部１１０、出力処理部１４０を含む。演算処理部１１０は、情報取得部１１１、仮想空間設定部１１２、移動体処理部１１３、仮想カメラ制御部１１４、ゲーム処理部１１５、報知処理部１１６、制御部１１７、表示処理部１２０、音処理部１３０を含む。上述したように、これらの各部により実行される本実施形態の各処理は、プロセッサ（或いはプロセッサ及びメモリ）により実現できる。なお、これらの構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００５４】
入力処理部１０２は、操作情報やトラッキング情報を受け付ける処理や、記憶部１７０から情報を読み出す処理や、通信部１９６を介して情報を受信する処理を、入力処理として行う。例えば入力処理部１０２は、操作部１６０を用いてユーザが入力した操作情報やＨＭＤ２００のセンサ部２１０等により検出されたトラッキング情報を取得する処理や、読み出し命令で指定された情報を、記憶部１７０から読み出す処理や、外部装置（サーバ等）からネットワークを介して情報を受信する処理を、入力処理として行う。ここで受信処理は、通信部１９６に情報の受信を指示したり、通信部１９６が受信した情報を取得して記憶部１７０に書き込む処理などである。
【００５５】
演算処理部１１０は、各種の演算処理を行う。例えば情報取得処理、仮想空間設定処理、移動体処理、仮想カメラ制御処理、ゲーム処理（シミュレーション処理）、報知処理、制御処理、表示処理、或いは音処理などの演算処理を行う。
【００５６】
情報取得部１１１（情報取得処理のプログラムモジュール）は種々の情報の取得処理を行う。例えば情報取得部１１１は、ＨＭＤ２００を装着するユーザの位置情報などを取得する。情報取得部１１１は、ユーザの方向情報や姿勢情報や動き情報などを取得してもよい。
【００５７】
仮想空間設定部１１２（仮想空間設定処理のプログラムモジュール）は、オブジェクトが配置される仮想空間（オブジェクト空間）の設定処理を行う。例えば、移動体（人、車、ロボット、電車、飛行機、船、モンスター又は動物等）、マップ（地形）、建物、観客席、コース（道路）、アイテム、樹木、壁、水面などの表示物を表す各種オブジェクト（ポリゴン、自由曲面又はサブディビジョンサーフェイスなどのプリミティブ面で構成されるオブジェクト）を仮想空間に配置設定する処理を行う。即ちワールド座標系でのオブジェクトの位置や回転角度（向き、方向と同義）を決定し、その位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にその回転角度（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りでの回転角度）でオブジェクトを配置する。具体的には、記憶部１７０のオブジェクト情報記憶部１７２には、仮想空間でのオブジェクト（パーツオブジェクト）の位置、回転角度、移動速度、移動方向等の情報であるオブジェクト情報がオブジェクト番号に対応づけて記憶される。仮想空間設定部１１２は、例えば各フレーム毎にこのオブジェクト情報を更新する処理などを行う。
【００５８】
移動体処理部１１３（移動体処理のプログラムモジュール）は、仮想空間内で移動する移動体についての種々の処理を行う。例えば仮想空間（オブジェクト空間、ゲーム空間）において移動体を移動させる処理や、移動体を動作させる処理を行う。例えば移動体処理部１１３は、操作部１６０によりユーザが入力した操作情報や、取得されたトラッキング情報や、プログラム（移動・動作アルゴリズム）や、各種データ（モーションデータ）などに基づいて、移動体（モデルオブジェクト）を仮想空間内で移動させたり、移動体を動作（モーション、アニメーション）させる制御処理を行う。具体的には、移動体の移動情報（位置、回転角度、速度、或いは加速度）や動作情報（パーツオブジェクトの位置、或いは回転角度）を、１フレーム（例えば１／６０秒）毎に順次求めるシミュレーション処理を行う。なおフレームは、移動体の移動・動作処理（シミュレーション処理）や画像生成処理を行う時間の単位である。移動体は、例えば実空間のユーザ（プレーヤ）に対応するユーザ移動体である。例えば移動体は、実空間のユーザに対応する仮想空間のユーザキャラクタ（アバター、プレーヤキャラクタ）や、或いは当該ユーザキャラクタが搭乗（操作）する移動体（搭乗移動体、操作移動体）などである。
【００５９】
仮想カメラ制御部１１４（仮想カメラ制御処理のプログラムモジュール）は、仮想カメラの制御を行う。例えば、操作部１６０により入力されたユーザの操作情報やトラッキング情報などに基づいて、仮想カメラを制御する処理を行う。
【００６０】
例えば仮想カメラ制御部１１４は、ユーザの一人称視点又は三人称視点として設定される仮想カメラの制御を行う。例えば仮想空間において移動するユーザ移動体の視点（一人称視点）に対応する位置に、仮想カメラを設定して、仮想カメラの視点位置や視線方向を設定することで、仮想カメラの位置（位置座標）や姿勢（回転軸回りでの回転角度）を制御する。或いは、移動体（ユーザキャラクタ、搭乗移動体）に追従する視点（三人称視点）の位置に、仮想カメラを設定して、仮想カメラの視点位置や視線方向を設定することで、仮想カメラの位置や姿勢を制御する。
【００６１】
例えば仮想カメラ制御部１１４は、視点トラッキングにより取得されたユーザの視点情報のトラッキング情報に基づいて、ユーザの視点変化に追従するように仮想カメラを制御する。例えば本実施形態では、ユーザの視点位置、視線方向の少なくとも１つである視点情報のトラッキング情報（視点トラッキング情報）が取得される。このトラッキング情報は、例えばＨＭＤ２００のトラッキング処理を行うことで取得できる。そして仮想カメラ制御部１１４は、取得されたトラッキング情報（ユーザの視点位置及び視線方向の少なくとも一方の情報）に基づいて仮想カメラの視点位置、視線方向を変化させる。例えば、仮想カメラ制御部１１４は、実空間でのユーザの視点位置、視線方向の変化に応じて、仮想空間での仮想カメラの視点位置、視線方向（位置、姿勢）が変化するように、仮想カメラを設定する。このようにすることで、ユーザの視点情報のトラッキング情報に基づいて、ユーザの視点変化に追従するように仮想カメラを制御できる。
【００６２】
ゲーム処理部１１５（ゲーム処理のプログラムモジュール）は、ユーザがゲームをプレイするための種々のゲーム処理を行う。別の言い方をすれば、ゲーム処理部１１５（シミュレーション処理部）は、ユーザが仮想現実（バーチャルリアリティ）を体験するための種々のシミュレーション処理を実行する。ゲーム処理は、例えば、ゲーム開始条件が満たされた場合にゲームを開始する処理、開始したゲームを進行させる処理、ゲーム終了条件が満たされた場合にゲームを終了する処理、或いはゲーム成績を演算する処理などである。
【００６３】
制御部１１７（制御処理のプログラムモジュール）は、反力発生装置１０、可動筐体６０、発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮの制御処理などを行う。例えば制御部１１７は、反力発生装置１０による反力の発生を制御したり、可動筐体６０によりユーザのプレイ位置（プレイエリア）を変化させるための制御を行ったり、発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮによる物質の発生を制御する処理を行う。
【００６４】
表示処理部１２０（表示処理のプログラムモジュール）は、ゲーム画像（シミュレーション画像）の表示処理を行う。例えば処理部１００で行われる種々の処理（ゲーム処理、シミュレーション処理）の結果に基づいて描画処理を行い、これにより画像を生成し、表示部２２０に表示する。具体的には、座標変換（ワールド座標変換、カメラ座標変換）、クリッピング処理、透視変換、或いは光源処理等のジオメトリ処理が行われ、その処理結果に基づいて、描画データ（プリミティブ面の頂点の位置座標、テクスチャ座標、色データ、法線ベクトル或いはα値等）が作成される。そして、この描画データ（プリミティブ面データ）に基づいて、透視変換後（ジオメトリ処理後）のオブジェクト（１又は複数プリミティブ面）を、描画バッファ１７８（フレームバッファ、ワークバッファ等のピクセル単位で画像情報を記憶できるバッファ）に描画する。これにより、仮想空間（仮想３次元空間）において仮想カメラ（所与の視点。左眼用、右眼用の第１、第２の視点）から見える画像が生成される。なお、表示処理部１２０で行われる描画処理は、頂点シェーダ処理やピクセルシェーダ処理等により実現することができる。
【００６５】
音処理部１３０（音処理のプログラムモジュール）は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて音処理を行う。具体的には、楽曲（音楽、ＢＧＭ）、効果音、又は音声などのゲーム音を生成し、ゲーム音を音出力部１９２に出力させる。なお音処理部１３０の音処理の一部（例えば３次元音響処理）を、ＨＭＤ２００の処理部２４０により実現してもよい。
【００６６】
出力処理部１４０は各種の情報の出力処理を行う。例えば出力処理部１４０は、記憶部１７０に情報を書き込む処理や、通信部１９６を介して情報を送信する処理を、出力処理として行う。例えば出力処理部１４０は、書き込み命令で指定された情報を、記憶部１７０に書き込む処理や、外部の装置（サーバ等）に対してネットワークを介して情報を送信する処理を行う。送信処理は、通信部１９６に情報の送信を指示したり、送信する情報を通信部１９６に指示する処理などである。
【００６７】
そして図１のシミュレーションシステムは、ユーザが把持する把持物４０と、反力を発生する反力発生装置１０と、把持物４０に一端側が接続され、把持物４０との接続部ＣＰ（後述の図１２（Ａ）、図１２（Ｂ））に対して反力を働かせるための接続部材と、ユーザがプレイするゲームの状況に応じて反力発生装置１０の制御を行う制御部１１７を含む。例えば接続部材は、一端側が把持物４０に接続され、他端側が反力発生装置１０に接続される。具体的には、把持物４０が一端に接続される接続部材は、例えば後述の図４のワイヤー５０などにより実現できる。即ち、接続部材は、一端側が把持物４０に接続され、他端側が反力発生装置１０に接続されるワイヤー５０により実現できる。但し接続部材はこれには限定されず、例えば図１３に示すような多関節アーム５４（ロボットアーム）や棒状部材（棒が連結された部材）などの種々の部材により実現することが可能である。このような多関節アーム５４や棒状部材などの部材で実現される接続部材においては、一端側は把持物４０に接続されるが、他端側は反力発生装置１０に接続されていなくてもよい。
【００６８】
そして制御部１１７は、ユーザがゲームにおいて把持物の振り動作を行った際に、振り動作の振り方向と逆方向側に働く反力を、反力発生装置１０に発生させる。例えば把持物４０と仮想空間の標的オブジェクト等の標的とのヒットイベント（衝突イベント）が発生した場合に、反力発生装置１０に反力を発生させる。例えば把持物４０が標的にヒットしたと判定されるタイミングで、振り方向と逆方向側に働く反力を発生させる。例えば制御部１１７の制御処理により生成された制御信号が反力発生装置１０に入力されて、当該制御信号に基づいて反力発生装置１０が反力を発生する。ここで逆方向側は、振り方向と完全に逆方向である必要はなく、略逆方向であってもよい。例えば振り動作の振り方向側が第１又は第２の象限側である場合に、振り方向側の逆方向側は、第３又は第４の象限側であればよい。例えば第１、第２の象限と第３、第４の象限とは所定の座標軸で区画される象限である。
【００６９】
また制御部１１７は、把持物４０と接続部材との接続部ＣＰに、振り動作を停止させる反力を、反力発生装置１０に発生させる。例えば把持物４０と、図４のワイヤー５０等の接続部材は、接続部ＣＰにおいて接続（連結）されている。例えば接続部ＣＰに設けられた取付具により接続されている。そして制御部１１７は、ユーザの振り動作を停止させる反力が当該接続部ＣＰに働くように、反力発生装置１０に当該反力を発生させる。この場合の反力は、ユーザの振り動作を完全に停止させる反力である必要はなく、ユーザの振り動作が停止するように減速させる反力であればよい。ユーザは、このように自身が振った把持物４０の振り動作が停止することで、あたかも本物の標的に当たったかのような衝突感を仮想体験できるようになる。
【００７０】
また本実施形態では、ワイヤー５０等の接続部材の他端側の固定点が、ユーザ（ＵＳ）のゲームプレイ時の頭部の高さよりも上方の位置に設定されている。例えば後述の図４、図５に示すように、接続部材であるワイヤー５０の一端側は、把持物４０に接続される。そしてワイヤー５０等の接続部材の他端側の固定点ＦＰは、ユーザのゲームプレイ時の頭部の高さよりも上方の位置に設定されている。具体的にはワイヤー５０等の接続部材の他端側の固定点ＦＰが、ユーザのプレイエリアＡＲ（プレイ位置）の上方に設定されている。例えば図４、図５では、ユーザのプレイエリアの上方に反力発生装置１０が設けられ、ワイヤー５０等の接続部材の他端側は、反力発生装置１０の場所の固定点ＦＰにおいて固定されている。このようにすれば、他端側が固定点ＦＰに接続されたワイヤー５０等の接続部材の一端側において、振り方向と逆方向側に働く反力を反力発生装置１０により発生させることが可能になる。例えばユーザの振り動作を停止させるような反力を、接続部材の一端側の接続部ＣＰに発生させることが可能になる。
【００７１】
なお本実施形態では、後述の図１４で詳細に説明するように、把持物４０とワイヤー５０との接続部ＣＰにおけるワイヤー部分に設けられる保形部材５１を含むことができる。保形部材５１は、例えばワイヤー５０よりも硬質の部材である。例えば保形部材５１はワイヤー５０を覆うように形成されたチューブ（カバー部）などにより実現できる。このような保形部材５１を設けることで、把持物４０とワイヤー５０との接続部ＣＰにおけるワイヤー部分において、ワイヤー５０の形状を例えば直線形状（略直線形状）になるように保持することができ、当該ワイヤー部分でのワイヤー５０がユーザの手、首等の部位に絡まってしまうような事態の発生を防止できる。
【００７２】
また反力発生装置１０は、後述の図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）で詳細に説明するように、反力を発生すると共に、ワイヤー５０を巻き取る巻き取り力ＦＲＷを発生する。例えば反力発生装置１０が、ワイヤー５０が弛まないようにする巻き取り力ＦＲＷを発生する。このようにすることで、ワイヤー５０が弛んで、ユーザの手、首等の部位に絡まってしまうような事態の発生を防止できる。この巻き取り力の発生は、反力発生装置１０に設けられた巻き取り力発生機構（巻き取りユニット）が発生してもよいし、反力と巻き取り力を、反力発生装置１０に設けられた１つの力発生機構により発生してもよい。
【００７３】
また制御部１１７は、ユーザが、ゲーム空間の標的オブジェクトを目標物として、把持物４０の振り動作を行い、把持物に対応する把持物オブジェクトと標的オブジェクトとが所与の関係になったと判断された場合に、振り方向と逆方向側に働く反力を、反力発生装置１０に発生させる。例えば情報取得部１１１が、把持物の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報を取得し、この把持物情報に基づいて、把持物オブジェクトと標的オブジェクトとが所与の関係（位置関係）になったか否かを判断する。具体的には制御部１１７は、把持物情報と、オブジェクト情報記憶部１７２に記憶される標的オブジェクトのオブジェクト情報（位置又は方向等の情報）に基づいて、把持物オブジェクトと標的オブジェクトとが所与の関係になったか否かを判断して、反力発生装置１０に反力を発生させる制御を行う。ここでゲーム空間の標的オブジェクトは、例えばゲーム空間である３次元空間の３次元オブジェクトであり、ユーザの敵等の標的となるオブジェクトである。そして、例えばユーザが振った把持物と、ゲーム空間の標的オブジェクトとが所与の関係（位置関係）になったか否かを判断する。例えば実空間の把持物に対応するゲーム空間の把持物オブジェクトが標的オブジェクトにヒットするなどの所与の関係になったか否かを判断する。そして所与の関係になったと判断されるタイミングで、制御部１１７は反力発生装置１０に反力を発生させる。これにより、ユーザに対して、あたかも把持物によりゲーム空間の標的オブジェクトを殴打等したかのような仮想現実感を与えることが可能になる。なお、把持物オブジェクトと標的オブジェクトとが所与の関係になるとは、把持物オブジェクトと標的オブジェクトとがヒットする関係になる場合には限定されず、例えば把持物オブジェクトに標的オブジェクトがヒットすることで、標的オブジェクトのモーション処理が行われ、モーション処理により標的オブジェクトが所与の姿勢、態様になった場合に、所与の関係になったと判断してもよい。
【００７４】
また本実施形態のシミュレーションシステムは図１に示すように、仮想空間の設定処理を行う仮想空間設定部１１２と、仮想空間でのゲームの処理を行うゲーム処理部１１５と、ユーザの位置情報、方向情報及び姿勢情報の少なくとも１つを含むユーザ情報と、把持物４０の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報を取得する情報取得部１１１を含む。そして制御部１１７は、ゲームの状況、ユーザ情報及び把持物情報の少なくとも１つに基づいて、反力発生装置１０を制御する。例えばゲーム状況に基づいて、把持物４０によるヒットイベントが発生したと判断された場合に、制御部１１７は、衝突感をユーザに感じさせるための反力を反力発生装置１０に発生させる。或いは、ユーザの位置情報、方向情報又は姿勢情報などを判断して、把持物４０によるヒットイベントが発生したか否かを判断し、ヒットイベントが発生したと判断された場合に、反力発生装置１０に反力を発生させる。或いは、把持物情報により特定される把持物４０の位置情報や方向情報を判断して、把持物４０によるヒットイベントが発生したか否かを判断して、反力発生装置１０に反力を発生させる。或いは、ゲームの状況の情報、ユーザ情報、把持物情報のうちの２つの情報或いは３つの情報を用いて、ヒットイベント等が発生したか否かを判断して、反力発生装置１０に反力を発生させる。このようにすることで、ゲームの状況の情報、ユーザ情報又は把持物情報などを用いて、把持物４０によるヒットイベント等の所定イベントが発生したか否かを判断して、反力発生装置１０に適切に反力を発生させる制御を実現できる。
【００７５】
なお本実施形態では、ゲーム空間の把持物オブジェクトによる標的オブジェクトのヒット時に反力を発生させるようなシステムに本実施形態の手法を適用する場合について主に説明するが、本実施形態はこれに限定されない。例えばゲーム空間の映像が無いようなエレメカ等のシステムにおいて本実施形態の手法を適用してもよい。またＨＭＤ２００を用いないシステムにおいて本実施形態の手法を適用してもよい。
【００７６】
また情報取得部１１１は、ＨＭＤ２００からのトラッキング情報や、ユーザの手又は足等の部位に取り付けられたトラッキング装置からのトラッキング情報などに基づいて、実空間でのユーザの位置情報、方向情報及び姿勢情報の少なくとも１つを含むユーザ情報（ユーザトラッキング情報）を取得する。位置情報は、実空間でのユーザの視点の位置情報であってもよく、方向情報は、実空間でのユーザの視線の方向情報であってもよい。位置情報、方向情報は、ユーザが実空間（現実世界）のフィールド（プレイフィールド、シミュレーションフィールド、プレイエリア）や可動筐体６０でプレイする場合に、そのフィールドや可動筐体６０での位置情報、方向情報（所与の位置を原点とする座標系での位置座標、各座標軸回りでの回転角度）であってもよい。姿勢情報は、ユーザの各姿勢（立ち姿勢、しゃがみ姿勢又は座り姿勢等）を特定したり、或いはユーザの各部位（胴体、頭、手又は足等）の位置、方向を特定するための情報である。姿勢情報は、ユーザの所定部位に取り付けられたトラッキング装置からのトラッキング情報により特定される情報であってもよいし、キネクト（Kinectは登録商標）などのモーショントラッキングにより特定される情報であってもよい。また情報取得部１１１は、ＨＭＤ２００の位置情報、方向情報を、当該ＨＭＤ２００を装着するユーザの位置情報、方向情報として取得してもよい。また情報取得部１１１は、後述の図２（Ａ）、図２（Ｂ）等で説明するように、ユーザの把持物４０に設けられたトラッキング装置４４（位置や方向の検出が可能なゲームコントローラ等）からのトラッキング情報（把持物トラッキング情報）に基づいて、把持物４０の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報を取得できる。例えばトラッキング装置４４に基づいて、把持物４０の位置情報や方向情報（姿勢情報）を検出して、把持物情報を取得する。或いはユーザの姿勢情報や、ユーザの部位の位置情報や方向情報などを検出することで、把持物情報を取得してもよい。
【００７７】
また本実施形態では表示処理部１２０は、ゲームの処理の結果に基づいて、ユーザが視界を覆うように装着するＨＭＤ２００の表示画像を生成している。このように、ユーザが視界を覆うようにＨＭＤ２００を装着する場合には、反力発生装置１０により反力を発生させるような体感装置は、ユーザの仮想現実感の向上のために有効である。
【００７８】
但し、表示処理部１２０は、ＨＭＤ２００以外の表示部の表示画像を生成してもよい。例えば表示処理部１２０は、ドームスクリーンなどの３次元形状のスクリーンへの投影画像（プロジェクションマッピング）となる表示画像を生成してもよい。或いは、家庭用ゲーム装置におけるテレビや、パーソナルコンピュータや業務用ゲーム装置におけるモニター（ディスプレイ）などの表示画像を生成してもよい。
【００７９】
また本実施形態のシミュレーションシステムは、後述の図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）で説明するように、表示処理部１２０を含む処理装置９８と、ＨＭＤ２００と処理装置９８との間で信号を伝送するケーブル５８を含む。処理装置９８は例えば図１の処理部１００等により実現される装置であり、例えばパーソナルコンピュータやゲーム装置などの装置である。そしてケーブル５８は、ＨＭＤ２００から、可動筐体６０の構造物５６に設定された中継点ＲＰ又はユーザの頭部以外の身体の位置に設定された中継点ＲＰを経由して、処理装置９８に接続される。このようにすることで、ケーブル５８がユーザの手、首等の部位に絡まってしまうような事態の発生を防止できる。
【００８０】
また本実施形態のシミュレーションシステムは報知処理部１１６（報知処理のプログラムモジュール）を含む。そして報知処理部１１６は、把持物４０の状況及びワイヤー５０等の接続部材の状況の少なくとも１つの状況情報についての報知処理を行う。例えば把持物４０の状況や接続部材の状況についての警告等の報知処理を行う。
【００８１】
例えば報知処理部１１６は、把持物４０が振られている状況、把持物４０の位置の変化が急激に変化している状況、把持物４０が想定される範囲内に位置しない状況、或いは接続部材であるワイヤー５０が弛んだり、ユーザの部位に触れたり、巻きつくような状況等についての報知処理を行う。この把持物４０の状況や接続部材の状況は、例えば情報取得部１１１が取得した、ユーザの位置情報、方向情報又は姿勢情報等のユーザ情報や、把持物４０の位置情報又は方向情報等の把持物情報や、或いは反力発生装置１０のセンサからの検出情報などに基づいて判断できる。報知処理部１１６の報知処理は、例えば画像又は音を用いて行うことができる。但し報知処理を、ＬＥＤ等の発光素子からの光や、振動デバイスによる振動や、或いは発射装置ＬＣ１〜ＬＣＮによる触覚刺激用の物質の発射などによって行ってもよい。
【００８２】
なお表示処理部１２０は、仮想空間での画像を、ユーザに表示する表示画像として生成する処理を行う。例えば仮想空間において仮想カメラから見える画像を、ユーザに表示する表示画像として生成する。具体的には表示処理部１２０は、仮想空間での画像を、ユーザが視界を覆うように装着するＨＭＤ２００の表示画像として生成する。例えば仮想カメラ制御部１１４は、ＨＭＤ２００を装着するユーザの視点に対応する仮想カメラの制御処理を行う。例えば仮想カメラ制御部１１４は、ユーザの一人称視点として設定される仮想カメラの制御を行う。例えば仮想空間におけるユーザキャラクタの視点に対応する位置に、仮想カメラを設定して、仮想カメラの視点位置や視線方向を設定することで、仮想カメラの位置（位置座標）や姿勢（回転軸回りでの回転角度）を制御する。そして表示処理部１２０は、ＨＭＤ２００等の表示画像（表示映像）として、仮想空間において仮想カメラ（ユーザ視点）から見える画像を生成する。例えば仮想空間であるオブジェクト空間において所与の視点から見える画像を生成する。生成される画像は例えば立体視用の画像である。このようにすることで、視界の全周囲に亘って広がる仮想空間（ＶＲ空間）の画像がＨＭＤ２００に表示されるようになる。
【００８３】
また本実施形態では、ユーザがプレイするゲームのゲーム処理として、仮想現実のシミュレーション処理を行う。仮想現実のシミュレーション処理は、実空間での事象を仮想空間で模擬するためのシミュレーション処理であり、当該事象をユーザに仮想体験させるための処理である。例えば実空間のユーザに対応するユーザキャラクタやその搭乗移動体などの移動体を、仮想空間で移動させたり、移動に伴う環境や周囲の変化をユーザに体感させるための処理を行う。
【００８４】
なお図１の本実施形態のシミュレーションシステムの処理は、業務用ゲーム装置や家庭用ゲーム装置などの処理装置、施設に設置されるＰＣ等の処理装置、ユーザが背中等に装着する処理装置（バックパックＰＣ）、或いはこれらの処理装置の分散処理などにより実現できる。或いは、本実施形態のシミュレーションシステムの処理を、サーバシステムと端末装置により実現してもよい。例えばサーバシステムと端末装置の分散処理などにより実現してもよい。
【００８５】
２．トラッキング処理
次にトラッキング処理の例について説明する。図２（Ａ）に本実施形態のシミュレーションシステムに用いられるＨＭＤ２００の一例を示す。図２（Ａ）に示すようにＨＭＤ２００には複数の受光素子２０１、２０２、２０３（フォトダイオード）が設けられている。受光素子２０１、２０２はＨＭＤ２００の前面側に設けられ、受光素子２０３はＨＭＤ２００の右側面に設けられている。またＨＭＤの左側面、上面等にも不図示の受光素子が設けられている。
【００８６】
またユーザＵＳは、把持物４０を把持している。把持物４０は例えば棒状の部材であり、ハンマー又は剣等を模した部材である。把持物４０は取っ手部４２（柄部）を有しており、ユーザＵＳは自身の手でこの取っ手部４２を握ることで、把持物４０を把持する。なお把持物４０は、例えば少なくとも取っ手部４２の部分で棒状の形状であればよい。また把持物４０にはトラッキング装置４４が設けられている。このトラッキング装置４４としては、例えば位置情報や方向情報の検出機能を有するコントローラを用いることができる。具体的にはトラッキング装置４４には、ＨＭＤ２００と同様に受光素子（不図示）が設けられており、受光素子（複数の受光素子）を用いたトラッキング処理により、トラッキング装置４４の位置情報や方向情報が検出される。トラッキング装置４４の位置情報や方向情報を検出することで、把持物４０の位置情報及び方向情報の少なくとも一方である把持物情報を取得できる。また把持物４０の例えば先端部には、ワイヤー５０（広義には接続部材）の取付具４６が設けられている。この取付具４６が、把持物４０とワイヤー５０との接続部ＣＰになる。
【００８７】
図２（Ｂ）に示すように、ユーザＵＳは、可動筐体６０のライド部６２に立ち姿勢で搭乗している。そしてライド部６２にライドしているユーザＵＳの周辺には、ベースステーション２８０、２８４が設置されている。ベースステーション２８０には発光素子２８１、２８２が設けられ、ベースステーション２８４には発光素子２８５、２８６が設けられている。発光素子２８１、２８２、２８５、２８６は、例えばレーザー（赤外線レーザー等）を出射するＬＥＤにより実現される。ベースステーション２８０、２８４は、これら発光素子２８１、２８２、２８５、２８６を用いて、例えばレーザーを放射状に出射する。そして図２（Ａ）のＨＭＤ２００に設けられた受光素子２０１〜２０３等が、ベースステーション２８０、２８４からのレーザーを受光することで、ＨＭＤ２００のトラッキング処理が実現され、ユーザＵＳの頭の位置や向く方向（視点位置、視線方向）を検出できるようになる。例えばユーザＵＳの位置情報や姿勢情報（方向情報）を検出できるようになる。
【００８８】
また把持物４０のトラッキング装置４４に設けられる複数の受光素子（不図示）が、ベースステーション２８０、２８４からのレーザーを受光することで、把持物４０の位置情報及び方向情報の少なくとも一方である把持物情報を検出できるようになる。
【００８９】
図３（Ａ）にＨＭＤ２００の他の例を示す。図３（Ａ）では、ＨＭＤ２００に対して複数の発光素子２３１〜２３６が設けられている。これらの発光素子２３１〜２３６は例えばＬＥＤなどにより実現される。発光素子２３１〜２３４は、ＨＭＤ２００の前面側に設けられ、発光素子２３５や不図示の発光素子２３６は、背面側に設けられる。これらの発光素子２３１〜２３６は、例えば可視光の帯域の光を出射（発光）する。具体的には発光素子２３１〜２３６は、互いに異なる色の光を出射する。またユーザＵＳが把持する把持物４０のトラッキング装置４４にも発光素子（不図示）が設けられている。例えば複数の発光素子が設けられている。
【００９０】
そして図３（Ｂ）に示す撮像部１５０を、ユーザＵＳの周囲の少なくとも１つの場所（例えば前方側、或いは前方側及び後方側など）に設置し、この撮像部１５０により、ＨＭＤ２００の発光素子２３１〜２３６の光を撮像する。即ち、撮像部１５０の撮像画像には、これらの発光素子２３１〜２３６のスポット光が映る。そして、この撮像画像の画像処理を行うことで、ユーザＵＳの頭部（ＨＭＤ）のトラッキングを実現する。即ちユーザＵＳの頭部の３次元位置や向く方向（視点位置、視線方向）を検出する。
【００９１】
例えば図３（Ｂ）に示すように撮像部１５０には第１、第２のカメラ１５１、１５２が設けられており、これらの第１、第２のカメラ１５１、１５２の第１、第２の撮像画像を用いることで、ユーザＵＳの頭部の奥行き方向での位置等が検出可能になる。またＨＭＤ２００に設けられたモーションセンサのモーション検出情報に基づいて、ユーザＵＳの頭部の回転角度（視線）も検出可能になっている。従って、このようなＨＭＤ２００を用いることで、ユーザＵＳが、周囲の３６０度の全方向うちのどの方向を向いた場合にも、それに対応する仮想空間（仮想３次元空間）での画像（ユーザの視点に対応する仮想カメラから見える画像）を、ＨＭＤ２００の表示部２２０に表示することが可能になる。
【００９２】
また撮像部１５０により、把持物４０のトラッキング装置４４に設けられた複数の発光素子（不図示）の光を撮像することで、ＨＭＤ２００の場合と同様に、把持物４０の位置情報及び方向情報の少なくとも１つである把持物情報を検出できる。
【００９３】
なお、発光素子２３１〜２３６として、可視光ではなく赤外線のＬＥＤを用いてもよい。また、例えばデプスカメラ等を用いるなどの他の手法で、ユーザの頭部や手（所定部位）の位置や動き等を検出するようにしてもよい。
【００９４】
また、ユーザＵＳの位置情報、方向情報及び姿勢情報の少なくとも１つであるユーザ情報や、把持物４０の把持物情報を検出するトラッキング処理の手法は、図２（Ａ）〜図３（Ｂ）で説明した手法には限定されない。例えばＨＭＤ２００やトラッキング装置４４に設けられたモーションセンサ等を用いて、ＨＭＤ２００、トラッキング装置４４のトラッキング処理を行って、位置情報や方向情報や姿勢情報を検出してもよい。即ち、図２（Ｂ）のベースステーション２８０、２８４、図３（Ｂ）の撮像部１５０などの外部装置を設けることなく、トラッキング処理を実現する。或いは、公知のアイトラッキング、フェイストラッキング又はヘッドトラッキングなどの種々の視点トラッキング手法を用いてもよい。或いはユーザのモーション（モーションデータ）を検出して特定するモーショントラッキングの手法を用いてもよい。例えばユーザの手等の部位のトラッキング処理を行ったり、モーショントラッキング処理を行うことで、ユーザ情報や把持物情報を取得してもよい。
【００９５】
３．シミュレーションシステムの具体例
次に本実施形態のシミュレーションシステムの具体的な構成例について説明する。図４はシミュレーションシステムの具体的な構成例の外観を示す斜視図であり、図５は側面図である。
【００９６】
図４、図５に示すように、可動筐体６０は、ベース部６１と、ライド部６２と、ベース部６１とライド部６２との間に設けられるエアバネ部６３、６４、６５（広義には伸縮部、アクチュエータ）を有する。これらのベース部６１、ライド部６２、エアバネ部６３、６４、６５により、ユーザＵＳのプレイエリアＡＲを揺動させる揺動機構６６が実現される。
【００９７】
例えばエアバネ部６３はライド部６２の前方側の下部に設けられ、エアバネ部６４、６５は、ライド部６２の後方側の下部の右側、左側に設けられる。これらのエアバネ部６３、６４、６５は、エアコンプレッサやバブルを用いて空気の供給や排出が行われることで、図４、図５のＹ軸方向において伸縮する。なお、ここでは鉛直方向に沿った座標軸をＹ軸とし、基本姿勢のユーザＵＳを基準として、左右方向（水平方向）の座標軸をＸ軸とし、前後方向の座標軸をＺ軸としている。
【００９８】
例えば全てのエアバネ部６３、６４、６５が伸びたり、縮むことで、ライド部６２を、Ｙ軸方向で上側や下側に移動させることができる。また前方側のエアバネ部６３が伸びる一方で後方側のエアバネ部６４、６５が縮んだり、前方側のエアバネ部６３が縮む一方で後方側のエアバネ部６４、６５が伸びることで、ライド部６２をＸ軸回りにピッチングさせることができる。また右側のエアバネ部６４が伸びる一方で左側のエアバネ部６５が縮んだり、右側のエアバネ部６４が縮む一方で左側のエアバネ部６５が伸びることで、ライド部６２をＺ軸回りにローリングさせることができる。このようにエアバネ部６３、６４、６５の伸縮を例えば図１の制御部１１７により制御することで、ユーザＵＳのプレイエリアＡＲ（ライド部６２）を揺動させる揺動機構６６が実現される。
【００９９】
ライド部６２には、支持部６７、６８、６９の一端側が取り付けられ、支持部６７、６８、６９の他端側には制限部材７０が取り付けられる。支持部６７、６８、６９は、Ｙ軸方向（鉛直方向）を長手方向とする棒状の部材により実現される。制限部材７０は、ユーザＵＳのプレイエリアＡＲを、所与の範囲に制限するための部材であり、例えば中央部に穴部が形成される。そしてユーザＵＳは、この制限部材７０の穴部の中に入ってゲームをプレイする。即ち制限部材７０の穴部の範囲にユーザＵＳのプレイエリアＡＲが制限される。また制限部材７０上には、図５に示すようにローラー部７３を有する移動部７２が設けられている。ローラー部７３が回転することで、移動部７２は、制限部材７０の穴部の周りの周縁部において、回動自在に回転移動する。ユーザＵＳは腰ベルト８０を装着しており、腰ベルト８０の背面側に取り付けられた板状の取付部材７４に対して、移動部７２が取り付けられる。従って、ユーザＵＳがプレイエリアＡＲにおいてＹ軸回りに回転移動すると、腰ベルト８０に対して取付部材７４を介して取り付けられた移動部７２が、制限部材７０の穴部の周りの周縁部において回転移動することになる。このような制限部材７０、移動部７２等により、ユーザＵＳが回転自在に移動可能なプレイエリアＡＲを、所与の範囲に制限するプレイエリア制限機構７６が実現される。
【０１００】
ユーザＵＳの周りには骨組み部２が設けられている。この骨組み部２に例えば壁部材などが取り付けることでプレイルームを形成できる。骨組み部２の天井部には、板状部材４が設けられており、板状部材４上に反力発生装置１０が設置されている。そして図５に示すように、ワイヤー５０（接続部材）の他端側の固定点ＦＰが、ユーザＵＳのゲームプレイ時の頭部の高さよりも上方の位置に設定されている。具体的にはワイヤー５０の固定点ＦＰが、ユーザＵＳのプレイエリアＡＲの上方に設定されている。そしてユーザＵＳの上方の固定点ＦＰが他端側に接続されたワイヤー５０の一端側が、ユーザＵＳが把持する把持物４０の接続部ＣＰに接続される。これにより把持物４０に対して上方側に作用する反力を発生させることが可能になる。
【０１０１】
また図４、図５に示すように本実施形態のシミュレーションシステムは、ユーザＵＳのプレイエリアＡＲの周囲に設けられ、ユーザＵＳに対して触覚刺激を与える物質である気体（空気）を発射する複数の発射装置ＬＣ１〜ＬＣ６（ＬＣ１〜ＬＣＮ）を含む。例えば図４、図５では、ユーザＵＳの右方向側、前方側、左方向側に発射装置ＬＣ１〜ＬＣ６が設けられている。即ち、ユーザＵＳの視界範囲を内包するような周囲の範囲に、発射装置ＬＣ１〜ＬＣ６が設けられている。なおユーザＵＳの後方側（背面側）にも発射装置を設けることができる。
【０１０２】
発射装置ＬＣ１〜ＬＣ６は、コンプレッサー（不図示）から気体（圧縮空気）が送られ、この気体をユーザＵＳの方向に対して発射する。例えば発射装置ＬＣ１、ＬＣ２はユーザＵＳの右方向側から気体を発射し、発射装置ＬＣ３、ＬＣ４はユーザＵＳの前方向側から気体を発射し、発射装置ＬＣ５、ＬＣ６はユーザＵＳの左方向側から気体を発射する。例えば図１の制御部１１７は、ユーザＵＳに対して攻撃イベントが発生することを事前に報知する報知イベントにおいて、複数の発射装置ＬＣ１〜ＬＣ６のうち報知イベントの発生場所に対応する発射装置に、触覚刺激を与える物質である気体を発射させる。このように、攻撃イベントの発生前の報知イベントにおいて、ユーザＵＳに対して気体が発射されることで、ユーザＵＳは、当該攻撃イベントが発生することを事前に予測できるようになる。そして、例えば攻撃イベントにおいて攻撃を行おうとしている攻撃体（標的、標的オブジェクト）に対して、その攻撃前に反撃するなどの種々の行動をとることが可能になる。
【０１０３】
４．反力発生装置
次に本実施形態の反力発生装置１０の具体的な構成例について説明する。図６は反力発生装置１０の構成例を示す斜視図であり、図７は上面図である。
【０１０４】
反力発生装置１０は、ベース部１２と支持部１４と反力発生ユニット２０と巻き取りユニット３０を含む。ベース部１２は板状の部材であり、支持部１４はベース部１２に取り付けられて反力発生ユニット２０を支持する。またベース部１２には、巻き取りユニット３０が取り付けられている。
【０１０５】
反力発生ユニット２０は、回転リール２２、２４（プーリー）と、回転リール２２、２４の回転軸２５を支持する軸支持部２６と、回転制御機構２８を有する。回転リール２２、２４は、回転軸２５回りに回転自在に取り付けられる。回転制御機構２８は回転軸２５回りでの回転リール２２、２４の回転を制御する。例えば回転の停止（ブレーキ）や減速などの制御を行う。
【０１０６】
ワイヤー５０の一端は、図４、図５に示すようにユーザＵＳが把持する把持物４０の接続部ＣＰに接続され、ワイヤー５０の他端側が回転リール２２に巻かれる。例えばユーザＵＳが把持物４０を下方向（Ｙ軸の負方向）に振る動作を行うと、回転リール２２に巻かれたワイヤー５０が取り出し口１３を介して巻き出される。この取り出し口１３が図４、図５の固定点ＦＰに対応する。ワイヤー５０の取り出し位置はこの固定点ＦＰの位置に固定される。
【０１０７】
そして回転制御機構２８は、ユーザＵＳが把持物４０を下方向に振る動作を行うことで回転リール２２から巻き出されるワイヤー５０に対してブレーキをかける制御を行う。即ち回転制御機構２８が回転リール２２の回転を停止する制御を行うことで、ワイヤー５０の巻き出しを停止する。このような停止制御は、回転制御機構２８による電磁石を用いた電磁ブレーキなどにより実現できる。例えば、ユーザＵＳが把持物４０の振り動作を行い、標的とのヒットイベントが発生した場合に、制御部１１７による制御信号により、回転制御機構２８が電磁ブレーキにより回転リール２２の回転を停止する。これにより、把持物４０の振り動作の方向と逆方向側に働く反力が、把持物４０とワイヤー５０の接続部ＣＰに働くようになる。この結果、ユーザＵＳに対して、自身が振った把持物４０があたかも標的にヒットしたかのような衝突感を与えることができ、仮想現実感の向上を図れる。
【０１０８】
なお回転制御機構２８による制御は、電磁石を用いた電磁ブレーキによる制御には限定されず、例えばモータなどを用いた回転制御を行ってもよい。例えばＤＣモータ、ステッピングモータ又はサーボモータなどを用いて回転制御を行う。例えばモータの制御としてはＰＩＤ制御、ＰＷＭ制御、或いは単純なオン／オフ制御など種々の制御方式を採用できる。
【０１０９】
巻き取りユニット３０からのワイヤー５２は、巻き取りユニット３０の取り出し口３２から取り出されて、回転リール２４に巻かれる。巻き取りユニット３０は、ワイヤー５２を巻き取りユニット３０側に引っ張る巻き取りトルク（回転トルク）を発生する。即ち、巻き取りユニット３０は、図６の紙面において左方向側にワイヤー５２を引っ張る張力を発生している。例えば巻き取りユニット３０は、ゼンマイ方式でワイヤー５２を巻き取るための引っ張り力を発生する。
【０１１０】
回転リール２４に巻かれるワイヤー５２に対して、巻き取りユニット３０側に巻き取る引っ張り力を加えることで、回転リール２４に連結される回転リール２２に巻かれるワイヤー５０に対しても、引っ張り力が加わるようになる。これによりワイヤー５０を巻き取る巻き取り力を発生できるようになる。即ち、反力発生装置１０が、反力を発生すると共に、ワイヤー５０を巻き取る巻き取り力を発生する。このようにワイヤー５０が弛まないようにする巻き取り力を発生することで、ワイヤー５０が弛んでユーザＵＳの手、首等の部位に絡まってしまう事態を防止できるようになる。なお、図６、図７では、反力については反力発生ユニット２０が発生し、巻き取り力については巻き取りユニット３０が発生しているが、１つのユニットを用いて反力と巻き取り力の両方を発生するようにしてもよい。
【０１１１】
５．本実施形態の手法
次に本実施形態の手法について説明する。なお、以下では、ユーザがゲーム空間の標的オブジェクトを殴打して攻撃するゲームに本実施形態の手法を適用した場合について主に説明する。但し本実施形態の手法が適用されるゲームはこのようなゲームには限定されず、種々のゲーム（剣等による対戦ゲーム、格闘ゲーム、ＲＰＧ、アクションゲーム、ロボットゲーム、ＦＰＳ（First Person shooter）、乗り物のシミュレーションゲーム、仮想体験ゲーム、スポーツゲーム、ホラー体験ゲーム、或いは音楽ゲーム等）に適用でき、ゲーム以外にも適用可能である。
【０１１２】
５．１  ゲームの説明
図８、図９に本実施形態のシミュレーションシステムにより生成されるゲーム画像の例を示す。ゲームステージにはゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３等が設けられ、ゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３等からは、標的オブジェクトであるワニＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３等が出現する。ユーザに対応するゲーム空間のキャラクタ（アバター）は、水面に浮かぶ樽船ＢＷに乗って、図９に示すように、ハンマーＨＭを用いてゲートＧ２から出て来たワニＣＲ２に対して攻撃を加える。攻撃を受けたワニＣＲ２は、ゲートＧ２側に戻って行く。図８、図９のゲーム画像は、実際には非常に広い視野角でＨＭＤ２００に表示される。これによりユーザは、視界の全周囲に亘って広がるＶＲ空間において、標的オブジェクトであるワニＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３等と戦うアクションゲームを楽しむことができる。
【０１１３】
図１０、図１１は本実施形態により実現されるゲームの説明図である。図１０、図１１では、第１のユーザに対応するキャラクタＣＨ１と第２のユーザに対応するキャラクタＣＨ２がゲームに登場する。キャラクタＣＨ１、ＣＨ２は水面に浮かぶ樽船ＢＷ１、ＢＷ２に乗って、ワニの巣の中に迷い込むというゲーム設定になっている。ワニに囲まれたキャラクタＣＨ１、ＣＨ２は、樽船ＢＷ１、ＢＷ２が沈まないように全方位に注意を配りながら、ハンマーＨＭ１、ＨＭ２でワニを叩いて退治する。ワニを退治するには、ワニの弱点である鼻先を上から叩く必要があり、ハンマーを上から振り下ろしてワニを叩くことでワニを退治する。全てのワニを退治した場合や、或いは樽船ＢＷ１、ＢＷ２の一方が沈んでしまった場合に、ゲームの終了となる。各ユーザは、ＨＭＤ２００に表示される図８、図９に示すようなゲーム画像を見ながら、ハンマーに対応する把持物４０を上から振り下ろして、ゲーム空間のワニを叩いて退治するゲームを楽しむ。
【０１１４】
５．２  反力の発生
図８〜図１１で説明したようなゲームにおいて、ユーザの仮想現実感を高めるためには、ハンマーによりワニを叩いた時のハンマーの衝突感をユーザに感じさせることが重要である。そこで本実施形態では、把持物４０の振り動作を行った際の衝突感等をユーザにリアルに感じさせるために、振り動作の振り方向と逆方向側に働く反力を、反力発生装置１０に発生させている。即ち本実施形態では、仮想空間でのゲーム中の標的（ワニ）を、保持する把持物４０（ハンマー）で殴打する際に、リアルな衝突感を演出しつつ安全も配慮した仕組みを提供している。例えばユーザは、反力発生装置１０（巻取り装置）の取り出し口１３（固定点ＦＰ）から排出されるワイヤー５０に連結された把持物４０（ゲームコントローラ、アイテム）を把持し、制御部１１７は、ユーザが把持物４０を振り下ろす動作を行う際に、ゲーム状況によって、ワイヤー５０の排出を調整して、振り下ろす方向とは逆の方向に反力を発生させる制御を行う。即ち本実施形態のシミュレーションシステムは、ユーザが把持する把持物４０と、反力を発生する反力発生装置１０と、把持物４０に一端側が接続され、把持物４０との接続部ＣＰ（図１２（Ａ）、図１２（Ｂ））に対して反力を働かせるためのワイヤー５０（接続部材）と、ゲーム状況に応じて反力発生装置１０の制御を行う制御部１１７を含む。例えば一端側が把持物４０に接続され、他端側が反力発生装置１０に接続される接続部材であるワイヤー５０を設ける。そして制御部１１７は、ユーザがゲームにおいて把持物４０の振り動作を行った際に、振り動作の振り方向と逆方向側に働く反力を、反力発生装置１０に発生させる。
【０１１５】
例えば図１２（Ａ）においてユーザＵＳのＨＭＤ２００には、図９のワニＣＲ２のような標的オブジェクトＴＧが表示されている。ユーザＵＳは、この標的オブジェクトＴＧを叩いて攻撃するために、ゲーム空間のハンマーＨＭに対応する把持物４０を上から下に振り下ろす振り動作を行っている。即ち振り方向ＤＲＳで把持物４０の振り動作を行っている。そして図１２（Ｂ）では、ゲーム空間においてハンマーＨＭが標的オブジェクトＴＧ（ワニＣＲ２）にヒットした判定されている。この場合に本実施形態では、把持物４０の振り方向ＤＲＳと逆方向側に働く反力ＦＲを、反力発生装置１０により発生させる。例えば、把持物４０とワイヤー５０（接続部材）とを接続する接続部ＣＰに対して、反力発生装置１０により発生した反力を働かせることで、把持物４０の振り方向ＤＲＳと逆方向側に働く反力ＦＲを発生させる。このとき、接続部材であるワイヤー５０は、一端側が把持物４０に接続され、他端側が反力発生装置１０に接続されている。
【０１１６】
なお把持物４０に対応するハンマーＨＭと標的オブジェクトＴＧ（ワニ）とのヒット判定は、ハンマーＨＭに設定されたヒットボリュームと標的オブジェクトＴＧに設定されたヒットボリュームの交差判定などを行うことで実現できる。具体的には把持物４０のトラッキング装置４４により検出されたトラッキング情報に基づいて、把持物の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報を取得する。そしてこの把持物情報に基づいて、把持物４０に対応するハンマーＨＭのゲーム空間での位置や方向を変化させる。即ち把持物４０の動きに連動するようにハンマーＨＭを表示する。そして、このハンマーＨＭと標的オブジェクトＴＧ（ＣＲ２）とのヒット判定処理を行う。なおトラッキング装置４４により検出された把持物情報を直接に用いて、標的オブジェクトＴＧとのヒット判定処理を行ってもよい。
【０１１７】
例えば図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）のように、ユーザＵＳが把持物４０を上から下に振り下ろす振り動作を行うと、この振り動作により図６の回転リール２２からワイヤー５０が巻き出される。そして標的オブジェクトＴＧへのヒットタイミングにおいて、回転制御機構２８が回転リール２２の回転にブレーキをかける制御を行う。これにより、ワイヤー５０の巻き出しに対してもブレーキがかかり、図１２（Ｂ）に示すように振り方向ＤＲＳと反対方向側の反力ＦＲが発生する。例えば把持物４０とワイヤー５０の接続部ＣＰに、ユーザＵＳの振り動作を停止させる反力ＦＲが発生する。このようにすれば、ユーザＵＳは、上から下に振り下ろした把持物４０の振り動作を急に止める反力ＦＲを手に感じることができ、把持物４０の振り動作を行った際の標的オブジェクトＴＧとの衝突感をリアルに感じることができる。従って、あたかも本当に標的オブジェクトＴＧを殴打したかのような衝突感を感じることができ、ユーザの仮想現実感を向上できる。
【０１１８】
特に本実施形態の手法によれば、例えばユーザＵＳが、標的オブジェクトＴＧを強く殴打しようとして、把持物４０を強く振れば（速い振り速度で振れば）、ヒット時の反力ＦＲが大きくなり、手に感じる衝突感も大きくなる。一方、ユーザＵＳが把持物４０をゆっくり振った場合には、ヒット時の反力ＦＲも小さくなり、手に感じる衝突感も小さくなる。従って、現実世界でのハンマー等による殴打と同様の衝突感をユーザに感じさせることができるという利点がある。
【０１１９】
なお以上では、回転制御機構２８によりワイヤー５０の巻き出しを停止することで反力ＦＲを発生させる場合について説明したが、本実施形態の反力発生手法はこれに限定されない。例えば回転制御機構２８に対して、回転リール２２の回転制御のためのモータ（アクチュエータ）を設け、このモータの制御により反力ＦＲを発生してもよい。例えばユーザＵＳの振り速度が速く、ワイヤー５０の巻き出し速度が速い場合には、強い反力ＦＲを発生するように、モータを用いた回転リール２２の回転制御を行う。一方、ユーザＵＳの振り速度が遅く、ワイヤー５０の巻き出し速度が遅い場合には、弱い反力ＦＲを発生するように、モータを用いた回転リール２２の回転制御を行う。このようにすることで、より綿密にヒットイベント時の反力を制御できる。
【０１２０】
また反力ＦＲを発生させるタイミングは、標的オブジェクトＴＧとのヒットタイミングには限定されない。例えば図９において標的オブジェクトＴＧであるワニＣＲ２にハンマーＨＭがヒットしたタイミングでは、反力ＦＲを発生せずに、例えばハンマーＨＭによる殴打により、ワニＣＲ２の上顎が下顎にぶつかったタイミングで、反力ＦＲを発生してもよい。或いは、ワニＣＲ２にハンマーＨＭがヒットしたタイミングでは、弱い反力ＦＲを発生し、ワニＣＲ２の上顎が下顎にぶつかったタイミングで、強い反力ＦＲを発生するようにしてもよい。このように本実施形態では、反力ＦＲの発生タイミングや大きさを、時間経過やイベントに応じて可変に制御してもよい。このような反力ＦＲの発生タイミングや大きさを可変に制御する場合には、図６の回転制御機構２８をモータ等のアクチェエータで実現することが望ましい。
【０１２１】
また本実施形態では図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、把持物４０とワイヤー５０（接続部材）との接続部ＣＰに、ユーザＵＳの振り動作を停止させる反力ＦＲを発生させている。例えば図２（Ａ）のワイヤー５０の取付具４６である接続部ＣＰにおいて反力ＦＲを発生させる。このように、例えば把持物４０の先端部である接続部ＣＰに反力ＦＲが働くことで、この反力ＦＲが把持物４０を介してユーザＵＳの手に伝わり、ユーザＵＳに衝突感を感じさせることが可能になる。なお図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）では、反力ＦＲが働く接続部ＣＰが把持物４０の先端部にある場合について示しているが、本実施形態はこれに限定されない。例えば把持物４０の中央部等にワイヤー５０との接続部ＣＰを設け、この把持物４０の中央部等において反力ＦＲを発生させてもよい。
【０１２２】
また図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように本実施形態では、ワイヤー５０（接続部材）の他端側の固定点ＦＰが、ユーザＵＳのゲームプレイ時の頭部の高さよりも上方の位置に設定されている。例えばワイヤー５０の固定点ＦＰは図６に示す取り出し口１３である。ワイヤー５０は取り出し口１３を固定点ＦＰとして、下方の把持物４０の接続部ＣＰの方に取り出される。そしてこの固定点ＦＰがユーザＵＳの頭部よりも高い位置に設定されている。このようにすれば、ユーザＵＳの上方の固定点ＦＰからのワイヤー５０を、把持物４０の接続部ＣＰに接続して、標的オブジェクトＴＧとのヒットイベントの際に、当該接続部ＣＰにおいて反力ＦＲを発生できるようになる。これにより例えば把持物４０を頭部付近から下方向に振り下ろした際の標的オブジェクトＴＧのヒット時における衝突感を、反力ＦＲを用いてユーザＵＳに仮想体験させることが可能になる。
【０１２３】
具体的にはワイヤー５０の他端側の固定点ＦＰが、ユーザＵＳのプレイエリアＡＲの上方に設定されている。例えば図４、図５に示すようにユーザＵＳは、可動筐体６０のライド部６２に立ってプレイしている。このライド部６２のプレイエリアＡＲの上方に、ワイヤー５０の他端側の固定点ＦＰが設定されている。例えば図４、図５で説明したように、可動筐体６０には、ユーザＵＳが回転自在に移動可能なプレイエリアＡＲの範囲を、所与の範囲に制限するプレイエリア制限機構７６が設けられている。これによりユーザＵＳは、このように制限されたプレイエリアＡＲの範囲内において、体を回転させながら、図８、図９のようにユーザＵＳの回りの四方から襲ってくるワニ等の標的オブジェクトを叩く攻撃を行う。この場合に本実施形態では、ユーザＵＳが回転しながら攻撃を行うプレイエリアＡＲの上方に、ワイヤー５０の固定点ＦＰを設定している。このようにすれば、ユーザＵＳが標的オブジェクトを叩くために体を回転した場合にも、その上方の固定点ＦＰから接続部ＣＰに接続されるワイヤー５０を、適切に巻き出して、標的オブジェクトとのヒット時に反力ＦＲを発生できるようになる。例えばプレイエリアＡＲの上方にワイヤー５０の固定点ＦＰを設定することで、ワイヤー５０がユーザＵＳの手、首等の部位に絡まってしまう事態を防止することが可能になり、ワイヤー５０の適正な巻き出し制御や反力発生制御を実現できるようになる。
【０１２４】
なお図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）では、反力発生装置１０のワイヤー５０の取り出し口１３が固定点ＦＰとなっており、反力発生装置１０はユーザＵＳの上方に設定されているが、本実施形態はこれに限定されない。例えばフック等の中継部材を固定点ＦＰ（中継点）としてユーザＵＳの上方に設け、反力発生装置１０については、例えばユーザＵＳの頭部よりも下方の場所に設ける変形実施も可能である。このように反力発生装置１０を下方に設置しても、ワイヤー５０の中継点である固定点ＦＰをユーザＵＳの上方に設定することで、ワイヤー５０の適正な巻き出し制御や反力発生制御を実現することが可能になる。
【０１２５】
また以上では、接続部材が、一端側が把持物４０に接続され、他端側が反力発生装置１０に接続されるワイヤー５０である場合について説明したが、本実施形態の接続部材はこれに限定されない。例えば図１３では接続部材が多関節アーム５４により実現されている。多関節アーム５４は、複数のリンク（アーム）と、リンク間を接続する１又は複数の関節を有する。そしてサーボモータ等によるモータ制御（或いは油圧制御等）により、関節角が可変に制御される。そしてこのような多関節アーム５４を用いて、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）のように標的オブジェクトＴＧとのヒットイベントの発生時に、振り方向と逆方向側に働く反力を発生させる。例えばサーボモータ等によるモータ制御により、当該反力を発生させる。この場合のモータ制御は、例えば把持物４０のトラッキング装置４４により検出される把持物情報などに基づいて行うことができる。このような多関節アーム５４を用いれば、例えばユーザＵＳが把持物４０を上から下に振り下ろした場合だけではなく、把持物４０を横に振った場合や斜めに振った場合にも、標的オブジェクトとのヒットイベント発生時に、振り方向に応じた適切な反力を発生することが可能になる。
【０１２６】
また本実施形態では図１４に示すように、把持物４０とワイヤー５０との接続部ＣＰにおけるワイヤー部分（Ａ１）に保形部材５１を設けている。この保形部材５１は、ワイヤー５０よりも例えば硬質の部材となっている。例えば接続部ＣＰの付近のワイヤー５０に対して、ワイヤー５０よりも太い径の保形部材５１が巻かれている。保形部材５１は、図１４のＡ１に示すワイヤー部分においてワイヤー５０の形状が直線形状（略直線形状）になるようにする部材である。Ａ１に示すワイヤー部分は、把持物４０とワイヤー５０の接続部ＣＰの位置と、接続部ＣＰから所与の距離だけ離れた位置の間のワイヤー部分である。例えばワイヤー５０は撚り線のロープなどにより実現される。保形部材５１は例えば硬質のゴムチューブ、ナイロンチューブ又はビニールチューブなどにより実現できる。但し保形部材５１はチューブには限定されず、ワイヤー５０を覆うようなカバー部材であってもよい。
【０１２７】
例えば図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すようにユーザＵＳが把持物４０を振り回した場合に、図１４のＡ１に示すワイヤー部分がユーザＵＳの手や首などの部位に絡まってしまう事態が生じるおそれがある。例えば把持物４０の先端部がユーザＵＳの体に近づいた場合にこのような事態が生じるおそれがある。このような事態が生じると、シミュレーションシステムの運営等に支障が生じてしまう。
【０１２８】
この点、図１４では、把持物４０の先端部の近くのＡ１に示すワイヤー部分において、例えばワイヤー５０を覆うように保形部材５１が設けられており、この保形部材５１によりワイヤー５０の形状が直線形状（略直線形状）に保たれる。従って、Ａ１に示すワイヤー部分においてワイヤー５０が弛んでしまうことでユーザＵＳの部位に絡まってしまうような事態を防止できる。この結果、弛んだワイヤー５０がユーザＵＳの部位に絡んでしまってシミュレーションシステムの運営等に支障が生じてしまうのを効果的に防止できる。
【０１２９】
また本実施形態では反力発生装置１０（巻き取り装置）が、反力を発生すると共に、ワイヤー５０を巻き取る巻き取り力を発生する。例えば図１５（Ａ）では、反力発生装置１０からのワイヤー５０の巻き出し量が多いため、ワイヤー５０に弛みが生じている。このような弛みが生じると、ワイヤー５０がユーザＵＳの手、首等の部位に絡まってしまい、シミュレーションシステムの運営等に支障が生じるおそれがある。
【０１３０】
特に図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示すように、ＨＭＤ２００はユーザＵＳの視界を覆うように装着されているため、ＶＲ空間（仮想空間）の映像を見ているユーザＵＳは、実世界のワイヤー５０を視覚的に認識することが難しい。例えばユーザＵＳの視界を完全に覆う非透過型のＨＭＤでは、ユーザＵＳは実世界のワイヤー５０を見ることができない。
【０１３１】
この点、本実施形態では図１５（Ｂ）に示すように反力発生装置１０が巻き取り力ＦＲＷを発生する。例えば反力発生装置１０は図１２（Ｂ）に示すような反力ＦＲを発生すると共に、巻き取り力ＦＲＷも発生する。例えば反力ＦＲについてはヒットイベント時に発生する一方で、巻き取り力ＦＲＷについては例えば常時に発生する。具体的には図６の巻き取りユニット３０により巻き取り力ＦＲＷを発生する。
【０１３２】
なお反力ＦＲと巻き取り力ＦＲＷを同じユニットを用いて発生するようにしてもよい。例えば、制御を行っていない際には、ワイヤー５０の弛みを無くすために自動的にワイヤー５０が巻き取られる仕組みとなっている。なお把持物４０の状況に応じた巻き取り制御を行ってもよい。
【０１３３】
このような巻き取り力ＦＲＷを発生することで、図１５（Ａ）に示すようにワイヤー５０に弛みが生じるのを防止でき、図１５（Ｂ）に示すようにワイヤー５０が略直線形状になるように一定の張力をかけることが可能になる。従って、ワイヤー５０の弛みが原因となってワイヤー５０がユーザＵＳの手、首等の部位に絡まってしまう事態を防止することが可能になる。またケーブル５８が床等についてしまい、ユーザＵＳの足等の部位に絡まってしまう事態も防止できるようになる。特に図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示すようにユーザＵＳが視界を覆うようにＨＭＤ２００を装着している場合には、ワイヤー５０をユーザＵＳが視覚的に認識することが難しく、ワイヤー５０がユーザＵＳの部位に絡まる事態も生じやすい。本実施形態では、ワイヤー５０に巻き取り力ＦＲＷをかけることで、このような事態の発生を防止している。
【０１３４】
また本実施形態のシミュレーションシステムは、図１６（Ａ）に示すように、図１の表示処理部１２０を少なくとも含む処理装置９８と、ＨＭＤ２００と処理装置９８との間で信号を伝送するケーブル５８を含む。処理装置９８は、例えばパーソナルコンピュータや業務用のゲーム装置などにより実現できる。例えば処理装置９８は図１の処理部１００を含むことができる。この処理装置９８は、例えばシミュレーションシステムの運営者がシミュレーションシステムの管理等のために使用する装置であり、シミュレーションシステムの設置場所に配置される。処理装置９８は、処理部１００等を実現するプロセッサと、記憶部１７０等を実現する記憶装置（メモリー）などにより実現できる。
【０１３５】
またケーブル５８は、映像信号や音声信号（オーディオ信号）などを伝送する第１の信号線を含むことができる。第１の信号線としては、例えばＨＤＭＩ（登録商標。以下同様）、ＤＶＩ又はｓｕｐｅｒＭＨＬなどの高速なデータ転送規格の信号線を用いることができる。ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）ではＴＭＤＳ（Transition Minimized Differential Signaling）と呼ばれる方式で映像信号や音声信号を伝送する。ｓｕｐｅｒＭＨＬはＨＤＭＩと変換互換性があるＴＭＤＳ方式でのデータ転送規格である。なお第１の信号線は、ＨＤＭＩやｓｕｐｅｒＭＨＬを発展させたデータ転送規格の信号線であってもよい。またケーブル５８は、コンピュータである処理装置９８と、周辺機器であるＨＭＤ２００を接続するための第２の信号線や、ＨＭＤ２００に電源供給するための電源線を含んでもよい。第２の信号線は例えばＵＳＢ規格の信号線である。この第２の信号線を用いることで、映像信号や音声信号以外のデジタル信号を伝送して、処理装置９８の各種の処理を実現できる。例えばＨＭＤ２００を装着するユーザＵＳの位置、方向の情報や姿勢情報を検出するための各種の処理を実現できる。
【０１３６】
そして本実施形態では図１６（Ａ）に示すように、ケーブル５８は、ＨＭＤ２００から、可動筐体６０の構造物５６に設定された中継点ＲＰを経由して、処理装置９８に接続される。ここで構造物５６は、少なくとも１つの部材により形成される物体（工作物）である。構造物５６は、例えばユーザＵＳのプレイエリアＡＲの周辺に設けられる。即ち構造物５６はプレイエリアＡＲに対応する位置に設けられる。そして構造物５６には、ケーブル５８の中継点ＲＰが設定される。中継点ＲＰは例えばケーブル５８の固定具（取付具）などにより実現できる。
【０１３７】
或いは図１６（Ｂ）に示すように、ケーブル５８は、ＨＭＤ２００から、ユーザＵＳの頭部以外の身体の位置に設定された中継点ＲＰを経由して、処理装置９８に接続される。例えばユーザＵＳは腰ベルト８０を装着しており、腰ベルト８０の背面側に取り付けられたケース５９に中継点ＲＰが設定されている。そしてＨＭＤ２００からのケーブル５８はこの中継点ＲＰを経由して処理装置９８に接続される。
【０１３８】
ここで、中継点ＲＰが設定される頭部以外の身体の位置は、ユーザＵＳの例えば頭部よりも下（首以下）の部位の位置である。別の言い方をすれば、ＨＭＤ２００が装着される部位とは異なる部位（例えば腰等）に中継点ＲＰが設定される。例えば中継点ＲＰは、ユーザＵＳが装着するベルト、衣服又はリュックサックなどの装着物に設けることが望ましい。図１６（Ｂ）の例では、装着物である腰ベルト８０のケース５９に、中継点ＲＰが設定されている。そして例えば装着物に設けられた中継点ＲＰにおいて、固定具（抜け止め）を用いてケーブル５８が固定される。例えばケーブル５８が中継点ＲＰから容易に取り外されることがないように、固定具を用いて中継点ＲＰの位置でケーブル５８が固定される。例えばケーブル５８のＨＭＤ２００側のケーブル部分と、処理装置９８側のケーブル部分との間のポイントが、中継点ＲＰとなる固定具によって固定される。
【０１３９】
例えば図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すように、ＨＭＤ２００は視界を覆うように装着されているため、ＶＲ空間の映像を見ているユーザＵＳは、実世界のケーブル５８を視覚的に認識することが難しい。特にユーザＵＳの視界を完全に覆う非透過型のＨＭＤでは、ユーザＵＳは実世界のケーブル５８を見ることができない。そして例えばケーブル５８が床等で引きずられてしまうような事態が生じると、ケーブル５８がユーザＵＳの足、手又は首等の部位に絡まってしまうおそれがある。
【０１４０】
この点、本実施形態では、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すようにＨＭＤ２００からのケーブル５８を、中継点ＲＰを経由して処理装置９８に接続している。これにより図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すように、ケーブル５８が床等につかない状態を維持できるようになる。従って、ケーブル５８が床等に引きずられてしまうような状況が発生しないようになり、床に余ったケーブルがユーザＵＳの足等の部位に絡まってしまうなどの事態を防止できる。
【０１４１】
なお、例えばシミュレーションシステムにケーブル５８の巻き取り装置を設けて、この巻き取り装置により、ケーブル５８を巻き取り装置側に引っ張る巻き取りトルクを発生してもよい。例えば中継点ＲＰと処理装置９８の間に巻き取り装置（不図示）を設ける。こうすれば、ケーブル５８が常に床等につかない状態を維持することが可能になる。そして、このように巻き取り装置によりケーブル５８を巻き取ると、その巻き取りトルクがＨＭＤ２００に作用して、ＨＭＤ２００がずれてしまったり、頭部から外れてしまうなどの事態が発生するおそれもある。この場合にも図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すような中継点ＲＰを設け、ＨＭＤ２００から中継点ＲＰを経由して巻き取り装置によりケーブル５８が巻き取られるようにする。このようにすれば、巻き取り装置によりケーブル５８にテンションがかかった場合に、当該テンションが中継点ＲＰに作用するようになり、当該テンションがＨＭＤ２００に直接に作用するのが防止される。従って、ケーブル５８のテンションが原因となって、ＨＭＤ２００がずれたり、頭部から外れてしまったり、頭部が後ろ側に引っ張られることでユーザＵＳの没入感が阻害されてしまうような事態を防止できる。
【０１４２】
なお図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すように、中継点ＲＰは、ユーザＵＳの肩部分と膝部分の間の位置に設定されることが望ましい。即ち肩部分と膝部分の間の範囲内の身体上の位置に中継点ＲＰを設定する。例えば中継点ＲＰを肩部分よりも下の位置に設定すれば、ケーブル５８がユーザＵＳの手や首などに絡まってしまうのを防止できる。また中継点ＲＰを膝部分よりも上の位置に設定すれば、ケーブル５８がユーザＵＳの足などに絡まってしまうのを防止できる。
【０１４３】
また中継点ＲＰは、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すようにユーザＵＳの背面側に設定することが望ましい。このように背面側に中継点ＲＰを設定すれば、ＨＭＤ２００からのケーブル５８はユーザＵＳの背中の後ろ側に位置するようになる。従って、ユーザＵＳが把持物４０の振り動作を行った場合に、ケーブル５８が把持物４０に絡まってしまうような事態の発生も防止できる。特にユーザＵＳはＨＭＤ２００を装着しているためケーブル５８を視覚的に認識することが難しい。中継点ＲＰを背面側に設ければ、ユーザＵＳがＨＭＤ２００を装着しながら把持物４０を振り回した場合にも、ケーブル５８が把持物４０に絡まってしまう事態を防止できるようになる。
【０１４４】
また本実施形態では把持物４０の状況及びワイヤー５０（接続部材）の状況の少なくとも１つの状況情報についての報知処理を行う。把持物４０の状況は、例えば把持物４０の振り動作などの動作状態についての状況や、把持物４０の位置や方向についての状況などである。ワイヤー５０の状況は、ワイヤー５０の絡まり状態についての状況や、引っ張り状態についての状況などである。
【０１４５】
例えば、ワイヤー５０がユーザの部位等に絡まっていると判断される場合や、ユーザが把持物４０を振り回すことで、ワイヤー５０の引っ張りすぎの状況になっていると判断される場合には、図１７（Ａ）に示すような画像をＨＭＤ２００に表示する報知処理を行う。またユーザが把持物４０を振り回しすぎている場合には、図１７（Ｂ）に示すような画像をＨＭＤ２００に表示する報知処理を行って、ユーザに対して警告する。例えば、ワイヤー５０の状況については、反力発生装置１０等に設けられたセンサからの情報などに基づいて判断できる。ユーザが把持物４０を振り回しすぎているか否かは、把持物４０に取り付けられたトラッキング装置４４からの把持物情報に基づいて判断できる。
【０１４６】
なお図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）では、ワイヤー５０の状況や把持物４０の状況などを報知する報知処理を、ＨＭＤ２００に表示される画像を用いて行っているが、本実施形態はこれに限定されない。例えばユーザが装着するヘッドホンやユーザの周囲に設けられるスピーカなどからの音に基づいて、ワイヤー５０の状況や把持物４０の状況などを報知する報知処理を実現してもよい。或いは、例えば把持物４０（操作部）に設けられた振動デバイスを用いた振動や、発光素子を用いた光などにより、当該報知処理を実現してもよい。
【０１４７】
このような報知処理を行えば、ワイヤー５０の状況や把持物４０の状況等をユーザに報知して警告することが可能になる。従って、ワイヤー５０がユーザの部位に絡まったり、把持物４０の振りすぎにより把持物４０が周囲の物体にぶつかってしまうような事態の発生を防止できる。特にユーザが視界を覆うようにＨＭＤ２００を装着している場合には、ワイヤー５０や把持物４０の状況や、ワイヤー５０や把持物４０と周囲の物体との位置関係等の状況について、ユーザが視覚的に認識することが困難である。このような場合にも、画像、音又は振動等により、上記のような報知処理を行うことで、ユーザの視界がＨＭＤ２００により遮られている場合にも、ワイヤー５０、把持物４０の状況等をユーザに対して適切に伝えることが可能になる。
【０１４８】
５．３  詳細な処理
次に本実施形態の詳細な処理例について図１８のフローチャートを用いて説明する。まず、ユーザの位置情報、方向情報及び姿勢情報の少なくとも１つを含むユーザ情報を取得する（ステップＳ１）。例えば、このユーザ情報は、図２（Ａ）〜図３（Ｂ）で説明したようなトラッキング処理や、或いはモーショントラッキング処理などにより取得することができる。次にユーザの把持物の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報を取得する（ステップＳ２）。例えばこの把持物情報は、把持物４０に取り付けられたトラッキング装置４４により検出されたトラッキング情報などに基づき取得することができる。
【０１４９】
次にゲーム処理を実行する（ステップＳ３）。そして把持物４０に対応する把持物オブジェクトが標的オブジェクトにヒットしたか否かを判断する（ステップＳ４）。例えば図９において、把持物オブジェクトであるハンマーＨＭが、標的オブジェクトであるワニＣＲ２にヒットしたか否かを判断する。そしてヒットした場合には、ユーザの把持物４０の振り動作の振り方向と逆方向側に働く反力を、反力発生装置１０に発生させる（ステップＳ５）。即ち図１２（Ａ）に示すようにユーザ（ＵＳ）が標的オブジェクトＴＧに向けて把持物４０を振り下ろし、標的オブジェクトＴＧにヒットしたと判定された場合に、図１２（Ｂ）に示すように、振り方向ＤＲＳと逆方向側に働く反力ＦＲを反力発生装置１０に発生させる。
【０１５０】
以上のように本実施形態では、ユーザが、ゲーム空間の標的オブジェクトを目標物として、把持物４０の振り動作を行い、把持物４０に対応する把持物オブジェクト（ハンマー）と標的オブジェクト（ワニ）とが所与の関係になったと判断された場合（ヒットしたと判定された場合）に、振り方向ＤＲＳと逆方向側に働く反力を、反力発生装置１０に発生させている。即ち本実施形態では、ゲーム処理により実行されるゲームの状況において、ユーザが標的オブジェクトを目指して、把持物４０（アイテム）を振り下ろす動作を行なった際、把持物４０と標的オブジェクトが所与の関係（例えばヒット）となった場合に、振り下ろす動作方向とは逆の方向に反力を発生させる制御を行う。この場合に例えば把持物４０（ハンマー、剣等）の種類や属性、標的オブジェクト（ワニ）の種類や属性、或いは振り下ろしの強弱によって、反力の度合いを決定し、振り下ろす動作を停止又は減速させる制御を行う。例えば標的オブジェクトが生物である場合に、固い肉部分と脂身部分では反力が異なるように制御する。また把持物４０がハンマーであるか剣であるかに応じて、反力の大きさが異なるようにする。例えば標的オブジェクトが同じ物体であっても、振り下ろしが強いと切れ、振り下ろしが弱いと切れずに止まるように制御する。
【０１５１】
このようにすれば、ゲーム空間の標的オブジェクトに対して、ハンマーや剣等の把持物オブジェクトが当たったかのような衝突感をユーザに与えることができ、ユーザの仮想現実感を大幅に向上できる。例えばユーザの把持物４０の振り下ろし動作が、標的オブジェクトに衝突したために止まったとユーザに錯覚させるような効果を演出できる。
【０１５２】
また本実施形態では、仮想空間の設定処理を行い、仮想空間でのゲームの処理を行う。例えば図８〜図１１で説明したゲームをユーザがプレイするためのゲーム処理を行う。また図１８のステップＳ１、Ｓ２に示すように、ユーザの位置情報、方向情報及び姿勢情報の少なくとも１つを含むユーザ情報と、把持物４０の位置情報及び方向情報の少なくとも１つを含む把持物情報を取得する。そしてゲームの状況、ユーザ情報及び把持物情報の少なくとも１つに基づいて、反力発生装置１０を制御する。例えばゲームでの標的オブジェクトや把持物オブジェクトの状況や、ユーザの位置、方向又は姿勢等を表すユーザ情報、把持物４０の位置又は方向を表す把持物情報などに基づいて、反力発生装置１０を制御する。例えば反力発生装置１０による反力の発生の制御を行う。或いは反力発生装置１０によるワイヤー５０（接続部材）の排出量や巻き取り量の制御、反力や巻き取り力の強さの制御、或いは、排出や巻き取りの開始や停止の制御を行って、振り下ろす方向とは逆方向に反力を発生する制御を行う。
【０１５３】
また本実施形態では、ゲームの処理の結果に基づいて、ユーザが視界を覆うように装着するＨＭＤ２００の表示画像を生成する表示処理を行う。このようにＨＭＤ２００をユーザが装着している場合には、ユーザの視界が遮られるため、例えば反力を発生させるためのワイヤー５０や反力発生装置１０についても、ユーザの視界には見えないようになる。従って、ワイヤー５０や反力発生装置１０を用いて、ユーザの振り動作の方向の逆方向側に反力を発生する制御を行っても、ワイヤー５０等が視界に入らないユーザは、不自然さを感じないという利点がある。従って、ＨＭＤ２００を用いることで、ユーザの視界の全周囲に亘って広がるＶＲ空間を表現しながら、ＨＭＤ２００により視界が遮られることでワイヤー５０等がユーザに見えないことを利用して、仮想的な反力を発生し、標的オブジェクトのヒット時の衝突感を効果的にユーザに感じさせることが可能になる。
【０１５４】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（接続部材、伸縮部・アクチュエータ、筐体等）と共に記載された用語（ワイヤー、エアバネ部、可動筐体等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。またシミュレーションシステムの構成、反力発生装置の構成、可動筐体の構成、接続部材の構成、制御部の制御処理、反力の発生処理、巻き取り力の発生処理、仮想空間の設定処理、ゲーム処理、ユーザ情報や把持物情報の取得処理、画像の表示処理、報知処理等も、本実施形態で説明したものに限定されず、これらと均等な手法・処理・構成も本発明の範囲に含まれる。また本発明は種々のゲームに適用できる。また本発明は、業務用ゲーム装置、家庭用ゲーム装置、又は多数のユーザが参加する大型アトラクションシステム等の種々のシミュレーションシステムに適用できる。
【符号の説明】
【０１５５】
ＵＳ  ユーザ、ＤＲＳ  振り方向、ＦＲ  反力、ＦＲＷ  巻き取り力、
ＴＧ  標的オブジェクト、ＣＰ  接続部、ＦＰ  固定点、ＲＰ  中継点、
ＡＲ  プレイエリア、ＬＣ１〜ＬＣＮ  発射装置、
ＢＷ、ＢＷ１、ＢＷ２  樽船、ＨＭ、ＨＭ１、ＨＭ２  ハンマー、
ＣＨ１、ＣＨ２  キャラクタ、ＣＲ１〜ＣＲ７  ワニ、Ｇ１〜Ｇ６  ゲート、
２  骨組み部、４  板状部材、１０  反力発生装置、１２  ベース部、
１３  取り出し口、１４  支持部、２０  反力発生ユニット、２２、２４  回転リール、
２５  回転軸、２６  軸支持部、２８  回転制御機構、３０  巻き取りユニット、
３２  取り出し口、４０  把持物、４２  取っ手部、４４  トラッキング装置、
４６  取付具、５０  ワイヤー、５１  保形部材、５２  ワイヤー、５４  多関節アーム、
５６  構造物、５８  ケーブル、５８  ケース、６０  可動筐体、６１  ベース部、
６２  ライド部、６３、６４、６５  エアバネ部、６６  揺動機構、
６７、６８、６９  支持部、７０  制限部材、７２  移動部、７３  ローラー部、
７４  取付部材、７６  プレイエリア制限機構、８０  腰ベルト、９８  処理装置、
１００  処理部、１０２  入力処理部、１１０  演算処理部、１１１  情報取得部、
１１２  仮想空間設定部、１１３  移動体処理部、１１４  仮想カメラ制御部、
１１５  ゲーム処理部、１１６  報知処理部、１１７  制御部、１２０  表示処理部、
１３０  音処理部、１４０  出力処理部、１５０  撮像部、１５１、１５２  カメラ、
１６０  操作部、１７０  記憶部、１７２  オブジェクト情報記憶部、
１７８  描画バッファ、１８０  情報記憶媒体、１９２  音出力部、１９４  Ｉ／Ｆ部、
１９５  携帯型情報記憶媒体、１９６  通信部、
２００  ＨＭＤ（頭部装着型表示装置）、２０１〜２０３  受光素子、２１０  センサ部、
２２０  表示部、２３１〜２３６  発光素子、２４０  処理部、
２８０、２８４  ベースステーション、２８１、２８２、２８５、２８６  発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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