(57)【要約】【課題】  使用者が実際の車椅子を操作して画像出力装置を介して車椅子の走行を仮想現実空間内で体感することができる車椅子仮想運転装置を提供することを目的とする。【解決手段】  使用者が着座する座部１１、座部１１の両側に設けられた大車輪１２及び大車輪１２に設けられたハンドリム１３を有する車椅子１と、仮想現実空間を表示する画像出力装置２と、ハンドリム１３の回転動作を検出する回転検出装置１４と、回転検出装置１４により得られた情報に基づき、車椅子１の移動速度を演算する速度演算手段３１と、速度演算手段３１により得られた情報に基づき、仮想現実空間の風景を演算し、画像出力装置２に表示する仮想現実演算手段３２を備える車椅子仮想運転装置により解決することができた。【選択図】図１
2019023675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が着座する座部、前記座部の両側に設けられた大車輪及び前記大車輪に設けられたハンドリムを有する車椅子と、
仮想現実空間を表示する画像出力装置と、
前記ハンドリムの回転動作を検出する回転検出装置と、
前記回転検出装置により得られた情報に基づき、前記車椅子の移動速度を演算する速度演算手段と、
前記速度演算手段により得られた情報に基づき、使用者が視認する前記仮想現実空間の風景を演算し、前記画像出力装置に表示する仮想現実演算手段を具備することを特徴とする車椅子仮想運転装置。
【請求項２】
前記画像出力装置が、使用者の頭部に装着可能であり、使用者の頭部の傾き速度を検出する角速度検出装置を備え、
前記仮想現実演算手段が、前記角速度検出装置により得られた情報にも基づき、所定の角速度で前記仮想現実空間の風景を傾斜させて前記画像出力装置に表示することを特徴とする請求項１に記載の車椅子仮想運転装置。
【請求項３】
前記大車輪の外周に沿って、複数の発光装置を備え、
前記速度演算手段により演算された速度に基づいて、前記発光装置を前記大車輪の所定方向に順次点灯させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車椅子仮想運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者が車椅子に乗車して操作することで仮想現実空間を移動する擬似的な経験をすることができ、健常者であっても障害者であっても安全に車椅子の運転を体感することができる車椅子仮想運転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車椅子に乗車した使用者が、ディスプレイに表示されたバーチャルリアリティ画像を操作して表示されている物品や風景を臨場感豊かに鑑賞することができるシステムに関する装置が知られている。
【０００３】
例えば、先行文献１において、車椅子に着座したオペレータが目の前に位置するディスプレイに表示されたバーチャルリアリティ画像における物品や景色をタッチパネル操作により指先がディスプレイに触れた位置やその軌跡を検知することにより、ディスプレイにおいて選択された操作対象を所定の方向に回転等の動作をさせることでオペレータが直感的で操作感の高いバーチャルリアリティ画像表示システムに関する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３００６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の発明では、使用者が車椅子とは何ら関係のない独立した仮想現実を画像出力装置で視聴するものであり、操作手段を介して車椅子の走行を仮想現実空間内で体感することができる装置ではなかった。
【０００６】
そこで、本発明では、使用者が実際の車椅子に乗車して車椅子を操作することにより仮想現実空間を表示する画像出力装置を介して車椅子の走行を仮想現実空間内で体感することができる車椅子仮想運転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔１〕すなわち、具体的に、本発明は、使用者が着座する座部、前記座部の両側に設けられた大車輪及び前記大車輪に設けられたハンドリムを有する車椅子と、仮想現実空間を表示する画像出力装置と、前記ハンドリムの回転動作を検出する回転検出装置と、前記回転検出装置により得られた情報に基づき、前記車椅子の移動速度を演算する速度演算手段と、前記速度演算手段により得られた情報に基づき、使用者が視認する前記仮想現実空間の風景を演算し、前記画像出力装置に表示する仮想現実演算手段を具備することを特徴とする車椅子仮想運転装置である。
【０００８】
〔２〕そして、  前記画像出力装置が、使用者の頭部に装着可能であり、使用者の頭部の傾き速度を検出する角速度検出装置を備え、前記仮想現実演算手段が、前記角速度検出装置により得られた情報にも基づき、所定の角速度で前記仮想現実空間の風景を傾斜させて前記画像出力装置に表示することを特徴とする前記〔１〕に記載の車椅子仮想運転装置である。
【０００９】
〔３〕そして、前記大車輪の外周に沿って、複数の発光装置を備え、前記速度演算手段
により演算された速度に基づいて、前記発光装置を前記大車輪の所定方向に順次点灯させることを特徴とする前記〔１〕又は前記〔２〕に記載の車椅子仮想運転装置である。
【発明の効果】
【００１０】
前記〔１〕に記載の発明によれば、障害者又は健常者などの使用者が実際の車椅子に乗車して車椅子を操作することにより仮想現実空間を表示する画像出力装置を介して車椅子の走行を仮想現実空間内で体感することができる。さらに、車椅子自体が移動することがないので、あまり大きなスペースを取りにくい屋内施設での会場であっても、容易にかつ安全に車椅子の操作をエンターテイメントとして体験することができる。
【００１１】
そして、さらに、前記〔２〕に記載の発明によれば、使用者の視界全体に仮想現実空間を表示し、使用者の体の揺れや動きを反映することによって、仮想現実空間内に使用者が存在している感覚を付与し、より現実的で臨場感のある車椅子の走行を仮想現実空間内で体感することができる。
【００１２】
そして、さらに、前記〔３〕に記載の発明によれば、車椅子に乗車していない第三者は、大車輪が現実的に回転してなくても、大車輪が回転しているかのごとく視認することができ、車椅子の疾走感を間接的に体感することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の車椅子仮想運転装置を構成する部材を示す概略図である。
【図２】本発明の車椅子仮想運転装置を構成する車椅子の側面図である。
【図３】本発明の車椅子仮想運転装置を構成する車椅子の斜視図である。
【図４】本発明の車椅子仮想運転装置の機能ブロックを示す概略図である。
【図５】本発明の車椅子仮想運転装置において使用者等が視認する仮想現実空間を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る車椅子仮想運転装置に関する実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するに好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の車椅子仮想運転装置の一実施形態を説明するための概念図である。屋内又は屋外に使用者が乗車する車椅子１が設置されており、使用者が仮想現実空間を視認する画像出力装置２を使用者が頭部に装着することができ、車椅子１の操作に基づいて画像出力装置２に出力する仮想現実空間の風景となる画像を情報処理端末４で演算するものであり、車椅子１と画像出力装置３、そして画像出力装置２と画像出力装置４がそれぞれ接続されている。そして、車椅子１に取り付けられたハンドリム１３の回転を回転検出装置１４によって読み取られた情報に基づいて、車椅子１の移動方向や移動する速さを情報処理端末４で演算して、仮想現実空間の風景となる画像を画像出力装置２に連続的に表示して、車椅子１の疾走感を使用者に体感させる。
【００１６】
図１から図３に示すように、車椅子１は、基本的な骨格をなし前後方向に細長い車椅子基部１５と、車椅子基部１５の先端側に設けられた円盤状の前輪１６と、車椅子基部１５の後端側に設けられ使用者が着座する座部１１と、座部１１の両側に配設され車椅子基部１５の後端側に固設された円盤状の大車輪１２と、大車輪１２の外側である座部１１とは反対側に回転自在に設けられ使用者が把持するハンドリム１３と、ハンドリム１３が回転するときに中心軸等の回転を検出する回転検出装置１４などを有している。
【００１７】
前輪１６は１個設けられており、大車輪１２及びその外側に設けられているハンドリム１３は、着座した使用者の左右両側にそれぞれ設けられている。前輪１６及び２個の大車輪１２は、回転しないので、実際に車椅子１が前方又は後方に移動することはない。
【００１８】
２個のハンドリム１３は、それぞれ円環部と中心軸などからなり、それぞれ独立して時計回り及び反時計回りに中心軸周りに回転する。使用者が車椅子１に乗車して、ハンドリム１３を把持して回転させることが、仮想現実空間内で車椅子１が走行する演出を行うための操作となっている。また、ハンドリム１３は、その中心軸にハンドリム１３が回りにくいように変更することができる抵抗装置を設けることができるので、例えば、画像出力装置２に表示されている仮想現実空間において坂道を上る空間を演出するときに、連動してその抵抗装置を作動してハンドリム１３の回転に抵抗を加えてハンドリム１３が回りにくいようにすることにより、より現実的で臨場感のある車椅子の走行を仮想現実空間内で体感することができる。
【００１９】
回転検出装置１４は、上述したように、ハンドリム１３が回転するときに中心軸等の回転を検出する機材である。回転検出装置１４は、座部１１、大車輪１２又は車椅子基部１７に内蔵され、外部からは視認することができないように組み込まれている。具体的には、回転検出装置１４は、ロータリーエンコーダなどのハンドリム１３の中心軸における単位時間あたりの回転数を機械的又は光学的に読み取りハンドリム１３の回転速度を電気信号に変換して外部に出力する機材であり、市販されている種々のロータリーエンコーダを使用することができる。
【００２０】
発光装置１８は、大車輪１２の外周に沿って、複数設けられた光を発する装置であり、具体的にはＬＥＤや発熱灯などの電気エネルギーにより光を発する装置である。ハンドリム１３の回転動作を検出する検出回転検出装置１４により得られた情報に基づいて、速度演算手段３１により演算された速度に基づいて、発光装置１８の一つ一つ又は連続した複数個を一まとまりとして前記大車輪の所定方向に順次点灯させる。これにより、発光装置１８によって発せられた光が大車輪１２の外周を所定方向に回転しているように表示されるために、車椅子１に乗車していない第三者は、大車輪１２が現実的に回転してなくても、相対的に大車輪１２が回転しているかのごとく視認することができ、車椅子の疾走感を間接的に体感することができる。
【００２１】
画像出力装置２は、車椅子１が走行する仮想現実空間を表示する機材である。画像出力装置２としては、具体的には、使用者の頭部に装着し、眼前に仮想現実空間を表示するディプレイを備えたゴーグル型のヘッドマウントディスプレイなどが好ましい。ヘッドマウントディスプレイなどのような装置であると、搭載するディスプレイが小型化することでき非常に省電力であるとともに、使用者がわざわざディスプレイに視線を向けることなく眼前にディスプレイが位置するために使用者は仮想現実空間を見るというより仮想現実空間の中に自分が存在する感覚となり仮想現実空間により没入することができる。画像出力装置２において、表示する仮想現実空間は、実在しない創作された非日常的な空間とすることもできるし、実在する道路や競技施設など特定の空間とすることもできる。
【００２２】
そして、使用者の頭部に装着可能である画像出力装置２には、角速度検出装置２１を内設することができる。角速度検出装置２１は、使用者の頭部の傾き速度を検出する部材であり、頭部が回転していることと回転している向きを検知してその角速度を検出するものである。角速度検出装置２１としては、具体的には、水晶、セラミックやシリコンなどの振動素子に加わるコリオリの力から角速度を検出する振動ジャイロセンサーなどのジャイロセンサーが好ましい。角速度検出装置２１が使用者の頭部に装着する画像出力装置２に内設されていることにより、検出された角速度に基づいて仮想現実演算手段３３などで使用者の体の揺れや動きを反映するように使用者が視認する仮想現実空間の傾きやその変位
する速さが演算され、仮想現実空間内に使用者が存在している感覚を付与し、より現実的で臨場感のある仮想現実空間を体感することができる。
【００２３】
そして、使用者の頭部に装着可能である画像出力装置２には、音出力装置４を付設することができる。音出力装置４は、仮想現実空間の表示と連動し、仮想現実空間に応じて風を切る音、音声、音楽などの音を出力することができる。音出力装置４としては、具体的には、使用者の耳介を覆るヘッドホンや使用者の外耳道に挿入するイヤホンなどの使用者の耳に当接する装置であることが好ましい。音出力装置４も具備することにより、画像出力装置２で出力される仮想現実空間に応じて種々の音声を出力し、仮想現実空間内に使用者が存在している没入感覚をさらに付与することができる。
【００２４】
情報処理端末３は、車椅子１と画像出力装置２に接続されており、中央演算処理装置、メモリなどの主記憶装置、バス、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置などのハードウエア、そして、記憶装置に格納された各種プログラムなどのソフトウエアを具備し、速度演算手段３１、仮想現実演算手段３２などとして機能する形成されている。なお、本実施形態において、情報処理端末３は、車椅子１と画像出力装置２の間で、それぞれＵＳＢ端子、ＨＤＭＩ（登録商標）端子、ＤＶＩ端子など端子と有線にて接続されているが、他の実施形態において、無線で接続されるようにすることもできる。
【００２５】
速度演算手段３１は、回転検出装置１４により得られた情報に基づき、車椅子１の移動速度を演算するよう形成されている。具体的には、回転検出装置１４により得られたハンドリム１３の回転速度の情報を用いて、車椅子１の移動の速さ及び移動の方向を演算し、
その結果を仮想現実演算手段３２に出力する。また、車椅子１の移動の速さは、ハンドリム１３の回転速度に所定の係数を乗じて算出され、使用者の年齢、性別、身体的特徴に応じて係数を変更して、より柔軟に仮想現実空間の中を体感できるようにすることができる。上述したように、回転検出装置１４は左右のハンドリム１３それぞれに設けられ、それぞれのハンドリム１３の回転を独立して検出するために、ハンドリム１３それぞれの回転速度に基づいて、車椅子１の速さ及び移動方向を合成して演算することができ、例えば、右側のハンドリム１３の回転速度の方が、左側のハンドリム１３に比べて大きれば、車椅子１が移動する方向は、使用者から視て左側に曲がる方向となる。
【００２６】
仮想現実演算手段３２は、速度演算手段３１により得られた情報に基づき、使用者が視認する仮想現実空間の風景を演算し、画像出力装置２に表示するよう形成されている。具体的には、速度演算手段３１により得られた車椅子１の移動の速さ及び移動の方向に関する情報を用いて、使用者が視認する仮想現実空間の風景が相対的にどの程度の速さでどの方向に向かって流れるかを演算し、その結果を画像出力装置２に表示する。
【００２７】
そして、速度演算手段３１、仮想現実演算手段３２だけでなく、表示画像合成手段３３も形成することができる。表示画像合成手段３３は、使用者が視認する画像に種々の情報や画像を合成するよう形成されており、例えば、車椅子１が走行する速さを数値やゲージ、雨や雪などの気象画像、走行する経路を一覧できる全体地図などを画像出力装置２のディスプレイの任意位置に出力されるよう追加して表示するようにして、使用者は仮想現実空間にそられ情報や画像が合成されたように視認することができる。
【００２８】
なお、本実施形態において、情報処理端末３に接続されている車椅子１は１台としているが、他の実施形態において、車椅子を２台又はそれ以上の複数台とすることもでき、仮想現実演算手段３２などで複数の車椅子が競争を行っているように表示することもできる。
【００２９】
また、情報処理端末３は、車椅子１や画像出力装置２以外にも種々の外部装置と適切なインターフェイスを通じて接続することができる。例えば、使用者がヘッドマウントディスプレイを装着しているときには、周囲の観客は、使用者が視認している仮想現実空間を視認することができないため、情報処理端末３に外部モニタをＨＤＭＩ（登録商標）端子、ＤＶＩ端子などを介してケーブルで接続することにより、使用者が視認している仮想現実空間をその外部モニタに出力して周囲の観客も使用者と同様の仮想現実空間を視認することができる。そして、使用者がヘッドマウントディスプレイを装着しないときに、使用者が仮想現実空間を視認するために情報処理端末３に外部モニタを接続することができる。さらに、運営者がシステムの稼働状況を確認したり、管理したりするために、情報処理端末３に外部モニタを接続することもでき、併せて、キーボードやマウスなどの入力装置も接続することもできる。
【００３０】
また、情報処理端末３にスピーカー、ヘッドホン、イヤホンなどの音出力装置４を、オーディオ端子などを介してケーブルで又はｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの規格に基づいて無線で接続することができる。これにより、例えば、使用者がヘッドホンやイヤホンを装着しているときには、周囲の観客は、使用者が聞いている音を聞くことができないため、使用者が聞いている音をその音出力装置４に出力して周囲の観客も使用者と同様の音を聞くことができる。
【００３１】
また、情報処理端末３にＭＩＤＩパッド、ＭＩＤＩキーボードなどの音入力装置を、ＭＩＤＩ端子やＵＳＢ端子などを介してケーブルなどで接続することができる。これにより、例えば、情報処理端末３に外部モニタが接続されていると、表示される仮想現実空間に併せて効果音や音楽を奏でることにより、使用者や周囲の観客に臨場感や緊迫感を与える演出を行うことができる。
【００３２】
また、情報処理端末３にルーターなどの通信装置を、ＬＡＮ端子を介してケーブルやＷｉ−Ｆｉ（登録商標）などの規格に基づいた無線ＬＡＮなどで接続することができる。これにより、例えば、情報処理端末３に通信装置が接続されていると、車椅子仮想運転装置が存在する場所とは物理的に遠い場所にいる観客であっても、使用者や現場にいる観客と同じように仮想現実空間を視聴することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・車椅子
１１・・・座部
１２・・・大車輪
１３・・・ハンドリム
１４・・・回転検出装置
１６・・・前輪
１７・・・車椅子基部
１８・・・発光装置
２・・・画像出力装置
２１・・・角速度検出装置
３・・・情報処理端末
３１・・・速度演算手段
３２・・・仮想現実演算手段
３３・・・表示画像演算手段
４・・・音出力装置
【図１】
2019023675.tif 000003
【図２】
2019023675.tif 000004
【図３】
2019023675.tif 000005
【図４】
2019023675.tif 000006
【図５】
2019023675.tif 000007