(57)【要約】  仮想現実環境における移動シミュレーション用の回転可能であるフットパッドを有するデバイスおよびその方法が開示される。装置は、２つのフットパッドを支持するための支柱であって、その支柱を通過する軸線に対し回転する２つのフットパッドと、各フットパッドの回転を検出する複数のセンサと、各フットパッドの回転を表現する複数のセンサからの信号を仮想現実システムに対し送受信するコントローラと、を備える。装置を用いるための方法は、移動コントローラによって制御されるモータを用いて、仮想現実移動装置のフットパッドを安定化させる工程と、フットパッドの回転を検出するフットパッドのセンサにより、フットパッドを通過する軸線に対するフットパッドの回転を検出する工程と、フットパッドの回転のデジタル表現を仮想現実システムに対し送信する工程と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想現実環境における移動を方向付ける固定の仮想現実装置であって、
支柱に対し可動に結合された２つの分離したフットパッドであって、１つ以上の軸線に対し独立した動きをする、２つのフットパッドと、
各フットパッドの前記独立した動きを検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサから仮想現実システムに対する信号の送受信用に構成されたコントローラであって、前記信号は各フットパッドの検出された前記独立した動きを含む、コントローラと、を備える、装置。
【請求項２】
前記２つのフットパッドを支持するための第２の支柱をさらに備え、前記軸線はさらに前記第２の支柱を通過する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記支柱の第１端に対し取り付けられた車輪をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
複数の環境シミュレータをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上はバイブレータを備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上はファンを備える、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記フットパッドの動きを解析するプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
中心回転可能ジョイスティックをさらに備え、前記複数のセンサは前記中心回転可能ジョイスティックの回転を検出し、前記コントローラは前記中心回転可能ジョイスティックの前記回転を表現する信号を前記仮想現実システムに対し送信する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記環境シミュレータを作動させるための前記仮想現実システムからの出力信号を受信する、請求項４に記載の装置。
【請求項１０】
前記支柱用のプラットフォームをさらに備え、前記フットパッドの前記回転は、前記プラットフォームに対し垂直なプラットフォーム軸線上の前記支柱の回転を作動させる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
仮想現実環境における移動を方向付ける方法であって、
移動コントローラによって制御されるモータを用いて、固定の仮想現実装置の２つの分離したフットパッドを安定化させる工程であって、２つの分離した前記フットパッドは１つ以上の軸線に対し独立した動きをする、工程と、
前記フットパッドの前記独立した回転を検出する前記フットパッドのセンサにより、前記フットパッドの前記独立した回転を検出する工程と、
前記フットパッドの前記回転のデジタル表現を前記フットパッドの前記センサから仮想現実システムに対し送信する工程であって、信号は各フットパッドの検出された前記動きを含む、工程と、を備える、方法。
【請求項１２】
前記フットパッドの前記センサからの信号を較正する工程をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ユーザが前記フットパッド上に立っているときに、前記センサを用いてユーザの重量およびバランス配分を検出し解析する工程をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記仮想現実システムから命令を受信すると複数の環境シミュレータを作動させる工程をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上はバイブレータを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上はファンを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記フットパッドの前記回転を解析する工程をさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記仮想移動装置は、２つのフットパッドを支持するための支柱を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記フットパッドの前記回転に応じて、固定のプラットフォーム上の前記仮想移動装置を回転させる工程をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
中心移動ジョイスティックの回転のデジタル表現を前記仮想現実システムに対し送信する工程をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイシステム、詳細には、ディスプレイシステムと対話するためのコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
仮想現実システムは、ビデオゲームもしくは電子ゲームとともに使用されるか、または他の種類の視覚メディアとともに使用されるかにかかわらず、最近では、視覚ディスプレイとしてますます支配的になってきている。今日では、対話型の仮想現実システムが、特に仮想現実システム用の使用の成長とともに、日常的な品物となっている。仮想現実システムは、ビデオゲームまたは電子ゲーム用に用いられることが可能であるだけでなく、研究用および教育目的に用いられることが可能である。
【０００３】
しかしながら、仮想現実システムの領域には問題が残存する。仮想現実システムは、環境を視覚的にシミュレーションするように意図されているため、仮想現実システムのユーザは、実生活における自身の安全も確保しながらこれらの仮想現実と対話するという困難を有する。例えば、仮想現実ユーザは、仮想的環境、すなわち、想像上の環境におけるユーザの物理的な存在をシミュレーションするように現実的な画像および音声を生成する、ヘッドセットを用いる。しかしながら、これらの環境では、ユーザは、仮想的または想像上の環境との対話を望み、仮想的または想像上の環境と対話するように物理的に動く。多くの場合、仮想的または想像上の環境に従って動くユーザは、実生活における障害物に直面することとなり、仮想現実用に用いられる現在のコントローラおよびデバイスは、実生活および仮想現実における移動に応じてはいない。
【０００４】
ユーザが位置を変えないままで、仮想現実システムにおける進行または移動をシミュレーションするいくつかのデバイスが存在する。そのうちの１つは、足制御デバイスである。このうちの１つの典型は、「３Ｄラダー（３ｄＲｕｄｄｅｒ）」として一般に知られる製品である。この製品は、ボノーラ（Ｂｏｎｏｒａ）らによる特許文献１およびボノーラらによる欧州特許出願ＥＰ２０１５０７９８１８５（特許文献２）に開示されている。本分野における貢献はあるものの、３Ｄラダーおよび同様のデバイスは、ユーザが着座し自身の脚と足とをともに不自然に用いる（特に、回転の制御の際に）ことを必要とし、それによって背部痛および疲労を引き起こし得る点において、不利である。さらに、運動の感覚は、仮想現実における視覚変化によってしか伝わらず、進行または回転の知覚が、足、脚、体または肌を通じて伝わることはない。３Ｄラダーはいくつかの方向に動くことができるが、ジョイスティックと同様に、一連の直線ベクトルにおける進行を示すことしかできない。弧状に進むこと、定位置にて回転すること、または弧状に後方に進むことは不可能である。視界と体との間の運動の手がかり（キュー）が一貫しないことは、仮想現実環境をナビゲーションしているときの方向感覚喪失および病気に寄与する。この製品は、単一の平面内における動きを提供するものの、垂直方向の上昇／下降を制御する性能も選択も提供しない。
【０００５】
別の足制御デバイスが、パーリン（Ｐｅｒｌｉｎ）らによる特許文献３に開示されている。この発明は、感圧式タイルであって、ユーザがその上に立ち、各足の様々な部位に対する重量の配分を操作する、感圧式タイルを備えるマットを備える。圧力配分「画像」が解析され、前方、後方および側方の動きが示される場合もある。ユーザは、仮想現実システムにおける運動をもたらすべくマットを用いるように訓練され得るが、いくつかの理由のため、移動用の仮想的な乗り物としては不利である。第１に、そのマットは、足が加速または方向を制御する機構によくある物理的な特質を有しない均質面である。第２に、面の反発以外の足に対するフィードバックがないため、ユーザは、自身の足が乗り物によくある制御面を動かしていると思ったままとなる。人が、動きの任意の他の感覚なしに自身の目を通じて動きを知覚するとき、頭痛、方向感覚喪失、吐き気などを含む症状を伴う仮想現実病を体験し得ることが良く知られている。こうしたものを含むＶＲ移動用の多くの利用可能であるデバイスは、この問題を改善するための動きの能動フィードバックを提供しない。第３に、マットの沈下が解釈される論理は、ユーザについて、ユーザの重量および足のサイズに基づいて較正される必要がある。
【０００６】
他の種類の現在利用可能であるデバイスは、ルバスール（Ｌｅｖａｓｓｅｕｒ）らによる特許文献４、オヘア（Ｏ’Ｈｅｉｒ）による特許文献５、グー（Ｇｏｏ）による特許文献６、ヤマザキらによる特許文献７、リップス（Ｌｉｐｐｓ）らによる特許文献８、ロストン（Ｒｏｓｔｏｎ）による特許文献９、クローデル（Ｃｌａｕｄｅｌ）らによる特許文献１０、ミシュラ（Ｍｉｓｈｒａ）らによる特許文献１１、ウィリアムズによる特許文献１２、クライン（Ｋｌｅｉｎ）らによる特許文献１３、テドラ（Ｔｅｄｌａ）による特許文献１４、およびリバード（Ｒｉｖａｒｄ）らによる特許文献１５に開示されている。
【０００７】
必要とされているものは、ユーザが物理的に進行することも障壁に直面することもなく、定位置にて回転する拘束（全方位トレッドミルにおいて行われるように）を必要としないまま、自身が動いているようにユーザに感じさせる、仮想現実システムにおける移動をシミュレーションするデバイスである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／０１８５１６８号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１６／０４２４０７号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１７／０１６０７９３号明細書
【特許文献４】米国特許第９５２２３２４号明細書
【特許文献５】米国特許第５８６４３３３号明細書
【特許文献６】米国特許第４８１７９５０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０２６１６９６号明細書
【特許文献８】米国特許第５８６０８６１号明細書
【特許文献９】米国特許第５８７２４３８号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１３／０３４４９２６号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００９／００５８８５５号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００９／０１１１６７０号明細書
【特許文献１３】米国特許第８９７９７２２号明細書
【特許文献１４】米国特許第８３９８１００号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２０１１／０３０６４２５号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本開示の新たな態様は、仮想現実環境における移動シミュレーション用の回転可能であるフットパッドを有する装置およびその方法を対象とする。第１の実施形態では、仮想現実移動装置は、２つのフットパッドを支持するための支柱を備える。その２つのフットパッドは、支柱を通過する軸線に対し回転する。移動装置は、各フットパッドの回転を検出する複数のセンサも備える。装置は、複数のセンサからの、各フットパッドの仮想現実システムに対する回転を表現する信号を送受信するコントローラを備える。
【００１０】
第２の実施形態では、本開示の新たな態様は、仮想現実移動装置を用いた仮想現実移動の方法を記載する。方法は、コントローラによって制御されるモータを用いて、仮想現実移動装置のフットパッドを安定化させる工程を備える。次いで、フットパッドの回転は、フットパッドのセンサを介した検出されたフットパッドである。フットパッドは、フットパッドを通過する軸線に対し回転する。次いで、フットパッドの回転のデジタル表現は、仮想現実システムへと送信される。これらの入力とともに、ＶＲシステムが、特性または真っ直ぐ前方に、真っ直ぐ後方に、弧状に前方もしくは後方に進行する、または定位置において任意の角度回転する乗り物を表現することを可能とする。
【００１１】
本発明は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を参照して、添付の図面と合わせて読まれるときに、より完全に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】仮想現実移動装置の例示的な一実施形態を示す図。
【図２】仮想現実移動装置の例示的な一実施形態を示す図。
【図３】回転可能であるプラットフォーム上の仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の斜視図。
【図４】仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の斜視および部分断面図。
【図５】仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の例示的な一実施形態の上面および部分断面図。
【図６】仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の斜視図。
【図７】環境シミュレータを有する仮想現実移動装置の例示的な一実施形態を示す図。
【図８】仮想現実移動装置の例示的な一実施形態のコンポーネントのブロック図。
【図９】仮想現実システムを有する仮想現実移動装置を用いるための処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記の図は、説明および記載のためだけに提供され、開示される本発明の限定を定めることを意図するものではない。複数の図面における同一の参照符号の使用は、同一または類似の部品を示すように意図される。さらに、用語「頂」、「底」、「第１」、「第２」、「上」、「下」、「高さ」、「幅」、「長さ」、「端」、「面」、「水平」、「垂直」および同様の用語が本明細書において用いられるとき、これらの用語は、図面に示される構造を参照するに過ぎず、特定の実施形態を記載するために用いられるに過ぎない。好ましい実施形態を形成するための符号、位置、関係および部品の寸法に関する図面の拡張が説明され、または、本発明の以下の教示が読まれて理解された後には、当業者の範囲内となる。
【００１４】
出願人の発明のいくつかの実施形態が、これより、図面を参照して記載される。特に断りのない限り、すべての図面にわたって、同様の要素は同一の符号により識別される。本明細書に例示的に開示される本発明は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素なしに適切に実施されてよい。
【００１５】
図１は、仮想現実移動装置の例示的な実施形態を示す。この例示的な実施形態では、仮想現実移動装置１００は、仮想現実システムに対し接続し、その仮想現実システムによって生成された仮想現実環境における移動をシミュレーションする。仮想現実移動装置１００は、移動装置１００の様々なコンポーネントを作動させることによってユーザが移動のシミュレーションを制御し、仮想現実移動の制御をシミュレーションすることを可能とする。例えば、ユーザは、仮想現実環境において左または右に回ることをシミュレーションするように、移動装置１００を特定のパターンまたは配向において作動させることが可能である。
【００１６】
移動装置１００の例示的な実施形態を動作させるように、ユーザは、移動装置１００のフットパッド１１０上に立つ。フットパッド１１０は、車軸１３０および軸方向筐体１２０上に配置されている。軸方向筐体１２０は、移動装置１００を作動させるためのコンポーネントを備える、ユーザは、自身の両足を用いてフットパッド１１０を作動させることが可能であり、フットパッド１１０および軸方向支持部１２０は車軸１３０に対し回転する。フットパッド１１０および対応する軸方向筐体１２０は、互いに独立して回転することが可能である。例えば、左フットパッドは、右フットパッドの回転方向のそれとは反対方向に回転することが可能である。フットパッド１１０の異なる回転配向は、仮想現実システムにおける移動の方向の変化をシミュレーションすることが可能である。
【００１７】
例示的な実施形態では、ユーザは、１つのフットパッドを前方に、また別のフットパットを後方に傾けることによって、仮想現実環境における特定の左または右回転を示すことが可能である。例えば、デバイスの中心を垂直に通過する軸線の周りを反時計回りに回るように、ユーザは自身の左足の踵を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の右足の母指球を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。同様に、デバイスの中心を垂直に通過する軸線の周りを時計回りに回るように、ユーザは、自身の左足の母指球を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の左足の踵を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。一般には、いずれかの方向に回転するように、ユーザは、異なる反対方向にフットパッド１１０を傾けて、仮想現実環境における正しい移動回転を得ることが可能である。
【００１８】
これに加えて、ユーザは、両フットパッド１１０を特定の方向に傾けることによって、仮想現実環境における前方または後方の運動または移動を示すことが可能である。例えば、仮想現実環境において前方に動くように、ユーザは、両足の母指球を用いて左フットパッドおよび右フットパッドを下方に傾けることが可能であり、また、仮想現実環境において後方に動くように、ユーザは、両足の踵を用いて左フットパッドおよび右フットパッドを下方に傾けることが可能である。ユーザが一方のフットパッドを他方のフットパッドよりも大きく傾けると、仮想現実環境におけるユーザの動きは弧状となり、仮想現実環境におけるユーザの体の正面は、ユーザの体が弧の接線の前方方向を向くように（後方に進もうと前方に進もうと）動きながら回転する。
【００１９】
図１の例示的な実施形態では、車軸１３０は支柱上１４０上に配置され、支柱１４０は車軸１３０を支持するように、したがって、ユーザが移動装置１００上に立っているときにユーザの重量を支持するように機能する。車軸１３０が支柱１４０を通過し支柱１４０によって支持される方法は、車軸１３０と支柱１４０との間の接続手段によって記述される。例えば、支柱１４０は、車軸が着座し回転するマウントを備えることが可能である。車軸１３０と支柱１４０との間の接続は、２つのコンポーネントを接続するための現在利用可能であるか後に開発される任意の他の技術を用いることが可能である。
【００２０】
例示的な本実施形態は、フットパッド同士の間に配置された支柱１４０を備える。しかしながら、他の実施形態では、２つ以上の支柱がユーザの重量を支持するように用いられることが可能であり、支柱は車軸１３０および移動装置１００を支持するための任意の構成を備えることが可能である。例えば、支柱は、フットパッド１１０同士の間の代わりに、移動装置１００の各端部に載置されることが可能である。そうした支柱構成は、ユーザが移動装置１００上に立っているときに、より多くの支持を装置１００に対し提供することが可能である。さらに、支柱１４０は、車軸１３０およびフットパッド１１０の支持を収容するように任意の形状を有することが可能である。
【００２１】
図１の例示的な実施形態には、移動の印象を与えるように機能する車輪１５０も示される。これらの車輪１５０は、ユーザがフットパッド１１０上に立っているとき、移動装置１００を支持するための支柱としても作用することが可能である。
【００２２】
１つの実施形態では、ストリップ１６０がフットパッドの上面に配置され、これらのストリップ１６０は、ユーザがフットパッド上に立っているときに摩擦と安定性をユーザに提供することが意図されている。別の実施形態は、以下で詳細に説明されるセンサとしてストリップ１６０を用いる。
【００２３】
移動装置１００の動作は、センサによるフットパッド１１０の変化の検出と、モータおよびそれに応じた環境シミュレータの作動とに基づく。これらのセンサ（図示せず）およびモータ（図示せず）は、移動装置内に（すなわち、フットパッド１１０、軸方向筐体１２０、支柱１３０または車輪１５０内に）配置されることが可能である。センサからの、またモータへの情報は、移動装置内にさらに配置されたプロセッサ（図示せず）によって処理され、Ｉ／Ｏコントローラは、プロセッサとセンサとモータとの間の通信を管理する。プロセッサおよびＩ／Ｏコントローラは、移動装置から仮想現実システムへの通信を管理することも可能である。移動装置のこれらのコンポーネントについてのさらなる詳細は、以下で説明される。
【００２４】
図２は、仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の斜視図を示す。この例示的な実施形態では、車輪２５０は、移動装置２００の位置を変えないままにするとともに移動装置２００の使用中にユーザの重量を支持する支柱として作用する。例示的な本実施形態では、フットパッド２１０および軸方向筐体２２０は、移動を２つの対称的な半分のものへ二等分する中心面にて接するように設計され形状決定される。図１の実施形態と同様に、例示的な本実施形態は、軸方向筐体２２０を通過し２つの車輪支柱２５０に接続する車軸（図示せず）を備える。車軸は、車輪支柱２５０の中心に対し接続するように設計されている。フットパッド２１０および軸方向筐体２２０は、車軸上に配置されながら独立してやはり回転することが可能である。
【００２５】
図３は、プラットフォーム上の仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の斜視図である。例示的な本実施形態では、移動装置３００は固定点（固定点は中心旋回軸３４０である）の周りを回転し、ユーザは、プラットフォーム３７０上の固定点の周りの移動装置３００の動きを感じることが可能となる。移動装置３００はプラットフォーム３７０に対し固定されているため、ユーザは実生活における任意の障害物に直面することはない。例示的な本実施形態では、車輪３５０はユーザの重量を支持するように作用し、中心旋回軸３４０は、移動装置３００がプラットフォーム３７０に対し接続されるとともに取付けられたままとなるように機能する。中心旋回軸３４０は、プラットフォーム３７０に対し垂直でありプラットフォーム３７０の中心を通過する軸線に対し回転する。特定の配向におけるフットパッド３１０の回転は、中心旋回軸３４０が通過する軸線の周りの移動装置３００の回転を作動させる。移動装置の回転を作動させることは、ユーザによってフットパッド３１０の配向に対応する特定の配向に車輪３５０を作動させることを含むことが可能である。
【００２６】
例示的な一実施形態では、ユーザは、１つのフットパッドを前方に、別のフットパッドを後方に傾けることによって、また移動装置３００の回転のために、仮想現実環境における特定の左または右回転を示すことが可能である。例えば、反時計回りに回転するように、ユーザは、自身の左足の踵を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の右足の母指球を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。同様に、時計回りに回転するように、ユーザは、自身の左足の母指球を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の左足の踵を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。一般には、いずれかの方向に回転するように、ユーザは、異なる反対方向にフットパッド３１０を傾けて、仮想現実環境における正しい移動回転を得ることと、移動装置３００の回転を作動させることとが可能である。
【００２７】
例示的な本実施形態は、図１および図２の例示的な実施形態と同様のフットパッド配向を用いて、前方または後方の運動または移動を示すように用いられることが可能である。例えば、仮想現実環境において前方に動くように、ユーザは両足の母指球を用いて左フットパッドおよび右フットパッドを下方に傾けることが可能であり、仮想現実環境において後方に動くように、ユーザは両足の踵を用いて左フットパッドおよび右フットパッドを下方に傾けることが可能である。しかしながら、例示的な本実施形態の移動装置３００は中心旋回軸３４０によって定位置に固定されているため、ユーザは、実生活において移動装置３００自体の任意の前方または後方の運動を体験するまたは感じることができない。仮想現実環境における前方および後方の運動または移動は、以下で説明される環境シミュレータによってやはりシミュレーションされることが可能である。
【００２８】
フットパッド３１０が異なる角度に、しかしながら同一方向に（前方または後方に）傾けられたとき、装置３００は弧状に進むことが可能であるためである。装置３００（およびユーザの体）の回転は、ユーザが仮想環境において「進む」弧の接線に対応する。
【００２９】
１つの実施形態では、ユーザの回転は、足の動きに応じた装置３００の独立した作用によってというよりは、むしろ仮想現実システムの出力によって制御される。これは、障害物に起因して「ユーザの動き」が仮想環境において妨げられ、ユーザの回転が対応して妨げられるという、仮想現実における可能性のある状況のサポートを可能とする。前後方向の短いモータ作用は、障害物に当たることをシミュレーションするように作動されてよい。
【００３０】
図４は、仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の斜視部分断面図を示す。図１の実施形態と同様に、車輪４５０は、随意では機能せず、運動および移動の印象をユーザに与える。ユーザは、フットパッド４１０および４１５と対話して仮想現実システムにおける任意の運動または移動を生み出し、例示的な本実施形態におけるフットパッド４１０および４１５は、それぞれフットパッド４１０および４１５用のばね４２０および４２５によって支持される。ユーザは、図１におけるフットパッド１００と同様にして、フットパッド４１０および４１５を作動させることが可能である。例えば、左に回るように、ユーザは、自身の左足の踵を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の右足の母指球を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。同様に、右に回るように、ユーザは、自身の左足の母指球を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の左足の踵を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。フットパッドを傾けることによって、フットパッド４１０および４１５が上に配置されるばね４２０および４２５に対し、垂直下向きの力が生じる。
【００３１】
ばね４２０および４２５に対する力は、センサ（図示せず）によって検出されることが可能である。１つの実施形態では、ばね４２０および４２５自身は、圧電性によるセンサであることが可能であり、それらのセンサに対しはたらく任意の力は、プロセッサによって解釈可能である電気信号へと変換されることが可能である。別の実施形態では、ばね４２０および４２５は、センサ（圧電性センサであり得る）の上部に位置し、それらのセンサが、ばね４２０および４２５に対する垂直下向きの力の任意の変化を検出し、次いで、その変化が、解釈のためにプロセッサに送られる。
【００３２】
任意の数のばね４２０および４２５ならびにその構成が、フットパッド４１０および４１５に用いられることが可能である。例示的な本実施形態は、フットパッド４１０用の４つのばね４２０と、フットパッド４１５用の４つのばね４２５とを備える。フットパッド４１０用のばね４２０は、フットパッド４１０の四つの角の付近に位置し（すべてのばねを示してはいない）、フットパッド４１５用のばね４２５は、フットパッド４１５の四つの角の付近に位置してよい（すべてのばねを示してはいない）。
【００３３】
例示的な本実施形態では、フットパッド４１０および４１５は、車軸４３０によって車輪４５０に対し接続され、他の実施形態では、フットパッド４１０および４１５は、車輪に対し、これらのコンポーネントを接続するための現在利用可能であるか後に存在する他の機構によって接続される。車軸は、車輪４５０の中心に接続し、フットパッド４１０および４１５の底面に配置される。車軸は、２つのフットパッドを安定化させ、１つの実施形態では、フットパッド４１０および４１５は、車軸４３０によって形成される軸線の周りを回転することが可能である。１つの実施形態では、フットパッド４１０および４１５は、フットパッド４１０および４１５の底部に、車軸４３０が通過するポートを備えることによって、車軸４３０に対するフットパッド４１０および４１５の回転が可能となる。随意では、図１〜図３に示されるものと同様の軸方向筐体が、フットパッド４１０および４１５と合体して、車軸４３０を収容することが可能である。
【００３４】
追加の実施形態では、各フットパッド４１０および４１５は、フットパッド旋回軸（図示せず）によって支持されることが可能である。これらのフットパッド旋回軸は、フットパッド４１０および４１５が、ばね５２１〜５２４および５２６〜５２９によって、またはフットパッド４１０および４１５を支持する現在利用可能であるか後に開発される任意の手段によって支持されながら、フットパッド４１０および４１５が任意の方向に傾斜することを可能とする。これらのフットパッド旋回軸は、角錐、円錐または柱状など、フットパッド４１０および４１５の傾斜を可能とするように形状決定され、これらのフットパッド旋回軸は、球面ジョイント機構によりフットパッド４１０および４１５に対し接続することが可能である。
【００３５】
図５は、仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の上面図を示す。図５は、フットパッド５１０および５１５を破線により示しているため、フットパッド５１０および５１５の下のばね５２１〜５２４および５２６〜５２９の配置がより明確に定められている。図４に示される例示的な実施形態に関して述べたように、ばね５２１〜５２４および５２６〜５２９は、フットパッド５１０および５１５の角部付近に位置する。
【００３６】
ばね５２１〜５２４および５２６〜５２９に対し接続されたセンサ（図示せず）は、ばね５２１〜５２４および５２６〜５２９に対しはたらく圧力または力の任意の変化を検出する。例示的な一実施形態では、センサは、ばねに対しはたらく圧力または力の変化を検出し、これらの圧力または力の検出された変化を仮想現実システムに送信することが可能であり、さらに、仮想現実システムは、以下の表１に係る仮想現実環境のユーザの視覚ディスプレイに働きかける。
【００３７】
【表１】
2021507427.tif 000003
【００３８】
センサおよび／またはばねの任意の組合せまたは構成が、仮想現実環境における様々な運動および移動を効果的にするように用いられてよく、表１および図５は、例示的な一実施形態におけるセンサおよび／またはばねの組合せおよび構成の一例を提供する。
【００３９】
図６は、仮想現実移動装置の例示的な一実施形態の斜視図を示す。仮想現実移動装置６００のこの例示的な本実施形態は、図１〜図３のように、車軸６３０の周りを回転するフットパッド６１０と軸方向筐体６２０とを備える。車軸は中心支柱６４０を通過し、中心支柱６４０によって安定化され、随意では、車軸６３０は、移動装置６００用の追加の支持部として作用することが可能である車輪６５０によって安定化されることが可能である。この例示的な本実施形態は、ユーザが仮想現実システムからの視覚ディスプレイに働きかけるように用いることが可能である、中心ジョイスティック６８０を備える。
【００４０】
１つの実施形態では、中心ジョイスティック６８０は、中心支柱６４０上に配置され、中心ジョイスティック６８０と中心支柱６４０との間の接続は、中心ジョイスティック６８０の任意の配向の変化を検出する球面ジョイント機構を備えることが可能である。ジョイスティック６８０用の球面ジョイント機構は、ユーザが仮想現実システムからのユーザの視覚ディスプレイを操作することを可能とする。
【００４１】
別の実施形態では、中心ジョイスティック６８０は、中心支柱６４０を通過し、車軸６３０上に配置され、したがって、中心ジョイスティック６８０は、車軸６３０に対し、車軸６３０が通過する軸線の周りを回転する。中心ジョイスティック６８０の回転は、仮想現実環境におけるユーザの上昇および下降をシミュレーションすることが可能であるか、ユーザが仮想現実システムからのユーザの視覚ディスプレイを操作することを可能とする。
【００４２】
例示的な本実施形態は、フットパッド６１０同士の間に配置された中心ジョイスティック６８０を備える一方、さらに別の実施形態では、移動装置６００は、ユーザによる使用および動作のための２つ以上のジョイスティックを備えることが可能である。それらのジョイスティックは、移動装置６００の端部にある支柱上に配置されることが可能であり、任意の数のジョイスティックが移動装置６００とともに用いられることが可能である。
【００４３】
中心ジョイスティック６８０を中心支柱６４０に対しまたは車軸６３０に対し接続するための現在利用可能であるか後に開発される任意の機構が用いられてよく、現在利用可能であるか後に開発される任意のセンサ技術が、中心ジョイスティック６８０の任意の運動または動きを検出するように用いられてよい。さらに、図６の例示的な本実施形態は、図１〜図５の例示的な実施形態とともに用いられる任意の特徴、原理および／または技術を組み込むことが可能である。
【００４４】
図７は、環境シミュレータを有する仮想現実移動装置の例示的な一実施形態を示す。図７の例示的な実施形態は、図７がプラットフォーム７７０に対し車輪支柱７５０によって固定された移動装置７００を示す点において、図３の例示的な実施形態と同様である。移動装置７００の例示的な本実施形態は、図３の移動装置のようにプラットフォームの上部において回転しない。その代わりに、プラットフォーム７７０はベース７９０を回転させ、その結果、ユーザは仮想現実環境に表示される移動または運動を実生活において感じることが可能となる。プラットフォーム７７０は、プラットフォーム７７０をベース７９０に対し取り付けための、車輪支柱７５０または現在利用可能であるか後に開発される任意の他の機構によって、プラットフォーム７７０が中心旋回軸７４０を通過する軸線の周りを回転することが可能であるように、ベース７９０に対し固定される。例示的な実施形態は、ベース７９０とプラットフォーム７７０との間に配置された複数のローラ７９１を備える。これらのローラ７９１は、ユーザがフットパッド７１０の配向を変化させたときに作動する。プラットフォーム７７０を回転させるための現在利用可能であるか後に開発される任意の機構が、例示的な実施形態に用いられることが可能である。
【００４５】
図３を用いて述べたように、ユーザは、１つのフットパッドを前方に、別のフットパッドを後方に傾けることによって、また移動装置７００の回転のために、仮想現実環境における特定の左または右回転を示すことが可能である。例えば、左に回るように、ユーザは、自身の左足の踵を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の右足の母指球を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。同様に、右に回るように、ユーザは、自身の左足の母指球を用いて左フットパッドを下方に傾けることが可能であり、自身の左足の踵を用いて右フットパッドを下方に傾けることが可能である。フットパッドを傾けることによって、フットパッド４１０および４１５が上に配置されるばね４２０および４２５に対し、垂直下向きの力が生じる。一般には、任意の方向に回るように、ユーザは、異なる反対方向にフットパッド７１０を傾けて、仮想現実環境における正しい移動回転を得ることと、ベース７９０上のプラットフォーム７７０の回転を作動させることとが可能である。
【００４６】
さらに、例示的な本実施形態は、プラットフォーム７７０上に配置されたフレーム７９２に支持された環境シミュレータを備える。フレーム７９２は、任意の構成に形状決定され配向することが可能である。別の実施形態では、フレーム７９２は、プラットフォーム７７０の代わりにベース７９０上に配置されることが可能であり、仮想現実システムにより完全な没入体験に近いようにユーザに与えるべく、環境シミュレータは、ユーザを包囲するフレームおよびプラットフォーム７７０上のどこにでも位置することが可能である。
【００４７】
環境シミュレータは、仮想現実環境のユーザに実生活の感覚を提供する、ファン７９４とスピーカ７９６とを備えることが可能である。例えば、ファン７９４は、触覚ベースの感覚の入力をユーザに提供することが可能である。すなわち、仮想現実システムは任意の触覚ベースの入力をシミュレーションすることができないが、ファン７９４は、ユーザが風の効果を見ることを可能とし、仮想現実環境の風をエミュレートする自身の風に対し空気の循環を感じることが可能であるように作動することが可能である。同様に、仮想現実システムがヘッドフォンなどの任意の聴覚デバイスを提供しない場合には、例示的な本実施形態のスピーカ７９６は、聴覚ベースの入力を提供することが可能である。
【００４８】
図８は、仮想現実移動装置の例示的な一実施形態のコンポーネントのブロック図を示す。例示的な一実施形態では、仮想現実移動装置８００は、メモリ８１０に対し接続されたプロセッサ８０５によって制御されることが可能であり、メモリ８１０はプロセッサ８０５用の可読コンピュータ命令を備える。プロセッサ８０５は、仮想現実移動装置８００の様々な入力デバイスおよび出力デバイスならびにコントローラに対する入力信号および出力信号を管理するＩ／Ｏ（入力／出力）コントローラ８１５と通信する。これらの入力デバイスおよび出力デバイスは、モータ８２０、センサ８２５および環境シミュレータ８３０を備える。Ｉ／Ｏコントローラ８１５は、仮想現実（ＶＲ）システム８３５との通信も管理し、その通信は有線通信または無線通信によるものであることが可能である。これに加えて、電源８５０が、様々なコンポーネントに対し電力を供給するように、移動装置８００に備えられ、電源はバッテリまたはＡＣアダプタであってよい。例示的な一実施形態では、仮想現実移動装置８００は、これらのコンポーネントのサブセットを備える。例えば、プロセッサ８０５、メモリ８１０、Ｉ／Ｏコントローラ８１５、モータ８２０、センサ８２５および環境シミュレータ８３０は、前に開示されたように、仮想現実移動装置８００内に備えられる。いくつかの環境シミュレータ８３０、プラットフォーム８４０、電源８５０およびＶＲシステム８３５は、いくつかの例示的な実施形態において移動装置８００内には備えられていないコンポーネントである。
【００４９】
プロセッサ８０５は、メモリ８１０からコンピュータ可読命令を読み込み、ＶＲシステム８３５からのＩ／Ｏコントローラ８１５を通じた入力に応じて、様々な入力デバイスおよび出力デバイスへとＩ／Ｏコントローラ８１５を通じて作動信号を送信する。プロセッサ８０５は、Ｉ／Ｏコントローラ８１５を通じて、モータ８２０、スピーカ８２５および環境シミュレータ８３０を制御する。プロセッサ８０５は、同様にＩ／Ｏコントローラ８１５を通じて、センサ８２５からの情報を受信し、次いで、これらのデバイスからの情報を処理した後、その情報をＩ／Ｏコントローラ８１５を通じて、ＶＲシステム８３５へと伝える。Ｉ／Ｏコントローラ８１５によって受信された情報は、有線または無線であってよい。当業者は、本明細書に開示されるような移動装置８００のためのプロセッサ８０５、メモリ８１０およびＩ／Ｏコントローラ８１５を、どのように選択し、プログラムし、使用するかを理解する。
【００５０】
前に述べたように、モータ８２０は、プロセッサ８０５によってＩ／Ｏコントローラ８１５を通じて制御される。モータ８２０は、仮想現実移動装置８００を自動化し作動させる。１つの実施形態では、モータ８２０は、ユーザが使用するためのフットパッド８４５を安定化させるように、移動装置８００の車軸またはフットパッド８４５を作動させることが可能である。別の実施形態では、モータ８２０は、図３の移動装置においてなど、プラットフォーム８４０上の移動装置８００の回転を作動させる。モータ８２０は、フットパッドおよび／または車軸８４５の動きおよび回転を作動させることが可能である。さらに別の実施形態では、モータ８２０は、図７に示されるようなベース７９０上のプラットフォーム８４０の回転を作動させ、フットパッドは、ばねおよび／またはソレノイドによって、名目上の平行位置に安定化される。移動装置８００は、移動装置８００の様々なコンポーネントを作動させるための任意の数のモータを備えることが可能である。当業者は、移動装置８００用のモータをどのように選び実装するかを理解する。
【００５１】
前に述べたように、センサは、移動装置８００のフットパッドの変化を検出し、Ｉ／Ｏコントローラ８１５を通じてプロセッサ８０５へと信号を送信する。センサ８２０は、ジャイロスコープ、圧電性センサ、および移動装置８００のフットパッドの変化を検出するように用いられることが可能である、現在利用可能であるか後に開発される任意の他の種類のセンサを含むことが可能である。当業者は、移動装置８００用のセンサ８２０をどのように選び実装するかを理解する。
【００５２】
また、前に述べたように、環境シミュレータ８３０は、プロセッサによって制御される。環境シミュレータ８３０は、バイブレータと、ファンと、スピーカと、実生活において仮想現実環境内の作用、音および環境をシミュレーションするように用いられることが可能である任意の他のデバイスとを含むことが可能である。当業者は、仮想現実システム８３５からの入力および出力に応じて、移動装置８００用の環境シミュレータ８３０をどのように実装するかを知り、理解する。
【００５３】
図９は、仮想現実システムを有する仮想現実移動装置を用いるための処理のフローチャートである。フローチャート９００の工程は、図１〜図８に例示され開示された仮想現実移動装置などの仮想現実移動装置によって実装されてよい。
【００５４】
処理は、移動装置を初期化することによって開始する（工程９１０）。ユーザは、移動装置のプロセッサおよび他のコンポーネントの初期化を開始する電源ボタンを押すことが可能である。
【００５５】
移動装置が初期化されると、フットパッドおよびプラットフォームは、移動装置のモータ、ソレノイドまたはばねを用いて安定化される（工程９２０）。ユーザは、フットパッドを地面またはプラットフォームに対しある角度にしておいてよく、または、プラットフォームはベース上の自身の初期位置から離れて回転してよい。したがって、移動装置は、フットパッドおよびプラットフォームの位置を、それらの当初および／または初期の配向および位置に設定し直す。フットパッドおよびプラットフォームを設定し直すことによって、ユーザがより容易に移動装置に乗ることが可能となる。
【００５６】
フットパッドおよびプラットフォームが安定化されると、ユーザは移動装置上に立つことが可能となり、移動装置は、移動装置上のユーザの重量およびバランス配分を検出し解析する（工程９３０）。各ユーザは異なるため、移動装置は、移動装置のセンサおよび／またはばね上にいるユーザの重量およびバランス配分を検出することによって、ユーザがどのように移動装置上に立っているかを検出する。
【００５７】
次いで、移動装置は、フットパッド機構をユーザに対し較正する（工程９４０）。工程９３０からの、検出され解析されたユーザの重量およびバランス配分を用いて、移動装置は、フットパッド機構をユーザに応じて較正する。フットパッドの圧力の変化は、異なり得るため、移動装置は、ユーザについてこれらの運動の変化を較正する。
【００５８】
次いで、ユーザは、仮想現実システムによる視覚ディスプレイに応答して、自身の足を用いて移動装置を動作させることが可能であり、移動装置は、フットパッドの動きを検出する（工程９５０）。前に述べたように、移動装置は、センサを用いてフットパッドの動きを検出する。
【００５９】
移動装置は、フットパッドの回転のデジタル表現を仮想現実システムに対し送信し（工程９６０）、このデジタル表現は、工程９３０において移動装置によって決定された、較正された均衡と比較される。デジタル表現は、移動装置のセンサからの信号に基づいて生成され、デジタル表現は、移動装置とともに用いられる仮想現実システムに基づいてカスタマイズされることが可能である。
【００６０】
次いで、移動装置は、仮想現実システムからの命令を受信して、様々なコンポーネントを作動させ、移動装置は、仮想現実システムからの命令に応じて環境シミュレータを作動させる（工程９７０）。仮想現実システムからの命令は、バイブレータ、ファン、スピーカ、および実生活において仮想現実環境における作用および物事をシミュレーションするように用いられることが可能である任意の他のデバイスなど、移動装置のいくつかの環境シミュレータを作動させるための命令を含むことが可能である。移動装置は、現在利用可能であるか後に開発される任意の仮想現実システムとインタフェースするように実装されることが可能である。
【００６１】
移動装置の他の実施形態が、ドローン、ロボットまたは移動およびナビゲーションを必要とする他の種類のデバイスをナビゲーションするように用いられてよい。これらの実施形態は、拡張現実システム、または環境を観察するかシミュレーションするための任意の他の種類の現在利用可能であるか後に開発されるシステムとともに用いられてよい。
【００６２】
本発明は、本発明の本質または重要な特性から逸脱することなく他の特定の形態において実施されてよい。したがって、本実施形態は、あらゆる点において例示として、また限定しないものと見なされる。したがって、本発明の範囲は、前述の記載によってよりは、むしろ添付の特許請求の範囲によって確立される。したがって、特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内となるあらゆる変更は、本発明に包含されるように意図される。さらに、方法の工程の記載は、工程の実行のための特定の順序を表すものではない。したがって、そうした方法の工程は、特定の請求項が明示的に記述しない限り、記載される以外の順序により行われてよい。
【００６３】
以下の段落は、開示された本発明の様々な実施形態のさらなる記載として提供される。
第１の実施形態では、本開示の新たな態様は、仮想現実装置であって、２つのフットパッドを支持するための支柱であって、前記２つのフットパッドは前記支柱を通過する軸線に対し回転する、支柱と、各フットパッドの前記回転を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサからの各フットパッドの前記回転を表現する信号を仮想現実システムに送信するコントローラと、を備える、仮想現実移動装置を記載する。
【００６４】
第１の実施形態の別の態様では、本開示の新たな態様は、仮想現実移動装置であって、２つのフットパッドを支持するための支柱であって、前記２つのフットパッドは前記支柱を通過する軸線に対し回転する、支柱と、各フットパッドの前記回転を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサからの各フットパッドの前記回転を表現する信号を仮想現実システムに送信するコントローラと、以下のリストから選択される１つまたは複数の限定事項と、を備える、仮想現実移動装置を記載する。
【００６５】
前記システムは、前記２つのフットパッドを支持するための第２の支柱をさらに備え、前記軸線は前記第２の支柱も通過する。
前記システムは、前記支柱の第１端に取付けられた架空の車輪をさらに備える。
【００６６】
前記システムは、複数の環境シミュレータをさらに備える。
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上は、バイブレータを備える。
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上は、ファンを備える。
【００６７】
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上は、スピーカを備える。
前記システムは、中央回転可能柱状部をさらに備え、前記複数のセンサは前記中央回転可能柱状部の回転を検出し、前記コントローラは前記中央回転可能柱状部の前記回転を表現する信号を前記仮想現実システムに対し送信する。
【００６８】
前記コントローラは、前記環境シミュレータを作動させるように、前記仮想現実システムから信号を出力する。
前記システムは、前記支柱用のプラットフォームをさらに備え、前記フットパッドの前記回転は、前記プラットフォームに垂直なプラットフォーム軸線に対する前記支柱の回転を作動させる。
【００６９】
第２の実施形態では、本開示の新たな態様は、仮想現実移動用の方法であって、移動コントローラによって制御されるモータを用いて、仮想現実移動装置のフットパッドを安定化させる工程と、前記フットパッドの回転を検出する前記フットパッドのセンサにより、前記フットパッドを通過する軸線に対する前記フットパッドの前記回転を検出する工程と、前記フットパッドの前記回転のデジタル表現を仮想現実システムに対し送信する工程と、を備える、方法を記載する。
【００７０】
第２の実施形態の別の態様では、本開示の新たな態様は、仮想現実移動用の方法であって、移動コントローラによって制御されるモータを用いて、仮想現実移動装置のフットパッドを安定化させる工程と、前記フットパッドの回転を検出する前記フットパッドのセンサにより、前記フットパッドを通過する軸線に対する前記フットパッドの前記回転を検出する工程と、前記フットパッドの前記回転のデジタル表現を仮想現実システムに対し送信する工程と、以下のリストから選択される１つまたは複数の限定事項と、を備える、方法を記載する。
【００７１】
前記方法は、前記フットパッドの前記センサからの信号を較正する工程をさらに備える。
前記ユーザが前記フットパッド上に立っているときに、前記センサを用いて、ユーザの重量およびバランス配分を検出し解析する工程をさらに備える。
【００７２】
前記仮想現実システムから命令を受信すると複数の環境シミュレータを作動させる工程をさらに備える。
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上はバイブレータを備える。
【００７３】
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上はファンを備える。
前記複数の環境シミュレータのうちの１つ以上はスピーカを備える。
前記仮想移動装置は、２つのフットパッドを支持するための支柱を備える。
【００７４】
前記フットパッドの前記回転に応じて、固定のプラットフォーム上の前記仮想移動装置を回転させる工程をさらに備える。
中心移動柱状部の回転のデジタル表現を前記仮想現実システムに対し送信する工程をさらに備える。
【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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【国際調査報告】
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