(57)【要約】  本発明は、仮想現実を生成し、かつ、表示するためのＶＲ装置に関し、ＶＲ装置はＶＲセグメント（１２）を備え、ＶＲセグメント（１２）の中で少なくとも１人の利用者（１６）及び少なくとも１つの物体（１８）が自由に動くことができ、ＶＲ装置は、ＶＲセグメント（１２）内の利用者（１６）の位置と動きに応じてＶＲセグメント（１２）内の利用者（１６）及び物体（１８）の位置と動きに対応する仮想現実を生成でき、利用者（１６）に割り当てられたヘッドマウントディスプレイ（２１）上で表示可能である手段を有し、またＶＲセグメント（１２）内の利用者（１６）及び物体（１８）の位置と動きを感知するための位置感知装置（２４）を有し、物体（１８）は、その触感が仮想現実に基づいて想定される触感に適合する表面を有する。
2021501930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想現実を生成し、かつ、表示するためのＶＲ装置であって、
ＶＲセグメント（１２）を備え、前記ＶＲセグメント（１２）の中で少なくとも１人の利用者（１６）及び少なくとも１つの物体（１８）が自由に動くことができ、
前記ＶＲ装置は、前記ＶＲセグメント（１２）内の前記利用者（１６）の位置と動きに応じて前記ＶＲセグメント（１２）内の前記利用者（１６）と前記物体（１８）の位置と動きに対応する仮想現実を生成可能であるとともに、前記利用者（１６）に割り当てられたヘッドマウントディスプレイ（２１）上で該仮想現実を表示可能である手段を有し、
前記ＶＲ装置は、前記ＶＲセグメント（１２）内における前記利用者（１６）と前記物体（１８）の位置と動きを感知するための位置感知装置（２４）を有し、
前記物体（１８）は、少なくともその幾何学形状と大きさの点で、前記仮想現実に基づいて想定される外形に適合する外形を有するＶＲ装置。
【請求項２】
前記ＶＲ装置（１０）は、前記物体（１８）に取り付けることができるとともに前記仮想現実に基づいて想定される外形に適合する外形を有する１つ以上の形成要素（３０）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のＶＲ装置。
【請求項３】
前記物体（１８）は表面を有し、その触感は前記仮想現実に基づいて想定される触感に適合することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のＶＲ装置。
【請求項４】
前記形成要素（３０）は膨張式スリーブ（３２）として構成されることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載のＶＲ装置。
【請求項５】
前記表面は前記形成要素（３０）により形成されることを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載のＶＲ装置。
【請求項６】
前記物体（１８）は可動部分（３６）を有し、前記位置感知装置（２４）は複数の位置センサ（３８）を有し、該位置センサ（３８）は、前記物体（１８）に取り付けることができるとともに前記可動部分（３６）の動きを感知できることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載のＶＲ装置。
【請求項７】
前記ＶＲ装置（１０）は、前記仮想現実に基づいて想定される匂いに適合する匂いを発生させるための匂い発生器（４０）を備えることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のＶＲ装置。
【請求項８】
前記物体（１８）はロボット（３４）又は人間（３４）であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載のＶＲ装置。
【請求項９】
前記ＶＲ装置（１０）は、前記物体（１８）が前記ＶＲセグメント（１２）内で予め決められた経路に沿って移動するように構成された経路特定手段（４２）を備えることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載のＶＲ装置。
【請求項１０】
前記ＶＲ装置（１０）は、前記物体（１８）が前記ＶＲセグメント（１２）内で無軌道な経路に沿って移動するように構成された経路特定手段（４２）を備えることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載のＶＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想現実を生成し、かつ、表示するためのＶＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ、コンピュータの処理能力の拡大と無線伝送可能なデータ量の増大により、仮想現実（ＶＲ）の概念はますます多くの利用分野へと広がりつつある。ＶＲのコンセプトは、テーマパーク、フィットネススタジオ、又はレクリエーション及びゲームセンターの脱出ゲームで利用でき、このことは例えば特許文献１において説明されている。テーマパーク、フィットネススタジオ、及び脱出ゲームはそれぞれ、利用者が仮想現実に入ることのできるＶＲセグメントを表している。ＶＲめがね等のヘッドマウントディスプレイは典型的にこの目的のために使用される。このようなヘッドマウントディスプレイは、特許文献２において開示されている。
【０００３】
仮想現実の魅力を高めるために、仮想物体を仮想現実に取り込むことができる。これらの物体は、騎士やモンスター等の架空の肖像の形態であり得る。より完全な没入感、すなわちできるだけ現実として感じられる仮想現実の印象を実現するためには、利用者が物体に触れたときに、その物体の外形及び／又は触感が仮想現実に基づいて利用者が想定する外形及び／又は触感と一致しなければならない。利用者が知覚する物体の外形と触感が、仮想現実に基づいて想定される触感からかけ離れていると、没入感は損なわれる。
【０００４】
仮想物体の外形と触感は触覚グローブを使って再現され、これらは「フィードバック装置」とも呼ばれ、仮想現実の利用者により装着される。外形と触感とは密接な関係がある。完全な没入感のためには、利用者は、仮想現実の中のある仮想物体の表面を触ったときに、触覚グローブを介してそれに対応するフィードバックを受けるべきである。目標は、利用者が、自分はその表面に触れているというフィードバックを受けることであり、これは例えば抵抗感という印象により実現できる。しかしながら、それに加えて、触感は仮想現実から想定されるであろうものに対応すべきである。
【０００５】
しかし、本願の優先権日現在入手可能な触覚グローブを使って実現可能な触感は、仮想現実から想定される触感と限定的な程度にしか一致しない。さらに、触覚グローブの使用に必要な技術的及び金銭的投資は非常に高く、これは触覚グローブがあまり使用されていない理由である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０５０４７３号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／００８３００３号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の１つの実施態様の目的は、物体を統合すること、特に自由に動くことができる物体を仮想現実に簡単かつ費用対効果の高い方法で統合することが可能であり、前記物体の外形と触感が仮想現実に基づいて想定されるであろう外形及び触感に対応するようなＶＲ装置を提供することである。
【０００８】
この目的は、特許請求項１に明記されている特徴により達成される。有利な実施態様は従属項の主旨である。
本発明の１つの実施態様は、仮想現実を生成し、かつ、表示するためのＶＲ装置に関し、該ＶＲ装置は、ＶＲセグメントを備え、該ＶＲセグメントの中では少なくとも１人の利用者及び少なくとも１つの物体が自由に動くことができ、ＶＲ装置は、ＶＲセグメント内の利用者の位置と動きに応じてＶＲセグメント内の利用者と物体の位置と動きに対応する仮想現実を生成可能であるとともに利用者に割り当てられたヘッドマウントディスプレイ上で表示可能である手段を有し、また、セグメント内の利用者と物体の位置と動きを感知するための位置感知装置を有し、物体は、少なくともその幾何学形状と大きさの点で、仮想現実に基づいて想定されるであろう外形に適合する外形を有する。
【０００９】
手段は、ＶＲセグメント内の利用者の位置と動きに応じてＶＲセグメント内の利用者と物体の位置と動きに対応する仮想現実を生成可能であるとともに、利用者に割り当てられたヘッドマウントディスプレイ上で該仮想現実を表示可能であり、該手段は、典型的には、位置感知装置からの信号を処理し、それを使って仮想現実を生成する処理ユニットを備える。このようにして生成された仮想現実は、送信機によってヘッドマウントディスプレイに無線で送信され、該ヘッドマウントディスプレイが利用者に仮想現実を表示する。
【００１０】
ＶＲセグメント内の利用者と物体の位置と動きを感知するために、位置感知装置は複数のセンサを備え、該複数のセンサはＶＲセグメント内に配置されるとともに、例えば光学的に位置と動きを感知し、感知した位置と動きをそれらに対応する信号に変換する。
【００１１】
少なくとも１つの物体は、少なくともその幾何学形状と大きさの点で、仮想現実に基づいて想定されるであろう外形に適合する外形を有する。冒頭に記したように、物体は騎士やモンスターとして構成されることができ、これらが仮想現実に取り込まれる。したがって、これらは現実世界内に物理的に存在する物体であり、仮想現実の中にのみ存在する仮想物体ではない。したがって、例えば、利用者が騎士の武器から想定するであろう外形を具備した移動物体を提供することが可能である。特に、騎士は剣や盾の少なくとも一方を持つことができる。物体の外形は、その幾何学形状と大きさの点でこれに適合させることができる。
【００１２】
この提案によれば、没入感を高め、利用者に対して仮想現実の強烈な体験を提供するための簡単かつ費用対効果の高い選択肢がこのように作られる。
さらなる実施態様によれば、ＶＲ装置は１つ以上の形成要素を備え、該形成要素は物体に取付け可能であり、該形成要素の外形は仮想現実に基づいて想定されるであろう外形に適合する。没入感は、ある物体が仮想現実に基づいて想定される場合には、ある物体に実際に遭遇する、という事実により向上する。例えば、モンスターが外向きに延びるひれを有する場合、形成要素はひれを模した形状とすることが可能である。形成要素は、発泡材又は容易に成形できるその他の材料から製作されることができ、もって物体の外形は仮想現実に基づいて想定される外形に容易に適合させることができる。特に、形成要素がある物体に取外し可能に取り付けられる場合には、この物体の外形はたやすく別の仮想現実に適合させることができる。例えば、物体の外形は、１つの仮想現実ではモンスターについて、他の仮想現実では騎士についてシミュレートできる。盾と剣はおもちゃとして入手可能であり、これは安価な形成要素として使用できる。
【００１３】
さらなる実施態様によれば、物体の表面は、仮想現実に基づいて想定されるであろう触感に適合する触感を有する。前述のように、物体は騎士又はモンスターとして構成されることができ、それが仮想現実の中に取り込まれる。この提案によれば、利用者が騎士の武器から予想するであろう触感を有する金属面を具備する物体が提供され得る。モンスターのデザインに応じて、移動物体は毛むくじゃらの、及び／又は湿っぽい表面を有し得る。このような表面は、スーツやケープを使って容易に実現できる。
【００１４】
さらに改良された実施態様において、形成要素は膨張式スリーブとして構成できる。膨張式スリーブは、物体に容易に着脱できる。複数の膨張式スリーブは複数の小空間を有することができ、これらは物体の外形に応じて膨張させても、させなくてもよい。これによって、物体の外形は、仮想現実に基づいて想定されるモンスター又は騎士の外形に素早く適合させることが可能となる。さらに、膨張式スリーブは、より大きい程度まで、又はより小さい程度まで膨張させることができ、それによって圧力が加えられたときにスリーブがへこむ程度を調節できる。それゆえ、仮想現実による利用者の予想に応じて、より大きくへこむ、又はそれほどへこまない形成要素を提供できる。
【００１５】
他の改良された実施態様において、表面は形成要素により形成できる。上述のように、形成要素は主として、物体の外形を仮想現実に基づいて想定される外形に適合させる役割を果たす。すでに説明したように、膨張式スリーブとしての形成要素の実施態様により、へこむ程度をそれによって調節することが可能となる。この実施態様によれば、形成要素はまた外面も形成し、それによって外形及びへこみの程度を特定することに加えて、形成要素は表面の触感も特定する。これによって、特に、物体を様々な仮想現実に適合させやすくなる。
【００１６】
さらなる実施態様において、物体は可動部分を有することができ、位置感知装置は、物体に取付け可能で、可動部分の動きを感知するために使用できる位置センサを有することが可能である。冒頭に記したように、位置感知装置は、それがＶＲセグメント内の利用者と物体の位置と動きを感知することができるように構成される。この目的のために、位置感知装置はＶＲセグメント内に配置された複数のセンサを有するが、これらは物体上又は利用者上には配置されない。それに対して、この実施態様によれば、位置センサは物体の可動部分の上又は中に配置される。これによって、可動部分のわずかな移動も正確に感知でき、没入感が向上する。
【００１７】
他の改良された実施態様は、ＶＲ装置が仮想現実に基づいて想定されるであろう匂いに適合する匂いを発生させるための匂い発生器を備えることを特徴とする。例えば、モンスターが湿っぽい表面を有していれば、匂い発生器により提供されるかび臭い腐敗したような匂いは没入感をさらに高めることができる。
【００１８】
さらなる実施態様によれば、物体はロボット又は人間であり得る。物体がロボットである場合、その位置と動きの感知は、それがＶＲセグメント内で初めて使用される前に決まるという点で、又はロボットが自分の現在位置を位置感知装置に通信することができるという点で、より容易である。人間の場合、位置と動きの感知はより複雑である。人間の位置や動きを事前に特定できる程度は、非常に限られているからである。したがって、物体に取り付けることのできる位置センサは、人間の場合に特に適している。この目的のために、能動的又は受動的「モーションキャプチャマーカ」を使用できる。「モーションキャプチャマーカ」は人間にピン留めすることができ、動きを位置感知装置が読み取れるフォーマットに変換できる。位置センサはまた、人間の口の動きを感知するために使用でき、しかも、感知した動きに対応する、仮想現実に基づいて想定されるであろう音声を生成するためにも使用できる。人間をＶＲセグメント内で動くことができる物体として用いることには、人間が利用者の反応によりよく応答し、それゆえ、ＶＲセグメント内の利用者の体験を強化できるという利点がある。それに加えて、人間は一般に、より柔軟に使用でき、異なる仮想現実により素早く適合させることができる。
【００１９】
さらなる実施態様によれば、ＶＲ装置は経路特定手段を備え、該経路特定手段は、物体がＶＲセグメント内で予め決められた経路に沿って移動するように構成される。この経路特定手段は、物体がロボットの形態である場合に特に有益である。しかしながら、経路特定手段は、物体が人間の形態であっても使用できる。何れの場合も、ＶＲセグメント内の物体の存在をおおむね均等に分散させることができ、ＶＲセグメント内の全利用者がこの物体に接触する蓋然性を最大化できる。
【００２０】
ＶＲ装置は経路特定手段をさらに備えることができ、該経路特定手段は、物体がＶＲセグメント内で無軌道な経路に沿って移動するように構成される。換言すれば、物体は、ＶＲセグメント内でランダムに移動することができる。ＶＲセグメント内での物体のランダムな移動は通常、人間の場合に当然起こる。物体がロボットとして設計された場合、経路は典型的に、例えばロボットがＶＲセグメントから出ないように事前に設定しなければならない。前述のように、これによってロボットの存在がＶＲセグメント全体を通じておおむね均等で、特定の区域が飛ばされないようにすることが可能である。しかしながら、それによりロボットの柔軟性が制限される。他方で、経路特定手段が、物体がＶＲセグメント内で無軌道な経路に沿って移動するように構成されていれば、ロボットは例えば、より長い時間にわたって利用者とやり取りし、利用者の移動を調節できる。これによって没入感がさらに向上する。
【００２１】
本発明の例示的実施態様は、添付の図面に関して以下により詳しく説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるＶＲ装置の基本的平面図。
【図２】本発明によるＶＲ装置の物体表面の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明によるＶＲ装置１０を基本的な平面図で示す。ＶＲ装置１０は、ＶＲセグメント１２を備え、該ＶＲセグメント１２は仮想上の壁により、及び／又は実際の壁１４により境界が定められる。少なくとも１人の利用者１６と少なくとも１つの物体１８がＶＲセグメント１２内で自由に動くことができる。ＶＲ装置１０は、ＶＲセグメント１２内の利用者１６と物体１８の位置と動きに応じてＶＲセグメント１２内の利用者１６と物体１８の位置と動きに対応する仮想現実を生成可能であるとともに利用者１６に割り当てられたヘッドマウントディスプレイ２１上に表示できる手段２０をさらに有する。図の例において、手段２０は中央処理ユニット２２を備える。ＶＲ装置１０には、ＶＲセグメント１２内の利用者１６と物体１８の位置と動きを感知するための位置感知装置２４がさらに併設される。図の例において、位置感知装置２４は、ＶＲセグメント内に配置された４つのセンサ２６を備え、該センサ２６によってＶＲセグメント１２内の利用者１６と物体１８の位置と動きを感知し、感知した位置と動きに対応する信号に変換できる。これらの信号は、例えばデータ線（図示せず）を介して中央処理ユニット２２に送信される。
【００２４】
物体１８は、ＶＲセグメント１２内で自由に動くことができ、表面２８を有し、これは図２に概略的に示されており、それには仮想現実に基づいて想定される触感に適合する触感が付与される。
【００２５】
それに加えて、全部で３つの形成要素３０１〜３０３が物体１８に取外し可能に取り付けられ、形成要素３０の外形は、仮想現実に基づいて想定される外形に適合する。真ん中の形成要素３０は、膨張式スリーブ３２として構成される。
【００２６】
物体１８は、ロボット３４としても、人間としても具現化され得る。図の例では、物体１８はロボット３４として具現化されているが、以下の説明は人間にも同様に当てはまる。
【００２７】
ロボット３４は、ＶＲセグメント１２内で駆動手段（図示せず）により移動することができる。ロボット３４には２つの可動部分３６が併設され、該可動部分３６は半径方向に外側に向かい、少なくとも図１の図の平面に直角に動くことができる。形成要素３０２、３０３のうちの一方が各可動部分３６の自由端に位置付けられる。また、可動部分３８の各々に位置センサ３８も取り付けられ、これらのセンサは位置感知装置２４と通信し、可動部分３６の動きを感知する。
【００２８】
ＶＲ装置１０は、仮想現実にしたがって想定される匂いに適合する匂いを発生させるための匂い発生器４０をさらに備える。
ＶＲ装置１０は以下のように動作する。最初に、仮想現実のテーマが決定される。例えば、仮想現実は、少なくとも１つのモンスターが出没する古い廃墟で起こる。対応する仮想現実は、中央処理ユニット２２に保存される。仮想現実のデザインに基づいて、完全な没入感を得るためにモンスターの表面２８が持たなければならない外形と触感が推測可能である。図２に示されるように、モンスターは魚のような、うろこ状の、湿っぽい、ぬるぬるした表面２８を有することにする。物体１８の表面２８は相応に設計され、物体１８の触感は、その仮想現実に基づいて想定されるであろう、そのモンスターの触覚に適合する。図の例において、形成要素３０の表面２８にこれらの触覚が提供される。
【００２９】
前述のように、膨張式スリーブ３２は真ん中の形成要素３０１を形成する。膨張式のスリーブ３２は、それに触れたときにより大きく、又はより小さくへこむように膨張させることができる。図の例は、魚のような、湿っぽい、ぬるぬるした表面２８を有するモンスターに関わるため、膨張式スリーブ３２は、触ったときに大きくへこむのに十分なだけ膨張される。
【００３０】
形成要素３０はまた、仮想現実に基づいて想定されるであろう外形にも適合する。可動部分３６は、例えばモンスターのひれを表すこともあり、可動部分３８上に配置された形成要素３０２、３０３が相応の形状とされる。
【００３１】
前述のように、仮想現実は廃墟で起こり、モンスターは魚のような、湿っぽい、ぬるぬるした表面２８を有する。したがって、匂い発生器４０はかび臭い腐敗したような匂いを発生させる。
【００３２】
少なくとも１人の利用者１６は、ＶＲセグメント１２に入る前に、ヘッドマウントディスプレイ２１の１つが与えられ、それをめがねのように装着する。その後、ＶＲセグメント１２に入ることができる。利用者はその廃墟の廊下を行き来し、階段を上り下りするように案内され、その中でロボット３４として具現化される物体１８に遭遇する。物体１８はＶＲセグメント１２内で動くことができ、ヘッドマウントディスプレイ２１の中では利用者にモンスターとして表示される。利用者１６の位置と動きが位置感知装置２４により感知され、中央処理ユニット２２に送信される。中央処理ユニット２２は、感知された位置と動きを使ってそれらに対応する仮想現実を生成して、ヘッドマウントディスプレイ２１に送信し、ヘッドマウントディスプレイ２１が仮想現実を利用者１６に対して表示する。
【００３３】
ロボット３４は、ＶＲセグメント１２の床に沿って移動できる歩行ロボットとして具現化されても、又はＶＲセグメント１２の天井又は壁１４から、それに沿ってロボット３４が移動できるようなレールシステムによって吊り下げられてもよい。ロボット３４は経路特定手段４２と併設され、経路特定手段４２が１つ以上の経路を特定し、ロボット３４はＶＲセグメント１２内でそれに沿って移動する。経路特定手段４２は、少なくとも部分的に、中央処理ユニット２２の中のアルゴリズムの形態で実装できる。経路は、一定の、予め決定されたものであっても、又は少なくとも部分的にＶＲセグメント１２の中のある状況に柔軟に適合されてもよい。ロボット３４には、当該ロボット３４が利用者１６の位置を特定できるようにする検出手段（図示せず）を併設することができる。経路特定手段４２が一定の経路を特定する場合、これは、ロボット３４が利用者１６に近付きすぎて、怪我をさせる可能性をなくすことができる。このような状況が想定される場合、ロボット３４は該当する利用者１６が遠ざかるまで、又はロボット３４が代替的な、しかし予め決定された経路を取るまで止まっている。それでもなお、ロボット３４は、接触でき、利用者１６がロボット３４の外形と触覚を感知できる程度まで利用者１６に近付くことができるべきである。
【００３４】
経路特定手段４２が一定の経路を特定しない場合、ロボット３４は利用者１６がロボット３４と接触せざるを得ないような方法で利用者１６に向かって移動できる。その結果、利用者１６は表面２８の触覚と外形を感知する。ロボット３４は、関係する利用者１６と長時間やり取りすることができ、例えば利用者１６がＶＲセグメント１２内で移動速度に合わせてその後について行くことができる。
【００３５】
ロボット３４は音を出すこともできる。この目的のために、顎に似せて設計された可動部分（図示せず）を提供でき、これはロボット３４が音を出すときに動く。これらの音もまた、仮想現実に基づいて予想されるものに対応して設計される。
【００３６】
利用者１６は、ＶＲセグメント１２内をくまなく通り終わると、そこから出て、ヘッドマウントディスプレイ２１を返却する。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ＶＲ装置
１２  ＶＲセグメント
１４  壁
１６  利用者
１８  物体
２０  手段
２１  ヘッドマウントディスプレイ
２２  中央処理ユニット
２４  位置感知装置
２６  センサ
２８  表面
３０，３０１〜３０３  形成要素
３２  スリーブ
３４  ロボット
３６  可動部分
３８  位置センサ
４０  匂い発生器
４２  経路特定手段
【図１】
2021501930.tif 000003
【図２】
2021501930.tif 000004
【国際調査報告】
2021501930.tif 000005
2021501930.tif 000006
2021501930.tif 000007
2021501930.tif 000008
2021501930.tif 000009
2021501930.tif 000010