(57)【要約】【課題】従来の大画面表示装置を用いた仮想現実空間システムにおいて、ユーザは大画面表示装置の前でしかステムを利用できなかった。また仮想現実空間内のコンテンツデータは既に完成されており、変化しないという課題があった。【解決手段】ＶＲサーバから小型端末に情報インデックスをダウンロードし（ステップ２０６）、ＶＲ空間から離れた任意の場所において小型端末によりＶＲ空間内の要素に関して情報を収集し（ステップ２５２）、小型端末からＶＲサーバ内のデータベースを更新する（ステップ２５６）。【効果】大画面表示装置による仮想現実没入空間を共有することによる協調作業の効果に加え、各ユーザによる情報収集の成果を共有することによる相乗効果が期待できる。【選択図】  図１
2004184650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算機内にモデルを持ち、該モデルに基づいて仮想現実（ＶＲ）空間を生成するＶＲサーバと、該ＶＲサーバにより生成された画像を表示する大画面表示手段と、該ＶＲサーバと無線で接続し、局所的なネットワークを構築できる少なくとも１つの小型端末とからなるＶＲシステムにおいて、該小型端末は任意の場所でデータを取得できる手段を有し、ＶＲサーバと接続して前記取得したデータをＶＲサーバに付加する手段を有することを特徴としたＶＲシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、ＶＲ空間内に存在する要素に関連するデータのうち少なくとも１つにＩＤを付与する手段と、ユーザの要求範囲に含まれる要素に関連するデータの持つ該当ＩＤと該ＩＤに付属する項目名を小型端末へ送信する手段と、前記小型端末に送信されたＩＤと項目名に新しいデータを付加する手段、または前記小型端末において新たにＩＤと項目名を生成して新しいデータを付加する手段と、前記小型端末から該データをＶＲサーバへ送信する手段と、該小型端末から送信されたデータを受信し該送信されたデータ中のＩＤに該当するＶＲサーバ内のデータを更新する手段、または該小型端末から送信されたデータをＶＲサーバ内に新しい記憶領域を確保して保存する手段を有することを特徴とするＶＲシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の小型端末とＶＲサーバのデータ通信手段において、あらかじめユーザごとに読み込みレベルを決定してＶＲサーバ内のユーザデータベースに保存する手段と、前記ＶＲ空間内に存在する要素の各データについて読み込みレベルを設定する手段と、前記要素に対応するデータを読み込みレベルに応じて分類する手段を有し、前記ユーザの要求範囲に含まれる該当ＩＤのうち、ユーザの読み込みレベルと同等あるいは低い読み込みレベルのデータを持つＩＤと項目名を小型端末へ送信する手段により、前記ユーザの読み込みレベルに応じたデータのみを送信することを特徴とするＶＲシステム。
【請求項４】
請求項２に記載の小型端末とＶＲサーバのデータ通信手段において、あらかじめユーザごとに書き込みレベルを決定してＶＲサーバ内のユーザデータベースに保存する手段と、ユーザからＶＲサーバに対して書き込み要求があったＩＤに該当するデータが存在する場合に、前記ユーザの書き込みレベルに応じてデータ更新処理を行う手段を有することを特徴とするＶＲシステム。
【請求項５】
請求項３および４に記載のユーザデータベースに関して、ユーザデータベースは管理者のみが更新できる領域と、該当ユーザおよび管理者が更新できる領域とからなり、前記書き込みレベル、読み込みレベルは管理者のみが更新できることを特徴とするＶＲシステム。
【請求項６】
請求項１の大画面表示手段は、複数の映像提示用計算機による並列処理により大画面表示装置に画像を表示する手段であり、新しく表示内容に関するデータが付加あるいは更新されたＶＲ空間内の要素を含む空間を表示する映像提示用計算機に対して、画像の再描画時に前記新しい表示内容に関するデータを反映するようにＶＲサーバが指示を出すことを特徴とするＶＲシステム。
【請求項７】
請求項４に記載のデータ更新処理は、ユーザの書き込みレベルとユーザから書き込み要求があったＩＤに該当するＶＲサーバ内のデータの書き込みレベルとを比較し、該ユーザの書き込みレベルがＶＲサーバ内の既存データよりも上位の場合にデータを上書きし、前記以外の場合はＶＲサーバ内に新しい記憶領域を確保して、新しいＩＤを付与してデータを保存することを特徴としたＶＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は大画面表示手段とＶＲサーバとからなるＶＲ空間システムにおいて、ユーザが任意の場所で小型端末を持ちデータを収集しＶＲシステムに反映するＶＲシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の仮想現実空間を教育に利用するもので、大画面ディスプレイが設置された教室において複数の生徒がネットワーク接続されたディスプレイ付き端末装置を用いて、大画面ディスプレイに提示されるＶＲ空間内のアバタを操作することにより学習を深めるシステムである。生徒が操作する各アバタの独立視点の映像を各端末に表示することを特徴とする．また各種構造物などのオブジェクトの時間的な変遷に関するデータを蓄積しておくことにより、要求に応じてリアルタイムにオブジェクトの変遷を観察することができる（たとえば特許文献１乃至３）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３５２９２３号公報
【特許文献２】
特開２００１−３２４９１３号公報
【特許文献３】
特開２００１−３２４９１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は、ＶＲ空間が提示される大画面ディスプレイの前にいないときは、生徒は該当システムを利用した学習を行うことができない。また既に完成した教材モデルの中をウォークスルーするものであり、最初にデータとして保持されている以上の情報を得ることはできない。
これらの課題により、該ＶＲ空間においてユーザが行う行動は限られ、ＶＲシステムの効果と可能性を制限している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、ＶＲ空間から離れた任意の場所において小型端末によりＶＲ空間内の要素に関して情報を収集する手段と、小型端末からＶＲサーバ内のデータベースを更新する手段を有するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１から図３を用いて本発明を教室で利用する場合の実施例を説明する。まず図１を用いてシステム構成の説明を行う。教室の前方の壁面には大画面表示装置１を設置してＶＲ没入空間４を構築する。ＶＲサーバ３に保持された情報を元に映像提示用ＰＣ５が画像描画処理を行い、プロジェクタにより前記大画面表示装置１に学習用コンテンツが投影される。大画面表示装置１と映像提示用ＰＣ５とプロジェクタなどの映像投影装置による表示手段を、大画面表示手段２とする。学習用コンテンツは、教師が管理者端末７を用いて制御する。また生徒は携帯端末９を持ち、ＶＲサーバ３から情報を取得することができると共に、外部へ持ち出して情報を収集し、再びＶＲサーバ３に情報を格納することが可能である。なお管理者端末７、携帯端末９は無線ネットワーク接続装置１１を介してＶＲサーバと通信ができるものとする。
【０００７】
次に授業の流れに沿って、図２と図３のフローチャートを用いてシステムの動作を説明する。教師は管理者端末７を用いて、授業の目的に応じて大画面表示装置１に表示するコンテンツをＶＲサーバ３に指定する（ステップ１００）。ＶＲサーバ３は指定されたＶＲ空間内のオブジェクトの描画を映像提示用ＰＣ５に指示し（ステップ１０２）、該映像提示用ＰＣ５は画像を描画して大画面表示装置１に表示する（ステップ１０４）。次に生徒は各自の携帯端末９を持ち、ＶＲサーバ３内の情報を得るために情報インデックスを要求する（ステップ２００）。このときユーザの携帯端末９からＶＲサーバ３へ要求元のユーザＩＤ４２を送信する。
【０００８】
情報インデックスについて図５を用いて説明する。ＶＲサーバ３は、ＶＲ空間に含まれるオブジェクトおよび各種情報へのリンク（以下オブジェクトと呼ぶ）に対するオブジェクトデータ４０の集合であるオブジェクトデータベース２０と、システムを利用するユーザに関するユーザデータ５８の集合であるユーザデータベース２２とを持つ。ユーザデータベース２２はセキュリティの必要性に応じて暗号化することも可能である。各オブジェクトデータ４０は、オブジェクトごとに付与されたオブジェクトＩＤ２４とオブジェクト名２８、さらに該オブジェクトに関する複数のデータのうち種類の異なるデータを分類するために付与されるデータＩＤ２６、データ名３０を用いて特定される。ステップ２００により管理者端末７あるいは携帯端末９からＶＲサーバ３へ情報インデックスが要求されると、そのとき大画面表示装置１に提示されているＶＲ空間内のオブジェクトに対する、オブジェクトＩＤ２４、オブジェクト名２８、データＩＤ２６、データ名３０の一覧を作成する。さらに前記一覧から前記要求を行ったユーザの読み込みレベル４８を確認し（ステップ２０２）、該読み込みレベル４８と同等あるいは下位の読み込みレベル３５を持つオブジェクトデータ４０に関する情報を前記一覧から取り出したものを情報インデックスとする。
【０００９】
つづいて図３のフローチャートの説明に戻る。ＶＲサーバ３は携帯端末９からの要求を受けてユーザの読み込みレベル４８を確認し（ステップ２０２）、情報インデックスを作成し（ステップ２０４）、無線ネットワーク接続装置１１を経由して生徒の持つ携帯端末９へ送信する（ステップ２０６）。前記無線ネットワーク接続装置１１を介したデータ通信において、送受信するオブジェクトデータ４０を暗号化することも可能である。
【００１０】
ここで生徒がより詳細な情報を求める場合を考える。生徒は受信した情報インデックスの中から詳細を知りたいオブジェクトデータ４０を選択する。すると、携帯端末９より前記オブジェクトデータ４０のオブジェクトＩＤ２４とデータＩＤ２６を、無線ネットワーク接続装置１１を経由してＶＲサーバ３に送信する（ステップ２０８）。ＶＲサーバ３は要求のあった事項について、該当するオブジェクトデータ４０を選択し、携帯端末９へ返信する（ステップ２１０）。以上の実施例により生徒はＶＲサーバ３内のオブジェクトデータ４０を参照することができる。また、オブジェクトデータ４０にはキーワード３２が含まれ、ユーザは携帯端末９からステップ２００においてキーワード３２を指定することにより、該キーワード３２を含むすべてのオブジェクトデータ４０の情報を得ることもできる。
【００１１】
さらに、生徒は携帯端末９にダウンロードした情報インデックスの一部を携帯端末９に保存して教室の外へ持ち運ぶことができる。ステップ２０６により生徒は情報インデックスを受信し、その中から情報を追加しようとするオブジェクト名２８とデータ名３０を選択し、選択されたオブジェクトデータ４０を携帯端末９内に保存する（ステップ２１２）。生徒は前記携帯端末９を持ち、コンテンツで表示された場所や、コンテンツに関する資料が得られる図書館などへ出かけ（ステップ２５０）情報を収集し、既に携帯端末９内に存在するオブジェクトデータ４０の内容を更新する場合には該オブジェクトデータ４０に含まれる情報３５〜３８を編集し、また携帯端末９内に含まれるオブジェクトデータ４０の内容に該当しない情報を付加する場合には新しいオブジェクトデータ４０を作成する（ステップ２５２）。
【００１２】
新しくオブジェクトデータ４０を作る場合は、携帯端末９において作成したことを示すコードを含む新しいオブジェクトＩＤ２４あるいはデータＩＤ２６を付与する。また移動してデータ収集を行う必要がない場合は、ステップ２５０とステップ２５４を省略し、ＶＲ没入空間４内で前記ステップ２５２を行うことも可能である。前記オブジェクトデータ４０を含む携帯端末９を教室に持ち帰り（ステップ２５４）、無線ネットワーク接続装置１１を経由してＶＲサーバ３内の該当するオブジェクトＩＤ２４のデータ保存領域に、オブジェクトデータ４０を送信する（ステップ２５６）。ＶＲサーバ３はオブジェクトデータ４０の更新、追加処理を行う場合は、該オブジェクトデータ４０の保存先としてオブジェクトデータベース２０を選択する（ステップ２５８）。
【００１３】
ＶＲサーバ３は、送信されたデータと同じオブジェクトＩＤ２４とデータＩＤ２６を持つＶＲサーバ内のオブジェクトデータ４０の書き込みレベル３４と登録ユーザ３６の書き込みレベル４６を確認して（ステップ２６０）、既存のオブジェクトデータ４０の書き込みレベルより登録ユーザ３６の書き込みレベル４６が上位の場合にのみオブジェクトデータ４０を上書きする（ステップ２６２）。また前記以外の場合には、オブジェクトデータベース２０内に新しい領域を確保し、書き込みレベル３４が低いために採用されないオブジェクトデータ４０であることを示すコードを含むデータＩＤ２６を付与して保存する（ステップ２６２）。
【００１４】
オブジェクトデータベース２０内に存在するオブジェクトデータ４０を削除する場合は、書き込みレベルに対する処理と同様に、前記既存のオブジェクトデータ４０の書き込みレベル３４と削除処理を要求したユーザの書き込みレベル４６を比較し、ユーザの書き込みレベル４６が上位の場合のみオブジェクトデータ４０の削除を可能とする。
【００１５】
この方法により、通常の場合において生徒が他の生徒によって書き込まれたオブジェクトデータ４０の上書きや削除を行うことはできない。また携帯端末９により新しく作成されたオブジェクトデータ４０は、オブジェクトデータベース２０内に新しい領域を確保して保存する（ステップ２６２）。このとき前記オブジェクトデータ４０のデータＩＤ２６を携帯端末９独自の系列からオブジェクトデータベース２０用のＩＤ決定ルールに従い置き換える。すなわち、携帯端末９においてデータＩＤ２６はユーザＩＤ４２に連番がついているものであり、オブジェクトデータベース２０内では、同一のオブジェクトＩＤ２４を持つオブジェクトデータ４０に対する連番のデータＩＤ２６を振り直す。また大画面表示装置１に表示されているオブジェクトの表示に関する情報に変更があった場合には、ＶＲサーバ３から映像提示用ＰＣ５へ、再描画時に新しい情報を参照するように指示を出す（ステップ２６４）。以上の実施例により、生徒は教室において大画面表示装置１に提示された教育コンテンツを利用してＶＲ没入空間４を共有する他の生徒との協調作業の効果に加え、自らが情報収集を行うことや、他の生徒の情報収集の成果を参照することなどによる学習の相乗効果が得られる。さらに該コンテンツに関する問題や情報を携帯端末９にダウンロードして持ち帰ることができるため、場所や時間に制約を受けない学習が可能となり、自発的な学習効果が期待できる。なお本実施例は教室でのＶＲシステムの利用例であるが、この他にもデザインや設計などの分野にも応用が可能である。
【００１６】
また別の実施例として、教師からの問題に生徒が回答する例について説明する。まず図３を用いて教師が授業を行う前に問題形式のオブジェクトデータ４０をＶＲサーバに登録しておく処理について説明する。教師が管理者端末７を用いてコンテンツについての情報インデックスを要求し（ステップ２００）、ＶＲサーバは読み込みレベル４８を確認し（ステップ２０２）、要求された情報インデックスを作成して（ステップ２０４）管理者端末７へ送信する（ステップ２０６）。教師は情報インデックスの中から問題を作成するオブジェクトデータ４０を選択し、管理者端末７を用いて新しく問題オブジェクトデータ４０を作成する（ステップ２５２）。このとき、前記問題オブジェクトデータ４０には、問題であることを示すデータＩＤ２６が付与される。
【００１７】
また前記問題オブジェクトデータ４０の答えとなり得るＶＲサーバ３内のオブジェクトデータ４０を隠蔽データとして、該隠蔽データのオブジェクトＩＤ２４とデータＩＤ２６を、前記問題オブジェクトデータ４０のデータ３８内に登録しておく。その後、該問題オブジェクトデータ４０のコピーを管理者端末７内に保存してから、ＶＲサーバ３へ該問題オブジェクトデータ４０を送信する（ステップ２５６）ＶＲサーバ３はオブジェクトデータベース２０を選択して（ステップ２５８）管理者端末からのアクセスであることを書き込みレベル４６により確認し（ステップ２６０）、問題オブジェクトデータ４０を蓄積する（ステップ２６２）。またステップ２５２により複数の問題オブジェクトデータ４０を作成し、その後まとめてステップ２５６のＶＲサーバ３への送信処理を行うこともできる。ステップ２５２からステップ２６２の処理を繰り返すことにより、コンテンツに関する問題を用意する。
【００１８】
次に図３と図４と図６を用いて問題と回答の処理としてテストを行う例を説明する。教師はＶＲサーバ３に対して通常の授業モードからテストモードへの移行を要求する（ステップ３００）。ＶＲサーバ３はテスト中の生徒からのアクセスに関してオブジェクトデータベース２０へのアクセスフラグ２１を書き込み不可に変更し、ユーザデータベース２２中の回答データ記憶領域５６へのアクセスフラグ５２を書き込み可能に変更する（ステップ３０２）。次に教師は問題を行うＶＲコンテンツの場面を指定し（ステップ３０４）、該ＶＲサーバ３は映像提示用ＰＣ５に描画を要求し（ステップ３０６）、前記ＶＲコンテンツを表示する（ステップ３０８）。教師は問題オブジェクトデータ４０を指定し、管理者端末７からＶＲサーバ３へ該問題オブジェクトデータ４０に対応するオブジェクトＩＤ２４とデータＩＤ２６が送信され、テストを受ける生徒の携帯端末９に該問題オブジェクトデータ４０を強制的に送信するように要求する（ステップ３１０）。
【００１９】
ＶＲサーバ３は該当問題オブジェクトデータ４０中に含まれる、隠蔽データのオブジェクトＩＤ２４とデータＩＤ２６を確認し、隠蔽データに該当するオブジェクトデータベース２０内のオブジェクトデータ４０の読み込みレベル３５を上位に変更し、生徒が問題に対して回答を行う間に参照できないように設定する（ステップ３１１）。その後前記問題オブジェクトデータ４０がＶＲサーバ３から携帯端末９へ送信される（ステップ３１２）。送信される前記問題オブジェクトデータ４０には隠蔽データのリストも含まれ、携帯端末９内に保存されているオブジェクトデータ４０のうち、隠蔽データに該当するものは生徒が閲覧できないように設定される。
【００２０】
生徒は携帯端末９を用いて、受信した該問題オブジェクトデータ４０に対する回答を、新しく回答データ６０として作成し、このとき問題に対する回答であることを意味する回答ＩＤ５０を付与する（ステップ２５２）。テストモードの間も生徒は携帯端末９を利用してＶＲサーバ３へアクセスし、問題に対する隠蔽データ以外のオブジェクトデータ４０を参照することができるが、ＶＲサーバ３内のオブジェクトデータ４０の上書きや追加を行うことはできない。回答データ６０を作成した後、該回答データ６０を携帯端末９からＶＲサーバ３へ送信する（ステップ２５６）。ここで回答時に生徒が携帯端末９内に蓄積された問題の答えにあたるオブジェクトデータ４０から前記問題の回答を不正に入手してしまった場合をチェックするため、携帯端末９から回答データ６０を送信する際に、回答データ６０に対して自動的に回答中に参照したオブジェクトデータ４０を添付してＶＲサーバ３へ送信することも可能である。
【００２１】
回答データ６０を受信したＶＲサーバ３は保存先としてユーザデータベース２２を選択し（ステップ２５８）、アクセスフラグ５０を確認した後（ステップ２６１）、該生徒に割り当てられたユーザデータ５８中の回答データ記憶領域５６に前記回答データ６０を蓄積する（ステップ２６２）。教師がテストモードの終了を要求すると（ステップ３５０）、ＶＲサーバ３は生徒からのアクセスに関してオブジェクトデータベース２０のアクセスフラグ２１を書き込み可能に変更し、またユーザデータベース２２中の前記ユーザの回答データ記憶領域５６のアクセスフラグ５０を書き込み不可に変更する（ステップ３５２）。さらに生徒が参照できないように設定されていた、問題に対する隠蔽データの読み込みレベル３５を通常モードに変更する（ステップ３５３）。
【００２２】
テストが終了した後に必要に応じて教師が採点や評価を行う場合は、管理者用端末７を用いてＶＲサーバ３に保存された中から必要なオブジェクトＩＤ２４とデータＩＤ２６とユーザＩＤ４２を指定し（３５４）、ＶＲサーバ３が該当する回答データ６０を管理者用端末７へ送信する（ステップ３５６）。該回答データ６０を受け取った教師は採点や評価を行い（ステップ３５８）、必要に応じてＶＲサーバ３へ携帯端末９への結果の送信や、大画面表示装置１上での結果の表示を要求する。
【００２３】
まず管理者端末７からＶＲサーバ３へ、携帯端末９への結果の送信を要求すると（ステップ３６０）、ＶＲサーバ３はテストの成績や模範解答などの情報を携帯端末９へ送信する（ステップ３６２）。また管理者端末７からＶＲサーバ３へ、結果の大画面表示装置１での表示を要求すると（ステップ３６４）、ＶＲサーバ３は大画面表示手段２に描画を要求し（ステップ３６６）、該大画面表示手段２は正答率の統計資料や試験の結果、あるいは該情報を反映して変化したオブジェクトなどを表示する（ステップ３６８）。最後にテストで使用するためにＶＲサーバ３内に蓄積されたすべての問題オブジェクトデータ４０をＶＲサーバから削除する（ステップ３７０）。なお本実施例は教師と生徒間の問題と回答の例を挙げたものであるが、他にもアミューズメント施設での多人数参加型ゲームや、展示会のアンケートなどにおいての利用も可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＶＲ没入空間に提示されたコンテンツを多人数で利用し、任意の場所へ小型端末コンテンツを持ち運んで情報を収集し、持ち帰ってＶＲコンテンツに反映することにより、多人数で協調作業を行う効果に加えて、場所や時間に制約を受けずに自らが広く情報収集を行うことができ、また他ユーザの情報収集の成果を参照することによる知識共有などの相乗効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のシステム概要図である。
【図２】ＶＲコンテンツ表示のフローチャートである。
【図３】携帯端末とＶＲサーバ間のデータ処理のフローチャートである。
【図４】管理者端末とＶＲサーバ間のデータ処理のフローチャートである。
【図５】ＶＲサーバ内のデータ構成図である。
【図６】回答データ記憶領域内の回答データ構成図である。
【符号の説明】
１．大画面表示装置、３．ＶＲサーバ、７．管理者端末、９．携帯端末、２０．オブジェクトデータベース、２２．ユーザデータベース、２０６．情報インデックスのダウンロードステップ、２５２．ＩＤに対する情報付加ステップ、２５６．ＩＤと付加情報のアップロードステップ、２６２．情報蓄積ステップ
【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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