(57)【要約】【課題】一種のユーザーに地球外の体性感覚体験を与える方法を提供する。【解決手段】ユーザーに、水中呼吸設備セットを装備させる。ユーザーに、次のような水中環境を持たせる。ユーザーはこの環境を利用する際、この環境はユーザーに浮力を提供し、コンピュータで実現する仮想現実システムはユーザーに、仮想の地球外環境を演出する。この仮想現実システムは、ユーザーの、仮想現実環境以外のその他の物体に対する視知覚の獲得を遮断し、それにより、ユーザーは水中環境に提供される浮力状態で仮想現実環境を体験できる。この浮力状態は、仮想現実環境の体験を深める使用状況に応じて自動的に行う視野角の制御を、少ない設定で実現する。
2010541306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーに、一種の地球外での体性感覚体験を与える方法であって、
ユーザーに水中呼吸装置セットを提供する、ユーザーに水中環境を持たせる、同環境は、ユーザーに浮力を提供する、しかも、ユーザーは、この水中環境を利用する際、コンピュータで実現する仮想現実システムを使用して、ユーザーに地球外の仮想現実環境モデリングを演出する、この仮想現実システムは、ユーザーの、仮想現実環境以外の物体に対する視知覚の獲得を遮断する、それにより、ユーザーが、水中環境に提供される浮力状態で、仮想現実環境を体験である、この浮力状態は、仮想現実環境での体験を強化できる、とのことが含まれる。
【請求項２】
請求項１記載の方法によると、その内、コンピュータで実現する仮想現実システムは、水中環境の少なくとも1つの表面には仮想現実環境の表示を提供する。
【請求項３】
請求項２記載の方法によれば、前記表面の少なくとも1つは、水中環境の少なくとも1面の壁にある。
【請求項４】
請求項１記載の方法によれば、記述のコンピュータで実現する仮想現実システムには、ユーザーに着用させるHMDシステム(i)が含まれ、このシステムには、ユーザー頭部少なくとも1つの位置パラメーターを確定用のセンサーが少なくとも1つ含まれ、このディスプレイシステムとセンサーはコンピュータで実現する仮想現実システムの一部を構成する。
【請求項５】
請求項１記載の方法によれば、所述のコンピュータで実現する仮想現実システムには、ユーザーに着用させるHMDシステム(i)が含まれ、このシステムには、ユーザー頭部の運動を追跡用のセンサーが少なくとも1つ含まれ、このディスプレイシステムとセンサーは、コンピュータで実現する仮想現実システムの一部を構成する。
【請求項６】
請求項１記載の方法によれば、所述のコンピュータで実現する仮想現実システムには、仮想現実システムによる宇宙体験モデリングが含まれる。
【請求項７】
請求項１記載の方法によれば、更に、水中環境におけるユーザーの浮力を、必要な水準に調整することも含まれる。
【請求項８】
請求項１記載の方法によれば、更に、ユーザー関連の位置を監視し、しかも、その位置に対応する方法による仮想現実環境の調整が含まれる。
【請求項９】
請求項２記載の方法によれば、更に、光源からの水中環境への光伝導遮断が含まれる。
【請求項１０】
請求項９記載の方法によれば、更に、水中環境の上表面に漂う光吸収材料による光源遮断が含まれる。
【請求項１１】
一種のユーザーに地球外での体性感覚体験シミュレーションの方法であって、この方法には、ユーザーに、HMDシステム(i)を着用させる、このシステムには、ユーザー頭部の少なくとも1つの位置または運動パラメーターを確定用の少なくとも1つのセンサー、及び水中呼設備(ii)が含まれる、ユーザーにこのような水中環境を持たせる、しかも、ユーザーはこの環境を利用する際、この環境は、ユーザーに浮力を提供し、ユーザーのHMDシステムに、仮想現実映像を送信する、この仮想現実映像は、ユーザー頭部少なくとも1つの位置または運動の変動を測定用少なくとも1つのセンサーによる測定結果に従い、リアルタイムに変更される、それにより、ユーザーは、この水中環境に提供される浮力の状態で、HMDシステムに提供される仮想現実映像を体験できる、この浮力は、ユーザーの、仮想現実環境に対する体験を深める、などの内容が含まれる。
【請求項１２】
請求項１１の方法によると、更に、ユーザーの浮力の調整が含まれる。
【請求項１３】
請求項１２の方法によると、その内、水中呼吸装置でユーザーの浮力を調整する。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法によると、その内、ユーザーの浮力状態の調整は、ユーザーが着用する浮力制御機構にある液面の増減で実現する。
【請求項１５】
一種のユーザーに「地球外の」体性感覚体験を提供できる仮想現実装置であって、この装置には、1つの、ユーザーの没入できる水中環境、及び水中環境でユーザーに、仮想現実環境を演出できるコンピュータで実現する仮想現実システムが含まれる、この仮想現実環境は、地球外の情景のモデリングをする、しかも、ユーザーの、仮想現実環境以外の物体に対する視知覚の獲得を遮断する。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置に基づき、その内のコンピュータで実現する仮想現実システムには、1つのHMDシステムが含まれる、このシステムには、ユーザー頭部の少なくとも1つの位置と運動パラメーターを確定用のセンサーが少なくとも1つ含まれる、このシステムとセンサーは、コンピュータで実現する仮想現実システムの一部分を構成する、このHMDシステムと水中呼吸設備とのインテグレートで、水中環境での運転が可能となり、ユーザーの活用に提供する。
【請求項１７】
請求項１５記載の装置に基づき、その内のコンピュータで実現する仮想現実システムには、水中環境で仮想現実環境を提供する表示装置の外部ディスプレイが含まれる。
【請求項１８】
請求項１５記載の装置に基づき、更に、1つの水中呼吸装置が含まれる。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置に基づき、その内の水中呼吸装置は少なくとも、後述状況の一つにあたるものとする、1つの閉鎖回路呼吸システム、または、1つのユーザーに吐き出された気体を岸に送気できる岸/水面給気システム。
【請求項２０】
請求項１７記載の装置に基づき、更に、仮想現実システムの表示装置のホワイトバランスを取らせる1つのカラーフィルターシステムが含まれる。
【請求項２１】
請求項１５記載の装置に基づき、その内の水中環境には、少なくとも、1枚の鏡が含まれ、鏡は、水中環境で仮想現実環境の映像を投射できる位置に置かれる。
【請求項２２】
請求項１５記載の装置に基づき、所述の水中環境には、1つの「包み込まれた協調的な視環境」が含まれ、それは、ユーザーの知覚にとっては仮想現実環境外に存在するものを、遮蔽できる。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置に基づき、所述の「包み込まれた協調的な視環境」には、暗黒の無反射表面システムが含まれる。
【請求項２４】
請求項１５記載の装置に基づき、更に、ユーザーの浮力状態を制御する浮力制御機構が含まれる。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置に基づき、所述の浮力制御機構は、調整可能な流体ポケットを持つ浮力ジャケットである。
【請求項２６】
請求項１５記載の装置に基づき、更に、ユーザーへの音声データ伝送用の音声コンポーネントが含まれる。
【請求項２７】
請求項１５記載の装置に基づき、更に、ユーザーへの触覚データ伝送用の触覚コンポーネントが含まれる。
【請求項２８】
請求項２７記載の装置に基づき、所述の触覚コンポーネントにはコンピュータで実現する仮想現実システムとのインタフェースがある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に水中シミュレーション体験に関係する。特に水中システムを使用し、地球外での体験をシミュレートする。
【０００２】
[関連出願]
本出願はそれぞれ、2007年8月27日と2007年12月21日に、提出したアメリカのシリアルナンバー60/966,239と61/008,946の暫定特許に基づき、それらの優先権を要求する。よって、それらに対する完全情報開示はこの相互参照に組み込まれた。
【背景技術】
【０００３】
先行技術からも分かるように、ユーザーに仮想現実システムを提供できる。この種類システムの能力は向上を遂げ、よりよい映像品質と、より一層のコストダウンを実現し、現実世界素材との統合能力を高めたため、よりいっそう実在的な体験を提供できる。当面、仮想現実システムの魅力は、ユーザーの視覚と聴覚に集中している。
【０００４】
無重力水中訓練は、既知の地上における微小重力環境の訓練方法の1つである、この訓練システムは、水中実験室と同時に、宇宙飛行士の訓練に用いられる。
【０００５】
US特許5,271,106及び、US特許出願2004/0086838に開示されたように、水中環境に用いる水中体験シミュレーション技術が複数存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術課題は、ユーザーに、地球外環境体験の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するには、次の内容が含まれる。ユーザーに、水中呼吸設備を装備させ、このような水中環境を持たせる。ユーザーはこの環境を利用する際、この環境はユーザーに浮力を提供し、コンピュータで実現する仮想現実システムにより、ユーザーに仮想の地球外の視環境を演出する。この仮想現実システムは、ユーザーの、仮想現実環境以外その他の物体に対する視知覚の獲得を遮断する、よって、ユーザーは水中環境に提供された浮力状態で仮想環境を体験できる。この浮力状態は仮想現実環境の体験を強化する。
【０００８】
関係実施例では、コンピュータで実現する仮想現実システムには、少なくとも、1つの水中環境の表面に存在する仮想現実ディスプレイが含まれる。
【０００９】
一層進んでいる関連実施例に記述された表面とは水中環境の少なくとも一面の壁である。
【００１０】
別種のコンピュータで実現する仮想現実関連の実施例では、ユーザーに、ヘッドマウンドディスプレイ(以下、HMD)システム(i)を着用させ、このシステムには、ユーザー頭部の、少なくとも1つの位置パラメーターを確定用センサーが少なくとも1つある。このディスプレイシステムとセンサーは、コンピュータで実現する仮想現実システムの一部を構成する。
【００１１】
また、別種のコンピュータで実現する仮想現実関連の実施例では、ユーザーに、HMDシステム(i)を着用させ、このシステムには、ユーザー頭部の運動を追跡用運動追跡センサーが少なくとも1つある。このディスプレイシステムとセンサーは、コンピュータで実現する仮想現実システムの一部を構成する。
【００１２】
また、別種のコンピュータで実現する仮想現実関連の実施例では、仮想現実システムで宇宙での体験をモデリングする。
【００１３】
また、別種の関連実施例では、ユーザーの水中環境での浮力は、必要となる水準に調整される。
【００１４】
また、別種の関連実施例では、1つのユーザー関連の位置は監視され、しかも、仮想現実環境はこの位置に基づき、調整可能である。
【００１５】
また、別種の関連実施例には、1つの光源からの光の水中環境への伝導を遮断する方法が含まれる。
【００１６】
一層進んだ関連実施例には、水中環境表面に浮かんでいる光線吸収材料で、光源を遮蔽する方法が含まれる。
【００１７】
別種の実施例では、本発明は、ユーザーに、地球外での体性感覚体験を与える方法を提供できる。この方法には、次の内容が含まれる。ユーザーに、HMDシステム(ｉ)を着用させる、このシステムには、ユーザー頭部の少なくとも1つの位置または運動パラメーターを確定用センサーが少なくとも1つ含まれる。このディスプレイシステムとセンサーはコンピュータで実現する仮想現実システムの一部分を構成する。水中呼吸設備(ii)。ユーザーに、このような水中環境を持たせる、ユーザーはこの環境を利用する際、この環境は、ユーザーに浮力を提供し、ユーザーのHMDシステムに、仮想現実映像を送信する。この映像は、ユーザー頭部少なくとも1つの位置または運動の変動を測定用少なくとも1つのセンサーによる測定結果に従い、リアルタイムに変更される。それにより、ユーザーは、この水中環境に提供される浮力の状態で、HMDシステムに提供される仮想現実映像を体験できる。この浮力は、ユーザーが仮想現実環境に対する体験を深める。
【００１８】
また、別種関連実施例では、ユーザーの浮力は調整される。
【００１９】
また、いっそう進んだ関連実施例では、ユーザーの浮力は水中呼吸装置に調整される。
【００２０】
また、ある関連実施例では、ユーザーの浮力状態は、ユーザー着用の浮力制御機構にある液面の増減により実現する。
【００２１】
本発明のもう一種の実施例は、ユーザーに、地球外での体性感覚体験を提供できる仮想現実装置を指向とする。この装置には、1つの水中環境と、水中環境でユーザーに仮想現実環境を展示するコンピュータ仮想現実システムが含まれる。水中環境で、ユーザーは水中に没入することができる。仮想現実システムは、地球外情景のモデリングをして、しかも、ユーザーの、仮想現実環境以外の物体に対する視知覚の獲得を遮断する。
【００２２】
ある関連実施例では、コンピュータで実現する仮想現実システムにはHMDシステムが含まれる、このディスプレイシステムには、ユーザー頭部の少なくとも1つの位置と運動パラメーターを確定用センサーが少なくとも1つ含まれる。このディスプレイシステムとセンサーは、コンピュータで実現する仮想現実システムの一部分を構成する。このHMDシステムと水中呼吸設備とのインテグレートで、水中環境での運転が可能となり、ユーザーの活用に提供する。
【００２３】
別種のコンピュータで実現する仮想現実システム関連の実施例では、水中環境で仮想現実環境を提供できる表示装置の外部ディスプレイが含まれる。
【００２４】
もう1つの関連実施例では、この装置には水中呼吸装置が含まれる。
【００２５】
もう1つ一層進んだ関連実施例では、水中呼吸装置は、少なくとも、下記状況どちらの1つにあたるものとする。1つの閉鎖回路呼吸装置または、ユーザーが吐き出した気体を岸にある水面給気システムに送気できる。
【００２６】
もう1つの関連実施例では、設備には1つのカラーフィルターシステムを持つ視覚インタフェースが含まれる。
【００２７】
また別種の関連実施例では、水中環境には少なくとも1枚の鏡が含まれる。鏡は、表示装置から仮想現実環境を投射できる位置に置かれる。
【００２８】
もう1つ関連実施例では、水中環境には、1つの包み込まれた協調的な視環境が含まれる、それは、ユーザーの知覚にとっては仮想現実環境外のものを、遮蔽できる。
【００２９】
ある進んだ関連実施例では、包み込まれた協調的な視環境には暗黒の無反射表面システムが含まれる。
【００３０】
別種の関連実施例では、ユーザーの浮力状態を制御する浮力制御機構が含まれる。
【００３１】
ある一層進んだ関連実施例では、浮力調整機構は調整可能な流体ポケットの浮力ジャケットである。
【００３２】
別種の関連実施例では、ユーザーへの音声信号転送用音声コンポーネントが含まれる。
【００３３】
もう一別種の関連実施例では、1つのユーザーへの触覚信号転送用の触覚コンポーネントが含まれる。
【００３４】
もう1つある進んだ実施例では、触覚コンポーネントにはコンピュータで実現する仮想現実システムとのインタフェースがある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
下記の詳細説明及び図面を参照し、前述の本発明の特徴は、よりいっそう簡単に理解できる。
【図１】ユーザーが本発明の実施例の１つに従い、水中環境で、水中呼吸設備とHMD仮想現実システムを装備する状況を示す図である。
【図２】ユーザーが本発明のもう１つの実施例に従い、水中呼吸設備を装備していると同時に、水中環境で外部ディスプレイシステムに提供される場面を示す図である。
【図３】ユーザーが本発明もう１つの実施例に従い、水中環境で、水中呼吸装置を装備し、外部のディスプレイを見ている場面を示す図である。本発明のある実施例によれば、このディスプレイは少なくとも1枚の水中環境にある鏡を提供し、ディスプレイに表示される映像をユーザーの視野に反射する。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
定義。本説明と添付の特許請求範囲では、下記の術語は、前後の文脈には別段の特定意味がない限り、後述の含意があるものとする。
【００３７】
ユーザーの「体性感覚」とは、ユーザーが自分の感覚器官及びその他の感覚受容器で感じる体験をいう。
【００３８】
「仮想現実システム」とは、コンピュータに基づいたユーザーに仮想現実環境を演出するシステムである。この仮想現実環境は、このような条件で演出されるものである。即ち、ユーザーの、仮想現実環境と一致しない視知覚を遮断する。具体的に言えば、この仮想現実環境は、ユーザーの、仮想現実環境外の物体に対する視知覚の獲得を遮断する、例えば、HMDシステム使用などの方法で、視環境を演出する、それにより、ユーザーを、周辺環境が見えないようにさせる。別種の選択肢として、視覚体験は、1つまたは複数のユーザーから遠く離れたディスプレイに表示されることも可能である。こうした場合、背景/環境光線は遮蔽され、すべての暗黒の背景で見えるもの(表示される必要のある内容を除く)も遮蔽される。暗黒や、反射しない壁などの方法を使用できる。通常、仮想現実システムがモデリングするのは、ユーザーとインタラクティブのできる環境である、そのため、ユーザーの入力により、ユーザーの見える場面の表示を変更できる。インタラクティブは、多方式のものがある。例えば、ゲームコントローラーにより、頭部運動を感知し、またはユーザーの姿勢を感知するなど。
【００３９】
仮想現実システムでモデリングする地球外(非常規重力)場面とは、非地上の環境をいい、しかも、フィクションの環境かもしれない。(多くの地球外環境で、ユーザーが体験できる重力は通常、地球表面のより小さい)。本定義の目的のため、宇宙の場面は地球外のものとして、地球内部の(非常規重力)場面も、地球外のものである。一方、本定義の目的のため、地球表面水中環境は定義の地球外の環境ではない。
【００４０】
ユーザーの「地球外」(非常規重力環境)体性感覚体験とは、ユーザーが地面の活動で得られる体験と異なる体験をいう。本定義の目的のため、ユーザーが宇宙での体性感覚体験は「地球外」のものである、一方、本定義の目的のため、地球表面水中環境での体性感覚体験は「地球外」の(体性感覚体験)ではない。
【００４１】
シミュレーション体性感覚体験に用いる複数の異なる実施例は、訓練や、娯楽レジャー、治療など目的に用いられる。それらの実施例/方法は通常、水中呼吸装置など生命維持装置や、関連3次元映像が発生し、それをユーザーに表示するシステムの、ユーザーへの提供を求める。ここでいう発明の各種実施例は、水中環境に一種の浮力状況を用意することで、仮想場面の体験を増強することを認める。ユーザーの浮力状況または状態は、ユーザー周囲の水がユーザーに与える力(一般的言えば、上昇の力を提供する)とユーザーが受けた重力(降下)との純合力に関係する。ユーザーの浮力状態は、ユーザーにウェートなどその他の物体の追加で変更できる。浮力状況を検討する際、私たちはこれらの付加物を一緒に考慮に入れる。純合力は0(無重力状態)でもよいが、0を求めない。ユーザーは、本文が示した複数の方法に従い、一種の特定浮力状態を得て、異なる重力環境(無重力、低重力)をシミュレートできる。この環境で受けた重力は通常、地球表面のよりも低い。よって、ユーザーの浮力状態を調整することにより、ユーザーに、シミュレートされた地球外/非重力環境で感じられるべき力を実感させる、それにより、ユーザーの体験を強化する。後述の実施例に述べられたように、このシステムと方法は、複数のコンポーネントにより構成されることもある。
【００４２】
本発明の１つの実施例(図1参照)に基づき、ユーザーは、当該水中呼吸装置及び組み合わせのHMD3を着用している。HMD3は、ゴーグル式でもよい。HMDは、ユーザーへの仮想現実体験の提供に用いる。HMDは、ユーザーに3次元視覚映像とその他の内容を提供することにより、体性感覚システムにおいて、異なる感官体験を刺激できる。仮想現実システムに提供される内容は通常、地球外(非常規重力)環境のモデリングとする。
【００４３】
水中呼吸装置は、内蔵型のガス貯蔵装置(例えば、ガスボンベ、背負い箱5に入れることが可能)付けの呼吸装置、または通気ホース4みたいな臍帯付きの遠隔ガス源ホースを含んでもよい、それでユーザーを空気供給システムに繋ぐ。この空気供給は、図1システム9に示すような水中システムでもよいし、水面上(水体/プール以外の)のものでもよい。システムの使用深度は通常、35フィートより浅いため、非常に幅広い水中呼吸器から選択できる。水中呼吸システムは、開放回路式(吐き出す空気は水から排出)のものでもよいし、または吐き出す空気をリサイクルする閉鎖回路呼吸装置でもよい。後述に、更に検討する。
【００４４】
選択肢として、ユーザーの背負い箱5は、その他の通信またはデータ伝送システムの持ち運び、または水中呼吸装置の一部に用いることも可能である。
【００４５】
複数の実施例では、安全性を高めるため、ユーザーに予備空気供給用のホースやその他の措置を提供することもある。
【００４６】
図1に示されたHMD3には、3次元または立体映像を提供する表示装置を含む。このようなシステムはコンパクトまたは軽量の方式で提供できる、それにより、それを簡単にヘルメットに入れられる。例えば、ヘルメット6のように。表示する画像は、一種の予定またはランダム方式運動動画(コンピュータ生成映像)でもよい。3D画像保存用のコンピュータシステム20も提供可能である。コンピュータシステムも3次元画像の加速を制御できる。
【００４７】
ユーザーへの仮想空間表示用のHMD3は、システム20と接続する。HMD3には、ヘッドホン7または別の音声伝送用のオーディオシステムも含まれることもある。HMD3には、加速度センサーや、角速度センサーなどセンサー、またはその他の慣性追跡システムが装着されることもある。それにより、特定のユーザー運動を監視する。そのため、表示される仮想環境に対する動的修正を行える。その他のセンサー、例えば、センサー17、またはその他のユーザー身体表面にあるユーザーフィードバック、位置、向き、反応などの監視用センサーは、ユーザーが実在の空間(即ち、水中)でのインタラクティブデータをシステム19に伝送し、更なる処理を行う。伝送データにはユーザー頭部運動またはその他の身体部分の運動、及びその他の身体状況(体温、相対位置など)が含まれることも可能である。データは水中使用に適合する物理電気接続方式、または無線方式で伝送される。水中または水上にあるシステム19は、ユーザーの状態と反応を計算し、システム20にコマンドを発し、仮想現実環境を相応に調整させる。システム20はユーザーを遠く離れることも可能である。
【００４８】
幾つかの実施例では、HMDはユーザー所持のオンサイトシステムに制御されることができる。例えば、制御システムはヘルメット6や、背負い箱5の内、または水中設備のその他の適当な位置に置くことは可能である。よって、複数の実施例では、ユーザーはまったく縄索を使わずに自動活動できる。
【００４９】
ユーザー1は通常、水中用のドライスーツ2を着用する。ドライスーツには追加コンポーネントが含まれることも可能で、それにより、仮想現実環境のシミュレーションと体験に役立ち、ドライスーツの様式を宇宙服に類似させる。ドライスーツ2は、ヘルメット6、手袋23、ブーツ24を集約するか、集約可能となっている。スーツ2、ヘルメット6、手袋23、ブーツ24のそれぞれには、身体、頭部、手足の相対位置、及び加速度や温度など特徴の測定用の測定器が装着されることも可能である。スーツ2は、予期の伝統的ドライスーツの機能を提供し、水中におけるユーザーの乾燥状態を維持する。一方、仮想現実環境に必要な追加特色増強用の装備を整備することも可能である。1つの実施例では、それらの追加特色装備は、温度可変素子、変移発生またはユーザーに対する作用力発生装置や、空気流通の通路を含むか、それらに限らない。このスーツには1つのユーザーの浮力または位置の維持または変更用の調整可能な浮力システムを含むことも可能である。それに、水中呼吸装置は、スーツの構成部分であることも可能で、スーツの浮力状態は、一種のユーザーが殆ど気付けない方式で調節することも可能である。
【００５０】
ヘルメット6は通常、1つの透明区域を提供する。ガラス、プラスチックまたはその他の合成材料で製造され、適当な耐水圧と耐衝撃強度を提供する。上述のように、このヘルメットは一種の防水密閉の方式でユーザーのスーツとインテグレートすべきである。
【００５１】
スーツ2には、水や酸素と/または二酸化炭素センサーを装備することも可能で、それにより、滲入を検出できるようにさせ、しかも、速やかに適当な安全対策を講じることも可能にする。
【００５２】
一般的に言えば、浮力調整は、ユーザーのスーツまたは整備された装備(例えば、背負い箱など)で実現される。それにより、ユーザーに必要とされる浮力状態を維持する、例えば、無重力状態でシミュレートする無重力環境。ユーザーのドライスーツ内側またはその他のジャケットに、独立調節可能なエアポケット、またはフォームパッドを装着するなどの手段で、ユーザーに、より実在的無重力体験を与える。その他の類型の浮力制御機構を提供できる、それにより、ユーザーが受けた累積的な力の差を改変する。ユーザーが受ける浮力は調整可能である。それは、ユーザーに提供する浮力制御機構で実現するのである。調整するには、浮力調整装置の液面の増減、しかも、遠隔のオペレーターによる手動操作も可能である。制御機構は、仮想現実環境がリモートコントロールされ、またはユーザーと一緒になるシステムに従い、自動的に調整できる。例えば、ユーザーに提供したHMDは、オンサイト(ユーザーと一緒になる)システムに制御される際、このシステムには、ユーザーが体験した仮想現実環境に従い、浮力調整機構を制御する能力を持つこともある。
【００５３】
スーツ内部の無重力可変システム以外、スーツにはガス充填可能な応急システムの装着も可能である。それにより、ユーザーを迅速に水面に浮上させる。
【００５４】
提供する背負い箱5内にある電子システムは、スルーコード4により、ユーザーを水面または遠隔のシステムに繋ぐ。相応に、コード4は、ユーザーを前述の空気供給源と/またはその他の遠隔の電子システムに繋ぐなど多用途に利用できる。
【００５５】
幾つかの実施例では、HMD3はリモコンで調整されることが可能である。例えば、ユーザーまたは遠隔のオペレーターの操作により、HMDを、ユーザーの視線が遮蔽される位置からのけることが可能である。こうした視線を遮蔽しない位置への移動動作は、電気・機械の接続により、ディスプレイを上方に移動させることが可能。この操作動作はユーザーに、模擬終了または一時停止の際、邪魔されない視野を持たせる、よって、自分の顔まで届くため、ヘルメット6を脱ぐ、またはその他の面倒な手間が掛からなくて済む。
【００５６】
ユーザーが訓練を受け、またはゲームをする際、ユーザー1にハンドコントローラー22を提供できる。それにより、ディスプレイを制御し、通信システムを使用し、またはその他の如何なる特徴を制御する。
【００５７】
幾つかの実施例では、HMD3にはカメラを装着可能で、それにより、ユーザーは真実空間内の周辺物体が見える。例えば、図2に示されるスペースシャトルの模型215。それらの実施例では、1つのコンピュータシステム、例えばシステム20は、ユーザーのHMD3に映す場面を切り替え、変更可能である。それにより、ユーザーに、実際の、現実物体/システムとのインタラクティブの際に、適当な仮想環境での感覚を保持させる。
【００５８】
その他の実施例では、ユーザーには図1に示されるHMD以外のその他の装備を整備されることもある。図2に示されるように、HMD以外の選択肢として、ユーザーに、1枚または数枚のスクリーンを持つ外部ディスプレイ210をも提供可能。外部ディスプレイは、HMD以外の、水中で直接または間接に見える表示装置でもよい。図2に示される実施例では、スクリーンを水中に浸す可能な外部ディスプレイを使用した。別種の選択肢は、ディスプレイはプールの透明壁を通じて、水中のユーザーに映像を表示できる。外部スクリーンには3次元映像を表示可能である。映像は分極技術で3次元効果を形成できる。この分極技術において、2組の直角分極映像を投影する、しかも、ユーザーに分極メガネを装備する。2枚のレンズは軸方向に相互直角に分極化する。別種の選択肢として、3次元立体効果は、ユーザー1に提供した立体ビデオシステムと接続しているメガネで、臨時分離した映像を見ることができる。外部ディスプレイまたはHMDを使用する際、その他の方法でユーザーに3次元または立体映像を提供できる。
【００５９】
前述の「仮想現実システム」定義によると、仮想現実はユーザーの仮想現実環境以外その他の物体に対する視知覚の獲得を遮蔽することである。図1に示されたようなHMDは、シミュレーション環境周辺の光線を遮蔽できるため、ユーザーの、模擬環境以外その他の物体に対する視知覚の獲得を遮蔽できる。一方、図2に示された外部ディスプレイそのものは、ユーザーの視野を制限できない。そのため、外部ディスプレイを使用する際、模擬環境以外その他の物体を、ユーザーの目に入れないように阻止するなどその他の方法を同時に使用する必要がある。
【００６０】
水中にいるユーザーの、仮想環境に対する「没入感」を高めるには、非常に重要なのは、ユーザーの見える映像信号及びユーザー周辺の見える環境を、同時に配慮する必要がある。私たちの言っている仮想現実システムは、仮想現実環境と一致しないその他の物体を、ユーザーの目に入れないように阻止する。そのため、ユーザーを包み込む(可視)環境と映像をインテグレートすべきであり、映像と一致しない視覚上の参照を提供・表示すべきではない。ユーザーに表示する映像は、必ずしもユーザーの全視野を永遠に占めるとは限らないため、外部光源や、水面反射、延いてはユーザーに吐き出された泡など視覚参照物はどれも、ユーザーの体験を干渉し、仮想現実環境の実在感を低める可能性がある。そのため、それらは適当な方式で隠蔽、遮蔽、偽装、またはインテグレートされるべきであり、そにより、ユーザーに、常規の水中環境の視覚参照を失わせる。言い換えると、それらの視覚参照物がユーザーの目に入れば、それらの視知覚は、ユーザーのプールや水中にいる感覚を深める結果となってしまう。そのため、「没入型の地球外環境」に抵触する視覚参照は遮蔽されるべきである。
【００６１】
従って、それらの視覚参照物から発生した光はユーザーの目に入る前に制御されるべき、厳密に言えば、大幅に吸収される、及び/または遮蔽されるべきである。ユーザーの、それらの参照物を見かける能力は遮蔽されるべきである。この目的を達するには複数の方法がある。例えば、光は、光源に近いところで制御され、吸収と/または遮蔽されることが可能である。具体的には、プールを屋内環境に建設し、プール照明にあたる外部光源に対する制御により、実現する。それ以外、映像表示に参与しないプール水面と周辺を光吸収的に処理することにより、これらの水面と周辺を、ユーザーの見えないようにする。もう１つ光の干渉を制御する方法は、光源からユーザーまでの光伝導ルートを遮断する。例えば、水/空気表面の光反射問題を解決する。浮揚の光吸収材料を水面に置くことにより、水/空気表面の入射と反射光線を吸収させられる。また、もう1つ光の干渉を制御する方法は、ユーザーの目に近い位置で、それらの光線を吸収、と/または遮蔽してしまう。例えば、ユーザーに、ゴーグル付きのHMDを装備する、このゴーグルは、殆どの外部光を吸収・遮蔽できる、それにより、ユーザーを、HMDに表示される映像に集中させることが可能である。
【００６２】
光源または光源とユーザーの間に、視覚参照物に対する制御により、それらのHMDを使用しない本発明の実施例は、ユーザーに、1つの包み込まれた協調的な視環境を提供できる。
【００６３】
視覚刺激だけをユーザーに提供、または表示するでは、仮想現実の効果は限られる。シミュレートする仮想現実環境(例えば宇宙)の状況に対して、人間は身体の異なる3感官で、運動と加速度の信号を解析運算する。視覚刺激は、1つのジャンプ中の小さいボールのような外部物体に気付くには十分であるが、身体自身運動の完全展示には不十分である。そのため、単純に視覚場面のシミュレーションを頼りにすれば、必然的に、視覚系統とその他二つの休眠状態の運動感覚器官との感覚上の不一致を引起す、その結果、視覚上の躍動感を強化できない。そのため、包み込まれた協調的な視環境を備えた条件でも、触覚など視覚以外の刺激の別途追加で、力と加速度面の感覚の欠乏を解決しなければ、ユーザーは依然と、仮想の地球外(非正常重力環境)に対する徹底的全身「没入型の」体験を得られない。NASAなど組織は宇宙飛行士に対して、水中没入の方法で低重力環境をシミュレートする。水中呼吸システムと浮力調整装置に提供された外力感覚は、包み込まれた協調的な視環境に提供された視覚場面と一致する際、仮想場面に対する「没入型」体験を得られる。それと相応に、本発明複数の実施例は、視覚信号と一致する触覚と聴覚に対するシミュレーションを提供する。
【００６４】
幾つかの実施例では、ユーザーを包み込む方式で、外部ディスプレイを提供できる。それにより、ユーザーに、仮想現実環境にいる感覚を持たせる。このような動的効果を達成するため、スクリーンをプールの底部または側面に設置してもよい。しかも/またはプールには1つのインナー球形の滑らかな表面を持つ。それにより、ユーザーの視野には、はっきりした外縁と角がない。水中環境は没入型バーチャルリアリティ体験装置(CAVE)に建設されることも可能で、そこで、視覚映像は、ユーザーを包み込む水中環境の複数の壁に表示される、よって、ユーザーは仮想現実環境に包み込まれることで、演出された仮想環境に対しては、より一層の現実的な没入感覚が得られる。
【００６５】
前述に検討したように、無関係の環境光を吸収、と/または遮蔽してしまうのは、非常に重要である。図2は、提供する外部ディスプレイと同時使用できるその他の物体を示す。それらの物体は、スペースシャトルシミュレーター215と光吸収用発泡ブロック211 が含まれる、それらが水面に浮ぶことにより、環境光がユーザーの視野に入ることにより、仮想現実環境の感覚が干渉されることを防止する。関連実施例では、シミュレーショントレーニングに使われるツールなど仮想現実環境の実在感強化用のその他の物体を提供できる。これらの物体、例えば、ツールは無重力の状態に調整できる、しかも、1つの仮想現実環境との電子インタフェースを持つことも可能で、ユーザーとツールとの相互作用は仮想現実環境で具現される。それに、プールの内面は装飾してもよい、それにより、仮想現実環境の実在感を高める。例えば、プールの非表示部分の表面には光吸収材料を塗ってもよい。
【００６６】
物体、例えば光吸収ブロックも暗黒に塗装してもよい。それらのブロックを特定の位置に置き、外部からの光が仮想現実環境への入射を遮断できる。それらのブロックは仮想現実環境の視覚表示が水面に反射されることの防止にも役立つ。1つの適応性のある調整可能な照明システム付きの屋内環境を含むが、それに限らないその他の装置を提供し、それを使用して、仮想現実環境以外のその他の視覚参照物のユーザーの目に入るのを防止できる。
【００６７】
図3は別種の実施例を示し、HMD以外の外部ディスプレイ使用のデモンストレーションをした。図3にある鏡320を、ディスプレイ310に表示された映像の、ユーザー1の視野への投射に用いる。鏡は、ユーザー自分の映像が見えず、鏡に映る仮想現実環境の映像が見える方式で置くことができる。
【００６８】
ユーザーに提供する外部ディスプレイの実施例では、ユーザーはディスプレイが見えるには水を透過する必要がある、そのため、ユーザーに、ヘルメット、ゴーグルまたはその他の形式の光学インタフェースをインテグレートしたカラーフィルターシステムを提供することも可能である。それにより、水の、可視スペクトルに対する不規則な透明度を補償する。別の選択肢として、外部ディスプレイは調整、または濾光されることが可能で、それにより、水に吸収された光を補償する。通常では吸収曲線と距離に基づき、スペクトルの赤系統の色域を強化することを求める、それにより、ユーザーに、ホワイトバランスを取ったイメージを見せる。
【００６９】
幾つか開示した実施例の呼吸装置の選択は、使用するディスプレイの類型に決められることがある。例えば、外部ディスプレイを使用する際、内蔵型の閉鎖回路システム付きの呼吸装置は、より大きな優勢を占める可能性がある。要は、このシステムは殆どの泡を取り除くことができる。よって、ユーザーに、より実際的な体験を与える。ユーザーは水面送気システムと外部ディスプレイ付きのシステムを使用する場合、ユーザーに吐き出された空気は依然と、水面に送り出す必要がある、それにより、ユーザーの視野での泡発生を防ぐ。
【００７０】
別種の選択として、ユーザーはHMDを使用する際、泡はそれほど重要な考慮要素でなくなる。ユーザーに、直接水中に排気する呼吸装置(例えば、開放呼吸システム)を提供できる。
【００７１】
上述の本発明の実施例は、ただの典型的例を示すためである。この分野に詳しい技術者にとっては、数切れない変更やバリエーションが可能である。但し、これらのすべての変更やバリエーションはどれも、すべての付加の特許請求範囲に基づき、現存の発明に含まれるものとする。
【図１】
2010541306.tif 000003
【図２】
2010541306.tif 000004
【図３】
2010541306.tif 000005
【国際調査報告】
2010541306.tif 000006
2010541306.tif 000007
2010541306.tif 000008