(57)【要約】【課題】ユーザーを仮想現実に没入させる方法に関する。【解決手段】現実の閉鎖空間を限定する閉鎖外殻が形成され、外殻は中心軸を中心に回転自在に支持手段に取り付けられる。ユーザーは外殻の中に入り内側面に沿って自由に運動できる。外殻の中心を通る垂直線に対してユーザーの重心が変位している場合に生じる力のモーメントの作用により、外殻はユーザーの移動方向と反対方向に回転する。次いで物体が所定の任意態様で現れかつ動く仮想空間が形成される。形成された仮想空間はユーザーに映し出される。仮想空間内の物体との相互作用を勘案して現実の空間におけるユーザーの実際の物理的な手、足及び頭の動きに従って仮想空間の連続的な変換が行われる。【選択図】図１
2007229500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想現実にユーザーを没入させる方法であって、
所定の任意態様で物体が現われかつ動く仮想空間をコンピュータ手段により形成し、
形成された仮想空間をユーザーに表示し、
仮想空間内の前記物体との相互作用を勘案して外殻内側の現実の空間におけるユーザーの実際の身体の手、足及び頭の動きに従って仮想空間を連続的に変換し、
回転中心及び内側面を有しかつ実際の閉鎖空間を限定する閉鎖外殻を形成し、
支持手段を組み立て、
前記外殻を前記支持手段上に取り付ける工程から成る方法において、
駆動装置を必要とすることなく前記支持手段を使用し、
閉鎖凸外面を有する前記外殻を使用し、
前記支持手段に対する外面上の前記回転中心を中心とするいずれの方向への自由回転をも可能にするように前記支持手段上に前記外殻が設置され(ｐｕｔ）、
重心を有するユーザーの前記外殻への侵入および前記外殻の前記内側面に沿った自由な移動を可能にして前記回転中心を通る垂直線に対するユーザーの重心の移動を可能にし、かつユーザーに仮想空間を表示する手段を与え、
ユーザーに仮想空間を表示する前記手段によって形成された仮想空間を外殻内側のユーザーに表示し、それによりユーザーの支持点に対する動きを含め、表示される仮想空間の物体とユーザーとの相互作用が行われ、
前記外殻の中心を通る垂直線に対してユーザーの重心が変位する場合に生じる力のモーメントの作用下で前記外殻を回転させ、この場合前記外殻はユーザーの移動方向と反対方向において支持手段上に外力を加えることなく回転し、
前記外殻に対するユーザーの位置の移動距離と方向を決定し、この移動はユーザーに表示される仮想現実の物体とユーザーとの相互作用により生じ、
ユーザーの移動の距離及び方向に従って仮想空間の更なる連続的変換を可能にしかつユーザーにそれを表示する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ユーザーの重心が前記外殻の中心を通る垂直線に対して移動している場合に現れる力のモーメントを最小にするために前記外殻を強制的に回転させる手段を使用する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
閉鎖凸面を外殻として使用する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
球体を上記閉鎖凸面として使用する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも３つのボール型支持体を前記外殻の下に装備して前記外殻支持手段とする請求項１−４のいずれか１に記載の方法。
【請求項６】
穿孔外殻を使用する請求項１−５のいずれか１に記載の方法。
【請求項７】
透明材料の外殻を使用する請求項１−６のいずれか１に記載の方法。
【請求項８】
仮想空間を形成する前記手段を前記外殻の外側に装備する請求項１−７のいずれか１に記載の方法。
【請求項９】
仮想空間を形成する前記手段を前記外殻の内側に装備する請求項１−７のいずれか１に記載の方法。
【請求項１０】
仮想空間を形成する前記手段をユーザーに装備する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
仮想空間（現実）を形成する補助手段を固定する支持手段を前記外殻の内側に回転自在に装備する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
形成された仮想空間をユーザーに表示する手段に接続された、所定の任意態様で物体が現われ動く仮想空間を形成する手段、及び仮想空間内の物体との相互作用を勘案して現実の空間におけるユーザーの実際の手、足及び頭の動きに従って仮想空間を連続的に変換するユニット、
回転中心及び内側面を有しかつ実際の閉鎖空間を限定する閉鎖外殻、及び
前記外殻を上設した支持手段を含む仮想現実に没入させるための装置において、
前記支持手段は駆動装置を必要とせず、
前記外殻は閉鎖凸外面を持たず、
前記外殻は前記支持手段に対する外面上の前記回転中心を中心とするいずれかの方向への自由回転を可能にするように前記支持手段上に設置され(ｐｕｔ）、
前記外殻に設けられカバーを有しかつユーザーが出入りするための開口、
ユーザー上に設置される目的を有し、仮想空間を形成する手段に接続され、かつ形成された仮想空間をユーザーに表示する手段、
前記外殻におけるユーザーの支持点に対するユーザーの移動距離及び方向を決定し、かつ仮想空間の変換ユニットに接続されている手段、及び
ユーザー上に設置される目的を有し、形成された仮想空間をユーザーに表示し、仮想空間を形成する手段に接続されている手段を更に含む装置。
【請求項１３】
更に、前記支持手段に接続され、かつユーザーの重心が前記外殻の中心を通る垂直線に対して変位する場合に生じる力のモーメントを最少にするための前記外殻を回転させる手段を有する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記外殻は閉鎖凸面である請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記閉鎖凸面は球体である請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記外殻の支持手段は少なくとも三つのボール型支持体から成る請求項１２−１５のいずれか１に記載の装置。
【請求項１７】
前記外殻は穿孔を有する請求項１２−１６のいずれか１に記載の装置。
【請求項１８】
前記外殻は透明材料から形成されている請求項１２−１７のいずれか１に記載の装置。
【請求項１９】
仮想空間を形成する前記手段は前記外殻の外側に装備されている請求項１２−１８のいずれか１に記載の装置。
【請求項２０】
仮想空間を形成する前記手段は前記外殻の内側に装備されている請求項１２−１８のいずれか１に記載の装置。
【請求項２１】
仮想空間を形成する前記手段はユーザーに装着されている請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
仮想空間を形成する補助手段を固定する定置支持体を更に含む請求項１２−２１のいずれか１に記載の装置。
【請求項２３】
前記補助装置は、移動手段を模した車輪つき座席、ボール、対戦相手の行動を模したダミー及び装置からなる群より選ばれている請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータゲーム、宇宙もの、スポーツ、軍事訓練器に関し、より詳しくは、ユーザーを仮想現実に没入させるための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
仮想現実、これは、感覚器官による周囲現実に関する通常の知覚をコンピュータからの情報で置換することにより、人工的に創出された世界に存在している、という幻想をユーザーに抱かせることのできる手段の組み合わせである。これは、三次元グラフィック、およびユーザーと周囲世界との通常の関係を模倣する情報を提供する特別の機器により達成される。現在、仮想現実はコンピュータ技術の独立した分野である。
【０００３】
仮想現実は、自由度６の三次元世界で動きそれをリアルタイムで見ることを可能にするものである。これは六種の運動、すなわち前後、上下、左右、ピッチング、ヨーイング及びローリングを可能にするプログラム及び装置を提供することを意味する。
【０００４】
仮想現実は、物理的な現実を模倣するか非日常的で空想的である人工的環境である。
【０００５】
仮想現実はユーザーに、自分の存在をどこか他の世界において実感させる稀な機会を与える。その世界で、ユーザーは色及び音響を識別しつつ、三次元空間で互いに会い、話しかつ相互作用しあう。このような完全な没入によりそこに存在するという印象的な効果が生じる。このことは使用機器−イヤホン付きヘッドピースおよび空間移動に感応する操作装置により達成される。
【０００６】
仮想現実システムの最も単純な例では、仮想世界との接触は、その世界への窓（ウインドウ）として機能するパーソナルコンピュータの通常のモニタにより達成される。他の手段、例えば物体を仮想媒体中で操作するために使用するデータグローブ、頭部に取り付けられるディスプレイ（ＨＭＤ）の形のビジュアルインタフェースがあり、ＨＭＤはすべて仮想空間のみを見ることを可能にし、その映像はジョイスティックの操作により変化し、それにより感動を高め、より深くその空間に没入することが可能になる。
【０００７】
仮想現実を形成する手段には高性能コンピュータが含まれ、これは通常単純なパーソナルコンピュータからスーパーコンピュータに至る三次元グラフィックのアクセラレータを有し、更に仮想現実ソフトウエア、例えばＶＩＲＴＵＳ  ＶＲ，ＶＩＲＴＵＳ  ＷＡＬＫＴＨＲＯＵＧＨ  ＰＲＯ，ＳＵＰＥＲＳＣＡＰＥ  ＶＲＴ，ＶＲＣＲＥＡＴＯＲなどが含まれる。
【０００８】
あらゆる種類のモニタ、ヘッドマウントディスプレイあるいはケーブオートマチックバーチャルエンビロンメント（ＣＡＶＥ）は、仮想現実を表現する手段、すなわち聞きかつ見る手段である。
【０００９】
従来型及び従来型でないＩ/ Ｏデバイス、特別な三次元マウス、グローブ、ジョイスティック及びトラッキングデバイスは仮想現実と相互作用する手段である。例えばバーチャルテクノロジーズ社のＣｙｂｅｒＧｌｏｖｅ（サイバーグローブ）は手が作りうる殆どすべての動きを追跡する。
【００１０】
トラッキングデバイスは、現実世界におけるユーザーの手、足及び身体の位置やその方向を決定し、かつ仮想世界でそれらを表現することが可能である。トラッキングシステムは、水銀バランサ、無線波、超音波、レーザ等により検出した運動の原理に基づいて識別される。
【００１１】
仮想現実を形成するため７ー８年前に得られた手段の単純なセットが知られている（例えばＩＤソフトウエア社のＤＯＯＭゲーム、“Ｅｎｔｓｉｋｌｏｐｅｄｉｙａ  ｋｏｍｐｊｕｔｅｒｎｙｋｈｉｇｒ”，Ｓａｎｋｔ  Ｐｅｔｅｒｂｕｒｇ，１９９５，１１９−１２２ページ参照）。このセットは定置コンピュータ及びスクリーンの他側に位置しているように見える仮想世界への“ウインドウ”を開くカラーモニタから成る。マウス、ジョイスティックあるいはキーボード型の操作装置は、仮想空間における水平方向への運動、回転、視野を制御できる。
【００１２】
このゲームでは、仮想現実への完全な没入は起こらない。なぜなら仮想空間は、“ウインドウ”から見るのであり、これは受像管のスクリーン縁部により限定されるからである。運動は操作装置により手動で制御される。この装置は仮想空間におけるユーザーの物理的運動の相互作用を反映するものではない。
【００１３】
コンピュータの成長力及びより高度に発達したオーディオビジュアル化手段の出現により、立体モニタ或いは仮想現実を表示するプロジェクタ型装置が誕生し、これらはユーザーが頭にヘッドピースあるいは眼鏡として装着し、それにより三次元映像を見ることが可能にする（例えばＭｉｒ  ＰＫ誌、Ｎｏ．１、１９９５、１６４−１７５ページ参照）。
【００１４】
この装置では仮想世界はフルサイズであり、スクリーンの限界を越え、ユーザーを囲む。仮想空間において完全に自由な動きが可能になり、水平視野に加え、ある角度の上下方向への視野を広げる。三次元マウス型の操作装置である“グローブ”は、物体との相互作用を可能にする。グローブは予期できる反応で物体に応答するか、あるいは変形する。かゝるレベルの手段は、仮想空間への更に完全な没入を可能にし、仮想空間内における存在を実感させかつ物体との相互作用を可能にする。
【００１５】
しかし、物体及びその動きの制御は操作装置により行なわれ、このことは仮想空間における運動と現実空間における運動との識別を可能にするものではない。
【００１６】
仮想現実の分野における最近の発展は仮想空間にユーザーをほぼ完全に没入させる。
【００１７】
仮想空間を形成する方法は知られており、これは、物体が所定の任意態様で現れかつ動く仮想空間を形成し、形成された仮想空間をユーザーに表示し、仮想空間内の物体との相互作用を勘案して現実の空間におけるユーザーの実際の物理的な手、足及び頭の動きに従って仮想空間を連続的に変換すること、から成る。
【００１８】
また、仮想現実に没入させるための装置も知られており、この装置は、物体が所定の任意態様で現れかつ動く仮想現実を形成する手段を含み、かつこれに、仮想空間をユーザーに表示するための手段、及び仮想空間内の物体の相互作用を勘案して現実の空間におけるユーザーの実際の物理的な手、足及び頭の動きに従って仮想空間を連続的に変換する手段が接続されている（例えばｔｈｅ  ＰＣ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，ロシア語版、Ｎｏ．６、１９９５、６０−７９ページ参照）。
【００１９】
仮想現実への没入のためのこの装置において、頭の位置の追跡を可能にする現在の技術水準のヘッドピースが仮想現実を表示する手段として使用される。この情報は映像に基づいて計算するコンピュータ−仮想現実を形成する手段−に送られる。ユーザーが見上げれば彼は仮想の空を見、見おろせば仮想の地面が見られる。即ち仮想空間におけるあらゆる方向の視野が可能になる。仮想物体との相互作用の可能性が高くなる。仮想現実の三次元物体をつかみ投げること、あるいは三次元物体を保持し変形することが可能である。
【００２０】
しかし十分に高度なハードウエア及びソフトウエアを用いたこの場合でも、ユーザーは、彼の動きを操作装置により“無限の仮想空間”において模倣することを強制される。ユーザーは、仮想現実に完全に没入することはない。なぜならユーザーは、頭にヘッドピースをつけたままで、前記装置と相互作用しつつ、現実の空間を自由に移動することはできないからである。ゲームまたはトレーニングしている間そのユーザーを囲む現実の空間は、通常、ユーザーが実質的距離をどの方向へも自由に移動することのできない小区域に限定される。
【００２１】
【非特許文献１】“Ｅｎｔｓｉｋｌｏｐｅｄｉｙａ  ｋｏｍｐｊｕｔｅｒｎｙｋｈｉｇｒ”，Ｓａｎｋｔ  Ｐｅｔｅｒｂｕｒｇ，１９９５，１１９−１２２ページ
【非特許文献２】Ｍｉｒ  ＰＫ誌、Ｎｏ．１、１９９５、１６４−１７５ページ
【非特許文献３】ｔｈｅ  ＰＣ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，ロシア語版、Ｎｏ．６、１９９５、６０−７９ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の基盤にある課題は、実際の閉鎖空間の形成、及びユーザーの実際の物理的な動きに従って仮想空間を変換することを含む仮想現実にユーザーを没入させる方法を創出することであり、この方法によれば、ユーザーは、限定された現実空間において制限なくいずれの方向へも移動することができ、現実空間におけるこの動きを仮想空間における動きと結合させる、即ち仮想現実へより完全に没入できる。
【００２３】
本発明の基盤にある別の課題は、仮想現実にユーザーを没入させる装置を創出することであり、この装置は、実際の閉鎖空間を形成するための支持体に取り付けられた外殻及びユーザーの実際の物理的な動きに従って仮想空間を変換するユニットの使用により、ユーザーを仮想現実へより完全に没入させる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上述の課題は仮想現実にユーザーを没入させる方法であって、
所定の任意態様で物体が現われかつ動く仮想空間をコンピュータ手段により形成し、
形成された仮想空間をユーザーに表示し、
仮想空間内の前記物体との相互作用を勘案して外殻内側の現実の空間におけるユーザーの実際の身体の手、足及び頭の動きに従って仮想空間を連続的に変換し、
回転中心及び内側面を有しかつ実際の閉鎖空間を限定する閉鎖外殻を形成し、
支持手段を組み立て、
前記外殻を前記支持手段上に取り付ける工程から成る方法において、
駆動装置を必要とすることなく前記支持手段を使用し、
閉鎖凸外面を有する前記外殻を使用し、
前記支持手段に対する外面上の前記回転中心を中心とするいずれの方向への自由回転をも可能にするように前記支持手段上に前記外殻が設置され(ｐｕｔ）、
重心を有するユーザーの前記外殻への侵入および前記外殻の前記内側面に沿った自由な移動を可能にして前記回転中心を通る垂直線に対するユーザーの重心の移動を可能にし、かつユーザーに仮想空間を表示する手段を与え、
ユーザーに仮想空間を表示する前記手段によって形成された仮想空間を外殻内側のユーザーに表示し、それによりユーザーの支持点に対する動きを含め、表示される仮想空間の物体とユーザーとの相互作用が行われ、
前記外殻の中心を通る垂直線に対してユーザーの重心が変位する場合に生じる力のモーメントの作用下で前記外殻を回転させ、この場合前記外殻はユーザーの移動方向と反対方向において支持手段上に外力を加えることなく回転し、
前記外殻に対するユーザーの位置の移動距離と方向を決定し、この移動はユーザーに表示される仮想現実の物体とユーザーとの相互作用により生じ、
ユーザーの移動の距離及び方向に従って仮想空間の更なる連続的変換を可能にしかつユーザーにそれを表示する工程を含むことを特徴とする方法により達成される。
【００２５】
好適には、ユーザーの重心が前記外殻の中心を通る垂直線に対して移動している場合に現れる力のモーメントを最小にするために前記外殻を強制的に回転させる手段を使用する工程を含む。
【００２６】
閉鎖凸面が外殻として使用されることが望ましい。
【００２７】
球体が上記閉鎖凸面として使用されることが有利である。
【００２８】
外殻の下に位置する少なくとも３つのボール型支持体を外殻支持体として使用することが有用である。
【００２９】
ユーザーが自由に呼吸できるよう、穿孔外殻を使用することが有利である。
【００３０】
透明材料の外殻が使用されることが望ましい。
【００３１】
仮想空間を形成する手段は外殻外側に位置していることが有用である。
【００３２】
仮想空間を形成する手段は外殻内側に位置していることが有利である。
【００３３】
仮想空間を形成する前記手段をユーザーに装備することが好ましい。
【００３４】
仮想空間を形成する補助手段を取り付けかつ回転可能にする支持体を外殻内側に取り付けることが有用である。
【００３５】
更に、上述の課題は、形成された仮想空間をユーザーに表示する手段に接続された、所定の任意態様で物体が現われ動く仮想空間を形成する手段、及び仮想空間内の物体との相互作用を勘案して現実の空間におけるユーザーの実際の手、足及び頭の動きに従って仮想空間を連続的に変換するユニット、
回転中心及び内側面を有しかつ実際の閉鎖空間を限定する閉鎖外殻、及び
前記外殻を上設した支持手段を含む仮想現実に没入させるための装置において、
前記支持手段は駆動装置を必要とせず、
前記外殻は閉鎖凸外面を持たず、
前記外殻は前記支持手段に対する外面上の前記回転中心を中心とするいずれかの方向への自由回転を可能にするように前記支持手段上に設置され(ｐｕｔ）、
前記外殻に設けられカバーを有しかつユーザーが出入りするための開口、
ユーザー上に設置される目的を有し、仮想空間を形成する手段に接続され、かつ形成された仮想空間をユーザーに表示する手段、
前記外殻におけるユーザーの支持点に対するユーザーの移動距離及び方向を決定し、かつ仮想空間の変換ユニットに接続されている手段、及び
ユーザー上に設置される目的を有し、形成された仮想空間をユーザーに表示し、仮想空間を形成する手段に接続されている手段を更に含む装置によって達成される。
【００３６】
この装置は、更に、支持手段に接続される手段であって、ユーザーの重心が外殻の中心を通る垂直線に対して変位している場合に生じる力のモーメントを最少にするための、外殻を回転させる手段を有することが望ましい。
【００３７】
外殻は閉鎖凸面であることが望ましい。
【００３８】
上記閉鎖凸面は球体であることが好ましい。
【００３９】
上記外殻の支持手段が、外殻の下に位置する少なくとも三つのボール型支持体から成ることが有利である。
【００４０】
外殻は穿孔されていることが有利である。
【００４１】
外殻は透明材料から形成されることが望ましい。
【００４２】
仮想空間を形成する手段は外殻外側に装備されていることが有用である。
【００４３】
仮想空間を形成する手段は外殻内側に装備されていることが有利である。
【００４４】
仮想空間を形成する手段はユーザーに装着されていることが有用である。
【００４５】
装置には、仮想空間を形成する補助手段を取り付ける支持体を含むことが有用である。
【００４６】
補助装置として、移動手段を模した車輪つき座席、ボール、対戦相手の行動を模したダミー及び装置からなる群より選ばれる装置が使用されることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
添付図面を参照して、本発明の実施形態を更に詳しく説明する。
【００４８】
仮想現実に没入するための装置は、物体が所定の任意態様で現れかつ運動する仮想空間を形成する手段１（図１）を有する。仮想空間を形成する前記手段１として、通常、三次元グラフィックのアクセラレータを具えたコンピュータが使用される。
【００４９】
ユーザー３に仮想空間を表示する手段２が前記手段１に接続されている。ユーザーの頭部に装着されかつユーザーに映像を伝達する２つの液晶スクリーンと音響を伝達するヘッドフォンとを具えたヘッドピースが仮想空間を映し出す手段２として前記実施例において使用されている。
【００５０】
この装置は、実際に閉鎖された空間を限定し、支持手段５上に中心Ｏのまわりに回転可能に位置決めされた閉鎖外殻４を有する。前記実施例では、外殻の支持手段は少なくとも３つのボール型支持体６によって構成されている。これらのボール型支持体６によって、外殻４はその中心のまわりに自由度３を以て自由回転することができる。
【００５１】
ユーザーが出入りするための開口７が外殻４に設けられ、該開口にはカバー８が設けられている。
【００５２】
この装置は、また、外殻に対するユーザーの動きの距離と方向を決める手段９を含み、該手段は仮想空間を変換するユニット１に接続されている。外殻に対するユーザーの動きを決めるために赤外線を使用したセンサー１０と、該センサー１０から送られた信号を受信する受信器１１とが、前記手段９としてこの実施例に使用されている。
【００５３】
外殻に対するユーザーの動きを感知するセンサーからの信号を受ける受信器１１の出力は、仮想空間内の物体の相互作用を勘案して現実の空間におけるユーザーの実際の人体の手、足、頭の動きに応じた仮想空間を変換するためのユニット１２に接続されている。これに応じて、ユーザーの手、足、頭、胴体の位置を決める複数のセンサー１３、１４、１５、１６がユーザー３に装着される。
【００５４】
操作装置１７は、通常、ユーザーの手に持たれ、前記手段１に接続されている。
【００５５】
本装置の１形態は外殻を回転させる手段１８を含んでよく、この手段は支持体５に接続され、かつユーザーの重心が外殻４の中心４を通る垂直線ａ−ａに対して変位している場合に生じる力Ｆのモーメントを小さくする目的を有する。
【００５６】
ユーザーが長時間外殻４内に居ても呼吸することができるように、外殻４には孔１９が形成されている。
【００５７】
通常、外殻４は例えば回転楕円体（図２）等の閉鎖された凸状表面である。
【００５８】
外殻は透明材料で球形（図１）に作られることが好ましい。
【００５９】
本装置が設置される屋内領域の天井２１に固定され、少なくとも３つのボール型支持体２２を具えた吊り下げ具２０を前記支持手段５として用いてもよい。この態様はアーケードに設置する場合に望ましい。
【００６０】
外殻の曲率に一致した球面を有する、低摩擦係数の材料で作られた支持体２３を前記支持手段５として用いてもよい。
【００６１】
図１には、仮想空間を形成するための手段１が外殻４の外部に設けられた例が示された。
【００６２】
仮想空間を形成するための前記手段１を外殻４の内部に設け、前記手段１２も外殻の内部に設けるか、又はユーザー３に背負わせたり（図５）、支持体２４上に乗せたり（図６）してもよい。
【００６３】
仮想現実を形成する目的を有する補助装置を取付けるための支持体２４は、少なくとも３つのボール型支持体２５に支えられて、外殻４の内部に位置決めされる。該支持体２４の重心は外殻の中心Ｏの下方に存在しているので、支持体２４は支持手段５に対して、実際的に不動状態に維持される。
【００６４】
本装置において、オートバイ型の車輪付き座席（図７）、自動車、飛行機、宇宙船型の座席、ボール２６（図８）、対戦相手の行動を模したダミー２７（図９）及び装置２８が、支持体２４上に取付けられる補助装置として使用される。
【００６５】
仮想現実に没入するための本装置の作用は次の通りである。
【００６６】
実際の閉鎖空間を限定する閉鎖された外殻４（図１）が形成される。図解する実施例において、自由度３で中心Ｏのまわりに回転可能に支持手段５の上に装着された球体が外殻として使用される。
【００６７】
外殻４の内面に沿って自由運動可能なユーザー３が外殻４の中に入れられる。
【００６８】
仮想空間がコンピュータによって形成され、その中では家の壁、樹木、機械、動物、人々、雲等の物体が現れかつ所定の任意態様で動く。
【００６９】
この形成された仮想空間はヘッドピース２（図１）のスクリーン上に映し出され、ユーザーは仮想世界の三次元映像を見ることができる。
【００７０】
この仮想空間の連続的な変換は、挿入されたプログラムに従って行われる。現在の技術水準のヘッドピースの構成によれば、ユーザーにスクリーンの縁部が見えないので、ユーザーは仮想三次元空間内に完全に存在しているごとく幻覚する。ユーザーは、この仮想空間の物体に能動的に働きかけてその手で樹木に触れ、物体に接近し、それを手にとり、仮想のパートナーとダンスし、飛行機で飛んだりしたい等の欲望を有する。仮想空間内の物体の位置の変化に応じて、ユーザーは実際の身体の手、足、頭の運動によって、現実および仮想の空間において自分の位置を変える。ユーザーは実際に前進して仮想空間内の物体に接近する。
【００７１】
外殻４に対するユーザー３の運動の距離と方向が求められ、それに応じて、仮想空間が連続的に変換され、かつそれがユーザーに対して映し出される。
【００７２】
ユーザー３（図３）が外殻４に対して移動すると、彼の重心Ａは外殻４の中心Ｏを通る垂直線ａ−ａに対して距離ＯＢだけ変位する。すると、外殻を回転させようとする力ＦのモーメントＭが生じて外殻４上の点Ｄに作用し、ユーザー３の重心Ａを垂直線ａ−ａまで移動させる。
【００７３】
外殻４と支持手段５との間の摩擦力が無視可能であれば、力のモーメントＭはユーザーの重心Ａが垂直線ａ−ａ上に達するまで外殻４を回転させる。こうして、外殻は、ユーザーが外殻４上を前進したのと同じ距離だけ逆方向に移動する。現実の空間において、一二歩の後にユーザーは外殻の回転によって初期位置に戻り、実際上は一点に留まっている。外殻４に対するユーザーの運動は、仮想空間内の物体に対する彼の位置に影響を与える。従って、外殻４内でのユーザーの運動は仮想空間における自由で何の制約も無い運動を可能にする。
【００７４】
仮想空間内での運動作用は以前には操作器を使用して手動で行われていたが、これをユーザー自身の歩行によって行うようにしたので、ユーザーが種々の操作器を使用して物体を手動制御できる可能性が大きくなる。
【００７５】
実際には摩擦力が存在しているので、力のモーメントＭは、復帰力Ｆ＝Ｐ×sin αが支持手段５と外殻４との間の摩擦力に等しくなるまで、外殻を回転させる。この摩擦力は、外殻４の質量、ユーザー３の体重、補助装置の重量、及び外殻４と支持手段５との間の摩擦係数によって決まる。
【００７６】
力のモーメントの式Ｍ＝Ｐ×sin αにおいて、Ｐはユーザーの体重、Ｒは半径ＯＤ、sin α＝ＯＢ／ＯＤである。
【００７７】
自然復帰力が充分でない場合には、摩擦力に打ち勝つために特別な装置１８を使用して外殻４を強制的に回転させ、垂直線ａ−ａからの重心Ａの偏差を小さくする。
【００７８】
この装置１８は、自動車、ヘリコプター、宇宙船等におけるユーザーの動きを模倣するのにも使用可能であり、その場合には対応する操作器を具えた通常の座席や車輪付き座席を外殻内に設置すればよい（図７）。この場合、ユーザーが座席に座った状態で外殻４が回転し、映し出された仮想空間の変化に応じた現実の運動の印象が得られるような速度と加速度でユーザーの重心は強制的に垂直線ａ−ａから移動する。たとえユーザーの重心が球体の中心と一致していても、ユーザーの座席装置上での球体のパルス状回転作用によって、運動が現実的になる。
【００７９】
支持手段５は、上昇、下降を模した反動をユーザーの座席装置に起こさせるために垂直方向に移動する。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は児童及び成人の娯楽用に使用可能である。コンピュータゲーム用装置をビルや広場やアーケードに設置してよい。この装置は、軍人やスポーツマンの授業や訓練、又は警察官等の種々の専門家を教える際にも広く使用可能である。この装置は、コンピュータの仮想空間内における人間の行動について研究する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明による仮想現実に没入するための装置を示す。
【図２】本発明による回転楕円体形状の外殻の一形態を示す。
【図３】本発明による前記外殻の支持体の一形態を示す。
【図４】本発明による前記外殻の支持体の別の形態を示す。
【図５】本発明による使用者の仮想現実空間を形成する手段の一形態を示す。
【図６】本発明による支持体上の外殻の内側の仮想空間を形成する手段の一形態を示す。
【図７】本発明によるオートバイ型の車輪付き座席の形をした補助装置の一形態を示す。
【図８】本発明によるボール型の支持体上に固定された補助装置の一形態を示す。
【図９】本発明によるダミーと対戦相手の行動を模倣する装置の形をした補助装置の一形態を示す。
【符号の説明】
【００８２】
１    コンピュータ
２    ヘッドピース
３    ユーザー
４    閉鎖外殻
５    支持手段
６    支持手段
７    開口
８    カバー
９    動く距離と方向を決める手段
１０    センサー
１１    受信器
１２    仮想空間を変換するためのユニット
１７    操作装置
１８    外殻を回転させる装置
【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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