(57)【要約】【課題】リアリティの高い振動を視覚により体感させることができるシミュレータ装置等を提供する。【解決手段】現実空間を模擬するシミュレータ装置１において、表示画像を表示する表示部１１と、現実空間を模擬する３次元仮想空間のデータである３次元データから、２次元の表示画像を生成する制御部１３と、を備え、制御部１３は、３次元仮想空間における所定の位置を、視点位置とし、視点位置を基準として、３次元データから表示画像を生成し、振動イベントの発生時において、視点位置を振動させ、振動する視点位置に応じて３次元データから表示画像を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現実空間を模擬するシミュレータ装置において、
表示画像を表示する表示部と、
前記現実空間を模擬する３次元仮想空間のデータである３次元データから、２次元の前記表示画像を生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記３次元仮想空間における所定の位置を、視点位置とし、前記視点位置を基準として、前記３次元データから前記表示画像を生成し、
振動イベントの発生時において、前記視点位置を振動させ、振動する前記視点位置に応じて前記３次元データから前記表示画像を生成することを特徴とするシミュレータ装置。
【請求項２】
振動する前記視点位置の振幅は、前記現実空間で発生する振動事象の振幅よりも大きな振幅となっていることを特徴とする請求項１に記載のシミュレータ装置。
【請求項３】
前記視点位置の振動方向は、前記現実空間で発生する振動事象の振動方向と同じ方向であることを特徴とする請求項１または２に記載のシミュレータ装置。
【請求項４】
座席部と、
座席部を振動させる振動部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記振動イベントの発生時において、前記視点位置の振動と共に、前記振動部を振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシミュレータ装置。
【請求項５】
前記視点位置の振動方向は、前記振動部による前記座席部の振動方向と同じ方向であることを特徴とする請求項４に記載のシミュレータ装置。
【請求項６】
表示画像を表示する表示部と、現実空間を模擬する３次元仮想空間のデータである３次元データから２次元の前記表示画像を生成する制御部と、を備えるシミュレータ装置の画像生成方法において、
前記制御部は、前記３次元仮想空間における所定の位置を、視点位置とし、前記視点位置を基準として、前記３次元データから前記表示画像を生成しており、
振動イベントの発生時において、前記視点位置を振動させる視点振動ステップと、
振動する前記視点位置に応じて前記３次元データから前記表示画像を生成する画像生成ステップと、を備えることを特徴とする画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機等の操作を模擬するシミュレータ装置及び画像生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、載置台に載置される表示装置と、表示装置を加振させる加振装置と、加振装置の駆動を制御する制御装置とを備える映像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この映像装置は、映し出される映像に振れを生じさせることで発生するシミュレータシックネス（映像酔い）を抑制すべく、表示装置に映し出される映像の動きを検出し、映像の動きを抑制するように加振装置を振動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７７９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、映し出される映像に振れを生じさせる場合、一般的には、映像を平面内において、２次元的に振動させたものである。このため、映像を視認するユーザに対して、リアリティの高い振動を視覚により体感させることが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、リアリティの高い振動を視覚により体感させることができるシミュレータ装置及び画像生成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシミュレータ装置は、現実空間を模擬するシミュレータ装置において、表示画像を表示する表示部と、前記現実空間を模擬する３次元仮想空間のデータである３次元データから、２次元の前記表示画像を生成する制御部と、を備え、前記制御部は、前記３次元仮想空間における所定の位置を、視点位置とし、前記視点位置を基準として、前記３次元データから前記表示画像を生成し、振動イベントの発生時において、前記視点位置を振動させ、振動する前記視点位置に応じて前記３次元データから前記表示画像を生成することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、制御部は、３次元仮想空間における視点位置が振動するように、表示画像を表示部に表示することができる。このため、表示部を視認するユーザに対して、リアリティの高い振動を視覚により体感させることができる。
【０００８】
また、振動する前記視点位置の振幅は、前記現実空間で発生する振動事象の振幅よりも大きな振幅となっていることが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、表示部を視認するユーザに対して、振動していることを視覚によって適切に伝えることができる。
【００１０】
また、前記視点位置の振動方向は、前記現実空間で発生する振動事象の振動方向と同じ方向であることが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、視点位置の振動と、現実空間の振動とを一致させることができるため、表示部を視認するユーザに対して、よりリアリティの高い振動を視覚により体感させることができる。
【００１２】
また、座席部と、座席部を振動させる振動部と、をさらに備え、前記制御部は、前記振動イベントの発生時において、前記視点位置の振動と共に、前記振動部を振動させることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、座席部に座るユーザに対して、視覚による振動の体感だけでなく、触覚による振動の体感を、振動部によって与えることができる。このため、ユーザに対して、よりリアリティの高い振動を視覚及び触覚により体感させることができる。
【００１４】
また、前記視点位置の振動方向は、前記振動部による前記座席部の振動方向と同じ方向であることが、好ましい。
【００１５】
この構成によれば、視点位置の振動と、振動部の振動とを一致させることができるため、座席部に座るユーザに対して、よりリアリティの高い振動を触覚により体感させることができる。
【００１６】
本発明のシミュレータ制御方法は、表示画像を表示する表示部と、現実空間を模擬する３次元仮想空間のデータである３次元データから２次元の前記表示画像を生成する制御部と、を備えるシミュレータ装置の画像生成方法において、前記制御部は、前記３次元仮想空間における所定の位置を、視点位置とし、前記視点位置を基準として、前記３次元データから前記表示画像を生成しており、振動イベントの発生時において、前記視点位置を振動させる視点振動ステップと、振動する前記視点位置に応じて前記３次元データから前記表示画像を生成する画像生成ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、３次元仮想空間における視点位置が振動するように、表示画像を表示部に表示することができる。このため、表示部を視認するユーザに対して、リアリティの高い振動を視覚により体感させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施形態１に係るシミュレータ装置を模式的に表した概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るシミュレータ装置を表したブロック図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るシミュレータ装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、実施形態２に係るシミュレータ装置を模式的に表した概略構成図である。
【図５】図５は、実施形態２に係るシミュレータ装置を表したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００２０】
［実施形態１］
実施形態１に係るシミュレータ装置１は、例えば、航空機の操縦を訓練するためのフライトシミュレータであり、航空機の飛行状況を模擬する装置である。なお、このシミュレータ装置１は、フライトシミュレータに限定されず、現実空間を模擬するシミュレータ装置であれば、特に限定されない。なお、下記では、フライトシミュレータに適用して説明する。
【００２１】
図１は、実施形態１に係るシミュレータ装置を模式的に表した概略構成図である。図２は、実施形態１に係るシミュレータ装置を表したブロック図である。図３は、実施形態１に係るシミュレータ装置の制御動作を示すフローチャートである。
【００２２】
図１に示すように、シミュレータ装置１は、航空機を操縦するための操作部１０と、航空機の模擬した外部空間を映し出す表示部１１と、操縦者が座る座席部１２と、操作部１０及び表示部１１に接続される制御部１３とを備えている。
【００２３】
操作部１０は、各種操作ボタン及び操作レバー等を含んでおり、操縦者が操作部１０を操作することで、制御部１３に操作信号が入力される。制御部１３は、操作信号が入力されると、入力された操作信号に基づく航空機の動作をシミュレートする。
【００２４】
表示部１１は、制御部１３で生成された２次元の表示画像を表示している。操縦者は、表示部１１に表示された表示画像を視認しながら、操作部１０の操作を行う。
【００２５】
座席部１２は、複数の操縦者が座ることが可能となっており、例えば、航空機の進行方向に対して右側に位置する右側座席と、進行方向に対して左側に位置する左側座席とが設けられる。
【００２６】
制御部１３は、操作部１０から入力される操作信号に基づいて、表示部１１に表示する表示画像を生成している。ここで、制御部１３は、航空機の飛行状況を模擬すべく、現実空間を模擬した３次元仮想空間のデータである３次元データから、２次元の表示画像を生成している。つまり、制御部１３は、３次元コンピュータグラフィックス（３ＤＣＧ：Three-dimensional computer graphics）によって表示画像を生成する。
【００２７】
制御部１３は、３ＤＣＧによって表示画像を生成する場合、３次元仮想空間における所定の位置を、視点位置（アイポイントともいう）Ｐとし、視点位置Ｐを基準として表示画像を生成する。ここで、所定の視点位置Ｐとは、座席部１２に座った操縦者の視点位置Ｐとほぼ同じ位置となっている。そして、この視点位置Ｐは、通常、固定された位置となっているが、下記する振動イベントにおいて移動可能となる。
【００２８】
このようなシミュレータ装置１において、座席部１２に座った操縦者が、表示部１１を視認しつつ、操作部１０を操作すると、制御部１３は、操作部１０から入力される操作信号に基づいて、３次元データから表示画像を生成する。このとき、制御部１３は、座席部１２に座った操縦者の視点位置Ｐが、３次元仮想空間の視点位置Ｐとなるように、この視点位置Ｐを基準として表示画像を生成する。
【００２９】
ここで、制御部１３は、現実空間で発生する航空機の振動事象を模擬する振動イベントを実行可能となっている。この振動イベントは、例えば、図示しない振動イベント発生ボタンが操作されることで実行される。振動イベントは、航空機のイレギュラーなイベントであり、例えば、故障発生事象等の振動事象を模擬したイベントである。この振動イベントは、発生する振動イベントに応じて複数種用意される。
【００３０】
この制御部１３は、振動イベントの発生時において、視点位置Ｐを振動させると共に、振動する視点位置Ｐに応じた表示画像を生成する。ここで、制御部１３は、振動する視点位置Ｐの振幅を、現実空間で発生する振動事象の振幅よりも大きな振幅で振動させる。また、制御部１３は、視点位置Ｐの振動方向を、現実空間で発生する振動事象の振動方向と同じ方向となるように振動させる。ここで、振動方向は、航空機の進行方向（ロール軸の軸方向）、進行方向に直交する航空機の幅方向（ピッチ軸の軸方向）、及び進行方向及び幅方向に直交する航空機の上下方向（ヨー軸の軸方向）の３方向のそれぞれであってもよいし、またはこれらの３方向を適宜組み合わせた方向であってもよく、特に限定されない。
【００３１】
次に、図３を参照して、実施形態１に係るシミュレータ装置１の制御動作について説明する。シミュレータ装置１において、制御部１３が振動イベントを発生させる（ステップＳ１）。すると、制御部１３は、固定された状態の視点位置Ｐが発生した振動イベントに応じた振動となるように、視点位置Ｐの振動を開始する（ステップＳ２：視点振動ステップ）。そして、制御部１３は、振動する視点位置Ｐに応じて、３次元データから表示画像を生成する（ステップＳ３：画像生成ステップ）。つまり、制御部１３は、時間の経過に伴って位置が変化する視点位置Ｐに応じて、３次元データから表示画像を生成する。そして、制御部１３は、生成した表示画像を表示部１１に表示する（ステップＳ４）。続いて、制御部１３は、振動イベントが終了したか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、制御部１３は、振動イベントの終了を、例えば、操縦者によって航空機の振動イベントが解消されたことを判定条件としている。制御部１３は、振動イベントが終了したと判定すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、視点位置Ｐを元の位置に固定、すなわち、視点位置Ｐが座席部１２に座った操縦者の視点位置Ｐとなるように固定し（ステップＳ６）、制御動作を終了する。一方で、制御部１３は、振動イベントが終了していないと判定すると（ステップＳ５：Ｎｏ）、再び、ステップＳ３に進んで、振動イベントが終了するまで、ステップＳ３からステップＳ５を繰り返し実行する。
【００３２】
以上のように、実施形態１によれば、制御部１３は、３次元仮想空間における視点位置Ｐが振動するように、表示画像を表示部１１に表示することができる。このため、表示部１１を視認する操縦者に対して、リアリティの高い振動を視覚により体感させることができる。なお、視点位置Ｐを振動させる場合には、制御部１３によって表示画像を生成するための３ＤＣＧプログラムを改修すればよいため、既存のシミュレータ装置１において、安価に適用することが可能である。
【００３３】
また、実施形態１において、制御部１３は、表示部１１の中央を原点として、表示画像を生成するが、振動イベントの発生時において、制御部１３は、原点を表示部１１の中央以外にも設定することで、３次元仮想空間における視点位置Ｐのみの移動を補完し、リアリティの高い振動を視覚により体感させることができる。
【００３４】
また、実施形態１によれば、制御部１３は、振動する視点位置Ｐの振幅を、現実空間で発生する振動事象の振幅よりも大きな振幅とすることで、表示部１１を視認する操縦者に対して、振動していることを視覚によって適切に伝えることができる。
【００３５】
また、実施形態１によれば、制御部１３は、視点位置Ｐの振動方向を、現実空間で発生する振動事象の振動方向と同じ方向とすることで、視点位置Ｐの振動と、現実空間の振動とを一致させることができる。このため、表示部１１を視認する操縦者に対して、よりリアリティの高い振動を視覚により体感させることができる。
【００３６】
なお、実施形態１において、制御部１３は、視点位置Ｐの振動方向を、現実空間で発生する振動事象の振動方向と同じ方向としたが、リアリティが高くなる振動方向であれば、視点位置Ｐの振動方向と振動事象の振動方向とを異なる方向にしてもよく、特に限定されない。
【００３７】
［実施形態２］
次に、図４及び図５を参照して、実施形態２に係るシミュレータ装置２０について説明する。図４は、実施形態２に係るシミュレータ装置を模式的に表した概略構成図である。図５は、実施形態２に係るシミュレータ装置を表したブロック図である。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【００３８】
実施形態２のシミュレータ装置２０は、実施形態１のシミュレータ装置１に、座席部１２を振動させる振動部２１をさらに備えた構成となっている。
【００３９】
振動部２１は、座席部１２に組み込まれており、座席部１２に座る操縦者に対して振動を与えることにより、触覚による体感を与えている。振動部２１は、制御部１３に接続されており、制御部１３は、振動イベントの発生時において、視点位置Ｐの振動と共に、振動部２１を振動させる。ここで、制御部１３は、振動イベントの発生時において、振動部２１の振動方向を、視点位置Ｐの振動方向と同じ方向となるように振動させる。このため、制御部１３は、現実空間で発生する振動事象の振動方向と、視点位置Ｐの振動方向と、振動部２１の振動方向とを同じ方向に振動させる。
【００４０】
以上のように、実施形態２によれば、座席部１２に座る操縦者に対して、視覚による振動の体感だけでなく、触覚による振動の体感を、振動部２１によって与えることができる。このため、操縦者に対して、よりリアリティの高い振動を視覚及び触覚により体感させることができる。
【００４１】
また、実施形態２によれば、視点位置Ｐの振動と、振動部２１の振動とを一致させることができるため、座席部１２に座る操縦者に対して、よりリアリティの高い振動を触覚により体感させることができる。
【００４２】
また、実施形態２では、振動部２１を座席部１２に組み込む構成としたが、振動部２１は、内部に座席部１２を取り付けた筐体全体を振動させるものであってもよく、特に限定されない。
【００４３】
なお、実施形態２において、制御部１３は、視点位置Ｐの振動方向と、振動部２１の振動とを一致させることとしたが、リアリティが高くなる振動方向であれば、視点位置Ｐの振動方向と、振動部２１の振動方向とを異なる方向にしてもよく、特に限定されない。
【符号の説明】
【００４４】
１  シミュレータ装置
１０  操作部
１１  表示部
１２  座席部
１３  制御部
２０  シミュレータ装置
２１  振動部
Ｐ  視点位置
【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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