(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）三次元の動きを発生させる駆動部と、
（ｂ）該駆動部によって底壁に対して支持された可動基盤と、
（ｃ）ボックス内において前記可動基盤に対して揺動自在に支持され、操作部駆動手段によって回動させられ、操作者が乗降するための水平位置、及び三次元体感装置を動作させるための傾斜位置を採るとともに、座席及び操作手段を備えた操作台、並びに制御装置から成る操作部と、
（ｄ）前記ボックスを介して床面に固定され、前記操作台が傾斜位置に置かれたときの前記座席に対向させて配設されたディスプレイとを有するとともに、
（ｅ）前記駆動部は、操作台が傾斜位置に置かれ、前記可動基盤に対して傾けられ、操作者がディスプレイの画面を見ながら前記操作手段を操作することができる状態で駆動され、一端が底壁上の第１の円上の３箇所において等間隔に、他端が可動基盤上の前記第１の円より径が小さい第２の円上の３箇所において等間隔に、揺動自在に連結された３本のリニアアクチュエータから成ることを特徴とする三次元体感装置。
【請求項２】
前記リニアアクチュエータは、両端がピンによって前記底壁及び可動基盤に対して揺動自在に連結される請求項１に記載の三次元体感装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元体感装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、三次元体感装置においては、ディスプレイ及び座席を一体的に備えたマシン本体に三次元の動きを与えるようにしている。
図２は従来の三次元体感装置の概念図である。
図において、１０はマシン本体であり、該マシン本体１０に、操作者が座るための座席１１、シミュレーション映像を表示するためのディスレイ１２、ハンドル１３、図示しないシフトレバー、及びアクセル、ブレーキ等のペダル１４が配設される。
【０００３】
また、前記マシン本体１０の下方には、駆動部１５が基台１６の上に配設される。前記駆動部１５は、マシン本体１０を支持するとともに、操作者によるハンドル１３、シフトレバー及びペダル１４の操作に従って駆動され、マシン本体１０に三次元の動きを与える。
そのために、前記駆動部１５は、前記マシン本体１０を前後左右に移動させるためのＸ−Ｙテーブルユニット２１、シャフト２５を中心にして前記マシン本体１０を回動させるための回動ユニット２２、及び前記マシン本体１０を上下に移動させたり、前後左右に傾けたりするためのシリンダユニット２３から成る。そして、該シリンダユニット２３は、円周方向における３箇所に配設されたエアシリンダ２４を備える（特開平５−２７７２５７号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の三次元体感装置においては、Ｘ−Ｙテーブルユニット２１の前後方向の移動のストロークが短く、かつ、移動速度が低いので、加減速Ｇを大きくすることができず、体感性が低くなってしまう。
また、前記座席１１及びディスプレイ１２が水平方向に配設されるので、マシン本体１０に三次元の動きを与えたときの動作範囲が広くなり、大きな設置面積が必要になるだけでなく、コストが高くなってしまう。
【０００５】
さらに、マシン本体１０にディスプレイ１２が配設され、マシン本体１０に三次元の動きを与えるのに伴ってディスプレイ１２にも三次元の動きが与えられることになるので、マシン本体１０の慣性が大きくなり、体感性がその分低くなってしまう。また、マシン本体１０が重くなるので、駆動部１５をその分大きくする必要があり、消費エネルギーが大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、ディスプレイ１２を小型化することが考えられるが、その場合、ディスプレイ１２の画面が小さくなり、シミュレーション映像が小さくなって体感性が低くなってしまう。
本発明は、前記従来の三次元体感装置の問題点を解決して、体感性を高くすることができ、コストを低くすることができ、消費エネルギーを小さくすることができる三次元体感装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の三次元体感装置においては、三次元の動きを発生させる駆動部と、該駆動部によって底壁に対して支持された可動基盤と、ボックス内において前記可動基盤に対して揺動自在に支持され、操作部駆動手段によって回動させられ、操作者が乗降するための水平位置、及び三次元体感装置を動作させるための傾斜位置を採るとともに、座席及び操作手段を備えた操作台、並びに制御装置から成る操作部と、前記ボックスを介して床面に固定され、前記操作台が傾斜位置に置かれたときの前記座席に対向させて配設されたディスプレイとを有する。
そして、前記駆動部は、操作台が傾斜位置に置かれ、前記可動基盤に対して傾けられ、操作者がディスプレイの画面を見ながら前記操作手段を操作することができる状態で駆動され、一端が底壁上の第１の円上の３箇所において等間隔に、他端が可動基盤上の前記第１の円より径が小さい第２の円上の３箇所において等間隔に、揺動自在に連結された３本のリニアアクチュエータから成る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態における三次元体感装置の縦断面図、図３は本発明の実施の形態における三次元体感装置の横断面図、図４は図１のＸ−Ｘ断面図、図５は図１のＹ−Ｙ断面図である。
【００１０】
図において、３１は床面３３に直立させて配設された支持手段としての直方体のボックスであり、該ボックス３１内に三次元体感装置が配設される。そして、前記ボックス３１は、底壁３１ａ、頂壁３１ｂ、前壁３１ｃ、後壁３１ｄ、左側壁３１ｅ及び右側壁３１ｆを備え、前記左側壁３１ｅには、操作者が出入りするための扉３２が開閉自在に配設される。また、前記頂壁３１ｂにおけるほぼ中央には、シミュレーション映像を表示するためのディスプレイ３７が図示しない固定具によって固定され、前記ディスプレイ３７の画面３８が斜め下方に向けられる。
【００１１】
そして、前記底壁３１ａの上に駆動部３４が配設され、該駆動部３４は、可動基盤４７を支持するとともに、三次元の動きを発生させ、該三次元の動きを可動基盤４７を介して操作部３５に与える。また、前記駆動部３４は、パラレルリンク機構によって形成され、底壁３１ａから斜め上方に延びる３本の応答性が高いシリンダ状のリニアアクチュエータ４１から成る。該各リニアアクチュエータ４１は、シリンダ４３及びロッド４４から成り、一端がピン４５によって前記底壁３１ａに対して揺動自在に連結され、他端がピン４６によって前記可動基盤４７に対して揺動自在に連結される。なお、リニアアクチュエータ４１としては、応答速度が１〔Ｈｚ／５０ｍｍストローク〕又は３〔Ｈｚ／１０ｍｍストローク〕程度のものが使用される。
【００１２】
この場合、図５に示すように、前記底壁３１ａ上に大きい径の第１の円Ｃ１が、可動基盤４７上に小さい径の第２の円Ｃ２がそれぞれ設定され、前記各リニアアクチュエータ４１の一端は、第１の円Ｃ１の円周上の３箇所に、他端は、第２の円Ｃ２の円周上の３箇所に、いずれも互いに等間隔で連結される。
したがって、各リニアアクチュエータ４１を操作者による動作、画面３８上のシミュレーション映像等に対応させて作動させることによって、操作部３５を上下に移動させたり、前後左右に傾けたりすることができる。なお、本実施の形態において、駆動部３４は３本のリニアアクチュエータ４１を備えた三自由度のパラレルリンク機構によって形成されるが、６本のリニアアクチュエータを備えた六自由度のパラレルリンク機構によって形成することもできる。その場合、各リニアアクチュエータに曲げ応力が加わるのを防止することができる。
【００１３】
ところで、前記操作部３５は、前記可動基盤４７に対して揺動自在に支持された操作台５１及び図示しない制御装置から成る。該操作台５１は、一体に形成された座席５２と操作ボックス５３とから成り、該操作ボックス５３に、操作手段、例えば、ハンドル５４、それぞれ図示しないシフトレバー、アクセル、ブレーキ、スイッチ等が配設される。また、前記座席５２の下部にシャフト６１が配設され、該シャフト６１は前記可動基盤４７に固定された一対のブラケット６２によって回転自在に支持される。なお、本実施の形態においては、前記座席５２は二人用にしてあるが、必要に応じて一人用にすることもできる。
【００１４】
また、前記操作台５１は、図示しないモータ等の操作部駆動手段によって回動させられ、図１における２点鎖線で示される水平位置、及び実線で示される傾斜位置を採り、前記水平位置において操作台５１は水平に置かれ、操作者は操作台５１に対して乗降することができ、前記傾斜位置において操作台５１は約４５〔°〕に傾けられ、操作者は、約４５〔°〕の仰角で画面３８を見ながら、前記ハンドル５４、シフトレバー、アクセル、ブレーキ、スイッチ等を操作して、三次元体感装置を作動させることができる。
【００１５】
前記構成の三次元体感装置において、操作者がボックス３１内に入り、水平位置に置かれた操作台５１に乗って前記スイッチのうちの始動スイッチを操作すると、前記制御装置は、前記操作部駆動手段を駆動し、操作台５１を傾斜位置に置く。続いて、前記制御装置は、駆動部３４を駆動し、操作台５１に三次元の動きを与えるとともに、画面３８にシミュレーション映像を表示する。なお、前記ディスプレイ３７は、操作台５１が傾斜位置に置かれたときの座席５２に対向させて配設される。
【００１６】
このように、操作台５１が傾けられるので、加減速Ｇに重力が加算される。したがって、操作台５１をわずかに上下に移動させるだけで加減速Ｇを大きくすることができるので、体感性を高くすることができる。
また、操作台５１が揺動自在に支持され、該操作台５１を傾斜位置に置いた状態で三次元体感装置を動作させるようになっているので、上方から操作台５１を投影したときの投影面積を小さくすることができる。しかも、駆動部３４がパラレルリンク機構によって形成されるので、Ｘ−Ｙテーブルを使用する必要がない。したがって、操作台５１に三次元の動きを与えたときの動作範囲が狭くなるので、設置面積を小さくすることができ、三次元体感装置のコストを低くすることができる。なお、前記操作台５１を水平位置に置いた状態で操作台５１の最前端と前壁３１ｃとの距離が短くても、操作台５１を傾斜位置に置くと、操作台５１の最前端と前壁３１ｃとの距離が長くなる。したがって、ボックス３１を小さくしても、操作台５１のストロークを確保することができる。
【００１７】
さらに、ディスプレイ３７がボックス３１を介して床面３３に固定されるので、操作台５１だけに三次元の動きが与えられる。したがって、操作台５１の慣性を小さくすることができるので、体感性をその分高くすることができる。しかも、操作台５１が軽くなるので、駆動部３４をその分小さくすることができ、消費エネルギーを小さくすることができる。
【００１８】
また、ディスプレイ３７を必要なだけ大型化することができるので、画面３８をその分大きくすることができる。したがって、シミュレーション映像が大きくなるので体感性を高くすることができる。
そして、三次元体感装置がボックス３１内に収容されるので、駆動部３４を駆動したときの安全性を高くすることができる。
【００１９】
さらに、ディスプレイ３７が頂壁３１ｂに固定されるので、駆動部３４を駆動したときにディスプレイ３７に振動が伝達されることがない。したがって、ディスプレイ３７の電子部品等を良好に作動させることができるので、ディスプレイ３７の耐久性を向上させることができる。
なお、本実施の形態において、駆動部３４は、パラレルリンク機構によって形成されるが、必要に応じて、Ｘ−Ｙテーブルユニット、回動ユニット、シリンダユニット等によって構成することもできる。また、本実施の形態において、前記操作台５１は可動基盤４７に対して揺動自在に支持されるが、操作台５１を可動基盤４７に対して揺動自在かつ回動自在に支持することもできる。
【００２０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、三次元体感装置においては、三次元の動きを発生させる駆動部と、該駆動部によって底壁に対して支持された可動基盤と、ボックス内において前記可動基盤に対して揺動自在に支持され、操作部駆動手段によって回動させられ、操作者が乗降するための水平位置、及び三次元体感装置を動作させるための傾斜位置を採るとともに、座席及び操作手段を備えた操作台、並びに制御装置から成る操作部と、前記ボックスを介して床面に固定され、前記操作台が傾斜位置に置かれたときの前記座席に対向させて配設されたディスプレイとを有する。
そして、前記駆動部は、操作台が傾斜位置に置かれ、前記可動基盤に対して傾けられ、操作者がディスプレイの画面を見ながら前記操作手段を操作することができる状態で駆動され、一端が底壁上の第１の円上の３箇所において等間隔に、他端が可動基盤上の前記第１の円より径が小さい第２の円上の３箇所において等間隔に、揺動自在に連結された３本のリニアアクチュエータから成る。
【００２２】
この場合、操作台が傾けられるので、加減速Ｇに重力が加算される。したがって、操作部をわずかに上下に移動させるだけで加減速Ｇを大きくすることができるので、体感性を高くすることができる。
また、操作台が揺動自在に支持され、該操作台を傾斜位置に置いた状態で三次元体感装置を動作させるようになっているので、上方から操作部を投影したときの投影面積を小さくすることができる。したがって、操作部に三次元の動きを与えたときの動作範囲が狭くなるので、設置面積を小さくすることができ、三次元体感装置のコストを低くすることができる。
【００２３】
さらに、ディスプレイがボックスを介して床面に固定されるので、操作部だけに三次元の動きを与えればよい。したがって、操作部の慣性を小さくすることができるので、体感性をその分高くすることができる。しかも、操作部が軽くなるので、駆動部をその分小さくすることができ、消費エネルギーを小さくすることができる。
【００２４】
また、ディスプレイを必要なだけ大型化することができるので、画面をその分大きくすることができる。したがって、シミュレーション映像が大きくなるので体感性を高くすることができる。
さらに、ディスプレイがボックスによって支持されるので、駆動部を駆動したときにディスプレイに振動が伝達されることがない。したがって、ディスプレイの電子部品等を良好に作動させることができるので、ディスプレイの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における三次元体感装置の縦断面図である。
【図２】従来の三次元体感装置の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態における三次元体感装置の横断面図である。
【図４】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図１のＹ−Ｙ断面図である。
【符号の説明】
３１    ボックス
３３    床面
３４    駆動部
３５    操作部
３７    ディスプレイ
４７    可動基盤
５２    座席
５４    ハンドル
【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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