情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

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視線と仮想ボタンを用いた仮想空間内のハンズフリー瞬間移動
肖暁倩†1岡哲資†2

概要：仮想空間内の瞬間移動の方法は数多く研究されている中，手持ちデバイスを使用しないハンズフリーな方法の研究や実用例は少ない．ヘッドマウントディスプレイのみを用いて瞬間移動ができるハンズフリーなシステムは，仮想体験の利便性を向上する．本研究では，視線と仮想ボタンを用いた仮想空間内のハンズフリーな瞬間移動方法を評価した．この方法では，移動先を選択するための光線（仮想ポインタ）を HMD よりも少し低い位置から出し，体や首の回転によってターゲットに当てる．そして，仮想空間に出現するボタン（仮想ボタン）に手で触れることによって，瞬間移動を行う．24 人の参加者による評価では，移動時間，移動しやすさ，VR 酔い，疲労について，コントローラを用いた方法と比較した．移動時間は，コントローラよりも有意に長く，移動しやすさの評価値も有意に低かった．しかし，それらの差が小さいこと，移動速度が十分であること，参加者の好みには差がないことなどから，ハンズフリーな移動方法の有用性が確認できた．

a1. はじめに想空間内のハンズフリーな瞬間移動方法の評価について述べる．移動先を選択するための光線（仮想ポインタ）を手近年，安価なヘッドマウントディスプレイ（HMD）を持ちコントローラからではなく，HMD よりも少し低い位使用することで，家庭などでも様々な仮想現実（Virtual

置から出し，体や首の回転によってターゲットに当てる．

Reality, VR）体験が行えるようになってきている．これら

これは HMD の追跡技術のみで実現できる．また，コントのインサイドアウト方式の HMD は，外部デバイスや PCローラの物理ボタンの代わりに，仮想空間に出現するボタを必要とせず，持ち運びが容易である．また，HMD に搭ン（仮想ボタン）に手で触れることによって，瞬間移動を載 さ れ た セ ン サ で ハン ド トラ ッ キ ン グ を 行 う こと で ，行う．この操作は，手の位置の追跡のみで実現できる．評HMD のみでの VR 体験も可能である．今後，手持ちコン

価では，この移動方法をコントローラを用いた瞬間移動方

トローラなしでのハンズフリーな VR 体験の質が向上すれ法と移動効率，移動の容易さ，疲労度，VR 酔いなどの観ば，HMD の持ち運びのみで，どこででも VR 空間に没入点から比較した．

できるようになるため，利便性が向上する．手持ちコント
ローラが不要であれば，HMD を装着したまま現実空間の2. 関連研究物体が扱いやすくなる．また，コントローラを用いるより2.1 仮想空間内の移動方法

も，自身の手で仮想空間に置かれた物体を手に取ったり，仮想空 間内の 移動 方法 （Virtual Locomotion Technique,ジェスチャを行ったりすることで，体験のリアリティや臨VLT）に関する研究は，現在までに数多く，様々なものが場感が高まることも期待できる．

行われてきている[1, 2]．その中には，瞬間移動方法と他仮想空間内を自由に移動することで，VR 体験の質は向の VLT を比較する研究と瞬間移動方法を改良するための上する．HMD の位置姿勢の追跡により，ルームスケール研究が含まれる[3]．これらの研究の多くは，手持ちコンの移動は，現実に移動するだけで行うことができる．よりトローラを用いるハンズフリーでない移動方法を取り上げ

広い空間の移動には，ジョイスティックなどによる連続的ている．手持ちコントローラを使用する瞬間移動方法は，な移動方法，瞬間移動など，様々な方法が用いられている．

市販されている Meta Quest 2 などのインサイドアウト方式

瞬間移動は，移動効率の高さや VR 酔いの生じにくさなどの HMD で利用できることから，有用である．多くの研究の点で利点があると考えられており，実際に多くの VR ア

結果から，瞬間移動は，移動効率が良く，VR 酔いが生じプリケーションや VR ゲームでも採用されている．瞬間移にくい点で優れていると考えられている[3]．また，これ動は，手持ちコントローラから光線を出して移動先を選択

らの研究によって，臨場感や方向感覚に関する知見も得らし，物理ボタンを用いて移動を決定する方法が一般的であれている．

る．しかし，手持ちコントローラを使用しないハンズフリ

2.2 仮想空間内のハンズフリーな瞬間移動

ーな瞬間移動が可能なアプリケーションやゲームは，見当ハンズフリーな瞬間移動方法を取り上げた研究は，手たらない．また，ハンズフリーな瞬間移動方法を他の方法持ちコントローラを使用する方法の研究に比べて多くない．と比較する研究も十分に行われてきたとは言い難い．

視線（Head Gaze）を用いる方法，手によって移動先を選

本稿では，視線（Head Gaze）と仮想ボタンを用いた仮択する方法，足によって移動先を選択する方法が提案され，†1 日本大学大学院生産工学研究科†2 日本大学© 2023 Information Processing Society of Japan433

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研究されている[3]．

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う．仮想空間には，視線と同じ方向に伸びる長さ 6m の視線（Head Gaze）を用いるハンズフリーな移動方法と「仮想ポインタ」が表示される．仮想ポインタがターゲッしては，The Jumper Metaphor が挙げられる[4]．この方法

トに触れると，仮想ボタンと移動先を示す下向きの矢印がでは，移動先を 500 ミリ秒間見続けて選択し，同じ方向に表示される．図 1 に，移動方法のイメージ図を示す．

加速度を与えることで瞬間移動する．この方法は，HMD

仮想ポインタは，式（1）に示す位置を中心に，頭と同内のセンサのみで実現可能であり，最近のインサイドアウじ姿勢を取る．ただし，𝑝⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟 および𝑝𝐻𝑒𝑎𝑑 は仮想ポイン

ト方法の HMD でも利用できる．しかし，移動先を見続けタの回転中心および頭（HMD）の位置ベクトルである．

なければいけない点，首などに負担がかかる点などが問題

評価ではこの回転中心を頭から 0.2m 低い位置とした．

である．

𝑝𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟 = 𝑝⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐻𝑒𝑎𝑑 + [0Bozgeyikli らは，手で移動先を選択して瞬間移動する方−𝑎0]𝑇

（1）
（2）

𝑞𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟 = 𝑞𝐻𝑒𝑎𝑑法を評価した[5]．この方法では，肩と手を結ぶ直線に移

𝑞𝑃𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟 および𝑞𝐻𝑒𝑎𝑑 は，仮想ポインタと HMD の姿勢を動先が 2 秒間触れると，瞬間移動が起こる．他の VLT と表す四元数であり，これらは常に等しい．したがって，頭比較した結果，衝突回数，所要時間，楽しさにおいて，優を回転することで，仮想ポインタを回転し，仮想空間内のれていた．しかし，この方法は，意図しない移動が起きやターゲットを選択できる．

すいと考える．また，評価では，肩，手，頭，足などのマ

仮想ボタンは，式（3）に示す通り，手で触れやすい位ーカーと外部に設置した多数のカメラを用いて評価してお置に固定されている．𝑝⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐵𝑢𝑡𝑡𝑜𝑛 は仮想ボタンの位置ベクトり，HMD のみの条件での評価は行われていない．

ル,𝑅ℎ𝑒𝑎𝑑 は HMD のワールド座標系での姿勢を表す回転行

Schäfer らは，手の姿勢を用いて移動先を指定し，手の列である．仮想ボタンのワールド座標は，ターゲットが選ジェスチャを用いて瞬間移動する二つの方法を比較した

択された時点で決定し，その後は変化しない．評価では，[6]．一つ目の方法では，片方の手で移動先を選択し，もHMD に固定された座標系で視線方向に 0.4m，下にう片方の手で人差し指を伸ばすジェスチャを用いる．二つ0.14m，右に 0.03m の位置とした．

目の方法では，片手のみを用い，選択動作を 1.5 秒間維持する．両者の比較では，大きな違いが見られなかった．これらの方法と他の VLT との比較による評価は行われてい𝑝𝐵𝑢𝑡𝑡𝑜𝑛 = 𝑝⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐻𝑒𝑎𝑑 + 𝑅ℎ𝑒𝑎𝑑 [𝑏−𝑐𝑑 ]𝑇（3）

仮想ボタンに手で触れると，仮想ポインタで選択したターゲットに近い，決められた位置に瞬間移動する．

ない．どちらの方法も，HMD に搭載されたセンサのみを

本移動方法は，ドア，看板，家具などのオブジェクト用いる場合は，手の位置及び姿勢を精度よく推定できなけをターゲットとすることで，メタバースなどの仮想的な室

れば，移動先の選択が行いにくくなり，移動効率が低下す内（生活空間，オフィス，博物館，美術館，店舗など）おると推測する．

よび屋外（商店街など）での移動に応用可能である．また，

Pfeuffer らは，仮想空間内の小さなアバターを手でつか

HMD に搭載されたカメラセンサを用いたハンドトラッキ

み，縮小環境モデル内の移動先に置くことで，自身が瞬間ング技術によって，実現可能であるため，手持ちのコント移動する方法を提案した[7]．この方式では，左手の位置

ローラ，HMD 以外のウェアラブルデバイス，環境に設置に表示された部屋の縮小モデルの特定の位置にアバターをするカメラなどの外部デバイスを必要としない．他のハン移動し，手を離すと，瞬間移動する．これは，HMD の追ズフリーな瞬間移動方法に比べると，ターゲットの選択後，跡とハンドトラッキングによって，インサイドアウト方式移動するまでの時間が短い点，意図しない移動の可能性がの HMD 単体で実現可能である．しかし，ユーザ評価は行低い点，自然な動作のみで移動できる点などで優れている

われていない．また，移動したい場所を縮小モデル上で探と考える．

す必要があるため，移動のための認知負荷が高いと考える．

ハンズフリーで手の回転を用いたターゲット選択を行

足を用いる方法は，Podoportation と呼ばれ，足にデバイう場合，高精度なハンドトラッキングが必要であるが，本スを装着する条件で評価されている[8]．しかし，追加の移動方法では，HMD の回転を用いているため，その必要デバイスを必要とする場合は，利便性が損なわれる．また，がない．また，特別なジェスチャやキーワードなどを覚えHMD に搭載されたカメラなどで足を追跡する場合は，追なくても，仮想ボタンが見えるため，移動方法が誰にでも跡可能範囲と追跡精度が問題になる．

わかりやすいと推測される．

3. 視線と仮想ボタンを用いた仮想空間内のハンズフリー瞬間移動
本研究で評価する移動方法では，頭（HMD）を回転し，仮想空間内の移動ターゲットとなる物体（ソファーなど）を見て，「仮想ボタン」に手で触れることで瞬間移動を行© 2023 Information Processing Society of Japan434

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で図 2 に示す仮想的な部屋の中を移動したのち，アンケー
トに回答した．参加者が用いる移動方法の順序は，ランダムに決定した．
参加者には，指定されたルートで部屋を移動するように指示を行った．表 1 に，3 つの移動タスクで選択すべきターゲットを示す．
参加者は，立った状態でタスクを実行した．まず，体験している評価用アプリケーションにおける移動方法とタスク内容の説明を受けた．つぎに，仮想空間（図 2）を目
図 1．提案手法イメージ図

4. 評価用アプリケーション
評 価 用 ア プ リ ケ ー シ ョ ン を ， ゲ ー ム エ ン ジ ン Unity

視で確認し，瞬間移動の試行を 1-2 回行った．その後，移動するたびに，次に選択すべきターゲットが，口頭で伝えられた．また，移動先を間違えた場合は，移動前の場所に戻るように指示された．

（2019.4.4.16f1） で 作 成 し た ． ハ ン ド ト ラ ッ キ ン グ やHMD の座標取得などに Oculus によるアセット Oculus
Integration を用い る．HMD はイン サイ ドア ウト方 式 のMeta Quest 2 を使用した．コントローラを用いる瞬間移動

表 1．実験移動タスク
タスク 1
タスク 2
タスク 3

ソファ-ベッド-タンス-TV-本棚-椅子-ドア
ベッド-タンス-本棚-ドア
タンス-ベッド-本棚-ドア方法とハンズフリーな瞬間移動方法を実装したアプリケーションを開発した．コントローラを用いるアプリケーショ

アンケートでは，5 段階評価，移動方法の選択，自由記

ンでは，仮想ポインタの回転中心はコントローラに固定さ

述の 3 種類の設問に対する回答を得た．「簡単であるか」，れている．また，仮想ボタンは表示されず，コントローラ「VR 酔いを感じたか」，「疲れを感じたか」については，のトリガーボタンを人差し指で押して移動する．

「 全 く あ て は ま ら な い （1）」 か ら 「 と て も 当 て は ま る

図 2 の仮想部屋には，ドア，ソファ，ベッドなど，7 つ（5）」の 5 段階で評価した．移動方法は，「どちらが簡単の家具をターゲットとして設置されている．これらのターか」，「どちらが疲れを感じたか」，「瞬間移動に使用したいゲットは，部屋の中の瞬間移動に用いることができる．図

手法」について，「コントローラ」，「どちらかといえばコ3 にターゲットの配置とターゲット間の距離を示す．

ントローラ」，「どちらとも言えない」，「どちらかといえば手」，「手」から選択することで，比較した．参加者は，両アプリケーションの体験中に気づいた点を最後に記述した．

6. 結果
6.1 所要時間および移動速度
図 4-5 にタスク 1，タスク 2，タスク 3，3 つ合計での所要時間を手法別で示す．全ての結果において，ハンズフリ
図 2．実験用仮想空間側面図

ーで移動した場合の方が，平均移動時間が有意に長くなっている．各タスクにおける平均移動速度を表 2 に示す．

図 4． タスク 1(左)及び 2 の所要時間
図 3．実験用仮想空間俯瞰イメージ図

5. ユーザ評価
18～24 歳の大学生と大学院生の男女 24 人の参加者によるユーザ評価を行った．各参加者は， 2 つの瞬間移動方法© 2023 Information Processing Society of Japan435

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び VR 酔いの 5 段階評価結果に対して，対応ありの t 検定を行った結果，どちらの結果にも有意差は確認されなかった．

図 5．タスク 3(左)及び合計の所要時間
表 2．平均速度(km/h)
タスク
123
6.2 移動の失敗

コントローラ
4.674
7.459
8.489

図 8．疲労度の一対比較結果

ハンズフリー
3.673
5.734
7.075

タスク 1 において「本棚から椅子への移動」ではハンズ
フリーな瞬間移動方法による移動の失敗が多く確認された．
失敗時は，椅子の選択後，ドアが選択された状態で仮想ボタンを押し，ドアに移動していた．表 3 にそれぞれの方法での成功と失敗の回数を示す．コントローラを用いる方法

図 9．疲労(左)および VR 酔いの 5 段階評価結果

では 1 回に対し，ハンズフリーな方法では 13 回の失敗が6.5 今後使用したい方法起きた．タスク 2 及び 3 において，同様の事例はほとんど

図 10 では今後使用したい方法について，一対比較の結果を示す．

なかった．
表 3．本棚から椅子への移動の失敗回数
使用方法

成功回数

失敗回数

コントローラ231

ハンズフリー2013

6.3 容易さ
容易さの 5 段階評価を図 6 に，一対比較結果図 7 を示す．
2 つの 5 段階評価結果に対し，対応ありの t 検定を行った
結果，ハンズフリーな移動方法の平均が有意に低かった．

図 10．今後使用したい方法の一対選択結果
6.6 コメント
ハンズフリーな瞬間移動方法に対して，以下のコメン
トが記述された．
・ボタンと矢印の表示で混乱してしまう
・ボタンの位置が不自然な場合があった
・HMD が重くて操作しづらい・首が疲れる・VR 酔いを感じた

図 6． 容易さ 5 段階評価結果

・直感的操作ができた・コントローラより自然に操作できる

7. 考察
7.1 移動効率
本研究で評価したハンズフリーな瞬間移動方法の移動
効率は，コントローラを使用した方法よりもやや悪いと考図 7. 容易さの一対比較結果
6.4 疲労度および VR 酔い
疲労度の一対比較結果を図 8 に，使用中感じた疲労及びVR 酔いの程度の結果を図 9 に示す．使用中感じた疲労及© 2023 Information Processing Society of Japanえる．第一に，図 4 および 5 に示す通り，各タスクの所要時間は，コントローラ方法より有意に長かった．第二に，
表 3 に示す失敗回数ではタスク 1 においてコントローラ方法より多かった．しかし，表 2 に示す平均速度が現実世界の歩行速度と同程度であることから，ハンズフリーな方法

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2023/3/1でも実用上十分効率的に仮想空間内を移動できると考える．

方法でも問題にならないと考える．以上から，本研究で評

瞬間移動の平均距離が長いほど，効率が向上する傾向が図価したハンズフリーな瞬間移動の方法は，有用であり，ハ3 及び表 2 から確認できる．

ンズフリーな VR 体験での実用に耐えるものであると予測

7.2 容易さする．椅子やソファなど，低い位置の物体を見て移動先をハンズフリーな瞬間移動方法は，コントローラを用い選択する場合は，無意識に別の移動先を選択する失敗が起た移動方法よりも移動がやや難しいと考える．第一に，図きやすくなる点，移動先以外に仮想ボタンや矢印表示に注

6 に示す評価結果で有意な差があった．第二に，図 7 に示意を向けることで認知負荷が高くなる点などから，改善のす一対比較結果において，コントローラの方が容易であるヒントが得られた．と感じた参加者が多かった．しかし，5 段階評価の平均（3.92）および中央値（4）から，ハンズフリーな方法で参考文献も多くの人が容易に移動できると考える．

[1]Zayer, M, A., MacNeilage, P., and Folmer, E.Virtual Locomotion: ASurvey. IEEE Trans. Vis. Comput. Graphics 26, 2315–2334.
doi:10.1109/TVCG.2018.2887379 (2020).
[2]Heni, C., Métayer, N., and Souliman, N. Literature review oflocomotion techniques in virtual reality. International Journal of
Virtual Reality (2020).
[3]Prithul, A., Adhanom, I, B., Folmer, E. Teleportation in VirtualReality; A Mini-Review; Front. Virtual Real. 2:730792. (2021).
[4]Bolte, B., Bruder, G., and Steinicke, F. The Jumper Metaphor: An
Effective Navigation Technique for Immersive Display Setups, inProceedings of Virtual Reality International Conference (VRIC),
6-8. (2011).
[5]Bozgeyikli, E., Raij, A., Katkoori, S., and Dubey, R. Point &Teleport Locomotion Technique for Virtual Reality; Proceedingsof the 2016 Annual Symposium on Computer-Human Interactionin Play, 205-216. (2016).
[6]Schäfer, A., Reis, G., Stricker, D. Controlling Teleportation-Based
Locomotion in Virtual Reality with Hand Gestures: A
Comparative Evaluation of Two-Handed and One-HandedTechniques; Electronics. 2021, 10, 715. (2021).
[7]Pfeuffer, K., Mayer, B., Mardanbegi, D., Gellersen, H. Gaze +pinch interaction in virtual reality; Proceedings of the 5thSymposium on Spatial User Interaction. Pp.99-108. (2017).
[8]Von Willich, J., Schmitz, M., Müller, F., Schmitt, D., andMühlhäuser, M. Podoportation: Foot-Based Locomotion in
Virtual Reality, Proceedings of the 2020 CHI Conference on
Human Factors in Computing Systems, April 2020, Pp.1-14(2020).

7.3 疲労および VR 酔い
移動による疲労と VR 酔いの程度には，2 つの方法に大きな違いがないと考える．図 9 の結果において，どちらにも有意な差がなかったからである．移動に必要な頭と手の動きは，ハンズフリーな方法の方が大きいが，その影響は小さいものと考える．
7.4 有用性
本研究で評価した視線と仮想ボタンを用いた仮想空間内のハンズフリーな瞬間移動方法は，有用と考えられる．
まず，効率と容易さは，コントローラを用いた移動方法にやや及ばないものの，移動速度と 5 段階評価の結果をみると実用上十分なレベルにあるといえる．そして，図 10 の結果から，ハンズフリーな方法を選択するユーザが一定以上の割合であることも，有用性を示している．
7.5 問題点
既に述べた通り，ハンズフリーな移動方法は，手持ちコントローラを用いる移動方法よりも効率と容易さでやや劣るという問題があると考える．移動先がより低い位置に設置された場合，仮想ポインタを当てた後，使用者が仮想ボタンを触れる前に視線の移動が発生し，移動先の変更が起きやすい点が弱点とみられる．椅子への移動を行うべき時に，その後にあるドアに移動する失敗が多く発生していた（表 3）．また，参加者のコメントなどから，仮想ボタンと移動先の矢印の両方に注意を向ける必要がある点，HMD の重量によっては，重さを感じ，疲れの原因になりうる点も，弱点として挙げられる．仮想ボタンの位置，選択された移動先の視覚フィードバック方法などについても検討の余地があり，これらの改善によって，効率や容易さも向上するかもしれない．

8. おわりに視線と仮想ボタンを用いたハンズフリーな瞬間移動方
法と手持ちコントローラを用いた移動方法を移動効率，移動の容易さ，疲労度，VR 酔いなどの観点から比較した．
移動効率と移動の容易さは，コントローラを用いた方法の方が優れているもののその差は大きくなく，実用上十分であると考える．また，疲労と VR 酔いは，ハンズフリーな© 2023 Information Processing Society of Japan437