情報処理学会 インタラクション 2021
IPSJ Interaction 2021

2A03
2021/3/10

周辺とのアドホックなインタラクションを実現する
再構成可能な VR HMD
遠藤 勇1,a)

高嶋 和毅1

井上 理哲人1

清川 清2

藤田 和之1

北村 喜文1

概要：本研究では，手動で再構成可能なモジュラー機構を用いた新たなモバイルヘッドマウントディスプレイ（HMD）を提案する．この HMD では，市販の HMD のフェイスカバー部に 3 つの着脱可能なディスプレイモジュールを設置することで，没入感の高い VR 体験を可能にしつつも，必要に応じてモジュールの着脱により視界周辺部での実物体や近接者とのアドホックなインタラクションを可能にする．本デモでは，提案手法のプロトタイプの設計と実装例を紹介し，ユーザが周囲の状況やタスクに応じて HMD の形態を即座に切り替えることを示す．

1. はじめに
近年，Oculus Quest のような閉塞型の VR HMD が手ごろな価格で入手できるようになり，エンタテインメント化したり [2]，近接者用のディスプレイを用意して VE やHMD ユーザの状態を提示したり [5, 6] するなど，個別の解決策が議論されてきたが，これらの問題を根本的に解決する策は提案されていない．

用途だけでなくモバイルワークへの活用も期待されていそこで本研究では，HMD ユーザの没入感の高い VR 体

る [3]．交通機関の中やオフィス [7, 9] といったパブリック験を確保できるようにしつつ，必要に応じて外界とのアドな空間で HMD を使う場合は，ユーザは，VR コンテンツホックなインタラクションを実現するために，モジュラーだけでなく実世界の周囲の出来事にも対応するため，周辺機構を用いて再構成可能な新たな HMD の概念を提案する．

環境に対するある程度のアウェアネスを確保しなければな

基本となる考えは，HMD の周辺部に着脱可能なモジューらない．しかし，現在の閉塞型 HMD は，フェイスカバー

ル [10] を設置することで，ユーザの視界（眼球を動かしてで装着者の外界への視線を断ち，ユーザを現実世界から完見える範囲）周辺部の眺めや機能を切り替えられるように全に隔離するよう設計されている．このような HMD ユーすることである．これにより，ユーザはモジュールを取りザと現実世界との隔絶を本稿では HMD Boundary と呼称外して外界を認識でき，取り外したモジュールを即席の手する．これはユーザの VE (Virtual Environment) への没持ちデバイスとして再利用することもできる．図 1 左の図

入感を向上させるという利点もある一方で，次に示す二つは，通常の HMD の側面と底面に着脱可能な 3 つのディスの問題も引き起こしてしまう．一つ目は，ユーザが HMDプレイモジュールを設置したプロトタイプを示している．

を脱がずに現実の物（キーボードやスマートフォンなど）提案する HMD の基本形態では，側面と底面の内向きのを認識したり操作したりすることが難しいこと [2, 4, 11] でディスプレイモジュールを介して，ユーザに通常より広いある．二つ目は，HMD ユーザが近接者の動向を把握でき視野角を提供している（図 1(a)）．もし，ユーザが VR 体ない [8] だけでなく近接者も HMD ユーザの表情や作業内

験中に外界に意識を向けたい時には，その対象の場所に応容を把握できない [1, 12] ために，HMD ユーザと近接者がじて側面や底面のモジュールを取り外すことで，視界周辺共同で作業することが難しいことである．モバイルワーク

部で外界を視認できる（図 1(b)）．提案手法では，さらに，の場面においては，VR コンテンツ等を共有するための外取り外したモジュールをインタラクションデバイスとして部ディスプレイを確保できるとは限らないため，後者につHMD ユーザ自身が再利用したり，近接者に貸し出したりいてはより困難なものとなる．これらを解決するために，することも可能である（図 1(c)）．このように，モジューVE 内に現実の周辺物をビデオシースルー（VST）で可視ルを取り外し，再利用し，返却するというサイクルを作ることによって，余分なデバイスを使うことなく，HMD

12a)

東北大学 電気通信研究所
奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科
icd-oﬃce@riec.tohoku.ac.jp© 2021 Information Processing Society of Japan

Boundary を緩和できると考える．なお，本研究では，あくまで VR 空間での作業がユーザにとって主タスクである

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図 1: 提案手法のプロトタイプと主な使用例: (a) ユーザが 3 つのディスプレイモジュールで VR の視界を拡張し，臨場感の高い VR 体験をしている． (b) ユーザが底面モジュールを取り外し，VR コンテンツとインタラクションするための入力デバイスとして再利用している． (c) ユーザが側面モジュールを取り外し，VR 体験は継続しながら視界周辺部で近接者へのアウェアネスを確保している．近接者も HMD ユーザとアイコンタクトを取ることができ，取り外したモジュールを借りることで迅速に共同作業用のインタラクションデバイスを確保できている．
される．本手法では，その左右と下に計 3 つのモジュールを追加し，それぞれが「no display content」「VR extensionview（図 2(b)）」「VST view（図 2(c)）
」「removed/reused（図 2(d1)(d2)）」の 4 つの状態を手動で切り替えられるようにした．側面と底面にモジュールを設置したのは，ユーザが望んだ際に空間や手元へのアウェアネスを確保できるようにするためである．

2.2 プロトタイピング
ベースとなる HMD 筐体として Oculus Rift S を選択し，
図 2: 提案 HMD の周辺 3 モジュールの状態と形態カ

そこに 3 つのディスプレイモジュール，3D プリントしたモテゴリ

ジュールホルダーとアタッチメント，そしてレンズ（Oculus

Rift DK1 と DK2 のものを流用）を追加してプロトタイプことを前提として，HMD の周辺部分をどのように再構成を実装した（図 3(a)）．このとき，ディスプレイモジュールするかを考える．

やレンズを取り付けるスペースを確保するために，Oculus

2. 提案手法

Rift S に元々付いていたフェイスカバーは取り除いた．各ディスプレイモジュールには，軽量でありながら十分な機本研究では，手動で再構成するモジュラー機構を HMD能（高解像度ディスプレイ，背面カメラ，長時間駆動可能に導入することで，外界とのアドホックなインタラクショなバッテリー，無線通信機能）を備えた第 7 世代の iPodンを可能にする新たな HMD コンセプトを提案し，HMDtouch を使用した．プロトタイプの総重量は，基礎となるBoundary 問題の解決を図る．これにあたり，三つの方針

Oculus Rift S（約 500 g）を含めて 1.3 kg 程度であり，現を設けた．一つ目は，あくまで没入型の VR 体験を最優先

在の設計では HMD の前方に 3 つのモジュールを取り付けすること．二つ目は，視界周辺部を活用することで，各モているため，その重心も前に偏っている．

ジュールが外界とのアドホックなインタラクションを手助ベースとなる HMD の視界周辺部をどのようなモジュけすること．そして三つ目は，HMD のモビリティを保ち，ラー機構にすべきかを試行錯誤的に検討し，最終的にはすべての機能が HMD 単体で自己完結していることである．

「3D プリントによってレール構造を容易に作成できること」「レール機構によってモジュールの着脱や固定を安定

2.1 HMD の形態提案する HMD は，図 2 に示すように，正面 1 台のメインディスプレイ，側面 2 台と底面 1 台の着脱可能なディスプレさせられること」「将来的に電動化することが容易であること」から，図 3(b)(c) のようなスライド式の着脱機構を採用した．

イモジュールで構成される．この図は HMD の主要な形態

図 4 はプロトタイプの内側を撮影したものである．画像カテゴリも示している．図 2 (a) に示す中央の灰色長方形のように 4 枚のディスプレイによって広い視野角を確保での領域は，質の高い VR 体験を可能にするための（市販の）きたものの，正面と他のレンズ間には溝があるために，連HMD 画面を表しており，主とする VE 内でのタスクに活用続した視界を提供することは叶わなかった．

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図 3: プロトタイプの外観と各モジュールの着脱機構．（(b)(c) の点線で囲まれた範囲は，実際には遮蔽されている）[5]

図 4: プロトタイプの内部構造（単眼カメラによる撮影の都合上，左目視点で撮影した画像を左右反転さ[6]せて結合した絵）

2.3 デモアプリケーション[7]

本デモンストレーションでは，図 2 の Immersive, Desktop

Awareness, Situational Awareness, Device Control, Sideby-side Collaboration の 5 つの形態カテゴリに対応するアプリケーションを実演する．具体的には，「全モジュールでVE を映して高い臨場感を得る（図 1(a)）」「底面モジュー[8]

ルを VST にして卓上の物とインタラクションする」「側面モジュールを VST にして近接者の動向を確認する」「底面モジュールを取り外してタッチキーボードとして再利用す[9]る（図 1(b)）」「側面モジュールを取り外して，横並びのHMD ユーザと近接者がアイコンタクトを取りながら共同でモデリングする（図 1(c)）
」アプリケーションである．これらを通して，状況に応じた HMD 形態の切り替えという[10]新たな考えを議論する．
謝辞

本研究の一部は東北大学電気通信研究所 共同プ

ロジェクト研究による．

[11]

参考文献
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