JP6535641B2 - 仮想空間に表示されるオブジェクトを制御するための方法および装置、ならびに、当該方法をコンピュータに実行させるためのプログラム - Google Patents

Description

本開示は仮想現実を提供する技術に関し、より特定的には、仮想空間に配置されるオブジェクトを制御する技術に関する。

ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を用いて仮想空間を提供する技術が普及している。例えば、特開２０１５−２３１４４５号公報（特許文献１）は、「ＨＭＤを使用してジェスチャー入力を実現する際のユーザビリティを向上させる」ための技術を開示している（［要約］参照）。

特開２０１５−２３１４４５号公報

仮想空間におけるコントローラは、ハンド型のモデルになることが多い。しかしながら、手のジェスチャで入力できる操作内容には限りがある。したがって、より多様な入力操作を実現するための技術が必要とされている。

本開示は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、より多様な入力操作を実現するための方法を提供することである。

ある実施の形態に従うと、仮想空間に表示されるオブジェクトを制御するための方法が提供される。この方法は、ヘッドマウントディスプレイ装置によって提供される仮想空間を定義するステップと、仮想空間において制御を受け付けるコントローラオブジェクトを仮想空間に配置するステップと、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着したユーザの四肢のいずれかの状態を検出するステップと、四肢のいずれかに対応する四肢オブジェクトを仮想空間に配置するステップと、四肢オブジェクトとコントローラオブジェクトとが関連付けられている場合に、ユーザの動作に連動する四肢オブジェクトの動作に基づいて、コントローラオブジェクトを動かすステップと、コントローラオブジェクトの動きをコントローラオブジェクトに対する入力として受け付けるステップとを含む。

ある局面において、仮想空間に対する多様な入力を実現することができる。
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

ある実施の形態に従うＨＭＤシステム１００の構成の概略を表す図である。 一局面に従うコンピュータ２００のハードウェア構成の一例を表すブロック図である。 ある実施の形態に従うＨＭＤ装置１１０に設定されるｕｖｗ視野座標系を概念的に表す図である。 ある実施の形態に従う仮想空間２を表現する一態様を概念的に表す図である。 ある実施の形態に従うＨＭＤ装置１１０を装着するユーザ１９０の頭部を上から表した図である。 仮想空間２において視界領域２３をＸ方向から見たＹＺ断面を表す図である。 仮想空間２において視界領域２３をＹ方向から見たＸＺ断面を表す図である。 ある実施の形態に従うコントローラ１６０の概略構成を表す図である。 ある実施の形態に従う視界領域２３におけるオブジェクトの配置の一態様を表す図である。 他の実施の形態に従う視界領域２３におけるオブジェクトの配置の一態様を表す図である。 ある実施の形態に従うコンピュータ２００をモジュール構成として表わすブロック図である。 ＨＭＤシステム１００が実行する処理を表わすフローチャートである。 ある実施の形態の一局面においてコンピュータ２００のプロセッサ１０が実行する詳細な処理を表わすフローチャートである。 コントローラオブジェクトが配置されていない状態を表す図である。 コントローラオブジェクト９００が配置された状態を表す図である。 左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０とコントローラオブジェクト９００とが互いに関連付けられた状態を表す図である。 左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０がコントローラオブジェクト９００を操作して右方向に回転した状態を表す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［ＨＭＤシステムの構成］
図１を参照して、ＨＭＤ（Head Mount Display）システム１００の構成について説明する。図１は、ある実施の形態に従うＨＭＤシステム１００の構成の概略を表す図である。ある局面において、ＨＭＤシステム１００は、家庭用のシステムとしてあるいは業務用のシステムとして提供される。

ＨＭＤシステム１００は、ＨＭＤ装置１１０と、ＨＭＤセンサ１２０と、コントローラ１６０と、コンピュータ２００とを備える。ＨＭＤ装置１１０は、モニタ１１２と、注視センサ１４０とを含む。コントローラ１６０は、モーションセンサ１３０を含み得る。

ある局面において、コンピュータ２００は、インターネットその他のネットワーク１９に接続可能であり、ネットワーク１９に接続されているサーバ１５０その他のコンピュータと通信可能である。別の局面において、ＨＭＤ装置１１０は、ＨＭＤセンサ１２０の代わりに、センサ１１４を含み得る。

ＨＭＤ装置１１０は、ユーザの頭部に装着され、動作中に仮想空間をユーザに提供し得る。より具体的には、ＨＭＤ装置１１０は、右目用の画像および左目用の画像をモニタ１１２にそれぞれ表示する。ユーザの各目がそれぞれの画像を視認すると、ユーザは、両目の視差に基づき当該画像を３次元の画像として認識し得る。

モニタ１１２は、例えば、非透過型の表示装置として実現される。ある局面において、モニタ１１２は、ユーザの両目の前方に位置するようにＨＭＤ装置１１０の本体に配置されている。したがって、ユーザは、モニタ１１２に表示される３次元画像を視認すると、仮想空間に没入することができる。ある実施の形態において、仮想空間は、例えば、背景、ユーザが操作可能なオブジェクト、ユーザが選択可能なメニューの画像を含む。ある実施の形態において、モニタ１１２は、所謂スマートフォンその他の情報表示端末が備える液晶モニタまたは有機ＥＬ（Electro Luminescence）モニタとして実現され得る。

ある局面において、モニタ１１２は、右目用の画像を表示するためのサブモニタと、左目用の画像を表示するためのサブモニタとを含み得る。別の局面において、モニタ１１２は、右目用の画像と左目用の画像とを一体として表示する構成であってもよい。この場合、モニタ１１２は、高速シャッタを含む。高速シャッタは、画像がいずれか一方の目にのみ認識されるように、右目用の画像と左目用の画像とを交互に表示可能に作動する。

ＨＭＤセンサ１２０は、複数の光源（図示しない）を含む。各光源は例えば、赤外線を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）により実現される。ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ装置１１０の動きを検出するためのポジショントラッキング機能を有する。ＨＭＤセンサ１２０は、この機能を用いて、現実空間内におけるＨＭＤ装置１１０の位置および傾きを検出する。

なお、別の局面において、ＨＭＤセンサ１２０は、カメラにより実現されてもよい。この場合、ＨＭＤセンサ１２０は、カメラから出力されるＨＭＤ装置１１０の画像情報を用いて、画像解析処理を実行することにより、ＨＭＤ装置１１０の位置および傾きを検出することができる。

別の局面において、ＨＭＤ装置１１０は、位置検出器として、ＨＭＤセンサ１２０の代わりに、センサ１１４を備えてもよい。ＨＭＤ装置１１０は、センサ１１４を用いて、ＨＭＤ装置１１０自身の位置および傾きを検出し得る。例えば、センサ１１４が角速度センサ、地磁気センサ、加速度センサ、あるいはジャイロセンサ等である場合、ＨＭＤ装置１１０は、ＨＭＤセンサ１２０の代わりに、これらの各センサのいずれかを用いて、自身の位置および傾きを検出し得る。一例として、センサ１１４が角速度センサである場合、角速度センサは、現実空間におけるＨＭＤ装置１１０の３軸周りの角速度を経時的に検出する。ＨＭＤ装置１１０は、各角速度に基づいて、ＨＭＤ装置１１０の３軸周りの角度の時間的変化を算出し、さらに、角度の時間的変化に基づいて、ＨＭＤ装置１１０の傾きを算出する。また、ＨＭＤ装置１１０は、透過型表示装置を備えていても良い。この場合、当該透過型表示装置は、その透過率を調整することにより、一時的に非透過型の表示装置として構成可能であってもよい。また、視野画像は仮想空間を構成する画像の一部に、現実空間を提示する構成を含んでいてもよい。例えば、ＨＭＤ装置１１０に搭載されたカメラで撮影した画像を視野画像の一部に重畳して表示させてもよいし、当該透過型表示装置の一部の透過率を高く設定することにより、視野画像の一部から現実空間を視認可能にしてもよい。

注視センサ１４０は、ユーザ１９０の右目および左目の視線が向けられる方向（視線方向）を検出する。当該方向の検出は、例えば、公知のアイトラッキング機能によって実現される。注視センサ１４０は、当該アイトラッキング機能を有するセンサにより実現される。ある局面において、注視センサ１４０は、右目用のセンサおよび左目用のセンサを含むことが好ましい。注視センサ１４０は、例えば、ユーザ１９０の右目および左目に赤外光を照射するとともに、照射光に対する角膜および虹彩からの反射光を受けることにより各眼球の回転角を検出するセンサであってもよい。注視センサ１４０は、検出した各回転角に基づいて、ユーザ１９０の視線方向を検知することができる。

サーバ１５０は、コンピュータ２００にプログラムを送信し得る。別の局面において、サーバ１５０は、他のユーザによって使用されるＨＭＤ装置に仮想現実を提供するための他のコンピュータ２００と通信し得る。例えば、アミューズメント施設において、複数のユーザが参加型のゲームを行なう場合、各コンピュータ２００は、各ユーザの動作に基づく信号を他のコンピュータ２００と通信して、同じ仮想空間において複数のユーザが共通のゲームを楽しむことを可能にする。

コントローラ１６０は、ユーザ１９０からコンピュータ２００への命令の入力を受け付ける。ある局面において、コントローラ１６０は、ユーザ１９０によって把持可能に構成される。別の局面において、コントローラ１６０は、ユーザ１９０の身体あるいは衣類の一部に装着可能に構成される。別の局面において、コントローラ１６０は、コンピュータ２００から送られる信号に基づいて、振動、音、光のうちの少なくともいずれかを出力するように構成されてもよい。別の局面において、コントローラ１６０は、仮想現実を提供する空間に配置されるオブジェクトの位置や動きを制御するためにユーザ１９０によって与えられる操作を受け付ける。

モーションセンサ１３０は、ある局面において、ユーザの手に取り付けられて、ユーザの手の動きを検出する。例えば、モーションセンサ１３０は、手の回転速度、回転数等を検出する。検出された信号は、コンピュータ２００に送られる。モーションセンサ１３０は、例えば、手袋型のコントローラ１６０に設けられている。ある実施の形態において、現実空間における安全のため、コントローラ１６０は、手袋型のようにユーザ１９０の手に装着されることにより容易に飛んで行かないものに装着されるのが望ましい。別の局面において、ユーザ１９０に装着されないセンサがユーザ１９０の手の動きを検出してもよい。例えば、ユーザ１９０を撮影するカメラの信号が、ユーザ１９０の動作を表わす信号として、コンピュータ２００に入力されてもよい。モーションセンサ１３０とコンピュータ２００とは、有線により、または無線により互いに接続される。無線の場合、通信形態は特に限られず、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）その他の公知の通信手法が用いられる。

［ハードウェア構成］
図２を参照して、本実施の形態に係るコンピュータ２００について説明する。図２は、一局面に従うコンピュータ２００のハードウェア構成の一例を表すブロック図である。コンピュータ２００は、主たる構成要素として、プロセッサ１０と、メモリ１１と、ストレージ１２と、入出力インターフェイス１３と、通信インターフェイス１４とを備える。各構成要素は、それぞれ、バス１５に接続されている。

プロセッサ１０は、コンピュータ２００に与えられる信号に基づいて、あるいは、予め定められた条件が成立したことに基づいて、メモリ１１またはストレージ１２に格納されているプログラムに含まれる一連の命令を実行する。ある局面において、プロセッサ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）その他のデバイスとして実現される。

メモリ１１は、プログラムおよびデータを一時的に保存する。プログラムは、例えば、ストレージ１２からロードされる。データは、コンピュータ２００に入力されたデータと、プロセッサ１０によって生成されたデータとを含む。ある局面において、メモリ１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）その他の揮発メモリとして実現される。

ストレージ１２は、プログラムおよびデータを永続的に保持する。ストレージ１２は、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ハードディスク装置、フラッシュメモリ、その他の不揮発記憶装置として実現される。ストレージ１２に格納されるプログラムは、ＨＭＤシステム１００において仮想空間を提供するためのプログラム、シミュレーションプログラム、ゲームプログラム、ユーザ認証プログラム、他のコンピュータ２００との通信を実現するためのプログラムを含む。ストレージ１２に格納されるデータは、仮想空間を規定するためのデータおよびオブジェクト等を含む。

なお、別の局面において、ストレージ１２は、メモリカードのように着脱可能な記憶装置として実現されてもよい。さらに別の局面において、コンピュータ２００に内蔵されたストレージ１２の代わりに、外部の記憶装置に保存されているプログラムおよびデータを使用する構成が使用されてもよい。このような構成によれば、例えば、アミューズメント施設のように複数のＨＭＤシステム１００が使用される場面において、プログラムやデータの更新を一括して行なうことが可能になる。

ある実施の形態において、入出力インターフェイス１３は、ＨＭＤ装置１１０、ＨＭＤセンサ１２０またはモーションセンサ１３０との間で信号を通信する。ある局面において、入出力インターフェイス１３は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイス、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）その他の端子を用いて実現される。なお、入出力インターフェイス１３は上述のものに限られない。

ある実施の形態において、入出力インターフェイス１３は、さらに、コントローラ１６０と通信し得る。例えば、入出力インターフェイス１３は、モーションセンサ１３０から出力された信号の入力を受ける。別の局面において、入出力インターフェイス１３は、プロセッサ１０から出力された命令を、コントローラ１６０に送る。当該命令は、振動、音声出力、発光等をコントローラ１６０に指示する。コントローラ１６０は、当該命令を受信すると、その命令に応じて、振動、音声出力または発光のいずれかを実行する。

通信インターフェイス１４は、ネットワーク１９に接続されて、ネットワーク１９に接続されている他のコンピュータ（例えば、サーバ１５０）と通信する。ある局面において、通信インターフェイス１４は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）その他の有線通信インターフェイス、あるいは、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）その他の無線通信インターフェイスとして実現される。なお、通信インターフェイス１４は上述のものに限られない。

ある局面において、プロセッサ１０は、ストレージ１２にアクセスし、ストレージ１２に格納されている１つ以上のプログラムをメモリ１１にロードし、当該プログラムに含まれる一連の命令を実行する。当該１つ以上のプログラムは、コンピュータ２００のオペレーティングシステム、仮想空間を提供するためのアプリケーションプログラム、コントローラ１６０を用いて仮想空間で実行可能なゲームソフトウェア等を含み得る。プロセッサ１０は、入出力インターフェイス１３を介して、仮想空間を提供するための信号をＨＭＤ装置１１０に送る。ＨＭＤ装置１１０は、その信号に基づいてモニタ１１２に映像を表示する。

なお、図２に示される例では、コンピュータ２００は、ＨＭＤ装置１１０の外部に設けられる構成が示されているが、別の局面において、コンピュータ２００は、ＨＭＤ装置１１０に内蔵されてもよい。一例として、モニタ１１２を含む携帯型の情報通信端末（例えば、スマートフォン）がコンピュータ２００として機能してもよい。

また、コンピュータ２００は、複数のＨＭＤ装置１１０に共通して用いられる構成であってもよい。このような構成によれば、例えば、複数のユーザに同一の仮想空間を提供することもできるので、各ユーザは同一の仮想空間で他のユーザと同一のアプリケーションを楽しむことができる。

ある実施の形態において、ＨＭＤシステム１００では、グローバル座標系が予め設定されている。グローバル座標系は、現実空間における鉛直方向、鉛直方向に直交する水平方向、ならびに、鉛直方向および水平方向の双方に直交する前後方向にそれぞれ平行な、３つの基準方向（軸）を有する。本実施の形態では、グローバル座標系は視点座標系の一つである。そこで、グローバル座標系における水平方向、鉛直方向（上下方向）、および前後方向は、それぞれ、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸と規定される。より具体的には、グローバル座標系において、ｘ軸は現実空間の水平方向に平行である。ｙ軸は、現実空間の鉛直方向に平行である。ｚ軸は現実空間の前後方向に平行である。

ある局面において、ＨＭＤセンサ１２０は、赤外線センサを含む。赤外線センサが、ＨＭＤ装置１１０の各光源から発せられた赤外線をそれぞれ検出すると、ＨＭＤ装置１１０の存在を検出する。ＨＭＤセンサ１２０は、さらに、各点の値（グローバル座標系における各座標値）に基づいて、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０の動きに応じた、現実空間内におけるＨＭＤ装置１１０の位置および傾きを検出する。より詳しくは、ＨＭＤセンサ１２０は、経時的に検出された各値を用いて、ＨＭＤ装置１１０の位置および傾きの時間的変化を検出できる。

グローバル座標系は現実空間の座標系と平行である。したがって、ＨＭＤセンサ１２０によって検出されたＨＭＤ装置１１０の各傾きは、グローバル座標系におけるＨＭＤ装置１１０の３軸周りの各傾きに相当する。ＨＭＤセンサ１２０は、グローバル座標系におけるＨＭＤ装置１１０の傾きに基づき、ｕｖｗ視野座標系をＨＭＤ装置１１０に設定する。ＨＭＤ装置１１０に設定されるｕｖｗ視野座標系は、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０が仮想空間において物体を見る際の視点座標系に対応する。

［ｕｖｗ視野座標系］
図３を参照して、ｕｖｗ視野座標系について説明する。図３は、ある実施の形態に従うＨＭＤ装置１１０に設定されるｕｖｗ視野座標系を概念的に表す図である。ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ装置１１０の起動時に、グローバル座標系におけるＨＭＤ装置１１０の位置および傾きを検出する。プロセッサ１０は、検出された値に基づいて、ｕｖｗ視野座標系をＨＭＤ装置１１０に設定する。

図３に示されるように、ＨＭＤ装置１１０は、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザの頭部を中心（原点）とした３次元のｕｖｗ視野座標系を設定する。より具体的には、ＨＭＤ装置１１０は、グローバル座標系を規定する水平方向、鉛直方向、および前後方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を、グローバル座標系内においてＨＭＤ装置１１０の各軸周りの傾きだけ各軸周りにそれぞれ傾けることによって新たに得られる３つの方向を、ＨＭＤ装置１１０におけるｕｖｗ視野座標系のピッチ方向（ｕ軸）、ヨー方向（ｖ軸）、およびロール方向（ｗ軸）として設定する。

ある局面において、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０が直立し、かつ、正面を視認している場合、プロセッサ１０は、グローバル座標系に平行なｕｖｗ視野座標系をＨＭＤ装置１１０に設定する。この場合、グローバル座標系における水平方向（ｘ軸）、鉛直方向（ｙ軸）、および前後方向（ｚ軸）は、ＨＭＤ装置１１０におけるｕｖｗ視野座標系のピッチ方向（ｕ軸）、ヨー方向（ｖ軸）、およびロール方向（ｗ軸）に一致する。

ｕｖｗ視野座標系がＨＭＤ装置１１０に設定された後、ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ装置１１０の動きに基づいて、設定されたｕｖｗ視野座標系におけるＨＭＤ装置１１０の傾き（傾きの変化量）を検出できる。この場合、ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ装置１１０の傾きとして、ｕｖｗ視野座標系におけるＨＭＤ装置１１０のピッチ角（θｕ）、ヨー角（θｖ）、およびロール角（θｗ）をそれぞれ検出する。ピッチ角（θｕ）は、ｕｖｗ視野座標系におけるピッチ方向周りのＨＭＤ装置１１０の傾き角度を表す。ヨー角（θｖ）は、ｕｖｗ視野座標系におけるヨー方向周りのＨＭＤ装置１１０の傾き角度を表す。ロール角（θｗ）は、ｕｖｗ視野座標系におけるロール方向周りのＨＭＤ装置１１０の傾き角度を表す。

ＨＭＤセンサ１２０は、検出されたＨＭＤ装置１１０の傾き角度に基づいて、ＨＭＤ装置１１０が動いた後のＨＭＤ装置１１０におけるｕｖｗ視野座標系を、ＨＭＤ装置１１０に設定する。ＨＭＤ装置１１０と、ＨＭＤ装置１１０のｕｖｗ視野座標系との関係は、ＨＭＤ装置１１０の位置および傾きに関わらず、常に一定である。ＨＭＤ装置１１０の位置および傾きが変わると、当該位置および傾きの変化に連動して、グローバル座標系におけるＨＭＤ装置１１０のｕｖｗ視野座標系の位置および傾きが変化する。

ある局面において、ＨＭＤセンサ１２０は、赤外線センサからの出力に基づいて取得される赤外線の光強度および複数の点間の相対的な位置関係（例えば、各点間の距離など）に基づいて、ＨＭＤ装置１１０の現実空間内における位置を、ＨＭＤセンサ１２０に対する相対位置として特定してもよい。また、プロセッサ１０は、特定された相対位置に基づいて、現実空間内（グローバル座標系）におけるＨＭＤ装置１１０のｕｖｗ視野座標系の原点を決定してもよい。

［仮想空間］
図４を参照して、仮想空間についてさらに説明する。図４は、ある実施の形態に従う仮想空間２を表現する一態様を概念的に表す図である。仮想空間２は、中心２１の３６０度方向の全体を覆う全天球状の構造を有する。図４では、説明を複雑にしないために、仮想空間２のうちの上半分の天球が例示されている。仮想空間２では各メッシュが規定される。各メッシュの位置は、仮想空間２に規定されるＸＹＺ座標系における座標値として予め規定されている。コンピュータ２００は、仮想空間２に展開可能なコンテンツ（静止画、動画等）を構成する各部分画像を、仮想空間２において対応する各メッシュにそれぞれ対応付けて、ユーザによって視認可能な仮想空間画像２２が展開される仮想空間２をユーザに提供する。

ある局面において、仮想空間２では、中心２１を原点とするＸＹＺ座標系が規定される。ＸＹＺ座標系は、例えば、グローバル座標系に平行である。ＸＹＺ座標系は視点座標系の一種であるため、ＸＹＺ座標系における水平方向、鉛直方向（上下方向）、および前後方向は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として規定される。したがって、ＸＹＺ座標系のＸ軸（水平方向）がグローバル座標系のｘ軸と平行であり、ＸＹＺ座標系のＹ軸（鉛直方向）がグローバル座標系のｙ軸と平行であり、ＸＹＺ座標系のＺ軸（前後方向）がグローバル座標系のｚ軸と平行である。

ＨＭＤ装置１１０の起動時、すなわちＨＭＤ装置１１０の初期状態において、仮想カメラ１が、仮想空間２の中心２１に配置される。仮想カメラ１は、現実空間におけるＨＭＤ装置１１０の動きに連動して、仮想空間２を同様に移動する。これにより、現実空間におけるＨＭＤ装置１１０の位置および向きの変化が、仮想空間２において同様に再現される。

仮想カメラ１には、ＨＭＤ装置１１０の場合と同様に、ｕｖｗ視野座標系が規定される。仮想空間２における仮想カメラのｕｖｗ視野座標系は、現実空間（グローバル座標系）におけるＨＭＤ装置１１０のｕｖｗ視野座標系に連動するように規定されている。したがって、ＨＭＤ装置１１０の傾きが変化すると、それに応じて、仮想カメラ１の傾きも変化する。また、仮想カメラ１は、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザの現実空間における移動に連動して、仮想空間２において移動することもできる。

仮想カメラ１の向きは、仮想カメラ１の位置および傾きに応じて決まるので、ユーザが仮想空間画像２２を視認する際に基準となる視線（基準視線５）は、仮想カメラ１の向きに応じて決まる。コンピュータ２００のプロセッサ１０は、基準視線５に基づいて、仮想空間２における視界領域２３を規定する。視界領域２３は、仮想空間２のうち、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザの視界に対応する。

注視センサ１４０によって検出されるユーザ１９０の視線方向は、ユーザ１９０が物体を視認する際の視点座標系における方向である。ＨＭＤ装置１１０のｕｖｗ視野座標系は、ユーザ１９０がモニタ１１２を視認する際の視点座標系に等しい。また、仮想カメラ１のｕｖｗ視野座標系は、ＨＭＤ装置１１０のｕｖｗ視野座標系に連動している。したがって、ある局面に従うＨＭＤシステム１００は、注視センサ１４０によって検出されたユーザ１９０の視線方向を、仮想カメラ１のｕｖｗ視野座標系におけるユーザの視線方向とみなすことができる。

［ユーザの視線］
図５を参照して、ユーザの視線方向の決定について説明する。図５は、ある実施の形態に従うＨＭＤ装置１１０を装着するユーザ１９０の頭部を上から表した図である。

ある局面において、注視センサ１４０は、ユーザ１９０の右目および左目の各視線を検出する。ある局面において、ユーザ１９０が近くを見ている場合、注視センサ１４０は、視線Ｒ１およびＬ１を検出する。別の局面において、ユーザ１９０が遠くを見ている場合、注視センサ１４０は、視線Ｒ２およびＬ２を検出する。この場合、ロール方向ｗに対して視線Ｒ２およびＬ２がなす角度は、ロール方向ｗに対して視線Ｒ１およびＬ１がなす角度よりも小さい。注視センサ１４０は、検出結果をコンピュータ２００に送信する。

コンピュータ２００が、視線の検出結果として、視線Ｒ１およびＬ１の検出値を注視センサ１４０から受信した場合には、その検出値に基づいて、視線Ｒ１およびＬ１の交点である注視点Ｎ１を特定する。一方、コンピュータ２００は、視線Ｒ２およびＬ２の検出値を注視センサ１４０から受信した場合には、視線Ｒ２およびＬ２の交点を注視点として特定する。コンピュータ２００は、特定した注視点Ｎ１の位置に基づき、ユーザ１９０の視線方向Ｎ０を特定する。コンピュータ２００は、例えば、ユーザ１９０の右目Ｒと左目Ｌとを結ぶ直線の中点と、注視点Ｎ１とを通る直線の延びる方向を、視線方向Ｎ０として検出する。視線方向Ｎ０は、ユーザ１９０が両目により実際に視線を向けている方向である。また、視線方向Ｎ０は、視界領域２３に対してユーザ１９０が実際に視線を向けている方向に相当する。

別の局面において、ＨＭＤシステム１００は、ＨＭＤシステム１００を構成するいずれかのパーツに、マイクおよびスピーカを備えてもよい。ユーザは、マイクに発話することにより、仮想空間２に対して、音声による指示を与えることができる。

また、別の局面において、ＨＭＤシステム１００は、テレビジョン放送受信チューナを備えてもよい。このような構成によれば、ＨＭＤシステム１００は、仮想空間２においてテレビ番組を表示することができる。

さらに別の局面において、ＨＭＤシステム１００は、インターネットに接続するための通信回路、あるいは、電話回線に接続するための通話機能を備えていてもよい。

［視界領域］
図６および図７を参照して、視界領域２３について説明する。図６は、仮想空間２において視界領域２３をＸ方向から見たＹＺ断面を表す図である。図７は、仮想空間２において視界領域２３をＹ方向から見たＸＺ断面を表す図である。

図６に示されるように、ＹＺ断面における視界領域２３は、領域２４を含む。領域２４は、仮想カメラ１の基準視線５と仮想空間２のＹＺ断面とによって定義される。プロセッサ１０は、仮想空間おける基準視線５を中心として極角αを含む範囲を、領域２４として規定する。

図７に示されるように、ＸＺ断面における視界領域２３は、領域２５を含む。領域２５は、基準視線５と仮想空間２のＸＺ断面とによって定義される。プロセッサ１０は、仮想空間２における基準視線５を中心とした方位角βを含む範囲を、領域２５として規定する。

ある局面において、ＨＭＤシステム１００は、コンピュータ２００からの信号に基づいて、視界画像２６をモニタ１１２に表示させることにより、ユーザ１９０に仮想空間を提供する。視界画像２６は、仮想空間画像２２のうち視界領域２３に重畳する部分に相当する。ユーザ１９０が、頭に装着したＨＭＤ装置１１０を動かすと、その動きに連動して仮想カメラ１も動く。その結果、仮想空間２における視界領域２３の位置が変化する。これにより、モニタ１１２に表示される視界画像２６は、仮想空間画像２２のうち、仮想空間２においてユーザが向いた方向の視界領域２３に重畳する画像に更新される。ユーザは、仮想空間２における所望の方向を視認することができる。

ユーザ１９０は、ＨＭＤ装置１１０を装着している間、現実世界を視認することなく、仮想空間２に展開される仮想空間画像２２のみを視認できる。そのため、ＨＭＤシステム１００は、仮想空間２への高い没入感覚をユーザに与えることができる。

ある局面において、プロセッサ１０は、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０の現実空間における移動に連動して、仮想空間２において仮想カメラ１を移動し得る。この場合、プロセッサ１０は、仮想空間２における仮想カメラ１の位置および向きに基づいて、ＨＭＤ装置１１０のモニタ１１２に投影される画像領域（すなわち、仮想空間２における視界領域２３）を特定する。

ある実施の形態に従うと、仮想カメラ１は、二つの仮想カメラ、すなわち、右目用の画像を提供するための仮想カメラと、左目用の画像を提供するための仮想カメラとを含むことが望ましい。また、ユーザ１９０が３次元の仮想空間２を認識できるように、適切な視差が、二つの仮想カメラに設定されていることが好ましい。本実施の形態においては、仮想カメラ１が二つの仮想カメラを含み、二つの仮想カメラのロール方向が合成されることによって生成されるロール方向（ｗ）がＨＭＤ装置１１０のロール方向（ｗ）に適合されるように構成されているものとして、本開示に係る技術思想を例示する。

［コントローラ］
図８を参照して、コントローラ１６０の一例について説明する。図８は、ある実施の形態に従うコントローラ１６０の概略構成を表す図である。

図８の分図（Ａ）に示されるように、ある局面において、コントローラ１６０は、右コントローラ８００と左コントローラとを含み得る。右コントローラ８００は、ユーザ１９０の右手で操作される。左コントローラは、ユーザ１９０の左手で操作される。ある局面において、右コントローラ８００と左コントローラとは、別個の装置として対称に構成される。したがって、ユーザ１９０は、右コントローラ８００を把持した右手と、左コントローラを把持した左手とをそれぞれ自由に動かすことができる。別の局面において、コントローラ１６０は両手の操作を受け付ける一体型のコントローラであってもよい。以下、右コントローラ８００について説明する。

右コントローラ８００は、グリップ３０と、フレーム３１と、天面３２とを備える。グリップ３０は、ユーザ１９０の右手によって把持されるように構成されている。例えば、グリップ３０は、ユーザ１９０の右手の掌と３本の指（中指、薬指、小指）とによって保持され得る。

グリップ３０は、ボタン３３，３４と、モーションセンサ１３０とを含む。ボタン３３は、グリップ３０の側面に配置され、右手の中指による操作を受け付ける。ボタン３４は、グリップ３０の前面に配置され、右手の人差し指による操作を受け付ける。ある局面において、ボタン３３，３４は、トリガー式のボタンとして構成される。モーションセンサ１３０は、グリップ３０の筐体に内蔵されている。なお、ユーザ１９０の動作がカメラその他の装置によってユーザ１９０の周りから検出可能である場合には、グリップ３０は、モーションセンサ１３０を備えなくてもよい。

フレーム３１は、その円周方向に沿って配置された複数の赤外線ＬＥＤ３５を含む。赤外線ＬＥＤ３５は、コントローラ１６０を使用するプログラムの実行中に、当該プログラムの進行に合わせて赤外線を発光する。赤外線ＬＥＤ３５から発せられた赤外線は、右コントローラ８００と左コントローラ（図示しない）との各位置や姿勢（傾き、向き）を検出するために使用され得る。図８に示される例では、二列に配置された赤外線ＬＥＤ３５が示されているが、配列の数は図８に示されるものに限られない。一列あるいは３列以上の配列が使用されてもよい。

天面３２は、ボタン３６，３７と、アナログスティック３８とを備える。ボタン３６，３７は、プッシュ式ボタンとして構成される。ボタン３６，３７は、ユーザ１９０の右手の親指による操作を受け付ける。アナログスティック３８は、ある局面において、初期位置（ニュートラルの位置）から３６０度任意の方向への操作を受け付ける。当該操作は、例えば、仮想空間２に配置されるオブジェクトを移動するための操作を含む。

ある局面において、右コントローラ８００および左コントローラは、赤外線ＬＥＤ３５その他の部材を駆動するための電池を含む。電池は、充電式、ボタン型、乾電池型等を含むが、これらに限定されない。別の局面において、右コントローラ８００と左コントローラは、例えば、コンピュータ２００のＵＳＢインターフェイスに接続され得る。この場合、右コントローラ８００および左コントローラは、電池を必要としない。

図８の分図（Ａ）および分図（Ｂ）に示されるように、例えば、ユーザ１９０の右手８１０に対して、ヨー、ロール、ピッチの各方向が規定される。ユーザ１９０が親指と人差し指とを伸ばした場合に、親指の伸びる方向がヨー方向、人差し指の伸びる方向がロール方向、ヨー方向の軸およびロール方向の軸によって規定される平面に垂直な方向がピッチ方向として規定される。

図９および図１０を参照して、視界領域２３におけるオブジェクトの配置について説明する。図９は、ある実施の形態に従う視界領域２３におけるオブジェクトの配置の一態様を表す図である。図１０は、他の実施の形態に従う視界領域２３におけるオブジェクトの配置の一態様を表す図である。

図９に示されるように、ある局面に従う視界領域２３は、ハンドル形状のコントローラオブジェクト９００と、左手オブジェクト９１０と、右手オブジェクト９２０とを含み得る。コントローラオブジェクト９００は、例えば、回転軸を有し、その回転方向および回転速度に応じて、コントローラオブジェクト９００に関連付けられた他のオブジェクトの位置や姿勢を変更する。例えば、コントローラオブジェクト９００が仮想空間２における風景に関連付けられている場合、ユーザ１９０がハンドルを時計回りに回転させるような動作を両手で行なうと、左手オブジェクト９１０と右手オブジェクト９２０とは、コントローラオブジェクト９００に関連付けられて、コントローラオブジェクト９００を時計回りに回転させる。そうすると、仮想カメラ１が向く方向も時計回りに回転し、ユーザ１９０による回転動作に応じた角度だけ右方向に移動した風景が仮想空間２に表示される。

図１０に示されるように、別の局面に従う視界領域２３は、舵輪形状のオブジェクト１０００と、左手オブジェクト９１０と、右手オブジェクトとを含み得る。例えば、コンピュータ２００が仮想空間２を提供するために実行しているプログラムが海の風景を示すものである場合、コンピュータ２００は、当該プログラムの実行に応じて進行するストーリーに応じて、オブジェクト１０００を仮想空間２に配置し得る。この場合も、図９に示されるオブジェクト９００の場合と同様に、左手オブジェクト９１０と右手オブジェクト９２０とがオブジェクト１０００に関連付けられているとき、ユーザ１９０の動作に応じてオブジェクト１０００を回転させることができ、その回転に応じて、視界領域２３として表示される画像が変わり得る。

［ＨＭＤ装置の制御装置］
図１１を参照して、ＨＭＤ装置１１０の制御装置について説明する。ある実施の形態において、制御装置は周知の構成を有するコンピュータ２００によって実現される。図１１は、ある実施の形態に従うコンピュータ２００をモジュール構成として表わすブロック図である。

図１１に示されるように、コンピュータ２００は、表示制御モジュール２２０と、仮想空間制御モジュール２３０と、メモリモジュール２４０と、通信制御モジュール２５０とを備える。表示制御モジュール２２０は、サブモジュールとして、仮想カメラ制御モジュール２２１と、視界領域決定モジュール２２２と、視界画像生成モジュール２２３と、基準視線特定モジュール２２４とを含む。仮想空間制御モジュール２３０は、サブモジュールとして、仮想空間定義モジュール２３１と、仮想オブジェクト生成モジュール２３２と、手オブジェクト管理モジュール２３３と、コントローラ管理モジュール２３４とを含む。

ある実施の形態において、表示制御モジュール２２０と仮想空間制御モジュール２３０とは、プロセッサ１０によって実現される。別の実施の形態において、複数のプロセッサ１０が表示制御モジュール２２０と仮想空間制御モジュール２３０として作動してもよい。メモリモジュール２４０は、メモリ１１またはストレージ１２によって実現される。通信制御モジュール２５０は、通信インターフェイス１４によって実現される。

ある局面において、表示制御モジュール２２０は、ＨＭＤ装置１１０のモニタ１１２における画像表示を制御する。仮想カメラ制御モジュール２２１は、仮想空間２に仮想カメラ１を配置し、仮想カメラ１の挙動、向き等を制御する。視界領域決定モジュール２２２は、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザの頭の向きに応じて、視界領域２３を規定する。視界画像生成モジュール２２３は、決定された視界領域２３に基づいて、モニタ１１２に表示される視界画像２６を生成する。

基準視線特定モジュール２２４は、注視センサ１４０からの信号に基づいて、ユーザ１９０の視線を特定する。

仮想空間制御モジュール２３０は、ユーザ１９０に提供される仮想空間２を制御する。仮想空間定義モジュール２３１は、仮想空間２を表わす仮想空間データを生成することにより、ＨＭＤシステム１００における仮想空間２を規定する。

仮想オブジェクト生成モジュール２３２は、仮想空間２に配置される対象物を生成する。対象物は、例えば、ゲームのストーリーの進行に従って配置される森、山その他を含む風景、動物等を含み得る。

手オブジェクト管理モジュール２３３は、手オブジェクトを仮想空間２に配置する。手オブジェクトは、例えば、コントローラ１６０を保持したユーザ１９０の右手あるいは左手に対応する。ある局面において、手オブジェクト管理モジュール２３３は、左手オブジェクト９１０または右手オブジェクト９２０を仮想空間２に配置するためのデータを生成する。別の局面において、手オブジェクト管理モジュール２３３は、ユーザ１９０によるコントローラ１６０の操作に応じて、左手オブジェクト９１０または右手オブジェクト９２０が他のオブジェクト（例えば、オブジェクト９００またはオブジェクト１０００）を回転させる動作を示すためのデータを生成する。当該動作は、例えば、オブジェクト９００として示されるハンドルを握る手が、当該ハンドルを回転させることを含む。

コントローラ管理モジュール２３４は、仮想空間２においてユーザ１９０の動作を受け付けて、その動作に応じてコントローラオブジェクトを制御する。ある実施の形態に従うコントローラオブジェクトは、仮想空間２に配置される他のオブジェクトに対して命令を与えるコントローラとして機能する。ある局面において、コントローラ管理モジュール２３４は、仮想空間２において制御を受け付けるコントローラオブジェクト９００またはコントローラオブジェクト１０００を仮想空間２に配置するためのデータを生成する。ＨＭＤ装置１１０がこのデータを受信すると、モニタ１１２は、コントローラオブジェクト９００またはコントローラオブジェクト１０００を表示する。

別の局面において、四肢オブジェクトとコントローラオブジェクト９００またはコントローラオブジェクト１０００とが関連付けられている場合に、コントローラ管理モジュール２３４は、ユーザ１９０の動作に連動する四肢オブジェクト（例えば、左手オブジェクト９１０、右手オブジェクト９２０、足オブジェクト等）の動作に基づいて、コントローラオブジェクト９００またはコントローラオブジェクト１０００が動いていることを示すデータを生成し、ＨＭＤ装置に送信する。

さらに、コントローラ管理モジュール２３４は、コントローラオブジェクト９００，１０００の動きをコントローラオブジェクト９００，１０００に対する入力として受け付ける。例えば、ユーザ１９０の動作に基づいてコントローラオブジェクト９００，１０００が回転した場合、その回転角は、コントローラオブジェクト９００，１０００に関連付けられている他のオブジェクトの場所あるいは姿勢を変更するための命令としてプロセッサ１０に解釈される。コントローラ管理モジュール２３４は、その命令に応じて仮想空間２に配置されるオブジェクトの場所あるいは姿勢を変更する。

メモリモジュール２４０は、コンピュータ２００が仮想空間２をユーザ１９０に提供するために使用されるデータを保持している。ある局面において、メモリモジュール２４０は、空間情報２４１と、オブジェクト情報２４２と、ユーザ情報２４３とを保持している。空間情報２４１は、仮想空間２を提供するために規定された１つ以上のテンプレートを保持している。

オブジェクト情報２４２は、仮想空間２において再生されるコンテンツ、当該コンテンツで使用されるオブジェクトを配置するための情報を保持している。当該コンテンツは、例えば、ゲーム、現実社会と同様の風景を表したコンテンツ等を含み得る。さらに、オブジェクト情報２４２は、コントローラ１６０を操作するユーザ１９０の手に相当する左手オブジェクトあるいは右手オブジェクトを仮想空間２に配置するための手オブジェクトデータと、コントローラオブジェクト９００，１０００を仮想空間２に配置するためのコントローラオブジェクトデータとを含む。手オブジェクトデータは、複数の向きあるいは形状を取り得る左手あるいは右手の各向きおよび形状を表す複数の画像データを含む。コントローラオブジェクトデータは、コントローラオブジェクト９００またはコントローラオブジェクト１０００その他の仮想空間におけるコントローラを表す画像データを含む。

ユーザ情報２４３は、ＨＭＤシステム１００の制御装置としてコンピュータ２００を機能させるためのプログラム、オブジェクト情報２４２に保持される各コンテンツを使用するアプリケーションプログラム等を保持している。メモリモジュール２４０に格納されているデータおよびプログラムは、ＨＭＤ装置１１０のユーザによって入力される。あるいは、プロセッサ１０が、当該コンテンツを提供する事業者が運営するコンピュータ（例えば、サーバ１５０）からプログラムあるいはデータをダウンロードして、ダウンロードされたプログラムあるいはデータをメモリモジュール２４０に格納する。

通信制御モジュール２５０は、ネットワーク１９を介して、サーバ１５０その他の情報通信装置と通信し得る。

ある局面において、表示制御モジュール２２０および仮想空間制御モジュール２３０は、例えば、ユニティテクノロジーズ社によって提供されるＵｎｉｔｙ（登録商標）を用いて実現され得る。別の局面において、表示制御モジュール２２０および仮想空間制御モジュール２３０は、各処理を実現する回路素子の組み合わせとしても実現され得る。

コンピュータ２００における処理は、ハードウェアと、プロセッサ１０により実行されるソフトウェアとによって実現される。このようなソフトウェアは、ハードディスクその他のメモリモジュール２４０に予め格納されている場合がある。また、ソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭその他のコンピュータ読み取り可能な不揮発性のデータ記録媒体に格納されて、プログラム製品として流通している場合もある。あるいは、当該ソフトウェアは、インターネットその他のネットワークに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラム製品として提供される場合もある。このようなソフトウェアは、光ディスク駆動装置その他のデータ読取装置によってデータ記録媒体から読み取られて、あるいは、通信制御モジュール２５０を介してサーバ１５０その他のコンピュータからダウンロードされた後、記憶モジュールに一旦格納される。そのソフトウェアは、プロセッサ１０によって記憶モジュールから読み出され、実行可能なプログラムの形式でＲＡＭに格納される。プロセッサ１０は、そのプログラムを実行する。

コンピュータ２００を構成するハードウェアは、一般的なものである。したがって、本実施の形態に係る最も本質的な部分は、コンピュータ２００に格納されたプログラムであるともいえる。なお、コンピュータ２００のハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

なお、データ記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Electronically Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する不揮発性のデータ記録媒体でもよい。

ここでいうプログラムとは、プロセッサ１０により直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含み得る。

［制御構造］
図１２を参照して、ある実施の形態に係るコンピュータ２００の制御構造について説明する。図１２は、ＨＭＤシステム１００が実行する処理を表わすフローチャートである。

ステップＳ１２１０にて、コンピュータ２００のプロセッサ１０は、仮想空間定義モジュール２３１として、仮想空間画像データを特定し、仮想空間を定義する。

ステップＳ１２２０にて、プロセッサ１０は、仮想カメラ１を初期化する。例えば、プロセッサ１０は、メモリのワーク領域において、仮想カメラ１を仮想空間２において予め規定された中心点に配置し、仮想カメラ１の視線をユーザ１９０が向いている方向に向ける。

ステップＳ１２３０にて、プロセッサ１０は、視界画像生成モジュール２２３として、初期の視界画像を表示するための視界画像データを生成する。生成された視界画像データは、視界画像生成モジュール２２３を介して通信制御モジュール２５０によってＨＭＤ装置１１０に送られる。

ステップＳ１２３２にて、ＨＭＤ装置１１０のモニタ１１２は、コンピュータ２００から受信した視界画像データに基づいて、視界画像を表示する。ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０は、視界画像を視認すると仮想空間２を認識し得る。

ステップＳ１２３４にて、ＨＭＤセンサ１２０は、ＨＭＤ装置１１０から発信される複数の赤外線光に基づいて、ＨＭＤ装置１１０の位置と傾きを検知する。検知結果は、動き検知データとして、コンピュータ２００に送られる。

ステップＳ１２４０にて、プロセッサ１０は、ＨＭＤ装置１１０の位置と傾きとに基づいて、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０の視界方向を特定する。プロセッサ１０は、アプリケーションプログラムを実行し、アプリケーションプログラムに含まれる命令に基づいて、仮想空間２にオブジェクトを配置する。

ステップＳ１２４２にて、コントローラ１６０は、モーションセンサ１３０から出力される信号に基づいて、ユーザ１９０の動作を検出する。なお、別の局面において、ユーザ１９０の動作は、ユーザ１９０の周囲に配置されたカメラからの画像に基づいて検出されてもよい。

ステップＳ１２５０にて、プロセッサ１０は、手オブジェクトを仮想空間２に配置するための視界画像データを生成し、生成した視界画像データをＨＭＤ装置１１０に送信する。ＨＭＤ装置１１０は、視界画像データを受信すると、視界画像データに基づく手オブジェクトをモニタ１１２に表示する。

ステップＳ１２６０にて、プロセッサ１０は、コントローラオブジェクト９００，１０００を配置するためのデータを生成し、生成した視界画像データをＨＭＤ装置１１０に送信する。ＨＭＤ装置１１０は、視界画像データを受信すると、視界画像データに基づく手オブジェクトをモニタ１１２に表示する。

ステップＳ１２７０にて、プロセッサ１０は、手オブジェクト（例えば、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０）とコントローラオブジェクト９００，１０００とを関連付ける。

ステップＳ１２７２にて、コントローラ１６０は、モーションセンサ１３０から出力される信号に基づいて、ユーザ１９０の動作を検出する。なお、ステップＳ１２４２の場合と同様に、別の局面において、ユーザ１９０の動作は、ユーザ１９０の周囲に配置されたカメラからの画像に基づいて検出されてもよい。

ステップＳ１２８０にて、プロセッサ１０は、手オブジェクト（例えば、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０）とコントローラオブジェクト９００，１０００とを回転させることを検知する。

ステップＳ１２９０にて、プロセッサ１０は、手オブジェクト（例えば、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０）とコントローラオブジェクト９００，１０００とが回転していることを示す視界画像データを生成し、生成した視界画像データをＨＭＤ装置１１０に送信する。

ステップＳ１２９２にて、ＨＭＤ装置１１０は、受信した視界画像データに基づいて視界画像を更新し、更新後の視界画像をモニタ１１２に表示する。

図１３を参照して、ある実施の形態に係るコンピュータ２００の制御構造について説明する。図１３は、ある実施の形態の一局面においてコンピュータ２００のプロセッサ１０が実行する詳細な処理を表わすフローチャートである。

ステップＳ１３１０にて、プロセッサ１０は、ユーザ１９０によるコントローラ１６０の操作に基づいて、アプリケーションプログラムの実行を開始する。

ステップＳ１３１５にて、プロセッサ１０は、仮想空間定義モジュール２３１として、仮想空間２を定義して、コントローラ１６０を把持しているユーザ１９０が装着しているＨＭＤ装置１１０に仮想空間２を提供する。

ステップＳ１３２０にて、プロセッサ１０は、手オブジェクト管理モジュール２３３として、現実空間におけるユーザ１９０の動作に基づいて、仮想空間２に左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０を配置する。

ステップＳ１３２５にて、プロセッサ１０は、コントローラ管理モジュール２３４として、現実空間におけるユーザ１９０の動作に基づいて、仮想空間２にコントローラオブジェクト（例えば、コントローラオブジェクト９００またはコントローラオブジェクト１０００）を配置する。

ステップＳ１３３０にて、プロセッサ１０は、入力を待機する。
ステップＳ１３４０にて、プロセッサ１０は、モーションセンサ１３０から出力された信号と、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０ならびにコントローラオブジェクトを配置するためのデータの座標値とに基づいて、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０と、コントローラオブジェクトとが接触したか否かを判断する。プロセッサ１０は、これらのオブジェクトが接触したと判断すると（ステップＳ１３４０にてＹＥＳ）、処理をステップＳ１３５０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ１３４０にてＮＯ）、制御をステップＳ１３３０に戻す。

ステップＳ１３５０にて、プロセッサ１０は、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０と、コントローラオブジェクトとを関連付ける。この関連付けにより、少なくともいずれかの手オブジェクトの動作に応じて、コントローラオブジェクトも動作し得る。

ステップＳ１３６０にて、プロセッサ１０は、現実空間のユーザ１９０による手の回転動作に基づいて、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０を回転させる。より詳しくは、プロセッサ１０は、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０が回転していることを示す視界画像データを生成し、その生成したデータをＨＭＤ装置１１０に送信する。モニタ１１２がそのデータに基づいて画像を表示すると、ＨＭＤ装置１１０を装着しているユーザ１９０は、仮想空間２において、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０が回転していることを認識し得る。

ステップＳ１３７０にて、プロセッサ１０は、現実空間におけるユーザ１９０の動作に連動した手オブジェクトの回転に合わせて、コントローラオブジェクトを回転させる。より詳しくは、プロセッサ１０は、モーションセンサ１３０からの信号と、オブジェクト情報２４２として保存されているコントローラオブジェクトの配置情報（例、仮想空間２における座標値等）とに基づいて、コントローラオブジェクト９００が回転していることを表す視界画像データを生成する。コンピュータ２００が視界画像データをＨＭＤ装置１１０に送信すると、モニタ１１２は、視界画像データに基づいて、コントローラオブジェクト９００が回転していることを示す画像を表示する。

ステップＳ１３８０にて、プロセッサ１０は、コントローラオブジェクトの回転を、命令の入力として受け付ける。より詳しくは、コントローラオブジェクトの回転の程度（回転角度、回転速度）に応じて予め定められていた処理が、当該回転に応じて実行される。

ステップＳ１３９０にて、プロセッサ１０は、入力された命令に応じた処理を実行し、視界画像を表示する。

なお、上記の処理の一態様として、コンピュータ２００が各処理ステップを実行する態様が例示されているが、ＨＭＤ装置１１０のプロセッサが各処理ステップを実行してもよい。

次に、図１４〜図１７を参照して、仮想空間２に配置されたコントロールオブジェクトによる他のオブジェクトの制御について説明する。ある実施の形態において、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０は、仮想ユーザとして、仮想空間２における視界画像１４００を視認している。

図１４は、コントローラオブジェクトが配置されていない状態を表す図である。図１４の分図（Ａ）は、仮想ユーザによって認識されている視界画像１４００をあらわす。視界画像１４００は、左手オブジェクト９１０と、右手オブジェクト９２０と、木オブジェクト１４１０と、山オブジェクト１４２０とを含む。分図（Ａ）に示されるように、ＨＭＤ装置１１０のモニタ１１２が視界画像データに基づいて画像を表示している場合には、ＨＭＤ装置を装着したユーザ１９０は、仮想ユーザとして、モニタ１１２によって表示される画像に基づいて視界画像１４００を認識する。

分図（Ｂ）は、視界画像１４００をもたらす仮想空間２の視界領域２３を表す図である。仮想カメラ１による撮影範囲には、左手オブジェクト９１０と、右手オブジェクト９２０と、木オブジェクト１４１０と、山オブジェクト１４２０とが含まれている。仮想ユーザの視点に対応する仮想カメラ１は、仮想ユーザの視野に応じた視界領域２３をとらえている。

図１５は、コントローラオブジェクト９００が配置された状態を表す図である。ユーザ１９０が、コントローラオブジェクト９００を表示するために予め定められた操作を実行すると、コントローラオブジェクト９００は仮想空間２に配置される。

例えば、図１５の分図（Ａ）に示されるように、コントローラオブジェクト９００は、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０から予め定められた距離だけ離れた位置に配置される。このとき、コントローラオブジェクト９００と左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０とは、互いに関連付けられていない。

分図（Ｂ）に示されるように、コントローラオブジェクト９００は、視界領域２３において、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０から離れて配置されている。

図１６は、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０とコントローラオブジェクト９００とが互いに関連付けられた状態を表す図である。ユーザ１９０が、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０とコントローラオブジェクト９００とを関連付けるために予め定められた操作を実行すると、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０は、コントローラオブジェクト９００に接触する場所に移る。別の局面において、コントローラオブジェクト９００が左手オブジェクト９１０と右手オブジェクト９２０の方に向かって移動してもよい。

例えば、図１６の分図（Ａ）に示されるように、コントローラオブジェクト９００のリング形状部分に、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０が接している。このとき、コントローラオブジェクト９００と左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０とは、互いに関連付けられている。

分図（Ｂ）に示されるように、コントローラオブジェクト９００は、視界領域２３において、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０に接するように配置されている。

図１７は、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０がコントローラオブジェクト９００を操作して右方向に回転した状態を表す図である。ユーザ１９０が、左手と右手を現実空間で動かすと、その動きに応じて、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０は、コントローラオブジェクト９００を動かす。例えば、ユーザ１９０が自動車のハンドルを時計方向に回す操作を行なうと、左手オブジェクト９１０および右手オブジェクト９２０は、コントローラオブジェクト９００を時計方向に回転させようとする。この時、コントローラオブジェクト９００の回転は、仮想空間２に対する回転の命令としてプロセッサ１０に解釈される。そこで、プロセッサ１０は、仮想カメラ１を回転させて仮想ユーザの視線が移動した状態の視界画像を作成する。

例えば、図１７の分図（Ａ）に示されるように、コントローラオブジェクト９００は時計方向に回転している。この回転によって、仮想空間２における仮想ユーザの視線を変える命令がコンピュータ２００に与えられる。

このとき、分図（Ｂ）に示されるように、木オブジェクト１４１０を正面にとらえた状態が視界領域２３として、プロセッサ１０によって定義される。

要約すると、本明細書に開示された主題は、例えば以下のような構成として示される。
［構成１］
ある実施の形態に従うと、仮想空間２に表示されるオブジェクトを制御するためにコンピュータ２００で実行される方法が提供される。この方法は、ＨＭＤ装置１１０によって提供される仮想空間２を定義するステップと、仮想空間２において制御を受け付けるコントローラオブジェクト９００，１０００を仮想空間２に配置するステップと、ＨＭＤ装置１１０を装着したユーザ１９０の四肢（手足）のいずれかの状態を検出するステップと、四肢のいずれかに対応する四肢オブジェクト（例えば、右手オブジェクト、右足オブジェクト）を仮想空間２に配置するステップと、四肢オブジェクトとコントローラオブジェクト９００，１０００とが関連付けられている場合に、ユーザ１９０の動作に連動する四肢オブジェクトの動作に基づいて、コントローラオブジェクト９００，１０００を動かすステップと、コントローラオブジェクト９００，１０００の動きをコントローラオブジェクト９００，１０００に対する入力として受け付けるステップとを含む。

［構成２］ 好ましくは、上記の方法は、四肢オブジェクトとコントローラオブジェクト９００，１０００とが関連付けられていない場合に、ユーザ１９０の動作に基づいて、四肢オブジェクトを動かすステップをさらに含む。

［構成３］ 好ましくは、上記の方法は、ユーザ１９０の動作に連動した四肢オブジェクトの動きに基づいて、四肢オブジェクトとコントローラオブジェクト９００，１０００とを関連付けるステップをさらに含む。例えば、プロセッサ１０は、右手オブジェクトの座標値とコントローラオブジェクト９００の座標値とを関連付けてメモリ１１に格納する。

［構成４］ 好ましくは、四肢オブジェクトとコントローラオブジェクト９００，１０００との関連付けは、仮想空間２において四肢オブジェクトとコントローラオブジェクト９００，１０００との接触に応答して行なわれる。例えば、右手オブジェクトの座標値とコントローラオブジェクト９００の一部の座標値とが同じ値である場合に、右手オブジェクトとコントローラオブジェクト９００とが関連付けられる。

［構成５］ 好ましくは、コントローラオブジェクト９００，１０００は、回転操作を受け付ける回転オブジェクトを含む。コントローラオブジェクト９００，１０００を動かすステップは、回転オブジェクトを回転させることを含む。例えば、コントローラオブジェクト９００，１０００は、予め定められた回転軸を中心に回転する。

［構成６］ 好ましくは、コントローラオブジェクト９００，１０００は、少なくとも一方向への操作を受け付けるスティックオブジェクトを含む。コントローラオブジェクト９００，１０００を動かすステップは、ユーザ１９０による少なくとも一方向の動作（例えば、上下左右のいずれかの方向）に連動して、少なくとも一方向にスティックオブジェクトを移動させることを含む。

例えば、上記の方法において、仮想空間２に１つのスティックオブジェクトを配置する場合、コントローラオブジェクトを動かすステップは、四肢オブジェクトとスティックオブジェクトとが関連付けられることで、スティックオブジェクトが傾くように、スティックオブジェクトを移動させることを含む。例えば、スティックオブジェクトを、飛行体などの移動物体を操縦するための操縦桿と見立てた場合、コンピュータ２００は、スティックオブジェクトの傾きに応じて、移動物体を移動させるための入力として受け付けることができる。コンピュータ２００は、スティックオブジェクトの傾きに応じて、仮想空間２における仮想カメラの配置（傾きなど）を制御して視界画像を生成する。例えば、スティックオブジェクトを前後方向に傾けるような操作を受け付けて、仮想カメラを、ピッチ方向の軸に基づいて回転させることとしてもよい。また、上記の方法において、仮想空間２に２つのスティックオブジェクトを配置する場合、コントローラオブジェクトを動かすステップは、四肢オブジェクトとスティックオブジェクトとが関連付けられることで、スティックオブジェクトが傾くように、スティックオブジェクトを移動させることを含む。例えば、２つのスティックオブジェクトを、戦車その他の移動物体を移動させるための２本のレバーと見立て、レバーを傾けるように倒す操作を、移動物体を操縦するための入力として受け付けることができる。この場合、例えば、２つのスティックオブジェクトのうち片方のスティックオブジェクトを右手オブジェクトと関連付け、もう片方のスティックオブジェクトを左手オブジェクトと関連づけることで、コンピュータ２００は、スティックオブジェクトの傾きに応じて、移動物体を移動させるための入力として受け付けることができる。

［構成７］ 好ましくは、コントローラオブジェクト９００，１０００を仮想空間２に配置するステップは、ユーザ１９０の動作に基づいて、コントローラオブジェクト９００，１０００を仮想空間２に配置することを含む。

［構成８］ 好ましくは、コントローラオブジェクト９００，１０００を仮想空間２に配置するステップは、仮想空間２を提供するプログラムにおけるシナリオの進行に合わせて、コントローラオブジェクト９００，１０００を仮想空間２に配置することを含む。

［構成９］ 他の実施の形態に従うと、上記のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

［構成１０］ さらに他の実施の形態に従うと、仮想空間２に表示されるオブジェクトの制御装置が提供される。この制御装置は、上記のプログラムを格納したメモリ１１と、メモリ１１に結合され、プログラムを実行するためのプロセッサ１０とを備える。

以上のようにして、ある実施の形態に従うＨＭＤシステム１００によれば、仮想空間２には手オブジェクトが配置される。さらに、手オブジェクトが配置されている状態でコントローラオブジェクトを仮想空間２に配置するために予め定められた条件が成立すると、コントローラオブジェクトも仮想空間２に配置される。手オブジェクトとコントローラオブジェクトとを関連付けるために予め定められた条件が成立すると、手オブジェクトとコントローラオブジェクトとが関連付けられる。ユーザ１９０が手を動かすと、その動きに応じて手オブジェクトが動き、手オブジェクトの動きに連動してコントローラオブジェクトも作動する。このようにすると、手オブジェクトに限らずコントローラオブジェクトを用いて、仮想空間２に配置されるオブジェクトを操作することができるので、多様な入力操作を実現できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 仮想カメラ、２ 仮想空間、５ 基準視線、１０ プロセッサ、１１ メモリ、１２ ストレージ、１３ 入出力インターフェイス、１４ 通信インターフェイス、１５ バス、１９ ネットワーク、２１ 中心、２２ 仮想空間画像、２３ 視界領域、２６，１４００ 視界画像、３０ グリップ、３１ フレーム、３２ 天面、３３，３４，３６，３７ ボタン、３８ アナログスティック、１００ システム、１１０ 装置、１１２ モニタ、１１４，１２０ センサ、１３０ モーションセンサ、１４０ 注視センサ、１５０ サーバ、１６０ コントローラ、１９０ ユーザ、２００ コンピュータ、２２０ 表示制御モジュール、２２１ 仮想カメラ制御モジュール、２２２ 視界領域決定モジュール、２２３ 視界画像生成モジュール、２２４ 基準視線特定モジュール、２３０ 仮想空間制御モジュール、２３１ 仮想空間定義モジュール、２３２ 仮想オブジェクト生成モジュール、２３３ 手オブジェクト管理モジュール、２３４ コントローラ管理モジュール、２４０ メモリモジュール、２４１ 空間情報、２４２ オブジェクト情報、２４３ ユーザ情報、２５０ 通信制御モジュール、８００ 右コントローラ、８１０ 右手、９００，１０００ コントローラオブジェクト、９１０ 左手オブジェクト、９２０ 右手オブジェクト、１４１０ 木オブジェクト、１４２０ 山オブジェクト。

Claims (11)

1. 仮想空間に表示されるオブジェクトを制御するための方法であって、
   非透過型のヘッドマウントディスプレイ装置によって提供される仮想空間を定義するステップと、
   前記非透過型のヘッドマウントディスプレイ装置を頭部に装着し、コントローラを手に把持したユーザの頭部の動きに応じて、前記仮想空間における視界領域を更新し、前記視界領域により特定される視界画像を前記非透過型のヘッドマウントディスプレイ装置に表示させるステップと、
   前記ユーザの手に把持される前記コントローラから、前記コントローラにより検出された前記ユーザの手の動きを示す信号を取得するステップと、
   前記ユーザの手に対応する手オブジェクトを前記仮想空間に配置するステップと、
   前記信号に基づき、前記ユーザの手の動作に連動して前記手オブジェクトを動かすステップと、
   前記仮想空間において制御を受け付けるコントローラオブジェクトを、前記仮想空間において前記手オブジェクトから離れた位置に配置するステップと、
   前記手オブジェクトと前記コントローラオブジェクトとが離れた位置にあって関連付けられていない場合、前記ユーザの手に把持される前記コントローラにより前記ユーザから予め定められた操作を受け付けることにより、前記手オブジェクトが前記コントローラオブジェクトの予め定められた位置に接触するよう前記手オブジェクトまたは前記コントローラオブジェクトの少なくともいずれかを移動させることにより、前記手オブジェクトと前記コントローラオブジェクトとを関連付けるステップと、
   前記手オブジェクトと前記コントローラオブジェクトとが関連付けられている場合に、前記ユーザの手の動作に連動する前記手オブジェクトの動作に基づいて、前記コントローラオブジェクトを動かすステップと、
   前記コントローラオブジェクトの動きを前記コントローラオブジェクトに対する入力として受け付けるステップと、を含む、方法。
2. 前記手オブジェクトと前記コントローラオブジェクトとの関連付けは、前記仮想空間において前記手オブジェクトと前記コントローラオブジェクトとの接触に応答して行なわれることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記コントローラオブジェクトは、回転操作を受け付ける回転オブジェクトを含み、
   前記コントローラオブジェクトを動かすステップは、前記回転オブジェクトを回転させることを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記コントローラオブジェクトは、少なくとも一方向への操作を受け付けるスティックオブジェクトを含み、
   前記コントローラオブジェクトを動かすステップは、前記ユーザによる少なくとも一方向の動作に連動して、前記少なくとも一方向に前記スティックオブジェクトを移動させることを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記コントローラオブジェクトを前記仮想空間に配置するステップは、前記ユーザの手の動作に基づいて、前記コントローラオブジェクトを前記仮想空間に配置することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記コントローラオブジェクトを前記仮想空間に配置するステップは、前記仮想空間を提供するプログラムにおけるシナリオの進行に合わせて、前記コントローラオブジェクトを前記仮想空間に配置することを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記コントローラオブジェクトの動きを前記コントローラオブジェクトに対する入力として受け付けるステップは、前記回転オブジェクトが受け付ける回転操作に応じて、前記視界領域を更新するための入力を受け付けることを含む、請求項３に記載の方法。
8. 前記コントローラオブジェクトの動きを前記コントローラオブジェクトに対する入力として受け付けるステップは、前記スティックオブジェクトが受け付ける少なくとも一方向への操作に応じて、移動物体を移動させるための入力を受け付けることを含む、請求項４に記載の方法。
9. 前記コントローラオブジェクトの動きを前記コントローラオブジェクトに対する入力として受け付けるステップは、前記スティックオブジェクトが受け付ける少なくとも一方向への操作に応じて、前記視界領域を更新するための入力を受け付けることを含む、請求項４に記載の方法。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
11. 請求項１０に記載のプログラムを格納したメモリと、
    前記メモリに結合され、前記プログラムを実行するためのプロセッサとを備える、仮想空間に表示されるオブジェクトを制御するための装置。
    

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