(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023178045
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】感覚提示制御装置及びそのプログラム
(51)【国際特許分類】
G06F 3/01 20060101AFI20231207BHJP
【ＦＩ】
G06F3/01 560
G06F3/01 510
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022091088
(22)【出願日】2022-06-03
(71)【出願人】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】界 瑛宏
【テーマコード（参考）】
5E555
【Ｆターム（参考）】
5E555AA63
5E555AA64
5E555AA76
5E555BA38
5E555BB38
5E555BC01
5E555BE17
5E555CA44
5E555CB19
5E555CB23
5E555DA08
5E555DA13
5E555DA24
5E555DA30
5E555DD06
5E555EA09
5E555FA00
(57)【要約】
【課題】ＶＲ映像と連動して温感を提示する。
【解決手段】感覚提示制御装置３は、視聴者の現実世界における位置姿勢が入力される位置姿勢入力部３０と、視聴者の仮想空間における位置姿勢を計算する位置姿勢計算部３１と、熱源の位置が予め登録された熱源データベース３２と、視聴者に熱源の感覚を提示するか否かを判定し、視聴者に提示する熱源の出力を計算する出力制御部３３と、視聴者に熱源の温感を提示する感覚提示部３４と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】感覚提示制御装置３は、視聴者の現実世界における位置姿勢が入力される位置姿勢入力部３０と、視聴者の仮想空間における位置姿勢を計算する位置姿勢計算部３１と、熱源の位置が予め登録された熱源データベース３２と、視聴者に熱源の感覚を提示するか否かを判定し、視聴者に提示する熱源の出力を計算する出力制御部３３と、視聴者に熱源の温感を提示する感覚提示部３４と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱源が含まれるＶＲ映像を視聴する人物に前記熱源の感覚を提示する感覚提示制御装置であって、
人物の現実世界における位置姿勢が入力される位置姿勢入力部と、
予め設定された前記人物の仮想空間における初期位置姿勢、及び、前記人物の前記現実世界における位置姿勢に基づいて、前記人物の仮想空間における位置姿勢を計算する位置姿勢計算部と、
前記仮想空間に配置された熱源の位置が予め登録された熱源データベースと、
前記仮想空間における位置姿勢、及び、前記熱源データベースに基づいて、前記人物に前記熱源の感覚を提示するか否かを判定し、前記人物に提示する前記熱源の出力を計算する出力制御部と、
前記出力制御部が計算した熱源の出力に基づいて、前記熱源の感覚として、前記人物に前記熱源の温感を提示する感覚提示部と、
を備えることを特徴とする感覚提示制御装置。
人物の現実世界における位置姿勢が入力される位置姿勢入力部と、
予め設定された前記人物の仮想空間における初期位置姿勢、及び、前記人物の前記現実世界における位置姿勢に基づいて、前記人物の仮想空間における位置姿勢を計算する位置姿勢計算部と、
前記仮想空間に配置された熱源の位置が予め登録された熱源データベースと、
前記仮想空間における位置姿勢、及び、前記熱源データベースに基づいて、前記人物に前記熱源の感覚を提示するか否かを判定し、前記人物に提示する前記熱源の出力を計算する出力制御部と、
前記出力制御部が計算した熱源の出力に基づいて、前記熱源の感覚として、前記人物に前記熱源の温感を提示する感覚提示部と、
を備えることを特徴とする感覚提示制御装置。
【請求項2】
前記熱源データベースは、前記熱源の感覚が前記人物から前記熱源までの距離に依存しない第１熱源の位置と、前記熱源の感覚が前記人物から前記熱源までの距離に依存する第２熱源の位置とが予め登録され、
前記出力制御部は、
前記仮想空間に配置された熱源の種類を表す識別情報が入力され、
前記仮想空間に前記第１熱源が配置されている場合、前記人物が前記第１熱源から遮蔽されているか否かを判定し、前記人物が前記第１熱源から遮蔽されている場合、前記人物に提示する前記熱源の出力をゼロと計算し、
前記仮想空間に前記第２熱源が配置されている場合、前記人物から前記熱源までの距離に応じて、前記人物に提示する前記熱源の出力を計算することを特徴とする請求項１に記載の感覚提示制御装置。
前記出力制御部は、
前記仮想空間に配置された熱源の種類を表す識別情報が入力され、
前記仮想空間に前記第１熱源が配置されている場合、前記人物が前記第１熱源から遮蔽されているか否かを判定し、前記人物が前記第１熱源から遮蔽されている場合、前記人物に提示する前記熱源の出力をゼロと計算し、
前記仮想空間に前記第２熱源が配置されている場合、前記人物から前記熱源までの距離に応じて、前記人物に提示する前記熱源の出力を計算することを特徴とする請求項１に記載の感覚提示制御装置。
【請求項3】
前記熱源データベースは、前記第１熱源の情報として、天候毎の係数が予め登録され、 前記出力制御部は、前記人物が前記第１熱源から遮蔽されていない場合、前記天候毎の係数を前記人物に提示する前記熱源の出力として計算することを特徴とする請求項２に記載の感覚提示制御装置。
【請求項4】
前記熱源データベースは、前記第２熱源の情報として、近距離閾値及び遠距離閾値が予め登録され、
前記出力制御部は、
前記人物から前記熱源までの距離が前記近距離閾値未満の場合、前記人物に提示する前記熱源の出力を最大と計算し、
前記人物から前記熱源までの距離が前記近距離閾値以上、かつ、前記遠距離閾値未満の場合、前記人物から前記熱源までの距離に応じて、前記人物に提示する前記熱源の出力を計算し、
前記人物から前記熱源までの距離が前記遠距離閾値以上の場合、前記人物に提示する前記熱源の出力をゼロと計算することを特徴とする請求項３に記載の感覚提示制御装置。
前記出力制御部は、
前記人物から前記熱源までの距離が前記近距離閾値未満の場合、前記人物に提示する前記熱源の出力を最大と計算し、
前記人物から前記熱源までの距離が前記近距離閾値以上、かつ、前記遠距離閾値未満の場合、前記人物から前記熱源までの距離に応じて、前記人物に提示する前記熱源の出力を計算し、
前記人物から前記熱源までの距離が前記遠距離閾値以上の場合、前記人物に提示する前記熱源の出力をゼロと計算することを特徴とする請求項３に記載の感覚提示制御装置。
【請求項5】
前記感覚提示部は、前記熱源の感覚として、前記熱源の光感覚をさらに提示することを特徴とする請求項４に記載の感覚提示制御装置。
【請求項6】
コンピュータを、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の感覚提示制御装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、感覚提示制御装置及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ＨＭＤ(Head-Mounted Display)やヘッドフォンなどの普及により、仮想現実(ＶＲ：Virtual Reality）における視覚提示及び聴覚提示が可能となり、それら以外の温感などの感覚提示の実現も期待されている。そこで、皮膚が暖められることによる温覚やＨＭＤの隙間からの間接光による光感覚を用いて、太陽や焚火などの熱源の温感を提示する手法が提案されている（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１１－８５７２５号公報
【特許文献2】特開２００１－１６６６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記した特許文献１，２に記載の手法は、熱源の映像と温覚提示が必ずしも連動しておらず、高い臨場感が得られない場合がある。
【0005】
本発明は、ＶＲ映像と連動して温感を提示する感覚提示制御装置及びそのプログラム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】
前記課題を解決するため、本発明に係る感覚提示制御装置は、熱源が含まれる仮想空間のＶＲ映像を視聴する人物に熱源の感覚を提示する感覚提示制御装置であって、位置姿勢入力部と、位置姿勢計算部と、熱源データベースと、出力制御部と、感覚提示部と、を備える構成とした。
【0007】
かかる構成によれば、位置姿勢入力部は、人物の現実世界における位置姿勢が入力される。
位置姿勢計算部は、予め設定された人物の仮想空間における初期位置姿勢、及び、人物の現実世界における位置姿勢に基づいて、人物の仮想空間における位置姿勢を計算する。
熱源データベースは、仮想空間に配置された熱源の位置が予め登録される。
位置姿勢計算部は、予め設定された人物の仮想空間における初期位置姿勢、及び、人物の現実世界における位置姿勢に基づいて、人物の仮想空間における位置姿勢を計算する。
熱源データベースは、仮想空間に配置された熱源の位置が予め登録される。
【0008】
出力制御部は、仮想空間における位置姿勢、及び、熱源データベースに基づいて、人物に熱源の感覚を提示するか否かを判定し、人物に提示する熱源の出力を計算する。
感覚提示部は、出力制御部が計算した熱源の出力に基づいて、熱源の感覚として、人物に熱源の温感を提示する。
このように、感覚提示制御装置は、ＶＲ映像と連動して温感を提示することができる。
感覚提示部は、出力制御部が計算した熱源の出力に基づいて、熱源の感覚として、人物に熱源の温感を提示する。
このように、感覚提示制御装置は、ＶＲ映像と連動して温感を提示することができる。
【0009】
なお、本発明は、コンピュータを前記した感覚提示制御装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、ＶＲ映像と連動して温感を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係る感覚提示システムの概要図である。
【図2】実施形態に係る感覚提示制御装置の構成を示すブロック図である。
【図3】実施形態において、人物の位置計算を説明する説明図である。
【図4】実施形態において、人物の姿勢計算を説明する説明図である。
【図5】実施形態において、（ａ）は太陽が遮蔽されない場合の説明図であり、（ｂ）は太陽が遮蔽される場合の説明図である。
【図6】実施形態において、（ａ）～（ｅ）は、第１熱源の出力計算を説明する説明図である。
【図7】実施形態において、（ａ）及び（ｂ）は、第２熱源の出力計算を説明する説明図である。
【図8】実施形態において、第２熱源の出力の一例を示すグラフである。
【図9】実施形態において、感覚提示装置への出力の調整を説明する説明図である。
【図10】実施形態において、感覚提示装置と熱源とのなす角と、感覚提示装置への出力との関係の一例を示すグラフである。
【図11】実施形態において、温感及び光感覚のエネルギーを説明する説明図である。
【図12】実施形態において、第１熱源が配置されている場合の感覚提示制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図13】実施形態において、第２熱源が配置されている場合の感覚提示制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【0013】
（実施形態）
［感覚提示システムの概要］
図１を参照し、実施形態に係る感覚提示システム１の概要について説明する。
感覚提示システム１は、ＨＭＤ２でＶＲ映像を視聴する視聴者（人物）Ｈに対し、ＶＲ映像と連動するように熱源（例えば、太陽、焚火）の感覚を提示するものである。図１（ａ）に示すように、感覚提示システム１は、ＨＭＤ２と、感覚提示制御装置３と、感覚提示装置４とを備える。
［感覚提示システムの概要］
図１を参照し、実施形態に係る感覚提示システム１の概要について説明する。
感覚提示システム１は、ＨＭＤ２でＶＲ映像を視聴する視聴者（人物）Ｈに対し、ＶＲ映像と連動するように熱源（例えば、太陽、焚火）の感覚を提示するものである。図１（ａ）に示すように、感覚提示システム１は、ＨＭＤ２と、感覚提示制御装置３と、感覚提示装置４とを備える。
【0014】
なお、熱源の感覚の提示とは、熱源が発する熱や光を、温感や光感覚として視聴者に知覚させることである。
【0015】
ＨＭＤ２は、ＶＲ映像を表示する一般的なヘッドマウントディスプレイである。例えば、ＨＭＤ２は、ゴーグル状の形状を有しており、バンド２０などで視聴者９０の頭部に装着される。また、ＨＭＤ２は、視聴者９０の位置及び姿勢を計測する位置姿勢計測手段（例えば、ジャイロセンサ）を備え、その計測結果である位置姿勢を感覚提示制御装置３に出力する。この位置姿勢は、現実世界において、視聴者９０の頭部の位置及び姿勢を表している。
【0016】
ここで、ＨＭＤ２は、感覚提示制御装置３を内蔵していることとする。なお、感覚提示制御装置３は、ＨＭＤ２から独立したハードウェアとし、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの無線通信手段を介して、ＨＭＤ２に接続してもよい。
【0017】
感覚提示制御装置３は、熱源が含まれるＶＲ映像を視聴する視聴者９０に熱源の感覚を提示するものである。本実施形態では、感覚提示制御装置３は、ＶＲ映像と連動して熱源の温感及び光感覚を提示するように、感覚提示装置４に制御信号を出力する。
なお、仮想空間とは、ＶＲ映像で再現される仮想的なＣＧ空間のことである。本実施形態では、太陽や焚火などの熱源が仮想空間に配置されている。
なお、仮想空間とは、ＶＲ映像で再現される仮想的なＣＧ空間のことである。本実施形態では、太陽や焚火などの熱源が仮想空間に配置されている。
【0018】
感覚提示装置４は、感覚提示制御装置３からの制御信号に応じて、視聴者９０に熱源の感覚を提示するものである。図１（ｂ）に示すように、感覚提示装置４は、ＨＭＤ２の下部左側に視聴者９０から離間して取り付けられた感覚提示装置４Ｌと、ＨＭＤ２の下部右側に視聴者９０から離間して取り付けられた感覚提示装置４Ｒとを備える。本実施形態では、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒは、視聴者９０に温感及び光感覚の両方を提示する。例えば、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒとしては、視聴者９０に温感を提示するペルチェ素子や小型ヒータと、視聴者９０に間接光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）やハロゲンランプとを組み合わせたものがあげられる。
【0019】
本実施形態では、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒは、ＶＲ映像中の熱源の位置に応じて駆動する。つまり、ＶＲ映像中、視聴者９０の左側に熱源が位置する場合、左側の感覚提示装置４Ｌが動作して、視聴者９０の頭部左側に熱源の温感及び光感覚を提示する。また、ＶＲ映像中、視聴者９０の右側に熱源が位置する場合、右側の感覚提示装置４Ｒが駆動して、視聴者９０の頭部右側に熱源の温感及び光感覚を提示する。さらに、ＶＲ映像中、視聴者９０の正面に熱源が位置する場合、両側の感覚提示装置４Ｌ，４Ｒが駆動して、視聴者９０の頭部両側に熱源の温感及び光感覚を提示する。
【0020】
［感覚提示制御装置の構成］
図２を参照し、感覚提示制御装置３の構成について説明する。
図２に示すように、感覚提示制御装置３は、位置姿勢入力部３０と、位置姿勢計算部３１と、熱源データベース３２と、出力制御部３３と、感覚提示部３４とを備える。
図２を参照し、感覚提示制御装置３の構成について説明する。
図２に示すように、感覚提示制御装置３は、位置姿勢入力部３０と、位置姿勢計算部３１と、熱源データベース３２と、出力制御部３３と、感覚提示部３４とを備える。
【0021】
位置姿勢入力部３０は、視聴者９０の現実世界における位置姿勢が入力されるものである。本実施形態では、位置姿勢入力部３０は、ＨＭＤ２から視聴者９０の現実世界における位置姿勢が入力され、入力された位置姿勢を位置姿勢計算部３１に出力する。
【0022】
位置姿勢計算部３１は、予め設定された視聴者９０の仮想空間における初期位置姿勢、及び、視聴者９０の現実世界における位置姿勢に基づいて、視聴者９０の仮想空間における位置姿勢を計算するものである。この初期位置姿勢は、仮想空間において、視聴者９０の頭部の位置及び姿勢（回転座標）の初期値を表し、例えば、ＶＲ映像の制作者が予め設定しておく。そして、位置姿勢計算部３１は、計算した仮想空間における位置姿勢を出力制御部３３に出力する。
【0023】
＜位置姿勢の計算＞
図３及び図４を参照し、位置姿勢計算部３１による位置姿勢の計算について説明する。
図３に示すように、視聴者９０の現実世界における位置を（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）、視聴者９０の仮想空間における初期位置を（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）、視聴者９０の仮想空間におけるスケールをＳとする（図３の例では、Ｓ＝１）。また、仮想空間の原点を（０，０，０）とし、熱源（例えば、焚火９３）の位置を（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）とする。このとき、視聴者９０の仮想空間における位置（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、以下の式（１）で表される。
図３及び図４を参照し、位置姿勢計算部３１による位置姿勢の計算について説明する。
図３に示すように、視聴者９０の現実世界における位置を（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）、視聴者９０の仮想空間における初期位置を（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）、視聴者９０の仮想空間におけるスケールをＳとする（図３の例では、Ｓ＝１）。また、仮想空間の原点を（０，０，０）とし、熱源（例えば、焚火９３）の位置を（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）とする。このとき、視聴者９０の仮想空間における位置（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、以下の式（１）で表される。
【0024】
【数1】
【0025】
図４に示すように、視聴者９０の仮想空間における姿勢（回転座標）を（Ｘ´ｃ，Ｙ´ｃ，Ｚ´ｃ）、視聴者９０の仮想空間における初期姿勢を（Ｘ´ｐ，Ｙ´ｐ，Ｚ´ｐ）とする。このとき、視聴者９０の現実世界における姿勢（Ｘ´ｒ，Ｙ´ｒ，Ｚ´ｒ）は、以下の式（２）で表される。
【0026】
【数2】
【0027】
従って、位置姿勢計算部３１は、式（１）を用いて、視聴者９０の仮想空間における位置（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を算出すればよい。また、位置姿勢計算部３１は、式（２）より、視聴者９０の仮想空間における姿勢（Ｘ´ｃ，Ｙ´ｃ，Ｚ´ｃ）を逆算すればよい。
【0028】
図２に戻り、感覚提示制御装置３の構成について説明を続ける。
熱源データベース３２は、仮想空間に配置された熱源の位置が予め登録されるものである。この熱源の位置は、仮想空間内での熱源の３次元座標を表す。具体的には、熱源データベース３２は、熱源の感覚が視聴者９０から熱源までの距離に依存しない第１熱源の位置と、熱源の感覚が視聴者９０から熱源までの距離に依存する第２熱源の位置とが予め登録される。なお、熱源データベース３２は、ＶＲ映像の制作者が手動で登録する。
熱源データベース３２は、仮想空間に配置された熱源の位置が予め登録されるものである。この熱源の位置は、仮想空間内での熱源の３次元座標を表す。具体的には、熱源データベース３２は、熱源の感覚が視聴者９０から熱源までの距離に依存しない第１熱源の位置と、熱源の感覚が視聴者９０から熱源までの距離に依存する第２熱源の位置とが予め登録される。なお、熱源データベース３２は、ＶＲ映像の制作者が手動で登録する。
【0029】
第１熱源は、視聴者９０から熱源までの距離に関わらず、視聴者９０が感じる温感が変化しない熱源である（例えば、太陽）。また、第２熱源は、視聴者９０から熱源までの距離に応じて、視聴者９０が感じる温感が変化する熱源である（例えば、焚火）。
【0030】
また、熱源データベース３２には、熱源の種類が予め登録される。この熱源の種類は、第１熱源又は第２熱源であるかを表す識別情報である（例えば、０：太陽、１：焚火）。
また、熱源データベース３２には、第１熱源の情報として、天候毎の係数が登録される。例えば、天候毎の係数は、雨のとき０、曇りのとき０．２、晴れのとき１である。
また、熱源データベース３２には、第２熱源の情報として、後記する近距離閾値ＴＨ１、及び、遠距離閾値ＴＨ２が予め登録される。
また、熱源データベース３２には、第１熱源の情報として、天候毎の係数が登録される。例えば、天候毎の係数は、雨のとき０、曇りのとき０．２、晴れのとき１である。
また、熱源データベース３２には、第２熱源の情報として、後記する近距離閾値ＴＨ１、及び、遠距離閾値ＴＨ２が予め登録される。
【0031】
出力制御部３３は、仮想空間における位置姿勢、及び、熱源データベース３２に基づいて、視聴者９０に熱源の感覚を提示するか否かを判定し、視聴者９０に提示する熱源の出力を計算するものである。本実施形態では、出力制御部３３は、仮想空間に配置された熱源の種類を表す識別情報が入力されることとする。また、出力制御部３３は、第１熱源の場合、仮想空間に配置された遮蔽物の情報（例えば、位置、形状、サイズ）と、天候の種類（例えば、晴れ、曇り）とが入力されることとする。
【0032】
なお、本実施形態では、第１熱源と第２熱源の出力制御が排他的であることとする。つまり、出力制御部３３は、第１熱源又は第２熱源の何れか一方しか感覚提示を行わないこととする。
【0033】
＜第１熱源の出力計算＞
図５及び図６を参照し、第１熱源の出力計算について説明する。
図５（ａ）に示すように、天気が良く、太陽などの熱源が存在するＶＲ映像の場合、第１熱源の出力を高くする。一方、図５（ｂ）に示すように、トンネルなどの遮蔽物により遮蔽されるＶＲ映像の場合、第１熱源の出力をゼロにする。
図５及び図６を参照し、第１熱源の出力計算について説明する。
図５（ａ）に示すように、天気が良く、太陽などの熱源が存在するＶＲ映像の場合、第１熱源の出力を高くする。一方、図５（ｂ）に示すように、トンネルなどの遮蔽物により遮蔽されるＶＲ映像の場合、第１熱源の出力をゼロにする。
【0034】
図６では、第１熱源が太陽９１であることとして説明する。また、熱源の出力Ｈが０～１の間で計算され、熱源としての太陽９１の出力をＨＳＵＮとする（但し、０≦ＨＳＵＮ≦１）。
【0035】
出力制御部３３は、仮想空間に太陽９１が配置されている場合、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されているか否かを判定する。そして、出力制御部３３は、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されていない場合、天候毎の係数を太陽９１の出力ＨＳＵＮとして計算する。一方、出力制御部３３は、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されている場合、太陽９１の出力ＨＳＵＮをゼロと計算する。その後、出力制御部３３は、計算した太陽９１の出力ＨＳＵＮを感覚提示部３４に出力する。
【0036】
図６（ａ）の例では、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されておらず、天気が晴れなので、太陽９１の出力ＨＳＵＮ＝１となる。また、図６（ｂ）の例では、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されておらず、天気が曇りなので、太陽９１の出力ＨＳＵＮ＝０．２となる。図６（ｃ）に示すように、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されているので、太陽９１の出力ＨＳＵＮ＝０となる。
【0037】
このとき、出力制御部３３は、視聴者９０から太陽９１への方向ベクトルＶが遮蔽物９２に衝突するか否かで、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されているか否かを判定する。図６（ｄ）に示すように、方向ベクトルＶが遮蔽物９２に衝突しない場合、出力制御部３３は、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されていないと判定する。また、図６（ｅ）に示すように、方向ベクトルＶが遮蔽物９２に衝突する場合、出力制御部３３は、視聴者９０が太陽９１から遮蔽されていると判定する。
【0038】
具体的には、出力制御部３３は、以下の式（３）を用いて、太陽９１の出力ＨＳＵＮを計算できる。なお、式（３）において、ＬｉｎｅＴｒａｃｅは、遮蔽判定を行う関数である。また、Ｖｅｃｔｏｒ＿ｓｕｎは、太陽光の逆方向ベクトル（つまり、方向ベクトルＶ）である。また、Ｐｌａｙｔｅｒ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、視聴者９０の仮想空間における位置である。また、ｗｅａｔｈｅｒは、天気毎の係数を表す。
【0039】
【数3】
【0040】
このＬｉｎｅＴｒａｃｅでは、Ｖｅｃｔｏｒ＿ｓｕｎで指定されたベクトルの逆方向で、Ｐｌａｙｔｅｒ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）から光線を照射する演算を行う。そして、ＬｉｎｅＴｒａｃｅは、その光線が遮蔽物９２に衝突した場合にゼロを返し、その光線が遮蔽物９２に衝突しない場合にｗｅａｔｈｅｒの値を返す。
【0041】
＜第２熱源の出力計算＞
図７を参照し、第２熱源の出力計算について説明する。
図７では、第２熱源が焚火９３であり、熱源としての焚火９３の出力をＨＦＩＲＥとする（但し、０≦ＨＦＩＲＥ≦１）。また、図３に示すように、視聴者９０から焚火９３までの距離ｄが、以下の式（４）で表されることとする。
図７を参照し、第２熱源の出力計算について説明する。
図７では、第２熱源が焚火９３であり、熱源としての焚火９３の出力をＨＦＩＲＥとする（但し、０≦ＨＦＩＲＥ≦１）。また、図３に示すように、視聴者９０から焚火９３までの距離ｄが、以下の式（４）で表されることとする。
【0042】
【数4】
【0043】
出力制御部３３は、仮想空間に焚火９３が配置されている場合、距離ｄに応じて、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥを計算する。図７（ａ）に示すように、出力制御部３３は、距離ｄが近づく程、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥを高くし、距離ｄがある程度近づいた場合、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥを最大（例えば、１）とする。図７（ｂ）に示すように、出力制御部３３は、距離ｄが遠くなる程、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥを低くし、距離ｄがある程度離れた場合、ゼロとする。そして、出力制御部３３は、計算した焚火９３の出力ＨＦＩＲＥを感覚提示部３４に出力する。
【0044】
具体的には、出力制御部３３は、距離ｄが近距離閾値ＴＨ１未満の場合、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥを最大＝１と計算する。また、出力制御部３３は、距離ｄが近距離閾値ＴＨ１以上、かつ、遠距離閾値ＴＨ２未満の場合、距離ｄに応じて、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥを計算する。また、出力制御部３３は、距離ｄが遠距離閾値ＴＨ２以上の場合、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥをゼロと計算する。つまり、出力制御部３３は、以下の式（５）を用いて、焚火９３の出力ＨＳＵＮを計算できる。なお、ｉｆは、カッコ内の条件式を満たす場合、次項の演算を行う関数である。図８には、焚火９３の出力ＨＦＩＲＥの一例をグラフに図示した。
【0045】
【数5】
【0046】
図２に戻り、感覚提示制御装置３の構成について説明を続ける。
感覚提示部３４は、出力制御部３３が計算した熱源の出力Ｈに基づいて、熱源の感覚として、視聴者９０に熱源の温感を提示するものである。具体的には、感覚提示部３４は、以下の式（６）を用いて、熱源の出力Ｈを感覚提示装置４への制御信号（電力）Ｐに変換する。なお、感覚提示装置４の最大出力Ｐｍａｘは、予め設定されている。
感覚提示部３４は、出力制御部３３が計算した熱源の出力Ｈに基づいて、熱源の感覚として、視聴者９０に熱源の温感を提示するものである。具体的には、感覚提示部３４は、以下の式（６）を用いて、熱源の出力Ｈを感覚提示装置４への制御信号（電力）Ｐに変換する。なお、感覚提示装置４の最大出力Ｐｍａｘは、予め設定されている。
【0047】
【数6】
【0048】
図９に示すように、感覚提示部３４は、左右に２つの感覚提示装置４Ｌ，４Ｒが配置されているので、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒそれぞれへの制御信号Ｐを調整してもよい。図９では、熱源が焚火９３であることとして説明するが、太陽９１の場合も同様である。また、図９では、視聴者９０が正面を向いており、視聴者９０の正面に焚火９３が位置することとする。
【0049】
図９に示すように、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒは、視聴者９０が正面から角度θＬ，θＲだけ外側に向くようにＨＭＤ２に取り付けられている。そこで、感覚提示部３４は、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒのそれぞれと焚火９３とのなす角φＬ，φＲを求める。具体的には、感覚提示部３４は、仮想空間における視聴者９０の位置（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）及び姿勢（Ｘ´ｃ，Ｙ´ｃ，Ｚ´ｃ）と焚火９３の位置（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）との関係から、感覚提示装置４Ｌと焚火９３とのなす角φＬを計算する。これと同様に、感覚提示部３４は、感覚提示装置４Ｒと焚火９３とのなす角φＲを計算する。
【0050】
次に、感覚提示部３４は、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒのそれぞれと焚火９３とのなす角φＬ，φＲに応じて、感覚提示装置４Ｌ，４Ｒそれぞれの制御信号ＰＬ，ＰＲを調整する。具体的には感覚提示部３４は、なす角φＬ，φＲが大きくなるほど、制御信号ＰＬ，ＰＲを小さくする。図１０では、感覚提示装置４と焚火９３とのなす角φと、感覚提示装置４の制御信号（電力）Ｐとの関係の一例をグラフに図示した。この関係は、以下の式（７）で表される。
【0051】
【数7】
【0052】
図１１を参照し、感覚提示装置４への制御信号Ｐと、感覚提示装置４が出力するエネルギーＥとの関係を説明する。感覚提示装置４の放射熱によるエネルギーをＥ１とし（単位Ｗ）、感覚提示装置４の光エネルギーをＥ２とする（単位Ｗ）。
【0053】
放射熱によるエネルギーＥ１は、以下の式（８）で表される。なお、σは、ステファンボルツマン定数である（σ＝５．６７×１０－８）。また、εが放射率であり、Ｔ１が感覚提示装置４の温度であり（単位Ｋ）、Ｔ２が室温である（単位Ｋ）。
【0054】
【数8】
【0055】
光感覚提示部４１の光エネルギーＥ２は、以下の式（９）で表される。なお、Ｉが発光効率であり（単位ｌｍ／Ｗ）、Ｐが電力である（単位Ｗ）。
【0056】
【数9】
【0057】
図１１に示すように、感覚提示装置４からの放射熱によるエネルギーＥ１や光エネルギーＥ２が視聴者９０の皮膚に吸収されることで、温感や光感覚を提示できる。視聴者９０の皮膚の上昇温度ΔＴは、以下の式（１０）で表される。なお、Ｄが視聴者９０の皮膚と感覚提示装置４との距離であり、Ｃが視聴者９０の皮膚の比熱であり、Ｕが視聴者９０の皮膚の光吸収率であり、ｋが定数である。
【0058】
【数10】
【0059】
ここで、感覚提示装置４の温度Ｔ１は、以下の式（１１）に示すように、電力Ｐに応じて変化する。なお、Ｍが感覚提示装置４の質量であり、Ｃｔが感覚提示装置４の比熱である。また、エネルギーＥ１，Ｅ２は、無相関である。光エネルギーＥ２の方が放射熱によるエネルギーＥ１よりも多くなり、感覚提示装置４に熱が残りにくく、より素早い制御が可能となる。例えば、５０ＷのＬＥＤを用いた場合、感覚提示装置４の温度Ｔ１が約７０度になり、Ｅ１：Ｅ２が約１：９になる。感覚提示の際、感覚提示装置４に印可する電力Ｐを制御すればよい。
【0060】
【数11】
【0061】
［感覚提示制御装置の動作］
＜第１熱源＞
図１２を参照し、第１熱源の場合における感覚提示制御装置３の動作を説明する。
図１２に示すように、ステップＳ１において、位置姿勢入力部３０は、視聴者９０の現実世界における位置姿勢が入力される。そして、位置姿勢計算部３１は、視聴者９０の仮想空間における初期位置姿勢、及び、現実世界における位置姿勢に基づいて、視聴者９０の仮想空間における位置姿勢を計算する。
＜第１熱源＞
図１２を参照し、第１熱源の場合における感覚提示制御装置３の動作を説明する。
図１２に示すように、ステップＳ１において、位置姿勢入力部３０は、視聴者９０の現実世界における位置姿勢が入力される。そして、位置姿勢計算部３１は、視聴者９０の仮想空間における初期位置姿勢、及び、現実世界における位置姿勢に基づいて、視聴者９０の仮想空間における位置姿勢を計算する。
【0062】
ステップＳ２において、出力制御部３３は、視聴者９０が第１熱源から遮蔽されているか否かを判定する。
遮蔽されている場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ３に進む。
遮蔽されていない場合（ステップＳ２でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ４に進む。
遮蔽されている場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ３に進む。
遮蔽されていない場合（ステップＳ２でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ４に進む。
【0063】
ステップＳ３において、出力制御部３３は、第１熱源の出力をゼロと計算する。この場合、感覚提示部３４は、視聴者９０に温感や光感覚を提示しない。その後、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１に戻る。
【0064】
ステップＳ４において、出力制御部３３は、天候毎の係数を第１熱源の出力として計算する。そして、感覚提示部３４は、出力制御部３３が計算した第１熱源の出力に基づいて、視聴者９０に熱源の温感や光感覚を提示する。その後、感覚提示制御装置３は、ステップＳ５に進む。
【0065】
ステップＳ５において、感覚提示制御装置３は、処理を終了するか否かを判定する。例えば、視聴者９０がＶＲ映像の再生を中止した場合、感覚提示制御装置３は、処理を終了すると判定する。
終了する場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ６に進む。
終了しない場合（ステップＳ５でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１に戻る。
終了する場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ６に進む。
終了しない場合（ステップＳ５でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１に戻る。
【0066】
ステップＳ６において、出力制御部３３は、第１熱源の出力をゼロと計算する。その後、感覚提示制御装置３は、処理を終了する。
【0067】
＜第１熱源＞
図１３を参照し、第２熱源の場合における感覚提示制御装置３の動作を説明する。
図１３に示すように、ステップＳ１０において、位置姿勢入力部３０は、視聴者９０の現実世界における位置姿勢が入力される。そして、位置姿勢計算部３１は、視聴者９０の仮想空間における初期位置姿勢、及び、現実世界における位置姿勢に基づいて、視聴者９０の仮想空間における位置姿勢を計算する。
図１３を参照し、第２熱源の場合における感覚提示制御装置３の動作を説明する。
図１３に示すように、ステップＳ１０において、位置姿勢入力部３０は、視聴者９０の現実世界における位置姿勢が入力される。そして、位置姿勢計算部３１は、視聴者９０の仮想空間における初期位置姿勢、及び、現実世界における位置姿勢に基づいて、視聴者９０の仮想空間における位置姿勢を計算する。
【0068】
ステップＳ１１において、出力制御部３３は、視聴者９０から焚火９３までの距離ｄが遠距離閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する。
距離ｄが遠距離閾値ＴＨ２以上の場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１２に進む。
距離ｄが遠距離閾値ＴＨ２以上でない場合（ステップＳ２でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１３に進む。
距離ｄが遠距離閾値ＴＨ２以上の場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１２に進む。
距離ｄが遠距離閾値ＴＨ２以上でない場合（ステップＳ２でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１３に進む。
【0069】
ステップＳ１２において、出力制御部３３は、第２熱源の出力をゼロと計算する。この場合、感覚提示部３４は、視聴者９０に温感や光感覚を提示しない。その後、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１０に戻る。
【0070】
ステップＳ１３において、出力制御部３３は、距離ｄに応じて第２熱源の出力を計算する。そして、感覚提示部３４は、出力制御部３３が計算した第２熱源の出力に基づいて、視聴者９０に熱源の温感や光感覚を提示する。その後、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１４に進む。
【0071】
ステップＳ１４において、感覚提示制御装置３は、処理を終了するか否かを判定する。例えば、視聴者９０がＶＲ映像の再生を中止した場合、感覚提示制御装置３は、処理を終了すると判定する。
終了する場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１５に進む。
終了しない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１０に戻る。
終了する場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１５に進む。
終了しない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、感覚提示制御装置３は、ステップＳ１０に戻る。
【0072】
ステップＳ１５において、出力制御部３３は、第２熱源の出力をゼロと計算する。その後、感覚提示制御装置３は、処理を終了する。
【0073】
［作用・効果］
以上のように、感覚提示制御装置３は、ＶＲ映像と連動して温感及び光感覚を提示することができる。つまり、感覚提示制御装置３は、皮膚が暖められることによる温覚や、ＨＭＤ２の隙間から差し込む間接光による光感覚から、視聴者９０が太陽や炎のような熱源の知覚を可能となる。これにより、感覚提示制御装置３は、臨場感のある体験を視聴者９０に提供することが可能となり、表現の幅を向上させることができる。
以上のように、感覚提示制御装置３は、ＶＲ映像と連動して温感及び光感覚を提示することができる。つまり、感覚提示制御装置３は、皮膚が暖められることによる温覚や、ＨＭＤ２の隙間から差し込む間接光による光感覚から、視聴者９０が太陽や炎のような熱源の知覚を可能となる。これにより、感覚提示制御装置３は、臨場感のある体験を視聴者９０に提供することが可能となり、表現の幅を向上させることができる。
【0074】
以上、実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
前記した実施形態では、熱源として太陽や焚火を例示したが、熱源はこれらに限定されないことは言うまでもない。
前記した実施形態では、熱源として太陽や焚火を例示したが、熱源はこれらに限定されないことは言うまでもない。
【0075】
前記した実施形態では、感覚提示制御装置が独立したハードウェアであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスクなどのハードウェア資源を、前記した感覚提示制御装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリなどの記録媒体に書き込んで配布してもよい。
【符号の説明】
【0076】
１ 感覚提示システム
２ ＨＭＤ
３ 感覚提示制御装置
４ 感覚提示装置
３０ 位置姿勢入力部
３１ 位置姿勢計算部
３２ 熱源データベース
３３ 出力制御部
３４ 感覚提示部
２ ＨＭＤ
３ 感覚提示制御装置
４ 感覚提示装置
３０ 位置姿勢入力部
３１ 位置姿勢計算部
３２ 熱源データベース
３３ 出力制御部
３４ 感覚提示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】