特開 2024-127072 前庭電気刺激装置、該前庭電気刺激装置を有する制御システム、および制御方法

(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】P2024127072

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】前庭電気刺激装置、該前庭電気刺激装置を有する制御システム、および制御方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20240912BHJP

   A63F 13/25 20140101ALI20240912BHJP

   A63F 13/803 20140101ALI20240912BHJP

   A63G 31/00 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 560

G06F3/01 510

A63F13/25

A63F13/803

A63G31/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035936

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松井 和輝

(72)【発明者】

【氏名】ラン ケン

【テーマコード（参考）】

5E555

【Ｆターム（参考）】

5E555AA21

5E555BA20

5E555BA38

5E555BA87

5E555BB20

5E555BB38

5E555BC21

5E555BE17

5E555CA21

5E555DA08

5E555DA24

5E555FA00

(57)【要約】

【課題】実際の加速度感覚に近い感覚の疑似加速度をユーザに与えることが可能な前庭電気刺激装置を提供することである。
【解決手段】ユーザ（Ｕｒ１）の前庭に電流を印加する第１電極（Ｅ１）および第２電極（Ｅ２）と、第１電極（Ｅ１）と第２電極（Ｅ２）との間の電流の目標値を受け付ける入力部（１４０）と、入力部（１４０）が受け付けた目標値に応じた電流を第１電極（Ｅ１）および第２電極（Ｅ２）に印加する制御回路（１１０）とを備え、制御回路（１１０）は、目標値に応じた電流の印加を開始したときから第１期間（Ｄｒ１）に亘って電流値を変化させて、第１電極（Ｅ１）と第２電極（Ｅ２）との間の電流値を目標値に到達させ、第１電極（Ｅ１）と第２電極（Ｅ２）との間の電流値が目標値に到達した状態から第２期間（Ｄｒ２）に亘って電流値を変化させて、目標値に応じた電流の印加を停止し、第２期間（Ｄｒ２）は、第１期間（Ｄｒ１）よりも長い期間である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの前庭に電流を印加する第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の電流の目標値を受け付ける入力部と、
前記入力部が受け付けた前記目標値に応じた電流を前記第１電極および前記第２電極に印加する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記目標値に応じた電流の印加を開始したときから第１期間に亘って電流値を変化させて、前記第１電極と前記第２電極との間の電流値を前記目標値に到達させ、
前記第１電極と前記第２電極との間の電流値が前記目標値に到達した状態から第２期間に亘って電流値を変化させて、前記目標値に応じた電流の印加を停止し、
前記第２期間は、前記第１期間よりも長い期間である、前庭電気刺激装置。

【請求項2】

前記制御回路は、予め設定される電流の変化率を用いて、前記入力部が受け付けた前記目標値から前記第１期間および前記第２期間を定める、請求項１に記載の前庭電気刺激装置。

【請求項3】

前記制御回路は、前記第１電極と前記第２電極との間の電流値を予め定められた上限閾値以下となるように制御する、請求項１に記載の前庭電気刺激装置。

【請求項4】

前記第１期間は、０．１秒以上であって０．３秒未満の期間である、請求項１に記載の前庭電気刺激装置。

【請求項5】

前記第２期間は、０．３秒以上であって２．０秒以下の期間である、請求項１に記載の前庭電気刺激装置。

【請求項6】

請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の前記前庭電気刺激装置と、
前記前庭電気刺激装置と接続される外部装置と、を備える制御システムであって、
前記入力部は、前記目標値に加えて、前記第１電極と前記第２電極との間の電流の極性を受け付け、
前記外部装置は、
ユーザの操作を受け付ける操作部と、
ユーザに対して画像を表示する表示装置と、
前記操作部で受け付けた操作入力値に応じて、仮想空間内におけるオブジェクトの動作する画像を前記表示装置に表示させる制御部とを備え、
前記制御部は、前記仮想空間内での前記オブジェクトの動作に基づいて前記前庭電気刺激装置に出力する前記目標値および前記極性を定める、制御システム。

【請求項7】

前記制御部は、前記仮想空間内における前記オブジェクトの速度に基づいて前記目標値を定める、請求項６に記載の制御システム。

【請求項8】

前記制御部は、前記仮想空間内における前記オブジェクトの質量を予め設定し、前記オブジェクトの質量に応じて前記目標値を補正する、請求項６に記載の制御システム。

【請求項9】

前記制御部は、前記仮想空間内での前記オブジェクトの動作に基づいて定めた前記目標値および前記極性を前記前庭電気刺激装置に出力する前に、逆極性の電流を前記前庭電気刺激装置に出力する、請求項６に記載の制御システム。

【請求項10】

前記表示装置は、ユーザの頭部に取り付けられるヘッドマウントディスプレイである、請求項６に記載の制御システム。

【請求項11】

前庭電気刺激装置に用いられるコンピュータで実行される制御方法であって、
前記前庭電気刺激装置は、
ユーザの前庭に電流を印加する第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の電流の目標値を受け付ける入力部と、
前記入力部が受け付けた前記目標値に応じた電流を前記第１電極および前記第２電極に印加する制御回路とを備え、
前記制御方法は、
前記目標値に応じた電流の印加を開始したときから第１期間に亘って電流値を変化させて、前記第１電極と前記第２電極との間の電流値を前記目標値に到達させるステップと、
前記第１電極と前記第２電極との間の電流値が前記目標値に到達した状態から第２期間に亘って電流値を変化させて、前記目標値に応じた電流の印加を停止させるステップとを備え、
前記第２期間は、前記第１期間よりも長い期間である、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、前庭電気刺激装置、該前庭電気刺激装置を含む制御システム、および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ユーザの前庭に電気刺激を与えることによって、ユーザに疑似的な加速度を体験させる前庭電気刺激装置が開発されている。このような前庭電気刺激（ＧＶＳ：Galvanic Vestibular Stimulation）は、ゲームまたは映画などアミューズメント分野、自動車運転シミュレーション等の特定の状況下における感覚をユーザに体験させるシミュレーション分野、および動揺病等の治療、予防の医療分野など多種多様な分野への活用が期待されている。

【0003】

特開２０１７－６０５８１号公報（特許文献１）には、左右方向と前後方向とに加えて、上下方向の加速度をユーザに与えることが可能な前庭電気刺激装置が記載されている。

【0004】

特許文献１には、一人称視点のＶＲ（Virtual Reality）ゲームに適用される前庭電気刺激装置について記載されている。より具体的には特許文献１には、ハングライダーで飛行する主キャラクタを、ＶＲゲームをプレイするユーザに操作させ、当該主キャラクタの加速度情報に対応したレベルの電流値を電極に印加することが記載されている。また、特許文献１には、前庭電気刺激装置によって略矩形波の電流が前庭に印加されることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－６０５８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＶＲ等の一人称視点のゲームに対して前庭電気刺激装置を適用する場合、一人称視点の視覚情報に合わせた電気刺激がユーザに与えられる。しかしながら、一人称視点の視覚情報に合わせて、単純に略矩形波の電流を電極に印加してユーザに電気刺激を与えるだけでは電気刺激によって発生する疑似加速度と実際にユーザが感じる加速度とが異なり、ユーザの視覚による認識と加速度感覚とに差異が生じてしまう場合がある。ユーザの視覚による認識と加速度感覚とに差異が生じると、動揺病の発生が誘発され、ユーザの没入感も低減してしまう。そのため、ユーザが知覚する実際の加速度感覚に近い感覚の疑似加速度を与えることが可能な前庭電気刺激装置が望まれている。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、実際の加速度感覚に近い感覚の疑似加速度をユーザに与えることが可能な前庭電気刺激装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る前庭電気刺激装置は、ユーザの前庭に電流を印加する第１電極および第２電極と、第１電極と第２電極との間の電流の目標値を受け付ける入力部と、入力部が受け付けた目標値に応じた電流を第１電極および第２電極に印加する制御回路とを備える。制御回路は、目標値に応じた電流の印加を開始したときから第１期間に亘って電流値を変化させて、第１電極と第２電極との間の電流値を目標値に到達させ、第１電極と第２電極との間の電流値が目標値に到達した状態から第２期間に亘って電流値を変化させて、目標値に応じた電流の印加を停止し、第２期間は、第１期間よりも長い期間である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、前庭に電流を印加する場合に、電流を目標値まで立ち上げる期間よりも、電流を目標値から立ち下げる期間を長くすることにより、実際の加速度感覚に近い感覚の疑似加速度をユーザに与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】前庭電気刺激装置を有する実施の形態１の制御システムを示す図である。

【図2】電極に電流が印加される一例を示す図である。

【図3】比較例の前庭電気刺激装置による電流印加の一例を示す図である。

【図4】実施の形態１における前庭電気刺激装置による電流印加の一例を示す図である。

【図5】前庭電気刺激装置における制御回路によって実行されるフローチャートである。

【図6】実施の形態２における制御システムを説明するための図である。

【図7】ｘ軸方向の加速度を定める例を説明するための表である。

【図8】実施の形態２におけるゲーム装置によって実行されるフローチャートである。

【図9】予備的な疑似加速度を与える条件を説明するための図である。

【図10】変形例における前庭電気刺激装置による電流印加の一例を示す図である。

【図11】ピッチ方向の加速度感覚が与えられる電極配置を示す図である。

【図12】ヨー方向の加速度感覚が与えられる電極配置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0012】

［実施の形態１］
＜制御システムの概要＞
図１は、前庭電気刺激装置１００を有する実施の形態１の制御システム１０００を示す図である。実施の形態１の制御システム１０００は、ユーザＵｒ１に映像を見せ、映像に合わせた電気刺激をユーザＵｒ１の前庭に与えるシステムである。実施の形態１の制御システム１０００は、たとえば、遊園地などのアトラクションまたは映画館などのアミューズメント施設で用いられ得る。制御システム１０００では、映像の表示による視覚情報に加えて当該視覚情報に合わせた加速度感覚をユーザＵｒ１に与えることにより、ユーザＵｒ１の没入感の低減を抑制できる。

【0013】

図１に示されるように、制御システム１０００は、前庭電気刺激装置１００と、映像装置２００と、表示装置Ｓ１と、電極Ｅ１，Ｅ２とを備える。図１には、電極Ｅ１，Ｅ２が装着されたユーザＵｒ１が示されている。より具体的には、図１には、ユーザＵｒ１を上部から見下ろしたときのユーザＵｒ１の頭部Ｈ１、右耳Ｅｒ１、左耳Ｅｒ２、および鼻Ｎ１が示されている。すなわち、図１には、ユーザＵｒ１の頭頂部が示されている。

【0014】

図１において頭部Ｈ１の左下近傍に、実空間における３軸方向を表すＸＹＺ軸が示されている。実空間とは、ユーザＵｒ１が存在する現実世界における空間である。この実空間のＸＹＺ軸において「Ｚ軸方向」は、ユーザが配置されている床面の鉛直方向である。図１に示されるように、Ｚ軸方向に垂直な方向を「Ｙ軸方向」とし、さらにＹ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向を「Ｘ軸方向」とする。以下では、Ｚ軸の正方向を上側、Ｚ軸の負方向を下側と称し、Ｙ軸の正方向を前側、Ｙ軸の負方向を後側、Ｘ軸の正方向を右側、Ｘ軸の負方向を左側と称する場合がある。図１の例では、ユーザＵｒ１の視線は、Ｙ軸の正方向に向いている。

【0015】

図１に示されている表示装置Ｓ１は、ユーザＵｒ１に対して映像を表示する装置である。表示装置Ｓ１は、たとえば、映画鑑賞用のスクリーン、液晶ディスプレイ、または有機ＥＬディスプレイなどである。図１の例では、図示の便宜上、表示装置Ｓ１が実空間のＺ軸の正方向側に向けて映像を表示しているが、実際はユーザＵｒ１の視線に合わせて映像を表示するため、実空間のＹ軸の負方向側に向かって映像を表示する。

【0016】

表示装置Ｓ１には、走行する車Ｃｒ１の後部が表示されている。図１に示されるように表示装置Ｓ１内においてもｘｙｚ軸が示されている。表示装置Ｓ１内に表示されているｘｙｚ軸は、映像内における３軸方向を表す。表示装置Ｓ１内のｘｙｚ軸は、車Ｃｒ１が存在する空間の３軸方向を表す。車Ｃｒ１は、ｙ軸の正方向側に向かって直進している。

【0017】

以下では、映像内の３軸方向においても、実空間と同様にｚ軸の正方向を上側、ｚ軸の負方向を下側と称し、ｙ軸の正方向を前側、ｙ軸の負方向を後側、ｘ軸の正方向を右側、ｘ軸の負方向を左側と称する場合がある。

【0018】

映像装置２００は、制御部２１０と、記憶部２２０と、出力インターフェース２３０とを備える。制御部２１０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサおよびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリを含んで構成される。なお、制御部２１０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードワイヤード回路であってもよい。

【0019】

記憶部２２０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性メモリ、磁気ディスク等によって実現される。記憶部２２０には、図１に示されている車Ｃｒ１を含む映像データが記憶されている。制御部２１０は、当該映像データに基づいて、表示装置Ｓ１に車Ｃｒ１を含む映像を表示させる。具体的には、制御部２１０は、出力インターフェース２３０を介して表示装置Ｓ１に映像データを送信する。

【0020】

記憶部２２０に記憶されている映像データには、映像内のいずれのタイミングでユーザの前庭に電気刺激を与えるかという情報が紐付けられている。たとえば、映像データには、映像内において車Ｃｒ１が停止する期間には電気刺激を与えない、という情報が紐付けられている。また、映像データには、映像内において車Ｃｒ１が急旋回する期間には電気刺激を与える、という情報が紐付けられている。さらに、映像データには、ユーザに与えられる電気刺激ごとに、電流の極性と電流値の目標値との情報が紐付けられている。極性は、電流の流れる方向を意味する。実施の形態１における映像装置２００は、映像データを流す期間において、電気刺激を与えるべきタイミングに達したとき、当該電気刺激の電流の極性と電流値の目標値との情報を、電気刺激データとして前庭電気刺激装置１００に送信する。すなわち、電気刺激データは、電流の極性と電流値の目標値とを示す情報である。制御部２１０は、表示装置Ｓ１に映像を表示させつつ、電気刺激データを前庭電気刺激装置１００に送信する。

【0021】

＜前庭電気刺激装置１００の構成＞
以下では、前庭電気刺激装置１００について説明する。前庭電気刺激装置１００は、電気刺激をユーザＵｒ１の前庭に与えることによって、ユーザＵｒ１に疑似的な加速度感覚を与える装置である。前庭は、三半規管および耳石器内にある卵形嚢、球形嚢中の有毛細胞によって構成されている。三半規管は３軸の回転角加速度を受容し、卵形嚢および球形嚢は直線加速度を受容する。前庭に流れる電流値が大きいとユーザＵｒ１が知覚する加速度感覚の大きさは大きくなり、前庭に流れる電流値が小さいとユーザＵｒ１が知覚する加速度感覚の大きさは小さくなる。

【0022】

前庭電気刺激装置１００は、制御回路１１０、出力インターフェース１３０、入力インターフェース１４０、および電極Ｅ１，Ｅ２を備える。制御回路１１０は、たとえば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどのハードワイヤード回路である。なお、制御回路１１０は、たとえば、ＣＰＵ等のまたはＭＰＵなどのプロセッサ、およびＲＡＭ等のメモリを含んで構成されてもよい。

【0023】

前庭電気刺激装置１００には、入力インターフェース１４０を介して電気刺激データが入力される。制御回路１１０は、入力された電気刺激データを用いて、電極Ｅ１，Ｅ２に電流を印加する。上述したように、電気刺激データには、電流の極性と、電気値の目標値を示す情報が含まれている。前庭電気刺激装置１００は、出力インターフェース１３０を介して、電極Ｅ１，Ｅ２に対して電気刺激データに基づく電流を印加する。

【0024】

図１に示されるように、電極Ｅ１，Ｅ２は、ユーザＵｒ１の右耳Ｅｒ１の後ろ側、左耳Ｅｒ２の後ろ側にそれぞれ装着されている。より具体的には、電極Ｅ１，Ｅ２は、右側の乳様突起および左側の乳様突起とそれぞれ接するように配置されている。電極Ｅ１，Ｅ２は、ユーザの皮膚に直接触れるように配置される。たとえば、電極Ｅ１，Ｅ２はゲルなどの粘着力を有する接着部材によってユーザＵｒ１の皮膚に接着されてもよいし、粘着テープ等によってユーザＵｒ１の皮膚に貼り付けられてもよい。また、電極Ｅ１，Ｅ２は、図示されないイヤーマフに対して、乳様突起と接する位置で固定されてもよい。なお、電極Ｅ１，Ｅ２は、頭部Ｈ１において乳様突起ではない箇所と接するように配置されていてもよい。電極Ｅ１，Ｅ２の配置は、髪の毛、髭などの有毛部ではない箇所に配置されることが望ましい。

【0025】

前庭電気刺激装置１００から電流が印加されることによって、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間に電流が流れる。図２は、電極Ｅ１，Ｅ２に電流が印加される一例を示す図である。図２では、ｙ軸の正方向側に直進する車Ｃｒ１が右方向Ｄ１（ｘ軸の正方向）に急旋回する映像をユーザＵｒ１に表示することに合わせて、疑似的なロール方向の加速度Ａｃ１の感覚をユーザに与える例を説明する。

【0026】

図２の例において、前庭電気刺激装置１００は、受信した電気刺激データに含まれる極性に基づき、電極Ｅ１が陽極となり、電極Ｅ２が陰極となるように電流を印加する。すなわち、電流は、電極Ｅ１から電極Ｅ２へと流れる。このとき、電流は、ユーザＵｒ１の外耳道を通過して電極Ｅ１から電極Ｅ２へと流れることにより、前庭を刺激する。安全上の観点から、前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間に印加される電流値の最大値が予め定められた上限閾値以下となるように構成されている。予め定められた上限閾値は、たとえば、４．０ｍＡであって、前庭電気刺激装置１００の製造時に決定され得る。

【0027】

これにより、前庭電気刺激装置１００は、疑似的なロール方向の加速度Ａｃ１が生じたような感覚をユーザＵｒ１に与えることができる。これにより、ユーザＵｒ１は、車Ｃｒ１が右方向Ｄ１に急旋回するという視覚情報に合わせた加速度Ａｃ１を知覚することができる。制御システム１０００では、映像に合わせた疑似的な加速度感覚をユーザＵｒ１に与えることで、映像だけを視聴させる場合と比較して、ユーザＵｒ１の映像への没入感の低減を抑制できる。

【0028】

このように、実施の形態１の前庭電気刺激装置１００では、電極Ｅ１，Ｅ２を左右の乳様突起に配置することによって、ユーザＵｒ１にロール方向の疑似加速度を与える。

【0029】

＜前庭電気刺激装置による電気の印加手法＞
図３は、比較例の前庭電気刺激装置による電流印加の一例を示す図である。図３には、縦軸と横軸とを有するグラフが示されている。縦軸は、電極Ｅ１，Ｅ２間に印加される電流の電流値を表す。横軸は、時間を表す。図３の線Ｌｎ１Ｚは、比較例における前庭電気刺激装置によって印加される電流値を示す線である。線Ｌｎ１Ｚは、いわゆる矩形波である。すなわち、比較例の前庭電気刺激装置１００は、電気刺激データを受け付けたことに応じて、図３に示される矩形波の電流を印加する。

【0030】

図３に示されるように、電流が印加されていないタイミングＴｍ１Ｚから目標値の電流が印加されるまでのタイミングＴｍ２Ｚまでの期間は、期間Ｄｒ１Ｚである。目標値の電流が印加されるタイミングＴｍ３Ｚから電流の印加が停止するタイミングＴｍ４Ｚまでの期間は、同様に、期間Ｄｒ１Ｚである。すなわち、比較例では、電流の目標値までの立ち上がり期間と、目標値からの立ち上がり期間とが同一の期間Ｄｒ１Ｚである。

【0031】

加速度感覚は、三半規管内のリンパ液が回転し、感覚受容体が発火することによってが生じると考えられている。リンパ液の回転運動には慣性が生じることから、電気刺激ではない実際にユーザに生じる加速度が消失した後、加速度感覚はユーザに知覚され続ける。そのため、加速度感覚は、視覚および聴覚よりも残効が生じやすい感覚である。

【0032】

比較例に示すような矩形波の電流をユーザの前庭に印加した場合、当該矩形波の電流の印加が停止した際に、ユーザは前庭電気刺激による疑似的な加速度が突然、消失したように感じてしまう。すなわち、矩形波による疑似的な加速度は、自然界で体験する加速度と異なるように知覚されてしまう。図３に示される比較例の前庭電気刺激装置の電流印加では、残効を表現できていないことから、視覚による認識と加速度感覚との間に差異が生じてユーザＵｒ１に違和感を与えてしまう場合がある。このため、比較例では、動揺病の発生が誘発され、没入感も低減してしまう。

【0033】

図４は、実施の形態１における前庭電気刺激装置１００による電流印加の一例を示す図である。図４の線Ｌｎ１は、実施の形態１の前庭電気刺激装置１００によって印加される電流値を示す。上述したように、前庭電気刺激装置１００は、目標値と極性とを含む電気刺激データに基づいて電流を印加する。

【0034】

図４の例では、線Ｌｎ１のピーク値が目標値となる。極性は、電気刺激データによって印加される電流の向きを意味する。すなわち、極性は、電極Ｅ１，Ｅ２のうちのいずれが陽極となり陰極となるかを示す。制御回路１１０は、どのような態様の電流を印加するかを電気刺激データに基づいて定める。前庭電気刺激装置１００は、電気刺激データを受信したときに電流の印加を開始する。ある局面では、前庭電気刺激装置１００は、電流の印加を開始するタイミングも電気刺激データに含まれており、当該タイミングを示す情報に基づいて電流の印加を開始してもよい。

【0035】

図４に示されるように、前庭電気刺激装置１００は、電気刺激データを受信したことに基づき、タイミングＴｍ１にて電流の印加を開始する。前庭電気刺激装置１００は、タイミングＴｍ１から印加する電流値を上昇させ、印加する電流値を目標値に到達させる。図４に示されるように、タイミングＴｍ２において、電極Ｅ１，Ｅ２間に印加される電流値は、目標値に到達する。タイミングＴｍ１からタイミングＴｍ２までに経過した期間は、期間Ｄｒ１である。言い換えれば、前庭電気刺激装置１００は、電気刺激データに含まれる目標値に応じた電流の印加を開始したタイミングＴｍ１から期間Ｄｒ１に亘って電流値を上昇させ続けることによって、電極Ｅ１，Ｅ２との間の電流値を当該目標値に到達させる。

【0036】

続いて、前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ１，Ｅ２との間の電流値を当該目標値に到達したことに基づいて、電流の印加を停止するためにタイミングＴｍ２から徐々に印加する電流値を低下させる。図４に示されるように、タイミングＴｍ３において、電極Ｅ１，Ｅ２間に印加される電流値は、ゼロとなる。すなわち、タイミングＴｍ３において、電極Ｅ１，Ｅ２間には電流が印加されていない。

【0037】

タイミングＴｍ２からタイミングＴｍ３までに経過した期間は、期間Ｄｒ２である。言い換えれば、前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ１，Ｅ２との間の電流値が目標値に到達した状態から期間Ｄｒ２に亘って電流値を低下させ続け、電気刺激データに応じた電流の印加を停止する。

【0038】

期間Ｄｒ１は、たとえば、０．０５秒である。期間Ｄｒ２は、たとえば、０．１５秒である。期間Ｄｒ２は、期間Ｄｒ１よりも長い期間である。このように、実施の形態１において、前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ１，Ｅ２間の電流値を目標値から立ち下げる期間Ｄｒ２が、目標値まで立ち上げる期間Ｄｒ１よりも長くなるように電流を印加する。

【0039】

実施の形態１の前庭電気刺激装置１００では、期間Ｄｒ２を期間Ｄｒ１よりも長くすることで、実際にユーザＵｒ１が自然界で体験する加速度感覚に近い残効を表現することができる。すなわち、実施の形態１の前庭電気刺激装置１００では、実際の加速度感覚に近い疑似的な加速度感覚を与えることができる。これにより、実施の形態１の前庭電気刺激装置１００では、視覚による認識と加速度感覚との間の差異による違和感を抑え、没入感の低減を抑制できる。なお、期間Ｄｒ１は、本開示における「第１期間」に対応し得る。期間Ｄｒ２は、本開示における「第２期間」に対応し得る。

【0040】

実施の形態１における期間Ｄｒ１は、０．１秒以上であって０．３秒未満の期間であることが望ましい。期間Ｄｒ１は、０．１秒未満であると、電流印加が急峻に行われてしまう。そのため、ユーザＵｒ１は、電極Ｅ１，Ｅ２と接する皮膚に痛みを感じてしまう場合がある。前庭電気刺激装置１００では、期間Ｄｒ１が０．１秒以上であることにより、ユーザに痛みを与えてしまうことを抑制できる。期間Ｄｒ１は、１．０秒を越えると実際に加速度が生じる場合と比較して、立ち上がり期間が長くなることから、ユーザＵｒ１に違和感を与えてしまう場合がある。

【0041】

期間Ｄｒ２は、０．３秒以上であって２．０秒以下の期間であることが望ましい。期間Ｄｒ２が０．３秒未満である場合は実際の加速度感覚で残効が生じる期間よりも短くなる。なお、ユーザＵｒ１に加速度感覚を長い期間連続して与えることを示す情報が電気刺激データに含まれる場合、期間Ｄｒ２は２．０秒以上であってもよい。前庭電気刺激装置１００では、期間Ｄｒ２が０．３秒以上であり２．０秒以下の期間であることにより、ユーザに違和感を与えることを抑制できる。

【0042】

なお、図４の例では、前庭電気刺激装置１００は、電流値が目標値に到達したことに基づいて、タイミングＴｍ２にて電流値を低下させ始めた。しかしながら、前庭電気刺激装置１００は、印加される電流値が目標値となった状態を所定の期間、維持してもよい。この場合、電気刺激データ内には、目標値の状態を維持する期間を示す期間情報がさらに含まれる。前庭電気刺激装置１００は、当該期間情報に基づいて、目標値となった状態の電流の印加を維持する期間を決定する。

【0043】

また、図４の例では、電流を上昇させる期間が期間Ｄｒ１である例を説明している。しかしながら期間Ｄｒ１は、比較例の矩形波の期間Ｄｒ１Ｚであってもよい。すなわち、前庭電気刺激装置１００は、立ち上がり期間については比較例の矩形波と同様に電流を上昇させてもよい。

【0044】

さらに、実施の形態１では、前庭電気刺激装置１００には、入力インターフェース１４０を介して電気刺激データが入力されることを説明した。しかしながら、前庭電気刺激装置１００に入力されるデータは、電気刺激データに限られず、たとえば映像データ自体が入力されてもよい。この場合、前庭電気刺激装置１００は、映像データを解析することにより、映像データ内におけるユーザＵｒ１に感じさせるべき加速度の大きさとタイミングとを取得する。たとえば、前庭電気刺激装置１００は、映像解析により、映像の中心となるオブジェクトと背景とを分離し、背景に対して変化したオブジェクトの距離、方向等を用いて、ユーザＵｒ１に感じさせるべき加速度の大きさとタイミングとを算出し得る。

【0045】

なお、図１～図４の例では、電気刺激データには、電流値の目標値および極性の両方が含まれる構成について説明した。しかしながら、電気刺激データには、極性が含まれておらず、電流値の目標値だけが含まれていてもよい。この場合、前庭電気刺激装置１００には、電流を印加する極性が予め定められる。たとえば、電極Ｅ１，Ｅ２の間に電流を印加するとき、前庭電気刺激装置１００は、常に電極Ｅ１から電極Ｅ２へと電流が流れる極性で電流を印加するように構成され得る。これにより、前庭電気刺激装置１００では、電気刺激データに含まれる情報容量を削減しつつ、映像に合わせた加速度の大きさの加速度感覚をユーザに与えることができる。このように、入力インターフェース１４０は、映像装置２００から電流値の目標値だけを受け付けてもよい。

【0046】

＜前庭電気刺激装置１００において実行されるフローチャート＞
図５は、前庭電気刺激装置１００における制御回路１１０によって実行されるフローチャートである。制御回路１１０は、目標値を含む電気刺激データを受け付けたか否かを判断する（ステップＳ１００）。電気刺激データを受け付けていない場合（ステップＳ１００でＮＯ）、制御回路１１０は、ステップＳ１００の処理を繰り返す。

【0047】

電気刺激データを受け付けた場合（ステップＳ１００でＹＥＳ）、制御回路１１０は、電気刺激データに含まれる目標値から期間Ｄｒ１，Ｄｒ２を決定する（ステップＳ１１０）。たとえば、制御回路１１０は、図示されないＲＯＭに記憶されている電流の変化率を用いて、期間Ｄｒ１，Ｄｒ２を決定する（ステップＳ１１０）。電流の変化率とは、期間Ｄｒ１，Ｄｒ２をにおける電流の傾きである。

【0048】

図示されないＲＯＭには、電流上昇時の変化率と、電流低下時の変化率との各々を記憶する。電流上昇時の変化率の絶対値は、電流低下時の変化率の絶対値よりも大きい。換言すれば、電流上昇時の傾きの大きさは、電流低下時の傾きの大きさよりも、大きい。電流上昇時の傾きおよび電流低下時の傾きは、ユーザが実際に感じる加速度の知覚を模した傾きである。このように前庭電気刺激装置１００には、ユーザが実際に感じる加速度に合わせた電流上昇時の変化率と電流低下時の変化率とが記憶されている。

【0049】

なお、制御回路１１０は、予め定められた変化率ではなく、他の方法で期間Ｄｒ１と期間Ｄｒ２とを定めてもよい。たとえば、予め目標値ごとに期間Ｄｒ１，Ｄｒ２が対応付けていてもよい。制御回路１１０は、目標値から直接、期間Ｄｒ１，Ｄｒ２を決定し得る。この場合、目標値ごとに対応づけられた期間Ｄｒ１，Ｄｒ２は、たとえば実験に基づいて定められ得る。

【0050】

制御回路１１０は、目標値に向けて電流を上昇させる（ステップＳ１２０）。すなわち、ステップＳ１２０にて制御回路１１０は、予め定められた電流上昇の変化率で電流の上昇を開始し、期間Ｄｒ１が経過したか否かを判断するためのタイマをスタートする。制御回路１１０は、期間Ｄｒ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ１３０）。期間Ｄｒ１が経過していない場合（ステップＳ１３０でＮＯ）、制御回路１１０は、処理をステップＳ１２０に戻す。

【0051】

期間Ｄｒ１が経過した場合（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、制御回路１１０は電流を低下させる（ステップＳ１４０）。すなわち、ステップＳ１４０にて制御回路１１０は、予め定められた電流低下の変化率で電流の低下を開始し、期間Ｄｒ２が経過したか否かを判断するためのタイマをスタートする。制御回路１１０は、期間Ｄｒ２が経過したか否かを判断する（ステップＳ１５０）。期間Ｄｒ２が経過していない場合（ステップＳ１５０でＮＯ）、制御回路１１０は、処理をステップＳ１４０に戻す。期間Ｄｒ２が経過した場合（ステップＳ１５０でＹＥＳ）、制御回路１１０は、電流の低下を停止する（ステップＳ１６０）。すなわち、制御回路１１０は、電流の印加を停止する。

【0052】

このように、実施の形態１の制御回路１１０は、予め定められた電流上昇の変化率を用いて、電気刺激データに応じた電流の印加を開始し、開始したときから期間Ｄｒ１に亘って電流値を上昇させて、電極Ｅ１，Ｅ２間の電流値を目標値に到達させる。その後、制御回路１１０は、予め定められた電流低下の変化率を用いて、電極Ｅ１，Ｅ２間の電流値が目標値に到達した状態から期間Ｄｒ１よりも長い期間Ｄｒ２に亘って電流値を低下させる。

【0053】

［実施の形態２］
実施の形態１においては、映像装置２００により映像が一方的に表示され、当該映像に合わせた電気刺激がユーザに与えられる構成について説明した。実施の形態２では、ユーザＵｒ１が操作可能な操作部をさらに備え、ユーザＵｒ１の操作に合わせて電気刺激が与えられる構成について説明する。なお、図６において、図１の前庭電気刺激装置１００と重複する構成の説明は繰り返さない。

【0054】

図６は、実施の形態２における制御システム１０００Ａを説明するための図である。実施の形態２の制御システム１０００Ａは、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）を用いてユーザＵｒ１に仮想空間を見せ、仮想空間内のオブジェクトをユーザＵｒ１に操作させ、当該オブジェクトの状況、動作に合わせた電気刺激をユーザＵｒ１の前庭に与えるシステムである。制御システム１０００Ａは、たとえば、家庭用ゲーム装置、自動車等の移動体の運転シミュレーションに対して適用され得る。

【0055】

図６における制御システム１０００Ａは、実施の形態１における映像装置２００に代えて、ゲーム装置２００Ａを備える。また、実施の形態１において表示装置Ｓ１は、映画鑑賞用のスクリーン等であるとして説明したが、実施の形態２において表示装置Ｓ１は、ヘッドマウントディスプレイである。

【0056】

なお、制御システム１０００Ａにおける前庭電気刺激装置１００および電極Ｅ１，Ｅ２は、制御システム１０００における前庭電気刺激装置１００および電極Ｅ１，Ｅ２と同様の構成を有する。実施の形態２の制御システム１０００Ａは、ゲーム装置２００Ａ、表示装置Ｓ１、前庭電気刺激装置１００、および電極Ｅ１，Ｅ２に加えてゲーム用のコントローラＣｔ１を備える。実施の形態２で実行されるゲームは、車を運転するレースゲームである。

【0057】

コントローラＣｔ１は、十字キーＣｓ１と、ボタンＡｂ１，Ａｂ２とを少なくとも含む。十字キーＣｓ１は、ユーザＵｒ１によって操作されるオブジェクトの位置を操作するためのキーであって、スティック形式の入力装置など他の態様のキーもしくはボタンであってもよい。なお、コントローラＣｔ１は、実際のハンドルを模した形状を有し、加速度センサ、ジャイロセンサなどによって検出されたハンドルの傾き具合を用いてハンドルの操作量が検出されるように構成されてもよい。また、コントローラＣｔ１は、カメラ、深度センサ等によって検出されたユーザＵｒ１の身体の一部の動きに応じて、ハンドルの操作量が検出されるように構成されてもよい。

【0058】

実施の形態２のゲーム装置２００Ａは、制御部２１０、記憶部２２０、出力インターフェース２３０に加えて、入力インターフェース２４０を備える。ゲーム装置２００Ａは、入力インターフェース２４０を介して、コントローラＣｔ１に入力された操作入力値をコントローラＣｔ１から受け付ける。操作入力値は、十字キーＣｓ１およびボタンＡｂ１，Ａｂ２が押下されているか否かを示す情報である。

【0059】

図６に示されているように、ヘッドマウントディスプレイである表示装置Ｓ１は、ユーザＵｒ１の視界の中心に車Ｃｒ１の後部が存在するようにＶＲ用映像データを表示する。ユーザＵｒ１は、コントローラＣｔ１を操作することによって、目の前に映し出されている車Ｃｒ１を前進させたり、進行方向を変更したりすることができる。以下では、直進状態から進行方向が左右に変更されることを、「進行方向が左右に傾く」と称する場合がある。なお、図６の例では車がユーザＵｒ１の視界の中心に配置される例が示されているが、ユーザＵｒ１は、車を運転する運転手の視界であってもよい。すなわち、ＶＲ用映像データは、車を俯瞰する第三者目線ではなく、運転手の一人称視点（ＰＯＶ：Point of view）であってもよい。

【0060】

より具体的には、ユーザＵｒ１は、ボタンＡｂ１を押下することによって、車Ｃｒ１を前進させる。また、ユーザＵｒ１は、ボタンＡｂ２を押下することによって、車Ｃｒ１の速度を減少させる。さらに、ユーザＵｒ１は、十字キーＣｓ１の右ボタンを押下することによって進行方向を右に傾け、十字キーＣｓ１の左ボタンを押下することによって進行方向を左に傾けることができる。十字キーＣｓ１の左右ボタンは、実空間の車におけるハンドルに対応し、ボタンＡｂ１は、実空間の車におけるアクセルに対応し、ボタンＡｂ２は、実空間の車におけるブレーキに対応する。

【0061】

図６の車Ｃｒ１の左側には、車Ｃｒ１が配置される仮想空間における３軸方向を表すｘｙｚ軸が示されている。仮想空間とは、ゲーム装置２００Ａ内に構成された仮想上の空間であって、ゲームに用いられる空間である。なお、仮想空間は、ゲーム装置２００Ａがインターネットを介して接続された図示されないサーバに構築されていてもよい。

【0062】

ゲーム装置２００Ａは、受け付けた操作入力値に基づいて、ＶＲ用映像データを表示装置Ｓ１に送信し、電気刺激データを前庭電気刺激装置１００へ送信する。ＶＲ用映像データは、仮想空間内の車Ｃｒ１をユーザＵｒ１に表示するためのデータである。

【0063】

＜実施の形態２における電気刺激データの決定手法＞
以下では、電気刺激データにおける極性および目標値を定める手法について説明する。実施の形態２の例では、ユーザＵｒ１に対して、実空間のロール方向における疑似的な加速度のみを与えることができる。ゲーム装置２００Ａは、仮想空間内の車Ｃｒ１に生じたｘ軸方向における加速度に応じて、電気刺激データの目標値を定める。

【0064】

実施の形態２の例では、仮想空間の車Ｃｒ１のｘ軸方向における加速度は、車Ｃｒ１のハンドルの操作量と、ｙ軸方向に直進する速度とから定められる。車Ｃｒ１のハンドルの操作量とは、十字キーＣｓ１の左右ボタンの操作量であって、たとえば、十字キーＣｓ１の押下が継続される時間である。ゲーム装置２００Ａは、十字キーＣｓ１の押下時間が長い場合、ハンドルの操作量を大きくし、十字キーＣｓ１の押下時間が短い場合、ハンドルの操作量を小さくする。

【0065】

また、ゲーム装置２００Ａは、ボタンＡｂ１の押下時間が長い場合、車Ｃｒ１のｙ軸方向の速度を大きく上昇させ、ボタンＡｂ１の押下時間が短い場合、車Ｃｒ１のｙ軸方向の速度を小さく上昇させる。なお、十字キーＣｓ１の左右ボタンの操作量およびボタンＡｂ１の操作量は、押下時間の長さではなく、キーまたはボタンを押圧する圧力の高さで定められてもよい。

【0066】

車Ｃｒ１が直進している状態から進行方向が傾くことにより、仮想空間内における車Ｃｒ１にはｘ軸方向の加速度が生じる。制御システム１０００Ａでは、進行方向が傾いている方向に対応する電極を陽極とすることによって、ユーザＵｒ１に車Ｃｒ１と一体的に移動しているような感覚を与えることができる。すなわち、制御システム１０００Ａでは、仮想空間内の車Ｃｒ１に生じたｘ軸方向の加速度に応じて、ユーザＵｒ１に対してロール方向の疑似的な加速度を与える。

【0067】

より具体的には、ゲーム装置２００Ａは、進行方向が傾く方向に応じて電気刺激データに含ませる極性を変化させる。たとえば、ゲーム装置２００Ａは、ｘ軸の正方向側に進行方向が傾く方向で加速度が発生する場合、電極Ｅ１が陽極となる極性で電気刺激データを送信する。ゲーム装置２００Ａは、ｘ軸の負方向側に進行方向が傾く方向で加速度が発生する場合、電極Ｅ１が陰極となる極性で電気刺激データを送信する。これにより、制御システム１０００Ａは、仮想空間内における車Ｃｒ１の進行方向の傾きに合わせた方向の疑似的な加速度をユーザＵｒ１に与えることができる。

【0068】

続いて、電気刺激データに含まれる目標値の決定手法について、図７を用いて説明する。目標値は、ｘ軸方向の加速度の大きさに基づいて定められる。図７は、ｘ軸方向の加速度を定める例を説明するための表である。上述したゲーム装置２００Ａでは、車Ｃｒ１のｘ軸方向への操作量と、仮想空間内での車Ｃｒ１のｙ軸方向の速度（ｋｍ／ｈ）とに基づいて、車Ｃｒ１のｘ軸方向に加わる加速度を定めている。言い換えれば、ゲーム装置２００Ａは、十字キーＣｓ１の操作量と、ボタンＡｂ１の操作量とに基づいて車Ｃｒ１に生じるｘ軸方向の加速度を定める。

【0069】

図７には、車Ｃｒ１のｙ軸方向の速度、および車Ｃｒ１のハンドルの操作量ごとに生じる加速度の大きさが示されている。図７に示される表の上欄には、車Ｃｒ１が止まっている状態（速度がゼロ）と、車Ｃｒ１が速度Ｖ１で走行している状態と、車Ｃｒ１が速度Ｖ２で走行している状態とが示されている。速度Ｖ２は、速度Ｖ１よりも速い速度である。

【0070】

図７に示される表の左欄には、ユーザＵｒ１によって十字キーＣｓ１の操作がされていない状態の傾き量（直進状態）と、十字キーＣｓ１が０．５秒間押下されたときの傾き量Ａｍ１と、十字キーＣｓ１が１秒間押下されたときの傾き量Ａｍ２とが示されている。傾き量Ａｍ２は、傾き量Ａｍ１よりも大きい。

【0071】

車Ｃｒ１が止まっている状態において、ユーザＵｒ１によって十字キーＣｓ１が操作されたとき、ハンドルの操作量にかかわらず、車Ｃｒ１にｘ軸方向の加速度は発生しない。また、ユーザＵｒ１の十字キーＣｓ１に操作されていない状態で、車Ｃｒ１が直進を続ける場合、車Ｃｒ１の直進の速度にかかわらず、車Ｃｒ１にｘ軸方向の加速度は発生しない。

【0072】

車Ｃｒ１が速度Ｖ１で直進中に、傾き量Ａｍ１で車Ｃｒ１を傾ける操作のがされた場合、ゲーム装置２００Ａは、車Ｃｒ１にｘ軸方向の加速度Ｇ１が発生したと判断する。車Ｃｒ１が速度Ｖ２で直進中に、傾き量Ａｍ１で車Ｃｒ１を傾ける操作がされた場合、ゲーム装置２００Ａは、車Ｃｒ１にｘ軸方向の加速度Ｇ２が発生したと判断する。また、車Ｃｒ１が速度Ｖ１で直進中に、傾き量Ａｍ２で車Ｃｒ１を傾ける操作がされた場合、ゲーム装置２００Ａは、車Ｃｒ１にｘ軸方向の加速度Ｇ２が発生したと判断する。車Ｃｒ１が速度Ｖ２で直進中に、傾き量Ａｍ２で車Ｃｒ１を傾ける操作がされた場合、ゲーム装置２００Ａは、車Ｃｒ１にｘ軸方向の加速度Ｇ３が発生したと判断する。

【0073】

加速度Ｇ１は、加速度Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のうち、最も小さい。加速度Ｇ３は、加速度Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のうち、最も大きい。加速度Ｇ２は、加速度Ｇ１よりも大きく、加速度Ｇ３よりも小さい。

【0074】

ゲーム装置２００Ａは、車Ｃｒ１に生じるｘ軸方向の加速度の大きさが大きければ目標値を高くし、ｘ軸方向の加速度の大きさが小さければ目標値を低くする。すなわち、図７の例においてゲーム装置２００Ａは、ｘ軸方向の加速度の大きさに基づいて目標値を定める。

【0075】

また、ゲーム装置２００Ａは、仮想空間内における車Ｃｒ１の質量に応じて、目標値を補正してもよい。車Ｃｒ１の質量が大きいと、車Ｃｒ１の進行方向が傾きにくくなることから、ゲーム装置２００Ａは、車Ｃｒ１の質量が大きい場合は、ｘ軸方向に生じる加速度を小さくし、車Ｃｒ１の質量が小さい場合は、ｘ軸方向に生じる加速度を大きく補正してもよい。

【0076】

＜ゲーム装置２００Ａにおいて実行されるフローチャート＞
図８は、実施の形態２におけるゲーム装置２００Ａによって実行されるフローチャートである。ゲーム装置２００Ａは、ゲーム起動命令を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ２１０）。ゲーム装置２００Ａは、ゲーム起動命令を受け付けていない場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、ステップＳ２１０の処理を繰り返す。

【0077】

ゲーム装置２００Ａは、ゲーム起動命令を受け付けた場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、レースゲームを開始し、ユーザの操作を検出したか否かを判断する（ステップＳ２２０）。ゲーム装置２００Ａは、ユーザの操作を検出した場合（ステップＳ２２０でＹＥＳ）、操作量に応じて、オブジェクト（車Ｃｒ１）の加速度を更新する（ステップＳ２３０）。すなわち、ゲーム装置２００Ａは、十字キーＣｓ１が押下された場合は傾き量を更新し、ボタンＡｂ１が押下された場合は速度を更新する（ステップＳ２３０）。その後、ゲーム装置２００Ａは、オブジェクトに発生しているｘ軸方向の加速度を取得する（ステップＳ２４０）。

【0078】

ゲーム装置２００Ａは、ユーザの操作が検出されなかった場合（ステップＳ２２０でＮＯ）、オブジェクトに発生しているｘ軸方向の加速度を取得する（ステップＳ２４０）。ゲーム装置２００Ａは、オブジェクトに生じるｘ軸方向の加速度に基づいて目標値を決定し、電気刺激データとして前庭電気刺激装置１００に出力する（ステップＳ２５０）。ゲーム装置２００Ａは、ゲーム終了命令を受け付けた否かを判断する（ステップＳ２６０）。ゲーム終了命令を受け付けていない場合（ステップＳ２６０でＮＯ）、ゲーム装置２００Ａは、処理をステップＳ２２０へと戻す。ゲーム終了命令を受け付けた場合（ステップＳ２６０でＹＥＳ）、ゲーム装置２００Ａは、処理を終了する。

【0079】

このように、実施の形態２のゲーム装置２００Ａは、車Ｃｒ１の速度、車Ｃｒ１の進行方向の傾き、および車Ｃｒ１の質量に応じて、電気刺激データを定めることができる。これにより、実施の形態２のゲーム装置２００Ａでは、仮想空間内の車Ｃｒ１の動作に合わせた疑似的な加速度をユーザＵｒ１に与えることができる。また、ゲーム装置２００Ａは、ユーザＵｒ１の操作に基づいて、車Ｃｒ１の速度と、車Ｃｒ１のハンドルの操作量をリアルタイムで変化させる。これにより、実施の形態２のゲーム装置２００Ａでは、ゲームの進行内容に合わせてインタラクティブにユーザＵｒ１の前庭に電気刺激を与えることができる。

【0080】

＜変形例＞
実施の形態２では、仮想空間内において仮想空間内において、車Ｃｒ１に生じたｘ軸方向の加速度に基づいて電気刺激データが出力される例について説明した。変形例では、疑似加速度を与える前に予備的に逆極性の疑似加速度を与え、ユーザが知覚する疑似加速度の大きさを、実際の大きさよりも大きいものとして知覚させるす例を説明する。

【0081】

図９は、予備的な疑似加速度を与える条件を説明するための図である。図９には、レースゲームのコースＫ１上を走行する車Ｃｒ１を俯瞰したときの図が示されている。コースＫ１は、右カーブＣｕ１を有する。チェックポイントＣｐ１は、コースＫ１上において、右カーブＣｕ１の前に配置されている。すなわち、チェックポイントＣｐ１は、チェックポイントＣｐ１を越えた先に右カーブＣｕ１が存在することを示している。右カーブＣｕ１では、車Ｃｒ１は、右に曲がる必要がある。そのため、車Ｃｒ１が右カーブＣｕ１の走行中に、ユーザＵｒ１には、Ｘ軸の正方向に対して傾くロール方向の疑似加速度が与えられる。

【0082】

仮想空間内において、車Ｃｒ１は、疑似加速度がユーザに与えられる前にチェックポイントＣｐ１に到達する。ゲーム装置２００Ａは、チェックポイントＣｐ１に車Ｃｒ１が到達したことに基づいて、Ｘ軸の負方向（左方向）に対して傾くロール方向の予備的な疑似加速度をユーザに与えるように電気刺激データを出力する。チェックポイントＣｐ１におけるＸ軸の負方向に対して傾くロール方向の予備的な疑似加速度の大きさは、右カーブＣｕ１におけるＸ軸の正方向に対して傾くロール方向の疑似加速度の大きさよりも小さい。

【0083】

図１０は、変形例における前庭電気刺激装置１００による電流印加の一例を示す図である。前庭電気刺激装置１００は、Ｘ軸の負方に対して傾けるロール方向の予備的な疑似加速度に対応する電気刺激データを受信したことに基づいて、タイミングＴｍ２１から電流の印加を開始する。予備的な疑似加速度に対応する電気刺激データによる電流値は、タイミングＴｍ２２で目標値Ｉ２に到達する。その後、前庭電気刺激装置１００は、タイミングＴｍ２３で電流の印加が終了する。

【0084】

車Ｃｒ１がチェックポイントＣｐ１を通過して、右カーブＣｕ１に進入することによってＸ軸の正方向（右方向）に対して傾くロール方向の疑似加速度がタイミングＴｍ２３にて発生する。すなわち、前庭電気刺激装置１００は、車Ｃｒ１が右カーブＣｕ１に到達したことにより、タイミングＴｍ２３から電流の印加を開始する。右カーブＣｕ１への進入による疑似加速度に対応する電気刺激データによる電流値は、タイミングＴｍ２４で目標値Ｉ１に到達する。その後、前庭電気刺激装置１００は、タイミングＴｍ２５で電流の印加を終了する。図１０においても、期間Ｄｒ２２は、期間Ｄｒ２１よりも長く、期間Ｄｒ２４は、期間Ｄｒ２３よりも長い。

【0085】

このように、ゲーム装置２００Ａは、仮想空間内におけるチェックポイントＣｐ１に車Ｃｒ１が到達したときにＸ軸の負方向の加速度に対応する極性で、図１０に示される目標値Ｉ２を含む電気刺激データを出力する。ゲーム装置２００Ａは、目標値Ｉ２を含む電気刺激データを出力した後に、Ｘ軸の正方向の加速度に対応する極性で、図１０に示される目標値Ｉ１を含む電気刺激データを出力する。

【0086】

これにより、変形例１の制御システム１０００Ａでは、逆極性の予備的な疑似加速度を与えることで、その後に発生する疑似加速度の大きさを、より大きくユーザに知覚させることができる。すなわち、変形例１では、ユーザが知覚する疑似加速度の大きさを、実際の大きさよりも大きいものであるように知覚させることができる。なお、チェックポイントＣｐ１は、本開示における「所定領域」に対応し得る。Ｘ軸の負方向は、本開示における「第１方向」に対応し得る。Ｘ軸の正方向は、本開示における「第２方向」に対応し得る。

【0087】

なお、実施の形態２では、ゲーム装置２００Ａと、前庭電気刺激装置１００と、表示装置Ｓ１とが別体として設けられる例について説明した。しかしながら、ゲーム装置２００Ａと、前庭電気刺激装置１００と、表示装置Ｓ１とは、一体として１つの筐体内に格納されていてもよい。すなわち、ヘッドマウントディスプレイである表示装置Ｓ１内部に、ゲーム装置２００Ａと、前庭電気刺激装置１００とが格納されてもよい。

【0088】

また、ゲーム装置２００Ａと、前庭電気刺激装置１００とが一体として１つの筐体内に格納され、表示装置Ｓ１が別体であってもよい。また、表示装置Ｓ１は、ヘッドマウントディスプレイに限られず、たとえば、スマートグラスであってもよいし、タブレット端末、ホログラムを用いた表示装置であってもよい。

【0089】

また、図７では、ｙ軸方向の速度と、傾き量とからｘ軸方向の加速度とを算出する例を説明した。しかしながら、制御回路１１０は、仮想空間内におけるオブジェクトの角速度に応じて目標値を定めてもよい。すなわち、ゲーム装置２００Ａは、大きい角速度で右回転していると判断する場合、ユーザＵｒ１を右に傾ける極性で目標値が大きくなるように定める。一方で、ゲーム装置２００Ａは、小さい角速度で右回転していると判断する場合、ユーザＵｒ１を右に傾ける極性で目標値が小さいなるように定める。さらに、ゲーム装置２００Ａは、角速度に加えて、ｙ軸方向への速度を考慮して、目標値を補正してもよい。たとえば、ゲーム装置２００Ａは、角速度が小さい場合であっても、ｙ軸方向への速度が大きい場合は目標値が大きくなるように補正してもよい。

【0090】

＜疑似的な加速度感覚の方向＞
上述では、ユーザＵｒ１の両耳の後ろ側に各電極が配置されることによって、ロール方向の加速度感覚がユーザＵｒ１に与えられる例について説明した。しかしながら、ユーザＵｒ１に与えられる加速度感覚の方向は、ロール方向に限られず、ピッチ方向またはヨー方向であってもよい。以下では、電極の配置、個数を実施の形態１の例から変更して、ピッチ方向、ヨー方向の加速度感覚を与える例を説明する。

【0091】

図１１は、ピッチ方向の加速度感覚が与えられる例を説明するための図である。図１１では、右耳から右眼窩を通過することで右の前庭を刺激する電流と、左耳から左眼窩を通過することで左の前庭を刺激する電流との２つの電流を流す例を説明する。図１１の例では、前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ１，Ｅ２に加えて、電極Ｅ３，Ｅ４を有する。

【0092】

図１１に示されているように、電極Ｅ１は、左耳Ｅｒ２の後方に装着されている。電極Ｅ３は、右耳Ｅｒ１の後方に装着されている。すなわち、電極Ｅ１，Ｅ３は、ユーザＵｒ１の頭部Ｈ１における両側の側頭部にそれぞれ配置されている。電極Ｅ２は、左眼窩部の上部に装着されている。電極Ｅ４は、右眼窩部の上部に装着されている。すなわち、電極Ｅ２，Ｅ４は、ユーザＵｒ１の頭部Ｈ１における前頭部に配置されている。

【0093】

前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間に電流を印加し、電極Ｅ３と電極Ｅ４との間に電流を印加する。すなわち、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間に電流が流れ、電極Ｅ３と電極Ｅ４との間に電流が流れる。図１１の例では、前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ１および電極Ｅ３が陽極となる極性で電流を印加する。

【0094】

このような方向で電流を印加することで、図１１に示されるように、ユーザＵｒ１は、疑似的なピッチ方向の加速度Ａｃ２が生じたような感覚を有する。前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ２，Ｅ４が陽極となるように電流を印加することにより、加速度Ａｃ２と逆向きのピッチ方向における疑似的な加速度をユーザＵｒ１に与えることができる。

【0095】

図１２は、ヨー方向の加速度感覚が与えられる例を説明するための図である。図１２における各電極の配置は、図１１の各電極の配置と同様である。図１２の例では、前庭電気刺激装置１００は、図１１と異なり、電極Ｅ１，Ｅ４が陽極となる極性で電流を印加している。これにより、前庭電気刺激装置１００は、図１２に示されるような疑似的なヨー方向の加速度Ａｃ３が生じたような感覚をユーザＵｒ１に与えることができる。

【0096】

具体的には、ユーザＵｒ１は、頭部Ｈ１がＺ軸回りに左回転するような感覚を有する。前庭電気刺激装置１００は、電極Ｅ２，Ｅ３が陽極となる極性で電流を印加することにより、加速度Ａｃ３と逆向きのヨー方向における疑似的な加速度感覚をユーザＵｒ１に与えることができる。この場合、ユーザＵｒ１は、頭部Ｈ１がＺ軸回りに右回転するような感覚を有する。

【0097】

このように、前庭電気刺激装置１００は、電極の個数、配置、極性を変更することによって、ユーザＵｒ１にロール方向、ピッチ方向、ヨー方向の加速度を与えることができる。なお、実施の形態２のゲーム装置では、仮想空間内の車Ｃｒ１に生じる加速度の方向に応じて、ユーザＵｒ１に加速度感覚が与えられる事説明したが、仮想空間内の車Ｃｒ１に生じる加速度の方向と、ユーザＵｒ１に与えられる加速度感覚の方向は対応しなくともよい。

【0098】

具体的には、制御システム１０００Ａでは、仮想空間内の車Ｃｒ１に生じたｘ軸方向の加速度に応じて、ユーザＵｒ１に対して、ロール方向ではなくピッチ方向またヨー方向の疑似的な加速度感覚を与えてもよい。また、制御システム１０００Ａでは、仮想空間内の車Ｃｒ１に生じたｚ軸方向またはｙ軸方向の加速度に応じて、ユーザＵｒ１に対してロール方向の疑似的な加速度感覚を与えてもよい。

【0099】

＜付記１＞
ユーザの前庭に電流を印加する第１電極および第２電極と、
第１電極と第２電極との間の電流の目標値を受け付ける入力部と、
入力部が受け付けた目標値に応じた電流を第１電極および第２電極に印加する制御回路とを備え、
制御回路は、
目標値に応じた電流の印加を開始したときから第１期間に亘って電流値を変化させて、第１電極と第２電極との間の電流値を目標値に到達させ、
第１電極と第２電極との間の電流値が目標値に到達した状態から第２期間に亘って電流値を変化させて、目標値に応じた電流の印加を停止し、
第２期間は、第１期間よりも長い期間である、前庭電気刺激装置。

【0100】

＜付記２＞
制御回路は、予め設定される電流の変化率を用いて、入力部が受け付けた目標値から第１期間および第２期間を定める、付記１に記載の前庭電気刺激装置。

【0101】

＜付記３＞
制御回路は、第１電極と第２電極との間の電流値を予め定められた上限閾値以下となるように制御する、付記１または付記２に記載の前庭電気刺激装置。

【0102】

＜付記４＞
第１期間は、０．１秒以上であって０．３秒未満の期間である、付記１から付記３のいずれか１つに記載の前庭電気刺激装置。

【0103】

＜付記５＞
第２期間は、０．３秒以上であって２．０秒以下の期間である、付記１から付記４のいずれか１つに記載の前庭電気刺激装置。

【0104】

＜付記６＞
付記１から付記５のいずれか１つに記載の前庭電気刺激装置と、
前庭電気刺激装置と接続される外部装置と、を備える制御システムであって、
入力部は、目標値に加えて、第１電極と第２電極との間の電流の極性を受け付け、
外部装置は、
ユーザの操作を受け付ける操作部と、
ユーザに対して画像を表示する表示装置と、
操作部で受け付けた操作入力値に応じて、仮想空間内におけるオブジェクトの動作する画像を表示装置に表示させる制御部とを備え、
制御部は、
仮想空間内でのオブジェクトの動作に基づいて前庭電気刺激装置に出力する目標値および極性を定める、制御システム。

【0105】

＜付記７＞
制御部は、仮想空間内におけるオブジェクトの速度に基づいて目標値を定める、付記６に記載の制御システム。

【0106】

＜付記８＞
制御部は、仮想空間内におけるオブジェクトの質量を予め設定し、オブジェクトの質量に応じて目標値を補正する、付記６または付記７に記載の制御システム。

【0107】

＜付記９＞
制御部は、仮想空間内でのオブジェクトの動作に基づいて定めた目標値および極性を前庭電気刺激装置に出力する前に、逆極性の電流を前庭電気刺激装置に出力する、付記６から付記８のいずれか１つに記載の制御システム。

【0108】

＜付記１０＞
表示装置は、ユーザの頭部に取り付けられるヘッドマウントディスプレイである、付記６～付記９のいずれか１つに記載の制御システム。

【0109】

＜付記１１＞
前庭電気刺激装置に用いられるコンピュータで実行される制御方法であって、
前庭電気刺激装置は、
ユーザの前庭に電流を印加する第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の電流の目標値を受け付ける入力部と、
入力部が受け付けた目標値に応じた電流を第１電極および第２電極に印加する制御回路とを備え、
制御方法は、
目標値に応じた電流の印加を開始したときから第１期間に亘って電流値を変化させて、第１電極と第２電極との間の電流値を目標値に到達させるステップと、
第１電極と第２電極との間の電流値が目標値に到達した状態から第２期間に亘って電流値を変化させて、目標値に応じた電流の印加を停止させるステップとを備え、
第２期間は、第１期間よりも長い期間である、制御方法。

【0110】

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、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。

【符号の説明】

【0111】

１００ 前庭電気刺激装置、１１０ 制御回路、１３０，２３０ 出力インターフェース、１４０，２４０ 入力インターフェース、２００ 映像装置、２００Ａ ゲーム装置、２１０ 制御部、２２０ 記憶部、１０００，１０００Ａ 制御システム、Ａｂ１ ボタン、Ａｃ１，Ｇ１～Ｇ３ 加速度、Ａｍ１，Ａｍ２ 傾き量、Ｃｐ１ チェックポイント、Ｃｒ１ 車、Ｃｓ１ 十字キー、Ｃｔ１ コントローラ、Ｃｕ１ 右カーブ、Ｄ１ 右方向、Ｄｒ１，Ｄｒ２，Ｄｒ１Ｚ，Ｄｒ２１～Ｄｒ２４ 期間、Ｅ１，Ｅ２ 電極、Ｅｒ１ 右耳Ｅｒ１ 左耳、Ｈ１ 頭部、Ｉ１，Ｉ２ 目標値、Ｋ１ コース、Ｌｎ１，Ｌｎ１Ｚ 線、Ｎ１ 鼻、Ｓ１ 表示装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】