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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-01
(45)【発行日】2024-07-09
(54)【発明の名称】仮想現実シミュレータ及び仮想現実シミュレーションプログラム
(51)【国際特許分類】
G06T 19/00 20110101AFI20240702BHJP
H04N 13/366 20180101ALI20240702BHJP
H04N 13/363 20180101ALI20240702BHJP
【ＦＩ】
G06T19/00 300B
H04N13/366
H04N13/363
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021115016
(22)【出願日】2021-07-12
(65)【公開番号】P2023011265
(43)【公開日】2023-01-24
【審査請求日】2023-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003199
【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】舩造 美奈
(72)【発明者】
【氏名】加来 航
【審査官】鈴木 肇
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－２２９７６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０３０１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１２０２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５１４８４２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｔ ３／０８
Ｇ０６Ｔ １５／０４
Ｇ０６Ｔ １９／００ － １９／２０
Ｈ０４Ｎ １３／３０ － １３／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
１又は複数のプロセッサと、仮想空間の構成を示す仮想空間構成情報を格納する１又は複数の記憶装置と
を備え、
前記１又は複数のプロセッサは、
実空間におけるユーザの頭部の位置である実ユーザ位置の情報を取得する処理と、
前記実ユーザ位置に対応付けられた前記仮想空間内の位置である仮想ユーザ位置を取得する処理と、
前記仮想空間構成情報に基づいて、前記仮想空間内の前記仮想ユーザ位置に配置されたカメラによって前記仮想空間を撮像して仮想空間画像を取得する撮像処理と、
前記実空間において前記ユーザから離れた位置に設置され、且つ、前記ユーザと一体的に動かない湾曲画面に、前記仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と
を行うように構成され、
仮想画面位置は、前記湾曲画面の設置位置に対応付けられた前記仮想空間内の位置であり、
前記撮像処理は、
前記仮想ユーザ位置に配置された第１カメラによって前記仮想空間を撮像して、第１仮想空間画像を取得する第１撮像処理と、
前記仮想画面位置に配置され、且つ、前記湾曲画面と逆方向に湾曲した逆湾曲画面に、前記第１仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と、
前記仮想ユーザ位置に配置された第２カメラによって前記逆湾曲画面上の前記第１仮想空間画像を撮像して、第２仮想空間画像を取得する第２撮像処理と、
前記第２仮想空間画像を、前記湾曲画面に投影あるいは表示される前記仮想空間画像として設定する処理と
を含む
仮想現実シミュレータ。
【請求項2】
請求項１に記載の仮想現実シミュレータであって、前記第１撮像処理は、更に、前記仮想ユーザ位置から水平方向に消失点が存在するように前記第１仮想空間画像を取得する処理を含み、
前記第２撮像処理は、更に、前記仮想ユーザ位置から水平方向に消失点が存在するように前記第２仮想空間画像を取得する処理を含む
仮想現実シミュレータ。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の仮想現実シミュレータであって、前記第１撮像処理は、更に、前記湾曲画面の全体が前記第１カメラの視野範囲の中に収まるように前記第１カメラのレンズをシフトさせる処理を含み、
前記第２撮像処理は、更に、前記湾曲画面の全体が前記第２カメラの視野範囲の中に収まるように前記第２カメラのレンズをシフトさせる処理を含む
仮想現実シミュレータ。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の仮想現実シミュレータであって、前記第１撮像処理は、更に、前記実ユーザ位置と前記湾曲画面との間の距離に相当する遠近感がキャンセルされるように前記第１カメラの焦点距離を調整する処理を含み、
前記第２撮像処理は、更に、前記実ユーザ位置と前記湾曲画面との間の距離に相当する遠近感がキャンセルされるように前記第２カメラの焦点距離を調整する処理を含む
仮想現実シミュレータ。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の仮想現実シミュレータであって、前記１又は複数のプロセッサは、
前記実ユーザ位置の過去の履歴に基づいて、未来の前記実ユーザ位置を予測し、
未来の前記実ユーザ位置に対応付けられた未来の前記仮想ユーザ位置に基づいて、前記撮像処理を行う
仮想現実シミュレータ。
【請求項6】
コンピュータにより実行され、仮想現実シミュレーションを行う仮想現実シミュレーションプログラムであって、実空間におけるユーザの頭部の位置である実ユーザ位置の情報を取得する処理と、
前記実ユーザ位置に対応付けられた仮想空間内の位置である仮想ユーザ位置を取得する処理と、
前記仮想空間の構成を示す仮想空間構成情報に基づいて、前記仮想空間内の前記仮想ユーザ位置に配置されたカメラによって前記仮想空間を撮像して仮想空間画像を取得する撮像処理と、
前記実空間において前記ユーザから離れた位置に設置され、且つ、前記ユーザと一体的に動かない湾曲画面に、前記仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と
を前記コンピュータに実行させ、
仮想画面位置は、前記湾曲画面の設置位置に対応付けられた前記仮想空間内の位置であり、
前記撮像処理は、
前記仮想ユーザ位置に配置された第１カメラによって前記仮想空間を撮像して、第１仮想空間画像を取得する第１撮像処理と、
前記仮想画面位置に配置され、且つ、前記湾曲画面と逆方向に湾曲した逆湾曲画面に、前記第１仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と、
前記仮想ユーザ位置に配置された第２カメラによって前記逆湾曲画面上の前記第１仮想空間画像を撮像して、第２仮想空間画像を取得する第２撮像処理と、
前記第２仮想空間画像を、前記湾曲画面に投影あるいは表示される前記仮想空間画像として設定する処理と
を含む
仮想現実シミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、仮想現実（VR: Virtual Reality）シミュレーションに関する。特に、本開示は、ウェアレスＶＲシミュレーションに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、非平面の表示面に３次元画像を表示する３次元画像表示装置を開示している。３次元画像表示装置は、非平面の表示面の仕様に基づいて、３次元画像を平面の仮想表示面に表示した場合と同様に立体視されるように視点を補正する。そして、３次元画像表示装置は、補正された画像を、非平面の表示面に表示する。
【0003】
本開示の技術分野における出願時の技術レベルを示す文献として、特許文献２及び特許文献３も挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－０３０１５２号公報
【文献】特開２０２０－１２０２３６号公報
【文献】特開２００６－２２９７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ユーザがヘッドマウントディスプレイ等のＶＲ機器を装着することなくＶＲを体験することができる「ウェアレスＶＲシミュレーション」について考える。ウェアレスＶＲシミュレーションの場合、ユーザから離れた位置に画面が設置され、その画面に仮想世界（仮想空間）の画像が描画される。このようなウェアレスＶＲシミュレーションにおいてユーザが感じる違和感をなるべく抑制することが望まれる。特に、画面が湾曲している場合においても違和感を抑制することが望まれる。
【0006】
本開示の１つの目的は、湾曲画面を用いたウェアレスＶＲシミュレーションにおいて、ユーザが感じる違和感を抑制することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第１の観点は、仮想現実シミュレータに関連する。
仮想現実シミュレータは、
１又は複数のプロセッサと、
仮想空間の構成を示す仮想空間構成情報を格納する１又は複数の記憶装置と
を備える。
１又は複数のプロセッサは、
実空間におけるユーザの頭部の位置である実ユーザ位置の情報を取得する処理と、
実ユーザ位置に対応付けられた仮想空間内の位置である仮想ユーザ位置を取得する処理と、
仮想空間構成情報に基づいて、仮想空間内の仮想ユーザ位置に配置されたカメラによって仮想空間を撮像して仮想空間画像を取得する撮像処理と、
実空間においてユーザから離れた位置に設置され、且つ、ユーザと一体的に動かない湾曲画面に、仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と
を行うように構成される。
仮想画面位置は、湾曲画面の設置位置に対応付けられた仮想空間内の位置である。
上記の撮像処理は、
仮想ユーザ位置に配置された第１カメラによって仮想空間を撮像して、第１仮想空間画像を取得する第１撮像処理と、
仮想画面位置に配置され、且つ、湾曲画面と逆方向に湾曲した逆湾曲画面に、第１仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と、
仮想ユーザ位置に配置された第２カメラによって逆湾曲画面上の第１仮想空間画像を撮像して、第２仮想空間画像を取得する第２撮像処理と、
第２仮想空間画像を、湾曲画面に投影あるいは表示される仮想空間画像として設定する処理と
を含む。
仮想現実シミュレータは、
１又は複数のプロセッサと、
仮想空間の構成を示す仮想空間構成情報を格納する１又は複数の記憶装置と
を備える。
１又は複数のプロセッサは、
実空間におけるユーザの頭部の位置である実ユーザ位置の情報を取得する処理と、
実ユーザ位置に対応付けられた仮想空間内の位置である仮想ユーザ位置を取得する処理と、
仮想空間構成情報に基づいて、仮想空間内の仮想ユーザ位置に配置されたカメラによって仮想空間を撮像して仮想空間画像を取得する撮像処理と、
実空間においてユーザから離れた位置に設置され、且つ、ユーザと一体的に動かない湾曲画面に、仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と
を行うように構成される。
仮想画面位置は、湾曲画面の設置位置に対応付けられた仮想空間内の位置である。
上記の撮像処理は、
仮想ユーザ位置に配置された第１カメラによって仮想空間を撮像して、第１仮想空間画像を取得する第１撮像処理と、
仮想画面位置に配置され、且つ、湾曲画面と逆方向に湾曲した逆湾曲画面に、第１仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と、
仮想ユーザ位置に配置された第２カメラによって逆湾曲画面上の第１仮想空間画像を撮像して、第２仮想空間画像を取得する第２撮像処理と、
第２仮想空間画像を、湾曲画面に投影あるいは表示される仮想空間画像として設定する処理と
を含む。
【0008】
第２の観点は、コンピュータにより実行され、仮想現実シミュレーションを行う仮想現実シミュレーションプログラムに関連する。
仮想現実シミュレーションプログラムは、
実空間におけるユーザの頭部の位置である実ユーザ位置の情報を取得する処理と、
実ユーザ位置に対応付けられた仮想空間内の位置である仮想ユーザ位置を取得する処理と、
仮想空間の構成を示す仮想空間構成情報に基づいて、仮想空間内の仮想ユーザ位置に配置されたカメラによって仮想空間を撮像して仮想空間画像を取得する撮像処理と、
実空間においてユーザから離れた位置に設置され、且つ、ユーザと一体的に動かない湾曲画面に、仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と
をコンピュータに実行させる。
仮想画面位置は、湾曲画面の設置位置に対応付けられた仮想空間内の位置である。
上記の撮像処理は、
仮想ユーザ位置に配置された第１カメラによって仮想空間を撮像して、第１仮想空間画像を取得する第１撮像処理と、
仮想画面位置に配置され、且つ、湾曲画面と逆方向に湾曲した逆湾曲画面に、第１仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と、
仮想ユーザ位置に配置された第２カメラによって逆湾曲画面上の第１仮想空間画像を撮像して、第２仮想空間画像を取得する第２撮像処理と、
第２仮想空間画像を、湾曲画面に投影あるいは表示される仮想空間画像として設定する処理と
を含む。
仮想現実シミュレーションプログラムは、
実空間におけるユーザの頭部の位置である実ユーザ位置の情報を取得する処理と、
実ユーザ位置に対応付けられた仮想空間内の位置である仮想ユーザ位置を取得する処理と、
仮想空間の構成を示す仮想空間構成情報に基づいて、仮想空間内の仮想ユーザ位置に配置されたカメラによって仮想空間を撮像して仮想空間画像を取得する撮像処理と、
実空間においてユーザから離れた位置に設置され、且つ、ユーザと一体的に動かない湾曲画面に、仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と
をコンピュータに実行させる。
仮想画面位置は、湾曲画面の設置位置に対応付けられた仮想空間内の位置である。
上記の撮像処理は、
仮想ユーザ位置に配置された第１カメラによって仮想空間を撮像して、第１仮想空間画像を取得する第１撮像処理と、
仮想画面位置に配置され、且つ、湾曲画面と逆方向に湾曲した逆湾曲画面に、第１仮想空間画像を投影あるいは表示する処理と、
仮想ユーザ位置に配置された第２カメラによって逆湾曲画面上の第１仮想空間画像を撮像して、第２仮想空間画像を取得する第２撮像処理と、
第２仮想空間画像を、湾曲画面に投影あるいは表示される仮想空間画像として設定する処理と
を含む。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、ウェアレスＶＲシミュレーションにおいてユーザが感じる違和感を抑制することが可能となる。特に、画面が湾曲している場合においても違和感を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の実施の形態に係るウェアレスＶＲシミュレーションの概要を説明するための概念図である。
【図2】本開示の実施の形態に係るウェアレスＶＲシミュレーションの概要を説明するための概念図である。
【図3】本開示の実施の形態に係るＶＲシミュレータの構成例を示すブロック図である。
【図4】本開示の実施の形態に係るＶＲシミュレータの機能構成例を示すブロック図である。
【図5】本開示の実施の形態に係るＶＲシミュレータによる処理を示すフローチャートである。
【図6】本開示の実施の形態に係る仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）を説明するための概念図である。
【図7】本開示の実施の形態に係る仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第１の特徴を説明するための概念図である。
【図8】本開示の実施の形態に係る仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第２の特徴を説明するための概念図である。
【図9】本開示の実施の形態に係る仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第３の特徴を説明するための概念図である。
【図10】本開示の実施の形態の変形例を説明するためのブロック図である。
【図11】本開示の実施の形態に係る湾曲画面の一例を示す概念図である。
【図12】本開示の実施の形態に係る湾曲画面の場合の仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）を示すフローチャートである。
【図13】本開示の実施の形態に係る湾曲画面の場合の仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）を説明するための概念図である。
【図14】本開示の実施の形態に係る湾曲画面の場合の仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）を説明するための概念図である。
【図15】本開示の実施の形態に係る湾曲画面の場合の仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）を説明するための概念図である。
【図16】本開示の実施の形態に係る湾曲画面に描画される仮想空間画像を説明するための概念図である。
【図17】本開示の実施の形態に係る逆湾曲画面の変形例を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
添付図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。
【0012】
１．ウェアレスＶＲシミュレーションの概要
図１は、本実施の形態に係るウェアレスＶＲ（Virtual Reality）シミュレーションの概要を説明するための概念図である。ウェアレスＶＲシミュレーションでは、ユーザ１は、ヘッドマウントディスプレイ等のＶＲ機器を装着することなくＶＲを体験することができる。
図１は、本実施の形態に係るウェアレスＶＲ（Virtual Reality）シミュレーションの概要を説明するための概念図である。ウェアレスＶＲシミュレーションでは、ユーザ１は、ヘッドマウントディスプレイ等のＶＲ機器を装着することなくＶＲを体験することができる。
【0013】
より詳細には、ユーザ１から離れた位置に、少なくとも一つの画面（screen）４が設置される。ヘッドマウントディスプレイの場合とは異なり、画面４は、ユーザ１から独立しており、ユーザ１と一体的には動かない。画面４の位置は固定されていてもよい。画面４は、地面に垂直に設置されてもよい。ユーザ１の周囲に複数の画面４が設置されていてもよい。複数の画面４は切れ目なく連続的に配置されていてもよい。図１に示される例では、複数の画面４が、地面に垂直に設置されており、且つ、互いに直交するように切れ目なく連続的に配置されている。画面４はユーザ１より大きくてもよい。画面４は、例えば、ＶＲ体験ルームに設置される。
【0014】
このようにユーザ１から離れた画面４に、仮想世界（仮想空間）の画像が描画される。例えば、画面４から離れた位置にプロジェクタが設置され、プロジェクタから画面４に画像が投影される。他の例として、画面４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置の画面であってもよい。その場合、表示装置の画面４に画像が表示される。以下の説明において、「画面４に画像を描画する」とは、画面４に画像を投影あるいは表示することを意味する。
【0015】
このようなウェアレスＶＲシミュレーションにおいて、ユーザ１が感じる違和感をなるべく抑制することが望まれる。例えば、仮想世界には物体ＯＢＪが存在する。その物体ＯＢＪがユーザ１の位置から違和感なく見えるように、その物体ＯＢＪを画面４に描画することが望まれる。違和感が少ないとは、例えば、画面４に描画される物体ＯＢＪの画像の歪みが少ないことを意味する。他の例として、違和感が少ないとは、画面４に描画される物体ＯＢＪの距離感が現実に近いことを意味する。後述されるように、本実施の形態は、ウェアレスＶＲシミュレーションにおいてユーザ１が感じる違和感を抑制することができる技術を提供する。
【0016】
図２を参照して、本実施の形態において用いられる主な用語について説明する。
【0017】
「実空間ＳＰｒ」は、ユーザ１及び画面４が実際に存在する空間である。実空間ＳＰｒにおいて、少なくとも１つの画面４がユーザ１から離れて設置される。
【0018】
「実空間座標系（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）」は、実空間ＳＰｒを規定する座標系である。実空間座標系の原点は、実空間ＳＰｒ内の任意の位置に設定される。Ｘｒ軸、Ｙｒ軸、Ｚｒ軸は互いに直交している。Ｘｒ軸及びＹｒ軸は水平方向を表し、Ｚｒ軸は鉛直方向を表している。
【0019】
「実ユーザ位置Ｕｒ」は、実空間ＳＰｒ（すなわち、実空間座標系）におけるユーザ１の位置である。より詳細には、実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の頭部の位置である。例えば、実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の目の位置である。実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の両目の中心位置であってもよい。
【0020】
「仮想空間ＳＰｖ」は、ＶＲシミュレーションの対象である仮想世界の空間である。仮想世界は任意である。例えば、仮想世界は、一つの街である。他の例として、仮想世界は、ゲームの世界であってもよい。
【0021】
「仮想空間座標系（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）」は、仮想空間ＳＰｖを規定する座標系である。仮想空間座標系の原点は、仮想空間ＳＰｖ内の任意の位置に設定される。Ｘｖ軸、Ｙｖ軸、Ｚｖ軸は互いに直交している。Ｘｖ軸及びＹｖ軸は水平方向を表し、Ｚｖ軸は鉛直方向を表している。
【0022】
「仮想ユーザ位置Ｕｖ」は、仮想空間ＳＰｖ（すなわち、仮想空間座標系）におけるユーザ１の位置である。
【0023】
実空間座標系（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と仮想空間座標系（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）は、あらかじめ互いに対応付けられる。よって、実空間座標系と仮想空間座標系との間の座標変換が可能である。つまり、実空間座標系における任意の位置を、仮想空間座標系における対応する位置に変換することが可能である。逆に、仮想空間座標系における任意の位置を、実空間座標系における対応する位置に変換することも可能である。例えば、実ユーザ位置Ｕｒを、対応する仮想ユーザ位置Ｕｖに変換することが可能である。他の例として、実空間ＳＰｒにおける画面４の位置を、仮想空間ＳＰｖにおける対応する位置に変換することが可能である。更に他の例として、仮想空間ＳＰｖにおける物体ＯＢＪの位置を、実空間ＳＰｒにおける対応する位置に変換することも可能である。
【0024】
「ＶＲシミュレータ１０」は、本実施の形態に係るウェアレスＶＲシミュレーションを実現するシミュレータである。ＶＲシミュレータ１０は、実空間ＳＰｒに存在する。以下、本実施の形態に係るＶＲシミュレータ１０について詳しく説明する。
【0025】
２．ＶＲシミュレータ
２－１．ＶＲシミュレータの構成例
図３は、本実施の形態に係るＶＲシミュレータ１０の構成例を示すブロック図である。ＶＲシミュレータ１０は、センサ２０、情報処理装置３０、及び描画装置４０を含んでいる。
２－１．ＶＲシミュレータの構成例
図３は、本実施の形態に係るＶＲシミュレータ１０の構成例を示すブロック図である。ＶＲシミュレータ１０は、センサ２０、情報処理装置３０、及び描画装置４０を含んでいる。
【0026】
センサ２０は、実ユーザ位置Ｕｒを取得するために用いられる情報を検出する。例えば、センサ２０は、ユーザ１を撮像するカメラである。他の例として、センサ２０は、ユーザ１の頭部に装着される位置センサであってもよい。センサ２０を用いた実ユーザ位置Ｕｒの取得方法の様々な例については後に詳しく説明する。
【0027】
描画装置４０は、画面４に画像を描画する。例えば、描画装置４０は、プロジェクタである。プロジェクタは、画面４から離れた位置に設置され、画面４に画像を投影する。他の例として、描画装置４０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置である。表示装置は、画面４を備えており、自身の画面４に画像を表示する。
【0028】
情報処理装置３０は、各種情報処理を行うコンピュータである。情報処理装置３０は、１又は複数のプロセッサ３１（以下、単にプロセッサ３１と呼ぶ）と１又は複数の記憶装置３２（以下、単に記憶装置３２と呼ぶ）を含んでいる。プロセッサ３１は、各種処理を実行する。例えば、プロセッサ３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでいる。記憶装置３２は、各種情報を格納する。記憶装置３２としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、等が例示される。
【0029】
ＶＲシミュレーションプログラム１００は、ウェアレスＶＲシミュレーションを行うコンピュータプログラムである。情報処理装置３０（プロセッサ３１）がＶＲシミュレーションプログラム１００を実行することにより、本実施の形態に係るウェアレスＶＲシミュレーションが実現される。ＶＲシミュレーションプログラム１００は、記憶装置３２に格納される。ＶＲシミュレーションプログラム１００は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。ＶＲシミュレーションプログラム１００は、ネットワーク経由で提供されてもよい。
【0030】
記憶装置３２には、あらかじめ、座標変換情報２１０、仮想空間構成情報２２０、及び画面情報２３０が格納される。
【0031】
座標変換情報２１０は、実空間座標系（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と仮想空間座標系（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）との間の対応関係を示す（図２参照）。この座標変換情報２１０を用いることにより、実空間座標系と仮想空間座標系との間の座標変換を行うことが可能である。
【0032】
仮想空間構成情報２２０は、仮想空間ＳＰｖの構成（configuration）を示す。より詳細には、仮想空間ＳＰｖには、各種の物体ＯＢＪが存在する。仮想空間構成情報２２０は、仮想空間ＳＰｖ（仮想空間座標系）における各物体ＯＢＪの占有範囲を示す。例えば、仮想空間構成情報２２０は、仮想空間ＳＰｖ（仮想空間座標系）における各物体ＯＢＪの位置、サイズ、及び形状を示す。
【0033】
画面情報２３０は、実空間ＳＰｒに設置される各画面４の情報を示す。より詳細には、画面情報２３０は、実空間ＳＰｒ（実空間座標系）における各画面４の占有範囲を示す。例えば、画面情報２３０は、実空間ＳＰｒ（実空間座標系）における各画面４の位置、サイズ、及び形状を示す。
【0034】
２－２．ＶＲシミュレータによる処理例
図４は、本実施の形態に係るＶＲシミュレータ１０の機能構成例を示すブロック図である。ＶＲシミュレータ１０は、機能ブロックとして、実ユーザ位置取得部１１０、仮想ユーザ位置取得部１２０、仮想空間撮像部１３０、及び描画部１４０を含んでいる。これら機能ブロックは、ＶＲシミュレーションプログラム１００を実行するプロセッサ３１と記憶装置３２との協働により実現される。
図４は、本実施の形態に係るＶＲシミュレータ１０の機能構成例を示すブロック図である。ＶＲシミュレータ１０は、機能ブロックとして、実ユーザ位置取得部１１０、仮想ユーザ位置取得部１２０、仮想空間撮像部１３０、及び描画部１４０を含んでいる。これら機能ブロックは、ＶＲシミュレーションプログラム１００を実行するプロセッサ３１と記憶装置３２との協働により実現される。
【0035】
【0036】
２－２－１．ステップＳ１１０（実ユーザ位置取得処理）
ステップＳ１１０において、実ユーザ位置取得部１１０は、実空間ＳＰｒにおける実ユーザ位置Ｕｒを取得する。上述の通り、実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の頭部の位置である。例えば、実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の目の位置である。実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の両目の中心位置であってもよい。
ステップＳ１１０において、実ユーザ位置取得部１１０は、実空間ＳＰｒにおける実ユーザ位置Ｕｒを取得する。上述の通り、実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の頭部の位置である。例えば、実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の目の位置である。実ユーザ位置Ｕｒは、実空間ＳＰｒにおけるユーザ１の両目の中心位置であってもよい。
【0037】
より詳細には、実空間ＳＰｒに設置されたセンサ２０が、実ユーザ位置Ｕｒを取得するために用いられる情報を検出する。センサ検出情報２００は、センサ２０による検出結果を示す。実ユーザ位置取得部１１０は、センサ２０からセンサ検出情報２００を取得する。センサ検出情報２００は、記憶装置３２に格納される。そして、実ユーザ位置取得部１１０は、センサ検出情報２００に基づいて実ユーザ位置Ｕｒを取得する。実ユーザ位置Ｕｒの情報は、記憶装置３２に格納される。
【0038】
例えば、センサ２０は、ユーザ１を撮像する少なくとも一台のカメラである。カメラは、例えば、ＶＲ体験ルームの所定位置に設置される。実空間座標系におけるカメラの設置位置及び設置方向の情報は、あらかじめ与えられる。センサ検出情報２００は、カメラにより撮像されるユーザ１の画像である。実ユーザ位置取得部１１０は、センサ検出情報２００で示されるユーザ１の画像を解析することによって、ユーザ１の頭部（例えば目）を認識する。そして、実ユーザ位置取得部１１０は、カメラから見たユーザ１の頭部の位置、カメラの設置位置及び設置方向に基づいて、実ユーザ位置Ｕｒを取得する。
【0039】
他の例として、センサ２０は、ユーザ１の頭部に装着される位置センサであってもよい。例えば、位置センサは、ＶＲ体験ルームの壁や天井に対する相対距離を計測する測距センサである。その場合、センサ検出情報２００は、位置センサにより計測される相対距離である。実空間座標系における壁や天井の位置の情報は、あらかじめ与えられる。実ユーザ位置取得部１１０は、壁や天井の位置とそれらに対する相対距離に基づいて、実ユーザ位置Ｕｒを取得することができる。
【0040】
２－２－２．ステップＳ１２０（仮想ユーザ位置取得処理）
ステップＳ１２０において、仮想ユーザ位置取得部１２０は、ステップＳ１１０において取得された実ユーザ位置Ｕｒに対応付けられた仮想ユーザ位置Ｕｖを取得する。より詳細には、仮想ユーザ位置取得部１２０は、座標変換情報２１０に基づいて、実ユーザ位置Ｕｒをそれに対応する仮想ユーザ位置Ｕｖに変換する。仮想ユーザ位置Ｕｖの情報は、記憶装置３２に格納される。
ステップＳ１２０において、仮想ユーザ位置取得部１２０は、ステップＳ１１０において取得された実ユーザ位置Ｕｒに対応付けられた仮想ユーザ位置Ｕｖを取得する。より詳細には、仮想ユーザ位置取得部１２０は、座標変換情報２１０に基づいて、実ユーザ位置Ｕｒをそれに対応する仮想ユーザ位置Ｕｖに変換する。仮想ユーザ位置Ｕｖの情報は、記憶装置３２に格納される。
【0041】
２－２－３．ステップＳ１３０（仮想空間撮像処理）
ステップＳ１３０において、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見た仮想空間ＳＰｖの画像を生成する、すなわち、レンダリングを行う。仮想ユーザ位置Ｕｖから見た仮想空間ＳＰｖの画像を、以下、「仮想空間画像ＩＭＧ」と呼ぶ。
ステップＳ１３０において、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見た仮想空間ＳＰｖの画像を生成する、すなわち、レンダリングを行う。仮想ユーザ位置Ｕｖから見た仮想空間ＳＰｖの画像を、以下、「仮想空間画像ＩＭＧ」と呼ぶ。
【0042】
図６は、ステップＳ１３０を説明するための概念図である。仮想空間撮像部１３０は、仮想空間ＳＰｖ内の仮想ユーザ位置Ｕｖに仮想カメラＶＣを配置する。仮想カメラＶＣは、ソフトウェア的に実現されるカメラである。仮想カメラＶＣのパラメータ（焦点距離、センササイズ、等）は、人間の視覚に合うように設定される。そして、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖに配置された仮想カメラＶＣを用いることによって仮想空間ＳＰｖを撮像する。仮想カメラＶＣによって撮像される仮想空間ＳＰｖの画像が、仮想空間画像ＩＭＧである。仮想空間ＳＰｖの構成、すなわち、仮想空間ＳＰｖ（仮想空間座標系）における各物体ＯＢＪの位置、形状、及びサイズは、仮想空間構成情報２２０から得られる。よって、仮想空間撮像部１３０は、仮想空間構成情報２２０に基づいて、仮想空間ＳＰｖを撮像して仮想空間画像ＩＭＧを取得することができる、すなわち、レンダリングを行うことができる。
【0043】
仮想空間撮像部１３０は、各画面４毎に仮想空間画像ＩＭＧを取得してもよい。実空間ＳＰｒにおける各画面４の位置は、画面情報２３０から得られる。仮想空間撮像部１３０は、画面情報２３０と座標変換情報２１０に基づいて、仮想空間ＳＰｖにおける各画面４の位置を取得する。そして、仮想空間撮像部１３０は、仮想カメラＶＣを用いて、仮想ユーザ位置Ｕｖから各画面４の方向の仮想空間ＳＰｖを撮像する。あるいは、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから全周方向の仮想空間ＳＰｖを撮像してもよい。
【0044】
尚、本実施の形態では、ユーザ１の視線方向の情報は不要である。仮想カメラＶＣは、ユーザ１の視線方向にかかわらず、所定方向の仮想空間ＳＰｖを撮像する。所定方向は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見た各画面４の方向を含む。所定方向は、全周方向であってもよい。仮想空間撮像部１３０は、ユーザ１の視線方向の仮想空間画像ＩＭＧを切り取るのではなく、仮想ユーザ位置Ｕｖから見える可能性のある仮想空間画像ＩＭＧを取得するのである。比較例として、上記の特許文献１に開示された技術によれば、ユーザの向きが変わるとそれに応じて仮想カメラの撮影方向も変動する。
【0045】
仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）では、仮想空間画像ＩＭＧが画面４に描画されたときの違和感を抑制するための工夫が行われる。違和感を抑制するための工夫については、後のセクション２－３において詳しく説明する。
【0046】
２－２－４．ステップＳ１４０（描画処理）
ステップＳ１４０において、描画部１４０は、描画装置４０を制御することによって、仮想空間画像ＩＭＧを画面４に描画する。このとき、描画部１４０は、各画面４毎に得られた仮想空間画像ＩＭＧを、各画面４毎に描画してもよい。描画装置４０がプロジェクタである場合、描画部１４０は、プロジェクタを制御することにより、仮想空間画像ＩＭＧを画面４に投影する。他の例として、描画装置４０が表示装置である場合、描画部１４０は、表示装置を制御することにより、仮想空間画像ＩＭＧを画面４に表示する。
ステップＳ１４０において、描画部１４０は、描画装置４０を制御することによって、仮想空間画像ＩＭＧを画面４に描画する。このとき、描画部１４０は、各画面４毎に得られた仮想空間画像ＩＭＧを、各画面４毎に描画してもよい。描画装置４０がプロジェクタである場合、描画部１４０は、プロジェクタを制御することにより、仮想空間画像ＩＭＧを画面４に投影する。他の例として、描画装置４０が表示装置である場合、描画部１４０は、表示装置を制御することにより、仮想空間画像ＩＭＧを画面４に表示する。
【0047】
２－３．仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）の特徴
仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）では、仮想空間画像ＩＭＧが画面４に描画されたときの違和感を抑制するための工夫が行われる。以下、本実施の形態に係る仮想空間撮像処理の特徴として、「消失点の固定」、「レンズシフト」、及び「遠近感調整」の三種類について説明する。三種類の特徴的処理のうち少なくとも一つによって、ユーザ１が感じる違和感を抑制する効果は少なくとも得られる。もちろん、三種類の特徴的処理のうち２以上が行われてもよい。
仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）では、仮想空間画像ＩＭＧが画面４に描画されたときの違和感を抑制するための工夫が行われる。以下、本実施の形態に係る仮想空間撮像処理の特徴として、「消失点の固定」、「レンズシフト」、及び「遠近感調整」の三種類について説明する。三種類の特徴的処理のうち少なくとも一つによって、ユーザ１が感じる違和感を抑制する効果は少なくとも得られる。もちろん、三種類の特徴的処理のうち２以上が行われてもよい。
【0048】
２－３－１．消失点の固定
図７は、仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第１の特徴を説明するための概念図である。第１の特徴として、仮想空間画像ＩＭＧの消失点は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見て真っすぐ水平方向の位置に固定される。言い換えれば、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから水平方向に消失点が存在するように仮想空間画像ＩＭＧを取得する。
図７は、仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第１の特徴を説明するための概念図である。第１の特徴として、仮想空間画像ＩＭＧの消失点は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見て真っすぐ水平方向の位置に固定される。言い換えれば、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから水平方向に消失点が存在するように仮想空間画像ＩＭＧを取得する。
【0049】
ユーザ１の視線方向にかかわらず、消失点は仮想ユーザ位置Ｕｖから見て水平方向に固定される。ユーザ１の視線方向が上下に変動したとしても、仮想カメラＶＣは上下に回転しない。仮に、ユーザ１の視線方向の上下変動に応じて仮想カメラＶＣを上下に回転させると、画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧの垂直線が収束し、仮想空間画像ＩＭＧが歪んで見えてしまう。本実施の形態によれば、ユーザ１の視線方向にかかわらず消失点は水平方向に固定されるため、画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧが歪むことが防止される。すなわち、ユーザ１が感じる違和感を抑制することが可能となる。
【0050】
当然、実空間ＳＰｒにおいてユーザ１が視線を動かせば、それに応じてユーザ１の視界は変わる。そのとき、実空間ＳＰｒに存在する物体自体が何も変わらないように、ユーザ１の周囲の画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧ自体も何も変わらないのである。
【0051】
２－３－２．レンズシフト（Lens Shift）
図８は、仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第２の特徴を説明するための概念図である。第２の特徴として、仮想空間撮像部１３０は、画面４の全体が仮想カメラＶＣの視野範囲の中に収まるように、仮想カメラＶＣのレンズをシフトさせる「レンズシフト処理」を行う。レンズシフト処理では、仮想空間撮像部１３０は、焦点距離（focal length）を変えることなく、仮想カメラＶＣのレンズを上下方向及び／あるいは左右方向にシフトさせる。尚、レンズシフトによって消失点の位置は変わらない。
図８は、仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第２の特徴を説明するための概念図である。第２の特徴として、仮想空間撮像部１３０は、画面４の全体が仮想カメラＶＣの視野範囲の中に収まるように、仮想カメラＶＣのレンズをシフトさせる「レンズシフト処理」を行う。レンズシフト処理では、仮想空間撮像部１３０は、焦点距離（focal length）を変えることなく、仮想カメラＶＣのレンズを上下方向及び／あるいは左右方向にシフトさせる。尚、レンズシフトによって消失点の位置は変わらない。
【0052】
画面４の全体を仮想カメラＶＣの視野範囲の中に収めるために必要なレンズシフト量は、画面４のサイズ、及び、実ユーザ位置Ｕｒと画面４との位置関係から決定することができる。実空間ＳＰｒにおける画面４の位置やサイズは、画面情報２３０から得られる。よって、仮想空間撮像部１３０は、実ユーザ位置Ｕｒと画面情報２３０に基づいて、画面４の全体を仮想カメラＶＣの視野範囲の中に収めるために必要なレンズシフト量を決定することができる。
【0053】
このようなレンズシフト処理を行うことにより、画面４の中で何も映らない領域が発生することが抑制される。よって、ＶＲに対するユーザ１の没入感が向上する。
【0054】
ここでも重要なことは、仮想カメラＶＣを上下に回転させないことである。仮に、画面４の全体を視野範囲の中に収めるために仮想カメラＶＣを上下に回転させると、画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧの垂直線が収束し、仮想空間画像ＩＭＧが歪んで見えてしまう。本実施の形態によれば、仮想カメラＶＣを上下に回転させるのではなく、仮想カメラＶＣのレンズをシフトさせるレンズシフト処理が行われる。これにより、画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧが歪むことを防止することが可能となる。すなわち、ユーザ１が感じる違和感を抑制することが可能となる。
【0055】
２－３－３．遠近感の調整
図９は、仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第３の特徴を説明するための概念図である。ある画面４にある物体ＯＢＪの画像が描画される。距離ＤＡは、ユーザ１（仮想ユーザ位置Ｕｖ）とその物体ＯＢＪとの間の距離である。距離ＤＢは、ユーザ１（実ユーザ位置Ｕｒ）とその画面４との間の距離である。
図９は、仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）における第３の特徴を説明するための概念図である。ある画面４にある物体ＯＢＪの画像が描画される。距離ＤＡは、ユーザ１（仮想ユーザ位置Ｕｖ）とその物体ＯＢＪとの間の距離である。距離ＤＢは、ユーザ１（実ユーザ位置Ｕｒ）とその画面４との間の距離である。
【0056】
仮想カメラＶＣは、仮想ユーザ位置Ｕｖから距離ＤＡだけ離れた物体ＯＢＪを撮像し、その物体ＯＢＪを含む仮想空間画像ＩＭＧを生成する。仮に、距離ＤＡだけ離れた物体ＯＢＪの画像が距離ＤＢだけ離れた画面４にそのまま描画されるとすると、その物体ＯＢＪは、実ユーザ位置Ｕｒから見ると距離ＤＡ＋ＤＢだけ離れた位置に存在するように見えてしまう。例えば、距離ＤＡが１０ｍであり、距離ＤＢが２ｍであるとする。１０ｍ先の物体ＯＢＪの画像が２ｍ先の画面４にそのまま描画されると、その物体ＯＢＪは１２ｍ先に存在するように見えてしまう。すなわち、仮想空間ＳＰｖにおける遠近感に加えて、実空間ＳＰｒにおける遠近感が不必要に加わってしまう。その結果、物体ＯＢＪが本来よりも小さく見えてしまう。このことも、違和感の原因となり得る。
【0057】
そこで、第３の特徴として、仮想空間撮像部１３０は、実ユーザ位置Ｕｒと画面４との間の距離ＤＢに相当する遠近感をキャンセルする。より詳細には、仮想空間撮像部１３０は、実ユーザ位置Ｕｒと画面４との間の距離ＤＢに相当する遠近感がキャンセルされるように、仮想カメラＶＣの焦点距離を望遠側に調整する。これにより、不必要な遠近感がキャンセルされ、仮想空間ＳＰｖにおける本来の距離感が再現され、ユーザ１が感じる違和感が抑制される。
【0058】
不必要な遠近感をキャンセルするために必要な焦点距離の調整量は、実ユーザ位置Ｕｒと画面４との間の距離ＤＢに基づいて決定される。実空間ＳＰｒにおける画面４の位置は、画面情報２３０から得られる。仮想空間撮像部１３０は、実ユーザ位置Ｕｒと画面情報２３０に基づいて、距離ＤＢに相当する遠近感をキャンセルするために必要な焦点距離の調整量を決定することができる。尚、仮想空間撮像部１３０は、画面４毎に遠近感の調整を行う。
【0059】
２－４．変形例
上述の通り、実ユーザ位置Ｕｒの取得から仮想空間画像ＩＭＧの描画までに各種の処理が行われる。その処理時間の分だけ、画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧの見た目の遅延が発生する可能性がある。そのような遅延を抑制するために、変形例では、未来の実ユーザ位置Ｕｒの予測（推定）が行われる。
上述の通り、実ユーザ位置Ｕｒの取得から仮想空間画像ＩＭＧの描画までに各種の処理が行われる。その処理時間の分だけ、画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧの見た目の遅延が発生する可能性がある。そのような遅延を抑制するために、変形例では、未来の実ユーザ位置Ｕｒの予測（推定）が行われる。
【0060】
【0061】
ステップＳ１１０において、実ユーザ位置取得部１１０は、実ユーザ位置Ｕｒを取得する。実ユーザ位置取得部１１０は、取得した実ユーザ位置Ｕｒを履歴情報ＨＳＴに登録し、履歴情報ＨＳＴを更新する。また、実ユーザ位置取得部１１０は、履歴情報ＨＳＴで示される実ユーザ位置Ｕｒの過去の履歴に基づいて、未来の実ユーザ位置Ｕｒを予測（推定）する。例えば、実ユーザ位置取得部１１０は、実ユーザ位置Ｕｒの過去の履歴に基づいて実ユーザ位置Ｕｒの加速度を算出し、その加速度から未来の実ユーザ位置Ｕｒを予測する。実ユーザ位置Ｕｒの予測に、カルマンフィルタ等が用いられてもよい。
【0062】
ステップＳ１２０において、仮想ユーザ位置取得部１２０は、ステップＳ１１０において予測された未来の実ユーザ位置Ｕｒに対応付けられた仮想ユーザ位置Ｕｖを取得する。つまり、仮想ユーザ位置取得部１２０は、未来の仮想ユーザ位置Ｕｖを取得する。そして、ステップＳ１３０において、仮想空間撮像部１３０は、未来の仮想ユーザ位置Ｕｖに仮想カメラＶＣを配置して、仮想空間撮像処理を行う。
【0063】
このように、変形例によれば、未来の実ユーザ位置Ｕｒが予測され、未来の実ユーザ位置Ｕｒに対応付けられた未来の仮想ユーザ位置Ｕｖに基づいて仮想空間撮像処理が行われる。これにより、画面４に描画される仮想空間画像ＩＭＧの見た目の遅延が抑制される。このことも、ユーザ１が感じる違和感の抑制に寄与する。
【0064】
２－５．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ウェアレスＶＲシミュレーションが実現される。具体的には、実ユーザ位置Ｕｒに対応付けられた仮想ユーザ位置Ｕｖに仮想カメラＶＣが配置され、その仮想カメラＶＣによって仮想空間ＳＰｖを撮像することにより仮想空間画像ＩＭＧが取得される。仮想空間画像ＩＭＧは、ユーザ１から離れた位置に設置されユーザ１と一体的に動かない画面４に描画される。
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ウェアレスＶＲシミュレーションが実現される。具体的には、実ユーザ位置Ｕｒに対応付けられた仮想ユーザ位置Ｕｖに仮想カメラＶＣが配置され、その仮想カメラＶＣによって仮想空間ＳＰｖを撮像することにより仮想空間画像ＩＭＧが取得される。仮想空間画像ＩＭＧは、ユーザ１から離れた位置に設置されユーザ１と一体的に動かない画面４に描画される。
【0065】
仮想空間画像ＩＭＧが画面４に描画されたときの違和感を抑制するための工夫として、「消失点の固定」、「レンズシフト」、及び「遠近感調整」の三種類が説明された（セクション２－３参照）。これら三種類の特徴的処理のうち少なくとも一つによって、ユーザ１が感じる違和感を抑制する効果は少なくとも得られる。もちろん、三種類の特徴的処理のうち２以上が行われてもよい。
【0066】
本実施の形態に係るウェアレスＶＲシミュレーションは、画面４の位置、方位、形状に依存しない。天井、床、前後、左右の６面体のＶＲ体験ルームを作ることも可能である。画面４を更に分割し、より複雑な形状の画面構成を実現することも可能である。全天球型のＶＲ体験ルームを作ることも可能である。
【0067】
３．湾曲画面への応用
次に、画面４が湾曲している場合について説明する。便宜上、湾曲した画面４を、「湾曲画面４Ｃ」と呼ぶ。湾曲画面４Ｃは、湾曲していること以外、上述の画面４と同じである。図１１は、湾曲画面４Ｃの一例を示している。図１１に示される例では、湾曲画面４Ｃは、鉛直方向（Ｚｒ軸）と平行であり、鉛直方向（Ｚｒ軸）の周りに湾曲している。ユーザ１は、その湾曲画面４Ｃの前に位置している。
次に、画面４が湾曲している場合について説明する。便宜上、湾曲した画面４を、「湾曲画面４Ｃ」と呼ぶ。湾曲画面４Ｃは、湾曲していること以外、上述の画面４と同じである。図１１は、湾曲画面４Ｃの一例を示している。図１１に示される例では、湾曲画面４Ｃは、鉛直方向（Ｚｒ軸）と平行であり、鉛直方向（Ｚｒ軸）の周りに湾曲している。ユーザ１は、その湾曲画面４Ｃの前に位置している。
【0068】
本実施の形態に係るウェアレスＶＲシミュレーションは、湾曲画面４Ｃにも適用可能である。但し、何も工夫せずに仮想空間画像ＩＭＧをそのまま湾曲画面４Ｃに描画すると、見た目が歪み、ユーザ１が違和感を感じる可能性がある。湾曲画面４Ｃを用いたウェアレスＶＲシミュレーションにおいても、ユーザ１が感じる違和感を抑制することが望まれる。以下、湾曲画面４Ｃの場合に違和感を抑制するための工夫について説明する。
【0069】
３－１．仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）の特徴
図１２は、湾曲画面４Ｃの場合の仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）を示すフローチャートである。以下、湾曲画面４Ｃの場合の仮想空間撮像処理について詳しく説明する。
図１２は、湾曲画面４Ｃの場合の仮想空間撮像処理（ステップＳ１３０）を示すフローチャートである。以下、湾曲画面４Ｃの場合の仮想空間撮像処理について詳しく説明する。
【0070】
３－１－１．ステップＳ１３１（第１撮像処理）
ステップＳ１３１において、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見た仮想空間ＳＰｖの画像を生成する、すなわち、レンダリングを行う。
ステップＳ１３１において、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見た仮想空間ＳＰｖの画像を生成する、すなわち、レンダリングを行う。
【0071】
図１３は、ステップＳ１３１を説明するための概念図である。仮想空間撮像部１３０は、仮想空間ＳＰｖ内の仮想ユーザ位置Ｕｖに第１仮想カメラＶＣ１を配置する。第１仮想カメラＶＣ１は、上述の仮想カメラＶＣと同様である。仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖに配置された第１仮想カメラＶＣ１を用いることによって仮想空間ＳＰｖを撮像する。第１仮想空間画像ＩＭＧ１は、第１仮想カメラＶＣ１によって撮像される仮想空間ＳＰｖの画像である。仮想空間撮像部１３０は、仮想空間構成情報２２０に基づいて、仮想空間ＳＰｖを撮像して第１仮想空間画像ＩＭＧ１を取得することができる。
【0072】
ステップＳ１３１において、仮想空間撮像部１３０は、上述のセクション２－３で説明された特徴的処理を行ってもよい。すなわち、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから水平方向に消失点が存在するように第１仮想空間画像ＩＭＧ１を取得してもよい。仮想空間撮像部１３０は、湾曲画面４Ｃの全体が第１仮想カメラＶＣ１の視野範囲の中に収まるように、第１仮想カメラＶＣ１のレンズをシフトさせるレンズシフト処理を行ってもよい。仮想空間撮像部１３０は、実ユーザ位置Ｕｒと湾曲画面４Ｃとの間の距離ＤＢに相当する遠近感がキャンセルされるように、第１仮想カメラＶＣ１の焦点距離を調整してもよい。
【0073】
上述の通り、レンズシフト処理や遠近感調整処理では画面情報２３０が用いられる。画面情報２３０は、実空間ＳＰｒ（実空間座標系）における湾曲画面４Ｃの位置、サイズ、及び形状を示す。尚、湾曲画面４Ｃの位置として、湾曲画面４Ｃを平面で近似した「近似平面Ａ」の位置が用いられてもよい。
【0074】
３－１－２．ステップＳ１３２（仮描画処理）
図１４は、ステップＳ１３２を説明するための概念図である。まず、画面位置について説明する。「実画面位置」は、実空間ＳＰｒ（実空間座標系）における湾曲画面４Ｃの設置位置である。湾曲画面４Ｃを平面で近似した近似平面Ａの位置が、実画面位置として用いられてもよい。実画面位置は、画面情報２３０から得られる。「仮想画面位置Ｓｖ」は、実画面位置に対応付けられた仮想空間ＳＰｖ内の位置である。仮想空間撮像部１３０は、座標変換情報２１０に基づいて、実画面位置を仮想画面位置Ｓｖに変換することにより、仮想画面位置Ｓｖを取得することができる。
図１４は、ステップＳ１３２を説明するための概念図である。まず、画面位置について説明する。「実画面位置」は、実空間ＳＰｒ（実空間座標系）における湾曲画面４Ｃの設置位置である。湾曲画面４Ｃを平面で近似した近似平面Ａの位置が、実画面位置として用いられてもよい。実画面位置は、画面情報２３０から得られる。「仮想画面位置Ｓｖ」は、実画面位置に対応付けられた仮想空間ＳＰｖ内の位置である。仮想空間撮像部１３０は、座標変換情報２１０に基づいて、実画面位置を仮想画面位置Ｓｖに変換することにより、仮想画面位置Ｓｖを取得することができる。
【0075】
「逆湾曲画面４Ｒ」は、湾曲画面４Ｃと逆方向に湾曲した仮想的な画面である。例えば、湾曲画面４Ｃがユーザ１から見て凸形状であれば、逆湾曲画面４Ｒはユーザ１から見て凹形状である。湾曲画面４Ｃがユーザ１から見て凹形状であれば、逆湾曲画面４Ｒはユーザ１から見て凸形状である。図１４に示されるように、湾曲画面４Ｃを近似する近似平面Ａと逆湾曲画面４Ｒを近似する近似平面Ａを重ね合わせたとき、湾曲画面４Ｃと逆湾曲画面４Ｒはその近似平面Ａを挟んで対向している。湾曲画面４Ｃと逆湾曲画面４Ｒは、近似平面Ａを挟んで“対称的”であると言うこともできる。
【0076】
ステップＳ１３２において、仮想空間撮像部１３０は、仮想空間ＳＰｖ内の仮想画面位置Ｓｖに逆湾曲画面４Ｒを仮想的に配置する。例えば、図１４に示されるように、湾曲画面４Ｃを近似する近似平面Ａと逆湾曲画面４Ｒを近似する近似平面Ａが一致するように、逆湾曲画面４Ｒが配置される。つまり、逆湾曲画面４Ｒは、湾曲画面４Ｃの設置位置と重なるように、且つ、湾曲画面４Ｃと対称的に配置される。
【0077】
更に、仮想空間撮像部１３０は、仮想画面位置Ｓｖに配置された逆湾曲画面４Ｒに、上記ステップＳ１３１で得られた第１仮想空間画像ＩＭＧ１を描画（投影あるいは表示）する。図１４に示されるように、逆湾曲画面４Ｒに描画される第１仮想空間画像ＩＭＧ１は歪んで見える。
【0078】
３－１－３．ステップＳ１３３（第２撮像処理）
図１５は、ステップＳ１３３を説明するための概念図である。仮想空間撮像部１３０は、仮想空間ＳＰｖ内の仮想ユーザ位置Ｕｖに第２仮想カメラＶＣ２を配置する。第２仮想カメラＶＣ２は、上述の仮想カメラＶＣと同様である。仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖに配置された第２仮想カメラＶＣ２を用いることによって、逆湾曲画面４Ｒ上の第１仮想空間画像ＩＭＧ１を撮像する。第２仮想空間画像ＩＭＧ２は、第２仮想カメラＶＣ２によって撮像される画像である。つまり、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見た第１仮想空間画像ＩＭＧ１を仮想空間ＳＰｖとして撮像して、第２仮想空間画像ＩＭＧ２を取得する。
図１５は、ステップＳ１３３を説明するための概念図である。仮想空間撮像部１３０は、仮想空間ＳＰｖ内の仮想ユーザ位置Ｕｖに第２仮想カメラＶＣ２を配置する。第２仮想カメラＶＣ２は、上述の仮想カメラＶＣと同様である。仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖに配置された第２仮想カメラＶＣ２を用いることによって、逆湾曲画面４Ｒ上の第１仮想空間画像ＩＭＧ１を撮像する。第２仮想空間画像ＩＭＧ２は、第２仮想カメラＶＣ２によって撮像される画像である。つまり、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから見た第１仮想空間画像ＩＭＧ１を仮想空間ＳＰｖとして撮像して、第２仮想空間画像ＩＭＧ２を取得する。
【0079】
ステップＳ１３３において、仮想空間撮像部１３０は、上述のセクション２－３で説明された特徴的処理を行ってもよい。すなわち、仮想空間撮像部１３０は、仮想ユーザ位置Ｕｖから水平方向に消失点が存在するように第２仮想空間画像ＩＭＧ２を取得してもよい。仮想空間撮像部１３０は、湾曲画面４Ｃの全体が第２仮想カメラＶＣ２の視野範囲の中に収まるように、第２仮想カメラＶＣ２のレンズをシフトさせるレンズシフト処理を行ってもよい。仮想空間撮像部１３０は、実ユーザ位置Ｕｒと湾曲画面４Ｃとの間の距離ＤＢに相当する遠近感がキャンセルされるように、第２仮想カメラＶＣ２の焦点距離を調整してもよい。尚、レンズシフト処理及び遠近感調整処理では、湾曲画面４Ｃが逆湾曲画面４Ｒと等価なものとして用いられる。湾曲画面４Ｃの位置、サイズ、及び形状は、画面情報２３０から得られる。
【0080】
３－１－４．ステップＳ１３４
ステップＳ１３４において、仮想空間撮像部１３０は、第２仮想空間画像ＩＭＧ２を、ステップＳ１４０において湾曲画面４Ｃに描画（投影あるいは表示）される仮想空間画像ＩＭＧとして設定する。
ステップＳ１３４において、仮想空間撮像部１３０は、第２仮想空間画像ＩＭＧ２を、ステップＳ１４０において湾曲画面４Ｃに描画（投影あるいは表示）される仮想空間画像ＩＭＧとして設定する。
【0081】
図１６は、ステップＳ１４０において湾曲画面４Ｃに描画（投影あるいは表示）される仮想空間画像ＩＭＧを説明するための概念図である。上述の通り、第２仮想空間画像ＩＭＧ２は、逆湾曲画面４Ｒの湾曲に応じた歪みを有する。その第２仮想空間画像ＩＭＧ２が湾曲画面４Ｃに描画されると、逆湾曲画面４Ｒによる歪みとは逆方向に歪む。すなわち、逆湾曲画面４Ｒによる歪みと湾曲画面４Ｃによる歪みが相殺される。その結果、ユーザ１から見たとき、湾曲画面４Ｃに描画された仮想空間画像ＩＭＧ（＝第２仮想空間画像ＩＭＧ２）は、歪みが少なく自然に見える。つまり、ユーザ１が感じる違和感が抑制される。
【0082】
尚、湾曲画面４Ｃと逆湾曲画面４Ｒは、完全な対称形状となっている必要は必ずしもない。逆湾曲画面４Ｒによる歪みと湾曲画面４Ｃによる歪みが部分的に相殺されても、ある程度の効果は得られる。つまり、逆湾曲画面４Ｒが湾曲画面４Ｃと逆方向に湾曲していれば、少なくとも効果は得られる。
【0083】
３－２．逆湾曲画面の変形例
図１７は、逆湾曲画面４Ｒの変形例を説明するための概念図である。湾曲画面４Ｃに相当する逆湾曲画面４Ｒを僅かに変形させることによって、画像歪みが更に抑えられる。具体的には、湾曲画面４Ｃに相当する元の逆湾曲画面４Ｒと比較して、高さＨを僅かに増加させ、横幅Ｗを僅かに減少させる。更に、逆湾曲画面４Ｒの左右両端を僅かに狭めてもよい。
図１７は、逆湾曲画面４Ｒの変形例を説明するための概念図である。湾曲画面４Ｃに相当する逆湾曲画面４Ｒを僅かに変形させることによって、画像歪みが更に抑えられる。具体的には、湾曲画面４Ｃに相当する元の逆湾曲画面４Ｒと比較して、高さＨを僅かに増加させ、横幅Ｗを僅かに減少させる。更に、逆湾曲画面４Ｒの左右両端を僅かに狭めてもよい。
【0084】
３－３．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ウェアレスＶＲシミュレーションにおいてユーザ１が感じる違和感を抑制することが可能となる。特に、湾曲画面４Ｃの場合においても違和感を抑制することが可能となる。
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ウェアレスＶＲシミュレーションにおいてユーザ１が感じる違和感を抑制することが可能となる。特に、湾曲画面４Ｃの場合においても違和感を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【0085】
１ ユーザ
４ 画面
１０ ＶＲシミュレータ
２０ センサ
３０ 情報処理装置
３１ プロセッサ
３２ 記憶装置
４０ 描画装置
１００ ＶＲシミュレーションプログラム
１１０ 実ユーザ位置取得部
１２０ 仮想ユーザ位置取得部
１３０ 仮想空間撮像部
１４０ 描画部
２００ センサ検出情報
２１０ 座標変換情報
２２０ 仮想空間構成情報
２３０ 画面情報
ＩＭＧ 仮想空間画像
ＩＭＧ１ 第１仮想空間画像
ＩＭＧ２ 第２仮想空間画像
ＯＢＪ 物体
Ｓｖ 仮想画面位置
Ｕｒ 実ユーザ位置
Ｕｖ 仮想ユーザ位置
ＶＣ 仮想カメラ
ＶＣ１ 第１仮想カメラ
ＶＣ２ 第２仮想カメラ
４ 画面
１０ ＶＲシミュレータ
２０ センサ
３０ 情報処理装置
３１ プロセッサ
３２ 記憶装置
４０ 描画装置
１００ ＶＲシミュレーションプログラム
１１０ 実ユーザ位置取得部
１２０ 仮想ユーザ位置取得部
１３０ 仮想空間撮像部
１４０ 描画部
２００ センサ検出情報
２１０ 座標変換情報
２２０ 仮想空間構成情報
２３０ 画面情報
ＩＭＧ 仮想空間画像
ＩＭＧ１ 第１仮想空間画像
ＩＭＧ２ 第２仮想空間画像
ＯＢＪ 物体
Ｓｖ 仮想画面位置
Ｕｒ 実ユーザ位置
Ｕｖ 仮想ユーザ位置
ＶＣ 仮想カメラ
ＶＣ１ 第１仮想カメラ
ＶＣ２ 第２仮想カメラ
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】