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HMD・ミニチュア散策システム・歩行面機構
バーチャル散策コース呈示システム開発研究

バーチャル散策コース呈示システムの外観
 左上写真にシステム外観を、左下写真にはシステム概要を記巣。左下図では、次段階の歩行面機構との連動も含めて概要を記載した。
 図に示されるように、本システムはミニチュア散策コース、TVカメラ撮影システム、ヘッドマウントディスプレイならびに頭部センサーから構成される。本システム動作の出発点は被験者自身の歩行による。被験者が歩行面機構を歩き出すとその歩行の情報は方向面機構そのもを駆動させると共に、TVカメラ撮影システムに伝えられ、 ミニチュア散策コース内でのTVカメラの移動信号として使われる。その結果、ミニチュアコース内でのTVカメラの移動に伴う映像の変化が被験者HMDに伝えられる。

バーチャル散策コース呈示システム概要

TVカメラ映像システム
右写真にTVカメラ撮像システムの外観を示す。ところで下に示すように被検者の頭部のミニチュア散策コース内での動きを完全に制御するためにはTVカメラの3次元の並進運動、ならびに頭部の3自由度の回転の、計6自由度の動き、ならびに左右眼の輻輳を実現するための1自由度が必要である。ただ先の視覚実験の結果が示すように、HMDの左右眼ディスプレイに別個の像を入れる必要はないためTVカメラは1台でよく、また結果として上記の輻輳用の自由度は必要ない。また被検者の首を傾げる動作については、それまでを実現するにはシステムが複雑になると判断した。
結果として、ここでは空間内の移動のための3自由度のX_Y_Zステージと、頭部の回旋と前後屈の2自由度の回転を実現するための2台の回転ステージからなる機構を製作した。
ヘッドマウントディスプレイ(HMD)
ヘッドマウントディスプレイ(HMD)システム右にHMDシステムの外観と仕様を示す。HMDは被検者にバーチャル世界を呈示させる装置であり、左右の眼の各々に対応した液晶ディスプレイを内臓している。ただHMDには入力のビデオ信号の種類の違いによって、NTSCビデオ信号、シーケンシャルNTSCビデオ信号、アナログRGBビデオ信号、特殊なビデオ信号など多くの種類がある。ただいずれも最終的にはNTSCビデオ信号に変換されて左右各々の液晶ディスプレイに入力される。本研究では、最終的にTVカメラからの実像とコンピュータグラフィックス映像の合成を考えており、ここでは左右液晶ディスプレイ各々に個別にNTSC信号が入力できるタイプのHMD(VIM500HRpv,島津)を選んだ。ただこのHMDには頭部運動計測のためのセンサを装備していない。バーチャル散策コース呈示システムとしては頭部の前後屈、回線運動に伴って見える映像も移動する必要かある。そこでここではジャイロセンサを使った頭部運動センサシステムを作製した。
ミニチュア散策コースと散策実験
以上のシステムとミニチュア散策コースを組み合わせてバーチャル散策コースを製作し、実際に散策実験を行った。ただここでは歩行面機構との連動はまだ行っていない。制御用コンピュータ内部で模擬歩行を発生し、それに応じて被検者の装着するHMD上にどのような映像が映し出されるのかを検討した。図35にミニチュアコースの外観を示す。図に示されるように、本コースは美術館を想定しており、一部に窓、階段、ドアを用意した。壁にはサルバ材を用いたが、これらは据え付け台に固定されていない。これは被検者が壁を通り抜けるなどのカメラ以上行動を予防したためである。コースの縮尺の約1/?ではあるが、必ずしも統一した縮尺は使用していない。後にも記すが、必ずしも縮尺などは統一する必要はなく、被検者はその場、その場の映像に応じて適応的にバーチャル世界を楽しむことが出来ることが明らかとなった。ただミニチュアの絵画の作製には注意が必要であった。先にも記したが、本システムではミラーを使用しているため左右が反転しており、モナリザなどの見慣れた絵画では左右を反転して作製する必要があった。図36に実際本バーチャル美術館を1周した場合の映像を示す。図に示されるように、バルサ材の壁にカラープリンタで印刷した名画があたかも大理石の壁に貼り付けられ、美術館を散策しているかの錯覚を抱かさせるものであった。このようにミニチュア散策コース呈示システムは一定の成果を挙げることが出来た。

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