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WO2025004189A1 - 角度制御装置、角度制御方法及びプログラム - Google Patents

角度制御装置、角度制御方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2025004189A1
WO2025004189A1 PCT/JP2023/023827 JP2023023827W WO2025004189A1 WO 2025004189 A1 WO2025004189 A1 WO 2025004189A1 JP 2023023827 W JP2023023827 W JP 2023023827W WO 2025004189 A1 WO2025004189 A1 WO 2025004189A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
angle
control device
unit
riding
user
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/023827
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勉 籔内
仁志 瀬下
充裕 後藤
良太 今井
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to PCT/JP2023/023827 priority Critical patent/WO2025004189A1/ja
Publication of WO2025004189A1 publication Critical patent/WO2025004189A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/06—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of ships, boats, or other waterborne vehicles

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to an angle control device, an angle control method, and a program.
  • a known example of an angle control device is a simulator device that includes a virtual reality head mounted display (VRHMD) and a riding section.
  • VRHMD virtual reality head mounted display
  • a simulator device with this configuration can present the user with physical movement information synchronized with visual information.
  • a simulator device with the above configuration is a WS (Windsurfing) simulator device, which allows a user wearing a VRHMD on their head to stand (ride) on a board-shaped boarding section and experience a simulated windsurfing experience.
  • a WS simulator is a device for improving the rider's skills.
  • the WS simulator device also displays the acceleration and rotation (angle) of the boarding section.
  • Non-Patent Document 1 describes an automobile VR system that uses an electric vehicle as a motion platform and presents the vehicle's acceleration and seat rotation in addition to visual information.
  • This invention was made with the above in mind, and provides technology that can reduce the occurrence of accidents in which the user falls.
  • an angle control device includes a display that has a control unit and a display unit and is worn on the user's head, a movable boarding unit that has a rotation mechanism and that the user rides on, and a control unit that transmits video to the display and controls the rotation angle to be set on the boarding unit based on data that records the movements to be reproduced on the boarding unit in synchronization with the video.
  • the control unit measures the sway of the user's head when no video is being displayed on the display unit.
  • the control unit limits the range of rotation angles to be set on the boarding unit based on the results of the sway measurement by the control unit.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an angle when a riding section included in the angle control device according to the first embodiment is rotated.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an angle when a riding section included in the angle control device according to the first embodiment is rotated.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the VRHMD included in the angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a riding section included in the angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a simulator control device included in the angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an angle when a riding section included in the angle control device according to the first embodiment is rotate
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the VRHMD, the riding section, and the simulator control device included in the angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a waveform diagram showing an example of the roll angle of the board measurement data used in the angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a waveform diagram showing an example of a roll angle after converting the roll angle of the board measurement data shown in FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a head posture measuring operation of the angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of an angle control operation of the angle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a VRHMD, a riding section, and a simulator control device included in an angle control device according to a first modified example of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a waveform diagram showing an example of a roll angular velocity based on the roll angle of the board measurement data used in the angle control device according to the first modified example of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of an angle control operation of the angle control device according to the first modified example of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an angle control device according to a second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a VRHMD included in an angle control device according to a second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a VRHMD, a riding section, and a simulator control device included in an angle control device according to a second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a VRHMD included in an angle control device according to a third modified example of the first embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram showing an example of the functional configuration of a VRHMD, a riding section, and a simulator control device included in an angle control device according to a third modified example of the first embodiment.
  • FIG. 20 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the VRHMD, the riding section, and the simulator control device included in the angle control device according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a top view of a riding section included in the angle control device according to the second embodiment.
  • FIG. 22 is a waveform diagram showing an example of the relative altitude of board measurement data used in the angle control device according to the second embodiment.
  • FIG. 23 is a waveform diagram showing an example of the pitch angle of board measurement data used in the angle control device according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a waveform diagram showing an example of the pitch angle after converting the pitch angle of the board measurement data shown in FIG.
  • FIG. 25 is a waveform diagram showing an example of the pitch angle after converting the pitch angle of the board measurement data shown in FIG.
  • FIG. 26 is a flowchart showing an example of a reference position measuring operation of the angle control device according to the second embodiment.
  • FIG. 27 is a flowchart showing an example of an angle control operation of the angle control device according to the second embodiment.
  • FIG. 28 is a diagram showing a state in which a user rides on the riding section included in the angle control device according to the second embodiment and changes the pitch angle of the riding section.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an angle when the pitch angle of the riding section included in the angle control device according to the second embodiment is changed.
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the angle control device 1.
  • Fig. 1 shows a situation in which a user is riding on a riding section 5 in a simulator 2 included in the angle control device 1.
  • the angle control device 1 includes a simulator 2 and a simulator control device 3.
  • the simulator control device 3 will also be referred to simply as the "control device 3.”
  • the simulator 2 is a device that has the function of providing a simulated windsurfing experience.
  • the simulator 2 includes, for example, a VRHMD 4, a support stand ST, connection parts JP1 to JP3, a support part SP, a boarding part 5, a mast MT, and a sail SL.
  • the VRHMD 4 will also be referred to simply as "HMD 4.”
  • the HMD 4 is a display that the user wears on his/her head to view images.
  • the HMD 4 is configured to be able to play images.
  • the HMD 4 is configured to be able to measure the posture of the HMD 4.
  • the HMD 4 is also configured to be able to communicate with the control device 3 via a network. Details of the HMD 4 will be described later.
  • the support base ST is a member that supports the connection parts JP1 to JP3, the support part SP, the boarding part 5, the mast MT, and the sail SL.
  • connection part JP1 is a member that connects the support base ST and the support part SP.
  • the connection part JP1 is provided on the support base ST.
  • connection part JP2 is a member that connects the support base ST and the mast MT.
  • the connection part JP2 is provided on the support base ST.
  • the support part SP is a member that supports the connection part JP3 and the riding part 5.
  • the support part SP is provided on the connection part JP1.
  • connection part JP3 is a member that connects the support part SP and the riding part 5.
  • the connection part JP3 is provided on the support part SP.
  • the boarding section 5 is a plate-like member that imitates a board used in windsurfing. A user rides on the boarding section 5.
  • the boarding section 5 is provided on the connection part JP3.
  • the boarding section 5 is connected to the connection part JP3, for example, at the center of the bottom surface of the boarding section 5.
  • the boarding section 5 is also rotatably connected to the support part SP by the connection part JP3. That is, the boarding section 5 is a movable member that can rotate around the center position of the boarding section 5.
  • a plane parallel to the upper and lower surfaces of the support base ST is defined as the XY plane.
  • the direction from the boarding section 5 toward the mast MT is defined as the X direction.
  • the boarding section 5 and the mast MT are aligned in the X direction.
  • the X direction (rightward) corresponds to the traveling direction of the boarding section 5.
  • the direction perpendicular to the X direction in the XY plane is defined as the Y direction.
  • the direction approximately perpendicular to the XY plane is defined as the Z direction.
  • the boarding section 5 is configured to be rotatable around the X and Y directions as axes.
  • Figure 2 is a diagram explaining the angle when the riding section 5 is rotated around the X direction as an axis.
  • the center position of the riding section 5 in the Y direction is indicated by a dashed line.
  • the angle between the XY plane and the riding section 5 when the riding section 5 is rotated around the X direction as an axis is referred to as the "roll angle ⁇ .”
  • Figure 3 is a diagram explaining the angle when the riding section 5 is rotated around the Y direction as an axis.
  • the center position of the riding section 5 in the X direction is indicated by a dashed line.
  • the angle between the XY plane and the riding section 5 when the riding section 5 is rotated around the Y direction as an axis is referred to as the "pitch angle ⁇ .”
  • the boarding section 5 is configured to be able to control the rotation of the boarding section 5, i.e., the attitude of the boarding section 5 (roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ ).
  • the boarding section 5 is also configured to be able to communicate with the control device 3 via a network. Details of the boarding section 5 will be described later.
  • the mast MT is a columnar member modeled after a mast used in windsurfing.
  • the mast MT is mounted on the connection part JP2.
  • the sail SL is a component that imitates a sail used in windsurfing.
  • the sail SL is attached to the side of the mast MT.
  • the control device 3 is a device that controls the operation of the entire simulator 2.
  • the control device 3 is, for example, a PC (Personal Computer).
  • the control device 3 is configured to be able to communicate with the HMD 4 and the riding section 5 via a network.
  • the control device 3 is configured to be able to transmit an image to the HMD 4.
  • the control device 3 is configured to be able to control the rotation angle set in the riding section 5 based on data that records the movement to be reproduced in the riding section 5 in synchronization with the image. The control device 3 will be described in detail later.
  • Fig. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the HMD 4. Fig. 4 also shows the control device 3.
  • the HMD 4 includes a control unit 11, a communication unit 12, a display unit 13, and a camera 14.
  • the control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit) 21, a ROM (Read Only Memory) 22, and a RAM (Random Access Memory) 23.
  • the control unit 11 controls the operation of the entire HMD 4.
  • the CPU 21 executes, for example, a process of playing back video on the display unit 13 and a process of measuring the attitude of the HMD 4.
  • the process of playing back video on the display unit 13 will be referred to as the "video playing process.”
  • the process of measuring the attitude of the HMD 4 will be referred to as the "attitude measurement process.” Details of the video playing process and the attitude measurement process will be described later.
  • ROM 22 is a non-volatile memory. ROM 22 stores programs for causing CPU 21 to execute, for example, video playback processing and posture measurement processing.
  • the RAM 23 is used as a working area for the CPU 21.
  • the RAM 23 is, for example, a semiconductor memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or an SRAM (Static Random Access Memory).
  • the RAM 23 temporarily stores, for example, the above-mentioned program executed by the CPU 21, the video played by the video playback process, the data obtained by the posture measurement process, and the data at the time of execution of the posture measurement process.
  • the data obtained by the posture measurement process is referred to as "head posture data DT1".
  • the head posture data DT1 includes, for example, the roll angle and pitch angle of the HMD 4. In FIG. 4, data other than the head posture data DT1 is omitted from the illustration.
  • the above-mentioned program executed by the CPU 21 is, for example, loaded from the ROM 22 to the RAM 23 by the CPU 21 immediately after the power of the angle control device 1 is turned on.
  • the communication unit 12 is a communication interface that handles communication between the HMD 4 and the control device 3. For example, the communication unit 12 receives images from the control device 3. For example, the communication unit 12 transmits head posture data DT1 obtained by the posture measurement process to the control device 3.
  • the display unit 13 is a device that plays back the video received from the control device 3.
  • the display unit 13 is, for example, a liquid crystal display.
  • the user watches the video played back by the display unit 13 through two lenses (not shown) in the HMD 4 that correspond to both eyes.
  • the camera 14 is a device that captures images of the environment surrounding the HMD 4.
  • the camera 14 is, for example, a monocular camera or a stereo camera.
  • the attitude of the HMD 4 is measured based on the images captured by the camera 14.
  • the HMD 4 may include multiple cameras 14.
  • the HMD 4 includes multiple cameras 14, the attitude of the HMD 4 is measured based on the images captured by the multiple cameras 14.
  • Fig. 5 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the riding section 5.
  • Fig. 5 also shows the control device 3.
  • the riding section 5 includes a control section 31, a communication section 32, and a rotation mechanism 33.
  • the control unit 31 includes a CPU 41, a ROM 42, and a RAM 43.
  • the control unit 31 controls the operation of the entire boarding unit 5.
  • the CPU 41 executes, for example, a process for controlling the attitude (roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ ) of the riding section 5.
  • a process for controlling the attitude (roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ ) of the riding section 5 is referred to as "angle control process.” Details of the angle control process will be described later.
  • ROM 42 is a non-volatile memory. ROM 42 stores, for example, a program for causing CPU 41 to execute angle control processing.
  • the RAM 43 is used as a working area for the CPU 41.
  • the RAM 43 is, for example, a semiconductor memory such as a DRAM or SRAM.
  • the RAM 43 temporarily stores, for example, the above-mentioned program executed by the CPU 41, the angle parameters PRM received from the control device 3, and data during execution of the angle control process.
  • the angle parameters PRM are parameters obtained by the angle restriction process described below.
  • the angle parameters PRM include, for example, the roll angle and pitch angle set in the riding section 5. In FIG. 5, only the angle parameters PRM are shown.
  • the above-mentioned program executed by the CPU 41 is loaded from the ROM 42 to the RAM 43 by the CPU 41, for example, immediately after the power of the angle control device 1 is turned on.
  • the communication unit 32 is a communication interface that handles communication between the boarding unit 5 and the control device 3.
  • the communication unit 32 receives, for example, the angle parameter PRM from the control device 3.
  • the rotation mechanism 33 is, for example, a motor. In the angle control process, the rotation of the rotation mechanism 33 is controlled based on the angle parameter PRM, and the roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ of the riding section 5 are controlled.
  • Fig. 6 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the control device 3. Fig. 6 also shows the HMD 4 and the riding unit 5.
  • control device 3 includes a control unit 51, a communication unit 52, and a storage device 53.
  • the control unit 51 includes a CPU 61, a ROM 62, and a RAM 63.
  • the control unit 51 controls the operation of the entire control device 3.
  • the CPU 61 executes, for example, a process for evaluating the user's head motion and a process for limiting the roll angle and pitch angle to be set in the riding section 5.
  • the process for evaluating the user's head motion is referred to as the "motion evaluation process.”
  • the process for limiting the roll angle and pitch angle to be set in the riding section 5 is referred to as the "angle limit process.” Details of the motion evaluation process and the angle limit process will be described later.
  • ROM 62 is a non-volatile memory. ROM 62 stores programs for causing CPU 61 to execute the vibration evaluation process and the angle restriction process.
  • the RAM 63 is used as a working area for the CPU 61.
  • the RAM 63 is, for example, a semiconductor memory such as a DRAM or SRAM.
  • the RAM 63 temporarily stores, for example, the above-mentioned program executed by the CPU 61, the head posture data DT1 received from the HMD 4, data obtained by the motion evaluation process, the angle parameters PRM obtained by the angle restriction process, and data when the motion evaluation process and the angle restriction process are executed. In FIG. 6, only the head posture data DT1 and the angle parameters PRM are shown.
  • the above-mentioned program executed by the CPU 61 is loaded from the ROM 62 to the RAM 63 by the CPU 61, for example, immediately after the power of the angle control device 1 is turned on.
  • the communication unit 52 is a communication interface that handles communication between the control device 3 and the HMD 4 and riding unit 5.
  • the communication unit 52 receives, for example, head posture data DT1 from the HMD 4.
  • the communication unit 52 transmits an image DTv, which will be described later, to the HMD 4.
  • the communication unit 52 also transmits an angle parameter PRM obtained by the angle restriction process to the riding unit 5 in synchronization with the image DTv.
  • the storage device 53 is a storage medium used to store data, programs, etc.
  • the video DTv and board measurement data DTb are stored in the storage device 53.
  • the video DTv is an image played by the display unit 13.
  • the video DTv is, for example, live-action video (360-degree video) captured by a camera (e.g., an omnidirectional camera) attached to the head of a passenger while the passenger is windsurfing on a board at sea.
  • the video DTv may also be an image of the sea generated by CG (Computer Graphics).
  • the board measurement data DTb is data that records the movement to be reproduced by the boarding section 5.
  • the board measurement data DTb includes data on the roll angle and pitch angle of the board acquired at regular time intervals using an acceleration sensor and a gyro sensor provided on the board, for example, when a rider is riding on the board and windsurfing on the sea.
  • roll angle ⁇ bm the roll angle of the board acquired at regular time intervals
  • pitch angle of the board acquired at regular time intervals is expressed as "pitch angle ⁇ bm”.
  • m is the data number. m is an integer equal to or greater than 1. That is, the board measurement data DTb includes m roll angles ⁇ bm and m pitch angles ⁇ bm.
  • the board measurement data DTb is sampled at, for example, 500 Hz.
  • the board measurement data DTb may be data on the roll angle and pitch angle of the board generated by a physical simulation.
  • the data stored in the storage device 53 may be downloaded via a server on the network.
  • the video DTv and board measurement data DTb may be video obtained in real time from a windsurfing rider on the ocean and the board the rider is riding on, as well as the roll angle and pitch angle of the board.
  • Fig. 7 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the HMD 4, the riding unit 5, and the control device 3.
  • the HMD 4 functions as a computer including a video playback unit 101, a video acquisition unit 102, and a posture measurement unit 103.
  • the video playback unit 101 is a functional block corresponding to the display unit 13.
  • the video acquisition unit 102 is a functional block corresponding to the camera 14.
  • the posture measurement unit 103 is a functional block corresponding to the control unit 11.
  • Video playback unit 101 The video playback unit 101 executes a video playback process. For example, the video playback unit 101 plays the video DTv received from the storage device 53 in the control device 3.
  • the image acquisition unit 102 acquires an image of the surrounding environment of the HMD 4.
  • the image acquired by the image acquisition unit 102 will be referred to as an “image DTa.”
  • the image acquisition unit 102 transmits the acquired image DTa to the posture measurement unit 103.
  • the posture measurement unit 103 executes a posture measurement process. For example, the posture measurement unit 103 measures the movement of the surrounding environment of the HMD 4 based on the image DTa received from the image acquisition unit 102, thereby obtaining a relative posture of the HMD 4. Specifically, the posture measuring unit 103 measures the roll angle and pitch of the HMD 4 at regular time intervals within a certain time (for example, 60 seconds) based on the image DTa.
  • the roll angle of the HMD 4 estimated at regular time intervals is referred to as the "roll angle ⁇ hn.”
  • the pitch angle of the HMD 4 estimated at regular time intervals is referred to as the “pitch angle ⁇ hn.”
  • n is an integer equal to or greater than 1.
  • the posture measurement unit 103 outputs the n roll angles ⁇ hn and the n pitch angles ⁇ hn (measurement results) to the motion evaluation unit 301 as head posture data DT1.
  • the head posture data DT1 includes n roll angles ⁇ hn and n pitch angles ⁇ hn.
  • the riding section 5 functions as a computer including an angle control section 201.
  • the angle control section 201 is a functional block corresponding to the control section 31.
  • the angle control unit 201 executes angle control processing.
  • the angle control unit 201 controls the roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ of the riding unit 5 so as to reproduce the angle parameter PRM received from the angle restriction unit 302, which will be described later, for example.
  • the control device 3 functions as a computer including a vibration evaluation unit 301 and an angle restriction unit 302.
  • the vibration evaluation unit 301 and the angle restriction unit 302 are functional blocks corresponding to the control unit 51.
  • the motion evaluation unit 301 executes motion evaluation processing.
  • the motion evaluation unit 301 evaluates the motion of the head of the user wearing the HMD 4, for example, based on the head posture data DT1 received from the posture measurement unit 103.
  • the motion evaluation unit 301 calculates a motion area C based on the head posture data DT1.
  • the motion area C is an index for evaluating the center of gravity motion (sense of balance).
  • the motion area C is expressed by the following formula (1).
  • C ( ⁇ hmax- ⁇ hmin) ⁇ ( ⁇ hmax- ⁇ hmin) (1)
  • ⁇ hmax is the maximum value of the roll angle ⁇ hn of the head posture data DT1.
  • ⁇ hmin is the minimum value of the roll angle ⁇ hn of the head posture data DT1.
  • ⁇ hmax is the maximum value of the pitch angle ⁇ hn of the head posture data DT1.
  • ⁇ hmin is the minimum value of the pitch angle ⁇ hn of the head posture data DT1.
  • the motion assessment unit 301 determines that the user has a reduced sense of balance and is highly likely to fall, and generates a signal Sa that limits the roll angle and pitch angle to be set in the riding unit 5.
  • the motion assessment unit 301 transmits the generated signal Sa to the angle restriction unit 302.
  • the angle limiting unit 302 executes an angle limiting process.
  • the angle limiting unit 302 receives the board measurement data DTb from the storage device 53, for example.
  • the angle limiting unit 302 When the angle limiting unit 302 receives the signal Sa (when the vibration evaluation unit 301 generates the signal Sa), the angle limiting unit 302 converts the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb into an angle ⁇ bm' within a preset angle limit range. The angle limiting unit 302 converts the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb into an angle ⁇ bm' within a preset angle limit range. The angle limiting unit 302 transmits the roll angle ⁇ bm' and the pitch angle ⁇ bm' to the angle control unit 201 as angle parameters PRM.
  • the preset angle limit range is, for example, a range of -10 [deg] to 10 [deg].
  • the roll angle ⁇ bm' is expressed by the following formula (2).
  • the pitch angle ⁇ bm' is expressed by the following formula (3).
  • ⁇ bm' ⁇ bm ⁇ (20/( ⁇ bmax- ⁇ bmin)) (2)
  • ⁇ bm' ⁇ bm ⁇ (20/( ⁇ bmax- ⁇ bmin)) (3)
  • ⁇ bmax is the maximum value of the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • ⁇ bmin is the minimum value of the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • ⁇ bmax is the maximum value of the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • ⁇ bmin is the minimum value of the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • the angle limiting unit 302 does not receive the signal Sa (if the motion evaluation unit 301 does not generate the signal Sa), it transmits the roll angle ⁇ bm and pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to the angle control unit 201 as the angle parameters PRM.
  • Figure 8 is a waveform diagram showing an example of the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb sampled at regular time intervals.
  • the vertical axis indicates the roll angle ⁇ bm [deg].
  • the horizontal axis indicates time.
  • the roll angle ⁇ bm varies in the range of approximately -22 [deg] to 22 [deg].
  • the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb sampled at regular time intervals also has a waveform similar to that of the roll angle ⁇ bm.
  • the angle limiting unit 302 limits the range of rotation angles set for the riding unit 5 to prevent a user with a reduced sense of balance from falling.
  • the angle limiting unit 302 converts the roll angle ⁇ bm to a roll angle ⁇ bm' using the above formula (2) so as to limit the roll angle ⁇ bm to a range of -10 [deg] to 10 [deg].
  • the angle limiting unit 302 converts the pitch angle ⁇ bm to a pitch angle ⁇ bm' using the above formula (3) so as to limit the pitch angle ⁇ bm to a range of -10 [deg] to 10 [deg].
  • Figure 9 is a waveform diagram showing an example of the roll angle ⁇ bm' after the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb shown in Figure 8 is converted by the angle limiting unit 302.
  • the vertical axis indicates the roll angle ⁇ bm' [deg].
  • the horizontal axis indicates time.
  • the roll angle ⁇ bm' is limited to a range of -10 [deg] to 10 [deg].
  • the pitch angle ⁇ bm' also has a waveform similar to that of the roll angle ⁇ bm'.
  • the operation of the angle control device 1 includes a head posture measurement operation and an angle control operation.
  • the head posture measurement operation is an operation for measuring the posture of the user's head.
  • the head posture measurement operation is performed before the user starts the simulator experience of the angle control device 1.
  • the angle control operation is an operation for controlling the roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ of the riding section 5 based on the measurement results obtained by the head posture measurement operation after the user starts the simulator experience of the angle control device 1.
  • the angle control operation of the angle control device 1 according to this embodiment will also be referred to as a "first angle control operation.”
  • Fig. 10 is a flow chart showing an example of the head posture measuring operation of the angle control device 1.
  • the user puts on the HMD 4.
  • the HMD 4 sets the display unit 13 to a state in which no image is displayed (S101).
  • the HMD 4 (control unit 11) measures the posture of the HMD 4, i.e., the shaking of the user's head, at regular time intervals while the image DTv is not displayed on the display unit 13 (S102).
  • the posture of the HMD 4 is measured using the method described above, and head posture data DT1 is obtained as the measurement result.
  • the HMD 4 transmits the head posture data DT1 to the control device 3 (S103).
  • the head posture data DT1 is stored in the RAM 23 and the RAM 63 in the control device 3.
  • Fig. 11 is a flowchart showing an example of the first angle control operation of the angle control device 1.
  • the control device 3 calculates the motion area C based on the head posture data DT1 (the measurement result of the posture of the HMD 4) (S111). The motion area C is calculated using the method described above. The control device 3 also transmits the image DTv to the HMD 4, and the image DTv is played on the display unit 13.
  • the control device 3 determines whether the motion area C is equal to or greater than a preset threshold (S112). If the motion area C is equal to or greater than the threshold (S112: YES), the control device 3 generates a signal Sa that limits the roll angle and pitch angle to be set in the boarding section 5 (S113). The signal Sa is stored in the RAM 63. On the other hand, if the motion area C is less than the threshold (S112: NO), the process proceeds to step S114, which will be described later.
  • control device 3 receives the board measurement data DTb from the storage device 53 (S114).
  • the control device 3 determines whether or not signal Sa has been generated (S115).
  • the control device 3 converts the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to an angle ⁇ bm' within the above-mentioned angle limit range, and converts the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to an angle ⁇ bm' within the above-mentioned angle limit range (S116).
  • control device 3 transmits the roll angle ⁇ bm' and pitch angle ⁇ bm' to the riding section 5 as angle parameters PRM (S117).
  • the angle parameters PRM are stored in the RAM 63 and the RAM 43 in the riding section 5.
  • the control device 3 transmits the roll angle ⁇ bm and pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to the boarding section 5 as the angle parameters PRM (S118).
  • the angle parameters PRM are stored in the RAM 63 and the RAM 43 in the boarding section 5.
  • control device 3 limits the range of rotation angles to be set for the riding unit 5 based on the measurement results of the user's head movement by the HMD 4 (control unit 11).
  • the range of rotation angles to be set for the riding unit 5 includes the range of the roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ of the riding unit 5.
  • the riding section 5 controls the roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ of the riding section 5 based on the angle parameter PRM (S119).
  • the user wears the HMD 4 on his/her head, and with nothing displayed on the display unit 13 of the HMD 4, the posture of the HMD 4, i.e., the movement of the user's head, is measured.
  • the control device 3 evaluates the movement of the user's head based on the measurement result of the posture of the HMD 4. If the control device 3 determines that the user is likely to fall based on the evaluation result of the user's head movement, it limits the range of rotation angles to be set in the riding unit 5. More specifically, the control device 3 calculates the movement area C based on the measurement result of the posture of the HMD 4, and if the movement area C is equal to or greater than a preset threshold, it limits the range of rotation angles to be set in the riding unit 5. In this way, according to this embodiment, it is possible to reduce the occurrence of accidents in which the user falls.
  • Fig. 12 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the HMD 4, the riding unit 5, and the control device 3.
  • the angle limiting unit 302 in the configuration shown in FIG. 7 in the first embodiment is replaced with an angle limiting unit 302A.
  • the angle limiting unit 302A converts the roll angle ⁇ bm and pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb based on the roll angular velocity and pitch angular velocity.
  • the angle limiting unit 302A converts the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb into an angle ⁇ bm' such that the roll angular velocity ⁇ x falls within a preset angular velocity limit range.
  • the angle limiting unit 302A converts the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb into an angle ⁇ bm' such that the pitch angular velocity ⁇ y falls within a preset angular velocity limit range.
  • the angle limiting unit 302A transmits the roll angle ⁇ bm' and the pitch angle ⁇ bm' to the angle control unit 201 as angle parameters PRM.
  • the preset angular velocity limit range is, for example, a range of -200 [deg/s] to 200 [deg/s].
  • the roll angle ⁇ bm' is expressed by the following formula (4).
  • the pitch angle ⁇ bm' is expressed by the following formula (5).
  • ⁇ bm' ⁇ bm ⁇ (400/( ⁇ xmax- ⁇ xmin)) (4)
  • ⁇ bm' ⁇ bm ⁇ (400/( ⁇ ymax ⁇ ymin)) (5)
  • ⁇ xmax is the maximum value of the roll angular velocity ⁇ x calculated based on the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • ⁇ xmin is the minimum value of the angular velocity ⁇ x calculated based on the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • ⁇ ymax is the maximum value of the pitch angular velocity ⁇ y calculated based on the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • ⁇ ymin is the minimum value of the pitch angular velocity ⁇ y calculated based on the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb.
  • the angle limiting unit 302A does not receive the signal Sa (if the motion evaluation unit 301 does not generate the signal Sa), it transmits the roll angle ⁇ bm and pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to the angle control unit 201 as the angle parameters PRM.
  • Figure 13 is a waveform diagram showing an example of roll angular velocity ⁇ x based on the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb sampled at regular time intervals.
  • the vertical axis indicates the roll angular velocity ⁇ x [deg/s].
  • the horizontal axis indicates time.
  • the roll angular velocity ⁇ x varies in the range of approximately -400 [deg/s] to 400 [deg/s].
  • the pitch angular velocity ⁇ y based on the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb sampled at regular time intervals also has a waveform similar to that of the roll angular velocity ⁇ x.
  • the angle limiting unit 302A limits the range of rotation angles set for the riding unit 5 to prevent a user with a reduced sense of balance from falling.
  • the angle limiting unit 302A converts the roll angle ⁇ bm to a roll angle ⁇ bm' using the above formula (4) so as to limit the roll angular velocity ⁇ x to a range of -200 [deg/s] to 200 [deg/s].
  • the angle limiting unit 302A converts the pitch angle ⁇ bm to a pitch angle ⁇ bm' using the above formula (5) so as to limit the pitch angular velocity ⁇ y to a range of -200 [deg/s] to 200 [deg/s].
  • Fig. 14 is a flowchart showing an example of a first angle control operation of the angle control device 1.
  • step S116 in Fig. 11 shown in the first embodiment is replaced with step S121.
  • control device 3 converts the roll angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to an angle ⁇ bm' based on the roll angular velocity ⁇ x, and converts the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to an angle ⁇ bm' based on the roll angular velocity ⁇ y (S121).
  • control device 3 limits the range of rotation angles to be set for the riding unit 5 based on the measurement results of the user's head sway by the HMD 4 (control unit 11).
  • the range of rotation angles to be set for the riding unit 5 includes the range of the roll angle ⁇ and pitch angle ⁇ of the riding unit 5 obtained by limiting the range of the roll angular velocity ⁇ x and pitch angular velocity ⁇ y of the riding unit 5.
  • angle control device 1 according to a second modified example of the first embodiment will be described.
  • the angle control device 1 according to the second modified example of the first embodiment differs from the first embodiment in that it includes a camera 6. Furthermore, the angle control device 1 according to the second modified example of the first embodiment differs from the first embodiment in the hardware configuration and functional configuration of the HMD 4. Below, the angle control device 1 according to the second modified example of the first embodiment will be described in terms of the differences from the first embodiment.
  • Fig. 15 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the angle control device 1.
  • the angle control device 1 further includes a camera 6 in addition to the configuration shown in FIG. 1 in the first embodiment.
  • the camera 6 is a device that captures images of the HMD 4.
  • the camera 6 is, for example, a monocular camera or a stereo camera.
  • the camera 6 is configured to be able to communicate with the HMD 4 via a network.
  • Fig. 16 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the HMD 4. Fig. 16 also shows the control device 3 and the camera 6.
  • the HMD 4 does not include the camera 14 in the configuration shown in FIG. 4 of the first embodiment.
  • the communication unit 12 receives video from the camera 6, for example.
  • Fig. 17 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the HMD 4, the riding unit 5, and the control device 3.
  • the image acquisition unit 102 is eliminated from the configuration in FIG. 7 shown in the first embodiment. Also, in the HMD 4, the posture measurement unit 103 in the configuration in FIG. 7 shown in the first embodiment is replaced with a posture measurement unit 103B.
  • the posture measurement unit 103B executes posture measurement processing.
  • the posture measurement unit 103B captures an image of the HMD 4 using a camera 6 installed in the surrounding environment of the HMD 4 and measures the movement of the image to determine the posture of the HMD 4.
  • the image captured by the camera 6 is referred to as an "image DTc.”
  • the posture measurement unit 103B measures the posture of the subject based on the image DTc received from the camera 6.
  • the roll angle ⁇ hn and pitch angle ⁇ hn of the HMD 4 are measured at regular time intervals within the time period.
  • head posture data DT1 is obtained, as in the first embodiment.
  • the data DT1 is sent to the agitation evaluation unit 301 .
  • the angle control device 1 according to the third modified example of the first embodiment will be described.
  • the hardware configuration and the functional configuration of the HMD 4 are different from those of the first embodiment.
  • the angle control device 1 according to the third modified example of the first embodiment will be described in terms of the differences from the first embodiment.
  • Fig. 18 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the HMD 4. Fig. 18 also shows the control device 3.
  • the HMD 4 further includes an acceleration sensor 15 and a gyro sensor 16 in addition to the configuration shown in FIG. 4 in the first embodiment. Also, in the HMD 4, the camera 14 has been eliminated from the configuration shown in FIG. 4 in the first embodiment.
  • Fig. 19 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the HMD 4, the riding unit 5, and the control device 3.
  • the image acquisition unit 102 and the attitude measurement unit 103 in the configuration shown in FIG. 7 in the first embodiment are replaced with a sensor data acquisition unit 104 and an attitude measurement unit 103C, respectively.
  • the sensor data acquisition unit 104 is a functional block corresponding to the acceleration sensor 15 and the gyro sensor 16.
  • the sensor data acquisition unit 104 acquires acceleration data of the HMD 4 by the acceleration sensor 15.
  • the sensor data acquisition unit 104 acquires angular velocity data of the HMD 4 by the gyro sensor 16.
  • the data acquired by the sensor data acquisition unit 104 will be referred to as "sensor data DTd.”
  • the sensor data acquisition unit 104 transmits the acquired sensor data DTd to the attitude measurement unit 103C.
  • the posture measurement unit 103C executes posture measurement processing. For example, the posture measurement unit 103C uses the sensor data DTd received from the sensor data acquisition unit 104 to measure the roll angle ⁇ hn of the HMD 4 at regular time intervals within a certain period of time. and pitch angle ⁇ hn. As a result, head posture data DT1 is obtained, as in the first embodiment. The posture measurement unit 103C transmits the head posture data DT1 to the motion evaluation unit 301.
  • Second embodiment The angle control device 1 according to the second embodiment will be described.
  • the board measurement data DTb and the functional configurations of the HMD 4 and the control device 3 are different from those of the first embodiment.
  • the following describes the angle control device 1 according to the second embodiment and the differences from the first embodiment.
  • the board measurement data DTb will be described.
  • the board measurement data DTb further includes data on the altitude of the board, which is acquired at the same regular time interval as the roll angle ⁇ bm and pitch angle ⁇ m, using a GPS (Global Positioning System) receiver provided on the board, when a rider is windsurfing on the board at sea.
  • GPS Global Positioning System
  • the altitude of the board at the start of data acquisition (recording) is defined as the "reference altitude RH”.
  • the reference altitude RH is, for example, 0 m.
  • the relative altitude with respect to the reference altitude RH is expressed as the "relative altitude Hbm”. That is, the board measurement data DTb includes m relative altitudes Hbm and the reference altitude RH.
  • the board measurement data DTb may include latitude and longitude data.
  • Fig. 20 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the HMD 4, the riding unit 5, and the control device 3.
  • the HMD 4 further includes a position detection unit 105 in addition to the configuration shown in FIG. 7 in the first embodiment.
  • the position detection unit 105 is a functional block corresponding to the control unit 11.
  • the position detection unit 105 detects the relative position of the HMD 4 by measuring the movement of the surrounding environment of the HMD 4 based on, for example, the image DTa received from the image acquisition unit 102.
  • the process of detecting the relative position of the HMD 4, i.e., the position of the user on the boarding unit 5, will be referred to as the "position detection process.”
  • the detected position of the HMD 4 will be referred to as the "position Ph.”
  • the position Ph detected when the user is standing in the center of the boarding unit 5 will be referred to as the "reference position RP.”
  • the posture measurement unit 103 transmits the position Ph and the reference position RP (detection result) to the position determination unit 304.
  • the position detection process is executed by the CPU 21.
  • the program for causing the CPU 21 to execute the position detection process is stored in, for example, the ROM 22.
  • the angle limiting unit 302 in the configuration of FIG. 7 shown in the first embodiment is replaced with an angle limiting unit 302D.
  • the control device 3 further includes an altitude determination unit 303 and a position determination unit 304.
  • the altitude determination unit 303 and the position determination unit 304 are functional blocks corresponding to the control unit 51.
  • the altitude determination unit 303 determines, for example, whether the relative altitude Hbm of the board measurement data DTb received from the storage device 53 is higher than the reference altitude RH.
  • the altitude determination unit 303 outputs the determination result to the angle restriction unit 302D.
  • the process of determining the relative altitude Hbm of the board measurement data DTb will be referred to as the "altitude determination process.”
  • the result of the determination will be referred to as the "altitude determination result RT1.”
  • the altitude determination process is executed by the CPU 61.
  • the program for causing the CPU 61 to execute the altitude determination process is stored in, for example, the ROM 62.
  • the position determination unit 304 determines the position on the boarding unit 5 where the user is standing, based on, for example, the position Ph and the reference position RP received from the position detection unit 105 .
  • Figure 21 is a top view of the boarding section 5.
  • Figure 21 also shows the support base ST, support section SP, connection sections JP2 and JP3, and the mast MT.
  • the center position of the boarding section 5 in the X direction is indicated by a dashed line.
  • the boarding section 5 includes a forward area FA and a rearward area BA.
  • the forward area FA is the area from the center position of the boarding section 5 in the X direction to the end of the boarding section 5 on the mast MT side.
  • the rearward area BA is the area from the center position of the boarding section 5 in the X direction to the end of the boarding section 5 on the opposite side to the mast MT.
  • the forward area FA and rearward area BA are aligned in the X direction.
  • the position determination unit 304 determines that the user is riding in the forward area FA, for example, when the coordinate value of position Ph in the X direction is equal to or greater than the coordinate value of reference position RP.
  • the position determination unit 304 determines that the user is riding in the rear area BA, for example, when the coordinate value of position Ph in the X direction is smaller than the coordinate value of reference position RP.
  • the position determination unit 304 transmits the determination result to the angle restriction unit 302D.
  • the process of determining the position on the boarding unit 5 where the user is standing is referred to as the "position determination process.”
  • the determination result is referred to as the "position determination result RT2.”
  • the position determination process is executed by the CPU 61.
  • the program for causing the CPU 61 to execute the position determination process is stored in, for example, the ROM 62.
  • the angle limiting unit 302D receives, for example, the altitude determination result RT1 from the altitude determination unit 303.
  • the angle limiting unit 302D receives the position determination result RT2 from the position determination unit 304.
  • the angle limiting unit 302D receives the board measurement data DTb from the storage device 53.
  • the angle limiting unit 302D converts the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb into an angle ⁇ bm' by the following equation (6).
  • ⁇ bm' ⁇ bm+s ⁇ Hbm (6)
  • s is a conversion coefficient for converting the relative altitude Hbm into a pitch angle. The conversion coefficient s is set in advance.
  • the angle limiting unit 302D transmits the pitch angle ⁇ bm' to the angle control unit 201 as the angle parameter PRM.
  • the angle limiting unit 302D converts the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb into angle ⁇ bm' using the following equation (7).
  • ⁇ bm' ⁇ bm-s ⁇ Hbm (7)
  • the angle limiting unit 302D transmits the pitch angle ⁇ bm′ to the angle control unit 201 as the angle parameter PRM.
  • the angle limiting unit 302D transmits the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to the angle control unit 201 as the angle parameter PRM.
  • Figure 22 is a waveform diagram showing an example of the relative altitude Hbm of the board measurement data DTb sampled at regular time intervals.
  • the vertical axis indicates the relative altitude Hbm [m].
  • the horizontal axis indicates time.
  • the relative altitude Hbm fluctuates in the range of approximately -1.5 [m] to 0.5 [m].
  • Figure 23 is a waveform diagram showing an example of the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb sampled at regular time intervals.
  • the vertical axis indicates the pitch angle ⁇ bm [rad].
  • the horizontal axis indicates time.
  • the pitch angle ⁇ bm fluctuates in the range of approximately -0.4 [rad] to 0.4 [rad].
  • FIG. 24 is a waveform diagram showing an example of pitch angle ⁇ bm' after the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb shown in FIG. 23 is converted by the angle limiting unit 302D.
  • the vertical axis represents the pitch angle ⁇ bm' [rad].
  • the horizontal axis represents time.
  • the pitch angle ⁇ bm' is converted to ⁇ bm + s ⁇ Hbm, and fluctuates in the range of approximately -0.3 [deg] to 0.8 [deg].
  • FIG. 25 is a waveform diagram showing an example of pitch angle ⁇ bm' after the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb shown in FIG. 23 is converted by the angle limiting unit 302D.
  • the vertical axis represents the pitch angle ⁇ bm' [rad].
  • the horizontal axis represents time.
  • the pitch angle ⁇ bm' is converted to ⁇ bm-s ⁇ Hbm, and fluctuates in the range of approximately -0.7 [deg] to 0.2 [deg].
  • the larger of ⁇ p and ⁇ n is defined as ⁇ bmax'.
  • the operation of the angle control device 1 includes a reference position measurement operation and an angle control operation.
  • the reference position measurement operation is an operation for measuring the position of the user's head when the user stands at the center of the riding section 5.
  • the reference position measurement operation is performed before the user starts the simulator experience of the angle control device 1.
  • the angle control operation is an operation for controlling the pitch angle ⁇ of the riding section 5 based on the relative altitude Hbm at regular time intervals after the user starts the simulator experience of the angle control device 1.
  • the angle control operation of the angle control device 1 according to this embodiment will also be referred to as a "second angle control operation.”
  • Fig. 26 is a flowchart showing an example of the reference position measuring operation of the angle control device 1.
  • the user wears the HMD 4, boards the boarding section 5, and stands in the center of the boarding section 5. At this time, the boarding section 5 is horizontal to the XY plane. After the user stands in the center of the boarding section 5, the HMD 4 detects the position Ph of the HMD 4 (S201). The position Ph of the HMD 4 is detected by the method described above, and the reference position RP is obtained.
  • the HMD 4 transmits the reference position RP to the control device 3 (S202).
  • the reference position RP is stored in the RAM 23 and the RAM 63 in the control device 3.
  • Fig. 27 is a flowchart showing an example of the second angle control operation of the angle control device 1.
  • the control device 3 receives the board measurement data DTb from the storage device 53 (S211). The control device 3 also transmits the video DTv to the HMD 4, and the video DTv is played on the display unit 13.
  • control device 3 determines whether the relative altitude Hbm of the board measurement data DTb is higher than the reference altitude RH (S212).
  • the altitude determination result RT1 is obtained by the method described above.
  • the altitude determination result RT1 is stored in the RAM 63.
  • the HMD 4 detects the position Ph of the HMD 4 (S213).
  • the position Ph of the HMD 4 is detected by the method described above.
  • the position Ph is stored in the RAM 23 and the RAM 63 in the control device 3.
  • control device 3 determines whether or not the user is riding in the front area FA of the riding section 5 based on the position Ph (S214).
  • the position determination result RT2 is obtained by the method described above.
  • the position determination result RT2 is stored in the RAM 63.
  • the control device 3 transmits the pitch angle ⁇ bm' to the boarding section 5 as the angle parameter PRM (S217).
  • the angle parameter PRM is stored in the RAM 63 and the RAM 43 in the boarding section 5.
  • the control device 3 transmits the pitch angle ⁇ bm of the board measurement data DTb to the boarding unit 5 as the angle parameter PRM (S218).
  • the angle parameter PRM is stored in the RAM 63 and the RAM 43 in the boarding unit 5.
  • control device 3 converts the rotation angle set in the boarding section 5 into an angle based on the relative altitude Hbm.
  • the riding section 5 controls the pitch angle ⁇ of the riding section 5 based on the angle parameter PRM (S219).
  • FIG. 28 is a diagram showing the state in which a user rides on the riding section 5 and the pitch angle ⁇ of the riding section 5 is changed. As shown in FIG. 28, the riding section 5 is rotated and the front of the riding section 5 is tilted upward.
  • FIG. 29 is a diagram explaining the angle when the pitch angle ⁇ of the boarding section 5 is changed.
  • the control device 3 determines that the relative altitude Hbm is higher than the reference altitude RH and the user is riding in the front area FA of the boarding section 5, the pitch angle ⁇ of the boarding section 5 is controlled to ⁇ bm+s ⁇ Hbm.
  • the control device 3 determines that the relative altitude Hbm is higher than the reference altitude RH and the user is riding in the rear area BA of the boarding section 5
  • the pitch angle ⁇ of the boarding section 5 is controlled to ⁇ bm-s ⁇ Hbm.
  • the control device 3 detects the position Ph of the HMD 4 when the relative altitude Hbm is higher than the reference altitude RH.
  • the control device 3 determines whether the user is riding on the front area FA of the riding section 5 based on the position Ph of the HMD 4.
  • the control device 3 converts the rotation angle set on the riding section 5 to an angle based on the relative altitude Hbm based on the position Ph on the riding section 5 where the user is standing. More specifically, when the relative altitude Hbm is higher than the reference altitude RH, and the position Ph is included in the front area FA of the riding section 5, the control device 3 converts the rotation angle set on the riding section 5 to an angle ⁇ bm+s ⁇ Hbm based on the relative altitude Hbm.
  • the control device 3 converts the rotation angle set on the riding section 5 to an angle ⁇ bm-s ⁇ Hbm based on the relative altitude Hbm. As a result, according to this embodiment, it is possible to give the user a sensation of rising.

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Abstract

一態様の角度制御装置は、制御部と表示部とを有し、ユーザが頭部に装着するディスプレイと、回転機構を有し、ユーザが搭乗する可動式の搭乗部と、ディスプレイに映像を送信し、映像に同期させて搭乗部に再現させる動きを記録したデータに基づいて、搭乗部に設定する回転角度を制御する制御装置とを備える。制御部は、表示部に映像が表示されていない状態で、ユーザの頭部の動揺を測定する。制御装置は、制御部による動揺の測定結果に基づいて、搭乗部に設定する回転角度の範囲を制限する。

Description

角度制御装置、角度制御方法及びプログラム
　本発明の一態様は、角度制御装置、角度制御方法及びプログラムに関する。
　角度制御装置として、例えば、バーチャルリアリティヘッドマウントディスプレイ（ＶＲＨＭＤ）と搭乗部とを備えるシミュレータ装置が知られている。このような構成を有するシミュレータ装置は、ユーザに対し、視覚情報と同期した物理的な運動情報を提示することができる。
　上記構成を有するシミュレータ装置としては、例えば、ＶＲＨＭＤを頭部に装着したユーザが板状の搭乗部の上に搭乗し（立ち）、ウィンドサーフィンを疑似体験できるＷＳ(Windsurfing）シミュレータ装置がある。ＷＳシミュレータは、搭乗者の技量を向上させるための装置である。ＷＳシミュレータ装置では、視覚情報に加えて、搭乗部の加速度や回転（角度）を提示する。
　また、非特許文献１には、電気自動車をモーションプラットフォームとして用い、視覚情報に加えて、自動車の加速度や座席の回転を提示する自動車ＶＲシステムが説明されている。
長谷川雄祐、「自動車を用いたVRシステムにおける運動表現がユーザー体験に与える影響」、早稲田大学基幹理工学部表現工学科、２０１７年度修士論文要旨、インターネット＜URL：http://www.ias.sci.waseda.ac.jp/GraduationThesis/2017_summary/5116E017_s.pdf＞、［２０２３年５月２３日検索］
　ウィンドサーフィンのようなスポーツでは、ユーザは、板状の搭乗部の上に立ち、平衡感覚により体のバランスをとる必要がある。このため、平衡感覚が低下したユーザ（例えば、高齢者等）がＷＳシミュレータ装置を利用する場合、一律の加速度や回転を提示したのでは、ユーザが転倒する事故が発生する可能性がある。
　この発明は上記事情に着目してなされたもので、ユーザが転倒する事故の発生を抑制できる技術を提供するものである。
　上記課題を解決するために、この発明の一態様の角度制御装置は、制御部と表示部とを有し、ユーザが頭部に装着するディスプレイと、回転機構を有し、ユーザが搭乗する可動式の搭乗部と、ディスプレイに映像を送信し、映像に同期させて搭乗部に再現させる動きを記録したデータに基づいて、搭乗部に設定する回転角度を制御する制御装置とを備える。制御部は、表示部に映像が表示されていない状態で、ユーザの頭部の動揺を測定する。制御装置は、制御部による動揺の測定結果に基づいて、搭乗部に設定する回転角度の範囲を制限する。
　この発明の一態様によれば、ユーザが転倒する事故の発生を抑制できる。即ち、安全性を確保できる。
図１は、第１実施形態に係る角度制御装置の構成の一例を示す概略図である。 図２は、第１実施形態に係る角度制御装置に含まれる搭乗部を回転させたときの角度を説明する図である。 図３は、第１実施形態に係る角度制御装置に含まれる搭乗部を回転させたときの角度を説明する図である。 図４は、第１実施形態に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図５は、第１実施形態に係る角度制御装置に含まれる搭乗部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図６は、第１実施形態に係る角度制御装置に含まれるシミュレータ制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図７は、第１実施形態に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤ、搭乗部、及びシミュレータ制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図８は、第１実施形態に係る角度制御装置で用いられるボード測定データのロール角の一例を示す波形図である。 図９は、図８に示すボード測定データのロール角を変換した後のロール角の一例を示す波形図である。 図１０は、第１実施形態に係る角度制御装置の頭部姿勢測定動作の一例を示すフローチャートである。 図１１は、第１実施形態に係る角度制御装置の角度制御動作の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第１実施形態の第１変形例に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤ、搭乗部、及びシミュレータ制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図１３は、第１実施形態の第１変形例に係る角度制御装置で用いられるボード測定データのロール角に基づくロール角速度の一例を示す波形図である。 図１４は、第１実施形態の第１変形例に係る角度制御装置の角度制御動作の一例を示すフローチャートである。 図１５は、第１実施形態の第２変形例に係る角度制御装置の構成の一例を示す概略図である。 図１６は、第１実施形態の第２変形例に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図１７は、第１実施形態の第２変形例に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤ、搭乗部、及びシミュレータ制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図１８は、第１実施形態の第３変形例に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図１９は、第１実施形態の第３変形例に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤ、搭乗部、及びシミュレータ制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図２０は、第２実施形態に係る角度制御装置に含まれるＶＲＨＭＤ、搭乗部、及びシミュレータ制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図２１は、第２実施形態に係る角度制御装置に含まれる搭乗部の上面図である。 図２２は、第２実施形態に係る角度制御装置で用いられるボード測定データの相対高度の一例を示す波形図である。 図２３は、第２実施形態に係る角度制御装置で用いられるボード測定データのピッチ角の一例を示す波形図である。 図２４は、図２３に示すボード測定データのピッチ角を変換した後のピッチ角の一例を示す波形図である。 図２５は、図２３に示すボード測定データのピッチ角を変換した後のピッチ角の一例を示す波形図である。 図２６は、第２実施形態に係る角度制御装置の基準位置測定動作の一例を示すフローチャートである。 図２７は、第２実施形態に係る角度制御装置の角度制御動作の一例を示すフローチャートである。 図２８は、第２実施形態に係る角度制御装置に含まれる搭乗部の上にユーザが搭乗し、搭乗部のピッチ角を変化させた状態を示す図である。 図２９は、第２実施形態に係る角度制御装置に含まれる搭乗部のピッチ角を変化させたときの角度を説明する図である。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。同様の構成を有する要素同士を特に区別する場合、同一符号の末尾に、互いに異なる文字または数字を付加する場合がある。
　１．　第１実施形態　
　第１実施形態に係る角度制御装置について説明する。以下では、角度制御装置としてＷＳシミュレータ装置を例に挙げて説明する。
　１．１　構成　
　１．１．１　角度制御装置の構成　
　本実施形態に係る角度制御装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、角度制御装置１の構成の一例を示す概略図である。図１は、角度制御装置１に含まれるシミュレータ２内の搭乗部５の上にユーザが搭乗している状況を示している。
　図１に示すように、角度制御装置１は、シミュレータ２及びシミュレータ制御装置３を含む。以下、シミュレータ制御装置３を単に「制御装置３」とも表記する。
　シミュレータ２は、ウィンドサーフィンを疑似体験できる機能を有する装置である。シミュレータ２は、例えば、ＶＲＨＭＤ４、支持台ＳＴ、接続部ＪＰ１～ＪＰ３、支持部ＳＰ、搭乗部５、マストＭＴ、及びセイルＳＬを含む。以下、ＶＲＨＭＤ４を単に「ＨＭＤ４」とも表記する。
　ＨＭＤ４は、ユーザが頭部に装着し、映像を視聴するためのディスプレイである。ＨＭＤ４は、映像を再生可能に構成される。ＨＭＤ４は、ＨＭＤ４の姿勢を測定可能に構成される。また、ＨＭＤ４は、ネットワークを介して制御装置３と通信可能に構成される。ＨＭＤ４の詳細については後述する。
　支持台ＳＴは、接続部ＪＰ１～ＪＰ３、支持部ＳＰ、搭乗部５、マストＭＴ、及びセイルＳＬを支持する部材である。
　接続部ＪＰ１は、支持台ＳＴと支持部ＳＰとを接続する部材である。接続部ＪＰ１は、支持台ＳＴの上に設けられる。
　接続部ＪＰ２は、支持台ＳＴとマストＭＴとを接続する部材である。接続部ＪＰ２は、支持台ＳＴの上に設けられる。
　支持部ＳＰは、接続部ＪＰ３及び搭乗部５を支持する部材である。支持部ＳＰは、接続部ＪＰ１の上に設けられる。
　接続部ＪＰ３は、支持部ＳＰと搭乗部５とを接続する部材である。接続部ＪＰ３は、支持部ＳＰの上に設けられる。
　搭乗部５は、ウィンドサーフィンに用いられるボードを模した板状の部材である。搭乗部５の上には、ユーザが搭乗する。搭乗部５は、接続部ＪＰ３の上に設けられる。搭乗部５は、例えば、搭乗部５の下面の中央において、接続部ＪＰ３に接続される。また、搭乗部５は、支持部ＳＰに接続部ＪＰ３により回転可能に接続される。即ち、搭乗部５は、搭乗部５の中央の位置を中心として回転可能な可動式の部材である。以下では、支持台ＳＴの上面及び下面と平行な面をＸＹ平面とする。搭乗部５からマストＭＴに向かう方向をＸ方向とする。換言すると、搭乗部５及びマストＭＴは、Ｘ方向に並んでいる。Ｘ方向（右方向）は、搭乗部５の進行方向に対応する。ＸＹ平面においてＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。ＸＹ平面に略垂直な方向をＺ方向とする。搭乗部５は、Ｘ方向及びＹ方向を軸として回転可能に構成される。
　ここで、搭乗部５を回転させたときの角度について、図２及び図３を用いて説明する。
　図２は、Ｘ方向を軸として搭乗部５を回転させたときの角度を説明する図である。図２には、搭乗部５のＹ方向における中央の位置が一点鎖線で示されている。以下、Ｘ方向を軸として搭乗部５を回転させたときのＸＹ平面と搭乗部５とがなす角度を「ロール角θ」と表記する。
　図３は、Ｙ方向を軸として搭乗部５を回転させたときの角度を説明する図である。図３には、搭乗部５のＸ方向における中央の位置が一点鎖線で示されている。以下、Ｙ方向を軸として搭乗部５を回転させたときのＸＹ平面と搭乗部５とがなす角度を「ピッチ角φ」と表記する。
　搭乗部５は、搭乗部５の回転、即ち搭乗部５の姿勢（ロール角θ及びピッチ角φ）を制御可能に構成される。また、搭乗部５は、ネットワークを介して制御装置３と通信可能に構成される。搭乗部５の詳細については後述する。
　マストＭＴは、ウィンドサーフィンに用いられるマストを模した柱状の部材である。マストＭＴは、接続部ＪＰ２の上に設けられる。
　セイルＳＬは、ウィンドサーフィンに用いられる帆を模した部材である。セイルＳＬは、マストＭＴの側面に設けられる。
　制御装置３は、シミュレータ２全体の動作を制御する装置である。制御装置３は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）である。制御装置３は、ネットワークを介してＨＭＤ４及び搭乗部５と通信可能に構成される。制御装置３は、ＨＭＤ４に映像を送信可能に構成される。制御装置３は、当該映像に同期させて搭乗部５に再現させる動きを記録したデータに基づいて、搭乗部５に設定する回転角度を制御可能に構成される。制御装置３の詳細については後述する。
　１．１．２　角度制御装置のハードウェア構成　
　角度制御装置１のハードウェア構成について説明する。
　＜ＨＭＤ＞　
　ＨＭＤ４のハードウェア構成について、図４を用いて説明する。図４は、ＨＭＤ４のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図４は、制御装置３も併せて示している。
　図４に示すように、ＨＭＤ４は、制御部１１、通信部１２、表示部１３、及びカメラ１４を含む。
　制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、及びＲＡＭ（Random Access Memory）２３を含む。制御部１１は、ＨＭＤ４全体の動作を制御する。
　ＣＰＵ２１は、例えば、表示部１３により映像を再生する処理、及びＨＭＤ４の姿勢を測定する処理を実行する。以下、表示部１３により映像を再生する処理を「映像再生処理」と表記する。ＨＭＤ４の姿勢を測定する処理を「姿勢測定処理」と表記する。映像再生処理及び姿勢測定処理の詳細については後述する。
　ＲＯＭ２２は、不揮発性メモリである。ＲＯＭ２２は、例えば、映像再生処理及び姿勢測定処理を、ＣＰＵ２１に実行させるためのプログラムを記憶する。
　ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１の作業領域として使用される。ＲＡＭ２３は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の半導体メモリである。ＲＡＭ２３は、例えば、ＣＰＵ２１により実行される上述のプログラム、映像再生処理により再生される映像、姿勢測定処理により得られたデータ、及び姿勢測定処理実行時のデータ等を一時的に記憶する。以下、姿勢測定処理により得られたデータを「頭部姿勢データＤＴ１」と表記する。頭部姿勢データＤＴ１は、例えば、ＨＭＤ４のロール角及びピッチ角を含む。図４では、頭部姿勢データＤＴ１以外は、図示を省略している。ＣＰＵ２１により実行される上述のプログラムは、例えば、角度制御装置１の電源オン直後に、ＣＰＵ２１によりＲＯＭ２２からＲＡＭ２３にロードされる。
　通信部１２は、ＨＭＤ４と制御装置３との間の通信を司る通信インターフェースである。通信部１２は、例えば、制御装置３から映像を受信する。通信部１２は、例えば、姿勢測定処理により得られた頭部姿勢データＤＴ１を制御装置３に送信する。
　表示部１３は、制御装置３から受信した映像を再生する装置である。表示部１３は、例えば、液晶ディスプレイである。ユーザは、ＨＭＤ４内の両眼に対応する図示せぬ２個のレンズを通して、表示部１３により再生された映像を視聴する。
　カメラ１４は、ＨＭＤ４の周辺環境の映像を撮影する装置である。カメラ１４は、例えば、単眼カメラまたはステレオカメラである。姿勢測定処理では、カメラ１４により撮影された映像に基づいて、ＨＭＤ４の姿勢が測定される。なお、ＨＭＤ４は、複数のカメラ１４を含んでいてもよい。ＨＭＤ４が複数のカメラ１４を含む場合、複数のカメラ１４により撮影された映像に基づいて、ＨＭＤ４の姿勢が測定される。
　＜搭乗部＞　
　搭乗部５のハードウェア構成について、図５を用いて説明する。図５は、搭乗部５のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図５は、制御装置３も併せて示している。
　図５に示すように、搭乗部５は、制御部３１、通信部３２、及び回転機構３３を含む。
　制御部３１は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、及びＲＡＭ４３を含む。制御部３１は、搭乗部５全体の動作を制御する。
　ＣＰＵ４１は、例えば、搭乗部５の姿勢（ロール角θ及びピッチ角φ）を制御する処理を実行する。以下、搭乗部５の姿勢（ロール角θ及びピッチ角φ）を制御する処理を「角度制御処理」と表記する。角度制御処理の詳細については後述する。
　ＲＯＭ４２は、不揮発性メモリである。ＲＯＭ４２は、例えば、角度制御処理を、ＣＰＵ４１に実行させるためのプログラムを記憶する。
　ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１の作業領域として使用される。ＲＡＭ４３は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭ等の半導体メモリである。ＲＡＭ４３は、例えば、ＣＰＵ４１により実行される上述のプログラム、制御装置３から受信する角度パラメータＰＲＭ、及び角度制御処理実行時のデータ等を一時的に記憶する。角度パラメータＰＲＭは、後述する角度制限処理により得られたパラメータである。角度パラメータＰＲＭは、例えば、搭乗部５に設定するロール角及びピッチ角を含む。図５では、角度パラメータＰＲＭ以外は、図示を省略している。ＣＰＵ４１により実行される上述のプログラムは、例えば、角度制御装置１の電源オン直後に、ＣＰＵ４１によりＲＯＭ４２からＲＡＭ４３にロードされる。
　通信部３２は、搭乗部５と制御装置３との間の通信を司る通信インターフェースである。通信部３２は、例えば、制御装置３から角度パラメータＰＲＭを受信する。
　回転機構３３は、例えば、モータである。角度制御処理では、角度パラメータＰＲＭに基づいて、回転機構３３の回転が制御され、搭乗部５のロール角θ及びピッチ角φが制御される。
　＜シミュレータ制御装置＞　
　制御装置３のハードウェア構成について、図６を用いて説明する。図６は、制御装置３のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６は、ＨＭＤ４及び搭乗部５も併せて示している。
　図６に示すように、制御装置３は、制御部５１、通信部５２、及びストレージ装置５３を含む。
　制御部５１は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、及びＲＡＭ６３を含む。制御部５１は、制御装置３全体の動作を制御する。
　ＣＰＵ６１は、例えば、ユーザの頭部の動揺を評価する処理、及び搭乗部５に設定するロール角及びピッチ角を制限する処理を実行する。以下、ユーザの頭部の動揺を評価する処理を「動揺評価処理」と表記する。搭乗部５に設定するロール角及びピッチ角を制限する処理を「角度制限処理」と表記する。動揺評価処理及び角度制限処理の詳細については後述する。
　ＲＯＭ６２は、不揮発性メモリである。ＲＯＭ６２は、動揺評価処理及び角度制限処理を、ＣＰＵ６１に実行させるためのプログラムを記憶する。
　ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１の作業領域として使用される。ＲＡＭ６３は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭ等の半導体メモリである。ＲＡＭ６３は、例えば、ＣＰＵ６１により実行される上述のプログラム、ＨＭＤ４から受信した頭部姿勢データＤＴ１、動揺評価処理により得られたデータ、角度制限処理により得られた角度パラメータＰＲＭ、並びに動揺評価処理及び角度制限処理実行時のデータ等を一時的に記憶する。図６では、頭部姿勢データＤＴ１及び角度パラメータＰＲＭ以外は、図示を省略している。ＣＰＵ６１により実行される上述のプログラムは、例えば、角度制御装置１の電源オン直後に、ＣＰＵ６１によりＲＯＭ６２からＲＡＭ６３にロードされる。
　通信部５２は、制御装置３とＨＭＤ４及び搭乗部５との間の通信を司る通信インターフェースである。通信部５２は、例えば、ＨＭＤ４から頭部姿勢データＤＴ１を受信する。通信部５２は、後述する映像ＤＴｖをＨＭＤ４に送信する。また、通信部５２は、映像ＤＴｖに同期させて、角度制限処理により得られた角度パラメータＰＲＭを搭乗部５に送信する。
　ストレージ装置５３は、データやプログラム等の記憶に使用される記憶媒体である。ストレージ装置５３には、例えば、映像ＤＴｖ及びボード測定データＤＴｂが記憶される。
　映像ＤＴｖは、表示部１３により再生される映像である。映像ＤＴｖは、例えば、海上で搭乗者がボードに搭乗してウィンドサーフィンをしているときに、搭乗者の頭部に装着されたカメラ（例えば、全方位カメラ）により撮影された実写映像（３６０度動画）である。映像ＤＴｖは、ＣＧ（Computer Graphics）により生成した海上の映像であってもよい。
　ボード測定データＤＴｂは、搭乗部５に再現させる動きを記録したデータである。ボード測定データＤＴｂは、例えば、海上で搭乗者がボードに搭乗してウィンドサーフィンをしているときに、ボードに設けられた加速度センサ及びジャイロセンサを用いて、一定時間間隔で取得されたボードのロール角及びピッチ角のデータを含む。以下、一定時間間隔で取得されたボードのロール角を「ロール角θｂｍ」と表記する。一定時間間隔で取得されたボードのピッチ角を「ピッチ角φｂｍ」と表記する。ｍはデータ番号である。ｍは１以上の整数である。即ち、ボード測定データＤＴｂは、ｍ個のロール角θｂｍ及びｍ個のピッチ角φｂｍを含む。ボード測定データＤＴｂは、例えば、５００Ｈｚでサンプリングされる。ボード測定データＤＴｂは、物理シミュレーションにより生成したボードのロール角及びピッチ角のデータであってもよい。
　なお、ストレージ装置５３に記憶されるデータは、ネットワーク上のサーバを介してダウンロードされてもよい。また、映像ＤＴｖ及びボード測定データＤＴｂは、海上でウィンドサーフィンをしている搭乗者及び当該搭乗者が搭乗しているボードからリアルタイムで得られる映像並びにボードのロール角及びピッチ角であってもよい。
　１．１．３　角度制御装置の機能構成　
　角度制御装置１の機能構成について、図７を用いて説明する。図７は、ＨＭＤ４、搭乗部５、及び制御装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。
　＜ＨＭＤ＞　
　図７に示すように、ＨＭＤ４は、映像再生部１０１、映像取得部１０２、及び姿勢測定部１０３を含むコンピュータとして機能する。映像再生部１０１は、表示部１３に対応する機能ブロックである。映像取得部１０２は、カメラ１４に対応する機能ブロックである。姿勢測定部１０３は、制御部１１に対応する機能ブロックである。
　（映像再生部１０１）　
　映像再生部１０１は、映像再生処理を実行する。映像再生部１０１は、例えば、制御装置３内のストレージ装置５３から受信した映像ＤＴｖを再生する。
　（映像取得部１０２）　
　映像取得部１０２は、ＨＭＤ４の周辺環境の映像を取得する。以下、映像取得部１０２により取得された映像を「映像ＤＴａ」と表記する。映像取得部１０２は、取得した映像ＤＴａを姿勢測定部１０３に送信する。
　（姿勢測定部１０３）　
　姿勢測定部１０３は、姿勢測定処理を実行する。姿勢測定部１０３は、例えば、映像取得部１０２から受信した映像ＤＴａに基づいて、ＨＭＤ４の周辺環境の動きを測定することにより、ＨＭＤ４の相対的な姿勢を測定する（inside-out方式）。具体的には、姿勢測定部１０３は、映像ＤＴａに基づいて、一定時間（例えば、６０秒）内に、一定時間間隔でＨＭＤ４のロール角及びピッチ角を推定する。以下、一定時間間隔で推定されたＨＭＤ４のロール角を「ロール角θｈｎ」と表記する。一定時間間隔で推定されたＨＭＤ４のピッチ角を「ピッチ角φｈｎ」と表記する。ｎはデータ番号である。ｎは１以上の整数である。姿勢測定部１０３は、ｎ個のロール角θｈｎ及びｎ個のピッチ角φｈｎ（測定結果）を頭部姿勢データＤＴ１として動揺評価部３０１に送信する。即ち、頭部姿勢データＤＴ１は、ｎ個のロール角θｈｎ及びｎ個のピッチ角φｈｎを含む。
　＜搭乗部＞　
　図７に示すように、搭乗部５は、角度制御部２０１を含むコンピュータとして機能する。角度制御部２０１は、制御部３１に対応する機能ブロックである。
　（角度制御部２０１）　
　角度制御部２０１は、角度制御処理を実行する。角度制御部２０１は、例えば、後述する角度制限部３０２から受信した角度パラメータＰＲＭを再現するように、搭乗部５のロール角θ及びピッチ角φを制御する。
　＜シミュレータ制御装置＞　
　図７に示すように、制御装置３は、動揺評価部３０１及び角度制限部３０２を含むコンピュータとして機能する。動揺評価部３０１及び角度制限部３０２は、制御部５１に対応する機能ブロックである。
　（動揺評価部３０１）　
　動揺評価部３０１は、動揺評価処理を実行する。動揺評価部３０１は、例えば、姿勢測定部１０３から受信した頭部姿勢データＤＴ１に基づいて、ＨＭＤ４を装着したユーザの頭部の動揺を評価する。具体的には、動揺評価部３０１は、頭部姿勢データＤＴ１に基づいて、動揺面積Ｃを算出する。動揺面積Ｃは、重心動揺（平衡感覚）を評価する指標である。動揺面積Ｃは、以下の式（１）で表される。
　Ｃ＝（θｈｍａｘ－θｈｍｉｎ）×（φｈｍａｘ－φｈｍｉｎ）　　　（１）　
　θｈｍａｘは、頭部姿勢データＤＴ１のロール角θｈｎの最大値である。θｈｍｉｎは、頭部姿勢データＤＴ１のロール角θｈｎの最小値である。φｈｍａｘは、頭部姿勢データＤＴ１のピッチ角φｈｎの最大値である。φｈｍｉｎは、頭部姿勢データＤＴ１のピッチ角φｈｎの最小値である。
　平衡感覚が低下した人は、動揺面積Ｃが比較的大きくなることが知られている。動揺評価部３０１は、例えば、動揺面積Ｃがあらかじめ設定された閾値（例えば、１［ｄｅｇ２］）以上である場合、当該ユーザは平衡感覚が低下しており、転倒の可能性が高いと判定して、搭乗部５に設定するロール角及びピッチ角を制限する信号Ｓａを生成する。動揺評価部３０１は、生成した信号Ｓａを角度制限部３０２に送信する。
　（角度制限部３０２）　
　角度制限部３０２は、角度制限処理を実行する。角度制限部３０２は、例えば、ストレージ装置５３からボード測定データＤＴｂを受信する。
　角度制限部３０２は、信号Ｓａを受信した（動揺評価部３０１が信号Ｓａを生成した）場合、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍを、あらかじめ設定された角度制限範囲内の角度θｂｍ’に変換する。角度制限部３０２は、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを、あらかじめ設定された角度制限範囲内の角度φｂｍ’に変換する。角度制限部３０２は、ロール角θｂｍ’及びピッチ角φｂｍ’を角度パラメータＰＲＭとして角度制御部２０１に送信する。あらかじめ設定された角度制限範囲は、例えば、－１０［ｄｅｇ］～１０［ｄｅｇ］の範囲である。この場合、ロール角θｂｍ’は、以下の式（２）で表される。ピッチ角φｂｍ’は、以下の式（３）で表される。
　θｂｍ’＝θｂｍ×（２０／（θｂｍａｘ－θｂｍｉｎ））　　　（２）
　φｂｍ’＝φｂｍ×（２０／（φｂｍａｘ－φｂｍｉｎ））　　　（３）
　θｂｍａｘは、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍの最大値である。θｂｍｉｍは、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍの最小値である。φｂｍａｘは、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍの最大値である。φｂｍｉｍは、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍの最小値である。
　角度制限部３０２は、信号Ｓａを受信しなかった（動揺評価部３０１が信号Ｓａを生成しなかった）場合、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍ及びピッチ角φｂｍを角度パラメータＰＲＭとして角度制御部２０１に送信する。
　図８は、一定時間間隔でサンプリングされたボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍの一例を示す波形図である。縦軸は、ロール角θｂｍ［ｄｅｇ］を示している。横軸は、時間を示している。図８に示すように、ロール角θｂｍは、おおよそ－２２［ｄｅｇ］～２２［ｄｅｇ］の範囲で推移している。なお、一定時間間隔でサンプリングされたボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍも、ロール角θｂｍと同様の波形になる。
　角度制限部３０２は、平衡感覚が低下したユーザの転倒を回避するために、搭乗部５に設定する回転角度の範囲を制限する。例えば、角度制限部３０２は、ロール角θｂｍを－１０［ｄｅｇ］～１０［ｄｅｇ］の範囲に制限するように、上記式（２）によりロール角θｂｍをロール角θｂｍ’に変換する。角度制限部３０２は、ピッチ角φｂｍを－１０［ｄｅｇ］～１０［ｄｅｇ］の範囲に制限するように、上記式（３）によりピッチ角φｂｍをピッチ角φｂｍ’に変換する。
　図９は、図８に示すボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍを角度制限部３０２により変換した後のロール角θｂｍ’の一例を示す波形図である。縦軸は、ロール角θｂｍ’［ｄｅｇ］を示している。横軸は、時間を示している。図９に示すように、ロール角θｂｍ’は、－１０［ｄｅｇ］～１０［ｄｅｇ］の範囲内に制限されている。なお、ピッチ角φｂｍ’も、ロール角θｂｍ’と同様の波形になる。
　１．２　動作　
　本実施形態に係る角度制御装置１の動作について説明する。角度制御装置１の動作は、頭部姿勢測定動作及び角度制御動作を含む。頭部姿勢測定動作は、ユーザの頭部の姿勢を測定する動作である。頭部姿勢測定動作は、ユーザが角度制御装置１のシミュレータ体験を開始する前に行われる。角度制御動作は、ユーザが角度制御装置１のシミュレータ体験を開始した後に、頭部姿勢測定動作により得られた測定結果に基づいて、搭乗部５のロール角θ及びピッチ角φを制御する動作である。以下、本実施形態に係る角度制御装置１の角度制御動作を「第１角度制御動作」とも表記する。
　（頭部姿勢測定動作）　
　頭部姿勢測定動作について、図１０を用いて説明する。図１０は、角度制御装置１の頭部姿勢測定動作の一例を示すフローチャートである。
　シミュレータ体験の開始前に、ユーザはＨＭＤ４を装着する。ユーザがＨＭＤ４を装着した後、ＨＭＤ４は、表示部１３を映像が表示されていない状態に設定する（Ｓ１０１）。
　次に、ＨＭＤ４（制御部１１）は、表示部１３に映像ＤＴｖが表示されていない状態で、一定時間間隔でＨＭＤ４の姿勢、即ちユーザの頭部の動揺を測定する（Ｓ１０２）。上述した方法によりＨＭＤ４の姿勢が測定され、測定結果として頭部姿勢データＤＴ１が得られる。
　次に、ＨＭＤ４は、頭部姿勢データＤＴ１を制御装置３に送信する（Ｓ１０３）。頭部姿勢データＤＴ１は、ＲＡＭ２３、及び制御装置３内のＲＡＭ６３に記憶される。
　（第１角度制御動作）　
　第１角度制御動作について、図１１を用いて説明する。図１１は、角度制御装置１の第１角度制御動作の一例を示すフローチャートである。
　頭部姿勢測定動作終了後、ユーザは、搭乗部５に搭乗する。シミュレータ体験が開始されると、制御装置３は、頭部姿勢データＤＴ１（ＨＭＤ４の姿勢の測定結果）に基づいて、動揺面積Ｃを算出する（Ｓ１１１）。上述した方法により動揺面積Ｃが算出される。また、制御装置３は、映像ＤＴｖをＨＭＤ４に送信し、表示部１３に映像ＤＴｖが再生される。
　次に、制御装置３は、動揺面積Ｃがあらかじめ設定された閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。動揺面積Ｃが閾値以上である場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御装置３は、搭乗部５に設定するロール角及びピッチ角を制限する信号Ｓａを生成する（Ｓ１１３）。信号Ｓａは、ＲＡＭ６３に記憶される。他方で、動揺面積Ｃが閾値未満である場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、後述のステップＳ１１４に進む。
　次に、制御装置３は、ストレージ装置５３からボード測定データＤＴｂを受信する（Ｓ１１４）。
　次に、制御装置３は、信号Ｓａを生成したか否かを判定する（Ｓ１１５）。
　信号Ｓａを生成した場合（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、制御装置３は、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍを上述した角度制限範囲内の角度θｂｍ’に変換し、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを上述した角度制限範囲内の角度φｂｍ’に変換する（Ｓ１１６）。
　次に、制御装置３は、ロール角θｂｍ’及びピッチ角φｂｍ’を角度パラメータＰＲＭとして搭乗部５に送信する（Ｓ１１７）。角度パラメータＰＲＭは、ＲＡＭ６３、及び搭乗部５内のＲＡＭ４３に記憶される。
　他方で、信号Ｓａを生成しなかった場合（Ｓ１１５：ＮＯ）、制御装置３は、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍ及びピッチ角φｂｍを角度パラメータＰＲＭとして搭乗部５に送信する（Ｓ１１８）。角度パラメータＰＲＭは、ＲＡＭ６３、及び搭乗部５内のＲＡＭ４３に記憶される。
　このように、制御装置３は、ＨＭＤ４（制御部１１）によるユーザの頭部の動揺の測定結果に基づいて、搭乗部５に設定する回転角度の範囲を制限する。搭乗部５に設定する回転角度の範囲は、搭乗部５のロール角θ及びピッチ角φの範囲を含む。
　次に、搭乗部５は、角度パラメータＰＲＭに基づいて、搭乗部５のロール角θ及びピッチ角φを制御する（Ｓ１１９）。
　１．３　本実施形態に係る効果　
　平衡感覚が低下した人は、閉眼時の重心動揺が大きくなる。閉眼時の重心動揺は、角度制御装置１では、ユーザがＨＭＤ４を頭部に装着し、ＨＭＤ４の表示部１３に何も表示されていないときのＨＭＤ４の動きに相当する。
　そこで、本実施形態では、ユーザがＨＭＤ４を頭部に装着し、ＨＭＤ４の表示部１３に何も表示されていない状態で、ＨＭＤ４の姿勢、即ちユーザの頭部の動揺を測定する。制御装置３は、ＨＭＤ４の姿勢の測定結果に基づいて、ユーザの頭部の動揺を評価する。制御装置３は、ユーザの頭部の動揺の評価結果に基づいて、ユーザが転倒する可能性が高いと判定した場合、搭乗部５に設定する回転角度の範囲を制限する。より具体的には、制御装置３は、ＨＭＤ４の姿勢の測定結果に基づいて、動揺面積Ｃを算出し、動揺面積Ｃがあらかじめ設定された閾値以上である場合、搭乗部５に設定する回転角度の範囲を制限する。これにより、本実施形態によれば、ユーザが転倒する事故の発生を抑制できる。
　１．４　第１変形例　
　第１実施形態の第１変形例に係る角度制御装置１について説明する。第１実施形態の第１変形例に係る角度制御装置１では、制御装置３の機能構成が第１実施形態と異なる。以下に、第１実施形態の第１変形例に係る角度制御装置１について、第１実施形態と異なる点を説明する。
　１．４．１　シミュレータ制御装置の機能構成　
　制御装置３の機能構成について、図１２を用いて説明する。図１２は、ＨＭＤ４、搭乗部５、及び制御装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。
　図１２に示すように、制御装置３では、第１実施形態で示した図７の構成の角度制限部３０２が角度制限部３０２Ａに置き換えられている。
　（角度制限部３０２Ａ）　
　角度制限部３０２Ａは、信号Ｓａを受信した（動揺評価部３０１が信号Ｓａを生成した）場合、ロール角速度及びピッチ角速度に基づいて、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍ及びピッチ角φｂｍを変換する。以下では、ロール角速度をωｘ［ｄｅｇ／ｓ］＝ｄθｂｍ／ｄｔとする。ピッチ角速度をωｙ［ｄｅｇ／ｓ］＝ｄφｂｍ／ｄｔとする。
　具体的には、角度制限部３０２Ａは、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍを、ロール角速度ωｘがあらかじめ設定された角速度制限範囲内に収まるような角度θｂｍ’に変換する。角度制限部３０２Ａは、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを、ピッチ角速度ωｙがあらかじめ設定された角速度制限範囲内に収まるような角度φｂｍ’に変換する。角度制限部３０２Ａは、ロール角θｂｍ’及びピッチ角φｂｍ’を角度パラメータＰＲＭとして角度制御部２０１に送信する。あらかじめ設定された角速度制限範囲は、例えば、－２００［ｄｅｇ／ｓ］～２００［ｄｅｇ／ｓ］の範囲である。この場合、ロール角θｂｍ’は、以下の式（４）で表される。ピッチ角φｂｍ’は、以下の式（５）で表される。
　θｂｍ’＝θｂｍ×（４００／（ωｘｍａｘ－ωｘｍｉｎ））　　　（４）　
　φｂｍ’＝φｂｍ×（４００／（ωｙｍａｘ－ωｙｍｉｎ））　　　（５）　
　ωｘｍａｘは、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍに基づいて算出されるロール角速度ωｘの最大値である。ωｘｍｉｍは、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍに基づいて算出される角速度ωｘの最小値である。ωｙｍａｘは、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍに基づいて算出されるピッチ角速度ωｙの最大値である。ωｙｍｉｍは、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍに基づいて算出されるピッチ角速度ωｙの最小値である。
　角度制限部３０２Ａは、信号Ｓａを受信しなかった（動揺評価部３０１が信号Ｓａを生成しなかった）場合、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍ及びピッチ角φｂｍを角度パラメータＰＲＭとして角度制御部２０１に送信する。
　図１３は、一定時間間隔でサンプリングされたボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍに基づくロール角速度ωｘの一例を示す波形図である。縦軸は、ロール角速度ωｘ［ｄｅｇ／ｓ］を示している。横軸は、時間を示している。図１３に示すように、ロール角速度ωｘは、おおよそ－４００［ｄｅｇ／ｓ］～４００［ｄｅｇ／ｓ］の範囲で推移している。なお、一定時間間隔でサンプリングされたボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍに基づくピッチ角速度ωｙも、ロール角速度ωｘと同様の波形になる。
　角度制限部３０２Ａは、平衡感覚が低下したユーザの転倒を回避するために、搭乗部５に設定する回転角度の範囲を制限する。例えば、角度制限部３０２Ａは、ロール角速度ωｘを－２００［ｄｅｇ／ｓ］～２００［ｄｅｇ／ｓ］の範囲に制限するように、上記式（４）によりロール角θｂｍをロール角θｂｍ’に変換する。角度制限部３０２Ａは、ピッチ角速度ωｙを－２００［ｄｅｇ／ｓ］～２００［ｄｅｇ／ｓ］の範囲に制限するように、上記式（５）によりピッチ角φｂｍをピッチ角φｂｍ’に変換する。
　１．４．２　動作　
　本変形例に係る角度制御装置１の角度制御動作について、図１４を用いて説明する。図１４は、角度制御装置１の第１角度制御動作の一例を示すフローチャートである。図１４では、第１実施形態で示した図１１のステップＳ１１６がステップＳ１２１に置き換えられている。
　信号Ｓａを生成した場合（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、制御装置３は、ロール角速度ωｘに基づいて、ボード測定データＤＴｂのロール角θｂｍを角度θｂｍ’に変換し、ロール角速度ωｙに基づいて、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを角度φｂｍ’に変換する（Ｓ１２１）。
　このように、制御装置３は、ＨＭＤ４（制御部１１）によるユーザの頭部の動揺の測定結果に基づいて、搭乗部５に設定する回転角度の範囲を制限する。搭乗部５に設定する回転角度の範囲は、搭乗部５のロール角速度ωｘ及びピッチ角速度ωｙの範囲を制限することにより得られた搭乗部５のロール角θ及びピッチ角φの範囲を含む。
　１．４．３　本変形例に係る効果　
　本変形例では、制御装置３は、ユーザの頭部の動揺の評価結果に基づいて、ユーザが転倒する可能性が高いと判定した場合、ロール角速度及びピッチ角速度の範囲を制限することにより、搭乗部５に設定する回転角度を制限する。これにより、本変形例によれば、第１実施形態と同様に、ユーザが転倒する事故の発生を抑制できる。
　１．５　第２変形例　
　第１実施形態の第２変形例に係る角度制御装置１について説明する。第１実施形態の第２変形例に係る角度制御装置１は、カメラ６を含む点で第１実施形態と異なる。また、第１実施形態の第２変形例に係る角度制御装置１では、ＨＭＤ４のハードウェア構成及び機能構成が第１実施形態と異なる。以下に、第１実施形態の第２変形例に係る角度制御装置１について、第１実施形態と異なる点を説明する。
　１．５．１　角度制御装置の構成　
　角度制御装置１の構成について、図１５を用いて説明する。図１５は、角度制御装置１の構成の一例を示す概略図である。
　図１５に示すように、角度制御装置１は、第１実施形態で示した図１の構成に加えて、カメラ６を更に含む。
　カメラ６は、ＨＭＤ４を撮影する装置である。カメラ６は、例えば、単眼カメラまたはステレオカメラである。カメラ６は、ネットワークを介してＨＭＤ４と通信可能に構成される。
　１．５．２　ＨＭＤのハードウェア構成　
　ＨＭＤ４のハードウェア構成について、図１６を用いて説明する。図１６は、ＨＭＤ４のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１６は、制御装置３及びカメラ６も併せて示している。
　図１６に示すように、ＨＭＤ４では、第１実施形態で示した図４の構成からカメラ１４が廃されている。
　通信部１２は、例えば、カメラ６から映像を受信する。
　１．５．３　ＨＭＤの機能構成　
　ＨＭＤ４の機能構成について、図１７を用いて説明する。図１７は、ＨＭＤ４、搭乗部５、及び制御装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。
　図１７に示すように、ＨＭＤ４では、第１実施形態で示した図７の構成から映像取得部１０２が廃されている。また、ＨＭＤ４では、第１実施形態で示した図７の構成の姿勢測定部１０３が姿勢測定部１０３Ｂに置き換えられている。
　（姿勢測定部１０３Ｂ）　
　姿勢測定部１０３Ｂは、姿勢測定処理を実行する。姿勢測定部１０３Ｂは、例えば、ＨＭＤ４の周辺環境中に設置されたカメラ６によりＨＭＤ４を撮影し、その動きを測定することにより、ＨＭＤ４の姿勢を測定する（outside-in方式）。以下、カメラ６により撮影された映像を「映像ＤＴｃ」と表記する。具体的には、姿勢測定部１０３Ｂは、カメラ６から受信した映像ＤＴｃに基づいて、一定時間内に、一定時間間隔でＨＭＤ４のロール角θｈｎ及びピッチ角φｈｎを測定する。これにより、第１実施形態と同様に、頭部姿勢データＤＴ１が得られる。姿勢測定部１０３Ｂは、頭部姿勢データＤＴ１を動揺評価部３０１に送信する。
　１．５．４　本変形例に係る効果　
　本変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
　１．６　第３変形例　
　第１実施形態の第３変形例に係る角度制御装置１について説明する。第１実施形態の第３変形例に係る角度制御装置１では、ＨＭＤ４のハードウェア構成及び機能構成が第１実施形態と異なる。以下に、第１実施形態の第３変形例に係る角度制御装置１について、第１実施形態と異なる点を説明する。
　１．６．１　ＨＭＤのハードウェア構成　
　ＨＭＤ４のハードウェア構成について、図１８を用いて説明する。図１８は、ＨＭＤ４のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１８は、制御装置３も併せて示している。
　図１８に示すように、ＨＭＤ４は、第１実施形態で示した図４の構成に加えて、加速度センサ１５及びジャイロセンサ１６を更に含む。また、ＨＭＤ４では、第１実施形態で示した図４の構成からカメラ１４が廃されている。
　１．６．２　ＨＭＤの機能構成　
　ＨＭＤ４の機能構成について、図１９を用いて説明する。図１９は、ＨＭＤ４、搭乗部５、及び制御装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。
　図１９に示すように、ＨＭＤ４では、第１実施形態で示した図７の構成の映像取得部１０２及び姿勢測定部１０３がセンサデータ取得部１０４及び姿勢測定部１０３Ｃにそれぞれ置き換えられている。センサデータ取得部１０４は、加速度センサ１５及びジャイロセンサ１６に対応する機能ブロックである。
　（センサデータ取得部１０４）　
　センサデータ取得部１０４は、加速度センサ１５によりＨＭＤ４の加速度データを取得する。センサデータ取得部１０４は、ジャイロセンサ１６によりＨＭＤ４の角速度データを取得する。以下、センサデータ取得部１０４により取得されたデータを「センサデータＤＴｄ」と表記する。センサデータ取得部１０４は、取得したセンサデータＤＴｄを姿勢測定部１０３Ｃに送信する。
　（姿勢測定部１０３Ｃ）　
　姿勢測定部１０３Ｃは、姿勢測定処理を実行する。姿勢測定部１０３Ｃは、例えば、センサデータ取得部１０４から受信したセンサデータＤＴｄを用いて、一定時間内に、一定時間間隔でＨＭＤ４のロール角θｈｎ及びピッチ角φｈｎを測定する。これにより、第１実施形態と同様に、頭部姿勢データＤＴ１が得られる。姿勢測定部１０３Ｃは、頭部姿勢データＤＴ１を動揺評価部３０１に送信する。
　１．６．３　本変形例に係る効果　
　本変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
　２．　第２実施形態　
　第２実施形態に係る角度制御装置１について説明する。第２実施形態に係る角度制御装置１では、ボード測定データＤＴｂ、並びにＨＭＤ４及び制御装置３の機能構成が第１実施形態と異なる。以下に、第２実施形態に係る角度制御装置１について、第１実施形態と異なる点を説明する。
　２．１　ボード測定データ　
　ボード測定データＤＴｂについて説明する。ボード測定データＤＴｂは、第１実施形態で説明したボードのロール角θｂｍ及びピッチ角φｍのデータに加えて、例えば、海上で搭乗者がボードに搭乗してウィンドサーフィンをしているときに、ボードに設けられたＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を用いて、ロール角θｂｍ及びピッチ角φｍと同じ一定時間間隔で取得されたボードの高度のデータを更に含む。以下、データの取得（記録）開始時のボードの高度を「基準高度ＲＨ」と定義する。基準高度ＲＨは、例えば、０ｍである。基準高度ＲＨとの相対高度を「相対高度Ｈｂｍ」と表記する。即ち、ボード測定データＤＴｂは、ｍ個の相対高度Ｈｂｍ及び基準高度ＲＨを含む。ボード測定データＤＴｂは、緯度及び経度のデータを含んでいてもよい。
　２．２　ＨＭＤの機能構成　
　ＨＭＤ４の機能構成について、図２０を用いて説明する。図２０は、ＨＭＤ４、搭乗部５、及び制御装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。
　図２０に示すように、ＨＭＤ４は、第１実施形態で示した図７の構成に加えて、位置検出部１０５を更に含む。位置検出部１０５は、制御部１１に対応する機能ブロックである。
　（位置検出部１０５）　
　位置検出部１０５は、例えば、映像取得部１０２から受信した映像ＤＴａに基づいて、ＨＭＤ４の周辺環境の動きを測定することにより、ＨＭＤ４の相対的な位置を検出する。以下、ＨＭＤ４の相対的な位置、即ちユーザの搭乗部５上の位置を検出する処理を「位置検出処理」と表記する。検出されたＨＭＤ４の位置を「位置Ｐｈ」と表記する。また、ユーザが搭乗部５の中央の位置に立った状態で検出された位置Ｐｈを「基準位置ＲＰ」と表記する。姿勢測定部１０３は、位置Ｐｈ及び基準位置ＲＰ（検出結果）を位置判定部３０４に送信する。
　位置検出処理は、ＣＰＵ２１により実行される。位置検出処理をＣＰＵ２１に実行させるためのプログラムは、例えば、ＲＯＭ２２に記憶される。
　２．３　シミュレータ制御装置の機能構成　
　制御装置３の機能構成について、図２０を用いて説明する。
　図２０に示すように、制御装置３では、第１実施形態で示した図７の構成の角度制限部３０２が角度制限部３０２Ｄに置き換えられている。制御装置３は、第１実施形態で示した図７の構成に加えて、高度判定部３０３及び位置判定部３０４を更に含む。高度判定部３０３及び位置判定部３０４は、制御部５１に対応する機能ブロックである。
　（高度判定部３０３）　
　高度判定部３０３は、例えば、ストレージ装置５３から受信したボード測定データＤＴｂの相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高いか否かを判定する。高度判定部３０３は、判定した結果を角度制限部３０２Ｄに送信する。以下、ボード測定データＤＴｂの相対高度Ｈｂｍを判定する処理を「高度判定処理」と表記する。判定した結果を「高度判定結果ＲＴ１」と表記する。
　高度判定処理は、ＣＰＵ６１により実行される。高度判定処理をＣＰＵ６１に実行させるためのプログラムは、例えば、ＲＯＭ６２に記憶される。
　（位置判定部３０４）　
　位置判定部３０４は、例えば、位置検出部１０５から受信した位置Ｐｈ及び基準位置ＲＰに基づいて、ユーザが立っている搭乗部５上の位置を判定する。
　ここで、ユーザが立っている搭乗部５上の位置について、図２１を用いて説明する。
　図２１は、搭乗部５の上面図である。図２１は、支持台ＳＴ、支持部ＳＰ、接続部ＪＰ２及びＪＰ３、並びにマストＭＴも併せて示している。図２１には、搭乗部５のＸ方向における中央の位置が一点鎖線で示されている。図２１に示すように、搭乗部５は、前方領域ＦＡ及び後方領域ＢＡを含む。前方領域ＦＡは、搭乗部５のＸ方向における中央の位置から搭乗部５のマストＭＴ側の端部までの領域である。後方領域ＢＡは、搭乗部５のＸ方向における中央の位置から搭乗部５のマストＭＴと反対側の端部までの領域である。前方領域ＦＡ及び後方領域ＢＡは、Ｘ方向に並んでいる。
　位置判定部３０４は、例えば、Ｘ方向において、位置Ｐｈの座標値が基準位置ＲＰの座標値以上である場合、ユーザが前方領域ＦＡに乗っていると判定する。位置判定部３０４は、例えば、Ｘ方向において、位置Ｐｈの座標値が基準位置ＲＰの座標値より小さい場合、ユーザが後方領域ＢＡに乗っていると判定する。位置判定部３０４は、判定した結果を角度制限部３０２Ｄに送信する。以下、ユーザが立っている搭乗部５上の位置を判定する処理を「位置判定処理」と表記する。判定した結果を「位置判定結果ＲＴ２」と表記する。
　位置判定処理は、ＣＰＵ６１により実行される。位置判定処理をＣＰＵ６１に実行させるためのプログラムは、例えば、ＲＯＭ６２に記憶される。
　（角度制限部３０２Ｄ）　
　角度制限部３０２Ｄは、例えば、高度判定部３０３から高度判定結果ＲＴ１を受信する。角度制限部３０２Ｄは、位置判定部３０４から位置判定結果ＲＴ２を受信する。角度制限部３０２Ｄは、ストレージ装置５３からボード測定データＤＴｂを受信する。角度制限部３０２Ｄは、ボード測定データＤＴｂの相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高く、且つ位置判定結果ＲＴ２が、ユーザの搭乗部５上の位置Ｐｈが前方領域ＦＡに含まれる（ユーザが搭乗部５の前方領域ＦＡに乗っている）ことを示す場合、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを、以下の式（６）により角度φｂｍ’に変換する。
　φｂｍ’＝φｂｍ＋ｓ×Ｈｂｍ　　　（６）　
　ｓは、相対高度Ｈｂｍをピッチ角に変換する変換係数である。変換係数ｓは、あらかじめ設定される。例えば、相対高度が１ｍ変化したときに、ピッチ角を１５度変化させる場合、変換係数ｓは、ｓ＝π／１２となる。角度制限部３０２Ｄは、ピッチ角φｂｍ’を角度パラメータＰＲＭとして角度制御部２０１に送信する。
　角度制限部３０２Ｄは、ボード測定データＤＴｂの相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高く、且つ位置判定結果ＲＴ２が、ユーザの搭乗部５上の位置Ｐｈが後方領域ＢＡに含まれる（ユーザが搭乗部５の後方領域ＢＡに乗っている）ことを示す場合、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを、以下の式（７）により角度φｂｍ’に変換する。
　φｂｍ’＝φｂｍ－ｓ×Ｈｂｍ　　　（７）　
　角度制限部３０２Ｄは、ピッチ角φｂｍ’を角度パラメータＰＲＭとして角度制御部２０１に送信する。
　角度制限部３０２Ｄは、ボード測定データＤＴｂの相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨ以下である場合、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを角度パラメータＰＲＭとして角度制御部２０１に送信する。
　図２２は、一定時間間隔でサンプリングされたボード測定データＤＴｂの相対高度Ｈｂｍの一例を示す波形図である。縦軸は、相対高度Ｈｂｍ［ｍ］を示している。横軸は、時間を示している。図２２に示すように、相対高度Ｈｂｍは、おおよそ－１．５［ｍ］～０．５［ｍ］の範囲で推移している。
　図２３は、一定時間間隔でサンプリングされたボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍの一例を示す波形図である。縦軸は、ピッチ角φｂｍ［ｒａｄ］を示している。横軸は、時間を示している。図２３に示すように、ピッチ角φｂｍは、おおよそ－０．４［ｒａｄ］～０．４［ｒａｄ］の範囲で推移している。
　図２４は、図２３に示すボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを角度制限部３０２Ｄにより変換した後のピッチ角φｂｍ’の一例を示す波形図である。縦軸は、ピッチ角φｂｍ’［ｒａｄ］を示している。横軸は、時間を示している。図２４に示すように、ピッチ角φｂｍ’は、φｂｍ＋ｓ×Ｈｂｍに変換され、おおよそ－０．３［ｄｅｇ］～０．８［ｄｅｇ］の範囲で推移している。
　図２５は、図２３に示すボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを角度制限部３０２Ｄにより変換した後のピッチ角φｂｍ’の一例を示す波形図である。縦軸は、ピッチ角φｂｍ’［ｒａｄ］を示している。横軸は、時間を示している。図２５に示すように、ピッチ角φｂｍ’は、φｂｍ－ｓ×Ｈｂｍに変換され、おおよそ－０．７［ｄｅｇ］～０．２［ｄｅｇ］の範囲で推移している。
　また、ピッチ角φｂｍ’＝φｂｍ＋ｓ×Ｈｂｍの絶対値の最大値をφｐとする。ピッチ角φｂｍ’＝φｂｍ－ｓ×Ｈｂｍの絶対値の最大値をφｎとする。φｐ及びφｎのうち、大きい方をφｂｍａｘ’とする。搭乗部５のピッチ角φの可動範囲が－φｒ～φｒの範囲であるとき、角度縮小係数ｒ＝φｂｍａｘ’／φｒをとする。ボード測定データＤＴｂは、角度縮小係数ｒを含んでいてもよい。
　２．４　動作　
　本実施形態に係る角度制御装置１の動作について説明する。角度制御装置１の動作は、基準位置測定動作及び角度制御動作を含む。基準位置測定動作は、ユーザが搭乗部５の中央の位置に立ったときのユーザの頭部の位置を測定する動作である。基準位置測定動作は、ユーザが角度制御装置１のシミュレータ体験を開始する前に行われる。角度制御動作は、ユーザが角度制御装置１のシミュレータ体験を開始した後に、一定時間間隔毎の相対高度Ｈｂｍに基づいて、搭乗部５のピッチ角φを制御する動作である。以下、本実施形態に係る角度制御装置１の角度制御動作を「第２角度制御動作」とも表記する。
　（基準位置測定動作）　
　基準位置測定動作について、図２６を用いて説明する。図２６は、角度制御装置１の基準位置測定動作の一例を示すフローチャートである。
　シミュレータ体験の開始前に、ユーザはＨＭＤ４を装着し、搭乗部５に搭乗し、搭乗部５の中央の位置に立つ。このとき、搭乗部５は、ＸＹ平面に対して水平になる。ユーザが搭乗部５の中央の位置に立った後、ＨＭＤ４は、ＨＭＤ４の位置Ｐｈを検出する（Ｓ２０１）。上述した方法によりＨＭＤ４の位置Ｐｈが検出され、基準位置ＲＰが得られる。
　次に、ＨＭＤ４は、基準位置ＲＰを制御装置３に送信する（Ｓ２０２）。基準位置ＲＰは、ＲＡＭ２３、及び制御装置３内のＲＡＭ６３に記憶される。
　（第２角度制御動作）　
　第２角度制御動作について、図２７を用いて説明する。図２７は、角度制御装置１の第２角度制御動作の一例を示すフローチャートである。
　シミュレータ体験が開始されると、制御装置３は、ストレージ装置５３からボード測定データＤＴｂを受信する（Ｓ２１１）。また、制御装置３は、映像ＤＴｖをＨＭＤ４に送信し、表示部１３に映像ＤＴｖが再生される。
　次に、制御装置３は、ボード測定データＤＴｂの相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高いか否かを判定する（Ｓ２１２）。上述した方法により高度判定結果ＲＴ１が得られる。高度判定結果ＲＴ１は、ＲＡＭ６３に記憶される。
　相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高い場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、ＨＭＤ４は、ＨＭＤ４の位置Ｐｈを検出する（Ｓ２１３）。上述した方法によりＨＭＤ４の位置Ｐｈが検出される。位置Ｐｈは、ＲＡＭ２３、及び制御装置３内のＲＡＭ６３に記憶される。
　次に、制御装置３は、位置Ｐｈに基づいて、ユーザが搭乗部５の前方領域ＦＡに乗っているか否かを判定する（Ｓ２１４）。上述した方法により位置判定結果ＲＴ２が得られる。位置判定結果ＲＴ２は、ＲＡＭ６３に記憶される。
　ユーザが搭乗部５の前方領域ＦＡに乗っていると判定した場合（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、制御装置３は、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを上述した方法により角度φｂｍ’（=φｂｍ＋ｓ×Ｈｂｍ）に変換する（Ｓ２１５）。
　ユーザが搭乗部５の後方領域ＢＡに乗っていると判定した場合（Ｓ２１４：ＮＯ）、制御装置３は、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを上述した方法により角度φｂｍ’（=φｂｍ－ｓ×Ｈｂｍ）に変換する（Ｓ２１６）。
　次に、制御装置３は、ピッチ角φｂｍ’を角度パラメータＰＲＭとして搭乗部５に送信する（Ｓ２１７）。角度パラメータＰＲＭは、ＲＡＭ６３、及び搭乗部５内のＲＡＭ４３に記憶される。
　他方で、相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨ以下である場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、制御装置３は、ボード測定データＤＴｂのピッチ角φｂｍを角度パラメータＰＲＭとして搭乗部５に送信する（Ｓ２１８）。角度パラメータＰＲＭは、ＲＡＭ６３、及び搭乗部５内のＲＡＭ４３に記憶される。
　このように、制御装置３は、搭乗部５に設定する回転角度を、相対高度Ｈｂｍに基づく角度に変換する。
　次に、搭乗部５は、角度パラメータＰＲＭに基づいて、搭乗部５のピッチ角φを制御する（Ｓ２１９）。
　図２８は、搭乗部５の上にユーザが搭乗し、搭乗部５のピッチ角φを変化させた状態を示す図である。図２８に示すように、搭乗部５は回転され、搭乗部５の前方は上方に傾いている。
　図２９は、搭乗部５のピッチ角φを変化させたときの角度を説明する図である。図２９に示すように、制御装置３が、相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高く、且つユーザが搭乗部５の前方領域ＦＡに搭乗していると判定した場合、搭乗部５のピッチ角φはφｂｍ＋ｓ×Ｈｂｍに制御される。他方で、制御装置３が、相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高く、且つユーザが搭乗部５の後方領域ＢＡに搭乗していると判定した場合、搭乗部５のピッチ角φはφｂｍ－ｓ×Ｈｂｍに制御される。
　２．５　本実施形態に係る効果　
　本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
　また、本実施形態では、制御装置３は、相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高い場合、ＨＭＤ４の位置Ｐｈを検出する。制御装置３は、ＨＭＤ４の位置Ｐｈに基づいて、ユーザが搭乗部５の前方領域ＦＡに乗っているか否かを判定する。制御装置３は、ユーザが立っている搭乗部５上の位置Ｐｈに基づいて、搭乗部５に設定する回転角度を、相対高度Ｈｂｍに基づく角度に変換する。より具体的には、制御装置３は、相対高度Ｈｂｍが基準高度ＲＨよりも高い場合、位置Ｐｈが搭乗部５の前方領域ＦＡに含まれる場合には、搭乗部５に設定する回転角度を、相対高度Ｈｂｍに基づく角度φｂｍ＋ｓ×Ｈｂｍに変換する。位置Ｐｈが搭乗部５の後方領域ＢＡに含まれる場合には、搭乗部５に設定する回転角度を、相対高度Ｈｂｍに基づく角度φｂｍ－ｓ×Ｈｂｍに変換する。これにより、本実施形態によれば、ユーザに上昇している感覚を与えることができる。
　３．　変形例等　
　上記実施形態は、可能な範囲で組み合わされてもよい。例えば、第１実施形態の第１変形例乃至第３変形例は、第２実施形態と組み合わされてもよい。
　また、上記実施形態で説明したフローチャートは、その処理の順番を可能な限り入れ替えることができる。
　なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。
　１…角度制御装置
　２…シミュレータ
　３…シミュレータ制御装置
　４…ＶＲＨＭＤ
　５…搭乗部
　６…カメラ
　１１…制御部
　１２…通信部
　１３…表示部
　１４…カメラ
　１５…加速度センサ
　１６…ジャイロセンサ
　２１…ＣＰＵ
　２２…ＲＯＭ
　２３…ＲＡＭ
　３１…制御部
　３２…通信部
　３３…回転機構
　４１…ＣＰＵ
　４２…ＲＯＭ
　４３…ＲＡＭ
　５１…制御部
　５２…通信部
　５３…ストレージ装置
　６１…ＣＰＵ
　６２…ＲＯＭ
　６３…ＲＡＭ
　１０１…映像再生部
　１０２…映像取得部
　１０３、１０３Ｂ、１０３Ｃ…姿勢測定部
　１０４…センサデータ取得部
　１０５…位置検出部
　２０１…角度制御部
　３０１…動揺評価部
　３０２、３０２Ａ、３０２Ｄ…角度制限部
　３０３…高度判定部
　３０４…位置判定部
 

Claims (8)

  1. 　制御部と表示部とを有し、ユーザが頭部に装着するディスプレイと、
    　回転機構を有し、前記ユーザが搭乗する可動式の搭乗部と、
    　前記ディスプレイに映像を送信し、前記映像に同期させて前記搭乗部に再現させる動きを記録したデータに基づいて、前記搭乗部に設定する回転角度を制御する制御装置と
    　を備え、
    　前記制御部は、前記表示部に前記映像が表示されていない状態で、前記ユーザの前記頭部の動揺を測定し、
    　前記制御装置は、前記制御部による前記動揺の測定結果に基づいて、前記搭乗部に設定する前記回転角度の範囲を制限する、
    　角度制御装置。
  2. 　前記データは、一定時間間隔毎のロール角及びピッチ角を含み、
    　前記搭乗部に設定する前記回転角度の前記範囲は、前記搭乗部のロール角及びピッチ角の範囲を含む、
    　請求項１記載の角度制御装置。
  3. 　前記データは、一定時間間隔毎のロール角及びピッチ角を含み、
    　前記搭乗部に設定する前記回転角度の前記範囲は、前記搭乗部のロール角速度及びピッチ角速度の範囲を制限することにより得られた前記搭乗部のロール角及びピッチ角の範囲を含む、
    　請求項１記載の角度制御装置。
  4. 　前記制御部による前記動揺の測定は、前記表示部に前記映像が表示されていない状態で、一定時間間隔で前記ディスプレイの姿勢を測定することを含み、
    　前記制御装置による前記回転角度の前記範囲の制限は、前記ディスプレイの前記姿勢の測定結果に基づいて、動揺面積を算出し、前記動揺面積が閾値以上である場合、前記搭乗部に設定する前記回転角度の前記範囲を制限することを含む、
    　請求項１記載の角度制御装置。
  5. 　前記データは更に、一定時間間隔毎の基準高度との相対高度を含み、
    　前記制御装置は、前記搭乗部に設定する前記回転角度を、前記相対高度に基づく角度に変換する、
    　請求項１記載の角度制御装置。
  6. 　前記搭乗部は、第１領域及び第２領域を含み、
    　前記制御部は更に、前記ユーザの前記搭乗部上の位置を検出し、
    　前記制御装置による前記回転角度の変換は、
    　前記相対高度が前記基準高度よりも高い場合、
    　前記制御部により検出された前記位置が前記第１領域に含まれる場合には、前記搭乗部に設定する前記回転角度を、前記相対高度に基づく第１角度に変換し、
    　前記制御部により検出された前記位置が前記第２領域に含まれる場合には、前記搭乗部に設定する前記回転角度を、前記相対高度に基づき、且つ前記第１角度とは異なる第２角度に変換すること
    　を含む、
    　請求項５記載の角度制御装置。
  7. 　制御部と表示部とを有し、ユーザが頭部に装着するディスプレイと、回転機構を有し、前記ユーザが搭乗する可動式の搭乗部と、前記ディスプレイに映像を送信し、前記映像に同期させて前記搭乗部に再現させる動きを記録したデータに基づいて、前記搭乗部に設定する回転角度を制御する制御装置とを含む、角度制御装置が実行する角度制御方法であって、
    　前記表示部に前記映像が表示されていない状態で、前記ユーザの前記頭部の動揺を測定することと、
    　前記動揺の測定結果に基づいて、前記搭乗部に設定する前記回転角度の範囲を制限することと
    　を備える、
    　角度制御方法。
  8. 　請求項１乃至６のいずれか１項記載の角度制御装置による処理を、前記角度制御装置が備えるプロセッサに実行させる、
    　プログラム。
     
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