JPH1118025A - 画像呈示装置 - Google Patents
画像呈示装置Info
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- JPH1118025A JPH1118025A JP16775297A JP16775297A JPH1118025A JP H1118025 A JPH1118025 A JP H1118025A JP 16775297 A JP16775297 A JP 16775297A JP 16775297 A JP16775297 A JP 16775297A JP H1118025 A JPH1118025 A JP H1118025A
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- viewpoint
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- projection plane
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/14—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units
- G06F3/147—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units using display panels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
- G06T19/006—Mixed reality
Landscapes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
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- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
- Digital Computer Display Output (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ユーザの身体にセンサ，ディスプレイ等の装
置を装着させる必要がなく、高解像度のディスプレイを
用いる必要もない、直観的な空間的ユーザインターフェ
ースを提供する。 【解決手段】 ３次元仮想世界を記憶する３次元記憶手
段２と、位置及び向きが可変である可動式ディスプレイ
１と、３次元記憶手段２に記憶されている３次元仮想世
界を２次元画像に投影する投影手段４と、可動式ディス
プレイ１の位置及び向きに応じて、投影手段４での投影
時における視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定
する視点投影面決定手段３とを備え、決定された視点の
位置と投影面の位置及び向きとに基づいて投影して得ら
れた２次元画像を可動式ディスプレイ１に表示してユー
ザに呈示する。
置を装着させる必要がなく、高解像度のディスプレイを
用いる必要もない、直観的な空間的ユーザインターフェ
ースを提供する。 【解決手段】 ３次元仮想世界を記憶する３次元記憶手
段２と、位置及び向きが可変である可動式ディスプレイ
１と、３次元記憶手段２に記憶されている３次元仮想世
界を２次元画像に投影する投影手段４と、可動式ディス
プレイ１の位置及び向きに応じて、投影手段４での投影
時における視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定
する視点投影面決定手段３とを備え、決定された視点の
位置と投影面の位置及び向きとに基づいて投影して得ら
れた２次元画像を可動式ディスプレイ１に表示してユー
ザに呈示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置及び向きが可
変であるディスプレイを用いて２次元画像を呈示する画
像呈示装置に関する。
変であるディスプレイを用いて２次元画像を呈示する画
像呈示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】仮想的な３次元世界の空間を構築し、ユ
ーザがあたかもその仮想世界の内部に存在するように見
せかける対話的なユーザインターフェース技術は、種々
のものが考案されてきている。
ーザがあたかもその仮想世界の内部に存在するように見
せかける対話的なユーザインターフェース技術は、種々
のものが考案されてきている。
【０００３】仮想世界の中で視点位置，視線方向を変え
る技術としては、「頭部搭載型ディスプレイ」が考案さ
れている。これは、実世界中のユーザの頭部の位置及び
向きを検知し、その検知結果に応じて仮想世界を画像に
投影し、その画像をユーザの眼前に取り付けられたディ
スプレイ上に呈示するものである。また、同様の効果を
より簡略に実現するため、ユーザの頭部の位置及び向き
と眼球の向きとを検知し、その検知結果に応じて画像を
生成し、従来の「据え置き型ディスプレイ」に表示させ
る手法も検討されている。
る技術としては、「頭部搭載型ディスプレイ」が考案さ
れている。これは、実世界中のユーザの頭部の位置及び
向きを検知し、その検知結果に応じて仮想世界を画像に
投影し、その画像をユーザの眼前に取り付けられたディ
スプレイ上に呈示するものである。また、同様の効果を
より簡略に実現するため、ユーザの頭部の位置及び向き
と眼球の向きとを検知し、その検知結果に応じて画像を
生成し、従来の「据え置き型ディスプレイ」に表示させ
る手法も検討されている。
【０００４】一方、仮想世界の中の物体を操作するため
の技術としては、「データグローブ」が考案されてい
る。これは、各関節の相当部位に位置・向きセンサが配
置された手袋をユーザに装着させて手，指の動きをモニ
タし、その動き，形を入力情報とするものである。これ
により実世界と同等の感覚で仮想世界の中の物体に対し
て操作を行うことができる。また、位置と向きとに特化
した入力手段（例えば３次元マウス）をユーザに操作さ
せ、その入力手段の位置及び向きを検知し、その検知結
果を入力情報とする手法も考案されている。更に、既存
のキーボード，マウスなど従来の入力方法を用いること
も行われている。
の技術としては、「データグローブ」が考案されてい
る。これは、各関節の相当部位に位置・向きセンサが配
置された手袋をユーザに装着させて手，指の動きをモニ
タし、その動き，形を入力情報とするものである。これ
により実世界と同等の感覚で仮想世界の中の物体に対し
て操作を行うことができる。また、位置と向きとに特化
した入力手段（例えば３次元マウス）をユーザに操作さ
せ、その入力手段の位置及び向きを検知し、その検知結
果を入力情報とする手法も考案されている。更に、既存
のキーボード，マウスなど従来の入力方法を用いること
も行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した各手
法には次のような問題点がある。「頭部搭載型ディスプ
レイ」は、着脱の煩雑さ，装着中の違和感が問題であ
り、頻繁な使用，長時間の持続的な使用には向いていな
い。また、ユーザの視野を覆い隠してしまうので、実世
界の障害物による危険も無視できない。更に、十分な画
質を持たせて視野全体を模擬するためには、非常に高解
像度の表示が必要となり、表示デバイスの解像度及び画
像生成のための計算コストによる制約を受ける。頭部の
位置及び向きと眼球の向きとに応じて画像を生成し、
「据え置き型ディスプレイ」に表示させる手法は、見回
す範囲が限られており、有効な方法とは言えない。
法には次のような問題点がある。「頭部搭載型ディスプ
レイ」は、着脱の煩雑さ，装着中の違和感が問題であ
り、頻繁な使用，長時間の持続的な使用には向いていな
い。また、ユーザの視野を覆い隠してしまうので、実世
界の障害物による危険も無視できない。更に、十分な画
質を持たせて視野全体を模擬するためには、非常に高解
像度の表示が必要となり、表示デバイスの解像度及び画
像生成のための計算コストによる制約を受ける。頭部の
位置及び向きと眼球の向きとに応じて画像を生成し、
「据え置き型ディスプレイ」に表示させる手法は、見回
す範囲が限られており、有効な方法とは言えない。
【０００６】「データグローブ」も着脱の煩雑さ，装着
中の違和感が問題である。また、個別の物体に関して、
手と物体との接触点における力の伝わり方などを逐一計
算しなければならないため、計算コストが掛かる。位置
と向きとに特化した入力手段を使用する場合は、画像が
表示される場所とは別の場所で操作を行わなければなら
ないので、直観的な操作とは言えない。キーボード，マ
ウスなど従来の入力方法を用いる手法は、座標値の入力
など抽象的表現によりユーザの意図をコンピュータに伝
えなければならないため、実在感に欠けた操作となって
しまう。
中の違和感が問題である。また、個別の物体に関して、
手と物体との接触点における力の伝わり方などを逐一計
算しなければならないため、計算コストが掛かる。位置
と向きとに特化した入力手段を使用する場合は、画像が
表示される場所とは別の場所で操作を行わなければなら
ないので、直観的な操作とは言えない。キーボード，マ
ウスなど従来の入力方法を用いる手法は、座標値の入力
など抽象的表現によりユーザの意図をコンピュータに伝
えなければならないため、実在感に欠けた操作となって
しまう。
【０００７】簡易な装置を用いて３次元空間に基づく対
話的なインターフェースを構築することは様々な応用を
持つ。例えば、バーチャルリアリティ分野においては、
仮想的な３次元世界において直観的な空間認識，対話的
な物体操作を行うことは必須技術であり、その技術を携
帯端末などの小規模システムで実現することが望まれて
いる。また、特殊な技能の習得を必要とせずに複雑な３
次元構造から求める情報を正確に抽出することが可能と
なれば、医用画像解析などの分野に応用できる。このよ
うな状況から、容易に使用可能であって、自然で効果的
な空間形成，動作応答を特徴とする空間的ユーザインタ
ーフェースの構築が重要な課題となっている。
話的なインターフェースを構築することは様々な応用を
持つ。例えば、バーチャルリアリティ分野においては、
仮想的な３次元世界において直観的な空間認識，対話的
な物体操作を行うことは必須技術であり、その技術を携
帯端末などの小規模システムで実現することが望まれて
いる。また、特殊な技能の習得を必要とせずに複雑な３
次元構造から求める情報を正確に抽出することが可能と
なれば、医用画像解析などの分野に応用できる。このよ
うな状況から、容易に使用可能であって、自然で効果的
な空間形成，動作応答を特徴とする空間的ユーザインタ
ーフェースの構築が重要な課題となっている。
【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、ユーザの身体にセンサ，ディスプレイ等の装置
を装着させる必要が全くなく、高解像度のディスプレイ
を用いる必要もない、直観的な空間的ユーザインターフ
ェースである画像呈示装置を提供することを目的とす
る。
であり、ユーザの身体にセンサ，ディスプレイ等の装置
を装着させる必要が全くなく、高解像度のディスプレイ
を用いる必要もない、直観的な空間的ユーザインターフ
ェースである画像呈示装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の画像呈示装置
は、直接ユーザが手に持つか指示体によって支えられた
普通程度の解像度を持つ可動式ディスプレイを用い、該
可動式ディスプレイの位置と向きとに応じて視点と投影
面との位置関係を変化させながら３次元仮想世界を２次
元画像に投影し、得られた２次元画像を該可動式ディス
プレイに表示することを特徴とする。以下、図面を参照
して本発明の概要をもう少し具体的に説明する。
は、直接ユーザが手に持つか指示体によって支えられた
普通程度の解像度を持つ可動式ディスプレイを用い、該
可動式ディスプレイの位置と向きとに応じて視点と投影
面との位置関係を変化させながら３次元仮想世界を２次
元画像に投影し、得られた２次元画像を該可動式ディス
プレイに表示することを特徴とする。以下、図面を参照
して本発明の概要をもう少し具体的に説明する。
【００１０】図13は、本発明の画像呈示装置の使用状態
を示す模式図である。図13にあっては、実世界中の可動
式ディスプレイを黒枠で示し、仮想世界の投影部分を実
線、非投影部分を点線で示している。本発明の画像呈示
装置を用いると、例えば、仮想世界中における「見回
し」「視点の移動」「物体の操作」が可能となる。
を示す模式図である。図13にあっては、実世界中の可動
式ディスプレイを黒枠で示し、仮想世界の投影部分を実
線、非投影部分を点線で示している。本発明の画像呈示
装置を用いると、例えば、仮想世界中における「見回
し」「視点の移動」「物体の操作」が可能となる。
【００１１】まず、図13（ａ）の状態では、可動式ディ
スプレイのある位置と向きとに応じて３次元仮想世界を
投影して得られる２次元画像が可動式ディスプレイに呈
示されている。このような状態から、視点位置が固定さ
れていると考え、可動式ディスプレイの動きに合わせて
投影面の位置と向きとを変化させると、あたかも可動式
ディスプレイを通して仮想世界を覗いているかのような
「見回し」が可能となる（図13（ｂ））。また、図13
（ａ）の状態から、視点位置も可動式ディスプレイの動
きに合わせて変化させると、３次元仮想世界の中で「視
点の移動」を行うことができる（図13（ｃ））。また、
仮想世界中の特定の物体の位置及び向きも可動式ディス
プレイの動きに合わせて動かすと、「物体の操作」が可
能となる（図13（ｄ））。以上のように、本発明の画像
呈示装置では、可動式ディスプレイを用い、可動式ディ
スプレイの動きに合わせて、投影面の位置，向き、視点
位置及び／または物体の位置と向きを変えながら、３次
元仮想世界を投影して得られる２次元画像を可動式ディ
スプレイに表示する。
スプレイのある位置と向きとに応じて３次元仮想世界を
投影して得られる２次元画像が可動式ディスプレイに呈
示されている。このような状態から、視点位置が固定さ
れていると考え、可動式ディスプレイの動きに合わせて
投影面の位置と向きとを変化させると、あたかも可動式
ディスプレイを通して仮想世界を覗いているかのような
「見回し」が可能となる（図13（ｂ））。また、図13
（ａ）の状態から、視点位置も可動式ディスプレイの動
きに合わせて変化させると、３次元仮想世界の中で「視
点の移動」を行うことができる（図13（ｃ））。また、
仮想世界中の特定の物体の位置及び向きも可動式ディス
プレイの動きに合わせて動かすと、「物体の操作」が可
能となる（図13（ｄ））。以上のように、本発明の画像
呈示装置では、可動式ディスプレイを用い、可動式ディ
スプレイの動きに合わせて、投影面の位置，向き、視点
位置及び／または物体の位置と向きを変えながら、３次
元仮想世界を投影して得られる２次元画像を可動式ディ
スプレイに表示する。
【００１２】本発明は、以下に述べるような視覚心理学
理論に基づいている。 （情報抽出理論）人の視覚システムにおいては、「見回
し」，「視点の移動」に伴って生じる環境中の包囲光配
列の流動パターンから、その物体の立体構造などの不変
項を抽出すると言われている。即ち、眼球・頭部・体幹
の運動のための筋肉収縮運動，身体に加わる慣性力など
に基づいて、時々刻々の眼球の位置及び向きを取得し、
その取得結果を網膜上に得られる動画像と照らし合わせ
て、物体の３次元的な内的表象を頭の中で構築している
と考えられる。
理論に基づいている。 （情報抽出理論）人の視覚システムにおいては、「見回
し」，「視点の移動」に伴って生じる環境中の包囲光配
列の流動パターンから、その物体の立体構造などの不変
項を抽出すると言われている。即ち、眼球・頭部・体幹
の運動のための筋肉収縮運動，身体に加わる慣性力など
に基づいて、時々刻々の眼球の位置及び向きを取得し、
その取得結果を網膜上に得られる動画像と照らし合わせ
て、物体の３次元的な内的表象を頭の中で構築している
と考えられる。
【００１３】本発明では、ユーザが仮想世界の視覚情報
を受容する際、眼球の位置・向きの自然な変化を妨げな
いようにすることにより、より実在感に溢れた表示シス
テムを実現している。これは、「頭部搭載型ディスプレ
イ」を用いた従来のバーチャルリアリティ技術でも考慮
されてきたことである。
を受容する際、眼球の位置・向きの自然な変化を妨げな
いようにすることにより、より実在感に溢れた表示シス
テムを実現している。これは、「頭部搭載型ディスプレ
イ」を用いた従来のバーチャルリアリティ技術でも考慮
されてきたことである。
【００１４】（アフォーダンス）ある人（Ａ）がある物
体（Ｂ）に対してある操作（Ｃ）を行うことが可能であ
る場合、「物体（Ｂ）は人（Ａ）に対して操作（Ｃ）を
アフォードする」または「操作（Ｃ）は人（Ａ）にとっ
て物体（Ｂ）のアフォーダンスである」と呼ぶことがで
きる。また、実際に人（Ａ）が物体（Ｂ）に対して操作
（Ｃ）を行うことは、「人（Ａ）が物体（Ｂ）から操作
（Ｃ）というアフォーダンスを知覚し、そのアフォーダ
ンスを利用すること」であると言える。
体（Ｂ）に対してある操作（Ｃ）を行うことが可能であ
る場合、「物体（Ｂ）は人（Ａ）に対して操作（Ｃ）を
アフォードする」または「操作（Ｃ）は人（Ａ）にとっ
て物体（Ｂ）のアフォーダンスである」と呼ぶことがで
きる。また、実際に人（Ａ）が物体（Ｂ）に対して操作
（Ｃ）を行うことは、「人（Ａ）が物体（Ｂ）から操作
（Ｃ）というアフォーダンスを知覚し、そのアフォーダ
ンスを利用すること」であると言える。
【００１５】本発明では、仮想世界において物体がユー
ザにアフォードする操作を、実世界において可動式ディ
スプレイがユーザにアフォードする操作と出来る限り一
致させることにより、仮想世界中の物体のアフォーダン
スを利用しやすくしている。人が物体を操作するときに
重要なことは、どのようなアフォーダンスを利用するか
ということであり、指と物体表面との間に働く個々の力
はあまり重要でない。その点において、その力を逐一計
算する「データグローブ」などを用いた従来のバーチャ
ルリアリティ技術は必要以上の計算コストを掛けてい
る。本発明では、実行可能な操作を平行移動，回転移動
など基本的な操作に絞ることにより、計算コストを抑え
ながらも十分実用的な対話的操作を可能としている。ま
た、可動式ディスプレイ自体を操作対象とすることによ
り、適切な操作が行われているか否かに関して自然な形
で視覚的フィードバックをかけることができる。
ザにアフォードする操作を、実世界において可動式ディ
スプレイがユーザにアフォードする操作と出来る限り一
致させることにより、仮想世界中の物体のアフォーダン
スを利用しやすくしている。人が物体を操作するときに
重要なことは、どのようなアフォーダンスを利用するか
ということであり、指と物体表面との間に働く個々の力
はあまり重要でない。その点において、その力を逐一計
算する「データグローブ」などを用いた従来のバーチャ
ルリアリティ技術は必要以上の計算コストを掛けてい
る。本発明では、実行可能な操作を平行移動，回転移動
など基本的な操作に絞ることにより、計算コストを抑え
ながらも十分実用的な対話的操作を可能としている。ま
た、可動式ディスプレイ自体を操作対象とすることによ
り、適切な操作が行われているか否かに関して自然な形
で視覚的フィードバックをかけることができる。
【００１６】（視空間的注意）人は、限られた認知情報
を最大限に活用するため、視野すべての情報を均一に採
り入れるのではなく、網膜像の一部の情報のみを選択し
て優先的に受容すると考えられている（注意の容量限界
説）。物体を操作する場合、物体の動きを目で追うとき
にはそちらに注意を向けており（能動的注意）、物体に
目が引かれるときにはそちらに注意が向いている（受動
的注意）と言える。本発明では、「頭部搭載型ディスプ
レイ」を用いた従来技術に見られるような視野全体を模
擬するのではなく、注意が向いている領域のみを模擬す
ることにより、普通程度の解像度のディスプレイを用い
ても実在感を損なわないようにしている。
を最大限に活用するため、視野すべての情報を均一に採
り入れるのではなく、網膜像の一部の情報のみを選択し
て優先的に受容すると考えられている（注意の容量限界
説）。物体を操作する場合、物体の動きを目で追うとき
にはそちらに注意を向けており（能動的注意）、物体に
目が引かれるときにはそちらに注意が向いている（受動
的注意）と言える。本発明では、「頭部搭載型ディスプ
レイ」を用いた従来技術に見られるような視野全体を模
擬するのではなく、注意が向いている領域のみを模擬す
ることにより、普通程度の解像度のディスプレイを用い
ても実在感を損なわないようにしている。
【００１７】請求項１に係る画像呈示装置は、３次元画
像を２次元平面に投影した２次元画像を呈示する画像呈
示装置において、３次元画像を記憶する記憶手段と、位
置及び向きが可変であるディスプレイと、前記記憶手段
に記憶されている３次元画像を２次元平面に投影する投
影手段と、前記ディスプレイの位置及び向きに応じて、
前記投影手段での投影時における視点の位置と投影面の
位置及び向きとを決定する決定手段とを備え、該決定手
段で決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに
基づいて前記投影手段で３次元画像を投影して得られる
２次元画像を前記ディスプレイに表示するように構成し
たことを特徴とする。
像を２次元平面に投影した２次元画像を呈示する画像呈
示装置において、３次元画像を記憶する記憶手段と、位
置及び向きが可変であるディスプレイと、前記記憶手段
に記憶されている３次元画像を２次元平面に投影する投
影手段と、前記ディスプレイの位置及び向きに応じて、
前記投影手段での投影時における視点の位置と投影面の
位置及び向きとを決定する決定手段とを備え、該決定手
段で決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに
基づいて前記投影手段で３次元画像を投影して得られる
２次元画像を前記ディスプレイに表示するように構成し
たことを特徴とする。
【００１８】請求項２に係る画像呈示装置は、請求項１
において、前記決定手段は、視点の位置を一定に保つよ
うに、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する
ように構成したことを特徴とする。
において、前記決定手段は、視点の位置を一定に保つよ
うに、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する
ように構成したことを特徴とする。
【００１９】請求項３に係る画像呈示装置は、請求項１
において、前記決定手段は、視点の位置と投影面の位置
及び向きとの相対的位置関係を一定に保つように、視点
の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成
したことを特徴とする。
において、前記決定手段は、視点の位置と投影面の位置
及び向きとの相対的位置関係を一定に保つように、視点
の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成
したことを特徴とする。
【００２０】請求項４に係る画像呈示装置は、請求項１
〜３の何れかにおいて、前記ディスプレイの位置及び向
きを検出する検出手段を備え、前記決定手段は、該検出
手段での検出結果に応じて、視点の位置と投影面の位置
及び向きとを決定するように構成したことを特徴とす
る。
〜３の何れかにおいて、前記ディスプレイの位置及び向
きを検出する検出手段を備え、前記決定手段は、該検出
手段での検出結果に応じて、視点の位置と投影面の位置
及び向きとを決定するように構成したことを特徴とす
る。
【００２１】請求項５に係る画像呈示装置は、請求項１
〜３の何れかにおいて、前記ディスプレイの位置及び向
きを制御する制御手段を備え、前記決定手段は、該制御
手段の前記ディスプレイに対する制御信号に応じて、視
点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構
成したことを特徴とする。
〜３の何れかにおいて、前記ディスプレイの位置及び向
きを制御する制御手段を備え、前記決定手段は、該制御
手段の前記ディスプレイに対する制御信号に応じて、視
点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構
成したことを特徴とする。
【００２２】請求項６に係る画像呈示装置は、請求項１
〜３の何れかにおいて、前記ディスプレイの位置及び向
きを設定する設定手段を備え、前記決定手段は、該設定
手段にて設定された前記ディスプレイの位置及び向きに
応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定す
るように構成したことを特徴とする。
〜３の何れかにおいて、前記ディスプレイの位置及び向
きを設定する設定手段を備え、前記決定手段は、該設定
手段にて設定された前記ディスプレイの位置及び向きに
応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定す
るように構成したことを特徴とする。
【００２３】請求項７に係る画像呈示装置は、請求項１
〜６の何れかにおいて、前記ディスプレイを搭載する可
動式乗物を備え、前記決定手段は、前記ディスプレイの
位置及び向きと前記可動式乗物の位置及び向きとに応じ
て、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するよ
うに構成したことを特徴とする。
〜６の何れかにおいて、前記ディスプレイを搭載する可
動式乗物を備え、前記決定手段は、前記ディスプレイの
位置及び向きと前記可動式乗物の位置及び向きとに応じ
て、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するよ
うに構成したことを特徴とする。
【００２４】請求項８に係る画像呈示装置は、請求項１
〜７の何れかにおいて、前記３次元画像には、位置及び
向きを有する複数の物体が存在し、前記物体のうちの１
つの物体を選択する選択手段と、該選択手段で選択され
た物体の位置及び向きを、前記決定手段にて決定された
視点の位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する
手段とを備えることを特徴とする。
〜７の何れかにおいて、前記３次元画像には、位置及び
向きを有する複数の物体が存在し、前記物体のうちの１
つの物体を選択する選択手段と、該選択手段で選択され
た物体の位置及び向きを、前記決定手段にて決定された
視点の位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する
手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】図１は、本発明の画像呈示装置（請求項
１）の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示
装置は、可動式ディスプレイ１と、３次元記憶手段２
と、視点投影面決定手段３と、投影手段４とを有する。
可動式ディスプレイ１は、ユーザが手に持つかまたは支
持体に支持されており、その位置及び向きが可変であ
る。３次元記憶手段２は、３次元仮想世界の画像を記憶
している。視点投影面決定手段３は、可動式ディスプレ
イ１の位置及び向きに応じて、投影手段４における視点
の位置と投影面の位置及び向きとを決定し、決定したパ
ラメータ（視点の位置と投影面の位置及び向き）を投影
手段４へ出力する。投影手段４は、視点投影面決定手段
３にて決定されたパラメータに基づいて、３次元記憶手
段２に記憶されている３次元仮想世界の画像を２次元画
像に投影し、その２次元画像が可動式ディスプレイ１に
呈示される。
１）の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示
装置は、可動式ディスプレイ１と、３次元記憶手段２
と、視点投影面決定手段３と、投影手段４とを有する。
可動式ディスプレイ１は、ユーザが手に持つかまたは支
持体に支持されており、その位置及び向きが可変であ
る。３次元記憶手段２は、３次元仮想世界の画像を記憶
している。視点投影面決定手段３は、可動式ディスプレ
イ１の位置及び向きに応じて、投影手段４における視点
の位置と投影面の位置及び向きとを決定し、決定したパ
ラメータ（視点の位置と投影面の位置及び向き）を投影
手段４へ出力する。投影手段４は、視点投影面決定手段
３にて決定されたパラメータに基づいて、３次元記憶手
段２に記憶されている３次元仮想世界の画像を２次元画
像に投影し、その２次元画像が可動式ディスプレイ１に
呈示される。
【００２６】３次元仮想世界における投影手段４の概念
を図２に示す。図２において、Ａ，Ｂはそれぞれ決定さ
れた視点，投影面であり、またＣは投影対象を示す。投
影面Ｂ上の画素と視点Ａとを結ぶ直線上で、投影面Ｂよ
り視点Ａ側の視点同側領域Ｄ，投影面Ｂより視点Ａと反
対側の視点反対側領域Ｅ及び投影面Ｂ自体のうちの１つ
以上の領域である投影対象領域の中で最も視点Ａに近い
点をその画素に投影する。
を図２に示す。図２において、Ａ，Ｂはそれぞれ決定さ
れた視点，投影面であり、またＣは投影対象を示す。投
影面Ｂ上の画素と視点Ａとを結ぶ直線上で、投影面Ｂよ
り視点Ａ側の視点同側領域Ｄ，投影面Ｂより視点Ａと反
対側の視点反対側領域Ｅ及び投影面Ｂ自体のうちの１つ
以上の領域である投影対象領域の中で最も視点Ａに近い
点をその画素に投影する。
【００２７】このような構成にすれば、可動式ディスプ
レイ１の位置及び向きに応じて視点Ａと投影面Ｂとの位
置関係を変化させながら、３次元仮想世界を２次元画像
に投影し、得られた２次元画像を可動式ディスプレイ１
に呈示してユーザに提供することができる。可動式ディ
スプレイ１の位置及び向きに応じて変化する２次元画像
が呈示されるので、ユーザは、身体にセンサ，ディスプ
レイ等の装置を装着することなく、極めて簡易かつ容易
に３次元仮想世界を２次元画面上で認識できる。
レイ１の位置及び向きに応じて視点Ａと投影面Ｂとの位
置関係を変化させながら、３次元仮想世界を２次元画像
に投影し、得られた２次元画像を可動式ディスプレイ１
に呈示してユーザに提供することができる。可動式ディ
スプレイ１の位置及び向きに応じて変化する２次元画像
が呈示されるので、ユーザは、身体にセンサ，ディスプ
レイ等の装置を装着することなく、極めて簡易かつ容易
に３次元仮想世界を２次元画面上で認識できる。
【００２８】ところで、視点投影面決定手段３で決定す
る視点の位置を一定に保つようにする場合には（請求項
２）、前述したように、可動式ディスプレイ１を通して
３次元仮想世界を覗くことができ（図13（ａ）から
（ｂ）への推移）、３次元仮想世界において定点から見
回す状況を模擬できる。
る視点の位置を一定に保つようにする場合には（請求項
２）、前述したように、可動式ディスプレイ１を通して
３次元仮想世界を覗くことができ（図13（ａ）から
（ｂ）への推移）、３次元仮想世界において定点から見
回す状況を模擬できる。
【００２９】また、視点投影面決定手段３でパラメータ
を決定する際に、視点の位置と投影面の位置及び向きと
の相対的位置関係を一定に保つようにする場合には（請
求項３）、前述したように、３次元仮想世界内で視点の
移動を行うことができ（図13（ａ）から（ｃ）への推
移）、視空間的な注意領域の大きさ及び形を固定したま
ま視点を変える状況を模擬できる。
を決定する際に、視点の位置と投影面の位置及び向きと
の相対的位置関係を一定に保つようにする場合には（請
求項３）、前述したように、３次元仮想世界内で視点の
移動を行うことができ（図13（ａ）から（ｃ）への推
移）、視空間的な注意領域の大きさ及び形を固定したま
ま視点を変える状況を模擬できる。
【００３０】図３は、本発明の他の画像呈示装置（請求
項４）の基本構成を示すブロック図である。この画像呈
示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，３次元
記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段４と、
可動式ディスプレイ１の位置及び向きを検出するディス
プレイ位置・向き検出手段５とを有する。視点投影面決
定手段３は、ディスプレイ位置・向き検出手段５から入
力される可動式ディスプレイ１の位置及び向きに応じ
て、投影手段４による投影時の視点の位置と投影面の位
置及び向きとを決定する。よって、例えば、ユーザが可
動式ディスプレイ１を手に持って操作する場合、可動式
ディスプレイ１に対するユーザの操作（可動式ディスプ
レイ１への直接的な位置，向きの変更）が視点の位置と
投影面の位置及び向きとに反映され、呈示画像の位置・
向きの微調整が可能である。
項４）の基本構成を示すブロック図である。この画像呈
示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，３次元
記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段４と、
可動式ディスプレイ１の位置及び向きを検出するディス
プレイ位置・向き検出手段５とを有する。視点投影面決
定手段３は、ディスプレイ位置・向き検出手段５から入
力される可動式ディスプレイ１の位置及び向きに応じ
て、投影手段４による投影時の視点の位置と投影面の位
置及び向きとを決定する。よって、例えば、ユーザが可
動式ディスプレイ１を手に持って操作する場合、可動式
ディスプレイ１に対するユーザの操作（可動式ディスプ
レイ１への直接的な位置，向きの変更）が視点の位置と
投影面の位置及び向きとに反映され、呈示画像の位置・
向きの微調整が可能である。
【００３１】なお、ディスプレイ位置・向き検出手段５
としては、磁気センサまたは超音波センサを用いる検出
手段、可動式ディスプレイ１の支持体の各関節の角度を
検知する機能を備えた多関節アーム装置を用いる検出手
段、ジャイロスコープ，加速度計によって測定された角
速度，加速度に従って内部メモリに格納された角度・位
置・速度を更新していく手段等、位置及び向きの検出が
可能であるすべての検出手段が使用可能である。
としては、磁気センサまたは超音波センサを用いる検出
手段、可動式ディスプレイ１の支持体の各関節の角度を
検知する機能を備えた多関節アーム装置を用いる検出手
段、ジャイロスコープ，加速度計によって測定された角
速度，加速度に従って内部メモリに格納された角度・位
置・速度を更新していく手段等、位置及び向きの検出が
可能であるすべての検出手段が使用可能である。
【００３２】図４は、本発明の更に他の画像呈示装置
（請求項５）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、可動式ディスプレイ１の位置及び向きを制御する
ディスプレイ位置・向き制御手段６とを有する。ディス
プレイ位置・向き制御手段６から、可動式ディスプレイ
１の位置及び向きを制御するための制御信号が視点投影
面決定手段３に送られ、その制御信号に応じて、視点投
影面決定手段３は、投影手段４による投影時の視点の位
置と投影面の位置及び向きとを決定する。よって、例え
ば、ユーザ以外の映像提供者が３次元仮想世界の映像ス
トーリーに合わせて可動式ディスプレイ１を移動させる
ことにより、ユーザである映像受容者の視点位置及び視
点方向を最適なものに誘導できる。
（請求項５）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、可動式ディスプレイ１の位置及び向きを制御する
ディスプレイ位置・向き制御手段６とを有する。ディス
プレイ位置・向き制御手段６から、可動式ディスプレイ
１の位置及び向きを制御するための制御信号が視点投影
面決定手段３に送られ、その制御信号に応じて、視点投
影面決定手段３は、投影手段４による投影時の視点の位
置と投影面の位置及び向きとを決定する。よって、例え
ば、ユーザ以外の映像提供者が３次元仮想世界の映像ス
トーリーに合わせて可動式ディスプレイ１を移動させる
ことにより、ユーザである映像受容者の視点位置及び視
点方向を最適なものに誘導できる。
【００３３】図５は、本発明の更に他の画像呈示装置
（請求項６）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、可動式ディスプレイ１の位置及び向きを設定する
ディスプレイ位置・向き設定手段７とを有する。ディス
プレイ位置・向き設定手段７から、可動式ディスプレイ
１の位置及び向きの設定パターンが視点投影面決定手段
３に送られ、その設定パターンに応じて、視点投影面決
定手段３は、投影手段４による投影時の視点の位置と投
影面の位置及び向きとを決定する。よって、例えば、移
動パターンが設定されている移動物に可動式ディスプレ
イ１を設置した場合、移動物の移動に応じて変化する画
像を可動式ディスプレイ１によりユーザに呈示できる。
（請求項６）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、可動式ディスプレイ１の位置及び向きを設定する
ディスプレイ位置・向き設定手段７とを有する。ディス
プレイ位置・向き設定手段７から、可動式ディスプレイ
１の位置及び向きの設定パターンが視点投影面決定手段
３に送られ、その設定パターンに応じて、視点投影面決
定手段３は、投影手段４による投影時の視点の位置と投
影面の位置及び向きとを決定する。よって、例えば、移
動パターンが設定されている移動物に可動式ディスプレ
イ１を設置した場合、移動物の移動に応じて変化する画
像を可動式ディスプレイ１によりユーザに呈示できる。
【００３４】図６は、本発明の更に他の画像呈示装置
（請求項７）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、ユーザを搭載する可動式乗物８とを有する。可動
式乗物８の位置及び向きの情報が視点投影面決定手段３
に送られ、視点投影面決定手段３では、可動式ディスプ
レイ１の位置及び向きだけでなく、この可動式乗物８の
位置及び向き情報も参照して、投影手段４による投影時
の視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する。よ
って、例えば、ユーザが３次元仮想世界で乗物に乗って
いる状況を模擬できる。
（請求項７）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、ユーザを搭載する可動式乗物８とを有する。可動
式乗物８の位置及び向きの情報が視点投影面決定手段３
に送られ、視点投影面決定手段３では、可動式ディスプ
レイ１の位置及び向きだけでなく、この可動式乗物８の
位置及び向き情報も参照して、投影手段４による投影時
の視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する。よ
って、例えば、ユーザが３次元仮想世界で乗物に乗って
いる状況を模擬できる。
【００３５】図７は、本発明の更に他の画像呈示装置
（請求項８）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、３次元仮想世界における特定の仮想物体を選択す
る仮想物体選択手段９と、ある特定の仮想物体の位置及
び向きを、視点投影面決定手段３にて決定された視点の
位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する仮想物
体位置・向き決定手段10とを有する。
（請求項８）の基本構成を示すブロック図である。この
画像呈示装置は、図１と同様の可動式ディスプレイ１，
３次元記憶手段２，視点投影面決定手段３及び投影手段
４と、３次元仮想世界における特定の仮想物体を選択す
る仮想物体選択手段９と、ある特定の仮想物体の位置及
び向きを、視点投影面決定手段３にて決定された視点の
位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する仮想物
体位置・向き決定手段10とを有する。
【００３６】３次元世界を構成する複数の仮想物体の中
から特定の仮想物体が仮想物体選択手段９で選択される
と、その選択情報が３次元記憶手段２に送られる。ま
た、その選択された特定の仮想物体の位置及び向きが、
仮想物体位置・向き決定手段10にて、視点投影面決定手
段３にて決定された視点の位置と投影面の位置及び向き
とに応じて決定され、その位置・向き情報が３次元記憶
手段２に送られる。そして、これらの情報を鑑みて、３
次元記憶手段２の３次元仮想世界が、投影手段４にて２
次元画像に投影される。よって、可動式ディスプレイ１
の動きに合わせて特定の仮想物体も移動することにな
り、前述したように、３次元仮想世界内での物体の操作
を行うことができ（図13（ａ）から（ｄ）への推移）、
ユーザが可動式ディスプレイ１を動かすことにより、３
次元仮想世界の物体の位置と向きとを変える状況を模擬
できる。
から特定の仮想物体が仮想物体選択手段９で選択される
と、その選択情報が３次元記憶手段２に送られる。ま
た、その選択された特定の仮想物体の位置及び向きが、
仮想物体位置・向き決定手段10にて、視点投影面決定手
段３にて決定された視点の位置と投影面の位置及び向き
とに応じて決定され、その位置・向き情報が３次元記憶
手段２に送られる。そして、これらの情報を鑑みて、３
次元記憶手段２の３次元仮想世界が、投影手段４にて２
次元画像に投影される。よって、可動式ディスプレイ１
の動きに合わせて特定の仮想物体も移動することにな
り、前述したように、３次元仮想世界内での物体の操作
を行うことができ（図13（ａ）から（ｄ）への推移）、
ユーザが可動式ディスプレイ１を動かすことにより、３
次元仮想世界の物体の位置と向きとを変える状況を模擬
できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。
示す図面を参照して具体的に説明する。
【００３８】（実施の形態１）図８は、３次元仮想世界
を２次元画像で呈示する本発明の一例としての小型のバ
ーチャルリアリティ端末の正面図である。可動式ディス
プレイ１としては、ユーザが手で自由な操作が可能であ
る程度の大きさを有する平面型の液晶ディスプレイ11を
使用する。また、ディスプレイ位置・向き検出手段５と
しては、そのバーチャルリアリティ端末に設置された磁
気センサ12と実世界の一点に固定された磁気発生部13と
を使用し、磁気発生部13からの磁気に対する磁気センサ
12での検知結果に基づいて液晶ディスプレイ11の位置及
び向き（磁気発生部13に対する相対位置及び向き）を検
出するようになっている。更に、バーチャルリアリティ
端末には、補助入力手段として、後述する視点変更ボタ
ン14と物体操作ボタン15とが設置されている。
を２次元画像で呈示する本発明の一例としての小型のバ
ーチャルリアリティ端末の正面図である。可動式ディス
プレイ１としては、ユーザが手で自由な操作が可能であ
る程度の大きさを有する平面型の液晶ディスプレイ11を
使用する。また、ディスプレイ位置・向き検出手段５と
しては、そのバーチャルリアリティ端末に設置された磁
気センサ12と実世界の一点に固定された磁気発生部13と
を使用し、磁気発生部13からの磁気に対する磁気センサ
12での検知結果に基づいて液晶ディスプレイ11の位置及
び向き（磁気発生部13に対する相対位置及び向き）を検
出するようになっている。更に、バーチャルリアリティ
端末には、補助入力手段として、後述する視点変更ボタ
ン14と物体操作ボタン15とが設置されている。
【００３９】投影手段４における投影対象領域は、視点
同側領域，視点反対側領域及び投影面自体（図２参照）
のすべての領域とする。また、液晶ディスプレイ11のハ
ードウェア特性を考慮して、視点の位置と投影面の位置
及び向きとに応じて、画像の輝度変換を行う。即ち、液
晶ディスプレイ11の表示面を斜めから見ると暗くなるの
で、そのような場合には少し明るくなるようにする。視
点投影面決定手段３では、投影面の位置及び向きが実世
界における液晶ディスプレイ11の位置及び向きと等しく
なるようにする。
同側領域，視点反対側領域及び投影面自体（図２参照）
のすべての領域とする。また、液晶ディスプレイ11のハ
ードウェア特性を考慮して、視点の位置と投影面の位置
及び向きとに応じて、画像の輝度変換を行う。即ち、液
晶ディスプレイ11の表示面を斜めから見ると暗くなるの
で、そのような場合には少し明るくなるようにする。視
点投影面決定手段３では、投影面の位置及び向きが実世
界における液晶ディスプレイ11の位置及び向きと等しく
なるようにする。
【００４０】視点変更ボタン14が押されていない場合に
は、視点の位置を一定に保つ。この場合の一定な視点の
位置は、バーチャルリアリティ端末の使用開始時には液
晶ディスプレイ11の正面の所定値（数十ｃｍ程度）離れ
た位置とし、そうでないときには最後に視点変更ボタン
14が離された時の視点の位置とする。このような一定な
視点の位置に、ユーザは自分の目（視点）を固定する。
ユーザは、視点変更ボタン14を離した状態で、自分の視
点を動かさないようにしながら、注意を向けようとする
位置に液晶ディスプレイ11を移動させることにより、そ
の部分の仮想世界を覗き穴を通して見回すことを模擬で
きる。
は、視点の位置を一定に保つ。この場合の一定な視点の
位置は、バーチャルリアリティ端末の使用開始時には液
晶ディスプレイ11の正面の所定値（数十ｃｍ程度）離れ
た位置とし、そうでないときには最後に視点変更ボタン
14が離された時の視点の位置とする。このような一定な
視点の位置に、ユーザは自分の目（視点）を固定する。
ユーザは、視点変更ボタン14を離した状態で、自分の視
点を動かさないようにしながら、注意を向けようとする
位置に液晶ディスプレイ11を移動させることにより、そ
の部分の仮想世界を覗き穴を通して見回すことを模擬で
きる。
【００４１】視点変更ボタン14が押されている場合に
は、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的な位
置関係を一定に保つように設定する。ユーザは、視点変
更ボタン14を押した状態で、液晶ディスプレイ11と自分
の視点との相対的な位置関係を固定しながら、注意を向
けようとする位置に液晶ディスプレイ11を移動させるこ
とにより、仮想世界の中で視点の位置を変更することが
できる。
は、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的な位
置関係を一定に保つように設定する。ユーザは、視点変
更ボタン14を押した状態で、液晶ディスプレイ11と自分
の視点との相対的な位置関係を固定しながら、注意を向
けようとする位置に液晶ディスプレイ11を移動させるこ
とにより、仮想世界の中で視点の位置を変更することが
できる。
【００４２】物体操作ボタン15が押されている場合に、
液晶ディスプレイ11上の固定位置に表示されたポインタ
が重なっている仮想物体を、仮想物体選択手段９にて選
択する。仮想物体位置・向き決定手段10では、予め設定
された仮想物体の重心を投影面に投影し、その投影され
た投影面上の点を重心投影点とすると、重心投影点が投
影面上で移動せず、視点から重心までの距離が視点から
重心投影点までの距離に比例し、その仮想物体の向きと
投影面の向きとの相対的な関係を一定に保つように仮想
物体の位置及び向きを決定する。ユーザは、物体操作ボ
タン15を離した状態で、ポインタがある位置に操作した
い仮想物体が投影されるように液晶ディスプレイ11を動
かした後、物体操作ボタン15を押してその仮想物体を選
択し、物体操作ボタン15を押した状態で液晶ディスプレ
イ11を動かすことにより、その仮想物体の位置及び向き
を変更することができる。
液晶ディスプレイ11上の固定位置に表示されたポインタ
が重なっている仮想物体を、仮想物体選択手段９にて選
択する。仮想物体位置・向き決定手段10では、予め設定
された仮想物体の重心を投影面に投影し、その投影され
た投影面上の点を重心投影点とすると、重心投影点が投
影面上で移動せず、視点から重心までの距離が視点から
重心投影点までの距離に比例し、その仮想物体の向きと
投影面の向きとの相対的な関係を一定に保つように仮想
物体の位置及び向きを決定する。ユーザは、物体操作ボ
タン15を離した状態で、ポインタがある位置に操作した
い仮想物体が投影されるように液晶ディスプレイ11を動
かした後、物体操作ボタン15を押してその仮想物体を選
択し、物体操作ボタン15を押した状態で液晶ディスプレ
イ11を動かすことにより、その仮想物体の位置及び向き
を変更することができる。
【００４３】具体例として、仮想世界内で机の上に載っ
ている書面Ｓをここちらに向ける動作について、その動
作時のユーザの操作手順を示す図９を参照して説明す
る。図９（ａ）〜（ｃ）は経時的なユーザの視野変化を
表している。まず、物体操作ボタン15を押さずに、液晶
ディスプレイ11を動かして所望の書面Ｓがどこにあるか
を探す。書面Ｓが見つかれば、液晶ディスプレイ11上の
ポインタを書面Ｓの位置に合わせる（図９（ａ））。そ
の後、液晶ディスプレイ11の向きと画面に呈示されてい
る書面Ｓの向きとが見た目で等しくなるように液晶ディ
スプレイ11の向きを調整し、ここで、物体操作ボタン15
を押して書面を選択する（図９（ｂ））。そして、物体
操作ボタン15を押したままで、液晶ディスプレイ11を正
面に向ければ、仮想世界内の書面Ｓも正面を向いた状態
で呈示される（図９（ｃ））。従来では、書面の角度な
どを検出して複雑な計算が必要であったが、本発明では
極めて直観的に書面Ｓに対する操作を行える。
ている書面Ｓをここちらに向ける動作について、その動
作時のユーザの操作手順を示す図９を参照して説明す
る。図９（ａ）〜（ｃ）は経時的なユーザの視野変化を
表している。まず、物体操作ボタン15を押さずに、液晶
ディスプレイ11を動かして所望の書面Ｓがどこにあるか
を探す。書面Ｓが見つかれば、液晶ディスプレイ11上の
ポインタを書面Ｓの位置に合わせる（図９（ａ））。そ
の後、液晶ディスプレイ11の向きと画面に呈示されてい
る書面Ｓの向きとが見た目で等しくなるように液晶ディ
スプレイ11の向きを調整し、ここで、物体操作ボタン15
を押して書面を選択する（図９（ｂ））。そして、物体
操作ボタン15を押したままで、液晶ディスプレイ11を正
面に向ければ、仮想世界内の書面Ｓも正面を向いた状態
で呈示される（図９（ｃ））。従来では、書面の角度な
どを検出して複雑な計算が必要であったが、本発明では
極めて直観的に書面Ｓに対する操作を行える。
【００４４】仮想世界の各物体には、「ある面に沿って
のみ動くことができる」「ある軸が常に一定方向を向い
ている」等の移動における制限が予め指定されている。
よって、指定された制限を越えてユーザが仮想物体を移
動させようとした場合に、その制限範囲内での動きに解
釈し直して仮想物体が移動される。例えば、コップをテ
ーブルの上に置く場合に、ユーザがテーブル面の下まで
コップを移動させようとしても、コップはテーブル面に
埋め込まれず、テーブル面上での２次元の動きと解釈さ
れてコップはテーブル面上を移動する。また、自動車の
動きは地面の上での２次元の動きに限定し、列車の動き
は線路の上での１次元の動きに限定することにより、よ
り実在感を表現できる。
のみ動くことができる」「ある軸が常に一定方向を向い
ている」等の移動における制限が予め指定されている。
よって、指定された制限を越えてユーザが仮想物体を移
動させようとした場合に、その制限範囲内での動きに解
釈し直して仮想物体が移動される。例えば、コップをテ
ーブルの上に置く場合に、ユーザがテーブル面の下まで
コップを移動させようとしても、コップはテーブル面に
埋め込まれず、テーブル面上での２次元の動きと解釈さ
れてコップはテーブル面上を移動する。また、自動車の
動きは地面の上での２次元の動きに限定し、列車の動き
は線路の上での１次元の動きに限定することにより、よ
り実在感を表現できる。
【００４５】ところで、仮想世界内の物体の位置及び向
きが変化する際に、次のような副次的変化も呈示するこ
とによって、実在感をより強調する。例えば、水が入っ
たグラスを傾ける際に、ゆっくり傾ける場合には細々と
水がグラスから流れ出ていくが、素早く傾ける場合には
勢いよく水がグラスから流れ出ていくようにする。ま
た、鏡を動かす際には、その鏡に写る光景も鏡の移動に
応じてダイナミックに生成して呈示する。更に、照明器
具を動かす際には、そのまわりの光景の状態を照明器具
の移動に応じて変化させる。
きが変化する際に、次のような副次的変化も呈示するこ
とによって、実在感をより強調する。例えば、水が入っ
たグラスを傾ける際に、ゆっくり傾ける場合には細々と
水がグラスから流れ出ていくが、素早く傾ける場合には
勢いよく水がグラスから流れ出ていくようにする。ま
た、鏡を動かす際には、その鏡に写る光景も鏡の移動に
応じてダイナミックに生成して呈示する。更に、照明器
具を動かす際には、そのまわりの光景の状態を照明器具
の移動に応じて変化させる。
【００４６】また、仮想世界提供者がある仮想物体に対
して一貫した副次的効果を与えることにより、ユーザは
その仮想物体を道具として使用することができる。例え
ば、ユーザが、彫刻刀を物体操作ボタン15にて選択し、
液晶ディスプレイ11を動かして仮想的彫刻刀を操作する
ことにより、仮想世界内で彫刻を行うことができる。
して一貫した副次的効果を与えることにより、ユーザは
その仮想物体を道具として使用することができる。例え
ば、ユーザが、彫刻刀を物体操作ボタン15にて選択し、
液晶ディスプレイ11を動かして仮想的彫刻刀を操作する
ことにより、仮想世界内で彫刻を行うことができる。
【００４７】（実施の形態２）次に、医用画像処理に好
適な端末の例について説明する。なお、装置構成及び基
本的な使用方法は、実施の形態１と同様とする。但し、
投影手段４における投影対象領域は、視点反対側領域と
投影面とに限定し、視点同側領域の部分は投影しないよ
うにする。これによって、対象となる仮想物体の内部を
投影面が通過する場合に、その仮想物体をその面で切断
した画像を得ることができる。図10に立方体状である仮
想物体を切断した呈示例を示す。このようにすることに
より、例えば対象物体を脳とした場合、液晶ディスプレ
イ11を離しているときには脳の外観が呈示され、液晶デ
ィスプレイ11を近づけると脳の断面が見えてくる。
適な端末の例について説明する。なお、装置構成及び基
本的な使用方法は、実施の形態１と同様とする。但し、
投影手段４における投影対象領域は、視点反対側領域と
投影面とに限定し、視点同側領域の部分は投影しないよ
うにする。これによって、対象となる仮想物体の内部を
投影面が通過する場合に、その仮想物体をその面で切断
した画像を得ることができる。図10に立方体状である仮
想物体を切断した呈示例を示す。このようにすることに
より、例えば対象物体を脳とした場合、液晶ディスプレ
イ11を離しているときには脳の外観が呈示され、液晶デ
ィスプレイ11を近づけると脳の断面が見えてくる。
【００４８】従来の切断面呈示方法では、切断面の位置
及び向きに関するパラメータを独立に調整する必要があ
ったが、この実施の形態２では、同時に多くのパラメー
タを直観的に微調整することが可能となる。また、この
方式を用いると、医学分野以外においても、複雑な３次
元形状を持つ物体の内部構造を表現できる。
及び向きに関するパラメータを独立に調整する必要があ
ったが、この実施の形態２では、同時に多くのパラメー
タを直観的に微調整することが可能となる。また、この
方式を用いると、医学分野以外においても、複雑な３次
元形状を持つ物体の内部構造を表現できる。
【００４９】（実施の形態３）次に、携帯端末におい
て、広画面の２次元ＧＵＩを用いる例を挙げる。これに
より、携帯端末用に特化したユーザインターフェースで
はなく、標準的なＧＵＩを使用することができる。即
ち、仮想的な３次元世界の中に広大な２次元ＧＵＩ平面
を考え、それを可動式ディスプレイを用いて「覗く」こ
とにより、ＧＵＩ平面のスクロール及び拡大・縮小を直
観的に行うことができる。
て、広画面の２次元ＧＵＩを用いる例を挙げる。これに
より、携帯端末用に特化したユーザインターフェースで
はなく、標準的なＧＵＩを使用することができる。即
ち、仮想的な３次元世界の中に広大な２次元ＧＵＩ平面
を考え、それを可動式ディスプレイを用いて「覗く」こ
とにより、ＧＵＩ平面のスクロール及び拡大・縮小を直
観的に行うことができる。
【００５０】可動式ディスプレイ１としては、ユーザが
手で自由に操作可能な大きさの平面型液晶ディスプレイ
を用いる。ディスプレイ位置・向き検出手段５において
は、ディスプレイに固定されたＣＣＤカメラによる画像
撮影を行い、オプティカルフローの算出、標準物体また
はユーザの顔のトラッキングなどの画像解析技術を用い
て、実世界中のディスプレイの位置及び向きを検出す
る。仮想物体選択手段９においては、常にＧＵＩ画面上
のマウスポインタが選択されている。仮想物体位置・向
き決定手段10においては、マウスポインタが常に２次元
のＧＵＩ平面上を動き、その投影点が投影面上で移動し
ないように、位置及び向きを決定する。なお、可動式デ
ィスプレイ１には、マウスボタンと同機能のボタンが設
けられていて、マウスボタンを押す必要がある場合に
は、そのボタンを押す。
手で自由に操作可能な大きさの平面型液晶ディスプレイ
を用いる。ディスプレイ位置・向き検出手段５において
は、ディスプレイに固定されたＣＣＤカメラによる画像
撮影を行い、オプティカルフローの算出、標準物体また
はユーザの顔のトラッキングなどの画像解析技術を用い
て、実世界中のディスプレイの位置及び向きを検出す
る。仮想物体選択手段９においては、常にＧＵＩ画面上
のマウスポインタが選択されている。仮想物体位置・向
き決定手段10においては、マウスポインタが常に２次元
のＧＵＩ平面上を動き、その投影点が投影面上で移動し
ないように、位置及び向きを決定する。なお、可動式デ
ィスプレイ１には、マウスボタンと同機能のボタンが設
けられていて、マウスボタンを押す必要がある場合に
は、そのボタンを押す。
【００５１】（実施の形態４）次に、可動式ディスプレ
イの移動を回転に限定した例について説明する。可動式
ディスプレイの可動範囲は、水平方向の回転と垂直方向
の回転とに限定される。図11は、この実施の形態４の端
末装置の模式図である。この端末装置は、ノート型パー
ソナルコンピュータ様をなし、可動式ディスプレイ１と
しての液晶ディスプレイ11と、液晶ディスプレイ11の水
平方向，垂直方向それぞれの回転角度を検知するボリュ
ーム等の回転角検知器16a, 16bと、液晶ディスプレイ11
の水平方向，垂直方向それぞれの回転角度を制御するモ
ータ17a, 17bとを有する。回転角検知器16a, 16bはディ
スプレイ位置・向き検出手段５として用いられ、モータ
17a, 17bはディスプレイ位置・向き制御手段６として用
いられる。
イの移動を回転に限定した例について説明する。可動式
ディスプレイの可動範囲は、水平方向の回転と垂直方向
の回転とに限定される。図11は、この実施の形態４の端
末装置の模式図である。この端末装置は、ノート型パー
ソナルコンピュータ様をなし、可動式ディスプレイ１と
しての液晶ディスプレイ11と、液晶ディスプレイ11の水
平方向，垂直方向それぞれの回転角度を検知するボリュ
ーム等の回転角検知器16a, 16bと、液晶ディスプレイ11
の水平方向，垂直方向それぞれの回転角度を制御するモ
ータ17a, 17bとを有する。回転角検知器16a, 16bはディ
スプレイ位置・向き検出手段５として用いられ、モータ
17a, 17bはディスプレイ位置・向き制御手段６として用
いられる。
【００５２】視点投影面決定手段３においては、視点の
位置を常に液晶ディスプレイ11の正面の所定値離れた位
置に保つ。ユーザが直接液晶ディスプレイ11を操作する
場合には、ディスプレイ位置・向き検出手段５（回転角
検知器16a, 16b）で検出された位置及び向きに応じて投
影面の位置及び向きを決定する。また、ユーザが補助入
力装置を通して間接的に液晶ディスプレイ11を操作する
場合、または、仮想世界のイベントに合わせて液晶ディ
スプレイ11が動かされる場合には、ディスプレイ位置・
向き制御手段６（モータ17a, 17b）で用いる制御信号に
応じて投影面の位置及び向きを決定する。
位置を常に液晶ディスプレイ11の正面の所定値離れた位
置に保つ。ユーザが直接液晶ディスプレイ11を操作する
場合には、ディスプレイ位置・向き検出手段５（回転角
検知器16a, 16b）で検出された位置及び向きに応じて投
影面の位置及び向きを決定する。また、ユーザが補助入
力装置を通して間接的に液晶ディスプレイ11を操作する
場合、または、仮想世界のイベントに合わせて液晶ディ
スプレイ11が動かされる場合には、ディスプレイ位置・
向き制御手段６（モータ17a, 17b）で用いる制御信号に
応じて投影面の位置及び向きを決定する。
【００５３】実施の形態４では、鳥瞰図のパノラマ表
示、及び、投影面付近に存在する仮想物体の見回しが可
能であり、例えば、壺，花瓶等を種々の角度から見回し
て得られる画像を呈示できる。
示、及び、投影面付近に存在する仮想物体の見回しが可
能であり、例えば、壺，花瓶等を種々の角度から見回し
て得られる画像を呈示できる。
【００５４】（実施の形態５）次に、地球儀型の端末装
置の例について説明する。この端末装置では、特定の仮
想物体をあたかも回転させたような画像を呈示できる。
置の例について説明する。この端末装置では、特定の仮
想物体をあたかも回転させたような画像を呈示できる。
【００５５】可動式ディスプレイ１においては、地球儀
の代わりに球状スクリーンを配置し、そこに液晶プロジ
ェクタで画像を呈示する。投影手段４においては、液晶
プロジェクタの位置と球状スクリーンの位置及び形状と
を考慮して、視点の位置から仮想世界の一部が歪まずに
見えるように画像を生成する。視点投影面決定手段３に
おいては、視点の位置を一定に保つ。ディスプレイ位置
・向き検出手段５においては、ボリューム等の回転角検
知器を用いて球状スクリーンの水平方向及び垂直方向の
回転角度を検知する。仮想物体選択手段９においては、
常に１つの仮想物体を選択しておく。仮想物体位置・向
き決定手段10においては、予め設定された仮想物体の重
心を球状投影面の中心に位置させ、その仮想物体の向き
と球状投影面の向きとの相対的な関係を一定に保つよう
に、仮想物体の位置及び向きを決定する。
の代わりに球状スクリーンを配置し、そこに液晶プロジ
ェクタで画像を呈示する。投影手段４においては、液晶
プロジェクタの位置と球状スクリーンの位置及び形状と
を考慮して、視点の位置から仮想世界の一部が歪まずに
見えるように画像を生成する。視点投影面決定手段３に
おいては、視点の位置を一定に保つ。ディスプレイ位置
・向き検出手段５においては、ボリューム等の回転角検
知器を用いて球状スクリーンの水平方向及び垂直方向の
回転角度を検知する。仮想物体選択手段９においては、
常に１つの仮想物体を選択しておく。仮想物体位置・向
き決定手段10においては、予め設定された仮想物体の重
心を球状投影面の中心に位置させ、その仮想物体の向き
と球状投影面の向きとの相対的な関係を一定に保つよう
に、仮想物体の位置及び向きを決定する。
【００５６】（実施の形態６）次に、仮想的スポットラ
イト型の端末装置の例について説明する。この端末装置
では、スポットライトで仮想世界をあたかも照らしたよ
うな画像を呈示できる。図12は、この実施の形態６の端
末装置の模式図である。可動式ディスプレイ１として
は、ユーザが手で自由に操作可能である大きさであって
投影部19を有する液晶プロジェクタ18と、実世界中に固
定されたスクリーン（図示せず）とを用いる。ディスプ
レイ位置・向き検出手段５としては、液晶プロジェクタ
18に設置された磁気センサ12と実世界の一点に固定され
た磁気発生部（図示せず）とを使用する。また、液晶プ
ロジェクタ18上には視点変更ボタン14が設置されてい
る。
イト型の端末装置の例について説明する。この端末装置
では、スポットライトで仮想世界をあたかも照らしたよ
うな画像を呈示できる。図12は、この実施の形態６の端
末装置の模式図である。可動式ディスプレイ１として
は、ユーザが手で自由に操作可能である大きさであって
投影部19を有する液晶プロジェクタ18と、実世界中に固
定されたスクリーン（図示せず）とを用いる。ディスプ
レイ位置・向き検出手段５としては、液晶プロジェクタ
18に設置された磁気センサ12と実世界の一点に固定され
た磁気発生部（図示せず）とを使用する。また、液晶プ
ロジェクタ18上には視点変更ボタン14が設置されてい
る。
【００５７】投影手段４における投影対象領域は、視点
同側領域，視点反対側領域及び投影面自体のすべての領
域とする。視点投影面決定手段３においては、スクリー
ンの位置に基づいて液晶プロジェクタ18からの画像が投
影される位置及び向きを算出し、その算出結果と等しく
なるように投影面の位置及び向きを決定する。
同側領域，視点反対側領域及び投影面自体のすべての領
域とする。視点投影面決定手段３においては、スクリー
ンの位置に基づいて液晶プロジェクタ18からの画像が投
影される位置及び向きを算出し、その算出結果と等しく
なるように投影面の位置及び向きを決定する。
【００５８】そして、視点投影面決定手段３において、
視点変更ボタン14が押されていない場合には、視点の位
置を一定に保つ。この場合の一定な視点の位置は、端末
装置の使用開始時には液晶プロジェクタ18の真上の所定
値離れた位置とし、そうでないときには最後に視点変更
ボタン14が離された時の視点の位置とする。ユーザは、
視点変更ボタン14を離した状態で、自分の視点を動かさ
ないようにしながら、注意を向けようとする部分を照ら
すように液晶プロジェクタ18を操作することにより、そ
の部分の仮想世界を覗き穴を通して見回すことを模擬で
きる。
視点変更ボタン14が押されていない場合には、視点の位
置を一定に保つ。この場合の一定な視点の位置は、端末
装置の使用開始時には液晶プロジェクタ18の真上の所定
値離れた位置とし、そうでないときには最後に視点変更
ボタン14が離された時の視点の位置とする。ユーザは、
視点変更ボタン14を離した状態で、自分の視点を動かさ
ないようにしながら、注意を向けようとする部分を照ら
すように液晶プロジェクタ18を操作することにより、そ
の部分の仮想世界を覗き穴を通して見回すことを模擬で
きる。
【００５９】一方、視点投影面決定手段３において、視
点変更ボタン14が押されている場合には、視点の位置と
投影面の位置及び向きとの相対的な位置関係を一定に保
つように設定する。ユーザは、視点変更ボタン14を押し
た状態で、液晶プロジェクタ18と自分の視点との相対的
な位置関係を固定しながら、注意を向けようとする部分
を照らすように液晶プロジェクタ18を操作することによ
り、その仮想世界の中で視点の位置を変更することがで
きる。
点変更ボタン14が押されている場合には、視点の位置と
投影面の位置及び向きとの相対的な位置関係を一定に保
つように設定する。ユーザは、視点変更ボタン14を押し
た状態で、液晶プロジェクタ18と自分の視点との相対的
な位置関係を固定しながら、注意を向けようとする部分
を照らすように液晶プロジェクタ18を操作することによ
り、その仮想世界の中で視点の位置を変更することがで
きる。
【００６０】仮想物体選択手段９においては、特定の仮
想物体ではなく、常に仮想空間中のスポットライトが選
択されている。仮想物体位置・向き決定手段10において
は、スポットライトの位置と向きとを液晶プロジェクタ
18の位置と向きとに一致させる。なお、照明状態は、仮
想的スポットライトから光を当てているとする。
想物体ではなく、常に仮想空間中のスポットライトが選
択されている。仮想物体位置・向き決定手段10において
は、スポットライトの位置と向きとを液晶プロジェクタ
18の位置と向きとに一致させる。なお、照明状態は、仮
想的スポットライトから光を当てているとする。
【００６１】（実施の形態７）次に、ユーザヘの画像呈
示の応用例を示す。画像提供側が画像のストーリに合わ
せて可動式ディスプレイ１を動かすことにより、画像受
容側（ユーザ）の視点の位置及び視線の方向を最適なも
のに誘導できる。
示の応用例を示す。画像提供側が画像のストーリに合わ
せて可動式ディスプレイ１を動かすことにより、画像受
容側（ユーザ）の視点の位置及び視線の方向を最適なも
のに誘導できる。
【００６２】ディスプレイ位置・向き制御手段６として
は、各関節の角度がモータにより制御可能なアーム装置
を用いる。視点投影面決定手段３においては、視点の位
置と投影面の位置及び向きとの相対的な位置関係を一定
に保つ。ユーザは、画像を受容する際に、可動式ディス
プレイ１の正面の一定値離れた位置に自分の視点を持っ
ていくことにより、視点位置及び視線方向をその画像に
とって最適なものにすることができる。
は、各関節の角度がモータにより制御可能なアーム装置
を用いる。視点投影面決定手段３においては、視点の位
置と投影面の位置及び向きとの相対的な位置関係を一定
に保つ。ユーザは、画像を受容する際に、可動式ディス
プレイ１の正面の一定値離れた位置に自分の視点を持っ
ていくことにより、視点位置及び視線方向をその画像に
とって最適なものにすることができる。
【００６３】（実施の形態８）次に、エレベータを可動
式乗物として用いた仮想的エレベータ景色の例について
説明する。エレベータの壁に据え付けられた可動式ディ
スプレイ１に、エレベータの上下動に合わせて、世界各
地の景色または幻想的な仮想世界の景色を呈示すること
により、エレベータに乗ったユーザがこの景色を楽しむ
ことができる。また、窓を設置することができないよう
な超高層ビルの高速エレベータにおいても、可動式ディ
スプレイ１に呈示される景色の変化から、エレベータの
速度を実感することができる。
式乗物として用いた仮想的エレベータ景色の例について
説明する。エレベータの壁に据え付けられた可動式ディ
スプレイ１に、エレベータの上下動に合わせて、世界各
地の景色または幻想的な仮想世界の景色を呈示すること
により、エレベータに乗ったユーザがこの景色を楽しむ
ことができる。また、窓を設置することができないよう
な超高層ビルの高速エレベータにおいても、可動式ディ
スプレイ１に呈示される景色の変化から、エレベータの
速度を実感することができる。
【００６４】視点投影面決定手段３において必要となる
可動式ディスプレイ１の向き及び位置の情報は、ディス
プレイ位置・向き検出手段５としての加速度計によって
エレベータの加速度を計測して算出するか、案内役がエ
レベータの運行に合わせてディスプレイ位置・向き設定
手段７としての入力装置により直接入力するか、または
ディスプレイ位置・向き制御手段６としてのエレベータ
の駆動系におけるエレベータの制御信号を用いることに
なる。視点投影面決定手段３において、視点の位置は可
動式ディスプレイ１の正面から適当な距離だけ離れた点
に設定し、投影面の位置及び向きは可動式ディスプレイ
１の位置及び向きに一致させる。
可動式ディスプレイ１の向き及び位置の情報は、ディス
プレイ位置・向き検出手段５としての加速度計によって
エレベータの加速度を計測して算出するか、案内役がエ
レベータの運行に合わせてディスプレイ位置・向き設定
手段７としての入力装置により直接入力するか、または
ディスプレイ位置・向き制御手段６としてのエレベータ
の駆動系におけるエレベータの制御信号を用いることに
なる。視点投影面決定手段３において、視点の位置は可
動式ディスプレイ１の正面から適当な距離だけ離れた点
に設定し、投影面の位置及び向きは可動式ディスプレイ
１の位置及び向きに一致させる。
【００６５】また、上述したようなエレベータでの仮想
的な景色の呈示例と同様に、遊園地の乗物または電車の
壁に可動式ディスプレイ１を配置し、その乗物の動きに
合わせて景色の画像を呈示することにより、その乗物が
仮想世界の中を動いているように感じさせることも可能
である。
的な景色の呈示例と同様に、遊園地の乗物または電車の
壁に可動式ディスプレイ１を配置し、その乗物の動きに
合わせて景色の画像を呈示することにより、その乗物が
仮想世界の中を動いているように感じさせることも可能
である。
【００６６】（実施の形態９）次に、新聞ブラウジング
端末の例を示す。システム構成は、実施の形態１に示し
た小型バーチャルリアリティ端末の構成に、時々刻々の
視点の位置と投影面の位置及び向きとを保存する機能を
追加したものである。これらの情報は、視点投影面決定
手段３の内部メモリに格納される。
端末の例を示す。システム構成は、実施の形態１に示し
た小型バーチャルリアリティ端末の構成に、時々刻々の
視点の位置と投影面の位置及び向きとを保存する機能を
追加したものである。これらの情報は、視点投影面決定
手段３の内部メモリに格納される。
【００６７】仮想的３次元世界内に、見出し，要約，本
文の順に文字が小さくなるように各記事が配置された仮
想的新聞紙が掲示されているものとする。ユーザは、こ
の新聞ブラウジング端末を通して仮想的新聞紙を覗き見
る。ユーザが液晶ディスプレイ11を移動させることによ
り、投影面を新聞紙から離し視点を近づけて広い範囲を
覗けば、見出し，要約を拾い読みすることができ、投影
面を視点から離し新聞紙に近づけて狭い範囲を覗けば、
本文の文字を高解像度で読むことができる。
文の順に文字が小さくなるように各記事が配置された仮
想的新聞紙が掲示されているものとする。ユーザは、こ
の新聞ブラウジング端末を通して仮想的新聞紙を覗き見
る。ユーザが液晶ディスプレイ11を移動させることによ
り、投影面を新聞紙から離し視点を近づけて広い範囲を
覗けば、見出し，要約を拾い読みすることができ、投影
面を視点から離し新聞紙に近づけて狭い範囲を覗けば、
本文の文字を高解像度で読むことができる。
【００６８】ブラウジング実行中に保存される視点の位
置と投影面の位置及び向きとの軌跡は、ユーザが仮想世
界の中でどこに注意を向けようとしたかを記録した履歴
を表す。この軌跡と仮想世界の中の新聞紙の各記事の配
置とを照合することにより、ユーザが各記事をどのレベ
ルまでどのくらいの時間をかけて読んだかを算出するこ
とができる。この値をもとにして、ユーザが各記事に対
してどれだけ関心を持ったかを定量的に推定し、関心値
として各記事と対応付けて保存する。そして、この関心
値を利用することにより、関心が高い記事を選んで詳細
な解説を表示させたり、関心が高い分野の記事だけを検
索することなどが可能となる。
置と投影面の位置及び向きとの軌跡は、ユーザが仮想世
界の中でどこに注意を向けようとしたかを記録した履歴
を表す。この軌跡と仮想世界の中の新聞紙の各記事の配
置とを照合することにより、ユーザが各記事をどのレベ
ルまでどのくらいの時間をかけて読んだかを算出するこ
とができる。この値をもとにして、ユーザが各記事に対
してどれだけ関心を持ったかを定量的に推定し、関心値
として各記事と対応付けて保存する。そして、この関心
値を利用することにより、関心が高い記事を選んで詳細
な解説を表示させたり、関心が高い分野の記事だけを検
索することなどが可能となる。
【００６９】（実施の形態10）次に、両眼立体視機能付
きバーチャルリアリティ端末の例を示す。実施の形態１
に示したバーチャルリアリティ端末の構成に、液晶シャ
ッタ方式またはアナグリフ方式等の二眼式立体映像呈示
手法を追加したものである。
きバーチャルリアリティ端末の例を示す。実施の形態１
に示したバーチャルリアリティ端末の構成に、液晶シャ
ッタ方式またはアナグリフ方式等の二眼式立体映像呈示
手法を追加したものである。
【００７０】視点投影面決定手段３は、右目用と左目用
との２つの視点の位置を格納するための内部メモリを有
する。右目と左目とのそれぞれについて、実施の形態１
と同様にして時々刻々の視点の位置を決定し、それぞれ
の視点の位置から眺めた仮想世界を投影面に投影し、得
られた２枚の画像を可動式ディスプレイ１にステレオ画
像として呈示する。ユーザは、その２つの視点の位置に
自分の両眼を持っていくように頭部を動かしながらこの
端末を利用する。端末使用開始時の視点の位置は、可動
式ディスプレイ１の正面の所定値離れた位置から可動式
ディスプレイ１の上下の辺に平行な直線に沿って左右に
それぞれ一定値離れた位置とする。なお、左右の視点間
の距離はユーザ自身の左右の目の間の距離と一致するよ
う調節する必要がある。
との２つの視点の位置を格納するための内部メモリを有
する。右目と左目とのそれぞれについて、実施の形態１
と同様にして時々刻々の視点の位置を決定し、それぞれ
の視点の位置から眺めた仮想世界を投影面に投影し、得
られた２枚の画像を可動式ディスプレイ１にステレオ画
像として呈示する。ユーザは、その２つの視点の位置に
自分の両眼を持っていくように頭部を動かしながらこの
端末を利用する。端末使用開始時の視点の位置は、可動
式ディスプレイ１の正面の所定値離れた位置から可動式
ディスプレイ１の上下の辺に平行な直線に沿って左右に
それぞれ一定値離れた位置とする。なお、左右の視点間
の距離はユーザ自身の左右の目の間の距離と一致するよ
う調節する必要がある。
【００７１】このような両眼立体視機能付きバーチャル
リアリティ端末を用いると、運動視差と両眼立体視との
相乗効果によって、仮想世界中の物体の立体感が更に向
上することが期待される。
リアリティ端末を用いると、運動視差と両眼立体視との
相乗効果によって、仮想世界中の物体の立体感が更に向
上することが期待される。
【００７２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の画像呈示
装置（請求項１）では、可動式ディスプレイの位置及び
向きに応じて視点と投影面との関係を変化させながら３
次元仮想世界を２次元画像に投影し、得られた２次元画
像を呈示するようにしたので、ユーザの身体にセンサ，
ディスプレイ等の装置を装着させる必要がなく、高解像
度のディスプレイを用いる必要もない、直観的な空間的
ユーザインターフェースを提供できる。
装置（請求項１）では、可動式ディスプレイの位置及び
向きに応じて視点と投影面との関係を変化させながら３
次元仮想世界を２次元画像に投影し、得られた２次元画
像を呈示するようにしたので、ユーザの身体にセンサ，
ディスプレイ等の装置を装着させる必要がなく、高解像
度のディスプレイを用いる必要もない、直観的な空間的
ユーザインターフェースを提供できる。
【００７３】本発明の画像呈示装置（請求項２）では、
視点の位置を一定に保つようにしたので、仮想世界を定
点から見回す状況を模擬できる。
視点の位置を一定に保つようにしたので、仮想世界を定
点から見回す状況を模擬できる。
【００７４】本発明の画像呈示装置（請求項３）では、
視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的位置関係
を一定に保つようにしたので、視空間的な注意領域の大
きさ及び形を固定したまま視点を変えることができる。
視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的位置関係
を一定に保つようにしたので、視空間的な注意領域の大
きさ及び形を固定したまま視点を変えることができる。
【００７５】本発明の画像呈示装置（請求項４）では、
可動式ディスプレイの位置及び向きを検出し、その検出
結果に応じて視点の位置と投影面の位置及び向きとを決
定するようにしたので、ユーザの直接的な可動式ディス
プレイの位置，向きの変更に対応した画像を呈示でき
る。
可動式ディスプレイの位置及び向きを検出し、その検出
結果に応じて視点の位置と投影面の位置及び向きとを決
定するようにしたので、ユーザの直接的な可動式ディス
プレイの位置，向きの変更に対応した画像を呈示でき
る。
【００７６】本発明の画像呈示装置（請求項５）では、
可動式ディスプレイの位置及び向きを制御する際の制御
信号に応じて視点の位置と投影面の位置及び向きとを決
定するようにしたので、ユーザが制御装置を介して可動
式ディスプレイの位置及びを向きを変えること、仮想世
界が持つストーリーに従って可動式ディスプレイの位置
及びを向きを変えることが可能である。
可動式ディスプレイの位置及び向きを制御する際の制御
信号に応じて視点の位置と投影面の位置及び向きとを決
定するようにしたので、ユーザが制御装置を介して可動
式ディスプレイの位置及びを向きを変えること、仮想世
界が持つストーリーに従って可動式ディスプレイの位置
及びを向きを変えることが可能である。
【００７７】本発明の画像呈示装置（請求項６）では、
設定された可動式ディスプレイの位置及び向きに応じて
視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように
したので、ユーザが可動式ディスプレイの動きに合わせ
て可動式ディスプレイの位置及び向きを設定することが
できる。
設定された可動式ディスプレイの位置及び向きに応じて
視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように
したので、ユーザが可動式ディスプレイの動きに合わせ
て可動式ディスプレイの位置及び向きを設定することが
できる。
【００７８】本発明の画像呈示装置（請求項７）では、
乗物に乗っているユーザに可動式ディスプレイでの画像
を呈示するので、仮想世界中で乗物に乗っていることを
模擬できる。
乗物に乗っているユーザに可動式ディスプレイでの画像
を呈示するので、仮想世界中で乗物に乗っていることを
模擬できる。
【００７９】本発明の画像呈示装置（請求項８）では、
仮想世界の中の特定の物体を選択してその位置及び向き
を決定するので、可動式ディスプレイを動かすことによ
って、特定の仮想物体の位置及び向きを変えることがで
きる。
仮想世界の中の特定の物体を選択してその位置及び向き
を決定するので、可動式ディスプレイを動かすことによ
って、特定の仮想物体の位置及び向きを変えることがで
きる。
【図１】本発明の画像呈示装置の基本構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】投影手段の投影概念を示す模式図である。
【図３】本発明の他の画像呈示装置の基本構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図５】本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図６】本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図７】本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図８】本発明による小型のバーチャルリアリティ端末
の正面図である。
の正面図である。
【図９】本発明におけるユーザの操作手順の一例を示す
模式図である。
模式図である。
【図１０】物体の切断面の呈示例を示す図である。
【図１１】本発明による回転限定型の端末装置の模式図
である。
である。
【図１２】本発明による仮想的スポットライト型の端末
装置の模式図である。
装置の模式図である。
【図１３】本発明の概要を説明するための図である。
１ 可動式ディスプレイ ２ ３次元記憶手段 ３ 視点投影面決定手段 ４ 投影手段 ５ ディスプレイ位置・向き検出手段 ６ ディスプレイ位置・向き制御手段 ７ ディスプレイ位置・向き設定手段 ８ 可動式乗物 ９ 仮想物体選択手段 10 仮想物体位置・向き決定手段 11 液晶ディスプレイ 12 磁気センサ 13 磁気発生部 14 視点変更ボタン 15 物体操作ボタン 16a, 16b 回転角検知器 17a, 17b モータ 18 液晶プロジェクタ 19 投影部
Claims (8)
- 【請求項１】 ３次元画像を２次元平面に投影した２次
元画像を呈示する画像呈示装置において、３次元画像を
記憶する記憶手段と、位置及び向きが可変であるディス
プレイと、前記記憶手段に記憶されている３次元画像を
２次元平面に投影する投影手段と、前記ディスプレイの
位置及び向きに応じて、前記投影手段での投影時におけ
る視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する決定
手段とを備え、該決定手段で決定された視点の位置と投
影面の位置及び向きとに基づいて前記投影手段で３次元
画像を投影して得られる２次元画像を前記ディスプレイ
に表示するように構成したことを特徴とする画像呈示装
置。 - 【請求項２】 前記決定手段は、視点の位置を一定に保
つように、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定
するように構成した請求項１記載の画像呈示装置。 - 【請求項３】 前記決定手段は、視点の位置と投影面の
位置及び向きとの相対的位置関係を一定に保つように、
視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように
構成した請求項１記載の画像呈示装置。 - 【請求項４】 前記ディスプレイの位置及び向きを検出
する検出手段を備え、前記決定手段は、該検出手段での
検出結果に応じて、視点の位置と投影面の位置及び向き
とを決定するように構成した請求項１〜３の何れかに記
載の画像呈示装置。 - 【請求項５】 前記ディスプレイの位置及び向きを制御
する制御手段を備え、前記決定手段は、該制御手段の前
記ディスプレイに対する制御信号に応じて、視点の位置
と投影面の位置及び向きとを決定するように構成した請
求項１〜３の何れかに記載の画像呈示装置。 - 【請求項６】 前記ディスプレイの位置及び向きを設定
する設定手段を備え、前記決定手段は、該設定手段にて
設定された前記ディスプレイの位置及び向きに応じて、
視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように
構成した請求項１〜３の何れかに記載の画像呈示装置。 - 【請求項７】 前記ディスプレイを搭載する可動式乗物
を備え、前記決定手段は、前記ディスプレイの位置及び
向きと前記可動式乗物の位置及び向きとに応じて、視点
の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成
した請求項１〜６の何れかに記載の画像呈示装置。 - 【請求項８】 前記３次元画像には、位置及び向きを有
する複数の物体が存在し、前記物体のうちの１つの物体
を選択する選択手段と、該選択手段で選択された物体の
位置及び向きを、前記決定手段にて決定された視点の位
置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する手段とを
備える請求項１〜７の何れかに記載の画像呈示装置。
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