JP3026716B2 - 3D display - Google Patents
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- JP3026716B2 JP3026716B2 JP6045752A JP4575294A JP3026716B2 JP 3026716 B2 JP3026716 B2 JP 3026716B2 JP 6045752 A JP6045752 A JP 6045752A JP 4575294 A JP4575294 A JP 4575294A JP 3026716 B2 JP3026716 B2 JP 3026716B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は映像表示装置に係り、特
に、表示物体の見る方向を変えて立体的に表示する操作
をオペレータの人間的感覚に基づいて行うことの可能な
立体型表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video display device, and more particularly to a three-dimensional display device capable of performing an operation of changing a viewing direction of a display object and displaying a three-dimensional image based on a human sense of an operator. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年のコンピュータグラフィックスで
は、表示物体を立体的に表示することが当たり前になっ
てきており、オペレータが物体に対する視点位置を指定
すると、その視点位置から見た物体の立体画像を二次元
画面に表示するようになっている。また、表示物体の見
たい方向を変化させる場合には、マウスやジョイスティ
ック等のポインティングデバイスを用いて視点位置を変
化させることで行うようになっている。2. Description of the Related Art In computer graphics in recent years, it has become commonplace to display a display object three-dimensionally. When an operator specifies a viewpoint position with respect to an object, a stereoscopic image of the object viewed from the viewpoint position is displayed. It is designed to be displayed on a two-dimensional screen. Further, when the direction in which the display object is desired to be viewed is changed, the viewing position is changed by using a pointing device such as a mouse or a joystick.
【０００３】尚、従来技術に関連するものとして、「コ
ンピュータグラフィックス」日本コンピュータ協会発行
1984年、p191~p200、特開昭６２−２９３３８１号公報
等がある。As related to the prior art, "Computer Graphics" published by the Japan Computer Association
1984, p191 to p200, JP-A-62-293381, and the like.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】人間が物体の裏側を見
ようとする場合、その物体を手にとって裏返し裏側を見
るという操作を行うのが普通の感覚である。しかし、コ
ンピュータグラフィックスの世界では、二次元画面に遠
近法等を用いて物体の三次元画像を表示しなければなら
ないため、表示物体の裏側を見るためには、マウス等を
用いて視点位置を変化させ、二次元画面上で表示物体を
回転させなければならない。この視点位置の変更を行う
操作は、上述した人間の普通の感覚とはかけ離れた操作
であり、使い勝手が悪く、マンマシン性が良くないとい
う問題がある。When a person wants to look at the back side of an object, it is a common sense to perform an operation of turning the object upside down and looking at the back side. However, in the world of computer graphics, it is necessary to display a three-dimensional image of an object on a two-dimensional screen using a perspective method or the like. You must change and rotate the display object on the two-dimensional screen. The operation of changing the viewpoint position is an operation far from the above-mentioned ordinary sense of human being, and has a problem that the usability is poor and the man-machine property is not good.
【０００５】本発明の目的は、立体的に表示した物体の
視点位置を人間の操作感覚に基づいて変化させることの
可能なマンマシン性の優れた立体型表示装置を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide a three-dimensional display device having excellent man-machine characteristics capable of changing the viewpoint position of a three-dimensionally displayed object based on human operation feeling.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的は、映像を表示
する装置において、多面体で構成した立体型映像表示部
と、該立体型映像表示部の観察者に対する相対位置を測
定する相対位置測定手段と、測定された相対位置に基づ
き表示対象物体の映像が多面体の面接続部分で連続し且
つ歪まない映像として見える映像を各面毎に夫々生成し
て各面に表示する画像生成表示手段とを設けることで、
達成される。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus for displaying an image, wherein a three-dimensional image display unit comprising a polyhedron and a relative position measuring means for measuring a relative position of the three-dimensional image display unit with respect to an observer. And image generation and display means for generating an image in which the image of the display target object is continuous and undistorted at the surface connection portion of the polyhedron based on the measured relative position for each surface and displaying the image on each surface. By providing
Achieved.
【０００７】[0007]
【作用】表示対象物体の映像は、立体型映像表示部の内
部に存在するように表示されるので、立体型映像表示部
を手にとって移動，回転させると、その移動，回転に伴
って表示物体画像も移動，回転する。例えば、立体型映
像表示部の裏側を見ると、表示物体画像の裏側が見え
る。この操作は、人間の普通の感覚による操作のため、
マンマシン性が向上する。The image of the object to be displayed is displayed as if it exists inside the three-dimensional image display unit. Therefore, if the user moves and rotates the three-dimensional image display unit with his / her hand, the display object is moved with the movement and rotation. The image also moves and rotates. For example, when viewing the back side of the stereoscopic video display unit, the back side of the display object image is visible. Since this operation is performed by the normal human sense,
Man-machine property is improved.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の一実施例に係る立体型表示装置
の構成図である。本実施例は、二次元画面装置（ＣＲ
Ｔ，液晶表示装置，発光ダイオード等）を６面体の各面
に配置して、立体型表示装置の映像表示部を構成してい
る。勿論、６面よりも面数の多い多面体や少ない面数の
多面体も可能であるが、究極的には、無限数の多面体つ
まり球状の立体型表示装置が好ましい。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a stereoscopic display device according to one embodiment of the present invention. In this embodiment, a two-dimensional screen device (CR
T, a liquid crystal display device, a light emitting diode, etc.) are arranged on each surface of the hexahedron to constitute an image display section of the stereoscopic display device. Of course, a polyhedron having more or less than six planes is possible, but ultimately an infinite number of polyhedrons, that is, a spherical three-dimensional display device is preferable.
【０００９】図１において、100は多面体の立体型映像
表示部である。多面体の映像表示面105,106,107及び裏
側３面の計６面は、CRTあるいは液晶ディスプレイある
いは発光ダイオードなどのように、映像を表示する機能
を有する。立体型映像表示部100及び観察者108には、夫
々、３次元位置センサ104（これは表示部100に内蔵され
る）及び三次元位置センサ109が取付けられている。In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a polyhedral stereoscopic image display unit. The polyhedral image display surfaces 105, 106, and 107 and the three back surfaces in total have a function of displaying an image, such as a CRT, a liquid crystal display, or a light emitting diode. A three-dimensional position sensor 104 (which is built in the display unit 100) and a three-dimensional position sensor 109 are attached to the stereoscopic image display unit 100 and the observer 108, respectively.
【００１０】３次元位置センサは、磁力あるいは超音波
あるいは画像処理の手法を用いて三次元位置を検出す
る。基準点110からの３次元距離及び回転を表示部100の
位置計測装置103及び頭部の位置計測装置102を用い求め
る。映像生成装置群101では、６面の各映像表示面に表
示する映像を夫々生成する。表示する映像は、コンピュ
ータグラフィックスにより生成された映像や実際に撮影
された映像、あるいはセルアニメーションにより生成さ
れた映像、発光ダイオードなどの表示部品の点滅により
生成された映像、上記映像の合成映像などどのような映
像でもよい。The three-dimensional position sensor detects a three-dimensional position by using a magnetic force, an ultrasonic wave, or an image processing technique. The three-dimensional distance and rotation from the reference point 110 are obtained by using the position measuring device 103 of the display unit 100 and the position measuring device 102 of the head. The image generation device group 101 generates images to be displayed on each of the six image display surfaces. The video to be displayed is a video generated by computer graphics, a video actually shot, a video generated by cell animation, a video generated by blinking a display component such as a light emitting diode, a composite video of the above video, and the like. Any video may be used.
【００１１】映像生成装置群101では、立体型映像表示
部100あるいは観察者108の位置変化に応じて、生成する
映像を変える。例えば、コンピュータグラフィックスを
用いて映像を表示する場合には、形状データベース111
（予め、入力装置112により各種形状データが格納され
ている。）より、観察者108の位置及び立体型映像表示
部100の位置に応じて表示する形状を選択し映像を表示
する。これにより観察者108あるいは立体型映像表示部1
00が移動すると、立体型映像表示部100に表示される映
像が変化する。The image generation apparatus group 101 changes the image to be generated according to the change in the position of the stereoscopic image display unit 100 or the observer 108. For example, when displaying an image using computer graphics, the shape database 111
(The various types of shape data are stored in advance by the input device 112.) Then, a shape to be displayed is selected according to the position of the observer 108 and the position of the stereoscopic image display unit 100, and an image is displayed. This allows the observer 108 or the stereoscopic video display unit 1
When 00 moves, the image displayed on the stereoscopic image display unit 100 changes.
【００１２】次に、映像生成装置群101で生成する映像
について、図２乃至図６を用いて説明する。尚、本実施
例では、コンピュータグラフィックスを用いて映像を生
成する場合について説明する。Next, an image generated by the image generating apparatus group 101 will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a case in which an image is generated using computer graphics will be described.
【００１３】図２は、従来のコンピュータグラフィック
スによる映像の生成方法を説明する図である。201が表
示しようとする物体の位置、204は物体を投影するスク
リーン、202が視点の位置である。物体をスクリーン204
へ投影する場合、このスクリーン204は、視線205に対し
て垂直な面でなおかつ面との交点206がスクリーン204の
中心となるように置かれる。従って、この視点位置202
は、実際の観察者の視点位置と一致するとはかぎらな
い。例えば、スクリーン204を固定し、観測者が視点203
でスクリーン204を観測したとすると、観測者の視線は2
07となり、スクリーン204を斜めから見る形となる。こ
のため、映像生成に使われた視点202に基づいて生成さ
れた画像は、観察者20３にとっては、図３の画像301に
示すように、歪んだ形となって観察される。FIG. 2 is a diagram for explaining a conventional method of generating an image by computer graphics. Reference numeral 201 denotes a position of an object to be displayed, 204 denotes a screen for projecting the object, and 202 denotes a viewpoint position. Screen objects 204
When the projection is performed on the screen 204, the screen 204 is placed so that it is a plane perpendicular to the line of sight 205 and an intersection 206 with the plane is the center of the screen 204. Therefore, this viewpoint position 202
Does not always match the actual observer's viewpoint position. For example, with the screen 204 fixed, the observer
Observing the screen 204 at
07, the screen 204 is seen obliquely. For this reason, the image generated based on the viewpoint 202 used for the video generation is observed by the observer 203 in a distorted shape as shown in an image 301 in FIG.
【００１４】一般に、複数のスクリーンをある角度でつ
なぎ、一つの物体を投影，表示した場合、各スクリーン
に投影する時の視点位置がそれぞれ違うため、スクリー
ンのつなぎ目で映像が連続的につながらないという問題
がある。そこで、本発明の実施例では、この問題を解決
する必要がある。In general, when a plurality of screens are connected at a certain angle and one object is projected and displayed, images are not continuously connected at the joints of the screens because the viewpoint positions when projecting on each screen are different. There is. Therefore, it is necessary to solve this problem in the embodiment of the present invention.
【００１５】図４は本発明の実施例による投影方法を説
明する図である。107及び105は表示物体201を投影する
スクリーンの位置である。このスクリーンの位置は、立
体型映像部100を構成する面と同じ場所に置く。スクリ
ーンの位置は表示部100の位置計測装置103により求め
る。視点404は、頭部の位置計測装置102及び視点位置の
算出装置113により求められた観察者の視点位置であ
る。視点位置の算出装置113は、頭部の位置計測装置で
求めた頭部の位置から、観察者の目の位置を算出する。
このスクリーン（面）に投影され生成される画像は、こ
のスクリーンに対し垂直方向の視点から見た場合、図５
に示すように歪んで生成される。FIG. 4 is a diagram for explaining a projection method according to an embodiment of the present invention. 107 and 105 are positions of the screen on which the display object 201 is projected. The position of this screen is set at the same position as the surface constituting the three-dimensional image unit 100. The position of the screen is obtained by the position measuring device 103 of the display unit 100. The viewpoint 404 is the viewpoint position of the observer obtained by the head position measuring device 102 and the viewpoint position calculating device 113. The viewpoint position calculating device 113 calculates the position of the observer's eyes from the position of the head obtained by the head position measuring device.
The image projected and generated on the screen (plane) is shown in FIG. 5 when viewed from a viewpoint perpendicular to the screen.
As shown in FIG.
【００１６】しかし、この映像を立体型映像表示部100
の各面に表示し、頭部に位置センサを取付けた観察者10
8が観察した場合には、図６に示すように、歪みのない
映像として観察される。また、各スクリーンのつなぎ目
でも、映像は連続的につながる。映像は、表示部分の位
置及び観察者の視点の位置を常に参照しながら生成され
る。従って、観察者108の位置あるいは表示部100の位置
が変化しても、常に観察者108には歪まずしかも連続し
た画像として表示され、観察者108からみた立体型映像
表示部100は、あたかも透明なケースとして認識され、
映像はこのケースの中に実際に存在する物体の様に観察
できる。However, this image is displayed on the stereoscopic image display unit 100.
The observer 10 displayed on each side of the
When the image 8 is observed, as shown in FIG. 6, the image is observed as an image without distortion. Also, images are continuously connected at the joints of the screens. The video is generated while always referring to the position of the display portion and the position of the observer's viewpoint. Therefore, even if the position of the observer 108 or the position of the display unit 100 changes, the image is always displayed as a continuous image without distortion to the observer 108, and the stereoscopic video display unit 100 viewed from the observer 108 is as if it were transparent. Is recognized as
The image can be observed like an object actually existing in this case.
【００１７】図７には初期状態の画像601からこの画像
を移動回転した画像602を表示してある。従来このよう
な移動回転を行う場合、「回転」のコマンドを入力した
り、視点位置を移動させたりしていた。しかし、本実施
例では、立体型映像表示部100を手に取り、実際に回転
させることで、あたかも表示物体を手に持って回転させ
るかのようにして、物体の裏側を見たりする。FIG. 7 shows an image 602 obtained by moving and rotating this image 601 from the initial state. Conventionally, when performing such a movement and rotation, a command of “rotation” is input or the viewpoint position is moved. However, in the present embodiment, the stereoscopic image display unit 100 is picked up and actually rotated, so that the back side of the object is viewed as if the display object is held in the hand and rotated.
【００１８】図８は、プラントの景観の表示画像603を
示す図である。このように実際には巨大な物体を小さく
縮小表示することができることは従来と同様であるが、
本実施例では、観察者108がこの立体型映像表示部100に
顔を近づけることで、両者間の間隔がセンサ104，109に
より求まるので、表示画像を拡大して表示することが可
能となる。このように物を詳細に見るために顔を近づけ
るという操作も、人間の普通の間隔に基づく操作であ
り、それに基づく画面表示を行うことは、使い勝手が向
上し、マンマシン性が向上する。FIG. 8 is a diagram showing a display image 603 of the landscape of the plant. In this way, it is possible to actually display a huge object in a reduced size in the same way as before,
In the present embodiment, when the observer 108 brings his / her face close to the three-dimensional image display unit 100, the interval between the two is obtained by the sensors 104 and 109, so that the display image can be enlarged and displayed. The operation of bringing the face closer in order to see the object in detail in this way is also an operation based on a normal human interval, and displaying a screen based on the operation improves usability and man-machine characteristics.
【００１９】次に、図９を用い、観察者の両眼視差を考
慮した実施例を説明する。703は観察者の頭部の位置か
ら右目の位置を算出する装置、705 は左目の位置を算出
する装置である。701は右目の透過装置、702は左目の透
過装置である。切り替えスイッチ706がONを示している
ときのみ観察者は立体型映像表示部100を見ることがで
きる。切り替えスイッチ704は映像生成装置群101へ入力
する視点位置を切り替える。右目を視点としたときの映
像を生成する場合には、切り替えスイッチ704を右目位
置の算出装置703側に倒し、観察者の右目の位置を映像
生成装置群101へ入力する。映像生成装置群101では右目
を視点としたときの映像を各映像表示面毎に生成する。Next, an embodiment in which the binocular parallax of the observer is considered will be described with reference to FIG. 703 is a device for calculating the position of the right eye from the position of the observer's head, and 705 is a device for calculating the position of the left eye. 701 is a transmission device for the right eye, and 702 is a transmission device for the left eye. The observer can see the stereoscopic video display unit 100 only when the changeover switch 706 indicates ON. A changeover switch 704 switches a viewpoint position to be input to the video generation device group 101. When generating an image with the right eye as the viewpoint, the changeover switch 704 is moved to the right eye position calculation device 703 side, and the position of the observer's right eye is input to the image generation device group 101. The image generation device group 101 generates an image when the right eye is viewed from the viewpoint for each image display surface.
【００２０】切り替えスイッチ704と透過装置の切り替
えスイッチ706は連動している。右目を視点としたとき
には、右目の透過装置がONとなる。従って、右目を視点
として生成した映像は、観察者には右目だけで観察され
る。同様にして左目の映像も生成し、観察者には左目だ
けで観察される。The changeover switch 704 and the changeover switch 706 of the transmission device are linked. When the right eye is viewed, the transmission device for the right eye is turned on. Therefore, an image generated using the right eye as a viewpoint is viewed by the observer only with the right eye. Similarly, an image of the left eye is generated, and the observer can observe only the left eye.
【００２１】本実施例によれば左目，右目それぞれ独立
した映像を観察者に提供できるため、両眼の視差を利用
して立体的に映像を観察できる両眼立体視が可能とな
る。人間の視点を１箇所に代表した場合、左右の目の視
点位置の違いにより、特に多面体表示部分の視点が接近
したとき、各表示面の接合位置で表示映像が不連続につ
ながり、右目で見える面でも左目で見えない面が生じる
という不都合が生じる。しかし、本実施例によれば、左
右の目にそれぞれ独立に映像を提供するため、このよう
な不都合は生じない。According to the present embodiment, an image independent of the left eye and the right eye can be provided to the observer, so that a binocular stereoscopic view in which a stereoscopic image can be observed using the parallax of both eyes can be realized. When the viewpoint of a human is represented in one place, due to the difference in the viewpoint positions of the left and right eyes, particularly when the viewpoint of the polyhedral display portion approaches, the display image is discontinuously connected at the joint position of each display surface and can be seen by the right eye. The inconvenience that the surface which cannot be seen by the left eye occurs even on the surface. However, according to the present embodiment, such inconvenience does not occur because images are provided independently for the left and right eyes.
【００２２】図１０は、形状の断面を表示する実施例の
構成図である。802はクリッピング装置群、801は断面の
生成装置群、803は内部形状のデータベース、804は内部
形状の入力装置である。クリッピング装置群802では、
図１１に示すようなクリッピング処理を行う。901はク
リッピング面であり、904は観察者の視点である。クリ
ッピングとは、視点から見て表示物体がクリッピング面
901に対し遠い場合には表示物体を表示し、近い場合に
は表示しない手法を言う。FIG. 10 is a structural view of an embodiment for displaying a cross section of a shape. Reference numeral 802 denotes a clipping device group, 801 denotes a section generation device group, 803 denotes an internal shape database, and 804 denotes an internal shape input device. In the clipping device group 802,
A clipping process as shown in FIG. 11 is performed. Reference numeral 901 denotes a clipping plane, and 904 denotes an observer's viewpoint. Clipping means that the displayed object is viewed from the viewpoint
This is a method of displaying a display object when it is far from 901 and not displaying it when it is near.
【００２３】図１１においては、クリッピング面よりも
遠い画像902は表示するが、クリッピング面よりも近い
部分903は表示しない。これにより、クリッピング面901
での物体の断面が表示される。本実施例では、このクリ
ッピング面901を立体型映像表示部100の映像表示面と同
じ場所に置く。尚、表示物体の裏側を見るときの説明で
は、表示物体が立体型映像表示部100の移動に伴って移
動したが、本実施例では、表示部100が移動しても、表
示物体は移動しないように設定する。これにより、常に
クリッピング面は映像表示面にあり、立体型映像表示部
100の移動に伴い、クリッピング面を移動させることが
可能となる。In FIG. 11, an image 902 farther than the clipping plane is displayed, but a portion 903 closer than the clipping plane is not displayed. As a result, the clipping surface 901
The cross section of the object at is displayed. In this embodiment, the clipping plane 901 is placed at the same position as the image display surface of the stereoscopic image display unit 100. In the description when viewing the back side of the display object, the display object moves with the movement of the stereoscopic video display unit 100, but in the present embodiment, even if the display unit 100 moves, the display object does not move. Set as follows. As a result, the clipping surface is always on the image display surface, and the stereoscopic image display
With the movement of 100, the clipping plane can be moved.
【００２４】断面の生成装置群801では、クリッピング
処理により削られた部分に断面を生成する。コンピュー
タグラフィックスを用い映像を生成する場合、物体の形
状は表面形状のみしかデータベース111には入れられて
いない。従って、表示物体をクリッピングした場合、ク
リッピング部分が空洞となる。断面の生成装置群801で
は、この部分に断面を貼る。断面の情報は、内部形状の
データベース803に入力装置804を用い予め登録されてお
り。このデータベースより表示物体のクリッピング面部
分の内部情報を参照し、断面の形状を生成する。最後に
画像生成装置群101を用い各表示面に表示する映像を生
成する。The cross section generating apparatus group 801 generates a cross section at a portion cut by the clipping process. When an image is generated using computer graphics, only the surface shape of the object is included in the database 111. Therefore, when the display object is clipped, the clipped portion becomes hollow. In the section generator group 801, a section is attached to this portion. The cross section information is registered in advance in the internal shape database 803 using the input device 804. A cross-sectional shape is generated by referring to the internal information of the clipping plane portion of the display object from this database. Finally, an image to be displayed on each display surface is generated using the image generation device group 101.
【００２５】図１２は、本実施例で生成される映像を示
す図である。立体型映像表示部100に、表示物体1001の
断面が表示される。表示物体をクリッピング面（映像表
示面）が通過している。図１２の例では、表示物体はそ
の断面が表示されている。多面体表示部100を矢印1002
のように種々の方向に移動すると、断面の位置も移動す
る。FIG. 12 is a diagram showing an image generated in this embodiment. The cross section of the display object 1001 is displayed on the stereoscopic video display unit 100. The clipping plane (image display plane) passes through the display object. In the example of FIG. 12, a cross section of the display object is displayed. Arrow 1002 on the polyhedron display 100
When moving in various directions as shown in the above, the position of the cross section also moves.
【００２６】本実施例によれば、立体型映像表示部を移
動することにより表示物体の任意の断面を観察できる効
果がある。さらに、表示部分が多面体であるので、多面
体（３次元）で断面形状が観察できる効果もある。According to this embodiment, there is an effect that an arbitrary cross section of the display object can be observed by moving the stereoscopic video display unit. Further, since the display portion is a polyhedron, there is an effect that the cross-sectional shape can be observed in a polyhedron (three-dimensional).
【００２７】立体型映像表示部100を手に持って移動，
回転させることで、表示物体の画像を移動，回転させる
場合、その表示物体の重心が表示部100の移動，回転に
伴って移動すると、よりリアルに感じる。そこで、次
に、図１３を参照して、表示物体の重心を模擬する実施
例を説明する。1112は重心情報が登録されているデータ
ベース。1101は多面体表示装置に表示する表示物体の重
心位置の算出装置、1102は求めた重心位置を直交座標系
の各軸に分解する装置、1106,1107,1108は移動装置付の
重り、1109,1110,1111は重りの移動するレール、1103,1
104,1105は各軸の重りの位置を制御する制御装置であ
る。Moving the stereoscopic image display unit 100 by hand,
In the case where the image of the display object is moved and rotated by rotating, if the center of gravity of the display object moves along with the movement and rotation of the display unit 100, the user feels more realistic. Accordingly, an embodiment for simulating the center of gravity of the display object will be described next with reference to FIG. 1112 is a database in which center of gravity information is registered. 1101 is a device for calculating the position of the center of gravity of the display object to be displayed on the polyhedral display device, 1102 is a device for decomposing the obtained position of the center of gravity into each axis of the rectangular coordinate system, 1106, 1107, 1108 are weights with a moving device, 1109, 1110 , 1111 is the rail on which the weight moves, 1103, 1
104 and 1105 are control devices for controlling the position of the weight of each axis.
【００２８】表示する物体の重心の位置を1101の表示物
体の重心位置の算出装置で求める。このとき、表示物体
を構成する各部品の重さ情報は重心情報データベース11
12に登録されており、それを参照しながら表示物体の重
心位置を算出する。算出した重心は、重心位置分解装置
1102を用い直交座標の各成分（x軸、y軸、z軸）に分離
する。これをもとに、各軸の制御装置1103,1104,1105
は、重り1106,1107,1108を移動し、表示物体の重心位置
を表現する。この重りは、立体型映像表示部100の内部
に入っており、観察者が立体型映像表示部を持つことに
より表示物体の重心を感じることができる。The position of the center of gravity of the object to be displayed is obtained by the apparatus 1101 for calculating the position of the center of gravity of the display object. At this time, the weight information of each component constituting the display object is stored in the centroid information database 11.
12, and calculates the position of the center of gravity of the display object with reference to the registered information. The calculated center of gravity is used as the center of gravity
1102 is used to separate each component (x-axis, y-axis, z-axis) of the rectangular coordinates. Based on this, the control devices 1103, 1104, 1105 for each axis
Moves the weights 1106, 1107, 1108 to represent the position of the center of gravity of the display object. This weight is inside the three-dimensional image display unit 100, and the observer can feel the center of gravity of the display object by having the three-dimensional image display unit.
【００２９】本実施例によれば、立体型映像表示部の重
心を、表示する物体に応じ移動することができるので、
観察者は表示物体の重心を感じることができる。According to this embodiment, the center of gravity of the three-dimensional image display unit can be moved according to the object to be displayed.
The observer can feel the center of gravity of the display object.
【００３０】表示物体を移動，回転させたときに、その
表示物体が他の表示物体に作用しその反力を受けたと
き、その反力を観察者に伝えることができると、更にリ
アリティが増し、好ましい。そこで次に、図１４によ
り、表示物体に加わる力を模擬する実施例を説明する。
立体型映像表示部100は、1212のアームで支えられてい
る。観察者は立体型映像表示部100を動かす。立体型映
像表示部を動かすということは、表示物体を動かすとい
うことになる。動かしたことによる変位量は、位置セン
サ104及び表示部分の位置計測装置103により計測され
る。表示物体に加わる力の算出装置1202では表示物体を
動かしたことにより表示物体に加わる力を算出する。表
示物体のデータベース1203には、表示物体の形状，密
度，質量などの情報が入力装置1204により予め登録され
ている。周辺物体のデータベースには、周囲の形状、例
えば、壁や床、水面などの形状、固さ、比重などが入力
装置1206により予め登録されている。When the display object is moved and rotated and the display object acts on another display object and receives the reaction force, if the reaction force can be transmitted to the observer, the reality is further increased. ,preferable. Next, an embodiment for simulating the force applied to the display object will be described with reference to FIG.
The stereoscopic video display unit 100 is supported by 1212 arms. The observer moves the stereoscopic image display unit 100. Moving the three-dimensional image display means moving a display object. The displacement amount due to the movement is measured by the position sensor 104 and the position measuring device 103 of the display portion. The device 1202 for calculating the force applied to the display object calculates the force applied to the display object by moving the display object. In the display object database 1203, information such as the shape, density, and mass of the display object is registered in advance by the input device 1204. In the database of the surrounding objects, the shape of the surroundings, for example, the shape, hardness, specific gravity, etc. of the wall, floor, water surface, and the like are registered in advance by the input device 1206.
【００３１】表示物体に加わる力とは、物体に加わる重
力、物体が壁や床に衝突した場合の抗力、水中に沈めた
ときの浮力、摩擦抵抗などである。これらの力は、立体
型映像表示部100の移動により、周辺物体のデータベー
スより周囲物体との干渉、表示物体のデータベースより
重力や浮力などを算出する。立体型映像表示部100を支
えているアームのジョイント部分には、アクチュエータ
1209,1210,1211が取付けられており、ジョイントの曲げ
角とトルクを制御する。1207は物体に加わる力を各アク
チュエータに加える力に分解する。1208の各アクチュエ
ータの制御装置は、分解した力をもとに、各アクチュエ
ータの曲げ角度やトルクを制御する。これにより、例え
ば表示物体が壁に衝突した場合には、壁に対して垂直の
方向の力を発生させ、観察者に壁を認識させたり、物体
が水中に入った場合には、物体を上方向に持ち上げる浮
力を発生させ、水中に没したことを認識させることがで
きる。The force applied to the display object includes gravitational force applied to the object, drag when the object collides with a wall or a floor, buoyancy when submerged in water, frictional resistance, and the like. These forces are calculated by moving the three-dimensional image display unit 100 to calculate interference with surrounding objects from a database of peripheral objects and to calculate gravity and buoyancy from the database of display objects. An actuator is provided at the joint of the arm supporting the stereoscopic video display unit 100.
1209, 1210, 1211 are attached to control the bending angle and torque of the joint. Reference numeral 1207 decomposes the force applied to the object into the force applied to each actuator. The controller for each actuator in 1208 controls the bending angle and the torque of each actuator based on the decomposed force. Thus, for example, when a display object collides with a wall, a force in a direction perpendicular to the wall is generated, so that an observer can recognize the wall, or when the object enters the water, the object is lifted. By generating buoyancy to lift in the direction, it is possible to recognize that the user has been immersed in water.
【００３２】本実施例によれば、種々な力学的な力を立
体型映像表示部に加えることができるので、観察者が立
体型映像表示部を持って動かすことにより物体に加わっ
ている力を感じることができるという効果がある。According to the present embodiment, since various mechanical forces can be applied to the three-dimensional image display unit, the observer moves the three-dimensional image display unit while holding the object to reduce the force applied to the object. The effect is that you can feel it.
【００３３】図１５は、高速表示を行う実施例の構成図
である。1301は観察者からの映像表示面の可視判定装置
である。立体型映像表示部及び観察者の視点は位置セン
サによりわかるので、立体映像表示装置を構成する映像
表示面が観察できるか否かを映像表示面の可視判定装置
で判定する。観察者から見えない映像表示面は映像生成
装置で映像を生成しない。映像生成装置群を１つの演算
装置で構成した場合、映像を生成しない映像表示面があ
ればそれだけ高速に映像を生成できる。本実施例によれ
ば、観察者から見えない映像表示面の画像を生成しない
ので、高速に画像を生成できる効果がある。FIG. 15 is a block diagram of an embodiment for performing high-speed display. 1301 is an apparatus for determining the visibility of the image display surface from the observer. Since the stereoscopic video display unit and the viewpoint of the observer can be known from the position sensor, it is determined whether or not the video display surface constituting the stereoscopic video display device can be observed by the visual display surface visibility determination device. An image display surface that cannot be seen by an observer does not generate an image with the image generation device. When the video generation device group is configured by one arithmetic unit, the video can be generated at a higher speed as long as there is a video display surface on which no video is generated. According to the present embodiment, since an image on the video display surface that cannot be seen by the observer is not generated, there is an effect that an image can be generated at high speed.
【００３４】尚、上述した実施例では、立体型映像表示
部を他の装置と信号線で接続しているが、信号線ではな
く、無線，超音波等の信号送受手段により非有線で接続
し、立体型映像表示部を独立した存在にすると使い勝手
が更に向上することはいうまでもない。In the above-described embodiment, the three-dimensional image display unit is connected to another device by a signal line. Needless to say, if the stereoscopic video display unit is made independent, the usability is further improved.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、立体型映像表示部を動
かすことによりそこに表示されている物体も動かすこと
ができ、また、立体型映像表示部を動かすことにより表
示物体の任意の断面形状も観察できるので、人間の操作
間隔に基づいて表示物体を操作することが可能となり、
マンマシン性が向上し、使い勝手がよく非熟練者でも容
易に装置を操作することが可能となる。更に、表示物体
の重心移動や表示物体に加わる外力も感じることがで
き、あたかも表示物体が実在するかのような感覚で観察
できる。According to the present invention, the object displayed thereon can be moved by moving the three-dimensional image display unit, and an arbitrary section of the display object can be moved by moving the three-dimensional image display unit. Since the shape can also be observed, it is possible to operate the display object based on the human operation interval,
The man-machine property is improved, the usability is good, and even an unskilled person can easily operate the apparatus. Further, the user can feel the movement of the center of gravity of the display object and the external force applied to the display object, and can observe the display object as if it were a real object.
【図１】本発明の一実施例に係る立体型表示装置の構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a stereoscopic display device according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来の投影方法を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional projection method.
【図３】スクリーンを斜めから見たときに観察される映
像例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image observed when the screen is viewed obliquely.
【図４】本発明の一実施例による投影方法を説明する図
である。FIG. 4 is a diagram illustrating a projection method according to an embodiment of the present invention.
【図５】立体型表示装置の各映像表示面に表示される画
像を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating images displayed on each video display surface of the stereoscopic display device.
【図６】立体型映像表示部で観察される映像を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing an image observed on a stereoscopic image display unit.
【図７】図６の映像を回転させた映像を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an image obtained by rotating the image shown in FIG. 6;
【図８】プラント概観を縮小して表示した図である。FIG. 8 is a diagram in which a plant outline is reduced and displayed.
【図９】本発明の第２実施例に係る両眼立体視が可能な
立体型表示装置の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a stereoscopic display device capable of binocular stereoscopic vision according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第３実施例に係る断面表示が可能な
立体型表示装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a three-dimensional display device capable of displaying a cross section according to a third embodiment of the present invention.
【図１１】映像表示面でのクリッピングを説明する図で
ある。FIG. 11 is a diagram illustrating clipping on a video display surface.
【図１２】断面表示の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a cross-section display.
【図１３】本発明の第４実施例に係る重心模擬の可能な
立体型表示装置の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a three-dimensional display device capable of simulating the center of gravity according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第５実施例に係る外力模擬の可能な
立体型表示装置の構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram of a three-dimensional display device capable of simulating external force according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第６実施例に係る高速表示可能な立
体型表示装置の構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram of a three-dimensional display device capable of high-speed display according to a sixth embodiment of the present invention.
100…立体型映像表示部、101…映像生成装置群、104…
位置センサ、105,106,107…映像表示面、109…頭部の位
置センサ。100 ... three-dimensional image display unit, 101 ... image generation device group, 104 ...
Position sensors, 105, 106, 107: image display surface, 109: position sensor of head.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−225313（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−121388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−276092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293381（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289952（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09G 5/36 G06T 17/40 G09G 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-225313 (JP, A) JP-A-63-121388 (JP, A) JP-A-63-276092 (JP, A) JP-A-62-1987 293381 (JP, A) JP-A-6-289952 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G09G 5/36 G06T 17/40 G09G 5/00
Claims (11)
構成した立体型映像表示部と、該立体型映像表示部の観
察者に対する相対位置を測定する相対位置測定手段と、
測定された相対位置に基づき表示対象物体の映像が多面
体の面接続部分で連続し且つ歪まない映像として見える
映像を各面毎に夫々生成して各面に表示する画像生成表
示手段とを備えることを特徴とする立体型表示装置。1. An apparatus for displaying an image, comprising: a stereoscopic image display unit composed of a polyhedron; and a relative position measuring means for measuring a relative position of the stereoscopic image display unit with respect to an observer.
Image generation and display means for generating an image which is displayed as an image in which the image of the display target object is continuous and undistorted at the surface connection portion of the polyhedron based on the measured relative position for each surface and displays the image on each surface. A three-dimensional display device characterized by the following.
球状であることを特徴とする立体型表示装置。2. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the three-dimensional image display part is spherical.
体の各面が曲面形状をしていることを特徴とする立体型
表示装置。3. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein each surface of the polyhedron has a curved surface shape.
て、前記画像生成表示手段は、前記立体型映像表示部に
表示される映像を、観察者の目の位置を視点とし表示対
象物体を立体型映像表示部に投影した状態として生成
し、表示された物体が前記立体型映像表示部内部に存在
するかのように表示するものであることを特徴とする立
体型表示装置。4. The image generation and display unit according to claim 1, wherein the image generation and display means displays the image displayed on the stereoscopic image display unit with the position of an observer's eye as a viewpoint. A three-dimensional display device, which is generated as a state projected on a three-dimensional image display unit, and displays the displayed object as if it were inside the three-dimensional image display unit.
て、前記画像生成表示手段は、相対位置測定手段が検出
した相対位置が変化したとき該変化に応じて前記立体型
映像表示部に表示する画像を変更させ前記立体型映像表
示部の位置変化に対応させて表示物体画像を変化させる
ものであることを特徴とする立体型表示装置。5. The three-dimensional image display unit according to claim 1, wherein the image generation and display unit displays, when the relative position detected by the relative position measurement unit changes, the three-dimensional image display unit according to the change. A three-dimensional display device for changing a displayed object image in accordance with a change in the position of the three-dimensional image display unit by changing an image to be displayed.
て、前記立体型映像表示部に観察者の右目を視点とした
映像を右目だけで見えるように表示する手段と、観察者
の左目を視点とした映像を左目だけで見えるように表示
する手段とからなる両眼立体視手段を備えることを特徴
とする立体型表示装置。6. A means according to claim 1, wherein said stereoscopic image display unit displays an image viewed from the right eye of the observer with only the right eye, and the left eye of the observer. A stereoscopic display device, comprising: a binocular stereoscopic means comprising: means for displaying an image as a viewpoint so as to be seen only by the left eye.
て、観察者からの表示物体の見掛け上の位置を固定し前
記立体型映像表示部の移動により立体型映像表示部の面
が表示物体の内部に入った場合に該立体型映像表示部に
該表示物体の断面映像を表示する手段を備えることを特
徴とする立体型表示装置。7. The stereoscopic image display unit according to claim 1, wherein an apparent position of the display object from an observer is fixed, and the surface of the stereoscopic image display unit is moved by moving the stereoscopic image display unit. A display unit for displaying a cross-sectional image of the display object on the stereoscopic image display unit when entering the inside of the stereoscopic display device.
て、前記立体型映像表示部の内部に設けた該立体型映像
表示部の重心位置を移動させる重心位置移動手段と、該
立体型映像表示部に表示した表示物体の映像が移動した
とき前記重心位置を該表示物体映像の重心位置として移
動させる重心制御手段とを備えることを特徴とする立体
型表示装置。8. The stereoscopic image display according to claim 1, wherein the stereoscopic image display unit has a center of gravity moving means for moving a center of gravity of the stereoscopic image display unit. A three-dimensional display device comprising: a center-of-gravity control means for moving the position of the center of gravity as the position of the center of gravity of the display object image when the image of the display object displayed on the display unit moves.
て、前記立体型映像表示部に表示した物体画像が他の物
体画像と干渉したときに受ける力の反力を発生させ該立
体型映像表示部に加える手段を備えることを特徴とする
立体型表示装置。9. The stereoscopic image according to claim 1, wherein a reaction force of a force received when the object image displayed on the stereoscopic image display unit interferes with another object image is generated. A three-dimensional display device comprising means for adding to a display unit.
いて、前記立体型映像表示部に表示する物体画像のうち
観察者に可視できない部分の映像の生成・表示を省く手
段を備えることを特徴とする立体型表示装置。10. A device according to claim 1, further comprising means for omitting generation and display of a video of a part of the object image displayed on the stereoscopic video display unit that is invisible to an observer. Stereoscopic display device.
おいて、前記立体型映像表示部との間で行う信号の送受
を非有線で行う構成としたことを特徴とする立体型表示
装置。11. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein transmission and reception of signals between the three-dimensional image display unit and the three-dimensional image display unit are performed in a non-wired manner.
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