JP2000039949A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、仮想空間内の対象を観賞すると
き、視線方向とは異なる方向に視点を移動させ、操作の
容易性の向上を図る。 【解決手段】 平行移動演算部３５が、仮想空間映像内
に壁Ｗがあるとき、所定の入力指令（Ｋ，ｂ）を受ける
と、視線方向とこの視線方向に交わる壁Ｗとの傾きを算
出し、得られた傾きに沿って壁Ｗに平行に視点位置を移
動させるように画像処理を実行し、また、観賞アングル
移動演算部３６が、所定の入力指令（ｂ２回）を受ける
と、現在の視点位置及び視線方向に基づいて、絵画特定
テーブル３１を参照して現在注目している絵画ｐｉを特
定し、観賞アングルテーブル３２を参照して当該特定し
た絵画ｐｉの観賞アングルを読出し、この観賞アングル
まで現在の視点位置及び視線方向を移動させるように画
像処理を実行する映像表示装置及びそれに用いられる入
力装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーチャルリアリ
ティ（ＶＲ：仮想現実感）技術を用い、映像を移動可能
に表示する映像表示装置及びそれに用いられる入力装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】仮想空間を表示するバーチャルリアリテ
ィ技術は、航空機パイロット訓練用のフライトシミュレ
ータや都市計画向けの景観シミュレーション等に主に使
用され、映出された所望の景色である仮想空間内を移動
しながら表示可能としている。

【０００３】ここで、仮想空間とは、コンピュータのメ
モリ内に図２１に示すようにＸ，Ｙ，Ｚの３軸で表され
る空間を想定し、その空間中に種々の物体を配置したも
のであり、カメラ１から映された映像がスクリーンやデ
ィスプレイ等に出力されて操作者に提示可能となってい
る。また、操作者の操作により、視点位置や視線方向が
制御される。なお、視点位置とはカメラ１の位置であ
り、視線方向とはカメラ１の向きである。

【０００４】例えばフライトシミュレータは、操縦桿と
してのジョイスティックの操作により、航空機の位置と
姿勢に対応した窓外の光景を示す仮想空間の映像を操作
者の前方に表示し、あたかも航空機を操縦しているかの
ような感覚情報を操作者に与える。この場合、操縦桿の
操作に連動して視点位置が前方に移動すると共に、視線
方向に一致した窓外の光景映像の進行方向が変化する。

【０００５】同様に、景観シミュレータは、マウスの操
作により、車の位置に対応した景観の映像を操作者の前
方に表示し、都市の景観を視察しているような感覚情報
を操作者に与える。これもマウスの操作に連動して景観
の進行方向が変化している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うなバーチャルリアリティ技術では、美術館にて絵画を
観賞しながら移動する、といった乗り物以外の視界を模
擬したい場合、次のような不都合が生じる。

【０００７】例えば、人間は絵画を見て歩くときに、少
なくとも目を絵画の方に向け、絵画の展示された壁に平
行に移動する。一方、前述した各シミュレータは、視線
の向きと平行あるいは垂直な方向にのみ視点が移動して
鑑賞映像が進行する。すなわち、従来のバーチャルリア
リティ技術は、視線方向に沿った進行を模擬可能とする
一方、視線方向と進行方向とが異なる動きが模擬不可能
となっている。

【０００８】このため、従来のバーチャルリアリティ技
術を用いて絵画を観賞するシステムを製作しても、例え
ば壁に沿って次の絵画を目指して視点を移動させると
き、（１）移動先を向くように回転してから移動し、
（２）絵画を向くように反転し、（３）観賞する位置を
微調整するために（１），（２）を短い距離で繰り返
す、という複雑な操作が必要となる。また、この操作は
絵画毎（大きい絵画では絵画内の注目箇所毎）に行なわ
れるため、操作者が絵画の観賞に集中できなくなってし
まう。また、このような複雑な操作は、各々の絵画を最
適な位置で観賞しようとする際にも生じる。

【０００９】さらに、操作用の入力装置は、鑑賞映像内
の移動という用途には余り適さない構造となっている。
例えばジョイスティックは、大掛かりで手軽に扱うこと
が困難である。また、マウスは、２次元的な操作のため
の入力装置としては優れているが、３次元の運動を制御
するには機能が不足している。

【００１０】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、仮想空間内の対象を観賞するとき、視線方向とは異
なる方向に視点を移動でき、操作の容易性を向上し得る
映像表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明の他の目的は、仮想空間内の
対象を観賞するとき、観賞に適した位置に視点を移動で
き、操作の容易性を向上し得る映像表示装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】また、本発明の他の目的は、映像表示装置
に用いられ、小型で操作が容易であり、三次元の運動制
御に適した機能を実現し得る入力装置を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、入力信号に基づいて、仮想空間内の視点位置から視
線方向に沿った視野内の映像を表示する映像表示装置で
あって、前記映像内に壁があるとき、所定の入力信号を
受けると、視線方向とこの視線方向に交わる壁との傾き
を算出し、得られた傾きに沿って前記壁に平行に視点位
置を移動させるように画像処理を実行する平行移動演算
手段を備えた映像表示装置である。

【００１４】また、請求項２に対応する発明は、入力信
号に基づいて、仮想空間内の視点位置から視線方向に沿
った視野内の映像を表示する映像表示装置であって、前
記仮想空間内の現在の視線方向、視点位置及び前記注目
している対象の組合せが設定された対象特定テーブル
と、前記仮想空間内の対象毎に観賞に適する視点位置及
び視線方向からなる観賞アングルが設定された観賞アン
グルテーブルと、所定の入力信号を受けると、現在の視
点位置及び視線方向に基づいて、前記対象特定テーブル
を参照して現在注目している対象を特定し、前記観賞ア
ングルテーブルを参照して当該特定した対象の観賞アン
グルを読出し、この観賞アングルまで現在の視点位置及
び視線方向を移動させるように画像処理を実行する観賞
アングル移動演算手段とを備えた映像表示装置である。

【００１５】さらに、請求項３に対応する発明は、入力
信号に基づいて、仮想空間内の視点位置から視線方向に
沿った視野内の映像を表示する映像表示装置であって、
前記仮想空間内の対象毎に、入力された移動方向とその
移動方向に配置された対象の識別情報とが設定された対
象配置テーブルと、前記仮想空間内の対象毎に観賞に適
する視点位置及び視線方向からなる観賞アングルが設定
された観賞アングルテーブルと、現在の視点位置及び視
線方向が観賞アングルにあるとき、所定の入力信号及び
移動方向を示す方向信号を受けると、対象配置テーブル
を参照して移動方向にある対象を特定し、前記観賞アン
グルテーブルを参照して当該特定した対象の観賞アング
ルを読出し、この観賞アングルまで現在の視点位置及び
視線方向を移動させるように画像処理を実行する視点移
動演算手段とを備えた映像表示装置である。

【００１６】さらに、請求項４に対応する発明は、請求
項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する映像表示装
置に用いられる入力装置であって、移動方向を示す方向
信号との組合せあるいは単独で用いられる前記所定の入
力信号を入力するための機能指定部を備えた入力装置で
ある。 （作用）従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、平行移動演算手段が、映像
内に壁があるとき、所定の入力信号を受けると、視線方
向とこの視線方向に交わる壁との傾きを算出し、得られ
た傾きに沿って壁に平行に視点位置を移動させるように
画像処理を実行するので、仮想空間内の対象を観賞する
とき、視線方向とは異なる方向に視点を移動でき、操作
の容易性を向上させることができる。

【００１７】また、請求項２に対応する発明は、仮想空
間内の現在の視線方向、視点位置及び注目している対象
の組合せが設定された対象特定テーブルと、仮想空間内
の対象毎に観賞に適する視点位置及び視線方向からなる
観賞アングルが設定された観賞アングルテーブルとを設
け、観賞アングル移動演算手段が、所定の入力信号を受
けると、現在の視点位置及び視線方向に基づいて、対象
特定テーブルを参照して現在注目している対象を特定
し、観賞アングルテーブルを参照して当該特定した対象
の観賞アングルを読出し、この観賞アングルまで現在の
視点位置及び視線方向を移動させるように画像処理を実
行するので、仮想空間内の対象を観賞するとき、観賞に
適した位置に視点を移動でき、操作の容易性を向上させ
ることができる。

【００１８】さらに、請求項３に対応する発明は、仮想
空間内の対象毎に、入力された移動方向とその移動方向
に配置された対象の識別情報とが設定された対象配置テ
ーブルと、仮想空間内の対象毎に観賞に適する視点位置
及び視線方向からなる観賞アングルが設定された観賞ア
ングルテーブルとを設け、絵画移動演算手段が、現在の
視点位置及び視線方向が観賞アングルにあるとき、所定
の入力信号及び移動方向を示す方向信号を受けると、対
象配置テーブルを参照して移動方向にある対象を特定
し、観賞アングルテーブルを参照して当該特定した対象
の観賞アングルを読出し、この観賞アングルまで現在の
視点位置及び視線方向を移動させるように画像処理を実
行するので、仮想空間内の対象を観賞するとき、視線方
向とは異なる方向の観賞に適した位置に視点を移動で
き、操作の容易性を向上させることができる。

【００１９】さらに、請求項４に対応する発明は、機能
指定部が、移動方向を示す方向信号との組合せあるいは
単独で用いられる所定の入力信号を入力するので、方向
信号と所定の入力信号を組合せて指令を入力できること
から小型化でき、所定の入力信号によって請求項１乃至
請求項３のいずれかの作用を奏することから操作の容易
性を向上でき、且つ三次元の運動制御に適している。す
なわち、小型で操作が容易であり、三次元の運動制御に
適した機能を実現することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
に係る映像表示装置の外観を示す模式図であり、図２は
この映像表示装置の構成を示す模式図である。この映像
表示装置は、携帯可能な小型の入力装置１０の操作内容
が、入力信号変換部２０、画像生成演算部３０、フレー
ムメモリ４１〜４３及びＤ／Ａ変換器５１〜５３を備え
たコンピュータ６０と天井の３台のプロジェクタ７１〜
７３を介してスクリーン８０上の仮想空間映像に反映さ
れるものであり、従来とは異なり、屋内の仮想空間映像
内にて視点の移動が容易化された構成となっている。

【００２１】なお、図示しないがプロジェクタ７１〜７
３の下方には、操作者を座らせるための椅子がスクリー
ン８０に向けて設けられている。この椅子は、観客用に
複数脚を配列してもよく、あるいは省略してもよい。ま
た、操作者は椅子以外の場所から入力装置１０を操作し
てもよい。

【００２２】以下、屋内の仮想空間映像として、壁面及
び天井面に複数の絵画が配置された美術館を例に挙げて
説明する。ここで、入力装置１０は、家庭用ＴＶゲーム
機の操作スイッチと同様に操作者が両手で保持可能な程
度の大きさを有し、左手で操作可能な十字形状の４方向
のキーＵ（上），Ｄ（下），Ｌ（左），Ｒ（右）からな
る方向キーＫと、右手で操作可能な４つのボタンａ〜ｄ
とを有し、各キーＵ，Ｄ，Ｌ，Ｒ又は各ボタンａ〜ｄの
単独の押し操作や組合せの押し操作により、各種の信号
（Ｋ，ａ〜ｄ）をコンピュータ６０に入力可能となって
いる。ここで、方向キーＫは、８方向のキー（左上、左
下、右上、右下が付加される）からなるものとしてもよ
いが、本質的に同じ動作であるにも関わらず図面及び説
明が煩雑になるので、説明の便宜上、ここでは４方向の
キーＵ，Ｄ，Ｌ，Ｒを例に挙げている。

【００２３】なお、本実施形態中、入力装置１０からの
信号及びその変換結果の入力指令は、（）内に方向キー
やボタンを示して識別する。例えば（Ｕ，ｂ）は、キー
Ｕとボタンｂとの押し操作を意味し、（ｄ２回）は、ボ
タンｄのダブルクリックを意味している。また、（Ｋ）
は方向キーＵ，Ｄ，Ｒ，Ｌのいずれかの押し操作を意味
し、（ａ〜ｄ）はボタンａ〜ｄのいずれかの押し操作を
意味する。但し、任意の両者の組合せ（Ｋ，ａ〜ｄ）
は、基本的には方向キーＵ，Ｄ，Ｒ，Ｌのいずれかとボ
タンａ〜ｄのいずれかとの組合せを意味するものの、方
向キーＫ又はボタンａ〜ｄのいずれかが操作されない場
合をも含む（任意の操作を意味する）。

【００２４】コンピュータ６０は、入力信号変換部２
０、画像生成演算部３０、３つのフレームメモリ４１〜
４３及び３つのＤ／Ａ変換器５１〜５３を備えている。
なお、フレームメモリ４１〜４３、Ｄ／Ａ変換器５１〜
５３及びプロジェクタ７１〜７３は、符号の１の位が等
しいものが同一の信号系統となっている。

【００２５】入力信号変換部２０は、入力装置１０から
入力される各種の信号（Ｋ，ａ〜ｄ）を対応する内容の
入力指令（Ｋ，ａ〜ｄ）に変換し、この入力指令（Ｋ，
ａ〜ｄ）を画像生成演算部３０に入力するというインタ
ーフェイス機能をもっている。

【００２６】画像生成演算部３０は、入力信号変換部１
０から入力された入力指令（Ｋ，ａ〜ｄ）に基づいて、
仮想空間映像を示す画像データ（ＲＧＢ）を生成し、こ
の画像データを大画面に表示するため、画像データを左
領域、中央領域および右領域の３領域に互いに境界を重
複させつつ略３分割して個別に３つのフレームメモリ４
１〜４３に送出する機能をもっている。

【００２７】具体的には画像生成演算部３０は、仮想空
間映像を表示するための周知の基本機能部（図示せず）
に加え、絵画特定テーブル３１、観賞アングルテーブル
３２、絵画配置テーブル３３、観賞順序テーブル３４、
平行移動演算部３５、観賞アングル移動演算部３６、絵
画移動演算部３７を備えている。

【００２８】基本機能部は、仮想空間映像を作成するた
めの画像データが記憶されたメモリを有し、入力信号変
換部２０から受ける入力指令（Ｋ）あるいは（ａ又は
ｃ）に基づいて、ワールド座標系、ボディ座標系、視点
座標系及びスクリーン座標系を用いた仮想空間映像の画
像処理を実行し、得られた画像信号をフレームメモリ４
１〜４３に与えるといった周知の仮想空間映像表示技術
を具現化したものである。なお、仮想空間映像表示技術
の詳細は、例えば“Ｊ．Ｄ．Ｆｏｌｅｙ／Ａ．Ｖａｎ
Ｄａｍ著，今宮淳美訳：コンピュータ・グラフィック
ス，日本コンピュータ協会”の文献に紹介されている。
また、基本機能の画像処理には、前述した視線方向に沿
った進行、後退及びその場での任意方向の回転（首振
り）がある。

【００２９】絵画特定テーブル３１は、観賞アングル移
動演算部３６により読出可能であり、図３に示すよう
に、注目している絵画を特定するためのものであって、
具体的には現在の視線方向、視点位置及び注目している
絵画の組合せが設定されたものである。なお、ここで
は、注目している絵画がスクリーン８０の中央に表示さ
れた絵画となるように設定されている。

【００３０】観賞アングルテーブル３２は、観賞アング
ル移動演算部３６及び絵画移動演算部３７により読出可
能であり、図４に示すように、絵画ｐ毎に観賞に最適な
視点位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び視線方向（θ，φ，ρ）か
らなる観賞アングルが設定されたものであって、所望に
より、観賞アングルに加え、ＢＧＭ又はナレーションを
流すための音声データや、展示場所を観賞に適した明る
さにするための明るさデータを絵画毎又は絵画のグルー
プ毎に設定可能となっている。なお、観賞アングルテー
ブル３２内の視点位置は、仮想空間ＶＳのワールド座標
系で設定されている。

【００３１】絵画配置テーブル３３は、絵画移動演算部
３７により読出可能であり、図５に示すように、絵画毎
に、入力された移動方向と、その移動方向に配置された
移動先の絵画の識別情報とが設定されたものである。な
お、図中、例えばＬ・Ｕは、入力装置１０の２つのキー
Ｌ，Ｕが同時に押し操作され、右上方向が指定されたこ
とを示している。

【００３２】観賞順序テーブル３４は、絵画移動演算部
３７により読出可能であり、図６に示すように、任意の
グループに含まれる複数の絵画毎に、グループ内の各絵
画を所定の順序で観賞するための観賞順序データが設定
されたものである。なお、所定の順序は、例えば絵の空
間的配置や演出意図に基づいて任意に設定可能である。

【００３３】平行移動演算部３５は、入力信号変換部２
０から受ける入力指令（Ｋ，ｂ）に基づいて、視線方向
と、視線方向にて交わる壁との傾きを算出し、得られた
傾きに沿って壁に平行に視点位置を移動させるように画
像処理を実行し、得られた画像データを略三分割して各
フレームメモリ４１〜４３に与えるものである。

【００３４】観賞アングル移動演算部３６は、入力信号
変換部２０から受ける入力指令（ｄ２回）に基づいて、
絵画特定テーブル３１を参照して現在注目している絵画
を特定し、観賞アングルテーブル３２を参照して当該特
定した絵画の観賞アングルを読出し、読出した観賞アン
グルまで現在の視点を滑らかに移動させるように画像処
理を実行し、得られた画像データを略三分割して各フレ
ームメモリ４１〜４３に与えるものである。なお、滑ら
かに移動させる技術としては、例えば、観賞アングル
と、現在の視点位置とに基づいて、両者を滑らかに結ぶ
スプライン曲線を算出し、得られたスプライン曲線に沿
って視点を移動させる方式が使用可能となっている。ま
た、２点間を円滑に結ぶ曲線の算出方式の詳細は、例え
ば“Ｊ．Ｄ．Ｆｏｌｅｙ／Ａ．Ｖａｎ Ｄａｍ著，今宮
淳美訳：コンピュータ・グラフィックス，日本コンピュ
ータ協会”の文献に紹介されている。

【００３５】絵画移動演算部３７は、視点が観賞アング
ルにあるとき、入力信号変換部２０から受ける入力指令
（Ｋ，ｄ）に基づいて、絵画配置テーブル３３を参照
し、入力された方向の絵画の観賞アングルに視点を移動
させるように画像処理を実行して得られた画像データを
略三分割して各フレームメモリ４１〜４３に与える機能
をもっている。

【００３６】また、絵画移動演算部３７は、視点が観賞
アングルにあるとき、入力信号変換部２０から受ける入
力指令（ｄ１回）に基づいて、観賞順序テーブル３４を
参照し、所定の次の絵画における観賞アングルに視点を
移動させるように画像処理を実行して得られた画像デー
タを略三分割して各フレームメモリ４１〜４３に与える
機能をもっている。

【００３７】各フレームメモリ４１〜４３は、画像デー
タを逐次、各Ｄ／Ａ変換器５１〜５３を介して各プロジ
ェクタ７１〜７３に供給するためのものである。各Ｄ／
Ａ変換器５１〜５３は、各フレームメモリ４１〜４３か
ら得られる画像データをＤ／Ａ変換し、得られた画像信
号を各プロジェクタ７１〜７３に与えるものである。

【００３８】各プロジェクタ７１〜７３は、コンピュー
タ６０内の各Ｄ／Ａ変換器５１〜５３から得られる画像
信号に基づいて、スクリーン８０に映像を投影するため
のものである。

【００３９】スクリーン８０は、各プロジェクタ７１〜
７３に対向配置されており、ここでは、半径３メートル
の球から上下４０度、横１５０度の範囲で切り取られた
表皮部分と同様の凹面形状を有する反射型のものであ
る。

【００４０】次に、以上のように構成された３次元映像
表示装置の動作を、基本機能による移動、壁と平行に移
動、観賞アングルへの移動、絵画間の移動、の順に説明
する。 （基本機能による移動）いま、図７に示すように、絵画
ｐ１，…の配置された美術館を表す仮想空間ＶＳが表示
されており、この仮想空間ＶＳ内を移動しながら各絵画
ｐ１，…を観賞したいとする。ここで、操作者の入力装
置１０の操作により、画像生成演算部２０の基本機能部
が周知の画像処理を実行し、図８に示すように、カメラ
１の視点位置や視線方向を変化させるので、仮想空間Ｖ
Ｓ内を移動する３次元映像をスクリーン８０に表示する
ことができる。例えば、図８に示すように、方向キー
Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒのいずれかを押すことにより、カメラ１
が回転して視線方向が変化する。また、ボタンａの押し
操作ではカメラ１の視線方向に前進し、ボタンｃの押し
操作で視線方向とは逆方向に後退する。

【００４１】この基本機能により、周知のように仮想空
間ＶＳ内を移動可能であるが、これに加え、本発明装置
では、壁に展示された絵画ｐ１，…を観ながら移動する
動作を容易にするため、以下のように、機能指定部とし
てのボタンｂ，ｄにより指定される各種の移動機能が付
加されている。 （壁と平行に移動）通常、人間が美術館等で絵を観る際
に、絵の展示された壁に視線を向けながら壁に沿って歩
いたり（壁と平行に移動）、興味のある絵の最適な視点
位置に回り込むと共に、最適な視線方向に沿ってその絵
をじっくり眺めたりする（観賞アングルへ移動）。

【００４２】本発明装置は、このような移動の動作を仮
想空間内において実現する。さらに、仮想空間内では現
実の世界とは異なり、空間の上下方向にも同様に移動可
能とする。

【００４３】まず、壁と平行に移動する動作を図９のフ
ローチャートを用いて説明する。なお、具体的には、図
１０及び図１１に示すように、カメラ１を視線方向とは
異なる向きに壁Ｗに沿って、すなわち、壁Ｗとの距離を
一定に保ちながら壁Ｗと平行に移動する場合について述
べる。いま、画像生成演算部３０内の平行移動演算部３
５においては、入力信号変換部２０からの入力指令
（Ｋ，ｂ）の有無を判定し（ＳＴ１）、入力指令が無い
ときは待機するが、ここで操作者による方向キーＲとボ
タンｂの押し操作により、入力信号変換部２０を介して
入力指令（Ｒ，ｂ）を受けたとする。なお、この入力指
令（Ｒ，ｂ）は、図１２に示すように、壁Ｗに対して左
方向の平行移動であり、入力指令（Ｕ，ｂ）は壁Ｗに対
して上方向の平行移動である。平行移動演算部３５は、
図１３に示すように、カメラ１の視点の上下左右に計測
点Ｌ１〜Ｌ４を設定し、夫々の計測点Ｌ１〜Ｌ４から視
線方向に平行に線Ｌｍ１〜Ｌｍ４を伸ばして各線Ｌｍ１
〜Ｌｍ４と壁Ｗとの交点Ｍ１〜Ｍ４を求める（ＳＴ
２）。交点Ｍ１〜Ｍ４の座標を夫々［ｘ１，ｙ１，ｚ
１］〜［ｘ４，ｙ４，ｚ４］と得たとき、続いて、壁Ｗ
の傾きを左右方向に［ｘ２−ｘ４，ｙ２−ｙ４，ｚ２−
ｚ４］と算出し、上下方向に［ｘ１−ｘ３，ｙ１−ｙ
３，ｚ１−ｚ３］と算出する（ＳＴ３）。

【００４４】ここで、平行移動演算部３５は、壁Ｗの傾
きの方向に沿って左にカメラ１を移動させるように画像
処理を実行し、得られた画像データを各フレームメモリ
４１〜４３に与えることにより、図１１に示したよう
に、スクリーン８０上において、絵ｐ１，ｐ２，…を観
ながら視点を壁Ｗに平行に左へ移動させることができる
（ＳＴ４）。なお、この平行移動は、左に限らず、左右
上下それぞれ方向キーＫの入力に従い、実現することが
できる。また、平行移動演算部３５は、入力指令（Ｋ，
ｂ）の有無を判定しながら（ＳＴ５）、逐次、ステップ
ＳＴ２〜ＳＴ４を繰り返すことにより、壁Ｗの形状に沿
った平行移動を実現するが、入力指令（Ｋ，ｂ）が無く
なったとき、移動を停止する。一般に仮想空間内を視線
とは異なる方向に移動することは困難であるが、本実施
形態では、絵ｐ１，…がどのような向きに配置されても
絵ｐ１，…を眺めながら容易に壁Ｗと平行に仮想空間Ｖ
Ｓ内を移動することができる。 （観賞アングルへの移動）次に、任意の場所から所望の
絵の観賞アングルに回り込む動作を図１４のフローチャ
ートを用いて述べる。いま、画像生成演算部３０内の観
賞アングル移動演算部３６においては、入力信号変換部
２０からの入力指令（ｂ２回）の有無を判定し（ＳＴ１
１）、入力指令が無いときは待機するが、ここで操作者
によるボタンｄのダブルクリック操作により、入力信号
変換部２０を介して入力指令（ｂ２回）を受けたとす
る。これにより、観賞アングル移動演算部３６は、図１
５に示すように、現在の視線方向及び視点位置に基づい
て絵画特定テーブル３１を参照することにより（ＳＴ１
２）、注目している絵画ｐｉを特定し（ＳＴ１３）、観
賞アングルテーブル３２を参照して当該特定した絵画ｐ
ｉの観賞アングルを読出す（ＳＴ１４）。しかる後、図
１６に示すように、この観賞アングルＡｐｉと、現在の
視点位置Ｓ１とに基づいて、両者を滑らかに結ぶ移動経
路としてのスプライン曲線Ｌｓを算出し（ＳＴ１５）、
得られたスプライン曲線Ｌｓに沿って視点を観賞アング
ルまで移動させるように画像処理を実行する（ＳＴ１
６）。

【００４５】以下前述同様に、得られた画像データを略
三分割して各フレームメモリ４１〜４３に与えることに
より、任意の地点から注目している絵の鑑賞アングル
へ、自然に回り込むときの視界を示す仮想空間映像をス
クリーン８０に表示することができる。なお、ステップ
ＳＴ１６にて、観賞アングルに到達するまでの移動中に
他の入力があったときには、直ちに移動を中止し、移動
の管理を操作者に戻す。

【００４６】また、観賞アングルに到達した後、ボタン
ｃの押し操作により、後退して引いた位置から絵を観た
り、ボタンａの押し操作で前進し、近接した位置から絵
を観ることができる。さらに、近接した位置で前述した
平行移動を行ない、図１７に示すように、絵の細部を隅
々まで観賞してもよい。上述したように、視点が仮想空
間ＶＳ内を絵ｐ１，…を眺めながら移動している際に、
ある絵ｐｉをじっくり観たくなったとき、ステップＳＴ
１１〜ＳＴ１６により、その絵ｐｉを最適の観賞アング
ルによって観ることができる。補足すると、従来、仮想
空間内において、ある面の正面に回り込む動作には、視
点位置と視線方向とを制御する複雑な操作を要する。し
かし、本実施形態では、このステップＳＴ１１〜ＳＴ１
６に示した機能により、正面への回り込み動作を容易に
行うことができる。

【００４７】また同様に、従来、ある絵の観賞アングル
に視点位置と視線方向とを一致させる操作は、熟練した
操作者でないと極めて困難である。しかし、本実施形態
では、予め絵毎に観賞アングルを登録しているので、ボ
タンｄのダブルクリックという極めて容易な操作によ
り、所望の絵を鑑賞アングルから観ることができる。な
お、移動が瞬間的ではなく連続的であるため、操作者の
混乱を未然に阻止することができる。また、移動が最短
距離を通らず、スプライン曲線を通ることにより、現実
の絵画の観賞と同様の、絵の正面に自然に回り込む感じ
を操作者に与えるので、臨場感を向上させることができ
る。また、自然に回り込みを行なうため、最短距離を通
る急な移動に起因しためまい等の不快感の発生を防止す
ることができる。また、ボタンｄのダブルクリックとい
う特殊な操作により実行されるので、偶然ボタンｄに触
れた等の誤操作による実行（誤動作）を阻止することが
できる。

【００４８】さらに、絵を特定する際に、絵画特定テー
ブル３１を用いているので、注目している絵を容易に特
定することができる。すなわち、絵画特定テーブル３１
は、視線方向からある程度注目している絵を幾つかにし
ぼり込み、さらに、これらの絵から視点位置によって、
注目している絵を特定するという構造なので、複雑な演
算を要せず、迅速に絵画を特定することができる。 （絵画間の移動）次に、ある絵画の観賞アングルから他
の絵画の観賞アングルに移動する動作を図１８のフロー
チャートを用いて説明する。いま、画像生成演算部３０
内の絵画移動演算部３７においては、入力信号変換部２
０からの入力指令（Ｋ，ｄ）の有無を判定し（ＳＴ２
１）、入力指令が無いときは待機するが、ここで操作者
による方向キーＫとボタンｄの押し操作により、図１９
に示す各方向のうち、右の絵画への移動に対応する入力
指令（Ｌ，ｄ）を入力信号変換部２０を介して受けたと
する。これにより、絵画移動演算部３７は、絵画配置テ
ーブル３３を参照することにより（ＳＴ２２）、指定さ
れた右方向の絵画ｐｉを特定し、観賞アングルテーブル
３２を参照して当該特定した絵画ｐｉの観賞アングルを
読出す。しかる後、この右方向の絵画の観賞アングル
と、現在の観賞アングルとに基づいて、視点を右方向の
絵画の観賞アングルまで移動させるように画像処理を実
行する（ＳＴ２３）。

【００４９】以下前述同様に、得られた画像データを略
三分割して各フレームメモリ４１〜４３に与えることに
より、ある絵の鑑賞アングルから他の絵の鑑賞アングル
まで移動する際の視界を示す仮想空間映像をスクリーン
８０に表示することができる。

【００５０】なお、この絵画間の移動は次に図２０を用
いて述べるように所定の順序に沿って行なうことができ
る。すなわち、画像生成演算部３０内の絵画移動演算部
３７においては、入力信号変換部２０からの入力指令
（ｄ１回）の有無を判定し（ＳＴ３１）、入力指令が無
いときは待機するが、ここで操作者によるボタンｄのク
リック操作により、入力指令（ｄ１回）を入力信号変換
部２０を介して受けたとする。これにより、絵画移動演
算部３７は、観賞順序テーブル３４を参照することによ
り（ＳＴ３２）、所定の次の観賞順序の絵画ｐｉを特定
し、観賞アングルテーブル３２を参照して当該特定した
絵画ｐｉの観賞アングルを読出す。しかる後、この次の
絵画の観賞アングルと、現在の観賞アングルとに基づい
て、視点を次の絵画の観賞アングルまで移動させるよう
に画像処理を実行する（ＳＴ３３）。

【００５１】以下前述同様に、得られた画像データを略
三分割して各フレームメモリ４１〜４３に与えることに
より、所定の観賞順序に沿って、ある絵の鑑賞アングル
から次の絵の鑑賞アングルまで移動する際の視界を示す
仮想空間映像をスクリーン８０に表示することができ
る。また、前の絵を見直したいときには、例えばボタン
ｂのクリック操作により、観賞順序テーブル３４を参照
して前回の絵を特定し、この前回の絵の鑑賞アングルに
視点を戻せばよい。このように、映像表示装置が予め有
する観賞アングルの利用により、簡単な操作である絵の
観賞アングルから他の絵の観賞アングルへと次々に移動
し、多くの絵を最適な観賞アングルから観ることができ
る。

【００５２】上述したように本実施形態によれば、平行
移動演算部３５が、仮想空間映像内に壁Ｗがあるとき、
所定の入力指令（Ｋ，ｂ）を受けると、視線方向とこの
視線方向に交わる壁Ｗとの傾きを算出し、得られた傾き
に沿って壁Ｗに平行に視点位置を移動させるように画像
処理を実行するので、仮想空間内の対象を観賞すると
き、視線方向とは異なる方向に視点を移動でき、操作の
容易性を向上させることができる。

【００５３】また、観賞アングル移動演算部３６が、所
定の入力指令（ｂ２回）を受けると、現在の視点位置及
び視線方向に基づいて、絵画特定テーブル３１を参照し
て現在注目している絵画ｐｉを特定し、観賞アングルテ
ーブル３２を参照して当該特定した絵画ｐｉの観賞アン
グルを読出し、この観賞アングルまで現在の視点位置及
び視線方向を移動させるように画像処理を実行するの
で、仮想空間内の対象を観賞するとき、観賞に適した位
置に視点を移動でき、操作の容易性を向上させることが
できる。

【００５４】さらに、絵画移動演算部３７が、現在の視
点位置及び視線方向が観賞アングルにあるとき、移動方
向を示す方向信号（Ｋ）及び所定の入力信号（ｄ）から
なる入力指令（Ｋ，ｄ）を受けると、絵画配置テーブル
３３を参照して移動方向にある絵画ｐｉを特定し、観賞
アングルテーブル３２を参照して当該特定した絵画ｐｉ
の観賞アングルを読出し、この観賞アングルまで現在の
視点位置及び視線方向を移動させるように画像処理を実
行するので、仮想空間内の対象を観賞するとき、視線方
向とは異なる方向の観賞に適した位置に視点を移動で
き、操作の容易性を向上させることができる。

【００５５】さらに、機能指定部としてのボタンｂ、ｄ
が、移動方向を示す方向信号との組合せあるいは単独で
用いられる所定の入力信号を入力するので、方向信号と
所定の入力信号を組合せて指令を入力できることから入
力装置１０を小型化でき、所定の入力信号によって前述
した効果を得られることから操作の容易性を向上でき、
且つ三次元の運動制御に適している。すなわち、小型で
操作が容易であり、三次元の運動制御に適した機能を有
する入力装置を実現することができる。 （変形例）なお、上記実施形態では、スクリーン８０上
の仮想空間映像に関し、絵画特定テーブル３１を用いて
注目している絵を特定する場合について説明したが、こ
れに限らず、スクリーン８０等に代えてゴーグル型ディ
スプレイを用いると共に、絵画特定テーブル３１に代え
て周知の視線検出装置を用い、操作者の目の状態から注
目している絵を特定する構成としても、本発明と同様の
効果を得ることができ、さらに、映像の隅の方の絵画に
注目していたとしても、その絵画を特定することができ
る。

【００５６】また、上記実施形態では、観賞アングルへ
の移動の際にスプライン曲線を算出する場合について説
明したが、これに限らず、スプライン曲線以外の任意曲
線を任意方式により算出する構成としても、本発明を同
様に実施して同様の効果を得ることができる。

【００５７】また、上記実施形態では、観賞アングルテ
ーブル３２に音声データを登録してもよい旨を説明した
が、これに限らず、絵画近傍の空間領域（視点位置の範
囲と視線方向の範囲により規定可能）と音声データとを
組にして登録し、観賞アングル以外に視点位置があって
も、注目している絵毎に音声データを変更する構成とし
てもよい。また、観賞アングルにはナレーションを登録
し、観賞アングル以外の絵画近傍の空間領域にはＢＧＭ
を登録するという構成でもよい。あるいは所定の操作に
より、ナレーション、ＢＧＭ又は音声オフを切替え可能
としてもよい。

【００５８】さらに、上記実施形態では、美術館の絵画
を観賞する場合を説明したが、これに限らず、注目対象
を有する壁の近傍の移動に関する内容（通常は屋内の移
動全般であるが、遺跡の見学のように屋外の移動も含
む）であれば、本発明を同様に実施して同様の効果を得
ることができる。

【００５９】例えば、美術館、博物館、教育（理科（実
験室内の移動）、美術（美術的な価値をもつ寺院や礼拝
堂内の移動）、歴史（歴史的な価値をもつ建物内の移
動）の授業用など）、トレーニング（警備員の訓練、美
術館員等の説明訓練）、遺跡復元、景観予測、景観や文
化財の映像による保存、ショールーム、新製品開発（建
売住宅、映画、迷路等のゲームや遊園地など）、プレゼ
ンテーション等の内容が適用例として考えられる。

【００６０】但し、ここに列挙した以外の内容であって
も、上述した如き、壁に沿った平行移動、観賞アングル
（名称は別でも所定の視点位置及び視線方向）への移
動、観賞アングル間の移動、所定の順序の観賞アングル
間の移動、といった各動作を１つ以上含む仮想空間映像
の表示技術であれば、本発明の範囲に含まれることは言
うまでもない。従って、これら各動作を行うための操作
を他の操作に変形した構成としても（例えばボタンｄの
ダブルクリックに代えて、ボタンａのダブルクリックを
採用など）、本発明の範囲に含まれる。

【００６１】また同様に、上記実施形態では、３台のプ
ロジェクタ７１〜７３と、前述した寸法のスクリーン８
０とを用いた場合を説明したが、これに限らず、例えば
スクリーン８０を上下に重ねて上下方向に８０度の範囲
をカバーするようにし、上のスクリーン用に新たに３台
のプロジェクタを付加した構成としても、本発明を同様
に実施して同様の効果を得ることができる。すなわち、
スクリーンの寸法範囲やプロジェクタ台数を適宜変更し
た構成としても、本発明の範囲に含まれる。同様に、プ
ロジェクタ及びスクリーンに代えて、ＣＲＴや液晶ディ
スプレイなどの他の表示装置を用いた構成としても、本
発明の範囲に含まれる。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、仮
想空間内の対象を観賞するとき、視線方向とは異なる方
向に視点を移動でき、操作の容易性を向上できる映像表
示装置を提供できる。また、観賞に適した位置に視点を
移動でき、操作の容易性を向上できる。また、映像表示
装置に用いられ、小型で操作が容易であり、三次元の運
動制御に適した機能を実現できる入力装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る映像表示装置の外観
を示す模式図

【図２】同実施形態における映像表示装置の構成を示す
模式図

【図３】同実施形態における絵画特定テーブルの構成を
示す模式図

【図４】同実施形態における観賞アングルテーブルの構
成及びそれを説明するための模式図

【図５】同実施形態における絵画配置テーブルの構成を
示す模式図

【図６】同実施形態における観賞順序テーブルの構成を
示す模式図

【図７】同実施形態における仮想空間を示す模式図

【図８】同実施形態における基本機能の動作を説明する
ための模式図

【図９】同実施形態における平行移動の動作を説明する
ためのフローチャート

【図１０】同実施形態における平行移動の動作を説明す
るための模式図

【図１１】同実施形態における平行移動の動作を説明す
るための模式図

【図１２】同実施形態における平行移動の動作を説明す
るための模式図

【図１３】同実施形態における壁の傾きの算出過程を説
明するための模式図

【図１４】同実施形態における観賞アングルへの移動動
作を説明するためのフローチャート

【図１５】同実施形態における観賞アングルへの移動動
作を説明するための模式図

【図１６】同実施形態におけるスプライン曲線の例を示
す模式図

【図１７】同実施形態における観賞例を示す模式図

【図１８】同実施形態における絵画間の移動動作を説明
するためのフローチャート

【図１９】同実施形態における絵画間の移動動作を説明
するための模式図

【図２０】同実施形態における絵画間の移動動作を説明
するためのフローチャート

【図２１】一般的な仮想空間を説明するための模式図

【符号の説明】

１…カメラ １０…入力装置 ２０…入力信号変換部 ３０…画像生成演算部 ３１…絵画特定テーブル ３２…観賞アングルテーブル ３３…絵画配置テーブル ３４…観賞順序テーブル ３５…平行移動演算部 ３６…観賞アングル移動演算部 ３７…絵画移動演算部 ４１〜４３…フレームメモリ ５１〜５３…Ｄ／Ａ変換器 ６０…コンピュータ ７１〜７３…プロジェクタ ８０…スクリーン Ｋ…方向キー Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ…キー ａ〜ｄ…ボタン ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐｉ…絵画 Ｗ…壁 Ｌ１〜Ｌ４…計測点 Ｌｍ１〜Ｌｍ４…線 Ｍ１〜Ｍ４…交点 Ｌｓ…スプライン曲線

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月１３日（１９９９．９．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 映像表示装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーチャルリアリ
ティ（ＶＲ：仮想現実感）技術を用い、映像を移動可能
に表示する映像表示装置に関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】削除

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】また、本発明の他の目的は、小型で操作が
容易であり、三次元の運動制御に適した機能を実現し得
る入力装置を用いた映像表示装置を提供することにあ
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、入力信号に基づいて、仮想空間内の視点位置から視
線方向に沿った視野内の映像を表示する映像表示装置で
あって、前記映像内に壁があるとき、平行移動機能と移
動方向とを指定する入力信号を受けると、視線方向とこ
の視線方向に交わる壁との傾きを算出し、得られた傾き
に基づいて、前記視線方向が壁に交わった状態で前記壁
に平行に且つ前記入力信号で指定された移動方向に視点
位置を移動させるように画像処理を実行する平行移動演
算手段を備えた映像表示装置である。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する映像表示装置において、前記平行移動演算
手段としては、前記視点位置の上下左右に計測点を設定
し、夫々の計測点から視線方向に平行な各線と壁との交
点を求め、これら交点の座標に基づいて前記壁との傾き
を算出する映像表示装置である。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項１又は請求項２に対応する映像表示装置において、前
記平行移動機能を指定する信号と前記移動方向を示す方
向信号との組合せで用いられる所定の入力信号を入力す
るための機能指定部を備えた入力装置を用いた映像表示
装置である。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】（作用）従って、請求項１，２に対応する
発明は以上のような手段を講じたことにより、平行移動
演算手段が、映像内に壁があるとき、平行移動機能と移
動方向とを指定する入力信号を受けると、視線方向とこ
の視線方向に交わる壁との傾きを算出し、得られた傾き
に基づいて、視線方向が壁に交わった状態で壁に平行に
且つ入力信号で指定された移動方向に視点位置を移動さ
せるように画像処理を実行するので、仮想空間内の対象
を観賞するとき、視線方向とは異なる方向に視点を移動
でき、操作の容易性を向上させることができる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】削除

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】削除

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】さらに、請求項３に対応する発明は、機能
指定部が、平行移動機能を指定する信号と移動方向を示
す方向信号との組合せで用いられる所定の入力信号を入
力するので、方向信号と所定の入力信号を組合せて指令
を入力できることから小型化でき、所定の入力信号によ
って請求項１，２の作用を奏することから操作の容易性
を向上でき、且つ三次元の運動制御に適している。すな
わち、小型で操作が容易であり、三次元の運動制御に適
した機能を実現することができる。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】平行移動演算部３５は、入力信号変換部２
０から受ける移動方向と平行移動機能とを指定する入力
指令（Ｋ，ｂ）に基づいて、視線方向と、視線方向にて
交わる壁との傾きを算出し、得られた傾きに基づいて、
視線方向が壁に交わった状態で壁に平行に且つ入力指令
で指定された移動方向に視点位置を移動させるように画
像処理を実行し、得られた画像データを略三分割して各
フレームメモリ４１〜４３に与えるものである。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、仮
想空間内の対象を観賞するとき、視線方向とは異なる方
向に視点を移動でき、操作の容易性を向上できる映像表
示装置を提供できる。また、小型で操作が容易であり、
三次元の運動制御に適した機能を実現できる入力装置を
用いた映像表示装置を提供できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号に基づいて、仮想空間内の視点
   位置から視線方向に沿った視野内の映像を表示する映像
   表示装置であって、 前記映像内に壁があるとき、所定の入力信号を受ける
   と、視線方向とこの視線方向に交わる壁との傾きを算出
   し、得られた傾きに沿って前記壁に平行に視点位置を移
   動させるように画像処理を実行する平行移動演算手段を
   備えたことを特徴とする映像表示装置。
2. 【請求項２】 入力信号に基づいて、仮想空間内の視点
   位置から視線方向に沿った視野内の映像を表示する映像
   表示装置であって、 前記仮想空間内の現在の視線方向、視点位置及び前記注
   目している対象の組合せが設定された対象特定テーブル
   と、 前記仮想空間内の対象毎に観賞に適する視点位置及び視
   線方向からなる観賞アングルが設定された観賞アングル
   テーブルと、 所定の入力信号を受けると、現在の視点位置及び視線方
   向に基づいて、前記対象特定テーブルを参照して現在注
   目している対象を特定し、前記観賞アングルテーブルを
   参照して当該特定した対象の観賞アングルを読出し、こ
   の観賞アングルまで現在の視点位置及び視線方向を移動
   させるように画像処理を実行する観賞アングル移動演算
   手段とを備えたことを特徴とする映像表示装置。
3. 【請求項３】 入力信号に基づいて、仮想空間内の視点
   位置から視線方向に沿った視野内の映像を表示する映像
   表示装置であって、 前記仮想空間内の対象毎に、入力された移動方向とその
   移動方向に配置された対象の識別情報とが設定された対
   象配置テーブルと、 前記仮想空間内の対象毎に観賞に適する視点位置及び視
   線方向からなる観賞アングルが設定された観賞アングル
   テーブルと、 現在の視点位置及び視線方向が観賞アングルにあると
   き、所定の入力信号及び移動方向を示す方向信号を受け
   ると、対象配置テーブルを参照して移動方向にある対象
   を特定し、前記観賞アングルテーブルを参照して当該特
   定した対象の観賞アングルを読出し、この観賞アングル
   まで現在の視点位置及び視線方向を移動させるように画
   像処理を実行する視点移動演算手段とを備えたことを特
   徴とする映像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載の映像表示装置に用いられる入力装置であって、 移動方向を示す方向信号との組合せあるいは単独で用い
   られる前記所定の入力信号を入力するための機能指定部
   を備えたことを特徴とする入力装置。