JP2000293704A - ３次元データ表示装置及び３次元データ表示方法並びに情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 演算量が少なく簡易で３次元上の所定箇所を
容易に指示可能とすること。 【解決手段】 表示装置１０は、３次元座標で表現の３
次元データを、２次元平面である画面に表示する。直交
するＸＹＺ座標からなる３次元空間内の複数のＸＹ座標
からなる２次元平面で切断した切断面データを作成する
切断面データ作成手段１２と、複数の切断面データを、
その切断面データを作成する際の３次元空間内の所定位
置に配置し、該空間内に配置した切断面データを、２次
元平面で３次元の座標値の少なくとも１つが異なる切断
面データをその異なる座標値に対応させ夫々異なる位置
に投影させる平面に投影し、前記画面に表示する表示デ
ータを切断面データごとに作成する表示データ作成手段
１４と、前記表示データを前記画面に表示する表示手段
１６と、これを制御し、各切断面データの表示データ
を、順次１個ごとに表示または非表示とする制御手段１
８と、を含む構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元データを表
示する装置及び３次元データを表示する方法並びに３次
元データの表示のためのステップを記録した情報記録媒
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、３次元データを２次元平面に表示
する装置が広く利用されている。例えば、医療分野にお
いて用いられるＣＴスキャン装置においては、臓器の３
次元的な形態をＣＲＴ等に表示する装置が広く利用され
ている。また、ゲーム装置や、各種シミュレーション装
置等、３次元データを２次元平面の画面上に表示する装
置は、広く活用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこれらの装置に
おいて、３次元データを表示させるためには、３次元デ
ータに基づき、光線追跡処理（レイトレーシング）を行
うことや、３次元物体の内部を表示させる場合には一定
の透明処理等が必要となっている。

【０００４】そのため、従来の装置においては、３次元
データを画面上のデータ、すなわち２次元データに変換
する際の演算量が膨大なものとなり、表示に時間がかか
るという問題がある。

【０００５】さらに、３次元データを画面上のデータに
変換することによって、奥行き方向の情報が失われてし
まうため、３次元空間における１点を指定するのが困難
となっている。２次元の画面上において、平面（２次
元）上の位置を指定するのは、従来から使用されている
各種ポインティングデバイスを使用すれば容易に実現で
きる。しかし、平面（２次元）上の１点を指定できて
も、その指定情報には奥行き方向の情報が含まれていな
い。したがって、３次元データにおける空間上の１点を
指定するには、奥行き方向の情報を別途何らかの手法に
よって指定する必要がある。例えば、ポインティングデ
バイスを用いて画面上の１点を指定した後、その奥行き
方向の情報をキーボード等を用いて数値で指定すること
などが考えられる。

【０００６】しかしながら、このような手法では、３次
元空間上の１点を指定するための操作が煩雑であり、指
定作業を容易には行えない。

【０００７】本発明は、以上のような課題に鑑みなされ
たものであり、演算量が少なく、簡易で、しかも、３次
元上の所定の箇所を容易に指定可能な３次元データ表示
装置及び３次元データ表示方法並びに情報記録媒体を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、３次元座標で表現された３次元データ
を、２次元平面である画面に表示する３次元データ表示
装置において、直交するＸＹＺ座標からなる３次元空間
内の複数のＸＹ座標からなる２次元平面で切断した切断
面の２次元画像である複数の切断面データを作成する切
断面データ作成手段と、前記複数の切断面データを、そ
の切断面データを作成する際に用いた３次元空間内の所
定位置に配置し、３次元空間内に配置した前記切断面デ
ータを、２次元平面であって、Ｚ座標の異なる前記切断
面データをそのＺ座標値に対応させてそれぞれ異なる位
置に投影させるようにした平面に投影し、前記画面に表
示するための表示データを前記切断面データごとに作成
する表示データ作成手段と、前記表示データを前記画面
に表示する表示手段と、前記表示手段を制御し、複数の
前記表示データををすべて表示させ、その後、前記画面
に対する視点に近い切断面データの表示データから、遠
い切断面データの表示データに向かって、順次、前記表
示データを非表示状態にさせる制御手段と、を含むこと
を特徴とする。

【０００９】このような構成によれば、３次元空間の断
面図が順次画面に表示されることになる。したがって、
看者の脳内に断面図の残像が残ることによって、看者は
３次元的な物体の構造をその内部構造も含めて認識する
ことができる。特に、手前のものが順次消えていくこと
で、奥行き度が向上する３次元的画像となる。

【００１０】また、他の発明は、３次元座標で表現され
た３次元データを、２次元平面である画面に表示する３
次元データ表示装置において、直交するＸＹＺ座標から
なる３次元空間内の複数のＸＹ座標からなる２次元平面
で切断した複数の切断面データを作成する切断面データ
作成手段と、前記複数の切断面データを、その切断面デ
ータを作成する際に用いた３次元空間内の所定位置に配
置し、３次元空間内に配置した前記切断面データを、２
次元平面であって、Ｚ座標の異なる前記切断面データを
そのＺ座標値に対応させてそれぞれ異なる位置に投影さ
せるようにした平面に投影し、前記画面に表示するため
の表示データを前記切断面データごとに作成する表示デ
ータ作成手段と、前記表示データを前記画面に表示する
表示手段と、前記切断面表示手段を制御し、前記画面に
対する視点から最も遠い切断面データの表示データか
ら、近い切断面データの表示データに向かって、順次、
前記表示データを表示させていく制御手段と、を含むこ
とを特徴とする。

【００１１】このような構成によっても、３次元空間の
断面図が順次画面に表示されることになる。したがっ
て、看者の脳内に断面図の残像が残ることによって、看
者は３次元的な物体の構造をその内部構造も含めて認識
することができる。なお、手前側に順次表示されていく
ので、立体的な飛び出し感覚も得ることができる。

【００１２】また、他の発明は、３次元座標で表現され
た３次元データを、２次元平面である画面に表示する３
次元データ表示装置において、３次元空間内の複数の２
次元平面で切断した切断面データを作成する切断面デー
タ作成手段と、前記複数の切断面データを、その切断面
データを作成する際に用いた３次元空間内の所定位置に
配置し、３次元空間内に配置した前記切断面データを、
２次元平面であって、３次元の座標値の少なくとも１つ
が異なる前記切断面データをその異なる座標値に対応さ
せてそれぞれ異なる位置に投影させるようにした平面に
投影し、前記画面に表示するための表示データを前記切
断面データごとに作成する表示データ作成手段と、前記
表示データを前記画面に表示する表示手段と、前記表示
手段を制御し、前記各切断面データの表示データを、順
次１個ごとに表示または非表示とする制御手段と、を含
むことを特徴とする。

【００１３】このような構成によっても、３次元空間の
断面図が順次画面に表示されることになる。したがっ
て、看者の脳内に断面図の残像が残ったり、心理的な面
や記憶力や表示手段による残像効果を活用して、看者は
３次元的な物体の構造をその内部構造も含めて認識する
ことができる。

【００１４】さらに、本発明は、切断面データ作成手段
は、３次元データを、原点からの距離ｒ、回転角θ、仰
角φである極座標で定義された３次元空間内の原点を頂
点とする扇形平面で切断した切断面データを作成し、制
御手段は、切断面データの表示データを、回転角θ方向
に沿って順次１個ごとに表示させることを特徴とする。

【００１５】このような構成によれば、扇形の断面図を
順次表示させたので、極座標表示が好ましいもの、例え
ばレーダ等の観測結果を良好に表示しうる。

【００１６】また、他の発明は、３次元空間を所定の切
断面で切断した画像である切断面データと、前記所定の
切断面の位置情報と、を入力し、前記切断面データを２
次元平面である画面に表示する３次元データ表示装置で
あって、前記切断面データを、その切断面データを作成
する際に用いた前記切断面の位置情報に基づき３次元空
間内に配置し、前記配置した前記切断面データを、２次
元平面であって、３次元の座標値の少なくとも１つが異
なる前記切断面データをその異なる座標値に対応させて
それぞれ異なる位置に投影させるようにした平面に投影
し、前記画面に表示するための表示データを作成する表
示データ作成手段と、前記表示データを前記画面に表示
する表示手段と、を含むことを特徴とする。

【００１７】このような構成によれば、切断面データと
その切断面データの位置とに基づき、任意の位置におけ
る断面図を順次表示させることができる。したがって、
看者の見たい部分を集中的に観察することができる。

【００１８】さらに、本発明は、表示データ作成手段
は、コンピュータ上で動作するソフトウェアで実現され
ていることを特徴とする。

【００１９】本発明においては、表示データ作成手段は
投影処理によって、表示データを作成している。したが
って、従来の透明処理等を使用する装置に比べて、演算
処理量が減り、コンピュータの負荷が減る。

【００２０】また、他の発明は、３次元座標で表現され
た３次元データを、２次元平面である画面に表示する３
次元データ表示方法において、直交するＸＹＺ座標から
なる３次元空間内の複数のＸＹ座標からなる２次元平面
で切断した切断面の２次元画像である複数の切断面デー
タを作成する切断面データ作成工程と、前記複数の切断
面データを、その切断面データを作成する際に用いた３
次元空間内の所定位置に配置し、３次元空間内に配置し
た前記切断面データを、２次元平面であって、Ｚ座標の
異なる前記切断面データをそのＺ座標値に対応させてそ
れぞれ異なる位置に投影させるようにした平面に投影
し、前記画面に表示するための表示データを前記切断面
データごとに作成する表示データ作成工程と、前記表示
データを前記画面に表示する表示工程と、前記表示工程
を制御し、複数の前記表示データををすべて表示させ、
その後、前記画面に対する視点に近い切断面データの表
示データから、遠い切断面データの表示データに向かっ
て、順次、前記表示データを非表示状態にさせる制御工
程と、を含むことを特徴とする。

【００２１】このような方法によれば、３次元空間の断
面図が順次画面に表示されることになる。したがって、
看者の脳内に断面図の残像が残ることによって、看者は
３次元的な物体の構造をその内部構造も含めて認識する
ことができる。特に、手前のものが順次消えていくこと
で、奥行き度が向上する３次元的画像となる。

【００２２】さらに、他の発明は、３次元座標で表現さ
れた３次元データを、２次元平面である画面に表示する
３次元データ表示方法において、直交するＸＹＺ座標か
らなる３次元空間内の複数のＸＹ座標からなる２次元平
面で切断した切断面データを作成する切断面データ作成
工程と、前記複数の切断面データを、その切断面データ
を作成する際に用いた３次元空間内の所定位置に配置
し、３次元空間内に配置した前記切断面データを、２次
元平面であって、３次元の座標値の少なくとも１つが異
なる前記切断面データをその異なる座標値に対応させて
それぞれ異なる位置に投影させるようにした平面に投影
し、前記画面に表示するための表示データを前記切断面
データごとに作成する表示データ作成工程と、前記表示
データを前記画面に表示する表示工程と、前記表示工程
を制御し、前記各切断面データの表示データを、順次１
個ごとに表示または非表示とする制御工程と、を含むこ
とを特徴とする。

【００２３】このような方法によっても、３次元空間の
断面図が順次画面に表示されることになる。したがっ
て、看者の脳内に断面図の残像が残ったり、心理的な面
や記憶力や画面の残像効果を活用して、看者は３次元的
な物体の構造をその内部構造も含めて認識することがで
きる。

【００２４】また、上述した装置内の各手段で実行する
機能や、各方法における各工程を、ステップ化し、ソフ
トウェア処理させることができる。この場合、ソフトウ
ェアをプログラムとして記述し、フロッピーディスク、
コンパクトディスク、リムーバブルハードディスク等の
情報記録媒体に記録させることができる。この情報記録
媒体をコンピュータで読み取り実行させることで、３次
元データをコンピュータで制御されるモニターの２次元
平面に簡易かつ容易に表示させることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を用いて説明する。なお、最初に、実施
の形態１を図１から図４に基づいて説明する。

【００２６】図１には、本実施の形態１にかかる３次元
データ表示装置の構成ブロック図が示されている。この
図に示されているように、３次元データ表示装置１０
は、切断面データ作成手段１２と、表示データ作成手段
１４と、表示手段１６と、を備えている。また、３次元
データ表示装置１０は、表示手段１６を制御する制御手
段１８を備えている。

【００２７】与えられる３次元データは、３次元の直交
座標上で定義されており、具体的なデータもＸ、Ｙ、Ｚ
座標の座標値で表現されている。

【００２８】切断面データ作成手段１２は、この３次元
データを所定のＸＹ平面（以下、切断面と呼ぶ）で切断
した断面の画像データを作成する。切断面は、複数枚用
意される。本実施の形態１においては、この切断面のＺ
軸座標値が０、１、２、３、４、５・・・のように、一
定の間隔を有する複数の切断面が選定されている。

【００２９】例えばＺ軸座標値が０から４９までである
５０枚のＸＹ平面が、切断面として選定されるとする。
このような複数の切断面で切断した画像データ１３（す
なわち、断面図）を切断面データと呼ぶ。図２に、Ｚ＝
０の画像データ１３の例を示す。

【００３０】この画像データ１３中に、立体表示したい
３次元物体の画像１３ａが含まれている。そして、Ｚ＝
１〜４９の画像データ１３は、４隅Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの位
置は固定されており、３次元物体画像１３ａのみが変化
するものとなっている。

【００３１】表示データ作成手段１４は、切断面データ
１３を、画面に表示できる表示データ３０に変換する。
画面は２次元平面であるため、この表示データ３０は２
次元データである。３次元データを２次元の画面に表示
する場合には、一定の平面（投影面）への投影を行い、
この投影されたデータを取り出すことによって３次元デ
ータから２次元データ（表示データ３０）への変換が通
常行われる。なお、この投影面に垂直な方向が視線とな
る。

【００３２】さて、本実施の形態１においては、表示デ
ータ作成手段１４は、まず、切断面データ１３を３次元
空間上に斜視的位置関係となるように配置する。そし
て、３次元空間上に配置したこの切断面データ１３を、
図３に示すように、２次元平面１５に投影することによ
って２次元データへの変換を行い、画面に表示する表示
データ３０を作成する。

【００３３】この表示データ３０は、２次元平面のＸ’
Ｙ’座標を有するものとなる。例えば、図２の画像デー
タの左上隅Ａは、Ｘ１’Ｙ４’のデータを有するものと
なる。同様に、右上隅ＢはＸ２’Ｙ３’、右下隅ＣはＸ
２’Ｙ１’、左下隅ＤはＸ１’Ｙ２’となる。

【００３４】本実施の形態１において特徴的なことは、
切断面データ１３を投影面に投影して、表示データ３０
を得ていることである。基になる切断面データ１３が３
次元データであるため、この投影処理は３次元データで
ある切断面データ１３をアフィン変換する処理となる。
したがって、３次元データを歪める等の処理によってこ
の投影処理が行われることになる。その結果、従来の３
次元処理に比べて演算量が減少し、迅速に表示データ３
０を作成することができる。

【００３５】表示データ作成手段１４は、各切断面デー
タ１３ごとに上記処理を行い、表示データ３０を作成す
る。具体的には、切断面データ１３を斜視化し、Ｚ軸座
標値の値によって、投影する位置を少しずつずらす処理
を行っている。すなわち、図３に示す４隅Ａ、Ｂ、Ｃ、
ＤのＸ’Ｙ’座標値が少しづつ大きな値を取るように処
理される。

【００３６】次に、表示手段１６が、このようにして作
成した表示データ３０をディスプレイ２０に表示する。
この表示手段１６は、制御手段１８の制御を受けて、制
御手段１８が出力する指示に基づき、表示データ３０の
表示／非表示を行う。

【００３７】本実施の形態１において、制御手段１８
は、表示手段１６の制御を行う。制御手段１８は、まず
すべての表示データ３０をディスプレイ２０に表示する
ように表示手段１６に指示する。これによって、表示手
段１６はすべての表示データ３０を画面に表示する。

【００３８】次に、制御手段１８は、画面に対する視点
に近い表示データ３０から順に画面上から消していくよ
うに表示手段１６を制御する。視点に最も近い表示デー
タ３０を消すことによって、その次に視点から近い表示
データ３０が画面に現れる。この表示データ３０も消さ
れれば、さらにその次に視点から近い表示データ３０が
画面に表示される。

【００３９】これによって、３次元データの断面が次々
に画面に表示されていくことになる。この消していく速
度を十分に速めれば、消される前の表示データ３０の残
像が人間の脳内に残っているため、看者は３次元データ
をその内部まで含めて認識することができる。

【００４０】以下、本実施の形態１の動作をより詳細に
説明する。

【００４１】図４には、本実施の形態１にかかる３次元
データ表示装置１０のディスプレイ２０の画面の様子を
表す説明図が示されている。

【００４２】この図に示されているように、画面は２次
元のＸ’Ｙ’座標軸を有するものであり、その画面内に
３次元を表す３本の座標軸に基づき描かれている。そし
て、複数の表示データ３０、すなわち複数の切断面で３
次元データを切断した切断断面図１３から２次元変換さ
れた画像が表示されている。各表示データ３０の３次元
上のＺ座標値は、上述したようにＺ＝０、１、２、・・
・、４９である。

【００４３】まず、すべての表示データ３０がディスプ
レイ２０の画面に示される。すると、図に示されている
ように、視点に最も近いＺ＝０の位置の表示データ３０
は欠けることなく表示されるが、それ以外の表示データ
３０は、より近い表示データ３０に隠されてしまい、縁
の一部しか画面には表示されない。

【００４４】この状態から、制御手段１８は、視点に最
も近いＺ＝０の位置の表示データ３０を非表示状態にす
る。すなわち、画面から消すのである。すると、今度
は、Ｚ＝１の位置の表示データ３０がＸ’Ｙ’座標軸で
わずかにずれた位置に欠けることなくすべて表示される
ことになる。その他の２以上のＺ座標値を有する表示デ
ータ３０は、いずれもより視点に近い表示データ３０に
隠されて、縁の一部しか画面に表示されていない。

【００４５】以下、Ｚ座標値の小さい表示データ３０か
ら、Ｚ座標値の大きい表示データ３０に向かって、順次
一定の時間間隔で表示データ３０を消していく。時間間
隔が十分に短ければ、看者の脳内に消される前の表示デ
ータ３０の残像が残っているため、３次元的な物体の様
子を、その内部まで含めて看者は認識することができ
る。

【００４６】なお、表示データ３０を消す時間間隔は、
制御手段１８に接続されているキーボード２２を用いて
看者が自由に設定することができる。また、切断面のＺ
軸方向の間隔も、このキーボード２２を用いて看者が自
由に設定することができる。

【００４７】次に、３次元上の位置指示について説明す
る。本実施の形態１においては、３次元データの様子を
その内部も含めて看者に立体的に認識させることができ
るが、３次元座標上の１点を看者が指示することも容易
である。

【００４８】上述したように、制御手段１８にはキーボ
ード２２が接続されており、このキーボード２２によっ
て看者は制御手段１８制御し、表示の仕方を制御するこ
とができる。例えば、表示データ３０を視点から近い位
置から順次消していく場合に、最後のＺ＝４９の位置に
ある表示データ３０まですべて消さずに、任意の位置の
表示データ３０まで消させることも可能である。看者が
Ｚ＝２０を指示することによって、Ｚ＝１９までの表示
データ３０が消された時点で、表示データ３０が消える
のを停止させることができる。すると、画面上にはＺ＝
２０の位置にある表示データ３０、すなわち断面図が現
れる。これによって、看者は、任意のＺ座標値にある断
面図を自由に観察することができる。

【００４９】また、表示データ３０を一定時間間隔で消
していくのではなく、単に看者の見たい位置の表示デー
タ３０（断面図）を表示させることも好ましい。例え
ば、看者がキーボード２２からＺ＝２０を入力すること
によって、Ｚ＝０からＺ＝１９までの２０枚の表示デー
タ３０をすべて一度に消し去り、画面上にＺ＝２０の位
置にある表示データ３０が現れるように構成することも
好ましい。このように構成すれば、看者は、見たい位置
の断面図を自由に見ることができる。

【００５０】このように、本実施の形態１では、任意の
位置にある表示データ３０が画面上に現れるように構成
することができる。これを利用して、本実施の形態１で
は、看者が３次元座標上の任意の位置を指示することが
可能である。まず、看者は指示したい位置のＺ座標値を
キーボード２２を用いて入力し、上述したようにそのＺ
座標値の表示データ３０を画面に表示させる。そして、
看者は画面の断面図上で所望のＸ’、Ｙ’座標を指示す
るのである。これによって、元の３次元上のＸＹ座標を
指示することができる。このような操作によって看者は
３次元空間上の任意の位置を容易に指示することが可能
である。

【００５１】次に、実施の形態１の第１の変形例につい
て説明する。

【００５２】実施の形態１においては、表示データ３０
を視点に近い方から順次消していったが、逆に視点から
遠い表示データ３０から順次表示していく手法も好まし
い。この場合には、制御手段１８は、まずディスプレイ
２０の画面上にはなにも表示データ３０を表示しないよ
う表示手段１６に指示する。次に、制御手段１８は、視
点から最も遠い位置にある表示データ３０（先の例では
Ｚ＝４９の表示データ３０）を表示するよう表示手段１
６に指示する。以下、一定の時間間隔で順次表示データ
３０を表示させていけば、実施の形態１と同様に、３次
元データの断面図が次々に画面上に表示される。したが
って、上述の例と同様に、連続する断面図が脳内に残っ
ているため、看者は３次元データをその内部の様子も含
めて認識することができる。

【００５３】次に、実施の形態１の第２の変形例につい
て説明する。

【００５４】実施の形態１は、画面上に断面図である表
示データ３０を順次表示させ、看者の脳内に断面図の残
像が残ることを利用して、容易に看者に３次元データの
認識を行わせるものである。しかし、残像を利用せず
に、単に断面図を１枚ごとに順次表示することも好まし
い。例えば、Ｚ＝０の位置にある表示データ３０を表示
させ、残像が消失する一定時間後に、この表示データ３
０を消してＺ＝１の位置にある表示データ３０を表示さ
せる。さらに、一定時間後に、この表示データ３０を消
してＺ＝２の位置にある表示データ３０を表示させる。
以下、同様の処理を繰り返すことによって、断面図を順
次画面上に表示させることができる。この処理では、立
体的画像は得られないが、看者の心理的、記憶的な面で
は立体画像となる。

【００５５】次に、実施の形態１の第３の変形例につい
て説明する。

【００５６】図４に示した説明図においては、Ｚ＝０の
位置にある表示データ３０のみが画面に表示され、その
他の位置にある表示データ３０はその縁のみが画面上に
表示されている。このように、表示データ３０は、その
背景（３次元物体画像１３ａが存在しない空間）部分も
含めて、不透明な画像データである。

【００５７】しかし、３次元物体画像１３ａが存在しな
い背景部分を透明とすることも好ましい。このように背
景を透明にすれば、Ｚ＝０の位置にある表示データ３０
のみが画面に表示されている状態において、その後方に
あるＺ＝１、２、３、４の位置の表示データ３０の３次
元物体画像１３ａの前方位置の画像と重ならない部分の
画像が画面上に表示されることになる。したがって、背
景を透明にすれば、３次元物体の斜め前方から見た状態
に近似した図が得られ、その外観を観察しながら順次そ
の断面図を見ることができる。

【００５８】次に、本発明の実施の形態２について図５
に基づいて説明する。

【００５９】実施の形態１では断面図をＺ軸方向に移動
させたが、移動方向は種々の方向が考えられる。本実施
の形態２は、断面図を円周方向に回転移動させた場合の
例となっている。

【００６０】本実施の形態２にかかる３次元データ表示
装置の構成ブロック図は図１と基本的に同様であるが、
座標がＸＹＺ直交座標ではなく、極座標を用いている。
以下、詳細に説明する。

【００６１】与えられる３次元データは、３次元の極座
標（ｒ、θ、φ）上で定義されており、具体的なデータ
も極座標の座標値で表現されている。ここで、ｒは原点
からの距離であり、θは回転角であり、φは仰角であ
る。

【００６２】切断面データ作成手段１２は、この３次元
データを所定のθにおける扇形平面（以下、この扇形平
面を本実施の形態２では切断面と呼ぶ）で切断した断面
の画像データを作成する。切断面は、本実施の形態２で
は３６０枚用意する。本実施の形態２においては、この
切断面のθ座標値が０、１、２、３、４、５・・、３５
９（度）のように、１度間隔で３６０枚の扇形の切断面
が選定されている。

【００６３】この扇形の切断面の説明図が図５に示され
ている。この図は、本実施の形態２にかかる３次元デー
タ表示装置のディスプレイ２２の画面の様子を表す説明
図でもある。まず、画面には極座標の原点を通る水平面
５０が描かれている。この水平面５０は、図５に示すよ
うに、ディスプレイ２２には楕円形として表示される。
すなわち水平面５０は後方が前方に対して約３０度上昇
させられ、その状態で垂直に立設された２次元の平面に
投影されたものとなっている。そして、θ＝０の位置に
ある同様な方法で処理された扇形の切断面５２が図中に
示されている。この切断面５２の頂角は、図に示した例
では２０度〜５０度程度に選ばれており、かつ、水平面
５０の上方に位置している。

【００６４】本実施の形態２では、図５に示されたよう
な扇形の切断面がθ＝０からθ＝３５９まで、１度刻み
に用意されている。切断面データ作成手段１２は、この
ような切断面用いて切断面データを作成する。

【００６５】表示データ作成手段１４は、実施の形態１
と同様に前記切断面データを、画面に表示できる表示デ
ータに変換する。この変換処理は、実施の形態１と同様
であり、上述したように切断面データを３次元空間上の
位置に配置し、所定の投影面に投影することによって２
次元データを作成している。この結果、本実施の形態で
は３６０個の表示データが作成される。この処理は上述
したように、画像データの後方を前方に対して約３０度
上方へ傾け、その３次元状態の画像データを垂直な２次
元平面に投影することによって得られる投影画像を２次
元的に処理することによって行われる。

【００６６】次に、表示手段１６が、このようにして作
成した表示データを、制御手段１８の指示に基づきディ
スプレイ２０に表示する。

【００６７】さて、本実施の形態２において、制御手段
１８は、表示手段１６の制御を行う。制御手段１８は、
まずθ＝０の位置にある表示データをディスプレイ２０
に表示するように表示手段１６に指示する。これによっ
て、図５に示されている位置の表示データが表示され
る。

【００６８】次に、一定時間経過後、制御手段１８は、
θ＝０の位置にある表示データを消すよう表示手段１６
に指示を出すとともに、θ＝１の位置にある表示データ
を表示するよう表示手段１６に指示を出す。さらに、一
定時間経過後、制御手段１８は、θ＝１の位置にある表
示データを消すよう表示手段１６に指示を出すととも
に、θ＝２の位置にある表示データを表示するよう表示
手段１６に指示を出す。

【００６９】以上の処理を繰り返すことにより、原点を
中心とする断面図が次々に画面上に表示されることにな
る。その結果、実施の形態１と同様に、一度表示され所
定時間経過後に消された断面図が看者の脳内に残像とし
て残ることによって、看者は３次元データの立体的な様
子を認識することができる。

【００７０】例えば、本実施の形態２のように、断面図
を円周方向に移動させる手法はレーダ画像に応用するこ
とが好ましい。レーダは、一般に空中の対象物を補足す
るが、この対象物は３次元的な位置の情報を有してい
る。これらの３次元的な情報は、距離、方位角、仰角で
表現される場合が多い。このように極座標で表現された
３次元データの表示には、実施の形態１の手法よりも、
本実施の形態２にかかる３次元データ表示装置の方がよ
り演算が容易であり、迅速な処理が行えるとともに、看
者にとって見易いものとなる。もし、実施の形態１にか
かる３次元データ表示装置をこのような極座標で表現さ
れた３次元データに応用しようとした場合には、極座標
データを一度直交座標形式に変換等する必要があり、演
算量が増大してしまう可能性がある。

【００７１】なお、本実施の形態２においては、表示デ
ータを表示する際、実施の形態１と同様に枠を表示して
いる。この枠５３を表示することによって、現在表示さ
れている断面図が回転角θがどの値の時の断面図である
か看者が知ることができ、３次元的な構造を知ることが
できる。さらに、本実施の形態では、表示データの枠５
３を示さずに、扇形の表示データの扇形部分を淡色表示
することも好ましい。

【００７２】また、本実施の形態２では、扇形の切断面
及び表示データを採用したが、その頂角は何度でもかま
わないし、水平面５０の下方にまで伸展していてもよ
い。さらに、切断面や表示データの形状も扇形でなく長
方形等でもかまわない。また、水平面５０を傾斜させず
に、平面上では単なる水平か一直線となるように構成し
ても良い。この場合、切断面が前面側を走査していると
きと後側を走査しているときの色合いを変えるようにす
ると、立体感が一層はっきりして好ましい。

【００７３】また、表示データを切り替える時間間隔等
のパラメータは、実施の形態１と同様に制御手段１８に
接続されているキーボード２２から看者が行う。また、
表示データが表示されていく回転方向も、看者がキーボ
ード２２から入力することによって制御可能である。

【００７４】また、３次元空間上の１点を看者が指示す
ることも、実施の形態１と同様である。看者が３次元空
間上の１点を指示する場合には、指示したい位置の回転
角θをキーボード２２から入力し、ディスプレイ２０の
画面上にその回転角θの表示データを表示させる。そし
て、看者は、画面上で所定のポインティングデバイスを
用いて所望の１点を指示する。この指示によって、原点
からの距離ｒ、仰角φを得ることができると共に指示す
ることができる。このように、本実施の形態２によれ
ば、看者が容易に３次元空間上の１点の極座標値を得る
ことができ、その指示によって、その点の極座標を入力
することもできる装置が得られる。

【００７５】次に、本発明の実施の形態３について、図
６及び図７に基づいて説明する。

【００７６】これまで述べた実施の形態１や２において
は、断面図をある一定の規則に基づいて移動させながら
表示することによって３次元データを表示していた。例
えば、実施の形態１では断面図をその断面に垂直な方向
に平行移動させていた。また、実施の形態２では扇形の
断面図をその扇形の頂点を中心として一定角度ごとに回
転移動させていた。

【００７７】しかし、断面図（表示データ）の移動方向
及び距離を、看者が任意にリアルタイムに調整したい場
合がある。例えば医療用の超音波診断装置等において
は、超音波プローブを検査者が「手」で自由に移動させ
て患者の体内を検査する場合がある。このような検査に
おいては、得られる断面図の位置は検査者がリアルタイ
ムに自由に設定できる。

【００７８】本実施の形態３は、このような断面図をリ
アルタイムに任意に変更させる用途に応用した場合の例
である。

【００７９】本実施の形態３にかかる３次元データ表示
装置の構成ブロック図が図６に示されている。この図に
示されているように、３次元データ表示装置６０は、表
示データ作成手段６２と、表示手段６４と、を備えてい
る。

【００８０】表示データ作成手段６２には、外部からリ
アルタイムに切断面データが供給される。例えば医療用
の超音波診断装置においては、超音波プローブで得られ
たエコー画像の他に、超音波プローブの向き等の情報が
出力される。ここで、エコー画像は、従来の超音波診断
装置で表示されていた画像データであり、これをそのま
ま切断面データとして利用可能である。

【００８１】また、超音波プローブの向きなどの位置情
報に基づき、その切断面データの３次元空間内における
位置を知ることができる。この向き等の位置情報を利用
して、表示データ作成手段６２は、実際の画面に表示す
べきデータを作成する。

【００８２】すなわち、表示データ作成手段６２は、切
断面データを位置情報に基づきアフィン変換し、実際の
画面に表示すべきデータを作成する。

【００８３】本実施の形態３において特徴的なことは、
切断面データの３次元空間上の位置が外部から与えられ
ることである。表示データ作成手段６２は、この与えら
れた３次元空間上の位置に切断面データを配置し、所定
の投影面に投影することによって表示データを作成して
いる。

【００８４】表示手段６４は、作成された表示データ
を、ディスプレイ６４に表示する。図７には、本実施の
形態３にかかる３次元データ表示装置６０のディスプレ
イ６６の画面の様子を表す説明図が示されている。

【００８５】この図に示されているように、ディスプレ
イ６６には、直交座標を表す補助線７０と、１枚の扇形
の表示データ７２が示されている。この補助線７０は表
示手段６４が表示データ７２を表示する際に併せて画面
に表示されるものであり、看者が３次元的な構造を認識
するに当たっての補助となるものである。

【００８６】なお、図７に示されている例は、本実施の
形態３の３次元データ表示装置６０を、超音波診断装置
に適用した例を示すものであるため、その表示データ７
２も扇形をしている。ただし、断面図としては扇形であ
るが、上述したように表示データ７２に変換する際に歪
める等の変形処理を行っているため、ディスプレイ６６
に表示される表示データ７２自体は正確な扇形とはなっ
ていない。また、その他の装置に適用した場合には、断
面図の形状は長方形等種々の形状を取りうる。

【００８７】本実施の形態３にかかる３次元データ表示
装置においては、図７に示した表示データ７２の位置
が、超音波診断装置の操作者が超音波プローブを走査さ
せることによって移動する。この移動は、超音波プロー
ブの移動と連動しており、操作者は、例えば観察したい
部分を集中的に超音波プローブを走査することによっ
て、所定部分だけを詳しく検査することが可能となる。

【００８８】なお、本実施の形態３においては、１個の
表示データを表示して次の表示データを表示するまでの
時間間隔は、外部から切断面データが供給されてくる時
間間隔となる。

【００８９】本実施の形態３においては、外部から切断
面データだけでなく、その切断面データの３次元空間上
の位置までも供給されており、その位置に基づき表示デ
ータを作成したので、看者が任意の部分の３次元的な構
造を観察することができる。また、看者が超音波プロー
ブを走査する方向も任意に選択できるため、図７に示し
たように、表示データの移動方向も看者の任意とするこ
とができる。

【００９０】上述の各実施の形態は、本発明の好適な実
施の形態の例であるが、本発明の要旨を逸脱しない限
り、種々変更実施可能である。例えば、上述の各実施の
形態では、脳内の残像現象を利用して立体感を出すよう
にしたが、表示部の画面による残像効果を利用したり、
また、両者を併用して看者の３次元的認識を助けるよう
にしても良い。なお、画面による残像効果とは、たとえ
ば、表示画面を消してゆくときに、新しい画面を単純に
表示するのではなく、１つ前の画面を３０％程の濃さで
表示させ、２つ前の画面を１０％程の濃さで表示させ、
３つ前の画面を３％程の濃さで表示させるというよう
に、古い画面の情報を残しておくもので、画像信号に電
気的な処理を施すことによって残像と類似な働きを行う
ものをいう。

【００９１】また、上述の各実施の形態では、装置とし
ての例を説明したが、各手段内で処理している機能は、
それぞれ所定の工程やステップでも説明することができ
る。このため、各手段内で行う内容を方法の１ステップ
として把え、上述した各実施の形態を３次元データを２
次元平面に表示させる３次元データ表示方法としても把
握することができる。さらに、各実施の形態で示す切断
面データ作成手段１２、表示データ作成手段１４、６
２、表示手段１６、６４、制御手段１８としては、それ
ぞれ別個の回路で構成しても良いが、中央演算処理装置
（ＣＰＵ）ですべての手段の機能を行わせるようにする
のが好ましい。

【００９２】また、上述した各実施の形態の装置が行う
処理をプログラム化しコンピュータに実行させても良
い。そのプログラムはを、コンパクトディスク等の情報
記録媒体に記憶させたり、所定のハードディスクに通信
等を介してインストールしたり、表示処理をするときの
み通信等を介して読み込んで表示処理し、処理後はサー
バ等に戻すようにすることが可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の３次元デー
タ表示装置等によれば、３次元空間中の物体の断面図が
順次画面に表示されるため、看者の脳内の残像等によっ
て看者は物体の内部構造まで含めた立体構造を認識する
ことができる。しかも、演算量が少なく、簡易で、３次
元上の所定の箇所を容易に指定可能な３次元データ表示
装置及び３次元データ表示方法並びに情報記録媒体を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態１にかかる３次元データ表示装置
の構成ブロック図である。

【図２】図１の３次元データ表示装置中の切断面データ
作成手段によって形成される画像データの例を示す図で
ある。

【図３】図１の３次元データ表示装置中の表示データ作
成手段によって形成される表示データの例を示す図であ
る。

【図４】図１の３次元データ表示装置のディスプレイの
画面の様子を表す説明図である。

【図５】本実施の形態２にかかる３次元データ表示装置
のディスプレイの画面の様子を表す説明図である。

【図６】本実施の形態３にかかる３次元データ表示装置
の構成ブロック図である。

【図７】図６の３次元データ表示装置のディスプレイの
画面の様子を表す説明図である。

【符号の説明】

１０ ３次元データ表示装置 １２ 切断面データ作成手段 １３ 画像データ（切断面データ） １４ 表示データ作成手段 １６ 表示手段 １８ 制御手段 ２０ ディスプレイ ３０ 表示データ ５０ 極座標の原点を通る水平面 ５２ 切断面 ６０ ３次元データ表示装置 ６２ 表示データ作成手段 ６４ 表示手段 ７０ 補助線 ７２ 表示データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｆターム(参考） 4C093 AA26 CA17 CA23 CA29 EE01 FD04 FF12 FF13 FF35 FF42 FF46 FG04 5B080 AA20 BA01 GA01 5C061 AA29 AB08 AB12 AB17 AB21 5C082 AA01 AA04 BA12 BA46 DA22 DA87 MM02 5J070 AC01 AC02 AC11 BG02 BG11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元座標で表現された３次元データ
   を、２次元平面である画面に表示する３次元データ表示
   装置において、 直交するＸＹＺ座標からなる３次元空間内の複数のＸＹ
   座標からなる２次元平面で切断した切断面の２次元画像
   である複数の切断面データを作成する切断面データ作成
   手段と、 前記複数の切断面データを、その切断面データを作成す
   る際に用いた３次元空間内の所定位置に配置し、３次元
   空間内に配置した前記切断面データを、２次元平面であ
   って、Ｚ座標の異なる前記切断面データをそのＺ座標値
   に対応させてそれぞれ異なる位置に投影させるようにし
   た平面に投影し、前記画面に表示するための表示データ
   を前記切断面データごとに作成する表示データ作成手段
   と、 前記表示データを前記画面に表示する表示手段と、 前記表示手段を制御し、複数の前記表示データををすべ
   て表示させ、その後、前記画面に対する視点に近い切断
   面データの表示データから、遠い切断面データの表示デ
   ータに向かって、順次、前記表示データを非表示状態に
   させる制御手段と、 を含むことを特徴とする３次元データ表示装置。
2. 【請求項２】 ３次元座標で表現された３次元データ
   を、２次元平面である画面に表示する３次元データ表示
   装置において、 直交するＸＹＺ座標からなる３次元空間内の複数のＸＹ
   座標からなる２次元平面で切断した複数の切断面データ
   を作成する切断面データ作成手段と、 前記複数の切断面データを、その切断面データを作成す
   る際に用いた３次元空間内の所定位置に配置し、３次元
   空間内に配置した前記切断面データを、２次元平面であ
   って、Ｚ座標の異なる前記切断面データをそのＺ座標値
   に対応させてそれぞれ異なる位置に投影させるようにし
   た平面に投影し、前記画面に表示するための表示データ
   を前記切断面データごとに作成する表示データ作成手段
   と、 前記表示データを前記画面に表示する表示手段と、 前記切断面表示手段を制御し、前記画面に対する視点か
   ら最も遠い切断面データの表示データから、近い切断面
   データの表示データに向かって、順次、前記表示データ
   を表示させていく制御手段と、 を含むことを特徴とする３次元データ表示装置。
3. 【請求項３】 ３次元座標で表現された３次元データ
   を、２次元平面である画面に表示する３次元データ表示
   装置において、 ３次元空間内の複数の２次元平面で切断した切断面デー
   タを作成する切断面データ作成手段と、 前記複数の切断面データを、その切断面データを作成す
   る際に用いた３次元空間内の所定位置に配置し、３次元
   空間内に配置した前記切断面データを、２次元平面であ
   って、３次元の座標値の少なくとも１つが異なる前記切
   断面データをその異なる座標値に対応させてそれぞれ異
   なる位置に投影させるようにした平面に投影し、前記画
   面に表示するための表示データを前記切断面データごと
   に作成する表示データ作成手段と、 前記表示データを前記画面に表示する表示手段と、 前記表示手段を制御し、前記各切断面データの表示デー
   タを、順次１個ごとに表示または非表示とする制御手段
   と、 を含むことを特徴とする３次元データ表示装置。
4. 【請求項４】 前記切断面データ作成手段は、前記３次
   元データを、原点からの距離ｒ、回転角θ、仰角φであ
   る極座標で定義された３次元空間内の前記原点を頂点と
   する扇形平面で切断した切断面データを作成し、 前記制御手段は、前記切断面データの表示データを、前
   記回転角θ方向に沿って順次１個ごとに表示させること
   を特徴とする請求項３記載の３次元データ表示装置。
5. 【請求項５】 ３次元空間を所定の切断面で切断した画
   像である切断面データと、前記所定の切断面の位置情報
   と、を入力し、前記切断面データを２次元平面である画
   面に表示する３次元データ表示装置であって、 前記切断面データを、その切断面データを作成する際に
   用いた前記切断面の位置情報に基づき３次元空間内に配
   置し、前記配置した前記切断面データを、２次元平面で
   あって、３次元の座標値の少なくとも１つが異なる前記
   切断面データをその異なる座標値に対応させてそれぞれ
   異なる位置に投影させるようにした平面に投影し、前記
   画面に表示するための表示データを作成する表示データ
   作成手段と、 前記表示データを前記画面に表示する表示手段と、 を含むことを特徴とする３次元データ表示装置。
6. 【請求項６】 前記表示データ作成手段は、コンピュー
   タ上で動作するソフトウェアで実現されていることを特
   徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元
   データ表示装置。
7. 【請求項７】 ３次元座標で表現された３次元データ
   を、２次元平面である画面に表示する３次元データ表示
   方法において、 直交するＸＹＺ座標からなる３次元空間内の複数のＸＹ
   座標からなる２次元平面で切断した切断面の２次元画像
   である複数の切断面データを作成する切断面データ作成
   工程と、 前記複数の切断面データを、その切断面データを作成す
   る際に用いた３次元空間内の所定位置に配置し、３次元
   空間内に配置した前記切断面データを、２次元平面であ
   って、Ｚ座標の異なる前記切断面データをそのＺ座標値
   に対応させてそれぞれ異なる位置に投影させるようにし
   た平面に投影し、前記画面に表示するための表示データ
   を前記切断面データごとに作成する表示データ作成工程
   と、 前記表示データを前記画面に表示する表示工程と、 前記表示工程を制御し、複数の前記表示データををすべ
   て表示させ、その後、前記画面に対する視点に近い切断
   面データの表示データから、遠い切断面データの表示デ
   ータに向かって、順次、前記表示データを非表示状態に
   させる制御工程と、 を含むことを特徴とする３次元データ表示方法。
8. 【請求項８】 ３次元座標で表現された３次元データ
   を、２次元平面である画面に表示する３次元データ表示
   方法において、 直交するＸＹＺ座標からなる３次元空間内の複数のＸＹ
   座標からなる２次元平面で切断した切断面データを作成
   する切断面データ作成工程と、 前記複数の切断面データを、その切断面データを作成す
   る際に用いた３次元空間内の所定位置に配置し、３次元
   空間内に配置した前記切断面データを、２次元平面であ
   って、３次元の座標値の少なくとも１つが異なる前記切
   断面データをその異なる座標値に対応させてそれぞれ異
   なる位置に投影させるようにした平面に投影し、前記画
   面に表示するための表示データを前記切断面データごと
   に作成する表示データ作成工程と、 前記表示データを前記画面に表示する表示工程と、 前記表示工程を制御し、前記各切断面データの表示デー
   タを、順次１個ごとに表示または非表示とする制御工程
   と、 を含むことを特徴とする３次元データ表示方法。
9. 【請求項９】 直交するＸＹＺ座標からなる３次元空間
   内の複数のＸＹ座標からなる２次元平面で切断した切断
   面の２次元画像である複数の切断面データを作成する切
   断面データ作成ステップと、 前記複数の切断面データを、その切断面データを作成す
   る際に用いた３次元空間内の所定位置に配置し、３次元
   空間内に配置した前記切断面データを、２次元平面であ
   って、Ｚ座標の異なる前記切断面データをそのＺ座標値
   に対応させてそれぞれ異なる位置に投影させるようにし
   た平面に投影し、前記画面に表示するための表示データ
   を前記切断面データごとに作成する表示データ作成ステ
   ップと、 前記表示データを前記画面に表示する表示ステップと、 前記表示ステップを制御し、複数の前記表示データをを
   すべて表示させ、その後、前記画面に対する視点に近い
   切断面データの表示データから、遠い切断面データの表
   示データに向かって、順次、前記表示データを非表示状
   態にさせる制御ステップと、 を含み、各ステップを実行させるためのプログラムを記
   録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
10. 【請求項１０】直交するＸＹＺ座標からなる３次元空間
    内の複数のＸＹ座標からなる２次元平面で切断した切断
    面データを作成する切断面データ作成ステップと、 前記複数の切断面データを、その切断面データを作成す
    る際に用いた３次元空間内の所定位置に配置し、３次元
    空間内に配置した前記切断面データを、２次元平面であ
    って、３次元の座標値の少なくとも１つが異なる前記切
    断面データをその異なる座標値に対応させてそれぞれ異
    なる位置に投影させるようにした平面に投影し、前記画
    面に表示するための表示データを前記切断面データごと
    に作成する表示データ作成ステップと、 前記表示データを前記画面に表示する表示ステップと、 前記表示ステップを制御し、前記各切断面データの表示
    データを、順次１個ごとに表示または非表示とする制御
    ステップと、 を含み、各ステップを実行させるためのプログラムを記
    録したコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。