JP3571859B2 - 画像表示制御装置および画像表示システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，３次元コンピュータグラフィックスモデルを視覚的に観察することを目的とした画像表示制御装置および画像表示システムに関する。
【０００２】
３次元コンピュータグラフィックスモデルで構築した仮想環境の中を自由に移動できるような装置の場合に，利用者が望む位置と方向とから，仮想環境を眺め回すことができることが有効であると考えられる。また，ボリュームのある立体の形態を把握する場合に，その立体の３次元コンピュータグラフィックスモデルを作成し，利用者が望む位置と方向とから，自由に観察できるようにすることが有効であると考えられる。
【０００３】
【従来の技術】
３次元のコンピュータグラフィックスモデルを，２次元の平面に投影した画像を表示することで，ある位置，ある方向から眺めたときの立体を観察することができる。一般に，視点の位置と方向，および投影する平面の位置と方向とを決めると，投影される画像を生成することができる。
【０００４】
ところで，複数の表示画面（ディスプレイ）に画像を表示する従来技術としては，例えば次の参考文献に示されているようなＣＡＶＥと呼ばれる方式が知られている。
【０００５】
［参考文献］Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｃｒｕｚ−ｎｅｉｒａ， Ｄａｎｉｅｌ Ｊ． Ｓａｎｄｉｎ， Ｔｈｏｍａｓ Ａ． Ｄｅｆａｎｔｉ， Ｒｏｖｅｒｔ Ｖ． Ｋｅｎｙｏｎ， ａｎｄ Ｊｏｈｎ Ｃ． Ｈａｒｔ： “Ｔｈｅ Ｃａｖｅ ａｕｄｉｏｖｉｓｕａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”， Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＡＣＭ， Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６，ｐｐ．６５−７２（１９９２）．
ＣＡＶＥは，仮想現実（ＶＲ）用の出力装置の一つのカテゴリーであり，利用者を取り囲むように複数のディスプレイを配置する。複数あるディスプレイには，利用者から見たそれぞれの方向の仮想環境が映し出される。従って，ディスプレイに出力される画像はそれぞれ相違するが，相互に関連した画像を表示することにより，一体として仮想環境を表現する。しかし，ＣＡＶＥではディスプレイの相対位置は固定されている。
【０００６】
一方，装置自身の物理的位置や方向を測定できる機能を備えた携帯コンピュータとして，次の参考文献に示されているものが知られている。
［参考文献］Ｇｅｏｒｇｅ Ｗ． Ｆｉｔｚｍａｕｒｉｃｅ， “Ｓｉｔｕａｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｐａｃｅｓ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌｌｙ ａｗａｒｅ ｐａｌｍｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ”， Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＡＣＭ， Ｖｏ．３６，Ｎｏ．７，ｐｐ．３９−４９（１９９３）．
このＳｐａｔｉａｌｌｙ ａｗａｒｅ ｐａｒｌｍｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓは，装置自身の物理的位置や方向を測定できる機能を備えた携帯コンピュータであり，携帯コンピュータの位置や方向に依存した情報を，ディスプレイに表示するものである。しかし，ディスプレイは，通常のコンピュータと同様に一つである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
３次元のコンピュータグラフィックスモデルを，２次元の平面に投影した画像を表示することで，ある位置，ある方向から眺めたときの立体を観察することができるが，表示画面が一つしかない場合，全体像を見るには投影面をいろいろ動かして眺めることになり，一度に一つの位置と方向からしか眺められないという制限がある。
【０００８】
この問題を解決するために，表示画面を複数設けることは比較的容易に思い付く。しかし，従来のＣＡＶＥのように複数の表示画面の相対位置が固定されていると，ある表示画面と他の表示画面との位置的な相対関係を変えることはできず，特定の表示画面の位置を変えたり，角度を変えたりというような，表示画面の位置の動的な変化に対応することができず，画像表示装置の応用分野が限られてしまうという問題がある。
【０００９】
また，表示画面を複数設け，それぞれに個別に操作できる投影面を担当させた場合，一度に一つの位置と方向からしか眺められないという制限はなくなるが，複数の投影面を個別に操作できるだけでは，共通の３次元のコンピュータグラフィックスモデルを複数の投影面を通して見るという，一体感ある視覚効果が得られない。
【００１０】
本発明は上記問題点の解決を図り，複数の表示画面の相対位置または相対角度を利用者が自由に変えることによって，複数の表示画面を通して見る場合の一体感ある視覚効果を増加させることができ，２次元平面に投影されて表示される３次元コンピュータグラフィックスモデルの把握をより簡単で，確実なものにする手段を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため，本発明では，３次元コンピュータグラフィックスモデルを２次元の投影面に投影した画像を表示する表示画面を複数備え，複数の表示画面の相対関係をもとに，視点の位置と方向，複数の投影面の位置と方向をリアルタイムに調節する仕組みを導入する。複数の表示画面の相対関係は，隣合う表示画面をセンサー付継ぎ手で結合し，このセンサーで相対位置や相対角度（方向）を測定することで求める。
【００１２】
図１は本発明のブロック構成例を示す図である。図中，１はモデル記憶部，２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は視点記述部，３（３ａ，３ｂ，３ｃ）は投影面記述部，４（４ａ，４ｂ，４ｃ）は画像生成部，５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は画像メモリ，６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は表示画面部，７Ｌ，７Ｒはセンサー付継ぎ手，８は投影調整部，９は３次元入力部を表す。
【００１３】
投影面記述部３，画像生成部４，画像メモリ５，表示画面部６またはこれらに視点記述部２を加えたものにより一つの組が構成され，各組は，表示画面部６の数分設けられる。図１では，３枚の表示画面部６ａ〜６ｃを備えるため，視点記述部２ないし画像メモリ５の各手段を３組備える場合を例示するが，表示画面部６は複数枚であれば３枚に限られない。なお，図中，視点記述部２，投影面記述部３，画像生成部４，画像メモリ５，表示画面部６に付したａ，ｂ，ｃは，それぞれの手段が同一の組を構成することを示す。
【００１４】
モデル記憶部１は，３次元コンピュータグラフィックスモデルを保持する手段である。
視点記述部２は，画像生成部４によりモデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元画像を生成する場合に，観察する定点（これを視点という）となる位置と方向とを保持する手段である。
【００１５】
投影面記述部３は，モデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元の画像を投影する平面（これを投影面という）の位置と方向とを保持する手段である。投影面の位置と方向は，通常，３次元コンピュータグラフィックスモデルが置かれる３次元仮想空間の絶対座標によって定義されるが，視点記述部２が保持する視点の位置と方向は，３次元仮想空間の絶対座標で定義しても，対応する投影面の位置と方向とに関連づけて定義するようにしてもどちらでもよい。
【００１６】
画像生成部４は，モデル記憶部１に保持された３次元コンピュータグラフィックスモデルを，視点記述部２の指定する視点位置および方向から，投影面記述部３の指定する位置および方向とに置かれた投影面に投影した画像を，各投影面ごとに２次元画像として生成する手段である。
【００１７】
画像メモリ５は，画像生成部４で生成された２次元画像を保管する手段である。
表示画面部６は，画像メモリ５の内容を利用者に表示する手段である。
【００１８】
センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒは，それぞれ隣合う表示画面部６ａ，６ｂまたは表示画面部６ｂ，６ｃの相対位置または相対角度を自由に調節できる可動機構を持つ継ぎ手であって，表示画面部６ａ，６ｂまたは表示画面部６ｂ，６ｃの隣合う表示画面部間の相対位置や相対角度を測定するセンサーを有し，センサー値を投影調整部８へ渡す手段である。
【００１９】
投影調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒで測定された隣合う表示画面部６間の相対位置や相対角度を参照して，視点記述部２が保持する視点の位置と方向または投影面記述部３が保持する投影面の位置と方向とをリアルタイムに調整する手段である。
【００２０】
すなわち，投影調整部８は，すべての視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃの内容と，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒから現在のセンサー値を読み出し，センサー値から得られる表示画面部６同士の相対位置または相対角度を参照して，視点記述部２ａ〜２ｃまたは投影面記述部３ａ〜３ｃの内容に調整を施した後，変更された値を視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃに書き戻す。
【００２１】
３次元入力部９は，マウス，キーボードまたはその他の装置により，視点の位置と方向，または投影面の位置と方向を入力し，視点記述部２ａ〜２ｃの一つ（例えば視点記述部２ｂ）または投影面記述部３ａ〜３ｃの一つ（例えば投影面記述部３ｂ）にそれらの入力値を書き込む手段である。
【００２２】
３次元入力部９によって，視点記述部２または投影面記述部３の内容の一部が変更されると，投影面調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値をもとに，変更された視点または投影面に対応する表示画面部６と，他の表示画面部６との相対関係が保たれるように，関連する他の視点記述部２または投影面記述部３の内容を自動更新する。
【００２３】
本発明は，次のように作用する。
モデル記憶部１は，表示対象となる３次元コンピュータグラフィックスモデル（３次元ＣＧＭ）を記憶する。
【００２４】
例えば３次元コンピュータグラフィックスモデルを扱うアプリケーションプログラムは，事前に視点記述部２および投影面記述部３に視点の位置と方向および投影面の位置と方向を設定し，画像の表示指示を行う。ここで，利用者の視点が１個所の場合には，視点記述部２ａ〜２ｃのすべてに同じ位置の値を設定し，利用者の視点が複数の場合には，視点記述部２ａ〜２ｃにそれぞれの視点の位置と方向を設定する。投影面記述部３ａ〜３ｃに対しては，代表とする一つの投影面の位置と方向とを設定すれば，他の投影面の位置と方向は，投影面調整部８によってセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値をもとに自動設定される。
【００２５】
画像生成部４ａ〜４ｃは，視点記述部２ａ〜２ｃおよび投影面記述部３ａ〜３ｃの値をもとに，表示画面部６ａ〜６ｃへ表示するモデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元画像を生成して画像メモリ５ａ〜５ｃに格納する。表示画面部６ａ〜６ｃは，それぞれ画像メモリ５ａ〜５ｃに格納された２次元画像を表示する。
【００２６】
ここで，利用者が例えば表示画面部６ａの物理的位置を変化させると，表示画面部６ａ，６ｂを結合するセンサー付継ぎ手７Ｌは，表示画面部６ａの相対位置または相対角度を検出し，そのセンサー値を投影調整部８へ送出する。投影調整部８は，この相対位置または相対角度をもとに，投影面記述部３ａが保持する投影面の位置および方向の値を調整して書き戻す。また，必要であれば視点記述部２ａが保持する視点の位置と方向の値も調整して書き戻す。
【００２７】
画像生成部４ａは，投影面記述部３ａの投影面の位置および方向の値の変化を受けて，再び，モデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元画像を生成して画像メモリ５ａに格納する。表示画面部６ａは，この格納された２次元画像を再表示する。
【００２８】
なお，視点記述部２ｂまたは投影面記述部３ｂは，３次元入力部９により，視点の位置または方向，投影面の位置または方向の値を設定または変更でき，３次元入力部９からの設定または変更の入力により，これらの値が変更された場合にも，センサー値の変更があった場合と同様の処理が行われる。
【００２９】
なお，この複数の表示画面部６ａ〜６ｃを持つ画像表示装置によって，３次元コンピュータグラフィックスモデルを一つの視点から観察したときの２次元の画像を表示する場合には，視点記述部２ａ〜２ｃに同一の視点の位置を格納するようにしているが，この画像表示装置の用途が３次元コンピュータグラフィックスモデルを同一の視点から観察するものに限定される場合には，視点記述部を必ずしも複数設けるのではなく，一つだけ設けるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態では，図２に示すように，表示画面部６を３枚とし，直線状に接続配置しているとする。図２（ａ）と図２（ｂ）は，相対角度が変更できるセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒで，表示画面部６ａと表示画面部６ｂ，および表示画面部６ｂと表示画面部６ｃとを結んだ例を示している。
【００３１】
特に，図２（ａ）は，表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃの３枚の表示面が内側を向くように折り畳んだ場合であり，比較的大きな３次元コンピュータグラフィックスモデルを内側の視点から見渡す場合などに使用することができる。図２（ｂ）は，３枚の表示面が外側となるように折り畳んだ場合であり，比較的小さな３次元コンピュータグラフィックスモデルを外部のいろいろな角度から観察する場合などに有効な使用方法である。
【００３２】
図３（ａ）と図３（ｂ）は，相対角度と相対位置（距離）が変更できるセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒで，表示画面部６ａと表示画面部６ｂ，および表示画面部６ｂと表示画面部６ｃを結んだ例を示している。この例では，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの腕の結合部，センサー付継ぎ手７Ｌの腕と表示画面部６ａ，６ｂ，の背面との結合部，およびセンサー付継ぎ手７Ｒの腕と表示画面部６ｂ，６ｃ，の背面との結合部がそれぞれ回転可能になっており，表示画面部６間の相対角度だけでなく，相対距離も変更できるようになっている。相対距離の変更は，例えばセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの腕に嵌挿機構を設け，腕の長さを伸縮することによって行うようにすることもできる。
【００３３】
なお，表示画面部６の数は，３枚に限定されず，２枚以上なら何枚でもよい。表示画面部６の形状も長方形に限定されず，どのような形状でもよい。表示画面部６同士のつなぎ方も直線状に限ることはない。例えば，３枚の長方形の表示画面を，Ｌ字形になるように接続配置してもよい。また，６枚の正方形の表示画面を，サイコロのように接続配置してもよい。
【００３４】
図４は，視点記述部２に格納するデータ構造の例を示す図である。３次元コンピュータグラフィックスモデルは，３次元の直交座標空間の中に置かれているものとする。
【００３５】
視点記述部２ａ〜２ｃのデータは，視点位置のＸ座標，視点位置のＹ座標，視点位置のＺ座標，見る方向のＸ成分，見る方向のＹ成分，見る方向のＺ成分の６個の実数値からなる。３個の実数値（視点位置の座標）で３次元の直交座標空間の中での視点の位置が定まり，残りの３個の実数値（方向の成分）によって３次元の直交座標空間内での視点の方向が指定される。
【００３６】
図５は，投影面記述部３に格納するデータ構造の例を示す図であり，投影面の位置のＸ座標，Ｙ座標，Ｚ座標，投影面の方向のＸ成分，Ｙ成分，Ｚ成分の６個の実数値からなる。３個の実数値（投影面の位置の座標）で３次元の直交座標空間の中での位置が定まり，残りの３個の実数値（方向の成分）によって３次元の直交座標空間内での方向が指定される。指定された位置を含み，指定された方向を法線に持つ平面がただ一つの平面として定まり，これが投影面となる。
【００３７】
図６は，モデル記憶部１のデータ構造の例である。３次元コンピュータグラフィックスモデルの記述法はいろいろな方法があり得るが，一つの方法は，モデルの頂点の座標をすべて列挙するものである。この方法によれば，モデル記憶部１のデータ構造は，モデルの頂点ごとの座標，すなわち，ｉ番目の頂点Ｏｉ に対して位置Ｏｉ のＸ座標，位置Ｏｉ のＹ座標，位置Ｏｉ のＺ座標を１組とする３の倍数個の実数値からなる。この三つの実数値で３次元の直交座標空間の中でのモデルの頂点の一つの位置が定まる。もちろん，本発明は，どのようなモデルの記述法を用いても，そのモデルから２次元の投影面に投影した画像を生成できるものであれば実施することが可能である。
【００３８】
図７は，投影調整部８が，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの角度センサーまたは距離センサーにより，表示画面部６ａ〜６ｃ間の相対的な位置関係の変化を観測した場合の処理のフローチャートである。
【００３９】
図７（ａ）において，投影調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒのセンサー値（角度または距離）の少なくとも一つが変化した場合に，その変化を検出する（ステップＳ１）。センサー値が変化した場合には，そのセンサー値をもとに，再表示処理が行なわれる（ステップＳ２）。
【００４０】
図７（ｂ）は，図７（ａ）のステップＳ２に示す再表示処理の処理フローチャートである。
再表示処理が開始されると，投影調整部８は，投影調整処理を行い（ステップＳ３），続いて，画像生成部４ａ〜４ｃは，各組ごとに表示画像の生成処理を行う（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６）。
【００４１】
図８（ａ）は，図７（ｂ）のステップＳ３に示す投影調整処理の処理フローチャートである。
投影調整部８は，すべての視点記述部２ａ〜２ｃの内容と，すべての投影面記述部３ａ〜３ｃの内容とを読み出し（ステップＳ１１），続いて，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの現在のセンサー値を参照して，視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃとの内容を調整する（ステップＳ１２）。さらに，調整された結果をすべての視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃとへ書き戻す（ステップＳ１３）。
【００４２】
図８（ｂ）は，図７（ｂ）のステップＳ４〜Ｓ６に示す表示生成処理の処理フローチャートである。
画像生成部４ａ〜４ｃは，それぞれモデル記憶部１から３次元コンピュータグラフィックスモデルを読み出し（ステップＳ２１），同じ組の視点記述部２ａ〜２ｃから，視点の位置と方向とを読み出し（ステップＳ２２），さらに，同じ組の投影面記述部３ａ〜３ｃから投影面の位置と方向とを読み出す（ステップＳ２３）。
【００４３】
次に，３次元コンピュータグラフィックスモデルを，指定された視点より，指定された投影面に投影した２次元画像を生成し（ステップＳ２４），生成した２次元画像を，同じ組の画像メモリ５ａ〜５ｃへ保管する（ステップＳ２５）。
【００４４】
同じ組の表示画面部６ａ〜６ｃは，それぞれ同じ組の画像メモリ５ａ〜５ｃの内容を表示し，利用者に提示する（ステップＳ２６）。
図９は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒにより表示画面部６ａ〜６ｃ間の相対関係の変化が観測された場合の他，３次元入力部９により，視点の位置情報や投影面の位置情報が設定または変更された場合の投影調整部８の処理フローチャートである。
【００４５】
投影調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値の少なくとも一つが変化したかどうか（ステップＳ３１），または，視点記述部２ａ〜２ｃの内容の少なくとも一つが変化したかどうか（ステップＳ３２），または，投影面記述部３ａ〜３ｃの内容の少なくとも一つが変化したどうか（ステップＳ３３）を検出し，変化を検出した場合に，再表示処理を行う（ステップＳ３４）。再表示処理は，図７（ｂ）に示す再表示処理と同様である。
【００４６】
図１０は，本実施の形態における投影調整の例を示す図である。
図１０は，３次元コンピュータグラフィックスモデルで構築した仮想環境のような，大きな空間的な広がりを持つようなものを観察する場合を想定している。このような仮想環境の観察の応用に適し，投影面が一つである場合に比べて，仮想空間をより広い範囲で一時に把握することが可能である。また，利用者が所望する位置に視点を移動させることにより仮想環境の中を自由に移動することができる。
【００４７】
この例では，三つの投影面１１，１２，１３に対応する視点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置はすべて同じであり，投影面１１，１２，１３に対応する各視点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の方向の反対方向に，各投影面１１，１２，１３の方向を一致させている。投影は，視点Ｐ１の位置から放射する光線を使って行うものとする。
【００４８】
図１１は，図１０に示す投影調整の場合の表示例を示す図である。
図１０の投影面１１，１２，１３に投影される３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の２次元画像は，図１１に示すようにそれぞれ表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃに表示される。図１１の表示画面６ｂ（投影面１２に対応）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の正面をやや斜めから見た２次元画像が表示され，表示画面６ａ（投影面１１に対応）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の側面をかなり斜めから見た２次元画像が表示されている。表示画面６ｃ（投影面１３に対応）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０は映らない。
【００４９】
ここで，利用者が表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃの相対位置または相対角度を変化させると，その変化に対応させて，例えば中央の投影面１２を基準として投影面１１，１３の位置または方向が自動調整される。
【００５０】
図１２は，３次元のコンピュータグラフィックスモデルで構築した形状モデルを，外部から観察するような場合を想定している。すなわち，利用者が望む位置と方向から３次元コンピュータグラフィックスモデルを自由に観察できるようにする応用例である。比較的小さな形状モデルの観察の応用に適し，投影面が一つである場合に比べて，モデルを回転処理等することなく種々の視点で観察することができ，また，複数人の利用者が，複数の視点から同一モデルを同時に観察できるようにすることも可能である。
【００５１】
各視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の方向の反対方向に各投影面１４，１５，１６の方向を一致させ，各視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の位置は，各投影面１４，１５，１６の位置に一致させる。投影は，視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の方向に平行な光線を使って行うものとする。この投影は，各視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の位置を各投影面１４，１５，１６の法線方向に対して無限遠点とし，各視点位置から放射する光線を使って行うときと実質的に同じ投影となる。
【００５２】
図１３および図１４は，図１２に示す投影調整の場合の表示例を示す図である。
図１２の投影面１４，１５，１６に投影される３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の２次元画像は，それぞれ表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃに表示される。図１３は，図１２において３次元コンピュータグラフィックスモデル１０を投影面１４〜１６から離して置いた場合の表示例であり，図１４は，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０を投影面１４，１５の作る角にかなり接近して置いた場合の表示例である。
【００５３】
図１３および図１４に示すように，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０を投影面１４，１５，１６の内部に置き，３個の視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６から見た場合には，表示画面部６ｂ（投影面１５）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の正面の像が表示され，表示画面部６ａ（投影面１４）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の左側面の画像が表示され，表示画面部６ｃ（投影面１６）には３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の右側面の像が表示される。
【００５４】
以上のように，３次元入力部９からの視点情報の入力により，一つの視点から見た３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の表示も，また複数の視点から見た３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の表示も可能である。また，複数の表示画面の相対関係（角度または距離）を変えると，その相対関係がセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値の出力により自動的に検出され，それに応じて，投影面記述部３ａ〜３ｃ等の内容が自動更新されて，表示画面の相対関係に応じた画像が表示される。
【００５５】
なお，表示画面の相対関係の変化に対して，投影面記述部３ａ〜３ｃ等の内容がどのように自動更新されるかは，図１０ないし図１４の投影調整と表示例の説明から明らかであるので，これ以上の詳しい説明は省略する。
【００５６】
図１の構成例の説明では，視点記述部２に視点の位置と方向，投影面記述部３に投影面の位置と方向とが設定される場合を説明したが，視点および投影面の記述方法はこれに限られるわけではなく，３次元コンピュータグラフィックスモデルを２次元の平面に投影できるような内容であれば，他の記述方法を用いてもよい。さらに，特定の視点記述部２または特定の投影面記述部３を無効化するような指示や，投影調整部８による投影の調整を抑止するような指示を可能とする手段を設け，複数の表示画面部６をそれぞれ独立した表示装置として用いることができるようにすることも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，複数の表示画面の相対関係は継ぎ手により自由に変更可能であるので，３次元コンピュータグラフィックスモデルを取り囲むように見たり，３次元コンピュータグラフィックスモデルの中に入りこんで眺め回すように見たりすることが容易に実現できる。したがって，３次元コンピュータグラフィックスモデルを扱うアプリケーションプログラムおよび操作者等に大きな負担を与えることなく，３次元コンピュータグラフィックスモデルの素早い把握を可能とする効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック構成例を示す図である。
【図２】表示画面部およびセンサー付継ぎ手の例を示す図である。
【図３】表示画面部およびセンサー付継ぎ手の例を示す図である。
【図４】視点記述部のデータ構造の例を示す図である。
【図５】投影面記述部のデータ構造の例を示す図である。
【図６】モデル記憶部のデータ構造の例を示す図である。
【図７】実施の形態における処理フローチャートである。
【図８】実施の形態における処理フローチャートである。
【図９】実施の形態における処理フローチャートである。
【図１０】投影調整（１）の例を示す図である。
【図１１】投影調整（１）の表示例を示す図である。
【図１２】投影調整（２）の例を示す図である。
【図１３】投影調整（２）の第１の表示例を示す図である。
【図１４】投影調整（２）の第２の表示例を示す図である。
【符号の説明】
１ モデル記憶部
２ａ，２ｂ，２ｃ 視点記述部
３ａ，３ｂ，３ｃ 投影面記述部
４ａ，４ｂ，４ｃ 画像生成部
５ａ，５ｂ，５ｃ 画像メモリ
６ａ，６ｂ，６ｃ 表示画面部
７Ｌ，７Ｒ センサー付継ぎ手
８ 投影調整部
９ ３次元入力部
【発明の属する技術分野】
本発明は，３次元コンピュータグラフィックスモデルを視覚的に観察することを目的とした画像表示制御装置および画像表示システムに関する。
【０００２】
３次元コンピュータグラフィックスモデルで構築した仮想環境の中を自由に移動できるような装置の場合に，利用者が望む位置と方向とから，仮想環境を眺め回すことができることが有効であると考えられる。また，ボリュームのある立体の形態を把握する場合に，その立体の３次元コンピュータグラフィックスモデルを作成し，利用者が望む位置と方向とから，自由に観察できるようにすることが有効であると考えられる。
【０００３】
【従来の技術】
３次元のコンピュータグラフィックスモデルを，２次元の平面に投影した画像を表示することで，ある位置，ある方向から眺めたときの立体を観察することができる。一般に，視点の位置と方向，および投影する平面の位置と方向とを決めると，投影される画像を生成することができる。
【０００４】
ところで，複数の表示画面（ディスプレイ）に画像を表示する従来技術としては，例えば次の参考文献に示されているようなＣＡＶＥと呼ばれる方式が知られている。
【０００５】
［参考文献］Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｃｒｕｚ−ｎｅｉｒａ， Ｄａｎｉｅｌ Ｊ． Ｓａｎｄｉｎ， Ｔｈｏｍａｓ Ａ． Ｄｅｆａｎｔｉ， Ｒｏｖｅｒｔ Ｖ． Ｋｅｎｙｏｎ， ａｎｄ Ｊｏｈｎ Ｃ． Ｈａｒｔ： “Ｔｈｅ Ｃａｖｅ ａｕｄｉｏｖｉｓｕａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”， Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＡＣＭ， Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６，ｐｐ．６５−７２（１９９２）．
ＣＡＶＥは，仮想現実（ＶＲ）用の出力装置の一つのカテゴリーであり，利用者を取り囲むように複数のディスプレイを配置する。複数あるディスプレイには，利用者から見たそれぞれの方向の仮想環境が映し出される。従って，ディスプレイに出力される画像はそれぞれ相違するが，相互に関連した画像を表示することにより，一体として仮想環境を表現する。しかし，ＣＡＶＥではディスプレイの相対位置は固定されている。
【０００６】
一方，装置自身の物理的位置や方向を測定できる機能を備えた携帯コンピュータとして，次の参考文献に示されているものが知られている。
［参考文献］Ｇｅｏｒｇｅ Ｗ． Ｆｉｔｚｍａｕｒｉｃｅ， “Ｓｉｔｕａｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｐａｃｅｓ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌｌｙ ａｗａｒｅ ｐａｌｍｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ”， Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＡＣＭ， Ｖｏ．３６，Ｎｏ．７，ｐｐ．３９−４９（１９９３）．
このＳｐａｔｉａｌｌｙ ａｗａｒｅ ｐａｒｌｍｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓは，装置自身の物理的位置や方向を測定できる機能を備えた携帯コンピュータであり，携帯コンピュータの位置や方向に依存した情報を，ディスプレイに表示するものである。しかし，ディスプレイは，通常のコンピュータと同様に一つである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
３次元のコンピュータグラフィックスモデルを，２次元の平面に投影した画像を表示することで，ある位置，ある方向から眺めたときの立体を観察することができるが，表示画面が一つしかない場合，全体像を見るには投影面をいろいろ動かして眺めることになり，一度に一つの位置と方向からしか眺められないという制限がある。
【０００８】
この問題を解決するために，表示画面を複数設けることは比較的容易に思い付く。しかし，従来のＣＡＶＥのように複数の表示画面の相対位置が固定されていると，ある表示画面と他の表示画面との位置的な相対関係を変えることはできず，特定の表示画面の位置を変えたり，角度を変えたりというような，表示画面の位置の動的な変化に対応することができず，画像表示装置の応用分野が限られてしまうという問題がある。
【０００９】
また，表示画面を複数設け，それぞれに個別に操作できる投影面を担当させた場合，一度に一つの位置と方向からしか眺められないという制限はなくなるが，複数の投影面を個別に操作できるだけでは，共通の３次元のコンピュータグラフィックスモデルを複数の投影面を通して見るという，一体感ある視覚効果が得られない。
【００１０】
本発明は上記問題点の解決を図り，複数の表示画面の相対位置または相対角度を利用者が自由に変えることによって，複数の表示画面を通して見る場合の一体感ある視覚効果を増加させることができ，２次元平面に投影されて表示される３次元コンピュータグラフィックスモデルの把握をより簡単で，確実なものにする手段を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため，本発明では，３次元コンピュータグラフィックスモデルを２次元の投影面に投影した画像を表示する表示画面を複数備え，複数の表示画面の相対関係をもとに，視点の位置と方向，複数の投影面の位置と方向をリアルタイムに調節する仕組みを導入する。複数の表示画面の相対関係は，隣合う表示画面をセンサー付継ぎ手で結合し，このセンサーで相対位置や相対角度（方向）を測定することで求める。
【００１２】
図１は本発明のブロック構成例を示す図である。図中，１はモデル記憶部，２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は視点記述部，３（３ａ，３ｂ，３ｃ）は投影面記述部，４（４ａ，４ｂ，４ｃ）は画像生成部，５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は画像メモリ，６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は表示画面部，７Ｌ，７Ｒはセンサー付継ぎ手，８は投影調整部，９は３次元入力部を表す。
【００１３】
投影面記述部３，画像生成部４，画像メモリ５，表示画面部６またはこれらに視点記述部２を加えたものにより一つの組が構成され，各組は，表示画面部６の数分設けられる。図１では，３枚の表示画面部６ａ〜６ｃを備えるため，視点記述部２ないし画像メモリ５の各手段を３組備える場合を例示するが，表示画面部６は複数枚であれば３枚に限られない。なお，図中，視点記述部２，投影面記述部３，画像生成部４，画像メモリ５，表示画面部６に付したａ，ｂ，ｃは，それぞれの手段が同一の組を構成することを示す。
【００１４】
モデル記憶部１は，３次元コンピュータグラフィックスモデルを保持する手段である。
視点記述部２は，画像生成部４によりモデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元画像を生成する場合に，観察する定点（これを視点という）となる位置と方向とを保持する手段である。
【００１５】
投影面記述部３は，モデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元の画像を投影する平面（これを投影面という）の位置と方向とを保持する手段である。投影面の位置と方向は，通常，３次元コンピュータグラフィックスモデルが置かれる３次元仮想空間の絶対座標によって定義されるが，視点記述部２が保持する視点の位置と方向は，３次元仮想空間の絶対座標で定義しても，対応する投影面の位置と方向とに関連づけて定義するようにしてもどちらでもよい。
【００１６】
画像生成部４は，モデル記憶部１に保持された３次元コンピュータグラフィックスモデルを，視点記述部２の指定する視点位置および方向から，投影面記述部３の指定する位置および方向とに置かれた投影面に投影した画像を，各投影面ごとに２次元画像として生成する手段である。
【００１７】
画像メモリ５は，画像生成部４で生成された２次元画像を保管する手段である。
表示画面部６は，画像メモリ５の内容を利用者に表示する手段である。
【００１８】
センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒは，それぞれ隣合う表示画面部６ａ，６ｂまたは表示画面部６ｂ，６ｃの相対位置または相対角度を自由に調節できる可動機構を持つ継ぎ手であって，表示画面部６ａ，６ｂまたは表示画面部６ｂ，６ｃの隣合う表示画面部間の相対位置や相対角度を測定するセンサーを有し，センサー値を投影調整部８へ渡す手段である。
【００１９】
投影調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒで測定された隣合う表示画面部６間の相対位置や相対角度を参照して，視点記述部２が保持する視点の位置と方向または投影面記述部３が保持する投影面の位置と方向とをリアルタイムに調整する手段である。
【００２０】
すなわち，投影調整部８は，すべての視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃの内容と，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒから現在のセンサー値を読み出し，センサー値から得られる表示画面部６同士の相対位置または相対角度を参照して，視点記述部２ａ〜２ｃまたは投影面記述部３ａ〜３ｃの内容に調整を施した後，変更された値を視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃに書き戻す。
【００２１】
３次元入力部９は，マウス，キーボードまたはその他の装置により，視点の位置と方向，または投影面の位置と方向を入力し，視点記述部２ａ〜２ｃの一つ（例えば視点記述部２ｂ）または投影面記述部３ａ〜３ｃの一つ（例えば投影面記述部３ｂ）にそれらの入力値を書き込む手段である。
【００２２】
３次元入力部９によって，視点記述部２または投影面記述部３の内容の一部が変更されると，投影面調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値をもとに，変更された視点または投影面に対応する表示画面部６と，他の表示画面部６との相対関係が保たれるように，関連する他の視点記述部２または投影面記述部３の内容を自動更新する。
【００２３】
本発明は，次のように作用する。
モデル記憶部１は，表示対象となる３次元コンピュータグラフィックスモデル（３次元ＣＧＭ）を記憶する。
【００２４】
例えば３次元コンピュータグラフィックスモデルを扱うアプリケーションプログラムは，事前に視点記述部２および投影面記述部３に視点の位置と方向および投影面の位置と方向を設定し，画像の表示指示を行う。ここで，利用者の視点が１個所の場合には，視点記述部２ａ〜２ｃのすべてに同じ位置の値を設定し，利用者の視点が複数の場合には，視点記述部２ａ〜２ｃにそれぞれの視点の位置と方向を設定する。投影面記述部３ａ〜３ｃに対しては，代表とする一つの投影面の位置と方向とを設定すれば，他の投影面の位置と方向は，投影面調整部８によってセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値をもとに自動設定される。
【００２５】
画像生成部４ａ〜４ｃは，視点記述部２ａ〜２ｃおよび投影面記述部３ａ〜３ｃの値をもとに，表示画面部６ａ〜６ｃへ表示するモデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元画像を生成して画像メモリ５ａ〜５ｃに格納する。表示画面部６ａ〜６ｃは，それぞれ画像メモリ５ａ〜５ｃに格納された２次元画像を表示する。
【００２６】
ここで，利用者が例えば表示画面部６ａの物理的位置を変化させると，表示画面部６ａ，６ｂを結合するセンサー付継ぎ手７Ｌは，表示画面部６ａの相対位置または相対角度を検出し，そのセンサー値を投影調整部８へ送出する。投影調整部８は，この相対位置または相対角度をもとに，投影面記述部３ａが保持する投影面の位置および方向の値を調整して書き戻す。また，必要であれば視点記述部２ａが保持する視点の位置と方向の値も調整して書き戻す。
【００２７】
画像生成部４ａは，投影面記述部３ａの投影面の位置および方向の値の変化を受けて，再び，モデル記憶部１に記憶された３次元コンピュータグラフィックスモデルの２次元画像を生成して画像メモリ５ａに格納する。表示画面部６ａは，この格納された２次元画像を再表示する。
【００２８】
なお，視点記述部２ｂまたは投影面記述部３ｂは，３次元入力部９により，視点の位置または方向，投影面の位置または方向の値を設定または変更でき，３次元入力部９からの設定または変更の入力により，これらの値が変更された場合にも，センサー値の変更があった場合と同様の処理が行われる。
【００２９】
なお，この複数の表示画面部６ａ〜６ｃを持つ画像表示装置によって，３次元コンピュータグラフィックスモデルを一つの視点から観察したときの２次元の画像を表示する場合には，視点記述部２ａ〜２ｃに同一の視点の位置を格納するようにしているが，この画像表示装置の用途が３次元コンピュータグラフィックスモデルを同一の視点から観察するものに限定される場合には，視点記述部を必ずしも複数設けるのではなく，一つだけ設けるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態では，図２に示すように，表示画面部６を３枚とし，直線状に接続配置しているとする。図２（ａ）と図２（ｂ）は，相対角度が変更できるセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒで，表示画面部６ａと表示画面部６ｂ，および表示画面部６ｂと表示画面部６ｃとを結んだ例を示している。
【００３１】
特に，図２（ａ）は，表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃの３枚の表示面が内側を向くように折り畳んだ場合であり，比較的大きな３次元コンピュータグラフィックスモデルを内側の視点から見渡す場合などに使用することができる。図２（ｂ）は，３枚の表示面が外側となるように折り畳んだ場合であり，比較的小さな３次元コンピュータグラフィックスモデルを外部のいろいろな角度から観察する場合などに有効な使用方法である。
【００３２】
図３（ａ）と図３（ｂ）は，相対角度と相対位置（距離）が変更できるセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒで，表示画面部６ａと表示画面部６ｂ，および表示画面部６ｂと表示画面部６ｃを結んだ例を示している。この例では，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの腕の結合部，センサー付継ぎ手７Ｌの腕と表示画面部６ａ，６ｂ，の背面との結合部，およびセンサー付継ぎ手７Ｒの腕と表示画面部６ｂ，６ｃ，の背面との結合部がそれぞれ回転可能になっており，表示画面部６間の相対角度だけでなく，相対距離も変更できるようになっている。相対距離の変更は，例えばセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの腕に嵌挿機構を設け，腕の長さを伸縮することによって行うようにすることもできる。
【００３３】
なお，表示画面部６の数は，３枚に限定されず，２枚以上なら何枚でもよい。表示画面部６の形状も長方形に限定されず，どのような形状でもよい。表示画面部６同士のつなぎ方も直線状に限ることはない。例えば，３枚の長方形の表示画面を，Ｌ字形になるように接続配置してもよい。また，６枚の正方形の表示画面を，サイコロのように接続配置してもよい。
【００３４】
図４は，視点記述部２に格納するデータ構造の例を示す図である。３次元コンピュータグラフィックスモデルは，３次元の直交座標空間の中に置かれているものとする。
【００３５】
視点記述部２ａ〜２ｃのデータは，視点位置のＸ座標，視点位置のＹ座標，視点位置のＺ座標，見る方向のＸ成分，見る方向のＹ成分，見る方向のＺ成分の６個の実数値からなる。３個の実数値（視点位置の座標）で３次元の直交座標空間の中での視点の位置が定まり，残りの３個の実数値（方向の成分）によって３次元の直交座標空間内での視点の方向が指定される。
【００３６】
図５は，投影面記述部３に格納するデータ構造の例を示す図であり，投影面の位置のＸ座標，Ｙ座標，Ｚ座標，投影面の方向のＸ成分，Ｙ成分，Ｚ成分の６個の実数値からなる。３個の実数値（投影面の位置の座標）で３次元の直交座標空間の中での位置が定まり，残りの３個の実数値（方向の成分）によって３次元の直交座標空間内での方向が指定される。指定された位置を含み，指定された方向を法線に持つ平面がただ一つの平面として定まり，これが投影面となる。
【００３７】
図６は，モデル記憶部１のデータ構造の例である。３次元コンピュータグラフィックスモデルの記述法はいろいろな方法があり得るが，一つの方法は，モデルの頂点の座標をすべて列挙するものである。この方法によれば，モデル記憶部１のデータ構造は，モデルの頂点ごとの座標，すなわち，ｉ番目の頂点Ｏｉ に対して位置Ｏｉ のＸ座標，位置Ｏｉ のＹ座標，位置Ｏｉ のＺ座標を１組とする３の倍数個の実数値からなる。この三つの実数値で３次元の直交座標空間の中でのモデルの頂点の一つの位置が定まる。もちろん，本発明は，どのようなモデルの記述法を用いても，そのモデルから２次元の投影面に投影した画像を生成できるものであれば実施することが可能である。
【００３８】
図７は，投影調整部８が，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの角度センサーまたは距離センサーにより，表示画面部６ａ〜６ｃ間の相対的な位置関係の変化を観測した場合の処理のフローチャートである。
【００３９】
図７（ａ）において，投影調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒのセンサー値（角度または距離）の少なくとも一つが変化した場合に，その変化を検出する（ステップＳ１）。センサー値が変化した場合には，そのセンサー値をもとに，再表示処理が行なわれる（ステップＳ２）。
【００４０】
図７（ｂ）は，図７（ａ）のステップＳ２に示す再表示処理の処理フローチャートである。
再表示処理が開始されると，投影調整部８は，投影調整処理を行い（ステップＳ３），続いて，画像生成部４ａ〜４ｃは，各組ごとに表示画像の生成処理を行う（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６）。
【００４１】
図８（ａ）は，図７（ｂ）のステップＳ３に示す投影調整処理の処理フローチャートである。
投影調整部８は，すべての視点記述部２ａ〜２ｃの内容と，すべての投影面記述部３ａ〜３ｃの内容とを読み出し（ステップＳ１１），続いて，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒの現在のセンサー値を参照して，視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃとの内容を調整する（ステップＳ１２）。さらに，調整された結果をすべての視点記述部２ａ〜２ｃと投影面記述部３ａ〜３ｃとへ書き戻す（ステップＳ１３）。
【００４２】
図８（ｂ）は，図７（ｂ）のステップＳ４〜Ｓ６に示す表示生成処理の処理フローチャートである。
画像生成部４ａ〜４ｃは，それぞれモデル記憶部１から３次元コンピュータグラフィックスモデルを読み出し（ステップＳ２１），同じ組の視点記述部２ａ〜２ｃから，視点の位置と方向とを読み出し（ステップＳ２２），さらに，同じ組の投影面記述部３ａ〜３ｃから投影面の位置と方向とを読み出す（ステップＳ２３）。
【００４３】
次に，３次元コンピュータグラフィックスモデルを，指定された視点より，指定された投影面に投影した２次元画像を生成し（ステップＳ２４），生成した２次元画像を，同じ組の画像メモリ５ａ〜５ｃへ保管する（ステップＳ２５）。
【００４４】
同じ組の表示画面部６ａ〜６ｃは，それぞれ同じ組の画像メモリ５ａ〜５ｃの内容を表示し，利用者に提示する（ステップＳ２６）。
図９は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒにより表示画面部６ａ〜６ｃ間の相対関係の変化が観測された場合の他，３次元入力部９により，視点の位置情報や投影面の位置情報が設定または変更された場合の投影調整部８の処理フローチャートである。
【００４５】
投影調整部８は，センサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値の少なくとも一つが変化したかどうか（ステップＳ３１），または，視点記述部２ａ〜２ｃの内容の少なくとも一つが変化したかどうか（ステップＳ３２），または，投影面記述部３ａ〜３ｃの内容の少なくとも一つが変化したどうか（ステップＳ３３）を検出し，変化を検出した場合に，再表示処理を行う（ステップＳ３４）。再表示処理は，図７（ｂ）に示す再表示処理と同様である。
【００４６】
図１０は，本実施の形態における投影調整の例を示す図である。
図１０は，３次元コンピュータグラフィックスモデルで構築した仮想環境のような，大きな空間的な広がりを持つようなものを観察する場合を想定している。このような仮想環境の観察の応用に適し，投影面が一つである場合に比べて，仮想空間をより広い範囲で一時に把握することが可能である。また，利用者が所望する位置に視点を移動させることにより仮想環境の中を自由に移動することができる。
【００４７】
この例では，三つの投影面１１，１２，１３に対応する視点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置はすべて同じであり，投影面１１，１２，１３に対応する各視点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の方向の反対方向に，各投影面１１，１２，１３の方向を一致させている。投影は，視点Ｐ１の位置から放射する光線を使って行うものとする。
【００４８】
図１１は，図１０に示す投影調整の場合の表示例を示す図である。
図１０の投影面１１，１２，１３に投影される３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の２次元画像は，図１１に示すようにそれぞれ表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃに表示される。図１１の表示画面６ｂ（投影面１２に対応）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の正面をやや斜めから見た２次元画像が表示され，表示画面６ａ（投影面１１に対応）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の側面をかなり斜めから見た２次元画像が表示されている。表示画面６ｃ（投影面１３に対応）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０は映らない。
【００４９】
ここで，利用者が表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃの相対位置または相対角度を変化させると，その変化に対応させて，例えば中央の投影面１２を基準として投影面１１，１３の位置または方向が自動調整される。
【００５０】
図１２は，３次元のコンピュータグラフィックスモデルで構築した形状モデルを，外部から観察するような場合を想定している。すなわち，利用者が望む位置と方向から３次元コンピュータグラフィックスモデルを自由に観察できるようにする応用例である。比較的小さな形状モデルの観察の応用に適し，投影面が一つである場合に比べて，モデルを回転処理等することなく種々の視点で観察することができ，また，複数人の利用者が，複数の視点から同一モデルを同時に観察できるようにすることも可能である。
【００５１】
各視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の方向の反対方向に各投影面１４，１５，１６の方向を一致させ，各視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の位置は，各投影面１４，１５，１６の位置に一致させる。投影は，視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の方向に平行な光線を使って行うものとする。この投影は，各視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の位置を各投影面１４，１５，１６の法線方向に対して無限遠点とし，各視点位置から放射する光線を使って行うときと実質的に同じ投影となる。
【００５２】
図１３および図１４は，図１２に示す投影調整の場合の表示例を示す図である。
図１２の投影面１４，１５，１６に投影される３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の２次元画像は，それぞれ表示画面部６ａ，６ｂ，６ｃに表示される。図１３は，図１２において３次元コンピュータグラフィックスモデル１０を投影面１４〜１６から離して置いた場合の表示例であり，図１４は，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０を投影面１４，１５の作る角にかなり接近して置いた場合の表示例である。
【００５３】
図１３および図１４に示すように，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０を投影面１４，１５，１６の内部に置き，３個の視点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６から見た場合には，表示画面部６ｂ（投影面１５）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の正面の像が表示され，表示画面部６ａ（投影面１４）には，３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の左側面の画像が表示され，表示画面部６ｃ（投影面１６）には３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の右側面の像が表示される。
【００５４】
以上のように，３次元入力部９からの視点情報の入力により，一つの視点から見た３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の表示も，また複数の視点から見た３次元コンピュータグラフィックスモデル１０の表示も可能である。また，複数の表示画面の相対関係（角度または距離）を変えると，その相対関係がセンサー付継ぎ手７Ｌ，７Ｒからのセンサー値の出力により自動的に検出され，それに応じて，投影面記述部３ａ〜３ｃ等の内容が自動更新されて，表示画面の相対関係に応じた画像が表示される。
【００５５】
なお，表示画面の相対関係の変化に対して，投影面記述部３ａ〜３ｃ等の内容がどのように自動更新されるかは，図１０ないし図１４の投影調整と表示例の説明から明らかであるので，これ以上の詳しい説明は省略する。
【００５６】
図１の構成例の説明では，視点記述部２に視点の位置と方向，投影面記述部３に投影面の位置と方向とが設定される場合を説明したが，視点および投影面の記述方法はこれに限られるわけではなく，３次元コンピュータグラフィックスモデルを２次元の平面に投影できるような内容であれば，他の記述方法を用いてもよい。さらに，特定の視点記述部２または特定の投影面記述部３を無効化するような指示や，投影調整部８による投影の調整を抑止するような指示を可能とする手段を設け，複数の表示画面部６をそれぞれ独立した表示装置として用いることができるようにすることも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，複数の表示画面の相対関係は継ぎ手により自由に変更可能であるので，３次元コンピュータグラフィックスモデルを取り囲むように見たり，３次元コンピュータグラフィックスモデルの中に入りこんで眺め回すように見たりすることが容易に実現できる。したがって，３次元コンピュータグラフィックスモデルを扱うアプリケーションプログラムおよび操作者等に大きな負担を与えることなく，３次元コンピュータグラフィックスモデルの素早い把握を可能とする効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック構成例を示す図である。
【図２】表示画面部およびセンサー付継ぎ手の例を示す図である。
【図３】表示画面部およびセンサー付継ぎ手の例を示す図である。
【図４】視点記述部のデータ構造の例を示す図である。
【図５】投影面記述部のデータ構造の例を示す図である。
【図６】モデル記憶部のデータ構造の例を示す図である。
【図７】実施の形態における処理フローチャートである。
【図８】実施の形態における処理フローチャートである。
【図９】実施の形態における処理フローチャートである。
【図１０】投影調整（１）の例を示す図である。
【図１１】投影調整（１）の表示例を示す図である。
【図１２】投影調整（２）の例を示す図である。
【図１３】投影調整（２）の第１の表示例を示す図である。
【図１４】投影調整（２）の第２の表示例を示す図である。
【符号の説明】
１ モデル記憶部
２ａ，２ｂ，２ｃ 視点記述部
３ａ，３ｂ，３ｃ 投影面記述部
４ａ，４ｂ，４ｃ 画像生成部
５ａ，５ｂ，５ｃ 画像メモリ
６ａ，６ｂ，６ｃ 表示画面部
７Ｌ，７Ｒ センサー付継ぎ手
８ 投影調整部
９ ３次元入力部
Claims (6)
- 複数の表示画面部と，隣合う前記表示画面部をつなぐ継ぎ手であって，隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を調節できる継ぎ手と，前記隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を測定する前記継ぎ手に付随するセンサーとを備えた画像表示装置に画像を表示する制御を行う画像表示制御装置であって，
３次元コンピュータグラフィックスモデルを保持するモデル記憶部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを観察する定点となる視点の位置情報および視線の方向情報を含む視線情報を保持する１または複数の視点記述部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを前記視点記述部が保持する視線情報に基づいて投影する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を保持する前記複数の表示画面部に対応する複数の投影面記述部と，
前記視点記述部および前記投影面記述部の保持する内容に基づいて，前記３次元コンピュータグラフィックスモデルから２次元の画像を生成する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像生成部と，
生成された２次元の画像を保管する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像メモリと，
前記画像表示装置のセンサーから入力したセンサー値の変化を検出し，変化したセンサー値に応じて前記投影面記述部が保持する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を更新する投影調整部とを備え，
前記画像生成部は，前記投影面記述部の保持する内容が更新されたときに前記３次元コンピュータグラフィックスモデルから２次元の画像を再生成する
ことを特徴とする画像表示制御装置。 - 請求項１記載の画像表示制御装置において，
操作者からの指示情報を入力し，前記視点記述部が保持する視線情報または前記投影面記述部が保持する投影面情報を変更する３次元入力部を備えた
ことを特徴とする画像表示制御装置。 - 複数の表示画面部と，隣合う前記表示画面部をつなぐ継ぎ手であって，隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を調節できる継ぎ手と，前記隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を測定する前記継ぎ手に付随するセンサーとを備えた画像表示装置に画像を表示する制御を行う画像表示制御装置であって，
３次元コンピュータグラフィックスモデルを保持するモデル記憶部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを観察する定点となる視点の位置情報および視線の方向情報を含む視線情報を保持する前記複数の表示画面部に対応する複数の視点記述部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを前記視点記述部が保持する視線情報に基づいて投影する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を保持する前記複数の表示画面部に対応する複数の投影面記述部と，
前記画像表示装置のセンサーから入力したセンサー値の変化を検出し，変化したセンサー値に応じて前記投影面記述部が保持する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を更新する投影調整部と，
操作者からの指示情報を入力し，前記視点記述部が保持する視線情報または前記投影面記述部が保持する投影面情報を変更する３次元入力部と，
前記投影面記述部の保持する内容が更新されたときに，前記視点記述部および前記投影面記述部の保持する内容に基づいて，前記３次元コンピュータグラフィックスモデルから２次元の画像を生成する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像生成部と，
生成された２次元の画像を保管する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像メモリとを備えた
ことを特徴とする画像表示制御装置。 - 画像表示装置と画像表示制御装置とを有し，３次元コンピュータグラフィックスモデルを前記画像表示装置に表示する画像表示システムであって，
前記画像表示装置は，
複数の表示画面部と，
隣合う前記表示画面部をつなぐ継ぎ手であって，隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を調節できる継ぎ手と，
前記隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を測定する前記継ぎ手に付随するセンサーとを備え，
前記画像表示制御装置は，
３次元コンピュータグラフィックスモデルを保持するモデル記憶部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを観察する定点となる視点の位置情報および視線の方向情報を含む視線情報を保持する１または複数の視点記述部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを前記視点記述部が保持する視線情報に基づいて投影する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を保持する前記複数の表示画面部に対応する複数の投影面記述部と，
前記視点記述部および前記投影面記述部の保持する内容に基づいて，前記３次元コンピュータグラフィックスモデルから２次元の画像を生成する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像生成部と，
生成された２次元の画像を保管する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像メモリと，
前記画像表示装置のセンサーから入力したセンサー値の変化を検出し，変化したセンサー値に応じて前記投影面記述部が保持する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を更新する投影調整部とを備え，
前記画像生成部は，前記投影面記述部の保持する内容が更新されたときに前記３次元コンピュータグラフィックスモデルから２次元の画像を再生成する
ことを特徴とする画像表示システム。 - 請求項４記載の画像表示システムにおいて，
操作者からの指示情報を入力し，前記視点記述部が保持する視線情報または前記投影面記述部が保持する投影面情報を変更する３次元入力部を備えた
ことを特徴とする画像表示システム。 - 画像表示装置と画像表示制御装置とを有し，３次元コンピュータグラフィックスモデルを前記画像表示装置に表示する画像表示システムであって，
前記画像表示装置は，
複数の表示画面部と，
隣合う前記表示画面部をつなぐ継ぎ手であって，隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を調節できる継ぎ手と，
前記隣合う表示画面部間の相対位置または相対角度を測定する前記継ぎ手に付随するセンサーとを備え，
前記画像表示制御装置は，
３次元コンピュータグラフィックスモデルを保持するモデル記憶部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを観察する定点となる視点の位置情報および視線の方向情報を含む視線情報を保持する前記複数の表示画面部に対応する複数の視点記述部と，
前記３次元コンピュータグラフィックスモデルを前記視点記述部が保持する視線情報に基づいて投影する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を保持する前記複数の表示画面部に対応する複数の投影面記述部と，
前記画像表示装置のセンサーから入力したセンサー値の変化を検出し，変化したセンサー値に応じて前記投影面記述部が保持する２次元平面の位置および方向に関する投影面情報を更新する投影調整部と，
操作者からの指示情報を入力し，前記視点記述部が保持する視線情報または前記投影記述部が保持する投影面情報を変更する３次元入力部と，
前記投影面記述部の保持する内容が更新されたときに，前記視点記述部および前記投影 面記述部の保持する内容に基づいて，前記３次元コンピュータグラフィックスモデルから２次元の画像を生成する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像生成部と，
生成された２次元の画像を保管する前記複数の表示画面部に対応する複数の画像メモリとを備えた
ことを特徴とする画像表示システム。
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