JP4413203B2 - Image presentation device - Google Patents

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Description

本発明は、位置及び向きが可変であるディスプレイを用いて2次元画像を呈示する画像呈示装置に関する。   The present invention relates to an image presentation apparatus that presents a two-dimensional image using a display whose position and orientation are variable.

仮想的な3次元世界の空間を構築し、ユーザがあたかもその仮想世界の内部に存在するように見せかける対話的なユーザインターフェース技術は、種々のものが考案されてきている。   Various interactive user interface technologies have been devised that construct a virtual three-dimensional world space and make the user appear to exist inside the virtual world.

仮想世界の中で視点位置,視線方向を変える技術としては、「頭部搭載型ディスプレイ」が考案されている。これは、実世界中のユーザの頭部の位置及び向きを検知し、その検知結果に応じて仮想世界を画像に投影し、その画像をユーザの眼前に取り付けられたディスプレイ上に呈示するものである。また、同様の効果をより簡略に実現するため、ユーザの頭部の位置及び向きと眼球の向きとを検知し、その検知結果に応じて画像を生成し、従来の「据え置き型ディスプレイ」に表示させる手法も検討されている。   “Head-mounted display” has been devised as a technology for changing the viewpoint position and line-of-sight direction in the virtual world. This detects the position and orientation of the user's head in the real world, projects the virtual world on an image according to the detection result, and presents the image on a display attached in front of the user's eyes. is there. In addition, in order to realize the same effect more simply, the position and orientation of the user's head and the orientation of the eyeball are detected, an image is generated according to the detection result, and displayed on the conventional “stationary display” Techniques to make it happen are also being studied.

一方、仮想世界の中の物体を操作するための技術としては、「データグローブ」が考案されている。これは、各関節の相当部位に位置・向きセンサが配置された手袋をユーザに装着させて手,指の動きをモニタし、その動き,形を入力情報とするものである。これにより実世界と同等の感覚で仮想世界の中の物体に対して操作を行うことができる。また、位置と向きとに特化した入力手段(例えば3次元マウス)をユーザに操作させ、その入力手段の位置及び向きを検知し、その検知結果を入力情報とする手法も考案されている。更に、既存のキーボード,マウスなど従来の入力方法を用いることも行われている。
特開平4−52869号公報 特開平7−306955号公報
On the other hand, “data glove” has been devised as a technique for manipulating objects in a virtual world. In this method, a user wears a glove having a position / orientation sensor disposed at a corresponding part of each joint, monitors the movement of the hand and fingers, and uses the movement and shape as input information. As a result, it is possible to operate an object in the virtual world with the same feeling as in the real world. Also, a method has been devised in which a user operates an input means (for example, a three-dimensional mouse) specialized in position and orientation, detects the position and orientation of the input means, and uses the detection result as input information. Further, conventional input methods such as an existing keyboard and mouse are also used.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-52869 JP 7-306955 A

しかし、上述した各手法には次のような問題点がある。「頭部搭載型ディスプレイ」は、着脱の煩雑さ,装着中の違和感が問題であり、頻繁な使用,長時間の持続的な使用には向いていない。また、ユーザの視野を覆い隠してしまうので、実世界の障害物による危険も無視できない。更に、十分な画質を持たせて視野全体を模擬するためには、非常に高解像度の表示が必要となり、表示デバイスの解像度及び画像生成のための計算コストによる制約を受ける。頭部の位置及び向きと眼球の向きとに応じて画像を生成し、「据え置き型ディスプレイ」に表示させる手法は、見回す範囲が限られており、有効な方法とは言えない。   However, each method described above has the following problems. The “head-mounted display” is problematic in that it is difficult to put on and take off and feels uncomfortable while being worn, and is not suitable for frequent use and long-lasting use. Moreover, since the user's field of vision is obscured, the danger caused by obstacles in the real world cannot be ignored. Furthermore, in order to simulate the entire field of view with sufficient image quality, a very high resolution display is required, which is limited by the resolution of the display device and the calculation cost for image generation. The method of generating an image according to the position and orientation of the head and the orientation of the eyeball and displaying the image on the “stationary display” is not an effective method because the range of the view is limited.

「データグローブ」も着脱の煩雑さ,装着中の違和感が問題である。また、個別の物体に関して、手と物体との接触点における力の伝わり方などを逐一計算しなければならないため、計算コストが掛かる。位置と向きとに特化した入力手段を使用する場合は、画像が表示される場所とは別の場所で操作を行わなければならないので、直観的な操作とは言えない。キーボード,マウスなど従来の入力方法を用いる手法は、座標値の入力など抽象的表現によりユーザの意図をコンピュータに伝えなければならないため、実在感に欠けた操作となってしまう。   “Data glove” is also problematic due to the complexity of attaching and detaching and the discomfort during wearing. In addition, for each individual object, it is necessary to calculate how the force is transmitted at the contact point between the hand and the object. When using an input means specialized for the position and orientation, the operation must be performed at a place different from the place where the image is displayed, so it cannot be said to be an intuitive operation. A method using a conventional input method such as a keyboard and a mouse is an operation lacking a sense of reality because the user's intention must be transmitted to the computer by an abstract expression such as input of coordinate values.

簡易な装置を用いて3次元空間に基づく対話的なインターフェースを構築することは様々な応用を持つ。例えば、バーチャルリアリティ分野においては、仮想的な3次元世界において直観的な空間認識,対話的な物体操作を行うことは必須技術であり、その技術を携帯端末などの小規模システムで実現することが望まれている。また、特殊な技能の習得を必要とせずに複雑な3次元構造から求める情報を正確に抽出することが可能となれば、医用画像解析などの分野に応用できる。このような状況から、容易に使用可能であって、自然で効果的な空間形成,動作応答を特徴とする空間的ユーザインターフェースの構築が重要な課題となっている。   The construction of an interactive interface based on a three-dimensional space using a simple device has various applications. For example, in the virtual reality field, intuitive space recognition and interactive object manipulation are essential in a virtual three-dimensional world, and that technology can be realized with a small-scale system such as a portable terminal. It is desired. In addition, if it is possible to accurately extract information required from a complicated three-dimensional structure without requiring acquisition of special skills, it can be applied to fields such as medical image analysis. Under such circumstances, it is important to construct a spatial user interface that can be used easily and is characterized by natural and effective space formation and motion response.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ユーザの身体にセンサ,ディスプレイ等の装置を装着させる必要が全くなく、高解像度のディスプレイを用いる必要もない、直観的な空間的ユーザインターフェースである画像呈示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is not necessary to attach a device such as a sensor or a display to the user's body, and it is not necessary to use a high-resolution display. An object of the present invention is to provide an image presenting apparatus.

本発明の画像呈示装置は、直接ユーザが手に持つか指示体によって支えられた普通程度の解像度を持つ可動式ディスプレイを用い、該可動式ディスプレイの位置と向きとに応じて視点と投影面との位置関係を変化させながら3次元仮想世界を2次元画像に投影し、得られた2次元画像を該可動式ディスプレイに表示することを特徴とする。以下、図面を参照して本発明の概要をもう少し具体的に説明する。   The image presenting apparatus of the present invention uses a movable display having a normal resolution that is directly held by a user's hand or supported by an indicator, and a viewpoint and a projection plane according to the position and orientation of the movable display. The three-dimensional virtual world is projected onto a two-dimensional image while changing the positional relationship between the two, and the obtained two-dimensional image is displayed on the movable display. Hereinafter, the outline of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

図13は、本発明の画像呈示装置の使用状態を示す模式図である。図13にあっては、実世界中の可動式ディスプレイを黒枠で示し、仮想世界の投影部分を実線、非投影部分を点線で示している。本発明の画像呈示装置を用いると、例えば、仮想世界中における「見回し」「視点の移動」「物体の操作」が可能となる。   FIG. 13 is a schematic diagram showing a usage state of the image presentation device of the present invention. In FIG. 13, a movable display in the real world is indicated by a black frame, a projected portion of the virtual world is indicated by a solid line, and a non-projected portion is indicated by a dotted line. By using the image presenting apparatus of the present invention, for example, it is possible to “look around”, “move viewpoint”, and “manipulate an object” in a virtual world.

まず、図13(a)の状態では、可動式ディスプレイのある位置と向きとに応じて3次元仮想世界を投影して得られる2次元画像が可動式ディスプレイに呈示されている。このような状態から、視点位置が固定されていると考え、可動式ディスプレイの動きに合わせて投影面の位置と向きとを変化させると、あたかも可動式ディスプレイを通して仮想世界を覗いているかのような「見回し」が可能となる(図13(b))。また、図13(a)の状態から、視点位置も可動式ディスプレイの動きに合わせて変化させると、3次元仮想世界の中で「視点の移動」を行うことができる(図13(c))。また、仮想世界中の特定の物体の位置及び向きも可動式ディスプレイの動きに合わせて動かすと、「物体の操作」が可能となる(図13(d))。以上のように、本発明の画像呈示装置では、可動式ディスプレイを用い、可動式ディスプレイの動きに合わせて、投影面の位置,向き、視点位置及び/または物体の位置と向きを変えながら、3次元仮想世界を投影して得られる2次元画像を可動式ディスプレイに表示する。   First, in the state of FIG. 13A, a two-dimensional image obtained by projecting a three-dimensional virtual world according to a certain position and orientation of the movable display is presented on the movable display. From this state, it is considered that the viewpoint position is fixed, and if the position and orientation of the projection plane are changed according to the movement of the movable display, it looks as if the virtual world is being looked through the movable display. “Look around” is possible (FIG. 13B). In addition, from the state of FIG. 13A, when the viewpoint position is also changed in accordance with the movement of the movable display, “movement of viewpoint” can be performed in the three-dimensional virtual world (FIG. 13C). . Further, if the position and orientation of a specific object in the virtual world are also moved in accordance with the movement of the movable display, “object operation” becomes possible (FIG. 13D). As described above, the image presenting apparatus according to the present invention uses a movable display, and changes the position and orientation of the projection plane, the viewpoint position, and / or the position and orientation of the object according to the movement of the movable display. A two-dimensional image obtained by projecting a three-dimensional virtual world is displayed on a movable display.

本発明は、以下に述べるような視覚心理学理論に基づいている。
(情報抽出理論)
人の視覚システムにおいては、「見回し」,「視点の移動」に伴って生じる環境中の包囲光配列の流動パターンから、その物体の立体構造などの不変項を抽出すると言われている。即ち、眼球・頭部・体幹の運動のための筋肉収縮運動,身体に加わる慣性力などに基づいて、時々刻々の眼球の位置及び向きを取得し、その取得結果を網膜上に得られる動画像と照らし合わせて、物体の3次元的な内的表象を頭の中で構築していると考えられる。
The present invention is based on visual psychology theory as described below.
(Information extraction theory)
In the human visual system, it is said that invariant terms such as the three-dimensional structure of the object are extracted from the flow pattern of the surrounding light array in the environment caused by “look around” and “movement of the viewpoint”. That is, based on the muscle contraction movement for the movement of the eyeball, head, and trunk, the inertial force applied to the body, the position and orientation of the eyeball is obtained from moment to moment, and the obtained result is obtained on the retina. It is thought that a three-dimensional internal representation of the object is constructed in the head in comparison with the image.

本発明では、ユーザが仮想世界の視覚情報を受容する際、眼球の位置・向きの自然な変化を妨げないようにすることにより、より実在感に溢れた表示システムを実現している。これは、「頭部搭載型ディスプレイ」を用いた従来のバーチャルリアリティ技術でも考慮されてきたことである。   In the present invention, when a user receives visual information of a virtual world, a display system full of realism is realized by preventing a natural change in the position and orientation of the eyeball. This is also considered in the conventional virtual reality technology using the “head mounted display”.

(アフォーダンス)
ある人(A)がある物体(B)に対してある操作(C)を行うことが可能である場合、「物体(B)は人(A)に対して操作(C)をアフォードする」または「操作(C)は人(A)にとって物体(B)のアフォーダンスである」と呼ぶことができる。また、実際に人(A)が物体(B)に対して操作(C)を行うことは、「人(A)が物体(B)から操作(C)というアフォーダンスを知覚し、そのアフォーダンスを利用すること」であると言える。
(Affordance)
When a certain person (A) can perform a certain operation (C) on a certain object (B), “the object (B) affords the operation (C) to the person (A)” Or, “operation (C) is affordance of object (B) for person (A)”. In addition, when the person (A) actually performs the operation (C) on the object (B), “the person (A) perceives the affordance of the operation (C) from the object (B) and uses the affordance. It can be said that

本発明では、仮想世界において物体がユーザにアフォードする操作を、実世界において可動式ディスプレイがユーザにアフォードする操作と出来る限り一致させることにより、仮想世界中の物体のアフォーダンスを利用しやすくしている。人が物体を操作するときに重要なことは、どのようなアフォーダンスを利用するかということであり、指と物体表面との間に働く個々の力はあまり重要でない。その点において、その力を逐一計算する「データグローブ」などを用いた従来のバーチャルリアリティ技術は必要以上の計算コストを掛けている。本発明では、実行可能な操作を平行移動,回転移動など基本的な操作に絞ることにより、計算コストを抑えながらも十分実用的な対話的操作を可能としている。また、可動式ディスプレイ自体を操作対象とすることにより、適切な操作が行われているか否かに関して自然な形で視覚的フィードバックをかけることができる。   The present invention makes it easy to use affordances of objects in the virtual world by matching the operation of the object in the virtual world to the user as closely as possible to the operation of the movable display in the real world. ing. What is important when a person manipulates an object is what affordance to use, and the individual forces acting between the finger and the object surface are less important. In that respect, the conventional virtual reality technology using “data glove” or the like that calculates the force one by one costs more calculation cost than necessary. In the present invention, the operations that can be executed are limited to basic operations such as parallel movement and rotational movement, so that a sufficiently practical interactive operation is possible while suppressing the calculation cost. In addition, by making the movable display itself an operation target, it is possible to provide visual feedback in a natural manner as to whether or not an appropriate operation is being performed.

(視空間的注意)
人は、限られた認知情報を最大限に活用するため、視野すべての情報を均一に採り入れるのではなく、網膜像の一部の情報のみを選択して優先的に受容すると考えられている(注意の容量限界説)。物体を操作する場合、物体の動きを目で追うときにはそちらに注意を向けており(能動的注意)、物体に目が引かれるときにはそちらに注意が向いている(受動的注意)と言える。本発明では、「頭部搭載型ディスプレイ」を用いた従来技術に見られるような視野全体を模擬するのではなく、注意が向いている領域のみを模擬することにより、普通程度の解像度のディスプレイを用いても実在感を損なわないようにしている。
(Visuospatial attention)
In order to make the best use of limited cognitive information, humans are thought to preferentially accept only part of the information in the retinal image, rather than adopting all the visual field information uniformly ( Caution capacity limit theory). When manipulating an object, attention is directed to the movement of the object with the eyes (active attention), and attention is directed to the object when the eyes are drawn (passive attention). In the present invention, instead of simulating the entire field of view as seen in the prior art using a “head-mounted display”, a display with a normal resolution is obtained by simulating only the area where attention is directed. Even if it is used, it does not impair the sense of reality.

請求項1に係る画像呈示装置は、3次元画像を2次元平面に投影した2次元画像を呈示する画像呈示装置において、3次元画像を記憶する記憶手段と、ユーザが手に持つかまたは支持体に支持されている位置及び向きが可変であるディスプレイと、前記記憶手段に記憶されている3次元画像を2次元平面に投影する投影手段と、前記ディスプレイの位置及び向きに応じて、前記投影手段での投影時における視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する決定手段とを備え、該決定手段で決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに基づいて前記投影手段で3次元画像を投影して得られる2次元画像を前記ディスプレイに表示するように構成しており、前記決定手段は、視点の位置を一定に保つように、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする。   An image presentation apparatus according to claim 1 is an image presentation apparatus that presents a two-dimensional image obtained by projecting a three-dimensional image onto a two-dimensional plane, and a storage unit that stores the three-dimensional image, and a user holds or supports A display whose position and orientation are variable, a projection means for projecting a three-dimensional image stored in the storage means onto a two-dimensional plane, and the projection means according to the position and orientation of the display Determining means for determining the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane at the time of projection with the projection means, based on the position of the viewpoint determined by the determination means and the position and orientation of the projection plane, A two-dimensional image obtained by projecting a three-dimensional image is displayed on the display, and the determining means includes a viewpoint position and a projection plane position so as to keep the viewpoint position constant. Characterized by being configured to determine the way back.

請求項2に係る画像呈示装置は、請求項1において、前記決定手段は、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的位置関係を一定に保つように、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする。   An image presentation apparatus according to a second aspect is the image presenting device according to the first aspect, wherein the determining means maintains the relative positional relationship between the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane constant. The position and orientation are determined.

請求項3に係る画像呈示装置は、請求項1または2において、前記ディスプレイの位置及び向きを検出する検出手段を備え、前記決定手段は、該検出手段での検出結果に応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the image presenting apparatus according to the first or second aspect, further comprising detection means for detecting the position and orientation of the display, and the determining means is a position of the viewpoint according to a detection result of the detection means. And the position and orientation of the projection plane are determined.

請求項4に係る画像呈示装置は、請求項1または2において、前記ディスプレイの位置及び向きを制御する制御手段を備え、前記決定手段は、該制御手段の前記ディスプレイに対する制御信号に応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the image presenting apparatus according to the first or second aspect, further comprising a control unit that controls a position and an orientation of the display, and the determining unit is configured to perform a viewpoint according to a control signal for the display of the control unit. And the position and orientation of the projection plane are determined.

請求項5に係る画像呈示装置は、請求項1または2において、前記ディスプレイの位置及び向きを設定する設定手段を備え、前記決定手段は、該設定手段にて設定された前記ディスプレイの位置及び向きに応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする。   An image presentation apparatus according to a fifth aspect includes the setting means for setting the position and orientation of the display according to the first or second aspect, and the determination means includes the position and orientation of the display set by the setting means. The position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane are determined according to the above.

請求項6に係る画像呈示装置は、請求項1〜5の何れかにおいて、前記ディスプレイを搭載する可動式乗物を備え、前記決定手段は、前記ディスプレイの位置及び向きと前記可動式乗物の位置及び向きとに応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする。   An image presentation apparatus according to a sixth aspect includes the movable vehicle on which the display is mounted according to any one of the first to fifth aspects, and the determining means includes the position and orientation of the display, the position of the movable vehicle, and A feature is that the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane are determined in accordance with the orientation.

請求項7に係る画像呈示装置は、請求項1〜6の何れかにおいて、前記3次元画像には、位置及び向きを有する複数の物体が存在し、前記物体のうちの1つの物体を選択する選択手段と、該選択手段で選択された物体の位置及び向きを、前記決定手段にて決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する手段とを備えることを特徴とする。   The image presentation device according to a seventh aspect of the present invention is the image presentation device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the three-dimensional image includes a plurality of objects having positions and orientations, and selects one of the objects. Comprising: selecting means; and means for determining the position and orientation of the object selected by the selecting means according to the position of the viewpoint determined by the determining means and the position and orientation of the projection plane. To do.

図1は、本発明の画像呈示装置(請求項1)の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示装置は、可動式ディスプレイ1と、3次元記憶手段2と、視点投影面決定手段3と、投影手段4とを有する。可動式ディスプレイ1は、ユーザが手に持つかまたは支持体に支持されており、その位置及び向きが可変である。3次元記憶手段2は、3次元仮想世界の画像を記憶している。視点投影面決定手段3は、可動式ディスプレイ1の位置及び向きに応じて、投影手段4における視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定し、決定したパラメータ(視点の位置と投影面の位置及び向き)を投影手段4へ出力する。投影手段4は、視点投影面決定手段3にて決定されたパラメータに基づいて、3次元記憶手段2に記憶されている3次元仮想世界の画像を2次元画像に投影し、その2次元画像が可動式ディスプレイ1に呈示される。   FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an image presentation apparatus (claim 1) according to the present invention. This image presentation apparatus includes a movable display 1, a three-dimensional storage unit 2, a viewpoint projection plane determination unit 3, and a projection unit 4. The movable display 1 is held by a user or supported by a support, and its position and orientation are variable. The three-dimensional storage unit 2 stores an image of a three-dimensional virtual world. The viewpoint projection plane determination means 3 determines the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane in the projection means 4 according to the position and orientation of the movable display 1, and determines the determined parameters (viewpoint position and projection plane position). Position and orientation) is output to the projection means 4. The projection unit 4 projects the image of the three-dimensional virtual world stored in the three-dimensional storage unit 2 on the two-dimensional image based on the parameters determined by the viewpoint projection plane determination unit 3, and the two-dimensional image is Presented on the movable display 1.

3次元仮想世界における投影手段4の概念を図2に示す。図2において、A,Bはそれぞれ決定された視点,投影面であり、またCは投影対象を示す。投影面B上の画素と視点Aとを結ぶ直線上で、投影面Bより視点A側の視点同側領域D,投影面Bより視点Aと反対側の視点反対側領域E及び投影面B自体のうちの1つ以上の領域である投影対象領域の中で最も視点Aに近い点をその画素に投影する。   The concept of the projection means 4 in the three-dimensional virtual world is shown in FIG. In FIG. 2, A and B are the determined viewpoint and projection plane, respectively, and C indicates a projection target. On the straight line connecting the pixel on the projection plane B and the viewpoint A, the viewpoint equilateral area D on the viewpoint A side from the projection plane B, the viewpoint opposite area E on the opposite side of the viewpoint A from the projection plane B, and the projection plane B itself A point closest to the viewpoint A in the projection target area, which is one or more areas, is projected onto the pixel.

このような構成にすれば、可動式ディスプレイ1の位置及び向きに応じて視点Aと投影面Bとの位置関係を変化させながら、3次元仮想世界を2次元画像に投影し、得られた2次元画像を可動式ディスプレイ1に呈示してユーザに提供することができる。可動式ディスプレイ1の位置及び向きに応じて変化する2次元画像が呈示されるので、ユーザは、身体にセンサ,ディスプレイ等の装置を装着することなく、極めて簡易かつ容易に3次元仮想世界を2次元画面上で認識できる。   With such a configuration, a 2D image obtained by projecting a 3D virtual world onto a 2D image while changing the positional relationship between the viewpoint A and the projection plane B according to the position and orientation of the movable display 1 is obtained. The dimensional image can be presented on the movable display 1 and provided to the user. Since a two-dimensional image that changes according to the position and orientation of the movable display 1 is presented, the user can easily and easily enter the three-dimensional virtual world without wearing a device such as a sensor or a display on the body. It can be recognized on the 3D screen.

そして、視点投影面決定手段3で決定する視点の位置を一定に保つようにするので、前述したように、可動式ディスプレイ1を通して3次元仮想世界を覗くことができ(図13(a)から(b)への推移)、3次元仮想世界において定点から見回す状況を模擬できる。   Since the viewpoint position determined by the viewpoint projection plane determination means 3 is kept constant, as described above, the three-dimensional virtual world can be viewed through the movable display 1 (from FIG. 13 (a) ( Transition to b)) The situation of looking around from a fixed point in a three-dimensional virtual world can be simulated.

また、視点投影面決定手段3でパラメータを決定する際に、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的位置関係を一定に保つようにする場合には(請求項2)、前述したように、3次元仮想世界内で視点の移動を行うことができ(図13(a)から(c)への推移)、視空間的な注意領域の大きさ及び形を固定したまま視点を変える状況を模擬できる。   Further, when determining the parameters by the viewpoint projection plane determination means 3, when the relative positional relationship between the viewpoint position and the position and orientation of the projection plane is kept constant (claim 2), As described above, the viewpoint can be moved in the three-dimensional virtual world (transition from FIG. 13 (a) to (c)), and the viewpoint is changed while fixing the size and shape of the visuospatial attention area. Can simulate the situation.

図3は、本発明の他の画像呈示装置(請求項3)の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示装置は、図1と同様の可動式ディスプレイ1,3次元記憶手段2,視点投影面決定手段3及び投影手段4と、可動式ディスプレイ1の位置及び向きを検出するディスプレイ位置・向き検出手段5とを有する。視点投影面決定手段3は、ディスプレイ位置・向き検出手段5から入力される可動式ディスプレイ1の位置及び向きに応じて、投影手段4による投影時の視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する。よって、例えば、ユーザが可動式ディスプレイ1を手に持って操作する場合、可動式ディスプレイ1に対するユーザの操作(可動式ディスプレイ1への直接的な位置,向きの変更)が視点の位置と投影面の位置及び向きとに反映され、呈示画像の位置・向きの微調整が可能である。   FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of another image presenting apparatus (claim 3) of the present invention. This image presentation apparatus includes a movable display 1, a three-dimensional storage unit 2, a viewpoint projection plane determining unit 3 and a projection unit 4 similar to those in FIG. 1, and a display position / orientation detection for detecting the position and orientation of the movable display 1. Means 5. The viewpoint projection plane determining unit 3 determines the position of the viewpoint and the position and direction of the projection plane when projected by the projection unit 4 according to the position and orientation of the movable display 1 input from the display position / orientation detection unit 5. decide. Thus, for example, when the user operates the movable display 1 with his / her hand, the user's operation on the movable display 1 (direct change of the position and orientation to the movable display 1) is the viewpoint position and the projection plane. The position and orientation of the presented image can be finely adjusted.

なお、ディスプレイ位置・向き検出手段5としては、磁気センサまたは超音波センサを用いる検出手段、可動式ディスプレイ1の支持体の各関節の角度を検知する機能を備えた多関節アーム装置を用いる検出手段、ジャイロスコープ,加速度計によって測定された角速度,加速度に従って内部メモリに格納された角度・位置・速度を更新していく手段等、位置及び向きの検出が可能であるすべての検出手段が使用可能である。   The display position / orientation detecting means 5 is a detecting means using a magnetic sensor or an ultrasonic sensor, and a detecting means using a multi-joint arm device having a function of detecting the angle of each joint of the support of the movable display 1. Any detection means that can detect the position and orientation, such as the gyroscope, the angular velocity measured by the accelerometer, and the means for updating the angle, position, and speed stored in the internal memory according to the acceleration can be used. is there.

図4は、本発明の更に他の画像呈示装置(請求項4)の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示装置は、図1と同様の可動式ディスプレイ1,3次元記憶手段2,視点投影面決定手段3及び投影手段4と、可動式ディスプレイ1の位置及び向きを制御するディスプレイ位置・向き制御手段6とを有する。ディスプレイ位置・向き制御手段6から、可動式ディスプレイ1の位置及び向きを制御するための制御信号が視点投影面決定手段3に送られ、その制御信号に応じて、視点投影面決定手段3は、投影手段4による投影時の視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する。よって、例えば、ユーザ以外の映像提供者が3次元仮想世界の映像ストーリーに合わせて可動式ディスプレイ1を移動させることにより、ユーザである映像受容者の視点位置及び視点方向を最適なものに誘導できる。   FIG. 4 is a block diagram showing a basic configuration of still another image presentation apparatus according to the present invention. This image presentation apparatus includes a movable display 1, a three-dimensional storage unit 2, a viewpoint projection plane determining unit 3 and a projection unit 4 similar to those in FIG. 1, and a display position / orientation control for controlling the position and orientation of the movable display 1. Means 6. From the display position / orientation control means 6, a control signal for controlling the position and orientation of the movable display 1 is sent to the viewpoint projection plane determination means 3, and according to the control signal, the viewpoint projection plane determination means 3 The position of the viewpoint at the time of projection by the projection means 4 and the position and orientation of the projection plane are determined. Therefore, for example, when the video provider other than the user moves the movable display 1 in accordance with the video story of the three-dimensional virtual world, the viewpoint position and the viewpoint direction of the video recipient who is the user can be guided to the optimum one. .

図5は、本発明の更に他の画像呈示装置(請求項5)の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示装置は、図1と同様の可動式ディスプレイ1,3次元記憶手段2,視点投影面決定手段3及び投影手段4と、可動式ディスプレイ1の位置及び向きを設定するディスプレイ位置・向き設定手段7とを有する。ディスプレイ位置・向き設定手段7から、可動式ディスプレイ1の位置及び向きの設定パターンが視点投影面決定手段3に送られ、その設定パターンに応じて、視点投影面決定手段3は、投影手段4による投影時の視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する。よって、例えば、移動パターンが設定されている移動物に可動式ディスプレイ1を設置した場合、移動物の移動に応じて変化する画像を可動式ディスプレイ1によりユーザに呈示できる。   FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of still another image presentation apparatus according to the present invention (claim 5). This image presentation apparatus includes a movable display 1, a three-dimensional storage unit 2, a perspective projection plane determination unit 3 and a projection unit 4 similar to those in FIG. 1, and a display position / orientation setting for setting the position and orientation of the movable display 1 Means 7. A setting pattern for the position and orientation of the movable display 1 is sent from the display position / orientation setting means 7 to the viewpoint projection plane determination means 3, and the viewpoint projection plane determination means 3 uses the projection means 4 according to the setting pattern. The position of the viewpoint at the time of projection and the position and orientation of the projection plane are determined. Therefore, for example, when the movable display 1 is installed on a moving object for which a movement pattern is set, an image that changes according to the movement of the moving object can be presented to the user by the movable display 1.

図6は、本発明の更に他の画像呈示装置(請求項6)の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示装置は、図1と同様の可動式ディスプレイ1,3次元記憶手段2,視点投影面決定手段3及び投影手段4と、ユーザを搭載する可動式乗物8とを有する。可動式乗物8の位置及び向きの情報が視点投影面決定手段3に送られ、視点投影面決定手段3では、可動式ディスプレイ1の位置及び向きだけでなく、この可動式乗物8の位置及び向き情報も参照して、投影手段4による投影時の視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する。よって、例えば、ユーザが3次元仮想世界で乗物に乗っている状況を模擬できる。   FIG. 6 is a block diagram showing a basic configuration of still another image presenting apparatus according to the present invention (claim 6). This image presentation apparatus includes a movable display 1, a three-dimensional storage unit 2, a viewpoint projection plane determination unit 3 and a projection unit 4 similar to those in FIG. 1, and a movable vehicle 8 on which a user is mounted. Information on the position and orientation of the movable vehicle 8 is sent to the viewpoint projection plane determination means 3, and the viewpoint projection plane determination means 3 not only determines the position and orientation of the movable display 1 but also the position and orientation of the movable vehicle 8. Also referring to the information, the position of the viewpoint at the time of projection by the projection unit 4 and the position and orientation of the projection plane are determined. Therefore, for example, it is possible to simulate a situation where the user is on a vehicle in a three-dimensional virtual world.

図7は、本発明の更に他の画像呈示装置(請求項7)の基本構成を示すブロック図である。この画像呈示装置は、図1と同様の可動式ディスプレイ1,3次元記憶手段2,視点投影面決定手段3及び投影手段4と、3次元仮想世界における特定の仮想物体を選択する仮想物体選択手段9と、ある特定の仮想物体の位置及び向きを、視点投影面決定手段3にて決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する仮想物体位置・向き決定手段10とを有する。   FIG. 7 is a block diagram showing a basic configuration of still another image presenting apparatus according to the present invention (claim 7). This image presenting apparatus includes a movable display 1, a three-dimensional storage unit 2, a viewpoint projection plane determination unit 3 and a projection unit 4 similar to FIG. 1, and a virtual object selection unit that selects a specific virtual object in a three-dimensional virtual world. 9 and a virtual object position / orientation determining means 10 for determining the position and orientation of a specific virtual object according to the viewpoint position determined by the viewpoint projection plane determining means 3 and the position and orientation of the projection plane; Have

3次元世界を構成する複数の仮想物体の中から特定の仮想物体が仮想物体選択手段9で選択されると、その選択情報が3次元記憶手段2に送られる。また、その選択された特定の仮想物体の位置及び向きが、仮想物体位置・向き決定手段10にて、視点投影面決定手段3にて決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定され、その位置・向き情報が3次元記憶手段2に送られる。そして、これらの情報を鑑みて、3次元記憶手段2の3次元仮想世界が、投影手段4にて2次元画像に投影される。よって、可動式ディスプレイ1の動きに合わせて特定の仮想物体も移動することになり、前述したように、3次元仮想世界内での物体の操作を行うことができ(図13(a)から(d)への推移)、ユーザが可動式ディスプレイ1を動かすことにより、3次元仮想世界の物体の位置と向きとを変える状況を模擬できる。   When a specific virtual object is selected by the virtual object selection means 9 from among a plurality of virtual objects constituting the 3D world, the selection information is sent to the 3D storage means 2. Further, the position and orientation of the selected specific virtual object are determined by the virtual object position / orientation determining means 10 as the viewpoint position determined by the viewpoint projection plane determining means 3 and the position and orientation of the projection plane. The position / orientation information is sent to the three-dimensional storage means 2. In view of these pieces of information, the three-dimensional virtual world of the three-dimensional storage unit 2 is projected onto the two-dimensional image by the projection unit 4. Therefore, a specific virtual object also moves in accordance with the movement of the movable display 1, and as described above, the object can be operated in the three-dimensional virtual world (from FIG. 13 (a) ( Transition to d)) When the user moves the movable display 1, it is possible to simulate a situation in which the position and orientation of an object in the three-dimensional virtual world are changed.

本発明の画像呈示装置では、可動式ディスプレイの位置及び向きに応じて視点と投影面との関係を変化させながら3次元仮想世界を2次元画像に投影し、得られた2次元画像を呈示するようにしたので、ユーザの身体にセンサ,ディスプレイ等の装置を装着させる必要がなく、高解像度のディスプレイを用いる必要もない、直観的な空間的ユーザインターフェースを提供できる。また、視点の位置を一定に保つようにしたので、仮想世界を定点から見回す状況を模擬できる。   In the image presentation apparatus of the present invention, a three-dimensional virtual world is projected onto a two-dimensional image while changing the relationship between the viewpoint and the projection plane according to the position and orientation of the movable display, and the obtained two-dimensional image is presented. As a result, it is possible to provide an intuitive spatial user interface that does not require a device such as a sensor or a display to be mounted on the user's body and does not require the use of a high-resolution display. Moreover, since the position of the viewpoint is kept constant, it is possible to simulate the situation of looking around the virtual world from a fixed point.

本発明の画像呈示装置では、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的位置関係を一定に保つようにしたので、視空間的な注意領域の大きさ及び形を固定したまま視点を変えることができる。   In the image presenting apparatus of the present invention, the relative positional relationship between the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane is kept constant, so that the viewpoint can be determined while fixing the size and shape of the visuospatial attention area. Can be changed.

本発明の画像呈示装置では、可動式ディスプレイの位置及び向きを検出し、その検出結果に応じて視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するようにしたので、ユーザの直接的な可動式ディスプレイの位置,向きの変更に対応した画像を呈示できる。   In the image presentation device of the present invention, the position and orientation of the movable display are detected, and the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane are determined according to the detection result, so that the user can move directly. An image corresponding to the change of the position and orientation of the expression display can be presented.

本発明の画像呈示装置では、可動式ディスプレイの位置及び向きを制御する際の制御信号に応じて視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するようにしたので、ユーザが制御装置を介して可動式ディスプレイの位置及びを向きを変えること、仮想世界が持つストーリーに従って可動式ディスプレイの位置及びを向きを変えることが可能である。   In the image presenting apparatus of the present invention, the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane are determined according to the control signal when controlling the position and orientation of the movable display. It is possible to change the position and orientation of the movable display and to change the position and orientation of the movable display according to the story of the virtual world.

本発明の画像呈示装置では、設定された可動式ディスプレイの位置及び向きに応じて視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するようにしたので、ユーザが可動式ディスプレイの動きに合わせて可動式ディスプレイの位置及び向きを設定することができる。   In the image presenting apparatus of the present invention, the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane are determined according to the set position and orientation of the movable display, so that the user can follow the movement of the movable display. The position and orientation of the movable display can be set.

本発明の画像呈示装置では、乗物に乗っているユーザに可動式ディスプレイでの画像を呈示するので、仮想世界中で乗物に乗っていることを模擬できる。   In the image presenting apparatus of the present invention, since the image on the movable display is presented to the user on the vehicle, it is possible to simulate riding on the vehicle in the virtual world.

本発明の画像呈示装置では、仮想世界の中の特定の物体を選択してその位置及び向きを決定するので、可動式ディスプレイを動かすことによって、特定の仮想物体の位置及び向きを変えることができる。   In the image presenting apparatus of the present invention, a specific object in the virtual world is selected and its position and orientation are determined, so that the position and orientation of the specific virtual object can be changed by moving the movable display. .

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.

(実施の形態1)
図8は、3次元仮想世界を2次元画像で呈示する本発明の一例としての小型のバーチャルリアリティ端末の正面図である。可動式ディスプレイ1としては、ユーザが手で自由な操作が可能である程度の大きさを有する平面型の液晶ディスプレイ11を使用する。また、ディスプレイ位置・向き検出手段5としては、そのバーチャルリアリティ端末に設置された磁気センサ12と実世界の一点に固定された磁気発生部13とを使用し、磁気発生部13からの磁気に対する磁気センサ12での検知結果に基づいて液晶ディスプレイ11の位置及び向き(磁気発生部13に対する相対位置及び向き)を検出するようになっている。更に、バーチャルリアリティ端末には、補助入力手段として、後述する視点変更ボタン14と物体操作ボタン15とが設置されている。
(Embodiment 1)
FIG. 8 is a front view of a small virtual reality terminal as an example of the present invention that presents a three-dimensional virtual world as a two-dimensional image. As the movable display 1, a flat liquid crystal display 11 having a certain size that can be freely operated by a user's hand is used. Further, as the display position / orientation detection means 5, a magnetic sensor 12 installed in the virtual reality terminal and a magnetic generator 13 fixed at one point in the real world are used. Based on the detection result of the sensor 12, the position and orientation of the liquid crystal display 11 (relative position and orientation with respect to the magnetism generator 13) are detected. Further, the virtual reality terminal is provided with a later-described viewpoint change button 14 and an object operation button 15 as auxiliary input means.

投影手段4における投影対象領域は、視点同側領域,視点反対側領域及び投影面自体(図2参照)のすべての領域とする。また、液晶ディスプレイ11のハードウェア特性を考慮して、視点の位置と投影面の位置及び向きとに応じて、画像の輝度変換を行う。即ち、液晶ディスプレイ11の表示面を斜めから見ると暗くなるので、そのような場合には少し明るくなるようにする。視点投影面決定手段3では、投影面の位置及び向きが実世界における液晶ディスプレイ11の位置及び向きと等しくなるようにする。   The projection target areas in the projection unit 4 are all areas of the viewpoint same-side area, the viewpoint opposite-side area, and the projection surface itself (see FIG. 2). In consideration of the hardware characteristics of the liquid crystal display 11, the luminance of the image is converted according to the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane. That is, the display surface of the liquid crystal display 11 becomes dark when viewed from an oblique direction. In such a case, the display surface is slightly brightened. The viewpoint projection plane determination means 3 makes the position and orientation of the projection plane equal to the position and orientation of the liquid crystal display 11 in the real world.

視点変更ボタン14が押されていない場合には、視点の位置を一定に保つ。この場合の一定な視点の位置は、バーチャルリアリティ端末の使用開始時には液晶ディスプレイ11の正面の所定値(数十cm程度)離れた位置とし、そうでないときには最後に視点変更ボタン14が離された時の視点の位置とする。このような一定な視点の位置に、ユーザは自分の目(視点)を固定する。ユーザは、視点変更ボタン14を離した状態で、自分の視点を動かさないようにしながら、注意を向けようとする位置に液晶ディスプレイ11を移動させることにより、その部分の仮想世界を覗き穴を通して見回すことを模擬できる。   When the viewpoint change button 14 is not pressed, the viewpoint position is kept constant. In this case, the position of the fixed viewpoint is a position away from a predetermined value (several tens of centimeters) in front of the liquid crystal display 11 at the start of use of the virtual reality terminal, and when the viewpoint change button 14 is finally released otherwise. The position of the viewpoint. The user fixes his eyes (viewpoint) at such a fixed viewpoint position. The user looks around the virtual world of the part through the peephole by moving the liquid crystal display 11 to a position where attention is directed while keeping the viewpoint change button 14 released and keeping the viewpoint unchanged. I can simulate that.

視点変更ボタン14が押されている場合には、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的な位置関係を一定に保つように設定する。ユーザは、視点変更ボタン14を押した状態で、液晶ディスプレイ11と自分の視点との相対的な位置関係を固定しながら、注意を向けようとする位置に液晶ディスプレイ11を移動させることにより、仮想世界の中で視点の位置を変更することができる。   When the viewpoint change button 14 is pressed, the relative positional relationship between the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane is set to be kept constant. While pressing the viewpoint change button 14, the user moves the liquid crystal display 11 to a position where attention is to be paid while fixing the relative positional relationship between the liquid crystal display 11 and his / her viewpoint. You can change the position of the viewpoint in the world.

物体操作ボタン15が押されている場合に、液晶ディスプレイ11上の固定位置に表示されたポインタが重なっている仮想物体を、仮想物体選択手段9にて選択する。仮想物体位置・向き決定手段10では、予め設定された仮想物体の重心を投影面に投影し、その投影された投影面上の点を重心投影点とすると、重心投影点が投影面上で移動せず、視点から重心までの距離が視点から重心投影点までの距離に比例し、その仮想物体の向きと投影面の向きとの相対的な関係を一定に保つように仮想物体の位置及び向きを決定する。ユーザは、物体操作ボタン15を離した状態で、ポインタがある位置に操作したい仮想物体が投影されるように液晶ディスプレイ11を動かした後、物体操作ボタン15を押してその仮想物体を選択し、物体操作ボタン15を押した状態で液晶ディスプレイ11を動かすことにより、その仮想物体の位置及び向きを変更することができる。   When the object operation button 15 is pressed, the virtual object selecting unit 9 selects a virtual object on which the pointer displayed at a fixed position on the liquid crystal display 11 overlaps. The virtual object position / orientation determination means 10 projects the center of gravity of a preset virtual object onto the projection plane, and if the projected point on the projection plane is used as the center of gravity projection point, the center of gravity projection point moves on the projection plane. The position and orientation of the virtual object so that the distance from the viewpoint to the center of gravity is proportional to the distance from the viewpoint to the center of gravity projection, and the relative relationship between the orientation of the virtual object and the orientation of the projection plane is kept constant. To decide. With the object operation button 15 released, the user moves the liquid crystal display 11 so that the virtual object to be operated is projected at the position where the pointer is, and then presses the object operation button 15 to select the virtual object. By moving the liquid crystal display 11 while the operation button 15 is pressed, the position and orientation of the virtual object can be changed.

具体例として、仮想世界内で机の上に載っている書面Sをここちらに向ける動作について、その動作時のユーザの操作手順を示す図9を参照して説明する。図9(a)〜(c)は経時的なユーザの視野変化を表している。まず、物体操作ボタン15を押さずに、液晶ディスプレイ11を動かして所望の書面Sがどこにあるかを探す。書面Sが見つかれば、液晶ディスプレイ11上のポインタを書面Sの位置に合わせる(図9(a))。その後、液晶ディスプレイ11の向きと画面に呈示されている書面Sの向きとが見た目で等しくなるように液晶ディスプレイ11の向きを調整し、ここで、物体操作ボタン15を押して書面を選択する(図9(b))。そして、物体操作ボタン15を押したままで、液晶ディスプレイ11を正面に向ければ、仮想世界内の書面Sも正面を向いた状態で呈示される(図9(c))。従来では、書面の角度などを検出して複雑な計算が必要であったが、本発明では極めて直観的に書面Sに対する操作を行える。   As a specific example, an operation of directing the document S placed on the desk in the virtual world to this side will be described with reference to FIG. 9 showing a user operation procedure during the operation. 9A to 9C show changes in the user's visual field over time. First, without pressing the object operation button 15, the liquid crystal display 11 is moved to find out where the desired document S is. If the document S is found, the pointer on the liquid crystal display 11 is set to the position of the document S (FIG. 9A). Thereafter, the orientation of the liquid crystal display 11 is adjusted so that the orientation of the liquid crystal display 11 and the orientation of the document S presented on the screen are equal in appearance, and here, the object operation button 15 is pressed to select the document (FIG. 9 (b)). Then, if the liquid crystal display 11 is turned to the front with the object operation button 15 kept pressed, the document S in the virtual world is also presented facing the front (FIG. 9C). Conventionally, complicated calculation is required by detecting the angle of the document, but in the present invention, the operation on the document S can be performed very intuitively.

仮想世界の各物体には、「ある面に沿ってのみ動くことができる」「ある軸が常に一定方向を向いている」等の移動における制限が予め指定されている。よって、指定された制限を越えてユーザが仮想物体を移動させようとした場合に、その制限範囲内での動きに解釈し直して仮想物体が移動される。例えば、コップをテーブルの上に置く場合に、ユーザがテーブル面の下までコップを移動させようとしても、コップはテーブル面に埋め込まれず、テーブル面上での2次元の動きと解釈されてコップはテーブル面上を移動する。また、自動車の動きは地面の上での2次元の動きに限定し、列車の動きは線路の上での1次元の動きに限定することにより、より実在感を表現できる。   For each object in the virtual world, restrictions on movement such as “can move only along a certain surface” and “a certain axis always faces a certain direction” are designated in advance. Therefore, when the user tries to move the virtual object beyond the specified limit, the virtual object is moved by reinterpreting the movement within the limit range. For example, when a cup is placed on a table, even if the user tries to move the cup below the table surface, the cup is not embedded in the table surface, but is interpreted as a two-dimensional movement on the table surface. Move on the table surface. Further, by limiting the movement of the automobile to two-dimensional movement on the ground and limiting the movement of the train to one-dimensional movement on the track, a sense of reality can be expressed more.

ところで、仮想世界内の物体の位置及び向きが変化する際に、次のような副次的変化も呈示することによって、実在感をより強調する。例えば、水が入ったグラスを傾ける際に、ゆっくり傾ける場合には細々と水がグラスから流れ出ていくが、素早く傾ける場合には勢いよく水がグラスから流れ出ていくようにする。また、鏡を動かす際には、その鏡に写る光景も鏡の移動に応じてダイナミックに生成して呈示する。更に、照明器具を動かす際には、そのまわりの光景の状態を照明器具の移動に応じて変化させる。   By the way, when the position and orientation of an object in the virtual world change, the following secondary changes are also presented to further emphasize the sense of reality. For example, when tilting a glass containing water, if it is tilted slowly, water will flow out of the glass, but if it is tilted quickly, water will flow out of the glass vigorously. When the mirror is moved, a scene reflected in the mirror is dynamically generated and presented according to the movement of the mirror. Further, when moving the luminaire, the state of the surrounding scene is changed according to the movement of the luminaire.

また、仮想世界提供者がある仮想物体に対して一貫した副次的効果を与えることにより、ユーザはその仮想物体を道具として使用することができる。例えば、ユーザが、彫刻刀を物体操作ボタン15にて選択し、液晶ディスプレイ11を動かして仮想的彫刻刀を操作することにより、仮想世界内で彫刻を行うことができる。   Also, by providing a consistent secondary effect to a virtual object provided by the virtual world provider, the user can use the virtual object as a tool. For example, the user can perform engraving in the virtual world by selecting the engraving sword with the object operation button 15 and moving the liquid crystal display 11 to operate the virtual engraving sword.

(実施の形態2)
次に、医用画像処理に好適な端末の例について説明する。なお、装置構成及び基本的な使用方法は、実施の形態1と同様とする。但し、投影手段4における投影対象領域は、視点反対側領域と投影面とに限定し、視点同側領域の部分は投影しないようにする。これによって、対象となる仮想物体の内部を投影面が通過する場合に、その仮想物体をその面で切断した画像を得ることができる。図10に立方体状である仮想物体を切断した呈示例を示す。このようにすることにより、例えば対象物体を脳とした場合、液晶ディスプレイ11を離しているときには脳の外観が呈示され、液晶ディスプレイ11を近づけると脳の断面が見えてくる。
(Embodiment 2)
Next, an example of a terminal suitable for medical image processing will be described. The apparatus configuration and basic usage are the same as those in the first embodiment. However, the projection target area in the projection unit 4 is limited to the viewpoint opposite side area and the projection plane, and the portion of the viewpoint same side area is not projected. As a result, when the projection plane passes through the target virtual object, an image obtained by cutting the virtual object on the plane can be obtained. FIG. 10 shows a presentation example in which a cubic virtual object is cut. By doing so, for example, when the target object is the brain, the appearance of the brain is presented when the liquid crystal display 11 is separated, and the cross section of the brain can be seen when the liquid crystal display 11 is brought closer.

従来の切断面呈示方法では、切断面の位置及び向きに関するパラメータを独立に調整する必要があったが、この実施の形態2では、同時に多くのパラメータを直観的に微調整することが可能となる。また、この方式を用いると、医学分野以外においても、複雑な3次元形状を持つ物体の内部構造を表現できる。   In the conventional method for presenting the cut surface, it is necessary to independently adjust the parameters related to the position and orientation of the cut surface, but in the second embodiment, many parameters can be intuitively fine-tuned simultaneously. . In addition, when this method is used, the internal structure of an object having a complicated three-dimensional shape can be expressed even outside the medical field.

(実施の形態3)
次に、携帯端末において、広画面の2次元GUIを用いる例を挙げる。これにより、携帯端末用に特化したユーザインターフェースではなく、標準的なGUIを使用することができる。即ち、仮想的な3次元世界の中に広大な2次元GUI平面を考え、それを可動式ディスプレイを用いて「覗く」ことにより、GUI平面のスクロール及び拡大・縮小を直観的に行うことができる。
(Embodiment 3)
Next, an example using a wide screen two-dimensional GUI in a portable terminal will be described. As a result, a standard GUI can be used instead of a user interface specialized for portable terminals. In other words, considering a vast two-dimensional GUI plane in a virtual three-dimensional world and “looking into” it using a movable display, the GUI plane can be scrolled and enlarged / reduced intuitively. .

可動式ディスプレイ1としては、ユーザが手で自由に操作可能な大きさの平面型液晶ディスプレイを用いる。ディスプレイ位置・向き検出手段5においては、ディスプレイに固定されたCCDカメラによる画像撮影を行い、オプティカルフローの算出、標準物体またはユーザの顔のトラッキングなどの画像解析技術を用いて、実世界中のディスプレイの位置及び向きを検出する。仮想物体選択手段9においては、常にGUI画面上のマウスポインタが選択されている。仮想物体位置・向き決定手段10においては、マウスポインタが常に2次元のGUI平面上を動き、その投影点が投影面上で移動しないように、位置及び向きを決定する。なお、可動式ディスプレイ1には、マウスボタンと同機能のボタンが設けられていて、マウスボタンを押す必要がある場合には、そのボタンを押す。   As the movable display 1, a flat liquid crystal display having a size that can be freely operated by a user by hand is used. The display position / orientation detection means 5 captures an image with a CCD camera fixed to the display, and uses image analysis techniques such as optical flow calculation, tracking of a standard object or a user's face, and so on. Detect the position and orientation. In the virtual object selection means 9, the mouse pointer on the GUI screen is always selected. The virtual object position / orientation determining means 10 determines the position and orientation so that the mouse pointer always moves on the two-dimensional GUI plane and the projection point does not move on the projection plane. Note that the movable display 1 is provided with a button having the same function as the mouse button, and when it is necessary to press the mouse button, the button is pressed.

(実施の形態4)
次に、可動式ディスプレイの移動を回転に限定した例について説明する。可動式ディスプレイの可動範囲は、水平方向の回転と垂直方向の回転とに限定される。図11は、この実施の形態4の端末装置の模式図である。この端末装置は、ノート型パーソナルコンピュータ様をなし、可動式ディスプレイ1としての液晶ディスプレイ11と、液晶ディスプレイ11の水平方向,垂直方向それぞれの回転角度を検知するボリューム等の回転角検知器16a, 16bと、液晶ディスプレイ11の水平方向,垂直方向それぞれの回転角度を制御するモータ17a, 17bとを有する。回転角検知器16a, 16bはディスプレイ位置・向き検出手段5として用いられ、モータ17a, 17bはディスプレイ位置・向き制御手段6として用いられる。
(Embodiment 4)
Next, an example in which the movement of the movable display is limited to rotation will be described. The movable range of the movable display is limited to horizontal rotation and vertical rotation. FIG. 11 is a schematic diagram of the terminal device according to the fourth embodiment. This terminal device is like a notebook personal computer, and includes a liquid crystal display 11 as a movable display 1, and rotation angle detectors 16a and 16b such as a volume for detecting the rotation angle of the liquid crystal display 11 in the horizontal and vertical directions. And motors 17a and 17b for controlling the rotation angles of the liquid crystal display 11 in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. The rotation angle detectors 16a and 16b are used as the display position / orientation detection means 5, and the motors 17a and 17b are used as the display position / orientation control means 6.

視点投影面決定手段3においては、視点の位置を常に液晶ディスプレイ11の正面の所定値離れた位置に保つ。ユーザが直接液晶ディスプレイ11を操作する場合には、ディスプレイ位置・向き検出手段5(回転角検知器16a, 16b)で検出された位置及び向きに応じて投影面の位置及び向きを決定する。また、ユーザが補助入力装置を通して間接的に液晶ディスプレイ11を操作する場合、または、仮想世界のイベントに合わせて液晶ディスプレイ11が動かされる場合には、ディスプレイ位置・向き制御手段6(モータ17a, 17b)で用いる制御信号に応じて投影面の位置及び向きを決定する。   In the viewpoint projection plane determining means 3, the viewpoint position is always kept at a position separated by a predetermined value in front of the liquid crystal display 11. When the user directly operates the liquid crystal display 11, the position and orientation of the projection plane are determined according to the position and orientation detected by the display position / orientation detection means 5 (rotation angle detectors 16a and 16b). When the user indirectly operates the liquid crystal display 11 through the auxiliary input device or when the liquid crystal display 11 is moved in accordance with a virtual world event, the display position / orientation control means 6 (motors 17a, 17b The position and orientation of the projection plane are determined in accordance with the control signal used in ().

実施の形態4では、鳥瞰図のパノラマ表示、及び、投影面付近に存在する仮想物体の見回しが可能であり、例えば、壺,花瓶等を種々の角度から見回して得られる画像を呈示できる。   In the fourth embodiment, it is possible to display a panoramic view of a bird's eye view and look around a virtual object existing in the vicinity of the projection plane. For example, it is possible to present an image obtained by looking around a camellia, a vase or the like from various angles.

(実施の形態5)
次に、地球儀型の端末装置の例について説明する。この端末装置では、特定の仮想物体をあたかも回転させたような画像を呈示できる。
(Embodiment 5)
Next, an example of a globe-type terminal device will be described. In this terminal device, an image as if a specific virtual object was rotated can be presented.

可動式ディスプレイ1においては、地球儀の代わりに球状スクリーンを配置し、そこに液晶プロジェクタで画像を呈示する。投影手段4においては、液晶プロジェクタの位置と球状スクリーンの位置及び形状とを考慮して、視点の位置から仮想世界の一部が歪まずに見えるように画像を生成する。視点投影面決定手段3においては、視点の位置を一定に保つ。ディスプレイ位置・向き検出手段5においては、ボリューム等の回転角検知器を用いて球状スクリーンの水平方向及び垂直方向の回転角度を検知する。仮想物体選択手段9においては、常に1つの仮想物体を選択しておく。仮想物体位置・向き決定手段10においては、予め設定された仮想物体の重心を球状投影面の中心に位置させ、その仮想物体の向きと球状投影面の向きとの相対的な関係を一定に保つように、仮想物体の位置及び向きを決定する。   In the movable display 1, a spherical screen is arranged instead of the globe, and an image is presented there by a liquid crystal projector. In the projection unit 4, the position of the liquid crystal projector and the position and shape of the spherical screen are taken into consideration, and an image is generated so that a part of the virtual world can be seen without distortion from the position of the viewpoint. The viewpoint projection plane determination unit 3 keeps the viewpoint position constant. The display position / orientation detection means 5 detects the rotation angle of the spherical screen in the horizontal and vertical directions using a rotation angle detector such as a volume. The virtual object selection means 9 always selects one virtual object. In the virtual object position / orientation determining means 10, the center of gravity of the preset virtual object is positioned at the center of the spherical projection plane, and the relative relationship between the orientation of the virtual object and the spherical projection plane is kept constant. Thus, the position and orientation of the virtual object are determined.

(実施の形態6)
次に、仮想的スポットライト型の端末装置の例について説明する。この端末装置では、スポットライトで仮想世界をあたかも照らしたような画像を呈示できる。図12は、この実施の形態6の端末装置の模式図である。可動式ディスプレイ1としては、ユーザが手で自由に操作可能である大きさであって投影部19を有する液晶プロジェクタ18と、実世界中に固定されたスクリーン(図示せず)とを用いる。ディスプレイ位置・向き検出手段5としては、液晶プロジェクタ18に設置された磁気センサ12と実世界の一点に固定された磁気発生部(図示せず)とを使用する。また、液晶プロジェクタ18上には視点変更ボタン14が設置されている。
(Embodiment 6)
Next, an example of a virtual spotlight type terminal device will be described. In this terminal device, it is possible to present an image as if the virtual world was illuminated with a spotlight. FIG. 12 is a schematic diagram of the terminal device according to the sixth embodiment. As the movable display 1, a liquid crystal projector 18 having a projection unit 19 and a size that can be freely operated by a user by hand, and a screen (not shown) fixed in the real world are used. As the display position / orientation detection means 5, a magnetic sensor 12 installed in the liquid crystal projector 18 and a magnetism generator (not shown) fixed at one point in the real world are used. A viewpoint change button 14 is provided on the liquid crystal projector 18.

投影手段4における投影対象領域は、視点同側領域,視点反対側領域及び投影面自体のすべての領域とする。視点投影面決定手段3においては、スクリーンの位置に基づいて液晶プロジェクタ18からの画像が投影される位置及び向きを算出し、その算出結果と等しくなるように投影面の位置及び向きを決定する。   The projection target areas in the projection unit 4 are all the areas of the viewpoint same side area, the viewpoint opposite side area, and the projection plane itself. The viewpoint projection plane determining means 3 calculates the position and orientation at which the image from the liquid crystal projector 18 is projected based on the screen position, and determines the position and orientation of the projection plane to be equal to the calculation result.

そして、視点投影面決定手段3において、視点変更ボタン14が押されていない場合には、視点の位置を一定に保つ。この場合の一定な視点の位置は、端末装置の使用開始時には液晶プロジェクタ18の真上の所定値離れた位置とし、そうでないときには最後に視点変更ボタン14が離された時の視点の位置とする。ユーザは、視点変更ボタン14を離した状態で、自分の視点を動かさないようにしながら、注意を向けようとする部分を照らすように液晶プロジェクタ18を操作することにより、その部分の仮想世界を覗き穴を通して見回すことを模擬できる。   Then, in the viewpoint projection plane determination means 3, when the viewpoint change button 14 is not pressed, the viewpoint position is kept constant. In this case, the fixed viewpoint position is set to a position that is a predetermined distance above the liquid crystal projector 18 at the start of use of the terminal device, and otherwise to the position of the viewpoint when the viewpoint change button 14 is finally released. . With the viewpoint change button 14 released, the user operates the liquid crystal projector 18 so as to illuminate the part to which attention is to be directed while keeping his viewpoint unchanged. You can simulate looking around through a hole.

一方、視点投影面決定手段3において、視点変更ボタン14が押されている場合には、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的な位置関係を一定に保つように設定する。ユーザは、視点変更ボタン14を押した状態で、液晶プロジェクタ18と自分の視点との相対的な位置関係を固定しながら、注意を向けようとする部分を照らすように液晶プロジェクタ18を操作することにより、その仮想世界の中で視点の位置を変更することができる。   On the other hand, in the viewpoint projection plane determination means 3, when the viewpoint change button 14 is pressed, the relative positional relationship between the viewpoint position and the projection plane position and orientation is set to be constant. The user operates the liquid crystal projector 18 so as to illuminate the part to which attention is directed while fixing the relative positional relationship between the liquid crystal projector 18 and his / her viewpoint while pressing the viewpoint change button 14. Thus, the position of the viewpoint can be changed in the virtual world.

仮想物体選択手段9においては、特定の仮想物体ではなく、常に仮想空間中のスポットライトが選択されている。仮想物体位置・向き決定手段10においては、スポットライトの位置と向きとを液晶プロジェクタ18の位置と向きとに一致させる。なお、照明状態は、仮想的スポットライトから光を当てているとする。   In the virtual object selection means 9, a spotlight in the virtual space is always selected instead of a specific virtual object. The virtual object position / orientation determining means 10 matches the position and orientation of the spotlight with the position and orientation of the liquid crystal projector 18. In the illumination state, light is applied from a virtual spotlight.

(実施の形態7)
次に、ユーザヘの画像呈示の応用例を示す。画像提供側が画像のストーリに合わせて可動式ディスプレイ1を動かすことにより、画像受容側(ユーザ)の視点の位置及び視線の方向を最適なものに誘導できる。
(Embodiment 7)
Next, application examples of image presentation to the user will be shown. By moving the movable display 1 according to the story of the image on the image providing side, the position of the viewpoint and the direction of the line of sight on the image receiving side (user) can be guided to an optimum one.

ディスプレイ位置・向き制御手段6としては、各関節の角度がモータにより制御可能なアーム装置を用いる。視点投影面決定手段3においては、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的な位置関係を一定に保つ。ユーザは、画像を受容する際に、可動式ディスプレイ1の正面の一定値離れた位置に自分の視点を持っていくことにより、視点位置及び視線方向をその画像にとって最適なものにすることができる。   As the display position / orientation control means 6, an arm device is used in which the angle of each joint can be controlled by a motor. The viewpoint projection plane determining means 3 keeps the relative positional relationship between the viewpoint position and the projection plane position and orientation constant. When the user accepts an image, the user can optimize the viewpoint position and the line-of-sight direction for the image by holding his / her viewpoint at a position that is a predetermined value away from the front of the movable display 1. .

(実施の形態8)
次に、エレベータを可動式乗物として用いた仮想的エレベータ景色の例について説明する。エレベータの壁に据え付けられた可動式ディスプレイ1に、エレベータの上下動に合わせて、世界各地の景色または幻想的な仮想世界の景色を呈示することにより、エレベータに乗ったユーザがこの景色を楽しむことができる。また、窓を設置することができないような超高層ビルの高速エレベータにおいても、可動式ディスプレイ1に呈示される景色の変化から、エレベータの速度を実感することができる。
(Embodiment 8)
Next, an example of a virtual elevator scene using the elevator as a movable vehicle will be described. Users on the elevator can enjoy the scenery by presenting the scenery of various parts of the world or a fantastic virtual world according to the vertical movement of the elevator on the movable display 1 installed on the wall of the elevator. Can do. Further, even in a high-speed elevator of a skyscraper in which windows cannot be installed, the speed of the elevator can be realized from the change in the scenery presented on the movable display 1.

視点投影面決定手段3において必要となる可動式ディスプレイ1の向き及び位置の情報は、ディスプレイ位置・向き検出手段5としての加速度計によってエレベータの加速度を計測して算出するか、案内役がエレベータの運行に合わせてディスプレイ位置・向き設定手段7としての入力装置により直接入力するか、またはディスプレイ位置・向き制御手段6としてのエレベータの駆動系におけるエレベータの制御信号を用いることになる。視点投影面決定手段3において、視点の位置は可動式ディスプレイ1の正面から適当な距離だけ離れた点に設定し、投影面の位置及び向きは可動式ディスプレイ1の位置及び向きに一致させる。   Information on the direction and position of the movable display 1 required in the viewpoint projection plane determining means 3 is calculated by measuring the acceleration of the elevator with an accelerometer as the display position / orientation detecting means 5, or the guide role of the elevator is Depending on the operation, it is directly input by an input device as the display position / orientation setting means 7 or an elevator control signal in the elevator drive system as the display position / orientation control means 6 is used. In the viewpoint projection plane determining means 3, the position of the viewpoint is set to a point separated from the front of the movable display 1 by an appropriate distance, and the position and orientation of the projection plane are made to coincide with the position and orientation of the movable display 1.

また、上述したようなエレベータでの仮想的な景色の呈示例と同様に、遊園地の乗物または電車の壁に可動式ディスプレイ1を配置し、その乗物の動きに合わせて景色の画像を呈示することにより、その乗物が仮想世界の中を動いているように感じさせることも可能である。   Further, similar to the example of the virtual landscape presentation in the elevator as described above, the movable display 1 is arranged on the amusement park vehicle or the train wall, and the landscape image is presented in accordance with the movement of the vehicle. It is possible to make the vehicle feel as if it is moving in a virtual world.

(実施の形態9)
次に、新聞ブラウジング端末の例を示す。システム構成は、実施の形態1に示した小型バーチャルリアリティ端末の構成に、時々刻々の視点の位置と投影面の位置及び向きとを保存する機能を追加したものである。これらの情報は、視点投影面決定手段3の内部メモリに格納される。
(Embodiment 9)
Next, an example of a newspaper browsing terminal is shown. The system configuration is obtained by adding the function of saving the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane every moment to the configuration of the small virtual reality terminal shown in the first embodiment. These pieces of information are stored in the internal memory of the viewpoint projection plane determination unit 3.

仮想的3次元世界内に、見出し,要約,本文の順に文字が小さくなるように各記事が配置された仮想的新聞紙が掲示されているものとする。ユーザは、この新聞ブラウジング端末を通して仮想的新聞紙を覗き見る。ユーザが液晶ディスプレイ11を移動させることにより、投影面を新聞紙から離し視点を近づけて広い範囲を覗けば、見出し,要約を拾い読みすることができ、投影面を視点から離し新聞紙に近づけて狭い範囲を覗けば、本文の文字を高解像度で読むことができる。   It is assumed that a virtual newspaper in which each article is arranged so that the characters become smaller in the order of a headline, a summary, and a body text is displayed in the virtual three-dimensional world. The user peeks at the virtual newspaper through the newspaper browsing terminal. By moving the liquid crystal display 11, the user can browse the headlines and summaries if the projection plane is separated from the newspaper and the viewpoint is close, and the headline and summary are read. If you look in, you can read the text in high resolution.

ブラウジング実行中に保存される視点の位置と投影面の位置及び向きとの軌跡は、ユーザが仮想世界の中でどこに注意を向けようとしたかを記録した履歴を表す。この軌跡と仮想世界の中の新聞紙の各記事の配置とを照合することにより、ユーザが各記事をどのレベルまでどのくらいの時間をかけて読んだかを算出することができる。この値をもとにして、ユーザが各記事に対してどれだけ関心を持ったかを定量的に推定し、関心値として各記事と対応付けて保存する。そして、この関心値を利用することにより、関心が高い記事を選んで詳細な解説を表示させたり、関心が高い分野の記事だけを検索することなどが可能となる。   The trajectory of the viewpoint position and the position and orientation of the projection plane saved during browsing execution represents a history of recording where the user tried to pay attention in the virtual world. By comparing this trajectory with the placement of each newspaper article in the virtual world, it is possible to calculate to what level and how much time the user has read each article. Based on this value, the user's interest in each article is quantitatively estimated, and the interest value is stored in association with each article. By using this interest value, it is possible to select an article with high interest and display a detailed explanation, or to search only articles in a field with high interest.

(実施の形態10)
次に、両眼立体視機能付きバーチャルリアリティ端末の例を示す。実施の形態1に示したバーチャルリアリティ端末の構成に、液晶シャッタ方式またはアナグリフ方式等の二眼式立体映像呈示手法を追加したものである。
(Embodiment 10)
Next, an example of a virtual reality terminal with a binocular stereoscopic function will be described. A binocular stereoscopic video presentation method such as a liquid crystal shutter method or an anaglyph method is added to the configuration of the virtual reality terminal shown in the first embodiment.

視点投影面決定手段3は、右目用と左目用との2つの視点の位置を格納するための内部メモリを有する。右目と左目とのそれぞれについて、実施の形態1と同様にして時々刻々の視点の位置を決定し、それぞれの視点の位置から眺めた仮想世界を投影面に投影し、得られた2枚の画像を可動式ディスプレイ1にステレオ画像として呈示する。ユーザは、その2つの視点の位置に自分の両眼を持っていくように頭部を動かしながらこの端末を利用する。端末使用開始時の視点の位置は、可動式ディスプレイ1の正面の所定値離れた位置から可動式ディスプレイ1の上下の辺に平行な直線に沿って左右にそれぞれ一定値離れた位置とする。なお、左右の視点間の距離はユーザ自身の左右の目の間の距離と一致するよう調節する必要がある。   The viewpoint projection plane determination means 3 has an internal memory for storing the positions of two viewpoints for the right eye and for the left eye. For each of the right eye and the left eye, the position of the viewpoint is determined every moment in the same manner as in the first embodiment, and the virtual world viewed from the position of each viewpoint is projected onto the projection plane, and two images obtained Is presented as a stereo image on the movable display 1. The user uses this terminal while moving his / her head to bring his / her eyes to the positions of the two viewpoints. The position of the viewpoint when the terminal starts to be used is a position that is a certain distance away from the position that is a predetermined value away from the front of the movable display 1 along the straight line parallel to the upper and lower sides of the movable display 1. It should be noted that the distance between the left and right viewpoints needs to be adjusted to match the distance between the user's own left and right eyes.

このような両眼立体視機能付きバーチャルリアリティ端末を用いると、運動視差と両眼立体視との相乗効果によって、仮想世界中の物体の立体感が更に向上することが期待される。   When such a virtual reality terminal with a binocular stereoscopic function is used, it is expected that the stereoscopic effect of objects in the virtual world will be further improved by a synergistic effect of motion parallax and binocular stereoscopic vision.

本発明の画像呈示装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the image presentation apparatus of this invention. 投影手段の投影概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the projection concept of a projection means. 本発明の他の画像呈示装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the other image presentation apparatus of this invention. 本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the further another image presentation apparatus of this invention. 本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the further another image presentation apparatus of this invention. 本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the further another image presentation apparatus of this invention. 本発明の更に他の画像呈示装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the further another image presentation apparatus of this invention. 本発明による小型のバーチャルリアリティ端末の正面図である。It is a front view of the small virtual reality terminal by this invention. 本発明におけるユーザの操作手順の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the user's operation procedure in this invention. 物体の切断面の呈示例を示す図である。It is a figure which shows the example of presentation of the cut surface of an object. 本発明による回転限定型の端末装置の模式図である。It is a schematic diagram of a rotation limited type terminal device according to the present invention. 本発明による仮想的スポットライト型の端末装置の模式図である。It is a schematic diagram of a virtual spotlight type terminal device according to the present invention. 本発明の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 可動式ディスプレイ
2 3次元記憶手段
3 視点投影面決定手段
4 投影手段
5 ディスプレイ位置・向き検出手段
6 ディスプレイ位置・向き制御手段
7 ディスプレイ位置・向き設定手段
8 可動式乗物
9 仮想物体選択手段
10 仮想物体位置・向き決定手段
11 液晶ディスプレイ
12 磁気センサ
13 磁気発生部
14 視点変更ボタン
15 物体操作ボタン
16a, 16b 回転角検知器
17a, 17b モータ
18 液晶プロジェクタ
19 投影部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable display 2 3D memory | storage means 3 View point projection surface determination means 4 Projection means 5 Display position / orientation detection means 6 Display position / orientation control means 7 Display position / orientation setting means 8 Movable vehicle 9 Virtual object selection means
10 Virtual object position / orientation determination means
11 LCD display
12 Magnetic sensor
13 Magnetic generator
14 Viewpoint change button
15 Object operation button
16a, 16b Rotation angle detector
17a, 17b motor
18 LCD projector
19 Projector

Claims (7)

3次元画像を2次元平面に投影した2次元画像を呈示する画像呈示装置において、3次元画像を記憶する記憶手段と、ユーザが手に持つかまたは支持体に支持されている位置及び向きが可変であるディスプレイと、前記記憶手段に記憶されている3次元画像を2次元平面に投影する投影手段と、前記ディスプレイの位置及び向きに応じて、前記投影手段での投影時における視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定する決定手段とを備え、該決定手段で決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに基づいて前記投影手段で3次元画像を投影して得られる2次元画像を前記ディスプレイに表示するように構成しており、前記決定手段は、視点の位置を一定に保つように、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする画像呈示装置。   In an image presentation apparatus that presents a two-dimensional image obtained by projecting a three-dimensional image onto a two-dimensional plane, the storage means for storing the three-dimensional image, and the position and orientation held by the user or supported by the support are variable. A projection unit that projects a three-dimensional image stored in the storage unit onto a two-dimensional plane, and a viewpoint position and projection at the time of projection by the projection unit according to the position and orientation of the display 2 which is obtained by projecting a three-dimensional image by the projecting means based on the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane determined by the determining means. The dimensional image is configured to be displayed on the display, and the determination unit is configured to determine the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane so as to keep the position of the viewpoint constant. Image displaying apparatus according to claim and. 前記決定手段は、視点の位置と投影面の位置及び向きとの相対的位置関係を一定に保つように、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする請求項1記載の画像呈示装置。   The determining means is configured to determine the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane so that the relative positional relationship between the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane is kept constant. The image presentation apparatus according to claim 1. 前記ディスプレイの位置及び向きを検出する検出手段を備え、前記決定手段は、該検出手段での検出結果に応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の画像呈示装置。   A detection unit configured to detect the position and orientation of the display, wherein the determination unit is configured to determine the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection surface according to a detection result of the detection unit; The image display device according to claim 1, wherein the image display device is an image display device. 前記ディスプレイの位置及び向きを制御する制御手段を備え、前記決定手段は、該制御手段の前記ディスプレイに対する制御信号に応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の画像呈示装置。   Control means for controlling the position and orientation of the display is provided, and the determining means is configured to determine the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection surface in accordance with a control signal for the display of the control means. The image presenting apparatus according to claim 1, wherein the image presenting apparatus is an image presenting apparatus. 前記ディスプレイの位置及び向きを設定する設定手段を備え、前記決定手段は、該設定手段にて設定された前記ディスプレイの位置及び向きに応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の画像呈示装置。   Setting means for setting the position and orientation of the display; and the determining means determines the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane according to the position and orientation of the display set by the setting means. The image presenting apparatus according to claim 1, wherein the image presenting apparatus is configured as described above. 前記ディスプレイを搭載する可動式乗物を備え、前記決定手段は、前記ディスプレイの位置及び向きと前記可動式乗物の位置及び向きとに応じて、視点の位置と投影面の位置及び向きとを決定するように構成したことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の画像呈示装置。   A movable vehicle on which the display is mounted is provided, and the determining means determines the position of the viewpoint and the position and orientation of the projection plane according to the position and orientation of the display and the position and orientation of the movable vehicle. The image presenting apparatus according to claim 1, wherein the image presenting apparatus is configured as described above. 前記3次元画像には、位置及び向きを有する複数の物体が存在し、前記物体のうちの1つの物体を選択する選択手段と、該選択手段で選択された物体の位置及び向きを、前記決定手段にて決定された視点の位置と投影面の位置及び向きとに応じて決定する手段とを備えることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の画像呈示装置。   The three-dimensional image includes a plurality of objects having positions and orientations, and a selection unit that selects one of the objects, and the position and orientation of the object selected by the selection unit are determined. The image presentation apparatus according to claim 1, further comprising: a unit that determines the position of the viewpoint determined by the unit and the position and orientation of the projection plane.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103083909A (en) * 2013-01-31 2013-05-08 廖明忠 Jumping processing method of simulating gravity ball game device and the simulating gravity ball game device

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2447060B (en) * 2007-03-01 2009-08-05 Magiqads Sdn Bhd Method of creation of a virtual three dimensional image to enable its reproduction on planar substrates
JP4979474B2 (en) * 2007-06-07 2012-07-18 株式会社タイトー Monitor-linked operation device
JP2009146140A (en) * 2007-12-13 2009-07-02 Ponos Corp Three-dimensional image display device
JP2010072477A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Toshiba Tec Corp Image display apparatus, image display method, and program
US8913009B2 (en) 2010-02-03 2014-12-16 Nintendo Co., Ltd. Spatially-correlated multi-display human-machine interface
JP5988549B2 (en) * 2010-08-20 2016-09-07 任天堂株式会社 POSITION CALCULATION SYSTEM, POSITION CALCULATION DEVICE, POSITION CALCULATION PROGRAM, AND POSITION CALCULATION METHOD
US10150033B2 (en) 2010-08-20 2018-12-11 Nintendo Co., Ltd. Position calculation system, position calculation device, storage medium storing position calculation program, and position calculation method
KR102294193B1 (en) 2014-07-16 2021-08-26 삼성전자주식회사 Apparatus and method for supporting computer aided diagonosis based on probe speed
DE112015004764T5 (en) * 2014-10-20 2017-10-19 Google Inc. CONTINUOUS PRESIDENTIAL AREA
JP2016118911A (en) * 2014-12-19 2016-06-30 サンデンホールディングス株式会社 Automatic dispenser
JP6859999B2 (en) 2016-02-23 2021-04-14 ソニー株式会社 Remote control devices, remote control methods, remote control systems, and programs
CN110968193B (en) * 2019-11-28 2022-12-13 王嘉蔓 Interactive three-dimensional display equipment of AR
JP7404139B2 (en) 2020-04-07 2023-12-25 シャープ株式会社 Display control system, display control method, and display control program

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103083909A (en) * 2013-01-31 2013-05-08 廖明忠 Jumping processing method of simulating gravity ball game device and the simulating gravity ball game device

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