JPH08289227A - Virtual environment display device - Google Patents

Virtual environment display device

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JPH08289227A
JPH08289227A JP7115117A JP11511795A JPH08289227A JP H08289227 A JPH08289227 A JP H08289227A JP 7115117 A JP7115117 A JP 7115117A JP 11511795 A JP11511795 A JP 11511795A JP H08289227 A JPH08289227 A JP H08289227A
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JP
Japan
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display device
virtual environment
image
head
visual display
Prior art date
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Application number
JP7115117A
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Japanese (ja)
Inventor
Ken Hirokawa
謙 廣川
Aogu Takeda
仰 竹田
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Individual
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Publication date
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Publication of JPH08289227A publication Critical patent/JPH08289227A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide an inexpensive head mounted visual display device with which any feeling of restriction is not received. CONSTITUTION: A computer 2 for control generates the signal of a three- dimensional image from any arbitrary software package to a computer 1 for VR image signal generation based on signals from a gyro sensor inside a head mounted visual display device 4, gyro sensor inside space joy stick 5, pressure detection part, position/torque detection part inside a training machine 6 and optical card recording and reproducing device 3 and the operation of an operating part provided at the computer 2 for control. The direction of a glance for generating the three-dimensional image is decided by information showing an attitude from the gyro sensor inside the head mounted visual display device 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は頭部装着式視覚表示装置
を用いた仮想環境表示装置に係わり、特に、仮想環境を
現す画像の視線方向を示す信号または仮想の手の位置お
よび姿勢を示す信号の実現手段に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a virtual environment display device using a head-mounted visual display device, and more particularly to a signal indicating the line-of-sight direction of an image representing the virtual environment or the position and posture of a virtual hand. It relates to a means for realizing a signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】頭部装着式視覚表示装置に3次元映像を
表示して仮想環境を与えるシュミレーションシステムと
していわゆるバーチャルリアリティの手法が開発されて
いる。例えば、車や航空機の操縦の訓練用のシステムで
は、体験者のハンドル等の操作により仮想環境を変化さ
せるものが公知である。
2. Description of the Related Art A so-called virtual reality method has been developed as a simulation system for displaying a three-dimensional image on a head-mounted visual display device to give a virtual environment. For example, as a training system for driving a car or an aircraft, it is known that a virtual environment is changed by an operation of a steering wheel or the like by an experienced person.

【0003】バーチャルリアリティにおいて、3次元映
像は頭部装着式視覚表示装置に写し出される。頭部装着
式視覚表示装置はHMDと称されているが、その基本構
造の例を図6に示す。図に示すホディには両眼と対応す
る位置に凸レンズが配置される。左右の凸レンズの後方
に夫々左眼用および右眼用の液晶パネル(LCD)が配
置され、その後方にカバーが取付けられる。このような
HMDを頭部に装着し両眼に左右の視差のあるLCDの
像が拡大して見える。左右の視差があるため立体像を見
ることができる。
In virtual reality, a three-dimensional image is displayed on a head-mounted visual display device. The head-mounted visual display device is called an HMD, and an example of its basic structure is shown in FIG. A convex lens is arranged at a position corresponding to both eyes in the body shown in the figure. Left and right eye liquid crystal panels (LCDs) are arranged behind the left and right convex lenses, respectively, and a cover is attached behind them. When such an HMD is mounted on the head, an image on the LCD with left and right parallax can be seen enlarged in both eyes. You can see a stereoscopic image because of the left and right parallax.

【0004】LCDの像はコンピュータグラフイックに
より作られる。すなわち、ワールド座標上に設定した背
景物体を右眼および左眼の視点から任意の視線方向で見
た右眼用および左眼用の画像が算出されて、夫々左眼用
および右眼用のLCDに写し出される。このように、仮
想環境の画像を作るためには視線方向を決める必要があ
る。従来、頭の動きに応じて仮想世界が見渡せるよう
に、HMDを外部からリンクにより吊り下げ、リンクに
回動角を検出するポテンショメータ等のセンサを取付
け、センサの信号により視線方向を決めていた。
The image on the LCD is created by a computer graphic. That is, an image for the right eye and an image for the left eye in which the background object set on the world coordinates is viewed from the viewpoints of the right eye and the left eye in arbitrary line-of-sight directions is calculated, and the LCD for the left eye and the LCD for the right eye are respectively calculated. Projected on. Thus, it is necessary to determine the line-of-sight direction in order to create an image of the virtual environment. Conventionally, the HMD is hung from the outside by a link so that the virtual world can be viewed according to the movement of the head, a sensor such as a potentiometer for detecting a rotation angle is attached to the link, and the line-of-sight direction is determined by the signal of the sensor.

【0005】また、仮想環境の画像に仮想の手の像を現
すためには、手が把持した物体の位置および姿勢を示す
信号が必要となるが、そのために従来はリンクが用いら
れていた。
Further, in order to show an image of a virtual hand in the image of the virtual environment, a signal indicating the position and orientation of the object held by the hand is required, and for that purpose, a link has been conventionally used.

【0006】このように、リンクによりHMDや手が把
持した物体を支持すると、頭や手を動かすときに違和感
が付きまとう。この違和感をなくすために、磁気誘導を
利用した非接触空間位置センサとしてポヒマスセンサ
(Polhemus sensor)があるが非常に高価である。
[0006] In this way, if the HMD or the object gripped by the hand is supported by the link, a sense of discomfort is felt when the head or the hand is moved. In order to eliminate this discomfort, there is a Polhemus sensor as a non-contact spatial position sensor using magnetic induction, but it is very expensive.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであり、その目的はバーチ
ャルリアリティにおける頭や手の位置.姿勢情報を得る
ためのセンサとして、拘束感を与えることがなく、しか
も、安価な手段を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to determine the position of the head and hands in virtual reality. As a sensor for obtaining posture information, it is an object to provide an inexpensive means that does not give a feeling of restraint.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の仮想環境表示装
置は、仮想環境を与える頭部装着式視覚表示装置と、画
像信号を生成して前記頭部装着式視覚表示装置に出力す
る画像信号生成装置とを備えた仮想環境表示装置におい
て、前記頭部装着式視覚表示装置にジャイロセンサを取
付け前記ジャイロセンサからの姿勢を示す信号に応じて
仮想環境画像の視線方向が決められ、画像信号が生成さ
れるように構成したものである。
A virtual environment display device of the present invention is a head-mounted visual display device for providing a virtual environment, and an image signal for generating an image signal and outputting the image signal to the head-mounted visual display device. In a virtual environment display device including a generation device, a line-of-sight direction of a virtual environment image is determined according to a signal indicating a posture from the gyro sensor by attaching a gyro sensor to the head-mounted visual display device, and the image signal is It is configured to be generated.

【0009】さらに、本発明の仮想環境表示装置は、仮
想環境を与える頭部装着式視覚表示装置と、画像信号を
生成して前記頭部装着式視覚表示装置に出力する画像信
号生成装置とを備えた仮想環境表示装置において、前記
頭部装着式視覚表示装置にジャイロセンサを取付け前記
ジャイロセンサからの位置および姿勢を示す信号に応じ
て仮想環境画像の視点位置および視線方向が決められ、
その視点位置および視線方向に基づき画像信号が生成さ
れるように構成したものである。
Further, the virtual environment display device of the present invention comprises a head-mounted visual display device for providing a virtual environment and an image signal generation device for generating an image signal and outputting the image signal to the head-mounted visual display device. In the provided virtual environment display device, the viewpoint position and line-of-sight direction of the virtual environment image are determined according to a signal indicating the position and orientation from the gyro sensor by attaching a gyro sensor to the head-mounted visual display device,
The image signal is generated based on the viewpoint position and the line-of-sight direction.

【0010】さらに、本発明の仮想環境表示装置は、仮
想環境を与える頭部装着式視覚表示装置と、画像信号を
生成して前記頭部装着式視覚表示装置に出力する画像信
号生成装置と、仮想の手の像を前記仮想環境に加えるた
めのスペースジョイスティックとを備えた仮想環境表示
装置において、前記スペースジョイスティックにジャイ
ロセンサを取付け前記ジャイロセンサからの位置および
姿勢を示す信号に応じて前記仮想の手の像の位置および
姿勢が変化するように構成したものである。
Further, the virtual environment display device of the present invention includes a head-mounted visual display device for providing a virtual environment, and an image signal generation device for generating an image signal and outputting the image signal to the head-mounted visual display device. In a virtual environment display device including a space joystick for adding an image of a virtual hand to the virtual environment, a gyro sensor is attached to the space joystick, and the virtual joystick is responsive to a signal indicating a position and a posture from the gyro sensor. The configuration is such that the position and posture of the image of the hand change.

【0011】[0011]

【作用】ジャイロセンサのコマは高速で回転し、互いに
垂直な軸の回りに傾きうる金属環の内側に支えられてい
るので、本体が傾いてもコマの姿勢は不変である。従っ
て、コマと本体との相対的な傾きから、固定座標に対す
る本体の3軸回りの回動角が検出される。一方、本体に
固定された3軸方向の加速度は加速度計で検出できる。
Since the top of the gyro sensor rotates at a high speed and is supported inside the metal ring which can be tilted about mutually perpendicular axes, the attitude of the top remains unchanged even when the main body is tilted. Therefore, the rotation angle of the main body around the three axes with respect to the fixed coordinates is detected from the relative inclination between the top and the main body. On the other hand, the acceleration in the three axial directions fixed to the main body can be detected by the accelerometer.

【0012】このように検出された加速度と本体の3軸
回りの回動角から固定座標に対する本体の加速度が算出
される。固定座標に対する加速度を2回積分することに
より固定座標上の本体の位置が算出される。
The acceleration of the main body with respect to the fixed coordinates is calculated from the acceleration thus detected and the rotation angle of the main body around the three axes. The position of the main body on the fixed coordinates is calculated by integrating the acceleration with respect to the fixed coordinates twice.

【0013】頭部装着式視覚表示装置に取付けたジャイ
ロセンサからの回動角を示す信号により仮想環境画像の
視線方向を決めることにより、頭の動きに応じて仮想世
界が見渡せようになる。また、ジャイロセンサからの位
置を示す信号により仮想環境画像の視線位置を決めるこ
とにより、仮想世界の中を進む感覚が得られる。
By determining the line-of-sight direction of the virtual environment image from the signal indicating the rotation angle from the gyro sensor attached to the head-mounted visual display device, the virtual world can be overlooked according to the movement of the head. Further, by determining the line-of-sight position of the virtual environment image based on the signal indicating the position from the gyro sensor, it is possible to obtain the sensation of traveling in the virtual world.

【0014】同様にして、スペースジョイスティックに
ジャイロセンサを取付けて、その位置を示す信号により
仮想の手の像の位置を決め、回動角を示す信号により姿
勢を決めることにより、仮想世界の中で手を自由に動か
すことができる。ジャイロセンサはリンクで支持する必
要がないので、頭や手が拘束された感じを受けない。
Similarly, a gyro sensor is attached to the space joystick, the position of the virtual hand image is determined by the signal indicating the position, and the posture is determined by the signal indicating the rotation angle. You can move your hands freely. Since the gyro sensor does not need to be supported by a link, it does not feel that the head or hand is restrained.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の実施例である仮想環境表示装置を
用いた脳機能障害者に対するリハビリテーションおよび
診断装置を示すブロック図である。図に示す1はVR画
像信号生成用コンピュータであり、内部のハードディス
クに複数のソフトウエア・パッケージを記憶している。
2はVR画像信号生成用コンピュータ1、光カード記録
再生装置3、スペースジョイスティック5、スペースジ
ョイスティック5内のジャイロセンサおよび訓練機6を
制御する制御用コンピュータである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a rehabilitation and diagnosis apparatus for a person with cerebral dysfunction using a virtual environment display apparatus according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 shown in the figure is a computer for generating a VR image signal, which stores a plurality of software packages in an internal hard disk.
Reference numeral 2 denotes a control computer for controlling the VR image signal generating computer 1, the optical card recording / reproducing device 3, the space joystick 5, the gyro sensor in the space joystick 5, and the training machine 6.

【0016】制御用コンピュータ2はRS−232Cケ
ーブル8でVR画像信号生成用コンピュータ1に接続さ
れている。そして、制御用コンピュータ2は頭部装着式
視覚表示装置4内のジャイロセンサ、スペースジョイス
ティック5内のジャイロセンサおよび圧力検出部、訓練
機6内の位置・トルク検出部、光カード記録再生装置3
からの信号および制御用コンピュータ2が備えた操作部
の操作に基づいてVR画像信号生成用コンピュータ1に
任意のソフトウエア・パッケージから立体画像の信号を
生成させ、また3次元音声信号を生成させる。その立体
画像が頭部装着式視覚表示装置4のディスプレイに表示
され、また、3次元音声信号でヘッドホンが駆動され
る。
The control computer 2 is connected to the VR image signal generation computer 1 by an RS-232C cable 8. Then, the control computer 2 has a gyro sensor in the head-mounted visual display device 4, a gyro sensor and a pressure detection unit in the space joystick 5, a position / torque detection unit in the training machine 6, and an optical card recording / reproducing device 3.
The VR image signal generation computer 1 is caused to generate a stereoscopic image signal from an arbitrary software package based on the signal from the above and the operation part of the control computer 2 and to generate a three-dimensional audio signal. The stereoscopic image is displayed on the display of the head-mounted visual display device 4, and the headphones are driven by the three-dimensional audio signal.

【0017】ソフトウエア・パッケージのデータにはワ
ールド座標上に背景物体が設定されており、任意の視点
および視線の方向を与えることにより右眼用および左眼
用の背景画像が算出される。また、背景画像に重畳させ
る仮想の腕等の画像データも有しており、画像データの
像はスペースジョイスティック5内のジャイロセンサの
位置および姿勢を示す信号により背景画像上の任意の位
置に任意の姿勢で写し出される。
A background object is set on the world coordinates in the data of the software package, and the background images for the right eye and the left eye are calculated by giving an arbitrary viewpoint and the direction of the line of sight. Further, it also has image data of a virtual arm or the like to be superimposed on the background image, and the image of the image data is an arbitrary image at an arbitrary position on the background image by a signal indicating the position and orientation of the gyro sensor in the space joystick 5. It is projected in a posture.

【0018】頭部装着式視覚表示装置4は立体画像表示
用ディスプレイ、ヘッドホンおよびジャイロセンサを備
えている。VR画像信号生成用コンピュータ1から出力
される画像のRGB信号はピンケーブル12によりスキ
ャンコンバータ14に送られ、スキャンコンバータ14
で頭部装着式視覚表示装置4のディスプレイ用の画像信
号(コンポジット信号)に変換される。その画像信号は
接続器13を介して頭部装着式視覚表示装置4のディス
プレイに入力される。
The head-mounted visual display device 4 includes a display for displaying a stereoscopic image, headphones and a gyro sensor. The RGB signal of the image output from the computer 1 for generating the VR image signal is sent to the scan converter 14 by the pin cable 12, and the scan converter 14
Is converted into an image signal (composite signal) for display of the head-mounted visual display device 4. The image signal is input to the display of the head-mounted visual display device 4 via the connector 13.

【0019】VR画像信号生成用コンピュータ1から出
力される3次元音声信号はピンケーブル11および接続
器13を介して頭部装着式視覚表示装置4のヘッドホン
に入力される。頭部装着式視覚表示装置4内のジャイロ
センサの姿勢を示す信号(3軸回りの回動角を示す信
号)はデコーダ15によりRS−232Cの信号に変換
され、RS−232Cケーブル9を介して制御用コンピ
ュータ2に入力される。
The three-dimensional audio signal output from the VR image signal generating computer 1 is input to the headphones of the head-mounted visual display device 4 via the pin cable 11 and the connector 13. A signal indicating the posture of the gyro sensor in the head-mounted visual display device 4 (a signal indicating a rotation angle around three axes) is converted into an RS-232C signal by the decoder 15 and is transmitted via the RS-232C cable 9. It is input to the control computer 2.

【0020】スペースジョイスティック5は圧力検出部
とジャイロセンサを備えており、圧力検出部から出力さ
れる手の握り具合を示す信号およびジャイロセンサから
の位置・姿勢を示す信号(XYZ軸方向の位置および3
軸回りの回動角を示す信号)はデコーダ兼コンバータ1
6によりRS−232Cの信号に変換され、RS−23
2Cケーブル9を介して制御用コンピュータ2に入力さ
れる。
The space joystick 5 is provided with a pressure detection unit and a gyro sensor, and a signal output from the pressure detection unit indicating the grip of the hand and a signal indicating the position / posture from the gyro sensor (position in the XYZ axis directions and Three
The signal indicating the rotation angle around the axis is the decoder / converter 1
6 converted to RS-232C signal, RS-23
It is input to the control computer 2 via the 2C cable 9.

【0021】訓練機6の構造は図2に詳しく示されてい
る。すなわち、ACサーボモータ61は減速機62、駆
動ベルト63,63…、トルクリミッタ70を介して出
力軸64を回転駆動し、または出力軸64により駆動さ
れる。出力軸64にはクランク65およびペダル66が
取付けられている。出力軸の回転角度は回転用ポテンシ
オメータ67により検出され、また、トルクはトルク用
ポテンシオメータ69を有するトルク検出部68で検出
される。また、非常停止ボタン71が訓練機6に設けら
れている。
The structure of the training machine 6 is shown in detail in FIG. That is, the AC servomotor 61 rotationally drives the output shaft 64 via the speed reducer 62, the drive belts 63, 63, ..., The torque limiter 70, or is driven by the output shaft 64. A crank 65 and a pedal 66 are attached to the output shaft 64. The rotation angle of the output shaft is detected by the rotation potentiometer 67, and the torque is detected by the torque detection unit 68 having the torque potentiometer 69. Further, the emergency stop button 71 is provided on the training machine 6.

【0022】図1に示すように、訓練機6はパラレルケ
ーブル17により制御用コンピュータ2と接続されてい
るが、訓練機6と制御用コンピュータ2との間での信号
の入出力関係は図2に詳しく示されている。すなわち、
制御用コンピュータ2内のD/Aコンバータ(D/A)
から出力されるアナログ信号に基づいてモータドライバ
はACサーボモータ61に電流を供給する。トルク検出
部68からの信号はトルク検出変換部でコンピュータの
入力信号に変換され制御用コンピュータ2内のA/Dコ
ンバータ(A/D)に入力される。また、回転用ポテン
シオメータ67からの信号は位置検出変換部でコンピュ
ータの入力信号に変換され制御用コンピュータ2内のA
/Dコンバータ(A/D)に入力される。さらに、非常
停止ボタン71からの信号は制御用コンピュータ2内の
インターフェース(P I/O)に入力される。
As shown in FIG. 1, the training machine 6 is connected to the control computer 2 by a parallel cable 17, and the input / output relationship of signals between the training machine 6 and the control computer 2 is shown in FIG. Are detailed in. That is,
D / A converter (D / A) in control computer 2
The motor driver supplies current to the AC servomotor 61 based on the analog signal output from the AC servomotor 61. The signal from the torque detection unit 68 is converted into an input signal of the computer by the torque detection conversion unit and input to the A / D converter (A / D) in the control computer 2. Further, the signal from the rotary potentiometer 67 is converted into an input signal of the computer by the position detecting / converting unit, and the signal in the A in the controlling computer 2 is converted.
It is input to the / D converter (A / D). Further, the signal from the emergency stop button 71 is input to the interface (P I / O) in the control computer 2.

【0023】訓練機6は制御用コンピュータ2により制
御されて訓練動作するが、その訓練動作にはパッシブモ
ードとアクティブモードがある。パッシブモードでは設
定した速度で回転運動を行う。また、アクティブモード
では、入力トルクの下限を設定し、設定トルクを入力ト
ルクが越えた場合のみ、そのトルク差で回転を可変させ
ながら回転運動を行う。
The training machine 6 is controlled by the control computer 2 to perform a training operation. The training operation has a passive mode and an active mode. In passive mode, it makes rotational movement at the set speed. In the active mode, the lower limit of the input torque is set, and only when the input torque exceeds the set torque, the rotational movement is performed while the rotation is changed by the torque difference.

【0024】光カード記録再生装置3はSCS1ケーブ
ル7を介して制御用コンピュータ2と接続されており、
各患者が所持する光カードの記録内容を読取り、そのデ
ータを示す信号を制御用コンピュータ2に出力し、ま
た、制御用コンピュータ2から出力されるデータの信号
を光カードに記録する。
The optical card recording / reproducing apparatus 3 is connected to the control computer 2 via the SCS1 cable 7,
Each patient reads the recorded contents of the optical card, outputs a signal indicating the data to the control computer 2, and records the data signal output from the control computer 2 in the optical card.

【0025】光カードの記録内容には担当医の情報
(処方、訓練スケジュール)、患者自信の情報(氏
名、性別、年齢、病歴、血圧、体重、身長、顔写真
等)、機器設定値情報(訓練のモードやトルク等)、
訓練履歴情報、機器からの情報(患者の動作等の情
報)がある。
The recorded contents of the optical card include information on the doctor in charge (prescription, training schedule), information on patient confidence (name, sex, age, medical history, blood pressure, weight, height, facial photograph, etc.), device setting value information ( Training mode, torque etc.),
There are training history information and information from the device (information such as patient movements).

【0026】次に、上記リハビリテーションおよび診断
装置の作用を説明する。まず、光カードが光カード記録
再生装置に挿入されると、その記録情報が読取られ、制
御用コンピュータ2へ送られる。制御用コンピュータ2
は送られた情報により、ソフトウエア・パッケージ番号
をVR画像信号生成用コンピュータ1に送信する。する
と、VR画像信号生成用コンピュータ1はソフトウエア
・パッケージを選択して、選択完了信号を制御用コンピ
ュータ2へ送る。
Next, the operation of the rehabilitation and diagnosis device will be described. First, when the optical card is inserted into the optical card recording / reproducing apparatus, the recorded information is read and sent to the control computer 2. Control computer 2
Sends the software package number to the VR image signal generating computer 1 according to the sent information. Then, the VR image signal generation computer 1 selects a software package and sends a selection completion signal to the control computer 2.

【0027】次に、制御用コンピュータ2はVR画像信
号生成用コンピュータ1へ初期化要求信号を送る。それ
に応答してVR画像信号生成用コンピュータ1が了解信
号を送ると、制御用コンピュータ2は頭部装着式視覚表
示装置4およびスペースジョイスティク5からの位置、
姿勢、および握りの強さの情報を得て、その情報を初期
化情報としてVR画像信号生成用コンピュータ1へ送
る。
Next, the control computer 2 sends an initialization request signal to the VR image signal generation computer 1. In response to this, when the VR image signal generating computer 1 sends an acknowledge signal, the controlling computer 2 receives the position from the head-mounted visual display device 4 and the space joystick 5,
Information on the posture and the strength of grip is obtained, and the information is sent to the VR image signal generating computer 1 as initialization information.

【0028】VR画像信号生成用コンピュータ1がその
初期化情報により初期化を終了させると、初期化完了信
号が制御用コンピュータ2へ送られる。そして、制御用
コンピュータ2は訓練スタートボタンが押されるのを待
つ。スタートボタンが押されると、制御用コンピュータ
2は仮想環境の画像信号生成の開始を要求する信号をV
R画像信号生成用コンピュータ1へ送る。そして、VR
画像信号生成用コンピュータ1は仮想環境の画像を頭部
装着式視覚表示装置4に表示させ始める。
When the VR image signal generation computer 1 finishes the initialization by the initialization information, the initialization completion signal is sent to the control computer 2. Then, the control computer 2 waits for the training start button to be pressed. When the start button is pressed, the control computer 2 sends a signal requesting the start of image signal generation of the virtual environment to V
It is sent to the R image signal generating computer 1. And VR
The image signal generating computer 1 starts to display the image of the virtual environment on the head-mounted visual display device 4.

【0029】このようにしてリハビリテーションの動作
が開始されるが、リハビリテーションの間において、仮
想環境の画像が表示され、また訓練機6のACサーボモ
ータに制御信号が送られる。そして、訓練機6から回転
角度やトルクの信号が制御用コンピュータ2に送られ
る。さらに、スペースジョイスティクから位置および姿
勢あるいは握りの強さを示す信号が制御用コンピュータ
2に送られる。
In this way, the rehabilitation operation is started. During the rehabilitation, an image of the virtual environment is displayed and a control signal is sent to the AC servomotor of the training machine 6. Then, signals of the rotation angle and the torque are sent from the training machine 6 to the control computer 2. Further, the space joystick sends a signal indicating the position and posture or the strength of grip to the control computer 2.

【0030】仮想環境の画像の視点の位置は訓練機の出
力軸の回転に伴って進行する。そして視線の方向は頭部
装着式視覚表示装置4の回動角を示す信号に応じて変化
する。すなわち、頭を回すことにより仮想環境を見回す
ことができる。また、スペースジョイスティクの動きに
応じて仮想の手の位置や姿勢が変わる。さらに、仮想の
手が仮想環境のドア等に衝突すると、衝突音がヘッドホ
ンから聞こえる。
The position of the viewpoint of the image of the virtual environment advances with the rotation of the output shaft of the training machine. The direction of the line of sight changes according to the signal indicating the rotation angle of the head-mounted visual display device 4. That is, the virtual environment can be looked around by turning the head. Further, the position and posture of the virtual hand change according to the movement of the space joystick. Further, when a virtual hand collides with a door or the like in the virtual environment, a collision sound is heard from the headphones.

【0031】図3はこの装置が患者がベッドに寝た状態
で使用される状況を示す。この場合は訓練機6のペダル
が足で回転される。図4はこの装置が患者が車椅子に座
って使用される状況を示す。この場合は訓練機6のペダ
ルが足で回転される。図5はこの装置が患者が車椅子に
座って使用される状況を示す。この場合は訓練機6のペ
ダルが手で回転される。
FIG. 3 shows the situation where the device is used with the patient lying in bed. In this case, the pedal of the training machine 6 is rotated by the foot. FIG. 4 shows a situation where the device is used by a patient sitting in a wheelchair. In this case, the pedal of the training machine 6 is rotated by the foot. FIG. 5 shows a situation where the device is used by a patient sitting in a wheelchair. In this case, the pedal of the training machine 6 is rotated by hand.

【0032】仮想環境が公園である場合に訓練機6を回
すことにより、自分が進んでいる状況が見え、また、そ
の環境を見渡すことができる。訓練機6の回転速度が速
くなると進行速度も速くなる。そして、右側のペダルを
強く踏むと患者は右方向に進む。また、左側のペダルを
強く踏むと患者は左方向に進む。
When the virtual environment is a park, by turning the training machine 6, the situation in which one is progressing can be seen and the environment can be overlooked. As the rotation speed of the training machine 6 increases, the traveling speed also increases. Then, when the right pedal is strongly depressed, the patient moves to the right. If the left pedal is strongly depressed, the patient will move to the left.

【0033】仮想環境が室内である場合は患者は室内を
進む。そして、スペースジョイスティック5を動かすこ
とにより、画面内の仮想の手を動かすことができ、画面
上のドアのノブを回すことができる。このような訓練に
おける患者の応答の状況はVR画像信号生成用コンピュ
ータ1に記憶される。
If the virtual environment is indoors, the patient proceeds indoors. Then, by moving the space joystick 5, it is possible to move a virtual hand on the screen and turn a knob of a door on the screen. The situation of the patient's response in such training is stored in the VR image signal generation computer 1.

【0034】リハビリテーションの動作が終了すると、
VR画像信号生成用コンピュータ1は終了信号を制御用
コンピュータ2へ送る。すると、制御用コンピュータ2
は患者の動作状態の情報の送信をVR画像信号生成用コ
ンピュータ1に要求する。制御用コンピュータ2がその
情報を受け取ると、光カード記録再生装置3に指令して
その情報を光カードに記録させる。光カード記録再生装
置3は記録終了後、光カードを排出し、次の光カードの
セットを待機する。
When the rehabilitation operation is completed,
The VR image signal generation computer 1 sends an end signal to the control computer 2. Then, the control computer 2
Requests the VR image signal generating computer 1 to transmit the information on the operating state of the patient. When the control computer 2 receives the information, it instructs the optical card recording / reproducing device 3 to record the information on the optical card. After the recording, the optical card recording / reproducing apparatus 3 ejects the optical card and waits for the next optical card to be set.

【0035】このように光カードに記録された信号を光
カード記録再生装置で読み出すことにより、患者の動作
を知ることができ、診断が容易に行える。次回の訓練の
条件は担当医が光カードの記録を参照して別のコンピュ
ータを使用して設定することができる。
By thus reading the signal recorded on the optical card with the optical card recording / reproducing apparatus, the operation of the patient can be known and the diagnosis can be easily performed. The conditions for the next training can be set by the attending physician using another computer by referring to the records on the optical card.

【0036】実施例は以上のように構成されているが、
頭部装着式視覚表示装置に取付けたジャイロセンサから
の位置を示す信号により仮想環境画像の視線位置を決め
ることもできる。このようにすることにより仮想世界の
中を歩く感覚が得られる。
The embodiment is constructed as described above,
It is also possible to determine the line-of-sight position of the virtual environment image by a signal indicating the position from a gyro sensor attached to the head-mounted visual display device. By doing so, a feeling of walking in the virtual world can be obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の仮想環境
表示装置によれば、頭部装着式視覚表示装置やスペース
ジヨイスティックに取付けたジャイロセンサにより、仮
想世界での視線位置、視線方向、仮想の手の位置あるい
は仮想の手の姿勢の情報を得るので、手や頭が拘束され
た感じを受けない。また、ジャイロセンサは磁気誘導を
利用した非接触空間位置センサに比べて非常に安価であ
り、仮想環境表示装置を低コストで製造できる。
As described above, according to the virtual environment display device of the present invention, the visual line position in the virtual world, the visual line direction, the gyro sensor attached to the head-mounted visual display device or the space joystick are used. Since the information of the position of the virtual hand or the posture of the virtual hand is obtained, the feeling that the hand or head is restrained is not felt. Further, the gyro sensor is much cheaper than the non-contact space position sensor using magnetic induction, and the virtual environment display device can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の仮想環境表示装置を使用した脳機能障
害者に対するリハビリテーションおよび診断装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a rehabilitation and diagnosis device for a person with cerebral dysfunction using the virtual environment display device of the present invention.

【図2】同装置に用いられる訓練機の構造を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a structure of a training machine used in the apparatus.

【図3】同装置の使用状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a usage state of the apparatus.

【図4】同装置の使用状態の他の例を示す斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view showing another example of a usage state of the device.

【図5】同装置の使用状態のさらに他の例を示す斜視図
である。
FIG. 5 is a perspective view showing still another example of a usage state of the device.

【図6】頭部装着式視覚表示装置の構造を示す分解斜視
図である。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing the structure of a head-mounted visual display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 VR画像信号生成用コンピュータ 2 制御用コンピュータ 3 光カード記録再生装置 4 頭部装着式視覚表示装置 5 スペースジョイスティック 6 訓練機 7 SCS1ケーブル 8,9,10 RS−232Cケーブル 11,12 ピンケーブル 13 接続器 14 スキャンコンバータ 15 デコーダ 16 デコーダ兼コンバータ 17 パラレルケーブル 1 VR image signal generation computer 2 Control computer 3 Optical card recording / reproducing device 4 Head mounted visual display device 5 Space joystick 6 Training machine 7 SCS1 cable 8, 9, 10 RS-232C cable 11, 12 pin cable 13 Connection Device 14 Scan converter 15 Decoder 16 Decoder / converter 17 Parallel cable

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 仮想環境を与える頭部装着式視覚表示装
置と、画像信号を生成して前記頭部装着式視覚表示装置
に出力する画像信号生成装置とを備えた仮想環境表示装
置において、前記頭部装着式視覚表示装置にジャイロセ
ンサを取付け前記ジャイロセンサからの姿勢を示す信号
に応じて仮想環境画像の視線方向が決められ、画像信号
が生成されるように構成したことを特徴とする仮想環境
表示装置。
1. A virtual environment display device comprising: a head-mounted visual display device for providing a virtual environment; and an image signal generation device for generating an image signal and outputting the image signal to the head-mounted visual display device. A gyro sensor is attached to the head-mounted visual display device, and the line-of-sight direction of the virtual environment image is determined according to a signal indicating the posture from the gyro sensor, and an image signal is generated. Environmental display device.
【請求項2】 仮想環境を与える頭部装着式視覚表示装
置と、画像信号を生成して前記頭部装着式視覚表示装置
に出力する画像信号生成装置とを備えた仮想環境表示装
置において、前記頭部装着式視覚表示装置にジャイロセ
ンサを取付け前記ジャイロセンサからの位置および姿勢
を示す信号に応じて仮想環境画像の視点位置および視線
方向が決められ、その視点位置および視線方向に基づき
画像信号が生成されるように構成したことを特徴とする
仮想環境表示装置。
2. A virtual environment display device comprising: a head-mounted visual display device for providing a virtual environment; and an image signal generation device for generating an image signal and outputting the image signal to the head-mounted visual display device. A gyro sensor is attached to the head-mounted visual display device, and the viewpoint position and the line-of-sight direction of the virtual environment image are determined according to the signal indicating the position and the attitude from the gyro sensor, and the image signal is generated based on the viewpoint position and the line-of-sight direction. A virtual environment display device characterized by being configured to be generated.
【請求項3】 仮想環境を与える頭部装着式視覚表示装
置と、画像信号を生成して前記頭部装着式視覚表示装置
に出力する画像信号生成装置と、仮想の手の像を前記仮
想環境に加えるためのスペースジョイスティックとを備
えた仮想環境表示装置において、前記スペースジョイス
ティックにジャイロセンサを取付け前記ジャイロセンサ
からの位置および姿勢を示す信号に応じて前記仮想の手
の像の位置および姿勢が変化するように構成したことを
特徴とする仮想環境表示装置。
3. A head-mounted visual display device for providing a virtual environment, an image signal generation device for generating an image signal and outputting it to the head-mounted visual display device, and a virtual hand image for the virtual environment. In a virtual environment display device including a space joystick for adding to the space joystick, a gyro sensor is attached to the space joystick, and a position and a posture of the virtual hand image change according to a signal indicating a position and a posture from the gyro sensor. A virtual environment display device characterized by being configured as follows.
JP7115117A 1995-04-17 1995-04-17 Virtual environment display device Pending JPH08289227A (en)

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JP7115117A JPH08289227A (en) 1995-04-17 1995-04-17 Virtual environment display device

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ID=14654675

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JP (1) JPH08289227A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8416341B2 (en) 2005-04-01 2013-04-09 Samsung Electronics Co., Ltd. 3D image display device

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US8416341B2 (en) 2005-04-01 2013-04-09 Samsung Electronics Co., Ltd. 3D image display device

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