JPH0991110A - 仮想３次元空間表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視線方向の変化範囲を制限してオペレータが
空間的な位置感覚を失わないようにすること。 【解決手段】 本発明は、ＣＲＴ８に表示された仮想３
次元空間内の画像に対する視点位置や視線方向を所定の
マウス３等の操作手段の操作によって変化させる装置で
あり、仮想３次元空間内における所定の基準位置と視点
位置との仮想３次元空間内での位置関係を位置演算手段
Ｐにて算出し、この距離に基づきマウス３等の操作によ
る視線方向の変化範囲を視線範囲設定手段Ｑで設定する
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ等の
表示手段に表示された仮想３次元空間内の画像に対する
視点位置や視線方向をマウス等の操作手段の操作によっ
て変化させる仮想３次元空間表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータグラフィックスにお
いては、ディスプレイ等の表示手段に仮想３次元空間に
よる立体的な画像を生成表示し、オペレータの指令によ
ってその視点位置（仮想３次元空間内での座標）や視点
方向（仮想３次元空間内での画像表示方向）を変化させ
て、擬似的に３次元空間を飛び回っているような体験
（以下、「フライスルー」という。）をすることができ
るようになっている。

【０００３】このような仮想３次元空間の表示では、３
次元的に表示された地形の上空をフライスルーして土地
の起伏を視覚的に観察したり、３次元的にモデリングさ
れた街並みの上空をフライスルーして市街地案内や観光
案内を行うような３次元的な視覚情報システム等に適用
される。

【０００４】例えば、山岳地帯や市街地の上空をフライ
スルーしながらインタラクティブにコンピュータグラフ
ィックスの３次元画像を変化させる場合には、オペレー
タがマウスやジョイスティック、３次元マウス等の操作
手段を操作して、視点位置の前進や後退、上昇や下降、
視線方向の左右への回転、見上げ、見下ろしなどの指示
を行う。コンピュータは、このオペレータからの指示を
解釈してディスプレイ等に表示される仮想３次元空間内
の視点位置や視線方向を変化させ、これに対応した画像
生成に基づく表示を行っている。

【０００５】オペレータが３次元マウスのような空間の
３軸方向に沿った各座標と、各々の軸に対応する回転角
度を計測できる６自由度の操作手段を用いる場合には、
３次元マウスの前方向への移動により視点位置が前進
し、後ろ方向への移動により視点位置が後退し、上方向
への移動により視点位置が上昇し、下方向への移動によ
り視点位置が下降する。さらに、垂直軸を中心として左
右にねじると視線方向が左右に回転し、横軸を中心とし
て上下にねじると視線方向が見上げや見下ろし方向に移
動する。

【０００６】また、３次元マウスの各々の方向への移動
量により、視点位置や視線方向の変化量が変わるように
なっている。例えば、オペレータが３次元マウスを少し
前に動かせばこの移動量に応じて少しだけ視点位置が前
進する。一方、３次元マウスを大きく前に動かせばこの
移動量に応じて大きく視点位置が前進する。

【０００７】操作手段としてマウス（２次元的なもの）
やジョイスティックを使用する場合には、これらの操作
手段を前に動かすことで視点位置の前進、後ろに動かす
ことで視点位置の後退、左右に動かすことで視線方向の
左右への回転を行うように設定しておく。また、マウス
やジョイスティックの操作とボタン操作とを併用して視
点位置の左右への移動、視線方向の見上げや見下ろし、
視点位置の上昇、下降を設定できるようにする。

【０００８】このような操作手段をオペレータが操作す
ることにより、ディスプレイ等の仮想３次元空間内の視
点位置や視線方向を任意に変化させ、立体的な画像の表
示方向を変えてフライスルーを実現している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな仮想３次元空間表示において、フライスルーを行う
仮想３次元空間が山岳地や市街地である場合、オペレー
タが視点位置および視線方向を操縦して上空で真上方向
を見たり、または地上近くで真下方向を見たりすると、
画面上には空の景色または地面の景色だけが一様な状態
で表示されてしまう。

【００１０】この状態を図７を用いて説明する。図７
（ａ）に示す視点位置Ｓ₁ では視線方向が水平の場合、
視点位置Ｓ₂ では視線方向が真上の場合、視点位置Ｓ₃
では視線方向が真下の場合の視野を各々示している。こ
こで、地表がＧの位置である場合には、視点位置Ｓ₁ 、
Ｓ₂ では画面上に空の景色しか表示されない状態とな
る。また、地表がＧ’である場合には、視点位置Ｓ₂ で
は空の景色しか見えず視点位置Ｓ₃ では地面の景色しか
見えない状態となる。

【００１１】このような状態では、画面上に変化の乏し
い単調が画像のみが表示されたり、奥行きの変化があま
りない平面的な画像のみが表示され、オペレータは自分
が仮想３次元空間内のどの視点位置にいてどの視線方向
を見ているのか分からなくなるという混乱状態に陥って
しまう。このような混乱状態では操作手段を操縦するこ
とを恐れてしまったり、むやみに操作手段を動かすよう
な無駄な操作を強いられることになる。

【００１２】そこで、単純に視線方向の範囲を決めてし
まうことも考えられるが、図７（ｂ）に示すように、視
点位置Ｓ₄ が地表Ｇに近い場合でも視点位置Ｓ₄ の近く
にビルディングＢなどがある場合には、上空を見上げる
とビルディングＢの上層部が見えることになるため、単
純な視線方向の限定ではフライスルーを行う上で不十分
となる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成された仮想３次元空間表示装置であ
る。すなわち、本発明の仮想３次元空間表示装置は、表
示手段に表示された仮想３次元空間内の画像に対する視
点位置や視線方向を所定の操作手段の操作によって変化
させる装置であり、仮想３次元空間内における所定の基
準位置と視点位置との仮想３次元空間内での距離を算出
する位置演算手段と、この位置演算手段によって算出し
た距離に基づき、操作手段の操作による視線方向の変化
範囲を設定する視線範囲設定手段とを備えているもので
ある。

【００１４】この位置演算手段にて算出した地表や地表
から突出する物体などの基準位置と視点位置との位置関
係に応じて、操作手段の操作による視線方向の変化範囲
を視線範囲設定手段で設定しているため、視点位置の地
表からの高度や、視点位置から突出物体を見上げる角度
等の位置関係によって視線方向の水平面とのなす角度
（以下、「仰角」という。）を制限できるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の仮想３次元空間
表示装置における実施形態を図に基づいて説明する。図
１は本発明の実施形態を説明する図、図２はハードウェ
ア構成を説明するブロック図である。本実施形態では、
オペレータが操作手段を操作して表示手段に表示される
仮想３次元空間内の画像に対する視点位置や視線方向を
変化させるものである。

【００１６】これを実現するためのハードウェア構成と
しては、図２に示すように、ＣＰＵ１、メモリー２等か
ら構成されるコンピュータ本体１０（例えば、ワークス
テーションやパーソナルコンピュータ）と、操作手段で
あるマウス３、ジョイスティック４、３次元マウス５、
キーボード６（これらのうちいずれか１つでも複数でも
よい）と、出力手段であるスピーカ７、ＣＲＴ８と、所
定のデータを記憶する外部記憶装置９とから構成され
る。

【００１７】オペレータは、マウス３やジョイスティッ
ク４、３次元マウス５等の操作手段を操作して、ＣＲＴ
８に表示される仮想３次元空間内の画像に対する視点位
置や視線方向を変化させる。例えば、ジョイスティック
４を用いる場合には、これを操作して仮想３次元空間で
の視点位置の前進や後退、上昇や下降を行い、また視線
方向の左右への回転、見上げや見下ろしなどの指示を行
って仮想３次元空間内での画像の表示を変化させる。こ
れによって、ＣＰＵ１に表示される仮想３次元空間での
例えば山岳地や市街地の上空をフライスルーできるよう
になる。

【００１８】また、ジョイスティック４として力フィー
ドバックを備えたものを使用する場合には、スティック
部分の回転量を計測するエンコーダ部（図示せず）にト
ルクモータ（図示せず）を取り付け、制御回路（図示せ
ず）にて回転に対するトルクの発生量を制御し、スティ
ック部分の動きを重くして操作の抵抗感を発生させるよ
うにする。さらに、バイブレーション機能を備えた３次
元マウス５を用いる場合には、このバイブレーションの
間隔を制御することにより、大きな抵抗感を与えたい場
合には短い間隔のバイブレーションを与え、小さい抵抗
感を与えたい場合には長い間隔のバイブレーションを与
えるようにしている。

【００１９】このようなハードウェア構成により本実施
形態の仮想３次元空間表示装置を実現するには、図１に
示す装置内の各処理を図２に示すＣＰＵ１でのソフトウ
ェアにて構成したり、機能処理ボード上や演算用半導体
装置として構成する。

【００２０】次に、位置演算手段Ｐ、視線範囲設定手段
Ｑ、視線方向復帰手段Ｒ、操作感発生手段Ｔ内の各処理
を含めた本実施形態における仮想３次元空間表示装置を
ソフトウェアにて構成した場合を例として説明する。こ
の際、図１は仮想３次元空間表示装置の動作手順を示す
フローチャートとみなす。

【００２１】すなわち、本実施形態における仮想３次元
空間表示装置では、操作量入力処理（Ｓ１０１）、視点
地表高度算出処理（Ｓ１０２）、突出物体仰角算出処理
（Ｓ１０３）、仰角制限算出処理（Ｓ１０４）、視点視
線変更処理（Ｓ１０５）、描画処理（Ｓ１０６）、仰角
復帰処理（Ｓ１０７）、仰角操作感処理（Ｓ１０８）か
ら成る一連の処理を繰り返して実行し、仮想３次元空間
内でのフライスルーを実現する。

【００２２】これにより、仮想３次元空間内における所
定の基準位置と視点位置との仮想３次元空間内での距離
に基づき、マウス３（図２参照）等の操作手段による視
線方向の変化範囲を設定して、オペレータが視点位置や
視線方向の操縦において混乱状態に陥ることがないよう
に操作性を向上させる点に特徴がある。

【００２３】各処理を行うにあたり、予め図２に示す外
部記憶装置９には固定データが記憶されている。この固
定データは、例えば地形を構成する三角形ポリゴン群
と、市街地のビルディング等を構成する三角形ポリゴン
群とがある。各三角形ポリゴンはコンピュータグラフィ
ックスの描画処理に用いられる３つの頂点座標や、面の
法線ベクトル、色情報、面の光の反射係数等のデータか
ら成る。また、市街地のビルディングを構成する三角形
ポリゴンは、ビルディング毎にまとめて管理されてお
り、ビルディング全体を囲む最小直方体（以下、「バウ
ンディングボックス」という。）の情報も持っているも
のとする。

【００２４】次に、図１に示す各処理を順に説明する。
先ず、操作量入力処理（Ｓ１０１）では、図２に示すマ
ウス３やジョイスティック４、３次元マウス５等の操作
手段の状態を読み込み、どのような操作（操作の種類）
が行われ、その操作量がどのくらいであるかを取り出す
処理を行う。マウス３やジョイスティック４、３次元マ
ウス５等の操作手段には、予め各操作に対する意味が決
められている。例えば、ジョイスティック４の場合に
は、スティック部分を前に押せば視点位置の前進、後ろ
に引けば後退、左右に倒せば視線方向を左右に回転、ボ
タンを押しながら前に押せば視線方向を見下ろすように
変更（仰角を減らす）、ボタンを押しながら後ろに引け
ば視線方向を見上げるように変更（仰角を増やす）させ
る等の意味が決められている。

【００２５】操作量入力処理（Ｓ１０１）では、各操作
手段に対して決められた意味に基づいて操作手段での操
作の種類およびその操作量を読み取る。例えば、ジョイ
スティック４において、ボタンが押されているとともに
スティック部分が前に押されていて、その押されている
量が０．５（単位は任意）であるということを取り出
す。

【００２６】次の視点地表高度算出処理（Ｓ１０２）で
は、現在の仮想３次元空間内での視点位置の真下に位置
する地形の三角形ポリゴンで、その三角形ポリゴンの頂
点の標高の内で最も標高の高いものを地表の標高（基準
位置）とし、視点位置の高度とその地表の高度（基準位
置）との標高の差を、視点地表高度として求める処理を
行う。なお、地表の標高としては、このような方法のみ
ならず、視点位置の真下の位置する地形の三角形ポリゴ
ンとその近隣の三角形ポリゴンを含めて、これらの頂点
の標高から決めるようにしてもよい。

【００２７】次いで、突出物体仰角算出処理（Ｓ１０
３）では、市街地を構成するビルディングで現在表示さ
れている視野の範囲に入っているものについて、現在の
視点位置からそのビルディングの最上部の仰角を計算
し、その仰角のうちで最も大きい値を突出物体仰角とし
て求める。

【００２８】図３は、ビルディングがある場合の仰角を
説明する図である。すなわち、地表Ｇ上に建てられたビ
ルディングＢがある場合、このビルディングＢ全体を囲
む最小直方体をバウンディングボックスＢ’とする。こ
の際の突出物体仰角θは、視点位置Ｓとバウンディング
ボックスＢ’の隅部とを結ぶ直線の水平線の対する角度
から求められる。

【００２９】次に、仰角制限算出処理（Ｓ１０４）で
は、先に算出した視点地表高度と突出物体仰角とから視
線方向における仰角制限範囲を求める。この手順は、先
ず、視点地表高度（ｈ）から仰角の上限値（ｍａｘ＿ａ
ｎｇｌｅ）と下限値（ｍｉｎ＿ａｎｇｌｅ）とを後述す
る方法で求め、次に、突出物体仰角（ｂｕｉｌｄｉｎｇ
＿ａｎｇｌｅ）と上限値（ｍａｘ＿ａｎｇｌｅ）とを比
較する。

【００３０】この比較において（１）式を満たす場合に
は、上限値（ｍａｘ＿ａｎｇｌｅ）を突出物体仰角（ｂ
ｕｉｌｄｉｎｇ＿ａｎｇｌｅ）に修正する。

【００３１】

【数１】 ｂｕｉｌｄｉｎｇ＿ａｎｇｌｅ＞ｍａｘ＿ａｎｇｌｅ …（１）

【００３２】これによって得られた仰角の下限値と上限
値との間が仰角制限算出処理（Ｓ１０４）にて出力され
る仰角制限範囲となる。

【００３３】次に、視点地表高度から仰角の上限値と下
限値とを求める方法について図４に基づき説明する。図
４は高度による仰角の制限を説明する図である。この横
軸は視点地表高度を表し、縦軸は仰角を表している。ま
た、図中の曲線Ｆ₁ は各高度における仰角の上限値を表
すもので、曲線Ｆ₂ は各高度における仰角の下限値を表
すものである。したがって、曲線Ｆ₁ と曲線Ｆ₂ との間
の領域が仰角制限範囲となる。

【００３４】例えば、図４において高度がｈであった場
合、ｈを通過する垂線と曲線Ｆ₁ との交点Ｈ₁ が仰角の
上限値となり、ｈを通過する垂線と曲線Ｆ₂ との交点Ｈ
₂ が仰角の下限値となる。

【００３５】そこで、曲線Ｆ₁ 、Ｆ₂ は、予め対象とす
る３次元空間のデータから決定しておくが、例えば、以
下のように決めることができる。先ず、曲線Ｆ₁ につい
て説明する。オペレータは表示される３次元画像が空の
みの景色となる空間的な把握が困難となり混乱状態に陥
りやすくなるが、少なくとも地平線が３次元画像の一番
下の部分に表示されるようにすれば混乱状態には陥らな
いことになる。このため、少なくとも地平線が３次元画
像の一番下の部分に表示されるような角度が仰角の上限
値となる。

【００３６】ここで、３次元空間の平面的な広がりを基
に地平線までの距離をＬ、垂直視野角の半分をｆｏｖと
した場合、高度ｈにおける仰角の上限値（ｍａｘ＿ａｎ
ｇｌｅ）の関係は（２）式のようになる。

【００３７】

【数２】 ｔａｎ（ｆｏｖ−ｍａｘ＿ａｎｇｌｅ）＝ｈ／Ｌ …（２）

【００３８】この（２）式で表される曲線がＦ₁ であ
る。

【００３９】次に、曲線Ｆ₂ について説明する。図４に
示す曲線Ｆ₂ は高度が大きくなると仰角が−π／２にな
っている。これは、視点位置の高度が高いところでは真
下を見ても広い地形の変化や街並みが３次元画像として
表示されるからである。ところが、この視点位置から真
下を見ながら高度を下げていくと、地表の景色が段々近
づいてきて真下に位置した狭い領域のみが見えるように
なり、更に高度を下げると地面のみの３次元画像となり
オペレータは空間的な把握が困難となってしまう。

【００４０】そこで、地表の広がりとして半径Ｒの領域
が必ず３次元画像中に表示されるように仰角の下限値を
決めるようにすれば、空間的な把握が困難となることを
回避できる。これにより、仰角の下限値が−π／２であ
る最小の高度ｈ₀ は（３）式で表される。

【００４１】

【数３】ｔａｎ（ｆｏｖ）＝Ｒ／ｈ₀ …（３）

【００４２】また、高度がゼロからｈ₀ の間の仰角の下
限値の設定の例としては、仰角の微小変化と地表面上の
長さとの関係を微分計算で求めることにより（４）式を
使うことができる。

【００４３】

【数４】 ｓｉｎ² （ｍｉｎ＿ａｎｇｌｅ）＝ｈ／ｈ₀ …（４）

【００４４】なお、図４に示した曲線Ｆ₁ 、Ｆ₂ は先に
示した（２）〜（４）式に限定されず他の数式や他の方
法によって設定してもよい。

【００４５】次に、図１に示す視点視線変更処理（Ｓ１
０５）では、操作量入力処理（Ｓ１０１）によって得ら
れた操作の種類によって視点位置や視線方向を変更す
る。例えば、ジョイスティック４（図２参照）において
操作の種類が「前に押す」操作であれば、前述したよう
に「前進」を意味するので視点位置を視線方向に沿って
操作量に応じた分だけ変化させる。

【００４６】また、本実施形態の特徴である視線方向の
仰角の変更処理については、図５〜図６に示すフローチ
ャートに沿って順に説明する。先ず、図５に示すフロー
チャートに沿って仰角の制限処理を行う。すなわち、ス
テップＳ２０１に示す仰角算出で操作手段で指示された
視線方向の仰角の変更を行う。次に、ステップＳ２０２
に示す判断で、先のステップＳ２０１で算出した新しい
仰角が、図１に示す仰角制限算出処理（Ｓ１０４）によ
って算出された仰角の制限範囲内であるか否かを判定す
る。

【００４７】仰角の制限範囲内であればＹｅｓとなって
そのままの仰角での変更を行い、制限範囲外であればＮ
ｏとなってステップＳ２０３に示す仰角制限を行う。こ
の状態を図４を用いて説明すると、図中Ｈ₃ で示される
ように仰角の上限値Ｈ₁ よりも大きい仰角の場合には仰
角をＨ₁ に制限し、また、図中Ｈ₄ で示されるように仰
角の下限値Ｈ₂ よりも小さい仰角の場合には仰角をＨ₂
に制限する。

【００４８】これにより、算出された仰角が制限範囲外
となっている場合には、制限範囲に収まるよう制限を行
い、オペレータが混乱状態に陥らないようにすることが
できる。特に本実施形態における仮想３次元空間表示装
置では、視点位置が高くなればなる程、視点方向におけ
る仰角の変化範囲の上限値を低くして空の景色のみが見
えるような状態を無くし、また視点位置が低くなればな
る程、視線方向における仰角の変化範囲の下限値を高く
して地面の景色のみが見えるような状態を無くすことが
できる。

【００４９】しかも、視点位置が地表に近い場合であっ
てもビルディング等の突出物体に接近している場合に
は、視線方向における仰角の上限値をこの突出物体の上
層部が見えるような値に設定することで、突出物体の上
層部まで見上げることが可能となる。

【００５０】次に、図６に基づいて仰角が変化範囲外と
なることを許可している場合の処理について説明する。
先ず、ステップＳ３０１に示すオペレータによる操作の
有無を判断する。ここでオペレータによる操作がなかっ
た場合にはＮｏとなってステップＳ３０２へ進み、操作
があった場合にはＹｅｓとなってステップＳ３０４へ進
む。

【００５１】オペレータによる操作がなかった場合は、
仰角が図１に示す仰角制限算出処理（Ｓ１０４）で算出
されているので、ステップＳ３０２の判断によりこの仰
角が制限範囲内にあるか否かを判定する。範囲内であれ
ばそのままの仰角を用いて変更を行い、範囲外であれば
次のステップＳ３０３に示す仰角復帰処理を行う。な
お、このステップＳ３０３の仰角復帰処理は図１に示す
仰角復帰処理Ｓ１０７と同じものである。

【００５２】仰角復帰処理では、仰角を制限範囲に近づ
けるように一定角度だけ仰角を変更する処理を行う。例
えば、オペレータの操作によって視点位置の高度と仰角
とが図４に示すＨ₃ の位置となっている場合には、オペ
レータの操作が無い段階で仰角を上限値であるＨ₁ に変
更する。これにより、オペレータの操作で仰角が制限範
囲を外れた場合であっても、その操作が終わった段階で
仰角が制限範囲内へ収まるように自動修正される。つま
り、オペレータは所望の操作を行っているうちに空間的
な把握が困難となってしまった場合でも、操作を止めれ
ば徐々に仰角が制限範囲内に復帰して、仮想３次元空間
内での自らの位置感覚を回復できることになる。

【００５３】また、図６に示すステップＳ３０１の判断
でオペレータによる操作があった場合には、ステップＳ
３０４へ進み図５に示すステップＳ２０１と同様な仰角
の算出を行う。次いで、ステップＳ３０５に示す判断
で、算出した仰角が制限範囲内にあるか否かを判定す
る。仰角が制限範囲内にある場合にはＹｅｓとなってそ
のままの仰角を用いた変更を行う。

【００５４】一方、仰角が制限範囲外となっている場合
にはＮｏとなって次のステップＳ３０６に示す仰角操作
感処理を行う。なお、ステップＳ３０６の仰角操作感処
理は図１に示す仰角操作感処理（Ｓ１０８）と同じもの
である。仰角操作感処理では、仰角が制限範囲から外れ
た度合いに比例する力フィードバック等の警告を操作手
段に発生させる処理を行う。

【００５５】具体的には、操作手段として力フィードバ
ック機能を備えるジョイスティック４（図２参照）を使
用している場合において、仰角が上限値よりも大きくな
っている際にオペレータがスティック部分を更に操作
（スティック部分を手前に引く操作）して仰角を大きく
しようとすると、この操作方向とは反対の方向（スティ
ック部分を前に押す方向）に向けて仰角と上限値との差
に比例したトルクを発生させる。

【００５６】同様に、仰角が下限値よりも小さくなって
いる場合に、オペレータがスティック部分を更に操作
（スティック部分を前に押す操作）して仰角を小さくし
ようとすると、この操作方向とは反対の方向（スティッ
ク部分を手前に引く方向）に向けて仰角と下限値との差
に比例したトルクを発生させる。

【００５７】また、バイブレーション機能を備える３次
元マウス５（図２参照）を使用している場合には、先に
説明したトルクの代わりに所定のバイブレーションを与
えるようにする。つまり、仰角と上限値または下限値と
の差に比例した間隔（差が大きいと間隔が短く、差が小
さいと間隔が大きくなる）のバイブレーションを発生さ
せる。

【００５８】さらに、トルクやバイブレーションの代わ
り、またはこれらのいずれかとともに所定の音を出力す
るようにしてもよい。すなわち、仰角と上限値または下
限値との差に比例した周波数（差が大きいと高い周波数
となり差が小さいと低い周波数となる）の音をサウンド
出力装置（図１参照）によって発生させ、スピーカ７
（図２参照）から出力する。

【００５９】このような警告によって、オペレータは自
らの行っている操作で仰角を変更している間に所定の制
限範囲を越えてしまった場合でも、越えているか否かの
判断とともに越えている場合にはその程度を感覚的に把
握できるようになる。

【００６０】次に、図１に示す描画処理（Ｓ１０６）で
は、視点視線変更処理（Ｓ１０５）による新しい視点位
置と視線方向を用い、地形を構成する三角形ポリゴン群
とビルディング等を構成する三角形ポリゴン群とを、一
般的な隠面処理やシェーディング処理等を施して図２に
示すＣＲＴ８に表示させる。

【００６１】これらＳ１０１〜Ｓ１０６の処理を順に実
行することにより、オペレータの操作に基づき仮想３次
元空間内の視点位置や視線方向が変更され、その視点位
置と視線方向とによって見える景色が３次元画像として
視覚提示される。この一連の処理が繰り返し実行される
ことで、高度（視点地表高度）や距離（突出物体距離）
の大きさに応じた仰角の制限範囲が設定され、空間的な
把握を失った混乱状態に陥ることなく、快適に仮想３次
元空間内を飛び回り、所望の景色を観察することができ
るようになる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の仮想３次元
空間表示装置によれば次のような効果がある。すなわ
ち、本発明によれば地表や地表から突出する物体などの
基準位置と視点位置との位置関係に応じて、視線方向の
変化範囲を設定できるため、表示手段に地面のみの画像
や空のみの画像が表示されることがなくなり、オペレー
タは常に空間的な位置を把握できるようになる。

【００６３】また、設定した視線方向の変化範囲を越え
てしまった場合でも、その視線方向が自動的に修正され
るため、空間的な把握を失ってしまった場合でも即座に
これを回復できることになる。さらに、視線方向の変化
範囲を越えている場合には所定の警告によってそのこと
を感覚的に把握できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明する図である。

【図２】ハードウェア構成を説明するブロック図であ
る。

【図３】ビルディングがある場合の仰角を説明する図で
ある。

【図４】高度による仰角の制限を説明する図である。

【図５】仰角の制限処理を説明するフローチャートであ
る。

【図６】仰角が範囲外となった場合の処理を説明するフ
ローチャートである。

【図７】仰角による見え方を（ａ）、（ｂ）において説
明する図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ メモリー ３ マウス ４ ジョイスティック ５ ３次元マウス ６ キーボード ７ スピーカ ８ ＣＰＵ ９ 外部記憶装置 １０ コンピュータ本体 Ｐ 位置演算手段 Ｑ 視線範囲設定手段 Ｒ 視線方向復帰手段 Ｔ 操作感発生手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示手段に表示された仮想３次元空間内
   の画像に対する視点位置や視線方向を所定の操作手段の
   操作によって変化させる仮想３次元空間表示装置であっ
   て、 前記仮想３次元空間内における所定の基準位置と前記視
   点位置との該仮想３次元空間内での位置関係を算出する
   位置演算手段と、 前記位置演算手段によって算出した距離に基づき、前記
   操作手段の操作による前記視線方向の変化範囲を設定す
   る視線範囲設定手段とを備えていることを特徴とする仮
   想３次元空間表示装置。
2. 【請求項２】 前記操作手段の操作によって前記視線方
   向を変化させる場合に、該視線方向が設定した視線方向
   の変化範囲の外側になり、該操作手段の操作を止めた後
   に、該視線方向を該変化範囲の内側に戻す処理を行う視
   線方向復帰手段を備えていることを特徴とする請求項１
   記載の仮想３次元空間表示装置。
3. 【請求項３】 前記操作手段の操作によって前記視線方
   向を変化させる場合に、該視線方向が設定した視線方向
   の変化範囲の外側となっている間、該操作手段の操作負
   荷を変化させる処理を行う操作感発生手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の仮想３
   次元空間表示装置。
4. 【請求項４】 前記操作手段の操作によって前記視線方
   向を変化させる場合に、該視線方向が設定した視線方向
   の変化範囲の外側となっている間、所定の音を出力する
   処理を行う操作感発生手段を備えていることを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の仮想３次元空間表示装
   置。