JPH10198263A

JPH10198263A - 仮想現実空間を製作し表示する装置および仮想現実感による教育ソフトウェア

Info

Publication number: JPH10198263A
Application number: JP9000598A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Marui; 丸井智敬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1997-01-07
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】教師と研究者とデザイナーとＶＲエンジニア
の４者が協力して製作する仮想現実体験による教育ソフ
ト作成には多くの課題があるが、本案はデザイナーのＣ
Ｇグラフィック作成作業の非効率性に注目し改善を研究
した。また仮想現実体験による教育ソフトについてはそ
の具体的仕様が未完成であるのでこれを研究した。【解決手段】特に科学教育において有効である自然被
写体の顕微鏡画像をデジタル化して教育ソフトの仮想空
間の境界面に張りつける（ペーストする）。そのことで
ＣＧグラフィック作成作業が効率化された。また種々の
科学基礎教育ノウハウにもとづいて上記仮想空間の境界
面に部分仮想空間へのワープスイッチを配備した教育ソ
フトを提供し、仮想現実体験による教育効果を向上させ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】教育（エデュケーション）と
楽しみ（エンタティメント）の融合であるエデュテイメ
ント、すなわち楽しみながら学ぶためのソフトウェア技
術に関する。特に仮想現実感（バーチャルリアリティ：
ＶＲ）技術を用いた視覚効果で、高度な教育内容もわか
りやすく、かつ楽しく学びうるＣＡＩ（コンピュータ支
援教育）ソフトウェアと、そのローコストな製作装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平成８年１２月２５日付け読売新聞科学
面にエデュテイメント、すなわち教育（エデュケーショ
ン）と楽しみ（エンタティメント）の融合の造語につい
ての記載がある。これによれば、教育にもエンタティメ
ントが求められる時代である、科学は面白いものであり
教育も楽しみながら学ばせる、というマインドが教育関
係者に必要であろう、という意見が述べられている。

【０００３】しかしながら、「どうすれば科学は面白い
と生徒に理解させうるのか」、あるいは「どうすれば楽
しみながら教えることができるのか」、については漠然
とした答えしかない。

【０００４】一方、コンピュータハードとソフトウェア
技術の進歩から仮想現実感（バーチャルリアリティ：Ｖ
Ｒ）技術が実用化されている。このＶＲ技術は通常の生
活空間ではない空間、たとえば行ったことのない外国、
宇宙空間、地球外惑星に仮想的にいるような視覚、聴
覚、触覚感覚を人工的に与えることで従来にない感覚を
得ることができる技術である。

【０００５】工業的には、現場マシンの遠隔操作技術、
職業能力開発としてはシミュレーションによる技能取
得、さらにショービジネスとしてはテーマパークのアト
ラクションや新型「体感」映画などへ利用することが公
知である。

【０００６】前記のエデュテイメントのニーズである
「楽しみながら学ぶ」ことを実現するものとしてもＶＲ
は注目されている。たとえば、特開平８−１９０５１８
記載の電子コミュニティシステムでは、仮想的な人物群
のいる仮想コミュニティを計算機の中に作り、視覚障害
者のコミュニケーションの便宜をはかる。すなわち自由
な仮想空間で、障害者が一種の楽しみを感じる。これに
よってこれまで困難であった障害者の教育訓練を可能に
しようという発想である。

【０００７】さらに一方、前記平成８年１２月２５日付
け読売新聞科学面記事の「教育にもエンタティメントが
求められる時代である」、という記載の根底には「科学
技術がわかりにくい」という別の問題がある。これは高
度に専門化された技術開発の「現場」と、技術開発に必
要な基礎的な教育を施すはずの教育「現場」が分離して
しまったことが大きな原因である。

【０００８】昔は技術開発の「現場」にいる技術者、研
究者が基礎教育を行う教師となって教育「現場」に赴く
ことができたが、近年はきわめてむずかしい。

【０００９】そのため前記のＶＲ技術をふくむコンピュ
ータ技術により「仮想教師」がコンピュータ画面上で高
度に専門化された技術開発の「現場」に直結した技術開
発の基礎教育ができないか、という期待感がある。コン
ピュータによる仮想「理想教師」のマスプロ教育への期
待である。

【００１０】こういったコンピュータ支援教育（ＣＡ
Ｉ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉ
ｏｎ）の開発形態を模式的に図３に図示した。図中にあ
るように、教育現場のノウハウを持った教師等と、技術
開発現場のノウハウをもった研究者等と、コンピュータ
表示のデザインノウハウをもったデザイナーと、ＶＲな
どコンピュータソフトとハードの技術をもったＶＲエン
ジニアの４者が協力しなければ、仮想「理想教師」はで
きないであろう。

【００１１】すなわち教育現場のノウハウを持った教師
と技術開発現場のノウハウをもった研究者が「なにをど
のように教えるべきか」を議論し、教育テーマと内容を
確定する。それを受けたデザイナーが、そのテーマと内
容を吟味してそのイメージを具象化抽象化した画像をク
リエイトする。ＶＲエンジニアはその画像を教育テーマ
と内容にふさわしく、かつエンターテイメントとしても
楽しめる仮想空間を作り上げる。といった具合である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本案は上記の創造的作
業を支援する技術を提供することを目的として発明され
たものである。ここで、さらにコンピュータ表示技術で
あるＣＧ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓ）の問
題について記す。

【００１３】教育機器について、高度化複雑化した近年
の技術に対応するものがなかなか得られない。分子構造
教育についても特開平８−２２２４４記載の「分子の三
次元構造模型」のように三次元での構造理解が必要な時
代である。

【００１４】三次元での構造理解についても質のよいＶ
Ｒソフトが作成できれば有効であることは言うまでもな
い。しかし質のよいＶＲのためには、ハイコストなＣＧ
画像の作成が必須である。

【００１５】ＣＧ画像はユニバーサル映画ジュラシック
パークの恐竜やディズニー映画トイストーリーにでてく
る人物をみれば明らかなように、極めて美的で大きな視
覚的インパクトが得られるものである。ただしそれがコ
ストをかけ洗練されたものである必要がある。

【００１６】映画ビジネスように巨額の投資が可能なケ
ースなら、すばらしいＣＧ画像が作成できるのだが、教
育（ＣＡＩ）のためにこれが可能とはいいがたい。ジュ
ラシックパークの恐竜の表皮テキスチャ（感触）を作成
するだけでも数十人のデザイナーとＶＲエンジニアが何
週間も時間を費やしているのである。ディズニー映画ト
イストーリーでも高度な人材による長時間のソフト開
発、データ処理作業を要した。それらと同等のコストを
教育（ＣＡＩ）のために出費できるであろうか。

【００１７】本案はこういったＣＧ画像作成コストの削
減についても有効な技術を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】図１が本案の仮想現実空
間を製作し表示する装置の例である。本案装置をなす第
１の要素は、被写体を拡大する光学系等被写体近接部２
と信号処理部２’とからなる画像拡大手段を有するデジ
タル顕微鏡装置１である。

【００１９】画像拡大手段はレーザ顕微鏡を含む光学顕
微鏡、電子顕微鏡、走査型トンネル面顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）でもよい。これらで撮
影された拡大画像は公知のデジタル技術にいるデジタル
化手段３によってデジタル映像データとなしうる。

【００２０】そのデジタル画像データは出力手段４で通
信のためのモデム（変調復調装置）６に出力される。も
ちろん、フロッピディスク、ハードディスク、フラッシ
ュメモリーカードなどのような記憶媒体に出力してもよ
い。

【００２１】本案装置の第２の要素は、こういったデジ
タル拡大画像のデータを入力する画像データ入力手段７
をもつコンピュータ装置１２である。このコンピュータ
装置は、仮想現実空間の表示手段（ディスプレイ、モニ
ター）１１と、表示機能（表示用ソフトウェア）１０お
よび境界面にデジタル画像データを張り付ける画像デー
タ張り付け機能９とからなる仮想現実空間の構成手段８
をもつ。

【００２２】デジタル顕微鏡装置１とコンピュータ装置
１２とはモデム（変調復調装置）６を介してデータ転送
のための通信手段５で接続されている。この通信手段は
ＲＳ２３２Ｃ、ＳＣＳＩなどの公知の電気信号通信、ｉ
ｒＤＡなどの赤外線通信等の公知の通信技術規格に準拠
したものをもちればよい。

【００２３】また、いうまでもなくインターネットによ
って遠隔地域にある顕微鏡で撮影した画像の取り込み
も、デジタル顕微鏡装置とコンピュータ装置がともに個
別にインターネットに接続されていれば可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】図２は図３と対応しており、図３
はＣＡＩソフト開発の一般論、図２は本案がＣＡＩソフ
ト開発にどのように関わるのかを説明する図である。本
案の装置はコンピュータ表示のデザインノウハウをもっ
たデザイナーを支援するとともに、本案の教育ソフトウ
ェアはＶＲエンジニアの表現手法（ＶＲソフトウェア）
を提案するものである。

【００２５】すなわち図２のデザイナーのＣＧ作成作業
に関して本案は手作業のＣＧ画像作成をデジタル顕微鏡
の画像取り込みで半自動化した。このことでＣＧ画像作
成に費やされる時間が減り、コストが削減される。実際
にはデザイナーの作業は減るばかりではなく、デジタル
顕微鏡をもちいた撮影、デジタル顕微鏡のナマ画像の手
直しなど新たな作業が発生するが、トータルでは作業軽
減される。

【００２６】本案の提案するＶＲエンジニアの表現手法
（ＶＲソフトウェア）は図２のＶＲエンジニアのＶＲ内
容のところに記載されている「部分空間に境界面で分
割」、「境界面が凸曲面・凹曲面」、「境界面にデジタ
ル拡大画像」、「境界面にワープスイッチ」といったも
のであり、これらを以下に説明する。

【００２７】図４が本案のＶＲソフトウェアにより創作
された仮想現実空間の例である。全仮想空間が複数の部
分空間１３に仮想境界１４によって分割されている。ま
たそれぞれの部分空間はワープスイッチ１５によって他
の部分空間につながっている。図は平面的であるが、実
際は三次元のグラフィックで、視点の変化操作に応じて
画面は適宜変化する。

【００２８】境界面１４は図４に見るように部分空間の
外面と図５の１７の内面と二通りの画像が張り付け（ペ
ースト）される。図５が宇宙空間の画像が内部境界面１
７にペーストされたものである。この例は図４と組み合
わせてわかるように他次元宇宙の教育モデルである。

【００２９】すなわち宇宙空間は人間の認識する三次元
部分宇宙空間の他にも、異次元空間が存在する。その異
次元空間への出入り口としてブラックホール、ホワイト
ホールがある。

【００３０】図５のグラフィックを見ている操作者がカ
ーソルをブラックホール１８の表示位置に移動してクリ
ックすると、その他の部分宇宙空間、異次元宇宙へのト
ラベル仮想体験が楽しめる。ブラックホール１８は図４
の全仮想空間の１５のワープスイッチに対応している。

【００３１】操作者が上記操作でワープ状態にするとコ
ンピュータ装置ではワープ状態画像をモニターに表示す
る。その画像はワープ前後の画像を公知のモーフィング
（自動イメージ変化）技術で連続的に変化する表示とし
てもよいが、図６、図７で説明する本案のデジタル動画
像を利用すればより効果的である。

【００３２】図６、図７の「ｌ（小文字エル）」は画像
の境界線である。これら境界線は説明のために挿入した
もので、実際の画像には存在しない。さてデジタル顕微
鏡装置では、拡大対象物を観察している最中の動画像も
公知のデジタルビデオ技術でデジタル記憶できる。

【００３３】そこで、好適なのは光学顕微鏡のヘッド２
０に魚眼レンズ１９を付加し、任意の対象物を拡大撮影
しながら移動する。この移動は模式的に図７ａ→図７ｂ
→図７ｃのようである。

【００３４】その移動で撮影された画像がそれぞれ図６
ａ→図６ｂ→図６ｃのようである。このような画像を時
間連続でデジタル動画像メモリーとして記憶し、前記の
ワープ状態画像として表示すればよい。もちろん動画像
メモリーは記憶容量の問題があるので、図６ａ、図６
ｂ、図６ｃのような時間でのみ静止画像記憶して、その
間は前記のモーフィング（自動イメージ変化）技術で連
続的に変化する表示としてもよい。

【００３５】

【実施例】原子モデル教育ソフト実施例（図８〜図１
３）、化学結合教育ソフト実施例（図１４、図１５）、
光励起教育ソフト実施例（図１６〜図１９）、受精教育
ソフト実施例（図２０）を順次説明する。

【００３６】原子のモデルは中心に正電荷をもった核が
あり、その周りを物理的状態の異なる電子が存在する、
というものでその電子状態によって異なった殻、Ｋ殻Ｌ
殻Ｍ殻Ｎ殻・・・が仮定されている。

【００３７】参考までに殻と電子数の表を図１１に示
す。図８は原子モデル教育のための本案ソフトの表示例
である。２１の核はワープスイッチをもっており、これ
を操作すると核の内部構造の部分仮想空間表示に変化し
てもよいし、図８のように原子の情報２２を表示しても
よい。

【００３８】図８で２３はＫ殻、２４はＬ殻、２５はＭ
殻、２６はＮ殻を示す仮想境界表示である。現実はそう
ではないが、各殻の電子は仮想的にこの仮想境界に存在
する、とした仮想空間体験プログラム例を説明する。

【００３９】図９に仮想空間体験者の原子内部での位置
２８と視野の方向２９が示されている。すなわちこの例
の仮想空間では「電子のように微細な物体」の視野での
仮想体験ができる。その視野方向２９で見た画像表示が
図１０である。

【００４０】図１０ではＫ殻Ｌ殻Ｍ殻は外側の殻画像、
その向こう側にＮ殻の内側画像２７が見えている。この
Ｎ殻の内側画像２７をよく見るために視野を変更したと
する。すなわち図１２の３８の位置で視野方向を３７と
した。その際の表示が図１３である。

【００４１】図１３ではＮ殻の各電子軌道４ｓ４ｐ４ｄ
４ｆの電子についてそれぞれワープスイッチ３０、３
１、３２、３３が表示されている。たとえば３３のｆ軌
道電子のワープスイッチをクリックすると、その電子状
態３４が表示される。

【００４２】同様に３２のｄ軌道電子のワープスイッチ
をクリックすると、その電子状態３５、３３’の３３の
他のｆ軌道電子で不対電子のワープスイッチをクリック
すると、その不対電子の状態３６が表示される。

【００４３】次に「電子のように微細な物体」の視野で
化学結合を学ぶための本案ソフト例を図１４、図１５で
説明する。図１４は塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）分子の
イオン結合、図１５は水（Ｈ₂ Ｏ）の共有結合の微細物
体視野仮想体験の例での教育ソフト表示例である。

【００４４】図１４の３９がＮａ、４２がＣｌのそれぞ
れ仮想空間境界である。それら境界面に３ｓ軌道のＮａ
電子のワープスイッチ４０、３ｐ軌道のＣｌ電子ワープ
スイッチ４３がある。イオン結合では前者が後者の位置
に移行して結合している、とある。そこで、この例で
は、Ｎａ電子４１が４３にワープするイメージ体験（詳
細省略）を行えるようにソフト設計すれば教育効果がえ
られる。

【００４５】図１５では、４４が水素Ｈ、４７が酸素Ｏ
のそれぞれ仮想空間境界である。４４では１ｓ軌道電子
４６のワープスイッチ４５、４７では２ｐ軌道電子４９
のワープスイッチ４８が表示される。水（Ｈ₂ Ｏ）の共
有結合ではこれら電子が共通軌道を作り結合している、
とある。そこで、この例では、Ｈ電子４６とＯ電子４９
がそれぞれの４５４８ワープスイッチで自由に仮想空間
移行するイメージ体験（詳細省略）を行えるようにソフ
ト設計すれば教育効果がえられる。

【００４６】光励起教育ソフトの実施例を図１６〜図１
９で説明する。ここでは光半導体チタン酸化物ＴｉＯ₂
を例とする。図１６に示すように、ＴｉＯ₂ は３００ナ
ノメータ程度の紫外線で電子の一部が充満バンドから高
エネルギー導電バンドに励起され種々の反応促進を行
う、と説明されている。

【００４７】図１７は紫外光を当てる前の酸化チタンを
示す仮想空間表示例で、紫外線照射による状態変化のた
めのワープスイッチ５０が表示されている。５０を操作
すると表示は図１８のような紫外光を当てた後の活性化
酸化チタンを示す仮想空間表示例に変化する。

【００４８】この図１８は５１の仮想境界面にペースト
されたデジタル画像を変化して実現できる。図１８は模
式的に示しただけで任意の色、コントラスト、輪郭強調
などの画像変換を行うか、画像自体を別種のものにかえ
ることなどでもっとも視覚教育効果が得られるものを選
定すればよい。

【００４９】また活性化酸化チタンから間接的に種々の
フリーラジカル（不対電子対をもった活性分子）が生成
される、とある。図１９はこれを教育する例で、活性化
酸化チタンの電子のワープスイッチ５０が表示され、こ
れをクリックするとたとえばスーパオキサイドアニオン
ラジカルの仮想画像表示５２’が表示される。

【００５０】受精教育ソフト実施例を図２０で説明す
る。これは精子という機能的に動作する生体物質の視点
で卵子の微細生体物質構造の表示画像を見る仮想視覚体
験ソフトの例である。

【００５１】図２０では受精失敗精子の仮想体験がａ→
ｂ、受精成功精子の仮想体験がａ→ｃ→ｄ→ｅで示され
ている。５３が精子の表示、５４が卵子の仮想現実空間
の境界面である。

【００５２】受精仮想体験者に精子５３を操作させ、受
精ワープスイッチ５５にいち早く移動させるゲームを行
わす。もしも遅れると図２０ｂのように受精に失敗した
精子の表示５３ａがあらわれてゲームオーバーとなる。

【００５３】一方、受精成功では図２０ｃのように受精
成功精子５３ｂでワープスイッチが操作され画面表示が
図２０ｄのように卵子内面境界面のデジタル画像を表示
した図２０ｄに変わる。

【００５４】受精後の精子は携えている雄形質をもった
シングルヘリカルＤＮＡを卵子内部のリボゾーム構造に
ある雌形質シングルヘリカルＤＮＡと合体させるべく機
能を遂行すべく移動する。この状態を図２０ｄをデジタ
ル動画像表示として表現すれば教育効果があるであろ
う。

【００５５】図２０ｄの５７がＤＮＡ合体のためのリボ
ソームサイトを示す表示である。ＤＮＡがダブルヘリカ
ルになったのち、ＲＮＡとの協調作業でアミノ酸合成が
行われ、ある増殖条件成立下で卵割が起こる。こういっ
た状況変化をＤＮＡ合体を示すワープスイッチ５８の操
作をきっかけに画面表示すればよい。

【００５６】図２０ｅは上記表示の一例で第一次卵割さ
れた受精卵を示す仮想境界面５９が表示された仮想現実
画面である。

【００５７】

【発明の効果】教師と研究者とデザイナーとＶＲエンジ
ニアの４者が協力して製作する仮想現実体験による教育
ソフト作成のため、デジタル顕微鏡拡大画像を有効利用
する装置を提供した。これによって特にデザイナーのＣ
Ｇグラフィック作成作業の効率向上が期待できる。

【００５８】さらに曲面ＶＲイメージをもちいた新しい
エデュティメントソフトの基本技術を提供した。このソ
フトによる教育効果の向上が期待できる。

【００５９】また、本案はオーランドのデズニーワール
ドや万国博覧会などに見られる教育を考慮したテーマパ
ークアトラクションでの利用も考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本案による仮想現実空間を製作し表示する装置
の構成図

【図２】本案とコンピュータ支援教育（ＣＡＩ：Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）ソフ
ト開発との関係説明図

【図３】ＣＡＩソフトの開発フロー説明図

【図４】複数の部分空間に分割された仮想現実空間の例

【図５】宇宙空間の仮想体験を目的とした仮想現実空間
の例

【図６ａ】部分空間ワープスイッチの操作でデジタル動
画像が表示されている例

【図６ｂ】部分空間ワープスイッチの操作でデジタル動
画像が表示されている例

【図６ｃ】部分空間ワープスイッチの操作でデジタル動
画像が表示されている例

【図７ａ】魚眼レンズを付加した顕微鏡による連続撮影
の説明図

【図７ｂ】魚眼レンズを付加した顕微鏡による連続撮影
の説明図

【図７ｃ】魚眼レンズを付加した顕微鏡による連続撮影
の説明図

【図８】原子モデルを示す仮想空間の表示例

【図９】図１０の仮想空間表示における仮想視点とその
方向の説明図

【図１０】最外殻がＮ殻である原子の仮想空間の表示例
（原子核方向視野）

【図１１】電子殻と殻の許容電子数

【図１２】図１３の仮想空間表示における仮想視点とそ
の方向の説明図

【図１３】最外殻がＮ殻である原子の仮想空間の表示例
（Ｎ殻方向視野）

【図１４】塩化ナトリウムのイオン結合を学ぶための仮
想空間表示例

【図１５】水の共有結合を学ぶための仮想空間表示例

【図１６】酸化チタンの光活性化の説明図

【図１７】紫外光を当てる前の酸化チタンを示す仮想空
間表示例

【図１８】紫外光を当てた後の活性化酸化チタンを示す
仮想空間表示例

【図１９】活性化酸化チタンの作用によるラジカル発生
を示す仮想空間表示例

【図２０】受精を学ぶための仮想空間表示例

【符合の説明】

１デジタル顕微鏡装置２画像拡大手段の光学系等被写体近接部２’ 画像拡大手段の信号処理部３画像のデジタル化手段４画像データ出力手段５画像データ転送のための通信手段６通信のためのモデム（変調復調装置）７画像データ入力装置８仮想現実空間の構成手段９８の画像張り付け機能部１０８の画像表示機能部１１仮想現実空間の表示手段１２コンピュータ装置１３空間外部から見た境界面で分割された部分仮想空
間１４仮想境界面１５部分空間ワープスイッチ１６操作者の操作カーソル１７宇宙空間である部分仮想空間の境界面内部のデジ
タル画像１８ブラックホールないしはホワイトホールである部
分空間ワープスイッチ１９魚眼レンズ２０光学顕微鏡の光学ヘッド２１原子核を示すワープスイッチ２２原子核を示すワープスイッチ操作の結果表示され
る画像の例２３電子Ｋ殻を示す仮想境界２４電子Ｌ殻を示す仮想境界２５電子Ｍ殻を示す仮想境界２６電子Ｎ殻を示す仮想境界２７電子Ｎ殻の仮想境界面内部のデジタル画像２８図１１の表示のときの操作者の視点の位置２９図１１の表示のときの操作者の視点の方向３０Ｎ殻４ｓ軌道電子を示すワープスイッチ３１Ｎ殻４ｐ軌道電子を示すワープスイッチ３２Ｎ殻４ｄ軌道電子を示すワープスイッチ３３Ｎ殻４ｆ軌道電子を示すワープスイッチ３３’ Ｎ殻４ｆ軌道の不対電子を示すワープスイッチ３４Ｎ殻４ｆ軌道電子の仮想部分空間表示例３５Ｎ殻４ｄ軌道電子の仮想部分空間表示例３６Ｎ殻４ｆ軌道の不対電子の仮想部分空間表示例３７図１３の表示のときの操作者の視点の位置３８図１３の表示のときの操作者の視点の方向３９ＮａのＭ殻を示す仮想空間の境界面４０Ｍ殻３ｓ軌道電子を示すワープスイッチ４１ＣｌのＭ殻に移動したＮａのＭ殻３ｓ軌道電子４２ＣｌのＭ殻を示す仮想空間の境界面４３Ｍ殻３ｐ軌道電子を示すワープスイッチ４４ＨのＫ殻を示す仮想空間の境界面４５Ｋ殻１ｓ軌道電子を示すワープスイッチ４６共有結合に関与するＨの１ｓ軌道電子４７ＯのＬ殻を示す仮想空間の境界面４８Ｌ殻２ｐ軌道電子を示すワープスイッチ４９共有結合に関与するＯの２ｐ軌道電子５０紫外光が酸化チタンにあてられる変化を操作する
ワープスイッチ５１酸化チタンの仮想画像表示５２活性化酸化チタンの電子のワープスイッチ５２’ スーパオキサイドアニオンラジカルの仮想画像
表示５３仮想空間での精子の表示５３ａ受精に失敗した精子の表示５３ｂ受精に成功した精子の表示５４仮想空間での卵子を示す仮想境界面５５受精を示すワープスイッチ５６卵子の内部を示す仮想境界面５７ＤＮＡ合体のためのリボソームサイトを示す表示５８ＤＮＡ合体を示すワープスイッチ５９第一次卵割された受精卵を示す仮想境界面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体を拡大する画像拡大手段と、その
拡大画像をデジタル映像データに変換するデジタル化手
段と、そのデジタル画像データの出力手段とをもつデジ
タル顕微鏡装置と、前記デジタル画像データを入力する
入力手段と、仮想現実空間の境界面にデジタル画像デー
タを張り付ける画像データ張り付け機能をもつ仮想現実
空間の構成手段と、仮想現実空間の表示手段とをもつコ
ンピュータ装置とからなることを特徴とする仮想現実空
間を製作し表示する装置。
【請求項２】デジタル顕微鏡装置とコンピュータ装置
とがデータ転送のための通信手段で接続されていること
を特徴とする請求項１の仮想現実空間を製作し表示する
装置。
【請求項３】仮想現実空間が前記デジタル画像データ
を張り付けた境界面で複数の部分空間に分割されたもの
であり、かかる境界面が凸曲面ないしは凹曲面、あるい
はこれらの組み合わせ曲面であることを特徴とする請求
項１の仮想現実空間を製作し表示する装置。
【請求項４】科学イメージを連想させるデジタル画像
データを張り付けた仮想境界面によって複数の部分空間
に分割された仮想現実空間による仮想体験にて操作者に
科学教育効果を与えることを特徴とする教育ソフトウェ
ア。
【請求項５】科学イメージ連想させる画像が、自然現
象、ないしは自然現象の理論モデルを具象化あるいは抽
象化したものであることを特徴とする請求項４の教育ソ
フトウェア。
【請求項６】仮想境界面が凸曲面ないしは凹曲面、あ
るいはこれらの組み合わせ曲面であることを特徴とする
請求項４の教育ソフトウェア。
【請求項７】デジタル画像データが顕微鏡の拡大画像
によるものであることを特徴とする請求項４の教育ソフ
トウェア。
【請求項８】仮想境界面の表示面上に操作者が操作で
きる部分空間ワープスイッチがあり、これを操作するこ
とで、画面が他の部分空間表示に変化することを特徴と
する請求項４の教育ソフトウェア。
【請求項９】部分空間ワープスイッチの操作に際し
て、画面が他の部分空間表示に変化する間、顕微鏡で時
間的に連続ないしは非連続かつ一連の静止画像として撮
影されたデジタル画像データをもとにした動画像を画面
表示することを特徴とする請求項８の教育ソフトウェ
ア。
【請求項１０】連続ないしは非連続かつ一連の静止画
像としての撮影が光学顕微鏡に魚眼レンズを付加装着し
て撮影されたものであることを特徴とする請求項９の教
育ソフトウェア。
【請求項１１】仮想境界面が多次元宇宙空間の仮想境
界を抽象化したものであり、複数の部分空間に分割され
た分割仮想現実空間が前記仮想境界で分割された多次元
宇宙空間であり、部分空間ワープスイッチがブラックホ
ールないしはホワイトホールを示すものであることを特
徴とする請求項８の教育ソフトウェア。
【請求項１２】仮想境界面が電子の存在を示す電子雲
の状態、ないしは電子のもつエネルギー状態を示すエネ
ルギーレベルを抽象化したものであり、部分空間ワープ
スイッチが電子軌道、ないしは電子エネルギーレベルの
変化を示すものであることを特徴とする請求項８の教育
ソフトウェア。
【請求項１３】仮想体験が電子、正孔、あるいは中間
子、ボゾンなど物理的仮想素粒子の視点で微細物質構造
を表示した画像を見る仮想視覚体験であることを特徴と
する請求項４の教育ソフトウェア。
【請求項１４】仮想体験が細菌、精子、ウィルス、な
ど微小生物、ないしはホルモン、フェロモン、ＲＮＡな
ど機能的に動作する生体物質の視点で微細生体物質構造
を表示した画像を見る仮想視覚体験であることを特徴と
する請求項４の教育ソフトウェア。
【請求項１５】仮想体験が衛星、惑星、恒星、流星な
いしは星間物質の視点で宇宙空間を見る仮想体験である
ことを特徴とする請求項４の教育ソフトウェア。