JPH11195131A - 仮想現実方法及び装置並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来に比べて制御の自由度を飛躍的に拡大で
きる仮想現実方法及び装置を提供する。 【解決手段】 位置方向検出装置１１０からのユーザの
両眼の視線情報に基づいて演算装置１０５により計算し
た３次元仮想空間におけるユーザの空間的注目点に基づ
いて制御装置１０１により仮想現実シミュレーションを
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ユーザの両眼の視
線位置情報から計算した３次元仮想空間におけるユーザ
の仮想注目点に基づいて仮想現実シミュレーションを行
う仮想現実方法及び装置並びにこれら仮想現実方法及び
装置に使用する記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、バーチャルリアリティー（仮
想現実：電子計算機によって作り出された情報を人間の
感覚器官に提示することによって、実在しない世界や遠
隔にある空間での行動を可能にして疑似体験を行う技
術）による仮想現実のシミュレーションを実現するに
は、次のような方法がとられる場合があった。

【０００３】例えば、仮想現実状態を体験する体験者の
頭部に取り付けた３次元位置方向検出装置からのデータ
を基に、予め入力したモデル（物体の３次元形状デー
タ）の空間的・幾何学的位置を考慮した映像をコンピュ
ータに計算させ、この映像を体験者が被ったヘッドマウ
ントディスプレイ（ＨＭＤ）に表示することで、体験者
は仮想現実の世界を疑似的に体験（仮想現実シミュレー
ション）することができる。

【０００４】このようなバーチャルリアリティーを実現
するシステムにおいて、体験者が見る映像は、一般的
に、次に説明する３次元コンピュータグラフイックスに
よって形成される。

【０００５】＜３次元コンピュータグラフイックスの説
明＞まず、従来の画像表示装置における３次元コンピュ
ータグラフイックス（以下、３次元ＣＧと記述する）の
形成方法について説明する。

【０００６】３次元物体を表現した画像を形成する３次
元ＣＧにおいては、通常画像を得るためには、大きく分
けて「モデリング」と「レンダリング」という２つの作
業が必要となる。

【０００７】◇「モデリング」 モデリングは、画像の中で表現したい対象物の形、色、
表面の性質等のデータをコンピュータの中に作成する作
業である。例えば、人間の画像を作るのであれば、その
表面の形がどうなっているのか、顔のどの部分がどのよ
うな色をしているのか、光の反射率はどうか、といった
データを作成し、後のレンダリングで使えるような形式
でコンピュータ内に格納する。この様なデータの集まり
を物体のモデルという。

【０００８】例えば、図１３に示すような立方体の形状
モデリングを行う場合、まず、図１３のように立方体の
ある１つの頂点を原点としたモデリング座標系を考え
る。そして、この座標系における立方体の８個の頂点の
座標データ及び面ループデータを、例えば図１４
（ａ），（ｂ）に示すように決定する。この様にして得
られた１組の座標データと面ループデータが対象物のモ
デリングデータ（またはモデルデータ）となる。

【０００９】◇「レンダリング」 レンダリングは、モデルが出来上がった後で、その物体
をある位置から見たときにどの様に見えるかを考え、そ
の見え方に従った画像を作成する作業である。従って、
レンダリングを行うには、モデルの他に、見る位置（視
点）や照明に関する条件を考える必要がある。レンダリ
ング作業を細分化すると、「投影変換」、「隠面消
去」、「シェーディング」及び「リアルさを出すための
工夫」の４つの作業となる。

【００１０】まず、「投影変換」は、モデルを表わして
いる種々の座標値に対して、視点の位置から見たとき
に、画面上のどの位置に見えるかを計算して、画面上の
座標に変換することである。図１５は、投影変換のため
の４つの座標系を示した図である。まず、モデリング座
標系において定義された物体の形状データは、ワールド
座標系（物体の形を表わすときにモデル内の座標に用い
る座標系）におけるデータに変換される。そして、対象
となる物体を見ることができるように、選定したカメラ
をいろいろな方向に向けることで、ビューイング変換
（視野変換）を行う。この際、ワールド座標系で表わさ
れた物体のデータが視点座標系のデータに変換されるこ
とになる。また、この変換のためにワールド座標系の中
にスクリーン（視野窓）を指定し、このスクリーンが物
体の最終的な投影面となる。そして、このスクリーンを
定義するための座標系がＵＶＮ座標系（スクリーン座標
系）と呼ばれる。但し、視点前方の全ての物を描くと、
不必要な計算時間をとる場合があるので、作画領域を決
めることも必要である（この作画領域はビューイングボ
リューム「視野空間」と呼ばれ、また、この作業はクリ
ッピングと呼ばれる。また、ビューイングボリュームの
境界の中でカメラから最も近い面をリニアクリッピング
面、最も遠い面をファークリッピング面という）。そし
て、このスクリーンをいろいろな方向に動かすことで視
野変換を行う。そして、視野変換が決定した後、空間に
存在する物体の３次元形状の各点に対して、視点と投影
面の交点を求める操作を行うことで、図１６に示すよう
にスクリーン上に投影図を得る（但し、この場合は視点
と投影面との間の距離が有限である透視投影を示してい
る）。従って、投影変換が行われると前述の視点座標系
で表わされたデータは、ＵＶＮ座標系におけるデータに
変換されたことになる。

【００１１】次に、「隠面消去」によって、モデルの中
で現在の視点の位置から考えて、どの部分が見えて、ど
の部分が見えないかを判断する。隠面消去の代表的な手
法としては、Ｚバッファ法やスキャンライン法といった
アルゴリズムが挙げられる。そして、隠面消去が済ん
で、物体のどの部分が見えるかが確定したら、次に照明
を考えて各部分がどの様な色で、どの様な明るさに見え
るかを判断し、その色を画面、即ち、ピクセルに塗る
「シェーディング」の処理を行う。

【００１２】そして、通常レンダリングの最後に実行さ
れるのが、「リアルさを出すための工夫」である。これ
は、「投影変換」、「隠面消去」、「シェーディング」
を行って画像を形成しても、得られる絵は実在の物体と
はほど遠い面白みのないものとなってしまうためであ
る。その理由としては、このような手法が、物体の表面
は理想的な平面或いは数式で表わせる完全に滑らかな曲
面であったり、表面の色が面ごとに一定であるといった
仮定に基づいているためである。こうした状況を避け、
得られる画像をより現実に近いものとするために行われ
る代表的手法の１つにテクスチャーマッピングがある。
このテクスチャーマッピングは、予め用意した２次元パ
ターンを３次元空間内の物体モデルの表面に貼り付ける
（数学的にいえば、写像する）手法で、単調な表面で構
成された物体を複雑な表面を持つ物体に疑似的に見せか
けることを目的としている。これにより、例えば単純な
直方体のモデルを金属や石材のように見せることが可能
となる。

【００１３】上述した「投影変換」、「隠面消去」、
「シェーディング」及び「リアルさを出すための工夫」
が終了し、ＵＶＮ座標系によって示された図形は、最終
的なデバイス座標系に変換されて画像表示装置に表示さ
れると、１回のレンダリング処理が完了する。図１７
に、図１６のスクリーンに投影された物体がデバイス座
標系に変換されて表示装置に表示された画像を示す（但
し、物体の背景は黒色で塗りつぶされている）。ここ
で、デバイス座標系とは、画像の中でピクセルやドット
の位置を表わすときに用いる座標系のことで、表示画像
における座標系と同一であるものとする（図１７におけ
るａとｂは、表示画像の横と縦の画素数を示す）。

【００１４】◇「コンピュータグラフィックスアニメー
ションの作成方法」 上述したような方法により得られる絵（ＣＧ画像）に動
きを付けてコンピュータグラフィックスアニメーション
（以下、ＣＧアニメーションと記述する）を作成する場
合、大別して２つの方法がある。

【００１５】まず、第１の手法としては、３次元空間に
置き、照明条件、視点条件（視点の位置・方向・画角）
及び物体のモデルの形状や色等を少しずつ変化させ、そ
の都度レンダリングを行うことで、一連のアニメーショ
ン用の画像群を得た後（または、１つの画像をレンダリ
ングするごとに）、それらをビデオレコーダ等の録画装
置を用いて１コマ１コマ録画（コマ録画）し、全ての録
画が終わった後で再生装置で再生する方法である。この
方法においては、画像のレンダリングの際にかかる時間
は許容される範囲で長くしてよいので（１つの画像のレ
ンダリングに要する時間と作成するアニメーションの全
体の時間に依存する）、画面上に複雑な形状の物体を多
数配置したり、レイトレーシング（光線追跡法）に代表
されるような長い計算時間を必要とするレンダリング手
法を用いて高品質な画像を作成することも可能である。
例えば、現在のテレビコマーシャルやＳＦ映画等で用い
られているＣＧ映像は、ほとんどこの方法によって作成
されたものである。

【００１６】次に、第２の手法としては、前述の照明条
件、視点条件及び物体モデルの形状や色を変更しながら
のレンダリング及びそのレンダリング処理によって得ら
れた画像の表示という２つの処理を高速に繰り返すこと
で、ＣＧアニメーションを実行する手法である。この手
法は、一般的にリアルタイムＣＧレンダリングと呼ばれ
るもので、ユーザからの指示を直接レンダリングに反映
させることで、ＣＧアニメーションの動きをリアルタイ
ムにコントロールするインタラクティブ（対話的）処理
が可能なことが最大の特徴である。その反面、実現に関
しては実行するコンピュータのパフォーマンスにかなり
依存し、画面上に表示できる物体のデータ量に制限があ
ったり、レンダリング手法として単純で高速なものに限
定されてしまうといった制約があるため、前者と比較し
て形成される画像は一般的に低品質なものとなる。な
お、この手法は、各種バーチャルリアリティー（仮想現
実）システムをはじめ、科学技術シミュレーション、航
空機操縦練習用のフライトシミュレータやゲームセンタ
ー用のレーシングゲーム・ファイティングゲーム等に用
いられているものである。

【００１７】＜３次元ＣＧによる立体視＞次に、３次元
ＣＧを用いた立体視の実現方法について説明する。

【００１８】まず、一般的な立体視の性質について説明
する。

【００１９】人間の両眼の瞳孔は平均して６３．５ｍｍ
離れているため、人間が物を見るときには、左右の目の
網膜には互いに僅かに異なった角度から見た画像が映っ
ている。人間が物を見たときの立体感は、このような左
右の違いを心理的に判断した結果生まれるものと考えら
れる。従って、人間の目の間隔だけ離れた位置から撮影
した２枚の写真画像は、それぞれのシーンに相当するも
のであると考えられる。この２枚の画像を左側で撮影し
たものは左目で、右側で撮影したものは右目で、それぞ
れ独立に観察すれば、直接被写体を見たときと同様な立
体感が再現される。この性質を利用したものが古くから
行われている立体写真であり、立体視の基本原理であ
る。

【００２０】このような立体視の性質を３次元ＣＧに応
用する場合は次のような方法で行う。一般的に３次元Ｃ
Ｇを用いた立体視では、同一の３次元仮想空間に人間の
左右の目に対応する２つの視点（カメラ）を考え、両視
点に以下のような条件を与える。

【００２１】（条件１）両視点の視角、ビューイングボ
リューム等の視点条件（上記３次元ＣＧの説明の項参
照）は同一。 （条件２）両視点の視点座標系の原点同士に適当な距離
を与える。 （条件３）両視点の視点座標系のｘ軸同士が重なる。 （条件４）両視点の視点座標系のｚ軸同士とｙ軸同士が
平行且つ同方向となる。 （条件５）視点移動は、以上の条件を保った状態で行
う。

【００２２】このように設定した２つの視点から見た仮
想空間での情景を、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭ
Ｄ）の左目と右目のそれぞれに表示することにより、３
次元ＣＧによる立体視が実現できる。、上述したような
３次元ＣＧによる立体視によって、後述するバーチャル
リアリティーは、モノラル映像（同一のＣＧ画像左右の
目に提示）の場合と比較してより臨場感のあるものとな
る（反面、リアルタイムで左目用と右目用の２つのＣＧ
画像を生成する必要があるため、モノラル映像の場合と
比べて計算機の負荷は大幅に増大する）。

【００２３】＜バーチャルリアリティー技術の説明＞次
に、バーチャルリアリティー技術について説明する。

【００２４】上述した３次元ＣＧの応用のさいたるもの
で、最近注目されている技術としてバーチャルリアリテ
ィー（仮想現実感）がある。これは計算機によって作り
出された情報を人間の感覚器官に提示することによっ
て、実在しない世界や遠隔にある空間での行動を可能に
して疑似体験を行えるようにした技術である。コンピュ
ータとの究極のヒューマンインターフェースともいわれ
て脚光を浴びている。応用範囲も広く、高度の臨場感を
持ったロボット遠隔操作、仮想モデルを用いたＣＡＤ
（コンピュータ援用設計）での設計、臨場感ある通信会
議、現実の操作感に近いフライトシミュレータ・ドライ
ビングシミュレータ、微細な手術道具による遠隔操作、
建築・インテリア等におけるウォークスルー等が挙げら
れている。

【００２５】バーチャルリアリティーを実現するには、
（１）人間の操作情報をリアルタイムに入力する装置、
（２）臨場感ある感覚情報を人間に提示する装置、
（３）それらを関連付けて仮想世界を記述するシミュレ
ーションシステムの３つが必要であるとされている。前
記（１）の代表的な製品としては、指の曲げを測定する
ために手袋の指に沿って光ファイバーが取り付けられた
ＶＰＬ社のデータグローブ、（２）の代表的な製品とし
ては、左右の目に２枚のカラー液晶で独立した映像を映
して立体視させて視覚情報を提示するヘッドマウントデ
ィスプレイ（ＨＭＤ）等が実用化されている。

【００２６】＜視線検出装置説明＞次に、視線検出装置
について説明する。

【００２７】先に本出願人は、パソコン（パーソナルコ
ンピュータ）／テレビのディスプレイ画面、ビデオカメ
ラ／スチルカメラのファインダー画面等を使用者が観察
する際、画面のどこを見ているかを検出する、いわゆる
視線入力装置を既に提案している。その原理を以下に説
明する。

【００２８】図１８は、視線検出方法の原理を示す平面
図、図１９は、視線検出方法の原理を示す側面図であ
る。両図において、９０６ａ，９０６ｂは観察者に対し
て不感の赤外光を放射する発光ダイオード（ＩＲＥＤ）
等の光源で、各光源９０６ａ，９０６ｂは、結像レンズ
９１１の光軸に対してｘ方向（水平方向）に略対称に
（図１８参照）、また、ｙ方向（垂直方向）にはやや下
側に（図１９参照）配置され、観察者の眼球９０８を発
散照明している。観察者の眼球９０８で反射した照明光
の一部は、結像レンズ９１１によってイメージセンサー
９１２に結像する。

【００２９】図２０は、イメージセンサー９１２に投影
される眼球像の概略図、図２１は、イメージセンサー９
１２の出力強度図である。

【００３０】以下、図１８〜図２１を用いて視線の検出
方法について説明する。

【００３１】まず、水平面で考えると、図１８において
一方の光源９０６ｂより放射されたは、観察者の眼球９
０８の角膜９１０（図１８及び図１９参照）を照明す
る。このとき角膜９１０の表面で反射した赤外光により
形成される角膜反射像（虚像）ｄ（図１８及び図１９参
照）は、結像レンズ９１１によって集光され、イメージ
センサー９１２上の位置ｄ′（図１８参照）に結像す
る。同様に、他方の光源９０６ａより放射された赤外光
は、観察者の眼球９０８の角膜９１０（図１８及び図１
９参照）を照明する。このとき角膜９１０の表面で反射
した赤外光により形成される角膜反射像（虚像）ｅ（図
１８及び図１９参照）は、結像レンズ９１１によって集
光され、イメージセンサー９１２上の位置ｅ′（図１８
参照）に結像する。また、虹彩９０４の端部ａ，ｂ（図
１８〜図２０参照）からの光束は、結像レンズ９１１を
介してイメージセンサー９１２上の位置ａ′，ｂ′（図
１８及び図１９参照）に該端部ａ，ｂの像を結像する。
結像レンズ９１１の光軸に対する眼球９０８の光軸の回
転角θが小さい場合、虹彩９０４の端部ａ，ｂのｘ座標
をｘａ，ｘｂとすると、ｘａ，ｘｂはイメージセンサー
９１２上で多数点求めることができる（図２０中、×
印）。そこで、まず、円の最小自乗法にて瞳孔中心ｘｃ
を算出する。一方、角膜９１０の曲率中心ｏのｘ座標を
ｘｏとすると、眼球９０８の光軸に対する回転角θｘ
は、 ｏｃ×ｓｉｎθｘ＝ｘｃ−ｘｏ … （１） となる。

【００３２】また、角膜反射像ｄとｅの中点ｋに所定の
補正値δｘを考慮して求めると、 ｘｋ＝（ｘｄ＋ｘｅ）／２ ｘｏ＝（ｘｄ＋ｘｅ）／２＋δｘ … （２） となる。

【００３３】ここで、δｘは装置の設置方法／眼球距離
等から幾何学的に求められる数値であり、その算出方法
は省略する。

【００３４】よって、上記（１）式を（２）式に代入し
てθｘを求めると、 θｘ＝arcsin［［xc｛（xd＋xe／2＋δx｝］／oc］…（３） となる。

【００３５】更に、イメージセンサー９１２上に投影さ
れた各々の特徴点の座標を、′（ダッシュ）を付けて下
記（４）式に書き換えると、 θｘ＝arcsin［［xc′｛（xd′＋xe′／2＋δx′｝］／oc／β］…（４） となる。ここで、βは結像レンズ９１１に対する眼球９
０８の距離ｓｚｅにより決まる倍率で、実際は角膜反射
像ｄ，ｅの間隔｜ｘｄ′−ｘｅ′｜の関数として求めら
れる。

【００３６】垂直面で考えると、図１９に示すような構
成となる。ここで、２個の光源９０６ａ，９０６ｂによ
り生じる角膜反射像ｄ，ｅは同位置に発生し、これをｉ
とする。眼球９０８の垂直方向の回転角θｙの算出方法
は上述した水平面の場合とほぼ同一であるが、（２）式
のみ異なり、角膜曲率中心ｏのｙ座標をｙｏとすると、 ｙｏ＝ｙｉ＋δｙ … （５） となる。

【００３７】ここで、δｙは装置の設置方法／眼球距離
等から幾何学的に求められる数値であり、その算出方法
は省略する。

【００３８】よって、眼球９０８の垂直方向の回転角θ
ｙは、 θｙ＝arcsin［［yc′−（yi′＋δy′）］／oc／β］…（６） となる。

【００３９】更に、ファインダー等の画面上の位置座標
（ｘｎ，ｙｎ）は、ファインダー光学系で決まる定数ｍ
を用いると、水平面上、垂直面上それぞれ、 xn＝m×arcsin［［xc′−｛（xd′＋xe′）／２＋δx′｝］／oc／β］…（７ ） yn＝m×arcsin［［yc′−（yi′＋δy′）］／oc／β］…（８） となる。

【００４０】図２１で明らかなように、瞳孔エッジの検
出は、イメージセンサー９１２の出力波形の立ち下がり
部（xb′）及び（xa′）を利用する。また、角膜反射像
ｄ，ｅの座標は鋭い立ち上がり部（xe′）及び（xd′）
を利用する。

【００４１】＜視線検出機能を持つパーソナルコンピュ
ータシステムの＞次に、視線検出機能を持つパーソナル
コンピュータ（以下、パソコンと記述する）システムの
一例を説明する。

【００４２】図２２は、視線検出機能を持つパソコンシ
ステムの一例を示す概略構成図である。同図に示すパソ
コンシステムは、パソコンの本体部であるパソコンユニ
ット１００８、操作者がパソコンの画面を観察するため
のヘッドマウントディスプレイ１００６、操作者または
操作者以外の人がパソコンの画面を観察するための外部
モニター１００９により構成されている。ここで、ヘッ
ドマウントディスプレイ１００６は、ゴーグル、メガネ
フレーム等の部材により操作者の目に近い位置に固定さ
れている。

【００４３】ヘッドマウントディスプレイ１００６は、
ＬＣＤ（液晶表示器）等を有する表示素子１００２と、
拡大観察系を実現するための特殊プリズム１００３、撮
影者の目１００５の視線を検出する視線検出回路１０６
４と、パソコン画面を表示素子１００２に表示する表示
回路１００７と、撮影者の目１００５に赤外光を照射す
る赤外発光ダイオード１０６０，１０６１と、赤外光を
結像する結像レンズ１０６２ａ，１０６２ｂと、これら
結像レンズ１０６２ａ，１０６２ｂにより結像された赤
外光を電気信号に変換する光電変換素子（イメージセン
サー）１０６３と、この光電変換素子１０６３上の撮影
者の目１００５の像を基に撮影者の表示素子１００２上
の注視点を求める注視点検出回路１０６４とを具備して
いる。

【００４４】次に、ヘッドマウントディスプレイ１００
６における観察系の光学作用について説明する。表示素
子１００２からの光は、第３の光学作用面ｃで屈折透過
し、第１の光学作用面ａで全反射し、第２の光学作用面
ｂの反射層で反射し、再び第１の光学作用面ａで屈折透
過し、観察者の視度に適合した拡がり角（収束角、平
行）の光束となり、観察者の目１００５側に射出する。
ここで、観察者の目１００５と表示素子１００２の中心
を結ぶ線を基本光軸として示している。観察者の視度に
対する調整は、表示素子１００２をプリズム１００３の
光軸に沿って平行移動することにより可能となる。ここ
で、プリズム１００３は、像性能と歪みを補正し、テレ
セントリックな系とするために、３つの光学作用面をそ
れぞれ回転対称軸を有しない３次元曲面で構成するのが
望ましく、ここでは、基本光軸を含み、紙面に平行な平
面にのみ対称な曲面構造をなしている。

【００４５】更に、ヘッドマウントディスプレイ１００
６における視線検出系の光学作用について説明する。裸
眼用赤外発光ダイオード１０６０（奥行き方向に２
個）、眼鏡用赤外発光ダイオード１０６１（奥行き方向
に２個）から発した光は、第２の光学作用面ｂに設けら
れた開口部１０１２，１０１３，１０１４，１０１５を
通して、視線検出系の光軸とは異なる方向から観察者の
目１００５を照明する。その照明光は、観察者の角膜９
１０、瞳孔で反射散乱され、角膜９１０で反射した光は
角膜反射像ｄ，ｅを形成し、瞳孔で散乱した光は瞳孔像
を形成する。これらの光は、第２の光学作用面ｂに設け
られた開口部１０１０を通して、結像レンズ１０６２
ａ，１０６２ｂによりイメージセンサー１０６３上に結
像される。イメージセンサー１０６３から得られる観察
者の目１００５の画像は、前述した視線検出原理によっ
て構成された注視点検出回路１０６４によって注視点デ
ータを出力することができる。

【００４６】ここで、結像レンズ系は２枚の結像レンズ
１０６２ａ，１０６２ｂにより構成されている。特に、
結像レンズ１０６２ｂは楔形状をしたレンズで、これに
より結像レンズ系を少ないレンズで構成することがで
き、小型化に適している。この結像レンズ１０６２ｂの
斜めの面に曲率をつけることで、第２の光学作用面ｂで
発生する偏心収差を有効に補正することができる。更
に、前記結像レンズ系には少なくとも非球面を１面設け
ると、軸外の結像性能を補正する上で有効である。前記
結像レンズ系の絞りは、第２の光学作用面ｂに設けた開
口部に近い方が、開口部１０１０を小さくすることがで
き、観察系に対する中抜けを防ぐのに有効であり、でき
れば開口部と絞りが一致しているのが望ましい。開口部
は、２ｍｍより小さく設定した方が、観察者の目１００
５の瞳孔より小さくなり、更に観察系に対する中抜けを
防ぐのに有効である。観察者の目１００５を照明する光
は、視感度の低い光が良いので赤外光を使用している。
このとき、前記結像レンズ系に可視光をカットする部材
のレンズを少なくとも１個設けると、視線の検出精度を
向上することができる。

【００４７】図２３は、プリズム１００３を側面から見
た図である。ここで、第２の光学作用面ｂは、反射用の
ミラーコーティングが施されているが、結像レンズ１０
６２ａ，１０６２ｂ及び赤外発光ダイオード１０６０，
１０６１用の開口部、即ち、ミラーコーティング未処理
部（１０１０は結像用、１０１２，１０１３は裸眼用赤
外発光ダイオード用、１０１４，１０１５は眼鏡用赤外
発光ダイオード用）が設けられている。なお、前述した
ように、これら開口部１０１０，１０１２〜１０１５は
ファインダー観察系に影響のない程度に小さなものであ
り、２ｍｍ以下ぐらいが望ましい。

【００４８】このようにミラーコーティング部に開口部
１０１０，１０１２〜１０１５を設け、照明光源である
赤外発光ダイオード１０６０，１０６１をプリズム１０
０３を挟んで観察者の目１００５と反対側に配置したた
め、プリズム１００３の屈折力を強くし高視野化した場
合でも、観察者の目１００５の高さに近い位置から適切
に照明することができる。

【００４９】ここで、赤外発光ダイオード１０６０，１
０６１は、異なる配置で裸眼用と眼鏡用とを使い分けて
いる。２個の裸眼用赤外発光ダイオード１０６０は、光
軸からやや離れた下部から同一高さで、光軸対称に狭い
幅で左右１個ずつ、眼鏡用赤外発光ダイオード１０６１
は、光軸からかなり離れた下部から同一高さで、光軸対
称に広い幅で左右１個ずつ配置されている。その理由は
３つであり、１つ目の理由は、眼球距離によってより良
い照明条件を得るためで、できるだけ目の検出エリアを
均等に照明するような位置になっている。２つ目の理由
は、角膜反射像ｄ，ｅが瞼でケラレないような高さにす
る必要があるため、裸眼用赤外発光ダイオード１０６０
は、眼鏡用赤外発光ダイオード１０６１に比べて高い位
置にある。３つ目の理由は、赤外光が眼鏡に反射してで
きるゴーストが、検出に影響の少ない周辺部に現れるよ
うにするため、眼鏡用赤外発光ダイオード１０６１は、
裸眼用赤外発光ダイオード１０６０より左右方向及び下
方向に離れた位置にある。なお、眼球と眼鏡の判別は、
角膜反射像ｄ，ｅの間隔｜ｘｄ′−ｘｅ′｜から、眼球
とプリズム１００３との間の距離算出することにより行
う。

【００５０】視線検出回路１０６４は、イメージセンサ
ー１０６３上の撮影者の目１００５の像を基に、前述し
た原理に従い撮影者の表示素子１００２の画面上の注視
点を求めるものである。

【００５１】＜パソコンユニットの説明＞次に、パソコ
ンユニットについて説明する。

【００５２】図２２において、１００８はパソコンユニ
ットである。ここで、１８１４はＣＰＵ（中央演算処理
装置）で、プログラムやデータの演算を行う。１８１３
は各デバイスを結ぶシステムバス、１８１８はＲＯＭ
（リードオンリーメモリ）１８１６やＲＡＭ（ランタム
アクセスメモリ）１８１７の制御を行うメモリコントロ
ーラ、１８１２はビデオＲＡＭ１８１１に書き込まれた
内容がディスプレイに表示されるように制御するビデオ
グラフィックコントローラである。１８１５はポインテ
イングデバイス或いはキーボードを制御するアクセサリ
ーデバイスコントローラであり、本例においては、ヘッ
ドマウントディスプレイ１００６の視線検出回路１０６
４に接続される。１８１９は周辺装置制御用のＩ／Ｏチ
ャネルであり、本例においては、ヘッドマウントディス
プレイ１００６の表示回路１００７に接続される。

【００５３】以上のような構成において、ヘッドマウン
トディスプレイ１００６の視線検出回路１０６４により
検出された操作者の視線位置情報をパコンユニット１０
０８のポインティングデバイスとして適用することがで
き、画面のスクロールやメニュー選択に応用することが
できる。また、同時に外部モニター１００９にパソコン
画面を表示することができるため、操作者以外の人がパ
ソコン画面を見ることができる。また、片目用のヘッド
マウントディスプレイを用いれば、操作者自身も外部モ
ニター１００９を見ることができる。

【００５４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例にあっては、３次元仮想空間におけるユーザの
注目点が明確に特定できないことに起因する制限があっ
た。

【００５５】例えば、従来の３次元ＣＧにおいては、Ｃ
ＲＴ（陰極線管）のような表示装置上に表示した３次元
仮想空間の情景を示す画像の上に、ユーザがコントロー
ル可能なポインタを表示し、そのポインタが示す位置
（２次元座標）に重なった仮想空間内の物体の中心位置
（或いは物体の面の位置）をユーザの仮想注目点（３次
元座標）と仮定する場合が多かった。

【００５６】しかし、この場合、仮想空間におけるユー
ザの空間的注目点は、必ず空間に設定された物体に依存
していた（即ち、物体の無い場所では空間的注目点を特
定できない）。この結果、例えば、ユーザが自由に空間
的注目点を変えることで視点速度をコントロールするよ
うな仮想現実シミュレーション、或いはユーザが任意の
空間的位置に物体を連続的に配置していくような空間的
描画を実現する仮想現実シミュレーションのようなユー
ザの制御の自由度が高い処理は不可能であるという問題
点があった。

【００５７】本発明は上述した従来の技術の有するこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の
目的とするところは、従来に比べて制御の自由度が飛躍
的に拡大した仮想現実シミュレーションを実現すること
ができる仮想現実方法及び装置を提供しようとするもの
である。

【００５８】また、本発明の第２の目的とするところ
は、上述したような仮想現実装置を円滑に制御すること
ができる記憶媒体を提供しようとするものである。

【００５９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために本発明の請求項１記載の仮想現実方法は、ユー
ザの両眼の視線位置を検出する視線位置検出工程と、３
次元仮想空間に前記両眼に対応する２つの独立した視点
（カメラ）を設定する視点設定工程と、前記両眼の視線
位置に基づいて前記３次元仮想空間におけるユーザの仮
想注目点を計算する仮想注目点計算工程と、前記２つの
視点からモデルを空間的・幾何学的配置を考慮して見た
ときの２つの独立した情景（２次元画像）を形成する画
像形成工程と、形成した各画像を映像信号に変換する映
像信号変換工程と、変換後の各映像を表示する映像表示
工程とを具備したことを特徴とする。

【００６０】また、上記第１の目的を達成するために本
発明の請求項２記載の仮想現実方法は、請求項１記載の
仮想現実方法において、前記仮想注目点計算工程からの
仮想注目点に基づいて前記２つの視点の移動速度を設定
する移動速度設定工程を具備したことを特徴とする。

【００６１】また、上記第１の目的を達成するために本
発明の請求項３記載の仮想現実方法は、請求項１記載の
仮想現実方法において、前記仮想注目点計算工程からの
仮想注目点に基づいて前記３次元仮想空間において前記
モデルを配置するモデル配置工程を具備したことを特徴
とする。

【００６２】また、上記第１の目的を達成するために本
発明の請求項４記載の仮想現実装置は、ユーザの両眼の
視線位置を検出する視線位置検出手段と、３次元仮想空
間に前記両眼に対応する２つの独立した視点（カメラ）
を設定する視点設定手段と、前記両眼の視線位置に基づ
いて前記３次元仮想空間におけるユーザの仮想注目点を
計算する仮想注目点計算手段と、前記２つの視点からモ
デルを空間的・幾何学的配置を考慮して見たときの２つ
の独立した情景（２次元画像）を形成する画像形成手段
と、形成した各画像を映像信号に変換する映像信号変換
手段と、変換後の各映像を表示する映像表示手段とを具
備したことを特徴とする。

【００６３】また、上記第１の目的を達成するために本
発明の請求項５記載の仮想現実装置は、請求項４記載の
仮想現実装置において、前記仮想注目点計算手段からの
仮想注目点に基づいて前記２つの視点の移動速度を設定
する移動速度設定手段を具備したことを特徴とする。

【００６４】また、上記第１の目的を達成するために本
発明の請求項６記載の仮想現実装置は、請求項４記載の
仮想現実装置において、前記仮想注目点計算手段からの
仮想注目点に基づいて前記３次元仮想空間において前記
モデルを配置するモデル配置手段を具備したことを特徴
とする。

【００６５】また、上記第２の目的を達成するために本
発明の請求項７記載の記憶媒体は、ユーザの両眼の視線
位置情報から計算した３次元仮想空間におけるユーザの
仮想注目点に基づいて仮想現実シミュレーションを行う
仮想現実装置を制御するプログラムを格納する記憶媒体
であって、ユーザの両眼の視線位置を検出する視線位置
検出モジュールと、３次元仮想空間に前記両眼に対応す
る２つの独立した視点（カメラ）を設定する視点設定モ
ジュールと、前記両眼の視線位置に基づいて前記３次元
仮想空間におけるユーザの仮想注目点を計算する仮想注
目点計算モジュールと、前記２つの視点からモデルを空
間的・幾何学的配置を考慮して見たときの２つの独立し
た情景（２次元画像）を形成する画像形成モジュール
と、形成した各画像を映像信号に変換する映像信号変換
モジュールと、変換後の各映像を表示する映像表示モジ
ュールとを有するプログラムを格納したことを特徴とす
る。

【００６６】また、上記第２の目的を達成するために本
発明の請求項８記載の記憶媒体は、請求項７記載の記憶
媒体において、前記プログラムは、仮想注目点計算モジ
ュールからの仮想注目点に基づいて前記２つの視点の移
動速度を設定する移動速度設定モジュールを有すること
を特徴とする。

【００６７】また、上記第２の目的を達成するために本
発明の請求項９記載の記憶媒体は、請求項７記載の記憶
媒体において、前記プログラムは、前記仮想注目点計算
モジュールからの仮想注目点に基づいて前記３次元仮想
空間において前記モデルを配置するモデル配置モジュー
ルを有することを特徴とする。

【００６８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１〜図１２に基づき説明する。

【００６９】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図１〜図９に基づき説明する。図１は、
本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置の概念を
示す図であり、同図において、３は視線入力スカウタ
（ヘッドマウントディスプレイの一種）で、眼鏡のよう
な形状をなしている。本装置による仮想現実状態の体験
者１が、この視線入力スカウタ３を眼鏡と同様に装着す
ることによって、該視線入力スカウタ３内の左右のモニ
タ３ａ，３ａ′を見ることで立体映像を観察することが
でき、また、付属のイヤホーンによりステレオ音声を聞
くことができる。また、この装置に組み込まれた２つの
視線検出装置（視線入力センサ）３ｂ，３ｂ′は、体験
者１の左右の眼球の視線位置を検出し、その検出データ
をコンピュータ５に送信する。

【００７０】２は磁気による３Ｄセンサー（位置方向検
出装置）で、トランスミッタ２ａ（体験者１の周辺に固
定される）及びレシーバ２ｂ（体験者１の頭部に取り付
けられている）が接続されている。この３Ｄセンサー２
は、トランスミッタ２ａが発生した磁界中におけるレシ
ーバ２ｂの誘起電流の大きさを処理することで、体験者
（頭部）１の空間的位置（ｘ，ｙ，ｚ）と方向（ピッ
チ：Pitch、ヨー：Yaw、ロール：Roll）とを検出し、そ
の検出データをコンピュータ５に送信する。

【００７１】コンピュータ５は、視線入力スカウタ３か
ら収集した体験者１の左右の眼球の視線位置データ及び
３Ｄセンサー２から収集した体験者１の３次元位置と方
向のデータを用い、予め入力されたモデル（物体）を３
次元仮想空間で２つの視点（カメラ）から見た際の情景
を示す２つの映像（２次元画像）を計算する。この２つ
の映像は、２台のスキャンコンバータ４，４′を介して
２つの映像信号に変換され、それぞれが視線入力スカウ
タ３内のモニタ３ａ，３ａ′へ送信される。この結果、
体験者１は目の前のこの３次元仮想空間の映像６を観察
することにより、仮想空間の疑似体験をする。

【００７２】図２は、本実施の形態に係る仮想現実装置
のシステム構成を示すブロック図である。同図におい
て、１０１は制御装置で、本装置の構成要素全体の制御
を司るものである。１０２はデータ入力装置で、例えば
キーボード等からなり、物体のモデリングデータ、シミ
ュレーションデータ、視点条件等の初期値の入力を行う
ものである。１０３はコマンド入力装置で、例えばマウ
ス等からなり、シミュレーションの開始・終了、視点速
度の調節／非調節の切り替え等を指示するものである。
１０４はファイル装置で、不揮発性メモリ等からなり、
モデルデータ等を格納する。１０５は演算装置で、各種
変数の更新及びモデルを用いた３次元画像の生成等を行
うものである。１０６はデータ表示装置で、ＣＲＴ（陰
極線管）モニタ等からなり、ユーザへの指示情報や、入
力したデータ等を表示するものである。１０７はメモリ
装置で、本装置の起動中に物体のモデリングデータ及び
視点条件等の各種データを格納するものである。１０
８，１０８′はビデオメモリ装置で、レンダリング後の
２つの画像のピクセル値を格納するものである。１０
９，１０９′は映像変換装置で、ビデオメモリ装置１０
８，１０８′内の各画像データを映像信号として出力す
るものである。１１０は位置方向検出装置で、例えば磁
気センサー等からなり、仮想現実シミュレーションの体
験者の実空間における位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び方向（ピ
ッチ：Pitch、ヨー：Yaw、ロール：Roll）を検出・出力
するものである。この位置方向検出装置１１０には、ト
ランスミッタ部１１１（体験者の周辺に固定）及びレシ
ーバ部１１２（体験者の頭部に固定）が接続される。１
１３は視線入力スカウタで、仮想現実シミュレーション
の体験者が装着するものであり、２つの視線検出部１１
３ａ，１１３ａ′（体験者の視線データの検出）と２つ
の映像表示部１１３ｂ，１１３ｂ′（映像変換装置１０
９，１０９′からの映像信号を表示）とで構成されてい
る。

【００７３】次に、本実施の形態に係る仮想現実装置に
おける仮想注目点（３次元仮想空間におけるユーザの注
目点）の計算方法について、図３〜図７を用いて説明す
る。

【００７４】図３は、左右の映像フレーム内の視線検出
位置の一例を示す図であり、左目の視線位置をＳｌ’
（Ｓｌ’、ｔ’）、また、右目の視線位置をＳｒ’（Ｓ
ｒ’、ｔ’）とする。但し、各座標とも、各映像フレー
ムの中心点Ｏｌ、またはＯｒを原点としたときの座標で
ある。また、人間の両目は、それぞれ異なった高さのも
のを見ることができないという性質により、本実施の形
態ではｙ座標は等しいと仮定した。また、図３は視線検
出位置のｘ座標がＳｌ’＞０且つＳｒ’＜０の場合の例
であり、後述する図４及び図５はこれに基づいたものと
なっている。

【００７５】図４は、３次元仮想空間における２つの視
点、２つの投影面及び仮想注目点との関係を示した図で
ある。この図における２つの投影面（本実施の形態にお
いては、説明の簡素化のため各視点のニアクリッピング
面を投影面としているが、本発明はこれに限られるもの
ではない）と図３に示した２つの映像フレームとを対応
させることにより、左右の視線検出位置（図３参照）に
対応する図５に示す左右の投影面上での点を、それぞれ
Ｐ１（ｐ１、ｑ）、Ｐ２（ｐ２、ｑ）とする（但し、各
投影面の中心点を原点とする。また、視線検出位置に対
応しているため、ｙ座標は等しくしてある）。２つの視
点の向き及びルックアップベクトル（視点のｙ軸方向の
ベクトル）が平行であることから、仮想空間において、
視点１Ｂと対応点Ｐ１を通る直線及び視点２Ｃと対応点
Ｐ２の通る直線は互いに交わることとなり、この交点を
ユーザの仮想注目点Ｑ’（ρr’、σ’、τ’）（ワー
ルド座標系）と仮定する。

【００７６】そして、この仮想注目点Ｑ’を２つの視点
における視点座標系で示した座標をそれぞれＱl（ρl、
σ、τ）とＱr（ρr、σ、τ）とし（但し、両座標とも
ｙ座標とｚ座標は等しいので同じ変数とした）、以下で
は、まず、この２つの座標を求める。

【００７７】図６及び図７は、視点座標系におけるそれ
ぞれｘｚ平面及びｙｚ平面から仮想注目点を示した図
で、以下の計算で用いられる。

【００７８】まず、図６に基づいては、Ｑl（ρl、σ、
τ）とＱr（ρr、σ、τ）の内のｘ座標であるρlとρr
及びｚ座標であるτを求める。図６において、ＡＤ／／
ＢＣ／／ＥＦ且つＡＢ／／ＤＣであるので、下記式１〜
式３が成立する。

【００７９】 ρl−ｘｒ＝ｄ …（１） ρl／（ｈ＋１）＝ｐ1/１ …（２） ρr／（ｈ＋１）＝ｐ2/１ …（３） これら式１〜式３を下記式４〜式６の連立方程式とし
て、ｈ、ｑl、ｑrがそれぞれ求められる。

【００８０】 ｈ＝１（ｄ／（ｐ1−ｐ2）−１） …（４） ρl＝ｐ1ｄ／（ｐ1−ｐ2） …（５） ρr＝ｐ2ｄ／（ｐ1−ｐ2） …（６） 従って、τは下記式７により求められる。

【００８１】 τ＝ｈ＋１＝１ｄ／（ｐ1−ｐ2） …（７） 一方、図７に基づいては、Ｑl（ρl、σ、τ）とＱr
（ρr、σ、τ）のｙ座標であるσを求める。図７にお
いて、下記式８が成立する。

【００８２】 ｜σ｜：（ｈ＋１）＝｜ｑ｜：１ …（８） 従って、上記式８と前記式６とにより下記式９が成立す
る。

【００８３】 σ＝ｑｄ／（ｐ1−ｐ2） …（９） 前記式５〜式７及び式９により、視点１の視点座標系に
おける仮想注目点Ｑl及び視点２の視点座標系における
仮想注目点Ｑrは、下記式１０及び式１１により求めら
れる。

【００８４】 Ｑl（ｐ1ｄ／（ｐ1−ｐ2）ｑｄ／（ｐ1−ｐ2）１ｄ／（ｐ1−ｐ2））…（１０ ） Ｑr（ｐ2ｄ／（ｐ1−ｐ2）ｑｄ／（ｐ1−ｐ2）１ｄ／（ｐ1−ｐ2））…（１１ ） 但し、ｐ1とｐ2は下記式１２及び式１３を満足する値で
ある。

【００８５】 ｓl:ｓ＝ｐ1:ａ → ｐ1＝ａｓl’／ｓ …（１２） ｓr:ｓ＝ｐ2:ａ → ｐ2＝ａｓr’／ｓ …（１３） そして、更に求めたＱl（またはＱr）からワールド座標
系への座標変換を行うことにより、仮想注目点のワール
ド座標系での仮想注目点Ｑ’（ρ’、σ’、τ’）が求
められる（本実施の形態では、説明の簡素化のために視
点座標系からワールド座標系への変換に関する説明は省
略する。）。

【００８６】なお、以上の記述は、左右の映像フレーム
における視線検出位置がｓl’＜０且つｓr’＜０の場合
及びｓl’＞０且つｓr’＞０の場合も同様に説明可能で
ある（図は省略する）。

【００８７】上述した仮想空間における仮想注目点の計
算は、以下のＶＲ（バーチャルリアリティー）シミュレ
ーション処理の中で用いられる。

【００８８】次に、本実施の形態に係る仮想現実装置の
ＶＲシミュレーション処理動作について、図８に基づき
説明する。図８は、本実施の形態に係る仮想現実装置の
ＶＲシミュレーション処理動作を示すフローチャートで
ある。

【００８９】仮想現実装置のオペレータがコマンド入力
装置１０３であるマウスを用い、プログラム開始の指示
を与えると、ＶＲシミュレーション処理動作が開始す
る。

【００９０】まず、ステップＳ８０１で制御装置１０１
は、予め作成されたファイル装置１０４に格納されてい
る２個のモデル（モデル１、モデル２）ファイルからモ
デルデータをメモリ装置１０７にロードする。なお、こ
れらのモデルデータは、いずれも従来の技術で説明した
座標値と面ループデータで記述されていて（また、ファ
イルの最後に仮想空間におけるモデルの初期位置も追加
されている）、以下のようなものであるとする。

【００９１】▽モデル１ 「座標値データ」 81:(-0.5,0.5,0.5)、2:(0.5,0.5,0.5)、3:(0.5,0.5,-0.
5)、4:(-0.5,0.5,-0.5) 5:(-0.5,-0.5,0.5)、6:(0.5,-0.5,-0.5)、7:(0.5,-0.5,-
0.5)、8:(-0.5,-0.5,-0.5) ※左端の数字「８」は、モデル１の図形が1:()〜8:()の
８個の３次元空間における座標によって定義されている
ことを示しており、()内が３次元（ｘ，ｙ，ｚ）座標値
である。

【００９２】「面ループデータ」 6 (41234)、(45876)、(41562)、(44378)、(41485)、(42
673)、 (0.0,1.0,-2.0) → 初期値※左端の数字「６」は、モ
デル１の図形が()で示す６個の面で構成されていること
を示し、()内の数値は上記の３次元空間における座標の
番号を示している。例えば、(41234)は、上記の座標4:
(-0.5,0.5,-0.5)、1:(-0.5,0.5,0.5)、2:(0.5,0.5,0.
5)、3:(0.5,0.5,-0.5)、4:(-0.5,0.5,-0.5)を結んで形
成される閉曲面を意味している。

【００９３】ここで閉曲面には表、裏があるため、例え
ば座標4,1,2,3,4を順次左回りに結んで閉曲面を形成し
たとき、手前側を表面とする。

【００９４】また、２行目の(0.0,1.0,-2.0)は、モデル
１を形成する初期値座標である。

【００９５】▽モデル２ 4 1:(-5.0,0.0,0.0)、2:(5.0,0.0,0.0)、3:(5.0,0.0,-10.
0)、4:(-5.0,0.0,-10.0)、 1 (42341) (0.0,0.0,-5.0) → 初期値 なお、本実施の形態では、説明の簡素化のためにモデル
の色や表面のテクスチャーは考慮にいれないものとす
る。

【００９６】次に、ステップＳ８０２で位置方向検出装
置１１０の初期化を行う。即ち、ＶＲシステムのオペレ
ータは、視線入力スカウタ１１３と位置方向検出装置１
１０とを装着した体験者１を適当な位置で直立して真正
面を見ている状態で静止させる。そして、この状態でオ
ペレータがコマンド入力装置１０３であるマウスにより
指示を与えると、位置方向検出装置１１０はこの状態の
位置と方向とを、原点（0.0,0.0,0.0）及び原回転角
（0.0,0.0,0.0：即ち、回転がない状態）として初期化
する。

【００９７】次に、ステップＳ８０３で制御装置１０１
の命令により演算装置１０５は、３次元仮想空間に設定
する２つの視点（カメラ）の位置Ｃl(ａl,ｂl,ｃl)とＣ
r(ａr,ｂr,ｃr)を、それぞれ、例えば、(-0.05,1.0,0.
0)、(0.05,1.0,0.0)で、また、視点方向ｖl=(ｘｘl、ｙ
ｙl、ｚｚl)、ｖr=(ｘｘr、ｙｙr、ｚｚr)を、それぞ
れ、例えば、(0.0,0.0,-1.0)、(0.0,0.0,-1.0)で初期化
する。また、２つの視点の縦横の視角（λl、μl）及び
（λr、μr）の組を両視点共に、（0.8,0.6）で初期化
した後、ＶＲシミュレーションループが開始する。

【００９８】次に、ステップＳ８０４で制御装置１０１
の命令によりコマンド入力装置１０３であるマウスは、
ユーザからＣＧシミュレーション処理終了の指示がある
か否かを判断し、指示がある場合はＶＲシミュレーショ
ンを終了し、指示がない場合はステップＳ８０５へ進
む。

【００９９】ステップＳ８０５では、制御装置１０１の
命令により位置方向検出装置１１０は、体験者１の頭部
の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び回転角（ピッチ：Pitch、ヨ
ー：Yaw、ロール：Roll）を検出し、その検出データを
メモリ装置１０７へ格納する。

【０１００】次に、ステップＳ８０６で制御装置１０１
の命令により視線入力スカウタ１１３内の第１の視線検
出部１１３ａは、体験者１の視線位置データＳl’（ｓ
l’、ｔl’）、Ｓr’（ｓr’、ｔr’）（図３参照）を
検出し、その検出データをメモリ装置１０７へ格納す
る。

【０１０１】次に、ステップＳ８０７で制御装置１０１
の命令により演算装置１０５は、前記ステップＳ８０６
において求めた体験者１の両目の視線検出位置Ｓl’、
Ｓr’及び現時点の２つの視点の位置及び方向を用い、
前述の方法に基づいて、視点１（または視点２）の視点
座標系における仮想注目点Ｑl（ρl、σ、τ）とＱr
（ρr、σ、τ）を求める。

【０１０２】次に、ステップＳ８０８で視点移動方向単
位ベクトルの計算を行う。即ち、制御装置１０１の命令
により演算装置１０５は、まず、メモリ装置１０７内の
体験者１の回転角（Pitch、Yaw、Roll）＝（β、α、
γ）を用いて、下記式１４により視点移動方向単位ベク
トルｖ0＝（ｐ0,ｑ0,ｒ0）（ワールド座標系）に変換す
る。

【０１０３】 ｖ0＝Ａz・Ａｘ・Ａy・ｖ …（１４） 但し、ｖはｚ軸負方向の単位ベクトル（0.0,-1.0）、ま
たはＡｘ、Ａy、Ａzは、それぞれｘ時、ｙ軸、ｚ軸の周
りの回転を示す行列（３×３）で、 １ ０ ０ cosβ ０ sinβ cosγ -sinγ ０ ０ cosα -sinα ０ １ ０ sinγ cosγ ０ ０ sinα cosα -sinβ ０ cosβ ０ ０ １ であるとする。

【０１０４】次に、ステップＳ８０９で視点移動速度の
計算を行う。即ち、制御装置１０１の命令により演算装
置１０５は、前記ステップＳ８０７において得られた視
点座標系における仮想注目点Ｑl（ρl、σ、τ）（また
はＱr（ρr、σ、τ））のｚ座標τ（奥行き情報）に基
づき、下記式１５により視点移動速度を計算する。

【０１０５】 ｄ＝ｆ・τ …（１５） 但し、ここでｆは視点移動速度ｄを計算するための適切
な定数である。

【０１０６】次に、ステップＳ８１０で仮想空間内の２
つの視点（カメラ）の移動処理を行う。即ち、制御装置
１０１の命令により演算装置１０５は、前記ステップＳ
８０８において得られた視点移動方向単位ベクトルｖ0
及び前記ステップＳ８０９において得られた視点移動速
度ｄに基づいて、左右の視点位置と方向を更新する。即
ち、左右の視点位置Ｃl(ａl,ｂl,ｃl)、Ｃr(ａr,ｂr,ｃ
r)及び視点方向ｖl=(ｘｘl、ｙｙl、ｚｚl)、ｖr=(ｘｘ
r、ｙｙr、ｚｚr)の各値を下記式１６〜式２７により更
新する。

【０１０７】 ａl←ａl＋ｄ・ｐ0 … （１６） ｂl←ｂl＋ｄ・ｑ0 … （１７） ｃl←ｃl＋ｄ・ｒ0 … （１８） ａr←ａr＋ｄ・ｐ0 … （１９） ｂr←ｂr＋ｄ・ｑ0 … （２０） ｃr←ｃr＋ｄ・ｒ0 … （２１） ｘｘl←ｘ0 …（２２） ｙｙl←ｙ0 …（２３） ｚｚl←ｚ0 …（２４） ｘｘr←ｘ0 …（２５） ｙｙr←ｙ0 …（２６） ｚｚr←ｚ0 …（２７） 次に、ステップＳ８１１で最終的な画像のレンダリング
処理を行う。即ち、制御装置１０１の命令により演算装
置１０５は、仮想空間における２つの視点（カメラ）か
ら見たモデル１とモデル２の情景を示す画像を前述の方
法により計算し、ビデオメモリ装置１０８，１０８’に
設定する。

【０１０８】次に、ステップＳ８１２で体験者１への映
像の表示を行う。即ち、制御装置１０１の命令によりビ
デオメモリ装置１０８，１０８’内の画像を映像変換装
置１０９，１０９’を介して、視線入力スカウタ１１３
内の映像表示部１１３ｂ，１１３ｂ’へ送信する。この
結果、視線入力スカウタ１１３を装着した体験者１は、
図９（ａ）、（ｂ）に示すような立方体形状の物体が１
個配置されている情景（モデル１とモデル２）の立体画
像を見ることになる。

【０１０９】前記ステップＳ８１２の処理を終了後は、
前記ステップＳ８０４へ戻る。

【０１１０】上述したフローの実行により、３次元仮想
空間における２つの視点と仮想注目点までの距離（奥行
き情報）に応じて視点移動速度が変化する（遠くを注目
しているときは視点移動速度が増大し、近くを注目して
いるときには視点移動速度が減少する）ような立体視に
よる仮想現実シミュレーションを実現できる。

【０１１１】以上詳述したように、本実施の形態に係る
仮想現実装置によれば、ユーザの両眼の視線情報に基づ
いて計算した３次元仮想空間における空間的注目点に基
づいて仮想現実シミュレーションを行うようにしたの
で、ユーザが意識的に空間的注目点を変えることで視点
移動速度をコントロールするようなシミュレーション或
いはユーザが任意の空間的位置に物体を連続的に配置し
ていくような空間的描画を実現するシミュレーション
等、従来に比べて制御の自由度が飛躍的に拡大した仮想
現実シミュレーションを実現できるという効果を奏す
る。

【０１１２】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態として、３次元仮想空間におけるユーザの
仮想注目点に基づいて仮想空間内に物体を配置する３次
元描画システムの適用例について図１０及び図１１を用
いて説明する。

【０１１３】なお、本実施の形態に係る仮想現実装置の
基本的な構成は、上述した第１の実施の形態における図
１及び図２と同一であるから、これら図１及び図２を流
用して説明する。

【０１１４】図１０は本発明の第２の実施の形態に係る
仮想現実装置のＶＲシミュレーション処理動作を示すフ
ローチャートである。

【０１１５】仮想現実装置のオペレータがコマンド入力
装置１０３であるマウスを用い、プログラム開始の指示
を与えると、ＶＲシミュレーション処理動作が開始す
る。

【０１１６】まず、ステップＳ１００１で制御装置１０
１は、予め作成されたファイル装置１０４に格納されて
いる２個のモデル（モデル１、モデル２）ファイルから
モデルデータをメモリ装置１０７にロードする。なお、
これらのモデルデータは、いずれも従来の技術で説明し
た座標値と面ループデータで記述されていて（また、フ
ァイルの最後に仮想空間におけるモデルの初期位置も追
加されている）、以下のようなものであるとする。

【０１１７】▽モデル１ 「座標値データ」 81:(-0.5,0.5,0.5)、 2:(0.5,0.5,0.5)、 3:(0.5,0.5,-0.
5)、4:(-0.5,0.5,-0.5)、 5:(-0.5,-0.5,0.5)、6:(0.5,-0.5,0.5)、7:(0.5,-0.5,-0.
5)、8:(-0.5,-0.5,-0.5) ※左端の数字「８」は、モデル１の図形が1:()〜8:()の
８個の３次元空間における座標によって定義されている
ことを示しており、()内が３次元（ｘ，ｙ，ｚ）座標値
である。

【０１１８】「面ループデータ」 6 (41234)、(45876)、(41562)、(44378)、(41485)、(42
673)、 (0.0,1.0,-2.0) → 初期値 ※左端の数字「６」は、モデル１の図形が()で示す６個
の面で構成されていることを示し、()内の数値は上記の
３次元空間における座標の番号を示している。例えば、
(41234)は、上記の座標4:(-0.5,0.5,-0.5)、1:(-0.5,0.
5,0.5)、2:(0.5,0.5,0.5)、3:(0.5,0.5,-0.5)、4:(-0.
5,0.5,-0.5)を結んで形成される閉曲面を意味してい
る。

【０１１９】ここで閉曲面には表、裏があるため、例え
ば座標4,1,2,3,4を順次左回りに結んで閉曲面を形成し
たとき、手前側を表面とする。

【０１２０】また、２行目の(0.0,1.0,-2.0)は、モデル
１を形成する初期値座標である。

【０１２１】▽モデル２ 4 1:(-5.0,0.0,0.0)、2:(5.0,0.0,0.0)、3:(5.0,0.0,-10.
0)、4:(-5.0,0.0,-10.0)、 1 (42341) (0.0,0.0,-5.0) → 初期値 なお、本実施の形態では、説明の簡素化のためにモデル
の色や表面のテクスチャーは考慮にいれないものとす
る。

【０１２２】次に、ステップＳ１００２で位置方向検出
装置１１０の初期化を行う。即ち、ＶＲシステムのオペ
レータは、視線入力スカウタ１１３と位置方向検出装置
１１０とを装着した体験者１を適当な位置で直立して真
正面を見ている状態で静止させる。そして、この状態で
オペレータがコマンド入力装置１０３であるマウスによ
り指示を与えると、位置方向検出装置１１０はこの状態
の位置と方向とを、原点（0.0,0.0,0.0）及び原回転角
（0.0,0.0,0.0：即ち、回転がない状態）として初期化
する。

【０１２３】次に、ステップＳ１００３で制御装置１０
１の命令により演算装置１０５は、３次元仮想空間に設
定する２つの視点（カメラ）の位置Ｃl(ａl,ｂl,ｃl)と
Ｃr(ａr,ｂr,ｃr)を、それぞれ、例えば、(-0.05,1.0,
0.0)、(0.05,1.0,0.0)で（この場合、視点間の距離が
０．１となる）、また、視点方向ｖl=(ｘｘl、ｙｙl、
ｚｚl)、ｖr=(ｘｘr、ｙｙr、ｚｚr)を、それぞれ、例
えば、(0.0,0.0,-1.0)、(0.0,0.0,-1.0)で初期化する。
また、２つの視点の縦横の視角（λl、μl）及び（λ
r、μr）の組を両視点共に、（0.8,0.6）で初期化す
る。

【０１２４】次に、ステップＳ１００４で物体の配置位
置の座標を格納する配列Ｍ（ｉ）（ｉ＝１，…，ｎ）
（ｎは十分大きい値であるとする）を作成し、全ての要
素を、例えば(0.0,0.0,0.0)で初期化する。

【０１２５】次に、ステップＳ１００５で物体の配置数
を格納する変数ｋを０で初期化した後、ＶＲシミュレー
ションループが開始する。

【０１２６】次に、ステップＳ１００６で制御装置１０
１の命令によりコマンド入力装置１０３であるマウス
は、ユーザからＣＧシミュレーション処理終了の指示が
あるか否かを判断し、指示がある場合はＶＲシミュレー
ションを終了し、指示がない場合はステップＳ１００７
へ進む。

【０１２７】ステップＳ１００７では、制御装置１０１
の命令により位置方向検出装置１１０は、体験者１の頭
部の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び回転角（ピッチ：Pitch、
ヨー：Yaw、ロール：Roll）を検出し、その検出データ
をメモリ装置１０７へ格納する。

【０１２８】次に、ステップＳ１００８で制御装置１０
１の命令により視線入力スカウタ１１３内の第１の視線
検出部１１３ａは、体験者１の視線位置データＳl’
（ｓl’、ｔl’）、Ｓr’（ｓr’、ｔr’）（図３参
照）を検出し、その検出データをメモリ装置１０７へ格
納する。

【０１２９】次に、ステップＳ１００９で物体の配置数
を格納する変数ｋを１だけインクリメントする。

【０１３０】次に、ステップＳ１０１０で制御装置１０
１の命令により演算装置１０５は、前記ステップＳ１０
０８において求めた両目の視線位置データＳl’、Ｓr’
及び現時点の２つの視点の位置・方向を用い、前述の方
法に基づいて、ワールド座標系におけるユーザの仮想注
目点を求め、配列Ｍのｋ番目の要素としてメモリ装置１
０７に格納する。

【０１３１】次に、ステップＳ１０１１で視点移動方向
単位ベクトルの計算を行う。即ち、制御装置１０１の命
令により演算装置１０５は、まず、メモリ装置１０７内
の体験者１の回転角（Pitch、Yaw、Roll）＝（β、α、
γ）を用いて、下記式２８により視点移動方向単位ベク
トルｖ0＝（ｐ0,ｑ0,ｒ0）（ワールド座標系）に変換す
る。

【０１３２】 ｖ0＝Ａz・Ａｘ・Ａy・ｖ …（２８） 但し、ｖはｚ軸負方向の単位ベクトル（0.0,-1.0）、ま
たはＡｘ、Ａy、Ａzは、それぞれｘ時、ｙ軸、ｚ軸の周
りの回転を示す行列（３×３）で、 １ ０ ０ cosβ ０ sinβ cosγ -sinγ ０ ０ cosα -sinα ０ １ ０ sinγ cosγ ０ ０ sinα cosα -sinβ ０ cosβ ０ ０ １ であるとする。

【０１３３】次に、ステップＳ１０１２で視点移動速度
の計算を行う。即ち、制御装置１０１の命令により演算
装置１０５は、前記ステップＳ１０１０において得られ
た視点座標系における仮想注目点Ｑl（ρl、σ、τ）
（またはＱr（ρr、σ、τ））のｚ座標τ（奥行き情
報）に基づき、下記式２９により視点移動速度を計算す
る。

【０１３４】 ｄ＝ｆ・τ …（２９） 但し、ここでｆは視点移動速度ｄを計算するための適切
な定数である。

【０１３５】次に、ステップＳ１０１３で仮想空間内の
２つの視点（カメラ）の移動処理を行う。即ち、制御装
置１０１の命令により演算装置１０５は、前記ステップ
Ｓ１０１１において得られた視点移動方向単位ベクトル
ｖ0及び前記ステップＳ１０１２において得られた視点
移動速度ｄに基づいて、左右の視点位置と方向を更新す
る。即ち、左右の視点位置Ｃl(ａl,ｂl,ｃl)、Ｃr(ａr,
ｂr,ｃr)及び視点方向ｖl=(ｘｘl、ｙｙl、ｚｚl)、ｖr
=(ｘｘr、ｙｙr、ｚｚr)の各値を下記式３０〜式４１に
より更新する。

【０１３６】 ａl←ａl＋ｄ・ｐ0 … （３０） ｂl←ｂl＋ｄ・ｑ0 … （３１） ｃl←ｃl＋ｄ・ｒ0 … （３２） ａr←ａr＋ｄ・ｐ0 … （３３） ｂr←ｂr＋ｄ・ｑ0 … （３４） ｃr←ｃr＋ｄ・ｒ0 … （３５） ｘｘl←ｘ0 …（３６） ｙｙl←ｙ0 …（３７） ｚｚl←ｚ0 …（３８） ｘｘr←ｘ0 …（３９） ｙｙr←ｙ0 …（４０） ｚｚr←ｚ0 …（４１） 次に、ステップＳ１０１４で最終的な画像のレンダリン
グ処理を行う。即ち、制御装置１０１の命令により演算
装置１０５は、仮想空間における２つの視点（カメラ）
から見たモデル２（位置の初期値を利用）及び配列Ｍ
（ｉ）（ｉ＝１，…，ｋ）が示す位置に置かれたｋ個分
のモデル１（位置の初期値は無視）の情景を示す２つの
画像を前述の方法により計算し、ビデオメモリ装置１０
８，１０８’に設定する。

【０１３７】次に、ステップＳ１０１５で体験者１への
映像の表示を行う。即ち、制御装置１０１の命令により
ビデオメモリ装置１０８，１０８’内の画像を映像変換
装置１０９，１０９’を介して、視線入力スカウタ１１
３内の映像表示部１１３ｂ，１１３ｂ’へ送信する。こ
の結果、視線入力スカウタ１１３を装着した体験者１
は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すような立方体形状の物
体が複数個配置されている情景（モデル１とモデル２）
の立体画像を見ることになる。

【０１３８】前記ステップＳ１０１５の処理を終了後
は、前記ステップＳ１００６へ戻る。

【０１３９】以上のフローの実行により、体験者１が３
次元空間を移動しながら、この空間における体験者１の
仮想注目点に連続的に物体を配置していくような立体視
による３次元描画システムを実現することができる。

【０１４０】以上詳述したように本実施の形態に係る仮
想現実装置によれば、両眼の視線情報に基づいて計算し
た３次元仮想空間におけるユーザの空間的注目点に基づ
いて仮想現実シミュレーションを行うようにしたので、
ユーザが意識的に空間的注目点を変えることで視点移動
速度をコントロールするようなシミュレーション或いは
ユーザが任意の空間的位置に物体を連続的に配置してい
くような空間的描画を実現するシミュレーション等、従
来に比べて制御の自由度が飛躍的に拡大した仮想現実シ
ミュレーションを実現することができるという効果を奏
する。

【０１４１】（第３の実施の形態）次に、本発明の記憶
媒体について図１２に基づき説明する。

【０１４２】仮想現実状態を実現する仮想現実装置を制
御するプログラムを格納する記憶媒体には、少なくとも
図１２に示すように、「視線位置検出モジュール」、
「視点設定モジュール」、「仮想注目点計算モジュー
ル」、「画像形成モジュール」、「映像信号変換モジュ
ール」、「映像表示モジュール」、「移動速度設定モジ
ュール」、「モデル配置モジュール」の各モジュールを
有するプログラムを格納すればよい。

【０１４３】ここで、「視線位置検出モジュール」は、
ユーザの両眼の視線位置を検出するプログラムモジュー
ルである。また、「視点設定モジュール」は、３次元仮
想空間に前記両眼に対応する２つの独立した視点（カメ
ラ）を設定するプログラムモジュールである。また、
「仮想注目点計算モジュール」は、前記両眼の視線位置
に基づいて前記３次元仮想空間におけるユーザの仮想注
目点を計算するプログラムモジュールである。また、
「画像形成モジュール」は、前記２つの視点からモデル
を空間的・幾何学的配置を考慮して見たときの２つの独
立した情景（２次元画像）を形成するプログラムモジュ
ールである。また、「映像信号変換モジュール」は、形
成した各画像を映像信号に変換するプログラムモジュー
ルである。また、「映像表示モジュール」は、変換後の
各映像を表示するプログラムモジュールである。また、
「移動速度設定モジュール」は、前記「仮想注目点計算
モジュール」からの仮想注目点に基づいて前記２つの視
点の移動速度を設定するプログラムモジュールである。
また、「モデル配置モジュール」は、前記「仮想注目点
計算モジュール」からの仮想注目点に基づいて前記３次
元仮想空間において前記モデルを配置するプログラムモ
ジュールである。

【０１４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の仮想現実方
法及び装置によれば、両眼の視線情報に基づいて計算し
た３次元仮想空間におけるユーザの空間的注目点に基づ
いて仮想現実シミュレーションを行うようにしたので、
ユーザが意識的に空間的注目点を変えることで視点移動
速度をコントロールするようなシミュレーション或いは
ユーザが任意の空間的位置に物体を連続的に配置してい
くような空間的描画を実現するシミュレーション等、従
来に比べて制御の自由度が飛躍的に拡大した仮想現実シ
ミュレーションを実現することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
の概念を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
のシステム構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
における左右の映像フレームにおける視線検出位置の一
例を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
における３次元仮想空間における視点、投影面、仮想注
目点の各関係を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
における左右の映像フレームにおける視線検出位置の一
例を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
における視点座標系でのＸＺ平面から見た仮想注目点の
一例を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
における視点座標系でのＹＺ平面から見た仮想注目点の
一例を示す図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
におけるＶＲシミュレーション動作の流れを示すフロー
チャートである。

【図９】本発明の第１の実施の形態に係る仮想現実装置
における左右の映像フレーム上の表示画像の一例を示す
図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る仮想現実装
置におけるＶＲシミュレーション動作の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る仮想現実装
置における左右の映像フレーム上の表示画像の一例を示
す図である。

【図１２】本発明の記憶媒体に格納されるプログラムの
各プログラムモジュールを示す図である。

【図１３】一般的なモデリング座標系における３次元物
体を示す図である。

【図１４】一般的なモデルデータの一例を示す図であ
る。

【図１５】一般的な投影変換のための４つの座標を示す
図である。

【図１６】一般的な投影変換を示す図である。

【図１７】一般的なスクリーンから投影された表示画像
の一例を示す図である。

【図１８】一般的な視線検出方法の原理を示す平面図で
ある。

【図１９】一般的な視線検出方法の原理を示す側面図で
ある。

【図２０】一般的な仮想現実装置のイメージセンサに投
影される眼球像の概略図である。

【図２１】一般的な仮想現実装置のイメージセンサの出
力強度図である。

【図２２】一般的な視線検出機能を持つパソコンシステ
ムの一例を示す概略構成図である。

【図２３】一般的なＶＲシステムの問題点を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１ 体験者 ２ ３Ｄセンサ ２ａ トランスミッタ ２ｂ レシーバ ３ 視線入力スカウタ（ＨＭＤ） ３ａ モニタ ３ａ’ モニタ ３ｂ 視線検出装置 ３ｂ’ 視線検出装置 ４ スキャンコンバータ ５ コンピュータ ６ 体験者が見る３次元仮想空間 １０１ 制御装置 １０２ データ入力装置 １０３ コマンド入力装置 １０４ ファイル装置 １０５ 演算装置 １０６ データ表示装置 １０７ メモリ装置 １０８ ビデオメモリ装置 １０８’ ビデオメモリ装置 １０９ 映像変換装置 １０９’ 映像変換装置 １１０ 位置方向検出装置 １１１ トランスミッタ部 １１２ レシーバ部 １１３ 視線入力スカウタ １１３ａ 視線検出部 １１３ａ’視線検出部 １１３ｂ 映像表示部 １１３ｂ’映像表示部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユーザの両眼の視線位置を検出する視線
   位置検出工程と、３次元仮想空間に前記両眼に対応する
   ２つの独立した視点（カメラ）を設定する視点設定工程
   と、前記両眼の視線位置に基づいて前記３次元仮想空間
   におけるユーザの仮想注目点を計算する仮想注目点計算
   工程と、前記２つの視点からモデルを空間的・幾何学的
   配置を考慮して見たときの２つの独立した情景（２次元
   画像）を形成する画像形成工程と、形成した各画像を映
   像信号に変換する映像信号変換工程と、変換後の各映像
   を表示する映像表示工程とを具備したことを特徴とする
   仮想現実方法。
2. 【請求項２】 前記仮想注目点計算工程からの仮想注目
   点に基づいて前記２つの視点の移動速度を設定する移動
   速度設定工程を具備したことを特徴とする請求項１記載
   の仮想現実方法。
3. 【請求項３】 前記仮想注目点計算工程からの仮想注目
   点に基づいて前記３次元仮想空間において前記モデルを
   配置するモデル配置工程を具備したことを特徴とする請
   求項１記載の仮想現実方法。
4. 【請求項４】 ユーザの両眼の視線位置を検出する視線
   位置検出手段と、３次元仮想空間に前記両眼に対応する
   ２つの独立した視点（カメラ）を設定する視点設定手段
   と、前記両眼の視線位置に基づいて前記３次元仮想空間
   におけるユーザの仮想注目点を計算する仮想注目点計算
   手段と、前記２つの視点からモデルを空間的・幾何学的
   配置を考慮して見たときの２つの独立した情景（２次元
   画像）を形成する画像形成手段と、形成した各画像を映
   像信号に変換する映像信号変換手段と、変換後の各映像
   を表示する映像表示手段とを具備したことを特徴とする
   仮想現実装置。
5. 【請求項５】 前記仮想注目点計算手段からの仮想注目
   点に基づいて前記２つの視点の移動速度を設定する移動
   速度設定手段を具備したことを特徴とする請求項４記載
   の仮想現実装置。
6. 【請求項６】 前記仮想注目点計算手段からの仮想注目
   点に基づいて前記３次元仮想空間において前記モデルを
   配置するモデル配置手段を具備したことを特徴とする請
   求項４記載の仮想現実装置。
7. 【請求項７】 ユーザの両眼の視線位置情報から計算し
   た３次元仮想空間におけるユーザの仮想注目点に基づい
   て仮想現実シミュレーションを行う仮想現実装置を制御
   するプログラムを格納する記憶媒体であって、ユーザの
   両眼の視線位置を検出する視線位置検出モジュールと、
   ３次元仮想空間に前記両眼に対応する２つの独立した視
   点（カメラ）を設定する視点設定モジュールと、前記両
   眼の視線位置に基づいて前記３次元仮想空間におけるユ
   ーザの仮想注目点を計算する仮想注目点計算モジュール
   と、前記２つの視点からモデルを空間的・幾何学的配置
   を考慮して見たときの２つの独立した情景（２次元画
   像）を形成する画像形成モジュールと、形成した各画像
   を映像信号に変換する映像信号変換モジュールと、変換
   後の各映像を表示する映像表示モジュールとを有するプ
   ログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
8. 【請求項８】 前記プログラムは、仮想注目点計算モジ
   ュールからの仮想注目点に基づいて前記２つの視点の移
   動速度を設定する移動速度設定モジュールを有すること
   を特徴とする請求項７記載の記憶媒体。
9. 【請求項９】 前記プログラムは、前記仮想注目点計算
   モジュールからの仮想注目点に基づいて前記３次元仮想
   空間において前記モデルを配置するモデル配置モジュー
   ルを有することを特徴とする請求項７記載の記憶媒体。