JPH1011608A - Experience system for three-dimensional virtual space - Google Patents
Experience system for three-dimensional virtual spaceInfo
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Landscapes
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- User Interface Of Digital Computer (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は三次元仮想空間の体
験装置に関し、特に、三次元仮想空間内を移動しながら
種々の対象物を自由自在に観察することが可能な三次元
仮想空間の体験装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional virtual space experience apparatus, and more particularly to a three-dimensional virtual space experience in which various objects can be freely observed while moving in the three-dimensional virtual space. Related to the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの普及に
より、ディスプレイ画面上に三次元仮想空間を投影し、
この仮想空間内を自由に移動する体験を提供することが
できるようになってきた。たとえば、ゲームソフトウエ
アの分野では、コンピュータによって構築された三次元
仮想空間内をプレーヤが探検してゆくようなジャンルの
ものが広く普及している。また、パソコン通信の普及に
より、いわゆるオンラインショッピングという販売方法
が一般に定着しつつあり、特に、インターネットにより
商品情報を提供する場合には、三次元仮想空間を体験さ
せながら商品を紹介する方法が注目されている。たとえ
ば、インターネットを利用して、顧客に対して、三次元
仮想空間内に構築された疑似デパート内を歩きまわる体
験を提供することにより、種々の商品を紹介するような
提案もなされている。顧客は自宅に居ながらにして、あ
たかもデパート内を歩きまわるようにして種々の商品を
見てまわることができ、しかも、興味のある商品につい
ては、これを所望の角度から十分に観察することも可能
になる。2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of personal computers, a three-dimensional virtual space is projected on a display screen.
It has become possible to provide an experience of freely moving within this virtual space. For example, in the field of game software, genres in which a player explores a three-dimensional virtual space constructed by a computer have become widespread. Also, with the spread of personal computer communication, the so-called online shopping sales method is becoming commonplace. In particular, when providing product information via the Internet, a method of introducing products while experiencing a three-dimensional virtual space has attracted attention. ing. For example, proposals have been made to introduce various products by using the Internet to provide customers with an experience of walking around a pseudo department store constructed in a three-dimensional virtual space. While staying at home, the customer can look around various products as if walking around in a department store, and can also fully observe the products of interest from a desired angle. Will be possible.
【0003】仮想空間内を自由に移動するためには、自
分が望む移動方向をコンピュータに対して指示する必要
がある。パーソナルコンピュータに対する入力デバイス
としては、キーボード、マウス、トラックボール、トラ
ックパッド、ジョイスティック、グラフィックタブレッ
トなどが一般に利用されているが、三次元仮想空間内に
おける移動方向を指示するための入力デバイスとして
は、通常、直観的に方向を指示する入力を行うことが便
利なマウスやジョイスティックなどが利用されている。
たとえば、ジョイスティックを用いれば、ステックを前
方へ傾斜させることにより前進を指示し、後方へ傾斜さ
せることにより後退を指示し、右方へ傾斜させることに
より右転を指示し、左方へ傾斜させることにより左転を
指示するといった入力形態を採ることができる。ユーザ
はこれらの指示を組み合わせることにより、三次元空間
内を自由に移動することが可能になる。In order to move freely in a virtual space, it is necessary to instruct a computer in a desired moving direction. As an input device for a personal computer, a keyboard, a mouse, a trackball, a trackpad, a joystick, a graphic tablet, and the like are generally used. However, as an input device for instructing a moving direction in a three-dimensional virtual space, it is usually used. For example, a mouse or a joystick that is convenient for intuitively inputting a direction is used.
For example, if you use a joystick, you can instruct forward by leaning the stick forward, instruct backward by leaning backward, instruct rightward by leaning right, and lean left. , An input form such as instructing a left turn can be adopted. The user can freely move in the three-dimensional space by combining these instructions.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】コンピュータに搭載さ
れるCPUの性能やメモリの容量は年々著しく向上して
きており、今後は、より現実に近い繊細な画像を非常に
スムーズな動きをもってディスプレイ画面上に提示する
ことが可能になるものと思われる。しかしながら、コン
ピュータ内部の画像データ処理機能が格段に向上したと
しても、ユーザの意思をコンピュータへ伝達するインタ
ーフェイスが不十分であると、三次元仮想空間の体験装
置全体の機能向上は望めない。すなわち、より現実に近
い体験を提供するためには、ユーザがその意思どおりに
自由自在に三次元空間内を移動することができ、見たい
物を見たい態様で観察することができるような環境を整
える必要がある。ところが、上述したように、パーソナ
ルコンピュータにおける一般的な入力デバイスとしての
マウスやジョイスティックを用いたこれまでの指示入力
の方法では、前後左右への移動を指示する程度の環境し
か与えることができず、きわめて自由度が制限されてい
た。もちろん、キーボードを利用してコマンドの形式で
指示入力を与えるようにすれば、原理的には無限種類の
指示入力が可能であるが、直感的な操作にはならないた
め、人間にとって自然な指示入力にはならないという弊
害が生じることになる。The performance of a CPU mounted on a computer and the capacity of a memory have been remarkably improved year by year, and in the future, a delicate image closer to reality will be displayed on a display screen with very smooth movement. It will be possible to present it. However, even if the image data processing function inside the computer is remarkably improved, if the interface for transmitting the intention of the user to the computer is insufficient, it is not possible to expect the improvement of the function of the entire apparatus for experiencing the three-dimensional virtual space. In other words, in order to provide a more realistic experience, an environment in which the user can freely move in the three-dimensional space as he or she wants and can observe an object in a desired manner. Need to be prepared. However, as described above, the conventional instruction input method using a mouse or a joystick as a general input device in a personal computer can only provide an environment for instructing movement to the front, rear, left, and right. The degree of freedom was extremely limited. Of course, if the command input is given in the form of a command using a keyboard, in principle, an infinite number of types of command inputs are possible, but since this is not an intuitive operation, a command input that is natural for humans The disadvantage is that it does not occur.
【0005】そこで本発明は、直感的な自然な操作によ
って、できるだけ現実に近い自由度をもった体験を提示
することができる三次元仮想空間の体験装置を提供する
ことを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional virtual space experience apparatus that can present an experience having a degree of freedom as close to reality as possible by intuitive natural operation.
【0006】[0006]
(1) 本発明の第1の態様は、UVW三次元直交座標系
内において、UV平面を水平面とし、W軸を鉛直軸とし
て定義された三次元仮想空間を構成する個々の要素につ
いての三次元画像データを記憶する三次元画像データ記
憶手段と、UVW座標系内におけるUV平面上の位置P
を示す座標値(u,v)と、この位置Pもしくはその鉛
直上方位置P′を始点として定義された視線ベクトルE
のUV平面に対する角度θおよびUW平面に対する角度
φと、視線ベクトルEが示す方向にある三次元仮想空間
構成要素の投影倍率を示す倍率値Mと、からなる姿勢状
態データを記憶する姿勢状態データ記憶手段と、上述し
た三次元画像データと姿勢状態データとに基づいて、位
置Pもしくはその鉛直上方位置P′から視線ベクトルE
の方向を眺めたときの状態を倍率値Mに基づいて投影し
た二次元視界画像を示す視界画像データを生成する視界
画像データ生成手段と、この視界画像データに基づいて
二次元視界画像を表示する表示手段と、XYZ三次元直
交座標系におけるX軸方向の正および負の操作量+X,
−Xと、Y軸方向の正および負の操作量+Y,−Yと、
Z軸方向の正および負の操作量+Z,−Zと、を検出
し、検出した各操作量を出力する三次元操作量センサ
と、第1の状態および第2の状態のいずれか一方を選択
的に設定できる設定スイッチと、三次元操作量センサの
出力および設定スイッチの設定に基づいて、姿勢状態デ
ータ記憶手段内の姿勢状態データを更新する姿勢状態デ
ータ更新手段と、により三次元仮想空間の体験装置を構
成し、姿勢状態データ更新手段が、設定スイッチが第1
の状態にあるときには、視線ベクトルEをUV平面上に
投影することにより得られる投影ベクトルFを考慮し
て、操作量+Xおよび−Xに基づいてUV平面上の位置
Pを投影ベクトルFに直交する方向に移動するように座
標値(u,v)を更新し、操作量+Yおよび−Yに基づ
いてUV平面上の位置Pを投影ベクトルFの示す方向あ
るいはその逆方向に移動するように座標値(u,v)を
更新し、設定スイッチが第2の状態にあるときには、操
作量+Xおよび−Xに基づいて角度φを増減し、操作量
+Yおよび−Yに基づいて角度θを増減し、設定スイッ
チの設定にかかわらず、もしくは、設定スイッチがいず
れか一方の状態にあるときに、操作量+Zおよび−Zに
基づいて倍率値Mを増減する機能を有するようにしたも
のである。(1) In a first aspect of the present invention, in a UVW three-dimensional orthogonal coordinate system, a three-dimensional image is formed for each element constituting a three-dimensional virtual space in which a UV plane is a horizontal plane and a W axis is a vertical axis. Three-dimensional image data storage means for storing image data, and a position P on a UV plane in a UVW coordinate system
(U, v), and a line-of-sight vector E defined with this position P or a position P ′ vertically above it as a starting point
Is stored with respect to the UV plane and the angle φ with respect to the UW plane, and a magnification value M indicating the projection magnification of the three-dimensional virtual space component in the direction indicated by the line-of-sight vector E. Means and a line-of-sight vector E from the position P or a position P 'vertically above the position P based on the three-dimensional image data and the posture state data described above.
A view image data generating means for generating view image data indicating a two-dimensional view image obtained by projecting a state when viewing the direction based on the magnification value M, and displaying the two-dimensional view image based on the view image data. Display means, and positive and negative operation amounts + X, X in the X-axis direction in the XYZ three-dimensional rectangular coordinate system.
-X, positive and negative manipulated variables + Y and -Y in the Y-axis direction,
A three-dimensional operation amount sensor that detects positive and negative operation amounts + Z and −Z in the Z-axis direction and outputs each detected operation amount, and selects one of a first state and a second state A setting switch that can be set dynamically, and a posture state data updating unit that updates the posture state data in the posture state data storage unit based on the output of the three-dimensional operation amount sensor and the setting of the setting switch. The experience device is configured, and the posture state data updating means is set to the first setting switch.
, The position P on the UV plane is orthogonal to the projection vector F based on the manipulated variables + X and -X in consideration of the projection vector F obtained by projecting the line-of-sight vector E on the UV plane. The coordinate value (u, v) is updated so as to move in the direction, and the coordinate value is moved so that the position P on the UV plane is moved in the direction indicated by the projection vector F or in the opposite direction based on the operation amounts + Y and -Y When (u, v) is updated and the setting switch is in the second state, the angle φ is increased or decreased based on the operation amounts + X and −X, and the angle θ is increased or decreased based on the operation amounts + Y and −Y. Regardless of the setting of the setting switch, or when the setting switch is in one of the states, a function of increasing or decreasing the magnification value M based on the operation amounts + Z and -Z is provided.
【0007】(2) 本発明の第2の態様は、上述の第1
の態様に係る体験装置において、2つの状態のいずれか
一方を選択的に設定できる補助設定スイッチを更に設
け、三次元操作量センサとして、Z軸方向の操作量に関
しては、正の操作量+Zおよび負の操作量−Zのうちの
少なくとも一方の操作量を検出できるセンサを用い、姿
勢状態データ更新手段が、補助設定スイッチの状態に基
づいて、Z軸方向の操作量の符号を反転した取り扱いを
行うように構成したものである。(2) The second aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the experience device according to the aspect, an auxiliary setting switch that can selectively set any one of the two states is further provided, and as the three-dimensional operation amount sensor, regarding the operation amount in the Z-axis direction, the positive operation amount + Z and Using a sensor capable of detecting at least one operation amount of the negative operation amount -Z, the posture state data updating means performs the operation of reversing the sign of the operation amount in the Z-axis direction based on the state of the auxiliary setting switch. It is configured to do so.
【0008】(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1
または第2の態様に係る体験装置において、三次元操作
量センサをキーボード上に設け、キーの間隙に立設した
操作棹を操作することによって操作量の入力が可能にな
るような構成とし、キーボード主面にほぼ沿った横方向
をX軸、縦方向をY軸、キーボード主面にほぼ垂直な方
向をZ軸と定義し、操作棹を各座標軸方向に操作するこ
とにより各操作量の入力を行えるようにしたものであ
る。(3) A third aspect of the present invention is the above-described first aspect.
Alternatively, in the experience apparatus according to the second aspect, the keyboard is provided with a three-dimensional operation amount sensor provided on a keyboard, and an operation amount can be input by operating an operation rod set up in a gap between keys. The horizontal direction substantially along the main surface is defined as the X axis, the vertical direction is defined as the Y axis, and the direction substantially perpendicular to the keyboard main surface is defined as the Z axis, and the operation rod is operated in each coordinate axis direction to input each operation amount. It is something that can be done.
【0009】(4) 本発明の第4の態様は、上述の第3
の態様に係る体験装置において、キーボード上の特定の
キーを、設定スイッチもしくは補助設定スイッチとして
用いるようにしたものである。(4) The fourth aspect of the present invention is the above-described third aspect.
In the experience device according to the aspect, a specific key on a keyboard is used as a setting switch or an auxiliary setting switch.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。図1は本発明に係る三次元仮想空
間の体験装置の基本構成を示すブロック図である。ここ
で、三次元画像データ記憶手段10は、UVW三次元直
交座標系内において、UV平面を水平面とし、W軸を鉛
直軸として定義された三次元仮想空間を構成する個々の
要素についての三次元画像データaを記憶する機能を有
する。すなわち、図2に示すようなUVW三次元直交座
標系を定義し、UV平面を床面とした仮想空間が形成さ
れる。たとえば、仮想デパートの空間を構成するのであ
れば、この三次元座標空間内に配置された陳列棚やショ
ーウインドウなどの要素や、その中に置かれた種々の商
品についての三次元画像データが用意されることにな
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a three-dimensional virtual space experience apparatus according to the present invention. Here, the three-dimensional image data storage unit 10 performs three-dimensional image processing on each element constituting a three-dimensional virtual space defined by a UV plane as a horizontal plane and a W axis as a vertical axis in a UVW three-dimensional orthogonal coordinate system. It has a function of storing image data a. In other words, a UVW three-dimensional orthogonal coordinate system as shown in FIG. 2 is defined, and a virtual space having a UV plane as a floor is formed. For example, if a virtual department store space is to be constructed, three-dimensional image data of elements such as display shelves and show windows arranged in the three-dimensional coordinate space and various products placed in the space are prepared. Will be done.
【0011】姿勢状態データ記憶手段20は、上述の三
次元仮想空間内を移動するユーザの位置および姿勢を示
す姿勢状態データbを記憶する機能を有する。この姿勢
状態データbは、UVW座標空間内でのユーザの現在地
を示す座標値(u,v)と、このユーザの視線方向を示
す視線ベクトルEの向きを定義する角度(θ,φ)と、
ユーザの注視対象物の表示倍率を示す倍率値Mと、から
構成されている。座標値(u,v)は、図2に示すよう
に、UVW座標系内におけるUV平面上の位置Pを示す
パラメータであり、ユーザが仮想空間内の位置Pに立っ
ているとの仮定の下で、以下の処理は行われる。The posture state data storage means 20 has a function of storing posture state data b indicating the position and posture of the user moving in the three-dimensional virtual space. The posture state data b includes coordinate values (u, v) indicating the current position of the user in the UVW coordinate space, angles (θ, φ) defining the direction of a line-of-sight vector E indicating the line-of-sight direction of the user,
And a magnification value M indicating the display magnification of the object to be watched by the user. The coordinate value (u, v) is a parameter indicating the position P on the UV plane in the UVW coordinate system, as shown in FIG. 2, and under the assumption that the user is standing at the position P in the virtual space. Then, the following processing is performed.
【0012】視線ベクトルEは、この位置Pにいるユー
ザがどこを見ているかを示すパラメータである。ユーザ
の身長を無視すれば(すなわち、ユーザ自身を1点Pで
表せば)、この視線ベクトルEは位置Pを始点とするベ
クトルになる。ただ、この実施形態では図2に示すよう
に、ユーザの身長(厳密には眼球までの高さ)をhとし
て位置P(u,v)の鉛直上方に位置P′(u,v,
h)を定義し、この位置P′を始点とした視線ベクトル
Eを定義している。また、後述する処理を行う上で、こ
の視線ベクトルEをUV平面(床面)に投影することに
より投影ベクトルFを定義している。The line of sight vector E is a parameter indicating where the user at the position P is looking. If the height of the user is ignored (that is, if the user himself is represented by one point P), the line-of-sight vector E becomes a vector starting from the position P. However, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the height of the user (strictly speaking, the height to the eyeball) is h, and the position P ′ (u, v, v) is vertically above the position P (u, v).
h), and the line-of-sight vector E starting from the position P 'is defined. In performing the processing described later, a projection vector F is defined by projecting the line-of-sight vector E on a UV plane (floor surface).
【0013】本発明では、視線ベクトルEは視線の方向
を示すパラメータとして用いられているので、その方向
成分は重要であるが、ベクトルの大きさ(長さ)に関す
る情報は必要としない。そこで、視線ベクトルEを一対
の角度(θ,φ)によって、その方向のみを定義してい
る。すなわち、視線ベクトルEのUV平面に対する角度
を角度θと定義し(この実施形態では、UV平面より上
方を正、下方を負にとって、−90°≦θ≦+90°な
る範囲で角度θを定義)、視線ベクトルEのUW平面に
対する角度を角度φと定義(この実施形態では、Uの値
が正であるUW平面を基準として、上方から見たときに
反時計まわりの方向に角度が増加するようにφを定義し
ており、0°≦φ<360°なる範囲をとる)してい
る。図3は、図2に示す視線ベクトルEの始点をUVW
座標系の原点Oにまで平行移動した状態を示す図であ
り、角度θおよびφの定義方法が視覚的に示されてい
る。結局、角度θは、視線ベクトルE(ベクトルOQ)
と、これをUV平面上に投影して得られる投影ベクトル
F(ベクトルOQ′)とのなす角として定義され、角度
φはU軸と投影ベクトルFとのなす角として定義され
る。In the present invention, since the line-of-sight vector E is used as a parameter indicating the direction of the line of sight, its directional component is important, but information on the magnitude (length) of the vector is not required. Therefore, only the direction of the line-of-sight vector E is defined by a pair of angles (θ, φ). That is, the angle of the line-of-sight vector E with respect to the UV plane is defined as an angle θ (in this embodiment, the angle θ is defined in a range of −90 ° ≦ θ ≦ + 90 °, with the upper part being positive and the lower part being negative) , The angle of the line-of-sight vector E with respect to the UW plane is defined as an angle φ (in this embodiment, the angle increases in a counterclockwise direction when viewed from above with respect to the UW plane in which the value of U is positive. Is defined as 0 ° ≦ φ <360 °). FIG. 3 shows the starting point of the line-of-sight vector E shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a state where the object has been translated to the origin O of the coordinate system, and a method of defining the angles θ and φ is visually shown. After all, the angle θ is the line-of-sight vector E (vector OQ)
Is defined as an angle between a projection vector F (vector OQ ′) obtained by projecting this on the UV plane, and the angle φ is defined as an angle between the U axis and the projection vector F.
【0014】一方、倍率値Mは、視線ベクトルEが示す
方向にある三次元仮想空間構成要素の投影倍率を示すも
のであり、いわば視線ベクトルEの方向にある対象物に
ついてのズーム倍率を示すパラメータである。位置Pが
全く同じであっても、この倍率値Mが大きくなれば対象
物により接近したような画像表示がなされ、この倍率値
Mが小さくなれば対象物から遠ざかったような画像表示
がなされることになる。On the other hand, the magnification value M indicates the projection magnification of the three-dimensional virtual space component in the direction indicated by the line-of-sight vector E, ie, a parameter indicating the zoom magnification of the object in the direction of the line-of-sight vector E. It is. Even if the position P is exactly the same, if the magnification value M is increased, an image is displayed as if the object is closer to the object, and if the magnification value M is smaller, an image is displayed as if the object is farther from the object. Will be.
【0015】視界画像データ生成手段30は、三次元画
像データaと姿勢状態データbとに基づいて、位置P′
(ユーザの身長を無視する取り扱いを行う場合には位置
P)から視線ベクトルEの方向を眺めたときの状態を倍
率値Mに基づいて投影した二次元視界画像を示す視界画
像データcを生成する機能を有する。別言すれば、視線
ベクトルEに対する直交面に所定の大きさをもった投影
領域を定義し、三次元画像データaによって定義された
三次元画像をこの投影領域上に二次元投影する処理が行
われることになる。投影領域上に得られた二次元画像が
視界画像に相当し、この視界画像を示す視界画像データ
cが生成される。表示手段40は、いわゆるディスプレ
イ装置であり、この視界画像データcに基づいて二次元
視界画像を表示する機能を有する。倍率値Mは、投影領
域のサイズを決定するパラメータとなり、倍率値Mが大
きいほど、小さな投影領域が定義され、投影領域内に投
影された二次元の視界画像が表示手段の画面に大きく拡
大されて表示されることになる。The view image data generating means 30 generates a position P 'based on the three-dimensional image data a and the posture state data b.
Generates view image data c indicating a two-dimensional view image obtained by projecting a state when viewing the direction of the line-of-sight vector E from the position (in a case where the handling is performed ignoring the height of the user) based on the magnification value M. Has functions. In other words, a process of defining a projection area having a predetermined size on a plane orthogonal to the line-of-sight vector E, and two-dimensionally projecting the three-dimensional image defined by the three-dimensional image data a onto the projection area is performed. Will be The two-dimensional image obtained on the projection area corresponds to the view image, and view image data c indicating the view image is generated. The display means 40 is a so-called display device, and has a function of displaying a two-dimensional view image based on the view image data c. The magnification value M is a parameter for determining the size of the projection area. As the magnification value M is larger, a smaller projection area is defined, and the two-dimensional view image projected in the projection area is greatly enlarged on the screen of the display means. Will be displayed.
【0016】以上のように、三次元画像データ記憶手段
10内に予め用意された三次元画像データaは同じであ
っても、姿勢状態データ記憶手段20内の姿勢状態デー
タbによって表示手段40の画面上に表示される内容は
異なることになる。このように、同一の三次元空間内を
観察していても、観察位置や視線方向によって異なった
視界画像を体験することができる。As described above, even if the three-dimensional image data a prepared beforehand in the three-dimensional image data storage means 10 is the same, the posture state data b in the posture state data storage means 20 makes the display means 40 The content displayed on the screen will be different. In this way, even when observing the same three-dimensional space, it is possible to experience different view images depending on the observation position and the viewing direction.
【0017】本発明に係る装置には、更に、三次元操作
量センサ50、設定スイッチ60、姿勢状態データ更新
手段70が設けられている。ユーザは、三次元操作量セ
ンサ50および設定スイッチ60を用いて、姿勢状態デ
ータbの内容を更新するための指示入力を与えることが
できる。姿勢状態データ更新手段70は、この指示入力
に基づいて、姿勢状態データbの内容を更新する処理を
実行する。こうして、姿勢状態データ記憶手段20内の
姿勢状態データbが更新されると、その都度、視界画像
データ生成手段30によって新しい視界画像データcが
生成され、表示装置40上に表示される視界画像はリア
ルタイムで更新されてゆく。The apparatus according to the present invention is further provided with a three-dimensional operation amount sensor 50, a setting switch 60, and a posture state data updating means 70. The user can use the three-dimensional operation amount sensor 50 and the setting switch 60 to give an instruction input for updating the content of the posture state data b. The posture state data updating means 70 executes a process of updating the contents of the posture state data b based on the instruction input. When the posture state data b in the posture state data storage unit 20 is updated in this way, each time the view image data generation unit 30 generates new view image data c, and the view image displayed on the display device 40 is It is updated in real time.
【0018】本発明の特徴は、ユーザによる直感的な自
然な操作によって、比較的高い自由度をもった指示入力
を実現できる点にあり、本発明に係る装置を用いれば、
現実に近い自由度をもった体験を提示することができる
ようになる。このような指示入力は、三次元操作量セン
サ50および設定スイッチ60によって行われる。三次
元操作量センサ50は、XYZ三次元直交座標系(ここ
では、説明の便宜上、三次元画像データaが定義されて
いる三次元空間とは区別するために、UVW三次元直交
座標系とは別な座標系を用いることにする)におけるX
軸方向の正および負の操作量+X,−Xと、Y軸方向の
正および負の操作量+Y,−Yと、Z軸方向の正および
負の操作量+Z,−Zと、を検出し、検出した各操作量
を出力する機能を有する。一方、設定スイッチ60は、
移動モードか、回転モードか、のいずれのモードに
あるかを設定する機能を有する。A feature of the present invention is that an instruction input having a relatively high degree of freedom can be realized by an intuitive natural operation by a user.
An experience with a degree of freedom close to reality can be presented. Such an instruction input is performed by the three-dimensional operation amount sensor 50 and the setting switch 60. The three-dimensional operation amount sensor 50 includes an XYZ three-dimensional rectangular coordinate system (here, for convenience of explanation, in order to distinguish it from a three-dimensional space in which the three-dimensional image data a is defined, a three-dimensional rectangular coordinate system is used. X in another coordinate system)
Detects positive and negative manipulated variables + X and -X in the axial direction, positive and negative manipulated variables + Y and -Y in the Y-axis direction, and positive and negative manipulated variables + Z and -Z in the Z-axis direction. And a function of outputting each detected operation amount. On the other hand, the setting switch 60
It has a function of setting whether the mode is the movement mode or the rotation mode.
【0019】三次元操作量センサ50としては、三次元
座標系のいずれの座標軸について、いずれの方向(正方
向か負方向か)に向かっての操作が行われたか、という
情報を入力することができれば、どのようなセンサを用
いてもかまわないが、ここで述べる実施形態では、静電
容量式の三次元力センサを三次元操作量センサ50とし
て用いている。図4に、この静電容量式三次元力センサ
50の側断面図を示す。このような静電容量式センサに
ついての詳細は、たとえば、特開平8−6711号公報
などに開示されているので、ここでは簡単な構造説明お
よび動作説明だけを行う。The three-dimensional operation amount sensor 50 is capable of inputting information as to which coordinate axis of the three-dimensional coordinate system has been operated in which direction (positive direction or negative direction). If possible, any sensor may be used, but in the embodiment described here, a capacitance type three-dimensional force sensor is used as the three-dimensional operation amount sensor 50. FIG. 4 is a side sectional view of the capacitance type three-dimensional force sensor 50. Details of such a capacitance type sensor are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-6711, and therefore, only a brief description of the structure and operation will be given here.
【0020】この図4に示すセンサは、基板51と蓋部
材52と操作棹53とによって構成されており、基板5
1の上面には5枚の電極E1〜E5が形成されている。
図5は、このセンサから蓋部材52および操作棹53を
除去した状態を示す上面図であり、基板51上に形成さ
れた5枚の電極E1〜E5の形状および配置が明瞭に示
されている(破線は、蓋部材52の取り付け位置を示
す)。The sensor shown in FIG. 4 includes a substrate 51, a cover member 52, and an operating rod 53.
On the upper surface of one, five electrodes E1 to E5 are formed.
FIG. 5 is a top view showing a state in which the lid member 52 and the operating rod 53 are removed from the sensor, and clearly shows the shapes and arrangements of the five electrodes E1 to E5 formed on the substrate 51. (The broken line indicates the attachment position of the lid member 52).
【0021】いま、この基板51の上面がXY平面に含
まれるように、XYZ三次元直交座標系を定義する。操
作棹53は、Z軸方向に伸びた円柱状の部材であり、蓋
部材52の上面中央部に固着されている。蓋部材52
は、基板51上に形成された5枚の電極E1〜E5全体
を覆うカバーとして機能するとともに、全体として1つ
の共通電極として機能する。すなわち、このセンサにお
いて、基板51および操作棹53は絶縁材料によって構
成されているが、5枚の電極E1〜E5および蓋部材5
2は導電材料から構成されており、蓋部材52の上面を
構成する部分は、5枚の電極E1〜E5のすべてに対向
する共通の電極としての役割を果たす。したがって、5
枚の電極E1〜E5とこれに対向した共通電極とによ
り、5組の容量素子C1〜C5が形成されることにな
る。Now, an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system is defined so that the upper surface of the substrate 51 is included in the XY plane. The operating rod 53 is a columnar member extending in the Z-axis direction, and is fixed to the center of the upper surface of the lid member 52. Lid member 52
Functions as a cover that covers the entire five electrodes E1 to E5 formed on the substrate 51 and functions as one common electrode as a whole. That is, in this sensor, the substrate 51 and the operating rod 53 are made of an insulating material, but the five electrodes E1 to E5 and the lid member 5
Reference numeral 2 is made of a conductive material, and a portion constituting the upper surface of the lid member 52 serves as a common electrode facing all of the five electrodes E1 to E5. Therefore, 5
The five electrodes E1 to E5 and the common electrode opposed thereto form five sets of capacitive elements C1 to C5.
【0022】また、蓋部材52は、可撓性をもった導電
材料(この例では、金属)から構成されており、操作棹
53に力が加えられると、その力に基づいて撓みを生じ
る性質を有する。たとえば、操作棹53の上部に図のX
軸正方向に向かう力が加えられると、電極E1に対向す
る蓋部材52の一部は下がり、電極E3に対向する蓋部
材52の一部は上がるように、蓋部材52全体に撓みが
生じることになる。その結果、容量素子C1の電極間隔
は短くなり静電容量値が増加し、容量素子C3の電極間
隔は長くなり静電容量値が減少する。X軸負方向に向か
う力が加わった場合には、これと逆の現象が起こる。し
たがって、X軸上に配置された容量素子C1,C3の静
電容量値を電気的に測定すれば、操作棹53の上部に対
してX軸方向に加えられた力の向き(X軸正方向か負方
向か)と、その大きさとを検出することが可能になる。
同様に、Y軸上に配置された容量素子C2,C4の静電
容量値を測定すれば、操作棹53の上部に対してY軸方
向に加えられた力の向き(Y軸正方向か負方向か)と、
その大きさとを検出することが可能になる。The cover member 52 is made of a conductive material having flexibility (in this example, metal). When a force is applied to the operation rod 53, the cover member 52 bends based on the force. Having. For example, X in the figure is
When a force in the positive axial direction is applied, the entire lid member 52 is bent such that a part of the lid member 52 facing the electrode E1 is lowered and a part of the lid member 52 facing the electrode E3 is raised. become. As a result, the electrode interval of the capacitance element C1 becomes shorter and the capacitance value increases, and the electrode interval of the capacitance element C3 becomes longer and the capacitance value decreases. When a force is applied in the negative direction of the X axis, the opposite phenomenon occurs. Therefore, when the capacitance values of the capacitance elements C1 and C3 arranged on the X axis are electrically measured, the direction of the force applied to the upper part of the operating rod 53 in the X axis direction (X axis positive direction) Or negative direction) and its magnitude.
Similarly, if the capacitance values of the capacitance elements C2 and C4 arranged on the Y axis are measured, the direction of the force applied to the upper part of the operating rod 53 in the Y axis direction (Y axis positive direction or negative direction). Direction?),
It is possible to detect its size.
【0023】一方、操作棹53に対して、図4の上方へ
と引っ張りあげる力(Z軸正方向の力)が加えられた場
合、電極E5に対向する中央部分が上がるように蓋部材
52全体に撓みが生じ、容量素子C5の電極間隔が長く
なり静電容量値は減少する。逆に、操作棹53に対し
て、図4の下方へと押し込む力(Z軸負方向の力)が加
えられた場合、電極E5に対向する中央部分が下がるよ
うに蓋部材52全体に撓みが生じ、容量素子C5の電極
間隔が短くなり静電容量値は増加する。したがって、容
量素子C5の静電容量値を電気的に測定すれば、操作棹
53の上部に対してZ軸方向に加えられた力の向き(Z
軸正方向か負方向か)と、その大きさとを検出すること
が可能になる。On the other hand, when a force (a force in the positive direction of the Z-axis) is applied to the operating rod 53 to pull it upward in FIG. 4, the entire lid member 52 is raised so that the central portion facing the electrode E5 is raised. Of the capacitor C5, the distance between the electrodes of the capacitor C5 increases, and the capacitance value decreases. Conversely, when a force (a force in the negative direction of the Z-axis) that pushes the operating rod 53 downward is applied to the operating rod 53, the entire lid member 52 bends so that the central portion facing the electrode E5 is lowered. As a result, the distance between the electrodes of the capacitance element C5 becomes shorter, and the capacitance value increases. Therefore, if the capacitance value of the capacitive element C5 is electrically measured, the direction of the force (Z
Axis positive direction or negative direction) and its magnitude.
【0024】こうして、図4および図5に示す静電容量
式力センサは、本発明における三次元操作量センサ50
として機能し、XYZ各座標軸に沿った操作量±X,±
Y,±Zを検出し、検出した操作量を姿勢状態データ更
新手段70に与える機能を果たすことができる。なお、
この図4および図5に示すセンサによれば、三次元座標
系のいずれの座標軸について、いずれの方向(正方向か
負方向か)に向かって、どの程度の量の操作が行われた
か(すなわち、操作棹53の上部にどの程度の力が加え
られたか)という情報を入力することができるが、本発
明に適用する上では、操作棹53に加えられた力の量ま
でを検出する機能はなくてもかまわない。たとえば、X
軸に沿った操作量±Xに関しては、上述のセンサを用い
れば、容量素子の静電容量値の測定値に基づき、+3.
2とか、−8.4といった具体的なスカラー値までを特
定することが可能であるが、本発明では、必ずしもこの
ようなスカラー値まで特定する機能は必要なく、たとえ
ば、X軸に沿った操作量に関しては、+X方向の力が検
出された(たとえば操作量+1)、−X方向の力が検出
された(たとえば操作量−1)、X軸方向には有意なレ
ベルでの力検出はない(たとえば操作量0)、という3
つの状態だけを認識する機能が備わっていれば十分であ
る。Thus, the capacitance type force sensor shown in FIGS. 4 and 5 is a three-dimensional operation amount sensor 50 according to the present invention.
, And the operation amount ± X, ± along each XYZ coordinate axis.
A function of detecting Y and ± Z and providing the detected operation amount to the posture state data updating means 70 can be achieved. In addition,
According to the sensor shown in FIGS. 4 and 5, for which coordinate axis of the three-dimensional coordinate system, in what direction (positive direction or negative direction), how much operation has been performed (that is, , The amount of force applied to the upper part of the operating rod 53), the function of detecting up to the amount of force applied to the operating rod 53 is not applicable to the present invention. You don't have to. For example, X
With respect to the manipulated variable ± X along the axis, if the above-described sensor is used, the value of +3.
Although it is possible to specify a specific scalar value such as 2 or -8.4, the present invention does not necessarily require a function to specify such a scalar value. Regarding the amount, a force in the + X direction is detected (for example, operation amount +1), a force in the −X direction is detected (for example, operation amount −1), and there is no significant level of force detection in the X-axis direction. (For example, 0 operation amount)
It is enough to have a function to recognize only one state.
【0025】一方、設定スイッチ60は、第1の状態
(移動モード)および第2の状態(回転モード)の
いずれか一方を選択的に設定できるスイッチであれば、
どのようなスイッチを用いてもかまわない。2つの状態
設定を切り替えることができるいわゆる「切り替えスイ
ッチ」を用いてもよいし、通常は第1の状態を維持しつ
つ、指で押し続けている間だけは第2の状態になるよう
ないわゆる「押しボタン式スイッチ」を用いてもよい。
あるいは、1回押すごとに、2つの状態が交互に入れ替
わるようないわゆる「トグルスイッチ」を用いてもよ
い。On the other hand, if the setting switch 60 is a switch capable of selectively setting one of the first state (moving mode) and the second state (rotating mode),
Any switch may be used. A so-called “switch” that can switch between two state settings may be used, or a so-called “switch” that normally stays in the first state and enters the second state only while the finger is kept pressed. A “push-button switch” may be used.
Alternatively, a so-called “toggle switch” may be used in which the two states are alternately switched each time the button is pressed.
【0026】本発明の特徴は、三次元操作量センサ50
と設定スイッチ60との組み合わせによって、姿勢状態
データ更新手段70に対する指示入力を行うようにした
点にある。設定スイッチ60により「移動モード」の
設定がなされていた場合には、三次元操作量センサ50
により移動に関する指示を入力することができ、設定ス
イッチ60により「回転モード」の設定がなされてい
た場合には、三次元操作量センサ50により回転(視線
変更)に関する指示を入力することができる。これらの
指示入力は、三次元操作量センサ50における操作量±
X,±Yとして与えられることになるが、その他に本発
明では、三次元操作量センサ50における操作量±Zを
利用して、表示対象物に関する倍率値Mを更新する指示
入力を行うようにしている。いずれの指示入力も、三次
元操作量センサ50を用いているため、非常に直観的な
入力が可能になる。A feature of the present invention is that a three-dimensional operation amount sensor 50 is provided.
An instruction input to the posture state data updating means 70 is performed by a combination of the setting switch 60 and the setting switch 60. When the “movement mode” is set by the setting switch 60, the three-dimensional operation amount sensor 50
When the setting switch 60 has set the “rotation mode”, the three-dimensional operation amount sensor 50 can input an instruction related to rotation (line-of-sight change). These instruction inputs correspond to the operation amount ± in the three-dimensional operation amount sensor 50.
In addition, in the present invention, an instruction input for updating the magnification value M for the display target is performed by using the operation amount ± Z of the three-dimensional operation amount sensor 50 in the present invention. ing. Since any of the instruction inputs uses the three-dimensional operation amount sensor 50, very intuitive input becomes possible.
【0027】姿勢状態データ更新手段70は、三次元操
作量センサ50から与えられる操作量±X,±Y,±Z
を示す信号と、設定スイッチ60から与えられる状態
/を示す信号とに基づいて、姿勢状態データ記憶手段
20内の姿勢状態データbに対して、次のような更新処
理を実行する。The posture state data updating means 70 includes operation amounts ± X, ± Y, ± Z given from the three-dimensional operation amount sensor 50.
The following update process is performed on the posture state data b in the posture state data storage unit 20 based on the signal indicating the state and the signal indicating the state / given from the setting switch 60.
【0028】まず、設定スイッチ60が「移動モー
ド」に設定されていた場合は、視線ベクトルEをUV平
面上に投影することにより得られる投影ベクトルFを考
慮して、操作量+Xおよび−Xに基づいてUV平面上の
位置Pを投影ベクトルFに直交する方向に移動するよう
に座標値(u,v)を更新し、操作量+Yおよび−Yに
基づいてUV平面上の位置Pを投影ベクトルFの示す方
向あるいはその逆方向に移動するように座標値(u,
v)を更新する処理を行う。このような更新処理によ
り、「移動モード」では、三次元操作量センサ50上
で定義されたXY平面と、三次元画像データa上で定義
されたUV平面とが対応することになり、ユーザは三次
元操作量センサ50によって直感的に指示した方向へ、
三次元仮想空間内を移動することができる。First, when the setting switch 60 is set to the "movement mode", the operation amounts + X and -X are set in consideration of the projection vector F obtained by projecting the line-of-sight vector E on the UV plane. The coordinate value (u, v) is updated so as to move the position P on the UV plane in a direction orthogonal to the projection vector F based on the operation amount + Y and -Y. The coordinate values (u, u) move in the direction indicated by F or in the opposite direction.
v) is updated. By such an update process, in the “movement mode”, the XY plane defined on the three-dimensional operation amount sensor 50 corresponds to the UV plane defined on the three-dimensional image data a, and the user can In the direction intuitively indicated by the three-dimensional operation amount sensor 50,
It can move in a three-dimensional virtual space.
【0029】より具体的には、操作量+Xが与えられた
場合には、UV平面上において投影ベクトルFに直交す
る線に沿って右方向に位置Pが移動するように、座標値
(u,v)が更新され、操作量−Xが与えられた場合に
は、UV平面上において投影ベクトルFに直交する線に
沿って左方向に位置Pが移動するように、座標値(u,
v)が更新される。したがって、ユーザとしては、視線
の向きを固定したまま、右方向あるいは左方向へ移動す
る状態が体験できる。More specifically, when the operation amount + X is given, the coordinate values (u, u) are set so that the position P moves rightward along the line orthogonal to the projection vector F on the UV plane. v) is updated, and when the manipulated variable -X is given, the coordinate values (u, u) are moved so that the position P moves leftward along a line orthogonal to the projection vector F on the UV plane.
v) is updated. Therefore, the user can experience a state in which the user moves rightward or leftward while keeping the line of sight fixed.
【0030】また、操作量+Yが与えられた場合には、
投影ベクトルFが示す方向に沿って位置Pが移動するよ
うに、座標値(u,v)が更新され、操作量−Yが与え
られた場合には、投影ベクトルFが示す方向とは逆方向
に沿って位置Pが移動するように、座標値(u,v)が
更新される。したがって、ユーザとしては、視線の向き
を固定したまま、前方あるいは後方へ移動する状態が体
験できる。When the manipulated variable + Y is given,
The coordinate value (u, v) is updated so that the position P moves along the direction indicated by the projection vector F, and when the operation amount -Y is given, the direction is opposite to the direction indicated by the projection vector F. (U, v) is updated so that the position P moves along. Therefore, the user can experience a state of moving forward or backward while keeping the direction of the line of sight fixed.
【0031】これに対して、設定スイッチ60が「回
転モード」に設定されていた場合は、操作量+Xおよび
−Xに基づいて角度φを増減し、操作量+Yおよび−Y
に基づいて角度θを増減する更新処理を行う。このよう
な更新処理により、「回転モード」では、三次元操作
量センサ50上で定義されたXY平面と、三次元画像デ
ータa上で定義されたUW平面とが対応することにな
り、ユーザは三次元操作量センサ50によって直感的に
指示した方向へ、視線ベクトルEを向けることができ
る。別言すれば、角度φを増減する操作は、直観的に
は、位置Pにおいて、身体の向きを左右に変える操作に
相当し、角度θを増減する操作は、直観的には、位置P
において、顔の上下方向の向きを変える操作(たとえ
ば、視線を床から天井へ向けて移動させる操作)に相当
することになる。On the other hand, when the setting switch 60 is set to the "rotation mode", the angle φ is increased or decreased based on the operation amounts + X and -X, and the operation amounts + Y and -Y
Is performed to increase or decrease the angle θ based on By such an update process, in the “rotation mode”, the XY plane defined on the three-dimensional operation amount sensor 50 corresponds to the UW plane defined on the three-dimensional image data a. The gaze vector E can be directed in a direction intuitively indicated by the three-dimensional operation amount sensor 50. In other words, the operation of increasing or decreasing the angle φ is intuitively equivalent to the operation of changing the body direction to the left or right at the position P, and the operation of increasing or decreasing the angle θ is intuitively equivalent to the operation of changing the position P
In this case, the operation corresponds to an operation of changing the vertical direction of the face (for example, an operation of moving the line of sight from the floor to the ceiling).
【0032】より具体的には、操作量+Xが与えられた
場合には、角度φを減少させて視線ベクトルEを上方か
ら見たときに時計まわり(右まわり)に回転させる操作
が行われ、操作量−Xが与えられた場合には、角度φを
増加させて視線ベクトルEを上方から見たときに反時計
まわり(左まわり)に回転させる操作が行われる。な
お、角度φは、0°≦φ<360°なる範囲で定義され
ているので、この増減処理により0°<φとなった場合
には、360°を加算した値を新たなφの値とし、36
0°≦φとなった場合には、360°を減算した値を新
たなφの値とする補正が行われる。More specifically, when the operation amount + X is given, an operation is performed in which the angle φ is reduced and the line-of-sight vector E is rotated clockwise (clockwise) when viewed from above. When the operation amount −X is given, an operation of increasing the angle φ and rotating the line of sight vector E counterclockwise (counterclockwise) when viewed from above is performed. Since the angle φ is defined in the range of 0 ° ≦ φ <360 °, if 0 ° <φ by this increase / decrease processing, the value obtained by adding 360 ° is set as a new value of φ. , 36
When 0 ° ≦ φ, a correction is made such that a value obtained by subtracting 360 ° is a new value of φ.
【0033】また、操作量+Yが与えられた場合には、
角度θを減少させて視線ベクトルEを下方へ回転させる
操作が行われ、操作量−Yが与えられた場合には、角度
θを増加させて視線ベクトルEを上方へ回転させる操作
が行われる。なお、角度θは、−90°≦θ≦90°な
る範囲で定義されているので、この増減処理によりθ>
90°となるような場合にはθ=90°に維持し、θ<
−90°となるような場合にはθ=−90°に維持する
飽和処理が行われる。When the manipulated variable + Y is given,
An operation of decreasing the angle θ and rotating the line of sight vector E downward is performed. When an operation amount −Y is given, an operation of increasing the angle θ and rotating the line of sight vector E upward is performed. Note that, since the angle θ is defined in the range of −90 ° ≦ θ ≦ 90 °, the angle θ>
In the case of 90 °, θ = 90 ° is maintained, and θ <
In the case where −90 ° is obtained, a saturation process for maintaining θ = −90 ° is performed.
【0034】更に、操作量+Zおよび−Zに基づいて倍
率値Mを増減する処理が行われる。すなわち、操作量+
Zが与えられた場合には、倍率値Mを減少させる処理が
行われ、操作量−Zが与えられた場合には、倍率値Mを
増加させる処理が行われる。このような更新処理によ
り、三次元操作量センサ50上で定義されたZ軸と、三
次元仮想空間内で注視する対象物の表示倍率とが対応す
ることになり、ユーザは三次元操作量センサ50によっ
て、あたかもカメラのズームレバーを操作するように、
表示倍率を変えることができる。Further, a process of increasing or decreasing the magnification value M based on the manipulated variables + Z and -Z is performed. That is, the operation amount +
When Z is given, a process of decreasing the magnification value M is performed. When Z is given, a process of increasing the magnification value M is performed. By such an update process, the Z axis defined on the three-dimensional operation amount sensor 50 corresponds to the display magnification of the object to be watched in the three-dimensional virtual space. By 50, as if operating the zoom lever of the camera,
The display magnification can be changed.
【0035】なお、この操作量±Zによる倍率値Mの更
新処理は、設定スイッチ60の設定状態にかかわらず常
に実行されるようにしてもよいし、設定スイッチ60が
いずれか一方の設定状態にあるときにのみ実行されるよ
うにしてもよい。ここに示す実施形態では、ユーザの操
作上の混乱を避けるため、設定スイッチ60が「移動
モード」の設定状態になっているときにのみ、この倍率
値Mの更新処理が行われるようにしている。The updating process of the magnification value M based on the operation amount ± Z may be always executed irrespective of the setting state of the setting switch 60, or the setting switch 60 may be set to one of the setting states. It may be executed only at a certain time. In the embodiment shown here, the updating process of the magnification value M is performed only when the setting switch 60 is set to the “movement mode” in order to avoid confusion in the operation of the user. .
【0036】図6は、設定スイッチ60の設定状態と三
次元操作量センサ50から与えられた操作量との組み合
わせについて、姿勢状態データ更新手段70で行われる
更新処理の内容を示す図表である。上述したように、
「移動モード」においては、操作量±X,±Yに基づ
いて位置Pの座標値(u,v)を更新する処理が行われ
るとともに、操作量±Zに基づいて倍率値Mを更新する
処理が行われ、「回転モード」においては、操作量±
X,±Yに基づいて視線ベクトルEの向きを示す角度値
(θ,φ)を更新する処理が行われる。FIG. 6 is a chart showing the contents of the updating process performed by the posture state data updating means 70 for the combination of the setting state of the setting switch 60 and the operation amount given from the three-dimensional operation amount sensor 50. As mentioned above,
In the “movement mode”, a process of updating the coordinate value (u, v) of the position P based on the operation amounts ± X and ± Y is performed, and a process of updating the magnification value M based on the operation amounts ± Z. Is performed, and in the “rotation mode”, the operation amount ±
A process of updating the angle value (θ, φ) indicating the direction of the line-of-sight vector E based on X, ± Y is performed.
【0037】なお、各操作量として、そのスカラー値ま
でも特定可能な三次元操作量センサ50を用いた場合に
は、そのスカラー値に応じた更新幅で更新処理を行うこ
とができる。たとえば、「移動モード」において、操
作量+Yが入力された場合であっても、Y=+5なる操
作量が入力された場合に対し、Y=+10なる操作量が
入力された場合は、位置Pの移動量が2倍になるように
設定すると、より直観的な移動処理が可能になる。もっ
とも、本発明に適用する三次元操作量センサ50として
は、必ずしもこのようなスカラー値までも特定できる必
要はなく、たとえば、Y軸方向に関しては、+Y方向の
力が検出された、−Y方向の力が検出された、Y軸方向
には有意なレベルでの力検出はない、という3つの状態
だけを認識する機能が備わっていれば十分であり、この
場合は、同じ検出状態が継続する時間によって、更新幅
が決定されることになる。たとえば、「+Y方向の力が
検出された」という検出状態が1秒間継続した場合に対
し、2秒間継続した場合は位置Pの移動量が2倍になれ
ばよい。When a three-dimensional operation amount sensor 50 capable of specifying even the scalar value is used as each operation amount, the update processing can be performed with an update width corresponding to the scalar value. For example, in the “movement mode”, even when the operation amount + Y is input, when the operation amount Y = + 10 is input, the position P is input when the operation amount Y = + 10 is input. If the movement amount is set to be twice, more intuitive movement processing can be performed. However, the three-dimensional operation amount sensor 50 applied to the present invention does not necessarily need to be able to specify even such a scalar value. For example, with respect to the Y-axis direction, a force in the + Y direction is detected. It is sufficient to have a function of recognizing only three states, that is, no force detection at a significant level in the Y-axis direction, in which the force is detected, and in this case, the same detection state continues. The update width is determined by the time. For example, when the detection state of “the force in the + Y direction is detected” continues for one second, and when the detection state continues for two seconds, the movement amount of the position P may be doubled.
【0038】ところで、図4および図5に示すような三
次元操作量センサ50を操作する場合、±X,±Y,−
Zという5種類の操作量を入力する操作は比較的容易で
あり、自然な操作として実行できるが、+Zという操作
量の入力操作はやや不自然な操作で扱いにくい。すなわ
ち、操作量±X,±Yを入力する操作は、操作棹53の
上部に指を当てて、所定方向に操作棹53を倒すように
傾ける操作になり、操作量−Zを入力する操作は、操作
棹53の上面に指を当てて下方へと押し込む操作にな
り、いずれも自然な操作になる。ところが、操作量+Z
を入力する操作は、操作棹53を指でつまんで、これを
上方へと引っ張り上げる操作になるため、不自然で扱い
にくい操作になる。When operating the three-dimensional operation amount sensor 50 as shown in FIGS. 4 and 5, ± X, ± Y,-
The operation of inputting the five types of operation amounts of Z is relatively easy and can be executed as a natural operation, but the input operation of the operation amount of + Z is somewhat unnatural and difficult to handle. That is, the operation of inputting the operation amounts ± X and ± Y is an operation of touching the upper part of the operation rod 53 and tilting the operation rod 53 in a predetermined direction, and the operation of inputting the operation amount −Z is performed. This is an operation in which a finger is put on the upper surface of the operating rod 53 and pushed downward, and both operations are natural. However, the operation amount + Z
Is an operation of pinching the operation rod 53 with a finger and pulling it upward, which is an unnatural and difficult operation.
【0039】このような弊害を避けるためには、図1に
示す構成の代わりに、図7に示す構成を採ればよい。こ
の図7に示す構成では、三次元操作量センサ50として
は、±X,±Y,−Z(座標系の定義のしかたによって
は+Z)という5種類の操作量を入力する機能が備わっ
ていれば足り、操作量+Z(座標系の定義のしかたによ
っては−Z)を入力する機能は必ずしも必要とはされな
い。その代わり、新たに補助設定スイッチ80を設ける
必要がある。この補助設定スイッチ80は、設定スイッ
チ60と同様に、2つの状態のいずれか一方を選択的に
設定できるスイッチであれば、どのようなスイッチでも
かまわない。In order to avoid such adverse effects, the configuration shown in FIG. 7 may be employed instead of the configuration shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 7, the three-dimensional operation amount sensor 50 has a function of inputting five types of operation amounts of ± X, ± Y, and -Z (+ Z depending on how the coordinate system is defined). The function of inputting the operation amount + Z (−Z depending on how the coordinate system is defined) is not necessarily required. Instead, it is necessary to newly provide an auxiliary setting switch 80. As with the setting switch 60, the auxiliary setting switch 80 may be any switch as long as it can selectively set one of the two states.
【0040】このような構成の体験装置では、姿勢状態
データ更新手段70は、補助設定スイッチ80の設定状
態に基づいて操作量Zの符号を決定する。この実施形態
では、補助設定スイッチ80によって、「正常モー
ド」か、「反転モード」か、の設定が可能であり、
「正常モード」の設定がなされている場合には、姿勢
状態データ更新手段70は、三次元操作量センサ50か
ら与えられる操作量−Zをそのままの状態で取り扱う
が、「反転モード」の設定がなされている場合には、
符号を反転させて、操作量−Zが与えられているにもか
かわらず操作量+Zが与えられたものとしての取り扱い
を行う。In the experience apparatus having such a configuration, the posture state data updating means 70 determines the sign of the operation amount Z based on the setting state of the auxiliary setting switch 80. In this embodiment, “normal mode” or “reversal mode” can be set by the auxiliary setting switch 80.
When the “normal mode” is set, the posture state data updating unit 70 handles the operation amount −Z given from the three-dimensional operation amount sensor 50 as it is, but the “reversal mode” is not set. If so,
The sign is inverted so that the operation amount + Z is given even though the operation amount -Z is given.
【0041】このような補助設定スイッチ80を設けた
体験装置では、図4および図5に示すような三次元操作
量センサ50に対する入力操作は、±X,±Y,−Zと
いう5種類の操作量の入力操作だけで足り、操作量+Z
を入力するための不自然な入力操作は不要になる。すな
わち、ユーザは対象物の表示倍率を増加させたい場合に
は、補助設定スイッチ80を「正常モード」に維持し
た状態で、操作棹53の上面を指で押さえるような操作
を行えばよいし、逆に表示倍率を減少させたい場合に
は、補助設定スイッチ80を「反転モード」に維持し
た状態で、同じように操作棹53の上面を指で押さえる
ような操作を行えばよい。補助設定スイッチ80を切り
替える操作が加わるものの、この補助設定スイッチ80
をたとえば単純な押しボタンスイッチ(通常は「正常
モード」で、押している間だけ「反転モード」に切り
替わるようなスイッチ)で構成しておけば、操作は非常
に自然になる。In the experience apparatus provided with such an auxiliary setting switch 80, the input operation to the three-dimensional operation amount sensor 50 as shown in FIGS. 4 and 5 is performed by five kinds of operation of ± X, ± Y, -Z. Only input operation of quantity is enough, operation quantity + Z
Unnecessary input operation for inputting is unnecessary. That is, when the user wants to increase the display magnification of the target, the user may perform an operation of pressing the upper surface of the operating rod 53 with a finger while the auxiliary setting switch 80 is maintained in the “normal mode”, Conversely, when it is desired to reduce the display magnification, the operation of pressing the upper surface of the operation rod 53 with a finger may be performed in the same manner while the auxiliary setting switch 80 is maintained in the “reversal mode”. Although an operation of switching the auxiliary setting switch 80 is added,
For example, if is constituted by a simple push button switch (a switch that normally switches to the “reverse mode” while being pressed in the “normal mode”), the operation becomes very natural.
【0042】[0042]
【実施例】続いて、本発明に係る三次元仮想空間の体験
装置のより具体的な実施態様を、実施例に即して説明す
る。ここでは、三次元仮想空間として、模擬的なデパー
トの店内を想定し、ユーザがこの模擬的なデパート店内
を歩きまわりながら、展示されている商品を観察できる
ようにした実施例、別言すれば、いわゆるオンラインシ
ョッピングを実現するための体験装置に本発明を適用し
た実施例を述べる。Next, more specific embodiments of the apparatus for experiencing a three-dimensional virtual space according to the present invention will be described with reference to examples. Here, as an example of a three-dimensional virtual space, an example in which a simulated department store is assumed, and the user can observe the displayed products while walking around the simulated department store, in other words, An embodiment in which the present invention is applied to an experience apparatus for realizing so-called online shopping will be described.
【0043】図8は、模擬的なデパートの店内を示す三
次元画像データaの概念を示す平面図であり、UV平面
を垂直上方から眺めた状態が示されている。ここに示す
例では、ショーウインドウS1,S2が配置されてお
り、各ショーウインドウ内には商品Gが並べられてい
る。ショーウインドウや商品は、それぞれ三次元の画像
データ(たとえば、表面に定義された多数の画素の画素
値を示すデータ)として定義されている。FIG. 8 is a plan view showing the concept of three-dimensional image data a showing the inside of a simulated department store, showing the UV plane viewed vertically from above. In the example shown here, show windows S1 and S2 are arranged, and goods G are arranged in each show window. The show window and the product are each defined as three-dimensional image data (for example, data indicating the pixel values of a large number of pixels defined on the surface).
【0044】既に述べたように、この三次元仮想空間内
には、ユーザの位置を示すUV平面上の位置P(u,
v)と、このユーザの視線方向を示す視線ベクトルE
(θ,φ)が定義されている。図示の例では、視線ベク
トルEは、ショーウインドウS1内に展示されている商
品Gの方向を向いている。ユーザの身長を考慮した場合
は、図9の側面図に示すように、視線ベクトルEは、点
P(u,v)の鉛直上方の点P′(u,v,h)を始点
とするベクトルになる。As described above, in this three-dimensional virtual space, the position P (u,
v) and a gaze vector E indicating the gaze direction of the user
(Θ, φ) is defined. In the illustrated example, the line-of-sight vector E points in the direction of the product G displayed in the show window S1. When the height of the user is considered, as shown in the side view of FIG. 9, the line-of-sight vector E is a vector starting from a point P ′ (u, v, h) vertically above the point P (u, v). become.
【0045】設定スイッチ60を「移動モード」に設
定した状態で、操作量±Xを入力すると、図8に「+
X」あるいは「−X」と記した矢印で示すように、ユ
ーザの位置Pは左右に移動することになる。また、同じ
く「移動モード」に設定した状態で、操作量±Yを入
力すると、図8に「+Y」あるいは「−Y」と記し
た矢印で示すように、ユーザの位置Pは前後に移動する
ことになる。こうして、「移動モード」において、ユ
ーザはUV平面上を自由に移動することができる。When the operation amount ± X is input with the setting switch 60 set to the “movement mode”, “+
As indicated by the arrow marked "X" or "-X", the position P of the user moves left and right. Also, when the operation amount ± Y is input in the state where the “movement mode” is set, the user's position P moves forward and backward as indicated by the arrow “+ Y” or “−Y” in FIG. Will be. Thus, in the “movement mode”, the user can freely move on the UV plane.
【0046】一方、設定スイッチ60を「回転モー
ド」に設定した状態で、操作量±Xを入力すると、図8
に「+X」あるいは「−X」と記した矢印で示すよ
うに、ユーザは位置Pにおいて左右に回転することにな
り、視線ベクトルEの向きが変化することになる。すな
わち、ユーザは位置Pにおいて左右に向きを変えたこと
になる。また、同じく「回転モード」に設定した状態
で、操作量±Yを入力すると、図9に「+Y」あるい
は「−Y」と記した矢印で示すように、視線ベクトル
Eは下方あるいは上方へと傾斜することになる。すなわ
ち、ユーザは顔の向きを上下に変えたことになる。こう
して、「回転モード」において、ユーザは任意の方向
を見ることが可能になる。On the other hand, when the operation amount ± X is input while the setting switch 60 is set to the “rotation mode”,
, The user rotates right and left at the position P, and the direction of the line-of-sight vector E changes. That is, the user has turned left and right at the position P. Further, when the operation amount ± Y is input in the state where the “rotation mode” is also set, as shown by the arrow “+ Y” or “−Y” in FIG. Will be inclined. That is, the user has changed the face direction up and down. Thus, in the “rotation mode”, the user can see an arbitrary direction.
【0047】また、この実施例では、設定スイッチ60
の設定状態にかかわりなく、操作量±Zを入力すること
により、視線ベクトルEの方向にある対象物を表示する
倍率値Mを増減できるようにしている。図10は、実際
に表示装置40のディスプレイ画面上に表示された視界
画像の一例を示す図である。設定スイッチ60が「移
動モード」にある場合も、「回転モード」にある場合
も、操作量−Zの入力により倍率値Mは増加し、図10
の左に示すように視界画像は拡大され、操作量+Zの入
力により倍率値Mは減少し、図10の右に示すように視
界画像は縮小される。なお、この実施例では、図4およ
び図5に示す静電容量式力センサを三次元操作量センサ
50として用い、図7に示すように、補助設定スイッチ
80によって操作量Zの符号を決定する構成を採ってい
るため、補助設定スイッチ80を「正常モード」にし
て操作棹53を押し込むと視界画像は拡大表示(ズーム
アップ)され、補助設定スイッチ80を「反転モー
ド」にして操作棹53を押し込むと視界画像は縮小表示
(ズームダウン)される。In this embodiment, the setting switch 60
Irrespective of the setting state, the magnification value M for displaying the object in the direction of the line-of-sight vector E can be increased or decreased by inputting the operation amount ± Z. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the view image actually displayed on the display screen of the display device 40. In both the case where the setting switch 60 is in the “movement mode” and the case where the setting switch 60 is in the “rotation mode”, the magnification value M is increased by inputting the operation amount −Z.
Is enlarged, the magnification value M is reduced by input of the operation amount + Z, and the visibility image is reduced as shown on the right of FIG. In this embodiment, the capacitance type force sensor shown in FIGS. 4 and 5 is used as the three-dimensional operation amount sensor 50, and the sign of the operation amount Z is determined by the auxiliary setting switch 80 as shown in FIG. Since the configuration is adopted, when the auxiliary setting switch 80 is set to the “normal mode” and the operating rod 53 is pushed in, the visual field image is enlarged and displayed (zoom-up), and the auxiliary setting switch 80 is set to the “reversal mode” and the operating rod 53 is set. When pressed, the view image is reduced (zoomed down).
【0048】図11は、上述した実施例に係る体験装置
において、各スイッチの設定状態と操作量との組み合わ
せについて、姿勢状態データ更新手段70で行われる更
新処理の内容を示す図表である。この図表からもわかる
とおり、この実施例の場合、補助設定スイッチ80の設
定状態は操作量±X,±Yには無関係であり、設定スイ
ッチ60の設定状態は操作量−Zには無関係であるの
で、設定スイッチ60と補助設定スイッチ80とを兼用
するような実施形態も可能である。図12は、このよう
な実施形態における更新処理の内容を示す図表である。
ただ、ユーザによる操作の混乱を防ぐためには、設定ス
イッチ60と補助設定スイッチ80とを別個に設けるの
が好ましい。FIG. 11 is a table showing the contents of the updating process performed by the posture state data updating means 70 for the combination of the setting state of each switch and the operation amount in the experience apparatus according to the above-described embodiment. As can be seen from this chart, in this embodiment, the setting state of the auxiliary setting switch 80 is irrelevant to the operation amounts ± X and ± Y, and the setting state of the setting switch 60 is irrelevant to the operation amount -Z. Therefore, an embodiment in which both the setting switch 60 and the auxiliary setting switch 80 are used is also possible. FIG. 12 is a chart showing the content of the update process in such an embodiment.
However, in order to prevent confusion of the operation by the user, it is preferable to provide the setting switch 60 and the auxiliary setting switch 80 separately.
【0049】図13は、図4および図5に示した静電容
量式力センサ50を、キーボード90上に設け、キー9
1の間隙に操作棹53を立設するようにした実施例の斜
視図である。ここで、センサ50は、キーボード90の
主面にほぼ沿った横方向(キーボードの長手方向)がX
軸、縦方向(キーボードの短手方向)がY軸、キーボー
ド主面にほぼ垂直な方向がZ軸となるように、キーボー
ド90内に埋設されている。ユーザは、キー53の隙間
に配設された操作棹53を操作することにより、各操作
量の入力を行うことができる。なお、このように、セン
サ50を内蔵したキーボードの構造は、たとえば、特開
平8−6711号公報に開示されている。FIG. 13 shows a state in which the capacitance type force sensor 50 shown in FIGS.
FIG. 5 is a perspective view of an embodiment in which an operation rod 53 is erected in a gap 1; Here, the lateral direction (longitudinal direction of the keyboard) substantially along the main surface of the keyboard 90 is X.
It is embedded in the keyboard 90 so that the axis and the vertical direction (the short direction of the keyboard) are the Y axis, and the direction substantially perpendicular to the keyboard main surface is the Z axis. The user can input each operation amount by operating the operation rod 53 provided in the gap between the keys 53. The structure of the keyboard incorporating the sensor 50 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-6711.
【0050】このように、キーボード90にセンサ50
を内蔵した構成を採る場合には、このキーボード上に、
設定スイッチ60および補助設定スイッチ80を独立し
て設けることもできるが、特定のキー(たとえば、スペ
ースバー、コントロールキーなど)に、設定スイッチ6
0および補助設定スイッチ80としての機能を割り当て
ることもできる。この場合は、別個独立した設定スイッ
チを設ける必要はなくなる。たとえば、スペースバーを
設定スイッチ60として利用するのであれば、単に操作
棹53のみを操作すると、「移動モード」における操
作量入力となり、スペースバーを押しながら操作棹53
を操作すると、「回転モード」における操作量入力と
なるような実施形態が可能である。As described above, the sensor 50 is attached to the keyboard 90.
When adopting the configuration with built-in, on this keyboard,
Although the setting switch 60 and the auxiliary setting switch 80 can be provided independently, a specific key (for example, a space bar, a control key, etc.)
The function as 0 and the auxiliary setting switch 80 can also be assigned. In this case, there is no need to provide a separate and independent setting switch. For example, if the space bar is used as the setting switch 60, simply operating only the operation rod 53 will result in an input of the operation amount in the “movement mode”.
Is operated, an operation amount input in the “rotation mode” is possible.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る三次元仮想
空間の体験装置によれば、三次元操作量センサと設定ス
イッチとを組み合わせた操作量入力を行うようにしたた
め、直感的な自然な操作によって、できるだけ現実に近
い自由度をもった体験を提示することが可能になる。As described above, according to the apparatus for experiencing a three-dimensional virtual space according to the present invention, the operation amount input using the combination of the three-dimensional operation amount sensor and the setting switch is performed, so that it is intuitive and natural. The operation makes it possible to present an experience with a degree of freedom as close to reality as possible.
【図1】本発明に係る三次元仮想空間の体験装置の基本
構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a three-dimensional virtual space experience apparatus according to the present invention.
【図2】図1に示す装置における三次元画像データaお
よび姿勢状態データbの内容を説明するための座標図で
ある。FIG. 2 is a coordinate diagram for explaining the contents of three-dimensional image data a and posture state data b in the apparatus shown in FIG.
【図3】図2に示した視線ベクトルEの向きを角度
(θ,φ)によって定義する一方法を示す座標図であ
る。FIG. 3 is a coordinate diagram showing a method for defining the direction of a line-of-sight vector E shown in FIG. 2 by angles (θ, φ).
【図4】従来提案されている静電容量式の三次元力セン
サの側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view of a conventionally proposed capacitance type three-dimensional force sensor.
【図5】図4に示すセンサの基板51上の電極E1〜E
5の配置を示す上面図である。5 shows electrodes E1 to E on a substrate 51 of the sensor shown in FIG.
It is a top view which shows arrangement | positioning of No.5.
【図6】図1に示す三次元仮想空間の体験装置におい
て、設定スイッチ60の設定状態と三次元操作量センサ
50から与えられた操作量との組み合わせについて、姿
勢状態データ更新手段70で行われる更新処理の内容を
示す図表である。FIG. 6 is a diagram illustrating a combination of a setting state of a setting switch and an operation amount given from a three-dimensional operation amount sensor in an apparatus for experiencing a three-dimensional virtual space shown in FIG. 9 is a chart showing the contents of an update process.
【図7】本発明に係る三次元仮想空間の体験装置の別な
基本構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing another basic configuration of the three-dimensional virtual space experience device according to the present invention.
【図8】模擬的なデパートの店内を示す三次元画像デー
タaの概念を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing the concept of three-dimensional image data a showing the inside of a simulated department store.
【図9】図8に示すデパート店内の側面図である。FIG. 9 is a side view of the inside of the department store shown in FIG. 8;
【図10】実際に表示装置40のディスプレイ画面上に
表示された視界画像の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a field-of-view image actually displayed on a display screen of a display device 40.
【図11】図7に示す体験装置において、各スイッチの
設定状態と操作量との組み合わせについて、姿勢状態デ
ータ更新手段70で行われる更新処理の内容を示す図表
である。11 is a table showing the contents of an update process performed by a posture state data updating unit 70 for a combination of a setting state and an operation amount of each switch in the experience apparatus shown in FIG. 7;
【図12】図7に示す体験装置において、設定スイッチ
60と補助設定スイッチ80との兼用設定スイッチを用
いた実施形態における更新処理の内容を示す図表であ
る。FIG. 12 is a table showing the contents of an update process in an embodiment in which the setting switch 60 and the auxiliary setting switch 80 are both used in the experience apparatus shown in FIG. 7;
【図13】図4および図5に示した静電容量式力センサ
50を、キーボード90上に設け、キー91の間隙に操
作棹53を立設するようにした実施例の斜視図である。13 is a perspective view of an embodiment in which the capacitance-type force sensor 50 shown in FIGS. 4 and 5 is provided on a keyboard 90, and an operation rod 53 is erected in a gap between keys 91. FIG.
10…三次元画像データ記憶手段 20…姿勢状態データ記憶手段 30…視界画像データ生成手段 40…表示手段(ディスプレイ) 50…三次元操作量センサ 51…基板 52…蓋部材 53…操作棹 60…設定スイッチ 70…姿勢状態データ更新手段 80…補助設定スイッチ 90…キーボード 91…キー a…三次元画像データ b…姿勢状態データ c…視界画像データ E…視線ベクトル E1〜E5…電極 F…投影ベクトル G…商品 M…対象物の表示倍率値 P…UV平面上でのユーザの位置 P′…UVW三次元空間内でのユーザの眼球位置 Q…視線ベクトルEの先端点 Q′…投影ベクトルEの先端点 S1,S2…ショーウインドウ θ,φ…視線ベクトルの方向を示す角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Three-dimensional image data storage means 20 ... Attitude state data storage means 30 ... View image data generation means 40 ... Display means (display) 50 ... Three-dimensional operation amount sensor 51 ... Substrate 52 ... Lid member 53 ... Operation rod 60 ... Setting Switch 70: Posture state data updating means 80 ... Auxiliary setting switch 90 ... Keyboard 91 ... Key a ... Three-dimensional image data b ... Posture state data c ... View image data E ... View vector E1 to E5 ... Electrode F ... Projection vector G ... Product M: Display magnification value of the object P: User's position on UV plane P ': User's eyeball position in UVW three-dimensional space Q: Point of eye vector E Q': Point of projection vector E S1, S2: show window θ, φ: angle indicating the direction of the line-of-sight vector
Claims (4)
V平面を水平面とし、W軸を鉛直軸として定義された三
次元仮想空間を構成する個々の要素についての三次元画
像データを記憶する三次元画像データ記憶手段と、 前記UVW座標系内におけるUV平面上の位置Pを示す
座標値(u,v)と、前記位置Pもしくはその鉛直上方
位置P′を始点として定義された視線ベクトルEのUV
平面に対する角度θおよびUW平面に対する角度φと、
前記視線ベクトルEが示す方向にある三次元仮想空間構
成要素の投影倍率を示す倍率値Mと、からなる姿勢状態
データを記憶する姿勢状態データ記憶手段と、 前記三次元画像データと前記姿勢状態データとに基づい
て、位置Pもしくはその鉛直上方位置P′から視線ベク
トルEの方向を眺めたときの状態を倍率値Mに基づいて
投影した二次元視界画像を示す視界画像データを生成す
る視界画像データ生成手段と、 前記視界画像データに基づいて二次元視界画像を表示す
る表示手段と、 XYZ三次元直交座標系におけるX軸方向の正および負
の操作量+X,−Xと、Y軸方向の正および負の操作量
+Y,−Yと、Z軸方向の正および負の操作量+Z,−
Zと、を検出し、検出した各操作量を出力する三次元操
作量センサと、 第1の状態および第2の状態のいずれか一方を選択的に
設定できる設定スイッチと、 前記三次元操作量センサの出力および前記設定スイッチ
の設定に基づいて、前記姿勢状態データ記憶手段内の姿
勢状態データを更新する姿勢状態データ更新手段と、 を備え、前記姿勢状態データ更新手段は、 前記設定スイッチが第1の状態にあるときには、視線ベ
クトルEをUV平面上に投影することにより得られる投
影ベクトルFを考慮して、操作量+Xおよび−Xに基づ
いてUV平面上の位置Pを前記投影ベクトルFに直交す
る方向に移動するように座標値(u,v)を更新し、操
作量+Yおよび−Yに基づいてUV平面上の位置Pを前
記投影ベクトルFの示す方向あるいはその逆方向に移動
するように座標値(u,v)を更新し、 前記設定スイッチが第2の状態にあるときには、操作量
+Xおよび−Xに基づいて角度φを増減し、操作量+Y
および−Yに基づいて角度θを増減し、 前記設定スイッチの設定にかかわらず、もしくは、前記
設定スイッチがいずれか一方の状態にあるときに、操作
量+Zおよび−Zに基づいて倍率値Mを増減する機能を
有することを特徴とする三次元仮想空間の体験装置。1. In a UVW three-dimensional rectangular coordinate system, U
A three-dimensional image data storage unit that stores three-dimensional image data of each element constituting a three-dimensional virtual space defined by a V plane as a horizontal plane and a W axis as a vertical axis; and a UV plane in the UVW coordinate system. The coordinate value (u, v) indicating the upper position P and the UV of the line-of-sight vector E defined with the position P or the position P ′ vertically above the position P as the starting point
An angle θ with respect to the plane and an angle φ with respect to the UW plane;
Posture state data storage means for storing posture state data consisting of a magnification value M indicating a projection magnification of a three-dimensional virtual space component in a direction indicated by the line of sight vector E; the three-dimensional image data and the posture state data Based on the above, view image data for generating view image data representing a two-dimensional view image obtained by projecting a state when viewing the direction of the line-of-sight vector E from the position P or a position P ′ vertically above the position P based on the magnification value M. Generating means; display means for displaying a two-dimensional view image based on the view image data; positive and negative operation amounts + X, -X in the X-axis direction in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system; And negative manipulated variables + Y, -Y and positive and negative manipulated variables + Z, -Z in the Z-axis direction.
Z, a three-dimensional operation amount sensor that outputs each detected operation amount, a setting switch that can selectively set one of a first state and a second state, and the three-dimensional operation amount A posture state data updating unit that updates posture state data in the posture state data storage unit based on an output of a sensor and a setting of the setting switch, wherein the posture state data updating unit is configured such that: In the state 1, the position P on the UV plane is changed to the projection vector F based on the operation amounts + X and -X, taking into account the projection vector F obtained by projecting the line-of-sight vector E on the UV plane. The coordinate values (u, v) are updated so as to move in the orthogonal direction, and the position P on the UV plane is determined based on the manipulated variables + Y and -Y in the direction indicated by the projection vector F or in the direction indicated by the projection vector F. The coordinate value (u, v) is updated so as to move in the opposite direction. When the setting switch is in the second state, the angle φ is increased or decreased based on the operation amounts + X and −X, and the operation amount + Y
The angle θ is increased or decreased based on the operation amounts + Z and −Z, regardless of the setting of the setting switch, or when the setting switch is in one of the states. A three-dimensional virtual space experience device having a function of increasing and decreasing.
定スイッチを更に設け、 三次元操作量センサとして、Z軸方向の操作量に関して
は、正の操作量+Zおよび負の操作量−Zのうちの少な
くとも一方の操作量を検出できるセンサを用い、 姿勢状態データ更新手段が、前記補助設定スイッチの状
態に基づいて、前記Z軸方向の操作量の符号を反転した
取り扱いを行うように構成したことを特徴とする三次元
仮想空間の体験装置。2. The experience device according to claim 1, further comprising: an auxiliary setting switch for selectively setting one of two states, wherein the three-dimensional operation amount sensor is configured to control an operation amount in the Z-axis direction. , Using a sensor capable of detecting at least one of the positive operation amount + Z and the negative operation amount -Z, and the posture state data updating means based on the state of the auxiliary setting switch. An apparatus for experiencing a three-dimensional virtual space, wherein the operation amount is inverted in sign.
いて、 三次元操作量センサをキーボード上に設け、キーの間隙
に立設した操作棹を操作することによって操作量の入力
が可能になるような構成とし、キーボード主面にほぼ沿
った横方向をX軸、縦方向をY軸、キーボード主面にほ
ぼ垂直な方向をZ軸と定義し、前記操作棹を各座標軸方
向に操作することにより各操作量の入力を行えるように
したことを特徴とする三次元仮想空間の体験装置。3. The experience device according to claim 1, wherein a three-dimensional operation amount sensor is provided on a keyboard, and an operation amount can be input by operating an operation rod standing upright in a gap between the keys. The horizontal direction substantially along the keyboard main surface is defined as the X axis, the vertical direction is defined as the Y axis, and the direction substantially perpendicular to the keyboard main surface is defined as the Z axis, and the operating rod is operated in each coordinate axis direction. An apparatus for experiencing a three-dimensional virtual space, wherein each operation amount can be input by the user.
助設定スイッチとして用いるようにしたことを特徴とす
る三次元仮想空間の体験装置。4. The experience apparatus according to claim 3, wherein a specific key on a keyboard is used as a setting switch or an auxiliary setting switch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18554696A JP3770965B2 (en) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 3D virtual space experience device |
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