(57)【要約】画像空間内において３次元で認識される画像１３０を表示するように配置されたディスプレイ１００と、画像空間から離れた場所に備えられた３次元の作業空間２４０とを備え、前記作業空間内におけるツール２３０の操作を前記画像空間内に表示することができるようにしたヴァーチャルリアリティ表示装置。
2004524624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像空間においておいて３次元で認識される画像を表示するように配置されたディスプレイと、画像空間から離れている３次元の作業空間とを備え、該作業空間内でのツールの操作を前記画像空間に表示することができる表示装置。
【請求項２】
前記ツールを含むユーザ装置をさらに備え、該ユーザ装置の近傍に作業空間が設けられる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ユーザ装置が前記作業空間のいずれかの面の近傍に２次元の作業面を備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
キーボードをさらに備える請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記作業面が回転可能な部材の一方側に設けられ、前記キーボードが該部材の反対側に設けられている請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ユーザ装置が自立式である請求項２〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ユーザ装置が腕支持部を備える請求項２〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記ディスプレイがスクリーンと投影手段を備える請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記ディスプレイが視覚表示ユニットである請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
画像空間において３次元で認識される画像を表示するように配置されたディスプレイと、３次元の作業空間とを備え、該作業空間内でのツールの操作を前記画像空間に表示することができ、さらに、前記作業空間の境界近傍に作業面を有し、かつ、キーボードを備える部材を備え、該部材が前記キーボードを操作できるように可動となっている表示装置。
【請求項１１】
前記画像空間が前記作業空間から離れている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記画像空間と前記作業空間が同一領域にある請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記部材が回転可能であり、前記部材の作業面と反対側の面に前記キーボードが備えられている請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元画像を表示および操作するための表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元表示装置は、（１）ICAT/VRST-95-ACM Virtual Reality Software and Technology 1995, Chiba, Japan（1995年、日本、千葉県で開催の会議、ICAT/VRST-95-ACM 仮想現実ソフトウェアおよび技術）の予稿集「interaction Techniques for a Virtual Work space（仮想作業空間のためのインタラクション技術）」（Serra, Poston, NgおよびChua）、（２）Medicine Meets Virtual Reality: 7, January 20-23 1999- San Francisco, USA（1999年１月20〜23日、米国サンフランシスコで開催された会議、「医療と仮想現実の遭遇：７」）の予稿集、「An Interface for Precise and Comfortable 3D work with Volumetric Medical Datasets」（「容積法医療データセットでの正確かつ快適な３次元作業のためのインターフェース」（Serra, Ng, Chua, Lee, Lee, Yeo, ChanおよびLockro）、および、これ以外の関連する論文および文献に開示されている。
【０００３】
図１に、この装置を示しているが、この装置によって、使用者８は仮想作業空間１２内の３次元画像１０を操作することができる。該装置は、表示スクリーン１４と、スクリーン１４上の画像を使用者８の方向に反射させる鏡１６とを備える。スクリーン１４が立体画像１０を表示し、使用者が立体眼鏡２０を装着することにより、３次元画像１０を見ることが可能となる。スクリーン１４と鏡１６を相関的に位置決めすることで、画像１０が仮想作業空間１２内の鏡の下に表示される。使用者８が、３次元トラッキング装置を装備したスタイラス（ペン型入力機器）２４を作業空間１２内で操作して、画像１０を操作できる。スタイラス２４に代表されるツールの仮想画像が画面上に表示され、該ツールによる操作がデジタルプロセッサを通じてフィードバックされることにより、表示画面１４の画像がリアルタイムで変更される。
【非特許文献１】
ICAT/VRST-95-ACM Virtual Reality Software and Technology 1995, Chiba, Japan（1995年、日本、千葉県で開催の会議、ICAT/VRST-95-ACM 仮想現実ソフトウェアおよび技術）の予稿集「interaction Techniques for a Virtual Work space（仮想作業空間のためのインタラクション技術）」
【非特許文献２】
Medicine Meets Virtual Reality: 7, January 20-23 1999- San Francisco, USA（1999年１月20〜23日、米国サンフランシスコで開催された会議、「医療と仮想現実の遭遇：７」）の予稿集、「An Interface for Precise and Comfortable 3D work with Volumetric Medical Datasets」（「容積法医療データセットでの正確かつ快適な３次元作業のためのインターフェース」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のディスプレイ装置の欠点は、ディスプレイ、鏡および作業空間が相関的に配置されるため、使用者のほか、１〜２人の人物しか実行されている操作を見ることができないことである。
【０００５】
上述の論文（２）に開示されている装置はさらに、作業空間の縁部の作業面で仮想制御パネルを使用することを提案している。作業空間内にツールを移動させると、ツールにより画像空間内の仮想画像を操作できる。ツールを作業空間外の作業面へ移動させると、使用者はディスプレイ１４に表示されている２次元の仮想制御パネルを操作でき、スタイラスによって、表示されているツールの内容を変更することができる。
【０００６】
２次元制御パネルを使うことで、ツールの選択に柔軟性を持たせ、さらにパラメータも変更できる。しかし、実質的にスタイラス１本のみを用いた作業に制限され、制御パネルを使用する速さも制限される。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術に伴う上述の欠点の少なくとも１つを解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１形態により、画像空間において３次元で認識される画像を表示するように配置されたディスプレイと、画像空間から離れている３次元の作業空間とを備える表示装置であって、該作業空間内でのツールの操作を画像空間に表示することができる表示装置が提供される。
【０００９】
この実施形態では、視聴者が見ることができる、主としてスクリーンで構成された立体ディスプレイを備える。使用者のために、ディスプレイから分離したスタンドが備えられる。該スタンドには、立体的に認識される少なくとも１つのツールが含まれる。作業空間は、該スタンド近傍に設定され、該空間内でツールを使用する。
【００１０】
好ましくは、該空間のいずれかの面が作業面により境界付けられ、ツールがこの作業面に接すると、２次元のメニューが起動され、使用者がこのメニューを操作できるようにする。
【００１１】
前記作業空間内および作業面におけるツールの操作は、前記画像空間に表示されるので、これらを視聴者は見ることができる。
【００１２】
本発明の第２形態では、ヴァーチャルリアリティ表示装置が提供され、該装置は、画像空間において３次元で認識される画像を表示するように配置されたディスプレイと、３次元の作業空間とを備え、該作業空間内でのツールの操作を画像空間に表示することができ、さらに、キーボードと、前記作業空間の境界近傍に作業面を有する部材を備え、該部材は可動となっており、これによりキーボードを操作することができる表示装置が提供される。
【００１３】
この実施形態では、回転可能な部材の一方側に前記作業面を備え、該部材の反対側にキーボードを備えることにより、該部材を回転させると使用者はキーボードを操作でき、これにより、使用者は画像と共にキーボードを使用できるようになる。キーボードは複数桁の入力装置であるため、スタイラスの操作によるメニューの場合と比較して、たとえば画像へテキストによる注釈を付すような場合に、入力を高速化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図２〜図５に図示する本発明に係る第１の実施形態は、立体ディスプレイ１００を備え、該立体ディスプレイ１００は、視覚表示ユニットの形態でもよいが、プロジェクタによって立体画像が投影されるスクリーンの形態であることが好ましい。ディスプレイ１００は、視聴者１１０および使用者／操作者１２０の対して画像を表示することができる。表示が立体的となるように、２つの画像が与えられ、これらを立体眼鏡を通して見ることにより、画像が脳内で集束して単一の３次元画像を形成する。視聴者および操作者はそれぞれ、ディスプレイ１００を見るための立体眼鏡（図示せず）を使うことにより、ディスプレイ１００に表示または投影された画像を周囲の画像空間において３次元画像１３０として見ることができる。
【００１６】
使用者／操作者１２０にはユーザ装置２００が提供される。この装置２００は自立式であり、使用者の腕を支持するための支持部２１０と、作業面２２０を備えることが好ましい。使用者はツール２３０を把持し、これを作業空間２４０内で動かすことができる。ツール２３０は３次元位置決め手段であり、該手段が少なくとも１つのセンサ（図示せず）によって探知されることで、その位置が決定される。作業空間２４０は作業面２２０の近傍に配置されており、ツール２３０を作業面２２０に接触させると、対象画像１３０に加え、またはその代わりとして、２次元メニュー１３２Ｉをディスプレイ１００に表示できる。ディスプレイは、選択されたツール２３０Ｉに従ってその画像を表示する。ディスプレイ１００により表示された合成画像を図４に示す。
【００１７】
画像１３０を生成したり、画像１３０に対してツール２３０を操作させるためのデジタル処理技術は、上述した従来の文献に開示されている技術と同一のものを用いている。従来技術では作業空間と画像空間は同一領域にある。しかし、本発明の実施形態では、画像空間と作業空間は離れており、ツール２３０の位置は、セットアップの際に、作業領域の位置と最大範囲、および、作業面２２０の位置と大きさを整合させることにより決定され、作業空間２４０におけるツール２３０の位置および動作の画像を、操作者および視聴者が見ることができるように画像空間に表示できる。画像空間と作業空間を離したことにより、操作者１２０は認識される画像１３０を腕の届く範囲に表示する必要がなくなる。このため、視聴者１１０は、操作者１２０により妨害されることなく、画像空間および画像１３０に施された操作を見ることが可能となる。
【００１８】
図３に、装置２００をより詳細に示す。該装置２００は、突出した支持脚部２５２、２５４と接続された支持部２５０を備えた自立式の書見台の形態を有する。腕支持部２１０は、支持部材２５０と接続しており、水平に対して傾斜するように固定されている。ツール２３０およびオプションとして備えられる第２のツール２３２は、ワイヤによりベース部分２５０に接続され、そこからデジタル処理装置（図示せず）へと接続され、さらに、立体ディスプレイ１００に接続されており、立体ディスプレイ１００を操作できるようになっている。半透明なガラスシートが作業面２２０を形成する。ガラスと腕支持部２１０の間には開口部２２２が設けられている。
【００１９】
図５に、作業空間２４０をより詳細に示す。作業空間２４０は立体的であるが、図５では２つの次元のみが示されている。ツール２３０が作業空間２４０にあるときには、選択された仮想のツールにより画像１３０を操作することができる。ツール２３０が、作業空間２４０から作業面２２０の方へ出ると、ツール２３０に取り付けられた３次元センサがこれを感知し、メニュー１３２Ｉをディスプレイ１００に表示する。これにより、ツール２３０を用いてメニュー上のアイテムを選択することができる。
【００２０】
使用中、画像１３０と共に、選択的に仮想制御パネル１３２も表示することができる。制御パネルにより、画像１３０を異なった方法で操作するためのオプションおよびツールを選択しうるようにしてもよい。
【００２１】
第１の実施形態について、立体ディスプレイを用いて説明してきたが、３次元画像を表示しうる任意の形態のディスプレイも使用することができる。たとえば、ホログラフィ技術を用いたり、透視画像を用いるディスプレイも使用できる。
【００２２】
図６、図７に、本発明に係る第２の実施形態を示す。この実施形態では、作業空間は符号３００で示され、図１中の従来技術のように、画像空間と同一領域とすることもでき、図２に示した実施形態のように、画像空間から離れていてもよい。回転可能な支持部材３３０の片側は、作業面３２０となっている。該支持部材３３０の反対側にはキーボード３４０が備えられている。使用中、作業面３２０は、図２に示した実施形態と同様の方法で、メニューを閲覧するのに用いることができる。しかし、たとえばディスプレイに注釈やテキストを追加しようとする場合には、部材３３０を回転させて、使用者がキーボードを使用できるようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術の表示装置を示す概略図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態を示す概略図である。
【図３】図２の実施形態におけるユーザ装置を示す立体斜視図である。
【図４】図２、図３の実施形態におけるディスプレイを示す概略図である。
【図５】図２〜図４の実施形態におけるユーザ装置の作業空間を示す詳細図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態を示す概略図である。
【図７】本発明に係る第２の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
８  使用者
１０  ３次元画像
１２  仮想作業空間
１４  表示スクリーン
１６  鏡
２０  立体眼鏡
２４  スタイラス
１００  立体ディスプレイ
１１０  視聴者
１２０  使用者/操作者
１３０  ３次元画像
１３２Ｉ  メニュー
２００  ユーザ装置
２１０  支持部
２２０  作業面
２２２  開口部
２３０  ツール
２３０Ｉ  ツールの画像
２３２  第２のツール
２４０  作業空間
２５０  支持部材
２５２、２５４  支持脚
３００  作業空間
３２０  表面
３３０  回転可能な支持部材
３４０  キーボード
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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