(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、２次元表示面に投影することを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法。
【請求項２】
３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも１つを前記３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させることを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法。
【請求項３】
３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示方法であって、眼球模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークの中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、２次元表示面に投影し、前記各３次元オブジェクトの投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも１つを前記３次元ベクトルの大きさに対応させることを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の３次元ベクトルの２次元表示方法において、前記球面が半透明であることを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法。
【請求項５】
３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する３次元オブジェクト生成手段と、各３次元オブジェクトを視線方向に２次元表示面に投影して投影図形を生成する３次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示装置。
【請求項６】
３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも１つを前記３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する３次元オブジェクト生成手段と、各３次元オブジェクトを視線方向に２次元表示面に投影して投影図形を生成する３次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示装置。
【請求項７】
３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する３次元オブジェクト生成手段と、各３次元オブジェクトを視線方向に２次元表示面に投影して投影図形を生成すると共に前記各投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも１つを対応する前記３次元ベクトルの大きさに対応させる３次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元ベクトルの２次元表示方法および装置に関し、さらに詳しくは、３次元ベクトルの方向を２次元表示面上で常に正しく視認できるようにした３次元ベクトルの２次元表示方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、従来の３次元ベクトルの２次元表示方法では、３次元ベクトルの方向と大きさを表す３次元矢印ｊを生成し、その３次元矢印ｊを２次元表示面Ｆに視線方向に投影して矢印図形Ｊを生成し、その矢印図形Ｊを画面に表示している（印刷する場合も同じ）。
【０００３】
図９は、脳の周りに発生する磁場分布を表示した画面例である。
この磁場分布画像Ｉ５１は、次のようにして表示される。
（１）脳の周りに多数設置した磁気センサで脳から発生する微弱磁場の方向と強さを検出する。
（２）各観測点における微弱磁場の方向を向くと共に微弱磁場の強さに応じた大きさを持つ３次元ベクトルを生成する。
（３）各観測点における３次元ベクトルの方向と大きさを表す「３次元矢印」を生成する。
（４）各観測点に、対応する「３次元矢印」を配置した状態で、２次元表示面に「３次元矢印」を視線方向に投影して矢印図形Ｊ１〜Ｊ１３を生成し、画面に表示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８，図９に示す従来の３次元ベクトルの２次元表示方法では、画面に表示された矢印図形Ｊの方向から３次元ベクトルの方向を読み取ると共に矢印図形Ｊの大きさから３次元ベクトルの大きさを読み取っている。
しかし、図１０に示すように、３次元矢印ｊが視線方向に沿って向きを変えて３次元矢印ｊ’に変わった場合、３次元矢印ｊを投影した矢印図形も３次元矢印ｊ’を投影した矢印図形も同一の矢印図形Ｊとなってしまう。すなわち、矢印図形Ｊでは、視線方向に沿った３次元ベクトルの向きを正しく視認できない問題点がある。
なお、３次元矢印ｊの長さで３次元ベクトルの大きさを表せば、視線方向に沿った３次元ベクトルの大きさも正しく視認できなくなる。ただし、矢印図形Ｊの輝度や太さで３次元ベクトルの大きさを表せば、常に３次元ベクトルの大きさを正しく視認できる。
そこで、本発明の目的は、３次元ベクトルの方向を２次元表示面上で常に正しく視認できるようにした３次元ベクトルの２次元表示方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、２次元表示面に投影することを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法を提供する。
上記第１の観点による３次元ベクトルの２次元表示方法では、「矢印」のような記号ではなく、目玉形状の３次元オブジェクトを用いるため、２次元表示面上で常に正しく３次元ベクトルの方向を視認できるようになる。
また、目玉の向きが３次元ベクトルの方向を表すため、直観的に３次元ベクトルの方向を視認しやすくなる。むろん、投影方向に沿った３次元ベクトルの方向も視認できる。さらに、球面はどの方向に投影しても直径が同一の円形となるので、３次元ベクトルの大きさに応じた球面の直径とすれば、目玉の大きさから３次元ベクトルの大きさを容易に視認できるようになる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも１つを前記３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させることを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法を提供する。
上記第２の観点による３次元ベクトルの２次元表示方法では、目玉形状の瞳に相当する部分すなわちマークや球体の大きさ，色，輝度で、３次元ベクトルの大きさを表すので、目玉の大きさを一定にした場合でも、２次元表示面上で常に正しく３次元ベクトルの大きさを視認できる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示方法であって、眼球模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークの中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、２次元表示面に投影し、前記各３次元オブジェクトの投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも１つを前記３次元ベクトルの大きさに対応させることを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法を提供する。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、上記構成の３次元ベクトルの２次元表示方法において、前記球面が半透明であることを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示方法を提供する。
上記第４の観点による３次元ベクトルの２次元表示方法では、目玉の背面側にマークや球体が偏位した場合でも、目玉を透けてマークや球体が見えるので、目玉の向きすなわち３次元ベクトルの方向をいっそう正しく視認できるようになる。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する３次元オブジェクト生成手段と、各３次元オブジェクトを視線方向に２次元表示面に投影して投影図形を生成する３次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示装置を提供する。
上記第５の観点による３次元ベクトルの２次元表示装置では、上記第１の観点による３次元ベクトルの２次元表示方法を好適に実施できる。
【００１０】
第６の観点では、本発明は、３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも１つを前記３次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する３次元オブジェクト生成手段と、各３次元オブジェクトを視線方向に２次元表示面に投影して投影図形を生成する３次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示装置を提供する。
上記第６の観点による３次元ベクトルの２次元表示装置では、上記第２の観点による３次元ベクトルの２次元表示方法を好適に実施できる。
【００１１】
第７の観点では、本発明は、３次元空間に分布した複数の観測点における各３次元ベクトルを２次元的に表示する３次元ベクトルの２次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の３次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における３次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する３次元オブジェクト生成手段と、各３次元オブジェクトを視線方向に２次元表示面に投影して投影図形を生成すると共に前記各投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも１つを対応する前記３次元ベクトルの大きさに対応させる３次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする３次元ベクトルの２次元表示装置を提供する。
上記第７の観点による３次元ベクトルの２次元表示装置では、上記第３の観点による３次元ベクトルの２次元表示方法を好適に実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１３】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる３次元ベクトルの２次元表示装置を含む微弱磁場測定装置を示す構成図である。
この微弱磁場測定装置１００は、被検体（例えば脳）で発生する微弱磁場を測定するために直交するｚ軸，ｙ軸，ｘ軸の各方向の磁場のみに感度を持つ微弱磁場検出用コイル１１−ｚ，１１−ｙ，１１−ｘと、微弱磁場検出用コイル１１−ｚ，１１−ｙ，１１−ｘからの出力電流による磁場がそれぞれ入力され、入力された磁場に対して非線形な出力電圧を生じるセンサチップ１２−ｚ，１２−ｙ，１２−ｘと、センサチップ１２−ｚ，１２−ｙ，１２−ｘから出力された検出信号Ｐｚ，Ｐｙ，Ｐｘを基にフィードバック信号ｆｚ，ｆｙ，ｆｘを出力する駆動回路Ｄｚ，Ｄｙ，Ｄｘと、駆動回路Ｄｚ，Ｄｙ，Ｄｘを通った各検出信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器Ｅｚ，Ｅｙ，Ｅｘと、デジタルデータを蓄積するデータ蓄積装置ＤＬと、デジタルデータを解析して微弱磁場分布画像Ｉを生成するデータ処理装置１０１と、非線形なセンサチップからの出力を線形化するために該センサチップ上にフィードバック信号ｆｚ，ｆｙ，ｆｘによるフィードバック磁場を形成するフィードバックコイル１４−ｚ，１４−ｙ，１４−ｘと、磁場分布画像Ｉを表示する表示装置４とを具備している。
【００１４】
微弱磁場検出用コイル１１−ｚ，１１−ｙ，１１−ｘと、センサチップ１２−ｚ，１２−ｙ，１２−ｘと、フィードバックコイル１４−ｚ，１４−ｙ，１４−ｘとは、極低温槽ＣＲ中に収容されている。
【００１５】
微弱磁場検出用コイル１１−ｘ，１１−ｙは、微弱磁場検出用コイル１１−ｚと向きが異なるが、同じ構成である。
微弱磁場検出用コイル１１−ｚ，１１−ｙ，１１−ｘが１組になって微弱磁場検出用組合せコイルを構成する。
【００１６】
図１では、図示の都合上、微弱磁場検出用組合せコイルを１つだけしか描いていないが、実際には、被検体を覆うように分布させて、多数の微弱磁場検出用組合せコイルを配設する。
【００１７】
データ処理装置１０１は、デジタルデータを解析して各観測点における微弱磁場の方向と強さを表す３次元ベクトルを生成するデータ解析部１と、指向性を持つ３次元形状を有しその指向方向を視線方向に沿って変えたときでも指向方向を視認できる３次元オブジェクトをその指向方向を３次元ベクトルの方向に向けた状態で生成する３次元オブジェクト生成部２と、各観測点に配置した３次元オブジェクトを視線方向に２次元表示面に投影して磁場分布画像Ｉを生成する３次元オブジェクト投影部３とを有している。なお、データ処理装置１０１の各部は、例えば、それぞれの機能を演算処理により実現するプログラムを実行することにより仮想的に構築される。
【００１８】
図２は、図１の微弱磁場測定装置１００により磁場分布画像Ｉを生成し表示する処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、極低温槽ＣＲの湾曲部に被検体（人の頭部）を当接する。ステップＳ２では、データ処理装置１０１は、図３に示すように、半球状の空間に配設された観測点Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ１３におけるデジタルデータを収集し蓄積する。
【００１９】
ステップＳ３では、データ処理装置１０１のデータ解析部１は、観測点Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ１３における微弱磁場の方向と強さを表す３次元ベクトルを生成する。
【００２０】
ステップＳ４では、データ処理装置１０１の３次元オブジェクト生成部２は、観測点Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ１３における３次元オブジェクトを生成する。
図４に示すように、３次元オブジェクトαは、半透明グレイ色の球面Ｇの一点に、青色のマークＭを付けた目玉形状である。球面Ｇの後側領域Ｒは、半透明赤色に着色されている。
球面Ｇの中心Ｏが、観測点の位置に対応する。また、球面Ｇの中心ＯからマークＭの中心を貫く指向方向Ａが、３次元ベクトルの方向に対応する。また、球面Ｇの直径ｄが、３次元ベクトルの大きさに対応する。
【００２１】
ステップＳ５では、データ処理装置１０１の３次元オブジェクト投影部３は、観測点に３次元オブジェクトを配置し、２次元表示面に視線方向に投影して、磁場分布画像Ｉを生成する。
【００２２】
ステップＳ６では、図５に示すように、磁場分布画像Ｉを、表示装置４の画面上に表示する。
図５の磁場分布画像Ｉでは、観測点Ｐ１〜Ｐ１３に３次元オブジェクトの投影図形α１〜α１３が配置されている。投影図形α１〜α１３の目玉の向きから微弱磁場の方向を視認できる。また、投影図形α１〜α１３の目玉の大きさから微弱磁場の強さを視認できる。
【００２３】
以上の微弱磁場測定装置１００によれば、磁場分布画像Ｉから微弱磁場の方向と強さを直観的に常に正しく視認できる。
【００２４】
−第２の実施形態−
図６は、第２の実施形態にかかる３次元ベクトルの２次元表示方法を実施して生成表示される磁場分布画像Ｉ’の例示図である。
この磁場分布画像Ｉ’は、図５の磁場分布画像Ｉを、２次元平面に展開表示した如き画像である。すなわち、図５の磁場分布画像Ｉでは、半球状の空間を立体的に表現するので、投影図形α１〜α１３の３次元的関係を直感的に把握しやすい利点があるが、奥側の投影図形α４，α１０の一部が、手前側の投影図形α１，α２で隠されてしまうと、奥側の投影図形が表現する３次元ベクトルの方向を読み取り難くなる。これに対し、図６の磁場分布画像Ｉ’では、投影図形α１’〜α１３’を平面的な展開図で表現するので、各投影図形の３次元的関係はやや把握し難くなるものの、投影図形の重なりが回避されて、３次元ベクトルの方向の読み取りをいっそう正確に行えるようになる。
なお、２次元平面への展開方法としては、例えば観測点Ｐ１〜Ｐ１３が配設された半球状の空間（図３参照）の頭頂部を地球の北極に見立て、北極を中心にした正距方位図法の要領で展開する方法を用いることが出来る。
以上の第２の実施形態によれば、半球状の空間を真上（図３の＋Ｚ側）から俯瞰した如き磁場分布画像Ｉ’を生成表示するので、画面内に多数の投影図形が存在する場合でも、それらが表現する３次元ベクトルの方向を正確に視認できるようになる。
【００２５】
−他の実施形態−
（１）図７に示すように、３次元オブジェクトαとして、半透明の球面Ｇの中に、球面Ｇの直径ｄよりも小さい直径を有する不透明の球体Ｂをその一部Ｂｐ（図の網目領域）が球面Ｇの外側に出るように偏位させて入れ込んだ目玉形状を採用してもよい。この場合、球面Ｇの中心Ｏから球体Ｂの中心Ｏｂを貫く指向方向Ａが、３次元ベクトルの方向に対応する。
（２）投影図形の立体感を高めるために、３次元オブジェクトに照明光を当てたときの陰影を投影図形に反映させてもよい。
（３）投影図形の輝度を変化させたり（例えば３次元ベクトルが大きいほど高輝度にする）、色相を変化させたり（例えば３次元ベクトルが大きいほど明るい色にする）、彩度を変化させたり（例えば３次元ベクトルが大きいほど彩度を高くする）、模様を変化させたり（例えば３次元ベクトルが大きいほど模様の目を細かくする）してもよい。
（４）目玉形状の「瞳」に相当する部分、すなわち図４のマークＭや、図７の球体Ｂの外側に出た球体部分Ｂｐの大きさを変化させたり（例えば３次元ベクトルが大きいほど大きくする）、色を変化させたり（例えば３次元ベクトルが大きいほど濃い赤色にし、３次元ベクトルが小さいほど黄色成分を多く混色する）、輝度を変化させたり（例えば３次元ベクトルが大きいほど高輝度にする）してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の３次元ベクトルの２次元表示方法および装置によれば、２次元表示面上で常に正しく３次元ベクトルの方向を視認できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる３次元ベクトルの２次元表示装置を含む微弱磁場測定装置を示す構成図である。
【図２】図１の微弱磁場測定装置による微弱磁場分布生成表示処理を示すフロー図である。
【図３】半球状の空間に配設された観測点を示す例示図である。
【図４】目玉形状の３次元オブジェクトを示す模式図である。
【図５】図１の微弱磁場測定装置により生成表示される磁場分布画像の例示図である。
【図６】第２の実施形態にかかる３次元ベクトルの２次元表示方法を実施して生成表示される磁場分布画像の例示図である。
【図７】目玉形状の３次元オブジェクトを示す別の模式図である。
【図８】従来の３次元ベクトルの２次元表示方法を示す説明図である。
【図９】従来の磁場分布画像の例示図である。
【図１０】３次元ベクトルの向きが視線方向に沿って変わったときの問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１                データ解析部
２                ３次元オブジェクト生成部
３                ３次元オブジェクト投影部
４                表示装置
１００            微弱磁場測定装置
１０１            データ処理装置
α                ３次元オブジェクト
α１〜α１３      投影図形
α１’〜α１３’  投影図形
Ｂ                球体
Ｇ                球面
Ｍ                マーク
Ｒ                後側塗色領域
Ｉ，Ｉ’          磁場分布画像
【図１】
0003873150.tif 000002
【図２】
0003873150.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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