(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想空間を表示するための情報を記憶する仮想空間情報記憶部と、
上記仮想空間情報記憶部に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの位置情報を記憶する位置記憶部と、
上記仮想空間情報記憶部に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの視線方向を示す視線情報を記憶する視線記憶部と、
上記仮想空間をウォークスルーするときの直前の位置に対する変化値を位置変化値情報として入力するとともに、直前の視線方向に対する変化値を視線変化値情報として入力する入力部と、
上記位置変化値情報を予め定めた個数分の最新の履歴を記憶して保持する位置履歴記憶部と、
上記位置履歴記憶部が記憶している位置変化値情報のうち最も古い履歴の位置変化値情報を取得し、取得した位置変化値情報を上記位置計算部に出力し、上記入力部が入力した位置変化値情報を上記位置履歴記憶部に記憶する位置履歴保持部と、
上記位置履歴保持部により位置変化値情報が出力された場合は、出力された位置変化値情報を入力し、入力した位置変化値情報と上記位置記憶部に記憶された位置情報とにより新たな位置を計算し位置情報を求め、求めた位置情報を上記位置記憶部に記憶し、上記位置履歴保持部により位置変化値情報が出力されない場合は、何ら位置の計算を行わない位置計算部と、
上記入力部より入力された視線変化値情報と上記視線記憶部に記憶された視線情報とにより新たな視線方向を計算し視線情報を求め、上記視線情報を上記視線記憶部に記憶する視線計算部と、
上記位置記憶部が記憶する位置情報と上記視線記憶部が記憶する視線情報とに基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示する表示部と
を備えることを特徴とする仮想空間表示装置。
【請求項２】
仮想空間を表示するための情報を記憶する仮想空間情報記憶部と、
上記仮想空間情報記憶部に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの位置情報を記憶する位置記憶部と、
上記仮想空間情報記憶部に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの視線方向を示す視線情報を記憶する視線記憶部と、
上記仮想空間をウォークスルーするときの直前の位置に対する変化値を位置変化値情報として入力するとともに、直前の視線方向に対する変化値を視線変化値情報として入力する入力部と、
上記入力部より入力された位置変化値情報と上記位置記憶部に記憶された位置情報とにより新たな位置を計算し位置情報を求め、上記位置情報を上記位置記憶部に記憶する位置計算部と、
上記視線変化値情報を予め定めた個数分の最新の履歴を記憶して保持する視線履歴記憶部と、
上記視線履歴記憶部が記憶している視線変化値情報のうち最も古い履歴の視線変化値情報を取得し、取得した視線変化値情報を上記視線計算部に出力し、上記入力部が入力した視線変化値情報を上記視線履歴記憶部に記憶する視線履歴保持部と、
上記視線履歴保持部により視線変化値情報が出力された場合は、出力された視線変化値情報を入力し、入力した視線変化値情報と上記視線記憶部に記憶された視線情報とにより新たな視線方向を計算し視線情報を求め、求めた視線情報を上記視線記憶部に記憶し、上記視線履歴保持部により視線変化値情報が出力されない場合は、何ら視線の計算を行わない視線計算部と、
上記位置記憶部が記憶する位置情報と上記視線記憶部が記憶する視線情報とに基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示する表示部と
を備えることを特徴とする仮想空間表示装置。
【請求項３】
上記仮想空間表示装置は、更に、上記位置履歴記憶部に記憶されている個数分の位置変化値情報に基づいて、新たな位置変化値情報を予測する位置変化値予測部を備え、
上記位置計算部は、上記位置変化値予測部により予測された位置変化値情報と上記位置記憶部に記憶されている位置情報とにより新たな位置を計算し位置情報を求め、上記位置情報を上記位置記憶部に記憶し、
上記表示部は、上記位置記憶部が記憶する位置情報と上記視線記憶部が記憶する視線情報とに基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示することを特徴とする請求項１記載の仮想空間表示装置。
【請求項４】
上記仮想空間表示装置は、更に、上記視線履歴記憶部に記憶されている個数分の視線変化値情報に基づいて、新たな視線変化値情報を予測する視線変化値予測部を備え、
上記視線計算部は、上記視線変化値予測部により予測された視線変化値情報と上記視線記憶部に記憶されている視線情報とにより新たな視線方向を計算し視線情報を求め、上記視線情報を上記視線記憶部に記憶し、
上記表示部は、上記視線記憶部が記憶する視線情報と上記位置記憶部が記憶する位置情報とに基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示することを特徴とする請求項２記載の仮想空間表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンピュータ内部に三次元コンピュータグラフィックスモデル群や二次元画像群によって構成される仮想的な三次元空間を構成し、この仮想空間内を入力装置を用いて視点と視線を更新しながらウォークスルーすることができるリアルタイムコンピュータグラフィックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、例えば、特開平７−２６２４００号公報「コンピュータグラフィクス表示装置」がある。上記公報には、前進したい場合は、前進の指示だけで、階段の上り下りやスロープに沿った移動や壁に沿った移動を可能とし、簡便な操作で実世界的なウォークスルーを行うことを目的とするコンピュータグラフィクス表示装置が開示されている。
【０００３】
図１０は、特開平７−２６２４００号公報「コンピュータグラフィクス表示装置」に示された従来のコンピュータグラフィクス表示装置を示す図である。
図１０において、１２１はコンピュータグラフィクス表示装置、１２０は視点位置及び視線方向を変えるための入力装置、１３３は仮想空間を記憶する記憶装置、１３４は表示装置、１２２は視線制御手段、１２３は視線データである。
【０００４】
次に、動作について説明する。
視線制御手段１２２が、入力部１２０から視線移動命令を受け取ると、視線制御手段１２２は、移動処理を行うための視線データ１２３を計算する。表示装置１３４は、視線データ１２３を用いて、記憶装置１３３に記憶してある仮想空間を表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の仮想空間表示装置は、以上のように構成されているので、視点位置と視線方向は入力装置からの視点位置変化値と視線方向変化値を用いて同時に変化させることしかできない。このため、人間の体の位置（視点）と目の方向（視線方向）は、本来ある程度に独立して動作するものであるのと比べて違和感があった。
図１１に、従来のコンピュータグラフィックス表示装置における視点位置と視線方向の関係を示す。
図１１に示すように、体１００と頭１０１は一体化しており、つまり、見ている方向に体が移動することを示している。このことは、体１００に対する視点ベクトルＶ1 １０３と頭１０１に対する視線ベクトルＶ2 １０２が一体化していることを意味している。
このように、視線ベクトルＶ2 １０２と視点ベクトルＶ1 １０３が一体化していると、よそ見をしながら、視線方向とは別の方向に移動するという人間の行動を実現できないという問題が発生する。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、図１２に示すように、視点位置である体１００の視点ベクトルＶ1 １０３（移動方向）と視線方向である頭１０１の視線ベクトルＶ2 １０２とを別々に変化させることができる仮想空間表示装置を得ることを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、入力装置からの過去の複数個の視点位置変化値を用いて視点位置を変化させることができる仮想空間表示装置を得ることを目的とする。
【０００８】
また、この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、入力装置からの過去の複数個の視線方向変化値を用いて視線方向を変化させることができる仮想空間表示装置を得ることを目的とする。
【０００９】
また、この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、将来の視点位置変化値を予測して視点位置を変化させることができる仮想空間表示装置を得ることを目的とする。
【００１０】
また、この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、将来の視線方向変化値を予測して視線方向を変化させることができる仮想空間表示装置を得ることを目的とする。
【００１１】
更に、この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、常に注視点を見ながらウォークスルーすることができる仮想空間表示装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る仮想空間表示装置は、以下の要素を備えることを特徴とする。
（ａ）仮想空間を表示するための情報を記憶する仮想空間情報記憶部、
（ｂ）上記仮想空間情報記憶部に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの位置情報を記憶する位置記憶部、
（ｃ）上記仮想空間情報記憶部に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの視線方向を示す視線情報を記憶する視線記憶部、
（ｄ）上記仮想空間をウォークスルーするときの直前の位置に対する変化値を位置変化値情報として入力するとともに、直前の視線方向に対する変化値を視線変化値情報として入力する入力部、
（ｅ）上記入力部より入力された位置変化値情報と上記位置記憶部に記憶された位置情報とにより新たな位置を計算し位置情報を求め、上記位置情報を上記位置記憶部に記憶する位置計算部、
（ｆ）上記入力部より入力された視線変化値情報と上記視線記憶部に記憶された視線情報とにより新たな視線方向を計算し視線情報を求め、上記視線情報を上記視線記憶部に記憶する視線計算部、
（ｇ）上記位置計算部により計算された位置情報と上記視線計算部により計算された視線情報とに基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示する表示部。
【００１３】
また、上記仮装空間表示装置は、更に、上記入力部より入力された上記位置変化値情報を所定の履歴分順次保持する位置履歴保持部を備え、
上記位置計算部は、上記位置履歴保持部により保持された位置変化値情報を入力履歴順に取り出し、上記位置記憶部に記憶された位置情報を基に位置を計算し新たな位置情報を求め、上記位置情報を上記位置記憶部に記憶し、
上記表示部は、上記位置計算部により計算された所定の履歴における位置情報と上記視線計算部により計算された最新の視線情報に基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して表示することを特徴とする。
【００１４】
また、上記仮装空間表示装置は、更に、上記入力部より入力された上記視線変化値情報を所定の履歴分順次保持する視線履歴保持部を備え、
上記視線計算部は、上記視線履歴保持部により保持された視線変化値情報を入力履歴順に取り出し、上記視線記憶部に記憶された視線情報を基に視線を計算し新たな視線情報を求め、上記視線情報を上記視線記憶部に記憶し、
上記表示部は、上記視線計算部により計算された所定の履歴における視線情報と上記位置計算部により計算された最新の位置情報に基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して表示することを特徴とする。
【００１５】
また、上記仮想空間表示装置は、更に、上記位置履歴保持部に記憶されている所定の履歴における位置変化値情報に基づいて、新たな位置変化値情報を予測する位置変化値予測部を備え、
上記位置計算部は、上記位置変化値予測部により予測された位置変化値情報と上記位置記憶部に記憶されている位置情報とにより新たな位置を計算し位置情報を求め、上記位置情報を上記位置記憶部に記憶し、
上記表示部は、上記位置計算部により計算された位置情報と上記視線計算部により計算された視線情報とに基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示することを特徴とする。
【００１６】
また、上記仮想空間表示装置は、更に、上記視線履歴保持部に記憶されている所定の履歴における視線変化値情報に基づいて、新たな視線変化値情報を予測する視線変化値予測部を備え、
上記視線計算部は、上記視線変化値予測部により予測された視線変化値情報と上記視線記憶部に記憶されている視線情報とにより新たな視線を計算し視線情報を求め、上記視線情報を上記視線記憶部に記憶し、
上記表示部は、上記視線計算部により計算された視線情報と上記位置計算部により計算された位置情報とに基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示することを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る仮想空間表示装置は、以下の要素を備えることを特徴とする。
（ａ）仮想空間を表示するための情報を記憶する仮想空間情報記憶部、
（ｂ）上記仮想空間情報記憶部に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの位置情報を記憶する位置記憶部、
（ｃ）上記仮想空間をウォークスルーするときの視線方向を示す視線情報を記憶する注視点記憶部、
（ｄ）上記仮想空間をウォークスルーするときの直前の位置に対する変化値を位置変化値情報として入力する入力部、
（ｅ）上記仮想空間をウォークスルーするときの視線を１点に固定させる注視点情報を設定し、設定した注視点情報を上記注視点記憶部に記憶する注視点設定部、
（ｆ）上記入力部より入力された位置変化値情報と上記位置記憶部に記憶された位置情報とにより新たな位置を計算し位置情報を求め、上記位置情報を上記位置記憶部に記憶する位置計算部、
（ｇ）上記位置計算部により計算された位置情報と上記注視点記憶部に記憶された注視点情報とに基づいて、視線方向を計算する視線計算部、
（ｈ）上記視線計算部により計算された視線情報に基づいて、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示する表示部。
【００１８】
更に、この発明に係る仮想空間表示装置は、仮想空間を表示するための情報を記憶する仮想空間情報記憶部と、上記仮想空間情報記憶部に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示する表示部とを備えた仮想空間表示装置において、視点位置と視線方向とを個別に変化させることにより、視線方向と異なる方向に視点位置を移動させることができることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に、この発明の一実施の形態を図を用いて説明する。
図１には、この発明の実施の形態１における仮想空間表示装置の構成図である。
図１において、１は仮想空間表示装置、２は仮想空間上をウォークスルーするときの直前の位置に対する変化値を位置変化値情報として入力するとともに、直前の視線方向に対する変化値を視線変化値情報として入力する入力部である。３は仮想空間を表示するための情報を記憶する仮想空間情報記憶部である。９は仮想空間情報記憶部３に記憶されている仮想空間をウォークスルーするときの位置情報を記憶する位置記憶部である。１０は仮想空間上をウォークスルーするときの視線方向を示す視線情報を記憶する視線記憶部である。７は入力部２より入力された位置変化値情報５と位置記憶部９に記憶された位置情報９ａとにより新たな位置を計算して、計算した位置情報を位置記憶部９に記憶する位置計算部である。８は入力部２より入力された視線変化値情報６と視線記憶部１０に記憶された視線情報１０ａとにより新たな視線方向を計算して、計算した視線情報を視線記憶部１０に記憶する視線計算部である。４は位置計算部７により計算された位置情報９ｂと視線計算部８により視線情報１０ｂとに基づいて、仮想空間情報記憶部３に記憶されている情報を編集して仮想空間を表示する表示部である。
なお、入力部２は、例えば、マウスやジョイスティックや位置センサー等であり、位置変化値情報５や視線変化値情報６は、入力部２の装置に依存する値で入力されるが、例えば、ｘ，ｙ，ｚ別のスカラー値又は（ｘ，ｙ，ｚ）座標である。
【００２０】
次に、動作について説明する。
入力部２から位置変化値情報５及び視線変化値情報６が入力される。位置計算部７は、前回の表示に用いた位置情報９ａを位置記憶部９より読み出して位置変化値情報５とにより新しい位置情報９ｂを求める。視線計算部８は、前回の表示に用いた視線情報１０ａを視線記憶部１０より読み出して視線変化値情報６とにより新しい視線情報１０ｂを求める。
【００２１】
仮想空間表示装置１は、新しい位置情報９ｂと視線情報１０ｂとを用いて、仮想空間情報記憶部３に記憶してある仮想空間を表示部４で表示する。表示が終了すると、再び入力部２からの入力を受ける。
これにより、時々刻々と視点位置及び視線方向が入力部２からの入力に従って変化する。
【００２２】
例えば、図２に、時間の経過とともに移動方向と、視線方向が異なる具体例を示す。
図２では、人物５０が時間ｔの経過とともに、位置１の矢印方向へ移動し、かつ、視線方向が視線１の矢印が示す方向から視線３の矢印が示す方向へ移動している動作を示している。時間ｔ＝１のときは、位置１の方向は視線１と同じ方向である。つまり、人物５０は、視線方向と同じ方向に移動していることを示している。しかし、時間ｔ＝１からｔ＝３へ経過する途中で視線方向が視線対象５１を見るように、視線１→視線２→視線３と変化している。
このように、時間ｔの経過とともに、移動方向と視線方向がずれてくる場合、表示部４に表示される仮想空間は、移動方向の先に広がる風景を表示する絵から視線対象５１が視界に入るような風景を表示する絵に変化する。従来の仮想空間表示装置では、移動する方向の先に視線が存在することが前提とされていたので、図２のように、時間ｔの経過とともに、視線１から視線３へと視線方向のみが変化するような仮想空間を表示することができなかった。しかし、この発明の仮想空間表示装置を用いることにより、移動方向と視線方向を別々に変化させて、仮想空間を表示することが可能になる。
【００２３】
以上のように、この発明の仮想空間表示装置は、入力部を用いて位置と視線を更新しながらウォークスルーすることができる仮想空間において、入力部からの位置変化値情報を用いて新たな位置情報を計算する位置計算部と、入力部からの視線変化値情報を用いて新たな視線方向を計算する視線計算部とを備えた。このため、この発明による仮想空間表示装置は、位置と視線を別々に変化させることができる。
【００２４】
実施の形態２．
この発明の一実施の形態を図を用いて説明する。
図３は、この発明の実施の形態２における仮想空間表示装置の構成図である。
図３において、上記実施の形態１において説明した図１と同じ符号の構成要素については、説明を省略する。
１１は位置履歴保持部であり、入力部２より入力された位置変化値情報５を所定の履歴順に位置履歴記憶部１２に記憶させる。従来の仮想空間表示装置では、入力部２から位置変化値情報５を１秒間に１０〜６０回程入力する。この実施の形態２では説明を簡単にするため、位置履歴保持部１１は、入力部２より入力される４回分の履歴を位置履歴記憶部１２に位置変化値情報５を記憶する。このとき、入力部２より入力された位置変化値情報５の履歴が分かるように、履歴情報も記憶する。
【００２５】
次に、動作について説明する。
位置履歴保持部１１は、位置変化値情報５を、例えば、４回分の履歴を保持するように、位置履歴記憶部１２へ記憶する。ここで、位置履歴保持部１１は、記憶される複数の位置変化値情報５の履歴が分かるように、履歴情報とともに位置変化値情報を記憶する。
【００２６】
図４は、この実施の形態２における入力部２より入力される位置変化値情報５と視線変化値情報６の具体例を視覚的に説明する図である。
図４において、Ｐ0 ，Ｐ1 ，・・・，Ｐ5 は、入力部２より視線変化値情報６と位置変化値情報５とを入力するタイミングを示している。実際は、１秒間に１０回〜６０回程の入力が入力部２により行われるが、ここでは説明を分かりやすくするため、１秒間に１回入力を行うものとし、Ｐ0 ，Ｐ1 ，・・・は１秒間に１回の入力タイミングを示している。また、ａ0 ，ａ1 はＰ0 ，Ｐ1 ，・・・のタイミングで入力される視線方向を示している。Ｐ0 におけるａ0 の視線方向を基準として、ａ1 はａ0 よりも右へ３０度ずれている。また、ａ2 はａ0 よりも右へ６０度ずれており、ａ3 は更にａ0 よりも右へ９０度ずれている。ａ4 ，ａ5 はａ3 と同じ視線方向である。
また、ｂ0 ，ｂ1 はＰ0 ，Ｐ1 ，・・・のタイミングで入力される位置方向を示している。Ｐ0 におけるｂ0 の位置方向を基準として、ｂ1 はｂ0 よりも右へ３０度ずれている。また，ｂ2 はｂ0 よりも右へ６０度ずれており、ｂ3 は更にｂ0 よりも右へ９０度ずれている。ｂ4 ，ｂ5 はｂ3 と同じ位置方向である。
図４で示すＰ0 ，Ｐ1 ，・・・，Ｐ5 における視線方向と位置方向は全て等しく、視線方向に移動することを示している。
図３に示した仮想空間表示装置１では、入力部２より入力した視線変化値情報６は、入力の都度、視線計算部８に入力され、視線情報１０ｂが出力される。但し、入力部２より入力した位置変化値情報５は、位置履歴保持部１１により位置履歴記憶部１２に所定の量だけ保持される。ここでは、上記したように、４回分の位置変化値情報５を位置履歴記憶部１２に保持するようにした。このため、図４のように、Ｐ0 ，Ｐ1 のタイミングで位置変化値情報５が入力部２より入力されると、Ｐ4 のタイミングでは、ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 が位置履歴記憶部１２に保持され、一番履歴の古いｂ0 の位置変化値情報５が位置履歴記憶部１２より位置履歴保持部１１によって出力され、位置計算部７に入力される。また、Ｐ4 のタイミングでは、ａ4 の視線変化値情報６が視線計算部８に入力される。実際には、Ｐ4 のタイミングでは、視線方向はａ4 であり、位置方向はｂ4 であるにも関わらず、この実施の形態２では、位置方向がｂ0 である。例えば、図１に示した仮想空間表示装置では、Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ，・・・，Ｐ5 のそれぞれのタイミングで入力される視線方向と位置方向に基づいて、図５に示すような軌跡６０に従い、視線方向と同じ方向に人間が移動する。しかし、図３に示した仮想空間表示装置では、Ｐ4 のタイミングになるまで、人間はＰ0 における位置に停止して動かず、視線だけがａ1 ，ａ2 ，ａ3 の方向に動く。そして、Ｐ4 のタイミングで人間がｂ0 の方向に歩き出す。しかし、このときの視線は、人間の歩く方向に対して９０度右を向いていることになる。
【００２７】
このことは、視線方向の変化に対して位置の変化が遅れることを示している。つまり、例えば、人間が物を取ろうとして移動しようとするとき、まず、取ろうとする物を見てから、その物に近づいて行くという人間の習性を視線方向の変化に対して位置方向の変化を自動的に遅らせることにより、仮想空間上に容易に表現できることを示している。
【００２８】
実施の形態３．
この発明の一実施の形態を図を用いて説明する。
図６は、この発明の実施の形態３における仮想空間表示装置の構成図である。
１は仮想空間表示装置であり、２は位置変化値情報５及び視線変化値情報６を入力するマウスやジョイスティックなどの入力部である。７は位置計算部であり、９は位置記憶部である。位置計算部７は、入力部２より位置変化値情報５を入力するとともに、直前の位置情報を位置記憶部９より位置情報９ａとして入力し、新たな位置を計算し、計算した位置情報を位置記憶部９に記憶する。６は視線変化値情報であり、入力部２より視線の変化値として入力される情報である。１３は視線履歴保持部であり、入力部２より入力した視線変化値情報６を履歴で視線履歴記憶部１４に一定の履歴分の視線変化値情報６を記憶させる。８は視線計算部であり、１０は視線記憶部である。視線計算部８は、視線履歴記憶部１４に記憶されている実際のタイミングよりも過去のタイミングにおいて入力された視線変化値情報を入力するとともに、視線記憶部１０より直前の視線情報１０ａを入力し、新たな視線情報を計算する。計算した視線情報は、視線記憶部１０に記憶する。３は仮想空間を表示するための情報を記憶する仮想空間情報記憶部である。４は表示装置であり、位置記憶部９より最新の位置情報９ｂと視線記憶部１０より最新の視線情報１０ｂを入力するとともに、仮想空間情報記憶部３より仮想空間情報３ｂを入力し、位置情報９ｂと視線情報１０ｂに基づいて、仮想空間を編集し表示する装置である。
【００２９】
次に、動作について説明する。
視線履歴保持部１３は、視線変化値情報６を、例えば、４回分の履歴を保持するように、視線履歴記憶部１４へ記憶する。ここで、視線履歴保持部１３は、視線履歴記憶部１４へ記憶する複数の視線変化値情報６の履歴が分かるように、履歴情報とともに、視線変化値情報を記憶する。
【００３０】
上記実施の形態２において説明した図４を用いて、図６に示した仮想空間表示装置を説明する。
図６の仮想空間表示装置１の視線履歴保持部１３は、上記したように、視線変化値情報６の４回分の履歴を保持するように、視線履歴記憶部１４に記憶する。このため、図４のＰ3 におけるタイミングでは、ａ0 ，ａ1 ，ａ2 ，ａ3 の視線変化値情報６が視線履歴記憶部１４に記憶されている。また、Ｐ4 におけるタイミングでは、ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ，ａ4 の視線変化値情報６が視線履歴記憶部１４に記憶され、ａ0 の視線変化値情報６が、視線履歴保持部１３によって、視線履歴記憶部１４より出力され、視線計算部８に入力される。また、入力部２より入力されたｂ4 の位置変化値情報が位置計算部７に入力される。
視線計算部８は、入力されたａ0 の視線変化値情報６と視線記憶部１０より読み出した直前の視線情報１０ａ基に、新たな視線情報１０ｂを計算する。位置計算部７は、入力したｂ4 の位置変化値情報５と位置記憶部９より入力した直前の位置情報９ａを基に、新しい位置情報９ｂを計算する。表示部４は、視線情報１０ｂと位置情報９ｂと仮想空間情報３ｂに基づいて、仮想空間を編集し表示する。
図１に示した仮想空間表示装置では、Ｐ0 からＰ5 における位置変化値情報５と視線変化値情報６が、入力部２からの入力の度に位置計算部７と視線計算部８にそれぞれ入力され、新しい位置情報９ｂと新しい視線情報１０ｂが計算される。例えば、図１に示した仮想空間表示装置によって人間の動作を仮想空間に表示するのであれば、図４に示したＰ0 からＰ5 における動作は、図５に示したような軌跡になる。しかし、図６に示した仮想空間表示装置では、Ｐ4 のタイミングになるまで、人間の視線方向は、Ｐ0 における視線方向、つまり、ａ0 の視線方向に停止したままである。そして、Ｐ4 ，Ｐ5 のタイミングに移行する経過で、視線方向がａ0 →ａ1 へ移動する。Ｐ4 ，Ｐ5 のタイミングでは、歩いている方向（ｂ4 ，ｂ5 ）に対して左へ９０度方向の視線から左へ６０度方向の視線へと徐々に視線が移るような仮想空間が表示部４に表示される。
【００３１】
このことは、位置の変化に対して視線の変化が遅れることを示している。つまり、例えば、人間が机の前に座って手紙を書いているときに辞書を棚へ取りに行こうとするが、気持ちが手紙の方にあって視線は手紙を見たままで、体だけいすから立ち上がり、足は棚の方に向かい歩き始めて、途中から視線方向が歩く方向についていくというような動作を仮想空間に再現することを示している。実施の形態３の仮想空間表示装置は、視線変化値情報６を位置変化値情報５に対して遅れるように値を入力しなくても、自動的に視線変化値情報６を位置変化値情報５に対して遅らせることができるので、上記したような場面を仮想空間に再現することが容易にできる。
【００３２】
実施の形態４．
この発明の一実施の形態を図を用いて説明する。
図７は、この発明の実施の形態４における仮想空間表示装置の構成図である。
図７において、１５は位置変化値予測部であり、位置履歴記憶部１２に履歴で記憶されている位置変化値情報５を用いて位置変化値情報の変動や差分などを計算し、将来入力部２により入力されるであろう位置変化値予測値１６を予測する。位置計算部７は、位置変化値予測部１５が算出した位置変化値予測値１６を入力するとともに、位置記憶部９より直近の位置情報９ａを入力し、位置情報９ｂを算出する。
仮想空間表示装置１を構成する他の構成要素については、上記実施の形態３における図３の仮想空間表示装置１を構成する構成要素と同様の機能を有するものとする。
【００３３】
次に、動作について説明する。
位置履歴記憶部１２に履歴で記憶されている位置変化値情報を用いて、位置変化値予測部１５は、過去の複数個の位置変化値の変動や差分などを計算し、これに基づいて、入力部２より将来入力されるであろう位置変化値予測値１６を予測する。
【００３４】
例えば、位置履歴記憶部１２は、４回分の位置変化値情報５とそれぞれの位置変化値情報の履歴を示す履歴情報とを記憶するものとする。位置変化値予測部１５は、位置履歴記憶部１２に記憶されている４回分の位置変化値情報５を用いて、５回目に位置変化値情報５として入力部２により入力されるであろう位置変化値を予測する。位置変化値の予測は、例えば、従来のように、スカラー値を用いて行う予測方法を使用する。
【００３５】
位置計算部７は、前回の表示に用いた位置情報９ａと位置変化値予測値１６を用いて新しい位置情報９ｂを求める。
【００３６】
このように、実施の形態４における仮想空間表示装置は、入力部から次に入力されるであろう将来の位置変化値を予測する位置変化値予測部を備えることによって、将来の位置変化値を予測し、位置情報を変化させることができるものである。
【００３７】
以上のように、実施の形態４では、位置変化値予測部を仮想空間表示装置が備え、上記位置変化値予測部は、位置履歴記憶部から過去の複数個の位置変化値を用いて、将来の位置変化値を予測して予測した位置変化値を位置計算部へ渡す。このため、実施の形態４における仮想空間表示装置は、将来の位置変化値を予測して位置を変化させることができる。
【００３８】
実施の形態５．
この発明の一実施の形態を図を用いて説明する。
図８は、この発明の実施の形態５における仮想空間表示装置の構成図である。図８において、１７は視線変化値予測部であり、視線履歴記憶部１４に履歴で記憶されている視線変化値情報６を用いて、入力部２により将来入力されるであろう視線変化値予測値１８を予測する。視線計算部８は、視線変化値予測部１７によって予測された視線変化値予測値１８を入力するとともに、視線記憶部１０より直近の視線情報１０ａを入力し、新たな視線情報１０ｂを計算する。図８における仮想空間表示装置１を構成するその他の構成要素については、上記実施の形態３の図６と同様とする。
【００３９】
次に、動作について説明する。
視線履歴記憶部１４に履歴で記憶されている視線変化値情報を用いて、視線変化値予測部１７は、過去の複数個の視線変化値の変動や差分などを計算し、これに基づいて、入力部２より将来入力されるであろう視線変化値予測値１８を求める。
【００４０】
例えば、視線履歴記憶部１４には、過去４回分の視線変化値情報が記憶されるものとする。視線変化値予測部１７は、入力部２より５回目の視線変化値情報６として入力されるであろう視線変化値を予測して、視線変化値予測値１８を出力する。視線変化値予測部１７は、例えば、従来の予測方法のようにスカラー値を用いて、視線変化値を予測する。
【００４１】
視線計算部８は、前回の表示に用いた視線情報１０ａと視線変化値予測値１８を用いて新しい視線情報１０ｂを求める。
【００４２】
上記に説明した仮想空間表示装置は、入力部から将来入力されるであろう視線変化値を予測する視線変化値予測部を備えることで、将来の視線変化値を予測して視線方向を変化させることができるものである。
【００４３】
以上のように、実施の形態５の仮想空間表示装置は、視線変化値予測部を備える。視線変化値予測部は、視線履歴記憶部から過去の複数個の視線変化値情報を受け取り、将来入力部２により入力されるであろう視線変化値情報を予測して、予測した視線変化値予測値を視線計算部へ渡す。このため、仮想空間表示装置は、将来の視線変化値を予測して視線方向を変化させることができる。
【００４４】
また、実施の形態４で説明した仮想空間表示装置の位置変化値予測部１５と、この実施の形態５で説明した仮想空間表示装置の視線変化値予測部１７のそれぞれを同時に備える仮想空間表示装置であっても構わない。位置変化値予測部、或いは、視線変化値予測部を備えることによって仮想空間に表示する物体の位置変化値情報、或いは、視線変化値情報を物体の動きに合わせて逐一入力することなく、位置変化値情報、或いは、視線変化値情報の過去に入力された情報を所定の数だけ履歴で記憶させておくことによって、次の位置変化値、或いは、視線変化値を予測することができる。
【００４５】
実施の形態６．
この発明の一実施の形態を図を用いて説明する。
図９は、この発明の実施の形態６における仮想空間表示装置の構成図である。
図９において、２，５，７，９，９ａ，９ｂ，３は上記実施の形態１における仮想空間表示装置を構成する要素と同じものである。１９は注視点設定部であり、仮想空間をウォークスルーするときの視線を一点に固定させる注視点情報２０ａを設定する。設定した注視点情報２０ａは、注視点記憶部２０に記憶する。２１は視線計算部であり、位置計算部７によって計算された位置情報９ｂと注視点記憶部２０に記憶されている注視点情報２０ｂを入力し、新たな視線方向２３を計算する。表示部４は、視線方向２３と仮想空間情報記憶部３に記憶されている仮想空間情報３ｂを入力し、編集して仮想空間を表示する。
【００４６】
次に、動作について説明する。
注視点設定部１９により設定される仮想空間内の三次元座標である注視点情報２０ａは、マウスなどの注視点指示装置によって指示される。視線計算部２１は、位置情報９ｂ、例えば、三次元座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と注視点情報２０ｂ、例えば、三次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を用いて、位置情報９ｂから注視点を見る三次元ベクトル（ｘ１→ｘ０，ｙ１→ｙ０，ｚ１→ｚ０）の視線方向２３を計算する。
【００４７】
上記に説明した仮想空間表示装置は、位置情報と注視点情報を用いて視線方向を計算する視線計算部を備えることで、常に注視点を見ながらウォークスルーすることができる。
【００４８】
以上のように、実施の形態６における仮想空間表示装置は、注視点設定部と視線計算部を備えた。注視点設定部は、視線を常に一点に向けるための視点を設定し、視線計算部は、位置情報と注視点情報を用いて視線方向を計算する。このため、この実施の形態６における仮想空間表示装置は、常に注視点を見ながらウォークスルーすることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の仮想空間表示装置によれば、位置計算部と視線計算部とを備え、入力部より位置変化値情報と視線変化値情報とを別々に入力し、上記位置計算部には位置変化値情報を入力し、上記視線計算部には視線変化値情報を入力し、位置計算部は位置情報を計算し、視線計算部は視線情報を計算するような構成にした。このため、位置と視線方向を別々に変化させることができる仮想空間表示装置を得ることができる効果がある。また、視点位置と視線方向とを別々に変化させることで、人間と同じように、体の位置と目の方向（視線方向）がある程度に独立して動作する様子を表現することができ、現実感のある仮想空間を表示することができる効果がある。
【００５０】
また、入力部からの位置変化値情報を位置履歴記憶部に所定の履歴分記憶させる位置履歴保持部と、上記位置履歴記憶部に記憶した所定の履歴分の位置変化値情報を入力して、新たな位置情報を計算する位置計算部とを備える構成にした。このため、視線情報は、随時入力部より入力された視線変化値情報を用いて視線計算部によって最新の視線情報を計算し、位置情報は、過去に入力部より入力された位置変化値情報を用いて位置情報を計算しているので、視線に対して位置が遅れるような動作を仮想空間に表現する。従って、例えば、移動する方向を先に見て、後から移動の動作がついていくような人間の習性を仮想空間に表現することができる効果がある。
【００５１】
また、入力部からの視線変化値情報を視線履歴記憶部に所定の履歴分記憶させる視線保持部を備え、上記視線履歴記憶部に記憶された所定の履歴分の視線変化値情報より視線変化値情報を入力して、視線情報を求める視線計算部を備える構成にした。このため、位置情報は、最新の位置情報を位置計算部で求め、視線情報は、所定の過去の視線変化値情報に基づいた視線情報を計算するので、位置に対して視線方向が遅れるような仮想空間を表示することができる効果がある。例えば、自動車やジェットコースターなどの乗り物に乗った際に感じる横Ｇを表現した仮想空間を表示できる効果がある。また、他の例として、視線の変化が位置の変化に遅れて追随するような動作をする場合の仮想空間を容易に表現できる効果がある。
【００５２】
また、将来の位置変化値を予測する位置変化値予測部を備えるように仮想空間表示装置を構成した。このため、将来の位置変化値を予測して視点位置を変化させることができる仮想空間表示装置を得ることができる。これにより、入力部より位置変化値情報を常に入力する必要がなくなるので、仮想空間を表示させる作業を容易に行うことができる効果がある。また、視線方向の変化は入力に同期し、視点位置の変化は実際の位置変化値情報を入力するタイミングよりも、早いタイミングで位置を変化させることができるので、現実よりも動作を誇張した仮想空間が表現できるという効果がある。
【００５３】
また、将来の視線変化値を予測する視線変化値予測部を備えるように仮想空間表示装置を構成した。このため、将来の視線変化値を予測して視線方向を変化させることができる仮想空間表示装置を得ることができるという効果がある。これにより、ユーザは、入力部より視線変化値情報を常に入力する必要がなくなり、仮想空間表示の作業を容易に行うことができる効果がある。また、位置の変化は入力に同期し、視線方向の変化は実際に入力部より視線変化値情報を入力するタイミングよりも、早いタイミングで変化させることができるので、これから進んで行く方向を先に見るという仮想空間が表現できるという効果がある。
【００５４】
更に、位置と注視点を用いて視線方向を計算する視線計算部を備えるように仮想空間表示装置を構成した。このため、常に注視点を見ながら、ウォークスルーすることもできる仮想空間表示装置を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の仮想空間表示装置を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における移動方向と視線方向が異なる具体例を説明する図である。
【図３】  この発明の実施の形態２の仮想空間表示装置を示す構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態２における位置変化値情報と視線変化値情報とを具体的に説明する図である。
【図５】  この発明の実施の形態２における人間の移動方向の軌跡を説明する図である。
【図６】  この発明の実施の形態３の仮想空間表示装置を示す構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態４の仮想空間表示装置を示す構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態５の仮想空間表示装置を示す構成図である。
【図９】  この発明の実施の形態６の仮想空間表示装置を示す構成図である。
【図１０】  従来の仮想空間を表示するコンピュータグラフィクス表示装置を示す構成図である。
【図１１】  従来のコンピュータグラフィックス表示装置における視点位置と視線方向の関係を示す図である。
【図１２】  この発明における仮想空間表示装置の視点位置と視線方向の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  仮想空間表示装置、２  入力部、３  仮想空間情報記憶部、４  表示部、５  位置変化値情報、６  視線変化値情報、７  位置計算部、８  視線計算部、９  位置記憶部、１０  視線記憶部、１１  位置履歴保持部、１２  位置履歴記憶部、１３  視線履歴保持部、１４  視線履歴記憶部、１５  位置変化値予測部、１６  位置変化値予測値、１７  視線変化値予測部、１８  視線変化値予測値、１９  注視点設定部、２０  注視点記憶部、２０ａ，２０ｂ  注視点情報、２１  視線計算部、２３  視線方向、５０  人間、５１  視線対象、６０  軌跡、１００  体、１０１  頭、１０２  視線のベクトルＶ2 、１０３  視点のベクトルＶ1 。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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