JP2000200131A

JP2000200131A - 三次元画像生成システムおよび三次元画像生成方法

Info

Publication number: JP2000200131A
Application number: JP68499A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kimura; 裕行木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】三次元表示された対象物をの遠近感を判り易
くし、且つ、対象物の内容を容易に参照できるようにす
ること。【解決手段】複数の対象物が三次元に表示されるよう
に画像データを生成する三次元レンダリングアクセラレ
ータ（６）と、生成された画像データに基づいて画像を
表示する表示装置（７）と、表示された画像の三次元の
空間位置を指示するため三次元ポインティング装置
（５）と、指示された空間位置に基づく深さ方向の合焦
範囲の変更及び設定をするための合焦範囲変更ボタン
（５０）とを有し、三次元レンダリングアクセラレータ
は、合焦範囲に存在する対象物が合焦状態で表示され、
合焦範囲外に存在する対象物が非合焦状態で表示される
ように、画像データを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元画像生成シ
ステム及び三次元画像生成方法に関し、更に詳しくは、
三次元画像中に存在する、ウインドウなどの対象物の深
さ方向の距離が容易に識別されるように、合焦状態また
は非合焦状態の対象物の画像を生成する三次元画像生成
システム及び三次元画像生成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、ワークステーションや、
パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと呼ぶ）上の
画面表示は、２次元のウインドウが重なり合って表示さ
れていた。

【０００３】図８は、この従来のパソコンの画面の例で
あり、画面１０１内に、数多くのウインドウ（１０２，
１０３，１０４，１０５）が重なり合って表示されてい
る。この内、ウインドウ１０２は、現在操作者が使用し
ているウインドウであり、これを区別できるように、ウ
インドウ１０２は濃いめの色、その他のウインドウ１０
３，１０４，１０５は薄めの色で表示されている。この
状態で、操作者がウインドウ１０３を使いたくなった場
合には、不図示のマウスを使ってカーソル１０６をウイ
ンドウ１０３上に動かし、ここでマウスのボタンを押す
と、図９に示すように、ウインドウ１０３が最前面に表
示されると共に、ウインドウ１０３の色が濃く、ウイン
ドウ１０２の色が薄く表示されるようになっていた。

【０００４】ところで、最近のコンピュータ技術の発展
に伴い、パソコン上でも容易に三次元の表示が可能にな
ってきた。この技術を活用して、ウインドウや、マウス
カーソルも三次元上に配置して使用できるようになっ
た。

【０００５】図１０は三次元表示の画面の例であり、図
８と同じウインドウを示す画面の為、図８と同じ番号を
付している。図１１は、この画面の三次元の配置状態を
分かりやすく表示する為に斜め方向から見た図である。
操作者は、現在、ウインドウ１０２を使用している為、
ウインドウ１０２は濃い色で表示され、その他のウイン
ドウ１０３，１０４，１０５は薄めの色で表示されてい
る。次に操作者が使用するウインドウを１０３に切替え
ようとした場合、不図示の三次元の座標指示が可能な三
次元マウス等のポインティングディバイスを使用して、
図１０上で画面１０１内のカーソル１０６をウインドウ
１０３上に移動させる。移動させた位置のカーソルを１
０６’で示している。この状態では、操作者はカーソル
１０６’がウインドウ１０３を指示しているように見え
る。にもかかわらず、図１１を見れば解るように、カー
ソル１０６’は奥行方向でウインドウ１０３から離れて
いる為、三次元マウスのボタンを押してもウインドウ１
０３を選択することはできなかった。これは、三次元的
にウインドウが配置されているにもかかわらず、操作者
が画面１０１内のウインドウの奥行方向の状況を把握し
づらい表示になっている為に発生する問題点であった。

【０００６】これに対して、特開平６−２６６３３０で
は、三次元上に配置されたウインドウの表示を、透視図
法の規則に従って表示する方法を提案している。この方
法では、距離的に遠くにあるウインドウは小さく表示さ
れるので、ウインドウの前後関係は理解し易くなるメリ
ットがあった。

【０００７】また、特開平６−２１５０９２では、注視
箇所からの奥行情報に基づいてぼかした画像を生成する
方法を提案している。この方法では、距離的に遠くにあ
るウインドウはぼけて表示されるので、ウインドウの前
後関係は理解し易くなるメリットがあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際の使用
状況を考えると、遠くに配置されているウインドウで
も、操作者は、時々、その表示内容を参照したい場合が
ある。この時、特開平６−２６６３３０の方法では、遠
くにあるウインドウは小さく表示されているので、中の
文字が小さくなって読みづらかったり、場合によっては
文字がつぶれて読めなかったりする問題があった。

【０００９】また、特開平６−２１５０９２の方法で
は、遠くにあるウインドウはぼけて表示されているの
で、中の文字がぼけていて読めないという問題があっ
た。

【００１０】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、本出願の目的は、三次元のウインドウ等の対象
物を表示する画面で、画面の奥行方向の距離感を表現す
ることにより、操作者がウインドウの前後の距離関係を
理解し易くすると共に、遠くにあるウインドウでも容易
にその表示内容を参照できるようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
本発明における三次元画像生成システムは、複数の対象
物が三次元に表示されるように画像データを生成する画
像生成手段と、前記画像生成手段により生成された画像
データに基づいて画像を表示する表示手段と、前記表示
手段に表示された画像の三次元の空間位置を指示するた
めの指示手段と、前記指示手段により指示された空間位
置に基づく深さ方向の合焦範囲の変更及び設定をするた
めの合焦範囲変更手段とを有し、前記画像生成手段は、
前記合焦範囲変更手段により設定された合焦範囲に存在
する対象物が合焦状態で表示され、上記合焦範囲外に存
在する対象物が非合焦状態で表示されるように、画像デ
ータを生成する。

【００１２】また、本発明における三次元画像生成方法
は、外部から指示された、三次元画像中の空間位置を取
得する位置取得工程と、前記三次元画像の深さ方向の合
焦範囲を設定する合焦範囲設定工程と、前記位置取得工
程で取得した空間位置と、前記合焦範囲設定工程で設定
された合焦範囲とに基づいて、合焦範囲に存在する対象
物が合焦状態で表示され、上記合焦範囲外に存在する対
象物が非合焦状態で表示されるように、三次元画像の画
像データを生成する画像生成工程と、前記画像生成工程
で生成された画像データに基づく三次元画像を表示する
表示工程とを有する。

【００１３】上記構成によれば、合焦範囲を変更可能に
するにより、必要に応じて合焦範囲を狭く変更して、奥
行方向に離れた位置にあるウインドウ等の対象物をぼか
して表示することにより遠近感を判り易くしたり、必要
に応じて合焦範囲を広く変更して、奥行方向に離れた位
置にあるウインドウ等の対象物まで合焦した状態で表示
することにより、ウインドウ等の対象物の内容を容易に
参照できるようになる。

【００１４】本発明の好適な一態様によれば、前記画像
生成手段および前記画像生成工程においては、指示され
た上記空間位置から、上記合焦範囲外に存在する対象物
までの深さ方向の距離の増加に対応して、非合焦の度合
いを大きくするように、前記対象物の画像データを生成
する。また、好ましくは、上記合焦範囲外に存在する対
象物までの深さ方向の一定距離毎の増加に対応して、非
合焦の度合いを段階的に大きくするように、前記対象物
の画像データを生成する。

【００１５】更に好ましくは、前記合焦範囲変更手段お
よび合焦範囲設定工程においては、指示された上記空間
位置を中心とした合焦範囲の変更及び設定を行う。

【００１６】また、好ましくは、前記対象物は、ウィン
ドウ画像である。

【００１７】また、好ましくは、前記画像生成手段およ
び前記画像生成工程においては、指示された三次元の空
間位置を示すカーソルの画像データを生成する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の実施の形態におけるシス
テム構成を示すブロック図である。

【００２０】１はＣＰＵのような演算及び制御装置であ
り、各種演算や本システム全体の制御を行っている。こ
こで言うＣＰＵとは、プロセッサーのチップを意味する
のではなく、コンピュータの本体部分を意味している。
２は、ハードディスク等の記憶装置であり、ＣＰＵ１で
行う演算や制御用のソフト及び各種のデータを保持す
る。３は、キーボードのような文字入力装置であり、こ
こから入力された情報が、ＣＰＵ１に送られる。

【００２１】４は、プリンタ等の出力装置であり、ＣＰ
Ｕ１で演算した結果を紙等の記録媒体に出力する場合に
使用する。５は、三次元ポインティング装置であり、こ
の三次元ポインティング装置５で指示された三次元の座
標位置がＣＰＵ１に取込まれ、後述する表示装置７上
に、三次元表示のカーソルが表示される。また、三次元
ポインティング装置５の中には、後述の合焦範囲変更ボ
タン５０が取付けられている。５０は、三次元ポインテ
ィング装置５の中に取付けられた、合焦範囲変更ボタン
である。この合焦範囲変更ボタン５０で変更した合焦範
囲の情報はＣＰＵ１に送られ、後述の三次元レンダリン
グアクセラレータ６によって合焦範囲が変化した三次元
画像が生成されることになる。

【００２２】６は、三次元レンダリングアクセラレータ
であり、ＣＰＵ１から、三次元のモデリング情報と合焦
範囲変更ボタン５０で変更した合焦範囲情報とを受取っ
て、三次元の画像を生成する。また、上記三次元ポイン
ティング装置５で指示された三次元の座標位置に表示さ
れる、三次元のカーソル画像の生成も行う。なお、ＣＰ
Ｕ１の演算能力が非常に高い場合には、この三次元レン
ダリングアクセラレータ６を使用せず、三次元の画像生
成と三次元のカーソル画像生成を全てＣＰＵ１で行うこ
とも可能である。

【００２３】７は、モニター等の表示装置であり、三次
元レンダリングアクセラレータ６で生成した三次元画像
および三次元のカーソル画像を受取って、表示する。８
は、三次元サウンド生成装置であり、三次元レンダリン
グアクセラレータ６で生成する三次元の画像の表示効果
を向上させるような、三次元サウンドを発生し、後述す
るスピーカー９ａおよび９ｂにこの音を送る。

【００２４】９ａおよび９ｂは２つ以上のスピーカーで
あり、三次元サウンド生成装置８から送られてくる三次
元サウンドを再生する。このスピーカー９ａおよび９ｂ
は、一般的には、表示装置７の両側に置かれたり、数が
多い場合は、操作者を取囲むような位置に配置される。
また、操作者の頭に装着するヘッドフォンのような物で
あってもかまわない。

【００２５】このシステムは、一般的なパソコンと同様
のソフトウエアを動作させることができるので、その個
々の動作の説明は省略し、本発明の特徴となる部分のみ
を以下に説明する。

【００２６】図２は、三次元ポインティング装置５の構
成の１例を示した図である。図２を参照して三次元ポイ
ンティング装置５の機能を説明する。同図において、図
１と同様の構成については同一符号を付してその説明を
省略する。

【００２７】５１，５２，５３は、表示装置７の画面脇
に取付けられた、３個の超音波センサーである。この３
つの超音波センサー５１，５２，５３は、同一直線上に
ならないように配置されていて、後述する三次元マウス
５４からの超音波を受信するようになっている。５４は
三次元マウスであり、図１の三次元ポインティング装置
５に対応する。この三次元マウス５４には超音波発振器
が取付けられていて、超音波センサー５１，５２，５３
に向って超音波を発振している。５５は、三次元マウス
５４の上に取付けられたボタンで、操作者がこのボタン
５５を押すと、クリックされたという情報が、ＣＰＵ１
に送られるようになっている。５６は、超音波の受信強
度とその受信強度に対応する距離のデータであり、これ
は予め測定された上で記憶装置２の中に記憶されてい
る。三次元マウス５４に取付けられた合焦範囲変更ボタ
ン５０は２つで１セットとなっており、片方のボタンを
押すと合焦範囲を拡げる情報がＣＰＵ１に送られ、他方
のボタンを押すと合焦範囲を狭める情報がＣＰＵ１に送
られるようになっている。

【００２８】次に、三次元ポインティング装置５が、三
次元の位置を検出する手順を説明する。

【００２９】操作者が、三次元マウス５４を持って表示
装置７の前で動かすと、三次元マウス５４から発生する
超音波は、超音波センサー５１，５２，５３によって、
三次元マウス５４の位置に応じた強度で検知される。超
音波センサー５１，５２，５３は、この検知した超音波
の強度情報を、ＣＰＵ１に送る。ＣＰＵ１は、記憶装置
２に記憶されている、超音波の受信強度とその時の距離
の対応データ５６を使って、受取った超音波の強度から
三次元マウス５４までの距離を求める。一般的に超音波
の強度は、距離の２乗に反比例して弱くなる為、ある特
定の距離Ｌ０の時の超音波の強度Ｐ０を測定して対応デ
ータ５６として持っていれば、超音波の強度がＰの時の
距離Ｌは、Ｌ＝ＳＱＲＴ（Ｐ０／Ｐ）×Ｌ０（１）で求めることができる。なお、式（１）においてＳＱＲ
Ｔ（）は平方根を意味する。また対応データ５６を、事
前に数多くの距離に対する超音波の強度を測定した対応
表の形式で作成していれば、この対応表から距離を求め
ることも可能である。

【００３０】このようにして、超音波センサー５１，５
２，５３から三次元マウス５４までのそれぞれの距離Ｌ
５１，Ｌ５２，Ｌ５３が求まると、超音波センサー５
１，５２，５３の相対位置は既に判っているので、これ
から三次元上の座標値を求めることができる。例えば、
超音波センサー５１の位置を座標原点とし、超音波セン
サー５１から超音波センサー５２への方向をＸ軸、超音
波センサー５１から超音波センサー５３への方向をＹ
軸、超音波センサー５１から表示装置７に垂直な方向を
Ｚ軸として、超音波センサー５１と超音波センサー５２
の距離をｘ、超音波センサー５１と超音波センサー５３
の距離をｙとする。この時求める三次元空間位置は、超
音波センサー５１がある座標値（０，０，０）を中心と
して半径がＬ５１の球面上で、かつ、超音波センサー５
２がある座標値（ｘ，０，０）を中心として半径がＬ５
２の球面上で、かつ、超音波センサー５３がある座標値
（０，ｙ，０）を中心として半径がＬ５３の球面上にあ
ることになる。このような座標値は、計算上表示装置７
の画面に対して対称な位置に２つ存在するが、表示装置
７の手前側に存在する座標値が求める座標値である。

【００３１】次に図７（ａ）及び（ｂ）を参照して、光
学機器において合焦範囲が変化する理論に関して説明す
る。

【００３２】図７（ａ）は、レンズの光軸の断面図であ
る。

【００３３】２０１はレンズである。ここでは、説明を
簡潔にするために１枚の凸レンズとして描かれている
が、実際は複数枚のレンズの組み合せで構成されたもの
である。このレンズ２０１の焦点距離をｆとする。

【００３４】２０２は、絞りであり、複数のレンズで構
成されるレンズ２０１の中に組込まれている。図７
（ａ）では、絞り口径は半径がＦとなっている。

【００３５】この状態で、レンズ２０１から距離Ｌの位
置に被写体Ａを想定する。この時、被写体Ａから絞り口
径Ｆの大きさでレンズ２０１の光軸に平行に出た光は、
レンズ２０１で屈折して、焦点距離ｆの位置で光軸を横
切る光線となる。また、被写体Ａの同じ位置からレンズ
２０１の中心に向った光線は、レンズ２０１で全く屈折
せず直進する光線となる。この２つの光線が交わった位
置に、被写体Ａの完全にピントの合った像ａが結像され
る。

【００３６】ところが実際には、この２つの光線の交点
ではなくても、交点付近で２つの光線がお互いに十分に
近づいている場合には、ぼけの量が非常に小さいため、
人間の目にはピントが合っているように見える。このよ
うにピントが合っているように見えるための、２つの光
線の差の限界値をδとすると、図７（ａ）で、像ａの前
後の像ａ’から像ａ”の範囲でピントが合っているよう
に見えることになる。像ａ’に対応するピントが合った
位置の被写体をＡ’、像ａ”に対応するピントが合った
位置の被写体をＡ”とすると、レンズ２０１から距離Ｌ
にある被写体Ａに対しては、被写体Ａの前面では、被写
体Ａ’の位置までの距離ｄｆの範囲でピントが合い、被
写体Ａの背面では、被写体Ａ”の位置までの距離ｄｂの
範囲でピントが合うことになる。この被写体Ａ’の位置
から被写体Ａ”の位置までが、絞り口径Ｆの場合の合焦
範囲となる。

【００３７】さて、ここで図７（ｂ）のように、絞り口
径を半径でＦ’まで小さくした場合を考える。この時、
被写体Ａから絞り口径Ｆ’の大きさでレンズ２０１の光
軸に平行に出た光は、レンズ２０１で屈折して、焦点距
離ｆの位置で光軸を横切る光線となる。また、被写体Ａ
の同じ位置からレンズ２０１の中心に向った光線は、レ
ンズ２０１で全く屈折せず直進する光線となる。この２
つの光線が交わった位置に、被写体Ａの完全にピントの
合った像ａが結像される。

【００３８】この時、この２つの光線のなす角度は、図
７（ａ）の場合と比べて狭くなっている。この為、ぼけ
量の許容限界値δを同じとすると、ピントが合った像
ａ’から像ａ”までの距離が、図７（ａ）の場合より広
くなり、この結果、像ａ’に対応する被写体Ａ’と被写
体Ａの距離ｄ’ｆも図７（ａ）のｄｆより長くなり、像
ａ”に対応する被写体Ａ”と被写体Ａの距離ｄ’ｂも図
７（ａ）のｄｂより長くなる。

【００３９】以上説明したように、絞り口径を絞り込む
ことにより、被写体前後のピントの合う領域（被写界深
度）を広めることができるのである。

【００４０】本実施の形態においては、上述の光学機器
の被写界深度の概念を、コンピュータにおける三次元画
像の生成に応用する。

【００４１】従って、合焦範囲変更ボタン５０による操
作により、光学機器の絞り口径が変化するような効果が
得られるように設定しておけば、図１の三次元レンダリ
ングアクセラレータ６は、その時点での合焦範囲設置値
（＝絞り口径）を基に、ピントの合っている範囲を決定
し、三次元画像を生成できることになる。なお、合焦範
囲設置値、およびぼけ量は予めＣＰＵ１に設定されてお
り、ＣＰＵ１は、上述したように超音波センサ５１，５
２，５３により検知した超音波の情報から求めた三次元
マウス５４による表示画面上の三次元の指示位置に基づ
いて、画像生成で用いられる合焦範囲及び合焦範囲外の
領域のぼけ量を設定する。

【００４２】なお、理論的なぼけ量は、被写体Ａの位置
から離れるに従って少しずつ多くなるが、三次元レンダ
リングアクセラレータ６の演算付加を軽減する為に、上
記で説明したように、ぼけ量の許容限界値δまでの範囲
は人間の目にはピントが合って見える為、この範囲では
完全合焦状態として三次元画像の生成を行えば良く、更
に、ぼけ量の許容限界値δを越えた範囲でも、ある深度
方向の距離単位でぼけのレベルが上がっていくように
し、それぞれの距離単位内にあるウインドウに固定のぼ
け量を持たせて、三次元画像の生成を行うことも可能で
ある。

【００４３】更に三次元レンダリングアクセラレータ６
の演算負荷を軽減する為に、被写体Ａに対して、前側の
合焦範囲ｄｆと後側の合焦範囲ｄｂとでは、理論上では
ｄｂの方が大きいが、簡易的に同じであると設定して演
算を行うことも可能である。更には、被写体Ａまでの距
離Ｌに応じて、前側の合焦範囲ｄｆと後側の合焦範囲ｄ
ｂが変化するのであるが、距離Ｌに関わらず、一定の合
焦範囲を設定して演算を行うことも可能である。

【００４４】次に、三次元画像の生成方法の概念を、図
３を用いて説明する。図３は、図１１と同じ三次元空間
であるが、説明を簡潔にする為に、ウインドウ１０２、
ウインドウ１０３、および、三次元カーソル１０６のみ
が存在しているとする。ここでは、ウインドウ１０２に
はワープロソフトが、ウインドウ１０３には表計算ソフ
トが起動されている図になっている。

【００４５】操作者は、視点１０００の位置から、ウイ
ンドウ１０２を注視しながらワープロによる作業を行っ
ている。また、三次元カーソル１０６もウインドウ１０
２の近傍に存在する。ウインドウ１０３は、ウインドウ
１０２の右後方に位置している。更に、合焦範囲変更ボ
タン５０により、三次元カーソル１０６の前側ｄｆ、後
側ｄｂの範囲が合焦範囲に設定されているとする。この
時、この合焦範囲から外れた物体はピントがぼけて見え
るのだが、図３に示す三次元配置では、ウインドウ１０
２は三次元カーソル１０６の近傍にある為に合焦範囲内
に存在し、ウインドウ１０３は現在の合焦範囲変更ボタ
ン５０の設定値では合焦範囲外に存在する。

【００４６】ここで、操作者の視点１０００とウインド
ウ１０２，１０３の間に表示装置７の画面に相当するス
クリーン１００１を設定し、そのスクリーン１００１を
表示装置７の画素配列に相当する格子で分割したとする
と、１つ１つの格子を通して見る画像が、表示装置７の
各画素に表示される画像となる。

【００４７】例えば、格子１００２を通して見る画像
は、ウインドウ１０２の１００２’の領域の画像とな
る。この時、ウインドウ１０２にはピントが合っている
ため、１００２’の領域の画像がそのまま格子１００２
に表示される。これに対し、例えば格子１００３を通し
て見る画像は、ウインドウ１０３の１００３’の領域の
画像となる。ところが、ウインドウ１０３は合焦範囲外
の画像である為、格子１００３’の範囲よりはぼけ量に
応じたもっと広い領域の１００３”の範囲の画像が格子
点１００３に表示されることになる。より正確な言い方
をすれば、１００３”の範囲の各画素に対して、中心が
大きくて周辺になる程小さくなる係数を掛けた値の色と
なる。

【００４８】次に、図４のフローチャートを使用して、
この三次元画像生成の処理手順を説明する。

【００４９】三次元画像生成の処理が開始されると、ス
テップＳ３１で、合焦範囲変更ボタン５０により合焦範
囲が変更されたか否かを判断する。変更されている場合
には、ステップＳ３２で新たな合焦範囲を取得する。同
時に、合焦範囲外の領域のぼけ量を取得し、ステップＳ
３３へ進む。また、変更されていない場合には、前回の
画像生成処理に用いた合焦範囲及びぼけ量をそのまま用
いるため、直接ステップＳ３３へ進む。

【００５０】ステップＳ３３では、カーソルの位置の移
動が指示されたか否かを判断し、指示された場合にはス
テップＳ３４で新規のカーソルの位置を取得すると共
に、合焦範囲およびぼけ量を新規のカーソル位置に合わ
せてシフトし、ステップＳ４１へ進む。カーソルの位置
が移動されていない場合には、前回の画像生成処理に用
いた合焦範囲及びぼけ量をそのまま使用するため、直接
ステップＳ４１へ進む。

【００５１】ステップＳ４１で、図１の表示装置７のま
だ処理していない画素（図３のスクリーン１００１の１
つの格子に相当）を選択する。この画素選択の終了後、
ステップＳ４２に進む。

【００５２】ステップＳ４２では、図３の視点１０００
からステップＳ４１で選択した画素位置を通して見た場
合に見えるウインドウやカーソルを判別する。もちろん
この場合、その画素に対応するウインドウやカーソルが
無い場合には、背景が見えてしまう場合もある。この判
別が終了すると、ステップＳ４３に進む。

【００５３】ステップＳ４３では、判別した領域の内容
が背景かどうかを判定する。判別した領域の内容が背景
の場合には、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４で
は、ステップＳ４１で選択された画素に予め定められた
背景色を設定して、ステップＳ４８に進む。ステップＳ
４３で判別した領域の内容が背景でない場合には、ステ
ップＳ４５に進む。

【００５４】ステップＳ４５では、この領域が、現在の
合焦範囲に入っているかどうかの判定が行われる。この
領域が、現在のカーソルの位置及び合焦範囲変更ボタン
５０の設定により、合焦範囲内にある場合はステップＳ
４６に進み、この領域が合焦範囲内ではない場合には、
ステップＳ４７に進む。

【００５５】ステップＳ４６は、ステップＳ４５で領域
が合焦範囲内であった場合に行われるステップで、この
領域の画素値をステップＳ４１で選択した画素の値とし
て設定する。この後、ステップＳ４８に進む。

【００５６】ステップＳ４７は、ステップＳ４５で領域
が合焦範囲外であった場合に行われ、ぼけ量に応じた広
い領域の各画素に対して、中心が大きく、周辺になる程
小さくなる重み係数を掛けた演算値をステップＳ４１で
選択した画素の値として設定する。この後、ステップＳ
４８に進む。

【００５７】ステップＳ４８は、ステップＳ４５，Ｓ４
６，Ｓ４７のいずれかで１つの領域の色を設定した後に
行われ、すべての画素に対する処理が完了したかどうか
を判定する。すべての画素に対する処理が完了した場合
は、ステップＳ４９に進み、全ての画素に対する処理が
完了していない場合は、ステップＳ４１に戻って次の未
処理の画素に対する処理を行う。

【００５８】ステップＳ４９は、全ての画素に対する処
理が完了した場合に行われ、生成した三次元画像を図１
の表示装置７に送って、三次元画面を表示し、処理を終
了する。

【００５９】図５は、このような処理手順を通して生成
された三次元画像の画面例である。図５では、ピントが
合っている画像は実線で示し、合っていない画像は便宜
上、点線で示している。ウインドウ１０２やカーソル１
０６にはピントが合っているが、ウインドウ１０３には
ピントが合っていないことがすぐ分るので、操作者はウ
インドウ１０３がウインドウ１０２より画面奥方向にあ
り、カーソル１０６を画面奥方向に移動しなければウイ
ンドウ１０３を選択できないことが容易に判断できる。

【００６０】今度は、この状態で、合焦範囲変更ボタン
５０を使って合焦範囲を広げる変更を行い、図３におい
て３次元カーソル１０６の前側がｄ’ｆ、後側がｄ’ｂ
の範囲まで合焦となるように変更し、これによって、ウ
インドウ１０３がｄ’ｂの範囲内に入り、合焦範囲内に
なったものとする。

【００６１】この状態では、図３の格子１００３を通し
て見る画像は、図４のフローのステップＳ４５において
ウインドウ１０３が合焦領域内と判定されて、ステップ
Ｓ４６で格子１００３’の画素値そのものが、格子１０
０３の画素値として設定される演算によって生成される
ことになる。

【００６２】図６は、このように合焦範囲変更ボタン５
０を使って合焦範囲を広げた状態で生成された三次元画
像の画面例であり、ウインドウ１０２やカーソル１０６
だけでなくウインドウ１０３にもピントが合っているの
で、操作者はウインドウ１０３の内容を容易に参照する
ことができる。

【００６３】なお、本実施の形態では、マウス５４の上
に合焦範囲変更ボタン５０を設け、これを押すことで合
焦範囲を変更したが、本発明はこれに限るものではな
く、合焦範囲の変更指示を行うことのできる構成であれ
ば良い。例えば、図１の表示装置７に合焦範囲変更のウ
インドウを表示し、これをマウス５４で選択する方法で
あってもかまわない。

【００６４】

【他の実施形態】本発明の目的は、前述した実施形態の
機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録
した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、その
システムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵや
ＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読
出し実行することによっても、達成されることは言うま
でもない。

【００６５】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００６６】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００６７】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００６８】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００６９】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードを格納することになるが、簡単に説
明すると、図１２のメモリマップ例に示す各モジュール
を記憶媒体に格納することになる。すなわち、少なくと
も空間位置取得モジュール、合焦範囲設定モジュール、
画像生成モジュール、および画像表示モジュールの各モ
ジュールのプログラムコードを記憶媒体に格納すればよ
い。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
合焦範囲を変更する構成を設けることにより、必要に応
じて合焦範囲を狭く変更して、奥行方向に離れた位置に
あるウインドウ等の対象物をぼかして表示することによ
り遠近感を判り易くしたり、必要に応じて合焦範囲を広
く変更して、奥行方向に離れた位置にあるウインドウ等
の対象物まで合焦した状態で表示することにより、ウイ
ンドウの内容を容易に参照できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるシステム構成を示
すブロック図である。

【図２】三次元ポインティング装置の構成例を示す図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態における三次元画像の生成
方法の概念を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態における三次元画像生成の
処理手順を示すフローチャートである。

【図５】本発明の実施の形態における生成された三次元
画像の画面例を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態における生成された三次元
画像の画面例を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態における合焦範囲の変化を
説明する図である。

【図８】従来のパソコンの画面の例を示す図である。

【図９】従来のパソコンの画面の例を示す図である。

【図１０】従来の三次元表示の画面の例を示す図であ
る。

【図１１】従来の三次元表示の画面の例を示す図であ
る。

【図１２】本発明の三次元画像生成に用いられるプログ
ラムコードのメモリマップ図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ２記憶装置３文字入力装置４出力装置５三次元ポインティング装置６三次元レンダリングアクセラレータ７表示装置８三次元サウンド生成装置９ａ，９ｂスピーカー５０合焦範囲変更ボタン５１，５２，５３超音波センサー５４マウス５５ボタン５６超音波の受信強度とその受信強度に対応する距離
のデータ１００１スクリーン１００２，１００３格子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の対象物が三次元に表示されるよう
に画像データを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された画像データに基づい
て画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された画像の三次元の空間位置を指
示するための指示手段と、前記指示手段により指示された空間位置に基づく深さ方
向の合焦範囲の変更及び設定をするための合焦範囲変更
手段とを有し、前記画像生成手段は、前記合焦範囲変更手段により設定
された合焦範囲に存在する対象物が合焦状態で表示さ
れ、上記合焦範囲外に存在する対象物が非合焦状態で表
示されるように、画像データを生成することを特徴とす
る三次元画像生成システム。
【請求項２】前記画像生成手段は、前記指示手段によ
り指示された空間位置から、上記合焦範囲外に存在する
対象物までの深さ方向の距離の増加に対応して、非合焦
の度合いを大きくするように、前記対象物の画像データ
を生成することを特徴とする請求項１に記載の三次元画
像生成システム。
【請求項３】前記画像生成手段は、前記指示手段によ
り指示された空間位置から、上記合焦範囲外に存在する
対象物までの深さ方向の一定距離毎の増加に対応して、
非合焦の度合いを段階的に大きくするように、前記対象
物の画像データを生成することを特徴とする請求項２に
記載の三次元画像生成システム。
【請求項４】前記合焦範囲変更手段は、前記指示手段
により指示された空間位置を中心とした合焦範囲の変更
及び設定を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の三次元画像生成システム。
【請求項５】前記対象物は、ウィンドウ画像であるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の三次
元画像生成システム。
【請求項６】前記画像生成手段は、前記指示手段によ
り指示された三次元の空間位置を示すカーソルの画像デ
ータを生成することを特徴とする請求項１乃至５のいず
れかに記載の三次元画像生成システム。
【請求項７】外部から指示された、三次元画像中の空
間位置を取得する位置取得工程と、前記三次元画像の深さ方向の合焦範囲を設定する合焦範
囲設定工程と、前記位置取得工程で取得した空間位置と、前記合焦範囲
設定工程で設定された合焦範囲とに基づいて、合焦範囲
に存在する対象物が合焦状態で表示され、上記合焦範囲
外に存在する対象物が非合焦状態で表示されるように、
三次元画像の画像データを生成する画像生成工程と、前記画像生成工程で生成された画像データに基づく三次
元画像を表示する表示工程とを有することを特徴とする
三次元画像生成方法。
【請求項８】前記画像生成工程では、前記位置取得工
程で取得した空間位置から、上記合焦範囲外に存在する
対象物までの深さ方向の距離の増加に対応して、非合焦
の度合いを大きくするように、前記対象物の画像データ
を生成することを特徴とする請求項７に記載の三次元画
像生成方法。
【請求項９】前記画像生成工程では、前記位置取得工
程で取得した空間位置から、上記合焦範囲外に存在する
対象物までの深さ方向の一定距離毎の増加に対応して、
非合焦の度合いを段階的に大きくするように、前記対象
物の画像データを生成することを特徴とする請求項８に
記載の三次元画像生成方法。
【請求項１０】前記合焦範囲設定工程では、前記位置
取得工程で取得した空間位置を中心とする合焦範囲の設
定を行うことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに
記載の三次元画像生成方法。
【請求項１１】前記対象物は、ウィンドウ画像である
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の
三次元画像生成方法。
【請求項１２】前記画像生成工程では、前記位置取得
工程で取得した三次元の空間位置を示すカーソルの画像
データを生成することを特徴とする請求項７乃至１１の
いずれかに記載の三次元画像生成方法。
【請求項１３】請求項７乃至１２のいずれかに記載の
三次元画像生成方法を実現するためのプログラムコード
を保持する記憶媒体。