JP3263140B2 - 三次元ポインティング支援システムおよび方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ上の仮想
三次元空間内における三次元ポインティング作業を支援
する三次元ポインティング支援システムおよび方法の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、コンピュータ上に定義された
仮想三次元空間内に所望の仮想物体を配置し、その画像
を表示するグラフィック画像システムが、各種シミュレ
ーションに用いられている。また、グラフィック画像シ
ステムを応用し、特定の仮想物体や仮想空間の一点を指
示する三次元ポインティング作業を支援する三次元ポイ
ンティング支援システムが知られている。

【０００３】この三次元ポインティング支援システム
は、画像表示された仮想空間内に、ユーザの操作にした
がって移動するポインタを表示するもので、一例とし
て、次のようなシステムを挙げることができる。例え
ば、コンピュータ上に定義された仮想三次元空間内に位
置する仮想物体の位置及び形状データを格納する物体デ
ータ格納手段と、前記仮想空間の一点を指示するポイン
タの三次元的位置とポイント方向を入力するためのポイ
ンタ位置入力手段と、前記仮想物体と前記ポインタのグ
ラフィック画像を隠線及び隠面処理を施して生成する表
示制御手段と、前記画像を表示する画像表示手段とを有
するシステムである。

【０００４】この場合のポインタ位置入力手段として
は、例えば、加速度計と積分手段を備えたグローブなど
の機器を腕に装着し、この機器でグローブの加速度から
腕の移動量や移動方向を計測し、前記表示制御手段に入
力するものが考えられる。このような従来例において
は、画像上のポインタが、ユーザの腕の動きに対応して
仮想空間内を前後左右上下に自在に移動するので、ユー
ザは画像を見ながら腕を移動するだけで、仮想空間中の
特定の仮想物体又は仮想空間の一点をポインティングす
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
三次元ポインティング支援システムは、正確なポインテ
ィングが困難で、かつ構成が複雑という問題点を有して
いた。すなわち、ポインティング作業では、特定の仮想
物体から一定距離をおいた一点をポイントしたい場合が
ある。例えば、三次元ポインティング支援システムを用
いて塗装ロボットに対するティーチングを行う場合は、
塗料を噴霧するアームヘッドの位置を被処理物から一定
距離に保つ必要がある。

【０００６】しかし、ポインティング作業が行われる仮
想空間の画像はコンピュータによって合成されるグラフ
ィック映像であるため、肉眼で見た現実の映像に比べて
立体感や距離感が非常に曖昧である。また、ユーザは、
ポインタが仮想物体と接触しても物理的手応えを感じる
ことができない。このため、指示しようとする仮想物体
とポインタとの位置関係を一見して把握し、正確で効率
的なポインティング作業を行うことは困難であった。

【０００７】なお、両眼視差情報を伴った右眼用と左眼
用の画像を生成し、立体画像で仮想空間を表示すること
も可能である。しかし、この場合も、仮想物体表面の細
部は肉眼で見た現実の映像のように詳細には表現されな
いので、やはり遠近感は不明確である。このため、現実
の物体を指先や器具で指示する場合と比べ、正確なポイ
ンティング作業は困難であった。

【０００８】また、従来提案されている三次元ポインテ
ィング支援システムには、ポインタと仮想物体との接触
判定を行い、接触時に信号音を発したり、仮想物体の色
を変化させたりするものも存在する。また、腕や手指に
機器を装着し、実際に物に触ったような反力や触感を、
この機器によって腕や手指に与えるものも提案されてい
る。しかし、これらの場合も、表示制御手段における画
像生成とは別個に、接触判定のための演算手段を設ける
必要があった。特に、仮想物体の形状は多様であるか
ら、具体的な仮想物体の各部分について、ポインタの指
示する座標との重複関係を計算するためには、膨大な演
算が不可欠である。このため、高速の演算処理装置を使
用しなければならず、実施費用の低廉化の障害となって
いた。

【０００９】さらに、この演算負担軽減のため、仮想物
体の周囲に形状の単純なバウンディングボックスと呼ば
れる接触判定領域を設けたシステムも提案されている。
このようなシステムでは、ポインタとバウンディングボ
ックスとの接触が、ポインタと仮想物体との接触とみな
される。そして、バウンディングボックスは、図８にお
いて点線で示すように、直方体などの単純形状を有する
ので、このバウンディングボックス内へのポインタの侵
入の有無は、比較的単純な演算で判定することができ
る。例えば、座標Ｘ，Ｙ，Ｚがそれぞれ一定範囲内の数
値であるという条件によって、一つの直方体のバウンデ
ィングボックスを定義することができる。そして、この
バウンディングボックス内へのポインタの侵入の有無
は、ポインタの座標Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれもが同時に前記
範囲内の数値か否かという単純な演算によって判定する
ことができる。

【００１０】このように、バウンディングボックスによ
れば、仮想物体の実際の形状が複雑であっても、単純な
演算で接触判定を行うことができる。しかし、このよう
なシステムでは、本来単純な形状であるバウンディング
ボックスを仮想物体の形状とみなしているため、仮想物
体とバウンディングボックスの存在する領域が大幅に食
い違い、接触判定の精度が著しく低下するという問題点
があった。したがって、例えば、バウンディングボック
スが仮想物体の外側に設定されている場合は（図８）、
ポインタが実際には仮想物体に接触していない場合で
も、バウンディングボックスに侵入しただけで接触した
ものと誤認されるおそれがあった。このように、バウン
ディングボックスによっても、正確なポインティングは
困難であった。

【００１１】なお、表示制御手段の有する隠線及び隠面
処理機能を利用した操作手順によって、仮想物体表面か
ら一定の距離の位置をポイントすることもできる。すな
わち、一般に、表示制御手段の隠線及び隠面処理機能に
よれば、仮想空間内で位置の重複する物体は相互に埋没
し、一体化した状態で画像が生成される。そこで、ポイ
ンタを一旦故意に仮想物体に接触させて埋没を確認した
後再び後退させれば、仮想物体からある程度距離をおい
た一点を指示することができる。このような操作手順に
よれば、画面処理とは別個に接触判定を行う必要はなく
なる。しかし、この場合も、接触確認のための余分な操
作が必要となり、また、その後のポインタ後退は目分量
で行うしかないため正確なポインティングは不可能であ
った。特に、ポインタの軌跡通りにロボットアームを駆
動した場合は、ロボットアームが必ず一旦対象物に衝突
するという不都合を避けることができない。

【００１２】本発明は上記の従来技術の問題点を解決す
るために提案されたもので、その目的は、仮想空間内の
仮想物体表面近傍における正確なポインティング作業を
容易に行うことが可能で、かつ、構成が簡易な三次元ポ
インティング支援システムおよび方法を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、本発明の三次元ポインティング支援システムは、コ
ンピュータ上に定義された仮想三次元空間内に位置する
仮想物体の位置及び形状に関するデータを格納する物体
データ格納手段と、前記仮想空間の一点を指示する主ポ
インタの三次元的位置とポイント方向を入力するための
ポインタ位置入力手段と、前記物体データ格納手段に格
納されたデータおよびポインタ位置入力手段によって入
力されたポインタ位置をもとに、仮想物体とポインタの
グラフィック画像を隠線及び隠面処理を施して生成する
とともに、前記画像中の前記主ポインタのポイント方向
に補助ポインタを表示する表示制御手段とを有すること
を特徴とする。

【００１４】また、請求項２の三次元ポインティング支
援システムは、請求項１記載の三次元ポインティング支
援システムにおいて、前記主ポインタと前記補助ポイン
タの間隔又は前記補助ポインタの大きさ、形状、模様若
しくは色彩を調節する補助ポインタ調節手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１５】また、請求項３の三次元ポインティング支
援方法は、コンピュータ上に定義された仮想三次元空間
の一点を指示する主ポインタの三次元的位置とポイント
方向を入力させ、予め格納された仮想三次元空間内に位
置する仮想物体の位置及び形状に関するデータをもと
に、仮想物体と入力された前記ポインタのグラフィック
画像を隠線及び隠面処理を施して生成するとともに、前
記画像中の前記主ポインタのポイント方向に補助ポイン
タを表示することを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記のような構成を有する本発明の三次元ポイ
ンティング支援システムは、次のような作用を有する。
すなわち、請求項１記載の三次元ポインティング支援シ
ステムでは、表示制御手段は、隠線及び隠面処理機能を
有すると同時に、画像中、主ポインタのポイント方向に
補助ポインタを表示するように構成されている。このた
め、主ポインタが仮想物体に接近し、補助ポインタが仮
想物体に接触すると、表示制御手段の隠線及び隠面処理
機能の作用によって、補助ポインタの全部又は一部が仮
想物体に埋没した状態の画像が表示される。そして、補
助ポインタの埋没の程度は主ポインタと仮想物体の距離
に対応して変化するので、ユーザは補助ポインタを観察
することによって主ポインタと仮想物体との距離を視角
的に認識し、正確な三次元ポインティング作業を容易に
行うことができる。

【００１７】また、このような補助ポインタの埋没画像
は、表示制御手段が従来から有する隠線及び隠面処理機
能のみによって生成可能なので、格別に接触判定手段を
設ける必要もなく、システム全体の構成を簡略なものと
することができる。なお、請求項３記載の発明も、これ
に準じて作用する。

【００１８】また、請求項２記載の三次元ポインティン
グ支援システムは、主ポインタと補助ポインタの間隔又
は補助ポインタの大きさ、形状、模様若しくは色彩を調
節する補助ポインタ調節手段を備えているので、補助ポ
インタの表示状態をシステムの使用目的に応じた最適な
ものに調節することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて具体的に説明する。

【００２０】（１）第１実施例の構成…図１〜図７ ［全体的構成］ 本実施例の三次元ポインティング支援システムは、図１
に示すように、コンピュータ上に定義された仮想三次元
空間内に位置する仮想物体の位置及び形状に関するデー
タを格納する物体データ部１と（請求項１の物体データ
格納手段）、前記仮想空間の一点を指示する主ポインタ
の三次元的位置とポイント方向を入力するためのポイン
タ位置入力装置２と（請求項１のポインタ位置入力手
段）、前記仮想物体と前記ポインタのグラフィック画像
を隠線及び隠面処理を施して生成する表示制御装置３
（請求項１の表示制御手段）と、前記画像を表示するた
めのＣＲＴディスプレイ４（請求項１の画像表示手段）
とを有する。このうち表示制御装置３は、前記画像中、
前記主ポインタのポイント方向に補助ポインタを表示す
るように構成されている（請求項１の特徴）。

【００２１】また、本システムでは、前記主ポインタと
前記補助ポインタの間隔と前記補助ポインタの大きさを
調節する補助ポインタ調節装置５が設けられ（請求項２
の補助ポインタ調節手段）、また、前記補助ポインタの
形状は円錐形である。

【００２２】なお、本システムは、前記画像生成の対象
となる仮想空間の範囲を決定する視点の位置と方向を入
力するための視点入力装置６を備えている。

【００２３】［物体データ部］ 物体データ部１には、仮想空間内の各仮想物体の位置及
び形状に関するデータと、主ポインタ及び補助ポインタ
の形状データが格納され、これらのデータは表示制御装
置に転送されている。

【００２４】［ポインタ位置入力装置］ ポインタ位置入力装置２は、主ポインタの三次元的位置
とポイント方向を検出するポインタ位置検出部２１と、
このポインタ位置検出部２１を表示制御装置３に接続す
るＩ／Ｏ制御部２２とを有する。このポインタ位置検出
部２１は、図示はしないが、腕にはめるグローブと加速
度計と積分手段を備え、グローブに加わる加速度を積分
してグローブの位置と方向を算出するように構成されて
いる。また、このポインタ位置入力装置２は、パルス信
号を発生する周期信号発生部２３と、この周期信号発生
部２３を表示制御装置３に接続するＩ／Ｏ制御部２４と
を有する。

【００２５】［表示制御装置］ 表示制御装置３は、ポインタ位置入力装置２からの入力
データを、仮想空間座標に対応したデータに変換するポ
インタ制御部３１と、補助ポインタ調節装置５からの入
力データを仮想空間座標に対応したデータに換算する座
標換算部３２と、座標換算部３２から出力される補助ポ
インタの情報とポインタ制御部３１から出力される主ポ
インタの情報から、補助ポインタの座標と方向とを算出
する補助ポインタ位置決定部３３と、ポインタを含む画
像表示物体のデータを格納する表示物体データ部３４
と、視点入力装置６からの出力に基づいて仮想空間座標
内の視点の位置と方向を算出し、表示する出力範囲を決
定する視界判定部３５と、補助ポインタに関する数値の
初期値と視点に関する数値を格納する初期値格納部３６
と、表示物体データ部３４の出力と視界判定部３５の出
力に基づいて、各仮想物体とポインタのグラフィック画
像を、隠線及び隠面処理を施して生成する画像生成部３
７とを有する。

【００２６】このうち表示物体データ部３４は、物体デ
ータ部１のデータ内容にポインタ制御部３１から出力さ
れる主ポインタの情報と、補助ポインタ位置決定部３３
から出力される補助ポインタの情報を加えたものを内容
としている。

【００２７】［補助ポインタ調節装置］ 補助ポインタ調節装置５は、補助ポインタと主ポインタ
の距離を調節する調節スイッチと補助ポインタの大きさ
を調節する調節スイッチと（図示せず）を備えた補助ポ
インタ調節部５１と、この補助ポインタ調節部５１を表
示制御装置３に接続するＩ／Ｏ制御部５２とを有する。

【００２８】［視点入力装置］ 視点入力装置６は、視点を前後左右上下に移動させるス
イッチと視界を上下左右に回転させるスイッチと（図示
せず）を備えた視点入力部６１と、この視点入力部６１
を表示制御装置３に接続するＩ／Ｏ制御部６２とを有す
る。

【００２９】（２）第１実施例の作用 上記のような構成を有する本システムは、次のような作
用を有する。なお、図２は本システムにおける手順の流
れを示すフローチャートである。

【００３０】［システムの起動］ システムを起動すると、補助ポインタ位置決定部３３は
初期値格納部３６から補助ポインタに関する初期値を読
み出し、最初の補助ポインタ調節までこの初期値を維持
する。また、同時に、視界判定部３５は初期値格納部３
６から視点に関する初期値（視点位置座標と視点方向ベ
クトル）を読み出し、最初の視点入力までこの初期値を
維持する（ステップ１０１）。

【００３１】［主ポインタの位置決定］ 本システムでは、図３に示すように、円錐の底面に円筒
を接続した立体矢印型の主ポインタ７と、円錐形の補助
ポインタ８が表示される。ここで、主ポインタ７の位置
とポイント方向は次のように決定される。すなわち、ポ
インタ位置入力装置２は、ユーザの腕にはめたグローブ
に加わる加速度を計測・積分して主ポインタ７の三次元
的位置座標（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）と方向ベクトルを指定
する数値（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を逐次算出する。これら
の数値は、Ｉ／Ｏ制御装置２２を介して、表示制御装置
３のポインタ制御部３１に逐次入力する。この数値は、
ユーザの腕の動きに対応して逐次変化する。また、周期
信号発生部２３は１／６０秒間隔でパルス信号を発生
し、このパルス信号をＩ／Ｏ制御部２４を介してポイン
タ制御部３１に対して出力する。

【００３２】一方、ポインタ制御部３１は、このパルス
信号を起動信号としてポインタ位置検出部２１からのデ
ータを受け取り（ステップ１０２）、このデータを仮想
空間座標における主ポインタ７の三次元位置座標と、方
向ベクトル成分に変換する（ステップ１０３）。この
際、方向ベクトル成分（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）には、ベク
トル長が常に１となるよう、正規化処理が施される（ス
テップ１０４）。

【００３３】［補助ポインタの調節］ 補助ポインタ７の表示状態は、補助ポインタ調節装置５
によって調節することができる。すなわち、ユーザは、
補助ポインタ調節装置５の補助ポインタ調節部５１のス
イッチを操作し、補助ポインタ８の長さＬ又は主ポイン
タ７との間隔Ｄ（図３）を入力する。これらの数値の入
力は、ミリメートル、センチメートルなどのに日常的な
単位系に基づく数値入力により行われる。また、補助ポ
インタ調節部５１は、スイッチ操作時に座標換算部３２
の起動信号を発生し、この起動信号と入力数値を座標換
算部３２に転送する。

【００３４】一方、表示制御装置３では、補助ポインタ
調節装置５からの入力の有無を判断し（ステップ１０
５）、補助ポインタ調節装置５から起動信号が入力して
いる場合は、座標換算部３２が入力値を仮想空間座標に
対応して数値に換算し（ステップ１０６）、この数値を
補助ポインタ位置決定部３３に出力する（ステップ１０
７）。補助ポインタ位置決定部３３は、次に補助ポイン
タ調節があるまでこの数値を保持する。

【００３５】［視点の入力］ 画像生成の基礎となる視点は、視点入力装置６によって
変更することができる。すなわち、ユーザが視点入力部
６１のスイッチを操作すると、視点入力装置６は、視界
判定部３５を起動する起動信号と、視点の位置座標及び
方向ベクトルのデータを視界判定部３５に出力する。一
方、表示制御装置３では、前記ステップ１０７に続い
て、視点入力装置６からのデータの有無が判断され（ス
テップ１０８）、視点入力部６１から起動信号が入力し
ている場合は、視界判定部３５は、それまで保持してい
た視点の情報を新たに入力した情報に更新する（ステッ
プ１０９）。

【００３６】［補助ポインタの位置決定］ 補助ポインタ８は、図３に示すように、主ポインタ７の
ポイント方向に、かつ、主ポインタ７の先端に頂点が対
向するように表示され、補助ポインタ８の主ポインタ７
からの間隔Ｄ(istance) と補助ポインタ８の全長Ｌ(eng
th) は、補助ポインタ調節装置５によって調節可能であ
る（後述）。なお、補助ポインタ８の位置決定は、上記
の手順に続いて、次のように行われる。

【００３７】まず、位置決定部３３は、ポインタ制御部
３１から出力される主ポインタの情報と座標換算部３２
から出力される補助ポインタの情報に基づいて、補助ポ
インタ８の位置を算出する。すなわち、まず、補助ポイ
ンタ８の方向ベクトル成分は、主ポインタ７の方向ベク
トル成分と同一であるから、主ポインタ７の方向ベクト
ル成分を補助ポインタ８の方向ベクトル成分に代入する
（ステップ１１０）。次に、主ポインタ７の位置座標
に、主ポインタ７の方向ベクトルに間隔Ｄを乗じた（ス
テップ１１１）３次元ベクトル成分を加算し、補助ポイ
ンタ８の位置座標を求める（ステップ１１２）。なお、
ここでいう各ポインタ７，８の位置座標は、それぞれの
頂点の座標である。

【００３８】以上のように決定された主ポインタ７と補
助ポインタ８の三次元的位置と方向ベクトルのデータ
は、変換後の数値は表示物体データ部３４に送られ、こ
の表示物体データ部３４にすでに格納されている各ポイ
ンタ７，８のデータのうち位置座標と方向ベクトルが更
新される。

【００３９】［画像の生成］ 仮想空間の画像は、画像生成部３７が、表示物体データ
部３４の表示物体データと、視界判定部３５の出力に基
づいて生成し、画像表示装置４に出力して表示され（ス
テップ１１３）、この後、手順は再びステップ１０２か
ら繰り返される。なお、表示物体データには各ポインタ
７，８のデータが含まれるので、各ポインタ７，８は、
各仮想物体と共にグラフィック表示される。また、画像
生成にあたっては、隠線及び隠面処理が施されるので、
主ポインタ７又は補助ポインタ８が仮想物体と重複して
いる場合は、その重複部分が仮想物体に埋没した状態の
画像が生成される。

【００４０】［ポインティング操作］ 上記の手順で作用する本システムにおいて、仮想物体９
から一定距離の一点をポイントする場合、次のように行
う。すなわち、まず、ユーザは、視点入力装置６を操作
し、ポイントする空間付近が見やすいように、視点の位
置と方向を入力する。また、補助ポインタ調節装置５に
よって補助ポインタ８を調節し、補助ポインタ８を所望
の表示状態にする。例えば、仮想物体９から１０ｃｍ手
前を、±１ｃｍの精度でポイントしたいときは、間隔Ｄ
を９センチメートル、長さＬを２センチメートル程度に
調節する。

【００４１】次に、主ポインタ７を仮想物体９に向けて
近付けて行くと、主ポインタ７と仮想物体９との距離Ｘ
が間隔Ｄと長さＬの合計（１１ｃｍ）よりも長い間は、
補助ポインタ８は仮想物体９と重複しないので、ユーザ
は補助ポインタ８全体を観察することができる（図
３）。

【００４２】次に、距離Ｘが間隔Ｄ（９ｃｍ）＋長さＬ
（２ｃｍ）よりも短いが、間隔Ｄ（９ｃｍ）より長い場
合、補助ポインタ８と仮想物体９は一部重複する（図
４）。このとき、画像生成部３７の隠線及び隠面処理に
よって、補助ポインタ８の一部は物体に埋没したように
表示される。ユーザは、この状態によって距離Ｘが所望
の範囲（１０ｃｍ±１ｃｍ）に維持されていることを知
ることができる。

【００４３】さらに、主ポインタ７と仮想物体９との距
離Ｘが間隔Ｄ（９ｃｍ）より短くなれば、補助ポインタ
８全体が仮想物体９内部に埋没し、ユーザは補助ポイン
タ８がまったく見えなくなる（図５）。ユーザは、この
状態を見て、主ポインタ７と仮想物体９の距離Ｘが所望
の範囲（１０ｃｍ±１ｃｍ）よりも近過ぎることを知る
ことができる。

【００４４】（３）第１実施例の効果 以上のように、本実施例によれば、主ポインタと仮想物
体との距離に応じて補助ポインタの状態が変化し、ユー
ザは主ポインタと物体との距離を容易に知ることができ
る。また、補助ポインタの仮想物体への埋没は表示制御
装置３の隠線及び隠面処理機能によって当然に実現され
る。したがって、仮想物体表面近傍における正確なポイ
ンティング作業を容易に行うことが可能で、かつ、構成
が簡易な三次元ポインティング支援システムを提供する
ことができる。

【００４５】したがって、塗装ロボットに対するティー
チングなどで、液体を噴霧するアームヘッドを被処理物
から一定距離に保とうとする場合も、ポインティング作
業を正確かつ効率的なものとすることができる。また、
立体画像を用いない場合でも、現実の物体を指先や器具
で指示する場合のように、正確なポインティング作業が
可能になり、作業を高精度化が可能となる。

【００４６】また、ポインタと仮想物体との接触判定
や、接触判定のための演算処理も格別に行う必要がない
ので、高速の演算処理装置を使用する必要もなく、簡略
な構成でシステムを実施することができる。したがっ
て、実施費用の低廉化も可能となる。また、接触判定の
ためにバウンディングボックスを用いる必要もないの
で、接触判定の精度が低下することもない。

【００４７】また、主ポインタ自体を一旦故意に仮想物
体に接触させて埋没を確認した後、再び後退させる余分
な操作も不要であり、特に、ポインタの軌跡通りにロボ
ットアームを駆動した場合も、ロボットアームが対象物
に衝突するという不都合を避けることができる。

【００４８】特に、本実施例では、前記補助ポインタの
形状は円錐形である。このため、補助ポインタの一部が
仮想物体に埋没しているときは、補助ポインタのうち仮
想物体の表面に現れている部分の底面積が、主ポインタ
と仮想物体の距離に応じて大小に変化し、主ポインタと
仮想物体の距離の把握が一層容易になる。

【００４９】（４）他の実施例 なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、次のような他の実施例を包含する。例えば、ポイン
ト方向の精度が重視される場合は、補助ポインタの形状
をクロスカーソル状とすることができる。また、物体と
主ポインタの距離を詳細かつ段階的に確認する必要があ
る場合は、補助ポインタを定規状の形状にすることもで
きる。この場合は、補助ポインタ調節手段は、目盛りサ
イズを調節できることが望ましい。

【００５０】また、ポインタ位置入力手段は、グローブ
型のものには限定されず、手先でアームを動かすものそ
の他の形式のものでもよい。画像表示手段は、ＣＲＴデ
ィスプレイ装置には限定されず、液晶表示装置その他の
画像表示装置を用いることもできる。また、画像表示手
段は、単一の平面的画面であってもよく、また、両眼視
差情報を伴った立体映像でもよい。

【００５１】また、補助ポインタの数は１つには限定さ
れず、複数表示することもできる。特に、「主ポインタ
のポイント方向」とは、主ポインタよりもポイント方向
を意味し、主ポインタの側方付近を含め、主ポインタか
ら多方向へ放射状に多数の補助ポインタを表示してもよ
い。この実施例は主ポインタの前後方向のみならず、上
下左右方向の仮想物体からの距離も一定に保つことが容
易になるという利点を有する。なお、補助ポインタ調節
手段における「形状」は、補助ポインタが複数の場合に
おける補助ポインタの数量や間隔を含む概念である。

【００５２】また、本実施例では、主ポインタの位置決
定、補助ポインタの調節、視点の入力、補助ポインタの
位置決定、表示画像更新が常時逐次実行される一連の手
順として構成されているが、これらの一部を常時実行さ
れる手順とし、他の手順については対応するイベント発
生時に割込処理を行ってもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、仮想空
間内の仮想物体表面近傍における正確なポインティング
作業を容易に行うことが可能で、かつ、構成が簡易な三
次元ポインティング支援システムおよび方法を提供する
ことができる。このため、ポインティング作業の効率化
や高精度化、実施費用の低廉化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の三次元ポインティング支
援システムのシステムブロック図。

【図２】同システムの動作手順のフローチャート。

【図３】同システムの主ポインタ及び補助ポインタと仮
想物体との位置関係を示す斜視図（Ｄ＋Ｌ＜Ｘの場合）

【図４】同（Ｄ＜Ｘ＜Ｄ＋Ｌの場合）

【図５】同（Ｘ＞Ｄの場合）

【図６】本発明の他の一実施例における補助ポインタの
形状を示す斜視図。

【図７】本発明の他の一実施例における補助ポインタの
形状を示す斜視図。

【図８】従来の三次元ポインティング支援システムにお
けるバウンディングボックスの説明図。

【符号の説明】

Ｄ：主ポインタと補助ポインタとの間隔 Ｌ：補助ポインタの長さ Ｘ：主ポインタ先端と仮想物体表面との距離 １：物体データ部 ２：ポインタ位置入力装置 ３：表示制御装置 ４：ＣＲＴディスプレイ ５：補助ポインタ調節装置 ６：視点入力装置 ７：主ポインタ ８：補助ポインタ ９：仮想物体 ２１：ポインタ位置検出部 ２２：Ｉ／Ｏ制御部 ２３：周期信号発生部 ２４：Ｉ／Ｏ制御部 ３１：ポインタ制御部 ３２：座標換算部 ３３：補助ポインタ位置決定部 ３４：表示物体データ部 ３５：視界判定部 ３６：初期値格納部 ３７：画像生成部 １００以降：処理手順の各ステップ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｇ０６Ｔ 15/40 ２００ Ｇ０６Ｔ 15/40 ２００ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 17/40 G06F 3/03 G06F 3/153 G06T 15/40 ＣＳＤＢ（日本国特許庁)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータ上に定義された仮想三次元
   空間内に位置する仮想物体の位置及び形状に関するデー
   タを格納する物体データ格納手段と、 前記仮想空間の一点を指示する主ポインタの三次元的位
   置とポイント方向を入力するためのポインタ位置入力手
   段と、前記物体データ格納手段に格納されたデータおよびポイ
   ンタ位置入力手段によって入力されたポインタ位置をも
   とに、仮想物体とポインタのグラフィック画像を隠線及
   び隠面処理を施して生成するとともに、前記画像中の前
   記主ポインタのポイント方向に補助ポインタを表示する
   表示制御手段とを有することを特徴とする三次元ポイン
   ティング支援システム。
2. 【請求項２】 前記主ポインタと前記補助ポインタの間
   隔又は前記補助ポインタの大きさ、形状、模様若しくは
   色彩を調節する補助ポインタ調節手段を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の三次元ポインティング支援シス
   テム。
3. 【請求項３】 コンピュータ上に定義された仮想三次元
   空間の一点を指示する主ポインタの三次元的位置とポイ
   ント方向を入力させ、 予め格納された仮想三次元空間内に位置する仮想物体の
   位置及び形状に関するデータをもとに、仮想物体と入力
   された前記ポインタのグラフィック画像を隠線及び隠面
   処理を施して生成するとともに、前記画像中の前記主ポ
   インタのポイント方向に補助ポインタを表示することを
   特徴とする三次元ポインティング支援方法。