JP3409359B2 - ３次元入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、３次元映像特殊効果
装置に適用して好適な３次元入力装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えばモニター上の映像に別な特殊映像
をはめ込み、この特殊映像を奥行方向に移動したり、回
転させながら移動したりするなど特殊な効果を得るため
に３次元映像特殊効果装置が用いられる。このような３
次元映像特殊効果装置では映像特殊効果処理部で特殊映
像が作成され、これが球状のトラックボールや、レバー
状のジョイスティックなど３次元入力装置から入力され
た３次元方向のデータで移動するようになっている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、３次元映像
特殊効果装置では遠近感を表現することが可能であり、
モニタの画面上で見ると特殊映像が奥行き方向の遠方に
ある場合には、手前にある場合に比べてサイズが小さく
なる。また、３次元入力装置の入力データが同一であれ
ば、遠方にある特殊映像と近くにある特殊映像のそれぞ
れの地点での移動速度、すなわち入力データに対するそ
れぞれの地点での移動量が同一になる。 【０００４】したがって、例えばトラックボールの回転
量が同一でも、モニタの画面上で見ると遠方にある特殊
映像は短い距離だけ移動し、近くにある特殊映像は長い
距離を移動しているように見える。これによって遠近感
を感じるようになる。 【０００５】しかし、これでは遠方にある特殊映像をモ
ニタ上で所定の位置まで移動する場合には近くにある特
殊映像を移動するのに比べてトラックボールなどを何度
も操作しなければならず、、また、近くにある特殊映像
はトラックボールなどを少し動かしただけで画面の端か
ら端まで移動してしまうというようなことになるので不
都合が生じる場合がある。 【０００６】そこで本発明は上述のような課題を解決し
たものであって、特殊映像の奥行方向の距離に応じてデ
ータ入力部の操作量と特殊映像の移動距離の関係を最適
に設定することが可能な３次元入力装置を提案するもの
である。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る３次元入力装置は、映像特殊効果処理
部で作成された特殊映像を３次元方向に移動するための
データを入力する３次元入力装置において、特殊映像の
移動量を操作量として入力するデータ入力部と、データ
入力部での操作量と特殊映像の移動量との相関関係を切
り換える移動量設定スイッチとを備え、この移動量設定
スイッチは、データ入力部の操作量に対して特殊映像の
移動量をこの特殊映像の奥行き方向の距離に逆比例させ
て出力するノーマル移動モードと、データ入力部の操作
量に対して特殊映像の移動量をこの特殊映像の奥行き方
向の距離に拘らず一定にして出力する一定量移動モード
とを切り換えることを特徴とするものである。 【０００８】 【作用】例えば図８（Ａ）に示すような奥行き方向、本
例ではＺ方向の遠方にある特殊映像Ｂを所定の位置まで
早く移動させたいようなときは、図１の移動量設定スイ
ッチ２８で一定量移動モードを設定する。これで、ＣＰ
Ｕ１１において各カウンタ２３，２４，２５のカウント
値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１が特殊映像のＺ方向の距離に応じた
関数で出力データＸ，Ｙ，Ｚに変換されて出力される。
この出力データＸ，Ｙ，Ｚが映像特殊効果処理部１５に
供給され、これによって遠方にある特殊映像が移動す
る。 【０００９】本例では、例えば特殊映像が遠方にある程
入力データＸ１，Ｙ１，Ｚ１に対する出力データＸ，
Ｙ，Ｚの増加割合を大きくすることが可能であり、図９
に示すようにトラックボール１回転当りの近くにある特
殊映像Ａのモニタ１６上での移動距離Ｘ２と、遠方にあ
る特殊映像Ｂの移動距離Ｘ２とを同一にすることができ
る。したがって、遠方にある特殊映像Ｂを移動する場合
でもトラックボール２１又は回転リング２２を従来ほど
多く操作する必要がなくなるから操作性が向上する。 【００１０】 【実施例】続いて、本発明に係わる３次元入力装置を３
次元映像特殊効果装置に適用した場合の一実施例につい
て、図面を参照して詳細に説明する。 【００１１】図１は本発明による３次元入力装置を適用
した３次元映像特殊効果装置１の系統を示す。この３次
元映像特殊効果装置１においては、ＣＰＵ１１にバス１
２を介して３次元及びパラメータ入力部１３と、グラフ
ィックディスプレイ作成部１４と、映像特殊効果処理部
１５が接続されている。映像特殊効果処理部１５では外
部から供給されたビデオ信号に特殊効果が施されて映像
用モニタ１６に供給され、これによって特殊効果が施さ
れた映像が画面上に映し出される。 【００１２】映像用モニタ１６に映し出された特殊映像
の位置を画面と平行な面上又はこの面に対して奥行方向
に移動したり、或いは回転したりなどの各種の操作は、
３次元及びパラメータ入力部（データ入力部）１３によ
って行なわれる。この３次元及びパラメータ入力部１３
には球状で任意の方向に回転可能なトラックボール２１
と、トラックボール２１の外周に配置されトラックボー
ル２１の外周に沿って回転可能な回転リング２２とが設
けられている。 【００１３】トラックボール２１の回転量はＸカウンタ
２３及びＹカウンタ２４によって検出され、回転リング
２２の回転量はＺカウンタ２５で検出される。さらにこ
こには、後述の特殊映像の状態を決定するパラメータを
設定可能な状態にするためのカーソルスイッチ２６と、
特殊映像を操作可能な状態にするための３Ｄ入力スイッ
チ２７と、トラックボール２１又は回転リング２２の操
作量に対して特殊映像の移動距離を奥行方向の距離に応
じて変更するノーマル移動モード、又は奥行方向の距離
に拘らず移動距離を一定にする一定量移動モードを設定
するための移動量設定スイッチ２８が設けられている。 【００１４】これらのトラックボール２１、回転リング
２２、カーソルスイッチ２６、３Ｄ入力スイッチ２７及
び移動量設定スイッチ２８は、図２に示すようなパネル
２に取り付けられている。このパネル２にはこれ以外に
各種のデータ入力スイッチ２９が取り付けられている。 【００１５】さて、図１において特殊映像の状態を決定
するためのパラメータは、グラフィックディスプレイ作
成部１４で作成された各種のメニュー内に表示される。
各メニューはメニュー用モニタ１７に供給されて画面に
映し出される。そして、後述するようにトラックボール
２１及び回転リング２２によって各パラメータの値が設
定されるとこれがＣＰＵ１１に取り込まれ、ここからの
指示で映像特殊効果処理部１５が制御されて特殊映像の
状態が決定される。 【００１６】図３はトラックボール２１及び回転リング
２２の構成を示す。同図において、トラックボール２１
及び回転リング２２は、プリント基板３１上に配置され
たベースシャーシ３２の上にそれぞれ回転可能に取り付
けられている。トラックボール２１は全方向に回転可能
であり、回転リング２２はトラックボール２１の円周方
向に回転可能である。そして、トラックボール２１は例
えば３次元座標のＸ軸及びＹ軸に相当する２次元のデー
タを入力することが可能で、回転リング２２はＺ軸に相
当するデータを入力することが可能である。 【００１７】回転リング２２は図４に示すように同一厚
さの板材で環状に形成され、その上面には円錐状に傾斜
した上面部２２ａと、フランジ部２２ｂが設けられてい
る。フランジ部２２ｂの外周面には段部２２ｃが設けら
れている。また、フランジ部２２ｂの下端には、図５に
も示すように所定の幅を有するスリット２２ｄが全周に
亘って等間隔で多数設けられている。このスリット２２
ｄはベースシャーシ３２に取り付けられたフォトインタ
ラプタ３３の溝状の光路部３３ａを横切るように配置さ
れている。 【００１８】この回転リング２２においては図４に示す
ように、上面部２２ａの内周端面に軸受３４が配置さ
れ、また、上面部２２ａの軸受３４付近には図６に示す
ように複数のねじ部２２ｅが設けられている。そして、
軸受３４の下端面に当てがわれた抜け止め金具３５の一
端がねじ部２２ｅで固定されており、これによって回転
リング２２が軸受３４の外輪部３４ａに固定されてい
る。 【００１９】また、回転リング２２の内周面には固定リ
ング３６が配置されている。この固定リング３６はベー
スシャーシ３２に植設されたスタンドピン３７によって
支持されている。そして、固定リング３６の外周面に軸
受３４の内輪部３４ｂが強くはめ込まれて軸受３４が固
定されている。これで、回転リング２２を円周方向、す
なわちＺ軸に相当する方向に軽い力で回転させることが
可能になる。 【００２０】一方、トラックボール２１は固定リング３
６の内周側に配置され、図７に示すようにベースシャー
シ３２上に取り付けられた３個の円筒状の支持ローラ３
８，３９，４０で３点支持されている。そして、図６に
示すようにトラックボール２１の上部側は固定リング３
６の上端面からドーム状に突出しており、この突出部を
外部から操作することができる。 【００２１】また、円筒状の支持ローラ３８，３９，４
０はその中心軸４１が回転可能に支持されており、その
うちの一つの支持ローラ３８は図７中のＸ方向に対して
直角になるように配置されている。もう一つの支持ロー
ラ３９はＸ方向に直行するＹ方向に対して直角になるよ
うに配置されている。したがって、トラックボール２１
が指で操作されて回転すると、その回転量に応じて支持
ローラ３８，３９も回転する。 【００２２】次にトラックボール２１と回転リング２２
の回転量の検出方法について説明する。回転リング２２
の回転、すなわちＺ方向の回転検出には、上述のように
フォトインタラプタ３３が用いられている。このフォト
インタラプタ３３では、図４に示すように発光素子と受
光素子が溝状の光路部３３ａを形成するように、プリン
ト基板３１上に対向配置されている。 【００２３】そして、回転リング２２が回転してスリッ
ト２２ｄが光路部３３ａを横切ると、フォトインタラプ
タ３３からパルス状の電気信号が出力される。このパル
ス数をＺカウンタ２５（図１）でカウントすることによ
って回転リング２２の回転量を検出することが可能にな
る。 【００２４】また、トラックボール２１のＸ方向若しく
はＹ方向の回転量は、図６若しくは図４に示すようにそ
れぞれフォトインタラプタ４２，４３によって検出され
る。これらのフォトインタラプタ４２，４３は上述のフ
ォトインタラプタ３３と同様に構成されており、図７に
示すように光路部４２ａ，４３ａを形成するように発光
素子と受光素子とが対向配置されている。 【００２５】円筒状の支持ローラ３８，３９が回転する
と、これに取り付けられた円板状のシャッタ板４４の放
射状のスリット４４ａが光路部４２ａ，４３ａを横切る
ことによってパルス状の電気信号が出力され、これをＸ
カウンタ２３若しくはＹカウンタ２４でカウントするこ
とによってトラックボール２１のＸ方向若しくはＹ方向
の回転量を検出することが可能になる。 【００２６】図１に示すようにＸカウンタ２３、Ｙカウ
ンタ２４及びＺカウンタ２５の出力はバス１２を経てＣ
ＰＵ１１に取り込まれる。そして、上述のようにＣＰＵ
１１の指示によって画像特殊効果処理部１５が制御され
て映像用モニタ１６上の特殊映像が３次元方向に操作さ
れる。 【００２７】ここで、特殊映像を操作する場合は３Ｄ入
力スイッチ２７をオンにする。これでトラックボール２
１及び回転リング２２が特殊映像の操作手段になる。そ
してトラックボール２１又は回転リング２２の回転量に
対する特殊映像の移動距離を遠近にかかわらず一定にし
たい場合は、移動量設定スイッチ２８で一定量移動モー
ドを設定する。 【００２８】この一定量移動モードにおいては、入力デ
ータすなわち各カウンタ２３，２４，２５のカウント値
Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１と、図８（Ａ）に示すようにモニタ１
６の画面からＺ方向に所定距離Ｌだけ離れた位置にある
原点と特殊映像Ａ又は特殊映像ＢとのＺ方向の距離Ｚ０
（Ａ）又はＺ０（Ｂ）がＣＰＵ１１に供給され、これが
例えば数式１に代入されて奥行き情報ｆ（Ｚ０）と、各
方向に対する出力データＸ，Ｙ，Ｚが算出される。 【００２９】 【数１】 【００３０】このようにして算出された出力データＸ，
Ｙ，Ｚは映像特殊効果処理部１５に供給され、これによ
って特殊映像が操作される。なお、本例では特殊映像と
モニタ１６の画面の大きさが同一であれば、特殊映像が
原点にある時にはこれが画面一杯に表示されるように原
点が設定されている。そして、図中の近くの特殊映像Ａ
と遠方の特殊映像Ｂとをモニタ１６に表示した場合、図
８（Ｂ）に示すように遠方の特殊映像Ｂの方が近くの特
殊映像Ａより小さくなる。これによって遠近感を表すこ
とが可能になる。 【００３１】さて、一定量移動モードにおいては数式１
から分かるように原点と特殊映像との距離Ｚ０が大きい
ほど入力データＸ１，Ｙ１，Ｚ１に対する出力データ
Ｘ，Ｙ，Ｚの増加割合が大きくなる。すなわち、例えば
トラックボール２１を一回転させたとき、原点から距離
Ｚ０のところにある特殊映像Ａが図９（Ａ）に示すよう
にモニタ１６の画面上で距離Ｘ２だけ移動したとする。
ここで、同じ方向にトラックボール２１を一回転させた
ときには、特殊映像Ａの２倍の距離にある遠方の特殊映
像Ｂも同図（Ｂ）に示すようにモニタ１６の画面上で距
離Ｘ２だけ移動するようになる。 【００３２】特殊映像Ａ，ＢをＹ方向又はＺ方向に移動
させる場合も、上述と同様にトラックボール２１又は回
転リング２２の同一の回転量によって、Ｚ方向の遠方に
ある特殊映像Ｂと近くにある特殊映像Ａがモニタ１６の
画面上で同一の距離だけ移動するようになる。これによ
って、Ｚ方向の遠方にある特殊映像Ｂをモニタ１６の画
面上で長い距離移動させるような場合でも、トラックボ
ール２１又は回転リング２２をそれ程多く回転させる必
要がなくなるから操作が容易になる。またこの場合はト
ラックボール２１又は回転リング２２を同じ量だけ回転
させても、近くにある特殊映像Ａの移動距離が短くなる
から正確な位置合わせが容易になる。 【００３３】なお、本例では数式１を用いて出力データ
Ｘ，Ｙ，Ｚを算出したが、特殊映像のＺ方向の距離に応
じて出力データＸ，Ｙ，Ｚが変化するような適宜な数式
を用いれば、様々な特殊効果を達成することが可能にな
る。 【００３４】これに対して、従来と同様に遠近感を加味
して、すなわち奥行方向の距離に１対１に対応させて特
殊映像を移動させる場合には、移動量設定スイッチ２８
でノーマル移動モードを設定する。この場合は、例えば
トラックボール２１が１回転したときには、図８（Ａ）
に示すように各特殊映像Ａ，Ｂがその地点で同一距離Ｘ
０だけ移動する。このとき図１０（Ａ）に示すように近
くの特殊映像Ａがモニタ１６の画面上で距離Ｘ３だけ移
動したとすると、同図（Ｂ）に示すように遠方にある特
殊映像Ｂの移動距離Ｘ４はそれより短くなる。これによ
って、モニタ１６上で見た場合特殊映像Ａ，Ｂが奥行き
方向の距離Ｚ０（Ａ），Ｚ０（Ｂ）に応じて自然な感じ
で移動しているように見える。 【００３５】さて、画像特殊効果処理部１５で作成され
る特殊映像の大きさや、図１１（Ａ）に示すようなボー
ダ（輪郭）５０の寸法や色など特殊映像の状態を決定す
るためのパラメータは上述のようにグラフィックディス
プレイ作成部１４で作成され、これが各種のメニューと
してメニュー用モニタ１７に表示される。同図（Ｂ）は
ボーダ設定のメニュー表示の一例を示す。 【００３６】このメニューでは、ボーダ５０全体の幅ｂ
を決定するためのパラメータとして「Ａｌｌ」が設けら
れ、上下のボーダ５０Ａ，５０Ｂの幅ｂのパラメータと
して「Ｈ」が設けられている。また、左右のボーダ５０
Ｃ，５０Ｄのパラメータとして「Ｖ」が設けられてい
る。更に、各ボーダ５０Ａ〜５０Ｄ個々のパラメータと
して「Ｌｅｆｔ」、「Ｒｇｈｔ」、「Ｔｏｐ」、「Ｂｔ
ｔｍ」が設けられている。また、ボーダ５０は全体的に
色を変えることが可能であり、そのパラメータとして明
度を決定する「Ｌｕｍ」と、飽和度を決定する「Ｓａ
ｔ」と、色相を決定する「Ｈｕｅ」とが設けられてい
る。 【００３７】各パラメータを設定する場合は、カーソル
スイッチ２６を押すことによってメニュー上に例えば矢
印状のカーソル５１が表示される。これによって各パラ
メータが設定可能な状態になると共に、トラックボール
２１がカーソル移動手段となり、回転リング２２がパラ
メータ設定手段となる。 【００３８】いま、図１１（Ｂ）では上のボーダ５０Ａ
のパラメータ「Ｔｏｐ」が１０．００ｍｍに設定されて
おり、これによって上側のボーダ５０Ａの幅ｂが１０ｍ
ｍとして表示されている。これを例えば２０ｍｍに変更
する場合は、トラックボール２１を回してカーソル５１
をパラメータ表示エリア５２内に移動する。これで、パ
ラメータ「Ｔｏｐ」の値１０．００が変更可能な状態に
なる。 【００３９】この状態で回転リング２２を回すとパラメ
ータの値が順次増加若しくは減少するので、この値が２
０．００となったところで回転リング２２の操作を止
め、カーソル５１をパラメータ表示エリア５２の範囲外
に移動すれば、パラメータ「Ｔｏｐ」の値が２０．００
ｍｍに設定される。これで上のボーダ５０Ａの幅ｂが２
０ｍｍで表示される。 【００４０】このようにして各パラメータを設定したあ
と特殊映像を操作する場合は、３Ｄ入力スイッチ２７を
オンにする。これで、トラックボール２１及び回転リン
グ２２が３次元入力手段になり、映像用モニタ１６上の
特殊映像を操作することが可能になる。 【００４１】図１２はこの３次元映像特殊効果装置１に
おける入力データ変更処理６０の手順を示す。この入力
データ変更処理６０においては、まず、出力データＸ，
Ｙ，Ｚとして各カウンタ２３，２４，２５のカウント値
Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１が置かれる（ステップ６１）。次に、
一定量移動モードか否かが判断され（ステップ６２）、
一定量移動モードであると判断されると、次に数式１に
よってカウント値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１に奥行情報ｆ（Ｚ
０）が乗算され、その算出値が出力データＸ，Ｙ，Ｚに
置き換えられる（ステップ６３）。続いて、出力データ
Ｘ，Ｙ，Ｚが出力され（ステップ６４）、これが映像特
殊効果処理部１５に供給されて特殊映像が移動する。 【００４２】ステップ６２で一定量移動モードではな
い、すなわちノーマル移動モードであると判断された場
合は、ステップ６４で出力データＸ，Ｙ，Ｚとしてカウ
ント値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１がそのまま出力される。ステッ
プ６４の後はステップ６１で出力データＸ，Ｙ，Ｚとし
てカウント値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１が置かれ、これ以降上述
と同様の処理が繰り返して行なわれる。 【００４３】なお、上述の実施例はデータ入力手段とし
てトラックボール２１と回転リング２２を使用した場合
について説明したが、ジョイスティックやその他のデー
タ入力手段を有する３次元入力装置にも本発明を適用す
ることが可能である。 【００４４】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る３次元
入力装置によれば、データ入力部での操作量と特殊映像
の移動量との相関関係を切り換える移動量設定スイッチ
を備え、この移動量設定スイッチにより、データ入力部
の操作量に対して特殊映像の移動量をこの特殊映像の奥
行き方向の距離に逆比例させて出力するノーマル移動モ
ードと、データ入力部の操作量に対して特殊映像の移動
量をこの特殊映像の奥行き方向の距離に拘らず一定にし
て出力する一定量移動モードとを切り換えるようにした
ものである。この構成によって、移動量設定スイッチを
操作することによりノーマル移動モード又は一定量移動
モードを選択することができるので、奥行き方向で遠方
に存在する特殊映像を少ない操作量で長距離移動させる
ことができる。また、奥行き方向で近くに存在する特殊
映像を短い距離移動させる場合においても、正確な位置
合わせが容易になる。従って、操作性が極めて向上す
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係わる３次元入力装置を適用した３次
元映像特殊効果装置の系統図である。 【図２】パネル２の正面図である。 【図３】トラックボール２１及び回転リング２２の平面
図である。 【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。 【図５】トラックボール２１及び回転リング２２の側面
図である。 【図６】図３のＢ−Ｂ断面図である。 【図７】図５のＣ−Ｃ断面図である。 【図８】特殊映像の奥行方向の距離とモニタ１６上の大
きさを説明する図である。 【図９】一定量移動モードにおける特殊映像の移動距離
を説明する図である。 【図１０】ノーマル移動モードにおける特殊映像の移動
距離を説明する図である。 【図１１】ボーダを説明する図である。 【図１２】入力データ変更処理の手順を説明する図であ
る。 【符号の説明】 １ ３次元映像特殊効果装置 ２ パネル １１ ＣＰＵ １３ ３次元及びパラメータ入力部 １５ 映像特殊効果処理部 ２１ トラックボール ２２ 回転リング ２３ Ｘカウンタ ２４ Ｙカウンタ ２５ Ｚカウンタ ２６ カーソルスイッチ ２７ ３Ｄ入力スイッチ ２８ 移動量設定スイッチ ３１ プリント基板 ３２ ベースシャーシ ３３，４２，４３ フォトインタラプタ ３６ 固定リング ３８，３９，４０ 支持ローラ ５１ カーソル ５２ パラメータ表示エリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−40520（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−282818（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−303508（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−303509（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/262 H04N 5/222 G06F 3/00 - 3/033

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 映像特殊効果処理部で作成された特殊映
   像を３次元方向に移動するためのデータを入力する３次
   元入力装置において、前記特殊映像の移動量を操作量として入力するデータ入
   力部と、 前記データ入力部での操作量と前記特殊映像の移動量と
   の相関関係を切り換える移動量設定スイッチとを備え、 前記移動量設定スイッチは、 前記データ入力部の操作量に対して前記特殊映像の移動
   量を当該特殊映像の奥行き方向の距離に逆比例させて出
   力するノーマル移動モードと、 前記データ入力部の操作量に対して前記特殊映像の移動
   量を当該特殊映像の奥行き方向の距離に拘らず一定にし
   て出力する一定量移動モードとを切り換える ことを特徴
   とする３次元入力装置。