JPH0540571A - ３次元位置入力方法および３次元位置入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３次元グラフィックの任意の位置を指し示
す、３次元位置入力装置を提供する。 【構成】 視点を移動するための入力機構と、カーソル
を移動させるための入力機構とを備え、まず視点を移動
して、３次元グラフィックを再表示し、指示したい位置
が画面上に現れた後、カーソルを動かして、指示したい
位置に移動する。 【効果】 小型軽量で片手で簡単に操作でき、操作が簡
単なため思考を中断する事がなく、１台で視点とカーソ
ルの位置の両方を移動する事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ装置のデ
ィスプレイの画面上に表示した、３次元グラフィックの
任意の位置を指示するカーソルの位置を移動させるため
の位置入力方法と位置入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスプレイの画面に表示されているカ
ーソルを移動させる際に使用する位置入力装置として、
マウス（商品名）、トラックボール（商品名）、ジョイ
スティック（商品名）などというものがあった。いずれ
の位置入力装置も、検出できるのはＸ座標とＹ座標の２
次元の座標系での移動量と移動方向であった。

【０００３】しかし、最近では、コンピュータグラフィ
ックスやＣＡＤなどの分野で、３次元の情報をもつグラ
フィックを頻繁に扱うようになってきたため、位置入力
装置にも、３次元の座標をすみやかに指示できるもの
が、必要になってきた。

【０００４】従来の３次元の位置入力方法は、３次元グ
ラフィック座標系の原点を中心にしており、３次元グラ
フィックを描画する際の視点の位置を、Ｘ軸方向の移
動、Ｙ軸方向の移動、Ｚ軸方向の移動、Ｘ軸と垂直な面
内での回転移動、Ｙ軸と垂直な面内での回転移動、Ｚ軸
と垂直な面内での回転移動という６つの条件別に移動さ
せていた。この６つの条件別の移動を６軸操作という。

【０００５】また、それにともない、従来の３次元の位
置入力装置としての代表的なものには、図１４に示した
ように、パネル２００の上に、６個のダイヤル２０１〜
２０６を配置して、それぞれのダイヤルにＸ軸方向の移
動、Ｙ軸方向の移動、Ｚ軸方向の移動、Ｘ軸と垂直な面
内での回転移動、Ｙ軸と垂直な面内での回転移動、Ｚ軸
と垂直な面内での回転移動の機能が割り当てられている
入力装置があった。

【０００６】さらに、従来の３次元の位置入力装置とし
ては、特開平１−９６７２０、特開平１−１３４５２
１、特開平２−３７４１４などがあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
の従来例では、６軸操作を行うために、６つのダイヤル
を別々に操作しなければならないので、位置を指定する
には、６つのダイヤルをどの順番に操作しなければなら
ないかを考えなければならないため、余計な思考時間を
必要とし、また入力装置が大きいという問題があった。

【０００８】また、特開平１−９６７２０では、加速度
を検出するセンサを内蔵し、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のそれぞれ
の方向への移動の際に生じる加速度を検出して、移動量
と移動方向を求めているが、これでは細かな座標の指定
が困難であり、Ｚ軸の正の方向に動かすためには、入力
装置を持ち上げなければならないという問題があった。

【０００９】また、特開平１−１３４５２１では、大き
なステージやパネルが必要になるため、入力装置が大型
になってしまい、机の上において使用したり、持ち運ん
だりするには大きすぎるという問題があった。

【００１０】また、特開平２−３７４１４では、１次元
または２次元の座標入力装置を用い、どの座標軸を対象
にするかを切り換えるスイッチを設けているが、いちい
ち座標系を指定するスイッチを操作しなければならない
ので、目的の位置に、スムーズにカーソルを移動させる
事ができないという問題があった。

【００１１】さらに、ディスプレイ画面は２次元表示で
あり、３次元グラフィックの全ての面を同時に表示する
事ができないため、３次元のグラフィックの任意の位置
を指示するには、まず指示したい位置がディスプレイの
画面上に現れるように、３次元グラフィックを移動させ
た後、カーソルの位置を移動させるという、２段階の手
順を踏まなければならない。しかし、以上にあげた従来
例の入力装置では、グラフィックの移動か、カーソルの
移動かのどちらかの機能しか持たないため、たとえばグ
ラフィックの移動のために用いたとすると、カーソルの
移動には別に位置入力装置を用意しなければならないと
いう問題があった。

【００１２】そこで本発明はこのような課題を解決する
ためのものであり、その目的とするところは、３次元グ
ラフィックの任意の位置を指し示す際に、小型軽量で片
手で簡単に扱え、操作が簡単で思考を中断する事なく、
１台で視点の位置とカーソルの位置を移動できるという
機能を備える位置入力装置を提供するところにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の３次元位置入力
方法は、３次元グラフィックの座標系の中に基準点を設
定して、３次元グラフィックを表示する際の視点の位置
を、基準点を中心として、基準点と視点との距離を半径
とする球面上に沿った移動と、基準点と視点をむすぶ直
線にそった移動との、２つの移動の組み合わせによる移
動で、現在の位置から移動させ、３次元グラフィックを
新たな視点から再表示することによって、画面上の３次
元グラフィックを移動し、３次元グラフィック中の指示
したい位置が画面上に現れたら、カーソルを動かして、
指示したい位置に置くことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の３次元位置入力装置は、こ
の方法を実現するための装置であり、位置入力部からの
情報に従って、３次元グラフィックとカーソルを再表示
するためのデータを生成するコンピュータと、前記コン
ピュータに接続して、３次元グラフィックとカーソルを
表示させるディスプレイと、３次元グラフィックの座標
系の中に基準点を設定したときの座標を記憶する、前記
コンピュータに設けた基準点記憶手段と、視点の位置の
座標を記憶する、前記コンピュータに設けた視点記憶手
段と、カーソルの位置の座標を記憶する、前記コンピュ
ータに設けたカーソル記憶手段と、基準点を中心とし
て、基準点と視点との距離を半径とする球面上にそって
視点を移動させる、前記位置入力部に設けた視点移動量
設定手段Ａと、基準点と視点をむすぶ直線にそって視点
を移動させる、前記位置入力部に設けた視点移動量設定
手段Ｂと、指示したい位置へカーソルを移動させるカー
ソル移動量設定手段と、カーソルが所望する位置に置か
れたことを前記コンピュータへ知らせる、前記位置入力
部に設けたスイッチと、前記スイッチのオンオフ状態を
検出する、前記位置入力部に設けたオンオフ検出手段と
を有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成の本発明によれば、３次元グラフィッ
クの任意の位置を指示したい場合、まず３次元グラフィ
ックの座標系の中に基準点を設定する。指示したい位置
が、画面上に現れていないときは、３次元グラフィック
を表示する際の視点の位置移動させて、画面上の３次元
グラフィックを移動させる。視点の移動は、基準点を中
心として、基準点と視点との距離を半径とする球面上に
そった移動と、基準点と視点をむすぶ直線にそった移動
の、２つの移動の組み合わせによって行う。新しい視点
の位置をもとに３次元グラフィックを再表示しながら、
３次元グラフィック上の指示したい位置が画面上に現れ
たら、視点の移動をやめ、画面上に表示しているカーソ
ルを動かして、指示したい位置に移動させる。カーソル
が所望の位置にきたら、スイッチを押す。スイッチが押
されると、コンピュータは座標を求めて記憶する。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例を図に基づいて説明す
る。

【００１７】図１は本発明の一実施例を示す、視点の移
動を示す図である。

【００１８】視点を移動するには、まず基準点を決めな
ければならない。基準点は３次元グラフィック座標系の
任意の位置に、ユーザーが設定する。

【００１９】視点の移動には２つのモードがあり、１つ
めは図１（ａ）のように、基準点Ｏを中心として、基準
点Ｏと視点Ｅとの距離ＯＥを半径とする球面上で、視点
Ｅを矢印２０や矢印２１などの方向に移動させるもので
ある。もう一つのモードは、図１（ｂ）のように、基準
点Ｏと視点Ｅとを結ぶ直線上に沿って、視点ＥをＥ１や
Ｅ２の方向に移動させるものである。

【００２０】このように、従来では６軸操作を必要とし
た視点の移動も、本発明では３軸操作で実現する事がで
きる。

【００２１】図２は本発明の一実施例を示す、視点の位
置と画面上に表示される３次元グラフィックとの関係を
示す図である。

【００２２】図２（ａ）は、基準点と視点の位置を示し
た例である。いま、基準点Ｏを、３次元グラフィック３
３の内部に設定したとする。Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は視点の
位置を表している。視点Ｅ１から求められた３次元グラ
フィック３３が、図２（ｂ）のように、画面３０上に表
示されていたとする。

【００２３】次に、視点を動かして、Ｅ２の位置に移動
させる。この時の視点の移動は、基準点Ｏを中心とし
て、基準点Ｏと視点Ｅ１との距離を半径とする球面上に
沿った移動で行う。視点Ｅ１から視点Ｅ２へは、矢印３
５のような軌道を通る。視点Ｅ２から求めた３次元グラ
フィック３３が、図２（ｃ）である。

【００２４】次に視点を、基準点Ｏと視点Ｅ２とをむす
ぶ直線にそって、矢印３６の方向に、視点Ｅ２から視点
Ｅ３に移動させると、視点Ｅ３から求められた３次元グ
ラフィック３３が、図２（ｄ）のように画面３０上に表
示される。

【００２５】このように、３次元グラフィックを表示す
る際の視点の位置を移動する事により、画面を見ている
ユーザーは、３次元グラフィックが回転したり、拡大表
示されたように感じる。

【００２６】図３は本発明の位置実施例を示す、カーソ
ルの座標系を示す図である。

【００２７】カーソル３１は、指示したい点を指す時の
目安になるものであり、図３では矢印型になっている
が、形状は矢印型に限らず、ばつ印や、人間の手の形な
どでもよい。カーソル３１は、ディスプレイ１１６の画
面３０に表示されている。画面３０は平面であるので、
カーソル３１の座標系は、矢印３２で示したような２次
元のＸ−Ｙ座標系で表される。

【００２８】図４は、本発明の一実施例を示す、３次元
グラフィックの任意の位置を指し示す手順を示した図で
ある。

【００２９】いま、図４（ａ）で示したように、画面３
０には、３次元グラフィック３３とカーソル３１が表示
されている。指示したい位置を点Ｐとするが、点Ｐは矢
印Ａで示した側に隠れているものとする。このままでは
カーソル３１を移動しても、点Ｐを指示する事はできな
い。そこで、視点を矢印３４のいずれかの方向に移動さ
せる。３次元グラフィック３３は、視点の移動にともな
い、高速に再表示される。

【００３０】視点を移動していくと、画面３０上の３次
元グラフィックも移動し、図４（ｂ）のように、点Ｐが
画面３０上に現れてくるので、適当なところで視点の移
動をやめる。次にカーソル３１を点Ｐの位置に移動させ
る。さらに細かな位置の指示を行いたいときは、視点の
位置を基準点側に近づけることにより、３次元グラフィ
ック３３は図４（ｃ）のように拡大表示されるため、よ
り精度良く点Ｐの位置を指示する事ができる。

【００３１】図５は、請求項２の発明の一実施例を示す
ブロック図である。１１７で示した点線で囲まれた部分
が位置入力部であり、１１８で示した点線で囲まれた部
分がコンピュータである。

【００３２】視点移動量設定手段Ａ１００と視点移動量
設定手段Ｂ１０１は、３次元グラフィックを表示する際
の視点の位置を移動させるために使用する。視点移動量
設定手段Ａ１００は基準点を中心として、基準点と視点
との距離を半径とする球面上で、視点を移動させる手段
である。視点移動量設定手段Ｂ１０１は基準点と視点と
を結ぶ直線上に沿って視点を移動させる手段である。

【００３３】移動した視点の座標は、視点記憶手段１１
１に記憶される。また、基準点の座標は、ユーザーがキ
ーボード１１５を使って、数値で入力するか、現在カー
ソルが指示している点を新しい基準点に設定し直すこと
で入力する。また数値入力の際は、３次元グラフィック
座標系の絶対値で入力するか、現在設定されている基準
点の位置からの相対移動量を入力するかの２つの方法が
ある。入力された座標は、基準点記憶手段１１１に記憶
される。

【００３４】カーソル移動量設定手段１０２は、カーソ
ルの位置を移動させるために使用する。

【００３５】スイッチ１０３は、カーソルを指示したい
位置へ移動完了した時に押す事により、オンオフ検出手
段１０４がスイッチ１０３のオン状態を検出してコンピ
ュータ１１８に伝えると、コンピュータ１１８は、カー
ソルで指示した位置の座標を求めて、カーソル記憶手段
１１２に記憶する。

【００３６】インターフェース１０５は、位置入力部１
１７からの信号を取り入れて、バスライン１０６の信号
レベルに変換する回路である。ＣＰＵ１０７は中央演算
処理装置であり、バスライン１０６をかいして、３次元
位置入力装置全般のコントロールを行う。ＲＯＭ１０８
は読みだし専用メモリであり、ＣＰＵ１０７の制御プロ
グラムが記憶されている。ＲＡＭ１０９は読み書きが任
意に行えるメモリであり、おもにデータ保存用のメモリ
として使用される。３次元グラフィックを画面に表示さ
せるための基本データは、このＲＡＭ１０９に記憶され
ている。また、基準点記憶手段１１０と視点記憶手段１
１１とカーソル記憶手段１１２も同様のＲＡＭで構成さ
れる。

【００３７】キーボードコントローラ１１３は、キーボ
ード１１５のどのキーが押されたかを検出して、バスラ
イン１０６をかいして、ＣＰＵ１０７に伝達する。ディ
スプレイコントローラ１１４は、基準点と視点の位置か
ら求めた、３次元グラフィックのデータに従って、ディ
スプレイ１１６に３次元グラフィックを表示し、また、
カーソル記憶手段１１６の記憶している座標に従い、デ
ィスプレイ１１６にカーソルを表示する。

【００３８】図６は、請求項２の発明の一実施例を示す
位置入力部を表す図であり、（ａ）は上方から見た外観
図であり、（ｂ）は断面図である。

【００３９】図６（ａ）で示した外観図では、右手で操
作しやすい部品配置になっている。位置入力部１１７
を、右手で上部から掌で包み込むように握った場合、回
転体Ａ１２０の位置に、人差し指が置かれるようになっ
ている。左手用にするには、回転体１２０と、スイッチ
１０３の位置を左右逆にすれば良い。

【００４０】ケース６０は片手で扱えるサイズで、しか
も軽量化をはかるため、材質はプラスチックなどの樹脂
を用いる。信号ケーブル６１は、コンピュータ１１８
に、検出した信号を送信するために使用する。

【００４１】図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した点線Ｌ
の位置で切ったときの断面図である。

【００４２】ローラ１２３は、回転体Ａ１２０に接触し
ていて、回転体Ａ１２０の回転にともない回転する。ロ
ーラ１２３は、さらに回転検出手段１２２に回転を伝え
る。回転体１２０の回転検出に関する詳細は、図７を用
いて後述する。

【００４３】ローラ１２５は、ダイヤル１２１に接触し
ていて、ダイヤル１２１の回転にともない回転する。ロ
ーラ１２５は、さらに回転検出手段１２６に回転を伝え
る。ダイヤル１２１の回転検出に関する詳細は、図１０
を用いて後述する。

【００４４】ローラ１２９は、回転体Ｂ１２７に接触し
ていて、回転体Ｂ１２７の回転にともない回転する。ロ
ーラ１２９は、さらに回転検出手段Ｂ１２８に回転を伝
える。回転体Ｂ１２７の回転検出方法は、回転体Ａ１２
０の回転検出と同じ手段で行う。

【００４５】スイッチ１０３は、上から押されると、オ
ンオフ検出手段１０４によって、オン状態が検出され
る。

【００４６】視点の位置を移動する場合、図２（ａ）で
示した方向に移動させるときは、回転体Ａ１２０を矢印
６３で示したＸ−Ｙ方向に回転させ、図２（ｂ）で示し
た方向に移動するときは、ダイヤル１２１を矢印６２で
示した方向に回転させる。一般的に、時計回りの回転は
前進を表すので、ダイヤル１２１を時計回りに回転させ
たときは、視点が基準点の方に近づくように設定した方
がよい。

【００４７】カーソルの位置を移動するときには、位置
入力部１１７の全体を、位置入力部１１７が置かれてい
る面に接触させながら、矢印６３で示したＸ−Ｙ方向に
移動する。そして、指示したい位置にカーソルが移動し
たならば、スイッチ１０３を押す。スイッチ１０３のオ
ン状態が検出されると、コンピュータ１１８はカーソル
の位置の座標を求め、カーソル記憶手段１１２に座標を
記憶する。

【００４８】図７は、本発明の一実施例を示す、回転体
の回転を検出する機構を示す図である。

【００４９】ローラ１２３と回転検出手段１２２は、そ
れぞれＸ座標用とＹ座標用の２組が存在する。そこで、
Ｘ座標用のローラ１２３と回転検出手段Ａ１２２をそれ
ぞれ１２３ａ、１２２ａとし、Ｙ座標用のローラ１２３
と回転検出手段Ａ１２２をそれぞれ１２３ｂ、１２２ｂ
とする。ローラ１２３ａと１２３ｂは、互いに直交する
ように配置する。支持ローラ７０は、回転体Ａ１２０が
軸受け１２４の反対側にはずれてしまわないように、回
転体Ａ１２０に接触して支持している。さらに、支持ロ
ーラ７０は、軸受け７１によって支えられており、回転
体Ａ１２０の回転にあわせて回転する。

【００５０】位置入力部１１７が移動すると、回転体Ａ
１２０は、位置入力部１１７が置かれている面と接触し
ているため摩擦が生じ、移動に合わせて回転する。回転
のＸ方向成分はローラ１２３ａに伝えられ、ローラ１２
３ａの回転は回転検出手段Ａ１２２ａで検出され、ま
た、回転のＹ方向成分はローラ１２３ｂに伝えられ、ロ
ーラ１２３ｂの回転は回転検出手段Ａ１２２ｂで検出さ
れる。回転検出手段Ａ１２２の具体例は、図８を用いて
後述する。

【００５１】図８は、本発明の一実施例を示す、回転体
の回転検出手段の具体例を示す図である。

【００５２】回転検出手段Ａ１２２の内部は、発光部８
１と８５、スリット８０、受光部８２と８６で構成され
ている。発光部８１と８２には、小型の発光ダイオード
などを用いる。また、受光部にはフォトトランジスタな
どを用いる。発光部８１と８５で発光した光は、矢印Ｔ
１とＴ２のように、スリット８０の窓の部分を通り抜け
て、それぞれ受光部８２と８６に到達する。スリット８
０はローラ１２３の回転に合わせて矢印８９の方向に回
転するため、光は断続的に通過する事になる。スリット
８０を通過した断続的な光は、受光部８２と８６によっ
てアナログ信号５００と５０２に変換され、シュミット
トリガ回路８３と８７によって波形整形されて、位相差
信号５０１と５０３に変換される。位相差信号の具体例
は、図９に示してある。

【００５３】位相差信号５０１と５０２はコンピュータ
１１８に伝えられ、コンピュータ１１８側では、位相差
信号から、回転量と回転方向を求める。回転量はすなわ
ち移動量を表し、回転方向はすなわち移動方向を表す。
回転量の求め方は、例えば図９の立ち上がり部９０をカ
ウントすれば良い。回転方向の求め方は、次のようにな
る。

【００５４】図８からわかるように、発光部８１と受光
部８２で１つの組を形成し、発光部８５と受光部８６で
もう１つの組を形成しているが、重要なのはお互いの組
どうしの位置関係であり、図９に示したように、位相差
信号５０１と５０２が１／４波長（Ｓ１、Ｓ２）だけず
れて出力されるように配置する。このように配置をする
事で、時計回りの回転と反時計回りの回転を、区別して
検出する事ができる。図９において、矢印Ｒ１で示され
た範囲が、時計回りの回転を検出したときの波形であ
り、矢印Ｒ２で示された範囲が、反時計回りの回転を検
出したときの波形であるとする。時計回り回転の場合、
位相差信号５０１の立ち上がり部９０の後に、位相差信
号５０３の立ち上がり部９１が、Ｓ１だけずれて出力さ
れるが、反時計回りの回転場合、位相差信号５０３の立
ち上がり部９３の後に、位相差信号５０１の立ち上がり
部９２が、Ｓ２だけずれて出力される。この違いによっ
て、時計回りの回転と反時計回りの回転を、区別して検
出する事ができる。

【００５５】図１０は、本発明の一実施例を示すダイヤ
ルの回転を検出する機構を示す図である。ダイヤル１２
１は、回転体Ａ１２０のまわりを取り囲むように配置さ
れている。これは、指先を少し動かすだけで、回転体Ａ
１２０とダイヤル１２１の間を、簡単に移動できるよう
にするためである。

【００５６】ローラ１２５は、ダイヤル１２１に接触
し、ダイヤル１２１の回転に伴って回転する。さらにロ
ーラ１２５は回転検出手段Ｃ１２６に直結され、ダイヤ
ル１２１の回転を伝える。回転検出手段Ｃ１２６は、ロ
ーラ１２５をかいして伝えられたダイヤル１２１の回転
から、図９で示した位相差信号５０１と５０２とを発生
して、コンピュータ１１８に、検出した信号を送信す
る。ダイヤル１２１の回転方向の検出は、図８で示した
実施例と同じ手段である。

【００５７】図１１は、請求項４の発明の一実施例を示
す、位置入力部を表す図であり、（ａ）は上方からみた
外観図、（ｂ）は断面図である。

【００５８】図１１（ａ）の外観図において、ケース６
０は小型軽量化をはかるため、材質はプラスチックなど
の樹脂を用いる。信号ケーブル６１は、コンピュータ装
置１１８に、検出した信号を送信するものである。

【００５９】ダイヤル１２１は、回転体Ａ１２０を取り
囲むように設けてある。これは、指先を少し動かすだけ
で、回転体Ａ１２０とダイヤル１２１の間を、簡単に移
動できるようにするためである。

【００６０】スイッチ１０３は、回転体Ｂ１２７を取り
囲むように設けてある。これは、指先を少し動かすだけ
で、回転体Ｂ１２７とスイッチ１０３との間を、簡単に
移動できるようにするためである。

【００６１】図１１（ｂ）の断面図において、ローラ１
２５は、ダイヤル１２１に接触していて、ダイヤル１２
１の回転にともない回転する。ローラ１２５は、さらに
回転検出手段Ｃ１２６に直結されている。ダイヤル１２
１の回転検出に関する詳細は、図１０で示した実施例と
同じ手段である。

【００６２】ローラ１２３は、回転体Ａ１２０に接触し
ていて、回転体Ａ１２０の回転にともない回転する。ロ
ーラ１２３は、さらに回転検出手段Ａ１２２に直結され
ている。回転体Ａ１２０の回転検出に関する詳細は、図
７示した実施例と同じ手段である。

【００６３】ローラ１２９は、回転体Ｂ１２７に接触し
ていて、回転体Ｂ１２７の回転にともない回転する。ロ
ーラ１２９は、さらに回転検出手段Ｂ１２８に直結され
ている。回転体Ｂ１２７の回転検出方法は、回転体Ａ１
２０の回転検出方法と同じ手段である。

【００６４】スイッチ１０３は、矢印１３７の方向に押
されると、オンオフ検出手段１０４によって、オン状態
が検出される。

【００６５】視点の位置を移動する場合、図２（ａ）で
示した方向に移動させるときは、回転体Ａ１２０を矢印
１３５で示したＸ−Ｙ方向に回転させ、図２（ｂ）で示
した方向に移動するときは、ダイヤル１２１を矢印１３
６で示した方向に回転させる。一般的に、時計回りの回
転は前進を表すので、ダイヤル１２１を時計回りに回転
させたときは、視点が基準点の方に近づくように設定し
た方がよい。

【００６６】カーソルの位置を移動するときには、位置
入力部１１７の全体を、位置入力部１１７が置かれてい
る面に接触させながら、矢印１３５で示したＸ−Ｙ方向
に移動する。そして、指示したい位置にカーソルが移動
したならば、スイッチ１０３を矢印１３７の方向に押
す。スイッチ１０３のオン状態が検出されると、コンピ
ュータ１１８はカーソルの位置の座標を求め、カーソル
記憶手段１１２に座標を記憶する。

【００６７】図１２は、請求項５の発明の一実施例を示
す位置入力部を表す図であり、（ａ）は上方からみた外
観図であり、（ｂ）は断面図である。

【００６８】図１２（ａ）の外観図において、ケース６
０は小型軽量化をはかるため、材質はプラスチックなど
の樹脂を用いる。信号ケーブル６１は、コンピュータ１
１８に、検出した信号を送信するものである。

【００６９】スイッチ１０３は、回転体Ａ１２０を取り
囲むように設けてある。これは、指先を少し動かすだけ
で、回転体Ａ１２０とスイッチ１０３の間を、簡単に移
動できるようにするためである。

【００７０】リング１４１は、回転体Ａ１２０から突き
出た円柱１４０を取り囲むように設けてある。これは、
指先を少し動かすだけで、回転体Ａ１２０とリング１４
１との間を、簡単に移動できるようにするためである。
リング１４１の矢印１４８方向の動きは、ガイド１４３
でリング移動検出手段１４４に伝達される。リング移動
検出手段１４４の具体的な例としては、スライド式の可
変抵抗器を内蔵させておき、リング１４１の移動を、抵
抗率の変化から検出する方法などがある。

【００７１】接触センサ１４２は、円柱１４０の先端部
に設けられている。このように、回転体Ａ１２０とリン
グ１４１と接触センサ１４２とが近接しているため、指
先を動かすだけで簡単に移動できる。接触センサ１４２
は、円柱１４０の先端部に設けてある。ここで、接触セ
ンサ１４２の詳細を、図１３を使って説明する。接触セ
ンサ１４２は、お互いに絶縁された多数の接点１５２に
よって構成されている。接点１５２のそれぞれの大きさ
は、指１５１の大きさに比べるとかなり小さいため、指
１５１を触れると一度に複数の接点１５２に触れてしま
う。そこで、カーソルを移動させる方向を決めるときに
は、指１５１で触れた複数の接点１５２の並びうち、両
端に位置する接点１５２の中間の方向を採用する。ま
た、カーソルの移動量は、指１５１が接触センサ１４２
に触れている時間の長さに比例させる。接触センサ１４
２の座標系は矢印１５３に示した方向に対応しており、
例えば、図１３に示した指１５１の部分に触れると、カ
ーソルは画面の下方へ向かって移動する。

【００７２】図１２（ｂ）の断面図において、ローラ１
２３は、回転体Ａ１２０に接触していて、回転体Ａ１２
０の回転にともない回転する。ローラ１２３は、さらに
回転検出手段Ａ１２２に直結されている。回転体Ａ１２
０の回転検出に関する詳細は、図７で示した実施例と同
じ方法で行う。また、回転体Ａ１２０は、円柱１４０が
突き出ているので３６０度回転させる事ができないた
め、例えば、実際の１度の角度の変化が１０度の角度の
変化になるように、コンピュータ１１８側で倍率を設定
しておく。さらに、回転体Ａ１２０の、矢印１５０で示
した底部には、穴があいており、リング移動検出手段１
４４と接触位置検出手段１４５の検出信号線を通すため
に使用する。

【００７３】スイッチ１０３は矢印１４９の方向に押さ
れると、オンオフ検出手段１０４によって、オン状態が
検出される。

【００７４】視点の位置を移動する場合、図２（ａ）で
示した方向に移動させるときは、回転体Ａ１２０を矢印
１４６で示したＸ−Ｙ方向に回転させ、図２（ｂ）で示
した方向に移動するときは、リング１４１を矢印１４８
で示した方向に移動させる。例えば、視点を基準点の方
に近づくように移動させたいときは、リング１４１を回
転体Ａ１２０の方向へ移動させれば良い。

【００７５】カーソルの位置を移動するときには、位置
入力部１１７の全体を、位置入力部１１７が置かれてい
る面に接触させながら、矢印１４６で示したＸ−Ｙ方向
に移動する。そして、指示したい位置にカーソルが移動
したならば、スイッチ１０３を矢印１４９の方向に押
す。スイッチ１０３のオン状態が検出されると、コンピ
ュータ１１８はカーソルの位置の座標を求め、カーソル
記憶手段１１２に座標を記憶する。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、３
次元グラフィックを表示する際の視点の位置を移動させ
るために、従来ならば６軸操作を必要としていたが、３
軸操作しか必要としないため、３次元位置入力装置の機
構を簡単にできる。

【００７７】また、小型軽量で片手で簡単に操作でき、
３次元グラフィックを移動させる操作が簡単なため思考
を中断する事がなく、１台で視点とカーソルの位置の両
方を移動する事ができる。

【００７８】さらに、視点を移動させる部分とカーソル
を移動させる部分が、近接しているため、お互いの間を
移動する際には、指先または手首から先を動かすだけで
よいので、最少の動作で入力がスムーズに行える。

【００７９】さらに、請求項３の発明においては、２次
元の位置入力装置として一般的に用いられているマウス
の操作感覚と同じような感覚で扱えるため、操作方法を
覚えるのが非常に楽であるという効果も得られる。

【００８０】さらに、請求項４の発明においては、位置
入力部全体を動かさなくて良いため、十分な作業スペー
スがない場合でも使用できるという効果も得られる。

【００８１】さらに、請求項５の発明においては、位置
入力部全体を動かさなくて良いため、十分な作業スペー
スがない場合でも使用でき、回転体が一つで、そのまわ
りにリング、接触センサ、スイッチが近接して設けられ
ているため、小型のサイズの位置入力部を実現するには
最適の構成であり、ノート型とかブック型などと呼ばれ
るＡ４見開きサイズほどの携帯型のコンピュータのケー
スの一部として組み込んで使用することもできるという
効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す、視点の２種類の移
動方法を示す図である。

【図２】 本発明の一実施例を示す、視点の位置と画面
上のグラフィックとの関係を示す図である。

【図３】 請求項２の発明の一実施例を示す、カーソル
の座標系を示す図である。

【図４】 本発明の一実施例を示す、３次元グラフィッ
クの任意の位置を指示する手順を示す図である。

【図５】 請求項２の発明の一実施例を示すブロック図
である。

【図６】 請求項３の発明の一実施例を示す、位置入力
部の外観図と断面図を示す図である。

【図７】 本発明の一実施例を示す、回転体の回転を検
出する機構を示す図である。

【図８】 本発明の一実施例を示す、回転体の回転検出
手段の具体例を示す図である。

【図９】 本発明の一実施例を示す、位相差信号波形を
示す図である。

【図１０】 本発明の一実施例を示す、ダイヤルの回転
を検出する機構を示す図である。

【図１１】 請求項４の発明の一実施例を示す、位置入
力部の外観図と断面図である。

【図１２】 請求項５の発明の一実施例を示す、位置入
力部の外観図と断面図である。

【図１３】 請求項５の発明の一実施例を示す、接触セ
ンサの構造を示す図である。

【図１４】 従来の位置入力装置を示す図である。

【符号の説明】

１００ 視点移動量設定手段Ａ １０１ 視点移動量設定手段Ｂ １０２ カーソル移動量設定手段 １０３ スイッチ １０４ オンオフ検出手段 １０５ インターフェース １０６ バスライン １０７ ＣＰＵ １０８ ＲＯＭ １０９ ＲＡＭ １１０ 基準点記憶手段 １１１ 視点記憶手段 １１２ カーソル記憶手段 １１３ キーボードコントローラ １１４ ディスプレイコントローラ １１５ キーボード １１６ ディスプレイ １１７ 位置入力部 １１８ コンピュータ装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスプレイの画面に表示した、３次元
   グラフィック中の任意の位置を指し示すための、位置入
   力方法において、 （ａ）３次元グラフィックの座標系の中に基準点を設定
   して、 （ｂ）３次元グラフィックを表示する際の視点の位置
   を、基準点を中心として、基準点と視点との距離を半径
   とする球面上に沿った移動と、 （ｃ）基準点と視点をむすぶ直線にそった移動との、 （ｄ）２つの移動の組み合わせによる移動で、現在の位
   置から移動させ、 （ｅ）３次元グラフィックを新たな視点から再表示する
   ことによって、画面上の３次元グラフィックを移動し、 （ｆ）３次元グラフィック中の指示したい位置が画面上
   に現れたら、カーソルを動かして、指示したい位置に置
   くことを特徴とする３次元位置入力方法。
2. 【請求項２】 ディスプレイの画面に表示した、３次元
   グラフィック中の任意の位置を指し示すための、位置入
   力装置において、 （ａ）３次元グラフィックとカーソルを再表示するため
   のデータを生成するコンピュータと、 （ｂ）前記コンピュータに接続して、３次元グラフィッ
   クとカーソルを表示させるディスプレイと、 （ｃ）３次元グラフィックの座標系の中に基準点を設定
   したときの座標を記憶する、前記コンピュータに設けた
   基準点記憶手段と、 （ｄ）視点の位置の座標を記憶する、前記コンピュータ
   に設けた視点記憶手段と、 （ｅ）カーソルの位置の座標を記憶する、前記コンピュ
   ータに設けたカーソル記憶手段と、 （ｆ）片手で操作できる位置入力部と、 （ｇ）基準点を中心として、基準点と視点との距離を半
   径とする球面上にそって視点を移動させる、前記位置入
   力部に設けた視点移動量設定手段Ａと、 （ｈ）基準点と視点をむすぶ直線にそって視点を移動さ
   せる、前記位置入力部に設けた視点移動量設定手段Ｂ
   と、 （ｉ）指示したい位置へカーソルを移動させる、前記位
   置入力部に設けたカーソル移動量設定手段と、 （ｊ）カーソルが所望する位置に置かれたことを前記コ
   ンピュータへ知らせる、前記位置入力部に設けたスイッ
   チと、 （ｋ）前記スイッチのオンオフ状態を検出する、前記位
   置入力部に設けたオンオフ検出手段とを有することを特
   徴とする３次元位置入力装置。
3. 【請求項３】前記視点移動量設定手段Ａを、 位置入力部の上部に設けられて、指で動かす事によって
   回転する回転体Ａと、 前記回転体Ａの回転を検出する回転検出手段Ａとで構成
   し、 前記視点移動量設定手段Ｂを、 前記回転体Ａを取り囲むように設けたダイヤルと、 前記ダイヤルの回転を検出するダイヤル回転検出手段と
   で構成し、 前記カーソル移動量設定手段を、 位置入力部の下部に設けられて、位置入力部の置かれた
   面と接触し、位置入力部の移動に伴い回転する回転体Ｂ
   と、 前記回転体Ｂの回転を検出する回転検出手段Ｂとで構成
   し、 前記スイッチを前記回転体Ａの横に設けたことを特徴と
   する請求項２記載の３次元位置入力装置。
4. 【請求項４】前記視点移動量設定手段Ａを、 位置入力部の上部に設けられて、指で動かす事によって
   回転する回転体Ａと、 前記回転体Ａの回転を検出する回転検出手段Ａとで構成
   し、 前記視点移動量設定手段Ｂを、 前記回転体Ａを取り囲むように設けたダイヤルと、 前記ダイヤルの回転を検出するダイヤル回転検出手段と
   で構成し、 前記カーソル移動量設定手段を、 前記回転体Ａの横に設けられて、指で動かす事によって
   回転する回転体Ｂと、 前記回転体Ｂの回転を検出する回転検出手段Ｂとで構成
   し、 前記スイッチを前記回転体Ｂを取り囲むように設けたこ
   とを特徴とする請求項２記載の３次元位置入力装置。
5. 【請求項５】前記視点移動量設定手段Ａを、 位置入力部の上部に設けられて、指で動かす事によって
   回転する回転体Ａと、 前記回転体Ａの回転を検出する回転検出手段Ａとで構成
   し、 前記視点移動量設定手段Ｂを、 前記回転体Ａから突き出た円柱の外周部に設けたリング
   と、 前記リングの移動を検出するリング移動検出手段とで構
   成し、 前記カーソル移動量設定手段を、 前記回転体Ａから突き出た円柱の先端部に設けた接触セ
   ンサと、 前記接触センサに指が触れた位置を検出する接触位置検
   出手段とで構成し、 前記スイッチを前記回転体Ａを取り囲むように設けたこ
   とを特徴とする請求項２記載の３次元位置入力装置。