JPH0877231A - ３次元図形操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の３次元図形操作方式における奥行き方
向に重なった対象物の指示や選択した対象物の移動にお
ける操作の困難さを解決し、複数対象物の指示の発生と
その選択操作方向を明示した選択指標を用いた選択方式
と、移動の操作方向や方法を明示した移動指標を用いた
移動方式により、従来と同じ２次元入出力装置で３次元
図形を直観的かつ正確に移動できるようにする。 【構成】 従来の３次元図形操作の構成に選択表示制御
手段２０５、移動指標識別手段２０７、選択指標形状記
録手段２０８、移動指標形状記録手段２１３、選択指標
描画手段２１４並びに移動指標描画手段２１７を追加す
ることにより、重なり合ったり、対象物の内部や背後で
見えない複数の指示対象物から任意の一つを視認しなが
ら迅速に選択できるようになり、操作ミスを犯すことな
く選択対象物を希望の空間位置へ移動できるようにな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元画像を対象とし
た意匠設計、機構設計、ＣＧプロダクション等のコンピ
ュータ支援システムにおいて、対象画像より低次元の図
形しか描画できない表示装置および入力装置を用いて
も、容易かつ迅速に３次元対象画像を指示し、移動する
ことができる３次元図形操作装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の３次元図形操作装置の３
次元空間中の３次元図形群と画面への表示方法およびそ
の画面上での表示された状態を示した概念図である。図
１１において、１１０１から１１０６は、３次元座標空
間１１０７に位置する操作対象物群である。１１０８
は、この３次元空間１１０７を２次元表示装置１１１３
に表示する領域を指定した視野空間である。投影スクリ
ーン１１０９に視野領域内の３次元対象物が投影される
ことにより、２次元表示装置１１１３の画面メインウィ
ンドウ１１１５に対象図形群が描画される。

【０００３】また１１１０、１１１１、１１１２は、対
象図形群をそれぞれ前方、右側面、上方から見たときの
視野領域方向を示しており、前述と同じ方法で２次元表
示装置１１１３の各３面図表示ウィンドウ１１１７、１
１１８、１１１９に表示される。１１１４は、３次元対
象図形を移動するための２次元入力装置であり、１１１
６は、２次元入力装置１１１４の操作卓平面上の動きに
したがって、画面平面上のＸＹ方向に移動する２次元カ
ーソルである。２次元カーソル１１１６で対象図形を指
示、選択することにより、選択対象図形を３次元空間中
で移動させることが可能となる。

【０００４】図１２は、２次元カーソル１１１６で対象
物１１０２を選択し、２次元入力装置１１１４を矢印方
向１２０９で示す斜め上方へ動かして、対象物１１０２
を移動させたときの状態を示す。なお、２次元入力装置
１１１４では、一度に操作できるのはＸＹ方向やＺ方向
の平行移動、ＸＹ軸回りの回転移動というように２自由
度以下であり、２次元入力装置の各ボタン等を押し変え
ることことにより、操作モードを変更して対象物を移動
する。

【０００５】このような、操作を可能とする従来の３次
元図形操作装置の構成を図１３を用いて説明する。２次
元入力装置１３００からのデータ（２次元の距離信号や
ボタン信号）は、装置データ入力手段１３０１により読
み込まれる。データ変換手段１３０２では、距離信号を
ＸＹの距離データに変換し、カーソル位置記録手段１３
０６の現行の２次元カーソルのスクリーン位置座標にこ
の距離データを加算することによってカーソル位置を更
新する。また、ボタン情報は操作コマンドコード（選
択、移動など）に変換する。

【０００６】これらの距離およびコマンドコードデータ
は、コマンド実行手段１３０３に渡され、コマンドの種
類に従って、選択判別手段１３０４または移動位置計算
手段１３０７を起動する。

【０００７】対象物体を選択するコマンドが入力された
場合、選択判別手段１３０４が起動され、現行のカーソ
ルの画面上の位置データが記録されているカーソル位置
記録手段１３０６からのデータと視野空間記録手段１３
１０からのデータをもとに視野空間の投影面上のカーソ
ル位置を原点とし、視点からこの原点を結ぶ半直線を生
成した後、この直線と３次元空間中の対象図形との交点
計算を行なう。ここで、直線と交差する全ての３次元図
形の内、最も視野空間の視点から近い図形が選択され、
選択図形記録手段１３０５に記録される。

【０００８】次に、移動コマンドがコマンド実行手段１
３０３に入ると、移動位置計算手段１３０７が起動され
る。移動位置計算手段１３０７では、選択図形記録手段
１３０５に記録されている選択対象物ＩＤを基に３次元
図形位置・方向記録手段１３０８からその位置・方向デ
ータを読み出し、２次元入力装置１３００からの距離デ
ータを基に、選択対象物の新たな移動位置を計算する。
この値は、再び３次元図形位置・方向記録手段１３０８
へ戻される。

【０００９】３次元図形位置・方向記録手段１３０８か
らの図形位置・方向データと視野空間記録手段１３１０
からの視野空間位置、方向、範囲等のデータから３次元
図形描画手段１３１１でメインウインドウ中の景観が、
３面図描画手段１３０９で３方向からの見た３次元空間
の景観がビットイメージで表示制御手段１３１３へ渡さ
れる。さらに、カーソル描画手段１３１２では、カーソ
ル位置記録手段１３０６からのカーソルのスクリーン位
置データと形状データを基に、そのビットイメージが生
成され、表示制御手段１３１３へ渡される。表示制御手
段１３１３では、ビットイメージデータをＲＧＢ信号に
変えて、２次元表示装置１３１４へ出力することによ
り、２次元表示装置１３１４の画面スクリーン上に３次
元対象物やカーソルを写し出す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、指示および移動操作において以下のよう
な問題がある。

【００１１】（１）指示操作において、（１−１）図形
の内部や奥行き方向に重なって見えない図形を選択する
ためには、視野空間の位置や方向を移動して画面に選択
候補対象物を表示してからカーソルで指示しなくてはな
らないため、このような指示操作には多くの時間を必要
とする。また、従来例で示した３面図表示にすれば、視
野空間を変更する必要がないが、頭の中で視野方向と３
次元対象物と位置関係を考えなくてはならず、操作が厄
介となる。

【００１２】（１−２）別途従来例として、入力装置の
ボタン操作で、順次、奥行き方向に指示図形をハイライ
ト表示し、希望の図形がハイライト表示された時に選択
することにより、視野の方向や位置を変更せずに奥行き
方向や内部の物体を選択可能にした３次元図形指示方式
も考えられた。しかし、この方式の場合、ハイライト表
示される順番が手前から奥行き方向へと順次遷移し、最
背面の図形が表示されると再び最前面の図形に戻るとい
うトグル方式のため、ボタン操作ミスで希望の図形をス
キップしてしまった際には、もう一度その図形が表示さ
れるまでボタンを押しつづける必要があり、ミス操作の
リカバリー処理に時間を要した。

【００１３】（２）移動操作において、（２−１）通常
の２次元入力装置の操作方法では、奥行き方向の移動や
回転移動は、キーボードや２次元入力装置上のボタンを
押す必要がある。しかし、どのボタンが回転で、どのボ
タンが移動であったかがよくわからなくなり操作ミスを
して思いもよらない動きを選択対象物がしてしまうこと
がある。結果として、希望位置／方向へ対象物を移動操
作するために多くの時間を要してしまう。

【００１４】（２−２）通常の２次元入力装置による奥
行き方向の平行移動操作では、視線方向に対して前後に
移動するだけであるため、斜め奥行き方向に位置した平
面に対して平行移動を行なうためには、視野方向を変え
るか対象平面の方向ベクトルに沿った制約移動処理をす
る必要があり、複雑な操作が必要であった。このため、
操作時間の増加と直観的操作の欠如を招いていた。

【００１５】（２−３）また、２次元入力装置の操作は
人の手で行なうため、２次元装置の動きに合わせて対象
物を動かす操作では、対象物を正確な方向や位置に移動
させにくい。

【００１６】（２−４）さらに、２次元入力装置を用い
た回転操作は、回転移動モードに入ってからの２次元入
力装置の移動量を回転角に変換することにより対象物を
回転するため、希望の回転方向が得られるまで２次元入
力装置を動かす必要があり、回転操作に時間を要してい
た。また、移動距離を回転角に変換するために、２次元
入力装置の操作と対象物の回転との関係が操作者にとっ
て論理的であり、直観的操作に欠けて、操作を難しくし
ていた。

【００１７】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、２次元カーソルで奥行き方向に重なった複数の対
象物が同時に指示された場合、そのことを示す指標を表
示し、指標の示す方向へ２次元入力装置を前後すること
によって、いつでも自由に希望の対象物を選択できる指
示方式と、３次元空間中に操作のための基準平面を設
け、その平面上に操作方向を示す矢印のような指標を描
画し、その指標方向と２次元入力装置の操作卓上での操
作方向を一致させることにより、２次元入力装置を用い
ても２次元表示装置に映し出された３次元図形を直観的
かつ正確に移動できる移動方式をもつ３次元図形操作装
置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の発明は、従来の３次元図形操作の構
成に、選択表示制御手段、移動指標識別手段、選択指標
形状記録手段、移動指標形状記録手段、選択指標描画手
段並びに移動指標描画手段を追加したものである。

【００１９】第２の発明は、第１の発明の構成にＺ方向
表示属性制御手段を追加したものである。

【００２０】第３の発明は、第１の発明の構成に移動基
準平面制御手段と移動基準平面記録手段と基準平面指標
表示手段を追加したものである。

【００２１】第４の発明は、第３の発明に制約条件移動
手段と干渉チェック手段を追加したものである。

【００２２】第５の発明は、第１の発明の構成に回転角
計算手段を追加したものである。

【００２３】

【作用】第１の発明では、操作者は、重なり合ったり、
対象物の内部や背後で見えない複数の指示対象物から任
意の一つを視認しながら迅速に選択できるようになり、
操作ミスを犯すことなく選択対象物を希望の空間位置へ
移動できるようになる。

【００２４】第２の発明では、選択対象物とその周辺の
対象物との奥行き方向をも含めた位置関係が視覚的に把
握できるようになり、選択操作および移動操作がより正
確に行なえるようになる。

【００２５】第３の発明では、移動のための基準となる
平面を設定し、その面に沿って選択対象物を移動できる
ようになるため、奥行き方向を向いている基準平面でも
ボタンによる操作モードの切り替えなしに２次元入力装
置のＸＹの移動だけで操作できるようになり、操作ミス
の回避と面を基準とした簡便で正確な移動操作が可能と
なる。

【００２６】第４の発明では、移動指標で示す方向の任
意一方向に制約して選択対象物を平行移動したり、移動
基準平面との干渉エッジで回転移動することが可能とな
り、移動基準平面のエッジを利用して選択対象物を正確
かつ迅速に整頓できるようになる。

【００２７】第５の発明では、対象物を選択時の２次元
入力装置の位置を原点とするＸＹ軸と次に２次元入力装
置が動いた方向とのなす角で選択対象物を回転移動でき
るようになり、直観的で素早い回転操作が可能となる。

【００２８】

【実施例】 （実施例１）以下、本発明の第１の実施例について説明
する。理解を容易にするために、初めに図１を基に操作
方法を説明する。まず、奥行き方法に重なりあった３次
元対象物を選択する方法について表示画面例１１、１
２、１３、１４で説明する。

【００２９】表示画面例１１は、２次元入力装置１５の
卓上での上下左右の操作に連動して画面スクリーン上を
動く２次元カーソル１６を移動し、希望の対象物を指示
したところを示している。この例の場合は、実際には選
択候補対象物１７の内部に隠れた対象物を同時に指示し
ている。このように内部や背面、または対象物同士が部
分的に重なりあっているたところを指示した場合は、表
示画面例１２に示すように、選択指標１８が表示され
る。ここで、選択指標１８の示す上方向に２次元入力装
置１５を動かすと、画面から見て遠方に位置する同時指
示対象物が、２次元入力装置１５を動かす距離により順
次表示されてくる。この様子を表示画面１３で示す。ま
た、２次元入力装置１５を下方向に動かすと、画面に対
して手前に位置する対象物が再び表示される様になる。
この様子を表示画面例１３と１４で示す。希望の対象物
が最前面に表示されたときに２次元入力装置１５のボタ
ン押下等の操作で選択要求を出すと、その対象物が選択
される。このような指示方式により、重なりあった対象
物の任意の１つを視覚的に選択可能となる。さらに、同
時指示された複数対象物は、２次元入力装置の上下方向
等の２方向の動きに従って、奥行き方向前後に順次表示
できるため、たとえ操作ミスにより選択候補対象物の表
示が行きすぎたとしてもすぐに後戻りができ、素早い選
択操作ができるようになる。

【００３０】選択された対象物を操作する方法を図１の
表示画面例１９から２４で示す。表示画面例１９と２０
はＸＹ方向の移動操作を、表示画面例２１と２２は奥行
き方向の移動操作を、表示画面例２３と２４は回転移動
の操作を示している。

【００３１】選択要求が確定すると、表示画面例１９に
示すように、操作可能方向を示す選択指標２５が２次元
カーソル１６で対象物１７を指示した位置に表示され
る。これにより、指示対象物の選択が確定したこと、お
よび今できる操作方法を明示する。表示画面例１９での
選択指標２５は、ＸＹ方向の平行移動操作ができること
を示したものである。２次元入力装置１５を矢印２６の
様に動かすと、対象物１７は、表示画面例２０で示すよ
うに、同じ方向に移動する。ここで、移動を終了すると
選択指標２５の表示は消える。

【００３２】奥行き方向の移動の場合、選択指標は、表
示画面例２１で示すようになり、奥行き方向に移動でき
ることを示す。この奥行き方向移動可能を示す選択指標
２７は、選択確定後、２次元入力装置１５の左ボタンを
押す等の奥行き方向移動要求が確定したときに表示され
る。矢印２８で示す方向に２次元入力装置１５を動かす
と表示画面２２で示すように対象物が後方へ移動する。

【００３３】回転移動の場合、表示画面例２３で示すよ
うな回転操作方向を示す選択指標２９が表示される。２
次元入力装置を矢印３０の様に動かすと対象物は左回転
をして表示画面例２４の様になる。

【００３４】このように、移動可能状態に入ったときに
その操作可能な方向や方法を明示することにより、間違
って回転させてしまったとか、間違って奥行き方向に移
動してしまったという操作ミスを防ぐことができる。

【００３５】次に図２を用いて上記動作を実現するため
の構成について説明する。図２において、１００は２次
元入力装置、２０１は装置データ入力手段、２０２はデ
ータ変換手段、２０３はコマンド実行手段、２０４は選
択判別手段、２０５は選択表示制御手段、２０６は移動
位置計算手段、２０７は移動指標識別手段、２０８は選
択指標形状記憶手段、２０９は選択図形記録手段、２１
０は３次元図形位置・方向記録手段、２１１は視野空間
記録手段、２１２はカーソル位置記録手段、２１３は移
動指標形状記憶手段、２１４は選択指標描画手段、２１
５は３次元図形描画手段、２１６はカーソル描画手段、
２１７は移動指標描画手段、２１８は表示制御手段、３
００は２次元表示手段である。上記構成が図１３に示し
た従来例の構成と異なるのは、３面図描画手段１３０９
がなく、選択表示制御手段２０５、選択指標記録手段２
０８、選択指標描画手段２１４、移動指標識別手段２０
７、移動指標形状記録手段２１３および移動指標描画手
段２１７が追加されたことである。

【００３６】次に上記構成における動作について説明す
る。２次元入力装置１００が移動されたりボタンが押さ
れると、装置データ入力手段２０１がこれらの信号を受
け取り、ＸＹ方向の移動量データや各ボタンのＯＮ／Ｏ
ＦＦ状態を示す２値データに変換して、データ変換手段
２０２に渡す。データ変換手段２０２では、ＸＹ移動量
データとボタン押下状態データをコマンド実行手段２０
３に送るとともに、ＸＹ移動量データを現状の画面スク
リーン上の２次元カーソルの位置データに加算して新た
なカーソル位置を計算し、カーソル位置記録手段２１２
に保存する。カーソル位置記録手段２１２のデータが更
新されると、カーソル描画手段２１６が起動され、ここ
に記録されているカーソル形状とその位置データを基に
表示制御手段２１８に新規位置に移動したカーソルを描
画する。

【００３７】コマンド実行手段２０３では、ボタンの押
下状態データと現状の操作状態から判断して、指示、選
択、移動等の要求を判断して各処理手段に起動をかけ
る。この指示要求により選択判別手段２０４が起動され
ると、ここでは、カーソル位置記録手段２１２から現行
の２次元カーソルの画面スクリーン座標データ（Ｘ，
Ｙ）を読み込み、これを３次元空間中に位置する点座標
（ｘ，ｙ，ｚ）に変換し、この点と視点を結ぶ直線デー
タを計算する。次に、この直線と交差する対象物を計算
するために、３次元図形位置・方向記録手段２１０から
各対象物の位置・方向データを読み込む。もし、交差す
る対象物が見つかると、選択図形記録手段２０９にその
対象物のＩＤとその数を記録する。複数個の対象物がみ
つかると、選択表示制御手段２０５を起動する。選択表
示制御手段２０５では、選択された対象物の視点からの
位置順位と表示順を計算し、これらデータとその時のカ
ーソル位置データ、並びに複数対象物選択モードを示す
フラグを選択図形記録手段２０９に記録する。

【００３８】選択図形記録手段２０９のデータが更新さ
れると、選択指標描画手段２１４と３次元図形描画手段
２１５が起動される。選択指標描画手段２１４では、複
数対象物選択モードのフラグを選択図形記録手段２０９
から確認すると、同じく選択図形記録手段２０９から指
示時のカーソル位置データを読み込み、この位置に選択
指標を表示するために、選択指標形状記録手段２０８か
ら読み込んだ選択指標形状データを表示制御手段２１８
に描画する。３次元図形描画手段２１５では、選択図形
記録手段２０９から読み込んだ指示対象物のＩＤ、表示
順位データを基に、全３次元対象物を２次元表示装置３
００に表示するために表示制御手段２１８に描画する。

【００３９】選択指標表示時に２次元入力装置１００が
動かされると、選択表示制御手段２０５は、選択図形記
録手段２０９に記録してあった選択時のカーソル位置と
現在のカーソル位置との差分からそのベクトル方向を求
め、現状最前面に表示されている選択候補対象物の手前
もしくは背面の対象物を最前面に表示するために選択図
形記録手段２０９の表示順位を更新する。これにより、
２次元入力装置１００の動きに連動して、順次、指示さ
れている各対象物が画面上で最前面に出たり、消えたり
する。

【００４０】希望の対象物が、最前面に表示された時に
２次元入力装置１００等から選択要求を出すと、選択表
示制御手段２０５は、複数対象物選択モードのフラグを
クリアーし、選択された対象物のＩＤを選択図形記録手
段２０９に記録する。これと同時に、移動モードに入っ
たことを移動指標識別手段２０７に通知する。移動指標
識別手段２０７では、現状の操作モード（ＸＹ平行移
動、奥行き方向平行移動、回転移動）を調べ、適切な移
動指標形状ＩＤを移動指標描画手段２１７に知らせる。
移動指標描画手段２１７では、このＩＤを基に移動指標
形状記録手段２１３から読み込んだ移動指標形状データ
と選択図形記録手段２０９から読み込んだ指示時のカー
ソル位置データとを基に、表示制御手段２１８に移動指
標形状を描画する。

【００４１】この後、２次元入力装置１００が動かされ
ると、コマンド実行手段２０３は、移動指標識別手段２
０７に移動指標の消去を要求し、移動位置計算手段２０
６を起動する。移動位置計算手段２０６では、現状の操
作モードに合わせコマンド実行手段２０３から送られて
きたＸＹ距離データを移動対象物の位置データに加算し
て新しい３次元空間中での位置データを求め、３次元図
形位置・方向記録手段２１０を更新する。これにより、
２次元入力装置１００の動きに合わせて、選択対象物を
３次元空間中で移動する。例えば、ＸＹ平行移動モード
から奥行き方向平行移動モードに変更されると、再び移
動指標を対象物と２次元カーソルの指示位置に表示する
ために、移動指標識別手段２０７は、奥行き方向操作モ
ードの移動指標ＩＤを移動指標描画手段２１７に送る。
移動指標描画手段２１７では、上記と同じ方法で移動指
標形状記録手段２１３から奥行き方向の移動指標形状デ
ータを読み込み、表示制御手段２１８に描画する。

【００４２】以上のように、本実施例では、従来の構成
に選択表示制御手段２０５、移動指標識別手段２０７、
選択指標形状記録手段２０８、移動指標形状記録手段２
１３、選択指標描画手段２１４並びに移動指標描画手段
２１７を追加したので、操作者は、重なり合ったり、対
象物の内部や背後で見えない複数の指示対象物から任意
の一つを視認しながら迅速に選択できるようになり、操
作ミスを犯すことなく選択対象物を希望の空間位置へ移
動できるようになる。

【００４３】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。第２の実施例と第１の実施例の相違
は、奥行き方向に重なった全ての選択候補対象物を指示
確定時に全て半透明で見えるようにし、奥行きの深さに
従って徐々に薄く表示するところである。

【００４４】一連の指示から選択確定までの操作の流れ
を図３の表示画面例３０１、３０２、３０６、３０８で
示す。表示画面例３０１は対象物を指示した時を示し、
表示画面例３０２は指示確定し、選択指標３０３の表示
と全ての指示対象物が奥行き方向順に薄く半透明で表示
されたところを示している。２次元入力装置３０４を矢
印３０５方向に動かすと、奥行き方向に深い位置にある
対象物が順にハイライト表示されていく。表示画面例３
０６に示すように、希望の対象物３０７がハイライト表
示されたときに選択要求を出すと、表示画面例３０８に
示すように選択対象物３０７の選択が成功し、操作モー
ドに入ったことを示す移動指標３０９が表示される。こ
の後の移動方法は、第１の実施例と同じである。

【００４５】次に、図４を用いて第２の実施例の構成に
ついて説明する。第２の実施例は、図２に示した第１の
実施例の構成にＺ方向表示属性制御手段４０１が追加さ
れたものである。そこで、このＺ方向表示属性制御手段
４０１が関わる指示が確定してから移動に入るまでの処
理の流れについてのみ説明することにする。

【００４６】指示が確定し、選択指示描画手段２１４に
より選択指標が表示されると、次に第１の実施例でも述
べたように３次元図形描画手段２１５が起動される。３
次元図形描画手段２１５は、３次元空間に定義されてい
る各対象物を描画する前に、Ｚ方向表示属性制御手段４
０１を今から描画する対象物のＩＤをもって起動する。
Ｚ方向表示属性制御手段４０１は、選択図形記録手段２
０９から指示対象物ＩＤを読み込み、さらにこれを基
に、３次元図形位置・方向記録手段２１０から各指示対
象物の深さ方向の位置データを読み込み、深さの度合に
したがって対象物の半透明度数（アルファブレンド値）
を計算し、３次元図形描画手段２１５に戻す。もし、３
次元図形描画手段２１５から渡されたＩＤに該当する指
示対象物がない場合は、表示属性はヌル値が戻される。
最後に３次元図形描画手段２１５は、Ｚ方向表示属性制
御手段４０１から戻されたこの半透明度数値に従って、
対象物を描画する。

【００４７】選択指標方向に２次元入力装置１００を動
かす毎に、奥行き方向の指示対象物が順次ハイライト表
示する処理は、第１の実施例の指示対象物を順次最前面
に表示する場合と同様である。また、選択確定後の移動
操作に関する処理は、第１の実施例と全く同じである。

【００４８】以上のように、本実施例は、第１の実施例
にＺ方向表示属性制御手段４０１を追加することによ
り、選択対象物とその周辺の対象物との奥行き方向をも
含めた位置関係が視覚的に把握できるようになり、選択
操作および移動操作がより正確に行なえるようになる。

【００４９】（実施例３）次に、本発明の第３の実施例
について説明する。第３の実施例は、選択対象物を指定
した基準平面の方向ベクトルに従って動かすところに特
徴がある。つまり、２次元入力装置のＸＹの動きは、指
定した基準平面に平行した動きにマッピングされる。こ
れにより、図５の表示画面例５０２の平面５０９のよう
に画面上水平な床のように見える面では、２次元入力装
置５１１を上下すると選択対象物は奥行き方向を前後に
動くようになり、また平面５１０のように画面上垂直な
壁のように見える面で、２次元入力装置５１１を上下す
ると選択対象物も上下に動くようになる。このようにし
て、画面上の見ための面の方向と２次元入力装置の操作
方向を合わせることが可能となり、２次元入力装置で３
次元的な直接操作が行なえるようになる。

【００５０】以上の一連の操作の流れを表示画面例５０
１、５０２、５０３を用いて説明する。まず、表示画面
例５０１に示すように２次元カーソル５０４を動かして
基準となる平面を指定する。基準平面の指定が成功する
とその面の中心位置に基準平面指標５０５が表示され
る。次に、表示画面例５０２に示すように対象物５０６
を選択すると基準平面指標は消え, 代わりに操作指標５
０７が現れる。この指標は、２次元入力装置５１１の上
下の動きが選択対象物５０６を３次元空間中で奥行き方
向に前後に動かし、２次元入力装置５１１の左右の動き
が選択対象物５０６を水平に動かすことを明示してい
る。そこで、図５０２の矢印５０８のように２次元入力
装置５１１を斜め手前に動かすと、表示画面例５０３に
示すように選択対象物５０６は、斜め前方に移動するこ
とになる。

【００５１】次に、本実施例の構成を図６を用いて説明
する。これは、図２に示した第１の実施例の構成に、移
動基準平面制御手段６０１と移動基準面記録手段６０２
と基準平面指標表示手段６０３を追加し、第１の実施例
の構成の中の移動指標識別手段２０７と移動指標形状記
録手段２１３とを結んだものである。そこで、ここでは
基準平面を指定して選択対象物をこの平面方向に従って
移動させるという操作についてのみ説明する。

【００５２】コマンド実行手段２０３から基準平面指示
命令が出ると、移動基準面制御手段６０１は、選択判別
手段２０４を起動してどの平面が指定されたかを調べ
る。基準平面の指定が成功した場合、選択図形記録手段
２０９からの基準平面ＩＤを基に、３次元図形位置・方
向記録手段２１０から基準平面の位置・方向データを読
み出し、基準平面の中点座標（ｃｘ，ｃｙ，ｃｚ）を計
算する。この座標値および基準平面ＩＤは、移動基準面
記録手段６０２に書き込まれる。次に、基準平面表示手
段６０３を起動して、表示制御手段２１８に基準平面指
標を描画する。この時、基準平面指標形状データは、移
動基準面記録手段６０２から読み込まれる。以上の処理
により、基準平面が指定され、その平面上に基準平面指
標が描画される。

【００５３】また、基準平面の奥行き方向のベクトル
が、表示画面上、水平／垂直どちらの方向に向いている
かを３次元図形位置・方向記録手段２１０からの基準平
面の方向データと視野空間記録手段２１１からの投影変
換マトリックスから計算し、その結果を移動基準面記録
手段６０２に記録しておく。

【００５４】第１の実施例と同じ処理で対象物が選択さ
れると、移動基準面制御手段６０１は、基準平面指標描
画手段６０３に指標表示を中止する指示を送る。次に、
基準平面指標と同じ位置に移動指標を表示するため、移
動基準面記録手段６０２から基準平面の中点座標と基準
平面の表示画面上での方向データを読み込んで移動指標
識別手段２０７に送る。移動指標識別手段２０７では、
基準平面の表示画面上での方向データから３次元空間に
おける基準平面が画面上で水平／垂直どちらに向いてい
るかを判断し、奥行き方向の移動操作を明示した移動指
標形状にするか、水平垂直方向の移動操作を明示した移
動指標形状にするかを決定した上で、中点座標値を基に
適切な移動指標の形状位置データを更新する。最後に、
移動指標描画手段２１７を起動することによって、基準
平面指標が存在していた位置に適切な移動指標を描画す
る。

【００５５】次に、移動基準面制御手段６０１に２次元
入力装置１００からの移動量データが入ってくると、こ
のデータと移動位置基準面記録手段６０２からの表示画
面上での基準面の方向データを移動位置計算手段２０６
へ送る。移動位置計算手段２０６では、基準平面の表示
画面上での方向ベクトルが０（０は、３次元空間中、奥
行き方向に対して垂直な平面であることを示す）でなく
水平方向に向いているなら、２次元入力装置１００のＸ
方向の移動量を選択対象物のＺ座標値に加算し、２次元
入力装置のＹ方向の移動量を選択対象物のＹ座標値に加
算する。また、基準平面の表示画面上での方向ベクトル
が０でなく垂直方向に向いているなら、２次元入力装置
１００のＹ方向の移動量を選択対象物のＺ座標値に加算
し、２次元入力装置１００のＸ方向の移動量を選択対象
物のＸ座標値に換算する。基準平面の表示画面上での方
向ベクトルが０の場合、２次元入力装置１００のＸ，Ｙ
の移動量データは、それぞれ選択対象物のＸ，Ｙ座標値
に加算される。この結果は、３次元図形位置・方向記録
手段２１０に書き込れ、３次元図形描画手段２１０の起
動により、２次元入力装置１００により移動された新た
な位置に選択対象物が表示される。

【００５６】以上のように、本実施例では、第１の実施
例の構成に、移動基準平面制御手段６０１と移動基準平
面記録手段６０２と基準平面指標表示手段６０３を追加
し、第１の実施例の構成の中の移動指標識別手段２０７
と移動指標形状記録手段２１３とを結ぶことにより、移
動のための基準となる平面を設定し、その面に沿って選
択対象物を移動できるようになるため、奥行き方向を向
いている基準平面でもボタンによる操作モードの切り替
えなしに、２次元入力装置のＸＹの移動だけで操作でき
るようになり、操作ミスの回避と面を基準とした簡便で
正確な移動操作が可能となる。

【００５７】（実施例４）次に、本発明の第４の実施例
について図７を参照して説明する。画面表事例７０１、
７０２、７０３、７０４は、選択対象物を平面上の特定
の直線方向に制約して移動し、平面の稜線との干渉によ
って平面上で正確に整頓する操作方法を示している。

【００５８】表示画面例７０１は、平面７０５を移動基
準平面に指定し、この平面上に位置している対象物７０
６を２次元カーソル７０７で指示し選択したところを示
している。この後、選択対象物７０６は、移動モードに
入り、表示画面例７０２に示すように、移動指標７０８
が表示される。この移動指標７０８は、上記第３の実施
例で説明したように、選択対象物７０６を２次元入力装
置７０９を水平方向に動かすことにより、平面７０５上
を水平に動かし、２次元入力装置７０９を上下に動かす
ことにより、選択対象物７０６を平面７０５上で前後で
きることを明示したものである。

【００５９】移動指標７０８の画面に向かって右方向の
矢印先端を２次元カーソル７０７で指示して動かすこと
により、たとえ７１０で示すように斜め上方に２次元入
力装置７０９を動かしたとしても、まっすぐに右方向に
移動する。この様子を表示画面例７０３に示す。

【００６０】さらに、右方向へ選択対象物を移動させる
と、表示画面例７０４に示すように選択対象物７０６の
頂点７１１が平面７０５のエッジ７１２に干渉し、平面
７０５に垂直で選択対象物の頂点７１１を通る垂直線を
中心として回転を始める。この状態で、さらに２次元入
力装置７０９を右に動かすと、選択対象物７０６の任意
のエッジと平面７０５のエッジ７１２とが干渉して止ま
る。これ以上、選択対象物を右方向へは動かすことはで
きない。

【００６１】このような操作方法を取ることによって、
選択対象物を容易かつ迅速に任意平面の隅に配置した
り、特定の直線上に選択対象物を整列させることが可能
となる。

【００６２】次に、図８を用いて第４の実施例の構成に
ついて述べる。これは、第３の実施例の構成に制約条件
移動計算手段８０１と干渉チェック手段８０２を追加し
たものである。この追加された手段の処理内容を、移動
基準平面が指定され対象物を選択した後の移動操作を例
に述べる。

【００６３】まず、移動指標の方向を示している矢印の
任意の一端を２次元カーソルで指示する操作を処理する
必要がある。これは、指示要求がコマンド実行手段２０
３から移動基準面制御手段６０１に入ると、移動基準面
制御手段６０１は、選択判別手段２０４を起動する。選
択判別手段２０４は、移動指標形状記録手段２１３とカ
ーソル位置記録手段２１２からのデータを基に、２次元
カーソルが、移動指標のどの端を指示しているかをチェ
ックし、その方向ベクトルを計算して移動基準面記録手
段６０２に記録する。

【００６４】次に、操作者が、指示した方向に選択対象
物を動かすために２次元入力装置１００を動かすと、移
動基準面制御手段６０１は、コマンド実行手段２０３か
ら渡された２次元入力装置１００の移動量データを制約
条件移動計算手段８０１に引き渡してこれを起動する。
制約条件移動計算手段８０１では、移動基準面記録手段
６０２に記録されている制約移動方向を示す方向ベクト
ルデータを読み込み、２次元入力装置１００の移動量デ
ータ（ΔＸ，ΔＹ）の一方の値を削除するとともに、こ
れを移動基準面制御手段６０１に戻され、このデータが
移動位置計算手段２０６に渡される。これにより、指示
された一方向へ制約して選択対象物を移動できるように
なる。

【００６５】移動位置計算手段２０６では、新たな選択
対象物の位置を計算し、このデータを干渉チェック手段
８０２に引き渡す。干渉チェック手段８０２では、移動
基準平面のエッジとの干渉がないかどうかをチェックす
るために、移動基準面記録手段６０２からの移動基準平
面ＩＤを基に、３次元図形位置・方向記録手段２１０か
ら基準平面の３次元位置・方向データを読み込む。も
し、干渉している場合、選択対象物が基準平面を超えな
いように移動位置を調整する。選択対象物が移動基準平
面を超えていた場合、さらに選択対象物のどのエッジも
しくはどの頂点が移動基準平面のエッジと干渉するかを
調べ、回転移動の必要に応じてその処理を行なう。回転
移動は、選択対象物の頂点が移動基準平面と接触してい
る場合に発生する。干渉チェック手段８０２は、以上の
ような干渉チェック処理を終えると、その結果を移動位
置計算手段２０６に戻し、処理を終了する。

【００６６】移動位置計算手段２０６では、干渉チェッ
ク手段８０２から戻された選択対象物の新たな移動位置
データを３次元図形位置・方向記録手段２１０に書き込
む。この処理により、選択対象物を一方向に制約して移
動させ、移動基準平面と選択対象物が干渉すると、必要
に応じて選択対象物を回転移動させ、移動基準平面のエ
ッジに選択対象物を正確に配置可能となる。

【００６７】以上のように、本実施例では、第３の実施
例に制約条件移動手段８０１と干渉チェック手段８０２
を追加することにより、移動指標で示す方向の任意一方
向に制約して選択対象物を平行移動したり、移動基準平
面との干渉エッジで回転移動することが可能となり、移
動基準平面のエッジを利用して選択対象物を正確かつ迅
速に整頓できるようになる。

【００６８】（実施例５）次に、本発明の第５の実施例
について図９を参照して説明する。第５の実施例は、選
択対象物の回転操作の従来の問題点を解決するもので、
２次元入力装置を用いても、３次元対象物を迅速かつ簡
単に回転できるようにするものである。

【００６９】表示画面例９０１の対象物９０４を本実施
例の操作で回転したようすを表示画面例９０２で示し、
従来の操作で回転した様子を表示画面例９０３で示す。

【００７０】本実施例では、２次元カーソル９０５で対
象物９０４を指示した時の２次元入力装置９０６の位置
を原点とするＸＹ軸を操作卓上に想定する。次に２次元
入力装置９０６を動かしたときの位置と想定したＸＹ軸
の原点とを結ぶ直線とＸ軸正方向の直線がなす角が、対
象物の回転角となる。２次元入力装置９０６をこの方法
でΘ角回転した状態が表示画面例９０２である。

【００７１】従来の回転操作では、表示画面例９０１の
２次元カーソル９０５で対象物９０４を指示してからの
正負方向の移動量が回転角に換算される。このため、表
示画面例９０２に示すように、２次元入力装置９０６を
本実施例と同じ位置に動かした時の移動量をｄ、距離か
ら回転角への変換率をαとするとｄ×α度回転すること
になり、αが小さい場合は、表示画面例９０３のように
僅かしか回転しないことになる。また、回転方向もこの
例と本実施例では逆になる。

【００７２】次に、図１０を用いて本実施例の構成を説
明する。本実施例の構成は、図２に示した第１の実施例
の構成に回転角計算手段１００１を追加したものであ
る。

【００７３】対象物が選択され、コマンド実行手段２０
３から回転操作の要求が移動位置計算手段２０６に入る
と、移動位置計算手段２０６は、回転角計算手段１００
１を起動する。回転角計算手段１００１では、対象物が
選択された時の２次元カーソル位置データを選択図形記
録手段２０９から読み込み、また現在のカーソル位置デ
ータをカーソル位置記録手段２１２から読み込む。対象
物選択時のカーソル位置と現行カーソル位置とを結ぶ直
線を求め、この直線と対象物選択時のカーソル位置を原
点とするＸＹ軸の正のＸ軸とのなす角を計算する。この
角度を回転角として選択対象物の回転移動計算を行な
い、この結果を移動位置計算手段２０６に戻す。移動位
置計算手段２０６は、この選択対象物の新たな回転移動
位置データを３次元図形位置・方向記録手段２１０に書
き込む。

【００７４】以上のように、本実施例では第１の実施例
の構成に回転角計算手段１００１を追加することによ
り、対象物を選択時の２次元入力装置の位置を原点とす
るＸＹ軸と次に２次元入力装置が動いた方向とのなす角
で選択対象物を回転移動できるようになり、直観的で素
早い回転操作が可能となる。

【００７５】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の発明で
は、従来の３次元図形操作の構成に選択表示制御手段、
移動指標識別手段、選択指標形状記録手段、移動指標形
状記録手段、選択指標描画手段並びに移動指標描画手段
を設けることにより、操作者は、重なり合ったり、対象
物の内部や背後で見えない複数の指示対象物から任意の
一つを視認しながら迅速に選択できるようになり、操作
ミスを犯すことなく選択対象物を希望の空間位置へ移動
できるようになる。

【００７６】第２の発明では、第１の発明の構成にＺ方
向表示属性制御手段を追加することにより、選択対象物
とその周辺の対象物との奥行き方向をも含めた位置関係
が視覚的に把握できるようになり、選択操作および移動
操作がより正確に行なえるようになる。

【００７７】第３の発明では、第１の発明の構成に移動
基準平面制御手段と移動基準平面記録手段と基準平面指
標表示手段を追加することにより、移動のための基準と
なる平面を設定し、その面に沿って選択対象物を移動で
きるようになるため、奥行き方向を向いている基準平面
でもボタンによる操作モードの切り替えなしに、２次元
入力装置のＸＹの移動だけで操作できるようになり、操
作ミスの回避と面を基準とした簡便で正確な移動操作が
可能となる。

【００７８】第４の発明では、第３の発明に制約条件移
動手段と干渉チェック手段を追加することにより、移動
指標で示す方向の任意一方向に制約して選択対象物を平
行移動したり、移動基準平面との干渉エッジで回転移動
することが可能となり、移動基準平面のエッジを利用し
て選択対象物を正確かつ迅速に整頓できるようになる。

【００７９】第５の発明では、第１の発明の構成に回転
角計算手段を追加することにより、対象物を選択時の２
次元入力装置の位置を原点とするＸＹ軸と次に２次元入
力装置が動いた方向とのなす角で選択対象物を回転移動
できるようになり、直観的で素早い回転操作が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における選択、平行移
動、奥行き方向移動、回転移動の操作の流れを示す表示
画面図

【図２】本発明の第１の実施例における３次元図形操作
装置の構成を示すブロック図

【図３】本発明の第２の実施例における選択操作の流れ
を示す表示画面図

【図４】本発明の第２の実施例における３次元図形操作
装置の構成を示すブロック図

【図５】本発明の第３の実施例における選択操作の流れ
を示す表示画面図

【図６】本発明の第３の実施例における３次元図形操作
装置の構成を示すブロック図

【図７】本発明の第４の実施例における選択操作の流れ
を示す表示画面図

【図８】本発明の第４の実施例における３次元図形操作
装置の構成を示すブロック図

【図９】本発明の第５の実施例における選択操作の流れ
を示す表示画面図

【図１０】本発明の第５の実施例における３次元図形操
作装置の構成を示すブロック図

【図１１】従来例における選択までの操作の流れを示す
表示画面図

【図１２】従来例における選択後の移動操作を示す表示
画面図

【図１３】従来例における３次元図形操作装置の構成を
示すブロック図

【符号の説明】

１００ ２次元入力装置 ２０１ 装置データ入力手段 ２０２ データ変換入力手段 ２０３ コマンド実行手段 ２０４ 選択判別手段 ２０５ 選択表示制御手段 ２０６ 移動位置計算手段 ２０８ 選択指標形状手段 ２０９ 選択図形記録手段 ２１０ ３次元図形位置・方向記録手段 ２１１ 視野空間記録手段手段 ２１２ カーソル位置記録手段 ２１３ 移動指標形状記録手段 ２１４ 選択指標描画手段 ２１５ ３次元図形描画手段 ２１６ カーソル描画手段 ２１７ 移動指標描画手段 ２１８ 表示制御手段 ３００ ２次元表示装置 ４０１ Ｚ方向表示属性制御手段 ６０１ 移動基準面制御手段 ６０２ 移動基準面記録御手段 ６０３ 基準平面指標描画手段 ８０１ 制約条件移動計算手段 ８０２ 干渉チェック手段 １００１ 回転角計算手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元入力装置とそれに連動して２次元
   表示装置の画面スクリーン上をＸＹ方向に動く２次元カ
   ーソルを用いて３次元の対象物を指示、選択、移動する
   コンピュータシステムにおいて、２次元カーソルで奥行
   き方向に重なりあう複数個の３次元対象物が同時に指示
   された時に、同時指示された全ての対象物ＩＤとその数
   を記録する選択図形記録手段と、前記選択図形記録手段
   のデータを基に、前記同時指示された各対象物の視点か
   らの距離の長さに対応した位置順位とその表示順番を計
   算し、これらのデータと複数物体が指示された時の２次
   元カーソルの位置データを前記選択図形記録手段に登録
   するとともに、指示確定後に２次元カーソルの移動量に
   追従して、同時指示された複数の対象物を順次１つずつ
   最前面に表示するための処理を行なう選択表示制御手段
   と、奥行き方向に重なりあう複数個の対象物が同時指示
   されたときに表示される選択指標の形状と位置を記録す
   る選択指標形状記録手段と、対象物の選択が確定して移
   動操作に入るときに表示する移動操作方向を示した適切
   な移動指標を調べて、移動指標描画手段に通達するとと
   もに、移動指標の表示のＯＮ／ＯＦＦを制御する移動指
   標識別手段と、種々の移動指標の形状と位置を記録する
   移動指標形状記録手段と、選択指標および移動指標を２
   次元表示装置に表示するために、３次元対象物およびカ
   ーソルを描画する表示制御手段に前記選択指標および移
   動指標の形状ビットイメージを書き込む選択指標描画手
   段および移動指標描画手段とを備えた３次元図形操作装
   置。
2. 【請求項２】 複数個の対象物が２次元カーソルで同時
   指示されたときに、それらの奥行き方向の深さにしたが
   って、各指示対象物の半透明度数を計算し、全ての指示
   対象物を奥行き感を持って表示するＺ方向表示属性制御
   手段を備えた請求項１記載の３次元図形操作装置。
3. 【請求項３】 選択対象物を指定された任意の基準平面
   に平行な無限平面上に制約しての移動および基準平面が
   指定されたときに基準平面であることを明示する指標の
   表示および移動操作に入ったときに基準平面指標を消し
   て移動指標を表示する処理を行なう移動基準平面制御手
   段と、基準平面指標の形状や指示された基準平面のＩＤ
   基準平面の方向データ等を記録する移動基準面記録手段
   と、基準平面指標を移動基準面記録手段から読み込んで
   表示する基準平面指標描画手段とを備えた請求項１記載
   の３次元図形操作装置。
4. 【請求項４】 移動指標の示す方向矢印を２次元カーソ
   ルで指示しながら動かすことにより、その矢印方向へま
   っすぐ選択対象物を移動するための位置計算を行なう制
   約条件移動手段と、選択対象物と基準平面のエッジとの
   干渉チェックやその干渉による回転移動計算を行なう干
   渉チェック手段とを備えた請求項３記載の３次元図形操
   作装置。
5. 【請求項５】 対象物が選択された時の２次元カーソル
   位置と現行カーソル位置を結ぶ直線を求め、その直線と
   対象物選択時のカーソル位置とを原点とするＸＹ軸のＸ
   軸正方向の半直線のなす角を求め、この角度を回転角と
   して選択対象物の回転移動計算を行なう回転角移動計算
   手段を備えた請求項１記載の３次元図形操作装置。