JPH11120384A - 入力装置 - Google Patents
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- JPH11120384A JPH11120384A JP28502897A JP28502897A JPH11120384A JP H11120384 A JPH11120384 A JP H11120384A JP 28502897 A JP28502897 A JP 28502897A JP 28502897 A JP28502897 A JP 28502897A JP H11120384 A JPH11120384 A JP H11120384A
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- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
- G06F3/0481—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
- G06F3/04815—Interaction with a metaphor-based environment or interaction object displayed as three-dimensional, e.g. changing the user viewpoint with respect to the environment or object
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
- G06T19/20—Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
- G06T2219/20—Indexing scheme for editing of 3D models
- G06T2219/2016—Rotation, translation, scaling
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 3次元空間内に存在する操作対象物体に対す
る操作指示を、2次元平面に構成される操作画面上か
ら、簡単に効率よく操作入力する。 【解決手段】 操作入力手段1からの操作量1Aに基づ
いて、その操作入力に対応する3次元座標変換のための
変換行列2Aを変換行列発生手段2で求め、平面カーソ
ル射影手段4により、この変換行列2Aに基づいて平面
カーソル発生手段3からの平面カーソル形状3Aを3次
元座標変換して平面カーソル図形4Aに変形する。また
2次元画像変形手段6により、変換行列2Aに基づいて
2次元画像入力手段5からの環境映像5Aを3次元座標
変換して内部図形6Aに変形し、画面合成手段7によ
り、これらを合成して操作画面表示手段8の操作画面8
Aに表示する。
る操作指示を、2次元平面に構成される操作画面上か
ら、簡単に効率よく操作入力する。 【解決手段】 操作入力手段1からの操作量1Aに基づ
いて、その操作入力に対応する3次元座標変換のための
変換行列2Aを変換行列発生手段2で求め、平面カーソ
ル射影手段4により、この変換行列2Aに基づいて平面
カーソル発生手段3からの平面カーソル形状3Aを3次
元座標変換して平面カーソル図形4Aに変形する。また
2次元画像変形手段6により、変換行列2Aに基づいて
2次元画像入力手段5からの環境映像5Aを3次元座標
変換して内部図形6Aに変形し、画面合成手段7によ
り、これらを合成して操作画面表示手段8の操作画面8
Aに表示する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力装置に関し、
特に3次元空間内にある操作対象物体に対する移動ある
いは回転などの操作指示を、2次元平面に表示されてい
る操作画面上から入力する入力装置に関するものであ
る。
特に3次元空間内にある操作対象物体に対する移動ある
いは回転などの操作指示を、2次元平面に表示されてい
る操作画面上から入力する入力装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ロボットなど3次元空間で動作する装置
は、3次元空間内でX,Y,Z、3軸方向の平行移動
と、X,Y,Z、各軸回りの回転、の合計6自由度の動
作指令を必要とする。従来、このように3次元空間内に
あるロボットなどの操作対象物体に対する移動や回転動
作の操作指示を、2次元平面に表示されている操作画面
上から入力する入力装置として、3次元CADの入力装
置では、各軸ごとに回転つまみを設け、合計6つのつま
みで操作量を入力するものとなっていた。
は、3次元空間内でX,Y,Z、3軸方向の平行移動
と、X,Y,Z、各軸回りの回転、の合計6自由度の動
作指令を必要とする。従来、このように3次元空間内に
あるロボットなどの操作対象物体に対する移動や回転動
作の操作指示を、2次元平面に表示されている操作画面
上から入力する入力装置として、3次元CADの入力装
置では、各軸ごとに回転つまみを設け、合計6つのつま
みで操作量を入力するものとなっていた。
【0003】また、通信ネットワークを通したロボット
遠隔操作を用いた入力装置として、平行移動と回転移動
とを分別し、それぞれに操作ボタンを入力画面上に表示
し、マウスなどにより移動操作するものもあった。ま
た、3次元CADシステムで用いられる入力装置とし
て、ボタンによりX,Y,Z軸からいずれか複数を選択
し、または予め設定される移動量の比を指定することに
より、2次元平面上を動くカーソルの移動方向を3次元
座標軸で表される方向に対応させるものが提案されてい
る(例えば、特開平8−123841号公報など参
照)。
遠隔操作を用いた入力装置として、平行移動と回転移動
とを分別し、それぞれに操作ボタンを入力画面上に表示
し、マウスなどにより移動操作するものもあった。ま
た、3次元CADシステムで用いられる入力装置とし
て、ボタンによりX,Y,Z軸からいずれか複数を選択
し、または予め設定される移動量の比を指定することに
より、2次元平面上を動くカーソルの移動方向を3次元
座標軸で表される方向に対応させるものが提案されてい
る(例えば、特開平8−123841号公報など参
照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の入力装置では、第1の入力装置によれば、片
手で操作する場合には、一度に複数の軸方向への移動を
組み合わせる複雑な移動の操作は困難であった。また、
第2の入力装置によれば、図15に示すように、表示装
置50上に操作ボタン51と操作画面52が表示されて
おり、構成は簡便であるが移動対象の動きの指定が間接
的であり、特に通信上の制約から操作結果として得られ
る画像の変化に時間的遅れがある場合、必要な入力値に
対し過大な移動量を指定してしまうという課題があっ
た。
うな従来の入力装置では、第1の入力装置によれば、片
手で操作する場合には、一度に複数の軸方向への移動を
組み合わせる複雑な移動の操作は困難であった。また、
第2の入力装置によれば、図15に示すように、表示装
置50上に操作ボタン51と操作画面52が表示されて
おり、構成は簡便であるが移動対象の動きの指定が間接
的であり、特に通信上の制約から操作結果として得られ
る画像の変化に時間的遅れがある場合、必要な入力値に
対し過大な移動量を指定してしまうという課題があっ
た。
【0005】また、第3の入力装置によれば、任意の方
向に対して2つの軸を選択し、その2次元平面上を動く
カーソルの2軸方向を、ボタン選択により3次元の移動
方向X,Y,Zのうちのいずれかに対応させることがで
きるが、操作時に任意の方向を自由に設定し直すことが
困難であるとともに、3次元座標軸のうち選択している
2つの軸方向とカーソルの2つの入力軸との対応を利用
者が直感的に認識することは困難であるという課題があ
った。本発明はこのような課題を解決するためのもので
あり、3次元空間内にある操作対象物体に対する操作指
示を、2次元平面に表示されている操作画面上から、簡
単に効率よく操作入力できる入力装置を提供することを
目的としている。
向に対して2つの軸を選択し、その2次元平面上を動く
カーソルの2軸方向を、ボタン選択により3次元の移動
方向X,Y,Zのうちのいずれかに対応させることがで
きるが、操作時に任意の方向を自由に設定し直すことが
困難であるとともに、3次元座標軸のうち選択している
2つの軸方向とカーソルの2つの入力軸との対応を利用
者が直感的に認識することは困難であるという課題があ
った。本発明はこのような課題を解決するためのもので
あり、3次元空間内にある操作対象物体に対する操作指
示を、2次元平面に表示されている操作画面上から、簡
単に効率よく操作入力できる入力装置を提供することを
目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による入力装置は、所定操作入力に応
じて操作対象物体への操作指示を3次元空間における操
作量として出力する操作入力手段と、この操作量に基づ
いて操作指示に対応する3次元座標変換のための変換行
列を求める変換行列発生手段と、操作対象物体の位置お
よび姿勢を示す平面からなる平面カーソル形状を発生す
る平面カーソル発生手段と、変換行列を用いてこの平面
カーソル形状を3次元座標変換して操作後の操作対象物
体を示す平面カーソル図形に変形する平面カーソル射影
手段と、操作対象物体を含む環境を示す映像を入力し環
境映像として出力する2次元画像入力手段と、これら平
面カーソル図形と環境映像とを合成し合成映像として出
力する画面合成手段と、この合成映像を2次元平面に操
作画面として表示する操作画面表示手段とを備えるもの
である。したがって、操作入力された3次元空間におけ
る操作量に基づいて操作指示に対応する3次元座標変換
のための変換行列が求められ、この変換行列を用いて平
面カーソル形状が3次元座標変換されて操作後の操作対
象物体を示す平面カーソル図形に変形され、この平面カ
ーソル図形と操作対象物体を含む環境を示す環境映像が
合成されて2次元平面に操作画面として表示される。
るために、本発明による入力装置は、所定操作入力に応
じて操作対象物体への操作指示を3次元空間における操
作量として出力する操作入力手段と、この操作量に基づ
いて操作指示に対応する3次元座標変換のための変換行
列を求める変換行列発生手段と、操作対象物体の位置お
よび姿勢を示す平面からなる平面カーソル形状を発生す
る平面カーソル発生手段と、変換行列を用いてこの平面
カーソル形状を3次元座標変換して操作後の操作対象物
体を示す平面カーソル図形に変形する平面カーソル射影
手段と、操作対象物体を含む環境を示す映像を入力し環
境映像として出力する2次元画像入力手段と、これら平
面カーソル図形と環境映像とを合成し合成映像として出
力する画面合成手段と、この合成映像を2次元平面に操
作画面として表示する操作画面表示手段とを備えるもの
である。したがって、操作入力された3次元空間におけ
る操作量に基づいて操作指示に対応する3次元座標変換
のための変換行列が求められ、この変換行列を用いて平
面カーソル形状が3次元座標変換されて操作後の操作対
象物体を示す平面カーソル図形に変形され、この平面カ
ーソル図形と操作対象物体を含む環境を示す環境映像が
合成されて2次元平面に操作画面として表示される。
【0007】また、変換行列発生手段からの変換行列を
用いて2次元画像入力手段からの環境映像のうち平面カ
ーソル図形に対応する部分の切り取りおよび変形を行い
内部図形として出力する2次元画像変形手段を備え、画
面合成手段により、平面カーソル図形、環境映像および
内部図形を合成し合成映像として出力するようにしたも
のである。したがって、変換行列を用いて2次元画像入
力手段からの環境映像のうち平面カーソル図形に対応す
る部分の切り取りおよび変形を行うことによって内部図
形が生成され、平面カーソル図形、環境映像および内部
図形が合成されて2次元平面に操作画面として表示され
る。
用いて2次元画像入力手段からの環境映像のうち平面カ
ーソル図形に対応する部分の切り取りおよび変形を行い
内部図形として出力する2次元画像変形手段を備え、画
面合成手段により、平面カーソル図形、環境映像および
内部図形を合成し合成映像として出力するようにしたも
のである。したがって、変換行列を用いて2次元画像入
力手段からの環境映像のうち平面カーソル図形に対応す
る部分の切り取りおよび変形を行うことによって内部図
形が生成され、平面カーソル図形、環境映像および内部
図形が合成されて2次元平面に操作画面として表示され
る。
【0008】また、平面カーソル発生手段は、操作対象
物体の位置および姿勢を示す平面からなる平面カーソル
形状を発生するとともに、その平面カーソルの向きを示
す補助形状を発生し、平面カーソル射影手段は、変換行
列を用いて平面カーソル形状および補助形状を3次元座
標変換して操作後の操作対象物を示す平面カーソル図形
に変形するようにしたものである。したがって、操作対
象物体の位置および姿勢を示す平面からなる平面カーソ
ル形状と、平面カーソルの向きを示す補助形状とが、変
換行列を用いて3次元座標変換され、操作後の操作対象
物を示す平面カーソル図形に変形されて操作画面に表示
される。
物体の位置および姿勢を示す平面からなる平面カーソル
形状を発生するとともに、その平面カーソルの向きを示
す補助形状を発生し、平面カーソル射影手段は、変換行
列を用いて平面カーソル形状および補助形状を3次元座
標変換して操作後の操作対象物を示す平面カーソル図形
に変形するようにしたものである。したがって、操作対
象物体の位置および姿勢を示す平面からなる平面カーソ
ル形状と、平面カーソルの向きを示す補助形状とが、変
換行列を用いて3次元座標変換され、操作後の操作対象
物を示す平面カーソル図形に変形されて操作画面に表示
される。
【0009】また、操作入力手段は、所定操作入力に応
じて2次元座標での操作入力値を出力する2次元座標入
力手段と、複数の操作量変換動作からいずれかを選択指
示する動作選択スイッチと、この動作選択スイッチによ
り選択指示された操作量変換動作により、動作選択スイ
ッチが選択された時点での2次元座標入力手段からの操
作入力値とその後の操作入力値との2次元の差分を、3
次元空間における所定操作量として変換出力する操作量
変換手段とを有するものである。したがって、動作選択
スイッチにより選択指示されたいずれかの操作量変換動
作に基づいて、動作選択スイッチが選択された時点での
操作入力値とその後の操作入力値との2次元の差分が、
3次元空間における所定操作量として変換出力される。
じて2次元座標での操作入力値を出力する2次元座標入
力手段と、複数の操作量変換動作からいずれかを選択指
示する動作選択スイッチと、この動作選択スイッチによ
り選択指示された操作量変換動作により、動作選択スイ
ッチが選択された時点での2次元座標入力手段からの操
作入力値とその後の操作入力値との2次元の差分を、3
次元空間における所定操作量として変換出力する操作量
変換手段とを有するものである。したがって、動作選択
スイッチにより選択指示されたいずれかの操作量変換動
作に基づいて、動作選択スイッチが選択された時点での
操作入力値とその後の操作入力値との2次元の差分が、
3次元空間における所定操作量として変換出力される。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施の形態である入力
装置のブロック図である。本発明では、3次元空間内に
あるロボットなどの操作対象物体の動作を、2次元平面
に表示されている画面上から操作入力するため、操作対
象物体を含む環境を操作画面表示手段8により操作画面
として表示する。操作対象物体の移動や回転動作は、ジ
ョイスティックやマウスなどの操作入力手段1により指
定される。
して説明する。図1は本発明の一実施の形態である入力
装置のブロック図である。本発明では、3次元空間内に
あるロボットなどの操作対象物体の動作を、2次元平面
に表示されている画面上から操作入力するため、操作対
象物体を含む環境を操作画面表示手段8により操作画面
として表示する。操作対象物体の移動や回転動作は、ジ
ョイスティックやマウスなどの操作入力手段1により指
定される。
【0011】また、操作画面内において、操作対象物体
の位置および姿勢は、平面カーソル発生手段3により生
成される平面カーソルによって表示され、さらに操作対
象物体の移動や回転動作は、平面カーソルの動きにより
指示入力される。したがって、平面カーソルは、例えば
カメラ付き移動ロボットにおけるカメラ前面のレンズ、
カメラ出力画面あるいはカメラ像の投影スクリーンに相
当しており、平面カーソルへの動きの指示により、移動
ロボット自体あるいはそのカメラが移動すると考えられ
る。
の位置および姿勢は、平面カーソル発生手段3により生
成される平面カーソルによって表示され、さらに操作対
象物体の移動や回転動作は、平面カーソルの動きにより
指示入力される。したがって、平面カーソルは、例えば
カメラ付き移動ロボットにおけるカメラ前面のレンズ、
カメラ出力画面あるいはカメラ像の投影スクリーンに相
当しており、平面カーソルへの動きの指示により、移動
ロボット自体あるいはそのカメラが移動すると考えられ
る。
【0012】まず、操作入力手段1の操作に応じて、
X,Y,Zの3軸方向での移動量と、X,Y,Zの3軸
回りの回転量との合計6自由度に対応する操作量1Aが
出力される。変換行列発生手段2では、この操作量1A
に基づいて、操作入力に対応する3次元座標変換のため
の変換行列2Aが求められる。
X,Y,Zの3軸方向での移動量と、X,Y,Zの3軸
回りの回転量との合計6自由度に対応する操作量1Aが
出力される。変換行列発生手段2では、この操作量1A
に基づいて、操作入力に対応する3次元座標変換のため
の変換行列2Aが求められる。
【0013】平面カーソル射影手段4は、変換行列発生
手段2で得られた変換行列2Aを用いて、平面カーソル
発生手段3が生成した平面カーソル形状3Aを3次元座
標に変換する。これにより、平面カーソル形状3Aが、
操作後に移動したときに見えるであろう形状を示す平面
カーソル図形4Aに変形される。
手段2で得られた変換行列2Aを用いて、平面カーソル
発生手段3が生成した平面カーソル形状3Aを3次元座
標に変換する。これにより、平面カーソル形状3Aが、
操作後に移動したときに見えるであろう形状を示す平面
カーソル図形4Aに変形される。
【0014】一方、2次元画像入力手段5により入力さ
れた操作対象物体が存在する環境を示す環境映像5A
は、2次元画像変形手段6において、変換行列発生手段
2で得られた変換行列2Aを用いて、変形後の平面カー
ソル図形4Aの内部に挿入可能なように切り取り変形さ
れ、内部図形6Aとして出力される。また、2次元画像
入力手段5により入力された操作対象物体を含む環境映
像5Aは、そのまま出力される。
れた操作対象物体が存在する環境を示す環境映像5A
は、2次元画像変形手段6において、変換行列発生手段
2で得られた変換行列2Aを用いて、変形後の平面カー
ソル図形4Aの内部に挿入可能なように切り取り変形さ
れ、内部図形6Aとして出力される。また、2次元画像
入力手段5により入力された操作対象物体を含む環境映
像5Aは、そのまま出力される。
【0015】このようにして生成された平面カーソル図
形4A,環境映像5Aおよび内部図形6Aは、画面合成
手段7に入力されて合成され、その合成映像7Aが操作
画面表示手段8により操作画面8Aとして表示出力され
る。ここで、平面カーソルは3次元空間内の平面として
扱われ、2次元操作画面へ射影表示され、操作対象物体
の平行移動,回転移動,奥行き移動に応じた形状に変形
されて表示される。
形4A,環境映像5Aおよび内部図形6Aは、画面合成
手段7に入力されて合成され、その合成映像7Aが操作
画面表示手段8により操作画面8Aとして表示出力され
る。ここで、平面カーソルは3次元空間内の平面として
扱われ、2次元操作画面へ射影表示され、操作対象物体
の平行移動,回転移動,奥行き移動に応じた形状に変形
されて表示される。
【0016】これにより、操作指示時に3次元空間にお
ける操作対象物体の位置および姿勢を容易に把握でき、
3次元空間内での操作対象物体の動作を、2次元平面に
表示されている操作画面8A上から、簡単に効率よく操
作入力できる。また、2次元画像変形手段6を設けて、
変換行列発生手段2で得られた変換行列2Aを用いて環
境映像5Aの切り取りおよび変形を行い、得られた内部
図形6Aを平面カーソル内に表示するようにした。
ける操作対象物体の位置および姿勢を容易に把握でき、
3次元空間内での操作対象物体の動作を、2次元平面に
表示されている操作画面8A上から、簡単に効率よく操
作入力できる。また、2次元画像変形手段6を設けて、
変換行列発生手段2で得られた変換行列2Aを用いて環
境映像5Aの切り取りおよび変形を行い、得られた内部
図形6Aを平面カーソル内に表示するようにした。
【0017】これにより、特に、遠方の移動機器を操作
する場合、機器が入力する2次元画像が操作側に伝達さ
れるまで数秒以上遅延する場合なども、操作後に得られ
るであろう画像が時間遅れなく擬似的に平面カーソル内
に表示されるため、操作の効率が向上する。また、平面
カーソル内への画像表示を行う代わりに、平面カーソル
の方向を示す矢印や補助線などの補助形状をあわせて表
示するようにしてもよく、移動の把握が容易となる。
する場合、機器が入力する2次元画像が操作側に伝達さ
れるまで数秒以上遅延する場合なども、操作後に得られ
るであろう画像が時間遅れなく擬似的に平面カーソル内
に表示されるため、操作の効率が向上する。また、平面
カーソル内への画像表示を行う代わりに、平面カーソル
の方向を示す矢印や補助線などの補助形状をあわせて表
示するようにしてもよく、移動の把握が容易となる。
【0018】なお、実際に操作対象物体を移動させる場
合、まず、操作画面表示手段8の操作画面8Aに表示さ
れている操作対象物体から見た映像を見ながら、操作入
力手段1を操作して、操作対象物体への操作指示を入力
する。これに応じて、その映像に合成表示されている平
面カーソルが、操作後の操作対象物体の平行移動,回転
移動,奥行き移動に応じた形状に変形されて、操作画面
8Aに表示される。
合、まず、操作画面表示手段8の操作画面8Aに表示さ
れている操作対象物体から見た映像を見ながら、操作入
力手段1を操作して、操作対象物体への操作指示を入力
する。これに応じて、その映像に合成表示されている平
面カーソルが、操作後の操作対象物体の平行移動,回転
移動,奥行き移動に応じた形状に変形されて、操作画面
8Aに表示される。
【0019】この後、所定の入力指示確定操作に応じ
て、平面カーソルで指定された位置および姿勢に操作対
象物体が移動する。そして、操作画面表示手段8の操作
画面8Aに、移動後の操作対象物体から見た映像が表示
されるとともに、その中央に平面カーソルが表示され、
新たな操作入力待ちとなる。
て、平面カーソルで指定された位置および姿勢に操作対
象物体が移動する。そして、操作画面表示手段8の操作
画面8Aに、移動後の操作対象物体から見た映像が表示
されるとともに、その中央に平面カーソルが表示され、
新たな操作入力待ちとなる。
【0020】次に、操作入力手段1の動作について説明
する。3次元空間内での操作対象物体に対する操作指示
は、X,Y,Zの3方向への移動と、X,Y,Z3軸回
りの回転の合計6の自由度に対する操作指示が必要とな
る。図1において、2次元画像入力手段5および操作画
面表示手段8では、ともに2次元画像が扱われる。
する。3次元空間内での操作対象物体に対する操作指示
は、X,Y,Zの3方向への移動と、X,Y,Z3軸回
りの回転の合計6の自由度に対する操作指示が必要とな
る。図1において、2次元画像入力手段5および操作画
面表示手段8では、ともに2次元画像が扱われる。
【0021】しかし、操作入力手段1が2次元入力のも
のに限定されるものでなく、例えばX,Y,Zの3方向
への変位量を入力可能な公知の3自由度ジョイスティッ
クや6次元の変位量を入力可能な6自由度ジョイスティ
ックを使用しても良い。3自由度以上の操作入力手段1
を適用することにより、操作効率の向上がはかれる。
のに限定されるものでなく、例えばX,Y,Zの3方向
への変位量を入力可能な公知の3自由度ジョイスティッ
クや6次元の変位量を入力可能な6自由度ジョイスティ
ックを使用しても良い。3自由度以上の操作入力手段1
を適用することにより、操作効率の向上がはかれる。
【0022】なお、操作入力手段1として2次元座標入
力手段を用いる場合、動作選択スイッチにより6自由度
から同時に2自由度を選択し、2自由度座標入力手段に
より指定する2つの操作入力を2自由度の動作に対応さ
せる必要が生じる。また、3自由度ジョイスティックを
適用した場合、移動指示と回転指示の切り替えのため、
動作選択スイッチは必要となり、さらに6自由度ジョイ
スティックを使用した場合にも回転指示の際の回転中心
の指定の選択が必要になる場合がある。
力手段を用いる場合、動作選択スイッチにより6自由度
から同時に2自由度を選択し、2自由度座標入力手段に
より指定する2つの操作入力を2自由度の動作に対応さ
せる必要が生じる。また、3自由度ジョイスティックを
適用した場合、移動指示と回転指示の切り替えのため、
動作選択スイッチは必要となり、さらに6自由度ジョイ
スティックを使用した場合にも回転指示の際の回転中心
の指定の選択が必要になる場合がある。
【0023】図2は、2次元座標入力手段を用いた場合
の操作入力手段の構成を示すブロック図、図3は操作画
面および操作入力手段の例を示す説明図である。2次元
座標入力手段11は、その操作に応じて2次元座標
(X,Y)上での操作入力値を出力するものであり、例
えば、図3に示すように、複数の操作量変換動作からい
ずれかを選択指示する動作選択スイッチ12を有するマ
ウスや2自由度のジョイスティックなどから構成され
る。
の操作入力手段の構成を示すブロック図、図3は操作画
面および操作入力手段の例を示す説明図である。2次元
座標入力手段11は、その操作に応じて2次元座標
(X,Y)上での操作入力値を出力するものであり、例
えば、図3に示すように、複数の操作量変換動作からい
ずれかを選択指示する動作選択スイッチ12を有するマ
ウスや2自由度のジョイスティックなどから構成され
る。
【0024】2次元座標入力手段11の操作に応じて、
前述の平面カーソル10とは別体のマウスカーソル20
が操作画面8Aに表示される。このマウスカーソル20
は、平面カーソル10と同様に、平面カーソル発生手段
3により生成され、平面カーソル射影手段4により投影
された例えば矢印の形状が画面合成手段7に入力され
て、平面カーソル図形4A,環境映像5Aおよび内部図
形6Aと合成され、その合成映像7Aが操作画面表示手
段8により操作画面8Aとして表示出力される。
前述の平面カーソル10とは別体のマウスカーソル20
が操作画面8Aに表示される。このマウスカーソル20
は、平面カーソル10と同様に、平面カーソル発生手段
3により生成され、平面カーソル射影手段4により投影
された例えば矢印の形状が画面合成手段7に入力され
て、平面カーソル図形4A,環境映像5Aおよび内部図
形6Aと合成され、その合成映像7Aが操作画面表示手
段8により操作画面8Aとして表示出力される。
【0025】動作選択スイッチ12を操作しない非選択
時には、操作画面8A上の現在の操作入力値に対応する
座標にマウスカーソル20を表示し、2次元座標入力手
段11からのその操作入力値の変化に対応してマウスカ
ーソル20の表示位置も更新する。ただしこの場合、マ
ウスカーソル20および平面カーソル10の移動は互い
に分離されており、マウスカーソル20を移動させて
も、平面カーソル10は移動させない。
時には、操作画面8A上の現在の操作入力値に対応する
座標にマウスカーソル20を表示し、2次元座標入力手
段11からのその操作入力値の変化に対応してマウスカ
ーソル20の表示位置も更新する。ただしこの場合、マ
ウスカーソル20および平面カーソル10の移動は互い
に分離されており、マウスカーソル20を移動させて
も、平面カーソル10は移動させない。
【0026】一方、操作入力手段1を用いて、操作画面
8Aから平面カーソル10の平行移動および回転動作を
指示入力する場合、まず2次元座標入力手段11の動作
選択スイッチ12を操作することにより、平面カーソル
10の一連の動作を平行移動や回転移動などの適切な組
み合わせに分割して指示する。動作選択スイッチ12の
いずれかを選択した時点で、2次元座標入力手段11の
操作入力値(X,Y)を記憶させる。
8Aから平面カーソル10の平行移動および回転動作を
指示入力する場合、まず2次元座標入力手段11の動作
選択スイッチ12を操作することにより、平面カーソル
10の一連の動作を平行移動や回転移動などの適切な組
み合わせに分割して指示する。動作選択スイッチ12の
いずれかを選択した時点で、2次元座標入力手段11の
操作入力値(X,Y)を記憶させる。
【0027】以後、この記憶した操作入力値と最新の操
作入力値(X’,Y’)との差分、すなわち2次元座標
入力手段11の移動量(XM =X−X’,YM =Y−
Y’)を、操作量変換手段13により、平面カーソル1
0の移動および回転動作を示す操作量(3次元)に対応
させる。
作入力値(X’,Y’)との差分、すなわち2次元座標
入力手段11の移動量(XM =X−X’,YM =Y−
Y’)を、操作量変換手段13により、平面カーソル1
0の移動および回転動作を示す操作量(3次元)に対応
させる。
【0028】2次元座標入力手段11の差分(2次元)
は、操作入力手段1から出力される操作量1A(3次
元)として、 ・平面カーソルまたは操作画面の面に沿った平行移動量
(第1の動作)、 ・平面カーソルまたは操作画面の面に直交する奥行き方
向(垂線方向)への平行移動量と奥行き方向(垂線方
向)回りの回転量(第2の動作)、 ・所定の2次元座標軸の2軸回りの回転量(第3の動
作)のいずれかに対応付けられる。
は、操作入力手段1から出力される操作量1A(3次
元)として、 ・平面カーソルまたは操作画面の面に沿った平行移動量
(第1の動作)、 ・平面カーソルまたは操作画面の面に直交する奥行き方
向(垂線方向)への平行移動量と奥行き方向(垂線方
向)回りの回転量(第2の動作)、 ・所定の2次元座標軸の2軸回りの回転量(第3の動
作)のいずれかに対応付けられる。
【0029】また、座標軸回りの回転(第3の動作)に
おける回転中心を指定する方式として、 ・回転中心を平面カーソルの中心点に置く方式(第1の
回転中心指定方式)、 ・平面カーソルから所定距離だけ離れた任意点を回転中
心とする方式(第2の回転中心指定方式)などが考えら
れる。
おける回転中心を指定する方式として、 ・回転中心を平面カーソルの中心点に置く方式(第1の
回転中心指定方式)、 ・平面カーソルから所定距離だけ離れた任意点を回転中
心とする方式(第2の回転中心指定方式)などが考えら
れる。
【0030】また、座標軸回りの回転(第3の動作)に
おける回転方向を指定する方式として、 ・平面カーソル面または操作画面を定義する2次元座標
軸またはこれに平行する2次元座標の2軸回りの回転を
回転方向として指定する方式(第1の回転方向指定方
式)が考えられる。なお、第3の動作における回転軸
は、前述の回転中心指定方式により指定された回転中心
を通る2軸からなる。
おける回転方向を指定する方式として、 ・平面カーソル面または操作画面を定義する2次元座標
軸またはこれに平行する2次元座標の2軸回りの回転を
回転方向として指定する方式(第1の回転方向指定方
式)が考えられる。なお、第3の動作における回転軸
は、前述の回転中心指定方式により指定された回転中心
を通る2軸からなる。
【0031】また、 ・動作選択時のマウスカーソルの座標に対応する3次元
座標を端点とし、この端点および回転中心を含み操作画
面に平行な仮想操作平面と、平面カーソルとの相対位置
関係を保持しながら、平面カーソル面,操作画面または
仮想操作平面を定義する2次元座標軸またはこれに平行
する2次元座標の2軸回りに回転する回転を回転方向と
して指定する方式(第2の回転方向指定方式)などが考
えられる。
座標を端点とし、この端点および回転中心を含み操作画
面に平行な仮想操作平面と、平面カーソルとの相対位置
関係を保持しながら、平面カーソル面,操作画面または
仮想操作平面を定義する2次元座標軸またはこれに平行
する2次元座標の2軸回りに回転する回転を回転方向と
して指定する方式(第2の回転方向指定方式)などが考
えられる。
【0032】特に、第2の回転方向指定方式では、平面
カーソル10をマウスカーソル20により直接的あるい
は間接的につかみ、任意の方向に回転させるような自然
な操作感覚を得ることができる。また、回転中心の指定
方式と回転方向の指定方式のそれぞれ2種を考慮して、
回転指示に対する対応付けは、合計4種類の組み合わせ
から選択することができる。
カーソル10をマウスカーソル20により直接的あるい
は間接的につかみ、任意の方向に回転させるような自然
な操作感覚を得ることができる。また、回転中心の指定
方式と回転方向の指定方式のそれぞれ2種を考慮して、
回転指示に対する対応付けは、合計4種類の組み合わせ
から選択することができる。
【0033】なお、前述の平面カーソル面,操作画面ま
たは仮想操作平面を定義する座標軸とは、平面カーソル
面,操作画面または仮想操作平面を形成する2次元座標
軸であり、第3の動作では、この2次元座標またはこれ
に平行する2次元座標軸(平面上の2次元座標軸も含
む)回りに回転する。このように、マウスなどの2次元
座標入力手段11を用いた場合でも、動作選択スイッチ
12の操作および2次元座標入力手段11の出力に応じ
て、操作入力手段1の操作量変換手段13から、X,
Y,Zの3方向への移動量と、X,Y,Zの3軸回りの
回転量との合計6自由度に対する操作量1Aが出力され
る。
たは仮想操作平面を定義する座標軸とは、平面カーソル
面,操作画面または仮想操作平面を形成する2次元座標
軸であり、第3の動作では、この2次元座標またはこれ
に平行する2次元座標軸(平面上の2次元座標軸も含
む)回りに回転する。このように、マウスなどの2次元
座標入力手段11を用いた場合でも、動作選択スイッチ
12の操作および2次元座標入力手段11の出力に応じ
て、操作入力手段1の操作量変換手段13から、X,
Y,Zの3方向への移動量と、X,Y,Zの3軸回りの
回転量との合計6自由度に対する操作量1Aが出力され
る。
【0034】したがって、2次元画像入力手段5により
得た環境画像5Aからなる2次元の操作画面8Aを用い
て、3次元空間内の操作対象物体に対し、簡単に効率よ
く動作指示できる入力装置が得られる。また、マウスな
どの2次元座標入力手段11を操作入力手段1として用
いた場合にも、3次元空間内での6自由度にわたる円滑
な操作を指示可能となる。
得た環境画像5Aからなる2次元の操作画面8Aを用い
て、3次元空間内の操作対象物体に対し、簡単に効率よ
く動作指示できる入力装置が得られる。また、マウスな
どの2次元座標入力手段11を操作入力手段1として用
いた場合にも、3次元空間内での6自由度にわたる円滑
な操作を指示可能となる。
【0035】なお、以上の説明では、第2の回転方向指
定方式として、仮想操作平面を用いることにより、マウ
スカーソルの座標に対応する3次元座標を特定するよう
にしたが、他の方法で特定するようにしてもよい。この
場合には、仮想操作平面ではなく、端点と回転中心とを
結ぶベクトルと、平面カーソルとの平面カーソルとの相
対位置関係を保持しながら、平面カーソル面または操作
画面を定義する2次元座標軸またはこれに平行する2次
元座標の2軸回りに回転する回転が回転方向として指定
される。
定方式として、仮想操作平面を用いることにより、マウ
スカーソルの座標に対応する3次元座標を特定するよう
にしたが、他の方法で特定するようにしてもよい。この
場合には、仮想操作平面ではなく、端点と回転中心とを
結ぶベクトルと、平面カーソルとの平面カーソルとの相
対位置関係を保持しながら、平面カーソル面または操作
画面を定義する2次元座標軸またはこれに平行する2次
元座標の2軸回りに回転する回転が回転方向として指定
される。
【0036】次に、変換行列発生手段2の動作について
説明する。一般に、3次元座標変換行列Aは、数1のよ
うに表される。
説明する。一般に、3次元座標変換行列Aは、数1のよ
うに表される。
【0037】
【数1】
【0038】変換行列発生手段2では、2次元座標入力
手段11(図2参照)により入力された2次元操作量を
用いて、3次元座標変換行列Aの各要素を決定する。点
iの3次元座標をPi 、および2次元座標入力手段11
により入力された2次元操作量を数2のように表記した
場合、例えばX,Y,Zの各軸回りに角度θだけ回転さ
せるための3次元座標変換行列は、数3のように表され
る。
手段11(図2参照)により入力された2次元操作量を
用いて、3次元座標変換行列Aの各要素を決定する。点
iの3次元座標をPi 、および2次元座標入力手段11
により入力された2次元操作量を数2のように表記した
場合、例えばX,Y,Zの各軸回りに角度θだけ回転さ
せるための3次元座標変換行列は、数3のように表され
る。
【0039】
【数2】
【0040】
【数3】
【0041】また、ベクトルV方向への平行移動させる
ための3次元座標変換行列は、数4のように表される。
ための3次元座標変換行列は、数4のように表される。
【0042】
【数4】
【0043】なお、後述する図5〜7で示す動作の3次
元座標変換行列は、それぞれ数5のように表される。
元座標変換行列は、それぞれ数5のように表される。
【0044】
【数5】
【0045】
【実施例】図4は、本発明の第1の実施例を示す説明図
である。操作入力手段1として6自由度マウスを適用
し、平面カーソル10の平行移動および回転を指示して
いる。本実施例において、初期状態では平面カーソル1
0は正方形であるが、回転指示に応じて台形に変形表示
されるため、回転方向を容易に把握できる。また、平面
カーソル10の垂線方向を示す補助形状9として矢印が
表示されるため、平面カーソル10の向き(垂線方向)
を容易に把握できる。
である。操作入力手段1として6自由度マウスを適用
し、平面カーソル10の平行移動および回転を指示して
いる。本実施例において、初期状態では平面カーソル1
0は正方形であるが、回転指示に応じて台形に変形表示
されるため、回転方向を容易に把握できる。また、平面
カーソル10の垂線方向を示す補助形状9として矢印が
表示されるため、平面カーソル10の向き(垂線方向)
を容易に把握できる。
【0046】図5は、本発明の第2の実施例を示す説明
図である。操作入力手段1として2次元座標入力手段1
1を適用し、動作選択スイッチ12の操作により平面カ
ーソル10の面に沿った平行移動を選択し、移動を指示
している(動作1)。この場合、2次元座標入力手段1
1のX(左右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,Y
M は、それぞれ平面カーソル面の定義座標XC 軸,YC
軸方向の平行移動量に対応している。
図である。操作入力手段1として2次元座標入力手段1
1を適用し、動作選択スイッチ12の操作により平面カ
ーソル10の面に沿った平行移動を選択し、移動を指示
している(動作1)。この場合、2次元座標入力手段1
1のX(左右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,Y
M は、それぞれ平面カーソル面の定義座標XC 軸,YC
軸方向の平行移動量に対応している。
【0047】図6は、本発明の第3の実施例を示す説明
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10の面の垂線方向への平行移動と、同方向を軸
とする回転を選択し、移動と回転を指示している(動作
2)。この場合、2次元座標入力手段11のX(左右)
方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、平面カー
ソル10の中心点10Aを回転中心とした平面カーソル
面の垂線軸ZC 回りの回転量と、平面カーソル面の垂線
軸ZC 方向への平行移動量に対応している。
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10の面の垂線方向への平行移動と、同方向を軸
とする回転を選択し、移動と回転を指示している(動作
2)。この場合、2次元座標入力手段11のX(左右)
方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、平面カー
ソル10の中心点10Aを回転中心とした平面カーソル
面の垂線軸ZC 回りの回転量と、平面カーソル面の垂線
軸ZC 方向への平行移動量に対応している。
【0048】図7は、本発明の第4の実施例を示す説明
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10の中心点10Aを回転中心として(第1の回
転中心指定方式)、平面カーソル面の定義座標軸回りの
回転(第1の回転方向指定方式)を選択し、平面カーソ
ル10の回転を指示している(動作3)。この場合、2
次元座標入力手段11のX(左右)方向とY(上下)方
向の操作量XM ,YM は、それぞれ平面カーソル面の定
義座標YC 軸回りおよびXC 軸回りの回転量に対応して
いる。
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10の中心点10Aを回転中心として(第1の回
転中心指定方式)、平面カーソル面の定義座標軸回りの
回転(第1の回転方向指定方式)を選択し、平面カーソ
ル10の回転を指示している(動作3)。この場合、2
次元座標入力手段11のX(左右)方向とY(上下)方
向の操作量XM ,YM は、それぞれ平面カーソル面の定
義座標YC 軸回りおよびXC 軸回りの回転量に対応して
いる。
【0049】図8は、本発明の第5の実施例を示す説明
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10から所定距離だけ離れた任意点10Bを回転
中心として(第2の回転中心指定方式)、平面カーソル
面の定義座標軸回りの回転(第1の回転方向指定方式)
を選択し、平面カーソル10の回転を指示している(動
作3)。この場合、2次元座標入力手段11のX(左
右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、それ
ぞれ任意点10Bを通り、かつ平面カーソル面の定義座
標軸に平行な座標YC 軸回りおよびXC 軸回りの回転量
に対応している。
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10から所定距離だけ離れた任意点10Bを回転
中心として(第2の回転中心指定方式)、平面カーソル
面の定義座標軸回りの回転(第1の回転方向指定方式)
を選択し、平面カーソル10の回転を指示している(動
作3)。この場合、2次元座標入力手段11のX(左
右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、それ
ぞれ任意点10Bを通り、かつ平面カーソル面の定義座
標軸に平行な座標YC 軸回りおよびXC 軸回りの回転量
に対応している。
【0050】なお、任意点10Bまでの距離について
は、予め設定入力しておいた所定距離を用いる方法の他
に、操作対象物などに設けられたセンサなどにより、任
意点10B、例えば回転中心付近に位置する物体までの
距離を実測して得たものを用いてもよい。また、3次元
CADなどにより3次元空間をシミュレーションしてい
る場合には、平面カーソル10の中心点からの垂線と、
任意点10B、例えば回転中心付近に位置する物体との
3次元距離を計算により算出するようにしてもよい。
は、予め設定入力しておいた所定距離を用いる方法の他
に、操作対象物などに設けられたセンサなどにより、任
意点10B、例えば回転中心付近に位置する物体までの
距離を実測して得たものを用いてもよい。また、3次元
CADなどにより3次元空間をシミュレーションしてい
る場合には、平面カーソル10の中心点からの垂線と、
任意点10B、例えば回転中心付近に位置する物体との
3次元距離を計算により算出するようにしてもよい。
【0051】図9は、本発明の第6の実施例を示す説明
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10の中心点10Aを回転中心として(第1の回
転中心指定方式)、操作画面8Aの定義座標軸回りの回
転(第1の回転方向指定方式)を選択し、平面カーソル
10の回転を指示している(動作3)。この場合、2次
元座標入力手段11のX(左右)方向とY(上下)方向
の操作量XM ,YM は、それぞれ操作画面の定義座標Y
D 軸回りおよびXD 軸回りの回転量に対応している。
図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面カ
ーソル10の中心点10Aを回転中心として(第1の回
転中心指定方式)、操作画面8Aの定義座標軸回りの回
転(第1の回転方向指定方式)を選択し、平面カーソル
10の回転を指示している(動作3)。この場合、2次
元座標入力手段11のX(左右)方向とY(上下)方向
の操作量XM ,YM は、それぞれ操作画面の定義座標Y
D 軸回りおよびXD 軸回りの回転量に対応している。
【0052】図10は、本発明の第7の実施例を示す説
明図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面
カーソル10から所定距離だけ離れた任意点10Bを回
転中心として(第2の回転中心指定方式)、操作画面8
Aの定義座標軸回りの回転(第1の回転方向指定方式)
を選択し、平面カーソル10の回転を指示している(動
作3)。この場合、2次元座標入力手段11のX(左
右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、それ
ぞれ任意点10Bを通り、かつ操作画面の定義座標軸に
平行な座標YD 軸回りおよびXD 軸回りの回転量に対応
している。
明図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面
カーソル10から所定距離だけ離れた任意点10Bを回
転中心として(第2の回転中心指定方式)、操作画面8
Aの定義座標軸回りの回転(第1の回転方向指定方式)
を選択し、平面カーソル10の回転を指示している(動
作3)。この場合、2次元座標入力手段11のX(左
右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、それ
ぞれ任意点10Bを通り、かつ操作画面の定義座標軸に
平行な座標YD 軸回りおよびXD 軸回りの回転量に対応
している。
【0053】図11は、本発明の第8の実施例を示す説
明図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面
カーソル10の中心点10Aを回転中心として(第1の
回転中心指定方式)、仮想操作平面を用いた平面カーソ
ル面の定義座標軸回りの回転(第2の回転方向指定方
式)を選択し、平面カーソル10の回転を指示している
(動作3)。
明図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面
カーソル10の中心点10Aを回転中心として(第1の
回転中心指定方式)、仮想操作平面を用いた平面カーソ
ル面の定義座標軸回りの回転(第2の回転方向指定方
式)を選択し、平面カーソル10の回転を指示している
(動作3)。
【0054】この場合、動作選択スイッチ12の操作に
応じて、平面カーソル10の中心点10Aを含む操作画
面に平行な仮想操作平面10Dが生成され、この仮想操
作平面10D上に動作選択スイッチ12操作時のマウス
カーソル20の位置に対応する3次元座標に端点10C
が設けられる。そして、2次元座標入力手段11のX
(左右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、
仮想操作平面10Dと平面カーソル面との相対位置関係
を保持した回転であって、かつ平面カーソル面の定義座
標YC 軸回りおよびXC 軸回りの回転の回転量に対応付
けられる。
応じて、平面カーソル10の中心点10Aを含む操作画
面に平行な仮想操作平面10Dが生成され、この仮想操
作平面10D上に動作選択スイッチ12操作時のマウス
カーソル20の位置に対応する3次元座標に端点10C
が設けられる。そして、2次元座標入力手段11のX
(左右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、
仮想操作平面10Dと平面カーソル面との相対位置関係
を保持した回転であって、かつ平面カーソル面の定義座
標YC 軸回りおよびXC 軸回りの回転の回転量に対応付
けられる。
【0055】図12は、本発明の第9の実施例を示す説
明図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面
カーソル10から所定距離だけ離れた任意点10Bを回
転中心として(第2の回転中心指定方式)、仮想操作平
面を用いた操作画面の定義座標軸回りの回転(第2の回
転方向指定方式)を選択し、平面カーソル10の回転を
指示している(動作3)。
明図である。動作選択スイッチ12の操作により、平面
カーソル10から所定距離だけ離れた任意点10Bを回
転中心として(第2の回転中心指定方式)、仮想操作平
面を用いた操作画面の定義座標軸回りの回転(第2の回
転方向指定方式)を選択し、平面カーソル10の回転を
指示している(動作3)。
【0056】この場合、動作選択スイッチ12の操作に
応じて、平面カーソル10の中心点10Aを含む操作画
面に平行な仮想操作平面10Dが生成され、この仮想操
作平面10D上に動作選択スイッチ12操作時のマウス
カーソル20の位置に対応する3次元座標に端点10C
が設けられる。そして、2次元座標入力手段11のX
(左右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、
仮想操作平面10Dと平面カーソル面との相対位置関係
を保持した回転であって、かつ操作画面の定義座標に平
行な座標YD 軸回りおよびXD 軸回りの回転の回転量に
対応付けられる。
応じて、平面カーソル10の中心点10Aを含む操作画
面に平行な仮想操作平面10Dが生成され、この仮想操
作平面10D上に動作選択スイッチ12操作時のマウス
カーソル20の位置に対応する3次元座標に端点10C
が設けられる。そして、2次元座標入力手段11のX
(左右)方向とY(上下)方向の操作量XM ,YM は、
仮想操作平面10Dと平面カーソル面との相対位置関係
を保持した回転であって、かつ操作画面の定義座標に平
行な座標YD 軸回りおよびXD 軸回りの回転の回転量に
対応付けられる。
【0057】したがって、第8および第9の実施例によ
れば、2次元座標入力手段11の操作に応じてマウスカ
ーソル20が操作画面8A上を移動し、仮想操作平面1
0Dが平面カーソル10に対して3次元的な相対位置関
係を保つように平面カーソルの方向が更新される。これ
により、平面カーソルを囲む仮想的な球面のある部分を
つかみながら平面カーソル10の方向を、直接、回転さ
せているような操作感覚を得ることができ、マウスカー
ソル20の操作量と3次元操作量との対応関係を直感的
に把握できる。
れば、2次元座標入力手段11の操作に応じてマウスカ
ーソル20が操作画面8A上を移動し、仮想操作平面1
0Dが平面カーソル10に対して3次元的な相対位置関
係を保つように平面カーソルの方向が更新される。これ
により、平面カーソルを囲む仮想的な球面のある部分を
つかみながら平面カーソル10の方向を、直接、回転さ
せているような操作感覚を得ることができ、マウスカー
ソル20の操作量と3次元操作量との対応関係を直感的
に把握できる。
【0058】図13,14は、本発明の第10の実施例
を示す説明図である。ここでは、2次元画像変形手段6
(図1参照)を用いて、変換行列発生手段2で得られた
変換行列2Aを用いて環境映像5Aの切り取りおよび変
形を行い、得られた内部図形6Aを平面カーソル内に表
示する動作例を説明する。
を示す説明図である。ここでは、2次元画像変形手段6
(図1参照)を用いて、変換行列発生手段2で得られた
変換行列2Aを用いて環境映像5Aの切り取りおよび変
形を行い、得られた内部図形6Aを平面カーソル内に表
示する動作例を説明する。
【0059】図13には、平面カーソル10を操作画面
8Aの手前方向に平行移動させた例が示されている。図
13(a)に示すように、操作前の状態では、操作画面
8Aの中央に平面カーソル10が表示されており、その
内側には、平面カーソル10が位置する環境映像5Aの
一部が透過的に表示されている。
8Aの手前方向に平行移動させた例が示されている。図
13(a)に示すように、操作前の状態では、操作画面
8Aの中央に平面カーソル10が表示されており、その
内側には、平面カーソル10が位置する環境映像5Aの
一部が透過的に表示されている。
【0060】ここで、平面カーソル10を操作画面8A
の手前方向に平行移動するように指示入力した場合、こ
れに応じて変換行列2Aが求められるとともに、この変
換行列2Aを用いて環境映像5Aが2次元画像変形手段
6により処理されて、平行移動後の環境映像の一部を示
す内部図形6Aが生成され、図13(b)に示すよう
に、平面カーソル10の内側に表示される。
の手前方向に平行移動するように指示入力した場合、こ
れに応じて変換行列2Aが求められるとともに、この変
換行列2Aを用いて環境映像5Aが2次元画像変形手段
6により処理されて、平行移動後の環境映像の一部を示
す内部図形6Aが生成され、図13(b)に示すよう
に、平面カーソル10の内側に表示される。
【0061】この場合、平面カーソル10が操作画面8
Aの手前方向に平行移動するため、平面カーソル10の
大きさが拡大されている。その後、操作入力の確定指示
に応じて、平面カーソル10の平行移動が実行され、図
13(c)に示すように、移動後に平面カーソル10か
ら見た映像が操作画面8Aに表示されるとともに、その
中央に平面カーソル10が表示されて、一連の動作が終
了する。
Aの手前方向に平行移動するため、平面カーソル10の
大きさが拡大されている。その後、操作入力の確定指示
に応じて、平面カーソル10の平行移動が実行され、図
13(c)に示すように、移動後に平面カーソル10か
ら見た映像が操作画面8Aに表示されるとともに、その
中央に平面カーソル10が表示されて、一連の動作が終
了する。
【0062】また図14には、平面カーソル10を操作
画面8Aの定義座標YD 軸回りに回転移動させた例が示
されている。図14(a)に示すように、操作前の状態
では、操作画面8Aの中央に平面カーソル10が表示さ
れており、その内側には、平面カーソル10が位置する
環境映像5Aの一部が透過的に表示されている。
画面8Aの定義座標YD 軸回りに回転移動させた例が示
されている。図14(a)に示すように、操作前の状態
では、操作画面8Aの中央に平面カーソル10が表示さ
れており、その内側には、平面カーソル10が位置する
環境映像5Aの一部が透過的に表示されている。
【0063】ここで、平面カーソル10を操作画面8A
の定義座標YD 軸回りに回転移動するように指示入力し
た場合、これに応じて変換行列2Aが求められるととも
に、この変換行列2Aを用いて環境映像5Aが2次元画
像変形手段6により処理されて、平行移動後の環境映像
の一部を示す内部図形6Aが生成され、図14(b)に
示すように、平面カーソル10の内側に表示される。
の定義座標YD 軸回りに回転移動するように指示入力し
た場合、これに応じて変換行列2Aが求められるととも
に、この変換行列2Aを用いて環境映像5Aが2次元画
像変形手段6により処理されて、平行移動後の環境映像
の一部を示す内部図形6Aが生成され、図14(b)に
示すように、平面カーソル10の内側に表示される。
【0064】この場合、平面カーソル10が操作画面8
Aの定義座標YD 軸回りに回転移動するため、平面カー
ソル10が台形に変形されている。その後、操作入力の
確定指示に応じて、平面カーソル10の回転移動が実行
され、図14(c)に示すように、移動後に平面カーソ
ル10から見た映像が操作画面8Aに表示されるととも
に、その中央に平面カーソル10が表示されて、一連の
動作が終了する。
Aの定義座標YD 軸回りに回転移動するため、平面カー
ソル10が台形に変形されている。その後、操作入力の
確定指示に応じて、平面カーソル10の回転移動が実行
され、図14(c)に示すように、移動後に平面カーソ
ル10から見た映像が操作画面8Aに表示されるととも
に、その中央に平面カーソル10が表示されて、一連の
動作が終了する。
【0065】なお、操作入力の確定指示後、操作画面8
Aの表示を更新する場合、確定指示前に平面カーソル1
0の内部に表示されている内部図形が、確定指示後すな
ちわ移動処理後の操作画面8Aに対して徐々に広がるよ
うに表示してもよい。これにより、内部図形6Aと移動
処理後の映像との関連が把握し易くなる。また、前述の
各実施例における2次元座標入力手段11の操作量と移
動あるいは回転方向との対応関係は、前述した対応関係
に限定されるものではなく、逆の対応関係を用いること
も可能であり、利用者,操作環境あるいは操作対象に応
じて適切な操作感覚が得られる。
Aの表示を更新する場合、確定指示前に平面カーソル1
0の内部に表示されている内部図形が、確定指示後すな
ちわ移動処理後の操作画面8Aに対して徐々に広がるよ
うに表示してもよい。これにより、内部図形6Aと移動
処理後の映像との関連が把握し易くなる。また、前述の
各実施例における2次元座標入力手段11の操作量と移
動あるいは回転方向との対応関係は、前述した対応関係
に限定されるものではなく、逆の対応関係を用いること
も可能であり、利用者,操作環境あるいは操作対象に応
じて適切な操作感覚が得られる。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、操作対
象物体の位置および向きを示す平面カーソルを3次元空
間上での平面として扱い、操作対象物への操作指示に応
じて2次元の操作画面へ射影表示して、平面カーソルを
平行移動・回転移動・奥行き移動に応じた形状に変化さ
せて表示するようにしたので、3次元空間内にある操作
対象物体に対する操作指示を、2次元平面に表示されて
いる操作画面上から、簡単に効率よく操作入力できる。
また、操作後に得られるであろう概略画像を内部図形と
してカーソル内に表示するようにしたので、特に、遠方
の移動機器を操作する場合、機器が入力する2次元画像
が操作側に伝達されるまで数秒以上遅延する場合など
も、操作後に得られるであろう画像が時間遅れなく擬似
的に平面カーソル内に表示されるため、操作の効率が向
上する。
象物体の位置および向きを示す平面カーソルを3次元空
間上での平面として扱い、操作対象物への操作指示に応
じて2次元の操作画面へ射影表示して、平面カーソルを
平行移動・回転移動・奥行き移動に応じた形状に変化さ
せて表示するようにしたので、3次元空間内にある操作
対象物体に対する操作指示を、2次元平面に表示されて
いる操作画面上から、簡単に効率よく操作入力できる。
また、操作後に得られるであろう概略画像を内部図形と
してカーソル内に表示するようにしたので、特に、遠方
の移動機器を操作する場合、機器が入力する2次元画像
が操作側に伝達されるまで数秒以上遅延する場合など
も、操作後に得られるであろう画像が時間遅れなく擬似
的に平面カーソル内に表示されるため、操作の効率が向
上する。
【0067】また、平面カーソルの方向を示す補助形状
をあわせて表示するようにしたので、操作指示後の操作
対象物体の空間内での移動の把握が容易となる。また、
2次元座標入力手段と複数の操作量変換動作とを設け、
操作量変換動作が選択された時点での2次元座標入力手
段の操作入力値とその後の操作入力値との2次元の差分
を、選択指示された操作量変換動作に基づき3次元空間
における所定操作量として変換出力するようにしたの
で、マウスなどの2次元座標入力手段を操作入力手段と
して用いた場合にも、3次元空間内での6自由度に渡る
操作指示を円滑に入力できる。
をあわせて表示するようにしたので、操作指示後の操作
対象物体の空間内での移動の把握が容易となる。また、
2次元座標入力手段と複数の操作量変換動作とを設け、
操作量変換動作が選択された時点での2次元座標入力手
段の操作入力値とその後の操作入力値との2次元の差分
を、選択指示された操作量変換動作に基づき3次元空間
における所定操作量として変換出力するようにしたの
で、マウスなどの2次元座標入力手段を操作入力手段と
して用いた場合にも、3次元空間内での6自由度に渡る
操作指示を円滑に入力できる。
【図1】 本発明の一実施の形態による入力装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図2】 2次元座標入力手段を用いた場合の操作入力
手段を示すブロック図である。
手段を示すブロック図である。
【図3】 操作画面および操作入力手段の例を示す説明
図である。
図である。
【図4】 本発明の第1の実施例を示す説明図である。
【図5】 本発明の第2の実施例を示す説明図である。
【図6】 本発明の第3の実施例を示す説明図である。
【図7】 本発明の第4の実施例を示す説明図である。
【図8】 本発明の第5の実施例を示す説明図である。
【図9】 本発明の第6の実施例を示す説明図である。
【図10】 本発明の第7の実施例を示す説明図であ
る。
る。
【図11】 本発明の第8の実施例を示す説明図であ
る。
る。
【図12】 本発明の第9の実施例を示す説明図であ
る。
る。
【図13】 本発明の第10の実施例を示す説明図であ
る。
る。
【図14】 本発明の第10の他の実施例を示す説明図
である。
である。
【図15】 従来の入力装置による操作画面例を示す説
明図である。
明図である。
1…操作入力手段、1A…操作量、2…変換行列発生手
段、2A…変換行列、3…平面カーソル発生手段、3A
…平面カーソル形状、4…平面カーソル射影手段、4A
…平面カーソル図形、5…2次元画像入力手段、5A…
環境映像、6…2次元画像変換手段、6A…内部図形、
7…画面合成手段、7A…合成映像、8…操作画面表示
手段、8A…操作画面、9…補助形状、10…平面カー
ソル、10A…中心点、10B…任意点(回転中心)、
10C…端点、10D…仮想操作平面、11…2次元座
標入力手段(マウス)、12…動作選択スイッチ、13
…操作量変換手段、20…マウスカーソル。
段、2A…変換行列、3…平面カーソル発生手段、3A
…平面カーソル形状、4…平面カーソル射影手段、4A
…平面カーソル図形、5…2次元画像入力手段、5A…
環境映像、6…2次元画像変換手段、6A…内部図形、
7…画面合成手段、7A…合成映像、8…操作画面表示
手段、8A…操作画面、9…補助形状、10…平面カー
ソル、10A…中心点、10B…任意点(回転中心)、
10C…端点、10D…仮想操作平面、11…2次元座
標入力手段(マウス)、12…動作選択スイッチ、13
…操作量変換手段、20…マウスカーソル。
Claims (12)
- 【請求項1】 3次元空間内に存在する操作対象物体へ
の移動あるいは回転動作などの操作指示を、2次元平面
で表示された操作画面上から入力する入力装置におい
て、 所定操作入力に応じて操作対象物体への操作指示を3次
元空間における操作量として出力する操作入力手段と、 この操作量に基づいて前記操作指示に対応する3次元座
標変換のための変換行列を求める変換行列発生手段と、 操作対象物体の位置および姿勢を示す平面からなる平面
カーソル形状を発生する平面カーソル発生手段と、 前記変換行列を用いてこの平面カーソル形状を3次元座
標変換して操作後の操作対象物体を示す平面カーソル図
形に変形する平面カーソル射影手段と、 操作対象物体を含む環境を示す映像を入力し環境映像と
して出力する2次元画像入力手段と、 これら平面カーソル図形と環境映像とを合成し合成映像
として出力する画面合成手段と、 この合成映像を2次元平面に操作画面として表示する操
作画面表示手段とを備えることを特徴とする入力装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の入力装置において、 変換行列発生手段からの変換行列を用いて2次元画像入
力手段からの環境映像のうち平面カーソル図形に対応す
る部分の切り取りおよび変形を行い内部図形として出力
する2次元画像変形手段を備え、 画面合成手段は、 平面カーソル図形、環境映像および内部図形を合成し合
成映像として出力することを特徴とする入力装置。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の入力装置におい
て、 平面カーソル発生手段は、 操作対象物体の位置および姿勢を示す平面からなる平面
カーソル形状を発生するとともに、その平面カーソルの
向きを示す補助形状を発生し、 平面カーソル射影手段は、 前記変換行列を用いて前記平面カーソル形状および補助
形状を3次元座標変換して操作後の操作対象物を示す平
面カーソル図形に変形することを特徴とする入力装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3記載の入力装置において、 操作入力手段は、 所定操作入力に応じて2次元座標での操作入力値を出力
する2次元座標入力手段と、 複数の操作量変換動作からいずれかを選択指示する動作
選択スイッチと、 この動作選択スイッチにより選択指示された操作量変換
動作により、動作選択スイッチが選択された時点での2
次元座標入力手段からの操作入力値とその後の操作入力
値との2次元の差分を、3次元空間における所定操作量
として変換出力する操作量変換手段とを有することを特
徴とする入力装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の入力装置において、 操作量変換手段は、 操作量変換動作として、平面カーソル面または操作画面
を定義する2次元座標の2軸方向の平行移動量に前記差
分をそれぞれ対応させて操作量を変換する第1の動作を
有することを特徴とする入力装置。 - 【請求項6】 請求項4記載の入力装置において、 操作量変換手段は、 操作量変換動作として、平面カーソル面または操作画面
の垂線方向の平行移動量とその垂線回りの回転量とに前
記差分をそれぞれ対応させて操作量を変換する第2の動
作を有することを特徴とする入力装置。 - 【請求項7】 請求項4記載の入力装置において、 操作量変換手段は、 操作量変換動作として、所定の2次元座標の2軸回りの
回転の回転量に前記差分をそれぞれ対応させて操作量を
変換する第3の動作を有することを特徴とする入力装
置。 - 【請求項8】 請求項4記載の入力装置において、 操作量変換手段は、 操作量変換動作として、 平面カーソル面または操作画面を定義する2次元座標の
2軸方向の平行移動量に前記差分をそれぞれ対応させて
操作量を変換する第1の動作と、 平面カーソル面または操作画面の垂線方向の平行移動量
とその垂線回りの回転量とに前記差分をそれぞれ対応さ
せて操作量を変換する第2の動作と、 所定の2次元座標軸の2軸回りの回転の回転量に前記差
分をそれぞれ対応させて操作量を変換する第3の動作と
を有することを特徴とする入力装置。 - 【請求項9】 請求項7または8記載の入力装置におい
て、 操作量変換手段は、 平面カーソルの中心点を第3の動作の回転中心として指
定することを特徴とする入力装置。 - 【請求項10】 請求項7または8記載の入力装置にお
いて、 操作量変換手段は、 平面カーソルから所定距離だけ離れた任意点を第3の動
作の回転中心として指定することを特徴とする入力装
置。 - 【請求項11】 請求項9または10記載の入力装置に
おいて、 操作量変換手段は、 平面カーソルまたは操作画面を定義する2次元座標軸ま
たはこれに平行する2次元座標軸の2軸回りの回転を第
3の動作の回転方向として指定することを特徴とする入
力装置。 - 【請求項12】 請求項9または10記載の入力装置に
おいて、 操作量変換手段は、 動作選択スイッチによる動作選択時の2次元座標入力手
段からの操作入力値に対応する3次元座標を端点とし、
この端点および回転中心を含み操作画面に平行な仮想操
作平面と平面カーソルとの相対位置関係を保持しなが
ら、平面カーソル面,操作画面または仮想操作平面を定
義する2次元座標軸またはこれに平行する2次元座標軸
の2軸回りに回転する回転を第3の動作の回転方向とし
て指定することを特徴とする入力装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9285028A JP2985847B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 入力装置 |
US09/174,226 US6243096B1 (en) | 1997-10-17 | 1998-10-16 | Instruction input system with changeable cursor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9285028A JP2985847B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 入力装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11120384A true JPH11120384A (ja) | 1999-04-30 |
JP2985847B2 JP2985847B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=17686227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9285028A Expired - Fee Related JP2985847B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 入力装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6243096B1 (ja) |
JP (1) | JP2985847B2 (ja) |
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