JP2003280808A

JP2003280808A - ３次元位置入力デバイス

Info

Publication number: JP2003280808A
Application number: JP2002087342A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Suzuki; 宏正鈴木; Shinichi Fukushige; 真一福重
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP3763409B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】単一方向から撮影された動画像のみを入力と
し、極めてシンプルな構造でユーザーの直感的な入力操
作を、そのままリアルタイムに計算機内の空間上に実現
できる３次元位置入力デバイスを提供する。【解決手段】所定の３次元領域内を移動可能な点光源
１を有する光源移動手段２と、点光源の少なくとも２つ
の虚像１ａ、１ｂを形成する鏡面を有する少なくとも２
つの反射鏡４ａ、４ｂと、点光源の虚像のうち少なくと
も２つを同時に撮像する単一の撮像手段６と、撮像手段
で得られた画像から点光源の３次元位置を演算する演算
装置８とを備える。反射鏡４ａ、４ｂは、単一の撮像手
段６の少なくとも２つの仮想撮像手段６ａ、６ｂをその
鏡面の反対側に設定し、単一の撮像手段６の少なくとも
２つの仮想撮像手段６ａ、６ｂにより単一の点光源１を
それぞれ撮像する状態を鏡面により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単一方向から撮影
された画像により３次元位置を入力する３次元位置入力
デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＡＤやゲームソフト等の各種の
３次元アプリケーションが開発されているが、それらの
入力用装置として、マウスやタブレット等の２次元入力
デバイスを用いるのが未だ主流となっている。しかし、
２次元入力デバイスによって３次元位置データを入力す
ることは、直接的、直感的な入力ができない欠点があ
る。そこで、３次元データを直接３次元の入力操作で入
力するための３次元位置入力デバイスが種々提案されて
いる（例えば、特開平５−１２７８０９号、特開平５−
２６５６３７号、特開平７−１７５５８５号）。

【０００３】特開平５−１２７８０９号の「三次元空間
座標入力装置」は、図６に模式的に示すように、固定さ
れた光５８の発光部分５１と、これにある距離を隔てて
固定された受光部分５２と、空間を移動する物体に設け
られた球面反射部分５４と、空間のある位置に設けられ
た反射角度を変更できる反射鏡５５と、反射鏡の駆動装
置５６とを有し、発光部分５１の光５８が反射鏡５５で
反射されて間接的に受光部分５２に入射するように反射
鏡５５の回転角度を変更し、発光部分５１と受光部分５
２の距離、反射鏡５５と受光部分５２の距離、および反
射鏡５５の回転角度等より物体の３次元位置を演算する
ものである。

【０００４】特開平５−２６５６３７号の「３次元ポイ
ンティング装置」は、図７に模式的に示すように、光検
出装置６２の受光素子が配置されている受光面６５に、
光発生装置６１の光源部６４から円錐状に光を照射し、
受光面６５の受光素子で検出される光の照射範囲の位置
および形状に基づいて演算装置６３により、光発生装置
６１の光源部６４の３次元位置を算出するものである。

【０００５】特開平７−１７５５８５号の「コンピュー
タ多次元位置データ入力装置」は、図８に模式的に示す
ように、パルス発振が可能な光源を持つ位置データ送信
装置７５と、光源からの入力光の入射角を検出するため
の少なくとも２つの受光素子７０、７１と、各受光素子
により検出された光量から位置データ送信装置の３次元
位置を算出する演算部を持つ位置データ受信装置７４と
を備えるものである。

【０００６】なお従来の３次元位置入力デバイスとして
は、その他に、リンク・ワイヤー機構を用いた機械式、
磁気・超音波を用いたもの、対象物の画像を入力するも
の等が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の３次元
位置入力デバイスには以下のような問題点があった。（１）特開平５−１２７８０９号の「三次元空間座標入
力装置」は、任意の広い空間における３次元位置を検出
しようとした場合、発光部分５１の光５８が反射鏡５５
で反射されて間接的に受光部分５２に入射するように反
射鏡５５の回転角度を変更する必要があるため、この変
更動作に時間を要し、リアルタイムの３次元位置検出が
できない。また、反射鏡を回転させるための駆動系を必
要とするため装置が複雑となる。

【０００８】（２）特開平５−２６５６３７号の「３次
元ポインティング装置」は、受光面６５の受光素子で検
出される光の照射範囲の位置および形状に基づいて３次
元位置を算出するため、位置の検出精度が低い。

【０００９】（３）特開平７−１７５５８５号の「コン
ピュータ多次元位置データ入力装置」は、少なくとも２
つの受光素子７０、７１（例えばＣＣＤカメラ）を必要
とするため、装置が複雑で高価となる。

【００１０】（４）またリンク・ワイヤー機構を用いた
機械式は自由な入力操作ができずかつ広い空間を必要と
し、磁気・超音波を用いたものは周囲の磁性体や反射壁
の影響を受けやすく、対象物の画像を入力するものは画
像処理が複雑で高価となる。

【００１１】上述したように、従来の３次元位置入力デ
バイスは、モデリング操作用の３次元インターフェース
としては有用ではあるが、マウス等の２次元入力デバイ
スと比較すると極めて高価であり大掛かりなものが多い
ため一般ユーザーに広く浸透しておらず、汎用的なツー
ルとしての立場を確立していないという現状がある。

【００１２】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、単
一方向から撮影された動画像のみを入力とし、極めてシ
ンプルな構造でユーザーの直感的な入力操作を、そのま
まリアルタイムに計算機内の空間上に実現できる３次元
位置入力デバイスを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
３次元領域内を移動可能な点光源（１）を有する光源移
動手段（２）と、該点光源の少なくとも２つの虚像（１
ａ、１ｂ）を形成する鏡面を有する少なくとも２つの反
射鏡（４ａ、４ｂ）と、前記点光源の虚像のうち少なく
とも２つを同時に撮像する単一の撮像手段（６）と、該
撮像手段で得られた画像から点光源の３次元位置を演算
する演算装置（８）とを備えた、ことを特徴とする３次
元位置入力デバイスが提供される。

【００１４】上記本発明の構成によれば、反射鏡（４
ａ、４ｂ）で３次元領域内の点光源（１）の虚像（１
ａ、１ｂ）を形成し、単一の撮像手段（６）で前記点光
源の虚像のうち少なくとも２つを同時に撮像して少なく
とも２つの光源像を含む画像を得て、この画像から、演
算装置（８）により光源の３次元位置を演算することが
できる。従って、単一方向から撮影された動画像のみを
入力とし、極めてシンプルな構造でユーザーの直感的な
入力操作を、そのままリアルタイムに計算機内の空間上
に実現できる。

【００１５】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
光源移動手段（２）は、点光源（１）を先端に取り付け
たポインタロッドであり、該点光源は点灯、点滅、及び
その色を信号として切り替え可能である。この構成によ
り、ユーザーが自由に点灯、点滅させることが可能であ
り、それらの光源の色、点灯、点滅を信号として切り替
えることで、計算機内のモデルに対する操作に幅広い機
能を付加することが可能となる。

【００１６】また、前記反射鏡（４ａ、４ｂ）は、前記
単一の撮像手段（６）の少なくとも２つの仮想撮像手段
（６ａ、６ｂ）をその鏡面の反対側に設定し、前記単一
の撮像手段（６）の少なくとも２つの仮想撮像手段（６
ａ、６ｂ）により単一の点光源（１）をそれぞれ撮像す
る状態を鏡面により形成する。この構成により、複数台
の撮像手段（例えばＣＣＤカメラ）を用いた３次元入力
システムと同じ状態を鏡面を利用することで作り出すこ
とができ、２方向からの撮像画像から対象物の３次元座
標を求める周知の手段を適用できる。

【００１７】また、前記演算装置（８）は、前記点光源
（１）、単一の撮像手段（６）の２つの仮想撮像手段
（６ａ、６ｂ）を含むエピポーラ面を定義し、エピポー
ラ面が撮像画像と交差するエピポーラ線上の前記点光源
の虚像の光源像及び、撮像手段（６）の座標系における
鏡面の法線および位置ベクトルを利用して、点光源の３
次元位置を演算する。この構成により、同一画像中の光
源像の２つの虚像を２つの仮想撮像手段（６ａ、６ｂ）
のいずれから撮像されたものか判定でき、２方向からの
撮像画像から対象物の３次元座標を求める周知の手段を
適用できる。

【００１８】また本発明によれば、所定の３次元領域内
を移動可能に先端部（１１）を有する先端部移動手段
（１２）と、該先端部を照射する点光源（１３）と、前
記先端部の少なくとも１つの影（１１ａ）を形成する影
形成面（１４）と、前記先端部とその影のうち少なくと
も２つを同時に撮像する単一の撮像手段（１６）と、該
撮像手段で得られた画像から前記先端部の３次元位置を
演算する演算装置（１８）とを備えた、ことを特徴とす
る３次元位置入力デバイスが提供される。

【００１９】上記本発明の構成によれば、点光源（１
３）と影形成面（１４）で３次元領域内の先端部（１
１）の影（１１ａ）を形成し、単一の撮像手段（１６）
で前記先端部とその影のうち少なくとも２つを同時に撮
像して少なくとも２つの先端部像を含む画像を得て、こ
の画像から、演算装置（１８）により先端部の３次元位
置を演算することができる。従って、単一方向から撮影
された動画像のみを入力とし、極めてシンプルな構造で
ユーザーの直感的な入力操作を、そのままリアルタイム
に計算機内の空間上に実現できる。またこの構成は影像
を利用するため環境光に影響を受けやすいという弱点が
あるが、装置全体をコンパクトにまとめ一体化すること
で、その弱点を克服できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。

【００２１】一般に単一方向から撮影された画像には、
物体の視点からの奥行き方向の情報が含まれていない。
そこで、対象の奥行き情報を得るための特別な工夫を装
置に対して施すことが必要となる。本発明では、視点か
らの奥行き情報を得る為に４つの方式を創案した。本発
明で提案するのは、以下の４つである。・鏡像利用・影像利用・３点マーカー法・レーザーポインタ法

【００２２】それぞれの方式について、２次元画像面上
での解像度を基に動作認識における空間解像度（画像か
ら読み取ることが出来るポインタ３次元動作の最小幅）
の理論値を算出し、評価を行った。その結果、鏡像を用
いた方式と、影像を用いた方式の解像度が他の２つと比
較し高いことが分かった。

【００２３】図１は、本発明による鏡像利用方式の３次
元位置入力デバイスの原理図である。この図において、
本発明の鏡像利用方式の３次元位置入力デバイスは、光
源移動手段２、反射鏡４ａ、４ｂ、単一の撮像手段６、
演算装置８を備える。光源移動手段２は、所定の３次元
領域内を移動可能な点光源１を有する。言い換えれば、
光源移動手段２は、点光源１を所定の３次元領域内にお
いて移動可能にする。光源移動手段２は、この例では点
光源１を先端に取り付けた棒状のポインタロッドであ
り、図に示すように、使用者が手で握り所定の３次元領
域内を自由に移動できるようになっている。

【００２４】また、ポインタロッドには図示しないスイ
ッチが設けられ、点光源１を点灯、点滅、及びその色を
信号として切り替えることができる。

【００２５】２つの反射鏡４ａ、４ｂはこの例では点光
源１の移動する３次元領域を挟むように位置し、その内
側に設けられた鏡面（反射面）により、点光源１の２つ
の虚像１ａ、１ｂを形成する。なお、本発明は２つの反
射鏡４ａ、４ｂに限定されず、３つ以上の反射鏡を用
い、３つ以上の点光源１の虚像を形成するように構成し
てもよい。

【００２６】この反射鏡４ａ、４ｂは、単一の撮像手段
６の２つの仮想撮像手段６ａ、６ｂをそれぞれの鏡面の
反対側に設定し、単一の撮像手段６の仮想撮像手段６
ａ、６ｂにより単一の点光源１をそれぞれ撮像する状態
を鏡面により形成する。

【００２７】単一の撮像手段６は、例えば、ビデオカメ
ラまたはＣＣＤカメラであり、点光源１の虚像のうち少
なくとも２つを同時に撮像するように配置されている。

【００２８】演算装置８は、例えば画像処理装置あるい
はコンピュータであり、撮像手段６で得られた画像から
点光源の３次元位置を演算する。この演算装置８では、
点光源１、単一の撮像手段６の２つの仮想撮像手段６
ａ、６ｂの３点を含むエピポーラ面を定義する。また、
このエピポーラ面が撮像画像と交差するエピポーラ線上
に沿った１次探索により、点光源１の虚像１ａ、１ｂの
光源像の位置を求める。さらにいわゆるエピポーラ方程
式及び反射鏡４ａ、４ｂの法線ベクトルを用いて２つの
虚像が６ａ、６ｂのいずれの仮想撮像手段から撮像され
たものかを判定する。さらに、２方向からの撮像画像か
ら対象物の３次元座標を求める周知の手段を適用して点
光源１の３次元位置を演算する。

【００２９】上述した本発明の構成によれば、反射鏡４
ａ、４ｂで３次元領域内の点光源１の虚像１ａ、１ｂを
形成し、単一の撮像手段６で点光源１の虚像１ａ、１ｂ
のうち少なくとも２つを同時に撮像して少なくとも２つ
の光源像を含む画像を得て、この画像から、演算装置８
により光源の３次元位置を演算することができる。従っ
て、単一方向から撮影された動画像のみを入力とし、極
めてシンプルな構造でユーザーの直感的な入力操作を、
そのままリアルタイムに計算機内の空間上に実現でき
る。

【００３０】図２は、本発明による影像利用方式の３次
元位置入力デバイスの原理図である。この図において、
本発明の影像利用方式の３次元位置入力デバイスは、先
端部移動手段１２、点光源１３、影形成面１４、単一の
撮像手段１６、演算装置１８を備える。

【００３１】先端部移動手段１２は、所定の３次元領域
内を移動可能な先端部１１を有する。言い換えれば、光
源移動手段２は、点光源１を所定の３次元領域内におい
て移動可能にする。先端部移動手段１２は、この例では
先端部１１を有する棒状のポインタロッドであり、図に
示すように、使用者が手で握り所定の３次元領域内を自
由に移動できるようになっている。

【００３２】点光源１３は、先端部１１を照射する点光
源である。影形成面１４は、点光源１３により先端部１
１の少なくとも１つの影１１ａを形成するように、この
例では先端部１１の移動する３次元領域の下部に水平に
位置する。単一の撮像手段１６は、例えば、ビデオカメ
ラまたはＣＣＤカメラであり、先端部とその影のうち少
なくとも２つを同時に撮像するように配置されている。
演算装置１８は、例えば画像処理装置あるいはコンピュ
ータであり、撮像手段１６で得られた画像から点光源の
３次元位置を演算する。

【００３３】上述した本発明の構成によれば、点光源１
３と影形成面１４で３次元領域内の先端部１１の影１１
ａを形成し、単一の撮像手段１６で先端部１３とその影
１１ａのうち少なくとも２つを同時に撮像して少なくと
も２つの先端部像を含む画像を得て、この画像から、演
算装置１８により先端部の３次元位置を演算することが
できる。従って、単一方向から撮影された動画像のみを
入力とし、極めてシンプルな構造でユーザーの直感的な
入力操作を、そのままリアルタイムに計算機内の空間上
に実現できる。

【００３４】

【実施例】（２方式の実装）上述した空間解像度の評価
結果に基づき、鏡像利用方式と影像方式の２つについて
実装を行った。それぞれの方式の概観は図１及び図２の
ようになる。

【００３５】図１の鏡像利用方式は、複数台のカメラを
用いた３次元入力システムと同じ状態を鏡面を利用する
ことで作り出す方式である。カメラ座標系に対する鏡面
の法線および位置ベクトルを、あらかじめ求めておき、
それらの値を利用することで３次元座標の推定を行う。
３次元のポイントには図１に示したような、点光源１を
先端に取り付けたポインタ２を用いる。光源はユーザー
が自由に点灯、点滅させることが可能であり、それらの
光源の色、点灯、点滅を信号として切り替えることで、
計算機内のモデルに対する操作に幅広い機能性を付加す
ることが可能となる。

【００３６】図２の影像利用方式は、ポインタの先端１
１と、固定された点光源１３によって床面１４に出来た
ポインタの影１１ａとの位置関係により３次元座標を推
定する方式である。またこの方式ではポインタ１２を用
いず、直接指の先端の座標を入力することも可能であ
る。本発明では、更に、指の「つまむ」「回す」といっ
た動作を読み取り、入力操作の機能拡張を実現してい
る。この方式は影像を利用するため環境光に影響を受け
やすいという弱点があるが、装置全体をコンパクトにま
とめ一体化することで、その弱点を克服することができ
る。

【００３７】（入力実験および操作性の評価）以上、本
発明で開発したポインタデバイスを用いて、プリミティ
ブ形状の生成、平行移動、回転、また曲面や曲線の生
成、変形といった操作実験を行い。２次元デバイスとし
てのマウスと操作性の比較を行った。この結果、ＣＣＤ
カメラによる雑音のため、わずかなぶれが見られるもの
の、非常に精度の高い動作認識を実現することが出来
た。特に２次元デバイスでは３次元空間内に直接的に曲
線や曲面を入力することは出来ない為、本発明の適用
で、よりイメージに近い形状を生成することが可能とな
る。

【００３８】図３は、本発明による鏡像利用方式の３次
元位置入力デバイスの第１実施例を示す図である。この
図において、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は内部模式図であ
る。図３（Ａ）に示すように、外観はマウスパッドをド
ーム状カバーで覆うような形態であり、内部は図３
（Ｂ）に示す模式図のように底面とカバーの裏面が鏡面
とになっている。

【００３９】図３の３次元位置入力デバイスは、机の上
でペンで文字を書くようなスタイルで使用することを前
提としている。広い空間の３次元点を入力するのではな
いので、カメラと鏡面、入力領域を一体化したコンパク
トでシンプルなデバイスを実現することができる。

【００４０】図３（Ｂ）において、カメラ６と鏡面４ａ
が領域１、鏡面４ａと鏡面４ｂが領域２、鏡面４ｂと鏡
面４ｃが領域３、鏡面４ｃと鏡面４ｄが領域４に対応し
ており、領域１〜領域４が入力用の３次元領域であり、
そのすべての点で３次元座標の復元が可能となる。いず
れの場合も、カメラ画像には鏡面によって反射された光
源の像が２点投影されるだけだが、鏡面４ａと鏡面４
ｂ、鏡面４ｂと鏡面４ｃ、鏡面４ｃと鏡面４ｄのそれぞ
れのエピポーラ線をわずかにずらしておくことで、光源
がどの領域内にあるかを判定することができる。

【００４１】従来のカメラを用いた３次元入力装置で
は、撮影可能な領域（画角）に限界があるため、カメラ
（あるいは鏡面）を駆動させて入力点を追跡するか、カ
メラを入力点から離して撮影する必要があった。また、
駆動系を有する装置は一般的に高価であり、汎用的に用
いられるデバイスとしては適切でなく、また、繰り返し
誤差が増大されてしまう欠点がある。さらに、カメラを
離して撮影する場合は、３次元座標復元の精度が悪くな
る、という欠点がある。

【００４２】これに対して図３に示した本発明による３
次元位置入力デバイスでは、複数枚（この例では４枚）
の反射鏡（４ａ〜４ｄ）を用いることで、３次元復元が
可能な領域同士を密に連結し、任意の空間における３次
元入力を可能としている。これにより、所望のデバイス
の形状に合わせて入力可能領域を自由に拡大、変形する
ことができる。

【００４３】また、カメラ６をデバイス内に組み込み、
一体化を果たすこともできる。この一体化によりコンパ
クトかつ高精度の３次元復元が可能となり、ホームＰＣ
用のデスクトップツールに最適なシステム構成をとるこ
とができる。また駆動系を有しない為、繰り返し誤差の
増大もない。

【００４４】図４は、本発明による鏡像利用方式の３次
元位置入力デバイスの第２実施例を示す図である。この
図において、（Ａ）は全体構成図、（Ｂ）はクロス鏡面
の斜視図、（Ｃ）は得られる画像の模式図である。また
図５は、図４の３次元位置入力デバイスの外観図であ
る。

【００４５】この図において５ａは上部と下部の鏡面が
交差したクロス鏡面、５ｂは入力範囲の上領域に対応す
る平面鏡、５ｃは入力範囲の下領域に対応する円弧面鏡
である。図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、カメラ６の
視野をクロス鏡面５ａによって切り分けることで擬似的
にステレオ画像を取得する。また鏡面５ｃは水平軸を中
心とする円弧面鏡になっておりその視野角を拡大させて
いる。

【００４６】従来のステレオ画像を得るには少なくとも
２台以上のカメラが必要である。しかし、複数台のカメ
ラを使用する場合、カメラ同士、互いに離して撮影する
必要があるために広い空間を確保しなければならない。
これではデスクトップツールとしてのシンプル性、コン
パクト性を実現することは困難である。

【００４７】また、２次元画像から３次元座標を復元す
るには座標値の３つの成分が得られれば十分だが、２台
のカメラを用いた場合、２次元画像＋２次元画像で計４
つの座標成分が入力されることになる。そのため、ただ
でさえ処理負荷が高い動画像を同時に２つ処理するた
め、極めて効率が悪くなる。

【００４８】そこで、この例では単一のカメラ６から撮
影された画像のうち、わずかな領域（この場合下領域）
を切り分け、その下領域をカメラ画像から取得できない
視線奥行き方向の深度成分の座標値取得用に特化させて
いる。この切り分けによって、削減される画像領域はわ
ずかなものなので、２台のカメラを用いたステレオ画像
による３次元復元とほぼ同じ精度を保つことが可能であ
る。また、カメラ６と鏡面５ａ〜５ｃを一体化すること
が可能となり、図５の外観図のようにシンプルかつコン
パクトなデバイス構成をとることが出来る。

【００４９】なお、本発明は上述した実施例及び実施形
態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。

【００５０】

【発明の効果】上述したように本発明の構成によれば、
単一方向から撮影された動画像のみを入力とし、極めて
シンプルな構造でユーザーの直感的な入力操作を、その
ままリアルタイムに計算機内の空間上に実現できる、等
の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鏡像利用方式の３次元位置入力デ
バイスの原理図である。

【図２】本発明による影像利用方式の３次元位置入力デ
バイスの原理図である。

【図３】本発明による鏡像利用方式の３次元位置入力デ
バイスの第１実施例を示す図である。

【図４】本発明による鏡像利用方式の３次元位置入力デ
バイスの第２実施例を示す図である。

【図５】図４の３次元位置入力デバイスの外観図であ
る。

【図６】従来の３次元位置入力デバイスの模式図であ
る。

【図７】従来の別の３次元位置入力デバイスの模式図で
ある。

【図８】従来の別の３次元位置入力デバイスの模式図で
ある。

【符号の説明】

１点光源、１ａ、１ｂ虚像、２光源移動手段、４
ａ、４ｂ反射鏡、６撮像手段、６ａ、６ｂ仮想撮
像手段、８演算装置、１１先端部、１１ａ影、１
２先端部移動手段、１３点光源、１４影形成面、
１６撮像手段、１８演算装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の３次元領域内を移動可能な点光源
（１）を有する光源移動手段（２）と、該点光源の少な
くとも２つの虚像（１ａ、１ｂ）を形成する鏡面を有す
る少なくとも２つの反射鏡（４ａ、４ｂ）と、前記点光
源の虚像のうち少なくとも２つを同時に撮像する単一の
撮像手段（６）と、該撮像手段で得られた画像から点光
源の３次元位置を演算する演算装置（８）とを備えた、
ことを特徴とする３次元位置入力デバイス。
【請求項２】前記光源移動手段（２）は、点光源
（１）を先端に取り付けたポインタロッドであり、該点
光源は点灯、点滅、及びその色を信号として切り替え可
能である、ことを特徴とする請求項１に記載の３次元位
置入力デバイス。
【請求項３】前記反射鏡（４ａ、４ｂ）は、前記単一
の撮像手段（６）の少なくとも２つの仮想撮像手段（６
ａ、６ｂ）をその鏡面の反対側に設定し、前記単一の撮
像手段（６）の少なくとも２つの仮想撮像手段（６ａ、
６ｂ）により単一の点光源（１）をそれぞれ撮像する状
態を鏡面により形成する、ことを特徴とする請求項１に
記載の３次元位置入力デバイス。
【請求項４】前記演算装置（８）は、前記点光源
（１）、単一の撮像手段（６）の２つの仮想撮像手段
（６ａ、６ｂ）を含むエピポーラ面を定義し、エピポー
ラ面が撮像画像と交差するエピポーラ線上の前記点光源
の虚像の光源像及び、撮像手段（６）の座標系における
鏡面の法線および位置ベクトルを利用して、点光源の３
次元位置を演算する、ことを特徴とする請求項３に記載
の３次元位置入力デバイス。
【請求項５】所定の３次元領域内を移動可能な先端部
（１１）を有する先端部移動手段（１２）と、該先端部
を照射する点光源（１３）と、前記先端部の少なくとも
１つの影（１１ａ）を形成する影形成面（１４）と、前
記先端部とその影のうち少なくとも２つを同時に撮像す
る単一の撮像手段（１６）と、該撮像手段で得られた画
像から前記先端部の３次元位置を演算する演算装置（１
８）とを備えた、ことを特徴とする３次元位置入力デバ
イス。