JP2006190212A - 3次元位置入力装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 円錐状の光を発するポインティングデバイス5の発する光が投影部6上に作る楕円または円の平面投影像を撮像機器7で撮影し、その画像から算出される前記平面投影像の楕円の中心座標と焦点の座標と長軸の長さと短軸の長さと傾き、または円の中心座標と半径などの特徴量に基づいてポインティングデバイス5の3次元位置及び回転角を算出する。
【選択図】 図13
Description
まず、本発明の実施の形態における3次元位置入力装置の基本原理を図1乃至図12に基づいて説明する。
ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0 (数式1)
で与えられるが、楕円の中心点を原点(0,0)とすると、
ax2+bxy+cy2+f=0 (数式2)
と表現される。
x=Xcosφ−Ysinφ (数式5)
y=Xsinφ+Ycosφ (数式6)
が得られる。
(−Zsinθcosφ−Scosφ,−Zsinθsinφ−Ssinφ,Zcosθ) (数式28)
となり、各座標値がz軸に対する光軸3の傾きθの関数で求まる。但し、これまでは、光軸3が楕円の焦点S1を通ることを前提に説明してきたので、実際には、このθを特定するには、初めに楕円の平面投影像の二つの焦点にうち、どちらの焦点を光軸3が通っているかを特定する必要がある。その特定方法は、光源1から発生する光軸3を通る光の点を利用する。この光の点は、前述のように必ずどちらか一方の焦点を通るので、記憶領域にあるこの光の点に対応する画像の2次元データと計算により求まる焦点S1、S2を比較して座標位置が一致する方を求めることにより特定する。
次に、本発明の3次元位置入力装置の実施例1を図13乃至図17に基づいて説明する。図13は本発明の実施例1の3次元位置入力装置の動作を示す構成図、図14は図13に示す3次元位置入力装置の動作を示すフローチャート、図15はシグナルパターンを示す図、図16は原点を撮像機器の位置にした場合の撮像機器の画像と平面投影像との関係を示す図、図17は原点を投影部上にした場合の撮像機器の画像と平面投影像との関係を示す図である。
次に、本発明の3次元位置入力装置の実施例2を図18及び図14に示すフローチャートに基づいて説明する。図18は本発明の実施例2の3次元位置入力装置を示す構成図である。
次に、本発明の3次元位置入力装置の実施例3を図19及び図20に基づいて説明する。図19は本発明の実施例3の3次元位置入力装置を示す構成図、図20は図19に示す3次元位置入力装置の動作を示すフローチャートである。
2 中心軸
3 光軸
5 ポインティングデバイス
6 投影部
7,9 撮像機器
8,10 メイン機器
8a 入力ポート
8b,9b RAM
8c,9c ROM
8d,9d CPU
8e ハードディスク
8f CD−ROMドライブ
8g CD−ROM
9a 撮像部
9e 出力ポート
11 光感知器
Claims (9)
- 先端部分に光源を持つポインティングデバイスと、
前記ポインティングデバイスの発する光が作る楕円または円の平面投影像を映す平面状の投影部と、
前記平面投影像を撮影する撮像機器と、
前記撮像機器により撮影された画像から前記平面投影像の特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量から前記ポインティングデバイスの3次元位置及び回転角を算出する位置算出手段と
を具備することを特徴とする3次元位置入力装置。 - 前記ポインティングデバイスは、光源の光軸を中心に円錐状の光線を発することを特徴とする請求項1に記載の3次元位置入力装置。
- 前記ポインティングデバイスは、光源の光軸を通る光線を発生することを特徴とする請求項1または2に記載の3次元位置入力装置。
- 前記ポインティングデバイスの発する平面投影像は、1箇所、欠けを生じることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。
- 前記ポインティングデバイスは、楕円の周上または円周上に複数の光の点を発生することを特徴とする請求項1に記載の3次元位置入力装置。
- 前記撮像機器は、前記特徴量算出手段と前記位置算出手段とを具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。
- 前記平面状の投影部は、光を感知する機能を具備し、前記ポインティングデバイスの発する前記平面投影像もしくは前記複数の光の点の位置情報を読み取る平面状の光感知器であって、
この光感知器により読み取った前記平面投影像の特徴量もしくは前記複数の光の点の特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量から前記ポインティングデバイスの3次元位置及び回転角を算出する位置算出手段とを具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。 - 前記ポインティングデバイスは光の消滅、出現を切り替える手段を有し、前記光の消滅、出現をON/OFF情報として時間的に羅列するシグナルパターンに基づいて複数の入力処理を識別する手段を具備することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。
- 前記特徴量は、楕円の中心座標と焦点の座標と長軸の長さと短軸の長さと傾き、または円の中心座標と半径であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。
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