JP2006338328A - 操作システム、処理装置、指示装置、操作方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 三次元空間における簡易な操作により、指示マークの位置指示のみならず、クリックやドラッグ等の操作指示も可能な操作システム、処理装置、指示装置、操作方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】 この操作システム１ａは、指示装置１１ａの第２の点光源１１２からの信号の受信によって、指示装置１１ａの第１の点光源１１１の位置に応じて情報処理装置１３ａの表示画面１４上のポインタ１５を移動させるか、第１の点光源１１１の軌跡に応じてクリック操作やドラッグ操作等の操作内容の指示と認識するかを、切り替える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、三次元空間において指示装置を移動操作して所定の指示を行う操作システム、処理装置、指示装置、操作方法およびプログラムに関する。

従来から、パソコン等に対する指示入力装置としてマウスが広く用いられてきた。マウスは二次元の指示入力装置であり、机上の平面に対する指示位置におけるｘ−ｙ座標値を相対座標値としてパソコンに指示入力し、パソコン画面上のｘ−ｙ座標に対応させることで、指示位置を決定する。

近年、マウスを代表とする二次元指示入力装置に替わる三次元指示入力装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

この三次元位置指示入力装置は、三次元空間内に任意の平面を設定し、その平面におけるｘ−ｙ座標値をパソコン画面上のｘ−ｙ座標に対応させることで、指示位置を決定するものである。点光源が入力範囲の内側を移動すると、入力範囲に対する点光源の位置関係に対応して、モニタ上のポインタの表示位置も移動する。
特開２００３−２１６３１９号公報

しかし、従来の三次元位置指示入力装置によると、ポインタを移動することはできるが、それ以外の機能を持たせることができない。例えば、マウスを使用した操作においては、ポインタの移動の他に、クリック動作があり、更にはクリックと移動を組み合わせたドラッグ操作も可能である。

上記のような位置指示装置にスイッチを組み込み、クリックやドラッグを可能にすることもできるが、この場合、指示装置のサイズが大きくなってしまうことや、機構が複雑になることに加え、操作も煩雑になり実用的でない。また、スイッチの使用を前提とした指示装置の場合、その持ち方にも制限が加えられてしまう。

従って、本発明の目的は、三次元空間における簡易な操作により、指示マークの位置指示のみならず、クリックやドラッグ等の操作指示も可能な操作システム、処理装置、指示装置、操作方法およびプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、三次元空間における移動操作により位置指示および処理指示がされる指示装置と、前記位置指示に基づいて表示画面に指示マークを表示し、前記処理指示に基づいて対応する処理を行う処理装置とを備えたことを特徴とする操作システムを提供する。

上記操作システムによれば、指示装置の移動操作という簡易な操作で位置指示および処理指示を行うことができる。処理指示とは、指示マークの表示以外のクリック、ドラッグ、スクロール等の操作指示を含むものである。

前記処理装置は、前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測する計測手段と、前記位置指示と前記処理指示を識別する識別手段と、前記表示画面を有する表示手段と、前記識別手段により前記位置指示と識別されたとき、計測された前記三次元位置に基づいて前記表示画面の対応する位置に前記指示マークを表示し、前記識別手段により前記処理指示と識別されたとき、計測された前記移動態様に基づいて対応する前記処理を行う処理手段とを備えた構成としてもよい。移動態様には、移動方向、移動速度、移動加速度等が含まれる。

前記指示装置は、電磁波（光、電波）あるいは音波（超音波）による位置信号を発生する位置信号発生手段を備え、前記処理装置は、前記位置信号を受信する受信手段を備え、前記計測手段は、受信された前記位置信号に基づいて前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測する構成としてもよい。

計測手段には、指示装置の位置信号発生手段から出射された電磁波や音波を受けて三次元位置および移動態様を三角測量の原理により求めてもよく、電磁波や音波が出射されてから計測手段に到達するまでの時間に基づいて求めてもよく、その計測方法は限定されない。

前記指示装置は、電磁波（光、電波）あるいは音波（超音波）による識別信号を発生する識別信号発生手段を備え、前記処理装置は、前記識別信号を受信する受信手段を備え、前記識別手段は、受信された前記識別信号に基づいて前記位置指示と前記処理指示を識別する構成としてもよい。

前記識別信号発生手段は、前記識別信号を発生させるスイッチを備えた構成としてもよい。この場合、前記スイッチは、前記指示装置の下面側に設けられた構成としてもよい。上記スイッチは指示装置を机等の天板上に載置することで動作するので、スイッチを動作するための特別の操作は不要となる。スイッチは、メカニカルなスイッチの他、光学的、磁気的、静電気的なスイッチ等の他の方法によるスイッチでもよい。

前記指示装置は、前記スイッチがオフ状態になってから一定時間経過した後、前記位置信号および前記識別信号の発生を停止させる構成としてもよい。これにより、指示装置の使用を止めてスイッチがオフ状態になると、位置信号および識別信号の発生が停止するので、消費電力の低減を図ることができる。

前記指示装置は、波長が異なる第１および第２の信号光を発生する第１および第２の光源を備え、前記処理装置は、前記第１および第２の信号光を受信する受信手段を備え、前記計測手段は、受信された前記第１の信号光に基づいて前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測し、前記識別手段は、受信された前記第２の信号光に基づいて前記位置指示と前記処理指示を識別する構成としてもよい。第１および第２の信号光として異なる波長を用いることにより、第１および第２の信号光の識別が容易となる。

前記識別手段は、計測された前記三次元位置に基づいて前記指示装置が存在する領域を判定し、その判定結果に応じて前記位置指示と前記処理指示を識別する構成としてもよい。

前記処理手段は、前記計測手段が前記移動態様として左方向を計測したとき、左クリックに対応する処理を行い、前記計測手段が前記移動態様として右方向を計測したとき、右クリックに対応する処理を行う構成としてもよい。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、三次元空間における指示装置の移動操作により位置指示および処理指示がされる処理装置であって、前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測する計測手段と、前記位置指示と前記処理指示を識別する識別手段と、表示画面を有する表示手段と、前記識別手段により前記位置指示と識別されたとき、計測された前記三次元位置に基づいて前記表示画面の対応する位置に指示マークを表示し、前記識別手段により前記処理指示と識別されたとき、計測された前記移動態様に基づいて対応する処理を行う処理手段とを備えたことを特徴とする処理装置を提供する。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、三次元空間におけて移動操作されて所定の指示を行う指示装置において、電磁波あるいは音波による第１の信号を発生する第１の信号発生手段と、装置本体が所定の面上に載置されたことを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて電磁波あるいは音波による第２の信号を発生する第２の信号発生手段とを備えたことを特徴とする指示装置を提供する。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、三次元空間において指示装置を移動操作して位置指示および処理指示を行う第１のステップと、前記位置指示に基づいて表示画面に指示マークを表示し、前記処理指示に基づいて対応する処理を行う第２のステップとを含むことを特徴とする操作方法を提供する。

前記第２のステップは、前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測する計測ステップと、前記位置指示と前記処理指示を識別する識別ステップと、前記識別ステップにおいて前記位置指示と識別されたとき、計測された前記三次元位置に基づいて前記表示画面の対応する位置に前記指示マークを表示し、前記識別ステップにおいて前記処理指示と識別されたとき、計測された前記移動態様に基づいて対応する前記処理を行う処理ステップとを含む構成としてもよい。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、上記２のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する

本発明によれば、三次元空間における簡易な操作により、指示マークの位置指示のみならず、クリックやドラッグ等の操作指示も可能となる。

［第１の実施の形態］
（システムの外観）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る操作システムの外観を示す図である。この操作システム１ａは、三次元空間におけるユーザによる移動操作により位置指示および処理指示がされる指示装置１１ａと、指示装置１１ａからの信号光を受信する受信装置１２ａと、受信装置１２ａによって受信された信号光に基づいてユーザの指示装置１１ａによる指示内容を解析し、位置指示のときは表示画面１４に指示マークを表示し、処理指示のときは対応する処理を行う情報処理装置１３ａとからなる。なお、受信装置１２ａおよび情報処理装置１３ａは、処理装置を構成する。

指示装置１１ａは、受信装置１２ａに向けて信号光を出射する後述する点光源を有しており、手で持つタイプや、指に装着するタイプでもよく、体の一部に装着するタイプでもよい。また、指示装置１１ａは、ペン等に組み込んだものでもよい。

情報処理装置１３ａは、例えば、代表的なものとして図１に示すようにＰＣ（パーソナルコンピュータ）が挙げられるが、その他のものとしては、カーナビゲーションシステムや、ＤＶＤプレーヤとモニタのシステム等を用いることができる。

（システムの構成）
図２は、第１の実施の形態に係る操作システム１ａの内部構成を示すブロック図である。

（指示装置）
指示装置１１ａは、発光波長が異なる第１および第２の点光源１１１，１１２と、指示装置１１ａの下面に設けられたスイッチ１１３と、スイッチ１１３の切替がなされてから所定時間の経過を計測するタイマ１１４とを備える。スイッチ１１３の動作に基づく第１および第２の点光源１１１，１１２の発光動作については、後述する。

指示装置１１ａの第１および第２の点光源１１１，１１２には、ＬＥＤが好適であるが、ＬＥＤに限らず、フィラメントを用いた電球などであってもよい。但し、指示装置１１ａの方向が正確に受信装置１２ａに向かっていなくても受信装置１２ａが第１および第２の点光源１１１，１１２からの光を受信可能である必要があることから、第１および第２の点光源１１１，１１２からの光は拡散されることが望ましい。

（受信装置）
受信装置１２ａは、指示装置１１ａの第１および第２の点光源１１１，１１２からの光を撮影するカラーＣＣＤカメラ等を備える。なお、受信装置１２ａは、複数のフォトダイオードから構成し、例えば、特開平１０−９８１２号公報に開示されている位置検出デバイスを用いることができる。すなわち、この位置検出デバイスは、所定の間隔を設けて配置され、指示装置１１ａの点光源から拡散光を受光する３つの光電変換部からなり、各光電変換部は直角をなす一対のフォトダイオードからなり、各フォトダイオードで受光した光量に応じた検出信号を情報処理装置１３ａに送信するように構成されている。

（情報処理装置）
情報処理装置１３ａは、情報処理装置１３ａ全体の制御を司る制御手段としてのＣＰＵ１３１と、情報処理に必要な文書作製ソフトウエア等のＣＰＵ１３１の各種のプログラム、データ等を記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等からなる記憶部１３２と、キーボード、マウス等を備えた入力部１３３と、外部の受信装置１２ａとの間でデータの送受信を行うインターフェイス１３４と、受信装置１２ａにより受信された指示装置１１ａの第１の点光源１１１からの光に基づき指示装置１１ａによる指示位置を演算する指示位置演算手段１３５と、指示装置１１ａの第２の点光源１１２からの信号の有無および指示位置演算手段１３５により演算された指示装置１１ａの挙動に基づき、指示装置１１ａの動作内容を認識する後述する動作内容認識手段１３６ａと、指示装置１１ａによる指示位置に対応する表示画面１４の位置にポインタ（指示マーク）を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示部１３７と、各構成部間を接続するメイン内部バス１３８とからなる。

指示位置演算手段１３５は、第１の点光源１１１を撮影した画像データから点光源像の大きさと位置に基づいて、第１の点光源１１１の三次元位置を求めるものである。なお、指示位置演算手段１３５は、受信装置１２ａが複数のフォトダイオードを用いて構成されている場合は、受信装置１２ａの各フォトダイオードから送信される検出信号に基づいて、各フォトダイオードが受光した光量の差から指示装置１１ａの第１の点光源１１１の三次元位置を求めるものである。

（指示装置の信号光の発生動作）
図３は、指示装置１１ａの動作内容の切替を示す図であり、（ａ）は動作切替前、（ｂ）は動作切替後をそれぞれ示す。指示装置１１ａは、図３（ａ）に示すように、受信装置１２ａに向けて指示装置１１ａが操作面２に押し付けられることにより、スイッチ１１３が押動されると、第１の点光源１１１に電源が供給され、位置信号光１１５のみが発生し、図３（ｂ）に示すように、指示装置１１ａが操作面２より持ち上げられ、スイッチ１１３の押動状態が解除されると、第１の点光源１１１から位置信号光１１５を発生するとともに、第２の点光源１１２から識別信号としての切替信号光１１６もタイマ１１４による一定時間発生するように構成されている。

なお、図３において、スイッチ１１３の切替は、指示装置１１ａの操作面２への押しつけ及び持ち上げよりなされているが、本実施の形態におけるスイッチ１１３の切替はこれに限られたものではなく、ユーザが直接スイッチ１１３を押動することによりなされるものであってもよい。

また、スイッチ１１３がオン状態であるためには、押動された状態を持続することは必ずしも必要でなく、一時的な押動がされる毎にオン状態とオフ状態とを順次切り替えるものであってもよい。

（動作内容認識手段）
次に、動作内容認識手段１３６ａの機能について、図４及び図５を参照しつつ説明する。動作内容認識手段１３６ａは、指示装置１１ａの第２の点光源１１２からの切替信号光１１６を受信装置１２ａが受信することにより、指示装置１１ａによる動作内容が切り替えられたことを認識する。その認識の結果によって、情報処理装置１３ａにおける処理が異なることになる。

図４は、図３（ａ）に示す状態における指示位置１１ａの動きに応じた、情報処理装置１３ａの動作を示す図である。この場合、動作内容認識手段１３６ａは、指示装置１１ａはポインタ１５を動かすための動作を行うものと認識するので、入力範囲２１において指示装置１１ａがユーザによって動かされると、そのときの第１の点光源１１１の動きと、情報処理装置１３ａの表示画面１４上に描かれたポインタ１５の動きが対応し、表示画面１４上におけるポインタ１５の経路であるポインタ軌跡３２は、入力範囲２１における第１の点光源１１１の経路である第１の点光源軌跡３１に相似する。

図５は、図３（ｂ）に示す状態における指示位置１１ａの動きに応じた、情報処理装置１３ａの動作を示す図である。この場合、動作内容認識手段１３６ａは、指示装置１１ａは操作内容を識別させるための動作を行うものと認識するので、このときには、指示位置１１ａの動きはポインタ１５の動きに対応するのではなく、クリック動作などの別の動作に対応する。例えば、指示装置１１ａを左側に振る動作を左クリックに、右に振る動作を右クリックに、それぞれ対応させたとする。この場合には各動作によって、表示画面１４上のカーソル位置の指定や、メニューリストの表示などがなされる。したがって、入力範囲２１において指示装置１１ａがユーザによってどのように動かされても、表示画面１４上のポインタ１５は動かない。

（システムの動作）
次に、第１の実施の形態に係る操作システム１ａの動作を、図６および図７のフローチャートに従って説明する。なお、以下の説明における動作のうち、情報処理装置１３ａの動作は、特に記載のない限りＣＰＵ１３１が行うものとする。

最初に、指示装置１１ａのスイッチ１１３がオン状態になると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、第１および第２の点光源１１１，１１２に電源が供給され、第１の点光源１１１は、位置信号光１１５を発生し、第２の点光源１１２は、ＯＮ信号を示す切替信号光１１６を発生する（ステップＳ１０２）。

一方、受信装置１２ａは、第２の点光源１１２から切替信号光１１６を受信すると、ＯＮ信号を情報処理装置１３ａに送信する。情報処理装置１３ａのＣＰＵ１３１が、受信装置１２ａからＯＮ信号をインターフェイス１３４を介して受信すると（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、受信装置１２ａが第１の点光源１１１から受信した位置信号光１１５に基づいて、第１の点光源１１１の三次元位置を指示位置演算手段１３５によって演算させる（ステップＳ２０２）。そして、演算結果に基づいて、第１の点光源１１１の三次元位置に対応する表示部１３７の表示画面１４上の位置にポインタ１５を移動（表示）させる（ステップＳ２０３）。

次に、指示装置１１ａのスイッチ１１３がオフ状態になると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、第２の点光源１１２からの切替信号光１１６の発生を停止し（ステップＳ１０４）、同時にタイマ１１４を起動する（ステップＳ１０５）。

受信装置１２ａは、切替信号光１１６を受信しなくなると、ＯＦＦ信号を情報処理装置１３に送信する。情報処理装置１３のＣＰＵ１３１は、インターフェイス１３４を介してＯＦＦ信号を受信すると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、表示画面１４上のポインタ１５の移動を停止させる（ステップＳ２０５）。

次に、スイッチ１１３が再びオン状態となると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ポインタ１５を移動させるためにステップＳ１０２に処理を戻す。

タイマ１１４が起動した後（Ｓ１０５）、スイッチ１１３がオフ状態のままで（Ｓ１０６：ＮＯ）、ユーザの指示装置１１ａによる特定動作がなされると（ステップＳ１０７）、情報処理装置１３においてその動作内容が認識され、それに応じた動作がなされる。

すなわち、上記ステップＳ１０７における動作が、左クリック操作を意図するものであると判断した場合には（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、左クリック操作に対応する処理を実行し（ステップＳ２０７）、当該動作が左クリック操作を意図するものではなく（Ｓ２０６：ＮＯ）、右クリック操作を意図するものであると判断した場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、左クリック操作に対応する処理を実行する（ステップＳ２０９）。当該動作が右クリック操作を意図するものではなく（Ｓ２０８：ＮＯ）、ドラッグ操作を意図するものであると判断した場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、その後の指示装置１１ａの動作に応じた処理を実行する。

指示装置１１ａの特定動作が終了した後、指示装置１１ａにおいて、スイッチ１１３がオン状態にされたか否かが判断される（ステップＳ１０８）。スイッチ１１３がオン状態でなければ（Ｓ１０８：ＮＯ）、ドラッグ操作におけるカーソル移動の状態にないものと判断し、タイマ１１４が起動してから所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。まだ所定時間内であると判別した場合には（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８の動作を繰り返し、所定時間を超えたと判別した場合には（Ｓ１０９：ＮＯ）、ステップＳ１１４へ処理を移す。一方、スイッチ１１３がオン状態であれば（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、第２の点光源１１２から切替信号光１１６を発生し、受信装置はＯＮ信号を情報処理装置１３に送信する（ステップＳ１１０）。

情報処理装置１３において、ＯＮ信号を受信したと判断すると（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、ドラッグ操作に対応する処理を開始する（ステップＳ２１２）。すなわち、ステップＳ２０５において停止したポインタの位置をドラッグ操作の起点とし、以下で決定される終点位置までの範囲を一括指定する。

次に、指示装置１１ａにおいて、スイッチ１１３がオフ状態にされると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、第２の点光源１１２からの切替信号光１１６の発生を停止する（ステップＳ１１２）。

情報処理装置１３においては、ＯＦＦ信号を受信したと判断した場合には（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、ドラッグ操作を終了する（ステップＳ２１４）。すなわち、その時点におけるポインタの位置をドラッグ操作の終点位置とする。

そして、指示装置１１ａにおいて、タイマ１１４が起動してから所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１３）。まだ所定時間内であると判別した場合には（Ｓ１１３：ＮＯ）、ステップＳ１０７へ処理を戻し、所定時間を超えたと判別した場合には（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、第１の点光源１１１を消光し（ステップＳ１１４）、処理を終了する。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、指示装置の動作１つで、ポインタの移動だけでなくクリックやドラッグ等といった複数の操作が可能となるので、三次元における指示装置の操作を片手で簡便に行うことができる。

［第２の実施の形態］
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る操作システムの内部構成を示すブロック図である。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態とはシステムの各構成部の内部構成が異なり、外観は第１の実施の形態と同様である。

指示装置１１ｂは、受信装置１２ａ及び情報処理装置１３に対してユーザの指示位置を示す第１の点光源１１１のみを備え、第１の実施の形態における指示装置１１ａのような第２の点光源、スイッチ、タイマは有さない。

従って、受信装置１２ｂは、第１の点光源１１１からの光のみを受信すればよく、第２の点光源からの信号を受信する機能は不要となる。

情報処理装置１３ｂは、第１の実施の形態の情報処理装置１３ａが備える各構成部の他に、指示装置１１ｂの動作内容が変更されてからの時間を計測するタイマ１３９が備え、動作内容認識手段１３６ｂの機能が第１の実施の形態とは一部異なる。

動作内容認識手段１３６ｂは、指示装置１１ｂの第１の点光源１１１からの光を受信装置１２ｂが受信し、指示位置演算手段１３５によって指示装置１１ｂがどの位置にあるかを演算することにより、指示装置１１ｂによる動作内容が切り替えられたことを認識する。

本実施の形態においては、点光源１１１が消光している場合は、表示画面１４上のポインタ１５は固定し、操作に関しても何も実行されず、点光源１１１が指示位置入力範囲２２で発光しながら移動するとポインタ１５が移動し、点光源１１１が操作内容入力範囲２３で発光すると、発光した時点でクリック操作が実行されるか、発光しながら特定の軌跡を描くと実行される、という手順とする。

また、ドラッグアンドドロップの操作手順としては、例えば、点光源１１１を操作内容入力範囲２３で発光させて、そのまま指示位置入力範囲２２に移動して消光し、再度、指示位置入力範囲２２で発光するとドラッグを開始し消光した個所でドロップする、という手順が望ましい。

（システムの動作）
次に、第２の実施の形態に係る操作システム１ｂの動作を図９〜図１１を参照して説明する。

図９は、操作システム１ｂにおける入力範囲の構成の一例を示す図である。同図に示すように、受信装置１２ｂのカメラ部によって撮影可能な領域には、略直方体形状の空間である入力範囲２１が設定されている。入力範囲２１を形成する立方体形状の空間は、水平方向に２分され、分割された下の部分が指示位置入力範囲２２と、分割された上の部分が操作内容入力範囲２３と、それぞれ設定されている。

指示位置入力２２内において指示装置１１ｂが操作されたときと、操作内容入力範囲２３内において指示装置１１ｂが操作されたときにおいて、情報処理装置１３ｂは、異なる処理を行う。

図１０は、図８に示す指示位置入力範囲２２における指示位置１１ａの動きに応じた、情報処理装置１３ｂの動作を示す図である。指示位置入力範囲２２において指示装置１１ｂがユーザによって動かされると、そのときの第１の点光源１１１の動きと、情報処理装置１３ｂの表示画面１４上に描かれたポインタ１５の動きが対応し、表示画面１４上におけるポインタ１５の経路であるポインタ軌跡３２は、指示位置入力範囲２２における第１の点光源１１１の経路である第１の光源軌跡３１に相似する。

図１１は、図８に示す操作内容入力範囲２３における指示位置１１ｂの動きに応じた、情報処理装置１３ｂの動作を示す図である。このときには、指示位置１１ｂの動きはポインタ１５の動きに対応するのではなく、クリック動作などの別の動作に対応する。したがって、指示位置入力範囲２３において指示装置１１ｂがユーザによってどのように動かされても、表示画面１４上のポインタ１５は動かない。

なお、図９においては指示位置入力範囲２２と操作内容入力範囲２３とは、接するように重なっているが、指示位置入力範囲２２と操作内容入力範囲２３とが離れて設けられ、それぞれの間に隙間が生じているように構成されていてもよい。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態によれば、指示装置１１ｂは１つの光源のみを有しておればよく、受信装置も１つの信号光以外の信号を受信する必要はないので、簡素な構成でありながらも、三次元における指示装置の操作を片手で簡便に行うことができる。

（変形例）
図１２は、操作システム１ｂにおける入力範囲の構成の変形例を示す図であり、（ａ）は左右に分割した例、（ｂ）は左右に３つに分割した例、（ｃ）は上下に３つに分割した例、（ｄ）は前後に３つに分割した例、（ｅ）は上下左右に４つに分割した例である。

図１２（ａ）においては、指示位置入力範囲２２と操作内容入力範囲２３とが左右に並列されており、ユーザは、ポインタ１５の移動操作を行う際は入力範囲２１の左側の領域で、クリック等の操作を行う際は入力範囲２１の右側の領域で、それぞれ操作を行う。

図１２（ｂ）においては、指示位置入力範囲２２の両側に操作内容入力範囲２３Ｌ及び２３Ｒが並列されており、ユーザは、ポインタ１５の移動操作を行う際は入力範囲２１の中央の領域で、左クリック操作を行う際は入力範囲２１の左側の領域で、右クリック操作を行う際は入力範囲２１の右側の領域で、それぞれ操作を行う。

図１２（ｃ）においては、指示位置入力範囲２２の上部において操作内容入力範囲２３Ｌと２３Ｒとが並列されており、ユーザは、ポインタ１５の移動操作を行う際は入力範囲２１の下部の領域で、左クリック操作を行う際は入力範囲２１の上部左側の領域で、右クリック操作を行う際は入力範囲２１の上部右側の領域で、それぞれ操作を行う。

図１２（ｄ）においては、指示位置入力範囲２２の前方において操作内容入力範囲２３Ｌと２３Ｒとが並列されており、ユーザは、ポインタ１５の移動操作を行う際は入力範囲２１の手前側の領域で、左クリック操作を行う際は入力範囲２１の前方左側の領域で、右クリック操作を行う際は入力範囲２１の前方右側の領域で、それぞれ操作を行う。

図１２（ｅ）においては、指示位置入力範囲２２の両側に操作内容入力範囲２３Ｌ及び２３Ｒが並列されており、更に指示位置入力範囲２２の上部にドラッグ操作指示範囲２４が設けられている。ドラッグアンドドロップ行う場合、ユーザは、ドラッグ操作指示範囲２４で第１の点光源１１１を発光し消光してから、中央で再度発光することにより、ドラッグが開始される。

また、図１３は、図１２（ｃ）のように「３つに分割」した場合において、左クリック用と右クリック用の操作内容入力範囲を自動設定する例である。その手段としては、指示位置入力範囲２２で最後に点光源１１１を消光した個所の真上のラインを、操作内容入力範囲２３Ｌ及び２３Ｒの境界線として設定する。ユーザにとっては、空中に設定した境界線を認識し記憶することが難しいので、このような相対操作を行うことが望ましい。

このような構成とすることによってユーザの動作が簡易なものとなり、指示位置入力の途中で発光スイッチをオフにしてそのまま上に手を上げて、少し左か少し右に手を動かしてスイッチをオンオフするだけで、操作内容入力を行うことができる。

ユーザの動作としては、操作内容を入力する直前には、指示位置の移動を終えて固定することが一般的なので、このような順序に従って自動範囲設定を行っても構わない。更に、上記では左右の位置関係について記載したが、上下の位置関係についても、指示位置入力の途中で発光スイッチをオフにした位置と操作内容入力範囲の上下の位置を相対的に再配置しても構わない。

なお、図１３における変形例は、図１２（ｃ）の変形例に対応したものであるが、他の変形例に対応したものとして構成されたものであってもよい。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々に変形することができる。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る操作システムの外観を示す図である。 第１の実施の形態に係る操作システムの内部構成を示すブロック図である。 （ａ）は第１の実施の形態に係る操作システムにおける指示装置の動作切替前の状態を示す図であり、（ｂ）は動作切替時の状態を示す図である。 図３（ａ）に示す状態における指示位置の動きに応じた、情報処理装置の動作を示す図である。 図３（ｂ）に示す状態における指示位置の動きに応じた、情報処理装置の動作を示す図である。 第１の実施の形態に係る操作システムの動作を示すフローチャートの１つめである。 第１の実施の形態に係る操作システムの動作を示す図６に続くフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る操作システムの内部構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係る操作システムにおける入力範囲の構成の一例を示す図である。 図８に示す指示位置入力範囲における指示位置の動きに応じた、情報処理装置の動作を示す図である。 図８に示す操作内容入力範囲における指示位置の動きに応じた、情報処理装置の動作を示す図である。 操作システム１ｂにおける入力範囲の構成の変形例を示す図であり、（ａ）は左右に分割した例、（ｂ）は左右に３つに分割した例、（ｃ）は上下に３つに分割した例、（ｄ）は前後に３つに分割した例、（ｅ）は上下左右に４つに分割した例である。 図１２（ｃ）のように「３つに分割」した場合における、左クリック用と右クリック用の操作内容入力範囲を自動設定する例を示す図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、操作システム
２、操作面
１１ａ、１１ｂ、指示装置
１２ａ、１２ｂ、受信装置
１３、情報処理装置
１４、表示画面
１５、ポインタ
２１、入力範囲
２２、指示位置入力範囲
２３、２３Ｌ、２３Ｒ、操作内容入力範囲
２４、ドラッグ操作指示範囲
３１、第１の光源軌跡
３２、ポインタ軌跡
１１１、第１の点光源
１１２、第２の点光源
１１３、スイッチ
１１４、タイマ
１１５、位置信号光
１１６、切替信号光
１３１、ＣＰＵ
１３２、記憶部
１３３、入力部
１３４、インターフェイス
１３５、指示位置演算手段
１３６ａ、１３６ｂ、動作内容認識手段
１３７、表示部
１３８、メイン内部バス
１３９、タイマ

Claims (16)

1. 三次元空間における移動操作により位置指示および処理指示がされる指示装置と、
   前記位置指示に基づいて表示画面に指示マークを表示し、前記処理指示に基づいて対応する処理を行う処理装置とを備えたことを特徴とする操作システム。
2. 前記処理装置は、
   前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測する計測手段と、
   前記位置指示と前記処理指示を識別する識別手段と、
   前記表示画面を有する表示手段と、
   前記識別手段により前記位置指示と識別されたとき、計測された前記三次元位置に基づいて前記表示画面の対応する位置に前記指示マークを表示し、前記識別手段により前記処理指示と識別されたとき、計測された前記移動態様に基づいて対応する前記処理を行う処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の操作システム。
3. 前記指示装置は、電磁波あるいは音波による位置信号を発生する位置信号発生手段を備え、
   前記処理装置は、前記位置信号を受信する受信手段を備え、
   前記計測手段は、受信された前記位置信号に基づいて前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測することを特徴とする請求項２に記載の操作システム。
4. 前記指示装置は、電磁波あるいは音波による識別信号を発生する識別信号発生手段を備え、
   前記処理装置は、前記識別信号を受信する受信手段を備え、
   前記識別手段は、受信された前記識別信号に基づいて前記位置指示と前記処理指示を識別することを特徴とする請求項３に記載の操作システム。
5. 前記識別信号発生手段は、前記識別信号を発生させるスイッチを備えたことを特徴とする請求項４に記載の操作システム。
6. 前記スイッチは、前記指示装置の下面側に設けられたことを特徴とする請求項５に記載の操作システム。
7. 前記指示装置は、前記スイッチがオフ状態になってから一定時間経過した後、前記位置信号および前記識別信号の発生を停止させることを特徴とする請求項６に記載の操作システム。
8. 前記指示装置は、波長が異なる第１および第２の信号光を発生する第１および第２の光源を備え、
   前記処理装置は、前記第１および第２の信号光を受信する受信手段を備え、
   前記計測手段は、受信された前記第１の信号光に基づいて前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測し、
   前記識別手段は、受信された前記第２の信号光に基づいて前記位置指示と前記処理指示を識別することを特徴とする請求項２に記載の操作システム。
9. 前記識別手段は、計測された前記三次元位置に基づいて前記指示装置が存在する領域を判定し、その判定結果に応じて前記位置指示と前記処理指示を識別することを特徴とする請求項２に記載の操作システム。
10. 前記計測手段が計測する前記移動態様は、移動方向であることを特徴とする請求項２に記載の操作システム。
11. 前記処理手段は、前記計測手段が前記移動態様として左方向を計測したとき、左クリックに対応する処理を行い、前記計測手段が前記移動態様として右方向を計測したとき、右クリックに対応する処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の操作システム。
12. 三次元空間における指示装置の移動操作により位置指示および処理指示がされる処理装置であって、
    前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測する計測手段と、
    前記位置指示と前記処理指示を識別する識別手段と、
    表示画面を有する表示手段と、
    前記識別手段により前記位置指示と識別されたとき、計測された前記三次元位置に基づいて前記表示画面の対応する位置に指示マークを表示し、前記識別手段により前記処理指示と識別されたとき、計測された前記移動態様に基づいて対応する処理を行う処理手段とを備えたことを特徴とする処理装置。
13. 三次元空間におけて移動操作されて所定の指示を行う指示装置において、
    電磁波あるいは音波による第１の信号を発生する第１の信号発生手段と、
    装置本体が所定の面上に載置されたことを検出する検出手段と、
    前記検出手段の検出結果に応じて電磁波あるいは音波による第２の信号を発生する第２の信号発生手段とを備えたことを特徴とする指示装置。
14. 三次元空間において指示装置を移動操作して位置指示および処理指示を行う第１のステップと、
    前記位置指示に基づいて表示画面に指示マークを表示し、前記処理指示に基づいて対応する処理を行う第２のステップとを含むことを特徴とする操作方法。
15. 前記第２のステップは、
    前記指示装置の三次元位置および移動態様を計測する計測ステップと、
    前記位置指示と前記処理指示を識別する識別ステップと、
    前記識別ステップにおいて前記位置指示と識別されたとき、計測された前記三次元位置に基づいて前記表示画面の対応する位置に前記指示マークを表示し、前記識別ステップにおいて前記処理指示と識別されたとき、計測された前記移動態様に基づいて対応する前記処理を行う処理ステップとを含むことを特徴とする請求項１３に記載の操作方法。
16. 請求項１４又は請求項１５に記載の前記第２のステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。