JP2751860B2 - 3D coordinate input device - Google Patents

3D coordinate input device

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JP2751860B2
JP2751860B2 JP5550195A JP5550195A JP2751860B2 JP 2751860 B2 JP2751860 B2 JP 2751860B2 JP 5550195 A JP5550195 A JP 5550195A JP 5550195 A JP5550195 A JP 5550195A JP 2751860 B2 JP2751860 B2 JP 2751860B2
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receivers
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receiver
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淳一 末次
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3次元座標入力装置に
係り、特に、構造設計及び構造検討用の3次元CADシ
ステムに好適な3次元座標入力装置に関する。
The present invention relates to a three-dimensional coordinate input device, and more particularly to a three-dimensional coordinate input device suitable for a three-dimensional CAD system for structural design and structure study.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のシステムに用いられる従来の座
標入力装置は、最初に1次元乃至2次元の座標を指定し
た後、残りの2次元または1次元を指定するという2段
階の操作により3次元座標を入力するものが大半であ
り、例えば、タブレットやマウスといった2次元座標入
力装置がこれに該当する。一方で、3次元座標を直接に
入力することができるものも開発されている。この種の
一例として特開平4−268618号公報に記載のもの
は、3次元空間の所定位置に複数の受信機を配置し、こ
れに対し発信器を内蔵するポインティングデバイスを操
ってこれら双方の位置関係から3次元座標を入力できる
ように構成されている。位置関係の特定には、ポインテ
ィングデバイスから超音波を出力し、この超音波が受信
機で受信されるまでの時間差に基づいて当該ポインティ
ングデバイスの3次元座標を特定する方法が用いられて
いる。ここで、ポインティングデバイスの3次元座標を
特定するためには、各受信機の配設位置が予め特定され
ている必要がある。
2. Description of the Related Art A conventional coordinate input device used in a system of this type has a three-step operation in which a one-dimensional or two-dimensional coordinate is first specified, and then the remaining two-dimensional or one-dimensional is specified. Most input dimensional coordinates, for example, a two-dimensional coordinate input device such as a tablet or a mouse. On the other hand, a device capable of directly inputting three-dimensional coordinates has been developed. As an example of this kind, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-268618 discloses a method in which a plurality of receivers are arranged at predetermined positions in a three-dimensional space, and a pointing device incorporating a transmitter is manipulated. It is configured so that three-dimensional coordinates can be input from the relationship. In order to specify the positional relationship, a method is used in which ultrasonic waves are output from a pointing device, and three-dimensional coordinates of the pointing device are specified based on a time difference until the ultrasonic waves are received by a receiver. Here, in order to specify the three-dimensional coordinates of the pointing device, it is necessary that the arrangement position of each receiver is specified in advance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、前者では3次元座標を1回の入力操作
では入力できないため、CADオペレーションの基本と
なる座標入力自体に時間がかかるという不都合があっ
た。また、特に、データを見込む方向,データの姿勢等
を任意に選択して作業したい場合や、任意の方向に任意
の傾きを有する作業面を設定して作業したいような場合
には、その傾きが座標入力装置を操作する物理的な平面
の傾きと一致しないことから操作感覚の不自然さを伴
い、オペレータにかかる精神的負担が大きく作業効率向
上の阻害要因となる不都合があった。一方、特開平4−
268618号公報に記載のものでは、3次元空間のあ
る定点に固定した基準点に受信機を配置しているため、
座標入力空間が空間的に制約を受けるという不都合があ
った。
However, in the above-mentioned conventional example, since the former cannot input three-dimensional coordinates by one input operation, it takes a long time to input the coordinates itself, which is a basic CAD operation. was there. In particular, when it is desired to work by arbitrarily selecting the direction in which the data is to be viewed, the posture of the data, or the like, or when it is desired to set a work surface having an arbitrary inclination in an arbitrary direction and work, Since it does not coincide with the inclination of the physical plane on which the coordinate input device is operated, the operation feeling is unnatural, and the mental burden on the operator is large, which is a disadvantage that hinders the improvement of work efficiency. On the other hand,
In the device described in JP-A-268618, the receiver is arranged at a reference point fixed to a certain fixed point in a three-dimensional space.
There is a disadvantage that the coordinate input space is spatially restricted.

【0004】[0004]

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、操作性が良く3次元座標を簡単且つ効
率よく入力できる3次元座標入力装置を提供すること
を、その目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a three-dimensional coordinate input device capable of improving the inconvenience of the prior art, and in particular, having good operability and capable of easily and efficiently inputting three-dimensional coordinates. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、空間を伝搬する信号を出力する発信手段を装備した
ポインタと、このポインタの発信手段から出力された信
号を受信する少なくとも4個の受信機と、この受信機で
受信された受信信号に基づいてポインタの空間座標を特
定する信号処理部と、この信号処理部で特定されたポイ
ンタの空間座標を上位装置等に入力するインタフェース
部とを備えている。更に、少なくとも4個の受信機をそ
れぞれ空間内の任意位置に配設可能なものとすると共
に、この少なくとも4個の受信機のうち少なくとも1個
に上記信号の発信機能を搭載している。そして、信号処
理部が、当該受信機の発信機能により出力され他の受信
機で受信された受信信号に基づいて少なくとも4個の受
信機の位置関係を相対的に特定する受信位置特定機能を
備えた、という構成を採っている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a pointer provided with transmitting means for outputting a signal propagating in a space, and at least four pointers for receiving a signal output from the transmitting means of the pointer. A receiver, a signal processing unit that specifies the spatial coordinates of the pointer based on the received signal received by the receiver, and an interface unit that inputs the spatial coordinates of the pointer specified by the signal processing unit to a higher-level device or the like. It has. Further, at least four receivers can be arranged at arbitrary positions in the space, and at least one of the at least four receivers has the function of transmitting the signal. And a signal processing unit having a reception position specifying function for relatively specifying a positional relationship between at least four receivers based on a reception signal output by the transmission function of the receiver and received by another receiver. Is adopted.

【0006】請求項2記載の発明では、信号処理部が、
特定したポインタの空間座標の値を所定の割合で拡大縮
小する空間解像度設定機能を備える、という構成を採っ
ている。
According to the second aspect of the present invention, the signal processing unit comprises:
A configuration is provided in which a spatial resolution setting function is provided for enlarging or reducing the value of the spatial coordinates of the specified pointer at a predetermined rate.

【0007】請求項3記載の発明では、信号処理部が、
受信位置特定機能により特定した少なくとも4個の受信
機の位置関係に基づいて上述の所定の割合を算出する最
適解像度設定機能を備える、という構成を採っている。
これらにより、前述した目的を達成しようとするもので
ある。
According to the third aspect of the present invention, the signal processing unit includes:
An optimum resolution setting function for calculating the above-mentioned predetermined ratio based on the positional relationship between at least four receivers specified by the reception position specifying function is provided.
With these, the above-mentioned object is to be achieved.

【0008】[0008]

【作用】請求項1記載の発明では、各受信機を任意位置
に配設する。そして、装置全体を稼動状態に設定する
と、信号処理部は、発信機能を備えた受信機から信号を
出力させ、この信号が他の受信機で受信される。信号処
理部は、この受信信号に基づいて当該信号を出力した受
信機と当該信号を受信した受信機との位置関係を空間の
座標軸と共に相対的に特定する。次に、ポインタの発信
手段から信号が出力されると、この信号は各受信機で受
信され、信号処理部は、この受信された信号と先に特定
した各受信機の相対的な位置関係とに基づいてポインタ
の空間座標を特定し、インタフェース部を介して上位装
置等に入力する。
According to the first aspect of the present invention, each receiver is arranged at an arbitrary position. Then, when the entire apparatus is set to the operating state, the signal processing unit outputs a signal from a receiver having a transmission function, and the signal is received by another receiver. The signal processing unit relatively specifies the positional relationship between the receiver that has output the signal and the receiver that has received the signal based on the received signal, together with the coordinate axes of the space. Next, when a signal is output from the transmitting means of the pointer, the signal is received by each receiver, and the signal processing unit determines the relative positional relationship between the received signal and each of the receivers specified earlier. Then, the spatial coordinates of the pointer are specified based on the data and input to the host device or the like via the interface unit.

【0009】請求項2記載の発明では、信号処理部で特
定されたポインタの空間座標に予め設定された所定の係
数(割合)が乗じられ、その結果拡大または縮小された
座標値が上位装置等に入力される。
According to the second aspect of the present invention, the spatial coordinates of the pointer specified by the signal processing unit are multiplied by a predetermined coefficient (ratio), and as a result, the enlarged or reduced coordinate value is used as a host device or the like. Is input to

【0010】請求項3記載の発明では、信号処理部が各
受信機の相対的な位置関係を特定した後に、この特定し
た各受信機の位置関係に基づいてポインタの空間座標を
拡大縮小する所定の割合を算出する。
According to the third aspect of the present invention, after the signal processing unit specifies the relative positional relationship between the respective receivers, the signal processing unit expands and contracts the spatial coordinates of the pointer based on the specified positional relationship between the respective receivers. Is calculated.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1に基づいて説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0012】図1に示す3次元座標入力装置は、空間を
伝搬する信号を出力する発信手段2を装備したポインタ
1と、このポインタ1の発信手段2から出力された信号
を受信する4個の受信機3O,3X,3Y,3Zと、こ
の受信機3O,…で受信された受信信号に基づいてポイ
ンタ1の空間座標を特定する信号処理部4と、この信号
処理部4で特定されたポインタ1の空間座標を上位装置
等に入力するインタフェース部5とを備えている。4個
の受信機3O,…は、それぞれ空間内の任意位置に配設
可能なものであり、本実施例において各受信機3O,3
X,3Y,3Zにはポインタ1の発信手段2と同一の信
号を出力する発信機能が搭載されている。また、信号処
理部4は、受信機3Oの発信機能により出力され他の受
信機で受信された受信信号に基づいて4個の受信機3
O,3X,3Y,3Zの位置関係を相対的に特定する受
信位置特定機能を備えている。
The three-dimensional coordinate input device shown in FIG. 1 has a pointer 1 equipped with a transmitting means 2 for outputting a signal propagating in space, and four pointers for receiving a signal output from the transmitting means 2 of the pointer 1. Receivers 3O, 3X, 3Y, 3Z, a signal processor 4 for specifying the spatial coordinates of the pointer 1 based on the received signals received by the receivers 3O,..., And a pointer specified by the signal processor 4 And an interface unit 5 for inputting the spatial coordinates of the first device to a host device or the like. The four receivers 3O,... Can be arranged at arbitrary positions in the space, respectively.
X, 3Y, and 3Z have a transmitting function of outputting the same signal as the transmitting means 2 of the pointer 1. Further, the signal processing unit 4 outputs four receivers 3 based on the reception signals output by the transmission function of the receiver 30 and received by the other receivers.
A receiving position specifying function for relatively specifying the positional relationship among O, 3X, 3Y, and 3Z is provided.

【0013】また、本実施例において、信号処理部4
は、特定したポインタ1の空間座標の値を所定の割合で
拡大縮小する空間解像度設定機能と、受信位置特定機能
により特定した4個の受信機の位置関係に基づいてこの
所定の割合を算出する最適解像度設定機能とを備えてい
る。
In this embodiment, the signal processing unit 4
Calculates the predetermined ratio based on the spatial resolution setting function of enlarging or reducing the value of the spatial coordinates of the specified pointer 1 at a predetermined ratio and the positional relationship between the four receivers specified by the reception position specifying function. It has an optimal resolution setting function.

【0014】以下、上記構成を更に詳述すると、ポイン
タ1は信号処理部4と接続されており、この信号処理部
4からの駆動信号を受信して発信手段2から各受信機3
O,3X,3Y,3Zに向けて超音波信号を出力するよ
うに構成されている。ここで、発信される信号について
は、超音波信号以外の通常の音波や特定周波数の電波ま
たは光信号などによる代用が可能である。
Hereinafter, the above configuration will be described in more detail. The pointer 1 is connected to a signal processing unit 4, receives a driving signal from the signal processing unit 4, and transmits signals from the transmitting unit 2 to each of the receivers 3.
It is configured to output ultrasonic signals to O, 3X, 3Y, and 3Z. Here, the transmitted signal can be replaced by a normal sound wave other than the ultrasonic signal, a radio wave of a specific frequency, an optical signal, or the like.

【0015】各受信機3O,3X,3Y,3Zは、超音
波信号の送信機と受信機とを兼ねるものである。この各
受信機3O,3X,3Y,3Zは、本体に吸盤を備えて
いて、作業環境の邪魔にならない至るところに配設可能
な構成となっている。
Each of the receivers 30, 3X, 3Y, and 3Z serves as both a transmitter and a receiver for an ultrasonic signal. Each of the receivers 3O, 3X, 3Y, and 3Z has a suction cup in the main body, and can be disposed anywhere without obstructing the working environment.

【0016】信号処理部4は、ポインタ1の発信手段2
及び各受信機3O,3X,3Y,3Zの発信機能のいず
れかを選択して超音波信号を出力させる機能を備えてい
る。また、信号処理部4の備える受信位置特定機能は、
一の受信機に装備された発信機能により超音波信号を発
信させるタイミングと他の各受信機がこの信号を受信す
るタイミングとの時間差から各受信機間の距離を算出
し、この結果をもって、各受信機3O,3X,3Y,3
Zの位置関係を相対的に特定することによって実現され
るものである。
The signal processing unit 4 includes a transmitting unit 2 for transmitting the pointer 1.
And a function of selecting one of the transmission functions of the receivers 3O, 3X, 3Y, and 3Z and outputting an ultrasonic signal. The receiving position specifying function of the signal processing unit 4 includes:
The distance between each receiver is calculated from the time difference between the timing of transmitting an ultrasonic signal by the transmitting function provided in one receiver and the timing of receiving each of the other receivers. Receivers 3O, 3X, 3Y, 3
This is realized by relatively specifying the positional relationship of Z.

【0017】信号処理部4は、この時間差を計時するた
めのタイマを内部に装備している。実際には、信号処理
部4にはマイクロコンピュータが搭載されており、この
マイクロコンピュータが予め備える内部タイマを利用す
ると共に、マイクロプログラムの機能により、タイマの
計時開始と終了とを制御している。また、上述した信号
処理部4における各種の機能についても予め格納された
マイクロプログラムが逐次実行されることによって実現
されるようになっている。
The signal processing section 4 has a timer for measuring the time difference therein. Actually, the signal processing unit 4 is equipped with a microcomputer, and uses an internal timer provided in the microcomputer in advance, and controls the start and end of time measurement of the timer by the function of the microprogram. Further, various functions in the above-described signal processing unit 4 are also realized by sequentially executing microprograms stored in advance.

【0018】ポインタ1は、当該ポインタ1の発信手段
2を手元で入切できるスイッチを備えている。ポインタ
1を操作して上位装置に座標入力を行う場合はこのスイ
ッチをオンにして操作するように構成されている。本実
施例において、ポインタ1はペンタイプのものである。
The pointer 1 is provided with a switch capable of turning on and off the transmitting means 2 of the pointer 1 at hand. When the pointer 1 is operated to input coordinates to the host device, this switch is turned on to perform the operation. In this embodiment, the pointer 1 is of a pen type.

【0019】次に、本発明の全体動作について説明す
る。
Next, the overall operation of the present invention will be described.

【0020】先ず、各受信機3O,3X,3Y,3Zを
作業環境の邪魔にならない部分に配設する。この場合、
各受信機3O,3X,…が同一箇所に固まらないように
配設するのが望ましい。ここで、本実施例では、受信機
3Oが空間座標の原点と擬制され、この受信機3Oと受
信機3Xを結ぶ直線がX軸と擬製され、受信機3Oと受
信機3Yを結ぶ直線がY軸と擬製され、受信機3Oと受
信機3Zを結ぶ直線がZ軸と擬製される。従って、各受
信機3X,3Y,3Zの配設位置は、受信機3Oを基点
としてそれぞれ直交する位置であることが操作上望まし
い。しかし、各受信機3O,3X,3Y,3Zの位置が
直交しない場合であっても、信号処理部4に写像変換用
の最適な行列パラメータを設定し各座標位置を補正する
ことにより、それぞれの受信機3O,3X,3Y,3Z
を直交位置に配設したのと同様に扱うことができる。
First, each of the receivers 3O, 3X, 3Y, 3Z is arranged in a part that does not interfere with the working environment. in this case,
It is desirable to arrange the receivers 3O, 3X,... So that they do not solidify in the same place. Here, in this embodiment, the receiver 30 is simulated as the origin of the spatial coordinates, a straight line connecting the receiver 3O and the receiver 3X is simulated as the X axis, and a straight line connecting the receiver 30 and the receiver 3Y is Y. A straight line connecting the receiver 3O and the receiver 3Z is simulated as an axis, and is simulated as a Z axis. Therefore, it is preferable in terms of operation that the arrangement positions of the receivers 3X, 3Y, and 3Z are orthogonal to each other with the receiver 30 as a base point. However, even when the positions of the receivers 3O, 3X, 3Y, and 3Z are not orthogonal, by setting the optimal matrix parameters for mapping conversion in the signal processing unit 4 and correcting each coordinate position, each of them is corrected. Receivers 3O, 3X, 3Y, 3Z
Can be treated in the same manner as if they were arranged at orthogonal positions.

【0021】そして、装置全体を稼動状態に設定する
と、信号処理部4は、まず受信機3Oの発信機能を駆動
して超音波信号を発生させ、この信号を他の受信機3
X,3Y,3Zに受信させる。このとき、タイマによる
計時を行い受信機3Oから各受信機3X,3Y,3Zま
での時間TOX,TOY,TOZを算出する。また、本実施例
では、この時間TOX,TOY,TOZに基づいて受信機3O
から各受信機3X,3Y,3Zまでの距離を算出する。
更に本実施例では、受信機3Xから超音波信号を出力さ
せ、この信号を受信機3Y,3Zに受信させる。これに
より、同様にして受信機3Xから受信機3Y,3Zまで
の距離を算出する。また、同様に受信機3Yから受信機
3Zまでの距離を算出する。
When the entire apparatus is set to the operating state, the signal processing unit 4 first drives the transmitting function of the receiver 30 to generate an ultrasonic signal, and then transmits this signal to another receiver 3O.
Let X, 3Y, 3Z receive. At this time, time measurement is performed by a timer to calculate the time T OX , T OY , T OZ from the receiver 30 to each of the receivers 3X, 3Y, 3Z. Further, in the present embodiment, the receiver 30 is based on the times T OX , T OY , and T OZ.
, And the distances to the receivers 3X, 3Y, and 3Z.
Further, in this embodiment, an ultrasonic signal is output from the receiver 3X, and this signal is received by the receivers 3Y and 3Z. Thus, the distances from the receiver 3X to the receivers 3Y and 3Z are calculated in the same manner. Similarly, the distance from the receiver 3Y to the receiver 3Z is calculated.

【0022】続いて本実施例では、信号処理部4は、ポ
インタ1の空間座標を縮小拡大して空間解像度を変化せ
しめるための所定の割合(係数)を設定する。この所定
の係数は、先に算出した各受信機3O,3X,3Y,3
Z間の距離をパラメータとして設定される。この所定の
係数の基準値は1に設定されており、この基準値の下で
は、各受信機3O,3X,3Y,3Z間の距離が約30
cmの場合が想定され、ポインタ1を約10cm移動さ
せるのに対し上位装置のピクセル数にして512ピクセ
ルが対応している。また、この所定の係数の設定手段と
しては、信号処理部4に割合設定用の可変抵抗を設け、
この可変抵抗の操作により設定する方法やオペレータの
パラメータ入力による方法、または上位装置からのパラ
メータのダウンロードなどの方法が可能である。
Subsequently, in the present embodiment, the signal processing unit 4 sets a predetermined ratio (coefficient) for changing the spatial resolution by reducing or expanding the spatial coordinates of the pointer 1. The predetermined coefficient is calculated based on each of the receivers 3O, 3X, 3Y, 3
The distance between Z is set as a parameter. The reference value of the predetermined coefficient is set to 1, and under this reference value, the distance between the receivers 30, 3X, 3Y, and 3Z is about 30.
cm, the pointer 1 is moved about 10 cm, and 512 pixels correspond to the number of pixels of the host device. As a means for setting the predetermined coefficient, a variable resistor for setting a ratio is provided in the signal processing unit 4,
A method of setting by operating the variable resistor, a method of inputting parameters by an operator, a method of downloading parameters from a host device, and the like are possible.

【0023】次に、信号処理部4は、ポインタ1の発信
手段2をパルス的に駆動すべく信号を出力する。オペレ
ータは、このポインタ1を手に握り超音波信号の出力を
付勢するスイッチをオンにする。これにより、ポインタ
1の発信手段2から超音波信号がパルス的に出力され
る。このパルス的に出力された超音波信号は、各受信機
3O,3X,3Y,3Zで受信され、この間、信号処理
部4はタイマを起動して当該信号がポインタ1の発信手
段2から各受信機3O,3X,3Y,3Zで受信される
までの時間TO 、TX ,TY ,TZ を測定する。信号処
理部4は、これらの結果を用いてポインタ1の空間座標
を特定する。
Next, the signal processing section 4 outputs a signal to drive the transmitting means 2 of the pointer 1 in a pulsed manner. The operator grasps the pointer 1 and turns on a switch for energizing the output of the ultrasonic signal. As a result, an ultrasonic signal is output from the transmitting means 2 of the pointer 1 in a pulsed manner. The pulsed ultrasonic signal is received by each of the receivers 3O, 3X, 3Y, and 3Z. During this time, the signal processing unit 4 activates a timer, and the signal is transmitted from the transmitting unit 2 of the pointer 1 to each receiving unit. The times T O , T X , T Y , and T Z until reception by the devices 3O, 3X, 3Y, 3Z are measured. The signal processing unit 4 specifies the spatial coordinates of the pointer 1 using these results.

【0024】ここにポインタ1(実際には発信手段2)
のXYZ空間における空間座標をP(PX ,PY
Z )とすれば、この空間座標Pは、 PX =(V/2TOX)・(TOX 2 +TO 2−TX 2) PY =(V/2TOY)・(TOY 2 +TO 2−TY 2) PZ =(V/2TOZ)・(TOZ 2 +TO 2−TZ 2) 但し、Vは音速 により求めることができる(特開平4−268618号
公報を参照)。
Here, pointer 1 (actually, transmitting means 2)
Let P (P X , P Y ,
If P Z), the spatial coordinates P is, P X = (V / 2T OX) · (T OX 2 + T O 2 -T X 2) P Y = (V / 2T OY) · (T OY 2 + T O 2 -T Y 2) P Z = (V / 2T OZ) · (T OZ 2 + T O 2 -T Z 2) where, V is can be determined by the sound velocity (see JP-a-4-268618) .

【0025】このように特定されたポインタ1の空間座
標Pは、信号処理部4が予め設定した所定の係数を乗じ
られて拡大または縮小される。例えば、所定の係数が1
(標準値)の場合に、実際のポインタ1の所定軸方向へ
の10cmの移動が、上位装置に表示された画像のピク
セル数にして512ピクセル分に当たるとする。この場
合、所定の係数を0.5に設定すれば、同様にポインタ
1を10cm移動した場合であっても、画面上での対応
するピクセル数は半分の256ピクセル分となる。従っ
て、画面上の仮想のポインタを移動させたい量と実際に
ポインタ1を移動させる量との割合を変化させることが
でき、空間解像度を変化させることができる。
The spatial coordinates P of the pointer 1 specified as described above are multiplied or multiplied by a predetermined coefficient set in advance by the signal processing unit 4 to be enlarged or reduced. For example, if the predetermined coefficient is 1
In the case of (standard value), it is assumed that the actual movement of the pointer 1 by 10 cm in the predetermined axis direction corresponds to 512 pixels in the number of pixels of the image displayed on the host device. In this case, if the predetermined coefficient is set to 0.5, the number of corresponding pixels on the screen is reduced by half to 256 pixels even when the pointer 1 is moved by 10 cm. Therefore, the ratio between the amount by which the virtual pointer is to be moved on the screen and the amount by which the pointer 1 is actually moved can be changed, and the spatial resolution can be changed.

【0026】そして、特定された空間座標はインタフェ
ース部5において座標信号に変換され上位装置に入力さ
れる。この座標信号を受信した上位装置は、この座標信
号に示された指定位置に基づいて、画像上に仮想のポイ
ンタを表示する。
The specified spatial coordinates are converted into coordinate signals in the interface unit 5 and input to the host device. The host device that has received the coordinate signal displays a virtual pointer on the image based on the designated position indicated in the coordinate signal.

【0027】このように、本実施例によれば、4個の受
信機をそれぞれ任意位置に配設可能なものとしたので、
データを見込む方向やデータの姿勢等を任意に選択して
作業したい場合や任意の方向に任意の傾きを有する作業
面を設定して作業したいような場合でも、そのような状
況に適応した座標入力環境を自由に設定することがで
き、直感的に3次元座標を入力することができるので、
操作性に優れている。また、作業領域に応じて邪魔にな
らない位置に受信機を配設することができることから、
例えば、各受信機をシステムディスクの角や書棚の上に
配設することやコンピュータディスプレイに埋め込むこ
とも可能であり、作業領域を特別に確保することなくポ
インタ1の操作を行うことができる。更に、ポインタ1
の操作領域を制限されることがなく、この点においても
操作性の向上が図られている。
As described above, according to the present embodiment, the four receivers can be arranged at arbitrary positions, respectively.
Even if you want to work by arbitrarily selecting the direction in which to look at the data, the posture of the data, etc., or if you want to set up a work surface with an arbitrary inclination in an arbitrary direction, input coordinates that are suitable for such situations The environment can be set freely and three-dimensional coordinates can be input intuitively.
Excellent operability. Also, since the receiver can be arranged in a position that does not get in the way according to the work area,
For example, each receiver can be arranged on a corner of a system disk or on a bookshelf, or can be embedded in a computer display, so that the pointer 1 can be operated without specially securing a work area. In addition, pointer 1
The operation area is not limited, and the operability is also improved in this regard.

【0028】また、信号処理部4が、空間解像度設定機
能を備えたことから、画面上の仮想ポインタの移動量と
実際のポインタ1の移動量との割合を変化させることが
でき、操作領域に制限を受けるような場合でも必要な全
ての座標値を入力することができると共に、仮想ポイン
タの位置を微調節したいような場合にも空間解像度を変
更することによって対応することができ、操作性の向上
に寄与している。
Further, since the signal processing section 4 has a spatial resolution setting function, the ratio of the movement amount of the virtual pointer on the screen to the actual movement amount of the pointer 1 can be changed, and the operation area can be changed. You can enter all the necessary coordinate values even if you are restricted, and you can change the spatial resolution even if you want to fine-tune the position of the virtual pointer. It contributes to improvement.

【0029】更に、空間解像度の設定は、任意に配設さ
れた各受信機間の距離に応じて自動的に設定されるの
で、各受信機の配設位置を調節することで最適な空間解
像度を容易に得ることができ、オペレータは複雑なパラ
メータ設定を行う必要がなく、快適な操作性を担保する
ことができる。
Further, since the setting of the spatial resolution is automatically set according to the distance between the arbitrarily arranged receivers, the optimum spatial resolution can be adjusted by adjusting the arrangement position of each receiver. Can be easily obtained, and the operator does not need to perform complicated parameter settings, and can secure comfortable operability.

【0030】ここで、本実施例では、受信機が4個の場
合を示したが、受信機が3個でも同様の作用効果を生じ
させることは可能である。この場合、1個の受信機を原
点とし、他の2個の受信機とを結ぶ直線をそれぞれX
軸,Y軸とする。このとき、X軸とY軸が直行するよう
に各受信機を配設する。また、Z軸についてはXY平面
の法線方向に仮想する。この状態で原点の受信機から他
の受信機に向けて信号を出力し、受信機間の距離を算出
する。これにより、ポインタ1のX座標とY座標は、上
記実施例と同様に算出することができ、また、Z座標P
Z についてはPZ=(TO 2−PX 2−PY 21/2 により算
出することができる。また、本実施例において、ポイン
タ1の座標を特定するためには、各受信機のうち原点に
対応する受信機のみが発信機能を備えていれば足りるも
のである。
Here, in the present embodiment, the case where the number of receivers is four is shown, but the same operation and effect can be produced even with three receivers. In this case, one receiver is set as the origin, and a straight line connecting the other two receivers is X
Axis, Y axis. At this time, each receiver is arranged so that the X axis and the Y axis are orthogonal. The Z axis is imagined in the normal direction of the XY plane. In this state, a signal is output from the receiver at the origin to another receiver, and the distance between the receivers is calculated. Thus, the X coordinate and the Y coordinate of the pointer 1 can be calculated in the same manner as in the above embodiment, and the Z coordinate P
For Z can be calculated by P Z = (T O 2 -P X 2 -P Y 2) 1/2. In the present embodiment, in order to specify the coordinates of the pointer 1, it is sufficient that only the receiver corresponding to the origin among the receivers has the transmitting function.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、少なくとも4個の受信機をそれ
ぞれ任意位置に配設可能なものとしたので、データを見
込む方向やデータの姿勢等を任意に選択して作業したい
場合や任意の方向に任意の傾きを有する作業面を設定し
て作業したいような場合でも、そのような状況に適応し
た座標入力環境を自由に設定することができ、直感的に
3次元座標を入力することができるので、操作性に優れ
ている。また、作業領域に応じて邪魔にならない位置に
受信機を配設することができることから、例えば、各受
信機をシステムディスクの角や書棚の上に配設すること
やコンピュータディスプレイに埋め込むことも可能であ
り、作業領域を特別に確保することなくポインタの操作
を行うことができる。更に、ポインタの操作領域を制限
されることがなく、この点においても操作性の向上が図
られている。
Since the present invention is constructed and functions as described above, according to the present invention, at least four receivers can be arranged at arbitrary positions, respectively. Even if you want to work by arbitrarily selecting a posture, etc., or set up a work surface with an arbitrary inclination in an arbitrary direction, freely set a coordinate input environment suitable for such situations. Since three-dimensional coordinates can be input intuitively, operability is excellent. In addition, since receivers can be placed out of the way according to the work area, for example, each receiver can be placed on the corner of the system disk, on the bookshelf, or embedded in the computer display Therefore, the pointer can be operated without specially securing a work area. Further, the operation area of the pointer is not limited, and the operability is also improved in this respect.

【0032】請求項2記載の発明では、信号処理部が、
空間解像度設定機能を備えたことから、画面上の仮想ポ
インタの移動量と実際のポインタの移動量との割合を変
化させることができ、操作領域に制限を受けるような場
合でも必要な全ての座標値を入力することができると共
に、仮想ポインタの位置を微調節したいような場合にも
空間解像度を変更することによって対応することがで
き、操作性の向上に寄与している。
According to the second aspect of the present invention, the signal processing unit includes:
With the spatial resolution setting function, it is possible to change the ratio between the movement amount of the virtual pointer on the screen and the actual movement amount of the pointer, and all necessary coordinates even when the operation area is limited A value can be input, and even when the position of the virtual pointer needs to be finely adjusted, it can be dealt with by changing the spatial resolution, thereby contributing to improvement in operability.

【0033】請求項3記載の発明では、空間解像度の設
定が、任意に配設された各受信機間の距離に応じて自動
的に設定されるので、各受信機の配設位置を調節するこ
とで最適な空間解像度を容易に得ることができ、オペレ
ータは複雑なパラメータ設定を行う必要がなく、快適な
操作性を担保することができる、という従来にない優れ
た3次元座標入力装置を提供することができる。
According to the third aspect of the present invention, since the setting of the spatial resolution is automatically set according to the distance between the arbitrarily arranged receivers, the arrangement position of each receiver is adjusted. In this way, it is possible to easily obtain an optimum spatial resolution, and it is possible to provide an unprecedented excellent three-dimensional coordinate input device in which an operator does not need to perform complicated parameter setting and can ensure comfortable operability. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ポインタ 2 発信手段 3O,3X,3Y,3Z 受信機 4 信号処理部 5 インタフェース部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pointer 2 Transmission means 3O, 3X, 3Y, 3Z Receiver 4 Signal processing part 5 Interface part

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 空間を伝搬する信号を出力する発信手段
を装備したポインタと、このポインタの発信手段から出
力された信号を受信する少なくとも4個の受信機と、こ
の受信機で受信された受信信号に基づいて前記ポインタ
の空間座標を特定する信号処理部と、この信号処理部で
特定された前記ポインタの空間座標を上位装置等に入力
するインタフェース部とを備えた3次元座標入力装置に
おいて、 前記少なくとも4個の受信機をそれぞれ前記空間内の任
意位置に配設可能なものとすると共に、この少なくとも
4個の受信機のうちの少なくとも1個に前記信号の発信
機能を搭載し、前記信号処理部が、当該受信機の発信機
能により出力され他の受信機で受信された受信信号に基
づいて前記少なくとも4個の受信機の位置関係を相対的
に特定する受信位置特定機能を備えたことを特徴とする
3次元座標入力装置。
1. A pointer provided with a transmitting means for outputting a signal propagating in space, at least four receivers for receiving a signal output from the transmitting means of the pointer, and a receiving apparatus for receiving the signal. A signal processing unit that specifies the spatial coordinates of the pointer based on a signal; and a three-dimensional coordinate input device including an interface unit that inputs the spatial coordinates of the pointer specified by the signal processing unit to a host device or the like. The at least four receivers can be respectively arranged at arbitrary positions in the space, and at least one of the at least four receivers has a function of transmitting the signal. A processing unit for relatively specifying a positional relationship between the at least four receivers based on a reception signal output by the transmission function of the receiver and received by another receiver; 3-dimensional coordinate input device characterized by comprising a reception location capability.
【請求項2】 前記信号処理部は、前記特定したポイン
タの空間座標の値を所定の割合で拡大縮小する空間解像
度設定機能を備えていることを特徴とする請求項1記載
の3次元座標入力装置。
2. The three-dimensional coordinate input device according to claim 1, wherein the signal processing unit has a spatial resolution setting function for enlarging / reducing a spatial coordinate value of the specified pointer at a predetermined rate. apparatus.
【請求項3】 前記信号処理部は、前記受信位置特定機
能により相対的に特定した少なくとも4個の受信機の位
置関係に基づいて前記所定の割合を算出する最適解像度
設定機能を備えていることを特徴とする請求項2記載の
3次元座標入力装置。
3. The signal processing unit has an optimum resolution setting function for calculating the predetermined ratio based on a positional relationship between at least four receivers relatively specified by the reception position specifying function. The three-dimensional coordinate input device according to claim 2, wherein:
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