JP3199130B2 - 3次元座標入力装置 - Google Patents
3次元座標入力装置Info
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3次元CG(コンピュ
ータグラフィックス)による立体画を使って、3次元C
Gの物体を自由に操るための3次元座標データを得る3
次元座標入力装置に関する。
ータグラフィックス)による立体画を使って、3次元C
Gの物体を自由に操るための3次元座標データを得る3
次元座標入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、3次元CGによる立体画を使っ
て、人間が使いやすいインタフェースを作るVR(バー
チャルリアリティ:仮想現実感)に関心が集められてい
る。
て、人間が使いやすいインタフェースを作るVR(バー
チャルリアリティ:仮想現実感)に関心が集められてい
る。
【0003】このようなVRは、オペレータの周囲に人
工の空間を生み出し、その世界の物体をあたかも現実の
物体のように動かす技術であり、設計や研究開発、シュ
ミレーション等多方面への応用が期待される。またこれ
を利用して、ゲームセンター用ゲーム機、ショールーム
用の擬似体験システム、組立作業の指示を出す補助装置
等の開発も始まっている。
工の空間を生み出し、その世界の物体をあたかも現実の
物体のように動かす技術であり、設計や研究開発、シュ
ミレーション等多方面への応用が期待される。またこれ
を利用して、ゲームセンター用ゲーム機、ショールーム
用の擬似体験システム、組立作業の指示を出す補助装置
等の開発も始まっている。
【0004】図1は、従来の3次元座標入力装置の一例
としてデータグローブを示すもので、このデータグロー
ブ1の表面には手の姿勢を検出するための光ファイバ2
が貼付けられている。またデータグローブ1の手の甲に
当たる部分には、手の位置を検出するための磁気センサ
3が取付けられている。
としてデータグローブを示すもので、このデータグロー
ブ1の表面には手の姿勢を検出するための光ファイバ2
が貼付けられている。またデータグローブ1の手の甲に
当たる部分には、手の位置を検出するための磁気センサ
3が取付けられている。
【0005】このような構成の3次元座標入力装置で
は、データグローブ1を手に嵌め、更にアイフォン等を
装着し、実空間における手や指を任意に動かすことによ
り、データグローブ1によって手の位置及び姿勢を示す
データが得られる。これらのデータに基づき、アイフォ
ン等のディスプレイに表示される3次元CGの手の像の
位置及び姿勢が変えられるので、画面内の像を実際に掴
んだり移動させたりすることができる。
は、データグローブ1を手に嵌め、更にアイフォン等を
装着し、実空間における手や指を任意に動かすことによ
り、データグローブ1によって手の位置及び姿勢を示す
データが得られる。これらのデータに基づき、アイフォ
ン等のディスプレイに表示される3次元CGの手の像の
位置及び姿勢が変えられるので、画面内の像を実際に掴
んだり移動させたりすることができる。
【0006】図2は、従来の3次元座標入力装置の他の
例としてタッチグローブを示すもので、この例における
タッチグローブ4には上記の光ファイバ(図示省略)及
び磁気センサ3による手の動きや指の動きの検出に加
え、空気圧によって触覚感をある程度フィードバックさ
せる機能が備わっている。
例としてタッチグローブを示すもので、この例における
タッチグローブ4には上記の光ファイバ(図示省略)及
び磁気センサ3による手の動きや指の動きの検出に加
え、空気圧によって触覚感をある程度フィードバックさ
せる機能が備わっている。
【0007】このように、触覚感をある程度与えること
が可能となることにより、三次元空間における擬似体験
がより現実的なものとされる。
が可能となることにより、三次元空間における擬似体験
がより現実的なものとされる。
【0008】図3は、触覚感をある程度与えることが可
能とされた3次元座標入力装置の例としてのマニプュレ
ータを示すもので、手の動きに追従させるために支持台
5の下方にて6自由度が与えられている。また、指の動
きに追従させるために3つのアクチュエータである第1
指部(図示省略)、第2指部6及び第3指部7が設けら
れている。
能とされた3次元座標入力装置の例としてのマニプュレ
ータを示すもので、手の動きに追従させるために支持台
5の下方にて6自由度が与えられている。また、指の動
きに追従させるために3つのアクチュエータである第1
指部(図示省略)、第2指部6及び第3指部7が設けら
れている。
【0009】なお、図示省略の第1指部は親指の動きを
検出し、第2指部6は人差し指の動きを検出し、第3指
部7は中指、薬指及び小指の動きを検出するようになっ
ている。
検出し、第2指部6は人差し指の動きを検出し、第3指
部7は中指、薬指及び小指の動きを検出するようになっ
ている。
【0010】また、3つのアクチュエータの回動軸は、
支持台5に取付けられているジョイント軸8と同軸に設
けられている。
支持台5に取付けられているジョイント軸8と同軸に設
けられている。
【0011】そして、たとえば画面内のボールを同じく
画面内の手の像によって握った場合、ボールの弾力性が
手の指にフィードバックされるようになっている。
画面内の手の像によって握った場合、ボールの弾力性が
手の指にフィードバックされるようになっている。
【0012】このようなマニプュレータは、主に手首の
動きに対応させたものであるが、腕全体の動きに追従す
るシリアルリンクを用いたマスタマニピュレータも開発
されている。
動きに対応させたものであるが、腕全体の動きに追従す
るシリアルリンクを用いたマスタマニピュレータも開発
されている。
【0013】更には、画像処理によって直接、手や指の
動きを検出する方法も提案されている。
動きを検出する方法も提案されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の各3次元座標入力装置では、手の動きを示す位
置検出を、データグローブ1に取付けた磁気センサ3に
よって基準位置に対する手全体の位置と方位とを測定し
ており、応答性が悪く画面内の手の動きが緩慢となって
しまうという不具合がある。また、各3次元座標入力装
置では、データグローブ1やタッチグローブ4を手に嵌
めたり、マニピュレータの各第1指部、第2指部6及び
第3指部7にそれぞれ対応する指を嵌め合せたりする必
要があることから、これら嵌めたり嵌め合せたりするこ
とが煩わしいばかりか、違和感があるといった不具合も
ある。
た従来の各3次元座標入力装置では、手の動きを示す位
置検出を、データグローブ1に取付けた磁気センサ3に
よって基準位置に対する手全体の位置と方位とを測定し
ており、応答性が悪く画面内の手の動きが緩慢となって
しまうという不具合がある。また、各3次元座標入力装
置では、データグローブ1やタッチグローブ4を手に嵌
めたり、マニピュレータの各第1指部、第2指部6及び
第3指部7にそれぞれ対応する指を嵌め合せたりする必
要があることから、これら嵌めたり嵌め合せたりするこ
とが煩わしいばかりか、違和感があるといった不具合も
ある。
【0015】更に、画像処理によって直接、手や指の動
きを検出する方法では、これらの動きの認識精度が余り
良くないために、グラフィックデータの生成に手間取
り、高速応答性に欠けてしまうばかりか、システムが大
がかりなものになってしまうという不具合がある。
きを検出する方法では、これらの動きの認識精度が余り
良くないために、グラフィックデータの生成に手間取
り、高速応答性に欠けてしまうばかりか、システムが大
がかりなものになってしまうという不具合がある。
【0016】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、簡単な構成で実空間における手や指の動き
を、正確且つ容易に検出するとともに、実空間における
手や指の動きに対して違和感を与えない3次元座標入力
装置を提供することを目的とする。
れたもので、簡単な構成で実空間における手や指の動き
を、正確且つ容易に検出するとともに、実空間における
手や指の動きに対して違和感を与えない3次元座標入力
装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記目的を達
成するために、3次元座標データを入力する3次元座標
入力装置において、手の位置又は姿勢を検出する手検出
手段と、指の位置又は姿勢を検出する指検出手段と、前
記手検出手段を水平及び垂直方向に移動させる手検出移
動手段と、前記指検出手段を回動させる回動手段と、前
記手検出手段又は指検出手段を手又は指から離間した状
態でその移動に追従させる追従手段と、前記指検出の近
傍にて前記指が曲げられたとき、この指の曲げ状態に応
じて前記指検出手段を曲げる指検出曲げ手段と、前記手
検出手段及び指検出手段による前記実空間における手及
び指の位置や姿勢の検出結果に基づき、これら手及び指
の前記3次元座標データを生成して出力する座標データ
生成出力手段と、を具備することを特徴とする。また、
前記の特徴を前提として、前記手検出手段は、手の平を
かざして手の動きを検知する手検知板を備えること、或
いは、前記手検出移動手段は、水平方向に移動自在の台
車と垂直方向に伸縮自在の駆動軸とを備えることを特徴
とする。 また更に、前記の特徴を前提として、前記指検
出手段を前記指に押圧させて触覚感を与える感覚供与手
段とを具備することを特徴とする。
成するために、3次元座標データを入力する3次元座標
入力装置において、手の位置又は姿勢を検出する手検出
手段と、指の位置又は姿勢を検出する指検出手段と、前
記手検出手段を水平及び垂直方向に移動させる手検出移
動手段と、前記指検出手段を回動させる回動手段と、前
記手検出手段又は指検出手段を手又は指から離間した状
態でその移動に追従させる追従手段と、前記指検出の近
傍にて前記指が曲げられたとき、この指の曲げ状態に応
じて前記指検出手段を曲げる指検出曲げ手段と、前記手
検出手段及び指検出手段による前記実空間における手及
び指の位置や姿勢の検出結果に基づき、これら手及び指
の前記3次元座標データを生成して出力する座標データ
生成出力手段と、を具備することを特徴とする。また、
前記の特徴を前提として、前記手検出手段は、手の平を
かざして手の動きを検知する手検知板を備えること、或
いは、前記手検出移動手段は、水平方向に移動自在の台
車と垂直方向に伸縮自在の駆動軸とを備えることを特徴
とする。 また更に、前記の特徴を前提として、前記指検
出手段を前記指に押圧させて触覚感を与える感覚供与手
段とを具備することを特徴とする。
【0018】本発明の3次元座標入力装置では、簡単な
構成で実空間における手や指の動きを、正確且つ容易に
検出するとともに、実空間における手や指の動きに対し
て違和感を与えないようにしたものである。
構成で実空間における手や指の動きを、正確且つ容易に
検出するとともに、実空間における手や指の動きに対し
て違和感を与えないようにしたものである。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づい
て説明する。図4は、本発明の3次元座標入力装置の一
実施例を示すもので、y方向に移動自在とされた移動台
車10が備えられている。移動台車10の上部には、x
方向に移動自在とされた支持台車20が載置されてい
る。支持台車20の上部には、z方向に伸縮自在とされ
た駆動軸30を介して手の動きや指の動きを検知する手
検知部40が取付けられている。
て説明する。図4は、本発明の3次元座標入力装置の一
実施例を示すもので、y方向に移動自在とされた移動台
車10が備えられている。移動台車10の上部には、x
方向に移動自在とされた支持台車20が載置されてい
る。支持台車20の上部には、z方向に伸縮自在とされ
た駆動軸30を介して手の動きや指の動きを検知する手
検知部40が取付けられている。
【0020】移動台車10にはキャスター11が取付け
られている。キャスター11への駆動力は、図示省略の
DCモータによって得られるようになっている。
られている。キャスター11への駆動力は、図示省略の
DCモータによって得られるようになっている。
【0021】支持台車20には、上記同様にキャスター
21が取付けられている。キャスター21への駆動力
は、図示省略のDCモータによって得られるようになっ
ている。
21が取付けられている。キャスター21への駆動力
は、図示省略のDCモータによって得られるようになっ
ている。
【0022】なお、移動台車10及び支持台車20の
x,y方向への移動に際しては、キャスター11,21
に限らずリニアモータ等の他の駆動手段を用いてもよ
い。駆動軸30には、支持軸31に支持されz方向に伸
縮自在とされるとともに、θz 方向に回転自在とされた
可動軸32が備えられている。
x,y方向への移動に際しては、キャスター11,21
に限らずリニアモータ等の他の駆動手段を用いてもよ
い。駆動軸30には、支持軸31に支持されz方向に伸
縮自在とされるとともに、θz 方向に回転自在とされた
可動軸32が備えられている。
【0023】手検知部40には、可動軸32の端部に支
持棒41を介して取付けられたリング体42が備えられ
ている。このリング体42は、支持棒41を介してθy
方向に回動自在とされている。
持棒41を介して取付けられたリング体42が備えられ
ている。このリング体42は、支持棒41を介してθy
方向に回動自在とされている。
【0024】リング体42の外周には、支持棒43を介
して実空間における手の動きを検知するための手検知板
44が取付けられている。手検知板44は支持棒43の
回動によってθx 方向に回動自在とされている。
して実空間における手の動きを検知するための手検知板
44が取付けられている。手検知板44は支持棒43の
回動によってθx 方向に回動自在とされている。
【0025】これにより、手検知板44は、支持棒4
1,43及びリング体42によるジンバル構成及び上記
の可動軸32の回動動作が組み合わされることにより、
θx ,θy ,θz 方向に回動自在となる。
1,43及びリング体42によるジンバル構成及び上記
の可動軸32の回動動作が組み合わされることにより、
θx ,θy ,θz 方向に回動自在となる。
【0026】手検知板44の縁部には、実空間における
指の動き(姿勢)を検知したり、指に対して触覚感を与
える5つの指検知部45〜49が取付けられている。
指の動き(姿勢)を検知したり、指に対して触覚感を与
える5つの指検知部45〜49が取付けられている。
【0027】各指検知部45〜49には、それぞれの軸
45a,45b,46a,46b,47a,47b,4
8a,48b,49a,49b,49bにより2自由度
がもたせられている。また、各指検知部45〜49に
は、それぞれの指検知部45〜49の上部にかざした指
の横方向の位置を検出するための指位置横方向検出部4
5c,46c,47c,48c,49cが設けられてい
る。更に、各指検知部45〜49の先端部が上方に曲げ
られ、指先検出部45d,46d,47d,48d,4
9dとされており、実空間におけるそれぞれの指頭の位
置を検出するようになっている。
45a,45b,46a,46b,47a,47b,4
8a,48b,49a,49b,49bにより2自由度
がもたせられている。また、各指検知部45〜49に
は、それぞれの指検知部45〜49の上部にかざした指
の横方向の位置を検出するための指位置横方向検出部4
5c,46c,47c,48c,49cが設けられてい
る。更に、各指検知部45〜49の先端部が上方に曲げ
られ、指先検出部45d,46d,47d,48d,4
9dとされており、実空間におけるそれぞれの指頭の位
置を検出するようになっている。
【0028】また、上記の手検知板44には、実空間に
おける手の位置及び手との距離を検出するためのたとえ
ば後述の赤外線センサ44Aが用いられている。一方、
各指検知部45〜49には、指との距離を検知するため
に、たとえば後述の超音波センサ45Aが用いられてい
る。
おける手の位置及び手との距離を検出するためのたとえ
ば後述の赤外線センサ44Aが用いられている。一方、
各指検知部45〜49には、指との距離を検知するため
に、たとえば後述の超音波センサ45Aが用いられてい
る。
【0029】なお、実空間における手の位置及び手との
距離を検出するセンサにあっては、手の平が近づいたこ
とを検知したり、手や指との距離が検出されるセンサで
あればよく、これら赤外線センサ44Aや超音波センサ
45A等に限らず、たとえば光センサやメカニカルセン
サ等の他のセンサを用いてもよい。
距離を検出するセンサにあっては、手の平が近づいたこ
とを検知したり、手や指との距離が検出されるセンサで
あればよく、これら赤外線センサ44Aや超音波センサ
45A等に限らず、たとえば光センサやメカニカルセン
サ等の他のセンサを用いてもよい。
【0030】図5は、図4の3次元座標入力装置の各構
成部の動作を制御するための制御系の構成を簡単に示す
ものであり、制御部50のA/D変換器51,52は赤
外線センサ44A及び超音波センサ45Aからの検出信
号をディジタル信号に変換して制御部53に出力する。
成部の動作を制御するための制御系の構成を簡単に示す
ものであり、制御部50のA/D変換器51,52は赤
外線センサ44A及び超音波センサ45Aからの検出信
号をディジタル信号に変換して制御部53に出力する。
【0031】制御部53は、赤外線センサ44Aの検出
結果に基づき、移動台車駆動モータドライバ56及び支
持台車駆動モータドライバ57を介して移動台車10及
び支持台車20をそれぞれx,y方向に移動させる。
結果に基づき、移動台車駆動モータドライバ56及び支
持台車駆動モータドライバ57を介して移動台車10及
び支持台車20をそれぞれx,y方向に移動させる。
【0032】また、制御部53は、超音波センサ45A
の検出結果に基づき、可動軸駆動モータドライバ54及
び手検知板駆動モータドライバ55に制御信号を出力
し、可動軸32をz方向及びθz 方向に駆動させたり、
平板44をθx ,θy ,θz 方向に回動させたりする。
の検出結果に基づき、可動軸駆動モータドライバ54及
び手検知板駆動モータドライバ55に制御信号を出力
し、可動軸32をz方向及びθz 方向に駆動させたり、
平板44をθx ,θy ,θz 方向に回動させたりする。
【0033】更に、制御部53は超音波センサ45Aの
検出結果に基づき、指部駆動モータドライバ58を介し
て指検知部45をθy 方向に、指検知部44〜49をθ
x 方向にそれぞれ回動させる。指検知部45〜49の回
動に際しては、各軸45a,45b〜49a,49bを
支点として行われ、実空間における指の姿勢に合せられ
る。
検出結果に基づき、指部駆動モータドライバ58を介し
て指検知部45をθy 方向に、指検知部44〜49をθ
x 方向にそれぞれ回動させる。指検知部45〜49の回
動に際しては、各軸45a,45b〜49a,49bを
支点として行われ、実空間における指の姿勢に合せられ
る。
【0034】更にまた、制御部53は、画面内にてコン
ピュータグラフィックの手が像を掴んだりした際の触覚
感を与えるために、手検知板44を実空間における手の
平に押し付けたり、指検知部45〜49をθx ,θy 方
向に回動させて実空間における指に押圧力を与えたりす
る。
ピュータグラフィックの手が像を掴んだりした際の触覚
感を与えるために、手検知板44を実空間における手の
平に押し付けたり、指検知部45〜49をθx ,θy 方
向に回動させて実空間における指に押圧力を与えたりす
る。
【0035】グラフィックデータ生成部59は、赤外線
センサ44A及び超音波センサ45Aの検出結果に基づ
き、手の位置及び指の姿勢等を示すグラフィックデータ
を生成して出力する。
センサ44A及び超音波センサ45Aの検出結果に基づ
き、手の位置及び指の姿勢等を示すグラフィックデータ
を生成して出力する。
【0036】続いて、このような構成の3次元座標入力
装置の動作について説明する。まず、手検知部40の手
検知板44に手の平をかざすと、赤外線センサ44Aに
よって手の位置が検知される。手の位置が検知される
と、可動軸駆動モータドライバ54の駆動により、可動
軸32が矢印z方向に伸縮動作し、手検知板44が手の
平に対して所定の距離に達するまで移動される。
装置の動作について説明する。まず、手検知部40の手
検知板44に手の平をかざすと、赤外線センサ44Aに
よって手の位置が検知される。手の位置が検知される
と、可動軸駆動モータドライバ54の駆動により、可動
軸32が矢印z方向に伸縮動作し、手検知板44が手の
平に対して所定の距離に達するまで移動される。
【0037】この状態で実空間における手を前後左右上
下のいずれかに移動させると、移動台車10及び/又は
支持台車20及び/又は駆動軸30が駆動され、手検知
板44が手の動きに追従して移動する。このとき、手検
知板44は、上記のように手の平に対して所定の距離を
保った状態で移動する。
下のいずれかに移動させると、移動台車10及び/又は
支持台車20及び/又は駆動軸30が駆動され、手検知
板44が手の動きに追従して移動する。このとき、手検
知板44は、上記のように手の平に対して所定の距離を
保った状態で移動する。
【0038】またこのとき、グラフィックデータ生成部
59は赤外線センサ44A及び超音波センサ45Aの検
出結果に基づき、手の位置及び姿勢を示すグラフィック
データを出力する。これにより、画面内の手の像は、実
空間における手の動きに合せて移動する。
59は赤外線センサ44A及び超音波センサ45Aの検
出結果に基づき、手の位置及び姿勢を示すグラフィック
データを出力する。これにより、画面内の手の像は、実
空間における手の動きに合せて移動する。
【0039】この状態で、画面内の任意の物を掴むよう
に実空間における指を動かすと、超音波センサ45Aに
よって指の曲げ状態等が検出される。また、超音波セン
サ45Aの検出結果に応じ、指検知部45〜49が実空
間における指に対して所定の間隔をおいてθx ,θy ,
θz 方向に回動する。
に実空間における指を動かすと、超音波センサ45Aに
よって指の曲げ状態等が検出される。また、超音波セン
サ45Aの検出結果に応じ、指検知部45〜49が実空
間における指に対して所定の間隔をおいてθx ,θy ,
θz 方向に回動する。
【0040】このとき、グラフィックデータ生成部59
は赤外線センサ44A及び超音波センサ45Aの検出結
果に基づき、手や指の位置及び姿勢を示すグラフィック
データを出力する。これにより、画面内の手の像は、実
空間における手の指の動きに合せて画面内の任意の物を
掴むように動く。
は赤外線センサ44A及び超音波センサ45Aの検出結
果に基づき、手や指の位置及び姿勢を示すグラフィック
データを出力する。これにより、画面内の手の像は、実
空間における手の指の動きに合せて画面内の任意の物を
掴むように動く。
【0041】このようにして、画面内のたとえばボール
を同じく画面内の手の像によって握った場合、このボー
ルの弾力性たる触覚感を与えるためのデータが制御部5
3に取り込まれる。制御部53は指部駆動ドライバ58
を介して指検知部45〜49をそれぞれの軸45a〜4
9bのいずれかを支点とし各リンク回動軸方向に回動さ
せる。これにより、指検知部45〜49の上方に離れて
位置している実空間における指に指検知部45〜49に
よる押付け力が作用し、画面内の手の像によるボールの
触覚感がフィードバックされる。
を同じく画面内の手の像によって握った場合、このボー
ルの弾力性たる触覚感を与えるためのデータが制御部5
3に取り込まれる。制御部53は指部駆動ドライバ58
を介して指検知部45〜49をそれぞれの軸45a〜4
9bのいずれかを支点とし各リンク回動軸方向に回動さ
せる。これにより、指検知部45〜49の上方に離れて
位置している実空間における指に指検知部45〜49に
よる押付け力が作用し、画面内の手の像によるボールの
触覚感がフィードバックされる。
【0042】また指検知部45〜49による触覚感のフ
ィードバックに際しては、指検知部45〜49のそれぞ
れの少なくとも1関毎に伸縮機構を備え、指頭に対して
押戻し力を作用させるようにしてもよい。
ィードバックに際しては、指検知部45〜49のそれぞ
れの少なくとも1関毎に伸縮機構を備え、指頭に対して
押戻し力を作用させるようにしてもよい。
【0043】なお、このような触覚感を示すデータは、
画面内のソリッドモデルと手の像による相互作用によっ
て決定されるものであり、たとえばインダストリアルデ
ザインで用いられるような一眼レフカメラの1/1モデ
ルに相当する仮想立体を手にとれるようなプログラムに
よって得られる。
画面内のソリッドモデルと手の像による相互作用によっ
て決定されるものであり、たとえばインダストリアルデ
ザインで用いられるような一眼レフカメラの1/1モデ
ルに相当する仮想立体を手にとれるようなプログラムに
よって得られる。
【0044】このようにこの実施例では、手検知板44
及び指検知部45〜49を手や指に対して非接触状態と
し、手や指の動きに合わせて手検知板44及び指検知部
45〜49を移動させたり動かしたりすることによって
グラフィックデータを得るようにしたので、従来のよう
にデータグローブ1やタッチグローブ4等を手に嵌めた
り嵌め合せたりすることがなくなり、手や指の動きに対
して違和感を与えることがなくなる。
及び指検知部45〜49を手や指に対して非接触状態と
し、手や指の動きに合わせて手検知板44及び指検知部
45〜49を移動させたり動かしたりすることによって
グラフィックデータを得るようにしたので、従来のよう
にデータグローブ1やタッチグローブ4等を手に嵌めた
り嵌め合せたりすることがなくなり、手や指の動きに対
して違和感を与えることがなくなる。
【0045】また、3次元コンピュータグラフィックス
の物体を3次元座標データに基づくグラフィックスの手
が掴んだ際に、指検知部45〜49を実空間における指
に押圧させて触覚感を与えるようにしたので、擬似体験
をより現実的なものとすることができる。
の物体を3次元座標データに基づくグラフィックスの手
が掴んだ際に、指検知部45〜49を実空間における指
に押圧させて触覚感を与えるようにしたので、擬似体験
をより現実的なものとすることができる。
【0046】更に、手の動きを赤外線センサによって極
めて近距離で検出するようにしたので、従来の3次元座
標入力装置における磁気センサ3に比べて検出精度が高
く応答性を高めることができる。
めて近距離で検出するようにしたので、従来の3次元座
標入力装置における磁気センサ3に比べて検出精度が高
く応答性を高めることができる。
【0047】図6は、図4の3次元座標入力装置の構成
を変えた場合の他の実施例を示すものであり、この例で
は手検知部40の上面に上記の実空間における手の位置
を検出するための赤外線センサ44A及び手の姿勢等を
検出するための圧電フィルム40Aが設けられている。
を変えた場合の他の実施例を示すものであり、この例で
は手検知部40の上面に上記の実空間における手の位置
を検出するための赤外線センサ44A及び手の姿勢等を
検出するための圧電フィルム40Aが設けられている。
【0048】図7は、図6の3次元座標入力装置の各構
成部の動作を制御するための制御系の構成を簡単に示す
ものであり、図5に示す超音波センサ45Aに代え、圧
電フィルム40Aの圧電効果によって発生する電圧を検
出するための電圧検出部50Aが設けられている。
成部の動作を制御するための制御系の構成を簡単に示す
ものであり、図5に示す超音波センサ45Aに代え、圧
電フィルム40Aの圧電効果によって発生する電圧を検
出するための電圧検出部50Aが設けられている。
【0049】このような構成の3次元座標入力装置で
は、上記同様に手検知部40の手検知板44に手の平を
かざすと、赤外線センサ44Aによって手の位置が検出
され、手検知板44が手の平に近づく。
は、上記同様に手検知部40の手検知板44に手の平を
かざすと、赤外線センサ44Aによって手の位置が検出
され、手検知板44が手の平に近づく。
【0050】また、赤外線センサ44Aによって手の位
置が検出された後、その手を左右前後のいずれかに移動
させると、手検知板44がこの手に追従して移動する。
置が検出された後、その手を左右前後のいずれかに移動
させると、手検知板44がこの手に追従して移動する。
【0051】このとき、グラフィックデータ生成部59
は赤外線センサ44Aの検出結果に基づき、手の位置を
示すグラフィックデータを出力する。これにより、画面
内の手の像は、実空間における手の動きに合せて移動す
る。
は赤外線センサ44Aの検出結果に基づき、手の位置を
示すグラフィックデータを出力する。これにより、画面
内の手の像は、実空間における手の動きに合せて移動す
る。
【0052】次いで、手検知部40の手検知板44及び
指検知部45〜49に手の平及び指を当接させる。この
とき、z方向に手の自重をキャンセルさせるように駆動
軸30にバイアス力を作用させるようにしてもよい。
指検知部45〜49に手の平及び指を当接させる。この
とき、z方向に手の自重をキャンセルさせるように駆動
軸30にバイアス力を作用させるようにしてもよい。
【0053】この状態で、画面内の任意の物を掴むよう
に実空間における指を動かすと、指検知部45〜49が
指の動きに合せてθx ,θy 方向に回動する。このと
き、指検知部45〜49に設けられている圧電フィルム
40Aに指からの圧が掛かり、その圧電効果によって圧
に応じた電圧が発生する。
に実空間における指を動かすと、指検知部45〜49が
指の動きに合せてθx ,θy 方向に回動する。このと
き、指検知部45〜49に設けられている圧電フィルム
40Aに指からの圧が掛かり、その圧電効果によって圧
に応じた電圧が発生する。
【0054】電圧検出部50Aがその電圧を検出するこ
とにより、制御部53は指の曲げ角等を認識し、グラフ
ィックデータ生成部59を介して手や指の位置及び姿勢
を示すグラフィックデータを出力する。これにより、画
面内の手の像は、実空間における手の指の動きに合せて
画面内の任意の物を掴むように動く。
とにより、制御部53は指の曲げ角等を認識し、グラフ
ィックデータ生成部59を介して手や指の位置及び姿勢
を示すグラフィックデータを出力する。これにより、画
面内の手の像は、実空間における手の指の動きに合せて
画面内の任意の物を掴むように動く。
【0055】このようにして、画面内のたとえばボール
を同じく画面内の手の像によって握った場合、上記同様
に、指検知部45〜49による押付け力が指に作用し、
画面内の手の像によるボールの触覚感がフィードバック
される。
を同じく画面内の手の像によって握った場合、上記同様
に、指検知部45〜49による押付け力が指に作用し、
画面内の手の像によるボールの触覚感がフィードバック
される。
【0056】このように、この実施例においては、手検
知部40に設けられた電圧検出部50Aによって手や指
の動きを検出するようにしたので、手や指の細部にわた
る動きの検出が可能となるので、より高精度の3次元座
標データを得ることができる。
知部40に設けられた電圧検出部50Aによって手や指
の動きを検出するようにしたので、手や指の細部にわた
る動きの検出が可能となるので、より高精度の3次元座
標データを得ることができる。
【0057】なお、この実施例では、手検知部40に圧
電フィルム40Aを設けた場合について説明したが、こ
の例に限らず、たとえば手の平の検出を圧電フィルム4
0A等の接触センサで行い、指の動き等の検出を上述し
た超音波センサ等の非接触センサで行うように各センサ
を組合せるようにしてもよい。
電フィルム40Aを設けた場合について説明したが、こ
の例に限らず、たとえば手の平の検出を圧電フィルム4
0A等の接触センサで行い、指の動き等の検出を上述し
た超音波センサ等の非接触センサで行うように各センサ
を組合せるようにしてもよい。
【0058】また、以上の各実施例においては、本発明
を仮想的なグラフィックデータを得るための3次元座標
入力装置に適用した場合について説明したが、この例に
限らず遠隔操作によって離れた位置にあるロボットやマ
ニピュレータのための操作データを得るものに適用して
もよい。
を仮想的なグラフィックデータを得るための3次元座標
入力装置に適用した場合について説明したが、この例に
限らず遠隔操作によって離れた位置にあるロボットやマ
ニピュレータのための操作データを得るものに適用して
もよい。
【0059】
【0060】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で実空間に
おける手や指の動きを、正確且つ容易に検出することが
でき、しかも実空間における手や指の動きに対して違和
感を与えることもなくなる。
おける手や指の動きを、正確且つ容易に検出することが
でき、しかも実空間における手や指の動きに対して違和
感を与えることもなくなる。
【図1】従来の3次元座標入力装置の一例としてのデー
タグローブを示す斜視図である。
タグローブを示す斜視図である。
【図2】従来の3次元座標入力装置の他の例としてのタ
ッチグローブを示す斜視図である。
ッチグローブを示す斜視図である。
【図3】従来の3次元座標入力装置の他の例としてのマ
ニプュレータを示す斜視図である。
ニプュレータを示す斜視図である。
【図4】本発明の3次元座標入力装置の一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図5】図4の3次元座標入力装置の動作を制御するた
めの制御系の構成を示すブロック図である。
めの制御系の構成を示すブロック図である。
【図6】図4の3次元座標入力装置の構成を変えた場合
の他の実施例を示す斜視図である。
の他の実施例を示す斜視図である。
【図7】図6の3次元座標入力装置の動作を制御するた
めの制御系の構成を示すブロック図である。
めの制御系の構成を示すブロック図である。
10 移動台車 20 支持台車 30 駆動軸 40 手検知部 42 リング体 44 手検知板 45〜49 指検知部 44A 赤外線センサ 45A 超音波センサ 50 制御部 59 グラフィックデータ生成部 40A 圧電フィルム
Claims (5)
- 【請求項1】 3次元座標データを入力する3次元座標
入力装置において、手の位置を検出する手検出手段と、
指の位置を検出する指検出手段と、前記手検出手段を水
平及び垂直方向に移動させる手検出移動手段と、前記指
検出手段を回動させる回動手段と、前記手検出手段又は
指検出手段を手又は指から離間した状態でその移動に追
従させる追従手段と、前記指検出の近傍にて前記指が曲
げられたとき、この指の曲げ状態に応じて前記指検出手
段を曲げる指検出曲げ手段と、前記手検出手段及び指検
出手段による前記実空間における手及び指の位置や姿勢
の検出結果に基づき、これら手及び指の前記3次元座標
データを生成して出力する座標データ生成出力手段と、
を具備することを特徴とする3次元座標入力装置。 - 【請求項2】 3次元座標データを入力する3次元座標
入力装置において、手の姿勢を検出する手検出手段と、
指の姿勢を検出する指検出手段と、前記手検出手段を水
平及び垂直方向に移動させる手検出移動手段と、前記指
検出手段を回動させる回動手段と、前記手検出手段又は
指検出手段を手又は指から離間した状態でその移動に追
従させる追従手段と、前記指検出手段の近傍にて前記指
が曲げられたとき、この指の曲げ状態に応じて前記指検
出手段を曲げる指検出曲げ手段と、前記手検出手段及び
指検出手段による前記実空間における手及び指の位置や
姿勢の検出結果に基づき、これら手及び指の前記3次元
座標データを生成して出力する座標データ生成出力手段
と、を具備することを特徴とする3次元座標入力装置。 - 【請求項3】 前記手検出手段は、手の平をかざして手
の動きを検知する手検知板を備えることを特徴とする請
求項1又は2に記載の3次元座標入力装置。 - 【請求項4】 前記手検出移動手段は、水平方向に移動
自在の台車と垂直方向に伸縮自在の駆動軸とを備えるこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の3次元座標入力
装置。 - 【請求項5】 前記指検出手段を前記指に押圧させて触
覚感を与える感覚供与手段とを具備することを特徴とす
る請求項1又は2に記載の3次元座標入力装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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US08/040,276 US5512919A (en) | 1992-03-31 | 1993-03-30 | Three-dimensional coordinates input apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10555892A JP3199130B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 3次元座標入力装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05282095A JPH05282095A (ja) | 1993-10-29 |
JP3199130B2 true JP3199130B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=14410882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10555892A Expired - Fee Related JP3199130B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 3次元座標入力装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5512919A (ja) |
JP (1) | JP3199130B2 (ja) |
Families Citing this family (132)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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