JP6488153B2 - カーソル制御方法、カーソル制御プログラム、スクロール制御方法、スクロール制御プログラム、カーソル表示システム、及び医療機器 - Google Patents

Description

本発明は、カーソル制御方法、カーソル制御プログラム、スクロール制御方法、スクロール制御プログラム、カーソル表示システム、及び医療機器に関し、特に、画面に表示されたカーソルを手のジェスチャーで制御する技術に関する。

パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ(Personal Computer)という。）は、一般的に、マウス等のポインティングデバイスを用いて、画面に表示されたマウスカーソルの位置を移動させたり、タッチ操作によりアイコンを移動させたりしている。
また、非特許文献１は、手や指の動きを検出して、その情報をＰＣに送信するコントローラ装置、及びアプリケーションプログラムから基本ソフトであるＯＳ(Operating System)を呼び出すためのＡＰＩ（Application Programming Interface）関数を開示している。

「Leap Motion（登録商標）コントローラー」，Leap Motion社，BBソフトサービス株式会社（販売会社）、［online］、［平成27年2月 5日検索］インターネット<URL:http://www.bbss.co.jp/product/leapmotion/>、<URL:https://developer.leapmotion.com/documentation/cpp/index.html>

医療現場では、医師や看護師等の操作者は、ＣＴ（Computed_Tomography）等の画像診断画面を見ながら、患者の診察や治療を行うことがある。このようなとき、医師や看護師は、衛生上の問題から、ＰＣのマウスを滅菌パック等で包み、ＰＣの操作を行う必要が生じる。つまり、医師や看護師は、素手でマウスを操作したり、表示画面をタッチしたりする前後に、診断や治療を行う場合には、医療用手袋を装着したり外したりする手数が必要になるという問題がある。この手数を解消するため、医師や看護師は、ＰＣのマウスを滅菌パック等で包んでいる。

このような問題を解決するために、非特許文献１に記載の技術を利用することが考えられる。つまり、リープモーションコントローラーを用いて、手や指のジェスチャーにより、画面に表示されたマウスカーソルを移動することが考えられる。しかしながら、手や指の固定ができないので、マウスカーソルの動きが不安定になり、マウスカーソルを目的のボタンやアイコンに近づけることが困難になるという問題点がある。

ここで、マウスカーソルの移動速度を遅くすれば、マウスカーソルを所定の画面位置に留め易くなるが、手や指（移動物体）の移動時間が増加したり、移動量が増加し、疲れやすくなったりするという新たな問題が出てくる。逆に、マウスカーソルの移動速度を速くすれば、手や指の移動量が少なくて済むが、マウスカーソルはボタンやアイコンの領域を飛び越えてしまい、所定の画面位置に留めることが難しくなる。つまり、マウスカーソルの移動速度を速くしても、手や指（移動物体）の移動時間が増加することになる。

そこで、本発明は、移動物体の移動時間を短縮することができるカーソル制御方法、カーソル制御プログラム、スクロール制御方法、スクロール制御プログラム、カーソル表示システム、及び医療機器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の一の手段は、複数のカメラを有するモーションキャプチャ装置（２０）を接続し、表示装置にカーソルを表示させるコンピュータ（１０）が実行するカーソル制御方法であって、前記モーションキャプチャ装置が逐次出力する出力情報を用いて、移動物体（例えば、指や指示棒）の三次元位置座標（例えば、指の先端の位置座標や手の平の位置座標）を逐次演算するモーションキャプチャ過程と、前記モーションキャプチャ過程で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記カーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記カーソルの移動速度を複数段階で変更するカーソル移動速度変更過程とを備え、
前記モーションキャプチャ過程は、手の指の数を検出するものであり、前記カーソル移動速度変更過程は、前記検出された指の本数が複数であるとき、前記カーソルの移動速度を速くし、前記検出された指が１本であるとき、前記カーソルの移動速度を遅くすることを特徴とする。なお、（ ）内の符号や文字は例示であり、これに限定されることはない。

これによれば、カーソルが目的位置（例えば、ボタンやアイコン）から遠いときには、カーソルの移動速度を速くし、近くなったときに、指の本数を変えて、カーソルの移動速度を遅くすることができるので、目的位置への収束時間（つまり、移動物体の移動時間）を短縮することができる。つまり、表示装置に表示されたカーソルの移動が安定になる。

また、本発明の他の手段は、カメラを用いたモーションキャプチャ装置を接続し、表示装置にカーソルを表示させるコンピュータが実行するカーソル制御方法であって、前記モーションキャプチャ装置が出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ過程と、前記モーションキャプチャ過程で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記カーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記カーソルの移動速度を複数段階で変更するカーソル移動速度変更過程とを備え、前記モーションキャプチャ過程は、手の指の数を検出するものであり、前記カーソル移動速度変更過程は、前記検出された指の本数に応じて、前記カーソルの移動速度を変更すると共に、変更されたカーソルの移動速度を、前記検出された指の移動速度に略比例させることを特徴とする。

本発明によれば、移動物体の移動時間を短縮することができる。

本発明の第１実施形態であるカーソル表示システムの全体構成図である。 モーションキャプチャ装置の外観を示す斜視図である。 モーションキャプチャ装置の認識範囲を示す説明図である。 カーソル表示システムに使用されるＰＣの構成図である。 マウスカーソルを複数の指で移動させる方法を説明するための説明図である。 マウスカーソルを１本の指で移動させる方法を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態であるカーソル表示システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態である歯科用医療機器の外観を示す斜視図である。 歯科用医療機器のモニタとして使用されるＰＣの構成図である。 ＰＣのモニタの表示例（１）である。 ＰＣのモニタの表示例（２）である。 本発明の第３実施形態である歯科用医療機器の外観を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

(第１実施形態)
（構成の説明）
図１は、本発明の第１実施形態であるカーソル表示システムの構成図である。
カーソル表示システム１は、ＰＣ１０とモーションキャプチャ装置２０とフットスイッチ３０とを備えて構成され、ＰＣ１０はモーションキャプチャ装置２０、及びフットスイッチ３０と、ハードウェアＩ／Ｆ（Inter Face）としてのＵＳＢ（Universal Serial Bus）ハブ１３を介して接続される。なお、本実施形態においては、モーションキャプチャ装置２０は、マウスカーソル（マウスポインタともいう。）を移動させるために用い、フットスイッチ３０は、クリック操作を行うために用いている。

ＰＣ１０は、モニタ１２、及びＵＳＢハブ１３を備え、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がＯＳ(Operation System)やデバイスドライバ等のプログラムを実行することにより、モニタにカーソルを含んだ画像を表示するコンピュータ（情報処理装置）である。ＰＣ１０は、タブレットＰＣを用いているが、キーボードやマウスを接続したデスクトップＰＣやノートＰＣでもよい。

モーションキャプチャ装置２０は、例えば、互いに離間した２基の赤外線カメラと赤外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成され、赤外線ＬＥＤに照らされた手や指を２基の赤外線カメラで撮影し、画像解析によって３Ｄ空間での手や指の位置を割り出すＵＳＢ周辺装置である。検知範囲は、半径５０センチ程度、中心角１１０度の空間であり、手や指の位置を０．０１ミリの精度で認識する。

図２は、モーションキャプチャ装置の外観を示す斜視図であり、図３は、モーションキャプチャ装置の認識範囲を示す説明図である。ここで、Ｘ−Ｙ面と平行な面内にＰＣ１０のモニタ１２が存在する。
モーションキャプチャ装置２０は、略直方体形状をしており、上面にステレオカメラ（２基の赤外線カメラ）、及び３個の赤外線ＬＥＤが一列に配設されている。モーションキャプチャ装置２０は、例えば、その上面（Ｘ−Ｚ面）から２．５ｃｍ上方であって、モーションキャプチャ装置２０を頂点とする逆ピラミッドに収まる約６０×６０×６０ｃｍ直方体内の三次元空間が認識範囲である。

なお、この三次元空間は、上面の所定位置を原点（０，０，０）としてＸ，Ｙ，Ｚの座標軸を定義している。本実施形態では、モーションキャプチャ装置２０は、認識範囲で変化する手や指の動き（ジェスチャー）によってＰＣ１０のモニタ１２に表示されたマウスカーソルを移動させるために用いられている。以下、ステレオカメラを用いた三次元座標の演算方法を簡単に説明する。

ＰＣ１０のモニタ１２をＸ−Ｙ面と平行な面内に配置するため、２基のカメラ（右カメラ、左カメラ）の撮像面をＸ−Ｚ面内に配置し、一方のカメラ（右カメラ）の焦点を原点（０，０，０）とする。つまり、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を右カメラの焦点を原点とした実際の空間の座標系とし、（ｘｌ，０，ｚｌ）、（ｘｒ，０，ｚｒ）をそれぞれ左カメラ、右カメラの撮像面上で、それぞれの光軸との交点を原点とした座標系とする。このとき、実際の空間の点Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、それぞれのカメラの投影点ｍｌ（ｘｌ，０，ｚｌ）、ｍｒ（ｘｒ，０，ｚｒ）とすると、
Ｙ＝Ｂｆ／（ｘｌ−ｘｒ））、Ｘ＝（Ｙ／ｆ）・ｘｒ、Ｚ＝（Ｙ／ｆ）・ｚｒ
の式で演算することができる。ここで、Ｂは、カメラ間隔であり、ｆはカメラレンズの焦点距離である。
つまり、視差（ｘｌ−ｘｒ）を計測すれば、Ｙが求まり、右カメラで撮像した像の位置（ｘｒ，０，ｚｒ）により、点Ｐの座標を演算することができる。

フットスイッチ３０は、ＰＣ１０にＵＳＢ接続される機械的スイッチであり、操作者が足で操作する操作情報（ＯＮ／ＯＦＦ情報）をＰＣ１０に送信する。本実施形態においては、フットスイッチ３０は、マウスのクリック操作を行うために用いている。なお、フットスイッチ３０は、ＵＳＢ接続することなく、ＰＣ１０の外部Ｉ／Ｆを介して接続してもよい。

図４は、カーソル表示システムに使用されるＰＣの構成図である。
ＰＣ１０は、制御部１１（１１ａ）と、モニタ１２と、ＵＳＢハブ１３と、記憶部１４と、通信部１５とを備えている。
制御部１１ａは、ＣＰＵからなり、記憶部１４に格納されたプログラムを実行することにより、アプリケーションプログラム４１と、ＯＳ４２と、モニタドライバ４４と、ＵＳＢドライバ４５と、キャプチャドライバ５０との機能を実現する。ここで、キャプチャドライバ５０が単独で記録媒体に格納され、又はネットワークを介して使用者に頒布される。また、アプリケーションプログラム４１とキャプチャドライバ５０との双方を併せて、インストール用頒布プログラム７０を構成し、該インストール用頒布プログラム７０が使用者に頒布されることもある。

モニタ１２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）からなり、画像を表示する。ＵＳＢハブ１３は、複数のＵＳＢコネクタを備え、複数のＵＳＢ周辺機器を接続することができる。

記憶部１４には、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）からなり、ＨＤＤには、ＯＳ４２とデバイスドライバ（モニタドライバ４４、ＵＳＢドライバ４５、キャプチャドライバ５０）とアプリケーションプログラム４１とが格納されている。通信部１５は、ＬＡＮ（Local Area Network）コネクタや無線ＬＡＮを備え、ＬＡＮやＷＡＮ（Wide Area Network）に接続することができる。

アプリケーションプログラム４１は、ワープロや表計算、データベース、グラフィックスなど、ユーザが特定の目的のために使うプログラムであり、本実施形態では、医療用の画像診断プログラムを用い、画像診断用に十字カーソルが使用される。ＯＳ４２は、コンピュータシステムを管理し、基本的なユーザ操作環境を提供する基本プログラムである。ＯＳ４２は、プロセスやメモリ、ファイル、周辺機器などの管理、ネットワーク対応、ユーザインタフェースの提供、アプリケーションプログラム４１に対するＡＰＩの提供などを行っている。

本実施形態において、ＯＳ４２は、特に、マウスカーソルやラインカーソルを生成するカーソル生成部４３の機能を有し、カーソル生成部４３は、モニタ１２の画面の二次元座標（Ｘ，Ｙ）（図３参照）によりマウスカーソルのカーソル位置が指定され、始端座標、及び終端座標により、ラインカーソルが指定される。なお、カーソルの種類は、アプリケーションプログラム４１により指定される。また、カーソル生成部４３は、２本のラインカーソルを直交させる指示により十字カーソルをモニタ１２に表示させることができ、その十字カーソルは交点位置と回転角との双方が変更可能である。

モニタドライバ４４は、モニタ１２が有するビデオチップを制御するグラフィックプログラムであり、文字や図形・写真等の画像をモニタ１２に表示させる。ＵＳＢドライバ４５は、ＵＳＢハブ１３を機能させるプログラムである。

キャプチャドライバ５０は、キャプチャ機能部５１とカーソル位置変更部５２とクリック操作機能部５３とを備える。
キャプチャ機能部５１は、モーションキャプチャ装置２０で撮影された左右の赤外線画像をＵＳＢハブ１３及びＵＳＢドライバ４５を介して受信し、受信した２枚の赤外線画像を解析し、３Ｄ空間での手や指の位置や方向を割り出す。キャプチャ機能部５１は、例えば、手の平の中心位置、指先の位置、指先の方向、指の本数、指の関節の位置を出力し、指の種類（親指、人差し指、中指、薬指、小指の区別）や、右手と左手との判別を行うことができる。なお、キャプチャ機能部５１は、仮想画面を仮定し、仮想画面の奥に指の先端が入ったか否かを判定し、仮想画面へのタッチと判定するTouch Emulation機能を有する。

カーソル位置変更部５２は、キャプチャ機能部５１が出力した指先の位置又は手の平の中心位置や指の本数の情報を用いて、マウスカーソルの移動位置を演算し、演算位置をカーソル関数を介して、ＯＳ４２に引き渡す。ここで、マウスカーソルの移動位置は、ジェスチャー（例えば、指の数や手の形状）により移動速度を複数段階に切り替えるように決められる。具体的には、カーソル位置変更部５２は、所定時間内で変化した指の先端位置から指の移動方向を演算すると共に、モニタ１２の方向を向いている指の本数が複数のときには、単位時間にマウスカーソルが移動する移動距離を長くし、指の本数が１本のときには、移動距離を短くする。つまり、カーソル位置変更部５２は、モニタ１２の方向を向いている指の本数が複数のときには、マウスカーソルの移動速度を速め、指の本数が１本のときには、マウスカーソルの移動速度を遅くするようにカーソル位置を変更する。

ここで、モニタ１２は、モーションキャプチャ装置２０のステレオカメラの配設方向と、ステレオカメラの光軸とが交差する面に略平行であることが好ましい。つまり、モニタ１２とステレオカメラの配設方向（Ｘ方向）とが傾斜していると、ステレオカメラの光軸（Ｚ方向）の指の移動距離は正確に演算できるが、Ｘ方向の指の移動距離が不正確になり、指の移動方向とモニタ１２上のマウスカーソルの移動方向（移動角度）とが一致せず、操作上の違和感に繋がるからである。なお、Ｘ方向への移動であり、Ｚ方向の移動成分が無ければ、移動距離（移動速度）は指の本数で決まるので、モーションキャプチャ装置２０の配設方向はモニタ１２に対して傾斜していてもよい。

図５は、マウスカーソルを複数の指で移動させる方法を説明するための説明図であり、図６は、マウスカーソルを１本の指で移動させる方法を説明するための説明図である。
図５（ａ）は、５本指を左右に往復移動させた状態を示しており、マウスカーソル６０ａ，６０ｂがモニタ１２の左端と右端との間を往復移動している。図５（ｂ）は、５本指を上下に往復移動させた状態を示しており、マウスカーソル６０ｃ，６０ｄがモニタ１２の上端と下端との間を往復移動している。

図６（ａ）は、人差し指を図５（ａ）と同一距離、同一速度で、左右に往復移動させた状態を示しており、マウスカーソル６０ｅ，６０ｆがモニタ１２の横幅よりも短く、左右に往復移動している。図６（ｂ）は、５本指を図５（ｂ）と略同一距離、同一速度で上下に往復移動させた状態を示しており、マウスカーソル６０ｇ，６０ｈがモニタ１２の縦幅よりも短く、上下に往復移動している。
つまり、５本指の方が人差し指１本よりも、マウスカーソル６０の移動速度が速いので、マウスカーソル６０ａ，６０ｂ、６０ｃ，６０ｄの移動距離が長くなっている。

クリック操作機能部５３は、ＵＳＢハブ１３及びＵＳＢドライバ４５を介してフットスイッチ３０のＯＦＦ状態→ＯＮ状態への状態遷移をマウス操作のクリックイベントとみなして、ＯＳ４２に引き渡す。なお、マウス操作のクリックイベントの検出は、キャプチャ機能部５１が有するTouch Emulation機能を用いても実現可能である。Touch Emulation機能は、モニタ１２の仮想画面を指が押下したか否かを判定する機能であり、仮想画面が不明確であったり、仮想画面まで指を移動する時間よりも、フットスイッチ３０を押下する時間の方が短くなる傾向があったりする。このため、フットスイッチ３０を用いた方がクリック操作が安定する。また、モーション（指）でのクリック（ワンクリック又は、Ｗクリック）をモーションキャプチャ装置２０で認識させると、指を動かした際に座標がズレるが、フットスイッチ３０を使用すると座標のズレが少なく、安定したクリック動作が行える。

（動作）
図７のフローチャートを用いて、制御部１１ａのカーソル位置変更部５２（図４）の処理を説明する。
図７のルーチンは、モーションキャプチャ装置２０、及びフットスイッチ３０のＵＳＢコネクタがＵＳＢハブ１３に挿入されている限り、タイマ割込により逐次起動する。また、図７のルーチンは、手の中心や指の先端の動きをキャプチャドライバ５０が検出し、検出イベントを、ＯＳ４２を介してアプリケーションプログラム４１に通知して割り込みをかけることもできる。

カーソル位置変更部５２は、指の先端位置又は手の平の位置の検出をキャプチャ機能部５１（図４）に指示し、指の先端の位置座標をキャプチャ機能部５１から取得する（Ｓ１０）。これにより、モーションキャプチャ装置２０が操作者の手の赤外線画像を撮像し、キャプチャ機能部５１が、左右の赤外線画像を用いて、モニタ１２を向いた指の先端の三次元位置座標を演算する。

カーソル位置変更部５２は、指の有無・位置の変化があるか否かを判定する（Ｓ１２）。つまり、Ｓ１０の処理で、キャプチャ機能部５１から指の先端の位置座標が出力されなかったら、カーソル位置変更部５２は、モーションキャプチャ装置２０の認識範囲（図３）に指が存在していないと判断し、指の先端の位置座標が出力されたら、指の先端座標の変化を判断する。

カーソル位置変更部５２は、モーションキャプチャ装置２０の認識範囲に指が存在しないと判断したり、指の先端の位置座標が変化していなかったりしたら（Ｓ１２で無）、処理はＳ１０に戻り、指の先端位置の検出を繰り返す。
一方、指の先端座標の変化があったと判定したら（Ｓ１２で有）、Ｓ１４に処理が進み、カーソル位置変更部５２は、指の移動方向を演算する（Ｓ１４）。つまり、カーソル位置変更部５２は、指の先端の三次元座標の変化からＰＣ１０のモニタ１２に平行な面内の移動方向を演算する。

次に、カーソル位置変更部５２は、モーションキャプチャ装置２０の認識範囲に存在する指の本数をキャプチャ機能部５１に対して検出させ、検出した指の本数をキャプチャ機能部５１から取得する（Ｓ１６）。つまり、カーソル位置変更部５２は、手の握り方により、モニタ１２の方向に向けている指が、例えば、人差し指１本だったり、人差し指と中指との２本だったり、５本全部だったりするので、指の本数を取得する。

次に、カーソル位置変更部５２は、指の本数が１本（単数）なのか、複数なのかを判定する（Ｓ１８）。指の本数が１本であったら（Ｓ１８で単数）、カーソル位置変更部５２は、移動速度が速くなるようにカーソル移動位置を演算する（Ｓ２０）。つまり、カーソル位置変更部５２は、所定時間内の移動距離が長くなるように、Ｓ１４で演算した方向に移動する移動位置を演算する。一方、指の本数が複数であったら（Ｓ１８で複数）、カーソル位置変更部５２は、移動速度が遅くなるようにカーソル移動位置を演算する（Ｓ２２）。つまり、カーソル位置変更部５２は、所定時間内の移動距離が短くなるように、Ｓ１４で演算した方向に移動する移動位置を演算する。

Ｓ２０又はＳ２２の処理が終了したら、カーソル位置変更部５２は、カーソル関数を介して、Ｓ２０又はＳ２２で演算した位置をＯＳ４２に通知し、カーソル位置を演算位置に変更する（Ｓ２４）。次に、カーソル位置変更部５２は、フットスイッチ３０の押下の有無を確認し、クリック操作されたか否か判定する（Ｓ２６）。クリック操作が無ければ（Ｓ２６で無）、Ｓ１０に戻り、指の先端位置の検出からカーソル位置変更（Ｓ２４）までの処理を繰り返す。一方、クリック操作があれば（Ｓ２６で有）、カーソル位置変更部５２は、カーソル位置を確定し（Ｓ２８）、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のカーソル表示システム１によれば、モーションキャプチャ装置２０の認識範囲内で、操作者が手のジェスチャーを行うことにより、マウスカーソル６０の移動速度が複数段階に切り替えられる。このため、操作者は、例えば、５本指の全てをモニタ１２に向けてマウスカーソル６０を目的方向に移動させようとすると、まず、マウスカーソル６０は、手の移動方向に向かって、速い移動速度で移動する。

操作者は、この速い移動速度でマウスカーソル６０をボタンやアイコンまで移動させようとすると、人間には反応速度（通常、０．２秒程度）があるので、マウスカーソル６０がボタンやアイコンの領域を飛び越えてしまい、カーソル位置が目的位置に収束せず、不必要に移動時間が長くなってしまう。

そこで、操作者は、人差し指（１本の指）をモニタ１２に向けてマウスカーソル６０を目的方向に移動させようとすることにより、マウスカーソル６０は、人差し指の移動方向に向かって遅い速度で移動し、カーソル位置の収束が早まる。そして、操作者は、マウスカーソル６０がボタンやアイコンの内側に到達したことを確認すると、フットスイッチ３０を押下して、カーソル位置を確定することができる。

このため、本実施形態のカーソル表示システム１は、複数の指によりマウスカーソル６０をボタンやアイコンまで速い速度で移動させるときに発生するカーソル位置の不安定性を、１本の指（例えば、人差し指）でマウスカーソル６０を移動させ、その移動速度を遅くすることにより解消することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態のカーソル表示システム１は、ＰＣ１０とモーションキャプチャ装置２０とフットスイッチ３０とを備えて構成されていたが、これらを医療機器、例えば、歯科用ＣＴの画像診断装置に適用することができる。この歯科用ＣＴは、上顎、下顎の骨の３次元的構造、骨の内部にある神経や血管の走行、さらにインプラント埋入予定部位の周囲の組織の状況が明らかにするものであり、例えば、顎の骨に歯科用インプラントを埋め込むときの位置決めに使用される。

図８は、第２実施形態の歯科用医療機器の外観を示す斜視図である。
歯科用医療機器１００は、基台１１０と、基台１１０の上に設けられた患者用椅子１２０と、患者用椅子１２０に座る患者の右側に設けられたドクターテーブル１３０と、患者用椅子１２０の左側に設けられたユニット本体部１４０と、ユニット本体部１４０の背後に設けられたアシスタントハンガー１５０とを備えている。ユニット本体部１４０は、コップ給水パイプ１４１と、鉢洗い（スピットンボウル）１４２と、コップ給水用ノズル１４３とを備えている。アシスタントハンガー１５０は、衛生士、又はアシスタントが使用するバキューム、シリンジを配設している。

ドクターテーブル１３０は、医師や衛生士が使用するものであり、ＰＣ１０ａとモーションキャプチャ装置２０ａとインスツルメントハンガー１３１とを備えている。アシスタントハンガー１５０は、アシスタントが使用するバキューム、シリンジが配設されており、ＰＣ１０ｂとモーションキャプチャ装置２０ａとが配設されている。ここで、モーションキャプチャ装置２０ａ，２０ｂは、ＰＣ１０ａ，１０ｂの前面側に所定距離離間して、ＰＣ１０ａ，１０ｂのモニタ１２に平行に配設されている。また、基台１１０は、フットスイッチ３０ａが接続されており、フットスイッチ３０ａは、ＰＣ１０ａ、又はＰＣ１０ｂに接続されている。

なお、医師や衛生士は、モーションキャプチャ装置２０ａ，２０ｂを用いて、患者用椅子１２０や無影灯（図示せず）の操作や、インスツルメントの設定を行う。フットスイッチ３０ａは、ユニット本体部１４０や患者用椅子１２０の制御を行うペダルを兼用している。このペダルは、インスツルメントハンガー１３１からインスツルメントが引き出されたときに、押下されるとインスツルメントの先端の切削工具が回転する。なお、画面操作時は、インスツルメントがインスツルメントハンガー１３１に収納されて使用される。

図９は、歯科用医療機器のモニタとして使用されるＰＣの構成図である。
本実施形態のＰＣ１０の制御部１１ｂは、第１実施形態の制御部１１ａ（図４）と比較して、クリック操作機能部５３がキャプチャドライバ５０に含まれておらず、アプリケーションプログラム４１の中に含まれており、新たにラインカーソル移動機能部５４がアプリケーションプログラム４１の中に含まれている点で相違する。なお、アプリケーションプログラム４１及びキャプチャドライバ５０がインストール用頒布プログラム７１を構成する点は、第１実施形態と同様である。

ラインカーソル移動機能部５４は、ＵＳＢドライバ４５のみを介してフットスイッチ３０のＯＮ／ＯＦＦ状態を認識し、ＯＦＦ状態からＯＮ状態への遷移によりマウスカーソルの位置を確定し（図７のＳ２８）、キャプチャ機能部５１に人差し指を再検出させ、再検出した人差し指の移動方向にマウスカーソル、及び該マウスカーソルに対して接近（所定範囲内に接近）したラインカーソルを移動（平行移動だけでなく回転移動を含む。）させる。

特に、十字カーソルの回転移動の場合は、指のジェスチャーで十字カーソルをクリックさせたまま十字カーソルを回転移動する。つまり、指の回転角と十字カーソルの回転角とは同じである。この回転操作時に指の本数を変えることで速度を変えて正確に十字カーソルの回転角を定めることができる。

図１０は、ＰＣのモニタの表示例（１）であり、図１１は、ＰＣのモニタの表示例（２）である。
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、歯根のＣＴ画像であり、十字カーソルを構成する２本のラインカーソルを用いて歯根の中心軸や他のＣＴ画像の切断面を決定している。例えば、図１０（ａ）のラインカーソルＡ、及び図１０（ｂ）のラインカーソルＣは、図１０（ｃ）の切断面を決定している。また、図１０（ｂ）のラインカーソルＤは、図１０（ａ）の切断面を決定している。図１０（ａ）のラインカーソルＢ、及び図１０（ｃ）のラインカーソルＥは、図１０（ｂ）の切断面を決定している。また、図１０（ｄ）は、ＣＴ画像を合成して作成した歯根、及び下顎の外観写真である。図１１は、図１０（ｃ）の拡大画像である。

ここで、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）、及び図１１の十字カーソルは、細線なので、ボタンやアイコンよりも指でマウスカーソルを十字カーソルに接近させることが難しい。しかしながら、指の本数により、マウスカーソルの移動速度を高速から低速に変更することにより、十字カーソルへの接近が容易になり、結果的に、中心点の移動や十字カーソルの回転移動を容易に行うことができる。

（第３実施形態）
前記第２実施形態は、歯科用ＣＴの画像診断装置に第１実施形態のカーソル表示システム１を適用したが、歯科用医療機器にも適用することができる。
図１２は、本発明の第３実施形態である歯科用医療機器の外観を示す斜視図である。
歯科用医療機器２００は、装置本体２９２と、装置本体２９２の上部前面側の傾斜部に設けた液晶モニタとしてのＰＣ１０と、装置本体２９２からケーブルで引き出されているフットスイッチ３０ｂと、装置本体２９２の前面に設けた取っ手２２０と、取っ手２２０に埋め込まれたモーションキャプチャ装置２０ｃと、装置本体２９２の下部に設けた４つのキャスタ２９５と、装置本体２９２の側面に設けた収納部２９３と、装置本体２９２の上部に設けたマニピュレータ２３２と、マニピュレータ２３２の先端部に設けたハンドピース２３１とを備え、ハンドピース２３１がレーザ光を照射するレーザ機器である。

歯科用医療機器２００は、液晶モニタとしてのＰＣ１０に表示された操作ボタンやアイコンを、医師や衛生士が手や指の動作で操作するものであり、手や指の動きを取っ手２２０に設けられたモーションキャプチャ装置２０ｃで検出するように構成されている。また、歯科用医療機器２００は、フットスイッチ３０ｂを設けており、マウスカーソルが操作ボタンやアイコンに近接したときに、医師や衛生士がフットスイッチ３０ｂを押下することにより、操作ボタンやアイコンの選択が完了するように構成されている。

（第４実施形態）
前記実施形態は、マウスカーソルの移動を指の移動で行ったが、マウスのホイールの回転操作を、移動物体としての指の回転で行うことができる。つまり、指を回転させることでモニタ１２に表示される画面を上下方向にスクロールさせることができ、指の回転方向とスクロール方向とが対応する。このとき、指の一周がホイールの１移動分に相当させることが好ましい。また、この回転操作時に指の本数を変えることで、スクロール速度を変えることができる。つまり、制御部は、指の回転速度と画面のスクロール速度との比を複数段階で変更する画面移動速度変更部を設けることができる。なお、一般のホイールは、回すときにカチッ、カチッと一定角度単位で回り、この１カチッ分が１移動分になっている。

（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記第１実施形態のカーソル表示システム１は、医療機器への使用を前提としていたが、上肢の機能障がいがある障がい者にも使用することができる。
（２）前記各実施形態は、１本の指と複数の指とで、マウスカーソル６０の移動速度を変更していたが、指の本数で移動速度や回転速度を複数段階に変更することができる。つまり、移動速度や回転速度は、１本よりも２本の方が速く、２本よりも３本の方が速く設定することができる。

（３）前記各実施形態は、マウスカーソル６０の移動速度を、手や指の移動速度と無関係に設定したが、手や指の移動速度に比例させることもできる。つまり、マウスカーソル６０の移動速度は、手や指の移動速度と指の数に応じた数値とを乗じた値に設定することもできる。
（４）前記実施形態は、人差し指を移動物体としてモニタ１２に向けてマウスカーソル６０を遅い速度で移動させたが、人差し指の代わりに、鉛筆等の筆記具や指示棒を移動物体としてモニタ１２に向けてマウスカーソル６０を移動させることもできる。

（５）前記実施形態のモーションキャプチャ装置２０は、ステレオカメラ（２基の赤外線カメラ）を搭載していたが、１個のカメラでも深度や距離を検出することにより、ジェスチャーの検出を行うことができる。また、近赤外線用プロジェクタと、近赤外線カメラと、ＲＧＢカメラとを備え、近赤外線用プロジェクタと近赤外線カメラとを水平方向にずらすことによっても、ジェスチャーの検出を行うことができる。

１ カーソル表示システム
１０，１０ａ，１０ｂ ＰＣ
１１，１１ａ，１１ｂ 制御部
１２ モニタ
１３ ＵＳＢハブ
１４ 記憶部
１５ 通信部
２０，２０ａ，２０ｂ モーションキャプチャ装置
３０，３０ａ，３０ｂ フットスイッチ
４１ アプリケーションプログラム
４２ ＯＳ
４３ カーソル生成部
４４ モニタドライバ
４５ ＵＳＢドライバ
５０ キャプチャドライバ
５１ キャプチャ機能部
５２ カーソル位置変更部（カーソル移動速度変更部）
５３ クリック操作機能部
５４ ラインカーソル移動機能部
６０ マウスカーソル
６５ 境界線（ラインカーソル）
７０ インストール用頒布プログラム
７１ インストール用頒布プログラム
１００ 歯科用医療機器
１１０ 基台
１２０ 患者用椅子
１３０ ドクターテーブル
１３１ インスツルメントハンガー
１３２ テーブル板
１４０ ユニット本体部
１４１ コップ給水パイプ
１４２ 鉢洗い（スピットンボウル）
１４３ コップ給水用ノズル
１５０ アシスタントハンガー
２００ 歯科用医療機器
２２０ 取っ手
２３１ ハンドピース
２３２ マニピュレータ
２９２ 装置本体
２９３ 収納部
２９５ キャスタ

Claims (11)

1. カメラを用いたモーションキャプチャ装置を接続し、表示装置にカーソルを表示させるコンピュータが実行するカーソル制御方法であって、
   前記モーションキャプチャ装置が出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ過程と、
   前記モーションキャプチャ過程で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記カーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記カーソルの移動速度を複数段階で変更するカーソル移動速度変更過程とを備え、
   前記モーションキャプチャ過程は、手の指の数を検出するものであり、
   前記カーソル移動速度変更過程は、前記検出された指の本数が複数であるとき、前記カーソルの移動速度を速くし、前記検出された指が１本であるとき、前記カーソルの移動速度を遅くする
   ことを特徴とするカーソル制御方法。
2. 請求項１に記載のカーソル制御方法であって、
   前記カーソルの移動速度は、前記検出された指の移動速度に無関係であることを特徴とするカーソル制御方法。
3. カメラを用いたモーションキャプチャ装置を接続し、表示装置にカーソルを表示させるコンピュータが実行するカーソル制御方法であって、
   前記モーションキャプチャ装置が出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ過程と、
   前記モーションキャプチャ過程で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記カーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記カーソルの移動速度を複数段階で変更するカーソル移動速度変更過程とを備え、
   前記モーションキャプチャ過程は、手の指の数を検出するものであり、
   前記カーソル移動速度変更過程は、前記検出された指の本数に応じて、前記カーソルの移動速度を変更すると共に、変更されたカーソルの移動速度を、前記検出された指の移動速度に略比例させる
   ことを特徴とするカーソル制御方法。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のカーソル制御方法であって、
   前記コンピュータは、フットスイッチを接続したものであり、
   前記フットスイッチの状態遷移を検出したとき、前記移動方向に移動した位置に前記カーソルを固定させるクリック操作機能過程をさらに備えることを特徴とするカーソル制御方法。
5. カメラを用いたモーションキャプチャ装置とフットスイッチとを接続し、表示装置にマウスカーソル、及びラインカーソルを表示させるコンピュータが実行するカーソル制御方法であって、
   前記モーションキャプチャ装置が出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ過程と、
   前記モーションキャプチャ過程で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記マウスカーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記マウスカーソルの移動速度を複数段階で変更するマウスカーソル移動速度変更過程と、
   前記フットスイッチの状態遷移を検出したとき、前記移動方向に移動した位置に前記マウスカーソルを固定させるクリック操作機能過程と、
   前記クリック操作機能過程の後、前記モーションキャプチャ過程を再実行することにより、前記移動物体の位置座標を再検出し、前記固定されたマウスカーソルの近傍に位置する前記ラインカーソルを再検出した再検出移動物体の移動方向に移動させるラインカーソル移動過程と
   を備えることを特徴とするカーソル制御方法。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のカーソル制御方法を前記コンピュータに実行させることを特徴とするカーソル制御プログラム。
7. カメラを用いたモーションキャプチャ装置と、表示装置にカーソルを表示するコンピュータとを備えるカーソル表示システムであって、
   前記モーションキャプチャ装置が逐次出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ機能部と、
   前記モーションキャプチャ機能部で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記カーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記カーソルの移動速度を複数段階で変更するカーソル移動速度変更部と
   を備え、
   前記モーションキャプチャ機能部は、手の指の数を検出するものであり、
   前記カーソル移動速度変更部は、前記検出された指の本数が複数であるとき、前記カーソルの移動速度を速くし、前記検出された指が１本であるとき、前記カーソルの移動速度を遅くする
   ることを特徴とするカーソル表示システム。
8. カメラを用いたモーションキャプチャ装置と、表示装置にカーソルを表示するコンピュータとを備えるカーソル表示システムであって、
   前記モーションキャプチャ装置が逐次出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ機能部と、
   前記モーションキャプチャ機能部で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記カーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記カーソルの移動速度を複数段階で変更するカーソル移動速度変更部と
   を備え、
   前記モーションキャプチャ機能部は、手の指の数を検出するものであり、
   前記カーソル移動速度変更部は、前記カーソルの移動速度を、前記検出された指の移動速度に略比例させる
   ことを特徴とするカーソル表示システム。
9. 請求項７又は請求項８に記載のカーソル表示システムであって、
   前記コンピュータは、フットスイッチをさらに接続しており、
   前記フットスイッチの押下を検出したとき、前記移動方向に移動した位置に前記カーソルを固定させるクリック操作機能部をさらに備えることを特徴とするカーソル表示システム。
10. 複数のカメラを有するモーションキャプチャ装置と、フットスイッチと、表示装置にマウスカーソル、及びラインカーソルを表示させるコンピュータとを備える医療機器であって、
    前記モーションキャプチャ装置が逐次出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ機能部と、
    前記モーションキャプチャ機能部で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記マウスカーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記マウスカーソルの移動速度を複数段階で変更するマウスカーソル移動速度変更部と、
    前記フットスイッチの押下を検出したとき、前記移動方向に移動した位置に前記マウスカーソルを固定させるクリック操作機能部と、
    前記マウスカーソルを固定した後、前記モーションキャプチャ機能部の逐次演算を再実行することにより、前記移動物体の位置座標を再検出し、前記固定されたマウスカーソルに近傍の前記ラインカーソルを再検出した再検出移動物体の移動方向に移動させるラインカーソル移動機能部と
    を備えることを特徴とする医療機器。
11. カメラを用いたモーションキャプチャ装置と、フットスイッチと、表示装置にマウスカーソル、及びラインカーソルを表示させるコンピュータとを接続する医療機器であって、
    前記モーションキャプチャ装置が逐次出力する出力情報を用いて、移動物体の三次元位置座標を逐次演算するモーションキャプチャ機能部と、
    前記モーションキャプチャ機能部で前記移動物体を検出した検出移動物体の移動方向に前記マウスカーソルを移動させ、前記検出移動物体の数及び形状の何れか一方又は双方に応じて、前記マウスカーソルの移動速度を複数段階で変更するマウスカーソル移動速度変更機能部と、
    前記フットスイッチの状態遷移を検出したとき、前記移動方向に移動した位置に前記マウスカーソルを固定させるクリック操作機能部と、
    前記マウスカーソルを固定した後、前記モーションキャプチャ機能部の逐次演算を再実行することにより、前記移動物体の位置座標を再検出し、該再検出された位置座標が回転移動しているとき、前記固定されたマウスカーソルと該固定されたマウスカーソルに近傍の前記ラインカーソルとの双方を前記回転移動の方向に移動させるラインカーソル移動機能部と
    を備えることを特徴とする医療機器。