JPH02282818A

JPH02282818A - ３次元入力装置

Info

Publication number: JPH02282818A
Application number: JP1105193A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kimura; 真木村; Haruo Hayashi; 春生林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-11-20
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JP2775839B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、３次元映像特殊効実装置等に用いて〔発明の
概要〕本発明は、３次元映像特殊効実装置等に用いる３次元入
力装置において、２軸方向に回転可能に構成された球状
の第１の入力手段とこの第１の入力手段の外周で回転可
能に構成されたリング状の第２の入力手段とを設けるこ
とによって、３次元のデータをリアルタイムで入力でき
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

映像特殊効果装置あるいはコンピュータグラフィック作
成装置等は、その表示画面上にコンピュータを用いてデ
ータ処理した結果を図形や映像として表示し、また必要
に応じて色別表示をしたり、表示に遠近窓をだしたり、
陰影をつけたりなどして、使用者に直観的に把握し易い
かたちで、あるいは特殊な映像効果をえて、その図形や
映像を表示画面上に表わすことができるので、多くの分
野で盛んに用いられている。このような装置には、例え
ば特開昭６２−２６５８４号公報に開示しているように
、必要な情報を入力するためにマウス、レバー　トラン
クボール等の入力装置が設けられている。また、ジョイ
スティックも用いられる。

このような入力装置の中の例えばトランクボールを用い
て、例えば対象物に対する視点位置をリアルタイムで任
意に設定でき、設定した視点位置から見た対象物を画面
上に表示できる。

表示を得ようとする操作をリアルタイムで行うことがで
きないから、他の入力装置によって３軸の中から任意の
２軸を選択的に設定してから行わざるを得なかった。こ
のため、実際の画面表示の動きはオペレータのイメージ
と違う動きになり易く、入力操作性が悪いという欠点が
あった。

本発明は、３次元のデータをリアルタイムで入力できる
ような入力装置を提供することを目的とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述のような従来の入力装置は、いずれもリ
アルタイムでは２次元のデータしか入力できない。従っ
て、上述のような装置の表示画面上で３次元効果を得た
り３次元モデリングを行ったりする目的で、３次元対象
物を３次元的に移動あるいは回転させるデータをリアル
タイムに入力することはできなかった。例えば、トラン
クボールを用いて、３次元対象物に対する視点位置を任
意の軸まわりで回転させることにより任意の画面〔課題
を解決するための手段〕上記目的を達成するために本発明による３次元入力装置
は、２軸方向に回転可能に構成された球状の第１の入力
手段と、上記第１の入力手段の外周で回転可能に構成さ
れたリング状の第２の入力手段と、上記第１の入力手段
の２軸方向の回転を検出して第１及び第２の入力信号を
発生する第１及び第２の検出手段と、上記第２の入力手
段の回転を検出して第３の入力信号を発生する第３の検
出手段とを具備している。

〔作用〕

第１の入力手段が２軸方向に回転可能な球状に構成され
かつ第２の入力手段が第１の入力手段の外周で回転可能
なリング状に構成されているから、上記第１及び第２の
入力手段を同時に操作することができる。従って、第１
、第２及び第３の入力信号をリアルタイムで発生させる
ことができる。

（実施例）以下、本発明を適用した一実施例につき図面を参照して
説明する。

第１図〜第５図は本実施例の３次元入力装置を示すもの
である。この３次元入力装置には中央に球状に構成され
たトラックボール１が設けられ、その外周に回転リング
２が設けられている。これらのトランクボール１および
回転リング２は、入力装置のプリント基板１０の上に設
けられたペースシャーシ９の上にそれぞれ回転可能に取
り付けられている。そして、トラックボールｌは全方向
に、また回転リング２はその円周方向にそれぞれ回転可
能に構成されており、トランクボール１によって例えば
３次元座標のＸ軸、Ｙ軸に相当する２次元のデータを入
力でき、回転リング２によって同じくＺ軸に相当するデ
ータを入力できるようになっている。

回転リング２は、第２図〜第４図に示すように環状に構
成され、その上面に円錐状に傾斜した上面部２ａと段部
２Ｃを有するフランジ部２ｂとを備えて所定の肉厚で一
体に形成されている。そして、このフランジ部２ｂの下
端には、所定の幅を有するスリット２ｄが全周にわたっ
て等間隔に多数形成されている。なお、このスリット部
２ｄは後述するフォトインクラブタフに設けられた溝状
の光路部７ａを横切るようになっている。この回転リン
グ２は次のようにしてその円周方向に回転可能なように
保持されている。即ら、第４図に示すようにその上面部
２ａの内周端面において、リング状深溝球軸受４　（以
下、単に「軸受」と呼ぶ）の外輪部４ａの上側角部の二
面に接触している。

また、回転リング２の上面部２ａの裏面には複数のねし
部２ｅが設けられている。そして、抜止め金具１２を用
いて、その金具１２の一端を回転リング２のねじ部２ｅ
にねし止めしかつ他端を軸受４の外輪部４ａの下側角部
の二面に接触させて固定させることによって、軸受４の
外輪部４ａに回転リング２は連結されて保持される。ま
た、回転リング２の内周には固定リング３が備えられて
いる。この固定リング３の裏面には複数のねじ部３ａが
設けられ、このねじ部３ａにスタンドビン１６の一端が
ねし込まれかつその他端かヘースシャーシ９にねじ止め
されることにより、固定リング３はペースシャーシ９に
固定される。そして、固定リング３は、その外周部にお
いて軸受４の内輪部４ｂと接触する一方、抜止め金具１
２を上述と同様に用いて軸受４をその内輪部４ｂで保持
し固定する。

以上のようにして固定リング３に軸受４の内輪部４ｂは
連結され固定され、また、回転リング２は軸受４の外輪
部４ａと連結されている以外はフリーであるから、回転
リング４をその円周方向に、即ち第１図に示す２方向に
回転させることができ、その回転は指の力だけで容易に
できる。

また、ｌ・ラックボールｌは、第１図に示すように上記
固定リング３の内周に備えられ、また第５図に示すよう
にペースシャーシ９Ｌに設けられた３個の円筒状の支持
ローラ１７．１８．１９上に３点支持の状態で保持され
ている。この場合、トランクボール１の上部は第３図と
第４図に示すように固定リング３の内周上部にドーム状
となって現れている。

また、円筒状の支持ローラ１７．１８．１９はその円周
方向に回転可能に構成され、支持ローラ１７はその軸長
手方向が第５図に示ずＸ方向に直角になるように固定さ
れ、支持ローラ１８は同じくＸ方向に直角になるように
固定されている。なお、Ｘ方向とＸ方向とは互いに直交
している。

トランクボールｌは上述のような各支持ローラ１７．１
８．１９にほぼ点接触の状態で接している。従って、ト
ラックボール１を任意の方向に回転させると、トラ、ク
ボールｌの自重及びトうツクボール１と支持ローラ１７
．１８．１９との間の摩擦力によって、トラックボール
１の回転量及び回転方向に応じて、支持ローラ１７．１
８．１９もその円周方向に回転する。そして、支持ロー
ラ１７はトラックボールｌのＸ方向の回転量に応じて、
支持ローラ１Ｂは同じくＸ方向の回転量に応してそれぞ
れ回転する。なお、トラ、クボール１は指の力で容易に
回転する。

」二連したように、トラ・ツクボールｌ及び回転リング
２はそれぞれｘ、ｙ、Ｘ方向に回転するが、次にこれら
の回転を検出して入力信号を発生させる手段について説
明する。回転リング２０回転、即ちＸ方向の回転の検出
には、第３図と第５図に示すようにフォトインクラブタ
フを用いている。

このフォトインクラブタフは、溝状の光路部７ａを間に
して対向するように構成された発光素子と受光素子とを
有し、これらの発光素子と受光素子とが１対となって光
結合できるように構成されて、プリント基板ｌＯ上に取
り付けられている。そして、上述したように回転リング
２がＸ方向に回転してこの光路部７ａを回転リング２の
スリット部２ｄが横切るように′ａ遇すると、このスリ
ット部２ｄが光路７ａを開閉して発光素子と受光素子と
の光結合をオン・オフするから、このオン・オフに対応
した信号がフォトインクラブタ７から発生ずる。

また、トランクボール１の回転、即ちＸ方向及びＸ方向
の回転の検出には、第３図〜第５図に示すようにフォト
インクラブタ５．６をそれぞれ用いる。これらのフォト
インクラブタ５．６は上述と同様の構成にされており、
それぞれは溝状の光路部５ａ、６ａを間にして光結合す
る発光素子と受光素子とを有している。そして、円周上
に所定の幅で等間隔に形成されたスリ・７ト８ａを有す
る円板状のシャッター仮８が、光路部５ａ、６ａを第４
図に示すＸ方向あるいは第３図に示すＸ方向に回転しな
がら通過するように構成されている。

この場合、上述した支持ローラ１７．１８は第５図に示
すようにそれらの中心長手方向にローラ軸２０をそれぞ
れ備えており、このローラ軸２０に上記シャッター板８
が直結されている。そして、支持ローラ１７．１８がそ
れぞれ回転するとシャッター（反８もＸ方向あるいはＸ
方向にそれぞれ回転する。従って、シャッター板８のス
リット部８ａが光路５ａ、６ａを開閉するから、上述し
た場合と同様にしてフォトインクラブタ５．６から信号
がそれぞれ発生する。なお、支持ローラ１９は、フォト
インタラプタとシャック−板とを設けてやれば同じよう
に信号を発生させることができるので、予備として用い
ることができる。

以上のようにして回転リング２のＺ方向の回転が信号に
変換され、また、トラックボールｌのＸ方向及びＹ方向
の回転がそれぞれの信号に変換される。

上述したような本実施例の３次元入力装置を用いて、オ
ペレータはトラックボール１を例えば、中指、人指し指
、くすり指で操作できると同時に、トラックボール１の
外周に回転リング２があるから、この回転リング２を親
指で操作できる。このようにオペレータは３次元のデー
タの入力を片手だけの操作で同時に行うことが可能とな
る。この３次元入力装置をコンピュータグラフインク作
成装置に応用すると、画面に表示された３次元対象物に
対して３次元のデータを同時に入力できるので、例えば
その視点位置を任意の軸まわりでリアルタイムで回転し
て変えることができる。従って、オペレータは自分のイ
メージ通りの表示画面をリアルタイムで得ることができ
る。

なお、上記トラックボール１は、例えばポリカーボネー
トなどの樹脂材料でつくられてよい。

また、適当なファンクションスイッチ等を設けることに
よって、任意の１次元あるいは２次元のデータ入力を行
うことも勿論可能である。

〔発明の効果〕

本発明は上述のとおりに構成されているので、３次元の
データをリアルタイムで入力することができる。従って
、本発明の３次元入力装置を例えば３次元映像特殊効実
装置等で用いると、画面表示された３次元対象物を３次
元的に移動あるいは回転させるデータをリアルタイムで
入力できるから、その画面表示の動きがオペレータのイ
メージと一敗して入力操作性がきわめてよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明を適用した一実施例を示すもの
であって、第１図は３次元、入力装置の平面図、第２図
は同じく側面図、第３図は第１図のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視
の縦断面図、第４図は第１図のｒＶ−ＩＶ矢視の縦断面
図、第５図は第２図のＶ−Ｖ矢視の横断面図である。なお図面に用いた符号において、 ■　−・・・−・・−・−トラックボール２・・・−・
・・・−・・−回転リング５．６．７−　・・−・・フ
ォトインクラブタである。

Claims

【特許請求の範囲】２軸方向に回転可能に構成された球状の第１の入力手段
と、上記第１の入力手段の外周で回転可能に構成されたリン
グ状の第２の入力手段と、上記第１の入力手段の２軸方向の回転を検出して第１及
び第２の入力信号を発生する第１及び第２の検出手段と
、上記第２の入力手段の回転を検出して第３の入力信号を
発生する第３の検出手段とを具備する３次元入力装置。