JPH0423085A - ３次元物体像処理システムにおけるスタイラス表示制御方式 - Google Patents

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】 〔概　要〕 本発明は、任意の視点から見た３次元物体像をスクリー
ンに表示できる３次元物体像処理システムにおいて、ボ
インティング手段として用いるスタイラスの握り部を実
空間に、仮想スタイラス先端部を仮想空間内に設け、握
り部を手で動かすことによって、スクリーン内の仮想空
間内に延びている仮想スタイラス先端部の位置と姿勢と
を追従して変化させ、あたかも１本につながったスタイ
ラスで３次元の位置をボインティングしているかのよう
に見せるものである。

また仮想的な物体とスタイラス先端部との仮想的な接触
をスタイラス握り部にフィードバックして触感寛が得ら
れるようにしている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、３次元物体の画像処理においてスクリーンに
表示された物体像のボインティングを行うためのスタイ
ラスの表示馴馴方式に関する。

［発明の背景］ コンピュータで取り扱われる情報は、視覚、聴覚などを
通して人間に伝えられる。と（に画像を用いた視覚によ
る情報伝達は、短時間に大量の情報伝達が可能であり３
人間・機械間インタフェースの主要な手段になっている
。視覚インタフェースの現状は１出力ではスクリーンに
画像を表示し入力では表示画座標指示装置（マウスなど
）を用いて、追加・削除その他の指示を与える方式が普
及している。

この方法はスクリーン上の２次元像に対するインタフェ
ースとして用いられ、スクリーン上の座標位置をボイン
ティングするものである。このような２次元画像インタ
フェースで立体形状や空間的な位置関係を取り扱う場合
は、３面図や断面図などの２次元画像に変換して取り扱
うことになるが　人間に伝達される情報が制限されるた
め、３次元状態の直接的な把握が困難な場合が多い。３
次元空間上に物体などの像が直接表示され、３次元座標
指示装置を用いて、物体構成要素の追加削除・移動・変
更などの操作を直接行うことができれば、３次元の人間
・機械間の強力なインタフェースとなり得ると共に、多
くの応用分野が開けると考えられる。本発明は、そのた
めの１つの有効な手段を提供する。

〔従来の技術〕

第６図は、従来の３次元物体像処理システムの概要構成
を示したものである。

第６図において。

４０は３次元物体像データ処理装置、４１はＣＲＴデイ
スプレィ、４１ａは表示画面、４２はＣＲＴデイスプレ
ィ４１を回転可能に支持する枠体４３はＣＲＴデイスプ
レィ４１を上下方向に回転させる回転駆動部、４４はＣ
ＲＴデイスプレィ４１を水平方向に回転させる回転駆動
部、４５は視点、４６は視点位置計測用の超音波発信器
４７ａないし４１ｄは超音波受信器、４日は液晶シャ、
りなどの立体視メガネである。

超音波発信器４６は、たとえば一定のタイミングで超音
波バースト信号をＣＲＴデイスプレィ４１に向けて発信
する。この超音波ノー−スト信号は　ＣＲＴデイスプレ
ィ４１前面の上下左右４隅に取り付けられている超音波
受信器４７ａないし４７ｄにより受信する。３次元物体
像データ処理装置４０は、それぞれの受信信号の位相を
送信信号の位相と比較して１発信タイミングから受信タ
イミングまでの遅延時間を求め、これからＣＲＴデイス
プレィ４１を基点としたときの視点４５の相対位置を検
出する。

３次元物体像データ処理装置４０は、検出した視点４５
の相対位置から、ＣＲＴデイスプレィ４１の表示画面４
１ａを視点４５に向けるのに要する上下、左右の各方向
への回転量を計算し、各回転駆動部４３．４４をそれぞ
れ駆動して、　　ＣＲＴデイスプレィ４１の表示画面４
１ａを視点４５に追従するように制御することができる
（必ずしも必要ではない）。

３次元物体像データ処理装置４０は、３次元物体像を仮
想的にＣＲＴデイスプレィ４１の回転中心付近に置き、
視点４５から見たときの３次元物体像について両眼視差
２次元画像表示データを１組生成して、ＣＲＴデイスプ
レィ４１に交互に出力し表示する。またこれと同期させ
て、立体視メガネ４８の左右の液晶シャッタを交互にオ
ン、オフ制御して、立体映像を観察可能にする。

第７図は、第６図の従来システムにおける３次元物体像
データ処理装置の構成図である。

第７図において５４０は３次元物体像データ処理装置、
４１はＣＲＴデイスプレィ、４５は視点４６は超音波発
信器、４７ａないし４７ｄは超音波受信器、４８は立体
視メガネ、４９はホストコンピュータ、５０はファイル
、５１は視点計測部。

５２はＣＲＴ方向制御部、５３は３次元データメモリ、
５４は座標変換部、５５はフレームメモリ。

５６は制御部である。

ホストコンビエータ４９は、３次元物体像データの作成
１編集、３次元物体像データ処理装■４０に対するコマ
ンド制御などを行う。ファイル５０には１作成された３
次元物体像データなどが格納される。

３次元物体像データの立体視表示を指示すると。

ホストコンピュータ４９は、ファイル５０の３次元物体
像データを３次元物体像データ処理装置４０へ転送し９
表示処理を行わせる。

３次元物体像データ処理装置４０は、ホストコンピュー
タ４９から転送された３次元物体像データを３次元デー
タメモリ５３に格納した後、制御部５６により３次元デ
ータメモリ５３からデータを読み出し、指示された視角
での両眼の左右両視点に対応する１対の２次元画像表示
データを作成し、フレームメモリ５５に書き込む。フレ
ームメモリ５５は２つのメモリユニットで構成され、描
画途中の画像が表示されないようフレームごとに書き込
みと読み出しを切り換え、並行して実行できるようにさ
れる。フレームメモリ５５から読み出されたデータは、
順次ＣＲＴデイスプレィ４１に転送され表示される。

制御部５６は、フレームメモリ５５からのフレームデー
タの読み出しと同期させて立体視メガネ４８の左右の液
晶シャンクの開閉を交互に切り換えるよう制御し、観察
者に立体視を行わせる。

視点計測部５１は、４つの超音波受信器４７ａないし４
７ｄで受信した超音波バースト信号の遅延時間から視点
４５までの距離を計算する。

超音波発信器４６は、立体視メガネ４日に取り付けられ
ており、４０ＫＨｚの超音波バースト信号を発射する。

なお、観察者の左右の眼が水平に対しである＋Ｉｌきを
もつ場合の視点位置を求めるため、立体視メガネ４８に
傾斜計を取り付け（図示省略）、傾きを検出して、視点
計測部５１に左右の眼の正しい視点位置を計算させるこ
とができる。

傾斜計には、低トルクの無接触ボテンシ岬メータを錘り
で駆動するようにしたものが利用できる。

座標変換部５４は、３次元データメモリ５３からデータ
を読み出し、左右の視点位置の各々について　ＣＲＴデ
イスプレィ４１の画面座標に変換する処理を並列に実行
する。

座標変換部５４は、３次元データメモリ５３に格納され
ている３次元物体像データの座標変換を行い、結果をフ
レームメモリ５５に書き込む。このフレームメモリ５５
の内容は、ＣＲＴデイスプレィ４１に表示される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の３次元物体像処理システムでは、ボインティング
手段としてマウスやスタイラスが用いられているが、そ
れらは２次元画像処理システムの場合の延長線上にあり
、基本的にはスクリーン面をボインティングするもので
あった。またマウスとマウスカーソルの場合のように、
従来のボインティング手段の操作では実際の３次元的な
カーソルの移動量あるいは位置をあまり正確に指示する
ことができなかった。

本発明は、スクリーンに表示されている仮想空間の３次
元物体像に対して５実字間の３次元物体に対するのと全
く同じように、奥行方向も含む動きをハンド操作で行い
、正確にポインティングできる手段を実現することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は５ボインティング手段として３次元のスタイラ
スを使用する。このスタイラスは握り部分が実空間にあ
って操作者が実際に握って動かすことができるが、スタ
イラスの先端部は３次元仮想空間に立体表示して、それ
らが見掛は上一体のものとして見えるように連動制御す
る。すなわち。

手で持ったスタイラス握り部分の３次元座標とその姿勢
を計測し、その計測値と視点座標値から仮想空間上の先
端部の表示位置を制御して、立体表示された先端部があ
たかも握り部と一体のものであるかのように見せる。

このスタイラスを手で操作しながら、仮想空間上に立体
表示した対象物体（複数でもよい）に対して、移動・回
転・拡大・ｉ１Ｍ／Ｊい色変更・追加・削除・変形など
を対話的に行うグラフィクス処理環境を形成する。

実空間でも手に持ったスタイラスの先端と物体との位置
関係が目視だけでは＠密には把握し難い場合がある。し
かし、実空間ではスタイラスの先端が物体表面に触れる
と、触覚かスタイラスを通して手に伝わり１位置関係が
認識できる。操作に対する触覚のフィードハンクニよ位
置関係の把握や操作の状況の把握に極めて重要である。

そこで仮想空間に表示された仮想の物体に仮想のスタイ
ラス先端部が接触すると（実際は接触したかどうかは座
標計算によって求める）触覚がスタイラス握り部を持っ
た手に伝わる機構（触覚インタフェース）を付加する。

第１図は１本発明の原理構成図である。

第１図において ｌは、スタイラス握り部であり、実空間に設けられる。

２は、ＣＲＴデイスプレィなどの表示装置である。

２ａは　スクリーンである。

３は、物体像であり、スクリーンｌこ表示されたある視
点からの透視投影像である。

４は、仮想スタイラス先端部であり、スタイラス握り部
ｌと一体に見えるように像が作成されスクリーン２ａ内
に表示される。

５は、スタイラス支持部であり、スタイラス握り部ｌが
３次元の移動ができるように（回転を含む）支持すると
ともに、移動の向きや位置などの状Ｂ変化を検出し、ま
た触覚作用を注しさせるための駆動を行う。

６は１回転角検出用回転スインチを含むスイッチ関節で
あり、関節回転角データを出力する。

７は、移動の方向を検出する応力センサであり移動方向
データを出力する。

８は、移動に追従するためのリニアスライダおよび関節
モータ群である。

９は、モータ制御装置であり、スタイラス握り部ｌの移
動方向を示すデータと触覚の感覚レベルの大きさを示す
触覚制御信号とに応じた特性のモータ起動信号をスタイ
ラス支持部５に出力し、またモータ回転角データを次段
へ出力する。

１０は、スタイラス位１・姿勢処理部でありモータ回転
角データおよび関節回転角データに基づいて１１の実空
間処理でスタイラス握り部１の実空間５二おける位置と
姿勢を解析し、１２の仮想空間処理では仮想スタイラス
先端部４の位置と姿勢を含む像データを生成する。

１３は１表示処理部および物体・スタイラス間位１関係
演算部であり１表示物体データおよびスタイラス像デー
タＧこ基づいて物体と仮想スクイラス先端部との接触検
出を行い、触覚制御信号を生成し、また視点データに基
づき視野に対する座標変換と、透視投影変換を行って表
示データを生成し１表示装置２へ出力する。

１４は１表示物体の位置、形状等のデータを格納してお
く表示物体データメモリである。

１５は、左右の視点位置を計測し、視点データを出力す
る左右視点計測部である。

〔作　用］ 実空間上にあるスタイラス握り部は、３次元空間上の位
置と姿勢の計測、ならびに手への触覚の伝達などの機能
を必要とするため、第５図のような多関節アーム先端な
どに取付ける。各関節は触覚発生のためサーボモータ、
パルスモータなどで駆動する。関節数は必要とする自由
度により決定する。

操作者がスタイラス握り部を手で動かそうとすると、力
の加わった方向を適当なセンサで検出し。

その方向にスタイラスが動くように各関節を制御する。

したがってこの制御が適切であればスタイラスを操作者
の意のままに動かすことができる。

操作の結果、目的の位置と姿勢になるとスタイラスに加
わる力が無くなるのでその状態で各関節の動きは停止す
る。

応力センサは各関節毎に取付けてもよいし、総ての方向
の力が検出できる場所に集中して取付けてもよい。応力
センサは歪みゲージ、感圧素子などを利用することがで
きる。

サーボモータに減速ギアを取付けた場合、あるいはステ
ンピングモータを用いた場合は目的の位置と姿勢に到達
して力が加わらなくなると、スタイラスは手を離しても
その姿勢の状態を保持する。

この保持機能は操作上便利である（手を離したときスタ
イラスの位置や姿勢が変化すると使いにくい）。

仮想スタイラス先端部の位置と姿勢は、各関節の角度を
計測することによってデータとして求め制御用プロセン
サに入力することができる。

仮想スタイラス先端部は仮想空間に視点移動に追従させ
て立体表示する。すなわち、握り部と先端部があたかも
一体のものとして見えるように立体表示された先端部を
制御する。これは、計測された握り部の位置と姿勢から
先端部各部の空間上の座標を求め、かつ各視点計測時点
の左右の目の位置のデータを基にその透視投影像をスク
リーンに表示する。視点やスタイラスの握り部の姿勢が
変わると、即座に仮想空間上の先端部を握り部と一体に
見えるように投影像を求めて表示することによって１表
示された先端部もあたかも実空間上にあるように見える
。

表示する先端部の形状は、単純な場合は尖端のとがった
円錐あるいは円筒状のものでもよいがスタイラスの姿勢
が目視判断しやすい方が望ましく９種々の色や模様を付
けた矢羽根状またはこれに類する形状にするのが効果的
である。

仮想空間座標を実空間上のスタイラスだけで指示する方
法があるが、仮想空間座標と実空間座標間に誤差が生じ
た場合、スタイラスの先端と他の表示物体間の相対的な
位置関係に誤差が生じて操作がしにくい。この点で本方
式は先端部を仮想空間上に置いたことによって、誤差が
実空間の握り部と仮想空間の先端部の接続部分に生し、
操作者が見ながら制御している先端部と表示物体間の相
対的誤差が無くなって、操作がしやすくなる特長がある
。また、ＣＲＴ表示のように操作者の近くにスクリーン
がある場合、繰作対象空間がスクリーンの向こう側まで
設定される場合が有り、実空間上だけのスタイラスでは
スクリーンの向こう側が操作できないが、スタイラスの
先端が仮想空間上にあれば　スクリーンの向こう側の空
間も指示することができる。

スタイラスを多関節アームの先端に取り付けた場合で、
各関節の角度誤差（機械的な遊び、角度制御誤差、角度
計測誤差など）やアームの撓みなどがある場合、その影
響で正確な制御に支障を与えることがある。スタイラス
から遠い関節またはアームで発生する誤差はど大きな影
響を与え易い。

これらの誤差の影響を避けるためには、！！みの生しな
い丈夫なアーム、それを動かす強力なモータモータの正
確な制ｗｊ５正確な計測装置などを必要とし、スタイラ
ス制御としては大掛かりな装置になってしまう、そこで
第２図のようなリニアスライダ（モータの回転を直線方
向の動きに変換し。

位置決めをする装置）でスタイラスの３軸方向の基本位
置を制御し、その先端にい（つかの小型関節を取り付け
てスタイラスの姿勢を制御すると。

小型で誤差の少ないスタイラス制御系が構成できる。

またスタイラスは、先端座標の正確で細かい制御が要求
されるが１手に持ったときの姿勢はある程度粗く設定さ
れていても実用上支障の無いことが多いので、リニアス
ライダ先端に取り付ける関節を第３図の様にモータでな
くクリックの付いた多接点のスイッチに置き換えたスイ
ッチ関節にすることで簡易化を計ることができる。スタ
イラスを手で操作するとスイッチが回転し、スイッチの
接点位置による姿勢の計測と、力を餘去した時の姿勢の
保持ができる。各リニアスライダ、または回転関節部と
リニアスライダの結合部付近に応力センサを取り付け、
リニアスライダの３軸方向の力を検出してそれを制御す
ることによって、制御のための演夏処理が多関節アーム
を用いた場合より簡単にできる。スタイラス握り部には
、マウスと同様に１個または複数のクリック・スイッチ
を取り付け、その操作によって種々の指示を制御装置に
与えることができる。

仮想空間上のスタイラス先端部が仮想の物体表面に触れ
た時、スタイラス握り部を持った手に触覚を伝えるため
に、スタイラスの先端と物体表面の位置関係を制御装置
で常時監視し、スタイラスの物体に触れる方向の動きを
、各関節またはリニアスライダを制御することによって
制限し、触覚を発生する。

応力センサで検出された力の大きさと１表示物体の材質
データなどから、触覚生成制御を細かく制御することに
より、様々な種類の触覚を生成する。

〔実施例〕

第２図はスタイラス支持部の実施例構成を示し。

図中、１はスタイラス握り部５２は表示装置。

２ａはスクリーン、１６はスイッチ関節、１７は上下方
向可動のリニアスライダ、１８は左右方向可動のリニア
スライダ、１９は前後方向可動のリニアスライダである
。この構成により、スタイラス握り部１を任意の３次元
位置に移動し、また任意の回転角度に操作することがで
きる。

第３図は第２図のスイッチ関節１６の機構を拡大して示
したもので１図中矢印で示す２つの直交する回転部に、
２０と２１のロータリスイッチが設けられており、それ
ぞれの回転角度が検出できるようになっている。

第４図は、第２図のスタイラス支持部を用いた本発明実
施例の制御装置全体構成図である。

第４図において、参照番号１ないし１２．１４で示され
ている要素は第１図中の同一番号の要素と同じものであ
る。また第４図中にＩ４および２２ないし３３で示され
ている要素は、第１図中の１３ないし１５の要素に機能
的に対応するものである。２２はホストコンピュータ、
２３は左右視点計測部、２４は描画処理ブロック、２５
はスタイラス先端部データメモリ、２６はスタイラス用
視野座標変換処理部、２７は物体用視野座標変換処理部
、２８は透視投影変換処理部、２９はＺバッファ処理、
３０はフレームメモリ、３１は触覚制御部、３２は先端
座標動きベクトル生成、３３は触覚制御信号生成である
。

動作は次のように行われる。

（１）　　スタイラス握り部１の位置・姿勢を変更しよ
うとすると、その移動方向などを応力センサ７で検出し
、その方向へスタイラス握り部Ｉが移動するようにモー
タ制ｉｌｌ装置９を制御して、モータ群８を駆動する。

したがって、スタイラス握り部１は３次元空間上で操作
者の意のままに位置・姿勢を変えることができる。

（２）各リニア・スライダまたはモータにはロークリ・
エンコーダなどによる位置や回転角度センサを取り付け
、モータ制御装置９でそれらの値を監視し、得られたデ
ータをスタイラス位置・姿勢処理部１０へ送る。

ここでは送られてきたデータからスタイラス握り部１の
位置・姿勢を解析し、仮想空間に表示する仮想スタイラ
ス先端部の位置・姿勢データを算出して、描画処理ブロ
ック２４のスタイラス用視野座標変換処理部２６．ホス
トコンビエータ２２及び触覚制御部３１へ送る。

（３）一方、ホストコンピュータ２２から予め物体及び
仮想スタイラス先端部の形状１色などのデ−タをそれぞ
れ表示物体データメモリ１４及びスタイラス先端部デー
タメモリ２５に送っておく。描画処理は表示物体データ
メモリ１４及びスタイラス先端部データメモリ２５のメ
モリのデータを読み出して、それぞれの位置・姿勢情報
および視点位置に対応した画像をフレームメモリ３０へ
生成する作業になる。

（４）表示物体データメモリ１４及びスタイラス先端部
データメモリ２５のメモリから読み出された座標データ
は、それぞれ物体用視野座標変換処理部２７及びスタイ
ラス用視野座標変換処理部２６に入力して視野座標に変
換する。ホストコンピュータ２２では観察者による物体
の移動。

回転、拡大・縮小などの指示を受は取り、物体姿勢デー
タを生成して物体用視野座標変換処理部２７へ送ると共
に、左右視点計測部２３から定期的に入力される左右の
視点データを受は取って、スタイラス用視野座標変換処
理部２６゜物体用視野座標変換処理部２７．透視投影変
換処理部２８へ送る作業を行う、したがって物体用視野
座標変換処理部２７では表示物体データメモリ１４から
の形状データ５ホストコンピユータ２２からの物体姿勢
データ及び視点データを受は取って視野座標変換を行い
、結果を透視投影変換処理部２８へ送る。一方、スタイ
ラス用視野座標変換処理部２６ではスタイラス先端部デ
ータメモリ２５からのスタイラス先端部形状データ、ホ
ストコンピュータ２２からの視点データ及びスタイラス
位置・姿勢処理部１０がらのスタイラス先端部位置・姿
勢データを受は取って、スタイラス形状の視野座標変換
を行い。

結果を透視投影変換処理部２８へ送る。

（５）透視投影変換処理部２８ではスタイラス用視野座
標変換処理部２６及び物体用視野座標変換処理部２７よ
りそれぞれスタイラス及び物体の視野座標データを受は
取り、さらにホストコンピュータ２２より視点データを
受は取って、左右の視点に対するフレームメモリ３０上
の透視投影座標を計算する。Ｚバッファ処理２９はフレ
ームメモリ３０の各画素毎の奥行き値（Ｚ値）メモリを
持ち、透視投影変換処理部２８から送られた画素アドレ
スのＺ値と以前に生成されたその画素のＺ値を比較して
、視点に近い方のデータを優先的に選択することによっ
て陰面消去処理を行う。フレームメモリ３０ではＺバッ
ファ処理２９で優先判定を受けた画素にだけ表示物体デ
ータメモリ１４またはスタイラス先端部データメモリ２
５から送られる色データを書き込むと５陰面消去された
画像が生成される。

Ｚバッファ処理２９ではさらにスタイラス先端座標と物
体表面のＺ値を比較して接触判定データを生成し、触覚
制御部３１へ送る。

（６）　　フレームメモリ３０のデータを立体表示用の
左右の画像切替え信号に同期して表示装置２に送ること
により、スクリーン２ａ上に仮想スタイラス先端部４の
像と物体像３が立体表示される。（７）　　さらに、触
覚制御部３１ではスタイラス位１・姿勢処理部１０から
スタイラス先端座標データを受は取り、記憶しておいた
前の先端座標値と比較を行って、３２で先端座標動きベ
クトルすなわち先端の移動方向データを生成する。この
データとＺバッファ処理２９から送られる接触判定デー
タから３３で触覚制御信号を生成し、第２図に示す前後
方向可動のリニアスライダ１９ヘフイードハンクし、リ
ニアスライダ及び関節モータ群８を制御してスタイラス
握り部１に拘束条件を与えることによって操作者に触覚
を伝達する。

仮想空間内は実空間と同様の感覚で観察できるように、
視点移動追従立体表示を行う。これは観察者の左右の目
の位置（視点）を定期的（およそ３０ミリ秒〜１００ミ
リ秒毎）に計測し、各視点で見える筈の対象物体の透視
投影像を即座に求めてスクリーンに表示するものである
。視点移動追従立体表示により、観察者の視点移動によ
って実物を見る場合と同様に見え方が変化するので、単
なる２Ｉ！式立体像より遥かに高い実在感が得られる。

立体表示方式は２眼式（ステレオ画像）で、左右の目に
対応した像（計測された左右の目の位置それぞれを視点
とする透視投影像・・・陰面消去を行ったモノクロまた
はカラー画像が望ましい）を：クリーンに交互に切替え
て表示しくフリッカ防１の為には１０ミリ秒以下の間隔
で切替えるのが望ましい）、偏光眼鏡方式、シャンタ眼
鏡方式など玉左目像と右目像を分離する。

次に第５図はスタイラス支持部の他の実施例ｎ成であり
、多関節アームを用いたものである。Ｓの場合は、第２
図のリニアスライダを用いた場そとは異なり、各関節に
おける回転角度と関節間Ｃアームの長さとによりきまる
円周運動の結果の但々のベクトルを合成することにより
スタイラス携り部の位置が求められるがその後の処理は
、第４図の実施例の制御装置と基本的な違いはない。

なお以上の実施例では１便宜上スタイラスとして円錐形
状のものを用いていたが、スタイラスの軸線を中心とす
る回転運動（たとえば右ねじ回りや左ねし回り）も操作
情報として必要である場合には、矢羽根のような回転量
がわかる形状のスタイラスを使用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スクリーンに表示された３次元物体像
に対して、あたかも実在する物体に対してボインティン
グを行う感覚でスタイラスを３次元操作することができ
、またスタイラスの意図する移動操作に対して実際のス
タイラス先端部の移動との間にズレや違和怒が生しない
ため、特に立体視を利用した複雑な形状の物品の自動設
計や生体の手術シミュレータなど、多様な分野において
スタイラス操作を従来よりも快適かつ能率的なものにす
ることができ、利用性の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図はスタイラス支持
部の実施例構成図、第３図はスイ、千関節の機構の説明
図、第４図は本発明実施例の制御装置の全体構成図、第
５図はスタイラス支持部の他の実施例構成図、第６図は
従来の３次元物体像処理システムの概要図、第７図は従
来の３次元物体像データ処理装置の構成図である。 第１図中 １ニスタイラス握り部 ２：表示装置 ２ａニスクリーン ３：物体像 ４：仮想スタイラス先端部 ５ニスタイラス支持部 ６：スインチ関節 ７：応力センサ ８：リニアスライダおよび関節モータ群９；モータ制御
装置 １０ニスタイラス位置・姿勢処理部 １３：表示処理部および物体・スタイラス間位置関係演
算部 １４：表示物体データメモリ １５：左右視点計測部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元仮想空間上で物体像の透視投影像を与えら
   れた視点に基づいて作成し表示装置のスクリーンに表示
   する３次元物体像処理システムにおいて、 スタイラス握り部と、 スタイラス握り部を自在に操作できるように支持すると
   ともに、その操作に基づく状態変化を検出する機能を有
   するスタイラス支持部と、 スタイラス支持部が検出したスタイラス握り部の状態変
   化に基づいて仮想的なスタイラス先端部の位置および姿
   勢を演算により求めるスタイラス位置・姿勢処理部と、 求めたスタイラス先端部の位置および姿勢のデータに基
   づいて、表示装置のスクリーンに、仮想的なスタイラス
   先端部を表示する表示処理部とをそなえ、 スタイラス握り部の操作に追従して移動する仮想的なス
   タイラス先端部をスクリーンに表示することを特徴とす
   る３次元物体像処理システムにおけるスタイラス表示制
   御方式。
2. （２）請求項１において、スタイラス握り部の操作に追
   従して移動する仮想的なスタイラス先端部と物体像との
   間の位置関係を３次元仮想空間上で演算し、接触した際
   の触覚データを作成する物体・スタイラス間位置関係演
   算部と、 触覚データに基づいて、スタイラス握り部を駆動制御す
   るインタフェース手段とを設け、 スタイラス握り部の操作に対して触感覚を生じさせるよ
   うな反力を与えることを特徴とする３次元物体像処理シ
   ステムにおけるスタイラス表示制御方式。
3. （３）請求項１および２において、物体像は、立体視表
   示されることを特徴とする３次元物体像処理システムに
   おけるスタイラス表示制御方式。