JPH04330512A - 三次元視点入力装置および三次元映像表示制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータグラフ
ィックスなどの三次元映像を表示部に表示させる際の視
点情報を入力する三次元視点入力装置および三次元映像
表示制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックスのような三
次元映像をＣＲＴなどに表示する三次元映像表示装置は
、各種シミュレーションなどに用いられ、またロボット
などの遠隔操作のモニター装置として応用されている。

【０００３】三次元映像を二次元表示装置であるＣＲＴ
などに表示する際、三次元映像の立体構造を的確に把握
するためには、その三次元映像を見る視点を任意に変え
られるようにすることが最も有効である。表示装置内で
の三次元映像の移動方法としては、映像を見る視点や距
離の情報をキーボードから数値などで入力する方法と、
操作ダイアルを用いて三次元の各座標軸を中心にした映
像の回転と、上下左右の移動およびズームアップ／ダウ
ンとを別々に制御するものがあった。

【０００４】図４に後者の方法による操作部の例を示す
。図４のように、操作部１には複数の操作ダイアル２が
設けられている。これらの操作ダイアルは、Ｘ，Ｙ，Ｚ
の各軸を中心にした回転角度を設定する三つの操作ダイ
アル、画面内における映像の上下方向の位置を設定する
ダイアル、画面内における映像の左右方向の位置を設定
するダイアル、映像の大きさを設定する（ズームアップ
／ダウン）ダイアルなどからなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の視点
や距離の情報をキーボードから直接数値入力する方法で
は、操作者に相当の熟練が要求され、操作者のイメージ
通りの映像が表示されるまで長時間を要するという問題
があった。また、後者の各種変量の設定を操作ダイアル
で行う方法では、各座標軸回りの映像の回転角度や画面
内における上下左右方向の位置などの各変量を個別にダ
イアル設定しなければならないのでやはり熟練を要する
。特にあるひとつのダイアルを操作してから画面内の映
像が実際に移動（回転、平行移動またはズームアップ／
ダウン）するまでには一定の演算処理に要する時間だけ
遅れが生じる。そのためあるひとつの操作ダイアルを操
作してから表示映像が変化したのを確認して、もし行き
過ぎたならその操作ダイアルを若干戻す操作を行い、ま
た目的とする状態にまで達しなければ、その操作ダイア
ルを同一方向にさらに回転させる、といった操作を行わ
なければならず、しかもこれを各変量について個々に独
立して行わなければならなかった。

【０００６】この発明の目的は、三次元の各座標軸回り
の回転量と画面内における二次元方向の移動量を実質的
にひとつの操作部を用いて設定できるようにした三次元
視点入力装置を提供することにある。

【０００７】また、この発明の他の目的は、三次元の各
座標軸回りの回転量と画面内における二次元方向の移動
量を設定することのできる単一の操作部を用いて、三次
元映像の表示を制御するようにした三次元映像表示制御
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の視点入力装置
は、三次元の各座標軸を中心にした操作部の回転量を検
出する回転量検出手段と、前記操作部の二次元方向の移
動量を検出する移動量検出手段とを共に前記操作部内に
設けたことを特徴とする。

【０００９】また、この発明の三次元映像表示装置は、
操作部の操作により三次元映像の回転位置および画面内
の表示位置を変えて三次元映像の表示データを作成する
表示データ作成手段と、表示データを映像として表示す
る映像表示手段からなる三次元映像表示制御装置におい
て、操作部に、三次元の各座標軸を中心にした操作部の
回転量を検出する回転量検出手段と、操作部の二次元方
向の移動量を検出する移動量検出手段とを設けたことを
特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明の視点入力装置では、回転量検出手段
が三次元の各座標軸を中心にした操作部の各軸回りの回
転量を検出し、移動量検出手段が操作部の二次元方向の
移動量を検出する。この回転量検出手段と移動量検出手
段は操作部自体に設けられている。従って操作部を持っ
て所定方向に回転させることによって、その操作部の三
次元の各座標軸回りの回転量を入力することができる。 また操作部を二次元方向に移動させることによって二次
元方向の移動量を入力することができる。

【００１１】またこの発明の三次元映像表示制御装置で
は、表示データ作成手段が、操作部の設定に応じて三次
元映像の表示データを作成し、映像表示手段が表示デー
タを映像として表示するが、操作部に設けられている回
転量検出手段は三次元の各座標軸を中心とした操作部の
回転量を検出し、移動量検出手段は操作部の二次元方向
の移動量を検出する。従って操作部自体の回転によって
三次元映像の回転位置を変更することができ、また操作
部自体の二次元方向の移動によって画面内の表示位置を
変えることができる。そのため、三次元映像を変化させ
るための各変量を個々に独立して設定するのではなく、
単一の操作部を手に持ったまま操作することによって、
操作者は画面を見ながら視点を目的とする位置に移すこ
とができる。この場合、回転位置や表示位置を変更設定
してから実際にその状態で映像表示がなされるまでには
ある程度の時間遅れが生じるが、操作者は操作部に目を
移すことなく映像表示部を見ながら操作することができ
るため、操作者を介してのフィードバックを迅速に行う
ことができ、操作者のイメージ通りの映像を速やかに表
示させることができる。

【００１２】

【実施例】この発明の実施例である三次元視点入力装置
の構造を図２に示す。図２において（Ａ）は上面図、（
Ｂ）は右側面図である。操作部本体３の上面前方には４
〜８で示す五つの押しボタンスイッチを設けている。 操作部本体３の内部には操作部の三次元方向の回転量を
検出する回転量検出部９とボール１０およびボール１０
の回転量を二次元方向の成分に分離して抽出するロータ
リエンコーダなどを組み込んでいる。この操作部３はケ
ーブル１１を介して映像表示制御装置本体に接続される
。

【００１３】上記各押しボタンスイッチの機能は次の通
りである。

【００１４】４−初期値ボタン 映像表示部に表示されている三次元映像のある時点の映
像と操作部３との位置関係を登録するボタンであり、初
期値ボタン４の操作後は操作部３の操作と画面上の映像
が連動する。

【００１５】５−回転ボタン 映像の回転位置（向き）を決定するボタンであり、操作
部３を手にとって空中で所定方向に回転させ、映像の回
転位置が所定位置に達した時点でこの回転ボタン５を操
作する。これにより映像表示装置は初期値からの回転量
のデータを取り込む。なお、回転の必要がない時は初期
値状態で回転ボタン５を押す。

【００１６】６−上下左右ボタン 画面内における映像の表示位置を設定するボタンであり
、従来のマウスと同様に、操作部３をテーブル上で前後
左右に移動させて、画面内における映像の表示位置を所
定位置に移動させた後この上下左右ボタン６を押す。 これによって映像表示制御装置は画面内における映像の
上下左右方向の位置データを取り込む。なお、上下左右
への移動の必要がないときには初期値状態で上下左右ボ
タン６を押す。

【００１７】７−ズームアップボタン 画面内における映像の拡大を指示するボタンであり、こ
のボタンを押し続けることによって、または所定回数ク
リックすることによって所定の拡大率で表示させる。映
像表示制御装置はこのボタン操作を読み取ることによっ
て拡大率データを得る。

【００１８】８−ズームダウンボタン 画面内における映像の大きさを縮小するボタンであり、
このボタンを押し続けることにより、または所定回数ク
リックすることによって所定の大きさで表示させる。映
像表示制御装置はこのボタンの操作を読み取ることによ
って縮小率データを得る。

【００１９】次に、この発明の実施例である映像表示装
置の使用形態を図１に示し、またその構成をブロックと
して図２に示す。

【００２０】図１において１２は映像表示制御装置本体
であり、これに映像表示部１３および図２に示した操作
部３を接続している。映像表示制御装置１２は操作部３
の操作を読み取って映像表示部１３に対する表示内容を
変更する。操作部３を空中で所定方向に回転させれば、
映像表示制御装置１２は操作部３のＸ，Ｙ，Ｚの各座標
軸回りの回転量を検出する。また操作部３をテーブル上
などで水平方向に移動させれば、映像表示制御装置１２
はＸ，Ｙの二次元平面上での操作部３の移動量を検出す
る。図３においてＣＰＵ２４はＲＯＭ２５に予め書き込
まれているプログラムを実行することによってこの装置
全体を映像表示制御装置として機能させる。ＲＡＭ２６
はそのプログラムの実行に際して各種ワーキングエリア
として用いられる。画像データメモリ２７は表示すべき
三次元立体のデータを記憶する。表示メモリ２８は映像
表示部の１画面分の表示データを記憶する。表示制御回
路２９はＣＲＴのラスタースキャンに同期して表示メモ
リ２８の読み出し制御を行う。ビデオ出力回路３０は読
み出されたデータから表示信号を作成してＣＲＴ（映像
表示部）１３へ出力する。

【００２１】また同図において９で示す部分は操作部３
の三次元の各座標軸回りの回転量を検出する検出部であ
る。圧電素子１４は音片形振動ジャイロに設けられてい
る出力用圧電素子である。音片形振動ジャイロとは、四
角柱または三角柱の音片の側面に入力用圧電素子と出力
用圧電素子または入出力兼用の圧電素子を設け、入力用
圧電素子の駆動により音片を共振させて、その音片が軸
回りに回転した際、コリオリの力により回転速度に比例
した電圧が出力用圧電素子に励起されるものである。増
幅回路１５は圧電素子１４の出力信号を増幅し、検波回
路１６は増幅信号の位相と振幅に応じた極性の電圧値と
して検出する。積分回路１７は検波信号を一定の時定数
で積分する。この圧電素子１４、増幅回路１５、検波回
路１６および積分回路１７はＸ，Ｙ，Ｚの各座標軸ごと
に３組設けている。マルチプレクサ１８は積分回路１７
Ｘ，１７Ｙ，１７Ｚの内一つを選択する。Ａ−Ｄコンバ
ータ１９はその信号をデジタルデータに変換する。ＣＰ
Ｕ２４は必要な時点でＩ／Ｏポート２０を介してマルチ
プレクサ１８を切り換えるとともにデータを読み取る。 また図３において２１Ｘ，２１Ｙは図２に示した操作部
３に設けられているボール１０に連動して回転するロー
タリエンコーダであり、操作部３のＸ方向の移動量およ
びＹ方向の移動量をそれぞれ分離して検出する。ＣＰＵ
２４はＩ／Ｏポート２２を介してロータリエンコーダ２
１Ｘ，２１Ｙの信号を読み取るとともにアップダウンカ
ウントする。またＣＰＵ２４は必要な時点でＩ／Ｏポー
ト２３を介して押しボタンスイッチ４〜８の操作状態を
読み取る。

【００２２】

【発明の効果】この発明によれば、操作部自体を所定方
向に回転させることによって三次元映像の回転位置を入
力することができ、また二次元方向に移動させることに
よって三次元映像の画面内での表示位置を入力すること
ができるため、表示される映像との対応関係が明確にな
り、熟練せずともイメージ通りの視点から見た三次元映
像を表示させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】映像表示制御装置の使用形態図である。

【図２】三次元視点入力装置の構造を示す図であり、（
Ａ）は上面図、（Ｂ）は右側面図である。

【図３】映像表示制御装置のブロック図である。

【図４】従来の操作部の外観斜視図である。

【符号の説明】

３　　操作部本体 ４〜８　　押しボタンスイッチ ９　　回転量検出部 １０　　ボール １２　　映像表示制御装置本体 １３　　映像表示部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三次元の各座標軸を中心にした操作部の回
   転量を検出する回転量検出手段と、前記操作部の二次元
   方向の移動量を検出する移動量検出手段とを共に前記操
   作部内に設けたことを特徴とする三次元視点入力装置。
2. 【請求項２】操作部の操作により三次元映像の回転位置
   および画面内の表示位置を変えて三次元映像の表示デー
   タを作成する表示データ作成手段と、表示データを映像
   として表示する映像表示手段からなる三次元映像表示制
   御装置において、操作部に、三次元の各座標軸を中心に
   した操作部の回転量を検出する回転量検出手段と、操作
   部の二次元方向の移動量を検出する移動量検出手段とを
   設けたことを特徴とする三次元映像表示制御装置。