JPH0460826A - 座標入力指定装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は座標指定装置に関し、特にマウスのようにそ
の操作グリップの移動によって座標情報を入力して表示
画面上の特定の座標を指定する座標入力指定装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、パーソナルコンピュータやワークステーション
等のコンピュータシステムにおいては、表示画面上の特
定の座標を指定するために、マウスが利用されている。

このマウスは、操作グリップをＸ−Ｙ平面上を移動させ
ることによって、表示画面上のマウスカーソルの位置を
変化させるものであり、各種コンピュータグラフィック
の画像処理操作に有効に利用されている。

しかしながら、このようなマウスは、２次元座標を指定
するものであり、３次元座標を取り扱うことはできない
。このため、３次元のコンピュータグラフィックの画面
を扱う場合には、３次元のパラメータを発生するために
、マウスの移動だけでなく、キーボードの操作も合わせ
て実行することが必要であり、３次元座標を入力指定す
る操作が複雑化される問題があった。

さらに、マウスを利用して座標指定する場合には、マウ
スを移動させるための基準面が必要であるので、机上に
凹凸の無い２次元平面を確保する必要があり、比較的広
いスペースを机上に確保しなければならなかった。

このように、従来のマウスは、２次元座標を指定するポ
イティングデバイスとして開発されたものであるので、
３次元座標を扱うコンピュータグラフィック等に３次元
の座標情報を入力指定することは困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 従来では、３次元座標の指定が困難であり、しかも、座
標指定のために机上に凹凸の無い２次元平面を確保しな
ければならない欠点があった。

この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、机上
の平面を利用すること無く３次元座標を容易に入力指定
することができる座標入力指定装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段および作用）この発明によ
る座標入力指定装置は、基台と、この基台を支点として
水平方向に回動自在に設けられた第１のアーム部材と、
座標の指定操作を行う操作グリップと、この操作グリッ
プを支持する第２のアーム部材と、前記第１および第２
のアーム部材がそれぞれ垂直方向に回動されるように前
記第１および第２のアーム部材を連結する連結手段と、
前記第１のアーム部材の水平方向の移動量を検出する第
１の検出手段と、前記第１および第２のアーム部祠各々
の垂直方向の移動量を検出する第２の検出手段とを具備
し、前記操作グリップの移動位置に応じた３次元の座標
情報を入力指定することを特徴とする。

この座標入力指定装置においては、前記第１のアーム部
材が基台に対して水平方向に回動され、しかも前記第１
および第２のアーム部材各々が垂直方向に回動可能であ
るので、操作グリップはオペレータの操作によって３次
元空間内を自在に移動され、その水平および垂直方向の
移動量が第１および第２の検出手段によって検出される
。このため、第１および第２の検出手段の検出結果によ
って、操作グリップの３次元空間内の位置に対応する３
次元座標を入力指定することができる。また、操作グリ
ップは、３次元空間内を移動するので、机上に２次元平
面を確保する必要がなくなり、机上スペースを有効に利
用することが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図にはこの発明の一実施例に係わる座標指定装置が
示されている。この座標指定装置は、表示画面上の３次
元座標を入力指定するものであり、基台１１、第１のア
ーム１２、第２のアーム１３、アームジヨイント１４、
および操作グリップＩ５を備えている。

基台１１は机上に載置されるものであり、この基台１１
には、第１のアーム１２の一端が接続されている。この
場合、第１のアーム１２は、水平方向つますＸ−Ｚ平面
上を移動できるように基台１１に対して回動自在に設定
されている。また、第１のアーム１２は、垂直方向つま
りＸ−Ｙ平面上を移動できるように基台１１に対して回
動自在に設定されている。この第１のアーム１２は、互
いに平行に延存される２本のアーム部材１２ａ　、　１
２ｂから構成されている。第１のアーム１２の水平方向
の移動量θＸＺは、基台１１に設けられたセンサによっ
て検出される。

このセンサの詳細は第３図で後述する。

アームジヨイント１４は、第１のアーム１２と第２のア
ーム１３を連結するためのものであり、第１のアーム１
２は垂直方向つまりＸ−Ｙ平面上を移動できるようにそ
の他端がアームジヨイント１４に回動自在に接続され、
同様に、第２のアーム１８も垂直方向つまりＸ−Ｙ平面
上を移動できるようにその一端がアームジヨイント１４
に回動自在に接続されている。この第２のアーム１８も
、互いに平行に延存される２本のアーム部材１１ａ　、
　１３ｂから構成されている。

これら第１および第２のアーム１２．１３の垂直方向の
各移動量θｘｙは、アームジヨイント１４に設けられた
センサによって検出される。このセンサの詳細は、第２
図を参照して後述する。

第２のアーム１３の他端は、操作グリップ１５に接続さ
れている。この操作グリップ１５は、オペレータによっ
てｘ−ｙ−ｚの３次元平面内を移動されるものであり、
図示しないボタンの操作によって座標指定のためのクリ
ック操作等がオペレータにより行われる。

第２図には、アームジヨイント１４の具体的な構成の一
例が示されている。

このアームジヨイント１４は環状部材１４ａを備えてお
り、この環状部材１４ａには第１のアーム１２の２本の
アーム部材１２ａ　、　１２ｂがそれぞれ軸１４１゜１
４２を介して接続され、また、第２のアーム１３の２本
のアーム部材１３ａ　、　１３ｂもそれぞれ軸１４３゜
１４４を介して接続されている。

さらに、環状部材１４ａには回転角検出用の２個のセン
サＳｔ、Ｓ２が設けられている。セ〉すＳｌは、第１の
アーム１２の一方のアーム部材１２ａの垂直方向つまり
Ｘ−Ｙｌ平面上の移動量に応じた検出信号を発生するも
のであり、例えば、アーム部材１２ａが軸Ｘに近接する
方向に回動された場合にはその移動量に応じたパルス数
の第１のノくルス信号を発生し、アーム部材１２ａが軸
Ｙ１に近接する方向に回動された場合にはその移動量に
応じたパルス数の第２のパルス信号を発生する。ここで
、第１のパルス信号と第２のパルス信号は、互いに逆相
の信号である。

センサＳ２は、アーム部材１３ａの垂直方向つまりＸ−
Ｙ２平面上の移動量に応じた検出信号を発生するもので
あり、例えば、アーム部材１３ａが軸Ｘに近接する方向
に回動された場合にはその移動量に応じたパルス数の第
１のパルス信号を発生し、アーム部材１３ａが軸Ｙ２に
近接する方向に回動された場合にはその移動量に応じた
パルス数の第２のパルス信号を発生する。ここで、第１
のパルス信号と第２のパルス信号は、互いに逆相の信号
である。

アーム部材Ｌ２ａが軸Ｘに近接する方向に回動された場
合と軸Ｙ１に近接する方向に回動された場合とでは、操
作グリップ１５のＸ方向の変位は逆方向（上方また下方
）となり、また操作グリップ１５のＸ方向の変位も逆方
向となる。同様に、アーム部材１３ａが軸Ｘに近接する
方向に回動された場合と軸Ｙ２に近接する方向に回動さ
れた場合においでも、操作グリップ１５のＸ方向の変位
は逆方向（上方また下方）となり、また操作グリップ１
５のＸ方向の変位も逆方向となる。

このため、２個のセンサＳ１．Ｓ２各々のパルス信号の
パルス数をそれぞれ加算することによって、操作グリッ
プ１５のＸ方向の変位とＸ方向の変位を検出することが
できる。

第３図には、基台１１の具体的な構成の一例が示されて
いる。

この基台１１は水平角を検出するためのセンサＳ３を備
えており、このセンサＳ３は図示のように基台ｌｌ上を
水平方向（Ｘ−Ｚ平面）に回転する円板状の部材と一体
的に形成されている。この円板状部材の直径線上に対向
して位置される円周上の２点には軸１１１ａ、　１ｌｌ
ｂを介してアーム部材１２ａ　。

１２ｂがそれぞれ接続されている。アーム部材１２ａ。

１２ｂは、軸１１１ａ、　Ｌｌｌｂを支点として垂直方
向（Ｘ−Ｙ平面）に回動自在に設定されると共に、円板
状部材と一緒に水平方向（Ｘ−Ｚ平面）に回動される。

センサＳ３は、アーム部材１２ａ　、　１２ｂの水平方
向つまりＸ−Ｚ平面上の移動量に応じた検出信号を発生
するものであり、アーム部材１２ａ　、　１２ｂが右方
向に回動された場合にはその移動量に応じたパルス数の
第１のパルス信号を発生し、アーム部材１２ａ　、　１
２ｂが左方向に回動された場合にはその移動量に応じた
パルス数の第２のパルス信号を発生する。ここで、第１
のパルス信号と第２のパルス信号は、互いに逆相の信号
である。

アーム部材１２ａ　、　１２ｂが右回りで水平方向に回
動された場合と左回りで水平方向に回動された場合とで
は、操作グリップ１５のＺ方向の変位は逆方向となるの
で、センサＳ３から出力される第１または第２のパルス
信号によって操作グリップ１５の２方向の変位を検出す
ることができる。

第４図には、前述したセンサＳｌ、Ｓ２．Ｓ３の具体的
な構成の一例が示されている。

これら各センサは、スリット２１．第１および第２の発
光部２２ａ　、　２３ａ　ｓ第１および第２の受光部２
２ｂ　、　２３ｂによって構成されている。第１の発光
部２２ａと第１の受光部２２ｂは光送受信回路を構成し
ており、第２の発光部２（ａと第２の受光部２３ｂも光
送受信回路を構成している。

スリット２１はアームの動きに連動して回転されるもの
であり、発光部２２ａと受光部２２ｂはそのスリット２
１を介して光が伝達されるようにスリット２１を挟んで
対向設定され、同様に、発光部２３ａと受光部２３ｂも
スリット２１を介して光が伝達されるようにスリット２
１を挟んで対向設定されている。

この場合、発光部２２ａおよび受光部２２ｂから構成さ
れる光送受信回路の設定位置は、発光部２３ａおよび受
光部２１ｂから構成される光送受信回路による光の送信
がスリット２１によって遮断されている際に、発光部２
２ａから受光部２２ｂへの光の送信がスリット２１によ
って遮断または通過される境界位置に規定されるように
、発光部２３ａおよび受光部２３ｂから構成される光送
受信回路と異なる位相状態に位置決めされている。

次に、第５図および第６図を参照して、第４図に示した
センサによるアームの移動量検出動作の原理を説明する
。

スリット２１の遮蔽部材３０は、第５図に斜線で示され
ているように、一定間隔おきに配設されているので、ス
リット２１が回転すると、受光部２２ｂ。

２３ｂからはそれぞれ光の明暗を示すパルス信号が発生
される。スリット２１が左（Ｌ）方向に回転すると、受
光部２３ｂへの光が遮断されている期間に受光部２２ｂ
へ送信される光は暗から明に変化する。

このため、スリット２１が左（Ｌ）方向に回転すると、
受光部２３ｂから発生される第６図（ａ）のようなパル
ス信号に対して、受光部２２ｂから発生されるパルス信
号は第６図（ｂ）のようになる。

一方、スリット２１が右（Ｒ）方向に回転すると、受光
部２３ｂへの光が遮断されている期間に受光部２２ｂへ
送信される光は明から暗に変化する。このため、スリッ
ト２１が右（Ｒ）方向に回転すると、受光部２（ｂから
発生される第６図（ａ）のようなパルス信号に対して、
受光部２２ｂから発生されるパルス信号は第６図（Ｃ）
のようになる。

この様に、このセンサでは、受光部２ｔｂへの光が遮断
されている間に受光部２２ｂへの光が暗から明に変化す
るか、明から暗に変化するかによって、スリット２■の
回転方向つまりアームの変位方向を検出している。また
、スリット２１の回転量つまりアームの変位量は、受光
部２２ｂまたは２３ｂから発生されるパルス信号の立上
がりまたは立下がりエツジの数（パルス数）によって検
出される。

次に、この実施例の座標指定装置による座標指定動作の
一例を説明する。

例えば、オペレータによって第１図の操作グリップ１５
が垂直真上方向（Ｙ方向）に移動されると、第２のアー
ム１８とＸ軸との角度が広げられ、第１のアーム１２と
Ｘ軸との角度も広げられる。この時、第２図のセンサＳ
２はスリットの回転方向に従って第２のパルス信号を発
生し、センサＳ１もスリットの回転方向に従って第２の
パルス信号を発生する。また、この時、第１のアーム１
２は水平方向に移動されないため、第３図のセンサＳ８
からはパルス信号は発生されない。センサＳｌ、Ｓ２か
ら発生されるパルス信号のパルス数はコンピュータシス
テム内で加算され、これによって操作グリップ１５のＹ
方向の変位量が算出される。

さらに、オペレータによって第１図の操作グリップ１５
が垂直方向だけでなく、水平方向（２方向）にも移動さ
れた場合には、第３図のセンサＳ３からパルス信号が発
生されるので、そのパルス信号のパルス数も加味された
状態で操作グリップ１５の変位量が算出され、操作グリ
ップ１５の移動位置に応じた３次元座標が求められる。

以上のように、この実施例の座標指定装置においては、
操作グリップ１５が垂直方向に回動可能な第１および第
２のアーム１２．１３によって支持され、しかも第１の
アームは基台１１に対して水平方向に回動自在に設定さ
れているので、操作グリップ１５はオペレータの操作に
よって３次元空間内を自在に移動できる。操作グリップ
１５の水平方向の変位量はセンサＳ３によって検出され
、また操作グリップ］５の垂直方向の変位量はセンサＳ
ｌ、Ｓ２によって検出される。このため、センサＳｌ、
Ｓ２゜Ｓ３からのパルス信号に基いて操作グリップ１５
の３次元空間内の変位量を算出することができ、その変
位量と現在位置との関係から表示画面上の特定の３次元
座標を指定することができる。

また、操作グリップ１５は、３次元空間内を移動するの
で、従来のマウスのように机上に２次元平面を確保する
必要がなくなり、机上スペースを有効に利用することも
可能となる。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、机上の平面を利用す
ること無く３次元座標を容易に入力指定することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わる座標入力指定装置
の構成を示す図、第２図は第１図に示した座標入力指定
装置に設けられているアームジヨイントの具体的な構成
の一例を示す図、第３図は第１図に示した座標入力指定
装置に設けられている基台の具体的な構成の一例を示す
図、第４図は第２図のアームジヨイントおよび第３図の
基台にそれぞれ設けられているセンサの具体的な構成の
一例を示す図、第５図および第６図はそれぞれ第４図に
示したセンサによる移動量検出の動作原理を説明するた
めの図である。 １１・・・基台、１２・・・第１のアーム、１３・・・
第２のアーム、１４・・・アームジヨイント、１５・・
・操作グリップ、Ｓ１〜Ｓ３・・・センサ。 出願人代理人　弁理士　鈴江低度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台と、この基台を支点として水平方向に回動自在に設
   けられた第１のアーム部材と、座標の指定操作を行う操
   作グリップと、この操作グリップを支持する第２のアー
   ム部材と、前記第１および第２のアーム部材がそれぞれ
   垂直方向に回動されるように前記第１および第２のアー
   ム部材を連結する連結手段と、前記第１のアーム部材の
   水平方向の移動量を検出する第１の検出手段と、前記第
   １および第２のアーム部材各々の垂直方向の移動量を検
   出する第２の検出手段とを具備し、前記操作グリップの
   移動位置に応じた３次元の座標情報を入力指定すること
   を特徴とする座標入力指定装置。