JPH05216580A - 3次元データ入力装置 - Google Patents

3次元データ入力装置

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JPH05216580A
JPH05216580A JP2124292A JP2124292A JPH05216580A JP H05216580 A JPH05216580 A JP H05216580A JP 2124292 A JP2124292 A JP 2124292A JP 2124292 A JP2124292 A JP 2124292A JP H05216580 A JPH05216580 A JP H05216580A
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JP
Japan
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dimensional
dimensional shape
displayed
pressure sensor
detection means
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JP2124292A
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English (en)
Inventor
Kenichi Kameyama
研一 亀山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 計算機によって表示手段に表示される3次元
形状の移動、変形、あるいは位置や姿勢変化を簡便に行
うことができる3次元データ入力装置を提供することを
目的とする。 【構成】 外フレーム1内にばね4によって3次元空間
内の任意方向に移動自在に支持されている内フレーム2
内に、単軸圧力センサー5が各面に取付けてある多軸圧
力センサー装置3が配置されており、例えば内フレーム
2を外側の一方から力を加えてその内側にある単軸圧力
センサー5に押圧することにより、この時に出力される
信号によって、計算機7は、画像出力装置8に表示され
ている3次元形状を移動あるいは変形させる操作を実行
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、計算機によって表示さ
れた3次元形状の移動や変形等を行うことができる3次
元データ入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、計算機によって表示された3次元
形状の移動に対する3次元のベクトルを入力する手段と
しては、例えばキーボード、ダイヤルゲージ、マウス、
2次元ジョイスティック等のように、1次元または2次
元空間での移動を制御する機構の組み合わせによるもの
がある。
【0003】しかしながら、これらの入力手段では、移
動に対する3次元のベクトルを数段階の操作によって入
力するために、操作性がよくなかった。
【0004】また、上記した入力手段以外にも、例えば
スペースボール、フライングマウス、ポルヘマス(Polh
emus) センサーのように、移動に対するダイレクトに3
次元のベクトルを入力できるものもあるが、これらの入
力手段は、3次元のベクトルを1つしか発生できないの
で、3次元形状の変形や姿勢をも入力するような機能を
持たせることができなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の入力手段では、表示されている3次元形状の移動、変
形、あるいは姿勢変化の操作を簡便に行うことができな
かった。
【0006】本発明は、上記した課題を解決する目的で
なされ、計算機によって表示された3次元形状の移動、
変形、あるいは姿勢変化の操作を簡便に行うことができ
る3次元入力装置を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために請求項1記載の発明は、3次元空間の任意の方向
3次元空間の任意の方向から加えられる力の方向を検知
する検知手段と、3次元形状が表示される表示手段と、
前記検知手段で外部から力が加えられたことを検知した
時に出力される信号によって、前記表示手段に表示され
ている3次元形状を予め設定されている規則に従って移
動あるいは変形操作の少なくとも一方を実行するような
演算処理を行う計算機とを具備したことを特徴としてい
る。
【0008】また、請求項2記載の発明は、3次元空間
の任意の方向から加えられる力の方向と強さを検知する
検知手段と、3次元形状が表示される表示手段と、前記
検知手段で3次元空間の任意の方向から加えられた力の
方向と強さを検知した時に出力される信号によって、前
記表示手段に表示されている3次元形状を予め設定され
ている規則に従って移動あるは変形操作の少なくとも一
方を実行するような演算処理を行う計算機とを具備した
ことを特徴としている。
【0009】また、請求項3記載の発明は、3次元空間
の任意の方向から加えられる力の方向と強さを検知する
第1の検知手段と、該第1の検知手段と一体的に配設さ
れ前記第1の検知手段の空間内の位置と姿勢を検知する
第2の検知手段と、3次元形状が表示される表示手段
と、前記第1、第2の検知手段で外部から加えられた力
の方向と強さ、および空間内の位置と姿勢を検知した時
に出力される信号によって、前記表示手段に表示されて
いる3次元形状を予め設定されているき規則に従って移
動あるいは変形操作の少なくとも一方を実行するような
演算処理を行う計算とを具備したことを特徴としてい
る。
【0010】
【作用】本発明によれば、検知手段で検知される検知情
報(3次元空間の任意の方向から加えられる力の方向、
強さ、さらには空間内の位置と姿勢)により、計算機が
予め設定されている規則に従って、表示されている3次
元形状の移動、変形、あるいは位置や姿勢変化を行うこ
とができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。
【0012】<第1実施例>図は、本発明の第1の実施
例に係る3次元入力装置を示す斜視図である。この図に
示すように、外フレーム1内に設けた立方体状の内フレ
ーム2内に、多軸圧力センサー装置3を配設することに
よって検知装置20が構成されている。
【0013】各面が弾力性を有する内フレーム2は、外
フレーム1との間に接続されている複数本(図では6
本)のばねによって、外フレーム1内の空間に3次元空
間の任意方向に移動自在に配置されている。
【0014】内フレーム2の形状に応じて立方体に形成
されている多軸圧力センサー装置3の各面には、それぞ
れ単軸圧力センサー5が取付けられている。各単軸圧力
センサー5は、X,Y,Z軸方向に沿って位置してい
る。また、多軸圧力センサー装置3は、外フレーム1と
の間に接続されている複数本(図では4本)の支柱6に
よって内フレーム2内に支持され、多軸圧力センサー装
置3の各単軸圧力センサー5が、内フレーム2の対向す
る内面との間に所定の隙間が形成されるようにしている
(図2参照)。
【0015】多軸圧力センサー装置3の各単軸圧力セン
サー5が内フレーム2との圧接によって出力される信号
は、多軸圧力センサー装置3に接続されている計算機7
に出力される。計算機7は、多軸圧力センサー装置3か
ら入力される信号により予め設定されている規則に従っ
て、画像出力装置8の画面上に表示されている3次元形
状の移動、または変形操作を実行することができる(詳
細は後述する)。
【0016】次に、本実施例に係る3次元データ入力装
置の作用について説明する。
【0017】画像出力装置8に表示されている3次元形
状(例えば図3に示すような立方体9)を移動(例えば
右方向に移動)させる場合には、図2に示すように、内
フレーム2の左側面2aをオペレータが自分の手によっ
て右方向(矢印方向)に押すことにより、ばね4によっ
て3次元方向に移動自在に支持されている内フレーム2
全体が右方向に移動することによって、内フレーム2の
左側面2aが、その内側に位置している多軸圧力センサ
ー装置3の単軸圧力センサ5(斜線の単軸圧力センサー
5)に圧接する。
【0018】単軸圧力センサー5が外側から圧接される
と、それに応じた信号が計算機7に入力される。計算機
7は、入力される信号により3次元形状(例えば立方体
9)が左方向から力受けたと判定し、表示されている3
次元形状(例えば立方体))を右方向に移動するコマン
ドを実行する。
【0019】この際、単軸圧力センサー5が押される力
の強さも計算機7に入力されるので、計算機7は、この
情報に基づいて表示されている3次元形状(例えば立方
体9)を移動させる際の移動速度も同時に表現すること
ができる。
【0020】また、他の方向への移動、例えば斜め上方
や下方への移動も互いに直交する3軸の各単軸圧力セン
サー5が押圧された時に出力される信号により、計算機
7で各単軸圧力センサー5が押圧された時の力のベクト
ルを求めることによって、表示されている3次元形状を
任意の方向に移動することができる。
【0021】また、本実施例の変形例としては、多軸圧
力センサー装置3の各単軸圧力センサー5を、外部から
加えられる力の方向だけを検知するような構成にしても
よい。この場合は、前記実施例の場合よりも3次元形状
の移動に対する情報量が制限されるが、構成を簡略化す
ることができる。
【0022】外部から加えられる力の方向だけを検知す
るには、上記したような多軸圧力センサー装置3を用い
ることなく、単に電気的なスイッチでもよい。
【0023】また、画像出力装置8に表示されている3
次元形状(例えば、図3に示すような立方体9)を変形
(例えば、図5に示すように図3に示した立方体の左右
の画面を押圧して、上下方向に直立した直方体10に変
形)させる場合には、図4に示すように、内フレーム2
の左右の側面2a,2bをオペレータが自分の手によっ
て両側から挟むようにして内方向(矢印方向)に押すこ
とにより、内フレーム2の左右の側面2a,2bが、そ
の内側に位置している多軸圧力センサー装置3の単軸圧
力センサ5(斜線の単軸圧力センサー5)に圧接する。
【0024】2つの単軸圧力センサー5が外側から圧接
されると、それに応じた信号が計算機7に入力される。
計算機7は、入力される信号に基づいて3次元形状(例
えば立方体9)が左右両方から力を受けたと判定し、表
示されている3次元形状(例えば立方体9)を両側面か
ら圧縮するコマンドを実行する。
【0025】この際、2つの単軸圧力センサー5が押さ
れる力の強さおよびその時間情報に基づいて計算機7
は、予めモデル化してある変形規則に従って、表示され
ている3次元形状を変形(例えば、図5に示すように立
方体9を長方体10に変形)する。
【0026】また、他の形状に変形させる場合も前記し
た移動の場合と同様、互いに直交する3軸の各単軸圧力
センサー5が押圧された時の力ベクトルを求めることに
より、計算機7内に予めモデル化してある変形規則に従
って表示されている3次元形状を任意の形状に変形す
る。
【0027】また、上記した実施例では、表示されてい
る3次元形状の移動あるいは変形を単独に行ったが、3
次元形状の移動と変形を同時に実行することもできる。
【0028】<第2実施例>図6は、本発明の第2実施
例に係る3次元データ入力装置の検知装置を示す斜視図
である。
【0029】本実施例に係る3次元データ入力装置の検
知装置21は、球体フレーム11の表面上に取付けた複
数個の感圧素子(例えば感圧導電性ゴム)12と、球体
フレーム11のほぼ中心部に取付けた6次元(空間内の
位置(3次元)とその姿勢(3次元))の空間センサー
13とを具備しており、その操作方法は球体フレーム1
1をオペレータが手で保持して行なう。
【0030】感圧素子12は、球体フレーム11がどの
方向からどのくらいの力で押されているかを検知するこ
とができ、また、ある一定以上(例えば、オペレータが
球体フレーム11を軽く握る力程度)の力で押されない
と反応しないように設定されている。空間センサー13
は、球体フレーム11内に充填されている弾性部材によ
って球体フレーム11のほぼ中心部に保持されている。
【0031】各感圧素子12と空間センサー13からの
出力信号は、前記実施例同様計算機(図示省略)に入力
され、画像出力装置(図示省略)の画面上に表示されて
いる3次元形状を変形、あるいは位置や姿勢変化させる
ことができる(詳細は後述する)。
【0032】次に、本実施例に係る3次元データ入力装
置の作用について説明する。
【0033】画像出力装置8に表示されている3次元形
状を変形(例えば、図7に示すように球体14を上部が
突出したような物体15に変形)させる場合には、図6
に示すように、球体フレーム11の左右斜め上方(矢印
方向)からオペレータが自分の手で押すことによって、
その位置にある感圧素子12が力を受けたことを検知
し、その時の力のベクトルに応じた信号が計算機(図示
省略)に出力される。計算機(図示省略)は、入力され
る信号に基づいて3次元形状(例えば球体14)が左右
斜め上方から力を受けたと判定し、表示されている3次
元形状(例えば球体14)を予めモデル化してある変形
規則に従って、表示されている3次元形状を変形(例え
ば、図7に示すように球体14を上部が突出したような
物体15に変形)する。
【0034】尚、本実施例では、球体フレーム11に対
応して画像出力装置8に表示されている変形前の3次元
形状も球体に形成されていたが、これ以外の3次元形状
でもよい。
【0035】また、図6に示した検知装置21で、例え
ば図9に示すように球体14を、穴16が形成されてい
る物体15に変形させる場合には、球体フレーム11に
作用している力ベクトルの位置を“穴あけ”というコマ
ンドによって実行することができる。
【0036】即ち、図8に示すように球体フレーム11
を穴16が形成される方向(矢印方向)に押し、“穴あ
け”コマンドは、例えば球体フレーム11に作用する力
のベクトル方向の軸回りに、球体フレーム11を左右交
互に素早く回す操作を行うことによって作成できる。
【0037】このように、本実施例では、検知装置21
の球体フレーム11が左右交互に回された時の姿勢変化
を、球体フレーム11内の空間センサー13によって検
知し、この時に空間センサー13から出力される信号を
計算機(図示省略)で時系列解析する。そして、計算機
(図示省略)は、予めモデル化してある変形規則に従っ
て、画像出力装置(図示省略)に表示されている3次元
形状を変形(例えば、図9に示すように球体14を穴1
6が形成されている物体15に変形)する。
【0038】また、第2,3実施例では、画像出力装置
8に表示されている3次元形状を変形する場合について
説明したが、検知装置21の球体フレーム12の位置や
姿勢を変化させた場合には、空間センサー13でこの時
の位置や姿勢変化を検知して、前記同様計算機(図示省
略)は、入力される信号に基づいて予めモデル化してあ
る変形規則に従って、表示されている3次元形状の位置
や姿勢を変化することができる。
【0039】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように本発明によれば、計算機によって表示手段に表
示される3次元形状の移動、変形、あるいは位置や姿勢
変化を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る3次元データ入力装
置を示す斜視図である。
【図2】力が左方向から多軸圧力センサー装置に作用し
ている状態を示す概略図である。
【図3】表示される3次元形状の一例を示す斜視図であ
る。
【図4】力が左右両方向から多軸圧力センサー装置に作
用している状態を示す概略図である。
【図5】第1実施例に係る3次元データ入力装置による
3次元形状の変形の一例を示す概略図である。
【図6】本発明の第2実施例に係る3次元データ入力装
置の検知装置を示す概略図である。
【図7】第2実施例に係る3次元データ入力装置による
3次元形状の変形の一例を示す概略図である。
【図8】図6に示した検知装置に作用する力の方向と回
転方向を示す概略図である。
【図9】図8に示した検知装置における3次元形状の変
形を示す概略図である。
【符号の説明】
1 外フレーム 2 内フレーム 3 多軸圧力センサー装置 4 ばね 5 単軸圧力センサー 7 計算機 8 画像出力装置(表示手段) 12 感圧素子 13 空間センサー 20,21 検知装置(検知手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3次元空間の任意の方向から加えられる
    力の方向を検知する検知手段と、3次元形状が表示され
    る表示手段と、前記検知手段で外部から力が加えられた
    ことを検知した時に出力される信号によって、前記表示
    手段に表示されている3次元形状を予め設定されている
    規則に従って移動あるいは変形操作の少なくとも一方を
    実行するような演算処理を行う計算機とを具備したこと
    を特徴とする3次元データ入力装置。
  2. 【請求項2】 3次元空間の任意の方向から加えられる
    力の方向と強さを検知する検知手段と、3次元形状が表
    示される表示手段と、前記検知手段で外部から加えられ
    た力の方向と強さを検知した時に出力される信号によっ
    て、前記表示手段に表示されている3次元形状を予め設
    定されている規則に従って移動あるは変形操作の少なく
    とも一方を実行するような演算処理を行う計算機とを具
    備したことを特徴とする3次元データ入力装置。
  3. 【請求項3】 3次元空間の任意の方向から加えられる
    力の方向と強さを検知する第1の検知手段と、該第1の
    検知手段と一体的に配設され前記第1の検知手段の空間
    内の位置と姿勢を検知する第2の検知手段と、3次元形
    状が表示される表示手段と、前記第1、第2の検知手段
    で外部から加えられた力の方向と強さ、および空間内の
    位置と姿勢を検知した時に出力される信号によって、前
    記表示手段に表示されている3次元形状を予め設定され
    ている規則に従って移動あるいは変形操作の少なくとも
    一方を実行するような演算処理を行う計算とを具備した
    ことを特徴とする3次元データ入力装置。
JP2124292A 1992-02-06 1992-02-06 3次元データ入力装置 Pending JPH05216580A (ja)

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