JPH05313817A - ３次元入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作者がディスプレイ上に３次元的に表示さ
れた対象物を３次元的な感覚をもって移動若しくは姿勢
変更可能な３次元入力装置を提供する。 【構成】 把持可能な上部箱体と定置される下部箱体と
下部箱体に上部箱体を変位自在に支持するための弾性部
材と、双方の箱体に関連して設けられ、上部箱体の相対
変位方向を検知する手段と、ホストコンピュータへのコ
マンド送給手段と、これらに対する信号線とを具備した
３次元入力装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元入力装置に関
し、詳しくは、コンピュータ・ディスプレイ上に３次元
的に表示された物体に対し、これをディスプレイ上で３
次元的に移動若しくは操作可能な３次元入力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の３次元入力装置として知
られているものに、磁石を内蔵したマウスを３次元的空
間で動かし、その時の磁界の変化を計測してコンピュー
タに入力させ、マウスの姿勢（位置や傾き）を演算させ
るようにしたものがある。また、ＣＩＳグループ社が開
発したもので棒状に変えて球体としたジョイスティック
を具え、その下部に歪センサを組込んで球体ジョイステ
ィックを３次元的に操作することによりセンサに生じる
歪をセンサからコンピュータに信号として出力させ、そ
の信号に基づいてコンピュータ側で３次元の動作を演算
させるようにしたものが知られている。

【０００３】なお、図３は２次元的な移動位置の入力が
可能な基本型のマウスの従来例を示すもので、このよう
なマウスには機械式のものと光学式のものがある。いず
れもこの図に示すような一体型の筐体１０１に形成され
ていて、その底部に設けられた球状の転動体１００を介
して作業テーブル上を自在に移動させることができる。
そして、その移動が互いに直交するＸ方向およびＹ方向
に分解されてそれぞれの移動量がロータリエンコーダな
どにより検知されるもので、ここで、１０２はそのＸ方
向の移動に伴って回転し、回転量に応じてパルスを発生
するパルス発生器、同様に１０３はＹ方向の移動量を検
出するためのパルス発生器、１０４はコマンド入力のた
めの操作ボタンである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の３次元入力装置では、例えば前者のマウ
ス型の場合、操作者はこのようなマウスを空中で移動操
作させる必要があり、手首や腕を使って長時間使用する
には疲労も多く、また、その操作の自由度にも限界があ
る。また、後者の球体ジョイスティックの場合は歪セン
サに球体ジョイスティックの動作を伝達するもので、そ
の伝達のための操作にはかなりの慣れと技倆が必要であ
り、入力のために力をかけなければならず、長時間の使
用には疲労を伴う。いずれにせよ、従来例によるものは
一長一短があり、パーソナル・コンピュータやエンジニ
アリング・ワークステーションに用いられる３次元入力
装置としてはもっと簡単でかつ操作し易く、廉価で得ら
れるものが求められてきた。

【０００５】本発明の目的は、かかる従来の問題に着目
し、その解決を図るべく、操作者がディスプレイに対面
してその表示されている対象物を３次元的操作を実感し
つつ、移動若しくはその姿勢の変更が容易に実施可能で
あり、疲労を伴うことなく作業効率の向上が期待できる
３次元入力装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、把持可能な上部箱体と、定置される下
部箱体と、該下部箱体に前記上部箱体を変位自在に支持
する弾性部材と、前記上部箱体および前記下部箱体に関
連して設けられ、把持された前記上部箱体の前記下部箱
体に対する３次元変位の方向を検出する変位検出手段
と、ホストコンピュータにコマンドを送給するコマンド
送給手段と、前記変位検出手段および前記コマンド送給
手段からの信号を前記ホストコンピュータに供給するた
めの信号線とを具備したことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、下部箱体を定置した初期状態
で上部箱体を把持し、これを支持する弾性体を介して上
部箱体を下部箱体に対して相対的に変位させるだけでそ
の変位される方向が逐次変位検出手段を介してホストコ
ンピュータ側に送給されるもので、ホストコンピュータ
ではコマンド送給手段からのコマンドに従って、上記送
給された変位検出信号に応じた動作をそのディスプレイ
上に具現化することができる。

【０００８】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例を示す。ここで、
１はキャップ状に形成した上部箱体、２は例えば不図示
の作業台上などに定置され、上部箱体１を本例の場合１
個のコイルばね３によって上下、左右、前後と共に回動
自在に支持する下部箱体である。なお、本例では１個の
コイルばね３によって上部箱体１が下部箱体２に支持さ
れるようにしたが、上部箱体１を上記のように各方向に
自在に支持するように構成するためであれば、ばねの配
置ならびにその数はどのようであってもよいし、またば
ねにかえてゴムなどの弾性体とすることも可能である。

【００１０】なおここで、下部箱体２はその上部に十字
型に形成された空間４Ａと、その上部中央に形成された
開口部４Ｂおよびばね受座４Ｃを有する筒状部４が突設
されていて、上記空間４Ａの四方に形成された枝空間に
は枠型の共通電極５がそれぞれ配設されている。また、
６は上部箱体１の下面中央部から下方に向けて突設され
たアーム部材であり、アーム部材６には上述の枝空間に
所定の間隔を保つ状態に保持される４本の枝アーム６Ａ
が形成されている。そして、これら４本の枝アーム６Ａ
のそれぞれ先端部、上下および左右にスイッチ用端子
（以下でスイッチ端子という）７が装着されていて、こ
れらのスイッチ端子７のうちの少なくともいずれか１つ
が共通電極５と接触すると、そのスイッチのオン状態が
信号ケーブル８を介して不図示のコンピュータ側に検知
されるという変位方向検知手段を構成している。９はコ
ンピュータへのコマンド入力用の押ボタンであり、押ボ
タン９にかかわる構成および作用としては従来のマウス
等に設けられるものと変わりがないのでその説明を省略
する。

【００１１】このように構成した３次元入力装置におい
ては、上部箱体１上に軽く手を添えて、その姿勢を３次
元的に変化させるだけでよい。例えば真下に向けて上部
箱体１に力を加えたとすれば、アーム部材６の各枝アー
ム６Ａ下面側に設けられているスイッチ端子７が一斉に
ソケット状をなす共通電極５の下側の面に接触すること
により例えば不図示のディスプレイ上に３次元的に表示
される物体をその変位方向、すなわち真下に向けて移動
させるように制御部を介して動作させることができる。
以下同様で、上部箱体１の姿勢を変化させるだけで、ス
イッチ端子７のうちのいずれかが共通電極５と接触する
ことにより、その接触したスイッチの組合せにより表示
物体を上下、左右、前後と共に旋回させるような動作す
らも可能とすることができる。

【００１２】このような表示物体の動作の一例をさらに
図２に従って説明することとする。

【００１３】ここで、１１はコンピュータ・ディスプレ
イの表示画面、Ｂは表示画面１１上に立体的に表示され
た円錐体、Ｃは同じく三角錐体、Ｄは円柱体である。そ
して、本例は、このように立体的に表現された幾何学的
物体Ｂ，ＣおよびＤに対して球状体Ａをその初期位置Ａ
１からＡ２を経て、円柱体Ｄに当接する位置Ａ３まで移
動させる動作を示している。なお、この図はＢ，Ｃ，Ｄ
およびＡの各物体がいずれも１つの平面上にあって、し
かもその各状態が３次元的に表示されている例である。

【００１４】従って、いま、表示画面１１上の位置Ａ１
に表示されている球状体Ａを位置Ａ２からさらに位置Ａ
３にまで移動させるには、この場合、平坦面に沿って球
状体Ａを円錐体Ｂと三角錐体Ｃとの間を経て、円柱体Ｄ
に向けて移動させるような動作を図１に示した本発明３
次元入力装置を用いて行えばよい。具体的にいうなら
ば、上記の物体ＢとＣとは３次元的に見るといずれも球
状体Ａの位置Ａ１から見て斜め左前方にあるので、図１
に示す入力装置の上部箱体１をほぼこれと同方向に移動
操作することによりその方向の複数のスイッチ手段を接
触させて球状体ＡをＡ１→Ａ２→Ａ３と立体感を感受し
ながら移動させることができる。また、球状体ＡがＡ３
の位置に到達したならば上部箱体１をいずれの方向にも
偏しないニュートラルの位置に戻すことによりスイッチ
手段を“オフ”の状態となして、球状体Ａをその位置に
保持させることができる。

【００１５】なお、以上に述べた実施例では、下部箱体
２側に配設される共通電極５と上部箱体１のアーム部材
６に設けられるスイッチ端子７との相対配置を互いに直
交する十字形の先端部近傍での対向位置としたが、スイ
ッチ手段の構成としてはこれに限られるものではなく、
例えば十字空間４Ａと、この空間４Ａに保持されるアー
ム部材６の４本の枝アーム６Ａとを共に十字形の代りに
円板状に形成し、それぞれに共通電極および複数のスイ
ッチ端子を同様の発想に従って配設してもよく、要は、
上部箱体１の下部箱体２に対する相対的な移動および姿
勢に従ってそれに対応したスイッチ手段のオン・オフが
可能なように構成されるものであれば、どのような構成
であってもよいことはいうまでもない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、把持可能な上部箱体と、定置される下部箱体と、該
下部箱体に前記上部箱体を変位自在に支持する弾性部材
と、前記上部箱体および前記下部箱体に関連して設けら
れ、把持された前記上部箱体の前記下部箱体に対する３
次元変位の方向を検出する変位検出手段と、ホストコン
ピュータにコマンドを送給するコマンド送給手段と、前
記変位検出手段および前記コマンド送給手段からの信号
を前記ホストコンピュータに供給するための信号線とを
具備したので、コンピュータを用いて３次元物体の設計
や動作にかかわる作業がなされる３次元ＣＡＤシステム
やコンピュータ・グラフィックスなどのディスプレイに
対する形状入力操作等に好適である。特に、ディスプレ
イ上に表示された物体を３次元的空間において移動させ
る感触を得たいような場合、実空間の感触を保ちつつ対
話的に操作することが可能となり、操作者の作業効率を
高めることができるのみならず、その作業環境の改善に
も大いに貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明３次元入力装置の一例を縦断面図
（Ａ）、（Ａ）のＡ−Ａ線断面図（Ｂ）およびアーム部
材の斜視図（Ｃ）によって示す構成の説明図である。

【図２】本発明によるコンピュータ・ディスプレイ上の
表示物体移動操作の一例をシミュレーション的に示す説
明図である。

【図３】従来のマウスの構成例を一部破砕して示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ 上部箱体 ２ 下部箱体 ３ ばね ４ 筒状部 ４Ａ 空間 ５ 共通電極 ６ アーム部材 ７ スイッチ端子 ９ 押ボタン １１ 表示画面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 把持可能な上部箱体と、 定置される下部箱体と、 該下部箱体に前記上部箱体を変位自在に支持する弾性部
   材と、 前記上部箱体および前記下部箱体に関連して設けられ、
   把持された前記上部箱体の前記下部箱体に対する３次元
   変位の方向を検出する変位検出手段と、 ホストコンピュータにコマンドを送給するコマンド送給
   手段と、 前記変位検出手段および前記コマンド送給手段からの信
   号を前記ホストコンピュータに供給するための信号線と
   を具備したことを特徴とする３次元入力装置。