JPH06332988A - 図形の移動・回転の連続操作システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュ−タによる図形処理システムを用
い、３次元空間で同一の図形を複数回連続して移動・回
転する場合に、その入力操作は、対象とする図形の選択
を操作ごとにを行うことなく、しかも操作量の入力だけ
の操作で連続的に行うことができるようにする。 【構成】 図形操作量入力装置に操作種別と操作方向と
入力値変換用の定数とを設定し、対象とする図形を利用
者に選択させ、選択された図形を選択図形ファイルに登
録する初期状態設定部と、利用者が用いたダイアルの操
作種別により起動され、入力された図形操作量により、
選択図形ファイルに登録された図形を平行移動する平行
移動操作部と、回転させる回転操作部と、基準点を移動
する基準点操作部と、図形操作量を入力するダイアルの
１ないし複数個で構成される図形操作量入力装置と、主
制御部とを具備する。

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３次元空間の
図形を入力して記憶した後、これを画面表示し、利用者
が対話操作で選択して、選択された図形に対し操作を加
える図形の移動・回転の連続操作システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＡＤによる図形操作方法では、
個々の独立なパッケ−ジ（モジュ−ル）が１つのモニタ
システムの下で包含され、管理されていた。例えば土木
工学システム（ＩＳＥＳ）では、問題向き言語の定義、
モジュ−ルの追加、変更、削除が自由にできるコマンド
が準備されており、設計者はこのコマンドを用いてモジ
ュ−ルと必要デ−タを結合して、希望の計算を行わせる
ことができた（昭和47年5月30日(株)オ−ム社発行『情
報処理ハンドブック』、pp.12-65〜12-70参照)。すなわ
ち、コンピュ−タシステムに記憶され、表示されている
３次元空間の図形に対して、平行移動や回転等の図形操
作を加える場合、操作を加える内容をコマンドで入力
し、そのパラメ−タとして図形操作の対象とする図形を
利用者が選択し、選択された図形を既に入力されている
コマンド内容に従って図形操作を行い、図形操作が終了
したときに、図形操作の対象となった図形の選択された
状態が解除されるようになっていた。このように、従来
の方法では、図形に図形操作を加える場合、利用者によ
る指示で、（ａ）図形操作の対象を選択する手順と、
（ｂ）加える図形操作の内容を指示するコマンドを入力
する手順と、（ｃ）入力したコマンド内容の実行が終了
したとき、対象とした図形の選択された状態が解除され
る手順と、が必要であった。ここで、コマンドとは、利
用者がコンピュ−タシステムに対して動作内容とそれに
必要なデ−タ内容を伝達する言葉であって、通常は、動
作内容を文字列またはキ−で構成する命令部分と、動作
にデ−タが必要であるときにそのデ−タを入出力するパ
ラメ−タ部分と、から形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の図
形操作方法では、次のような２つの問題点がある。
すなわち、３次元空間の図形の位置を、上下および左右
等の複雑方向に移動させる場合、先ず上下あるいは左右
等の中の１つの方向に指定した移動量の分だけ移動させ
て、その移動結果を確認した後、次に同じ図形を利用者
が指定した角度の分だけ回転した位置に配置位置を変更
するという方法を用いていた。つまり、同一の図形に対
して、平行移動と回転とを組み合わせた操作により、図
形の位置と姿勢を変える動作を繰り返し行っていた。し
かしながら、この方法では、操作内容を変える毎にコ
マンドの命令部分を入力するので、コマンドの命令部分
をその都度入力する手間を要するという問題点がある。
すなわち、従来の方法では、コマンドの命令部分が同一
のものを繰り返すときには、前に実行したコマンドの内
容を保持するのが通常であるから、パラメ−タ部分のみ
の入力操作でよいが、異なるコマンド列を入力するとき
には、コマンドの命令部分がコマンド毎に異なっている
ので、手間を省くことはできない。また、図形が選択さ
れた状態は、選択された図形に対するコマンドが１回実
行されると解除されるのが通常であるため、対象が同
一図形であっても、コマンドが入力される毎に対象とす
る図形を利用者が選択する必要があるという問題点もあ
る。本発明の目的は、これら従来の課題を解決し、３次
元空間で同一の図形を複数回連続して移動・回転する場
合に、その入力操作を簡略化して、対象とする図形の選
択を操作毎に行うことなく、最初の１回だけで済むよう
にし、かつ操作量の入力のみの感覚の操作で連続的に行
うことができる図形の移動・回転の連続操作システムを
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による図形の移動・回転の連続操作システム
は、３次元空間の図形を入力し、図形を記憶し、かつ図
形を表示する図形の移動・回転の連続操作システムにお
いて、利用者による開始指示で、操作種別と操作方向と
入力値変換用の定数を設定し、対象となる図形を利用者
に選択させ、選択された図形を選択図形ファイル６に登
録する初期状態設定部２と、利用者が用いたダイアルの
操作種別により起動され、入力された図形操作量によ
り、選択図形ファイル６に登録された図形を平行移動す
る平行移動操作部３と、登録された図形を回転させる回
転操作部４と、登録された図形の基準点を移動する基準
点操作部５と、図形操作量を入力するダイアルの１ない
し複数個で構成される図形操作量入力装置７と、初期状
態設定部２、平行移動操作部３、回転操作部４、および
基準点操作部５を制御する主制御部１とを具備したこと
を特徴としている。

【０００５】

【作用】本発明においては、初期状態設定部が図形操作
の操作種別毎に図形操作量入力装置のダイアルを割当て
るため、利用者は目的の用途のダイアルを回転させるだ
けで目的の動作を繰り返すことができる。このため、操
作内容を変更する毎にコマンドの命令部分を入力する手
間は不要となる。また、複数のコマンドが同時に有効と
なっているので、異なる種類の動作を連続的に組み合わ
せて、例えば、移動・回転・移動・回転の繰り返し操作
のときには、操作量（つまり、パラメ−タ部分）の入力
だけを行っている感覚で操作することができる。さら
に、複数のコマンドを実行する間、主制御部は操作対象
として選択した図形を選択図形ファイルに図形情報とし
て記憶し、かつ利用するため、コマンドが入力される毎
に操作対象の選択操作を行う必要がなくなる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す図形の移動
・回転連続操作システムの構造図であって、図１（ａ）
は３次元空間の斜視図であり、図１（ｂ）は図形操作量
入力装置の前面図である。本発明においては、図１
（ａ）に示すような３次元空間の図形を記憶し表示した
ものを、利用者が見ながら移動・回転等の操作を行うと
き、特に同一の図形に対する操作を繰り返すとき、操作
対象を最初に選択しておけば、それ以降は平行移動ある
いは回転の操作量を入力するだけで、対象の図形を移動
あるいは回転させることができる。図１（ｂ）では、ダ
イアル１１，１２，１３の３個しか示されていないが、
実際には、図形操作量入力装置を構成するダイアルは９
個で構成される。いま、それらの９個のダイアルを、ダ
イアル１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１
８，１９と呼ぶことにする。図１（ａ）に示すように、
面Ａの上に図形Ｂがあるとき、面Ａに対する配置状況を
見ながら、図形Ｂを図の矢印ｕ₁のように辺Ｌ₁から離れ
る方向に移動させる場合、矢印ｕ₂のように辺Ｌ₁に沿っ
て進む方向に移動させる場合、矢印ｕ₃のように面Ａに
垂直な方向に移動させる場合、について説明する。その
ためには、先ず、ダイアルに移動する方向を割り当て
る。例えば、図１（ｂ）に示すように、ダイアル１１に
ｕ₁方向を、またダイアル１２にｕ₂方向を、またダイア
ル１３にｕ₃方向を割り当て、かつ各ダイアル値は時計
回りのときには正、反時計回りのときには負となるよう
に設定する。

【０００７】次に、対象となる図形を選択する。ここで
は、図１（ａ）の図形Ｂを選択するものとする。この状
態でダイアル１１を時計回りに回すと、図形Ｂは辺Ｌ₁
から離れる方向ｕ₁に移動し、またダイアル１２を時計
回りに回すと、図形Ｂは辺Ｌ₁に沿って走行する方向ｕ₂
に移動し、さらにダイアル１３を時計回りに回すと、図
形Ｂは面Ａの上方に移動する。図４は、ダイアルに操作
内容を割り当てた例を示す図である。図４においては、
ダイアル１１，１２，１３を図形の平行移動操作用に使
用し、ダイアル１４，１５，１６を図形の回転操作用に
使用し、ダイアル１７，１８，１９を基準点操作用に使
用している。すなわち、ダイアル１４を時計回りに回す
と、基準点を通り、面Ａ上にあって辺Ｌ₁に垂直な方向
軸のまわりに図形を回転する。また、ダイアル１５を時
計回りに回すと、基準点を通り、面Ａ上にあって辺Ｌ₁
に沿う方向軸まわりに図形を回転する。さらに、ダイア
ル１６を時計回りに回すと、基準点を通り、面Ａに垂直
な方向軸まわりに図形を回転する。次に、ダイアル１７
を時計回りに回すと、面Ａ上で辺Ｌ₁に垂直な方向に基
準点を平行移動する。また、ダイアル１８を時計回りに
回すと、面Ａ上で辺Ｌ₁に沿う方向に基準点を平行移動
する。さらに、ダイアル１９を時計回りに回すと、面Ａ
に垂直な方向に基準点を平行移動する。

【０００８】図２は、本発明の一実施例を示す図形の移
動・回転連続操作システムの構成図およびそのデ−タの
流れ図である。図２に示すように、一点鎖線より上の部
分（従来より存在する部分）１００と一点鎖線より下の
部分（本発明により新たに設けた部分）２００とから構
成される。２１は入力部、２２は処理部、２３は図形フ
ァイル、２４は表示部、２５は外部インタフェ−ス部で
ある。また、１は主制御部、２は初期状態設定部、３は
平行移動操作部、４は回転操作部、５は基準点操作部、
６は選択図形ファイル、７は図形操作量入力装置、３０
はマウス、５１はキ−ボ−ドである。先ず、入力部２１
から３次元空間の図形を入力して、処理部２２を介して
図形ファイル２３に記憶させた後、それを読み出して表
示部２４に表示出力する。図形ファイル２３に記憶され
た図形に対して、外部から移動・回転・内容変更等の操
作を加えるためには、外部インタフェ−ス部２５を介し
て指示を与える。図２における初期状態設定部２は、利
用者が入力する開始指示によって、主制御部１から起動
された後、先ず対象とする図形を利用者に選択させ、選
択された図形の図形情報を図形ファイル２３から取り出
して選択図形ファイル６に登録し、図形操作量入力装置
７のダイアルの各々に操作種別と操作方向と入力値変換
用の定数とを設定する。平行移動操作部３は、利用者が
入力に用いたダイアルの操作種別が平行移動操作の場合
に、主制御部１により起動された後、選択図形ファイル
６に登録されている図形に対して、ダイアルを介して利
用者が入力した図形操作量、つまり移動量を用いて平行
移動する。

【０００９】また、回転操作部４は、利用者が入力に用
いたダイアルの操作種別が回転操作のとき、主制御部１
により起動された後、選択図形ファイル６に登録されて
いる図形に対して、ダイアルを介して利用者が入力した
図形操作量、つまりこのときには回転量を用いて回転す
る。また、基準点操作部５は、利用者が入力に用いたダ
イアルの操作種別が回転操作のとき、主制御部１により
起動された後、選択図形ファイル６に登録されている図
形に対して、ダイアルを介して利用者が入力した図形操
作量、つまりこのときには移動量を用いて平行移動す
る。さらに、図形操作量入力装置７は、１個ないし複数
個のダイアルから構成され、利用者による図形の操作量
を各々独立に入力する。さらに、主制御部１は、利用者
が入力する開始指示で動作を開始し、初期状態設定部
２、平行移動操作部３、回転操作部４および基準点操作
部５を制御する。

【００１０】図６は、本発明が適用されるコンピュ−タ
システムの機器構成図である。ワ−クステ−ションと呼
ばれるコンピュ−タシステムの場合、本発明における主
制御部１、初期状態設定部２、平行移動操作部３、回転
操作部４および基準点操作部５は、図６の中央処理装置
５２に内蔵される。また、図形操作量入力装置７は、図
６のダイアル１０が対応する。さらに、選択図形ファイ
ル６は、図６の中央処理装置５２内のメモリおよび磁気
ディスク５３との組み合わせに対応する。また、図２に
おける入力部２１は、キ−ボ−ド５１とマウス（入力ボ
タン２個付き）３０と中央処理装置５２との組み合わせ
に対応する。また、表示部２４は、中央処理装置５２と
グラフィックディスプレイ５４との組み合わせに対応す
る。さらに、処理部２２と外部インタフェ−ス部２５と
は、中央処理装置５２に対応している。なお、プリンタ
５５は、記憶内容を用紙に残したいときの出力用の機器
であって、コンピュ−タシステムには一般に付属してい
る。

【００１１】図３は、本発明の一実施例を示す図形の移
動・回転連続操作方法の動作フロ−チャ−トである。先
ず、利用者がマウス３０等を用いて入力する開始指示が
あると、この情報を得た主制御部１は初期状態設定部２
を起動する。例えば、画面操作用の入力装置として、図
２に示すような開始ボタン３１と終了ボタン３２を持つ
マウス３０を使用する。ボタン３１が押下されたとき動
作が開始され、ボタン３２が押下されたとき動作が終了
する。なお、本発明の部分２００の動作が終了すると、
従来のシステム１００の動作が開始されることになって
おり、ボタン３２は従来システムの画面操作用ボタンで
あるため、本発明の動作から従来システムの動作に移る
ときの切り替え指示が不要になる。初期状態設定部２
は、先ず利用者がボタン３１を用いて対象とする図形の
１ないし複数個を選択することにより、ボタン３１で入
力した位置を外部インタフェ−ス部２５を介して上部シ
ステム１００に転送し、図形ファイル２３から該当する
図形を取り出す。そして、選択された図形（例えばＢ）
の情報を選択図形ファイル６に登録する。選択図形ファ
イル６に登録するのは、必要期間だけ選択状態を保持す
るためである。次に、利用者がキ−ボ−ド５１等を用い
て入力するダイアル（図形操作量入力装置７のダイア
ル）に割り当てる操作種別と操作方向と入力値変換用の
定数を得る。これらの割り当ての内容は、初期設定値フ
ァイル等をメモリに準備しておくことにより、次の動作
開始時に利用すると、方向設定等の同一方向利用時の操
作性を向上させることができる（以上、ステップ１０
１）。

【００１２】次に、主制御部１がダイアルからの入力待
ちとなり、入力があれば（ステップ１０２）、その操作
種別を調べ、その操作種別が平行移動操作のとき（ダイ
アル１１，１２，１３から入力があったとき）には平行
移動操作部３を起動し、その操作種別が回転操作のとき
（ダイアル１４，１５，１６から入力があったとき）に
は回転操作部４を起動し、その操作種別が基準点操作の
とき（ダイアル１７，１８，１９から入力があったと
き）には基準点操作部５を起動する（ステップ１０
３）。平行移動操作のとき、平行移動操作部３が当該時
点で選択図形ファイル６に登録されている図形、例えば
図形Ｂを利用者がダイアルを介して入力した移動量の分
だけ平行移動する。その後、ステップ１０７に飛ぶ（ス
テップ１０４）。回転操作のとき、回転操作部４が当該
時点で選択図形ファイル６に登録されている図形、例え
ば図形Ｂを利用者がダイアルを介して入力した移動分だ
け回転して配置する（ステップ１０５）。基準点操作の
とき、基準点操作部５が当該時点で選択図形ファイル６
に登録されている図形の基準点を、利用者がダイアルを
介して入力した移動用だけ移動する。その後、ステップ
１０７に飛ぶ（ステップ１０６）。主制御部１が終了指
示があるか否かを見て、終了指示、つまりボタン３２の
押下があったときステップ１０８に飛び、終了指示がな
いとき、ステップ１０２に飛び、利用者の入力待ちとな
る（ステップ１０７）。終了指示があれば、選択状態に
ある図形の選択状態を解除し、すなわち選択図形ファイ
ル６に登録された図形情報を削除して、動作を終了する
（ステップ１０８）。

【００１３】図５は、本発明における選択図形ファイル
の記憶図形情報の例を示す図である。本発明において
は、前述のように、必要期間だけ選択状態を保持するた
めに選択図形ファイル６に図形を登録する。ここでは、
選択図形の総数は１であり、図形種別が直方体であるた
め、頂点は８個（Ｐ₁〜Ｐ₈）となる。その他に、基準点
Ｐｂを有している。利用者がキ−ボ−ド５１等から入力
があると、各ダイアルに割当てる操作種別と操作方向と
入力値変換用の定数を得て、図４に示すように割り当て
を行う。以下、入力値変換用の定数と操作方向の割り当
て例を説明する。先ず、入力値変換用の定数は、例えば
入力値をそのまま用いるときには、次のように付与す
る。 ａ₁₁＝ａ₁₂＝・・・・＝ａ₁₉＝１．０ ・・・・・・・・・・・・・（１） また、割り当てる操作方向としては、図１に示す例のよ
うにｕ₁，ｕ₂，ｕ₃の方向の場合には、以下のようにな
る。すなわち、点Ｑ₁＝（Qｘ₁，Qｙ₁，Qｚ₁）、Ｑ₂＝
（Qｘ₂，Qｙ₂，Qｚ₂）、Ｑ₃＝（Qｘ₃，Qｙ₃，Qｚ₃）を
図１に示すような位置にとる。また、図１に示すよう
に、単位ベクトルｗ₁，ｗ₂，ｗ₃を次のように定める。 ｗ₁＝（ｗｘ₁，ｗｙ₁，ｗｚ₁）、ｗ₂＝（ｗｘ₂，ｗ
ｙ₂，ｗｚ₂）、ｗ₃＝（ｗｘ₃，ｗｙ₃，ｗｚ₃） ここで、ｗ₁はＱ₂からＱ₃に向う単位ベクトルであり、
ｗ₂は３点Ｑ₁Ｑ₂Ｑ₃を通る平面上で直線Ｑ₂Ｑ₃に垂直で
Ｑ₁方向を向く単位ベクトルであり、ｗ₃はｗ₁とｗ₂とに
直交し、ｗ₁を第１軸、ｗ₂を第２軸としたとき第３軸と
して右手系を構成する単位ベクトルとする。

【００１４】先ず、ｗ₁＝(wx₁，wy₁，wz₁)は、例えば以
下の手順で得られる。 ｗ₁＝(Ｑ₃−Ｑ₂)／｜Ｑ₃−Ｑ₂｜ ・・・・・・・・・・・・・・・（２） 成分値では、 ｗｘ_１＝(Qx₃-Qx₂)／ｃ₁ wy₁＝(Qy₃-Qy₂)／ｃ₁ wz₁＝(Qz₃-Qz₂)／ｃ₁ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) ここで、ｃ₁＝√{(Qx₃-Qx₂)²＋(Qy₃-Qy₂)²＋(Qz₃-Q
z₂)²}である。次に、ｗ₃＝(wx₃，wy₃，wz₃)は、例えば
以下の手順で得られる。先ず、Ｑ₂からＱ₁に向かう方向
ベクトルをＶ₁＝(Vx₁，Vy₁，Vz₁)とすると Vx₁＝(Qx₁-Qx₂) Vy₁＝(Qy₁-Qy₂) Vz₁＝(Qz₁-Qz₂) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) ここで、ｗ₃＝(wx₃，wy₃，wz₃)方向のベクトルの１つＶ
₃＝(Vx₃，Vy₃，Vz₃)が、ｗ₁とＶ₁とのベクトル積で得ら
れる。即ち Ｖ₃＝ｗ₁×Ｖ₁ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5) 成分値では次の形である。 Vx₃＝wy₁×Vz₁−wz₁×Vy₁ Vy₃＝wz₁×Vx₁−wx₁×Vz₁ Vz₃＝wx₁×Vy₁−wy₁×Vx₁ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6) これから、ｗ₃＝(wx₃，wy₃，wz₃)は次式で得られる。 wx₃＝Vx₃／ｃ₂ wy₃＝Vy₃／ｃ₂ wz₃＝Vz₃／ｃ₂ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7) ここで、ｃ₂＝√{(vx₃)²＋(vy₃)²＋(vz₃)²}である。

【００１５】次に、ｗ₂＝(wx₂，wy₂，wz₂)は、ｗ₃とｗ₁
とのベクトル積で得られる。即ち、成分値で表すと wx₂＝wy₃×wz₁−wz₃×wy₁ wy₂＝wz₃×wx₁−wx₃×wz₁ wz₂＝wx₃×wy₁−wy₃×wx₁ ・・・・・・・・・・・・・・・・・(8) 上記で得られたｗ₁、ｗ₂、ｗ₃を用いて先ず、操作方向
として辺Ｌ₁から離れる方向ｕ₁は、 ｕ₁ ＝(ux₁,uy₁,uz₁)＝(wx₂，wy₂，wz₂)・・・・・・・・・・・・・・(9) で得られるので、これをダイアル１１に与える。次に、
操作方向として辺Ｌ₁に沿って進む方向ｕ₂は、 ｕ₂ ＝(ux₂,uy₂,uz₂)＝(-wx₁，-wy₁，-wz₁)・・・・・・・・・・・・(10) で得られるので、これをダイアル１２に与える。次に、
操作方向として面Ａに垂直な方向ｕ₃は、 ｕ₃ ＝(ux₃,uy₃,uz₃)＝(wx₃，wy₃，wz₃)・・・・・・・・・・・・・・(11) で得られるので、これをダイアル１３に与える。以上の
ような方法で、図１に示すような方向を算出して与え
る。

【００１６】また、例えば、ダイアル１４にｕ₄として
にｘ軸方向を、ダイアル１５にｕ₅としてｙ軸方向を、
ダイアル１６にｕ₆としてｚ軸方向を、とダイアル１７
にｕ₇としてｘ軸方向を、ダイアル１８にｕ₈としてｙ軸
方向を、ダイアル１９にｕ₉としてｚ軸方向を各々割当
てるとき、以下の値を与えればよい。 ｕ₄ ＝(ux₄,uy₄,uz₄)＝(1.0，0.0，0.0) ｕ₅ ＝(ux₅,uy₅,uz₅)＝(0.0，1.0，0.0) ｕ₆ ＝(ux₆,uy₆,uz₆)＝(0.0，0.0，1.0) ・・・・・・・・・・・・(12) ｕ₇ ＝(ux₇,uy₇,uz₇)＝(1.0，0.0，0.0) ｕ₈ ＝(ux₈,uy₈,uz₈)＝(0.0，1.0，0.0) ｕ₉ ＝(ux₉,uy₉,uz₉)＝(0.0，0.0，1.0) ・・・・・・・・・・・・(13) これらの操作方向の与え方は、利用者が手入力で与えて
もよいし、プログラムで計算式を組み込んで与えてもよ
い。いずれにしても、この種の値の入力方法は、コンピ
ュ−タの入力では慣用されているので、ここで説明する
のは省略する。以上が、図３におけるステップ１０１の
具体的な動作である。

【００１７】次に、図３におけるステップ１０２とステ
ップ１０３では、主制御部１がダイアルからの入力待ち
をし、入力があったときその操作種別を調べ、その操作
種別が平行移動操作のとき平行移動操作部３を起動して
ステップ１０４へいき、その操作種別が回転操作のとき
回転操作部４を起動してステップ１０５へいき、その操
作種別が基準点操作のとき基準点操作部５を起動してス
テップ１０６へいく。例えば、ダイアル１１から入力が
あったとき平行移動操作部３を起動してステップ１０４
へいき、ダイアル１４から入力があったとき回転操作部
４を起動してステップ１０５へいき、ダイアル１７から
入力があったとき基準点操作部５を起動してステップ１
０６へいく。ステップ１０４では、平行移動操作部３が
当該時点で選択図形ファイル６に登録されている図形、
例えば上記例で図形Ｂを利用者がダイアルを介して入力
した移動量の分平行移動する。その後、ステップ１０７
へいく。例えば、利用者がダイアル１１を時計まわり方
向θ₁₁にまわしたとき、選択図形ファイル６に登録され
ている図形、図１では図形Ｂが面Ａの上方向へ平行移動
する。すなわちダイアル１１の入力値がθ₁₁のとき、図
形Ｂの各頂点Ｐiの新たな座標値(Pxi,Pyi,Pzi)は、前の
座標値が(Pqxi,Pqyi,Pqzi)であるとき、次式で得られ
る。 Pxi＝Pqxi＋a₁₁×θ₁₁×ux₁ Pyi＝Pqyi＋a₁₁×θ₁₁×uy₁ Pzi＝Pqzi＋a₁₁×θ₁₁×uz₁、(i=1,2…8） ・・・・・・・・・・・・(14) ここで、a₁₁は入力値調整用の定数である。また、(ux₁,
uy₁,uz₁)は、面Ａの上方向を示す単位ベクトルである。

【００１８】具体的な従来システム１００に対する動作
としては、例えば、従来システム１００の図形ファイル
２３に記憶している図形Ｂの内容を、従来システム１０
０の外部インタフェ−ス部２５を介し、上記の新たな値
Ｐi＝(Pxi,Pyi,Pzi)、i=1,2…8を用いて書き換える。こ
のように書き換えれば、平行移動した図形Ｂが従来シス
テム１００の表示部２４の画面に表示される。一般に、
平行移動を割当てたダイアル1jのとき、図形Ｂの各頂点
Ｐiの新たな座標値(Pxi,Pyi,Pzi)は、前の値を(Pqxi,Pq
yi,Pqzi)とするとき、例えば、次の式で求めればよい。 Pxi＝Pqxi＋a₁j×θ₁₁×uxj Pyi＝Pqyi＋a₁j×θ₁₁×uyj Pzi＝Pqzi＋a₁j×θ₁₁×uzj 、i=1,2…8 ・・・・・・・・・・・・(15) ここで、a₁₁は入力値調整用の定数であり、また(uxj,uy
j,uzj)はダイアル1j の操作方向を示す単位ベクトルで
ある。次に、ステップ１０５では、回転操作部４が当該
時点で選択図形ファイル６に登録されている図形、例え
ば上記例で図形Ｂを、利用者がダイアルを介して入力し
た移動量の分回転して配置する。例えば、利用者がダイ
アル１４を時計回り方向に回したとき、図形Ｂを、図形
Ｂの基準点、例えば図５のＰbを通り、ｕ₄方向を軸と
し、その軸の方向に右ねじが進むように回す方向を時計
回り方向として、利用者が入力した移動量の分回転す
る。その後、ステップ１０７へいく。

【００１９】図７は、本発明において、図形を回転する
場合の座標系と回転位置の計算形態を示す説明図であ
る。例えば、ダイアル１４の入力値がθ₁₄のとき、図形
Ｂの各頂点Ｐiの新たな座標値(Pxi,Pyi,Pzi)は、前の座
標値を(Pqxi,Pqyi,Pqzi)とするとき、例えば以下の手順
で得られる。 (イ)先ず、計算する座標系をつくる。これは図７(ａ)に
示すように、上述において設定されたｕ₄＝(ux₄,uy₄,uz
₄)を第３軸とし、ｖ₄₁を第１軸とし、ｖ₄₂を第２軸とし
たとき、これら３つの軸が各々が互いに直交する右手系
を構成するようにｖ₄₁とｖ₄₂とを作成する、また、原点
はＰb＝(Pbx,Pby,Pbz)とし、第１軸と第３軸で構成する
平面上にＰiが存在するようにする。その作成手順は下
記の通りである。最初に第２軸のｖ₄₂を作成する。その
ために、ＰbからＰiの(Pqxi,Pqyi,Pqzi)値に向かう方向
ベクトルｖ₄₃＝(vx₄₃,vy₄₃,vz₄₃)を作る。 すなわち、 vx₄₃＝Pqxi−Pbx vy₄₃＝Pqyi−Pby vz₄₃＝Pqzi−Pbz ・・・・・・・・・・・・・・・(16)

【００２０】次に、ｕ₄＝(ux₄,uy₄,uz₄)とｖ₄₃とのベク
トル積の方向に第２軸のｖ₄₂を作る。すなわち、ｕ₄と
ｖ₄₃とのベクトル積は次式のようになる。 wx＝uy₄×vz₄₃−uz₄×vy₄₃ wy＝uz₄×vx₄₃−ux₄×vz₄₃ wz＝ux₄×vy₄₃−uy₄×vx₄₃ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(17) これは、ｕ₄とｖ₄₃とのベクトル積の方向を表してい
る。これを単位ベクトルにすると軸が得られる。従っ
て、上記ベクトル積(wx,wy,wz)の大きさ ｒ＝√{wx²＋wy²＋wz²} ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(18) を求める。ここでｒ＝0 のとき、Ｐiの位置(Pqxi,Pqyi,
Pqzi)は、Ｐb＝(Pbx,Pby,Pbz)に一致しているか、第３
軸としてのｕ₄軸上にある。従って、このときは、Ｐiの
位置を回転することは行わない。ここで、ｒ≠0 のと
き、以下の処理をおこなう。先ず、上記で得たｒで、(w
x,wy,wz)を割ると、第２軸としての単位ベクトルである
ｖ₄₂＝(vx₄₂,vy₄₂,vz₄₂)が次式で得られる。 vx₄₂＝wx／ｒ vy₄₂＝wy／ｒ vz₄₂＝wz／ｒ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(19) として得られる。次に、第１軸のｖ₄₁＝(vx₄₁,vy₄₁,vz
₄₁)を作る。ｖ₄₁は、ベクトル積 ｖ₄₁＝ｖ₄₂×ｕ₄ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(20) で得られる。成分値では vx₄₁＝vy₄₂×uz₄−vz₄₂×uy₄ vy₄₁＝vz₄₂×ux₄−vx₄₂×uz₄ vz₄₁＝vx₄₂×uy₄−vy₄₂×ux₄ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(21) これで、第１軸としてｖ₄₁、第２軸としてｖ₄₂、第３軸
としてｕ₄、原点としてＰb＝(Pbx,Pby,Pbz)が定まる。

【００２１】(ロ)ここでＰiの位置を、図７(ｂ)に示す
ように、Ｐk₁の位置に移す。ここで、ｖ₄₁−ｖ₄₂平面へ
の射影で考えると、Ｐiの位置(Pqxi,Pqyi,Pqzi)は図７
(ｂ)に示すように、ｖ₄₁軸上にある。その理由として
は、第１軸ｖ₄₁が、始点をＰbとするベクトルｕ₄とＰb
からＰiへ向かう方向ベクトルとを含む平面上に作られ
たからである。Ｐk₁のｖ₄₁軸上の値ｒ₄₃は、上記ｖ₄₃＝
(vx₄₃,vy₄₃,vz₄₃)とｖ₄₁とのスカラ−積で得られる。す
なわち、 ｒ₄₃＝(vx₄₃,vy₄₃,vz₄₃)・(vx₄₁,vy₄₁,vz₄₁) ＝vx₄₃×vx₄₁＋vy₄₃×vy₄₁＋vz₄₃×vz₄₁・・・・・・・・・・・・(22) 従って、ｘ−ｙ−ｚ系でのＰk₁の位置は、 Ｐk₁の位置＝ｒ₄₃×ｖ₄₁＋Ｐb・・・・・・・・・・・・・・・・・(23) (ハ)次に、Ｐiの位置を、図７(ｂ)に示すＰk₂の位置に
回転して移す。ここで、第１軸上で、１の長さの位置を
θ₁₄回転した位置はｖ₄₁−ｖ₄₂系で(ｃ₄₁,ｃ₄₂)と表わ
すとき、次式で得られる。 ｃ₄₁＝cos(θ₁₄) ｃ₄₂＝sin(θ₁₄) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２
４） ここで、Ｐｋ_１のｖ₄₁軸上の位置は上記で得たｒ₄₃であ
る。従って、それをθ₁₄回転した位置Ｐk₂は、ｖ₄₁−ｖ
₄₂系の表現で(ｒ₄₃×ｃ₄₁,ｒ₄₃×ｃ₄₂)である。これを
ｘ−ｙ−ｚ系で表現すると、次の形である。 Ｐk₂の位置＝ｒ₄₃×ｃ₄₁×ｖ₄₁＋ｒ₄₃×ｃ₄₂×ｖ₄₂＋Ｐb・・・・・・・(25)

【００２２】(ニ)次に、Ｐk₂の位置を、Ｐiの最初の位
置(Pqxi,Pqyi,Pqziを通りｖ₄₁−ｖ₄₂平面に平行な平面
上の位置Ｐk₃まで平行移動する。その移動量は、Ｐk₁か
らＰiの最初の位置(Pqxi,Pqyi,Pqzi)に向かう方向ベク
トルの量である。その大きさｓ₄₃は、原点ＰbからＰiの
最初の位置(Pqxi,Pqyi,Pqzi)に向かう方向ベクトルｖ₄₃
＝(vx₄₃,vy₄₃,vz₄₃)とｕ₄とのスカラ−積で得られる。
即ち、 ｓ₄₃＝vx₄₃×ux₄＋vy₄₃×uy₄＋vz₄₃×uz₄・・・・・・・・・・・・・(26) 従って、 Ｐk₂からＰk₃までの移動量＝ｓ₄₃×ｕ₄・・・・・・・・・・・・・・(27) 以上の結果からＰiの回転後の位置(Pxi,Pyi,Pzi)は、 (Pxi,Pyi,Pzi)＝ｒ₄₃×ｃ₄₁×ｖ₄₁＋ｒ₄₃×ｃ₄₂×ｖ₄₂
＋ｓ₄₃×ｕ₄＋Ｐb…(28)で得られる。 成分値で示すと Pxi＝ｒ₄₃×ｃ₄₁×vx₄₁＋ｒ₄₃×ｃ₄₂×vx₄₂＋Pbx＋ｓ₄₃×ux₄ Pyi＝ｒ₄₃×ｃ₄₁×vy₄₁＋ｒ₄₃×ｃ₄₂×vy₄₂＋Pby＋ｓ₄₃×uy₄ Pzi＝ｒ₄₃×ｃ₄₁×vz₄₁＋ｒ₄₃×ｃ₄₂×vz₄₂＋Pbz＋ｓ₄₃×uz₄ ・・・(29) 上記説明で、θ₁₄の入力値調整用の定数a₁₄の説明は、
平行移動のときと類似しているので省略した。こうして
得た(Pxi,Pyi,Pzi)が、図形ＢをＰbからｕ₄方向へ向か
う軸のまわりに回転したときの図形Ｂの各頂点Ｐiの位
置である。

【００２３】次に、図３のステップ１０６では、基準点
操作部５が、当該時点で選択図形ファイル６に登録され
ている図形の基準点を、利用者がダイアルを介して入力
した移動量の分移動する。その後、ステップ１０７へい
く。例えば、利用者がダイアル１７を時計回り方向に回
したとき、選択図形ファイル６に登録されている図形、
前述の例では図形Ｂの基準点Ｐbを、面Ａの上方向へ平
行移動する。この場合、図形Ｂの基準点が移動するので
あって、図形Ｂ自身の位置は変化しない。例えば、ダイ
アル１７の入力値がθ₁₇のとき、図形Ｂの基準点Ｐbの
新たな座標値(Pbx,Pby,Pbz)は、前の値を(Pbqx,Pbqy,Pb
qz)とするとき、次の式で得られる。 Pbx＝Pbqx＋a₁₇×θ₁₇×ux₁₇ Pby＝Pbqy＋a₁₇×θ₁₇×uy₁₇ Pbz＝Pbqz＋a₁₇×θ₁₇×uz₁₇ ・・・・・・・・・・・・・・・・・(30) ここで、a₁₇はダイアル１７の入力値調整用の定数であ
り、(ux₁₇,uy₁₇,uz₁₇)はダイアル１７の変更方向ベクト
ルである。次に、ステップ１０７では、主制御部１が終
了指示があるか否かを見て、終了指示、すなわちボタン
３２の押下があったときにはステップ１０８ヘいき、終
了指示がないときにはステップ１０２へいき、利用者の
入力待ちとする。次に、ステップ１０８では、選択状態
にある図形の選択状態を解除し、即ち選択図形ファイル
６に登録された図形情報を削除し、本発明の動作を終了
する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３次元空間で図形の配置状態を連続的に変化させる場合
でも、利用者は種別毎のダイアルを回すのみで所期の操
作を繰り返し実行することができる。また、異なる種類
の操作、例えば図形の平行移動、図形の回転、基準点の
移動等を連続的に組み合わせても、各々の値別毎のダイ
アルを回すのみで操作できる。さらに、図形とその基準
点との移動方向は、利用者が任意に設定できるので、特
定平面上に沿って動かしたり、特定の稜線に沿って動か
したりでき、利用者の希望に沿った操作が可能となる。
さらに、複数の操作を連続して繰り返す場合にも、最初
の１回のみ操作対象の図形を選択すればよいので、選択
操作を何回も行う必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略動作を説明する図である。

【図２】本発明の構成とデ−タの流れを示すブロック図
である。

【図３】本発明の一実施例を示す動作フロ−チャ−トで
ある。

【図４】図形操作量入力装置のダイアルへの操作種別等
の割当て例を示す図である。

【図５】選択図形ファイルの記憶図形情報の例を示す図
である。

【図６】本発明が動作するコンピュ−タシステムの典型
的な機器構成の例を示す図である。

【図７】図形を回転するときの座標系と回転位置の算出
形態を示す図である。

【符号の説明】

１ 主制御部、 ２ 初期状態設定部 ３ 平行移動操作部 ４ 回転操作部 ５ 基準点操作部 ６ 選択図形ファイル ７ 図形操作量入力装置 １１、１２…１９ 図形操作量入力装置を構成するダイ
アルのダイアル番号 ２１ 入力部 ２２ 処理部 ２３ 図形ファイル ２４ 表示部 ２５ 外部インタフェ−ス部 ３１、３２ マウスの入力用ボタン ５１ キ−ボ−ド ５２ 中央処理装置(プログラムとメモリとを含む) ５３ 磁気ディスク ５４ グラフィックディスプレイ ５５ プリンタ ３０ マウス(入力ボタン２個つき) １０ ダイアル装置(ダイアル９個つき）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元空間の図形を入力し、該図形を記
   憶し、かつ該図形を表示する図形の移動・回転の連続操
   作システムにおいて、 利用者による開始指示で、操作種別と操作方向と入力値
   変換用の定数を設定し、対象となる図形を上記利用者に
   選択させ、選択された図形を選択図形ファイルに登録す
   る初期状態設定部と、 該利用者が用いたダイアルの操作種別により起動され、
   入力された図形操作量により、上記選択図形ファイルに
   登録された図形を平行移動する平行移動操作部と、 登録された上記図形を回転させる回転操作部と、 登録された上記図形の基準点を移動する基準点操作部
   と、 図形操作量を入力するダイアルの１ないし複数個で構成
   される図形操作量入力装置と、 上記初期状態設定部、上記平行移動操作部、上記回転操
   作部、および上記基準点操作部を制御する主制御部とを
   具備したことを特徴とする図形の移動・回転の連続操作
   システム。