JPH07239750A - モデリング方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単でかつ人間の操作感覚に近い形でモデリ
ングを行うことができるモデリング方法とその装置を提
供することを目的とする。 【構成】 ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されて
いる３次元モデリング処理プログラムを実行し装置全体
の制御を行う。ＣＰＵ１０１は、３次元形状データの入
力を可能とするために、グローブ１の超音波発振器Ａ
２、超音波発振器Ｂ３に対して発振出力開始信号を与え
る。そして、超音波発振器Ａ２、超音波発振器Ｂ３は超
音波の発振出力を開始する。また、ストレインゲージ１
０４に対して、指曲げデータの入力を開始する。また、
超音波センサＡ５、超音波センサＢ５、超音波センサＣ
７からのセンスデータの入力を行う。ＣＰＵ１０１は、
ユーザに仮想立体画面を見せるため、液晶シャッタ眼鏡
９の液晶シャッタの開閉と表示用モニタ４への画像表示
の同期制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ・グラフ
ィック（ＣＧ）分野における、モデリング方法とその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＧのモデリング装置において、
モデリングを行なう場合、操作者はコンピュータのモニ
タに表示される、３面図（正面図、上面図、側面図）の
それぞれのウインドウに対して、マウスやキーボードを
用いて３次元座標を入力して、それをモデリングのため
のモデリングデータとしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述従来例の
場合、構成しようとする立体と３面図の関係を常に考え
ながらモデリングを行なわなければならず、専門的な知
識と熟練した技術を必要としていた。従って、人間が実
際に、積み木を重ねていく様な簡単なモデリング作業
や、粘土で物体を形作る様な単純なモデリング作業で
も、手で作業する感覚での作業とは全く異なる方法によ
ってモデリングを行なわなければならず、人間に大きな
負担を負わせており、従来のモデリング方法は極めて非
効率であった。

【０００４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、簡単でかつ人間の操作感覚に近い形でモデリングを
行うことができるモデリング方法とその装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のモデリング方法とその装置は以下の構成を
備える。即ち、３次元空間内で、座標を指示する指示手
段と、前記指示手段により指示された座標に基づいて、
付属情報を付与する付属情報付与手段と、前記座標と付
属情報に基づいて、３次元データを作成する３次元デー
タ作成手段と、前記３次元データを表示する表示手段と
を備える。

【０００６】また、別の発明は、３次元空間内で、座標
を指示する指示工程と、前記指示工程により指示された
座標に基づいて、付属情報を付与する付属情報付与工程
と、前記座標と付属情報に基づいて、３次元データを作
成する３次元データ作成工程と、前記３次元データを表
示する表示工程とを備える。

【０００７】

【作用】以上の構成において、指示手段が、３次元空間
内で座標を指示し、前記指示手段により指示された座標
に基づいて、付属情報付与手段が、付属情報を付与し、
前記座標と付属情報に基づいて、３次元データ作成手段
が、３次元データを作成し、表示手段が、前記３次元デ
ータを表示する。

【０００８】また、別の発明は、３次元空間内で、座標
を指示し、前記指示工程により指示された座標に基づい
て、付属情報を付与し、前記座標と付属情報に基づい
て、３次元データを作成し、前記３次元データを表示す
る。

【０００９】

【実施例１】図１は、第１の実施例のモデリング装置の
外観図である。１は、グローブで、操作者はこれを手に
装着する。そして、操作者が手の位置を移動すると、グ
ローブ１は、３次元空間における手の座標データを生成
して、データ演算装置８に出力する。グローブ１には、
超音波発信器２、超音波発信器３がそれぞれ取り付けら
れており、指先の方向へ向けて超音波を発信する。超音
波センサ５、超音波センサ６、そして超音波センサ７
は、表示用モニタ４のそれぞれ異なる位置に取り付けら
れている。グローブ１から出力される超音波を、各超音
波センサで受信する。そして、３箇所の各超音波センサ
で受ける超音波の強度から、グローブ１の３次元位置を
計算することができる。また、超音波発信器２と超音波
発信器３は、それぞれ互いに異なる周波数の超音波を発
信しているので、超音波センサ５、超音波センサ６、そ
して超音波センサ７に対する手のひらの角度を変化させ
ると、各超音波センサで受ける超音波の強度がそれぞれ
の周波数ごとに変化する。その値から、掌のロール角
（指先と手首を結ぶ直線を軸として回転する左右の傾き
角）とピッチ角（前後の傾き角）とヨー角（手のひらに
垂直な軸の回りに回転する傾き角）を求めることができ
る。また、グローブ１の各指部には、不図示のストレイ
ンゲージが装着されている。このストレインゲージは、
曲げによってその抵抗値が変化する。従って、操作者が
指を曲げると、抵抗値が変化するので、その変化値から
どの指がどれくらい曲げられたかを検出することができ
る。

【００１０】４は表示用モニタであり、任意の時間間
隔、例えば１／６０秒間隔で交互に右目用画像と左目用
画像を表示する。この表示制御は、演算装置８によって
行なわれるものであり、内部には右目用と左目用のＶＲ
ＡＭが設けられていて、所定間隔で切り替える。この所
定間隔は、人間が認識できない程度が望ましく、上記の
如く１／６０秒とした。９は液晶シャッタ眼鏡で、表示
用モニタ４の表示間隔に同期して、液晶シャッタの開閉
を行なう。右目用の画像が表示されている時は、右目の
シャッタが開き、左目用の画像が表示されている時は、
左目のシャッタが開くように同期制御されるので、観察
者は、表示用モニタ４の前面に立体映像を見ることがで
きる。演算装置８は、その詳細構成の例を図３に示す
が、本実施例の３次元モデリング装置全体の制御を行
う。演算装置８は、グローブ１から送られる３次元座標
データ、指の角度データ、掌の角度データを解析し、そ
れを元に、３次元立体データを作成する。その結果の立
体表示を行なうために、右目用画像、左目用画像を作成
し、表示用モニタに一定の時間間隔で交互に画像を表示
する。キーボード１００は、本実施例の３次元モデリン
グ装置に対する各種コマンドやデータを入力する。

【００１１】図２は、本実施例の３次元モデリング装置
のより詳細な構成を示す。この図を参照して、ＣＰＵ１
０１は、ＲＯＭ１０２に予め格納されている本実施例の
３次元モデリング処理プログラムを実行することで、装
置全体の制御を行う。ＲＡＭ１０３は、３次元モデリン
グ処理プログラム実行のための各種データを格納した
り、作業用領域として使用される。ＣＰＵ１０１は、３
次元形状データの入力を可能とするために、グローブ１
の超音波発振器Ａ２、超音波発振器Ｂ３に対して発振出
力開始信号を与える。そして、超音波発振器Ａ２、超音
波発振器Ｂ３は超音波の発振出力を開始する。また、ス
トレインゲージ１０４に対して、指曲げデータの入力を
開始する。また、超音波センサＡ５、超音波センサＢ
５、超音波センサＣ７からのセンスデータの入力を行
う。ＣＰＵ１０１は、ユーザに仮想立体画面を見せるた
め、液晶シャッタ眼鏡９の液晶シャッタの開閉と表示用
モニタ４への画像表示の同期制御を行う。尚、この制御
は、定期的なものであるので、タイマーからの信号を用
いても良い。

【００１２】図３は、第１の実施例の３次元モデリング
処理プログラムの処理の概念図である。３次元モデリン
グ処理プログラムは、データグローブからのデータ入力
処理部４００、データ解析部１３、３次元データ作成部
１１、立体画像表示処理部１５から構成される。データ
入力処理部４００は、３次元座標入力処理部１０、指角
度入力処理部１１と手角度入力処理部１２を備える。こ
こで、３次元座標入力処理部１０は、超音波発信器Ａ
２、超音波発信器Ｂ３の発振出力制御と、超音波センサ
Ａ５、超音波センサＢ６、超音波センサＣ７からの超音
波データの入力処理を行う。指角度入力処理部１１は、
ストレインゲージ１０４からの指曲げデータの入力処理
を行う。手角度入力処理部１２は、手の角度計測のため
に、超音波センサＡ５、超音波センサＢ６、超音波セン
サＣ７からの超音波データの入力処理を行う。データ解
析部１３は、３次元座標入力処理部１０、指角度入力処
理部１１、手角度入力処理部１２からの信号を解析し、
３次元座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）、５本の指角度（α
１、α２、α３、α４、α５）、手角度（β、γ、θ）
を算出する。３次元データ作成部１４は、上記各種デー
タを元に３次元データを作成する。立体画像表示処理部
１５は、上記３次元データから、右目用、左目用それぞ
れの陰影付けを行なった画像を生成し、表示用モニタ４
に一定時間間隔で右目用と左目用の画像を表示させる。

【００１３】まず、本実施例の特徴を明確にするため、
３次元立体のモデリング、レンダリングの概要を説明す
る。

【００１４】（１）モデリング これは、モデリング座標系において、物体の３次元形状
のデータの入力を行なうことである。但し、モデリング
座標系とは物体の形状を定義し操作するための座標系の
ことである。例えば、図４に示す様な立方体の形状モデ
リングを行なう場合、まず図のように立方体のある一つ
の頂点を原点３０としたモデリング座標系３１を考え
る。そして、この座標系における立方体の８個の頂点の
座標データを例えば次のように表現する。（頂点番号は
上から順番につける） ８ （行１） （０.０ ０.０ ０.０） （行２） （１.０ ０.０ ０.０） （１.０ １.０ ０.０） （０.０ １.０ ０.０） （０.０ １.０ ０.０） （０.０ ０.０ -１.０） （１.０ ０.０ -１.０） （１.０ １.０ -１.０） （０.０ １.０ -１.０） （行１０） ここで、（行１）の「８」は、頂点数が８個であること
を示す。また、（行２）から（行１０）の各行のデータ
は、立方体の８個の頂点の座標データのそれぞれを示
す。さらに、（行２）から（行１０）の各行のデータ
は、左から順に各頂点のｘ座標値，ｙ座標値，ｚ座標値
を示す。

【００１５】次に、どの点とどの点を結んで面を作るか
という面ループデータを、次のように表現する。 ６ （行１’） ４ （行２’） １ ２ ３ ４ （行３’） ４ （行４’） ５ ６ ７ ８ （行５’） ４ （行６’） ４ ３ ７ ８ （行７’） ４ （行８’） １ ５ ８ ４ （行９’） ４ （行１０’） １ ２ ６ ５ （行１１’） ４ （行１２’） ２ ６ ７ ３ （行１３’） ここで、（行１’）の「６」は、物体が６面から構成さ
れていることを示す。続く（行２’）と（行３’）のデ
ータは、６面のうちの第１の面に関するデータを示す。
同様に、続く（行４’）と（行５’）のデータは、６面
のうちの第２の面に関するデータを示す。同様に、（行
６’）と（行７’）、（行８’）と（行９’）、（行１
０’）と（行１１’）、（行１２’）と（行１３’）の
各データは、それぞれ、第２、第３、第４、第５、第６
の面に関するデータを示す。（行２’）の「４」は、１
番目の面ループを構成する頂点数が「４」であることを
示す。また、（行３’）のデータは、１番目の面が１、
２、３、４の４つの頂点番号を持つ各頂点から構成され
ることを示す。同様に、（行４’）と（行５’）、（行
６’）と（行７’）、（行８’）と（行９’）、（行１
０’）と（行１１’）、（行１２’）と（行１３’）の
各データは、２番目、３番目、４番目、５番目、６番目
の各面の面ループを構成する頂点数と頂点番号のセット
を持つ。

【００１６】以上に示した頂点の座標データと面ループ
データによって、図４の物体の構成を表現することがで
きる。これらのデータを、モデリングデータと呼ぶ。 （２）レンダリング 物体の３次元形状のモデリングが終わったら、次に投影
変換を行なう。これは写真撮影に例えると、レンズの選
定や撮影する場所、即ち、視点４１、カメラの向き（視
軸４５）の決定に相当する。図５は、投影変換のための
４つの座標系を示した図である。

【００１７】まず、モデリング座標系３１において定義
された物体の形状データはワールド座標系４０（物体の
形を表す時にモデル内の各座標を表現する座標系）にお
けるデータに変換される。そして、対象となる物体を見
ることができるように、選定したカメラをいろいろな方
向に向けることでビューイング変換（視野変換）を行な
う。この際、ワールド座標系４０で表された物体のデー
タが視点座標系４４のデータに変換されることになる。
また、この変換のためにワールド座標系４０の中にスク
リーン（視野窓）を指定し、このスクリーンが物体の最
終的な投影面となる。そして、このスクリーンを定義す
るための座標系は、ＵＶＮ座標系４２（スクリーン座標
系）と呼ばれる。但し、視点前方のすべてのものを描く
と、不必要な計算時間をとる場合があるので作画領域を
限定することも必要である。尚、この作画領域は、ビュ
ーボリューム４３（視野空間）と呼ばれ、またこの作業
はクリッピングと呼ばれる。

【００１８】次に、投影変換についてより詳細に説明す
る。図６は投影変換を示した図である。同図において、
まず空間に投影の中心となる視点４１を置き、その視点
４１からの視軸４５（視点を端として人間が見ている方
向に向う半直線）及び視角（画角）θを考える。そし
て、視軸４５に対して直交し、視点４１からの距離がｆ
である平面を投影面（スクリーン）とすると、投影面５
１と視錐（視点を中心として視軸４５を軸とする円錐
面）の交わる部分は円形をしている。そして、同図のよ
うに、この円弧上に４つの頂点を持ち、横の長さをｈ、
縦の長さがｖである矩形領域を考え、この領域をスクリ
ーン５１とする。

【００１９】ここで、このｈとｖをθとｆから計算する
方法を考える。但し、ｈとｖの比率は表示画像の横と縦
の比率と同じであるとする。同図において、まず、区間
ＯＥは前述の円弧の半径であるので、 ∠ＯＰＥ＝θ／２ （式１） となり、この結果、 len（ＯＥ）＝ｆ＊tan （θ／２） （式２） ここで、len（x）:区間xの長さを返す関数 また、点Ｏは区間ＥＧの中点であるので、 len（ＥＧ）＝２・len（ＯＥ） ＝２・ｆ・tan（θ/２） （式３） となる。次に、表示画像の横と縦の画素数をそれぞれａ
とｂの既知値であるとすると、この２つの比率はｈとｖ
の比率と同じであるので、 ａ：ｂ＝ｈ：ｖ （式４） となる。また、ピタゴラスの定理により、 ｈ²＋ｖ²＝len（ＥＧ）² （式５） 故に、（式３）、（式４）、（式５）から、 ｈ=2・ｆ・tan(θ/2)/sqrt(1+(ａ/ｂ)・(ａ/ｂ)) （式６） ｖ=2・ｆ・tan(θ/2)/sqrt(1+(ｂ/ａ)・(ｂ/ａ)) （式７） ここで、sqrt（x）:xの平方根を返す関数 そして、スクリーン５１をいろいろな方向に動かすこと
で、視野変換を行なう。視野変換後、空間に存在する物
体の３次元形状の各点に対し、視点４１と投影面５１の
交点を求める操作を行なうことで、図６に示す様に、ス
クリーン５１上に物体の投影図５２を得る。従って、投
影変換が行なわれると、視点座標系４４で表されたデー
タは、ＵＶＮ座標系４２におけるデータに変換されたこ
とになる。

【００２０】次に、この投影変換によってＵＶＮ座標系
４２で示された図形は最終的なデバイス座標系に変換さ
れ表示装置に表示される。ここで、デバイス座標系と
は、画像の中でピクセルやドットの位置を表すときに用
いる座標系のことをいい、表示画像における座標系と同
一であるとする。

【００２１】以上説明した座標系での処理方法を、以下
具体的に説明する。

【００２２】まず、Ｘ、Ｙ、Ｚの互いに直交する座標軸
で定義されたワールド座標系４０で、視点４１の位置と
方向、対象となる物体の位置が表現される。また、視点
座標系４４のｘ軸は視軸４５と垂直に、ｙ軸はＵＶＮ座
標系４２のＶ軸に平行となるように設定する。ここでワ
ールド座標空間における任意の点Ｐの座標を（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）とする。視点Ｐe４１の座標を（Ｘe 、Ｙe 、Ｚe
）、ワールド座標系４０における方位角（左右の角
度）をα、仰角（上下の角度）をβ、点Ｐの視点座標系
４４での座標を（ｘ，ｙ，ｚ）で示すと、それら座標値
間には次の関係が成立する。

【００２３】

【数１】 ここで、

【数２】

【数３】 そして、３次元立体を投影する投影面５１は、視点座標
系４４のｚ軸に垂直であるとし、また、視距離は前述の
ようにｆであるとすると、空間内の点Ｐを、ＵとＶの座
標軸をもつ投影面５１に投影した点Ｐ’の座標（ｘ’，
ｙ’）は、 ｘ’＝−ｆ・（ｘ／ｙ） ｙ’＝−ｆ・（ｙ／ｚ） で示される。

【００２４】そして、最終的に投影面５１の画像データ
が、表示画像（デバイス座標系）におけるピクセル（画
素）の列に変換されるが、その際の投影面５１内の点
Ｐ’に対応する表示画像上の点Ｐ”の座標値を（ｘ”，
ｙ”）とすると、座標値ｘ”，ｙ”はそれぞれ、 ｘ”＝ａ・ｘ’／ｈ＋ａ／２ ｙ”＝ｂ・ｘ’／ｖ＋ｂ／２ で与えられる。但し、ｈとｖはそれぞれ投影面５１の横
と縦の長さを、また、ａとｂはそれぞれ表示画像（デバ
イス座標系）の横と縦の画素数を示す。そして、この座
標系を用いて最終的な出力画像内の画素に対応する投影
面５１上のサンプル点を考え、まず物体の内部に含まれ
るサンプル点を探し出し、さらにそれに対応する表示画
像中の画素をその点における物体上のテクスチャの色の
値で塗りつぶしていくことにより、ＵＶＮ座標系４２に
変換された物体が最終的な２次元画像のピクセルの列に
変換されることになる。なお、このような方法で複数個
の物体を描く場合、表示デバイスの画素毎に奥行き情報
を格納する領域（ｚバッファ）を設け、この領域を用い
て複数個の物体の奥行きを比較し隠れた面を消去する手
法（隠面消去法）が用いるとよい。

【００２５】次に、第１の実施例の３次元形状データの
モデリング処理を、図７のフローチャートを参照して説
明する。

【００２６】まず、本実施例の３次元モデリング装置を
使用してモデリングする前に、操作者は、右手にグロー
ブ１を、頭部に液晶シャッタ眼鏡９を装着する。そし
て、３次元形状データ入力装置の電源を入れる。そし
て、ＲＯＭ１０２に格納されている３次元モデリング処
理プログラムが起動される。以下、各ステップごとに、
３次元モデリング処理プログラムの処理手順を説明す
る。

【００２７】ステップＳ１では、表示用モニタ４に図８
に示すようなメニュー２００を表示する。そして、操作
者に、メニューを選択させる。この選択は、例えば、ポ
インテイングデバイスを用いて行う。

【００２８】このメニューの意味を、以下簡単に説明す
る。「カーブ」は曲線を作成するためのメニューであ
り、曲線をつないで、平面を作成したり、曲線を任意の
軸の回りに回転させて立体を作成する場合に使用する。
「ポリゴン」は、予め基本となる３次元のデータが用意
されていて、それを加工したり、組み合わせたりするこ
とにより、立体形状を得ようとするものである。また、
このメニューは３次元情報を持ったメニューで、観察者
は液晶シャッタ眼鏡を装着することにより、空間に浮か
んでいるかのように表示される。操作者はグローブを装
着した人さし指を使って、メニュー２００の中から、例
えば、「ポリゴン」のボタンを押す。すると、図８に示
す様なサブメニュー２０１が表示される。次に、メニュ
ー２０１の中から、例えばポリゴンの種類として「立方
体」を選択する。

【００２９】ステップＳ２では、ステップＳ１で選択さ
れた基本図形を、表示用モニタ４に操作者が３次元空間
の基本図形と見えるように、図５で示した視点座標系４
１で視点の位置をｘ軸上で視点間隔分ずらすことによっ
て、その基本図形に対する３次元画像データの生成、即
ち右目用、左目用の基本図形画像データを生成する。３
次元データ作成部１４がこの処理を行い、生成された３
次元の基本図形画像データを、立体表示処理部１５に送
る。

【００３０】ステップＳ３では、立体表示処理部１５
が、受け取った３次元基本図形画像データに基づいて、
表示用モニタ４上に１／６０秒間隔で右目用基本図形画
像と左目用基本図形画像を交互に表示させる。操作者
は、液晶シャッタ眼鏡９を装着して、表示用モニタ４上
の基本図形画像を見ているので、３次元空間に基本図形
が浮かんでいるかのように見える。

【００３１】ステップＳ４では、超音波センサＡ５、超
音波センサＢ６、超音波センサＣ７とストレインゲージ
１０４からのセンスデータの入力を開始する。そして、
入力データを解析して、基本図形に対する指示内容を判
別する。そして、指示内容によってステップＳ６からス
テップＳ１０へ進む。即ち、並行移動であればステップ
Ｓ６へ、回転であればステップＳ７へ、拡大であればス
テップＳ８へ、縮小であればステップＳ９へ、頂点移動
であればステップＳ１０へ進む。

【００３２】尚、操作者が基本図形に対する指示の方法
は、以下に説明する通りである。

【００３３】まず、基本図形の移動指示方法から説明す
る。始めに、操作者は、グローブ１を用いて、空間に浮
かぶ基本図形を仮想的に掴んで移動することにより基本
図形の位置の移動を指示できる。操作者はグローブ１の
手を基本図形の位置まで持っていき、そこで、手を軽く
握る。この操作により、グローブの位置に立体が固定さ
れる。手を移動すると基本図形も一緒に移動する。希望
の位置に基本図形を移動したらグローブの手を開く。そ
の位置でグローブから基本図形が離れる。一方、本実施
例の３次元モデリング装置は、グローブ１の超音波発信
器Ａ２、超音波発信器Ｂ３から超音波を出力し、超音波
センサＡ５、超音波センサＢ６、超音波センサＣ７で検
出される超音波パタンデータを解析して、実際の手の位
置と仮想３次元空間に浮かぶ基本図形の位置関係を計算
することができる。

【００３４】次に、基本図形の回転指示方法を説明す
る。操作者は、仮想の基本図形を掴んで回転することに
より、基本図形の回転角の変更を指示できる。

【００３５】次に、基本図形の拡大指示方法を説明す
る。操作者は、基本図形の大きさを拡大変更するため
に、仮想基本図形の位置までグローブを移動し、例えば
親指を曲げることで拡大の指示ができる。この操作によ
り、本実施例の３次元モデリング装置は、その指示を認
識して、拡大処理モードに入る。次に、操作者は、図９
に示すように拡大方向（ｘ，ｙ，ｚ軸方向（３００）の
いずれか）に親指と人差し指との間隔を広げることによ
り、拡大倍率を指定できる。

【００３６】次に、基本図形の縮小指示方法を説明す
る。操作者は、基本図形の大きさを縮小変更するため
に、仮想基本図形の位置までグローブを移動し、そこ
で、例えば人差し指を曲げる。この操作により、縮小モ
ードとなる。操作者は、図９に示す様に縮小したい方向
（ｘ，ｙ，ｚ軸方向の（３００）のいづれか）に親指と
中指との間隔を挟めることにより縮小率を指示できる。

【００３７】次に、基本図形の頂点移動指示方法を説明
する。操作者は、仮想基本図形の頂点を摘んで形状の変
形を指示する。例えば、グローブ１の親指と人差し指で
仮想基本図形の頂点を摘み、任意の方向に頂点を移動す
ることにより、仮想基本図形の形状の変形を指示する。

【００３８】ステップＳ６では、データ解析部１３が、
超音波センサＡ５、超音波センサＢ６、超音波センサＣ
７で検出される超音波パタンデータを解析して、実際の
手の位置と仮想３次元空間に浮かぶ仮想基本図形の位置
関係と移動量を計算し、そして、仮想基本図形の移動後
の各座標を求める。そして、３次元データ作成部１４
は、その移動後の基本図形に対する３次元画像データの
生成、即ち右目用、左目用の基本図形画像データを生成
する。そして、生成された３次元の基本図形画像データ
を、立体表示処理部１５に送る。

【００３９】ステップＳ７では、データ解析部１３が、
上述した基本図形の回転指示に対応する、超音波センサ
Ａ５、超音波センサＢ６、超音波センサＣ７で検出され
る超音波パタンデータのデータを解析して、手の平の角
度を検出する。そして、回転方向と回転量データを生成
し、その角度分基本図形を回転させる回転変換を行い
（例えば、アフィン変換）回転後の基本図形の各座標を
求める。そして、３次元データ作成部１４は、その回転
後の基本図形に対する３次元画像データの生成、即ち右
目用、左目用の基本図形画像データを生成する。そし
て、生成された３次元の基本図形画像データを、立体表
示処理部１５に送る。

【００４０】ステップＳ８では、データ解析部１３が、
超音波センサＡ５、超音波センサＢ６、超音波センサＣ
７で検出される超音波信号パタンデータとストレインゲ
ージからの指曲げデータに基づいて、拡大方向と拡大率
を計算する。そして、その拡大方向と拡大率に従って、
基本図形を拡大変換し、拡大後の基本図形の各座標を求
める。そして、３次元データ作成部１４は、その拡大後
の基本図形に対する３次元画像データの生成、即ち右目
用、左目用の基本図形画像データを生成する。そして、
生成された３次元の基本図形画像データを、立体表示処
理部１５に送る。

【００４１】ステップＳ９では、データ解析部１３が、
超音波センサＡ５、超音波センサＢ６、超音波センサＣ
７で検出される超音波信号パタンデータとストレインゲ
ージからの指曲げデータに基づいて、縮小方向と縮小率
を計算する。そして、その縮小方向と縮小率に従って、
基本図形を縮小変換し、縮小後の基本図形の各座標を求
める。そして、３次元データ作成部１４は、その縮小後
の基本図形に対する３次元画像データの生成、即ち右目
用、左目用の基本図形画像データを生成する。そして、
生成された３次元の基本図形画像データを、立体表示処
理部１５に送る。

【００４２】ステップＳ１０では、データ解析部１３
が、超音波センサＡ５、超音波センサＢ６、超音波セン
サＣ７で検出される超音波信号パタンデータとストレイ
ンゲージからの指曲げデータに基づいて、指定された基
本図形の頂点位置を識別する。そして、頂点の移動方向
と移動量を演算により求める。次に、それら頂点の移動
方向と移動量に基づいて、基本図形の形状の変形を行
い、変形後の各座標を求める。そして、３次元データ作
成部１４は、その変形後の基本図形に対する３次元画像
データの生成、即ち右目用、左目用の基本図形画像デー
タを生成する。そして、生成された３次元の基本図形画
像データを、立体表示処理部１５に送る。

【００４３】ステップＳ１１では、立体表示処理部１５
が受信した３次元の基本図形画像データに基づき、表示
用モニタ４上に１／６０秒間隔で右目用基本図形画像と
左目用基本図形画像を交互に表示させる。操作者は、液
晶シャッタ眼鏡９を装着して、表示用モニタ４上の基本
図形画像を見ているので、３次元空間に基本図形が浮か
んでいるかのように見える。

【００４４】ステップＳ１２では、基本図形に対する処
理が終了したかどうかチェックする。これは、例えば、
グローブ１を取り付けた操作者が「げんこつ」を作るこ
とが、基本図形に対する処理の終了を意味させてもよ
い。基本図形に対する処理の終了指示が検出されなけれ
ば、ステップＳ３からの処理へ戻り、基本図形に対する
モデリング処理を続行する。終了を検出すれば、ステッ
プＳ１３で、モデリング処理を終了するかどうかチェッ
クする。操作者の指示の方法は、例えば、グローブ１を
取り付けた操作者がじゃんけんの「ちょき」を作ること
が、モデリング基本図形に対する処理の終了を意味させ
てもよい。基本図形に対する処理の終了指示が検出され
なければ、ステップＳ１からの処理へ戻り、次の図形に
対するモデリング処理を行う。

【００４５】回転後のことにより実現される。従来の回
転方法では、上述した正面図、側面図、上面図の３個の
ウインドウを表示し、各ウインドの、回転の中心となる
軸を設定し、その傾きをまず変えてから、その軸の回り
に物体を回転させていた。この操作は、非常に困難を伴
い、熟練した操作者でも何度もやり直しを行なわなけれ
ばならなかった。しかしながら、本実施例の回転方法を
用いることにより、簡単に人間の操作感覚に近い形で、
物体の回転が行なえる。

【００４６】尚、ステップＳ１１、ステップＳ１２で
は、終了の合図を操作者の手の形で行う例を示したが、
これは、表示用モニタ４に表示したメニュを用いてもよ
い。例えば、メニュのボタンの「終了」を押すことでも
よい。

【００４７】以上説明したモデリング方法によれば、簡
単でかつ人間の操作感覚に近い形で、モデリング処理を
行うことができる。

【００４８】（第２の実施例）第１の実施例では、球、
円柱、円錐、立方体などの基本物体を組み合わせて任意
の形状を作成しているが、図８のメニュの「カーブ」を
選択することにより、カーブを任意の軸を中心として回
転させることにより、回転体を得ることもできる。

【００４９】また、カーブの始点と終点を連結すること
により、多角形を作成し、多角形どうしをつなげること
により、任意の形状を作成することも可能である。

【００５０】また、第１の実施例では、すべての操作を
グローブ１を用いて行っているが、メニュの選択、細部
の位置指定、物体の拡大などは、マウスなどのポインテ
ィングデバイスを用いることも可能である。

【００５１】また、第１の実施例では、表示用モニタ４
とそれに同期する液晶シャッタ眼鏡９を用いて立体効果
を得ているが、眼前に左右の映像を別々に表示する二つ
のモニタが取りつけられたヘルメット（ヘッド・マウウ
ント・ディスプレイ）を用いることも可能である。

【００５２】さらに、第１の実施例では、グローブ１を
用いた位置検出、角度検出に超音波を用いているが、グ
ローブ１に磁気発生器を取り付け、磁気センサにより位
置検出、角度検出を行うことも可能である。

【００５３】またさらに、第１の実施例では、グローブ
１を用いた指の角度検出に、ストレインゲージを用いて
いるが、光りファイバを各指部分に沿って取りつけるこ
とにより角度検出を行うことも可能である。光りファイ
バの一端を鏡面にし、他端からある強度の光を入力す
る。指と伸ばした状態、すなわちファイバがまっすぐの
状態では、光りはほぼ１００％戻ってくる。しかし、指
を曲げた状態、すなわちファイバが曲がった状態になる
と、光りは、ファイバの外へ漏れて、戻ってくる光量が
減少する。したがって、その光量を測定することによ
り、それぞれの指の曲げ角を検出できる。

【００５４】またさらに、第１の実施例では、物体の変
形を行うのに物体の頂点を指でつまんで移動する方法を
とっているが、手の平の位置、角度がわかっているの
で、粘土で物体を形づくるように手の平で物体の頂点を
押し潰すことにより、変形させることも可能である。

【００５５】またさらに、第１の実施例では、片手だけ
にグローブを装着して作業を行っているが、両手に装着
することも可能であり、両手を用いて粘土をこねるよう
にして物体の変形を行うことも可能である。また、ろく
ろを回転して壷をつくるようにして、両手で物体を形づ
くることが可能である。

【００５６】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。

【００５７】以上説明したように、第１、第２の実施例
の３次元モデリング装置を用いることによって、操作者
は、容易に仮想空間上に浮かぶ３次元物体を自分の手を
用いてモデリングできる。したがって、実際にものを手
で扱う感覚でモデリングが行えるようになる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単でかつ人間の操作感覚に近い形でモデリングを行うこ
とができる。

【００５９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の３次元モデリング装置の外観図であ
る。

【図２】本実施例の３次元モデリング装置の構成図であ
る。

【図３】第１の実施例の３次元モデリング処理プログラ
ムの概念図である。

【図４】モデリング座標系を示す図である。

【図５】モデリング、レンダリングに必要な４つの座標
系を示す図である。

【図６】透視投影を説明するための図である。

【図７】第１の実施例の３次元モデリング処理プログラ
ムのフローチャートである。

【図８】操作メニューの構成を示す図である。

【図９】物体の拡大縮小の方法を説明する図である。

【符号の説明】

１ グローブ ２ 超音波発信器Ａ ３ 超音波発信器Ｂ ４ 表示用モニタ ５ 超音波センサＡ ６ 超音波センサＢ ７ 超音波センサＣ ８ 演算装置 ９ 液晶シャッタ眼鏡 １００ キーボード １０１ ＣＰＵ １０２ ＲＯＭ １０３ ＲＡＭ １０４ ストレインゲージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｇ 5/36 ５２０ Ｄ 9471−5Ｇ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体のモデリングを行うモデリング装置
   であって、 ３次元空間内で、座標を指示する指示手段と、 前記指示手段により指示された座標に基づいて、付属情
   報を付与する付属情報付与手段と、 前記座標と付属情報に基づいて、３次元データを作成す
   る３次元データ作成手段と、 前記３次元データを表示する表示手段と、を備えること
   を特徴とするモデリング装置。
2. 【請求項２】 前記指示手段はさらに、曲がりの程度を
   指示することを特徴とする請求項１に記載のモデリング
   装置。
3. 【請求項３】 前記付属情報は、前記３次元データの移
   動、あるいは回転、あるいは拡大縮小、あるいは変形情
   報であることを特徴とする請求項１に記載のモデリング
   装置。
4. 【請求項４】 物体のモデリングを行うモデリング方法
   であって、 ３次元空間内で、座標を指示する指示工程と、 前記指示工程により指示された座標に基づいて、付属情
   報を付与する付属情報付与工程と、 前記座標と付属情報に基づいて、３次元データを作成す
   る３次元データ作成工程と、 前記３次元データを表示する表示工程と、を備えること
   を特徴とするモデリング方法。
5. 【請求項５】 前記指示工程はさらに、曲がりの程度を
   指示することを特徴とする請求項４に記載のモデリング
   方法。
6. 【請求項６】 前記付属情報は、前記３次元データの移
   動、あるいは回転、あるいは拡大縮小、あるいは変形情
   報であることを特徴とする請求項４に記載のモデリング
   方法。