JPH08161106A - 仮想現実感システムの入力方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手袋型入力装置を用いて計算機にユーザの手
の状態を入力する仮想現実感システムにおいて、入力の
操作性を向上させる。 【構成】 ユーザの手によるゼスチュアと、このゼスチ
ュアに割り当てられる機能は従来は１対１に対応するも
のであったが、この発明では１対複数に対応させ、この
対応関係の切替えは、手袋型入力装置からの信号に応じ
て仮想空間中を移動する仮想手が、ある特定の位置また
は特定の仮想物体と重なることをきっかけとして行なわ
れる。また、計算機にある量を示す数値を入力する場合
に、従来は仮想手が仮想物体と互いの占有領域を干渉さ
せることによって行なわれていたが、仮想物体の位置に
よってはユーザの手は不自然な状態を強いられていたの
で、この発明ではユーザの自然な状態の手で特定のゼス
チュアを行なった時点の手の状態を基準として、その基
準からの仮想手の移動量や回転量によって入力を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、仮想現実感システムへ
の手袋型入力装置を用いた入力方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】仮想現実感システムへの入力として、従
来より手袋型入力装置がしばしば用いられている。この
手袋型入力装置は、ユーザが手に装着することにより、
手の３次元的位置、向き、５指それぞれの曲げ具合等を
数値化して計算機へ送るものである。

【０００３】計算機にでは、これらの数値（手の形）や
数値の変化（手の動作）に基づき「手」の状態を表示す
る。そして、計算機内にはこれらの数値や数値の変化の
特定の組合せ、すなわち手のゼスチュアをあらかじめ登
録しておく。さらに、そのゼスチュアに１対１に対応さ
せてシステムの機能（コマンドまたはデータ等）を登録
しておく。システム実行時に、入力装置より送られる数
値等の組合せがあらかじめ登録されたゼスチュアである
と判定される場合に、計算機はそのゼスチュアに割り当
てられた機能を実行する。

【０００４】また、ユーザが、ある量を表す数値を計算
機に入力する場合には、システム内に構築した仮想三次
元空間内に配置した仮想物体と、手袋型入力装置を介し
て使用者の手の動きにしたがって動作させる仮想手と
の、仮想３次元空間内における互いの占有領域の干渉を
計算機が算出し、この算出結果に基づいて仮想物体を仮
想三次元空間内において移動または回転させ、その移動
量または回転等を計算機への入力量とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の、手のゼスチュ
アにシステムの機能を１対１に対応させておく方法で
は、使用する機能の数が増加するとそれに対応させる手
のゼスチュアの数も増加し、手のゼスチュアの区別が計
算機にとって困難になる。さらにユーザとしても、計算
機の機能を使うために登録されたゼスチュアを実際に再
現する必要があるが、ゼスチュアが多数になるとユーザ
がゼスチュアを記憶し自由に操作する事は困難となる。

【０００６】次に、仮想三次元空間内の仮想物体の移動
量または回転角等を計算機への入力量とする方法では、
ユーザは実際に手を動かし、仮想物体と仮想手の互いの
占有領域を干渉させる必要があるため、仮想物体を配置
する位置によってはユーザは手を不自然な状態に置くこ
とになり、操作性が低い。

【０００７】この発明は、以上の問題点を解決するため
に成されたもので、使用する機能の数が増加しても手の
ゼスチュアの数を増加させる必要がなく、ある量を示す
数値を計算機に入力する場合にユーザが手を不自然な状
態に置くことのない、操作性の高い仮想現実感システム
入力方式を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は以上の目的を
達成するために、請求項１の発明は、手袋型入力装置を
用いて計算機にユーザの手の状態を入力する仮想現実感
システムにおいて、ユーザの手のある特定の形や動作か
ら成るゼスチュアに対応させる計算機の機能を複数用意
し、この対応関係を切替えることが可能であることを特
徴とする仮想現実感システムの入力方式である。

【０００９】請求項２の発明は、さらに、切替えは、手
袋型入力装置からの信号に応じて仮想空間中を移動する
仮想手の占有領域が、仮想空間中のある特定の位置また
は特定の仮想物体の占有領域と重なることをきっかけと
して、行なわれることを特徴とする前記請求項１の仮想
現実感システムの入力方式である。

【００１０】請求項３の発明は、さらに、使用者が手袋
型入力装置を装着した手で特定のゼスチュアを行なった
時点の仮想空間中の仮想手の位置、向き、または５指そ
れぞれの曲げ具合を基準とし、その基準からの仮想手の
移動量、回転量、または５指のそれぞれの曲げ具合の変
化を計算機への入力量とすることを特徴とする前記請求
項２の仮想現実感システムの入力方式である。

【００１１】

【作用】請求項１、２、または３の発明では、手のゼス
チュアと計算機の機能の対応を１対１ではなく１対複数
にし、この対応関係を切替えることで、機能の数が増加
してもゼスチュアの数をそれ程増加させずに済む。

【００１２】請求項２の発明では、さらに、この切替え
を仮想手の占有領域が、仮想空間中の特定の位置または
特定の仮想物体の占有領域と重なることをきっかけとし
て行なうことで、切替えが容易に行なえる。

【００１３】請求項３の発明でせ、さらに、ユーザは基
準とした自然な状態の手の状態を基準として、計算機へ
数値を入力することが可能となる。

【００１４】

【実施例】この実施例においては、従来と同様に手袋型
入力装置（図示せず）を用いてユーザが計算機に入力を
行なう。この手袋型入力装置からの信号に応じて仮想現
実感システムの表示画面などに表示される仮想三次元空
間内には、図２や図３などの仮想手が表示される。この
仮想手は手袋型入力装置からの信号に応じて仮想空間中
を移動し、回転し、あるいは５指のそれぞれの曲げ伸ば
しを行なう。

【００１５】また仮想手の状態（位置、向き、５指の曲
げ具合）を特定の状態にし、すなわちゼスチュアとする
と、このゼスチュアに対応してたシステムの機能が選択
される。この実施例では、１つのゼスチュアに対し複数
の機能が対応しているので、ある１つの機能を選択する
ためには切替えを行なわなければならない。

【００１６】［実施例１］第１図に、ゼスチュアと機能
の対応を切替えた例を示す。最初、ゼスチュア１（例え
ば図２に示すように仮想手の人差指と親指が伸びた状
態）に機能ａ、ゼスチュア２（例えば仮想手の人差指の
みを伸ばした状態（図示せず））に機能ｂを対応させて
いた。これを切替えて、ゼスチュア１に機能ｃを対応さ
せ、ゼスチュア２には対応する機能無し、とした。この
切替えは、いろいろな方法で実現できる。例えば、操作
用キーボードのキーの１つを押したり、画面の特定の部
位をユーザが指で触ったり、あるいは後述するように仮
想手の状態を用いて切替えを行なうことが可能である。

【００１７】［実施例２］第２図に、機能を切替えるき
っかけとなる仮想手の状態を示す。すなわち、仮想手２
１０の占有領域と、仮想物体（仮想スイッチ２２０）の
占有領域の重なり方を示す。

【００１８】この図は、仮想３次元空間２００中にある
仮想手２１０の人差指の先の部分の占有領域が、直方体
の仮想物体で作られた仮想スイッチ２２０の占有領域に
重なっている状態を示している。この状態になることを
機能の切替えのきっかけとした。このような切替えは、
一度のみならず、仮想手の占有領域が仮想スイッチの占
有領域に繰り返して重なることで何度でも行なうことが
可能である。これにより、前記対応関係は複数用意する
事ができる。

【００１９】［実施例３］この実施例では、ユーザがあ
る量を表す数値を計算機に入力する例として、いわゆる
ウォークスルーシステムの視点位置の移動量をユーザ自
身が入力する場合を説明する。すなわち、仮想現実感シ
ステムのうち、計算機内部に構築した仮想３次元空間内
を動きまわっているような感覚をユーザに起こさせるウ
オークスルーシステムにおいては、仮想３次元空間表示
のために設定する視点位置を、仮想３次元空間内で移動
させることが必要である。この視点位置の移動をユーザ
自身が制御する方法に本発明を実施した例を以下にあげ
る。第３図は、視点位置の移動量を入力する入力方式を
示した図である。

【００２０】まず、構築した仮想３次元空間の座標系に
ついて説明する。仮想３次元空間全体にわたる座標系を
ワールド座標系（図示せず）とし、これをシステムの基
準座標系とした。このワールド座標系内に仮想ユーザを
設定し、それに固定したユーザ座標系３２０を設ける。
手袋型入力装置を介して使用者の手の動きにしたがって
動作させる仮想手３３０はこのユーザ座標系３２０で表
す。

【００２１】このシステムで視点移動を行なうために、
前記実施例２で説明した機能の切替えを行ない、仮想手
３３０を視点移動用パラメータ量入力に利用可能なモー
ドにする。次にユーザは、手を基準位置にしたい場所へ
移動させる。その場所であらかじめ登録しておく特定の
ゼスチュア（例えば「握る」）を行なう。このゼスチュ
アを行なった時点の仮想手の位置（図中点線で示す）を
基準として、視点移動用パラメータ量入力を行なう。す
なわち、その位置を原点とする３次元座標系（パラメー
タ用座標系３６０）をシステムにより設定する。

【００２２】パラメータ用座標系３６０は、本実施例に
於いては直交３次元座標系で、仮想ユーザの向きを基準
に、前後、左右、上下の３軸を持つ。仮想手のパラメー
タ用座標系の各軸方向の原点からの移動量ベクトル３５
０を、単位時間当りの仮想ユーザのワールド座標系内に
於ける視点位置の変位におきかえる。また、パラメータ
用座標系に於ける各軸に沿った仮想手の回転角（すなわ
ち回転量）３４０、３４１、３４２を、ユーザ座標系内
に於ける単位時間当りの視線方向の変位に反映させるこ
ととを併せることによって、視点移動を実現する。

【００２３】このように、本発明の入力方式を利用すれ
ば、ゼスチュアと機能との対応関係を切替えることによ
りゼスチュアに対応する機能を切替えられるため、仮想
手を視点移動に利用しない場合は同じゼスチュアを行な
ってもパラメータ用座標系は生成されず、視点移動以外
の機能に仮想手の同一のゼスチュア（例えば、「握
る」）を利用することが可能となる。

【００２４】なお、以上の実施例においては計算機に入
力する入力量として視点移動用パラメータ量を説明し、
視点位置の変位を表す移動量ベクトル３５０を仮想手の
移動量で表し、視線方向の変位を仮想手の回転量３４
０、３４１、３４２として入力したが、他の実施例にお
いては移動量や回転量のみでなく仮想手の５指のそれぞ
れの曲げ具合の変化により別の入力量を示すことができ
る。５指により５種類の入力量を入力できることにな
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２、ま
たは３の発明によれば、手の特定のゼスチュアに計算機
の複数の機能を対応させることで、ゼスチュアと機能の
対応を１対１ではなく１対複数にすることになり、これ
らの対応関係を切替えることで、使用する機能の数が増
加しても手のゼスチュアの数をそれ程増加させる必要が
なくなり、仮想現実感システムの入力方式の操作性を向
上できる。

【００２６】請求項２の発明によれば、さらに、前記切
替えを、仮想手が仮想空間中の特定の位置または特定の
仮想物体と重なることをきっかけとして行なわれ、切替
えが容易となる。

【００２７】請求項３の発明では、さらに、ある量を表
す数値を計算機に入力する場合にユーザの自然な状態の
手を基準にして入力が行なえることになり、入力の操作
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゼスチュアと機能の対応関係を切替えた例を示
した図である。

【図２】機能切替えのきっかけとなる、仮想手の占有領
域と、仮想スイッチの占有領域の重なりを示した図であ
る。

【図３】視点位置の移動を制御する量の入力方法を示し
た図である。

【符号の説明】

２００ 仮想３次元空間 ２１０ 仮想手 ２２０ 仮想スイッチ ３１０ 仮想手座標系 ３２０ ユーザ座標系 ３３０ 仮想手 ３４０、３４１、３４２仮想手の回転角 ３５０ 移動量ベクトル ３６０ パラメータ用座標系

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手袋型入力装置を用いて計算機にユーザ
   の手の状態を入力する仮想現実感システムにおいて、ユ
   ーザの手のある特定の形や動作から成るゼスチュアに対
   応させる計算機の機能を複数用意し、この対応関係を切
   替えることが可能であることを特徴とする仮想現実感シ
   ステムの入力方式。
2. 【請求項２】 切替えは、手袋型入力装置からの信号に
   応じて仮想空間中を移動する仮想手の占有領域が、仮想
   空間中のある特定の位置または特定の仮想物体の占有領
   域と重なることをきっかけとして、行なわれることを特
   徴とする前記請求項１の仮想現実感システムの入力方
   式。
3. 【請求項３】 使用者が手袋型入力装置を装着した手で
   特定のゼスチュアを行なった時点の仮想空間中の仮想手
   の位置、向き、または５指それぞれの曲げ具合を基準と
   し、その基準からの仮想手の移動量、回転量、または５
   指のそれぞれの曲げ具合の変化をシステムへの入力量と
   することを特徴とする前記請求項２の仮想現実感システ
   ムの入力方式。