JPH0973366A - 3次元位置指定装置および3次元位置指定方法 - Google Patents

3次元位置指定装置および3次元位置指定方法

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JPH0973366A
JPH0973366A JP7228860A JP22886095A JPH0973366A JP H0973366 A JPH0973366 A JP H0973366A JP 7228860 A JP7228860 A JP 7228860A JP 22886095 A JP22886095 A JP 22886095A JP H0973366 A JPH0973366 A JP H0973366A
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pointer
axis
coordinate axis
rotating means
dimensional
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JP7228860A
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Yasumasa Nakauchi
庸雅 中内
Mikio Mukai
幹雄 向井
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作でしかも的確に仮想3次元空間に
おけるポインタの位置指定を行うようにすること。 【解決手段】 本発明は、ディスプレイ11上の仮想3
次元空間における各座標軸と対応して設けられ基準面と
接触することで回転する3つの回転手段、x軸用ボール
2、y軸用ボール3、z軸用ボール4を備え、この3つ
の回転手段のうちの1つを選択してその選択された回転
手段と対応する一の座標軸に沿ったポインタPの位置を
固定した後、この3つの回転手段のうちのいずれかを回
転させることで一の座標軸以外の他の座標軸に沿ったポ
インタPの位置指定を行う3次元位置指定装置1および
3次元位置指定方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画面上の仮想3次
元空間において各座標軸に沿ったポインタの位置指定を
行う3次元位置指定装置および3次元位置指定方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピュータ等の画面上に示され
たポインタを移動して、その位置を指定するデバイスと
しては、机のような2次元平面上を移動させて行ういわ
ゆるマウスが多く用いられている。マウスにより画面上
のポインタを2次元移動させるには、マウスに設けられ
たボールを机上に接触させ、その回転方向と回転量に応
じて画面上でのポインタの移動を行っている。
【0003】近年では、画面上で仮想3次元空間を表示
させ立体図形等を表現する技術が盛んに行われている。
このため、ポインタにおいてもこの仮想3次元空間内を
移動させ、その座標の指定を行う必要性が高まってきて
いる。そこで、今まで多く利用されているマウスを用い
て画面上の仮想3次元空間内でのポインタの移動を行う
ことが考えられている。
【0004】例えば、画面上の縦横方向に対応するxy
平面においてはマウスに設けられたボールの回転によっ
て通常の動作でポインタの移動を行い、画面の垂直方向
に沿ったz軸方向(画面上では対象物の大きさの変化に
よる遠近感で認識できる方向)においてはマウスの本体
上面に別途設けられた回転式操作子を指で回すことによ
り移動を行うようにしている。
【0005】また、画面上に仮想3次元空間の各座標軸
が適当な角度をもって表示されるような場合に、通常は
マウスに設けられたボールの回転によって仮想3次元空
間内のxy平面に沿ったポインタの移動を行い、マウス
に設けられたボタンを押下しながらボールを回転させる
ことで仮想3次元空間内のz軸方向にポインタを移動さ
せものも考えられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の3次元位置指定装置および3次元位置指定方法には次
のような問題がある。すなわち、回転式操作子を備えた
マウスでは、例えばZ軸方向へのポインタの移動を行う
場合に、例えばxy平面でのポインタの移動操作とは全
く異なる操作(指による回転式操作子の回転操作)が必
要となり、わずらわしいものとなってしまう。また、マ
ウスに設けられたボタンを押下することで例えばz軸方
向に沿ったポインタの移動を行うものでは、予め設定さ
れた平面上でしかポインタを移動させることができな
い。
【0007】さらに、これらの3次元位置指定装置およ
び3次元位置指定方法では、例えば画面上で表示されて
いる仮想3次元空間での座標軸の回転や移動、入れ換え
等が行われた場合にはポインタの移動方向とマウスの移
動方向との整合性がとれない場合が発生し、感覚的な違
和感を生じさせることになる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成された3次元位置指定装置および
3次元位置指定方法である。すなわち、本発明の3次元
位置指定装置は、基準面に対する接触により、画面上の
仮想3次元空間での各座標軸に沿ったポインタの位置指
定を行う装置において、仮想3次元空間における各座標
軸と対応して設けられ基準面と接触することで回転する
3つの回転手段を備え、この3つの回転手段のうちの1
つを選択することでその選択された回転手段と対応する
一の座標軸に沿ったポインタの位置を固定し、3つの回
転手段のうちのいずれかの回転によって一の座標軸以外
の他の座標軸に沿ったポインタの位置指定を行うもので
ある。
【0009】また、本発明の3次元位置指定方法は、基
準面との接触で回転する3つの回転手段を備えた位置指
定装置を用い、画面上の仮想3次元空間での各座標軸に
沿ったポインタの位置指定を行う方法であり、先ず、こ
の位置指定装置の3つの回転手段のうちの1つを選択し
てその選択された回転手段と対応する一の座標軸に沿っ
たポインタの位置を固定し、次いで、この3つの回転手
段のうちのいずれかを回転させることで一の座標軸以外
の他の座標軸に沿ったポインタの位置指定を行う方法で
ある。
【0010】このような3次元位置指定装置および3次
元位置指定方法では、画面上の仮想3次元空間でのポイ
ンタの位置を固定する座標軸の選択と、固定されていな
い座標軸に沿ったポインタの位置指定とを、全て3つの
回転手段による操作で行っている。すなわち、3つの回
転手段が、固定する座標軸の選択手段とポインタの位置
指定手段とを兼ね合わせることになり、オペレータによ
る操作量の軽減や操作の連続性向上を図ることができ
る。
【0011】さらに、仮想3次元空間における各座標軸
のうち所望の一の座標軸を選択手段によって選択し、こ
の選択された一の座標軸に対するポインタの位置を固定
して回転手段によりこの一の座標軸以外の他の座標軸に
沿ったポインタの位置指定を行う3次元位置指定装置お
よび3次元位置指定方法では、ポインタの位置を固定す
る座標軸をオペレータが任意に選択し、仮想3次元空間
内におけるポインタの移動平面を設定できるようにな
り、画面上における仮想3次元空間の座標軸の回転や移
動、入れ換え等が行われた場合でも、これに合わせて即
座にポインタの移動平面を切り換えることができるよう
になる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の3次元位置指定
装置および3次元位置指定方法における実施の形態を図
に基づいて説明する。図1は本発明の3次元位置指定装
置における第1実施形態を説明する図で、(a)は使用
状態、(b)は裏面図である。図1(a)に示すよう
に、第1実施形態における3次元位置指定装置1は、コ
ンピュータ10のディスプレイ11上に表示された仮想
3次元空間(x,y,z)を移動するポインタPの位置
指定を行うものである。
【0013】オペレータは、ディスプレイ11上の仮想
3次元空間において所定の図形等の指定や作成作業を行
う場合にこの3次元位置指定装置1を操作し、ポインタ
Pを移動させる。
【0014】本実施形態における3次元位置指定装置1
は、図1(b)に示すように、その裏面に回転手段であ
るボールが3つ設けられている。すなわち、この回転手
段はx軸用ボール2、y軸用ボール3、z軸用ボール4
の3つであり、各々ディスプレイ11の仮想3次元空間
における各軸(x,y,z)と対応している。
【0015】図2は第1実施形態における3次元位置指
定装置1の側面図である。3次元位置指定装置1は、机
等の基準面Aに対して回転手段であるx軸用ボール2、
y軸用ボール3、z軸用ボール4を接触回転させて図1
(a)に示すディスプレイ11上のポインタPを移動さ
せる。この際、基準面Aは2次元平面であるため、ディ
スプレイ11上の仮想3次元空間でポインタPの移動を
行うには、この仮想3次元空間でのいずれか1軸に沿っ
たポインタPの位置を固定する必要がある。
【0016】そこで、第1実施形態では、1軸に沿った
ポインタPの位置固定を行うにあたり、3次元位置指定
装置1のx軸用ボール2、y軸用ボール3、z軸用ボー
ル4のいずれか1つに押圧力を加えて沈み込ませるよう
にしている。例えば、図1(a)に示すディスプレイ1
1上の仮想3次元空間におけるz軸に沿ったポインタP
の位置を固定する場合には、3次元位置指定装置1のz
軸用ボール4を沈み込ませる。
【0017】このz軸用ボール4の沈み込みにより、デ
ィスプレイ11上の仮想3次元空間におけるz軸に沿っ
たポインタPの位置が固定され、この状態で3次元位置
指定装置1を基準面Aに対して移動させることにより、
ディスプレイ11上のxy平面上をポインタPが移動す
る状態となる。オペレータは、ポインタPを所望の位置
まで移動させた段階で、3次元位置指定装置1に設けら
れたボタンを押下することによりポインタPの仮想3次
元空間での位置指定を行う。
【0018】また、オペレータが仮想3次元空間のy軸
に沿ったポインタPの位置を固定したい場合には、本実
施形態における3次元位置指定装置1のy軸用ボール3
を沈み込ませるようにする。これにより、y軸に沿った
ポインタPの位置が固定され、この状態で3次元位置指
定装置1を基準面Aに対して移動させることによりポイ
ンタPをディスプレイ11上のzx平面上を移動させる
ことができる。
【0019】同様に、オペレータが仮想3次元空間のx
軸に沿ったポインタPの位置を固定したい場合には、3
次元位置指定装置1のx軸用ボール2を沈み込ませる。
これによって、ポインタPのx軸に沿った位置が固定さ
れ、この状態で3次元位置指定装置1を基準面Aに対し
て移動させることによりポインタPをディスプレイ11
上のyz平面上を移動させることができる。
【0020】このように、第1実施形態における3次元
位置指定装置1では、オペレータによる3次元位置指定
装置1の握りを変えることなく、所定の方向に圧力を加
えてx軸用ボール2、y軸用ボール3、z軸用ボール4
のいずれかを沈み込ませるようにするだけで仮想3次元
空間上でのポインタPの移動を行うことができ、オペレ
ータの見た目の感覚(ディスプレイ11上のポインタの
移動感覚)に合った位置指定を行うことが可能となる。
【0021】なお、仮想3次元空間で特定の1軸に沿っ
たポインタPの位置を固定し、他の2軸平面に沿ったポ
インタPの移動を行う場合には、沈み込みが行われたボ
ール以外のボール(2つまたは1つ)の回転方向および
回転量に応じてポインタPの移動を行ったり、また沈み
込みが行われたボールを用いてその回転方向および回転
量に応じてポインタPの移動を行うようにしてもよい。
【0022】次に、第2実施形態における3次元位置指
定装置1の説明を行う。図3は本発明の3次元位置指定
装置における第3実施形態を説明する図で、(a)は側
面図、(b)は裏面図である。第2実施形態における3
次元位置指定装置1は、仮想3次元空間(図1(a)参
照)の3軸に対応して3つの回転手段であるx軸用ボー
ル2、y軸用ボール3、z軸用ボール4が設けられてい
る点で第1実施形態の3次元位置指定装置1と同様であ
るが、固定軸の選択のための構成および方法において相
違する。
【0023】すなわち、第2実施形態における3次元位
置指定装置1では、仮想3次元空間でポインタPの位置
を固定するための軸の選択を、3次元位置指定装置1を
基準面Aに対して傾け、これによりx軸用ボール2、y
軸用ボール3、z軸用ボール4のいずれかを基準面Aか
ら離して(浮かして)行う点に特徴がある。
【0024】例えば、オペレータが仮想3次元空間のz
軸に沿ったポインタPの位置を固定した場合には、オペ
レータによる3次元位置指定装置1の基準面Aに対する
傾けでz軸用ボール4を浮かせ、基準面Aと接触してい
るx軸用ボール2およびy軸用ボール3の回転によって
ポインタPのxy平面上の移動を行う。
【0025】また、オペレータが仮想3次元空間のy軸
に沿ったポインタPの位置を固定した場合には基準面A
に対してy軸用ボール3を浮かせ、基準面Aと接触して
いるz軸用ボール4およびx軸用ボール2の回転によっ
てポインタPのzx平面上の移動を行う。
【0026】同様に、オペレータが仮想3次元空間のx
軸に沿ったポインタPの位置を固定した場合には基準面
Aに対してx軸用ボール2を浮かせ、基準面Aと接触し
ているy軸用ボール3およびz軸用ボール4の回転によ
ってポインタPのyz平面上の移動を行う。
【0027】このような操作により、オペレータは軽く
3次元位置指定装置1を浮かせて移動を行うだけで感覚
的に合ったポインタPの移動を行うことが可能となる。
特に第2実施形態では、固定軸の指定を対象となるボー
ルを基準面Aに対して浮かせるようにして行っているた
め、どの軸を固定しているか否かの判断がオペレータに
分かりやすいというメリットもある。
【0028】次に、本発明の第3実施形態における3次
元位置指定装置1の説明を行う。図4は第3実施形態の
3次元位置指定装置を説明する図であり、(a)はボー
ルを沈み込ませるタイプ、(b)はボールを浮かせるタ
イプを示している。
【0029】いずれのタイプにおいても、第3実施形態
における3次元位置指定装置1は、その基準面A側にテ
ーパ部Tが設けられている。例えば、図4(a)に示す
タイプにおいてz軸用ボール4を沈み込ませる場合、こ
のテーパ部Tが設けられていることで本体ケース1aと
基準面Aとが接触しにくくなり、より沈み込みを行いや
すいものとなる。また、図4(b)に示すタイプにおい
ては、例えばx軸用ボール2を浮かせる場合、このテー
パ部Tが設けられていることで本体ケース1aと基準面
Aとが接触しにくいものとなる。
【0030】これによって、固定軸の指定やその後の3
次元位置指定装置1の移動が行いやすくなり、オペレー
タによる操作性の向上を図ることが可能となる。なお、
この例では本体ケース1aにテーパ部Tを設ける場合を
示したが、テーパ以外にも所定の曲面によって同様な効
果を得るようにしてもよい。
【0031】また、第3実施形態における3次元位置指
定装置1には、必要に応じて保持ボタンBが設けられて
いる。この保持ボタンBは固定軸を指定した後にこれを
保持するためのものであり、例えば、図4(a)に示す
タイプで、z軸用ボール4を沈み込ませ仮想3次元空間
におけるz軸に沿ったポインタPの位置を固定した後こ
の保持ボタンBを押すと、その後にz軸用ボール4の沈
み込みを解除してもz軸に対するポインタPの固定をそ
のまま保持することができる。
【0032】同様に、図4(b)に示すタイプでも、例
えばx軸用ボール2を浮かせて仮想3次元空間における
x軸に沿ったポインタPの位置を固定した後この保持ボ
タンBを押すと、その後にx軸用ボール2の浮かせを解
除してもx軸に対するポインタPの固定をそのまま保持
することができる。
【0033】このような保持ボタンBを用いることで、
軸の固定を行った後のポインタPの移動を基準面Aに対
して安定した状態で行うことが可能となる。すなわち、
x軸用ボール2、y軸用ボール3、z軸用ボール4の3
つのボールを全て基準面Aに接触させてポインタPの移
動を行うことができ、オペレータは図1(a)に示すデ
ィスプレイ11上のポインタPを正確に移動させること
ができるようになる。なお、固定軸を解除する場合に
は、保持ボタンBを再度押すことによって行うようにし
ている。
【0034】次に、本発明の3次元位置指定装置1にお
ける第4実施形態を説明する。図5は第4実施形態にお
ける3次元位置指定装置1を説明する側面図である。す
なわち、第4実施形態では、x軸用ボール2、y軸用ボ
ール3、z軸用ボール4の3つのボールの指定および回
転を、オペレータの手Hを基準面として行う点に特徴が
ある。この3次元位置指定装置1では、x軸用ボール
2、y軸用ボール3、z軸用ボール4の3つのボールが
本体ケース1aの上側に突出する状態で設けられてい
る。なお、図5においては側面図であるため、2つのボ
ールのみが示されている。
【0035】例えば、オペレータによりz軸用ボール4
を指定する場合には、オペレータの手Hでz軸用ボール
4を押下する。これにより、図1(a)に示すディスプ
レイ11上の仮想3次元空間におけるz軸に沿ったポイ
ンタPの位置が固定される。次いで、z軸用ボール4を
押下した状態でこれを手Hによって回転させる。この回
転によって仮想3次元空間におけるxy平面上をポイン
タPが移動する。オペレータは所望の位置で指定ボタン
(図示せず)を押すことで、ポインタPの仮想3次元空
間における位置を指定できることになる。
【0036】また、z軸用ボール4以外のx軸用ボール
2またはy軸用ボール3を手Hで押下し、回転させるこ
とにより、yz平面、zx平面上におけるポインタPの
移動を各々行うことが可能となる。
【0037】第1から第4のいずれの実施形態において
も、回転手段であるx軸用ボール2、y軸用ボール3、
z軸用ボール4の3つのボールの位置関係をディスプレ
イ11(図1(a)参照)に示される仮想3次元空間に
おける座標軸に対応させるようにすることで、オペレー
タによるディスプレイ11の見た目に合った固定軸の指
定およびポインタPの移動を行うことができるようにな
る。また、オペレータは3次元位置指定装置1の握りを
変えることなく固定軸の指定やポインタPの移動を行う
ことができ、固定軸の切り換え操作やポインタPの移動
操作を連続して行うことができるようになる。
【0038】次に、本発明の3次元位置指定装置1にお
ける第5実施形態を説明する。図6は第5実施形態にお
ける3次元位置指定装置1を説明する平面図であり、
(a)は選択スイッチタイプ、(b)はスライドスイッ
チタイプである。
【0039】図6(a)に示す選択スイッチタイプの3
次元位置指定装置1では、ディスプレイ11(図1
(a)参照)に示される仮想3次元空間における所望の
座標軸を選択するためのスイッチSx,Sy,Szが本
体の上面側に設けられ、このスイッチSx,Sy,Sz
により選択された一の座標軸以外の他の座標軸によって
構成される平面上でポインタP(図1(a)参照)を移
動させるボール(図示せず)が本体の下面側に設けられ
ている。
【0040】また、図6(b)に示すスライドスイッチ
タイプの3次元位置指定装置1は、図6(a)に示すス
イッチSx,Sy,Szの代わりに、同様な座標軸の選
択を行うためのスライドスイッチSwが設けられたもの
である。
【0041】第5実施形態における3次元位置指定装置
1を用いてポインタP(図1(a)参照)の移動を行う
には、先ず、ポインタPの位置を固定するための一の座
標軸をスイッチSx,Sy,Szまたはスライドスイッ
チSwによって選択し、この状態で基準面に対するボー
ル(図示せず)の回転を行う。これにより、ポインタP
はスイッチSx,Sy,SzまたはスライドスイッチS
wによって選択された一の座標軸以外の他の二つの座標
軸によって構成される平面上を移動できるようになる。
【0042】例えば、図6(a)に示す3次元位置指定
装置1を用いてオペレータがz軸に対応するボタンSz
を押した状態でボールを回転させると、ディスプレイ1
1(図1(a)参照)上ではその時点でのz軸に沿った
ポインタP(図1(a)参照)の位置が固定され、ボー
ルの回転にともなってポインタがxy平面上を移動する
ようになる。この選択するスイッチSx,Sy,Szの
切り換えにより、オペレータはxy、yz、zxの各平
面上でポインタPを、全て同じ操作(ボールの回転の
み)で移動させることができ、仮想3次元空間での位置
指定を容易に行うことが可能となる。
【0043】なお、図6では3次元位置指定装置1の上
面側にスイッチSx,Sy,Szまたはスライドスイッ
チSwが設けられ、下面側にボール(図示せず)が設け
られている例を示したが、スイッチSx,Sy,Szま
たはスライドスイッチSwおよびボールともに上面側に
設けられ、オペレータの手を基準面としてボールの回転
を行うようなものであっても同様である。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の3次元位
置指定装置によれば次のような効果がある。すなわち、
本発明では、画面上におけるポインタの移動を行うため
の回転手段を、仮想3次元空間のいずれかの軸の指定の
ためのスイッチとして利用しているため、オペレータが
握りを変えることなく簡単な操作で仮想3次元空間での
ポインタ移動を行うことが可能となる。また、仮想3次
元空間の各軸に対応させて3つの回転手段を設けること
で、オペレータの感覚に合った快適なポインタ移動を行
うことが可能となる。さらに、画面上の仮想3次元空間
における座標軸の回転や移動、入れ換え等が行われて
も、ポインタの移動平面を任意に設定できるため、画面
上の座標軸の方向に合わせて的確にポインタを移動させ
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を説明する図で、(a)
は使用状態、(b)は裏面図である。
【図2】第1実施形態を説明する側面図である。
【図3】本発明の第2実施形態を説明する図で、(a)
は側面図、(b)は裏面図である。
【図4】本発明の第3実施形態を(a)、(b)により
説明する図である。
【図5】本発明の第4実施形態を説明する側面図であ
る。
【図6】本発明の第5実施形態を(a)、(b)により
説明する平面図である。
【符号の説明】
1 3次元位置指定装置 2 x軸用ボール 3 y軸用ボール 4 z軸用ボール 10 コンピュータ 11 ディスプレイ A 基準面 B 保持ボタン P ポインタ Sw スライドスイッチ Sx,Sy,Sz スイッチ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準面に対する接触により、画面上の仮
    想3次元空間での各座標軸に沿ったポインタの位置指定
    を行う3次元位置指定装置であって、 前記仮想3次元空間における各座標軸と対応して設けら
    れ前記基準面と接触することで回転する3つの回転手段
    を備えており、 前記3つの回転手段のうちの1つを選択することで、そ
    の選択された回転手段と対応する一の座標軸に沿った前
    記ポインタの位置を固定し、該3つの回転手段のうちの
    いずれかの回転によって該一の座標軸以外の他の座標軸
    に沿った該ポインタの位置指定を行うことを特徴とする
    3次元位置指定装置。
  2. 【請求項2】 前記3つの回転手段のうち、所定の押圧
    力を受けたものが前記選択された回転手段となることを
    特徴とする請求項1記載の3次元位置指定装置。
  3. 【請求項3】 前記3つの回転手段のうち、前記基準面
    から離れたものが前記選択された回転手段となることを
    特徴とする請求項1記載の3次元位置指定装置。
  4. 【請求項4】 基準面に対する接触により、画面上の仮
    想3次元空間での各座標軸に沿ったポインタの位置指定
    を行う3次元位置指定装置であって、 前記仮想3次元空間における各座標軸のうち所望の一の
    座標軸を選択するための選択手段と、 前記選択手段によって選択された一の座標軸に対する前
    記ポインタの位置を固定し、該一の座標軸以外の他の座
    標軸に沿った該ポインタの位置指定を行う回転手段とを
    備えていることを特徴とする3次元位置指定装置。
  5. 【請求項5】 基準面との接触で回転する3つの回転手
    段を備えた位置指定装置を用いて、画面上の仮想3次元
    空間での各座標軸に沿ったポインタの位置指定を行う3
    次元位置指定方法であって、 先ず、前記3つの回転手段のうちの1つを選択して、そ
    の選択された回転手段と対応する一の座標軸に沿った前
    記ポインタの位置を固定し、 次いで、前記3つの回転手段のうちのいずれかを回転さ
    せることで、前記一の座標軸以外の他の座標軸に沿った
    前記ポインタの位置指定を行うことを特徴とする3次元
    位置指定方法。
  6. 【請求項6】 前記3つの回転手段のうち、所定の押圧
    力を受けたものを前記選択された回転手段とすることを
    特徴とする請求項5記載の3次元位置指定方法。
  7. 【請求項7】 前記3つの回転手段のうち、前記基準面
    から離れたものを前記選択された回転手段とすることを
    特徴とする請求項5記載の3次元位置指定方法。
  8. 【請求項8】 基準面に対する接触により、画面上の仮
    想3次元空間での各座標軸に沿ったポインタの位置指定
    を行う3次元位置指定方法であって、 先ず、前記仮想3次元空間における各座標軸のうち所望
    の一の座標軸を選択し、 次いで、選択された一の座標軸に対する前記ポインタの
    位置を固定して該一の座標軸以外の他の座標軸に沿った
    該ポインタの位置指定を行うことを特徴とする3次元位
    置指定方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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