(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元図形を２次元平面に投影して表示画面に表示させる表示制御手段と、
前記表示画面上でカーソルを移動するためのカーソル移動操作手段と、
表示された図形から回転・移動等の処理の対象とする図形を選択操作する処理対象図形選択操作手段と、
選択操作された処理対象図形に応じて区画される領域であって、当該処理対象図形に外接する外接球によって区画される領域の内、いずれの領域内に前記カーソルが位置するかによって、前記処理対象図形に対する移動・回転等の処理モードを選択する処理モード選択手段と、
を備えたことを特徴とする図形操作装置。
【請求項２】
前記処理モード選択手段は、カーソルが、外接球を２次元平面に投影した図形の内部に入っているときに、回転モードを選択し、
図形操作装置は更に、
処理の開始指示を入力する処理開始指示手段と、
回転モードが選択されているときに、処理開始指示があると、前記カーソルの指示位置を通り前記２次元平面に垂直な直線と外接球の前記２次元平面側半球との交点を算出し、外接球の中心を回転中心として、算出される交点の移動量に応じて、処理対象図形を回転させる図形処理手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の図形操作装置。
【請求項３】
前記処理モード選択手段が選択した処理モードに対応して、前記カーソルの形状を変更するカーソル形状変更手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の図形操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ上で３次元の図形を作成するシステムにおいて、作成された図形の一部の図形の配置位置や配置方向を変更する図形操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ技術の進展に伴い、設計現場における設計は、紙と鉛筆による手作業から、コンピュータを用いたＣＡＤにより行うことが一般的になってきている。さらに、自動車の躯体や車体、建築物、住宅機器の熱気流解析などのように、立体的な形状の把握が必要な設計のために、３次元の立体図面を直接設計する３次元ＣＡＤも使われ始めている。そして、一旦作成した３次元図形を適宜流用し、設計空間内でのその位置や方向を変更することによって、新たな設計図面としたり、新たな解析のための条件を設定したりといったことが行われている。
【０００３】
例えば、熱気流解析シミュレーションシステムにおいては、解析モデル格納部に、エアコンや発熱体であるＩＣやフィンといった３次元図形を、予め部品として登録しておき、その部品を設計空間の内部に配置して、計算モデルを作成している。登録した部品には、計算用の格子状メッシュ、物性値、境界条件もその属性として設定されている。部品の位置や方向に関する解析条件を変更する場合、登録した部品を再利用（流用）し、その配置位置や配置方向を適宜変更することによって、一から解析モデルを作成する場合と比較して、その手間を省くことができる。
【０００４】
このような場合に用いられる従来の図形操作装置において、部品の配置位置や方向の変更は、以下のようにしている。変更対象の部品をマウス等によって選択した後、表示画面隅に表示される移動、回転等の処理モードを示すメニュー領域にカーソルを合わせてクリックしたり、キーボードに備えられた処理モードに対応したファンクションキーを押下して所望の処理モードを選択した後、所望の移動量や回転量をマウスやキーボードを介して入力している。そして、別の処理をするときは、表示画面のモード選択解除メニュー領域にカーソルを合わせてクリックしたり、キーボードのモード選択解除キーを押下することにより、一旦、現在選択されている処理モードを解除した後、上記したような操作によって、次の処理モードを選択している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の図形操作装置では、処理モードを選択または変更する度に、表示画面隅に表示されるメニュー領域にカーソルを合わせたり、キーボードの該当するキーを見つけ出して押下したりといった操作をしなければならず、操作効率が良くないといったことがあった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、表示画面隅に表示されるメニュー領域にカーソルを合わせたり、キーボードの該当するキーを見つけ出して押下したりといった操作を行うことなく、処理モードの選択・変更をすることができる操作効率を向上させた図形操作装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る図形操作装置は、２次元平面に投影して表示された３次元図形から処理対象として選択操作された図形に応じて区画される領域であって、当該処理対象図形に外接する外接球によって区画される領域のいずれの領域内に、カーソル移動操作手段によって移動されるカーソルが位置するかによって、移動・回転等の処理モードが選択されるように構成されている。
【０００８】
これにより、操作者は、カーソル移動操作手段を用いて、上記領域のいずれかに、カーソルを進入させるだけで、処理モードを選択することができるので、その操作効率が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかる図形操作装置について図面を参照しながら、説明する。
先ず最初に、本図形操作装置の概要を、図１〜図３を参照しながら、説明する。図１は、主に表示画面１００と、入力装置１０２を示している。入力装置１０２としては、具体的には、マウスが使用される。ディスプレイの表示画面１００に、図形である三次元直方体１０１とカーソル１０３とが表示されている。なお、表示画面１００には、複数種の図形が表示されるのが普通であるが、ここでは、説明の便宜上、前記三次元直方体１０１の１個のみとした。１０８は、三次元直方体１０１に外接する球（以下「外接球」という）を、１０９は、半径が外接球１０８の２／３である球（以下「２／３球」という）を、１１０は、半径が外接球１０８の１／３である球（以下「１／３球」という）を表すが、実際には、これら３個の球（以下３個を総称して「モード領域区別球」という）は表示されない。
【００１０】
今、操作者が、入力装置１０２を操作して、カーソル１０３を三次元直方体１０１の輪郭内に移動させた上で、入力装置１０２の左ボタン１０２ａをクリックすると、三次元直方体１０１が回転・平行移動・垂直移動等の処理対象図形となり、他の図形（図示せず）とは、異なった表示色に変更される。
上記のようにして、処理対象図形が選択された状態で、操作者が入力装置１０２を操作して、カーソルを移動させると、その移動先の位置によって、その表示態様が変更される。即ち、カーソルが、外接球１０８の外側にあるときは、１０３で示す態様（以下「標準カーソル」という）で、外接球１０８と２／３球１０９との間にあるときは１０４で示す態様（以下「回転カーソル」という）で、２／３球１０９と１／３球１１０との間にあるときは１０５で示す態様（以下「平行移動カーソル」という）で、１／３球１１０内の上半部１１０ａにあるときは１０６で示す態様（以下「正の垂直移動カーソル」という）で、１／３球１１０内の下半部１１０ｂにあるときは１０７で示す態様（以下「負の垂直移動カーソル」という）で表示される。説明の便宜上、図では５個のカーソルを全て表記しているが、上記したように、カーソルの位置によって、その表示態様が変化するだけであり、一時に表示されるのは、１０３〜１０７の何れかのカーソル１個のみである。なお、処理対象図形が選択されていない状態では、表示画面上どの位置にであっても標準カーソル１０３が表示される。
【００１１】
また、上記したカーソルの表示態様に対応して、回転・平行移動・垂直移動等の処理モードが選択変更される。即ち、カーソルが、回転カーソル１０４が表示される様な位置にあるときは回転モードに、平行移動カーソルが表示される様な位置にあるときは平行移動モードに、正の垂直移動カーソルが表示される様な位置にあるときは正の垂直移動モードに、負の垂直移動カーソルが表示される様な位置にあるときは負の垂直移動モードに選択変更される。ここで、平行移動とは、図形を表示画面と平行な方向に移動させることをいい、正の垂直移動とは、図形を表示画面とは垂直な方向手前に移動させることをいい、負の垂直移動とは、図形を表示画面とは垂直な方向奥に移動させることをいう。
【００１２】
次に、各処理モードにおける処理の概要を説明する。
（１）回転モード
図２（ａ）に示すように、回転カーソル１０４が表示された状態で、入力装置１０２の左ボタン１０２ａを押下し（処理開始指示）、回転カーソルを移動操作（いわゆるドラッグ）すると、その移動操作に伴って、三次元直方体１０１が回転する。つまり、カーソル１０４で差し示した点を通り表示画面に平行な面に垂直な線と外接球１０８面上（表示画面に垂直方向手前側半球面上）との交点（以下、「回転指定点」という）が逐次演算され、外接球１０８の中心２０３を回転中心として、カーソル１０４の移動に伴って変化する回転指定点の変化量分ずつ三次元直方体１０１が回転される。なお、回転動作は、ドラッグが終了する（左ボタン１０２ａを離す（処理終了指示））と、終了する。また、ドラッグ中は、カーソルの位置に拘らず、回転カーソル１０４が表示される。
（２）平行移動モード
図２（ｂ）に示すように、平行移動カーソル１０５が表示された状態で、入力装置１０２の左ボタン１０２ａを押下し（処理開始指示）、平行移動カーソル１０５を移動操作（いわゆるドラッグ）すると、平行移動カーソル１０５の移動に追従して、表示画面と平行な方向に三次元直方体１０１が移動される。平行移動動作も、ドラッグが終了する（左ボタン１０２ａを離す（処理終了指示））と、終了する。
（３）垂直移動モード
図２（ｃ）に示すように、正の垂直移動カーソル１０６又は負の垂直移動カーソル１０７が表示されている状態で（既述したように、一時に表示されるのは、何方か一方のみ）、入力装置１０２の左ボタン１０２ａを押下すると（処理開始指示）、押下している間中、三次元直方体１０１が、表示画面と垂直な方向手前（図３に示す矢印３０１の方向）又は奥方向（図３に示す矢印３０２の方向）へ移動する。このとき、操作者には、三次元直方体１０１が拡大又は縮小されたように見える。垂直移動動作は、入力装置１０２の左ボタン１０２ａが離されると（処理終了指示）終了する。
【００１３】
なお、入力装置１０２の右ボタン１０２ｂをクリックすると、三次元直方体１０１に対する処理対象の解除がなされる。
図４は本発明に係る図形操作装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。本図に示すように、本図形操作装置は、モデル格納部４０１、３次元図形格納部４０２、２次元処理結果格納部４０３、入力装置１０２、モード領域区別球格納部４０４、選択モード保持部４０５、カーソル形状格納部４０６、選択カーソル格納部４０７、描画制御部４０８、ディスプレイ４０９及び制御・演算部４１０から構成される。
【００１４】
モデル格納部４０１は、予め作成された複数の図形の３次元データを格納しており、そのデータの内、表示対象となるデータが、制御・演算部によって、読み出されて、３次元図形格納部に格納される。
３次元図形格納部４０２は、モデル格納部４０１から、制御・演算部によって、読み出された３次元データを格納する。なお、格納された３次元データは、各図形毎に区別されており、処理対象となっている図形が特定されるように格納されている。
【００１５】
２次元処理結果格納部４０３は、３次元図形格納部４０２の３次元データの制御・演算部によって展開された２次元データを格納する。その際、処理対象として特定されている図形があれば、その特定情報も２次元処理結果格納部４０３に格納される。
入力装置１０２は、カーソルの移動指示や処理対象図形の選択及び解除指示や処理開始及び終了指示を入力する装置である。
【００１６】
モード領域区別球格納部４０４は、処理対象に選択された図形の外接球、２／３球、１／３球の３次元データを格納する。
選択モード保持部４０５は、処理対象図形のモード領域区別球とカーソルの位置関係によって定まる処理モードを保持する。
カーソル形状格納部４０６は、図１の１０３〜１０７に示すカーソル形状を格納する。
【００１７】
選択カーソル格納部４０７は、カーソル形状格納部４０６から読み出された、選択モード保持部４０５に保持されているモードに対応したカーソル形状を制御・演算部から指示される表示位置情報とともに格納する。
描画制御部４０８は、２次元処理結果格納部４０３とカーソル形状格納部４０６から表示用信号を生成し、両表示用信号を合成して、ディスプレイへ渡す。その際、２次元処理結果格納部４０３に、処理対象として特定されている図形がある場合は、他の図形とは、異なった色で表示させるような表示用信号を生成する。
【００１８】
ディスプレイ４０９は、描画制御部４０８からの表示用信号に従って、３次元図形、カーソル等を表示する。
制御・演算部４１０は、入力装置１０２からの入力種別を判断し、カーソルの移動指示の入力であれば、選択カーソル格納部４０７の位置情報を書換え、処理対象図形の選択指示であれば、図形選択処理（選択指示されたときのカーソルの位置と３次元図形格納部４０２の３次元データとから選択された図形を特定し、特定した図形に特定情報を付加し、特定された図形についてのモード領域区別球の３次元データを算出して、モード領域区別球格納部４０４に格納する）をする。また、処理対象図形が選択されているときに、入力装置１０２からカーソルの移動指示があると、選択カーソル格納部４０７の位置情報を書換え、カーソルの位置とモード領域区別球格納部４０４に格納されているモード領域区別球との位置関から、処理モードを決定し、決定された処理モードを選択モード保持部４０５に保持し、そのモードに応じたカーソル形状をカーソル形状格納部４０６から読み出して、選択カーソル格納部４０７に格納する。処理対象図形選択解除指示があると、図形選択解除処理（３次元図形格納部４０２で処理対象図形とされている特定の解除）を行う。また、処理対象図形が選択されているときに、入力装置１０２から、処理開始指示があると、選択モード保持部４０５を参照し、そのときに保持されている処理モードに応じた次に示すような、３次元図形格納部４０２で処理対象として特定されている図形の３次元データ変更処理をする。
（１）回転モード
カーソルの位置を通り表示画面に平行な面に垂直な線と外接球面上（表示画面に垂直方向手前側半球面上）との交点（回転指定点）を逐次演算し、外接球の中心を回転中心として、カーソルの移動に伴って変化する回転指定点の変化量分ずつ回転されるように、３次元図形格納部４０２の処理対象図形のデータを変更する。
（２）平行移動モード
カーソルの移動量分に対応して、処理対象図形が、表示画面と平行な方向に移動されるように、３次元図形格納部４０２の処理対象図形のデータを変更する。
（３）正の垂直移動モード
処理終了指示があるまで、処理対象図形が、表示画面と垂直な方向手前に移動されるように、３次元図形格納部４０２の処理対象図形のデータを変更する。
（４）負の垂直移動モード
処理終了指示があるまで、処理対象図形が、表示画面と垂直な方向奥に移動されるように、３次元図形格納部４０２の処理対象図形のデータを変更する。
【００１９】
図５は本実施の形態の動作を示すフローチャートである。これは、処理対象図形の選択とその解除に関する処理（ステップＳ５０２〜５０６、Ｓ５１６、５１８）、処理モードの決定及びカーソル形状の変更（ステップＳ５０８〜５１２）、図形データの変更と描画処理（ステップＳ５２０〜５２４）からなる。
先ず、入力装置１０２からの、指示に従いカーソルの移動をおこない（ステップＳ５０２）、その間、入力装置１０２からの入力種別を判断し（ステップＳ５０４）、処理対象図形選択指示があれば、ステップＳ５０６に進む。
【００２０】
ステップＳ５０６の図形選択処理が終了すると、入力装置１０２からのカーソル移動指示にしたがいカーソルを移動させ（ステップＳ５０８）、カーソルの位置と処理対象図形（モード領域区別球）との位置関係に応じて、カーソル形状を変更し（ステップＳ５１０）、処理モードを変更する（ステップＳ５１２）。続いて、処理開始指示があるか否かを判断して（ステップＳ５１４）、なければ、ステップＳ５１６に進み、処理対象図形選択解除指示があるか否かを判断し、なければ、ステップＳ５０８以降の処理を行い、あれば、図形選択解除処理をおこない（ステップＳ５１８）、ステップＳ５０２以降の処理を行う。
【００２１】
一方、ステップＳ５１４で、処理開始指示があると判断すると、処理終了指示があるまで（ステップＳ５２４）、処理開始指示のあった時点の処理モードに応じて、入力装置１０２の入力指示にしたがい、処理対象図形の３次元図形格納部４０２のデータを変更し（ステップＳ５２０）、変更後のデータに基づいて表示画面に表示する（ステップＳ５２２）。
【００２２】
ステップＳ５２４で、処理終了指示があったと判断すると、ステップＳ５０８以降の処理を行う。
以上、本図形操作装置によれば、処理対象図形を選択すると、その図形（モード領域区別球）とカーソルとの位置関係によって、処理モードが変更され、カーソルが、その処理モードに対応した形状に変更される。したがって、操作者は、カーソルを移動させるだけで、処理モードを選択することができ、カーソルの形状によって、選択されている処理モードを認識することができる。
【００２３】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されないのは勿論である。即ち、以下のような構成にしてもよい。
（１）モード領域区別球を、処理対象図形に外接する外接球を基準にその他の球を半径が外接球の２／３である球、半径が外接球の１／３である球としたが、その他の球の外接球に対する大きさは、これに限られるものではなく、適宜変更してもよい。
（２）モード領域区別球を、処理対象図形に外接する外接球を基準に決定したが、これに限らず、例えば、処理対象図形の重心を中心とする適当な半径を有する球で定義してもよい。
（３）移動は、スクリーン座標を基準としたが、演算方法はこの方法に限定されない。形状を配置するときに、軸に沿った方向のみ動かせるように方向を限定した方が正確に配置でき、利便性を考慮すると効率的に行える場合もあるからである。
【００２４】
【発明の効果】
以上、本発明に係る図形操作装置は、３次元図形を２次元平面に投影して表示画面に表示させる表示制御手段と、前記表示画面上でカーソルを移動するためのカーソル移動操作手段と、表示された図形から回転・移動等の処理の対象とする図形を選択操作する処理対象図形選択操作手段と、選択操作された処理対象図形に応じて区画される領域であって、当該処理対象図形に外接する外接球によって区画される領域の内、いずれの領域内に前記カーソルが位置するかによって、前記処理対象図形に対する移動・回転等の処理モードを選択する処理モード選択手段とを備え、これによって、２次元平面に投影して表示された３次元図形から処理対象として選択操作された図形に応じて区画される前記領域のいずれの領域内に、カーソル移動操作手段によって移動されるカーソルが位置するかによって、移動・回転等の処理モードが選択されるので、操作者は、カーソル移動操作手段を用いて、上記領域のいずれかに、カーソルを進入させるだけで処理モードを選択することができることとなり、その操作効率が向上するといった効果がある。
【００２５】
また、本発明に係る図形操作装置は、処理モード選択手段は、カーソルが、外接球を２次元平面に投影した図形の内部に入っているときに、回転モードを選択し、更に、処理の開始指示を入力する処理開始指示手段と、回転モードが選択されているときに、処理開始指示があると、前記カーソルの指示位置を通り前記２次元平面に垂直な直線と外接球の前記２次元平面側半球との交点を算出し、外接球の中心を回転中心として、算出される交点の移動量に応じて、処理対象図形を回転させる図形処理手段とを備え、これによって、２次元平面に投影して表示された３次元図形から処理対象として選択された図形の外接球を２次元平面に投影した図形の内部に、カーソルの指示位置が入っているときに、処理の開始指示があると、カーソルの指示位置を通り前記２次元平面に垂直な直線と外接球の前記２次元平面側半球との交点の移動量に応じて、対象図形が、外接球の中心を回転中心として、回転されるので、操作者は、カーソルの位置を移動させるだけで、処理対象図形を回転させることができることとなり、処理モードの選択操作効率のみならず、図形の回転操作の効率も向上する。
【００２６】
さらに、処理モード選択手段が選択した処理モードに対応して、カーソルの形状を変更するカーソル形状変更手段を備えることにより、カーソルの位置によって、カーソル形状が、選択されている処理モードに対応して、変更されるので、操作者が、選択されている処理モードを容易に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る図形操作装置の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図２】本発明に係る図形操作装置の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図３】本発明に係る図形操作装置の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図４】本発明に係る図形操作装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る図形操作装置の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０２  入力装置
４０２  ３次元図形格納部
４０３  ２次元処理結果格納部
４０４  モード領域区別球格納部
４０５  選択モード保持部
４０６  カーソル形状格納部
４１０  制御・演算部
【図１】
0003595060.tif 000002
【図２】
0003595060.tif 000003
【図３】
0003595060.tif 000004
【図４】
0003595060.tif 000005
【図５】
0003595060.tif 000006