(57)【要約】【課題】  ユーザによる指示位置が設定された入力範囲からはみ出しても、ユーザに余計な負担をかけることなく入力操作の継続が可能な三次元指示入力システム、三次元指示入力装置、三次元指示入力方法およびプログラムを提供する。【解決手段】  この三次元指示入力システム１ａは、ユーザが点光源を有する位置指示装置１１ａを操作して所定の三次元空間内に設定された入力範囲上の指示位置を指示すると、画像撮影装置１２ａが点光源からの光を撮影し、その撮影された画像データに基づいて指示位置演算手段１３６が入力範囲上の指示位置を演算し、表示部１３４の画面の指示位置に対応する位置に指示マークが表示される。指示位置が入力範囲からはみ出した場合には、そのはみ出した指示位置が入力範囲に含まれるように入力範囲変更手段１３７が入力範囲の位置を変更する。【選択図】      図２
2006323454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の三次元空間内に設定された入力範囲上の指示位置を指示する位置指示手段と、
前記指示位置を三次元計測する指示位置計測手段と、
前記入力範囲に対応する画面を表示する表示手段と、
前記指示位置計測手段によって計測された前記指示位置に対応する前記画面の位置に指示マークを表示する表示制御手段と、
前記指示位置計測手段による前記指示位置の計測結果に基づいて、前記指示位置が前記入力範囲からはみ出したとき、そのはみ出した前記指示位置が前記入力範囲に含まれるように前記入力範囲を変更する入力範囲変更手段とを備えたことを特徴とする三次元指示入力システム。
【請求項２】
前記入力範囲変更手段は、前記所定の三次元空間内で前記入力範囲の位置を変更することにより、前記入力範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の三次元指示入力システム。
【請求項３】
前記入力範囲変更手段は、前記所定の三次元空間内で前記入力範囲の形状を変更することにより、前記入力範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の三次元指示入力システム。
【請求項４】
前記入力範囲変更手段は、前記所定の三次元空間内で前記入力範囲のサイズを変更することにより、前記入力範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の三次元指示入力システム。
【請求項５】
前記入力範囲変更手段は、前記所定の三次元空間内で前記入力範囲の姿勢を変更することにより、前記入力範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の三次元指示入力システム。
【請求項６】
前記入力範囲変更手段は、前記指示位置が前記入力範囲から一定の時間継続してはみ出したとき、前記入力範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の三次元指示入力システム。
【請求項７】
前記入力範囲変更手段は、前記指示位置が前記入力範囲から一定の回数はみ出したとき、前記入力範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の三次元指示入力システム。
【請求項８】
所定の三次元空間内に設定された入力範囲上の指示位置を三次元計測する指示位置計測手段と、
前記入力範囲に対応する画面を表示する表示手段と、
前記指示位置計測手段によって計測された前記指示位置に対応する前記画面の位置に指示マークを表示する表示制御手段と、
前記指示位置計測手段による前記指示位置の計測結果に基づいて、前記指示位置が前記入力範囲からはみ出したとき、そのはみ出した前記指示位置が前記入力範囲に含まれるように前記入力範囲を変更する入力範囲変更手段とを備えたことを特徴とする三次元指示入力装置。
【請求項９】
所定の三次元空間内に設定された入力範囲上の指示位置を三次元計測する計測ステップと、
前記入力範囲に対応する画面を表示する表示ステップと、
前記計測ステップにおいて計測された前記指示位置に対応する前記画面の位置に指示マークを表示する表示制御ステップと、
前記計測ステップにおける前記指示位置の計測結果に基づいて、前記指示位置が前記入力範囲からはみ出したとき、そのはみ出した前記指示位置が前記入力範囲に含まれるように前記入力範囲を変更する変更ステップとを含むことを特徴とする三次元指示入力方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の三次元指示入力方法をコンピュータに実行させるためのプロブラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元指示入力システム、三次元指示入力装置、三次元指示入力方法およびプログラムに関し、特に、入力範囲を初期の設定から現実のユーザの指示入力操作に応じて変更することのできる三次元指示入力システム、三次元指示入力装置、三次元指示入力方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パソコン等に対する指示入力装置としてマウスが広く用いられてきた。マウスは二次元の指示入力装置であり、机上の平面に対する指示位置におけるｘ−ｙ座標値を相対座標値としてパソコンに指示入力し、パソコン画面上のｘ−ｙ座標に対応させることで、指示位置を決定する。
【０００３】
近年、マウスを代表とする二次元指示入力装置に替わる三次元指示入力装置が開発されている。三次元位置指示入力装置は、三次元空間内に任意の平面を設定し、その平面におけるｘ−ｙ座標値をパソコン画面上のｘ−ｙ座標に対応させることで、指示位置を決定するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような三次元入力装置を用いた入力位置の指示と、その際に画面上に表示される対応するポインタの位置を示す模式図を、図１３に示す。
【０００５】
図１３（ａ）〜（ｅ）は、入力範囲４１と、位置指示装置に内蔵された点光源４２が移動する様子を示している。一方、図１３（ｆ）〜（ｊ）は、表示部に備えられた表示画面４３上に表示されるポインタ４４が移動する様子を示している。
【０００６】
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、点光源４２が入力範囲４１の内側を移動すると、入力範囲４１に対する点光源４２の位置関係に対応して、図１３（ｆ）、（ｇ）に示すように表示画面４３上のポインタ４４の表示位置も移動する。
【０００７】
しかし、図１３（ｃ）に示すように、点光源４２の移動範囲がそれまでの入力範囲４１を外れてしまう場合には、ポインタ４４の軌跡は表示画面４３から外れることができないため、点光源４２の実際の軌跡に対応せず、表示画面４３の外縁部に沿った位置で停止する。更に、図１３（ｄ）に示すように、点光源４２の移動方向が入力範囲４１の外側でなされた場合には、点光源４２の位置に最も近い入力範囲４１の外縁部を指示するものとしてとらえ、ポインタ４４の軌跡は図１３（ｉ）に示すように、表示画面４３の外縁部に沿って描かれる。
【０００８】
また、図１３（ｅ）に示すように、点光源４２の移動範囲が入力範囲４１の内側を通過する場合には、ポインタ３４の軌跡は図１３（ｊ）に示すように、その通過した範囲内においてのみモニタ４４上に描かれる。
【特許文献１】特開２００３−２１６３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような入力方法においては、三次元空間内に入力範囲が設定されているために、具体的な入力範囲をユーザが視認することができず、無意識のうちに、上述のように指示位置が入力範囲を外れてしまうことが生じ得る。この場合、ユーザは、空間内で手探りをすることにより入力範囲を再認識しなければならず、実際の入力操作に集中することができない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、ユーザによる指示位置が設定された入力範囲からはみ出しても、ユーザに余計な負担をかけることなく入力操作の継続が可能な三次元指示入力システム、三次元指示入力装置、三次元指示入力方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、所定の三次元空間内に設定された入力範囲上の指示位置を指示する位置指示手段と、前記指示位置を三次元計測する指示位置計測手段と、前記入力範囲に対応する画面を表示する表示手段と、前記指示位置計測手段によって計測された前記指示位置に対応する前記画面の位置に指示マークを表示する表示制御手段と、前記指示位置計測手段による前記指示位置の計測結果に基づいて、前記指示位置が前記入力範囲からはみ出したとき、そのはみ出した前記指示位置が前記入力範囲に含まれるように前記入力範囲を変更する入力範囲変更手段とを備えたことを特徴とする三次元指示入力システムを提供する。
【００１２】
上記三次元指示入力システムによれば、ユーザは三次元空間内に設定された入力範囲を視認することができないため、無意識のうちに指示位置が入力範囲からはみ出す場合がある。指示位置が入力範囲からはみ出したとき、そのはみ出した指示位置が入力範囲に含まれるように入力範囲が変更されるので、ユーザに余計な負担をかけることなく入力操作を継続して行うことが可能となる。
【００１３】
位置指示手段には、電磁波（光、電波）や音波（超音波）等を用いることができる。
【００１４】
指示位置計測手段には、位置指示手段から出射された電磁波や音波を受けて指示位置を三角測量の原理により求めてもよく、電磁波や音波が出射されてから指示位置計測手段に到達するまでの時間に基づいて求めてもよく、その計測方法は限定されない。
【００１５】
入力範囲の変更には、入力範囲の位置、形状、サイズ、姿勢等の変更が含まれる。また、入力範囲の姿勢の変更には、入力範囲の傾斜や回転等が含まれる。
【００１６】
入力範囲変更手段は、指示位置が入力範囲から一定の時間継続してはみ出したとき、あるいは指示位置が入力範囲から一定の回数はみ出したとき、入力範囲を変更してもよい。これにより、入力範囲を頻繁に変更する必要がなくなるため、入力範囲変更手段の負担が軽減される。
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するため、所定の三次元空間内に設定された入力範囲上の指示位置を三次元計測する指示位置計測手段と、前記入力範囲に対応する画面を表示する表示手段と、前記指示位置計測手段によって計測された前記指示位置に対応する前記画面の位置に指示マークを表示する表示制御手段と、前記指示位置計測手段による前記指示位置の計測結果に基づいて、前記指示位置が前記入力範囲からはみ出したとき、そのはみ出した前記指示位置が前記入力範囲に含まれるように前記入力範囲を変更する入力範囲変更手段とを備えたことを特徴とする三次元指示入力装置を提供する。
【００１８】
本発明は、上記目的を達成するため、所定の三次元空間内に設定された入力範囲上の指示位置を三次元計測する計測ステップと、前記入力範囲に対応する画面を表示する表示ステップと、前記計測ステップにおいて計測された前記指示位置に対応する前記画面の位置に指示マークを表示する表示制御ステップと、前記計測ステップにおける前記指示位置の計測結果に基づいて、前記指示位置が前記入力範囲からはみ出したとき、そのはみ出した前記指示位置が前記入力範囲に含まれるように前記入力範囲を変更する変更ステップとを含むことを特徴とする三次元指示入力方法を提供する。
【００１９】
本発明は、上記目的を達成するため、上記三次元指示入力方法をコンピュータに実行させるためのプロブラムを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ユーザによる指示位置が設定された入力範囲からはみ出しても、ユーザに余計な負担をかけることなく入力操作の継続が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る三次元指示入力システムの外観を示す図である。この三次元指示入力システム１ａは、ＬＥＤ等の点光源３２を有する位置指示装置１１ａと、位置指示装置１１ａの点光源３２からの光を撮影するＣＣＤカメラ等の画像撮影装置１２ａと、画像撮影装置１２ａによって撮影された画像データに基づいてユーザの位置指示装置１１ａによる指示位置を求め、その結果を表示画面３３に表示する三次元指示入力装置としての情報処理装置１３とからなる。
【００２２】
位置指示装置１１ａの点光源３２には、ＬＥＤが好適であるが、ＬＥＤに限らず、フィラメントを用いた電球などであってもよい。但し、位置指示装置１１ａの方向が正確に画像撮影装置１２ａに向かっていなくても画像撮影装置１２ａがその光源を撮影可能である必要があることから、点光源３２からの光は拡散されることが望ましい。位置指示装置１１ａは、手で持つタイプや、指に装着するタイプでもよく、体の一部に装着するタイプでもよい。また、位置指示装置１１ａは、ペン等に組み込んだものでもよい。
【００２３】
情報処理装置１３は、例えば、代表的なものとして図１に示すようにＰＣ（パーソナルコンピュータ）が挙げられるが、その他のものとしては、カーナビゲーションシステムや、ＤＶＤプレーヤーとモニタのシステム等を用いることができる。
【００２４】
図２は、第１の実施の形態に係る三次元指示入力システム１ａの内部構成を示すブロック図である。情報処理装置１３は、情報処理装置１３全体の制御を司る表示制御手段としてのＣＰＵ１３１と、情報処理に必要な文書作成ソフトウェア等のＣＰＵ１３１の各種のプログラム、データ等を記憶するＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等からなる記憶部１３２と、キーボード，マウス等を備えた入力部１３３と、位置指示装置１１ａによる指示位置に対応する表示画面３３の位置にポインタ（指示マーク）を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示部１３４と、情報処理装置１３と外部の画像撮影装置１２ａとの間でデータの送受信を行うインターフェイス１３５と、画像撮影装置１２ａにより撮影された画像データに基づき位置指示装置１１ａによる指示位置を演算する指示位置演算手段１３６と、位置指示装置１１ａによる指示位置が所定の入力範囲からはみ出したとき、入力範囲の位置を変更する入力範囲変更手段１３７と、各構成部間を接続するメイン内部バス１４０とからなる。なお、画像撮影措置１２ａおよび指示位置演算手段１３６は、指示位置計測手段を構成する。また、指示位置演算手段１３６および入力範囲変更手段１３７は、プログラムによって実現してもよい。
【００２５】
（指示位置演算手段）
指示位置演算手段１３６は、点光源３２を撮影した画像データから点光源像の大きさと位置に基づいて、点光源３２の三次元位置を求め、入力範囲上の指示位置を求めるものである。位置指示装置１１ａを平面に沿って操作するのは困難であるので、入力範囲となる平面に厚みを持たせている。
【００２６】
図３は、その入力範囲上の指示位置の求め方を説明するための図である。設定されている入力範囲３１は、厚みを持たない平面であるが、指示位置演算手段１３６は、その平面の法線方向に対して厚みを持たせ、その範囲内における指示位置は、全て入力範囲３１上の指示とする。
【００２７】
すなわち、入力範囲３１をｘ−ｙ平面とし、その法線方向をｚ軸方向とすると、位置指示装置１１ａの点光源３２の三次元座標を（ｘ，ｙ，ｚ）で表すことができるが、このときのｚの値を無視し、点光源３２の位置を入力範囲３１に投影して（ｘ，ｙ）の値のみで点光源３２の座標を表して入力範囲３１上の指示位置とする。
【００２８】
（システムの動作）
次に、第１の実施の形態に係る三次元指示入力システム１ａの動作を、図４を参照し、図５のフローチャートに従って説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は、入力範囲３１に対する点光源３２の動きを示し、図４（ｆ）〜（ｊ）は、表示画面３３上のポインタ３４の動きを示す。なお、以下の説明における動作は、特に記載のない限りＣＰＵ１３１が行うものとする。
【００２９】
最初に、ユーザは所定の三次元空間内に入力範囲３１を設定する（ステップＳ２０１）。入力範囲３１の設定は、ユーザが入力部１３３を操作して複数の入力範囲から選択して行ってもよく、また、ユーザが位置指示装置１１ａを平面上で移動させ、その平面を指示位置演算手段１３６によって演算して設定してもよい。設定された入力範囲３１の位置データは、記憶部１３２に記憶される。
【００３０】
次に、ユーザは位置指示装置１１ａを把持し、位置指示装置１１ａを入力範囲３１内で移動させて指示位置を指定する。画像撮影装置１２ａが位置指示装置１１ａの点光源３２を撮影し、その画像データを情報処理装置１３に送信する（ステップＳ２０２）。情報処理装置１３のＣＰＵ１３１は、画像撮影装置１２ａから送信された画像データをインターフェイス１３５を介して取り込み、メイン内部バス１４０を介して指示位置演算手段１３６に送信する。
【００３１】
指示位置演算手段１３６は、送信された画像データを解析し、位置指示装置１１ａの点光源３２の三次元位置を演算し、その三次元位置を平面の入力範囲３１に投影して指示位置を求める（ステップＳ２０３）。
【００３２】
次に、入力範囲変更手段１３７は、記憶部１３２に記憶された入力範囲３１の位置データに基づいて、指示位置演算手段１３６によって演算された指示位置が、設定された入力範囲３１内であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。例えば、図４（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示すように、点光源３２による指示位置が入力範囲３１内であると判断された場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１３１は、図４（ｆ），（ｇ），（ｉ）に示すように、指示位置演算手段１３６が求めた指示位置に対応する表示画面３３の位置にポインタ３４を表示する（ステップＳ２０７）。
【００３３】
一方、入力範囲変更手段１３７は、図４（ｃ）、（ｅ）に示すような点光源３２の動きにより、指示位置が入力範囲３１内でないと判断した場合には（Ｓ２０４：ＮＯ）、指示位置が入力範囲３１内に収まるように入力範囲３１の位置を変更する（ステップＳ２０５）。例えば、図４（ｃ）に示すように、点光源３２が設定されていた入力範囲３１を外れてしまった場合、点光源３２の位置が入力範囲３１に収まるように、点光源３２の位置を基準に入力範囲３１の位置を修正する。
【００３４】
また、図４（ｄ）に示すように、点光源３２が入力範囲３１の内側に収まる方向へ変更されると、入力範囲３１の移動は終了し、その位置で固定される。そのときポインタ３４の軌跡は、図４（ｉ）に示すように、移動終了後の入力範囲３１における点光源３２の軌跡に対応する。
【００３５】
入力範囲３１の位置が変更された後、記憶部１３２に記憶されている入力範囲３１の位置データは、変更後の入力範囲の位置データに書き替えられる。指示位置演算手段１３６は、新たな入力範囲における位置指示装置１１ａの指示位置を演算する（ステップＳ２０６）。
【００３６】
そして、ＣＰＵ１３１は、得られた指示位置に対応する表示画面３３の位置にポインタ３４を表示する（ステップＳ２０７）。
【００３７】
その後、入力作業が終了か否かの判断が行われ（ステップＳ２０８）、まだ入力作業継続中と判断した場合にはステップＳ２０２へ処理を戻し（Ｓ２０８：ＮＯ）、入力作業終了と判別した場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、このプログラムを終了させる。
【００３８】
例えば、図４（ｄ）に示す状態から図４（ｅ）に示すように、点光源３２の移動範囲が再度入力範囲３１を外れた場合には、入力作業が終了していないと判断され（ステップＳ２０８：ＮＯ）、改めて入力範囲３１の位置を移動させる。このときのポインタ３４の軌跡は、図４（ｊ）に示すように、再度表示画面３３の外縁部に沿った位置で停止することとなる。
【００３９】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、ユーザによる指示位置が設定された入力範囲３１からはみ出た場合であっても、そのはみ出た方向に入力範囲３１の位置を変更するので、ユーザに余計な負担をかけることなく入力操作の継続が可能となる。
【００４０】
なお、入力範囲は、三次元空間に設定されているので、マウスを使用する机上のような水平面上に限られるのではなく、水平面に対していかなる角度を有する面であっても構わない。
【００４１】
図６は、入力範囲３１の移動動作を示し、（ａ）〜（ｃ）は入力範囲３１が水平である場合、（ｄ）〜（ｆ）は入力範囲３１が垂直である場合の例である。
【００４２】
図６（ａ）〜（ｃ）の場合においては、（ａ）に示すように、点光源が軌跡３５のように水平面からなる入力範囲３１からはみ出るように移動すると、（ｂ）に示すように入力範囲３１が同一平面内で移動し、点光源３２（軌跡３５）が入力範囲３１からはみ出ないようになる。更に（ｃ）に示すように点光源３２が移動後の入力範囲３１からはみ出ようとすると、再度入力範囲３１が同一平面内で移動し、点光源３２が入力範囲３１からはみ出ないようになる。
【００４３】
図６（ｄ）〜（ｆ）の場合においても同様であり、（ｄ）に示すように点光源３２が軌跡３５のようにほぼ垂直の平面からなる入力範囲３１からはみ出るように移動すると、（ｅ）に示すように入力範囲３１が同一平面内で移動し、更に（ｆ）に示すように点光源３２が移動後の入力範囲３１からはみ出ようとすると、再度入力範囲３１が同一平面内で移動し、点光源３２が入力範囲３１からはみ出ないようになる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る三次元指示入力システムを説明する。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態とは入力範囲変更手段が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されているため、システムの外観を示す図、およびシステムの内部構成を示すブロック図は省略する。
【００４５】
第２の実施の形態に係る入力範囲変更手段は、位置指示装置１１ａによる指示位置が入力範囲からはみ出てから所定の時間が経過した場合に初めて入力範囲を移動するものである。
【００４６】
図７は、第２の実施の形態に係る三次元指示入力システムの動作を示すフローチャートである。尚、以下の説明における動作は、特に記載のない限りＣＰＵ１３１が行うものとする。
【００４７】
始めに、ユーザは入力部１３３を操作して入力範囲３１、パラメータｔ１，ａを設定する（ステップＳ２１１）。パラメータｔ１は、点光源３２が入力範囲３１を外れてから、入力範囲３１を移動させるまでの時間であり、パラメータａは、入力範囲３１を移動させた際に、その時点における点光源３２の位置が、移動後の入力範囲３１の縁部からどの程度内側となるかを示す距離である。
【００４８】
ＣＰＵ１３１は、設定された入力範囲３１の位置データ、およびパラメータｔ１，ａを記憶部１３２に記憶する。
【００４９】
次に、第１の実施の形態と同様に、点光源３２を撮影し、その画像データを情報処理装置１３に送信する（ステップＳ２１２）。情報処理装置１３に送信された画像データは、ＣＰＵ１３１により指示位置演算手段１３６に送信され、指示位置演算手段１３６により、入力範囲３１上の指示位置が求められる（ステップＳ２１３）。
【００５０】
次に、演算された指示位置が、設定された入力範囲３１内であるか否かの判断が行われ（ステップＳ２１４）、指示位置が設定された入力範囲３１内であると判断された場合には（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、ステップＳ２１９へ次の処理を移すが、指示位置が設定された入力範囲３１内でないと判断された場合には（Ｓ２１４：ＮＯ）、記憶部１３２に記憶した時間ｔ１に基づいて、図示しないタイマにより時間計測を開始し、同時に入力範囲３１を外れる直前の点光源３１の座標を記憶部１３２に記録する（ステップＳ２１５）。
【００５１】
次に、タイマにより計測された時間がｔ１を超えたか否かの判断が行われる（ステップＳ２１６）。ｔ１をまだ超えていないと判断された場合には（Ｓ２１６：ＮＯ）、まだ入力範囲３１を変更することはないので時間計測を繰り返し、ｔ１を超えたと判断された場合には（Ｓ２１６：ＹＥＳ）、その時点における点光源３２の座標を記憶部１３２に記録する（ステップＳ２１７）。
【００５２】
次に、ステップＳ２１５において記録した点光源３２の座標と、ステップＳ２１７において記録した点光源３２の座標とを基に、入力範囲３１の移動距離を算出し、入力範囲３１の位置を変更する（ステップＳ２１８）。具体的には、点光源３２の現時点の座標と入力範囲を外れた時点の座標との差をとり、更にパラメータａの距離を引いて得られた距離だけ入力範囲３１の位置を移動させる。これにより、入力範囲の移動直後における位置指示装置１１ａの座標は、入力範囲の縁部から距離ａだけ内側に入った位置になる。
【００５３】
そして、ＣＰＵ１３１は、得られた指示位置に対応する表示画面３３の位置にポインタ３４を表示する（ステップＳ２１９）。
【００５４】
その後、入力作業が終了か否かの判断が行われ（ステップＳ２２０）、まだ入力作業継続中と判断した場合にはステップＳ２１２へ処理を戻し（Ｓ２２０：ＮＯ）、入力作業終了と判断した場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、このプログラムを終了させる。
【００５５】
（第２の実施の形態の効果）
上述した第２の実施の形態によれば、点光源３２が設定された入力範囲３１を外れてから所定の時間が経過した場合に初めて、入力範囲３１が移動するため、ユーザによる位置指示装置１１ａの操作が勢い余り、点光源３２が入力範囲３１をはみ出してしまっても、直ぐには入力範囲３１は移動せず、点光源３２を入力範囲３１内に戻すことにより、入力範囲３１の位置が維持されるため、入力範囲３１を頻繁に変更する必要がなくなるため、入力範囲変更手段１３７の負担を軽減することができる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る三次元指示入力システムの外観を示す図、図９は、その内部構成を示すブロック図である。この第３の実施の形態に係る三次元指示入力システム１ｂは、第１の実施の形態の画像撮影装置１２ａおよび指示位置演算手段１３６とは異なる受信装置１２ｂおよび指示位置演算手段１３６ｂを用いたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００５７】
この受信装置１２ｂは、複数のフォトダイオードから構成されており、例えば、特開平１０−９８１２号公報に開示されている位置検出デバイスを用いることができる。すなわち、この位置検出デバイスは、所定の間隔を設けて配置され、位置指示装置１１ａの光源から拡散光を受光する３つの光電変換部からなり、各光電変換部は直角をなす一対のフォトダイオードからなり、各フォトダイオードで受光した光量に応じた検出信号を情報処理装置１３に送信するように構成されている。
【００５８】
指示位置演算手段１３６ｂは、受信装置１２ｂの各フォトダイオードから送信される検出信号に基づいて、各フォトダイオードが受光した光量の差から位置指示装置１１ａの三次元位置を求めるものである。
【００５９】
この第３の実施の形態によれば、演算量が少なくて済むため、高速に三次元位置を求めることができる。なお、位置指示装置は、電波や超音波を出射するものを用いてもよい。更に光、電波、超音波等を組み合わせたものでもよい。また、位置指示装置から電磁波（電波または光）や超音波を発し、受信装置の複数のセンサまでの到達時間の差から位置指示装置の三次元位置を求めてもよい。
【００６０】
［第４の実施の形態］
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る情報処理装置を示し、（ａ）は入力範囲の形状変更前を示す図、（ｂ）は入力範囲の形状変更後を示す図、（ｃ）は入力範囲の形状変更後のｘ、ｙ座標を示す図である。
【００６１】
この第４の実施の形態は、第１の実施の形態とは入力範囲変更手段が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。この第４の実施の形態の入力範囲変更手段は、点光源が入力範囲からはみ出す方向の頻度に応じて入力範囲の形状を変更するものである。
【００６２】
次に、入力範囲変更手段の動作について説明する。図１０（ａ）において、入力範囲３１の形状は、横長の長方形に設定されている。これに対して、ユーザによる位置指示装置の移動位置（点光源）は、右上及び左下方向については、ほとんど入力範囲３１をはみ出すことはないが、左上方向及び右下方向については、入力範囲３１をはみ出し、結果として、入力範囲３１を左上方向及び右下方向に移動させることが頻繁に生じていたとする。
【００６３】
この場合、ユーザの認識している入力範囲が設定された長方形とは異なり、左上及び右下に偏向した形状であることが推測される。そこで、入力範囲変更手段は、入力範囲３１をはみ出す頻度が所定の回数を超えたとき、図１０（ｂ）に示すような左上及び右下に偏向した形状、例えば、平行四辺形に入力範囲３１の形状を変更する。
【００６４】
なお、入力範囲３１の形状が、図１０（ｂ）に示すような平行四辺形となった場合には、入力範囲３１におけるｘ、ｙの座標軸を図１０（ｃ）に示すように平行四辺形の各辺に沿った方向に設定し、その座標軸により定められた位置をもって、モニタ上に表示する。
【００６５】
この第４の実施の形態によれば、点光源が入力範囲からはみ出す方向の頻度に応じて入力範囲の形状を変更するので、入力範囲の頻繁な移動を回避することができる。なお、入力範囲の形状変更は、平行四辺形に限定されず、菱形等でもよい。
【００６６】
［第５の実施の形態］
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る情報処理装置を示し、（ａ）は入力範囲のサイズ変更前を示す図、（ｂ）は入力範囲のサイズ変更後を示す図である。
【００６７】
この第５の実施の形態は、第１の実施の形態とは入力範囲変更手段が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。この第５の実施の形態の入力範囲変更手段は、点光源が入力範囲からはみ出す方向の頻度に応じて入力範囲のサイズを変更するものである。
【００６８】
次に、入力範囲変更手段の動作について説明する。図１１（ａ）において、入力範囲３１の形状は横長の長方形に設定されている。これに対して、ユーザによる位置指示装置の移動位置（点光源）は、方向に偏ることなく上下左右にはみ出すことが多く、結果として、入力範囲３１を初期の設定位置の周囲に移動させることが頻繁に生じていたとする。
【００６９】
この場合、ユーザの認識している入力範囲が設定されたサイズとは異なり、それよりも大きなサイズであることが推測される。そこで、入力範囲変更手段は、入力範囲３１をはみ出す頻度が所定の回数を超えたとき、図１１（ｂ）に示すように、より大きなサイズに入力範囲３１のサイズを変更する。
【００７０】
この第５の実施の形態によれば、点光源が入力範囲からはみ出す方向の頻度に応じて入力範囲のサイズを変更するので、入力範囲の頻繁な移動を回避することができる。なお、入力範囲のサイズ変更は、縦横で倍率が異なってもよい。
【００７１】
［第６の実施の形態］
図１２は、本発明の第６の実施の形態に係る三次元指示入力システムを示し、（ａ）は入力範囲の角度変更前を示す図、（ｂ）は入力範囲の角度変更後を示す図である。
【００７２】
この第６の実施の形態は、第１の実施の形態とは入力範囲変更手段が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。この第６の実施の形態の入力範囲変更手段は、点光源が入力範囲からはみ出す方向の頻度に応じて入力範囲の角度を変更するものである。
【００７３】
次に、入力範囲変更手段の動作について説明する。図１２（ａ）において、入力範囲３１のなす平面は、情報処理装置１３の表示画面に平行であり、ユーザから見て上方がやや奥に、下方がやや手前に傾いているものの、かなり垂直に近い角度で設定されているとする。これに対して、ユーザによる位置指示装置の移動位置は、入力範囲上方においてはより奥に、入力範囲下方においてはより手前に、それぞれ位置することが多かったとする。
【００７４】
この場合、入力範囲３１には図５に示すように厚みを持たせているため、指示位置を読取ることは可能ではあるが、その厚みの範囲を超えてしまうと読取不可能となり、また、指示位置の座標の補正も頻繁に行わなければならず、その負担が大きくなる。
【００７５】
そこで、入力範囲変更手段は、入力範囲３１をはみ出す頻度が所定の回数を超えたとき、図１２（ｂ）に示すように、入力範囲３１の成す平面をユーザの前方方向に傾斜させ、実際の位置指示装置１３ａの軌跡が入力範囲３１の成す平面とほぼ重なるようにする。
【００７６】
この第６の実施の形態によれば、入力範囲から前後にはみ出しても、それに対応して入力範囲が傾斜するので、補正の回数が減り、読取不可能となる場合を減らすことができる。
【００７７】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々に変形することができる。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る三次元指示入力システムの外観を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る三次元指示入力システムの内部構成を示すブロック図である。
【図３】入力範囲が厚みを有していることを示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、入力範囲に対する点光源の動きを示し、（ｆ）〜（ｊ）は、表示画面上のポインタの動きを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る入力範囲を変更する動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は入力範囲が水平の場合の移動動作を示す斜視図、（ｄ）〜（ｆ）は入力範囲が垂直の場合の移動動作を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る入力範囲を変更する動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る三次元指示入力システムの外観を示す図である。
【図９】第３の実施の形態に係る三次元指示入力システムの内部構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る情報処理装置を示し、（ａ）は入力範囲の形状変更前を示す図、（ｂ）は入力範囲の形状変更後を示す図、（ｃ）は入力範囲の形状変更後のｘ、ｙ座標を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る情報処理装置を示し、（ａ）は入力範囲のサイズ変更前を示す図、（ｂ）は入力範囲のサイズ変更後を示す図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態に係る三次元指示入力システムを示し、（ａ）は入力範囲の角度変更前を示す図、（ｂ）は入力範囲の角度変更後を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｅ）は、従来の三次元入力装置における入力範囲に対する点光源の位置を示し、（ｆ）〜（ｊ）は、従来の三次元入力装置における表示画面上のポインタの位置を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ａ、１ｂ、三次元指示入力システム  １１ａ、１１ｂ、位置指示装置
１２ａ、画像撮影装置  １２ｂ、受信装置  １３、情報処理装置
３１、４１、入力範囲  ３２、４２、点光源  ３３、４３、表示画面
３４、４４、ポインタ  ３５、軌跡  １３１、ＣＰＵ  １３２、記憶部
１３３、入力部  １３４、表示部  １３５、インターフェイス
１３６、指示位置演算手段  １３７、入力範囲変更手段
１４０、メイン内部バス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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