【手続補正書】
【提出日】平成22年7月29日(2010.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示対象となる指示平面に対する指示を行う指示媒体と、
直交する２つの制御軸を有し、前記制御軸を中心とした回転角を成分とする指示ベクトルにしたがって、前記指示媒体の指示方向を制御する指示機構と、
前記制御軸の交点を原点とする３次元直交座標系に対して所定の位置関係を有する仮想的な射影指示平面と、前記指示平面との間において、前記原点を介した前記指示平面上の指示位置とこれに対応する前記射影指示平面上の位置との中心射影変換に基づいて、前記指示ベクトルを演算する指示演算部と、
を有することを特徴とするポインティングシステム。
【請求項２】
前記指示演算部は、
前記指示平面における異なる４点を頂点とする校正枠を設定する校正枠設定部と、
前記射影指示平面に、前記校正枠の４点に前記中心射影変換に基づいて対応する点を頂点とする射影校正枠を設定する射影校正枠設定部と、
２次元平面上での平行でない２直線の交点を求める交点関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点若しくは前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点を求める交点演算部と、
前記原点を通らない２平面上で相互に対応する２直線上の任意の点の間の、前記原点を介した中心射影変換を行う透視関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点と、前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点とを相互に変換可能な透視演算部と、
前記射影校正枠の頂点及び前記透視演算部により変換した交点に基づき、前記指示位置に対応する前記射影指示平面上の位置を演算する指示位置演算部と、
前記指示位置演算部によって演算した指示位置に対応する前記射影指示平面上の位置に基づいて、前記指示ベクトルを演算する指示ベクトル演算部と、
を有することを特徴とする請求項１記載のポインティングシステム。
【請求項３】
前記指示平面上の指示位置として、指示位置ベクトルを入力する入力装置と、
前記指示位置ベクトルを、前記指示演算部に出力する指示情報出力装置と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のポインティングシステム。
【請求項４】
前記校正枠設定部及び前記射影校正枠設定部を有し、運用前若しくは要求に応じて、前記校正枠及び前記射影校正枠の設定を行うキャリブレーション部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポインティングシステム。
【請求項５】
前記指示機構は、前記指示媒体の基本指示方向若しくは前記指示機構の姿勢を変更可能な可動筐体に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のポインティングシステム。
【請求項６】
前記指示機構は、除震手段を備えた設置機構に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のポインティングシステム。
【請求項７】
前記指示演算部及び前記指示機構との間で、情報の入出力が可能なユーザインタフェースを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のポインティングシステム。
【請求項８】
前記指示平面及び前記指示機構の一方若しくは双方が複数であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のポインティングシステム。
【請求項９】
前記入力装置、前記指示情報出力装置及び前記指示機構のうち、少なくともいずれかが複数であることを特徴とする請求項３記載のポインティングシステム。
【請求項１０】
直交する２つの制御軸を有し、指示対象となる指示平面に対する指示を行う指示媒体の指示方向を制御する指示機構を、コンピュータが、前記制御軸を中心とした回転角を成分とする指示ベクトルにしたがって制御することにより、前記指示平面に対する指示を行わせるポインティング方法において、
前記コンピュータは、校正枠設定部、射影校正枠設定部、交点演算部、透視演算部、指示位置演算部及び指示ベクトル演算部を有し、
前記校正枠設定部が、前記指示平面における異なる４点を頂点とする校正枠を設定し、
前記射影校正枠設定部が、前記制御軸の交点を原点とする３次元直交座標系に対して所定の位置関係を有する仮想的な射影指示平面に、前記校正枠の４点に前記中心射影変換に基づいて対応する点を頂点とする射影校正枠を設定し、
前記交点演算部が、２次元平面上での平行でない２直線の交点を求める交点関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点若しくは前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点を求め、
前記透視演算部が、前記原点を通らない２平面上で相互に対応する２直線上の任意の点の間の、前記原点を介した中心射影変換を行う透視関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点と、前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点とについて、いずれか一方から他方へ変換し、
前記指示位置演算部が、前記射影校正枠の頂点及び変換した前記交点に基づき、前記指示位置に対応する前記射影指示平面上の位置を演算し、
前記指示ベクトル演算部が、演算した指示位置に基づいて、前記指示ベクトルを演算する、
ことを特徴とするポインティング方法。
【請求項１１】
直交する２つの制御軸を有し、指示対象となる指示平面に対する指示を行う指示媒体の指示方向を制御する指示機構を、コンピュータに、前記制御軸を中心とした回転角を成分とする指示ベクトルにしたがって制御させることにより、前記指示平面に対する指示を行わせるポインティングプログラムにおいて、
前記コンピュータに、
前記指示平面における異なる４点を頂点とする校正枠を設定する処理と、
前記制御軸の交点を原点とする３次元直交座標系に対して所定の位置関係を有する仮想的な射影指示平面に、前記校正枠の４点に前記中心射影変換に基づいて対応する点を頂点とする射影校正枠を設定する処理と、
２次元平面上での平行でない２直線の交点を求める交点関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点若しくは前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点を求める処理と、
前記原点を通らない２平面上で相互に対応する２直線上の任意の点の間の、前記原点を介した中心射影変換を行う透視関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点と、前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点とについて、いずれか一方から他方へと変換する処理と、
前記射影校正枠の頂点及び変換した前記交点に基づき、前記指示位置に対応する前記射影指示平面上の位置を演算する処理と、
演算した指示位置に対応する前記射影指示平面上の位置に基づいて、前記指示ベクトルを演算する処理と、
を実行させることを特徴とするポインティングプログラム。
【請求項１２】
直交する２つの制御軸を有し、前記指示媒体の指示方向を制御する指示機構を制御するために、前記制御軸を中心とした回転角を成分とする指示ベクトルを求める指示ベクトル演算装置において、
前記制御軸の交点を原点とする３次元直交座標系に対して所定の位置関係を有する仮想的な射影指示平面と、前記指示平面との間において、前記原点を介した前記指示平面上の指示位置とこれに対応する前記射影指示平面上の位置との中心射影変換により、前記指示ベクトルを演算する指示演算部を有することを特徴とする指示ベクトル演算装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１のポインティングシステムにおいて、前記指示演算部は、前記指示平面における異なる４点を頂点とする校正枠を設定する校正枠設定部と、前記射影指示平面に、前記校正枠の４点に前記中心射影変換に基づいて対応する点を頂点とする射影校正枠を設定する射影校正枠設定部と、２次元平面上での平行でない２直線の交点を求める交点関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点若しくは前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点を求める交点演算部と、前記原点を通らない２平面上で相互に対応する２直線上の任意の点の間の、前記原点を介した中心射影変換を行う透視関数を用いて、前記指示平面上の指示位置と前記校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記校正枠の対角線との交点と、前記指示位置に対応する射影指示平面上の位置と前記射影校正枠のいずれかの頂点を通る直線と前記射影校正枠の対角線との交点とを相互に変換可能な透視演算部と、前記射影校正枠の頂点及び前記透視演算部により変換した交点に基づき、前記指示位置に対応する前記射影指示平面上の位置を演算する指示位置演算部と、前記指示位置演算部によって演算した指示位置に対応する前記射影平面上の位置に基づいて、前記指示ベクトルを演算する指示ベクトル演算部と、を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
指示位置ｐを指し示すことができる指示直線Ｌは、無数に存在する。すなわち、指示者は、指示平面Ｔ上以外のいかなる位置からも、指示位置ｐを指し示すことができる。なお、実際には、指示媒体が指示平面Ｔに到達可能な距離は有限である。このため、指示可能な距離は有限といえる。しかし、本モデルにおいては、便宜的に、指示媒体は自由に伸縮可能なものとして考える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
ここで、前記３次元空間に球座標系ΣＳを導入する。指示平面Ｔは、ΣＳにおいて不変であり、ΣＳの原点を通らないものとする。そして、原点Ｏを中心として、指示媒体が、指示平面Ｔ上を自由に指示する動作を考える。このとき、指示直線Ｌ上の一点は、原点Ｏに特定することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
このように、指示直線Ｌ上の一点が原点Ｏに特定されると、指示直線Ｌに対して方向ベクトルｄを与えることにより、指示平面ＴがΣＳにおいて不変であるため、目標とする指示位置ｐを決定できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
前記球座標系ΣＳを導入しているため、目標とする指示位置ｐは、１つの動径ｒ、２つの偏角θ，φによって、ｐ＝（ｒ，θ，φ）Ｔと表現することができる。このとき、方向ベクトルｄは、ｐの成分のうち、２つの偏角θ，φのみから構成される２次元ベクトルによって、ｄ＝（θ，φ）Ｔと表現することができる。なお、ＭＴは、行列Ｍの転置行列を表す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
上記の方向ベクトルｄを指示ベクトルと呼ぶ。導入された球座標系ΣＳにおける指示動作は、この指示ベクトルｄを決定することに相当する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
指示位置演算部４３５は、交点演算部４３３及び透視演算部４３４の演算結果に基づいて、射影校正枠における上記２頂点と２つの射影点を結ぶ直線の交点について、交点係数ベクトルを求める手段である。指示ベクトル演算部４３６は、指示位置演算部４３５によって求めた交点係数ベクトルに基づいて、指示ベクトルを求める手段である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
［２．２次元線形座標系の導入］
ここで、指示平面Ｔ上の指示位置を特定するため、指示平面Ｔ上に指示動作に適した任意の２次元線形座標系ΣＴを導入する。ΣＣにおいて指示平面Ｔが不変であるとき、指示平面Ｔ上の指示位置Ｃｐは、ΣＴにおける指示位置Ｔｐと、一意に対応する。このため、任意の指示ベクトルｄが、Ｃｐを指示することは、Ｔｐを指示することと同義である。このＴｐは、上述の指示位置ベクトルである。このため、任意の指示位置ベクトルＴｐに一意に対応する指示ベクトルｄが存在すると言える。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
［５．透視関数の導入］
続いて、任意の３次元直交座標系において、その原点を通らない２つの平面上で相互に対応する直線同士の、前記原点を介した中心射影変換を考える。平面Ｕ上の直線ＵＬに乗る２点｛ｕ０，ｕ１｝が、この中心射影変換により、それぞれ平面Ｖ上の直線ＶＬに乗る２点｛ｖ０, ｖ１｝に射影されるとする。同様に、ＵＬ上の別の点ｕ＝（１−Ｍ）ｕ０＋Ｍｕ１が、ＶＬ上の点ｖ＝（１−ＭＩ）ｖ０＋ＭＩｖ１へ射影されるとする。このとき、Ｍ，ＭＩは既知とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
さらに、指示位置演算部４３５は、式（１８）（１９）により、既に求められている２つの射影点及び射影校正枠の２頂点を結ぶ２直線の交点についての交点係数ベクトルを求める（ステップ１０１１）。