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Timestamp: 2019-12-11 07:59:45
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JPH05127809A - Three-dimensional spatial coordinate input device - Google Patents
Three-dimensional spatial coordinate input device
JPH05127809A
JPH05127809A JP9645592A JP9645592A JPH05127809A JP H05127809 A JPH05127809 A JP H05127809A JP 9645592 A JP9645592 A JP 9645592A JP 9645592 A JP9645592 A JP 9645592A JP H05127809 A JPH05127809 A JP H05127809A
JP9645592A
耕平 ▲吉▼川
シヤープ株式会社
1991-04-19 Priority to JP3-88394 priority Critical
1991-04-19 Priority to JP8839491 priority
1992-04-16 Application filed by Sharp Corp, シヤープ株式会社 filed Critical Sharp Corp
1992-04-16 Priority to JP9645592A priority patent/JPH05127809A/en
1993-05-25 Publication of JPH05127809A publication Critical patent/JPH05127809A/en
PURPOSE: To input the three-dimensional coordinate of an arbitrary point in a wide space with simple structure.
CONSTITUTION: One part of beams 8 from an object 3 is directly received by a light receiving section 2. On the other hand, the beams reflected on a mirror 5 are received by the light receiving section 2 as well. The spatial coordinates are calculated according to a distance between respective sections, the incidental angles of beams and position of the mirror or the like. A light emitting section 1 is provided to emit the beams 8, and the beams reflected at a spherical reflecting section 4 of the object 3 can be used as well. It is desirable to make the mirror 5 rotatable.
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータや計測機器などの情報機器における、三次元空間内の物体の座標を特定するためのシステムに関し、特に、光などの輻射線を用いて物体の座標を特定するための技術の改良に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION This invention, in the information equipment such as computers and instrumentation, relates to a system for identifying an object coordinates in three-dimensional space, in particular, the object coordinates using radiation such as light an improvement in techniques for identifying.
【従来の技術】コンピュータをはじめとする電子技術の発展にともない、三次元空間を取扱うシステムが増えてきた。 With the development of the Prior Art An electronic technology, including computers, it has been an increasing number of systems to deal with the three-dimensional space. そのようなシステムのうち、最も代表的なものがバーチャルリアリティ（以下「ＶＲ」と称する）システムである。 Among such systems, the most representative ones (hereinafter referred to as "VR") virtual reality system.
【０００３】ＶＲシステムにおいては、人間が、人工的な現実の中で現実の体験と同様の体験を行なうことができる。 [0003] In the VR system, human, it is possible to perform a similar experience and reality of experience in the artificial reality. そのような仮想現実感については、以下のような文献がある。 For such a virtual reality, there is a document as follows.
【０００４】（１） 広瀬通孝：仮想環境，第６回ヒューマンインターフェース・シンポジウム論文集（１９９ [0004] (1) Michitaka Hirose: virtual environment, 6th Human Interface Symposium (199
０） （２） 広瀬通孝：人工現実感の生成，システム／制御／情報，ｖｏｌ． 0) (2) Michitaka Hirose: generation of virtual reality, the system / control / information, vol. ３３，Ｎｏ． 33, No. １１，ｐｐ． 11, pp. ５９０−５ 590-5
９７（１９８９） （３） 広瀬通孝：人工現実感はどこまで実現するか， 97 (1989) (3) Michitaka Hirose: either to realize how far the artificial reality,
日本機械学会誌，ｖｏｌ． Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, vol. ９３，Ｎｏ． 93, No. ８６３，ｐｐ． 863, pp.
７２−７８（１９９０） このＶＲシステムにおいては、システムに対し、人間の位置や姿勢などを正確に、かつ高速に入力することが重要である。 72-78 (1990) In this VR system, to the system, such as the precise human position and attitude, and it is important to rapidly enter. 人間の座標を高速かつ正確に特定するための試みが従来からいくつか行なわれてきた。 Attempts to identify the human coordinate fast and accurate have been made several conventionally.
【０００５】図１２は、そのような座標入力のシステムを用いたＶＲシステムの一例である。 [0005] Figure 12 is an example of a VR system using the system of such coordinate input. このシステムは、 This system,
上述の文献（１）に記載されている。 Are described in the above literature (1).
【０００６】図１２を参照して、このＶＲシステムは、 [0006] Referring to FIG. 12, the VR system,
人間１００の頭部に取付けられたスペースセンサ１０２ Space sensor 102 which is attached to the head of the human 100
と、人間１００が着用する液晶グラス１０４と、人間１ When a liquid crystal glasses 104 human 100 worn, human 1
００がその手に着用するデータグローブ１０６と、スペースセンサ１０２をコントロールするためのスペースセンサ・コントローラ１０８と、データグローブ１０６をコントロールするためのデータグローブコントローラ１ 00 a data glove 106 worn on the hand, a space sensor controller 108 for controlling the space sensor 102, a data glove controller 1 for controlling the data glove 106
１０と、スペースセンサ・コントローラ１０８およびデータグローブコントローラ１１０から入力される人間の位置、姿勢、指の位置、姿勢に応答して、ワールドモデル１２８に所定の処理を加えて仮想現実感を人間の動作に適合させるためのグラフィックス・ワールドコントローラ１１２と、ワールドモデル１２８にしたがい、人間１００に与えられる映像を作り出すためのステレオディスプレイコントローラ１１４と、ステレオディスプレイコントローラ１１４から与えられる信号にしたがい、仮想物体１１８の立体表示を行なうためのステレオディスプレイ１１６と、ステレオディスプレイコントローラ１ 10, human position input from the space sensor controller 108 and a data glove controller 110, the posture, the position of the finger, in response to the orientation, the human operates the virtual reality by adding a predetermined process on the world model 128 a graphics world controller 112 to adapt to, follow the world model 128, a stereo display controller 114 for creating an image given to the human 100 in accordance with the signal supplied from the stereo display controller 114, the virtual object 118 stereo display 116 for performing stereoscopic display, stereoscopic display controller 1
１４からの同期信号にしたがい、液晶グラス１１４の左右の液晶シャッタを、仮想物体１１８の表示周期に同期して交互に開閉させるための同期信号送信機１２６と、 According synchronizing signal from 14, the synchronization signal transmitter 126 for the left and right liquid crystal shutters of the liquid crystal glasses 114, to open and close alternately in synchronization with the display cycle of the virtual object 118,
人間１００の前に置かれたハーフミラー１２０と、データグローブ１０６に対し、ワールドモデル１２８にしたがって人間１００の手に反力を与えるように反力フィードバックヘッド１２２を制御するためのフォースフィードバックコントローラ１２４とを含む。 A half mirror 120 placed in front of the human 100, to the data glove 106, a force feedback controller 124 for controlling the reaction force feedback head 122 to provide a reaction force in the hands of human 100 according world model 128 including.
【０００７】図１２に示されるＶＲシステムは以下のように動作する。 [0007] VR system shown in Figure 12 operates as follows. スペースセンサ１０２およびスペースセンサコントローラ１０８は、人間１００の頭部の位置・ Space sensor 102 and the space sensor controller 108, the position and the head of the human 100
姿勢を検出してその三次元座標をグラフィックス・ワールドコントローラ１１２に与える。 To detect the attitude and gives the three-dimensional coordinates in the graphics world controller 112. データグローブコントローラ１１０は、人間１００の手の動きを検出し、手の姿勢および位置を表わす情報をデータグローブコントローラ１１０に与える。 Data glove controller 110 detects the movement of the hand of the human 100 provides information representing the orientation and position of the hands on the data glove controller 110. データグローブコントローラ１ Data glove controller 1
１０はこの信号を処理し、人間１００の手の位置座標および各関節の状態を表わす信号を発生し、グラフィックス・ワールドコントローラ１１２に与える。 10 processes this signal, a signal representative of the state coordinates and the joints of the hand of the human 100 occurs, giving the graphics world controller 112.
【０００８】グラフィックス・ワールドコントローラ１ [0008] Graphics World controller 1
１２は、人間１００の頭部の位置・姿勢および手の位置と姿勢を示す情報と、それ以前に持っていた仮想現実感を表わすワールドモデル１２８の情報とから、ワールドモデル１２８をどのように変化させるかを決定する。 12 from the information indicating the position and orientation and the position and orientation of the hand of the head of the human 100, the information of the world model 128 representing a virtual reality it had earlier, how changing the world model 128 to determine whether to. その決定にしたがいワールドモデル１２８に所定の処理が加えられる。 Predetermined processing is applied to the world model 128 in accordance with that decision.
【０００９】ステレオディスプレイコントローラ１１４ [0009] The stereo display controller 114
は、新たに変化したワールドモデル１２８にしたがい、 It is, follow the world model 128 has changed newly,
人間１００に与えられる立体的な映像を生成する。 Generating a stereoscopic image given to humans 100. この立体的な映像は、人間の右目が見る映像と、左目が見る映像とのペアを含む。 The stereoscopic image includes a video human eye sees, the pairs of images left eye view. ステレオディスプレイ１１６は、 Stereo display 116,
右目用の映像と左目用の映像とを所定の間隔で交互に表示する。 Displaying the image and the image for the left eye for the right eye alternately at predetermined intervals. 表示された仮想物体１１８は、ハーフミラー１ Virtual object 118 is displayed, the half mirror 1
２０によって反射されて仮想物体１３２として人間１０ 20 Human 10 as a virtual object 132 is reflected by
０の目に入射する。 Incident on the eye of 0. このとき、同期信号送信機１２６ At this time, the synchronizing signal transmitter 126
は、右目用映像が表示されているときには液晶グラス１ The liquid crystal glass 1 when the right-eye image is displayed
０４の右側シャッタを、左目用映像が表示されているときには左側シャッタをそれぞれ開き、他方は閉じる。 04 of the right shutter, when the left-eye image is displayed to open the left shutter, respectively, the other is closed. これにより人間１００の右目には右目用の映像が、左目には左目用の映像が与えられる。 Thus the right eye of the human 100 image for right eye, the left eye is given image for the left eye. その結果人間１００は、 As a result human beings 100,
仮想物体１３２を立体的なものとして認識する。 Recognizing the virtual object 132 as stereoscopic.
【００１０】反力フィードバックコントローラ１２４ [0010] The reaction force feedback controller 124
は、ワールドモデル１２８にしたがい、人間１００の手に対してどのような反力を与えるかを決定する。 It is subject to the world model 128, to determine whether providing what reaction force against the hand of man 100. 反力フィードバックコントローラ１２４は、決定された反力にしたがって反力フィードバックヘッド１２２を動作させ、人間１００のデータグローブ１０６を着用した手を押圧する。 Reaction force feedback controller 124 operates the reaction force feedback head 122 in accordance with a reaction force which is determined to press the hand wearing the data glove 106 human 100. これにより、人間１００は、あたかも仮想物体１３２を実際に触っているかのような感触を得る。 Thus, human 100, though get a feel as if he actually touch the virtual object 132.
【００１１】上述のＶＲシステムにおいて、人間１００ [0011] In the above-described VR system, the human 100
の位置を正確に得ることが重要なのは明らかである。 Is clearly positioned accurately obtain it is important to the. そのためのスペースセンサ１０２として、図１３に示されるようなものが使用されている。 As a space sensor 102 therefor, ones represented in Figure 13 are used. 図１３を参照して、この位置検出システムは、ソースコイル１３４と、センサコイル１３６と、検出回路１３８と、コンピュータ１４ Referring to FIG. 13, the position detection system includes a source coil 134, a sensor coil 136, a detection circuit 138, the computer 14
０と、ドライブ回路１４２とを含む。 0, and a drive circuit 142. ソースコイル１３ Source coil 13
４、センサコイル１３６はいずれも、互いに直交する３ 4, both the sensor coils 136, 3 which are perpendicular to each other
個のヘルムホルツコイルを含む。 Including a number of Helmholtz coils.
【００１２】ソースコイル１３４の３個のコイルは、時分割で磁場を発生する。 [0012] The three coils of the source coil 134 generates a magnetic field in a time-division. センサコイル１３６は、ソースコイル１３４によって発生された磁場を検知する。 Sensor coil 136 detects a magnetic field generated by the source coil 134. センサコイル１３６の出力は検出回路１３８によって検出され、コンピュータ１４０に与えられる。 The output of the sensor coil 136 is detected by the detection circuit 138 is provided to computer 140. コンピュータ１ Computer 1
４０は、センサコイル１３６の出力から得られる３×３ 40, 3 × 3 obtained from the output of the sensor coil 136
個＝９個の情報から、センサコイル１３６の空間位置と姿勢とを算出する。 From number = nine information, calculates the spatial position and orientation of the sensor coil 136. 算出された情報はコンピュータ１４ The calculated information is computer 14
０から外部に出力される。 0 is output to the outside from.
【００１３】同様に図１２に示されるシステムで使用されるデータグローブ１０６によっても、たとえば指の先端の座標などを測定することができる。 [0013] Similarly, the data glove 106 used in the system shown in FIG. 12, can be measured, for example, a finger tip of the coordinates.
【００１４】図１４を参照して、データグローブ１０６ [0014] Referring to FIG. 14, data glove 106
は、グローブ本体１４４と、グローブ本体１４４の甲の部分に装着された、図１３に示されるようなスペースセンサ１４６と、グローブ１４４の各指に沿って、ファイバー止め１４８によってグローブ１４４に取付けられた光ファイバセンサ１５０とを含む。 Includes a glove body 144, mounted on the upper portion of the glove body 144, a space sensor 146 such as shown in FIG. 13, along each finger of the glove 144, attached to the glove 144 by fiber stop 148 and an optical fiber sensor 150. 光ファイバセンサ１ Optical fiber sensor 1
５０により、指１本当り２の自由度、合計１０自由度の入力を得ることができる。 By 50, it is possible to obtain flexibility of the finger 1 Hontori 2, an input of a total of 10 degrees of freedom. さらに、スペースセンサ１４ In addition, space sensor 14
６を用いて手の位置、姿勢まで含め、１６自由度の情報をデータグローブ１０６により得ることができる。 6 the position of the hand using, including up posture, it is possible to obtain the 16 degrees of freedom information by the data glove 106. そして、位置センサ１４６の出力と、光ファイバセンサ１５ Then, an output of the position sensor 146, the optical fiber sensor 15
０の出力の積算とを加算することにより、所定の指の先端の位置の座標を特定することができる。 By adding the integration of the output of 0, it is possible to identify the coordinates of the position of the tip of a given finger. 同様の原理で、体全体の動作を測定することができるデータスーツと呼ばれるスーツも発表されている。 In the same principle, also suits called data suit can measure the operation of the whole body have been published.
【００１５】他の試みとして、図１５に示されるようなシステムがある。 [0015] As another attempt, there is a system as shown in Figure 15. 図１５を参照して、このシステムは、 Referring to FIG. 15, the system,
人間が手に持って空間内を自在に移動させることができる、発光部１５６を有するマウスペン１５２と、発光部１５６からの光を受ける２組の受光部１５４とを含む。 Human can be moved freely in space in his hand, it includes a mouse pen 152 having a light emitting portion 156, and two pairs of light receiving portions 154 for receiving the light from the light emitting portion 156.
各受光部１５４としては通常のカメラを用いることも考えられるが、図１４に示されるシステムの各受光部１５ It is considered to use a conventional camera as the light receiving unit 154, the light receiving portions 15 of the system shown in FIG. 14
４は、レンズ１５８と受光素子１６０とを含む。 4 includes a lens 158 and a light receiving element 160. 受光素子１６０の上にはフィルタ１６４が設けられている。 On the light receiving element 160 is filter 164 is provided. 各受光素子１６０およびレンズ１５８は、互いの軸が、所定の角度で交差するように配置されている。 Each light receiving element 160 and the lens 158, mutual axes are arranged to intersect at a predetermined angle.
【００１６】図１５に示されるシステムにおいては、マウスペン１５２の発光部１５６からの光が、レンズ１５ [0016] In the system shown in FIG. 15, the light from the light emitting portion 156 of the mouse pen 152, the lens 15
８を通って１対の受光素子１６０にそれぞれ入射する。 Respectively incident on the light receiving element 160 of the pair through the 8.
受光素子１６０へのこの光の入射角度は、それぞれ発光部１５６の位置によって変化する。 The incident angle of the light to the light receiving element 160 is changed by the position of each light-emitting portion 156. この入射角は、各受光素子１６０上に結ばれる発光部１５６の像の位置によって知ることができる。 The angle of incidence can be known by position of the image of the light emitting portion 156 tied on each light receiving element 160. この角度と受光素子１６０間の距離に基づき、三角測量の原理によってマウスペン１５ Based on the distance between the angle and the light receiving element 160, a mouse pen 15 by the principle of triangulation
２の発光部１５６の位置を知ることができる。 It is possible to know the position of the second light-emitting portion 156. フィルタ１６４は、入射する光線のうち、発光部１５６から発せられる光のみを受光素子１６０に与えるためのものである。 Filter 164, among the light rays incident, it is for providing only the light emitted from the light emitting portion 156 to the light receiving element 160.
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の図１３に示されるシステムは、以下のような問題点を有する。 The system shown in but above 13 [0008] has the following problems. まず第１にこのシステムは、全空間内で物体の位置を検出することができない。 First this first system is not able to detect the position of an object in the entire space. 第２にこのシステムは、動作が遅い。 The system Second, the operation is slow. そのために仮想現実感の動作を、利用者の動きに合わせて適確に変化させることができないという結果が生ずる。 The operation of the virtual reality Therefore, the results can not be changed to an appropriate probability according to the movement of the user occurs. またこのシステムでは、計測空間内に金属物体が存在すると、金属物体により引起こされる磁場変化によって、計測値に誤差が生ずる。 In this system, when the metal object present in the measurement space, the magnetic field changes that are caused by the metal object, an error occurs in the measured value.
【００１８】データグローブのようなデバイスは、細かい動作を対応の情報に変換する機能に優れている。 [0018] device, such as a data glove is superior to the function of converting the fine behavior to the corresponding information. しかしその反面、このようなデバイスは、空間の位置を指定するための部品それ自体に電源を供給し、さらにセンサを設けることが必要である。 However, on the other hand, such a device is to supply power to the component itself for specifying the location of the space, it is necessary to further provide a sensor. そのために、システム全体が大型となってしまう。 To that end, the entire system becomes large. また、このようなデバイスを用いた場合、限られた範囲の空間でしか座標の認識が行なえず、しかも精度も良くない。 In the case of using such a device, not performed the recognition of only a space of limited range coordinates, yet accuracy not good.
【００１９】図１５に示されるシステムでは、受光素子またはカメラを２つ必要とする。 [0019] In the system shown in FIG. 15, to require two light receiving elements or the camera. したがって装置が複雑となり、かつ大型となる。 Therefore apparatus is complicated, and a large. また、受光素子やカメラ間の距離を変えたりする必要が起こった場合、システムを容易に新たな条件に適合することが難しい。 Also, if the need to changing the distance between the light receiving elements and the camera has occurred, it is difficult to fit easily new conditions of the system. さらに、空間の特定の点を指示するための装置１５２が発光部１５６ Furthermore, apparatus 152 for designating a specific point in space is the light emitting portion 156
を有するために、ペン１５２に、発光部１５６を動作させるための電源を設ける必要がある。 In order to have a pen 152, it is necessary to provide the power for operating the light emitting portion 156. また、図１５に示されるようにレンズ１５８、受光素子１６０の軸を所定角度をもって交差させるようにした場合、座標を指定できる空間の広さが狭い。 The lens 158 as shown in FIG. 15, when so as to the axis of the light receiving element 160 are crossed at a predetermined angle, the narrow width of the space can be specified coordinates.
【００２０】それゆえに、請求項１に記載の発明の目的は、三次元の空間座標を光学的に直接に指定し、かつ空間を自由に移動する空間座標を指示する物体に電源機器を必要としないこと、センサ部分を簡易なものにすること、広範囲な空間内での座標指示入力を可能とすることである。 [0020] It is therefore an object of the present invention according to claim 1, the spatial coordinates of the three-dimensional optically specified directly, and require a power source device on the object to indicate the spatial coordinates to move freely space may not, be the sensor part be simplified, it is to enable the coordinate pointing in the wide space.
【００２１】請求項２に記載の発明の目的は、三次元座標系内の広い空間内の任意の点を指定して、その座標を特定することができる、簡易で新規な装置を提供することである。 An object of the invention described in claim 2 is to specify an arbitrary point in a wide space in a three-dimensional coordinate system, it is possible to identify the coordinates, to provide a novel apparatus in simple it is.
【００２２】請求項３に記載の発明の目的は、三次元座標系内の広い空間内の任意の点を指定して、その座標を高い精度で特定することができる、簡易で新規な装置を提供することである。 It is an object of the invention described in claim 3, by specifying an arbitrary point in a wide space in a three-dimensional coordinate system, it is possible to identify the coordinates at a high accuracy, a new device with a simple it is to provide.
【００２３】請求項４に記載の発明の目的は、三次元座標系内の広い空間内の物体の座標を高い精度で特定することができる、簡易で新規な装置を提供することである。 It is an object of the invention described in claim 4 is able to identify the object coordinates in wide space in the three-dimensional coordinate system with high accuracy, it is to provide a novel apparatus in a simple manner.
【００２４】請求項５に記載の発明の目的は、三次元空間座標系内を高い自由度で移動させることができる、電源を必要としない対象点指定装置を用い、広い空間内の任意の点を指定して、その座標を高い精度で特定できる、簡易で新規な装置を提供することである。 The object of the invention described in claim 5, can be moved in three-dimensional space coordinate system with a high degree of freedom, with the target point specifying device that does not require a power supply, an arbitrary point in a wide space specify, can identify the coordinates at high precision, is to provide a novel apparatus in a simple manner.
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明にかかる三次元空間座標入力装置は、固定された輻射線の発射装置と、これにある距離を隔てて固定された輻射線の受信装置と、空間を移動する物体に設けられた曲面反射部分と、空間のある位置に設けられた反射角度を変更できる反射鏡と、反射鏡の駆動装置とを含む。 [Summary of the three-dimensional spatial coordinates input apparatus according to the first aspect of the present invention, a firing device for a fixed radiation, the distance separating the reception of the fixed radiation in this comprising a device, and a curved reflective portion provided on the object moving through space, a reflection mirror capable of changing the reflection angle provided in a certain position space, a drive unit of the reflector.
【００２６】請求項２に記載の発明にかかる三次元空間座標入力装置は、三次元空間の所定領域内に配置された特定の物体から入射する輻射線を所定平面上に収斂させて像を形成し、その像の、所定平面上における位置を検出するためのイメージ位置センス手段と、特定の物体の輻射する輻射線を反射して、イメージ位置センス手段に入射させるための反射手段と、特定の物体によって輻射され、イメージ位置センス手段に直接入射する直接入射輻射線により形成される像の、所定平面上の位置と、特定の物体から輻射され、反射手段を経由してイメージ位置センス手段に入射する間接入射輻射線により形成される像の、所定平面上の位置とに基づき、特定の物体の、 The three-dimensional spatial coordinates input device according to the invention of claim 2, form is allowed by the image converging radiation on a predetermined plane incident from a specific object placed in a predetermined area of ​​the three-dimensional space and, in that image, and the image position sensing means for detecting a position on a predetermined plane, and reflects the radiation to radiation of a specific object, a reflecting means for entering the image position sensing means, a specific is radiated by an object, the image formed by direct incident radiation directly incident on the image position sensing means, the position of the predetermined plane, is radiated from a particular object, incident on the image position sensing means via the reflection means of an image formed by an indirect incident radiation which, on the basis of the position on the predetermined plane, a particular object,
三次元空間内に規定された三次元座標系の座標を計算するための座標計算手段とを含む。 And a coordinate calculation means for calculating the three-dimensional coordinate system of coordinates defined within a three dimensional space.
【００２７】請求項３に記載の発明にかかる三次元空間座標入力装置は、請求項２に記載の三次元空間座標入力装置であってさらに、複数個の反射手段を含む。 The three-dimensional spatial coordinates input device according to the invention of claim 3, further comprising a three-dimensional spatial coordinates input apparatus according to claim 2, including a plurality of reflecting means.
【００２８】請求項４に記載の発明にかかる三次元空間座標入力装置は、請求項２に記載の装置であって、さらに、所定波長の輻射線を所定領域内に向けて輻射するための輻射手段を含む。 The three-dimensional spatial coordinates input device according to the invention of claim 4, an apparatus according to claim 2, further radiation to the radiation towards radiation of a predetermined wavelength to a predetermined area including the means.
【００２９】請求項５に記載の三次元空間座標入力装置は、請求項４に記載の装置であって、さらに、所定領域内の任意の位置におかれ得る位置指示部材を含み、位置指示部材は、入射する輻射線を反射するための曲面部分を含む。 The three-dimensional spatial coordinates input apparatus according to claim 5, The apparatus of claim 4, further comprising a position indicating member which may be placed in any position within a predetermined area, the position indicating member includes a curved surface portion for reflecting radiation which is incident.
【作用】請求項１に記載の三次元空間座標入力装置においては、空間を移動する物体には曲面反射部分が設けられているから、この物体には電源との接続を考慮する必要がない。 [Action] In the three-dimensional coordinates input apparatus according to claim 1, since the curved reflecting portion to an object moving space is provided, it is not necessary to consider the connection between the this object the power supply. 固定された輻射線の発信装置からの輻射線は曲面反射部分によって反射され、直接反射されて受信装置に入射するものと、反射鏡の角度を変えることにより、さらに反射鏡で反射され間接的に受信装置に入力するものとがある。 Radiation from transmitter a fixed radiation is reflected by the curved reflecting portion, to that incident on the receiver device is reflected directly, by changing the angle of the reflecting mirror, further indirectly reflected by the reflecting mirror is as input to the receiving device. 輻射線の発信装置と受信装置との距離、反射鏡と受信装置との距離、反射鏡の回転角度等により空間を移動する物体の座標を指示することができる。 The distance between the radiation transmitter and the receiver, the distance between the reflector and the receiving device can indicate the coordinates of the object to move the space by the rotation angle of the reflecting mirror.
【００３１】請求項２に記載の装置においては、三次元空間の所定領域内に配置された特定の物体から放射される輻射線の一部は、直接イメージ位置センス手段に入射する。 [0031] The device according to claim 2, a part of the radiation emitted from a specific object placed in a predetermined area of ​​the three-dimensional space is incident on the image directly position sensing means. 輻射線の他の一部は、反射手段によって反射されてイメージ位置センス手段に入射する。 Another part of the radiation is reflected by the reflection means is incident on the image position sensing means. イメージ位置センス手段は、この直接入射線と間接入射線をそれぞれ収斂させて所定平面上に像を形成する。 Image position sensing means, the direct incident ray and the indirect incident beam by converging respectively to form an image on a predetermined plane. この各々の像の、 The each image,
所定平面上における位置がイメージ位置センス手段に検出されて座標計算手段に与えられる。 Position on the predetermined plane is given them into the coordinate computing means to the image position sensing means. 座標計算手段は、 Coordinate calculation means,
直接入射線による像の位置と、間接入射輻射線の像の位置とに基づき、三次元座標系の座標を計算する。 The position of the image formed by direct incident ray, based on the position of the image of the indirect incident radiation, calculates the coordinates of the three-dimensional coordinate system.
【００３２】請求項３に記載の装置においては、イメージ位置センス手段には、特定の物体から放射される輻射線のうち直接入射するものと、複数の反射手段においてそれぞれ反射されたものとが入射する。 [0032] The device according to claim 3, the image position sensing means, to those directly entering of radiation emitted from a particular object, and those which are reflected respectively in the plurality of reflection means incident to. 各間接入射輻射線と、直接入射輻射線との間で三次元座標系の座標を計算することができる。 Each indirect incident radiation, it is possible to calculate the coordinates of three-dimensional coordinate system with the direct incident radiation.
【００３３】請求項４に記載の装置においては、輻射手段から輻射された輻射線が三次元空間内の物体によって反射され、直接、または間接にイメージ位置センス手段に入射する。 [0033] The device according to claim 4, radiation that has been radiated from the radiation means is reflected by an object in three-dimensional space, directly or indirectly incident on the image position sensing means. イメージ位置センス手段では、この所定の波長の輻射線による像の位置を検出すればよいために、 The image position sensing means, in order to may be detected position of the image to radiation of the predetermined wavelength,
像の位置の検出がより容易となる。 Detection of the position of the image becomes easier.
【００３４】請求項５に記載の装置においては、輻射手段によって輻射された輻射線は、位置指示部材の曲面部分によって反射され、直接イメージ位置センス手段に、 [0034] The device according to claim 5, radiation that is radiated by the radiation means is reflected by the curved surface portion of the position indicating member, directly image position sensing means,
あるいは反射手段によって反射されて間接的にイメージ位置センス手段に入射する。 Or it is reflected by the reflection means incident on indirect image position sensing means. この２組の入射線によって形成される２つの像の位置から、三角測量の原理によりこの曲面部分の空間座標を計算することができ、曲面部分の位置している場所の座標を特定することができる。 From the positions of the two images formed by the two sets of incident rays, the principle of triangulation can be used to calculate the spatial coordinates of the curved surface portion, is possible to identify the location of the coordinates that the position of the curved surface portion it can.
【実施例】図１を参照して、本発明の原理を説明する。 EXAMPLES Referring to FIG. 1, illustrating the principles of the present invention.
空間の任意の位置を指し示すために、球面反射部分４が用いられる。 To indicate an arbitrary position in space, the spherical reflective portion 4 is used. 本発明にかかる、この球面反射部分４の座標を特定するための装置は、少なくとも鏡５と受光部分２とを有する。 According to the present invention, apparatus for determining the coordinates of the spherical reflecting portion 4, having at least the mirror 5 and the light receiving portion 2. そしてさらに、後述する第１の実施例の装置のように、発光部分１を含んでいてもよい。 And further, as in the device of the first embodiment described below, it may contain a light-emitting portion 1. また、 Also,
球面反射部分４は曲面であれば良く、放物面、だ円面などでも良い。 Spherical reflecting portion 4 may be any curved, parabolic, or the like elliptical surface.
【００３６】発光部分１あるいは他の光源から放射された光８は、球面反射部分４で反射される。 The light-emitting portion 1 or the light 8 emitted from the other light source is reflected by the spherical reflecting portion 4. 反射光の一部は直接受光部分２に到達する。 Some of the reflected light reaches directly the light receiving portion 2. 反射部分の他の一部は、 Another part of the reflection part,
鏡５で反射して受光部分２に到達する。 It reflected and reaches the light receiving portion 2 with the mirror 5. 鏡５で反射される光を受光部分２で受光することは、鏡５の表面で規定される平面を中心とし、受光部分２に対して対称な位置に置かれた仮想的な受光部分７を設けたのと同様の効果を奏する。 By receiving the light reflected by the mirror 5 by the light receiving part 2, around the plane defined by the surface of the mirror 5, a hypothetical light receiving portions 7 placed in symmetrical positions with respect to the light receiving portion 2 the same effects as those provided. 鏡５と受光部分２との位置関係は既知である。 Positional relationship between the lens 5 and the light receiving portion 2 is known. 受光部分２と、仮想的な受光部分７との間の距離も計算により求められる。 A light-receiving portion 2, the distance between the virtual light-receiving part 7 is also obtained by calculation. したがって、受光部分２の出力と、仮想的な受光部分７の出力（すなわち受光部分２の出力の一部）とに基づき、三角測量の原理を用いて球面反射部分４の空間座標を得ることができる。 Therefore, the output of the light receiving portion 2, that based on the output of the virtual light-receiving portion 7 (i.e. part of the output of the light receiving portion 2), to obtain the spatial coordinates of the spherical reflecting portion 4 by using the principle of triangulation it can. 球面反射部分４の直径はなるべく小さくし、光のビームの太さは球面反射部分４の直径にほぼ等しく選ばれる。 Spherical diameter of the reflecting portion 4 is as small as possible, the thickness of the light beam is chosen approximately equal to the diameter of the spherical reflective portion 4.
【００３７】この計算においては、受光部分２および仮想的な受光部分７に入射する光８の入射角度と、受光部分２と仮想的な受光部分７との間の距離が必要である。 [0037] In this calculation, the angle of incidence of the light 8 incident on the light-receiving portion 2 and a virtual light-receiving portion 7 is required distance between the light receiving portion 2 and the virtual light-receiving portion 7.
仮に鏡５が固定されていれば、受光部分２と仮想的な受光部分７との間の距離は容易に知ることができる。 If if the mirror 5 is fixed, the distance between the virtual light receiving portion 7 and the light receiving portion 2 can be easily known. また、鏡５は必ずしも固定されている必要はなく、たとえばその表面に想定される２つの直交する軸を中心として回転してもよい。 Moreover, the mirror 5 is not necessarily required to be fixed, may be rotated about two orthogonal axes that are envisaged for example on its surface. これにより、球面反射部分４がより広い空間範囲内を移動したとしても、受光部分２に対して反射光を適確に入射させることができ、したがってより広い空間内の任意の点の空間座標を特定することができる。 Thus, even if the spherical reflecting portion 4 is moved a larger space range, the reflected light can be made incident on accurately relative to the light receiving portion 2, therefore the spatial coordinates of an arbitrary point in the wider space it can be identified. ただしこの場合には、受光部分２と仮想的な受光部分７との間の距離は、鏡５と受光部分２との位置関係のみならず、鏡５の回転角度を用いて計算することが必要である。 However, in this case, the distance between the virtual light receiving portion 7 and the light receiving portion 2 is not only the positional relationship between the lens 5 and the light receiving portion 2, it must be calculated by using the rotation angle of the mirror 5 it is.
【００３８】図１を参照して、周囲から自然光が入射している場合、球面反射部分４はこれらの光を反射している。 [0038] Referring to FIG. 1, if the natural light from the surroundings is incident, spherical reflecting portion 4 is reflects these lights. したがって受光部分２として、カメラのようなものを用い、画像処理により球面反射部分４の像の位置を判別すれば、発光部分１を用いなくとも上述の原理により球面反射部分４の空間座標を得ることができる。 As thus receiving portion 2, used as such as a camera, if it is determined the position of the image of the spherical reflecting portion 4 by image processing to obtain the spatial coordinates of the spherical reflective portion 4 by the principle described above without using a light-emitting portion 1 be able to.
【００３９】また、図１に示される原理的システムは１ Further, principle system shown in FIG. 1 1
つの鏡のみを有している。 One of which has a mirror only. しかし、システムは複数の鏡を含んでもよい。 However, the system may include a plurality of mirrors. また鏡５の形状は図１に示されるような平面的なものに限らず、円筒状のものなど、他の形状のものであってもよい。 The mirror 5 shape is not limited to a flat ones as shown in FIG. 1, such cylindrical ones, may be of other shapes. もしも鏡５が固定されているのであれば、鏡５はある程度回転可能な場合よりもその面積を大きくする必要がある。 If YES in if fixed mirror 5, the mirror 5, it is necessary to increase the area than if somewhat rotatable. 鏡５を大きくすることにより、鏡５が固定されていてもより広い空間内の任意の点につき空間座標を得ることができる。 By increasing the mirror 5 may be mirror 5 to obtain the spatial coordinates per any point in the wider space be fixed.
【００４０】鏡５が上述の様に二軸の回りに回転可能である場合には、鏡５が固定されている場合よりもより広範囲で座標入力が可能である。 [0040] When the mirror 5 is rotatable about the biaxial As described above, it is possible to more coordinate input with a wide range than when the mirror 5 is fixed. その理由は以下のようである。 The reason is as follows. 球面反射部分４が比較的大きく移動すると、鏡５ When the spherical reflective portion 4 is relatively large movement, the mirror 5
上での光８の反射点は球面反射部分４の移動方向に応じて移動する。 Reflection point of the light 8 on the move according to the moving direction of the spherical reflecting portions 4. このとき、鏡５を手動または自動で回転させ、反射点が鏡５の中央部分に近づくようにその姿勢を変化させる。 At this time, by rotating the mirror 5 manually or automatically, the reflection point changes its attitude so as to approach the central portion of the mirror 5. これにより、球面反射部分４が非常に広い範囲を移動したとしても、受光部分２に直接入射光と反射入射光の２つが正しく入射する。 Thus, even the spherical reflector part 4 has moved a very wide range, two directly on the light receiving portion 2 incident light and the reflected incident light is incident correctly. 鏡５の回転角度も容易に知ることができる。 Rotation angle of the mirror 5 can also be easily known. したがって、より広い空間内を球面反射部分４が移動したとしても、三角測量の原理によって正確に座標計算を行なうことができる。 Therefore, even a larger space as a spherical reflective portion 4 is moved, it is possible to perform accurate coordinate calculation by the principle of triangulation.
【００４１】図２は、本発明の第１の実施例にかかる、 [0041] Figure 2, according to a first embodiment of the present invention,
空間座標を特定するための装置の斜視図である。 It is a perspective view of a device for identifying the spatial coordinates. 図２を参照して、この装置は、４つの足１２を有するフレーム１０と、フレーム１０の上面中央に所定距離離して設けられた発光部分１および受光部分２と、フレーム１０の右前部分に設けられたキーボード１４および表示装置１ Referring to FIG. 2, the apparatus includes a frame 10 having four legs 12, the light emitting portion 1 and the light receiving portion 2 disposed apart a predetermined distance in the center of the upper surface of the frame 10, provided on the right front portion of the frame 10 It was keyboard 14 and a display device 1
６と、フレーム１０の上面左側に設けられ、鏡５を、フレーム１０の上面に鉛直な軸およびこの軸と直交する軸の回りに回転可能に保持するとともに、鏡５を上述の２ 6, provided on the upper surface left frame 10, a mirror 5, as well as rotatably held around an axis perpendicular to the vertical axis and this axis on the upper surface of the frame 10, the mirror 5 above 2
つの軸回りに回転させるための鏡回転装置６と、利用者が手に持って任意の点を指し示すための三次元マウス３ One of the mirror rotating device 6 for rotating around the axis, for indicating an arbitrary point the user in hand the three-dimensional mouse 3
とを含む。 Including the door. 三次元マウス３の先端には、球面反射部分４ At the tip of the three-dimensional mouse 3, the spherical reflective portion 4
【００４２】図３を参照して、鏡回転装置６は、フレーム１０の天板２０および底板２２にそれぞれベアリング３６、３８によって回転可能に保持された軸４０と、軸４０の、天板２０上に突出した先端に固定された鏡支持フレーム２４と、軸４０に固定された歯車４２と、フレーム１０の側板１８内面に、取付部材４６によって固定されたモータ４８とを含む。 [0042] With reference to FIG. 3, the mirror rotating device 6 includes a shaft 40 which is rotatably held by the respective bearings 36, 38 in the top plate 20 and the bottom plate 22 of the frame 10, the shaft 40, the top plate 20 above to include a mirror support frame 24 which is fixed to the end projecting, a gear 42 fixed to the shaft 40, the side plate 18 the inner surface of the frame 10, a motor 48 fixed by a mounting member 46. モータ４８の回転軸にはウォーム歯車４４が固定されており、ウォーム歯車４４は歯車４２と係合している。 The rotation shaft of the motor 48 is fixed worm gear 44, worm gear 44 is engaged with the gear 42. 鏡支持フレーム２４は、１対のベアリング２６で、鏡５の両側辺の中央部分を支持している。 Mirror support frame 24, a pair of bearings 26, supporting the central portion of both sides of the mirror 5. 鏡５の裏面には、半円形の内歯車３２が、取付部分３４によって固定されている。 The rear surface of the mirror 5, the internal gear 32 of the semicircular, is secured by the mounting portion 34. 鏡支持フレーム２４ Mirror support frame 24
の背面板２５の内面には、モータ２８が固定されている。 The inner surface of the back plate 25 of the motor 28 is fixed. モータ２８の回転軸先端にはピニオン３０が取付けられている。 The rotating shaft end of the motor 28 the pinion 30 is mounted. ピニオン３０は、内歯車３２と係合している。 Pinion 30 is engaged with the internal gear 32.
【００４３】図２、３を参照して、この装置のメカニカルな構造の動作について説明する。 [0043] With reference to FIGS. 2 and 3, the operation of the mechanical structure of the device. 発光部分１は、たとえば所定の波長の光８を放射する。 Emitting portion 1, for example emit light 8 of a predetermined wavelength. 光８は三次元マウス３の球面反射部分４によって反射される。 Light 8 is reflected by the spherical reflecting portion 4 of the three-dimensional mouse 3. 反射光の一部は直接受光部分２に入射する。 Some of the reflected light is directly incident on the light receiving portion 2. 反射光の他の一部は、鏡５によって反射して受光部分２に入射する。 Another portion of the reflected light is reflected by the mirror 5 enters the light receiving portion 2. この装置は、受光部分２に入射した光によって形成される、球面反射部分４の２つの像に基づき、三角測量の原理によって球面反射部分４の座標を特定する。 This device is formed by light incident on the light receiving portion 2, on the basis of the two images of the spherical reflective portion 4, identifies the coordinates of the spherical reflecting portion 4 by the principle of triangulation.
【００４４】鏡５は、常に球面反射部分４からの反射光が受光部分２に到達するように、次のように動作する。 The mirror 5 is always as reflected light from the spherical reflecting portion 4 reaches the light receiving portion 2, operates as follows.
図３を特に参照して、モータ４８を駆動することにより、ウォーム歯車４４、歯車４２、軸４０が回転する。 Figure 3 With particular reference, by driving the motor 48, worm gear 44, the gear 42, the shaft 40 rotates.
軸４０の回転にともない、鏡支持フレーム２４も、軸４ With the rotation of the shaft 40, mirror support frame 24 is also the axis 4
０の中心軸を中心として回転する。 It rotates around the central axis of zero. 軸４０の中心軸は、 The central axis of the shaft 40,
フレーム１０の天板２０と鉛直である。 It is the vertical and the top plate 20 of the frame 10. 鏡支持フレーム２４の回転角度が所望の値になったところでモータ４８ Motor 48 at the rotation angle of the mirror support frame 24 becomes a desired value
を停止する。 A stop.
【００４５】さらにモータ２８を駆動させることにより、ピニオン３０が回転する。 [0045] By further driving the motor 28, the pinion 30 is rotated. ピニオン３０の回転にともない内歯車３２が回転し、鏡５も、１対のベアリング２６によって規定される軸回りに回転する。 The gear 32 with the rotation of the pinion 30 is rotated, the mirror 5 also rotates about the axis defined by a pair of bearings 26. 鏡５の、ベアリング２６によって規定される軸回りの回転角度が所望の値となったところでモータ２８は停止する。 Mirror 5, the motor 28 at the rotation angle of the axis becomes a desired value defined by the bearing 26 is stopped. このように鏡５の回転角度を、天板２０に鉛直な軸と、天板２ Thus the rotation angle of the mirror 5, a vertical axis in the top plate 20, top plate 2
０に平行な軸との回りにそれぞれ所望の角度だけ回転させることにより、球面反射部分４からの光を受光部分２ By rotating by a desired angle, respectively around the axis parallel to 0, it receives light from the spherical reflecting portion 4 part 2
に入射させることができる。 It can be incident on the. 鏡５の、上述の２軸回りの回転角度の決定の詳細については後述する。 Mirror 5 will be described in detail later determination of two axes of rotation angle described above.
【００４６】図４は、この第１の実施例の制御システムのブロック図である。 [0046] Figure 4 is a block diagram of a control system of the first embodiment. 図４を参照して、このシステムは、受光部分２に配置された光学系５１および撮像素子５０と、撮像素子５０の出力を増幅するためのアンプ５ Referring to FIG. 4, the system includes an optical system 51 and the imaging device 50 disposed on the light receiving portion 2, the amplifier 5 for amplifying the output of the image pickup device 50
２と、アンプ５２の出力に基づき、受光部分２への入射光の角度を検出するための角度検出ユニット５４と、角度検出作業の際に用いられる角度テーブルを格納するＲ 2, based on the output of the amplifier 52, and stores the angle detection unit 54 for detecting the angle of the light incident on the light receiving portion 2, the angle table used in the angle detection task R
ＯＭ５６と、角度検出回路５４の出力に基づき、三次元マウス３の球面反射部分４の空間座標を検出するための三次元座標検出回路５８と、発光部分１に設けられた発光ダイオード９と、三次元座標検出回路５８の出力に基づき、それぞれモータ４８、２８を駆動して鏡５を回転させるためのドライバ６０、６２とを含む。 And OM56, based on an output of the angle detection circuit 54, a three-dimensional coordinate detection circuit 58 for detecting the spatial coordinates of the spherical reflective portion 4 of the three-dimensional mouse 3, a light emitting diode 9 disposed on the light-emitting portion 1, tertiary based on the output of the source coordinate detection circuit 58, respectively and a driver 60, 62 for rotating the mirror 5 by driving the motor 48,28. 三次元座標検出ユニット５８には、上述したキーボード１４、表示装置１６が接続されている。 The three-dimensional coordinate detection unit 58, the keyboard 14 described above, the display device 16 is connected.
【００４７】図５を参照して、角度検出ユニット５４ [0047] With reference to FIG. 5, the angle detection unit 54
は、アンプ５２の出力する映像信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器８６と、デジタル信号に変換された映像信号を１フィールド分格納するためのフィールドメモリ８８と、フィールドメモリ８８に格納された映像信号に基づき、球面反射部分４の像の、フィールドメモリ８８上での重心位置を示す座標データを出力するための重心座標検出回路９０と、重心座標検出回路９０ Includes an A / D converter 86 for converting a video signal to a digital signal output from the amplifier 52, the field memory 88 for storing one field of the video signal converted into a digital signal, the field memory 88 based on the stored video signals, the image of the spherical reflecting portion 4, the centroid coordinate detection circuit 90 for outputting the coordinate data indicating the gravity center position on the field memory 88, the centroid coordinate detection circuit 90
の出力に基づき、角度テーブルＲＯＭ５６を参照して、 Based on the output, with reference to the angle table ROM 56,
入射光の角度を検出するための角度ルックアップ回路９ Angle lookup circuit 9 for detecting the angle of the incident light
２とを含む。 And a 2.
【００４８】図４、図５に示されるシステムによる三次元座標検出の原理を、図６〜図８を参照して説明する。 [0048] Figure 4, the principle of the three-dimensional coordinate detection by the system shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS.
図６を参照して、空間にｘ、ｙ、ｚの直交三次元座標系を考える。 6, consider x, y, orthogonal three-dimensional coordinate system of the z in the space. 原点位置に受光部分２（すなわち視点）を置く。 Placing the light-receiving portion 2 (i.e. viewpoint) to the origin position. 鏡５は、その中心が座標（０，１，１）となる位置に配置される。 Mirror 5 has its center is disposed at a position where the coordinates (0,1,1). また鏡５は、いずれもｙｚ平面上の、式ｙ＝１で規定される直線６６と、式ｚ＝１で規定される直線６４とを中心としてそれぞれ、図３に示されるようなメカニズムにより回転可能である。 The mirror 5 is rotated, any of the yz plane, the straight line 66 which is defined by the equation y = 1, respectively around the straight line 64 defined by the formula z = 1, by a mechanism as shown in FIG. 3 possible it is.
【００４９】今、鏡５を軸６６、６４回りにそれぞれ角度α z 、α yだけ回転した結果、図７、８に示されるように球面反射部分４からの反射光の一部が、鏡５で反射して受光部分２に到達したものとする。 [0049] Now, it angles the mirror 5 in the axial 66,64 around alpha z, the result obtained by rotating only alpha y, a part of the reflected light from the spherical reflecting portion 4 as shown in FIGS. 7 and 8, the mirror 5 in reflected and assumed that reaches the light receiving portion 2. 図７、図８において、折線７０、７４はそれぞれ球面反射部分４から鏡５を経由して受光部分２に到達する光の、それぞれｘｙ 7, 8, line 70 and 74 from each spherical reflective portion 4 of the light reaching to the light receiving portion 2 via the mirror 5, xy respectively
平面およびｘｚ平面への投影である。 Is a projection onto the plane and the xz plane. また直線６８、７ The straight line 68,7
２はそれぞれ、球面反射部分４から受光部分２に直接到達する光の、ｘｙ表面およびｘｚ表面への投影である。 Each 2, the light arriving directly on the light receiving portion 2 from the spherical reflecting portion 4 is a projection of the xy surface and xz surface.
【００５０】図７において、鏡５に入射する光の入射角の補角をβ zとする。 [0050] In FIG 7, the supplementary angle of incidence of light incident on the mirror 5 and beta z. 前述のように鏡５とｙ軸とは角α Corners the mirror 5 and the y-axis as previously described α
zをなす。 form a z. 鏡５によって反射される光の入射角と反射角とは等しいから、その補角β zとα zとは等しくなる。 Since equal to the angle of incidence and the angle of reflection of the light reflected by the mirror 5, it is equal to its supplementary angle beta z and alpha z.
したがって、図７において折線７０のうち、球面反射部分４から鏡５までの部分がｙ軸となす角度γ zは、２倍のα zとなる。 Therefore, among the polygonal line 70 in FIG. 7, the angle gamma z a portion of the spherical reflecting portion 4 to the mirror 5 forms with the y-axis is twice the alpha z. 図７に示されるように球面反射部分４のｘ座標およびｙ座標をそれぞれｘ、ｙとすれば、以下の式が成立する。 If each indicated by way of the spherical reflective portion 4 x and y coordinates to Figure 7 x, and y, the following equation holds.
【００５２】一方、直線６８とｙ軸とがなす角度をθ z Meanwhile, the angle between the straight line 68 and the y-axis theta z
とすると、次の式（２）が成立する When, the following equation (2) is satisfied
【００５４】式（１）と（２）より、次の式（３）と（４）が成立する。 From [0054] Equation (1) and (2), the following equations (3) (4) is satisfied.
【００５６】式（３）（４）により、このｘ座標とｙ座標を得ることができる。 The [0056] Equation (3) (4), it is possible to obtain the x and y coordinates. 同様に図８からは、次の式（５）（６）が導かれる。 Similarly from Fig 8, the following equation (5) (6) is derived.
【００５８】以上の式（３）〜（６）により、座標（ｘ，ｙ，ｚ）を得ることができる。 [0058] By the above equation (3) to (6), it is possible to obtain coordinates (x, y, z). なお、式（３） It should be noted that the formula (3)
（５）のいずれからもｘ座標を得ることができる。 (5) can be obtained even x-coordinate from any. いずれの式から得られた値をｘ座標としてもよいし、これらの式によって得られた値のたとえば平均値をｘ座標としてもよい。 It the value obtained from any of the formula may be the x-coordinate may be x-coordinate, for example the mean value of the values ​​obtained by these equations.
【００５９】なお、式（３）〜（６）において、各α y 、α zは、鏡５の回転角度から得られる。 [0059] In the equation (3) to (6), each alpha y, alpha z is obtained from the rotation angle of the mirror 5. また各θ In addition each θ
y 、θ zは、いずれも、撮像素子により得られる画像上で、球面反射部分４の像の重心の座標位置から、予め用意されたテーブルを参照することにより特定することができる。 y, the theta z, both on the image obtained by the image pickup device, from the coordinate position of the center of gravity of the image of the spherical reflecting portions 4 can be identified by referring to a table prepared in advance.
【００６０】図４、図５に示されるシステムは以下のように動作する。 [0060] Figure 4, the system shown in Figure 5 operates as follows. 発光ダイオード９は、三次元座標検出ユニット５８の制御により光を発射する。 Emitting diode 9 emits light by control of the three-dimensional coordinate detection unit 58. この光は球面反射部分４によって反射される。 This light is reflected by the spherical reflecting portion 4. 反射光の一部は直接撮像素子５０に入射する。 Some of the reflected light is directly incident on the imaging device 50. 反射光の他の一部は鏡５により反射され、撮像素子５０に到達する。 Another part of the reflected light is reflected by the mirror 5, and reaches the image pickup device 50. この場合鏡５は、反射光が撮像素子５０に到達するようにその姿勢が調整されているものとする。 In this case mirror 5 is assumed to reflected light is adjusted its position so as to reach the image pickup device 50.
【００６１】撮像素子５０上に設けられた光学系５１は撮像素子５０の受光面上に、球面反射部分４の像を２つ結ぶ。 [0061] the imaging device 50 an optical system provided on 51 on the light receiving surface of the image sensor 50, connecting the two images of the spherical reflecting portions 4. この２つの像のうち一方は直接入射光で、他方は鏡５によって反射された入射光でそれぞれ形成される。 While the direct incident light of the two images, the other is formed respectively by the incident light reflected by the mirror 5.
【００６２】撮像素子５０は撮像面上に配置された多数の受光素子を含む。 [0062] the imaging device 50 includes a number of light receiving elements arranged on the imaging surface. 各受光素子は、入射光の強さに応じて電荷を蓄積し、所定のタイミングで順次出力する。 Each light receiving element accumulates the electric charge according to the intensity of the incident light, and sequentially outputs at a predetermined timing. 出力される信号はアンプ５２によって増幅され、角度検出ユニット５４に与えられる。 Signal output is amplified by amplifier 52, it is given to the angle detection unit 54.
【００６３】図５を参照して、映像信号はＡ／Ｄ変換器８６でデジタル信号に変換される。 [0063] With reference to FIG. 5, the video signal is converted into a digital signal by the A / D converter 86. フィールドメモリ８ Field memory 8
８は、Ａ／Ｄ変換器８６の出力を順次連続するアドレスに格納していくことにより、１フィールド分の画像をデジタル信号として記憶する。 8, by gradually stored in the address successive output of the A / D converter 86, and stores the image for one field as a digital signal.
【００６４】重心座標検出回路９０は、フィールドメモリ８８に格納された画像信号に基づき、球面反射部分４ [0064] barycentric coordinate detection circuit 90, based on the image signal stored in the field memory 88, the spherical reflective portion 4
の２つの像の重心座標をそれぞれ検出し、そのフィールドメモリ８８上の位置を示す２組の平面座標の値を出力する。 Two barycentric coordinates of the image is detected, and outputs the values ​​of the two pairs of plane coordinates indicating the position on the field memory 88.
【００６５】角度ルックアップ回路９２は、与えられる１組の座標をキーとして角度テーブルＲＯＭ５６を検索し、対応する角度を見出して三次元座標検出ユニット８ [0065] angle lookup circuit 92 searches the angle table ROM56 a set of coordinates given as a key, the three-dimensional coordinates found a corresponding angle detection unit 8
２に与える。 Give to 2. 与えられる座標の組が２組あるから、角度ルックアップ回路９２は、式（３）〜（６）において用いられる２つの角θ y 、θ zを出力する。 Since a set of given coordinates are two sets, the angle lookup circuit 92, Equation (3) to two corners theta y used in (6), and outputs the theta z. なお、角度テーブルＲＯＭ５６には、フィールドメモリ８８上の像の座標位置と、被写体からの入射角度との対がテーブルの形で予め多数格納されていなければならないことに注意すべきである。 Note that the angle table ROM 56, and the coordinate position of the image on the field memory 88, it should be noted that a pair of the incident angle from the object must have been previously stored a number in a table. ただし、この入射角の計算は、理論的には、像の座標から直接計算により求めることもできる。 However, the calculation of the angle of incidence, in theory, can also be obtained by direct calculation from the coordinates of the image.
しかし、このように予めテーブルを準備しておくほうが簡便である。 However, is better to be prepared in this way in advance table is simple.
【００６６】再び図４を参照して、三次元座標検出ユニット５８は、角度検出回路５４から与えられる２つの角度θ y 、θ zと、予めドライバ６０、６２とモータ４ [0066] Referring again to FIG. 4, three-dimensional coordinate detection unit 58, two angles theta y given by the angle detecting circuit 54, and theta z, previously drivers 60, 62 and the motor 4
８、２８を介して設定している鏡５の角度α y 、α zとに基づき、上述した式（３）〜（６）を計算し、球面反射部分４の空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）を得、これをホストシステムに与える。 Angle alpha y of the mirror 5 that is set via the 8, 28, alpha based on the z, calculates the above equation (3) to (6), the space coordinates of the spherical reflective portion 4 (x, y, z ), which gives it to the host system.
【００６７】キーボード１４、表示装置１６はたとえば、空間座標の原点位置の設定や、キャリブレーションなどの際に用いられるものである。 [0067] keyboard 14, the display device 16 for example, setting of the origin position of the spatial coordinates, is used when such calibration.
【００６８】モータ４８、２８は、次のようにして駆動される。 [0068] motor 48,28 are driven in the following manner. 図９を参照して、仮に球面反射部分４が下方に移動した場合、鏡５上の反射点も下方に移動する。 Referring to FIG. 9, if the case where the spherical reflective portion 4 moves downward, the reflection point on the mirror 5 is also moved downward. この場合には、鏡５は、鏡回転装置６により、反射点の移動に追従するように回転される。 In this case, the mirror 5, the mirror rotating device 6 is rotated so as to follow the movement of the reflection point. このように鏡５を回転することにより、反射点を常に鏡５の中心部に置くことができる。 By rotating this way the mirror 5, the reflection point can always be placed in the center of the mirror 5. そしてこのような鏡５の回転角度の制御は、鏡５の２つの回転軸のそれぞれにつき独立に行なわれる。 The control of the rotation angle of such a mirror 5 is performed independently for each of the two rotation axes of the mirror 5.
【００６９】以上のようにこの第１の実施例の装置によれば、三次元マウス３の球面反射部分４の三次元座標を計算することができる。 [0069] According to the apparatus of the first embodiment as described above, it is possible to calculate the three-dimensional coordinates of the spherical reflective portion 4 of the three-dimensional mouse 3. 図１２に示される従来のシステムの１つと比べ、三次元マウス３に発光部分を設ける必要がないために、三次元マウス３自体をより軽量かつコンパクトにすることができる。 Compared with one of the conventional system shown in FIG. 12, since there is no need to provide a light-emitting portion in the three-dimensional mouse 3 may be a three-dimensional mouse 3 itself lighter and compact. また、鏡５を用いることにより、１つの撮像素子５０を用いて、三角測量の原理にしたがって三次元座標を得ることができる。 Further, by using the mirror 5, using one of the imaging device 50, it is possible to obtain a three-dimensional coordinate according to the principle of triangulation. そのために、従来のように２つの受光素子を用いるシステムと比べシステムがより簡便となるとともに、システムの構成、たとえば三角測量の基準となる受光素子間の距離を変更したりする場合の作業が従来のものと比べて軽減される。 Therefore, with the conventional system compared to the system using two light receiving elements, as is more convenient, the configuration of the system, for example, work or to change the distance between the light receiving element as a reference for triangulation conventional It is reduced compared to that of. さらに鏡５を本実施例の場合のように２軸回りに回転可能とすることにより、より広い空間内において任意の点の座標を知ることが可能となる。 Furthermore, by the rotatable mirror 5 in the two axes as in the present embodiment, it is possible to know the coordinates of an arbitrary point in a broader space. なお、鏡５はすでに述べたように固定されていてもよいし、また１軸回りのみに回転可能なものであってもよい。 Incidentally, the mirror 5 is already may be fixed as described, also may be capable of rotating in only one axis. また、上述の実施例では鏡５の中心部分は常に空間の１点にあった。 In the above embodiments the central portion of the mirror 5 was always one point in space.
しかしこの発明はこれには限定されず、鏡５自体を移動させるようにしてもよい。 However, this invention is not limited thereto, it may be to move the mirror 5 itself. この場合、鏡５の移動量などについても検出しておく必要がある。 In this case, it is necessary to detect the like movement of the mirror 5.
【００７０】発光部１は、赤外線などを含む特定の周波数の光や、場合によっては電磁波を発する。 [0070] light-emitting portion 1, light or a specific frequency, including infrared, emits electromagnetic waves in some cases. そして、反射光は、球面反射部分４の材質に基づき同定される。 Then, the reflected light is identified on the basis of the material of the spherical reflecting portions 4. 三次元マウス以外の部品を部屋の天井や壁、机等に固定することにより、たとえば一部屋全体の空間内で、任意の点の三次元座標を得ることができる。 By fixing the components other than the three-dimensional mouse ceilings and walls of a room, a desk or the like, for example, in the space of one whole room, it is possible to obtain three-dimensional coordinates of an arbitrary point.
【００７１】図１０は、本発明の第２の実施例にかかる装置の斜視図である。 [0071] Figure 10 is a perspective view of the device according to the second embodiment of the present invention. 図１０に示される装置が図２に示される第１の実施例の装置と異なるのは、図２に示される発光部分１が設けられていないことと、１つの鏡５および鏡回転装置６に代えて、フレーム７６上に設けられた２つの鏡５ａ、５ｂと、２つの鏡回転装置６ａ、６ｂ The first differs from the device of the embodiment shown in FIG. 2 apparatus shown in FIG. 10, and the light-emitting portion 1 is not provided as shown in FIG. 2, the one mirror 5 and the mirror rotating device 6 Alternatively, the two mirrors 5a provided on the frame 76, and 5b, two mirrors rotating device 6a, 6b
とが設けられていることとである。 It is a possible bets is provided. 図２、３と図１０とにおいて、同一の部品には同一の参照符号と名称が与えられている。 In Figure 2, 3 and 10 Metropolitan, the same parts are given the same reference numerals and names. それらの機能も同一である。 They have the same functions. したがってここではそれらについての詳しい説明は繰返さない。 Here therefore not be repeated detailed description thereof.
【００７２】図１０に示される第２の実施例の装置は、 [0072] The apparatus of the second embodiment shown in FIG. 10,
第１の実施例に比べて鏡が１つ増加している。 Mirror in comparison with the first embodiment is increased by one. そのために、第１の実施例で得られたのと同様の操作を各鏡について行なうことができ、２組の測定値を得ることができる。 Therefore, the same operation as those obtained in the first embodiment can be performed for each mirror, it is possible to obtain two sets of measurements. この２組の測定値に基づき、たとえばその平均値などを計算して座標位置とすることにより、第１の実施例の装置と比べてより高い精度で座標の検出を行なうことが可能となる。 Based on this two sets of measurements, for example by the coordinate position calculated and the average value, it is possible with higher accuracy as compared with the apparatus of the first embodiment performs the detection of the coordinates.
【００７３】図１１は、この第２の実施例の装置の制御システムのブロック図である。 [0073] Figure 11 is a block diagram of a control system of the apparatus of the second embodiment. 図１１を参照して、この制御システムが図４に示されるシステムと異なるのは、 Referring to FIG. 11, it differs from the system to which the control system is shown in FIG. 4,
モータ２８、４８、ドライバ６０、６２に代えて、４つのモータ２８ａ、２８ｂ、４８ａ、４８ｂと４つのドライバ６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂを有することと、 And to have the motor 28 and 48, instead of the driver 60, 62, four motors 28a, 28b, 48a, 48b and four drivers 60a, 60b, 62a, and 62b,
１つの鏡５に代えて２つの鏡５ａ、５ｂを有することと、式（３）〜（６）に示される角度θ y 、θ zを１組だけ検出するための角度検出ユニット５４に代えて、２ Two mirrors 5a instead of a single mirror 5, and have a 5b, in place of the angle detection unit 54 for detecting the angle theta y represented by the formula (3) to (6), a theta z only one pair , 2
つの鏡から得られるデータに基づき、角度θ y 、θ zを２組検出するための角度検出ユニット７８を含むことと、三次元座標検出ユニット５８に代えて、２対の角度θ y 、θ zと、２つの鏡５ａ、５ｂの２組の回転角度α Based on the data obtained from One mirror, the angle theta y, and that includes an angle detecting unit 78 for two pairs detect theta z, instead of the three-dimensional coordinate detection unit 58, the angle of the two pairs theta y, theta z When the two mirrors 5a, 2 pairs of angle of rotation of 5b alpha
y 、α zとに基づき、物体８４の三次元座標を検出して出力するための三次元座標検出ユニット８２を含むこととである。 y, based on the alpha z, is the fact that comprises a three-dimensional coordinate detection unit 82 for detecting and outputting the three-dimensional coordinates of the object 84. またこのシステムは、図４に示されるような発光ダイオード９を含まない。 The system also does not include the light emitting diode 9 as shown in FIG.
【００７４】図１０、１１に示される第２の実施例の装置においては、物体８４から撮像素子５０に直接入射する光によって結ばれる像と、鏡５ａ、５ｂによって反射された光によってそれぞれ結ばれる像とによって、第１ [0074] In the apparatus of the second embodiment shown in FIGS. 10 and 11 are connected respectively and the image to be connected by light incident directly from the object 84 to the image sensor 50, the mirror 5a, the light reflected by 5b by the image, first
の実施例と同様の計算がそれぞれ行なわれる。 The embodiments and similar calculations are performed, respectively. 三次元座標検出ユニット８２は、このようにして得られた２組の三次元座標値から、各座標の平均値を得ることなどにより、１組の三次元座標値を出力する。 Three-dimensional coordinate detection unit 82, thus from two sets of three-dimensional coordinate values ​​obtained in, such as by obtaining an average value of each coordinate, and outputs a set of 3D coordinates.
【００７５】この第２の実施例の装置は、発光部分１を含まない。 [0075] The apparatus of the second embodiment does not include the light-emitting portion 1. しかし、たとえば周囲が十分明るい場所では、撮像素子５０によって撮影される画像から必要な情報を得ることができる。 However, for example, the ambient is sufficiently bright place, it is possible to obtain the necessary information from the image photographed by the imaging device 50. 発光部分を必要としないために、たとえば発光部分から放射された光が途中で他の物体に邪魔されて測定対照に到達しない場合でも、物体８ In order not to require emission portion, for example, even if the light emitted from the light emitting portion does not reach the measurement control is disturbed to other objects on the way, the object 8
４の三次元座標値を得ることが可能である。 It is possible to obtain a three-dimensional coordinate values ​​of four. また、２つの鏡５ａ、５ｂのうちの一方からの反射光が他の物体によって邪魔されても、残る一方の鏡からの光によって物体の座標を検出することができる。 The two mirrors 5a, also one reflected light from among 5b is disturbed by another object, it is possible to detect the coordinates of the object by the light from one mirror remains. また、従来技術の１ In addition, the prior art 1
つに示されたように磁場の変化を検出して三次元座標を検出するものではないために、測定空間内に金属物などがあっても測定精度に悪影響が及ぼされない。 For indicated not to detect the three-dimensional coordinates by detecting a change in magnetic field as the One, is not adversely adverse effect on even measurement accuracy if there is a metal object in the measurement space.
【００７６】なお、鏡の数としては２つに限定されず、 [0076] The present invention is not limited to two as the number of mirrors,
数個の鏡を用いてもよい。 It may be used several of the mirror. また、一部の鏡が固定され、 A part of the mirror is fixed,
他の鏡のみが回転可能であってもよい。 Only the other mirror may be rotatable.
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明によれば、空間を移動する物体には、電源やセンサを設ける必要はなく、かつ受光部分は１台でよく、広範囲な三次元空間内の座標を入力することができる。 As is evident from the foregoing description, according to the invention described in claim 1, the object moving through space, it is not necessary to provide a power supply and sensors, and the light receiving portion may be a single, broad tertiary it is possible to enter coordinates in the original space.
【００７８】請求項２に記載の発明によれば、反射手段を設けたために、イメージ位置センス手段を２つ設けなくても、三角測量の原理にしたがって特定の物体の三次元座標を計算により得ることができる。 [0078] According to the invention described in claim 2, in order to have a reflective means, without providing two image position sensing means, obtained by calculating the three-dimensional coordinates of the particular object according to the principle of triangulation be able to. ２つのイメージ位置センス手段を所定の位置に配置する必要がないために、装置の構造が簡略となり、さらに装置の構成も容易に変更することができる。 Two image location sensing means there is no need to place, the structure of the apparatus becomes simplified, it can be easily modified construction of further apparatus. その結果、三次元座標系内の任意の点を指定して座標を特定することができる、簡易な構造の新規な三次元空間座標入力装置を提供できる。 As a result, it is possible to specify the coordinates specifying an arbitrary point in the three-dimensional coordinate system, can provide a novel three-dimensional space coordinate input device having a simple structure.
【００７９】請求項３に記載の発明によれば、三次元座標系内の広い空間内の任意の点に対し、その座標を特定するための計算を、複数個の反射手段によって得られたデータに基づき複数回行なうことができる。 [0079] According to the invention described in claim 3, with respect to any point within a wide space in a three-dimensional coordinate system, the calculation for specifying the coordinates, obtained by a plurality of reflecting means data it can be performed multiple times on the basis of. したがって座標の計算結果の精度が高くなる。 Therefore the coordinates of the calculation results is done with high accuracy. また、反射手段を複数個設けたために、一部の反射手段を利用できないような位置の点についても、他の反射手段を用いて座標計算を行なうことができる。 Further, in order to provided a plurality of reflecting means, for the points a part position as unavailable reflecting means, it is possible to perform coordinate calculations using other reflecting means. その結果、三次元座標系内の広い空間内の物体の座標を高い精度で特定できる、簡易な構造の新規な装置を提供することができる。 As a result, the object coordinates in wide space in the three-dimensional coordinate system can be specified with high accuracy, it is possible to provide a novel apparatus having a simple structure.
【００８０】請求項４に記載の発明によれば、輻射手段から輻射された所定波長の輻射線のうち、物体で反射して直接イメージ位置センス手段に入射する輻射線と、反射手段によって一旦反射されてイメージ位置センス手段に入射する輻射線とを用い、三角測量の原理にしたがってこの輻射線を反射した物体の空間座標を計算することができる。 [0080] According to the invention described in claim 4, of the radiation of a predetermined wavelength which is radiated from the radiation unit, and radiation incident on the image directly position sensing means and reflected by the object, once reflected by the reflecting means by using the radiation incident on the image position sensing means may calculate the spatial coordinates of the object reflected the radiation according to the principle of triangulation. イメージ位置センス手段は１つであればよい。 Image position sensing means may be any one. 所定波長の輻射線を用いるために、イメージ位置センス手段での像の位置の検出がより確実に、より容易に行なわれ、このような輻射手段を設けない場合と比べ、 To use the radiation of a predetermined wavelength, the detection is more reliably position the image at the image position sensing means, more easily performed, compared with the case of not providing such radiative means,
空間内のより広い範囲に物体が存在していてもその座標を計算することが容易になる。 Even in the presence of an object in a wider range of space it is easy to calculate the coordinates. その結果、三次元座標系内の広い空間内の任意の点を指定して、その座標を高い精度で特定することができる、簡易な構造の新規な装置を提供できる。 As a result, by specifying an arbitrary point in a wide space in a three-dimensional coordinate system, it is possible to identify the coordinates at high precision, can provide a novel apparatus having a simple structure. 請求項５に記載の発明においては、位置指示部材の曲面部分を所定領域内の任意の位置に置くことにより、その曲面部分で反射される輻射線を用い、三角測量の原理にしたがってその曲面部分の空間座標を計算することができる。 In the invention of claim 5, by placing the curved portion of the position indicating member at any position of a predetermined region, using the radiation reflected by the curved surface portion, the curved surface portion in accordance with the principles of triangulation it can be calculated spatial coordinates of. 位置指示部材には、発光源を設ける必要がないために何らの電源を設ける必要はなく、より軽量で機動的に所定領域内で移動させることができる。 Located in the instruction member is not necessary to provide any power because there is no need to provide a light-emitting source can be moved in a flexible manner in a predetermined region in the lighter. また、位置指示部材に曲面部分を準備しているために、輻射手段から輻射された輻射線がこの曲面部分によって確実に反射され、その座標検出をより確実に、容易にすることができる。 Further, because of preparing a curved portion at a position indicating member, radiation which is radiated from the radiation means is reliably reflected by the curved surface portion, the coordinate detection can be more reliably facilitated. その結果、三次元座標系内の広い空間内の任意の点を指定して、その座標を高い精度で特定することができる、従来装置よりも簡易な新規な装置を提供できる。 As a result, by specifying an arbitrary point in a wide space in a three-dimensional coordinate system, it is possible to identify the coordinates at high precision, can provide a simple novel apparatus than the conventional device.
【図１】図１は、本発明の原理を示す模式図である。 [1] Figure 1 is a schematic diagram showing the principle of the present invention.
【図２】図２は、本発明の一実施例の装置の斜視図である。 Figure 2 is a perspective view of apparatus of an embodiment of the present invention.
【図３】図３は、図２に示される装置の一部の、一部破断した斜視図である。 Figure 3 is a part of the apparatus shown in FIG. 2 is a partially broken perspective view.
【図４】図４は図２に示される装置のシステムブロック図である。 Figure 4 is a system block diagram of the apparatus shown in FIG.
【図５】図５は、角度検出ユニットのより詳細なブロック図である。 Figure 5 is a more detailed block diagram of the angle detection unit.
【図６】図６は、本発明における鏡の配置を示す模式図である。 Figure 6 is a schematic diagram showing the mirror arrangement of the present invention.
【図７】図７は、座標（ｘ，ｙ）を計算する原理を示す模式図である。 Figure 7 is a schematic diagram showing the principle of calculating the coordinates (x, y).
【図８】図８は、座標（ｘ，ｚ）を計算する原理を示す模式図である。 Figure 8 is a schematic diagram showing the principle of calculating the coordinates (x, z).
【図９】図９は、鏡の駆動の原理を示す模式図である。 Figure 9 is a schematic diagram showing the principle of driving of the mirror.
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施例にかかる装置の斜視図である。 Figure 10 is a perspective view of the device according to the second embodiment of the present invention.
【図１１】図１１は、第２の実施例のシステムブロック図である。 Figure 11 is a system block diagram of a second embodiment.
【図１２】図１２は、仮想現実感システムのブロック図である。 Figure 12 is a block diagram of a virtual reality system.
【図１３】図１３は、位置検出のための、従来のシステムの一例の模式図である。 FIG. 13 is for detecting position is a schematic view of an example of a conventional system.
【図１４】図１４は、データグローブの斜視図である。 FIG. 14 is a perspective view of a data glove.
【図１５】図１５は、三角測量の原理を用いる、従来の空間位置検出システムの模式図である。 Figure 15, using the principle of triangulation, a schematic diagram of a conventional spatial position detection system.
１ 発光部分 ２ 受光部分 ３ 三次元マウス ４ 球面反射部分 ５ 鏡 ６ 鏡回転装置 ７ 仮想的な受光部分 ８ 光 1-emitting portion 2 receiving part 3 three-dimensional mouse 4 spherical reflecting portion 5 mirror 6 a mirror rotating device 7 virtual light receiving portion 8 light
【請求項１】 固定された輻射線の発信装置と、 これにある距離を隔てて固定された輻射線の受信装置と、 空間を移動する物体に設けられた曲面反射部分と、 空間のある位置に設けられた反射角度を変更できる反射鏡と、 反射鏡の駆動装置とを有する三次元空間座標入力装置。 And 1. A transmitter for a fixed radiation, a receiving apparatus of a fixed radiation at a certain distance thereto, and a curved reflective portion provided on the object moving through space, position with space three-dimensional space coordinate input device comprising a reflecting mirror that can change the reflection angle provided, a drive unit of the reflector to.
【請求項２】 三次元空間の所定領域内に配置された特定の物体から入射する輻射線を所定平面上に収斂させて像を形成し、前記像の、前記所定平面上における位置を検出するためのイメージ位置センス手段と、 前記特定の物体の輻射する輻射線を反射して、前記イメージ位置センス手段に入射させるための反射手段と、 前記特定の物体によって輻射され、前記イメージ位置センス手段に直接入射する直接入射輻射線により形成される像の、前記所定平面上の位置と、前記特定の物体により輻射され、前記反射手段によって反射されて前記イメージ位置センス手段に入射する間接入射輻射線により形成される像の、前記所定平面上の位置とに基づき、前記特定の物体の、前記三次元空間内に規定された三次元座標系の座標を計算するための座 2. A form an image by converging the radiation on a predetermined plane incident from a specific object placed in a predetermined area of ​​the three-dimensional space, of the image, detects a position on the predetermined plane an image position sensing means for reflects the radiation to radiation of the particular object, and reflecting means for entering the image position sensing means, said being radiated by a particular object, the image position sensing means of an image formed by direct incident radiation directly incident, a position on the predetermined plane, wherein the radiation by a particular object, by indirect incident radiation incident on the image position sensing means is reflected by said reflecting means of an image formed, the based on the position on the predetermined plane, wherein a particular object, a seat for calculating the coordinates of the three-dimensional coordinate system defined on the three-dimensional space 計算手段とを含む、三次元空間座標入力装置。 And a calculating means, a three-dimensional space coordinate input device.
【請求項３】 複数個の前記反射手段を含む、請求項２ 3. A comprises a plurality of said reflecting means, according to claim 2
に記載の三次元空間座標入力装置。 Three-dimensional space coordinate input apparatus according to.
【請求項４】 所定波長の輻射線を前記所定領域内に向けて輻射するための輻射手段をさらに含む、請求項２に記載の三次元空間座標入力装置。 Wherein the radiation of a predetermined wavelength, further comprising a radiation means for radiating toward the predetermined region, the three-dimensional spatial coordinates input apparatus according to claim 2.
【請求項５】 前記所定領域内の任意の位置におかれる位置指示部材をさらに含み、 前記位置指示部材は、入射する輻射線を反射するための曲面部分を含む、請求項４に記載の三次元空間座標入力装置。 5. further comprising a position indicating member to be placed in any position of the predetermined region, wherein the position indicating member includes a curved surface portion for reflecting radiation which is incident, tertiary according to claim 4 the original spatial coordinates input device.
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