JPH0540569A

JPH0540569A - 球形デジタイザ

Info

Publication number: JPH0540569A
Application number: JP19649591A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Minoura; 光春箕浦; Tetsuji Baba; 哲治馬場
Original assignee: KOUDO EIZOU GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: KOUDO EIZOU GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1993-02-19

Abstract

(57)【要約】【目的】コンピュータ内に境界表現で構築された３次
元形状データに対する操作・変形作業用データを直接そ
の形状に触れているような感覚下の作業によって入力す
る。【構成】表面上に等密度に設けた複数個のセンサと、
該センサ出力の通信手段とを有するデジタイザ球と、該
デジタイザ球を回転可能に支持し、前記デジタイザ球の
回転を検出する検出手段と、前記通信手段との間でデー
タの授受を行う手段とを有するデジタイザコントローラ
とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３次元形状操作のための
球形デジタイザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックスのハードウ
エアの進歩に伴って３次元のＣＧアニメーションなどを
レンダリングによって生成するスピードは格段に向上し
てきているが、これに比べコンピュータ内部に定義され
た３次元の形状を多様なユーザの意図に合わせて操作・
変形する作業は、現在のマウスやダイヤルボックスなど
のデバイスを用いてもやりにくく時間のかかる作業であ
る。このため、デザイナーがイメージした形を速やかに
コンピュータ内のデータとして実現する、人間の感覚に
より近い３次元の形状操作のためのデバイスが望まれて
いる。

【０００３】そこでコンピュータ内部に定義された架空
の３次元形状にはたらきかけるデバイスとしては、デー
タグローブ，フライングマウスなどがあり、これらは人
間の手の３次元的な動きを直接コンピュータ内部の３次
元データに反映させようというもので、現実感は従来の
マウスなどによる操作に比べて格段に向上している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこれらのデバイ
スでは、対象の形状に対し、触る，移動する，姿勢を変
えるなどの単純な操作を行うのが限度で、形状の変形な
どの複雑な指示を行うのは困難である。また、移動，姿
勢の変更の操作についても、これを精度良く行うには無
理がある。

【０００５】本発明の目的は以上のような問題を解消
し、コンピュータ内部に定義された３次元立体形状に対
応する実在の物体として球を用い、この球をインターフ
ェースとしてコンピュータ内部の３次元形状全体を精度
よく動かしたり、その特定の部位に特定の変形作用を及
ぼすといった架空形状に対する種々の操作を、あたかも
その架空形状に触れているような感覚で行えるデバイス
として球形デジタイザを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、表面上に等密度に設けた複数個のセンサと、
該センサ出力の通信手段とを有するデジタイザ球と、該
デジタイザ球を回転可能に支持し、前記デジタイザ球の
回転を検出する検出手段と、前記通信手段との間でデー
タの授受を行う手段とを有するデジタイザコントローラ
とを具えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、コンピュータ内に境界表現で
構築された３次元形状データに対し直接その形状に触れ
ているような感覚下で移動・姿勢変更・変形等の作用を
及ぼすことができる。

【０００８】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。

【０００９】図１は本発明にかかる球形デジタイザを示
し、１はデジタイザ球、２はデジタイザコントローラ、
３はシリアルインターフェース、４はカーソルおよびモ
ードキーである。デジタイザ球１はデジタイザコントロ
ーラ２の凹面内側の４つのエンコーダ付ローラ２ａによ
り回転可能に支持されている（図１０）。

【００１０】（デジタイザ球１）・表面上の位置検出機構図２（ａ），（ｂ）に示すようにデジタイザ球１の表面
に等密度に敷詰められた静電センサ１ａ、または磁気セ
ンサ１ｂによる（または圧力センサ）。センサは決めら
れた順にスキャンされるので、変化のあったセンサは、
この順によりその位置が判定される。静電センサ１ａは
電極１１を有し、磁気センサ１ｂはデジタイザペン６内
の永久磁石１３を検出するコイルを有する。

【００１１】球１の表面にセンサを等密度に敷詰める方
式としては、例えば正２０面体（図３（ａ））をベース
とする球面の正三角分割（図３（ｂ））を利用すると、
下の表のような仕様となる。各センサはこの小三角形に
各１個装着する。

【００１２】球径（ｍｍ）センサの数面積（ｍｍ² ／個）２００３２０（２０×４×４）３９３１２８０（２０×４×４×４）９８３００１２８０（２０×４×４×４）２２１５１２０（２０×４×４×４×４）５５・球面上の位置検出図２に示すように、球形をしたデジタイザ球１の表面に
接触または圧力を加える（指５またはデジタイザペン６
等による）ことにより、これを検出した前記のようなセ
ンサ１ａ，１ｂによって球１の表面上の特定の点（位
置）を指示することができる（同時に複数可）。この点
は後述の通信機構を介してソフトウエアにより形成され
たコンピュータ内の任意の立体上の特定の点に対応付け
られ、ソフトウエアによって定義された作用をこの点に
及ぼすことができる。

【００１３】・デジタイザ球１の回転デジタイザ球１は３つの自由度で回転することができ、
この回転はデジタイザコントローラの凹面内側の４つの
エンコーダ付ローラによって検出されて後述の通信機構
を介してホストコンピュータに通知される。

【００１４】・通信機構デジタイザ球１およびデジタイザコントローラ２は、両
者間で通信を行うために、電波または超音波による通信
手段を各々有する。電波による通信の場合における送受
信アンテナとしては、デジタイザ球１においては球体の
中心部でフレキシブルにホールドされた送受信アンテナ
を持たすことが考えられる。

【００１５】（デジタイザコントローラ２）・デジタイザコントローラの機能デジタイザコントローラ２は、デジタイザ球１との間
で、データや指令の送受信を行い、ホストコンピュータ
とデータやコマンドのやり取りをする機能を有し、また
デジタイザ球１の台座として、さらに同球１の回転検出
を行う。

【００１６】・デジタイザコントローラの機構デジタイザコントローラ２はシリアルインターフェース
（例えばＲＳ−２３２Ｃ）３を介してホストコンピュー
タ７に接続され（図４）、カーソルキー４はシリアルイ
ンターフェース３を介してホストコンピュータ７上のカ
ーソルの移動や対象形状の移動に使用する。図４におい
て、８はホストコンピュータ７に接続されたグラフィッ
クディスプレイである。

【００１７】・デジタイザ球の回転検出機構コントローラ２の凹面内側の４つのエンコーダ付ロータ
によりデジタイザ球１の回転を検出する。

【００１８】（デバイスの動作）図１１に示すように、
デジタイザ球１は電池等の独立電源で動作し、制御回路
９によって、センサ１１（または１２）の全ての入力点
を一定の周期でスキャンし、その入力点データを通信手
段１０から送信する。

【００１９】コントローラ２はデジタイザ球１から送ら
れる入力点データを通信手段１４を介して受信し、ホス
トコンピュータ７の要求がある度にホストコンピュータ
７に送出する。また、回転データ，カーソルおよびモー
ドキー４の状態もホストコンピュータ７に適宜通知す
る。

【００２０】なお、コントローラ２は内蔵のマイクロコ
ンピュータ（マイコン）１５により全ての動作をコント
ロールし、ホストコンピュータ７からの指示を解釈して
デジタイザ球１の状態を各レジスタに保持し、要求があ
ればホストコンピュータ７に送出する。ホストコンピュ
ータ７側の本デバイス用ドライバは適宜作成して利用す
る。

【００２１】以上のような球形デジタイザの使用例とし
て、３次元ＣＧ（コンピュータグラフィクス）で使用す
る複雑形状作成の例を述べる。

【００２２】（ハードウエアの構成）ホストコンピュー
タ７（ワークステーション，パソコン等）と本球形デジ
タイザとをシリアルインターフェース３で接続した状態
で使用する（図４）。

【００２３】（ソフトウエア）ホストコンピュータ７に
おいて、形状モデラーおよび本球形デジタイザ用のデバ
イスドライバを使用する。

【００２４】（本球形デジタイザによる形状操作）（１）操作対象形状の選択形状モデラーを起動し、形状操作を行いたい対象形状を
１つ選択する。

【００２５】（２）対象形状の位置の変更（図５）デジタイザコントローラ２の下部のカーソルキー４によ
り、対象形状５０をコンピュータ内の仮想空間の意図し
た位置に移動する。このときホストコンピュータ７のグ
ラフィックディスプレイ８上には仮想３次元空間の注目
部分の透視投影図，３面図などが同時表示されて対象形
状５０の位置の変化が即座に確認できる。

【００２６】（３）対象形状の姿勢の変更（図６）デジタイザ球１をデジタイザコントローラ２上で図中矢
印のように任意に回転させることにより、この球の回転
角座標の変化（３軸）が対象形状５０の姿勢の変化とし
てホストコンピュータ７に通知され、グラフィックディ
スプレイ８上の表示形状に刻々と反映される。

【００２７】（４）対象形状の部分的な変形（図７）モードキー４を操作して対象形状５０の操作モードを部
分変形モードにする。

【００２８】この状態でデジタイザ球１の表面をデジタ
イザペン６または手指５で指示することにより、対象形
状５０の指示された部位に変形が起こり、その変化が即
座にグラフィックディスプレイ８に表示される。変形と
は、指示された部位の凹みまたは膨らみ等である。また
変形の影響範囲は、ホストコンピュータ７上のソフトウ
エアにより任意に設定できる。

【００２９】（５）対象形状の平面によるカッティング操作この場合、デジタイザ球１の赤道面８０をカッティング
平面５１に反映させ、デジタイザ球１を図中矢印のよう
に任意に回転させることによりカット面を希望する角度
に設定する。またカット面の軸方向の移動は、カーソル
キー４により行う。カット面の位置の設定が終ったらカ
ット演算を実行する。

【００３０】（６）対象形状と他の形状との間の立体集
合演算（図９）この場合、デジタイザ球１を集合演算するもう一方の形
状９０に対応させ、これをデジタイザ球１によりコント
ロールする。すなわち、デジタイザ球１の回転・移動の
指示（カーソルキー４を含む）はこのもう一方の図形９
０に反映され、位置決めが終ったならば、演算を実行す
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来入力を諦めていたような複雑な形を迅速にコンピュー
タ内のデータとして入力することができる。また３次元
アニメーションにおける複雑なシーンの設定や、複雑な
動きの定義も容易になるので３次元ＣＧの製作工程を短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明球形デジタイザの外観を示す図である。

【図２】デジタイザ球表面上の位置の指示を説明する図
である。

【図３】デジタイザ球表面へのセンサの実装区分を示す
図である。

【図４】本球形デジタイザの実施例を示す図である。

【図５】対象形状の位置の変更態様を説明する図であ
る。

【図６】対象形状の姿勢の変更態様を説明する図であ
る。

【図７】対象形状の部分的な変形態様を説明する図であ
る。

【図８】対象形状のカッティング態様を説明する図であ
る。

【図９】対象形状の立体集合演算態様を示す図である。

【図１０】デジタイザコントローラの平面図である。

【図１１】本発明実施例の電気回路のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１デジタイザ球２デジタイザコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面上に等密度に設けた複数個のセンサ
と、該センサ出力の通信手段とを有するデジタイザ球
と、該デジタイザ球を回転可能に支持し、前記デジタイザ球
の回転を検出する検出手段と、前記通信手段との間でデ
ータの授受を行う手段とを有するデジタイザコントロー
ラとを具えたことを特徴とする球形デジタイザ。