Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3523583B2 - Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3523583B2 - Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium - Google Patents

Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium

Info

Publication number
JP3523583B2
JP3523583B2 JP2000306482A JP2000306482A JP3523583B2 JP 3523583 B2 JP3523583 B2 JP 3523583B2 JP 2000306482 A JP2000306482 A JP 2000306482A JP 2000306482 A JP2000306482 A JP 2000306482A JP 3523583 B2 JP3523583 B2 JP 3523583B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
projection
light
spot
display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000306482A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001175405A (en
Inventor
晃市 加藤
研二 望月
眞一 目黒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
NTT Inc USA
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc USA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, NTT Inc USA filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2000306482A priority Critical patent/JP3523583B2/en
Publication of JP2001175405A publication Critical patent/JP2001175405A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3523583B2 publication Critical patent/JP3523583B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、計算機等の情報処
理装置あるいはアミューズメント機器に、3次元位置お
よび姿勢を入力する時に必要となる3次元位置・姿勢の
計測装置及びその方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a three-dimensional position and orientation required for inputting a three-dimensional position and orientation to an information processing device such as a computer or an amusement device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のコンピュータの処理速度の向上や
CG(コンピュータグラフィックス)技術の発展にとも
ない、3次元的な入力を伴うアブリケーションが急増し
ている。特に、家庭用エンタテーメント機器やVRML
(Virtual Reality Modeling Language)を代表とした
インターネット上でのアプリケーションにおける3次元
入力デバイスの需要増加は顕著である。また、CG作成
やCADシステムの現場では、その入力デバイスとし
て、マウスやタブレット等を用いることが多い。また、
作成したオブジェクトモデルを任意方向から操作、確
認、修正することを目的として、直観的な3次元位置・
姿勢を入力可能な安価なデバイスへのニーズも顕在化し
ている。
2. Description of the Related Art With the recent improvement in computer processing speed and the development of CG (computer graphics) technology, the number of applications involving three-dimensional input has been rapidly increasing. In particular, home entertainment equipment and VRML
The demand for a three-dimensional input device in an application on the Internet represented by (Virtual Reality Modeling Language) is remarkable. In the field of CG creation and CAD systems, a mouse, tablet, or the like is often used as an input device. Also,
Intuitive 3D position and position for the purpose of operating, confirming and correcting the created object model from any direction
The need for an inexpensive device that can input a posture has also become apparent.

【0003】現在、3次元入力を可能とするデバイスと
しては、磁場計測方式、光学式ステレオ、音響方式、ジ
ョイスティック方式等のものがある。磁場計測方式及び
音響方式は、ともに送信と受信を伴う機器を用いて所望
の座標計測を行うものである。また、ジョイスティック
方式は、精密かつメカニカルな可動部を有し、その動作
情報を3次元位置情報に変換するものである。光学式ス
テレオは、複数のテレビカメラを用いて、視差情報より
3次元位置情報を得るものである。
At present, devices capable of three-dimensional input include a magnetic field measurement system, an optical stereo system, an acoustic system, and a joystick system. Both the magnetic field measurement method and the acoustic method perform desired coordinate measurement using a device that involves transmission and reception. The joystick method has a precise and mechanical movable part, and converts the operation information into three-dimensional position information. The optical stereo obtains three-dimensional position information from parallax information using a plurality of television cameras.

【0004】また、4個の受光素子とディスプレイユニ
ットを用い各受光素子の位置と姿勢を求める装置も提案
されている(特開平9−325007号公報参照)。こ
の装置は、特開平7−270124号公報に記載された
計算方式を利用して、安価なレンズ、少数の受光素子に
て3次元計測を可能としている。この方式は光学的な3
次元計測を行うため、磁界や温度等の影響を受けずに安
定した3次元入力をすることができる。
[0004] Further, an apparatus for determining the position and orientation of each light receiving element using four light receiving elements and a display unit has been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-325007). This apparatus makes it possible to perform three-dimensional measurement with an inexpensive lens and a small number of light receiving elements by using the calculation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-270124. This method is optical 3
Since dimension measurement is performed, stable three-dimensional input can be performed without being affected by a magnetic field, temperature, or the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した3次元入力装
置として従来から市販されている磁場計測方式の装置
は、空間中の磁湯変動を計測するため、金属部品、電子
機器、地磁気の影響を受ける。また、音響方式の装置
は、音波の位相あるいは到達時間を計測するため、気圧
や温度の影響を受ける。また、両者とも発信装置および
受信装置を必要とし、装置規模が大がかりとなる。さら
に、ジョイスティック方式は、平行移動と回転運動を独
立して行わなくてはならず、直観的3次元入力には適さ
ない。
Conventionally, a magnetic field measuring system which is commercially available as the above-described three-dimensional input device measures fluctuations of a molten metal in a space, so that the effects of metal parts, electronic equipment, and geomagnetism are affected. receive. In addition, acoustic devices are affected by atmospheric pressure and temperature in order to measure the phase or arrival time of sound waves. In addition, both require a transmitting device and a receiving device, and the device scale becomes large. Furthermore, the joystick method has to perform parallel movement and rotational movement independently, and is not suitable for intuitive three-dimensional input.

【0006】また、4個の受光素子とディスプレイユニ
ットを用いた3次元入力装置は、必要最小限の受光素子
しか持たないため、ディスプレイ上の検出点が1個でも
はずれると3次元計測が不可能となってしまう。また、
特開平7−270124号公報に記載の計算方式は、デ
ィスプレイ面と受光素子が正対した場合や、4個の受光
素子のうち正対する2つの組のいずれかを結ぶ直線の方
向が投影面側でディスプレイ面に対して平行になった場
合に、著しく感度が低下して計測不能となるため、使用
範囲が限定されるという問題があった。さらに、3次元
計測の間隔は、4個の受光検出すべてが終了しなければ
行えないため、ディスプレイユニットの走査時間の間隔
以内に限定されるという問題があった。
A three-dimensional input device using four light receiving elements and a display unit has only a minimum number of necessary light receiving elements, so that three-dimensional measurement is impossible if even one detection point on the display deviates. Will be. Also,
The calculation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-270124 discloses a method in which a display surface is directly opposed to a light receiving element, or a direction of a straight line connecting one of two directly facing pairs of four light receiving elements is on the projection surface side. However, when it becomes parallel to the display surface, there is a problem that the sensitivity is remarkably lowered and measurement becomes impossible, so that the use range is limited. Furthermore, since the interval of three-dimensional measurement cannot be performed unless all four light reception detections are completed, there is a problem that the interval is limited to the interval of the scan time of the display unit.

【0007】本発明は、磁界や温度等の影響を受けず安
定し、設置スぺースをあまり必要とせず、かつ任意の計
測時間の間隔で、かつ広範囲に渡って直観的に3次元入
力を行うことができる3次元位置・姿勢の計測装置及び
その方法を提供することにある。
The present invention provides a three-dimensional input that is stable without being affected by a magnetic field, temperature, or the like, requires little installation space, and can be intuitively performed at arbitrary measurement time intervals and over a wide range. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional position / posture measurement apparatus and method that can be performed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に記載の発明は、輝点を発光する
表示装置に対する受光装置の3次元位置と姿勢を計測す
る3次元位置・姿勢計測装置において、前記表示装置の
表示面上にて前記輝点が移動可能である表示装置と、該
表示装置上の輝点を集光し、スポット光として投影面に
投影する集光部と投影されたスポット光の投影位置を検
出可能な3個以上の複数の受光素子を配置した投影面を
有する受光装置と、前記表示装置の輝点表示位置座標と
前記受光素子に基づくスポット光の投影位置座標とを対
応づける対応付け手段と、該対応付け手段により対応づ
けられた前記表示装置の輝点表示位置座標と前記受光素
子に基づくスポット光の投影位置座標の組のうち、少な
くとも3組の輝点表示位置座標及びその投影位置座標の
集合から前記表示装置の輝点移動面を基準とした受光
装置の3次元位置・姿勢を計算する3次元位置算出手段
とを有し、該3次元位置算出手段が、前記表示装置の輝
点移動画面を基準とした前記受光装置の3次元位置及び
姿勢を表わす平行移動行列T及び回転行列Rを用い、前
記受光装置の集光部のレンズの中心から受光素子面まで
の距離をfとして、ディスプレイ面上のn個目の点を
(Xpn Ypn 0)およびその受光素子上の投影位
置を(Xrn Yrn)とすると、
According to one aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional apparatus for measuring a three-dimensional position and orientation of a light receiving device with respect to a display device that emits a bright spot. In the position / posture measuring device , a display device in which the bright spot is movable on a display surface of the display device, and a light source for condensing the bright spot on the display device and projecting the bright spot on a projection surface as spot light A light receiving device having a projection surface on which three or more light receiving elements capable of detecting the projection position of the projected spot light and a spot, a bright spot display position coordinate of the display device, and a spot light based on the light receiving element Associating means for associating the projected position coordinates of the display device, and the luminescent spot display position coordinates of the display device and the light receiving element associated with each other by the associating means.
Of the set of spot position projection coordinates of the spot light based on the
Yes a three-dimensional position calculating means for calculating the three-dimensional position and orientation of the light receiving device relative to the bright point moving screen of the display device from a set of Kutomo three pairs of bright spot display position coordinates and the projection coordinates And the three-dimensional position calculating means calculates the brightness of the display device.
Three-dimensional position of the light receiving device with respect to a point moving screen;
Using a translation matrix T and a rotation matrix R representing the posture,
From the center of the condensing part lens of the light receiving device to the light receiving element surface
Is the distance of f, and the n-th point on the display surface is
(Xpn , Ypn , 0) and its projected position on the light receiving element
Where (Xrn , Yrn)

【数4】 の関係が成り立つことに基づいて3次元位置及び姿勢を
計算することを特徴とする。
(Equation 4) 3D position and attitude based on the relationship
It is characterized by calculating .

【0009】このような構成により、任意の3点以上の
スポット光の投影位置およびそのスポット光の投影位置
座標の組み合わせで3次元位置・姿勢計算を行うため、
表示装置の走査間隔に影響されず、広範囲に渡って直観
的3次元入力が可能である。
With such a configuration, the three-dimensional position / posture calculation is performed by combining the projection positions of three or more arbitrary spot lights and the coordinates of the projection position of the spot light.
Intuitive three-dimensional input is possible over a wide range without being affected by the scanning interval of the display device.

【0010】請求項2に記載の発明は、前記スポット光
の投影位置を検出可能な受光素子がスポット状の受光窓
を有する受光素子の集合であることを特徴とする。
The invention according to a second aspect is characterized in that the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light is a set of light receiving elements having a spot-shaped light receiving window.

【0011】請求項3に記載の発明は、前記スポット状
の受光窓を有する受光素子が3個の受光素子であるとと
もに、前記対応付け手段により対応づけられる輝点表示
位置座標及びその投影位置座標が、3つであることを特
徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the light receiving element having the spot-shaped light receiving window is three light receiving elements, and the bright point display position coordinates and the projection position coordinates associated by the association means. Is three.

【0012】請求項4に記載の発明は、前記スポット状
の受光窓を有する受光素子が、5個以上の受光素子であ
るとともに、前記対応付け手段により対応づけられる輝
点表示位置座標及びその投影位置座標が、5つ以上の任
意の数であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the light receiving element having the spot-shaped light receiving window is five or more light receiving elements, and the bright spot display position coordinates and the projection thereof associated by the association means. The position coordinates are an arbitrary number of five or more.

【0013】請求項5に記載の発明は、前記対応付け手
段は、前記表示装置の輝点を前記受光装置上の前記投影
面に投影された各受光素子上での投影像の位置座標と投
影時刻を関係付ける手段と、前記投影位置座標と投影時
刻を記録する手段と、複数時刻における輝点表示位置座
標及びその投影位置座標を前記記録した投影時刻に従っ
て対応を関係付ける対応関係位置決定手段とを有するこ
とを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, the associating means includes the step of projecting a bright point of the display device onto a position coordinate of a projected image on each light receiving element projected on the projection surface on the light receiving device. Means for associating time, means for recording the projection position coordinates and projection time, and correspondence position determination means for associating the luminescent spot display position coordinates at a plurality of times with the projection position coordinates in accordance with the recorded projection time. It is characterized by having.

【0014】請求項6に記載の発明は、前記表示装置と
して当該輝点を走査し、表示を行うことを特徴とする。
The invention according to a sixth aspect is characterized in that the display device scans the bright spot and performs display.

【0015】請求項7に記載の発明は、前記表示装置と
して当該輝点を走査し、表示を行うためにCRTディス
プレイを用いることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is characterized in that a CRT display is used as the display device for scanning and displaying the bright spot.

【0016】請求項8に記載の発明は、前記表示装置と
して当該輝点を走査し、表示を行うために輝点照射装置
及び投影板を用いることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is characterized in that a bright spot irradiating device and a projection plate are used as the display device for scanning the bright spot and performing display.

【0017】請求項9に記載の発明は、前記受光装置と
して、光軸が異なる複数の集光部及び投影面を具備した
ことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, as the light receiving device, a plurality of light converging portions having different optical axes and a projection surface are provided.

【0018】請求項10に記載の発明は、前記受光装置
が、ロボット、車両などの移動体、身体の一部への装着
又は身体の一部で把持可能とする手段を有することを特
徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, the light receiving device has means for enabling the light receiving device to be attached to a moving body such as a robot or a vehicle, to a part of a body, or to be held by a part of a body. .

【0019】請求項11に記載の発明は、前記受光装置
を、平面の移動量を数値化し、2次元情報に変換する手
段と組み合わせたことを特徴とする。
An eleventh aspect of the present invention is characterized in that the light receiving device is combined with means for converting a plane moving amount into a numerical value and converting the numerical value into two-dimensional information.

【0020】請求項12に記載の発明は、前記変換手段
として、トラックボール、マウス、レーザーセンサのい
ずれかを用いたことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, any one of a trackball, a mouse, and a laser sensor is used as the conversion means.

【0021】請求項13に記載の発明は、前記受光装置
が、出力する信号伝達を有線又は無線として自由に移動
を可能としたことを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the light receiving device is capable of freely moving the output signal transmission by wire or wireless.

【0022】請求項14に記載の発明は、前記スポット
光の投影位置を検出可能な受光素子が面状の受光部を有
し、スポット光の位置座標を出力可能な受光素子である
ことを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light has a planar light receiving portion and is a light receiving element capable of outputting the position coordinates of the spot light. And

【0023】請求項15に記載の発明は、前記対応付け
手段は、前記表示装置の輝点を前記受光装置の前記投影
面に投影したスポット光の各受光素子上での投影位置座
標と投影時刻を関係付ける手段と、前記投影位置座標と
前記投影時刻を記録する手段と、複数時刻における輝点
表示位置座標及びその投影位置座標を前記記録した投影
時刻に従って対応を関係付ける対応関係位置決定手段と
を有することを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, the associating means includes: a projection position coordinate and a projection time on each light receiving element of a spot light obtained by projecting a bright point of the display device on the projection surface of the light receiving device. Means for associating, the means for recording the projection position coordinates and the projection time, and a correspondence position determination means for associating the correspondence between the bright spot display position coordinates at a plurality of times and the projection position coordinates according to the recorded projection time. It is characterized by having.

【0024】請求項16に記載の発明は、前記受光装置
として半導体位置検出素子を用いたことを特徴とする。
The invention according to claim 16 is characterized in that a semiconductor position detecting element is used as the light receiving device.

【0025】請求項17に記載の発明は、前記表示装置
として当該輝点を走査し、表示を行うことを特徴とす
る。
According to a seventeenth aspect of the present invention, the display device scans the bright spot and performs display.

【0026】請求項18に記載の発明は、前記表示装置
として当該輝点を走査し、表示を行うためにCRTディ
スプレイを用いることを特徴とする。
[0026] The invention according to claim 18 is characterized in that a CRT display is used as the display device for scanning and displaying the bright spot.

【0027】請求項19に記載の発明は、前記表示装置
として当該輝点を走査し、表示を行うために輝点照射装
置及び投影板を用いることを特徴とする。
According to a nineteenth aspect of the present invention, the display device uses a bright spot irradiating device and a projection plate for scanning the bright spot and performing display.

【0028】請求項20に記載の発明は、前記受光装置
として、光軸が異なる複数の集光部及び投影面を具備し
たことを特徴とする。
According to a twentieth aspect of the present invention, as the light receiving device, a plurality of light converging portions having different optical axes and a projection surface are provided.

【0029】請求項21に記載の発明は、前記受光装置
が、ロボット、車両などの移動体、身体の一部への装着
又は身体の一部で把持可能とする手段を有することを特
徴とする。
[0029] The invention according to claim 21 is characterized in that the light receiving device has a means for mounting on a moving body such as a robot or a vehicle, a part of the body, or a part of the body. .

【0030】請求項22に記載の発明は、前記受光装置
を、平面の移動量を数値化し、2次元情報に変換する変
換手段と組み合わせたことを特徴とする。
The invention according to claim 22 is characterized in that the light receiving device is combined with a converting means for converting the amount of movement of a plane into a numerical value and converting it into two-dimensional information.

【0031】請求項23に記載の発明は、前記変換手段
として、トラックボール、マウス、レーザーセンサのい
ずれかを用いたことを特徴とする。
According to a twenty-third aspect of the present invention, any one of a trackball, a mouse, and a laser sensor is used as the conversion means.

【0032】請求項24に記載の発明は、前記受光装置
が、出力する信号伝達を有線又は無線として自由に移動
を可能としたことを特徴とする。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, the light receiving device is capable of freely moving the output signal transmission by wire or wireless.

【0033】請求項25に記載の発明は、輝点を発光す
る表示装置に対する受光装置の3次元位置と姿勢を計測
する3次元位置・姿勢計測方法において、前記表示装置
の表示面上にて前記輝点を任意に移動させるステップ
と、前記受光装置の集光部により、前記表示装置上の輝
点を集光し、スポット光として前記受光装置の投影面に
投影し、前記投影面に配置され、投影されたスポット光
の投影位置を検出可能な3個以上の複数の受光素子によ
り、前記投影面に投影するスポット光の投影位置座標を
得るステップと、前記表示装置の輝点表示位置座標と前
記受光素子に基づくスポット光の投影位置座標とを対応
づけるステップと、前記対応づけられた前記表示装置の
輝点表示位置座標と前記受光素子に基づくスポット光の
投影位置座標の組のうち、少なくとも3組の輝点表示位
置座標及びその投影位置座標の集合から前記表示装置の
輝点移動面を基準とした受光装置の3次元位置・姿勢
を計算するステップとを備え、該3次元位置・姿勢を計
算するステップが、前記表示装置の輝点移動画面を基準
とした前記受光装置の3次元位置及び姿勢を表わす平行
移動行列T及び回転行列Rを用い、前記受光装置の集光
部のレンズの中心から受光素子面までの距離をfとし
て、ディスプレイ面上のn個目の点を(Xpn Ypn
0)およびその受光素子上の投影位置を(Xrn
rn)とすると、
[0033] The invention according to claim 25, in the three-dimensional position and orientation measuring method for measuring a three-dimensional position and orientation of the light receiving device with respect to a display device which emits bright spot, said at the display surface of the display device The step of arbitrarily moving the luminescent spot, and the condensing part of the light receiving device condenses the luminescent spot on the display device, as a spot light on the projection surface of the light receiving device
Projecting, placed on the projection plane and projecting the spot light
Three or more light receiving elements capable of detecting the projection position of
Ri, a step of associating comprises obtaining a projected position coordinates of the spot light to be projected onto the projection plane, the projection position coordinates of the spot lights the display device bright spot display position coordinates to be based on the light receiving element, the correspondence Of the display device
Bright spot display position coordinates and spot light based on the light receiving element
Of the set of projection position coordinates, calculating the three-dimensional position and orientation of the light receiving device relative to the bright point moving screen of the display device from a set of at least three pairs of bright spot display position coordinates and the projection coordinates And the three-dimensional position / posture is measured.
Calculating based on a bright spot moving screen of the display device.
Parallel representing the three-dimensional position and orientation of the light receiving device
Using the movement matrix T and the rotation matrix R, condensing the light receiving device
F is the distance from the center of the lens of the part to the light receiving element surface
The n-th point on the display surface by (Xpn , Ypn
, 0) and its projected position on the light receiving element are (Xrn , Y
rn)

【数5】 の関係が成り立つことに基づいて3次元位置及び姿勢を
計算することを特徴とする。
(Equation 5) 3D position and attitude based on the relationship
It is characterized by calculating .

【0034】請求項26に記載の発明は、前記スポット
光の投影位置を検出可能な受光素子がスポット状の受光
窓を有する受光素子の集合であることを特徴とする。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light is a set of light receiving elements having a spot-shaped light receiving window.

【0035】請求項27に記載の発明は、前記対応づけ
るステップは、前記表示装置の輝点を前記受光装置上の
前記投影面に投影された各受光素子上での投影像の位置
座標と投影時刻を関係付けるステップと、前記投影位置
座標と投影時刻を記録するステップと、複数時刻におけ
る輝点表示位置座標及びその投影位置座標を前記記録し
た投影時刻に従って対応を関係付ける対応関係位置決定
ステップとを有することを特徴とする。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the step of associating, the luminous point of the display device is projected to the position coordinates of a projected image on each light receiving element projected on the projection surface on the light receiving device. Associating a time, recording the projection position coordinates and the projection time, and associating a corresponding position according to the recorded projection times with the luminescent spot display position coordinates and the projection position coordinates at a plurality of times. It is characterized by having.

【0036】請求項28に記載の発明は、前記スポット
光の投影位置を検出可能な受光素子が面状の受光部を有
し、スポット光の位置座標を出力可能な受光素子である
ことを特徴とする。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light has a planar light receiving portion and is a light receiving element capable of outputting the position coordinates of the spot light. And

【0037】請求項29に記載の発明は、前記対応づけ
るステップは、前記表示装置の輝点を前記受光装置の前
記投影面に投影したスポット光の各受光素子上での投影
位置座標と投影時刻を関係付けるステップと、前記投影
位置座標と前記投影時刻を記録するステップと、複数時
刻における輝点表示位置座標及びその投影位置座標を前
記記録した投影時刻に従って対応を関係付ける対応関係
位置決定ステップとを有することを特徴とする。
29. The invention according to claim 29, wherein the associating step comprises: projecting position coordinates and projection time on each light receiving element of a spot light obtained by projecting a bright spot of the display device on the projection surface of the light receiving device. Correlating the projection position coordinates and the projection time; and a correspondence position determination step of relating the luminous point display position coordinates and the projection position coordinates at a plurality of times according to the recorded projection time. It is characterized by having.

【0038】請求項30に記載の発明は、輝点を発光す
る表示装置に対する受光装置の3次元位置と姿勢を計測
する3次元位置・姿勢計測方法をコンピュータに実行さ
せるためのプログラムを記録した記録媒体であって、前
記表示装置の表示面上にて前記輝点を任意に移動させる
ステップと、前記受光装置の集光部により、前記表示装
置上の輝点を集光し、スポット光として前記受光装置の
投影面に投影し、前記投影面に配置され、投影されたス
ポット光の投影位置を検出可能な3個以上の複数の受光
素子により、前記投影面に投影するスポット光の投影位
置座標を得るステップと、前記表示装置の輝点表示位置
座標と前記受光素子に基づくスポット光の投影位置座標
とを対応づけるステップと、前記対応づけられた前記表
示装置の輝点表示位置座標と前記受光素子に基づくスポ
ット光の投影位置座標の組のうち、少なくとも3組の
点表示位置座標及びその投影位置座標の集合から前記表
示装置の輝点移動面を基準とした受光装置の3次元位
置・姿勢を計算するステップとを備え、該3次元位置・
姿勢を計算するステップが、前記表示装置の輝点移動画
面を基準とした前記受光装置の3次元位置及び姿勢を表
わす平行移動行列T及び回転行列Rを用い、前記受光装
置の集光部のレンズの中心から受光素子面までの距離を
fとして、ディスプレイ面上のn個目の点を(Xpn
Ypn 0)およびその受光素子上の投影位置を(Xr
Yrn)とすると、
According to a thirtieth aspect of the present invention, there is provided a recording device which records a program for causing a computer to execute a three-dimensional position / posture measuring method for measuring a three-dimensional position and posture of a light receiving device with respect to a display device emitting a bright spot. A medium, the step of arbitrarily moving the luminescent spot on the display surface of the display device, and a light-collecting unit of the light-receiving device condenses the luminescent spot on the display device, and forms the spot light. Of the receiver
Projecting on a projection surface, and arranged on the projection surface, and
3 or more light receivers capable of detecting the pot light projection position
Obtaining , by an element, projection position coordinates of a spotlight projected onto the projection surface; associating a luminescent spot display position coordinate of the display device with a projection position coordinate of the spotlight based on the light receiving element; The attached table
The coordinates of the bright spot display position of the display
Of the set of projection position coordinates of Tsu bets light, three-dimensional position and orientation of the light receiving device relative to the bright point moving screen of the display device from a set of at least three pairs of bright spot display position coordinates and the projection coordinates Calculating the three-dimensional position.
The step of calculating the posture includes the step of moving the bright spot of the display device.
Displays the three-dimensional position and orientation of the light receiving device with respect to the plane
Using the translation matrix T and the rotation matrix R
The distance from the center of the lens of the
As f, the n-th point on the display surface is (Xpn ,
Ypn , 0) and its projected position on the light receiving element are (Xr
n , Yrn)

【数6】 の関係が成り立つことに基づいて3次元位置及び姿勢を
計算するものであり、前記各ステップを機能させること
を特徴とする。
(Equation 6) 3D position and attitude based on the relationship
The calculation is performed, and the respective steps are made to function.

【0039】請求項31に記載の発明は、前記スポット
光の投影位置を検出可能な受光素子がスポット状の受光
窓を有する受光素子の集合であることを特徴とする受光
素子であって、前記対応づけるステップが、前記表示装
置の輝点を前記受光装置上の前記投影面に投影された各
受光素子上での投影像の位置座標と投影時刻を関係付け
るステップと、前記投影位置座標と投影時刻を記録する
ステップと、複数時刻における輝点表示位置座標及びそ
の投影位置座標を前記記録した投影時刻に従って対応を
関係付ける対応関係位置決定ステップとを有することを
特徴とする。
According to a thirty-first aspect of the present invention, the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light is a set of light receiving elements having a spot-shaped light receiving window. Associating the bright point of the display device with the position coordinates of the projected image on each light receiving element projected onto the projection surface on the light receiving device and the projection time; The method includes a step of recording a time, and a step of determining a correspondence position in which the coordinates of the bright spot display position and the projection position coordinates at a plurality of times are associated with each other according to the recorded projection time.

【0040】請求項32に記載の発明は、前記スポット
光の投影位置を検出可能な受光素子が面状の受光部を有
し、前記スポット光の位置座標を出力可能な受光素子
あって、前記対応づけるステップが、前記表示装置の輝
点を前記受光装置の前記投影面に投影したスポット光の
各受光素子上での投影位置座標と投影時刻を関係付ける
ステップと、前記投影位置座標と前記投影時刻を記録す
るステップと、複数時刻における輝点表示位置座標及び
その投影位置座標を前記記録した投影時刻に従って対応
を関係付ける対応関係位置決定ステップとを有すること
を特徴とする。
The invention according to claim 32, wherein the spot is
The light receiving element that can detect the light projection position has a planar light receiving unit.
And a light receiving element capable of outputting the position coordinates of the spot light , wherein the associating step is such that the bright spot of the display device is projected on the projection surface of the light receiving device on each light receiving element of the spot light. Associating the projection position coordinates with the projection time, recording the projection position coordinates and the projection time, and associating the luminescent spot display position coordinates and the projection position coordinates at a plurality of times according to the recorded projection time. And a corresponding position determination step.

【0041】本発明では、3次元装置・姿勢の入力装置
として投影像の位置座標を検出可能な半導体素子と輝点
を二次元の表示面上に移動もしくは走査する表示装置の
みで実現することにより、設置スぺースをあまり必要と
せず、さらに磁界や温度等の影響を受けず安定して3次
元計測を行えるようにする。また、3個の受光素子を用
いて3点による3次元位置・姿勢を計測することによ
り、最小の時間間隔で3次元位置・姿勢を計測可能とす
る。さらに、任意の複数時刻における輝点表示位置座標
および受光装置上のその投影位置座標を前記記録時刻に
従って対応を関係付け、その対応づけられた任意の複数
の輝点表示位置座標およびその投影位置座標の集合から
前記表示装置の輝点移動面もしくは輝点走査面を基準と
した受光装置の3次元位置・姿勢を計算し、任意数およ
び任意位置の輝点表示位置座標とその投影像位置座標と
を用いた3次元位置・姿勢計算を行うことにより、表示
装置の走査間隔に影響されず、広範囲に渡って直観的3
次元入力が可能であるという作用を有する。
In the present invention, as a three-dimensional device / posture input device, only a semiconductor element capable of detecting the position coordinates of a projected image and a display device for moving or scanning a luminescent spot on a two-dimensional display surface are realized. In addition, a three-dimensional measurement can be stably performed without requiring much installation space and without being affected by a magnetic field, temperature, or the like. Also, by measuring the three-dimensional position / posture at three points using three light receiving elements, the three-dimensional position / posture can be measured at a minimum time interval. Further, the correspondence between the luminescent spot display position coordinates at any plural times and the projection position coordinates on the light receiving device is associated according to the recording time, and the arbitrarily associated plural luminescent spot display position coordinates and the projection position coordinates. Calculate the three-dimensional position and orientation of the light receiving device based on the bright spot moving surface or the bright spot scanning surface of the display device from the set of By performing three-dimensional position / orientation calculation using, the intuitive 3
It has the effect that dimensional input is possible.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面によ
り詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0043】図1は、本発明の3次元位置・姿勢の計測
装置の一実施形態例を説明するための構成図であって、
1は、ラスタスキャン方式ディスプレイ(以下、ディス
プレイと略記する)、2は、受光装置、3は、3次元位
置出力装置である。
FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of a three-dimensional position / posture measuring apparatus according to the present invention.
1 is a raster scan display (hereinafter abbreviated as a display), 2 is a light receiving device, and 3 is a three-dimensional position output device.

【0044】本発明の基本原理は、ディスプレイ1の表
面上に描画された走査軌跡の図形等を、受光装置2で観
測し、その観測情報及び描画情報を3次元位置出力装置
3で処理し、受光装置2の位置及び姿勢を出力するとい
うものである。
The basic principle of the present invention is that a figure or the like of a scanning trajectory drawn on the surface of the display 1 is observed by the light receiving device 2, and the observation information and the drawing information are processed by the three-dimensional position output device 3. It outputs the position and orientation of the light receiving device 2.

【0045】図2は、本発明の第1の実施形態例におけ
る受光装置の構成図である。この実施形態例では、受光
装置2の受光素子として、光の強度を電気信号に変換す
る複数の受光素子を用いている。図中、Aはレンズ、B
はレンズAを通過した光の投影面、Cはレンズ光軸と光
の投影面Bが交わる中心点、Dは受光素子、Fはラスタ
スキャン方式ディスプレイの表示面である。受光素子D
は、投影面上に複数個設置されている。受光素子Dの数
は最小3個あればよいが、5個以上配置して、任意の3
点または4点により3次元位置・姿勢の計測を行なうこ
とで、任意の時間間隔で広範囲にわたる計測が可能とな
る。表示面Fは、一定周期で電子ビームの照射を受けて
おり、矢印Gのように高輝度スポットが高速移動するこ
とになる。ここで任意の受光素子Dとレンズの中心Aを
結ぶ直線と表示面Fの交点(例えば、H)上を高輝度ス
ポットが通過したとき、受光素子Dの出力はピークを持
つ。
FIG. 2 is a configuration diagram of a light receiving device according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of light receiving elements that convert the intensity of light into an electric signal are used as the light receiving elements of the light receiving device 2. In the figure, A is a lens, B
Is a projection plane of light passing through the lens A, C is a center point where the lens optical axis and the projection plane B of light intersect, D is a light receiving element, and F is a display surface of a raster scan display. Light receiving element D
Are installed on the projection surface. The number of the light receiving elements D may be at least three, but five or more are arranged,
By measuring the three-dimensional position / posture using points or four points, a wide range of measurements can be performed at arbitrary time intervals. The display surface F is irradiated with the electron beam at a constant cycle, and the high-brightness spot moves at high speed as shown by the arrow G. Here, when a high-brightness spot passes on an intersection (for example, H) of a display surface F with a straight line connecting an arbitrary light receiving element D and the center A of the lens, the output of the light receiving element D has a peak.

【0046】図3は、本発明の第1の実施形態例におけ
る受光装置の他の構成図で、図中符号81は凹レンズ
(ミラー)、82は穴(受光窓)である。図2に示した
受光装置との相違は、集光部として凹レンズ(ミラー)
を用いている点である。
FIG. 3 is another configuration diagram of the light receiving device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 81 denotes a concave lens (mirror), and reference numeral 82 denotes a hole (light receiving window). The difference from the light receiving device shown in FIG. 2 is that a concave lens (mirror) is
This is the point that is used.

【0047】また、図4は、本発明の第1の実施形態例
における受光装置の他の構成図で、図中符号83はピン
ホールで、図2に示した受光装置との相違は、集光部と
してピンホールを用いている点である。
FIG. 4 is another configuration diagram of the light receiving device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 83 denotes a pinhole, and the difference from the light receiving device shown in FIG. The point is that a pinhole is used as an optical unit.

【0048】図5は、本発明の第1の実施形態例の構成
を示すブロック図である。この図において、符号4は、
ピーク検出部であり、予め設定された閾値により各受光
素子Dのピーク値を検出する。このピークの発生した時
間とディスプレイの表示面Fの垂直表示開始時間の時間
遅れを求めることで、画面上のどこが交点であったかを
計測することができる。5は、カウンタであり、ディス
プレイ1の垂直描画開始信号をリセット信号として、所
定の周期で1ずつインクリメントしてカウントし(ある
いは、所定の計時信号をカウントしてもよい)、垂直描
画開始からの時刻をカウントする。そのカウント速度
は、ディスプレイ1における電子ビームの照射位置を十
分な精度で検出できるほどの速度であるものとする。そ
の出力は、ANDゲート6に送られる。6は、ANDゲ
ートであり、ピーク検出部4の信号を受けて各受光素子
D毎にカウントの出力を不能動化(ピーク不検出時)あ
るいは能動化(ピーク検出時)する。7は、対応関係位
置決定手段であり、複数時刻における表示装置1上の輝
点表示位置座標および受光装置2上のその投影像の位置
座標を記録時刻に従って対応を関係付ける。8は、3次
元位置算出部であり、対応づけられた複数(3点以上)
の輝点表示位置座標およびその投影像の位置座標の集合
から表示装置1の輝点走査面を基準とした受光装置2の
3次元位置・姿勢を計算するものである。以上の符号5
〜8に示す構成部分は、本実施形態例の3次元位置出力
装置3を構成する。なお、符号Nは受光部、Mは集光部
を示している。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 4 is
A peak detector that detects a peak value of each light receiving element D based on a preset threshold. By determining the time delay between the time when the peak occurs and the vertical display start time on the display surface F of the display, it is possible to measure where on the screen the intersection was. Reference numeral 5 denotes a counter, which counts the vertical drawing start signal of the display 1 as a reset signal by incrementing by one at a predetermined cycle (or by counting a predetermined clock signal). Count the time. It is assumed that the counting speed is such that the irradiation position of the electron beam on the display 1 can be detected with sufficient accuracy. The output is sent to AND gate 6. Reference numeral 6 denotes an AND gate, which receives a signal from the peak detector 4 and inactivates (when a peak is not detected) or activates (when a peak is detected) the count output for each light receiving element D. Reference numeral 7 denotes a correspondence position determining means for associating the bright spot display position coordinates on the display device 1 and the position coordinates of the projected image on the light receiving device 2 at a plurality of times according to the recording time. Reference numeral 8 denotes a three-dimensional position calculation unit, which is associated with a plurality of (three or more points)
The three-dimensional position and orientation of the light receiving device 2 with reference to the bright spot scanning surface of the display device 1 is calculated from a set of the bright spot display position coordinates and the position coordinates of the projected image. Symbol 5 above
8 constitute the three-dimensional position output device 3 of the present embodiment. In addition, the code | symbol N has shown the light receiving part and M has shown the light condensing part.

【0049】図6は、本発明の第1の実施形態例の動作
を示すフローチャートである。この図を用いて動作を詳
細に説明する。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the first embodiment of the present invention. The operation will be described in detail with reference to FIG.

【0050】(第1段階)ピーク検出部4であるどれか
の受光素子Dのピーク値が検出されたとする(S1)。
このピーク値の発生した時間とディスプレイの表面Fの
垂直表示開始時間の時間遅れを求めることで、画面上の
どこが交点であったかを計測することができる。すなわ
ち、ここでピーク値を検出するとANDゲート6に送
る。一方、カウンタ5は、ディスプレイ3の同期信号
(垂直描画開始信号)を検出すると(S2)、これをリ
セット信号としてカウントを開始する(S3)。同期信
号を検出しない場合には、‘カウンタ値+1’としてそ
の出力をANDゲート6に送る(S4)。ANDゲート
6では、ピーク値を検出した受光素子D毎にカウンタ値
を対応関係位置決定部7へ送信する(S5)。
(First Step) It is assumed that the peak value of any one of the light receiving elements D, which is the peak detector 4, has been detected (S1).
By determining the time delay between the time when the peak value occurs and the vertical display start time on the display surface F, it is possible to measure where on the screen the intersection was. That is, when the peak value is detected here, it is sent to the AND gate 6. On the other hand, when detecting the synchronization signal (vertical drawing start signal) of the display 3 (S2), the counter 5 starts counting using this as a reset signal (S3). If no synchronization signal is detected, the output is sent to the AND gate 6 as 'counter value + 1' (S4). The AND gate 6 transmits the counter value to the corresponding position determining unit 7 for each light receiving element D that has detected the peak value (S5).

【0051】(第2段階)対応関係位置決定部7は、こ
のカウンタ値を表示装置1のスポット表示位置(Xp、
Yp)に変換するとともに(S6)、ピーク値を出力し
た受光素子Dの位置(Xr、Yr)と、その時のスポッ
ト表示位置(Xp、Yp)を記録する(S7)。
(Second Stage) The correspondence position determination unit 7 determines the counter value by using the spot display position (Xp,
Yp) (S6), and the position (Xr, Yr) of the light receiving element D that has output the peak value and the spot display position (Xp, Yp) at that time are recorded (S7).

【0052】(第3段階) 3次元位置算出部8は、3点以上の(Xp、Yp、X
r、Yr)及び受光装置2の集光部の焦点距離fから受
光装置2の位置及び姿勢を計算することができる(S
8)。この具体的な演算方法は、3点による計測の場合
には、文献「出口光一郎 “射影幾何学によるPnPカ
メラ問題の統一的解” 情報処理シンポジウム、Vol.
90,pp41-50,1990」に示されているような演算手法で、
4点による計測の場合では、文献(R.J.Holt and A.N.N
etravali. Camera calibration problem:Some new resu
lts. Computer Vision, Graphics, and Image Processi
ng: Image Understanding, Vol.54, No.3, PP.368-383,
1991.)や、文献「加藤晃市他“能動的図形更新による
カメラキャリブレーション”電子情報通信学会、信学技
報、PRU94-112(1995-01)、39〜46頁」、特開平7−27
0124号公報に示されているような演算手法で受光装
置2の3次元位置及び姿勢を計算し出力する。また、3
点以上の複数点による3次元位置・姿勢の演算方法は、
文献「R、M、Haralick、C.Lee、K.Ottenberg、and M.Nolle、
“Analysis Solutions of The Three PointPerspective
Pose Estimation Problem” pp.592-598,1991 IEEE
に示されている。
(Third Stage) The three-dimensional position calculation unit 8 calculates the three or more points (Xp, Yp, X
r, Yr) and the focal length f of the light collecting unit of the light receiving device 2, the position and orientation of the light receiving device 2 can be calculated (S).
8). The specific computation method in the case of measurement by three points, the document "" unified solution method PnP camera problems due projective geometry "Koichiro Ideguchi processing Symposium, Vol.
90, pp41-50,1990 ”
In the case of measurement using four points, the literature (RJHolt and ANN
etravali. Camera calibration problem: Some new resu
lts. Computer Vision, Graphics, and Image Processi
ng: Image Understanding, Vol. 54, No. 3, PP. 368-383,
1991.) and references "Akira Kato et al." Camera Calibration by Active Graphic Update "IEICE, IEICE Technical Report, PRU94-112 (1995-01), pp. 39-46, 27
The three-dimensional position and orientation of the light receiving device 2 are calculated and output by a calculation method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0124. Also, 3
The method of calculating the three-dimensional position and orientation using multiple points
Literature `` R, M, Haralick, C. Lee, K. Ottenberg, and M. Nolle,
“Analysis Solutions of The Three Point Perspective
Pose Estimation Problem ”pp.592-598,1991 IEEE
Is shown in

【0053】以下、3点以上の複数点による演算方法
を、図13を用いて説明する。
Hereinafter, a calculation method using three or more points will be described with reference to FIG.

【0054】受光装置の集光部のレンズ光軸方向をX軸
周りにα、Y軸周りにβ、Z軸周りにγ回転したものと
すると、受光装置の姿勢を回転行列は以下となる。
Assuming that the direction of the lens optical axis of the condensing portion of the light receiving device is rotated by α around the X axis, β around the Y axis, and γ around the Z axis, the rotation matrix of the posture of the light receiving device is as follows.

【0055】[0055]

【数7】 (Equation 7)

【0056】また、レンズ32の中心のディスプレイ面
31に対する位置を(XtYtZt)とすると、平行
移動行列として以下のように定義できる。
If the position of the center of the lens 32 with respect to the display surface 31 is (Xt , Yt , Zt), it can be defined as a translation matrix as follows.

【0057】[0057]

【数8】 (Equation 8)

【0058】ここで、レンズ32の中心から受光装置の
受光素子面33までの距離をfとして、ディスプレイ面
31上のn個目の点を(XpnYpn0)およびそ
の受光素子上の投影位置を(XrnYrn)とする
と、その関係は以下となる。
Here, assuming that the distance from the center of the lens 32 to the light receiving element surface 33 of the light receiving device is f, the display surface
Assuming that the n-th point on 31 is (Xpn , Ypn , 0) and the projection position on the light receiving element is (Xrn , Yrn), the relationship is as follows.

【0059】[0059]

【数9】 (Equation 9)

【0060】この関係式は、n≧3で連立方程式の解と
してR及びTを求めることができることを示している。
すなわち、3組以上のディスプレイ面上の複数の点とそ
の受光素子上の対応点があれば、受光装置の位置・姿勢
を求めることが可能である。
This relational expression indicates that R and T can be obtained as solutions of the simultaneous equations when n ≧ 3.
That is, if there are a plurality of points on the display surface of three or more sets and corresponding points on the light receiving element, the position and orientation of the light receiving device can be obtained.

【0061】図7は、本発明の第2の実施形態例とし
て、受光装置2における投影面Bの受光素子として半導
体位置検出素子(PSD;Position Sensitive Light D
etector)21を用いた他の実施例である。この場合の
原理は以下の通りである。PSDのは、平板状シリコン
でP,I,Nの3層から構成される。PSDに光スポッ
トが入射すると、入射位置に入射光の光エネルギーに比
例した電荷が集成され、この電荷は光電流として抵抗層
(この場合はP層)を通り、投影されたスポットの位置
(X,Y)の出力端子から出力される。そこで、抵抗層
の抵抗分布を充分均一に作成すれば光電流は電極までの
距離すなわち抵抗値に逆比例して分割され、両端の出力
端子から出力される。この場合、入射光エネルギーとは
無関係に光の入射位置を求めることができる。
FIG. 7 shows, as a second embodiment of the present invention, a semiconductor position detecting element (PSD: Position Sensitive Light D) as a light receiving element on the projection plane B in the light receiving device 2.
This is another embodiment using the E.C. The principle in this case is as follows. The PSD is a flat silicon plate and is composed of three layers of P, I and N. When a light spot is incident on the PSD, charges proportional to the light energy of the incident light are collected at the incident position, and this electric charge passes through the resistive layer (P layer in this case) as a photocurrent, and the position of the projected spot (X , Y). Therefore, if the resistance distribution of the resistance layer is made sufficiently uniform, the photocurrent is divided in inverse proportion to the distance to the electrode, that is, the resistance value, and is output from the output terminals at both ends. In this case, the incident position of light can be obtained regardless of the incident light energy.

【0062】ここで第2の実施形態例にもどると、半導
体位置検出素子21は、投影面B上に設置されている。
表示面Fは、一定周期で電子ビームの照射を受けてお
り、矢印Gのように高輝度スポットが高速移動すること
になる。ここで任意の半導体位置検出素子21とレンズ
Aの中心を結ぶ直線と表示面Fの交点(例えば、Xp,
Yp)上を高輝度スポットが通過したとき、当該半導体
位置検出素子21よりスポット位置(Xr,Yr)が電
気的に出力されることになる。
Here, returning to the second embodiment, the semiconductor position detecting element 21 is installed on the projection plane B.
The display surface F is irradiated with the electron beam at a constant cycle, and the high-brightness spot moves at high speed as shown by the arrow G. Here, an intersection (for example, Xp,
When a high-brightness spot passes over Yp), the semiconductor position detection element 21 electrically outputs the spot position (Xr, Yr).

【0063】図8は、本発明の第2の実施形態例の構成
を示すブロック図である。9は、検出位置時刻決定部で
あり、スポット光受光位置およびカウンタ5のカウンタ
値を(Xr、Yr、T)として対応関係位置決定部7へ
送信する。他の構成は、図5の構成と同様である。5,
7,8,9の構成部分は、本実施形態例の3次元位置出
力装置3を構成するものである。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. Reference numeral 9 denotes a detection position time determination unit, which transmits the spot light receiving position and the counter value of the counter 5 to the corresponding position determination unit 7 as (Xr, Yr, T). Other configurations are the same as those in FIG. 5,
The components 7, 8, and 9 constitute the three-dimensional position output device 3 of the present embodiment.

【0064】図9は、本発明の第2実施形態例の動作を
示すフローチャートである。この図を用いて動作を詳細
に説明する。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the second embodiment of the present invention. The operation will be described in detail with reference to FIG.

【0065】(第1段階)先ず、半導体位置検出素子2
1にスポット光が投影されると、当該スポットの検出位
置座標(X,Y)を出力し、これを検出位置時刻決定部
9に送る(S11)。一方、カウンタ5は、ディスプレ
イ3の同期信号(垂直描画開始信号)を検出すると(S
12)、これをリセット信号としてカウントを開始する
(S13)。同期信号を検出しない場合には、‘カウン
タ値+1’としてその出力を検出位置時刻決定部9に送
る(S14)。検出位置時刻決定部9では、このスポッ
ト光の受光位置座標及びカウンタ値(Xr、Yr、T)
として対応関係位置決定部7へ送信する(S15)。
(First Stage) First, the semiconductor position detecting element 2
When the spot light is projected onto the spot 1, the detection position coordinates (X, Y) of the spot are output and sent to the detection position time determination unit 9 (S11). On the other hand, when the counter 5 detects the synchronization signal (vertical drawing start signal) of the display 3 (S5).
12), counting is started using this as a reset signal (S13). If the synchronization signal is not detected, the output is sent to the detection position time determination unit 9 as 'counter value + 1' (S14). In the detection position time determination unit 9, the coordinates of the light receiving position of the spot light and the counter value (Xr, Yr, T)
Is transmitted to the corresponding position determining unit 7 (S15).

【0066】(第2段階)対応関係位置決定部7は、こ
のカウンタ値Tを表示装置1のスポット表示位置(X
p、Yp)に変換するとともに(S16)、ピーク値を
出力した受光素子Dの位置(Xr、Yr,T)と、その
時のスポット表示位置(Xp、Yp)を記録する(S1
7)。
(Second stage) The correspondence position determining section 7 determines the counter value T by using the spot display position (X
p, Yp) (S16), and record the position (Xr, Yr, T) of the light receiving element D that has output the peak value and the spot display position (Xp, Yp) at that time (S1).
7).

【0067】(第3段階)3次元位置算出部8は、3点
以上の(Xp、Yp、Xr、Yr)及び受光装置2の集
光部の焦点距離fから、受光装置2の位置及び姿勢を計
算することができる(S18)。
(Third Step) The three-dimensional position calculating unit 8 calculates the position and orientation of the light receiving device 2 from three or more points (Xp, Yp, Xr, Yr) and the focal length f of the light collecting unit of the light receiving device 2. Can be calculated (S18).

【0068】図10は、本発明の第3の実施形態例にお
ける受光装置の構成図である。複数の集光部および受光
素子を具備し、より広範囲な集光を行えるようにしたも
のである。図10の例では、90度づつ異なる4方向に
光軸をもつように4つの集光部と受光部の組を配置する
実施形態例のを示しているが、集光部と受光部位の数や
その光軸間の角度は任意である。動作原理は上述した第
1、第2の2つの実施形態例と同様である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a light receiving device according to the third embodiment of the present invention. A plurality of light collecting sections and light receiving elements are provided so that light can be collected over a wider range. In the example of FIG. 10, an example of an embodiment in which a set of four light-collecting units and light-receiving units is arranged so as to have optical axes in four directions different by 90 degrees is shown. And the angle between the optical axes is arbitrary. The operation principle is the same as in the first and second embodiments described above.

【0069】図11は、本発明の第4の実施形態例を説
明するための構成図である。本実施形態例は、第1、第
2の実施形態例で用いた受光装置を、平面の移動量を数
値化し2次元情報に変換する手段と組合わせたものであ
る。平面の移動量を数値化し2次元情報にを変換する手
段の具体的な例としては、トラックボールあるいはマウ
ス、あるいはレーザーセンサ等である。図11では、マ
ウスからなる2次元情報変換部10と受光装置部11を
一体化している。
FIG. 11 is a block diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the light receiving device used in the first and second embodiments is combined with a means for converting the amount of movement of a plane into a numerical value and converting it into two-dimensional information. A specific example of the means for converting the amount of movement of the plane into a numerical value and converting it into two-dimensional information is a trackball, a mouse, a laser sensor, or the like. In FIG. 11, the two-dimensional information conversion unit 10 composed of a mouse and the light receiving unit 11 are integrated.

【0070】図12は、第4の実施形態例の動作を示す
フローチャートである。この図を用いて動作を詳細に説
明する。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the fourth embodiment. The operation will be described in detail with reference to FIG.

【0071】受光装置部11によって3次元位置・姿勢
を計算する段階までは、第1、第2の実施形態例と同様
である(S21〜S28)。その後、マウスなどを使用
した2次元情報変換部10がマウスパット12上に接地
しているかどうかを検出し(S29)し、接地していな
ければ、そのまま3次元位置・姿勢を出力し、接地して
いれば、2次元情報変換部10のマウスパット12上で
の移動情報を検出して出力する(S30)。これによ
り、1つの入力装置を用いて、例えばマウスパットに接
地すれば、従来のマウスと同様に画面操作などが可能に
なり、マウスパットから離して空中に保持されば3次元
位置・姿勢の入力が可能になり、操作性が良くなる。
The steps up to the step of calculating the three-dimensional position / posture by the light receiving device 11 are the same as those in the first and second embodiments (S21 to S28). Thereafter, it is detected whether or not the two-dimensional information conversion unit 10 using a mouse or the like is on the mouse pad 12 (S29). If not, the three-dimensional position / posture is output as it is, and the grounding is performed. If so, the movement information of the two-dimensional information conversion unit 10 on the mouse pad 12 is detected and output (S30). Thus, if a single input device is used, for example, when it is grounded to a mouse pad, screen operations can be performed in the same manner as a conventional mouse, and if it is held in the air away from the mouse pad, a three-dimensional position / posture can be input. And the operability is improved.

【0072】なお、上記の各実施形態例において、受光
装置2や2次元情報変換部10及び受光装置部11が、
出力する信号伝達を無線で行なうことにより、有線で行
なう場合よりも移動の自由度をより向上させることがで
きる。
In each of the above embodiments, the light receiving device 2, the two-dimensional information converter 10 and the light receiving device 11 are
By transmitting the output signal wirelessly, the degree of freedom of movement can be further improved as compared with the case where the signal is transmitted by wire.

【0073】また、上記の各実施形態例では、輝点を一
定周期で走査する表示装置(ディスプレイ)を用いると
したが、受光装置の輝点の投影位置と表示装置の輝点表
示位置との対応が一意に決まりものであれば、走査周期
は一定でなくても良いし、走査方式も任意である。
Further, in each of the above embodiments, the display device (display) that scans the luminescent spot at a constant period is used, but the projection position of the luminescent spot of the light receiving device and the luminescent spot display position of the display device are used. If the correspondence is uniquely determined, the scanning cycle may not be constant, and the scanning method is also arbitrary.

【0074】また、上記の各実施形態例において、受光
装置2や2次元情報変換部10及び受光装置部11を一
体化したものを、例えば、手などの身体の一部に装着ま
たは身体の一部で把持可能にする手段を設けることで、
使い勝手を良くすることができる。
In each of the above embodiments, the light receiving device 2, the two-dimensional information conversion unit 10, and the light receiving device 11 are integrated with, for example, a part of a body such as a hand or a part of the body. By providing means that can be gripped by the part,
Usability can be improved.

【0075】さらに、図5、図8で示した、符号5,
6,7,8,9の装置各部の機能を、コンピュータを用
いて実現することができること、あるいは、図6、図
9、図12の中で示した処理手順をコンピュータに実行
させることができることは言うまでもなく、コンピュー
タでその各部の機能を実現するためのプログラム、ある
いは、コンピュータが読み取り可能は記録媒体、例え
ば、FD(フロッピー(登録商標)ディスク)や、M
O、ROM、メモリカード、CD、DVD、リムーバブ
ルディスクなどに記録し、提供し、配布することが可能
である。
Further, reference numerals 5 and 5 shown in FIGS.
The function of each unit of the apparatus 6, 7, 8, 9 can be realized by using a computer, or the computer can execute the processing procedures shown in FIGS. 6, 9, and 12. Needless to say, a program for realizing the function of each section by a computer, or a computer-readable recording medium such as an FD (floppy (registered trademark) disk) or M
It can be recorded, provided, and distributed on O, ROM, memory card, CD, DVD, removable disk, and the like.

【0076】図14は、本発明の第5の実施形態例を説
明するための構成図で、41は投影板、42は受光装
置、43は3次元位置出力装置、44は投光モジュール
である。
FIG. 14 is a block diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention, wherein 41 is a projection plate, 42 is a light receiving device, 43 is a three-dimensional position output device, and 44 is a light projecting module. .

【0077】投影板41の表面上を投光モジュール44
で照射し、描画された走査軌跡の図形等を受光装置42
で観測し、その観測情報及び描画情報を3次元位置出力
装置43で処理し、受光装置42の位置及び姿勢を出力
するものである。
The light projecting module 44 is placed on the surface of the projection plate 41.
The light-receiving device 42
The three-dimensional position output device 43 processes the observation information and the drawing information, and outputs the position and orientation of the light receiving device 42.

【0078】図15は、本発明の第5の実施形態例の投
光モジュールの構成図で、51は磁気回路、52はレン
ズ、53はレーザ発光器、54は制御信号発生モジュー
ルである。投光モジュール44は、特開平6−3005
42号公報に記載されている「2次元レーザパターンに
よる形状特徴抽出装置および2次元レーザパターン発生
装置」に示されているような制御方法によって空間中に
任意のレーザ走査を行う。
FIG. 15 is a structural view of a light emitting module according to a fifth embodiment of the present invention, wherein 51 is a magnetic circuit, 52 is a lens, 53 is a laser emitter, and 54 is a control signal generating module. The light emitting module 44 is disclosed in JP-A-6-3005.
Arbitrary laser scanning is performed in the space by a control method as described in “Shape feature extraction device and two-dimensional laser pattern generator using two-dimensional laser pattern” described in Japanese Patent Publication No. 42-42.

【0079】図16は、本発明の第5の実施形態例の構
成を示すブロック図である。この実施例では、受光装置
42の受光素子として、光の強度を電気信号に変換する
複数の受光素子を用いている。図中、Aはレンズ、Bは
レンズAを通過した光の投影面、Cはレンズ光軸と光の
投影面Bが交わる中心点、Dは受光素子、Fはレーザ照
射を受ける投影板の表示面、61は表示装置、62は集
光部、63は投影面、64はピーク検出部、65は対応
関係位置決定部、66は3次元位置算出部、67は投光
モジュール、68は制御信号発生部である。
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, as the light receiving elements of the light receiving device 42, a plurality of light receiving elements that convert light intensity into an electric signal are used. In the figure, A is a lens, B is a projection plane of light passing through the lens A, C is a center point where the optical axis of the lens and the projection plane B of light intersect, D is a light receiving element, and F is a display of a projection plate receiving laser irradiation. Reference numeral 61 denotes a display device, 62 denotes a light condensing unit, 63 denotes a projection surface, 64 denotes a peak detecting unit, 65 denotes a corresponding position determining unit, 66 denotes a three-dimensional position calculating unit, 67 denotes a light emitting module, and 68 denotes a control signal. It is a generating part.

【0080】受光素子Dは、投影面上に複数個設置され
ている。表示面Fは、一定周期でレーザビームの照射を
受けており、矢印Gのように高輝度スポットが高速移動
することになる。ここで任意の受光素子Dとレンズの中
心Aを結ぶ直線と表示面Fの交点(例えば、H)上を高
輝度スポットが通過したとき、受光素子Dの出力はピー
クを有する。
A plurality of light receiving elements D are provided on the projection plane. The display surface F is irradiated with the laser beam at a constant period, and the high-brightness spot moves at high speed as shown by the arrow G. Here, when a high-brightness spot passes on the intersection (for example, H) of the display surface F with a straight line connecting the arbitrary light receiving element D and the center A of the lens, the output of the light receiving element D has a peak.

【0081】ピーク検出部64は、各受光素子Dのピー
ク値を検出する。このピークの発生した時間と制御信号
発生部68が投光モジュール67に伝送した制御信号
(x,y)との対応関係を対応関係位置決定部65にて
求めることで、画面上のどこが交点であったかを計測す
ることができる。
The peak detector 64 detects the peak value of each light receiving element D. By determining the correspondence between the time at which this peak occurs and the control signal (x, y) transmitted to the light projecting module 67 by the control signal generator 68, the corresponding position determiner 65 determines where the intersection point on the screen is. You can measure the warmth.

【0082】3次元位置算出手段66は、複数の輝点表
示位置座標およびその投影位置座標の集合から表示装置
の輝点走査面を基準とした受光装置の3次元位置・姿勢
を計算するものである。
The three-dimensional position calculating means 66 calculates the three-dimensional position and orientation of the light receiving device with reference to the bright spot scanning plane of the display device from a set of a plurality of bright spot display position coordinates and their projection position coordinates. is there.

【0083】図17は、本発明の第5の実施形態例の動
作を示すフローチャートである。この図を用いて動作を
詳細に説明する。
FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the fifth embodiment of the present invention. The operation will be described in detail with reference to FIG.

【0084】(第1段階)ピーク検出部64であるどれ
かの受光素子Dのピーク値が検出されたとする(S3
1)。このピークの発生した時刻に図16中の制御信号
発生部68から伝送されるレーザ走査用制御信号(X
1,Y1)を対応関係位置決定部65にて受信する。
(S32)
(First Step) It is assumed that the peak value of any one of the light receiving elements D which is the peak detector 64 is detected (S3).
1). The laser scanning control signal (X) transmitted from the control signal generator 68 in FIG.
1, Y1) is received by the correspondence position determination unit 65.
(S32)

【0085】(第2段階)対応関係位置決定部65は、
レーザ走査用制御信号を投影板上のスポット表示位置
(Xp、Yp)に変換するとともに(S33)、ピーク
値を出力した受光素子Dの位置(Xr、Yr)と、その
時のスポット表示位置(Xp、Yp)を記録する(S3
4)。(X1,Y1)から(Xp,Yp)への変換は下記の
式を用いる事とし、変換係数a0〜a5は、予め求めて
おくものとする。
(Second Stage) The correspondence position determination unit 65
The laser scanning control signal is converted into a spot display position (Xp, Yp) on the projection plate (S33), and the position (Xr, Yr) of the light receiving element D that has output the peak value and the spot display position (Xp) at that time. , Yp) (S3)
4). The following equation is used for conversion from (X1, Y1) to (Xp, Yp), and conversion coefficients a0 to a5 are determined in advance.

【0086】[0086]

【数4】 (Equation 4)

【0087】(第3段階)3次元位置算出部66は、3
点以上の(Xp、Yp、Xr、Yr)及び集光部62の
焦点距離から受光装置42の位置及び姿勢を計算するこ
とができる(S35)。この具体的な演算方法は、図6
で示された演算手法で受光装置の3次元位置及び姿勢を
計算し出力する。
(Third Step) The three-dimensional position calculating unit 66
The position and orientation of the light receiving device 42 can be calculated from (Xp, Yp, Xr, Yr) above the point and the focal length of the light collector 62 (S35). This specific calculation method is shown in FIG.
The three-dimensional position and orientation of the light receiving device are calculated and output by the calculation method indicated by.

【0088】図18、図19は、本発明の第6の実施形
態例を説明するための構成図で、図18は全体斜視図、
図19は側面図である。符号71は投影板、72は受光
装置、73は3次元位置出力装置、74は投光モジュー
ル、75はパーソナルコンピュータである。
FIGS. 18 and 19 are structural views for explaining a sixth embodiment of the present invention. FIG. 18 is an overall perspective view.
FIG. 19 is a side view. Reference numeral 71 denotes a projection plate, 72 denotes a light receiving device, 73 denotes a three-dimensional position output device, 74 denotes a light projecting module, and 75 denotes a personal computer.

【0089】投影板71は半透明とし、投光モジュール
74より照射されたレーザー光の輝点は投影板71の裏
面にて拡散反射され、投影板71の表面に輝点のみを表
示するものである。また、本装置は、ラスタスキャン型
ディスプレイを持たないPC等への3次元入力を前提と
しており、投影板71に対する受光装置72の3次元位
置・姿勢を接続されたパーソナルコンピュータ75へ伝
送する。
The projection plate 71 is translucent, and the bright points of the laser light emitted from the light projecting module 74 are diffusely reflected on the back surface of the projection plate 71, and only the bright points are displayed on the surface of the projection plate 71. is there. Further, the present apparatus is premised on three-dimensional input to a PC or the like without a raster scan display, and transmits the three-dimensional position and orientation of the light receiving device 72 with respect to the projection plate 71 to the connected personal computer 75.

【0090】この実施形態例における投光モジュールの
構成図、構成を示すブロック図、動作を示すフローチャ
ートは、図14に示した第5の実施形態例と同様であ
る。
The configuration diagram, the block diagram showing the configuration, and the flowchart showing the operation of the light projecting module in this embodiment are the same as those in the fifth embodiment shown in FIG.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、3
次元位置・姿勢の入力装置として投影位置座標を検出可
能な半導体素子と輝点を2次元面上に移動もしくは走査
する表示装置のみで実現するため、設置スぺースをあま
り必要とせず、さらに磁界や温度等の影響を受けず安定
して3次元計測を行える。また、3個の受光素子を用い
て3点による3次元位置・姿勢を計測することで、最小
の時間間隔で3次元位置・姿勢を計測できる。さらに、
任意の複数時刻における輝点表示位置座標およびその投
影位置座標を前記記録時刻に従って対応を関係付け、複
数の輝点表示位置座標およびその投影位置座標の集合か
ら前記表示装置の輝点移動面もしくは輝点走査面を基準
とした受光装置の3次元位置・姿勢を計算することで、
また、任意数および任意位置の投影像位置座標と輝点表
示位置座標の組み合わせを用いて3次元位置・姿勢計算
を行えるため、表示装置の1回の走査間隔に複数回3次
元位置・姿勢を計測できることから、広範囲に渡って直
観的3次元入力が可能であるという効果を有する。
As described above, according to the present invention, 3
As an input device for three-dimensional position / posture, only a semiconductor device capable of detecting projected position coordinates and a display device that moves or scans a luminescent spot on a two-dimensional surface are used. 3D measurement can be performed stably without being affected by temperature and temperature. Also, by measuring the three-dimensional position / posture at three points using three light receiving elements, the three-dimensional position / posture can be measured at the minimum time interval. further,
The luminous point display position coordinates and the projection position coordinates at arbitrary plural times are correlated in accordance with the recording time, and the luminous point moving surface or the luminosity of the display device is obtained from the set of the plurality of luminous point display position coordinates and the projection position coordinates. By calculating the three-dimensional position and orientation of the light receiving device based on the point scanning plane,
Further, since a three-dimensional position / posture calculation can be performed using a combination of an arbitrary number and an arbitrary position of the projected image position coordinates and the bright spot display position coordinates, the three-dimensional position / posture can be calculated a plurality of times in one scanning interval of the display device. Since measurement can be performed, there is an effect that intuitive three-dimensional input can be performed over a wide range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態例を説明する装置概略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態例における受光装置の
構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a light receiving device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態例における受光装置の
他の構成図である。
FIG. 3 is another configuration diagram of the light receiving device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態例における受光装置の
他の構成図である。
FIG. 4 is another configuration diagram of the light receiving device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態例の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the first exemplary embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施形態例の動作を示すフロー
チャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the first exemplary embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態例における受光装置の
構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a light receiving device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態例の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施形態例の動作を示すフロー
チャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施形態例における受光装置
の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a light receiving device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施形態例を説明する装置概
略図である。
FIG. 11 is a schematic view of an apparatus for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施形態例の動作を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the fourth embodiment of the present invention.

【図13】3点以上による3次元位置・姿勢の演算方法
を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a method of calculating a three-dimensional position / posture using three or more points.

【図14】本発明の第5の実施形態例を説明するための
構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第5の実施形態例の投光モジュール
の構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram of a light emitting module according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第5の実施形態例の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a fifth exemplary embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第5の実施形態例の動作を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the fifth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第6の実施形態例を説明するための
全体構成図である。
FIG. 18 is an overall configuration diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention.

【図19】図18の側面図である。FIG. 19 is a side view of FIG. 18;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ラスタスキャン方式ディスプレイ 2 受光装置 3 3次元位置出力装置 4 ピーク検出部 5 カウンタ 6 ANDゲート 7 対応関係位置決定部 8 3次元位置算出部 9 検出位置時刻決定部 10 2次元情報変換部 11 受光装置部 12 マウスパット 21 半導体位置検出素子 31 ディスプレイ面 32 レンズ 33 受光素子面 41 投影板 42 受光装置 43 3次元位置出力装置 44 投光モジュール 51 磁気回路 52 レンズ 53 レーザ発光器 54 制御信号発生モジュール 61 表示装置 62 集光部 63 投影面 64 ピーク検出部 65 対応関係位置決定部 66 3次元位置算出部 67 投光モジュール 68 制御信号発生部 71 投影板 72 受光装置 73 3次元位置出力装置 74 投光モジュール 75 パーソナルコンピュータ 81 凹レンズ(ミラー) 82 穴(受光窓) 83 ピンホール A レンズ B レンズAを通過した光の投影面 C レンズ光軸と光の投影面Bが交わる中心点 D 受光素子 F ラスタスキャン方式ディスプレイの表示面である N 受光部 M 集光部 1 Raster scan display 2 Light receiving device 3 3D position output device 4 Peak detector 5 counter 6 AND gate 7 Correspondence position determination unit 8 3D position calculation unit 9 Detection position time determination unit 10 Two-dimensional information converter 11 Light receiving unit 12 mouse pads 21 Semiconductor position detecting element 31 Display surface 32 lenses 33 Light-receiving element surface 41 Projection plate 42 Receiver 43 3D position output device 44 Floodlight Module 51 Magnetic circuit 52 lenses 53 laser emitter 54 Control signal generation module 61 Display device 62 Condenser 63 Projection surface 64 peak detector 65 Correspondence Position Determination Unit 66 3D position calculation unit 67 Light emitting module 68 Control signal generator 71 Projection plate 72 Light receiving device 73 3D position output device 74 Light emitting module 75 Personal Computer 81 Concave lens (mirror) 82 holes (light receiving window) 83 Pinhole A lens B Projection surface of light passing through lens A C Center point where lens optical axis and light projection plane B intersect D Light receiving element F The display surface of a raster scan display N light receiving section M Condenser

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−325007(JP,A) 特開 平8−278846(JP,A) 特開 平7−270124(JP,A) 特開 平8−117448(JP,A) 特開 平8−76929(JP,A) 特開 平10−333834(JP,A) 特開 平11−249806(JP,A) 特開 平11−219253(JP,A) 出口光一郎,射影幾何学によるPnP カメラ補正問題の統一的解法,コンピュ ータビジョン’90〜ビジョンと環境理解 〜シンポジウム論文集,日本,社団法人 情報処理学会,1990年 8月29日,p p.41−50 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/033 - 3/037 G06F 3/03 G06F 3/00 G01B 11/00 A63F 13/00 - 13/12 Continuation of the front page (56) References JP-A-9-325007 (JP, A) JP-A-8-278846 (JP, A) JP-A-7-270124 (JP, A) JP-A-8-117448 (JP JP-A-8-76929 (JP, A) JP-A-10-333834 (JP, A) JP-A-11-249806 (JP, A) JP-A-11-219253 (JP, A) Koichiro Exit Unified Solution of PnP Camera Correction Problem Using Projective Geometry, Computer Vision '90-Vision and Environmental Understanding-Symposium Papers, Japan, Information Processing Society of Japan, August 29, 1990, p. 41-50 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06F 3/033-3/037 G06F 3/03 G06F 3/00 G01B 11/00 A63F 13/00-13/12

Claims (32)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 輝点を発光する表示装置に対する受光装
置の3次元位置と姿勢を計測する3次元位置・姿勢計測
装置において、 前記表示装置の表示面上にて前記輝点が移動可能である
表示装置と、 該表示装置上の輝点を集光し、スポット光として投影面
に投影する集光部と投影されたスポット光の投影位置を
検出可能な3個以上の複数の受光素子を配置した投影面
を有する受光装置と、 前記表示装置の輝点表示位置座標と前記受光素子に基づ
くスポット光の投影位置座標とを対応づける対応付け手
段と、 該対応付け手段により対応づけられた前記表示装置の輝
点表示位置座標と前記受光素子に基づくスポット光の投
影位置座標の組のうち、少なくとも3組の輝点表示位置
座標及びその投影位置座標の集合から前記表示装置の輝
点移動面を基準とした受光装置の3次元位置・姿勢を
計算する3次元位置算出手段とを有し、 該3次元位置算出手段が、前記表示装置の輝点移動画面
を基準とした前記受光装置の3次元位置及び姿勢を表わ
す平行移動行列T及び回転行列Rを用い、前記受光装置
の集光部のレンズの中心から受光素子面までの距離をf
として、ディスプレイ面上のn個目の点を(Xpn
pn 0)およびその受光素子上の投影位置を(Xrn
Yrn)とすると、 【数1】 の関係が成り立つことに基づいて3次元位置及び姿勢を
計算することを特徴とする3次元位置・姿勢計測装置。
1. A three-dimensional position and orientation measuring apparatus for measuring a three-dimensional position and orientation of the light receiving device with respect to a display device which emits bright spot, the bright spot at the display surface of the display device is movable A display device, a light-collecting unit that collects bright spots on the display device and projects the spot as light onto a projection surface, and a plurality of three or more light-receiving elements capable of detecting a projection position of the projected spot light are arranged. a light receiving device having the projection plane, the display bright spot display position coordinates of the device and the projection position coordinates of said based on the light receiving element spotlight and correlating means for correlating, said display associated with said associating means Equipment shine
Spot display position coordinates and spot light projection based on the light receiving element
Of the set of shadow position coordinates to calculate the three-dimensional position and orientation of the light receiving device relative to the bright point moving screen of the display device from a set of at least three pairs of bright spot display position coordinates and the projection coordinates 3 possess a dimension position calculating means, the three-dimensional position calculating means, bright spot of the display device moving screen
Represents the three-dimensional position and orientation of the light receiving device with reference to
The light receiving device using a parallel translation matrix T and a rotation matrix R
F is the distance from the center of the lens of the focusing part to the light receiving element surface.
And the n-th point on the display surface as (Xpn , Y
pn , 0) and its projected position on the light receiving element are (Xrn
, Yrn), 3D position and attitude based on the relationship
A three-dimensional position / posture measuring device characterized by calculating .
【請求項2】 前記スポット光の投影位置を検出可能な
受光素子がスポット状の受光窓を有する受光素子の集合
であることを特徴とする請求項1に記載の3次元位置・
姿勢計測装置。
2. The three-dimensional position / position according to claim 1, wherein the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light is a set of light receiving elements having a spot-shaped light receiving window.
Attitude measurement device.
【請求項3】 前記スポット状の受光窓を有する受光素
子が3個の受光素子であるとともに、前記対応付け手段
により対応づけられる輝点表示位置座標及びその投影位
置座標が、3つであることを特徴とする請求項2に記載
の3次元位置・姿勢計測装置。
3. The light-receiving element having the spot-shaped light-receiving window is three light-receiving elements, and the bright spot display position coordinates and the projection position coordinates associated by the association means are three. The three-dimensional position / posture measuring device according to claim 2, characterized in that:
【請求項4】 前記スポット状の受光窓を有する受光素
子が、5個以上の受光素子であるとともに、前記対応付
け手段により対応づけられる輝点表示位置座標及びその
投影位置座標が、5つ以上の任意の数であることを特徴
とする請求項2に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
4. The light-receiving element having the spot-shaped light-receiving window is five or more light-receiving elements, and the bright spot display position coordinate and the projection position coordinate associated by the associating means are five or more. 3. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 2, wherein the number is arbitrary.
【請求項5】 前記対応付け手段は、 前記表示装置の輝点を前記受光装置上の前記投影面に投
影された各受光素子上での投影像の位置座標と投影時刻
を関係付ける手段と、 前記投影位置座標と投影時刻を記録する手段と、 複数時刻における輝点表示位置座標及びその投影位置座
標を前記記録した投影時刻に従って対応を関係付ける対
応関係位置決定手段とを有することを特徴とする請求項
2に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
5. The associating means, wherein: means for associating a position coordinate of a projected image on each light receiving element projected on the projection surface on the light receiving device with a bright point of the display device and a projection time; Means for recording the projection position coordinates and the projection time, and correspondence position determination means for associating the luminescent spot display position coordinates at a plurality of times and the projection position coordinates with each other according to the recorded projection time. The three-dimensional position / posture measuring device according to claim 2.
【請求項6】 前記表示装置として当該輝点を走査し、
表示を行うことを特徴とする請求項2に記載の3次元位
置・姿勢計測装置。
6. The display device scans the bright spot,
The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 2, wherein the display is performed.
【請求項7】 前記表示装置として当該輝点を走査し、
表示を行うためにCRTディスプレイを用いることを特
徴とする請求項6に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
7. The display device scans the bright spot,
The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 6, wherein a CRT display is used for displaying.
【請求項8】 前記表示装置として当該輝点を走査し、
表示を行うために輝点照射装置及び投影板を用いること
を特徴とする請求項6に記載の3次元位置・姿勢計測装
置。
8. The display device scans the luminescent spot,
The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 6, wherein a bright spot irradiation device and a projection plate are used for displaying.
【請求項9】 前記受光装置として、光軸が異なる複数
の集光部及び投影面を具備したことを特徴とする請求項
2に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
9. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 2, wherein the light receiving device includes a plurality of condensing portions and projection surfaces having different optical axes.
【請求項10】 前記受光装置が、ロボット、車両など
の移動体、身体の一部への装着又は身体の一部で把持可
能とする手段を有することを特徴とする請求項2に記載
の3次元位置・姿勢計測装置。
10. The light-receiving device according to claim 2, wherein the light receiving device has a unit that can be mounted on a moving body such as a robot or a vehicle, a part of a body, or can be gripped by a part of a body. Dimensional position / posture measuring device.
【請求項11】 前記受光装置を、平面の移動量を数値
化し、2次元情報に変換する手段と組み合わせたことを
特徴とする請求項2に記載の3次元位置・姿勢計測装
置。
11. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 2, wherein the light receiving device is combined with a unit that converts a plane moving amount into a numerical value and converts the numerical value into two-dimensional information.
【請求項12】 前記変換手段として、トラックボー
ル、マウス、レーザーセンサのいずれかを用いたことを
特徴とする請求項11に3次元位置・姿勢計測装置。
12. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 11, wherein any one of a trackball, a mouse, and a laser sensor is used as said converting means.
【請求項13】 前記受光装置が、出力する信号伝達を
有線又は無線として自由に移動を可能としたことを特徴
とする請求項2に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
13. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 2, wherein the light receiving device is capable of freely moving the output signal transmission by wire or wirelessly.
【請求項14】 前記スポット光の投影位置を検出可能
な受光素子が面状の受光部を有し、スポット光の位置座
標を出力可能な受光素子であることを特徴とする請求項
1に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
14. The light receiving element according to claim 1, wherein the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light has a planar light receiving section and is capable of outputting the position coordinates of the spot light. 3D position / posture measuring device.
【請求項15】 前記対応付け手段は、 前記表示装置の輝点を前記受光装置の前記投影面に投影
したスポット光の各受光素子上での投影位置座標と投影
時刻を関係付ける手段と、 前記投影位置座標と前記投影時刻を記録する手段と、 複数時刻における輝点表示位置座標及びその投影位置座
標を前記記録した投影時刻に従って対応を関係付ける対
応関係位置決定手段とを有することを特徴とする請求項
14に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
15. The associating means, means for associating a projection position coordinate on each light receiving element of a spot light, which is obtained by projecting a bright spot of the display device on the projection surface of the light receiving device, with a projection time; Means for recording projection position coordinates and the projection time, and correspondence position determination means for associating the luminescent spot display position coordinates at a plurality of times and the projection position coordinates with each other in accordance with the recorded projection time. The three-dimensional position / posture measuring device according to claim 14.
【請求項16】 前記受光装置として半導体位置検出素
子を用いたことを特徴とする請求項14に記載の3次元
位置・姿勢計測装置。
16. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 14, wherein a semiconductor position detecting element is used as the light receiving device.
【請求項17】 前記表示装置として当該輝点を走査
し、表示を行うことを特徴とする請求項14に記載の3
次元位置・姿勢計測装置。
17. The display device according to claim 14, wherein the display device scans the bright spot and performs display.
Dimensional position / posture measuring device.
【請求項18】 前記表示装置として当該輝点を走査
し、表示を行うためにCRTディスプレイを用いること
を特徴とする請求項17に記載の3次元位置・姿勢計測
装置。
18. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 17, wherein a CRT display is used as the display device for scanning and displaying the bright spot.
【請求項19】 前記表示装置として当該輝点を走査
し、表示を行うために輝点照射装置及び投影板を用いる
ことを特徴とする請求項17に記載の3次元位置・姿勢
計測装置。
19. The three-dimensional position / posture measurement apparatus according to claim 17, wherein a bright spot irradiating device and a projection plate are used as the display device to scan and display the bright spot.
【請求項20】 前記受光装置として、光軸が異なる複
数の集光部及び投影面を具備したことを特徴とする請求
項14に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
20. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 14, wherein the light receiving device includes a plurality of light condensing portions having different optical axes and a projection surface.
【請求項21】 前記受光装置が、ロボット、車両など
の移動体、身体の一部への装着又は身体の一部で把持可
能とする手段を有することを特徴とする請求項14に記
載の3次元位置・姿勢計測装置。
21. The light-receiving device according to claim 14, wherein the light receiving device has a unit that can be attached to a moving body such as a robot or a vehicle, a part of a body, or can be gripped by a part of a body. Dimensional position / posture measuring device.
【請求項22】 前記受光装置を、平面の移動量を数値
化し、2次元情報に変換する変換手段と組み合わせたこ
とを特徴とする請求項14に記載の3次元位置・姿勢計
測装置。
22. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 14, wherein said light receiving device is combined with a converting means for converting a plane movement amount into a numerical value and converting the numerical value into two-dimensional information.
【請求項23】 前記変換手段として、トラックボー
ル、マウス、レーザーセンサのいずれかを用いたことを
特徴とする請求項22に3次元位置・姿勢計測装置。
23. A three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 22, wherein any one of a trackball, a mouse, and a laser sensor is used as said converting means.
【請求項24】 前記受光装置が、出力する信号伝達を
有線又は無線として自由に移動を可能としたことを特徴
とする請求項14に記載の3次元位置・姿勢計測装置。
24. The three-dimensional position / posture measuring apparatus according to claim 14, wherein the light receiving device is capable of freely moving the output signal transmission by wire or wirelessly.
【請求項25】 輝点を発光する表示装置に対する受光
装置の3次元位置と姿勢を計測する3次元位置・姿勢計
測方法において、 前記表示装置の表示面上にて前記輝点を任意に移動させ
るステップと、前記受光装置の集光部により、 前記表示装置上の輝点を
集光し、スポット光として前記受光装置の投影面に投影
し、前記投影面に配置され、投影されたスポット光の投
影位置を検出可能な3個以上の複数の受光素子により、
前記投影面に投影するスポット光の投影位置座標を得る
ステップと、 前記表示装置の輝点表示位置座標と前記受光素子に基づ
くスポット光の投影位置座標とを対応づけるステップ
と、 前記対応づけられた前記表示装置の輝点表示位置座標と
前記受光素子に基づくスポット光の投影位置座標の組の
うち、少なくとも3組の輝点表示位置座標及びその投影
位置座標の集合から前記表示装置の輝点移動面を基準
とした受光装置の3次元位置・姿勢を計算するステップ
を備え、 該3次元位置・姿勢を計算するステップが、前記表示装
置の輝点移動画面を基準とした前記受光装置の3次元位
置及び姿勢を表わす平行移動行列T及び回転行列Rを用
い、前記受光装置の集光部のレンズの中心から受光素子
面までの距離をfとして、ディスプレイ面上のn個目の
点を(Xpn Ypn 0)およびその受光素子上の投
影位置を(Xrn Yrn)とすると、 【数2】 の関係が成り立つことに基づいて3次元位置及び姿勢を
計算することを特徴とする3次元位置・姿勢計測方法。
25. A three-dimensional position and orientation measuring method for measuring a three-dimensional position and orientation of the light receiving device with respect to a display device which emits bright spot, is arbitrarily moving the bright spot at the display surface of the display device And collecting light spots on the display device by a light collecting unit of the light receiving device and projecting the bright spots on the projection surface of the light receiving device as spot light.
And projecting the projected spot light disposed on the projection surface.
With three or more light receiving elements that can detect the shadow position,
Obtaining the projection position coordinates of the spotlight projected on the projection surface; associating the bright spot display position coordinates of the display device with the projection position coordinates of the spotlight based on the light receiving element; The bright spot display position coordinates of the display device;
A set of spot light projection position coordinates based on the light receiving element
Among them, a step of calculating the three-dimensional position and orientation of the light receiving device relative to the bright point moving screen of the display device from a set of at least three pairs of bright spot display position coordinates and the projection coordinates, the 3 Calculating the three-dimensional position / orientation,
3D position of the light receiving device with reference to the bright spot moving screen
Using a translation matrix T and a rotation matrix R representing the position and orientation
The light receiving element from the center of the lens of the light collecting section of the light receiving device.
Let n be the distance to the surface,
A point is projected on (Xpn , Ypn , 0) and its light-receiving element.
Assuming that the shadow position is (Xrn , Yrn), 3D position and attitude based on the relationship
A three-dimensional position / posture measurement method characterized by calculating .
【請求項26】 前記スポット光の投影位置を検出可能
な受光素子がスポット状の受光窓を有する受光素子の集
合であることを特徴とする請求項25に記載の3次元位
置・姿勢計測方法。
26. The three-dimensional position / posture measurement method according to claim 25, wherein the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light is a set of light receiving elements having a spot-shaped light receiving window.
【請求項27】 前記対応づけるステップは、 前記表示装置の輝点を前記受光装置上の前記投影面に投
影された各受光素子上での投影像の位置座標と投影時刻
を関係付けるステップと、 前記投影位置座標と投影時刻を記録するステップと、 複数時刻における輝点表示位置座標及びその投影位置座
標を前記記録した投影時刻に従って対応を関係付ける対
応関係位置決定ステップとを有することを特徴とする請
求項26に記載の3次元位置・姿勢計測方法。
27. The associating step, comprising: associating the position coordinates of a projected image on each light receiving element projected on the projection surface on the light receiving device with a luminescent point of the display device and a projection time; Recording the projection position coordinates and the projection time; and determining a correspondence position according to the recorded projection times at a plurality of times. The three-dimensional position / posture measurement method according to claim 26.
【請求項28】 前記スポット光の投影位置を検出可能
な受光素子が面状の受光部を有し、スポット光の位置座
標を出力可能な受光素子であることを特徴とする請求項
25に記載の3次元位置・姿勢計測方法。
28. The light receiving element according to claim 25, wherein the light receiving element capable of detecting the projection position of the spot light has a planar light receiving portion and is capable of outputting the position coordinates of the spot light. 3D position / posture measurement method.
【請求項29】 前記対応づけるステップは、 前記表示装置の輝点を前記受光装置の前記投影面に投影
したスポット光の各受光素子上での投影位置座標と投影
時刻を関係付けるステップと、 前記投影位置座標と前記投影時刻を記録するステップ
と、 複数時刻における輝点表示位置座標及びその投影位置座
標を前記記録した投影時刻に従って対応を関係付ける対
応関係位置決定ステップとを有することを特徴とする請
求項28に記載の3次元位置・姿勢計測方法。
29. The associating step, comprising: associating a projection time with a projection position coordinate on each light receiving element of a spot light obtained by projecting a bright point of the display device on the projection surface of the light receiving device; Recording a projection position coordinate and the projection time; and a correspondence position determining step of associating the luminous point display position coordinate at a plurality of times and the projection position coordinate with each other according to the recorded projection time. A three-dimensional position / posture measuring method according to claim 28.
【請求項30】 輝点を発光する表示装置に対する受光
装置の3次元位置と姿勢を計測する3次元位置・姿勢計
測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを
記録した記録媒体であって、 前記表示装置の表示面上にて前記輝点を任意に移動させ
るステップと、前記受光装置の集光部により、 前記表示装置上の輝点を
集光し、スポット光として前記受光装置の投影面に投影
し、前記投影面に配置され、投影されたスポット光の投
影位置を検出可能な3個以上の複数の受光素子により、
前記投影面に投影するスポット光の投影位置座標を得る
ステップと、 前記表示装置の輝点表示位置座標と前記受光素子に基づ
くスポット光の投影位置座標とを対応づけるステップ
と、 前記対応づけられた前記表示装置の輝点表示位置座標と
前記受光素子に基づくスポット光の投影位置座標の組の
うち、少なくとも3組の輝点表示位置座標及びその投影
位置座標の集合から前記表示装置の輝点移動面を基準
とした受光装置の3次元位置・姿勢を計算するステップ
を備え、 該3次元位置・姿勢を計算するステップが、前記表示装
置の輝点移動画面を基準とした前記受光装置の3次元位
置及び姿勢を表わす平行移動行列T及び回転行列Rを用
い、前記受光装置の集光部のレンズの中心から受光素子
面までの距離をfとして、ディスプレイ面上のn個目の
点を(Xpn Ypn 0)およびその受光素子上の投
影位置を(Xrn Yrn)とすると、 【数3】 の関係が成り立つことに基づいて3次元位置及び姿勢を
計算するものであり、 前記各ステップを機能させることを特徴とするコンピュ
ータ読取可能な記録媒体。
30. A recording medium storing a program for causing a computer to execute a three-dimensional position / posture measuring method for measuring a three-dimensional position and posture of a light receiving device with respect to a display device that emits a luminescent spot, the display medium comprising: Arbitrarily moving the luminescent spot on the display surface of the device, and condensing the luminescent spot on the display device by the condensing part of the light receiving device, and projecting the luminescent spot on the projection surface of the light receiving device as spot light
And projecting the projected spot light disposed on the projection surface.
With three or more light receiving elements that can detect the shadow position,
Obtaining the projection position coordinates of the spotlight projected on the projection surface; associating the bright spot display position coordinates of the display device with the projection position coordinates of the spotlight based on the light receiving element; The bright spot display position coordinates of the display device;
A set of spot light projection position coordinates based on the light receiving element
Among them, a step of calculating the three-dimensional position and orientation of the light receiving device relative to the bright point moving screen of the display device from a set of at least three pairs of bright spot display position coordinates and the projection coordinates, the 3 Calculating the three-dimensional position / orientation,
3D position of the light receiving device with reference to the bright spot moving screen
Using a translation matrix T and a rotation matrix R representing the position and orientation
The light receiving element from the center of the lens of the light collecting section of the light receiving device.
Let n be the distance to the surface,
A point is projected on (Xpn , Ypn , 0) and its light-receiving element.
Assuming that the shadow position is (Xrn , Yrn), 3D position and attitude based on the relationship
A computer-readable recording medium for calculating and causing each of the steps to function.
【請求項31】 前記スポット光の投影位置を検出可能
な受光素子がスポット状の受光窓を有する受光素子の集
合であることを特徴とする受光素子であって、 前記対応づけるステップが、 前記表示装置の輝点を前記受光装置上の前記投影面に投
影された各受光素子上での投影像の位置座標と投影時刻
を関係付けるステップと、 前記投影位置座標と投影時刻を記録するステップと、 複数時刻における輝点表示位置座標及びその投影位置座
標を前記記録した投影時刻に従って対応を関係付ける対
応関係位置決定ステップとを有することを特徴とする請
求項30に記載の記録媒体。
31. The light-receiving element, wherein the light-receiving element capable of detecting the projection position of the spot light is a set of light-receiving elements having a spot-shaped light-receiving window, wherein the associating step comprises: Relating the position coordinates and the projection time of the projected image on each light receiving element projected on the projection surface on the light receiving device with the luminescent spot of the device; andrecording the projection position coordinates and the projection time, 31. The recording medium according to claim 30, further comprising: a correspondence position determination step of associating the coordinates of the luminescent spot display position and the projection position coordinates at a plurality of times according to the recorded projection time.
【請求項32】 前記スポット光の投影位置を検出可能
な受光素子が面状の受光部を有し、前記スポット光の位
置座標を出力可能な受光素子であって、 前記対応づけるステップが、 前記表示装置の輝点を前記受光装置の前記投影面に投影
したスポット光の各受光素子上での投影位置座標と投影
時刻を関係付けるステップと、 前記投影位置座標と前記投影時刻を記録するステップ
と、 複数時刻における輝点表示位置座標及びその投影位置座
標を前記記録した投影時刻に従って対応を関係付ける対
応関係位置決定ステップとを有することを特徴とする請
求項30に記載の記録媒体。
32. A projection position of the spot light can be detected.
Light receiving element has a planar light receiving section,
A light receiving element capable of outputting setting coordinates , wherein the associating step comprises: projecting position coordinates and projection time on each light receiving element of spot light obtained by projecting a luminescent spot of the display device on the projection surface of the light receiving device. A step of recording the projection position coordinates and the projection time; and a correspondence position determination step of associating the luminescent spot display position coordinates at a plurality of times and the projection position coordinates with the correspondence according to the recorded projection time. 31. The recording medium according to claim 30, comprising:
JP2000306482A 1999-10-05 2000-10-05 Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium Expired - Lifetime JP3523583B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000306482A JP3523583B2 (en) 1999-10-05 2000-10-05 Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-283670 1999-10-05
JP28367099 1999-10-05
JP2000306482A JP3523583B2 (en) 1999-10-05 2000-10-05 Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001175405A JP2001175405A (en) 2001-06-29
JP3523583B2 true JP3523583B2 (en) 2004-04-26

Family

ID=26555135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000306482A Expired - Lifetime JP3523583B2 (en) 1999-10-05 2000-10-05 Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3523583B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5973789B2 (en) * 2012-05-28 2016-08-23 シャープ株式会社 Electronic device and detection information output method
KR101383082B1 (en) * 2012-06-29 2014-04-08 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 3d coordinate input apparatus
CN111427452B (en) * 2020-03-27 2023-10-20 海信视像科技股份有限公司 Controller tracking method and VR system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
出口光一郎,射影幾何学によるPnPカメラ補正問題の統一的解法,コンピュータビジョン’90〜ビジョンと環境理解〜シンポジウム論文集,日本,社団法人情報処理学会,1990年 8月29日,pp.41−50

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001175405A (en) 2001-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10665012B2 (en) Augmented reality camera for use with 3D metrology equipment in forming 3D images from 2D camera images
JP4437748B2 (en) Position and orientation reading by projector
US8971565B2 (en) Human interface electronic device
CN102074045B (en) System and method for projection reconstruction
US7502018B2 (en) Projector, electronic whiteboard system using projector and method of acquiring indicated point
JP5490720B2 (en) Input device for scanning beam display
CN114745529B (en) Projector single TOF trapezoidal correction method and projector
CN109313263B (en) Methods for operating laser distance measuring instruments
JP2005025415A (en) Position detection device
EP1735588A2 (en) Apparatus and method for determining orientation parameters of an elongate object
CN102074044A (en) A system and method for object surface reconstruction
JPH08210812A (en) Length measuring instrument
JP2006258798A (en) Device and method for improved shape characterization
JP2001148025A (en) Position detecting apparatus and method, plane attitude detecting apparatus and method
CN103176606B (en) Based on plane interaction system and the method for binocular vision identification
CN102831642B (en) System and method for object surface reconstruction
JP3523583B2 (en) Three-dimensional position / posture measuring apparatus and method, and recording medium
CN102867328B (en) Object surface reconstruction system
US6710765B1 (en) Input device of 3-D translation and rotation and its method and recording medium
JP4114637B2 (en) Position measurement system
CN102867329A (en) Object surface reconstruction system and method
JP4074020B2 (en) Shape measuring instrument
JPH07159117A (en) Moving object light detection measuring device
JP4449051B2 (en) 3D motion measurement method and 3D motion measurement apparatus for an object
JP3871980B2 (en) Position / attitude measurement device and position / attitude measurement method

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040206

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3523583

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080220

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090220

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090220

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100220

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110220

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110220

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130220

Year of fee payment: 9

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350