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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-12
(45)【発行日】2023-01-20
(54)【発明の名称】入力装置および画像表示システム
(51)【国際特許分類】
G06F 3/0346 20130101AFI20230113BHJP
G06F 3/04815 20220101ALI20230113BHJP
G06F 3/01 20060101ALI20230113BHJP
【ＦＩ】
G06F3/0346 424
G06F3/04815
G06F3/01 590
G06F3/0346 425
G06F3/0346 426
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021116813
(22)【出願日】2021-07-15
(62)【分割の表示】P 2017188009の分割
【原出願日】2017-09-28
(65)【公開番号】P2021180019
(43)【公開日】2021-11-18
【審査請求日】2021-07-15
(31)【優先権主張番号】P 2016227941
(32)【優先日】2016-11-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】300078361
【氏名又は名称】株式会社齋藤創造研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100144886
【弁理士】
【氏名又は名称】大坪 賢吾
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 憲彦
【審査官】木村 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５２４２６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０８７１６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３４９１５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１１－５２４０４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第０２／０１８８９３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－２３９７７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３／０３４６
Ｇ０６Ｆ ３／０４８１５
Ｇ０６Ｆ ３／０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体と、前記基体に設けられ、互いに離間した第１位置基準部および第２位置基準部と、
前記基体に設けられ、所定方向を検出する方向検出部と、
前記基体に設けられ、仮想加工用具の仮想物体との接触部を変形させる弾性入力部と、を有し、
前記第１位置基準部および前記第２位置基準部を結ぶ仮想直線と前記所定方向とが交わり、前記仮装直線と前記所定方向とで定まる仮想面の情報が生成され、
前記接触部は、前記仮想直線に沿って延び、
前記弾性入力部は、基体に設けられ、外力が入力される第１面および前記第１面の反対側の第２面が規定される弾性層と、
前記弾性層に配置され、前記弾性層の変形に伴って変位するマーカーと、
前記基体内に配置され、前記弾性層の前記第２面側に位置づけられ、前記マーカーの変位に基づいて前記弾性層の変形を検出する検出部と、を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項2】
前記所定方向は、鉛直方向である請求項１に記載の入力装置。
【請求項3】
仮想現実または拡張現実により生成される仮想物体の表面に前記仮想面を押し当てることで、前記仮想物体を加工することができる請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項4】
仮想現実または拡張現実に、前記仮想面に対応した仮想加工用具が表示される請求項３に記載の入力装置。
【請求項5】
前記仮想加工用具の前記仮想物体への接触を報知する報知部を有している請求項４に記載の入力装置。
【請求項6】
前記報知部は、振動部を有している請求項５に記載の入力装置。
【請求項7】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の入力装置と、画像を表示する画像表示装置と、を有することを特徴とする画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入力装置および画像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、三次元仮想空間に仮想立体構造物をアウトプットする装置として、３Ｄ立体テレビやヘッドマウントディスプレイ等が知られている。また、３Ｄ立体テレビやヘッドマウントディスプレイの三次元仮想空間に表示する仮想立体構造物は、例えばＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）によって作成することができる。また、作成した仮想立体構造物の加工を行う際のデータ入力装置としては、一般的に、特許文献１に示すような公知のマウス、キーボード、コントローラー等が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特表２００８－５４１２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、マウス、キーボード、コントローラー等の既存の入力装置では、繊細で直感的な入力を行うことができない。
【0005】
本発明の目的は、繊細で直感的な入力を行うことのできる入力装置および画像表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【0007】
（１） 互いに離間して設定された第１位置基準部および第２位置基準部を有する第１部材と、
互いに離間して設定された第３位置基準部および第４位置基準部を有する第２部材と、を有し、
前記第１位置基準部、前記第２位置基準部、前記第３位置基準部および前記第４位置基準部で定まる仮想面の情報が生成されることを特徴とする入力装置。
互いに離間して設定された第３位置基準部および第４位置基準部を有する第２部材と、を有し、
前記第１位置基準部、前記第２位置基準部、前記第３位置基準部および前記第４位置基準部で定まる仮想面の情報が生成されることを特徴とする入力装置。
【0008】
（２） 前記情報には、前記仮想面の形状、前記仮想面の傾きおよび前記仮想面の位置の少なくとも１つが含まれる上記（１）に記載の入力装置。
【0009】
（３） 外力が入力される第１面および前記第１面の反対側の第２面が規定される弾性層と、
前記弾性層に配置され、前記弾性層の変形に伴って変位するマーカーと、
前記弾性層の前記第２面側に位置づけられ、前記マーカーの変位に基づいて前記弾性層の変形を検出する検出部と、を備える上記（１）または（２）に記載の入力装置。
前記弾性層に配置され、前記弾性層の変形に伴って変位するマーカーと、
前記弾性層の前記第２面側に位置づけられ、前記マーカーの変位に基づいて前記弾性層の変形を検出する検出部と、を備える上記（１）または（２）に記載の入力装置。
【0010】
（４） 前記マーカーは、前記弾性層の厚さ方向にずれて配置された第１マーカーおよび第２マーカーを有する上記（３）に記載の入力装置。
【0011】
（５） 前記第１部材および前記第２部材は、分離されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の入力装置。
【0012】
（６） 前記第１部材および前記第２部材は、回動可能に連結されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の入力装置。
【0013】
（７） 前記第１部材および前記第２部材は、接近および離間が可能である上記（６）に記載の入力装置。
【0014】
（８） 前記第１部材および前記第２部材は、合体および分離が可能である上記（６）または（７）に記載の入力装置。
【0015】
（９） 前記第１部材および前記第２部材の一方は、使用者の右手に把持され、他方は、使用者の左手に把持される上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の入力装置。
【0016】
（１０） 基体と、
前記基体に設けられ、互いに離間した第１位置基準部および第２位置基準部と、
前記基体に設けられ、所定方向を検出する方向検出部と、を有し、
前記第１位置基準部および前記第２位置基準部で定まる仮想直線と、前記所定方向と、で定まる仮想面の情報が生成されることを特徴とする入力装置。
前記基体に設けられ、互いに離間した第１位置基準部および第２位置基準部と、
前記基体に設けられ、所定方向を検出する方向検出部と、を有し、
前記第１位置基準部および前記第２位置基準部で定まる仮想直線と、前記所定方向と、で定まる仮想面の情報が生成されることを特徴とする入力装置。
【0017】
（１１） 前記所定方向は、鉛直方向である上記（１０）に記載の入力装置。
【0018】
（１２） 前記仮想加工用具は、仮想物体に接触させる接触部を有し、
前記接触部は、前記仮想直線によって定められる上記（１０）または（１１）に記載の入力装置。
前記接触部は、前記仮想直線によって定められる上記（１０）または（１１）に記載の入力装置。
【0019】
（１３） 前記接触部を変形させる弾性入力部を有する上記（１２）に記載の入力装置。
【0020】
（１４） 前記弾性入力部は、外力が入力される第１面および前記第１面の反対側の第２面が規定される弾性層と、
前記弾性層に配置され、前記弾性層の変形に伴って変位するマーカーと、
前記弾性層の前記第２面側に位置づけられ、前記マーカーの変位に基づいて前記弾性層の変形を検出する検出部と、を備える上記（１３）に記載の入力装置。
前記弾性層に配置され、前記弾性層の変形に伴って変位するマーカーと、
前記弾性層の前記第２面側に位置づけられ、前記マーカーの変位に基づいて前記弾性層の変形を検出する検出部と、を備える上記（１３）に記載の入力装置。
【0021】
（１５） 仮想現実または拡張現実により生成される仮想物体の表面に前記仮想面を押し当てることで、前記仮想物体を加工することができる上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載の入力装置。
【0022】
（１６） 仮想現実または拡張現実に、前記仮想面に対応した仮想加工用具が表示される上記（１５）に記載の入力装置。
【0023】
（１７） 前記仮想加工用具の前記仮想物体への接触を報知する報知部を有している上記（１６）に記載の入力装置。
【0024】
（１８） 前記報知部は、振動部を有している上記（１７）に記載の入力装置。
【0025】
（１９） 上記（１）ないし（１８）のいずれかに記載の入力装置と、
画像を表示する画像表示装置と、を有することを特徴とする画像表示システム。
画像を表示する画像表示装置と、を有することを特徴とする画像表示システム。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、第１位置基準部、第２位置基準部、第３位置基準部および第４位置基準部で定まる仮想面の情報に応じた信号を生成することができる。例えば、一方の手で第１部材を把持し、他方の手で第２部材を把持し、第１部材と第２部材とを捩じるようにして捜査して仮想面の形状を変形させたり、第１部材と第２部材との相対的位置関係を維持したままこれらを移動させたりすることで、繊細で直感的な入力を行うことができる。
【0027】
また、本発明によれば、第１位置基準部および第２位置基準部で定まる仮想直線と、方向検出部で検出される所定方向と、で定まる仮想平面の情報に応じて入力信号が生成されるようになっている。そのため、例えば、基体を把持し、基体の姿勢を変化させたり、基体を移動させたりすることで、繊細で直感的な入力を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の第１実施形態に係る画像表示システムの構成図である。
【図3】入力装置の斜視図である。
【図4】入力装置によって形成される仮想面の一例を示す図である。
【図5】入力装置によって形成される仮想面の一例を示す図である。
【図6】入力装置によって形成される仮想面の一例を示す図である。
【図7】仮想立体構造物の加工方法を示す図である。
【図8】仮想立体構造物の加工方法を示す図である。
【図9】仮想立体構造物の別の加工方法を示す図である。
【図10】報知部の作動を説明するための図である。
【図11】報知部の作動を説明するための図である。
【図12】報知部の作動を説明するための図である。
【図13】報知部の変形例を示す図である。
【図14】本発明の第２実施形態の入力装置を示す平面図である。
【図19】弾性入力部の変形例を示す断面図である。
【図20】弾性入力部の変形例を示す断面図である。
【図21】弾性入力部の変形例を示す断面図である。
【図22】本発明の第３実施形態の入力装置を示す平面図である。
【図23】本発明の第４実施形態の入力装置を示す平面図である。
【図24】本発明の第５実施形態の入力装置を示す斜視図である。
【図27】本発明の第６実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図28】本発明の第７実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図29】本発明の第８実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図30】本発明の第９実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図31】本発明の第１０実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図32】本発明の第１１実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図33】本発明の第１２実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図34】本発明の第１３実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図35】本発明の第１４実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図36】本発明の第１４実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図37】本発明の第１４実施形態の入力装置を示す断面図である。
【図38】本発明の第１５実施形態の入力装置を示す平面図である。
【図39】仮想立体構造物の一例を示す図である。
【図40】仮想立体構造物の加工方法を示す図である。
【図41】報知部の作動を説明するための図である。
【図42】報知部の作動を説明するための図である。
【図43】報知部の作動を説明するための図である。
【図44】本発明の第１６実施形態の入力装置を示す平面図である。
【図47】弾性入力部の機能を説明する図である。
【図48】弾性入力部の機能を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の入力装置および画像表示システムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0030】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
まず、本発明の第１実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0031】
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示システムの構成図である。図２は、図１に示す画像表示装置に表示される仮想立体構造物の一例を示す図である。図３は、入力装置の斜視図である。図４ないし図６は、それぞれ、入力装置によって形成される仮想面の一例を示す図である。図７および図８は、それぞれ、仮想立体構造物の加工方法を示す図である。図９は、仮想立体構造物の別の加工方法を示す図である。図１０ないし図１２は、それぞれ、報知部の作動を説明するための図である。図１３は、報知部の変形例を示す図である。
【0032】
図１に示す画像表示システム１００は、入力装置２００と、画像表示装置３００と、端末４００と、を有している。
【0033】
［画像表示装置］
画像表示装置３００は、使用者の頭部に固定して用いられるＶＲ（仮想現実）用のヘッドマウントディスプレイであり、公知のものを用いることができる。また、画像表示装置３００は、ポジショントラッキング機能を有していることが好ましい。これにより、空間内での使用者の位置を認識することができ、使用者の移動に応じて画像表示装置３００の画像を変化（追従）させることができる。そのため、より現実感のある画像表示システム１００となる。
画像表示装置３００は、使用者の頭部に固定して用いられるＶＲ（仮想現実）用のヘッドマウントディスプレイであり、公知のものを用いることができる。また、画像表示装置３００は、ポジショントラッキング機能を有していることが好ましい。これにより、空間内での使用者の位置を認識することができ、使用者の移動に応じて画像表示装置３００の画像を変化（追従）させることができる。そのため、より現実感のある画像表示システム１００となる。
【0034】
なお、画像表示装置３００としては、ＡＲ（拡張現実）用のヘッドマウントディスプレイを用いてもよい。また、画像表示装置３００としては、仮想立体構造物（仮想物体）を表示することができればヘッドマウントディスプレイに限定されず、使用者の周囲に設置されているディスプレイであってもよい。また、スクリーンとプロジェクターを用いたものであってもよい。
【0035】
［端末］
端末４００は、特に限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、タブレット端末、ワークステーション、ゲームマシン、スマートフォン等で構成されている。また、端末４００は、例えば、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）等のシステムを用いて、図２に示すように、画面３１０に、仮想立体構造物Ｘおよび仮想立体構造物Ｘを加工するための仮想加工用具９００を表示する。また、端末４００は、入力装置２００からの入力信号に基づいて画面３１０内で仮想加工用具９００を動かし、仮想加工用具９００の動きに応じて仮想立体構造物Ｘの形状を変化させる。これにより、使用者は、仮想立体構造物Ｘが仮想加工用具９００によって加工される様を確認できる。
端末４００は、特に限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、タブレット端末、ワークステーション、ゲームマシン、スマートフォン等で構成されている。また、端末４００は、例えば、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）等のシステムを用いて、図２に示すように、画面３１０に、仮想立体構造物Ｘおよび仮想立体構造物Ｘを加工するための仮想加工用具９００を表示する。また、端末４００は、入力装置２００からの入力信号に基づいて画面３１０内で仮想加工用具９００を動かし、仮想加工用具９００の動きに応じて仮想立体構造物Ｘの形状を変化させる。これにより、使用者は、仮想立体構造物Ｘが仮想加工用具９００によって加工される様を確認できる。
【0036】
［入力装置］
入力装置２００は、使用者が把持して使用するものである。図３に示すように、入力装置２００は、対をなし、互いに分離された第１部材２１０および第２部材２２０を有している。そして、第１部材２１０および第２部材２２０の一方は、使用者の右手に把持され、他方は、使用者の左手に把持される。なお、図３では、第１部材２１０を右手で把持し、第２部材２２０を左手で把持している。
入力装置２００は、使用者が把持して使用するものである。図３に示すように、入力装置２００は、対をなし、互いに分離された第１部材２１０および第２部材２２０を有している。そして、第１部材２１０および第２部材２２０の一方は、使用者の右手に把持され、他方は、使用者の左手に把持される。なお、図３では、第１部材２１０を右手で把持し、第２部材２２０を左手で把持している。
【0037】
また、第１部材２１０には互いに離間して設定された第１位置基準部２３１および第２位置基準部２３２が設けられており、第２部材２２０には互いに離間して設定された第３位置基準部２３３および第４位置基準部２３４が設けられている。そして、入力装置２００では、第１位置基準部２３１、第２位置基準部２３２、第３位置基準部２３３および第４位置基準部２３４で定まる仮想面Ｆの情報（以下、「仮想面情報」ともいう。）が生成されるようになっている。なお、第１位置基準部２３１、第２位置基準部２３２、第３位置基準部２３３および第４位置基準部２３４で定まる仮想面Ｆとは、例えば、第１位置基準部２３１、第２位置基準部２３２、第３位置基準部２３３および第４位置基準部２３４と交わる仮想面Ｆや、第１位置基準部２３１、第２位置基準部２３２、第３位置基準部２３３および第４位置基準部２３４を角とする略矩形状の仮想面Ｆのことを言う。
【0038】
画像表示システム１００は、仮想面情報を生成する生成部５００を有している。このような生成部５００は、例えば、第１部材２１０または第２部材２２０に内蔵されていたり、端末４００や画像表示装置３００に内蔵されていたりする。なお、本実施形態では、生成部５００は、端末４００に内蔵されている。
【0039】
また、生成部５００が生成する仮想面情報には、仮想面Ｆの形状、仮想面Ｆの傾きおよび仮想面Ｆの位置の少なくとも１つが含まれていることが好ましく、これら全てが含まれていることがより好ましい。このような情報が仮想面情報に含まれていることで、後述するような仮想立体構造物Ｘの加工をより精度よく行うことができる。
【0040】
第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４の構成としては、それぞれ、現実空間内での位置を検知することができれば特に限定されず、例えば、各種ポジショントラッキング技術に用いられる構成とすることができる。例えば、第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４は、それぞれ、赤外線を出射する赤外線出射部を備える構成とすることができる。この場合、各第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４から出射された赤外線を、空間内に配置した複数の赤外線カメラで検知することで、空間内での各第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４の位置を検知することができる。また、第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４は、それぞれ、ポイント（マーカー）であり、これらポイントを空間内に配置した複数のカメラで検知することで、空間内での各第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４の位置を検知してもよい。
【0041】
また、第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４の構成としては、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂｌｅ Ｐｏｓｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の空間内での位置を検知する装置や、気圧センサー等の空間内での高さ（高度）を検知する装置や、３軸加速度センサー（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれの軸方向の加速度を検知することのできるセンサー）および３軸角速度センサー（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれの軸まわりの角速度を検知することのできるセンサー）を組み合わせた６軸モーションセンサー等の傾きを検知する装置を用いてもよく、これらのうちの２つ以上を組み合わせて用いてもよい。
【0042】
ここで、第１部材２１０は、略矩形の板状をなしており、その側面に、使用時に第２部材２２０に対向させる第１対向面２１１を有している。同様に、第２部材２２０は、板状をなしており、その側面に、使用時に第１部材２１０に対向させる第２対向面２２１を有している。すなわち、入力装置２００は、第１部材２１０の第１対向面２１１と第２部材２２０の第２対向面２２１とを対向させた状態で使用される。そのため、第１部材２１０と第２部材２２０とが面状に配置され、使用者が仮想面Ｆをイメージし易くなる。ただし、第１部材２１０および第２部材２２０のそれぞれの形状としては、特に限定されず、例えば、板状をなしていなくてもよい。
【0043】
また、第１対向面２１１と第２対向面２２１とを対向させて配置したとき、これら第１、第２対向面２１１、２２１の並び方向であって、第１部材２１０の第１対向面２１１と反対側の端部には第１部材２１０を把持するための把持部２１２が設けられており、第２部材２２０の第２対向面２２１と反対側の端部には第２部材２２０を把持するための把持部２２２が設けられている。把持部２１２は、第１部材２１０を第１対向面２１１とは反対側から握るように形成（形状付け）されており、把持部２２２は、第２部材２２０を第２対向面２２１とは反対側から握るように形成（形状付け）されている。そのため、第１部材２１０を右手で把持し、第２部材２２０を左手で把持すると、第１対向面２１１と第２対向面２２１とが自然に向き合うようになっている。このような構成とすることで、入力装置２００の操作性が向上する。
【0044】
また、第１部材２１０に設けられた第１、第２位置基準部２３１、２３２は、第１対向面２１１に沿って配置されている。すなわち、第１、第２位置基準部２３１、２３２を結ぶ線分が第１対向面２１１とほぼ平行となっている。特に、本実施形態では、第１、第２位置基準部２３１、２３２を結ぶ線分が第１部材２１０の厚さ方向に対してほぼ直交している。同様に、第２部材２２０に設けられた第３、第４位置基準部２３３、２３４は、第２対向面２２１に沿って配置されている。すなわち、第３、第４位置基準部２３３、２３４を結ぶ線分が第２対向面２２１とほぼ平行となっている。特に、本実施形態では、第３、第４位置基準部２３３、２３４を結ぶ線分が第２部材２２０の厚さ方向に対してほぼ直交している。第１位置基準部２３１～第４位置基準部２３４をこのような配置とすることで、使用者が仮想面Ｆをイメージし易くなる。
【0045】
次に、画像表示システム１００の使用方法（入力装置２００の操作方法）について一例をあげて説明する。以下では、画像表示システム１００を用いて自動車のデザインを行う方法について説明するが、画像表示システム１００の使用方法（入力装置２００の入力方法）については、特に限定されない。
【0046】
図２に示すように、画面３１０には、加工対象である仮想立体構造物Ｘと、仮想面Ｆに対応し、仮想立体構造物Ｘを加工するための仮想加工用具９００（例えば「ヘラ」のような工具）とが表示される。仮想立体構造物Ｘは、工業用クレイに見立てたものであり、仮想空間での位置が固定されている。そのため、使用者が移動することで、仮想立体構造物Ｘを前方から見たり、後方から見たり、横側から見たりすることができる。一方、仮想加工用具９００は、板状の本体９１０と、本体９１０に設けられ、仮想立体構造物Ｘに接触させる刃部９２０（接触部）とを有している。このような仮想加工用具９００は、仮想面Ｆに対応しており（仮想面Ｆ上に表示され）、特に、刃部９２０の位置および傾きは、仮想面Ｆの下辺の位置および傾きに対応している。そのため、使用者は、自身が把持している入力装置２００を刃部９２０と対応付けることができ、より直感的な入力（操作）が可能となる。また、画面３１０に仮想加工用具９００が表示されることで、より現実空間に近い状態（感覚）で、仮想立体構造物Ｘを加工することができる。
【0047】
例えば、図４に示すように、第１部材２１０と第２部材２２０とが同一平面上に位置しているとき、仮想面Ｆは、矩形状の平坦面となり、対応する仮想加工用具９００も矩形状で、刃部９２０が直線状のものとなる。なお、以下では、この状態を「基準状態」ともいる。
【0048】
また、図５に示すように、基準状態から第２部材２２０を奥側に回転させると、仮想面Ｆは、捩じれた湾曲面となる。そのため、仮想加工用具９００は、基準状態から捩じれた形状となる。また、第１部材２１０と第２部材２２０とを離間させると、仮想面Ｆが伸びる。そのため、仮想加工用具９００は、基準状態から伸びた形状となる。また、図６に示すように、第１部材２１０と第２部材２２０と円弧状（扇状）に離間させると、仮想面Ｆは、円弧状に湾曲した平坦面となる。そのため、仮想加工用具９００は、基準状態から円弧状に湾曲した形状となる。このように、第１、第２部材２１０、２２０を操作することで、仮想加工用具９００の形状を自在に変化させることができる。
【0049】
このような仮想加工用具９００は、第１位置基準部２３１、第２位置基準部２３２、第３位置基準部２３３および第４位置基準部２３４のそれぞれの位置情報を取得した生成部５００により生成され、画像表示装置３００の画面３１０に表示されると共に、入力装置２００の変位に応じて画面３１０内で変位する。
【0050】
このような構成では、刃部９２０を仮想立体構造物Ｘに接触させることで、刃部９２０によって仮想立体構造物Ｘを加工することができる。具体的には、例えば、図７に示すように、仮想加工用具９００の刃部９２０を仮想立体構造物Ｘの角に押し当てながらスライドさせると、その角を削り取ることができる。また、この際、刃部９２０を湾曲させることで、仮想立体構造物Ｘの角に丸みを付けることもできる。また、例えば、図８に示すように、刃部９２０の端９２１を仮想立体構造物Ｘの面に押し当てながらスライドさせると、その面に溝や段差を形成することができる。このように、入力装置２００を用いて仮想加工用具９００を操作し、仮想立体構造物Ｘを加工することで、自動車をデザインすることができる。特に、入力装置２００によれば、第１、第２部材２１０、２２０を両手で操作するため、仮想立体構造物の加工が現実の動作に近くなる。そのため、繊細で直感的な入力を行うことができ、仮想立体構造物Ｘの加工をより精密に行うことができる。
【0051】
また、別の具体例として、例えば、画面３１０には、図９に示すように、仮想面Ｆから下方に突出し、かつ仮想面Ｆに対して直交する仮想加工用具９００が表示されるようになっている。そして、この仮想加工用具９００を仮想立体構造物Ｘに接触させることで、仮想立体構造物Ｘを加工するようになっていてもよい。なお、本実施形態では、仮想面Ｆの中央部から突出するように仮想加工用具９００が配置されているが、仮想加工用具９００の配置としては、特に限定されず、例えば、仮想面Ｆの端部に配置されていてもよい。
【0052】
ここで、図３に示すように、入力装置２００には少なくとも１つのボタンを有する入力部２９０が設けられている。入力部２９０としては、特に限定されず、例えば、図７ないし図９に示したような仮想立体構造物Ｘへの入力（加工）をキャンセルすることのできるキャンセルボタンや、仮想立体構造物Ｘを回転させるためのボタンや、仮想面Ｆの形状を固定するボタン等を含む構成とすることができる。このような入力部２９０を有することで、仮想立体構造物Ｘの加工をより容易に行うことができる。なお、入力部２９０のボタンの配置としては、特に限定されないが、使用者が第１部材２１０および第２部材２２０を把持した状態で操作し易い場所に配置することが好ましい。本実施形態では、第１部材２１０の把持部２１２近傍と、第２部材２２０の把持部２２２近傍とにそれぞれ３つずつ配置されており、それぞれの手の親指で操作できるようになっている。
【0053】
また、図３に示すように、入力装置２００には報知部２５０が設けられている。報知部２５０は、第１部材２１０に配置された第１報知部２５１と、第２部材２２０に配置された第２報知部２５２と、を有し、第１報知部２５１および第２報知部２５２によって仮想立体構造物Ｘに対する仮想加工用具９００の接触状態が報知されるようになっている。ここで、前記「接触状態」には、例えば、仮想立体構造物Ｘに対する仮想加工用具９００の接触強度や接触角度が挙げられる。このような報知部２５０を有することで、使用者が仮想立体構造物Ｘに対する仮想加工用具９００の接触状態を認識し易くなり、仮想立体構造物Ｘをより思い通りに加工することができる。
【0054】
ここで、第１報知部２５１は、振動部２５１１を有しており、第２報知部２５２は、振動部２５２１を有している。これら振動部２５１１、２５２１は、それぞれ、例えば、携帯電話（スマートフォンを含む）に内蔵されているようなバイブレーターで構成することができる。第１報知部２５１および第２報知部２５２をこのような構成とすることで、より確実に、仮想立体構造物Ｘに対する仮想加工用具９００の接触状態を使用者に報知することができる。
【0055】
特に、本実施形態では、振動部２５１１は、第１位置基準部２３１と第２位置基準部２３２とに対応するように２つ配置されている。すなわち、第１位置基準部２３１の近傍に一方の振動部２５１１が配置されており、第２位置基準部２３２の近傍に他方の振動部２５１１が配置されている。同様に、振動部２５２１は、第３位置基準部２３３と第４位置基準部２３４とに対応するように２つ配置されている。すなわち、第３位置基準部２３３の近傍に一方の振動部２５２１が配置されており、第４位置基準部２３４の近傍に他方の振動部２５２１が配置されている。
【0056】
例えば、図１０に示すように、仮想加工用具９００を仮想立体構造物Ｘに押し当てた際、その接触強度が強い程、報知部２５０全体の振動が大きくなる。なお、接触強度は、仮想加工用具９００が仮想立体構造物Ｘと接触する状態に対応する入力装置２００の位置と、現実の入力装置２００の位置とのずれに基づいて求めることができる。すなわち、入力装置２００が図１０の実線で示す状態のときに、仮想加工用具９００が仮想立体構造物Ｘに接触するとすれば、その位置と現実の入力装置２００の位置（鎖線で示す状態）との接触方向（押し当て方向）におけるずれ量が大きい程、接触強度が大きいとすることができる。
【0057】
また、例えば、図１１に示すように、仮想加工用具９００を仮想立体構造物Ｘに押し当てた際、第１部材２１０側の接触強度と第２部材２２０側の接触強度とが等しい場合には、第１報知部２５１の振動強度と第２報知部２５２の振動強度とを等しくする。また、第１部材２１０側の接触強度が第２部材２２０側の接触強度よりも大きい場合には、第１報知部２５１の振動強度を第２報知部２５２の振動強度よりも大きくし、第１部材２１０側の接触強度と第２部材２２０側の接触強度との差が大きい程、第１報知部２５１の振動強度と第２報知部２５２の振動強度との差が大きくなる。反対に、第１部材２１０側の接触強度が第２部材２２０側の接触強度よりも小さい場合には、第１報知部２５１の振動強度を第２報知部２５２の振動強度よりも小さくし、第１部材２１０側の接触強度と第２部材２２０側の接触強度との差が大きい程、第１報知部２５１の振動強度と第２報知部２５２の振動強度との差が大きくなる。
【0058】
また、例えば、図１２に示すように、仮想加工用具９００を仮想立体構造物Ｘの角に押し当てた際、刃部９２０が仮想立体構造物Ｘの角に均等に接している場合、すなわち、刃部９２０と面Ｘ１とのなす角θ１と、刃部９２０と面Ｘ２とのなす角θ２が等しい場合には、第１報知部２５１の振動強度と第２報知部２５２の振動強度とを等しくする。これに対して、刃部９２０が面Ｘ１側に傾いている場合、すなわち、θ１＜θ２の場合には、第１報知部２５１の振動強度を第２報知部２５２の振動強度よりも大きくし、θ１とθ２との差が大きい程、第１報知部２５１の振動強度と第２報知部２５２の振動強度との差が大きくなる。反対に、刃部９２０が面Ｘ２側に傾いている場合、すなわち、θ１＞θ２の場合には、第１報知部２５１の振動強度を第２報知部２５２の振動強度よりも小さくし、θ１とθ２との差が大きい程、第１報知部２５１の振動強度と第２報知部２５２の振動強度との差が大きくなる。
【0059】
このように、接触状態によって報知部２５０の全体の振動強度を変化させたり、第１報知部２５１と第２報知部２５２の振動強度に差を付けたりすることで、使用者が仮想立体構造物Ｘに対する仮想加工用具９００の接触状態を認識し易くなり、仮想立体構造物Ｘをより思い通りに加工することができる。
【0060】
なお、振動部２５１１、２５２１の数や配置は、特に限定されない。例えば、図１３に示すような配置で、振動部２５１１、２５２１が設けられていてもよい。
【0061】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第２実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0062】
図１４は、本発明の第２実施形態の入力装置を示す平面図である。図１５は、図１４に示す入力装置が有する弾性入力部の断面図である。図１６は、図１５に示す弾性入力部への入力方法を示す断面図である。図１７および図１８は、それぞれ、図１５に示す弾性入力部の機能を説明する図である。図１９ないし図２１は、それぞれ、弾性入力部の変形例を示す断面図である。
【0063】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の画像表示システムと同様である。
【0064】
なお、以下の説明では、第２実施形態の画像表示システムに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４ないし図２０では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0065】
図１４に示すように、本実施形態の入力装置２００は、入力部２９０とは別に、入力部２９０とは異なる構成の弾性入力部６００を有している。このような弾性入力部６００は、第１部材２１０および第２部材２２０のうちの一方にのみ設けられていてもよいし、両方に設けられていてもよい。なお、本実施形態では、弾性入力部６００は、第１部材２１０にのみ設けられている。
【0066】
図１５に示すように、弾性入力部６００は、中空状の筐体６１０と、筐体６１０の外側に配置され、筐体６１０の外周面に配置された弾性層６２０と、弾性層６２０に配置されたマーカーＭと、筐体６１０の内側に配置され、弾性層６２０の変形を検出する検出部６３０と、弾性層６２０を照らす光源６４０と、検出部６３０の検出結果から入力信号を生成する信号生成部６５０と、を有している。
【0067】
筐体６１０は、弾性層６２０を内側から支持している。また、筐体６１０は、中空の半球体をなし、その内側に内部空間Ｓを有している。筐体６１０の外周面には弾性層６２０が配置されており、内部空間Ｓに検出部６３０および光源６４０が収納されている。なお、筐体６１０の形状としては、特に限定されず、入力装置２００の用途によって適宜設定することができる。
【0068】
また、筐体６１０は、硬質な部材、具体的には指による押圧程度では実質的に変形しない程度の硬さを有する部材で構成されている。また、筐体６１０は、光透過性を有している。本実施形態では、筐体６１０は、樹脂材料で構成されており、実質的に無色透明である。なお、筐体６１０は、例えば、弾性層６２０が筐体６１０に支持されなくても実質的に一定の形状を保つことができるような場合等には、省略してもよい。
【0069】
弾性層６２０は、使用者により操作される入力部としての機能を有する。例えば、弾性層６２０を押したり、摘まんだり、伸ばしたりすることで弾性入力部６００への入力を行うことができる。これらの各動作は、人間が日常、特に意識することなく行っている動作である。また、弾性層６２０は、反発によって弾性層６２０に触れた使用者に対して「何か物に触れている」との感覚を与えることもできる。そのため、使用者は、弾性層６２０への直感的な入力が可能となる。また、使用者は、弾性層６２０への入力の強さ、方向、速度等を繊細なタッチ（感覚）で自由に決定することができるため、より細かい入力が可能となる。
【0070】
また、弾性層６２０は、外力が入力される外周面６２０ａ（第１面）および外周面６２０ａの反対側の内周面６２０ｂ（第２面）が規定される層である。このような弾性層６２０は、弾性を有しており、弾性変形が可能である。具体的には、弾性層６２０は、使用者が押したり、引っ張ったり、摘まんだりすることで弾性変形する程度に柔らかい弾性を有している。
【0071】
また、弾性層６２０は、筐体６１０の外周面側に位置し、筐体６１０を覆って配置されている。そのため、弾性層６２０は、その内周面６２０ｂ側から筐体６１０に支持されていると言える。また、弾性層６２０は、筐体６１０の外形に倣った形状、すなわち半球状となっている。このように、弾性層６２０を半球状、すなわち凸状に湾曲した部分を有する形状とすることで、弾性層６２０への入力をより自然に行うことができる。また、弾性層６２０を引っ張り易くもなるし、摘まみ易くもなるため、その分、より繊細な入力を行うことができる。
【0072】
このような弾性層６２０には、弾性層６２０の変形によって変位するマーカーＭが配置されている。このマーカーＭは、検出部６３０で検出可能な検出対象である。マーカーＭは、弾性層６２０の厚さ方向にずれて配置された第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３を有している。また、第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３は、それぞれ、ドット状すなわち点形状をなしている。また、これら第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３は、筐体６１０からの距離が互いに異なっている。
【0073】
これら第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３は、それぞれ、弾性層６２０の変形に伴って変位する。そのため、第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３の変位に基づいて弾性層６２０の変形を検出でき、さらには、弾性層６２０の変形から弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0074】
また、弾性層６２０は、筐体６１０の外周に配置され、第１マーカー６２１を有する第１弾性層６２４（第１マーカー配置層）と、第１弾性層６２４上に配置され、第２マーカー６２２を有する第２弾性層６２５（第２マーカー配置層）と、第２弾性層６２５上に配置され、第３マーカー６２３を有する第３弾性層６２６（第３マーカー配置層）と、第３弾性層６２６上に配置された保護層６２７と、を有している。
【0075】
第１弾性層６２４は、光透過性および弾性（復元力）を有している。そして、第１弾性層６２４の表面に複数の第１マーカー６２１が互いに離間して配置されている。また、第２弾性層６２５は、光透過性および弾性（復元力）を有している。そして、第２弾性層６２５の表面に複数の第２マーカー６２２が互いに離間して配置されている。また、第３弾性層６２６は、光透過性および弾性（復元力）を有している。そして、第３弾性層６２６の表面に複数の第３マーカー６２３が互いに離間して配置されている。
【0076】
本実施形態では、これら第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６は、それぞれ、実質的に無色透明である。ただし、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６は、光透過性を有していれば、その少なくとも１つが、例えば、有色透明であってもよい。
【0077】
なお、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリウレタン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の各種熱可塑性エラストマー、アクリル系ゴム、シリコーン系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ゴム等の各種ゴム材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
【0078】
また、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６の弾性率（ヤング率）は、それぞれ、特に限定されず、互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６の弾性率を異ならせる場合には、例えば、第１弾性層６２４のヤング率をＥ１とし、第２弾性層６２５のヤング率をＥ２とし、第３弾性層６２６のヤング率をＥ３としたとき、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３の関係を満足するように設計してもよいし、反対に、Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３の関係を満足するように設計してもよい。
【0079】
例えば、Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３の関係を満足するように設計した場合、弱い力Ｆ１の入力では、最も柔らかい第３弾性層６２６だけを実質的に変形させ、力Ｆ１よりも大きい力Ｆ２の入力では、第２、第３弾性層６２５、６２６だけを実質的に変形させ、力Ｆ２よりも大きい力Ｆ３の入力では、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６を変形させるといった設計を実現することができる。この場合には、どの弾性層のマーカーＭが変位したかを検出することで、入力強度を大まかに検出することができる。
【0080】
また、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３は、形状および色彩の少なくとも一方が互いに異なっており、検出部６３０によって識別可能となっている。本実施形態では、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３は、互いに色彩が異なっており、例えば、第１マーカー６２１が赤色、第２マーカー６２２が緑色、第３マーカー６２３が青色となっている。なお、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の色彩ではなく形状を互いに異ならせる場合には、例えば、第１マーカー６２１を円形、第２マーカー６２２を三角形、第３マーカー６２３を四角形とすることができる。もちろん、色彩および形状を共に異ならせてもよいし、色彩や形状を異ならせる以外の方法によって第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３を検出部６３０で識別可能としてもよい。
【0081】
また、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３は、自然状態において、検出部６３０のカメラ６３１から見て互いに重ならないように配置されていることが好ましい。すなわち、カメラ６３１によって撮像される画像上で、第２マーカー６２２がその手前にある第１マーカー６２１に隠れることなく、第３マーカー６２３がその手前にある第１、第２マーカー６２１、６２２に隠れることがないように配置されていることが好ましい。これにより、カメラ６３１によって、弾性層６２０への入力時における第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位をそれぞれより正確に捉えることができる。そのため、信号生成部６５０は、より精度のよい入力信号を生成することができる。なお、前記「自然状態」とは、例えば、静止した状態で、弾性層６２０に使用者が触れていない状態（言い換えると、実質的に重力以外の外力が加わっていない状態）を言う。
【0082】
なお、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の構成は、それぞれ、検出部６３０で検出可能であれば、特に限定されない。例えば、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３は、ドット状すなわち点形状に限定されず、線形状、面形状、立体形状等であってもよい。また、例えば、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３は、それぞれ、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６の表面に貼着されたものであってもよいし、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６の表面にインク等を用いて印刷されたものであってもよい。また、例えば、弾性層６２０を覆うように被せる球状のシート体にマーカーＭを配置した構成であってもよい。また、例えば、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３は、それぞれ、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６内に埋設されていてもよい。
【0083】
保護層６２７は、主に、第３弾性層６２６を保護する機能を有している。また、保護層６２７は、第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６と同様に、光透過性および弾性を有している。本実施形態では、保護層６２７は、無色透明である。ただし、保護層６２７は、有色透明であってもよい。このような保護層６２７の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、前述した第１、第２、第３弾性層６２４、６２５、６２６の構成材料と同様の材料が挙げられる。
【0084】
以上のような弾性入力部６００では、弾性層６２０を押したり、摘まんだり、伸ばしたりすることで入力が行われる。これらの動作は、人間が日常で行っている動作であるため、直感的な入力が可能となる。また、弾性層６２０への入力の強さ、方向、速度等を繊細なタッチ（感覚）で行うことができるため、繊細な入力が可能となる。なお、本実施形態では、弾性入力部６００は、使用者の親指で操作できるようになっている。親指を用いることで、弾性入力部６００への入力がし易くなると共に、より繊細な入力が可能となる。
【0085】
検出部６３０は、ステレオ写真法によって、弾性層６２０の変形を三次元的に検出する。このように、ステレオ写真法を用いることで、弾性層６２０の変形を比較的簡単に、かつ、精度よく検出することができる。
【0086】
検出部６３０は、内部空間Ｓ内に配置された複数のカメラ６３１を有している。各カメラ６３１は、弾性層６２０の方を向いて配置されており、弾性層６２０を撮像可能となっている。また、弾性層６２０の各部は、少なくとも２つのカメラ６３１で撮像できるようになっており、これにより、弾性層６２０の各部を三次元画像認識、すなわちステレオ画像認識することができるようになっている。カメラ６３１としては、特に限定されず、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を用いることができる。
【0087】
なお、本実施形態では、２つのカメラ６３１を用いて弾性層６２０の各部を三次元画像認識しているが、これに限定されず、例えば、複数の光軸を有するレンズを用いて１つのカメラ６３１で複数の画像を時分割で取得し、これらの画像を用いて弾性層６２０の各部を三次元画像認識してもよい。このような構成によれば、撮像部の小型化および低コスト化を図ることができる。
【0088】
また、検出部６３０は、各カメラ６３１からの画像情報に基づいて弾性層６２０の三次元画像認識を行う処理部６３２を有している。処理部６３２は、例えば、各カメラ６３１等の各部を制御するＣＰＵ６３２ａ、メモリー６３２ｂ、フラッシュメモリー等の記憶部６３２ｃ等を含んでおり、所定のプログラム（コード）を実行できるように構成されている。なお、前記プログラムは、例えば、記憶媒体に記憶されていてもよいし、外部のサーバーからダウンロードしてもよい。
【0089】
ここで、前述したように、弾性入力部６００への入力は、弾性層６２０を押したり、摘まんだり、伸ばしたり、引っ張ったりすることで行われる。そして、この入力に応じて弾性層６２０が変形し、当該変形に伴って第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３がそれぞれ変位する。具体的な例を挙げれば、例えば、図１６に示すように、弾性層６２０のある部分が押されて変形した場合には、その直下および周囲に位置する第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３がそれぞれ受けた力に応じて変位する。処理部６３２は、このような第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位を三次元画像認識によって検出し、その検出結果に基づいて、入力位置、入力方向、入力強度、入力速度、入力加速度等を含む入力情報（接触入力情報）を得る。
【0090】
このように、弾性層６２０に第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３が配置されていることで、検出部６３０は、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位に基づいて、弾性層６２０の変形をより精度よく検出することができる。特に、本実施形態では、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３が弾性層６２０の厚さ方向にずれて配置されている。そのため、検出部６３０は、弾性層６２０の厚さ方向に異なる位置での変形を検出することができ、弾性層６２０の変形をより詳細に検出することができる。
【0091】
ここで、処理部６３２による入力情報の取得方法の一例について簡単に説明する。処理部６３２の記憶部６３２ｃには予め各カメラ６３１の３次元座標が記憶されている。そして、処理部６３２は、所定マーカーＭの変位を検出するのに用いられる２台のカメラ６３１によって同時刻における画像を取得し、両画像中の所定マーカーＭの２次元座標を取得する。次に、処理部６３２は、両画像中の所定マーカーＭの２次元座標のずれと各カメラ６３１の３次元座標とに基づいて所定マーカーＭの３次元座標を取得し、記憶部６３２ｃに記憶する。処理部６３２は、この作業をフレーム毎に連続的に行う。そして、処理部６３２は、前回取得した前記所定マーカーＭの３次元座標と、今回新たに取得した前記所定マーカーＭの３次元座標とを比較することで、その間に生じた所定マーカーＭの変位を検出する。処理部６３２は、このような作業を全マーカーＭについて行うことで、入力情報を得ることができる。なお、各カメラ６３１のフレームレートとしては、特に限定されず、例えば、１５フレーム／秒、３０フレーム／秒、６０フレーム／秒等とすることができる。
【0092】
以上、処理部６３２による入力情報の取得方法について説明したが、入力情報の取得方法は、これに限定されない。例えば、全マーカーＭについて上述の作業を行うと処理量が膨大となってしまい、処理部６３２の性能等によっては処理が追いつかない場合が考えられる。また、用途によっては、大まかな入力情報が得られれば、それで足りる場合も考えられる。そのため、このような場合には、例えば、処理部６３２は、予め選択した一部のマーカーＭについてのみ上述の作業を行うようにしてもよい。
【0093】
また、処理部６３２は、例えば、自然状態における弾性層６２０の各部の画像を基準画像として記憶しておき、この基準画像と、上述のように得られた画像とをリアルタイムに比較して第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位を特定することで、上記の入力情報を得てもよい。
【0094】
なお、処理部６３２での処理方法としては、上述の方法に限定されず、例えば、自然状態における画像と入力が行われた状態における画像とをリアルタイムに比較して、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位を特定することで、上記の入力信号を生成することもできる。
【0095】
信号生成部６５０は、検出部６３０が取得した入力情報（接触入力情報）を受信し、受信した入力情報に基づいて入力信号（接触入力信号）を生成する。なお、このような信号生成部６５０は、検出部６３０に含まれていてもよい。
【0096】
なお、本実施形態では、処理部６３２および信号生成部６５０が入力装置２００内に配置されているが、これに限定されず、例えば、端末４００や画像表示装置３００が有していてもよいし、クラウド上に有していてもよい。
【0097】
ここで、本実施形態では、弾性層６２０の各層６２４、６２５、６２６、６２７が無色透明である。そのため、カメラ６３１は、弾性層６２０を介して弾性入力部６００の外界を撮像することができる。そのため、処理部６３２は、使用者の指の動きを捉えることができ、弾性層６２０に触れることのない入力、または、マーカー６２１、６２２、６２３が変位しない程度に軽く触れた状態での入力が可能となる。具体的には、例えば、弾性層６２０を撫でるように親指を動かすと、この親指の動きを処理部６３２が認識し、その動きに基づく入力情報から入力信号を生成することが可能となる。前述したような接触型の入力に加えて、このような非接触型の入力が可能となることで、弾性入力部６００への入力の多様性が増し、操作性および利便性が向上する。
【0098】
例えば、非接触型の入力に基づく入力信号は、画像認識した指と重なる部分のマーカー６２１、６２２、６２３が変位していない場合に生成され、画像認識した指と重なる部分のマーカー６２１、６２２、６２３が変位している場合には、接触型の入力に基づいた入力信号のみを生成するようになっていることが好ましい。これにより、誤った入力信号の生成を低減することができる。また、接触型の入力と非接触型の入力とを同時に行うことができるようになっていてもよい。すなわち、例えば、ある指で接触型の入力をしつつ、別の指で非接触型の入力を行うことができるようになっていてもよい。
【0099】
なお、非接触型の入力は、必須ではなく、できなくてもよい。この場合、保護層６２７は、光透過性を有する必要がないため、光透過性を有していなくてもよい。保護層６２７が光透過性を有しなければ、光源６４０の光が弾性入力部６００の外部に漏れることがないため、使用者が眩しく感じることがなくなる。
【0100】
光源６４０は、筐体６１０の内側から弾性層６２０を照らすことができる。図１５に示すように、光源６４０は、内部空間Ｓ内に配置された少なくとも１つの発光部６４１を有している。発光部６４１としては、特に限定されず、例えば、ＬＥＤを用いることができる。また、発光部６４１は、可視光を出射してもよいし、ＮＩＲ光（近赤外光）を出射してもよいし、紫外光を出射してもよい。発光部６４１として可視光を出射するものを用いる場合には、各カメラ６３１を可視光に対応した構成とし、発光部６４１としてＮＩＲ光を出射するものを用いる場合には、各カメラ６３１をＮＩＲ光に対応した構成とし、発光部６４１として紫外光を出射するものを用いる場合には、各カメラ６３１を紫外光に対応した構成とすればよい。特に、ＮＩＲ光や紫外光は、人間の目には見えないため、弾性層６２０を介して外部に漏れたとしても使用者が眩しく思うことがない。また、特に、各カメラ６３１が紫外光を出射する場合には、マーカーＭは、蛍光体であってもよい。これにより、マーカーＭをカメラ６３１によってより鮮明に撮像することができる。
【0101】
なお、光源６４０は、例えば、外界からの光によって弾性層６２０を画像認識可能な程に十分に明るく保てる場合等には省略してもよい。また、内部空間Ｓに輝度センサーを配置して、この輝度センサーにより検知された内部空間Ｓの明るさに基づいて、発光部６４１の駆動が制御されるようになっていてもよい。これにより、例えば、内部空間Ｓ内をほぼ一定の明るさに保つことができ、検出部６３０による弾性層６２０（マーカーＭ）の画像認識をより安定して行うことができる。
【0102】
以上、弾性入力部６００について説明した。次に、このような弾性入力部６００を備えた入力装置２００の使用方法について一例をあげて説明する。図１７および図１８に、画像表示装置３００の画面３１０に表示される仮想加工用具９００を示す。図１７に示すように、通常状態（弾性入力部６００からの入力が行われていない状態）では仮想加工用具９００の刃部９２０が直線状となっている。この状態から、例えば、図１８に示すように、弾性入力部６００を押圧すると、当該押圧により生成された入力信号に基づいて、仮想加工用具９００の刃部９２０が変形するようになっている。そして、刃部９２０を思い通りの形状に変形させた状態で仮想立体構造物Ｘに接触させることで、仮想立体構造物Ｘを刃部９２０の形状に倣って加工することができる。このように、刃部９２０の形状が弾性入力部６００への入力によって変形可能に構成されていることで、仮想立体構造物Ｘをより繊細に加工することができる。特に、弾性入力部６００を押せば刃部９２０が凹むようにして変形し（図１８参照）、弾性入力部６００を摘まめば刃部９２０が突出するように変形するようになっていることで、すなわち、弾性層６２０の変形と刃部９２０の変形とを連動（対応）させることで、より直感的で繊細な入力が可能となる。
【0103】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0104】
なお、弾性入力部６００の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、本実施形態では、弾性層６２０は、第１弾性層６２４と、第２弾性層６２５と、第３弾性層６２６と、を有しているが、弾性層６２０としては、第１弾性層６２４を有していれば、特に限定されず、例えば、第２弾性層６２５および第３弾性層６２６の少なくとも１つを省略してもよい。
【0105】
また、例えば、弾性層６２０は、その弾性力が可変となっていてもよい。この場合の弾性層６２０の構成としては、特に限定されないが、例えば、筐体６１０を覆い、筐体６１０との間に第１気密空間を有する第１被覆部と、第１被覆部の表面に配置された第１マーカー６２１と、第１被覆部を覆い、第１被覆部との間に第２気密空間を有する第２被覆部と、第２被覆部の表面に配置された第２マーカー６２２と、第２被覆部を覆い、第２被覆部との間に第３気密空間を有する第３被覆部と、第３被覆部の表面に配置された第３マーカー６２３と、第３被覆部を覆い、第３被覆部との間に第４気密空間を有する保護被覆部と、を有し、ポンプ等によって、第１気密空間、第２気密空間、第３気密空間、第４気密空間のそれぞれに空気、希ガス等の気体を供給することで、これら各空間の圧力が調整可能となっている構成が挙げられる。また、この場合には、例えば、第１気密空間内に配置された実質的に伸縮しない紐のようなもので、筐体６１０と第１被覆部とを数か所接続し、筐体６１０に対する第１被覆部の不本意な変位を抑制しておくことが好ましい。第２、第３、保護被覆部についても同様である。
【0106】
また、本実施形態では、マーカーＭが、筐体６１０からの距離が互いに異なる第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３を有しているが、少なくとも１つのマーカーを有していれば、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の少なくとも１つを省略してもよい。
【0107】
また、本実施形態では、第１弾性層６２４に第１マーカー６２１を配置し、第２弾性層６２５に第２マーカー６２２を配置し、第３弾性層６２６に第３マーカー６２３を配置しているが、例えば、図１９に示すように、筐体６１０からの距離が異なるように、１層の弾性層６２０内に複数のマーカーＭが規則的または不規則に配置されていてもよい。
【0108】
また、弾性入力部６００は、弾性層６２０の変形によって変位せず、検出部６３０によって検出可能な基準マーカーを有していてもよい。具体的には、例えば、図２０に示すように、弾性入力部６００は、弾性層６２０が押されたり、引っ張られたりしても実質的に変位しない基準マーカー６２８を有していてもよい。なお、図２０の構成では、基準マーカー６２８は、第１弾性層６２４と筐体６１０との間であって筐体６１０の外周面に配置されているが、基準マーカー６２８の配置としては、これに限定されず、例えば、筐体６１０の内周面に配置されていてもよい。
【0109】
基準マーカー６２８は、各カメラ６３１との相対的位置関係が一定であり、検出部６３０が第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位を検出する際の基準として機能する。このような構成によれば、例えば、検出部６３０は、基準マーカー６２８に対する第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位を検出することで、より精度のよい入力情報を得ることができる。なお、基準マーカー６２８は、検出部６３０が第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３のそれぞれと区別（識別）できるように、例えば、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３と形状および色彩の少なくとも一方が異なっていることが好ましい。
【0110】
また、本実施形態では、弾性層６２０が保護層６２７を有しているが、図２１に示すように、保護層６２７を省略してもよい。この場合には、弾性層６２０の表面に第３マーカー６２３が位置することになる。すなわち、弾性層６２０は、弾性層６２０の表面に露出する露出マーカーとしての第３マーカー６２３を有している。弾性層６２０の表面は、入力を直接的に受ける場所であるため、このような位置に第３マーカー６２３を配置することで、より繊細な入力が可能となる。
【0111】
また、第３マーカー６２３が弾性層６２０の表面に露出している場合、第３マーカー６２３は、弾性層６２０の表面から突出する部分を有することが好ましい。これにより、第３マーカー６２３に、弾性層６２０を押圧する指が引っかかり易くなり、特に、弾性層６２０の表面で指を滑らせるような入力に対する応答性が向上する。また、この場合、第３マーカー６２３のヤング率は、第３弾性層６２６のヤング率よりも大きいことが好ましい。すなわち、第３マーカー６２３は、第３弾性層６２６よりも硬いことが好ましい。これにより、第３マーカー６２３にさらに指が引っかかり易くなり、上述した効果がより顕著なものとなる。
【0112】
また、本実施形態では、筐体６１０が硬質な部材で形成されているが、例えば、筐体６１０が入力時に撓む程度の軟質な部材で形成されていてもよい。すなわち、弾性層６２０への入力があった際に、筐体６１０が弾性層６２０と共に変形してもよい。これにより、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変位量をそれぞれより大きくすることができる。そのため、検出部６３０は、より高精度の入力情報を得ることができる。
【0113】
また、入力装置２００は、弾性層６２０への入力を行う指に触覚を提供する触覚提供部を有していてもよい。これにより、入力の感覚がより現実に近くなり、より直感的な入力が可能となる。触覚提供部の構成としては、特に限定されないが、例えば、筐体６１０内に複数のスピーカーを配置し、これらスピーカーのうちの少なくとも１つから弾性層６２０の入力箇所に向けて超音波（音波）を出力することで、弾性層６２０への入力を行っている指に触覚を提供するように構成されていてもよい。特に、複数のスピーカーから超音波を出力し、弾性層６２０の入力箇所に音の焦点を形成することで、より効果的に、前記指に触覚を提供することができる。
【0114】
また、入力装置２００は、筐体６１０の内側から筐体６１０の内周面に向けて映像光を投影し、弾性層６２０の外側から視認可能な画像（映像）を表示する画像投影部を有していてもよい。前記画像としては、特に限定されないが、例えば、弾性層６２０への入力を補助、案内する画像が挙げられる。これにより、弾性入力部６００の操作性が向上し、弾性層６２０への入力が容易となる。なお、前記画像投影部としては、特に限定されないが、例えば、液晶型のプロジェクター、光走査型のプロジェクター等を有する構成とすることができる。
【0115】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第３実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0116】
図２２は、本発明の第３実施形態の入力装置を示す平面図である。
【0117】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の画像表示システムと同様である。
【0118】
なお、以下の説明では、第３実施形態の画像表示システムに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２２では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0119】
図２２に示すように、本実施形態の入力装置２００は、第１部材２１０と第２部材２２０とが、第１対向面２１１と第２対向面２２１とが対向した状態で回動可能に連結している。また、本実施形態の入力装置２００では、第１部材２１０と第２部材２２０とが第１対向面２１１と第２対向面２２１の並び方向に接近および離間が可能となっている。このような構成とすることで、例えば、第１実施形態のような第１部材２１０と第２部材２２０とが分離している構成と比較して、第１部材２１０と第２部材２２０との位置関係を把握し易く、その分、仮想立体構造物Ｘの加工がし易くなる。
【0120】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0121】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第４実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0122】
図２３は、本発明の第４実施形態の入力装置を示す平面図である。
【0123】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の画像表示システムと同様である。
【0124】
なお、以下の説明では、第４実施形態の画像表示システムに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２３では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0125】
本実施形態の入力装置２００では、第１部材２１０および第２部材２２０は、合体および分離が可能である。なお、図２３に示すように、第１部材２１０と第２部材２２０とが合体した状態では、第１対向面２１１と第２対向面２２１とが対向しており、仮想面Ｆが平坦面となっている。このような構成によれば、第１部材２１０と第２部材２２０とを分離させることで、前述した第１実施形態で説明したように仮想面Ｆの形状を変化させることができるし、第１部材２１０と第２部材２２０とを合体させることで、仮想面Ｆの形状を固定することができる。そのため、仮想面Ｆを変化させたい場合と固定したい場合との両方に対応することができる入力装置２００となり、その操作性が向上する。
【0126】
なお、第１部材２１０および第２部材２２０を合体、分離させる構造としては特に限定されず、例えば、磁石を利用した構成や凹凸嵌合を利用した構成とすることができる。なお、本実施形態では、凹凸嵌合を利用しており、第１、第２対向面２１１、２２１に設けられた突起２８１と、第１、第２対向面２１１、２２１に設けられ、突起２８１と嵌合可能な凹部２８２と、を有している。
【0127】
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0128】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第５実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0129】
【0130】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の画像表示システムと同様である。
【0131】
なお、以下の説明では、第５実施形態の画像表示システムに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２４および図２５では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0132】
図２４および図２５に示すように、本実施形態の入力装置２００では、第１部材２１０および第２部材２２０は、一方の手で握って把持される形状となっている。そして、第１部材２１０および第２部材２２０のそれぞれに弾性入力部６００が設けられている。また、本実施形態では、弾性入力部６００は、略球状となっている。また、図２５に示すように、第１部材２１０内には、第１位置基準部２３１および第２位置基準部２３２が配置されており、さらに、報知部２５０（第１報知部２５１）が配置されている。なお、図示しないが、第２部材２２０内には、第１部材２１０と同じように、第３位置基準部２３３および第４位置基準部２３４が配置されており、さらに、報知部２５０（第２報知部２５２）が配置されている。
【0133】
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0134】
なお、本実施形態の入力装置２００は、例えば、図２６に示すように、第１部材２１０および第２部材２２０を揃えた状態（例えば弾性入力部６００同士を接触させた状態）で、入力装置２００を手前側に引くようにして使用することができる。この動きは、「ヘラ」の動かし方と似ているため、より直感的な入力が可能となる。
【0135】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第６実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0136】
図２７は、本発明の第６実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0137】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の弾性入力部の構成が異なること以外は、前述した第２実施形態の画像表示システムと同様である。
【0138】
なお、以下の説明では、第６実施形態の画像表示システムに関し、前述した第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２７では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0139】
図２７に示すように、本実施形態の入力装置２００では、弾性層６２０は、筐体６１０の外周面に配置された光透過層６２０Ａと、光透過層６２０Ａの表面に積層された光反射層６２０Ｂと、を有している。光透過層６２０Ａは、光透過性を有しており、特に、本実施形態では実質的に無色透明である。一方、光反射層６２０Ｂは、後述する光Ｌを反射する光反射性を有している。また、光透過層６２０Ａは、弾性入力部６００への入力時に光反射層６２０Ｂと共に変形し、光反射層６２０Ｂの内面６２０Ｂ’の形状変化を許容する機能を有している。
【0140】
検出部８１０は、光プローブ法によって弾性層６２０の変形を三次元的に検出する。光プローブ法を用いることで、弾性層６２０の変形を比較的簡単に、かつ、精度よく検出することができる。以下、検出部８１０について説明する。
【0141】
図２７に示すように、検出部８１０は、光反射層６２０Ｂの内面６２０Ｂ’に向けて光Ｌを出射する光源８１１と、スポット状の光の一次元の位置を受光面上で検出することのできるフォトダイオードから構成される半導体位置検出素子８１２（ＰＳＤ）と、を有する光学システム８１３を備えている。なお、光源８１１としては、特に限定されず、例えば、ＬＤ（レーザーダイオード）を用いることができる。
【0142】
光源８１１から出射された光Ｌは、レンズ系８１４によって細い光束に絞られ、光反射層６２０Ｂの内面６２０Ｂ’上に光スポットＬＳを形成する。この光スポットＬＳは、レンズ系８１５によって半導体位置検出素子８１２の表面に結像される。このような構成では、光学システム８１３と光スポットＬＳとの間の相対的変位量Ｚ１は、半導体位置検出素子８１２の表面上の像の移動量Ａとして観察される。すなわち、移動量Ａから相対的変位量Ｚ１を求めることができ、内面６２０Ｂ’の光スポットＬＳが形成されている部分の座標値を求めることができる。
【0143】
このような構成の検出部８１０によれば、例えば、自然状態における内面６２０Ｂ’の各部の座標値を基準座標値として記憶しておき、この基準座標値と、内面６２０Ｂ’の各部の座標値と、をリアルタイムに比較することで、内面６２０Ｂ’の変形を検出することができる。さらに、検出部８１０は、内面６２０Ｂ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0144】
なお、前述したように、検出部８１０では内面６２０Ｂ’の変形に基づいて弾性層６２０の変形を検出しているため、光反射層６２０Ｂは、薄い方が好ましい。例えば、光反射層６２０Ｂは、光透過層６２０Ａの厚さよりも薄いことが好ましい。これにより、内面６２０Ｂ’を弾性層６２０の表面（入力が行われる面）の近くに配置することができるため、内面６２０Ｂ’を入力に対してより正確にかつより大きく変形させることができる。そのため、検出部８１０の検出精度が向上する。このようなことから、本実施形態では、光反射層６２０ＢがマーカーＭとして機能しているとも言える。
【0145】
このような第６実施形態によっても、前述した第２実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、検出部８１０は、１つの光学システム８１３を用いて内面６２０Ｂ’の各部の座標値を求めてもよいし、複数の光学システム８１３を用いて内面６２０Ｂ’の各部の座標値を求めてもよい。
【0146】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第７実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0147】
図２８は、本発明の第７実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0148】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の検出部の構成が異なること以外は、前述した第６実施形態の画像表示システムと同様である。
【0149】
なお、以下の説明では、第７実施形態の画像表示システムに関し、前述した第６実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２８では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0150】
本実施形態の検出部８２０は、光プローブ法によって、弾性層６２０の変形を三次元的に検出する。図２８に示すように、検出部８２０は、光反射層６２０Ｂの内面６２０Ｂ’に向けて光Ｌを出射する光源８２１（例えばＬＤ）と、光Ｌを集光するレンズ系８２２と、光源８２１とレンズ系８２２との間に配置されたビームスプリッタ８２３と、ディテクタ８２４（フォトダイオード）と、レンズ系８２２を移動させるモータ８２５と、を有する光学システム８２６を備えている。
【0151】
光源８２１から出射された光Ｌは、レンズ系８２２によって集光され、光反射層６２０Ｂの内面６２０Ｂ’上に光スポットＬＳを形成する。そして、内面６２０Ｂ’で反射した光Ｌは、レンズ系８２２を通ってビームスプリッタ８２３で反射した後結像する。そして、当該結像点にはディテクタ８２４が配置されている。また、ディテクタ８２４に結像点が常に位置するように、モータ８２５によってレンズ系８２２を光軸方向に移動させる。この時のレンズ系８２２の移動量に基づいて、内面６２０Ｂ’の光スポットＬＳが形成されている部分の座標値を求めることができる。
【0152】
このような構成の検出部８２０によれば、例えば、自然状態における内面６２０Ｂ’の各部の座標値を基準座標値として記憶しておき、この基準座標値と、内面６２０Ｂ’の各部の座標値と、をリアルタイムに比較することで、内面６２０Ｂ’の変形を検出することができる。さらに、検出部８２０は、内面６２０Ｂ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0153】
このような第７実施形態によっても、前述した第６実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、検出部８２０は、１つの光学システム８２６を用いて内面６２０Ｂ’の各部の座標値を求めてもよいし、複数の光学システム８２６を用いて内面６２０Ｂ’の各部の座標値を求めてもよい。
【0154】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第８実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0155】
図２９は、本発明の第８実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0156】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の検出部の構成が異なること以外は、前述した第６実施形態の画像表示システムと同様である。
【0157】
なお、以下の説明では、第８実施形態の画像表示システムに関し、前述した第６実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２９では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0158】
本実施形態の検出部８３０は、光プローブ法によって、弾性層６２０の変形を三次元的に検出する。図２９に示すように、検出部８３０は、光反射層６２０Ｂの内面６２０Ｂ’に向けて光Ｌを出射する光源８３１（例えばＬＤ）と、光Ｌを拡大平行光とするレンズ系８３２と、レンズ系８３２を通過した光Ｌを集光するレンズ系８３３と、レンズ系８３２、８３３の間に位置する偏光ビームスプリッタ８３４と、偏光ビームスプリッタ８３４とレンズ系８３３との間に位置するλ／４板８３５と、内面６２０Ｂ’で反射した光Ｌを分割する波面分割ミラー８３６と、波面分割ミラー８３６で分割された一方の光Ｌを受光する第１ディテクタ８３７（フォトダイオード）および他方の光Ｌを受光する第２ディテクタ８３８（フォトダイオード）と、を有する光学システム８３９を備えている。
【0159】
このような構成では、内面６２０Ｂ’がレンズ系８３３の焦点位置から変位すると、反射光束が変化し、第１、第２ディテクタ８３７、８３８の光量に差が生じる。そのため、この差に基づいて、内面６２０Ｂ’の光Ｌが照射されている部分の座標値を求めることができる。
【0160】
このような構成の検出部８３０によれば、例えば、自然状態における内面６２０Ｂ’の各部の座標値を基準座標値として記憶しておき、この基準座標値と、内面６２０Ｂ’の各部の座標値と、をリアルタイムに比較することで、内面６２０Ｂ’の変形を検出することができる。さらに、検出部８３０は、内面６２０Ｂ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0161】
このような第７実施形態によっても、前述した第６実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、検出部８３０は、１つの光学システム８３９を用いて内面６２０Ｂ’の各部の座標値を求めてもよいし、複数の光学システム８３９を用いて内面６２０Ｂ’の各部の座標値を求めてもよい。
【0162】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第９実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0163】
図３０は、本発明の第９実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0164】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の検出部の構成が異なること以外は、前述した第６実施形態の画像表示システムと同様である。
【0165】
なお、以下の説明では、第９実施形態の画像表示システムに関し、前述した第６実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３０では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0166】
本実施形態の検出部８４０は、断面計測法、特に光切断法によって、弾性層６２０の変形を三次元的に検出する。具体的には、スリット状の光Ｌを内面６２０Ｂ’に照射し、内面６２０Ｂ’に写った光Ｌの形状に基づいて、弾性層６２０の変形を検出する。このような断面計測法（光切断法）を用いることで、弾性層６２０の変形を比較的簡単に、かつ、精度よく検出することができる。
【0167】
図３０に示すように、検出部８４０は、光反射層６２０Ｂの内面６２０Ｂ’に向けて光Ｌを出射する光源８４１と、光Ｌをスリット状にするスリット光形成部８４２と、光Ｌの光軸からずれた位置に設けられ、内面６２０Ｂ’に写ったスリット状の光Ｌを撮像する撮像素子８４４と、内面６２０Ｂ’と撮像素子８４４との間に位置するレンズ系８４５と、を有する光学システム８４６を備えている。
【0168】
このような構成では、撮像素子８４４によって取得された画像、すなわち内面６２０Ｂ’に写る光Ｌの形状に基づいて、内面６２０Ｂ’の光Ｌが写っている部分の断面形状を取得することができる。そのため、例えば、スリット状の光Ｌを内面６２０Ｂ’の全域に走査し、内面６２０Ｂ’の各部の断面形状を取得することで、内面６２０Ｂ’の形状を検出することができる。
【0169】
このような構成の検出部８４０によれば、例えば、自然状態における内面６２０Ｂ’の形状を基準形状として記憶しておき、この基準形状と内面６２０Ｂ’の形状とをリアルタイムに比較することで、内面６２０Ｂ’の変形を検出することができる。さらに、検出部８４０は、内面６２０Ｂ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0170】
このような第９実施形態によっても、前述した第６実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、検出部８４０は、１つの光学システム８４６を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよいし、複数の光学システム８４６を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよい。
【0171】
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第１０実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0172】
図３１は、本発明の第１０実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0173】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の検出部の構成が異なること以外は、前述した第６実施形態の画像表示システムと同様である。
【0174】
なお、以下の説明では、第１０実施形態の画像表示システムに関し、前述した第６実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３１では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0175】
本実施形態の検出部８５０は、等高線計測法、特に、モアレ縞を用いたモアレトポグラフィー法によって、弾性層６２０の変形を三次元的に検出する。具体的には、内面６２０Ｂ’のモアレ縞画像を取得し、このモアレ縞画像に基づいて、弾性層６２０の変形を検出する。このような等高線計測法を用いることで、弾性層６２０の変形を比較的簡単に、かつ、精度よく検出することができる。以下、検出部８５０について簡単に説明する。
【0176】
図３１に示すように、検出部８５０は、光Ｌを出射する光源８５１と、撮像素子８５２と、光源８５１および撮像素子８５２と内面６２０Ｂ’との間に設けられた格子８５３と、を有する光学システム８５４を備えている。
【0177】
このような構成では、格子８５３を通った光源８５１からの光Ｌと、格子８５３を通して撮像素子８５２で見える部分と、が交差する部分が撮像素子８５２により撮像される部分であり、この交点を連ねた面に実質的な等高面が作られ、撮像素子８５２で取得した画像には、前記等高面に応じたモアレ縞が映し出される。この画像をモアレ縞画像とすれば、当該モアレ縞画像に基づいて、内面６２０Ｂ’の形状を取得することができる。
【0178】
このような構成の検出部８５０によれば、例えば、自然状態における内面６２０Ｂ’の形状を基準形状として記憶しておき、この基準形状と、リアルタイムに求められた内面６２０Ｂ’の形状と、を比較することで、内面６２０Ｂ’の変形を検出することができる。さらに、検出部８５０は、内面６２０Ｂ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0179】
このような第１０実施形態によっても、前述した第６実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、検出部８５０は、１つの光学システム８５４を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよいし、複数の光学システム８５４を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよい。
【0180】
＜第１１実施形態＞
次に、本発明の第１１実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第１１実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0181】
図３２は、本発明の第１１実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0182】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の検出部の構成が異なること以外は、前述した第６実施形態の画像表示システムと同様である。
【0183】
なお、以下の説明では、第１１実施形態の画像表示システムに関し、前述した第６実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３２では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0184】
本実施形態の検出部８６０は、パターン投影法によって、弾性層６２０の変形を検出する。パターン投影法を用いることで、弾性層６２０の変形を比較的簡単に、かつ、精度よく検出することができる。図３２に示すように、検出部８６０は、光Ｌからなる基準パターンを内面６２０Ｂ’に投影する画像投影部８６１と、画像投影部８６１の光軸からずれた位置から内面６２０Ｂ’に投影された基準パターンを撮像する撮像素子８６２と、を有する光学システム８６３を備えている。このような構成では、撮像素子８６２で取得した画像に写る基準パターンの形状に基づいて、基準パターンが投影されている部分の内面６２０Ｂ’の形状を検出することができる。そのため、例えば、内面６２０Ｂ’の全域に基準パターンを投影することで、内面６２０Ｂ’の形状を検出することができる。なお、内面６２０Ｂ’に投影する基準パターンとしては、特に限定されず、例えば、平行な直線が離間して並ぶ格子状のパターンを用いることができる。
【0185】
このような構成の検出部８６０によれば、例えば、自然状態における内面６２０Ｂ’の形状を基準形状として記憶しておき、この基準形状と、リアルタイムに求められた内面６２０Ｂ’の形状と、を比較することで、内面６２０Ｂ’の変形を検出することができる。さらに、検出部８６０は、内面６２０Ｂ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0186】
このような第１１実施形態によっても、前述した第６実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、検出部８６０は、１つの光学システム８６３を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよいし、複数の光学システム８６３を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよい。
【0187】
＜第１２実施形態＞
次に、本発明の第１２実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第１２実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0188】
図３３は、本発明の第１２実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0189】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の検出部の構成が異なること以外は、前述した第６実施形態の画像表示システムと同様である。
【0190】
なお、以下の説明では、第１２実施形態の画像表示システムに関し、前述した第６実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３３では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0191】
本実施形態の検出部８７０は、位相シフト法によって、弾性層６２０の変形を検出する。位相シフト法を用いることで、弾性層６２０の変形を比較的簡単に、かつ、精度よく検出することができる。図３３に示すように、検出部８７０は、基準パターンを内面６２０Ｂ’に投影する画像投影部８７１と、画像投影部８７１の光軸からずれた位置から内面６２０Ｂ’に投影された基準パターンを撮像する撮像素子８７２と、を有する光学システム８７３を備えている。
【0192】
このような構成では、例えば、基準パターンとして、輝度値の明暗で正弦波を表した縞パターンを内面６２０Ｂ’に投影し、内面６２０Ｂ’に投影された基準パターンを撮像素子８７２で撮像する。基準パターンは、π／２ずつずらして４回投影され、その都度、撮像素子８７２で撮像する。こうして得られた４つの画像から、基準パターンが投影されている部分の内面６２０Ｂ’の形状を検出することができる。なお、基準パターンや基準パターンのずらし方等は、特に限定されない。
【0193】
このような構成の検出部８７０によれば、例えば、自然状態における内面６２０Ｂ’の形状を基準形状として記憶しておき、この基準形状と、リアルタイムに求められた内面６２０Ｂ’の形状と、を比較することで、内面６２０Ｂ’の変形を検出することができる。さらに、検出部８７０は、内面６２０Ｂ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0194】
このような第１２実施形態によっても、前述した第６実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、検出部８７０は、１つの光学システム８７３を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよいし、複数の光学システム８７３を用いて内面６２０Ｂ’の全域の形状を検出してもよい。
【0195】
なお、前述した第６実施形態から本実施形態まで、光学的な方法によって内面６２０Ｂ’の形状変化を検出し、これにより、弾性入力部６００への入力を検出する方法について説明したが、内面６２０Ｂ’の形状変化を検出する方法としては、第６実施形態から本実施形態に限定されない。すなわち、内面６２０Ｂ’の形状を検出することができれば、如何なる方法を用いてもよい。例えば、いわゆる「点計測式」の方法であれば、前述した第６、第７、第８実施形態で説明した光プローブ方式の他にも、超音波プローブを用いた超音波方式、磁気を利用した磁気方式等を用いることができる。また、いわゆる「面計測式」の方法であれば、シルエット法、光包絡線法、前述した第９実施形態で説明した光切断法等を含む断面計測方式、干渉縞法、ホログラフィ法、前述した第１０実施形態のモアレトポグラフィー法等を含む等高線計測方式を用いることができる。
【0196】
＜第１３実施形態＞
次に、本発明の第１３実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第１３実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0197】
図３４は、本発明の第１３実施形態の入力装置を示す断面図である。
【0198】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の弾性入力部の構成が異なること以外は、前述した第２実施形態の画像表示システムと同様である。
【0199】
なお、以下の説明では、第１３実施形態の画像表示システムに関し、前述した第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３４では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0200】
図３４に示すように、弾性層６２０は、筐体６１０の外周面に配置された光透過層６２０Ａと、光透過層６２０Ａの表面に積層された画像表示層６２０Ｃと、を有している。光透過層６２０Ａは、光透過性を有しており、特に、本実施形態では実質的に無色透明である。一方、画像表示層６２０Ｃは、光反射性を有しており、後述する画像投影部８９０からの光によって画像が表示される層である。光透過層６２０Ａは、弾性入力部６００への入力時に画像表示層６２０Ｃと共に変形し、画像表示層６２０Ｃの内面６２０Ｃ’の形状変化を許容する機能を有している。
【0201】
また、本実施形態の入力装置２００は、筐体６１０内に配置された画像投影部８９０を有している。なお、画像投影部８９０としては、特に限定されないが、例えば、液晶型のプロジェクター、光走査型のプロジェクター等を有する構成とすることができる。
【0202】
そして、画像投影部８９０からの光によって画像表示層６２０Ｃの内面６２０Ｃ’に所定の画像が表示されるようになっている。特に、本実施形態では、画像投影部８９０によって画像表示層６２０Ｃの内面６２０Ｃ’に、マーカーＭが表示される。すなわち、本実施形態の入力装置２００では、内面６２０Ｃ’にマーカーＭを表示することで、弾性層６２０にマーカーＭを配置している。これにより、マーカーＭのパターンを目的に応じて変更することができるため、入力装置２００は、優れた利便性を発揮することができる。
【0203】
このようなマーカーＭは、内面６２０Ｃ’の変形に伴って変位するため、検出部６３０は、マーカーＭの変位を検出することで、内面６２０Ｃ’の変形を検出することができる。さらに、検出部６３０は、内面６２０Ｃ’の変形に基づいて、弾性層６２０の変形、すなわち弾性層６２０への入力を検出することができる。
【0204】
このような第１３実施形態によっても、前述した第２実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0205】
＜第１４実施形態＞
次に、本発明の第１４実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第１４実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0206】
【0207】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の弾性入力部の構成が異なること以外は、前述した第２実施形態の画像表示システムと同様である。
【0208】
なお、以下の説明では、第１４実施形態の画像表示システムに関し、前述した第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３５ないし図３７では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0209】
図３５に示すように、本実施形態の入力装置２００では、第１マーカー６２１は、第１弾性層６２４と第２弾性層６２５との間に配置され、膜状（シート状）をなしている。また、第２マーカー６２２は、第２弾性層６２５と第３弾性層６２６との間に配置され、膜状（シート状）をなしている。また、第３マーカー６２３は、第３弾性層６２６と保護層６２７との間に配置され、膜状（シート状）をなしている。これら第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３は、それぞれ、弾性層６２０の変形に伴って変形する。
【0210】
また、第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３は、それぞれ、特定の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。また、第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３は、それぞれ、反射する光の波長が異なっている。このような第１マーカー６２１、第２マーカー６２２および第３マーカー６２３としては、例えば、ダイクロイックフィルター等の光学フィルターを用いることができる。
【0211】
また、本実施形態の入力装置２００は、前述した第６実施形態で用いられている検出部８１０を有している。また、図３５～図３７に示すように、検出部８１０は、第１マーカー６２１の変形を検出する第１検出部８１０Ａと、第２マーカー６２２の変形を検出する第２検出部８１０Ｂと、第３マーカー６２３の変形を検出する第３検出部８１０Ｃと、を有している。
【0212】
図３５に示すように、第１検出部８１０Ａでは、光源８１１から第１マーカー６２１で反射される波長の光Ｌ１が出射される。一方、半導体位置検出素子８１２には、光Ｌ１を透過し、後述する光Ｌ２、Ｌ３の透過を阻止する図示しないバンドパスフィルターが配置されている。そのため、第１検出部８１０Ａは、光Ｌ１を用いて、第１マーカー６２１の変形を検出することができる。第１検出部８１０Ａは、例えば、自然状態における第１マーカー６２１の各部の座標値を基準座標値として記憶しておき、この基準座標値と、第１マーカー６２１の各部の座標値と、をリアルタイムに比較することで、第１マーカー６２１の変形を検出することができる。
【0213】
また、図３６に示すように、第２検出部８１０Ｂでは、光源８１１から第２マーカー６２２で反射される波長の光Ｌ２が出射される。なお、この光Ｌ２は、第１マーカー６２１を透過する。一方、半導体位置検出素子８１２には、光Ｌ２を透過し、光Ｌ１、Ｌ３の透過を阻止する図示しないバンドパスフィルターが配置されている。そのため、第２検出部８１０Ｂは、光Ｌ２を用いて、第２マーカー６２２の変形を検出することができる。第２検出部８１０Ｂは、例えば、自然状態における第２マーカー６２２の各部の座標値を基準座標値として記憶しておき、この基準座標値と、第２マーカー６２２の各部の座標値と、をリアルタイムに比較することで、第２マーカー６２２の変形を検出することができる。
【0214】
また、図３７に示すように、第３検出部８１０Ｃでは、光源８１１から第３マーカー６２３で反射される波長の光Ｌ３が出射される。なお、この光Ｌ３は、第１マーカー６２１および第２マーカー６２２を透過する。一方、半導体位置検出素子８１２には、光Ｌ３を透過し、光Ｌ１、Ｌ２の透過を阻止する図示しないバンドパスフィルターが配置されている。そのため、第３検出部８１０Ｃは、光Ｌ３を用いて、第３マーカー６２３の変形を検出することができる。第３検出部８１０Ｃは、例えば、自然状態における第３マーカー６２３の各部の座標値を基準座標値として記憶しておき、この基準座標値と、第３マーカー６２３の各部の座標値と、をリアルタイムに比較することで、第３マーカー６２３の変形を検出することができる。
【0215】
このような構成の検出部８１０によれば、第１検出部８１０Ａで検出された第１マーカー６２１の変形、第２検出部８１０Ｂで検出された第２マーカー６２２の変形および第３検出部８１０Ｃで検出された第３マーカー６２３の変形に基づいて弾性層６２０の変形を検出することができる。
【0216】
このような第１４実施形態によっても、前述した第２実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、３つの検出部８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃを有しているが、これに限定されず、１つの検出部８１０を有する構成であってもよい。この場合には、例えば、光源８１１が光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を周期的に切り替えて出射するように構成し、第１、第２、第３マーカー６２１、６２２、６２３の変形を時分割で検出するようにすればよい。
【0217】
また、検出部８１０に替えて、例えば、前述した第７実施形態から第１２実施形態で説明したような検出部８２０、８３０、８４０、８５０、８６０、８７０を用いてもよい。
【0218】
＜第１５実施形態＞
次に、本発明の第１５実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第１５実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0219】
図３８は、本発明の第１５実施形態の入力装置を示す平面図である。図３９は、仮想立体構造物の一例を示す図である。図４０は、仮想立体構造物の加工方法を示す図である。図４１ないし図４３は、それぞれ、報知部の作動を説明するための図である。
【0220】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の画像表示システムと同様である。
【0221】
入力装置７００は、図３８に示すように、使用者が把持して使用するものである。入力装置７００は、長尺な板状をなす基体７１０を有している。基体７１０は、例えば、両端部において両手で把持される。基体７１０の形状としては、特に限定されず、例えば、棒状をなしていてもよい。また、図示しないが、基体７１０には、例えば、腕を通すことのできるストラップ等の、基体７１０の落下を防止することのできる落下防止部が設けられていることが好ましい。
【0222】
また、入力装置７００は、基体７１０に設けられ、互いに離間した第１位置基準部７２０および第２位置基準部７３０と、基体７１０に設けられ、所定方向Ｚを検出する方向検出部７４０と、を有している。そして、第１位置基準部７２０および第２位置基準部７３０で定まる仮想直線Ｌｖと、所定方向Ｚと、で定まる仮想面Ｆの情報（以下、「仮想面情報」ともいう。）が生成されるようになっている。なお、仮想直線Ｌｖは、第１位置基準部７２０および第２位置基準部７３０を結ぶ仮想直線として定めることができ、また、第１位置基準部７２０および第２位置基準部７３０を結ぶ仮想直線とほぼ平行な仮想直線として定めることができる。また、仮想面Ｆは、例えば、上記のようにして定められた仮想直線Ｌｖと、この仮想直線Ｌｖと交わり所定方向Ｚに沿う軸と、を含む仮想面として定めることができる。
【0223】
特に、本実施形態では、所定方向Ｚは、鉛直方向である。そのため、仮想面Ｆは、鉛直方向と平行な平面、言い換えると、鉛直方向を面内に含む平面で構成される。このような向きの仮想面Ｆとすることで、後述するように、仮想面Ｆに基づいて画面３１０中に表示される仮想加工用具９００の姿勢が自然なものとなり、仮想加工用具９００を用いて仮想立体構造物Ｘを加工し易くなる。なお、所定方向Ｚは、鉛直方向に限定されず、例えば、水平方向であってもよいし、鉛直方向および水平方向の両方に対して傾斜した方向であってもよい。
【0224】
画像表示システム１００は、仮想面情報を生成する生成部５００を有している。生成部５００は、例えば、基体７１０に内蔵されていたり、端末４００や画像表示装置３００に内蔵されていたりする。なお、本実施形態では、生成部５００は、端末４００に内蔵されている。また、生成部５００が生成する仮想面情報には、仮想面Ｆの傾きおよび仮想面Ｆの位置が含まれている。
【0225】
第１位置基準部７２０および第２位置基準部７３０の構成は、それぞれ、現実空間内でのその位置を検知することができれば特に限定されず、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂｌｅ Ｐｏｓｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の空間内での位置を検知する装置や、気圧センサー等の空間内での高さ（高度）を検知する装置や、３軸加速度センサー（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれの軸方向の加速度を検知することのできるセンサー）および３軸角速度センサー（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれの軸まわりの角速度を検知することのできるセンサー）を組み合わせた６軸モーションセンサー等の傾きを検知する装置や、複数のカメラを用いた空間認識技術において各カメラで捉えられるポイント（マーカー）等の１つを用いてもよいし、２つ以上を組み合わせて用いてもよい。
【0226】
また、第１位置基準部７２０および第２位置基準部７３０は、長尺状の基体７１０の両端部に設けられている。そのため、第１位置基準部７２０と第２位置基準部７３０を結ぶ線分（すなわち、仮想直線Ｌｖ）は、基体７１０の長手方向（延在方向）とほぼ一致している。後述するように、仮想面Ｆに基づいて画面３１０中に表示される仮想加工用具９００は、仮想立体構造物Ｘと接触し、仮想立体構造物Ｘを削る刃部（接触部）９２０を有しており、刃部９２０の傾きは、仮想直線Ｌｖの傾きに対応している。そのため、仮想直線Ｌｖを基体７１０の長手方向（延在方向）とほぼ一致させることで、基体７１０の長手方向の傾きが刃部９２０の傾きに対応することになる。よって、使用者に、刃部９２０の傾きをイメージさせ易くなり、使用者は、画面３１０中において、より自然に、仮想立体構造物Ｘを加工することができる。
【0227】
方向検出部７４０は、所定方向Ｚ（本実施形態では鉛直方向）を検出することができれば、特に限定されず、例えば、加速度センサーやジャイロセンサー、３軸加速度センサー（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれの軸方向の加速度を検知することのできるセンサー）や、３軸角速度センサー（互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれの軸まわりの角速度を検知することのできるセンサー）や、これら加速度センサーと角速度センサーを組み合わせた軸モーションセンサー等の傾きを検知する装置を用いることができる。
【0228】
次に、画像表示システム１００の使用方法について一例を挙げて説明する。なお、以下では、画像表示システム１００を用いて自動車のデザインを行う方法について説明するが、画像表示システム１００の使用方法については、特に限定されない。
【0229】
図３９に示すように、画面３１０には、加工対象である仮想立体構造物Ｘと、仮想面Ｆに対応し、仮想立体構造物Ｘを加工するための仮想加工用具９００と、が表示される。仮想加工用具９００は、例えば、ヘラのような工具である。仮想加工用具９００は、板状の本体９１０と、本体９１０に設けられ、仮想立体構造物Ｘに接触させる刃部９２０（接触部）とを有している。本体９１０の板面（主面）９１１は、仮想面Ｆと平行であり、刃部９２０の位置および傾きは、仮想直線Ｌｖ（基体７１０の延在方向）の位置および傾きに対応している。そのため、使用者は、自身が把持している入力装置７００を刃部９２０と対応付けることができ、より直感的な入力（操作）が可能となる。また、画面３１０に仮想加工用具９００が表示されることで、より現実空間に近い状態（感覚）で、仮想立体構造物Ｘを加工することができる。
【0230】
仮想立体構造物Ｘは、工業用クレイに見立てたものであり、仮想空間での位置が固定されている。そのため、使用者が移動することで、仮想立体構造物Ｘを前方から見たり、後方から見たり、横側から見たりすることができる。
【0231】
刃部９２０を仮想立体構造物Ｘに接触させることで、刃部９２０によって仮想立体構造物Ｘを加工することができる。具体的には、例えば、図４０に示すように、入力装置７００を操作して、仮想加工用具９００の刃部９２０を仮想立体構造物Ｘの角に押し当てながらスライドさせると、その角を削り取ることができる。このように、入力装置７００を用いて仮想加工用具９００を操作し、仮想立体構造物Ｘを加工することで、自動車をデザインすることができる。
【0232】
ここで、図３８に示すように、入力装置７００には少なくとも１つのボタンを有する入力部７９０が設けられている。入力部７９０としては、特に限定されず、例えば、仮想立体構造物Ｘの加工をキャンセルすることのできるキャンセルボタンや、仮想加工用具９００の種類を変更する変更ボタン等を含む構成とすることができる。このような入力部７９０を有することで、仮想立体構造物Ｘの加工をより容易に行うことができる。なお、入力部７９０のボタンの配置としては、特に限定されないが、使用者が基体７１０を把持した状態で操作し易い場所に配置することが好ましい。本実施形態では、それぞれの手の親指で操作し易い位置に設けられている。
【0233】
また、図３８に示すように、入力装置７００には報知部７５０が設けられている。報知部７５０は、基体７１０の一方の端部に配置された第１報知部７５１と、他方の端部に配置された第２報知部７５２と、を有している。そして、報知部７５０は、第１報知部７５１および第２報知部７５２によって、仮想立体構造物Ｘに対する刃部９２０の接触状態が報知されるようになっている。なお、前記「接触状態」には、例えば、仮想立体構造物Ｘに対する刃部９２０の接触強度や接触角度が挙げられる。報知部７５０により、使用者が仮想立体構造物Ｘに対する刃部９２０の接触状態を認識し易くなり、仮想立体構造物Ｘをより思い通りに加工することができる。
【0234】
また、第１報知部７５１および第２報知部７５２は、それぞれ、振動可能な振動部を有している。これら振動部としては、例えば、携帯電話（スマートフォンを含む）に内蔵されているような小型のバイブレーターを用いることができる。これにより、報知部７５０は、振動によって前記接触状態を使用者に報知することができる。そのため、より確実に、前記接触状態を使用者に報知することができる。ただし、報知部７５０の構成としては、接触状態を使用者に報知することができれば、特に限定されず、例えば、振動以外の手段（音、光等）で使用者に報知する構成となっていてもよい。
【0235】
例えば、図４１に示すように、刃部９２０を仮想立体構造物Ｘに押し当てた際、その接触強度が強い程、報知部７５０全体の振動が大きくなる。接触強度は、刃部９２０が仮想立体構造物Ｘと接触する状態に対応する入力装置７００の位置と、現実の入力装置７００の位置とのずれに基づいて求めることができる。すなわち、入力装置７００が図４１の実線で示す状態のときに、刃部９２０が仮想立体構造物Ｘに接触するとすれば、その位置と現実の入力装置７００の位置（鎖線で示す状態）との接触方向（押し当て方向）におけるずれ量が大きい程、接触強度が大きいと判断することができる。
【0236】
また、図４２に示すように、刃部９２０を仮想立体構造物Ｘに押し当てた際、第１報知部７５１側の端部の接触強度と第２報知部７５２側の端部の接触強度とが等しい場合には、第１報知部７５１の振動強度と第２報知部７５２の振動強度とが等しくなる。
【0237】
また、第１報知部７５１側の端部の接触強度が、第２報知部７５２側の端部の接触強度よりも大きい場合には、第１報知部７５１の振動強度が第２報知部７５２の振動強度よりも大きくなり、これらの接触強度の差が大きい程、第１報知部７５１の振動強度と第２報知部７５２の振動強度との差が大きくなる。
【0238】
反対に、第１報知部７５１側の端部の接触強度が、第２報知部７５２側の端部の接触強度よりも小さい場合には、第１報知部７５１の振動強度が第２報知部７５２の振動強度よりも小さくなり、これらの接触強度の差が大きい程、第１報知部７５１の振動強度と第２報知部７５２の振動強度との差が大きくなる。
【0239】
また、例えば、図４３に示すように、刃部９２０を仮想立体構造物Ｘの角に押し当てた際、刃部９２０が仮想立体構造物Ｘの角に均等に接している場合、すなわち、刃部９２０と面Ｘ１とのなす角θ１と、刃部９２０と面Ｘ２とのなす角θ２が等しい場合には、第１報知部７５１の振動強度と第２報知部７５２の振動強度とが等しくなる。
【0240】
また、刃部９２０が面Ｘ１側に傾いている場合、すなわち、θ１＜θ２の場合には、第１報知部７５１の振動強度が第２報知部７５２の振動強度よりも大きくなり、θ１とθ２との差が大きい程、第１報知部７５１の振動強度と第２報知部７５２の振動強度との差が大きくなる。
【0241】
反対に、刃部９２０が面Ｘ２側に傾いている場合、すなわち、θ１＞θ２の場合には、第１報知部７５１の振動強度が第２報知部７５２の振動強度よりも小さくなり、θ１とθ２との差が大きい程、第１報知部７５１の振動強度と第２報知部７５２の振動強度との差が大きくなる。
【0242】
このように、接触状態によって報知部７５０の全体の振動強度を変化させたり、第１報知部７５１と第２報知部７５２の振動強度に差を付けたりすることで、使用者が仮想立体構造物Ｘに対する刃部９２０の接触状態を認識し易くなり、仮想立体構造物Ｘをより思い通りに加工することができる。
【0243】
このような第１５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0244】
＜第１６実施形態＞
次に、本発明の第１６実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
次に、本発明の第１６実施形態に係る画像表示システムについて説明する。
【0245】
図４４は、本発明の第１６実施形態の入力装置を示す平面図である。図４５は、図４４に示す入力装置の側面図である。図４６は、図４４に示す入力装置が有する弾性入力部を示す横断面図である。図４７および図４８は、それぞれ、弾性入力部の機能を説明する図である。
【0246】
本実施形態に係る画像表示システムは、入力装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の画像表示システムと同様である。
【0247】
なお、以下の説明では、第１６実施形態の画像表示システムに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図４４ないし図４８では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【0248】
図４４および図４５に示すように、本実施形態の入力装置７００は、前述した第１５実施形態の構成に加えて、仮想加工用具９００の刃部９２０を変形させる弾性入力部６００を有している。また、弾性入力部６００は、基体７１０の下端部に設けられており、基体７１０の長手方向（仮想直線Ｌｖ）に沿って延在して配置されている。なお、現実世界において、弾性入力部６００は、刃部９２０に見立てられる。このような構成によれば、使用者は、入力装置７００と仮想加工用具９００とをより直感的に対応付けることができ、繊細で直感的な入力を行うことのできる入力装置７００となる。
【0249】
図４６に示すように、弾性入力部６００は、中空状の筐体６１０と、筐体６１０の外側に配置され、筐体６１０の外周面に配置された弾性層６２０と、弾性層６２０に配置されたマーカーＭと、筐体６１０の内側に配置され、弾性層６２０の変形を検出する検出部６３０と、弾性層６２０を照らす光源６４０と、検出部６３０の検出結果から入力信号を生成する信号生成部６５０と、を有している。なお、弾性入力部６００は、主に弾性層６２０の形状が異なること以外は、前述した第２実施形態と同様の構成であるため、その説明を省略する。
【0250】
次に、弾性入力部６００の使用方法について説明する。例えば、図４７に示すように、弾性入力部６００の一部を押し込むと、押し込まれた箇所および変位量に対応して、仮想加工用具９００の刃部９２０がくぼみ変形する。また、例えば、図４８に示すように、弾性入力部６００の一部を摘まむ（引っ張る）と、摘ままれた箇所および変位量に対応して、仮想加工用具９００の刃部９２０が突出変形する。このように、弾性入力部６００による入力によって、刃部９２０の形状を自在に変形することができる。そして、変形させた状態の刃部９２０で仮想立体構造物Ｘを加工することで、より多彩な加工を行うことができる。
【0251】
このような第１６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【0252】
以上、本発明の入力装置および画像表示システムについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0253】
１００…画像表示システム、２００…入力装置、２１０…第１部材、２１１…第１対向面、２１２…把持部、２２０…第２部材、２２１…第２対向面、２２２…把持部、２３１…第１位置基準部、２３２…第２位置基準部、２３３…第３位置基準部、２３４…第４位置基準部、２５０…報知部、２５１…第１報知部、２５２…第２報知部、２８１…突起、２８２…凹部、２９０…入力部、３００…画像表示装置、３１０…画面、４００…端末、５００…生成部、６００…弾性入力部、６１０…筐体、６２０…弾性層、６２０Ａ…光透過層、６２０Ｂ…光反射層、６２０Ｂ’…内面、６２０Ｃ…画像表示層、６２０Ｃ’…内面、６２０ａ…外周面、６２０ｂ…内周面、６２１…第１マーカー、６２２…第２マーカー、６２３…第３マーカー、６２４…第１弾性層、６２５…第２弾性層、６２６…第３弾性層、６２７…保護層、６２８…基準マーカー、６３０…検出部、６３１…カメラ、６３２…処理部、６３２ａ…ＣＰＵ、６３２ｂ…メモリー、６３２ｃ…記憶部、６４０…光源、６４１…発光部、６５０…信号生成部、７００…入力装置、７１０…基体、７２０…第１位置基準部、７３０…第２位置基準部、７４０…方向検出部、７５０…報知部、７５１…第１報知部、７５２…第２報知部、７９０…入力部、８１０…検出部、８１０Ａ…第１検出部、８１０Ｂ…第２検出部、８１０Ｃ…第３検出部、８１１…光源、８１２…半導体位置検出素子、８１３…光学システム、８１４…レンズ系、８１５…レンズ系、８２０…検出部、８２１…光源、８２２…レンズ系、８２３…ビームスプリッタ、８２４…ディテクタ、８２５…モータ、８２６…光学システム、８３０…検出部、８３１…光源、８３２…レンズ系、８３３…レンズ系、８３４…偏光ビームスプリッタ、８３５…λ／４板、８３６…波面分割ミラー、８３７…第１ディテクタ、８３８…第２ディテクタ、８３９…光学システム、８４０…検出部、８４１…光源、８４２…スリット光形成部、８４４…撮像素子、８４５…レンズ系、８４６…光学システム、８５０…検出部、８５１…光源、８５２…撮像素子、８５３…格子、８５４…光学システム、８６０…検出部、８６１…画像投影部、８６２…撮像素子、８６３…光学システム、８７０…検出部、８７１…画像投影部、８７２…撮像素子、８７３…光学システム、８９０…画像投影部、９００…仮想加工用具、９１０…本体、９１１…板面、９２０…刃部、９２１…端、２５１１…振動部、２５２１…振動部、Ａ…移動量、Ｆ…仮想面、Ｌ…光、Ｌ１…光、Ｌ２…光、Ｌ３…光、ＬＳ…光スポット、Ｌｖ…仮想直線、Ｍ…マーカー、Ｓ…内部空間、Ｘ…仮想立体構造物、Ｘ１…面、Ｘ２…面、Ｚ１…相対的変位量、θ１…角、θ２…角
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