JP2004212163A - Virtual sport system - Google Patents

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JP2004212163A
JP2004212163A JP2002380900A JP2002380900A JP2004212163A JP 2004212163 A JP2004212163 A JP 2004212163A JP 2002380900 A JP2002380900 A JP 2002380900A JP 2002380900 A JP2002380900 A JP 2002380900A JP 2004212163 A JP2004212163 A JP 2004212163A
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Application number
JP2002380900A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Houjiyou
Kazuyoshi Tsukamoto
Takahiro Wada
博崇 北條
隆広 和田
一義 塚本
Original Assignee
Purex:Kk
Kazuyoshi Tsukamoto
Takahiro Wada
隆広 和田
一義 塚本
株式会社プレックス
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual sport system that is used for rehabilitation or a training system and directly and at high speed locates a mark which moves at ball hitting timing not from the coordinate values of the mark, but from the position of a zone. <P>SOLUTION: This virtual sport system comprises the mark installed to an item, photoelectric transducers which measure the position of a light source existing in a space, and a signal or image processing device having a built-in program used for measuring the two-dimensional position of the light source in real time. This system also comprises a zone locating device which locate the positioned zone of the mark divided in a set measurement space. When a player holds a racket fitted with the light source and swings the racket in a zone-divided space, the photoelectric transducer corresponding to a zone provided separately from the player receives the light emitted from the light source and makes zone location by extracting the position of the light source and outputting the coordinates of the position. Based on the location result of the transducer, this virtual sport system makes virtual reality display by using an HMD or display screen that can three-dimensionally display the flying track of the hit ball. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、主としてリハビリテーションやトレーニングのためのバーチャルスポーツシステム等で使用するセンシングデバイスに関する。 The present invention relates to a sensing device for use in a virtual sports system or the like mainly for rehabilitation and training.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
バーチャルスポーツシステムは種々提供されているが、多くのものは実際の動作に近づけることを目的としたゲームの進行手段を持っているが、リハビリテーションを苦痛なく効果的に行えるものはない(特許文献1、2) Although virtual sports system is variously provided, many things have game progress means for the purpose of close to actual operation and is not intended to effectively performed without painful rehabilitation (Patent Document 1 , 2)
【0003】 [0003]
そこで、本発明者は、バーチャルテニスのリハビリテーション効果を明らかにし、リハビリ、トレーニング等に適したバーチャルスポーツシステムを提供した(特願2001−383258)。 Therefore, the present inventors have revealed the rehabilitation effect of virtual tennis, rehabilitation, and provide a virtual sports system that is suitable for training, etc. (Japanese Patent Application No. 2001-383258).
【0004】 [0004]
しかし、上記出願のものは、ラケットに内蔵した加速度センサーおよび角速度センサーと、赤外線投光装置とラケットからの反射光の受光センサーと、ラケットに付けた光源をカメラで撮像し光源を撮像するバーチャルスポーツシステムであり、バーチャルスポーツシステムをリハビリまたはトレーニングに適用することを可能にしたが、次のような問題がある。 However, those of the above application, virtual sports for imaging an acceleration sensor and angular velocity sensor built in the racket, and the light receiving sensor of the reflected light from the infrared light emitting device and the racket, the captured light a light source attached to the racket in the camera is a system, but made it possible to apply the virtual sports system in rehabilitation or training, there is the following problem.
【0005】 [0005]
(1)加速度サンサー、ジャイロセンサーでは誤差の累積により誤作動を起こす。 (1) Acceleration Sansa, causing malfunction due to the accumulation of errors in the gyro sensor. これをなくすためにキャリブレーションをする必要があり、そのときに決められた方向姿勢にしなければならない。 You must calibration to eliminate this shall in the direction and orientation determined for that time.
(2)赤外線投受光の場合、投光から受光までの距離が長くしかも拡散しているために光量が足りない。 (2) In the case of infrared emitting and receiving light amount is insufficient for the distance to receive light from the light projecting is longer yet spread. また外光の影響を受けやすい。 Also susceptible to outside light.
(3)カメラによる画像計測の場合、単一の受光素子のものではレンズ等で集光するため測定範囲を大きくするとそれに応じて受光素子の位置も対象物から離さねばならず設置のために広い面積を要しており、その解決には、高額な広画角レンズを必要とする。 (3) In the case of image measurement by the camera, wide for installation without it must be separated from the object position of the light receiving element in response thereto the intended single light receiving element to increase the measurement range for condensing a lens or the like and takes an area, in its resolution, requiring expensive wide angle lens.
(4)CCDやCMOSカメラによる撮像を画像処理する場合、素子自体のフレームレートの不足や画像処理に時間がかかるため、判定の遅れが生じる。 (4) When the image processing imaging by CCD or CMOS camera, it takes time to shortage and image processing of the frame rate of the device itself, delay in judgment occurs. リアルタイムの判定を行うには高額な高速のカメラや画像処理装置が必要とする。 To do real-time determination and requires expensive high-speed cameras and the image processing apparatus.
(5)正確なセンサーは複雑かつ高価である。 (5) the exact sensor is complex and expensive. すでに簡易な方式で振ったか、否かを判定するセンサーはあるが動作について現実感の必要なリハビリ/トレーニングには不十分であった。 Already shaken by a simple method, the sensor determines whether or not certain but was insufficient to require rehabilitation / training of the reality of the operation.
【0006】 [0006]
【特許文献1】特開平3−07340号公報【特許文献2】特開平09−313552号公報【0007】 [Patent Document 1] JP-A-3-07340 Patent Publication [Patent Document 2] JP [0007] JP 09-313552
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
ラケットのスイングとボールの衝突判定する方法については、 For collision method of determining the racket of the swing and the ball,
バーチャルテニスにおいてはショットの瞬間のバーチャルなボールの位置とラケット位置の整合性を細かく合わせることは必ずしも重要でなく、リハビリやトレーニングに重要であるのはリハビリする体の部位に対応するゾーンでラケットをスイングすることである。 It is not necessarily important to match finely the integrity of the position and the racket position at the moment of the virtual ball of shot in the virtual tennis, it is important in the rehabilitation and training is a racket in the zone corresponding to the site of the rehabilitation to the body it is to swing.
ボールの位置とラケットの位置の整合性から衝突判定することは現実感を追求した場合必要であるが、リハビリやトレーニングを目的とした場合、必ずしも必要ではない。 It is necessary if you pursue the reality is that the collision determined from the position and the integrity of the position of the racket of the ball, but if for the purpose of rehabilitation and training, it is not always necessary.
この場合、ボールの表示位置はラケットのスイングのための指示を直感的に行うものといってもよい。 In this case, the display position of the ball may be said that the intuitively carry out the instructions for the racket swing.
以上のことから、リハビリやトレーニングにおけるバーチャルテニスを例にすると重要なのは、打球タイミング内におけるアイテムの光源位置の高速な判定であり、判定はアイテムの標識の座標値ではなくアイテムが位置するゾーンがどこであるかを直接的に高速に判定することを課題とする。 From the above, important when an example virtual tennis in rehabilitation or training, a fast determination of the light source position of the item within the hitting timing, determination of where the zone situated the item rather than the coordinate value of the label of the item it is an object of the invention to determine whether or not there directly to the high speed.
また、リハビリとゾーン判定という考え方の組み合わせを用いることで、判定の対象とするタイミングにおいて検出ゾーン内だけでの標識のありなしを判別する簡単な方法で安価に実現できるセンシングを実現することを課題とする。 Further, by using a combination of concept rehabilitation and zone determination, aims to realize the sensing can be inexpensively implemented in a simple way to determine Absent of label only in the detection zone at a timing of a target of judgment to.
【0008】 [0008]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記課題を解決するために、本発明のバーチャルスポーツシステムは、 In order to solve the above problems, a virtual sports system of the present invention,
請求項1に係る発明は、リハビリテーションまたはトレーニングシステムに用いる、動く物体の位置と方向をリアルタイムで計測するシステムであり、用具または体の一部に設けられた標識と、空間内にある光源の位置を計測するために光源の光を受光する光電変換素子と、標識の2次元位置をリアルタイムで計測するプログラムを内蔵する信号処理装置または画像処理装置と、ゾーン判定装置を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 1, used for rehabilitation or training system, a system for measuring the position and orientation of the object in real time moving the indicator provided in a part of the device or body, the position of the light source in space a photoelectric conversion element for receiving light from the light source to measure, to a signal processing apparatus or an image processing apparatus having a built-in program for measuring a two-dimensional position of the marker in real time, characterized in that it comprises a zone determining device.
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、複数の光電変換素子をプレイヤーに向けて設置され、設定された測定空間内の区切られた光源の位置範囲(ゾーン)に対応した光電変換素子が標識からの光を受光するように構成され、複数のゾーンをそれぞれに対応する光電変換素子により受光すべく構成したことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, is disposed toward a plurality of photoelectric conversion elements to a player, photoelectric corresponding to the position range delimited light source within the measurement space which is set (zone) conversion element configured to receive light from the label, characterized by being configured to be received by a photoelectric conversion element corresponding plurality of zones, respectively.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に係る発明において、2つの方向からプレイヤーに向けてセンサーを設置し、1つの光源を2方向から位置または標識が存在するゾーンをセンサーが検出することにより3次元の位置またはゾーン判定が計測可能な計測システムを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, established the sensor toward the two directions to a player, the sensor zones which are located or label one light source from the two directions are present to detect three-dimensional position or zone determination characterized in that it comprises a measurable measurement system by.
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに係る発明において、光源が複数存在し、駆動回路によりパルス発光し、センサーの受光タイミングと同期させることで複数の光源位置の位置計測をおこなうことを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, the light source there are multiple, and pulse emission by the driving circuit, position measurement of a plurality of light source position by synchronizing with the light receiving timing of the sensor and performing.
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに係る発明において、ラケットにジャイロ、加速度センサーまたは姿勢検知センサーを内蔵したことを特徴とする。 According to claim 5 invention is the invention according to any one of claims 1 to 4, characterized by being built gyroscope, an acceleration sensor or attitude detection sensor racket.
【0009】 [0009]
【作用】 [Action]
リハビリまたは筋力トレーニングを行うプレイヤーは、赤外線LED光源が取り付けられているラケットを持ち、ゾーン分割された空間内でスイングすると、プレイヤーから離れて設置されているゾーンに対応する光電変換素子が、受光し光源位置の抽出と位置座標の出力を行ってゾーン判定を行い、その判定結果にもとづいて球の飛行軌跡を3D表示可能なHMDまたはディスプレイ画面によりバーチャルリアリティー表示を行う。 Player to perform rehabilitation or strength training has a racket which is mounted an infrared LED light source, the swings in the space that is zoning, the photoelectric conversion element corresponding to the zone that is located away from the player, is received It performs zone determination to prepare output coordinates and extracting the light source position, performs virtual reality display flight trajectory of the sphere by 3D viewable HMD or display screen based on the determination result.
【0010】 [0010]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
最初に一つの実施の形態をテニスを例に取り、説明する。 First take the form of one embodiment tennis example will be described. ラケットには赤外LEDが取り付けられており、プレイヤーはそのラケットを振ることによって、仮想空間内のボールを打つ。 The racket has an infrared LED is mounted, the player by shaking the racket, hit the ball in the virtual space.
モニターや大型スクリーンによる視覚呈示装置の周辺には、多数の受光素子が設置されている。 Around the visual presentation device according to a monitor or large screen, a large number of light receiving elements are installed. 受光素子としては、フォトトランジスタか、フォトダイオードを用いてもよい。 The light-receiving element, or phototransistor, may be a photodiode. 受光素子の出力段には、入射光量に応じたアナログ信号が出力される。 An output stage of the light receiving element, an analog signal corresponding to the amount of incident light is output. この信号の強弱を、周りの素子との相関として見ることにより、ラケットの存在するゾーンを判定する。 The strength of this signal, by viewing the correlation between elements of around determines zones in the presence of the racket. 受光素子から出力されたアナログ信号は、一度マルチプレクサに接続され、高速に1チャンネルずつ信号処理回路とA/D変換カードに接続され、送信される。 Analog signal output from the light receiving element is connected to a time multiplexer, are connected to one channel by the signal processing circuit and the A / D converter card at a high speed, it is transmitted. AD変換カードからのデジタル信号は、BUSを介してCPU、RAM、ストレージデバイスからなるコンピュータへ送られる。 Digital signal from the AD conversion card is sent via the BUS CPU, RAM, to a computer comprising a storage device. コンピュータ内にはゾーン判定プログラムが動作しており、データよりゾーン判定を行う。 The in the computer and the zone determination program operates, performing a zone determination from data.
【0011】 [0011]
また別の形態として以下のようなものがある図2は、CCDカメラおよび、C−MOSイメージセンサーおよび人工網膜チップを用いたゾーン判定装置の構成例を表す。 The Figure 2 that include the following as another form, CCD camera and represents a configuration example of a zone determining device using the C-MOS image sensors and artificial retina chips.
まずCCDカメラを用いた構成では、1台もしくは2台のCCDカメラが、画像入力装置に接続されている。 In the first configuration using a CCD camera, one or two CCD cameras are connected to an image input device. 画像入力装置では、センサーから送られてきたNTSC信号を、デジタル信号に変換し、バスを介してコンピュータへ画像信号を送信する。 In the image input apparatus, an NTSC signal transmitted from the sensor, into a digital signal, and transmits the image signal to the computer via the bus. コンピュータ内にはゾーン判定アルゴリズムを搭載したゾーン判定ソフトウェアが動作しており、入力された画像よりゾーンの判定を行う。 The the computer is operating zones determined software with the zone determination algorithm, it is determined zones from the input image.
次いで、C−MOSセンサー、人工網膜チップによるゾーン判定について説明する。 Then, C-MOS sensor, the zone determination by artificial retina chip will be described. まず、C−MOSセンサー/人工網膜チップが、信号処理回路に接続されている。 First, C-MOS sensor / artificial retina chip are connected to the signal processing circuit. 信号処理回路では、センサーの駆動を行ったり、データ変換を行っている。 In the signal processing circuit, and go driving of the sensor, and performs data conversion. その結果は、信号入出力装置を介してコンピュータに入力される。 The result is entered into the computer via the signal input and output device. コンピュータ内にはゾーン判定ソフトウェアが動作しており、光源またはマーカーのゾーンが判定できる。 The the computer is operating zone determination software can determine the zone of the light source or markers.
【0012】 [0012]
図3は、PSDを用いたゾーン判定装置の構成例を示す。 Figure 3 shows an example of the configuration of the zone determining device using the PSD.
上段の例では、1台のPSD素子があり、それが信号処理回路に接続されている。 The upper example is one PSD element, it is connected to the signal processing circuit. ここでは、PSD素子の出力を電圧変換などを行う。 Here, a like voltage converts the output of the PSD device. 信号処理回路の出力はA/D変換カードを介してコンピュータに取り込まれる。 The output of the signal processing circuit is taken to the computer via an A / D converter card. コンピュータ内にはゾーン判定ソフトウェアが内蔵されており、PSDの入力値よりリアルタイムでゾーンが出力される。 The in computer zone determination software is built, the zone is outputted in real time from the input value of the PSD.
また、下段の例では、PSDの出力が信号処理回路に接続され、その出力が、ゾーン判定回路に接続されている。 Further, in the lower case are connected the output of the PSD to the signal processing circuit, its output is connected to the zone decision circuit. ゾーン判定回路では、PSDで計測した光源重心位置から、光源の位置するゾーンを判別する。 The zone decision circuit, the light source center-of-gravity position measured by PSD, to determine the zone to the position of the light source. ゾーンを確定する信号は、信号入出力装置を介して、PCに取り込まれる。 Signal to establish the zone, via the signal input-output device is taken to the PC. このとき、コンピュータ側にはゾーン判定ソフトウェアは不要であるが、ゾーンを取り込むインタフェースソフトを動作する。 At this time, the computer side is zone determination software is not required to operate the interface software to capture zone.
【0013】 [0013]
図4は、赤外リモコン受光ユニットを用いた、赤外LEDと複数のフォトダイオードの組み合わせによるゾーン判定装置の構成例を示す。 4, using infrared remote control light receiving unit, a configuration example of a zone determining device according to a combination of an infrared LED and a plurality of photodiodes.
パルス幅変調等により赤外LEDを駆動し、その赤外光を、面上に複数個配列された赤外リモコン受光ユニットで受ける。 The infrared LED is driven by pulse width modulation or the like, the infrared light receives an infrared remote control light receiving unit arranging a plurality on the surface. 赤外リモコン受光ユニットは、フォトダイオードと信号処理回路よりなっており、復調と、あるしきい値によるOn−Off信号への変換を行っている。 Infrared remote control light receiving unit is adapted from the photodiode and signal processing circuit is performed and demodulation, the conversion to On-Off signal by a certain threshold. 赤外リモコン受光ユニットの出力は、信号入出力装置を介し、コンピュータへ入力される。 The output of the infrared remote control light receiving unit, via a signal input device is input to the computer. コンピュータ内にはゾーン判定ソフトウェアが動作しており、信号のOn−Offのパターンによってゾーン判別を行う。 The in the computer and zone determination software is operated, perform a zone determined by the pattern of the signals On-Off.
【0014】 [0014]
図5は、赤外LEDと複数のフォトトランジスタの組み合わせによるゾーン判定装置の構成例を示す。 Figure 5 shows an example of the configuration of the zone determining device according to a combination of an infrared LED and a plurality of phototransistors.
赤外LEDの赤外光を検出するフォトトランジスタが面状に複数個配置されている。 Phototransistors for detecting infrared light of the infrared LED is a plurality arranged in a planar shape. 受光素子の出力段には、入射光量に応じたアナログ信号が出力される。 An output stage of the light receiving element, an analog signal corresponding to the amount of incident light is output. この信号の強弱を、周りの素子との相関として見ることにより、ラケットの存在するゾーンを判定する。 The strength of this signal, by viewing the correlation between elements of around determines zones in the presence of the racket. 受光素子から出力されたアナログ信号は、一度マルチプレクサに接続され、高速に1チャンネルずつ信号処理回路とA/D変換カードに接続され、送信される。 Analog signal output from the light receiving element is connected to a time multiplexer, are connected to one channel by the signal processing circuit and the A / D converter card at a high speed, it is transmitted. AD変換カードからのデジタル信号は、BUSを介してCPU、RAM、ストレージデバイスからなるコンピュータへ送られる。 Digital signal from the AD conversion card is sent via the BUS CPU, RAM, to a computer comprising a storage device. コンピュータ内にはゾーン判定プログラムが動作しており、データよりゾーン判定を行う。 The in the computer and the zone determination program operates, performing a zone determination from data.
【0015】 [0015]
図6は、画像処理によるゾーン判定のフローチャートである。 Figure 6 is a flow chart of the zone determination by image processing.
フローチャートの左側より説明する。 It is described from the left side of the flowchart.
まずCCDもしくはC−MOSカメラから、光源またはマーカーの画像を入力する。 From first CCD or C-MOS camera, and inputs the image of the light source or marker. 入力された画像を一時的に記憶し、あらかじめ設定されたボールとラケットの判定を行うタイミング内であれば、標識の抽出を行う。 Temporarily stores the input image, if the timing for judging preset balls and racket, the extraction of the label. 標識の重心位置を計算し、ゾーン判定を行い、その結果をリハビリ/トレーニングプログラムに送る。 The position of the center of gravity of the labeled calculation, performs a zone judgment, and sends the result to the rehabilitation / training program.
次いで、フローチャート右側を説明する。 Next, explaining the flow chart right.
まずCCDもしくはC−MOSカメラから、光源またはマーカーの画像を入力する。 From first CCD or C-MOS camera, and inputs the image of the light source or marker. 入力された画像を一時的に記憶し、あらかじめ設定されたボールとラケットの判定を行うタイミング内であれば、指定ゾーン以外にマスクをかける。 Temporarily stores the input image, if the timing for judging preset balls and racket, masking the non-specified zone. 指定ゾーンの中に標識が有るかを判別し、有りの場合はそのゾーンに標識があると見なし、ゾーン判定が実現される。 Whether the label is present determined in the specified zone, it considers the case there the there is a label that zone, zone determination is realized. その結果をリハビリ/トレーニングプログラムに送る。 Send the result to the rehabilitation / training program.
【0016】 [0016]
図7は、2次元でのゾーン判定を行う場合の一例である。 Figure 7 shows an example of a case where the zone determination in two dimensions. 本例では空間コード化法を本システムに応用した例で説明するが、これ以外にも複数の受光センサーを構えてそれらの受光状態の組み合わせで行ってもよく、これに限定するものではない。 Although described in the example of applying the spatial encoding method to the system in this example, other a poised a plurality of light receiving sensors even may be carried out in combination of the light-receiving state, not limited thereto.
設定範囲の中でプレイヤーはリハビリプログラムからのモニターの表示に合わせてスイングを行う。 Player in the configuration range do swing in accordance with the display of the monitor from the rehabilitation program.
設定範囲内に存在するプレイヤーのもつ標識からの光は、受光センサーの間にあるカバーの開口部を通過し、受光センサーに到達した場合にのみ出力信号を出すように構成され、それぞれのセンサーからの信号は同時に入出力装置を経てコンピュータのプログラムに取り込まれ、プログラム進行の際に、分岐のための判定を行う。 Light from the label with the players present within the set range, passes through the opening of the cover located between the light-receiving sensor is configured to produce an output signal only when it reaches the light receiving sensor, from each of the sensor signal is taken into a computer program via the input and output devices at the same time, when the program proceeds, a determination for the branch.
図の例では1つのセンサーは設定範囲の全範囲から標識の光が受光可能である場合には、たとえば図7のように設定範囲内でハッチングがかかっていない部分からの光のみが受光可能になるように受光センサーのカバーを開口する。 One sensor in the example of FIG. If the full range of the setting range light indicator can be received, for example only the light from the portion not applied hatching within the setting range as shown in FIG. 7 to be received opening a cover of the light receiving sensor so. 標識からの光は受光センサーが出力した信号の組み合わせにより標識の1次元におけるゾーンを判定する。 Light from the label determines a zone in one-dimensional labeling by combining the signals received sensor outputs. これを右のように直行する軸方向でも同様に開口されたカバーを持つ受光センサーの組み合わせを設けることで2次元における格子状に分割されたゾーン判定を行うことができる。 This can be split zone determined in a grid in a two-dimensional by providing a combination of light receiving sensors with similarly apertured cover in the axial direction perpendicular to the right.
【0017】 [0017]
なお、バーチャルスポーツにおいては測定対象とするゾーンをゲーム進行中の状況に応じてあらかじめ設定し、そのゾーンのみを計測対象とするとよい。 It should be noted, is set in advance in accordance with the situation of the game in progress the zone to be measured in the virtual sports, it may be the zone only a measurement target. この場合、たとえば左図において受光した場合に信号が1、受光しない場合には0の信号出力し、さらに左から4番目のゾーンをゾーン判定対象とする場合、条件はセンサーaの開口部のみがそのゾーンからの光を通過するのが条件になるためaからの信号が1となり、b、cのセンサーからの信号は、標識からの光が通過しないため0であることが条件となる。 In this case, for example, signal 1 when received in the left, is the signal output of 0 if not received, if a further zone determination target the fourth zone from the left, the condition is only the opening of the sensor a is next signal 1 from a for passing through the light becomes the condition from the zone, b, signals from sensors c, it is the light from the label is a 0 because no transit is conditional. ここで、あらかじめこのゾーン判定の場合にはb、cのセンサー信号については反転する処理を加えるようにして、a、b、cすべてのセンサーが1を出力した場合、標識がゾーン内にあると判定できる。 Here, in the case of advance this zone determination b, for the sensor signal c so as to perform the process of inversion, a, b, c If all the sensors has output 1, the label is within the zone It can be determined.
【0018】 [0018]
図8は、3次元でのゾーン判定を行う場合の1例であり、図7のうちabcのセンサー構成をプレイヤーの側面に配置して、さらにセンサーが標識を側面方向からも認識可能なように標識をラケットに配置し、前項の構成に加え側面からの位置判定機能を追加しスイングの前後での標識の位置が判定可能になることで3次元の判定が可能になる。 Figure 8 is an example of a case where the zone determination in three dimensions, and located on the side of the player the sensor configuration of abc of FIG 7, further sensors to allow recognized labeling from the side labeled disposed racquet, allows the determination position of the label is a 3-dimensional in that it allows the determination of the before and after adding the position determining function of the side in addition to the preceding configuration swing.
【0019】 [0019]
本発明に用いるセンサーの一例である、フォトトランジスタと赤外線LEDを用いた3次元センサーを説明する。 It is an example of a sensor used in the present invention, illustrating a three-dimensional sensor using the phototransistor and an infrared LED.
フォトトランジスタと赤外線LEDを用いた3次元センサーは、LEDの3次元座標値と2自由度の姿勢角度(φ、ψ)を求めるものであり、図9に示すようにフォトトランジスタをYZ平面にマトリックス状に配置する。 3D sensor using a photo transistor and the infrared LED, 3-dimensional coordinate value of the LED and two degrees of freedom of the attitude angle (phi, [psi) is intended to determine the matrix in the YZ plane the phototransistor 9 It is placed in Jo. 位置、姿勢を求めたい物体にLEDを取り付け、そのLEDの位置と姿勢をフォトトランジスタの出力の変化から計測するものである。 Position, the LED attached to the object to be determined attitude, and measures the position and orientation of the LED from the change in the output of the phototransistor.
【0020】 [0020]
上記3次元センサーの動作原理は、それぞれのフォトトランジスタの出力は、フォトトランジスタ、LEDの方向特性、LEDの距離特性によって決まる。 The operating principle of the three-dimensional sensor, the output of each of the phototransistor, the phototransistor, the direction characteristic of the LED, determined by the distance characteristic the LED. LEDの位置、姿勢が変化することで、これらのパラメータが変化し、出力の変化が得られる。 Position of LED, that posture changes, these parameters are changed, the change in output. 一つのフォトトランジスタ出力から位置、姿勢を求めることは困難であるが、出力が最も強いフォトトランジスタを中心に周辺素子の出力の相関を見ることで、LEDの光軸、位置を大まかに推測できる。 Position from one of the phototransistor output, but it is difficult to determine the orientation, output by looking at the correlation between the output of the peripheral elements mainly in the strongest phototransistor, the optical axis of the LED, positions can be roughly guessed. その後はあらかじめ計測したデータベースを元にLEDのゾーンを求める。 Then determine the LED of the zone on the basis of the database, which was measured in advance.
【0021】 [0021]
次に、フォトトランジスタと赤外線LEDを用いた3次元センサーの具体例を説明する。 Next, a specific example of a three-dimensional sensor using the phototransistor and an infrared LED.
【0022】 [0022]
フォトトランジスタの指向特性、LEDの指向特性がそれぞれ図10(a)、(b)で与えられたとする。 Directional characteristics of the phototransistor, the directivity characteristics of the LED, respectively Figure 10 (a), and given in (b). まず、X方向の移動の例を示す。 First, an example of a movement in the X direction. 図11(a)の結果では(1、2)、(2、2)が最も出力が大きく、この間に光軸があることが予測できる。 11 (a) shows the result of (1,2), (2,2) is the most output is large, it can be predicted that there is the optical axis during this period. また(1、2)、(2、2)を含むY軸、Z軸の出力がこの二つのフォトトランジスタを中心として左右及び上下対称になっている。 The (1,2), which is on the left and right and vertically symmetrical about the Y-axis, the output of the Z-axis of the two phototransistors including (2,2). このことにより、光軸が受光面(Y−Z平面)に対して垂直に入射していることが分かり、LEDのY座標、Z座標は(1、2)、(2、2)の間にあることになる。 Thus, to understand that the optical axis is incident vertically to the light receiving surface (Y-Z plane), LED Y coordinate, the Z-coordinate (1,2), between (2,2) It becomes a thing.
【0023】 [0023]
LEDのX座標値は周りのフォトトランジスタの関係から分かる。 LED of X-coordinate values ​​can be seen from the relationship of the phototransistor around. 図11(b)では図11(a)と同様に出力は左右、上下ともに対称であり、LEDのY座標、Z座標が決定される。 Figure 11 (b) in FIG. 11 (a) similarly to output the left and right, symmetrical as the upper and lower, LED Y coordinate, the Z coordinate is determined. 図11(b)の出力結果を図11(a)と比較すると、全体的にフォトトランジスタの出力が減少している。 When 11 the output of (b) is compared 11 with (a), the output of the overall photo-transistor is reduced. これはLEDのX座標が遠くなることによる入射光の減少を示している。 This shows a decrease in incident light due to the X-coordinate of the LED becomes longer. また、図11(b)において光軸の近くにある(1、2)と(0、2)の出力の差が図11(a)と比較すると小さい。 Also, small when the difference in output near the optical axis in FIG. 11 (b) (1, 2) and (0,2) is compared 11 with (a). これは二つのフォトトランジスタの角度差があまりないことを示す。 This indicates that there is not much angle difference between the two photo-transistor. これらの結果、LEDが受光面から離れていることが分かる。 These results, it can be seen that LED is away from the light-receiving surface. このように出力の変化が距離の変化による入射光の増減によるものか、それに伴う角度変化によるかは周りのフォトトランジスタの出力の相関から決定される。 Thus or not a change in output due to changes in incident light due to the change in the distance, either by angular changes accompanying it is determined from the correlation of the output of the phototransistor around. 具体的なX座標値は、事前に計測し記録したデータベースにもとづいて求めることができる。 Specific X-coordinate values ​​can be determined based on the previously measured and recorded database.
【0024】 [0024]
次にLEDの光が角度をもって入射した場合の例を示す。 Next an example of a case where the LED light is incident at an angle. 図11(c)に示すような出力が得られた場合、出力が最も大きい(1、2)、(2、2)のフォトトランジスタの間にLEDの光軸が当たっていることが分かる。 If the output as shown in was obtained FIG. 11 (c), the output is greatest (1, 2), it can be seen that hit by the LED optical axis between the phototransistor (2,2). その際に最も出力が大きかった(1、2)のフォトトランジスタがあるY軸方向の出力を見る。 See output phototransistor is in the Y-axis direction of the most output is larger when the (1,2). (0、2)と(3、2)のフォトトランジスタでは左側のフォトトランジスタの出力が大きい。 The large output of the left phototransistor phototransistor of (0,2) and (3,2). つまりLEDの位置が左の方にあることが分かる。 That can be seen that the position of the LED is on the left. またZ軸方向を見ると(1、3)のフォトトランジスタの出力が大きく、LEDは上の方向にあることが分かる。 The output is large phototransistor Looking Z-axis direction (1, 3), LED may be seen to be the direction of the upper. つまり、Y軸の方向とZ軸の方向を合成すると左上方向にLEDがあることが推測できる。 That is, it presumed that when synthesizing the direction of direction and the Z axis of the Y-axis is LED in the upper left direction. LEDの大まかな位置と向いている方向が分かれば、データベースと周りのフォトトランジスタの出力と比較することでLEDの位置と姿勢を求めることができる。 Knowing the direction facing the general location of the LED, it can determine the position and orientation of the LED by comparing the output of the phototransistor around the database.
【0025】 [0025]
以上の結果のもとづき、あらかじめゾーン位置、姿勢と周辺出力電圧の関係のデータベースを構築し、最も出力の大きい受光素子とその周辺の受光素子の出力の相関を見てデータベースと比較することにより、LEDの位置と姿勢を求めることができる。 Based of the above results, in advance zone position, to build a database of relationships posture and peripheral output voltage by comparing with the database to look at correlation of the output of the light receiving elements in and around the most output of large light-receiving element, LED it is possible to determine the position and attitude.
【0026】 [0026]
バーチャルスポーツとして行うスポーツは、リハビリ、トレーニングを行うのに必要な身体の部位の動作を伴うスポーツであれば何でも良いが、スポーツする上で自由度の大きい動作表現をするスポーツが望ましく、特に上半身のリハビリ、トレーニングとしてはラケットを用いて行うものは適度な負荷があり、なお良い。 Sports performed as a virtual sports, rehabilitation, but may be any sport associated with the operation of the parts of the body needed to carry out the training, sport for the big action expression of the degree of freedom in terms of sports is desirable, especially of the upper body rehabilitation, as are those which can be implemented using a racket training there is a moderate load, even better.
【0027】 [0027]
《具体的な空間のサイズ》 "The size of the specific space"
VRテニスの場合には、巾2.5m、奥行き1.5m、高さ2.5m程度の空間設定し、例えば図12のような20のゾーンに分割する。 In the case of VR tennis, width 2.5 m, depth 1.5 m, and the space setting height of about 2.5 m, is divided into 20 zones as shown in Figure 12, for example.
【0028】 [0028]
《標識》 "Labeling"
標識には光源またはマーカーを採用した。 The labeling was employed light source or marker. 以下にそれぞれについて述べる(1)光源光源に対応する光電変換素子がその光源の光のみを受光するように設計されたものであれば何でも良いが、特に、指向特性の低い高輝度赤外LEDを外光に対する影響を最小限にするため、パルス変調回路により駆動することにより大きな放射束、放射強度を得られ、また外乱光やアイテムの姿勢変化による減光の影響を受けにくくする。 Described respectively below (1) may be any device designed to photoelectric conversion element corresponding to the light source light source to receive only the light of the light source. In particular, the low directional characteristic high-intensity infrared LED to minimize the impact on the outside light, a large radiation flux by driving by the pulse modulation circuit, resulting radiant intensity, also less susceptible to dimming caused by a change in the posture of disturbance light and items.
(2)マーカー受光センサーによっては一定の面積、形状であればそれを抽出可能である。 (2) by the marker receiving sensor can be extracted certain area, it have a shape. たとえばラケットの適当な位置に球状のマーカーをセットすることで標識となりうる。 For example it can be a labeled by setting the marker spherical at an appropriate position of the racket.
【0029】 [0029]
《光電変換素子》 "Photoelectric conversion element"
光源が決められた周波数であり、この周波数の光のみをバンドパスさせるフィルタにより前記光源から赤外光のみを受光するように構成することが望ましい。 The frequency of the light source has been determined, it is desirable to configure to receive only infrared light from the light source only light of the frequency by the filter to the band-pass.
実施形態としては以下のようなものがある。 As embodiments are as follows.
(1)CCD、CMOSイメージセンサーのような光電変換素子のアレイから成るチップから画像データをコンピュータに入力して処理する方法。 (1) CCD, a method for processing input from a chip consisting of an array of the photoelectric conversion element such as a CMOS image sensor the image data to the computer.
CCD、CMOSイメージセンサー等のアレイから読み込んだ画像により計測する方法としては、使用する素子は一般的なフレームレートが毎秒30枚のものでよいが、現実感を増すためには画像取り込みのフレームレートが毎秒100枚以上のものが望ましく、各フレーム出力毎に画像信号を入力装置からコンピュータに読み込み適度な閾値で2値化し、光源を抽出し重心位置を計算、ゾーン判定しリハビリ/トレーニングプログラムに出力する。 CCD, as a method of measuring the read image from the array, such as a CMOS image sensor, device that uses a general frame rate may be of 30 frames per second, but the frame rate of image capture in order to increase the realism There preferably not less than per 100 sheets, and binarized by a moderate threshold read into the computer from the input device an image signal for each frame output, calculates the barycentric position to extract the light source, the zone determination is output to the rehabilitation / training programs to.
この場合にリハビリまたはトレーニングシステムで用いるゾーン判定では進行プログラムから打球をプレイヤーに返球し到達する前に標識のゾーン判定を行う場所を判定装置が知ることで入力される画像のうち、配球ポイントが含まれるゾーンのみを標識の存在のありなしの判定をすることで画像処理によるゾーン判定が高速になる。 Of the image in the zone determination for use in rehabilitation or training system inputted by knowing the determination device where performing labeling zone determination before reaching to Henkyu the players hitting from the traveling program in this case, is Haidama point zone determination is faster by image processing only zone included by the determination of Yes No the presence of the label.
(2)人工網膜チップにより素子内で光源の抽出から座標計測してゾーン判定する方法。 (2) methods zone checked by the coordinate measured from the extraction of the light source by an artificial retina chip in the device.
人工網膜チップを利用すると、直接光源の重心座標位置をチップから直接出力し、コンピュータまたは人工網膜内部の或いは外部の信号処理回路によりゾーン判定を行う。 When using artificial retina chip, it outputs directly a barycentric coordinate position of the direct light from the chip, performs a zone determined by the or external signal processing circuit inside the computer or artificial retina. 例えば受光状態においてランダムアクセス機能を利用し指示ゾーンに対応する範囲のみをアクセスして光源が有るか高速にゾーン判定する。 For example the zone is determined on whether the high-speed light source is present by accessing only range corresponding to the instruction zone using random access capabilities in the light receiving state.
(3)2次元PSDにより光源の位置を2つの電流信号の強弱で出力し、電圧出力に変換し、A/D変換して座標値を得てゾーン判定をする方法。 (3) how the position of the light source output in strength of the two current signals by the two-dimensional PSD, converted into a voltage output, the zone determination to obtain a coordinate value converted A / D.
2次元PSDの場合には信号処理装置によってPSDからの電流信号を電流値に対応した電圧値に変換させ、A/D変換したデータから光源の位置をゾーン判定し、リハビリ/トレーニングプログラムに出力する。 In the case of the two-dimensional PSD can be converted by the signal processing device into a voltage value corresponding to a current value a current signal from the PSD, the position of the light source from the A / D converted data and zone determination, and outputs the rehabilitation / training programs .
(4)フォトダイオード、フォトトランジスタによる方法。 (4) a photodiode, the method according to the phototransistor.
複数のフォトダイオードまたはフォトトランジスタを各ゾーンに1対1で対応させる。 A plurality of photodiodes or phototransistors is a one-to-one correspondence to each zone.
この場合に、光源からの距離が遠距離であることと室内で使用する場合、外光を誤認識しないように前述の赤外光LEDをパルス変調回路により発光させ、受光センサーの構成として例えば赤外リモコン受光ユニットを用いると良い。 In this case, when the distance from the light source to be used by the indoor a long distance, the infrared light LED mentioned above so as not to erroneously recognize the external light is emitted by the pulse modulation circuit, for example, red as a light-receiving sensor it may be used an external remote control light receiving unit. 赤外リモコンユニットはフォトダイオードにより受光し、信号処理回路を内蔵したものであり受光の有り無しの外にデータ転送が可能である。 Infrared remote control unit is received by the photodiode, it is possible outside the data transfer and without receiving is obtained by incorporating the signal processing circuit. 各赤外光ユニットの前面及び周囲には対応ゾーンからの光のみに対応するようなマスク板を付けさらに反射光による受光を防ぐためにマスク板は複数有っても良い。 Mask plate on the front and around to prevent light reception by the mask plate with more reflected light to correspond only to the light from the corresponding zone of each infrared light unit may be more there. マスク板の表面は赤外光を吸収する素材であればなお良い。 The surface of the mask plate is still good if it is material that absorbs infrared light.
さらに、LED光源を複数にしてそれぞれ別のタイミングで変調波をパルス発光し、その発光タイミングに合わせて受光信号を得ることで多点の位置計測が可能になる。 Furthermore, pulsed light modulated waves at separate timing by the LED light source into a plurality, it is possible to position measurement of multiple points to obtain a light reception signal in accordance with the emission timing.
【0030】 [0030]
光電変換素子としてCCDやCMOSイメージセンサー、PSD、フォトダイオード、フォトトランジスタを複数にして1個当たりの担当範囲を分担することで小さくして設定空間から素子までの距離を短くできる。 CCD or CMOS image sensor as a photoelectric conversion element, PSD, photodiode, the distance from the setting space reduced by sharing the responsibility per in the plurality of phototransistors to element can be shortened. この場合光源が写った光電変換素子とそれから得たゾーン番号の組合せでゾーン判定する。 In this case the zone is determined by a combination of light sources reflected photoelectric conversion element and the zone number obtained therefrom.
【0031】 [0031]
また、フォトダイオードを使用したリモコン受光ユニットを使用する場合、ゾーン数が多くなるとコストがかさんでくる。 When using the remote control light receiving unit using a photodiode, the cost when the number of zones increases come piling up. このため例えば隣り合う2つまたは、できれば3つのゾーンを一つの受光ユニットに担当させる。 Thus for example two adjacent or is responsible to a receiving unit 3 zones if possible. そしてその内の一つはそのセンサーのみが担当し、他のゾーンは違う他のセンサーに担当させると、1次元においてn個の受光センサーを使用する場合2n−1のゾーン分割が可能になる。 And one of them is only that sensor charge, the other zone is in charge of a different other sensors, if using the n-number of light-receiving sensors becomes possible zoning of 2n-1 in one dimension. X、Yの2次元で考えるとX方向にn個、Y方向にm個とすると、n×m個の受光センサーを配列した場合(2n−1)×(2m−1)のゾーン分割が可能になる。 X, n pieces to consider when X-direction in a two-dimensional Y, When the m in the Y direction, if an array of n × m pieces of light-receiving sensors (2n-1) can Zoning × (2m-1) become. また、円を放射状に分割する場合には2nのゾーン分割が可能になる。 Further, it is possible to zoning of 2n in the case of dividing the circle radially. ここで各受光センサーそれぞれの出力状態の組合せにより光源の位置するゾーンがリアルタイムで可能になる。 Position zone of the light source becomes possible in real time by a combination of output states of each of the light receiving sensors here.
【0032】 [0032]
上記の場合各ゾーンに対応する受光センサーの数は最大2個であるが、これに限定する必要は無く、例えば一つのセンサーが対応する範囲を使用する受光センサーの個数分に均等分割しずらして分割しても良い。 The number of light-receiving sensors corresponding to the above case each zone is a maximum of two, have to be limited to no, for example one sensor is shifted equally divided into the number fraction of the light receiving sensor that uses the range corresponding it may be divided.
【0033】 [0033]
一つの受光素子が設定空間全体に対して対応可能な場合には、空間コード化法の手法を用いてそれぞれのセンサーの対応範囲を設定し、例えばバーチャルテニスの場合には、ボールが返球されるゾーンのみを検出の対象とすることで高速な判定を少ないセンサーの構成で行うことができ、一方向でn個のセンサーで2n−1個のゾーン分割、2次元方向でこれを用いれば、n+m個のセンサーで(2n−1)×(2n−1)のゾーン分割が可能になり、8個のセンサーで225のゾーン分割が可能になる。 If one of the light receiving element is capable of supporting for the entire set space, set the corresponding range of each sensor using a technique spatial encoding method, for example, in the case of a virtual tennis, the ball is Henkyu zone can only to be done in the target to be fast determination fewer sensor composed of detector, one direction 2n-1 pieces of zoning of n sensors, if this is used in two-dimensional directions, n + m zoning in number of sensors (2n-1) × (2n-1) becomes available, allowing 225 zoning eight sensors. バーチャルテニスの場合、ボールを配球するゾーンに対応して受光すべきセンサーからの信号はそのまま、受光すべきでないセンサーの信号は反転出力して全てのセンサーのアンドが1になれば衝突と判定できる。 In the case of virtual tennis, determination signal from the sensor to be received corresponding to the zone to Haidama the ball as it is, the sensor signal that should not be received in a collision if the AND of all of the sensors and the inverted output is 1 it can.
【0034】 [0034]
実施の形態の一例で正面と横にセンサーを配置する。 Placing the sensor on the front and sideways one example of this embodiment.
正面または背面からプレイヤーセンサーユニットを配置し、さらにプレイヤーと側面または上面から配置してもよい。 Place the player sensor unit from the front or rear, it may be further disposed from the player and the side or top.
1面のセンサーにより得たゾーン判定結果と他の面得たゾーン判定結果の組合せで3次元のゾーン判定が可能になる。 Allowing three-dimensional zone determined by the combination of the zone judgment result and other aspects resulting zone judgment result obtained by the first surface of the sensor. この場合プレイヤーが死角にならないように構成する。 In this case the player is configured so as not to blind spot.
プレイヤー正面に対して45度ずつ斜めに配置してもゾーン分割可能である。 It is possible zoning be disposed obliquely by 45 degrees with respect to the player front.
【0035】 [0035]
それぞれが離れた状態で同一方向に向けて設置し、光源のみの画像をCCD、CMOSイメージセンサー、人工網膜チップ等のイメージセンサー、双方の画像処理手段より得て、双方の光源の位置座標の間隔の変化により奥行き方向の位置変化を検出する。 Each was placed in the same direction in a state where away, CCD image of light sources only, CMOS image sensors, image sensors such as an artificial retina chip, obtained from both the image processing unit, distance coordinates of both the light source detecting a positional change in the depth direction by the change. 図中YZ方向はどちらかのイメージセンサーから得た画像信号または信号情報ゾーン判定し、奥行き方向は視差の変化により動作の方向を検出する。 YZ direction in the drawing determines the image signal or signal information zone were obtained from either of the image sensor, a depth direction to detect the direction of operation by a change in parallax.
また、奥行き方向の動きを検知するために、上記センサーをプレイヤー側面または上面に配置して標識の座標を得ることによりこれを判定する。 Further, it determines this by to sense the depth direction of motion, to obtain an indication of the coordinates by placing the sensor on the player side or top. また標識が高速で移動している場合には上記センサーから得られる画像は残像となる。 The image when the indicator is moving at a high speed is obtained from the sensor becomes afterimage. この長さを検知することでも奥行き方法の移動速度を求めることができる。 Also by detecting this length can be determined moving speed of the depth method.
【0036】 [0036]
2次元PSD、双方の信号検出手段により得て、双方の光源の位置座標の間隔の変化により奥行き方向の位置変化を検出する。 2D PSD, obtained by both of the signal detecting means, for detecting a positional change in the depth direction by a change in the spacing of the position coordinates of both the light source. 受光面上に入った座標値により電流が比例出力されるため電流値の差を検知する信号処理を行う。 Performs signal processing for detecting a difference between the current value for the current is proportional output by the coordinate values ​​entered on the light receiving surface. 図中YZ方向はどちらかのユニットから得た信号情報からゾーン判定し、X方向は視差量の変化により動作方向を検出する。 YZ direction in the drawing is the zone determined from the signal information obtained from either of the units, X-direction detecting an operating direction by a change in parallax amount.
【0037】 [0037]
プレイヤーの姿勢を認識するために、ジャイロは1軸または2軸、加速度センサーの場合は1〜3軸のものを用い、スイングの開始時から打撃持までの変化をリハビリプログラムに送信する。 To recognize the posture of the player, gyro using a uniaxial or biaxial, those having 1 to 3 axes in the case of the acceleration sensor, and transmits from the start of the swing change to blow lifting the rehabilitation program. この送信には、赤外線転送することが望ましい。 The transmission, it is desirable to infrared transmission.
上記センサーからの信号により光源駆動制御、例えばバーチャルテニスの場合、ラケット内部に加速度センサーおよび/またはジャイロセンサー、およびLED光源のパルス変調発光駆動回路にスイングの速さや姿勢によりスイング強度や姿勢をコード化してその時のセンサーからの信号状態に応じて出力する。 Light source drive controlled by a signal from the sensor, for example, in the case of virtual tennis, accelerometer and / or gyro sensor inside the racket, and the speed and attitude of the swing pulse modulation light emission drive circuit of the LED light source encoding swing strength and orientation to output according to the signal state from the sensor at that time Te. 例として、ジャイロセンサーによりラケットの軸方向の回転をとらえスピンのショットの寸前での回転方向を検知し、回転方向により違うコードを発信する。 As an example, to detect the rotation direction at the verge of spin shots capturing the axial rotation of the racket by the gyro sensor, it emits a different code with the direction of rotation.
【0038】 [0038]
具体的には、プレイヤーの姿勢を認識し、ゲームをよりリアルにするために、図14に示すような、ラケットのグリップ部に設けたジャイロセンサーのより、プレイヤーのスイングにもとづき生じた角加速度を検出し、この検出された角加速度にもとづき、フレーム部に取り付けられた信号処理装置および信号発信装置を介して、LED光源のパルス変調発光駆動回路にスイングの速さや姿勢によりスイング強度や姿勢をコード化してその時のセンサーからの信号状態に応じて出力する。 Specifically, to recognize the player's posture, in order to more realistic games, as shown in FIG. 14, the gyro sensor provided in the grip portion of the racket more, the angular acceleration generated based on the swing of the player detecting, based on the detected angular acceleration, via a signal processing device and a signal transmitting device attached to the frame portion, encoding the swing strength and orientation by the speed and attitude of the swing pulse modulation light emission drive circuit of the LED light source It turned into and outputs in accordance with the signal state from the sensor at that time.
図15に示すように、LED光源からの上記出力信号はフォトトランジスタで受信され、フォトトランジスタが受信した信号は信号処理部により処理され、信号入出力装置を介してCPUに送られる。 As shown in FIG. 15, the output signal from the LED light source is received by the photo transistor, a signal phototransistor receives is processed by the signal processing section, it is sent to the CPU via the signal input and output device.
CPUは、信号入出力装置から送られてきた信号にもとづきボールの回転方向を演算し、画像処理部を介して、回転方向を勘案したボールの軌跡を画像呈示部に表示する。 CPU computes the rotation direction of the ball based on the signal sent from the signal output device, via the image processing unit to display a trajectory of the ball that took into consideration the direction of rotation to the image presenting unit.
【0039】 [0039]
【実施例】 【Example】
本発明の実施例を、バーチャルスポーツの一例としてテニスに適用した例に説明する。 The embodiments of the present invention, will be described as an example of application to tennis as an example of a virtual sports.
ラケットをスイングする空間を設定し、例えば図12のように分割し、分割されたそれぞれの空間はゾーンと呼ぶ。 Set the space swinging racket, for example, divided as shown in FIG. 12, each divided space are referred to as zones.
リハビリまたは筋力トレーニングを行うプレイヤーはラケットを持ちラケットの一部に赤外線LED光源が取り付けられている。 Player to perform rehabilitation or strength training are infrared LED light source is attached to a portion of the racket has a racket. ゾーンに対応する光電変換素子が、プレイヤーから離れて設置されている。 The photoelectric conversion element corresponding to the zone, are placed away from the player. 赤外線LEDは駆動回路により発光する。 IR LED emits light by a driving circuit.
光電変換素子としてCCD、CMOSイメージセンサーの場合には素子からの画像信号を画像処理装置で光源位置の抽出と位置座標の出力を行う。 CCD, the output of the extraction and the position coordinates of the light source position in the image processing apparatus an image signal from the device in the case of a CMOS image sensor performs as a photoelectric conversion element.
PSDの場合信号処理回路により位置座標を得てその結果から判定装置によってスイングがどのゾーンでなされたかを出力する。 Obtaining the position coordinates by When the signal processing circuit of the PSD outputs whether made at any zone swing by the determining unit from the result.
光電変換素子としてフォトダイオードまたはフォトトランジスタを含む赤外光受光ユニットを使用し光源からの赤外光を受光しコンピュータに出力する。 Using the infrared light receiving unit including a photo diode or photo transistor as the photoelectric conversion element receives the infrared light from the light source to output to the computer.
光電変換素子に複数の赤外光受光ユニットを用いる場合は受光ユニットに対応するゾーンを設定するためユニットの前面にそのゾーンのみに開口したカバーを設けている。 When using a plurality of infrared light receiving unit in the photoelectric conversion element is provided with a cover which is opened only in the zone in front of the unit for setting the zone corresponding to the light receiving unit. 光源のゾーンに対応する受光ユニットのみ変化を出力し、出力したユニットの組合せゾーンの判定を行う。 Only the light receiving unit corresponding to the source zone and outputs a change, it is determined combinations zone output by the unit.
上記構成のゾーン判定装置をプレイヤーに向かって2方向から観察、3次元でのゾーン判定を行う。 Observed from two directions toward the player zone determination device configured as described above, it performs the zone determination in three dimensions.
3D表示可能なFMDまたは画面によりバーチャルリアリティー表示を行う。 Performing a virtual reality displayed by the 3D display capable of FMD or screen.
【0040】 [0040]
次に、図13のフローチャートにもとづいて作動を説明する。 Next, the operation based on the flowchart of FIG.
バーチャルテニススタート(ステップS1) Virtual Tennis start (step S1)
リハビリテーションを選択する(ステップS2) Selecting a rehabilitation (step S2)
プレイヤー身体能力や症状により程度を設定する(ステップS3) To set the degree by the player physical ability and symptoms (step S3)
関節可動域訓練か筋力増強訓練の選択(ステップS4) The choice of range-of-motion training or muscle strengthening training (step S4)
関節可動域訓練ならば、関節を動かしたい方向を設定(ステップS5) If range of motion training, setting the direction you want to move the joint (step S5)
筋力増強訓練ならば、どの筋肉繊維を鍛えるかを設定(ステップS6) If muscle strengthening training, set up or train which muscle fibers (step S6)
以上の処理で初期設定が終了する。 The initial setting is completed in the above process.
【0041】 [0041]
相手プレイヤーのサーブ(ステップS7) Opponent of Saab (step S7)
患者の症状に合わせてボールの速度・方向を決める軌道生成ルーチン(ステップS8) Trajectory generation routine to determine the speed and direction of the ball in accordance with the condition of the patient (step S8)
軌道更新、時々刻々ボールの軌道を更新し描画(ステップS9) Orbit update, update and draw the trajectory of every moment the ball (step S9)
センサーによりプレイヤーのラケット位置を検出(ステップS10) Detecting the racket position of the player by the sensor (Step S10)
非衝突なら2バウンド設置判定へ、衝突なら軌道計算へ進むラケット−ボール間の衝突判定(ステップS11) If non-collision to 2 bound installation determination, the process proceeds to a collision if the trajectory calculator Racket - collision determination between ball (Step S11)
2バウンド目が発生していなかったら、軌道更新に戻る2バウンドの接地判定(ステップS12) 2 When the bound eyes are not occurred, ground judgment of 2 bound to return to orbit update (step S12)
プレイヤーが打ったときのラケットの速度・角度より計算する(ステップS13) Player calculates from the speed and angle of the racquet upon striking (step S13)
軌道計算で得られたパラメータ(向き)に重みをかけ、軌道を修正する軌道計算(ステップS14) Applying a weighting to the parameters obtained by the trajectory calculation (orientation), orbital calculation for correcting the trajectory (step S14)
相手プレイヤー側のコートか、プレイヤー側かもしくはアウトかを判定し、相手プレイヤー側ならば次へ、それ以外(プレイヤー側もしくはアウト)は、相手プレイヤーのサーブに戻る(ステップS15) Whether the opponent side of the court, to determine whether the player side or or out, if the opponent side to the next, other than it (the player side or out), the procedure will be returned to serve the opponent (step S15)
相手プレイヤー(バーチャル)は、ボールラケット位置まで走る(ステップS16) Opponent (virtual) is, run to the ball racket position (step S16)
相手プレイヤー(バーチャル)の返球(ステップS17) Opponent of the (virtual) Henkyu (step S17)
軌道生成ルーチンへ戻る(ステップS18) Back to the trajectory generation routine (step S18)
【0042】 [0042]
本発明の「バーチャルスポーツシステム」を用いたリハビリテーションの実例を、前記のように、打球領域を図12に示すように20に分割した場合で説明する。 The examples of rehabilitation using the "virtual sports system" of the present invention, as described above, will be described in case of dividing the hitting area 20 as shown in FIG. 12.
【0043】 [0043]
〈パターン1〉 <Pattern 1>
上腕二頭筋を強調して鍛えたいときは▲2▼、▲4▼、▲8▼、(10)領域に返球する。 If you want training to emphasize the biceps ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼, ▲ 8 ▼, to Henkyu (10) area. (10)領域では低い位置にボールを返球することで前腕を屈曲する運動が行われる。 (10) motion to bend the forearm by Henkyu the ball at a lower position is performed in the region. ▲8▼領域も同じである。 ▲ 8 ▼ region is also the same. ▲2▼、▲4▼領域では、前腕の屈曲運動ではなく、前腕を伸展する際にラケットを止めるために必要な遠心性収縮で上腕二頭筋を使用すると考えられる。 ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼ the region is not the bending movement of the forearm, believed to use the biceps in eccentric contraction required to stop the racket when extending the forearm.
〈パターン2〉 <Pattern 2>
負荷を弱めにする場合は▲1▼、▲3▼、▲7▼、▲9▼、(12)、(14)、(16)領域に返球する。 If you weaken the load ▲ 1 ▼, ▲ 3 ▼, ▲ 7 ▼, ▲ 9 ▼, (12), (14), which Henkyu (16) region. ▲1▼、▲3▼、▲7▼、▲9▼、領域では体にボールが近いため前腕の運動が小さくなることが予想でき上腕二頭筋に対する負荷が小さくなると思われる。 ▲ 1 ▼, ▲ 3 ▼, ▲ 7 ▼, ▲ 9 ▼, load on the biceps can expected that motion of the forearm is reduced because the ball is close to the body in the region is likely to be reduced. (12)、(14)、(16)領域はバックハンド領域であり、テイクバックで前腕の屈曲が行われ、フォロースルーで前腕の伸展運動における遠心性収縮が生じ、上腕二頭筋が使われている。 (12), (14), (16) area is the backhand area, bending of the forearm takes place in the take-back, eccentric contraction in stretch motion of the forearm occurs, the biceps is used in the follow-through ing. この領域では比較ため負荷が弱いため無理なく鍛えることができると考えられる。 In this region it is believed to be able to train reasonably because the load is low for comparison.
〈パターン3〉 <Pattern 3>
上腕三頭筋を強調して鍛えたいときは▲2▼、▲4▼、(14)、(16)、(18)、(20)領域に返球するのが効果的である。 If you want tempered to emphasize triceps is ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼, (14), (16), (18), it is effective to Henkyu (20) region. ▲2▼、▲4▼、(18)、(20)領域ではボールを打った場合に前腕の伸展運動が生じる。 ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼, (18), extension movement of the forearm occur when hit the ball in (20) region. そのため伸展筋である上腕三頭筋に大きな負荷がかかる。 For this reason a large load on the triceps muscle is stretched muscle is applied.
〈パターン4〉 <Pattern 4>
負荷を弱めにする場合は▲1▼、▲3▼、(12)、(14)、(16)領域に返球すると良い。 If you weaken the load ▲ 1 ▼, ▲ 3 ▼, (12), (14), it may be Henkyu (16) region. ▲1▼、▲3▼領域ではボールを打った場合に前腕の伸展運動が生じ上腕三頭筋に負荷がかかる。 ▲ 1 ▼, ▲ 3 ▼ in the region stretch motion is generated load on the triceps muscles of the forearm is applied to the case of hitting the ball. (12)、(14)、(16)領域ではバックハンドを行うことで同様に前腕の伸展運動がおこり、上腕三頭筋に負荷がかかる。 (12), (14), (16) area occurs extension movements similarly forearm by performing a backhand, the load is applied to the triceps. どちらの領域でも比較的負荷は小さいと思われ軽めの負荷が必要な場合にはこの領域に返球すると良い。 Better to Henkyu in this region when relatively load seems small in both space required load lighter.
〈パターン5〉 <Pattern 5>
三角筋前部線維を強調して鍛える場合は▲2▼、▲4▼、▲6▼、▲8▼、(10)領域に返球すると良い。 If train to emphasize deltoid anterior fibers ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼, ▲ 6 ▼, ▲ 8 ▼, may be Henkyu (10) region. 三角筋前部線維は主に屈曲運動に使用される。 Deltoid front fibers are mainly used for flexion movement. そのため(10)領域に返球することで屈曲運動に近いスイングを行わせる。 Therefore (10) to perform a swing close to the bending movement by Henkyu the region. また大胸筋のように腕を前に押し出す場合にも用いられるため▲6▼、▲8▼領域のように前に押し出すようなフォアハンドを行わせる領域にボールを返球することで効果的に三角筋前部線維を鍛えることができる。 Since also used when pushing in front of the arm as the pectoralis major ▲ 6 ▼, ▲ 8 ▼ effectively triangle by Henkyu the ball area to perform a forehand as extruded before as region it is possible to train the muscle fibers front. また▲2▼、▲4▼領域でも三角筋前部線維がよく使用される。 The ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼ deltoid anterior fibers in region is often used.
〈パターン6〉 <Pattern 6>
負荷を軽めにする場合には▲5▼、▲7▼、▲9▼、(12)、(14)、(16)領域に返球すると良い。 When the load on the lighter the ▲ 5 ▼, ▲ 7 ▼, ▲ 9 ▼, (12), (14), it may be Henkyu (16) region. ▲5▼、▲7▼、▲9▼領域では体に近い位置にボールを返球することで肩の可動域が小さくなり三角筋前部線維に対する負荷が小さくなる。 ▲ 5 ▼, ▲ 7 ▼, ▲ 9 ▼ position load on the shoulder range of motion is reduced deltoid anterior fibers by Henkyu the ball close to the body is reduced in the region. また(12)、(14)、(16)領域ではバックハンドを行わすため三角筋後部線維がメインであり、拮抗筋の三角筋前部線維に対する負荷が小さくなると思われる。 The (12), (14), (16) in the region a deltoid posterior fibers main order to perform backhand, load on deltoid anterior fibers of antagonistic muscles are likely to be small.
〈パターン7〉 <Pattern 7>
三角筋中部線維を強調して鍛える場合は▲2▼、▲4▼、(18)、(20)領域に返球すると効果的である。 If train to emphasize deltoid central fiber ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼, (18), it is effective to Henkyu (20) region. 三角筋中部線維は外転を行う筋である。 Deltoid muscle central fibers is a muscle to perform the abduction. そのため腕を上げることで負荷がかかると考えられる。 It is considered a load is applied by raising the arm for that. ▲2▼、▲4▼、(18)、(20)領域にボールを返球することで肩を上げさせ三角筋中部線維に負荷を与える。 ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼, (18), applying a load in the deltoid central fibers allowed to raise the shoulder by Henkyu the ball (20) area.
〈パターン8〉 <Pattern 8>
負荷を軽めにする場合は▲1▼、▲3▼、▲6▼、▲8▼、(14)、(16)、(17)、(19)領域に返球すると良い。 If the load on the lighter the ▲ 1 ▼, ▲ 3 ▼, ▲ 6 ▼, ▲ 8 ▼, (14), (16), (17), may be Henkyu to (19) region. スイングの際に肩があまりあがらないため三角筋中部線維に対する負荷が小さくなる。 Load on the deltoid muscle middle fibers because the shoulder is not too much go up is reduced at the time of the swing.
〈パターン9〉 <Pattern 9>
三角筋後部線維を強調して鍛える場合は▲2▼、▲4▼、(12)、(14)、(16)領域に返球すると効果的である。 If train to emphasize deltoid posterior fibers ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼, (12), (14), it is effective to Henkyu (16) region. 三角筋後部線維は大胸筋、三角筋前部線維と逆の動きで使われる筋である。 Deltoid posterior fibers are muscle used in Daimune muscles, deltoids front fibers opposite movements. そのためバックハンド領域の(12)、(14)、(16)に返球しバックハンドを行わすことでこの筋を鍛えることができる。 (12) Therefore backhand area (14), it is possible to train the muscle by to perform the backhand and Henkyu (16). また▲2▼、▲4▼領域に返球することでラケットを減速する際の遠心性収縮で負荷を与えることも可能である。 The ▲ 2 ▼, ▲ 4 ▼ centrifugal contraction when decelerating the racquet by Henkyu the area it is also possible to give the load.
〈パターン10〉 <Pattern 10>
負荷を軽めにする場合は▲6▼、▲8▼、(10)、(11)、(13)、(15)領域に返球すると良い。 If the load on the lighter the ▲ 6 ▼, ▲ 8 ▼, (10), (11), (13), it may be Henkyu (15) region. ▲6▼、▲8▼、(10)領域ではフォアハンドを行うため三角筋後部線維にはあまり大きな負荷がかからない。 ▲ 6 ▼, ▲ 8 ▼, (10) it takes less heavy load in the deltoid posterior fibers for performing forehand in the region. また(11)、(13)、(15)領域では体幹にボールが近いため肩の可動域が狭くなり三角筋後部線維にかかる負荷が小さくなると思われる。 The (11), (13), seems ball load on the deltoid posterior fibers narrows the range of motion of the shoulder closer decreases the body trunk (15) region.
〈パターン11〉 <Pattern 11>
大胸筋を強調して鍛える場合は▲6▼、▲8▼、(10)領域に返球すると効果的である。 If train emphasizes pectoralis major ▲ 6 ▼, ▲ 8 ▼, it is effective to Henkyu (10) region. 大胸筋は主に水平内転を行う筋であり、フォアハンドの動きでよく使用される。 Pectoralis major muscle is a muscle to perform a mainly horizontal adduction, is often used in forehand of movement.
〈パターン12〉 <Pattern 12>
負荷を軽めにする場合は▲5▼、▲7▼、▲9▼、(12)、(14)、(16)領域に返球すると良い。 If the load on the lighter the ▲ 5 ▼, ▲ 7 ▼, ▲ 9 ▼, (12), (14), it may be Henkyu (16) region. ▲5▼、▲7▼、▲9▼は体幹にボールが近いため肩の可動域が狭くなり大胸筋に対する負荷が小さくなる。 ▲ 5 ▼, ▲ 7 ▼, ▲ 9 ▼ the load on the pectoralis major muscle narrows the range of motion of the shoulder for the ball is close to the trunk is small. (12)、(14)、(16)領域ではバックハンド領域であり、大胸筋に対する負荷が小さくなるため軽めの負荷が必要な場合に適している。 (12), (14), is suitable for the case (16) in the region a backhand area, is required load lighter because the load on the pectoralis major decreases.
なお、上記のリハビリテーションの目的および内容を一覧表にすると表1のようになる。 Incidentally, so the Table 1 When the list of objects and content of the rehabilitation.
【0044】 [0044]
【表1】 [Table 1]
* 長い・・・10〜30分 普通・・・5〜10分 短い・・・3〜5分* 多い・・・70% 普通・・・30〜70% 少ない・・・30% * Long ... 10 to 30 minutes usually ... 5 to 10 minutes short ... 3-5 minutes * many ... 70% normal ... 30% to 70% less ... 30%
* 遅い・・・〜2.0m/s 普通・・・2.0〜3.0m/s 速い・・・3.0m/s * Slow ··· ~2.0m / s usually ··· 2.0~3.0m / s fast ··· 3.0m / s
※・・・禁止領域は特定の症状にのみ設ける*1・・・上腕三頭筋、三角筋中部線維を鍛える場合は表に示す箇所にボールを返球する以外あまりそれぞれの筋を使用しない可能性がある。 ※ ··· prohibited area is provided only to the specific symptoms * 1 ... triceps muscle, may not use too much each of muscle except to Henkyu the ball to the locations shown in the table if you train the deltoid muscle Chubu fibers there is. そのためこの領域に多くのボールを返球する。 Therefore to Henkyu a lot of the ball in this area. ただし、この領域はテニスの大部分を占めるフォアハンド、バックハンド領域に属していないため不自然なボール配給になってしまう恐れがある。 However, there is a fear that this area is forehand, which account for the majority of tennis, an unnatural ball distribution because it does not belong to the backhand area. 場合によっては負荷は小さくなるが症状が重度のボール配給を混ぜることでゲーム性を持たせる必要がある。 In some cases load it is necessary to have a game of by symptoms smaller is mix the ball distribution of severe.
* 2・・・速度に関して、上腕三頭筋、三角筋前部線維、三角筋後部線維においてスウィング速度を上げることでそれぞれの筋に対する負荷を上げることができたと思われるので速度を速くしている。 * With respect to 2 ... speed, triceps, and deltoid anterior fibers, the speed so believe could be increased load on each muscle by increasing the swing speed at deltoid posterior fibers faster .
【0045】 [0045]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
上記構成を備える本発明は次のような効果を期待することができる。 The present invention having the above structure can be expected the following effects.
(1)請求項1の発明では、リハビリ/トレーニングを目的にバーチャルスポーツと組み合わした構成においては、プレイヤーに動作を要求するタイミングと判定するゾーンを限定することにより目的達成に必要な動作判定を簡単安価な構成で高速に行うことが可能であり、また、高速画像処理の方法として取り込んだ画像のうち判定するゾーンのみを観察するので、高速化が可能である。 (1) In the invention of claim 1, in the configuration in which Kumiawashi a virtual sports purposes rehabilitation / training, easy operation determination required purpose achieved by limiting the zone judges that the time to request the operation to players it is possible to perform a fast and low-cost configuration, also, since only the viewing zones is determined among the captured images as a method of high-speed image processing, it is possible to speed.
(2)請求項2の発明では、位置信号電流→電圧→ゾーン判定までを信号処理回路で行うことができる。 (2) In the invention of claim 2 can be performed to the position signal current → voltage → zone determined by the signal processing circuit.
ゾーンの数だけ受光ユニットを揃えれば安価な構成で外乱光に影響されにくい広範囲のゾーン判定が可能になる。 If Soroere only receiving unit number of zones to allow a wide range of the zone determination less likely to be affected by disturbance light and inexpensive construction. ゾーン分割が少数の場合、低コストで構成できる。 If zoning is a small number, it can be configured at a low cost.
あるいは少ない数の受光ユニットでもそれを組み合わせて判定することにより数多くのゾーンを設定可能になり低価格で高精度なゾーン判定が可能になる。 Alternatively it is possible to highly accurate zone determination at low cost allows setting a large number of zones by also determining a combination of it with a small number of light-receiving units.
(3)請求項3の発明では、2次元でのゾーン判定では、スイングを行わなくてもプレイを続行することが可能になるが3次元でのゾーン判定を行うことにより標識の動作判定がより現実感をもって行うことでスイングを含めたゾーン判定が可能となり、より高度なリハビリ/トレーニングを行うことが可能になる。 (3) In the invention of claim 3, the zone determination in two dimensions, and more the operation determination labeled by it is possible to continue playing even without swing performing zone determination in three dimensions zone judgment becomes possible, including the swing by performing with a reality, it is possible to perform more advanced rehabilitation / training.
(4)請求項4の発明では、多点計測を可能にしたので、ラケット部の他に比較的動作の少ない頭や胸に光源をセットすることで、ゾーン設定を体験者の体格に応じて設定したり、足にセットしてステップ動作のゾーン検知を行うことが可能になる。 (4) In the invention of claim 4, since the enabling multipoint measurement, by setting the light source to a relatively small head and chest of the operation in addition to the racket unit, in accordance with the zone setting to experience's physique setting or, it is possible to perform a zone detection of step operation is set to foot.
(5)請求項5の発明では、前述の構成に加えて姿勢判定に内部センサーを用いることでたとえばバーチャルテニスのリハビリ/トレーニングプログラム進行においてショット時前後のラケットの姿勢変化を得ることにより返球の軌道を変えることが可能になり、より現実感に近いプレイとなり、さらにリハビリへの効果がある。 (5) In the invention of claim 5, the trajectory of Henkyu by obtaining the posture change of shots when the longitudinal racket in that for example rehabilitation / training program proceeds virtual tennis with internal sensors in addition to position determination structure of the above it is possible to change the, will play closer to reality, there is a further effect on the rehabilitation.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】システムの概略図である。 1 is a schematic diagram of a system.
【図2】システムのブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram of a system.
【図3】PSDを用いたゾーン判定装置のブロック図である。 3 is a block diagram of a zone determining device using the PSD.
【図4】赤外線LEDと複数のフォトダイオードを用いたゾーン判定装置のブロック図である。 4 is a block diagram of a zone determining device using an infrared LED and a plurality of photodiodes.
【図5】赤外線LEDと複数のフォトダイオードを用いたゾーン判定装置の他の例のブロック図である。 5 is a block diagram of another example of a zone determining device using an infrared LED and a plurality of photodiodes.
【図6】画像処理によるゾーン判定のフローチャートである。 6 is a flowchart of a zone determined by the image processing.
【図7】2次元センサーの概念説明図である。 7 is a conceptual illustration of a two-dimensional sensor.
【図8】3次元センサーの概念説明図である。 FIG. 8 is a conceptual diagram of a three-dimensional sensor.
【図9】3次元センサーの概要設図である。 FIG. 9 is a summary 設図 of a three-dimensional sensor.
【図10】3次元センサーの特性説明図である。 FIG. 10 is a characteristic diagram of the three-dimensional sensor.
【図11】3次元センサーの作動説明図である。 11 is an operation explanatory view of a three-dimensional sensor.
【図12】ゾーン分割の一例の説明図である。 12 is an explanatory view of an example of zoning.
【図13】ゲーム進行のフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart of the game progress.
【図14】テニスラケットの説明図である。 FIG. 14 is an explanatory view of a tennis racket.
【図15】システムの他の例の説明図である。 15 is an explanatory view of another example of a system.

Claims (5)

  1. リハビリテーションまたはトレーニングシステムに用いる、動く物体の位置と方向をリアルタイムで計測するシステムであり、アイテムに設けた標識または体の一部に取り付ける標識と、空間内にある標識の位置を計測するために標識の光を受光する光電変換素子と、標識の2次元位置をリアルタイムで計測するプログラムを内蔵する信号処理装置または画像処理装置と、設定された測定空間内の区切られた標識の位置範囲であるゾーンを判定するゾーン判定装置を含むバーチャルスポーツシステム。 Used in rehabilitation or training system moves a system for measuring the position and orientation of the object in real time, label to measure the label to be attached to a portion of the label or the body provided on the item, the position of the marker in the space a photoelectric conversion element, a two-dimensional position and the signal processing device or the image processing apparatus with a built-in program for measuring in real time, the position range of labels that are separated within the measurement space which is set in the indicator zone for receiving light virtual sports system that includes determining zone determining device.
  2. 複数の光電変換素子をプレイヤーに向けて設置され、設定された測定空間内の区切られた標識の位置範囲に対応した光電変換素子が標識からの光を受光するように構成され、複数のゾーンをそれぞれに対応する光電変換素子により受光すべく構成した請求項1のバーチャルスポーツシステム。 Disposed toward a plurality of photoelectric conversion elements to a player, is configured to photoelectric conversion element corresponding to the range of positions delimited labeled within the measurement space which is set to receive light from the label, a plurality of zones Virtual sports system according to claim 1 configured to be received by a photoelectric conversion element corresponding to each.
  3. 2つの方向からプレイヤーに向けてセンサーを設置し、1つの標識を2方向から位置または標識が存在するゾーンをセンサーが検出することにより3次元の位置またはゾーン判定が計測可能な計測システムを備えた請求項1または2のバーチャルスポーツシステム。 From two directions toward the player to install the sensor, by the sensor zone by the position or label one label from two directions are present to detect three-dimensional positions or zones determined with a measurable measurement system Virtual sports system according to claim 1 or 2.
  4. 光源が複数存在し、駆動回路によりパルス発光し、センサーの受光タイミングと同期させることで複数の光源位置の位置計測をおこなうことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかのバーチャルスポーツシステム。 Source there is a plurality, and pulse emission by the driving circuit, the sensor either virtual sports system according to claim 1 to 3, characterized in that the position measurement of a plurality of light source position by synchronizing with the light receiving timing of.
  5. ラケットにジャイロまたは加速度センサーからなる姿勢検知センサーを内蔵したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかのバーチャルスポーツシステム。 Any virtual sports system of claims 1 to 4, characterized in that a built-in position detection sensor composed of a gyro or accelerometer racket.
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