JP2008305178A

JP2008305178A - モニタ連動形操作装置

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Publication number: JP2008305178A
Application number: JP2007151879A
Authority: JP
Inventors: Makoto Osaka; 誠大坂
Original assignee: Taito Corp
Current assignee: Taito Corp
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: JP4979474B2

Abstract

【課題】モニタ自体を３軸を中心にそれぞれ回転操作することによりモニタに表示されるゲーム画面の物体を体感的に移動させることができるゲーム装置に用いられるモニタ連動形操作装置を提供する。
【解決手段】液晶モニタ１の枠を掴んで、前後および左右に傾けたり、回転させたりすると、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の回転量を検出する。そして、回転量に応じた位置まで、その回転速度，加速度で球などの移動対象物が移動する。液晶モニタ１を傾けたり、回転させたりすることにより、球を各方向に各速度で直に移動するためプレイヤは直観的な操作感を得ることができる。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、業務用ゲーム筐体において、モニタ装置を動かすことによりゲーム内の入力判定に反映させることができるモニタ連動形操作装置に関する。

従来よりゲームを進行させる入力手段としてはレバー，ボタン，トラックボール，パドルなどの操作装置を使用するものが一般的である。
ゲームの中には重力や慣性などを利用するものが存在するが、上記のようなレバー操作やボタン操作などで行うためゲーム画面はプレイヤの操作に対し、例えばレバーを手前側に倒せば、画面上のキャラクタが座るというような間接的な処理や動きとなって表されるものである。
また、体感的に入力できるものとして筐体を左右に移動させることにより、左右に移動させることができる体感ボクシングゲームなどがある（非特許文献１）。さらに、画面も連動して動くものとして２つのスティックを動かすシューティングゲームなどが存在する（非特許文献２）。
上記各非特許文献は動かす対象はモニタであるが、上記非特許文献１は１軸方向のみの動きであり、非特許文献２は２つのスティックを動かし、やはり入力に対し間接的な動きとなる。

また、３軸方向を回転操作量として出力する操作装置として多軸ジョイスティックが提案されている（特許文献１）。これは人の腰のベルトに取り付けられたジョイスティックのグリップをＸ，Ｙ軸方向に動かすことによりその方向にそれそれ設けたポテンショメータにより検出し、Ｚ軸についてはグリップからＺ軸シャフトに作用するモーメントによる応力が歪みゲージで検出されて歪みゲージの検出出力により各軸を中心とした回転操作量を出力させるものである。
これも直にモニタを動かすものではない。
heavyweightchamp SEGA/1988 WEBページ (http://www.miut.com/sega/16b/hwchamp/hwchamp.htm ) 2007/5/14現在 DANGER ZONE シネマトロニクス/1987 WEB ページ (http://homepage1.nifty.com/fjk/retrogames/mekuman/mekuman4.htm ) 2007/5/14現在特開平８−６６８８２号公報

本発明の目的は、モニタ自体を３軸を中心にそれぞれ回転操作することによりモニタに表示されるゲーム画面の物体を体感的に移動させることができるゲーム装置に用いられるモニタ連動形操作装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の請求項１は、モニタ装置の表面を水平方向に設置し、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸方向を中心にそれぞれ独立に回転可能なモニタ装置と、前記モニタ装置の各軸を中心に回転させたとき、モニタを回転量に応じた姿勢に導く回転機構と、前記各軸の回転機構の回転量を検出する各軸回転量検出手段と、前記各軸回転量検出手段で検出した回転量を回転角に変換する回転角変換手段と、前記回転角変換手段からの回転角に対応した加速度を求める加速度算出手段と、回転に要する時間を計測する計測手段と、前記加速度算出手段からの加速度，前記回転角変換手段の回転角および計測手段の計測時間によって各回転位置での速度を算出する速度算出手段と、前記計測手段からの計測時間および速度算出手段からの速度より各軸毎の移動対象物の移動量を算出する移動量算出部と、前記モニタ装置に移動対象物を表示する処理部であって、各軸毎に算出された移動量および速度に基づく画像処理を行う移動対象物表示処理部を備え、前記モニタ装置の各軸方向に対し加えられる回転角，速度および加速度に応じた移動量，速度および加速度で前記移動対象物を移動表示させることを特徴とする。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記各軸回転量検出手段は、前記各軸の回転機構の回転量を検出し、電圧値に変換する回路であり、前記回転角変換手段は前記各軸回転量検出手段の電圧値を回転角に変換する電圧−回転角変換回路であることを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項２記載の発明において各軸回転量検出手段はボリュームと抵抗によって構成されることを特徴とする。
本発明の請求項４は請求項１，２または３記載の発明において前記移動対象物は平面に載置された球であることを特徴とする。
本発明の請求項５は、請求項１，２，３または４記載の発明において前記モニタ装置は液晶モニタであることを特徴とする。

上記構成によれば、ゲームに用いられる球の動きを直観的で分かりやすく捉えることができ、ゲームの中の仮想空間を、より現実的に表示することができる。また、簡単な構造で構成できるため、耐久性の高いモニタ連動形操作装置を実現することができる。

以下、図面等を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１Ａは、本発明によるモニタ連動形操作装置の外観の概略を示す斜視図である。
モニタ装置は液晶モニタ１で構成され、液晶モニタ１は手１５で把持することができる厚さの枠を有している。液晶モニタ１の中央に支持軸１ｂが取り付けられ、この支持軸１ｂがＸ軸，Ｙ軸を中心に回動し、Ｚ軸を中心に回動可能に構成されている。
液晶モニタ１は図１Ａに示すように水平に設置され、プレイヤは手１５によって液晶モニタ１の両枠１ａを掴み、液晶モニタ１の各軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を中心に任意の量回動させることができる。

図１Ｂはモニタ装置に表示される球の画像例を示す図である。
（ａ）はモニタ装置１に板１２が表示され、その上に板１２の範囲内を転がる球１４が表示されており、モニタ装置１の傾く方向に、その傾く速度に応じた動きで球１４が移動する。（ｂ）は仮想空間における球の物理的動きを示すものであり、各方向の回転操作に応じて、その方向に球が移動することとなる。

図２は、図１の操作装置の構造の実施の形態を示す分解斜視図である。
液晶モニタ１の中央に取り付けられた支持軸１ｂの端部に嵌合軸３が形成されている。
嵌合軸３は回転基盤４の中央に設けられた嵌合孔４ｃに嵌入され、液晶モニタ１は回転基盤４に対し矢印１７方向に回動可能である。回転基盤４と液晶モニタ１との間にはプレイヤが手を離したとき液晶モニタ１を予め決められた位置（初期位置）に復帰させるスプリングリターン機構６が設けられている。
回転基盤４の左側面と右側面に回転基盤軸４ａ，４ｂが設けられている。回転基盤軸４ａ，４ｂは内枠１０の前後に設けられた嵌合孔１０ｄ，１０ｃにそれぞれ嵌入され、回転基盤４は内枠１０に対し、矢印１６方向に回動可能である。回転基盤４と内枠１０の間にはプレイヤが手を離したとき液晶モニタ１を予め決められた位置に復帰させるスプリングリターン機構５が設けられている。

また、内枠１０の前側面と後側面に内枠軸１０ａ，１０ｂが設けられている。内枠軸１０ａ，１０ｂは外枠１１の前後に設けられた嵌合孔１１ａ，１１ｂにそれぞれ嵌入され、内枠１０は外枠１１に対し、矢印１８方向に回動可能である。内枠１０と外枠１１との間にはプレイヤが手を離したとき液晶モニタ１を予め決められた位置に復帰させるスプリングリターン機構１２が設けられている。
Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸にはボリューム８，９および７が配置され、ボルューム７の軸は嵌合軸３に固定され、ボリューム８の軸は回転基盤軸４ａに固定され、さらにボリューム９は内枠軸１０ｂに固定され、各軸を中心に回動したとき、各ボリュームの軸は同様に回動し、その回転角が電圧値として検知される。

図３は、本発明による操作装置の回路の実施の形態を示す回路図である。
ボリューム７，８および９の一端は電源電圧Ｖｃｃに接続され、ボリューム７の他端は抵抗Ｒ_X を介して設置されている。同様にボリューム８の他端は抵抗Ｒ_Y を介して設置され、ボリューム９の他端は抵抗Ｒ_Z を介して設置されている。ボリューム７，８および９と各抵抗との接続点にはボリュームの回転角に応じてボリュームと抵抗の分圧電圧Ｖ_X ，Ｖ_Y およびＶ_Z がそれぞれ出力される。分圧電圧Ｖ_X ，Ｖ_Y およびＶ_Z は電圧−回転角変換部２０によって回転角（回転量）が検出され、時間計測部２１と回転角−加速度算出部２５に送られる。
時間計測部２１は回転量の変化率、すなわち回転量を微分することにより回転開始および停止のタイミングを得る。そして、回転開始から停止までを所定時間間隔（例えば，１５ｍｓ）毎に時間を計測するものである。時間計測部２１は各軸を中心にした回転に要する停止までの時間ｔ_X ，ｔ_Y およびｔ_Z を得ることができ、速度算出部２２に送られる。

回転角−加速度算出部２５は回転角に対する加速度を算出する演算を行い、入力する回転角対応の加速度を導き出す。
速度算出部２２では各軸を中心にした回転量対応の時間ｔ_X ，ｔ_Y を時間計測部２１から取得するとともに回転角−加速度算出部２５からその回転量における加速度を得て、式（１）の演算を行ってその回転位置（ｔ_n の時刻）での速度を算出する。
ｖ_n ＝ｖ_n-1 ＋α_n ×（ｔ_n-1 −ｔ_n ）・・・（１）
図５にその様子を説明する図を示す。
ｔ_n の時刻の速度はその前の時刻ｔ_n-1 での速度ｖ_n-1 に加速度α_n から求めた増加分（または減算分）を加えて求めることができる。なお、時刻ｔ_n-1 とｔ_n の間の間隔は上述したように１５ｍｓなどに設定されている。この時間間隔は、例えば１０ｍｓ，２０ｍｓなどにも設定できる。時間間隔が小さければ、速度の変化が細かく算出でき、円滑に動く球の画像処理を行うことができる。
移動量算出部２３は、各時間間隔毎の速度を得て、その時間間隔での球の移動量を算出し、これらをすべて加算することより球が移動する途中の計測時点での球の移動量を算出する。
画像処理部２４は球の移動過程における各計測時点での移動量および速度の情報を得て、その情報に基づき球を、求めた速度で画面上を移動させる動き画像を形成する処理を行う。

図４にＸ軸を中心に回転したときの入力に対する特性を示す。これはＸ軸の周囲を最大に回転できる角度を±３０度とした場合の例である。
（ａ）はボリューム電圧と操作装置の回転角の一例を示す図である。
回転角０度のときの電圧値をＶ_X0とした場合、−３０度回転から＋３０度回転までの電圧の関係はＶ_X-30からＶ_X+30までとなる。なお、ボリュームの回転角（モニタ装置の傾き）と分圧電圧の関係は非直線となっている。
（ｂ）は回転角（回転量）と加速度の関係の一例を示す図である。回転角０度より±に回転した場合には±３０度までの間は直線関係で加速度を求めることができる。回転角−加速度算出部２５ではこのようなグラフとなる演算を行ってもよいし、また、このようなグラフとなる表を予め記憶しておき、この表を参照することにより回転角対応の加速度を求めることができる。

図４（ｃ）は球を目標位置まで移動させるために例えばモニタ装置を２０度回転させ元の水平状態に戻したときの速度変化を示している。
プレイヤはモニタ装置上で球を目標となる位置に移動させる場合、通常、当初は急激にモニタ装置を傾け、ある角度で少しの間その角度を保持し、球が目標位置に達する少し前にモニタ装置を元の水平位置に戻すように操作する。したがって球の速度は目標位置に達するまでの半分より通過した位置で速度が最も大きくなり、目標位置に近づくにつれて速度が小さくなり、最後は速度０となって、球の目標位置にもたらされる。
図４（ｄ）は図４（ｃ）のような速度特性となるときの対応する加速度の例を示している。
モニタ装置を傾けた直後は球は急速に加速されるが、速度が一定に近づくと加速度は０付近になり、停止直前に急激に負の加速度が加えられ停止位置で０となる。
なお、Ｙ軸およびＺ軸についても同様な処理がなされ、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の動作を合成する画像処理がなされる。
このようにモニタ装置の傾きに応じてモニタ上の球の動きを表示することにより、プレイヤはモニタ装置画面上の球を直に転がしているような操作感を得ることができる。

図６は各軸に対する回転角（回転量），加速度，計測時間および時間との関係を具体的に説明するための図である。
（ａ）は目標位置に達するまでの時間に対し、予め決めた時間間隔で区切った位置での時間（速度）計測の例を示している。（ｂ）は（ａ）のような時間間隔で計測する場合を表に纏めたものである。
表のＮｏ１〜３はＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸に対しそれぞれ回転角が１０°，回転角１０°の時の加速度が１ｍ／ｓ² の場合であり、表のＮｏ４〜６はＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸に対しそれぞれ回転角が２０°，回転角２０°の時の加速度が２ｍ／ｓ² の場合であり、表のＮｏ７〜９はＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸に対しそれぞれ回転角が３０°，回転角３０°の時の加速度が４ｍ／ｓ² の場合である。

Ｎｏ１の場合については計測時間６０ｍｓのときの算出された速度が示されている。
計測時間６０ｍｓでは計測時間４５ｍｓのときの速度ｖ₃ に、加速度１ｍ／ｓ² から求めた速度１ｍ／ｓを加えたｖ₄ の速度が得られる。
Ｎｏ２の場合は計測時間３０ｍｓのときの算出された速度が示されている。計測時間３０ｍｓでは計測時間１５ｍｓのときの速度ｖ₁ に、加速度１ｍ／ｓ² から求めた速度１ｍ／ｓを加えたｖ₂ の速度が得られる。なお、ｖ₀ は初速であり、この例では０である。

以上の実施の形態では、移動対象物として球を例にしているが、移動体対象物は形状が球以外の矩形形状や曲面形状であってもよく、転がって移動するのではなくすべって移動するものでもよい。また、ゲームに登場するキャラクタ自体であってもよい。
また、移動対象物のみを移動させる例を示したが、モニタ装置内に表示されている球が搭載されている板を連動させて傾け、それによって球を回転させるように画像処理することも可能である。
さらにボリュームにより回転角を電圧値に変換して回転量（回転角）を求める実施の形態について説明したが、パルスカム入力装置などのアナログ変化に感知する装置を回転角検出手段として用いることもできる。パルスカム入力装置は各軸方向の回転に対しパルスを発生させるようにし、発生パルスの数によりその回転量を検出するものである。

アーケードセンタやイベント会場に設置される、ゲーム機などに用いられる操作装置である。

本発明によるモニタ連動形操作装置の外観を示す斜視図である。モニタ装置に表示される球の画像例を示す図である。図１の操作入力操作装置の構造の実施の形態を示す分解斜視図である。操作装置の回路の実施の形態を示す回路図である。Ｘ軸を中心にモニタ装置が回転したときの各出力特性を説明するための図である。各時刻（時間）での速度を算出する場合を説明するための図である。各軸に対する回転角（回転量），加速度，計測時間および時間との関係を表にしたものである。

符号の説明

１液晶モニタ（モニタ装置）
３嵌合軸
４回転基盤
５，６，１２スプリングリターン機構
７，８，９ボリューム
１０内枠
１１外枠
１４球（移動対象物）
２０電圧−回転角変換部（回転角変換手段）
２１時間計測部
２２速度算出部
２３移動量算出部
２４画像処理部
２５回転角−加速度算出部

Claims

モニタ装置の表面を水平方向に設置し、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸方向を中心にそれぞれ独立に回転可能なモニタ装置と、
前記モニタ装置の各軸を中心に回転させたとき、モニタを回転量に応じた姿勢に導く回転機構と、
前記各軸の回転機構の回転量を検出する各軸回転量検出手段と、
前記各軸回転量検出手段で検出した回転量を回転角に変換する回転角変換手段と、
前記回転角変換手段からの回転角に対応した加速度を求める加速度算出手段と、
回転に要する時間を計測する計測手段と、
前記加速度算出手段からの加速度，前記回転角変換手段の回転角および計測手段の計測時間によって各回転位置での速度を算出する速度算出手段と、
前記計測手段からの計測時間および速度算出手段からの速度より各軸毎の移動対象物の移動量を算出する移動量算出部と、
前記モニタ装置に移動対象物を表示する処理部であって、各軸毎に算出された移動量および速度に基づく画像処理を行う移動対象物表示処理部を備え、
前記モニタ装置の各軸方向に対し加えられる回転角，速度および加速度に応じた移動量，速度および加速度で前記移動対象物を移動表示させることを特徴とするモニタ連動形操作装置。
前記各軸回転量検出手段は、前記各軸の回転機構の回転量を検出し、電圧値に変換する回路であり、
前記回転角変換手段は前記各軸回転量検出手段の電圧値を回転角に変換する電圧−回転角変換回路である、
ことを特徴とする請求項１記載のモニタ連動形操作装置。
各軸回転量検出手段はボリュームと抵抗によって構成されることを特徴とする請求項２記載のモニタ連動形操作装置。
前記移動対象物は平面に載置された球であることを特徴とする請求項１，２または３記載のモニタ連動形操作装置。
前記モニタ装置は液晶モニタであることを特徴とする請求項１，２，３または４記載のモニタ連動形操作装置。