JP3108415U - バーチャルリアリティゲーム用ラケット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】VRテニスゲームシステムはスクリーンを含み、このスクリーンにはボール図形を含むテニスゲーム画面を表示する。プレイヤは、スクリーンの前方の実空間でラケットをスイングまたは操作する。ラケットはフレーム24とグリップ26とを含み、フレーム24にはガットが張られ、そのガットによって打球面28が形成される。打球面28には、光の反射方向へ突出するように湾曲した湾曲反射表面30a,32aを有する再帰反射フィルムからなる反射シート30,32が設けられる。反射シート30は打球面の横方向に延び、反射シート32は打球面の縦方向に延びる。
【効果】反射シートによってラケットからの反射光の光量が増し、VRゲームシステムの安定した動作が期待できる。
【選択図】図2
【効果】反射シートによってラケットからの反射光の光量が増し、VRゲームシステムの安定した動作が期待できる。
【選択図】図2
Description
この考案はバーチャルリアリティゲーム用ラケットに関し、特にたとえばプレイヤが実空間内で実際に振ることによってテニスや卓球などのバーチャルリアリティ(Virtual Reality:仮想現実。以下、「VR」とする。)ビデオゲームを進行させる、VRゲーム用ラケットに関する。
たとえば、特許文献1において、本件考案者等は、リハビリテーションのためのVRビデオテニスゲームシステムを提案している。この特許文献1で提案した従来技術は、訓練者がリアルプレイヤとなってビデオ画面内のバーチャルプレイヤとボールを打ち合うVRテニスゲームシステムである。
特許文献1の従来技術では、リアルプレイヤすなわち訓練者は実空間中で実際にラケットを振り、仮想空間中のボールにインパクトを与える。ラケットによるボールへのインパクトを検知する手段の1つとして、投光器と受光センサとを用いる。具体的には、この特許文献1の段落[0034]に記載しているように、LEDからの赤外光をプレイヤが振るラケットのガット面に照射し、プレイヤのラケットのガット面がその赤外光を反射すると、投光器の周辺に設置した赤外光センサが反射光を検知し、そのタイミングでボールを打ったものと判断する。
特開2003−180896号公報〔A63B 69/00 504 69/38 A63F 13/00〕
特許文献1の従来技術では、ビデオ画像を表示し、そのボールを打つようにプレイヤが実際にラケットを実空間中で操作(スイング)するので、リアリティを伴ったテニスゲームがプレイできるとともに、プレイヤが体を動かす(腕を振る)ことによるリハビリ効果が期待できる。反面、この従来技術では、ラケットのガット面からの赤外光の反射が安定せず、インパクトを検出できなかったり、あるいは誤動作したりして、システムの動作が不安定になる可能性がある。
このような受動的な反射光に代えて、同文献1に記載しているように、加速度センサを用いる方法もあるが、この方法では、センサ等に電源を供給する必要があるばかりでなく、ラケットを大きく速くスイングしなければならず、したがって、握力や筋力があまり強くない、リハビリが必要な老人等には必ずしも適当な手段ではない。
また、赤外光LEDをラケットに設け、それをスイッチでオン/オフする方法も考えられるが、この方法では、電源の問題があるし、さらにはスイッチの切り忘れによる不所望な電力浪費が発生する。そして、スイッチをグリップに仕込んで握力でオンできるようにしてもよいが、これだと、握力や筋力が弱い人では上記と同様の問題がある。
それゆえに、この考案の主たる目的は、新規なVRゲーム用ラケットを提供することである。
この考案の他の目的は、安定的に十分な光量で光を反射できる、VRゲーム用ラケットを提供することである。
請求項1の考案は、プレイヤが把持可能でかつ打球面を有し、バーチャルリアリティゲームにおいてスクリーン上に表示されるボール図形を打つようにプレイヤが実空間でスイングする、バーチャルリアリティゲーム用ラケットにおいて、打球面に、再帰性反射材料からなり、かつ光の反射方向へ突出する湾曲反射表面を有する反射部材を設けたことを特徴とする、バーチャルリアリティゲーム用ラケットである。
請求項1の考案では、ラケット(18。実施例で相当する部分を示す参照符号。以下、同様。)の打球面(28)に反射部材(30,32)を設ける。この反射部材は、再帰反射フィルムのような反射材料からなり、光の反射方向へ突出する湾曲反射表面(30a,32a)を有する。したがって、投光器(20)から投射されたたとえば赤外光がその湾曲反射表面によって、たとえば赤外カメラの方向に反射される。
請求項1の考案によれば、反射部材によって光を反射させるようにしているので、従来のように単なるガット面から赤外光を反射させるものに比べて、十分な光量の反射光が得られる。しかも、反射部材は湾曲反射表面を持っているので、ラケットの姿勢や角度に拘らず、安定して、反射光をたとえば赤外カメラの方向へ反射させることができる。したがって、安定的に十分な光量の反射光を得ることができ、それを用いるVRゲームの安定した動作が期待できる。
請求項2の考案は、反射部材は、打球面の第1方向に延びて設けられる第1反射部材(30)と第1方向とは異なる第2方向に延びて設けられる第2反射部材(32)とを含む、請求項1記載のバーチャルリアリティゲーム用ラケットである。
請求項2の考案では、第1反射部材がたとえばラケットの打球面の横方向に延びて設けられ、第2反射部材が縦方向に延びて設けられ、しかも第1および第2の反射部材がともに湾曲反射表面を持っているので、どのようなラケットの姿勢や状態でも、反射光を確実にたとえば赤外カメラに返すことができる。
この考案によれば、したがって、安定的に十分な光量の反射光を得ることができるので、この考案のVR用ラケットを用いるVRゲームにおいて安定した動作が期待できる。
この考案の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図1に示すこの考案の実施例のVRテニスゲームシステム10は、スクリーン12を含み、このスクリーン12上にプロジェクタ14によってVRテニスゲームのための映像を表示する。この実施例では、床面上の空きスペースを十分確保するために天吊り型のプロジェクタ14を用いたが、床面据置型のプロジェクタが利用されてもよい。さらに、この実施例では、スクリーン12とプロジェクタ14との組み合わせからなる映像表示装置を用いるが、たとえば大画面テレビジョンなどの他の映像表示装置が利用されてもよい。
この実施例のVRテニスゲームシステム10は、リハビリにおける主として上肢の運動のために利用でき、訓練者はプレイヤ16として、スクリーン12の前方の実空間でラケット18を実際に振る。
実施例のシステム10は、さらに、スクリーン12の幅方向中央またはほぼ中央においてスクリーン12の下方に設けられる赤外投光器20と、光軸が投光器20からの光軸と垂直方向において重なるように配置された赤外カメラ22とを含む。赤外投光器20としては、ブラックライトや赤外LEDなどが利用可能である。また、赤外カメラ22としては、前面に赤外(IR)フィルタ22aが取り付けられたUSBカメラが利用できる。
赤外カメラ22の設置高さは、できれば、プレイヤ16が振るラケット18の打球面の軌跡に相当する高さが望ましいが、その軌跡の高さより多少上下にずれても、後に説明するように、特に問題になることはない。たとえば、投光器20と一体で、もしくは投光器20と離して、スクリーン12より上に設けることも可能である。
なお、USBカメラとは、コンピュータのUSB(Universal Serial Bus:共通のコネクタでさまざまな周辺機器を接続することができるインタフェース規格)端子に接続されて、たとえば水平角度が50度、画素数が25−45万画素程度でWebカメラとも呼ばれる比較的安価なカメラである。
ただし、もっと画素数の大きいカメラを用いてもよいが、考案者等の実験によれば、実施例のテニスゲームでは、この程度の画素数で十分対応できた。画素数が少ない分、コンピュータが処理するデータ量が少なくて済み、全体として安価にシステムを構築できる。
図2に詳細に示すように、ラケット18は、長円形のフレーム24を含み、このフレーム24にはグリップまたは柄26が連結され、プレイヤは、グリップ26を握ってこのラケット18を振る(操作する)。フレーム24にはガットが張られる。ガットによって形成されたガット面が打球面28となり、この打球面28には、2つの反射シート30および32が固定的に取り付けられる。反射シート30および32はともに、たとえば再帰反射(入射光を光源方向へ反射する)フィルムからなり、図2や図3,図4からよく分るように、光の反射方向へ突出するように湾曲した湾曲反射面30aおよび32aを形成するように曲げられる。この湾曲反射面30aおよび32aは、連続傾斜反射面を形成し、その連続傾斜反射面によって、ラケット18すなわち打球面28の角度、姿勢に拘らず、投光器20からの赤外光を投光器の方向すなわち赤外カメラ22の方向へ反射することができる。
一方の反射シート30はガット面(打球面)28の横方向に延び、他方の反射シート32は打球面28の縦方向に延びて設けられる。このように2つの反射シート30および32を縦横両方向へ延ばした理由は、この2つの反射シート30および32でラケット18の打球面の全方向への傾きを検出できるようにするためである。つまり、横方向に延びる反射シート30からの反射光によってラケット18の打球面の前後方向の傾きを検出し、縦方向の反射シート32からの反射光によってラケット18の打球面の左右方向の傾きを検出する。
なお、ここで、前後方向とはラケット18が前に傾けば打球が左方向に、後ろに傾けば右方向に飛ぶ、そのような方向を意味する。同様に、左右方向とはラケット18が左前に傾けば打球が下方向に、右に傾けば上方向に飛ぶ、方向である。
このことを図2を参照してもう少し詳しく説明する。ラケット18を図2に示すようにグリップし、身体の横にフォアハンドで構え、その状態で、その人の前方にいる相手を団扇で扇ぐしぐさをする場合を想定する。この場合、手の平の側に手首を傾けたとき、ラケット18の面は閉じ、打球は左に飛び、手首を手の甲の側に傾斜させたとき、ラケット18の面が開き、打球は右に飛ぶ。このような手首の傾斜に伴うラケット18の変位を、前後方向と呼ぶ。
ラケット18を図2に示すようにグリップし、身体の横にフォアハンドで構え、その状態で、ドアの鍵を回すしぐさをする場合を想定する。手の甲が見えるように手首を回転させたとき、ラケット18の面は下を向き、打球は下方に飛び、手の平が見えるように手首を回転させたとき、ラケット18の面は上を向き、打球は上方に飛ぶ。このような手首の回転に伴うラケット18の変位を、左右方向と呼ぶ。
また、反射材料で球体が形成できれば、任意の方向を検出することができるのであるが、実施例では、再帰反射フィルムを用いているので、上で説明したような「かまぼこ」型の反射シート30および32を用いる。
図3には、投光器20と赤外カメラ22およびラケット18すなわち反射シート30の位置関係が図解的に示される。この図3に示すように、赤外カメラ22と投光器20とは垂直方向に重なるように配置され、そのカメラ22の光軸の上方にラケット18の反射シート30が位置している。投光器20から出射された赤外光20aは反射シート30の湾曲反射面30aに入射し、そこから反射されて、反射光30bが投光器20の周辺もしくは近傍の赤外カメラ22に入射される。このとき、図3(a)および図3(b)に示すようにラケット18の前後方向の傾斜角度が変化しても、反射シート30の湾曲反射面30aからの反射光30bは必ず赤外カメラ22方向へ到達する。したがって、反射シート30によってラケット18の前後方向の傾きを検出することができる。
反射シート32について見ると、図4に示すように、投光器20から出射された赤外光20aはラケット18の反射シート32の湾曲反射面32aに入射し、そこから反射されて、反射光32bが赤外カメラ22に入射される。このとき、図4(a)および図4(b)に示すようにラケット18の左右方向の傾斜角度が変化しても、反射シート32の湾曲反射面32aからの反射光32bは必ず赤外カメラ22方向へ到達する。したがって、反射シート32はラケット18の左右方向の傾きを検出するために用いられる。
ここで、考案者等が行った実験の結果について説明する。実験条件は、カメラ22から反射シート30(32)までの距離を3mとし、反射シート30(32)はカメラ22の光軸から50cm上にあるものとする。この条件で、幅15cmの反射シートを曲げ、それの曲率(直径)を1cm毎に、1cmから10cmまで変化させ、曲率の変化に応じて、赤外カメラ22に入射する反射光30b(32b)で形成される高輝度領域の面積が何ピクセルになるか計測した。その結果が図5に示される。
高輝領域の面積が100ピクセル以上であればラケット18のスイングまたは操作を検出できることを確認したので、反射シート30(32)の曲率(直径)は5cm以上あればよいことが、実験の結果分った。
また、考案者等が行なった別の実験では、投光器20、赤外カメラ22および反射シート30(32)の光軸のずれによる、赤外カメラ22での輝度変化を測定した。その結果が図6に示される。この図6からよく分かるように、投光器20および赤外カメラ22の光軸から反射シート30(32)が±80cm以上ずれると、赤外カメラ22データの輝度値が大きく低下してしまう。したがって、反射シート30(32)は、投光器20および赤外カメラ22の光軸から±80cm以内であることが望ましい。
このような光軸ずれを可及的防止するために、たとえば図1に示すように、プレイヤ16の立つ位置を表示し、もしくはラケット18を操作またはスイングすべき位置を表示する位置マーク19を床上に設けるようにしてもよい。この実施例では1つの位置マーク19でプレイヤ16の位置およびラケット18の位置の両方を指示するようにしたが、プレイヤ16の位置およびラケット18の位置を個別に表示するように別々の位置マークを設置してもよいし、いずれか一方だけを表示するように1つの位置マークだけを設けてもよい。
なお、図1のVRテニスゲームシステム10にはステレオスピーカ34Rおよび34Lが設けられていて、このスピーカ34Rおよび34Lによって打球音や観衆の声援あるいはその他適宜のBGM等が発音される。
図1実施例のVRテニスゲームシステム10でテニスゲームを実行する場合のスクリーン12上のゲーム画面の表示例が図7に示される。すなわち、コンピュータ38(図7)によって、仮想空間内にテニスコート図形40やネット図形42、さらには観衆図形44が固定的に表示される。コンピュータ38はさらに、コート手前側にプレイヤ16によって実空間内で振られたラケット18を表すラケット図形46を表示し、相手方コート内にコンピュータ38によって移動制御されるバーチャルプレイヤまたはコンピュータプレイヤの図形(バーチャルプレイヤ図形)48を表示し、さらにはラケット図形46とバーチャルプレイヤ図形48との間を飛翔するようにテニスボール図形50を移動表示する。
図1実施例のVRテニスゲームシステム10のブロック図が図8に示される。VRテニスゲームシステム10はコンピュータ38を含み、このコンピュータ38は、USBカメラ22からのカメラ信号を受ける。そして、グラフィックボード52から映像信号をプロジェクタ14に与え、サウンドボード54からスピーカ36Rおよび36Lに音声信号を与える。また、コンピュータ38は、プログラムに設定されたタイミングで、赤外光投光器20を駆動し、ラケット18の反射シート30および32(図2)に赤外光を投射する。
コンピュータ38の内部メモリ56には後述のフロー図で示すプログラムが記憶されているとともに、この内部メモリ56はワーキングメモリやレジスタなどとしても利用される。
コンピュータ38にはメモリインタフェース58を介して外部メモリ60が結合される。この外部メモリ60は、たとえばハードディスクまたはCD−RW、DVD−RWなどのディスクあるいは半導体メモリなど任意の記録媒体または記憶媒体であり、ここではそれらを便宜上「メモリ」と呼ぶことにする。外部メモリ52には、リハビリテーションのために、必要に応じて、訓練者(プレイヤ)やそれらの症状などを含むマスタデータなどが記憶または記録している。
図1実施例のVRテニスゲームシステム10でテニスゲームをプレイする場合には、図8の最初のステップS1でVRテニスゲームの開始が指示されたかどうか判断する。具体的には、電源(図示せず)をオンするなどのゲーム開始操作が行なわれたかどうか判断する。
ただし、ゲーム開始においては、図示していないが、各種フラグをリセットする等の初期設定を行なうものとする。
続くステップS3では、コンピュータ38(図8)は、相手プレイヤすなわちバーチャルプレイヤ(コンピュータプレイヤ)の返球動作を実行する。具体的には、ステップS5において、図7に示すゲーム画面中のボール図形50の軌道を計算するとともに、その軌道上をボール図形50が動くように、ボール図形50を描画する。
続くステップS7において、コンピュータ42は、プレイヤ16(図1)が打球可能な位置にボールが存在しているかどうか判断する。詳しく言うと、プレイヤ16によってボール図形50(図6)を打球可能な位置ないし領域を予め設定しておき、その位置または領域にボール図形が到達したとき、このステップS7で“YES”が判断される。
ステップS7で“YES”が判断されると、コンピュータ38は、次のステップS9において、投光器20を点灯して赤外光を出射させて、ラケット18のスイングを判定する。スイングしたかどうかの判定は、赤外カメラ22からの画像信号(輝度信号)に含まれる高輝度領域を検出し、その高輝度領域の面積が所定以上(実施例では100ピクセル以上)あれば、ラケット18を振ったと判定する。
このようにしてスイングの判定が行なわれた後、ステップS11では、コンピュータ38は、プレイヤがラケットをスイングしたかどうか判断する。ステップS11で“NO”なら、コンピュータ38は、空振りと判定し、ステップS13で相手すなわちコンピュータプレイヤに得点を計上し、ステップS3に戻る。
ステップS11で“YES”なら、コンピュータ38は、続くステップS15において、ボール図形50を相手側コートへ返球するための処理を実行する。
上述の実施例ではVRテニスゲームシステム10およびそれに使うテニスラケット18について説明した。しかしながら、VRゲームがVRピンポン(卓球)であれば、図10に示すラケット18´を用いる。このラケット18´も、グリップ26で把持できる打球面28を含み、その打球面28上に、横方向に延びる第1反射シート30と、縦方向に延びる第2反射シート32とを設ける。そして、これらの反射シート30および32も、曲げられた再帰反射フィルムからなり、それぞれ、湾曲反射表面30aおよび32aを有する。
10 …VRテニスゲームシステム
12 …スクリーン
14 …プロジェクタ
16 …プレイヤ
18、18´ …ラケット
20 …投光器
22 …赤外カメラ
30,32 …反射シート
30a、32a …湾曲反射表面
38 …コンピュータ
12 …スクリーン
14 …プロジェクタ
16 …プレイヤ
18、18´ …ラケット
20 …投光器
22 …赤外カメラ
30,32 …反射シート
30a、32a …湾曲反射表面
38 …コンピュータ
Claims (2)
- プレイヤが把持可能でかつ打球面を有し、バーチャルリアリティゲームにおいてスクリーン上に表示されるボール図形を打つようにプレイヤが実空間で操作する、バーチャルリアリティゲーム用ラケットにおいて、
前記打球面に、再帰性反射材料からなり、かつ光の反射方向へ突出する湾曲反射表面を有する反射部材を設けたことを特徴とする、バーチャルリアリティゲーム用ラケット。 - 前記反射部材は、前記打球面の第1方向に延びて設けられる第1反射部材と前記第1方とは異なる第2方向に延びて設けられる第2反射部材とを含む、請求項1記載のバーチャルリアリティゲーム用ラケット。
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JP2004006288U JP3108415U (ja) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | バーチャルリアリティゲーム用ラケット |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006187613A (ja) * | 2005-01-04 | 2006-07-20 | Pixart Imaging Inc | ゲーム周辺装置 |
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2004
- 2004-10-26 JP JP2004006288U patent/JP3108415U/ja not_active Expired - Fee Related
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