JP3770341B2

JP3770341B2 - 仮想移動体操縦装置

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Publication number: JP3770341B2
Application number: JP31248196A
Authority: JP
Inventors: 英士西村
Original assignee: Sega Corp; Sega Games Co Ltd
Current assignee: Sega Corp
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: JPH10151272A; US6142877A; US6575836B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は遊戯者が載ることができる筺体が可動するように構成されているゲーム装置としての仮想移動体操縦装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から良く知られているように、遊戯者が載ることができる筺体の前面に表示装置を備え、操作装置の操作量に応じて表示画面に表示されるプログラム上の車、飛行機等の乗り物の挙動を制御できるようにしたゲーム装置が存在する。
【０００３】
この種のゲーム装置では、画面上の乗り物の挙動に合わせて筺体を動かすようにすることが遊戯者にとって特に好まれており、事実、このようなゲーム装置が数多く存在する。
【０００４】
このゲーム装置は一般にハンドル等の入力装置の操作量をセンサによって検出し、これを筺体可動用動力源に伝達して筺体の動きを達成するように構成されている。
【０００５】
このようなゲーム装置として、例えば、実開昭５８−７７７８５号と実開平５−１１９９１号に記載されたものが存在する。このうち前者のものは、遊戯者が運転台に乗って、運転台の前面に設けられたモニターの画面に応じてハンドルを操作するモニタゲーム機であって、ハンドルの操作に対応して運転台が前後左右に傾斜することを特徴とするものである。このモニタゲーム機にあっては、ハンドルの操作量をセンサによって検出して、その操作量に応じて油圧機構を制御することにより運転台を傾斜させることができる。
【０００６】
後者のものは映像体感シミュレーションシートであって、固定台と座部との間に気体源アクチュエータを設けることにより、遊戯者が乗っている座部をゲームプログラムに合わせて揺動自在にしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のゲーム装置は油圧装置や気体源アクチュエータ等の動力機構によって筺体を可動させていることと、一旦ハンドル等の操作量をセンシングしてその結果に応じて制御基板が筺体可動機構を制御するようにしているため、ゲームプログラムの進行に合わせて筺体を迅速に動かすことが困難であった。
【０００８】
一方、従来の自動車運転をシミュレートするゲーム装置のうち、ハンドルをＡＣサーボモータに直結して、ＡＣサーボモータの制御によって実車に近い操舵感覚を実現するようにしたものが存在する（株式会社セガ・エンタープライゼス製「インディ 500」）。しかしながら、このものはプログラム上の車の動作に応じて筺体を動かすように構成されていないので、勢い筺体を可動させようとすると先に説明した二つの従来例で示されているように、油圧機構や気体源アクチュエータ等の可動筺体用動力源が別に必要となる。
【０００９】
そこで、この発明は新規な筺体の可動機構を備えたゲーム装置を提供することを目的とするものであり、特にハンドル操作に合わせて筺体を迅速に可動できる筺体可動機構を備えたゲーム装置を提供することである。さらに、他の目的は、操作装置の制御用サーボ機構を備えながら別に筺体可動機構を設けることを必要としないゲーム装置を提供することである。
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明による仮想移動体操縦装置は、筺体に備えられた操作装置を遊戯者が操作することにより、演算処理装置が操作装置からの操作信号に応じて仮想空間内を移動する仮想移動体の挙動をコントロールするものであって、筺体は、遊戯者が乗る座席を有する可動筺体と、座席の前後方向を軸方向とする軸を中心に回動可能に可動筺体を軸支する固定筺体とを有し、操作装置は、可動筺体に設けられており、遊戯者が操作するハンドルと、一方端部が前記ハンドルに固定されており、可動筺体に設けられた軸受に支持されて、そのハンドルの回転中心となるハンドル軸と、ハンドルの回転を検出する検出部と、ハンドル軸が貫通するようにそのハンドル軸に固定されており、且つ、ハンドルの回転に応動して周方向に回転する第１プーリーとを有しており、筺体はさらに、固定筺体に設けられており且つ周方向に回転する第２プーリーと、第１プーリー及び第２プーリーの双方に当接し且つ所定の張力を有してそれら双方のプーリーに掛け渡されており、遊戯者によるハンドルの回転操作に応動して第１プーリーが回転することによりそれら双方のプーリーを周回するように回動するベルトと、ベルトの回転トルクを制御するトルク制御手段とを備えており、演算処理装置は、遊戯者によるハンドルの回転操作により第１プーリーを介してベルトに与えられるそのハンドルの回転方向の回転トルクに対抗するように、ハンドルの回転方向とは逆方向の回転トルクを、ベルトに与えるトルク指令をトルク制御手段に与えるものであり、逆方向の所定の回転トルクにより、ベルトがハンドルの回転方向に沿って回動し難くなっているときに、遊戯者がハンドルを回転方向と同じ方向にさらに回転させて、第１プーリーにその回転方向の回転トルクをさらに与えることにより、第２プーリーが回転せず且つベルトが回動せずに、第１プーリーがベルトに沿って移動し、可動筺体が座席の前後方向を軸方向とする軸を中心に回動して固定筺体に対して傾動するように構成されたことを特徴とする。
また、座席の前後方向を軸方向とする軸が、その座席に対して前方下方に設けられた軸受及び後方に設けられた軸受により支持される軸であり、演算処理装置は、仮想移動体の移動速度の上昇に応じて、ベルトに対して与える逆方向の回転トルクが増大するようにトルク指令を前記トルク制御手段に与えるものであると好適である。
さらに、仮想移動体の移動速度が低・中速に設定される場合には、トルク制御手段によってベルトに与えられる逆方向の回転トルクが、遊戯者によるハンドルの回転操作によって第１プーリーを介してベルトに与えられるそのハンドルの回転方向の回転トルクよりも小さい範囲に制御され、第１プーリーの回転に合わせてベルトが回動し、仮想移動体の移動速度が高速に設定される場合には、トルク制御手段によってベルトに与えられる逆方向の回転トルクが、遊戯者によるハンドルの回転操作によって前記第１プーリーを介してベルトに与えられる該ハンドルの回転方向の回転トルクに抵抗する範囲に制御され、前記ベルトが前記ハンドルの回転方向に沿って回動し難くなり、前記遊戯者が前記ハンドルを前記回転方向と同じ方向にさらに回転させて、前記第１プーリーに該回転方向の回転トルクをさらに与えることにより、前記第２プーリーが回転せず且つ前記ベルトが回動せずに、前記第１プーリーが前記ベルトに沿って移動し、前記可動筺体が前記座席の前後方向を軸方向とする軸を中心に回動して前記固定筺体に対して傾動するように構成されたものであると好ましい。
具体的には、座席の前後方向を軸方向とする軸は、ハンドル軸と略平行に設けられたものであり、可動筺体は、座席の前後方向を軸方向とする軸の周りに揺動自在に固定筺体によって支持されるものであっても好ましい。
【００１１】
この発明によれば操作装置の操作量が動力機構を介すること無く筺体動作機構に直接伝えられるために、油圧装置等の動力源の動作遅れや動力源に対する指令信号の伝達に必要な時間を省いて筺体を動かすことができるので、操作機構の操作に合わせて筺体を迅速に動かすことができる。
【００１２】
また、回転トルクの増加に応じて、ハンドル装置に接続されたプーリがベルト上を移動するので、これに合わせて可動筺体が動くことになる。ハンドル装置の操作はゲームプログラム上の車の挙動に反映されているために、可動筺体が車の挙動に合わせて動くことになる。このとき回転体からベルトを介して回転トルクがハンドル装置に伝達されるので、回転トルク制御手段はハンドルの操舵感覚を制御できることになる。したがって、操作装置制御用機構を備えながら特別な筺体可動機構を必要としないゲーム装置が提供される。
【００１７】
より好適には、回転トルク制御手段はベルトに接続されたＡＣサーボモータのトルクを制御する手段である。回転トルク制御手段はプログラム上の車の速度が高くなるにしたがって、回転体の静止トルクを増大させるように制御する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係わるゲーム装置の一実施形態を示す側面図である。ゲーム装置として仮想移動体操縦装置は、遊戯者が載ることができる筺体を備え、この前面には自動車の運転シミュレーション結果としてのゲーム画面を表示する大型パネルが設けられている。
【００２３】
この筺体に設けられているアクセル、ギヤ、ブレーキ、ハンドルを遊戯者が操作することによって、その操作に応じてこの画面上に表示される仮想移動体としての自動車の挙動をコントロールすることができる。この自動車の挙動は後に詳説するゲーム制御基板によってハンドル等の入力装置からの入力信号に応じて制御される。
【００２４】
この筺体は本発明の仮想移動体操縦装置に相当するものであって、大別すると、接地面に対して固定された固定筺体２０２と、この固定筺体に対して軸２０４を中心に傾動する可動筺体２００から構成されている。なお、「傾動」を「回転」、「回動」或いは「揺動」と云うことも許容されることとする。
【００２５】
固定筺体及び可動筺体の形態は、図１の斜視図である図２，図３をさらに参照することによってより正確に理解される。可動筺体のほぼ底面には遊戯者が座ることができる座席２０６が存在する。さらに可動筺体の前面には、ハンドル装置（操舵装置）２０８が設けられている。
【００２６】
可動筺体２００は固定筺体２０２に対して座席２０６の中心後方に在る軸受２１０と座席の前方下方中心に在る軸受２１２により前記軸２０４を中心に回転自在に支持されている。このように、図１乃至３の軸２０４は可動筺体が傾動する際の中心軸となる。この可動筺体は、図３の矢示Ａ１によって示すように時計方向、またはその反対に反時計方向にも傾動できる。
【００２７】
前記ハンドル装置はステアリング２０８Ａと、ステアリングの軸２０８Ｂを前後端で支持する一対の軸受２０８Ｃ，２０８Ｄと、これらの軸受が固定される枠体２０８Ｅとを備えている。
【００２８】
この枠体２０８Ｅは可動筺体２００の前面寄りの位置で可動筺体のフレームに対して固定されている。可動筺体および固定筺体とも主としてフレームからなる構造体によって構成されている。なお、このステアリング軸２０８Ｂのステアリングと反対側の先端には、ステアリング２０８Ａの回転を検出するためのボリュームが設けられ、ステアリングの舵角量や舵角速度がゲームプログラムの車両の挙動に反映されるようになっている。既述のアクセルやブレーキの操作や現状ギヤの情報についても同様である。
【００２９】
可動筺体が傾動する中心軸２０４は、前記ハンドル軸２０８Ｂが延びる方向に平行になるように設計されている。これによりユニバーサルジョント等の複雑な機構を用いなくても、ステアリングの回転運動を円滑に伝達して可動筺体を揺動させることができると共に、座席２０６に座って載る遊戯者にとって違和感ない方向に可動筺体が傾動できるようにしている。勿論、ステアリング軸をユニバーサルジョイントによって水平な回転軸を有するプーリ２１４と接続すれば、可動筺体の傾動中心軸を接地面に対して平行に設定することもできる。
【００３０】
ここで、可動筺体をステアリングの操作に応じて傾動させることによって、実車挙動におけるローリングや横Ｇの発生およびそれらの増減等を遊戯者に仮想的に伝えることができる。
【００３１】
筺体の可動機構
既述の可動筺体を傾動させるための可動機構は次のように構成されている。図１乃至３に示すように、前記ステアリング軸２０８Ｂの先端側には比較的大きい径を持った第１プーリ２１４が固定されている。一方、固定筺体２００の前寄りの両端で座席２０６に面して一対の小型なプーリ２１６，２１８が設けられている。
【００３２】
図４はこれらのプーリの配置を示した模式図である。この図４を参照しながらさらに説明すると、一対の小型プーリのうち座席から見て右側のプーリ２１８にはＡＣサーボモータ２２０が直結している（図２，図３を参照すると良い）。
【００３３】
一方、左側のプーリ２１６はアイドルプーリ（アイドルプーリ）として機能する。これらのプーリには周回するベルト（好適にはタイミングベルト）２２２が所定の張力を持ってこれらプーリと噛み合うように掛け渡されている。
【００３４】
プーリ２１６および２１８は固定筺体２０２の座席２０６側に固定されている。したがって、ベルト２２２は固定筺体に対して設けられている。可動筺体２００は固定筺体に既述の軸受２１０と２１２とによって、既述のプーリ２１４がベルト２２２に歯合し固定筺体に支持されている。後述のようにステアリング軸先端のプーリ２１４がベルト上を転がり移動することによって、可動筺体は既述の中心軸２０４を中心にそのハンドル装置２０８側を左右に傾動させることが可能となる。
【００３５】
ＡＣサーボモータ
ステアリング軸の先端の第１プーリ２１４と、ＡＣサーボモータの軸に直結された第２プーリ２１８と、これらプーリと噛み合うループ状のベルト２２２と、さらにＡＣサーボモータ２２０によって、サーボモータがステアリングの操舵に応じて回転しようとするとサーボモータがその静止トルクによりその位置に静止しようとする制御系が実現される。
【００３６】
ステアリングの操舵によって第１プーリ２１４が回転しベルト２２が回転するとサーボモータ２２０も同方向に回転しようとするが、この時、サーボモータはその位置に静止しようとする方向の力、すなわち、ステアリングの回転方向とは逆回転方向への回転トルクが大きくなる。
【００３７】
このとき、第１プーリ２１４と回転方向に回転しているベルト２２２が回転し難くなり、さらにステアリングを回転させようとすると第１プーリはベルト２２２上をステアリングの操舵方向とは逆方向に転がることになる。このことは、図３または図４（Ｂ）を参照すると良く判る。
【００３８】
このとき、第１プーリ２１４とともにステアリング軸を支持する軸受とともに軸受が固定された枠体２０８Ｅが移動するので、この枠体とともに可動筺体２００が図３及び図４（Ｂ）に示すようにステアリングの操舵方向とは逆方向に傾動する。
【００３９】
ステアリングの操舵によって可動筺体が傾動するため、ゲーム装置は実車のロールや横Ｇに近い感覚をプレーヤに仮想的、疑似的に与えることができる。なお、より詳細な制御動作については後述する。
【００４０】
ＡＣサーボモータの回転トルク制御特性は、ゲーム基板側からゲームプログラムに応じて要求される粘性とバネ力に基づいてＡＣサーボモータの制御ドライバーにより実現される。制御ドライバーについては後述する。
【００４１】
粘性とはステアリングが回転する際の抵抗をシミュレートするファクタである。ステアリングの舵角速度が大きいほどステアリングが軽くなり、ステアリングの舵角速度が小さいほどステアリングが重くなるが、粘性が大きくなるほど両者の差が大きくなる。ステアリングの操舵感が軽いか重いかは、既述のとおりＡＣサーボモータの静止トルクを制御することによって調整される。
【００４２】
既述の制御系においては、サーボモータが静止位置から回転した時に原点に戻ろうとする力をバネに見立てて定義しており、プログラム上の車（以後、「仮想車両」と云うこととする。）の仮想される移動速度が早いほどバネ係数（ばね力）が大きくなるようにしている。したがって、バネ力が大きくなるほど、サーボモータがもとに戻ろうとする力（静止トルク）が大きくなるように制御される。
【００４３】
ゲーム基板は仮想車両の速度に応じて前記バネ力と粘性、主としてバネ力を段階的に若しくは連続的に演算してこれをＡＣサーボモータ制御ドライバに与える。この制御ドライバは、与えられたバネ力と粘性に基づいてＡＣサーボモータの回転トルクを決定しこれをＡＣサーボモータが実現するように指令信号を出力するように構成されている。
【００４４】
なお、本実施形態では、ステアリングの操舵感覚をより一定にするために、粘性を大きく変えることを行っていない。もっとも、必要に応じて粘性を変えることを妨げるものではない。
【００４５】
ＡＣサーボモータ制御ドライバ
次に、ＡＣサーボモータの制御ドライバについて説明する。図５は、この制御ドライバの制御ブロック構成図を示すものである。この制御ブロックは、既述のようにＡＣサーボモータ２２０の位置（回転角）を静止させるように機能する制御系（サーボ機構）を実現する。ＡＣサーボモータ２２０の回転に応じてエンコーダ２５０から符号情報が出力され、位置検出部２５２によってＡＣサーボモータの位置が検出される。
【００４６】
この位置情報Ｓにサーボモータの原点位置情報２５４が加減算されて原点からのサーボモータ２２０の回転位置が決まり、次いで、これに設定されたバネ力Ｋｐ２５６及びゲイン補正値Ｋ'ｐ２５８が乗じられる。
【００４７】
一方、エンコーダからの出力信号Ｔによって速度検出部２６０がサーボモータの回転速度を検出し、これをゲイン補正値Ｋ'ｐ２５８の後段にフィードバックする。すなわち、サーボモータの回転速度が大きいほど（ステアリングの舵角速度が大きいほど）演算値が減じられ、次いで粘性Ｋｖ２６２及びゲイン補正値Ｋ'ｖ２６４が乗じた後、ローパスフィルタ２６６を通過して初期のトルク指令が形成される。
【００４８】
この初期のトルク指令に対して、トルク制限設定２６８が行われ設定値の範囲を超える初期トルク指定をトルク制限値にまで補正する。次いで、ゲーム基板側からの設定がある場合、バネ力と粘性以外の要因に係わるトルクを付加するためのトルク指令設定２７０および仮想車両が凹凸路面を走行した場合に発生させる振動トルク設定２７２を加えて最終トルク指令とする。
【００４９】
なお、サーボＯＦＦ２７４とはサーボモータへのトルク指令を遮断するための制御ブロックであるが、本実施形態ではほぼ常時ＯＮである。原点復帰パターン２７６はサーボモータを原点まで強制的に復帰させる制御ブロックであり、電源ＯＮ時に接点が閉じてサーボモータが原点復帰パターンに接続し、ゲームプログラムが実行されているときにはこの接点はＡＣサーボモータ側に閉じられている。
【００５０】
なお、この制御系ではバネ力および粘性が大きいほど回転トルクの増加率が大きくなるように制御されるために、仮想車両の移動速度が大きいほど少ないステアリングの舵角によって可動筺体がより傾く傾向に制御される。
【００５１】
トルク設定指令は、例えば仮想車両が壁に当たってステアリングに反力が付加される状況等をシミュレートするものであり、ＡＣサーボモータに仮想的な反力の方向に所望の値の回転トルクを与えてこれをベルト２２２を介してステアリング軸のプーリ２１４に伝えるようにしている。
【００５２】
前記サーボモータ、制御ドライバが請求項に記載された「伝達量制御手段」を構成するとともに、前記ベルト２２２及びプーリ２１４が「伝達揺動手段」を構成する。
【００５３】
ゲーム制御基板
図６は、ゲーム制御基板を主に説明するブロック図である。このゲーム制御基板１０には、入力装置１１、出力装置１２、ＴＶモニタ１３、およびスピーカ１４が接続されている。
【００５４】
入力装置１１は、既述のハンドル装置の他、アクセル、ブレーキ、シフトレバー、ビューチェンジスイッチなどを有し、出力装置１３はＡＣサーボモータ、各種ランプ類などを有している。ＡＣサーボモータは既述のＡＣサーボ制御ドライバを介してゲーム制御基板に接続されている。
【００５５】
ＴＶモニタ１３はドライビングゲ−ムの画像を表示するもので、このＴＶモニタの代わりにプロジェクタを使ってもよい。ビューチェンジスイッチは、視点を変更するスイッチである。このスイッチの操作により、例えば、運転席（座席）からの視点又は自車を斜め後方より観た視点がプレーヤーに提供される。
【００５６】
ゲーム制御基板１０は、カウンタ１００、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１を有するとともに、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、サウンド装置１０４、入出力インターフェース１０６、スクロールデータ演算装置１０７、コ・プロセッサ（補助演算処理装置）１０８、地形デ−タＲＯＭ１０９、ジオメタライザ１１０、形状デ−タＲＯＭ１１１、描画装置１１２、テクスチャデ−タＲＯＭ１１３、テクスチャマップＲＡＭ１１４、フレームバッファ１１５、画像合成装置１１６、Ｄ／Ａ変換器１１７を備えている。
【００５７】
ＣＰＵ１０１は、バスラインを介して、初期値からカウントダウンするカウンタ１００、所定のプログラムなどを記憶したＲＯＭ１０２、デ−タを記憶するＲＡＭ１０３、サウンド装置１０４、入出力インターフェース１０６、スクロールデータ演算装置１０７、コ・プロセッサ１０８、及びジオメタライザ１１０に接続されている。ＲＡＭ１０３はバッファ用として機能させるもので、ジオメタライザに対する各種コマンドの書込み（オブジェクトの表示など）、変換マトリクス演算時のマトリクス書込みなどが行われる。
【００５８】
入出力インターフェース１０６は前記入力装置１１及び出力装置１２に接続されており、これにより入力装置１１のハンドルなどの操作信号がデジタル量としてＣＰＵ１０１に取り込まれるとともに、ＣＰＵ１０１などで生成された信号を出力装置１２に出力できる。サウンド装置１０４は電力増幅器１０５を介してスピーカ１４に接続されており、サウンド装置１０４で生成された音響信号が電力増幅の後、スピーカ１４に与えられる。
【００５９】
ＣＰＵ１０１は本実施例では、ＲＯＭ１０２に内蔵したプログラムに基づいて入力装置１１からの操作信号及び地形データＲＯＭ１０９からの地形データ、又は形状データＲＯＭ１１１からの形状データ（「自車、敵車等のオブジェクト」、及び、「移動路、地形、空、観客、構造物等の背景」等の３次元データ）を読み込んで、地形と車との当たり（衝突）判定、車同士の衝突判定などの車の挙動計算（シミュレーション）を少なくとも行うようになっている。
【００６０】
車の挙動計算は、入力装置１１からのプレーヤの操作信号により仮想空間での車の動きをシミュレートするもので、３次元空間での座標値が決定された後、この座標値を視野座標系に変換するための変換マトリクスと、形状デ−タ（ポリゴンデ−タ）とがジオメタライザ１１０に指定される。コ・プロセッサ１０８には地形デ−タＲＯＭ１０９が接続され、したがって、予め定めた地形デ−タがコ・プロセッサ１０８（及びＣＰＵ１０１）に渡される。
【００６１】
コ・プロセッサ１０８は、主として、地形と車との当たりの判定を行うものであり、そして、この判定や車の挙動計算時に、主に、浮動小数点の演算を引き受けるようになっている。この結果、コ・プロセッサ１０８により車と地形との当たり判定が実行されて、その判定結果がＣＰＵ１０１に与えられるようにされているから、ＣＰＵの計算負荷を低減して、この当たり判定がより迅速に実行される。
【００６２】
ジオメタライザ１１０は形状デ−タＲＯＭ１１１及び描画装置１１２に接続されている。形状デ−タＲＯＭ１１１には、既述のように予め複数のポリゴンからなる形状デ−タ（各頂点から成る車、地形、背景などの３次元デ−タ）が記憶されており、この形状デ−タがジオメタライザ１１０に渡される。ジオメタライザ１１０はＣＰＵ１０１から送られてくる変換マトリクスで指定された形状デ−タを透視変換し、３次元仮想空間での座標系から視野座標系に変換したデ−タを得る。描画装置１１２は変換した視野座標系の形状デ−タにテクスチャを貼り合わせフレームバッファ１１５に出力する。
【００６３】
このテクスチャの貼り付けを行うため、描画装置１１２はテクスチャデ−タＲＯＭ１１３及びテクスチャマップＲＡＭ１１４に接続されるとともに、フレームバッファ１１５に接続されている。なお、ポリゴンデータとは、複数の頂点の集合からなるポリゴン（多角形：主として３角形又は４角形）の各頂点の相対ないしは絶対座標のデータ群を云う。前記地形データＲＯＭ１０９には、車と地形との当たり判定を実行する上で足りる、比較的粗く設定されたポリゴンのデータが格納されている。
【００６４】
これに対して、形状データＲＯＭ１１１には、車、背景等の画面を構成する形状に関して、より緻密に設定されたポリゴンのデータが格納されている。
【００６５】
スクロールデ−タ演算装置１０７は文字などのスクロール画面のデ−タ（ＲＯＭ１０２に格納されている。）を演算するもので、この演算装置１０７と前記フレームバッファ１１５とが画像合成装置１１６及びＤ／Ａ変換器１１７を介してＴＶモニタ１３に至る。これにより、フレームバッファ１１５に一時記憶された車、地形（背景）などのポリゴン画面（シミュレーション結果）とスピード値、ラップタイムなどの文字情報のスクロール画面とが指定されたプライオリティにしたがって合成され、最終的なフレーム画像デ−タが生成される。この画像デ−タはＤ／Ａ変換器１１７でアナログ信号に変換されてＴＶモニタ１３に送られ、ドライビングゲ−ムの画像がリアルタイムに表示される。
【００６６】
このゲーム制御基板は演算された仮想車の速度に応じて予めＲＯＭデータとして記憶されたバネ力および粘性を決定し、これをＡＣサーボモータの制御ドライバに設定する。この制御ドライバの演算装置が既述の制御動作を順次行い最終トルク指令をＡＣサーボモータに出力する。ＡＣサーボモータはこの最終トルク指令に基づいて制御される。
【００６７】
なお、ＡＣサーボモータとしては、九州松下電機株式会社製のＵＤＦ４２ＶＳＧ（ＡＣブラシレスモータ）を使用することができる。また、後述の制御ドライバとしては、九州松下電機株式会社製のＡＤＫＦ４１ＢＳＧ，ＡＤＦ４２Ｂ１ＳＧを使用することができる。
【００６８】
全体的動作
次にゲーム装置の全体的動作について説明する。
【００６９】
１）仮想車が低・中速である場合仮想車両が低・中速走行状態にある時には既述のバネ力が小さく設定されており、図５の機能ブロック図によって得られるＡＣサーボモータの最終回転トルクは小さい範囲に制御されている。
【００７０】
このとき、ステアリング２０８を回して第１プーリ２１４が回転してもＡＣサーボモータ２２０の第２プーリ２１８も比較的容易に回転するために、第１プーリの回転に合わせてベルト２２２も同時に回転する。したがって可動筐体がほぼ傾くことが無く画面上に仮想車両がカーブする映像が表示される。
【００７１】
２）仮想車が中・高速である場合一方、仮想車両の速度が大きくなってくると既述のように、ＡＣサーボモータの回転トルクがＡＣサーボモータが原点に復帰しようとする方向、すなわち、ハンドルの操舵方向と逆方向に大きくなって、ベルトは第１プーリの回転に抵抗するようになる。この状態からさらにステアリングを回転させようとすると、第１プーリがベルト上を転がり、図３，図４（Ｂ）に示すように可動筐体２００は傾動軸２０４を中心にハンドルの回転方向と逆方向に傾動するようになる。同時に表示画面上の仮想車両は曲がったコース上を走行している映像が表示装置に表示される。
【００７２】
図３，図４（Ｂ）に示すステアリングの操舵状態を維持していると、ステアリングを回転させようとするトルクとＡＣサーボモータに与えられている既述の回転トルクが均衡した状態になり、可動筐体が傾いている状態がそのまま継続される。
【００７３】
次いでステアリングを仮想車両を直線走行となるように逆方向に回転させて戻そうとすると、ＡＣサーボモータの回転トルクにもよって、第１プーリ、第２プーリ、そしてベルトが同時に回転して可動筐体とともにステアリングもセンター位置に復帰する。
【００７４】
なお、仮想車両の挙動としてはその他ドリフト、スピン等が存在するが、この時はＡＣサーボモータの回転トルクを所望の値に制御することにより、可動筺体を傾動させると同時にベルト２２２を介してこの回転トルクをステアリング軸のプーリ２１４に伝え、以てステアリングの操舵感を現実のドリフト、スピン等の感覚に近づけることが可能となる。
【００７５】
可動筐体の下部ほぼ中央には可動筐体をセンタリング位置に付勢するためのバネ機構が設けられているために、このバネ機構の応力もが影響して可動筐体はそのセンタリング位置により容易に復帰するように構成されている。このバネ機構はステアリングの操舵によって可動筺体が傾動する動作を妨げない範囲で筺体をそのセンタ位置に復帰するように付勢する。
【００７６】
以上説明した実施形態によれば、ハンドル装置の操舵量が既述のベルト２２２を介して筺体動作機構に直接伝えられるために、ハンドル装置の操舵に合わせて筺体を迅速に動かすことができる。
【００７７】
さらに、ハンドル装置の操舵感覚を実車に近いものにするためのサーボモータを備えながら、その回転トルクを制御するだけでステアリングの操舵に伴い可動筺体を傾動させる動作を達成することができる。
【００７８】
さらに、可動筺体の傾き（ロール）を仮想車両の速度に応じて変化させることができるので、より現実感に富んだ車両の運転感覚をシミュレートすることができる。さらにまた、可動筺体を傾動させるための動力は、遊戯者がステアリングを操舵するための力を利用しているので、ステアリング操作時に迅速に可動筺体を動かすことができる。さらに、可動筺体の重さをハンドルの重さに利用できるので、適当に重い実車感覚のハンドリングを遊戯者は体験することができる。
【００７９】
なお、本実施形態ではゲーム装置を車の運転をシミュレートするゲーム装置として説明したが、これに限らず船舶、航空機等の挙動をシミュレートするゲーム装置であっても良い。前記ベルトとプーリは好適には歯付きのタイミングベルトと歯付きのプーリであるが、所定の張力を掛ければプーリが摺接するＶベルトでも良い。また、ＡＣサーボモータに代えて摩擦クラッチ、ＤＣサーボモータであっても良い。また、プーリとベルトの代わりにピニオンギヤとラックギヤを用いることも可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、操作装置の操作に合わせて筺体を迅速に可動できる仮想移動体操作装置を提供することができる。特に、操作装置の制御用機構を備えながら、別に筺体可動機構を設けることを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るゲーム装置の筺体の側面図である。
【図２】同筺体の斜視図である。
【図３】同筺体が傾動している状態を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）は筺体の傾動機構を簡略化した模式図であり、（Ｂ）は筺体が傾動している状態を示す同様な模式図である。
【図５】ＡＣ制御ドライバの機能ブロック構成図である。
【図６】ゲーム制御基板のブロック構成図である。
【符号の説明】
２００可動筺体
２０２固定筺体
２０４可動筺体の傾動中心軸
２０８ハンドル装置
２１４ハンドル装置に固定されたプーリ
２１８ＡＣサーボモータに固定されたプーリ
２２０ＡＣサーボモータ
２２２ベルト

Claims

筺体に備えられた操作装置を遊戯者が操作することにより、演算処理装置が前記操作装置からの操作信号に応じて仮想空間内を移動する仮想移動体の挙動をコントロールする仮想移動体操縦装置であって、
前記筺体は、遊戯者が乗る座席を有する可動筺体と、前記座席の前後方向を軸方向とする軸を中心に回動可能に前記可動筺体を軸支する固定筺体とを有し、
前記操作装置は、
前記可動筺体に設けられており、
遊戯者が操作するハンドルと、
一方端部が前記ハンドルに固定されており、前記可動筺体に設けられた軸受に支持されて、該ハンドルの回転中心となるハンドル軸と、
前記ハンドルの回転を検出する検出部と、
前記ハンドル軸が貫通するように該ハンドル軸に固定されており、且つ、前記ハンドルの回転に応動して周方向に回転する第１プーリーと、を有しており、
前記筺体はさらに、
前記固定筺体に設けられており且つ周方向に回転する第２プーリーと、
前記第１プーリー及び前記第２プーリーの双方に当接し且つ所定の張力を有して該双方のプーリーに掛け渡されており、前記遊戯者によるハンドルの回転操作に応動して該第１プーリーが回転することにより該双方のプーリーを周回するように回動するベルトと、
前記ベルトの回転トルクを制御するトルク制御手段と、を備えており、
前記演算処理装置は、前記遊戯者による前記ハンドルの回転操作により前記第１プーリーを介して前記ベルトに与えられる該ハンドルの回転方向の回転トルクに対抗するように、前記ハンドルの回転方向とは逆方向の回転トルクを、前記ベルトに与えるトルク指令を前記トルク制御手段に与えるものであり、
前記逆方向の所定の回転トルクにより、前記ベルトが前記ハンドルの回転方向に沿って回動し難くなっているときに、前記遊戯者が前記ハンドルを前記回転方向と同じ方向にさらに回転させて、前記第１プーリーに該回転方向の回転トルクをさらに与えることにより、前記第２プーリーが回転せず且つ前記ベルトが回動せずに、前記第１プーリーが前記ベルトに沿って移動し、前記可動筺体が前記座席の前後方向を軸方向とする軸を中心に回動して前記固定筺体に対して傾動するように構成された、
ことを特徴とする仮想移動体操縦装置。
前記座席の前後方向を軸方向とする軸が、該座席に対して前方下方に設けられた軸受及び後方に設けられた軸受により支持される軸であり、
前記演算処理装置は、前記仮想移動体の移動速度の上昇に応じて、前記ベルトに対して与える前記逆方向の回転トルクが増大するようにトルク指令を前記トルク制御手段に与えるものである、
ことを特徴とする請求項１記載の仮想移動体操縦装置。
前記仮想移動体の移動速度が低・中速に設定される場合には、前記トルク制御手段によって前記ベルトに与えられる前記逆方向の回転トルクが、前記遊戯者による前記ハンドルの回転操作によって前記第１プーリーを介してベルトに与えられる該ハンドルの回転方向の回転トルクよりも小さい範囲に制御され、前記第１プーリーの回転に合わせて前記ベルトが回動し、
前記仮想移動体の移動速度が高速に設定される場合には、前記トルク制御手段によって前記ベルトに与えられる前記逆方向の回転トルクが、前記遊戯者による前記ハンドルの回転操作によって前記第１プーリーを介してベルトに与えられる該ハンドルの回転方向の回転トルクに抵抗する範囲に制御され、前記ベルトが前記ハンドルの回転方向に沿って回動し難くなり、前記遊戯者が前記ハンドルを前記回転方向と同じ方向にさらに回転させて、前記第１プーリーに該回転方向の回転トルクをさらに与えることにより、前記第２プーリーが回転せず且つ前記ベルトが回動せずに、前記第１プーリーが前記ベルトに沿って移動し、前記可動筺体が前記座席の前後方向を軸方向とする軸を中心に回動して前記固定筺体に対して傾動するように構成された、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の仮想移動体操縦装置。
前記座席の前後方向を軸方向とする軸は、前記ハンドル軸と略平行に設けられたものであり、
前記可動筺体は、前記座席の前後方向を軸方向とする軸の周りに揺動自在に前記固定筺体によって支持されるものである、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の仮想移動体操縦装置。