JP3828920B2 - 野球のピッチングシステム - Google Patents

Description

本発明は、野球のピッチングシステムに関し、特に、ピッチャーズマウンドからホームベースの方向にボールを投球して仮想の試合を楽しむ野球のピッチングシステムに関するものである。

ボール投球装置から発射されるボールをユーザがバットで打つための練習施設である野球のバッティングセンタは広く普及している。さらに、バッティングセンタにおける装置などの提案も多くなされている。これに対して、ボールを投げるための施設については、見かけることがほとんどない。この理由は明らかではないが、バッティングセンタにおける打撃については、機械が相手であるにもかかわらず、実際の試合と同様の臨場感が得られるからだと思われる。ところが、ボールを投げるためのシステム（以下、「ピッチングシステム」と称する）の場合には、現実のキャッチャーが捕球する訳ではないし、現実のバッターが打つ訳ではないので、実際の試合ほどの臨場感が得られないことが普及しない理由であると推定される。少なくともピッチャーに対する大衆の関心がバッターよりも低い訳でないことは確かである。なぜなら野球の試合の主役はピッチャーであり、野球をする者はマウンドに立って一度はピッチャーを経験したいと望むからである。

一方、ピッチングに関する装置などについてはいくつか提案がなされている。
例えば、ある提案の投球練習装置においては、ホームベースの後方に設置されたボールの衝撃を吸収する緩衝体と、この緩衝体の表面に画像を投影する映像装置と、この映像装置の画像を移動又は点灯させる操作部と、投球されたボールの通過した位置を検知する光電装置と、ボールの速度を計測するスピードガンと、光電装置の通過位置により得られるストライクボールの判定、およびスピードガンにより得られる球速を表示する表示装置とを具備した構成が記載されている。（特許文献１参照）
また、ある提案のアミューズメント装置においては、表示面の前面に耐衝撃性の透明板を配置した表示装置と、ボールや投てき物等の飛射体の表示面内又は表示面周囲に対する到達位置を検出する飛射体到達位置検出手段と、この手段により検出された飛射体の到達位置に応じて、表示装置に表示させる表示内容を変える表示制御手段とを設けて成る構成が記載されている。（特許文献２参照）
また、ある提案のピッチングゲーム機においては、投球目標となる画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段が表示する投球目標に向かって投球されたボールを検知するボール検知手段と、ボール検知手段が検知したボールに基づいて、画像表示手段の表示画像を制御する画像制御手段とを備える構成が記載されている。（特許文献３参照）
また、ある提案のバーチャルゲーム装置においては、ボールの通過位置を検知する位置検知手段と、当該ゲームに関連して、ボールの通過位置に対応して、そのボールに対する打ち返し動作、捕球動作、又は逃避動作などの複数パターンの動画情報を記憶している記憶手段と、ボールの移動方向に配置されたスクリーンに記憶手段からの動画情報を映し出す映写手段と、位置検知手段からの検知情報に基づいて、記憶手段から最適パターンの動画情報を読み出し、この動画情報を映写手段に送出してスクリーンに映写させる制御手段と、を備えた構成が記載されている。（特許文献４参照）
特開平１１−１５５９９２号公報 特開２０００−１５３０１１号公報 特開２００２−１３６６２９号公報 特開平１１−２９９９４７号公報

しかしながら、上記特許文献４を除く他の特許文献１ないし特許文献３においては、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感を得るような構成にはなっていない。特許文献１においては、段落番号００２２および図３に記載されているように、ピッチャーズマウンドに設置された操作部のスイッチによって、ミットの画像位置を移動させ、段落番号００２３および図４に記載されているように、バッターの画像を左右に選択し、立つ位置を設定するようになっているが、実際の試合のような臨場感は得られない。また、特許文献２においては、段落番号００４２および図１５に記載されているように、ボールの当たる位置に応じて如何にうまくバッターをアウトにさせるかを競うようになっているが、実際の試合のような臨場感は得られない。また、特許文献３においては、段落番号００１６、００１９、および図１に記載されているように、投射プロジェクタは、対戦するバッター、キャッチャー、アンパイア、失投ゾーン、投げ勝ちゾーン、投球カウント、奪った三振の数を表示するとともに、打球音や観客の声援などの効果音を発生する構成になっているが、結局は、図１に示すように、奪三振の数を競うだけの表示であり、実際の試合のような臨場感は得られない。したがって、バッティングセンタやその他の施設に、このような臨場感の乏しいピッチングシステムを設置しても、多くの顧客を引き付けることは困難である。

上記特許文献４には、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感を得るような効果が記載されてはいるが、投球されたボールを正確に判定するような構成にはなっていない。上記特許文献１ないし特許文献３においても同様に、投球されたボールを正確に判定するような構成にはなっていない。例えば、特許文献１においては、段落番号００１５に記載されているように、ホームベース上の周囲四方に設置された光電管の光センサにより、投球されたボールの通過した位置を検知し、ストライクかボールかを判定するようになっている。特許文献２においても、段落番号００１８および図３（Ａ）に記載されているように、縦横にボールの直径よりも狭くした光軸が走る光電センサを設け、さらに、段落番号００１９および図４に記載されているように、各光軸ごとに光電センサの発光部において異なる周波数で変調した赤外線を発光するようになっている。特許文献３においても、段落番号００１８に記載されているように、筐体の開口部分に多数の光電スイッチを配置して、投球されたボールが開口部分を通過して遮光することによって、ボールの位置を検知するようになっている。特許文献４においても、段落番号０００８に記載されているように、位置検出装置４（位置検出手段）は、複数組のＸＹセンサを略矩形の本体枠に設け、そのＸＹセンサは、レーザ光の発光部とレーザ光の受光部とからなる精密なレーザセンサであり、各複数組のレーザセンサを、本体の垂直方向と水平方向とにマトリックス状に配置した構成になっている。
しかしながら、特許文献１ないし特許文献４のように、光電管の光センサ、光電センサ、光電スイッチ、レーザセンサ（これらは全て「光電スイッチ」と称することができる）のように、光ビームの発光および受光に基づくボールの位置検知では、ボールの直径が約７．２ｃｍであるので、少なくとも７ｃｍの間隔ごとに、発光側の光軸と受光側の光軸とが１ｍ以上離れた位置で合致することが必要である。たとえ特許文献２のように、各光軸ごとに異なる周波数で変調した赤外線を発光しても、発光側の光軸と受光側の光軸とが合致しなければ投球されたボールを正確に判定することはできない。しかし、１ｍ以上離れた間隔をもって、発光部および受光部の機械的な配置軸同士を合致させた上に、さらに発光部および受光部の光軸同士を合致させることは、製造上において極めて至難のことであり、実際には不可能に近い。仮に実現できたとしても、そのための製造装置や検査装置の開発には膨大な費用と時間がかかることになる。このため、光電スイッチによって投球されたボールを判定する場合には、かなり大まかな判定結果しか得られない。したがって、光電スイッチを用いたピッチングシステムを設置しても、かなり大まかな判定結果しか得られなければ、顧客の不満が高まる一方であり、結局は顧客にそっぽを向かれて、利用されなくなることは明らかである。すなわち、上記特許文献４においても、投球されたボールを正確に判定できなければ、結果的には、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感を得るような構成を実現することができない。
さらに、投球を予約した顧客が多い場合に、投球の順番が来るまでその場所で長時間待たなければならないとすると、投球が可能な時刻まで漫然と待たされる顧客の精神的な苦痛が大きくなるので、次第に利用されなくなることは明らかである。

本発明は、投球されたボールを正確に判定することにより、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感が得られるピッチングシステムを実現して、バッティングセンタやその他の施設に設置することにより、多くの顧客の満足と高い評価を得るような堅実なスポーツビジネスを展開できるようにすることを目的とする。

本発明のピッチングシステムは、天井、床、および左右の壁を備え、床の上にピッチャーズマウンドおよびホームベースが配置されたピッチングルームにおいて、ピッチャーズマウンドからホームベースの方向に投球されるボールに応じて仮想の野球ゲームを行うピッチングシステムであって、ホームベースの後方において、所定の張力をもってほぼ垂直に配置されて投球されたボールを受け止めて床に落下させる網部材と、ピッチャーズマウンド側からホームベースの方向を２次元の固体撮像素子によって撮像する撮像手段と、ピッチャーズマウンドの位置からホームベースの後端の位置までの間の所定の複数の位置において、天井又は床に設けられ、対向する床又は天井における細長い水平縞状の領域の写像を撮像手段の方向に反射する水平方向の光反射手段と、その複数の位置において、一方の壁に設けられ、対向する他方の壁における細長い垂直縞状の領域の写像を撮像手段の方向に反射する垂直方向の光反射手段と、各位置における水平方向および垂直方向の光反射手段によって反射された水平縞状および垂直縞状の領域の写像を遮光するボールの写像を撮像手段が撮像したときは、当該遮光するボールの撮像画像によって投球されたボールの水平方向、垂直方向、およびピッチャーズマウンドからホームベースの方向の３次元の位置を検出する位置検出手段と、網部材の後方に配置されて、位置検出手段によって検出されたボールの３次元の位置に同期して捕球動作を行うキャッチャーの画像を表示する画像表示手段と、を備えている。

本発明のピッチングシステムは、天井、床、および左右の壁を備え、床の上にピッチャーズマウンドおよびホームベースが配置されたピッチングルームにおいて、ピッチャーズマウンドからホームベースの方向に投球されるボールに応じて仮想の野球ゲームを行うピッチングシステムであって、ピッチャーズマウンド側からホームベースの方向を２次元の固体撮像素子によって撮像する撮像手段と、ピッチャーズマウンドの位置からホームベースの後端の位置までの間の所定の複数の位置において、天井若しくは床又は一方の壁に設けられ、対向する床若しくは天井又は他方の壁に向けて水平方向又は垂直方向に細長い帯状の光を照射する発光手段と、各位置の発光手段から照射された帯状の光を受けたボールの写像を撮像手段が撮像したときは、当該帯状の光を受けたボールの撮像画像によって投球されたボールの水平方向、垂直方向、およびピッチャーズマウンドからホームベースの方向のボールの３次元の位置を検出する位置検出手段と、を備えている。

本発明のピッチングシステムは、ホームベースの後方にほぼ垂直に配置された樹脂板と、ピッチャーズマウンド側のプレートの略真後ろから樹脂板の方向を２次元の固体撮像素子によって撮像する第１の撮像手段と、第１の撮像手段から水平方向に所定距離だけ離れて配置され、前記樹脂板の方向を２次元の固体撮像素子によって撮像する第２の撮像手段と、第１の撮像手段によって撮像されたボールの画像によって投球されたボールの水平位置および垂直位置を検出するとともに、第１および第２の撮像手段によって撮像されたボールの画像の差に基づく三角測量によって樹脂板の方向のボールの位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段によって検出されたボールの位置に同期して捕球動作を行うキャッチャーの画像を樹脂板に表示する画像表示手段と、樹脂板から所定距離だけピッチャーズマウンド側に近い位置に配置されて、投球されたボールを受け止めるボール停止手段と、を備えた構成になっている。

本発明のピッチングシステムによれば、投球されたボールを正確に判定することにより、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感が得られるピッチングシステムを実現して、バッティングセンタやその他の施設に設置することにより、多くの顧客の満足と高い評価を得るような堅実なスポーツビジネスを展開できるという効果が得られる。

以下、本発明によるピッチングシステムの第１実施形態ないし第３実施形態について説明する。各実施形態のピッチングシステムは、例えば、ショッピングセンタ、デパート、バッティングセンタ、野球場、ゴルフ場、スポーツジム、その他の施設に設置される。
まず、第１実施形態のピッチングシステムについて、図１および図１８を参照して説明する。図１は、第１実施形態におけるピッチングシステムに使用するピッチングルームＰＲ１００の内部を示す側面図であり、図２はピッチングルームの内部を示す平面図である。天井１０１の高さは一定であるが、床１０２の高さはピッチャーズマウンド側がホーム側よりも約３８ｃｍだけ高くなっている。図１および図２の右側にドア２があり、ドア２から少し離れた位置にボールを投球するピッチャーズマウンドが設けられ、ピッチャーズマウンドから奥側（図の左側）がホーム側になっている。

ピッチャーズマウンド側には、操作部６を含む制御システム１が設置されている。また、ピッチャーズマウンドの所定位置にプレート７が設けられ、ホーム側にはホームベース８が設けられている。図２において、プレート７およびホームベース８は、位置を明確に示すために床１０２から突出した状態になっているが、実際には床１０２に埋め込まれて床１０２と同じ高さの構造になっている。図には示していないが、プレート７には、プレーヤの足の圧力を検出するセンサが設けられている。なお、プレート７の後縁の位置からホームベース８の後縁の位置までの距離は約１８．４４ｍになっている。

ピッチングルームＰＲ１００の後方には、仮想の野球ゲームのための画像を表示するプロジェクタ２３が設置されている。そして、プロジェクタ２３の前には、プロジェクタ２３によって投影された画像を映すためのスクリーンである樹脂板２５が設けられている。樹脂板２５は、例えば、ポリカーボネートなどで構成されている。樹脂板２５の前側には、ホームベース８の後縁から８フィート（約２．５ｍ）の位置、すなわち実際のキャッチャーボックスの後縁の位置に、投球されるボールを受け止める網部材２６が設けられている。この網部材２６は、例えばグラスファイバを混在させた樹脂製の網で構成されている。網部材２６は、投球されたボールの衝撃を吸収して床１０２に落下させる。落下させるボールの位置は投球されたボールの球威と網部材２６の張力特性および弾性特性に依存するが、１ｍないし２ｍの範囲に留まるように網部材２６の張力および弾性が設定されている。この範囲の床１０２は、返球装置が設けられた位置に向かって低下するように傾斜しており、落下したボールは返球装置に案内される。返球装置については後述する。

なお、プロジェクタ２３の代わりに、液晶又はプラズマの大画面の表示装置を設置してもよい。この場合には、樹脂板２５は表示装置が見えるように透明なポリカーボネートなどで構成される。樹脂板２５の前側にプロジェクタを設置して画像を投影してもよい。ただし、この場合には、投影される画像の光が網部材２６を介在することになり、画質がわずかに劣化する。また、この実施形態の場合には、網部材２６の後方に画像が表示されるので、その後方からの画像の光によって、約１８ｍ離れたピッチャーマウンドからは網部材２６がほとんど目立たなくなる。これは、後方からの光によって網部材２６の輪郭線が乱反射して実際よりも細く見えるからである。したがって、樹脂板２５の後方にプロジェクタ２３を設置することが望ましい。

マウンド側のプレート７の後方には、ビデオカメラ３１およびビデオカメラ３１の画角位置を調整するためのカメラ制御部３２が配置されている。ビデオカメラ３１は、Ｘ−Ｙアドレスを用いて撮像画面の任意の箇所をランダムに選択して、高速で読み出すことができるように、ＭＯＳ型の撮像素子を用いたビデオルカメラで構成されている。ただし、投球されたボールの画像を高速で読み出すことが可能ならば、ＣＣＤ型の撮像素子を用いたビデオカメラで構成しても構わない。

図１および図２に示すように、床１０２面には、ビデオカメラ３１の撮像素子における色フィルタに合わせて、赤色、青色、又は緑色の縞模様で床１０２に直接に着色した領域、又は、着色したプレートを床１０２に固定した領域である９個のｓｘ１ないしｓｘ９の領域が設けられている。そして、ｓｘ１ないしｓｘ９の領域に対向する天井１０１の面には、９個のミラーｍｘ１ないしｍｘ９が設けられ、各ミラーによって対応する水平方向の各縞模様の光画像がビデオカメラ３１に向けて反射されるような構造になっている。同様に、マウンド側から見て左側の壁１０４の面には、ビデオカメラ３１の撮像素子における色フィルタに合わせて、赤色、青色、又は緑色の縞模様で壁に直接に着色した領域、又は、着色したプレートを壁１０４に固定した領域である９個のｓｙ１ないしｓｙ９の領域が設けられている。そして、ｓｙ１ないしｓｙ９の領域に対向する右側の壁１０３の面には、９個のミラーｍｙ１ないしｍｙ９が設けられ、各ミラーによって対応する垂直方向の各縞模様の光画像がビデオカメラ３１に向けて反射されるような構造になっている。すなわち、対応する側の光画像をミラーによってビデオカメラ３１に向けて反射して、各位置における水平方向および垂直方向における縞模様の光画像がビデオカメラ３１によって全て撮像できる構成になっている。各ミラーにおける反射面の角度は固定でもよいが、調整可能な構造が望ましい。

なお、水平方向及び垂直方向の縞模様は、かならずしもビデオカメラ３１の撮像素子における色フィルタに合わせる必要はない。例えば、黒色、茶色、橙色などのように、ボール色と異なる色であればよい。しかし、９カ所の縞模様の色を、例えば、赤、緑、青、赤、緑、青、赤、緑、青のように、位置ごとに撮像素子における色フィルタに合わせた場合には、ＭＯＳ型の撮像素子を用いたビデオルカメラ３１によって、各色の撮像信号を独立に読み出せるので、画像信号の処理回路が簡単な構成になるとともに、ホーム側方向の各位置をより正確に検出することができる。

図３は、第１実施形態の制御システム１の構成を示すブロック図である。この制御システム１を統轄的に制御するＣＰＵ３３は、無線通信又は光ケーブルなどの有線通信によるシステムバスを介して、図１および図２に示したビデオカメラ３１、カメラ制御部３２、プロジェクタ２３、操作部６を構成するスイッチ部３６および表示部３７などの他に、プログラムや初期データを記憶しているＲＯＭ３４、ＣＰＵ３３のワークエリアであるＲＡＭ３５、返球制御部３８、およびサウンドシステム３９に接続され、これら各部との間でデータやコマンドを授受する。プロジェクタ２３は、アニメ画像メモリ２４に接続され、ＣＰＵ３３の制御によって指示されたアニメ画像のデータを読み出して表示する。スイッチ部３６は、ゲームを開始するスタートスイッチ、停止するストップスイッチ、プレーヤの投球レベルを設定するレベルスイッチなどのスイッチ群の他に、プリペイドカードの挿入機構、携帯電話装置からの支払を受け付ける通信部などが設けられている。表示部３７は、スイッチの操作に応じた表示の他に、ゲームの進行状態を示す画像が適宜に表示される。サウンドシステム３９は、投球されたボールの捕球音、ボールが打たれたときの打球音、アンパイアの音声などの擬似音を発生する。返球制御部３８については後述する。なお、図には示していないが、プレート７のセンサや後述する返球装置のセンサなど、各種のセンサを検出してＣＰＵ３３に入力するセンサインタフェースがシステムバスに接続されている。

図４は、投球ごとに、プロジェクタ２３によって樹脂板２５に投影される画面の例を示している。図４において、投球されるボールを判定する判定画像２５ｉａは、横７個および縦９個の区画に分割されており、投球したボールの位置に対応する内容の文字が表示されている。これらの文字には、ストライクを示すＳ、ボールを示すＢ１〜Ｂ５、シングルヒット（１塁打）を示す１、２塁打を示す２、３塁打を示す３、ホームランを示すＨ、ファールを示すＦがある。判定画像２５ｉａの左右には、左バッター又は右バッターの画像を示す打者画像２５ｉｂがある。判定画像２５ｉａの下側には、投球するボールの球種、すなわち、ストレート、カーブ、シュート、スライダー、チェンジアップを示す球種画像２５ｉｃがある。判定画像２５ｉａの上側には、投球されたボールの判定結果、アウトカウント、得点スコアなどを示すスコア画像２５ｉｄがある。表示される内容は、スイッチ部３６で設定されたプレーヤのレベルに応じて決定される。

例えば、初級レベルの場合には、判定画像２５ｉａストライクの領域は広くなり、球種画像２５ｉｃには何も表示されない。中級レベルの場合には、判定画像２５ｉａストライクの領域は少し狭くなり、球種画像２５ｉｃにはストレート又はカーブが指示される。上級レベルの場合には、かなり高度な投球が要求される。図４に示すように、判定画像２５ｉａストライクの領域は相当に狭く且つ細かくなり、球種画像２５ｉｃには上記の全ての球種が指示される。さらに、ボールを示すＢ１〜Ｂ５については、判定結果はストライクである。ボールの到達位置がこの区画になったときは、バッターは空振りをすることを意味している。このように、上級レベルの場合にはボールになる投球も要求される。

図４において、上下左右の黒丸で示されたマークＭ１ないしＭ４および中央のマークは、実際には、赤、緑、又は青、すなわち色フィルタに合った色であり、ビデオカメラ３１の画角位置を調整するためのマーク画像である。ＣＰＵ３３は、ビデオカメラ３１によって撮像された５個のマーク画像の位置が所定の撮像位置になるようにカメラ制御部３２に指示する。したがって、このマーク画像は、ビデオカメラ３１の画角位置が調整された後、又は、画角位置が正しい場合には消去される。なお、図４の画面も、投球前の数秒ないし数十秒の時間だけ表示された後、後述するキャッチャーのアニメ画像に変わる。ただし、プレーヤのスイッチ操作によって、キャッチャーのアニメ画像を表示せずに、図４の画面を継続して表示することもできる。

図５は、ＲＡＭ３５にストアされるデータの内容を示している。図５（１）は両チームの得点を示すデータである。プレーヤの投球内容に応じて相手チームの得点は変化するが、同時に味方チームの得点も変化する。投球内容が良い場合には味方チームに多く得点が入り、悪い場合には得点は少ない。図５（２）は投球ごとに変化する判定結果を示すデータである。ストライク（Ｓ）、ボール（Ｂ）、アウトカウント（Ｏ）、三振の数（Ｋ）、フォアボール（ＷＫ）の他に、ヒット（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）、ホームラン（ＨＲ）などのデータで構成される。図５（３）はボールのスピードを示すデータである。図５（４）はボールのコースの良否を示すデータである。図５（５）は判定結果を示すデータである。ボールのスピード、ボールのコースの良否、および、判定結果は、投球ごとに図４の２５ｉｄに表示され、それに応じて変化するストライク（Ｓ）、ボール（Ｂ）、アウトカウント（Ｏ）が図４の２５ｉｄおよびマウンド側の表示部３７に表示される。

図６は、ホーム側を撮像したビデオカメラ３１の撮像画像を示している。図６において、キャッチャー画像２５ｉｅは、プロジェクタ２３によって樹脂板２５に投影されたキャッチャーのアニメ画像を撮像したものである。水平方向に９個並んだ画像ｉｘ１ないしｉｘ９、および、垂直方向に９個並んだ画像ｉｙ１ないしｉｙ９は、それぞれ図１および図２における９個のミラーｓｘ１ないしｓｘ９およびミラーｓｙ１ないしｓｙ９によって反射された対応する水平方向および垂直方向の各縞模様の光画像を撮像したものである。その他に、網部材２６の前の１ｍないし２ｍの範囲における傾斜した床１０２、傾斜した床を転がるボール８０、および返球装置２８が撮像される。

図７は、投球されたボールが縞模様ｓｘ１の位置で水平方向の縞画像を遮光するときに、ビデオカメラ３１によって水平方向の画像ｉｘ１をスキャンした場合に、時刻ｔ０〜ｔ５における撮像信号の推移を示す図である。いま、縞模様ｓｘ１が赤色であるとし、ビデオカメラ３１において赤色の撮像信号をカットした場合、具体的には、緑色および青色の撮像信号のみを出力した場合には、ボールがｓｘ１の位置に達する前の時刻ｔ０においては、撮像信号はローレベルになっている。ボールがｓｘ１の位置に達した時刻ｔ１においては、ボールの先端によって縞画像がボールの白色で遮光される。したがって、撮像信号は遮光されたボールの先端の幅に応じたパルス幅でハイレベルになる。ボールがさらに進むと、時刻ｔ２において撮像信号のハイレベルのパルス幅が広くなる。ボールがｓｘ１の中心位置に達した時刻ｔ３においては、撮像信号のハイレベルのパルス幅はボールの直径に対応する。その後は、時刻ｔ４、ｔ５に示すように、撮像信号のハイレベルのパルス幅は次第に狭くなり、ボールがｓｘ１の位置を通過した後は、再び撮像信号はローレベルになる。したがって、ボールがｓｘ１の位置を通過するときの水平方向のｘ座標がｘ１として検出される。ボールの進行方向すなわちマウンド側からホーム側の方向において、縞模様ｓｘ１の位置は垂直方向の縞模様ｓｙ１の位置と同じであるので、垂直方向の画像ｉｙ１をスキャンした場合にも、図８に示すように、ボールがｓｙ１の位置を通過するときの垂直方向のｙ座標がｙ１として検出される。

ボールがさらに進んで、水平方向のｓｘ２〜ｓｘ９および垂直方向のｓｙ２〜ｓｙ９の位置を順に通過すると、その８カ所の各位置におけるボールのｘ座標およびｙ座標が検出される。ビデオカメラ３１はＭＯＳ型の撮像素子を備えているので、撮像画面の任意の箇所をランダムに選択して読み出すことができる。したがって、各位置のボールの座標を検出するたびに、次の位置を予測して検出範囲を限定することが可能になり、高速の読み出しを行うことができる。ボールの進行方向をｚ座標とすると、水平方向および垂直方向のｓｘ１〜ｓｘ９およびｓｙ１〜ｓｙ９の位置はあらかじめ設定されているので、ｘ−ｙ面に平行な撮像面の２次元の撮像素子を有するビデオカメラ３１によって、飛翔するボールのｘ座標の位置、ｙ座標の位置、およびｚ座標の位置からなる３次元の位置、および各ｚ座標の時刻を検出することができる。図９は、ボールの検出位置Ｐ１，Ｐｋ（ｋ＝２〜７），Ｐ８，およびＰ９におけるｘ座標、ｙ座標、ｚ座標、および時刻ｔ１，ｔｋ（ｋ＝２〜７），ｔ８，およびｔ９を表した図である。

このように、飛翔するボールの３次元の位置と時刻を正確に検出することができるので、ボールの飛翔位置に同期して動いて、あたかもそのボールを捕球するようなキャッチャーのアニメ画像をプロジェクタ２３から樹脂板２５に投影することが可能になる。図１０ないし図１３は、状況に応じて動くキャッチャーのアニメ画像２５ｉｅを示す図である。図１０は、投球前のキャッチャーのアニメ画像２５ｉｅであり、左手のミット画像２５ｉｅ１、投球すべき位置を指示する投球位置指示画像２５ｉｅ２、および、右手によって球種を指示する球種指示画像２５ｉｅ３が表示されている。例えば、投球位置指示画像２５ｉｅ２の位置にカーブを投球するという指示を示している。図１１ないし図１３は、投球されて網部材（図示せず）によって受け止められたボール８０の位置に応じたキャッチャーのアニメ画像２５ｉｅを示す図である。

網部材で受け止められて落下したボール８０は、図６に示したように、傾斜した床を転がって返球装置２８に収容される。図には示さないが、ボール８０が落下する途中においても、ＣＰＵ３３によって検出されるボール８０の位置に応じて、ミット画像２５ｉ１が動くキャッチャーのアニメ画像２５ｉｅが表示される。さらに、ボール８０が床に落下した後は、返球準備をするために動くキャッチャーのアニメ画像２５ｉｅが表示される。例えば、ミット画像２５ｉ１からボールを取り出すようなキャッチャーのアニメ画像２５ｉｅが表示される。

図１４ないし図１７は、返球装置２８の構成および動作を示す図である。図１４（１）は返球装置２８の側面および一部の断面を示す図であり、図１４（２）は上から見た平面図である。返球装置２８は、基盤７１、返球腕７２、板状ばね７３、回転部７４、中継ギア部７５、ステッピングモータ７６、近接センサ７７、弾性部材７８、および図３の返球制御部３８を介してＣＰＵ３３によって制御される電子回路（図示せず）で構成されている。返球腕７２は、成人の肘から手先までの腕の長さ程度であり、軸７２ａによってピッチャーズマウンドの方向に回動可能な状態で基盤７１に取り付けられている。さらに、図１４（１）の一部断面に示すように、返球腕７２には球形の凹部７２ｂが形成され、ボールを収容できるようになっている。凹部７２ｂの中心には孔７２ｃが形成され、近接センサ７７によって凹部７２ｂのボールの有無が検出される。返球腕７２の先端に形成された突起７２ｄは、回転部７４のカム７４ａに係合することによって、板ばね７３を下方向に湾曲させた状態になっている。回転部７４は、ギア７４ｂおよび中継ギア部７５の機構によって減速されたステップピングモータ７６の回転に応じて回転する。

図１４（３）は、回転部７４のカム７４ａに返球腕７２の突起７２ｄが係合した状態を、分かり易いように、平面に展開して表わした図である。図１４（１）、（２）の状態は、図１４（３）における丸数字１の位置に対応している。この状態のときに、ボールが返球腕７２の凹部７２ｂに収容されて、近接センサ７７によって検出される。ボールが収容された後、ＣＰＵ３３の制御によってステッピングモータ７６が駆動され、回転部７４が中継ギア部７５を介して回転する。その回転方向は、図１４（２）において反時計回りの方向である。この方向は、図１４（３）においては、平面で表わされた回転部７４が点線の矢印の方向に移動する状態である。回転部７４が移動することによって、突起７２ｄが丸数字２の位置になると、カム７４ａの形状が垂直に上に向かって開口しているので、突起７２ｄは係合から解放されることになる。その結果、返球腕７２によって下側に湾曲された板ばね７３は、一気に湾曲が解除されて、バネの反発力によって返球腕７２をピッチャーズマウンドの方向に急激に回動する。

図１５は、その急激な回動によって返球腕７２がピッチャーズマウンドの方向にボール８０を投擲する動作を示す図である。急激に回動された返球腕７２は、ボール８０を投擲した後、弾性部材７８によって停止されてその衝撃が吸収され、再び回転部７４の側に戻ることになる。回転部７４は、返球腕７２の突起７２ｄを解放した後も回転しており、回転部７４の側に戻された返球腕７２の突起７２ｄは、回転部７４の上面に位置することになる。厳密には、返球腕７２は板ばね７３の上で振動し、その振動が収束した後に突起７２ｄが回転部７４の上面に位置することになる。その後は、ＣＰＵ３３の制御によって駆動されるステッピングモータ７６によって、図１４（３）における丸数字３の位置と突起７２ｄとが一致する位置で回転部７４が停止される。したがって、突起７２ｄは再び回転部７４のカム７４ａと係合する。図１６は、ボールを返球した後の返球腕７２の突起７２ｄが、再び回転部７４のカムに係合した状態を示す図である。近接センサ７７は、返球腕７２の突起７２ｄが回転部７４のカムに係合した状態を検出する。

図１７は、実施形態の変形例であり、返球腕７２のボール収容部７２ｂの下側に螺旋状のスプリング７９を設けたものである。スプリング７９は、板ばね７３を補強するものであるが、スプリング７９を適切な弾性係数の構造にすれば、板ばね７３に代えてスプリング７９のみによって返球動作をすることも可能である。図１８は、返球動作を行うキャッチャーのアニメ画像２５ｉｅを示している。図１８に示すように、返球装置２８によってボール８０が返球されるのと同期して、キャッチャーのアニメ画像２５ｉｅも返球動作を行って、返球装置２８から飛ばされたボール８０の軌道に合わせて、キャッチャーのアニメ画像２５ｉｅの右手が動く。したがって、ピッチャーからは、あたかもキャッチャーの画像によってボール８０が返球されたように見える。

なお、返球装置の構成はこの実施形態に限定されない。例えば、バッティングセンタに設けられているボール発射装置を実施形態の返球装置の位置に設けて、ボールが緩やかに発射できるように発射力を調整し、落下したボールを返球するような構成にしてもよい。

なお、第１実施形態の変形例として、垂直方向の縞模様の写像を反射する９個のミラーｍｙ１ないしｍｙ９、および、水平方向の縞模様の写像を反射する９個のミラーｍｘ１ないしｍｘ９のいずれか一方だけを設けて、ホーム側の方向（ｚ軸方向）のボールの位置を検出することも可能である。ただし、この場合には、ＣＰＵ３３は、ｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれか一方のボールの位置は、ビデオカメラ３１から出力される画像信号によって検出することになる。

以上のように、この第１実施形態のピッチングシステムは、ホームベース８の後方にほぼ垂直に配置された樹脂板２５と、ピッチャーズマウンド側から樹脂板２５の方向を２次元の固体撮像素子によって撮像するビデオカメラ３１を備えている。そして、ピッチャーズマウンドと樹脂板２５との間の床１０２面には、９個のｓｘ１ないしｓｘ９の領域が設けられている。そして、ｓｘ１ないしｓｘ９の領域に対向する天井１０１の面には、９個のミラーｍｘ１ないしｍｘ９が設けられ、各ミラーによって対応する水平方向の各縞模様の光画像がビデオカメラ３１に向けて反射されるような構造になっている。同様に、マウンド側から見て左側の壁１０４の面には、９個のｓｙ１ないしｓｙ９の領域が設けられている。そして、ｓｙ１ないしｓｙ９の領域に対向する右側の壁１０３の面には、９個のミラーｍｙ１ないしｍｙ９が設けられ、各ミラーによって対応する垂直方向の各縞模様の光画像がビデオカメラ３１に向けて反射されるような構造になっている。ＣＰＵ３３は、各位置における垂直方向のミラーによって反射された垂直縞状の領域の写像を遮光するボールの写像をビデオカメラ３１が撮像したときは、樹脂板２５の方向のボールの位置を検出するとともに、樹脂板２５の方向のボールの各位置において、その撮像画像の中から抽出したボールの画像によって投球されたボールの水平位置および垂直位置を検出する。プロジェクタ２３は、ＣＰＵ３３によって検出されたボールの位置に同期して、捕球動作を行うキャッチャーの画像を樹脂板２５に表示する。網部材２６は、樹脂板２５から所定距離だけピッチャーズマウンド側に近い位置に配置されて、投球されたボールを受け止める。
したがって、投球されたボールを正確に判定することにより、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感が得られるので、バッティングセンタ、ショッピングセンタ、野球場などの施設に設置することにより、多くの顧客の満足と高い評価を得るような堅実なスポーツビジネスを展開できる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図１９は、第２実施形態におけるゲートの光学要素の構成を示している。図１９（１）において、マウンドからホームまでの異なる位置に、一方の壁に発光部９１を設けて、縦方向のスリット状の平行光９２を対向する壁に向けて発光する。この場合において、各位置に応じて異なる色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の平行光９２（Ｒ）、９２Ｇ）、９２（Ｂ）を発光する。ピッチャーズマウンドから図の矢印の方向に投球されたボール９３は、各色の平行光の中を通過してホームベースの方向に飛翔する。

図１９（２）は、各発光部９１の構造を示している。光源９４は、縦方向に長い線状のほぼ白色の光源である。光源９４としては、例えば、細長い蛍光灯で構成される。光源９４の前には、光源９４の長さに対応した細長いシリンドリカルレンズ９５が設けられ、光源９４から発光した光をスリット状の平行光に収束する。シリンドリカルレンズ９５のさらに前には、プラスチック又はガラスのカラーフィルタ９６が設けられている。この場合、カラーフィルタの色は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成されている。これは、ビデオカメラ３１のカラーフィルタの色が原色系で構成されているという前提に立っている。例えば、図３のＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＢのゲートのカラーフィルタの色を、それぞれ赤、緑、青、赤、および緑で構成する。第１実施形態に示した図１および図２の場合には、９カ所の位置に設けたカラーフィルタの色を、赤、緑、青、赤、青、緑、赤、緑、および青で構成する。したがって、各位置に対応した色の平行光が発光されることになる。
なお、光源に赤、緑、青のＬＥＤアレイを設ければ、カラーフィルタ９６は必要ない。

このように構成すれば、投球されたボールが各ゲートを通過するときは、各ゲートのカラーフィルタの色が白いボールの一部に照射されることになる。この結果、ビデオカメラ３１で撮像されたボールの画像は、月の満ち欠けの輪郭に類似したカラー画像になる。さらに、ビデオカメラ３１の内部においては、各ゲートに対応するボールの照射光のスペクトルとの関係がフラッシュメモリなどの不揮発性メモリに初期設定で記憶されるか、又は、ＤＲＡＭなどのメモリに投球開始の時にそのつど記憶される。したがって、各ゲートのカラーフィルタの色は原色系又は補色系に限定する必要はないが、原色系又は補色系にすることにより撮像されたボールの画像の色分析処理が速くなる。

図２０は、赤のカラーフィルタの位置を通過するボールの照射光の推移を示す図である。図２０（１）は、検出位置にボールの中心が一致した状態の画像であり、ボールの左半分の外周に帯状の平行光線が照射され、ビデオカメラ３１においては円弧状の赤い照射光Ｒ１が撮像される。ボールがさらに樹脂板２５に近づくに従って、図２０（２）〜（５）に示すように、赤い照射光の形状がＲ２〜Ｒ５に変化する。この結果、飛翔するボールの水平方向、垂直方向、および樹脂板２５の方向のボールの位置を検出することができる。
なお、第２実施形態においては、一方の壁に設けて対向する壁に向けて平行光９２を発光する構成にしたが、発光部９１を天井に設けて対向する床に向けて平行光を発光する構成、又は、発光部９１を床に設けて対向する天井に向けて平行光を発光する構成にしてもよい。

以上のように、この第２実施形態のピッチングシステムは、ホームベース８の後方にほぼ垂直に配置された樹脂板２５と、ピッチャーズマウンド側から樹脂板２５の方向を２次元の固体撮像素子によって撮像するビデオカメラ３１を備えている。そして、ピッチャーズマウンドと樹脂板２５との間における９カ所の位置において、一方の壁１０４側に設けられ、対向する壁１０３側に向けて垂直方向に細長い帯状の光を照射する発光部９１を備えている。ＣＰＵ３３は、各位置における照射光を受けたボールの写像をビデオカメラ３１が撮像したときは、樹脂板２５の方向のボールの位置を検出するとともに、樹脂板２５の方向のボールの各位置において、その撮像画像の中から抽出したボールの画像によって投球されたボールの水平位置および垂直位置を検出する。プロジェクタ２３は、ＣＰＵ３３によって検出されたボールの位置に同期して、捕球動作を行うキャッチャーの画像を樹脂板２５に表示する。網部材２６は、樹脂板２５から所定距離だけピッチャーズマウンド側に近い位置に配置されて、投球されたボールを受け止める。なお、発光部９１の位置は、壁１０３、１０４に限らず、天井１０１又は床１０２でもよい。
したがって、第１実施形態と同様に、投球されたボールを正確に判定することにより、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感が得られるので、バッティングセンタ、ショッピングセンタ、野球場などの施設に設置することにより、多くの顧客の満足と高い評価を得るような堅実なスポーツビジネスを展開できる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図２１は、第３実施形態におけるピッチングルームＰＲ１００の内部を示す平面図である。第３実施形態において、ピッチングマウンドのプレート７の後方には、２つのビデオカメラ３１ａ、３１ｂが水平方向に並列して配置されている。ビデオカメラ３１ａは、プレート７の左右の中心とホームベース８の左右の中心とを結ぶ一点鎖線のほぼ延長線上に配置され、ビデオカメラ３１ｂは、ビデオカメラ３１ａの右横に所定間隔だけ離れた位置に配置されている。図２１に示すように、いま、投球されたボール８０が矢印の方向に飛翔した場合を想定する。

図２２は、ビデオカメラ３１ａ、ビデオカメラ３１ｂによって撮像されたボールの画像８０ｉａ、８０ｉｂを示す図である。２つのボールの画像８０ｉａ、８０ｉｂの間の距離は、ボール８０がホームベース８側に近くなるほど短くなる。したがって、例えば、ボール８０が網部材に到達したときに、２つのボールの画像８０ｉａ、８０ｉｂの間の距離がほぼゼロになるように、ビデオカメラ３１ａとビデオカメラ３１ｂとの間隔を調整した場合には、２つのボールの画像８０ｉａ、８０ｉｂの間の距離ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４に基づく三角測量によって、ボール８０のホーム側方向の位置を検出することができる。

以上のように、この第３実施形態のピッチングシステムは、ホームベース８の後方にほぼ垂直に配置された樹脂板２５、ピッチャーズマウンド側のプレート７の略真後ろから樹脂板２５の方向を２次元の固体撮像素子によって撮像するビデオカメラ３１ａ、ビデオカメラ３１ａから水平方向に所定距離だけ離れて配置され、樹脂板２５の方向を２次元の固体撮像素子によって撮像するビデオカメラ３１ｂを備えている。ＣＰＵ３３は、ビデオカメラ３１ａによって撮像されたボールの画像によって投球されたボールの水平位置および垂直位置を検出するとともに、ビデオカメラ３１ａおよびビデオカメラ３１ｂによって撮像されたボールの画像の差に基づく三角測量によって、樹脂板２５の方向のボールの位置を検出する。プロジェクタ２３は、ＣＰＵ３３によって検出されたボールの位置に同期して、捕球動作を行うキャッチャーの画像を樹脂板２５に表示する。網部材２６は、樹脂板２５から所定距離だけピッチャーズマウンド側に近い位置に配置されて、投球されたボールを受け止める。
したがって、第１実施形態と同様に、投球されたボールを正確に判定することにより、実際の野球の試合を彷彿とさせるような臨場感が得られるので、バッティングセンタ、ショッピングセンタ、野球場などの施設に設置することにより、多くの顧客の満足と高い評価を得るような堅実なスポーツビジネスを展開できる。

なお、上記各実施形態における構成は、本発明の一例にすぎない。本発明の技術分野における通常の知識を有する技術者が上記各実施形態に基づいて想到することができる他の実施形態も本発明に包含されるものである。すなわち、本発明の技術的な範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神および観点を逸脱しない限り様々な変更が可能である。例えば、ソフトボール、サッカーボール、テニスボールの位置を検出することによって、検出した位置に対応する画像を表示して、仮想のゲームを楽しむことができる。

第１実施形態におけるピッチングルームの内部を示す側面図。 第１実施形態におけるピッチングルームの内部を示す平面図。 第１実施形態の制御システム１の構成を示すブロック図。 第１実施形態において投球ごとにプロジェクタによって樹脂板に投影される画面の例を示す図。 第１実施形態においてＲＡＭにストアされるデータの内容を示す図。 第１実施形態においてホーム側を撮像したビデオカメラの撮像画像を示す図。 第１実施形態においてボールが水平方向の縞画像を遮光するときの撮像信号の推移を示す図。 第１実施形態においてボールが垂直方向の縞画像を遮光するときの撮像信号の推移を示す図。 第１実施形態においてボールの検出位置のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標、および時刻を表した図。 第１実施形態において投球前のキャッチャーのアニメ画像を示す図。 第１実施形態において網部材にボールが到達したときのキャッチャーのアニメ画像を示す図。 第１実施形態において網部材にボールが到達したときのキャッチャーのアニメ画像を示す図。 第１実施形態において網部材にボールが到達したときのキャッチャーのアニメ画像を示す図。 第１実施形態における返球装置の構成および動作を示す図。 第１実施形態における返球装置の構成および動作を示す図。 第１実施形態における返球装置の構成および動作を示す図。 第１実施形態の変形例における返球装置の構成および動作を示す図。 第１実施形態においてボールの返球に同期したキャッチャーのアニメ画像を示す図。 第２実施形態におけるピッチングルームの一部を示す平面図。 第２実施形態におけるボールの撮像画像を示す図。 第３実施形態におけるピッチングルームの内部を示す平面図。 第３実施形態における撮像画像を示す図。

符号の説明

２３ プロジェクタ
２５ 樹脂板
２６ 網部材
２８ 返球装置
３１ ビデオカメラ
３２ カメラ制御部
３３ ＣＰＵ

Claims (9)

1. 天井、床、および左右の壁を備え、床の上にピッチャーズマウンドおよびホームベースが配置されたピッチングルームにおいて、ピッチャーズマウンドからホームベースの方向に投球されるボールに応じて仮想の野球ゲームを行うピッチングシステムであって、
   前記ホームベースの後方において、所定の張力をもってほぼ垂直に配置されて投球されたボールを受け止めて床に落下させる網部材と、
   前記ピッチャーズマウンド側から前記ホームベースの方向を２次元の固体撮像素子によって撮像する撮像手段と、
   前記ピッチャーズマウンドの位置から前記ホームベースの後端の位置までの間の所定の複数の位置において、天井又は床に設けられ、対向する床又は天井における細長い水平縞状の領域の写像を前記撮像手段の方向に反射する水平方向の光反射手段と、
   前記複数の位置において、一方の壁に設けられ、対向する他方の壁における細長い垂直縞状の領域の写像を前記撮像手段の方向に反射する垂直方向の光反射手段と、
   各位置における水平方向および垂直方向の光反射手段によって反射された水平縞状および垂直縞状の領域の写像を遮光するボールの写像を前記撮像手段が撮像したときは、当該遮光するボールの撮像画像によって投球されたボールの水平方向、垂直方向、および前記ピッチャーズマウンドから前記ホームベースの方向の３次元の位置を検出する位置検出手段と、
   前記網部材の後方に配置されて、前記位置検出手段によって検出されたボールの３次元の位置に同期して捕球動作を行うキャッチャーの画像を表示する画像表示手段と、
   を備えたことを特徴とするピッチングシステム。
2. 天井、床、および左右の壁を備え、床の上にピッチャーズマウンドおよびホームベースが配置されたピッチングルームにおいて、ピッチャーズマウンドから投球されるボールに応じて仮想の野球ゲームを行うピッチングシステムであって、
   前記ピッチャーズマウンド側から前記ホームベースの方向を２次元の固体撮像素子によって撮像する撮像手段と、
   前記ピッチャーズマウンドの位置から前記ホームベースの後端の位置までの間の所定の複数の位置において、天井若しくは床又は一方の壁に設けられ、対向する床若しくは天井又は他方の壁に向けて水平方向又は垂直方向に細長い帯状の光を照射する発光手段と、
   各位置の前記発光手段から照射された帯状の光を受けたボールの写像を前記撮像手段が撮像したときは、当該帯状の光を受けたボールの撮像画像によって投球されたボールの水平方向、垂直方向、および前記ピッチャーズマウンドから前記ホームベースの方向のボールの３次元の位置を検出する位置検出手段と、
   を備えたことを特徴とするピッチングシステム。
3. 前記ホームベースの後方において、所定の張力をもってほぼ垂直に配置されて投球されたボールを受け止めて床に落下させる網部材をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のピッチングシステム。
4. 前記網部材の後方に配置されて、前記位置検出手段によって検出されたボールの３次元の位置に同期して捕球動作を行うキャッチャーの画像を表示する画像表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のピッチングシステム。
5. 前記網部材の後方に配置されて、投球された後のボールを判定するための画像をボールが投球される前に予め表示する画像表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のピッチングシステム。
6. 前記画像表示手段は、前記キャッチャーの画像の代わりに、投球された後のボールを判定するための画像を表示することを特徴とする請求項１に記載のピッチングシステム。
7. 前記画像表示手段は、前記位置検出手段によって検出されたボールの３次元の位置に同期して当該ボールを打撃する動作又は当該ボールを見送る動作を行うバッターの画像をさらに表示することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のピッチングシステム。
8. 前記表示制御手段は、前記位置検出手段によって検出されたボールの３次元の位置によって投球されたボールの判定結果を表示することを特徴とする請求項１又は請求項４乃至７のいずれか１項に記載のピッチングシステム。
9. 前記網部材の近傍の床は、所定の位置に向かって下り傾斜の形状を有し、投球されたボールが前記網部材によって前記近傍の床に落下された後に、重力によって当該ボールが前記所定の位置に転がった場合には、当該ボールを収容して前記ピッチャーズマウンドの方向に返球する返球手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は３に記載のピッチングシステム。