JP4444025B2 - ゲーム装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゲーム装置に関し、より特定的には、球面状の曲面部分にゲーム画像が表示されるゲーム装置に関する。

テレビゲームにおいて、ゲーム画像が立体的に見えるように表示する方法としては、例えばハーフミラーを用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、ハーフミラーにゲーム画像を映すとともに、ハーフミラーの奥側にジオラマを配する。これによって、プレイヤとっては、ハーフミラーのゲーム画像とジオラマとが立体的に見えることになるので、擬似的な立体画像を生成することができる。

又、画像が表示面から飛び出したように見せるための表示方法としては、例えば光ファイバーの束で構成された光学装置を用いる方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法では、光学装置の第１端面を画像を表示するスクリーンに接触させて該画像を第１端面に入力し、別の第２端面に該画像を表示する。これによって、光学装置のスクリーンに接触した面とは異なる平面にスクリーンの画像を表示して、該画像を擬似的に立体的に見せることができる。
実開平６−３４６８９号公報 特開２００１−１８３９９４号公報

特許文献１のようなハーフミラーを使った立体画像の表示方法では、ハーフミラーの奥側にジオラマを配するという構造上、大きな装置および多大なコストが必要となる。そのため、上記の表示方法は、例えば携帯ゲーム機のような小型な装置において用いることができなかった。

一方、近年では、大型のゲーム機や家庭用ゲーム機に加えて、小型で安価な携帯型ゲーム機も普及している。こうした携帯型ゲーム機においても、立体的な画像を表示してプレイヤの興味を沸かせることは重要である。

それ故、本発明の目的は、小型の装置においても立体的な表示が可能なゲーム装置を提供することである。

一方、特許文献２のような光学装置のスクリーンに接触した面とは異なる平面にスクリーンの画像を表示する方法であれば、小型の装置においても平面的に飛び出したような表示が可能となる。しかし、画像が表示される端面に平面的に画像が表示されるのみで、該端面の周面に画像が表示されることはないため、立体的な表示とは程遠い。画像を真に立体的に見せるためには、画像が浮き出るように表示して凹凸感を表現しなければならない。例えば、球形の画像を立体的に表示する場合は、正面から見て中心部分が一番手前に見えて、周辺に行く程に奥行き感を出して表示する必要がある。

それ故、本発明のもう１つの目的は、画像が立体的に浮き出るように表示して凹凸感を表現することが可能なゲーム装置を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
第１の発明は、表示器（ＬＣＤ１３）と、光学部材（１６）と、タッチパネル（１７）と、ゲーム処理手段（ステップ２２および２７を実行するＣＰＵコア２４。以下、単にステップ番号のみを示す。）とを備えるゲーム装置である。表示器は、ゲーム画像（正二十面体４５）を表示する。光学部材は、繊維状の透明部材を束にした構造を有し、当該透明部材の両端によって形成される入出力面の一方の面が平面（平面部分１６２）であるとともに他方の面が略球面状の曲面（曲面部分１６１）である形状であり、表示器の表示面に当該平面が接するように配置される。タッチパネルは、光学部材の曲面部分を覆う。ゲーム処理手段は、タッチパネルへの入力に応じてゲーム画像を変化させるゲーム処理を行う。

また、第２の発明においては、ゲーム装置は、検出手段（ステップ１２、ステップ２３）と、算出手段（ステップ２０、ステップ２６）とをさらに備えていてもよい。検出手段は、タッチパネルに対する入力が行われた曲面上における位置（入力面位置）を検出する。算出手段は、検出手段によって検出された位置に表示されている所定画像が表示面上において表示されている位置（表示面位置）を算出する。このとき、ゲーム処理手段は、算出手段によって算出された位置に表示されている画像に所定の変化を与えるゲーム処理を行う。

また、第３の発明においては、光学部材は、繊維状の各透明部材が平面に垂直な方向に延びるように形成されていてもよい。このとき、算出手段は、検出手段によって検出された位置から表示面に垂直に下ろした直線と当該表示面との交点の位置を、所定画像が表示面上において表示されている位置として算出する。

また、第４の発明においては、ゲーム画像には、１以上のオブジェクト（例えば正二十面体の面）が含まれていてもよい。このとき、検出手段は、タッチパネルに対する入力が行われた位置を所定時間間隔で検出する。算出手段は、所定画像が表示面上において表示されている位置を、検出手段によって位置が検出される度に順次算出する。ゲーム処理手段は、ある時点で算出手段によって算出された位置に表示されているオブジェクトを、次に算出手段によって算出された位置に移動させて表示する。

また、第５の発明は、表示器（ＬＣＤ１３）と、操作手段（タッチパネル１７および／またはキー１５ｄ）と、光学部材（１６）と、ゲーム処理手段（ステップ２２および２７）とを備える、ゲーム装置である。表示器は、ゲーム画像（正二十面体４５）を表示する。操作手段は、プレイヤの操作入力を受け付ける。光学部材は、繊維状の透明部材を束にした構造を有し、当該透明部材の両端によって形成される入出力面の一方の面が平面（平面部分１６２）であるとともに他方の面が略球面状の曲面（曲面部分１６１）である形状であり、表示器の表示面に当該平面が接するように配置される。ゲーム処理手段は、表示面において操作手段への操作入力に応じてゲーム画像を変化させるゲーム処理を行う。

本発明によれば、上記光学部材を用いることによって、表示器に表示されているゲーム画像が、光学部材の曲面に浮かび上がって見える。すなわち、ゲーム画像が光学部材の曲面に立体的に表示されることとなる。従って、本発明によれば、上記光学装置を表示器の表示面に設置するだけで立体的な表示を可能となるので、例えば携帯ゲーム機のような小型の装置においても立体的な表示を行うことが可能となる。

さらに、本発明によれば、光学部材の曲面部分の表面にタッチパネルを取り付けられる。これによって、プレイヤは、球面上に立体的に表示されるゲーム画像に対して球面上において直接ゲーム操作を行うことが可能となるので、球面上に表示された立体画像を直接指で触っているような、従来にはない新たな操作感覚のゲームをプレイヤに提供することができる。

また、第２の発明によれば、光学部材における曲面上の位置に対応する表示面上の位置が算出されるので、プレイヤの指等がタッチパネル上に接触した位置の画像を、プレイヤが指定した画像として正確に認識することができる。

また、第３の発明によれば、検出手段によって検出された位置から表示面上における位置を算出する際の計算が簡単になる。すなわち、検出手段によって検出された位置から表示面に対する高さ成分を除去するだけで表示面上における位置を得ることができる。なお、検出手段によって検出された位置は、一般的には、表示面における縦方向成分および横方向成分と、表示面に対して垂直な高さ成分とからなる３次元座標で表現される。従って、この場合には、当該３次元座標から縦方向成分および横方向成分を抽出する処理のみによって、表示面上における位置を得ることができる。

また、第４の発明によれば、プレイヤは、光学部材の曲面上に軌跡を描くことによって、当該軌跡に沿ってオブジェクトを移動させる操作が可能となる。すなわち、プレイヤは、トラックボールを指でなぞってカーソルを動かすようなドラック操作を曲面上において行うことが可能となる。

また、第５の発明によれば、プレイヤは、光学部材を直接指で触らなくても、ゲーム機に付属の操作手段でオブジェクトを操作することが可能となる。例えば、ゲーム機付属のキーを回転させたい方向に傾けるだけで、球面上に立体的に表示されるゲーム画像が回転するようにすれば、該ゲーム画像を高速で回転させたい場合に便利であり、ゲーム画像の操作性を上げることができる。

以下、本発明の一実施形態に係るゲーム装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るゲーム装置の外観図である。すなわち、図１（ａ）はゲーム装置の正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す携帯ゲーム機の左側面図であり、図１（ｃ）は当該携帯ゲーム機の底面図である。ゲーム装置は、携帯ゲーム機１２と、携帯ゲーム機１２に着脱可能なカートリッジ１１とによって構成される。携帯ゲーム機１２には、ＬＣＤ１３や、スピーカ１４や、複数の操作キー（例えば、Ａボタン１５ａ、Ｂボタン１５ｂ、十字キー１５ｃ等）が設けられている。

また、携帯ゲーム機１２のＬＣＤ１３の表示面には、グラスファイバー効果を有する光学部材１６が設置される。図２は、図１に示す光学部材１６の詳細を示す図である。図２（ａ）は、光学部材１６の概観斜視図である。上述したように、光学部材１６は、半球状の形状、すなわち、円形の平面部分１６２と球面状の曲面部分１６１とを含む形状である。なお、光学部材１６の形状は多少不完全な半球形状でも良い。光学部材１６は、平面部分１６２がＬＣＤ１３の表示面の略中央に接するように配置される。

図２（ｂ）は、光学部材１６の断面構造を模式的に示す図である。図２（ｂ）に示すように、光学部材１６は、繊維状の透明部材を束にした構造を有する。本実施形態の光学部材１６においては、複数の透明部材がそれぞれ平行な向きに形成される。光学部材１６は、例えば光ファイバの束を融着することによって上記構造を形成することによって作成することができる。なお、光学部材１６は、例えば、当該構造を有する天然鉱石であるウレキサイトを用いてもよい。すなわち、ウレキサイトは、結晶の束が平行に整列した構造を有し、当該結晶がグラスファイバーの役割をする。以上のように形成された光学部材は、各透明部材の両端によって形成される面が光の入出力面となる。本実施形態では、平面部分１６２が光学部材１６における光の一方の入出力面となり、曲面部分１６１が他方の入出力面となるように光学部材が作成される。さらに、本実施形態では、ゲーム画像が表示されるＬＣＤ１３の表示面に平面部分１６２が接着される。つまり、本実施形態では、平面部分１６２を入力面として用い、曲面部分１６１を出力面として用いる。また、図２（ｂ）に示すように、繊維状の各透明部材は、平面部分１６２に対して略垂直な方向を向く。

図２（ｃ）は、光学部材１６に画像が表示される様子を示す図である。上述したように、光学部材１６は、光ファイバを束にした構造を有しており、平面部分１６２が一方の入出力面となるとともに曲面部分１６１が他方の入出力面となる構造である。従って、一方の入出力面に入射された光は、繊維状の透明部材に沿った方向、すなわち、平面部分１６２に垂直な方向に光学部材１６内を進み、他方の入出力面から出射される。それ故、図２（ｃ）に示す線Ｌ１（図２（ｃ）においては一点鎖線で示している。）が表示されているＬＣＤ１３の表示面に平面部分１６２が接するように光学部材１６が配置されると、光学部材１６の曲面部分１６１に線Ｌ２が表示されているように見える。なお、図２（ｃ）に示す矢印は、線Ｌ１を映す光の進路を表す。以上のように、光学部材１６の平面部分１６２に接するＬＣＤ１３の表示面に表示されている画像は、あたかも光学部材１６の曲面部分１６１に表示されているように見える（グラスファイバー効果）。

図２（ｄ）は、光学部材１６の内外における光の進行方向を示す図である。上述したように、光学部材１６内においては、光は、繊維状の透明部材に沿った方向（本実施形態では、平面部分１６２に垂直な方向）に進む。また、曲面部分１６１から出射された光は、光学部材１６と外部（空気）との境界面において屈折する。光学部材１６を例えばガラスで構成すれば光学部材１６の屈折率は空気の屈折率よりも大きいので、曲面部分１６１から出射された光は、光学部材１６の中心軸に近づく方向に屈折する（図２（ｄ）参照）。従って、光学部材１６の曲面部分１６１に映し出される画像は、ＬＣＤ１３の表示面（光学部材１６の平面部分１６２）に垂直な方向から見る場合については鮮明に見える。そして、画像を見る視線の傾きがＬＣＤ１３の表示面に垂直な方向から大きくなるにつれて、当該画像は次第に見えにくくなる（光学部材１６を実際に作成したところ、白く濁って見えることが確認された。）。以上より、図２に示す構造の光学部材１６をＬＣＤ１３の表示面に設置することによって、ＬＣＤ１３の表示面に垂直な方向からゲーム画像を見るプレイヤにとってはゲーム画像が鮮明に見え、周りからゲーム画像を見る他の人からはゲーム画像が見えないようにすることができる。例えば、複数人で１台のゲーム装置１を使い回して遊ぶゲームにおいて、自分の行ったゲーム操作のゲーム画像が他のプレイヤには見えないようにすることができるので、光学部材１６の上記の特性を利用することによって戦略性の高いゲームを提供することができる。

図３は、図２に示す光学部材１６と特許文献２の光学部材を比較した図である。図３（ａ）は、特許文献２における光学部材の構造を示す図である。図３（ａ）の光学部材は、画像を表示するスクリーンと平行な面を持った複数の透明部材が夫々平行な向きに配置されている。光学部材の端面は平面であるので、プレイヤは、平面的な画像しか見ることができない。

図３（ｂ）は、本発明における光学部材１６の構造を示す図である。各透明部材の表面が斜めに形成されており、半球面に近い形状をしている。従って、プレイヤにとっては球面上に画像が表示されて見えるので、画像が浮き出るような凹凸感のある表示を行うことができる。このとき、上述したように、光学部材１６から出射された光は中心軸に近づく方向に屈折するので、画像を鮮明に見ることができる範囲は小さくなる。

図３（ｃ）は、本発明における光学部材１６のさらに好適な構造を示す図である。複数の透明部材が全体として半球面を形成するよう段階的に配置されている。個々の透明部材の端面は、ＬＣＤ１３の表示面に略平行である。なお、個々の透明部材を細くすることによって光学部材１６を構成する透明部材の数を多くすれば、図３（ｃ）に近い構造の光学部材を作成することができる。図３（ｃ）に示す構造においては、１つの画像の各部が各透明部材の表面に段階的に表示される結果、該画像が立体的に浮き出たように見える。図３（ｃ）に示す構造の場合、光学部材１６の端面において光の屈折が小さい（または屈折しない）ので、プレイヤは、図３（ｂ）の場合よりも広い範囲から画像を鮮明に見ることができる。

また、図１（ａ）において、光学部材１６の曲面部分の上にはタッチパネル１７（図１（ａ）における破線領域）が装着される。タッチパネル１７は、光学部材１６の曲面部分１６１を覆うように設けられる。なお、タッチパネル１７は、当該曲面部分１６１を少なくとも覆うように設けられればよく、光学部材１６との接着面以外のＬＣＤ１３の表示面をも覆うように設けられてもよい。タッチパネル１７は、プレイヤの指または所定のスタイラス等（以下、「指等」と記す）でその上面（入力面）に対して押圧操作、移動操作、または撫でる操作をしたとき、当該指等が接触した位置を検出して当該位置を示すデータを出力する。なお、タッチパネルの方式は、例えば、抵抗膜方式、光学式（赤外線方式）、静電容量結合式等のいずれの種類でもよい。以下に、抵抗膜方式のタッチパネルを例として、曲面上における指等の接触位置を示す座標の算出方法を説明する。

図４は、タッチパネル１７における接触位置を示す座標の算出方法を説明するための図である。図４においては、ＬＣＤ１３の表示面上における所定方向をｘ軸とし、当該所定方向に垂直な方向でありかつＬＣＤ１３の表示面上の方向をｙ軸とし、ｘ軸およびｙ軸に垂直な方向をｚ軸とする空間座標系を定義する。なお、タッチパネル１７によって覆われる光学部材１６の中心を空間座標系の原点とする。また、タッチパネル１７の内側の抵抗膜１７１の半径をｒとし、外側の抵抗膜１７２の半径をＲとする。従って、内側の抵抗膜１７１とｘ軸との交点の座標は、Ａ（ｒ，０，０）およびＢ（−ｒ，０，０）となる。また、外側の抵抗膜１７２とｙ軸との交点の座標は、Ｃ（０，Ｒ，０）およびＤ（０，−Ｒ，０）となる。図４に示すタッチパネル１７においては、点Ｂの電圧をＰとし、点Ｂに電圧Ｐを印可した際に抵抗膜１７１上で電圧降下が発生し、点Ａにおいては電圧が０になるよう設定する。同様に、点Ｄの電圧をＱとし、点Ｄに電圧Ｑを印可した際に抵抗膜１７２上で電圧降下が発生し、点Ｃにおいては電圧が０になるよう設定する。

図４において、プレイヤの指等が外側の抵抗膜１７２上の点Ｘ’（ａ’，ｂ’，ｃ’）に触れた結果、外側の抵抗膜１７２が変形し、点Ｘ’と内側の抵抗膜１７１の点Ｘ（ａ，ｂ，ｃ）に接触する場合を考える。以下では、この場合において点Ｘの座標を算出する方法を説明する。まず、点Ｘにおいて外側の抵抗膜１７２と内側の抵抗膜１７１とが接触している場合、電流は、点Ｂから点Ｘを通って点Ａへと抵抗膜１７１の表面に沿って流れる。このとき、電流の流れる距離に比例して電圧降下が起こるので、点Ｘの電位をｐとすると、以下の式（１）の関係が成り立つ。

ここで、角度ＸＯＡをαとすると、弧ＢＸＡ＝πｒ、弧ＸＡ＝ｒαと表されるので、式（１）は以下の式（２）のように表される。

式（２）を変形すると、以下の式（３）が得られる。

一方、三角形ＯＸＡについて、余弦定理より式（４）が成り立つ。

ここで、線分ＸＡは、点Ｘ（ａ，ｂ，ｃ）と点Ａ（ｒ，０，０）との間の距離であり、線分ＯＸと線分ＯＡは内側の抵抗膜１７１の半径ｒに等しい。従って、式（４）は以下の式（５）のように表される。

一方、点Ｘ（ａ，ｂ，ｃ）は原点Ｏを中心とする半径ｒの球面上の点であるので、以下の式（６）が成り立つ。

式（５）および式（６）より、以下の式（７）が得られる。

さらに、式（３）および式（７）より、以下の式（８）が得られる。

次に、外側の抵抗膜１７２における接触点Ｘ’（ａ’，ｂ’，ｃ’）についても、内側の抵抗膜１７１における式（１）と同様に、以下の式（９）の関係が成り立つ。

ここで、角度Ｘ’ＯＣをβとすると、弧Ｘ’Ｃ＝Ｒβ、弧ＤＸ’Ｃ＝πＲと表されるので、式（９）は以下の式（１０）のように表される。

式（１０）を変形すると、以下の式（１１）が得られる。

一方、三角形ＯＸ’Ｃについて、余弦定理より式（１２）が成り立つ。

ここで、線分Ｘ’Ｃは、点Ｘ’（ａ’，ｂ’，ｃ’）と点Ｃ（Ｒ，０，０）との間の距離であり、線分ＯＸ’と線分ＯＣは外側の抵抗膜１７２の半径Ｒに等しい。従って、式（１２）は以下の式（１３）のように表される。

一方、点Ｘ’（ａ’，ｂ’，ｃ’）は原点Ｏを中心とする半径Ｒの球面上の点であるので、以下の式（１４）が成り立つ。

式（１３）および式（１４）より、以下の式（１５）が得られる。

ここで、点Ｘ’は線分ＯＸの延長線上の点であるので、以下の式（１６）が成り立つ。

式（１５）および式（１６）より、以下の式（１７）が得られる。

さらに、式（１１）および式（１７）より、以下の式（１８）が得られる。

以上のようにして求めた式（６）、式（８）、および式（１８）より、点Ｘの座標は以下の式（１９）のように表すことができる。

この式（１９）を用いることによって、点Ｘの電位ｐおよび点Ｘ’の電位ｑから点Ｘの座標を算出することができる。なお、式（１９）において点Ｘの座標が実数とならない場合は、抵抗膜１７１および１７２が接触していない（すなわち、プレイヤの指等がタッチパネル１７に接触していない）と判断すればよい。また、式（１９）においては、外側の抵抗膜１７２が変形する結果球面でなくなることを考慮していない。しかし、ｒとＲとの差が微少である場合には、このことを無視することができると考えられる。以上のようにして、曲面のタッチパネル１７における接触位置の座標を算出することができる。タッチパネル１７は光学部材１６の曲面部分１６１を覆うように設置されるので、換言すれば、プレイヤによって指定された当該曲面部分１６１上における位置の座標を算出することができる。なお、当該接触位置は、タッチパネル１７の入力面上における位置を示す座標である。以下においては、後述する表示面位置（ＬＣＤ１３の表示面上における位置）と区別する目的で、当該接触位置を入力面位置と呼ぶことがある。

次に、図５を参照してゲーム装置の内部構成について説明する。カートリッジ１１には、ゲームプログラムが記録されたＲＯＭ２９や、ゲーム処理の過程で生成されたゲームデータを必要に応じて記憶するためのＲＡＭ３０が設けられている。

一方、携帯ゲーム機１２には、ゲーム画像を表示するためのＬＣＤ１３や、カートリッジ１１を接続するためのコネクタ２３や、カートリッジ１１から供給されたゲームプログラムに基づいてゲーム処理を実行するプロセッサ２１や、スピーカ１４や、サウンドアンプ２２や、操作キー１５や、タッチパネル１７が設けられている。プロセッサ２１は、ゲームプログラムに基づいて各種処理を実行するＣＰＵコア２４や、ＬＣＤ１３を駆動するためのＬＣＤコントローラ２５や、ＣＰＵコア２４のワークメモリとして利用されるＷＲＡＭ２６や、画像処理に利用されるＶＲＡＭ２７や、サウンド回路やＤＭＡ回路等の周辺回路２８から構成される。

なお、本実施形態では、カートリッジ１１を通じて携帯ゲーム機１２のプロセッサ２１にゲームプログラムが供給されるが、本発明はこれに限らず、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等、コンピュータ読み取り可能な任意の記録媒体を通じてゲームプログラムが供給されても構わない。また、有線または無線の通信回線を通じて携帯ゲーム機１２にゲームプログラムが供給されても構わない。また、携帯ゲーム機１２の内部に設けられた任意の記録装置にゲームプログラムが予め格納されていても構わない。また、本発明は携帯ゲーム機に限らず、据え置き型のゲーム機等、任意のゲーム機に適用することができる。

次に、ゲーム装置で実行されるゲームの概要を説明する。図６は、ゲーム装置のゲーム画面の表示例を示す図である。本発明に係るゲーム装置によって実行されるゲームは、図６に示すような正二十面体４５を用いたパズルゲームである。すなわち、ゲーム装置１は、ゲーム装置１内において３次元的に正二十面体を構築し、ＬＣＤ１３の表示面のうちの光学部材１６と接する領域に当該正二十面体を表示する（図６に示す正二十面体４５）。この結果、正二十面体４５は、光学部材１６の曲面部分１６１に表示されているように見える。これによって、ゲーム装置は、正二十面体を立体的に表示することができる。

ここで、本実施形態においては、正二十面体の各面のうちのいくつかの面には、色が付されている（図においては斜線で示す。）。プレイヤは、後述するゲーム操作をタッチパネル１７を用いて行うことによって、色の付いた面の位置が所定の条件（例えば、色付きの面が５面あり、特定の頂点に接する面の全てが色付き面になることを条件とする）を満たすようにゲーム操作を行う。

また、本実施形態においては、プレイヤによるゲーム操作には、色付きの面の配置位置を変更する操作（変更操作）と、正二十面体を回転させる操作（回転操作）とがある。変更操作は、プレイヤの指等が正二十面体の頂点近傍を指定することによって行われる。変更操作が行われると、プレイヤによって指定された頂点に接する５つの面が当該頂点を中心に回転するように配置位置が変更される。図６を例にとって説明すると、図６（ａ）においてプレイヤが頂点４６を指定する変更操作を行うと、図６（ｂ）に示すように、頂点４６の周りの５つの面がそれぞれ頂点４６を中心に右回りに回転するように配置位置が変更される。プレイヤは、以上に示した変更操作によって、正二十面体４５における色付きの面の位置を変更することができる。

一方、回転操作は、ゲーム装置内において３次元的に構成された正二十面体４５を回転する（視線の方向を変える）ための操作である。回転操作は、プレイヤの指等が正二十面体４５の面を指定し、かつ、プレイヤの指等がタッチパネル１７に接したまま移動することによって行われる。つまり、回転操作は、タッチパネル１７の入力面上で軌跡を描く操作である。回転操作が行われると、プレイヤの指等が最初に接触した位置（プレイヤによって描かれた軌跡の始点の位置）に表示されていた面が、プレイヤの指等が離れた位置（プレイヤによって描かれた軌跡の終点の位置）にくるように、正二十面体４５自体が回転する。図７を例にとって説明すると、図７（ａ）においてプレイヤが、面４７内の点を始点とし、図７（ａ）に示す矢印の先端を終点とする軌跡をタッチパネル１７上で描いたとする。このとき、正二十面体４５は、面４７が当該終点の位置にくるようにそれ自体が回転する（図７（ｂ）参照）。プレイヤは、以上に示した回転操作によって、回転操作前に表示されていなかった正二十面体４５の裏側の面を表示させることができる。つまり、正二十面体４５の全ての面の色の状態（色付きの面か否か）を回転操作によって確認することができる。

プレイヤは、正二十面体４５の色の付いた面の位置が所定の条件を満たすように、上記の変更操作および回転操作を行う。本実施形態では、正二十面体４５の２０個の面のうちの５面が色付きの面に予め設定されており、当該所定の条件は、任意の１つの頂点に接する５つの面の全てが色付きの面である状態となることであるとする。そして、当該条件が満たされればゲーム成功となりゲームが終了するものとする。

以上のように、本実施形態によれば、正二十面体４５は球面状をした曲面部分１６１に表示されているように見えるので、正二十面体４５を現実に作成されたもののように立体的に表示することができる。さらに、タッチパネル１７によってゲーム操作を行わせることによって、現実に作成された正二十面体を実際に触って操作しているような、実際のパズルゲームと同様の感覚をプレイヤに与えることができる。

次に、携帯ゲーム機１２がカートリッジ１１のゲームプログラムを実行することによって行われるゲーム処理について説明する。携帯ゲーム機１２の電源が投入されると、ＣＰＵコア２４はカートリッジ１１に格納されているゲームプログラムを適宜ＷＲＡＭ２６に読み出して実行し、それによってゲーム処理が開始される。以下、図８および図９を参照してゲーム処理の詳細について説明する。

図８は、ゲーム装置において実行されるゲーム処理の流れを示すメインフローチャートである。ゲーム処理が開始されると、まず、ステップ１０（図では「ステップ」を単に「Ｓ」と略す。）において、正二十面体の設定が行われる。具体的には、ゲーム装置１内においてポリゴンによって構成される正二十面体が構築される。そして、構築された正二十面体の２０個の面のうちのいくつかの面に色が付される。本実施形態では、２０個の面のうちの５個の面がランダムに選出され、選出された５個の面に色が付される。さらに、正二十面体の各面と、その面に色が付されているか否かを示すデータとの対応を示すテーブルが作成され、作成されたテーブルがＷＲＡＭ２６に記憶される。

次に、ステップ１１において、ステップ１０において設定が行われた正二十面体がＬＣＤ１３に表示される（図６等参照）。このとき、ＣＰＵコア２４は、正二十面体が立体的に表示されるように、ＬＣＤ１３と光学部材１６の平面部分１６２とが接する領域に正二十面体を表示させる。続くステップ１２において、上述した入力面位置が検出され、タッチパネル１７に入力があったか否かが判定される。この判定は、上記式（１９）を計算することによって検出される入力面位置を用いて行われる。具体的には、ＣＰＵコア２４は、まず、タッチパネル１７にプレイヤの指等が接触した位置（接触位置）の電位を示すデータをタッチパネル１７から受け取る。次に、当該データおよび上式（１９）を用いて入力面位置の座標（図４における点Ｘの座標）を算出する。さらに、算出した結果に基づいて、タッチパネル１７に入力があったか否かを判定する。例えば、算出した結果が実数解であればタッチパネル１７に入力があったと判定することができ、算出した結果が虚数解であればタッチパネル１７に入力がないと判定することができる。

ステップ１２の判定において、タッチパネル１７に入力がないと判定された場合、ステップ１３およびステップ１４の処理がスキップされてステップ１６の処理が行われる。ステップ１６の処理については後述する。一方、ステップ１１の判定において、タッチパネル１７に入力があったと判定された場合、ステップ１３の処理が行われる。すなわち、ステップ１３において、パズル動作処理が行われる。パズル動作処理とは、プレイヤによる変更操作に応じて正二十面体の面の位置を変更したり、プレイヤによる回転操作に応じて正二十面体を回転させたりするための処理である。以下、図９を用いてパズル動作処理の詳細を説明する。

図９は、図８に示すステップ１３の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。ステップ１３のパズル動作処理においては、まず、ステップ２０において、入力面位置に対応する表示面位置（ＬＣＤ１３の表示面上における位置）を示す座標が算出される。なお、上述したステップ１２においては、入力面位置の座標（図４における点Ｘの座標）が上式（１９）によって算出される。しかし、入力面位置の座標のみでは、プレイヤがタッチパネル１７上において指定した位置が、ＬＣＤ１３に表示されている正二十面体の頂点の位置であるのか、それとも面の位置であるのかを判断することができない。そこで、ステップ２０において、ＣＰＵコア２４は、ステップ１２で算出される入力面位置の座標から表示面位置の座標を算出する。このステップ２０の処理によって、プレイヤがタッチパネル１７上において指定した位置が、ＬＣＤ１３に表示されている正二十面体の頂点の位置であるのか、それとも面の位置であるのかを判断することができる。

ステップ２０の処理は、具体的には次のように行われる。すなわち、ＣＰＵコア２４は、入力面位置からＬＣＤ１３の表示面に垂直に下ろした直線と当該表示面との交点の位置を表示面位置として算出する。より具体的には、入力面位置を示す３次元座標のうちのｘ成分とｙ成分とを抽出し、２次元の座標値を得る。この座標値は、ＬＣＤ１３の表示面上における位置を示す。さらに、入力面位置を表すための３次元座標系の原点の位置と表示面位置を表すための２次元座標系の原点の位置とのずれに応じて、得られた座標値の値を調整する。これによって、表示面位置の座標値を得ることができる。

以上のように、本実施形態では、入力面位置からＬＣＤ１３の表示面に垂直に下ろした直線と当該表示面との交点の位置として表示面位置を得ることができる。これは、本実施形態で用いる光学部材１６が、ＬＣＤ１３の表示面（光学部材１６の平面部分１６２）に垂直な方向に光を進行させる構造を有する（図２（ｃ）参照）ことが理由である。すなわち、表示面位置Ｌ１に表示される画像は、当該表示面位置Ｌ１を通って表示面に垂直な直線と光学部材１６の曲面部分１６１との交点に表示されるように見える。従って、プレイヤがある入力面位置Ｌ２を指定することは、当該入力面位置Ｌ２から表示面に垂直に下ろした直線と表示面との交点の位置に表示されている画像を指定することを意味する。それ故、本実施形態では、入力面位置からＬＣＤ１３の表示面に垂直に下ろした直線と当該表示面との交点の位置として表示面位置を得ることができる。このように、本実施形態では、入力面位置から表示面位置を容易に算出することができる。

ステップ２０の次に、ステップ２１において、プレイヤによって正二十面体の頂点が指定されたか否か、すなわち、タッチパネル１７においてプレイヤによって指定された位置は、正二十面体の頂点の位置であるか否かが判定される。ステップ２１の処理は、プレイヤによる操作が上記変更操作であるか否かを判定するための処理である。ステップ２１の判定は、ステップ２０で算出された表示面位置と、正二十面体の頂点が表示されている位置とを用いて行われる。すなわち、当該表示面位置の座標が、正二十面体の頂点の表示位置から所定距離内である場合、プレイヤによって頂点が指定されたと判定される。逆に、当該表示面位置の座標が、正二十面体の頂点の表示位置から所定距離内にない場合、プレイヤによって頂点が指定されていないと判定される。なお、所定距離内としているのは、プレイヤが頂点を指定しやすくするためであり、所定距離の大きさは予め定められている。

ステップ２１の判定において、プレイヤによって頂点が指定されたと判定された場合、ステップ２２の処理が行われる。すなわち、ステップ２２において、プレイヤによって指定された頂点に接する５つの面が当該頂点を中心に回転するように移動される（図６（ｂ）参照）。具体的には、まず、ステップ２０で算出された表示面位置に最も近い位置に表示されている頂点が特定される。そして、当該頂点に接する５つの面が当該頂点を中心に右回りに回転するように移動される。このとき、ＷＲＡＭ２６に記憶されている上記テーブルの内容が面の移動に応じて変更される。すなわち、正二十面体の各面と、その面に色が付されているか否かを示すデータとの対応が変更される。ステップ２２の後、ＣＰＵコア２４はパズル動作処理を終了する。

一方、ステップ２１の判定においてプレイヤによって頂点が指定されていないと判定された場合、ステップ２３の処理が行われる。すなわち、ステップ２３において、プレイヤによって正二十面体の面が指定されたか否か、すなわち、タッチパネル１７においてプレイヤによって指定された位置は、正二十面体の面の位置であるか否かが判定される。ステップ２３の処理は、プレイヤによる操作が上記回転操作であるか否かを判定するための処理である。ステップ２３の判定は、ステップ２０で算出された表示面位置と、正二十面体の面が表示されている位置とを比較することによって行われる。すなわち、当該表示面位置の座標が、正二十面体の面の表示位置である場合、プレイヤによって面が指定されたと判定される。逆に、当該表示面位置の座標が、正二十面体の面の表示位置でない場合、プレイヤによって面が指定されていないと判定される。

ステップ２３の判定において、正二十面体の面が指定されていないと判定された場合、ＣＰＵコア２４はパズル動作処理を終了する。つまり、ステップ２３の判定が否定の場合とは、プレイヤが指定した位置が正二十面体以外の位置である場合なので、変更操作も回転操作も行われずにパズル動作処理が終了する。一方、ステップ２３の判定において、正二十面体の面が指定されたと判定された場合、ステップ２４〜２７の処理が行われる。ステップ２４〜２７の処理は、正二十面体自体を回転させて表示させるための処理である。以下、ステップ２４〜２７の処理の詳細を説明する。

まず、ステップ２４において、直前に算出された表示面位置の座標がＷＲＡＭ２６に記憶される。ステップ２４で記憶された表示面位置の座標は、後述するステップ２７において用いられる。続くステップ２５において、タッチパネル１７に入力があったか否かが判定される。ステップ２５の処理は、ステップ１２と同様の処理である。なお、ステップ２４〜２７の処理ループが繰り返される際、ステップ２５の処理が所定時間間隔（例えば、１フレーム毎）で行われる。ステップ２５の判定において、タッチパネル１７に入力がないと判定された場合、ＣＰＵコア２４はパズル動作処理を終了する。つまり、タッチパネル１７に入力がないことは、プレイヤによる回転操作が終了したことを意味するので、正二十面体を回転させる処理を終了する。一方、ステップ２５の判定において、タッチパネル１７に入力があったと判定された場合、ステップ２６において、入力面位置に対応する表示面位置を示す座標が算出される。ステップ２６の処理は、ステップ２０と同様の処理である。

ステップ２６の次に、ステップ２７において、二十面体が回転して表示される（図７（ｂ）参照）。具体的には、直前のステップ２４において記憶された表示面位置に表示されている面が、直前のステップ２６において算出された表示面位置に表示されるように、正二十面体が回転される。ステップ２７の処理によって、光学部材１６の曲面部分１６１上に映し出される正二十面体は、プレイヤによって指定された位置に追随するように回転移動して表示される。すなわち、プレイヤは、立体的に表示されている正二十面体を現実に近い感覚で操作することができる。なお、ステップ２７の後、再びステップ２４の処理が行われる。以降、ステップ２５の判定においてタッチパネル１７に入力がないと判定されるまで、ステップ２４〜２７の処理が繰り返される。

図８の説明に戻り、ステップ１３の次にステップ１４において、ゲームが成功したと判定されるための上記所定の条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、正二十面体の面の配置が所定の配置（より具体的には、任意の頂点に接する面の全てが色付きの面である配置）となったか否かが判定される。なお、ステップ１４の判定は、ＷＲＡＭ２６に記憶されている上記テーブルを参照することによって行われる。ステップ１４の判定において、所定の条件が満たされたと判定された場合、ステップ１５の処理が行われる。すなわち、ステップ１５において、ゲームが成功した旨を示す表示が行われ、その後、図８に示すゲーム処理が終了する。ステップ１５においては、例えば、ＬＣＤ１３に「ＧＡＭＥ ＣＬＥＡＲ！」等の文字が表示される。一方、ステップ１４の判定において、所定の条件が満たされていないと判定された場合、ステップ１６の処理が行われる。

ステップ１６においては、ゲームを終了するか否かが判定される。この判定は、例えば、ゲームを終了する指示がプレイヤによって行われたか否か、または、制限時間が予め決められている場合には制限時間が経過したか否かによって行われる。ステップ１６の判定において、ゲームを終了すると判定された場合、ＣＰＵコア２４は図８に示すゲーム処理を終了する。一方、ステップ１６の判定において、ゲームを終了しないと判定された場合、ゲーム処理はステップ１２の処理に戻る。以降、ステップ１４で所定の条件が満たされたと判定されるか、または、ステップ１５でゲームを終了すると判定されるまで、ステップ１２〜１５の処理が繰り返される。

以上のように、本実施形態によれば、立体的な球面状の部分を有する光学部材１６にゲーム画像を表示させることによって、簡易な構成で立体的な表示を行うことが可能なゲーム装置を提供することができる。さらに、本実施形態によれば、光学部材１６の曲面部分１６１の表面にタッチパネル１７を取り付けることによって、球面上に立体的に表示されるゲーム画像に対して球面上において直接ゲーム操作を行うという、新たな操作感覚のゲームをプレイヤに提供することができる。

なお、上記実施形態では、光学部材１６は、繊維状の複数の透明部材がそれぞれ平行な向きに形成された構造であった（図４（ｂ）参照）。ここで、他の実施形態においては、光学部材は、繊維状の複数の透明部材がそれぞれ平行な向きに形成された構造に代えて、繊維状の複数の透明部材が略放射状に広がる構造としてもよい。図１０は、他の実施形態における光学部材の構造を示す図である。図１０（ａ）は、他の実施形態における光学部材の断面構造を模式的に示す図である。図１０（ａ）に示すように、他の実施形態においては、各透明部材は、平面部分の中心から外側に放射状に広がるように形成されてもよい。なお、図１０（ａ）に示す構成は、例えば、テーパー状の透明部材（典型的には光ファイバ）を束にして融着することによって製造することができる。

図１０（ｂ）は、他の実施形態における光学部材の内外における光の進行方向を示す図である。透明部材が図１０（ａ）に示すような構造である場合、平面部分に入射された光は、透明部材に沿った方向、すなわち、平面部分の中心から外側に広がる上向きの方向に進行する。この場合も上記実施形態と同様、曲面部分から出射された光は、光学部材と外部（空気）との境界面において屈折する。しかし、図１０に示す場合には当該境界面に対する入射角が図４に示す場合よりも小さくなるので、屈折角も小さくなる。すなわち、曲面部分から出射された光の進行方向は、光学部材１６の中心軸に対して図４に示す場合よりも外側を向く（図１０（ｂ）参照）。従って、図１０に示す場合には、光学部材に映し出された画像を、図４に示す場合よりも広い角度から見ることができる。

なお、光学部材を図１０に示す構造とする場合、ＬＣＤ１３の表示面の所定位置に表示される画像は、当該所定位置から表示面に垂直な直線と曲面部分との交点に表示されるわけではない。従って、入力面位置から表示面位置を算出する際（図９のステップ２０）に、上記実施形態と同様の方法では表示面位置を算出すると、表示面位置が入力面位置に正確に対応する位置ではなくなってしまうおそれがある。このため、プレイヤが入力面上に表示されている画像に指で触れても、当該画像を正確に指定することができなくなってしまうおそれがあることに留意する。

図１１は、他の実施形態における係るゲーム装置の外観図である。図１１（ａ）は、半球形のハウジング５０の上に円形の表示装置（ＬＣＤ１３）が配置され、その上に半球形の光学部材１６とそれを覆うタッチパネル１７が配置されたゲーム装置である。プレイヤはタッチパネル１７を指で触って光学部材１６に表示されたゲーム画像を操作する。ハウジングも含めたゲーム装置全体が球形であるため、ゲーム装置は、プレイヤが片手で持ちながら操作するのに適した形状となっている。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）において、タッチパネル１７に代えてキー１５ｄを付けた構成のゲーム装置である。キー１５ｄで光学部材１６に表示されたゲーム画像を操作するが、１つのキーを特定の方向に傾けてゲーム画像を操作するようにしても良いし、キーの代わりに複数のボタンをハウジング５０の周りに配置して、特定のボタンを押すと特定の方向に画像を操作できるようにしても良い。

また、上記実施形態では、正二十面体のパズルをＬＣＤに表示する場合を例に説明したが、表示する対象の形状はどのような形状であってもよい。ただし、略球面状の曲面部分に表示された場合により現実に近い形状となるように、球形に近い形状の対象をＬＣＤに表示することが好ましい。また、上記実施形態ではパズルゲームを例に説明したが、ゲームのジャンルはどのようなものであっても構わない。例えば、光学部材をトラックボールのように使用するようにしてもよい。このとき、ＬＣＤと光学部材との接触領域に模様の付いた円を表示し、タッチパネルに入力される軌跡に応じて当該模様を移動させることによって、プレイヤの操作に応じてトラックボールが回転する様子を再現することができる。すなわち、トラックボールを使用する感覚を光学部材によって再現することができる。

本発明に係るゲーム装置は、小型の装置においても立体的な表示が可能とすること等を目的として利用することが可能である。

本実施形態に係るゲーム装置の外観図 図１に示す光学部材１６の詳細を示す図 図２に示す光学部材１６と特許文献２の光学部材の比較図 タッチパネル１７における接触位置を示す座標の算出方法を説明するための図 本実施形態に係るゲーム装置の内部構成を示すブロック図 ゲーム装置のゲーム画面の表示例を示す図 ゲーム装置のゲーム画面の表示例を示す図 ゲーム装置において実行されるゲーム処理の流れを示すメインフローチャート 図８に示すステップ１３の詳細な処理の流れを示すフローチャート 他の実施形態における光学部材の構造を示す図 他の実施形態におけるゲーム装置の外観図

符号の説明

１１ カートリッジ
１２ 携帯ゲーム機
１３ ＬＣＤ
１６ 光学部材
１７ タッチパネル
２４ ＣＰＵコア
２６ ＷＲＡＭ

Claims (4)

1. ゲーム画像を表示する表示器と、
   繊維状の透明部材を束にした構造を有し、当該透明部材の両端によって形成される入出力面の一方の面が平面であるとともに他方の面が略球面状の曲面である形状であり、前記表示器の表示面に当該平面が接するように配置される光学部材と、
   前記光学部材の曲面部分を覆うタッチパネルと、
   前記タッチパネルへの入力に応じてゲーム画像を変化させるゲーム処理を行うゲーム処理手段とを備える、ゲーム装置。
2. 前記タッチパネルに対する入力が行われた前記曲面上における位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された位置に表示されている所定画像が前記表示面上において表示されている位置を算出する算出手段とをさらに備え、
   前記ゲーム処理手段は、前記算出手段によって算出された位置に表示されている画像に所定の変化を与えるゲーム処理を行う、請求項１に記載のゲーム装置。
3. 前記光学部材は、繊維状の各透明部材が前記平面に垂直な方向に延びるように形成されており、
   前記算出手段は、前記検出手段によって検出された位置から前記表示面に垂直に下ろした直線と当該表示面との交点の位置を、前記所定画像が表示面上において表示されている位置として算出する、請求項２に記載のゲーム装置。
4. 前記ゲーム画像には、１以上のオブジェクトが含まれており、
   前記検出手段は、前記タッチパネルに対する入力が行われた位置を所定時間間隔で検出し、
   前記算出手段は、前記所定画像が前記表示面上において表示されている位置を、前記検出手段によって位置が検出される度に順次算出し、
   前記ゲーム処理手段は、ある時点で前記算出手段によって算出された位置に表示されているオブジェクトを、次に前記算出手段によって算出された位置に移動させて表示する、請求項２または３に記載のゲーム装置。

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