JP6042394B2 - Coordinate calculation apparatus and coordinate calculation program - Google Patents

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本発明は、座標算出装置または座標算出プログラムに関し、より特定的には、2次元の座標を算出する座標算出装置または座標算出プログラムに関する。   The present invention relates to a coordinate calculation device or a coordinate calculation program, and more specifically to a coordinate calculation device or a coordinate calculation program for calculating two-dimensional coordinates.

従来、加速度センサおよびジャイロセンサを用いたゲーム装置が考えられている。例えば、特許文献1には、加速度センサおよびジャイロセンサを備えた入力制御装置を使用するゲーム装置が記載されている。このゲーム装置は、ゲームキャラクタが持つ刀を入力制御装置の動きに応じて制御するものである。具体的には、加速度センサの出力に基づいて刀を振る動作のデータが作成され、ジャイロセンサの出力に基づいて刀の姿勢のデータが作成される。   Conventionally, a game apparatus using an acceleration sensor and a gyro sensor has been considered. For example, Patent Document 1 describes a game device that uses an input control device including an acceleration sensor and a gyro sensor. This game device controls a sword possessed by a game character in accordance with the movement of an input control device. Specifically, data on the motion of swinging the sword is created based on the output of the acceleration sensor, and data on the posture of the sword is created based on the output of the gyro sensor.

特開2000−308756号公報JP 2000-308756 A

上記特許文献1では、刀を振るような大きな操作によるゲーム入力にしかジャイロセンサの出力が用いられていない。また、ジャイロセンサを用いて姿勢を算出する場合、算出される姿勢と入力制御装置の実際の姿勢との間に誤差が生じるが、特許文献1では誤差について想定されていない。そのため、特許文献1では例えば座標入力のような精度を要する入力をジャイロセンサを用いて行うことができない。   In Patent Document 1, the output of the gyro sensor is used only for game input by a large operation such as swinging a sword. Further, when calculating the attitude using the gyro sensor, an error occurs between the calculated attitude and the actual attitude of the input control device, but Patent Document 1 does not assume the error. For this reason, in Patent Document 1, for example, input that requires accuracy such as coordinate input cannot be performed using the gyro sensor.

それ故、本発明の目的は、ジャイロセンサを用いて算出される入力装置の姿勢に基づいて2次元の座標を算出することができる座標算出装置または座標算出プログラムを提供することである。また、本発明の他の目的は、ジャイロセンサを用いて2次元の座標を算出する際に、誤差を減らすことである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a coordinate calculation device or a coordinate calculation program capable of calculating two-dimensional coordinates based on the attitude of an input device calculated using a gyro sensor. Another object of the present invention is to reduce errors when calculating two-dimensional coordinates using a gyro sensor.

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、本欄における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。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. Note that the reference numerals in parentheses and supplementary explanations in this section show the correspondence with the embodiments described later in order to help understanding of the present invention, and do not limit the present invention.

本発明は、ジャイロセンサ(55,56)を少なくとも備えた入力装置(8)からデータ(操作データ)を取得し、当該データに対応した2次元座標((Wx,Wy))を算出する座標算出装置(ゲーム装置3)である。座標算出装置は、姿勢算出手段(ステップS4を実行するCPU10。以下、単にステップ番号のみを記載する。)と、座標算出手段(S7)とを備えている。姿勢算出手段は、前記ジャイロセンサが検出する角速度(角速度データ63)に基づいて前記入力装置の第1の姿勢(第1姿勢データ68)を算出する。座標算出手段は、仮想空間の所定位置(図18に示す点S)から前記第1の姿勢を表すベクトル(図18に示すベクトルVZ)の方向へ延ばした線分と、当該仮想空間における、ユーザが所定の操作を行ったことに応じて可変に設定される所定平面(図18に示す平面Q)との交点(R)の座標を前記2次元座標として算出する。 The present invention obtains data (operation data) from an input device (8) having at least a gyro sensor (55, 56) and calculates a two-dimensional coordinate ((Wx, Wy)) corresponding to the data. Device (game device 3). The coordinate calculation apparatus includes posture calculation means (CPU 10 that executes step S4; hereinafter, only the step number is described) and coordinate calculation means (S7). The posture calculating means calculates a first posture (first posture data 68) of the input device based on an angular velocity (angular velocity data 63) detected by the gyro sensor. The coordinate calculation means includes a line segment extending from a predetermined position in the virtual space (point S shown in FIG. 18) in the direction of the vector (vector VZ shown in FIG. 18) representing the first posture, and a user in the virtual space. The coordinates of the intersection (R) with a predetermined plane (plane Q shown in FIG. 18) variably set in response to performing a predetermined operation are calculated as the two-dimensional coordinates.

本発明によれば、入力装置と所定平面とが配置される所定空間において、入力装置の姿勢を表すベクトルの方向が指し示す所定平面上の位置の座標が算出される。これによって、入力装置の姿勢から2次元座標を算出することができる。   According to the present invention, in a predetermined space where the input device and the predetermined plane are arranged, the coordinates of the position on the predetermined plane indicated by the direction of the vector representing the attitude of the input device are calculated. Thereby, the two-dimensional coordinates can be calculated from the attitude of the input device.

また、前記入力装置は、加速度センサ(37)と撮像手段(撮像素子40)とをさらに備えていてもよい。このとき、座標算出装置は、第1補正手段(S5)と、第2補正手段(S6)とをさらに備えている。第1補正手段は、前記加速度センサが検出する加速度データ(64)に基づいて前記第1の姿勢を補正する。第2補正手段は、前記撮像手段が撮像する所定の撮像対象の画像(撮像画像)に基づいて前記第1の姿勢を補正する。   The input device may further include an acceleration sensor (37) and an imaging means (imaging element 40). At this time, the coordinate calculation apparatus further includes first correction means (S5) and second correction means (S6). The first correction means corrects the first posture based on acceleration data (64) detected by the acceleration sensor. The second correction unit corrects the first posture based on a predetermined image to be captured (captured image) captured by the imaging unit.

上記によれば、ジャイロセンサを用いて算出される第1の姿勢は、加速度データおよび撮像対象の画像に基づいて補正される。これによって、ジャイロセンサから算出される姿勢の誤差を補正することができるので、ジャイロセンサを用いて入力装置の姿勢を正確に算出することができる。   According to the above, the first posture calculated using the gyro sensor is corrected based on the acceleration data and the image to be imaged. Thus, the posture error calculated from the gyro sensor can be corrected, so that the posture of the input device can be accurately calculated using the gyro sensor.

また、第1補正手段は、加速度データが示す加速度の向きが鉛直下向きとなる場合における入力装置の姿勢を第2の姿勢(角度θ2)とし、第1の姿勢(角度θ1)を第2の姿勢へと近づける補正を行ってもよい(S21)。   Further, the first correction means sets the posture of the input device when the direction of the acceleration indicated by the acceleration data is vertically downward as the second posture (angle θ2), and sets the first posture (angle θ1) as the second posture. You may perform the correction | amendment which approaches (S21).

上記によれば、加速度センサの検出結果である加速度から決まる第2の姿勢へと第1の姿勢を近づけることによって、第2の姿勢を用いて第1の姿勢を容易に補正することができる。   Based on the above, the first posture can be easily corrected using the second posture by bringing the first posture closer to the second posture determined from the acceleration that is the detection result of the acceleration sensor.

また、第1補正手段は、加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど第1の姿勢が第2の姿勢に近くなるように補正を行ってもよい(S18)。   Further, the first correction means may perform correction so that the first posture becomes closer to the second posture as the magnitude of acceleration is closer to the magnitude of gravitational acceleration (S18).

上記によれば、加速度センサによって検出された加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど、第2の姿勢が補正後の姿勢により強く反映されることになる。ここで、加速度センサの検出結果は、加速度の大きさが重力加速度の大きさが近いほど、重力加速度の方向をより正確に示していると推測され、第2の姿勢がより正確であると推測される。上記の発明によれば、第2の姿勢が正確である場合には第1の姿勢がより補正されて第2の姿勢に近くなり、第2の姿勢があまり正確ではない場合には第1の姿勢があまり補正されないので、補正後の姿勢をより正確に算出することができる。   According to the above, the closer the magnitude of acceleration detected by the acceleration sensor is to the magnitude of gravitational acceleration, the stronger the second attitude is reflected in the corrected attitude. Here, the detection result of the acceleration sensor is presumed that the closer the magnitude of the acceleration is to the gravitational acceleration, the more accurately the direction of the gravitational acceleration is indicated, and the more accurate the second posture is. Is done. According to the above invention, when the second posture is accurate, the first posture is corrected to be closer to the second posture, and when the second posture is not very accurate, the first posture is corrected. Since the posture is not corrected much, the corrected posture can be calculated more accurately.

また、第1補正手段は、加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準より小さい場合にのみ補正を行ってもよい(S15)。   The first correction means may perform correction only when the difference between the magnitude of acceleration and the magnitude of gravitational acceleration is smaller than a predetermined reference (S15).

上記によれば、加速度センサによって検出された加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準以上である場合には、第1補正手段は補正を行わない。つまり、加速度センサの検出結果が重力加速度の方向を正確に示していないと推測される場合には(不正確な)第2の姿勢を用いた補正を行わないようにすることによって、結果的に、姿勢をより正確に算出することができる。   According to the above, when the difference between the magnitude of acceleration detected by the acceleration sensor and the magnitude of gravitational acceleration is equal to or greater than a predetermined reference, the first correction unit does not perform correction. That is, when it is estimated that the detection result of the acceleration sensor does not accurately indicate the direction of gravitational acceleration, the correction using the (inaccurate) second posture is not performed. The posture can be calculated more accurately.

また、第2補正手段は、撮像手段が撮像する画像内での撮像対象の向きおよび/または位置から算出される入力装置の姿勢を第3の姿勢(第3姿勢データ76)とし、当該第3の姿勢に所定の割合で第1の姿勢を近づける補正を行ってもよい(S37)。   In addition, the second correction unit sets the attitude of the input device calculated from the orientation and / or position of the imaging target in the image captured by the imaging unit as the third attitude (third attitude data 76), and the third correction unit. Correction may be performed so that the first posture approaches the predetermined posture at a predetermined rate (S37).

上記によれば、撮像手段による撮像画像から決まる第3の姿勢へと第1の姿勢を近づけることによって、第3の姿勢を用いて第1の姿勢を容易に補正することができる。また、撮像画像を用いた補正は、撮像手段が撮像対象を撮像していなければ行うことができないので、第2補正処理を行うことができない場合と、第2補正処理を行うことができる場合とがある。ここで、仮に、第2補正手段が補正後の第1の姿勢を第3の姿勢と一致させるように補正を行うとすれば、第2補正処理を行うことができない状態から第2補正処理を行うことができる状態へと移行した場合、第1の姿勢が第2補正処理によって急激に変化してしまうおそれがある。これに対して、上記の発明では第1の姿勢を所定の割合で第3の姿勢へと近づけるので、上記の場合においても第1の姿勢が急激に変化してしまうことを防止することができる。したがって、第1の姿勢が急激に変化することによってユーザが操作に違和感を感じることを防止することができ、入力装置の操作性を向上することができる。   According to the above, the first posture can be easily corrected by using the third posture by bringing the first posture closer to the third posture determined from the image captured by the imaging unit. Moreover, since the correction using the captured image cannot be performed unless the imaging unit captures the imaging target, the second correction process cannot be performed, and the second correction process can be performed. There is. Here, if the second correction unit performs correction so that the corrected first posture matches the third posture, the second correction processing is performed from a state where the second correction processing cannot be performed. When the state shifts to a state where it can be performed, the first posture may be rapidly changed by the second correction process. On the other hand, in the above-described invention, the first posture is brought close to the third posture at a predetermined rate, so that the first posture can be prevented from changing suddenly even in the above case. . Therefore, it is possible to prevent the user from feeling uncomfortable with the operation due to a sudden change in the first posture, and the operability of the input device can be improved.

また、第2補正手段は、撮像手段が撮像する画像内での撮像対象の向きに基づいて、第3の姿勢のうち、撮像手段の撮像方向を基準としたときのロール方向に関する姿勢(ロール姿勢成分データ73)を算出してもよい。   In addition, the second correcting unit is based on the orientation of the imaging target in the image captured by the imaging unit, and among the third postures, a posture related to the roll direction with respect to the imaging direction of the imaging unit (roll posture). Component data 73) may be calculated.

上記によれば、撮像手段による撮像画像内での撮像対象の向きに基づいてロール方向に関する姿勢を算出するので、当該ロール方向の姿勢を正確に算出することができる。したがって、第3の姿勢をより正確に算出することができ、ひいては、補正後の第1の姿勢をより正確に算出することができる。   According to the above, since the orientation relating to the roll direction is calculated based on the orientation of the imaging target in the image captured by the imaging means, the orientation in the roll direction can be accurately calculated. Therefore, it is possible to calculate the third posture more accurately, and in turn, it is possible to more accurately calculate the corrected first posture.

また、第2補正手段は、撮像手段が撮像する画像内での撮像対象の位置に基づいて、第3の姿勢のうち、撮像手段の撮像方向を基準としたときのピッチおよび/またはヨー方向(実施形態では、ヨー方向のみ)に関する姿勢(ヨー姿勢成分データ74)を算出してもよい。   Further, the second correction unit is configured to determine a pitch and / or a yaw direction based on the imaging direction of the imaging unit in the third posture based on the position of the imaging target in the image captured by the imaging unit ( In the embodiment, the posture (yaw posture component data 74) relating to only the yaw direction may be calculated.

上記によれば、撮像手段による撮像画像内での撮像対象の位置に基づいてピッチおよび/またはヨー方向に関する姿勢を算出するので、ピッチおよび/またはヨー方向の姿勢を正確に算出することができる。したがって、第3の姿勢をより正確に算出することができ、ひいては、補正後の第1の姿勢をより正確に算出することができる。   According to the above, since the posture with respect to the pitch and / or yaw direction is calculated based on the position of the imaging target in the image captured by the imaging means, the posture in the pitch and / or yaw direction can be accurately calculated. Therefore, it is possible to calculate the third posture more accurately, and in turn, it is possible to more accurately calculate the corrected first posture.

また、第2補正手段は、撮像手段が所定の撮像対象を撮像可能な向きを向いているか否かを第1の姿勢に基づいて判定し、撮像手段が所定の撮像対象を撮像可能な向きを向いている場合のみ、補正を行ってもよい。   The second correction unit determines whether the imaging unit is oriented in a direction in which the predetermined imaging target can be imaged based on the first posture, and determines the direction in which the imaging unit can capture the predetermined imaging target. You may correct | amend only when it is suitable.

ここで、撮像手段は、所定の撮像対象を撮像可能な向きを向いていない場合において撮像対象ではない物を(撮像対象であると)誤検出する可能性がある。このとき、不正確な第3の姿勢が算出されてしまう結果、補正が正しく行われないおそれがある。これに対して、上記の発明によれば、上記の場合には補正が行われないので、不正確な第3の姿勢を用いて第1の姿勢が補正されることを防止することができ、ひいては、第1の姿勢をより正確に算出することができる。   Here, there is a possibility that the imaging unit may erroneously detect an object that is not an imaging target (assuming that it is an imaging target) when the predetermined imaging target is not directed in a direction in which imaging can be performed. At this time, there is a possibility that the correction is not correctly performed as a result of calculating the inaccurate third posture. On the other hand, according to the above invention, since the correction is not performed in the above case, it is possible to prevent the first posture from being corrected using the inaccurate third posture, As a result, the first posture can be calculated more accurately.

また、第2補正手段は、第1補正手段による補正後の第1の姿勢に対して補正を行ってもよい。   The second correction unit may correct the first posture after correction by the first correction unit.

上記によれば、加速度センサの検出結果から決められる第1の姿勢を用いた補正が先に行われた後で、撮像画像から決められる第2の姿勢を用いた補正が行われる。すなわち、最終的な補正結果においては、第2の姿勢を用いた補正の方が優先して反映されることとなる。一般的には、第2の姿勢の方が第1の姿勢よりも正確であると考えられるので、第2の姿勢を用いた補正を優先して補正結果に反映させることにより、より正確な姿勢を算出することができる。   According to the above, after the correction using the first posture determined from the detection result of the acceleration sensor is performed first, the correction using the second posture determined from the captured image is performed. That is, in the final correction result, the correction using the second posture is reflected with priority. In general, the second posture is considered to be more accurate than the first posture. Therefore, the correction using the second posture is prioritized and reflected in the correction result, thereby providing a more accurate posture. Can be calculated.

また、前記入力装置は、加速度センサ(37)をさらに備えていてもよい。このとき、座標算出装置は、前記加速度センサが検出する加速度データ(64)が示す加速度の向きが鉛直下向きとなる場合における前記入力装置の姿勢を第2の姿勢(角度θ2)とし、前記第1の姿勢(角度θ1)を前記第2の姿勢へと近づけるように、前記第1の姿勢を補正する補正手段(S5)をさらに備えている。   The input device may further include an acceleration sensor (37). At this time, the coordinate calculation device sets the posture of the input device when the direction of acceleration indicated by the acceleration data (64) detected by the acceleration sensor is vertically downward as the second posture (angle θ2), and the first Is further provided with a correcting means (S5) for correcting the first posture so that the second posture (angle θ1) approaches the second posture.

上記によれば、ジャイロセンサを用いて算出される第1の姿勢は、撮像対象の画像に基づいて補正される。これによって、ジャイロセンサから算出される姿勢の誤差を補正することができるので、ジャイロセンサを用いて入力装置の姿勢を正確に算出することができる。   According to the above, the first posture calculated using the gyro sensor is corrected based on the image to be captured. Thus, the posture error calculated from the gyro sensor can be corrected, so that the posture of the input device can be accurately calculated using the gyro sensor.

また、補正手段は、加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど第1の姿勢が第2の姿勢に近くなるように補正を行ってもよい(S18)。   Further, the correcting means may perform correction so that the first posture becomes closer to the second posture as the magnitude of acceleration is closer to the magnitude of gravitational acceleration (S18).

上記によれば、加速度センサによって検出された加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど、第2の姿勢が補正後の姿勢により強く反映されることになる。上述したように、加速度センサの検出結果は、加速度の大きさが重力加速度の大きさが近いほど、重力加速度の方向をより正確に示していると推測され、第2の姿勢がより正確であると推測される。したがって、上記の発明によれば、第2の姿勢が正確である場合には第1の姿勢がより補正されて第2の姿勢に近くなり、第2の姿勢があまり正確ではない場合には第1の姿勢があまり補正されないので、補正後の姿勢をより正確に算出することができる。   According to the above, the closer the magnitude of acceleration detected by the acceleration sensor is to the magnitude of gravitational acceleration, the stronger the second attitude is reflected in the corrected attitude. As described above, the detection result of the acceleration sensor is presumed to indicate the direction of gravity acceleration more accurately as the magnitude of acceleration is closer to the magnitude of gravity acceleration, and the second posture is more accurate. It is guessed. Therefore, according to the above invention, when the second posture is accurate, the first posture is further corrected to be close to the second posture, and when the second posture is not very accurate, the first posture is corrected. Since one posture is not so much corrected, the corrected posture can be calculated more accurately.

また、補正手段は、加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準より小さい場合にのみ補正を行ってもよい(S15)。   The correction means may perform correction only when the difference between the magnitude of acceleration and the magnitude of gravitational acceleration is smaller than a predetermined reference (S15).

上記によれば、加速度センサによって検出された加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準以上である場合には、補正手段は補正を行わない。つまり、加速度センサの検出結果が重力加速度の方向を正確に示していないと推測される場合には(不正確な)第2の姿勢を用いた補正を行わないようにすることによって、結果的に、姿勢をより正確に算出することができる。   According to the above, when the difference between the magnitude of the acceleration detected by the acceleration sensor and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or greater than a predetermined reference, the correction unit does not perform correction. That is, when it is estimated that the detection result of the acceleration sensor does not accurately indicate the direction of gravitational acceleration, the correction using the (inaccurate) second posture is not performed. The posture can be calculated more accurately.

また、前記入力装置は、撮像手段(撮像素子40)をさらに備えていてもよい。このとき、座標算出装置は、前記撮像手段が撮像する画像(撮像画像)内での所定の撮像対象の向きおよび/または位置から算出される前記入力装置の姿勢を第2の姿勢(第3姿勢データ76)とし、当該第2の姿勢に所定の割合で前記第1の姿勢を近づける補正を行う補正手段(S6)をさらに備えている。   The input device may further include an imaging unit (imaging device 40). At this time, the coordinate calculation device determines the orientation of the input device calculated from the orientation and / or position of a predetermined imaging target in an image (captured image) captured by the imaging means as a second orientation (third orientation). Data 76), and further includes a correcting means (S6) for correcting the first posture to approach the second posture at a predetermined rate.

上記によれば、ジャイロセンサを用いて算出される第1の姿勢は、加速度データに基づいて補正される。これによって、ジャイロセンサから算出される姿勢の誤差を補正することができるので、ジャイロセンサを用いて入力装置の姿勢を正確に算出することができる。また、上記の発明では第1の姿勢を所定の割合で第3の姿勢へと近づけるので、上述したように、上記の場合においても第1の姿勢が急激に変化してしまうことを防止することができる。その結果、第1の姿勢が急激に変化することによってユーザが操作に違和感を感じることを防止することができ、入力装置の操作性を向上することができる。   According to the above, the first posture calculated using the gyro sensor is corrected based on the acceleration data. Thus, the posture error calculated from the gyro sensor can be corrected, so that the posture of the input device can be accurately calculated using the gyro sensor. Further, in the above invention, the first posture is brought close to the third posture at a predetermined ratio, and as described above, the first posture is prevented from changing suddenly even in the above case. Can do. As a result, it is possible to prevent the user from feeling uncomfortable with the operation due to the sudden change in the first posture, and the operability of the input device can be improved.

また、本発明は、情報処理装置のコンピュータを上記各手段として機能させる座標算出プログラムの形態で実施されてもよい。   The present invention may also be implemented in the form of a coordinate calculation program that causes a computer of an information processing apparatus to function as each of the above means.

本発明によれば、入力装置と所定平面とが配置される所定空間において、入力装置の姿勢を表すベクトルの方向が指し示す所定平面上の位置座標が算出されることによって、入力装置の姿勢から2次元座標を算出することができる。   According to the present invention, in the predetermined space where the input device and the predetermined plane are arranged, the position coordinates on the predetermined plane indicated by the direction of the vector representing the posture of the input device are calculated, so that 2 Dimensional coordinates can be calculated.

ゲームシステムの外観図External view of game system ゲーム装置の機能ブロック図Functional block diagram of game device 入力装置の外観構成を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance structure of an input device コントローラの外観構成を示す斜視図Perspective view showing the external configuration of the controller コントローラの内部構造を示す図Diagram showing the internal structure of the controller コントローラの内部構造を示す図Diagram showing the internal structure of the controller 入力装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the input device 第1の姿勢および第2の姿勢を示すベクトルを示す図The figure which shows the vector which shows a 1st attitude | position and a 2nd attitude | position 補正量を示すベクトルv3を示す図The figure which shows vector v3 which shows correction amount 第1補正処理による補正後の第1の姿勢を示すベクトルを示す図The figure which shows the vector which shows the 1st attitude | position after correction | amendment by a 1st correction process. 第1の姿勢および第3の姿勢を示すベクトルを示す図The figure which shows the vector which shows a 1st attitude | position and a 3rd attitude | position 第2補正処理による補正後の第1の姿勢を示す図The figure which shows the 1st attitude | position after correction | amendment by a 2nd correction process. ゲーム装置のメインメモリに記憶される主なデータを示す図The figure which shows the main data memorize | stored in the main memory of a game device ゲーム装置において実行される処理の流れを示すメインフローチャートMain flowchart showing the flow of processing executed in the game device 図14に示す第1補正処理(ステップS5)の流れを示すフローチャートFlowchart showing the flow of the first correction process (step S5) shown in FIG. 図14に示す第2補正処理(ステップS6)の流れを示すフローチャートFlowchart showing the flow of the second correction process (step S6) shown in FIG. 撮像画像に対応する2次元座標を示す図The figure which shows the two-dimensional coordinate corresponding to a captured image 所定の仮想空間における入力装置と所定の平面とを示す図The figure which shows the input device and predetermined plane in a predetermined virtual space 図18に示す仮想空間をy軸正方向側から負方向側へ見た図FIG. 18 is a diagram of the virtual space shown in FIG. 18 viewed from the y-axis positive direction side to the negative direction side.

[ゲームシステムの全体構成]
図1を参照して、本発明の一実施形態に係る座標算出装置の一例であるゲーム装置を含むゲームシステム1について説明する。図1は、ゲームシステム1の外観図である。以下、据置型のゲーム装置を一例にして、本実施形態のゲーム装置およびゲームプログラムについて説明する。図1において、ゲームシステム1は、テレビジョン受像器(以下、単に「テレビ」と記載する)2、ゲーム装置3、光ディスク4、入力装置8、およびマーカ部6を含む。本システムは、入力装置8を用いたゲーム操作に基づいてゲーム装置3でゲーム処理を実行するものである。
[Overall configuration of game system]
With reference to FIG. 1, a game system 1 including a game apparatus which is an example of a coordinate calculation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an external view of the game system 1. Hereinafter, the game apparatus and the game program of the present embodiment will be described using a stationary game apparatus as an example. In FIG. 1, the game system 1 includes a television receiver (hereinafter simply referred to as “TV”) 2, a game device 3, an optical disk 4, an input device 8, and a marker unit 6. In the present system, game processing is executed by the game device 3 based on a game operation using the input device 8.

ゲーム装置3には、当該ゲーム装置3に対して交換可能に用いられる情報記憶媒体の一例である光ディスク4が脱着可能に挿入される。光ディスク4には、ゲーム装置3において実行されるためのゲームプログラムが記憶されている。ゲーム装置3の前面には光ディスク4の挿入口が設けられている。ゲーム装置3は、挿入口に挿入された光ディスク4に記憶されているゲームプログラムを読み出して実行することによってゲーム処理を実行する。   An optical disk 4 that is an example of an information storage medium that can be used interchangeably with the game apparatus 3 is detachably inserted into the game apparatus 3. The optical disc 4 stores a game program to be executed on the game apparatus 3. An insertion slot for the optical disk 4 is provided on the front surface of the game apparatus 3. The game apparatus 3 executes a game process by reading and executing a game program stored in the optical disc 4 inserted into the insertion slot.

ゲーム装置3には、表示装置の一例であるテレビ2が接続コードを介して接続される。テレビ2は、ゲーム装置3において実行されるゲーム処理の結果得られるゲーム画像を表示する。また、テレビ2の画面の周辺(図1では画面の上側)には、マーカ部6が設置される。マーカ部6は、その両端に2つのマーカ6Rおよび6Lを備えている。マーカ6R(マーカ6Lも同様)は、具体的には1以上の赤外LEDであり、テレビ2の前方に向かって赤外光を出力する。マーカ部6はゲーム装置3に接続されており、ゲーム装置3はマーカ部6が備える各赤外LEDの点灯を制御することが可能である。   A television 2 which is an example of a display device is connected to the game apparatus 3 via a connection cord. The television 2 displays a game image obtained as a result of the game process executed in the game device 3. A marker unit 6 is installed around the screen of the television 2 (upper side of the screen in FIG. 1). The marker unit 6 includes two markers 6R and 6L at both ends thereof. The marker 6R (same for the marker 6L) is specifically one or more infrared LEDs, and outputs infrared light toward the front of the television 2. The marker unit 6 is connected to the game apparatus 3, and the game apparatus 3 can control lighting of each infrared LED included in the marker unit 6.

入力装置8は、自機に対して行われた操作の内容を示す操作データをゲーム装置3に与えるものである。本実施形態では、入力装置8はコントローラ5とジャイロセンサユニット7とを含む。詳細は後述するが、入力装置8は、コントローラ5に対してジャイロセンサユニット7が着脱可能に接続されている構成である。コントローラ5とゲーム装置3とは無線通信によって接続される。本実施形態では、コントローラ5とゲーム装置3との間の無線通信には例えばBluetooth(ブルートゥース)(登録商標)の技術が用いられる。なお、他の実施形態においてはコントローラ5とゲーム装置3とは有線で接続されてもよい。   The input device 8 gives operation data indicating the content of the operation performed on the own device to the game device 3. In the present embodiment, the input device 8 includes a controller 5 and a gyro sensor unit 7. Although details will be described later, the input device 8 has a configuration in which a gyro sensor unit 7 is detachably connected to the controller 5. The controller 5 and the game apparatus 3 are connected by wireless communication. In the present embodiment, for example, Bluetooth (registered trademark) technology is used for wireless communication between the controller 5 and the game apparatus 3. In other embodiments, the controller 5 and the game apparatus 3 may be connected by wire.

[ゲーム装置3の内部構成]
次に、図2を参照して、ゲーム装置3の内部構成について説明する。図2は、ゲーム装置3の構成を示すブロック図である。ゲーム装置3は、CPU10、システムLSI11、外部メインメモリ12、ROM/RTC13、ディスクドライブ14、およびAV−IC15等を有する。
[Internal configuration of game device 3]
Next, the internal configuration of the game apparatus 3 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the game apparatus 3. The game apparatus 3 includes a CPU 10, a system LSI 11, an external main memory 12, a ROM / RTC 13, a disk drive 14, an AV-IC 15 and the like.

CPU10は、光ディスク4に記憶されたゲームプログラムを実行することによってゲーム処理を実行するものであり、ゲームプロセッサとして機能する。CPU10は、システムLSI11に接続される。システムLSI11には、CPU10の他、外部メインメモリ12、ROM/RTC13、ディスクドライブ14およびAV−IC15が接続される。システムLSI11は、それに接続される各構成要素間のデータ転送の制御、表示すべき画像の生成、外部装置からのデータの取得等の処理を行う。システムLSIの内部構成について後述する。揮発性の外部メインメモリ12は、光ディスク4から読み出されたゲームプログラムや、フラッシュメモリ17から読み出されたゲームプログラム等のプログラムを記憶したり、各種データを記憶したりするものであり、CPU10のワーク領域やバッファ領域として用いられる。ROM/RTC13は、ゲーム装置3の起動用のプログラムが組み込まれるROM(いわゆるブートROM)と、時間をカウントするクロック回路(RTC:Real Time Clock)とを有する。ディスクドライブ14は、光ディスク4からプログラムデータやテクスチャデータ等を読み出し、後述する内部メインメモリ11eまたは外部メインメモリ12に読み出したデータを書き込む。   The CPU 10 executes a game process by executing a game program stored on the optical disc 4, and functions as a game processor. The CPU 10 is connected to the system LSI 11. In addition to the CPU 10, an external main memory 12, a ROM / RTC 13, a disk drive 14, and an AV-IC 15 are connected to the system LSI 11. The system LSI 11 performs processing such as control of data transfer between components connected thereto, generation of an image to be displayed, and acquisition of data from an external device. The internal configuration of the system LSI will be described later. The volatile external main memory 12 stores a program such as a game program read from the optical disc 4 or a game program read from the flash memory 17, or stores various data. Used as a work area and buffer area. The ROM / RTC 13 includes a ROM (so-called boot ROM) in which a program for starting the game apparatus 3 is incorporated, and a clock circuit (RTC: Real Time Clock) that counts time. The disk drive 14 reads program data, texture data, and the like from the optical disk 4 and writes the read data to an internal main memory 11e or an external main memory 12 described later.

また、システムLSI11には、入出力プロセッサ(I/Oプロセッサ)11a、GPU(Graphics Processor Unit)11b、DSP(Digital Signal Processor)11c、VRA
1d、および内部メインメモリ11eが設けられる。図示は省略するが、これらの構成要素11a〜11eは内部バスによって互いに接続される。
The system LSI 11 includes an input / output processor (I / O processor) 11a, a GPU (Graphics Processor Unit) 11b, a DSP (Digital Signal Processor) 11c, and a VRA.
1d and an internal main memory 11e are provided. Although not shown, these components 11a to 11e are connected to each other by an internal bus.

GPU11bは、描画手段の一部を形成し、CPU10からのグラフィクスコマンド(作画命令)に従って画像を生成する。VRAM11dは、GPU11bがグラフィクスコマンドを実行するために必要なデータ(ポリゴンデータやテクスチャデータ等のデータ)を記憶する。画像が生成される際には、GPU11bは、VRAM11dに記憶されたデータを用いて画像データを作成する。   The GPU 11b forms part of a drawing unit and generates an image according to a graphics command (drawing command) from the CPU 10. The VRAM 11d stores data (data such as polygon data and texture data) necessary for the GPU 11b to execute the graphics command. When an image is generated, the GPU 11b creates image data using data stored in the VRAM 11d.

DSP11cは、オーディオプロセッサとして機能し、内部メインメモリ11eや外部メインメモリ12に記憶されるサウンドデータや音波形(音色)データを用いて、音声データを生成する。   The DSP 11c functions as an audio processor, and generates sound data using sound data and sound waveform (tone color) data stored in the internal main memory 11e and the external main memory 12.

上述のように生成された画像データおよび音声データは、AV−IC15によって読み出される。AV−IC15は、読み出した画像データをAVコネクタ16を介してテレビ2に出力するとともに、読み出した音声データを、テレビ2に内蔵されるスピーカ2aに出力する。これによって、画像がテレビ2に表示されるとともに音がスピーカ2aから出力される。   The image data and audio data generated as described above are read out by the AV-IC 15. The AV-IC 15 outputs the read image data to the television 2 via the AV connector 16, and outputs the read audio data to the speaker 2 a built in the television 2. As a result, an image is displayed on the television 2 and a sound is output from the speaker 2a.

入出力プロセッサ11aは、それに接続される構成要素との間でデータの送受信を実行したり、外部装置からのデータのダウンロードを実行したりする。入出力プロセッサ11aは、フラッシュメモリ17、無線通信モジュール18、無線コントローラモジュール19、拡張コネクタ20、およびメモリカード用コネクタ21に接続される。無線通信モジュール18にはアンテナ22が接続され、無線コントローラモジュール19にはアンテナ23が接続される。   The input / output processor 11a performs transmission / reception of data to / from components connected to the input / output processor 11a and downloads data from an external device. The input / output processor 11a is connected to the flash memory 17, the wireless communication module 18, the wireless controller module 19, the expansion connector 20, and the memory card connector 21. An antenna 22 is connected to the wireless communication module 18, and an antenna 23 is connected to the wireless controller module 19.

入出力プロセッサ11aは、無線通信モジュール18およびアンテナ22を介してネットワークに接続し、ネットワークに接続される他のゲーム装置や各種サーバと通信することができる。入出力プロセッサ11aは、定期的にフラッシュメモリ17にアクセスし、ネットワークへ送信する必要があるデータの有無を検出し、当該データが有る場合には、無線通信モジュール18およびアンテナ22を介してネットワークに送信する。また、入出力プロセッサ11aは、他のゲーム装置から送信されてくるデータやダウンロードサーバからダウンロードしたデータを、ネットワーク、アンテナ22および無線通信モジュール18を介して受信し、受信したデータをフラッシュメモリ17に記憶する。CPU10はゲームプログラムを実行することにより、フラッシュメモリ17に記憶されたデータを読み出してゲームプログラムで利用する。フラッシュメモリ17には、ゲーム装置3と他のゲーム装置や各種サーバとの間で送受信されるデータの他、ゲーム装置3を利用してプレイしたゲームのセーブデータ(ゲームの結果データまたは途中データ)が記憶されてもよい。   The input / output processor 11a is connected to the network via the wireless communication module 18 and the antenna 22, and can communicate with other game devices and various servers connected to the network. The input / output processor 11a periodically accesses the flash memory 17 to detect the presence / absence of data that needs to be transmitted to the network. If there is such data, the input / output processor 11a communicates with the network via the wireless communication module 18 and the antenna 22. Send. Further, the input / output processor 11a receives data transmitted from other game devices and data downloaded from the download server via the network, the antenna 22 and the wireless communication module 18, and receives the received data in the flash memory 17. Remember. By executing the game program, the CPU 10 reads out the data stored in the flash memory 17 and uses it in the game program. In the flash memory 17, in addition to data transmitted and received between the game apparatus 3 and other game apparatuses and various servers, save data (game result data or intermediate data) of the game played using the game apparatus 3 May be stored.

また、入出力プロセッサ11aは、コントローラ5から送信される操作データをアンテナ23および無線コントローラモジュール19を介して受信し、内部メインメモリ11eまたは外部メインメモリ12のバッファ領域に記憶(一時記憶)する。   The input / output processor 11a receives operation data transmitted from the controller 5 via the antenna 23 and the wireless controller module 19, and stores (temporarily stores) the data in the buffer area of the internal main memory 11e or the external main memory 12.

さらに、入出力プロセッサ11aには、拡張コネクタ20およびメモリカード用コネクタ21が接続される。拡張コネクタ20は、USBやSCSIのようなインターフェースのためのコネクタであり、外部記憶媒体のようなメディアを接続したり、他のコントローラのような周辺機器を接続したり、有線の通信用コネクタを接続することによって無線通信モジュール18に替えてネットワークとの通信を行ったりすることができる。メモリカード用コネクタ21は、メモリカードのような外部記憶媒体を接続するためのコネクタである。例えば、入出力プロセッサ11aは、拡張コネクタ20やメモリカード用コネクタ21を介して外部記憶媒体にアクセスし、外部記憶媒体にデータを保存したり、外部記憶媒体からデータを読み出したりすることができる。   Further, an expansion connector 20 and a memory card connector 21 are connected to the input / output processor 11a. The expansion connector 20 is a connector for an interface such as USB or SCSI, and connects a medium such as an external storage medium, a peripheral device such as another controller, or a wired communication connector. By connecting, communication with the network can be performed instead of the wireless communication module 18. The memory card connector 21 is a connector for connecting an external storage medium such as a memory card. For example, the input / output processor 11a can access an external storage medium via the expansion connector 20 or the memory card connector 21 to store data in the external storage medium or read data from the external storage medium.

ゲーム装置3には、電源ボタン24、リセットボタン25、およびイジェクトボタン26が設けられる。電源ボタン24およびリセットボタン25は、システムLSI11に接続される。電源ボタン24がオンされると、ゲーム装置3の各構成要素に対して、図示しないACアダプタを経て電源が供給される。リセットボタン25が押されると、システムLSI11は、ゲーム装置3の起動プログラムを再起動する。イジェクトボタン26は、ディスクドライブ14に接続される。イジェクトボタン26が押されると、ディスクドライブ14から光ディスク4が排出される。   The game apparatus 3 is provided with a power button 24, a reset button 25, and an eject button 26. The power button 24 and the reset button 25 are connected to the system LSI 11. When the power button 24 is turned on, power is supplied to each component of the game apparatus 3 via an AC adapter (not shown). When the reset button 25 is pressed, the system LSI 11 restarts the boot program for the game apparatus 3. The eject button 26 is connected to the disk drive 14. When the eject button 26 is pressed, the optical disk 4 is ejected from the disk drive 14.

[入力装置8の構成]
次に、図3〜図6を参照して、入力装置8について説明する。図3は、入力装置8の外観構成を示す斜視図である。図4は、コントローラ5の外観構成を示す斜視図である。図3は、コントローラ5の上側後方から見た斜視図であり、図4は、コントローラ5を下側前方から見た斜視図である。
[Configuration of Input Device 8]
Next, the input device 8 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing an external configuration of the input device 8. FIG. 4 is a perspective view showing an external configuration of the controller 5. 3 is a perspective view of the controller 5 as seen from the upper rear side, and FIG. 4 is a perspective view of the controller 5 as seen from the lower front side.

図3および図4において、コントローラ5は、例えばプラスチック成型によって形成されたハウジング31を有している。ハウジング31は、その前後方向(図3に示すZ軸方向)を長手方向とした略直方体形状を有しており、全体として大人や子供の片手で把持可能な大きさである。プレイヤは、コントローラ5に設けられたボタンを押下すること、および、コントローラ5自体を動かしてその位置や姿勢を変えることによってゲーム操作を行うことができる。   3 and 4, the controller 5 includes a housing 31 formed by plastic molding, for example. The housing 31 has a substantially rectangular parallelepiped shape whose longitudinal direction is the front-rear direction (the Z-axis direction shown in FIG. 3), and is a size that can be gripped with one hand of an adult or a child as a whole. The player can perform a game operation by pressing a button provided on the controller 5 and moving the controller 5 itself to change its position and posture.

ハウジング31には、複数の操作ボタンが設けられる。図3に示すように、ハウジング31の上面には、十字ボタン32a、1番ボタン32b、2番ボタン32c、Aボタン32d、マイナスボタン32e、ホームボタン32f、プラスボタン32g、および電源ボタン32hが設けられる。本明細書では、これらのボタン32a〜32hが設けられるハウジング31の上面を「ボタン面」と呼ぶことがある。一方、図4に示すように、ハウジング31の下面には凹部が形成されており、当該凹部の後面側傾斜面にはBボタン32iが設けられる。これらの各操作ボタン32a〜32iには、ゲーム装置3が実行するゲームプログラムに応じた機能が適宜割り当てられる。また、電源ボタン32hは遠隔からゲーム装置3本体の電源をオン/オフするためのものである。ホームボタン32fおよび電源ボタン32hは、その上面がハウジング31の上面に埋没している。これによって、プレイヤがホームボタン32fまたは電源ボタン32hを誤って押下することを防止することができる。   The housing 31 is provided with a plurality of operation buttons. As shown in FIG. 3, a cross button 32a, a first button 32b, a second button 32c, an A button 32d, a minus button 32e, a home button 32f, a plus button 32g, and a power button 32h are provided on the upper surface of the housing 31. It is done. In the present specification, the upper surface of the housing 31 on which these buttons 32a to 32h are provided may be referred to as a “button surface”. On the other hand, as shown in FIG. 4, a recess is formed on the lower surface of the housing 31, and a B button 32i is provided on the rear inclined surface of the recess. A function corresponding to the game program executed by the game apparatus 3 is appropriately assigned to each of the operation buttons 32a to 32i. The power button 32h is for remotely turning on / off the main body of the game apparatus 3. The home button 32 f and the power button 32 h are embedded in the upper surface of the housing 31. This can prevent the player from pressing the home button 32f or the power button 32h by mistake.

ハウジング31の後面にはコネクタ33が設けられている。コネクタ33は、コントローラ5に他の機器(例えば、ジャイロセンサユニット7や他のコントローラ)を接続するために利用される。また、ハウジング31の後面におけるコネクタ33の両側には、上記他の機器が容易に離脱することを防止するために係止穴33aが設けられている。   A connector 33 is provided on the rear surface of the housing 31. The connector 33 is used to connect another device (for example, the gyro sensor unit 7 or another controller) to the controller 5. Further, locking holes 33a are provided on both sides of the connector 33 on the rear surface of the housing 31 in order to prevent the other devices from being easily detached.

ハウジング31上面の後方には複数(図3では4つ)のLED34a〜34dが設けられる。ここで、コントローラ5には、他のメインコントローラと区別するためにコントローラ種別(番号)が付与される。各LED34a〜34dは、コントローラ5に現在設定されている上記コントローラ種別をプレイヤに通知したり、コントローラ5の電池残量をプレイヤに通知したりする等の目的で用いられる。具体的には、コントローラ5を用いてゲーム操作が行われる際、上記コントローラ種別に応じて複数のLED34a〜34dのいずれか1つが点灯する。   A plurality (four in FIG. 3) of LEDs 34 a to 34 d are provided behind the upper surface of the housing 31. Here, the controller type (number) is assigned to the controller 5 to distinguish it from other main controllers. The LEDs 34a to 34d are used for the purpose of notifying the player of the controller type currently set in the controller 5 and notifying the player of the remaining battery level of the controller 5. Specifically, when a game operation is performed using the controller 5, any one of the plurality of LEDs 34a to 34d is turned on according to the controller type.

また、コントローラ5は撮像情報演算部35(図6)を有しており、図4に示すように、ハウジング31前面には撮像情報演算部35の光入射面35aが設けられる。光入射面35aは、マーカ6Rおよび6Lからの赤外光を少なくとも透過する材質で構成される。   Further, the controller 5 has an imaging information calculation unit 35 (FIG. 6), and a light incident surface 35a of the imaging information calculation unit 35 is provided on the front surface of the housing 31, as shown in FIG. The light incident surface 35a is made of a material that transmits at least infrared light from the markers 6R and 6L.

ハウジング31上面における1番ボタン32bとホームボタン32fとの間には、コントローラ5に内蔵されるスピーカ49(図5)からの音を外部に放出するための音抜き孔31aが形成されている。   Between the first button 32b and the home button 32f on the upper surface of the housing 31, a sound release hole 31a for releasing sound from the speaker 49 (FIG. 5) built in the controller 5 is formed.

次に、図5および図6を参照して、コントローラ5の内部構造について説明する。図5および図6は、コントローラ5の内部構造を示す図である。なお、図5は、コントローラ5の上筐体(ハウジング31の一部)を外した状態を示す斜視図である。図6は、コントローラ5の下筐体(ハウジング31の一部)を外した状態を示す斜視図である。図6に示す斜視図は、図5に示す基板30を裏面から見た斜視図となっている。   Next, the internal structure of the controller 5 will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the internal structure of the controller 5. FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the upper housing (a part of the housing 31) of the controller 5 is removed. FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the lower casing (a part of the housing 31) of the controller 5 is removed. The perspective view shown in FIG. 6 is a perspective view of the substrate 30 shown in FIG.

図5において、ハウジング31の内部には基板30が固設されており、当該基板30の上主面上に各操作ボタン32a〜32h、各LED34a〜34d、加速度センサ37、アンテナ45、およびスピーカ49等が設けられる。これらは、基板30等に形成された配線(図示せず)によってマイクロコンピュータ(Micro Computer:マイコン)42(図6参照)に接続される。本実施形態では、加速度センサ37は、X軸方向に関してコントローラ5の中心からずれた位置に配置されている。これによって、コントローラ5をZ軸回りに回転させたときのコントローラ5の動きが算出しやすくなる。また、加速度センサ37は、長手方向(Z軸方向)に関してコントローラ5の中心よりも前方に配置されている。また、無線モジュール44(図6)およびアンテナ45によって、コントローラ5がワイヤレスコントローラとして機能する。   In FIG. 5, a substrate 30 is fixed inside the housing 31, and operation buttons 32 a to 32 h, LEDs 34 a to 34 d, an acceleration sensor 37, an antenna 45, and a speaker 49 are provided on the upper main surface of the substrate 30. Etc. are provided. These are connected to a microcomputer (microcomputer) 42 (see FIG. 6) by wiring (not shown) formed on the substrate 30 and the like. In the present embodiment, the acceleration sensor 37 is disposed at a position shifted from the center of the controller 5 with respect to the X-axis direction. This makes it easier to calculate the movement of the controller 5 when the controller 5 is rotated about the Z axis. The acceleration sensor 37 is disposed in front of the center of the controller 5 in the longitudinal direction (Z-axis direction). Further, the controller 5 functions as a wireless controller by the wireless module 44 (FIG. 6) and the antenna 45.

一方、図6において、基板30の下主面上の前端縁に撮像情報演算部35が設けられる。撮像情報演算部35は、コントローラ5の前方から順に赤外線フィルタ38、レンズ39、撮像素子40、および画像処理回路41を備えている。これらの部材38〜41はそれぞれ基板30の下主面に取り付けられる。   On the other hand, in FIG. 6, an imaging information calculation unit 35 is provided at the front edge on the lower main surface of the substrate 30. The imaging information calculation unit 35 includes an infrared filter 38, a lens 39, an imaging element 40, and an image processing circuit 41 in order from the front of the controller 5. These members 38 to 41 are respectively attached to the lower main surface of the substrate 30.

さらに、基板30の下主面上には、上記マイコン42およびバイブレータ48が設けられている。バイブレータ48は、例えば振動モータやソレノイドであり、基板30等に形成された配線によってマイコン42と接続される。マイコン42の指示によりバイブレータ48が作動することによってコントローラ5に振動が発生する。これによって、コントローラ5を把持しているプレイヤの手にその振動が伝達される、いわゆる振動対応ゲームを実現することができる。本実施形態では、バイブレータ48は、ハウジング31のやや前方寄りに配置される。つまり、バイブレータ48がコントローラ5の中心よりも端側に配置することによって、バイブレータ48の振動によりコントローラ5全体を大きく振動させることができる。また、コネクタ33は、基板30の下主面上の後端縁に取り付けられる。なお、図5および図6に示す他、コントローラ5は、マイコン42の基本クロックを生成する水晶振動子、スピーカ49に音声信号を出力するアンプ等を備えている。   Further, the microcomputer 42 and the vibrator 48 are provided on the lower main surface of the substrate 30. The vibrator 48 is, for example, a vibration motor or a solenoid, and is connected to the microcomputer 42 by wiring formed on the substrate 30 or the like. The controller 48 is vibrated by the operation of the vibrator 48 according to the instruction of the microcomputer 42. As a result, a so-called vibration-compatible game in which the vibration is transmitted to the hand of the player holding the controller 5 can be realized. In the present embodiment, the vibrator 48 is disposed slightly forward of the housing 31. That is, by arranging the vibrator 48 on the end side of the center of the controller 5, the entire controller 5 can be vibrated greatly by the vibration of the vibrator 48. The connector 33 is attached to the rear edge on the lower main surface of the substrate 30. 5 and 6, the controller 5 includes a crystal resonator that generates a basic clock of the microcomputer 42, an amplifier that outputs an audio signal to the speaker 49, and the like.

また、ジャイロセンサユニット7は、3軸回りの角速度を検知するジャイロセンサ(図7に示すジャイロセンサ55および56)を有する。ジャイロセンサユニット7は、コントローラ5のコネクタ33に着脱可能に装着される。ジャイロセンサユニット7の前端(図3に示すZ軸正方向側の端部)には、コネクタ33に接続可能なプラグ(図7に示すプラグ53)が設けられる。さらに、プラグ53の両側にはフック(図示せず)が設けられる。ジャイロセンサユニット7がコントローラ5に対して装着される状態では、プラグ53がコネクタ33に接続されるとともに、上記フックがコントローラ5の係止穴33aに係止する。これによって、コントローラ5とジャイロセンサユニット7とがしっかりと固定される。また、ジャイロセンサユニット7は側面(図3に示すX軸方向の面)にボタン51を有している。ボタン51は、それを押下すれば上記フックの係止穴33aに対する係止状態を解除することができるように構成されている。したがって、ボタン51を押下しながらプラグ53をコネクタ33から抜くことによって、ジャイロセンサユニット7をコントローラ5から離脱することができる。   Further, the gyro sensor unit 7 includes gyro sensors (gyro sensors 55 and 56 shown in FIG. 7) that detect angular velocities around three axes. The gyro sensor unit 7 is detachably attached to the connector 33 of the controller 5. A plug (plug 53 shown in FIG. 7) that can be connected to the connector 33 is provided at the front end of the gyro sensor unit 7 (end on the Z-axis positive direction side shown in FIG. 3). Further, hooks (not shown) are provided on both sides of the plug 53. In a state where the gyro sensor unit 7 is attached to the controller 5, the plug 53 is connected to the connector 33 and the hook is locked in the locking hole 33 a of the controller 5. Thereby, the controller 5 and the gyro sensor unit 7 are firmly fixed. The gyro sensor unit 7 has a button 51 on a side surface (surface in the X-axis direction shown in FIG. 3). The button 51 is configured such that when the button 51 is pressed, the hook is released from the locked state with respect to the locking hole 33a. Therefore, the gyro sensor unit 7 can be detached from the controller 5 by removing the plug 53 from the connector 33 while pressing the button 51.

また、ジャイロセンサユニット7の後端には、上記コネクタ33と同形状のコネクタが設けられる。したがって、コントローラ5(のコネクタ33)に対して装着可能な他の機器は、ジャイロセンサユニット7のコネクタに対しても装着可能である。なお、図3においては、当該コネクタに対してカバー52が着脱可能に装着されている。   A connector having the same shape as the connector 33 is provided at the rear end of the gyro sensor unit 7. Therefore, other devices that can be attached to the controller 5 (connector 33 thereof) can also be attached to the connector of the gyro sensor unit 7. In FIG. 3, a cover 52 is detachably attached to the connector.

なお、図3〜図6に示したコントローラ5およびジャイロセンサユニット7の形状や、各操作ボタンの形状、加速度センサやバイブレータの数および設置位置等は単なる一例に過ぎず、他の形状、数、および設置位置であっても、本発明を実現することができる。また、本実施形態では、撮像手段による撮像方向はZ軸正方向であるが、撮像方向はいずれの方向であってもよい。すなわち、コントローラ5における撮像情報演算部35の位置(撮像情報演算部35の光入射面35a)は、ハウジング31の前面でなくてもよく、ハウジング31の外部から光を取り入れることができれば他の面に設けられてもかまわない。   The shapes of the controller 5 and the gyro sensor unit 7 shown in FIGS. 3 to 6, the shapes of the operation buttons, the number of acceleration sensors and vibrators, and the installation positions are merely examples, and other shapes, numbers, Even in the installation position, the present invention can be realized. In the present embodiment, the imaging direction by the imaging unit is the positive Z-axis direction, but the imaging direction may be any direction. That is, the position of the imaging information calculation unit 35 in the controller 5 (the light incident surface 35a of the imaging information calculation unit 35) does not have to be the front surface of the housing 31, and other surfaces can be used as long as light can be taken in from the outside of the housing 31. May be provided.

図7は、入力装置8(コントローラ5およびジャイロセンサユニット7)の構成を示すブロック図である。コントローラ5は、操作部32(各操作ボタン32a〜32i)、コネクタ33、撮像情報演算部35、通信部36、および加速度センサ37を備えている。コントローラ5は、自機に対して行われた操作内容を示すデータを操作データとしてゲーム装置3へ送信するものである。   FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the input device 8 (the controller 5 and the gyro sensor unit 7). The controller 5 includes an operation unit 32 (operation buttons 32a to 32i), a connector 33, an imaging information calculation unit 35, a communication unit 36, and an acceleration sensor 37. The controller 5 transmits data indicating the details of the operation performed on the own device to the game apparatus 3 as operation data.

操作部32は、上述した各操作ボタン32a〜32iを含み、各操作ボタン32a〜32iに対する入力状態(各操作ボタン32a〜32iが押下されたか否か)を示す操作ボタンデータを通信部36のマイコン42へ出力する。   The operation unit 32 includes the operation buttons 32a to 32i described above, and the operation button data indicating the input state (whether or not each operation button 32a to 32i is pressed) to each operation button 32a to 32i is sent to the microcomputer of the communication unit Output to 42.

撮像情報演算部35は、撮像手段が撮像した画像データを解析してその中で輝度が高い領域を判別してその領域の重心位置やサイズなどを算出するためのシステムである。撮像情報演算部35は、例えば最大200フレーム/秒程度のサンプリング周期を有するので、比較的高速なコントローラ5の動きでも追跡して解析することができる。   The imaging information calculation unit 35 is a system for analyzing the image data captured by the imaging unit, discriminating a region having a high luminance in the image data, and calculating a center of gravity position, a size, and the like of the region. Since the imaging information calculation unit 35 has a sampling period of, for example, about 200 frames / second at the maximum, it can track and analyze even a relatively fast movement of the controller 5.

撮像情報演算部35は、赤外線フィルタ38、レンズ39、撮像素子40、および画像処理回路41を含んでいる。赤外線フィルタ38は、コントローラ5の前方から入射する光から赤外線のみを通過させる。レンズ39は、赤外線フィルタ38を透過した赤外線を集光して撮像素子40へ入射させる。撮像素子40は、例えばCMOSセンサやあるいはCCDセンサのような固体撮像素子であり、レンズ39が集光した赤外線を受光して画像信号を出力する。ここで、テレビ2の表示画面近傍に配置されるマーカ部6のマーカ6Rおよび6Lは、テレビ2の前方に向かって赤外光を出力する赤外LEDで構成される。したがって、赤外線フィルタ38を設けることによって、撮像素子40は、赤外線フィルタ38を通過した赤外線だけを受光して画像データを生成するので、マーカ6Rおよび6Lの画像をより正確に撮像することができる。以下では、撮像素子40によって撮像された画像を撮像画像と呼ぶ。撮像素子40によって生成された画像データは、画像処理回路41で処理される。画像処理回路41は、撮像画像内における撮像対象(マーカ6Rおよび6L)の位置を算出する。画像処理回路41は、算出された位置を示す座標を通信部36のマイコン42へ出力する。この座標のデータは、マイコン42によって操作データとしてゲーム装置3に送信される。以下では、上記座標を「マーカ座標」と呼ぶ。マーカ座標はコントローラ5自体の向き(傾斜角度)や位置に対応して変化するので、ゲーム装置3はこのマーカ座標を用いてコントローラ5の向きや位置を算出することができる。   The imaging information calculation unit 35 includes an infrared filter 38, a lens 39, an imaging element 40, and an image processing circuit 41. The infrared filter 38 passes only infrared rays from the light incident from the front of the controller 5. The lens 39 collects the infrared light transmitted through the infrared filter 38 and makes it incident on the image sensor 40. The image sensor 40 is a solid-state image sensor such as a CMOS sensor or a CCD sensor, for example, and receives the infrared light collected by the lens 39 and outputs an image signal. Here, the markers 6 </ b> R and 6 </ b> L of the marker unit 6 disposed in the vicinity of the display screen of the television 2 are configured by infrared LEDs that output infrared light toward the front of the television 2. Therefore, by providing the infrared filter 38, the image sensor 40 receives only the infrared light that has passed through the infrared filter 38 and generates image data, so that the images of the markers 6R and 6L can be captured more accurately. Hereinafter, an image captured by the image sensor 40 is referred to as a captured image. Image data generated by the image sensor 40 is processed by the image processing circuit 41. The image processing circuit 41 calculates the position of the imaging target (markers 6R and 6L) in the captured image. The image processing circuit 41 outputs coordinates indicating the calculated position to the microcomputer 42 of the communication unit 36. The coordinate data is transmitted to the game apparatus 3 as operation data by the microcomputer 42. Hereinafter, the coordinates are referred to as “marker coordinates”. Since the marker coordinates change corresponding to the direction (tilt angle) and position of the controller 5 itself, the game apparatus 3 can calculate the direction and position of the controller 5 using the marker coordinates.

なお、他の実施形態においては、コントローラ5は画像処理回路41を備えていない構成であってもよく、撮像画像自体がコントローラ5からゲーム装置3へ送信されてもよい。このとき、ゲーム装置3は、画像処理回路41と同様の機能を有する回路あるいはプログラムを有しており、上記マーカ座標を算出するようにしてもよい。   In other embodiments, the controller 5 may not include the image processing circuit 41, and the captured image itself may be transmitted from the controller 5 to the game apparatus 3. At this time, the game apparatus 3 may have a circuit or a program having the same function as the image processing circuit 41, and may calculate the marker coordinates.

加速度センサ37は、コントローラ5の加速度(重力加速度を含む)を検出する、すなわち、コントローラ5に加わる力(重力を含む)を検出する。加速度センサ37は、当該加速度センサ37の検出部に加わっている加速度のうち、センシング軸方向に沿った直線方向の加速度(直線加速度)の値を検出する。例えば、2軸以上の多軸加速度センサの場合には、加速度センサの検出部に加わっている加速度として、各軸に沿った成分の加速度をそれぞれ検出する。例えば、3軸または2軸の加速度センサは、アナログ・デバイセズ株式会社(Analog Devices, Inc.)またはSTマイクロエレクトロニクス社(STMicroelectronics N.V.)から入手可能である種類のものでもよい。なお、加速度センサ37は、例えば静電容量式の加速度センサであるとするが、他の方式の加速度センサを用いるようにしてもよい。   The acceleration sensor 37 detects the acceleration (including gravity acceleration) of the controller 5, that is, detects the force (including gravity) applied to the controller 5. The acceleration sensor 37 detects the value of the acceleration (linear acceleration) in the linear direction along the sensing axis direction among the accelerations applied to the detection unit of the acceleration sensor 37. For example, in the case of a multi-axis acceleration sensor having two or more axes, the component acceleration along each axis is detected as the acceleration applied to the detection unit of the acceleration sensor. For example, the triaxial or biaxial acceleration sensor may be of the type available from Analog Devices, Inc. or ST Microelectronics NV. The acceleration sensor 37 is, for example, a capacitance type acceleration sensor, but other types of acceleration sensors may be used.

本実施形態では、加速度センサ37は、コントローラ5を基準とした上下方向(図3に示すY軸方向)、左右方向(図3に示すX軸方向)および前後方向(図3に示すZ軸方向)の3軸方向に関してそれぞれ直線加速度を検出する。加速度センサ37は、各軸に沿った直線方向に関する加速度を検出するものであるため、加速度センサ37からの出力は3軸それぞれの直線加速度の値を表すものとなる。すなわち、検出された加速度は、入力装置8(コントローラ5)を基準に設定されるXYZ座標系(コントローラ座標系)における3次元のベクトル(ax,ay,az)として表される。以下では、加速度センサ37によって検出される3軸に関する各加速度値を各成分とするベクトルを加速度ベクトルと呼ぶ。   In the present embodiment, the acceleration sensor 37 has a vertical direction (Y-axis direction shown in FIG. 3), a horizontal direction (X-axis direction shown in FIG. 3), and a front-back direction (Z-axis direction shown in FIG. 3) with reference to the controller 5. ) Linear acceleration is detected in each of the three axis directions. Since the acceleration sensor 37 detects acceleration in the linear direction along each axis, the output from the acceleration sensor 37 represents the linear acceleration value of each of the three axes. That is, the detected acceleration is represented as a three-dimensional vector (ax, ay, az) in an XYZ coordinate system (controller coordinate system) set with reference to the input device 8 (controller 5). Hereinafter, a vector having the respective acceleration values related to the three axes detected by the acceleration sensor 37 as components is referred to as an acceleration vector.

加速度センサ37が検出した加速度を示すデータ(加速度データ)は、通信部36へ出力される。なお、加速度センサ37が検出した加速度は、コントローラ5自体の向き(傾斜角度)や動きに対応して変化するので、ゲーム装置3は加速度データを用いてコントローラ5の向きや動きを算出することができる。本実施形態では、ゲーム装置3は、加速度データに基づいてコントローラ5の姿勢を判断する。   Data indicating the acceleration detected by the acceleration sensor 37 (acceleration data) is output to the communication unit 36. The acceleration detected by the acceleration sensor 37 changes in accordance with the direction (tilt angle) and movement of the controller 5 itself, so that the game apparatus 3 can calculate the direction and movement of the controller 5 using the acceleration data. it can. In the present embodiment, the game apparatus 3 determines the attitude of the controller 5 based on the acceleration data.

加速度センサ37が検出した加速度(加速度ベクトル)を示すデータ(加速度データ)は、通信部36へ出力される。本実施形態において、加速度センサ37は、コントローラ5の傾斜角度を判断するためのデータを出力するセンサとして用いられる。   Data (acceleration data) indicating the acceleration (acceleration vector) detected by the acceleration sensor 37 is output to the communication unit 36. In the present embodiment, the acceleration sensor 37 is used as a sensor that outputs data for determining the tilt angle of the controller 5.

なお、加速度センサ37から出力される加速度の信号に基づいて、ゲーム装置3のプロセッサ(例えばCPU10)またはコントローラ5のプロセッサ(例えばマイコン42)等のコンピュータが処理を行うことによって、コントローラ5に関するさらなる情報を推測または算出(判定)することができることは、当業者であれば本明細書の説明から容易に理解できるであろう。例えば、加速度センサ37を搭載するコントローラ5が静止状態であることを前提としてコンピュータ側の処理が実行される場合(すなわち、加速度センサによって検出される加速度が重力加速度のみであるとして処理が実行される場合)、コントローラ5が現実に静止状態であれば、検出された加速度に基づいてコントローラ5の姿勢が重力方向に対して傾いているか否かまたはどの程度傾いているかを知ることができる。具体的には、加速度センサ37の検出軸が鉛直下方向を向いている状態を基準としたとき、1G(重力加速度)がかかっているか否かによって、コントローラ5が基準に対して傾いているか否かを知ることができるし、その大きさによって基準に対してどの程度傾いているかも知ることができる。また、多軸の加速度センサ37の場合には、さらに各軸の加速度の信号に対して処理を施すことによって、重力方向に対してコントローラ5がどの程度傾いているかをより詳細に知ることができる。この場合において、プロセッサは、加速度センサ37からの出力に基づいてコントローラ5の傾斜角度を算出してもよいし、当該傾斜角度を算出せずに、コントローラ5の傾斜方向を算出するようにしてもよい。このように、加速度センサ37をプロセッサと組み合わせて用いることによって、コントローラ5の傾斜角度または姿勢を判定することができる。   In addition, based on the acceleration signal output from the acceleration sensor 37, a computer such as a processor (for example, the CPU 10) of the game apparatus 3 or a processor (for example, the microcomputer 42) of the controller 5 performs processing, thereby further information regarding the controller 5 Those skilled in the art will be able to easily understand from the description of the present specification that can be estimated or calculated (determined). For example, when processing on the computer side is executed on the assumption that the controller 5 on which the acceleration sensor 37 is mounted is stationary (that is, the processing is executed assuming that the acceleration detected by the acceleration sensor is only gravitational acceleration). When the controller 5 is actually stationary, it can be determined whether or not the attitude of the controller 5 is inclined with respect to the direction of gravity based on the detected acceleration. Specifically, whether or not the controller 5 is inclined with respect to the reference depending on whether or not 1G (gravity acceleration) is applied, based on the state in which the detection axis of the acceleration sensor 37 is directed vertically downward. It is possible to know how much it is inclined with respect to the reference according to its size. Further, in the case of the multi-axis acceleration sensor 37, it is possible to know in detail how much the controller 5 is inclined with respect to the direction of gravity by further processing the acceleration signal of each axis. . In this case, the processor may calculate the tilt angle of the controller 5 based on the output from the acceleration sensor 37, or may calculate the tilt direction of the controller 5 without calculating the tilt angle. Good. Thus, by using the acceleration sensor 37 in combination with the processor, the tilt angle or posture of the controller 5 can be determined.

一方、コントローラ5が動的な状態(コントローラ5が動かされている状態)であることを前提とする場合には、加速度センサ37は重力加速度に加えてコントローラ5の動きに応じた加速度を検出するので、検出された加速度から重力加速度の成分を所定の処理により除去することによってコントローラ5の動き方向を知ることができる。また、コントローラ5が動的な状態であることを前提とする場合であっても、検出された加速度から、加速度センサの動きに応じた加速度の成分を所定の処理により除去することによって、重力方向に対するコントローラ5の傾きを知ることが可能である。なお、他の実施例では、加速度センサ37は、内蔵の加速度検出手段で検出された加速度信号をマイコン42に出力する前に当該加速度信号に対して所定の処理を行うための、組込み式の処理装置または他の種類の専用の処理装置を備えていてもよい。組込み式または専用の処理装置は、例えば、加速度センサ37が静的な加速度(例えば、重力加速度)を検出するために用いられる場合、加速度信号を傾斜角(あるいは、他の好ましいパラメータ)に変換するものであってもよい。   On the other hand, when it is assumed that the controller 5 is in a dynamic state (a state in which the controller 5 is moved), the acceleration sensor 37 detects an acceleration corresponding to the movement of the controller 5 in addition to the gravitational acceleration. Therefore, the movement direction of the controller 5 can be known by removing the gravitational acceleration component from the detected acceleration by a predetermined process. Even if it is assumed that the controller 5 is in a dynamic state, the direction of gravity is obtained by removing the acceleration component corresponding to the movement of the acceleration sensor from the detected acceleration by a predetermined process. It is possible to know the inclination of the controller 5 with respect to. In another embodiment, the acceleration sensor 37 is a built-in process for performing a predetermined process on the acceleration signal before outputting the acceleration signal detected by the built-in acceleration detection means to the microcomputer 42. An apparatus or other type of dedicated processing apparatus may be provided. A built-in or dedicated processing device converts the acceleration signal into a tilt angle (or other preferred parameter) if, for example, the acceleration sensor 37 is used to detect static acceleration (eg, gravitational acceleration). It may be a thing.

通信部36は、マイコン42、メモリ43、無線モジュール44、およびアンテナ45を含んでいる。マイコン42は、処理を行う際にメモリ43を記憶領域として用いながら、マイコン42が取得したデータをゲーム装置3へ無線送信する無線モジュール44を制御する。また、マイコン42はコネクタ33に接続されている。ジャイロセンサユニット7から送信されてくるデータは、コネクタ33を介してマイコン42に入力される。以下、ジャイロセンサユニット7の構成について説明する。   The communication unit 36 includes a microcomputer 42, a memory 43, a wireless module 44, and an antenna 45. The microcomputer 42 controls the wireless module 44 that wirelessly transmits data acquired by the microcomputer 42 to the game apparatus 3 while using the memory 43 as a storage area when performing processing. The microcomputer 42 is connected to the connector 33. Data transmitted from the gyro sensor unit 7 is input to the microcomputer 42 via the connector 33. Hereinafter, the configuration of the gyro sensor unit 7 will be described.

ジャイロセンサユニット7は、プラグ53、マイコン54、2軸ジャイロセンサ55、および1軸ジャイロセンサ56を備えている。上述のように、ジャイロセンサユニット7は、3軸(本実施形態では、XYZ軸)周りの角速度を検出し、検出した角速度を示すデータ(角速度データ)をコントローラ5へ送信する。   The gyro sensor unit 7 includes a plug 53, a microcomputer 54, a 2-axis gyro sensor 55, and a 1-axis gyro sensor 56. As described above, the gyro sensor unit 7 detects angular velocities around the three axes (in this embodiment, the XYZ axes), and transmits data (angular velocity data) indicating the detected angular velocities to the controller 5.

2軸ジャイロセンサ55は、X軸周りの角速度およびY軸周りの(単位時間あたりの)角速度を検出する。また、1軸ジャイロセンサ56は、Z軸周りの(単位時間あたりの)角速度を検出する。なお、本明細書では、コントローラ5の撮像方向(Z軸正方向)を基準として、XYZ軸周りの回転方向を、それぞれ、ロール方向、ピッチ方向、ヨー方向と呼ぶ。すなわち、2軸ジャイロセンサ55は、ロール方向(X軸周りの回転方向)およびピッチ方向(Y軸周りの回転方向)の角速度を検出し、1軸ジャイロセンサ56は、ヨー方向(Z軸周りの回転方向)の角速度を検出する。   The biaxial gyro sensor 55 detects an angular velocity around the X axis and an angular velocity (per unit time) around the Y axis. The single axis gyro sensor 56 detects an angular velocity (per unit time) around the Z axis. In this specification, the rotation directions around the XYZ axes are referred to as a roll direction, a pitch direction, and a yaw direction, respectively, with reference to the imaging direction (Z axis positive direction) of the controller 5. That is, the biaxial gyro sensor 55 detects angular velocities in the roll direction (rotation direction around the X axis) and the pitch direction (rotation direction around the Y axis), and the single axis gyro sensor 56 detects the yaw direction (around the Z axis). Detect the angular velocity in the rotation direction.

なお、本実施形態では、3軸回りの角速度を検出するために、2軸ジャイロセンサ55と1軸ジャイロセンサ56とを用いる構成としたが、他の実施形態においては、3軸回りの角速度を検出することができればよく、用いるジャイロセンサの数および組み合わせはどのようなものであってもよい。   In this embodiment, the 2-axis gyro sensor 55 and the 1-axis gyro sensor 56 are used to detect the angular velocity around the three axes. However, in other embodiments, the angular velocity around the three axes is Any number and combination of gyro sensors may be used as long as they can be detected.

また、本実施形態では、後述する姿勢算出処理における計算を容易にする目的で、各ジャイロセンサ55および56が角速度を検出する3つの軸は、加速度センサ37が加速度を検出する3つの軸(XYZ軸)と一致するように設定される。ただし、他の実施形態においては、各ジャイロセンサ56および57が角速度を検出する3つの軸と、加速度センサ37が加速度を検出する3つの軸とは一致しなくてもよい。   Further, in the present embodiment, for the purpose of facilitating the calculation in the posture calculation process described later, the three axes where the gyro sensors 55 and 56 detect the angular velocity are the three axes (XYZ) where the acceleration sensor 37 detects the acceleration. Axis). However, in other embodiments, the three axes for detecting the angular velocities by the gyro sensors 56 and 57 and the three axes for detecting the acceleration by the acceleration sensor 37 may not coincide with each other.

各ジャイロセンサ56および57で検出された角速度を示すデータは、マイコン54に出力される。したがって、マイコン54には、XYZ軸の3軸回りの角度速度を示すデータが入力されることになる。マイコン54は、上記3軸回りの角速度を示すデータを角速度データとしてプラグ53を介してコントローラ5へ送信する。なお、マイコン54からコントローラ5への送信は所定の周期毎に逐次行われるが、ゲームの処理は1/60秒を単位として(1フレーム時間として)行われることが一般的であるので、この時間以下の周期で送信を行うことが好ましい。   Data indicating the angular velocity detected by each of the gyro sensors 56 and 57 is output to the microcomputer 54. Accordingly, the microcomputer 54 receives data indicating the angular velocity around the three axes of the XYZ axes. The microcomputer 54 transmits data indicating the angular velocities around the three axes as angular velocity data to the controller 5 via the plug 53. Although transmission from the microcomputer 54 to the controller 5 is sequentially performed every predetermined cycle, since the game processing is generally performed in units of 1/60 seconds (one frame time), this time Transmission is preferably performed in the following cycle.

コントローラ5の説明に戻り、操作部32、撮像情報演算部35、および加速度センサ37からマイコン42へ出力されたデータ、ならびに、ジャイロセンサユニット7からマイコン42へ送信されてきたデータは、一時的にメモリ43に格納される。これらのデータは、上記操作データとしてゲーム装置3へ送信される。すなわち、マイコン42は、ゲーム装置3の無線コントローラモジュール19への送信タイミングが到来すると、メモリ43に格納されている操作データを無線モジュール44へ出力する。無線モジュール44は、例えばBluetooth(ブルートゥース)(登録商標)の技術を用いて、所定周波数の搬送波を操作データで変調し、その微弱電波信号をアンテナ45から放射する。つまり、操作データは、無線モジュール44で微弱電波信号に変調されてコントローラ5から送信される。微弱電波信号はゲーム装置3側の無線コントローラモジュール19で受信される。受信された微弱電波信号について復調や復号を行うことによって、ゲーム装置3は操作データを取得することができる。そして、ゲーム装置3のCPU10は、取得した操作データとゲームプログラムとに基づいて、ゲーム処理を行う。なお、通信部36から無線コントローラモジュール19への無線送信は所定の周期毎に逐次行われるが、ゲームの処理は1/60秒を単位として(1フレーム時間として)行われることが一般的であるので、この時間以下の周期で送信を行うことが好ましい。コントローラ5の通信部36は、例えば1/200秒に1回の割合で各操作データをゲーム装置3の無線コントローラモジュール19へ出力する。   Returning to the description of the controller 5, the data output from the operation unit 32, the imaging information calculation unit 35, and the acceleration sensor 37 to the microcomputer 42 and the data transmitted from the gyro sensor unit 7 to the microcomputer 42 are temporarily stored. Stored in the memory 43. These data are transmitted to the game apparatus 3 as the operation data. That is, the microcomputer 42 outputs the operation data stored in the memory 43 to the wireless module 44 when the transmission timing to the wireless controller module 19 of the game apparatus 3 arrives. The wireless module 44 modulates a carrier wave of a predetermined frequency with operation data using, for example, Bluetooth (registered trademark) technology, and radiates a weak radio signal from the antenna 45. That is, the operation data is modulated by the wireless module 44 into a weak radio signal and transmitted from the controller 5. The weak radio signal is received by the wireless controller module 19 on the game apparatus 3 side. By demodulating and decoding the received weak radio signal, the game apparatus 3 can acquire operation data. And CPU10 of the game device 3 performs a game process based on the acquired operation data and a game program. Note that the wireless transmission from the communication unit 36 to the wireless controller module 19 is sequentially performed at predetermined intervals, but the game processing is generally performed in units of 1/60 seconds (one frame time). Therefore, it is preferable to perform transmission at a period equal to or shorter than this time. The communication unit 36 of the controller 5 outputs each operation data to the wireless controller module 19 of the game apparatus 3 at a rate of once every 1/200 seconds, for example.

上記コントローラ5を用いることによって、プレイヤは、各操作ボタンを押下する従来の一般的なゲーム操作に加えて、コントローラ5を任意の傾斜角度に傾ける操作を行うことができる。その他、上記コントローラ5によれば、プレイヤは、コントローラ5によって画面上の任意の位置を指示する操作、および、コントローラ5自体を動かす操作を行うこともできる。   By using the controller 5, the player can perform an operation of tilting the controller 5 to an arbitrary tilt angle in addition to the conventional general game operation of pressing each operation button. In addition, according to the controller 5, the player can also perform an operation of instructing an arbitrary position on the screen by the controller 5 and an operation of moving the controller 5 itself.

[姿勢算出処理の概要]
次に、図8〜図12を参照して、ゲーム装置3において実行される、入力装置8の姿勢を算出する姿勢算出処理の概要を説明する。本実施形態では、ゲーム装置3は、ジャイロセンサ55および56と、加速度センサ37と、撮像手段(撮像素子40)とを備えた入力装置8からデータ(操作データ)を取得し、入力装置8の姿勢を算出する。なお、本実施形態では、入力装置8は、加速度センサ37と撮像素子40とを両方備える構成とするが、他の実施形態においては、加速度センサ37と撮像素子40とのいずれか一方のみを備える構成であってもよい。
[Outline of posture calculation processing]
Next, with reference to FIGS. 8 to 12, an outline of a posture calculation process for calculating the posture of the input device 8 executed in the game apparatus 3 will be described. In the present embodiment, the game apparatus 3 acquires data (operation data) from the input device 8 including the gyro sensors 55 and 56, the acceleration sensor 37, and the imaging means (imaging element 40). Calculate the posture. In the present embodiment, the input device 8 is configured to include both the acceleration sensor 37 and the image sensor 40. However, in other embodiments, the input device 8 includes only one of the acceleration sensor 37 and the image sensor 40. It may be a configuration.

ゲーム装置3は、(1)姿勢算出手段と、(2)第1補正手段と、(3)第2補正手段とを備えている。本実施形態においては、これら各手段は、ゲーム装置3のコンピュータ(CPU10)によって実行されるゲームプログラム(座標算出プログラム)が、当該コンピュータを当該各手段として機能させることによって実現される。なお、他の実施形態においては、上記各手段の一部または全部は、ゲーム装置3が備える専用回路として実現されてもよい。   The game apparatus 3 includes (1) posture calculation means, (2) first correction means, and (3) second correction means. In the present embodiment, these means are realized by causing a game program (coordinate calculation program) executed by the computer (CPU 10) of the game apparatus 3 to function as the means. In other embodiments, part or all of the above means may be realized as a dedicated circuit included in the game apparatus 3.

(1)姿勢算出手段
姿勢算出手段は、ジャイロセンサ55および56が検出する角速度に基づいて入力装置8の姿勢を算出する(後述するステップS4)。角速度から姿勢を算出する方法はどのような方法であってもよいが、例えば、初期姿勢に(単位時間あたりの)角速度を逐次加算する方法がある。すなわち、ジャイロセンサ55および56から逐次出力される角速度を積分し、初期状態からの姿勢の変化量を積分結果から算出することによって、現在の姿勢を算出することができる。なお、以下では、姿勢算出手段によって角速度から算出される入力装置8の姿勢を「第1の姿勢」と呼ぶ。ただし、第1の姿勢に補正が加えられた後の姿勢も第1の姿勢と呼ぶ。
(1) Attitude calculation means The attitude calculation means calculates the attitude of the input device 8 based on the angular velocity detected by the gyro sensors 55 and 56 (step S4 described later). Any method may be used to calculate the posture from the angular velocity. For example, there is a method of sequentially adding the angular velocity (per unit time) to the initial posture. That is, the current posture can be calculated by integrating the angular velocities sequentially output from the gyro sensors 55 and 56 and calculating the amount of change in posture from the initial state from the integration result. In the following, the posture of the input device 8 calculated from the angular velocity by the posture calculation means is referred to as a “first posture”. However, the posture after the first posture is corrected is also referred to as the first posture.

ここで、ジャイロセンサ55および56が検出する角速度を用いて算出される上記第1の姿勢には、ジャイロセンサ55および56の誤検知が原因で、入力装置8の実際の姿勢との間に誤差が生じることがある。そこで、本実施形態では、ゲーム装置3は、加速度センサ37によって検出される加速度を用いて上記第1の姿勢を補正する。また、撮像素子40によって撮像される画像(撮像画像)を用いて上記第1の姿勢を補正する。   Here, the first posture calculated using the angular velocities detected by the gyro sensors 55 and 56 has an error between the actual posture of the input device 8 due to erroneous detection of the gyro sensors 55 and 56. May occur. Therefore, in the present embodiment, the game apparatus 3 corrects the first posture using the acceleration detected by the acceleration sensor 37. Further, the first posture is corrected using an image (captured image) captured by the image sensor 40.

(2)第1補正手段
第1補正手段は、加速度センサ37が検出する加速度データに基づいて上記第1の姿勢を補正する(後述するステップS5)。本実施形態では、第1補正手段は、上記第1の姿勢を第2の姿勢へと近づける補正を行う。ここで、第2の姿勢とは、加速度データから決まる姿勢、具体的には、加速度データが示す加速度の向きが鉛直下向きであると想定する場合における入力装置8の姿勢を指す。すなわち、加速度データが示す加速度が重力加速度であると仮定して算出された姿勢である。以下、図8〜図10を参照して、第1補正手段による補正処理(第1補正処理)を説明する。
(2) First Correction Unit The first correction unit corrects the first posture based on acceleration data detected by the acceleration sensor 37 (step S5 described later). In the present embodiment, the first correction unit performs correction to bring the first posture closer to the second posture. Here, the second posture refers to a posture determined from the acceleration data, specifically, a posture of the input device 8 when it is assumed that the direction of acceleration indicated by the acceleration data is vertically downward. That is, the posture is calculated on the assumption that the acceleration indicated by the acceleration data is gravitational acceleration. Hereinafter, a correction process (first correction process) by the first correction unit will be described with reference to FIGS.

図8は、第2の姿勢を用いた第1の姿勢の補正を示す図である。なお、本実施形態では、実際には3次元空間における姿勢を処理しているが、図8〜図10では、図面をわかりやすくするために2次元平面における姿勢を用いて説明する。図8(a)に示すベクトルGは、入力装置8が存在する空間の所定位置を基準とした空間座標系に定義された鉛直下方向、すなわち重力方向を示す。また、図8(a)に示すベクトルv1は、コントローラ5が第1の姿勢であるときの、入力装置8の下向きのベクトル(すなわち図3−図5に示されるY軸負方向)の空間座標系での向きを示したものである。なお、入力装置8の姿勢が基本状態にあるときには、姿勢を示すベクトルはベクトルGと一致することになる。したがって、ベクトルv1は、空間座標系における第1の姿勢に対応する。上記第1の姿勢は、ベクトルGに対してベクトルv1がなす回転としても表すことができ、2次元の図8においては角度θ1として示している。第1の姿勢は角速度によって算出されるので、ベクトルv1は、前回の姿勢に角速度を加えて回転させることによって算出されるものである。第2の姿勢は加速度データに基づいて算出される。図8(a)に示すベクトルv2は、加速度データが示す加速度の向き(ビュー座標系における加速度の向き)を示している。ただし、加速度データは入力装置8に加えられる加速度であって、取得できるのは入力装置8を基準とした座標系におけるベクトルである。図8(b)に、加速度センサの軸と加速度ベクトルとの関係を示す。図8(b)のように、加速度センサから取得される加速度ベクトルv0と、センサのY軸負方向とのなす角度がθ2であるとき、図8(a)の空間座標系においては、ベクトルv1に回転θ2を加えたベクトルv2が空間座標系における加速度ベクトルとなる。そして、第2の姿勢は、上述したように「加速度データが示す加速度の向きが鉛直下向きとみなした場合における入力装置8の姿勢」であるので、ベクトルv2からベクトルv1へ向いた角度θ2の回転が第2の姿勢となる。第2の姿勢を、ベクトルv1のように空間座標系における入力装置8の下向きのベクトルで表すと、ベクトルGをθ2だけ回転させたベクトルv2’として示すことができる。また、3次元の姿勢の場合には、3次元の回転行列等で表現することもできる。なお、角速度から第1の姿勢が正しく算出され、かつ、加速度データが重力方向を正確に示している場合には、加速度の向きを示すベクトルv2の方向は空間座標系の鉛直下方向、つまり重力方向と一致する。つまり、角速度から第1の姿勢が正しく算出されていない場合や、加速度データが正確な重力方向を示していない場合には、図8(a)のように、加速度の向きを示すベクトルv2と重力方向のベクトルGとが異なる。そして、例えば静止状態等のように、加速度データにより示される方向が重力方向と一致すると想定される状況においては、ベクトルv1よりもベクトルv2の方が入力装置8の姿勢に対応するデータとして正確なものと考えられる。また、入力装置が静止していない場合であっても、ある程度の期間内における平均的な姿勢の精度を考慮すると、加速度ベクトルは平均的には重力方向に近いものとなるので、時間とともに誤差の蓄積する角速度から算出される姿勢よりも信頼できるものと考えられる。一方で、前回の算出タイミングで正しい姿勢が算出されている状態であった場合には、次の算出タイミングにおける姿勢の算出には、加速度よりも角速度を用いた方が正確な姿勢が算出されると考えられる。すなわち、角速度による姿勢算出は、タイミングごとの誤差は加速度による算出よりも小さいが、時間と共に誤差が増大する一方、加速度による姿勢算出は、タイミングごとの誤差は場合よっては大きい可能性もあるが、タイミングごとに算出可能であるので誤差が蓄積しないという特徴を持つ。したがって、第1補正手段では、第1の姿勢と第2の姿勢の両方を考慮した補正を行う。   FIG. 8 is a diagram illustrating correction of the first posture using the second posture. In this embodiment, the posture in the three-dimensional space is actually processed. However, in FIGS. 8 to 10, the posture in the two-dimensional plane will be described for easy understanding of the drawings. A vector G shown in FIG. 8A indicates a vertically downward direction defined in a spatial coordinate system based on a predetermined position in a space where the input device 8 exists, that is, a gravity direction. Also, the vector v1 shown in FIG. 8A is a spatial coordinate of the downward vector of the input device 8 when the controller 5 is in the first posture (that is, the negative Y-axis direction shown in FIGS. 3 to 5). It shows the orientation in the system. When the posture of the input device 8 is in the basic state, the vector indicating the posture matches the vector G. Therefore, the vector v1 corresponds to the first posture in the spatial coordinate system. The first posture can also be expressed as a rotation made by the vector v1 with respect to the vector G, and is shown as an angle θ1 in the two-dimensional FIG. Since the first posture is calculated based on the angular velocity, the vector v1 is calculated by adding the angular velocity to the previous posture and rotating the vector v1. The second posture is calculated based on the acceleration data. A vector v2 shown in FIG. 8A indicates the direction of acceleration indicated by the acceleration data (the direction of acceleration in the view coordinate system). However, the acceleration data is an acceleration applied to the input device 8, and what can be acquired is a vector in a coordinate system based on the input device 8. FIG. 8B shows the relationship between the acceleration sensor axis and the acceleration vector. As shown in FIG. 8B, when the angle formed by the acceleration vector v0 acquired from the acceleration sensor and the Y-axis negative direction of the sensor is θ2, the vector v1 in the spatial coordinate system of FIG. A vector v2 obtained by adding the rotation θ2 to the acceleration vector in the spatial coordinate system. Since the second posture is “the posture of the input device 8 when the acceleration direction indicated by the acceleration data is regarded as being vertically downward” as described above, the rotation of the angle θ2 from the vector v2 to the vector v1 is performed. Becomes the second posture. If the second posture is represented by a downward vector of the input device 8 in the spatial coordinate system as a vector v1, it can be represented as a vector v2 'obtained by rotating the vector G by θ2. In the case of a three-dimensional posture, it can be expressed by a three-dimensional rotation matrix or the like. When the first posture is correctly calculated from the angular velocity and the acceleration data accurately indicates the direction of gravity, the direction of the vector v2 indicating the direction of acceleration is the vertical downward direction of the spatial coordinate system, that is, gravity. Match the direction. That is, when the first posture is not correctly calculated from the angular velocity, or when the acceleration data does not indicate the correct gravity direction, the vector v2 indicating the direction of acceleration and the gravity as shown in FIG. The direction vector G is different. In a situation where the direction indicated by the acceleration data is assumed to coincide with the direction of gravity, such as in a stationary state, the vector v2 is more accurate as data corresponding to the attitude of the input device 8 than the vector v1. It is considered a thing. Even when the input device is not stationary, taking into account the accuracy of the average posture within a certain period of time, the acceleration vector will be close to the direction of gravity on average, so that the error may increase with time. It can be considered more reliable than the posture calculated from the accumulated angular velocity. On the other hand, if the correct posture has been calculated at the previous calculation timing, the posture at the next calculation timing is calculated more accurately using the angular velocity than the acceleration. it is conceivable that. In other words, the posture calculation based on the angular velocity has a smaller error for each timing than the calculation based on the acceleration, but the error increases with time, while the posture calculation based on the acceleration may have a larger error for each timing. Since it can be calculated at each timing, it has a feature that no error is accumulated. Therefore, the first correction unit performs correction in consideration of both the first posture and the second posture.

第1補正手段による補正は、上記第1の姿勢を第2の姿勢へと近づける補正である。つまり、第1補正手段は、上記角度θ1を上記角度θ2に近づける補正を行う。これは、ベクトルv1をベクトルv2’に近づける補正と表現してもよい。ただし、演算の過程上は、ベクトルv2がわかっていれば、ベクトルv2’自体は算出されなくとも補正は可能である。本実施形態では、上記補正は、補正量を示すベクトルv3を用いて行われる。図9は、補正量を示すベクトルv3を示す図である。図9に示すベクトルv3は、第1の姿勢を補正する補正量を示すベクトルである。具体的には、ベクトルv2に対してベクトルv3がなす角度Δθが、補正量となる。詳細は後述するが、ベクトルv3は、ベクトルGとベクトルv2との間に設定される(図9参照)。ベクトルv1をΔθだけ回転させることで、ベクトルv1が上述のベクトルv2’に近づくことになる。   The correction by the first correction means is correction that brings the first posture closer to the second posture. That is, the first correction unit performs correction to bring the angle θ1 close to the angle θ2. This may be expressed as a correction that brings the vector v1 closer to the vector v2 '. However, in the calculation process, if the vector v2 is known, the correction is possible even if the vector v2 'itself is not calculated. In the present embodiment, the correction is performed using a vector v3 indicating the correction amount. FIG. 9 is a diagram illustrating a vector v3 indicating the correction amount. A vector v3 illustrated in FIG. 9 is a vector indicating a correction amount for correcting the first posture. Specifically, an angle Δθ formed by the vector v3 with respect to the vector v2 is a correction amount. Although details will be described later, the vector v3 is set between the vector G and the vector v2 (see FIG. 9). By rotating the vector v1 by Δθ, the vector v1 approaches the vector v2 ′ described above.

第1補正処理は、第1の姿勢(ベクトルv1)を上記補正量だけ回転させることによって行われる。図10は、第1補正処理による補正後の第1の姿勢を示すベクトルを示す図である。図10に示すように、補正後の第1の姿勢(ベクトルv1’)は、補正前の第1の姿勢(ベクトルv1)を角度Δθだけ回転させることによって得られる。これによって、補正後の第1の姿勢を表す角度θ1’は、角度θ1と角度θ2との間となっており、上記角度θ1を上記角度θ2に近づける補正が行われたことがわかる。   The first correction process is performed by rotating the first posture (vector v1) by the correction amount. FIG. 10 is a diagram illustrating a vector indicating the first posture after the correction by the first correction process. As shown in FIG. 10, the corrected first posture (vector v1 ') is obtained by rotating the first posture before correction (vector v1) by an angle Δθ. As a result, the angle θ1 ′ representing the first posture after correction is between the angle θ1 and the angle θ2, and it can be seen that the correction for bringing the angle θ1 closer to the angle θ2 was performed.

なお、本実施形態においては、第1補正手段は、第1の姿勢を第2の姿勢へと近づける補正を行い、補正後の第1の姿勢を第2の姿勢と一致させていない。これは、加速度データが誤検出や激しい操作等の原因で急激に変化する場合であっても補正後の第1の姿勢が急激に変化しないようにするためである。ただし、他の実施形態においては、第1補正手段は、補正後の第1の姿勢を第2の姿勢と一致させるように補正を行ってもよい。また、詳細は後述するが、本実施形態においては、第1補正手段が第1の姿勢を第2の姿勢へと近づける割合は、加速度データにより示される加速度の大きさ(より具体的には、当該大きさと重力加速度の大きさとの差分)に応じて変化するように決められる。ただし、他の実施形態においては、上記割合を予め定められた固定値としてもよい。   In the present embodiment, the first correction unit performs correction to bring the first posture closer to the second posture, and does not match the corrected first posture with the second posture. This is to prevent the corrected first posture from changing suddenly even when the acceleration data changes suddenly due to erroneous detection or intense operation. However, in other embodiments, the first correction unit may perform correction so that the corrected first posture matches the second posture. Although details will be described later, in the present embodiment, the rate at which the first correction unit brings the first posture closer to the second posture is the magnitude of the acceleration indicated by the acceleration data (more specifically, It is determined so as to change according to the difference between the magnitude and the gravitational acceleration. However, in other embodiments, the ratio may be a predetermined fixed value.

(3)第2補正手段
第2補正手段は、撮像手段が撮像する所定の撮像対象の画像に基づいて第1の姿勢を補正する(後述するステップS6)。ここで、本実施形態においては、所定の撮像対象とは上記マーカ部6(の赤外LED)である。本実施形態では、第2補正手段は、上記第1の姿勢を第3の姿勢へと近づける補正を行う。第3の姿勢は、上記撮像対象の画像から算出される姿勢であり、具体的には、当該画像内での撮像対象の向きおよび/または位置から算出される入力装置8の姿勢である。以下、図11および図12を参照して、第2補正手段による補正処理(第2補正処理)を説明する。
(3) Second Correction Unit The second correction unit corrects the first posture based on a predetermined image to be captured that is captured by the imaging unit (step S6 described later). Here, in the present embodiment, the predetermined imaging target is the marker unit 6 (infrared LED). In the present embodiment, the second correction unit performs correction to bring the first posture closer to the third posture. The third posture is a posture calculated from the image to be imaged, and specifically, the posture of the input device 8 calculated from the orientation and / or position of the imaged object in the image. Hereinafter, the correction processing (second correction processing) by the second correction means will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

図11は、第3の姿勢を用いた第1の姿勢の補正を示す図である。なお、本実施形態では、実際には3次元空間における姿勢を処理しているが、図11および図12では、図面をわかりやすくするために2次元平面における姿勢を用いて説明する。図11に示すベクトルv1は、空間座標系における第1の姿勢を示す。図11に示すベクトルv4は、空間座標系における第3の姿勢を示す。マーカ部6の位置や姿勢は予め定められているので、画像内での当該マーカの姿勢や位置によって、相対的に入力装置8の姿勢を算出することができる。第3の姿勢が正しい姿勢を表していることを前提とすれば、角速度から第1の姿勢が正しく算出されている場合には、第1の姿勢を示すベクトルv1は、第3の姿勢を示すベクトルv4と一致する。つまり、角速度から第1の姿勢が正しく算出されていない場合には、図11のように、第1の姿勢を示すベクトルv1と第3の姿勢を示すベクトルv4とが異なる。   FIG. 11 is a diagram illustrating the correction of the first posture using the third posture. In this embodiment, the posture in the three-dimensional space is actually processed. However, in FIG. 11 and FIG. 12, the posture in the two-dimensional plane will be described for easy understanding of the drawings. A vector v1 shown in FIG. 11 indicates the first posture in the spatial coordinate system. A vector v4 shown in FIG. 11 indicates the third posture in the spatial coordinate system. Since the position and orientation of the marker unit 6 are determined in advance, the orientation of the input device 8 can be relatively calculated based on the orientation and position of the marker in the image. Assuming that the third posture represents the correct posture, when the first posture is correctly calculated from the angular velocity, the vector v1 indicating the first posture indicates the third posture. It matches the vector v4. That is, when the first posture is not correctly calculated from the angular velocity, the vector v1 indicating the first posture and the vector v4 indicating the third posture are different as shown in FIG.

第2補正処理は、第1の姿勢(ベクトルv1)を、第3の姿勢(ベクトルv4)に所定の割合で近づけることによって行われる。図12は、第2補正処理による補正後の第1の姿勢を示す図である。図12に示されるように、補正後の第1の姿勢(ベクトルv1’)は、補正前の第1の姿勢(ベクトルv1)を、第3の姿勢(ベクトルv4)に所定の割合で近づけることによって得られる。   The second correction process is performed by bringing the first posture (vector v1) closer to the third posture (vector v4) at a predetermined rate. FIG. 12 is a diagram illustrating the first posture after correction by the second correction processing. As shown in FIG. 12, the first posture after correction (vector v1 ′) brings the first posture before correction (vector v1) closer to the third posture (vector v4) at a predetermined rate. Obtained by.

ここで、入力装置8の姿勢や位置によっては撮像手段がマーカ部6を撮像することができない場合があり、この場合、第2補正手段は第2補正処理を行うことができない。したがって、仮に、第2補正手段が補正後の第1の姿勢を第3の姿勢と一致させるように補正を行うとすれば、第2補正処理を行うことができない状態から第2補正処理を行うことができる状態へと移行した際に、第1の姿勢が急激に変化してしまうおそれがある。このように第1の姿勢がプレイヤの意図に沿わずに急激に変化してしまうと、(たとえ補正後の姿勢が正確なものであったとしても)プレイヤは操作に違和感を感じてしまう。このような急激な変化を防止するために、本実施形態では、第1の姿勢を第3の姿勢に所定の割合で近づけるように補正を行っている。これによって、第1の姿勢が急激に変化することを防止することができるので、プレイヤが操作に違和感を感じることを防止することができる。ただし、撮像手段が常にマーカ部6を撮像することが可能な姿勢で入力装置8が使用されることが想定できる場合等、他の実施形態においては、第2補正手段は、補正後の第1の姿勢を第3の姿勢と一致させるように補正を行ってもよい。   Here, depending on the orientation and position of the input device 8, the imaging unit may not be able to capture the marker unit 6. In this case, the second correction unit cannot perform the second correction process. Therefore, if the second correction unit performs correction so that the corrected first posture matches the third posture, the second correction processing is performed from a state where the second correction processing cannot be performed. There is a possibility that the first posture may change abruptly when transitioning to a state where it is possible to do so. In this way, if the first posture suddenly changes without conforming to the player's intention, the player will feel uncomfortable with the operation (even if the corrected posture is accurate). In order to prevent such a sudden change, in the present embodiment, correction is performed so that the first posture approaches the third posture at a predetermined rate. As a result, it is possible to prevent the first posture from changing suddenly, thereby preventing the player from feeling uncomfortable with the operation. However, in other embodiments, such as when the input device 8 can be assumed to be used in a posture in which the imaging unit can always image the marker unit 6, the second correction unit is the corrected first unit. You may correct | amend so that this attitude | position may correspond with a 3rd attitude | position.

なお、本実施形態では、ゲーム装置3は、第1補正処理と第2補正処理との両方を実行するが、他の実施形態においては、第1補正処理と第2補正処理とのいずれか一方のみを実行するようにしてもよい。また、本実施形態においては、ゲーム装置3は、第1補正処理を先に行い、第2補正処理を後に行うこととするが、第1補正処理と第2補正処理とのいずれを先に行うようにしてもよい。   In the present embodiment, the game apparatus 3 executes both the first correction process and the second correction process, but in other embodiments, one of the first correction process and the second correction process. May be executed only. In the present embodiment, the game apparatus 3 performs the first correction process first and the second correction process later, but either the first correction process or the second correction process is performed first. You may do it.

以上のように、本実施形態によれば、ジャイロセンサ55および56によって検知された角速度から算出される入力装置8の姿勢を、加速度センサ37によって検知された加速度を用いて補正し、また、撮像手段による撮像画像を用いて補正する。これによって、ジャイロセンサから算出される姿勢の誤差を減少することができ、入力装置8の姿勢をより正確に算出することができる。   As described above, according to the present embodiment, the attitude of the input device 8 calculated from the angular velocities detected by the gyro sensors 55 and 56 is corrected using the acceleration detected by the acceleration sensor 37, and imaging is performed. Correction is performed using the image captured by the means. Thereby, the error of the attitude calculated from the gyro sensor can be reduced, and the attitude of the input device 8 can be calculated more accurately.

なお、加速度センサ37の検出結果からは、重力方向を軸とした回転(ヨー方向の回転)を検知することはできないので、第1補正手段による補正は、ヨー方向に関しては行うことができない。しかし、加速度センサ37の検出結果を用いた補正は、入力装置8の姿勢がどのような姿勢であっても(常に加速度を検出することができるので)可能であるという特長を有する。一方、入力装置8の撮像方向にマーカ部6がなければマーカ座標が検出されないので、第2補正手段による補正は、入力装置8の姿勢によっては行うことができない。しかし、撮像画像を用いた補正は、姿勢(特にロール方向の姿勢)を正確に算出することができるという特長を有する。本実施形態においては、このように特長の異なる2種類の補正を行うことによって、入力装置8の姿勢をより正確に算出することができる。   In addition, from the detection result of the acceleration sensor 37, the rotation around the gravity direction (rotation in the yaw direction) cannot be detected, and therefore the correction by the first correction unit cannot be performed in the yaw direction. However, the correction using the detection result of the acceleration sensor 37 has a feature that the posture of the input device 8 can be any posture (because acceleration can always be detected). On the other hand, if the marker unit 6 is not present in the imaging direction of the input device 8, the marker coordinates are not detected, and therefore the correction by the second correction unit cannot be performed depending on the attitude of the input device 8. However, the correction using the captured image has a feature that the posture (especially the posture in the roll direction) can be accurately calculated. In the present embodiment, the posture of the input device 8 can be calculated more accurately by performing two types of corrections having different features as described above.

[ゲーム装置3における処理の詳細]
次に、ゲーム装置3において実行される処理の詳細について説明する。まず、ゲーム装置3における処理において用いられる主なデータについて図13を用いて説明する。図13は、ゲーム装置3のメインメモリ(外部メインメモリ12または内部メインメモリ11e)に記憶される主なデータを示す図である。図13に示すように、ゲーム装置3のメインメモリには、ゲームプログラム60、操作データ62、およびゲーム処理用データ67が記憶される。なお、メインメモリには、図13に示すデータの他、ゲームに登場する各種オブジェクトの画像データや、オブジェクトの各種パラメータを示すデータ等、ゲーム処理に必要なデータが記憶される。
[Details of processing in game device 3]
Next, details of processing executed in the game apparatus 3 will be described. First, main data used in the processing in the game apparatus 3 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating main data stored in the main memory (the external main memory 12 or the internal main memory 11e) of the game apparatus 3. As shown in FIG. 13, a game program 60, operation data 62, and game processing data 67 are stored in the main memory of the game apparatus 3. In addition to the data shown in FIG. 13, the main memory stores data necessary for game processing, such as image data of various objects appearing in the game and data indicating various parameters of the objects.

ゲームプログラム60は、ゲーム装置3に電源が投入された後の適宜のタイミングで光ディスク4からその一部または全部が読み込まれてメインメモリに記憶される。ゲームプログラム60には、座標算出プログラム61が含まれる。座標算出プログラム61は、入力装置8の姿勢を算出し、算出された姿勢に基づいて(テレビ2の画面上における)2次元座標を算出する処理を実行するためのプログラムである。   A part or all of the game program 60 is read from the optical disc 4 and stored in the main memory at an appropriate timing after the game apparatus 3 is turned on. The game program 60 includes a coordinate calculation program 61. The coordinate calculation program 61 is a program for calculating the attitude of the input device 8 and executing processing for calculating two-dimensional coordinates (on the screen of the television 2) based on the calculated attitude.

操作データ62は、コントローラ5からゲーム装置3へ送信されてくる操作データである。上述したように、コントローラ5からゲーム装置3へ1/200秒に1回の割合で操作データが送信されるので、メインメモリに記憶される操作データ62はこの割合で更新される。本実施形態においては、メインメモリには、最新の(最後に取得された)操作データのみが記憶されればよい。   The operation data 62 is operation data transmitted from the controller 5 to the game apparatus 3. As described above, since the operation data is transmitted from the controller 5 to the game apparatus 3 at a rate of once every 1/200 seconds, the operation data 62 stored in the main memory is updated at this rate. In the present embodiment, only the latest (last acquired) operation data may be stored in the main memory.

操作データ62には、角速度データ63、加速度データ64、マーカ座標データ65、および操作ボタンデータ66が含まれる。角速度データ63は、ジャイロセンサユニット7のジャイロセンサ55および56によって検出された角速度を示すデータである。ここでは、角速度データ63は、図3に示すXYZの3軸回りのそれぞれの角速度を示す。また、加速度データ64は、加速度センサ37によって検出された加速度(加速度ベクトル)を示すデータである。ここでは、加速度データ64は、図3に示すXYZの3軸の方向に関する加速度を各成分とする3次元の加速度ベクトルVa1を示す。また、本実施形態においては、コントローラ5が静止している状態で加速度センサ37が検出する加速度ベクトルVa1の大きさを“1”とする。つまり、加速度センサ37によって検出される重力加速度の大きさは“1”である。   The operation data 62 includes angular velocity data 63, acceleration data 64, marker coordinate data 65, and operation button data 66. The angular velocity data 63 is data indicating angular velocities detected by the gyro sensors 55 and 56 of the gyro sensor unit 7. Here, the angular velocity data 63 indicates the respective angular velocities around the three axes of XYZ shown in FIG. The acceleration data 64 is data indicating the acceleration (acceleration vector) detected by the acceleration sensor 37. Here, the acceleration data 64 represents a three-dimensional acceleration vector Va1 having as components the accelerations in the directions of the three axes of XYZ shown in FIG. In the present embodiment, the magnitude of the acceleration vector Va1 detected by the acceleration sensor 37 while the controller 5 is stationary is “1”. That is, the magnitude of gravitational acceleration detected by the acceleration sensor 37 is “1”.

マーカ座標データ65は、撮像情報演算部35の画像処理回路41によって算出される座標、すなわち上記マーカ座標を示すデータである。マーカ座標は、撮像画像に対応する平面上の位置を表すための2次元座標系(図17に示すx’y’座標系)で表現される。なお、撮像素子40によって2つのマーカ6Rおよび6Lが撮像される場合には、2つのマーカ座標が算出される。一方、撮像素子40の撮像可能な範囲内にマーカ6Rおよび6Lのいずれか一方が位置しない場合には、撮像素子40によって1つのマーカのみが撮像され、1つのマーカ座標のみが算出される。また、撮像素子40の撮像可能な範囲内にマーカ6Rおよび6Lの両方が位置しない場合には、撮像素子40によってマーカが撮像されず、マーカ座標は算出されない。したがって、マーカ座標データ65は、2つのマーカ座標を示す場合もあるし、1つのマーカ座標を示す場合もあるし、マーカ座標がないことを示す場合もある。   The marker coordinate data 65 is data indicating coordinates calculated by the image processing circuit 41 of the imaging information calculation unit 35, that is, the marker coordinates. The marker coordinates are expressed in a two-dimensional coordinate system (x′y ′ coordinate system shown in FIG. 17) for representing a position on a plane corresponding to the captured image. Note that, when the two markers 6R and 6L are imaged by the imaging element 40, two marker coordinates are calculated. On the other hand, if either one of the markers 6R and 6L is not located within the imageable range of the image sensor 40, only one marker is imaged by the image sensor 40, and only one marker coordinate is calculated. Further, when both of the markers 6R and 6L are not located within the image capturing range of the image sensor 40, the marker is not imaged by the image sensor 40, and the marker coordinates are not calculated. Therefore, the marker coordinate data 65 may indicate two marker coordinates, may indicate one marker coordinate, or may indicate that there is no marker coordinate.

操作ボタンデータ66は、各操作ボタン32a〜32iに対する入力状態を示すデータである。   The operation button data 66 is data indicating an input state for each of the operation buttons 32a to 32i.

ゲーム処理用データ67は、後述するゲーム処理(図14)において用いられるデータである。ゲーム処理用データ67は、第1姿勢データ68、加速度大きさデータ69、補正度データ70、補正量ベクトルデータ71、補正行列データ72、ロール姿勢成分データ73、ヨー姿勢成分データ74、ピッチ姿勢成分データ75、および第3姿勢データ76を含む。なお、図13に示すデータの他、ゲーム処理用データ67は、ゲーム処理において用いられる各種データ(ゲームパラメータを示すデータ等)を含む。   The game process data 67 is data used in a game process (FIG. 14) described later. The game processing data 67 includes first posture data 68, acceleration magnitude data 69, correction degree data 70, correction amount vector data 71, correction matrix data 72, roll posture component data 73, yaw posture component data 74, pitch posture component. Data 75 and third attitude data 76 are included. In addition to the data shown in FIG. 13, the game processing data 67 includes various data (data indicating game parameters, etc.) used in the game processing.

第1姿勢データ68は、角速度データ63を用いて算出される上記第1の姿勢を示すデータである。本実施形態では、第1の姿勢は、以下の式(1)に示す3×3の行列M1で表現される。

Figure 0006042394
上記行列M1は、所定の基準姿勢から現在の入力装置8の姿勢への回転を表す回転行列である。以下では、第1の姿勢を示す行列M1を、「第1姿勢行列M1」と呼ぶ。なお、第1姿勢行列M1により表される第1の姿勢は、入力装置8が存在する空間の所定位置を基準としたxyz座標系(上記空間座標系)における姿勢である。ここでは、xyz座標系は、入力装置8がマーカ部6の正面に位置することを前提とし、入力装置8の位置からマーカ部6を向く方向をz軸正方向とし、鉛直上向き(重力方向の逆方向)をy軸正方向とし、入力装置8の位置からマーカ部6を向いた場合の左方向をx軸正方向とした座標系であるとする。ここでは、上記所定の基準姿勢は、マーカ部6の正面に位置する入力装置8の撮像方向がマーカ部6の中央を向き、かつ、コントローラ5のボタン面が鉛直上向きとなる姿勢(すなわち、入力装置8を基準としたX軸、Y軸、Z軸が、それぞれx軸、y軸、z軸の向きと一致する姿勢)であるとする。なお、本実施形態では、行列を用いて第1の姿勢を表現することとしたが、他の実施形態においては、第1の姿勢は、3次のベクトルまたは3つの角度によって表現されてもよい。 The first attitude data 68 is data indicating the first attitude calculated using the angular velocity data 63. In the present embodiment, the first posture is expressed by a 3 × 3 matrix M1 shown in the following equation (1).
Figure 0006042394
The matrix M1 is a rotation matrix representing the rotation from a predetermined reference posture to the current input device 8 posture. Hereinafter, the matrix M1 indicating the first posture is referred to as a “first posture matrix M1”. Note that the first posture represented by the first posture matrix M1 is a posture in the xyz coordinate system (the spatial coordinate system) with reference to a predetermined position in the space where the input device 8 exists. Here, the xyz coordinate system is based on the premise that the input device 8 is located in front of the marker unit 6, and the direction from the input device 8 toward the marker unit 6 is the z-axis positive direction, and is vertically upward (in the gravity direction) It is assumed that the coordinate system is such that the reverse direction) is the y-axis positive direction and the left direction when facing the marker unit 6 from the position of the input device 8 is the x-axis positive direction. Here, the predetermined reference posture is a posture in which the imaging direction of the input device 8 located in front of the marker unit 6 faces the center of the marker unit 6 and the button surface of the controller 5 is vertically upward (that is, input) Assume that the X axis, the Y axis, and the Z axis with respect to the device 8 are postures that coincide with the directions of the x axis, the y axis, and the z axis, respectively. In the present embodiment, the first posture is expressed using a matrix. However, in other embodiments, the first posture may be expressed by a cubic vector or three angles. .

加速度大きさデータ69は、加速度データ64により示される加速度ベクトルVa1の大きさ(長さ)Lを示すデータである。   The acceleration magnitude data 69 is data indicating the magnitude (length) L of the acceleration vector Va1 indicated by the acceleration data 64.

補正度データ70は、第2の姿勢を用いて第1の姿勢を補正する度合(補正度A)を示すデータである。補正度Aは、0≦A≦C1(C1は、0<C1≦1の所定の定数)の範囲を取り得る値である。詳細は後述するが、補正後の第1の姿勢は、補正度Aの値が大きいほど第2の姿勢に近くなる。   The correction degree data 70 is data indicating the degree of correction of the first attitude using the second attitude (correction degree A). The correction degree A is a value that can take a range of 0 ≦ A ≦ C1 (C1 is a predetermined constant of 0 <C1 ≦ 1). Although details will be described later, the corrected first posture becomes closer to the second posture as the correction degree A is larger.

補正量ベクトルデータ71は、第1の姿勢を補正する補正量を示すベクトル(図9に示すベクトルv3。以下、補正量ベクトルと呼ぶ。)を示すデータである。補正量ベクトルVgは、上記加速度ベクトルVa1を上記xyz座標系で表したベクトルVa2と、上記補正度Aとに基づいて算出される。   The correction amount vector data 71 is data indicating a vector indicating a correction amount for correcting the first posture (vector v3 shown in FIG. 9; hereinafter referred to as a correction amount vector). The correction amount vector Vg is calculated based on the vector Va2 representing the acceleration vector Va1 in the xyz coordinate system and the correction degree A.

補正行列データ72は、第1の姿勢を補正するために用いる回転行列(補正行列と呼ぶ)Maを示すデータである。つまり、第1補正処理においては、第1の姿勢を表す第1姿勢行列M1に補正行列Maを掛けることで第1の姿勢が補正される。補正行列Maは、上記ベクトルVa2と上記補正量ベクトルVgとに基づいて算出される。   The correction matrix data 72 is data indicating a rotation matrix (referred to as a correction matrix) Ma used for correcting the first posture. That is, in the first correction process, the first posture is corrected by multiplying the first posture matrix M1 representing the first posture by the correction matrix Ma. The correction matrix Ma is calculated based on the vector Va2 and the correction amount vector Vg.

ロール姿勢成分データ73は、上記撮像対象の画像から算出される第3の姿勢に含まれる姿勢成分のうち、ロール方向に関する姿勢成分(ロール姿勢成分)M3rを示すデータである。また、ヨー姿勢成分データ74は、上記第3の姿勢に含まれる姿勢成分のうち、ヨー方向に関する姿勢成分(ヨー姿勢成分)M3yを示すデータであり、ピッチ姿勢成分データ75は、上記第3の姿勢に含まれる姿勢成分のうち、ピッチ方向に関する姿勢成分(ピッチ姿勢成分)M3pを示すデータである。なお、ここで言うロール方向、ヨー方向、およびピッチ方向とは、入力装置8の撮像方向(Z軸正方向)を基準とした場合の回転方向である。本実施形態においては、各姿勢成分M3r、M3y、およびM3pは、第1の姿勢と同様、3×3の行列で表現される。   The roll posture component data 73 is data indicating a posture component (roll posture component) M3r related to the roll direction among the posture components included in the third posture calculated from the image to be captured. The yaw posture component data 74 is data indicating the posture component (yaw posture component) M3y related to the yaw direction among the posture components included in the third posture, and the pitch posture component data 75 is the third posture information. Among the posture components included in the posture, this is data indicating a posture component (pitch posture component) M3p related to the pitch direction. Note that the roll direction, yaw direction, and pitch direction referred to here are rotation directions when the imaging direction (Z-axis positive direction) of the input device 8 is used as a reference. In the present embodiment, each of the posture components M3r, M3y, and M3p is represented by a 3 × 3 matrix as in the first posture.

第3姿勢データ76は、上記撮像対象の画像から算出される第3の姿勢を示すデータである。本実施形態では、第3の姿勢は、第1の姿勢と同様、3×3の行列M3で表現される。以下では、第3の姿勢を示す行列M3を「第3姿勢行列M3」と呼ぶ。本実施形態では、入力装置8から操作データとしてマーカ座標データが送信されてくるので、第3姿勢行列M3は、マーカ座標データ65に基づいて算出される。具体的には、第3姿勢行列M3は、上記各姿勢成分M3r、M3y、およびM3pを合成することによって得られる。   The third attitude data 76 is data indicating a third attitude calculated from the image to be imaged. In the present embodiment, the third posture is represented by a 3 × 3 matrix M3, like the first posture. Hereinafter, the matrix M3 indicating the third posture is referred to as a “third posture matrix M3”. In the present embodiment, since the marker coordinate data is transmitted as operation data from the input device 8, the third posture matrix M <b> 3 is calculated based on the marker coordinate data 65. Specifically, the third posture matrix M3 is obtained by combining the posture components M3r, M3y, and M3p.

次に、ゲーム装置3において行われる処理の詳細を、図14〜図17を用いて説明する。図14は、ゲーム装置3において実行される処理の流れを示すメインフローチャートである。ゲーム装置3の電源が投入されると、ゲーム装置3のCPU10は、図示しないブートROMに記憶されている起動プログラムを実行し、これによってメインメモリ等の各ユニットが初期化される。そして、光ディスク4に記憶されたゲームプログラムがメインメモリに読み込まれ、CPU10によって当該ゲームプログラムの実行が開始される。図14に示すフローチャートは、以上の処理が完了した後に行われる処理を示すフローチャートである。   Next, details of processing performed in the game apparatus 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a main flowchart showing the flow of processing executed in the game apparatus 3. When the power of the game apparatus 3 is turned on, the CPU 10 of the game apparatus 3 executes a startup program stored in a boot ROM (not shown), whereby each unit such as the main memory is initialized. Then, the game program stored in the optical disc 4 is read into the main memory, and the CPU 10 starts executing the game program. The flowchart shown in FIG. 14 is a flowchart showing processing performed after the above processing is completed.

まず、ステップS1において、CPU10は、ゲームに関する初期化処理を実行する。この初期化処理においては、ゲーム処理に用いられる各種パラメータの値が初期化されたり、仮想のゲーム空間が構築されたり、プレイヤオブジェクトや他のオブジェクトがゲーム空間の初期位置に配置されたりする。以上のステップS1の次にステップS2の処理が実行される。   First, in step S1, the CPU 10 executes an initialization process relating to the game. In this initialization process, the values of various parameters used in the game process are initialized, a virtual game space is constructed, and player objects and other objects are placed at initial positions in the game space. Following step S1, the process of step S2 is executed.

ステップS2において、CPU10は、初期姿勢設定処理が実行される。具体的には、プレイヤが所定の操作(例えば、Aボタン32dを押下する操作)を行ったことに応じて、入力装置8の第1の姿勢の初期姿勢として所定の値が設定される。ここでは、基準となる姿勢は、Z軸が鉛直方向と平行となり、かつ、入力装置8の撮像方向がマーカ部6の中央(マーカ6Rおよび6Lの中央)を向く姿勢としているので、プレイヤは、初期姿勢が上記基準となる姿勢となるように入力装置8を把持した状態で、上記所定の操作を行うことが望ましいが、入力装置が静止状態に近く、かつマーカ部を撮像可能であれば、初期姿勢を算出することが可能である。CPU10は、所定の操作が行われると、上記初期姿勢を表す行列を示すデータを第1姿勢データとしてメインメモリに記憶する。以上のステップS2の後、ステップS3〜S9の処理ループが、ゲームが実行される間繰り返し実行される。なお、1回の当該処理ループは、1フレーム時間(例えば1/60秒)に1回の割合で実行される。   In step S2, the CPU 10 executes an initial posture setting process. Specifically, a predetermined value is set as the initial posture of the input device 8 in response to the player performing a predetermined operation (for example, an operation of pressing the A button 32d). Here, the reference posture is a posture in which the Z axis is parallel to the vertical direction and the imaging direction of the input device 8 faces the center of the marker unit 6 (the center of the markers 6R and 6L). It is desirable to perform the predetermined operation while holding the input device 8 so that the initial posture becomes the reference posture, but if the input device is close to a stationary state and the marker portion can be imaged, It is possible to calculate the initial posture. When a predetermined operation is performed, the CPU 10 stores data indicating a matrix representing the initial posture in the main memory as first posture data. After the above step S2, the processing loop of steps S3 to S9 is repeatedly executed while the game is executed. Note that one processing loop is executed once per frame time (for example, 1/60 seconds).

なお、本実施形態では、初期姿勢設定処理(ステップS2)は、ゲーム開始前(ステップS3〜S9の処理ループが実行される前)に1回実行されるのみであるとしたが、他の実施形態においては、ゲーム中における任意のタイミングで初期姿勢設定処理が実行されるようにしてもよい。すなわち、CPU10は、ゲーム中においてプレイヤが上記所定の操作を行ったことに応じて初期姿勢設定処理を実行するようにしてもよい。   In this embodiment, the initial posture setting process (step S2) is executed only once before the game starts (before the processing loop of steps S3 to S9 is executed). In the embodiment, the initial posture setting process may be executed at an arbitrary timing during the game. That is, the CPU 10 may execute the initial posture setting process in response to the player performing the predetermined operation during the game.

ステップS3において、CPU10は操作データを取得する。すなわち、コントローラ5から送信されてくる操作データが無線コントローラモジュール19を介して受信される。そして、受信された操作データに含まれる角速度データ、加速度データ、マーカ座標データ、操作ボタンデータがそれぞれメインメモリに記憶される。ステップS3の次にステップS4の処理が実行される。   In step S3, the CPU 10 acquires operation data. That is, operation data transmitted from the controller 5 is received via the wireless controller module 19. Then, angular velocity data, acceleration data, marker coordinate data, and operation button data included in the received operation data are stored in the main memory. Following step S3, the process of step S4 is executed.

ステップS4において、CPU10は、メインメモリに記憶されている角速度データ63に基づいて第1の姿勢を算出する。入力装置8の姿勢を角速度から算出する方法はどのような方法であってもよいが、本実施形態においては、第1の姿勢は、前回の第1の姿勢(前回の処理ループにおいて算出された第1の姿勢)と、今回の角速度(今回の処理ループにおいて取得された角速度)とを用いて算出される。具体的には、CPU10は、前回の第1の姿勢を今回の角速度で単位時間分回転させた姿勢を、第1の姿勢とする。なお、前回の第1の姿勢は、メインメモリに記憶されている第1姿勢データ68により示され、今回の角速度は、メインメモリに記憶されている角速度データ63により示されている。ステップS4で算出された姿勢(3×3の行列)を示すデータが、第1姿勢データ68としてメインメモリに新たに記憶される。上記ステップS4の次にステップS5の処理が実行される。   In step S4, the CPU 10 calculates the first posture based on the angular velocity data 63 stored in the main memory. Any method may be used to calculate the attitude of the input device 8 from the angular velocity. However, in the present embodiment, the first attitude is the previous first attitude (calculated in the previous processing loop). (First attitude) and the current angular velocity (the angular velocity acquired in the current processing loop). Specifically, the CPU 10 sets the posture obtained by rotating the previous first posture by unit time at the current angular velocity as the first posture. The previous first posture is indicated by the first posture data 68 stored in the main memory, and the current angular velocity is indicated by the angular velocity data 63 stored in the main memory. Data indicating the posture (3 × 3 matrix) calculated in step S4 is newly stored in the main memory as the first posture data 68. Following step S4, the process of step S5 is executed.

ステップS5において、CPU10は前述した第1補正処理を実行する。第1補正処理は、加速度データを用いて第1の姿勢を補正する処理である。以下、図15を参照して、第1補正処理の詳細を説明する。   In step S5, the CPU 10 executes the first correction process described above. The first correction process is a process of correcting the first posture using acceleration data. Hereinafter, the details of the first correction process will be described with reference to FIG.

図15は、図14に示す第1補正処理(ステップS5)の流れを示すフローチャートである。第1補正処理においては、まずステップS11において、CPU10は、加速度センサ37によって検出された加速度の大きさLを算出する。すなわち、メインメモリに記憶されている加速度データ64を読み出し、当該加速度データ64により示される加速度ベクトルVa1について大きさLを算出する。算出された大きさLを示すデータは加速度大きさデータ69としてメインメモリに記憶される。ステップS11の次にステップS12の処理が実行される。   FIG. 15 is a flowchart showing the flow of the first correction process (step S5) shown in FIG. In the first correction process, first, in step S <b> 11, the CPU 10 calculates the magnitude L of the acceleration detected by the acceleration sensor 37. That is, the acceleration data 64 stored in the main memory is read, and the magnitude L is calculated for the acceleration vector Va1 indicated by the acceleration data 64. Data indicating the calculated magnitude L is stored as acceleration magnitude data 69 in the main memory. Following step S11, the process of step S12 is executed.

ステップS12において、CPU10は、加速度センサ37によって検出された加速度の大きさが0であるか否かを判定する。すなわち、メインメモリに記憶されている加速度大きさデータ69を読み出し、当該加速度大きさデータ69により示される大きさLが0であるか否かを判定する。ステップS12の判定結果が否定である場合、ステップS13の処理が実行される。一方、ステップS12の判定結果が肯定である場合、以降のステップS13〜S21の処理がスキップされて、CPU10は第1補正処理を終了する。このように、本実施形態においては、加速度センサ37によって検出された加速度の大きさが0である場合には、当該加速度を用いた補正が行われない。これは、加速度の大きさが0である場合には加速度センサ37の検出結果から重力方向を算出できないということ、および、加速度ベクトルの大きさが0であれば以降のステップS13〜S21の処理が困難であることが理由である。   In step S12, the CPU 10 determines whether or not the magnitude of the acceleration detected by the acceleration sensor 37 is zero. That is, the acceleration magnitude data 69 stored in the main memory is read, and it is determined whether or not the magnitude L indicated by the acceleration magnitude data 69 is zero. If the determination result of step S12 is negative, the process of step S13 is executed. On the other hand, when the determination result of step S12 is affirmative, the processes of subsequent steps S13 to S21 are skipped, and the CPU 10 ends the first correction process. Thus, in this embodiment, when the magnitude of the acceleration detected by the acceleration sensor 37 is 0, correction using the acceleration is not performed. This means that the direction of gravity cannot be calculated from the detection result of the acceleration sensor 37 when the magnitude of the acceleration is 0, and the subsequent steps S13 to S21 are performed if the magnitude of the acceleration vector is 0. The reason is that it is difficult.

ステップS13において、CPU10は、加速度センサ37によって検出された加速度ベクトルVa1を正規化する。すなわち、メインメモリに記憶されている加速度データ64を読み出し、当該加速度データ64により示される加速度ベクトルVa1を、大きさが1となるように補正する。CPU10は、正規化された加速度ベクトルVa1を示すデータをメインメモリに記憶しておく。ステップS13の次にステップS14の処理が実行される。   In step S <b> 13, the CPU 10 normalizes the acceleration vector Va <b> 1 detected by the acceleration sensor 37. That is, the acceleration data 64 stored in the main memory is read, and the acceleration vector Va1 indicated by the acceleration data 64 is corrected so that the magnitude is 1. The CPU 10 stores data indicating the normalized acceleration vector Va1 in the main memory. Following step S13, the process of step S14 is executed.

ステップS14において、CPU10は、第1補正処理において第1の姿勢を補正する度合を示す上記補正度Aを算出する。補正度Aは、正規化される前の加速度ベクトルVa1の大きさLに基づいて算出される。具体的には、CPU10は、メインメモリに記憶されている加速度大きさデータ69を読み出す。そして、当該加速度大きさデータ69により示される大きさLを用いて、次の式(2)に従って補正度Aを算出する。
A=|L−1| …(2)
上式(2)で算出された補正度Aを示すデータは、補正度データ70としてメインメモリに記憶される。なお、上式(2)で算出された補正度Aは、最終的な値ではない演算中の値であって、以降のステップS16で値が変換されることによって、最終的な補正度Aの値が得られる。ステップS14の次にステップS15の処理が実行される。
In step S <b> 14, the CPU 10 calculates the correction degree A indicating the degree of correction of the first posture in the first correction process. The correction degree A is calculated based on the magnitude L of the acceleration vector Va1 before normalization. Specifically, the CPU 10 reads acceleration magnitude data 69 stored in the main memory. Then, using the magnitude L indicated by the acceleration magnitude data 69, the correction degree A is calculated according to the following equation (2).
A = | L−1 | (2)
Data indicating the correction degree A calculated by the above equation (2) is stored as correction degree data 70 in the main memory. The correction degree A calculated by the above equation (2) is a value that is not a final value and is being calculated, and the final correction degree A is obtained by converting the value in the subsequent step S16. A value is obtained. Following step S14, the process of step S15 is executed.

ステップS15において、CPU10は、ステップS14で算出された補正度Aが所定値Rよりも小さいか否かを判定する。所定値Rは、予め定められており、例えば0.4に設定される。ここで、上述したように、本実施形態においては、加速度センサ37によって検出される重力加速度の大きさは“1”であり、また、補正度Aは加速度ベクトルVa1の大きさLと“1”との差の絶対値である(上式(2))。したがって、補正度Aが所定値R以上である場合とは、加速度ベクトルVa1の大きさLが重力加速度の大きさから所定値R以上離れている場合である。ステップS15の判定結果が肯定である場合、ステップS16の処理が実行される。一方、ステップS15の判定結果が否定である場合、以降のステップS16〜S21の処理がスキップされて、CPU10は第1補正処理を終了する。   In step S15, the CPU 10 determines whether or not the correction degree A calculated in step S14 is smaller than a predetermined value R. The predetermined value R is determined in advance and is set to 0.4, for example. Here, as described above, in the present embodiment, the magnitude of the gravitational acceleration detected by the acceleration sensor 37 is “1”, and the correction degree A is the magnitude L of the acceleration vector Va1 and “1”. (The above formula (2)). Therefore, the case where the correction degree A is equal to or greater than the predetermined value R is a case where the magnitude L of the acceleration vector Va1 is separated from the magnitude of the gravitational acceleration by the predetermined value R or more. If the determination result of step S15 is affirmative, the process of step S16 is executed. On the other hand, when the determination result of step S15 is negative, the processes of subsequent steps S16 to S21 are skipped, and the CPU 10 ends the first correction process.

上記のように、本実施形態では、加速度センサ37によって検出される加速度の大きさLと重力加速度の大きさ(=1)との差が所定の基準(所定値R)よりも小さい場合にのみ補正が行われ、当該大きさLと重力加速度の大きさとの差が所定の基準以上である場合には補正が行われない。ここで、入力装置8が動かされている状態では、重力加速度以外に、入力装置8が動かされることによって生じる慣性による加速度が加速度センサ37によって検出されるので、検出される加速度ベクトルVa1の大きさLが“1”とは異なる値となり、入力装置8が激しく動かされている場合には、大きさLが“1”から大きく離れた値となる。したがって、上記大きさLと重力加速度の大きさとの差が所定の基準以上である場合とは、入力装置8が激しく動かされている場合であると推測される。一方、入力装置8が激しく動かされている場合には、加速度センサ37によって検出される加速度ベクトルVa1に重力加速度以外の成分(上記慣性による加速度の成分)が多く含まれているため、加速度ベクトルVa1の値は、重力方向を示す値としては信頼できないものと推測される。したがって、上記ステップS15の判定処理は、入力装置8が激しく動かされているか否か、換言すれば、加速度ベクトルVa1の値が重力方向を示す値としては信頼できるものであるか否かを判定する処理である。本実施形態においては、上記ステップS15の判定処理によって、加速度ベクトルVa1の値が重力方向を示す値としては信頼できない場合には補正を行わず、加速度ベクトルVa1の値が重力方向を示す値としては信頼できる場合にのみ補正を行うようにしている。これによって、重力方向を示す値としては信頼できない加速度ベクトルVa1を用いて第1の姿勢に対する補正が行われた結果、第1の姿勢が正しく補正されなくなることを防止することができる。   As described above, in the present embodiment, only when the difference between the acceleration magnitude L detected by the acceleration sensor 37 and the gravitational acceleration magnitude (= 1) is smaller than a predetermined reference (predetermined value R). Correction is performed, and correction is not performed when the difference between the magnitude L and the magnitude of gravitational acceleration is equal to or greater than a predetermined reference. Here, in the state where the input device 8 is moved, in addition to the gravitational acceleration, the acceleration due to inertia caused by the movement of the input device 8 is detected by the acceleration sensor 37, so the magnitude of the detected acceleration vector Va1. L becomes a value different from “1”, and when the input device 8 is moved violently, the size L becomes a value far from “1”. Therefore, the case where the difference between the magnitude L and the magnitude of the gravitational acceleration is equal to or greater than a predetermined reference is estimated to be a case where the input device 8 is moved violently. On the other hand, when the input device 8 is moved violently, the acceleration vector Va1 detected by the acceleration sensor 37 contains many components other than gravitational acceleration (the acceleration component due to inertia), and therefore the acceleration vector Va1. The value of is presumed to be unreliable as a value indicating the direction of gravity. Therefore, the determination process of step S15 determines whether or not the input device 8 is moved violently, in other words, whether or not the value of the acceleration vector Va1 is reliable as a value indicating the direction of gravity. It is processing. In the present embodiment, if the value of the acceleration vector Va1 is not reliable as a value indicating the direction of gravity by the determination process in step S15, no correction is performed, and the value of the acceleration vector Va1 is a value indicating the direction of gravity. Corrections are made only when reliable. As a result, it is possible to prevent the first posture from being correctly corrected as a result of performing the correction on the first posture using the acceleration vector Va1 that is not reliable as a value indicating the direction of gravity.

ステップS16において、CPU10は、補正度Aの値を変換する。本実施形態では、補正度Aを、検出された加速度ベクトルVa1の大きさLが重力加速度の大きさに近いほど1に近くなるように、補正度Aを変換する。具体的には、CPU10は、メインメモリに記憶されている補正度データ70を読み出し、当該補正度データ70により示される補正度Aを、以下の式(3)〜(5)に従って変換する。
A2=1−(A1/R) …(3)
A3=A2×A2 …(4)
A4=A3×C1 …(5)
上式(3)〜(5)において、変数A1は変換前の補正度(メインメモリに現在記憶されている補正度データ70により示される値)であり、変数A4がステップS16において最終的に変換される補正度である。上式(3)は、変換前の補正度A1の大きさが重力加速度の大きさ(=1)に近いほど1に近くなるように変換後の補正度A2を得るための式である。上式(4)は、変換前の補正度A2が1に近いほど大きい重みが付されるように変換後の補正度A3を得るための式である。上式(5)は、補正量の大きさを調整するための式である。すなわち、定数C1は、定数C1の値が大きいほど補正量は大きくなる。定数C1は、予め定められ、0<C1≦1の範囲(例えば0.03)で設定される。以上の式(3)〜(5)による変換によって得られた補正度A4を示すデータが、新たな補正度データ70としてメインメモリに記憶される。上記ステップS16の次にステップS17の処理が実行される。
In step S16, the CPU 10 converts the value of the correction degree A. In the present embodiment, the correction degree A is converted so that the correction degree A becomes closer to 1 as the magnitude L of the detected acceleration vector Va1 is closer to the magnitude of gravitational acceleration. Specifically, the CPU 10 reads the correction degree data 70 stored in the main memory, and converts the correction degree A indicated by the correction degree data 70 according to the following equations (3) to (5).
A2 = 1- (A1 / R) (3)
A3 = A2 × A2 (4)
A4 = A3 × C1 (5)
In the above formulas (3) to (5), the variable A1 is the correction degree before conversion (value indicated by the correction degree data 70 currently stored in the main memory), and the variable A4 is finally converted in step S16. Is the degree of correction. The above expression (3) is an expression for obtaining the corrected degree of correction A2 so that the degree of correction A1 before the conversion becomes closer to 1 as the magnitude of the gravitational acceleration (= 1) is closer. The above equation (4) is an equation for obtaining the corrected degree of correction A3 so that a larger weight is assigned as the correction degree A2 before conversion is closer to 1. The above equation (5) is an equation for adjusting the magnitude of the correction amount. That is, the correction amount of the constant C1 increases as the value of the constant C1 increases. The constant C1 is determined in advance and is set in a range of 0 <C1 ≦ 1 (for example, 0.03). Data indicating the correction degree A4 obtained by the conversion according to the above equations (3) to (5) is stored as new correction degree data 70 in the main memory. Following step S16, the process of step S17 is executed.

なお、本実施形態においては、上式(3)〜(5)による変換を行ったが、他の実施形態においては、上式(3)〜(5)のうち一部または全部の変換を省略してもよい。ただし、上式(3)の変換を省略する場合には、後述するステップS18で用いる式(7)において、加速度ベクトルVa2と重力方向ベクトル(0,−1,0)とを入れ替える必要がある。   In the present embodiment, the conversions according to the above formulas (3) to (5) are performed. However, in other embodiments, some or all of the conversions in the above formulas (3) to (5) are omitted. May be. However, when the conversion of the above equation (3) is omitted, it is necessary to replace the acceleration vector Va2 and the gravity direction vector (0, -1, 0) in equation (7) used in step S18 described later.

ステップS17において、CPU10は、XYZ座標系で表現される加速度ベクトルVa1をxyz座標系の値Va2へと変換する。xyz座標系における加速度ベクトルVa2は、正規化された加速度ベクトルVa1を、前回のフレームにおいて得られた第1の姿勢を表す第1姿勢行列M1を用いて変換することによって算出される。すなわち、CPU10は、ステップS13においてメインメモリに記憶された(正規化された)加速度ベクトルVa1のデータと、第1姿勢データ68とを読み出す。そして、当該加速度ベクトルVa1と当該第1姿勢データ68により示される第1姿勢行列M1とを用いて、xyz座標系における加速度ベクトルVa2を算出する。より具体的には、正規化された加速度ベクトルVa1=(nx,ny,nz)とし、第1姿勢行列M1の各要素を上式(1)に示す変数とし、xyz座標系で表現される加速度ベクトルVa2=(vx,vy,vz)とすると、加速度ベクトルVa2は次の式(6)に従って算出される。
vx=Xx×nx+Yx×ny+Zx×nz
vy=Xy×nx+Yy×ny+Zy×nz
vz=Xz×nx+Yz×ny+Zz×nz …(6)
上式(6)に示されるように、加速度ベクトルVa2は、回転行列である第1姿勢行列M1によって加速度ベクトルVa1を回転させることによって得ることができる。ステップS17において算出された加速度ベクトルVa2はメインメモリに記憶される。上記ステップS17の次にステップS18の処理が実行される。
In step S17, the CPU 10 converts the acceleration vector Va1 expressed in the XYZ coordinate system into a value Va2 in the xyz coordinate system. The acceleration vector Va2 in the xyz coordinate system is calculated by converting the normalized acceleration vector Va1 using the first posture matrix M1 representing the first posture obtained in the previous frame. That is, the CPU 10 reads the data of the acceleration vector Va1 (normalized) stored in the main memory and the first attitude data 68 in step S13. Then, using the acceleration vector Va1 and the first posture matrix M1 indicated by the first posture data 68, an acceleration vector Va2 in the xyz coordinate system is calculated. More specifically, normalized acceleration vector Va1 = (nx, ny, nz), each element of the first posture matrix M1 is a variable shown in the above equation (1), and acceleration expressed in the xyz coordinate system If the vector Va2 = (vx, vy, vz), the acceleration vector Va2 is calculated according to the following equation (6).
vx = Xx * nx + Yx * ny + Zx * nz
vy = Xy * nx + Yy * ny + Zy * nz
vz = Xz * nx + Yz * ny + Zz * nz (6)
As shown in the above equation (6), the acceleration vector Va2 can be obtained by rotating the acceleration vector Va1 by the first posture matrix M1 that is a rotation matrix. The acceleration vector Va2 calculated in step S17 is stored in the main memory. Following step S17, the process of step S18 is executed.

ステップS18において、CPU10は、xyz座標系で表現される加速度ベクトルVa2と補正度Aとを用いて補正量ベクトルVgを算出する。補正量ベクトルVgは、上記ステップS16による変換後の補正度と、xyz座標系の鉛直下方向(重力方向)を示すベクトル(0,−1,0)とを用いて算出される。具体的には、CPU10は、メインメモリに記憶されている補正度データ70を読み出し、当該補正度データ70により示される補正度Aを用いて、以下の式(7)に従って補正量ベクトルVg=(gx,gy,gz)を算出する。
gx=(0−vx)×A+vx
gy=(−1−vy)×A+vy
gz=(0−vz)×A+vz …(7)
上式(7)に示されるように、補正量ベクトルVgは、加速度ベクトルVa2の終点から重力方向ベクトル(0,−1,0)の終点までを結ぶ線分をA:(1−A)に内分する点を終点とするベクトルである。したがって、補正量ベクトルVgは、補正度Aの値が大きいほど、重力方向ベクトルに近づくこととなる。CPU10は、上式(7)によって算出された補正量ベクトルVgを示すデータを、補正量ベクトルデータ71としてメインメモリに記憶する。上記ステップS18の次にステップS19の処理が実行される。
In step S18, the CPU 10 calculates the correction amount vector Vg using the acceleration vector Va2 expressed in the xyz coordinate system and the correction degree A. The correction amount vector Vg is calculated using the degree of correction after the conversion in step S16 and a vector (0, -1, 0) indicating the vertical downward direction (gravity direction) of the xyz coordinate system. Specifically, the CPU 10 reads out the correction degree data 70 stored in the main memory, and uses the correction degree A indicated by the correction degree data 70, according to the following equation (7), the correction amount vector Vg = ( gx, gy, gz) is calculated.
gx = (0−vx) × A + vx
gy = (− 1−vy) × A + vy
gz = (0−vz) × A + vz (7)
As shown in the above equation (7), the correction amount vector Vg is a line segment connecting the end point of the acceleration vector Va2 to the end point of the gravity direction vector (0, -1, 0) as A: (1-A). It is a vector whose end point is a point to be internally divided. Accordingly, the correction amount vector Vg is closer to the gravity direction vector as the correction degree A is larger. The CPU 10 stores data indicating the correction amount vector Vg calculated by the above equation (7) as correction amount vector data 71 in the main memory. Following step S18, the process of step S19 is executed.

ステップS19において、CPU10は、上記ステップS18で算出された補正量ベクトルVgを正規化する。すなわち、メインメモリに記憶されている補正量ベクトルデータ71を読み出し、当該補正量ベクトルデータ71により示されるベクトルを正規化する。そして、正規化されたベクトルを示すデータを新たな補正量ベクトルデータ71としてメインメモリに記憶する。なお、上記ステップS19で算出された補正量ベクトルVgが、図9に示すベクトルv3に相当する。上記ステップS19の次にステップS20の処理が実行される。   In step S19, the CPU 10 normalizes the correction amount vector Vg calculated in step S18. That is, the correction amount vector data 71 stored in the main memory is read, and the vector indicated by the correction amount vector data 71 is normalized. Then, the data indicating the normalized vector is stored as new correction amount vector data 71 in the main memory. The correction amount vector Vg calculated in step S19 corresponds to the vector v3 shown in FIG. Following step S19, the process of step S20 is executed.

ステップS20において、CPU10は、第1の姿勢を補正するための補正行列Maを算出する。補正行列Maは、xyz座標系で表現される加速度ベクトルVa2と、ステップS19において正規化された補正量ベクトルVgとに基づいて算出される。具体的には、CPU10は、ステップS17でメインメモリに記憶された加速度ベクトルVa2と、補正量ベクトルデータ71を読み出す。そして、上記加速度ベクトルVa2を補正量ベクトルVgと一致するように回転させる回転行列を算出し、算出された回転行列を補正行列Maとする。つまり、補正行列Maは、図9に示す角度Δθの回転を行う回転行列である。ステップS20で算出された補正行列Maを示すデータは、補正行列データ72としてメインメモリに記憶される。上記ステップS20の次にステップS21の処理が実行される。   In step S20, the CPU 10 calculates a correction matrix Ma for correcting the first posture. The correction matrix Ma is calculated based on the acceleration vector Va2 expressed in the xyz coordinate system and the correction amount vector Vg normalized in step S19. Specifically, the CPU 10 reads the acceleration vector Va2 and the correction amount vector data 71 stored in the main memory in step S17. Then, a rotation matrix for rotating the acceleration vector Va2 so as to coincide with the correction amount vector Vg is calculated, and the calculated rotation matrix is set as a correction matrix Ma. That is, the correction matrix Ma is a rotation matrix that performs the rotation of the angle Δθ shown in FIG. Data indicating the correction matrix Ma calculated in step S20 is stored in the main memory as correction matrix data 72. Following step S20, the process of step S21 is executed.

ステップS21において、CPU10は、第1の姿勢を示す第1姿勢行列M1を補正行列Maで補正する。具体的には、CPU10は、メインメモリに記憶されている第1姿勢データ68および補正行列データ72を読み出す。そして、当該第1姿勢データ68により示される第1姿勢行列M1を、当該補正行列データ72により示される補正行列Maによって変換する(第1姿勢行列M1と補正行列Maとの積を算出する)。変換後の第1姿勢行列M1が、補正された第1の姿勢を示すこととなる。つまり、ステップS21の処理は、図10に示すベクトルv1を角度Δθだけ回転させる処理に相当する。CPU10は、変換後の第1姿勢行列M1を示すデータを、新たな第1姿勢データ68としてメインメモリに記憶する。上記ステップS21の後、CPU10は第1補正処理を終了する。   In step S21, the CPU 10 corrects the first posture matrix M1 indicating the first posture with the correction matrix Ma. Specifically, the CPU 10 reads the first attitude data 68 and the correction matrix data 72 stored in the main memory. Then, the first attitude matrix M1 indicated by the first attitude data 68 is converted by the correction matrix Ma indicated by the correction matrix data 72 (the product of the first attitude matrix M1 and the correction matrix Ma is calculated). The converted first posture matrix M1 indicates the corrected first posture. That is, the process of step S21 corresponds to the process of rotating the vector v1 shown in FIG. 10 by the angle Δθ. The CPU 10 stores data indicating the converted first attitude matrix M1 as new first attitude data 68 in the main memory. After step S21, the CPU 10 ends the first correction process.

以上のように、第1補正処理においては、加速度センサ37によって検出された加速度ベクトルと、重力方向ベクトル(図8に示すベクトルG)との間に補正量ベクトルVgを算出し(ステップS18およびS19)、この補正量ベクトルVgにより表される補正量(補正行列Ma。図9に示す角度Δθ)だけ第1の姿勢を補正した(ステップS21)。これによって、ジャイロセンサ55および56から算出される第1の姿勢(図8に示すベクトルv1または角度θ1)を、加速度センサ37によって決められる第2の姿勢(図8に示す角度θ2)に近づける補正を行うことができる。かかる補正を行うことにより、より正確な値となるように第1の姿勢を補正することができる。   As described above, in the first correction process, the correction amount vector Vg is calculated between the acceleration vector detected by the acceleration sensor 37 and the gravity direction vector (vector G shown in FIG. 8) (steps S18 and S19). ), The first posture is corrected by the correction amount (correction matrix Ma. Angle Δθ shown in FIG. 9) represented by the correction amount vector Vg (step S21). As a result, the first attitude calculated from the gyro sensors 55 and 56 (vector v1 or angle θ1 shown in FIG. 8) is corrected to approach the second attitude (angle θ2 shown in FIG. 8) determined by the acceleration sensor 37. It can be performed. By performing such correction, the first posture can be corrected so as to have a more accurate value.

また、第1補正処理においては、加速度ベクトルVa1が信頼できる場合ほど(加速度ベクトルVa1の大きさLと重力加速度の大きさとの差が小さいほど)、補正度Aの値が大きくなり、その結果、第1の姿勢は第2の姿勢により近づくように補正される。つまり、加速度ベクトルVa1が信頼できる場合ほど、補正量が大きくなり、補正後の第1の姿勢に第2の姿勢が強く反映されることとなる。このように、本実施形態によれば、加速度センサベクトルVa1の信頼度に応じて第1補正処理における補正量が決まるので、補正量を当該信頼度に応じて適切に決定することができ、ひいては入力装置8の姿勢をより正確に算出することができる。   In the first correction process, as the acceleration vector Va1 is reliable (the smaller the difference between the magnitude L of the acceleration vector Va1 and the magnitude of gravitational acceleration), the value of the correction degree A increases. The first posture is corrected so as to be closer to the second posture. That is, the more reliable the acceleration vector Va1, the larger the correction amount, and the second posture is strongly reflected in the corrected first posture. As described above, according to the present embodiment, the correction amount in the first correction process is determined according to the reliability of the acceleration sensor vector Va1, and therefore the correction amount can be appropriately determined according to the reliability. The attitude of the input device 8 can be calculated more accurately.

なお、本実施形態においては、上記ステップS18で算出される補正量ベクトルVgは、加速度ベクトルVa2の終点から重力方向ベクトルの終点までを結ぶ線分をA:(1−A)に内分する点を終点とするベクトルであって、補正度Aの値が大きいほど重力方向ベクトルに近づくベクトルであった。ここで、他の実施形態において、補正度Aの算出方法によっては、補正量ベクトルVgは、重力方向ベクトルの終点と加速度ベクトルVa2の終点とを(1−A):Aに内分する点を終点とするベクトルであって、補正度Aの値が小さいほど重力方向ベクトルに近づくベクトルとしてもよい。このとき、上記ステップS20においては、上記補正量ベクトルVgを重力方向と一致するように回転させる回転行列を算出し、算出された回転行列を補正行列Maとすればよい。これによっても、本実施形態と同様に補正を行うことができる。   In the present embodiment, the correction amount vector Vg calculated in step S18 is a point that internally divides the line segment connecting the end point of the acceleration vector Va2 to the end point of the gravity direction vector into A: (1-A). Is the vector that approaches the gravity direction vector as the value of the correction degree A increases. In another embodiment, depending on the method of calculating the correction degree A, the correction amount vector Vg is a point that internally divides the end point of the gravity direction vector and the end point of the acceleration vector Va2 into (1-A): A. The end point vector may be a vector that approaches the gravity direction vector as the correction degree A is smaller. At this time, in step S20, a rotation matrix for rotating the correction amount vector Vg so as to coincide with the direction of gravity may be calculated, and the calculated rotation matrix may be used as the correction matrix Ma. This also makes it possible to perform correction as in the present embodiment.

図14の説明に戻り、ステップS5の次のステップS6において、CPU10は、前述した第2補正処理を実行する。第2補正処理は、マーカ座標データを用いて第1の姿勢を補正する処理である。以下、図16を参照して、第2補正処理の詳細を説明する。   Returning to the description of FIG. 14, in step S <b> 6 subsequent to step S <b> 5, the CPU 10 executes the second correction process described above. The second correction process is a process of correcting the first posture using the marker coordinate data. Hereinafter, the details of the second correction process will be described with reference to FIG.

図16は、図14に示す第2補正処理(ステップS6)の流れを示すフローチャートである。第1補正処理においては、まずステップS31において、CPU10は、入力装置8の撮像手段(撮像素子40)によってマーカ部6が撮像されているか否かを判定する。ステップS31の判定は、メインメモリに記憶されているマーカ座標データ65を参照することによって行うことができる。ここでは、マーカ座標データ65が2つのマーカ座標を示す場合、マーカ部6が撮像されていると判定し、マーカ座標データ65が1つのマーカ座標のみを示す場合、または、マーカ座標がないことを示す場合、マーカ部6が撮像されていないと判定する。ステップS31の判定結果が肯定である場合、以降のステップS32〜S37の処理が実行される。一方、ステップS31の判定結果が否定である場合、以降のステップS32〜S37の処理がスキップされ、CPU10は、第2補正処理を終了する。このように、撮像素子40によってマーカ部6が撮像されていない場合には、撮像素子40から得られるデータを用いて入力装置8の姿勢を算出することができないので、この場合には第2補正処理において補正は行われない。   FIG. 16 is a flowchart showing the flow of the second correction process (step S6) shown in FIG. In the first correction process, first, in step S <b> 31, the CPU 10 determines whether or not the marker unit 6 is imaged by the imaging unit (imaging device 40) of the input device 8. The determination in step S31 can be made by referring to the marker coordinate data 65 stored in the main memory. Here, when the marker coordinate data 65 indicates two marker coordinates, it is determined that the marker unit 6 is captured, and when the marker coordinate data 65 indicates only one marker coordinate, or there is no marker coordinate. When it shows, it determines with the marker part 6 not being imaged. If the determination result of step S31 is affirmative, the processes of subsequent steps S32 to S37 are executed. On the other hand, when the determination result of step S31 is negative, the processes of the subsequent steps S32 to S37 are skipped, and the CPU 10 ends the second correction process. As described above, when the marker unit 6 is not imaged by the image sensor 40, the attitude of the input device 8 cannot be calculated using data obtained from the image sensor 40. In this case, the second correction is performed. No correction is performed in the process.

ステップS32において、CPU10は、マーカ座標データに基づいてロール姿勢成分M3rを算出する。ロール姿勢成分M3rは、撮像画像内でのマーカ部6の向きに基づいて、すなわち、マーカ座標データ65により示される2つのマーカ座標を結ぶ線の傾きに基づいて算出される。以下、図17を参照して、ロール姿勢成分M3rの算出方法の例を説明する。   In step S32, the CPU 10 calculates a roll posture component M3r based on the marker coordinate data. The roll posture component M3r is calculated based on the orientation of the marker unit 6 in the captured image, that is, based on the slope of the line connecting the two marker coordinates indicated by the marker coordinate data 65. Hereinafter, an example of a method for calculating the roll posture component M3r will be described with reference to FIG.

図17は、撮像画像に対応する2次元座標を示す図である。図17に示されるように、本実施形態においては、撮像画像における位置を表すための2次元座標系(x’y’座標系)は、撮像画像の範囲を−1≦x’≦1、−1≦y’≦1で表すものとする。x’y’座標系は、入力装置8が基準姿勢(入力装置8の撮像方向がマーカ部6の中央を向き、かつ、コントローラ5のボタン面が鉛直上向きとなる姿勢)にある場合に、撮像画像において鉛直下向きがy’軸正方向となり、右向きがx’軸正方向となるように設定されるものとする。また、図17に示す点P1および点P2はマーカ座標の位置を示し、点P3は点P1と点P2との中点である。図17に示すベクトルv10は、点P1を始点とし、点P2を終点とするベクトルである。   FIG. 17 is a diagram illustrating two-dimensional coordinates corresponding to a captured image. As shown in FIG. 17, in the present embodiment, a two-dimensional coordinate system (x′y ′ coordinate system) for representing a position in a captured image has a range of the captured image of −1 ≦ x ′ ≦ 1, − 1 ≦ y ′ ≦ 1. The x′y ′ coordinate system captures images when the input device 8 is in a reference posture (an orientation in which the imaging direction of the input device 8 faces the center of the marker unit 6 and the button surface of the controller 5 is vertically upward). In the image, it is assumed that the vertically downward direction is the positive direction of the y ′ axis and the right direction is the positive direction of the x ′ axis. Also, point P1 and point P2 shown in FIG. 17 indicate the positions of the marker coordinates, and point P3 is a midpoint between point P1 and point P2. A vector v10 shown in FIG. 17 is a vector having a point P1 as a start point and a point P2 as an end point.

ロール姿勢成分M3rを算出するために、CPU10はまず、マーカ座標データ65を読み出し、当該マーカ座標データ65により示される2つのマーカ座標から上記ベクトルv10を算出する。さらに、ベクトルv10を正規化したベクトル(hx,hy)を算出する。このベクトル(hx,hy)は、入力装置8が上記基準姿勢にある場合にx軸正方向を向き、入力装置8のロール方向の回転に応じて向きが変化する。ベクトル(hx,hy)がロール方向の姿勢に対応しているので、ロール姿勢成分M3rは、このベクトル(hx,hy)に基づいて算出することができる。具体的には、CPU10は、次の式(8)に従ってロール姿勢成分M3rを算出する。

Figure 0006042394
上式(8)によって算出された行列を示すデータは、ロール姿勢成分データ73としてメインメモリに記憶される。ステップS32の次にステップS33の処理が実行される。 In order to calculate the roll posture component M3r, the CPU 10 first reads the marker coordinate data 65, and calculates the vector v10 from the two marker coordinates indicated by the marker coordinate data 65. Further, a vector (hx, hy) obtained by normalizing the vector v10 is calculated. The vector (hx, hy) is directed in the positive x-axis direction when the input device 8 is in the reference posture, and the direction changes according to the rotation of the input device 8 in the roll direction. Since the vector (hx, hy) corresponds to the posture in the roll direction, the roll posture component M3r can be calculated based on the vector (hx, hy). Specifically, the CPU 10 calculates the roll posture component M3r according to the following equation (8).
Figure 0006042394
Data indicating the matrix calculated by the above equation (8) is stored in the main memory as roll posture component data 73. Following step S32, the process of step S33 is executed.

ステップS33において、CPU10は、マーカ座標データに基づいてヨー姿勢成分M3yを算出する。ヨー姿勢成分M3yは、撮像画像内でのマーカ部6の向きおよび位置に基づいて算出される。以下、図17を参照して、ヨー姿勢成分M3yの算出方法の例を説明する。   In step S33, the CPU 10 calculates a yaw posture component M3y based on the marker coordinate data. The yaw posture component M3y is calculated based on the orientation and position of the marker unit 6 in the captured image. Hereinafter, an example of a method for calculating the yaw posture component M3y will be described with reference to FIG.

まず、CPU10は、マーカ座標データ65を読み出し、当該マーカ座標データ65により示される2つのマーカ座標の中点を算出する。本実施形態では、マーカ部6の位置として当該中点の位置を用いる。さらに、CPU10は、算出された中点の座標を、x’y’座標系の原点を中心として、入力装置8のロール方向に関する回転角度だけ(入力装置8の回転方向とは逆方向に)回転させた座標(px,py)を算出する。換言すれば、中点の座標は、原点を中心として、上記ベクトル(hx,hy)がx軸正方向を向くように回転される。入力装置8が水平方向(x軸方向)に関してマーカ部6と同じ位置(すなわち、マーカ部6の正面の位置)にあるとすれば、上記のようにして得られた回転後の座標(px,py)から、ヨー方向に関する姿勢を算出することができる。   First, the CPU 10 reads the marker coordinate data 65 and calculates the midpoint between the two marker coordinates indicated by the marker coordinate data 65. In the present embodiment, the position of the middle point is used as the position of the marker unit 6. Further, the CPU 10 rotates the calculated midpoint coordinates by the rotation angle related to the roll direction of the input device 8 (in the direction opposite to the rotation direction of the input device 8) around the origin of the x′y ′ coordinate system. Calculated coordinates (px, py) are calculated. In other words, the coordinates of the midpoint are rotated around the origin so that the vector (hx, hy) faces the positive x-axis direction. If the input device 8 is at the same position as the marker unit 6 in the horizontal direction (x-axis direction) (that is, the front position of the marker unit 6), the coordinates (px, py) can be used to calculate the attitude related to the yaw direction.

次に、CPU10は、上記中点の回転後の座標(px,py)と、マーカ部6がx’軸方向の端に位置する場合のヨー方向の角度(限界角度)θy’とに基づいて、ヨー方向に関する回転角度θyを算出する。ここで、上記限界角度θy’と、上記限界角度θy1となる場合における上記中点の回転後のx座標値px’とは予め求めておくことができる。したがって、pxとpx’との比が、θyとθy’との比に等しくなることを用いて、ヨー方向に関する回転角度θyを算出することができる。具体的には、ヨー方向に関する回転角度θyは、次の式(9)によって算出することができる。
θy=px×θy’/px’ …(9)
なお、マーカ部6の水平方向の長さを無視する場合、上記限界角度θy’は、コントローラ5の画角の1/2とし、上記px’の値は“1”とすることができる。
Next, the CPU 10 based on the coordinates (px, py) after the rotation of the midpoint and the angle (limit angle) θy ′ in the yaw direction when the marker unit 6 is located at the end in the x′-axis direction. Then, the rotation angle θy related to the yaw direction is calculated. Here, the limit angle θy ′ and the x-coordinate value px ′ after the rotation of the midpoint when the limit angle θy1 is reached can be obtained in advance. Therefore, the rotation angle θy related to the yaw direction can be calculated using the fact that the ratio between px and px ′ is equal to the ratio between θy and θy ′. Specifically, the rotation angle θy related to the yaw direction can be calculated by the following equation (9).
θy = px × θy ′ / px ′ (9)
When the horizontal length of the marker unit 6 is ignored, the limit angle θy ′ can be set to ½ of the angle of view of the controller 5 and the value of px ′ can be set to “1”.

最後に、CPU10は、上式(9)により算出された角度θyの回転を行う回転行列をヨー姿勢成分M3yとして算出する。具体的には、ヨー姿勢成分M3yは次の式(10)によって算出される。

Figure 0006042394
上式(10)によって算出された行列を示すデータが、ヨー姿勢成分データ74としてメインメモリに記憶される。以上のステップS33の次にステップS34の処理が実行される。 Finally, the CPU 10 calculates a rotation matrix for performing the rotation of the angle θy calculated by the above equation (9) as the yaw attitude component M3y. Specifically, the yaw posture component M3y is calculated by the following equation (10).
Figure 0006042394
Data indicating the matrix calculated by the above equation (10) is stored in the main memory as yaw attitude component data 74. Following step S33, the process of step S34 is executed.

ステップS34において、CPU10は、ロール姿勢成分M3rとヨー姿勢成分M3yとを合成する。すなわち、メインメモリからロール姿勢成分データ73およびヨー姿勢成分データ74を読み出し、各データ73および74により示されるロール姿勢成分M3rとヨー姿勢成分M3yとを積算する。ステップS34の次にステップS35の処理が実行される。   In step S34, the CPU 10 combines the roll posture component M3r and the yaw posture component M3y. That is, the roll attitude component data 73 and the yaw attitude component data 74 are read from the main memory, and the roll attitude component M3r and the yaw attitude component M3y indicated by the data 73 and 74 are integrated. Following step S34, the process of step S35 is executed.

ステップS35において、CPU10は、第1の姿勢に基づいてピッチ姿勢成分M3pを算出する。なお、本実施形態の処理とは異なるが、ピッチ姿勢成分M3pについても、ヨー姿勢成分M3yと同様の方法で、上記座標(px,py)のy座標値に基づいて算出することが可能である。ただし、上記座標(px,py)を用いてヨー方向(ピッチ方向)の姿勢を算出する方法は、入力装置8が水平方向(ピッチ方向の場合は鉛直方向)に関してマーカ部6と同じ位置にあることを前提として成り立つ方法である。本実施形態のゲームシステム1においては、プレイヤは、水平方向に関してマーカ部6(テレビ2)のほぼ正面の位置で入力装置8を操作すると考えられるので、「入力装置8が水平方向に関してマーカ部6と同じ位置にある」ことを前提して、上記ステップS33の方法によってヨー方向の姿勢を算出することが可能である。一方、プレイヤは、立って入力装置8を操作することも座って入力装置8を操作することも考えられ、また、マーカ部6の位置もテレビ2の画面の上側に配置されることも下側に配置されることも考えられる。そのため、本実施形態のゲームシステム1においては、「入力装置8が鉛直方向に関してマーカ部6と同じ位置にある」ことを必ずしも前提にできないため、上記座標(px,py)を用いてピッチ方向の姿勢を算出することを行わないようにしてもよい。   In step S35, the CPU 10 calculates a pitch posture component M3p based on the first posture. Although different from the processing of the present embodiment, the pitch attitude component M3p can also be calculated based on the y coordinate value of the coordinates (px, py) in the same manner as the yaw attitude component M3y. . However, in the method of calculating the attitude in the yaw direction (pitch direction) using the coordinates (px, py), the input device 8 is at the same position as the marker unit 6 in the horizontal direction (vertical direction in the case of the pitch direction). This method is based on the assumption. In the game system 1 of the present embodiment, it is considered that the player operates the input device 8 at a position substantially in front of the marker unit 6 (TV 2) in the horizontal direction. It is possible to calculate the attitude in the yaw direction by the method of step S33 on the assumption that “they are at the same position”. On the other hand, it is conceivable that the player stands and operates the input device 8 or sits down and operates the input device 8, and the position of the marker unit 6 is also arranged on the upper side of the screen of the television 2. It is also possible to arrange them in For this reason, in the game system 1 of the present embodiment, it is not necessarily assumed that “the input device 8 is at the same position as the marker unit 6 in the vertical direction”. Therefore, the coordinates in the pitch direction are determined using the coordinates (px, py). The posture may not be calculated.

そこで、本実施形態においては、ピッチ姿勢成分M3pについては、第1の姿勢をそのまま用いることとする(したがって、第2補正処理においては、ピッチ方向に関しては補正が行われない)。具体的には、CPU10は、メインメモリから第1姿勢データ68を読み出す。そして、第1姿勢データ68により示される第1姿勢行列M1の各要素を用いて、ピッチ方向に関する回転角度θpを、次の式(11)に従って算出する。
cos(θp)=(Zx×Zx+Zz×Zz)1/2
sin(θp)=Zy…(11)
上式(11)における変数Zx,Zy,Zzは、上式(1)において示した第1姿勢行列M1の要素である。なお、ここで用いられる第1姿勢行列M1は、今回の処理ループにおいて第1補正処理が行われた後の第1姿勢行列M1である。さらに、CPU10は、上式(11)で算出したcos(θp)およびsin(θp)を用いて、次の式(12)に従ってピッチ姿勢成分M3pの行列を算出する。

Figure 0006042394
上式(12)によって算出された行列を示すデータが、ピッチ姿勢成分データ75としてメインメモリに記憶される。以上のステップS35の次にステップS36の処理が実行される。 Therefore, in the present embodiment, the first posture is used as it is for the pitch posture component M3p (thus, in the second correction process, the pitch direction is not corrected). Specifically, the CPU 10 reads the first attitude data 68 from the main memory. Then, using each element of the first posture matrix M1 indicated by the first posture data 68, the rotation angle θp with respect to the pitch direction is calculated according to the following equation (11).
cos (θp) = (Zx × Zx + Zz × Zz) 1/2
sin (θp) = Zy (11)
Variables Zx, Zy, and Zz in the above equation (11) are elements of the first posture matrix M1 shown in the above equation (1). The first posture matrix M1 used here is the first posture matrix M1 after the first correction processing is performed in the current processing loop. Further, the CPU 10 calculates a matrix of the pitch posture component M3p according to the following equation (12) using cos (θp) and sin (θp) calculated by the above equation (11).
Figure 0006042394
Data indicating the matrix calculated by the above equation (12) is stored in the main memory as pitch attitude component data 75. Following step S35, the process of step S36 is executed.

ステップS36において、CPU10は、ロール方向、ヨー方向、およびピッチ方向の各姿勢成分に基づいて第3の姿勢を算出する。第3の姿勢は、ロール姿勢成分M3rとヨー姿勢成分M3yとの合成結果に、ピッチ姿勢成分M3pをさらに合成することによって得られる。具体的には、CPU10は、メインメモリからピッチ姿勢成分データ75を読み出し、当該ピッチ姿勢成分データ75により示されるピッチ姿勢成分M3pを、ステップS34で算出された行列に積算する。算出された行列を示すデータは、第3姿勢データ76としてメインメモリに記憶される。ステップS36の次にステップS37の処理が実行される。   In step S36, the CPU 10 calculates a third posture based on the posture components in the roll direction, the yaw direction, and the pitch direction. The third attitude is obtained by further synthesizing the pitch attitude component M3p with the synthesis result of the roll attitude component M3r and the yaw attitude component M3y. Specifically, the CPU 10 reads the pitch posture component data 75 from the main memory, and integrates the pitch posture component M3p indicated by the pitch posture component data 75 in the matrix calculated in step S34. Data indicating the calculated matrix is stored in the main memory as third attitude data 76. Following step S36, the process of step S37 is executed.

ステップS37において、CPU10は、第3の姿勢を用いて第1の姿勢を補正する。ステップS37における補正は、第1姿勢行列M1を第3姿勢行列M3に所定の割合(下記の定数C2)で近づけることによって行われる。CPU10は、メインメモリから第1姿勢データ68および第3姿勢データ76を読み出す。そして、第1姿勢データ68により示される第1姿勢行列M1と、第3姿勢データ76により示される第3姿勢行列M3とを用いて、次の式(13)に従って補正を行う。
M1=(M3−M1’)×C2+M1’ …(13)
上式(13)において、変数M1’は補正前の第1姿勢行列である。また、定数C2は、0<C2≦1の範囲で予め設定され、例えば0.1に設定される。上式(13)によって算出された補正後の第1姿勢行列M1を示すデータが、新たな第1姿勢データ68としてメインメモリに記憶される。上記ステップS37の後、CPU10は第2補正処理を終了する。
In step S37, the CPU 10 corrects the first attitude using the third attitude. The correction in step S37 is performed by bringing the first posture matrix M1 closer to the third posture matrix M3 at a predetermined ratio (the following constant C2). The CPU 10 reads the first attitude data 68 and the third attitude data 76 from the main memory. Then, correction is performed according to the following equation (13) using the first posture matrix M1 indicated by the first posture data 68 and the third posture matrix M3 indicated by the third posture data 76.
M1 = (M3-M1 ′) × C2 + M1 ′ (13)
In the above equation (13), the variable M1 ′ is the first posture matrix before correction. The constant C2 is preset in the range of 0 <C2 ≦ 1, and is set to 0.1, for example. Data indicating the corrected first posture matrix M1 calculated by the above equation (13) is stored in the main memory as new first posture data 68. After step S37, the CPU 10 ends the second correction process.

以上のように、第2補正処理においては、撮像画像(マーカ座標)から第3の姿勢を算出し、第1の姿勢を第3の姿勢に近づけるように補正することとした。この補正によって、より正確な値となるように第1の姿勢を補正することができる。なお、本実施形態においては、ロール方向およびヨー方向の姿勢についてのみ撮像画像から第3の姿勢を算出したが、上述のように、ピッチ方向についても撮像画像から第3の姿勢を算出することは可能であり、他の実施形態においては、ロール方向、ヨー方向、およびピッチ方向について撮像画像から第3の姿勢を算出してもよい。また、第2補正処理においては、ロール方向、ヨー方向、およびピッチ方向のうち少なくとも1方向について第3の姿勢を算出すればよい。   As described above, in the second correction process, the third posture is calculated from the captured image (marker coordinates), and the first posture is corrected so as to approach the third posture. By this correction, the first posture can be corrected so as to have a more accurate value. In the present embodiment, the third posture is calculated from the captured image only for the posture in the roll direction and the yaw direction. However, as described above, the third posture is calculated from the captured image also in the pitch direction. In other embodiments, the third orientation may be calculated from the captured image in the roll direction, the yaw direction, and the pitch direction. In the second correction process, the third posture may be calculated in at least one of the roll direction, the yaw direction, and the pitch direction.

図14の説明に戻り、ステップS6の次のステップS7において、CPU10は、補正後の第1の姿勢に基づいて2次元座標を算出する。詳細は後述するが、本実施形態において上記2次元座標が、後述するゲーム処理(ステップS8)においてプレイヤによる入力として用いられる。以下、図18および図19を参照して、ステップS7の詳細を説明する。   Returning to the description of FIG. 14, in step S <b> 7 following step S <b> 6, the CPU 10 calculates two-dimensional coordinates based on the corrected first posture. Although details will be described later, in the present embodiment, the two-dimensional coordinates are used as input by the player in a game process (step S8) described later. Hereinafter, with reference to FIG. 18 and FIG. 19, the detail of step S7 is demonstrated.

図18は、所定の仮想空間に入力装置と所定の平面とを仮想的に配置した図である。本実施形態では、図18に示すように、CPU10は、3次元の仮想空間を定義し、入力装置8と所定の平面Qとが仮想的に配置されていると考えて座標の算出を行う。平面Qは、テレビ2の画面に対応するものである。CPU10は、仮想空間において入力装置8のZ軸(図18に示すZ軸ベクトルVZ)の方向が指し示す平面Q上の位置の座標を算出する。すなわち、仮想空間において入力装置8の姿勢を表すZ軸ベクトルVZを延ばした線分と、当該仮想空間における所定平面Qとの交点Rの座標を算出する。なお、「Z軸ベクトルVZを延ばした線分」とは、Z軸ベクトルVZに平行でかつZ軸ベクトルVZを通る線分を意味する。なお、詳細は後述するが、本実施形態では、算出された座標に対応する画面上の位置にカーソル等が表示される。これによって、入力装置8の姿勢に応じて画面上のカーソルの位置が制御され、プレイヤは入力装置8の姿勢を変化させる操作によってカーソルを動かすことが可能となる。   FIG. 18 is a diagram in which an input device and a predetermined plane are virtually arranged in a predetermined virtual space. In the present embodiment, as shown in FIG. 18, the CPU 10 defines a three-dimensional virtual space, and calculates coordinates assuming that the input device 8 and a predetermined plane Q are virtually arranged. The plane Q corresponds to the screen of the television 2. The CPU 10 calculates the coordinates of the position on the plane Q indicated by the direction of the Z-axis (Z-axis vector VZ shown in FIG. 18) of the input device 8 in the virtual space. That is, the coordinates of the intersection R between the line segment obtained by extending the Z-axis vector VZ representing the attitude of the input device 8 in the virtual space and the predetermined plane Q in the virtual space are calculated. The “line segment obtained by extending the Z-axis vector VZ” means a line segment that is parallel to the Z-axis vector VZ and passes through the Z-axis vector VZ. Although details will be described later, in this embodiment, a cursor or the like is displayed at a position on the screen corresponding to the calculated coordinates. Thereby, the position of the cursor on the screen is controlled according to the posture of the input device 8, and the player can move the cursor by an operation for changing the posture of the input device 8.

なお、図18に示すように、本実施形態では、上記仮想空間の位置を上述した空間座標系(xyz座標系)によって表現するものとする。これによって、入力装置8の姿勢を示すデータとして上記第1姿勢データ68をそのまま用いることができるので、仮想空間における計算を容易に行うことができる。また、平面Q上の位置をX’Y’座標系で表現するものとする。このとき、空間座標系のxy平面に平行となるように平面Qを設定し、空間座標系のx軸と平面QのX’軸が平行となり、空間座標系のy軸と平面QのY’軸が平行となるようにX’Y’座標系を設定する(図18)。   As shown in FIG. 18, in this embodiment, the position of the virtual space is expressed by the above-described spatial coordinate system (xyz coordinate system). As a result, the first attitude data 68 can be used as it is as data indicating the attitude of the input device 8, so that calculation in the virtual space can be easily performed. Further, the position on the plane Q is expressed by the X′Y ′ coordinate system. At this time, the plane Q is set to be parallel to the xy plane of the spatial coordinate system, the x axis of the spatial coordinate system and the X ′ axis of the plane Q are parallel, and the y axis of the spatial coordinate system and the Y ′ of the plane Q are set. The X′Y ′ coordinate system is set so that the axes are parallel (FIG. 18).

また、本実施形態では、プレイヤは入力装置8をテレビ2の画面のほぼ正面の位置で使用する状況を想定し、上記仮想空間において入力装置8の位置は変化しないものとする。すなわち、CPU10は、上記仮想空間において入力装置8の姿勢のみが変化し、入力装置8の位置を変化させずに処理を行う。これによって、入力装置8の姿勢から平面Q上の位置(交点Rの位置)を一義的に決定することができる。   In the present embodiment, it is assumed that the player uses the input device 8 at a position substantially in front of the screen of the television 2 and the position of the input device 8 does not change in the virtual space. In other words, the CPU 10 performs the process without changing the position of the input device 8 because only the attitude of the input device 8 changes in the virtual space. As a result, the position on the plane Q (the position of the intersection R) can be uniquely determined from the attitude of the input device 8.

次に、平面Q上の位置(交点Rの位置)を算出する方法について詳細に説明する。図19は、図18に示す仮想空間をy軸正方向側から負方向側へ見た図である。図19においては、入力装置8の位置を表す点Sから、当該点Sを平面Qに投影させた点(投影点)Tまでの長さを“L”とする。また、投影点Tから上記交点Rまでの、X’成分に関する長さを“Wx”とする。本実施形態では、上記長さLの値は、所定のタイミング(例えば、ゲーム処理が開始されるタイミング等)でプレイヤによって設定される。メインメモリには、プレイヤによって設定された長さLの値を示すデータ(長さデータと呼ぶ)が記憶される。   Next, a method for calculating the position on the plane Q (the position of the intersection R) will be described in detail. FIG. 19 is a view of the virtual space shown in FIG. 18 as viewed from the y-axis positive direction side to the negative direction side. In FIG. 19, the length from a point S representing the position of the input device 8 to a point (projection point) T obtained by projecting the point S onto the plane Q is “L”. The length from the projection point T to the intersection point R with respect to the X ′ component is “Wx”. In the present embodiment, the value of the length L is set by the player at a predetermined timing (for example, timing when game processing is started). The main memory stores data indicating the value of the length L set by the player (referred to as length data).

上記Z軸ベクトルVZは、入力装置8の姿勢(第1の姿勢)を表す第1姿勢行列M1により決められている。すなわち、上記Z軸ベクトルVZは、第1姿勢行列M1の第3行の各要素を順にx成分、y成分、およびz成分とするベクトル(=(Zx,Zy,Zz)である。また、図19から明らかなように、上記長さWxと上記長さLとの比は、Z軸ベクトルVZのx成分(Zx)とZ軸ベクトルVZのz成分(Zz)との比に等しくなるという関係がある。したがって、この関係に基づいて、既知のベクトルVZのx成分Zx、z成分Zz、および既知の長さLから、長さWxを算出することができる。具体的には、次の式(14)によって長さWxを算出することができる。
Wx=L×Zx/Zz …(14)
また、X’成分の長さWxと同様に、投影点Tから交点RまでのY’成分の長さWyは、次の式(15)によって算出することができる。
Wy=L×Zy/Zz …(15)
The Z-axis vector VZ is determined by a first posture matrix M1 that represents the posture of the input device 8 (first posture). That is, the Z-axis vector VZ is a vector (= (Zx, Zy, Zz)) in which each element of the third row of the first posture matrix M1 is in turn an x component, a y component, and a z component. As is clear from FIG. 19, the ratio between the length Wx and the length L is equal to the ratio between the x component (Zx) of the Z-axis vector VZ and the z component (Zz) of the Z-axis vector VZ. Therefore, based on this relationship, the length Wx can be calculated from the x component Zx, the z component Zz, and the known length L of the known vector VZ. The length Wx can be calculated by (14).
Wx = L × Zx / Zz (14)
Similarly to the length Wx of the X ′ component, the length Wy of the Y ′ component from the projection point T to the intersection R can be calculated by the following equation (15).
Wy = L × Zy / Zz (15)

上記長さWxおよびWyが得られれば、平面Q上における交点Rの位置を示す2次元座標を算出することができる。本実施形態では、上記投影点Tの位置をX’Y’座標系の原点とする。このとき、交点Rの2次元座標は(Wx,Wy)となる。   If the lengths Wx and Wy are obtained, two-dimensional coordinates indicating the position of the intersection point R on the plane Q can be calculated. In the present embodiment, the position of the projection point T is the origin of the X′Y ′ coordinate system. At this time, the two-dimensional coordinates of the intersection R are (Wx, Wy).

ステップS7における具体的な処理を説明すると、CPU10は、まずメインメモリから第1姿勢データ68および長さデータを読み出す。そして、第1姿勢データ68二より示される第1姿勢行列M1に含まれるZx、Zy、およびZzと、長さデータにより示される長さLとを上式(14)および(15)に代入することによって上記長さWxおよびWyを算出する。これによって、平面Q上における交点Rの2次元座標(Wx,Wy)が得られたこととなる。CPU10は、2次元座標を示すデータをメインメモリ32に記憶する。ステップS7の次にステップS8の処理が実行される。   The specific processing in step S7 will be described. First, the CPU 10 reads the first attitude data 68 and the length data from the main memory. Then, Zx, Zy, and Zz included in the first posture matrix M1 indicated by the first posture data 682 and the length L indicated by the length data are substituted into the above equations (14) and (15). Thus, the lengths Wx and Wy are calculated. As a result, the two-dimensional coordinates (Wx, Wy) of the intersection R on the plane Q are obtained. The CPU 10 stores data indicating two-dimensional coordinates in the main memory 32. Following step S7, the process of step S8 is executed.

以上のように、上記ステップS7によれば、入力装置8と所定の平面Qとを配置する仮想空間を設定し、仮想空間において入力装置8の所定軸(Z軸)の方向が指し示す平面Q上の位置の座標を算出することによって、入力装置8の姿勢から2次元座標を得ることができる。   As described above, according to step S7 described above, a virtual space in which the input device 8 and the predetermined plane Q are arranged is set, and on the plane Q indicated by the direction of the predetermined axis (Z axis) of the input device 8 in the virtual space. 2D coordinates can be obtained from the attitude of the input device 8.

なお、上記実施形態においては、長さLをプレイヤが設定することができるようにした。ここで、上式(14)および(15)から明らかなように、長さLの大きさを調整することによって、算出される2次元座標(Wx,Wy)の値を変化させることができる。つまり、長さLの大きさを調整することによって、Z軸ベクトルVZの向きの変化(すなわち、入力装置8の姿勢の変化)に対する2次元座標(Wx,Wy)の変化量を調整することができる。具体的には、長さLの値が大きくなると上記変化量は大きくなる。その結果、入力装置8の姿勢を少し変化させるだけで、カーソルが大きく移動することになる。一方、長さLの値が小さくなると上記変化量は小さくなる。その結果、入力装置8の姿勢を大きく変化させても、カーソルは少ししか移動しないことになる。以上より、上記実施形態においては、長さLをプレイヤに設定させることによって、入力装置8の操作感をプレイヤ自身が調整することができるようになる。例えば、プレイヤは、カーソルを細かく操作することを必要とする場合には長さLを相対的に小さく設定すればよく、カーソルを大きく移動させる操作を必要とする場合には長さLを相対的に大きく設定すればよい。なお、他の実施形態においては、上記Lの長さは、予め定められた定数であってもよい。   In the above embodiment, the player can set the length L. Here, as is apparent from the above equations (14) and (15), the value of the calculated two-dimensional coordinates (Wx, Wy) can be changed by adjusting the length L. That is, by adjusting the length L, the amount of change in the two-dimensional coordinates (Wx, Wy) with respect to the change in the direction of the Z-axis vector VZ (that is, the change in the attitude of the input device 8) can be adjusted. it can. Specifically, the amount of change increases as the value of the length L increases. As a result, the cursor moves greatly only by slightly changing the attitude of the input device 8. On the other hand, as the value of the length L becomes smaller, the change amount becomes smaller. As a result, even if the posture of the input device 8 is greatly changed, the cursor moves only slightly. As described above, in the above embodiment, the player himself / herself can adjust the operational feeling of the input device 8 by causing the player to set the length L. For example, the player may set the length L relatively small when it is necessary to finely operate the cursor, and the length L is relatively set when an operation to move the cursor greatly is required. Should be set larger. In another embodiment, the length of L may be a predetermined constant.

また、他の実施形態においては、上記Lの長さは、ゲーム装置10が所定の方法で算出するようにしてもよい。例えば、CPU10は、入力装置8からテレビ2の画面までの実際の距離を算出し、算出された距離を長さLとして設定してもよい。上記実際の距離は、例えば、撮像素子40によって撮像された撮像画像内における2つのマーカ6Rおよび6Lの間の長さ、または、マーカ6Rまたは6Lの大きさを用いて算出することができる。さらに、仮想空間における平面Qの位置および大きさと実空間におけるテレビ2の画面の位置および大きさとを対応させるように平面Qを設定すれば(例えば、プレイヤにテレビの画面の大きさを設定させるようにしてもよい)、2次元座標(Wx,Wy)に対応するテレビ2の画面上の位置にカーソルが表示されることとなる。これによれば、入力装置8が指し示す(画面上の)位置にカーソルを表示させることができる。   In another embodiment, the length L may be calculated by the game apparatus 10 using a predetermined method. For example, the CPU 10 may calculate an actual distance from the input device 8 to the screen of the television 2 and set the calculated distance as the length L. The actual distance can be calculated using, for example, the length between the two markers 6R and 6L in the captured image captured by the image sensor 40 or the size of the marker 6R or 6L. Furthermore, if the plane Q is set so that the position and size of the plane Q in the virtual space correspond to the position and size of the screen of the television 2 in the real space (for example, the player sets the size of the television screen). The cursor is displayed at a position on the screen of the television 2 corresponding to the two-dimensional coordinates (Wx, Wy). According to this, the cursor can be displayed at a position (on the screen) indicated by the input device 8.

なお、入力装置8を用いて2次元座標を得る方法として、上述したマーカ座標(図13に示すマーカ座標データ65)を用いて2次元座標を得ることができる。すなわち、入力装置8が指し示す位置に応じてマーカ座標が変化するので、入力装置8が指し示す画面上の位置をマーカ座標に基づいて算出することが可能である。したがって、マーカ部6が存在している状況であればマーカ座標を用いて上記2次元座標を算出可能である。しかしながら、マーカ部6が使用できない場合や、撮像素子が備えられていない入力装置では、マーカ部6の撮影によって2次元座標を得ることができない。本実施形態における方法は、入力装置8の撮像素子40がマーカ部6を撮影していない場合でも2次元座標を得ることができるので、マーカ部や撮像素子が無い入力装置においても使うことができるものである。   As a method for obtaining the two-dimensional coordinates using the input device 8, the two-dimensional coordinates can be obtained using the marker coordinates (marker coordinate data 65 shown in FIG. 13) described above. That is, since the marker coordinates change in accordance with the position pointed to by the input device 8, the position on the screen pointed to by the input device 8 can be calculated based on the marker coordinates. Therefore, if the marker portion 6 is present, the two-dimensional coordinates can be calculated using the marker coordinates. However, when the marker unit 6 cannot be used, or in an input device that is not equipped with an image sensor, the two-dimensional coordinates cannot be obtained by photographing with the marker unit 6. The method according to the present embodiment can obtain two-dimensional coordinates even when the imaging device 40 of the input device 8 is not capturing the marker unit 6, and therefore can be used even in an input device without the marker unit or imaging device. Is.

また、本実施形態においては、上記第1および第2補正処理による補正が行われた第1の姿勢に基づいて2次元座標を算出した。ここで、他の実施形態においては、2次元座標は、任意の方法で算出された入力装置8の姿勢に基づいて算出されればよく、上記第1および第2補正処理は行われなくてもよい。   In the present embodiment, the two-dimensional coordinates are calculated based on the first posture corrected by the first and second correction processes. Here, in another embodiment, the two-dimensional coordinates may be calculated based on the attitude of the input device 8 calculated by an arbitrary method, and the first and second correction processes may not be performed. Good.

また、上記実施形態では、プレイヤが入力装置8のZ軸方向をテレビ2の画面に向けて使用する態様を想定し、入力装置8のZ軸方向がテレビ2の画面(マーカ部6)を向く場合における当該Z軸方向に平面Qを配置した。ただし、上述のように、撮像素子40がマーカ部6を撮影していなくても2次元座標を得ることが可能であるので、プレイヤは、入力装置8のZ軸方向を任意の方向に向けて使用することが可能である。例えば、CPU10は、プレイヤが所定の操作(例えば操作ボタンを押す操作)を行ったことに応じて、当該所定の操作の時点における入力装置8のZ軸方向に上記平面Qを設定してもよい。これによれば、仮想空間内において入力装置8の向きに応じた適切な位置に平面Qを配置することができるので、当該所定の操作の時点において入力装置8がどのような向きであっても2次元座標を算出することができる。すなわち、プレイヤは、入力装置8を任意の方向に向けて使用することができる。   Moreover, in the said embodiment, the aspect which the player uses the Z-axis direction of the input device 8 toward the screen of the television 2 is assumed, and the Z-axis direction of the input device 8 faces the screen (marker part 6) of the television 2. In this case, the plane Q is arranged in the Z-axis direction. However, as described above, since the two-dimensional coordinates can be obtained even if the imaging element 40 does not capture the marker portion 6, the player points the Z-axis direction of the input device 8 in an arbitrary direction. It is possible to use. For example, the CPU 10 may set the plane Q in the Z-axis direction of the input device 8 at the time of the predetermined operation in response to the player performing a predetermined operation (for example, an operation of pressing an operation button). . According to this, since the plane Q can be arranged at an appropriate position according to the orientation of the input device 8 in the virtual space, the input device 8 can be in any orientation at the time of the predetermined operation. Two-dimensional coordinates can be calculated. That is, the player can use the input device 8 in an arbitrary direction.

図14の説明に戻り、ステップS7の次のステップS8において、CPU10は、ステップS7で算出された2次元座標を用いたゲーム処理を実行する。本実施形態では、ゲーム処理として、2次元座標に対応するテレビ2の画面上の位置にカーソルを表示させる処理が実行される。これによって、入力装置8の姿勢に対応した位置にカーソルを表示させることができ、プレイヤは、入力装置8の姿勢を変化させることによってカーソルを動かす操作が可能となる。なお、ステップS8におけるゲーム処理は、上記2次元座標を入力値としてゲーム結果に反映させる処理であればどのような処理であってもよい。例えば、仮想のゲーム空間内のオブジェクトを2次元座標に対応するゲーム空間内の位置に移動させる処理であってもよいし、上記2次元座標により表される2次元ベクトルの大きさおよび方向に応じた速度で上記オブジェクトを移動させるように制御して表示する処理であってもよい。ステップS8の次にステップS9の処理が実行される。   Returning to the description of FIG. 14, in step S8 following step S7, the CPU 10 executes a game process using the two-dimensional coordinates calculated in step S7. In the present embodiment, as the game process, a process of displaying a cursor at a position on the screen of the television 2 corresponding to the two-dimensional coordinates is executed. Accordingly, the cursor can be displayed at a position corresponding to the posture of the input device 8, and the player can perform an operation of moving the cursor by changing the posture of the input device 8. The game process in step S8 may be any process as long as it is a process that reflects the two-dimensional coordinates as input values in the game result. For example, it may be a process of moving an object in the virtual game space to a position in the game space corresponding to the two-dimensional coordinates, or depending on the size and direction of the two-dimensional vector represented by the two-dimensional coordinates. It may be a process of controlling and displaying the object so as to move at a high speed. Following step S8, the process of step S9 is executed.

ステップS9において、CPU10は、ゲームを終了するか否かを判定する。ステップS9の判定は、例えば、ゲームがクリアされたか否か、ゲームオーバーとなったか否か、プレイヤがゲームを中止する指示を行ったか否か等によって行われる。ステップS9の判定結果が否定である場合、ステップS3の処理が再度実行される。以降、ステップS9でゲームを終了すると判定されるまで、ステップS3〜S9の処理ループが繰り返し実行される。一方、ステップS9の判定結果が肯定である場合、CPU10は、図14に示すゲーム処理を終了する。以上で、ゲーム処理の説明を終了する。   In step S9, the CPU 10 determines whether or not to end the game. The determination in step S9 is made based on, for example, whether or not the game has been cleared, whether or not the game is over, and whether or not the player has given an instruction to stop the game. If the determination result of step S9 is negative, the process of step S3 is executed again. Thereafter, the processing loop of steps S3 to S9 is repeatedly executed until it is determined in step S9 that the game is to be ended. On the other hand, if the determination result of step S9 is affirmative, the CPU 10 ends the game process shown in FIG. This is the end of the description of the game process.

以上のように、本実施形態においては、ジャイロセンサ55および56によって検出された角速度から入力装置8の第1の姿勢を算出し(ステップS4)、第1の姿勢を第1補正処理(S5)および第2補正処理(S6)によって補正した。そして、補正後の第1の姿勢を用いてゲーム処理を実行する(ステップS7,S8)ので、CPU10は、入力装置8の正確な姿勢に基づいたゲーム処理を実行することができる。これによれば、例えば、入力装置8の姿勢を画面上のカーソルの位置に対して正確に反映させることができるので、ゲーム操作の操作性を向上することができる。   As described above, in the present embodiment, the first posture of the input device 8 is calculated from the angular velocities detected by the gyro sensors 55 and 56 (step S4), and the first posture is subjected to the first correction process (S5). And it corrected by the 2nd correction process (S6). Since the game process is executed using the corrected first attitude (steps S7 and S8), the CPU 10 can execute the game process based on the accurate attitude of the input device 8. According to this, for example, since the posture of the input device 8 can be accurately reflected on the position of the cursor on the screen, the operability of the game operation can be improved.

[変形例]
なお、上記実施形態においては、3軸回りの角速度を検出するジャイロセンサを用いて、3次元の姿勢を算出する場合を例として説明したが、図8〜図12にも示したように、2次元平面上における姿勢(回転角度)を算出する場合においても本発明を適用することが可能である。なお、2次元平面上における姿勢は、2軸回りの角速度を2軸ジャイロセンサで検出することによって算出してもよいし、所定の1軸回りの角速度を1軸ジャイロセンサで検出することによって算出してもよい。
[Modification]
In the above embodiment, the case where a three-dimensional posture is calculated using a gyro sensor that detects angular velocities around three axes has been described as an example. However, as illustrated in FIGS. The present invention can also be applied when calculating a posture (rotation angle) on a two-dimensional plane. The posture on the two-dimensional plane may be calculated by detecting an angular velocity about two axes with a two-axis gyro sensor, or calculated by detecting an angular velocity about a predetermined axis with a one-axis gyro sensor. May be.

また、他の実施形態においては、第2補正処理は、入力装置8がマーカ部6を撮像していると推測される場合にのみ、実行されるようにしてもよい。具体的には、CPU10は、第2補正処理を実行する前に、入力装置8(撮像手段)がマーカ部6を撮像可能な向きを向いているか否かを判定する。この判定は、第1の姿勢あるいは第2の姿勢を用いて行うことができる。例えば、第1の姿勢(または第2の姿勢)が、入力装置8の撮像方向が入力装置8からマーカ部6への向きに対して同じ向きかそれとも逆向きかを判定するようにしてもよい。また、上記の判定に用いられる第1の姿勢は、前回の処理ループにおいて第1および第2補正処理が行われた第1の姿勢であってもよいし、今回の処理ループにおいて算出されて第1補正処理が行われた第1の姿勢であってもよい。   In another embodiment, the second correction process may be executed only when it is estimated that the input device 8 is imaging the marker unit 6. Specifically, before executing the second correction process, the CPU 10 determines whether or not the input device 8 (imaging unit) faces a direction in which the marker unit 6 can be imaged. This determination can be performed using the first posture or the second posture. For example, the first posture (or the second posture) may be determined as to whether the imaging direction of the input device 8 is the same or opposite to the direction from the input device 8 to the marker unit 6. In addition, the first posture used for the above determination may be the first posture in which the first and second correction processes are performed in the previous processing loop, or may be calculated in the current processing loop. The first posture in which one correction process is performed may be used.

上記の判定の結果、CPU10は、入力装置8がマーカ部6を撮像可能な向きを向いていると判定される場合、第2補正処理を実行し、マーカ部6を撮像可能な向きを向いていないと判定される場合、第2補正処理をスキップする。なお、マーカ部6でない物(例えば、部屋の電灯や窓の外の太陽光等)がマーカ部6と誤検出されることがあり、誤検出によって得られたマーカ座標を用いて第3の姿勢が算出される場合、かかる第3の姿勢を用いて第2補正処理を行っても正確に補正を行うことができない。これに対して、上記の判定処理を行うことにより、誤検出によって得られたマーカ座標から算出される第3の姿勢を用いて第2補正処理が行われることを防止することができる。これによって、第2補正処理をより正確に行うことができる。   As a result of the above determination, when it is determined that the input device 8 faces the direction in which the marker unit 6 can be imaged, the CPU 10 performs the second correction process and faces the direction in which the marker unit 6 can be imaged. If it is determined that there is not, the second correction process is skipped. Note that an object that is not the marker unit 6 (for example, an electric lamp in a room or sunlight outside a window) may be erroneously detected as the marker unit 6, and the third posture is obtained using the marker coordinates obtained by the erroneous detection. When is calculated, correct correction cannot be performed even if the second correction process is performed using the third posture. On the other hand, by performing the above determination process, it is possible to prevent the second correction process from being performed using the third posture calculated from the marker coordinates obtained by the erroneous detection. As a result, the second correction process can be performed more accurately.

以上のように、本発明は、ジャイロセンサを用いて算出される入力装置の姿勢に基づいて2次元の座標を算出すること等を目的として、例えば算出された2次元座標を入力として用いるゲーム処理を行うゲーム装置またはゲームプログラム等として利用することが可能である。   As described above, the present invention aims at calculating two-dimensional coordinates based on the attitude of the input device calculated using the gyro sensor, and the like, for example, game processing using the calculated two-dimensional coordinates as input. It can be used as a game device or a game program for performing the above.

1 ゲームシステム
2 テレビ
3 ゲーム装置
4 光ディスク
5 コントローラ
6 マーカ部
7 ジャイロセンサユニット
8 入力装置
10 CPU
11c GPU
11e 内部メインメモリ
12 外部メインメモリ
63 角速度データ
64 加速度データ
65 マーカ座標データ
68 第1姿勢データ
76 第3姿勢データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Game system 2 Television 3 Game device 4 Optical disk 5 Controller 6 Marker part 7 Gyro sensor unit 8 Input device 10 CPU
11c GPU
11e Internal main memory 12 External main memory 63 Angular velocity data 64 Acceleration data 65 Marker coordinate data 68 First attitude data 76 Third attitude data

Claims (30)

ジャイロセンサを少なくとも備えた入力装置からデータを取得し、当該データに対応した2次元座標を算出する座標算出装置であって、
前記ジャイロセンサが検出する角速度に基づいて前記入力装置の第1の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
仮想空間の所定位置から前記第1の姿勢を表すベクトルの方向へ延ばした線分と、当該仮想空間における、ユーザが所定の操作を行ったことに応じて可変に設定される所定平面との交点の座標を前記2次元座標として算出する座標算出手段とを備え
前記座標算出手段は、
前記2次元座標の第1成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第1成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第1成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出し、
前記2次元座標の第2成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第2成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第2成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出する、座標算出装置。
A coordinate calculation device that acquires data from an input device including at least a gyro sensor and calculates two-dimensional coordinates corresponding to the data,
Attitude calculating means for calculating a first attitude of the input device based on an angular velocity detected by the gyro sensor;
An intersection of a line segment extending from a predetermined position in the virtual space in the direction of the vector representing the first posture and a predetermined plane variably set in response to the user performing a predetermined operation in the virtual space Coordinate calculation means for calculating the coordinates of the two-dimensional coordinates ,
The coordinate calculation means includes
The value of the first component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the first component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. A ratio to a length is calculated based on a relationship that is equal to a ratio between the magnitude of the first component of the vector and the magnitude of a component of the vector in a direction perpendicular to the predetermined plane;
The value of the second component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the second component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. A coordinate calculation device that calculates based on a relationship in which a ratio with a length is equal to a ratio between the magnitude of the second component of the vector and the magnitude of a component of the vector in a direction perpendicular to the predetermined plane .
前記入力装置は、加速度センサと撮像手段とをさらに備え、
前記加速度センサが検出する加速度データに基づいて前記第1の姿勢を補正する第1補正手段と、
前記撮像手段が撮像する所定の撮像対象の画像に基づいて前記第1の姿勢を補正する第2補正手段とをさらに備える、請求項1に記載の座標算出装置。
The input device further includes an acceleration sensor and an imaging means,
First correction means for correcting the first posture based on acceleration data detected by the acceleration sensor;
The coordinate calculation apparatus according to claim 1, further comprising: a second correction unit that corrects the first posture based on an image of a predetermined imaging target captured by the imaging unit.
前記第1補正手段は、前記加速度データが示す加速度の向きが鉛直下向きとなる場合における前記入力装置の姿勢を第2の姿勢とし、前記第1の姿勢を前記第2の姿勢へと近づける補正を行う、請求項2に記載の座標算出装置。   The first correction unit performs a correction to set the posture of the input device to a second posture when the direction of acceleration indicated by the acceleration data is vertically downward, and to bring the first posture closer to the second posture. The coordinate calculation apparatus according to claim 2, which is performed. 前記第1補正手段は、前記加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど前記第1の姿勢が前記第2の姿勢に近くなるように補正を行う、請求項3に記載の座標算出装置。   The coordinate calculation apparatus according to claim 3, wherein the first correction unit performs correction so that the first posture is closer to the second posture as the acceleration is closer to a gravitational acceleration. . 前記第1補正手段は、前記加速度データが示す加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準より小さい場合にのみ前記補正を行う、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の座標算出装置。   5. The apparatus according to claim 2, wherein the first correction unit performs the correction only when a difference between an acceleration magnitude indicated by the acceleration data and a gravitational acceleration magnitude is smaller than a predetermined reference. The coordinate calculation apparatus described. 前記第2補正手段は、前記撮像手段が撮像する画像内での前記撮像対象の向きおよび/または位置から算出される前記入力装置の姿勢を第3の姿勢とし、当該第3の姿勢に所定の割合で前記第1の姿勢を近づける補正を行う、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の座標算出装置。   The second correction unit sets the posture of the input device calculated from the orientation and / or position of the imaging target in an image captured by the imaging unit as a third posture, and sets the third posture to a predetermined value. The coordinate calculation apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein correction is performed to bring the first posture closer at a ratio. 前記第2補正手段は、前記撮像手段が撮像する画像内での前記撮像対象の向きに基づいて、前記第3の姿勢のうち、前記撮像手段の撮像方向を基準としたときのロール方向に関する姿勢を算出する、請求項6に記載の座標算出装置。   The second correction means is based on the orientation of the imaging target in the image picked up by the imaging means, and the posture related to the roll direction when the imaging direction of the imaging means is used as a reference among the third postures. The coordinate calculation apparatus according to claim 6, wherein 前記第2補正手段は、前記撮像手段が撮像する画像内での前記撮像対象の位置に基づいて、前記第3の姿勢のうち、前記撮像手段の撮像方向を基準としたときのピッチおよび/またはヨー方向に関する姿勢を算出する、請求項6または請求項7に記載の座標算出装置。   The second correction means is based on a position of the imaging target in an image taken by the imaging means, and a pitch when the imaging direction of the imaging means is used as a reference in the third posture and / or The coordinate calculation apparatus according to claim 6 or 7, wherein an attitude relating to a yaw direction is calculated. 前記第2補正手段は、前記撮像手段が前記所定の撮像対象を撮像可能な向きを向いているか否かを前記第1の姿勢に基づいて判定し、前記撮像手段が前記所定の撮像対象を撮像可能な向きを向いている場合のみ、前記補正を行う、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の座標算出装置。   The second correction unit determines whether the imaging unit is in a direction in which the predetermined imaging target can be captured based on the first posture, and the imaging unit captures the predetermined imaging target. The coordinate calculation apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the correction is performed only when the direction is possible. 前記第2補正手段は、前記第1補正手段による補正後の第1の姿勢に対して補正を行う、請求項2から請求項9のいずれか1項に記載の座標算出装置。   10. The coordinate calculation apparatus according to claim 2, wherein the second correction unit corrects the first posture corrected by the first correction unit. 11. 前記入力装置は、加速度センサをさらに備えており、
前記加速度センサが検出する加速度データが示す加速度の向きが鉛直下向きとなる場合における前記入力装置の姿勢を第2の姿勢とし、前記第1の姿勢を前記第2の姿勢へと近づけるように、前記第1の姿勢を補正する補正手段をさらに備える、請求項1に記載の座標算出装置。
The input device further includes an acceleration sensor,
When the direction of the acceleration indicated by the acceleration data detected by the acceleration sensor is vertically downward, the posture of the input device is the second posture, and the first posture is brought closer to the second posture. The coordinate calculation apparatus according to claim 1, further comprising correction means for correcting the first posture.
前記補正手段は、前記加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど前記第1の姿勢が前記第2の姿勢に近くなるように補正を行う、請求項11に記載の座標算出装置。   The coordinate calculation apparatus according to claim 11, wherein the correction unit performs correction so that the first posture is closer to the second posture as the magnitude of the acceleration is closer to a gravitational acceleration. 前記補正手段は、前記加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準より小さい場合にのみ前記補正を行う、請求項11または請求項12に記載の座標算出装置。   The coordinate calculation apparatus according to claim 11 or 12, wherein the correction unit performs the correction only when a difference between the magnitude of the acceleration and the magnitude of the gravitational acceleration is smaller than a predetermined reference. 前記入力装置は、撮像手段をさらに備えており、
前記撮像手段が撮像する画像内での所定の撮像対象の向きおよび/または位置から算出される前記入力装置の姿勢を第2の姿勢とし、当該第2の姿勢に所定の割合で前記第1の姿勢を近づける補正を行う補正手段をさらに備える、請求項1に記載の座標算出装置。
The input device further includes imaging means,
The posture of the input device calculated from the orientation and / or position of a predetermined imaging target in an image captured by the imaging means is set as a second posture, and the first posture is set at a predetermined ratio to the second posture. The coordinate calculation apparatus according to claim 1, further comprising a correction unit that performs correction to approach the posture.
ジャイロセンサを少なくとも備えた入力装置からデータを取得し、当該データに対応した2次元座標を算出する座標算出装置のコンピュータにおいて実行される座標算出プログラムであって、
前記ジャイロセンサが検出する角速度に基づいて前記入力装置の第1の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
仮想空間の所定位置から前記第1の姿勢を表すベクトルの方向へ延ばした線分と、当該仮想空間における、ユーザが所定の操作を行ったことに応じて可変に設定される所定平面との交点の座標を前記2次元座標として算出する座標算出手段として前記コンピュータを機能させる、座標算出プログラムであって、
前記座標算出手段は、
前記2次元座標の第1成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第1成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第1成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出し、
前記2次元座標の第2成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第2成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第2成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出する、座標算出プログラム
A coordinate calculation program executed in a computer of a coordinate calculation device that acquires data from an input device including at least a gyro sensor and calculates two-dimensional coordinates corresponding to the data,
Attitude calculating means for calculating a first attitude of the input device based on an angular velocity detected by the gyro sensor;
An intersection of a line segment extending from a predetermined position in the virtual space in the direction of the vector representing the first posture and a predetermined plane variably set in response to the user performing a predetermined operation in the virtual space A coordinate calculation program for causing the computer to function as coordinate calculation means for calculating the coordinates of the two-dimensional coordinates ,
The coordinate calculation means includes
The value of the first component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the first component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. A ratio to a length is calculated based on a relationship that is equal to a ratio between the magnitude of the first component of the vector and the magnitude of a component of the vector in a direction perpendicular to the predetermined plane;
The value of the second component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the second component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. The coordinate calculation program which calculates based on the relationship in which ratio with length becomes equal to the ratio of the magnitude | size of the said 2nd component of the said vector, and the magnitude | size of the component of the said vector in the direction perpendicular | vertical to the said predetermined plane .
前記入力装置は、加速度センサと撮像手段とをさらに備え、
前記加速度センサが検出する加速度データに基づいて前記第1の姿勢を補正する第1補正手段と、
前記撮像手段が撮像する所定の撮像対象の画像に基づいて前記第1の姿勢を補正する第2補正手段として前記コンピュータをさらに機能させる、請求項15に記載の座標算出プログラム。
The input device further includes an acceleration sensor and an imaging means,
First correction means for correcting the first posture based on acceleration data detected by the acceleration sensor;
The coordinate calculation program according to claim 15 , further causing the computer to function as a second correction unit that corrects the first posture based on an image of a predetermined imaging target captured by the imaging unit.
前記第1補正手段は、前記加速度データが示す加速度の向きが鉛直下向きとなる場合における前記入力装置の姿勢を第2の姿勢とし、前記第1の姿勢を前記第2の姿勢へと近づける補正を行う、請求項16に記載の座標算出プログラム。 The first correction unit performs a correction to set the posture of the input device to a second posture when the direction of acceleration indicated by the acceleration data is vertically downward, and to bring the first posture closer to the second posture. The coordinate calculation program according to claim 16, which is performed. 前記第1補正手段は、前記加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど前記第1の姿勢が前記第2の姿勢に近くなるように補正を行う、請求項17に記載の座標算出プログラム。 The coordinate calculation program according to claim 17 , wherein the first correction unit performs correction so that the first posture is closer to the second posture as the magnitude of the acceleration is closer to the magnitude of gravitational acceleration. . 前記第1補正手段は、前記加速度データが示す加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準より小さい場合にのみ前記補正を行う、請求項16から請求項18のいずれか1項に記載の座標算出プログラム。 The first correction unit according to any one of claims 16 to 18 , wherein the first correction unit performs the correction only when a difference between an acceleration magnitude indicated by the acceleration data and a gravitational acceleration magnitude is smaller than a predetermined reference. The coordinate calculation program described. 前記第2補正手段は、前記撮像手段が撮像する画像内での前記撮像対象の向きおよび/または位置から算出される前記入力装置の姿勢を第3の姿勢とし、当該第3の姿勢に所定の割合で前記第1の姿勢を近づける補正を行う、請求項16から請求項19のいずれか1項に記載の座標算出プログラム。 The second correction unit sets the posture of the input device calculated from the orientation and / or position of the imaging target in an image captured by the imaging unit as a third posture, and sets the third posture to a predetermined value. The coordinate calculation program according to any one of claims 16 to 19 , wherein correction is performed to bring the first posture closer at a rate. 前記第2補正手段は、前記撮像手段が撮像する画像内での前記撮像対象の向きに基づいて、前記第3の姿勢のうち、前記撮像手段の撮像方向を基準としたときのロール方向に関する姿勢を算出する、請求項20に記載の座標算出プログラム。 The second correction means is based on the orientation of the imaging target in the image picked up by the imaging means, and the posture related to the roll direction when the imaging direction of the imaging means is used as a reference among the third postures. The coordinate calculation program according to claim 20 , wherein 前記第2補正手段は、前記撮像手段が撮像する画像内での前記撮像対象の位置に基づいて、前記第3の姿勢のうち、前記撮像手段の撮像方向を基準としたときのピッチおよび/またはヨー方向に関する姿勢を算出する、請求項20または請求項21に記載の座標算出プログラム。 The second correction means is based on a position of the imaging target in an image taken by the imaging means, and a pitch when the imaging direction of the imaging means is used as a reference in the third posture and / or The coordinate calculation program according to claim 20 or 21 , which calculates an attitude related to a yaw direction. 前記第2補正手段は、前記撮像手段が前記所定の撮像対象を撮像可能な向きを向いているか否かを前記第1の姿勢に基づいて判定し、前記撮像手段が前記所定の撮像対象を撮像可能な向きを向いている場合のみ、前記補正を行う、請求項20から請求項22のいずれか1項に記載の座標算出プログラム。 The second correction unit determines whether the imaging unit is in a direction in which the predetermined imaging target can be captured based on the first posture, and the imaging unit captures the predetermined imaging target. The coordinate calculation program according to any one of claims 20 to 22 , wherein the correction is performed only when the direction is possible. 前記第2補正手段は、前記第1補正手段による補正後の第1の姿勢に対して補正を行う、請求項16から請求項23のいずれか1項に記載の座標算出プログラム。 The coordinate calculation program according to any one of claims 16 to 23 , wherein the second correction unit corrects the first posture corrected by the first correction unit. 前記入力装置は、加速度センサをさらに備えており、
前記加速度センサが検出する加速度データが示す加速度の向きが鉛直下向きとなる場合における前記入力装置の姿勢を第2の姿勢とし、前記第1の姿勢を前記第2の姿勢へと近づけるように、前記第1の姿勢を補正する補正手段として前記コンピュータをさらに機能させる、請求項15に記載の座標算出プログラム。
The input device further includes an acceleration sensor,
When the direction of the acceleration indicated by the acceleration data detected by the acceleration sensor is vertically downward, the posture of the input device is the second posture, and the first posture is brought closer to the second posture. The coordinate calculation program according to claim 15 , further causing the computer to function as correction means for correcting the first posture.
前記補正手段は、前記加速度の大きさが重力加速度の大きさに近いほど前記第1の姿勢が前記第2の姿勢に近くなるように補正を行う、請求項25に記載の座標算出プログラム。 26. The coordinate calculation program according to claim 25 , wherein the correction unit performs correction so that the first posture becomes closer to the second posture as the magnitude of the acceleration is closer to a gravitational acceleration. 前記補正手段は、前記加速度の大きさと重力加速度の大きさとの差が所定の基準より小さい場合にのみ前記補正を行う、請求項25または請求項26に記載の座標算出プログラム。 It said correction means, the difference between the magnitude of the size and the gravitational acceleration of the acceleration performs the correction only if less than a predetermined reference, claim 25 or coordinate calculating program of claim 26. 前記入力装置は、撮像手段をさらに備えており、
前記撮像手段が撮像する画像内での所定の撮像対象の向きおよび/または位置から算出される前記入力装置の姿勢を第2の姿勢とし、当該第2の姿勢に所定の割合で前記第1の姿勢を近づける補正を行う補正手段として前記コンピュータをさらに機能させる、請求項15に記載の座標算出プログラム。
The input device further includes imaging means,
The posture of the input device calculated from the orientation and / or position of a predetermined imaging target in an image captured by the imaging means is set as a second posture, and the first posture is set at a predetermined ratio to the second posture. The coordinate calculation program according to claim 15 , further causing the computer to function as a correction unit that corrects the posture to approach.
ジャイロセンサを少なくとも備えた入力装置からデータを取得し、当該データに対応した2次元座標を算出する座標算出システムであって、
前記ジャイロセンサが検出する角速度に基づいて前記入力装置の第1の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
仮想空間の所定位置から前記第1の姿勢を表すベクトルの方向へ延ばした線分と、当該仮想空間における、ユーザが所定の操作を行ったことに応じて可変に設定される所定平面との交点の座標を前記2次元座標として算出する座標算出手段とを備え
前記座標算出手段は、
前記2次元座標の第1成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第1成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第1成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出し、
前記2次元座標の第2成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第2成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第2成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出する、座標算出システム。
A coordinate calculation system that acquires data from an input device including at least a gyro sensor and calculates two-dimensional coordinates corresponding to the data,
Attitude calculating means for calculating a first attitude of the input device based on an angular velocity detected by the gyro sensor;
An intersection of a line segment extending from a predetermined position in the virtual space in the direction of the vector representing the first posture and a predetermined plane variably set in response to the user performing a predetermined operation in the virtual space Coordinate calculation means for calculating the coordinates of the two-dimensional coordinates ,
The coordinate calculation means includes
The value of the first component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the first component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. A ratio to a length is calculated based on a relationship that is equal to a ratio between the magnitude of the first component of the vector and the magnitude of a component of the vector in a direction perpendicular to the predetermined plane;
The value of the second component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the second component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. The coordinate calculation system which calculates based on the relationship from which the ratio with length becomes equal to the ratio of the magnitude | size of the said 2nd component of the said vector, and the magnitude | size of the component of the said direction perpendicular | vertical to the said predetermined plane .
ジャイロセンサを少なくとも備えた入力装置からデータを取得し、当該データに対応した2次元座標を算出する座標算出システムにおいて実行される座標算出方法であって、
前記ジャイロセンサが検出する角速度に基づいて前記入力装置の第1の姿勢を算出する姿勢算出ステップと、
仮想空間の所定位置から前記第1の姿勢を表すベクトルの方向へ延ばした線分と、当該仮想空間における、ユーザが所定の操作を行ったことに応じて可変に設定される所定平面との交点の座標を前記2次元座標として算出する座標算出ステップとを備え
前記座標算出ステップにおいては、
前記2次元座標の第1成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第1成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第1成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出し、
前記2次元座標の第2成分の値を、前記入力装置の位置を前記所定平面に投影した投影点から前記交点までの当該第2成分に関する長さと、前記入力装置の位置から前記所定平面までの長さとの比が、前記ベクトルの当該第2成分の大きさと、前記ベクトルの前記所定平面に垂直な方向の成分の大きさとの比に等しくなる関係に基づいて算出する、座標算出方法。
A coordinate calculation method executed in a coordinate calculation system that acquires data from an input device including at least a gyro sensor and calculates two-dimensional coordinates corresponding to the data,
An attitude calculation step of calculating a first attitude of the input device based on an angular velocity detected by the gyro sensor;
An intersection of a line segment extending from a predetermined position in the virtual space in the direction of the vector representing the first posture and a predetermined plane variably set in response to the user performing a predetermined operation in the virtual space and a coordinate calculation step of calculating as the two-dimensional coordinates of the coordinates,
In the coordinate calculation step,
The value of the first component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the first component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. A ratio to a length is calculated based on a relationship that is equal to a ratio between the magnitude of the first component of the vector and the magnitude of a component of the vector in a direction perpendicular to the predetermined plane;
The value of the second component of the two-dimensional coordinates is calculated based on the length of the second component from the projection point obtained by projecting the position of the input device onto the predetermined plane and the intersection, and the position from the input device to the predetermined plane. A coordinate calculation method for calculating based on a relationship in which a ratio to a length is equal to a ratio between the magnitude of the second component of the vector and the magnitude of a component of the vector in a direction perpendicular to the predetermined plane .
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