JPH03186287A - ゲーム用三次元姿勢ベクトル測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ゲーム用空間内を三次元移動する被検出体の
三次元姿勢ベクトルを測定するゲーム用三次元姿勢ベク
トル測定装置に関する。

［背景技術］ 従来より射的ゲームは広く行われており、近年このよう
なＩｔ的ゲームとして、第５図に示すよう筺体１０の所
定位置にスクリーン１２を設け、このスクリーン１２上
に表示された標的を銃］４を用いて射撃するよう形成さ
れたものが多い。

このゲーム装置では、所定のゲームプログラムに従い次
々と演算される標的がスクリーン１２上に表示される。

そして、プレイヤーが銃１４を用いてこの標的を射撃す
ると、その着弾点の位置が位置検出回路を用いて検出さ
れ、ＣＲＴ１２上に表示される。このとき、着弾点の位
置と標的の位置が一致すると、弾丸が標的に当ったと判
断され、標的に対応した得点が加算され、これがゲーム
画面１２ａ上に表示される。

ところで、この種の射的ゲーム装置では、銃１４を用い
て標的を射撃した場合に、どのようにしてその着仲位置
を検出するかが問題となる。

このような着弾位置の検出手段の１つとして、銃１４の
銃口の向きを三次元ベクトルとして測定するものが考え
られる。この場合には、まず銃１４を、支持部１６を用
いて揺動自在に筐体１０へ取付は固定し、スクリーン１
２の任意の位置に照準を定めることができるように形成
する。

銃１４の銃口付近には、超音波発振部１８を取付は固定
し、ゲーム用検出空間１００の天井面２０へ向は超音波
を送信している。

前記天井面２２は、３個の超音波受信部２２を非直線的
に離隔配置し、超音波発振部１８からの超音波を受信す
る。そして、各超音波受信部２２゜２２の受信タイミン
グに基づき、超音波発振部１８が設けられた銃１４の銃
口位置Ｐ、の三次元座標を演算により求める。

このとき、銃１４の支持位置ＰＡの三次元座標は、支持
部１６に支持し固定されているため予め’ｆ’１１明し
ている。従って、銃１４の２点ＰＡ、ＰＢの２点のＸ、
Ｙ、Ｚ三次元座標に基づき、銃１４の銃口方向の三次元
ベクトルを求めることができ、このベクトル方向から弾
丸の着弾位置を検出できる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前述したゲーム用三次元ベクトル検出技術は、
以下に詳述する問題点がある。

■　まず、この三次元ベクトル測定技術では、銃１４の
支持部ＰＡの位置を動かすことができないため、銃１４
の取付は位置が固定されてしまう。

このため、スクリーン１２上に表示される標的を、常に
同じ位置からしか射つことができず、面白みに欠けると
いう問題がある。

■、また、この測定技術は、銃１４の支持部ＰＡの三次
元座標が変化しないことを前提としている。

このため、例えば支持部１６等にがたつき等が発生し、
ＰＡの位置がずれると、測定されたベクトル方向に誤差
が発生しプレイヤーの感覚と全く違う位置が着＜ｉｌ１
点として表示されてしまうという問題がある。

特に、このような測定誤差は、銃１４とスクリーン１２
との距離が大きくなるにしたがって顕著になる。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ゲーム用の検出空間内を三次元移
動する被検出体の三次元姿勢ベクトル、例えば銃の銃口
方向の三次元ベクトルを正確にｉ’１ｌｌｌ定すること
ができるゲーム用三次元姿勢ベクトルｉｌ？Ｉ定装置を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、請求項（１）に記載の本発明
は、 ゲーム用検出空間内を三次元移動する被検出体の三次元
姿勢ベクトルを測定する装置であって、前記被検出体ま
たはゲーム用検出空間の一方１．：離隔配置され、所定
タイミングで駆動される少なくとも２個の超音波発信部
と、 前記被検出体またはゲーム用検出空間の他方に非直線的
に離隔配置された少なくとも３個の超音波受信部と、 前記各超音波発信部からの超音波を各超音波受信部が受
信するタイミングに基づき、前記ゲーム用検出空間内を
三次元移動する被検出体の三次元姿勢ベクトルを演算す
る被検出体ベクトル演算部と、 を含むことを特徴とするものである。

また、請求項（２）に記載の発明は、 ゲーム用検出空間内を三次元移動する被検出体の三次元
姿勢ベクトルを測定する装置であって、前記被検出体ま
たはゲーム用検出空間の一方に離隔配置され、所定タイ
ミングで駆動される少なくとも３個の超音波発信部と、 前記被検出体またはゲーム用検出空間の他方に非直線的
に離隔配置された少なくとも２個の超音波受信部と、 前記゛各超音波発信部からの超音波を各超音波受信部が
受信するタイミングに基づき、前記ゲーム用検出空間内
を三次元移動する被検出体の三次元姿勢ベクトルを演算
する被検出体ベクトル演算部と、 を含むことを特徴とする。

［作　用］ 次に本発明の詳細な説明する。

本発明によれば、被検出体をゲーム用検出空間内におく
と、被検出体またはゲーム用検出空間の一方に配置され
た超音波発信部から、被検出体またはゲーム用検出空間
の他方に配置された超音波受信部へ向は超音波が発信さ
れる。そして、被検出体ベクトル演算部は、各超音波発
信部からの超音波を各超音波受信部が受信するタイミン
グに基づき、被検出体の三次元姿勢ベクトルをほぼリア
ルタイム演算する。

これにより、本発明を、例えば射的ゲーム装置に適用す
ることにより、ゲーム用検出空間内において銃の照準方
向を、リアルタイムで測定することができる。特に、こ
の場合には、ゲーム用検出空間内であるならば、被検出
体としての銃を動かして任意の位置から標的を射撃でき
、しかも銃の照準方向を三次元姿勢ベクトルとして正確
に測定することができるため、射的ゲームとしての面白
さを高めることができる。

［実施例］ 次に、本発明にかかるゲーム用三次元姿勢ベクトル測定
装置を、射的ゲーム装置に適用した場合を例にとり詳細
に説明する。

第１図、第２図には、本実施例にかかる射的ゲーム装置
の好適な実施例が示されている。実施例のゲーム装置は
、箱型の筐体３ｏと、この筺体３０の前方開口部に取付
けられた銃６ｏと、筐体３０の奥方に設置すられた縦長
の大型スクリーン４０とを含む。

前記筐体３０は、スクリーン４ｏの前方において、床板
３２．側板３４，３４および天井板３６により囲まれる
ゲーム用検出空間１００を形成している。

前記スクリーン４０上には、ゲームの進行に伴って、標
的Ｔが次々と現われるゲーム画面が表示される。

前記銃６０は、ゲーム用検出空間１００内を三次元移動
可能に、支持部５０を介して側板３４に取付は固定され
ている。前記支持部５０は、複数の支持フレーム５２間
を連結する関節部５４が、ｘ、ｙ、ｚ方向に自由に曲る
ように形成され、これにより銃６０をｘ、ｙ、ｚのどの
方向にも移動自在に支持するよう構成されている。なお
、銃６０自体が軽量なものである場合には、このような
支持部５０を用いることなく、プレイヤーがじかに銃６
０を持つように形成してもよい。

前記銃６０は、プレイヤーが支持部５０に取付けられた
腰当５２に腰を当て、左手で銃６０の銃身を持ち、右手
でグリップ６２を持って構え、スクリーン４０上に現わ
れる標的Ｔに照準を合せるよう形成されている。そして
、プレイヤーがトリガ６４を操作することにより、照準
方向に向はビームが発射される。このとき、ビーム発射
時の反動がプレイヤーに伝わるよう、腰当５２にバイブ
レータ等の振動発生部を設けておくことが好ましい。

本発明の特徴は、ゲーム用検出空間１００内において、
銃６０をｘ、ｙ、ｚの三次元方向へ任意に移動しスクリ
ーン４０に照準を合せた場合でも、この照準方向を三次
元姿勢ベクトル情報としてほぼリアルタイムで正確に検
出することにある。

このため、前記銃６０には、２個の超音波発信部７０ａ
、７０ｂが所定距離をおいて離隔配置され、各超音波発
信部７０ａ、７０ｂは、時分割駆動され周囲に超音波を
発信している。

また、筐体３０の天井面３６には、３個の超音波受信部
８０ａ、８０ｂ、８０ｃが非直線的に離隔配置され、各
超音波発信部７０ａ、７０ｂから発信される超音波を受
信している。

これにより、各超音波発信部７０ａ、７０ｂの超音波発
信タイミングと、各超音波受信部８０ａ８０ｂ　　８０
ｃの超音波受信タイミングとから、銃６０上に設けられ
た超音波発信部７０ａ、７０ｂの三次元座標ＰＡ　　（
Ｘ、Ｙ、Ｚ）、ＰＢ　　（Ｘ。

Ｙ、Ｚ）を求めることができる。

第３図には、超音波発信部７０の三次元座標Ｐ（ＸＹ、
Ｚ）の測定原理が示されている。ここでは、天井板３６
上に取付けられた超音波受信部８０ａ、８０ｂ、８０ｃ
の各三次元座標をＰ８０゜（０，２０７丁、０）、Ｐｓ
ｏ−（３０，１０Ｊコー、０）Ｐｓｏ。（−３０，−１
ｏＪココ−Ｏ）と仮定し、銃６０に取付けられた一方の
超音波発信部７０ａの三次元座標ＰＡ　　（Ｘ、Ｙ、Ｚ
）を測定する場合を例にとり説明する。

まず、超音波発信部７０ａと、天井板３６に設けられた
各超音波受信部８０ａ、８０ｂ、８０ｃとの間の距離α
、β、γは、超音波発信部７０ａの駆動タイミングと、
各超音波受信部８０ａ。

８０ｂ、８０ｃの超音波受信タイミングとの時間差によ
って求められる。

このとき、各超音波受信部８０ａ、＆Ｏｂ。

８０Ｃの三次元座標を、前述したように仮定すると、ゲ
ーム用検出空間１００内における超音波発信部７０ａの
三次元座標ｘ、ｙ、ｚと、前述したようにして求められ
た距離α、β、γとの間には次式で示す関係がある。

ａ２＝　Ｘ２＋（Ｙ−２０Ｊ２＋　Ｚ２−　（１）β２
−（Ｘ−３０）　２　＋（ｙ＋ｔｏ、ｖ”ｇｏ）２　＋
ｚ２・・・（２） ７２＝　（Ｘ＋　３０）　２＋　（Ｙ＋　ｌ■１）２＋
　Ｚ２・・・　（３） これを、ｘ、ｙ、ｚについて解くと、次式で示すように
なる。

ｂ　　Ｕ　／３ （６） このようにして、超音波の送受信タイミングから求めら
れるα、β、γに基づき、ゲーム用検出空間１００内に
おける超音波発信部７０ａの三次元座標ＰＡ　（Ｘ、Ｙ
、Ｚ）を求めることができる。

同様にして、ゲーム用検出空間１００内におけるもう一
方の超音波発信部７０ｂの三次元座標ｐ、（ｘ、ｙ、ｚ
）も求めることもできる。

そして、このようにして求めた超音波発信部７０ａ、７
０ｂの各三次元座標ｐＡ　（Ｘ、Ｙ、Ｚ）ｐ８　（ｘ、
ｙ、ｚ）に基づき、ゲーム用検出空間１００内におけけ
る銃６０の照準方向を、三次元姿勢ベクトル１１０とし
て求めることができる。

これにより、ゲーム用空間１００内においてプレイヤー
が銃６０を三次元的に自由に移動させながら、スクリー
ン４０上に次々と表われる標的Ｔに照準を合せ、例えば
エリアン等と戦うゲームを行う場合でも、その照準方向
は三次元姿勢ベクトル１１０としてほぼリアルタイムで
検出される。

従って、プレイヤーは、ゲーム用検出空間１００内のど
の位置からでも標的Ｔを射撃することができ、従来のよ
うに銃６０が所定位置に取付は固定されたものに比べ、
ゲームとしての面白さを飛躍的に高めることができる。

これに加えて、本発明によれば、前述した三次元姿勢ベ
クトルとして銃６０の照準方向を検出しているため、例
えば支持部５０等に多少のがたつき等がある場合でも、
従来のように照準方向の測定誤差が発生することがない
ため、この種のゲーム装置で要求される照準方向の誤差
修正等がほとんど不要となり、メンテナンスに要する時
間と労力を大幅に軽減することができる。

第４図には、本実施例の装置に用いられるベクトル測定
回路の一例が示されている。

実施例の回路には、駆動部８２．音声発生部８４、振動
発生部８６が設けられている。そして、銃６０のトリが
６４を操作することにより、そのトリガ信号が駆動部８
２に人力され、音声発生部８４からは射撃音が出力され
、振動発生部８６からは腰当５６を介しプレイヤーに銃
を射ったときの反動を与える。このような演出効果によ
り、プレイヤーは聴覚的にも、また体感的にも銃を射っ
たときに近い感覚を得ることができる。

また、この銃６０の照準方向を三次元姿勢ベクトル１１
０として検出するため、実施例の回路には、座標演算部
８８．ベクトル演算部９０１判別回路９２および時分割
駆動部７６が設けられている。

前記座標演算部８８は、超音波発生用のトリが信号を時
分割駆動回路７６へ向は一定の微小時間間隔で繰返し出
力している。

時分割駆動回路７６は、このようなトリが信号が入力さ
れる毎に、超音波発信部７０ａ、７０ｂを交互に時分割
駆動し、超音波を発生させる。各超音波発信部７０ａ、
７０ｂは、超音波振動子と、この振動子から所定周波数
のパルス信号を発生させる駆動部とから構成され、実施
例では１７．２ＫＩＩのパルス信号を送信するように形
成されている。

そして、天井板３６上に設けられた各超音波受信部８０
ａ、８０ｂ、８０ｃが、時分割により交互に駆動される
各超音波発信部７０ａ、７０ｂからの超音波を受信する
と、各超音波受信部８０ａ。

８０ｂ、８０ｃの受信信号は座標演算部８８へ入力され
る。

座標演算部８８は、各超音波発信部７０ａ。

７０ｂの駆動タイミングと、各超音波受信部８０ａ、８
０ｂ、８０ｃから人力される超音波の受信タイミングと
の時間差に基づき、超音波発信部７０ａ、７０ｂと、超
音波受信部８０ａ、８０ｂ８０ｃとの間の距離α、β１
　γを求める。そして、このようにして求めた距離α、
β、γを前記（４）〜（６）式に代入し、ゲーム用検出
空間１００内における超音波発信部７０ａ、７０ｂの三
次元座標Ｐ八　（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、Ｐｅ　　（Ｘ、Ｙ、Ｚ
）を演算する。実施例では、超音波発信部７０ａ、７０
ｂを、交互に時分割しているため、これら各超音波発信
部７０ａ、７０ｂの三次元座標は交互に求められ、求め
られたｐＡ、ｐ９はベクトル演算部９０へ人力される。

ベクトル演算部９０は、このようにして順次リアルタイ
ム人力される超音波発信部７０ａ、７０ｂの三次元座標
ＰＡ、ＰＢに基づき、この２点ＰＡ、ＰＲの三次元ベク
トルを演算し判別回路９２へ向は出力する。

判別回路９２には、この三次元ベクトル情報以外に、銃
６０のトリが６４を操作するときに出力されるトリが操
作信号も入力されている。そして、この判別回路９２は
、このトリガ操作信号が入力されると、ベクトル演算部
９０から入力される三次元姿勢ベクトル情報と、ＲＡＭ
９４に書込まれている各標的Ｔの三次元位置情報とを照
合し、着ル１イ位置が標的Ｔの表示位置と一致するが否
かを判別する。そして、一致した場合には、標的Ｔの種
類に応じた得点を得点表示部９６へ向は出力し、これに
より得点表示部９６は、命中した標的Ｔの得点と共に、
今までの得点を演算しプレイヤーに向は表示する。

また、前記判別回路９２は、着弾位置が標的Ｔと一致し
た場合には、この標的の命中信号を画像情報として図示
しないビデオ情報表示部へ向は出力する。また標的Ｔと
命中しなかった場合には、銃６０の照準方向を表わす三
次元姿勢ベクトル情報を画像情報として同様に出力する
。

これにより、銃６０から発射したビームが、スクリーン
４０上の標的Ｔに命中した場合には、当該標的Ｔが爆発
する様子等が爆発音と共にスクリーン４０上に映し出さ
れ、またビームが外れた場合には、単に着弾位置のみが
スクリーン４ｏ上に表示されることになる。

なお、前記ＲＡＭ９４には、スクリーン４ｏ上に表示さ
れるゲーム画像の変化に合せ、標的Ｔの位置情報が順次
更新記録されるため、判別回路９２は、この標的の位置
情報と、ベクトル演算部９０から入力される三次元姿勢
ベクトル情報等に基づき、着弾位置が標的Ｔと一致する
が否かをゲーム画面に合せて正確に判別することができ
る。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、前記実施例においては、天井板３６に超音波受
信部８０ａ、８０ｂ、８０ｃを取付けた場合を例にとり
説明したが、本発明はこれに限らず、必要に応じて例え
ば側板３４．床板３２等任意の位置に設けてもよい。

また、前記実施例においては、超音波発信部７０ａ、７
０ｂを時分割駆動する場合を例にとり説明したが、本発
明はこれに限らず、各超音波発信部７０ａ、７０ｂから
異なる周波数の超音波を発信させ、しかも前記各超音波
発信＄　７０　ａ　。

７０ｂに対応した３個の超音波受信部８ｏを２組設ける
ことにより、これら超音波発信部７０ａ。

７０ｂを同時駆動することもできる。

また、構造が複雑になるが、超音波発信部７０ａ、７０
ｂを、例えば天井板３６に設け、超音波受信部８０ａ、
８０ｂ、８０ｃを銃６０上に非直線的に設けてもよい。

また前記実施例では、超音波発振部を２個、超音波受信
部を３個設けた場合を例にとり説明した。

本発明はこれに限らず、前記被検出体またはゲーム用検
出空間の一方に離隔配置され、所定タイミングで駆動さ
れる少なくとも３個の超音波発信部と、前記被検出体ま
たはゲーム用検出空間の他方に非直線的に離隔配置され
た少なくとも２個の超音波受信部と、前記各超音波発信
部からの超音波を各超音波受信部が受信するタイミング
に基づき、前記ゲーム用検出空間内を三次元移動する被
検出体の三次元姿勢ベクトルを演算する被検出体ベクト
ル演算部と、を含むよう形成してもよい。

この場合には、前記超音波受信部を、前記被検出体上に
離隔配置し、前記超音波発信部を、ゲーム用検出空間の
周囲に非直線的に離隔配置することが好ましい。そして
、前記被検出体ベクトル演算部は、各超音波発信部から
の超音波を各超音波受信部が受信するタイミングに基づ
き、被検出体に設けられた各超音波受信部の三次元座標
を演算する座標演算部と、演算された前記各超音波受信
部の三次元座標に基づき前記被検出体の三次元姿勢ベク
トルを演算するベクトル演算部と、を含むよう形成する
ことが好ましい。

また前記実施例では、本発明を射的ゲーム装置に適用し
た場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、
これ以外に各種ゲームに適用することが可能である。

例えば、プレイヤーが剣をもってゲーム用検出空間１０
０に立ち、スクリーン４０上に現われる敵と戦うように
構成されたゲーム装置においては、前記実施例と同様に
剣に超音波発信部７０ａ。

７０ｂを設けることにより、プレイヤーが振りかざす剣
の位置および向きを三次元姿勢ベクトル情報として検出
し、スクリーン４０上に現われる敵と戦わすとかできる
。

また、これ以外に、例えばゲーム用検出空間１００を野
球のバッターボックスのように形成しておき、スクリー
ン４０上にピッチャ−の投げる様子を映し出すことによ
り、ピッチャ−の投げるボールとバッターの振るバット
の軌跡とから、ホームラン、ヒツト、空振り等を判別す
るような野球ゲームを形成することもでる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ゲーム用検出空
間内を三次元移動する被検出体の三次元姿勢ベクトルを
正確に測定することができる。従って、本発明を射的ゲ
ーム装置等に適用した場合には、ゲーム用検出空間内で
構える銃の照準方向を、ゲーム用検出空間内であるなら
ばどの位置からでも正確に検出することができるため、
射的ゲームとしての面白さを大幅に高めることができる
。

これに加えて、長期間にわたって、発生する検出誤差が
小さいことから、メンテナンスが極めて簡単なものとな
り、業務用の射的ゲームおよびその他のゲーム装置に用
いる場合に極めて好適なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を射的ゲーム装置に適ＪＴＩ　した場
合の好適な一例を示す斜視説明図、 第２図は、第１図に示す装置を用い、スクリーン上に表
示される標的に照準を合せた状態を示す説明図、 第３図は、本実施例に用いられる三次元座標測定原理の
説明図、 第４図は、本実施例の装置に用いられる三次元姿勢ベク
トル測定回路の一例を示すブロック回路図、 第５図は、本発明の背景技術の一例として示した射的ゲ
ーム装置の説明図である。 ６０・・・銃、７０ａ、７０ｂ・・・超音波発信部、８
０ａ、８０ｂ、８０ｃｍ・・超音波受信部、８８・・・
座標演算部、９０・・・ベクトル演算部、９２・・・マ
１１別回路、１００・・・ゲーム用検出空間。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゲーム用検出空間内を三次元移動する被検出体の
   三次元姿勢ベクトルを測定する装置であって、 前記被検出体またはゲーム用検出空間の一方に離隔配置
   され、所定タイミングで駆動される少なくとも２個の超
   音波発信部と、 前記被検出体またはゲーム用検出空間の他方に非直線的
   に離隔配置された少なくとも３個の超音波受信部と、 前記各超音波発信部からの超音波を各超音波受信部が受
   信するタイミングに基づき、前記ゲーム用検出空間内を
   三次元移動する被検出体の三次元姿勢ベクトルを演算す
   る被検出体ベクトル演算部と、 を含むことを特徴とするゲーム用三次元姿勢ベクトル測
   定装置。
2. （２）ゲーム用検出空間内を三次元移動する被検出体の
   三次元姿勢ベクトルを測定する装置であって、 前記被検出体またはゲーム用検出空間の一方に離隔配置
   され、所定タイミングで駆動される少なくとも３個の超
   音波発信部と、 前記被検出体またはゲーム用検出空間の他方に非直線的
   に離隔配置された少なくとも２個の超音波受信部と、 前記各超音波発信部からの超音波を各超音波受信部が受
   信するタイミングに基づき、前記ゲーム用検出空間内を
   三次元移動する被検出体の三次元姿勢ベクトルを演算す
   る被検出体ベクトル演算部と、 を含むことを特徴とするゲーム用三次元姿勢ベクトル測
   定装置。
3. （３）請求項（１）において、 前記超音波発信部は、前記被検出体上に離隔配置され、 前記超音波受信部は、ゲーム用検出空間の周囲に非直線
   的に離隔配置され、 前記被検出体ベクトル演算部は、 各超音波発信部からの超音波を各超音波受信部が受信す
   るタイミングに基づき、被検出体に設けられた各超音波
   発信部の三次元座標を演算する座標演算部と、 演算された前記各超音波発信部の三次元座標に基づき前
   記被検出体の三次元姿勢ベクトルを演算するベクトル演
   算部と、 を含むことを特徴とするゲーム用三次元姿勢ベクトル測
   定装置。
4. （４）請求項（２）において、 前記超音波受信部は、前記被検出体上に離隔配置され、 前記超音波発信部は、ゲーム用検出空間の周囲に非直線
   的に離隔配置され、 前記被検出体ベクトル演算部は、 各超音波発信部からの超音波を各超音波受信部が受信す
   るタイミングに基づき、被検出体に設けられた各超音波
   受信部の三次元座標を演算する座標演算部と、 演算された前記各超音波受信部の三次元座標に基づき前
   記被検出体の三次元姿勢ベクトルを演算するベクトル演
   算部と、 を含むことを特徴とするゲーム用三次元姿勢ベクトル測
   定装置。