特許 7492199 ゲーム装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-21

(45)【発行日】2024-05-29

(54)【発明の名称】ゲーム装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A63F 13/55 20140101AFI20240522BHJP

   A63F 13/428 20140101ALI20240522BHJP

   A63F 13/426 20140101ALI20240522BHJP

   A63F 13/525 20140101ALI20240522BHJP

   A63F 13/812 20140101ALI20240522BHJP

   A63F 13/573 20140101ALI20240522BHJP

【ＦＩ】

A63F13/55

A63F13/428

A63F13/426

A63F13/525

A63F13/812 B

A63F13/573

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019131606

(22)【出願日】2019-07-17

(65)【公開番号】P2021016406

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2022-07-08

(73)【特許権者】

【識別番号】306014714

【氏名又は名称】株式会社バンダイナムコアミューズメント

(73)【特許権者】

【識別番号】318016342

【氏名又は名称】株式会社バンダイナムコアミューズメントラボ

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(72)【発明者】

【氏名】箕浦 亮平

(72)【発明者】

【氏名】石井 源久

【審査官】三田村 陽平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０３８０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１４８３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９４０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２２１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１４１９１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６３Ｆ ９／２４

Ａ６３Ｆ １３／００－１３／９８

Ａ６３Ｂ ６９／００－６９／４０

Ａ６３Ｂ ７１／００－７１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

仮想カメラの設定処理を行う仮想カメラ設定部と、
プレーヤがゲームをプレイするためのゲーム画像として、仮想空間において前記仮想カメラから見える一人称視点の仮想空間画像を生成する画像生成部と、
前記仮想空間画像が表示されるスクリーンに向かって移動する移動物体の実空間での第１移動情報を、検出装置の検出結果に基づいて求め、前記移動物体に対応する移動オブジェクトの前記仮想空間での第２移動情報を、前記第１移動情報に基づいて求める移動情報演算部と、
を含み、
前記画像生成部は、
前記スクリーンへの前記移動物体のヒット位置に対応する出現位置から出現して、前記第２移動情報に基づき移動する前記移動オブジェクトの画像を生成し、
前記仮想カメラ設定部は、
前記一人称視点の前記仮想カメラの画角を、前記プレーヤのプレイ位置に前記仮想カメラが配置されたときの画角である第１画角よりも広い画角であって、前記プレイ位置よりも前記スクリーンに近い位置に前記仮想カメラが配置されたときの画角である第２画角に設定し、
前記画像生成部は、
前記移動オブジェクトが前記出現位置から出現する前と出現した後における前記仮想空間画像として、前記一人称視点の前記仮想カメラの画角が同じ前記第２画角に設定されていることに基づく前記仮想空間画像を生成することを特徴とするゲーム装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第２画角は、注視安定視野角に対応する画角であることを特徴とするゲーム装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記仮想カメラ設定部は、
前記仮想カメラの高さを、前記プレーヤの平均目線の高さに設定することを特徴とするゲーム装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記移動情報演算部は、
前記検出装置の前記検出結果に基づき求められた前記移動物体の第１軌道に対して軌道補正を行って、前記移動オブジェクトの第２軌道を求めることを特徴とするゲーム装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記移動情報演算部は、
前記検出結果に基づき求められた前記移動物体の前記第１軌道に基づいて、前記スクリーンへの前記移動物体の前記ヒット位置を求め、前記ヒット位置に対応する前記出現位置から前記第２軌道に沿って前記移動オブジェクトを移動させること特徴とするゲーム装置。

【請求項6】

請求項４又は５において、
前記移動情報演算部は、
前記プレーヤの視点から見て、前記第１軌道と前記第２軌道とが、前記ヒット位置において１次微分可能性を有するように、前記軌道補正を行うことを特徴とするゲーム装置。

【請求項7】

請求項４又は５において、
前記移動情報演算部は、
前記プレーヤの視点から見て、前記第１軌道の前記ヒット位置における第１接線と、前記第２軌道の前記ヒット位置における第２接線とが一致するように、前記軌道補正を行うことを特徴とするゲーム装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記移動情報演算部は、
前記移動物体の前記ヒット位置から、所与の遅延時間分だけ移動した位置を、前記移動オブジェクトの前記出現位置に設定することを特徴とするゲーム装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記仮想空間画像を、前記スクリーンに投影するプロジェクターを含むことを特徴とするゲーム装置。

【請求項10】

仮想カメラの設定処理を行う仮想カメラ設定部と、
プレーヤがゲームをプレイするためのゲーム画像として、仮想空間において前記仮想カメラから見える一人称視点の仮想空間画像を生成する画像生成部と、
前記仮想空間画像が表示されるスクリーンに向かって移動する移動物体の実空間での第１移動情報を、検出装置の検出結果に基づいて求め、前記移動物体に対応する移動オブジェクトの前記仮想空間での第２移動情報を、前記第１移動情報に基づいて求める移動情報演算部として、
コンピュータを機能させ、
前記画像生成部は、
前記スクリーンへの前記移動物体のヒット位置に対応する出現位置から出現して、前記第２移動情報に基づき移動する前記移動オブジェクトの画像を生成し、
前記仮想カメラ設定部は、
前記一人称視点の前記仮想カメラの画角を、前記プレーヤのプレイ位置に前記仮想カメラが配置されたときの画角である第１画角よりも広い画角であって、前記プレイ位置よりも前記スクリーンに近い位置に前記仮想カメラが配置されたときの画角である第２画角に設定し、
前記画像生成部は、
前記移動オブジェクトが前記出現位置から出現する前と出現した後における前記仮想空間画像として、前記一人称視点の前記仮想カメラの画角が同じ前記第２画角に設定されていることに基づく前記仮想空間画像を生成することを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゲーム装置及びプログラム等に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１、２、３には、実空間のボール等の移動物体を、プレーヤがゴルフクラブやラケット等でヒットしたり投げると、移動物体に対応する移動オブジェクトが出現するＣＧ映像をスクリーンに表示するゲーム装置が開示されている。このようなゲーム装置によれば、プレーヤは、あたかも実際にスポーツをプレイしているかのように感じることができるゲームを楽しむことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平６－２６１９６３号公報

【文献】特開２００２－１３６６２９号公報

【文献】特開２００４－９７７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術のゲーム装置では、映像の広がりや奥行き方向の見た目の移動速度に不足を感じるという問題がある。一方、映像の迫力や説得力を向上させることを優先し仮想空間の描画画角を現実の画角から変更すると、移動物体が移動する実空間と移動オブジェクトが移動する仮想空間との繋がりに違和感が出てしまい、期待した臨場感を得ることができないという問題もある。

【0005】

本開示によれば、実空間を移動する移動物体が移動オブジェクトとして仮想空間に登場するゲームにおいて映像表現を優先した画角の設定を実現できるゲーム装置等を提供できる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、仮想カメラの設定処理を行う仮想カメラ設定部と、プレーヤがゲームをプレイするためのゲーム画像として、仮想空間において前記仮想カメラから見える仮想空間画像を生成する画像生成部と、前記仮想空間画像が表示されるスクリーンに向かって移動する移動物体の実空間での第１移動情報を、検出装置の検出結果に基づいて求め、前記移動物体に対応する移動オブジェクトの前記仮想空間での第２移動情報を、前記第１移動情報に基づいて求める移動情報演算部と、を含み、前記画像生成部は、前記スクリーンへの前記移動物体のヒット位置に対応する出現位置から出現して、前記第２移動情報に基づき移動する前記移動オブジェクトの画像を生成し、前記仮想カメラ設定部は、前記仮想カメラの画角を、前記プレーヤのプレイ位置と前記スクリーンとに基づき規定される第１画角とは異なる第２画角に設定するゲーム装置に関係する。

【0007】

本開示の一態様によれば、仮想空間において仮想カメラから見える仮想空間画像が生成されてスクリーンに表示される。このときに本開示の一態様では、仮想カメラの画角が、プレーヤのプレイ位置とスクリーンとに基づき規定される第１画角とは異なる第２画角に設定されている。また仮想空間画像が表示されるスクリーンに向かって移動する移動物体の実空間での第１移動情報が、検出装置の検出結果に基づき求められ、移動物体に対応する移動オブジェクトの仮想空間での第２移動情報が、第１移動情報に基づき求められる。例えば第１移動情報と第１画角及び第２画角の情報に基づき求められる。そして移動物体がスクリーンにヒットすると、ヒット位置に対応する出現位置から移動オブジェクトが出現して、第２移動情報に基づき仮想空間を移動するようになる。このようにすれば、仮想カメラの画角が第１画角である場合に比べて迫力のある画像の生成を実現でき、従来型のＶＲでは実現できない適切な仮想空間画像を生成できるようになる。

【0008】

また本開示の一態様では、前記仮想カメラ設定部は、前記仮想カメラの前記画角を、前記第１画角よりも広い前記第２画角に設定してもよい。

【0009】

このようにすれば、仮想カメラの画角が第１画角である場合に比べて、ワイド感やスピード感や臨場感が増した仮想空間画像を生成できるようになる。

【0010】

また本開示の一態様では、前記第２画角は、注視安定視野角に対応する画角であってもよい。

【0011】

このように仮想カメラの第２画角を注視安定視野角に対応する画角に設定することで、プレーヤの感覚に合った違和感のない仮想空間画像を表示できるようになる。

【0012】

また本開示の一態様では、前記仮想カメラ設定部は、前記仮想カメラの高さを、前記プレーヤの平均目線の高さに設定してもよい。

【0013】

このようにすれば、仮想カメラの高さをスクリーンの中心位置に対応する高さに設定する場合に比べて、プレーヤにとって、より自然で、違和感が少ない仮想空間画像を生成できるようになる。

【0014】

また本開示の一態様では、前記移動情報演算部は、前記検出装置の前記検出結果に基づき求められた前記移動物体の第１軌道に対して軌道補正を行って、前記移動オブジェクトの第２軌道を求めてもよい。

【0015】

このような軌道補正を行うことで、仮想カメラの画角が第２画角に設定された場合にも、移動オブジェクトの軌道がプレーヤの感覚に一致するようになり、移動物体が移動する実空間と移動オブジェクトが移動する仮想空間との繋がりの違和感を低減でき、移動物体に対応する移動オブジェクトが仮想空間に出現する画像として、より適切な仮想空間画像を生成できるようになる。

【0016】

また本開示の一態様では、前記移動情報演算部は、前記検出結果に基づき求められた前記移動物体の前記第１軌道に基づいて、前記スクリーンへの前記移動物体の前記ヒット位置を求め、前記ヒット位置に対応する前記出現位置から前記第２軌道に沿って前記移動オブジェクトを移動させてもよい。

【0017】

このようにすれば、第１軌道に沿って移動した移動物体がスクリーンにヒットした後、移動物体に対応する移動オブジェクトが出現し、第１軌道を補正した第２軌道に沿って移動するようになる。

【0018】

また本開示の一態様では、前記移動情報演算部は、前記プレーヤの視点から見て、前記第１軌道と前記第２軌道とが、前記ヒット位置において１次微分可能性を有するように、前記軌道補正を行ってもよい。

【0019】

このようにすれば、プレーヤの視点から見て、移動物体の第１軌道と移動オブジェクトの第２軌道とが違和感無く連結されるようになり、プレーヤの感覚に一致する軌道で移動オブジェクトが移動する仮想空間画像を生成できるようになる。

【0020】

また本開示の一態様では、前記移動情報演算部は、前記プレーヤの視点から見て、前記第１軌道の前記ヒット位置における第１接線と、前記第２軌道の前記ヒット位置における第２接線とが一致するように、前記軌道補正を行ってもよい。

【0021】

このようにすれば、ヒット位置での第１軌道と第２軌道の１次微分可能性が確保されるようになり、プレーヤの感覚に一致する軌道での移動オブジェクトの移動を実現できるようになる。

【0022】

また本開示の一態様では、前記移動情報演算部は、前記移動物体の前記ヒット位置から、所与の遅延時間分だけ移動した位置を、前記移動オブジェクトの前記出現位置に設定してもよい。

【0023】

このようにすれば、検出処理や描画処理などの計算のタイムラグがあった場合にも、実空間の移動物体から仮想空間の移動オブジェクトへの切り替わりが違和感無く行われるようになり、適切な仮想空間画像を生成できるようになる。

【0024】

また本開示の一態様では、前記仮想空間画像を、前記スクリーンに投影するプロジェクターを含んでもよい。

【0025】

このようにすればプロジェクターによる投影によりスクリーンに仮想空間画像を表示し、スクリーンに対して移動物体がヒットし場合に、移動物体に対応する移動オブジェクトを、プロジェクターにより投影される仮想空間画像に登場させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本実施形態のゲーム装置の構成例を示すブロック図。

【図2】プレーヤのゲームプレイの様子を示す図。

【図3】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は本実施形態により生成された仮想空間画像の例。

【図4】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は本実施形態により生成された仮想空間画像の例。

【図5】検出装置の一例の説明図。

【図6】検出装置の他の例の説明図。

【図7】ＶＲにおける仮想カメラ設定手法の説明図。

【図8】図８（Ａ）、図８（Ｂ）はＶＲにおける仮想カメラ設定手法により生成された仮想空間画像の例。

【図9】図９（Ａ）、図９（Ｂ）はＶＲにおける仮想カメラ設定手法により生成された仮想空間画像の例。

【図10】プレーヤが感じる違和感の原因についての説明図。

【図11】本実施形態の仮想カメラの設定手法の説明図。

【図12】注視安定視野角の説明図。

【図13】移動オブジェクトの軌道補正の説明図。

【図14】図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は移動オブジェクトの軌道補正を説明する仮想空間画像の例。

【図15】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は移動オブジェクトの軌道補正を行った場合の仮想空間画像の例。

【図16】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は移動オブジェクトの軌道補正を行った場合の仮想空間画像の例。

【図17】図１７（Ａ）～図１７（Ｃ）は移動オブジェクトの軌道補正の詳細例の説明図。

【図18】ヒット位置から所与の遅延時間分だけ移動した位置を移動オブジェクトの出現位置に設定する処理の説明図。

【図19】本実施形態の詳細な処理例を説明するフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲の記載内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、必須構成要件であるとは限らない。

【0028】

１．ゲーム装置
図１は、本実施形態のゲーム装置（シミュレーションシステム、画像生成装置）の構成例を示すブロック図である。なお、本実施形態のゲーム装置は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

【0029】

操作部１６０は、プレーヤ（ユーザ）が種々の操作情報（入力情報）を入力するためのものである。操作部１６０は、例えば操作ボタン、方向指示キー、ジョイスティック、レバー又はタッチパネル型ディスプレイ等により実現できる。

【0030】

検出装置１６２は、実空間の移動物体の移動情報を検出する装置である。移動情報は移動物体の位置情報、速度情報又は軌道情報などである。検出装置１６２の詳細例については後述する。

【0031】

記憶部１７０は各種の情報を記憶する。記憶部１７０は、処理部１００や通信部１９６などのワーク領域として機能する。プログラムや、プログラムの実行に必要なデータは、この記憶部１７０に保持される。記憶部１７０の機能は、半導体メモリ（ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ）、ＨＤＤ（hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又は光ディスク装置などにより実現できる。記憶部１７０は、仮想空間情報記憶部１７２、描画バッファ１７８を含む。仮想空間情報記憶部１７２は、３次元のオブジェクト空間である仮想空間についての情報を記憶する。例えば仮想空間に配置されるオブジェクトの情報などを記憶する。描画バッファ１７８は、フレームバッファ、ワークバッファ等のピクセル単位で画像情報を記憶できるバッファである。

【0032】

情報記憶媒体１８０は、コンピュータにより読み取り可能な媒体であり、プログラムやデータなどを格納するものである。情報記憶媒体１８０は、光ディスク（ＤＶＤ、ＢＤ、ＣＤ）、ＨＤＤ、或いは半導体メモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部１００は、情報記憶媒体１８０に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。即ち情報記憶媒体１８０には、本実施形態の各部としてコンピュータ（入力装置、処理部、記憶部、出力部を備える装置）を機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）が記憶される。

【0033】

表示部１９０は、本実施形態により生成された画像を出力するものであり、その機能は、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴ、タッチパネル型ディスプレイ、或いはＨＭＤ（Head Mounted Display）などにより実現できる。音出力部１９２は、本実施形態により生成された音を出力するものであり、その機能は、スピーカ又はヘッドホン等により実現できる。この表示部１９０により後述の図２のプロジェクター１０が実現される。例えばＬＣＤ等により実現される表示部１９０に表示された画像が、プロジェクター１０の投影機構によりスクリーンに投影されることで、スクリーンに対して当該画像が表示されるようになる。

【0034】

Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１９４は、携帯型情報記憶媒体１９５とのインターフェース処理を行うものであり、その機能はＩ／Ｆ処理用のＡＳＩＣなどにより実現できる。携帯型情報記憶媒体１９５は、プレーヤが各種の情報を保存するためのものであり、電源が非供給になった場合にもこれらの情報の記憶を保持する記憶装置である。携帯型情報記憶媒体１９５は、ＩＣカード（メモリカード）、ＵＳＢメモリ、或いは磁気カードなどにより実現できる。

【0035】

通信部１９６は、有線や無線のネットワークを介して外部（他の装置）との間で通信を行うものであり、その機能は、通信用ＡＳＩＣ又は通信用プロセッサなどのハードウェアや、通信用ファームウェアにより実現できる。

【0036】

なお本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（データ）は、サーバ（ホスト装置）が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部１９６を介して情報記憶媒体１８０（或いは記憶部１７０）に配信してもよい。このようなサーバによる情報記憶媒体の使用も本実施形態の範囲内に含めることができる。

【0037】

処理部１００（プロセッサ）は、操作部１６０からの操作入力情報やプログラムなどに基づいて、ゲーム処理、仮想空間設定処理、仮想カメラ設定処理、移動情報演算処理、画像生成処理、或いは音生成処理などを行う。

【0038】

処理部１００の各部が行う本実施形態の各処理はプロセッサ（ハードウェアを含むプロセッサ）により実現できる。例えば本実施形態の各処理は、プログラム等の情報に基づき動作するプロセッサと、プログラム等の情報を記憶するメモリにより実現できる。プロセッサは、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサはハードウェアを含み、そのハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。例えば、プロセッサは、回路基板に実装された１又は複数の回路装置（例えばＩＣ等）や、１又は複数の回路素子（例えば抵抗、キャパシター等）で構成することもできる。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。但し、プロセッサはＣＰＵに限定されるものではなく、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等、各種のプロセッサを用いることが可能である。またプロセッサはＡＳＩＣによるハードウェア回路であってもよい。またプロセッサは、アナログ信号を処理するアンプ回路やフィルター回路等を含んでもよい。メモリ（記憶部１７０）は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の半導体メモリであってもよいし、レジスターであってもよい。或いはハードディスク装置（ＨＤＤ）等の磁気記憶装置であってもよいし、光学ディスク装置等の光学式記憶装置であってもよい。例えば、メモリはコンピュータにより読み取り可能な命令を格納しており、当該命令がプロセッサにより実行されることで、処理部１００の各部の処理が実現されることになる。ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットでもよいし、プロセッサのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。

【0039】

処理部１００は、ゲーム処理部１０２、仮想空間設定部１０４、仮想カメラ設定部１０６、移動情報演算部１０８、画像生成部１２０、音生成部１３０を含む。上述したように、これらの各部により実行される本実施形態の各処理は、プロセッサ（或いはプロセッサ及びメモリ）により実現できる。なお、これらの構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

【0040】

ゲーム処理部１０２は、プレーヤがゲームをプレイするための種々のゲーム処理を行う。ゲーム処理は、例えば、ゲーム開始条件が満たされた場合にゲームを開始する処理、開始したゲームを進行させる処理、ゲーム終了条件が満たされた場合にゲームを終了する処理、或いはゲーム成績を演算する処理などである。

【0041】

仮想空間設定部１０４は、オブジェクトが配置される仮想空間（オブジェクト空間）の設定処理を行う。例えば、移動体（車、人、ロボット、電車、飛行機、船、モンスター又は動物等）、マップ（地形）、建物、観客席、コース（道路）、アイテム、樹木、壁、水面などの表示物を表す各種オブジェクト（ポリゴン、自由曲面又はサブディビジョンサーフェイスなどのプリミティブ面で構成されるオブジェクト）を仮想空間に配置設定する処理を行う。即ちワールド座標系でのオブジェクトの位置や回転角度（向き、方向と同義）を決定し、その位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にその回転角度（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りでの回転角度）でオブジェクトを配置する。具体的には、記憶部１７０の仮想空間情報記憶部１７２には、仮想空間でのオブジェクト（パーツオブジェクト）の位置、回転角度、移動速度又は移動方向等の情報であるオブジェクト情報がオブジェクト番号に対応づけて記憶される。即ち、オブジェクト情報が仮想空間情報として仮想空間情報記憶部１７２に記憶される。仮想空間設定部１０４は、例えば各フレーム毎に、仮想空間情報であるオブジェクト情報の更新処理を行う。

【0042】

仮想カメラ設定部１０６は仮想カメラの設定処理を行う。例えば仮想カメラ設定部１０６は、仮想空間での仮想カメラの位置や方向や画角の設定処理を行う。例えばスクリーンに対する仮想カメラの位置等を設定することで仮想カメラの画角を設定できる。

【0043】

移動情報演算部１０８は、実空間の移動物体や仮想空間の移動オブジェクトの移動情報の演算処理を行う。移動情報は、移動物体や移動オブジェクトの位置、方向又は軌道等の情報である。実空間での移動物体の位置又は方向等や仮想空間での移動オブジェクトの位置又は方向等が求められることで、移動物体や移動オブジェクトの軌道を求めることができる。例えば移動情報演算部１０８が、各フレームでの移動オブジェクトの移動情報を求めることで、仮想空間において移動オブジェクトを移動させる移動処理が実現される。

【0044】

画像生成部１２０は、画像の生成処理を行う。例えば処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて描画処理を行い、これにより画像を生成し、表示部１９０に表示する。一例としては画像生成部１２０により生成された画像が、ＬＣＤ等により実現される表示部１９０に表示され、プロジェクター１０の投影機構により当該画像がスクリーンに投影される。具体的には画像生成部１２０は、座標変換（ワールド座標変換、カメラ座標変換）、クリッピング処理、透視変換、或いは光源処理等のジオメトリ処理を行い、その処理結果に基づいて、描画データ（プリミティブ面の頂点の位置座標、テクスチャ座標、色データ、法線ベクトル或いはα値等）を作成する。そして画像生成部１２０は、この描画データ（プリミティブ面データ）に基づいて、透視変換後（ジオメトリ処理後）のオブジェクト（１又は複数プリミティブ面）を、描画バッファ１７８に描画する。これにより、仮想空間において仮想カメラから見える仮想空間画像が生成される。なお画像生成部１２０で行われる描画処理は、頂点シェーダ処理やピクセルシェーダ処理等により実現することができる。

【0045】

音生成部１３０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて音の生成処理を行う。具体的には、楽曲（音楽、ＢＧＭ）、効果音、又は音声などを生成し、音出力部１９２に出力させる。

【0046】

そして本実施形態のゲーム装置は、図１に示すように、仮想カメラ設定部１０６と移動情報演算部１０８と画像生成部１２０を含む。

【0047】

仮想カメラ設定部１０６は仮想カメラの設定処理を行う。例えば仮想カメラ設定部１０６は、仮想空間での仮想カメラの位置や方向や画角等の設定処理を行う。

【0048】

そして仮想カメラ設定部１０６は、仮想カメラの画角を、プレーヤのプレイ位置とスクリーンとに基づき規定される第１画角とは異なる第２画角に設定する。例えば通常の仮想空間画像の生成においては、仮想カメラの位置（描画視点の位置）は、プレーヤのプレイ位置（プレーヤがプレイすることを想定したプレイ基準位置）に設定されており、仮想カメラの画角は、プレーヤのプレイ位置とスクリーンとに基づき規定される第１画角に設定される。プレーヤのプレイ位置は、ゲームをプレイするプレーヤがプレイ場所に位置したときの視点位置であり、スクリーンに表示される仮想空間画像を見る位置として想定される位置である。例えば仮想カメラがプレーヤのプレイ位置に配置される場合には、プレーヤのプレイ位置に配置された仮想カメラと、投影面であるスクリーンとの距離によって、仮想カメラの画角が第１画角に設定されるようになる。そして仮想カメラ設定部１０６では、仮想カメラの画角を、この第１画角とは異なる第２画角に設定する。即ち、通常の仮想空間画像の生成に用いられる第１画角とは異なる第２画角に設定する。

【0049】

例えば仮想カメラ設定部１０６は、仮想カメラの画角を、第１画角よりも広い第２画角に設定する。例えば仮想カメラの位置を、プレーヤのプレイ位置よりもスクリーンに近い位置に設定することで、仮想カメラの画角を、第１画角よりも広い第２画角に設定できる。或いは仮想カメラ設定部１０６は、仮想カメラの画角を、第１画角よりも狭い第２画角に設定するような変形実施も可能である。例えば超望遠の仮想空間画像を表示する場合などには、第２画角を第１画角よりも狭い画角にすることが有効である。

【0050】

また第２画角は、例えば注視安定視野角に対応する画角である。注視安定視野角は、安定した眼球や頭部運動により対象情報を弁別視野内で注視できる範囲であり、視覚情報による座標誘導効果が生じ、臨場感を引き起こす範囲である。注視安定視野角に対応する画角は、例えば有効視野にプラスして、頭部運動により無理のない情報受容が可能な範囲の画角であり、例えば８０度～１１０度程度の範囲の画角であり、更に望ましくは９０度～１００度程度の範囲の画角である。

【0051】

また仮想カメラ設定部１０６は、仮想カメラの高さを、プレーヤの平均目線の高さに設定する。例えば仮想カメラの高さが、プレーヤの平均目線の高さになるように、仮想カメラを仮想空間に配置する。プレーヤの平均目線の高さは、例えばゲーム装置が設置される国や地域におけるプレーヤの平均目線の高さであり、例えば１．４ｍ～１．６ｍ程度である。また、例えば子供が主なプレーヤ層であるゲームの場合には、より低い高さを設定してもよい。

【0052】

画像生成部１２０は、仮想空間画像を生成する。具体的には画像生成部１２０は、プレーヤがゲームをプレイするためのゲーム画像として、仮想空間において仮想カメラから見える仮想空間画像を生成する。例えば描画バッファ１７８への描画処理を行うことで、仮想カメラから見える仮想空間画像を生成して、表示部１９０に表示させる。

【0053】

移動情報演算部１０８は、移動情報の演算処理を行う。具体的には移動情報演算部１０８は、仮想空間画像が表示されるスクリーンに向かって移動する移動物体の実空間での第１移動情報を、検出装置１６２の検出結果に基づいて求める。例えば検出装置１６２からの検出情報に基づいて、実空間での移動物体の位置、方向又は速度等の情報である第１移動情報を求める。実空間での移動物体の位置又は方向等が求められることで、実空間での移動物体の軌道である第１軌道が求められることになる。また移動情報演算部１０８は、移動物体に対応する移動オブジェクトの仮想空間（オブジェクト空間）での第２移動情報を、第１移動情報に基づいて求める。例えば実空間の移動物体の第１移動情報に基づいて、仮想空間での移動オブジェクトの位置、方向又は速度等の情報である第２移動情報を求める。仮想空間での移動オブジェクトの位置又は方向等が求められることで、仮想空間での移動オブジェクトの軌道である第２軌道が求められることになる。移動物体は、例えば実空間においてプレーヤが蹴ったり、投げたり、或いはラケット、バット又はクラブ等の被ヒット物によりヒットする物体である。プレーヤが、移動物体を蹴ったり、投げたり、被ヒット物によりヒットすることで、移動物体が実空間において移動（飛翔）する。そして実空間で移動する移動物体の第１移動情報が、検出装置１６２による移動物体の移動の検出結果に基づき求められる。移動オブジェクトは、実空間の移動物体に対応する仮想空間のオブジェクトであり、例えば移動物体をモデル化した３次元のオブジェクトである。移動オブジェクトは、移動物体がスクリーンにヒットした後に、移動物体の軌道に連続するような軌道で、仮想空間を移動することになる。

【0054】

画像生成部１２０は、仮想空間で移動する移動オブジェクトの画像を生成する。即ち移動オブジェクトの画像を含む仮想空間画像を生成する。具体的には画像生成部１２０は、スクリーンへの移動物体のヒット位置に対応する出現位置から出現して、第２移動情報に基づき移動する移動オブジェクトの画像を生成する。スクリーンは、３次元シーンを投影するための２次元のスクリーンであり、ビュースクリーン又は投影面と呼ぶことができる。例えばスクリーンは、画像生成部１２０により生成された画像が表示される領域として、後述の図２に示すように壁面又はスクリーン部材等に設定される表示領域である。実空間の移動物体は、スクリーンが設定される壁面又はスクリーン部材等にヒットし、このヒット位置に対応する出現位置から移動オブジェクトが出現するＣＧの３次元画像が、画像生成部１２０により生成される。移動オブジェクトの出現位置は、ヒット位置そのものであってもよし、ヒット位置に基づき特定される位置であってもよい。例えば後述の図１８等のようにヒット位置と出現位置は異なった位置であってもよい。

【0055】

また移動情報演算部１０８は、検出装置１６２の検出結果に基づき求められた移動物体の第１軌道に対して軌道補正を行って、移動オブジェクトの第２軌道を求める。例えば検出装置１６２の検出結果（移動物体の位置、方向等）に基づいて、移動物体の第１移動情報が求められて、実空間の移動物体の第１軌道が求められる。移動情報演算部１０８は、この第１軌道に対して軌道補正を行うことで、第２軌道を求める。そして移動物体に対応する移動オブジェクトを、仮想空間において、第２軌道に沿うように移動させる。例えば移動情報演算部１０８は、第１軌道とは異なる方向の第２軌道に沿って移動オブジェクトが移動するように軌道補正を行う。

【0056】

具体的には移動情報演算部１０８は、検出装置１６２の検出結果に基づき求められた移動物体の第１軌道に基づいて、スクリーンへの移動物体のヒット位置を求める。例えば第１軌道に沿って移動物体が移動したときのスクリーンへの移動物体のヒット位置を求める。例えば第１軌道とスクリーンとの交点を移動物体のヒット位置として求める。そして移動情報演算部１０８は、ヒット位置に対応する出現位置から第２軌道に沿って移動オブジェクトを移動させる演算処理を行う。例えば画像生成部１２０は、ヒット位置に対応する出現位置から移動オブジェクトが出現する仮想空間画像を生成する。そして移動情報演算部１０８は、その出現位置から第２軌道に沿って移動するように、移動オブジェクトを移動させる演算処理を行う。

【0057】

この場合に移動情報演算部１０８は、例えばプレーヤの視点から見て、第１軌道と第２軌道とが、ヒット位置において１次微分可能性を有するように、軌道補正を行う。例えば第１軌道と第２軌道が連続しており、且つ、ヒット位置において１次微分可能となるように軌道補正を行うことで、移動物体の第１軌道から、移動オブジェクトの第２軌道を求める。例えばプレーヤの視点から見て、第１軌道と第２軌道とがヒット位置において１次の直線で近似できるように軌道補正を行う。なお第１軌道と第２軌道は、プレーヤの視点から見て１次微分可能性を有すればよく、仮想空間における実際の軌道において１次微分可能性を有する必要はない。

【0058】

例えば移動情報演算部１０８は、プレーヤの視点から見て、第１軌道のヒット位置における第１接線と、第２軌道のヒット位置における第２接線とが一致するように、軌道補正を行う。第１軌道のヒット位置における第１接線の方向と、第２軌道のヒット位置における第２接線の方向が一致することで、ヒット位置における第１軌道と第２軌道の１次微分可能性が確保されるようになる。

【0059】

また移動情報演算部１０８は、移動物体のヒット位置から、所与の遅延時間分だけ移動した位置を、移動オブジェクトの出現位置に設定する。例えば移動情報演算部１０８は、検出装置１６２の検出結果により求められた移動物体の第１移動情報に基づいて、移動物体のスクリーン（壁面、スクリーン部材）へのヒット位置やヒットタイミングを求める演算処理を行う。この場合に、この演算処理や移動オブジェクトの描画処理には所定の処理時間が必要であり、この処理時間が経過したタイミングが、移動物体のスクリーンへのヒットタイミングよりも後のタイミングになる場合がある。この処理時間は、例えば数フレームに対応する時間であり、例えば３～１０フレーム分の時間である。この場合に、移動物体のヒット位置から、所与の遅延時間分だけ移動した位置を、移動オブジェクトの出現位置に設定して、移動オブジェクトを出現させる。この遅延時間は例えば上記の処理時間に基づき設定される時間である。そして移動情報演算部１０８は、ヒット位置から所与の遅延時間分だけ移動した出現位置から出現した移動オブジェクトを、第２軌道に沿って移動させる演算処理を行う。

【0060】

またゲーム装置は、仮想空間画像を、スクリーンに投影するプロジェクター１０を含む。例えば図２に示すように、画像生成部１２０により生成された仮想空間画像をスクリーンＳＣに対して投影するプロジェクター１０を含む。例えばプロジェクター１０は、移動物体がスクリーンＳＣにヒットした後、移動物体に対応する移動オブジェクトが、ヒット位置に対応する出現位置から出現して移動する仮想画像（ＣＧ画像）を、スクリーンＳＣに対して投影する。プロジェクター１０は、例えばＬＣＤ等により実現される表示部１９０と、画像を投影する投影機構と、レンズ等の光学系などにより実現される。

【0061】

２．本実施形態の手法
次に本実施形態の手法について詳細に説明する。なお、以下では、プレーヤがサッカーのボールを蹴ってプレイするサッカーゲームに本実施形態を適用した場合について主に説明するが、本実施形態が適用されるゲームはこのようなサッカーゲームには限定されない。例えばボールを投げたり、バットで打ったりする野球ゲーム、ボールをクラブで打つゴルフゲーム、又はボールをラケットで打つテニスゲームなどの種々のスポーツゲームや、スポーツゲーム以外のゲーム（シューティングゲーム、アクションゲーム、ＲＰＧ、リズムゲーム、競争ゲーム等）にも適用できる。

【0062】

２．１ ゲーム、検出装置
まず本実施形態により実現されるゲームの例について説明する。例えば図２においてプレーヤＰＬは、実空間の移動物体であるボールＢＬをスクリーンＳＣに向かって蹴っている。スクリーンＳＣはゲーム施設の壁面に設定されており、スクリーンＳＣには仮想空間画像が表示されている。具体的にはプロジェクター１０により仮想空間画像を投影することで、スクリーンＳＣに仮想空間画像が表示される。この仮想空間画像では、サッカーのグランドに対応するフィールドＦＬや、ゴールＧＬや、空などの画像が３次元の画像（疑似３次元画像）として表示されている。

【0063】

図３（Ａ）～図４（Ｂ）はスクリーンＳＣに表示される仮想空間画像の例である。図２に示すようにプレーヤＰＬがボールＢＬを蹴ることで、図３（Ａ）に示すようにボールＢＬがスクリーンＳＣに向かって移動する。図３（Ａ）における影は、プロジェクター１０の光がボールＢＬによって遮られた結果、スクリーンＳＣに発生する影を示している（この図の場合、プロジェクター１０はスクリーンＳＣに対して左下手前側に設置されている）。以降の説明図でも同様であり、ボールＢＬがスクリーンに衝突する前の図（図８（Ａ）、図１４（Ａ））における影は、プロジェクター１０の光がボールＢＬによって遮られた結果スクリーンＳＣに発生する影を示している。その後、図３（Ｂ）に示すようにボールＢＬがスクリーンＳＣ（壁面）のヒット位置ＰＨＴにヒットする。このようにボールＢＬがヒットすると、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、ヒット位置ＰＨＴに対応する出現位置から、仮想空間の移動オブジェクトであるボールオブジェクトＢＯＢが出現して移動する仮想空間画像が、スクリーンＳＣに表示される。ここで図４（Ａ）、図４（Ｂ）におけるボールの影は、ＣＧ映像として描かれる影を示している。同じく、ボールＢＬがスクリーンに衝突した後の図（図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図１５（Ａ）～図１６（Ｂ））における影は、ＣＧ映像として描かれる影を示している。

【0064】

具体的には本実施形態では、検出装置１６２からの検出結果に基づいて、仮想空間画像が表示されるスクリーンＳＣに向かって移動するボールＢＬ（広義には移動物体）の実空間での第１移動情報を求める。即ち、プレーヤＰＬが蹴ったり、被ヒット物でヒットすることで飛んで行くボールＢＬの第１移動情報を求める。そしてボールＢＬに対応する仮想空間のボールオブジェクトＢＯＢ（広義には移動オブジェクト）の第２移動情報を、ボールＢＬの第１移動情報に基づいて求める。例えば検出装置１６２によるボールＢＬの移動の検出結果に基づいて、ボールＢＬの第１軌道や速さなどの第１移動情報を求める。そしてこの第１移動情報に基づいてボールＢＬのスクリーンＳＣへのヒット位置ＰＨＴを求めたり、ヒット後のボールオブジェクトＢＯＢの第２軌道や速さなどの第２移動情報を求める。そして図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、ヒット位置ＰＨＴに対応する出現位置から出現して、仮想空間を移動するボールオブジェクトＢＯＢの画像を含む仮想空間画像を生成する。これによりプレーヤＰＬは、自分が蹴ったボールＢＬが、ボールオブジェクトＢＯＢとなって仮想空間のゴールＧＬ等に向かって飛んで行くような仮想空間画像を見ることができ、リアルなサッカーのシミュレーションゲームをプレイできるようになる。

【0065】

図５に検出装置１６２の一例を示す。図５では、２つの座標検出装置２０、３０が、プレーヤの位置とスクリーンＳＣ（壁面）との間に設置されている。座標検出装置２０、３０は、例えばタッチパネルにおけるタッチ位置の検出等に用いられる装置である。例えば座標検出装置２０の右下のコーナー部、左下のコーナー部にはカメラ２１、２２が設けられ、座標検出装置３０の右下のコーナー部、左下のコーナー部にはカメラ３１、３２が設けられる。カメラ２１、２２、３１、３２の各々は、結像レンズと、結像レンズを介して入射された光を検出するイメージセンサーと、結像レンズに隣接するように設けられて赤外光を放つ赤外発光ダイオードを有する。また座標検出装置２０、３０の３辺の周囲反射枠には再帰反射テープが設けられている。そして座標検出装置２０、３０は、赤外発光ダイオードから放たれた赤外光の反射光をイメージセンサーにより検出することで、ボールＢＬの通過位置ＰＳ１、ＰＳ２の座標を検出する。そして移動情報演算部１０８は、検出装置１６２の検出結果である通過位置ＰＳ１、ＰＳ２の座標に基づいて、ボールＢＬの移動情報を求める。具体的には移動情報演算部１０８は、ボールＢＬの軌道ベクトル（軌跡ベクトル）とボールＢＬの速度を求め、スクリーンＳＣ（壁面）へのボールＢＬの着弾点であるヒット位置ＰＨＴや、着弾タイミングであるヒットタイミングを求める。そして画像生成部１２０は、スクリーンＳＣのヒット位置にＣＧのボールオブジェクトＢＯＢを生成し、軌道ベクトルや速度に基づいて、仮想空間内においてボールオブジェクトＢＯＢを飛翔させる。

【0066】

図６に検出装置１６２の他の例を示す。図６では、実空間に２台のカメラ４１、４２を設置する。そしてこれらの２台のカメラ４１、４２の位置関係を測量しておく。次にプレーヤがボールＢＬを蹴ったり、投げると、２台のカメラ４１、４２により、それぞれの画像平面ＩＰ１、ＩＰ２内でのボールＢＬの位置Ｐ１、Ｐ２を検出する。そして移動情報演算部１０８は、これらの位置Ｐ１、Ｐ２とカメラ４１、４２の位置関係に基づいて、三角測量によりボールＢＬの実空間での位置ＰＢを算出し、ボールＢＬの軌道ベクトルと速度を求め、スクリーンＳＣへのボールＢＬのヒット位置ＰＨＴとヒットタイミングを求める。そして画像生成部１２０は、スクリーンＳＣのヒット位置にＣＧのボールオブジェクトＢＯＢを生成し、軌道ベクトルや速度に基づいて、仮想空間内においてボールオブジェクトＢＯＢを飛翔させる。

【0067】

２．２ 仮想カメラの画角の設定
以上のような実空間の移動物体に対応する移動オブジェクトを仮想空間に出現させるゲームにおいては、仮想カメラの画角を、プレーヤのプレイ位置とスクリーンとに基づき規定される第１画角に設定すると、生成される仮想空間画像の迫力や臨場感が不足してしまうなどの課題があることが判明した。一方、仮想カメラの画角を、プレーヤのプレイ位置とスクリーンとに基づき規定される第１画角とは異なる画角に設定すると、移動物体が移動する実空間と、移動オブジェクトが移動する仮想空間との繋がりに、プレーヤが違和感を感じてしまうという問題が発生する。例えば実空間の移動物体と仮想空間の移動オブジェクトとの連動がスクリーンを境に折れ曲がって見えてしまい、プレーヤに違和感を与えてしまう。

【0068】

例えばＶＲ（バーチャルリアリティ）においては、実空間の物体をオブジェクトにモデル化し、実空間と同様の縮尺で、モデル化されたオブジェクトを仮想空間に配置する。例えば図３（Ａ）、図３（Ｂ）において、フィールドＦＬやゴールＧＬなどの３次元のオブジェクトを、実空間と同様の縮尺で、仮想空間に配置する。そして図７に示すようにプレーヤのプレイ位置ＰＰに、仮想空間でのプレーヤの視点となる仮想カメラＶＣを配置する。このようにすることで、あたかも実空間と同様の物体が配置された仮想空間の世界を、プレーヤのプレイ位置ＰＰとなる仮想カメラＶＣの位置から見た仮想空間画像がスクリーンＳＣに表示されるようになり、プレーヤに対してリアルな仮想現実を体験させることが可能になる。

【0069】

具体的には図７に示すように、スクリーンＳＣのサイズを横が４ｍ、縦が２ｍとし、プレーヤのプレイ位置ＰＰを、スクリーンＳＣから３ｍの距離であるとする。即ちこのゲームでは、スクリーンＳＣから３ｍの距離の位置をプレイ位置として、プレーヤがゲームをプレイすることが想定されている。この場合に図７のＶＲでは、プレーヤのプレイ位置ＰＰに仮想カメラＶＣが配置されるため、仮想カメラの画角θ１は６７度程度になる。この画角θ１は、プレーヤのプレイ位置ＰＰとスクリーンＳＣとに基づき規定される第１画角である。即ち、横のサイズが４ｍのスクリーンＳＣから３ｍの距離に仮想カメラＶＣが配置される場合に、仮想カメラＶＣの水平方向の画角θ１は６７度程度になる。また仮想カメラＶＣの高さは、１ｍに設定されており、縦のサイズが２ｍのスクリーンＳＣの中心位置に対応する高さに設定されている。即ち仮想カメラＶＣの方向は、スクリーンＳＣの中心に向かう方向に設定される。

【0070】

図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、図７のＶＲの仮想カメラ設定手法において生成される仮想空間画像の例である。図７の仮想カメラＶＣの画角θ１（第１画角）では現実の空間と同様の画角になるが、注視安定視野角に比べて狭角気味になるため、図８（Ａ）～図９（Ｂ）では仮想空間のボールオブジェクトＢＯＢが大きく見え、且つ、ボールオブジェクトＢＯＢの飛び方にスピード感が出ないという問題が発生する。即ちプレーヤは、ワイド感やスピード感が足りないため、物足りなさを感じてしまう。例えば図３（Ａ）～図４（Ｂ）に比べて、図８（Ａ）～図９（Ｂ）では、仮想カメラＶＣの画角が狭くなっていることによる違和感をプレーヤが感じてしまう。

【0071】

図１０は、プレーヤが感じる違和感の原因についての説明図であり、サッカーのテレビ中継をプレーヤが観ているときの様子が示されている。テレビの画面には、広い画角のカメラにより撮影されたテレビ中継の画像が表示されている。プレーヤは、このように広い画角のテレビ中継の画像を、それほど広くない画面サイズのテレビのモニターを介して観ることになる。ＶＲのゲームではない通常のゲームの画像をテレビのモニターを介して見る場合も、図１０と同じような状況になる。図１０に示すような表示は、実際にはリアルな表示ではないが、このようなコンテンツが多いため、プレーヤは、このようなリアルではない表示に慣れてしまっている。

【0072】

そして図１０のように広い画角のカメラで撮影された画像をテレビで観ることに慣れているプレーヤは、図７のような忠実なＶＲの仮想カメラ設定手法で生成された図８（Ａ）～図９（Ｂ）の仮想空間画像に対して、違和感を感じてしまう。即ち、リアルではない図１０の表示に慣れてしまっているプレーヤは、図８（Ａ）～図９（Ｂ）のような忠実なＶＲの画像に対して、逆に違和感を感じてしまう。例えば仮想空間を狭く感じてしまったり、ボールオブジェクトＢＯＢの飛び方にスピード感がなく、臨場感が今ひとつであると感じてしまう。

【0073】

そこで本実施形態では、仮想カメラＶＣの設定を、図７のＶＲとは異なる設定にする。具体的には図１１に示すように、仮想カメラＶＣの画角を、仮想カメラＶＣとスクリーンＳＣとの位置関係により規定される画角とは異なる画角に設定する。例えば図１１の本実施形態の設定手法では、図７に比べて仮想カメラＶＣの画角を広くしている。即ち図１１では、仮想カメラＶＣの画角を、図７の画角θ１（第１画角）よりも広い画角θ２（第２画角）に設定している。具体的には、図７ではプレーヤのプレイ位置ＰＰに仮想カメラＶＣを配置していたが、図１１ではプレーヤのプレイ位置ＰＰとは異なる位置に仮想カメラＶＣを配置する。例えば図７に比べてスクリーンＳＣに近い位置に仮想カメラＶＣを配置する。そして仮想カメラＶＣの視錐台は、仮想カメラＶＣの位置と実空間のスクリーンＳＣのサイズにより設定される。このようにすることで第２画角であるθ２は、図７の第１画角であるθ１よりも広くなる。具体的には図１１では、仮想カメラＶＣの画角θ２は９０度程度になっており、注視安定視野角に対応する画角に設定されている。

【0074】

このようにすることで図３（Ａ）～図４（Ｂ）に示すように、プレーヤは、仮想空間を広々とした空間と感じるようになり、ボールオブジェクトＢＯＢの飛び方にもスピード感があり、臨場感があると感じるようになる。例えばボールオブジェクトＢＯＢの水平角での飛ぶ映像の見え方が、人間の感覚に合うようになる。そして図１０に示すような見え方に慣れているプレーヤは、図３（Ａ）～図４（Ｂ）に示すような仮想空間画像に対して違和感を感じないようになる。

【0075】

図１２は、注視安定視野角を説明する図である。注視安定視野角は、安定した眼球や頭部運動により対象情報を弁別視野内で注視できる範囲であり、その水平角αは９０度～１００度程度である。図１１に示すように本実施形態では、仮想カメラＶＣの画角θ２を、注視安定視野角に対応する画角に設定することで、プレーヤの感覚に合った違和感のない仮想空間画像を表示できるようになる。なお図１１では仮想カメラＶＣの画角を、プレーヤのプレイ位置ＰＰとスクリーンＳＣとの位置関係により規定される第１画角よりも広い第２画角に設定する場合について説明したが、ゲームの種類や内容によっては、第２画角を第１画角よりも狭くする変形実施も可能である。例えば第２画角を狭くすることで超望遠の仮想空間画像を表示することなどが可能になる。

【0076】

また図１１では、仮想カメラＶＣの高さを、プレーヤの平均目線の高さに設定している。例えば図７のＶＲでは、仮想カメラＶＣの高さを、スクリーンＳＣの中心位置に対応する高さである１ｍに設定している。これに対して図１１では、仮想カメラＶＣの高さを、平均目線の高さである１．５ｍに設定している。例えば図８（Ａ）～図９（Ｂ）のＶＲによる仮想空間画像では、仮想空間のフィールドＦＬを実際よりも低い目線の位置から水平に見た想定で描画された映像を、上から見下ろしているような見え方になり、プレーヤが違和感を感じてしまう。これに対して仮想カメラＶＣの高さを平均目線の高さに設定する本実施形態の手法によれば、図３（Ａ）～図４（Ｂ）に示すように例えば自身の目の高さ付近に地平線が見えるようになり、図８（Ａ）～図９（Ｂ）に比べてプレーヤにとって違和感が少ない仮想空間画像を生成できる。そしてボールオブジェクトＢＯＢの迎角での飛ぶ映像の見え方も人間の感覚に合うようになり、実空間と仮想空間の繋がりの違和感を低減できるようになる。

【0077】

２．３ 軌道補正
以上のように本実施形態では、仮想カメラの画角を、プレーヤのプレイ位置とスクリーンとにより決まる第１画角とは異なる第２画角に設定している。このようにすることで、ワイド感やスピード感や臨場感は増すが、仮想カメラの画角が変更されることで、仮想空間の移動オブジェクトの軌道がプレーヤの感覚に一致しなくなるという問題が発生するおそれがある。例えばプレーヤがボール等の移動物体を画面に垂直かつ直線状に投げた場合にも、移動物体に対応する仮想空間の移動オブジェクトは、透視変換における消失点へと向かう方向に折れ曲がって進んでいるように見えてしまう。即ち、スクリーン面に対する、視点から垂線の足に向かって移動オブジェクトが折れ曲がって飛んでいるように見えてしまい、移動オブジェクトの軌道がプレーヤの感覚に一致しなくなる。

【0078】

そこで本実施形態では、移動オブジェクトの軌道を補正する処理を行う。例えば検出装置１６２の検出結果に基づき求められた実空間の移動物体の第１軌道に対して軌道補正を行って、仮想空間の移動オブジェクトの第２軌道を求める。例えば図１３では、仮想カメラＶＣの画角を第２画角であるθ２＝９０度に設定しており、仮想カメラＶＣの位置と、プレーヤのプレイ位置ＰＰが異なる位置になっている。このため図１３の軌道ＴＲのように、実空間の移動物体の第１軌道と同じ軌道で、仮想空間の移動オブジェクトを移動させると、プレーヤの視点からは、軌道ＴＲＶのように内側に折れ曲がって移動オブジェクトが移動するように見えてしまう。

【0079】

そこで実空間の移動物体の第１軌道に対応する軌道ＴＲに対して軌道補正を行って、移動オブジェクトの第２軌道を軌道ＴＲＣのように曲げておく。このようにすれば、移動オブジェクトが描画されたときに、プレーヤの視点から見ると、ちょうど軌道ＴＲに沿って移動オブジェクトが移動するように見えるようになる。従って、仮想カメラＶＣの画角を変更した場合に、プレーヤから見える移動オブジェクトの軌道がプレーヤの感覚に一致しなくなってしまう事態を防止できる。従って、仮想カメラＶＣの画角の変更により、ワイド感やスピード感や臨場感が増すと共に、移動オブジェクトの軌道もプレーヤの感覚に一致するようになり、より適切な仮想空間画像を生成できるようになる。

【0080】

更に具体的には本実施形態では、検出装置１６２の検出結果に基づき求められた移動物体の第１軌道に基づいて、スクリーンＳＣへの移動物体のヒット位置を求め、ヒット位置に対応する出現位置から第２軌道に沿って移動オブジェクトを移動させる。例えば実空間での移動物体の第１軌道や速度に基づいて、スクリーンＳＣへの移動物体の着弾点であるヒット位置を計測する。そして移動物体の第１軌道に対して軌道補正を行うことで求められた第２軌道に沿って、移動オブジェクトを移動させる。この場合に移動オブジェクトの速度は、例えば移動物体の速度に対応する速度に設定する。このようにすれば、第１軌道に沿って移動した移動物体がスクリーンＳＣに衝突した後、移動物体に対応する移動オブジェクトが出現し、第１軌道を補正した第２軌道に沿って移動するようになる。従って、移動オブジェクトのスクリーンＳＣへの衝突後に、プレーヤの感覚に一致する軌道で移動オブジェクトが移動する仮想空間画像を生成できるようになる。

【0081】

図１４（Ａ）～図１６（Ｂ）は、移動オブジェクトの軌道補正を行った場合における移動オブジェクトの移動を示す仮想空間画像の例である。例えば図１４（Ａ）では、移動物体であるボールＢＬがスクリーンＳＣに向かって移動しており、図１４（Ｂ）においてボールＢＬがヒット位置ＰＨＴにおいてスクリーンＳＣにヒットしている。これにより図１５（Ａ）に示すように、ヒット位置ＰＨＴに対応する出現位置からボールオブジェクトＢＯＢが出現し、図１５（Ｂ）、図１６、（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すように第２軌道である軌道ＴＲＢに沿って仮想空間内を移動して行く。なお図１５（Ａ）～図１６（Ｂ）では、説明を分かりやすくするために、ボールオブジェクトＢＯＢの影の軌道を軌道ＴＲＢとして示している。例えば軌道補正を行わなかった場合には、軌道ＴＲＡに示すように、ボールオブジェクトＢＯＢの軌道が内側に折れ曲がってしまう。即ち透視変換における消失点の方向に軌道が折れ曲がる。これに対して本実施形態では軌道補正を行っているため、ボールオブジェクトＢＯＢは軌道ＴＲＢに示すように移動するようになり、軌道ＴＲＡのように内側に折れ曲がって移動してしまう事態を防止できる。例えば実空間においてプレーヤがボールＢＬを真っ直ぐに蹴った場合には、仮想空間においても、ボールＢＬに対応するボールオブジェクトＢＯＢは真っ直ぐの軌道で移動するようになる。従って、プレーヤの感覚に一致する軌道で移動オブジェクトが移動する仮想空間画像を生成できる。

【0082】

例えば本実施形態では、プレーヤの視点から見て、移動物体の第１軌道と移動オブジェクトの第２軌道とが、ヒット位置において１次微分可能性を有するように、軌道補正を行う。即ち図１７（Ａ）では、移動物体ＭＶは第１軌道ＴＲ１に沿って移動しており、ヒット位置ＰＨＴにおいてスクリーンＳＣにヒットしている。そして本実施形態では、移動物体ＭＶの第１軌道ＴＲ１に対して軌道補正を行って第２軌道ＴＲ２を求め、この第２軌道ＴＲ２に沿って、移動物体ＭＶに対応する移動オブジェクトＭＯＢを移動させる。この場合に本実施形態では図１７（Ａ）に示すように、プレーヤの視点から見て、移動物体ＭＶの第１軌道ＴＲ１と移動オブジェクトＭＯＢの第２軌道ＴＲ２とが、ヒット位置ＰＨＴにおいて１次微分可能性を有するように、軌道補正を行う。更に具体的には、第１軌道ＴＲ１と第２軌道ＴＲ２がヒット位置ＰＨＴにおいて連続し、且つ、プレーヤの視点から見て、第１軌道ＴＲ１と第２軌道ＴＲ２とがヒット位置ＰＨＴにおいて１次微分可能性を有するように、軌道補正を行う。このようにすれば、プレーヤの視点から見て、移動物体ＭＶの第１軌道ＴＲ１と移動オブジェクトＭＯＢの第２軌道ＴＲ２とが違和感無く連結されるようになり、プレーヤの感覚に一致する軌道で移動オブジェクトＭＯＢが移動する仮想空間画像を生成できるようになる。

【0083】

別の言い方をすれば本実施形態では図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）に示すように、プレーヤの視点から見て、移動物体ＭＶの第１軌道ＴＲ１のヒット位置ＰＨＴにおける第１接線ＴＧ１と、移動オブジェクトＭＯＢの第２軌道ＴＲ２のヒット位置ＰＨＴにおける第２接線ＴＧ２とが一致（略一致の場合を含む）するように、軌道補正を行う。このようにすれば、図１７（Ａ）のようにヒット位置ＰＨＴでの第１軌道ＴＲ１と第２軌道ＴＲ２の１次微分可能性が確保されるようになり、プレーヤの感覚に一致する軌道での移動オブジェクトＭＯＢの移動を実現できるようになる。

【0084】

次に軌道補正の詳細について説明する。例えば図１３に示すように、プレーヤのプレイ位置ＰＰを原点である（０，０，０）とし、プレーヤから見て、右方向をＸ軸のプラス側方向（正方向）、上方向をＹ軸のプラス側方向、前方向をＺ軸のプラス側方向とする。また描画視点である仮想カメラＶＣの位置を（０，０，Ｚｇ）とし、スクリーンＳＣのＺ軸での位置をＺ０とする。またスクリーンＳＣへの移動物体のヒット位置ＰＨＴを（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）とし、検出装置１６２の検出結果により算出された移動物体の速度の方向ベクトルを（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）とする。また仮想カメラＶＣからスクリーンＳＣへの距離をＺ０’＝Ｚ０－Ｚｇとする。また描画におけるｎｅａｒ面は、スクリーンＳＣの面に一致するものとする。

【0085】

そして軌道補正後の移動オブジェクトの軌道の方向ベクトル（描画用の方向ベクトル）を（Ｘｖ’，Ｙｖ’，Ｚｖ’）とすると、Ｘｖ’とＹｖ’は例えば下式（１）、（２）のように求めることができる。即ち、上述のようにプレーヤの視点から見て１次微分可能性を有するように軌道補正を行うことで、Ｘｖ’とＹｖ’は下式（１）、（２）のようになる。なおＺｖについては変更しないという条件にする。

【0086】

【数1】

【0087】

上式（１）、（２）は、経過時間を表すｔを含んだ式になっている。なおｔの単位が秒であれば、（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）は秒速に対応し、ｔの単位がフレームであれば、（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）は１フレーム当たりの速度に対応する。

【0088】

一方、ｔを含まない式にしたい場合には、Ｘｖ’とＹｖ’は下式（３）、（４）のように表すことができる。即ち移動物体がスクリーンＳＣにヒットしたタイミング（ｔ＝０）での初速度だけ求め、以後はこの初速度で移動するものとすれば、下式（３）、（４）のようになる。

【0089】

【数2】

【0090】

また本実施形態では、移動物体のヒット位置から、所与の遅延時間分だけ移動した位置を、移動オブジェクトの出現位置に設定する。例えば図１８では、第１軌道ＴＲ１に沿って移動する移動物体ＭＶがヒット位置ＰＨＴにおいてスクリーンＳＣにヒットしている。この場合にヒット位置ＰＨＴから、所与の遅延時間ｔｄ分だけ移動した位置を、移動オブジェクトＭＯＢの出現位置ＰＥＭに設定する。遅延時間ｔｄは、例えば数フレーム（５～７フレーム程度）の時間である。例えば移動物体ＭＶの第１移動情報に基づいて、移動オブジェクトＭＯＢの速度がＶＭであると演算された場合には、ヒット位置ＰＨＴからＶＭ×ｔｄだけ移動した位置を出現位置ＰＥＭに設定して、移動オブジェクトＭＯＢを出現させる。

【0091】

即ち本実施形態では検出装置１６２を用いてボールＢＬ等の移動物体ＭＶの位置等を検出し、移動物体ＭＶがスクリーンＳＣにヒットした後に、移動物体ＭＶに対応する移動オブジェクトＭＯＢを出現させている。この場合に検出装置１６２による検出から、移動オブジェクトＭＯＢが描画されるまでの間に、計算のタイムラグがある。図５を例にとれば、ボールＢＬ等の移動物体ＭＶの軌道の計算には、１つめの座標検出装置２０による通過位置ＰＳ１の検出後、２つめの座標検出装置３０による通過位置ＰＳ２の検出が必要になる。従って、通過位置ＰＳ２が検出された後、移動物体ＭＶの軌道の計算が行われて、ヒット位置ＰＨＴが求められ、移動オブジェクトＭＯＢの描画処理が行われる。従って、移動オブジェクトＭＯＢの描画処理が完了するタイミングが、ヒット位置ＰＨＴでのヒットタイミングよりも後のタイミングになってしまう場合がある。

【0092】

そこで本実施形態では、このような検出処理や描画処理の計算のタイムラグを考慮して、図１８に示すように、ヒット位置ＰＨＴから遅延時間ｔｄ分だけ進めた位置から移動オブジェクトＭＯＢを出現させる。このようにすることで、検出処理や描画処理などの計算のタイムラグがあった場合にも、実空間の移動物体ＭＶから仮想空間の移動オブジェクトＭＯＢへの切り替わりが違和感無く行われるようになり、適切な仮想空間画像を生成できるようになる。

【0093】

次に図１９のフローチャートを用いて本実施形態の詳細な処理例を説明する。まず仮想カメラの画角を、プレーヤのプレイ位置ＰＰとスクリーンＳＣとに基づき規定される第１画角とは異なる第２画角に設定する（ステップＳ１）。即ち図７に示すようにプレーヤのプレイ位置ＰＰとスクリーンＳＣとより規定される画角θ１（第１画角）から、図１１に示すような画角θ２（第２画角）に変更する。また仮想カメラＶＣの高さを、プレーヤの平均目線の高さに設定する（ステップＳ２）。即ち図７のＶＲではスクリーンＳＣの中心位置に対応する高さに設定されていた仮想カメラＶＣの高さを、図１１に示すようにプレーヤの平均目線の高さである例えば１．５ｍに設定する。

【0094】

次にゲームが開始したか否かを判断し、ゲームが開始した場合にはフレーム更新のタイミングか否かを判断する（ステップＳ３）。例えば本実施形態では、フレーム更新のタイミング毎に軌道の検出や仮想空間画像の生成が行われる。そしてフレーム更新のタイミングである場合には、検出装置１６２から移動物体についての検出結果を取得する（ステップＳ５）。例えば図５、図６で説明したような検出装置１６２から移動物体の位置等の検出結果を取得する。そして検出結果に基づいて、移動物体の第１移動情報を求める（ステップＳ６）。即ち移動物体の軌道である第１軌道や速度などの情報を求める。

【0095】

次に移動物体がスクリーンＳＣにヒットしたか否かを判定する（ステップＳ７）。例えば移動物体の第１軌道や速度などに基づいて、移動物体がスクリーンＳＣにヒットしたか否かを判定し、ヒットタイミングやヒット位置ＰＨＴを求める。そしてヒット位置ＰＨＴに対応する出現位置ＰＥＭから、移動物体に対応する移動オブジェクトＭＯＢを出現させる（ステップＳ８）。図１８を例にとれば、ヒット位置ＰＨＴから、遅延時間ｔｄ分だけ移動した位置を出現位置ＰＥＭに設定して、移動オブジェクトＭＯＢを出現させる。そして第１移動情報に基づき求められた第２移動情報に基づいて、移動オブジェクトＭＯＢを仮想空間において移動させる（ステップＳ９）。具体的には、例えば図１３～図１７（Ｃ）で説明したような軌道補正を移動物体ＭＶの第１軌道に対して行って、移動オブジェクトＭＯＢの第２軌道を求め、第２軌道に沿って移動オブジェクトＭＯＢを移動させる。そしてゲームが終了したか否かを判断し（ステップＳ１０）、ゲームが終了していない場合にはステップＳ４に戻り、ゲームが終了した場合には処理を終了する。

【0096】

次に本実施形態の種々の変形実施例について説明する。例えば検出装置１６２の構成は図５、図６で説明したものには限定されず、移動物体の実空間での位置を検出可能な種々の装置を採用できる。例えば検出装置１６２として、ライトカーテンや測域センサーなどのセンサーを用いたり、これらのセンサーを組み合わせた装置を採用してもよい。具体的にはボールを蹴る位置を定位置にして、ライトカーテンと、図５で説明した１台の座標検出装置（タッチパネル）の組合わせで、検出装置１６２を実現してもよい。また移動物体のヒット位置（着弾位置）をタッチパネルセンサーで検出してもよい。例えば図５で説明した座標検出装置などにより実現されるタッチパネルセンサーで検出する。

【0097】

また以上では、移動物体がボールであり、移動オブジェクトがボールオブジェクトである場合を例にとり説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば移動物体や移動オブジェクトは球形状のボールやボールオブジェクトには限定されず、球形状以外の形状の物体やオブジェクトであってもよい。例えば移動物体や移動オブジェクトは弓矢のゲームにおける弓矢や弓矢オブジェクトであってもよい。

【0098】

また本実施形態では、軌道補正を行う場合に、プレーヤのプレイ位置が固定位置である場合を例にとり説明したが、何らかの手法によりプレーヤの位置やプレイ位置を検出できる場合には、プレーヤのプレイ位置を可変位置としてもよい。例えばカメラを用いた物体検出やヘッドトラッキングなどによりプレーヤの位置やプレイ位置を検出する。そして検出されたプレーヤ位置やプレイ位置よりも、例えばスクリーンＳＣ側の位置に仮想カメラを配置して、仮想カメラの画角を制御するようにしてもよい。

【0099】

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（移動物体、移動オブジェクト等）と共に記載された用語（ボール、ボールオブジェクト等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また仮想空間画像の生成処理、仮想カメラの設定処理、移動情報の演算処理、軌道補正処理等も、本実施形態で説明したものに限定されず、これらと均等な手法・処理・構成も本開示の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0100】

ＢＬ…ボール、ＢＯＢ…ボールオブジェクト、ＰＬ…プレーヤ、ＦＬ…フィールド、
ＧＬ…ゴール、ＳＣ…スクリーン、ＶＣ…仮想カメラ、ＰＰ…プレイ位置、
ＰＳ１、ＰＳ２…通過位置、ＰＨＴ…ヒット位置、ＩＰ１、ＩＰ２…画像平面、
Ｐ１、Ｐ２、ＰＢ…位置、θ１、θ２…画角、ＴＲ、ＴＲＶ、ＴＲＣ…軌道、
ＴＲＡ、ＴＲＢ…軌道、ＭＶ…移動物体、ＭＯＢ…移動オブジェクト、
ＴＲ１…第１軌道、ＴＲ２…第２軌道、ＴＧ１…第１接線、ＴＧ２…第２接線、
ＰＥＭ…出現位置、ｔｄ…遅延時間、ＶＭ…速度、
１０…プロジェクター、２０、３０…座標検出装置、
２１、２２、３１、３２…カメラ、４１、４２…カメラ、
１００…処理部、１０２…ゲーム処理部、１０４…仮想空間設定部、
１０６…仮想カメラ設定部、１０８…移動情報演算部、１２０…画像生成部、
１３０…音生成部、１６０…操作部、１６２…検出装置、１７０…記憶部、
１７２…仮想空間情報記憶部、１７８…描画バッファ、１８０…情報記憶媒体、
１９０…表示部、１９２…音出力部、１９４…Ｉ／Ｆ部、
１９５…携帯型情報記憶媒体、１９６…通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】