(57)【要約】      （修正有）【解決手段】ＶＲサッカーゲームシステム１０では、ボール装置２０を用いる。ボール装置２０は、床面上に設置される水平底面２４と、この水平底面２４に対して所定角度で傾斜する傾斜面２６とを有し、この傾斜面２６に、それぞれの長さ方向中央に、孔３０を形成し、弾性部材３２をその孔３０から傾斜面２６上に延ばす。弾性部材３２にボール２８を結ぶことによって、ボール２８を傾斜面２６上で保持する。プレイヤまたはトレイニーがそのボール２８蹴ると、ボール２８は傾斜面２６上を移動し、やがて停止し、その後、傾斜面２６の傾斜によって、元の位置まで戻る。【効果】ボールを蹴った後に元の位置に戻す作業や別の手段が不要である。【選択図】図１
0003108414.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
床面上に設置され、前記床面に対して所定角度で上方へ傾斜した傾斜面、および
前記傾斜面上に弾性部材で支持されたボールを備え、
前記ボールを前記傾斜面上に蹴り上げるようにした、バーチャルリアリティサッカーゲーム用ボール装置。
【請求項２】
前記傾斜面に形成された孔を備え、
前記弾性部材は、前記孔を通して前記傾斜面の下方で止められた一端を有し、他端が前記ボールに接続されている、請求項１記載のボール装置。
【請求項３】
前記孔は前記傾斜面の長さの中央または略中央に形成され、前記ボールの原点位置は前記傾斜面の前記長さ方向下端に設定される、請求項２記載のボール装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案はバーチャルリアリティスサッカーゲーム用ボール装置に関し、特にたとえば、機能回復や身体強化を図るために、訓練者、被験者、患者等（以下、まとめて「トレイニー」と呼ぶことがある。）にバーチャルリアリティ（Virtual Reality：仮想現実。以下、「ＶＲ」とする。）サッカーゲームを行わせるためのＶＲサッカーゲーム用ボール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、本件考案者等が、リハビリテーション（「リハビリ」）のためにテニスやサッカー等のＶＲスポーツゲームを行なうことを提案している。特に、実際にボールを蹴るようなＶＲサッカーを用いた場合、平衡感覚訓練での有効性が期待されている。このようなＶＲサッカーのためには、トレイニーに実際にボールを蹴らせる。
【０００３】
プレイヤが実際にボールを蹴ることができるダミーボールを備えたゲーム機が特許文献１で提案されている。
【０００４】
したがって、非特許文献１のＶＲサッカーゲームにこの特許文献１のダミーボールを利用することが考えられる。
【非特許文献１】塚本、和田「リハビリテーションのためのＶＲスポーツ」日本バーチャルリアリティ学会誌第７巻２号２００２年６月１６−２３ページ
【特許文献１】特開平７−２２７４４９号公報［Ａ６３Ｂ ６９／００］
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のダミーボールは、パワーと技巧を必要とするものであるので、脚力や蹴力のない、リハビリが必要な老人等には利用できないものである。
【０００６】
紐などに結ばれたボールを床上に置き、それをトレイニーに蹴らせることも考えられるが、その場合、ボールを蹴る都度ボールを元の位置に戻す操作が必要で、そのために人を配置しておく必要がある。
【０００７】
それゆえに、この考案の主たる目的は、ボールを元に戻す必要がない、ＶＲサッカーゲーム用ボール装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の考案は、床面上に設置され、床面に対して所定角度で上方へ傾斜した傾斜面、および傾斜面上に弾性部材で支持されたボールを備え、ボールを傾斜面上に蹴り上げるようにした、ＶＲサッカーゲーム用ボール装置である。
【０００９】
請求項１の考案では、傾斜面（２６。実施例で相当する部分を示す参照符号。以下同じ。）が床面に対して所定角度、たとえば１０度〜１５度程度で傾斜する。その傾斜面上にゴムのような弾性部材（３２）でボール（２８）を支持しておく。トレイニーはそのボールを傾斜面上で蹴り上げる。ボールは傾斜面上を転がり、やがて停止し、その後、傾斜面に従って転がり降りてもとの位置に戻る。したがって、ボールを蹴っても自動的に元に戻るので、ボールを元に戻すための人手が要らない。
【００１０】
請求項２の考案は、傾斜面に形成された孔を備え、弾性部材は、孔を通して傾斜面の下方で止められた一端を有し、他端がボールに接続されている、請求項１記載のボール装置である。
【００１１】
請求項２の考案では、傾斜面（２６）に孔（３０）を形成し、弾性部材（３２）はその孔の下方から傾斜面上に延ばされて、ボールに接続される。したがって、傾斜面の下方に十分長い弾性部材を確保しておくことができる。
【００１２】
請求項３の考案は、孔は傾斜面の長さの中央または略中央に形成され、ボールの原点位置は傾斜面の長さ方向下端に設定される、請求項２記載のボール装置である。
【００１３】
請求項３の考案では、孔は傾斜面の長さ方向の中央または略中央に設けられるため、傾斜面の全長を使えるので、ボール装置を比較的コンパクトにしても、リハビリには十分なボール移動距離を確保することができる。
【考案の効果】
【００１４】
この考案によれば、蹴った後ボールが自動的に元の位置に戻るので、そのための人手や別の装置が不要である。
【００１５】
この考案の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示すこの考案の実施例のＶＲサッカーゲームシステム１０は、スクリーン１２を含み、このスクリーン１２上にプロジェクタ１４によってＶＲスポーツゲームのための映像を表示する。この実施例では、床面上の空きスペースを十分確保するために天吊り型のプロジェクタ１４を用いたが、床面据置型のプロジェクタが利用されてもよい。さらに、この実施例では、スクリーン１２とプロジェクタ１４との組み合わせからなる映像表示装置を用いるが、たとえば大画面テレビジョンなどの他の映像表示装置が利用されてもよい。
【００１７】
スクリーン１２の上方には、スクリーン１２の幅方向の中央または略中央に、ＵＳＢカメラ１６が設置される。ことのＵＳＢカメラ１６は、後述のボール装置２０のボール２８を撮影するためのものである。
【００１８】
なお、ＵＳＢカメラとは、コンピュータのＵＳＢ（Universal Serial Bus：共通のコネクタでさまざまな周辺機器を接続することができるインタフェース規格）端子に接続されて、たとえば水平角度が５０度、画素数が２５−４５万画素程度でＷｅｂカメラとも呼ばれる比較的安価なカメラである。ただし、もっと画素数の大きいカメラを用いてもよいが、考案者等の実験によれば、実施例のサッカーゲームでは、この程度の画素数で十分対応できた。画素数が少ない分、コンピュータ処理量が少なくて済み、全体として安価にシステムを構築できる。
【００１９】
また、スクリーン１２の左右側には効果音やゲーム音楽あるいは他の適宜のＢＧＭを出力するためのスピーカ１８Ｒおよび１８Ｌが設けられる。
【００２０】
そして、スクリーン１２の前方には、スクリーン１２から適当な距離隔てて、このサッカーゲームシステム１０の入力装置として機能するボール装置２０が設けられる。ボール装置２０は、支持台２２を含み、この支持台２２は、床面上に設置される水平底面２４と、この水平底面２４すなわち床面に対して所定角度で上方向に傾斜する傾斜面２６とを有する。
【００２１】
傾斜面２６は、特に図２からよく分かるように、たとえば人工芝（合成樹脂を素材とした芝の代用物）製、フェルト製、あるいは布製のマットのように比較的やわらかい表面を有し、その傾斜面２６上に支持されるボール２８との間に適当な摩擦が生じるように考慮されている。このボール２８は中空ボールで中に空気が充填されている。このボール２８としては、実際のサッカー競技用ボールをそのまま用いてもよいが、脚力などの弱い人のためのリハビリのためには、もう少し小さくて軽いボールが用いられる。たとえば、バレーボールなどが代用されてもよい。
【００２２】
なお、この実施例のＶＲサッカーゲームシステム１０では、ボール２８に色、たとえばオレンジ色などを付けておき、後に説明するように、その色の領域をマーカとして検出することによって、ボールの動きまたは移動を認識または判断するようにしている。つまり、実施例のＶＲサッカーゲームシステム１０では、ＵＳＢカメラ１６のような撮影手段によってサッカーボール２８を撮影し、その映像信号からマーカ（色領域）の移動に相関する移動相関要素たとえば移動量を検出する。
【００２３】
図２に示すように、傾斜面２６の長さ方向の中央または略中央には孔３０が形成され、この孔３０を通してゴム紐のような弾性部材３２が傾斜面２６上にもたらされる。詳しく説明すると、水平底面２４の上面には孔３０に対応する位置にフック３４が設けられ、このフック３４に鎖３６の一端が係止される。鎖３６の他端に弾性部材３２の一端が接続され、弾性部材３２の他端にボール２８が接続される。この弾性部材３２の長さは図２に示すように、傾斜面２６の長さの半分または約半分であり、ボール２８に触っていないとき、つまり、自然状態ではボール２８は傾斜面２６の下端に止まっている。すなわち、図２に示す傾斜面下端位置がボール２８の原点位置である。
【００２４】
このボール装置２０を使ってＶＲサッカーゲームをプレイするが、そのとき、図示しないが、プレイヤまたはトレイニーの足でボール２８を、傾斜面２６の上方に蹴り上げる。そして、後に説明するように、このボール２８をＵＳＢカメラ１６（図１）で撮影し、その画像信号を処理することによって、たとえばシュートしたかどうか判定する。
【００２５】
プレイヤがボール２８を蹴った後、そのまま放置していれば、ボール２８は、傾斜面２６の傾斜に従って傾斜面２６上を下り、やがて元の原点位置に復帰する。ただし、ボール２８を蹴り出す方向が真っ直ぐでなければ、ボール２８の復帰位置はその方向ずれに従って、傾斜面２６の幅方向にずれることにはなる。しかしながら、ボール２８を蹴った後、ボール２８を原点位置に戻す作業は不要である。たとえば、傾斜面２６が傾斜しておらず、床面と平行であったとすれば、ボール２８を蹴ると、ボール２８は先方に移動する。何もしなければ、ボール２８はその位置にとどまる。したがって、次に蹴ろうとするときには、ボール２８を手で持って元の位置に戻さなければならない。これに対して、この実施例のように、傾斜面２６の上にボール２８を移動させるようにすれば、蹴力から開放された後には、ボール２８は傾斜に従って自然に転げ落ち、原点位置（元の位置）に復帰する。
【００２６】
なお、考案者等の実験で、弾性部材３２の長さをたとえば５０ｃｍとし、弾性部材２８の弾性係数をたとえば１６．７ｋｇ／ｍとしたとき、支持台２２の傾斜面２６の水平底面２４すなわち床面に対する傾斜角度が１０度以上であれば、ボールは元の位置に戻ることを確認した。それより小さい角度、たとえば５度とか７度だと、弾性部材３２の復元力を使わない場合には、つまり弾性部材３２がたるんだままでは、ボールが元の位置に戻らない場合があった。ただし、傾斜角度があまり大きくたとえば２０度以上だと蹴力が弱い場合にボールが傾斜面２６上を上手く転がり上がらないこともあった。したがって、実験によれば、傾斜面２６の床面に対する角度は１０度〜１５度の範囲が適当であった。ただし、種々の条件の設定の仕方によっては、これとは別の角度に設定されることもあり得る。
【００２７】
また、実施例では、傾斜面２６に孔３０を形成し、そこから弾性部材３２が出没するようにしたので、傾斜面２６の下に十分な長さの弾性部材を確保しておくことができる。また、孔３０を傾斜面２６の長さ方向の中央または略中央に形成して、傾斜面２６の最下端を原点位置に設定すれば、ボールが傾斜面２６の最上端までボールを移動させることができ、傾斜面の長さが比較的短くても十分なボール移動（転動）距離を確保することができる。
【００２８】
図１実施例のＶＲサッカーゲームシステム１０のブロック図が図４に示される。ＶＲスポーツシステム１０はコンピュータ３８を含み、このコンピュータ３８は、画像入力ボード４０にＵＳＢカメラ１６からのカメラ信号を受ける。そして、グラフィックボード４２から映像信号をプロジェクタ１４に与え、サウンドボード４４からスピーカ１８Ｒおよび１８Ｌに音声信号を与える。
【００２９】
コンピュータ３８の内部メモリ４６には後述のフロー図で示すプログラムが記憶されているとともに、この内部メモリ４６はワーキングメモリやレジスタなどとしても利用される。特に、内部メモリ４６には、画像処理においてコンピュータ３８が抽出処理または獲得処理すべき色（マーカの色）を示す色相値を予め設定しておくための色相レジスタ４８が形成される。
【００３０】
コンピュータ３８にはメモリインタフェース５０を介して外部メモリ５２が結合される。この外部メモリ５２は、たとえばハードディスクまたはＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷなどのディスクあるいは半導体メモリなど任意の記録媒体または記憶媒体であり、ここではそれらを便宜上「メモリ」と呼ぶことにする。外部メモリ５２には、リハビリテーションに必要なトレイニーやそれらの症状などを含むマスタデータが記憶または記録されている。
【００３１】
この実施例において、ＶＲサッカーをするときには、ボール装置２０を用いるほかに、サッカー用プログラムを実行する。このサッカー用プログラムでは、まず、図５のステップＳ１１で示すように、たとえば色相レジスタ４８(図４)に検出すべき色値を設定するなどの初期設定を実行する。
【００３２】
サッカーゲームをプレイする場合には、図１に示すスクリーン１２上には、図６に示す映像が表示される。すなわち、正面にゴール図形５４が表示され、それの前にゴールキーパー図形５６が表示される。そして、トレイニーにボールをパスするパッサーのパッサー図形５８が併せて表示される。このパッサー５８からサッカーボール図形６０がトレイニーにパスされ、そのボールパスを受けたタイミングでトレイニー（図示せず）がサッカー入力用ボール装置２０のボール２８を蹴ったとき、ゴール方向へ移動するように、サッカーボール図形６０が表示される。
【００３３】
したがって、図５のステップＳ１３では、コンピュータ３８（図２）は、パッサーからのボールパスが行なわれるように、スクリーン１２上に画像を表示する。
【００３４】
そして、続くステップＳ１５において、コンピュータ３８は、ボール装置２０の色付きボール２８を蹴ることによって行なわれるトレイニーのシュートのタイミングを判定する。このステップＳ１５は具体的には、図7のサブルーチンになる。ただし、この図７は同時係属中の特願２００３−４３２３１１号に詳しく説明されているので、それを引用することにするが、以下には、必要な範囲で簡単に説明する。
【００３５】
図7において、初のステップＳ１５１において、コンピュータ３８は入力ボード４０を通してＵＳＢカメラ１６からの画像信号を取り込み、次のステップＳ１５２で、コンピュータ３８は、その入力画像にマスクをかける。すなわち、傾斜面２６上のボール２８が移動する領域以外にマスクをかける。
【００３６】
続くステップＳ１５３では、コンピュータ３８は、マスクから露出した領域の画像のＲＧＢ信号から、色相レジスタ４８に設定されている色相値（０〜２５５のうちの適宜の値）によって示される特定の色の領域（部分）を抽出する。そして、ステップＳ１５４において、ステップＳ１５３で獲得した特定の色領域からボール２８と思われる色の領域を検出するために、２値化処理を行なう。
【００３７】
続くステップＳ１５５では、コンピュータ３８は膨張処理（分割された領域や穴のあいた領域を埋めて一連の領域とする処理）を実行し、そして、ステップＳ１５６において、コンピュータ３８は面積フィルタ処理を行なう。つまり、このステップＳ１５６では、コンピュータ３８は、ステップＳ１５４によって２値化されかつステップＳ１５５で膨張処理した後の、ボール２８と同じまたは類似の色相の領域のうち、面積の小さい領域をノイズと判定して除去し、所定の閾値以上の面積を持つ領域を検出する。そして、その閾値以上の面積の領域のうち最大面積の領域をボール２８と判定する。それによって、ボール２８がが検出できる。
【００３８】
そして、ステップＳ１５７で、画像上で重心座標を計測し、その画像中心を原点として設定した後、次のステップＳ１５８で、コンピュータ３８は１回目のループかどうか判断する。ループが１回目であるということは、前フレームにおいてボール位置の登録が行なわれていないので、ステップＳ１５９でボール位置をメモリまたはレジスタへ登録するとともに、次のステップＳ１６０でシュートが行なわれなかった（シュート：ＮＧ）と判定して図５のステップＳ１７にリターンする。
【００３９】
ステップＳ１５８で２回目以降のループであると判断した場合には、プロセスはステップＳ１６１に進み、このステップＳ１６１で、コンピュータ３８は、現在のフレームでの新たなボール位置を登録するとともに、前フレームでのボール位置と現フレームでのボール位置とに基づいて、ボール（ボール図形）の移動量を計算する。そして、移動量が所定の閾値より大きいかどうかをステップＳ１６２で判断し、“ＹＥＳ”のときには次のステップＳ１６３でシュートが行なわれたこと（シュート：ＯＫ）を判断して図５のステップＳ１７にリターンする。“ＮＯ”のときには次のステップＳ１６４でシュートが行なわれなかったこと（シュート：ＮＧ）を判断して図５のステップＳ１７にリターンする。
【００４０】
ステップＳ１７では、シュートが行なわれたかどうか判断するが、ステップＳ１６３（図７）から「ＯＫ」の返り値があったときだけ“ＹＥＳ”となる。
【００４１】
ステップＳ１７でシュートがあったと判断したきには、次のステップＳ１９で、先の特願２００３−４３２３１１号に詳しく説明しているように、シュートのコースを判断する。
【００４２】
このようにしてシュートコースを判断した後、コンピュータ３８は、図６に示すゴールキーパー図形５６を制御する。つまり、上で判定したシュートコースに応じてゴールキーパー図形５６を移動させるが、そのときのボールの速さや位置によって、ゴールキーパーがセーブできるかどうかが決まる。したがって、次のステップＳ２３では、ゴールが成功か失敗かを判定し、必要に応じて得点計算等を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１はこの考案の一実施例のＶＲサッカーゲームシステムとこのシステムを用いてサッカーゲームを実行する状態を示す図解図である。
【図２】図２は図１実施例のボール装置を示す断面図解図である。
【図３】図３は図１実施例のボール装置において図２とは異なる位置にボールが移動したことを示す断面図解図である。
【図４】図４は図１実施例のＶＲサッカーゲームシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図５は図１実施例におけるサッカーゲームシステムのための基本動作を示すフロー図である。
【図６】図６は図１実施例においてサッカーゲームを実行するときにスクリーン上に表示される映像の一例を示す図解図である。
【図７】図７は図５のステップＳ１５のサブルーチンを示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  …ＶＲサッカーゲームシステム
１２  …スクリーン
１４  …プロジェクタ
１６  …ＵＳＢカメラ
２０  …ボール装置
２６  …傾斜面
２８  …ボール
３０  …孔
３２  …弾性部材
【図１】
0003108414.tif 000003
【図２】
0003108414.tif 000004
【図３】
0003108414.tif 000005
【図４】
0003108414.tif 000006
【図５】
0003108414.tif 000007
【図６】
0003108414.tif 000008
【図７】
0003108414.tif 000009