JP2011154626A - 領域推定装置、領域推定方法、ならびに、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラの位置や向きが取りうる範囲を簡易に推定するのに好適な領域推定装置、領域推定方法、ならびに、プログラムを提供する。
【解決手段】センサーバーは、無指向に赤外線を発光する少なくとも２つの無指向性発光部２０１を所定の間隔で備え、その外側に所定の距離だけ離れた位置に、指向性を持って赤外線を発光する指向性発光部２０４を少なくとも１つずつ備える。コントローラ２０２は、赤外線を検知するセンサを備え、検知された赤外線の光源と、検知された赤外線の位置とから、センサーバーに対するコントローラ２０２の配置される位置を推定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コントローラの位置や向きが取りうる範囲を簡易に推定するのに好適な領域推定装置、領域推定方法、ならびに、プログラムに関する。

従来から、射撃を行うゲーム装置などにおいて、ゲームモニタから離れた位置にあるコントローラの位置や向きを推定する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の発明は、ゲームモニタに表示された目印を撮影部により撮影することによって、拳銃型コントローラなどに固定された撮影部の位置および向きを推定する。

一方で、加速度センサを用いて、コントローラの位置変化や向き変化を推定するゲーム装置も提案されている。さらに、２個の赤外線発光部を備える部材をゲームモニタの下部に装着し、ゲームモニタに対するコントローラの位置や向きを推定するゲーム装置が広く普及している。この方法では、コントローラには赤外線カメラが実装され、当該赤外線発光部から発光される光を撮影する。そして、撮影画像において、赤外線発光部からの光が撮影された位置から、ゲームモニタに対するコントローラの位置や向きを推定する。

特許第４３０７４０３号公報

しかしながら、ゲームモニタに表示された目印を用いてコントローラの位置や向きを推定するには画像認識処理等が必要となるので、計算負荷が大きくなる可能性がある。また、加速度センサを用いる手法では、プレイヤはプレイに慣れるに従い、大きく体を動かすべき状況でも、次第に手先のみを素早く動かすようになってしまう。

さらに、２個の赤外線発光部を用いる手法では、コントローラの向きを変えただけなのか、位置を変えたのかがわからない場合がある。すなわち、２個の赤外線発光部を用いる手法では、赤外線カメラで撮影した画像からコントローラの位置や向きを推定しても、その取りうる範囲が広すぎることがある。

したがって、広く普及しているゲーム装置等において、コントローラの位置や向きをより一層詳しく、その範囲が狭くなるように推定する技術が求められている。

本発明は以上のような課題を解決するためのものであり、コントローラの位置や向きが取りうる範囲を簡易に推定するのに好適な領域推定装置、領域推定方法、ならびに、プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る領域推定装置は、無指向性発光部と、コントローラと、推定部と、指向性発光部と、を備える。

まず、無指向性発光部は、所定の間隔で少なくとも２つ配置され、所定の周波数帯の光を無指向に発光する。

ここで、無指向性発光部のそれぞれは、所謂センサーバーと呼ばれる細長い部材の、長手方向に伸びる１つの面の、例えば、両端に近い位置に１つ以上ずつ配置される。このとき、センサーバーは、無指向性発光部がゲームモニタの表示面の表示方向を向くように、ゲームモニタの上部、または、下部に水平方向に沿って、取り付けられる。

少なくとも２つの無指向性発光部のそれぞれは、典型的には、赤外線を発光する。この赤外線は無指向であり、当該表示面よりも前方方向に向けて発光する。即ち、空間を、無指向性発光部の取り付けられているセンサーバーの面（表示面）を延長した平面で分割した場合、表示面を見ることのできる側の空間に向けて、全方向に発光する。

一方、コントローラは、所定の周波数帯の光の位置を検知する。即ち、コントローラは、プレイヤがゲームを制御するために、プレイヤによって把持されて操作されるものであり、センサーバーに取り付けられた無指向性発光部から発光される赤外線を検知（撮影）する、例えば、ＣＭＯＳセンサ（赤外線カメラ）などのセンサを有する。即ち、コントローラは、無指向性発光部から発光される赤外線が、コントローラから見てどの位置に見えるのかを、例えば、１０２４×７６８の分解能で検知する。

また、推定部は、無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて、当該コントローラが配置されている領域を推定する。即ち、上述のように、コントローラの備えるセンサは、少なくとも２つの無指向性発光部のそれぞれから発光される赤外線の位置を検知することができる。よって、推定部は、センサにより赤外線が検知されると、検知された位置どうしの関係や、位置どうしの距離に基づいて、表示装置に対するコントローラの配置される領域を推定する。

例えば、センサの中央のやや左側の位置に２つの無指向性発光部からの赤外線が検知された場合について説明する。このとき、コントローラの位置自体は、センサーバーからみて正面に配置され、センサーバーに対してやや右側を向いているとも推定できるが、コントローラ自体がセンサーバーに対して右側に寄っているとも推定できる。

このように、少なくとも２つの無指向性発光部から検知された赤外線のみでは、コントローラの配置される位置は絞り込めない。本発明においては、後述するように、推定部が、コントローラにより検知される、指向性発光部から発光される赤外線の位置をさらに用いて、コントローラの配置される領域を絞り込む。

また、指向性発光部は、無指向性発光部の配置に対して相対的に定められた位置に少なくとも２つ配置され、所定の周波数帯の指向性を有する光を発光する。即ち、指向性発光部は、センサーバーにおいて、無指向性発光部と同じ面の、無指向性発光部が配置される位置よりも外側に配置される。

なお、指向性発光部についても、上述のコントローラが検知できる赤外線を発光する。ただし、発光源を区別できるように、指向性発光部および無指向性発光部のそれぞれは、例えば、異なる周期で点滅するようにして赤外線を発光する。なお、指向性発光部により発光される赤外線は、指向性を有しており、ある範囲の方向にのみ発光される。一方、無指向性発光部は、ゲームモニタの表示面を見ることのできる全ての方向に赤外線を発光する。よって、コントローラの配置される位置によっては、無指向性発光部からの赤外線を検知できても、指向性発光部からの赤外線を検知できない場合もある。

この特性を活かし、推定部は、無指向性発光部から検知された赤外線の位置と、指向性発光部から赤外線の位置が検知されたか否かによって、コントローラの配置される領域を絞り込む。

また、指向性発光部の指向性は、無指向性発光部の配置に対して相対的に定められる。推定部は、検知された位置に指向性発光部の光の位置が含まれる場合、無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて推定された領域と、当該指向性発光部の指向性に基づく領域と、の共通部分を、コントローラが配置されている領域と推定する。

即ち、指向性発光部により赤外線が発光される領域は、無指向性発光部の配置に対して固定されている。このとき、例えば、２つの指向性発光部から光が届く領域（即ち、指向性）が重ならないようにする。これにより、コントローラをゲームモニタの表示面が見える位置から表示面に向けた場合、コントローラは、２つの無指向性発光部といずれか１つの指向性発光部、からのみ赤外線を検知する。推定部は、コントローラの検知した赤外線の位置について、その並び方と、その光源の種類（無指向性か、指向性か）とから、コントローラの配置されているであろう領域を推定することができる。

このように、本発明の第１の観点に係る領域推定装置によれば、無指向性発光部とともに、さらに指向性発光部を用いることによって、コントローラの配置されていると推定される領域をより詳しく推定することが可能となる。

また、指向性発光部の指向性に基づく領域は互いに重ならないようにしてもよい。例えば、２つの無指向性発光部と２つの指向性発光部とがセンサーバーに実装されており、上述のように指向性発光部のそれぞれが、無指向性発光部よりもセンサーバーにおいて、外側に配置される場合について説明する。このとき、２つの無指向性発光部の配置される位置から、センサーバーと垂直に伸びる２つの線と、センサーバーと、で囲まれる領域に、指向性発光部からの赤外線が届かないようにする。

これにより、上述したように、コントローラを指向性発光部の配置される方向に向けた場合、コントローラはいずれの位置にいても、１つ以上の指向性発光部からの赤外線を同時に検知することができない。したがって、コントローラが検知する赤外線の種類は、コントローラの位置によってパターンがある。推定部は、コントローラの検知した赤外線の位置について、その並び方と、その光源の種類（無指向性か、指向性か）などから、コントローラの配置されているであろう領域を推定する。

また、無指向性発光部は、常時発光し、指向性発光部は、間欠的に発光するようにしてもよい。即ち、無指向性発光部と指向性発光部のそれぞれが、発光を行う周期を異なるようにしてもよい。これにより、無指向性発光部と、指向性発光部と、が同じ周波数帯の光を発光しても、コントローラは、検知した赤外線が、いずれの光源から発光された赤外線かを識別することが可能となる。

また、無指向性発光部および指向性発光部はそれぞれ、同じ周波数帯の異なる周波数の光を発光するようにしてもよい。ここで、コントローラは、上述のように、所定の周波数帯の光を検知する。したがって、無指向性発光部および指向性発光部がそれぞれ、同じ周波数帯の異なる周波数の光を発光することにより、いずれの発光部から発光された赤外線であるか、コントローラはその光源を区別することが可能となる。

また、上記目的を達成するため、本発明の他の観点に係る領域推定方法は、所定の間隔で配置される少なくとも２つの無指向性発光部と、コントローラと、推定部と、当該無指向性発光部の配置に対して相対的に定められた位置に配置される少なくとも２つの指向性発光部と、を備える領域推定装置による領域推定方法である。

領域推定方法において、無指向性発光工程では、無指向性発光部が、所定の周波数帯の光を無指向に発光する。検知工程では、コントローラが、所定の周波数帯の光の位置を検知する。推定工程では、推定部が、無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて、当該コントローラが配置されている領域を推定する。指向性発光工程では、指向性発光部が、所定の周波数帯の指向性を有する光を発光する。

無指向性発光工程において、指向性発光部の指向性は、無指向性発光部の配置に対して相対的に定められる。また、推定工程において、推定部は、検知された位置に指向性発光部の光の位置が含まれる場合、無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて推定された領域と、当該指向性発光部の指向性に基づく領域と、の共通部分を、コントローラが配置されている領域と推定する。

また、上記目的を達成するため、本発明の他の観点に係るプログラムは、無指向性発光部と、コントローラと、推定部と、指向性発光部と、を備えるコンピュータを、上記の領域推定装置として機能させるように構成する。

また、本発明のプログラムは、コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、半導体メモリ等のコンピュータ読取可能な情報記録媒体に記録することができる。上記プログラムは、当該プログラムが実行されるコンピュータとは独立して、コンピュータ通信網を介して配布・販売することができる。また、上記情報記録媒体は、当該コンピュータとは独立して配布・販売することができる。

本発明によれば、本発明は、コントローラの位置や向きが取りうる範囲を簡易に推定するのに好適な領域推定装置、領域推定方法、ならびに、プログラムを提供することができる。

本実施の形態に領域推定装置が実現される典型的な情報処理装置の概要構成を示す模式図である。 本実施形態に係る領域推定装置の機能ブロック図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態に係る領域推定装置の適用されるゲームの例を示す図である。 本実施形態においてゲームモニタにフレームバーを装備した例を示す図である。 （Ａ）は無指向性発光部が発光する領域、（Ｂ）は指向性発光部が発光する領域、をそれぞれ示す図である。 コントローラにより検知される赤外線の種類、および、その検知される赤外線の並びを示す図である。 指向性発光部において指向性を持たせる方法を示す図である。 領域推定装置による領域推定処理を示すフロー図である。 （Ａ）は、（Ｂ）および（Ｃ）におけるコントローラの様子を拡大した図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は、無指向性発光部からの光が検知された位置のみに基づいて推定されるコントローラに対するセンサーバーの配置される位置を示す図である。 無指向性発光部および指向性発光部からの光が検知された位置に基づいて推定されるコントローラに対するセンサーバーの配置される位置を示す図である。 （Ａ）は、指向性発光部と無指向性発光部からの光が検知された位置に基づいて、コントローラに対するセンサーバーの相対的な位置を求める方法を説明する図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すコントローラの様子を拡大した図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、他の実施の形態を示す図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下では、理解を容易にするため、ゲーム用の情報処理装置を利用して本発明が実現される実施形態を説明するが、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。

（実施形態）
図１はプログラムを実行することにより、本発明の実施形態に係る領域推定装置の機能を果たす典型的な情報処理装置１００の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

情報処理装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、インターフェース１０４と、コントローラユニット１０５と、外部メモリ１０６と、画像処理部１０７と、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc ROM）ドライブ１０８と、ＮＩＣ（Network Interface Card）１０９と、音声処理部１１０と、を備える。

ＣＰＵ １０１は、情報処理装置１００全体の動作を制御し、各構成要素と接続され制御信号やデータをやりとりする。また、ＣＰＵ １０１は、レジスタ（図示せず）という高速アクセスが可能な記憶域に対してＡＬＵ（Arithmetic Logic Unit）（図示せず）を用いて加減乗除等の算術演算や、論理和、論理積、論理否定等の論理演算、ビット和、ビット積、ビット反転、ビットシフト、ビット回転等のビット演算などを行うことができる。さらに、マルチメディア処理対応のための加減乗除等の飽和演算や、三角関数等、ベクトル演算などを高速に行えるように、ＣＰＵ １０１自身が構成されているものや、コプロセッサを備えて実現するものがある。

ＲＯＭ １０２には、電源投入直後に実行されるＩＰＬ（Initial Program Loader）が記録され、これが実行されることにより、ＤＶＤ−ＲＯＭに記録されたプログラムをＲＡＭ １０３に読み出してＣＰＵ １０１による実行が開始される。また、ＲＯＭ １０２には、情報処理装置１００全体の動作制御に必要なオペレーティングシステムのプログラムや各種のデータが記録される。

ＲＡＭ １０３は、データやプログラムを一時的に記憶するためのもので、ＤＶＤ−ＲＯＭから読み出したプログラムやデータ、その他ゲームの進行やチャット通信に必要なデータが保持される。また、ＣＰＵ １０１は、ＲＡＭ １０３に変数領域を設け、当該変数に格納された値に対して直接ＡＬＵを作用させて演算を行ったり、ＲＡＭ １０３に格納された値を一旦レジスタに格納してからレジスタに対して演算を行い、演算結果をメモリに書き戻す、などの処理を行う。

インターフェース１０４を介して無線接続されたコントローラユニット１０５は、入力装置１０５aと、センサーバー１０５ｂと、から構成される。ここで、入力装置１０５ａは、加速度センサ（図示せず）などを備え、入力装置１０５ａを振るなどすると、その操作により生じた加速度の情報を無線通信により受け付ける。

また、センサーバー１０５ｂは、後述の画像処理部１０７が接続されるモニタに取り付けられる部材である。センサーバー１０５ｂは、典型的には、赤外線などの、所定の周波数帯の光を発光するＬＥＤ(Light Emitting Diode) １０５ｂ’を、複数（例えば、２つ以上）備える。これに対して、入力装置１０５ａは、赤外線を検知するＣＭＯＳセンサ（赤外線カメラ）（図示せず）などのセンサもさらに備える。インターフェース１０４は、センサーバー１０５ｂに実装される２つ以上のＬＥＤ １０５ｂ’から発光される赤外線の、センサ上において検知された位置を、入力装置１０５ａから無線通信によりさらに受け付ける。受け付けられたセンサ上における２つ以上の位置の関係に基づいて、ＣＰＵ １０１が、入力装置１０５ａの指す（ポイントする）方向を推定する。

インターフェース１０４を介して着脱自在に接続された外部メモリ１０６には、ゲーム等のプレイ状況（過去の成績等）を示すデータ、ゲームの進行状態を示すデータ、ネットワーク対戦の場合のチャット通信のログ（記録）のデータなどが書き換え可能に記憶される。プレイヤは、コントローラユニット１０５を介して指示入力を行うことにより、これらのデータを適宜外部メモリ１０６に記録することができる。

画像処理部１０７は、ＤＶＤ−ＲＯＭから読み出されたデータをＣＰＵ １０１や画像処理部１０７が備える画像演算プロセッサ（図示せず）によって加工処理した後、これを画像処理部１０７が備えるフレームメモリ（図示せず）に記録する。フレームメモリに記録された画像情報は、所定の同期タイミングでビデオ信号に変換され画像処理部１０７に接続されるモニタ（図示せず）へ出力される。これにより、各種の画像表示が可能となる。

ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１０８に装着されるＤＶＤ−ＲＯＭには、ゲームを実現するためのプログラムとゲームに付随する画像データや音声データが記録される。ＣＰＵ １０１の制御によって、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１０８は、これに装着されたＤＶＤ−ＲＯＭに対する読み出し処理を行って、必要なプログラムやデータを読み出し、これらはＲＡＭ １０３等に一時的に記憶される。

また、画像演算プロセッサは、２次元の画像の重ね合わせ演算やαブレンディング等の透過演算、各種の飽和演算を高速に実行できる。

また、仮想空間が３次元にて構成される場合には、当該３次元空間内に配置され、各種のテクスチャ情報が付加されたポリゴン情報を、Ｚバッファ法によりレンダリングして、所定の視点位置から仮想空間に配置されたポリゴンを所定の視線の方向へ俯瞰したレンダリング画像を得る演算の高速実行も可能である。

さらに、ＣＰＵ １０１と画像演算プロセッサが協調動作することにより、文字の形状を定義するフォント情報にしたがって、文字列を２次元画像としてフレームメモリへ描画したり、各ポリゴン表面へ描画したりすることが可能である。

ＮＩＣ １０９は、情報処理装置１００をインターネット等のコンピュータ通信網（図示せず）に接続するためのものであり、ＬＡＮ（Local Area Network）を構成する際に用いられる１０ＢＡＳＥ−Ｔ／１００ＢＡＳＥ−Ｔ規格にしたがうものや、電話回線を用いてインターネットに接続するためのアナログモデム、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）モデム、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）モデム、ケーブルテレビジョン回線を用いてインターネットに接続するためのケーブルモデム等と、これらとＣＰＵ １０１との仲立ちを行うインターフェース（図示せず）により構成される。

音声処理部１１０は、ＤＶＤ−ＲＯＭから読み出した音声データをアナログ音声信号に変換し、これに接続されたスピーカ（図示せず）から出力させる。また、ＣＰＵ １０１の制御の下、ゲームの進行の中で発生させるべき効果音や楽曲データを生成し、これに対応した音声をスピーカから出力させる。

ＤＶＤ−ＲＯＭに記録された音声データがＭＩＤＩデータである場合には、音声処理部１１０は、これが有する音源データを参照して、ＭＩＤＩデータをＰＣＭデータに変換する。また、ＡＤＰＣＭ形式やＯｇｇ Ｖｏｒｂｉｓ形式等の圧縮済音声データである場合には、これを展開してＰＣＭデータに変換する。ＰＣＭデータは、そのサンプリング周波数に応じたタイミングでＤ／Ａ（Digital/Analog）変換を行って、スピーカに出力することにより、音声出力が可能となる。

このほか、情報処理装置１００は、ハードディスク等の大容量外部記憶装置を用いて、ＲＯＭ １０２、ＲＡＭ １０３、外部メモリ１０６、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１０８に装着されるＤＶＤ−ＲＯＭ等と同じ機能を果たすように構成してもよい。

以上で説明した情報処理装置１００は、いわゆる「コンシューマ向けテレビゲーム装置」に相当するものであるが、仮想空間を表示するような画像処理を行うものであれば本発明を実現することができる。したがって、携帯電話、携帯ゲーム機器、カラオケ装置、一般的なビジネス用コンピュータなど、種々の計算機上で本発明を実現することが可能である。

例えば、一般的なコンピュータは、上記情報処理装置１００と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、及び、ＮＩＣを備え、情報処理装置１００よりも簡易な機能を備えた画像処理部を備え、外部記憶装置としてハードディスクを有する他、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等が利用できるようになっている。また、コントローラユニット１０５ではなく、キーボードやマウスなどを入力装置として利用する。

以下では、注記しない限り、本実施形態に係る領域推定装置２００について、図１に示した情報処理装置１００に基づいて説明を加える。領域推定装置２００は、必要に応じて適宜一般的なコンピュータや、ゲーム装置の要素に置換することができ、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。

本実施形態に係る領域推定装置２００は、コントローラをゆっくりと大きく動かしてプレイする種のゲームに好適である。例えば、プレイヤがコントローラをスプーンに見立てて、スプーンからピンポン玉を落とさないように、ゆっくりと指定されたコースを大きく右や左に進むような、スプーン競争ゲームなどに領域推定装置２００を適用してもよい（図３（Ａ）参照）。あるいは、コースを構成するフレームや障害物に接触させないように、棒に見立てたコントローラをゴール地点まで持ち運ぶ、所謂「イライラ棒」と呼ばれるゲーム（図３（Ｂ）参照）などに適用してもよい。

図２に示すように、領域推定装置２００は、無指向性発光部２０１と、コントローラ２０２と、推定部２０３と、指向性発光部２０４と、から構成される。

図４に、ゲームモニタ１１１とセンサーバー１０５ｂを示す。センサーバー１０５ｂは、ゲームモニタ１１１の上部、または、下部に取り付けることができるが、図では、下部に取り付けている例を示している。センサーバー１０５ｂは、赤外線を発光するＬＥＤ １０５ｂ’を両端に複数個ずつ備える。このＬＥＤ１０５ｂ’のうち、内側に位置するそれぞれ（２０１ａ、２０１ｂ）が、無指向性発光部２０１として機能する。

無指向性発光部２０１は、ゲームモニタ１１１が見えるほぼ全方向に向けて赤外線を発光する。図５（Ａ）および（Ｂ）は、上方からセンサーバー１０５ｂを見た様子を示す。無指向性発光部２０１（２０１a、２０１ｂ）は、正面から見て図の下方向を向いて配置される。図５（Ａ）において、無指向性発光部２０１の光が発光される方向は、例えば、領域Ｒ内（斜線部分）の方向である。なお、理解を容易にするために、図５（Ａ）には、指向性発光部２０４は図示しない。また、理解を容易にするために、無指向性発光部２０１や後述する指向性発光部２０４は、それぞれの代表点（例えば、中心点）から発光されるものとして以降説明する。

また、コントローラ２０２は、無指向性発光部２０１などが発光する光の周波数を含む、所定の周波数帯の光を検知する。即ち、コントローラ２０２は、ＣＭＯＳセンサなどのセンサ（図示せず）を備える。そして、コントローラ２０２は、センサ上のどの位置において光が検知されたかを出力する。入力装置１０５ａなどが、コントローラ２０２として機能する。

また、指向性発光部２０４は、コントローラ２０２により検知可能な所定の周波数帯の、指向性を有する光を発光する。センサーバー１０５ｂにおいて、ＬＥＤ１０５ｂ’が指向性発光部２０４として機能する。ただし、指向性発光部２０４は、無指向性発光部２０１として機能するＬＥＤ １０５ｂ’よりも、所定の間隔を空けて外側に、例えば１つずつ配置される（図４、２０４ａ、２０４ｂ）。

ここで、図５（Ｂ）に図示するように、指向性発光部２０４aおよび２０４ｂは、無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂの配置に対して相対的に定められる、所定の方向にのみ（領域ＱaおよびＱｂ）赤外線を発光する。領域ＱaおよびＱｂ（縦線の領域）は、互いに重ならないように定められる。即ち、２つの無指向性発光部２０１の配置される位置から、センサーバー１０５ｂと垂直に伸びる２つの直線Ｌ１およびＬ２のそれぞれより、外側に存在する。また、領域ＱaおよびＱｂが互いに重ならないため、直線Ｌ１およびＬ２と、センサーバー１０５ｂと、で囲まれる領域Ｍには、いずれの指向性発光部２０４からの赤外線も届かない。

これにより、ゲームモニタ１１１の前のいずれかの位置にコントローラ２０２を持ったプレイヤが立ち、コントローラ２０２をゲームモニタ１１１に向けると、コントローラ２０２が、赤外線を検知する位置の並びは、図６(Ａ)〜（Ｃ）に示すいずれかとなる。

図６(Ａ)〜（Ｃ）において、黒色の丸Ｐａ、Ｐｂは、コントローラ２０２が備えるセンサ（赤外線カメラ）の投影面３０１が、無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂからの赤外線を検知した位置を示す。また、薄い色の丸ＳａおよびＳｂは、投影面３０１が、指向性発光部２０４ａおよび２０４ｂからの赤外線を検知した位置を示す。

例えば、図５（Ｂ）の領域Ｑａ内にコントローラ２０２が存在する場合は、指向性発光部２０４ａと、２つの無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂからの光が届くため、コントローラ２０２のセンサは、図６（Ａ）に示す位置の並び（左から、Ｓａ、Ｐａ、Ｐｂ）で、指向性発光部２０４ａおよび、無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂからの赤外線を検知する。同様に、領域Ｑｂ内にコントローラ２０２が存在する場合は、図６（Ｂ）に示す位置の並び（左から、Ｐａ、Ｐｂ、Ｓｂ）で、２つの無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂと、指向性発光部２０４ｂとからの赤外線を検知する。

一方、領域Ｍにコントローラ２０２が存在する場合、コントローラ２０２は、２つの指向性発光部２０４ａおよび２０４ｂのいずれからの光も検知することができない。よって、コントローラ２０２は、２つの無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂからの光のみを、図６（Ｃ）に示す位置の並び（Ｐａ、Ｐｂ）で検知する。

ただし、当然ながら、コントローラ２０２が向いている方向によって、これらの位置の並びは、センサの中央であったり、端に寄っていたりする他、検知位置の間隔も異なる。なお、指向性発光部２０４に指向性を持たす方法としては、例えば、図７に示すように、ＬＥＤ １０５ｂ’の光を一部遮る部材２０５を設けるようにすればよい。或いは、レンズを用いて、指向性を実現してもよい。

さらに、コントローラ２０２によって検知される赤外線の光源が、無指向性発光部２０１なのか、或いは、指向性発光部２０４なのか、が判別可能なように、例えば、無指向性発光部２０１は、常時発光するようにし、指向性発光部２０４は間欠的に発光するようにする。ただし、無指向性発光部２０１と、指向性発光部２０４と、が発光するタイミングは、これに限らず、コントローラ２０２によって検知される赤外線の光源の判別がつくようにすればよい。

また、推定部２０３は、無指向性発光部２０１と、指向性発光部２０４と、から発光された光が検知された位置に基づいて、当該コントローラ２０２が配置されている領域を推定する。ＣＰＵ １０１などが推定部２０３として機能する。

（領域推定処理）
次に、領域推定装置２００による、領域推定処理について図８を参照して説明する。ゲーム用のプログラム及びデータを記憶したＤＶＤ−ＲＯＭをＤＶＤ−ＲＯＭドライブ１０８に装着して、情報処理装置１００の電源を投入することにより、当該プログラムの実行が開始され、本実施形態に係る領域推定装置２００の動作処理が所定の時間間隔で実行される。

まず、推定部２０３は、コントローラ２０２により、赤外線が検知されたか否かを、判定する（ステップＳ１０１）。赤外線が検知されなければ（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、領域推定処理は終了する。一方、赤外線が検知された場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、検知された赤外線が発光される間隔などにより、光源の種類を特定する（ステップＳ１０２）。そして、検知された赤外線の位置の並び方と、特定した光源と、から、推定部２０３は、コントローラ２０２の配置される領域を推定する（ステップＳ１０３）。

例えば、コントローラ２０２のセンサが、図６（Ａ）に示す位置（Ｓａ、Ｐａ、Ｐｂ）において無指向性発光部２０１および指向性発光部２０４からの赤外線を検知した場合について説明する。

まず、図６（Ａ）に示す赤外線が検知された位置のうち、無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂから検知された位置（Ｐａ、Ｐｂ）のみから推定されるコントローラ２０２の位置について考える。

図９（Ａ）は、図９（Ｂ）および（Ｃ）に示す円に示される、コントローラ２０２を上部から見た際のセンサ部分を拡大した図である。ここで、コントローラ２０２のセンサの視点を３０２とする。また、無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂのそれぞれが投影されたセンサ（赤外線カメラ）の投影面３０１上の位置をＰａおよびＰｂとする。なお、投影面３０１は、視点３０２から伸びる、視線の方向を示すベクトルを中心として垂直に広がり、視点３０２から視線の方向に所定の距離だけ離れた位置にあるものとする。

図９（Ａ）に示すような位置に無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂから光が投影された場合、コントローラ２０２に対して、センサーバー１０５ｂの配置される位置は、図９（Ｂ）および（Ｃ）に示すいずれかの位置であると推定できる。

図９（Ｂ）および（Ｃ）において、直線Ｌａをコントローラ２０２におけるセンサの視点３０２と点Ｐａとを結ぶ直線とする。また、直線Ｌｂを視点３０２と点Ｐｂとを結ぶ直線Ｌｂとする。このとき、直線ＬａおよびＬｂ上のいずれかの位置に、無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂのそれぞれが存在すると考えられる。したがって、無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂを備えるセンサーバー１０５ｂは、コントローラ２０２に対して、図９（Ｂ）に示す１０５（１）〜１０５（３）、あるいは、図９（Ｃ）に示す１０５（４）〜（５）などの方向に配置されることが推定される。しかしながら、この推定範囲は広い。よって、推定部２０３は、指向性発光部２０４が検知された位置を利用して、コントローラ２０２のセンサーバー１０５ｂに対して配置される方向をさらに絞り込む。

上述の図６（Ａ）において、指向性発光部２０４ａからの赤外線が検知された位置Ｓａを、図９（Ａ）と同様に、コントローラ２０２を上部からみると、図１０に示すとおりとなる。即ち、図１０において、指向性発光部２０４ａの光が検出された位置Ｓａは、２つの無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂが検知された位置の左側に存在する。

よって、位置Ｓａは、指向性発光部２０４ａ（センサーバー１０５ｂを正面からみて左側の指向性発光部）からの光が検知されている位置であると判定できる。つまり、センサーバー１０５ｂがコントローラ２０２に対して、例えば、図９（Ｂ）の１０５ｂ（１）〜１０５ｂ（３）に示される位置に配置される可能はあるが、図９（Ｃ）の１０５ｂ（４）、１０５ｂ（５）に示される位置に配置される可能性は除外される。

さらに、上述したように、指向性発光部２０４ａは、領域Ｑａの方向にのみ赤外線を発光する（図５（Ｂ）参照）。したがって、コントローラ２０２は、センサーバー１０５ｂに対して、領域Ｑａ内のいずれかの位置に存在しており、左側の指向性発光部２０４ａを検知していると推定することができる。

即ち、図５（Ｂ）において、左側の指向性発行部２０４ａから、センサーバー１０５ｂに対して垂直に伸びる線（Ｌ１）よりも、少なくとも左側にコントローラ２０２が存在すると考えられる。この条件に該当するセンサーバー１０５ｂのコントローラ２０２に対する位置は、１０５ｂ（２）または１０５ｂ（３）である。このように、コントローラ２０２の、センサーバー１０５ｂに対する大まかな位置を推定できる。

なお、理論上は、センサにおいて赤外線が検知された位置に基づいて、コントローラ２０２と、センサーバー１０５ｂとの相対的な位置関係を求めることができる。例えば、図１１（Ａ）のように、無指向性発光部２０１ａ、２０１ｂ、指向性発光部２０４ａとが、コントローラ２０２に対して配置されていた場合について説明する。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のコントローラ２０２を拡大した図である。

このように、図１１において、無指向性発光部２０１ａ、２０１ｂ、指向性発光部２０４ａ、のそれぞれが配置される位置をＡ、Ｂ、Ｃとしたとき、ＣとＡの間の距離（ＡＣ）とＡとＢの間の距離（ＡＢ）の比は既知である。よって、理論上は、この比が、ＳａとＰａの間の距離（ＰａＳａ）とＰａとＰｂの間の距離（ＰａＰｂ）の比と同じになるようなセンサーバー１０５ｂの位置を求めることで、コントローラ２０２と、センサーバー１０５ｂとの相対的な位置関係を求めることができる。

しかし、コントローラ２０２に利用されるセンサは、典型的には安価であり、解像度も高くない。また、安価なセンサを用いた場合、残像誤差が生じる可能性もある。したがって、コントローラ２０２により検知される赤外線の位置の精度は高くないと考えられ、上述のようにセンサーバー１０５ｂにおいて、無指向性発光部２０１の近くに配置される指向性発光部２０４からの光が検知された位置Ｐｃは、無指向性発光部２０１と同一位置となる場合も想定される。以上を考慮すると、指向性発光部２０４は、コントローラ２０２の大まかな位置を求めるのに好適である。

推定部２０３は、以上のようにしてセンサーバー１０５ｂに対するコントローラ２０２の位置を求めると、その位置をＣＰＵ １０１へと出力し（ステップＳ１０４）領域推定処理は終了する。ＣＰＵ １０１は、推定された領域に基づいて、ゲームの進行を行う。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されず、種々の変形および応用が可能である。また、上述した実施形態の各構成要素を自由に組み合わせることも可能である。

例えば、プレイヤによるコントローラ２０２のより大きな移動を検知したい場合は、指向性発光部２０４（２０４ａ、２０４ｂ）が、図１２（Ａ）に示すように、より外側にのみ発光するようにしてもよい。即ち、指向性発光部２０４ａが光を発光する方向を領域Ｑａ、指向性発光部２０４ｂが光を発光する方向を領域Ｑｂとなるようにしてもよい。

あるいは、より精度よく、コントローラ２０２の位置を推定するために、図１２（Ｂ）に示すように、２つ以上の、指向性発光部２０４（２０４ａ、２０４ａ’、２０４ｂ、２０４ｂ’）をセンサーバー１０５ｂに実装するようにしてもよい。このとき、指向性発光部２０４ａ、２０４ａ’、２０４ｂ、２０４ｂ’から光が発光される領域は、それぞれ、Ｑａ、Ｑａ’、Ｑｂ、Ｑｂ’とする。

なお、センサーバー１０５ｂの同じ側に実装される指向性発光部２０４のそれぞれは、互いに異なる時間間隔で発光するようにし、且つ、近隣の無指向性発光部２０１とも異なる時間間隔で発光するようにする。これにより、コントローラ２０２は、検知した光が、内側にある指向性発光部２０４（２０４ａ、２０４ｂ）からの光なのか、外側にある指向性発光部２０４（２０４ａ’、２０４ｂ’）からの光なのか、あるいは、無指向性発光部２０１（２０１ａ、２０１ｂ）からの光なのか、を識別することができる。

よって、例えば、指向性発光部２０４ａ’と、２つの無指向性発光部２０１ａおよび２０１ｂからの光がコントローラ２０２によって検知された場合、コントローラ２０２は、センサーバー１０５ｂに対して、領域Ｑａ’のいずれかに存在すると推定することができる。

以上説明したように、本発明によれば、コントローラの位置や向きが取りうる範囲を簡易に推定するのに好適な領域推定装置、領域推定方法、ならびに、プログラムを提供することができる。

１００ 情報処理装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ インターフェース
１０５ コントローラユニット
１０５ａ 入力装置
１０５ｂ センサーバー
１０５ｂ’ＬＥＤ
１０６ 外部メモリ
１０７ 画像処理部
１０８ ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
１０９ ＮＩＣ
１１０ 音声処理部
２００ 領域推定装置
２０１ 無指向性発光部
２０２ コントローラ
２０３ 推定部
２０４ 指向性発光部

Claims (6)

1. 所定の間隔で配置され、所定の周波数帯の光を無指向に発光する少なくとも２つの無指向性発光部、
   前記所定の周波数帯の光の位置を検知するコントローラ、
   前記無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて、当該コントローラが配置されている領域を推定する推定部、
   前記無指向性発光部の配置に対して相対的に定められた位置に配置され、前記所定の周波数帯の指向性を有する光を発光する少なくとも２つの指向性発光部、
   を備え、
   前記指向性発光部の指向性は、前記無指向性発光部の配置に対して相対的に定められ、
   前記推定部は、前記検知された位置に前記指向性発光部の光の位置が含まれる場合、前記無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて推定された領域と、当該指向性発光部の指向性に基づく領域と、の共通部分を、前記コントローラが配置されている領域と推定する、
   ことを特徴とする領域推定装置。
2. 請求項１に記載の領域推定装置であって、
   前記指向性発光部の指向性に基づく領域は互いに重ならない、
   ことを特徴とする領域推定装置。
3. 請求項１または２に記載の領域推定装置であって、
   前記無指向性発光部は、常時発光し、前記指向性発光部は、間欠的に発光する、
   ことを特徴とする領域推定装置。
4. 請求項１または２に記載の領域推定装置であって、
   前記無指向性発光部および前記指向性発光部はそれぞれ、前記同じ周波数帯の異なる周波数の光を発光する、
   ことを特徴とする領域推定装置。
5. 所定の間隔で配置される少なくとも２つの無指向性発光部と、コントローラと、推定部と、当該無指向性発光部の配置に対して相対的に定められた位置に配置される少なくとも２つの指向性発光部と、を備える領域推定装置による領域推定方法であって、
   前記無指向性発光部が、所定の周波数帯の光を無指向に発光する無指向性発光工程、
   前記コントローラが、前記所定の周波数帯の光の位置を検知する工程、
   前記推定部が、前記無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて、当該コントローラが配置されている領域を推定する推定工程、
   前記指向性発光部が、前記所定の周波数帯の指向性を有する光を発光する工程、
   を備え、
   前記無指向性発光工程において、前記指向性発光部の指向性は、前記無指向性発光部の配置に対して相対的に定められ、
   前記推定工程において、前記推定部は、前記検知された位置に前記指向性発光部の光の位置が含まれる場合、前記無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて推定された領域と、当該指向性発光部の指向性に基づく領域と、の共通部分を、前記コントローラが配置されている領域と推定する、
   ことを特徴とする領域推定方法。
6. 所定の間隔で配置され、所定の周波数帯の光を無指向に発光する少なくとも２つの無指向性発光部、
   前記所定の周波数帯の光の位置を検知するコントローラ、
   を備えるコンピュータを、
   前記無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて、当該コントローラが配置されている領域を推定する推定部、
   として機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータは、
   前記無指向性発光部の配置に対して相対的に定められた位置に配置され、前記所定の周波数帯の指向性を有する光を発光する少なくとも２つの指向性発光部、
   をさらに備え、
   前記指向性発光部の指向性は、前記無指向性発光部の配置に対して相対的に定められ、
   前記推定部は、前記検知された位置に前記指向性発光部の光の位置が含まれる場合、前記無指向性発光部が発光した光が検知された位置に基づいて推定された領域と、当該指向性発光部の指向性に基づく領域と、の共通部分を、前記コントローラが配置されている領域と推定する、
   ことを特徴とするプログラム。

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