JPH0654935A - 制御信号を発生するダイナミック起動光学式装置 - Google Patents

制御信号を発生するダイナミック起動光学式装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作者の身体の動き等の動的刺激で起動し、
該刺激に応じた制御信号を発生して、楽器やコンピュー
タ駆動のビデオゲーム、安全装置等を作動させる装置を
提案する。 【構成】 放射源と、放射源からの放射光を検出する少
なくとも１つのセンサ、センサに応答して対象装置を駆
動する手段、そして駆動手段の感度をセンサの受光する
放射強度に応じて調節する手段とを備える。動的刺激
は、操作者の動きで生じる放射強度の変化である。本発
明装置および方法によれば、動作環境に関わらず、制御
対象装置を所望の応答性で駆動でき、又、光学式コント
ローラに適用して、より高度な機能を得ることも可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動的刺激で起動し、制
御信号を発生する光学式装置に関する。更に詳しくは、
動的刺激、通常は人体の一部の動きで起動し、楽器、コ
ンピュータで作動されるビデオゲームその他の機器を制
御する信号を発生する光学式装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】光放射により音を発する装置は、以前より
知られている。この種の装置は、基本的には放射光発
光、発生光の変形、検出の後、それを電気信号や電子信
号に変換し、楽音を生成するという構成になっている。
放射光の変形は、放射光が横切っている空間内の操作者
の体の動きでなされる。ここでは操作者は、『プレー
ヤ』と呼ぶことにする。
【０００３】フランス特許第７２．３９３６７号明細書
ではレーダ放射を利用している。プレーヤの体が放射光
をセンサに反射し、ドップラー効果が生じて信号が生成
され、この信号が音響周波数に変換されるのである。こ
の時の音楽は、プレーヤの動作速度や、放射源からの距
離の関数として出力される。
【０００４】フランス特許第８１．０６２１９号はレー
ザ放射を使い、プレーヤが動く空間をレーザで包囲し
て、プレーヤの体がレーザ光線を遮ると音が発せられる
ようになっている。
【０００５】一方、米国特許第４４２９６０７号の開示
による装置は、多数の発光素子とそれに近接したセンサ
により構成され、指等で出射光線を対応のセンサに反射
し戻すことにより音が発生される。
【０００６】国際特許出願第ＷＯ８７／０２１６８号に
は上記米国特許と同様の音生成手段を応用した装置が記
載されているが、反射素子も用い人体にこの反転素子を
取付けて、例えば天井等による無作為な反射よりも強い
反射をつくり出すようにしている。あるいは、発光ビー
ムと反射ビームを狭い管に閉じこめて、ランダム反射を
相殺するようになっている。又、該発明によれば、複数
のレーザ光線がプレーヤの体を遮る順序を感知して、オ
クターブをつくり出す方法も明らかにされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記従
来技術の欠点をなくした光学式装置を提供することであ
り、該装置は動的刺激に対して制御信号を発生し、音、
楽音あるいは光学画像等を出力したり、安全装置やイン
ターフェイスを駆動させるものである。
【０００８】本発明のもう一つの目的は、いかなる環境
においても効率的に動作し、それが置かれている部屋の
形状やサイズや、部屋内の物体の影響を受けることのな
い装置を提供することである。
【０００９】更に本発明は、異なった環境に自ら調整、
整合できる装置の提供を目的としている。
【００１０】更に、本発明は、放射源が１つでよい装置
の提供を目的としている。
【００１１】更に本発明は、所望の放射手段で動作する
装置の提供を目的としている。
【００１２】更に本発明は、放射光に対するその感度を
調整し、与えられる動的刺激に対して常に一定の、所望
の応答性を発揮できる装置の提供を目的としている。
【００１３】更に本発明は、構造が非常にシンプルで製
造するのにも、動作するのにも経済的な装置の提供を目
的としている。
【００１４】更に本発明は、動作環境にあって放射光を
発生して制御信号を出力し、動作環境の特性に関わら
ず、プレーヤの身体の一部等の動的刺激に対して所定の
応答とし、制御信号を出力する方法の提供を目的として
いる。
【００１５】更に本発明は、マイクロプロセッサビデオ
ゲームシステムに使用するユニークな光学式コントロー
ラの提供を目的としており、該光学式コントローラは、
一動作モードにおいて従来のコントローラの代わりとし
て機能し、他動作モードにおいて、光学式コントローラ
を受容できるようにプログラムされたコンピュータゲー
ム用の高度な制御機能を供給できるものである。
【００１６】更に本発明は、１６機能や従来の８機能コ
ントローラよりも機能の多い光学式コントローラを使っ
て、８機能コントローラ用に設計されたコンピュータゲ
ームをより高度にアレンジしたプレイの提供と、プレー
ヤが通常得ることの不可能な高度な機能の提供を目的と
している。
【００１７】更に本発明は、赤外放射等の単一の放射源
と単一のセンサを利用して、放射空間内の物体の位置を
簡単に決定できるように放射発光源を形づくることを目
的としている。
【００１８】更に本発明は、単一の放射源から横方向に
広がる放射空間に差入れられたプレーヤの手腕と足脚と
の区別ができる光学式コントローラの提供を目的として
いる。
【００１９】更には、本発明の目的とする光学式コント
ローラによりボクシング、武術等のアクションビデオゲ
ームが可能となり、プレーヤがビデオゲーム中のキャラ
クタの役割を実際に演じることができる。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明にかかる装置は、放射源と少なくとも１つの
放射センサと、該センサの感知した放射光に応答して制
御装置を駆動する手段と、動的刺激の無い場合には該セ
ンサが放射光を感知しても、制御装置を駆動させず、動
的刺激がある場合に制御装置を駆動させるように、上記
駆動手段の感度又は応答性を調節する手段とから構成さ
れていることを特徴とする。
【００２１】上記の『動的刺激』とは、対象の装置に適
した効果、例えば楽器では楽音、ビデオゲームではアク
ションの制御信号、インターフェイスでは適当な指令出
力等を得るために、制御装置を動かす目的で本発明装置
を使うユーザによって産み出される。センサの検出放射
光の変化を意味する。
【００２２】放射源は装置の一部である少なくとも１つ
のエミッタ(内部(放射)源と呼ぶ)を使ったり、装置の一
部ではないが、装置の作動する空間に放射光を供給する
手段(外部(放射)源と呼ぶ)を使えばよい。外部源の典型
例は、装置の動作する部屋の照明である。
【００２３】本発明装置はパネルユニット、又は『セグ
メント』(以下に時折使用する)から構成されるのが好ま
しい。各ユニット又はセグメントは、少なくとも１つの
センサと、放射源が内部源の場合には、少なくとも１つ
のエミッタからなる。
【００２４】本発明一実施例において、前記の感度調節
手段は２つの検出放射閾値、つまりそれ以上であれば駆
動手段が制御装置を駆動させる上方閾値と、それ以下で
あれば駆動手段が制御装置を停止させる下方閾値を決定
する手段を有し、上記２つの閾値の差は、駆動手段が非
動作状態である時の雑音レベルに対応している。
【００２５】他実施例において、上記センサは検出放射
光に応じて出力信号を生成することを特徴とする。更
に、この出力信号をサンプリングし、所定最小値以上の
強度を持つ放射光による。一定時間内の信号のみを計数
し、計数信号の数に応じて制御信号を発生する手段が設
けられている。
【００２６】又、駆動手段及び感度調節手段は、処理手
段と論理回路からなっており、放射パルスを出射する手
段を駆動し、出射パルスと所定の時間関係にある、セン
サからの出力信号をサンプリングし、サンプリングした
出力信号から検出パラメータを求め、得られた検出パラ
メータと所定の基準値を比較して、比較結果によって制
御、駆動、停止信号を発生し、制御装置に転送する構造
となっている。
【００２７】ここで使う『放射』という言葉は、あらゆ
る種類の放射光を含み、例えば赤外光、超音波、可視
光、レーザ光、マイクロ波、その他の電磁波であり、概
して公知の手段により出射、検出されるすべての放射光
である。
【００２８】また『制御信号』には電気信号や電子信
号、そしてセンサが放射光を検出して出力する出力信号
に応じて、駆動手段が発生する信号が含まれる。既に説
明した通り、制御信号は他の機器、大ていは楽器やコン
ピュータで作動されるビデオゲーム、コンピュータ、イ
ンターフェイス、そして一般にコンピュータで制御され
たり、電気、電子的に制御される装置(ここでは制御装
置と呼ぶ)を制御するために使用される。本発明におい
ては、楽器やビデオゲームを制御するのが典型的(唯一
ではない)な使用例であるので、動的刺激をおこしたり
制御したりして、本装置を使う人間を以下『プレーヤ』
と呼ぶことにする。
【００２９】本発明にかかる方法によれば、動的刺激に
対して制御信号が生成される。詳しくは、区画空間で放
射光を生成し上記空間内の一ケ所以上で検出される放射
光の物理的、通常は量的に定義される特性を検知し、ゼ
ロ化操作において、動的刺激のない場合に上記特性と所
定の関係をもつ検出パラメータ(ここでは基準閾値と呼
ぶ)を決定し、その後上記検出パラメータを繰返し決定
し、基準閾値から所定の偏差がある場合毎に制御信号を
生成することを特徴とする。放射特性は一般に強度から
決定されるが、その他の方法、例えば周波数により決定
することもできる。しかし、本発明の実施例にあって
は、検出パラメータというもので表現されているので、
量的な概念から決定することはない。検出パラメータは
ある一定の時間内のパルスで定義したり、放射光の出射
と検出の間に要した時間や周波数等の変数で定義するこ
ともできる。この検出パラメータと特性とは一致する相
関関係にあり、つまり、検出パラメータは特性の尺度と
なる。さもなければ、検出パラメータと特性とは性質も
異なり、都合のよい相関関係を両者間に設定することも
可能である。これについては後述する。両者の相関関係
は全く経験的に設定しても、異なる動作環境で変化させ
てもよい。これについても後述することにする。
【００３０】更に好ましくは、別の制御信号が各センサ
に、従って放射光の検知される各位置で関連づけられて
あるのがよい。例えば、各センサと関連する出力信号を
所定の楽音の生成に使うこともできる。この楽音は、音
楽的意味をもつ音や、一般に半音階等の音階で、基本周
波数やオクターブで物理的に定義できる明確なピッケを
意味する。あるいは出力信号によって、コンピュータに
所定の動作をさせる。例えば映像形成やその変形、移動
をさせたり、本発明装置の制御する機器の所定動作のた
めの指令を生成することもできる。
【００３１】
【実施例】以下の説明は、当業者が本発明を利用するこ
とを可能とし、かつ、発明者が、その発明を実行する場
合に考えられる最良のモードを設定するものである。本
発明の包括的原理は、ここでは、特に制御信号を発生す
る光学式コントローラを作成する為に限定されているの
で、当業者にとって種々の変形が可能であることは勿論
である。
【００３２】図１及び図２に示す好ましい実施例におい
て、本発明にかかる装置は、図示の例の様に、１から８
迄のパネルユニットよりなるが、この番号は、特に重要
ではなく、必要に応じて変更してもよい。各パネルユニ
ットはセグメント１０の形状をもっているで、互に隣接
するこれらのセグメントの連続は、多角形を形成し、プ
レーヤは、一般に、多角形の内に立つ。各セグメント１
０は、ベース１１をなす底部と、適当な方法でベースに
接続された頂部、即ち、カバー１２よりなる。図２で
は、内面を示す為に、カバー１２は、ベース１１から取
り外され、裏がえされた状態を示す。ベース１１は、全
体として図番３１で示すエミッタアセンブリ(以下に説
明する様に、アセンブリにしなくてもよいが)と、全体
として図番１５で示すセンサアセンブリを支持してい
る。頂部カバー１２は、エミッタアセンブリ上に窓２４
と、センサアセンブリ上に窓２６を備える。エミッタア
センブリは、例えば、赤外線ダイオード、又は、他の種
々のエミッタ等のＬＥＤ(発光ダイオード)とし、必ずし
もそれに限るわけではないが、光学的レンズアセンブリ
等の放射ビームを所定方向に向ける手段としてのエミッ
タ１３より構成されるのが好ましい。記載した実施例で
は、光軸、即ち、ビームの方向は、実質上垂直であっ
て、ＬＥＤによる発光を、円筒状レンズ２０により集束
し、ビームを大略上方に反射する様に垂直方向に対し約
４５°傾斜したミラ２２に向けることにより得られる。
これらの構成要素は、図３に斜視図として示されてい
る。反射光は、窓２４を通り、上方に向けられたビーム
を形成する。勿論、このビームは、その頂点、即ち、エ
ミッタの面から上方向外方に張り出し、大略四辺形の断
面又は、ベースを有するピラミットの形状を有する。こ
のベースの形状は、レンズ２０に依存するもので、円筒
状の場合、レンズ軸方向に平行に延びたビームを形成す
る傾向がある。発光の特定強度、即ち、ビームの水平断
面の単位面を通過する放射光の量は、放射空間の頂点か
ら上方へと減少する。
【００３３】センサアセンブリ１５は、垂直方向に対し
約４５°傾斜したミラ２５を備え、それにより、装置を
設置した部屋の天井、又は、放射空間を横切る、他の何
らかの反射物体により反射された放射光は、ミラと整列
したカバー１２の開口２６を通過した後出射する。ミラ
２５は、放射光を、レンズ２７へ反射し、それらの構成
要素は、図２の斜視図に示されている。レンズ２７か
ら、放射光は、図５に斜視図で示す円筒状レンズ３２に
達する。この円筒状レンズ３２から、放射光は、セン
サ、例えば、受けた放射光に応じて電気信号を発生する
光電セル１４に達する。センサアセンブリの上記幾何学
的形状により、各ユニット１０に対し異なる検出ビーム
が決定されるので、ユニットは互に干渉しない。即ち、
上述の光学部品及びカバー１２の開口は、ある空間から
の放射光−「検出ビーム」−のみが、各センサに達し、任
意のセンサに達した放射光は、他のセンサのいずれにも
到着しない様な寸法構成及び配置となっている。前述の
光学部品及びその配置は特に重要なものではなく、当業
者であれば、全体として、又は、部分的に異なる部材を
選択して、所望の発光及び検出ビームを得る様に、それ
らを全体的に、又は、部分的に異なる方法で配設するこ
とができることは了解されるであろう。すでに述べた様
に、各セグメント１０に、エミッタアセンブリを設ける
必要はない。本発明にかかる装置には、そのかわりに、
１つ又はそれ以上のエミッタを別々に設け、その各々
が、１つ以上のセンサの受光する放射光を放射する構成
としてもよい。その場合、セグメント毎にエミッタアセ
ンブリ及びエミッタビームを関連させることはしない。
【００３４】装置の単１部材の動作、即ち、実施例で
は、任意のセグメント１０に関連するエミッタ及びセン
サの動作について以下に詳述する。異なる部材間の干渉
をさける為に、全ての部材が同じ動作を好ましくは非同
時に行うことが望ましい。換言すれば、図７により明ら
かな様に、略図で示す中央処理装置、又は、コンピュー
タ、例えば、マイクロプロセサは、連続する時間間隔で
装置の数個の部材を作動せしめるが、この様な時間間隔
は非常に短いので、装置を連続運転する様な効果を与え
る。又、すでに述べた様に、エミッタは、複数の異なる
センサと協働せしめ、装置の複数の部材の１部と考えて
もよい。図示の実施例では、放射光は、パルスによって
放出される。パルスの周波数は、中央処理装置により制
御される。以下に、１例として、毎秒２０００パルスの
場合を仮定する。今取り上げている部材のセンサは、受
けたパルスに応じて出力信号を発生し、それも又パルス
であって、その長さ、即ち、持続時間は、受ける放射光
の強度が増加するにつれて増加する。それをエミッタか
ら送られるパルスと区別する為に、「センサパルス」又は
「センサ信号」と呼称する。処理装置が部材を起動する
と、エミッタがパルスを出射する。ある時間後、処理装
置は、センサの出力をサンプルする。放射の開始と、セ
ンサ出力のサンプリングとの間の時間は、「サンプルデ
ィレイタイム」と呼び、ＳＤＴで示す。このＳＤＴは、
コンピュータにより変更可能である。それは、装置の動
作に影響するので、最適な値に設定するのが望ましく、
その決定については、後述する。
【００３５】コンピュータがセンサ出力をサンプルする
時、センサ信号が未だ送られつつあるか否かについて、
各サンプリング時に検出しかつ登録する。センサがエミ
ッタパルスを未だ受信しておらず、従ってセンサ信号を
送って応答していない場合、又は、弱いエミッタパルス
を受け、その為、ＳＤＴ時間より短い継続時間のセンサ
信号を送った場合、コンピュータは、センサ信号の不在
(ゼロ)を登録する。センサが充分に強く、継続時間がＳ
ＤＴ時間を超過するエミッタパルスを受けた場合、コン
ピュータは、センサ信号の存在(１)を登録する。コンピ
ュータは、所定時間長、又は、「測定サイクル」の間に検
出したセンサパルスの数を計数する。測定サイクル中に
検出されるセンサパルスの最大数は、サイクル中に送ら
れたエミッタパルスの数と明らかに等しく、サイクルの
継続時間及びエミッタパルスの周波数に依存する。この
例では、センサパルスの最大数が６４で、約１／３０秒
(更に正しくは６４／２０００)の各測定サイクルの継続
時間に対応するものと仮定する。「強度番号」と呼び、Ｉ
Ｎで示される各測定サイクルで検出されるセンサパルス
の数(述べられている場合では、ゼロと６４との間)は、
センサにより受けられる放射光の強度の尺度を示し、こ
の実施例の場合検出パラメータとなる。しかし、放射強
度と検出されたセンサパルスのＩＮ番号は比例しない。
それは、全ての他の条件が等しければ、ＳＤＴが増加す
れば、更に多くのセンサパルスが未検出のままとなるこ
とから明らかな様に、後者のＩＮ番号は、他の要素、主
としてＳＤＴの値により影響されるからである。
【００３６】以下に、１つのセンサを参照して、「ゼロ
化操作」と呼ばれる、装置の与えられた環境での作動に
備える為の操作について述べる。「ゼロ化操作」の間は、
装置に加えられたり、正常な運転中に装置が反応する様
な動的刺激(dynamic stimuli)はいずれも存在しない。
装置が始動されると、エミッタは、コンピュータにより
制御されたＩＲ(又は、他の放射)パルスを放出し始め
る。センサはそのセンサパルスを出し、コンピュータ
は、それらをサンプルし、全て前に述べた様に、パルス
をカウントしてＩＮ値を演算し、全て１秒の数千分の１
(例えば３０ミリセコンド)内にメモリして、登録する。
ゼロ操作中は、力学的刺激は存在しないので、その値
は、「アイドルモード強度番号」(idle mode intensity
number)と呼ばれ、ＩＤＮで示される。このＩＤＮ
は、検出パラメータＩＮの基準閾値(reference thresh
old value)である。内部及び外部の電子的及び光学的
ノイズにより、この番号は安定せず測定サイクル毎に変
化する。その最大変動値は、「ノイズ番号」と呼ばれＮＮ
と示される。それは、装置を、正常運転しようとする環
境で運転することにより経験的に決定され、ゼロ化操作
が行なわれるのと同じで、正常な条件、例えば、通常の
室温で、ＩＤＮを、充分な時間の間、例えば、１時間に
わたって、繰り返し測定して行われる。あるいは、ＮＮ
は、種々の部品の全ての寄与要素、例えば、公知であっ
て、当業者には容易に決定できるセンサノイズ、アンプ
ノイズ、ディジタルノイズ、外部インダクションノイ
ズ、外部放射源よりの光学的ノイズ等を合算することに
より計算できる。
【００３７】本発明の基本的実施例によると、装置は、
それが、端末装置であっても、端末装置へのインターフ
ェイスであっても、その装置が力学的刺激の無い場合
(この表現は、以前に定義済)に受けるであろう放射光強
度よりも高くない、基準閾値ＩＤＮと等しいか、それよ
り低い検出パラメータＩＮに対応する放射光を受けた場
合に起動するように制御装置をプログラムすることが可
能である。この様にして、制御装置は、少なくとも１つ
のセンサが、ＩＤＮよりも、更に強い強度の放射光を受
けた時に作動され、全てのセンサがＩＤＮに等しいか、
それより低い強度の放射光を受けた時に非作動とされ
る。しかし、ノイズがあると、制御装置が、動的刺激が
無いのに作動される場合もあり得る。これをさけるに
は、作動閾値をＮＮ分増加すべきである。
【００３８】作動した装置が応答するには、装置の感
度、即ち、所要の動的刺激の強度を制御するのが望まし
い。この目的の為に、作動、即ち、下方閾値及び不作
動、即ち、上方閾値の両者は、「感度番号」と呼ばれ、Ｓ
Ｎで示される係数により増加する。この様にして、装置
は、余り小さくなく、その最小強度がＳＮの増加と共に
上昇する動的刺激にのみ応答することになる。それぞ
れ、ＯＦＦＩＮ及びＯＮＩＮとして表示される下方及び
上方閾値は、次の式で表わされる。 ＯＦＦＩＮ＝ＩＤＮ＋ＳＮ ＯＮＩＮ＝ＩＤＮ＋ＳＮ＋ＮＮ
【００３９】ＳＮは、装置を通常状態で作動させ、与え
られた動的刺激、例えば、１・２mの高さで、プレーヤ
のいる領域の中心で代表的な物体、例えば、プレーヤの
手や光学的相当物体の動作に対して満足に応答する迄変
動することにより、経験的に決定される。ＮＮの値と同
様にＳＮの値も、公知のパラメータとして、ゼロ化操作
の１部として、コンピュータメモリに登録される。
【００４０】以上の説明から、決定すべき最初のパラメ
ータ、即ち、更に正確には、ゼロ化操作において最適の
値が帰するべきパラメータは、ＳＤＴであることが明ら
かである。センサは、光学的パルスを受ける時間と、電
子的応答を発生する時間との間に、個有のディレイ時間
を有する。前述の様に、応答信号の長さは、受けた光信
号の強度に比例する。ＳＤＴを最適化する為に、その値
は、最大の感度を達成する様に、初めは、できるだけデ
ィレイ時間に近接して設定される。この値は、「初期Ｓ
ＤＴ」−ＩＳＤＴと呼ばれる。弱い光信号は、センサに
短い電子パルスを発生させるが、処理装置は、パルス開
始の直後にセンサの出力をサンプルするので、なお識別
可能である。処理装置は、ＩＳＤＴを用いてＩＤＮを測
定する。非常に光信号(ＩＤＮ＞６４−(ＮＮ＋ＳＮ))が
強くＯＦＦＩＮとＯＮＩＮがその指定範囲に入るには余
りに高い場合には、処理装置は、ＳＤＴを１マイクロセ
コンドだけ増加して感度を下げ、再びＩＤＮをチェック
する。
【００４１】ＳＤＴを１マイクロセコンド増すことによ
り、処理装置は、応答後センサ出力１マイクロセコンド
＋ＩＳＤＴをサンプルする。１マイクロセコンド＋ＩＳ
ＤＴのパルスをセンサに発生させる光信号のみが、処理
装置により識別される。これらのパルスは、その強度が
高いことが必要である。処理装置は、ＩＤＮが、０＜Ｉ
ＤＮ＜(６４−(ＮＮ＋ＳＮ))の範囲内の満足する値に達
する様に、感度が低くなる迄、この手順をくり返す。得
られたＳＤＴは、処理装置のメモリに登録され、少なく
とも、環境の変化が、新たにゼロ化操作を必要とする迄
装置の正常操作を維持する。それは、「作動ＳＤＴ」(wor
king ＳＤＴ)と呼ばれ、ＷＳＤＴで示される。
【００４２】この操作は、図６に図示されていて、横軸
は時間であり、縦軸は、一測定サイクル中に計数された
センサパルスの数を示している。区間４０で示すゼロ化
操作の初めには、ＳＤＴは非常に小さく、その結果ＩＮ
は、高すぎる(図では６４)。次いでＳＤＴは、１マイク
ロセコンド増加され(区間４１)、それにより、ＩＮは６
０に減じるが、それでも未だ高すぎる。ＳＤＴは、図示
の連続する区間で繰り返して増加し、ＩＮは、４０にな
る迄(区間４２)減少する。これは、以前に設定したＳＮ
とＮＮの値で、ＯＮＩＮは６０で、０〜６４間にあるの
で、満足すべき値である。ＩＤＮ＝４０として、それに
基づいてＯＮＩＮとＯＦＦＩＮが計算されたＩＮの値を
作り出したＳＤＴは、装置の操作全体を通じて用いられ
るのでＷＳＤＴとなる。傾斜線４３と４４は、通常の動
作において、どの様に装置が作動するかを示している。
動的刺激が存在する場合は、ＩＮは、ＩＤＮから、ＯＮ
ＩＮである６０に上昇し、制御装置は作動する。動的刺
激がやむと、ＩＮは６０からＯＦＦＩＮへと減じ、その
時点で、制御装置は、不作動とされる。
【００４３】２つの閾値ＯＦＦＩＮとＯＮＩＮは、実際
には測定サイクル中に計算したパルスの数で、即ち、そ
のサイズは、sec-1である。勿論、ＮＮとＳＮは、同一
単位で表わされる。１例として、ここに仮定した様に、
エミッタにより出力されるパルス数を測定サイクルにつ
いて６４とすると、ＯＦＦＩＮとＯＮＩＮの両者は、ゼ
ロと６４の間にある必要がある。出力パルス数を増加す
ると装置の精度を増すのみではなく、その応答時間をも
増加し、１方、その数を減じると、精度と応答時間の両
者を減じる。高い精度と、低い応答時間が望ましいの
で、妥協案として大ていの場合、パルス数を測定サイク
ル当り６４に設定している。
【００４４】正常運転中は、コンピュータが、ＩＮを３
０−４０ミリセコンド毎にチェックする。ＩＮ値がＯＮ
ＩＮ以上に上昇すると、コンピュータは「オン」信号を出
す。即ち、制御装置を作動せしめる(例えば、ビデオ／
コンピュータゲーム、電子音楽装置又はインタフェイ
ス)。ＩＮ値がＯＦＦＩＮとＯＮＩＮとの間にある場合
は、何ら変化はなく、制御装置は、場合に応じて、作動
を続けたり、作動しなかったりする。ＩＮ値が、ＯＦＦ
ＩＮ以下になると、コンピュータは、「オフ」信号を発生
し、即ち、制御装置を不作動にする。２つの閾値間のギ
ャップによって、ＩＮの値が不適当な時に、ノイズが上
記のような「オン」及び「オフ」信号を発信するのを防止し
ている。
【００４５】１つ以上のセンサが用いられた場合、各セ
ンサは、独自の特定のＳＴＤ、ＯＦＦＩＮ、及びＯＮＩ
Ｎ値を与えられ、コンピュータは、各センサのＩＮを、
その特定のパラメータと比較し、それにより、「オン」及
び「オフ」信号を発生する。
【００４６】本発明にかかるこの実施例では、センサに
より受け取られた放射光の強度は、受信放射光を量的に
定義し得る特性である。測定サイクル中に、処理装置が
カウントしたセンサパルスの数は、検出パラメータであ
る。このパラメータと、特性との間の相互関係は、放射
光の各強度と、対応するセンサパルス数との間の関係
で、その関係は、装置の特性と、選んだ特定のＳＤＴに
依存するものである。検出パラメータの基準閾値は、装
置が作動される環境で、動的刺激のない所で測定したパ
ルス数ＩＮである。制御信号(「オン」又は「オフ」)を発生
させる基準閾値からの偏差は、基準閾値以上の検出パラ
メータの所定の偏差であって、望ましくは、前述の様
に、ノイズ番号及感度番号の合計に等しい閾値を越える
偏差である。
【００４７】ゼロ化操作を、１つのセンサを対象に述べ
た。コンピュータは、装置が各センサに、個々に関連し
ていて、例えば、装置内に８つのセグメントと８つのセ
ンサがある場合、コンピュータは、その各々を同時にゼ
ロ化する。部屋の形や、その中にある物体及びその内部
の装置の位置によっては、測定サイクルを含む装置のゼ
ロ化に使用又は設定された種々のパラメータは、センサ
毎及びユニット１０毎に異なっていてもよい。
【００４８】機器を使用する場合、プレーヤは、一般
に、セグメント１０により限定される多角形内の領域の
プレイエリアに位置し、身体の部分を動かして種々のセ
ンサの受光する放射光に変化を与えることにより動的刺
激を作り出す。プレーヤが居ない場合、装置のセグメン
トにより支持されるエミッタ、又は、単数又は複数の中
央エミッタにより射出される放射光は、装置が設置され
ている部屋の天井により反射されるが、プレーヤの体の
１部が、射出ビームを透過し、センサへ放射光を反射す
る場合には、天井よりも、エミッタに近い。反射面がエ
ミッタに近い程、反射される放射光は強くなることは明
白である。そうすると、コンピュータは、測定サイクル
内で、感知作動する１つ、又は、それ以上のセンサか
ら、ゼロ化操作中に受取るパルス数より多いパルス−後
述する様に、本実施例では一層多いが、他の実施例で
は、少なくなることもある−を受けることになる。即
ち、検出パラメータは、その基準閾値より偏移し、その
作動、即ち、上方閾値に達する。コンピュータは、この
時は常に、制御装置に適当な作動指令を送る様にプログ
ラムされていて、該作動指令は、制御装置の性質や作動
状態や、検出パラメータが関係している特定のセンサ
や、更に、任意に、コンピュータが考慮に入れる様にプ
ログラムされている他の条件やパラメータに依存するも
のである。上述の様に、制御装置は、電気又は電子信号
又は、他の種類の信号を発生する公知の装置、例えば、
インターフェイス、又は、端末装置であってもよい。即
ち、楽音又は光画像等の最終的に望まれる効果や、安全
装置の作動等を行う機器又は装置、又は、他のコンピュ
ータであってもよい。コンピュータは、単に、動的刺激
があるということを登録するのみであるので、全ての場
合において、その強度に関係なく、動的刺激を受けた特
定センサに関連した単１の出力指令を発生するか、又
は、強度を考慮に入れて、その関数としての指令を出力
する。即ち、ここに説明する１例では、制御装置に、異
なる強度の効果、例えば、一層強いか又は、弱い楽音を
発生させる為に、測定サイクル中に受けたパルス数の関
数としての指令を出力する。
【００４９】この実施例では、装置の各セグメントに
は、１つのエミッタが備えられている。しかし、前述の
通り、単１のエミッタを装置全体に用いてもよい。この
場合、ゼロ化操作の間に、単１エミッタは、その放射光
を天井に向け、天井により反射された放射光が、センサ
により検出されるものである。ゼロ化操作では、天井と
センサ間に何ら障害物はなく、センサの受光する反射放
射光は、最大である。プレーヤが、装置を操作する場
合、その身体で、反射した放射光の１部をさえぎるの
で、センサの受光する放射光の強度は、ゼロ化操作中の
強度よりも低くなる。換言すれば、動的刺激とは、セン
サの受光する放射光の強度の減少により与えられるもの
である。装置は、前述の実施例で述べた強度の増加に応
答する様に、強度の減少にも応答する様に構成されてい
る。即ち、装置は、ゼロ化操作において設定された下方
閾値以下への検出放射光の減少に応答してＯＮ信号を出
し(このゼロ化操作は、前述のものと類似の操作であ
る)、ゼロ化操作において設定された上方閾値以上への
検出放射光の増加に応答してＯＦＦ信号を発生する。
【００５０】更に本発明を説明する為に、１組のセンサ
／エミッタ用のマイクロコントローラプログラムを以下
に述べる。該プログラムは、Ｃで書かれている。用語
「ＭＩＤＩ」は、楽器のディジタルインタフェイスを示す
(全ての電子楽器に用いられるプロトコール)。
【００５１】 プログラム ／プログラム開始／ int ＳＤＴ,ＩＮ,ＩＤＮ,ＯＮＩＮ,ＯＦＦＩＮ (変数)c onst int ＩＳＤＴ＝１,Ｎ＝１０,ＳＮ＝５,サイクルタイム＝３０(定数)主 () { ゼロ化() (ゼロ化相) ０＝＝０の時 (通常の動作を続行) { ＩＮ＝サイクル測定 (測定し、結果を得る) (ＩＮ＞ＯＮＩＮ)の場合、 オン出力 (オン信号送出) (ＩＮ＜ＯＦＦＩＮ)の場合、オフ出力 (オフ信号送出) } } int サイクル測定() { int 送信、カウンタ タイマ始動(ＣＹＣＬＥ ＴＩＭＥ) (送信＝０:送信＜６４;送信＋＋)の時 { パルス送信() ディレイ(ＳＤＴ) カウンタ＝カウンタ＋パルス受信() } タイマ終了を待機() 復帰(カウンタ) } パルス送信無し() { ／１パルス送信の手続／ } int パルス受信() { ／センサ出力サンプリングと、センサ出力がハイの時１を戻し、ローの時０を戻 す手続／ } タイマ始動無し(ＣＹＣＬＥ ＴＩＭＥ) { ／内部タイマをＣＹＣＬＥ ＴＩＭＥ＝９０msecにロードし、駆動させる手続／ タイマ終了待機無し() { ／始動時にロードされたタイムをタイマがカウントするまで待機する手続／ } オン出力無し() { ／『ＭＩＤＩ』プロトコルを介して楽器に、音符値の付いた『オン』符号を送出 する手続／ } オフ出力無し() { ／『ＭＩＤＩ』プロトコルを介して楽器に、音符値の付いた『オフ』符号を送出 する手続／ } ゼロ化無し() { ＳＤＴ＝ＩＳＤＴ (ＳＤＴをＩＳＤＴに設定) ＩＮ＝サイクル測定() (第１ＩＮ値を求める) (ＩＮ＞(６４−(ＳＮ＋ＮＮ)))の時 (ＳＤＴが適当になるまで続ける) { ＳＤＴ＝ＳＤＴ＋１ ＩＮ＝サイクル測定() } (ＳＤＴが適当な場合のみ放置) ＩＤＮ＝サイクル測定() ＯＦＦＩＮ＝ＩＤＮ＋ＳＮ ＯＮＩＮ＝ＩＤＮ＋ＳＮ＋ＮＮ } ／プログラム終了／
【００５２】上記プログラムは使用するマイクロコント
ローラに従ってコンパイルする必要がある。
【００５３】ここではインテル社製８０５１マイクロコ
ントローラ、オプテク社製ＯＰ２４０ＩＲＥＤＳエミッ
タ、ＴＢＡ２８００アンプを備えたジーメンス社製ＳＦ
Ｈ２０５ ＰＩＮ−ＰＨＯＴＯＤＩＯＤＥＳセンサを使
った。
【００５４】上記実施例装置の実施方法は、赤外光とは
異なった、例えば超音波やマイクロ波等を使って実行し
てもよい。そのような場合には、使用される特定の放射
光を出射、受光するように装置を設計する。パルス発生
後、所定時間内に検出されるパルス数を計数するシステ
ムが使用可能であるが、その他の場合には、検出パラメ
ータはパルス数を示すものではなく、それは例えば、光
電セルの発生する起電力や電流といった放射強度を直接
示す尺度であり、該検出パラメータと放射光の物理的に
定義可能な特性との相互関係は、動的刺激のない場合に
上記起電力や電流が所定の基準閾値をもつように、セル
の感度は調整可能であるということから決定される。装
置の作動時、コンピュータから出力される指令は発生す
る起電力や電流と、その基準閾値との差の関数である。
あるいは、検出パラメータと放射特性は一致し、コンピ
ュータの指令出力は動的刺激のある場合とない場合の特
性値の差の関数となる。これは、例えば、放射光の出射
と検出との時間差が放射特性がある時に起こる。しかし
この時も又、放射光はパルスで出力され、時間差は各パ
ルス毎に測定される。こうしてコンピュータは、動的刺
激のない場合、各センサの時間差を登録して、装置をゼ
ロ化する。そして刺激のある場合には、時間差を登録
し、その差の関係である指令を出力する。
【００５５】本発明の更に詳しい実施例を図８、図９及
び図１０を参照しながら説明する。
【００５６】当該実施例には、２種類の制御出力があ
り、ビデオコンピュータゲームを制御する８ビットのパ
ラレル出力と、ＭＩＤＩプロトコールを持つ楽器を制御
する８ビットのシリアル出力である。
【００５７】図２では以下の部品が使われている。つま
り焦点距離５cmのレンズ２７、焦点距離１．５cmの円筒
レンズ２０と３２、そして表面がアルミでコーティング
されたミラー２２と２５である。
【００５８】エミッタはエミッタアセンブリの焦点に置
かれ、センサはセンサアセンブリの焦点に置かれてい
る。レンズ３２は経験から、所望の検出ビームを得られ
るように、好ましくはセンサから０．５cm〜１．５cmの
距離に設置されている。
【００５９】前述のゼロ化操作を種々の部屋で装置に適
用した結果、大ていの環境にはＮＮ＝１０、ＳＮ＝５が
最適とわかった。２．５mの白い天井を有する部屋で
は、ＳＤＴ＝５、ＩＤＮ＝３０が得られた。作動高度
は、子供の手と同等の標準の動的刺激物体では１．２m
であった。上記の結果は、最悪のセグメントで得られた
ものである。２mの白天井の部屋では、ＳＤＴ＝８、Ｉ
ＤＮ＝３４が得られた。上記と同一の標準動的刺激物体
を用いた場合の作動高度は１mであった。
【００６０】図８、図９、図１０の制御回路とパネル回
路に好適の電子部品を以下に説明する。
【００６１】パネル回路と制御回路は、図７のブロック
図の部品と以下のごとく関連している。図７のエミッタ
回路はＤ２、Ｑ１、ＩＲＥＤ１、Ｒ２、Ｃ３並びにＤ１
の部品を含んでいる。パネル回路の残りの部品はセンサ
回路に含まれている。
【００６２】Ｊ２、Ｕ２、ＤＺ１、Ｒ６、Ｒ５、Ｒ４、
Ｒ３、Ｒ２、Ｑ１そしてＱ２の制御回路部品は、図７の
処理装置ユニットのインターフェイスの一部をなしてい
る。又、制御回路の部品Ｕ１、Ｘ１、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３
及びＲ１は中央処理装置の一部を構成している。コンピ
ュータ装置を駆動するための部品Ｕ３とＪ４、制御回路
にあるＵ１シリアル出力(ピン１０)とＭＩＤＩ装置を駆
動するＪ３は、図７のコントローラ装置のインターフェ
イスの一部を形づくっている。電子部品リスト 制御回路
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】 電子部品リスト パネル回路
【表５】
【表６】
【表７】
【００６３】本発明は楽器や、コンピュータで作動する
ビデオゲームに特に適用可能であるが、その他の装置に
も又応用できるものである。例えば、安全装置に利用し
て、機械やエレベータ等で、プレーヤや操作者らの体の
一部が危険な状態におかれた時、機械を停止させるのに
用いることができる。この場合、操作者等の体の一部が
動的刺激となり、本発明装置を始動させ、この動的刺激
の特質を考慮に入れながら、ゼロ化操作が実行される。
【００６４】本発明の今一つの実施例が図１１〜図１４
に図示されている。この実施例は、サガのジェネシスシ
ステム等のビデオゲームの要求に答えるものである。個
々のパネルにはそれぞれ、例えば赤外域の発光ＬＥＤ回
路１００とセンサ部材、つまりフォトダイオード１０２
が備えられている。図１１は従属パネル１３４の概略回
路構成を示すもので、主パネル部材１３２に内臓される
マイクロプロセッサユニット１０４に応答する。主パネ
ル部材１３２には、各従属パネル１３４からのデータを
処理するための適当なアルゴリズムをもつプログラムが
記憶されており、プレーヤがビデオゲームを制御できる
ようになっている。
【００６５】図１３、図１４は本実施例による光学式コ
ントローラ１３６とプレーヤ間のインターフェイスを図
示している。光学式コントローラ１３６はビデオゲーム
処理装置１４０に接続されているが、ここでは概略的に
図示している。このコントローラ１３６はセガのジェネ
シスビデオゲームシステム等の商品ともなっている。ゲ
ームカートリッジ１４２は、業界周知のごとく、ＲＯＭ
にゲーム指令を記憶し、プレーヤ側インターフェイスで
制御されるビデオ信号をモニターやＴＶ画面１４４に投
影する。理解しやすくするために、図１３、図１４では
ビデオ表示は拡大して図示してある。
【００６６】ビデオゲーム処理装置１４０は、当然のこ
とながら、ＲＯＭカートリッジ１４２以外にも、より記
憶容量の大きなコンパクトディスクにゲームを記憶する
ことも出来、その場合は、更にこみ入った複雑なゲーム
や映像を供給することが可能になる。従来のビデオゲー
ム処理装置１４０では、一般に８個の機能スイッチを備
えた、手でもつコントローラ(図示せず)が使用され、Ｔ
Ｖ画面１４４上に表示されるゲームの進行状態とプレー
ヤとの相互を制御している。
【００６７】プレーヤがゲームをより楽しめるようにす
る目的で、手持ちタイプのコントローラに対して種々の
試みがなされてきた。本発明の光学式コントローラ１３
６は、１６個の制御切換機能を持っている。この光学式
コントローラ１３６を構成する各パネルユニットは、図
１３図示のプレーヤの手の位置と、図１４の足の位置を
区別できるもので、プレーヤがビデオ画像の対応キャラ
クタ１４８と一心同体の感覚を味わえるばかりでなく、
従来のコントローラのような手で持つ煩しさから解放さ
れて、１６個の制御機能をフルに活用できるようにな
る。個々のパネルユニットによる放射遮断部材内にプレ
ーヤ１４６が立てば、その手足の動きがそのままビデオ
画像キャラクタ１４８の動きに変わり、ゲームに没頭で
きる。放射遮断部材は赤外光エネルギーで形成できるの
で、この遮断部材とプレーヤとの相互作用は、ビデオ画
像キャラクタ１４８のシュミレート動作となって現われ
る。
【００６８】本発明の光学式コントローラ１３６は、ボ
クシング、武術、その他のスポーツゲームにとりわけ好
都合である。従来のハンドコントローラの手動スイッチ
ボタンよりも多くの制御機能をもつので、各パネルと、
パネル上の高／低位置を従来コントローラのハンドボタ
ンに対応させて、残りの切換機能によって択一制御機能
を果たすようにすることもできる。例えば、従来コント
ローラの１ボタンが、あるアクションゲームの発射ボタ
ン専用となっている場合に、本発明光学式コントローラ
１３６のパネルユニットの１つがその機能をエミュレー
トすることができる。そして他のパネルユニット、ある
いは同パネル上の高／低位置によって、より高度な発射
能力、例えば、従来のハンドコントローラにおけるボタ
ン操作ではなし得なかったような迅速な射撃能が供され
る。主パネル１３２の処理装置１０４は、例えば、高度
機能スイッチの始動を検知すると、ビデオゲーム処理装
置に従来の通信線を介して、高周波の発射信号を出力
し、機械銃のような射撃性能をもたらす。もちろん、こ
のような高度なゲームプレイは、プレーヤがコントロー
ラを操作することなく得られるもので、自身の体の動的
刺激を使うだけでパネルユニット上の出射空間とのイン
ターフェイスをとれるのである。
【００６９】処理装置１０４は、出力信号のうちの全１
６個の機能制御信号(八角形のパネルの場合)を利用する
ようには設計されていないゲーム(あるいはその他の機
器)とインターフェイスをとるようにプログラム可能で
ある。例えば、標準のジェネシスゲームカートリッジ
は、従来のハンドコントローラ(図示せず)からの８個の
機能信号を受入れるが、本発明のコントローラ１３６は
少なくともその２倍を受入れ可能である。本光学式コン
トローラ１３６が、標準のジェネシスゲームとインター
フェイスをとった時、ゲーム媒体に記憶されたデータの
適当なアドレスをポーリングすることにより認識を得、
処理装置１０４は、インターフェイスの限界に適応する
よう設計されたプロトコールに切替えられる。
【００７０】光学式コントローラ１３６の出力を８−４
デコーダ１１０を介して多重化して、プレーヤがコント
ローラ１３６の認識可能な方法で、ゲーム入力を起動す
ると、標準のジェネシスゲームでも、処理装置１０４は
コントローラ１３６の能力を更に利用可能とする。例え
ば、プレーヤが手であるパネルを動かしながら、同時
に、足で別のパネルを動かすと、通常は第１データ線に
あるデータが、第９データ線にあるデータと置き換えら
れる。
【００７１】一例としては、第１データ線は従来型コン
トローラにあるボタンを手で押すことによって制御され
る発射制御信号を供給し、一方、第９データ線はより高
速で発射制御信号を繰返し出力し、高度なマシンガン射
撃動作を創出することができる。
【００７２】図１１において、処置装置１０４はまず、
演算用の変数を初期化する。前述の通り、種々の閾値の
設定が可能で、本光学式コントローラを使用する部屋の
反射特性により更新される。実施例においては、ＬＥＤ
回路１００に内蔵されているようなエミッタが、各パネ
ルに搭載されており、又、センサ部材つまりフォトダイ
オード１０２はプレーヤ１４６の手腕や脚足等の位置か
ら反射される放射線を検知する。図２に示す光学系は、
ＬＥＤ回路１００からの放射光の発光を補足するもので
ある。これは特定のパネルユニット上の長細い出射空間
に放射光を広げるが、一側方向の放射が径方向の放射よ
りも弱くなるようにして、円錐形の放射空間を形作って
いる。このような放射が上記空間全体に同時に行なわれ
るので、図１３に示す通り、手をこの放射空間に差入れ
ると、センサ部材１０２が反射するエネルギー量は手の
放射源からの相対高さの関数となる。プレーヤの付帯部
分、つまり脚部や足先のように、もっと低い部分は、よ
り多くの放射光をセンサ部材１０２に反射する。プレー
ヤ１４６は直立姿勢でゲームをすると考えられるので、
センサ部材の検出する放射光の、経験により得られた閾
値を利用して、プレーヤ１４６が挿入したのが腕手か、
脚足かを判断することができる。このように、放射空間
内の付帯部分や物体の相対位置は、センサ部材１０２の
受光する放射光量に従って決定される。
【００７３】パネルのフォトダイオードセンサ部材１０
２が、所定時間に検出する光の強度により、そのパネル
に対応する放射空間の光路内に挿入されたのが手腕か、
脚足かが示される。主パネル１３２の処理装置１０４
は、従属パネル１３４を順次走査して、各パネルユニッ
トの状態を判定する。各パネルユニットのエミッタは同
時に作動させられるのではなく、順々に出射し、他のパ
ネルユニットのセンサ部材が誤って放射光を検知するの
を防いでいる。従って、全パネルユニットが同一のエミ
ッタやセンサ部品を備えていてもよいわけである。
【００７４】各パネルユニットの状態は、それが検出す
る光強度に対応する値と、オフレベル、オンレベル、ロ
ーレベルの閾値とを比較して判断される。
【００７５】カウンタＨＸ＜オフレベルの場合、当該パ
ネルユニットは『パネルオフ』モードに入る。オフレベ
ル＜カウンタＨＸ＜オンレベルの時、動作モードに変化
はない。もしカウンタＨＸ＞オンレベルならば、パネル
ユニットは『パネルオン』モードになる。同様に、カウ
ンタＨＸ＞ローレベルであれば、『パネルロー』モード
に移る。
【００７６】上記の処理装置１０４は図１１ではＵ５と
表わされているが、電子送信論理回路１０６を起動し、
パネルのＬＥＤ回路１００を駆動して、受信回路１０８
を動かして、次のパネルユニットを準備する。図１１の
実施例において、送信論理回路１０６はＮＡＮＤゲート
１１２、１１４、１１６、１１８、Ｄフリップフロップ
１２０とトランジスタ１２２から構成され、更に動力安
定化回路１２４がＤフリップフロップ１２０とフォトダ
イオード１０２に接続されている。
【００７７】ＬＥＤ回路１００から出射され、フォトダ
イオード１０２で受光される光の強度に応じた信号が、
フォトダイオード１０２から受信回路１０８に出力され
る。この受信回路１０８は、ＩＴＴ社製のＴＢＡ２８０
０赤外プリアンプチップや、同様の装置で、パネル幅の
変化するパルスを出力し、該変化によって、受信回路１
０８が所定時間に受信する信号の放射強度を表わすよう
なものが使用できる。パルス幅の上記変化は、ＬＥＤ回
路１００とフォトダイオード１０２間の光路を横切る物
体が何であるかを処理装置１０４が判断するための情報
を伝達する。つまり強度レベルを経験から比較判断し
て、物体がパネルの放射空間の上部(例えば手や腕)にあ
るものか、あるいは下部(例えば足や脚)にあるものかを
判断することができる。
【００７８】受信回路１０８からのパルスは更に、送信
論理回路１０６内のＮＡＮＤゲート１１８に入力され
る。実施例の処理装置１０４はインテル社製８０５１チ
ップ等で、送信論理回路１０６にＰ１．０とＰ１．１出
力を供給し、そこから中断信号ＩＮＴ１を受け取る。つ
まり、出力Ｐ１．０はＮＡＮＤゲート１１６に入力とし
て与えられ、Ｄフリップフロップ１２０にクロックとし
て与えられる。一方、処理装置１０４の出力Ｐ１．１は
Ｄフリップフロップ１２０に入力として、又、ＮＡＮＤ
ゲート１１４に入力として送られる。
【００７９】Ｐ１．１信号が『ハイ』の時に、送信論理
回路１０６は作動する。そしてＮＡＮＤゲート１１８が
Ｄフリップフロップ１２０のＱ出力と、上記の受信回路
１０８からの出力信号を受け、トランジスタ１２２に入
力する。トランジスタ１２２の出力はデータ線に接続さ
れ、処理装置１０４に中断信号ＩＮＴ１として送られ
る。この中断信号は、受信回路１０８がＬＥＤ回路１０
０から出射された光を受信して、これに対応する情報を
パルスの形で出力したことを意味する。処理装置１０４
が中断信号ＩＮＴ１を受信すると、適当なカウンタが、
次のパネルのＬＥＤ回路１００の出射に先立ってリセッ
トされる。
【００８０】ＬＥＤ回路１００には発射回路が含まれ、
これは送信論理回路１０６のＮＡＮＤゲート１１２の出
力に接続している。ＮＡＮＤゲート１１２は、図１１に
図示の通り、処理装置１０４のＰ１．０出力とＰ１．１
出力を受けると、ＬＥＤ回路１００を駆動する。
【００８１】処理装置１０４は、マルチプレクサとして
機能する８−４デコーダ１１０を介して、ビデオゲーム
処理装置１３８とインターフェイスをとっている。ゲー
ム処理装置１３８は、コネクタＰ２を介して、ＩＮＴ０
信号を８−４デコーダ１１０に送り、処理装置１０４か
らどのデータを受け入れる予定であるかを示す。
【００８２】図１２は処理装置１０４の実行するアルゴ
リズムの流れを示している。
【００８３】処理装置１０４がＯＮされると、処理装置
１０４の変数のうちの初期化ステップ１３０が自動的に
実行される。その後、処理装置１０４はループ１４０
(自動ゼロ化の第２ステップ)に入り、システムの安定を
判断するまでパネルを走査する。
【００８４】上記の自動ゼロ化ルーチンの最終段のステ
ップ１５０で、各パネルの変数(例えばオンレベル)を動
作基準レベルに設定する。これはシステムが作動する場
所の環境条件により異なってくる。
【００８５】図１２のステップ１６０で、処理装置１０
４は、パネル走査、所定時間の走査結果の集計及び記憶
を通して、プレーヤの手と足との区別をする。実施例で
は、この記憶値は各パネルに向かって反射して戻される
光の強度量を示しており、処理装置１０４に記憶された
閾値で定められた数値域内にある必要がある。
【００８６】ステップ１７０並びに１８０では、処理装
置１０４の受信した光レベルがオフレベルの閾値以下の
時に、装置１０４はゲームのパネルの駆動を止める。Ｌ
ＥＤ回路１００とフォトダイオード１０２間の光路に何
の障害もない場合は、システムが正しく校正されている
なら、光の反射レベルはオフレベルの閾値以下になる。
【００８７】パネルの受光する光の強度が上記のオフレ
ベルの閾値を越え、オンレベル閾値と呼ばれる閾値以下
であれば、上記２つの閾値で定義される雑音帯域の境界
に検出光があるとシステムは判断する。そして、受光さ
れた光の強度レベルが上記オンレベル閾値のすぐ上にあ
る時は、ステップ１９０で、処理装置１０４が単なる雑
音と判断して、システムの動作状態を変えることはしな
い。
【００８８】しかし、反射後受光された光の強度が、オ
ンレベル閾値を越えていると、処理装置１０４は、ステ
ップ１９０と２００でゲームのパネルを起動させる。光
の強度が高くなるのは、プレーヤの手や足が、ＬＥＤ回
路１００とフォトダイオード１０２間の光路に進入する
からである。ステップ２１０では、処理装置１０４は別
の閾値つまりローレベル閾値を使って、プレーヤの手腕
と、足脚との区別をする。
【００８９】プレーヤの足が光路を横切った時の方が、
手が横切った時よりも多くの光量がパネルに反射される
のは、エミッタ部材１００に対する相対的な鉛直位置の
違いからである(図１４参照)。従って、ステップ２１
０、２２０、２３０で示すように、処理アルゴリズムの
この段階ではパネルの受光する光は、ローレベル閾値の
以上か以下でなければならない。受光量がローレベル閾
値以下の時には、ステップ２２０で、処理装置１０４は
プレーヤの手がパネル上にあると判断する。反対に、受
光量がローレベル閾値以上であれば、ステップ２３０
で、処理装置１０４はプレーヤの足がパネル上にあると
結論する。
【００９０】図１５は、ゲーム処理装置(ＧＰＵ)の中断
ステップの概略を示している。ステップ２４０で、各パ
ネルユニットのＬＥＤ回路１００への電力供給が過負荷
にならないように、ＩＲの送信がストップされる。ステ
ップ２５０は判定ステップで、ゲームの状況をチェック
する。つまり、ゲーム処理装置１３８に通常のゲームカ
ートリッジ、あるいはゲームデータが挿入されたのか、
あるいは光学式コントローラ１３６の全機能を利用でき
るゲームデータが挿入されたのかを判断する。光学式コ
ントローラ１３６は通常のハンドコントローラと互換性
をもつよう設計されている。従って、ステップ２５０の
判定で、通常のゲーム能が処理装置１３８からの通信網
に表示されている時は、光学式コントローラ１３６は標
準のハンドコントローラとして機能する。又、光学式コ
ントローラの機能が表示されている時は、ステップ２６
０で、ゲーム処理装置１３８と光学式コントローラのイ
ンターフェイスをとるように信号が出力される。ステッ
プ２７０で、光学式コントローラのプロトコルを用い
て、データ、つまり、機能制御信号をＧＰＵに転送す
る。
【００９１】図１６には、光学式コントローラ１３６の
制御プログラムの大略が示されている。ステップ２８０
で初期化され、次のステップ２９０で走査中断が可能に
される。ステップ３００では、パネルユニットの走査が
所定周期で実行され、得られた測定データにより、ステ
ップ３１０で動作基準値が設定される。ステップ３２０
で誤差が検出されると、例えば、動作閾値の決定動作中
に、光学式コントローラ１３６がパネルのどれかに異常
に高い反射強度を見出した場合、ステップ３００と３１
０の手続が繰り返される。その後、ステップ３３０でゲ
ーム処理装置が中断可能になる。続いて、ステップ３４
０で、制御信号の入力を決定するためにパネルを走査
し、ＧＰＵを中断させ、高度のゲーム機能を実行する。
この高度ゲーム機能は光学式コントローラにより実行さ
れ、通常のゲーム信号が受信できるようになる。
【００９２】図１７に移り、走査中断の流れに簡単に説
明する。ステップ３５０で、パネル走査が行なわれ、出
力信号として感知される放射光が蓄積される。ステップ
３６０においては、パネルの全状況が更新され、エミュ
レーション結果がＧＰＵに出力される。最後にステップ
３７０で、次の中断の時間切れの値を設定する。
【００９３】図１８は、パネル１４の窓２４から出射さ
れる放射光の出射空間２と同パネル１０の窓２６を介し
た検出空間４の一例を概略図示したものである。
【００９４】以上本発明実施例を説明したが、その他種
々の変形例も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一実施例にかかる、８個のユニットか
ら構成されたコントローラの概略図。
【図２】本発明他実施例にかかるユニットのエミッタ並
びにセンサの概略図。
【図３】本発明他実施例にかかるユニットのエミッタ並
びにセンサの概略図。
【図４】本発明他実施例にかかるユニットのエミッタ並
びにセンサの概略図。
【図５】本発明他実施例にかかるユニットのエミッタ並
びにセンサの概略図。
【図６】本発明別実施例にかかる装置の動作図。
【図７】ユニット、中央処理装置、ゲームや装置へのイ
ンターフェイスとの関係と、情報の流れ、処理の概略を
示すブロック図。
【図８】本発明の特定実施例にかかる構成部品、更に詳
しくは制御回路とパネル回路の電子回路図。
【図９】本発明の特定実施例にかかる構成部品、更に詳
しくは制御回路とパネル回路の電子回路図。
【図１０】本発明の特定実施例にかかる構成部品、更に
詳しくは制御回路とパネル回路の電子回路図。
【図１１】本発明他実施例にかかるパネル回路の概略
図。
【図１２】校正及び操作者検知モード動作のフローチャ
ート。
【図１３】ビデオゲーム動作の透視説明図。
【図１４】ビデオゲーム動作の別の透視説明図。
【図１５】プログラムのフローチャート。
【図１６】プログラムのフローチャート。
【図１７】プログラムのフローチャート。
【図１８】出射、検出空間の概略図。
【符号の説明】
１０…セグメント、１３…エミッタ、１４…光電セル、
１５…センサアセンブリ、１００…ＬＥＤ回路、１０４
…処理装置、１０８…受信回路、１１０…８−４デコー
ダ、１２０…Ｄフリップフロップ、１２２…送信機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１０Ｈ 1/34 7345−5Ｈ (72)発明者 オデッド・ワイ・ズール イスラエル、ネターニア、ネート・ゴル ダ・ストリート34番

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御信号を供給する光学式コントローラ
    において、該コントローラは、放射光を出射し、単一の
    放射光源上の離散空間に横方向に該放射光を展開する手
    段と、上記離散空間内に位置する対象物から反射される
    放射光を受光し、センサ信号を発生するセンサ手段と、
    上記対象物の相対位置を上記センサ信号から決定する手
    段と、上記対象物の位置を表わす制御信号を供給する手
    段とからなることを特徴とする。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光学式コントローラにお
    いて、前記放射光出射手段は、前記放射光源から、長く
    伸びた放射空間に対して、横方向の放射を径方向の放射
    よりも弱い強度で、同時に展開し、円錐形の放射空間が
    得られるように放射光を出射する光学系を含むことを特
    徴とする。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の光学式コントローラにお
    いて、放射光を出射する複数手段が備えられ、各手段は
    細長い放射パネル部材を１つ有し、該パネル部材は他の
    パネル部材と可動的に接続され、放射光を出射する出射
    源とセンサ部材を含み、概略水平面にあるプレーヤの付
    帯物の延長線が放射空間に延びるように、プレーヤの体
    から所定距離の位置で、プレーヤを離散的に包囲する位
    置に配設され、又、上記放射光出射源は各出射空間上の
    離散空間に横方向に放射光を出射することを特徴とす
    る。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の光学式コントローラにお
    いて、該コントローラは更にマイクロプロセッサ装置を
    備えた主パネル部材を有し、上記マイクロプロセッサ装
    置は、各出射パネルのセンサ信号からプレーヤの付帯物
    の相対位置を判定し、該位置を表わす制御信号を供給す
    ることを特徴とする。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の光学式コントローラにお
    いて、前記各出射パネルは所定の放射光出射と検出を行
    ない、次の出射パネルの駆動開始を順次もたらす論理回
    路を有することを特徴とする。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の光学式コントローラにお
    いて、前記決定手段は付帯物から反射される放射光量の
    測定も行い、プレーヤの腕か脚のどちらが放射源の放射
    空間に位置決めされているか決定することを特徴とす
    る。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の光学式コントローラにお
    いて、前記主パネル部材には校正手段が含まれ、各出射
    パネルの出射、検出動作を所定回数実施し、光学式コン
    トローラを校正して、環境条件の補償を行なうことを特
    徴とする。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の光学式コントローラにお
    いて、上記校正手段は少なくとも２つの放射閾値、環境
    条件を定義する低閾値と、制御信号が供給されるために
    はこれ以上にならなければならない高閾値とを決定する
    ことを特徴とする。
  9. 【請求項９】 請求項７記載の光学式コントローラにお
    いて、制御信号を供する前記手段は、所定の最低値以上
    の強度を有する反射放射光により生成されるセンサ信号
    をサンプリングし、所定時間内のセンサ信号のみを計数
    し、該センサ信号の平均値に応じる制御信号を出力する
    手段を有することを特徴とする。
  10. 【請求項１０】 請求項７記載の光学式コントローラに
    おいて、前記駆動手段は、センサ部材の受光する異なっ
    た光強度に対応した複数の閾値を演算して該光学式コン
    トローラを校正し、マイクロプロセッサ装置が認識する
    種々の動作モードの許容境界を定義することを特徴とす
    る。
  11. 【請求項１１】 請求項７記載の光学式コントローラに
    おいて、前記複数の閾値は各パネル毎に演算されること
    を特徴とする。
  12. 【請求項１２】 請求項８記載の光学式コントローラに
    おいて、前記マイクロプロセッサ装置は、放射パルスの
    出射を開始し、出射放射光と所定の時間関係にあるセン
    サ信号をサンプリングして、閾値と比較される検出パラ
    メータを求め、更には、比較結果により制御信号を出力
    することを特徴とする。
  13. 【請求項１３】 請求項１０記載の光学式コントローラ
    において、前記複数の閾値は、それ以下の時は、当該セ
    ンサ部材に対応する光路がプレーヤの手や足で遮られて
    いないと判断される強度レベルに対応するオフレベル閾
    値と、それ以上の時は、前記センサ部材に対応する光路
    がプレーヤの手や足で遮られていると判断される強度レ
    ベルに対応するオンレベル閾値と、上記オンレベル閾値
    よりも大で、それ以上であれば、プレーヤの足が検知さ
    れ、それ以下であれば、プレーヤの手が検知される強度
    レベルに対応したローレベル閾値とからなり、上記オン
    レベル閾値は、オフレベル閾値と共に、光路を遮るもの
    をすべて雑音と判定する強度域を定め、強度レベルが該
    強度域にあると判定されると、マイクロプロセッサ装置
    がプレーヤの手や足を検出していても、その装置の状態
    に変化はないことを特徴とする。
  14. 【請求項１４】 請求項１１記載の光学式コントローラ
    において、前記複数の閾値は、更にセンサ部材の応答性
    ／感度を組みこんで決定されることを特徴する。
  15. 【請求項１５】 記憶されたデータからゲームを表示可
    能で、プレーヤとゲームとの相互作用によりゲームの進
    行を制御可能な、ゲーム処理装置と共に用いられるビデ
    オゲームコントローラにおいて、該コントローラは上記
    ゲーム処理装置に接続された光学式コントローラから構
    成され、該光学式コントローラには、ほぼ水平面にある
    プレーヤの付帯物の延長線が所定の放射空間に延伸する
    ように、プレーヤの体から所定の距離でプレーヤを離散
    的に取り囲むように放射光を出射する。複数の出射部材
    −各出射部材はその上の離散的空間に横方向に放射線を
    出射・展開する−を備えた出射手段と、一時に１台の出
    射部材を順次駆動する手段と、前記放射空間内に位置す
    る物体から反射される放射光を受光し、センサ信号を発
    生するセンサ手段と、放射空間内の付帯物の相対位置を
    前記センサ信号から判定する手段と、付帯物の位置を表
    わす制御信号をゲーム処理装置に供給する手段とが含ま
    れることを特徴とする。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載のビデオゲームコント
    ローラにおいて、該コントローラは更に、敵を手足によ
    るキックで撃つことができるシュミレーションキャラク
    タをもったゲームを記憶しているＲＯＭメモリを備えた
    ゲームカートリッジを含み、前記の制御信号供給手段
    は、プレーヤの付帯物の相対位置の判定に対応して、手
    キックか足キックかを実行する信号を供給することを特
    徴とする。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載のビデオゲームコント
    ローラにおいて、相対位置を判定する前記手段は、更
    に、反射放射光の強度を判定して、付帯物が出射部材に
    比較的近接しているか、あるいは出射部材から離れた位
    置にあるかを決定することを特徴とする。
  18. 【請求項１８】 表示画面にゲームを表示するゲーム処
    理装置と、前記ゲーム処理装置に接続されたゲームを実
    行するためのデータを備えた記憶ゲーム媒体と、前記ゲ
    ーム処理装置に接続されたゲームを実行するために、所
    定数の機能制御信号からなる入力を供給する光学式コン
    トローラと、上記記憶ゲーム媒体が所定数の機能制御信
    号で駆動できるか判断し、もし駆動できるのなら、ゲー
    ム処理装置の指令により該所定機能信号を供給し、もし
    駆動不可能の場合には、所定数よりも少ない数の機能制
    御信号をシュミレートしてゲームを実行する前記光学式
    コントローラ内の手段とから構成されるビデオゲームシ
    ステムにおいて、前記光学式コントローラは更に、離散
    空間に放射光を出射してプレーヤの周囲に広げる手段
    と、放射空間からプレーヤの反射する放射光を受光する
    センサ手段と、プレーヤと相互作動する特定空間を決定
    する手段と、上記センサ手段と決定手段の検出する放射
    光により、ゲーム処理装置に機能制御信号を供給する手
    段とを含むことを特徴とする。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載のビデオゲームシステ
    ムにおいて、前記光学式コントローラは、所定数よりも
    少ない数の機能制御信号でゲームが実行できると判断す
    ると、その残りの機能制御信号を、より高度なプレイを
    シュミレートするのに利用できることを特徴とする。
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