WO1997021071A1 - Coordinate detecting system, method therefor and game system - Google Patents

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horizontal
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Hiroyuki Yoshida
Tsuyoshi Nagashima
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Sega Enterprises Ltd
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    • A63F2300/8076Shooting

Definitions

  • the present invention relates to a technology for detecting coordinates at an arbitrary position on an image display surface (display), and particularly to a technology for specifying the coordinates of a hit point of a gun fired at a display in a game machine.
  • a technology for detecting coordinates of an arbitrary point on a display surface there is a technology for specifying a position where light is irradiated, and is applied to a field of game machines and the like. For example, in a game such as aiming at a game character displayed on a display with a light gun, such a technique is used to determine whether or not a light beam emitted from the light gun has hit the game character. Identify the coordinates of the position on the splay surface where the ray hits.
  • a horizontal synchronization signal of a video signal generated by a game machine is used.
  • the game machine has a horizontal counter that counts the number of inputs of each pixel of the video signal, a vertical force counter that counts the number of scan lines, and a sniper for shooting characters on the display.
  • the light gun is provided with a photosensor that receives light from a light spot of a scanning line displayed on a display with a certain directivity. That is, a ray gun does not emit a light beam, but actually receives a portion of the light emitted from the display.
  • the game console sends out a video signal to the monitor and monitors whether or not the light gun fires a light beam.
  • the photo sensor detects the light emitted from the light spot of the scanning line at the time of a sniper, and inputs a detection signal to the game machine.
  • the game machine reads the values of the horizontal force counter and the vertical force counter when the detection signal is input. Since the scanning position of the light spot that forms the scanning line is displaced in a close relationship with the synchronization signal, Each counter value when the light spot is detected can be used as the coordinate value at the time of aiming.
  • conventional coordinate detection technology is applied to recent digitized television devices, there is a disadvantage that accurate coordinate detection cannot be performed.
  • TV receivers based on new television systems such as HDTV
  • the video signal Prior to the display, the video signal is stored as digital data and predetermined signal processing is performed. For this reason, the video signal supplied from the outside is temporarily stored in the memory inside the television receiver, and is displayed on the picture tube at a timing irrelevant to the synchronization relationship when supplied. Also, when a video signal output from a game machine is converted to another image display system using a so-called video converter or the like and an image for a game is displayed, the original video signal and the image displayed on the display are also displayed. And are often asynchronous. As long as the synchronization of the video signal of the game console is not synchronized with the display timing on the display, the coordinates obtained by powering down the synchronization signal of the video signal are the actual sniper on the display. Does not match position.
  • the image is displayed by interlaced scanning in a normal television, but there is a difference that the image is displayed by sequential scanning in some displays, such as for a personal computer, so that the coordinates are displayed.
  • the detection device recognizes whether the scanning method adopted by the display is interlaced scanning or sequential scanning, there is a disadvantage that correct coordinate conversion cannot be performed.
  • the present invention provides a coordinate detection device, a method thereof, and a game device that can accurately detect the coordinates of an arbitrary position on an image display surface irrespective of the image display method. That is the task. Disclosure of the invention
  • a plurality of sensors (LS1, LS2: foot sensors) arranged at predetermined positions on the coordinate detection area for coordinate detection set in the image display device (4) for displaying images by scanning lines Etc.)
  • a coordinate determination circuit that, when an arbitrary trigger signal (LP3) is input from the outside, outputs the count value of the counter at the time of input of the trigger signal as a relative coordinate value on the image display surface.
  • LP3 arbitrary trigger signal
  • 23, 21 a latch circuit that latches with a trigger signal, etc.
  • the coordinate detecting device according to claim 2 is
  • a horizontal force counter (209) for counting the number of inputs of a predetermined clock (CLK: a clock for supplying a clock pulse having the maximum number of coordinates required during a scanning cycle);
  • a reset circuit (211: for a matching circuit, etc.) that resets the count value of the horizontal force counter (209) (A reset signal is generated when the horizontal limit count value and the counter value match.)
  • a horizontal coordinate determination circuit (213: a latch circuit that latches by a trigger signal) that determines horizontal coordinates relative to the position.
  • the coordinate detecting device wherein: (a) An arbitrary scanning end position on the image display surface (4) (for example, at the lower right corner of the image display surface or sub-image surface), which is used to detect the scanning timing of the scanning line.
  • Position detection sensor (LS 2) is an arbitrary scanning end position on the image display surface (4) (for example, at the lower right corner of the image display surface or sub-image surface), which is used to detect the scanning timing of the scanning line.
  • the coordinate detecting device according to claim 4 is the coordinate detecting device according to claims] to 3, wherein:
  • a light receiving means (LS3: photo sensor, etc.) that outputs the data as above is configured.
  • a game device comprising the coordinate detecting device according to the fourth aspect, wherein the light receiving means aims at a target on a game program displayed on an image display surface.
  • the coordinate detecting device according to claim 6 is
  • Light receiving means (6: photovoltaic cell such as solar cell, photo sensor)
  • the light receiving means (6) Based on the detection signals (DV, DH) supplied from the light receiving means (6), the light receiving means (6) detects the position where the irradiation light is irradiated, and displays the detected position on the image display surface (4). ), And coordinates specifying means (301 to 304, 401, 402) for outputting as relative coordinates.
  • the coordinate detecting device according to claim 7 is the coordinate detecting device according to claim 6,
  • the light receiving means (6) is configured by arranging a matrix of light receiving elements (M rows X N columns) for detecting light emitted to a section of a predetermined size.
  • Irradiation is performed from a plurality of rows each composed of a group of light receiving elements (P n 1 to ⁇ ⁇ ⁇ : 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) arranged in the vertical direction of the image display surface (4).
  • the coordinate detecting device according to claim 8 is the coordinate detecting device according to claim 6,
  • the coordinate specifying means (2b, 2c) includes a filter (404) for removing a frequency component corresponding to a display cycle of an image from the detection signal supplied by the light receiving means (6).
  • the coordinate detecting device according to claim 9 is the coordinate detecting device according to claim 6,
  • the coordinate specifying means (2b, 2c) includes a filter (405) for removing a commercial power frequency component from the detection signal supplied by the light receiving means (6).
  • the filters according to claims 8 and 9 include a frequency corresponding to the display cycle of the image. Low-pass filter that sufficiently attenuates components (5.0 Hz, 15 kHz, etc.) and frequency components of commercial power (50 Hz, 60 Hz, etc.), and significantly attenuates these frequency components A notch filter or the like can be applied.
  • a game device includes the coordinate detection device according to the sixth aspect, and includes a sniper device that emits irradiation light when aiming at a target on a game program displayed on an image display.
  • a plurality of sensors for detecting the scanning timing of a scanning line are arranged in a coordinate detection area ⁇ for coordinate detection set in an image display i for displaying an image by a scanning line,
  • a predetermined position for example, a point where the scanning line starts scanning the area first, a second scanning starts
  • the sensor detects the timing at which the light spot of the scanning line has passed. If the counter performs horizontal counting and vertical counting from the detected timing, each counter value of the power Indicates the relative coordinates from the point where counting was started. .
  • the count value of the counter at the time of the trigger signal input is the value of the position where the light spot was detected.
  • the coordinates are relative to the counting start point.
  • the start position detection sensor detects the passage of the light spot on the scanning line.
  • the horizontal counter counts a predetermined number of clocks from the time when the first light spot passes to the time when the next light spot passes, so that the scan cycle count value determined by the scan cycle determination circuit is the scan line count value. Is a count value corresponding to the scanning cycle of. Further, the reset circuit resets the horizontal counter every time the scanning cycle count value is counted, so the count value of the horizontal counter indicates a horizontal coordinate from the scanning start position.
  • the count value of the horizontal counter at the time of this trigger signal input is The position of the point detection is indicated by the pair coordinates in the horizontal direction from the scanning start position.
  • the vertical direction counter counts (counts up, etc.) the number of times that the count value of the horizontal direction counter becomes equal to the scan cycle count value (corresponding to the scan cycle).
  • the count value of the vertical counter indicates the relative coordinates (scanning line number, etc.) in the vertical direction from the scanning start position. If an external trigger signal is obtained by detecting the light spot of the scanning line on this image display surface at an arbitrary position, the count value of the vertical force counter at the time of this trigger signal input is
  • the point detection position is represented by relative coordinates in the vertical direction from the scanning start position. Since the end position detection sensor is located at the position where the scanning line passes last in the coordinate detection area, the horizontal force center and the vertical direction when the light of the scanning line, ', 1 ? The value of the counter indicates the relative coordinates of the end point of the coordinate detection area.
  • the light emitted from the image display surface is detected by the light receiving means, the light is transmitted when a scanning line at any point on the image display surface passes the light spot. Outputs a riga signal.
  • the light receiving unit outputs the emitted light as a direct detection signal
  • the coordinate specifying unit converts the irradiated position into a coordinate value.
  • the light receiving elements are arranged in a matrix to constitute the light receiving means. Therefore, the position in the matrix of the light receiving element irradiated with light is defined as a coordinate value. To use.
  • the filter detects the image display cycle from the detection signal (for example, when the image display system is the N-order SC system, the vertical synchronization frequency is 50 Hz or the horizontal synchronization frequency is approximately 5.7). Since the frequency component corresponding to 5 kHz is removed, only the frequency component corresponding to the irradiated light is extracted even if the light from the scanning lines for displaying both images enters the light receiving means.
  • the filter since the filter removes the frequency component (for example, 50 Hz or 60 Hz) of the commercial power supply from the detection signal, the filter is mixed into the light receiving means from a fluorescent lamp or an incandescent lamp. Then, only the frequency components corresponding to the irradiated light are extracted.
  • the frequency component for example, 50 Hz or 60 Hz
  • the coordinate detection of the present invention is performed to detect an accurate target position.
  • the game device accurately detects whether or not the sniper has succeeded.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a game machine including coordinate detection / concealment according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of sensors on a display surface according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram from the sensor to the input stage of the control circuit.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the control circuit.
  • FIG. 5 is a timing chart illustrating the operation of the control circuit.
  • FIG. 6 is a timing chart illustrating the operation of the coordinate detection device according to the first embodiment of the present invention. It is a minting chart.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram of a game machine including the coordinate detection device S according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a configuration diagram B of a control circuit (coordinate specifying means) according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a control circuit (coordinate specifying means) according to the third embodiment of the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION '0 embodiments of the present invention will be described with reference to the preferred drawings.
  • the first embodiment of the present invention is an application of the coordinate detecting device of the present invention to a game machine, in which a sensor is provided on a display as an image display surface to perform coordinate detection.
  • FIG. 1 shows an overall configuration diagram according to the first embodiment of the present invention.
  • a coordinate detection device of the present embodiment includes a game machine main body 1 a to expand the gameplay, gate - a monitor 4 for displaying an image based on the video signal V output from the beam main body 1 a, It comprises a control circuit 2a operating as a coordinate detection device of the present invention, and a light gun 3a used by a user to “snip” a character during a game play.
  • the game machine body 1a generates a virtual image for a game (hereinafter, referred to as a "game image") according to the development of the game according to a game program stored in a built-in ROM (not shown) or the like. I do.
  • the generated game I plane image is modulated by a predetermined television system (for example, NTSC system) and supplied to the monitor 4 as a video signal V.
  • the monitor 4 has a display surface I) as the image display surface of the present invention.
  • the monitor 4 receives the video signal V modulated by the above-mentioned television system, converts it to digital data, and then uses a ⁇ 'image display system (for example, HDTV system) different from the input video signal.
  • Image display shall be performed.
  • Display surface D is provided with a sensor LS1 and a sensor LS2, which are sensors for position detection of the present invention, by a method such as sticking with a suction cup.
  • Each sensor is constituted by a light receiving element such as a photo sensor, and outputs a detection signal at the moment when the light spot on the scanning line scans the point where the sensor is attached.
  • the detection signal L1 from the sensor SL15 and the detection signal -LP2 from the sensor LS2 are input to the control circuit 2a.
  • the light gun 3a includes a sensor LS3 for providing an external trigger signal of the present invention near the muzzle of the light gun 3a.
  • the sensor LS3 has a sharp 0 directivity such that it can receive only light emitted from one point of the display D where the light gun 3a is focused by combining a lens (not shown).
  • the sensor LS3 When the user operates the trigger T, the sensor LS3 receives light from the display D for a period longer than the normal image display period (one field or ⁇ frame), and the detection signal LP3 Is output.
  • the light gun 3a supplies the detection signal LP3 to the control circuit 2a.
  • the control circuit 2a specifies the five positions PO of the light spots of the scanning line detected by the sensor LS3 of the light gun 3a based on the detection signals LP1 to P3, and uses the game machine as a coordinate signal SXY. Output to body la. Gate arm main body ⁇ a, based on the coordinate signal SXY, make a new game development depending on whether Taka not user ⁇ succeeds.
  • Figure 2 shows an example of the arrangement of sensors on the display.
  • a sensor LSI as a start position sensor is used, for example, the position of the upper left corner of the display, which is the scan line running start position Place on P1.
  • the sensor LSI is placed at a position that covers the scanning line (where the center of the sensor coincides with the midpoint between the two scanning lines 1] and 12).
  • the sensor LSI is large enough to cover the two scanning lines 1] and 12 and detects the passage of at least 2 [L'l scanning lines of light spots] at intervals of the horizontal synchronization period. Also outputs two detection signals.
  • the sensor LS2 as an end position sensor is arranged, for example, at the lower right position P2 of the display, which is the scan end position of the last scanning line ⁇ n.
  • the sensor LS3 detects the light emitted from this point ⁇ and outputs a detection signal L ⁇ 3.
  • the monitor 4 has a function of displaying a sub-screen in which another image is fitted to a part of the display, and the user displays the game image in the sub-screen 5 and performs game play
  • sensors are placed at the upper left and lower right corners of the four corners of the inset screen.
  • the sensor LSI is arranged at a position P 1 ′ that covers the scanning lines 1 C 1 and 1 C 2, and the sensor LS 2 covers the scanning line 1 C n To the position P 2 ′.
  • Fig. 3 shows a circuit diagram from each sensor to the input stage of the control circuit 2a.
  • Each of the sensors is L S ⁇ to L S3 is configured by a photoelectric conversion element such as a phototransistor. When light enters, the phototransistor shuts off and the output logic state changes.
  • the inverters 1 1 1 to 1 1 3 function as phototransistor output buffers.
  • the sensor is not limited to a phototransistor, and any other element can be used as long as it changes the output voltage and resistance according to the intensity of the received light.
  • the flip-flops] 01 to 106 transmit the detection signals from the respective sensors to the clock CL generated by the clock circuit 107. Convert to a synchronized signal.
  • the output LP 1 ′ from the sensor LS 1 is controlled by the flip-flop 10] and the timing 104 according to the timing chart shown in FIG. Detection signal LP].
  • LP 1 is a detection signal that is synchronized with the rising edge of clock CLK and has a period equal to the period of clock CLK.
  • LP 2 ′ and LP 3 ′ are similarly converted into detection signals LP 2 and LP 3.
  • the frequency of clock CIK is The frequency should be set so that sufficient resolution can be obtained with these television systems. For example, the maximum coordinate in the horizontal direction, that is, the horizontal resolution of coordinate detection is determined first. Among the television systems that can be detected as coordinates, the water synchronization frequency of the television system with the highest horizontal synchronization frequency is multiplied by a predetermined maximum coordinate. The multiplied value is set as the clock CLK oscillation frequency.
  • FIG. 4 shows the circuit after the control circuit 2a.
  • the inverters 201 to 203 invert the ⁇ logic of the detection signals LP1 to LP3.
  • the flip flops 204, 206, the inverter 205, and the gate 207 are generated when the sensor LS1 detects the first run of the run line after the vertical retrace period. Based on the detected signal and the detection signal generated by detecting the scanning of the next constant line, a signal that is at the L level during the scanning period (that is, the horizontal synchronization period) is output.
  • the horizontal counter 209 is composed of, for example, a counter with a load function that counts up the clock CL #, and performs counting corresponding to the horizontal coordinate value.
  • the scanning cycle determination circuit 210 is constituted by, for example, a latch circuit, latches the output of the horizontal counter 209 and latches the count value during the scanning cycle.
  • the reset circuit 211 is composed of, for example, a match circuit, and compares the count value of the scan cycle latched by the scan cycle determination circuit 210 with the count value of the horizontal counter 209 to obtain both count values. When ⁇ matches, set output ⁇ to L level.
  • the horizontal limit circuit 211 and the vertical limit circuit 216 are, for example, configured by a latch circuit, and count values of the horizontal force counter 209 when the detection signal L ⁇ ⁇ 2 rises. Latch.
  • the horizontal coordinate determination circuit 2 13 and the vertical coordinate determination circuit 2 17 are configured by, for example, a latch circuit, and when the detection signal LP 3 corresponding to the trigger signal of the light gun 3 a is input, the horizontal force counter 2 is used. Latch the 0 9 count.
  • the latched count value of the horizontal limit circuit 211 becomes the horizontal limit value HLIMIT
  • the latched count value of the vertical limit circuit 211 becomes the vertical limit value VLIMIT.
  • the counted value latched by the horizontal coordinate determination circuit 213 becomes the horizontal coordinate HPOS
  • the latched value counted by the vertical coordinate determination circuit 217 becomes the vertical coordinate VP ⁇ S.
  • the count value has a 4-bit width, but the bit width can be freely reduced according to the accuracy required for the game machine.
  • the monitor scans the last scan line] n (see Figure 2).
  • the sensor L S2 detects light when the light spot of the electron beam passes through the scanning end position P 1, and outputs a detection signal L P 2 ′.
  • the detection signal LP 2 ′ is adjusted in timing at the input stage of the control circuit 2 a and is input to the subsequent stage of the control circuit 2 h (see FIG. 4).
  • the detection signal LP 2 always clears flip-flops 204 and 206 (output Q is set to “0”), and sets both points A and B in FIG. 4 to L level. .
  • the monitor 4 starts scanning the scanning line 11 again from the scanning start position P 1 of the display D.
  • the sensor S1 detects the passage of the light spot and inputs the detection signal LP1 to the flip-flop 204.
  • point A changes to H level and point B maintains L level.
  • the sensor L S 1 detects the passage of the light spot and inputs L P 1 again. This time, point ⁇ is the force that maintains the H level; point B changes to the H level.
  • the detection signal LP 1 relating to the scanning line 1 is supplied as a load pulse to the horizontal counter 209 via the AND gate 208. Since the horizontal counter 209 loads the numerical value “0 j”, after returning to the load pulse power H level, the clock counter starts counting the clock CLK. Supplied to the data input terminal of 210. Also, in response to the change of point A and point B, OR gate 207 scans to the clock terminal of scanning cycle decision circuit 210 The pulse which becomes L level only during the horizontal synchronization period between lines 11 and 12. The rising of this Hals, that is, the counted value at the end of the counting of the horizontal synchronization period, is: This is the value counted during the scanning cycle. Line scan.
  • the latched count value ⁇ ) (“5” in Fig. 6) is the same as the value corresponding to the scan period (water, synchronization period) of this image display method. Has become. For example, if the clock CLK generation frequency is set to a value obtained by multiplying the horizontal period frequency of the NTSC system by the resolution N, the count value latched by the scanning period determination circuit 210 is equal to N itself. Become.
  • the reset circuit 211 inputs the count value D latched in the scanning cycle determination circuit 210 to one of the comparative input terminals, and the count value of the horizontal force counter 209 to the other comparative input terminal. Enter C.
  • the count value D corresponding to the horizontal synchronization period is compared with the count value C of the horizontal force counter 209, and when both the count values are negative, that is, counting is performed up to the count value corresponding to the horizontal synchronization period.
  • the reset circuit 211 outputs a reset signal E. Since the reset signal E resets the horizontal counter 209 via the AND gate 208, the horizontal counter 209 repeats the same counting from the start of each scanning line.
  • the pulse supplied through the OR gate 207 becomes a pulse pulse of the vertical counter 215, so that the output of the OR gate 207 is H
  • the scanning line that becomes the level] 2 and thereafter, the load pulses for the horizontal counter 208 input via the AND gate 208 are counted.
  • the AND gate 208 is configured to output the reset signal E1 generated by the reset circuit 211 when scanning the scanning lines 11 and 12, and by the detection signal LP1 when scanning the scanning lines 11 and 12. As a result, a load pulse is output. Therefore, even if the detection signal LP 1 is no longer input, the counting of the vertical force counter 2 15 is continued each time the scanning of the scanning line is completed.
  • the detection signal LP 3 ′ is output at the moment when the light spot passes the position S on the display.
  • the detection signal LP 3 ′ is output at the moment when the light spot passes the position S of PO on this scanning line 1 m.
  • the detection signal LP 3 ′ is adjusted in timing at the input stage of the control circuit 2 a, and then is input as the detection signal LP 3 to the control circuit 2 a, and the horizontal coordinate determination circuit 2 13 and the vertical coordinate determination circuit 2 Supplied to 17. Since the count value C of the horizontal counter 209 and the count value G of the vertical force counter 215 are added to each decision circuit, each decision circuit counts each when the detection signal LP 3 rises. Latch the numbers.
  • the latched count value corresponds to the aiming position of the light gun 3a.
  • Coordinate value Since the vertical coordinate determination circuit 2 17 latches the vertical count value from the scanning line 12, that is, the value of the scanning line, the latched count value is used for aiming the light gun 3 a. It is a relative value corresponding to the position. The shift of two scanning lines is insignificant compared to the vertical width of the entire display, and can be ignored in use.
  • the value latched by both coordinate determination circuits indicates the coordinate value of the aim (HPOSVPOS) when the origin is set at the upper left of the display D (00) and the coordinates are set at a predetermined resolution. To ensure the accuracy of the vertical coordinates, the game console 1a may add "2" to the vertical count value D and convert the vertical coordinates to VPOSD +2 before use.
  • the sensor LS2 outputs the detection signal LP2 '.
  • the detection signal LP 2 ′ is supplied to the subsequent stage of the control circuit 2 a as the detection signal LP 2 via the input stage of the control circuit 2 a.
  • the detection signal LP 2 clears the flip-flop 204 4 206 as well as the horizontal limit circuit 211 and the vertical limit circuit 212. It becomes the latch signal of the limit circuit 2 16.
  • the data input terminal of each limit circuit is supplied with the juice value C in the water- and-directions and the count value G in the vertical direction, respectively.
  • the count value latched at the moment when the detection signal LP2 rises is the coordinates (HLIMI, VLIMIT) at the lower right of the display D.
  • Determined coordinates (HPOSVPOS) and limit output from control circuit 2a The dot coordinates (HL 1 MIT :, VL] M ⁇ T) are supplied to the game machine 1a.
  • Game machine] a knows the size of the display from the limit coordinates, and knows the relative aiming position from the determined target.
  • the processing of the coordinate data depends on the game program of the game machine.
  • the sensors L S1 and L S2 are arranged at points P 1 ′ and P 2 ′ in FIG. Basic operations are performed in the same manner as described above.
  • the determined coordinates (HPOS, VPOS) latched by the horizontal coordinate determination circuit 21 3 and the vertical coordinate determination circuit 2 17 ) Is the relative coordinates of the aiming point with the point PI 'as the origin.
  • the determined coordinates (HPOS, VPOS) are limited by the horizontal limit circuit 211 and the vertical limit circuit 211. In some cases, the value may exceed the coordinates (HLIMI, VLIMIT). At this time, the game machine 1a treats the determined coordinates as invalid.
  • the counter value at the time of running scan detection at this position is used as a value indicating the size of the coordinate detection area. Must be used as mit value.
  • the count value latched in the coordinate determination circuit can be used as a coordinate as it is.
  • a transparent sensor capable of detecting coordinates is provided on the front of the display. It is.
  • FIG. 7 shows an overall configuration diagram in the second embodiment.
  • the coordinate detection device of this embodiment includes a game machine main body 1b for developing a game play, a monitor 4 for displaying an image based on a video signal V output from the game machine main body 1b, and a monitor.
  • An optical sensor panel 5 attached to the front of the Utah 4 for receiving light emitted from the ray gun 3b; a control circuit 2b operating as the coordinate detection device of the present invention; It comprises a light gun 3b in which the user “snips” the character.
  • Ray gun 3 b is different from the ray gun 3 a of the first embodiment provided with the follower Tosensa, including a light emitting Daio de 6 Zaide light.
  • the trigger T When the user pulls the trigger T, the light emitting diode 6 is emitted for a period sufficiently longer than the normal image display period (one field or one frame), and the trigger T is operated. Is output to the game console 1b. This period is preferably longer than the commercial power supply oscillation period, the vertical synchronization period of the image display, and the horizontal synchronization period by + minutes.
  • the light irradiating element has a narrow directivity for irradiating a specific area on the image display surface with light, and emits light having a property that the optical sensor panel 5 can detect. Anything should do.
  • the game machine body] b has the same configuration as the first embodiment, but is supplied from the control circuit 2b when receiving a signal ST indicating that the trigger supplied from the light gun 3b has been operated. It differs from the first embodiment in that it is programmed to read the coordinate signal SXY.
  • the monitor 4 has the same configuration as the first embodiment.
  • FIG. 8 shows a configuration diagram of an optical sensor panel 5 corresponding to the light receiving means of the present invention and a control circuit 2b corresponding to the coordinate specifying means.
  • the optical sensor panel 5 is configured by arranging light receiving elements in a matrix shape. Each light receiving element may receive the light emitted from the light gun 3b and output a detection signal according to the intensity of the received light.
  • the photovoltaic effect and the resistance value can be either the one equipped with solar cell Pc in each section of the liquid crystal or the one equipped with a phototransistor Pt. Changing photoconductive effect Any element may be used as long as the element is a photoelectric conversion element that uses a fruit or the like and has little risk of hindering display on a display (transparent or small in area).
  • each cell has a diode for backflow prevention for row output and column output, respectively.
  • the photodetectors output voltages to their matrix row m (1 ⁇ m ⁇ M) and system I ij n (1 ⁇ n ⁇ N).
  • the detection signal obtained by connecting the output of each light receiving element for each row is applied to the control circuit 2b as a vertical direction detection signal DV.
  • the detection signal connecting the output of each light receiving element for each column is applied to the control circuit 2b as a horizontal direction detection signal DH.
  • the control device 2b includes an amplifier circuit, a latch circuit, and a shift register.
  • the amplifying circuits 301 and 302 have an amplifying function using, for example, an operational amplifier, and are particularly necessary when the solar cell Pc is used as a light receiving element.
  • the output voltage of each cell of the solar cell is as low as about 0.5 V, and cannot be output to the digital circuit as it is, so each amplifier circuit uses this output voltage as the H level of the digital signal.
  • Amplify For example, as shown in the operational amplifier, the amplification factor is determined by the resistors R 1 and R 2, and the cutoff frequency is determined by the capacitors C and R 1.
  • the cut-off frequency is the frequency of the commercial power supply (50 Hz or 60 Hz, etc.) and the image display frequency of the display (50 Hz for the NTSC system and the horizontal synchronization frequency for the NTSC system) 5.7. 5 kHz) is set to a frequency that sufficiently attenuates. Since light other than the light gun 3b is mixed into the optical sensor panel 5 from lighting means such as an indoor fluorescent lamp or a display, it is necessary to reduce the frequency components of the light other than the light gun 3b.
  • the latch circuits 303 and 304 latch the amplified detection signal DV or DH. Latch timing is generated by a wired OR circuit 307.
  • the wire OR circuit 307 outputs an H-level signal when an H-level output voltage appears on any of the signal lines of each detection signal. Since the buffer 309 supplies this H-level signal to each latch path, when detecting any change in the level of the detection signal, the logic state of each detection signal is latched. Note that the receiver If an auto-transistor is used, no amplifier circuit is required. However, since the signal logic is inverted when an amplifier circuit is provided, an inverter or the like is required. In addition, a switch circuit using a transistor or the like may be provided instead of the amplifier circuit using an operational amplifier. In this case, since the output voltage of the solar cell is too low to turn on the switches such as the transistors5, apply a reference voltage to the negative terminal of each solar cell to the extent that the switch circuit can operate. You may.
  • the shift register circuit 303 converts the logic state of the latched detection signal latched in parallel or parallel to the latch circuit.
  • the transmitter 310 transmits the serial data transferred from the shift register circuit 303 to the game machine main unit 1b.
  • the clock circuit 308 receives a latch signal from the wired OR circuit 307, and receives a latch signal from the wired OR circuit 307 and a shift signal and a shift signal for loading data to the shift register circuit 305. Generate shift clock for action.
  • the light When the light is emitted from the light gun 3b, the light is incident on the light receiving element on the optical sensor panel 5 corresponding to the aim at the time of emitting the light.
  • the incident light-receiving element changes the output voltage.
  • the bit corresponding to any one of the vertical direction detection signal DV and any one of the horizontal direction detection signal DH is set to the H level, and the latch circuit 303 is latched to the H level.
  • the data that has been latched by the latch circuit 303 has vertical coordinates
  • the data that has been latched by the latch circuit 304 has horizontal coordinates.
  • This bit state is output to the game machine main body 1b as it is by the shift register circuit 305306.
  • the game machine body 1b can obtain the coordinates by reading the received serial data.
  • the light sensor panel which is the light receiving means, corresponds to the absolute coordinates on the display, which is the image display surface, so that the light emitted from the light gun can be directly and accurately converted to coordinate values.
  • the amplifier circuit is configured as a filter, light other than the light gun can be easily removed.
  • the third embodiment of the present invention shows another embodiment of the control circuit in the second embodiment. ⁇ Description of configuration>
  • FIG. 9 shows a configuration diagram of a control circuit 2c according to the third embodiment.
  • the other components except the control circuit have the same configuration as that of the second embodiment (see FIG. 7), and thus the description is omitted.
  • the multiplexer 401 sequentially selects each row from the vertical direction detection signals DV according to the selection signal S # output from the clock circuit 409.
  • the multi-breaker 402 sequentially selects each column from the horizontal direction detection signal DH according to the selection signal SA. Both multiplexers sequentially supply output signals to the amplifier circuit 403.
  • the amplification circuit 403 amplifies the output signal to a predetermined voltage level.
  • the finalizer 404 is a commercial power supply frequency component level
  • the filter 405 is a vertical synchronization frequency frequency component level that has a cut-off frequency and attenuation characteristics that can sufficiently reduce it It is a bandpass filter.
  • the amplification circuit itself may have a filter function like the width circuits 301 and 302 of the second embodiment.
  • the comparator 406 compares the output signal with a predetermined reference potential.
  • the buffer 407 sends the output signal whose waveform has been shaped, and the buffer 408 sends the clock SCLK to the game machine main unit 1b.
  • the clock circuit 409 combines the clock SCLK for data transfer, the selection signal SA whose contents change in synchronization with this clock, and the output enable signal with the multiplexers 410, 402. Output to
  • the number of elements constituting a circuit can be reduced. That is, in this embodiment, the detection signal output from each light receiving element of the optical sensor panel 5 is first time-divided, Only one amplifier circuit and one filter are required. Industrial applicability
  • the scanning period is detected from the sensor directly arranged on the image display surface, and the coordinate value based on the scanning period is counted. Therefore, regardless of the image display method, The coordinates can be detected accurately. In other words, whether the normal television system or HDTV system is used, or whether the scanning method is interlaced scanning or sequential scanning, accurate coordinates are used regardless of the image display method. Is obtained. Furthermore, if the present invention is applied to a television device capable of displaying a small screen, relative coordinates in the small screen can be detected, and for example, a game can be performed in the small screen. There is.
  • the light receiving means since the light receiving means detects the light emitted from the image display surface, if this light receiving means is arranged in, for example, a light gun in a game machine, "sniping" The obtained position can be obtained as coordinates.
  • the irradiation light can be directly converted into coordinates, which is accurate.
  • the light receiving means outputs the emitted light as a direct detection signal, and the coordinate specifying means converts the light-irradiated position E into a coordinate value.

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Description

明細書 座標検出装置、 その方法およびゲーム装置
技術分野
本発明は、 画像表示面 (ディスプレイ) 上の任意位置についての座標検出 技術に係り、 特にゲーム機において、 ディスプレイに向けて発射された銃の 命中箇所等の座標を特定する技術に関する。 背景技術
ディスプレイ面上の任意の点についての座標を検出する技術と して、 光が 照射された位置を特定する技術があり、 ゲーム機等の分野に応用されている。 例えば、 ディスプレイに表示されたゲームキャラクタを光線銃で狙撃すると いう よ うなゲームであれば、 光線銃から発射された光線がゲームキャラクタ に命中したか否かを判定するためにかかる技術を用い、 ディ スプレイ面上に 光線が命中した位置の座標を特定する。
かかる従来の座標検出では、 ゲーム機が生成するビデオ信号の水平同期信 号を用いる。 座標検出を行うために、 ゲーム機は、 ビデオ信号の各画素の入 力数を計数する水平カウンタ と、 走査線の数を計数する同垂直力ゥンタと、 ディ スプレイ上のキャラクタを狙撃するための光線銃を備える。 光線銃には ディスプレイに表示される走査線の光点からの光を、 ある指向性をもって受 光するフォ トセンサが設けられている。 つま り、 光線銃は光線を発射するの ではなく、 実際にはディスプレイから射出された光の一部を受光する。
ゲームプログラムが展開されている最中、 ゲーム機はモニタにビデオ信号 を送出すると ともに、 光線銃から光線が発射されたか否かを監視する。 光線 が発射されたとゲーム機が認識すると、 フォ 卜センサは狙撃時に走査線の光 点から射出された光を検出し、 検出信号をゲーム機に入力する。 ゲーム機は、 検出信号が入力された時の水平力ゥンタおよび垂直力ゥンタの値を読み取る。 走査線を作る光点の走査位置は同期信号と密接な関係をもって変位するので、 光点を検出した時の各カウンタ値を狙擊時の座標値とすることができる。 しかしながら、 近年のデジタル化されたテレビジョ ン装置に対し従来の座 標検出技術を適用すると、 正確な座標検出が行えないという不都合があった。
H D T V等の新しいテレビジョ ン方式に基づく テレビ受像機では、 画像表
5 示に先だってビデオ信号をデジタルデータと して記憶し、 所定の信号処理を 行う。 このため、 外部から供給されたビデオ信号は一旦テ レビ受像機内部の メモ リに記億され、 供給された時の同期関係とは無関係なタイ ミングで受像 管に画像表示される。 また、 いわゆるビデオコンバータ等を用いて、 ゲーム 機から出力されたビデオ信号を他の画像表示方式に変換し、 ゲーム用の画像» を表示させる場合にも、 原ビデオ信号とディスプレイに表示される画像とが 非同期になることが多い。 ゲーム機のビデオ ^号の同期がディ スプレイへの 表示タイ ミ ングと非同期である限り 、 ビデオ信号の同期信号を力ゥン 卜する ことによ り得られた座標は実際のディスブレイ上の狙撃位置と一致しない。 さらに、 通常のテ レビジョ ンでは飛越し走査で画像が表示されるが、 バーソ0 ナルコンビュ一タ用等のよ うな一部のディ スブレイでは順次走査で画像が表 示されるという相違があるため、 座標検出装置がディ スプ レイの採用する走 査方法が飛越し走査であるか順次走杏であるかを認識していなければ、 正し い座標の変換が行えないという不都合もあった。
上記問題点に鑑み、 本発明は、 画像表示方式の別によらず、 画像表示面上0 における任意の位置の座標を正確に検出しう る座標検出装置、 その方法およ びゲーム装置を提供することを課題とする。 発明の開示
請求項 1 に記載の座標検出装置は、
5 (a) 走査線により画像表示を行う画像表示而(4) に設定された座標検出の ための座標検出領域上の所定位置に配置される複数のセンサ( L S 1 、 L S 2 : フ才 トセンサ等の受光素子) と、
(b) センサにより検出される走査線の走査タイ ミングに基づいて、 画像表 示面の水平方向についてのク 口 ック人力数の計数および垂直方向への走査回 数の計数を行うカウンタ(209、 1 5). と、
(c ) 外部から任意の ト リガ信号(L P 3 ) が入力された場合に、 この ト リ ガ信号の入力時におけるカウンタの計数値を画像表示面における相対座標値 と して出力する座標決定回路 (2 3、 2 1 7 : ト リ ガ信号によ り ラ ッチするラ ッ チ回路等) とを備えたて構成される。
請求項 2に記載の座標検出装置は、
(a) 走査線により画像表示を行う画像表示面(4) に設定された座標検出の ための座標検出領域内の走査開始位置 (例えば、 ディ スプレイの左上角、 デ イ スブレイの一部に別の画像を表示した子画面の左上角) に配置され、 走査 線の走査タイ ミ ングを検出するための開始位置検出センサ(L S 1 ) と、
(b) 所定のクロ ック (C L K : 走査周期中に必要と される最大座標数のク ロ ックパルスを供給するクロ ック) の入力数を計数する水平方向力ゥンタ(20 9) と、
(c ) 開始位置検出センサ(L S 1 ) によ り最初に走査線の走査タイ ミ ング が検出された時に水平方向カ ウンタの計数動作を開始させ、 開始位置検出セ ンサ(L S .1 ) により次の走査線の走査タイ ミングが検出される時までの水平 方向カウンタ (209 ) により計数された計数値を走査周期計数値と して決定す る走査周期決定回路 (2 1 0: ラッチ回路等) と、
(d ) 水平方向力ゥンタ(209 )の計数値が走査周期計数値と等しくなる度に 水平方向力ゥンタ(209) の計数値をリセッ 卜するリセッ 卜回路 (2 1 1 : 一致回 路等によ り水平リ ミ ッ ト計数値とカウンタの値が一致した場合にリセッ ト信 号を生成する) と、
(e) 外部から任意の ト リ ガ信号(L P 3 ) が入力された場合に、 この ト リ ガ信号の入力時における水平方向力ゥンタの計数値を取得し、 画像表示面に おける走查開始位置からの水平方向の相対座標と して決定する水平座標決定 回路 (2 1 3 : ト リガ信号により ラ ッチするラ ッチ回路等) と、 を備えて構成さ れる。
請求項 3に記載の座標検出装置は、 g 求項 2に記載の座標検出装置におい て、 (a) 画像表示面(4) 上の任意の走査終.了位置 (例えば、 画像表示面や子画 面の右下角) に配置され、 走査線の走査タイ ミ ングを検出するための終了位 置検出センサ(L S 2 ) と、
(b) 水平方向カウンタ (209) の計数値が走査周期計数値と等しくなるに至 5 つた回数を計数する垂直方向カウンタ(215) と、
(C) 終了位置検出センサ(L S 2 ) によ り走査線の走査タイ ミ ングが検出 された時に水平方向カウンタ (209) によ り計数された計数値を水平リ ミ ッ ト 値と して決定する水平リ ミ ッ ト決定回路 (213 : ラッチ回路等) と、
(d) 終了位置検出センサ(L S 2 ) によ り走査線の走査タイ ミ ングが検出 in された時に垂直方向カウンタ (2】 5) によ り計数された計数値を垂直リ ミ ッ ト 値と して決定する垂直リ ミ ッ 卜決定回路 (216 : ラッチ回路等) と、
(e) 外部から任意の ト リ ガ信号(L P 3 ) が人力された場合に、 この ト リ ガ信号の入力時における垂直方向カウンタ (215) の計数値を取得し、 画像表 示面(4) における走査開始位置からの垂直方向の相対座標と して決定する垂
【5 直座標決定回路 (217 : 卜 リガ信号によ り ラ ッチするラッチ回路等) と、 を備 えて構成される。
請求項 4 に記載の座標検出装置は、 請求項 ] 乃至請求項 3に記載の座標検 出装置において、
画像表示而の任意の場所(P O) から射出される光を受けて走査線の^査タ 20 イ ミ ングを検出し、 検出された走查タイ ミングに関する検出信号を ト リ ガ信 号(L P 3 ) と して出力する受光手段 (L S 3 : フォ トセンサ等) を備えて構 成される。
請求項 5に記載のゲーム装置は、 請求項 4に記載の座標検出装置を備え、 受光手段を、 画像表示面に表示するゲームプログラム上の標的を狙撃するた
25 めの狙撃装置に備える。
請求項 6に記載の座標検出装置は、
(a) 光を透過可能であって、 走査線によ り画像表示を行うための画像表示 而(4) を覆う よ うに設 され、 両像表示面上の任意の位置に向けて外部から 照射される照射光(L) を検出し、 この照射光に対応する検出信号(D V、 D H). を出力する受光手段 (6 : 太陽電池セル、 .フ ォ トセンサ等の光電変換素 子) と、
(b) 受光手段(6) から供給された検出信号(D V、 D H)に基づいて、 受光 手段(6) において照射光の照射された位置を検出し、 検出された位置を画像 表示面(4) における相対座標と して出力する座標特定手段(301〜304、 401、 4 02) と、 を備えて構成される。
請求項 7に記載の座標検出装置は、 請求项 6に記載の座標検出装置におい て、
受光手段(6) は、 所定の大き さの区画に照射される光を検出する受光素子' をマ ト リ クス状に配列 (M行 X N列) して構成され、
座標特定手段(2b、 2c) は、
(a) 画像表示面(4) の垂直方向の延在方向に並ぶ受光素子の集まり (P n 1 〜 Ρ η Μ : 1≤ η ≤ Ν) により各々構成される複数の列のなかから、 照射光 が検出された受光素子を含む列を特定する水平座標特定部 (302、 304、 402 : シフ ト レジスタ、 マルチプレクサ等) と、
(b) 画像表示而の水平方向の延在方向に並ぶ受光素子の集ま り (P 1 IT!〜 P Nm : l≤ m≤M) により各々構成される複数の行のなかから、 照射光が検 出された受光素子を含む行を特定する垂直座標特定部 (301、 303、 401 : シフ 卜 レジスタ、 マルチプレクサ等) と、 を含んで構成される。
請求項 8に記載の座標検出装置は、 請求項 6に記載の座標検出装置におい て、
座標特定手段(2b、 2c) は、 受光手段(6) が供給する検出信号から、 画像の 表示周期に対応する周波数成分を除去するフィルタ (404) を備えて構成され る。
請求項 9に記載の座標検出装置は、 請求項 6に記載の座標検出装置におい て、
座標特定手段(2b、 2c)は、 受光手段(6) が供給する検出信号から、 商用の 電源周波数成分を除去するフィルタ (405) を備えて構成される。 なお、 請求 項 8および請求項 9のフィルタ と しては、 画像の表示周期に対応する周波数 成分 ( 5. 0 Hzや 1 5 k Hz等) や商用電源の周波数成分 ( 5 0 Hzまたは 6 0 H z 等) を十分に減衰する低域フ ィルタや、 これら周波数成分を顕著に减衰する ノ ツチフィルタ等を適用できる。
請求項 1 0に記載のゲーム装置は、 請求項 6に記截の座標検出装置を備え、 画像表示而に表示するゲームプログラム上の標的を狙撃するに当たり、 照射 光を射出する狙撃装置を備える。
請求項 1 1 に記載の座標検出方法は、
(a) 走査線によ り画像表示を行うための画像表示 iに設定された座標検出 のための座標検出領域內に走査線の走査タイ ミングを検出するためのセンサ を複数配置し、
(b) ^標検出領域の走¾開始位置に配置するセンサによ り最初に走杏線が 検出された時から所定のク 口 ックの入力数を計数する水平方向の計数を開始 し、
(c) 次に走杳線が検出されるまでの期間内に計数された水平方向の計数に よる計数値を走査周期計数値と し、
(d) 計数値が走査周期計数値と等しく なる度にこの計数値をリセ ッ 卜 して 再び水平方向の計数を開始し、 同時に計数値が走査周期計数値と等しく なる 数を計数する垂直方向の計数を行い、
( e ) 画像検出領域の走査終了位置に配置するセンサによ り走査線が検出さ れた時に、 の水平方向についてのク ロック入力数の計数および垂直方向の計 数による計数値を各々水平リ ミ ッ ト値および垂直リ ミ ツ ト値と し、
( f ) 外部から任意の 卜 リガ信号が入力された場合に、 この ト リ ガ信号の入 力時における水平方法の計数による計数値および ®直方向の計数による計数 値を、 画像表示面における相対座標値と して出力する。
謂求項 1 に記載の発明によれば、 座標を検出を行うための座標検出領域内 で、 所定位置 (例えば、 走査線が最初に領域の走査を開始する点、 二回目の 走査を開始する点、 およびこの領域の走査の終了点) において、 センサが走 查線の光点の通過したタイ ミ ングを検出する。 検出されたタイ ミ ングから水 平方向の計数と垂直方向の計数とをカウンタが行えば、 力 ゥンタの各計数値 は、 計数を開始した点からの相対座標を示すことになる。 .
したがって、 外部からの ト リ ガ信号がこの画像表示面の走査線の光点を検 出したものであれば、 ト リ ガ信 の入力時におけるカウンタの計数値は、 光 点を検出した位置の計数開始点からの相対座標となる。
請求項 2に記載の発明によれば、 座標検出領域で、 光点が最初の走査線の 走査を開始する点、 および、 この走査線の次の走査線の走査を開始する点 (すなわち隣接する走杏線の通過点等) の双方において、 開始位置検出セン サが走査線の光点の通過を検出する。 水平方向カウンタは、 最初の光点が通 過した時から次に光点が通過する時までの所定のクロ ックの計数をするので、 走査周期決定回路の決定した走査周期計数値は走査線の走査周期に対応する 計数値となる。 また、 リセッ ト回路は、 走査周期計数値が計数される毎に水 平方向カウンタをリセッ 卜するので、 水平方向カウンタの計数値は走査開始 位置からの水平方向の相対座標を示す。
したがって、 外部からの 卜 リ ガ信号が、 この画像表示面の走査線の光点を 任意の位置で検出したものであれば、 この ト リガ信号入力時における水平方 向カウンタの計数値は、 光点検出の位置を走査開始位置から水平方向への扣 対座標で示したものとなる。
請求項 3に記載の発明によれば、 垂^方向カウンタは、 水平方向カウンタ の計数値が走査周期計数値 (走査周期に対応) に等しく なるに至った回数を 計数 (カウン トアップ等) するので、 垂直カ ウンタの計数値は走査開始位置 からの垂直方向の相対座標 (走査線の番号等) を示す。 外部からの ト リ ガ信 号がこの画像表示面の走査線の光点を任意の位置で検出したものであれば、 この ト リ ガ信号入力時における垂^方向力ゥンタの計数値は、 光点検出の位 置を走査開始位置から垂直方向への相対座標で表したものとなる。 終了位置 検出センサは、 座標検出領域で最後に走査線が通過する位置に配置されるの で、 走査線の光,',1?、がこの位置を通過した時における水平方向力ゥンタおよび 垂直方向カウンタの値は、 座標検出領域の終了点の相対座標を示す。
請求項 4に記載の発明によれば、 画像表示面から射出された光を受光手段 が検出するので、 画像表示面の任意の点における走査線の光点の通過時に ト リガ信号を出力する。
請求項 6に記載の発明によれば、 受光手段が射出された光を直接検出信号 と して出力し、 座標特定手段が光の照射された位置を座標値に変換する。 請求項 7に記載の発明によれば、 受光素子をマ ト リ クス状に配置して受光 手段を構成するので、 光が照射された受光素子のマ ト リ ク ス内における位置 を座標値と して使用する。
請求項 8 に記載の発明によれば、 フ ィルタが検出信号から画像表示周期 (例えば、 画像表示方式が N丁 S C方式であれば垂直同期周波数 5 0 H zまた は水平同期周波数〗 5 . 7 5 k H z ) に対応する周波数成分を除去するので、 両像表示の走査線からの光が受光手段に混入しても、 照射された光に対応す る周波数成分のみを抽出する。
請求項 9に記載の発明によれば、 フィルタが検出信号から商用電源の周波 数成分 (例えば、 5 0 H zや 6 0 Hz ) を除去するので、 蛍光灯や白熱灯から受 光手段に混入する周波数成分を除去し照射された光に対応する周波数成分の みを抽出する。
請求項 5または請求項 1 0に記載の発明によれば、 ゲームプログラム上に おいて表示される狙^対象を狙撃する時に本発明の座標検出を行って正確な 狙撃位置を検出する。 これによ り、 ゲーム装置は狙撃が成功したか否かを正 確に検出する。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の第 1 形態における座標検出装匿を含むゲーム機の全体 構成図である。
図 2は、 本発明の第 1 形態におけるディスプレイ面へのセンサの配置例 を示す図である。
図 3は、 センサから制御回路の入力段までの回路図である。
図 4は、 制御回路の回路図である。
図 5は、 制御回路の動作を説明するタイ ミングチャー トである。
図 6は、 本発明の第 1 形態における座標検出装置の動作を説明するタィ ミ ングチャー トである。
図 7は、 本発明の第 2形態における座標検出装 Sを含むゲーム機の全体 構成図である。
図 8 は、 本発明の第 2形態における制御回路 (座標特定手段) の構成図 B である。
図 9は、 本発明の第 3形態における制御回路 (座標特定手段) の構成図 である。 発明を実施するための最良の形態 '0 以下、 本発明の実施の形態を好適な図面を参照して説明する。
( I ) 第 ] 形態
本発明の実施の第 1 形態は、 ゲーム機に本発明の座標検出装置を適用した もので、 画像表示面と してのディスプレイ上にセンサを設け座標検出を行う。 <構成の説明 >
5 図 1 に、 本発明の第 1 形態における全体構成図を示す。 図 1 に示すように、 本形態の座標検出装置は、 ゲームプレイを展開するゲーム機本体 1 a と、 ゲ —ム機本体 1 a の出力するビデオ信号 Vに基づく画像表示を行うモニタ 4 と、 本発明の座標検出装置と して動作する制御回路 2 a と、 ゲームフ レイの最中 にユーザがキャラクタを 「狙撃」 するために使用する光線銃 3 a とを備えて 構成される。
ゲーム機本体 1 a は、 内蔵する R O M (図示せず) 等に格納されたゲーム ブロ グラムにしたがって、 ゲームの展開に応じたゲーム用の仮想的な画像 (以下 「ゲーム画像」 という。 ) を生成する。 生成されたゲーム I面像は、 所 定のテ レビジョ ン方式 (例えば、 N T S C方式) に変調され、 ビデオ信号 V と してモニタ 4 供給される。
モニタ 4は、 本発明の画像表示面と してのディスプレイ面 I )を備える。 モ ニタ 4は、 上記テ レビジョ ン方式で変調されたビデオ信 Vを入力し、 一旦 デジタルデータに変換した後、 入力されたビデオ信号とは異なる购'像表示方 式 (例えば、 H D T V方式) で画像表示を行う ものとする。 ディ スプレイ面 Dには、 吸盤で張り付ける等の方法で、 本発明の位置検出用のセンサである センサ L S 1 とセンサ L S 2 とが取り付けられている。
各センサはフォ トセンサ等の受光素子で構成され、 センサが取り付けられ た点を走査線の光点が走査した瞬間に、 検出信号を出力する。 センサ S L 1 5 からの検出信号 L 1 およびセンサ L S 2からの検出信 - L P 2は、 制御回 路 2 a に入力される。 光線銃 3 a は、 本発明の外部の ト リ ガ信号を与えるセ ンサ L S 3を、 光線銃 3 a の銃口付近に備える。 このセンサ L S 3は、 図示 しないレンズを組み合わせることによって、 光線銃 3 a の照準が合ったディ スプレイ而 Dの一点から射出された光のみを受けることができるよ うな鋭い0 指向性を持つ。 ユーザが ト リガ Tを操作した場合、 センサ L S 3は通常の画 像表示期問 ( 1 フ ィール ドまたは〗 フ レーム) 以上の期問にわたり 、 デイ ス プレイ Dから光を受け、 検出信号 L P 3 を出力する。 光線銃 3 aは、 この検 出信号 L P 3 を制御回路 2 a へ供給する。 制御回路 2 a は、 検出信号 L P 1 〜し P 3に基づいて、 光線銃 3 a のセンサ L S 3が検出した走査線の光点の5 位置 P Oを特定し、 座標信号 S X Yと してゲーム機本体 l a に出力する。 ゲ ーム機本体〗 a は、 この座標信号 S X Yに基づいて、 ユーザの狃撃が成功し たか否かに応じて新たなゲーム展開を行う。
図 2に、 センサのディスプレイ而への配置例を示す。 ゲーム画像をデイ ス プレイいつばいに表示してゲ一ムブレィを行う場合は、 開始位置センサと し0 てのセンサ L S I を、 例えば、 走査線の走奔開始位置であるディスブレイの 左上角の位置 P 1 に配置する。 このとき、 最初にディ スプレイ面に現れる走 查線 1 1 の他、 この走査線に引き続いて走査される隣接した走奔線 1 2 の走 查をも検出できるよ うに、 少なく と も 2本の 査線を覆う ような位置 (セン ザの中心が二つの走査線 1 ] と 1 2 との中点に- 致するよ うな位置) にセン= サ L S I を配置する。 センサ L S I は 2本の走査線 1 】 および 1 2を覆う十 分な大き さを備え、 水平同期期間を隔てて少なく とも 2 [L'l走査線の光点の通 過を検出し、 少なく と も 2つの検出信号を出力する。 終了位置センサと して のセンサ L S 2は、 例えば、 最後の走杏線 〗 nの走査終了位置であるディ ス プレイの右下の位 P 2へ配置する。 ユーザが光線銃 3 aの ト リ ガを引く と、 例えば、 走査線の光点が光線銃 3 a の照準点 Ρ Οを通過した瞬間に、 センサ L S 3はこの点 Ρ Οから射出された光を検出し、 検出信号 L Ρ 3を出力する。 また、 モニタ 4がディ スプレイの一部に他の画像をはめ込む子画面を表示 する機能を備えたものであって、 ユーザが子画面の中でゲーム画像を表示さ 5 せゲームプレイを行う場合は、 子画面の 4つのコーナーのうち、 例えば左上 および右下の 2つの角にセンサを配置する。 例えば、 図 2の子画面 D Cに対 しては、 センサ L S I を走査線 1 C 1 と 1 C 2を覆う よ うな位置 P 1 ' へ配 置し、 センサ L S 2を走査線 1 C nを覆うような位置 P 2 ' へ配置する。
なお、 モニタ 4が飛越し走査を行うテ レビジョ ン方式の場合であっても、
10 座標検出の動作に変更はない。 すなわち、 飛越し走査を行う場合、 奇数フ ィ ールドと偶数フィール ドとの問で走杏線の走查位置が走査線のヒ ツチの半分 程度ずれるが、 このずれは僅かな差なので、 いずれのフィール ドで座標検出 を行ってもセンサが走査線を検出することが可能と考えられるからである。 図 3に、 各センサから制御回路 2 a の入力段までの回路図を示す。 センサ i s L S 〗 〜 L S 3は、 フォ ト ト ラ ンジスタ等の光電変換素子で構成する。 光が 入射するとフォ ト トラ ンジスタが遮断し出力の論理状態が変化する。 ィンバ —タ 1 1 1 〜 1 1 3はフォ ト ト ランジスタの出力バッファ と して機能する。 な お、 センサと しては、 受けた光の強弱に対応して出力 ¾圧や抵抗値を変化す るものであれば、 フォ ト トランジスタに限らず他の素子を使う こともできる。
0 制御回路 2 a の人力段において、 フ リ ップフ口 ッブ ] 0 1 〜 1 0 6は、 各 センサからの検出信号を、 ク ロ ック回路 1 0 7の発生するク ロ ック C L に 同期した信号へ変換する。 例えば、 センサ L S 1 からの出力 L P 1 ' は、 フ リ ップフロ ップ 1 0 ] ぉょび 1 0 4によ り、 図 5に示すタイ ミ ングチャー ト にしたがったタイ ミ ング制御によ り、 検出信号 L P ] になる。 L P 1 は、 ク.5 ロ ック C L Kの立ち上がり に同期し、 かつ、 クロ ック C L Kの周期と等しレ、 周期を持つ検出信号である。 L P 2 ' および L P 3 ' についても同様に検出 信号 L P 2および L P 3 へ変換される。
なお、 クロ ック回路 1 0 7の発生するク ロ ック C L Kは本座標検出回路の 水平方向の分解能を規定する。 このため、 ク ロ ッ ク C I Kの周波数は、 いず れのテレビジョ ン方式においても十分な分解.能が得られる周波数に設定する。 例えば、 水平方向の最大座標、 すなわち、 座標検出の水平方向の分解能を最 初に定める。 座標の検出対象となり得るテ レビジョ ン方式のう ち、 最も高い 水平同期周波数を有するテ レビジョ ン方式の水 ¥同期周波数に対し、 予め定 めた最大座標を乗算する。 乗算した値は、 ク ロ ック C L Kの発振周波数と し て設定する。
図 4に、 制御回路 2 a の後段の回路を示す。 ィンバ一タ 2 0 1 〜 2 0 3は、 各検出信号 L P 1 〜 L P 3の β 論理を反転する。 フ リ ツフフロ ッブ 2 0 4 、 2 0 6、 ィンバ一タ 2 0 5およびゲー ト 2 0 7は、 垂直帰線期問後にセンサ L S 1 が最初の走杳線の走查を検出して生成した検出信号と、 その次に定查 線の走査を検出して生成した検出信号とに基づいて、 走査周期 (すなわち、 水平同期期間) の間 L レベルとなる信号を出力する。 水平方向カ ウンタ 2 0 9は、 例えばクロ ック C L Κをカウン トアップするロ ー ド機能付きカウンタ で構成され、 水平方向の座標値に相当する計数をする。 走査周期決定回路 2 1 0は、 例えばラ ッチ回路で構成され、 水平方向カウンタ 2 0 9の出力をラ ツチし走査周期中の計数値をラ ッチする。 リセッ ト回路 2 1 1 は、 例えば一 致回路で構成され、 走査周期決定回路 2 1 0のラッチした走査周期の計数値 と、 水平方向カウンタ 2 0 9のカウン ト値を比較し、 両計数値が一致したと き出力 Εを L レベルにする。 水平リ ミ ツ 卜回路 2 1 2および垂直リ ミ ツ ト回 路 2 1 6は、 例えばラ ッチ回路で構成され、 検出信号 L Ρ 2の立上がり時に おける水平方向力ゥンタ 2 0 9 の計数値をラ ツチする。 水平座標決定回路 2 1 3および垂直座標決定回路 2 1 7は、 例えばラ ッチ回路で構成され、 光線 銃 3 a の ト リ ガ信号に相当する検出信号 L P 3 の入力時に水平方向力ゥンタ 2 0 9 の計数値をラ ッチする。 水平リ ミ ッ ト回路 2 1 2のラ ッチした計数値 が水平リ ミ ッ ト値 H L I M I Tとなり、 垂直リ ミ ッ ト回路 2 1 6 のラッチし た計数値が垂直リ ミ ッ ト値 V L I M I T となる。 また、 水平座標決定回路 2 1 3のラ ッチした計数値が水平座標 H P O S となり 、 垂直座標決定回路 2 1 7のラッチした計数値が垂直座標 V P〇 S となる。
なお、 以上説明 した各構成要素は、 上記した機能と同等の動作をする もの であれば、 他の回路を用いてもよい。 また、 図 4に示す回路では計数値を 4 ビッ ト幅と したが、 ゲーム機で必要と される精度に対応して、 ビッ ト幅を增 やすことは自由である。
く動作の説明 >
次に、 本第 1 形態の動作を図 6のタイ ミ ングチヤ一 トを参照しながら説明 する。
画像表示期問が終了する際に、 モニタは最後の走査線 ] n (図 2参照) を走 査する。 センサ L S 2は、 電子ビームの光点が走杏終了位置 P 1 を通過する 際に光を検出し、 検出信号 L P 2 ' を出力する。 検出信号 L P 2 ' は、 制御 回路 2 a の入力段でタイ ミ ング調整され、 制御回路 2 h 後段 (図 4参照) に入力される。 検出信号 L P 2は、 常にフ リ ップフロ ップ 2 0 4 と 2 0 6 と をク リア し (出力 Qを 「 0」 にする) 、 図 4 の A点、 B点と も L レベルにす る。
一つの画像表示期間を走査した光点が帰線すると、 モニタ 4は、 再びディ スプレイ Dの走査開始位置 P 1 から走査線 1 1 の走査を開始する。 センサし S 1 は光点の通過を検出し、 検出信号 L P 1 をフ リ ップフロ ッブ 2 0 4 へ入 力する。 この結果、 点 Aは H レベルに変化し、 点 Bは L レベルを維持する。 走査線 1 1 に引き続き走査線 】 2の走査を行う際に、 センサ L S 1 は び光 点の通過を検出し、 L P 1 を再び入力する。 今度は、 点 Λは Hレベルを維持 する力;、 点 Bは Hレベルに変化する。
一方、 走査線】 1 に関する検出信号 L P 1 は、 A N Dゲー ト 2 0 8を介し て水平方向カウンタ 2 0 9へロー ドバルス と して加えられる。 水平方向カウ ンタ 2 0 9は、 数値 「 0 j をロー ドするので、 ロードパルス力 H レベルに戻 つた後に、 ク ロ ック C L Kの計数を開始する。 この計数値 Cは ^査周期決定 回路 2 1 0のデータ入力端子へ供給される。 また、 点 Aおよび点 Bの変化に 対応して、 O Rゲー ト 2 0 7は、 走査周期決定回路 2 1 0のク ロ ック端子へ、 走査線 1 1 と 1 2 との間の水平同期期間のみ L レベルとなるパルスを供給す る。 このハルスの立ち上がり、 すなわち、 水平同期期間の計数が終了した時 においてラ ッチされた計数値は、 走査周期の間に計数された値である。 各走 查線の走査.周期は互いに等 しいので、 ラ ッチされた計数値 Γ) (図 6 では 「 5」 ) は、 この画像表示方式の走査周期 (水、ド同期期間) に対応する値と なっている。 例えば、 ク ロ ック C L Kの発扳周波数を N T S C方式の水平问 期周波数に分解能 Nを乗じた値に設定してあれば、 走査周期決定回路 2 1 0 にラッチされた計数値は Nそのものとなる。
リセッ ト回路 2 1 1 は、 一方の比較人力端子へ走査周期決定回路 2 1 0に ラ ッチされた計数値 Dを入力し、 他方の比較人力端子へ水平方向力ゥンタ 2 0 9 の計数値 Cを入力する。 水平同期期間に相当する計数値 D と水平方向力 ゥンタ 2 0 9の計数値 Cとが比較され、 両計数値が-一致したとき、 すなわち、 水平同期期問に相 ¾する計数値にまで計数されたとき、 リセッ 卜回路 2 1 1 はリセッ ト信号 Eを出力する。 リセッ 卜信号 Eは A N Dゲ一 卜 2 0 8 を介し て水平方向カウンタ 2 0 9をリセッ 卜するので、 水平方向カウンタ 2 0 9は、 各走査線の開始から同様な計数を繰り返す。
一方、 O Rゲー ト 2 0 7 を介して供給されるパルスは、 垂^方向カウンタ 2 1 5の口一 ドパルス となるので、 垂直方向カウンタ 2 1 5は、 O Rゲー ト 2 0 7の出力が Hレベルとなる走査線 】 2以降に、 A N Dゲー ト 2 0 8を経 由 して入力される水平方向カウンタ 2 0 8用のロー ドパルスを計数するこ と になる。 A N Dゲー ト 2 0 8カゝらは、 走査線 1 1 と 1 2の走査時には検出信 号 L P 1により 、 それ以降の走査線の走査時にはリセッ ト回路 2 1 1 で生成さ れる リセッ ト信号 Eによ り、 ロー ドパルスが出力される。 このため検出信号 L P 1 が入力されなく なっても、 走査線の走査が終了する度に垂^方向力ゥ ンタ 2 1 5の計数が続けられる。
いま、 画像の走査が行われている最中に、 ュ一ザが光線銃 3 a の 卜 リ ガを 引き、 ディスフレイ上に表示されたキャラクタを 【撃 した ものとする。 ト リ ガを引いたこ とによる光点検出のための期問は、 少なく と も 1 画像表示期問 (フィール ド期 Rf]またはフ レーム期 Rfj ) 設ける必要がある。 画面の左上を狙 撃した場合は画像表示期間の敁初に 卜 リ ガを検出することになり、 また、 画 面の右下を狙撃した場合は画像表示期問の最後に ト リ ガを検出することにな るからである。 光点検出のための期問において、 光線銃 3 a は、 照準となつ ているディスプレ.ィ上の位 Sを光点が通過した瞬間に検出信号 L P 3 ' を出 力する。 例えば、 [ | 2によれば、 P Oの位置に照準があっているので、 この 走査線 1 m上の P Oの位 Sを光点が通過した瞬間に検出信号 L P 3 ' を出力 する。 検出信号 L P 3 ' は、 制御回路 2 a の入力段でタイ ミ ング調整された 後、 検出信号 L P 3 と して制御回路 2 a 入力され、 水平座標決定回路 2 1 3および垂直座標決定回路 2 1 7へ供給される。 各決定回路には、 各々水平 方向カウンタ 2 0 9の計数値 C、 垂直方向力ゥンタ 2 1 5の計数値 Gが加え られているので、 各決定回路は、 検出信号 L P 3 の立上がり時に各計数値を ラ ッチする。 水平座標決定回路 2 1 3は走査線の走査開始時点からの水平方 向の計数値 Cをラ ッチするので、 このラ ッチした計数値が、 光線銃 3 a の照 準の位置に対応する座標値となる。 垂直座標決定回路 2 1 7は走査線 1 2か らの垂直方向の計数値、 すなわち、 走査線の値をラ ッチするので、 このラ ッ チした計数値が、 光線銃 3 a の照準の位置に対応する相対値となる。 走査線 2本分のずれは、 ディ スプレイ全体の縦幅に比べて些少な量なので使用上無 視してよい。 両座標決定回路にラッチされた値は、 ディ スプレイ Dの左上を 原点 ( 0 0 ) と し所定の分解能で座標を設定した場合の照準の座標値 (H P O S V P O S ) を示すこと となる。 垂直方向の座標に関し正確を期すな ら、 ゲーム機本体 1 a は垂直方向の計数値 Dに 「 2」 を加え、 垂直方向の座 標を V P O S D + 2に変換して使用すればよい。
さ らに走査が進んで光点が最後の走査線 1 nの走査終了位匿 P 2を通過し た瞬間に、 センサ L S 2は検出信号 L P 2 ' を出力する。 検出信号 L P 2 ' は、 制御回路 2 a の入力段を経て検出信号 L P 2と して制御回路 2 a後段へ供 給される。 検出信兮 L P 2は、 この動作説明の冒頭で説明したよ うにフ リ ツ ブフロ ッブ 2 0 4 2 0 6 をク リ アする と と もに、 水平リ ミ ッ ト回路 2 1 2 および垂直リ ミ ッ ト回路 2 1 6のラ ッチ信号となる。 各リ ミ ッ ト回路のデー タ入力端子には各々水-、 -方向の,汁数値 C と垂直方向の計数値 Gとが供給され ている。 このため、 検出信号 L P 2が立ち上がった瞬間にラ ッチされる計数 値は、 ディ スプレイ Dの右下の座標 ( H L I M I 丁、 V L I M I T ) となる。 制御回路 2 a から出力される決定座標 ( H P O S V P O S ) およびリ ミ ッ ト座標 ( H L 1 M I T:、 V L 】 M ΐ T ) はゲーム機 1 a へ供給される。 ゲ —ム機 ] a はリ ミ ツ 卜座標よ りディスプレイの大き さを知り、 決定 ¾標よ り 相対的な狙攀位置を把握するこ とになる。 座標データの処理はゲーム機のゲ 一ムブログラムに依存する。
なお、 図 2に示すよ うな子画面 D Cでゲーム等をプレイする場合には、 セ ンサ L S 1 および L S 2を図 2の点 P 1 ' および P 2 ' の各位置に配置する こと となる。 基本的な動作は上記と同様に行われる。 ユーザが光線銃 3 a を 用いて子画面 D Cの任意の点を狙撃した場合、 水平座標決定回路 2 1 3およ び垂直座標決定回路 2 1 7にラ ッチされる决定座標 (H P O S 、 V P O S ) は、 点 P I ' を原点と した場合の照準点の相対座標となる。 また、 子両面 D C以外の領域に向けて狙撃した場合には、 決定座標 (H P O S 、 V P O S ) は、 水平リ ミ ツ ト回路 2 1 2および垂直リ ミ ツ 卜回路 2 1 6でラッチする リ ミ ッ ト座標 ( H L I M I 丁、 V L I M I T ) を超えた値となる場合も生じ得 る。 このときは、 ゲーム機 1 a は決定した座標を無効なものと して取り扱え は'よレヽ。
ぐ本形態の利点 >
上記のした本発明の第 1 形態における利点の主要なものは、 以 卜'の各点で ある。
i ) 座標検出を行いたい領域の走査が開始する位置に、 複数の走査線の走 查を検出するセンサを配置するので、 光線銃の狙撃した位置の水平方向の座 標および垂 ιΐ£方向の座標を検出できる回路を提供したこと。
i 0 座標検出を行いたい領域の走杳が終了する位置に、 走査線の走查を検 出するので、 この位置での走杏検出時のカウンタ値を、 座標検出領域の大き さを示すリ ミ ツ ト値と して用いることができること。
i i i ) 座標決定回路にラッチした計数値をそのまま座標と して用いることが できること。
( I I ) 第 2形態
木発明の実施の第 2形態は、 ディ スプレイ上にセンサを設ける第 1形態と は異なり 、 ディスブレイ の前面に座標検出が可能な透明なセンサを設けるも のである。
く構成の説明 >
図 7に、 本第 2形態における全体構成図を示す。 図 7に示すよ うに、 本形 態の座標検出装置は、 ゲームブレイを展開するゲーム機本体 1 b と、 ゲーム 機本体 1 bの出力する ビデオ信号 Vに基づく画像表示を行うモニタ 4 と、 モ ユタ 4 の前面に取り付けられ、 光線銃 3 bから射出された光を受ける光セン サ一パネル 5 と、 本発明の座標検出装置と して動作する制御回路 2 b と、 ゲ —ムブ レイの最中にユーザがキャラク タを 「狙撃」 する光線銃 3 b とを備え て構成される。
光線銃 3 bは、 フォ トセンサを設けた第 1形態の光線銃 3 a と異なり 、 光 を財出する発光ダイォー ド 6を備える。 ユーザが 卜 リ ガ Tを引いた場合には、 通常の画像表示期間 ( 1 フィールドまたは 1 フ レーム) を十分超える期間、 発光ダイォー ド 6 を発光させる と と もに、 ト リガ Tを操作した旨の信号 S T をゲーム機本体 1 bに出力する。 この期間は、 商用電源の発振周期、 画像表 示の垂 ΠΪ同期期間、 水平同期期問よ り +分長い期間であるこ とが好ま しい。 なお、 光を照射する素子と しては、 画像表示面上の特定領域に光を照射しう る狭い指向性を備えたものであつて、 光センサーバネル 5 が検出可能な性質 の光を射出するものであればよい。
ゲーム機本体 ] bは、 第 1形態と同じ構成を備えるが、 光線銃 3 bから供 給される ト リ ガを操作した旨の信号 S Tを受けたときに制御回路 2 bから供 給される座標信号 S X Yを読み取るよ う にブログラムされている点で、 第 1 形態と異なる。 なお、 モニタ 4は、 第 1形態と同様の構成を備える。
図 8に、 本発明の受光手段に相当する光センサ一パネル 5 と、 座標特定手 段に相当する制御回路 2 b の構成図を示す。 光センサーパネル 5は、 受光素 子をマ ト リ クス形状に配置して構成される。 各受光素子は、 光線銃 3 bから 射出される光を受けて、 受けた光の強弱に応じた検出信 ¾"を出力するもので あればよい。 例えば、 図 8に示すよ うに、 マ ト リ クスの各区画に太陽電池 P c のセルを備えたものでも、 フォ ト ト ラ ンジスタ P t を配置したものでもよ レ、。 その他光を受け起電力が生ずる光起電効果、 抵抗値が変化する光導電効 ] g 果等を用いる光電変換素子であって.、 ディスフ レイの表示を妨げるおそれの 少ない (透明または面祯が小) ものであれば何でもよい。 受光素子と して太 陽電池を用いる場合には、 アモルファスシリ コンを極薄膜状に蒸着し、 透明 なフィ ルム形状に整形したものであるこ とが好ま しい。 透明ならば、 デイ ス プレイの表示を妨げないからである。 さ らに、 各セルは、 行出力用および列 出力用にそれぞれ逆流防止用のダイオー ドを備える。 ^受光尜子は、 自 らの 所属するマ ト リ クスの行 m ( 1 ≤ m≤M ) と歹 Ij n ( 1 ≤ n ≤ N ) とに電圧を 出力する。 行毎に各受光素子の出力を結線した検出信号は、 垂直方向検出信 号 D Vと して制御回路 2 bに加えられる。 列毎に各受光素子の出力を結線し た検出信号は、 水平方向検出信号 D Hと して制御回路 2 bに加えられる。 制御装置 2 b は、 増幅回路、 ラ ッチ回路およびシフ ト レジス タを備える。 増幅回路 3 0 1 、 3 0 2は、 例えばオペアンプによる増幅機能を備え、 特に、 受光素子と して太陽電池 P c を使用した場合に必要となる。 太陽電池の各セ ルの出力電圧は 0 . 5 V程度と低電圧であり、 このままデジタル回路に出力 できないため、 各増幅回路はこの出力電圧をデジタル信^の H レベルと して 使える程度に電圧増幅する。 オペアンプは、 例えば、 ^示するように抵抗 R 1 、 R 2で増幅率を決め、 コンデンサ C と R 1 とでカッ トオフ周波数を定め る。 カ ッ トオフ周波数は、 商用電源の周波数 ( 5 0 H zや 6 0 H z等) およびデ ィスプレイの画像表示周波数 (N T S C方式なら乖直同期周波数 5 0 Hzおよ び水平同期周波数 ] 5 . 7 5 k Hz ) を十分减衰する周波数に設定する。 光セ ンサーバネル 5には室内の蛍光灯等の照明手段やディスプレイから、 光線銃 3 b以外の光が混入するので、 これら光線銃 3 b以外の光の周波数成分を減 哀する必要がある。
ラ ッチ回路 3 0 3 、 3 0 4は、 増幅された検出信号 D Vまたは D Hをラ ッ チする。 ラ ッチタイ ミ ングは、 ワイヤー ド O R回路 3 0 7で生成する。 ワイ ヤー ド O R回路 3 0 7は、 各検出信号のいずれかの信号線に H レベルの出力 電圧が現れた場合に H レベル信号を出力する。 バッファ 3 0 9は、 この Hレ ベル信分を各ラ ッチ问路へ供給するので、 検出信号のレベルに何らかの変化 を検出した時、 各検出 ί 号の論理状態がラ ッチされる。 なお、 受光尜子にフ オ ト ト ラ ンジスタを用いる場合には、 増幅回路は必要ない。 但し、 増幅回路 を設ける場合と信号論理が反転するので、 イ ンバータ等を必要とする。 また、 ォペアンブによる増幅回路の代わりに、 トランジスタ等によるスィ ツチ回路 を設けてもよい。 この場合は、 トランジスタ等のスィ ッチをオン状態にする 5 には太陽電池の出力電圧が低すぎるので、 各太陽電池の負側端子にスィ ッチ 回路が動作可能な程度の基準電圧を与えてもよい。
シフ ト レジスタ回路 3 0 5 3 0 6は、 ラ ッチ回路 3 0 3または 3 0 4 ラ ッチされた検出信 ·の論理状態を、 パラ レル一シリ アル変換する。 ト ラ ン スミ ッタ 3 1 0は、 シフ ト レジスタ回路 3 0 5 3 0 6から転送されたシリ ι α アルデータをゲーム機本体 1 b へ送信する。 ク ロ ック回路 3 0 8は、 ワイヤ ー ド O R回路 3 0 7カ らラ ッチ信号を受け、 シフ ト レジスタ回路 3 0 5 3 0 6にデータをロー ドするための ド信号とシフ ト動作のためのシフ トク ロ ックを生成する。
<動作の説明 >
15 本第 2形態の動作を説明する。
光線銃 3 bから光が射出されると、 光の射出時の照準に対応する光センサ 一パネル 5上の受光素子に、 光が入射する。 入射した受光素子は、 出力電圧 を変化させる。 その結果、 垂直方向検出信号 D Vのいずれかの信号線、 水平 方向検出信号 D Hのいずれかの信号線に対応するビッ 卜が Hレベルと してラ0 ツチ回路 3 0 3 3 0 4ヘラ ツチされる。 ラッチ回路 3 0 3ヘラツチされた データは垂直方向の座標であり 、 ラ ツチ回路 3 0 4ヘラツチされたデータは 水平方向の座標である。 このビッ ト状態はシフ ト レジスタ回路 3 0 5 3 0 6によ りそのままゲーム機本体 1 b へ出力される。 ゲーム機本体 1 bは受信 したシリアルデータを読み取ることにより、 座標を得ることができる。
5 本第 2形態の利点の主なものは、 以下の点である。
i ) 受光手段である光センサーパネルは、 画像表示面であるディ スプレイ 上の絶対座標に対応しているので、 光線銃から照射された光を直接的かつ正 確に座標値へ変換できること
i i ) 受光索- f と して透明なアモルファス太陽電池フ ィルムを用いれば、 デ イスプレイの表示を妨げることなく座標検出が行えること
H i )光線銃は一定時間光を照射する構成であり さえすれば十分なので、 光 の照射手段である光線銃の製造、 設計が簡単であること
i v ) 増幅回路をフィ ルタ構成にすれば、 光線銃以外の光を容易に取り除く ことができること
( I I Ϊ ) 第 3形態
本発明の実施の第 3形態は、 第 2形態における制御回路の別の形態を示す。 <構成の説明〉
図 9に、 本第 3形態の制御回路 2 cの構成図を示す。 制御回路を除く他の 構成要素は前記第 2形態と同様の構成 (図 7参照) なので、 説明を省略する。 マルチプレクサ 4 0 1 は、 ク ロ ッ ク回路 4 0 9の出力する選択信号 S Αに 従って、 垂直方向検出信号 D Vのなかから各行を順次選択する。 マルチブレ クサ 4 0 2は、 選択信号 S Aに従って水平方向検出信号 D Hのなかから各列 を順次選択する。 両マルチプレクサは順番に出力信号を増幅回路 4 0 3へ供 給する。 増幅回路 4 0 3は所定の電圧レベルにまで出力信号を増幅する。 フ イノレタ 4 0 4 は商用電源の周波数成分のレベル、 フィ ゾレタ 4 0 5は垂直同期 周波数の周波数成分のレベルを、 ^々十分に低減しう るカツ 卜オフ周波数お よび減衰特性を備えた低域フィルタである。 なお、 フ イノレタ 4 0 4 、 4 0 5 を設ける代わりに、 第 2形態の增幅回路 3 0 1 、 3 0 2のよ う に増幅回路自 体がフィルタ機能を保持していてもよい。 コ ンパレータ 4 0 6は、 出力信号 を所定の基準電位と比較する。 バッファ 4 0 7は波形整形された出力信号を、 バッファ 4 0 8はク ロ ック S C L Kを各々ゲーム機本体 1 bへ送信する。 ク ロ ック回路 4 0 9は、 データ転送用のク ロ ック S C L Kと、 このク ロ ックに 同期して内容が変化する選択信号 S Aおよび出力許可信 をマルチプレクサ 4 0 1 、 4 0 2へ出力する。
<本形態の利点〉
本第 3形態によれば、 前述した第 2形態と同様の利点がある他、 回路を構 成する素子の数を少なく できる。 つま り、 本形態では、 光センサ一パネル 5 の各受光素ィ-から出力された検出信号を先に時分割してから、 増幅ゃフィル タの通過をさせるので、 増幅回路、 フィルタを一つずつ設けるのみでよい。 産業上の利用可能性
請求項 ] 乃至請求項 1 1 に記載の発明によれば、 画像表示面に直接配置し たセンサから走査周期を検出し、 これに基づく座標値を計数するので、 画像 表示方式の別によらず、 正確に座標を検出し得る。 すなわち、 通常のテ レビ ジョ ン方式であっても H D T V方式であっても、 また、 走査方法が飛越し走 査であっても順次走査であっても、 画像の表示方式によらず正確な座標が得 られる。 さ らに、 子画面を表示可能なテ レビジョ ン装置に本発明を適用すれ ば、 子画面の中での相対座標を検出できるので、 例えば、 子画面の中でゲー ムが行える、 等の利点がある。
特に、 請求項 4に記載の発明によれば、 画像表示面から射出された光を受 光手段が検出するので、 この受光手段を、 例えば、 ゲーム機における光線銃 に配置すれば、 「狙撃」 した位置を座標と して得ることができる。
請求項 6乃至請求項 9に記載の発明によれば、 照射された光を直接座標に 変換できるので正確である。 受光手段が射出された光を直接検出信号と して 出力し、 座標特定手段が光の照射された位 Eを座標値に変換する。
また、 請求項 8および請求項 9に記載の発明によれば、 特有の周波数成分 を有する光が外乱と して混入しても、 フィルタがこの周波数成分を除去する ので、 正確な座標検出が可能である。
請求 ¾ 5または請求項 1 0に記載の発明によれば、 狙撃が成功したか否か を正確に判定できるゲーム装置を提供できる。

Claims

請求の範朔
1 . 走査線によ り闹像表示を行う画像表示面に設定された座標検出のため の座標検出領域上の所定位^に配置される複数のセンサと、
δ 前記センサによ り検出される前記走杏線の走査タイ ミ ングに基づいて、 前 記画像表示面の水平方向についてのク 口 ック入力数の計数および垂直方向へ の走査回数の計数を行うカウンタと、
外部から任意の ト リ ガ信号が入力された場合に、 この ト リガ信号の入力時 における前記力ゥンタの計数値を前記画像表示面における相対座標値と して0 出力する座標決定回路と、 を備えたことを特徴とする座標検出装置。
2 . 1 查線によ り幽'像表示を行う画像表示面に設定された座標検出のため の座標検出領域内の走査開始位置に配置され、 前記走杏線の走査タイ ミング を検出するための開始位置検出センサと、
所定のク口 ックの人力数を計数する水平方向カウンタと、
5 前記開始位置検出センサによ り最初に前記走奄線の走査タイ ミ ングが検出 された時に前記水平方向力ゥンタの計数動作を開始させ、 前記開始位置検出 センサによ り 次の前記走査線の走査タイ ミングが検出される時までの前記水 平方向力ゥンタによ り計数さ悍れた計数値を走企:周期計数値と して決定する 走査周期決定回路と、
0 前記水平方向力ゥンタの計数値が前記走査周期計数値と等しく なる度に前 記水平方向カウンタの計数値をリセッ トする リセッ ト回路と、
外部から任意の ト リ ガ信号が入力された場合に、 この ト リ ガ信号の入力時 における前記水平方向力ゥンタの計数値を取得し、 前記画像表示面における 前記走査開始位置からの水平方向の相対座標と して決定する水平座標決定回5 路と、 を備えたことを特徴とする座標検出装置。
3 . 請求項 2に記載の座標検出装置において、
前記面像表示面上の任意の走査終了位置に配置され、 前 ,己走査線の走査タ ィ ミ ングを検出するための終了位 is検出センサと、
前記水平方向カ ウンタの計数 が前記走査周期計数値と等しく なるに至つ た回数を計数する垂 K方向カウンタと、
前記終了位置検出センサによ り前記走査線の走査タイ ミ ングが検出された 時に前記水平方向カウンタによ り計数された計数値を水平リ ミ ッ ト値と して 決定する水平リ ミ ツ ト決定回路と、
前記終了位置検出センサによ り前記走査線の走查タイ ミ ングが検出された 時に前記垂 [£方向力ゥンタによ り計数された計数値を垂直リ ミ ッ ト値と して 決定する垂直リ ミ ツ ト決定回路と、
外部から任意の ト リ ガ信号が入力された場合に、 この ト リ ガ信号の入力時 における前記垂直方向力ゥンタの計数値を取得し、 前記画像表示面における 前記走査開始位置からの垂直方向の相対座標と して決定する垂直座標決定回 路と、 を備えたことを特徴とする座標検出装置。
4 . 請求項 1 乃至請求項 3に記載の座標検出装置において、
前記画像表示面の任意の場所から射出される光を受けて前記走査線の走査 タイ ミ ングを検出し、 検出された走査タイ ミ ングに関する検出信号を前記 ト リガ信号と して出力する受光手段を備えたことを特徴とする座標検出装置。
5 . 請求項 4に記載の座標検出装置を備えたゲーム装置において、
前記受光手段を、 前記画像表示面に表示するゲームプログラム上の標的を 狙撃するための狙撃装置に備えたことを特徴とするゲーム装置。
6 . 光を透過可能であって、 走査線によ り画像表示を行うための画像表示 面を覆う ように設置され、 前記画像表示面上の任意の位置に向けて外部から 照射される照射光を検出し、 この照射光に対応する検出信号を出力する受光 手段と、
前記受光手段から供給された検出信号に基づいて、 前記受光手段において 前記照射光の照射された位置を検出し、 検出された位置を前記画像表示面に おける相対座標と して出力する座標特定手段と、 を備えたことを特徴とする 座標検出装置。
7 . 請求項 6に記載の座標検出装置において、
前記受光手段は、 所定の大き さの区画に照射される光を検出する受光素子 をマ ト リ クス状に配列して構成され、 前記座標特定手段は、 前記画像表示 iWの垂直方向の延在方向に並ぶ骯記受 光素子の集ま りによ り各々構成される複数の列のなかから、 前記照射光が検 出された受光素子を含む列を特定する水平座標特定部と、 前記画像表示面の 水平方向の延在方向に並ぶ前記受光素子の^ま り によ り各々構成される複数 の行のなかから、 前記照射光が検出された受光素子を含む行を特定する垂直 座標特定部とを含んで構成されることを特徴とする座標検出装置。
8 . 請求項 6に記載の座標検出装置において、
前記座標特定手段は、 前記受光手段が供給する検出信号から、 前記画像の 表示周期に対応する周波数成分を除去するフィルタを備えたこ とを特徴とす る座標検出装置。
9 . 請求項 6に記載の座標検出装置において、
前記座標特定手段は、 前記受光手段が供給する検出信号から、 商用の電源 周波数成分を除去するフィルタを備えたことを特徴とする座標検出装置。
1 0 . 請求項 6に記載の座標検出装置を備えたゲーム装置において、 前記画像表示面に表示するゲームプログラム上の標的を狙擊するに当たり、 前記照射光を射出する狙撃装置を備えたことを特徴とするゲーム装置。
1 1 . 走査線によ り画像表示を行うための画像表示面に設定された座標検 出のための座標検出領域内に前記走査線の走査タイ ミングを検出するための センサを複数配置し、 前記座標検出領域の走査開始位置に配置する前記セン サにより最初に前記走査線が検出された時から水平方向についてのク ロ ック 入力数の計数を開始し、 次に前記走査線が検出されるまでの期間内に計数さ れた前記水平方向の計数による計数値を走査周期計数値と し、 前記計数値が 前記走查周期計数値と等しく なる度にこの計数値をリセッ ト して再び前記水 平方向の計数を開始し、 同時に前記計数値が前記走査周期計数値と等しく な るに至った回数を計数する垂直方向の計数を行い、 前記画像検出領域の走査 終了位置に配置する前記センサによ り前記走査線が検出された時に、 の前記 水平方向についてのク 口 ック入力数の計数および前記垂直方向の計数による 計数値を各々水平リ ミ ッ ト値および垂直リ ミ ッ ト値と し、
外部から任意の ト リ ガ信号が入力された場合に、 この 卜 リ ガ信号の入力時 における前記水平方向の計数によ.る計数値および前記垂^方向の計数による 計数値を、 前記画像表示面における相対座標値と して出力する座標検出方法。
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