(57)【要約】【課題】ガンコントローラに撮像装置を内蔵させることなく、ホトダイオードなどの受光素子を設けることにより、ガンコントローラなどで照準を合わせたＬＣＤ画面上の座標（カーソル）位置を検出するカーソル相対位置検出方法，該方法を用いるカーソル相対位置検出装置および該カーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機を提供する。【解決手段】ＬＣＤ画面の４隅にそれぞれ発光周波数の異なる赤外線ＬＥＤ（Ａ）１，（Ｂ）２，（Ｃ）３および（Ｄ）４が配置されている。ＬＣＤ画面から所定の距離のホトダイオード５で同時に発光した赤外線ＬＥＤの合成出力を得る。この合成出力をフーリエ変換して各赤外線ＬＥＤ毎に出力を得、ＦＰＧＡの論理機能を用いてＬＣＤ画面の座標位置（カーソル位置）を算出する。【選択図】図１
2014123384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することによりホトダイオードが向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、
前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、
前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる周波数で発光させ、
前記ホトダイオードは同時に４隅の発光素子からの出力を受光し、
フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、
さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した４つの発光素子出力を得、４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理計算することにより前記ホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする赤外線ＬＥＤおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。
【請求項２】
液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、
前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、
前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる位相で発光させ、
前記受光素子は同時に４隅の発光素子からの出力を受光し、
フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、
さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した４つの発光素子出力を得、４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする赤外線ＬＥＤおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。
【請求項３】
液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、
前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ赤外線ＬＥＤを配置し、
前記４隅の赤外線ＬＥＤを時分割で発光させて前記受光素子で受光することにより、前記４隅の赤外線ＬＥＤ対応の出力を得、
さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した４つの発光素子出力を得、４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする赤外線ＬＥＤおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。
【請求項４】
前記４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理演算することは、Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙを、フーリエ変換して求めた４つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行うように設定することにより、
前記受光素子またはホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする請求項１，２または３記載の赤外線ＬＥＤおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。
【請求項５】
液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することによりホトダイオードが向いた液晶画面上の座標を検出するカーソル相対位置検出装置であって、
前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、
前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる周波数で発光させる発光手段と、
フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、
左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、
Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙを、フーリエ変換して求めた４つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段と、
を備えたことを特徴とする赤外線ＬＥＤおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出装置。
【請求項６】
液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出するカーソル相対位置検出装置であって、
前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、
前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる位相で発光させる発光手段と、
フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、
左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、
Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙを、フーリエ変換して求めた４つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段と、
を備えたことを特徴とする赤外線ＬＥＤおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出装置。
【請求項７】
前記請求項５または６記載のカーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機であって、
前記受光素子またはホトダイオードを内蔵し、前記液晶画面の４隅に設置されている赤外線ＬＥＤの発光出力を受信するガンコントローラと、
前記ガンコントローラで狙った液晶画面の座標位置に照準器を表示させるガンゲーム実行部を有することを特徴とするガンゲーム機。
【請求項８】
前記ガンコントローラは液晶画面に対する上下左右の位置は変わらず、液晶画面に対する向きを変えることを特徴とする請求項７記載のガンゲーム機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線ＬＥＤを画面四隅に配置し、それぞれ固有の周波数で発信させ、ホトダイオードなどを使用して画面位置を検出する赤外線ＬＥＤおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法，該方法を用いたカーソル相対位置検出装置およびカーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴモニタでは画像表示のため走査線を繰り返し走査しており、この走査線を光センサで読み取り、左上からの相対時間よりＣＲＴ上の位置を算出していた。
しかしながらＬＣＤモニタは走査線方式で画像を表示していないので、上述のような方法ではＬＣＤモニタ上の位置を検出することはできない。
【０００３】
特許文献１に表示装置に表示される所定画像の位置を検出する位置検出装置および位置検出方法が開示されている。
これは表示部の４隅に識別子を設け、コントローラ型撮像装置を表示部に向けて表示部を撮影し、この撮影した画像を予め撮影してある画像と比較することにより、今回撮像した識別子の動きを検出することにより表示部の位置を求めるものである。
この方式は例えばガンに撮像装置を内蔵させるものであり、多数のガンを用いるものではそれぞれのガンに撮像装置を備えなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−８１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ガンコントローラに撮像装置を内蔵させることなく、ホトダイオードなどの受光素子を設けることにより、ガンコントローラなどで照準を合わせたＬＣＤ画面上の座標（カーソル）位置を検出するカーソル相対位置検出方法，該方法を用いたカーソル相対位置検出装置およびカーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために本発明の請求項１は、液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することによりホトダイオードが向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる周波数で発光させ、前記ホトダイオードは同時に４隅の発光素子からの出力を受光し、フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した４つの発光素子出力を得、４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理計算することにより前記ホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項２は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる位相で発光させ、前記受光素子は同時に４隅の発光素子からの出力を受光し、フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した４つの発光素子出力を得、４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項３は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ赤外線ＬＥＤを配置し、前記４隅の赤外線ＬＥＤを時分割で発光させて前記受光素子で受光することにより、前記４隅の赤外線ＬＥＤ対応の出力を得、さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した４つの発光素子出力を得、４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項４は請求項１，２または３記載の発明において前記４つの赤外線ＬＥＤ対応の出力を論理演算することは、Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ
Ａｒｒａｙを、フーリエ変換して求めた４つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行うように設定することにより、前記受光素子またはホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項５は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することによりホトダイオードが向いた液晶画面上の座標を検出するカーソル相対位置検出装置であって、前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる周波数で発光させる発光手段と、フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙを、フーリエ変換して求めた４つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項６は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出するカーソル相対位置検出装置であって、前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の４隅にそれぞれ発光素子である赤外線ＬＥＤを配置し、前記４隅の赤外線ＬＥＤを相互に異なる位相で発光させる発光手段と、フーリエ関数の演算により前記４隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ４隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙを、フーリエ変換して求めた４つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項７は前記請求項５または６記載のカーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機であって、前記受光素子またはホトダイオードを内蔵し、前記液晶画面の４隅に設置されている赤外線ＬＥＤの発光出力を受信するガンコントローラと、前記ガンコントローラで狙った液晶画面の座標位置に照準器を表示させるガンゲーム実行部を有することを特徴とする。
本発明の請求項８は請求項７記載の発明において前記ガンコントローラは液晶画面に対する上下左右の位置は変わらず、液晶画面に対する向きを変えることを特徴とする。
すなわち本発明は赤外線ＬＥＤを四隅に配置し、異なる周波数もしくは位相で発光させるか、または時分割で発光させ、これでホトダイオードで受け、ＬＥＤに付属されるレンズの指向性分布を周波数ごとに監視し光の割合を座標に変換するもので、ＬＥＤの指向性分布の割合を座標変化としてとらえることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上の構成によれば、赤外線ＬＥＤ４つおよびホトダイオード、その他基板のみにより画面上の座標を算出できるので、検出装置を低コストで製造することができる。また、各赤外線ＬＥＤの発光周波数または位相を相違させて発光させているので、他の光源の影響を受けづらく検出の信頼性が高く強固の装置を構築することができる。時分割で各赤外線ＬＥＤで発光させて処理する場合も、同様に他の光源の影響を受けづらく装置の信頼性が増す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるカーソル相対位置検出方法の赤外線ＬＥＤおよび単点光センサの配置状態を説明するための図である。
【図２】本発明によるカーソル相対位置検出装置の回路の構成を示すブロック図である。
【図３】ＬＥＤの発光特性およびホトダイオードの受光特性の一例を説明するための図である。
【図４】４つのＬＥＤの発光出力特性およびホトダイオードの受光出力の一例を示す図である。
【図５Ａ】ＬＣＤ画面の４隅にそれぞれ向いたときのホトダイオードの各赤外線ＬＥＤ対応の出力例を説明するための図である。
【図５Ｂ】ホトダイオードの各赤外線ＬＥＤ対応の出力を分離して差を得て予め記憶することを説明するための図である。
【図６】ＬＥＤの受光から画面の座標算出までの処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明によるカーソル相対位置検出装置を適用したガンゲーム機の外観を示す斜視図である。
【図８】ガンゲーム機の回路の実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は本発明によるカーソル相対位置検出方法の赤外線ＬＥＤおよび単点光センサの配置状態を説明するための図である。
ＬＣＤ画面の４隅に赤外線ＬＥＤ（Ａ）１，（Ｂ）２，（Ｃ）３および（Ｄ）４が配置され、各赤外線ＬＥＤは前方に発光している。ＬＣＤ画面の前方には各赤外線ＬＥＤからの赤外線を受光するホトダイオード５が配置されている。本発明はホトダイオード５を内蔵する例えばガンコントローラ（図示していない）が向いているＬＣＤ画面の座標位置を求めることができる。座標位置を求めることができれば、照準が当たったＬＣＤ画面の座標位置にカーソルを表示しプレイヤに示すことができる。
【００１０】
図２は本発明によるカーソル相対位置検出装置の回路の構成を示すブロック図である。  ４隅の赤外線ＬＥＤ（Ａ）１，（Ｂ）２，（Ｃ）３および（Ｄ）４ならびにホトダイオード５はセンサ処理基板６に接続され、センサ処理基板６より発光のためのそれぞれ異なる周波数の電源信号を受ける。ホトダイオード５は４つの赤外線ＬＥＤから受光した合成赤外線出力をセンサ処理基板６に送る。センサ処理基板６にはＣＰＵ６１，ＩＣ（ＦＰＧＡ）６２およびＲＡＭ６３が搭載されている。ＣＰＵ６１は赤外線ＬＥＤにそれぞれ異なる周波数の電源信号を供給制御し、ホトダイオード５で受信した合成赤外線出力を受けて各赤外線ＬＥＤの出力を算出する。ＩＣ（ＦＰＧＡ）はフィールドプログラマブルゲートアレイで、各赤外線ＬＥＤの出力レベルに対応させてＬＣＤ画面の各画素に対応する交点をオンオフするように予め論理機能が組み込まれており、４つの赤外線ＬＥＤのそれぞれの出力に対応する論理演算によって、ＬＣＤ画面の相対的座標位置を算出する。この座標位置は座標データ１１としてゲーム機回路１０に供給される。
【００１１】
図３はＬＥＤの発光特性およびホトダイオードの受光特性の一例を説明するための図である。
図３（ａ）は赤外線ＬＥＤの発光指向の例を示すもので、発光点１０４に対し、１０３に示すような視野角の発光指向特性を示す。その発光出力波形は１０２に示すようにサイン波形に類似する特性となり、発光点１０４が配置される面（この面を０°とする）に対し、直角方向（９０度）が最も発光出力が大きくなり、角度が小さくなるほどサイン波形に類似した特性で発光出力が小さくなる。
図３（ｂ）は赤外線ＬＥＤ（Ａ）１と（Ｂ）２の発光指向特性１０１，２０１が接するように設定され、これに対しホトダイオード５の受光特性５０１の中心は赤外線ＬＥＤ（Ａ）１に向いた状態となっている。この特性図は受光の原理を判り易くするために赤外線ＬＥＤ（Ａ）１と（Ｂ）２のみの発光指向特性に対しホトダイオード５の受光の状態を示したものである。
【００１２】
ホトダイオード５と赤外線ＬＥＤ（Ａ）１を結ぶ角度をθ0 ＝０とすると、（θ1 ＋θ2 ）の角度範囲でホトダイオード５は周波数ｆ1 の電源で発光する赤外線ＬＥＤ（Ａ）１からの発光出力を受光する。また、（θ3 ＋θ4 ）の角度範囲でホトダイオード５は周波数ｆ2 の電源で発光する赤外線ＬＥＤ（Ｂ）２からの発光出力を受光する。ホトダイオード５はこれら赤外線ＬＥＤ（Ａ）１と赤外線ＬＥＤ（Ｂ）２からの発光出力を合成した出力を得る。
【００１３】
図４は４つの赤外線ＬＥＤの発光出力特性およびホトダイオードの受光出力の一例を示す図である。
赤外線ＬＥＤ（Ａ）１に対し周波数ｆで発光させた場合、赤外線（Ｂ）２，（Ｃ）３および（Ｄ）４に対し異なる周波数で発光させた場合の波形図であり、ホトダイオードはこれらを合成した出力を示す。ホトダイオードの出力を周波数毎に分解して各赤外線ＬＥＤの受信感度を算出し、各赤外線ＬＥＤ受信感度の割合から座標変換してＬＣＤ画面の座標を得ることができる。上記の異なる周波数は図４のｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 に対応するもので、それぞれ整数倍して重なり合わない周波数である。ただし、×１は良い。
【００１４】
図５Ａ，図５Ｂはホトダイオード出力からはＬＣＤ画面の座標位置を求める原理を説明するための図であり、図５ＡはＬＣＤ画面の４隅にそれぞれ向いたときのホトダイオードの各赤外線ＬＥＤ対応の出力例を示す図、図５Ｂはホトダイオードの各赤外線ＬＥＤ対応の出力を分離して差を得て予め記憶することを示している。
図５Ａ（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はホトダイオードがそれぞれ赤外線ＬＥＤ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）の位置（左上，右上，左下，右下）に向いた状態であり、そのときのホトダイオードが受光する各赤外線ＬＥＤ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）による輝度レベルを示している。
例えば、図５Ａ（ａ）の位置であれば、赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルが最大で、赤外線ＬＥＤ（Ｂ），（Ｃ）による輝度レベルが中間程度，赤外線ＬＥＤ（Ｄ）による輝度レベルが最低となる。ホトダイオードが向いたＬＣＤ画面位置に対応して各赤外線ＬＥＤによる輝度レベルが異なることが判る。
【００１５】
つぎに図５Ｂについて説明する。
ＬＣＤ画面の横方向（Ｘ軸）の計算例を考えると、ホトダイオードがＬＣＤ画面の左上に向いた場合、得られる各赤外線ＬＥＤによる輝度レベルを図５Ｂ（ａ）に示すように赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルおよび赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルと、赤外線ＬＥＤ（Ｃ）による輝度レベルおよび赤外線ＬＥＤ（Ｄ）による輝度レベルに分離する。
ここで赤外線ＬＥＤ（Ａ）と赤外線ＬＥＤ（Ｂ）に注目し、図５Ｂ（ｂ）に示すようにホトダイオードがＬＣＤ画面の左上に向いた場合の赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルと赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルの差（α＝Ｂ−Ａ）・・・（１）を求める。さらにホトダイオードがＬＣＤ画面の右上に向いた場合の赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルと赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルの差（β＝Ｂ−Ａ）・・・（２）を求める。そして求めたαとβとを記憶する。
【００１６】
ついでホトダイオードがＬＣＤ画面の赤外線ＬＥＤ（Ａ）と赤外線ＬＥＤ（Ｂ）の中間より左寄りに向いた場合、各赤外線ＬＥＤ（Ａ）〜（Ｄ）による輝度レベルは図５Ｂ（ｃ）に示すようになって赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルおよび赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルと、赤外線ＬＥＤ（Ｃ）による輝度レベルおよび赤外線ＬＥＤ（Ｄ）による輝度レベルに分離する。
ここで、赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルと赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルの差（γ＝Ｂ−Ａ）を求め、
ＰＯＳ＝（γ−α）／（β−α）・・・（３）
を演算することによりＬＣＤ画面の横方向の座標位置（ＰＯＳ）を求めることができる。
【００１７】
表１にＬＣＤ画面の横方向を１０分割した場合の座標位置（座標範囲）例を示す。
〔表１〕
2014123384.tif 000003
左上にホトダイオードが向いたときの赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルを「１２０」，赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルを「４０」とすると、αは（１）式より「−８０」である。また、右上にホトダイオードが向いたときの赤外線ＬＥＤ（Ａ）による輝度レベルを「３０」，赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルを「１００」とすると、αは（２）式より「７０」である。これらを基準値とする。
赤外線ＬＥＤ（Ａ）および赤外線ＬＥＤ（Ｂ）による輝度レベルが「３０」「１００」，「３９」「９４」・・・「１１１」「４６」，「１２０」「４０」である場合、αは「７０」「５５」・・・「−６５」「−８０」となり、αのステップ幅は「１５」となり、それぞれを「１」「０．９」・・・「０．１」「０」の１０分割としている。「１」は赤外線ＬＥＤ（Ｂ）に最も近い１／１０の範囲であり、「０．９」は２番目に近い１／１０の範囲であり、同様にして「０」は赤外線ＬＥＤ（Ａ）に最も近い１０番目の１／１０の範囲に含まれる座標である。
【００１８】
上記の例は赤外線ＬＥＤ（Ａ）および（Ｂ）による輝度を用いた場合の横方向の座標位置を求める一例を説明したが、赤外線ＬＥＤ（Ｃ）および（Ｄ）による輝度を用いて同じような演算処理をすれば、さらに横方向の座標位置の精度を高めることができる。
さらに縦方向（Ｙ軸）の座標位置も横方向の座標位置を求める場合に用いた演算処理をすれば同様に縦方向の座標位置を求めることができる。
【００１９】
図６はＬＥＤの受光から画面の座標算出までの処理の流れを説明するためのフローチャートである。
赤外線ＬＥＤ（Ａ）１，（Ｂ）２，（Ｃ）３および（Ｄ）４のそれぞれ異なる電源の周波数をｆ1 〜ｆ4 とすると、これら各周波数で点滅を開始する（ステップ（以下「Ｓ」という）０１）。
赤外線受光ダイオードであるホトダイオード５は同時にこれらは赤外線ＬＥＤ（Ａ）１，（Ｂ）２，（Ｃ）３および（Ｄ）４の発光出力を受光する（Ｓ０２）。
つぎにフーリエ関数の演算によりこれら４つの合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解しそれぞれ赤外線ＬＥＤ（Ａ）１，（Ｂ）２，（Ｃ）３および（Ｄ）４による輝度出力である振幅値を得る（Ｓ０３）。すなわち、各赤外線ＬＥＤから受光する輝度出力の割合を得る。
さらに得られる４つの輝度レベルの振幅値を用い、図５Ｂ，表１で説明したような演算処理を行うため、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を表１（横方向の赤外線ＬＥＤ（Ａ）と（Ｂ）によるもの）になるように論理演算を行うように設定することにより、ＦＰＧＡの出力より各赤外線ＬＥＤによる輝度レベルの割合に応じたＬＣＤ画面の座標を得る（Ｓ０４）。
【００２０】
図７は本発明によるカーソル相対位置検出装置を適用したガンゲーム機の外観を示す斜視図である。
正面にモニタ２３を配置し、その上の左右にスピーカ２２，２２が設けられている。モニタ２３の４隅に赤外線ＬＥＤ４１，４２，４３および４４が配置されている。各赤外線ＬＥＤの発光指向特性は同じであり、発光する周波数はそれぞれ異なっている。
モニタ２３から一定の距離をおいてサブモニタ２４，コイン投入部２７，方向ボタン２９および決定ボタン２８を備えたパネルが配置され、その左右に１Ｐガンコントローラ２５および２Ｐガンコントローラ２６が設置されている。１Ｐガンコントローラ２５および２Ｐガンコントローラ２６にはそれぞれ赤外線ＬＥＤからの発光を受信するためのホトトランジスタが内蔵されている。ガンコントローラ２５，２６の動きは左右上下の動きの要素を取り入れず（ガンコントローラのモニタ画面に対する上下左右の位置は殆ど変わらないとする）、ガンコントーラ２５，２６のモニタ画面２３に対する向きでモニタ画面上の画像位置を求めるものである。
【００２１】
図８はガンゲーム機の回路の実施の形態を示すブロック図である。
コイン投入部２７からコインが投入されるとコインが検出され、その情報はコイン関連装置３３，入出力制御部３５を介してＣＰＵ３６に伝達される。コイン投入の状態、すなわちコイン数・プレイ数などの設定値はバックアップメモリ３４に格納される。
操作部３１の決定（スタート）ボタンが押されると、ゲーム開始の情報が入出力制御部３５を介してＣＰＵ３６に送られる。
カーソル相対位置検出装置５２は４隅の赤外線ＬＥＤ４１〜４４，ホトダイオード並びにＩＣ（ＦＰＧＡ），ＣＰＵおよびＲＡＭを搭載するセンサ処理基板を含む部分で構成されている。
ＣＰＵ３６はプレイ開始の情報を受けると、ガン位置座標取得制御部３６ｃに制御を渡す。ガン位置座標取得制御部３６ｃはガン制御部５１を介してカーソル相対位置検出装置５２に対し、指示を出しモニタ２３の４隅に配置されている赤外線ＬＥＤをそれぞれの周波数で発光させる。また、ホトダイオードを起動させて各赤外線ＬＥＤからの発光を受光させ、カーソル相対位置検出装置内のＣＰＵおよびＩＣで演算することにより求めたモニタ画面の座標位置情報を受け取る。
【００２２】
ガンゲーム実行部３６ｂは求めた画像位置にカーソルを表示させ、ガンコントローラで狙ったモニタの座標位置を照準器として表示させる。
１Ｐおよび２Ｐガンコントローラ２５，２６から図示しないトリガスイッチ（操作部３１に設置）オン信号入力があると、該入力信号は入出力制御部３５を介してＣＰＵ３６に送られる。
ガンゲーム実行部３６ｂはこのオン信号により、上述したモニタの座標位置に射撃が命中した処理を施す。
【００２３】
ＲＯＭ３８はガンゲーム機筐体全体を制御する制御プログラム，ガンゲームを実行するガンゲームプログラムおよびカーソル相対位置検出装置を制御するガン位置座標取得プログラムおよび該ガンゲーム機に必要なデータが格納されている。
ＲＡＭ３７はゲーム制御部３６ａなどで行う演算，処理の作業エリアとして用いられるとともに処理によって発生する情報を一時的に記憶する。
ＣＰＵ３６はＲＯＭ３８から制御プログラム，ガンゲームプログラムおよびガン位置座標取得プログラムを読み込むことにより、ゲーム制御部３６ａ，ガンゲーム実行部３６ｂおよびガン位置座標取得制御部３６ｃの各機能を実現する。
【００２４】
ゲーム制御部３６ａはゲーム開始前の待ち受け状態でのコイン投入などの監視や図示しない電飾などの点灯，点滅などの制御やゲーム終了後の制御などを行う。また、ガンゲーム実行部３６ｂは、コイン投入の後、ゲーム制御部３６ａから制御が渡され、カーソル相対位置検出装置を制御しながら画像位置情報を取得してカーソルを含めてガンゲーム画面を表示制御しゲームを進行させる。
【００２５】
以上の実施の形態は各赤外線ＬＥＤを識別する方法としてそれぞれ異なる周波数の電源信号で動作させているが、この他に各赤外線ＬＥＤが発光する電源信号の位相を異ならせることにより、各赤外線ＬＥＤの発光出力で識別することも可能である。
また、各赤外線ＬＥＤを時分割で発光させ、受光素子の受光タイミングによりいずれからの赤外線ＬＥＤ発光による出力であるかを識別する構成にすることもできる。かかる構成では、すべての赤外線ＬＥＤ発光による出力が合成されないため、フーリエ変換して各赤外線ＬＥＤの合成出力を分離する演算は不用となる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
ガンゲーム機などに搭載されるモニタ画面の座標位置検出装置である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＬＥＤ（Ａ）
２  ＬＥＤ（Ｂ）
３  ＬＥＤ（Ｃ）
４  ＬＥＤ（Ｄ）
５  ホトダイオード
６  センサ処理基板
１０  ゲーム機回路
１１  座標
２１  ガンゲーム機
２２  スピーカ
２３  モニタ
２４  サブモニタ
２５  １Ｐガンコントローラ
２６  ２Ｐガンコントローラ
２７  コイン投入部
２８  決定ボタン
２９  方向ボタン
３３  コイン関連装置
３４  バックアップメモリ
３５  入出力制御部
３６，６１  ＣＰＵ
３７  ＲＡＭ
３８  ＲＯＭ
３９  画像処理部
５１  ガン制御部
５２  カーソル相対位置検出装置
６２  ＩＣ（ＦＰＧＡ）
６３  ＲＡＭ
１０１，２０１  発光指向特性
１０２  発光出力波形
５０１  受光特性
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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