(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘリコプター又はマルチローターコプター等の屋内用垂直飛行玩具の安定した高度制御を維持するための制御方法を提供する。【解決手段】高度制御は、飛行体１００の選択された高度レベルを設けることを含む。位置制御信号が飛行体のＩＲＥＤセル１３５から表面１３６に向かって送信される。飛行体の受信機１３４が表面から反射した信号を受信する。受信機によって反射した信号のレベルが求められ、反射した信号の変化は、選択された高度レベルに対する飛行体の高度の変化を示す。飛行体の受信機はリモートコントローラーと通信し、リモートコントローラーは、飛行体の速度及び方向を調整及び制御することができる。【選択図】図４
2014064914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内動作用の玩具飛行体の高度を遠隔制御する方法であって、前記飛行体は、該飛行体の機体に対して回転するローター、及び前記玩具のプレーヤーが用いる別個のリモートコントローラーを有し、該方法は：
前記飛行体の選択された高度レベルを設けること；
位置制御信号を前記飛行体から表面に向かって送信すること；
前記表面から反射した前記信号の受信機を前記飛行体に設けること；
前記受信機によって前記反射した信号のレベルを求めることであって、前記反射した信号の変化は、前記選択された高度レベルに対する前記飛行体の高度の変化を示す、求めること；
前記高度レベルの変化に応じてローターの動作を調整することであって、それによって前記選択された高度レベルを保って調整すること、又は、送信機からスロットルレベルを読み取ることを含む選択可能な高度の保持制御方法を適用して前記玩具を制御すること；及び
式
【数１】
2014064914.tif 000007
を適用すること（式中、Ｋ’は異なる反射表面によって異なり、距離ｒは表面からの距離であり、ｒ’は相対距離であり、Iは光強度の尺度である）
を含む、方法。
【請求項２】
ＩＲＥＤからの光強度（Ｉ）、表面からの相対目的距離（ｒ’）及び受信信号の番号（ＣＮＴ）間の関係の表に従って相対距離ｒ’を適用することであって、ＩＲＥＤからの光強度（Ｉ）はＩｍａｘであり；表面からの相対距離（ｒ’）は
【数２】
2014064914.tif 000008
であり、受信信号の番号（ＣＮＴ）はＩｍａｘ＋１−Ｉである、適用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
達成するべき表面からの相対目的距離ｒ’ｄを設定すること；前記光強度（Ｉ）及び受信信号の番号（ＣＮＴ）を初期化すること；規定の時間内に光強度ＩのＩＲ信号を前記表面に照射すること；ＩＲ受信モジュールが前記ＩＲ信号を受信するとＣＮＴのステップをインクリメントすること；光強度のステップをインクリメントすること；及びＩ＝Ｉｍａｘ＋１になるまで繰り返すことを含み；ＣＮＴが分かっているため、相対距離ｒ’は前記表から得られる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択された高度レベルは、上側レベル及び下側レベルの間の範囲であるか若しくは実質的に一定の高度であり、又は、前記位置制御信号は下方へ方向付けられ、それによって前記飛行体の下に位置する表面に対する前記高度を保ち、又は、該方法は、前記飛行体に対して横方向に方向付けられる位置制御信号を送信することによって前記飛行体に対して横方向に位置する表面から反射させ、それによって該横方向に位置する表面に対する前記飛行体の距離を保つ、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ローターの動作を調整することは、速度を下げて前記飛行体を前記選択された高度レベルに下降させること、又は速度を上げて前記飛行体を前記選択された高度レベルに上昇させることである、請求項１又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記飛行体は、前記リモートコントローラーと通信する受信機を含み、前記リモートコントローラーは、前記飛行体の速度及び方向を調整及び制御することが可能であり、任意選択的に、前記リモートコントローラーは、高度制御モードと手動制御モードとの間で選択するための制御部を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記信号が反射する前記表面は、前記位置制御信号の反射とは別の信号発生特徴部を有しない受動的な屋内の表面である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記飛行体に対して複数のそれぞれの方向に横方向に方向付けられることによって前記飛行体に対して複数の横方向に位置する表面から反射される複数の位置制御信号を送信することであって、それによって前記複数の横方向に位置する表面に対する前記飛行体の距離を保ち、またそれによって前記飛行体を前記横方向の表面に対して選択された距離に維持する、送信することを更に含み、前記飛行体から上方及び下方に方向付けられることによって前記飛行体の高度を維持する信号を選択的に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、反射される位置制御信号の所望の選択されるレベルを前記飛行体の少なくとも１つの受信機において規定することを含み、前記ローターの動作は、受信された反射した位置制御信号の差異によって判断される、指定位置からの変化に依存する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、反射される位置制御信号のそれぞれの所望の選択されるレベルを前記飛行体の複数のそれぞれの受信機において規定することを含み、前記それぞれの複数の受信機は、それぞれの異なる方向に方向付けられ、前記それぞれの受信機に対して合ったそれぞれの方向に方向付けられる複数のそれぞれの位置信号があり、前記ローターの動作は、前記受信された反射した位置制御信号の少なくとも１つの差異によって判断される、指定位置からの少なくとも１つの変化に依存する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
時間（ｔ−１）における以前の速度によって求められる時間（ｔ）における前記ローターのその時点の速度、及び前記飛行玩具内のバッテリーレベルによってローター出力を制御することを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
誤差Ｅ＝ｒ’−ｒ’ｄを計算することであって、Ｅが負数であり、前記飛行玩具のその時点の高度が前記目的高度よりも低いことを示す場合、ローターは、上方へ飛行するために出力を増加し、この場合、出力増分はＥに比例し；Ｅが正数であり、前記飛行玩具のその時点の高度が前記目的高度よりも高いことを示す場合、ローターは、下方へ飛行するために出力を低下し、この場合、出力減少はＥに比例し、Ｅがゼロ又はおよそゼロであり、前記飛行玩具のその時点の高度が目的高度と同じであることを示す場合、ローターの出力は変わらないままである、計算することを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
屋内ホバリング飛行用の玩具飛行体の高度を遠隔制御する方法であって、前記飛行体は、該飛行体の機体に対して回転するローター、及び前記玩具のプレーヤーが用いる別個のリモートコントローラーを有し、該方法は：
前記飛行体の選択された高度レベルを設けること；
位置制御信号を前記飛行体から表面に向かって送信すること；
前記表面から反射した前記信号の受信機を前記飛行体に設けること；
前記受信機によって前記反射した信号のレベルを求めることであって、前記反射した信号の変化は、前記選択された高度レベルに対する前記飛行体の高度の変化を示す、求めること；
前記高度レベルの変化に応じて前記ローターの動作を調整することであって、それによって前記選択された高度レベルを保ち；前記高度レベルは実質的に一定の高度である、調整すること；
なお、前記飛行体は、前記リモートコントローラーと通信し、前記リモートコントローラーは、前記飛行体の速度及び方向を調整及び制御することが可能であり、前記飛行体の前記受信機は前記リモートコントローラーによる信号に応答し、該リモートコントローラーからの該信号は前記ホバリング玩具の速度；方向を変化させ、前記位置制御信号は上方へ方向付けられ、それによって前記飛行体の上に位置する表面に対する高度を保ち、前記信号が反射する前記表面は、前記位置制御信号の反射とは別の信号発生特徴部を有しない受動的な屋内の表面であり；
付加的な位置制御信号を前記飛行体に対して方向付けることであって、前記飛行体に対して付加的に位置する表面から反射させ、それによって該付加的に位置する表面に対する前記飛行体の距離を保つ、方向付けること、及び
誤差（Ｅ）を計算することであって；
Ｅが負数であり、前記飛行玩具のその時点の高度が目的高度よりも低いことを示す場合、ローターは、上方へ飛行するために出力を増加し、この場合、出力増分はＥに比例し；
Ｅが正数であり、前記飛行玩具のその時点の高度が目的高度よりも高いことを示す場合、ローターは、下方へ飛行するために出力を低下し、この場合、出力減少はＥに比例し；
Ｅがゼロ又はおよそゼロであり、前記飛行玩具のその時点の高度が目的高度と同じであることを示す場合、ローターの出力は変わらないままである、計算すること、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記玩具を、停止制御；上昇制御；下降制御の少なくとも一方による高度制御；高い高さ感度制御及び低い高さ感度制御、離着陸制御；ジェスチャーモード制御；左右トリム制御；高度制御モード及び手動制御モード間の制御の少なくとも１つから選択される制御によって制御することを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は飛行体に関し、より詳細には、表面又は別の物体に対する当該飛行体の高さを自動的に制御する制御システムを含むホバリング体に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御方法は基本的に、距離測定に関連する。飛行玩具によっては、超音波センサーによって距離測定に対処する。ＭＣＵがこのセンサーに接続し；センサーからパルス列を照射しながらタイマーを開始する。ＭＣＵは次いで、地面から反射した信号の経過時間を測定する。音速が分かっているため、移動距離を計算することができる。上記出願の欠点は、このセンサーが比較的大きく、長さが２５０ｍｍ未満のサイズの小さい飛行玩具に入れるには重いことである。
【０００３】
代替的には、正確な圧力センサーを用いて、屋内及び屋外双方の飛行玩具の絶対高度を明らかにすることができるが、この解決策のコストは高すぎるため玩具市場には適用することができず、そのデータは時折ずれが生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示では、ヘリコプター又はマルチローターコプター等の屋内用垂直飛行玩具の安定した高度制御を維持するための制御方法が用いられる。この高度保持機能を用いると、初心者でもホバリング飛行させることが容易であり、初心者がスロットル制御に精通していない場合であっても飛行玩具が天井に衝突することを回避することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その下を飛行機が飛行又はホバリングするはずである天井からの距離を規定するとともに保つことが可能であることによって、本開示の方法、システム及び玩具に関して大きな利点が得られる。
【０００６】
更なる特徴は、制御ボタンという意味であり得る緊急停止制御部；１つ又は複数の制御ボタンであり得る昇降制御部；並びに、高い及び／又は低い高さ感度制御部、離着陸制御部；ジェスチャーモード制御部；左右トリム制御部；高度制御モードと手動制御モードとの間の制御部の１つ又は複数を含むことができる。
【０００７】
本開示の多くの利点及び特徴は、本開示の以下の詳細な説明及びその実施形態、並びに添付の図面から容易に明らかとなるであろう。
【０００８】
本開示の上述した特徴及び目的は、同様の参照符号が同様の要素を指す添付の図面とともに以下の説明を参照することによってより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ヘリコプターの斜視図であり、送信機も示す。
【図２ａ】同軸タイプのヘリコプターの斜視図である。
【図２ｂ】マルチローターコプターの斜視図である。
【図３】ＩＲＥＤ及びＩＲ受信モジュールを示す、ヘリコプターの斜視図である。
【図４】高度保持制御によってホバリングしているヘリコプターを示す、本開示の斜視図である。
【図５ａ】天井向けの高度保持制御を有するヘリコプターを示す、本開示の斜視図である。
【図５ｂ】障害物回避制御を有するヘリコプターを示す、本開示の斜視図である。
【図６ａ】ＩＲＥＤを駆動する回路を示す図である。
【図６ｂ】Ｉｍａｘ＝１６と仮定することによる、ＩＲＥＤ駆動回路の両端の電圧供給対時間を示す図である。
【図７】高度保持制御方法のフローチャートである。
【図８】選択可能な高度の保持制御方法のフローチャートである。
【図９】電子部品のブロック図である。
【図１０】強度対距離に関するグラフである。
【図１１】ヘリコプター及びジェスチャー制御送信機の斜視図である。
【図１２】ジェスチャー制御送信機及びヘリコプター間の制御方法を示すフローチャートである。
【図１３】ヘリコプター及び別のタイプのジェスチャー制御送信機の斜視図である。
【図１４】全機能送信機の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、複数の実施形態において多くの異なる形態で実施することが可能である。本開示の実施形態の幾つかが図面に示され、本明細書において詳細に説明される。本開示は、本開示の原理を例示するものであるとみなされるべきであり、本開示及び／又は示される実施形態の主旨又は範囲を限定することを意図するものではない。
【００１１】
本開示は、ヘリコプター等の飛行玩具を制御する方法、この制御に作用するシステム、及びこのように操作可能な玩具に関する。
【００１２】
屋内動作用の玩具飛行体の高度を遠隔制御する方法であって、飛行体は、飛行体の機体に対して回転するローター、及び玩具のプレーヤーが用いる別個のリモートコントローラーを有し、当該方法は、飛行体の選択された高度レベルを設けることを含む。
【００１３】
位置制御信号が飛行体から表面に向かって送信される。表面から反射した信号の受信機が飛行体に設けられている。
【００１４】
反射した信号のレベルが受信機によって求められ、反射した信号の変化は、選択された高度レベルに対する飛行体の高度の変化を示す。高度レベルの変化に応じてローターの動作が調整され、それによって選択された高度レベルが保たれる。
【００１５】
選択されるレベルは、上側レベル及び下側レベル間の範囲であるものとすることができる。代替的には、レベルは実質的に一定の高度である。
【００１６】
ローターの動作を調整することは、速度を下げて飛行体を選択された高度レベルに下降させること、又は速度を上げて飛行体を選択された高度レベルに上昇させることである。
【００１７】
飛行体がリモートコントローラーと通信するための受信機があり、リモートコントローラーは飛行体の速度及び方向を調整及び制御することが可能である。
【００１８】
位置制御信号は上方へ方向付けられ、それによって飛行体の上に位置する表面に対する高度を保つ。信号が反射する表面は、位置制御信号の反射とは別の信号発生特徴部を有しない受動的な屋内の表面である。したがって、表面上には能動的なエミッターはなく、信号は、屋内環境の通常の構造である壁又は天井又は床から跳ね返る。したがって、玩具の使用には、飛行玩具自体及びプレーヤー用のリモートコントローラー以外には何も必要ではない。
【００１９】
位置制御信号は下方へ方向付けられ、それによって飛行体の下に位置する表面に対する高度を保つ。
【００２０】
飛行体に対して横方向に方向付けられることによって飛行体に対して横方向に位置する表面から反射し、それによって横方向に位置する表面に対する飛行体の距離を保つ位置制御信号もある。
【００２１】
飛行体に対して複数のそれぞれの方向に横方向に方向付けられることによって飛行体に対して複数の横方向に位置する表面から反射される複数の位置制御信号があるものとすることができる。これは、飛行体が複数の横方向に位置する表面に対してその距離を保つことを可能にし、それによって、飛行体を横方向の表面に対して選択された距離に維持する。
【００２２】
複数の位置制御信号は、飛行体の相対的に横方向に、前方に及び横向きに方向付けられる。
【００２３】
飛行体に対して複数のそれぞれの方向において横方向に方向付けられることによって飛行体に対して複数の横方向に位置する表面から反射する複数の位置制御信号があるものとすることができる。これは、複数の横方向に位置する表面に対する飛行体の距離を保つ。複数の位置制御信号は、飛行体の相対的に横方向に、前方に及び横向きに方向付けられる。これは、飛行体を、横方向の表面に対して選択された距離に維持する。これらの信号は、飛行体から上方及び下方へ方向付けられ、それによって飛行体の高度を維持する。
【００２４】
反射される位置制御信号の所望の選択されるレベルは、飛行体の少なくとも１つの受信機において規定される。ローターの動作は、受信された反射した位置制御信号の差異によって判断される、指定位置からの変化に依存する。
【００２５】
反射される位置制御信号のそれぞれの所望の選択されるレベルは、飛行体の複数のそれぞれの受信機において規定することができ、それぞれの複数の受信機は、それぞれの異なる方向に方向付けられ、それぞれの受信機に対して合ったそれぞれの方向に方向付けられる複数のそれぞれの位置信号がある。ローターの動作は、受信された反射した位置制御信号の差異によって判断される、指定位置からの変化に依存する。
【００２６】
玩具の制御は、停止制御；上昇制御；下降制御の少なくとも一方による高度制御；高い高さ感度制御及び低い高さ感度制御の少なくとも１つから選択される制御によるものとすることができる。これらの制御のそれぞれ１つ又はこれらの制御の複数は、異なる感度を有することができる。したがって、例えば、上昇制御又は下降制御の制御部は、制御ボタン（単数又は複数）に対してより高いか又は低い感度の反応を有することができる。したがって、飛行玩具が天井により近づいているか又は床により近づいている場合、高さ制御部は、玩具がこれらの障壁から離れているときよりも迅速に反応することができる。これらの制御プロトコルのそれぞれについて適切な制御プログラムが確立される。
【００２７】
飛行玩具はそれによって、最大高さを制限しようとすることによって少なくとも１つの反射信号を受信する。ローター出力の制御は、時間（ｔ−１）における以前の速度によって求められる時間（ｔ）におけるローターのその時点の速度、及び飛行玩具内のバッテリーレベルによるものとすることができる。
【００２８】
反射信号のレベルはデジタル計測であり、それによって受信機は、受信した信号の強度ではなく受信したか又は受信していないかを明らかにする。
【００２９】
飛行体の受信機は、リモートコントローラーからスロットル及び方向制御コマンドを受信する。
【００３０】
１つの形態では、屋内ホバリング飛行用の玩具飛行体の高度を遠隔制御する方法であって、飛行体は、飛行体の機体に対して回転するローター、及び玩具のプレーヤーが用いる別個のリモートコントローラーを有し、当該方法は、飛行体の選択された高度レベルを設けることを含む。位置制御信号が飛行体から表面に向かって送信される。表面から反射した信号の受信機が飛行体に設けられている。反射信号のレベルが受信機によって求められ、反射信号の変化は、選択された高度レベルに対する飛行体の高度の変化を示す。
【００３１】
ローターの動作は、高度レベルの変化に応じて調整されることによって選択された高度レベルを保ち；このレベルは実質的に一定の高度である。
【００３２】
飛行体はリモートコントローラーとも通信し、リモートコントローラーは、飛行体の速度及び方向を調整及び制御することが可能である。飛行体の受信機はリモートコントローラーによる信号に応答し、リモートコントローラーからの信号はホバリング玩具の速度及び方向を変更するためのものである。
【００３３】
屋内ホバリング飛行用の玩具飛行体の高度を遠隔制御する方法であって、飛行体は、飛行体の機体に対して回転するローターを有する、方法が提供される。
【００３４】
玩具のプレーヤーが用いる別個のリモートコントローラーがある。
【００３５】
システムは、飛行体の選択された高度レベルを設けることを含む。位置制御信号が飛行体から表面に向かって送信される。飛行体の受信機が表面から反射した信号を受信する。受信機によって反射信号のレベルが求められ、反射信号の変化は、選択された高度レベルに対する飛行体の高度の変化を示す。
【００３６】
飛行体の受信機はリモートコントローラーと通信し、リモートコントローラーは飛行体の速度及び方向を調整及び制御することができる。
【００３７】
飛行体の受信機は、リモートコントローラーによる信号に応答し、リモートコントローラーからの信号は、ホバリング玩具の速度、及び方向も変更するためのものである。
【００３８】
位置制御信号は上方へ方向付けられ、それによって飛行体の上に位置する表面に対する高度を保ち、信号が反射する表面は、位置制御信号の反射とは別の信号発生特徴部を有しない受動的な屋内の表面である。飛行体に対して方向付けられることによって飛行体に対して付加的に位置する表面から反射し、それによって付加的に位置する表面に対する飛行体の距離を保つ付加的な位置制御信号がある。
【００３９】
本開示は多くの異なる形態の実施形態が可能であるが、本開示の好ましい実施形態が図面に示されるとともに本明細書において詳細に説明される。しかし、本開示は、本開示の原理を例示するものであるとみなされるべきであり、本開示及び／又は示される実施形態の主旨又は範囲を限定する意図はないことが理解されるべきである。
【００４０】
玩具飛行体１００は、屋内で使用され、表面又は別の物体から離れた飛行体の高さ又は距離を制御するシステムが設けられている。飛行体１００は、飛行体１００を特定の方向に推進するローター１１０を含む。飛行体には機体すなわち本体１２０がある。
【００４１】
図１には、ホバリング玩具すなわちヘリコプターのシングルローターシステムが示されており、飛行体１００の速度及び方向を制御するトグル１２４及び１２６を有するリモートコントローラー送信機１２２が示されている。図２ａ、図３、図４、図５ａ及び図５ｂには、二重回転ローター１２８及び１２９を有するヘリコプターが示されている。図２ｂには、本体１２０の回りに位置する４つの離間したローター１３０、１３１、１３２及び１３３を有するホバリング飛行玩具が示されている。
【００４２】
ホバリング玩具には制御システム及びバッテリー電源がある。制御システムは、リモートコントローラー送信機１２２、及びローター１１０の制御部と更に通信する回路基板１３８上のＩＲ受信モジュールと無線通信する本体１２０の受信機１３４を含む。送信機１２２及び受信機１３４の対は好ましくは赤外線対であるが、他の送信機／受信機対又は通信プロトコルを用いてもよく、また組み込んでもよい。
【００４３】
反射表面１３６への信号を生成するＩＲＥＤセル１３５があり、反射表面１３６は更に信号を受信モジュール１３４に反射するか又は跳ね返す。この信号は、送信機１２２からの任意の信号とともに、マイクロプロセッサ回路ＭＣＵによって処理される。ＭＣＵはこの場合は電圧レギュレーターを通じてバッテリーによって給電される。ＭＣＵは、ジャイロセンサー、モーター駆動制御部、ＬＥＤ及びホバリング体の出力制御部を制御する。モーター駆動制御部は、１つ又は複数のモーターを制御することで１つ又は複数のローターをそれぞれ制御する。
【００４４】
送信機の制御方法は赤外線に限定されない。制御方法は、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、４９ＭＨｚ若しくは２．４ＧＨｚ等の無線周波数、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ若しくはＷｉＦｉであってもよい。
【００４５】
光強度Ｉの増分は必ずしも直線的に増加する必要はなく、Ｉの二乗、すなわちＩ＝１２，２２，３２，．．，ｎ２であってもよく、又は一連の光強度減少であってもよい。
【００４６】
ＩＲＥＤ及びＩＲ受信モジュールを飛行玩具の上部に配置すること、並びに本発明のＩＲ距離測定方法を適用することを用いて、地面ではなく部屋の天井を基準にした高度保持飛行を行うことができる（図５ａ）。
【００４７】
同様に、ＩＲＥＤ及びＩＲ受信モジュールの配置、並びにＩＲ距離測定方法の適用を用いて、飛行玩具及び障害物、物体又はその回りの表面間の距離を検出することができる。飛行の方向を本開示におけるように上下移動以外で変更することによって、ＩＲＥＤ及びＩＲ受信モジュールの配置、並びにＩＲ距離測定方法の適用は、障害物回避制御として作用することができる（図５ｂ）。
【００４８】
複数のローター、赤外線発光ダイオード（ＩＲＥＤ）及びＩＲ受信モジュールを有する飛行玩具があるものとすることができる。このモジュールは、送信機からの信号及びＩＲＥＤ自体からの信号を受信するのに用いることができる。物理学では、光源からの距離に応じた光の強度又は輝度は、逆二乗の関係に従う。所与の反射地面、反射上面又は横面及び所与の感度のＩＲ受信モジュールについて、光強度と距離との関係を得ることができる。
【００４９】
光反射方法を用いるため、測定することができる最大高さは約３メートル未満に限定される。
【００５０】
ＩＲ信号は通常、送信のためにおよそ３０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚに変調され、一方でＩＲ受信モジュールは、これらの周波数範囲以外のノイズをフィルタリングし、ＭＣＵの復号化のために信号を復調することができる。ＩＲＥＤが生成するＩＲ光の強度は電流に正比例する。ＩＲＥＤへの異なるレベルの電圧供給、したがって電流を制御することによって、異なる光強度を得ることができる。
【００５１】
ＩＲ強度をＩによって示すものとすると、１，２，．．，ＩｍａｘのＩｍａｘ強度レベルが存在する。また、ＩＲ受信モジュールの感度をＳによって示し、この場合、距離ｒは逆二乗の式
【００５２】
【数１】
2014064914.tif 000003
によって計算され、式中、Ｋは反射表面の特徴である。Ｋは、規則的な反射の場合、すなわち平行な光線のビームパスが大理石、鏡、光沢面又は白色面等の平滑で平面的な表面に対して入射するときには大きい。Ｋは、不規則な反射の場合、すなわち平行な光線のビームがあらゆる方向に散乱するときには小さい。したがって、カーペット、粗いか又は黒色の表面等の表面に対して入射する平行な光線は、様々な方向に反射する。
【００５３】
同じ反射表面内でＫが変わらないままであり、所与のＩＲ受信モジュールに関してＳが一定であると仮定すると、上記式は
【００５４】
【数２】
2014064914.tif 000004
に簡略化することができる。
【００５５】
Ｋ’は対応する反射表面に対して測定を行わない限り未知であるため、絶対距離ではなく相対距離ｒ’を計算することができる。式は
【００５６】
【数３】
2014064914.tif 000005
となる。
【００５７】
以下の表及びグラフは、光強度と相対距離ｒ’との関係を示し、この場合、光強度ＩはＷ／ｓｒ、すなわちワット毎ステラジアンで表され、相対距離ｒ’はｃｍすなわちセンチメートルで表される。
【００５８】
【表１】
2014064914.tif 000006
【００５９】
高度保持制御方法は：
達成するべき地面からの相対目的距離ｄｅｓｔ＿ｒ’を設定すること、
光強度Ｉ＝１及び受信信号の番号ＣＮＴ＝０に初期化すること、
０．４ｍｓ〜５００ｍｓの時間内で光強度ＩのＩＲ信号を地面に照射すること
を含む。
【００６０】
ＩＲ受信モジュールがこのＩＲ信号を受信すると、ＣＮＴのステップがインクリメントし、すなわちＣＮＴ＝ＣＮＴ＋１になる。
【００６１】
光強度のステップがインクリメントし、すなわちＩ＝Ｉ＋１になる。
【００６２】
Ｉ＝Ｉｍａｘ＋１になるまで図７に示されるステップを繰り返す。
【００６３】
逆二乗の法則によると、受信したＩＲ信号の番号は飛行玩具の高度及び信号強度に依存する。所与のｒ’の場合、より高い強度を有する信号は、地面からＩＲ受信モジュールに反射することができる。
【００６４】
ｒ’＝１である場合、全てのＩＲ信号を受信することができ、すなわちＣＮＴ＝Ｉｍａｘである。ｒ’＝１．４１である場合、強度Ｉ＝２以上のＩＲ信号のみを受信することができ、すなわちＣＮＴ＝Ｉｍａｘ−１である。同様に、ｒ’＝１．７３である場合、強度Ｉ＝３以上のＩＲ信号のみを受信することができ、すなわちＣＮＴ＝Ｉｍａｘ−２である。概して、ＣＮＴ＝Ｉｍａｘ＋１−Ｉである。
【００６５】
ＣＮＴが分かっているため、相対距離ｒ’は表から得ることができる。
【００６６】
誤差Ｅ＝ｒ’−ｄｅｓｔ＿ｒ’を計算する。
【００６７】
Ｅが負数である場合、すなわち飛行玩具のその時点の高度が目的高度よりも低い場合、ローターの少なくとも１つが、上方へ飛行するために出力を増加し、この場合、出力増分はＥに比例する。図７に示されるステップを繰り返す。
【００６８】
Ｅが正数である場合、すなわち飛行玩具のその時点の高度が目的高度よりも高い場合、ローターの少なくとも１つが、下方へ飛行するために出力を低下し、この場合、出力減少はＥに比例する。図７に示されるステップを繰り返す。
【００６９】
Ｅがゼロ又はおよそゼロである場合、すなわち飛行玩具のその時点の高度が目的高度と同じである場合、ローターの出力は変わらないままである。図７に示されるステップを繰り返す。
【００７０】
ユーザーが飛行玩具の所望の高度を選択することを更に可能にするには、スロットルレベルを読み取り、それに従って相対目的距離を設定することができる。
【００７１】
選択可能な高度の保持制御方法は：
送信機からスロットルレベルを読み取ること、
スロットルレベルに従って地面からの相対目的距離ｄｅｓｔ＿ｒ’を設定すること、
光強度Ｉ＝１及び受信信号の番号ＣＮＴ＝０に初期化すること、
０．４ｍｓ〜５００ｍｓの時間内で光強度ＩのＩＲ信号を地面に照射すること
を含む。
【００７２】
ＩＲ受信モジュールがこのＩＲ信号を受信すると、ＣＮＴのステップがインクリメントし、すなわちＣＮＴ＝ＣＮＴ＋１になる。
【００７３】
光強度のステップがインクリメントし、すなわちＩ＝Ｉ＋１になる。
【００７４】
Ｉ＝Ｉｍａｘ＋１になるまで図７に示されるステップを繰り返す。
【００７５】
逆二乗の法則によると、受信したＩＲ信号の番号は飛行玩具の高度及び信号強度に依存する。所与のｒ’の場合、より高い強度を有する信号は、地面からＩＲ受信モジュールに反射することができる。
【００７６】
ｒ’＝１である場合、全てのＩＲ信号を受信することができ、すなわちＣＮＴ＝Ｉｍａｘである。ｒ’＝１．４１である場合、強度Ｉ＝２以上のＩＲ信号のみを受信することができ、すなわちＣＮＴ＝Ｉｍａｘ−１である。同様に、ｒ’＝１．７３である場合、強度Ｉ＝３以上のＩＲ信号のみを受信することができ、すなわちＣＮＴ＝Ｉｍａｘ−２である。概して、ＣＮＴ＝Ｉｍａｘ＋１−Ｉである。
【００７７】
ＣＮＴが分かっているため、相対距離ｒ’は表から得ることができる。
【００７８】
誤差Ｅ＝ｒ’−ｄｅｓｔ＿ｒ’を計算する。
【００７９】
Ｅが負数である場合、すなわち飛行玩具のその時点の高度が目的高度よりも低い場合、ローターの少なくとも１つが、上方へ飛行するために出力を増加し、この場合、出力増分はＥに比例する。図８に示されるステップを繰り返す。
【００８０】
Ｅが正数である場合、すなわち飛行玩具のその時点の高度が目的高度よりも高い場合、ローターの少なくとも１つが、下方へ飛行するために出力を低下し、この場合、出力減少はＥに比例する。図８に示されるステップを繰り返す。
【００８１】
Ｅがゼロ又はおよそゼロである場合、すなわち飛行玩具のその時点の高度が目的高度と同じである場合；ローターの出力は変わらないままである。図８に示されるステップを繰り返す。
【００８２】
図１１〜図１４において、構成要素は、１００：ヘリコプター；１２２：送信機；６０１：緊急停止ボタン；６０２ａ：上昇ボタン；６０２ｂ；下降ボタン、及び６０３：高／低感度スイッチである。
【００８３】
装置、デバイス、玩具、システム及び動作方法は、離着陸ボタン及び制御部；ジェスチャーモード制御部；並びに左右トリムボタン又は制御部を含む。これらの機能ボタンのいずれかの使用は、特別な特徴部を作動することができる。高度制御モードと手動制御モードとの間で制御方法を切り換えることが可能である。種々の制御プロセスが図１２のフロー図に示されている。
【００８４】
図１１に示されているように、制御ボタン／スイッチとは別に、また制御ボタン／スイッチに加えて、この送信機は以下のものも含む：
１．離着陸ボタン。飛行玩具は、このボタンの押下後に自動的にモーターを始動させて特定の高さまで飛行することができる。このボタンを再び押下することによって、飛行玩具は、地上に達するまで徐々に降下することができる。
２．ジェスチャーモード制御部。プレーヤーは、送信機を前後に傾けることができ、それによって飛行玩具がその傾斜角度に比例した方向及び速度の双方に追従する。同様に、プレーヤーは、送信機を時計回り方向又は反時計回り方向に回すことができ、それによって飛行玩具がその回転角度に比例した右又は左への旋回を行うことができる。
３．左右トリムボタン。プレーヤーは直線的な飛行のために飛行玩具を位置合わせすることができる。
【００８５】
図１３に示されているように、制御ボタン／スイッチとは別に、また制御ボタン／スイッチに加えて、この送信機は以下のものも含む：
１．離着陸ボタン。飛行玩具は、このボタンの押下後に自動的にモーターを始動させて特定の高さまで飛行することができる。このボタンを再び押下することによって、飛行玩具は、地上に達するまで徐々に降下することができる。
２．ジェスチャーモード制御部。プレーヤーは、送信機を前後左右に傾けることができ、それによって飛行玩具がその傾斜角度に比例した方向及び速度の双方に追従する。
３．左右トリムボタン。プレーヤーは直線的な飛行のために飛行玩具を位置合わせすることができる。
４．少なくとも１つの機能ボタン。ヘッドライト、発射体（複数の場合もあり）の発射、写真撮影、又は、モーター、ソレノイド若しくは形状記憶合金／ポリマー等のアクチュエーターの駆動といった、飛行玩具の１つ又は複数の特別な特徴部の作動に用いることができる。
【００８６】
図１４に示されているように、制御ボタン／スイッチとは別に、また制御ボタン／スイッチに加えて、この送信機は以下のものも含む：
１．離着陸ボタン。飛行玩具は、このボタンの押下後に自動的にモーターを始動させて特定の高さまで飛行することができる。このボタンを再び押下することによって、飛行玩具は、地上に達するまで徐々に降下することができる。
２．スロットル、前方飛行、後方飛行、左旋回、右旋回、左飛行及び右飛行を制御する１つ又は複数のコントロールスティック。手動制御モードでは、高度制御機能は働かない。
３．左右トリムボタン。プレーヤーは直線的な飛行のために飛行玩具を位置合わせすることができる。
４．少なくとも１つの機能ボタン。ヘッドライト、発射体（複数の場合もあり）の発射、写真撮影、又は、モーター、ソレノイド若しくは形状記憶合金／ポリマー等のアクチュエーターの駆動といった、飛行玩具の１つ又は複数の特別な特徴部の作動に用いることができる。
５．制御方法を手動モードから高度制御モードに切り替えることができるボタン又はセレクター。
６．制御方法を高度制御モードから手動モードに戻すように切り替えることができる、コントロールスティック、主にスロットルスティックにおける操作手順。
【００８７】
この操作手順は、以下を更に含む：
ａ．飛行玩具が高度制御モードである間に、スロットルスティックを解放することによってこのスティックはばねによって中立位置に戻る。この動作は飛行玩具のホバリング高さに影響を与えない。
ｂ．スロットルステップがその時点のモーター速度以上になって制御方法を高度制御モードから手動制御モードに引き継ぐまで、スロットルスティックをゆっくりと押す。
ｃ．制御方法を高度制御モードから手動制御モードに替えることについて飛行玩具及び／又は送信機に指示する。
【００８８】
代替的な操作手順は、以下を含む：
ａ．飛行玩具が高度制御モードである間に、スロットルスティックを任意の領域から中央領域に押す、すなわちおよそ５０％のスロットル。
ｂ．スロットルスティックを、特定の時間、例えば１秒超、この領域において変えずに保つ。
ｃ．スロットルスティックを上又は下によりゆっくりと押し、制御方法を高度制御モードから手動制御モードに引き継ぐ。
ｄ．制御モードを高度制御モードから手動制御モードに替えることについて飛行玩具及び／又は送信機に指示する。
【００８９】
装置及び方法を、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられるものに関して説明したが、本開示を開示された実施形態に限定する必要はないことを理解されたい。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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