(57)【要約】本発明は、中央位置の周囲の包絡線又はエッジに沿って配置されたセンサを含む電子的な検知装置を提供する。各センサは、放射源と、前記センサで生じる放射範囲内における該放射線についての検出器との両方を提供する。本発明は、中央点又はエリアを囲む１つか又は複数のセグメント内における時間的な物体の配置と空間的な物体の配置との両方を検出するために、光学的か、容量性のか、超音波のか、音声のか、電界のか、又は他の検知様式を利用する。追加的には、前記装置は、各々のゾーン内における前記センサによって検出される放射線に基づく回路構成を備え、該回路構成は、制御信号を生成する。前記装置が単一エミッタを含む幾つかの実施形態において、該エミッタは、（例えば、無線プロトコルを用いて）受信器のような別の装置に信号を伝達することができる。
2009502437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的な検知装置であって、
ａ．中央位置の周囲の包絡線に沿って配置された複数のセンサであって、該センサの各々は、放射源と検出器とを備え、従って、該センサにおいて生じる放射ゾーン内において反射された放射線を該検出器が検出することからなる、複数のセンサと、
ｂ．前記センサに応答する回路構成であって、１つか又は複数の前記ゾーン内における前記反射された放射線の検出時に制御信号を生成するための、回路構成
とを備える、検知装置。
【請求項２】
前記中央位置上に配置されたプラットホームを更に備える、請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記制御信号を伝送するための信号エミッタを更に備える、請求項１に記載の検知装置。
【請求項４】
前記信号エミッタが、前記制御信号を無線で伝送する、請求項１に記載の検知装置。
【請求項５】
前記無線での伝送が、１つか又は複数の８０２無線プロトコルを利用する、請求項１に記載の検知装置。
【請求項６】
前記伝送された制御信号を受け取るための受信器を更に備える、請求項１に記載の検知装置。
【請求項７】
前記放射線が、赤外線の放射線を含む、請求項１に記載の検知装置。
【請求項８】
前記放射線が、超音波の放射線を含む、請求項１に記載の検知装置。
【請求項９】
前記放射線が、音声の放射線を含む、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１０】
前記放射線が、無線周波数の放射線を含む、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１１】
前記センサが、前記装置の周囲の電界内における変動を更に検出する、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１２】
前記センサが、前記中央位置の周囲に隔置されている、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１３】
各放射ゾーンがほぼ三角形となるように前記センサが隔置されている、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１４】
前記装置が、八角形状に配置された８つのセンサを備える、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１５】
水平なベースを更に備え、
前記センサは、前記ベースに対して上向きに角度が付けられていることからなる、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１６】
前記ゾーンが、人間の足を収容することができるサイズに作られている、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１７】
前記センサの感度を変更するための感度調整部を更に含む、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１８】
前記制御信号が、前記装置と人間との相互作用を表す、請求項１に記載の検知装置。
【請求項１９】
前記相互作用が、１つか又は複数の前記ゾーン内における身体部分の配置を含む、請求項１に記載の検知装置。
【請求項２０】
前記身体部分が足を含む、請求項１に記載の検知装置。
【請求項２１】
物体の位置を検出する方法であって、
ａ．中央位置の周囲に複数の放射ゾーンを画定し、
ｂ．前記ゾーンのうちの様々なゾーン内へと周期的に放射線を挿入し、
ｃ．そのゾーン内の物体の存在を検出するために、該ゾーン内において放射線を使用し、及び、
ｄ．放射線にさらされたゾーン内における物体の検出時に、該検出を示す制御信号を生成する
ことを含むことからなる、方法。
【請求項２２】
前記制御信号を、コンソールにおけるビデオ受信器に伝送することを更に含み、ここで、該コンソールは、そのゾーン内の前記物体の存在を示す画像を表示することからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記検出が、感度の設定に少なくとも部分的に基づくことからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
検出の視覚的な確認を提供することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
ビデオゲームシステムであって、
ａ．ディスプレイ装置を介してユーザ命令を提供するためのビデオゲームコンソールと、
ｂ．中央位置の周囲の包絡線に沿って配置された複数のセンサであって、該センサの各々は、放射源と検出器とを備え、従って、該センサにおいて生じる放射ゾーン内において反射された放射線を該検出器が検出することからなる、複数のセンサと、
ｂ．前記センサに応答して、１つか又は複数の前記ゾーン内において前記反射された放射線の検出時に制御信号を生成するための回路構成であって、該制御信号をビデオゲームコントローラ信号に一致させ、及び該ビデオゲームコントローラ信号を、前記ビデオゲームコンソールに伝送することからなる、回路構成
とを備える、ビデオゲームシステム。
【請求項２６】
前記命令が、少なくとも部分的に前記ビデオゲームコントローラ信号に基づく、請求項１に記載のビデオゲームシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願の特許請求の範囲は、２００５年８月２日にファイリングされた米国仮特許出願シリアル番号第６０／７０４，６２３に先行し且つ利益を有し、該米国仮特許出願シリアル番号第６０／７０４，６２３の開示全体が、参照によって本明細書内において組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
背景
ゲームコンソールが、パーソナルコンピュータであろうと、（アーケードにおけるような）単独型（スタンドアローン）マシンであろうと、或いは専用のハードウェア装置であろうと、ビデオゲームは、該ゲームコンソールと相互作用(相互対話）する１人のユーザ（又は複数のユーザ）を一般に伴う。これら相互作用（相互対話）は、ジョイスティックか、つまみか、ボタンか、キーボードか、又はマウスのようなコントローラを介して、典型的には取り込まれ且つ伝達される。このようなコントローラは、具体的には、ゲームに対して適合化される。該ゲーム内において、該ゲーム内における複雑なアクション（飛行機を、走行させること、ジャンプさせること、飛ばすこと、など）が、マウスをクリックすることか、スペースバーを叩くことか、ジョイスティックを動かすことか、又はトリガを引くこと、のような比較的シンプルなユーザコマンドに基づいて行われる。
【０００３】
しかしながら、（アーケードベースと家庭ベースとの両方における）多くの人気ゲームは、異なる根拠に基づいて動作する。ユーザ命令を受け取る代りに、それらは、そのゲーム内における対応するアクションへと変換される。該ゲームは、それ自体が該ユーザに対して、（多くの場合に、ある空間的な及び／又は時間的なパラメータ内における）特定の物理的（身体的）アクションを、該ゲームからの命令に応答して実施するよう要求する。１つのそのような例は、日本の東京のコナミ社による「ダンス・ダンス・レボリューション」（以下「ＤＤＲ」と記載）ゲームである。該ＤＤＲゲームにおいて、ユーザは、該ユーザ自身を、ビデオ画面の前の「ダンス・パッド」上に配置する。該ゲームは、様々な「ダンス動作」を画面上に表示し、該ユーザは、「ダンス・パッド」上においてその動作を模倣する。そのシステムは、該ユーザの各動作を物理的（身体的）に検知し、該各動作を、その画面上に表示された動作と比較する。ゲームが進行すると、その動作は、より難しくなり、該ユーザに対してより高速に連続して示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現存するダンス・パッドは、伝導性炭素材料を囲むマイラー（ＭＹＬＡＲ）層から成り、該伝導性炭素材料は、物理的なボタンか又はスイッチのように作用する。しかしながら、それらの意図される用途の物理特性に起因して、従来のダンス・パッドは、スイッチ接点の摩耗及び最終的に生じる機能不全を含む重大な問題をこうむる。ずれ（すべり）と、静電気の蓄積とに起因して、ある環境内における使用（例えば、カーペットが敷かれた表面上）もまた困難である。更には、典型的なダンス・パッドは、持ち運ぶには、一般に大きくて重く持ち運びにくく、ＤＤＲゲームの社会的性質に起因して、ユーザは、多くの場合、社会的なイベントに、ダンスゲームを（そしてそれ故に、コントローラも）持っていくことを望む。
【０００５】
ユーザが身体的（物理的）に模倣するか又は命令を行動に表す（身振りに表す）他のゲームのためのコントローラにも類似の問題が存在し、該ユーザの複雑な身体的（物理的）なアクションが検知されて、ゲームコンソールに戻すように伝達される。ユーザが音楽的なパフォーマンスを行動に表す（身振りに表す）ゲームは、例えば、あるミュージシャンを模倣すること（例えば、エア・ギター、エア・ドラミングなど）を頻繁に含む。そのようなゲームは、典型的には、（模型（モック）のギター又はドラムスティックのような）あるコントローラを手に持つことをユーザに対して要求する。該コントローラは、前記コンソールに配線されている。該ユーザとコントローラとの相互作用（相互対話）が、検知されて、該コンソールに送られる。しかしながら、従来のダンス・パッドのように、該コントローラは、それらの使用の物理的特性と、用いられる検知技術の機械的特性とに起因して、摩耗と機能不全とをこうむりやすい。従って、必要なのは、機械的センサーベースのコントローラを無くして、正確に且つ高速にユーザのアクションを検知することが可能で、繰り返しの使用によって摩耗しない、より小型でより軽量なコントローラを提供する新規のビデオゲーム技術である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、中央の点又はエリアを囲む１つか又は複数のセグメント内における時間的な物体（オブジェクト）の位置と空間的な物体の位置との両方を検出するために、光学的か、容量性のか、超音波のか、音声のか、電界のか、又は他の検知様式を利用する。このことは、中央エリア付近の物体の存在及び／又は位置を検出するためのスイッチと共に作られる物理的な接点の必要性を無くす。非物理的検出モード（例えば、発生の検出のために順番に装置に物理的に接触することを物体が必要としないモード）を使用することによって、該装置は、使用中に非常に少ない外傷しか受けず、ユーザによる接触に基づいた動きを受けず、従来のコントローラよりも、より小型に且つより軽量に製造されることが可能である。このことは、対話式（インタラクティブ）ビデオゲーム内において共通に見出されるアクションである）踏みつけることか、パンチをくらわせることか、又はたたくことのような、装置上にかなりの力を作用させるアクションを検出するために使用される装置の場合に顕著である。
【０００７】
第１の態様において、本発明は、中央位置の周囲の包絡線か又はエッジに沿って配置されたセンサを備える、電子的な検出装置を提供する。各センサは、放射源と、該センサにおいて生じる放射ゾーン内における該放射線のための検出器との両方を提供する。追加的には、該装置は回路構成を備える。該回路構成は、各ゾーン内におけるセンサによって検出される放射線に基づき、制御信号を生成する。該制御信号は、例えば、前記装置の周りの物体の位置及び／又は存在を示すことが可能であり、該装置がまた信号エミッタも備える幾つかの実施形態において、該信号エミッタが、信号を（例えば、無線プロトコルを用いて）、受信器のような別の装置に伝達することができる。
【０００８】
無線プロトコルによって前記エミッタが信号を伝達する、該無線プロトコルは、任意の周波数及び変調伝送技法のうちの１つを使用することができ、それらには、例えば、802.11及び／又は802.15（ブルートゥース）プロトコルのようなIEEE 802ファミリのプロトコルを含む。（本明細書内において使用される場合には、用語802プロトコルは、現在において使用されているものであろうと、又は未来において使用されるものであろうと、これらIEEEプロトコルのうちの任意のものを概して指す。現在の802プロトコルのリストは、http://standards.ieee.org/wireless/においてもたらされる。）前記放射線は、例えば、赤外線放射線、超音波放射線、音声放射線、及び／又は無線周波数放射線を含むことができる。ある実施形態において、前記装置はまた、前記装置の周囲の電界内における変化を検出する。
【０００９】
前記センサを、前記装置の周囲の任意の位置に配置することができる。しかしながら、ある実施形態において、該センサは、前記ゾーンがほぼ三角形となるような手法で、該装置の周囲において隔置される。該装置が概して八角形に形成された、そのような機器が、該装置の周辺に配置された８つのセンサを含むと、各センサは、該装置の１つのエッジに関連付けられることになる。該ゾーンは、任意の形状及びサイズとすることができるが、ある実施形態において、人間の足のような、人間の身体部分（身体パーツ）の存在に適合するように（従って、該センサが該存在を検出するように）、各ゾーンが構成される。
【００１０】
前記制御信号は、例えば、前記ゾーン内における及び／又はゾーン間における身体部分の配置か、排除か、又は移動のような、前記装置と人間との相互作用を表すことができる。幾つかの実施形態において、該装置はまた、中央位置上に配置されたほぼ水平のプラットホームも含む。
【００１１】
本発明の別の態様において、物体の位置を検出するための方法は、ある中央位置の周囲の複数の放射ゾーンを画定することと、ゾーン内へと周期的に放射線を挿入することと、そのゾーン内の物体の存在を検出するためにゾーン内において放射線を用いることと、放射線にさらされたゾーン内における物体の検出時には、前記検出を示す制御信号を生成すること、とを含む。該方法はまた、該制御信号を、コンソールにおけるビデオゲーム受信器に伝達することを含むこともでき、従って、該コンソールに、検出された物体の存在を示すか、又は検出された物体の存在に応答して、画像及び／又は命令を、表示させることができる。ある指示（例えば、映像的な及び／又は音声的な信号）を、該物体の検出の確認として提供することもできる。
【００１２】
第３の態様において、ディスプレイ装置を介して、ユーザ命令（該ユーザ命令は、いくつかの場合において、ビデオゲームコントローラから受け取った信号に基づくことが可能である）を提供するためのコンソールと、中央位置の周囲に配置されたセンサであって、該センサの各々が、放射源と、該センサにおいて生じる放射ゾーン内における反射された放射線を検出するための検出器とを含むことからなる、センサと、前記ゾーン内における反射された放射線の検出時に制御信号を生成するための、前記センサに応答する回路構成と、を備えるビデオゲームシステムを本発明は提供する。前記制御信号は、ビデオゲームコントローラ信号に一致させられ、該ビデオゲームコントローラ信号は、ビデオゲームコンソールに伝達される。
【実施例】
【００１３】
図面内において、同様の参照文字は、異なる図の全体を通して同じ部分を概して指す。該図面はまた、必ずしも同一縮尺に従うとは限らず、その代りに、本発明の原理を説明する強調が概してなされている。
【００１４】
図１及び図２は、本発明の一実施形態１００を示しており、その動作は、図２から最も良く理解される。該図２は、一般的な形状因子（フォーム・ファクタ）とその光学的な特性とを説明している。装置１００は、多くの検知モジュール２１０によって囲まれており、該検知モジュール２１０の各々は、実効可能なエリア２３０を有する。該エリア２３０全体を通じて、該検知モジュール２１０は、ゾーン２４０内における物体の存在、排除、及び／又は移動を検出することができ、該ゾーン２４０は、該実効可能なエリア２３０におおまかに一致させられる。従って、これらゾーン２４０を、ダンス・パッド上のステップのように、ゲームの特定の機能か又は動作の属性とすることができる。ゾーン２４０は、ダンスフロアのセグメントに対応する。前記装置にはまた、矢印２２０か又は幾つかの類似の指示を含めることができ、該指示は、ある特定の側が、実施するためのユニットの「前方」を表すものであり、該実施において、該装置の配向がゲームの動作に密接な関係がある。前記装置１００の一実施例として、ダンス・パッドゲームを用いて、前記装置１００の適正な配向が、より詳細に以下に説明され及び図７内において示されているようなゲームコンソールに接続されたテレビ上か、コンピュータ画面上か、又は他の映像表示装置に表示されるような仮想ダンスフロアの正しいセグメントに一致するゾーン２４０に必要とされることが可能である。
【００１５】
幾つかの実施形態において、ゲームの難易度を変更するために、任意の時間にアクティブなセンサ２１０の数を、（ユーザによる手動によってか又はゲームコンソールによって自動的にのいずれかによって）操作することができる。最初に、例えば、ゲームは４つのセンサ２１０（すなわち前、後、左、及び右）のみを使用することができる。しかしながら、ユーザがゲームを進行させると、追加的なセンサ２１０が、アクティブにされることが可能である。これにより、６つのセンサ２１０が、次いで、場合によっては８つのセンサ２１０が、アクティブにされることになる。幾つかの場合において、複数のセンサ２１０を、１つのゾーン２４０に割り当てることができる。例えば、ゲームの、１つのより簡易なバージョンは、ユーザが、該ユーザの足をパッドの前か、又はパッドの後ろに置いたかどうかのみを検出することができる。そのような場合には、たとえ個別のセンサ２１０が、それらの各ゾーン２４０内の動きを検出したとしても、前記装置１００の後方エッジに沿った３つのセンサ２１０によって検出された任意の動きが、ユーザが該ユーザの足を該装置の後ろに適正に置いたゲームコントローラに対して信号を提供することができる。
【００１６】
一実施形態において、前記装置１００は、各エッジに沿って配置された検知回路構成と共に、八角形に形づくられており、該装置１００を囲んだ８つの別個のゾーン２４０を検知することを可能にする。しかしながら、任意の数のゾーン２４０及び対応するセンサ２１０が、可能であり、その数と、そのコンフィギュレーションとは、ゲームの機能と難解度と、前記装置１００の周囲におけるユーザの動作において要求される検出精度とに依存することが理解されるべきである。
【００１７】
赤外線の送信素子及び受信素子を、前記装置１００の周囲に配置された８つのセンサモジュール２１０の各々の中において組み込むことができる。センサモジュール２１０が赤外線発光ダイオード（ＩＲ ＬＥＤｓ）を含む実施形態において、各送信器は、その実効可能なエリア２３０を画定するパターンで放射線を放射する。任意のセンサ２１０における実効可能な領域２３０内における物体は、幾らかの光学的な伝達（トランスミッション）を、センサの受信素子へと戻すように反射させることになり、従って、エリア２３０の属性とされたゾーン２４０内における物体の存在が示される。ゾーン２４０の各々は、例えば、最も接近したセンサ２１０によって物体が検出されることが可能な領域に対応する、仮想空間のセグメントを表すことができる。検出されることになる物体（例えば、足）が、センサのＩＲ  ＬＥＤによって伝送された赤外線光を反射させて、その反射光が、センサの赤外線受信器モジュールによって受け取られる。これらのゾーン２４０は、一例としてダンス・パッドゲームを使用することにおいて、従来のシステム内において使用される物理的なダンス・パッドの正方形に対して、仮想的な複製を表すことができる。このような場合には、該センサ２１０が使用されて、ユーザのアクションが、ゲームからの命令と一致するかどうかが判定され、該センサによって生成された信号が、各ゾーン２４０内の物体の検出に対応する。すなわち、ダンス・パッド・ビデオゲームにおいて使用される従来のダンス・パッド・コントローラを効果的にエミュレートする。例えば、前方のセンサ２１０が、物体を検出した場合には、本発明は、「上」信号を、接続されたビデオゲームコンソールか又はコンピュータに対して送ることになる。左のセンサ２１０が、物体を検出した場合には、本発明は、「左」信号を、接続されたビデオゲームコンソールか又はコンピュータに対して送ることになる、など。
【００１８】
図３ａ〜３ｆは、物体の配置のコンフィギュレーションの例示的な説明と、本明細書内において記載された前記装置１００の技法を用いて結果として生じるセンサ検出とを提供している。任意の時間において、ある物体を、１つか又は複数の検知ゾーン２４０内において配置することができ、従って、そのゾーン２４０に関連付けられたセンサ素子（複数可）２１０がトリガーされる。それとは逆に、その検出エリア内における物体の存在を検出しないセンサ素子は、トリガされない。例えば、図３ａ内において、ユーザは、該ユーザの足を、ゾーン２４０のうちのどのゾーンにも置いていない。従って、センサ２１０の各々は、陰影が付されずに示されている（すなわち、非アクティブにされている）。しかしながら、図３ｂ内において、ユーザは、該ユーザの足を、ゾーン２４０のうちの２つの中に置いており、その結果として、これらのゾーン２４０に関連付けられたセンサ２１０が、陰影が付されるように示されている（すなわち、アクティブにされている）。図３ｃ〜３ｆは、ユーザの足の、他の配置と、各ゾーン２４０ごとのセンサ２１０の関連付けられたアクティベーション状態とを示す。
【００１９】
図４ａは、水平プラットホーム上に立っているユーザの初期位置を示す。この状態において、センサ２１０は、周期的に（例えば、１秒間に複数回）放射線４０５を、それらの実効エリア内へと放射するが、ユーザは、これらのエリアに対応するゾーン内に、該ユーザの足４１０を、いずれも置いていないので、センサ２１０において信号は全く検出されない。しかしながら、図４ｂ内において、ユーザは、該ユーザの足４１０を、前記ゾーンのうちの１つの中に置き、そのような放射された光線の一部分は、センサに戻すように反射されて、従って、センサ２１０’がアクティブにされる。同様に、図４ｃ内において、ユーザは、両方の足４１０を、１つか又は複数のゾーン内へと置き、ここでもまた、アクティブにされたセンサ２１０’に放射線が戻るように反射される。
【００２０】
この実施形態及び他の実施形態において、前記装置は、囲まれたセグメントのうちの１つの中における物体の配置を光学的に検出するために、対にされた赤外線送信器及び受信器を用いることができる。例えば、センサは、２０度のビーム幅でＩＲ  ＬＥＤｓから３８ｋＨｚにおけるパルス化された赤外線光を放射することができ、対応する（及び従来の）赤外線受信器を使用して赤外線光の経路内に配置された物体からの反射を検出することができる。８つのセグメントを用いる実施例において、赤外線バーストが、中央ユニットを囲む８つのセクションの根拠となる位置１から位置８まで整流する。該バーストが、約１０ミリ秒の間隔で生じ、各々が、約１ミリ秒の間、継続する。従って、約３８周期の３８ｋＨｚ信号が、各パルスバースト内において放射され、それは、赤外線センサを初期化するために必要な３〜１０個の３８ｋＨｚの周期を提供するのに十二分である。該パルスバーストの長さを、前記装置の電力消費とＬＥＤインジケータの視認性とのバランスをとることが必要な時に変更することができる（後述される）。
【００２１】
ＩＲ  ＬＥＤｓと赤外線受信器回路構成の位置と筐体（エンクロージャ）を、様々な実施形態に従って、変更することができる。しかしながら、ある構成が、他の構成よりも効果的である。床からの反射を防止するために、例えば、ＩＲ  ＬＥＤｓ及び受信器を、わずかに上方に傾ける（すなわち、床から遠ざける）ことができる。追加的には、反射が受け取られた時には、対応する赤色ＬＥＤｓに（例えば１０Ｈｚの速度で）点滅を生じさせるため、例えば、赤外線受信器の、負に向う出力を使用することによって、８つの赤外線検出器の各々の出力を、可視赤色ＬＥＤに接続することができる。この視覚的な指示を用いて、適正な回路機能を確認することができるが、前記装置の適正な動作のためにそのことが必ずしも必要であるとは限らない。
【００２２】
図５は、本発明の一実施形態を概略的に示している。前記装置は、１００Ｈｚの発振器回路５０５を含み、パルスグループ間の時間（１０ミリ秒）を決定する。該発振器５０５は、クロック駆動されたＣＤ４０２２シフトレジスタ５１０を駆動する。該ＣＤ４０２２シフトレジスタ５１０は、８つの出力部を通じて周期的に繰り返すことにより、各出力が、１２．５ミリ秒毎に（１００Ｈｚ／８の出力）得られることになり、（そのＣＬＫ入力が１００Ｈｚの発振器によって駆動されるので）１００Ｈｚのクロック速度で出力部を通じて整流する。該出力の各々は、２つの入力のうちの１つとして、ＡＮＤゲート５１５（例えば、ＣＤ４０８１デバイス）内へと提供される。各ＡＮＤゲートの出力端子は、ＩＲ  ＬＥＤに接続され、該ＡＮＤゲートの両入力がハイを受けた（レジストした）時にのみ、ターンオンされる。この実施形態において、ＩＲ  ＬＥＤｓは、適正な範囲と、望まないフィードバックの回避とのために、約１０ｍＡのピークを必要とする。ＡＮＤゲート５１５は、典型的には、（１バースト当りに１ミリ秒の）３８ｋＨｚにおける３〜５ｍＡよりも大きなピーク電流パルスを供給する能力が無いので、８つのＰＮＰトランジスタ５２０が、ＩＲ  ＬＥＤｓ５２５を駆動する。
【００２３】
発振器５０５はまた、１ミリ秒の正に向う出力を生成するワンショットタイマ５３０も駆動する。その出力がハイの時には、ダイオードＤ１がバックバイアスされて、それにより、Ｒ−Ｃ発振器５３５が、約３８ｋＨｚで動作することが可能となる。ワンショットタイマ５３０が、１０ミリ秒毎に、１ミリ秒間のハイをパルス出力するので、Ｒ−Ｃ発振器５３５は、同じ１ミリ秒間だけアクティブにされ、従って、１０ミリ秒毎に、３８ｋＨｚの方形波の１ミリ秒の長さの信号を生成する。該３８ｋＨｚの信号は、回路内において後に、赤外線送信のためのキャリアとして機能する。発振器５３５の出力は、７４Ｃ１４  ｈｅｘインバータ・シュミット・トリガ５４５を介して絶縁され且つ反転させられて、該インバータ・シュミット・トリガ５４５は、正に向う３８ｋＨｚのバーストを、８つのデュアルＡＮＤゲート５１５の２つの入力のうちの第２の入力に配信して、第２のトリガ信号を提供する。結果として、１００Ｈｚの速度における、シフトレジスタ５１０からのハイをＡＮＤゲートが受けた（レジストした）時には、ＡＮＤゲートはまた、３８ｋＨｚの速度における、Ｒ−Ｃ発振器５３５からのハイも受ける（レジストする）。従って、各ＬＥＤ５２５は、効果的に、短時間の期間、ターンオンされ、その間、より高速な３８ＫＨｚの速度で、オン及びオフにストローブする。
【００２４】
電力源は、９Ｖバッテリ５４０によって供給された７８Ｌ０５線形レギュレータによって＋５Ｖにまで調整されることが可能である。このレギュレータを含めることができる。何故ならば、３８ｋＨｚのＲ−Ｃ発振器５３５の出力周波数が、電圧依存性であり、クリーンで、ノイズ及びジッタが無い５Ｖ電源において動作すべきであるからである。
【００２５】
図６は、前記装置の代替の一実施形態を示す。該一実施形態において、汎用マイクロコントローラ６００が、図５内において図示された多くのディスクリートな構成要素のうちの幾つかか又は全てを置換する。該マイクロコントローラ６００は、内部クロックか又は外部クロックを用いて動作させられた時には、通常の電圧及び温度範囲にわたって、十分なクロック周波数の安定性（スタビリティ）を有する。従って、図５の９Ｖバッテリ及びレギュレータを、任意の適合可能な電力源によって置き換えることができる。
【００２６】
依然として図６を参照すると、汎用マイクロコントローラ６００は、その出力ポートからピーク電流を供給し（それらは、ＩＲ  ＬＥＤｓ５２５に連続的に提供され、低いデューティサイクルを有する）、従って、トランジスタが必要とされない可能性がある。送信ＩＲ  ＬＥＤｓ５２５の結果として生じるピーク電流は、用いられるＩＲ  ＬＥＤ５２５のタイプ、銘柄、及び許容誤差と、各検知モジュールの所望の検出範囲とに依存して変動を受けやすい。１０ｍＡが、この実施形態の場合に予想されるおおよそのピーク電流であるが、他のピーク電流も可能である。
【００２７】
幾つかの実施形態において、赤外線受信器モジュールの各々の出力を、試験目的のために、及び１つか又は複数の検知モジュールの機能についてユーザに可視フィードバックを提供するために、赤色ＬＥＤに接続することができる。適正に動作させるためには、４．５〜５Ｖを、赤外線受信器が概して必要とする。赤外線受信器が、小さなレベルの３８ｋＨｚ信号の影響をそれらの供給端子上において受けやすいという事実の理由のために、１００μＦの電界コンデンサによってバイパスされた（最小）２０オームの抵抗器によって、残りの回路構成に、供給線を結合させないようにすることができる。可視赤色ＬＥＤのアノードは、互いに結線されて、共通の３００オームの抵抗器を介して＋５Ｖに接続される。
【００２８】
一実施形態において、図６内に示されるようなマイクロコントローラを用いて、中央ユニットの周囲における８つのセンサ領域のうちの１つに各々が対応する、赤外線受信器モジュールの出力部が、汎用マイクロコントローラ６００の８つの入力部に接続される。該マイクロコントローラは、次いで、その信号を、ビデオゲームコンソールか、パーソナルコンピュータか、又は玩具によって処理されることが可能な形式へと変換する。従って、前記装置を、ダンス・パッドのような標準的なビデオゲームコントローラと置き換えるように使用することができる。データを、任意の現在既知のか又は将来の有線又は無線ネットワーキングプロトコルを介したケーブルによってか、或いは代替的には、（無線周波数（ＲＦ）、赤外線、及びワイヤの無い装置が望まれた場合の他のワイヤレスなデータ伝送方法を含むが、これらに限定されない）無線送信モジュールによって伝達することができる。幾つかの実施形態において、無線送信は、１つか又は複数の８０２プロトコル、例えば、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、８０２．１１ｘ、及び／又は８０２．１５（すなわちブルートゥース）を用いることができる。無線受信器を、ビデオゲームコンソールか、テレビベースのビデオゲームか、玩具か、又は本発明によってインターフェースする他の製品に直接的に接続することができる。前記装置を、玩具内か又はゲーム製品内へと直接的に統合することもできる。
【００２９】
図７は、前記装置によって受け取られた信号を、ビデオゲームコンソール７１０か又はパーソナルコンピュータによって処理されることが可能な形式へと変換するために使用されることが可能な例示的な回路構成７００を示す。この回路構成が、そのようなインターフェースを行うことの多くの可能性、オプション、及び方法体系のうちの単なる１つに過ぎないことが理解されるべきである。赤外線受信器からの入力（このケースでは８つ）は、各々、マイクロコントローラ内へと入力される。好適実施形態において、ある物体が該８つのセンサのうちの１つによって検出された時には、通常ハイの入力信号は、約８０ミリ秒毎に１ミリ秒の間、ローにパルス出力される。物体が何も検出されない時には、該入力信号は、ハイのままとなる。マイクロコントローラは、次いで、８つの入力信号の各々を調査して、そのようにすることを反復的に継続することができる。ローのパルスが検出された場合には、該マイクロコントローラは、一致した入力に対応する、８つの出力ピンのうちの１つに、論理ハイのレベルを出力する。ローのパルスの検出のその約１００ミリ秒の経過の後に、所与の入力信号上において、該マイクロコントローラが、ローのパルスを検出しない場合には、対応する出力ピンが、次いで、論理ローのレベルに設定される。該マイクロプロセッサからの８つの出力の各々が、アナログスイッチ７２０（例えば、ＣＤ４０６６ＢＥスイッチ）のアレイの入力に接続され、それらの出力は、修正される無線ビデオゲームコントローラ７３０に、対応するように接続される。各アナログスイッチは、該修正される無線ビデオゲームコントローラ７３０上において押された物理的なボタンをエミュレートする。このようにして、この回路構成によって、ビデオゲームコンソールに取り付けられたビデオゲームコントローラとして前記装置が使用されることが可能となる。
【００３０】
この例の場合の前記マイクロコントローラ上に常駐するファームウェアに対する、Ｃプログラミング言語における適合可能なソースコードは、下記のようになる。
【００３１】
【表１】
2009502437.tif 000003
【表２】
2009502437.tif 000004
代替の一実施形態は、８つのＩＲ  ＬＥＤｓ及び一致した赤外線受信器の各々からの搬送周波数を変化させる。従って、３８ｋＨｚの赤外線受信器の各々によって検出されることになる８つのＩＲ  ＬＥＤｓの各々からの３８ｋＨｚにおける赤外線信号をパルス出力することの代りに、前記装置は、（３０ｋＨｚ、３３ｋＨｚ、３６ｋＨｚ、３６．７ｋＨｚ、３８ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、及び／又は５６ｋＨｚの周波数を含むが、これらに限定されない）複数の搬送周波数を使用して、追加的なレベルのフィルタリングと、中央ユニットを囲む様々なセグメント間の干渉制御とを提供することができる。赤外線受信器が、専用フィルタに調整され、特定の搬送周波数上に乗っているデータを受信するので、ＩＲ  ＬＥＤｓ及び一致した該赤外線受信器の各々ごとに別個の搬送周波数を用いることによって、センサによる「誤った正の」検出の機会が低減される。結果として、隣接した位置のか又は様々な位置の物体からの反射は、検出されないこととなる。１つの効果的なアプローチは、隣接するＩＲ  ＬＥＤｓ及び受信器の周波数を、例えば３０ｋＨｚと５６ＫＨｚの、広く分けられた周波数間に代替することである。
【００３２】
本発明は、ある例では、中央ユニットの周囲の所与のゾーン内におけるユーザの身体パーツの配置（位置付け）のより正確な表現を得るために、各仮想ゾーンごとに、複数のセンサ（この例では、ＩＲ  ＬＥＤｓ及び赤外線受信器）を使用することができる。従って、１ゾーン当りに単一のＩＲ  ＬＥＤと赤外線受信器との対を使用する代りに、任意の数のＩＲ  ＬＥＤｓ及び赤外線受信器が、使用されることが可能であり、ある特定ゾーン内における物体の配置の正確さを増すことを助けることになる。
【００３３】
ソフトウェアベースの技法をまた、マイクロコントローラにおいて用いて、前記装置を囲むある特定ゾーン内における物体の正確な検出を支援することができる。このような技法は、例として、センサユニットを囲むセンサの赤外線送信と赤外線受信の順番とを修正すること（例えば、中央ユニットの周りの連続的な時計回りか又は反時計回りの動きとは異なる順序でセンサをアクティブにすること）か、或いは、（例えば、センサが、別の、ことによると近くのセンサ用の信号を受信することを防ぐために）受信された反射された信号が、特定のセンサについて定められた適正な信号であることを保証することを助けるために、任意のセンサから受け取った信号をフィルタリングすることを支援するための信号処理の使用を、含むことができる。
【００３４】
本発明の別の実施形態は、複数のＩＲ  ＬＥＤｓ及びＩＲ受信器を、中央ユニットの内側の回転アーム又はディスク上に実装された単一のＩＲ  ＬＥＤ及び受信器ユニットに置換する。モータが、該アーム又はディスクを、床に並行な配向において、時計回りか又は反時計回りの方向において駆動して、８つの異なる位置を通じて整流する。必要なセンサ電子機器回路の全てを、前記アーム上に実装することができ、固定されたベースからの電力入力を、端子を介して、回転式電気的ジョイントとも呼ばれる滑動環（スリップリング）に提供することができる。
【００３５】
別の実施形態において、１つか又は複数のパターンが、床上へと投影され、各パターン（又はそのセグメント）は、前記装置を囲んでいるセグメントの各々に対応する。ＬＥＤ送信光源と共通に配置される光学的な検出器は、通常は、これらの連続的にアクティブにされたＬＥＤｓによって照らされている時に、床から反射された光を受け取る。１つの形態において、前記パターンは、色づけられたＬＥＤ（例えば、上方／前方を示す赤色、左を示す緑色、右を示す黄色、下方／後方を示す青色、及び４つのコーナ位置を示すオレンジ色）から生成された個別スポットを含む。物体検出のそのような視覚的な指示を加えることは、ユーザ経験を高めることができる。すなわち、例えば、本発明が、ある物体が検出されたセグメントに対応するＬＥＤから生成された単一スポットを点滅させるか又はターンオフさせることができ、従って、物体がセンサによって正しく検出されたことをプレーヤが理解する。該プレーヤが、例えば、足を左の位置に置く場合には、緑色のＬＥＤが使用されて、足が正しく検出されたことを示すために、特定のエリアがターンオフされることになることがイルミネートされる。
【００３６】
各ゾーンに対応するＬＥＤｓが、前記装置内へと組み込まれる類似の一実施形態において、該ＬＥＤｓを、前記装置と伝達し合うビデオゲームコンソールか又は他の装置か又は製品によって制御されることが可能な状態指示器として使用することができる。従って、トレーニング支援としてか又は追加的な教育上の要素としてＬＥＤｓを使用することができる。ダンス・パッドの例を用いて、ＤＤＲタイプのゲームには、フラッシュするＬＥＤｓが、ユーザが次にステップを中へと踏み出すべきゾーンを示す「ビギナーモード」を含めることができる。該ＬＥＤｓはまた、多くの他の相互作用経験のために使用されることが可能であり、該ＬＥＤｓの照明を、前記装置か、ゲームコンソールか、又はそれらとインターフェースする外部の製品のいずれかによって制御することが可能である。
【００３７】
検知モジュールによる、物体の確認された検出に、遅延を追加することができる。ある実施形態において、該検知モジュールの各々（この例ではＩＲ  ＬＥＤ及び赤外線受信器モジュールを含む）は、床からの光学的な反射を防ぐために、地面からわずかに上方に及び上向きに角度が付けられて実装され、反射が地面又は床に実際に到達する前に、該物体を検出することができる。従って、前記装置が、仮想ダンスパッドか又はビデオゲームコントローラとして使用されている場合には、実際の身体的な（物理的な）アクションと検出との間に、差異（不一致）が存在する可能性がある。物体が検出された時と、物体が地面に到達したと推定されることができた時との間に短い時間遅延（例えば、検出後の約１０ミリ秒）を追加することは、ユーザに、従来のコントローラに一致するフィードバックを提供する。該従来のコントローラでは、床上に配置された、コントローラのマトリクススイッチ接続部との物理的な接触を前記物体が行う必要がある。例えば、汎用マイクロコントローラ内部のタイマーモジュールを用いてか、標準の５５５タイマモジュールＩＣによってか、或いはマイクロコントローラ上か又は前記装置内における他の回路構成上に実装されたソフトウェアによって、この時間遅延は追加されることが可能である。
【００３８】
本発明の更に別の実施形態において、赤外線受信器を、光ファイバによって置換することができ、光ファイバの各々が、受け取られた反射された赤外線ビームのうちの１つを、前記装置内の中央位置へと導く。ここで、各ファイバから出る赤外線光ビームが、単一の水平に配置された赤外線受信器に導かれる。該赤外線受信器は、該ファイバによって捕らえられ且つ該ファイバの反対側の端部において放射される反射された赤外線光による放射線にさらされる。追加的には、光の収集と配光の効果を高めるために、各ファイバーの入口と出口の形状（ジオメトリ）は、外部レンズによりレンザティックか又は補足的とすることができる。
【００３９】
本発明の別の実施形態は、赤外線送信器から送信された光学的な放射を制御するために、及び／又は、赤外線受信器によって受信されている光学的な放射を制御するために、光学的なレンズ、及び／又は、（例えば、プラスチックで作られた）光ガイド（光導体）を使用する。他の付近のセンサとの干渉を低減するために、及び／又は、より正確な、送信器のエネルギーを反射させる物体の検知を提供するために、このような光学的なレンズ（又は他のタイプのレンザティックのか、又はセンサの放射及び受信特性の他の光学制御）を、センサと、前記装置の外側との間に配置して、送信及び受信エネルギーの方向の誘導を助けることができる。
【００４０】
例えば、そのようなレンズを用いることなく赤外線光の変位を制御することは、ある状況において困難である可能性がある。ＩＲ  ＬＥＤにおける１つの仕様は、その送信する（例えば、２０度の）半角（ハーフ・アングル）であり、赤外線受信器における１つの仕様は、その受信の半角（ハーフ・アングル）であるが、更により正確に光を誘導することを助けるために、更なる外部レンズを使用することができる。更には、放射された及び反射された光を誘導するためにレンズを用いることにより、センサは、できるだけ床に対して低い物体を検知することができる。このことは、床レベルでの足踏みを検知する前記装置が前記従来のダンス・マットを置換する時に、特に重要である。
【００４１】
本発明の別の実施形態において、中央ユニットの周囲の物体の配置を検出するために、容量性又は電界センサ（例えば、ＦｒｅｅｓｃａｌｅのＭＣ３４９４０か又はＭＣ３３７９４センサ）を使用することができる。物体がその検出範囲内にあるかどうかを判定するために、そしてもしも検出範囲内にあるのであれば、物体の距離／近さと、ことによると物体のタイプ（例えば、人体と、カーペットか又はプラスチック玩具のような生き物ではない材料とを区別すること）を決定するために、中央ユニットの周りの様々な位置に配置された複数の（例えば８つの）電極を用いることによって、各電極が、静電容量か又は電界内における変化を検出することができる。
【００４２】
前記装置の様々な実施形態における８つのセンサ位置への参照は、例示的な目的のみのためであり、一般のスイッチ・マトリクス・ダンス・パッドにおける８つのスイッチ位置のコントローラの使用に基づいていることを理解されたい。８つよりも多いか又は少ない任意の数のセンサ位置もまた現発明によってもくろまれている。更には、超音波又は音声検知技術を含む（但し、これらに限定されない）任意の適合可能なタイプの検知様式を、本発明と共に使用することができる。本明細書内において、前記装置内に実装されることが可能な、可能性のある検知様式の広範囲の例として、赤外線の、容量性の、及び電界の技法が記載されている。
【００４３】
本明細書内にいて記載されたものの変形形態、修正、及び他の具現化が、特許請求の範囲のような本発明の原理及び範囲を逸脱することなく、当業者によって生じることとなるであろう。従って、本発明は、先行する例示的な説明によってではなく、添付の特許請求の範囲の原理と範囲によって画定されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の平面図であり、その環境内において、本発明が概して動作する。
【図３】本発明の様々な実施形態による、ユーザが装置に及ぼす作用を説明する平面図（３ａ〜３ｆ）である。
【図４】本発明の様々な実施形態による、装置とユーザとの相互作用における立面図（４ａ〜４ｃ）である。
【図５】本発明の一実施形態を実施するための１つの電子回路の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態を実施するための、１つの代替の電子回路の概略図である。
【図７】様々なビデオゲームコンソールを有する、本発明の実施形態を実施するための１つの電子回路を、説明する概略図である。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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