(57)【要約】  種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置は、移動検出のために１つ以上のアタッチメントを有する全方向軸操縦装置に結合されたコントローラと、該コントローラに結合された固定のフィットネス装置とを備える。コントローラは、動作の１つ以上の軸を再センタリングするための再センタリング装置と、速度のための１つ以上の比及び動作の他の軸を解釈し、送信し、そして調整するための比プロセッサと、を備え、コントローラからの入力に少なくとも部分的に基づいてバーチャル・リアリティ・プログラムを行なうように構成されるコンピュータに標準のインターフェースを介して結合される。コントローラは、自然の操縦動作を模擬するように構成され、全方向軸操縦装置及び固定のフィットネス装置に対するユーザの身体的な動作を、バーチャル・リアリティ・プログラムにおける動作に密接に似せさせるようにする。
2008539865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置であって、
移動検出のために１つ以上のアタッチメントを有する全方向軸操縦装置に動作的に結合されたコントローラを備え、該コントローラは、
動作の１つ以上の軸を再センタリングするための再センタリング装置と、
速度のための１つ以上の比及び動作の他の軸を解釈し、送信し、そして調整するための比プロセッサと、を備え、前記コントローラは、標準のインターフェースを介してコンピュータに動作的に結合され、前記コンピュータは、前記コントローラからの入力に少なくとも部分的に基づいてバーチャル・リアリティ・プログラムを行なうように構成され、
当該種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置は、また、前記コントローラに動作的に結合された固定のフィットネス装置を備え、前記コントローラは、自然の操縦動作を模擬するように構成され、前記全方向軸操縦装置及び前記固定のフィットネス装置に対するユーザの身体的な動作を、前記バーチャル・リアリティ・プログラムにおける動作に密接に似せさせるようにした装置。
【請求項２】
前記比プロセッサは、電子機器である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記再センタリング装置は、電子機器である請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記再センタリング装置は、機械である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記標準のインターフェースは、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）インターフェースを含む請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記標準のインターフェースは、ＰＳ／２インターフェースを含む請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記標準のインターフェースは、ＲＳ−２３２Ｃ（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ２３２Ｃ）インターフェースを含む請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ訓練プログラムを含む請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ・ゲーム・プログラムを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定のフィットネス装置は、トレッドミルを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置であって、
移動検出のために１つ以上のアタッチメントを有する全方向軸操縦手段に動作的に結合された制御手段を備え、該制御手段は、
動作の１つ以上の軸を再センタリングするための再センタリング手段と、
速度のための１つ以上の比及び動作の他の軸を解釈し、送信し、そして調整するための比処理手段と、を備え、前記制御手段は、標準のインターフェースを介してコンピュータに動作的に結合され、前記コンピュータは、前記コントローラからの入力に少なくとも部分的に基づいてバーチャル・リアリティ・プログラムを行なうように構成され、
当該種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置は、また、前記コントローラに動作的に結合された固定のフィットネス手段を備え、前記制御手段は、自然の操縦動作を模擬するように構成され、前記全方向軸操縦装置及び前記固定のフィットネス手段に対するユーザの身体的な動作を、前記バーチャル・リアリティ・プログラムにおける動作に密接に似せさせるようにした装置。
【請求項１２】
前記比処理手段は電子機器である請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記再センタリング手段は、電子機器である請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記再センタリング手段は、機械である請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記標準のインターフェースは、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）インターフェースを含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記標準のインターフェースは、ＰＳ／２インターフェースを含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記標準のインターフェースは、ＲＳ−２３２Ｃ（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ２３２Ｃ）インターフェースを含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ訓練プログラムを含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ・ゲーム・プログラムを含む請求項１１に記載の装置。
【請求項２０】
前記固定のフィットネス手段は、トレッドミルを含む請求項１１に記載の装置。
【請求項２１】
種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置における入力を処理するための方法であって、
移動検出のために１つ以上のアタッチメントを有する全方向軸操縦装置に動作的に結合されたコントローラにおいて、動作の１つ以上の軸を表す１つ以上のエンコーダからの入力を受信するステップと、前記コントローラは、固定のフィットネス装置に動作的に結合され、
前記動作の１つ以上の軸を再センタリングするために前記入力を変更するステップと、
標準のインターフェースを介して前記変更された入力をコンピュータに通信するステップと、を含み、前記コンピュータは、前記変更された入力に少なくとも部分的に基づいてバーチャル・リアリティ・プログラムを行なうように構成され、前記全方向軸操縦装置及び前記固定のフィットネス装置に対するユーザの身体的な動作を、前記バーチャル・リアリティ・プログラムにおける動作に密接に似せさせるようにした方法。
【請求項２２】
前記標準のインターフェースは、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）インターフェースを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記標準のインターフェースは、ＰＳ／２インターフェースを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記標準のインターフェースは、ＲＳ−２３２Ｃ（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ２３２Ｃ）インターフェースを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ訓練プログラムを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ・ゲーム・プログラムを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記固定のフィットネス装置は、トレッドミルを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置における入力を処理するための方法を行うために、機械によって実行可能な命令のプログラムを実施する、機械によって読取り可能なプログラム記憶装置であって、当該方法は、
移動検出のために１つ以上のアタッチメントを有する全方向軸操縦装置に動作的に結合されたコントローラにおいて、動作の１つ以上の軸を表す１つ以上のエンコーダからの入力を受信するステップと、ここに、前記コントローラは、固定のフィットネス装置に動作的に結合され、
前記動作の１つ以上の軸を再センタリングするために前記入力を変更するステップと、
標準のインターフェースを介して前記変更された入力をコンピュータに通信するステップと、を含み、前記コンピュータは、前記変更された入力に少なくとも部分的に基づいてバーチャル・リアリティ・プログラムを行なうように構成され、前記全方向軸操縦装置及び前記固定のフィットネス装置に対するユーザの身体的な動作を、前記バーチャル・リアリティ・プログラムにおける動作に密接に似せさせるようにした方法である、プログラム記憶装置。
【請求項２９】
前記標準のインターフェースは、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）インターフェースを含む請求項２８に記載のプログラム記憶装置。
【請求項３０】
前記標準のインターフェースは、ＰＳ／２インターフェースを含む請求項２８に記載のプログラム記憶装置。
【請求項３１】
前記標準のインターフェースは、ＲＳ−２３２Ｃ（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ２３２Ｃ）インターフェースを含む請求項２８に記載のプログラム記憶装置。
【請求項３２】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ訓練プログラムを含む請求項２８に記載のプログラム記憶装置。
【請求項３３】
前記バーチャル・リアリティ・プログラムは、バーチャル・リアリティ・ゲーム・プログラムを含む請求項２８に記載のプログラム記憶装置。
【請求項３４】
前記固定のフィットネス装置は、トレッドミルを含む請求項２８に記載のプログラム記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「種々の適合性の電子的全方向軸ヒューマン・インターフェース」という名称の２００５年５月６日に提出した仮特許出願第６０／６７８，４３５号の恩恵を主張するものである。
【０００２】
本発明は、コンピュータ科学の分野に関するものである。特に、本発明は、種々の適合性の電子的全方向軸ヒューマン・インターフェースに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータ・ゲーム及び訓練システムの娯楽価値を高めるための多くの試みが為されてきた。これらのシステムの設計者及びユーザの双方にとって極端な利益の分野は、コンピュータの生成した世界に身体的に没入する分野のものである。「ゲーム内に」本当にいるという感覚を持つための願望は、用語「バーチャル・リアリティ（仮想現実）」をもたらした。この願望の表現は、娯楽及び訓練産業の双方において大いに追求されてきた。その例は、手もしくは体のグローブ及びヘルメット、赤外線または他の移動検出装置、感覚上の再現装置、音声認識及び指令、並びにディスプレイ眼鏡またはゴーグルにおいてセンサを創成することに見られる。
【０００４】
幾つかの解決法が、（１）ユーザの移動を検出すること、（２）ユーザにフィードバック情報を提供すること、そして、（３）他のコンピュータ・ゲームまたは訓練システムに適合させること、ができることをもくろんでいる。しかし、これらの解決法は、代表的には、これらの目的を達成するための手段を開示することに失敗しているか、または現在広範な使用において現存するシステムと互換性の無い種々の機能及びフィードバックを記載することに失敗しているかのいずれかである。幾つかの解決法においては、計算されるべき情報の複雑さは、特殊化されたコンピュータ及び特定的に設計されたプログラムなしでは実際の適用性がないという程度まで高まっている。例えば、１つの解決法は、実際のバイクの乗車の正確な動作及び傾斜を模擬することを試みる。しかしながら、バイクの傾斜としては、深い旋回においてバイクから落ちることからユーザを保つような方法で、実際の乗車の遠心力がいかに模擬されるかは明瞭でない。この解決法は、力のフィードバック情報の使用を必要とし、このことは、特殊化されたプログラミング及びプロセッサを必要とする。
【０００５】
幾つかの解決法は、所望の結果を創成する構成要素を配列するための手段として幾つかの可能な構成を表示するが、しかし、装置の機械的または電子的な内部動作を特定することに失敗している。幾つかの解決法は、信号がアナログ手段を介して送信されることができるということを提案する。しかしながら、アナログ送信は、今日一般に使用中のコンピュータ・ソフトウェア内では種々の軸に沿った不正確な運動を提供する。幾つかの解決法はディジタル送信について述べているが、コンピュータ・ゲームまたは訓練システムを備えた機械的及び電子的機構間でインターフェースするための手段を開示することに失敗している。
【０００６】
幾つかの解決法は、ユーザがどんなコンピュータ及びユーザ・モニタをすでに所持していても、それに加えて別のコンピュータ及びモニタを必要とし、このように、現存するコンピュータ・リソースにてこ入れすることに失敗しており、当該解決法を法外に高価なものにしている。
【０００７】
幾つかの解決法は、ユーザの足の運動によって遮断可能な光ビームをインターフェースすることを特徴としているが、この情報をゲームまたは訓練装置のための読み取り可能な信号に送信するための手段を開示することに失敗している。
【０００８】
１つの解決法は、コンピュータと通常にインターフェースされる一般のジョイステックを特徴としている。あまりにもゆっくりとペダルを踏んでいる練習用自転車とインターフェースされるときゲーム内にブレーキ効果が生じる。しかし、この解決法は、少しでもゲーム内で動作するよう最小速度が維持されるのを必要とする。
【０００９】
他の解決法は、三次元世界を通る種々の軸の動作のその範囲内に制限される。さらに他の解決法は、旋回及び上昇及び下降動作のためのスイッチのような種々の非直感的手段を開示している。
【００１０】
１つの解決法は、トレッドミル及び一体化されたボタン上の動作を検出するために、ローラが装備された、トレッドミルに装着された棚上にラップトップを設定するための構成を特徴としている。しかし、この設計は、順方向動作を除いて、他の軸方向動作のボタン押圧手段及びゲームを通しての旋回にユーザを制限する。
【００１１】
他の解決法は、ゲームまたは訓練プログラムを制御する設備というよりもむしろ、ゲームまたは訓練設備のプログラミングされた制御に関する。
【００１２】
コンピュータの生成した世界における身体的な関与を高めるよう意図された種々の装置の技術的制限及び商業的応用は、広く変えられてきた。このような装置を有する商業的な成功は、しばしば、これらの装置によって提供される情報のすべてを取り扱うために計算力におけるさらなる進歩を必要としている。それらを支援するための計算力がなければ、これらの装置の使用は、ユーザによって行われるところのものと、ユーザが受けるフィードバックとの間に知覚し得るほどの遅延を生成する。該遅延が知覚されるとき、バーチャル・リアルティの元来の目的はくつがえされる。受信されてユーザにフィードバックされる情報が複雑であればあるほど遅延は長くなり、この問題を克服するためには、一層強力で進歩したコンピュータ・システムが必要である。現在、比較的小さい遅延時間で、広く用いられているホーム・コンピュータと共に作用する多くのゲーム及び訓練システムがある。しかしながら、これらは、ボタンの押圧のような小さい手の動作に主に依存しているので、身体的な関与については制限された恩恵を有する傾向のものである。
【００１３】
従って、広く用いられているコンピュータ・システム及びプログラムと互換性のある、ゲーム、訓練のようなコンピュータ・アプリケーション並びに他のアプリケーションのための改良されたユーザ・インターフェースに対する必要性が当該技術分野において存在する。コンピュータによって処理されるべき情報の複雑さを維持してユーザのための動作を単純化し、それにより、ゲーム、訓練システムまたは他のアプリケーションとのユーザの相互作用においてユーザに対し一層直感的な身体的な動作を生成しつつ、コンピュータ・アプリケーションにおけるユーザの表現または身体的な関与を高めるような解決法に対するさらなる必要性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
種々の適合性の全方向軸の電子的ヒューマン・インターフェース装置は、移動検出のために１つ以上のアタッチメントを有する全方向軸操縦装置に動作的に結合されたコントローラと、該コントローラに動作的に結合された固定のフィットネス装置とを備える。コントローラは、動作の１つ以上の軸を再センタリングするための再センタリング装置と、速度のための１つ以上の比及び動作の他の軸を解釈し、送信し、そして調整するための比プロセッサと、を備える。コントローラは、標準のインターフェースを介してコンピュータに動作的に結合される。コンピュータは、コントローラからの入力に少なくとも部分的に基づいてバーチャル・リアリティ・プログラムを行なうように構成される。コントローラは、自然の操縦動作を模擬するように構成され、全方向軸操縦装置及び固定のフィットネス装置に対するユーザの身体的な動作を、バーチャル・リアリティ・プログラムにおける動作に密接に似せさせるようにしている。
【００１５】
この明細書の部分に組み込まれかつその部分を構成する添付図面は、詳細な説明と共に、本発明の１つまたは２つ以上の実施形態を示し、そして本発明の原理及び履行を説明するように働くものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態を、種々の適合性の電子的全方向軸ヒューマン・インターフェースの文脈においてここに説明する。当業者は、本発明の以下の詳細な説明が単に説明的なものであり、どんな意味においても制限することを意図するものではないということを認識するであろう。本発明の他の実施形態は、この開示の利益を有するかかる当業者に対して容易に自ずと示唆されるであろう。添付図面に示される本発明の履行に対して詳細に参照が為されるであろう。同じ参照指示子は、同じもしくは同様の部品に言及するために、図面及び以下の詳細な説明の全体を通して用いられるであろう。
【００１７】
明瞭にするために、ここに記載された履行の普通の特性のすべてが示されたり記載されたりしていない。もちろん、任意のこのような実際の履行の開発において、アプリケーション関連及びビジネス関連の制約と順応させるというような開発者の特定の目的を達成するために、多くの履行特定決定が行なわれなければならず、そしてこれらの特定の目的は、１つの履行からもう１つの履行に対して変り、一人の開発者からもう一人の開発者に対して変るということを理解するであろう。さらに、このような開発努力は、複雑で時間のかかるものであるが、それにもかかわらず、この開示の恩恵を有する当業者にとっては工学技術の普通の仕事である。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、構成要素、プロセス・ステップ、構造、もしくはそれらの任意の組み合わせは、種々のタイプのオペレーティング・システム（ＯＳ）、計算プラットフォーム、ファームウェア、コンピュータ・プログラム、コンピュータ言語、汎用機械、もしくはそれらの任意の組み合わせを用いて履行され得る。当該方法は、処理回路上で実行しているプログラミングされたプロセスとして実行され得る。処理回路は、プロセッサ及びオペレーティング・システム、接続及びネットワーク、データ記憶、もしくはスタンドアローン装置の１つまたは２つ以上の組み合わせの形態を取ることができる。プロセスは、このようなハードウェアによって実行される命令、ハードウェア自体、もしくはそれらの任意の組み合わせとして履行され得る。ソフトウェアは、機械によって読取り可能なプログラム記憶装置上に記憶される。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、構成要素、プロセス、データ構造、もしくはそれらの任意の組み合わせは、機械言語、アセンブラ、ＣまたはＣ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、コンピュータ上で実行する他の高レベル言語（例えば、ウインドウズＸＰ、ＸＰ  ＰＲＯ、ＣＥ、２０００Ｋ（他のウインドウズ）、ＬｉｎｕｘまたはＵｎｉｘ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ、Ｐａｌｍ、またはＡｐｐｌｅ  ＯＳ  Ｘ  をベースにしたシステム）、またはそれらの任意の組み合わせを用いて履行され得る。本発明の実施形態によれば、プロセスは、英国のＯｂｊｅｃｔ  Ｆｏｒｇｅ、ＬＴＤによるＭＯＪＯのような実行時間展開（ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ）ツール及び配分された構成要素管理を用いて履行され得る。異なった履行が用いられ、それらは、他の型のオペレーティング・システム、計算プラットフォーム、コンピュータ・プログラム、ファームウェア、コンピュータ言語、汎用機械、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得る。さらに、当業者は、ハードワイヤード装置、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡｓ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、のような、あまり汎用性をもたない性質の装置も、ここに開示された本発明の概念の範囲及び精神から逸脱することなく用いられ得るということを認識するであろう。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、当該方法は、パーソナル・コンピュータ、ワークステーション・コンピュータ、メインフレーム・コンピュータ、もしくはカリフォルニアのサンタ・クララのサン・マイクロシステムズ・インクから入手可能なＳｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ワシントンのレッドモンドのマイクロソフト・コーポレーションから入手可能なＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰ及びＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００のようなＯＳ、または幾つかのベンダから入手可能なＬｉｎｕｘのようなＵｎｉｘ（登録商標）オペレーティング・システムの種々のバージョンを実行する高性能サーバ上で履行され得る。当該方法は、また、ワシントンのレッドモンドのマイクロソフト・コーポレーションから入手可能なＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＣＥ、英国のロンドンのＳｙｍｂｉａｎ  Ｌｔｄから入手可能なＳｙｍｂｉａｎ  ＯＳ（登録商標）、カリフォルニア州のサニベールのＰａｌｍＳｏｕｒｃｅ，Ｉｎｃ．から入手可能なＰａｌｍ  ＯＳ（登録商標）及び種々の埋設されたＬｉｎｕｘオペレーティング・システムのようなＯＳを実行する移動装置上でも履行され得る。埋設されたＬｉｎｕｘオペレーティング・システムは、カリフォルニア州のサニベールのＭｏｎｔａＶｉｓｔａ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｉｎｃ．及びニュウーメキシコ州（ＮＭ．）のソコロのＦＳＭＬａｂｓ，Ｉｎｃ．を含むベンダから入手可能である。当該方法は、また、複数プロセッサ・システム上でも履行可能であり、もしくは入力装置、出力装置、ディスプレイ、ディジタル・カメラ、移動電話、ディジタル・ビデオ・カメラ、移動計算装置、ポインティング装置、メモリ、記憶装置、プロセッサに及びプロセッサからデータを転送するための媒体インターフェース等の種々の周辺機器を含む計算環境において履行可能でもある。さらに、かかる計算システムもしくは計算環境は、ローカルにネットワーク化されても良く、もしくはインターネットまたは他のネットワークを介してネットワーク化されても良い。
【００２１】
本発明の文脈において、用語“接続手段”は、第１の１つ以上の装置が第２の１つ以上の装置と通信する任意の手段を含む。一層詳細には、接続手段は、ネットワーク及び直接接続機構、並列データ・バス、並びに直列データ・バスを含む。
【００２２】
本発明の文脈において、用語“ネットワーク”は、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、メトロ・エリア・ネットワーク、住宅地ネットワーク、パーソナル・エリア・ネットワーク、会社ネットワーク、相互ネットワーク、インターネット、ワールド・ワイド・ウェブ、アドホック（ａｄ−ｈｏｃ）・ネットワーク、同位（ピアトゥピア）ネットワーク、サーバ・ネットワーク、バックボーン・ネットワーク、ケーブル・テレビジョン・システム、電話システム、ワイアレス遠隔通信システム、ＷｉＦｉネットワーク、ブルートゥース・ネットワーク、ＳＭＳネットワーク、ＭＭＳネットワーク、光ファイバ・ネットワーク、トークン・リング・ネットワーク、イーサネット（登録商標）・ネットワーク、ＡＴＭネットワーク、フレーム・リレー・ネットワーク、衛星通信システム、等を含む。このようなネットワークは、当該技術分野において良く知られており、従って、さらには説明しない。
【００２３】
本発明の文脈において、用語“プロセッサ”は、データを処理しまたは変換する、物理コンピュータ（スタンドアローンのまたは分布されたかのいずれか）もしくは仮想機械（スタンドアローンのまたは分布されたかのいずれか）を記載する。プロセッサは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、もしくはそれらの組み合わせにおいて履行され得る。
【００２４】
本発明の文脈において、用語“データ記憶”は、ディジタルまたはアナログの情報またはデータを記憶するための、ローカルのまたは分布された、ハードウェア手段または装置、ソフトウェア手段または装置、もしくはハードウェア及びソフトウェア手段もしくは装置を記載する。用語“データ記憶”は、例として、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リードオンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、スタティック・ダイナミック・ランダム・アクセス。メモリ（ＳＤＲＡＭ）、フラッシュ・メモリ、ハード・ドライブ、ディスク・ドライブ、ＲＡＩＤストレージ、フロッピ・ドライブ、テープ・ドライブ、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、磁気テープ装置（オーディオ、ビジュアル、アナログ、ディジタル、もしくはそれらの組み合わせ）光記憶装置、電気的に消去可能なプログラマブル・リードオンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ソリッド・ステート・メモリ装置、及びユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）記憶装置、等のような任意の装置を記載する。用語“データ記憶”は、また、例として、データベース、ファイル・システム、レコード・システム、オブジェクト指向データベース、リレーショナル・データベース、多次元（マルチディメンショナル）データベース、ＳＱＬデータベース、追跡記録及びログ（オーディット・トレール及びログ）、プログラム・メモリ、キャッシュ及びバッファ等を記載する。
【００２５】
本発明の文脈において、用語“ユーザ・インターフェース”は、人または動物へのまたはからの情報を提示し、人または動物へのまたはからの情報を受信し、もしくはその双方のための任意の装置または装置のグループを記載する。ユーザ・インターフェースは、ビジュアル・ディスプレイ・プロジェクタまたはスクリーン、スピーカ、光もしくは光系、プリンタ、点字（ブレイル）装置、振動装置、等のような、人または動物に情報を提示するための手段を含み得る。ユーザ・インターフェースは、また、ボタン、キー、レバー、スイッチ、ノブ、タッチ・パッド、タッチ・スクリーン、マイクロフォン、音声検出器、移動検出器、カメラ、及び光検出器の１つ以上の組み合わせのような、人または動物から情報もしくは指示を受けるための手段を含み得る。例示的なユーザ・インターフェースは、ページャ、移動電話、ディスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、ハンドヘルド及び手のひら（パーム）コンピュータ、パーソナル・ディジタル・アシスタンツ（ＰＤＡ）、陰極線管（ＣＲＴ）、キーボード、キーパッド、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、制御パネル、ホーン、サイレン、アラーム、プリンタ、スピーカ、マウス装置、コンソール、及び音声認識装置を含む。
【００２６】
本発明の文脈において、用語“センサ”は、物理環境または物理対象における少なくとも１つの変化または差を感知するよう適合された任意の装置を記載する。センサは、可視センサまたは非可視センサであって良い。例示的な可視センサは、カラー・カメラ及び赤外線カメラを含む。このようなカメラは、ビデオ・カメラ、静止（ｓｔｉｌｌ）カメラ、もしくはその双方であって良い。このようなカメラは、また、アナログ・カメラ、ディジタル・カメラ、またはその双方であって良い。非可視センサは、イベント（事象）の非可視態様を検出するためのセンサを含む。例示的な非可視の受動センサは、磁気センサ、熱センサ、音声センサ、マイクロフォン、振動センサ、移動検出器、放射検出器、等を含む。例示的な非可視の能動センサは、ＲＦＩＤリーダ、スマート・カード・リーダ、トランスポンダ装置、並びに他のカード及び装置リーダを含む。
【００２７】
本発明の文脈において、用語“標準インターフェース”は、コンピュータ・システムの２つ以上の構成要素を通信的に結合するためのｄｅ  ｆａｃｔｏまたはｄｅ  ｊｕｒｅプロトコルに言及している。標準インターフェースは、例として、ＵＳＢインターフェースを含む。標準インターフェースは、また、例として、ＰＳ／２インターフェースをも含む。標準インターフェースは、また、例として、ＲＳ−２３２Ｃ（推奨された標準の［Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ］２３２Ｃ）インターフェースをも含む。
【００２８】
本発明の実施形態は、ゲームまたは訓練システムにユーザが身体的に関与することを高めつつ、コンピュータによって処理されるべき情報の複雑さを維持する。本発明の実施形態は、ユーザによる動作の直覚的な組に依存し、従って、ユーザは、その利益を楽しむために比較的小さい学習曲線を必要とする。本発明の実施形態は、現在広く使用されているコンピュータ・ゲーム及び訓練システムと互換性を有する。
【００２９】
図１は、本発明の態様を履行するために適切なコンピュータ・システム３００のブロック図を示す。図１に示すように、コンピュータ・システム３００は、バス３０２を含み、該バス３０２は、中央プロセッサ３０４のような主サブシステム、システム・メモリ３０６（代表的にはＲＡＭ）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ３０８、表示アダプタ３１２を介する表示スクリーン３１０のような外部装置、ローラ３１４、ジョイスティック３１６、キーボード３３６、及びディスク記録媒体を受信するよう動作するディスク・ドライブ３３８を相互接続する。無線ネットワーク・インターフェース３２０及び訓練装置３３０のような他の多くの装置が接続され得る。無線ネットワーク・インターフェース３３２は、無線リンクを介するリモート・サーバへの、もしくはＰＯＰ（ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｐｒｅｓｅｎｃｅ）を介するインターネットへの直接接続を提供し得る。代替的には、ネットワーク・インターフェース・アダプタ３３４は、当業者に既知の任意のネットワーク・インターフェース・システム（例えば、イーサネット（登録商標）、ｘＤＳＬ、ＡｐｐｌｅＴａｌｋＴＭ（登録商標））を用いてローカルまたはワイド・エリア・ネットワークにインターフェースするよう用いられ得る。
【００３０】
他の多くの装置またはサブシステム（図示せず）が同様の態様で接続され得る。また、以下に説明するように、本発明を実行するために図１に示されたすべての装置が存在することは必要でない。さらに、装置及びサブシステムは、図１に示されたものとは異なった方法で相互接続され得る。図１に示されたもののようなコンピュータ・システムの動作は、当該技術分野で容易に知られており、本説明を過度に複雑にしないように、本願では詳細には説明しない。本発明を履行するための決まり（コード（ｃｏｄｅ））は、システム・メモリ３０６に動作可能に配置され得るか、もしくは、固定ディスクのような記憶媒体上に、またはフロッピ・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはメモリ・スティックのような取り外し可能メモリ上に記憶され得る。
【００３１】
さて、図２を参照すると、本発明の一実施形態による訓練機械上に装着されたコントローラを左後部から見た図が示されている。図２に示されるように、参照数字５は、訓練装置１０に装着されたコントローラを示す。図２に示されるように、訓練装置１０は、ユーザによって推進されるトレッドミル（もしくは、踏み車）を含む。本発明の一実施形態によれば、エンコーダ・アセンブリ４０は動作を追跡する。エンコーダ・アセンブリ４０がユーザによって推進される構成要素との接触を常時維持するようにするかもしくはその動作を検出するようにする任意の態様で、エンコーダ・アセンブリ４０は訓練装置１０に固着され得る。接続手段３０は、エンコーダ信号を運ぶ。エンコーダ４０から送られる信号は、また、無線でもしくは光ファイバを介して（図２には示されていない）送信され得る。本発明の一実施形態によれば、コントローラ２０は、操縦（もしくはハンドル操作）及び制御コンソールの重量、人間の体（図２には図示せず）、並びにグリッピング中の（掴んでいる間の）該体の潜在的衝撃及びコンピュータ・ゲームまたは訓練プログラムによる動作の間に変化する方向の衝撃を支えるために充分に堅い材料（図には図示せず）から構成され、そしてまた、任意の数の標準の高さ調整を含み得る。トレッドミル１０は、種々の固定の訓練システムと置き換えられ得、それらを配合（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）設計に従って一体化し得る。接続手段７０は、コンピュータまたはゲーム・コンソール・システム（図２には図示せず）に標準のインターフェースを介してコントローラ２０を接続する。
【００３２】
さて、図３を参照すると、本発明の一実施形態によるコントローラの前面立面図が示されている。操縦マウント１８０は、本発明の実施形態の動作の間に運動中の人間の体の力に対抗するために充分に堅い任意の材料で製造され得る。操縦マウント１８０は、示されているように１つ以上のボルトで、もしくはブラケットで、ブレースで、溶接で、もしくはグリッピング中に、旋回中に、ランニング中に、及び突然の停止中にユーザを支えるために充分な他の手段（図３には図示せず）で、訓練機械１０に装着される。Ｘ軸ロータリ・エンコーダ８０ｂのシャフトは操縦マウント１８０に装着するよう操縦ベース１３０を貫通して挿入され、カプリング、ベアリング、もしくはそのような使用のために意図された他の装置（図３には図示せず）によって操縦の自由を許容しつつ、ユーザの精力的な運動を支援するよう強化され得る。操縦マウントをエンコーダのシャフトに装着する他の手段は、例として、ギア、タイミング・プーリー及びベルト、もしくはチェーン及びスプロケット、等（図３には図示せず）を含む。コントローラ２０の右ハンドル６０ａ及び左ハンドル６０ｂは、１つ以上のボルト、ブラケット、溶接でもって、もしくはランニング中、旋回中、グリッピング中、等の間にユーザを支援するのに充分な他の手段（図３には図示せず）でもって、操縦ベース１３０に装着され得る。右ハンドル６０ａは、ベアリング（図３には図示せず）でもって操縦ベース１３０に装着され、それにより、それは、Ｚ軸エンコーダ８０ａのシャフトを回転させることができ、ユーザがコンピュータ・ゲームもしくは訓練プログラム（図３には図示せず）において見上げたり見下ろしたりすることを可能とする。ハンドル６０ａをエンコーダ８０ａのシャフトに装着する他の手段は、例として、ギア、タイミング・プーリー及びベルト、チェーン及びスプロケット、等（図３には図示せず）を含み得る。参照数字１１０ａ及び１１０ｂは、ユーザがビデオ・ゲーム内で１つ以上のアクションを制御する種々のトリガもしくはボタンのための可能な配置を示す。ハンドル６０ａ及び６０ｂ並びに操縦ベース１３０は、他の制御ボタンのための可能な場所である。Ｚ軸ロータリ・エンコーダ８０ａは、ゲームを通してユーザのＺ軸動作を読取る。Ｚ軸ロータリ・エンコーダ８０ａのエンコーダ・シャフト（図３には図示せず）は、ハンドル６０ａ、ハンドル６０ｂ、もしくは双方に装着され得る。Ｚ軸ロータリ・エンコーダの場所のための他の可能性は、ハンドル６０ａまたはハンドル６０ｂのいずれか上のボタン制御インターフェース、操縦ベース１３０の任意の部分に装着される、もしくはピボットの形態でそれ自身操縦マウントに一体化されるボタン制御インターフェースを含む。Ｚ軸ロータリ・エンコーダ接続１７０は、Ｚ軸ロータリ・エンコーダ８０ｂのシャフトからコントローラ１００に信号を送信する。接続手段１４０は、ハンドル６０ａ上に配置された種々のトリガ及び／またはボタンをコントローラ１００に接続する。接続手段１２０は、同様に、ハンドル６０ｂからの任意のボタン／トリガをコントローラ１００に接続する。Ｚ軸ロータリ・エンコーダ接続１５０は、ユーザのＺ軸の動作をコントローラ１００に送信する。追加の制御ボタン、スイッチまたはノブは、検出された動作の比を調整するための手段として用いられ得る。注：多くの現存する訓練及びゲーム・プログラムは、それらのプログラム内に、画面上のメニューを通してユーザにアクセス可能な比及び信号感度調整を有する。接続手段７０は、外部のコンピュータまたはゲーム装置にコントローラを接続するよう動作可能な標準インターフェースを含む。本発明の一実施形態によれば、Ｚ軸ロータリ・エンコーダ８０ａ、Ｘ軸ロータリ・エンコーダ８０ｂ、及びＹ軸ロータリ・エンコーダ８０ｃは、“Ｄｉｇｉ−ｋｅｙ”のような電子供給ハウス（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｕｐｐｌｙ  ｈｏｕｓｅｓ）で購入され得る、もしくは、エンコーダ・ディスク（図３には図示せず）、ＬＥＤエミッタ（図３には図示せず）、及びフォト・ディテクタ（図３には図示せず）で構成され得る、直交位相エンコーダ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｅｎｃｏｄｅｒｓ）である。これらは、共通のコンピュータ・マウスの基本構成要素（図３には図示せず）である。
【００３３】
さて、図４を参照すると、本発明の一実施形態によるＹ軸エンコーダ動作検出アセンブリの図が示されている。Ｙ軸接触ホイール９０は、ゴム、または訓練設備の動作に従ってエンコーダ・シャフトを回転させるために充分な牽引力を有する任意の材料で作られることができ、動作データを転送するために、Ｙ軸エンコーダ８０ｃのエンコーダ・シャフト（図４には図示せず）に固着される。接続手段３０は、Ｙ軸エンコーダをコントローラ１００に接続する。エンコーダ・シャフトは、また、任意の訓練装置（図４には図示せず）の任意回転軸に固定され得る。訓練装置の動作の検出は、光（図４には図示せず）、（光マウス）アナログ・トランスデューサ、及びおそらくはレーザ、もしくは他の光偏差ビーム機構（ｏｔｈｅｒ  ｌｉｇｈｔ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｂｅａｍ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ）のような他の手段を通して取得され得る。
【００３４】
さて、図５を参照すると、本発明の一実施形態による左旋回位置におけるコントローラの上面図が示されている。ユーザがコントローラ２０を旋回すると、操縦マウント１８０は、Ｘ軸ロータリ・エンコーダ８０ｂのシャフトと同様、固定のままである。従って、Ｘ軸ロータリ・エンコーダ８０ｂは、コントローラ２０自体に装着されている、回転動作を検出する。
【００３５】
さて、図６を参照すると、本発明の一実施形態による右旋回位置におけるコントローラの詳細な上面図が示されている。ユーザがコントローラ２０を旋回させると、操縦マウント１８０は、Ｘ軸ロータリ・エンコーダ８０ｂのシャフトと同様、固定のままである。従って、Ｘ軸ロータリ・エンコーダ８０ｂは、コントローラ２０自体に装着されている、回転動作を検出する。
【００３６】
さて、図７を参照すると、上方向回転位置における右ハンドル６０ａと共にコントローラ２０の詳細な前面斜視図（ａｎｇｌｅｄ  ｖｉｅｗ）が示されている。Ｘ軸エンコーダ８０ａのエンコーダ・シャフト（図７には図示せず）は、右ハンドル６０ａ及び左ハンドル６０ｂに装着され、Ｚ軸エンコーダ８０ａが固定のままである間にハンドルと共に回転し、従って、回転を検出する。
【００３７】
さて、図８を参照すると、本発明の一実施形態による下方回転位置におけるＺ軸ハンドルを示すコントローラ２０の上面前面図が示されている。Ｚ軸エンコーダ８０ａのエンコーダ・シャフト（図８には図示せず）は、右ハンドル６０ａ及び左ハンドル６０ｂに装着され、Ｚ軸エンコーダ８０ａが固定のままである間にハンドルと共に回転し、従って、回転を検出する。
【００３８】
さて、図9を参照すると、本発明の一実施形態によるシステムの主構成要素を通る情報の流れを詳述したフローチャートが示されている。信号１９０はＸ軸エンコーダ８０ｂによって発生された信号である。信号２００はY軸エンコーダ８０ｃによって発生される。信号２１０は、Ｚ軸エンコーダ８０ａによって発生される。信号２５０は、制御ボタンもしくはボタン１１０ａ、制御ボタン１１０ｂ、または双方によって発生される。参照数字１００はコントローラを表す。参照数字２６０は、共通のコンピュータもしくは他のゲーム支援装置を表す。コントローラ１００は、信号１９０、新語２００、信号２１０、及び信号２５０を受信するよう構成され、図１１を参照して以下に説明するように、これらの信号を処理する。一層詳細には、コントローラ１００は、動作の１つ以上の軸を再センタリングする（ｒｅ−ｃｅｎｔｅｒ）ように構成された再センタリング装置（ａ  ｒｅ−ｃｅｎｔｅｒｅｒ）と、速度及び他の動作軸に対する１つ以上の比を解釈し、送信し、そして調整するように構成された比プロセッサとを含む。
【００３９】
さて、図１０を参照すると、本発明の一実施形態によるエンコーダからの直交位相信号（ａ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｓｉｇｎａｌ）の説明が提起される。信号２４０は、Ｚ軸エンコーダ８０ａ、Ｘ軸エンコーダ８０ｂ、及びＹ軸エンコーダ８０ｃによって発生される直交位相信号である。参照数字２２０は、Ｚ軸エンコーダ８０ａ、Ｘ軸エンコーダ８０ｂ、及びＹ軸エンコーダ８０ｃからの直交位相出力（ｔｈｅ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｏｕｔｐｕｔ）のＡ−チャンネルを表す。参照数字２３０は、エンコーダ８０ａ、８０ｂ、及び８０ｃからの直交位相出力のＢ−チャンネルである。
【００４０】
さて、図１１を参照すると、本発明の一実施形態によるコントローラを通る入力を処理するための方法を示すフローチャートが提起される。２７０において、１つ以上のエンコーダまたはボタンからの入力が得られる。２８０において、決定が操縦装置の位置に関して為される。２８０において、Ｘ軸が中央を外れている（ｏｆｆ−ｃｅｎｔｅｒ）ということが決定されたならば、２９０において、２７０において取得されたデータが、操縦の位置に少なくとも部分的に基づいて変更される。操縦装置が中央を外れれば外れるほど、Ｘ軸１９０のデータに加えられるＹ軸２００のデータのパーセンテージは一層高くなる。本発明の一実施形態によれば、これは、以下のようなアルゴリズムを用いて決定され得る。
【００４１】
定義：
【表１】
2008539865.tif 000003
【数１】
2008539865.tif 000004
−  より大きいｘ＿ｒａｔｅは、一層ゆっくりした旋回速度に等しい。
【数２】
2008539865.tif 000005
−  結合された双方の波長は、コンピュータ・ゲームまたは訓練プログラムを通る旋回及び順方向動作の組み合わされた速度を表す“一層高速の”一層短い波長を生成する。
【００４２】
図１１をさらに参照すると、３００において、最終的に計算される入力信号データは、コンピュータ２６０に送るために、所望のプロトコルに変換される。例示的なプロトコルは、例えば、マイクロソフト・ウインドウズ・オペレーティング・システム、アップル・マッキントッシュ・オペレーティング・システム、ＤＯＳ、等の標準のオペレーティング・システムにおける標準のマウス・ドライバ（図示せず）を有するＵＳＢ、ＰＳ／２、及びＲＳ−２３２である。
【００４３】
上述の説明は、ユーザ（図示せず）が異なった方向に移動するとき、コンピュータ・ゲームまたは訓練プログラムにおける、操縦視野を再センタリングする旋回効果を創成するための手段の例を提供しており、動作中の間の車または自転車を旋回する自然の感覚を模擬している。このことは、また、コンピュータ・ゲームまたは訓練プログラムの内側での正確なねらいを許容する。装置ドライバのソフトウェアは、また、特別な応用または発明への変更のために書き直されることができる。
【００４４】
ヒューマン・インターフェース・ソフトウェアの技術に熟達した何人も、この発明において概括された所望の効果を達成する代替的な方法に適応させるようドライバを更新するもしくは書き直すことができるであろう。
【００４５】
動作
動作において、操縦装置は、プログラムまたはゲームを通して旋回するように用いられ、ユーザが旋回から抜ける及び／または方向を変え始めるのと同じくらいにそれが再センタリングするように、車を運転するもしくは自転車に乗る間に経験される旋回効果と非常に類似して操縦する。ユーザは、バーチャル・リアリティ・ゲーム・プログラムまたはバーチャル・リアリティ訓練プログラムのようなバーチャル・リアリティ・プログラムを通して順方向に移動するために、足の運動用に意図された固定訓練装置を用い得る。コントローラのハンドルは、上方および下方を見るためにまたは運動のためにねじられ得る。本発明の一実施形態によれば、１つ以上のボタン及びスイッチが、コンピュータ・ゲームまたは訓練プログラムの要件に従ったさらなる制御のために構成される。コントローラまたは操縦装置は、また、さらなるボタン及び制御のための装着場所であっても良い。電気比調整、または連動（ギアリング）スイッチ、ノブまたはボタンは、また、指でアクセス可能であっても良い。さらに、多くのゲーム及び訓練プログラムは、比及び／または信号感度を変えるために利用可能なユーザ調整を有する。
【００４６】
本発明の実施形態及び応用が示されかつ説明されてきたけれども、上述したものよりも多くの変更が、ここに示した本発明の概念から逸脱することなく可能であるということは、本開示の恩恵を有する当業者には明瞭であろう。従って、本発明は、特許請求の範囲の精神における以外で制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の態様を履行するために適切なコンピュータ・システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による訓練機械に装着されたコントローラの左後部から見た図である。
【図３】本発明の一実施形態によるコントローラの前面立面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＹ軸エンコーダ移動検出アセンブリを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による左旋回位置におけるコントローラの上面図である。
【図６】本発明の一実施形態による右旋回位置におけるコントローラの上面図である。
【図７】本発明の一実施形態による上方向回転位置におけるＺ軸ハンドルを示すコントローラの前部上面図である。
【図８】本発明の一実施形態による下方向回転位置におけるＺ軸ハンドルを示すコントローラの前部上面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるシステムの主構成要素を通る情報の流れを詳述するフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態によるエンコーダからの直交位相信号を説明する図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるコントローラを通る入力を処理するための方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１０          訓練装置
２０          コントローラ
３０          接続手段
４０          エンコーダ・アセンブリ
６０ａ          右ハンドル
６０ｂ          左ハンドル
７０          接続手段
８０ａ          Ｚ軸ロータリ・エンコーダ
８０ｂ          Ｘ軸ロータリ・エンコーダ
８０ｃ          Ｙ軸ロータリ・エンコーダ
１００          コントローラ
１２０          接続手段
１３０          操縦ベース
１４０          接続手段
１７０          Ｚ軸ロータリ・エンコーダ接続
１８０          操縦マウント
【図１】
2008539865.tif 000006
【図２】
2008539865.tif 000007
【図３】
2008539865.tif 000008
【図４】
2008539865.tif 000009
【図５】
2008539865.tif 000010
【図６】
2008539865.tif 000011
【図７】
2008539865.tif 000012
【図８】
2008539865.tif 000013
【図９】
2008539865.tif 000014
【図１０】
2008539865.tif 000015
【図１１】
2008539865.tif 000016