CN1665571A - 具备使用了频闪仪的输入系统的信息处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具备使用了频闪仪的输入系统的计算机或电视游戏机的信息处理装置。本发明间歇性地照射和拍摄目标物体，通过计算多个发光时影像信号和多个不发光时影像信号的各个差值，抑制作为移动体的目标物体之外的静止图像或固定光源等的噪声成分的影响，通过简单的信息处理正确地检测出目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式，作为向信息处理装置的输入处理。如果通过以游戏机(12)作为信息处理装置，以高尔夫球杆型输入装置(14)作为目标物体，就可以作为高尔夫游戏系统(10)加以使用。

Description

具备使用了频闪仪的输入系统的信息处理装置

                        技术领域

本发明涉及一种具备使用了频闪仪的输入系统的信息处理装置，特别是例如对用频闪仪照射的目标物体的影像信号进行处理的信息处理装置。进而，本发明涉及一种具备使用了频闪仪的输入系统的游戏机等娱乐装置。进而，本发明涉及一种具备使用了频闪仪的输入系统的人机接口系统。

                        背景技术

本发明的申请人在专利文献1等文献中提出了一种利用压电式蜂鸣器检测球棒或球拍在真实空间中的加速度变化用作游戏输入的体感游戏装置。这种体感游戏装置中，当加速度变化大于或等于预定大小后，就判断为玩游戏的人在真实空间中操作(挥动)了目标物体(在上述例中是球棒或球拍)。

专利文献1：特开2001-104636号公报

专利文献2：特开2002-231489号公报

专利文献3：特开平7-141101号公报

但是，根据游戏种类，有时候不仅需要知道是否操作了目标物体，即是否赋予目标物体加速度，还需要知道操作的位置、速度、甚至方位信息。在专利文献1中所公开的输入装置中满足不了这样的要求。

另一方面，如果用例如专利文献2中所公开的频闪仪拍摄目标物体的话，通过分析所得的影像信号，就能够像上述那样掌握目标物体的位置或速度。但是，该专利文献2只是公开了频闪仪，根据该专利文献2无法知道怎样使用该频闪仪来拍摄目标物体，也无法知道对拍摄得到的影像信号进行实时分析的具体方法。

另外，专利文献3中公开了从拍摄到的影像信号中提取目标物体、求出该目标物体的位置、把该位置信息用作游戏装置或计算机的输入的方法；但是这个方法虽然在特定的使用环境中运作良好，而在使用游戏机的一般家庭的室内环境中要获得正确的位置信息却相当困难。原因在于，室内的照明、窗、颜色纷杂的物体、玩游戏的人之外的活动体的存在，都会成为噪音和外部干扰而影响检测精度。为了抑制这样的噪音和外部干扰的影响而正确地检测物体位置，需要高速的计算机，这对于处理器的处理能力有限的低成本的信息处理装置来说是不现实的。

                        发明内容

因此，本发明的主要目的是提供能够使用频闪仪向计算机或游戏机实时地提供输入的新型信息处理装置、娱乐装置、以及人机接口系统。

本发明是一种具备使用了频闪仪的输入系统的信息处理装置，其具备：频闪仪；摄像装置，分别在频闪仪的发光时和不发光时拍摄目标物体，输出发光时影像信号和不发光时影像信号；第1装置，基于多个发光时影像信号与多个不发光时影像信号的各个差值计算出目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式的信息的一部分或全部；以及第2装置，根据由第1装置计算出来的信息进行信息处理。

上述第1装置也可以包含判断信息是否符合预定条件的判断装置。

在某实施方式中，该第1装置包含有效输入检测装置，用来基于判断装置的判断结果从信息中只检测出有效信息，并作为进行了有效的输入传输给第2装置。

另外，第1装置包含距离计算装置，根据表示目标物体大小的信息计算出目标物体和摄像装置的距离。

进一步，第1装置包含对发光时影像信号和不发光时影像信号的差值所得的信息进行分析，从而提取目标物体的形状的分析装置，以及根据形状计算出目标物体和摄像装置的角度的角度计算装置。

上述分析装置中的分析是提取目标物体中的预定的2点，角度计算装置中的角度计算是计算连结预定2点的线段与预定的坐标轴之间的角度。

实施方式中，频闪仪的发光时间间隔可以自由设定。

另外，频闪仪的发光期间的长度及不发光期间的长度可以自由设定。

进一步，摄像装置的曝光期间可以自由设定。

在某实施方式中，频闪仪的目标物体包含反射体。

另外，频闪仪包含输出特定波长区域的光的光源，摄像装置只响应特定的波长区域。

这种情况下，摄像装置包含只使特定波长区域的光透过的滤波器、以及对用透过滤波器的光所形成的影像进行拍摄的摄像元件。

在另一实施方式中，摄像装置包含只对用特定波长区域的光所形成的影像进行拍摄的摄像元件。

上述第1装置和第2装置也可以是由单个或多个处理器所处理的进程。

而且，该第2装置所进行的信息处理是游戏之类的娱乐处理。

依照本发明做成的人机接口是具备使用了频闪仪的输入系统的人机接口系统，其具备：频闪仪；摄像装置，分别在频闪仪发光期间和不发光期间拍摄目标物体，输出发光时影像信号和不发光时影像信号；第1装置，基于多个发光时影像信号与多个不发光时影像信号之间的各个差值计算出目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式的信息的一部分或全部；以及第2装置，根据由第1装置计算出来的信息进行信息处理。

本发明中，频闪仪(42，52：实施方式中相应元素或组件的参照符号。下同。)照亮目标物体(14，94，112)，由此提高摄像结果中目标物体跟非目标物体的对比度，易于检测目标物体。另外，第1装置(52，S59，S129，图35：S61，图22，图25，图33)计算出多个发光时影像信号和多个不发光时影像信号之间的差值，由此抑制移动的目标物体之外的静止图像或固定光源等的噪声成分的影响，通过简单的信息处理即可正确地检测出目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式。基于这样计算出来的信息，第2装置(52，S63)执行预定的信息处理。

而且，通过将计算出这些信息的信息处理跟应用端的信息处理分离开，应用端的信息处理变得简单，另外，在用别的处理替换应用端的信息处理时，与目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式的计算相关的处理无需改变即可使用。

使用判断装置时，判断装置(52，S61，图22，图25，图33)判断目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式等是否符合预定条件，应用端的信息处理参照判断结果，如果不满足预定条件就不接受计算出来的信息，由此应用处理变得简单。

具体地，第1装置所含的有效输入检测装置(52，图22，图25，图33)基于判断装置的判断结果进行信息的取舍选择，只把用户的有效输入传送给应用端的信息处理。因此，应用处理变得简单。

使用距离计算装置时，第1装置所含的距离计算装置(52，S111，S113)根据摄像结果计算出目标物体的大小，再根据计算出的大小信息计算出目标物体和摄像装置之间的距离。由此，能够从2维摄像结果中求出目标物体在3维空间中的位置、速度、加速度、运动轨迹模式。

第1装置包含分析装置(52，图24：S159-S167)及角度计算装置(52，S169)时，根据摄像结果分析目标物体的形状，由此能够求出作为摄像结果投影在2维图像上的目标物体与摄像装置之间所成的角度。

该分析装置提取目标物体中的预定的2点进行分析(S166)，角度计算装置中的角度计算则是计算连结预定2点的线段与预定的坐标轴所成的角度(S169)。

例如，如实施方式的图6所示，处理器通过控制红外发光二极管的亮/灭，能够做到只以必要的时间间隔以及必要的时序使频闪光源发光、进行在摄像装置的曝光，以降低功耗。

目标物体如果包含反射体(50，50A，100，116)，就会进一步强化目标物体和其它图像的对比，因此能够以廉价的结构提高检测精度。

在响应特定波长时，频闪仪包含输出特定波长范围光的光源(例如红外发光二极管42)，摄像装置通过使用例如红外滤波器只响应特定的波长范围。因此，把要检测的目标物体以外的移动光源及闪烁光源(荧光灯等)的波长范围之外的光线作为频闪仪的光源，摄像装置只对该波长范围的光线做出响应，由此能够去除那些噪声光源。

实施方式中，第1装置及第2装置分别是由单个或多个处理器(处理52和/或S63的处理器)所处理的进程。这样，通过把第1及第2装置做成进程，当作处理器的软件而处理，就能构造廉价而且高自由度的系统。不过，最好是将第1装置及第2装置双方的进程交由单一处理器执行。

另外，当第2装置所进行的信息处理是游戏之类的娱乐处理时，就是娱乐装置。

也可以将本发明的人机接口用作个人计算机、工作站、游戏设备、教育设备、医疗设备等的人机接口，构造廉价而高精度的输入系统。

根据这些发明，对用频闪仪照射的目标物体的摄像结果进行数字化分析，能够把目标物体的位置、速度、加速度、运动轨迹模式等信息用作向个人计算机或电视游戏机等信息处理装置的输入处理。

另外，由于以简单的信息处理即可抑制噪音和外部干扰的影响进行高精度的检测，因此在处理器性能受到成本、允许功耗等条件限制的系统中也能够很容易地实现。

下面参照附图详细说明实施的方式，以进一步明确本发明的上述目的、其它目的、特征和优点。

                     附图说明

图1是表示使用频闪仪所拍摄的频闪影像的一个例子的图解图。

图2是表示本发明的一个实施方式的高尔夫游戏系统整体结构的图解图。

图3是表示图2的实施方式中的摄像元件的一个例子的图解图。

图4是表示图2的实施方式中的高尔夫球杆型输入装置的一个例子的图解图。

图5是表示图2的实施方式的方框图。

图6是表示图5的实施方式中从图像传感器获取像素数据输入游戏处理器的结构及LED驱动电路的电路图。

图7是表示图6的实施方式的动作的时序图。

图8是将图7的一部分放大表示的时序图。

图9是表示图2的实施方式的状态至状态迁移的图解图。

图10是表示图2的实施方式的整体动作的流程图。

图11是表示图10的实施方式的初始化处理的一个例子即传感器初始化设定处理动作的流程图。

图12是表示图11的命令发送处理动作的流程图。

图13是表示图11的寄存器设定处理动作的流程图。

图14是表示图13所示的寄存器设定处理动作的时序图。

图15是表示图2的实施方式中游戏处理器的动作的流程图。

图16是表示图15的实施方式中频闪仪的摄像动作的流程图。

图17是表示图15的实施方式中像素数据取得处理动作的流程图。

图18是表示图15的实施方式中显著点提取处理动作的流程图。

图19是表示实施方式中采用差分数据的原理的图解图。

图20是表示图15的实施方式中速度矢量计算处理动作的流程图。

图21是表示图20的速度矢量计算动作中各坐标位置的图解图。

图22是表示图15的实施方式中判断处理动作的流程图。

表示高尔夫游戏系统中使用的高尔夫球杆型输入装置的变形例的图解图。

图24是表示图15的实施方式中使用了图23的高尔夫球杆型输入装置时的显著点提取处理动作的流程图。

图25是表示图15的实施方式中使用了图23的高尔夫球杆型输入装置的判断处理动作的流程图。

图26是表示图25的判断处理动作中的角度的图解图。

图27是表示本发明的其它实施方式的保龄球游戏系统整体结构的图解图。

图28是表示图27所示的球型输入装置的内部结构的、图27的线条XXVIII-XXVIII的剖视图解图。

图29是表示图27的实施方式中的电视监控器上显示的一个游戏画面的例子的图解图。

图30是表示图27的实施方式中的电视监控器上显示的一个记分表的例子的图解图。

图31是表示图27的实施方式的方框图。

图32是表示图27的实施方式的整体动作的流程图。

图33是表示图27的保龄球系统在图15的实施方式中的判断处理动作的流程图。

图34是表示手套型输入装置的一个例子的图解图。

图35是表示使用了图34的手套型输入装置时图15的实施方式中所示的活动检测处理动作的流程图。

图36是表示图15的实施方式中像素数据数组取得处理动作的流程图。

                      具体实施方式

参照图2，本发明的一个实施方式即高尔夫游戏系统10包含游戏机12和高尔夫球杆型输入装置14，玩游戏的人在游戏机12上挥动该高尔夫球杆型输入装置14。此外，游戏机12通过例如AC适配器(无图示)或电池等直流电源驱动。游戏机12进而通过AV电缆16连接到电视监控器(无图示)的AV端子(无图示)。

游戏机12另外还包含外壳18，该外壳18上设置了电源开关20，同时也设置了方向按钮22及确定键24和取消键26。方向按钮22包括4个方向(上下左右)的单独按钮，例如在电视监控器显示画面上选择菜单或游戏模式时，用来移动光标。确定键24用于确定向游戏机12的输入。而取消键26则用于取消向游戏机12的输入。

在游戏机12的外壳16的内部，存放了图3中详细表示的摄像单元28。该摄像单元28包含通过例如塑料成型所形成的单元座30，该单元座30内安装了支承筒32。支承筒32的顶面上形成有内侧呈倒圆锥形的喇叭状开口34，该开口34的下方的筒状部的内部，设置了包含都是通过例如透明塑料的成型所形成的凹透镜36和凸透镜38的光学系统，凸透镜38的下方固定有用作摄像元件的图像传感器40。因此，图像传感器40能够拍摄相应于从开口34穿过透镜36和38射入的光所成的影像。

图像传感器40是低分辨率的CMOS图像传感器(例如32×32像素：灰度比例)。然而，该图像传感器40可以具有更高像素数，可以使用CCD等别的元件。

另外，单元座30上安装了出射光方向都是朝向上方的多个(本实施方式中是4个)红外发光二极管42。借助于该红外发光二极管42，摄像单元28上方如图3所示的线44a和44b所决定的范围被红外线照射。另外，单元座30的上方安装了红外滤波器(只让红外线透过的滤波器)以覆盖上述开口34。而且，红外发光二极管42如后所述那样，反复地连续亮/灭，因此具有红外频闪仪功能。不过，所谓的“频闪仪(strobescope)”是对运动体进行间歇性照射的装置的总称。因而，上述图像传感器40所拍摄的是线44a和44b所示的拍摄范围中的移动物体，本实施方式中拍摄设置在高尔夫球杆型输入装置14上的反射体50(参照图4)。

高尔夫球杆型输入装置14的整体是通过例如塑料成型所形成，如图4所示，包含球杆柄46和安装在其顶部的球杆头48，球杆头48的底面上设置了例如由回射(retroreflection)片构成的圆形反射体50。因此，如图2所示，如果玩游戏的人手持该输入装置14的球杆柄46，像平常打高尔夫一样，在游戏机12的上方挥动的话，头部48底面的反射体50所反射的光就被图像传感器40拍摄下来。这时，由于红外发光二极管42如上述那样间歇性地发射出红外线，结果是如图3所示那样，反射体50被间歇性地拍摄下来。在本实施方式的高尔夫游戏系统10中，如后面所述，通过处理这种反射体的频闪影像，计算出速度等用作游戏机12的输入。

参照图5，球杆型输入装置14如上述那样被红外发光二极管42所发出的光照射，该红外线又被反射体50反射。来自该反射体50的反射光通过图像传感器40拍摄下来，从而，从图像传感器40输出反射体50的影像信号。从图像传感器40输出的该模拟影像信号通过游戏处理器52中内置的A/D转换器(无图示)变换成数字化数据。

此外，为了进行上述的频闪摄像，游戏处理器52间歇性地开关红外发光二极管42。

可以使用任意类型的处理器作为这种游戏处理器52，但本实施方式中，使用的是本发明申请人所开发并且已经提出了专利申请的高速处理器。在例如特开平10-307790号公报[G06F13/36，15/78]以及与此相对应的美国专利第6,070,205号中详细说明了该高速处理器。

虽然没有图示，游戏处理器52在包含运算处理器、图形处理器、音声处理器及DMA处理器等各种处理器的同时，还包含输入输出控制电路，用来接收获取模拟信号时所使用的上述A/D转换器、键操作信号、红外线信号这样的输入信号，并向外部设备提供输出信号。因此，来自操作键22-26的输入信号经由该输入输出控制电路，提供给运算处理器。运算处理器对应该输入信号执行必要的运算，将其结果传给图形处理器等。由此，图形处理器或音声处理器执行与该运算结果相应的图像处理和音声处理。

图中虽然没有表示出来，处理器52中设置了内部存储器，该内部存储器包含ROM或RAM(SRAM和/或DRAM)。RAM用作临时存储器、工作存储器、计数器或者寄存器区(临时数据区)及标志区。此外，ROM54通过外部总线连接到处理器52。该ROM54中预置了后面将要说明的游戏程序。

处理器52对经由A/D转换器输入的来自图像传感器40的数字影像信号进行处理，检测出高尔夫球杆型输入装置14的动作；同时，根据来自操作键22-26的输入信号执行运算、图形处理、音声处理等，输出视频信号和音频信号。视频信号是用来显示出游戏画面的图像信号，音频信号是游戏音乐或效果音的信号，由此，游戏画面在电视监控器(无图示)上显示出来，必要的声音(效果音、游戏音乐)则从其扬声器输出。

这里，参照图6-图8，详细说明从CMOS图像传感器40获取像素数据提供给游戏处理器52的结构。如图6所示，由于实施方式中的CMOS图像传感器40将像素信号作为模拟信号输出，所以该像素信号被输入到游戏处理器52的模拟输入端口。在该游戏处理器52内，模拟输入端口连接到A/D转换器(无图示)，由此，游戏处理器52从A/D转换器获取已被变换成数字化数据的像素信号(像素数据)。

上述模拟像素信号的中点由CMOS图像传感器40的基准电压端子Vref所提供的基准电压决定。为此，本实施方式中，设置了例如与图像传感器40相连的电阻分压电路构成的基准电压产生电路56，从该电路56不断地向基准电压端子Vref提供大小恒定的基准电压。

控制CMOS图像传感器40的各数字信号输入到游戏处理器52的I/O端口，或者由此输出。该I/O端口是输入/输出分别可控的数字化端口，在该游戏处理器52内连接到输入输出控制电路(无图示)。

具体地说，游戏处理器52的输出端口输出使图像传感器40复位的复位信号，提供给图像传感器40。另外，从图像传感器40输出像素数据频闪信号和帧状态标志信号，这些信号被提供给游戏处理器52的输入端口。像素数据频闪信号是用来读取上述的各像素信号的如图7(b)所示的频闪信号。帧状态标志信号是表示图像传感器40的状态的标志信号，如图7(a)所示那样，规定了该图像传感器的曝光期间。即，帧状态标志信号的图7(a)所示的低电平表示曝光期间，图7(a)所示的高电平表示非曝光期间。

另外，游戏处理器52将CMOS图像传感器40内的控制寄存器(无图示)中设定的命令(或命令+数据)作为寄存器数据从I/O端口输出，同时输出例如重复高电平和低电平的寄存器设定时钟，把它们提供给图像传感器40。

此外，本实施方式中，使用如图6所示那样相互并联的4个红外发光二极管42a、42b、42c和42d作为红外发光二极管42使用。这4个红外发光二极管42a-42d如上面说明的那样，配置成在与图像传感器40的视点方向的相同方向上发出红外线并且包围着图像传感器40，以照射目标物体(高尔夫球杆型输入装置14)。不过，除非需要特别区分，这些单个的红外发光二极管42a-42d通称为红外发光二极管42。通过LED驱动电路58来点亮或熄灭(不点亮)该红外发光二极管42。LED驱动电路58从图像传感器40接收上述的帧状态标志信号，该标志信号通过由电阻62及电容64所构成的微分电路60，提供给PNP晶体管68的基极。该PNP晶体管68上进一步连接了上拉电阻66，该PNP晶体管68的基极通常被上拉到高电平。然后，帧状态标志信号变为低电平时，该低电平就会经由微分电路60输入到基极，因此PNP晶体管68只在标志信号为低电平的期间内导通。

PNP晶体管68的发射极经由电阻70和72接地。而发射极电阻70和72的连接点连接到NPN晶体管74的基极。该NPN晶体管74的集电极共同连接到各个红外发光二极管42a-42d的正极。NPN晶体管74的发射极直接连接到另一个NPN晶体管76的基极。NPN晶体管74的集电极共同连接到各个红外发光二极管42a-42d的负极，发射极则接地。

在这个LED驱动电路58中，仅在从游戏处理器52的I/O端口输出的LED控制信号(相当于第2信号)有效(高电平)并且图像传感器40输出的帧状态标志信号是低电平的期间内，红外发光二极管42发光。如图7(a)所示，帧状态标志信号变为低电平时，在该低电平期间(虽然实际上存在由微分电路60的时间常量导致的延迟)，PNP晶体管68导通。因此，图7(d)所示的LED控制信号以高电平从游戏处理器52输出时，NPN晶体管74的基极变为低电平，该晶体管68截止。晶体管68一变为截止，晶体管74就会导通。因此，从电源(图6中用白色小圆圈表示)产生电流流过各红外发光二极管42a-42d及晶体管76，相应地，如图7(e)所示，各红外发光二极管42a-42d发光。

实施方式的LED驱动电路58中，像这样，仅在图7(d)的LED控制信号有效并且图7(a)的帧状态标志信号是低电平的期间内，红外发光二极管42发光；因此，红外发光二极管42只在图像传感器40的曝光期间(参照图7(f))内发光。因此，根据该实施方式，能够抑制功耗浪费。进而，由于帧状态标志信号被电容64所耦合，所以即使万一由于图像传感器40的失控导致该标志信号滞留在低电平停止，晶体管68也必定会在经过一定时间后截止，红外发光二极管42也必定会在一定时间后截止。

这样，在该实施方式中，通过改变帧状态标志信号的持续期间，能够随意而且自由地设定或改变图像传感器40的曝光时间。

进而，通过改变帧状态标志信号及LED控制信号的持续时间或周期，能够随意而且自由地改变或设定红外发光二极管42即频闪仪的发光期间、不发光期间、发光/不发光周期等。

如前面所说明那样，红外发光二极管42发出的红外线照射到高尔夫球杆型输入装置14的反射体50时，反射体50的反射光就会使图像传感器40曝光。相应地，图像传感器40输出上述的像素信号。详细说明的话，就是CMOS图像传感器40在上述图7(a)的帧状态标志信号处于高电平的期间(红外发光二极管42的不发光期间)内，与如图7(b)所示的像素数据频闪同步，如图7(c)所示那样输出模拟像素信号。游戏处理器52中，一边监视帧状态标志信号和像素数据频闪，一边通过A/D转换器获取数字化像素数据。

不过，如图8(c)所示，在实施方式中以第0行、第1行、……第31行这样的行顺序输出像素数据(像素信号)。如后面所说明的那样，各行的开头1个像素是哑元数据(dummy data)。

这里，参照图9和图10，说明图2的实施方式的高尔夫游戏系统10的概略动作。打开图2所示的电源开关20即可开始游戏，图5所示的游戏处理器52首先在步骤S1中执行初始化处理。具体是初始化系统及各个变量。

步骤S1中的初始化处理包括对图像传感器40内的控制寄存器的数据设定处理，具体是按照图11-图13所示的流程图并以图14所示的时序来执行的。

在图11的最初的步骤11中，游戏处理器52以命令“CONF”为设定数据进行设定。这个“CONF”命令是用来通知图像传感器40进入从游戏处理器52发送命令这一设定模式的。然后，在接下来的步骤S13中，执行图12中详细表示的命令发送处理。

在命令发送处理的最初的步骤S31中，处理器52把设定数据(在步骤S13中是命令“CONF”)设定为寄存器数据(I/O端口)，在接下来的步骤S33中把寄存器设定时钟(I/O端口)设定为低电平。之后，在步骤S35中待机预定时间后，在步骤S37中把寄存器设定时钟设定为高电平。然后，进一步在步骤S39的预定待机时间过后，在步骤S41中再次把寄存器设定时钟设定为低电平。这样一来，如图14所示，一边进行预定时间的待机，一边把寄存器设定时钟设定为低电平、高电平然后再是低电平，由此实现命令(命令或命令+数据)发送处理。

在步骤S15(图11)中，设定像素模式的同时，进行曝光时间的设定。在本实施方式的情况下，由于图像传感器40是如前所述那样的例如32×32的CMOS传感器，因此在设定地址为“0”的像素模式寄存器中，设定表示32×32像素的“0h”。在接下来的步骤S17中，游戏处理器52执行图13详细表示的寄存器设定处理。

寄存器设定处理的最初的步骤S43中，处理器52设定命令“MOV”+地址作为设定数据，在接下来的步骤S45中，执行图12中先前说明了的命令发送处理，把它们发送出去。接着在步骤S47中，处理器52设定命令“LD”+数据作为设定数据，在接下来的步骤S49中，执行命令发送处理，把它们发送出去。然后，在步骤S51中，处理器52设定命令“SET”作为设定数据，在接下来的步骤S53中把它们发送出去。此外，命令“MOV”表示发送控制寄存器的地址，命令“LD”表示发送数据，命令“SET”用来把数据实际设定到那个地址中去。此外，在有多个要设定的控制寄存器的情况下，重复执行该处理。

返回图11，在接下来的步骤S19中，以“1”(表示曝光时间设定寄存器的低四位的地址)为设定地址，以表示最大曝光时间的“FFh”的低四位数据“Fh”作为应设定的数据进行设定。然后，在步骤S21中执行图13的寄存器设定处理。同样地，在步骤S23中，以“2”(表示曝光时间设定寄存器的高四位的地址)为设定地址，以表示最大曝光时间的“FFh”的高四位数据“Fh”作为应设定的数据进行设定，在步骤S25中执行寄存器设定处理。之后，在步骤S27中设定命令“RUN”来表示设定结束并且开始向图像传感器40输出数据，在步骤S29中发送。这样一来，图10所示的步骤S1中的初期设定动作被执行。不过，在图11-图14所示的具体例子中，可以根据所使用的图像传感器的规格，做适当改变。

在图10的步骤S1之后，游戏处理器52在步骤S2更新图像信号，更新监视器(无图示)中显示的图像。不过，该显示图像的更新被逐帧(电视帧或视频帧)执行。

然后，游戏处理器52针对相应状态执行处理。不过，最初的处理是游戏模式的选择。在该游戏模式的选择中，用户或玩游戏的人在图10的步骤S3中操作图1所示的选择健22，选择是单人游戏模式还是双人游戏模式等游戏模式，同时设定游戏难易度。

在实际的高尔夫游戏中，需要挥动高尔夫球杆使游戏画面中的高尔夫球滚动，但在实施方式的高尔夫游戏系统10中，如前面所述，使用高尔夫球杆型输入装置14在真实空间中完成高尔夫挥杆动作。因此，游戏处理器52在步骤S4中执行挥杆动作判断处理，判断是否进行了挥杆动作。然后，如果有挥杆动作，就在步骤S5中在游戏画面中的球飞翔或滚动时，计算球的轨道，同时，在球停下时，在步骤S6中，作为步骤S5的轨道计算处理结果，执行得分计算和结果判定处理。

之后，如果有视频同步信号产生的中断，就执行步骤S2(图10)的图像更新。另外，步骤S7的音声处理在发生声音中断时执行，由此输出游戏音乐或高尔夫球杆击球声音等效果音。

参照图15-图22具体说明这种高尔夫游戏系统10的整体动作。在图15的最初的步骤S55中，游戏处理器52进行为检测高尔夫球杆型输入装置14的移动位置的频闪仪拍摄。

该频闪仪拍摄处理的详细情况在图16中示出。在图16的最初的67中，游戏处理器52把内部存储器(无图示)的适当区域的次数寄存器(无图示)的次数N置为“1”。在接下来的步骤S69中，游戏处理器52为进行频闪仪拍摄而使红外发光二极管42发光。具体是把图7所示的LED控制信号置成高电平。之后，在步骤S71中，执行像素数据数组取得处理。

在图36的最初的步骤S301中，游戏处理器52将像素数据数组的元素编号的X设定为“-1”，Y设定为“0”。本实施方式中的像素数据数组是一个X＝0～31，Y＝0～31的2维数组，如上述那样，由于输出哑元数据作为各行的开头像素的数据，所以X的初始值设定为“-1”。在接下来的步骤S303中，执行图17所示的元素[Y][X]的像素数据取得处理。

在图17的最初的步骤S83中，游戏处理器52检查图像传感器40所输出的帧状态标志信号，在步骤S85中判断是否出现了(由低电平变为高电平的)上升沿。如果在步骤S85中检测到标志信号的上升沿，在后面的步骤S87中，游戏处理器52就指示开始对输入到其内部的A/D转换器的模拟像素信号进行数字化转换。之后，在步骤S89中检查图像传感器40所输出的像素频闪，在步骤S91中判断该频闪信号中是否出现了由低电平变为高电平的上升沿。

如果在步骤S91中判断为“是”，游戏处理器52就接着在步骤S93中判断X是否等于-1，即判断是不是开头像素。如前面所述，由于各行的开头像素被设置成了哑元数据，所以如果在该步骤S93中判断为“是”的话，在后面的步骤S95中就不取得该时刻的像素数据，而是在步骤S97中将元素编号X增量。

如果在步骤S93中判断为“否”，那么，由于是一行中第2个元素以后的像素数据，在步骤S99和S101中，取得该时刻的像素数据，将该像素数据保存到临时寄存器(无图示)中。之后，返回到图36的步骤S305。

在步骤S305中，把保存在临时寄存器中的像素数据作为像素数据数组的元素[Y][X]保存起来。

在接下来的步骤S309中，将X增量。X不足32的时候，重复执行上述S303到S307的处理。X等于32的时候，即像素数据的取得到达了一行的末端，在接下来的步骤S311中，将X设定为“-1”，在步骤S313中，将Y增量，从下一行的开头开始重复像素数据取得处理。

在步骤S315中当Y等于32的时候，即像素数据的取得到达了像素数据数组的终点，返回图16的步骤S73。

在步骤S73中，将上述像素数据数组作为第N次发光时所取得的数据，保存到例如内部RAM的工作区中。

在接下来的步骤S75中，游戏处理器52将LED控制信号置为低电平等，使红外发光二极管42不发光。之后，在步骤S76中，像步骤S71一样，按照图17及图35的子例程，取得红外发光二极管42不发光时的像素数据数组，在步骤S77中，像步骤S73一样，保存到内部RAM的工作区。

然后，在步骤S79中，将次数寄存器N增量，在步骤S81中，判断次数N是否达到了预定值。如果在该步骤S81中判断为“是”，就原样返回到图15的步骤S57(显著点提取处理)。在判断为“否”时，则返回上面的步骤S69。

图18详细表示了显著点提取处理。在图18的最初的步骤S103中，游戏处理器52把内部存储器(无图示)内的次数寄存器(无图示)的次数N置为“1”。然后，在后面的步骤S105中，从图16的步骤S73和S77中所取得的发光时取得数据及不发光时取得数据的差分中，计算出差分数据数组。

即，在该实施方式中，如上所述，用红外线照射高尔夫球杆型输入装置14的反射体50，通过红外滤波器，拍摄射入图像传感器40的反射红外线所成影像。在普通的室内环境中，使用一般的光源频闪拍摄高尔夫球杆型输入装置14的情况下，如图19(A)所示，图像传感器(相当于实施方式中的图像传感器40)，除了反射体的影像之外，还成像有不仅是荧光灯光源、白炽灯光源、太阳光(窗户)那样的光源，还包括室内的所有物体的图像。因此，对该图19(A)中的影像进行处理，只抽取反射体的影像，需要相当高速的计算机或处理器。但是，在以廉价为前提的游戏装置中不能使用那样的高性能计算机。因此，必须考虑通过各种处理来减轻负担。

图19(B)是对图19(A)的影像信号以某个阀值进行电平辨别后的影像信号。这种电平辨别处理既可以用专用的硬件电路、也可以使用软件来实现；无论哪种方法，如果执行电平辨别把小于等于某一光量的像素数据剪切掉，就能够去除反射体或光源之外的低亮度图像。在这个图19(B)的影像中，可以省略反射体及室内光源之外的图像的处理，因而，能够减轻计算机的负担，即便如此，包含光源图像的高亮度图像仍然成像了，所以难以将反射体和别的光源分辨开。

于是，实施方式中，如图3所示，使用了红外滤波器44，使图像传感器40不会成像有红外线所成图像之外的图像。由此，如图19(C)所示，基本不含红外线的荧光灯光源的图像就能被去除掉。但是，即便如此，仍然有太阳光和白炽灯存留在影像信号中。因而，为进一步减轻负担，采用了计算红外频闪仪的发光时像素数据和不发光时像素数据的差分的方法。

为此，计算图19(C)的发光时影像信号的像素数据跟图19(D)的不发光时影像信号的像素数据的差分。这样一来，如图19(E)所示，能够只取得该差分部分的影像。将该差分数据对应的影像跟图19(A)相对比，就会发现它只含有高尔夫球杆型输入装置14的反射体所产生的图像。因而，即使游戏处理器52的性能不高，也能够取得高尔夫球杆型输入装置14的挥动所形成的反射体50即球杆头48(图4)的移动轨迹。

基于这样的理由，本实施方式中，在图18的步骤S105中计算出例如图19(E)所示的差分数据数组。在步骤S105中求得差分数据数组后，在步骤S107中取得最大值的像素(亮度最大的像素)的坐标，在步骤S109中，判断该坐标处像素的亮度是否超过了预定值。

如果在该步骤S109中判断为“是”，在接下来的步骤S111中，依次判断在步骤S107中所取得坐标处的像素的相邻像素以及其进一步的相邻像素是否超过了上述预定值，计算显著部(实施方式中是反射体的图像)的直径Φ[N]。计算该显著部的直径(或大小)是为了取得在步骤S113中反射体50的高度(Z坐标)，也是因为必须确定在步骤S115中该反射体的中心坐标。

如图3所示，本实施方式的摄像单元28中使用了单焦点的光学系统。因而，反射体50和摄像元件即图像传感器40之间的距离跟上述光学系统的焦点相吻合时，图像“模糊”最轻，直径最大。对此，该聚焦距离跟反射体与图像传感器之间距离的远离越大，图像本身就越小。在图19(E)及后述的图21的例子中，表示了图像大小(直径)相应于该反射体与图像传感器之间距离的变化。这样，基于反射体图像的直径(大小)，能够求出反射体与图像传感器之间的距离，即反射体50的高度(Z坐标)。本实施方式的高尔夫游戏系统中，虽然没有使用该Z坐标，但必要时通过利用这个Z坐标，能够进一步提供不同的游戏输入。

这样，在步骤S113中求出Z坐标，在步骤S115中保存反射体50的中心坐标(X、Y或X、Y、Z)。

之后，在步骤S117中将次数寄存器的N值增量，在步骤S119中判断次数N是否超过了预定值。如果在该步骤S119中判断为“是”，就原样返回到图15的步骤S59。但是，如果判断为“否”，则返回到前面的步骤S105，重复执行步骤S105以下的各步骤。

此外，在步骤S109中判断为“否”时，即，最大亮度像素的亮度没有超过规定值时，在接下来的步骤S121中判断是否是查询了规定个数的全部数据后得到的结果。如果在步骤S121中判断为“是”，即，已经查询了规定个数的全部像素，发现不存在显著点，就在步骤S123中保存作为没有显著点的该查询结果。不过，在该步骤S121中判断为“否”时，则在步骤S125中取得次高亮度的像素的坐标数据，返回步骤S107。

在步骤S57中进行了这样的显著点提取处理后，在接下来的步骤S59中，执行速度矢量计算等动作计算处理。

图20详细图示了该动作计算处理的一个例子即速度矢量计算处理的具体实例。在图20的步骤S127中，如上所述，将次数寄存器N置为“1”。之后，在步骤S129中，从第N次显著点坐标(PX[N]，PY[N]：图21)中减去第N-1次显著点坐标(PX[N-1]，PY[N-1])，计算出第N次速度矢量(VX[N]，VY[N])，保存在内部存储器中。

图21中表示了直径为Φ[1]的第1次的显著区域的图像，该第1次的显著区域的中心坐标为(PX[1]，PY[1])，直径为Φ[2]的第2次的显著区域的中心坐标为(PX[2]，PY[2])。同样地，第3次和第4次的显著区域的直径分别为Φ[3]和Φ[4]，它们的中心坐标分别表示为(PX[3]，PY[3])和(PX[4]，PY[4])。

如果以第2次的显著区域作为第N次，那么第N-1次就是第1次的显著区域。因此，在步骤S129中，在这种情况下，X方向的速度矢量VX[2]为(PX[2]-PX[1])，Y方向的速度矢量VY[2]为(PY[2]-PY[1])。此外，在N＝1的情况下，由于N-1的坐标数据不存在，就要使用上次的最终结果数据；或者如果没有该最终结果数据，就使用规定值计算速度矢量。

此外，图21中，各频闪影像的每个显著点区域(反射体)的图像的变化量ΔX、ΔY也一并示出。因此，必要的话，可以使用该变化量计算变化或者位移速度。

在步骤S129中计算出速度矢量后，在步骤S131中将次数N增量，在接下来的步骤S133中判断N是否达到了规定值。在步骤S133中为“否”的话就返回前面的步骤S129，重复执行步骤S129。

在步骤S59之后，在接下来的步骤S61中，执行图22详细表示的判断处理。在该判断处理中，判断是否挥动了高尔夫球杆型输入装置14。在图22的最初的步骤S135中，将N置为“1”，接着，在步骤S137中，从第N点的速度矢量(VX[N]，VY[N])计算出速度V[N](标量值)。然后，在后面的步骤S139中，判断由此计算出的速度V[N]是否超过了第1阀值。在该步骤S139中是“是”的话，紧接着在步骤S141中判断为“已挥杆”，同时在步骤S143中从第N点的速度矢量求出高尔夫球被击打时的初速度矢量。因此，如果是实施方式的高尔夫游戏系统的情况下，可以从该初速度矢量、风向、风的强弱以及地形的数据中计算出球的飞行距离。

在步骤S139中判断为“否”时，即，高尔夫球杆的挥动速度低于第1阀值时，在后面的步骤S145中判断第N点和第N-1点的连接线段是否跟规定区域相交。如果该判定结果在步骤S147中得到的是“是”，就在后面的步骤S149中再去判断第N点的速度(标量值)是否超过了第2阀值。不过，第2阀值当然小于第1阀值。

在步骤S149中是“是”时，前进到前面的步骤S141；如果是“否”则像在步骤S147中是“否”的时候一样，前进到步骤S151，将N值增量。然后，判断N是否大于预定值，“否”的话返回到前面的步骤S137，重复执行其后的各步骤。不过，在步骤S153中判断为“否”时，即，步骤S145的线段不与预定区域相交，或者虽然相交了，速度却比预定值小的情况下，则在步骤S155中，最终判断为“未挥杆”。

图22的判断处理结束后返回图15的步骤S63，在该步骤S63中，执行跟游戏等应用相应的处理，进而在步骤S65中判断处理是否结束(游戏的情况下即游戏是否结束)，如果是“是”就结束。

此外，在上述的实施方式中，高尔夫球杆型输入装置14中设置了圆形反射体50，从其移动轨迹中求出初速度矢量，计算出高尔夫球以该初速度矢量击出后的飞行距离。即，忽略了球的旋转。因为通过圆形的反射体无法确定高尔夫球杆型输入装置14的方向。而在下一实施方式中，也可以计算出高尔夫球杆型输入装置14的方向。

为此，在下一实施方式中使用了图23所示的高尔夫球杆型输入装置14。与前面的图4的高尔夫球杆型输入装置使用了圆形的反射体不同，在该实施方式中使用的是椭圆形或较长的反射体50A。

然后，在图15的步骤S55中取得发光二极管42的发光时和不发光时的各像素数据后，执行图24所示的显著点提取处理。不过，步骤S157-S163跟图18的步骤S103-S109相同。

然后，在后面的步骤S165中，依次判断与步骤S161中所取得的坐标处的像素相邻的像素以及进一步的相邻像素是否超过了规定值，提取显著部(实施方式中是反射体的图像)的全部像素。然后，在步骤S166中从显著部的全部像素之中提取相距最远的2个像素Pa(Xa，Ya)和Pb(Xb，Yb)。如图26所示，这2个点表示了椭圆形反射体50A的较长方向的两端的位置。除了较长方向的两端，不存在别的2点间距离最大的点。

然后，在步骤S167中，将Pa、Pb这2点的中点坐标作为第N点的坐标(PX[N]，PY[N])保存到存储器中。然后，在步骤S169中，如图26所示，计算Pa、Pb这2点之间的倾斜度，作为角度数据θ[N]保存起来。不过，如步骤S169所示，该倾斜度θ[N]可以通过(Xb-Xa)/(Ya-Yb)这样的反正切来计算。

这样，就可以得到高尔夫球杆型输入装置14相对于摄像元件的方向，即角度数据θ[N]。

图24的步骤S171-S179跟图18中对应的各步骤S117-S125相同。

然后，在接下来的判断处理中执行图25所示的各步骤，图25的步骤S181-S189及S191-S201跟图22中对应的步骤S135-S143和S145-S155相同。

在图25的步骤S203中，根据图24的步骤S169中求得的第N点的坐标和第N-1点的坐标，计算角度θj(图26)。如步骤S203所示，该角度θj可以通过(PY[N]-PY[N-1])/(PX[N]-PX[N-1])这样的反正切来计算，表示高尔夫球杆型输入装置的挥动方向。然后，在步骤S205中，按照该步骤S205所示，计算出高尔夫球杆型输入装置14相对于高尔夫球杆型输入装置14挥动方向的倾斜度θk(＝θ[N]-θj)，根据θk计算击球时的左曲/右曲(hook/slice)参数。这样，通过求取左曲/右曲参数，不仅是单纯的飞行距离，还能够掺杂球的旋转所产生的飞翔方向的变化，给实施方式的高尔夫游戏系统增添了更多的真实感和趣味性。

参照图27，本发明的另一实施方式的保龄球游戏系统78包含游戏机80，该游戏机80与图2的系统10的游戏机12相同，通过AC适配器或电池驱动，经由AV电缆16，连接到电视监控器(无图示)的AV端子(无图示)。

游戏机78另外还包含外壳82，该外壳82上设置了电源开关84，同时也设置了方向按钮86及确定键88和取消键90。这些按钮和操作健跟图2中对应的按钮和操作健具有相同功能。

游戏机80的外壳82的一部分被切掉，在该部分上安装了可动体92，被支轴支撑着可以在仰角方向上转动；该可动体92的侧面上容纳有参照上面的图3所说明的摄像单元28，因此，可动体92上设置了上述同样的图像传感器40。而且，在可动体92侧面即图像传感器40的旁边，设置了与该图像传感器40整体在仰角方向移动的红外发光二极管42，构成了频闪摄像装置。

在实施方式中可动体92被支撑着以在在仰角方向上的有一定自由度。但是，也可以在旋转方向上有一定自由度来取代仰角方向，或两者并用。即，可动体92即图像传感器40和红外发光二极管42被设置成可在任意方向上改变位置。

不过，如果图像传感器40的镜头(图4所示的凹透镜或凸透镜)是广角镜，就不需要使图像传感器40可动，可以把图像传感器40固定起来。

像实际的保龄球游戏一样，球型输入装置94具有孔94a、94b和94c，可以插入3个手指即拇指、中指和无名指，同时，另外还具有一个大孔径的孔94d，能够插入小孩的除拇指外的任意1个或多个手指。此外，设置了绑带96，玩游戏的人把绑带96戴在手臂(上臂或前臂)上以图安全。即，玩游戏的人用绑带96把球型输入装置94连结到自己手臂上，即使失手把球型输入装置94当作实际的保龄球扔出去，球型输入装置94也不会飞出去打到自己或别人而引起事故。

进而，如图28所示，本实施方式的球型输入装置94用轮毂(boss)联结着透明或半透明的半球状外壳98A和98B，以便形成球型输入装置94的外壳，该外壳98A和98B中固定着同样是用轮毂联结着的半球状内壳100A和100B。并且，各个半球状内壳100A和100B的表面上贴着反射性薄片，形成反射体。即，内壳成了反射体。因此，在本实施方式中作为反射体100。

进而，在本实施方式的保龄球游戏系统78中，如先前说明的那样，借助于频闪仪检测球型输入装置94的动作，如图29所示，由此控制游戏画面102中保龄球104的位置。该游戏画面102所显示的是从用户或玩游戏的人的视点看到的透视图像(perspective image)。即，游戏画面102中显示了保龄球道106及其纵深方向处所配置的球瓶108，保龄球104在该游戏画面102上沿着球道106移动，就像真实的保龄球游戏一样，球瓶对应于该保龄球104的到达位置和强度而被击倒。但是，例如在保龄球104即将击中球瓶108之前开始在画面中央以窗口(无图示)形式放大显示图像的话，就能够使玩游戏的人获得更大的临场感。

此外，玩游戏的人的每次投球动作结束后，都会切换显示出如图29所示的游戏画面102和图30所示的记分表110。而且，在有多人玩游戏时，会同时显示出每个人的得分。图30的例子是4个人同时参加保龄球游戏时的记分表的示例。

在这种保龄球游戏系统78中，当玩游戏的人使用球型输入装置94在真实空间中做出了实际的投球动作时，游戏处理器52(图31)使红外发光二极管42间歇性地发光，通过分析或处理每次发光时和不发光时CMOS图像传感器40的图像，间歇性地检测球型输入装置94的位置。并且，对应于球型输入装置94的位置(坐标)控制该保龄球104的动作，由此打倒0个或1个以上的球瓶。

参照图31，球型输入装置94如上述那样被红外发光二极管42所发出的红外线照射，该红外线又被反射体100反射。该反射体100的反射光被CMOS图像传感器40拍摄下来，从而，CMOS图像传感器40输出反射体100的影像信号。但是，其余的部分跟图5所示的高尔夫游戏系统10相同。

这里，参照图32说明实施方式的保龄球游戏系统78的概略动作。打开图27所示的电源开关84即可开始游戏，图31所示的游戏处理器52首先在步骤S1中执行初始化处理。具体是初始化系统及各个变量。初始化的具体方法如上所述。

然后，在图32的步骤S1之后，游戏处理器52在步骤S2更新图像信号，从而更新监视器20中显示的图像。该显示图像的更新被逐帧(电视帧或视频帧)执行。

然后，游戏处理器52针对相应状态执行处理。最初的处理是游戏模式的选择。在该游戏模式的选择中，用户或玩游戏的人在图32的步骤S3中操作如图27所示的选择健86，选择是单人游戏模式还是双人游戏模式等游戏模式，同时设定游戏难易度等。

在实际的保龄球游戏系统中必须使球在球道上滚动，而实施方式的保龄球游戏系统10中，如上所述，则是使用球型输入装置94完成投球动作。因此，游戏处理器52在步骤S4中执行投球动作判断处理，判断是否做出了投球动作。然后，如果做了投球动作，就在接下来的步骤S5中，当保龄球104在球道106(都在图30)上移动时计算球的轨道，同时执行保龄球104对于球瓶108(图30)的冲撞判断处理。然后，当保龄球104到达球道106的末端时，作为步骤S5中球瓶冲撞判断处理的结果，在步骤S6中执行得分计算和结果判定处理。

此外，本实施方式的保龄球游戏系统78中，借助于频闪仪拍摄反射体100，由此，在游戏输入方面跟上面的实施方式相同。因此，与上面的实施方式相比，只在图15的判断处理步骤S61有所不同。

判断处理步骤在图33中进行了详细图示，在各自的最初步骤S207中把N值设定为“1”。然后，在步骤S209中判断速度矢量的Y分量(上下方向分量)VY[N](图21)是否超过了规定值。在该步骤S209中判断结果是“是”的情况下，前进到步骤S211，把例如在内部存储器中所形成的计数器增量。然后，在后面的步骤S213中判断该计数器值是否等于规定的常数C(例如“3”)。“是”的话，步骤S215就认为“已投球”，在接下来的步骤S217中把第N点的X坐标PX[N]作为投球位置的X坐标，同时，在步骤S219中从第N点的速度矢量(VX[N]，VY[N])中求出投球时球的初速度。然后，根据该初速度，确认保龄球已被投出，游戏处理开始执行。

此外，步骤S209中判断为“否”时，在步骤S221中把上述的计数器复位。因此，例如当连续3次速度矢量的Y分量没有超过预定值时，也不会误判为已经投球。以此防止把玩游戏的人所不希望的动作反映到游戏中去。

在步骤S221之后，在步骤S223中将N值增量，在步骤S225中判断N是否达到了预定值。如果判断为“是”，则在步骤S227中判断为“未投球”。然后，与步骤S219之后一样，返回图15的步骤S63。

图34表示了使用频闪仪的输入装置的另一实施方式，该实施方式的输入装置112是手套型输入装置。手套型输入装置112包括戴在玩游戏的人或用户的左右手上的手套114L和114R，该手套114L和114R的各自的预定位置(本实施方式中是顶端部分)处设置了回射片构成的反射体116L和116R。该反射体116L和116R可以分别作为手套114L和114R的一部分，也可以分别粘贴到手套114L和114R上面。

为了提供输入信号，用户双手戴上手套114L和114R，在例如图27所示的游戏机80的摄像单元28(图3)上方移动双手。这样一来，按照已经说明的图15的步骤S55(即图16)，反射体116L和116R同时受到红外发光二极管42照射或不受到照射，被图像传感器40拍摄下来。而且，按照图15的步骤S57(即图18)，提取显著点(该实施方式中有2个反射体116，所以有2个显著点)。之后，适用图15的步骤S59，执行动作计算或检测处理。不过，在使用图34的手套型输入装置112的情况下，步骤S59如图35所示变形。

图35所示的流程图中，通过检测或计算移动平均来取得输入。详细说明的话，就是在最初的步骤S207中，把次数寄存器N设定为“规定值-M”。接着，在步骤S209中，把变量∑X、∑Y分别设定为“0”。

然后，在步骤S211中取得第N次的坐标(PX[N]、PY[N]：图21)。不过，如果这时候N＜1，则从到上次为止的坐标信息中取得坐标数据。在接下来的步骤S213中，在步骤S209中初始化的变量∑X、∑Y上分别加上在步骤S211中所取得的坐标，更新∑X、∑Y。重复执行该操作，直到在步骤S217中检测到步骤S215中增量的次数N达到了规定值。由此，这时候游戏处理器52所保存的是已经加上了M个坐标的变量∑X、∑Y。然后，在步骤S219中以个数M去除∑X、∑Y，计算出移动平均(AX、AY)。游戏处理器52使用该移动平均AX、AY来改变例如游戏画面上玩游戏的人可以操作的移动体的位置。

此外，本发明除了以上所说明的实施方式之外，还可以有以下的实施方式或变形例。

例如，图2所示的实施方式中使用了高尔夫球杆型输入装置14进行输入，使用同样的系统，可以考虑使用棒球的球棒型输入装置和/或棒球的球型输入装置的棒球游戏装置、使用乒乓球的球拍型输入装置的乒乓球游戏、使用网球的球拍型输入装置的网球游戏等多种变形。

另外，也可以考虑在小腿或脚踝处缚上具备反射体的输入装置，把玩游戏的人的脚的位置、速度、运动轨迹的模式当作输入信号处理，构成足球游戏装置。

另外，使用图34所示的手套型输入装置的实施方式中，把图35的流程图中计算出来的移动平均值作为输入信号使用；还可以考虑计算出手套型输入装置的位置、移动速度、移动轨迹，把它们作为输入信号，构成拳击游戏、舞蹈游戏装置等多种变形。另外，在这些变形例中，以缠在手腕上的护腕形状的输入装置来取代手套型输入装置也可以获得手套型输入装置同样的效果。

另外，通过把上述的缚在脚上的输入装置跟图34所示的手套型输入装置或护腕形状的输入装置组合使用，可以构成有四肢参与的舞蹈游戏之类的多种变形。

另外，还可以像图23所示的高尔夫球杆型输入装置14那样，把细长形状的反射体50A贴到长剑形状的输入装置上，把剑的角度、位置、移动速度、移动轨迹当作输入信号，构成击剑游戏装置这样的多种变形。

本发明中用频闪仪和摄像装置拍摄目标物体，基于多个发光时影像信号和多个不发光时影像信号的各个差值计算出目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式的信息的一部分或全部。信息处理装置或娱乐装置使用这些信息执行信息处理、游戏和其它娱乐处理。

不过，在上述例子中是用1个游戏处理器执行全部信息处理，当然也可以用2个或以上的处理器或计算机分担全部处理。

虽然对该发明进行了详细的说明和图示，但那只是图解和1个例子，很明显不应理解为本发明限定于此；本发明的精神及范围只由附上的权利要求书所限定。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种具备使用了频闪仪的输入系统的信息处理装置，其具备：

频闪仪；

摄像装置，分别在上述频闪仪发光时和不发光时拍摄目标物体，输出发光时影像信号和不发光时影像信号；

第1装置，基于多个上述发光时影像信号与多个上述不发光时影像信号的各个差值计算出上述目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式信息的一部分或全部；

第2装置，根据由第1装置计算出来的上述信息进行信息处理。

2.如权利要求1所述的信息处理装置，上述第1装置包含判断上述信息是否符合预定条件的判断装置。

3.如权利要求2所述的信息处理装置，上述第1装置包含有效输入检测装置，基于上述判断装置的判断结果从上述信息中只检测出有效信息，并作为进行了有效的输入传输给上述第2装置。

4.如权利要求1至3的任意一项所述的信息处理装置，上述第1装置包含距离计算装置，根据表示上述目标物体大小的信息计算出上述目标物体和上述摄像装置之间的距离。

5.如权利要求1至4的任意一项所述的信息处理装置，上述第1装置包含：

分析装置，对根据上述发光时影像信号和上述不发光时影像信号之间的差值所得的信息进行分析，提取上述目标物体的形状；以及

角度计算装置，根据上述形状计算出上述目标物体和上述摄像装置之间的角度。

6.如权利要求5所述的信息处理装置，上述分析装置中的分析是提取上述目标物体中的预定的2点，

上述角度计算装置中的角度计算是计算连接上述预定2点的线段跟预定的坐标轴的角度。

7.如权利要求1至6的任意一项所述的信息处理装置，上述频闪仪的发光时间间隔可自由设定。

8.如权利要求1至6的任意一项所述的信息处理装置，上述频闪仪的发光期间的长度及非发光期间的长度可自由设定。

9.如权利要求1至6的任意一项所述的信息处理装置，上述摄像装置的曝光期间可以自由设定。

10.如权利要求1至9的任意一项所述的信息处理装置，上述目标物体包含反射体。

11.如权利要求1至10的任意一项所述的信息处理装置，上述频闪仪包含输出特定波长范围的光的光源，

上述摄像装置只响应上述特定的波长范围。

12.如权利要求11所述的信息处理装置，上述摄像装置包含只使上述特定波长范围的光透过的滤波器和对用透过上述滤波器的光所形成的影像进行拍摄的摄像元件。

13.如权利要求11所述的信息处理装置，上述摄像装置包含只对用上述特定波长范围的光所形成的影像进行拍摄的摄像元件。

14.如权利要求1至13的任意一项所述的信息处理装置，上述第1装置和上述第2装置是分别由单个或多个处理器所处理的进程。

15.一种娱乐装置，在如权利要求1至14的任意一项所述的信息处理装置中，上述第2装置中所进行的信息处理是游戏等娱乐处理。

16.一种具备使用了频闪仪的输入系统的人机接口系统，其具备：

频闪仪；

摄像装置，分别在上述频闪仪发光时和不发光时拍摄目标物体，输出发光时影像信号和不发光时影像信号；

第1装置，基于多个上述发光时影像信号与多个上述不发光时影像信号的各个差值计算出上述目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式信息的一部分或全部；

第2装置，根据由第1装置计算出来的上述信息进行信息处理。

17.(追加)如权利要求10所述的信息处理装置，上述反射体包含回射体。

Claims (16)

1.一种具备使用了频闪仪的输入系统的信息处理装置，其具备：

频闪仪；

摄像装置，分别在上述频闪仪发光时和不发光时拍摄目标物体，输出发光时影像信号和不发光时影像信号；

第1装置，基于多个上述发光时影像信号与多个不发光时影像信号之间的各个差值计算出上述目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式的信息的一部分或全部；

第2装置，根据由第1装置计算出来的上述信息进行信息处理。

2.如权利要求1所述的信息处理装置，上述第1装置包含判断上述信息是否符合预定条件的判断装置。

3.如权利要求2所述的信息处理装置，上述第1装置包含有效输入检测装置，基于上述判断装置的判断结果从上述信息中只检测出有效信息，并作为进行了有效的输入传输给上述第2装置。

4.如权利要求1至3的任意一个所述的信息处理装置，上述第1装置包含距离计算装置，根据表示上述目标物体大小的信息计算出上述目标物体和上述摄像装置之间的距离。

5.如权利要求1至4的任意一个所述的信息处理装置，上述第1装置包含：分析装置，对根据上述发光时影像信号和上述不发光时影像信号之间的差值所得的信息进行分析，提取上述目标物体的形状；以及角度计算装置，根据上述形状计算出上述目标物体和上述摄像装置之间的角度。

6.如权利要求5所述的信息处理装置，上述分析装置中的分析是提取上述目标物体中的预定的2点，上述角度计算装置中的角度计算是计算连接上述预定2点的线段跟预定的坐标轴之间的角度。

7.如权利要求1至6的任意一个所述的信息处理装置，上述频闪仪的发光时间间隔可自由设定。

8.如权利要求1至6的任意一个所述的信息处理装置，上述频闪仪的发光期间的长度及非发光期间的长度可自由设定。

9.如权利要求1至6的任意一个所述的信息处理装置，上述摄像装置的曝光期间可以自由设定。

10.如权利要求1至9的任意一个所述的信息处理装置，上述目标物体包含反射体。

11.如权利要求1至10的任意一个所述的信息处理装置，上述频闪仪包含输出特定波长区域的光的光源，上述摄像装置只响应上述特定的波长区域。

12.如权利要求11所述的信息处理装置，上述摄像装置包含只使上述特定波长区域的光透过的滤波器和对用透过上述滤波器的光所形成的影像进行拍摄的摄像元件。

13.如权利要求11所述的信息处理装置，上述摄像装置包含只对用上述特定波长区域的光所形成的影像进行拍摄的摄像元件。

14.如权利要求1至13的任意一个所述的信息处理装置，上述第1装置和上述第2装置是分别由单个或多个处理器所处理的进程。

15.一种娱乐装置，在如权利要求1至14的任意一个所述的信息处理装置中，上述第2装置中所进行的信息处理是游戏等娱乐处理。

16.一种具备使用了频闪仪的输入系统的人机接口系统，其具备：

频闪仪；

摄像装置，分别在上述频闪仪发光时和不发光时拍摄目标物体，输出发光时影像信号和不发光时影像信号；

第1装置，基于多个上述发光时影像信号与多个不发光时影像信号之间的各个差值计算出上述目标物体的位置、大小、速度、加速度、运动轨迹模式信息的一部分或全部；

第2装置，根据由第1装置计算出来的上述信息进行信息处理。

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