JP2002081909A - 位置検出装置及び位置検出方法、並びに、エンターテインメント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示装置に表示される所定画像の位置を非接
触により検出する。 【解決手段】 ゲーム筐体１０、コントローラ型撮像装
置１１、表示部１２、スピーカ１３を備える位置検出シ
ステム１において、コントローラ型撮像装置１１によっ
て表示部１２を撮影する。ゲーム筐体１０に備えられた
ゲーム制御部３２は、コントローラ型撮像装置１１によ
り撮影された表示部１２の撮影画像を比較し、識別子１
４の動き検出して照準点１６を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方の機器に対す
る他方の機器の相対位置を検出する位置検出装置及び位
置検出方法、並びに、エンターテインメント装置に関
し、特に、識別子を検出して解析することにより相対位
置を検出する位置検出装置及び位置検出方法、並びに、
これらを適用したエンターテインメント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子ゲーム技術の発展に伴い、幾
つかの入力ボタンの組み合わせにより操作入力を行った
り、いわゆるジョイスティック等により操作入力を行っ
たりするだけのゲームでは、ユーザの要求を満たした
り、ユーザの興味を獲得することが困難になってきた。

【０００３】そこで、例えば、釣りをするゲームであれ
ば釣り道具を模した入力装置を使用し、楽器を演奏する
ゲームであれば楽器を模した入力装置を使用し、射撃ゲ
ームであれば本物の銃に模した入力装置を使用するなど
して、より現実的な操作によりゲームを行うことができ
るように工夫されている。また、ユーザが画面を見なが
ら、実際に身体を動かして行うゲーム装置も存在する。

【０００４】この場合、身体全体の動きを検出するので
はなく、所定位置に接触するとそれが検出されるような
入力装置を用いて、ユーザの身体の動きを、例えばステ
ップ等の部分的な動きとして入力している。

【０００５】ユーザが現実的な動作により近い動作を行
うことでゲームの入力を行うために、ユーザの動きを検
出し、これを入力信号として利用することが考えられて
いる。例えば、ゲームプレーヤ（ユーザ）を撮像装置に
より撮像して、その撮像画像に基づいてゲームプレーヤ
（ユーザ）の動きを解析し、その解析結果をゲームの入
力に反映させるといったものである。

【０００６】ユーザの動き、或いは所定部位の位置を非
接触にて検知するシステムは、既に実現されており、こ
のような位置検出システムとしては、例えば、ブラウン
管の走査線をビームで感光させて発光素子で検出する場
合、赤外線、或いは超音波を使用して位置検知する場合
等がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、非接触で目
標部位の位置を検出する場合、特に、赤外線を用いる場
合は、予め設置された複数の赤外線発生装置からの赤外
線を受けて干渉縞を検出することにより位置を特定する
ために、至近距離で使用しないと位置検出精度が低くな
ってしまう。また、赤外線を使用した他の機器からの干
渉を受けやすいため、特に同じ装置を並べて使用するよ
うな場合に位置検出精度が低下するという問題点があっ
た。また、超音波を使用する場合は、予め設置された複
数の超音波センサが受ける反射波を測定することによ
り、位置並びに動きを特定するため、赤外線を用いると
きと同様に、反射波が干渉を受けるような条件では、や
はり位置検出精度が低下する。

【０００８】また、ユーザが画面に表示される標的に向
かって射撃を行うゲーム装置では、ブラウン管の走査線
をビームで感光させ、これを受光素子で検出すること
で、画面上の位置を検出する方法を採用しているが、検
出動作の度に画面の一部又は全域をフラッシュさせる必
要がある。そのため、位置検出動作の度に画面をフラッ
シュさせても違和感のないようなアプリケーションにし
か適用できなかった。その上、この方法を適用した位置
検出は、走査線を有した表示装置にのみ有効であって、
プロジェクタで映し出される画像や、液晶モニタに表示
される画像に対しては適用できないという問題点があっ
た。

【０００９】そこで、このような不都合を解消するため
の位置検出装置が特開平６−３０１４７５号公報に開示
されている。ところが、ここに開示された位置検出装置
を射撃ゲームに適用した場合、銃型コントローラとして
の撮像装置の傾きが検出されないため、ユーザが銃型コ
ントローラとしての撮像装置を正確に水平に保たない限
り、ユーザが狙った照準と検出された位置との間で誤差
が生じる。

【００１０】また、特開平１１−３０５９３５号公報に
も撮像装置を用いた位置検出装置が開示されているが、
識別子として赤外線発光素子が用いられているため、例
えば、この位置検出装置を家庭用のディスプレイに適用
させようとすることは困難であって、業務用の大型筐体
のゲーム機としての利用に限定されてしまう。また、こ
の位置検出装置は、赤外線カットフィルタを備えていな
いため、撮像装置を取り外しても通常のカメラとして使
用することができないのは、利便性に欠けるものであ
る。

【００１１】このように、従来型のユーザインターフェ
イスとして、接触型インターフェイスによるGUI（Graph
ical User Interface）や、デスクトップメタファ（Des
ktopmetaphor）といった概念があるが、上述したような
種々の問題点が存在する。

【００１２】そこで本発明は、このような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、あらゆる種類の表示装置
に対応し、高精度の動き検出が可能な非接触の画像入力
による新しいユーザインターフェイスとしての位置検出
装置及び位置検出方法、並びに、このような位置検出方
法を適用したエンターテインメント装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置は、複数の識別子を表示する表示手段と、結像部を介
して識別子を撮像する撮像手段と、撮像された識別子を
用いて撮像手段の表示手段に対する位置を解析する解析
手段とを備えることにより、上述の目的を達成する。

【００１４】また、本発明に係る位置検出方法は、複数
の識別子を表示する表示工程と、結像部を介して識別子
を撮像する撮像工程と、撮像された識別子を用いて撮像
工程において撮像した表示手段に対する撮像手段の位置
を解析する解析工程とを備えることにより、上述の目的
を達成する。

【００１５】また、本発明に係るエンターテインメント
装置は、複数の識別子を表示する表示手段と、結像部を
介して識別子を撮像する撮像手段と、撮像された識別子
を用いて撮像手段の表示手段に対する位置を解析する解
析手段と、解析手段で解析された位置情報を制御情報に
変換してプログラムを制御する制御手段とを備えること
により上述の目的を達成する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】本発明の第１の実施の形態として示す位置
検出システム１は、表示装置に識別子を表示し、この識
別子を含む表示画像を操作入力装置としての撮像装置で
撮影し、撮影した画像を解析手段において解析すること
によって、表示装置と撮像装置との位置関係、並びに撮
像装置の表示装置に対する向き等を非接触により検出す
る位置検出システムであって、例えば表示装置に表示さ
れる画像の所定位置或いは所定の画像に対して、操作入
力装置としての撮像装置を対向して選択動作を行うこと
で、操作入力を行うことが可能なユーザインターフェイ
スである。

【００１８】位置検出システム１を図１に示す。位置検
出システム１は、後述する表示部１２及びスピーカ１３
を有したゲーム筐体１０と、銃を模したコントローラ型
撮像装置１１とを備える。

【００１９】表示部１２には、ゲームの内容であるアニ
メーション画像等が出力され、スピーカ１３からは、表
示部１２に表示される画像に合わせて、効果音や音楽等
が再生される。図１に示す位置検出システム１におい
て、表示部１２には、詳細は図示しないが背景画像と、
識別子１４と、標的１５と、照準点１６とが表示されて
いる。

【００２０】このように、当該位置検出システム１は、
例えば、ユーザ１０００が銃を模した操作入力装置とし
てのコントローラ型撮像装置１１を用いて、表示部１２
に表示される標的１５に向かって照準点１６を定めて射
撃をするゲーム装置を構成している。

【００２１】コントローラ型撮像装置１１は、撮像素子
としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備えた撮像
カメラであり、ユーザ１０００によってゲーム筐体１０
の表示部１２に対向されるとき、表示部１２に表示され
ている画像を含めた周辺の環境を撮像し、この撮像範囲
１７の画像をゲーム筐体１０に送信している。このと
き、コントローラ型撮像装置１１が捕らえた撮像範囲１
７の中心が照準点１６として表示部１２上の対応箇所に
表示される。

【００２２】次に、このゲーム装置としての位置検出シ
ステム１の具体的な回路構成を図２に示す。

【００２３】図２に示すように、位置検出システム１に
おけるゲーム筐体１０は、レンズ部２０、固体撮像素子
とされるＣＣＤ（Charge Coupled Device）部或いはＣ
ＣＤイメージャ２１（Imager）２１、Ｓ／Ｈ（Sampling
/Hold）部２２、ＡＧＣ（Auto Gain Controler）部２
３、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）部２４、信号処理部２
５、ＴＧ（Timing Generator）部２６、撮像駆動部２
７、撮像制御部２８、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynami
c Random Access Memory）２９、メインメモリ３０、機
械的Ｉ／Ｆ（Interface）３１、ゲーム制御部３２、表
示制御部３３、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４、画像
処理部３５及びフレームメモリ３６を備えている。

【００２４】このような構成からなる位置検出システム
１において、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）部或い
はＣＣＤイメージャ（Imager）２１、Ｓ／Ｈ部２２、Ａ
ＧＣ部２３、Ａ／Ｄ部２５、信号処理部２５、ＴＧ部２
６、撮像駆動部２７、撮像制御部２８及びＳＤＲＡＭ２
９からコントローラ型撮像装置１１が構成され、ゲーム
制御部３２は、コントローラ型撮像装置１１から出力さ
れた時間的に異なる撮影画像を比較して動き検出をする
動き検出手段として機能する。

【００２５】具体的には、コントローラ型撮像装置１１
は、非同期のシャッタにより任意のタイミングで撮像を
行う機能と、撮像のための同期信号の一周期内において
複数の撮像を行う多重露光撮影により撮像を行う機能と
を有している。これらの機能の詳細は後述する。

【００２６】また、ゲーム制御部３２は、ある時間にお
ける表示部１２を撮影した画像と、所定時間経過後のゲ
ームプレーヤ（ユーザ）の動作後の撮影画像とを比較し
て動きを検出する。ゲーム制御部３２は、検出した動き
検出結果に基づいてプログラムを実行する制御手段とし
ての機能も有する。

【００２７】このような位置検出システム１において、
レンズ部１０を介して入力される撮像された画像は、固
体撮像素子であるＣＣＤ部１１にて光電変換される。こ
こで撮像素子は、ＣＣＤに限定されるものではなく、例
えば、ＣＭＯＳセンサー等といった他の撮像素子を用い
ることもできる。ＣＣＤ部１１にて光電変換された画像
信号は、Ｓ／Ｈ部２２においてサンプリング及びホール
ドされ、続いてＡＧＣ部２３にて利得の調節がなされ
て、Ａ／Ｄ部２５に入力される。このとき、ＣＣＤ部１
１からの画像信号の読み出しタイミングやＳ／Ｈ部２２
における処理タイミングは、ＴＧ部２６からの読み出し
タイミング信号によって制御されている。

【００２８】Ａ／Ｄ部２５では、入力された撮像信号は
量子化される。Ａ／Ｄ部２５にて量子化された画像情報
は信号処理部２５にて一般的なカメラ信号処理が施され
て、情報記憶部であるＳＤＲＡＭ２９に格納される。こ
こで、画像情報が記憶される情報記憶部は、ＳＤＲＡＭ
２９に限定されるものではなく、他の揮発性記憶手段で
あってよい。ＳＤＲＡＭ２９に格納された画像は、ゲー
ム制御部３２の要求に応じて撮像制御部２８にてストリ
ームにされて、ゲーム制御部３２を介してメインメモリ
３０に転送される。

【００２９】撮像制御部２８は、位置検出システム１の
各部を統括して制御している。撮像制御部２８は、撮像
駆動部１７を制御してレンズ部１０を駆動し、絞り、ズ
ーム、フォーカス等の制御を行う。

【００３０】ゲーム制御部３２は、ＳＤＲＡＭ２９から
ストリームとして転送された画像を画像処理して動き検
出を行うものである。なお、ここでゲーム制御部３２と
撮像制御部２８とは、同一のプロセッサとして構成され
ていてもよい。

【００３１】動き検出は、例えば後述する特開平9-2475
56号公報に開示された多重露光撮影技術によって行われ
る。多重露光撮影技術を用いた動き検出についての詳細
は、後述する。

【００３２】ゲーム制御部３２は、転送された画像を画
像処理して予め決められている特徴点を検出する。すな
わち、表示部の所定位置に表示されている識別子１４を
抽出し、コントローラ型撮像装置１１が捕らえた撮像範
囲１７の中心を照準点１６として表示部１２上の対応箇
所に表示する。

【００３３】次に、ゲーム制御部３２は、上述のように
して抽出した識別子１４の座標を記憶する。そして、ゲ
ーム制御部３２は、次々に転送されてくる画像、すなわ
ちコントローラ型撮像装置１１にて撮像されて、順次転
送されてくる画像について上述した処理を繰り返す。

【００３４】ゲーム制御部３２は、識別子１４の座標を
時系列で統計・分析することにより識別子１４の動き検
出を行う。また、動体予測によって識別子１４の動きを
補正する。

【００３５】検出した識別子１４の動き及び照準点１６
の位置は、機械的Ｉ／Ｆ部３１からの制御信号や撮影時
のトリガ信号とともに制御信号として扱われ、ゲームに
対するユーザの入力信号として使用される。ゲーム制御
部３２は、この入力信号としての制御信号に基づいてゲ
ームを実行し、照準の位置とトリガに依存した標的や照
準等が表示部１２において表示される。

【００３６】すなわち、ゲーム制御部３２は、識別子１
４の動きを検出し、その動き検出結果を制御信号に含め
ることによって、ゲーム筐体１０に対するコントローラ
型撮像装置１１の動きを、表示部１２に表示される動き
を伴うキャラクター、特に、本発明にかかる実施の形態
においては照準点１６の動きに反映させている。

【００３７】照準点１６の動きを検出するに際して、図
３に示すように、ユーザに対して規定の動作を促すため
の看板、或いは音声ガイド等を設けたり、図４に示すよ
うに、ゲーム制御手段３２に同期して表示部１２に規定
の動作を促す表示を行うことで、識別子１４の基準相対
位置を予め検出するキャリブレーション動作を行うこと
で、位置検出がより容易に行える。

【００３８】なお、ＲＯＭ３４には、ゲームを実行する
ためのプログラム等が記憶されている。また、画像処理
部３５は、画像処理を行う部であって、例えば、クロマ
キー処理等を行う。

【００３９】続いて、位置検出システム１におけるコン
トローラ型撮像装置１１が表示部１２を含めたゲーム筐
体１０の周辺の環境を撮像し、当該コントローラ型撮像
装置１１の表示部１２に対する向きに応じて、表示部１
２に照準点１６を表示する処理を図５を用いて説明す
る。

【００４０】撮像制御部２８は、常に撮像条件を監視・
検出している。撮像制御部２８は、ステップＳ１におい
て、撮像条件が適正か否かの判別を行う。

【００４１】撮像制御部２８は、ステップＳ１において
撮像条件が適正でないと判断した場合、ステップＳ２に
進み、絞り（Iris）、ズーム（Zoom）、フォーカス（Fo
cus）を制御する撮像駆動部２７と、ＴＧ部２６と、Ａ
ＧＣ部２３と信号処理部２５とを直ちに制御して撮像条
件を調整する。

【００４２】ステップＳ１において、撮像条件が適正で
あると判断された場合、ステップＳ３に進んで、動き検
出の要求が出されたか否かの判別を行う。

【００４３】ステップＳ３において、動き検出を行うこ
とが要求されなかった場合、ステップＳ１の工程を繰り
返す。一方、動き検出を行うことを要求された場合、ス
テップＳ４に進んで、コントローラ型撮像装置１１は、
撮像範囲１７の画像を取得し、ゲーム筐体１０に対して
出力し、ステップＳ１の工程を繰り返す。

【００４４】このとき、ゲーム筐体１０内のゲーム制御
部３２がコントローラ型撮像装置１１からの画像に基づ
いて動き検出を行う処理を図６に示す。

【００４５】ゲーム制御部３２は、ステップＳ１０にお
いて、画像が入力されたか否かの判別を行う。画像が入
力された場合、ステップＳ１１において、画像情報の中
から識別子１４を抽出する。

【００４６】続いてゲーム制御部３２は、ステップＳ１
２において、抽出した識別子の画角に対する座標を記憶
し、コントローラ型撮像装置１１の表示部１２に対する
方向・角度と照準点１６とを補正する後述するキャリブ
レーション動作の際に識別子の基準相対位置から位置予
測を行い、不可視の識別子の位置を予測する。

【００４７】ここで図７を用いて、識別子１４の位置を
予測する際の概念を説明する。図７（ａ）に示す基準と
なる基準相対位置と、図７（ｂ）に示す撮像された識別
子１４とは常に相似であることを前提として、撮像され
た識別子が図７（ｃ）のようであった場合、相対位置が
相似であることから図７（ｃ）に示す位置に識別子Ｃが
存在することを予測する。

【００４８】ゲーム制御部３２は、ステップＳ１３にお
いて、予測によって補完した識別子含む複数の識別子の
相対位置から照準点１６の位置を検出する。

【００４９】ステップＳ１４において、検出した照準点
１６の位置を、さらに動体予測によって補正し、ノイズ
を除去し、制御信号としてゲームの入力に反映させる。

【００５０】以上示したように、図１に示す位置検出シ
ステム１は、ユーザが入力装置としてのコントローラ型
撮像装置１１のトリガを引くと、コントローラ型撮像装
置１１から画像情報とトリガが引かれたことを示すトリ
ガ情報とがゲーム筐体１０に送信される。このときゲー
ム制御部３２は、画像情報から識別子１４を認識し、複
数の識別子の相対位置からコントローラ型撮像装置１１
が表示部１２のどの位置に向けられているかを解析す
る。解析した結果は、トリガ情報とともゲーム制御部３
２に送られ、制御信号に変換されて照準点１６として表
示するほか、ゲームの入力として使用される。

【００５１】したがって、第１の実施の形態として示し
た位置検出システム１は、コントローラ型撮像装置１１
によって撮影された撮影範囲１７の画像から、表示部１
２に背景画像とともに表示される識別子１４を検出し
て、識別子１４の座標に応じて照準点１６を表示するこ
とができる。

【００５２】これにより、位置検出システム１は、ゲー
ムプレーヤ（ユーザ）の動きや実際の射撃動作を入力情
報として使用し、例えばゲームのような仮想世界に現実
世界の動作を反映させることを可能としている。

【００５３】続いて、本発明の第２の実施の形態につい
て説明する。第２の実施の形態として示す位置検出シス
テム２は、本発明に係る位置検出システムを家庭用のゲ
ーム装置に適用したものである。この位置検出システム
２は、図８に示すように、モニタ４０、ゲーム装置５０
及びコントローラ型撮像装置６０を備えて構成されてい
る。

【００５４】ここで、モニタ４０は画像表示手段であ
り、通常、外部からの映像及び音声入力が可能なテレビ
ジョン受像機（以下、テレビと記す。）である。ゲーム
装置５０は、第１の実施の形態に示したような業務用の
ゲーム筐体１０を小型化した家庭用ゲーム装置であっ
て、所定のプログラムに従ってゲームを実行する処理手
段を備えている。コントローラ型撮像装置６０は、入力
装置であって、ゲームの入力に必要な操作ボタン等の他
の入力手段が備えられているが、基本的には撮像装置で
あって、ゲームの入力装置としての使用に止まることな
く通常のＣＣＤカメラ装置のように撮像装置単体として
使用することができる。

【００５５】例えばゲーム装置５０とコントローラ型撮
像装置６０とは、無線通信又は有線通信によりデータの
送受信を行うことができるようになっている。モニタ４
０、ゲーム装置５０及びコントローラ型撮像装置６０
は、概略を図８に示すように、それぞれ互いに接続され
ている。

【００５６】この第２の実施の形態の位置検出システム
は、モニタ４０、ゲーム装置５０及びコントローラ型撮
像装置６０により、上述した第１の実施の形態に示した
位置検出システム１の処理と同様の処理を行うことがで
きる。すなわち、第２の実施の形態において、モニタ４
０は、位置検出システム１の表示部１２に対応し、ゲー
ム装置５０は、上述の位置検出システム１における動き
検出等の処理を行うゲーム筐体１０内の構成要素に対応
している。

【００５７】位置検出システム２の回路構成を図９に示
す。上述のように第２の実施の形態として示す位置検出
システム２は、第１の実施の形態の位置検出システム１
と同様の処理を行うことから、基本的には第１の実施の
形態の位置検出システム１と共通の構成要素とすること
ができる。よって、位置検出システム１と共通する構成
部分については同一番号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００５８】なお、当然のことながら、第１の実施の形
態の位置検出システム１と共通の構成部分であっても、
第２の実施の形態の位置検出システム２に適応するよう
に適宜変更を加えることができることはいうまでもな
い。

【００５９】位置検出システム２は、基本的には、第１
の実施の形態として示した位置検出システム１と同様の
処理を行う。コントローラ型撮像装置６０において、レ
ンズ部１０を介して入力される撮像された像は、ＣＣＤ
部１１にて光電変換される。ＣＣＤ部１１にて光電変換
された画像信号は、Ｓ／Ｈ部２２にてサンプルホールド
によりサンプリングされ、続いてＡＧＣ部２３にて利得
調節されて、Ａ／Ｄ部２５に入力される。ここで、ＣＣ
Ｄ部１１からの画像信号の読み出しタイミングやＳ／Ｈ
部２２における処理タイミングは、ＴＧ部２６からの読
み出しタイミング信号によって制御されている。

【００６０】Ａ／Ｄ部２５では、入力された撮像信号は
量子化される。Ａ／Ｄ部２５にて量子化された画像情報
は信号処理部２５にて一般的なカメラ信号処理が施され
て、情報記憶部とされるＳＤＲＡＭ２９に格納される。
ＳＤＲＡＭ２９に格納された画像は、ゲーム制御部３２
の要求に応じて撮像制御部２８にてストリームとされ
て、ゲーム制御部３２を介してメインメモリ３０に転送
される。

【００６１】コントローラ型撮像装置６０は、Ｉ／Ｆ
（interface；インターフェイス）部６１を備えてお
り、このＩ／Ｆ部６１を介してゲーム装置５０との間で
データ通信を行う。対応するゲーム装置５０は、Ｉ／Ｆ
部５１を備えており、このＩ／Ｆ部５１を介してコント
ローラ型撮像装置６０のＩ／Ｆ部６１との間でデータ通
信を行う。Ｉ／Ｆ６１とＩ／Ｆ部５１とは、例えば無線
通信或いは有線通信によりデータの送受信が可能な通信
手段で構成されている。

【００６２】ゲーム装置５０では、ゲーム制御部３２に
おいて、ＳＤＲＡＭ２９からストリームとして転送され
た画像を画像処理して動き検出が行われる。ゲーム制御
部３２による動き検出については、第１の実施の形態の
位置検出システム１と同様の処理によって行われる。検
出された結果は、機械的Ｉ／Ｆ部３１からの制御信号と
ともに制御信号として扱われ、ゲームに対する入力情報
に反映される。

【００６３】ゲーム制御部３２は、入力情報が含まれる
制御信号に基づいてゲームを実行し、モニタＩ／Ｆ部５
２を介して、ユーザが動かす入力装置としてのコントロ
ーラ型撮像装置６０の動きに依存して照準点１６をモニ
タ４０に表示する。

【００６４】このとき位置検出システム２におけるコン
トローラ型撮像装置６０が表示部１２を含めたゲーム筐
体４０の周辺の環境を撮像し、当該コントローラ型撮像
装置６０の表示部１２に対する向きに応じて、表示部１
２に照準点１６を表示する処理を図１０を用いて説明す
る。

【００６５】撮像制御部２８は、常に撮像条件を監視・
検出している。撮像制御部２８は、ステップＳ２１にお
いて、撮像条件が適正か否かの判別を行う。

【００６６】撮像制御部２８は、ステップＳ２１におい
て撮像条件が適正でないと判断した場合、ステップＳ２
２に進み、絞り（Iris）、ズーム（Zoom）、フォーカス
（Focus）を制御する撮像駆動部２７と、ＴＧ部２６
と、ＡＧＣ部２３と信号処理部２５とを直ちに制御して
撮像条件を調整する。

【００６７】ステップＳ２１において、撮像条件が適正
であると判断された場合、ステップＳ２３に進んで、動
き検出の要求が出されたか否かの判別を行う。

【００６８】ステップＳ２３において、動き検出の要求
がなかった場合、ステップＳ２１の工程へと戻る。動き
検出を行うことを要求された場合、ステップＳ２４に進
んで、コントローラ型撮像装置６０における撮像制御部
２８は、撮像範囲１７の画像を取得し、これを所定の形
式で圧縮する。

【００６９】撮像制御部２８は、ステップＳ２５におい
て、所定の形式で圧縮した画像をゲーム装置５０に対し
て出力する。

【００７０】このときゲーム装置５０内のゲーム制御部
３２がコントローラ型撮像装置６０からの画像に基づい
て動き検出を行う処理を図１１に示す。

【００７１】ゲーム制御部３２は、ステップＳ３１にお
いて、画像が入力されたか否かの判別を行う。画像が入
力された場合、ステップＳ３２において、入力した圧縮
画像を展開（解凍）する。

【００７２】ゲーム制御部３２は、ステップＳ３３にお
いて、画像情報の中から識別子１４を抽出する。

【００７３】続いて、ゲーム制御部３２は、ステップＳ
３４において、抽出した識別子の画角に対する座標を記
憶し、コントローラ型撮像装置６０の表示部１２に対す
る方向・角度と照準点１６とを補正する後述するキャリ
ブレーション動作の際に識別子の基準相対位置から位置
予測を行い、不可視の識別子の位置を予測する。このと
き、図７に示す上述した位置予測が行われる。

【００７４】ゲーム制御部３２は、ステップＳ３５おい
て、予測によって補完した識別子含む複数の識別子の相
対位置から照準点１６の位置を検出する。

【００７５】ステップＳ３６において、検出した照準点
１６の位置を、さらに動体予測によって補正し、ノイズ
を除去し、制御信号としてゲームの入力に反映させる。

【００７６】以上示したように、図９に示す位置検出シ
ステム２は、ユーザが入力装置としてのコントローラ型
撮像装置６０のトリガを引くと、コントローラ型撮像装
置６０から画像情報とトリガが引かれたことを示すトリ
ガ情報とがゲーム装置５０に送信される。このときゲー
ム制御部３２は、画像情報から識別子１４を認識し、複
数の識別子の相対位置からコントローラ型撮像装置６０
がモニタ４０のどの位置に向けられているかを解析す
る。解析した結果は、トリガ情報とともゲーム制御部３
２に送られ、制御信号に変換されて照準点１６として表
示するほか、ゲームの入力情報として使用される。

【００７７】したがって、第２の実施の形態として示し
た位置検出システム２は、コントローラ型撮像装置６０
によって撮影された撮影範囲１７の画像から、モニタ４
０に背景画像とともに表示される識別子１４を検出し
て、識別子１４の座標に応じてモニタ４０に照準点１６
を表示することができる。

【００７８】これにより、位置検出システム２は、小型
化された家庭用のゲーム装置５０において、ゲームプレ
ーヤ（ユーザ）の動きや実際の射撃動作を入力情報とし
て使用し、例えばゲームのような仮想世界に現実世界の
動作を反映させることを可能としている。また、位置検
出システム２において、コントローラ型撮像装置６０
は、ゲーム装置５０の入力装置のみならず、通常の撮像
装置として使用することができる。

【００７９】位置検出システム２は、ゲーム制御部３２
における動き検出をコントローラ型撮像装置６０の撮像
制御部２８において行うようにすることも可能である。
この場合の撮像制御部２８における処理を図１２に示
す。

【００８０】撮像制御部２８は、常に撮像条件を監視・
検出している。撮像制御部２８は、ステップＳ４１にお
いて、撮像条件が適正か否かの判別を行う。

【００８１】撮像制御部２８は、ステップＳ４１におい
て撮像条件が適正でないと判断した場合、ステップＳ４
２に進み、絞り（Iris）、ズーム（Zoom）、フォーカス
（Focus）を制御する撮像駆動部２７と、ＴＧ部２６
と、ＡＧＣ部２３と信号処理部２５とを直ちに制御して
撮像条件を調整する。

【００８２】ステップＳ４１において、撮像条件が適正
であると判断された場合、ステップＳ４３に進んで、動
き検出の要求が出されたか否かの判別を行う。

【００８３】ステップＳ４３において、動き検出の要求
がなかった場合、ステップＳ４１の工程を繰り返す。動
き検出を行うことを要求された場合、ステップＳ４４に
おいて、撮像制御部２８は、撮像範囲１７の画像を取得
し、画像情報の中から識別子１４を抽出する。

【００８４】撮像制御部２８は、ステップＳ４５におい
て、抽出した識別子の画角に対する座標を記憶し、コン
トローラ型撮像装置６０の表示部１２に対する方向・角
度と照準点１６とを補正する後述するキャリブレーショ
ン動作の際に識別子の基準相対位置から位置予測を行
い、不可視の識別子の位置を予測する。このとき図７に
示す位置予測が行われる。

【００８５】撮像制御部２８は、ステップＳ４６おい
て、予測によって補完した識別子含む複数の識別子の相
対位置から照準点１６の位置を検出する。

【００８６】撮像制御部２８は、ステップＳ４７におい
て、検出した照準点１６の位置をさらに動体予測によっ
て補正し、ノイズを除去し、制御信号としてゲームの入
力に反映させる。

【００８７】撮像制御部２８は、ゲーム制御部３２に対
して、検出した照準点１６の座標を出力する。

【００８８】以上のように、撮像制御部２８において動
き検出を行う場合は、ゲーム制御部３２において動き検
出を行う場合と比較して、Ｉ／Ｆ部５１及び６１を介し
て転送する処理にかかる遅延がないため、動き検出の動
作がさらに高速化される。

【００８９】第２の実施の形態として示す位置検出シス
テム２では、ベクトル演算を行うためのベクトル演算ユ
ニットを設け、当該ベクトル演算ユニットにおいて上述
の位置検出システム１及び２と同様の動き検出を行うよ
うにしてもよい。このような位置検出システムを第３の
実施の形態として図１３に示す。

【００９０】第３の実施の形態として示す位置検出シス
テム３は、ゲーム装置５０にベクトル演算ユニット５３
を備えている。ベクトル演算ユニット５３は、ゲーム等
に特有の高速画像処理を行うためのベクトル演算専用の
ハードである。

【００９１】なお、図１３に示す位置検出システム３で
は、ゲーム制御部３２は、メインメモリ３０、機械的Ｉ
／Ｆ部３１、ＲＯＭ３４、画像処理部３５及びフレーム
メモリ３６がバス３７を介して接続されている構成とな
っているが、図１３に示す位置検出システム３と、図９
に示す位置検出システム２の基本的な構成は同じであ
る。

【００９２】図１３に示すゲームシステムにおいて、ベ
クトル演算ユニット５３は、現フレームにて撮像したフ
レームと、メインメモリ３０に記憶されている１つ前の
フレームで撮影した画像とからベクトル場を計算する。
続いて、ベクトル演算ユニット５３は、このベクトル場
から特徴点を抽出して、対応するベクトル場を追いかけ
ることにより動き検出を行う。ゲーム制御部３２は、ベ
クトル演算ユニット５３による動き検出の結果を制御信
号をとして扱い、入力情報に反映させている。

【００９３】ベクトル場による動き検出の概念について
図１４及び図１５を用いて具体的に示す。

【００９４】ベクトル場の算出では、まず図１４に示す
ように、濃度曲面を基準として現フレームと前フレーム
との差分をとり濃度の変化を求める。その後、再び現フ
レームに対してその濃度の変化を乗算することにより、
当該濃度曲面に関しての動きベクトル場を算出する。

【００９５】次に、図１５を用いて濃度変化から動きベ
クトルを算出する手順の概要について説明する。ここで
提案している動き検出の手法はオプティカルフローを応
用した相関を用いて行うものである。まず、時間ｔが０
から１に遷移するにあたり、濃度Ｑが位置Ｘに対してガ
ウス分布し、ｔ＝０の時にその中心がＸ＝１の位置にあ
り、ｔ＝１の時に中心がＸ＝２の位置に移動するような
濃度変化を想定してみる。本提案では、Ｘ＝１，２，３
という基本セルでの濃度遷移から動きを検出するため、
その中間の位置では濃度がサンプルできないと仮定し、
各基本セル毎に濃度遷移に対応した動きベクトルを出力
することを目的としている。ここでは一例として、Ｘ＝
２の位置における動きベクトルＶ_X を計算する。

【００９６】ｔ＝１の時のＸ＝２の位置におけるＸ軸に
正方向の動きに対する相関をＣ２，１とすると、それは
サンプリングレートＸ＝１刻みに対しての動きとの相関
が最大にならなくてはならないため、ｔ＝０の時のＸ＝
１の位置での濃度Ｑ_1,0と、ｔ＝１の時のＸ＝２の位置
での濃度Ｑ_2,1との相関を中心に計算する必要がある。
よって本提案では、Ｃ_2,1＝Ｑ_1,0×Ｑ_2,1としての相関
を算出している。同様に、ｔ＝１の時のＸ＝２の位置に
おけるＸ軸に負方向の動きに対する相関をＣ_{2, 3}とする
と、それはＣ_2,3＝Ｑ_3,0×Ｑ_2,1として算出できる。最
後にＸ＝２の位置における動きベクトルＶ_Xを相関値Ｃ
_2,1−Ｃ_2,3として計算することができる。

【００９７】一般にゲーム装置では、ベクトル演算に特
化した演算処理装置をハードとして備えている。このよ
うなベクトル演算ユニットは、ベクトル演算処理速度を
高速化できるため、上記のようなベクトル演算に焼き直
し易い相関の算出における動き検出が有効である。以上
のようにして濃度変化から動きベクトルを算出してい
る。

【００９８】続いて、このとき位置検出システム３にお
けるベクトル演算ユニット５３が、動き検出する際の処
理を図１６を用いて説明するが、動き検出は、図１６に
示した一連の処理により実行されることに限定されるも
のではない。

【００９９】ゲーム装置５０におけるゲーム制御部３２
は、ステップＳ５１において、撮影画像が入力されたか
否かを判別する。ゲーム制御部３２は、撮影画像が入力
されるまでこのステップＳ５１における処理を繰り返し
行う。

【０１００】撮像画像が入力されると、ゲーム制御部３
２は、ステップＳ５２において、ベクトル演算ユニット
５３を用いて画素値の濃度曲面を算出する。

【０１０１】ゲーム制御部３２は、続くステップＳ５３
において、画像全体の動きを検出して統計処理すること
でぶれを抽出し補正する。

【０１０２】ベクトル演算ユニット５３は、ステップＳ
５４において、補正後の画像を格子状のブロックに分
け、各々のブロック毎に動きベクトルを抽出することで
ベクトル場を算出する。

【０１０３】ゲーム制御部３２は、ステップＳ５５にお
いて、連続した類似のベクトルをまとめることにより特
徴物体を抽出する。

【０１０４】続いてステップＳ５６において、パターン
マッチングと追跡判定を施すことにより特徴物体が識別
子１４であることを認識する。

【０１０５】ゲーム制御部３２は、ステップＳ５７にお
いて、不可視の識別子がある場合、複数の可視識別子の
基準相対位置から不可視の識別子の位置を予測し、これ
らの識別子の相対位置から照準点１６の位置を検出す
る。

【０１０６】ゲーム制御部３２は、ステップＳ５８にお
いて、検出された照準点１６の位置を制御信号に変換し
て、ゲームへの入力情報として反映させる。

【０１０７】以上示したように、ベクトル演算ユニット
５３を備えた位置検出システム３によれば、色・紋様等
に頼っていた特徴点の抽出処理がより高精度でリアルタ
イム制を向上した動き検出が可能になる。

【０１０８】ここで、上述した非同期のシャッタにより
任意のタイミングで撮像を行う機能と、撮像のための同
期信号の一周期内において複数の撮像を行う多重露光撮
影により撮像を行う機能とを説明する。以下に、本発明
が先行関連技術として利用した特開平9-247556号公報
（発明の名称「個体撮像部を備えた撮像装置」）につい
て説明する。この先行関連技術では、発明を撮像装置に
適用している。

【０１０９】撮像装置は、例えば図１７に示すように、
光電変換を行う多数の受光素子部が多数の並行列を形成
して配列形成されるとともに、各受光素子部で得られた
電荷を転送するＣＣＤにより形成された電荷転送領域が
設けられて成る受光・電荷転送部を有するものとされた
固体撮像部１１１が備えられている。また、固体撮像部
１１１の前方には、絞り機構１１２、レンズ・システム
１１３等を含んで構成される光学系が配されており、こ
の光学系は、固体撮像部１１１が有する受光・電荷転送
部に外光を入射させて被写体像を投影する。

【０１１０】受光・電荷転送部は、図１８に示すよう
に、半導体基体１１５上に、各々が個々の画素を構成す
る多数の受光素子部１１６が、多数の水平方向（矢印ｈ
の方向）に伸びる並行列（画素水平列）を形成するもの
とされて配列配置されている。多数の画素水平列のそれ
ぞれを形成する受光素子部１１６は、また、多数の垂直
方向（矢印ｖの方向）に伸びる並行列（画素垂直列）を
も形成しており、このような受光素子部１１６が形成す
る各画素垂直列に沿って、ＣＣＤ群により形成された垂
直電荷転送部１１７が配されている。各垂直電荷転送部
１１７は、例えば、２相の垂直転送駆動信号φＶ１及び
φＶ２により駆動されて電荷転送動作を行う。そして、
各画素垂直列を形成する複数の受光素子部１１６それぞ
れとその垂直列に対応する垂直電荷転送部１１７との間
には、電荷読出ゲート部１１８が設けられている。

【０１１１】また、各受光素子部１１６の周囲には、図
１９に示すように、チャンネル・ストッパー部１１９及
びオーバーフロー制御部１２０が形成されている。さら
に、オーバーフロー制御部１２０に隣接してドレイン部
１２１が配され、このドレイン部１２１と隣の垂直電荷
転送部１１７との間が、チャンネル・ストッパー部１２
２によって区別されている。

【０１１２】上述の各部の上には絶縁層が配されてお
り、その絶縁層を介して、垂直電荷転送部１１７上に水
平方向に伸びる垂直転送電極Ｅ１及びＥ２が垂直方向に
交互に配されている。垂直転送電極Ｅ１は、蓄積部電極
Ｅ１ｃと転送部電極Ｅ１ｔとで構成され、また、垂直転
送電極Ｅ２が、蓄積部電極Ｅ２ｃと転送部電極Ｅ２ｔと
で構成されている。そして、垂直転送電極Ｅ１及びＥ２
に垂直転送駆動信号φＶ１及びφＶ２がそれぞれ供給さ
れる。

【０１１３】また、電荷読出ゲート部１１８上には、垂
直方向に伸びる読出ゲート電極ＥＧが配され、さらに、
オーバーフロー制御部１２０上には、同じく垂直方向に
伸びるオーバーフローゲート電極ＥＤが配されている。
これらの読出ゲート電極ＥＧ及びオーバーフローゲート
電極ＥＤには、読出ゲート制御信号ＳＧ及びオーバーフ
ローゲート制御信号ＳＤがそれぞれ供給される。そし
て、受光素子部１１６上を残して他の各部の上には、遮
光層が配されている。

【０１１４】複数の垂直電荷転送部１１７のそれぞれの
一端部側は、半導体基体１１５の端縁部において、ＣＣ
Ｄ群により形成されて水平方向に伸びるものとされた水
平電荷転送部１２３に連結されている。水平電荷転送部
１２３は、例えば、２相の水平転送駆動信号φＨ１及び
φＨ２により駆動されて電荷転送動作を行う。そして、
水平電荷転送部１２３の一端には出力部２４が設けられ
ており、出力部１２４からは出力端子１２５が導出され
ている。

【０１１５】また、半導体基体１１５における複数の垂
直電荷転送部１１７それぞれの他端部側には、水平方向
に伸びる電荷吸収部１２６が設けられている。

【０１１６】このような図１８及び図１９に示される受
光・電荷転送部を有した固体撮像部１１１において静止
画撮像動作が行われる際には、受光・電荷転送部につい
ての所定の受光期間が設定され、その受光期間におい
て、レンズ・システム１１３、絞り機構１１２等を含む
光学系を通じて受光・電荷転送部に入射する撮像対象か
らの光を受けた多数の受光素子部１１６のそれぞれが、
光電変換を行って受光に応じた電荷を蓄積する。その
後、複数の電荷読出ゲート部１１８が、それに供給され
る駆動信号形成部１３０からの読出ゲート制御信号ＳＧ
に応じて、対応する受光素子部１１６に蓄積された電荷
を対応する垂直電荷転送部１１７へと読み出す。

【０１１７】続いて、各垂直電荷転送部１１７に読み出
された電荷が、駆動信号形成部１３０から信号電荷転送
駆動信号ＳＴとして固体撮像部１１１における垂直転送
電極Ｅ１及びＥ２にそれぞれ供給される２相の垂直転送
駆動信号φＶ１及びφＶ２によって駆動される各垂直電
荷転送部１１７の電荷転送動作により、各画素水平列を
形成する複数の受光素子部１１６により得られた分宛、
順次、信号電荷として水平電荷転送部１２３に向けて転
送されていく。水平電荷転送部１２３においては、駆動
信号形成部１３０から信号電荷転送駆動信号ＳＴとして
供給される２相の水平転送駆動信号φＨ１及びφＨ２に
よって駆動されることにより行われる電荷転送動作によ
り信号電荷として転送される、１画素水平列を形成する
複数の受光素子部１１６で得られた分の電荷が、出力部
１２４へと供給される。出力部１２４においては、水平
電荷転送部１２３により転送されてくる電荷が順次信号
化されて出力端子１２５に導出され、出力端子１２５
に、複数の受光素子部１１６に蓄積された電荷に基づ
く、撮像対象に応じた撮像出力信号ＩＰが得られる。

【０１１８】斯かる場合、受光・電荷転送部における全
画素水平列のそれぞれを形成する複数の受光素子部１１
６で得られた電荷についての１画素水平列分宛の、各垂
直電荷転送部１１７による水平電荷転送部１２３への転
送は、各フレーム期間内において終了し、また、水平電
荷転送部１２３に転送される１画素水平列を形成する複
数の受光素子部１１６で得られた分の電荷についての、
水平電荷転送部１２３による出力部１２４への供給は、
各ライン期間内において終了するものとされるように、
信号電荷転送駆動信号ＳＴとされる２相の垂直転送駆動
信号φＶ１及びφＶ２及び２相の水平転送駆動信号φＨ
１及びφＨ２のそれぞれが設定される。それゆえ、出力
端子１２５に導出される撮像出力信号ＩＰは、ライン期
間分を単位とするものが連なって形成されるフレーム期
間分が繰り返されるものとされることになる。

【０１１９】駆動信号形成部１３０は、タイミング信号
発生部１３１からの電荷読出タイミング信号ＴＧ、信号
電荷転送タイミング信号ＴＴ、電荷掃出し転送タイミン
グ信号ＴＳ及び電荷排出タイミング信号ＴＤが供給さ
れ、電荷読出タイミング信号ＴＧに応じて形成した読出
ゲート制御信号ＳＧを送出し、また、信号電荷転送タイ
ミング信号ＴＴに応じて形成した２相の垂直転送駆動信
号φＶ１及びφＶ２及び２相の水平転送駆動信号φＨ１
及びφＨ２を信号電荷転送信号ＳＴとして送出する状態
と、電荷掃出し転送タイミング信号ＴＳに応じて形成し
た２相の垂直転送駆動信号φＶ２及びφＶ１及び２相の
水平転送駆動信号φＨ２及びφＨ１を掃出し転送駆動信
号ＳＳとして送出する状態とを選択的にとり、さらに、
電荷排出タイミング信号ＴＤに応じて形成したオーバー
フローゲート制御信号ＳＤを送出する。

【０１２０】タイミング信号発生部１３１は、同期信号
発生部１３２からのフレーム同期信号ＳＦ及びライン同
期信号ＳＨが供給され、さらに、動作制御部を形成する
制御ユニット１３３からの受光期間信号ＳＥ、非同期ノ
ーマル受光モード設定信号ＳＮ、非同期シャッタ待モー
ド設定信号ＳＷＳ、同期復帰指令信号ＳＲ及び多重露光
モード設定信号ＳＭＭも供給される。

【０１２１】そして、タイミング信号発生部１３１にあ
っては、制御ユニット１３３からの受光期間信号ＳＥ、
非同期ノーマル受光モード設定信号ＳＮ、非同期シャッ
タ待モード設定信号ＳＷＳ、同期復帰指令信号ＳＲ及び
多重露光モード設定信号ＳＭＭの状態に応じて、フレー
ム同期信号ＳＦ及びライン同期信号ＳＨにそれぞれ同期
したもの、すなわち、フレーム同期信号ＳＦ及びライン
同期信号ＳＨとそれぞれ同位相のものもしくはフレーム
同期信号ＳＦとの間及びライン同期信号ＳＨとの間にそ
れぞれ一定の位相差を有したものとされる内部フレーム
同期信号ＳＦＯ及び内部ライン同期信号ＳＨＯを発生す
る状態と、フレーム同期信号ＳＦ及びライン同期信号Ｓ
Ｈに対して非同期とされた内部フレーム同期信号ＳＦＯ
及び内部ライン同期信号ＳＨＯを発生する状態とが選択
的にとられる。

【０１２２】さらに、駆動信号形成部１３０は、タイミ
ング信号発生部１３１においてフレーム同期信号ＳＦ及
びライン同期信号ＳＨにそれぞれ同期したものとされる
内部フレーム同期信号ＳＦＯ及び内部ライン同期信号Ｓ
ＨＯが得られるもとで、それらの内部フレーム同期信号
ＳＦＯ及び内部ライン同期信号ＳＨＯに基づいて形成さ
れた電荷読出タイミング信号ＴＧ、信号電荷転送タイミ
ング信号ＴＴ、電荷掃出し転送タイミング信号ＴＳ及び
電荷排出タイミング信号ＴＤが供給され、電荷読出タイ
ミング信号ＴＧに応じて形成した読出ゲート制御信号Ｓ
Ｇを送出する動作状態、及び、タイミング信号発生部１
３１においてフレーム同期信号ＳＦ及びライン同期信号
ＳＨに対して非同期とされる内部フレーム同期信号ＳＦ
Ｏ及び内部ライン同期信号ＳＨＯが得られるもとで、そ
れらの内部フレーム同期信号ＳＦＯ及び内部ライン同期
信号ＳＨＯに基づいて形成された電荷読出タイミング信
号ＴＧ、信号電荷転送タイミング信号ＴＴ、電荷掃出し
転送タイミング信号ＴＳ及び電荷排出タイミング信号Ｔ
Ｄが供給され、電荷読出タイミング信号ＴＧに応じて形
成した読出ゲート制御信号ＳＧを送出する動作状態を選
択的にとる。

【０１２３】同期信号発生部１３２からのフレーム同期
信号ＳＦ及びライン同期信号ＳＨ、及び、タイミング信
号発生部１３１において形成される内部フレーム同期信
号ＳＦＯ及び内部ライン同期信号ＳＨＯは、制御ユニッ
ト１３３にも供給され、また、タイミング信号発生部１
３１において得られる電荷読出タイミング信号ＴＧ、信
号電荷転送タイミング信号ＴＴ、電荷掃出し転送タイミ
ング信号ＴＳ及び電荷排出タイミング信号ＴＤも制御ユ
ニット１３３に供給される。さらに、動作制御部を形成
する制御ユニット１３３には、動作モード指定信号ＳＭ
が端子１３４を通じて、シャッタ速度指定信号ＳＳＶが
端子１３５を通じて、及び、装置に撮像動作を行わせる
ための操作であるシャッタ操作に応じて発せられる、受
光指令信号であるシャッタ信号ＳＳＨが端子１３６を通
じてそれぞれ供給される。

【０１２４】図１８に示される固体撮像部１１１の受光
・電荷転送部における出力端子１２５に得られる撮像出
力信号ＩＰは、図１７に示される如くに、自動利得制御
（ＡＧＣ）増幅部１４０により増幅されてサンプリング
・ホールド部１４１に供給される。サンプリング・ホー
ルド部１４１においては、撮像出力信号ＩＰに対する所
定の短周期毎のレベル・サンプリング及びサンプル・レ
ベル保持が行われて、サンプリング・ホールド出力信号
ＳＩが得られ、それがアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）
変換部１４２に供給される。Ａ／Ｄ変換部１４２におい
ては、サンプリング・ホールド出力信号ＳＩに基づいて
の撮像出力信号ＩＰのディジタル化が図られ、Ａ／Ｄ変
換部１４２から、撮像出力信号ＩＰに対応するディジタ
ル撮像信号ＤＩが得られて、それが撮像信号ディジタル
処理部１４３に供給される。

【０１２５】なお、図２に示した位置検出システム１の
コントローラ型撮像装置１１では、Ｓ／Ｈ部２２から出
力された信号がＡＧＣ部２３において処理されており、
前述の撮像装置の信号処理手順と異なっているが、位置
検出システム１のコントローラ型撮像装置１１は、前述
の撮像装置のように、ＡＧＣ増幅部１４０において処理
された信号をサンプルホールド部（Ｓ／Ｈ部）１４１に
おいて処理するようにしてもよい。

【０１２６】撮像信号ディジタル処理部１４３と制御ユ
ニット１３３との相互間においては、制御データＤＣＣ
及び制御データＤＣＤの遣り取りが行われ、撮像信号デ
ィジタル処理部１４３においては、制御データＤＣＣ及
び制御データＤＣＤの遣り取りに応じて、撮像出力信号
ＩＰに対する各種のディジタル処理が施される。その結
果、撮像信号ディジタル処理部１４３から出力端子１４
４に、ディジタル撮像出力信号ＤＩＯが導出される。

【０１２７】このようなもとで、静止画撮像動作が行わ
れる際には、制御ユニット１３３に、選択されるべき動
作モードを指定する動作モード指定信号ＳＭが端子１３
４を通じて供給されるとともに、選択されるべきシャッ
タ速度を指定するシャッタ速度指定信号ＳＳＶが供給さ
れる。動作モード指定信号ＳＭにより指定される動作モ
ードは、例えば、非同期ノーマル受光モード、非同期シ
ャッタ待受光モード、多重露光モード等とされる。以
下、各モードにおける撮像装置の処理について説明す
る。

【０１２８】動作モード指定信号ＳＭが指定する動作モ
ードが非同期ノーマル受光モードであるときには、制御
ユニット３３は、非同期ノーマル受光モード設定信号Ｓ
Ｎをタイミング信号発生部１３１に供給する。タイミン
グ信号発生部１３１は、非同期ノーマル受光モード設定
信号ＳＮに応じて、図２０における時点ｔａ前の期間に
おいて見られる如くに、図２０のＡに示される同期信号
発生部１３２からのフレーム同期信号ＳＦとの間に一定
の位相差を有した図２０のＤに示される内部フレーム同
期信号ＳＦＯに基づく、図２０のＥに示される如くのタ
イミング信号ＳＸＯが形成される。

【０１２９】また、このとき、タイミング信号発生部１
３１から内部フレーム同期信号ＳＦＯに応じた電荷読出
タイミング信号ＴＧ、信号電荷転送タイミング信号Ｔ
Ｔ、電荷掃出し転送タイミング信号ＴＳ及び電荷排出タ
イミング信号ＴＤが送出されることにより、駆動信号形
成部１３０から、図２０における時点ｔａ前の期間にお
いて見られる如くに、内部フレーム同期信号ＳＦＯに同
期した、図２０のＦに示される如くの読出ゲート制御信
号ＳＧ及び図２０のＧに示される如くの掃出し転送駆動
信号ＳＳが送出される。図２０における時点ｔａ前の期
間においては、図２０のＪに示される如く、フレーム同
期信号ＳＦに同期したＳＦ同期モードがとられているこ
とになる。

【０１３０】斯かるもとで、図２０における時点ｔａに
おいてシャッタ操作が行われると、図２０のＢに示され
る如くの、受光指令信号であるシャッタ信号ＳＳＨが、
端子１３６を通じて制御ユニット１３３に供給される。

【０１３１】制御ユニット１３３は、シャッタ信号ＳＳ
Ｈの前縁に応じて、図２０のＣに示される如くの受光期
間信号ＳＥをタイミング信号発生部１３１に供給する。
このときタイミング信号発生部１３１は、図２０のＣ及
びＤに示される如く、受光期間信号ＳＥの前縁により内
部フレーム同期信号ＳＦＯの形成にリセットをかけて、
内部フレーム同期信号ＳＦＯをフレーム同期信号ＳＦと
非同期なものとするとともに、タイミング信号ＳＸＯの
形成を中断し、また、受光期間信号ＳＥの前縁に応じた
電荷読出タイミング信号ＴＧ及び電荷排出タイミング信
号ＴＤを送出する。

【０１３２】そして、駆動信号形成部１３０から、図２
０のＦ及びＧに示される如くに、受光期間信号ＳＥの前
縁に応じた読出ゲート制御信号ＳＧ及び掃出し転送駆動
信号ＳＳが、固体撮像部１１１の受光・電荷転送部へと
送出される。それにより、固体撮像部１１１の受光・電
荷転送部において、各電荷読出ゲート部１１８が、読出
ゲート制御信号ＳＧに応じて開状態をとり、各受光素子
部１１６における電荷を各垂直電荷転送部１１７へ読み
出す電荷読出しを行うとともに、各垂直電荷転送部１１
７が、掃出し転送駆動信号ＳＳに応じて、開状態をとる
電荷読出ゲート部１１８を通じて読み出された電荷を、
半導体基体１１５における水平電荷転送部１２３とは反
対側に設けられた電荷吸収部１２６へと転送する電荷掃
出し動作を行う。電荷掃出しにより転送された電荷は電
荷吸収部１２６において吸収される。このような電荷掃
出し動作が行われる電荷掃出期間は、例えば、２７ライ
ン期間程度とされる。

【０１３３】そして、受光期間信号ＳＥの前縁におい
て、電荷掃出期間を含む固体撮像部１１１の受光・電荷
転送部についての受光期間が開始され、図２０のＪに示
される如くに、ＳＦ同期モードから自走モードに移行す
ることになる。受光期間にあっては、図２０のＤに示さ
れる如く、受光期間信号ＳＥの前縁においてリセットさ
れ、フレーム同期信号ＳＦと非同期なものとされた内部
フレーム同期信号ＳＦＯが得られるが、タイミング信号
ＳＸＯは得られない。それにより、受光期間において
は、読出ゲート制御信号ＳＧも受光期間信号ＳＥの前縁
に応じて得られた以降においては得られず、電荷掃出期
間の始めの短期間を除いて電荷読出ゲート部１１８が閉
状態に維持されて、多数の受光素子部１１６に受光によ
る電荷の蓄積が図２０のＩに示される如くになされる。

【０１３４】図２１は、制御ユニット１３３に供給され
るシャッタ信号ＳＳＨと内部ライン同期信号ＳＨＯ、受
光期間信号ＳＥ、読出ゲート制御信号ＳＧ及び掃出し転
送駆動信号ＳＳとの詳細なタイミング関係を拡大して示
す。図２１に示されるタイミング関係にあっては、時点
ｔａにおいてシャッタ信号ＳＳＨの前縁が到来すると、
その後の最初の内部ライン同期信号ＳＨＯの前縁の時点
において、受光期間信号ＳＥの前縁が得られる。そし
て、受光期間信号ＳＥの前縁の時点において、読出ゲー
ト制御信号ＳＧの前縁及び掃出し転送駆動信号ＳＳの前
縁が得られ、ＳＦ同期モードから自走モードに移行す
る。すなわち、受光期間信号ＳＥの前縁はシャッタ信号
ＳＳＨの前縁より僅か（最大で略１ライン期間）に遅れ
ることになる。

【０１３５】その後、図２０に示される如く、時点ｔｂ
において、制御ユニット１３３からタイミング信号発生
部１３１に供給される受光期間信号ＳＥの後縁が到来す
ると、タイミング信号発生部１３１においては、図２０
のＤ及びＥに示される如く、受光期間信号ＳＥの後縁に
応じて内部フレーム同期信号ＳＦＯが得られるととも
に、その内部フレーム同期信号ＳＦＯの前縁応じてタイ
ミング信号ＳＸＯが得られる。受光期間信号ＳＥの後縁
の時点ｔｂは、制御ユニット１３３により、それに供給
されるシャッタ速度指定信号ＳＳＶが指定するシャッタ
速度に応じて設定される。そして、タイミング信号発生
部１３１は、タイミング信号ＳＸＯに応じて、電荷読出
タイミング信号ＴＧ及び信号電荷転送タイミング信号Ｔ
Ｔを送出する。それにより、駆動信号形成部１３０か
ら、図２０のＦ及びＨに示される如く、受光期間信号Ｓ
Ｅの後縁に応じた前縁を有する読出ゲート制御信号ＳＧ
及び受光期間信号ＳＥの後縁に応じた前縁を有する信号
電荷転送駆動信号ＳＴが、固体撮像部１１１の受光・電
荷転送部に送出されて受光期間が終了する。

【０１３６】それにより、固体撮像部１１１の受光・電
荷転送部において、各電荷読出ゲート部１１８が、読出
ゲート制御信号ＳＧに応じて開状態をとり、図２０のＩ
に示される如くに、多数の受光素子部１１６における電
荷を各垂直電荷転送部１１７へ読み出す電荷読出しを行
うとともに、各垂直電荷転送部１１７が、信号電荷転送
駆動信号ＳＴに応じて、開状態をとる電荷読出ゲート部
１１８を通じて読み出された電荷を、信号電荷として半
導体基体１１５における水平電荷転送部１２３へと転送
する電荷転送動作が行われる。そして、さらに、水平電
荷転送部１２３が、信号電荷転送駆動信号ＳＴに応じ
て、各垂直電荷転送部１１７により転送された電荷を、
信号電荷として出力部１２４へと転送する電荷転送動作
が行われる。出力部１２４に転送された電荷は出力部１
２４において撮像出力信号ＩＰに変換され、撮像出力信
号ＩＰが出力端子１２５に導出される。

【０１３７】このような各垂直電荷転送部１１７及び水
平電荷転送部１２３による電荷転送動作が行われる電荷
転送期間は、その後にタイミング信号発生部３１におい
て、図２０のＤ及びＥに示される如く、内部フレーム同
期信号ＳＦＯが得られ、その内部フレーム同期信号ＳＦ
Ｏの前縁に応じてタイミング信号ＳＸＯが得られる時点
ｔｃにおいて、信号電荷転送駆動信号ＳＴの後縁が到来
して終了する。そして、タイミング信号発生部１３１
は、タイミング信号ＳＸＯに応じて、電荷読出タイミン
グ信号ＴＧ及び信号電荷転送タイミング信号ＴＴを送出
し、それにより、駆動信号形成部１３０から、図２０の
Ｆ及びＧに示される如く、信号電荷転送駆動信号ＳＴの
後縁に応じた前縁を有する読出ゲート制御信号ＳＧ及び
信号電荷転送駆動信号ＳＴの後縁に応じた前縁を有する
掃出し転送駆動信号ＳＳが、固体撮像部１１１の受光・
電荷転送部に送出されて電荷掃出し動作が行われる。

【０１３８】その後、時点ｔｄにおいて、図２０のＤに
示される如くに、タイミング信号発生部１３１において
得られる内部フレーム同期信号ＳＦＯが、再び、フレー
ム同期信号ＳＦとの間に一定の位相差を有するものとさ
れて、図２０のＪに示される如くに、自走モードからＳ
Ｆ同期モードに戻ることになる。

【０１３９】このように、非同期ノーマル受光モードの
もとでの静止画撮像動作が行われる場合には、シャッタ
操作が行われると、そのシャッタ操作の時点から最大で
略１ライン期間とされる僅かに遅れた時点において、固
体撮像部１１１の受光・電荷転送部についての受光期間
が開始され、その開始から電荷掃出し動作が終了する、
例えば、２７ライン期間後には、受光・電荷転送部にお
ける多数の受光素子部１１６に有効な電荷蓄積が行われ
る受光状態が得られることになる。従って、シャッタ操
作がなされた際における受光応答動作の迅速性が大幅に
改善される。

【０１４０】次に、非同期シャッタ待受光モードについ
て説明する。動作モード指定信号ＳＭが指定する動作モ
ードが非同期シャッタ待受光モードであるときに、制御
ユニット１３３は、非同期シャッタ待モード設定信号Ｓ
ＷＳをタイミング信号発生部１３１に供給する。タイミ
ング信号発生部１３１は、非同期シャッタ待モード設定
信号ＳＷＳに応じて、図２２における時点ｔｅ前の期間
において見られる如くに、図２２のＡに示される同期信
号発生部１３２からのフレーム同期信号ＳＦとの間に一
定の位相差を有した図２２のＤに示される内部フレーム
同期信号ＳＦＯが得られているもとで、時点ｔｅ以降、
タイミング信号ＳＸＯの形成を停止するとともに、時点
ｔｅ後の最初の内部フレーム同期信号ＳＦＯの前縁に応
じて、電荷読出タイミング信号ＴＧ及び電荷掃出し転送
タイミング信号ＴＳの継続的送出を開始する。それによ
り、図２２のＢに示される如く、時点ｔｅにおいて、ノ
ーマル受光状態からシャッタ待状態への移行が行われ
る。

【０１４１】タイミング信号発生部１３１からの電荷読
出タイミング信号ＴＧ及び電荷掃出し転送タイミング信
号ＴＳの継続的送出の開始により、駆動信号形成部１３
０から、図２２のＧ及びＨに示される如く、時点ｔｅ後
の最初の内部フレーム同期信号ＳＦＯの前縁に応じて、
読出ゲート制御信号ＳＧ及び掃出し転送駆動信号ＳＳが
継続的に固体撮像部１１１の受光・電荷転送部に送出さ
れる状態とされる。それにより、固体撮像部１１１の受
光・電荷転送部において、各電荷読出ゲート部１１８
が、読出ゲート制御信号ＳＧに応じて継続的に開状態を
とり、各受光素子部１１６における電荷を各垂直電荷転
送部１１７へ読み出す電荷読出しを継続的に行うととも
に、各垂直電荷転送部１１７が、掃出し転送駆動信号Ｓ
Ｓに応じて、継続的に開状態をとる電荷読出ゲート部１
１８を通じて読み出された電荷を、半導体基体１１５に
おける水平電荷転送部１２３とは反対側に設けられた電
荷吸収部１２６へと継続的に転送する電荷掃出し動作を
行う。電荷掃出しにより転送された電荷は電荷吸収部１
２６において吸収される。このような継続的な電荷掃出
し動作が行われる電荷掃出期間においては、図２２のＪ
に示される如く、固体撮像部１１１の受光・電荷転送部
における電荷の蓄積はなされない。

【０１４２】そして、固体撮像部１１１の受光・電荷転
送部において電荷掃出し動作が継続的に行われているも
とで、図２２における時点ｔｆにおいてシャッタ操作が
行われると、図２２のＣに示される如くのシャッタ信号
ＳＳＨが端子１３６を通じて制御ユニット１３３に供給
される。制御ユニット１３３は、シャッタ信号ＳＳＨの
前縁に応じて、図２２のＦに示される如くの受光期間信
号ＳＥをタイミング信号発生部１３１に供給する。この
ときタイミング信号発生部１３１は、図２２のＤ及びＥ
に示される如く、受光期間信号ＳＥの前縁により内部フ
レーム同期信号ＳＦＯの形成にリセットをかけて、内部
フレーム同期信号ＳＦＯをフレーム同期信号ＳＦと非同
期なものとするとともに、タイミング信号ＳＸＯの形成
を中断し、また、電荷読出タイミング信号ＴＧ及び電荷
掃出し転送タイミング信号ＴＳの継続的送出を終了す
る。

【０１４３】それにより、駆動信号形成部１３０が、図
２２のＧ及びＨに示される如く、受光期間信号ＳＥの前
縁に応じて読出ゲート制御信号ＳＧ及び掃出し転送駆動
信号ＳＳの継続的送出を停止する。そして、図２２のＦ
に示される如く、受光期間信号ＳＥの前縁において、電
荷掃出期間を含むことなく、固体撮像部１１１の受光・
電荷転送部についての受光期間が開始され、図２２のＢ
に示される如くに、シャッタ待状態からノーマル受光状
態への移行が行われる。

【０１４４】受光期間にあっては、図２２のＤに示され
る如く、受光期間信号ＳＥの前縁においてリセットさ
れ、フレーム同期信号ＳＦと非同期なものとされた内部
フレーム同期信号ＳＦＯが得られるが、タイミング信号
ＳＸＯは得られない。それにより、受光期間において
は、読出ゲート制御信号ＳＧも得られず、電荷読出ゲー
ト部１１８が閉状態に維持されて、多数の受光素子部１
１６に受光による電荷の蓄積が図２２のＪに示される如
くになされる。

【０１４５】その後、時点ｔｇにおいて制御ユニット１
３３からタイミング信号発生部１３１に供給される受光
期間信号ＳＥの後縁が到来すると、タイミング信号発生
部１３１においては、図２２のＤ及びＥに示される如
く、受光期間信号ＳＥの後縁に応じて内部フレーム同期
信号ＳＦＯが得られるとともに、その内部フレーム同期
信号ＳＦＯの前縁応じてタイミング信号ＳＸＯが得られ
る。受光期間信号ＳＥの後縁の時点ｔｆは、制御ユニッ
ト１３３により、それに供給されるシャッタ速度指定信
号ＳＳＶが指定するシャッタ速度に応じて設定される。
そして、タイミング信号発生部１３１は、タイミング信
号ＳＸＯに応じて、電荷読出タイミング信号ＴＧ及び信
号電荷転送タイミング信号ＴＴを送出する。それによ
り、駆動信号形成部１３０から、図２２のＧ及びＩに示
される如く、受光期間信号ＳＥの後縁に応じた前縁を有
する読出ゲート制御信号ＳＧ及び受光期間信号ＳＥの後
縁に応じた前縁を有する信号電荷転送駆動信号ＳＴが、
固体撮像部１１１の受光・電荷転送部に送出されて受光
期間が終了する。

【０１４６】それにより、固体撮像部１１１の受光・電
荷転送部において、各電荷読出ゲート部１１８が、読出
ゲート制御信号ＳＧに応じて開状態をとり、図２２のＪ
に示される如くに、多数の受光素子部１１６における電
荷を各垂直電荷転送部１１７へ読み出す電荷読出しを行
うとともに、各垂直電荷転送部１１７が、信号電荷転送
駆動信号ＳＴに応じて、開状態をとる電荷読出ゲート部
１１８を通じて読み出された電荷を、信号電荷として半
導体基体１１５における水平電荷転送部１２３へと転送
する電荷転送動作が行われる。そして、さらに、水平電
荷転送部１２３が、信号電荷転送駆動信号ＳＴに応じ
て、各垂直電荷転送部１１７により転送された電荷を、
信号電荷として出力部１２４へと転送する電荷転送動作
が行われる。出力部１２４に転送された電荷は出力部１
２４において撮像出力信号ＩＰに変換され、撮像出力信
号ＩＰが出力端子１２５に導出される。

【０１４７】このような各垂直電荷転送部１１７及び水
平電荷転送部１２３による電荷転送動作が行われる電荷
転送期間は、その後にタイミング信号発生部１３１にお
いて、図２２のＤ及びＥに示される如く、内部フレーム
同期信号ＳＦＯが得られ、その内部フレーム同期信号Ｓ
ＦＯの前縁に応じてタイミング信号ＳＸＯが得られる時
点ｔｈにおいて、信号電荷転送駆動信号ＳＴの後縁が到
来して終了する。そして、タイミング信号発生部１３１
は、タイミング信号ＳＸＯに応じて、電荷読出タイミン
グ信号ＴＧ及び電荷掃出し転送タイミング信号ＴＳを送
出し、それにより、駆動信号形成部１３０から、図２２
のＧ及びＨに示される如く、信号電荷転送駆動信号ＳＴ
の後縁に応じた前縁を有する読出ゲート制御信号ＳＧ及
び信号電荷転送駆動信号ＳＴの後縁に応じた前縁を有す
る掃出し電荷転送駆動信号ＳＳが、固体撮像部１１１の
受光・電荷転送部に送出されて電荷掃出し動作が行われ
る。

【０１４８】その後、時点ｔｉにおいて、制御ユニット
１３３からタイミング信号発生部３１に同期復帰指令信
号ＳＲが送出され、それにより、図２２のＤに示される
如くに、タイミング信号発生部１３１において得られる
内部フレーム同期信号ＳＦＯが、再び、フレーム同期信
号ＳＦとの間に一定の位相差を有するものとされて、Ｓ
Ｆ同期が復活される。

【０１４９】このように、非同期シャッタ待受光モード
のもとでの静止画撮像動作が行われる場合には、予めシ
ャッタ待状態がとられて固体撮像部１１１の受光・電荷
転送部において電荷掃出し動作が継続的に行われている
もとで、シャッタ操作が行われると、そのシャッタ操作
の時点まで行われていた継続的な電荷掃出し動作が終了
せしめられて、ただちに、固体撮像部１１１の受光・電
荷転送部についての受光期間が開始され、受光・電荷転
送部における多数の受光素子部１１６に有効な電荷蓄積
が行われる受光状態が得られることになる。従って、シ
ャッタ操作がなされた際において、極めて迅速な受光応
答動作が行われることになる。

【０１５０】次に、多重露光モードについて説明する。
動作モード指定信号ＳＭが指定する動作モードが多重露
光モードであるときに、制御ユニット１３３は、多重露
光モード設定信号ＳＭＭをタイミング信号発生部１３１
に供給する。タイミング信号発生部１３１は、多重露光
モード設定信号ＳＭＭに応じて、図２３のＡに示される
同期信号発生部１３２からのフレーム同期信号ＳＦに対
して内部フレーム同期信号ＳＦＯを発生するとともに、
図２３のＣに示される如く、内部フレーム同期信号ＳＦ
Ｏについての３周期分を単位期間として、各単位期間内
においてその開始時点から所定数、例えば、７個のタイ
ミング信号ＳＸＯを一定の周期をもって発生する。

【０１５１】また、タイミング信号発生部１３１は、内
部フレーム同期信号ＳＦＯについての３周期分の各単位
期間において、所定数のタイミング信号ＳＸＯのそれぞ
れの前縁に応じた電荷読出タイミング信号ＴＧを送出す
るとともに、所定数のタイミング信号ＳＸＯの最後のも
のの後縁の時点から単位期間の終了時点までの期間にお
いて、電荷排出タイミング信号ＴＤを継続的に送出し、
さらに、内部フレーム同期信号ＳＦＯについての３周期
分の各単位期間中における最終の内部フレーム同期信号
ＳＦＯについての１周期分の期間に、信号電荷転送タイ
ミング信号ＴＴを送出する。

【０１５２】それにより、駆動信号形成部１３０が、電
荷読出タイミング信号ＴＧに応じて、図２３のＤに示さ
れる如くの、内部フレーム同期信号ＳＦＯについての３
周期分とされる各単位期間内における所定数、例えば、
７個の読出ゲート制御信号ＳＧを、固体撮像部１１１の
受光・電荷転送部に送出するとともに、電荷排出タイミ
ング信号ＴＤに応じて、図２３のＥに示される如くの、
内部フレーム同期信号ＳＦＯについての３周期分とされ
る各単位期間内における所定数の読出ゲート制御信号Ｓ
Ｇの最後のものの後縁の時点から単位期間の終了時点ま
での期間中継続するオーバーフローゲート制御信号ＳＤ
を固体撮像部１１１の受光・電荷転送部に送出する。さ
らに、駆動信号形成部１３０は、信号電荷転送タイミン
グ信号ＴＴに応じて、図２３のＧに示される如く、内部
フレーム同期信号ＳＦＯについての３周期分とされる各
単位期間中における最終の内部フレーム同期信号ＳＦＯ
についての１周期分の期間に、信号電荷転送駆動信号Ｓ
Ｔを固体撮像部１１１の受光・電荷転送部に送出する。

【０１５３】その結果、固体撮像部１１１の受光・電荷
転送部において、内部フレーム同期信号ＳＦＯについて
の３周期分とされる各単位期間中において、所定数、例
えば、７個の読出ゲート制御信号ＳＧの相互間が受光・
電荷転送部についての分断受光期間とされることにな
り、図２３のＦに示される如くに、分断受光期間それぞ
れにおいて、受光・電荷転送部における多数の受光素子
部１１６に受光による電荷の蓄積がなされる。そして、
各分断受光期間により得られた電荷は、その期間に続く
期間に読出ゲート制御信号ＳＧが供給されて開状態とさ
れる各電荷読出ゲート部１８により各垂直電荷転送部１
１７へと順次読み出される。

【０１５４】このようにして、内部フレーム同期信号Ｓ
ＦＯについての３周期分とされる各単位期間中に、受光
・電荷転送部における多数の受光素子部１１６から各電
荷読出ゲート部１１８を通じて各垂直電荷転送部１１７
に断続的に読み出される電荷は、各単位期間中における
最終の内部フレーム同期信号ＳＦＯについての１周期分
の期間が到来するまでは、各垂直電荷転送部１１７にお
いて重畳蓄積される。それにより、実質的に、内部フレ
ーム同期信号ＳＦＯについての３周期分とされる各単位
期間中において、受光・電荷転送部における多数の受光
素子部１１６に対しての多重露光が行われることにな
る。

【０１５５】そして、各単位期間中における最終の内部
フレーム同期信号ＳＦＯについての１周期分の期間が到
来すると、各垂直電荷転送部１１７において重畳蓄積さ
れた電荷は、固体撮像部１１１の受光・電荷転送部に信
号電荷転送駆動信号ＳＴが供給されることにより、信号
電荷として各垂直電荷転送部１１７から水平電荷転送部
１２３へ、さらに、水平電荷転送部１２３から出力部１
２４へと転送される。そして、出力部１２４に転送され
た電荷は、出力部１２４において撮像出力信号ＩＰに変
換され、出力端子１２５に撮像出力信号ＩＰが導出され
る。

【０１５６】このように各垂直電荷転送部１１７におい
て重畳蓄積された電荷が信号電荷として転送される期間
において、固体撮像部１１１の受光・電荷転送部におけ
る多数の受光素子部１１６に受光によって得られる電荷
は、そのとき受光・電荷転送部に設けられたオーバーフ
ローゲート電極ＥＤにオーバーフローゲート制御信号Ｓ
Ｄが継続的に供給されることにより開状態とされるオー
バーフロー制御部１２０を通じて、ドレイン部１２１に
排出される。従って、各単位期間中における受光・電荷
転送部についての分断受光期間の開始時にあっては、受
光・電荷転送部における多数の受光素子部１１６に、そ
の分断受光期間に先立つ受光による不要な電荷が蓄積さ
れていることになる事態は生じない。

【０１５７】このようにして、多重露光モードのもとで
の静止画撮像動作が行われる場合には、比較的簡単な構
成及び動作制御にもとに、実質的に、内部フレーム同期
信号ＳＦＯについての３周期分とされる各単位期間中に
おいて、受光・電荷転送部における多数の受光素子部１
１６に対しての多重露光が行われて得られる信号電荷に
基づく撮像出力信号ＩＰが得られることになる。

【０１５８】このような先行関連技術に基づく多重露光
撮影及び非同期シャッタを本発明に適用した場合につい
て考える。

【０１５９】多重露光撮影された画像には、多重露光の
回数（Ｎ）に応じた枚数の画像が重ねて表示されている
ことになる。例えばＮ＝２の多重露光撮影が為された画
像の場合、図２４に示すような画像２０１と画像２０２
として示す２枚分の画像が１枚の画像２０３の中に重ね
て表示された画像となる。

【０１６０】この場合、画像２０３の中には、時間経過
とともに位置が変化していく複数の識別子が表示されて
いる。ここでは多重露光の回数がＮ＝２である場合につ
いて考えているため、時系列で考えて、２倍精密な照準
点の位置検出が可能となる。１つの画像に表示される複
数の識別子間の時間的な前後関係は、記憶した過去の照
準点の位置変化が連続になっていることを手掛かりとし
て類推される。

【０１６１】ここでは、ベクトル演算処理に対応した多
重露光機能を持ったＴＧ（Timing Generator）を使用す
ることにより、Ｎ＝２の多重露光撮影を行えば、従来と
同等のサンプリングレートが期待できる。さらに、Ｎ＝
４とすれば、従来の倍のサンプリングレートが期待で
き、より細かなタイミングで位置検出が実現できる。ま
た、このときの画像の転送レートは、サンプリングレー
トのＮ分の１で良いため、本発明に係る位置検出システ
ムに適用した場合、転送レートを稼ぐことが可能とな
り、より効率の良い位置検出システムが構築できる。

【０１６２】例えば、ＵＳＢＶｅｒ．１．１に準拠した
高速モード１２ＭＨｚで転送しても、ＯＶＧＡ１６ｂｉ
ｔの色数で３０ｆｐｓの画像を転送するのが限界だった
が、これをＮ＝４で多重露光することにより、例えば図
１６に示すステップＳ２５における連続した類似ベクト
ルをまとめることによって物体を抽出する工程までは３
０ｆｐｓの時と変わらないＣＰＵパワーで１２０ｆｐｓ
に相当するサンプリングレートによって、より高精度な
位置検出を実現することができる。

【０１６３】次に、非同期シャッタにより任意のタイミ
ングで撮像する場合について考える。図２５（Ａ）は、
従来の固定されたタイミングにより撮像する場合を示
し、図２５（Ｂ）は、本発明が適用されたゲーム装置が
任意のタイミングで撮像する場合を示している。

【０１６４】従来では、図２５（Ａ）に示すように、前
の画像２１０と後の画像２１１とは１／３０秒間隔で固
定のタイミングにより撮像され、最初の撮像から１／３
０秒までの間の任意のタイミングでの撮像することは不
可能であった。

【０１６５】本発明にかかる位置検出システムに、図２
０及び図２２を用いて説明した非同期による撮像技術を
利用することにより、図２５（Ｂ）に示すように、画像
２１２を任意のタイミングで得ることができる。

【０１６６】なお、任意のタイミングにより得た画像の
直前の画像（本来の固定のタイミングにより撮像された
画像）２１３は、掃き捨てられるため読めない。しか
し、任意のタイミングにより得た画像２１２の後の画像
２１４は、通常の撮像タイミングとして、１/３０秒の
ＣＣＤの読み取りタイミングに合わせて読み取られる。

【０１６７】従来の撮像装置を使用した場合、１／３０
秒等のＣＣＤの読み出しタイミングで得た画像からしか
特徴点の位置検出ができなかった。また、上述したよう
に、多重露光撮影により撮像した場合でも、１／３０秒
等のＣＣＤの読み出しタイミングをＮ＝４程度までの小
さな整数で時分割したタイミングで得た画像からしか位
置検出ができなかった。一方、本発明にかかる位置検出
システムは、任意のタイミングで画像を撮像し、任意の
タイミングで特徴点の位置を測定できるため、補間によ
り特徴点の位置を類推する場合に比べ、より高精度の動
き検出が可能となる。

【０１６８】このように本発明に係る位置検出システム
は、多重露光撮影及び非同期シャッタによる撮影を適用
することによって、さらに、第４の実施の形態及び第５
の実施の形態として以下に示す位置検出を可能とする。

【０１６９】本発明の第４の実施の形態として示す位置
検出システム４は、表示装置に識別子を表示し、この識
別子を含む表示画像を操作入力装置としての撮像装置で
撮影し、撮影した画像を解析手段において解析すること
によって、表示装置と撮像装置との位置関係、並びに撮
像装置の表示装置に対する向き等を非接触により検出す
る位置検出システムであって、例えば表示装置に表示さ
れる画像の所定位置或いは所定の画像に対して、操作入
力装置としての撮像装置を対向して選択動作を行うこと
で操作入力を行うことを可能としたことに加え、多重露
光撮影によって選択動作を連続して行うことを可能にし
たユーザインターフェイスである。

【０１７０】位置検出システム４は、図２６に示すよう
に、表示部７３とスピーカ７４とを有したゲーム筐体７
０と、銃を模した銃型撮像装置７１と、盾を模した盾型
撮像装置７２とを備える。

【０１７１】表示部７３には、ゲームの内容であるアニ
メーション画像等が出力され、スピーカ７４からは、表
示部７３に表示される画像に合わせて、効果音や音楽等
が再生される。図２６に示す位置検出システム４におい
て、表示部７３には、詳細は図示しないが背景画像と、
識別子７５と、照準点７６と、照準点７７とが表示され
ている。

【０１７２】このように、当該位置検出システム４は、
例えば、ユーザ１０００が銃を模した操作入力装置とし
ての銃型撮像装置７１を用いて表示部７３に表示される
射撃対象に向かって照準点７６を定めて射撃をし、かつ
盾を模した操作入力装置としての盾型撮像装置７２を用
いて盾としての照準点７７を定めて飛来物を防御するよ
うなゲーム装置を構成している。

【０１７３】銃型撮像装置７１は、撮像素子としてＣＣ
Ｄ（Charge Coupled Device）を備えた撮像カメラであ
り、ユーザ１０００によってゲーム筐体７０の表示部７
３に対向されるとき、表示部７３に表示される画像を含
めた周辺の環境を撮像し、この撮像範囲７８の画像をゲ
ーム筐体７０に送信している。このとき、銃型撮像装置
７１が捕らえた撮像範囲７８の中心が照準点７６として
表示部７３上の対応箇所に表示される。

【０１７４】また、盾型撮像装置７２は、同じくＣＣＤ
を備えた撮像カメラであり、ユーザによって表示部７３
に対向されるとき、表示部７３に表示される画像を含め
た周辺の環境を撮像し、この撮像範囲７９の画像をゲー
ム筐体７０に送信している。このとき撮像範囲７９の中
心の所定領域が照準点７７として表示部７３の対応箇所
に表示される。

【０１７５】位置検出システム４は、第１の実施の形態
の位置検出システム１と同様の処理を行うことから、具
体的な回路構成は、第１の実施の形態の位置検出システ
ム１と共通の構成要素とすることができるため詳細な説
明は省略する。

【０１７６】なお、当然のことながら、第１の実施の形
態の位置検出システム１と共通の構成部分であっても、
第４の実施の形態の位置検出システム４に適応するよう
に適宜変更を加えることができることはいうまでもな
い。

【０１７７】照準点を表示する処理は、上述した位置検
出システム１乃至３と同じであるため省略する。

【０１７８】また、本発明の第５の実施の形態として示
す位置検出システム５は、表示装置に識別子を表示し、
この識別子を含む表示画像を操作入力装置としての撮像
装置で撮影し、撮影した画像を解析手段において解析す
ることによって、表示装置と撮像装置との位置関係、並
びに撮像装置の表示装置に対する向き等を非接触により
検出する位置検出システムであって、例えば表示装置に
表示される画像の所定位置或いは所定の画像に対して操
作入力装置としての撮像装置を対向し、非同期シャッタ
を用いた位置検出動作によって操作入力を行うことを可
能としたユーザインターフェイスである。

【０１７９】位置検出システム５は、図２７に示すよう
に、表示部８２とスピーカ８３とを有したゲーム筐体８
０と、ラケットを模したラケット型撮像装置８１と、接
触センサ８４とを備えている。

【０１８０】表示部８２には、ゲームの内容であるアニ
メーション画像等が出力され、スピーカ８３からは、表
示部８２に表示される画像に合わせて、効果音や音楽等
が再生される。図２７に示す位置検出システム５におい
て、表示部８２には、詳細は図示しないが背景画像と、
識別子８５と、球８６とが表示されている。

【０１８１】このように、当該位置検出システム５は、
例えば、ユーザ１０００がラケットを模した操作入力装
置としてのラケット型撮像装置８１を用いて、実際に球
を打ち返す動作を行って、表示部８２に表示される球８
６をプレーヤに対して打ち返すようなゲーム装置を構成
している。

【０１８２】位置検出システム５は、第１の実施の形態
の位置検出システム１と同様の処理を行うことから、具
体的な回路構成は、第１の実施の形態の位置検出システ
ム１と共通の構成要素とすることができるため詳細な説
明は省略する。

【０１８３】ユーザは、表示部８２に３次元の深さをも
って表示される球にあわせて卓球のラケットに模したラ
ケット型撮像装置８１を構え、表示される球を打ち返す
動作を行う。このとき撮像範囲８７の画像が撮像され
て、ゲーム筐体８０へと転送される。

【０１８４】ゲーム筐体８０に備えられたゲーム制御部
は、表示装置に３次元の深さを持って表示される球８６
がユーザの元に達するのに相当するタイミングでラケッ
ト型撮像装置８１の位置と向きとを検出することによ
り、実際に検出された位置と角度から球が打ち出される
ような打球の軌道を計算して、その軌道に合わせて球８
６が打ち出されていくように表示する。

【０１８５】また、例えばユーザは、スマッシュの際に
接触センサ８４を強く踏む。このとき接触センサ８４が
踏まれたタイミングをトリガとして、非同期シャッタに
よる位置検出を行う。

【０１８６】したがって、このような位置検出システム
５は、高速な動きでありながら、ラケット型撮像装置８
１の向きと角度とを正確に検出することが可能となる。
位置検出システム５は、卓球のスマッシュのみならず、
テニスのスマッシュ、ゴルフのショット、野球のバッテ
ィング、ダンスのステップ等の同様の動きに対して適用
可能である。

【０１８７】なお、当然のことながら、第１の実施の形
態の位置検出システム１と共通の構成部分であっても、
第５の実施の形態の位置検出システム５に適応するよう
に適宜変更を加えることができることはいうまでもな
い。

【０１８８】従来のようなブラウン管の走査線を受光素
子で検知する方法では、位置検出の都度、画面をフラッ
シュする必要があったため、常に位置を検出し、ポイン
タを表示し続けようとするような使用には適していなか
ったが、上述した多重露光撮影を駆使することによっ
て、位置検出システム４及び位置検出システム５に示す
ような従来の位置検出システムを上回るサンプリングレ
ートでの位置検出を実現することができる。

【０１８９】したがって、このような動き検出動作は、
動き検出の判定誤差範囲を人間（ユーザ）の感覚誤差の
範囲内に納めることが可能であるため、ユーザにとっ
て、照準点７７があたかもポインタのように常時表示さ
れているかのようにすることが可能である。また、非同
期シャッタでの撮影により、高速の動きに対しても正確
な位置検出を可能とし、ユーザにとって違和感のない快
適な操作入力を実現する。

【０１９０】以上、第１の実施の形態乃至第５の実施の
形態として示した位置検出システムによれば、ゲームプ
レーヤ（ユーザ）の動きやゲーム世界での動作に類似し
た動作を入力情報として使用して、例えばゲームのよう
な仮想世界に現実世界の動作を反映させることを可能と
し、より高精度でリアルタイム制を向上した動き検出が
可能になる。

【０１９１】また、以上のような位置検出装置は、一般
家庭で導入され始めたプロジェクタ、液晶テレビ、VGA
モニタ等にも対応可能であって、NTSC、PALといった走
査線の仕様に影響されることがない。

【０１９２】なお、位置検出システム１乃至５におい
て、識別子は、通常表示されないようにすることもでき
る。すなわち、操作入力装置としての撮像装置からの入
力があった場合にのみ、例えば射撃ゲームであれば、銃
型コントローラのトリガが引かれた場合にのみ識別子が
表示されるようにすることも可能である。

【０１９３】この他にも、多重露光撮影時における各露
光タイミング、或いは非同期シャッタによる撮影時の各
シャッタタイミング等を識別子を表示するタイミングと
して用いることができる。

【０１９４】なお、位置検出システム１乃至５におい
て、ゲーム処理部はクロマキー処理を施すことによって
特徴点の抽出をより高性能にすることができる。クロマ
キー処理は、画像処理部で行われるようにしてもよい。

【０１９５】なお、本発明は上述した実施の形態のみに
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

【０１９６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る位置検出装置及び位置検出方法は、は、複数の識別子
を表示して、結像部を介して識別子を撮像して、撮像さ
れた識別子を含む画像を用いて撮像手段の表示手段に対
する位置を解析するものである。

【０１９７】したがって、以上のような位置検出装置及
び位置検出方法によれば、表示される画像等の仮想世界
での動作に類似した実際の動作を非接触により検出する
ことで仮想世界に現実世界の動作を反映させることを可
能とし、表示装置の種類に関わらず、より高精度でリア
ルタイム制を向上した動き検出を行うことが可能にな
る。

【０１９８】また、以上のような位置検出装置及び位置
検出方法は、表示装置の種類によらず適用可能である。
そのため、一般家庭で導入され始めたプロジェクタ、液
晶テレビ、VGAモニタ等にも対応可能であって、NTSC、P
ALといった走査線の仕様に影響されることがない。した
がって、導入の際のコストが低減され、ユーザに対する
利便性が向上する。

【０１９９】本発明に係るエンターテインメント装置
は、複数の識別子を表示する制御を行う表示制御手段
と、結像部を介して上記識別子を撮像する撮像手段と、
撮像された識別子を用いて上記撮像手段の上記複数の識
別子を表示する表示手段に対する位置を解析する解析手
段と、解析手段で解析された位置情報を制御情報に変換
してプログラムを制御する制御手段とを備える。

【０２００】したがって、以上のようなエンターテイン
メント装置によれば、ゲームプレーヤ（ユーザ）の動き
やゲーム世界のような仮想世界での動作に類似した実際
の動作を非接触により検出することで仮想世界に現実世
界の動作を反映させることを可能とし、表示装置の種類
に関わらず、より高精度でリアルタイム制を向上した動
き検出を行うことが可能になる。さらに、検出した位置
情報を制御情報に変換してプログラムの制御を行うこと
を可能になる。

【０２０１】また、以上のようなエンターテインメント
装置は、表示装置の種類によらず適用可能である。その
ため、一般家庭で導入され始めたプロジェクタ、液晶テ
レビ、VGAモニタ等にも対応可能であって、NTSC、PALと
いった走査線の仕様に影響されることがない。したがっ
て、導入の際のコストが低減され、ユーザに対する利便
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態として示す位置検出
システムの構成の概略を示す概略図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態として示す位置検出
システムの構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態として示す位置検出
システムがキャリブレーションを行う際の概略を示した
概略図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態として示す位置検出
システムがキャリブレーションを行う際の概略を示した
概略図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態として示す位置検出
システムにおけるコントロール型撮像装置が画像を取り
込む処理を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第１の実施の形態として示す位置検出
システムにおけるゲーム制御部が照準点の位置を検出す
る処理を示すフローチャートである。

【図７】識別子の位置を予測する際の概念を示した模式
図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態として示す位置検出
システムの構成の概略を示す概略図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態として示す位置検出
システムの構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態として示す位置検
出システムにおけるコントロール型撮像装置が画像を取
り込む処理を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第２の実施の形態として示す位置検
出システムにおけるゲーム制御部が照準点の位置を検出
する処理を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の第２の実施の形態として示す位置検
出システムにおける画像制御部が行う処理を示すフロー
チャートである。

【図１３】本発明の第３の実施の形態として示す位置検
出システムの構成を示すブロック図である。

【図１４】ベクトル場の概念を示す概念図である。

【図１５】濃度変化から動きベクトルを算出する手順を
説明するために使用した特性図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態として示す位置検
出システムにおけるゲーム制御部が照準点の位置を検出
する処理を示すフローチャートである。

【図１７】非同期シャッタによる撮影及び多重露光撮影
を行う撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図１８】非同期シャッタによる撮影及び多重露光撮影
を行う撮像装置の固体撮像部における受光・電荷転送部
を説明する説明図である。

【図１９】非同期シャッタによる撮影及び多重露光撮影
を行う撮像装置の固体撮像部における受光・電荷転送部
の一部を示した図である。

【図２０】非同期シャッタによる撮影及び多重露光撮影
を行う撮像装置の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【図２１】図２０に示したタイムチャートの一部を拡大
して示すタイムチャートの拡大図である。

【図２２】非同期シャッタによる撮影及び多重露光撮影
を行う撮像装置の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【図２３】非同期シャッタによる撮影及び多重露光撮影
を行う撮像装置の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【図２４】Ｎ＝２の多重露光撮影が為された画像を示す
模式図である。

【図２５】非同期シャッタにより任意のタイミングで撮
像する場合の撮像タイミングを説明する図である。

【図２６】本発明の第４の実施の形態として示す位置検
出システムの構成の概略を示す概略図である。

【図２７】本発明の第５の実施の形態として示す位置検
出システムの構成の概略を示す概略図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５ 位置検出システム、１０，７０，
８０ ゲーム筐体、１１，６０ コントローラ型撮像装
置、１２，７３，８２ 表示部、１３，７４，８３ ス
ピーカ、１４，７５，８５ 識別子、１５ 標的、１６
照準点、１７，７８，７９ 撮像範囲、２０ レンズ
部、２１ ＣＣＤイメージャ、２２ Ｓ／Ｈ部、２３
ＡＧＣ部、２４ Ａ／Ｄ部、２５ 信号処理部、２６
ＴＧ部、２７ 撮像駆動部、２８ 撮像制御部、２９
ＳＤＲＡＭ、３０ メインメモリ、３１ 機械的Ｉ／
Ｆ、３２ ゲーム制御部、３３ 表示制御部、３４ Ｒ
ＯＭ、３５ 画像表示部、３６ フレームメモリ、３７
バス、４０ モニタ、５０ゲーム装置、５１ Ｉ／Ｆ
部、５２ モニタＩ／Ｆ部、５３ ベクトル演算ユニッ
ト、６１ Ｉ／Ｆ部、７１ 銃型撮像装置、７２ 盾型
撮像装置、７６，７７ 照準点、８１ ラケット型撮像
装置、８４ 接触センサ、８６ 球

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｐ ５Ｌ０９６ // Ｈ０１Ｌ 27/148 5/225 Ｚ Ｈ０４Ｎ 5/225 5/232 Ａ 5/232 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ Ｆターム(参考） 2C001 BA02 BC01 BC05 BC10 CA08 CB04 CC01 CC08 2F065 AA03 BB28 CC00 FF04 FF42 JJ03 JJ26 QQ03 QQ17 QQ21 QQ24 QQ28 QQ32 4M118 AA10 AB02 BA10 CA02 DB01 DB06 FA06 FA16 FA25 FA26 FA33 5C022 AA00 AB02 AB11 AB22 AB55 AC21 AC31 AC42 5C054 AA04 CA04 CC03 CE16 CH02 DA01 DA07 DA08 EA05 EC01 EC03 ED04 FA01 FC12 FC13 HA15 5L096 AA11 BA08 BA18 CA02 DA04 FA62 HA04 HA08 LA03 LA12

Claims (48)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の識別子を表示する表示手段と、 結像部を介して上記識別子を撮像する撮像手段と、 上記撮像された識別子を用いて上記撮像手段の上記表示
   手段に対する位置を解析する解析手段とを備えることを
   特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 複数の識別子を表示する制御を行う表示
   制御手段を有する第１の機器と、 上記第１の機器から信号が供給され、供給された信号に
   応じて結像部を介して複数の識別子を含む画像を撮像す
   る撮像手段を有する第２の機器とを備え、 上記第１の機器は、上記第２の機器から供給された撮像
   画像から複数の識別子を検出し、当該複数の識別子の相
   対位置の解析により、上記表示手段に対する上記撮像手
   段の位置を解析する解析手段を有することを特徴とする
   請求項１記載の位置検出装置。
3. 【請求項３】 上記第１の機器は、上記第２の機器との
   間で無線通信を行うことを特徴とする請求項２記載の位
   置検出装置。
4. 【請求項４】 複数の識別子を表示する制御を行う表示
   制御手段を有する第１の機器と、 上記第１の機器から信号が供給され、供給された信号に
   応じて結像部を介して複数の識別子を含む画像を撮像す
   る撮像手段を有する第２の機器とを備え、 上記第２の機器は、上記画像から複数の識別子を検出
   し、当該複数の識別子の相対位置の解析により、上記表
   示手段に対する上記撮像手段の位置を解析する解析手段
   を有することを特徴とする請求項１記載の位置検出装
   置。
5. 【請求項５】 上記第１の機器は、上記第２の機器との
   間で無線通信を行うことを特徴とする請求項４記載の位
   置検出装置。
6. 【請求項６】 動き検出を行うベクトル演算手段を備
   え、 上記解析手段は、上記ベクトル演算手段により動き検出
   を行うことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
7. 【請求項７】 上記撮像手段は、 受光により電荷を蓄積する複数の受光素子部、電荷を転
   送する電荷転送部、上記複数の受光素子部に蓄積された
   電荷を上記電荷転送部に読み出す電荷読出ゲート部、及
   び上記電荷転送部により伝送された電荷を撮像出力信号
   に変換する出力部を含む受光・電荷転送部を備えた固体
   撮像部と、 ライン同期信号及びフレーム同期信号を発生する同期信
   号発生部と、 上記フレーム同期信号と同位相もしくは上記フレーム同
   期信号との間に一定の位相差を有した第１の内部フレー
   ム同期信号及び上記フレーム同期信号とは非同期とされ
   る第２の内部フレーム同期信号を選択的に発生するとと
   もに、当該第１の内部フレーム同期信号もしくは第２の
   内部フレーム同期信号に同期した電荷読出タイミング信
   号及び電荷転送タイミング信号を送出するタイミング信
   号発生部と、 当該タイミング信号発生部から送出される電荷読出タイ
   ミング信号及び電荷転送タイミング信号にそれぞれ応じ
   たゲート駆動信号及び電荷転送駆動信号を形成して、当
   該ゲート駆動信号及び電荷転送駆動信号を上記固体撮像
   部における電荷読出ゲート部及び電荷転送部にそれぞれ
   供給する駆動信号形成部と、 受光指令信号が供給されるとともに、上記タイミング信
   号発生部についての動作制御を行う動作制御部とを備
   え、 上記動作制御部が、上記受光指令信号が供給されると
   き、当該受光指令信号に応じて上記タイミング信号発生
   部に所定の期間にわたって上記第２の内部フレーム同期
   信号を発生するとともに当該第２の内部フレーム同期信
   号に同期した電荷読出タイミング信号及び電荷転送タイ
   ミング信号を送出する状態を取らせ、それにより上記固
   体撮像部の受光・電荷転送部についての受光期間を上記
   第２の内部フレーム同期信号に応じて設定される期間と
   なされており、 上記解析手段は、上記撮像手段より得た撮像画像に基づ
   いて上記撮像手段の上記表示手段に対する位置を解析す
   ることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
8. 【請求項８】 上記タイミング信号発生部が、電荷転送
   タイミング信号として電荷掃出し転送タイミング信号と
   信号電荷転送タイミング信号とを送出し、駆動信号形成
   部が上記電荷掃出し転送タイミング信号に応じた掃出し
   転送駆動信号を固体撮像部における電荷転送部に供給し
   て、当該電荷転送部における電荷が掃き出される状態と
   なし、また、上記信号電荷転送タイミング信号に応じた
   信号電荷転送駆動信号を上記固体撮像部における電荷転
   送部に供給して、当該電荷転送部における電荷が信号電
   荷として出力部へと転送される状態となすことを特徴と
   する請求項７記載の位置検出装置。
9. 【請求項９】 上記動作制御部が、受光指令信号が供給
   されるときに、まず、タイミング信号発生部に第２の内
   部フレーム同期信号に同期した電荷読出タイミング信号
   及び電荷掃出し転送タイミング信号を送出させて、固体
   撮像部における複数の受光素子部及び電荷転送部におけ
   る電荷が掃き出される状態となし、続いて、上記固体撮
   像部の受光・電荷転送部についての受光期間が経過した
   とき、上記タイミング信号発生部に第２の内部フレーム
   同期信号に同期した電荷読出タイミング信号及び信号電
   荷転タイミング信号を送出させて、上記固体撮像部にお
   ける複数の受光素子部に蓄積された電荷を信号電荷とし
   て上記電荷転送部を通じて出力部へと転送される状態と
   なすことを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
10. 【請求項１０】 上記動作制御部が、タイミング信号発
    生部に第２の内部フレーム同期信号に同期した時点から
    電荷読出タイミング信号及び電荷掃出し転送タイミング
    信号を継続的に送出する受光指令待状態を取らせて、固
    体撮像部における複数の受光素子部及び電荷転送部にお
    ける電荷が継続的に掃き出される状態となし、上記タイ
    ミング信号発生部が上記受光指令待状態にあるもとで受
    光指令信号が供給されるとき、上記タイミング信号発生
    部に上記電荷読出タイミング信号及び電荷掃出し転送タ
    イミング信号の送出を停止させて、上記固体撮像部の受
    光・電荷転送部についての受光期間を開始させ、当該受
    光期間が経過したとき、上記タイミング信号発生部に上
    記電荷読出タイミング信号及び信号電荷転送タイミング
    信号を送出させて、上記固体撮像部における複数の受光
    素子部における電荷が信号電荷として上記電荷転送部を
    通じて出力部へと転送される状態となすことを特徴とす
    る請求項７記載の位置検出装置。
11. 【請求項１１】 複数の識別子を表示する制御を行う表
    示制御手段は、上記撮像手段の撮像タイミングに同期し
    て上記識別子を表示することを特徴とする請求項７記載
    の位置検出装置。
12. 【請求項１２】 上記撮像タイミングは、上記受光指令
    信号が供給されるタイミングであることを特徴とする請
    求項１１記載の位置検出装置。
13. 【請求項１３】 上記撮像手段は、非同期シャッタを備
    えること特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
14. 【請求項１４】 複数の識別子を表示する制御を行う表
    示制御手段は、上記撮像手段の撮像タイミングに同期し
    て上記識別子を表示することを特徴とする請求項１３記
    載の位置検出装置。
15. 【請求項１５】 上記撮像タイミングとは、非同期シャ
    ッタのシャッタタイミングであることを特徴とする請求
    項１４記載の位置検出装置。
16. 【請求項１６】 上記識別子は、所定の色範囲で識別さ
    れる識別子であることを特徴とする請求項１記載の位置
    検出装置。
17. 【請求項１７】 上記識別子は、所定模様で識別される
    識別子であることを特徴とする請求項１記載の位置検出
    装置。
18. 【請求項１８】 上記識別子は、所定の輝度範囲で識別
    される識別子であることを特徴とする請求項１記載の位
    置検出装置。
19. 【請求項１９】 上記解析手段は、上記識別子を自動的
    に認識することを特徴とする請求項１記載の位置検出装
    置。
20. 【請求項２０】 上記解析手段は、予め決められている
    所定動作により検出される識別子の位置を基準として比
    較することで、上記撮像された識別子を認識することを
    特徴とする請求項１９記載の位置検出装置。
21. 【請求項２１】 上記所定動作は、上記解析手段におい
    て制御される動作であることを特徴とする請求項２０記
    載の位置検出装置。
22. 【請求項２２】 上記所定動作は、上記解析手段に同期
    した動作であることを特徴とする請求項２０記載の位置
    検出装置。
23. 【請求項２３】 複数の識別子を表示する表示工程と、 結像部を介して上記識別子を撮像する撮像工程と、 上記撮像された識別子を用いて上記撮像工程において撮
    像した表示手段に対する撮像手段の位置を解析する解析
    工程とを備えることを特徴とする位置検出方法。
24. 【請求項２４】 第１の機器に複数の識別子を表示する
    表示工程と、 上記第１の機器から第２の機器に信号が供給され、供給
    された信号に応じて、上記第２の機器が結像部を介して
    複数の識別子を含む画像を撮像する撮像工程とを備え、 上記第１の機器において、上記第２の機器から供給され
    た撮像画像から複数の識別子を検出し、当該複数の識別
    子の相対位置の解析により上記表示手段に対する上記撮
    像手段の位置を解析する解析工程を有することを特徴と
    する請求項２３記載の位置検出方法。
25. 【請求項２５】 第１の機器に複数の識別子を表示する
    表示工程と、 上記第１の機器から第２の機器に信号が供給され、供給
    された信号に応じて、上記第２の機器が結像部を介して
    複数の識別子を含む画像を撮像する撮像工程とを備え、 上記第２の機器において、上記画像から複数の識別子を
    検出し、当該複数の識別子の相対位置の解析により上記
    表示手段に対する上記撮像手段の位置を解析する解析工
    程を有することを特徴とする請求項２３記載の位置検出
    方法。
26. 【請求項２６】 上記表示工程において、上記撮像工程
    の撮像タイミングに同期して上記識別子を表示すること
    を特徴とする請求項２３記載の位置検出方法。
27. 【請求項２７】 複数の識別子を表示する制御を行う表
    示制御手段と、 結像部を介して上記識別子を撮像する撮像手段と、 上記撮像された識別子を用いて上記撮像手段の上記複数
    の識別子を表示する表示手段に対する位置を解析する解
    析手段と、 上記解析手段で解析された位置情報を制御情報に変換し
    てプログラムを制御する制御手段とを備えることを特徴
    とするエンターテインメント装置。
28. 【請求項２８】 複数の識別子を表示する制御を行う表
    示制御手段を有する第１の機器と、 上記第１の機器から信号を供給され、供給された信号に
    応じて、結像部を介して複数の識別子を含む画像を撮像
    する撮像手段を有する第２の機器とを備え、 上記第１の機器は、上記第２の機器から供給された撮像
    画像から複数の識別子を検出し、当該複数の識別子の相
    対位置の解析により、上記表示手段に対する上記撮像手
    段の位置を解析する解析手段と、上記解析手段で解析さ
    れた位置情報を制御情報に変換してプログラムを制御す
    る制御手段とを有することを特徴とする請求項２７記載
    のエンターテインメント装置。
29. 【請求項２９】 上記第１の機器は、上記第２の機器と
    の間で無線通信を行うことを特徴とする請求項２８記載
    のエンターテインメント装置。
30. 【請求項３０】 複数の識別子を表示する制御を行う表
    示制御手段を有する第１の機器と、 上記第１の機器から信号を供給され、供給された信号に
    応じて、結像部を介して複数の識別子を含む画像を撮像
    する撮像手段を有する第２の機器とを備え、 上記第２の機器は、上記画像から複数の識別子を検出
    し、当該複数の識別子の相対位置の解析により、上記表
    示手段に対する上記撮像手段の位置を解析する解析手段
    と、上記解析手段で解析された位置情報を制御情報に変
    換してプログラムを制御する制御手段とを有することを
    特徴とする請求項２７記載のエンターテインメント装
    置。
31. 【請求項３１】 上記第１の機器は、上記第２の機器と
    の間で無線通信を行うことを特徴とする請求項３０記載
    のエンターテインメント装置。
32. 【請求項３２】 動き検出を行うベクトル演算手段を備
    え、 上記解析手段は、上記ベクトル演算手段により動き検出
    を行うことを特徴とする請求項２７記載のエンターテイ
    ンメント装置。
33. 【請求項３３】 上記撮像手段は、 受光により電荷を蓄積する複数の受光素子部、電荷を転
    送する電荷転送部、上記複数の受光素子部に蓄積された
    電荷を上記電荷転送部に読み出す電荷読出ゲート部、及
    び上記電荷転送部により伝送された電荷を撮像出力信号
    に変換する出力部を含む受光・電荷転送部を備えた固体
    撮像部と、 ライン同期信号及びフレーム同期信号を発生する同期信
    号発生部と、 上記フレーム同期信号と同位相もしくは上記フレーム同
    期信号との間に一定の位相差を有した第１の内部フレー
    ム同期信号及び上記フレーム同期信号とは非同期とされ
    る第２の内部フレーム同期信号を選択的に発生するとと
    もに、当該第１の内部フレーム同期信号もしくは第２の
    内部フレーム同期信号に同期した電荷読出タイミング信
    号及び電荷転送タイミング信号を送出するタイミング信
    号発生部と、 当該タイミング信号発生部から送出される電荷読出タイ
    ミング信号及び電荷転送タイミング信号にそれぞれ応じ
    たゲート駆動信号及び電荷転送駆動信号を形成して、当
    該ゲート駆動信号及び電荷転送駆動信号を上記固体撮像
    部における電荷読出ゲート部及び電荷転送部にそれぞれ
    供給する駆動信号形成部と、 受光指令信号が供給されるとともに、上記タイミング信
    号発生部についての動作制御を行う動作制御部とを備
    え、 上記動作制御部が、上記受光指令信号が供給されると
    き、当該受光指令信号に応じて上記タイミング信号発生
    部に所定の期間にわたって上記第２の内部フレーム同期
    信号を発生するとともに当該第２の内部フレーム同期信
    号に同期した電荷読出タイミング信号及び電荷転送タイ
    ミング信号を送出する状態を取らせ、それにより上記固
    体撮像部の受光・電荷転送部についての受光期間を上記
    第２の内部フレーム同期信号に応じて設定される期間と
    なされており、 上記解析手段は、上記撮像手段より得た撮像画像に基づ
    いて上記撮像手段の上記表示手段に対する位置を解析
    し、上記制御手段は、上記解析手段で解析された位置情
    報を制御情報に変換してプログラムを制御することを特
    徴とする請求項２７記載のエンターテインメント装置。
34. 【請求項３４】 上記タイミング信号発生部が、電荷転
    送タイミング信号として電荷掃出し転送タイミング信号
    と信号電荷転送タイミング信号とを送出し、駆動信号形
    成部が上記電荷掃出し転送タイミング信号に応じた掃出
    し転送駆動信号を固体撮像部における電荷転送部に供給
    して、当該電荷転送部における電荷が掃き出される状態
    となし、また、上記信号電荷転送タイミング信号に応じ
    た信号電荷転送駆動信号を上記固体撮像部における電荷
    転送部に供給して、当該電荷転送部における電荷が信号
    電荷として出力部へと転送される状態となすことを特徴
    とする請求項３３記載のエンターテインメント装置。
35. 【請求項３５】 上記動作制御部が、受光指令信号が供
    給されるときに、まず、タイミング信号発生部に第２の
    内部フレーム同期信号に同期した電荷読出タイミング信
    号及び電荷掃出し転送タイミング信号を送出させて、固
    体撮像部における複数の受光素子部及び電荷転送部にお
    ける電荷が掃き出される状態となし、続いて、上記固体
    撮像部の受光・電荷転送部についての受光期間が経過し
    たとき、上記タイミング信号発生部に第２の内部フレー
    ム同期信号に同期した電荷読出タイミング信号及び信号
    電荷転タイミング信号を送出させて、上記固体撮像部に
    おける複数の受光素子部に蓄積された電荷を信号電荷と
    して上記電荷転送部を通じて出力部へと転送される状態
    となすことを特徴とする請求項３３記載のエンターテイ
    ンメント装置。
36. 【請求項３６】 上記動作制御部が、タイミング信号発
    生部に第２の内部フレーム同期信号に同期した時点から
    電荷読出タイミング信号及び電荷掃出し転送タイミング
    信号を継続的に送出する受光指令待状態を取らせて、固
    体撮像部における複数の受光素子部及び電荷転送部にお
    ける電荷が継続的に掃き出される状態となし、上記タイ
    ミング信号発生部が上記受光指令待状態にあるもとで受
    光指令信号が供給されるとき、上記タイミング信号発生
    部に上記電荷読出タイミング信号及び電荷掃出し転送タ
    イミング信号の送出を停止させて、上記固体撮像部の受
    光・電荷転送部についての受光期間を開始させ、当該受
    光期間が経過したとき、上記タイミング信号発生部に上
    記電荷読出タイミング信号及び信号電荷転送タイミング
    信号を送出させて、上記固体撮像部における複数の受光
    素子部における電荷が信号電荷として上記電荷転送部を
    通じて出力部へと転送される状態となすことを特徴とす
    る請求項３３記載のエンターテインメント装置。
37. 【請求項３７】 上記表示制御手段は、上記撮像手段の
    撮像タイミングに同期して上記識別子を表示することを
    特徴とする請求項２７記載のエンターテインメント装
    置。
38. 【請求項３８】 上記撮像タイミングは、上記受光指令
    信号が供給されるタイミングであることを特徴とする請
    求項３７記載のエンターテインメント装置。
39. 【請求項３９】 上記撮像手段は、非同期シャッタを備
    えること特徴とする請求項２７記載のエンターテインメ
    ント装置。
40. 【請求項４０】 上記表示制御手段は、上記撮像手段の
    撮像タイミングに同期して上記識別子を表示することを
    特徴とする請求項３９記載のエンターテインメント装
    置。
41. 【請求項４１】 上記撮像タイミングとは、非同期シャ
    ッタのシャッタタイミングであることを特徴とする請求
    項４０記載のエンターテインメント装置。
42. 【請求項４２】 上記識別子は、所定の色範囲で識別さ
    れる識別子であることを特徴とする請求項２７記載のエ
    ンターテインメント装置。
43. 【請求項４３】 上記識別子は、所定模様で識別される
    識別子であることを特徴とする請求項２７記載のエンタ
    ーテインメント装置。
44. 【請求項４４】 上記識別子は、所定の輝度範囲で識別
    される識別子であることを特徴とする請求項２７記載の
    エンターテインメント装置。
45. 【請求項４５】 上記解析手段は、上記識別子を自動的
    に認識することを特徴とする請求項２７記載のエンター
    テインメント装置。
46. 【請求項４６】 上記解析手段は、予め決められている
    所定動作により検出される識別子の位置を基準として比
    較することで、上記撮像された識別子を認識することを
    特徴とする請求項４５記載のエンターテインメント装
    置。
47. 【請求項４７】 上記所定動作は、上記解析手段におい
    て制御される動作であることを特徴とする請求項４６記
    載のエンターテインメント装置。
48. 【請求項４８】 上記所定動作は、上記解析手段に同期
    した動作であることを特徴とする請求項４６記載のエン
    ターテインメント装置。