JP2003050656A - 動作シミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】プレーヤがより完全にゲームにかかわることが
できるように、より多くの動きを入力することができる
入力装置を提供する。 【解決手段】 動作シミュレータは少なくとも１つの超
広帯域送信機１００とゲームステーション１とを備え
る。少なくとも１つの超広帯域送信機１００は、人の身
体に取付可能で、パルス列を送信する。ゲームステーシ
ョン１は送信機１００から離れた場所に配置され、少な
くとも２つのアンテナと信号プロセッサとを備える。少
なくとも２つのアンテナは送信機からのパルス列を受信
する。信号プロセッサはアンテナにおけるパルス列のパ
ルス受信タイミングの差に基づき送信機１００までの距
離を特定し、特定した距離に応じて信号を処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゲームプレーヤの
動きや、他の身体的動作をシミュレートする動作シミュ
レータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオゲームによっては、例えば米国特
許第５８８３６９０に開示されているジョイスティック
等の入力装置を使用して、ビデオゲームプレーヤがゲー
ムキャラクタの動きを制御することができる。従来のゲ
ーム入力装置を操作してゲームキャラクタの動きを指示
することができる。例えば、プレーヤが特定のボタンを
押してゲームキャラクタを“ジャンプ”させたり、ジョ
イスティックとボタンとの組み合わせで“回転してジャ
ンプ”させたりできる。

【０００３】従来の狭帯域無線技術を用いて、人物の位
置を特定できる。このように特定された位置を使用し
て、ゲームやスポーツシミュレーションでキャラクタの
動きを表すことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えばボタンやジョイ
スティック、ハンドル等の従来のゲーム入力装置は、ご
く限られた動きしか表現することができない。

【０００５】狭帯域技術における分解能は周波数、つま
り、使用する帯域で決まる。分解能は人間の微妙な動き
に対しては不十分である。例えば、１ＧＨｚの連続波で
も、その距離分解能はたったの３０ｃｍである。それで
もこの値の帯域には、高周波数、つまり高価な装置が必
要である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、プレーヤがよ
り完全にゲームにかかわることができるように、より多
くの動きを入力することのできる入力装置を提供するこ
とを目的とする。本発明はまた、プレーヤのより正確な
動きをビデオゲームへ容易に入力することを目的とす
る。

【０００７】本発明の他の目的は、廉価な装置を使用し
て非常に高い分解能で対象物の位置を検出することであ
る。

【０００８】動作シミュレータは少なくとも１つの超広
帯域送信機とベースステーションとを備える。少なくと
も１つの超広帯域送信機は、人の身体に取付可能で、パ
ルス列を送信する。ベースステーションは送信機から離
れた場所に配置され、少なくとも２つのアンテナと信号
プロセッサとを備える。少なくとも２つのアンテナは送
信機からのパルス列を受信するためのものである。信号
プロセッサはアンテナにおけるパルス列のパルス受信タ
イミングの差に基づき送信機までの距離を特定し、特定
した距離に応じて信号を処理するものである。超広帯域
送信機は超短パルスを送信し、ベースステーションはこ
れを受信するので、ベースステーションはパルスの到達
時間に基づき極めて正確に送信機までの距離を求めるこ
とができる。また、直接無線周波数技術を用いているた
め、狭帯域無線技術よりも装置のコストを格段に抑えら
れる。

【０００９】アンテナは、３次元空間における送信機の
位置を特定するために、ｘ、ｙ、ｚ、基準素子を有する
のが好ましい。アンテナがｘ、ｙ、ｚ、基準素子を備え
れば、送信機の３次元空間における位置を三角測量技術
で特定できる。

【００１０】人の身体に装着可能な複数の超広帯域送信
機を更に備えることが好ましい。各超広帯域送信機は異
なる符号でデータ信号を符号化してパルス列を生成する
ので、ベースステーションの信号プロセッサは各送信機
までの距離を特定するために異なる符号に基づき異なる
超広帯域送信機を識別できる。かかる構成によれば、複
数の送信機を使用して人の動きをベースステーションに
伝えられ、ベースステーションはゲームやスポーツシミ
ュレーションにこの情報を取り入れることができる。ゲ
ームは様々な動きを取り入れて、プレーヤとの関わり
を、より完全なものにできる。プレーヤの詳細な動きを
ビデオゲームに簡単に入力できる。

【００１１】ベースステーションは更に送信ユニットを
備えるのが好ましい。送信ユニットはフィードバック信
号を送信機へ送信する。フィードバック信号は、信号プ
ロセッサで処理された信号に基づく。送信機は受信機を
備える。受信機はフィードバック信号を受信し、このフ
ィードバック信号に基づき処理を行う。この構成では、
送信機とベースステーション間での情報交換が可能にな
る。従って、送信装置側で様々な処理を行うことができ
る。

【００１２】送信機にはパルス列へデータを変調するた
めの変調器を備えるのが好ましい。超広帯域送信機から
送られるパルスは極短のパルス幅を有するため、パルス
列の帯域は大きい。その結果、変調器は多量のデータを
パルス列へ変調することができる。ビデオ画像を送信す
るのに十分な極めて高いデータレートが実現できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態によ
る動作シミュレータを添付の図面に言及して説明する。
図１に示すように、本実施の形態によるゲームシステム
は、無線ゲームステーション１と、複数の超広帯域送信
機１００とを備える。本発明における、超広帯域送信機
とは、２５％より大きな比帯域幅Ｂ_ｆの送信機をいう。
比帯域幅Ｂ_ｆは次のように定義される。 ここで、Ｂは信号帯域幅、ｆ_ｃは中心周波数、ｆ_ｈは信
号スペクトルの高周波側３ｄＢポイント、ｆ_ｌは信号ス
ペクトルの低周波側３ｄＢポイントを示す。

【００１４】送信機１００はゲームプレーヤの身体の様
々な箇所に取り付けられ、信号としてのパルス列を無線
ゲームステーション１へ送信する。各送信機１００は信
号を所定の異なる符号に応じて符号化する。従って無線
ゲームステーション１は、符号化スキームに応じて、ど
の送信機からどの信号が送られてきたのか識別できる。
送信機１００はまた、データ送信のためにデータを符号
化信号へ変調する。

【００１５】無線ゲームステーション１は、送信機１０
０からの信号を受信するための基準アンテナ５ａと、Ｘ
−、Ｙ−、Ｚ−座標アンテナ５ｂ乃至５ｄを備える。無
線ゲームステーション１は送信機１００からの信号を受
信し、データを復調し、このデータを基に送信機１００
の位置を検出する。そして無線ゲームステーション１は
この情報をゲームの基準として使用する。本実施の形態
におけるゲームはダンスゲームである。ゲームステーシ
ョン１は画面５０上でダンスする人型のキャラクタを表
示する。プレーヤは表示されたキャラクタのダンスの動
きを真似て動く。無線ゲームステーション１が計算する
送信機１００の位置に基づき、ゲームステーション１
は、プレーヤの姿をキャラクタに重ね合わせて表示す
る。これによってプレーヤは、自分自身の動きがどのく
らいキャラクタのダンスに近いか判断することができ
る。

【００１６】図２に示すように、各送信機１００は送信
ユニット１３０とアンテナ１４０とを備える。図３は送
信ユニット１３０の構成要素を示すブロック図である。
送信ユニット１３０は、極短パルスからなる信号を所定
のシーケンスで出力する。所定のシーケンスは時間的な
シーケンスで、信号スペクトルを白色化し、信号へ変調
されたデータへプロセス利得を提供する。スペクトルの
白色化は干渉を防ぐのに好ましい。つまり、送信機１０
０からのパルス列のパルスが定間隔にあるとき、対応の
周波数領域パターンは特定の周波数ポイントにおける高
パワー出力の櫛形ラインを有する。もしこれらがテレビ
信号等の他の電磁出力源に対応すると、ゲームステーシ
ョン１がパルス列を受信するのが困難になる場合があ
る。送信ユニット１３０はパルス生成器１３１と、プロ
グラマブル時間遅延生成器１３２と、符号生成器１３４
とを備える。パルス生成器１３１は極短パルスを生成
し、その結果、非常に正確な飛行時間及び距離測定を可
能にしている。パルス生成器１３１はステップ波形を生
成するために“１”から“０”へ変化するデジタルモー
ドで動作するトランジスタである。これによって送信機
１００の製造が容易になる。パルス生成器１３１は次の
フォームＶ（ｔ）を有するガウスモノサイクルでパルス
を形成する。

【００１７】 ここで、Ａはパルスのピーク振幅、ｔは時間、τは時間
減衰定数である。

【００１８】周波数領域で次のように表される。

【００１９】

【００２０】プログラマブル時間遅延生成器１３２は比
較的低速のクロックを有するが、十分に高い分解能を提
供する高速クロックとして機能する。プレーヤや物の動
きを正確に描写するには３ｃｍ未満の分解能が必要とさ
れる。３ｃｍ以下の分解能を実現するためには、パルス
幅を０．１ｎｓ（１００ｐｓ）とするか、或いは無線ゲ
ームステーション１が入来パルスのピーク位置を検出で
きる必要がある。図１に示す実施の形態では、センチメ
ートル分解能の提供によって画面５０上に体の動きをリ
アルに表示できる。

【００２１】各送信機１００の符号生成器１３４は、個
別の擬似ノイズ（unique pseudo-noise）（ＰＮ）符号
に基づき、パルスの時間的な位置を調整する。上述した
ように、異なる符号によって、無線ゲームステーション
１が各送信機１００からの送信を個別的に認識すること
ができる。符号はまた周波数領域においてエネルギー平
滑を行い、ジャミンぐに対する抵抗（プロセス利得）を
高める。

【００２２】図４は無線ゲームステーション１の構成を
示すブロック図である。無線ゲームステーション１は、
アンテナ５ａ乃至５ｄに１対１で対応する受信機１０ａ
乃至１０ｄと、送信ユニット２０と、メモリ３０と、プ
ロセッサ４０と、ビデオ表示ユニット５０と、１又は複
数のデータ記録装置６０とを備える。メモリ３０はゲー
ム実行中に生成される値を記憶するものである。記憶装
置６０は、ゲームを実行するソフトウェアを記憶するも
ので、ハードディスク、取外可能なディスクメディア、
取外可能なメモリメディア、ＣＤ−ＲＯＭ、 ＤＶＤ―
ＲＯＭ、ＣＤ―ＲＷ、他のリーダブル・ライタブルメデ
ィアであってよい。

【００２３】各アンテナ５ａ乃至５ｄは周波数に依存し
ないアンテナ、つまり数ＧＨｚ以上の帯域幅で送信可能
な広帯域アンテナである。

【００２４】プロセッサ４０はビデオ表示ユニット５０
と、メモリ３０と、データ記憶装置６０に接続されてい
る。プロセッサ４０は受信機１０ａ乃至１０ｄから位置
情報を受信し、データストリームと位置情報を処理して
データ記憶装置６０に記憶されているソフトウェアに応
じてゲームを実行する。

【００２５】インターネットインターフェース７０は、
他ゲームプレーヤとゲームとをインターネットを介して
ネットワーク接続する。ゲームを実行するためのソフト
ウェアは、ＣＤ―ＲＯＭやＤＶＤから記憶装置６０へロ
ードすることもできるし、インターネットからダウンロ
ードすることもできる。図示しないが、無線ゲームステ
ーション１の全ての構成要素は共通クロック発振器に接
続されている。

【００２６】全ての受信機１０ａ乃至１０ｄは基本的に
同じ構成なので、ここでは受信機１０ａの構成について
のみ説明する。なお、受信機１０ａ乃至１０ｄは相互接
続されたベースバンド信号処理を備えているため、単一
のデータストリームがプロセッサ４０へ入力される。図
５に受信機１０ａの内部要素を示す。受信機１０ａは乗
算器１１と、積分器１２と、サンプルアンドホールド回
路１３と、パルス生成器１４と、ベースバンド信号プロ
セッサ１５と、プログラマブル時間遅延１６と、符号生
成器１７とを備える。

【００２７】受信中、パルス生成器１４は、符号生成器
１７及びベースバンド信号プロセッサ１５で生成された
タイミング情報に基づき、適当なタイミングでパルスを
生成する。受信機１０ａのベースバンド信号プロセッサ
１５は位置情報とデータ情報を演算する。乗算器１１は
パルス生成器１４で生成されたパルスと入来パルスを乗
じる。積分器１２は相関を検出するために、得られた結
果を積分する。パルスタイミングに関する情報及びパル
スに変調された情報は、サンプルアンドホールド回路１
３を介してベースバンド信号プロセッサ１５へ送られ
る。ベースバンド信号プロセッサ１５は、パルスの到着
時間を比較して対応する送信機１００の位置を演算し、
更に、変調されている情報を復調する。

【００２８】次に、ベースバンド信号プロセッサ１５が
送信機１００の位置を演算する方法について説明する。
尚、ダンスゲームでは、送信機の相対位置が分かれば十
分である。まず、無線ゲームステーション１のクロック
と送信機１００のクロックが同期している必要がある。
クロックは正確に同期している必要があり、その誤差は
ピコでなければならない。無線ゲームステーション１と
送信機１００のクロックのセカンドオーダードリフトが
１回のゲームの長さと比較して僅かであっても、長期間
の間にはクロックにドリフトが生じる。従って、無線ゲ
ームステーション１と送信機１００は、ゲームの開始毎
に同期処理を行う必要がある。

【００２９】同期処理が完了して、ゲームステーション
１と送信機１００のクロックが完全に合うと、ゲームス
テーション１は基準フライト時間を決定する。例えば、
送信機１００が１２：３４：１０：３４５６１２（１２
時間３４分１０秒と０．０３４５６１２秒）とタイムス
タンプされた信号を送信すると、ゲームステーション１
はこれを１２：３４：１０：３４５６１４に受信し、ゲ
ームステーション１は基準フライト時間を０．００００
０２秒に設定する。ゲームステーション１と送信機１０
０の距離（ｄ）は、基準フライト時間（ｔ）と次の式か
ら簡単に求められる。 ｔ ＝ ｄ／ｃ ここで、ｃは光速である。

【００３０】ゲームステーション１と送信機１００のク
ロックを完全に同期できないときは、まず送信機１００
を所定の位置に配置すれば、ゲームステーション１と送
信機１００との距離、さらにはｔ ＝ ｄ／ｃの式から
フライト時間を知ることができる。そして、送信機１０
０は信号をタイムスタンプと共にゲームステーション１
へ送信する。ゲームステーション１は所定位置における
フライト時間に受信信号のタイムスタンプを加算し、そ
の結果とそのクロックが信号受信時間として示す時間と
を比較する。時間がマッチしなければ、ゲームステーシ
ョン１は既知の距離のフライト時間と適合するように演
算を調節する。実際には送信機１００の位置をゲームス
テーション１と物理的・電気的に接続した位置にすれ
ば、フライト時間及び距離がゼロになる。

【００３１】次に、ゲームが開始されると、ゲームステ
ーション１はゲーム進行中に各送信機１００からのパル
スが無線ゲームステーション１に到達するのに要したフ
ライト時間と基準フライト時間とを比較して、各送信機
１００の位置の変化を特定する。ゲームステーション
は、アンテナ５ａ乃至５ｄでパルスを受信し、異なる到
達時間を比較して、３次元空間における各送信機１００
の位置を検出する。

【００３２】つまり、無線ゲームステーション１は従来
の三角測量技術を用いて送信機１００の正確な位置を検
出する。つまり、無線ゲームステーション１は０番目の
アンテナとＪ番目のアンテナ間の時差ｔ_ｊを、各アンテ
ナ位置の機能として演算する。

【００３３】ここで、Ｘ_ｊ、Ｙ_ｊ、Ｚ_ｊはそれぞれｊ番
目アンテナのＸ−，Ｙ−、 Ｚ−軸位置、Ｘ_０，Ｙ_０，
Ｚ_０はそれぞれ０番目アンテナのＸ−，Ｙ−，Ｚ−軸位
置、ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ目標送信機のＸ−，Ｙ−，Ｚ
−軸位置、ｃは光速である。

【００３４】ベースバンド信号プロセッサ１５は、各送
信機からの各パルスについて、アンテナＸ−，Ｙ−，Ｚ
−座標アンテナ５ａ乃至５ｄを使用して、ｘ、ｙ、ｚの
それぞれについて式（４）を解くことにより、対応の送
信機１００の位置を演算する。

【００３５】このように、送信機１００は身体動作表現
をゲームステーション１へ送信し、ゲームのキャラクタ
ーや目的物における、より完全な描写をリアルタイムで
可能にする。本実施の形態におけるダンスゲームにおい
ては、送信機１００はプレーヤの身体に取り付けられ、
プレーヤがビデオ画面上のキャラクタの動きに合わせて
ダンスをする。手や足や頭等の複雑な動きもゲームに取
り込まれ、ゲーム中のプレーヤは体をフルに使うことが
できる。

【００３６】送信機１００はプレーヤの身体だけでなく
物体に取り付けることもできる。送信機を、例えばゲー
ムで使用されるテニスラケットやゴルフクラブ、パター
等のスポーツ器具に取り付けてもよい。この場合送信機
１００は、物体の位置や動きを演算するのに利用され
る。例えば、図６に示すように、野球バット３５に送信
機１００を２個取り付ける。プレーヤの身体や野球バッ
ト３５の動きや位置に関する情報は、送信機１００から
の信号に基づいて検出される。情報は無線ゲームステー
ション１のシミュレータで使用される。送信機１００は
ゲームで使用されるどのような物にでも取り付けること
ができ、物体の位置を検出して、これをゲームに取り込
むことができる。

【００３７】送信機１００に代えて、或いは送信機１０
０と同時に通信器２００を使用しても良い。通信器２０
０は、身体やユーザが保持する装置に取り付けられる点
で送信機１００に似ていて、送信機１００と同じ機能を
果たす。これに加え、各通信器２００は無線ゲームステ
ーション１によって送信された高速ビデオデータ等の情
報を受信することができる。

【００３８】データを通信器２００に送信するため、無
線ゲームステーション１には図２に点線で示すような送
信ユニット２０が備えられており、これがデータを変調
し、ゲームプレーヤの身体に取り付けられた通信器２０
０にデータを送信する。図７に無線ゲームステーション
１の送信ユニット２０の構成を示す。送信ユニット２０
はパルス生成器２１と、プログラマブル時間遅延２２
と、変調器２３と、符号生成器２４とを備える。プログ
ラマブル時間遅延２２は、送信ユニット１３０のプログ
ラマブル時間遅延生成器１３２と略同一である。変調器
２３はパルス位置変調（ＰＰＭ）を行う。パルス位置変
調では、“０”又は“１”を表すためにパルス列のパル
スが所定量だけ前方向或いは後方向に移動される。変調
器２３はこのようにデータを変調し、パルス生成器２１
で生成された波形に送信できるようにする。擬似ノイズ
符号生成器２４は各送信機１００について、データを拡
散するための個別の符号を有する。変調器２３はパルス
位置変調（ＰＰＭ）或いはパルス振幅変調（ＰＡＭ）、
２位相変調、パルス形状変調、他の変調スキームでデー
タ変調することができる。

【００３９】図８に示すように、各通信器２００は受信
側２００Ａと送信側２００Ｂとを有する。受信側２００
Ａはアンテナ２１０と、受信機２２０と、プロセッサ２
３０と、出力ユニット２４０とを備える。受信機２２０
は無線ゲームステーション１から受信したデータを復調
する。復調されたデータはプロセッサ２３０で処理さ
れ、出力ユニット２４０へ送られる。出力ユニット２４
０は、例えばＩｒｅａｌｉｔｙ Ｃｏｒｐで現在製造さ
れているビジョンゴーグルのように複雑なものであって
もよいし、野球シミュレーションゲームでバットでボー
ルを打ったときの効果を提供する単純な振動機構であっ
てもよい。格闘ゲームでは、敵に打たれたときにユーザ
にショックを与える出力ユニット２４０を使用すること
もできる。

【００４０】図９に示すように、通信器２００の送信機
２２０は無線ゲームステーション１の受信機１０ａの構
成と略同一で、乗算器２２１と、積分器２２２と、サン
プルアンドホールド回路２２３と、パルス生成器２２４
と、ベースバンド信号プロセッサ２２５と、プログラマ
ブル時間遅延２２６と、符号生成器２２７とを備える。
受信機２２０と受信機１０ａとの違いの１つは、受信機
１０ａの符号生成器２４は各通信器２００に異なる符号
を生成するが、通信器２００の符号生成器２２７は通信
器２００自身用に単一の符号しか生成しないことであ
る。

【００４１】送信側２００Ｂは入力ユニット２５０と、
プロセッサ２６０と、送信ユニット２７０と、アンテナ
２８０とを備える。入力ユニット２５０は通信器２００
の位置に加えて情報を提供する装置である。入力装置２
５０の例としては、熱、圧力、パルス率、ジャイロスコ
ープセンサ等のセンサや、ビデオストリームを入力する
ビデオカメラ、プレーヤの指の動きを計測するグローブ
等が挙げられる。入力ユニット２５０が例えばグローブ
のように非常に複雑である場合、各入力ユニット２５０
に個々のプロセッサを備える必要がある。実際の入力ユ
ニット２５０の種類にかかわらず、入力ユニット２５０
からの情報はデータとして信号に変調され、通信器２０
０から無線ゲームステーション１へ送信される。

【００４２】プロセッサ２６０は入力ユニット２５０か
らの情報を例えば相関によって処理し、その結果を、送
信ユニット２７０で送信されるパルスへ変調される情報
を含むデータストリームで送信ユニット２７０へ送信す
る。通信器２００の送信ユニット２７０はゲームステー
ション１の送信機２０とほぼ同じ構成を有する。

【００４３】通信器２００は様々な情報をパルス列に変
調するので、受信機１０ａのベースバンド信号プロセッ
サ１５は位置情報に加えてデータ情報を受信する。ベー
スバンド信号プロセッサ１５はパルスの到着時間を比較
して対応の送信機１００の位置を演算し、変調情報を復
調する。ゲームステーション１のプロセッサ４０は位置
情報だけでなく、受信機１０ａ乃至１０ｄからのデータ
ストリームも受信し、データストリームと位置情報を処
理してゲームを実行する。

【００４４】通信器２００はゲームプレーヤが保持した
り装着する物体にも取り付けることができる。そのよう
な物体は、例えばリアルに動いたり、振動やショックを
再現したり、音を出したり、圧力をかけるなど、ゲーム
における動作を真似るために装備される。この場合、通
信器２００は無線ゲームステーション１からゲームの動
作をどのように真似れば良いかを示す情報を受信する。
この情報は、例えばゲームソフトウェアから携帯装置や
身体に取り付けられたアタッチメントにフィードバック
された情報のように、きわめて簡単な情報であってもよ
いし、複雑なデータやマップを示すＰＤＡのような装置
や、ゴーグルのように装着されるビジョンモニタ等、よ
り複雑な情報であっても良い。

【００４５】図６の例に示される送信機１００に代えて
通信器２００が使用されると、ゲーム中にバットでボー
ルを打ったときにショック等のフィードバック信号を与
えるための情報をプレーヤに送信することができる。こ
こでも発明のセンチメートル分解能は身体部分だけでな
く、物体の動きを的確に表現するのに役立つ。通信器２
００の双方向通信を利用すれば、フィードバックをゲー
ムに取り入れることができ、更にリアルなゲームを提供
することができる。

【００４６】図１０に通信器２００の他の利用例を示
す。本例では通信器２００はゲームプレーヤがゴーグル
や眼鏡等のように装着する表示ユニット４５に接続され
ている。これに加えて、ジャイロ装置４６が表示ユニッ
ト４５に組み込まれている。通信器２００は無線ゲーム
ステーション１からの視覚情報或いはビデオ情報を示す
データを受信する。そして表示ユニット４５は視覚情報
を表示し、これによってプレーヤはゲームステーション
１の固定ビデオ表示ユニット５０を一定方向で見続ける
必要性から解放される。このような構成により、表示ユ
ニット４５には３次元映像が表示される。ジャイロ装置
４６はプレーヤの頭の傾きを示す。無線ゲームステーシ
ョン１はこの情報を通信器２００から受信し、プレーヤ
の現在の視角を計算し、これに応じて通信器２００への
信号を調整する。本実施の形態では、本発明の高速デー
タ送信が活用される。現在のゲームやシミュレータで
は、展開の早いゲームの全映像を再現できるだけの十分
なデータを無線技術で伝えることが出来ない。本発明の
本実施の形態では、ビデオデータが高速で表示ユニット
４５へ送られるだけでなく、ユーザ位置やユーザの身体
部分の位置も上述の実施の形態のように計算され、ビデ
オデータに取り込まれる。

【００４７】本発明は特定の実施例を参照にして詳細に
説明してきたが、添付の請求の範囲および本発明の思想
から逸脱しない範囲で様々な変更や改良がおこなえるこ
とは当業者には明らかである。

【００４８】例えば、実施の形態では各送信機又は通信
器の３次元空間における位置を特定するために４つのア
ンテナがゲームステーションに備えられていた。しかし
ながら、各送信機あるいは通信器とゲームステーション
との距離を特定するために２つのアンテナのみを備えて
もよい。

【００４９】実施の形態ではパルス生成器１３１がパル
スをガウスモノサイクルで生成していたが、本発明はこ
れに限定されない。どのような形のパルスであっても良
い。

【００５０】プレーヤが複数のときは、各プレーヤに異
なるパルス形状を割り当て、ゲームステーション１が異
なるプレーヤからの信号を識別できるようにする。ここ
で、プレーヤが４人の場合を例に説明する。この場合、
ゲームステーションは異なる８つの形状のパルスを受信
することができる。８つのパルス形状はシンボル番号１
乃至８で示される。各プレーヤ、つまり各プレーヤが使
用する通信器には、８つのパルス形状（シンボル番号）
の内、２つが割り当てられ、２値チャンネル、つまり０
又は１を表す。詳述すると、第１プレーヤの通信器には
シンボル番号１及び２が、第２プレーヤの通信器にはシ
ンボル番号３及び４が、第３プレーヤの通信器にはシン
ボル番号５及び６が、第４プレーヤの通信器にはシンボ
ル番号７及び８がそれぞれ割り当てられる。このような
対応関係をまとめると次のようになる。

【００５１】ゲームステーションはどのプレーヤからど
のデータが受信されたか簡単に特定することができる。
例えば、ゲームステーションがシンボル番号７のパルス
形状を受信すると、ゲームステーションは、これは第４
番目のプレーヤから送られてきた“０”を表す２値デー
タであると分かる。

【００５２】異なるパルス形状は相互に直交であり、略
等しいパルス幅を有するのが好ましい。変形・正規化エ
ルミート多項式は次に述べるように直交である

【００５３】エルミート多項式は次の式で表される。

【００５４】 エルミート多項式の例として、次のものが挙げられる。

【００５５】これらの関係は次の式で表される。

【００５６】 式（３）、（４）により演繹され、エルミート多項式を
満たす微分方程式を下記に示す。

【００５７】エルミート多項式は直交ではない。定義
上、a < x < bの範囲内で定義される２つの実値関数g
_m(t)及び g_n(t)は、次の条件が満たされた場合に直交と
なる。

【００５８】一連の実値関数g₁(t), g₂(t), g₃(t), ...
は、セットの関数の直交セットと呼ばれる。 つまり、

【００５９】エルミート多項式は次の様に直交へ変形さ
れる。

【００６０】変形エルミート多項式（ＭＨＰ）は下記の
微分方程式を満たしていることが分かる。

【００６１】h_n(t)をH_n(f)へフーリエ変換すると、式
（9）、（１０）、（１１）は次のように書き換えられ
る。

【００６２】 式（１４）より、ＭＨＰのより高度な変換は次の様に求
められることが分かる。 ・・・等。

【００６３】周波数領域における柔軟性を上げるために
は、時間関数は任意移相正弦曲線を乗じて変形される。
従って変調された変形・正規化エルミート多項式（ＭＭ
ＮＨＰ）は次の様に定義される。 ここで、 はゼロと成り得る任意位相である。

【００６４】変形正規化エルミート多項式関数に基づく
パルスは、次の特徴を有する。 １．パルス持続時間は全てのｎ値について実際に同一で
ある。 ２．パルス帯域幅は全てのｎ値についてほぼ同一であ
る。これは無線システムでは重要である。パルス幅を特
定の幅領域内に納めれば、周波数を特定のバンドに収め
ることができるためである。 ３．比帯域幅は中心周波数ｆ_ｃにより容易に制御でき
る。 ４．パルスは相互に直交である。 ５．パルスはＤＣ成分を含まない。 ６．送信機アンテナと受信機アンテナの微分効果にもか
かわらず、パルスの直交性は維持される。

【００６５】実施の形態では説明を簡単にするため、全
ての受信機１０ａ乃至１０ｄが略同一の構成を有するも
のとした。しかしながら、いずれか１つの受信機が送信
機１００からの各符号のデータを受信し、復調すること
が出きれば良い。この構成によればゲームステーション
の複雑さを軽減できる。なお、全ての受信機が各符号の
フライト時間を計算して、各パルス列を取得しトラック
できなければならないことに変わりはない。実施の形態
では変調器２３がパルス位置変調を行っていたが、他の
変調方法を採用することも可能である。例えば、バイフ
ェーズ変調（ＢＰＭ）も可能である。バイフェーズ変調
（ＢＰＭ）では、式（１）で定義されたパルスは“１”
を表し、式（１）で表されたパルスの逆が“０”を表
す。或いはその逆であっても良い。また、パルス形状変
調（ＰＳＭ）は信号の識別性を上げるのに使われる。パ
ルス形状変調では、個別パルス形状が各ユーザに割り当
てられる。また、変調技術を組み合わせて使用すること
もできる。また、最終的なパルス形状を変調正弦波で乗
じ、必要に応じて送信信号の中心周波数を調整し、規制
に対応することもできる。

【００６６】実施の形態ではプレーヤは１人であった
が、複数のプレーヤであっても良い。プレーヤの数はパ
ルス繰返周波数や、各プレーヤが使用する送信機１００
又は通信器２００の数による。

【００６７】上述したもの以外にも、エアロビクスシミ
ュレータや、その他多くのゲームのシナリオ、或いはス
ポーツシミュレーション等のゲームであってよい。実施
の形態では無線ゲームステーション１は実際のゲームソ
フトウェアを実行していた。しかしながら、別途設けら
れたゲーム機３００を、図１に点線で示すように設け、
これによりゲームを実行するようにしても良い。この場
合、図２に点線で示すように、ゲーム機インターフェー
ス８０によって無線ゲームステーション１とゲーム機３
００とを接続する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態による動作シミュレータ
を示す概念図。

【図２】 図１の動作シミュレータの送信機を示すブロ
ック図。

【図３】 図２の送信機の送信ユニットを示すブロック
図。

【図４】 図１の動作シミュレータの無線ゲームステー
ションを示すブロック図。

【図５】 図４のゲームステーションの受信機を示すブ
ロック図。

【図６】 本発明の他の実施の形態を示す概念図。

【図７】 図４のゲームステーションの送信ユニットを
示すブロック図。

【図８】 本発明の他の実施の形態による通信器を示す
ブロック図。

【図９】 図８の通信器の受信機を示すブロック図。

【図１０】 本発明の対の実施の形態を示す概念図。

【符号の説明】

１ ．．． 無線ゲームステーション ５ａ―５ｄ．．．アンテナ １０ａ．．．受信器 １４．．．パルス生成器 １６．．．プログラマブル時間遅延生成器 １７．．．符号生成器 ２０．．．送信機 ２２．．．プログラマブル時間遅延生成器 ２３．．．変調器 １００．．．送信機 １３０．．．送信ユニット １３１．．．パルス生成器 １３２．．．プログラマブル時間遅延生成器 １３４．．．符号生成器 １４０．．．アンテナ ２００．．．通信器 ２００Ａ．．．送信側 ２００Ｂ．．．受信側 ２１０ ．．．アンテナ ２２０．．．受信機 ２３０．．．プロセッサ ２４０．．．出力ユニット

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１０月２４日（２００１．１０．
２４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】追加

【補正内容】

【発明の名称】 動作シミュレータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人の身体に取付可能で、パルス列を送信
   する少なくとも１つの超広帯域送信機と、当該送信機か
   ら離れた場所に配置されたベースステーションとを備
   え、当該ベースステーションは、当該送信機からのパル
   ス列を受信する少なくとも２つのアンテナと、当該アン
   テナにおけるパルス列のパルス受信タイミングの差に基
   づき当該受信機までの距離を検出し、検出された距離に
   応じて信号を処理する信号プロセッサとを備えたことを
   特徴とする動作シミュレータ。
2. 【請求項２】 当該アンテナは、３次元空間における当
   該送信機の位置を検出するためのｘ、ｙ、ｚ、基準素子
   を有することを特徴とする請求項１記載の動作シミュレ
   ータ。
3. 【請求項３】 人の身体に取付可能な複数の超広帯域送
   信機を更に備え、各送信機は異なる符号でデータ信号を
   符号化してパルス列を生成し、上記ベースステーション
   の信号プロセッサは、各送信機までの距離を検出するた
   めに異なる符号に基づき異なる超広帯域送信機を識別す
   ることを特徴とする請求項１記載の動作シミュレータ。
4. 【請求項４】 上記ベースステーションは更にフィード
   バック信号を送信機へ送信する送信ユニットを備え、当
   該フィードバック信号は信号プロセッサで処理された信
   号に基づいており、当該送信機はフィードバック信号を
   受信して、フィードバック信号に基づき処理を行う受信
   機を備えることを特徴とする請求項１記載の動作シミュ
   レータ。
5. 【請求項５】 当該送信機はパルス列へデータを変調す
   る変調器を備えることを特徴とする請求項１記載の動作
   シミュレータ。