JP2015521070A - 複数の要素から電気機械的に要素を選択する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の要素から電気機械的に要素を選択する方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明に係る、複数の要素から電気機械的に要素を選択する装置は、規則形状ボディの形態のハウジングを有し、Ｎ個（Ｎは自然数）の静止位置を取ることができる。これら各静止位置は、Ｎ個の要素から選択された１つの要素に対応する。この装置は、位置解析・識別モジュールに接続された加速度計の指示を含む当該装置の動きの軌跡及び静止位置に関するデータを電気的及び光学的に送信するように構成されている。ハウジングの内部には、少なくとも１つの近接センサー及び少なくとも１つの磁気測定センサーがさらに配置され、加速度計と、センサーと、位置解析・識別モジュールとの間の信号経路にはフィルタが接続されている。また、本発明は、複数の要素から電気機械的に要素を選択する方法にも関する。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の要素から電気機械的に要素を選択する方法及び装置に関する。この装置は、規則形状ボディの形態のハウジングを有し、Ｎ個（Ｎは自然数）の静止位置を取ることができる。各静止位置は、Ｎ個の要素から選択された１つの要素に対応する。

この種の方法及び装置は、例えばゲームにおいて、複数の要素からランダムな要素を生成するのに用いられている。要素の抽出は、装置をランダムに動かし、次いで静止位置となった装置から結果を読み出すことによって行う。ランダムな結果を生成する純粋に機械的な装置の最も簡単な例としては、サイコロが挙げられる。ただし、最新技術においては、様々な形状の装置として、２〜１００個の静止位置を有するものが知られている。

位置検出器と、サイコロの位置データを受信機に送信するための送信機とを備えた無線サイコロとしては、米国特許明細書第２００９／０１０４９７６号（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ＆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に開示のものが知られている。位置検出器は、カンチレバーを備えた圧電センサー又は検出コイルを組み合わせた可動磁石を備える。この解決手段は、特に表面との接触が無い場合にボディの動きのパラメータを読み出せる可能性が制限されるほか、角度分解能が制限されるという不都合がある。

ｎ個（ｎは３以上）の面及びｎ−１個の位置センサーを有するコンピュータゲーム用の電子サイコロとしては、米国特許第６，３３１，１４５号（Ｃｉｂｒｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌｔｄ）に開示のものが知られている。センサーは、ＲＦＩＤトランスポンダ又は光学センサーを備え、表面に接する面が識別される。ただし、この解決手段についても、特に表面と接していない場合にボディの動きのパラメータを読み出せる可能性が制限されるという欠点がある。また、多面サイコロのハウジングにおける技術的な複雑化要因という別の欠点もある。この種の解決手段は、２つの安定位置を有するサイコロには適用できない。

本発明の発明者を名義人とするポーランド特許出願第３９４８５８号は、ボディの動きの軌跡を観測するとともに、その静止位置を読み出す加速度計の適用を開示している。

米国特許明細書第２００９／０１０４９７６号 米国特許第６，３３１，１４５号 ポーランド特許出願第３９４８５８号

上記解決手段はいずれも、空中にある装置のボディの重力線に沿った回転をモニタリングすることができない。また、加速度計のみによる装置の動きの観測精度では、特にゲームの場合に、不十分な用途がある。

複数の要素から電気機械的に要素を選択する装置であって、規則形状ボディの形態のハウジングを有し、Ｎ個（Ｎは自然数）の静止位置を取ることができ、当該各静止位置がＮ個の要素から選択された１つの要素に対応する装置であり、位置解析・識別モジュールに接続された加速度計の指示を含む当該装置の動きの軌跡及び静止位置に関するデータを電気的及び光学的に送信するように構成された装置は、ハウジングの内部に、少なくとも１つの近接センサー及び少なくとも１つの磁気測定センサーがさらに配置され、加速度計と、センサーと、位置解析・識別モジュールとの間の信号経路にフィルタが接続されたことを特徴とする。

好適な一実施形態において、加速度計と位置解析・識別モジュールとの間の信号経路は、少なくとも２つの分岐部に分かれている。

加速度計と位置解析・識別モジュールとの間の信号経路の分岐部のうちの少なくとも１つには、低域通過フィルタが接続されているのが好ましい。

加速度計と位置解析・識別モジュールとの間の信号経路の分岐部のうちの少なくとも１つには、高域通過フィルタが接続されているのが好都合である。

加速度計と位置解析・識別モジュールとの間の信号経路の分岐部のうちの少なくとも１つには、帯域通過フィルタが接続されているのが好ましい。

別の好適な実施形態においては、上記少なくとも１つの近接センサーと位置解析・識別モジュールとの間の信号経路に、低域通過フィルタが接続されている。

上記少なくとも１つの磁気測定センサーと位置解析・識別モジュールとの間の信号経路には、低域通過フィルタが接続されているのが好ましい。

近接センサーは、静電容量の変化の検出器を構成しているのが好都合である。

規則形状ボディの形態のハウジングを有し、Ｎ個（Ｎは自然数）の静止位置を取ることができ、当該各静止位置がＮ個の要素から選択された１つの要素に対応する装置であり、位置解析・識別モジュールに接続された加速度計の指示を含む当該装置の動きの軌跡及び静止位置に関するデータを電気的及び光学的に送信するように構成された装置によって複数の要素から電気機械的に要素を選択する方法は、上記装置のハウジングの内部に配置された少なくとも１つの磁気測定センサーによりハウジングを囲む磁界の変化を測定し、少なくとも１つの近接センサーにより上記装置のハウジングの周囲要素への接近を検出し、位置解析・識別モジュールへの送信に先立って、上記少なくとも１つの加速度計並びに上記少なくとも１つの磁気測定及び近接センサーの出力信号に電気的フィルタリングを適用することを特徴とする。

加速度計の出力信号には、低域通過フィルタリングを適用するのが好ましい。

好適な一実施形態において、加速度計の出力信号には、高域通過フィルタリングを適用する。

加速度計の出力信号には、帯域通過フィルタリングを適用するのが好ましい。

磁気測定センサーの出力信号には、低域通過フィルタリングを適用するのが好都合である。

近接センサーの出力信号には、低域通過フィルタリングを適用するのが好ましい。

上記装置のハウジングの周囲要素への接近は、静電容量の変化を測定することによって検出するのが好ましい。

本発明に係る装置は、コンピュータ、テレビ、及び通信装置における要素のランダムな選択、コンピュータ及びボードゲーム、並びにトレーニング装置においてランダムな結果を生成する目的に用いられる。

以下、本発明の一部の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

装置の概略図である。 システム内のセンサーからの信号の流れを示したブロック図である。 装置の把持及び解放をモニタリングする方法を示したフローチャートである。 振り投げを確認する方法を示したフローチャートである。

図１は、Ｎ＝６つの面を有する規則形状ボディの形態のハウジング１を有し、水平面２に対するハウジングの位置を識別可能な電子回路を備えた装置の概略図である。ハウジング１の各面には、符号Ｓ１〜Ｓ６を付している。

ハウジング１の内部には、近接センサー、磁力計３、加速度計４、並びに信号処理及び電源回路（図示せず）が配置されている。センサー、磁力計、及び加速度計の目的は、振り投げのプロセスのパラメータをモニタリングすることである。これらのパラメータを解析することによって、振り投げに関する基本的事実すなわち結果、継続時間、及び正当性を規定することができる。この装置内の各センサーからの信号の流れを図２に示す。

各近接センサー５（一実施形態においては、静電容量センサーとして設ける）は、複数の領域７（本実施形態では３つの領域を示しているが、領域を追加することも可能）からの測定結果を収集する。結果を処理した後、解析モジュール６は、動作モードに応じて、通信モジュールにより振り投げ結果８又は元データ９を受信機に送信して解析することにより、例えばボディに加えられた動作の種類を識別するか、或いは必要に応じて、部分的に処理したデータ１０（多数可）を送信する。

ユーザーは、ボディを振り投げることによって、結果の生成を開始する。そして、位置解析・識別モジュール６は、振り投げの力及び長さに関するデータを収集及び処理して、振り投げが正当であったか否か（装置が適当な時間にわたって動き続けたか否か及びｘｙｚ軸周りに十分回転したか否か）を判定する。

３軸加速度計４を適用することによって、装置が動いているか否かを判定するとともに、振り投げの結果に関する情報を提供する。これによって、地球の重力線に対する装置の位置を明確に判定することができる。加速度センサーの指示は、４００Ｈｚの周波数で収集する。

収集した測定結果には、周波数応答が異なるＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタとして低域通過フィルタＬＰＦ、帯域通過フィルタＢＰＦ、及び高域通過フィルタＨＰＦにより、３種類の処理を適用する。

帯域幅が０Ｈｚ〜１０Ｈｚの低域通過フィルタＬＰＦは、装置に影響を及ぼす静的加速度ベクトルに関する情報を再構成するのに使用する。このベクトルは、振り投げ結果を判定するのに使用する。

帯域幅が１０Ｈｚ〜３００Ｈｚの帯域通過フィルタＢＰＦは、装置が動いているか否かに関する情報を供給する。

下側の通過域端周波数が３００Ｈｚの高域通過フィルタＨＰＦは、衝撃（結果を生成するためにハウジングを振り投げた表面との衝突）を検出するのに使用する。

本発明に係る解決手段においては、多段近接センサー５を適用する。これによって、有機物（例えば、ユーザーの手）による装置のハウジング１への接近をモニタリング及び特定可能となる。このような接近をモニタリングする目的は、振り投げの開始に関する確実な情報を提供することである。近接センサーを用いる必要性は、振り投げプロセスの性質によって決まる。加速度計による測定結果では、振り投げの開始を明確に判定するのに不十分である。加速度ベクトルの変化に関する情報のみを提供し、物品の手のひらからの解放に関する情報は提供しないためである。

近接センサー５は、装置を使用している環境からのノイズのほか、電源電圧の変化に関連した熱ドリフト及び電圧ドリフトがもたらす内部干渉の影響を受けた情報を提供する。有益な情報を再構成するため、センサーの信号は、一組のアルゴリズム及びソフトウェアフィルタによって処理する。

近接センサー５の静電容量の後続の測定値は、２０Ｈｚの周波数で収集する。測定値は、ＦＩＲ低域通過フィルタの入力に送信する。フィルタリングの目的は、装置で使用しているその他の電子部品による干渉を取り除くことである。

フィルタリングした信号は、適応アルゴリズムを用いた解析に適用することによって、環境の変化の影響を補正する。このアルゴリズムの目的は、例えばゲームを行う別の表面２を用いた結果としての変化に対して、各振り投げの過程で現れる容量の変化を分散させることである。このアルゴリズムは、装置のハウジング１が把持されているか否かに関する情報を提供する。

別の処理段階では、適応アルゴリズムで処理したデータのグループ化１１を行う。ハウジングの把持に関する情報が、ある所定の値を超えて何度も現れる場合は、把持検出の事実を宣言する。グループ化１１及び計数の目的は、過渡の存在（ハウジングが把持又は解放されたと判定する明確な根拠の欠如）を取り除くことである。

サンプリングプロセスのモニタリングを支える別の要素として、磁力計３が挙げられる。この要素は、地球の磁場に対する装置の位置に関する情報を提供する。これによって、装置が対称軸のいずれかの周りを回転したか否かを判定可能となる。この解決手段は、加速度計４の働きを大きく阻害する衝撃に対して不感応であるため都合が良い。

磁気測定センサー３は、位置判定アルゴリズム（加速度計４の監視下における重力線と平行な軸周りの回転のモニタリング）に対して付加的な自由度を提供する。

磁気測定センサー３の指示は、１００Ｈｚの周波数で収集した後、低域通過フィルタリングを適用して、磁力計３自体のノイズ及び環境ノイズを除去する。

図３は、近接センサー５からの値と計算した閾値との比較に基づいて装置のハウジング１の把持及び解放をモニタリングする方法に関するフローチャートを示している。

最初のステップでは、閾値を格納した変数の開始値を０とする（符号１８）。次のステップでは、近接センサー５の指示のモニタリングを行い（符号１９）、低域通過フィルタリングを適用する（符号２０）。

少なくとも１６個の測定値列が閾値を超えていることが検出された場合（符号２５）は、閾値を格納した変数に対して、登録した測定値列の算術平均を割り当てる。

１００個の測定値列が閾値を下回っていることが検出された場合（符号２６）は、現在の閾値及び測定値列の最後の値の算術平均を構成する値に対して、閾値を割り当てる。

閾値から感度判定パラメータを減じた値を（所定長さの）測定値列が下回っていることが検出された場合（符号２１）は、ハウジングの把持が発生したものと決定する（符号２２）。

閾値から感度判定パラメータを減じた値を測定値列が上回っていることが検出された場合（符号２３）は、ハウジングの解放が発生したものと決定する（符号２４）。

装置の動作方法すなわち振り投げを確認する方法を図４のフローチャートに示す。

最初のステップにおいて、装置は、ユーザーによるハウジング１の把持の発生の検出を予期する（符号１２）。発生を検出したら、装置は、待機状態に移行する。

待機状態は、手のひらからの装置の解放が発生するまで継続する（符号１３）。その後、装置は、モニタリング状態に移行する。ユーザーが装置を解放した瞬間を振り投げの開始と解釈して、計測器をリセットするとともに、結果生成の時間パラメータを計算する。

次の状態では、加速度計の指示をモニタリングする（符号１４）。ハウジング１の動的加速度の変化が観測されるまでは、振り投げを不完全と判断する。動的加速度の値は、加速度計４からの未処理値の帯域通過フィルタリングによって計算する。また、磁力計３の指示をモニタリングして（符号１５）、ハウジング１の対称軸のいずれかの周りを装置が少なくとも９０°回転したか否かを確認する。

ハウジング１の動的加速度の値が期待値を下回る所定長さの時間スロットを検出した場合、装置は、振り投げ完了手順の状態に移行する。

振り投げ完了手順においては、すべての振り投げパラメータを確認する。また、振り投げの時間パラメータを決める計測器の測定値を読み出す。総振り投げ時間が予想よりも短い場合は、振り投げが不当であったことをユーザーに通知する（符号１８）。また、加速度計４から読み出した値を用いることによって、ハウジング１のいずれの面が表面上にあるかを判定する。測定値が所定値を超えて水平面から逸脱している場合は、振り投げが不当であったことをユーザーに通知する（符号１８）。また、対称軸のいずれかの周りに少なくとも９０°回転していないことが検出された場合は、振り投げが不当であったことをユーザーに通知する（符号１８）。

正当な振り投げのすべての基準を満足する場合は、結果生成プロセスが成功裏に完了したことをユーザーに通知して（符号１７）、装置はアイドル状態に戻る。

本発明に係る解決手段は、電気機械的な結果生成において生じる如何なる障害をも効率的に取り除くことができる。娯楽に関する用途の場合、本発明に係る装置は、古典的な技術とコンピュータ技術とを組み合わせることによってゲームの魅力を増大可能であるとともに、結果を操作しようとする如何なる試みも防止可能である。

上記実施形態の記述の目的が本発明に係る解決手段を説明することのみであって、保護の範囲を何ら制限するものでないことは明らかである。

当業者であれば、保護の範囲を損なうことなく、例えば測定の周波数、フィルタの通過域端周波数、センサーや領域の数等を変更可能であることが容易に認識されよう。

Claims (16)

1. 複数の要素から電気機械的に要素を選択する装置であり、規則形状ボディの形態のハウジングを有し、Ｎ個（Ｎは自然数）の静止位置を取ることができ、各静止位置がＮ個の要素から選択された１つの要素に対応する装置であり、位置解析・識別モジュールに接続された加速度計の指示を含む当該装置の動きの軌跡及び静止位置に関するデータを電気的及び光学的に送信するように構成された装置であって、
   前記ハウジングの内部に、少なくとも１つの近接センサー及び少なくとも１つの磁気測定センサーがさらに配置され、
   前記加速度計、前記近接センサー、前記磁気測定センサー、及び前記位置解析・識別モジュールの間の信号経路に、フィルタが接続されたことを特徴とする、装置。
2. 前記加速度計と前記位置解析・識別モジュールとの間の信号経路が、少なくとも２つの分岐部に分かれたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記加速度計と前記位置解析・識別モジュールとの間の信号経路の前記分岐部のうちの少なくとも１つに、低域通過フィルタが接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記加速度計と前記位置解析・識別モジュールとの間の信号経路の前記分岐部のうちの少なくとも１つに、高域通過フィルタが接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
5. 前記加速度計と前記位置解析・識別モジュールとの間の信号経路の前記分岐部のうちの少なくとも１つに、帯域通過フィルタが接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの近接センサーと前記位置解析・識別モジュールとの間の信号経路に、低域通過フィルタが接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つの磁気測定センサーと前記位置解析・識別モジュールとの間の信号経路に、低域通過フィルタが接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
8. 前記近接センサーが、静電容量の変化の検出器を構成することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
9. 規則形状ボディの形態のハウジングを有し、Ｎ個（Ｎは自然数）の静止位置を取ることができ、各静止位置がＮ個の要素から選択された１つの要素に対応する装置であり、位置解析・識別モジュールに接続された加速度計の指示を含む当該装置の動きの軌跡及び静止位置に関するデータを電気的及び光学的に送信するように構成された当該装置によって、複数の要素から電気機械的に要素を選択する方法であって、
   前記装置の前記ハウジングの内部に配置された少なくとも１つの磁気測定センサーにより当該ハウジングを囲む磁界の変化を測定し、
   少なくとも１つの近接センサーにより前記装置の前記ハウジングの周囲要素への接近を検出し、
   前記位置解析・識別モジュールへの送信に先立って、前記少なくとも１つの加速度計、前記少なくとも１つの磁気測定センサー及び前記少なくとも１つの近接センサーの出力信号に電気的フィルタリングを適用する、
   ことを特徴とする、方法。
10. 加速度計の出力信号に低域通過フィルタリングを適用することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 加速度計の出力信号に高域通過フィルタリングを適用することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
12. 加速度計の出力信号に帯域通過フィルタリングを適用することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
13. 磁気測定センサーの出力信号に低域通過フィルタリングを適用することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
14. 近接センサーの出力信号に低域通過フィルタリングを適用することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
15. 静電容量の変化を測定することによって、前記装置の前記ハウジングの前記周囲要素への接近を検出することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
16. コンピュータ、テレビ及び通信装置における要素のランダムな選択に対する、
    コンピュータ及びボードゲームに対する、
    並びに、
    トレーニング装置においてランダムな結果を生成する目的に対する、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置の適用。

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