JP2023522646A - インタラクティブオブジェクトシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

インタラクティブオブジェクトシステムが、インタラクティブオブジェクトと、外部ソースなどの電磁放射線源とを含む。インタラクティブオブジェクトの電力採取装置が、電磁放射線から電力を受け取って採取し、インタラクティブオブジェクトの特殊効果システムを給電する。ある実施形態では、インタラクティブオブジェクトが、電力の採取元である電磁放射線と同じ又は異なる波長の電磁放射線を反射する再帰性反射材料を含む。インタラクティブオブジェクトシステムは、反射された電磁放射線を検出し、この電磁放射線を使用して、インタラクティブオブジェクトに関連する1又は2以上の追加アクションをトリガーすることができる。【選択図】 図2

Description

〔関連出願との相互参照〕
本開示は、2020年4月15日に出願された「インタラクティブオブジェクトシステム及び方法(INTERACTIVE OBJECT SYSTEMS AND METHODS)」という名称の米国仮特許出願第63/010,385号に対する優先権及びその利益を主張するものであり、この文献の開示は全ての目的で引用により組み入れられる。
本開示は、一般にゲーム環境又は遊園地などの相互作用的環境で使用されるオブジェクトに関する。具体的には、本開示の実施形態は、電力採取(power harvesting)を使用して相互作用効果を促す受動給電式(passively powered)インタラクティブオブジェクトに関する。
本節は、本開示の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介するためのものである。本考察は、読者に背景事情を示して本開示の様々な態様のより良い理解を促す上で役立つと考えられる。従って、これらの記載は、先行技術を認めるものとしてではなく上記の観点から読むべきものである。
近年、遊園地では、ゲストの体験を向上させて環境の特定の物語をサポートする小道具、媒体及び特殊効果を含む没入的環境を形成することが一般的になってきている。いくつかの没入的環境では、様々な方法で環境と相互作用する小道具又は玩具などの自分自身の装置を有することがゲストにとっての楽しみである。1つの例では、ゲストが、ハンドヘルド装置を使用して没入的環境と相互作用して、映画又はゲームの効果をシミュレートする特定の効果を生成したいと望むことができる。しかしながら、ハンドヘルドオブジェクトは比較的小型であり、搭載電力及び/又は内部効果要素(internal effects components)の容量が限られていることがある。さらに、このような装置は、没入的環境と相互作用してこれらの効果を生成して多くの及び/又は様々な効果を生み出すことができず、ユーザ入力(例えば、ユーザが効果をオン及びオフすること)とは無関係な場合もある。従って現在では、没入的環境において変化する特殊効果を生成できるインタラクティブオブジェクトを有することが望ましいと認識されている。
以下、当初の特許請求の範囲の主題と同一範囲のいくつかの実施形態を要約する。これらの実施形態は、本開示の範囲を限定するものではなく、むしろいくつかの開示する実施形態の概要を示すものにすぎない。実際には、本開示は、以下に示す実施形態と類似し得る又は異なり得る様々な形態を含むことができる。
ある実施形態によれば、インタラクティブオブジェクトシステムが、赤外光を放出する赤外光エミッタと、インタラクティブオブジェクトとを含む。インタラクティブオブジェクトはハウジングを含み、ハウジングの外面の少なくとも一部は、一部が赤外光を通して一部が赤外光を反射するリフレクタアセンブリを含む。インタラクティブオブジェクトは、リフレクタアセンブリを通じて赤外光を受け取り、受け取った赤外光から電力を採取するように構成された光電力採取装置と、ハウジング内又はハウジング上に配置され、光エネルギー採取装置から電力を受け取ってインタラクティブオブジェクトの1又は2以上の効果を作動させる特殊効果システムとをさらに含む。インタラクティブオブジェクトシステムは、リフレクタアセンブリから反射された赤外光を検出する検出器と、赤外光エミッタの動作を制御し、反射された赤外光を示すデータを検出器から受け取るコントローラとをさらに含む。
別の実施形態によれば、方法が、第1の光源を使用してエリア内に第1の電磁放射線を放出するステップと、エリア内のインタラクティブオブジェクト上に配置された再帰性反射材料から反射された電磁放射線を検出するステップと、検出された電磁放射線に基づいて再帰性反射材料の位置を決定するステップと、第2の光源を使用して位置に向けて第2の電磁放射線を放出し、第2の電磁放射線から採取された電力を使用してインタラクティブオブジェクトの特殊効果を作動させるステップと、を含む。
別の実施形態によれば、電磁放射線から電力を採取する電力採取装置と、電力採取装置が内部に配置されたハウジングとを含むインタラクティブオブジェクトが提供される。ハウジングは、リフレクタアセンブリと、電力採取装置からの採取された電力によって作動する特殊効果システムとを含み、リフレクタアセンブリは、リフレクタアセンブリの第1の部分を通じて電力採取装置に電磁放射線を伝達し、リフレクタアセンブリの第2の部分から電磁放射線を外部検出器に反射し、第1の部分は透過性材料を含み、第2の部分は再帰性反射材料を含む。インタラクティブオブジェクトは、電力採取装置からの採取された電力によって作動する特殊効果システムも含む。
別の実施形態によれば、電磁放射線から電力を採取する電力採取装置と、電力採取装置が内部に配置されたハウジングとを含むインタラクティブオブジェクトが提供される。ハウジングは、第1の波長の電磁放射線を電力採取装置に伝達して第2の波長の電磁放射線を外部検出器に反射するリフレクタアセンブリを含み、第1の波長と第2の波長とは異なる。インタラクティブオブジェクトは、電力採取装置からの採取された電力によって作動する特殊効果システムも含む。
全体を通じて同じ部分を同じ符号によって示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本発明のこれらの及びその他の特徴、態様及び利点がより良く理解されるであろう。
本技術によるインタラクティブオブジェクトシステムの実施形態の概略図である。 本技術によるインタラクティブオブジェクトシステムの実施形態の特徴の概略図である。 本技術によるリフレクタアセンブリの概略図である。 本技術によるリフレクタアセンブリの概略図である。 本技術による、インタラクティブオブジェクトシステムを使用してインタラクティブオブジェクトの特殊効果を作動させる方法のフロー図である。 本技術による、インタラクティブオブジェクトシステムと共に使用できるインタラクティブオブジェクトの実施形態の概略図である。 インタラクティブオブジェクトシステムを使用してインタラクティブオブジェクトの特殊効果を作動させる方法のフロー図である。 インタラクティブオブジェクトシステムを使用してインタラクティブオブジェクトの特殊効果を作動させる方法のフロー図である。
以下、1又は2以上の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、本明細書では実施の特徴を全て説明しているわけではない。いずれかの工学又は設計プロジェクトにおいて見られるようないずれかのこのような実施の開発では、実施によって異なり得るシステム関連及びビジネス関連の制約の順守などの開発者の個別の目的を達成するために、数多くの実施固有の決定を行わなければならないと理解されたい。さらに、このような開発努力は複雑で時間が掛かる場合もあるが、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては設計、製作及び製造という日常的な取り組みであると理解されたい。
本開示の様々な実施形態の要素を紹介する場合、「a」、「an」、「the」及び「said」といった冠詞は、これらの要素が1つ又は2つ以上存在することを意味するものとする。「備える(comprising)」、「含む(including)」及び「有する(having)」という用語は、包括的なものとして意図されており、列記する要素以外のさらなる要素が存在し得ることを意味する。以下、本明細書で説明する本実施形態の1又は2以上の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、本明細書では実施の特徴を全て説明しているわけではない。なお、いずれかの工学又は設計プロジェクトに見られるいずれかのこのような実施の開発では、実装によって異なり得るシステム関連及びビジネス関連の制約の順守などの開発者の特定の目的を達成するために数多くの実装固有の決定を行わなければならない。さらに、このような開発努力は複雑で時間が掛かる場合もあるが、本開示の恩恵を受ける当業者にとっては設計、製作及び製造という日常的な取り組みである。
没入的環境又はテーマ型環境のゲストは、剣、動物のぬいぐるみ、帽子、杖、宝石又はその他の小道具などのテーマに沿ったハンドヘルドオブジェクトを持ち運び又はこのような衣装要素を着用することを楽しむことができる。これらのオブジェクトは一定の相互作用性を有することができるが、通常、相互作用は、オブジェクトを認識し(例えば、画像認識)、この認識に基づいて外部アクションを作動させる外部装置によってもたらされる。このような構成では、オブジェクトを比較的安価な受動装置として実装することができ、受動装置の外部又は外側にさらに複雑で高価な相互作用要素が存在することができる。このような無電力受動装置(unpowered passive devices)を使用して相互作用を管理する課題は、受動装置上又は受動装置内でフィードバック又は効果が発生しない点である。環境の固定要素としてゲストフィードバックシステムを位置付けることはできるが、受動装置内又は受動装置上でフィードバックを生成する能力の方がテーマ型環境への没入度を深めることができる。
本開示の実施形態は、無電力又は比較的低電力の内部電源しか保持しておらず、外部ソースから採取された光エネルギー又はその他の電磁エネルギーを使用して受動的に給電されるハンドヘルドオブジェクト又はその他のインタラクティブオブジェクトの特殊効果に関する。電力採取を使用して、インタラクティブオブジェクトの内蔵型特殊効果システム又は装置の他のフィードバックシステムを給電することができる。いくつかの実装では、外部電源を提供することにより、インタラクティブオブジェクトが目に見える電源ボタン又は作動特徴及び重い又は高価な電源を排除することができる。さらに、電源は、ユーザによって体験される効果がユーザ自身のインタラクティブオブジェクトから視覚的、聴覚的、触覚的に又は別様に生じることによって没入的体験を向上させるように、環境内の特定のインタラクティブオブジェクトへの電力の供給を作動させる(そして他のオブジェクトには電力を供給しない)ことができるインタラクティブオブジェクトシステムによって、及び/又は(例えば、外部効果又は相互作用に関連して)システムによって制御されたタイミングで管理される。
1又は2以上の内蔵型特殊効果システムは、インタラクティブオブジェクトに(目に見えない波長範囲とすることができる)電磁放射線を向けてその特殊効果又はその他のフィードバックシステムを作動させるインタラクティブオブジェクトシステムの一部として受動的に作動する。開示する実施形態は、ユーザの動きから電力を採取するシステムとは対照的に、ユーザが十分なモーションベースの電力を採取することとは無関係にインタラクティブオブジェクトの特殊効果の作動を容易にし、これによって様々な能力及び関心を有するユーザが没入的環境を楽しみ、制御システムによって指示されるグループ物語に参加することを可能にする。また、受動的電力採取はメンテナンス上の利点も提供し、ユーザは没入的環境との相互作用前にバッテリの交換を気にする必要がない。さらに、インタラクティブオブジェクトシステムは、所望のインタラクティブオブジェクト又は一組のインタラクティブオブジェクトのみが給電されるように十分に狭い位置に集束できる電磁放射線源を組み込むことができる。ある実施形態では、インタラクティブオブジェクトが、インタラクティブオブジェクトの位置に電磁エネルギーを向けるために使用できる、環境内で検出可能な再帰性反射マーカーなどのマーカーを含むことができる。
ある実施形態では、このようなオブジェクトが、電力採取を使用することによって特殊効果制御の変動性を高めるために相互作用的環境内で使用される小道具又は玩具であることができる。電力採取の使用は、インタラクティブオブジェクトが内蔵型特殊効果を作動させるために電力を受け取っている間に、ユーザが没入的環境内で自由に移動することを可能にする。さらに、本開示の実施形態は、玩具、小道具又はハンドヘルドオブジェクトの文脈で説明するが、開示する実施形態は、他のタイプのオブジェクトと共に使用することもできると理解されたい。このようなオブジェクトは、衣服、宝石類、ブレスレット、ヘッドギア、メガネなどのウェアラブルオブジェクトを含むことができる。また、オブジェクトは、没入的環境内の小道具又は風景アイテムとすることもできる。没入的環境は、遊園地、複合娯楽施設、小売店などの環境とすることができる。
本開示のいくつかの態様は、本実施形態による没入的環境内にインタラクティブオブジェクト制御システム10を統合できる方法を大まかに示す図1を参照することによってより良く理解することができる。図示のように、システム10は、1又は2以上の波長の電磁放射線(例えば、赤外光、紫外線、可視光又は電波などの光)を放出するように構成された(1又は2以上の放出装置及び関連する制御回路を有する放出サブシステムの全部又は一部とすることができる)1又は2以上のエミッタ14を含む。システム10は、以下でさらに詳細に説明するように放出の結果として反射された電磁放射線を検出するように構成された(1又は2以上のセンサ又はカメラなど及び関連する制御回路を有する検出サブシステムの全部又は一部とすることができる)検出器16も含む。システム10は、エミッタ14及び検出器16(放出サブシステム及び検出サブシステム)の動作を制御して、放出、反射及び検出プロセスの結果によって生じる様々な信号処理ルーチンを実行するために、エミッタ14及び検出器16に通信可能に結合された制御ユニット18も含む。
図示のように、インタラクティブオブジェクト制御システム10は、内蔵型特殊効果への給電に使用される特定の波長の電磁放射線を通過させてインタラクティブオブジェクト20上又はインタラクティブオブジェクト20内に収容された電力採取装置の内部電力採取回路によって受け取られることを可能にする材料から少なくとも部分的に形成された外面24を有するハウジング22を含む(ハンドヘルドオブジェクトとして示す)インタラクティブオブジェクト20を含むことができる。ある実施形態では、インタラクティブオブジェクトが、外面24上又は外面24内に配置された再帰性反射マーカー26を含むこともできる。図示の実施形態には単一のインタラクティブオブジェクト20を示しているが、システム10は、没入的環境内で1又は2以上のインタラクティブオブジェクト20と共に使用することができると理解されたい。
ある実施形態では、エミッタ14がインタラクティブオブジェクト20の外部に存在する(例えば、間隔を置いて配置される)。エミッタ14は、例示を目的として拡大する電磁放射線ビーム28によって表す電磁放射線を放出して、エリア30を選択的に電磁放射線で照らし、浸し又は溢れさせるように動作する。いくつかの実施形態では、電磁放射線ビーム28が、1又は複数のエミッタ14の異なるソース31(1又は2以上のエミッタ14を含む放出サブシステムの全ての部分)から放出された複数の光ビーム(電磁放射線ビーム)を表すことができる。例えば、ソース31は、所望の波長の電磁放射線を放出する可視光源、赤外光源などとすることができる。さらに、エミッタ14は、発光ダイオード、レーザーダイオードなどの異なるタイプの1又は2以上のソース31を含むこともできる。一般に、電磁放射線ビーム28は、光(例えば、赤外光、可視光、UV)及び/又はその他の帯域の電磁スペクトル(例えば、電波など)の形態などの、本実施形態に従って使用できるいずれかの形態の電磁放射線を表すように意図される。しかしながら、現在では、いくつかの実施形態では様々な要因に応じて特定の帯域の電磁スペクトルを使用することが望ましいことも認識されている。例えば、1つの実施形態では、追跡に使用される電磁放射線がゲストの体験を邪魔しないように、人間の目に見えない形態の又は人間の可聴範囲外の電磁放射線を使用することが望ましいと考えられる。さらに、現在では、特定の環境設定(例えば、環境設定が「暗い」かどうか、又は人々がビーム経路を横切ると予想されるかどうか)に応じて、特定の波長の光(例えば、赤外光)などの特定の形態の電磁放射線の方が他の形態よりも望ましいと認識されている。
エリア30は、ステージショー、乗り物車両乗車エリア、及びライド又はショーの入口の外側の待機エリアなどの、遊園地アトラクションエリア又は没入的環境の全部又は一部に対応することができる。ある実施形態では、エミッタ14が環境内の適所に固定される一方で、インタラクティブオブジェクト20が環境内で自由に移動してエリア30内を動いて電磁放射線28を受け取る。従って、インタラクティブオブジェクト20を検出(例えば、エリア30内に位置)し、追跡し、給電することで、インタラクティブオブジェクト制御システム10の放出され検出された電磁放射線28を介してインタラクティブオブジェクト20から生じる1又は2以上の特殊効果を作動させることができる。
本明細書で大まかに開示するように、インタラクティブオブジェクト20の特殊効果の作動は、エミッタ14を駆動する制御ユニット18によって制御される。この作動は、エミッタ14が電力採取回路に対応する適切な波長又は周波数の電磁放射線を連続して放出し、エリア30内に位置してエミッタ14の方を向いたいずれかのインタラクティブオブジェクトが受動的に給電を受けて特殊効果を作動させるように、無差別な(indiscriminate)ものであることができる。ある実施形態では、本明細書でさらに詳細に開示するように、インタラクティブオブジェクト20における特殊効果の作動を所望の物語又はユーザアクションに応じてオン又はオフできるように、制御ユニット18がインタラクティブオブジェクト20を特定又は検出し、特定又は検出時にエミッタ14を駆動してインタラクティブオブジェクト20に作動波長のエネルギーを向けるように、作動が選択的なものであることができる。
図2は、インタラクティブオブジェクト20と、インタラクティブオブジェクト20の外部に存在するシステム10の様々なコンポーネントとの間の相互作用例を示す、システム10の概略図である。図示の例では、インタラクティブオブジェクト20が、検出器16によって検出される特定の波長の電磁放射線28を反射する再帰性反射マーカー26を含む。しかしながら、いくつかの実装では再帰性反射マーカー26が存在しなくてもよいと理解されたい。これに加えて又はこれに代えて、本明細書に示すインタラクティブオブジェクト20の開示する検出又は位置特定は、インタラクティブオブジェクト20の位置又は移動データを提供するシステムのセンサ32(例えば、近接センサ、光学センサ、イメージセンサ)を伴うこともできる。
動作時には、(電磁放射線28aとして示す)エミッタ14からの電磁放射線28がインタラクティブオブジェクト20の電源として機能し、インタラクティブオブジェクト20は、この採取された電力をさらに使用して、作動時にインタラクティブオブジェクト20から生じる光、音、流体、触覚又はその他の特殊効果を含むことができる、特殊効果システム36の1又は2以上の内蔵型特殊効果を作動させる。特殊効果システム36は、インタラクティブオブジェクト20の一部であるとともに、ハウジング22内又はハウジング22上に部分的に含めることができ、また作動した特殊効果をユーザが観察又は体験することを可能にするように外面24上に配置された又は外面24から見える1又は2以上の特徴を含むこともできる。このような特徴は、光源、スピーカ、触覚フィードバック装置、特殊効果材料(煙、紙吹雪、流体)を放出するポート、及び/又は作動に応答して動く作動可能要素を含むことができる。
図示の実施形態では、再帰性反射マーカー26が、(入射電磁放射線28b及び反射電磁放射線28cとして示す)電磁放射線28を検出器16に向けて逆反射するように動作し、この電磁放射線28を使用してインタラクティブオブジェクト20を特定又は追跡することができる。再帰性反射マーカー26による再帰性反射は、反射電磁放射線28の円錐が検出器16に入射するようなものであるため、制御ユニット18は、反射電磁放射線が最も強力である円錐の中心を反射の点源にさらに相関させることができる。制御ユニット18は、この相関に基づいてこの点源の位置を識別して追跡することができ、或いは再帰性反射マーカー26による反射のパターンをインタラクティブオブジェクト20の追跡の一部として長期にわたって識別してモニタすることができる。説明したように、エミッタ14及び検出器16は制御ユニット18の指示に従って動作する。ある実施形態では、電磁放射線28の円錐内のインタラクティブオブジェクト20の位置がエミッタ14の作動をトリガーして、電力採取装置38の作動波長に対応する電磁放射線ビームを放出する光源を駆動する。他の実施形態では、再帰性反射マーカー26によって反射された1又は複数の波長が、電力採取装置38による電力採取に使用される波長にも対応する。このように、インタラクティブオブジェクト20の位置を特定して追跡するために使用される検出波長は、インタラクティブオブジェクトの内蔵型特殊効果の受動的給電にも使用される。
電力採取装置38は、電磁放射線の特定の波長に反応する光学セルを含むことができる。光学セルは、Wi-Charge装置(Wi-Charge社、ウィスコンシン州ミルウォーキー)光を含むことができる。電力採取装置は、熱光起電力(TPV)ベースの電力利用回路(power harnessing circuit)を含むことができる。特定の用途に利用される周波数に応じて、光起電力(PV)ベースの電力利用回路を利用することもできる。ある実施形態では、作動電磁放射線28が、比較的高い電力を供給するように集束できるエミッタ14のレーザー源によって提供される。近赤外レーザー光が材料54を透過することで、レーザー光子を電力に利用することができる。レーザーは、材料54の正確な位置に集束して放出されるので、かなりの電力伝送を達成することができる。結果として得られる電力は、以下に限定するわけでないが、(例えば、オブジェクトコントローラ39からの命令下での)計算、センシング、データ送受信、並びに特殊効果システム36を介した音、光及び動きを含むインタラクティブオブジェクト20の無数の内部動作を実行するために利用することができる。
動作中、システム10の検出器16は、再帰性反射マーカー26から再帰性反射された電磁放射線ビーム28を検出し、検出に関連するデータを処理のために制御ユニット18に提供するように機能することができる。検出器16は、放出及び反射された電磁放射線の特定の指定波長に基づいてマーカー26を特異的に識別し、従って誤検出の問題を回避するように動作することができる。例えば、検出器16は、物理的電磁放射線フィルタ及び信号フィルタなどの使用を通じて(例えば、エミッタ14によって放出されたものに対応する)特定の波長の電磁放射線を検出するように特異的に構成することができる。さらに、検出器16は、特定の構成の光学的検出機能及び電磁放射線フィルタを利用して、再帰性反射された電磁放射線のみを実質的に捕捉することができる。再帰性反射波長が電力を採取する波長と同じである実施形態では、再帰性反射の検出が、電磁放射線28の作動波長がインタラクティブオブジェクト20に衝突したことの確認としての役割を果たすこともできる。
例えば、検出器16は、再帰性反射マーカー26によって再帰性反射された電磁放射線の波長を検出する一方で、マーカー26によって再帰性反射されたものではない電磁放射線の波長を、関心波長を含めてフィルタ処理するように構成することができる。一例として、検出器16は、受け取った電磁放射線から信号を生成するために、複数の電磁放射線捕捉機能(例えば、画素に対応する電荷結合素子(CCD)及び/又は相補型金属酸化膜半導体(CMOS)センサ)を有するカメラとすることができる。1つの実施形態例では、検出器16を、ニューメキシコ州アルバカーキのContrast Optical Design and Engineering社から市販されているamp(登録商標)高ダイナミックレンジ(HDR)カメラシステムとすることができる。
エミッタ14を駆動し、検出器16からデータを受け取って処理する制御ユニット18は、一般に本明細書では「処理回路」と呼ぶことができる1又は2以上のプロセッサ40及び1又は2以上のメモリ42を含むことができる。特定の非限定的な例として、1又は2以上のプロセッサ40は、1又は2以上の特定用途向け集積回路(ASIC)、1又は2以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、1又は2以上の汎用プロセッサ、或いはこれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。また、1又は2以上のメモリ42は、ランダムアクセスメモリ(RAM)などの揮発性メモリ、及び/又はリードオンリメモリ(ROM)などの不揮発性メモリ、光学ドライブ、ハードディスクドライブ、又はソリッドステートドライブを含むことができる。いくつかの実施形態では、制御ユニット18が、遊園地アトラクション及び制御システムなどの様々な遊園地特徴の動作を協調させるように構成された制御システムの少なくとも一部を形成することができる。なお、システム10のサブシステムも同様の特徴を含むことができると理解されたい。1つの例では、特殊効果システム36が、プロセッサ48及びメモリ50を介した処理能力を含むことができる。さらに、オブジェクトコントローラ39が存在する場合には、オブジェクトコントローラ39が一体型処理及びメモリコンポーネントを含むことができる。
なお、1又は2以上のエミッタ14、1又は2以上の検出器16、制御ユニット18及びその他の特徴の配置は、用途固有の留意事項、及び制御ユニット18がイオンと連動する方法に基づいて変化することができる。システム10の実施形態では、検出器16に関連する動作面がエミッタ14に関連する動作面と基本的に重なり合うように、エミッタ14及びセンサ又は検出器16が一体的特徴である。すなわち、検出器16はエミッタ14と実質的に同じ位置に存在し、このことはマーカー26の再帰性反射に起因して望ましいと考えられる。ただし、本開示は必ずしもこの構成に限定されるわけではない。例えば、上述したように、再帰性反射は、最も高い強度が中央に存在する反射円錐(cone of reflection)に関連することができる。従って、検出器16は、再帰性反射マーカーの反射円錐の強度がその中心よりも低いが依然として検出器16によって検出できるエリア内に配置することができる。非限定的な例として、いくつかの実施形態では、エミッタ14及び検出器16を同心状又は同位置に配置することができる。しかしながら、検出器16(例えば、赤外線カメラ)は、赤外線電球、1又は2以上のダイオードエミッタ、レーザー又は同様のソースを含むことができるエミッタ14に対して異なる位置に配置することもできる。
本明細書に示すように、インタラクティブオブジェクト20は、電磁放射線28が外面24からハウジング22の一部を透過して電力採取装置38の適切な回路に衝突することを可能にする。ある実施形態では、インタラクティブオブジェクト20が、例えば外面24の一部を形成するようにハウジング22上又はハウジング内に配置されたリフレクタアセンブリ52を含む。ある実施形態では、リフレクタアセンブリ52の少なくとも一部(例えば、第1の部分)が、少なくとも電力採取のための波長範囲内の電磁放射線を通す材料54(例えば、透過性材料)から形成される。このようにして、電力を採取するために使用される電磁放射線28は、ハウジング22(又はハウジング22に結合されたリフレクタアセンブリ52)の材料54を貫通して適切な電力採取装置38に到達することができる。具体例では、電力採取が赤外電力採取(例えば、近赤外光の場合は750~1200nm)であり、材料54が赤外光に対して透過的又はほぼ透過的である(例えば、赤外光の少なくとも50%を通す)。他の実施形態では、電磁放射線が電力採取装置38に直接接触するように、電力採取回路を外面24上又は外面24内に配置することができる。材料54は、ポリ(メチルメタクリレート)などの、可視光及び近赤外光を通すガラス又は透明プラスチックとすることができる。このようにして、材料54は、特殊効果システム36の内部照明されたコンポーネントを視認可能にすることができる。材料54は、半導体材料(例えば、シリコン、ゲルマニウム)などの、可視光を通さないものとすることができる。
リフレクタアセンブリ52の一部(例えば、第2の部分)は、再帰性反射マーカー26を含むことができる。ある実施形態では、エミッタ14が、再帰性反射マーカー26の材料に対応する(例えば、マーカー26の再帰性反射素子が反射できる)周波数の電磁放射線ビーム28を放出するように構成される。ある実施形態では、再帰性反射マーカー26が、透過性材料54によって伝えられる波長を反射する。このようにして、単一の波長(又は波長範囲)を使用して電力伝送及びインタラクティブオブジェクト20の検出の両方を行うことができる。ある実施形態では、両電力伝送に使用される波長(又は波長範囲)が、再帰性反射された1又は複数の波長とは異なる。
例えば、再帰性反射マーカー26は、外面24上又は外面24内に配置された再帰性反射材料のコーティング、或いはオブジェクト20のハウジング22に結合された材料の固体片を含むことができる。より具体的ではあるが非限定的な例として、再帰性反射材料は、反射材料に組み込まれて再帰性反射の発生を可能にする球状及び/又はプリズム状の反射要素を含むことができる。また、いくつかの実施形態では、このような再帰性反射マーカー26が多く存在することができ、これらをメモリ42に記憶された特定のパターンで配置して、制御ユニット18(例えば、制御システム)によるさらなる処理、分析及び制御ルーチンの実行を可能にすることができる。
再帰性反射マーカー26は、電磁放射線ビーム28から入射する電磁放射線(例えば、赤外線、紫外線、可視波長又は電波など)の大部分を、中心軸を有する比較的良好に定められた円錐の範囲内で入射角と実質的に同じ角度で検出器16に向けて逆反射することができる。この反射は、システム10による再帰性反射マーカー26の位置の識別、及びメモリ42に記憶された様々な情報(例えば、パターン、考えられる位置)との相関を容易にする。その後、制御ユニット18は、この(反射された電磁放射線に基づいて取得される)位置情報を利用して様々な分析ルーチン及び/又は制御ルーチンを実行し、例えば外部特殊効果システム60のトリガー又はその他の制御を引き起こすかどうかを判定することができる。従って、システム10は、採取された電力を通じて作動する特殊効果と、外部特殊効果システム60によってもたらされる外部特殊効果とを協調させることができる。このように、インタラクティブオブジェクト20におけるフィードバックは没入的環境内の効果を高めることができる。
図3及び図4に、リフレクタアセンブリ52の配置例を示す。図3は、再帰性反射マーカー26が透過性材料54の周囲に環状体を形成するリフレクタアセンブリ52の例の概略的上面図である。円環の中心部分の材料54は、透明材料、再帰性反射マーカー26と同じ波長(又は周波数)(~850nm~940nm)の赤外線透過性材料、又は他の選択波長(例えば1050nm、1300nm、1550nm、1720nm)の透過性材料のいずれかで構成することができる。また、可視光放出は、透過性材料54を透明又は半透明材料層として実装することによって達成することができる。透過性材料54及び再帰性反射マーカー26は、同一平面上に存在することも、或いは(例えば、透過性材料54が再帰性反射マーカー26に隣接して上側又は下側に配置された)隣接層として配置することもできる。さらに、透過性材料54及び再帰性反射マーカー26は、リフレクタアセンブリ52におけるそれぞれの断面積が均等又は不均等であるように配置することができる。1つの実施形態では、透過性材料54及び再帰性反射マーカー26がリフレクタアセンブリ52の隣接する半分を形成する。
図4は、リフレクタアセンブリが所望の周波数を透過させて他の周波数を反射できるように、単一材料70が異なる波長において再帰反射性及び透過性/透明性の両方であるリフレクタアセンブリ52の側面図である。リフレクタアセンブリ52は、周波数固有の反射防止(AR)コーティング又は材料を利用して、選択波長(例えば、1550nm)において(電磁放射線ビーム28aとして示す)透過性を可能にする一方で、他の所望の波長(例えば、850nm)において(電磁放射線ビーム28b、28cとして示す)反射を可能にすることができる。図3~図4の配置は一例として示すものであり、リフレクタアセンブリ52は、層又はコーティングとして、所望のレベルの反射率を維持するいずれかの形状で、インタラクティブオブジェクト20の特定の形状及び幾何学的性質に従って実装することができると理解されたい。
図5は、インタラクティブオブジェクト20の給電方法80のプロセスフロー図である。方法80は、メモリ42に命令として記憶されて制御ユニット18の1又は2以上のプロセッサ40によって実行可能なステップを含むことができる。なお、いくつかの実施形態では、方法80のステップを図示の順序とは異なる順序で実行することも、或いは完全に省略することもできる。また、図示のブロックのうちのいくつかを互いに組み合わせて実行することもできる。
図示の実施形態では、方法80が、1又は2以上のエミッタを使用してエリア内に電磁放射線を放出するステップを含む(ブロック82)。放出された電磁放射線の一部は、エリア内のインタラクティブオブジェクトによって採取され、特殊効果などのインタラクティブオブジェクトの一体的フィードバックを作動させるために使用される(ブロック84)。また、放出された電磁放射線の一部は、インタラクティブオブジェクトの再帰性反射材料によって反射される(ブロック86)。システムの検出器によって受け取られた反射電磁放射線の位置に基づいて、インタラクティブオブジェクトの位置及び/又はインタラクティブオブジェクトのいずれかの動きパターンを検出することができる(ブロック88)。例えば、ある実施形態では、コントローラが再帰性反射マーカーの動きパターンをモニタして、特定の下流アクションに関連するパターンを識別することができる。さらに、コントローラは、再帰性反射マーカーのいくつかの特性(例えば、インタラクティブオブジェクト上の番号又は位置)を使用してインタラクティブオブジェクトのホルダ又はタイプを識別し、識別情報、並びに位置及び/又は動きパターンを含む因子に基づいて下流アクションを選択し又は作動させることができる。
例えば、下流アクションは、インタラクティブオブジェクトの検出された位置及び/又は動きパターンに基づく外部特殊効果の作動とすることができる(ブロック90)。一例として、インタラクティブオブジェクトは剣であり、壁から剣を引き抜くと、引き抜き音及び壁の形状又は色の変化などの関連する壁の効果に呼応して剣の照明効果が作動する。壁は、より複雑な効果をサポートできる没入的環境の固定要素とすることができ、剣の照明効果は、壁から離れても保持されて錯覚を助長することができる。システム10は、外部特殊効果と連動して一体的特殊効果又はインタラクティブオブジェクトのフィードバックを選択的に作動させるように動作することができる。
図6に示す別の例では、インタラクティブオブジェクト20がユーザ固有の相互作用効果を含むことができる。ここでは剣100として示すインタラクティブオブジェクト20は、剣先108に位置する点として実装されたリフレクタアセンブリ52を有する。リフレクタアセンブリ52は、剣先108を電磁放射線が貫通して電力採取装置38が電力を採取することを可能にする。ある実施形態では、リフレクタアセンブリ52の一部でないハウジング22の外面24(例えば、グリップ部分)が、インタラクティブオブジェクト20を受動的に給電する電磁放射線を通さない。このようにして、剣100は、特定の形で電磁放射線源の方に向けられた時に剣100が受動的に給電されるような方向性を有する。他の実施形態では、リフレクタアセンブリ52が外面24のさらに広い部分(又は全部)を形成することができる。このような実施形態では、インタラクティブオブジェクト20をエミッタに対して様々な角度で向けた時に給電することができる。
剣100は、ここでは複数の光源114、116として示す内蔵型特殊効果を制御する特殊効果システム36を含む。第1の光源114は第1の色のLED光源とすることができ、第2の光源は第2の色のLED光源とすることができる。ある実施形態では、オブジェクトコントローラ39が、特殊効果システム36の動作を制御する制御信号を受け取って光源114、116を特定のパターン又は順序で選択的に作動させるように動作する。1つの例では、剣100が、(内部通信リード128を介して)オブジェクトコントローラ39に圧力情報を提供する個々の圧力又はグリップセンサ126のアレイ124を含む。アレイは、少なくとも16個又は少なくとも256個の個々のセンサから成る容量性又は力感受性抵抗器アレイとすることができる。
オブジェクトコントローラ39は、受動電力下でアレイ124からの信号を使用して、特定のユーザの特徴的な握力生体測定値(grip biometric)を示すセンサデータに基づいて校正を行うことができる。この校正プロセスは、特殊効果システム36を介したフィードバック(例えば、剣100を特定のユーザに適合させたことに関連するパターンでの光源114、116の作動、スピーカ130の作動、触覚フィードバック要素132の作動)を作動させることができる。さらに、オブジェクトコントローラ39は、この校正情報を記憶することができる。剣100は、受動電力を受け取らない環境では、適合ユーザ又は非適合ユーザに対して不活性であることができる。しかしながら、没入的環境では、剣100が、その適合ユーザを認識するのに十分な受動電力を受け取って、適合ユーザのものとは異なる握力生体測定値を有する非適合ユーザのための特殊効果(例えば、赤色光、不快な音)とは異なる適合ユーザのための特殊効果(例えば、緑色光、クリアトーン)を提供することができる。このようにして、ユーザは、自身の特定のオブジェクト20が自分に適合していることを体験することができる。オブジェクト20は、受動電力を受け取っている時の各使用時に、適合ユーザがオブジェクトを保持した時に適合ユーザに関連する特殊効果を生成することができる。なお、他の生体測定識別子を使用することもできると理解されたい。ある実施形態では、システム10が(例えば、カメラとして動作するセンサ32から)顔認識データを受け取ることができる。顔認識データが(例えば、リフレクタアセンブリ構成又はオブジェクト20の固有の反射波長帯からの)オブジェクト認識データに一致すると、制御ユニット18は、インタラクティブオブジェクト20を給電する電磁放射線を放出するようにエミッタ14を作動させることができる。
図7は、複数の利用可能な特殊効果を有するインタラクティブオブジェクトの給電方法150のプロセスフロー図である。上述したように、これらの効果は、インタラクティブオブジェクトに統合されたセンサに基づいて選択的に作動することができる。これに加えて又はこれに代えて、特殊効果は、インタラクティブオブジェクトの位置又は動きパターンに基づいて作動することもできる。
方法150は、1又は2以上のエミッタを使用してエリア内に電磁放射線を放出するステップを含む(ブロック152)。放出された電磁放射線の一部は、インタラクティブオブジェクトの再帰性反射材料によって反射され検出される(ブロック154)。システムの検出器によって受け取られた電磁放射線の検出部分に基づいて、インタラクティブオブジェクトの位置及び/又はインタラクティブオブジェクトのいずれかの動きパターンを決定することができる(ブロック158)。例えば、ある実施形態では、コントローラが再帰性反射マーカーの第1の動きパターンを識別し、さらに第1の波長の電磁放射線を放出するようにエミッタを駆動することができる(ブロック160)。インタラクティブオブジェクトは、第1の波長の電磁放射線によって給電される第1の電力採取装置を含み、第1の電力採取装置によって受け取られた受動電力は、第1の電力採取装置に結合されたインタラクティブオブジェクトの第1の特殊効果の作動をさらに引き起こす(ブロック162)。別の例では、コントローラが再帰性反射マーカーの第2の動きパターンを識別し、さらに第2の波長の電磁放射線を放出するようにエミッタを駆動することができる(ブロック164)。インタラクティブオブジェクトは、第1の波長ではなく第2の波長の電磁放射線によって給電される第2の電力採取装置を含む。同様に、第1の電力採取装置は、第2の波長の電磁放射線によっては給電されない。第2の電力採取装置によって受け取られた受動電力は、第2の電力採取装置に結合されたインタラクティブオブジェクトの第2の特殊効果をさらに作動させる(ブロック166)。外部コントローラは、エミッタの波長の選択的作動又は調整を通じて、インタラクティブオブジェクトの作動する特殊効果に影響を与えることができる。
図8は、インタラクティブオブジェクト上の再帰性反射材料の検出によってトリガーされるインタラクティブオブジェクトの給電方法170のプロセスフロー図である。方法170は、例えば第1のエミッタなどのソースを使用してエリア内に電磁放射線を放出するステップを含む(ブロック172)。放出された電磁放射線の一部は、インタラクティブオブジェクトの再帰性反射材料によって反射され検出される(ブロック174)。システムの検出器によって受け取られた電磁放射線の検出部分に基づいて、インタラクティブオブジェクトの再帰性反射材料の位置及び/又はインタラクティブオブジェクトのいずれかの動きパターンを決定することができる(ブロック176)。検出された材料の位置に基づいて(同じ放出源又は異なる放出源を使用する)エミッタを集束させることができる(ブロック178)。ある実施形態では、この集束が、検出された再帰性反射材料とインタラクティブオブジェクト上のリフレクタアセンブリの透過性部分との間の既知の空間的関係に基づいて位置を推定することを含むことができる。エミッタは集束電磁放射線を放出し(ブロック180)、ここから特殊効果を作動させる電力が採取される(ブロック182)。
1つの例では、集束するエミッタを、複数の機能性を達成するために離散的な近赤外線(NIR)周波数(例えば、800nm~2500nm)の組み合わせを放出するように構成された1又は2以上のソースを有するエミッタとすることができる。所望の反射周波数(例えば、850nm)を利用してリフレクタの位置を特定することができる。受動的NIRエミッタを通じて反射及び追跡を達成することができ、カメラベースのコンピュータビジョンを通じて反射を追跡することができる。コンピュータビジョンによって追跡されたリフレクタの位置は、反射周波数と同じ又は異なる周波数のNIRレーザーを作動させるために利用される。NIRレーザーは、走査型マイクロミラーなどの技術、又は操作可能な電気-エバネッセント光リフラクタ(steerable electro-evanescent optical refractor:SEEOR)などの非機械的ビーム操作法の使用を通じて、リフレクタの位置又は調整されたインタラクティブオブジェクトの位置にさらに集束され、例えば標的化され操作される。最終的に離散的NIR周波数と反射周波数のどちらを利用するかは、使用シナリオ及び目的とする用途の機能に依存する。いずれの手法も同様の機能を提供することができ、離散的手法では装置間通信(例えば、データ、識別、応答トリガー)の潜在的追加方法が加わる。離散周波数の別のさらなる利点は、本発明の安全性を高めることができる点である。例えば、850nm領域では既存システムとの互換性のためにNIR反射性が望ましい場合もあるが、これらの周波数で装置電力を供給するように意図されたレーザーエミッタは望ましくない場合もある。この事例では、例えば少なくとも1550nmの離散周波数のNIRレーザーを使用すると、周波数が目から反射するため、意図する強度での電力伝送が可能になる。NIRレーザーの使用は、集束能力が強化された高い受動電力伝送を可能にし、結果としてエリア内の1つ又は一部のみのインタラクティブオブジェクトに選択的に電力伝送を行って同じエリア内の他のインタラクティブオブジェクトに給電を行わないことが可能になる。
本明細書では、本発明のいくつかの特徴のみを図示し説明したが、当業者には多くの修正及び変更が思い浮かぶであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の実際の趣旨に含まれる全てのこのような修正及び変更も対象とすることが意図されていると理解されたい。
本明細書に示して特許請求する技術は、本技術分野を確実に改善する、従って抽象的なもの、無形のもの又は純粋に理論的なものではない実際的性質の有形物及び具体例を参照し、これらに適用される。さらに、本明細書の最後に添付するいずれかの請求項が、「...[機能]を[実行]する手段」又は「...[機能]を[実行]するステップ」として指定されている1又は2以上の要素を含む場合、このような要素は米国特許法112条(f)に従って解釈すべきである。一方で、他のいずれかの形で指定された要素を含むあらゆる請求項については、このような要素を米国特許法112条(f)に従って解釈すべきではない。
14 エミッタ
16 検出器
18 制御ユニット
20 インタラクティブオブジェクト
22 ハウジング
24 ハウジング外面
26 再帰性反射マーカー
28A、28B、28C 電磁放射線
32 センサ
36 特殊効果システム
38 電力採取装置
39 オブジェクトコントローラ
40 プロセッサ
42 メモリ
48 プロセッサ
50 メモリ
52 リフレクタアセンブリ
60 外部特殊効果システム

Claims (20)

  1. インタラクティブオブジェクトシステムであって、
    赤外光を放出する赤外光エミッタと、
    インタラクティブオブジェクトであって、
    ハウジングであって、前記ハウジングの外面の少なくとも一部は、一部が前記赤外光を通して一部が前記赤外光を反射するリフレクタアセンブリを含む、ハウジングと、
    前記ハウジングの前記リフレクタアセンブリを通じて前記赤外光を受け取り、前記受け取った赤外光から電力を採取するように構成された、光電力採取装置と、
    前記ハウジング内又は前記ハウジング上に配置され、前記光電力採取装置から電力を受け取って前記インタラクティブオブジェクトの1又は2以上の効果を作動させる、特殊効果システムと、
    を含む、インタラクティブオブジェクトと、
    前記リフレクタアセンブリから反射された赤外光を検出する検出器と、
    前記赤外光エミッタの動作を制御し、前記反射された赤外光を示すデータを前記検出器から受け取るコントローラと、
    を備える、インタラクティブオブジェクトシステム。
  2. 前記インタラクティブオブジェクトの前記ハウジングはワンドを含み、前記リフレクタアセンブリは前記ワンドの先端に配置される、
    請求項1に記載のシステム。
  3. 前記赤外光エミッタは、第1の波長範囲の前記赤外光を放出する第1の赤外光源と、第2の波長範囲のさらなる赤外光を放出する第2の赤外光源とを含む、
    請求項1に記載のシステム。
  4. 前記第2の赤外光源は近赤外レーザーである、
    請求項3に記載のシステム。
  5. 前記赤外光は、800nm~1550nmの範囲である、
    請求項3に記載のシステム。
  6. 前記第1の波長範囲と前記第2の波長範囲とは異なる、
    請求項3に記載のシステム。
  7. 前記コントローラは、前記検出器からの前記反射された赤外光を示す前記データに基づいて前記第2の赤外光源を作動させるようにプログラムされる、
    請求項3に記載のシステム。
  8. 前記第1の赤外光源は連続して作動する、
    請求項7に記載のシステム。
  9. 前記反射された赤外光は、前記光電力採取装置が電力を採取する前記受け取った赤外光と同じ波長範囲である、
    請求項1に記載のシステム。
  10. 前記反射された赤外光は約850nm~約940nmの範囲であり、前記光電力採取装置において前記受け取った赤外光は少なくとも1000nmである、
    請求項9に記載のシステム。
  11. 前記特殊効果システムは触覚フィードバック装置を含み、前記触覚フィードバック装置は、前記光電力採取装置が前記受け取った赤外光から電力を採取したことに応答して作動するように構成される、
    請求項1に記載のシステム。
  12. 前記特殊効果システムは、前記光電力採取装置が前記受け取った赤外光から電力を採取したことに応答して作動して前記ハウジングから光を放つように構成された光源を備える、
    請求項1に記載のシステム。
  13. 前記特殊効果システムは、
    グリップ部分に対応する領域の前記インタラクティブオブジェクトの前記外面上に配置された複数のセンサと、
    前記ハウジング上又は前記ハウジング内に配置されたオブジェクトコントローラと、
    を備え、前記オブジェクトコントローラは、
    前記複数のセンサから信号を受け取り、
    前記信号に基づいて、前記インタラクティブオブジェクトを保持しているユーザの握力を識別し、
    前記識別された握力に基づいて前記特殊効果システムへの制御信号を生成する、
    ようにプログラムされる、
    請求項1に記載のシステム。
  14. 前記特殊効果システムは、前記生成された制御信号に応答して作動する触覚フィードバック装置、光源、又はこれらの両方をさらに備える、
    請求項13に記載のシステム。
  15. 前記リフレクタアセンブリは、前記赤外光を通して、可視光を少なくとも部分的に通さない材料を含む、
    請求項1に記載のシステム。
  16. インタラクティブオブジェクト方法であって、
    第1の光源を使用して、エリア内に第1の電磁放射線を放出するステップと、
    前記エリア内の再帰性反射材料から反射された前記電磁放射線を検出するステップであって、前記再帰性反射材料はインタラクティブオブジェクト上に配置される、ステップと、
    前記検出された電磁放射線に基づいて、前記再帰性反射材料の位置を決定するステップと、
    前記第1の光源又は第2の光源を使用して、前記位置に向けて第2の電磁放射線を放出し、前記第2の電磁放射線から採取された電力を使用して前記インタラクティブオブジェクトの特殊効果を作動させるステップと、
    を含む方法。
  17. 前記第1の光源は赤外光源であり、前記第2の光源は赤外レーザー光源である、
    請求項16に記載の方法。
  18. 前記位置に基づいて前記第2の電磁放射線を放出するように前記第2の光源を集束させるステップを含む、
    請求項16に記載の方法。
  19. 前記第2の光源を集束させるステップは、前記再帰性反射材料の前記位置と、前記第2の電磁放射線を透過させて電力採取装置に到達させて前記インタラクティブオブジェクトの前記特殊効果を作動させる前記インタラクティブオブジェクト上の材料の位置との間の既知の関係に基づいて、前記インタラクティブオブジェクトの一部に集束させるステップを含む、
    請求項18に記載の方法。
  20. インタラクティブオブジェクトであって、
    電磁放射線から電力を採取する電力採取装置と、
    前記電力採取装置が内部に配置されたハウジングであって、前記ハウジングはリフレクタアセンブリを備え、前記リフレクタアセンブリは、前記リフレクタアセンブリの第1の部分を通じて前記電力採取装置に前記電磁放射線を伝達し、前記リフレクタアセンブリの第2の部分から外部検出器に前記電磁放射線を反射し、前記第1の部分は透過性材料を含み、前記第2の部分は再帰性反射材料を含む、ハウジングと、
    前記電力採取装置からの前記採取された電力によって作動する特殊効果システムと、
    を備える、インタラクティブオブジェクト。
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