JP5237415B2 - コンピュータ機器のための磁気入力 - Google Patents

Description

[関連出願への相互参照］
本出願は、本出願と譲受人が共通であり本出願と同日に出願され同時に係属する米国特許出願第12/792,567号（代理人整理番号SCEA09071US00）「CAPACITIVE INPUT FOR COMPUTER PROGRAM」に関連し、その開示内容全体をここに援用する。
本出願は、本出願と譲受人が共通であり本出願と同日に出願され同時に係属する米国特許出願第12/792,628号（代理人整理番号SCEA09073US00）「INPUT FOR COMPUTER DEVICE USING PATTERN-BASED COMPUTER VISION」に関連し、その開示内容全体をここに援用する。

本発明の実施形態は、概してコンピュータエンタテインメント機器に関し、特に、コンピュータエンタテインメント機器のためのホール効果インタフェースに関する。

ビデオゲーム（video games）は娯楽の形式として非常に人気がある。一般的にビデオゲームは、ユーザからの入力を受けるためにインタフェースまたはコントローラを利用する。一般的なタイプのコントローラは、押しボタンやジョイスティックを用いて入力する手持ち式の（hand-held）コントローラである。一般に「ダンスパッド」と呼ばれる別のタイプのコントローラは、ダンスをベースとするゲームに用いられる。典型的なダンスをベースとするゲームにおいてユーザは、ビデオスクリーンに表示されるある種の可視的な指示に応答し、特定の時間にダンスパッド上の選択されたボタンを押すよう促される。通常、ダンスパッドにおいてコントロールボタンはプラスチックのマットと一体化されている。ユーザは、マットの異なる領域上でステップし、またダンスすることにより、それらの領域に対応するコントロールボタンを押すことができる。

ＩＢＭコーポレーション、株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント、株式会社東芝、Ｃｅｌｌブロードバンドエンジンアーキテクチャ、［online］、2005/8/8、［2011/5/27検索］、インターネット＜URL：http://cell.scei.co.jp＞

ダンスパッドは基本的に、手ではなく足で操作される押しボタンコントローラとして動作する。しかしながら、ダンスパッドはユーザの足の近接度は追跡しない。

本発明の実施形態はこのような背景から生まれた。

上記課題を解決するために、本発明のある態様はコンピュータ機器のための磁気入力装置である。この装置は、ホール効果材質の格子パターンであって、複数のホール素子を含み、各ホール素子はホール電圧センサに選択的に接続される格子パターンを備える。

本発明の別の態様は方法である。この方法は、コンピュータ機器のためのコンピュータプログラムへの入力を受ける方法であって、コンピュータ機器は、プロセッサに接続される磁気入力装置を有する。磁気入力装置は、ホール素子の格子パターンであって複数のホール素子を含む格子パターンを含み、各ホール素子はホール電圧センサに選択的に接続される。本方法は、格子パターンの近傍に磁場源を位置付けるステップと、ホール電圧センサにより１つ以上の領域のホール電圧測定値を収集するステップと、測定値を解析して格子パターンに対する磁場源の位置を決定するステップと、磁場源の決定された位置に基づいてコンピュータプログラムへの入力を供給するステップとを備える。

本発明のさらに別の態様は、コンピュータ機器のための磁気入力装置である。この装置は、磁気センサの格子パターンであって複数の磁気センサ素子を含む格子パターンと、柔軟性のある材質で作られたマットであってその上に格子パターンが形成されるマットと、ユーザの１つ以上の足または１つ以上の手に装着するよう構成される１個以上の磁石と、複数の磁気センサに接続されるコンピュータプロセッサとを備える。コンピュータプロセッサは、１個以上の磁気センサから測定値を取得し、その測定値を解析して磁場源の格子パターンに対する位置を決定するよう構成される。

本発明の実施形態は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考慮することにより、容易に理解される。
ホール効果の原理を示す概略図である。 ホール効果の原理を示す概略図である。 ホール効果測定回路の例を示す概略図である。 本発明の実施形態にかかるコンピュータシステムのためのホール効果入力装置の例を示す図である。 コンピュータ装置のためのホール効果入力装置であって、ユーザの足に磁石が装着されるタイプの装置の例を示す概略立体図である。 コンピュータ装置のための別のホール効果入力装置であって、ユーザの手に磁石が装着され、またはユーザが磁石を手で持つタイプの装置の例を示す概略立体図である。 本発明の実施形態にかかるコンピュータシステムのブロック図である。

以下の詳細な説明は、説明の目的のため多くの具体的な細部を含むが、以下の細部に対する多くの変更や修正も本発明の技術範囲に含まれることは、当該技術分野において通常の知識を有する者に理解されるだろう。したがって、以下の本発明の実施例の説明によって請求項に記載された発明が一般性を失うことはなく、また制限されることはない。

［導入］
本発明の幾つかの実施形態は、ホール効果として知られる概念にもとづく磁気センサを利用する。ホール効果は、図１Ａおよび図１Ｂに関して理解されるであろう。電流Ｉを伝えている導体物質（conductor material）１０１を磁場Ｂ内に置くと、ホール効果によって電流Ｉと磁場Ｂの両方に垂直な方向に電位差が生じる。この電位差は、導体物質１０１内の電荷キャリア（例えば電子）が磁場Ｂによって偏向された結果生じるものと解される。一般的に電荷キャリアの偏向は、電荷キャリアの運動方向と磁場の両方に垂直な方向に生じる。磁場の存在に起因するこの電位差はホール電圧として知られ、一般的に、磁場の強さ、電流の大きさ、そしてホール係数として知られる伝導性材料の特性値に比例する。ホール係数は、電流密度と適用された磁場との積に対する誘導電場の比として定義される。ホール係数はコンダクタ１０１が作られた材料の特性であり、その値は、電流を構成する電荷キャリアのタイプ、数、そしてタイプに依存する。通常、ホール係数はコンダクタ内の電荷キャリア密度に反比例する。

磁場Ｂがない場合には電流Ｉが偏向されないため、図１Ａに示すようにホール電圧Ｖは０となると予想される。磁場Ｂによって電流Ｉが偏向される。ホール電圧Ｖは、Ｃを事前に調整可能な係数としてＶ＝Ｃｘ（ＩｘＢ）と近似されるであろう。磁場Ｂと電流Ｉを既知とすると、ホール効果センサによって検出される磁場の強さは、磁場Ｂの磁場源とコンダクタ１０１との近接度により変化しうる。この結果、出力電圧の値が変化する。この電圧変化は差動増幅されてから出力されてもよい。

図２は従来のホール効果センサ２００を示す。一般的にホール効果センサ２００は、ホール効果材料（例えばホール係数が大きい特性をもつ半導体）で作られる通常長方形のホール素子２０１を含む。電流源２０２による電圧によって、入力電圧Ｖ_ＩＮに比例する電流Ｉがホール素子２０１内を第１の向きに流れる。電流Ｉの量を制御するために電流調整器(current regulator）２０４が用いられてもよい。ホール素子２０１に一対の電極２０６が電流の向きに対して平行な方向に設けられる。電極２０６は、電源電圧Ｖ_ＣＣおよびＶ_Ｅによって駆動される差動増幅器２０８に接続される。ホール素子２０１の面に対して垂直方向成分を有する磁場の存在により、電極２０６間に起電力が誘導される。差動増幅器２０８はホール電圧を増幅し、磁界の強さに依存する出力電圧Ｖ_ＯＵＴを供給する。

［実施形態］
本発明の実施形態によると、例えば図３に示されるようにコンピュータ機器のための磁気入力装置３００の原理としてホール効果を用いることができる。磁気入力装置３００は、通常、複数の磁気センサを有する格子パターン３０２を含む。磁気センサはホール素子３０１であってもよい。各ホール素子３０１は、ホール素子２０１に関して上述したように構成されてもよい。図３に示される例においては、ホール素子が行と列の長方形パターンに配置されるが、本発明の実施形態はこのような配置に限られるものではない。

電流源３０６は、ホール素子のそれぞれに既知の電流を供給できる。制限的でない例として例えば図３に示すように、電流源３０６は格子パターン３０２におけるホール素子３０１の列のそれぞれに並列に電流を供給してもよい。この例では、各列においてホール素子は互いに直列に接続され、各列は並列に接続される。ホール素子を通る電流値を調整するために電流調整器（current regulator）３０７が電流源３０６に接続されてもよい。

各ホール素子３０１は選択的にシグナルセンサ３０４に接続されてもよい。制限的でない例として、各ホール素子３０１は例えば図２に示されるように、個々に異なる差動増幅器と接続されてもよい。このような構成ではコストがかかりすぎる場合にはこれに代えて、複数のホール素子がスイッチ３１０に接続され、スイッチ３１０が選択的に各ホール素子を単一の増幅器３１２に接続可能な構成としてもよい。

好適な実施形態において装置３００は、差動増幅器３１２からの出力を入力とするアナログ信号処理チップ３０８を含んでもよい。アナログ信号処理チップ３０８は、差動増幅器の出力値の高精度測定を可能とする。

いくつかの実施形態においてはホール効果にもとづくセンサの代替物として、格子パターン３０２中の磁気センサが、磁気抵抗センサ（ＭＲ）や巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）等の配列として実装されてもよい。このような磁気センサであって市販品として利用可能なセンサの例には、ミネソタ州プリマスのハネウェル・エアロスペース・プリマスのＨＭＣシリーズが含まれる。

コンピュータプロセッサ３１４が、例えばシグナルセンサ３０４との接続を介して、格子パターン３０２中の磁気センサに接続されてもよい。制限的でない例として、コンピュータプロセッサ３１４は、例えば適切なプログラム３１６によって、１個以上のホール素子３０１のホール効果電圧測定値をシグナルセンサ３０４から取得し、その測定値を分析して格子パターン３０２に対する磁場源の位置を決定するように構成されてもよい。いくつかの実施形態においては、コンピュータプロセッサ３１４は、例えばコンピュータエンタテインメント装置などの大きいコンピュータシステムの一部であってもよい。

制限的でない例として、磁場源は１以上の磁石（図３に示さず）であってもよい。好適には磁石は、ホール素子のうちの１つにおいて対応するシグナルセンサ３０４によって測定されるホール電圧信号を変化させるために十分な強さの磁気量を有する。ホール電圧信号の変化の度合いは、磁石と対応する１つの領域との近接度にともなって変化する。

一般的に、あるホール素子からの距離が長くなるにしたがってそのホール素子３０１における磁場の強度は弱くなるであろう。制限的でない例として、ホール素子に対する１つ以上の既知の位置に既知の磁石を位置付け、その結果生じるホール電圧を測定することによってプログラム３１６をキャリブレーションしてもよい。実行時、プログラム３１６は距離による場の強さの変化についてのキャリブレーションされた値を計算に入れて、１個以上のホール素子３０１から磁石までの距離を決定してもよい。

制限的でない例として、プログラム３１６は、３個以上のホール素子３０１から磁場源までの距離を決定するように構成されてもよい。これらの距離は、３個以上の対応する球を定義するために用いられてもよい。ここで各球の中心は、それぞれ対応する領域の中心に位置する。その結果プログラム３１６は、３個以上の球の交点から磁場源の位置を決定できる。

これら３つの球の交点が、格子パターン３０２の反対側に位置する異なる２つの点である可能性に注意すべきである。しかしながら大抵の場合、これらの２点のうちのいずれかを排除できる。例えば格子パターン３０２が床の上に置かれている場合、その２つの点は、格子パターンの上の１点と格子パターンの下の１点とを含むかもしれない。この場合、格子パターンの下に位置する点を排除して、格子パターンの上に位置する点を磁場源の位置として用いる方が論理的であろう。

図３に示す装置の数多くの変形例もまた、本発明の実施形態の範囲に含まれる。例えば格子パターンは、適切ないかなる面の上に形成されてもよい。制限的でない例として、格子パターンは、ポリマー、ゴム、布、メッシュのような柔軟性のあるマット上に形成されてもよい。

本発明の実施形態によると、図３に示すタイプの装置はユーザの足の動きを感知するよう構成されてもよい。格子パターンは、ホール効果センサとして作動するホール効果材料で作られた複数の領域を含んでもよい。既知の電流が、各領域を通過してもよい。各領域は、選択的にホール電圧検出器と接続されてもよい。ユーザの足の動きを感知するために、ユーザが各足に磁石を装着してもよい。ユーザの足からマットまでの近接度と、ユーザの足のマットに対する相対的位置とは、１つ以上の伝導性のある（conductive）領域のホール電圧信号から決定することができる。いくつかの実施形態においては、異なる足に装着された磁石が異なる磁気極性を有してもよい。これにより、本システムがユーザの左足の動きと右足の動きを容易に区別することが可能となる。

制限的でない例として、図４に示される本発明の別の実施形態によると、コンピュータ機器（例えば、コンピュータエンタテインメント装置）のための磁気入力装置４００は、ユーザＵの足に装着するように構成された１個以上の磁石４０２と、ホール効果材質の格子パターン４０６を有するマット４０４とを含んでもよい。マット４０４は、図３に示すように構成されてもよい。具体的にはマット４０４は、第１および第２電気絶縁層４０８、４１０にサンドイッチのようにはさまれた格子パターン４０６を含んでもよい。格子パターン４０６は、ホール効果材質の領域４１２を複数含みうる。各領域４１２は、概して辺が数センチの長方形または正方形であってもよい。

ホール効果領域４１２や他の磁気センサは、例えば図３に関して述べた方法により、電流源４１４と対応するシグナルセンサ４１６とに電気的に接続されてもよい。ホール効果センサ４１６は複数のセンサを含んでもよく、複数のセンサはそれぞれ異なるホール効果領域４１２または他の磁気センサに接続されてもよい。個々のホール電圧センサは、それぞれ図２に関して上述したように構成されてもよい。これに代えて、シグナルセンサ４１６は単一のホール電圧センサを含んでもよく、そのホール電圧センサが異なる領域４１２のそれぞれにスイッチを介して選択的に接続されてもよい。

シグナルセンサ４１６は、ユーザの足に装着された磁石４０２が接近した結果として生じる各ホール効果領域４１２におけるホール電圧の変化に反応することができる。これに代えてシグナルセンサは、磁気抵抗材料または巨大磁気抵抗材料の各領域の磁気抵抗または巨大磁気抵抗の変化に対して反応してもよい。したがって、磁石４０２の接近に起因する格子パターン４０６からの信号をプロセッサ４１８への入力として用いることができる。ここで、プロセッサ４１８は適切なコード４２０を実行しており、シグナルセンサ４１６に接続されている。

上述のように、異なる足に装着された磁石４０２の磁気極性は逆であってもよい。これにより、プロセッサ４１８とコード４２０とが、異なる足に装着された磁石の動きに起因する信号をより容易に区別することができる。磁石が異なる磁気極性を有する場合、所与の領域４１２におけるホール電圧は、どちらのその領域４１２に磁石がより近くにあるかによって異なる極性となるであろう。

プロセッサ４１８は、例えば適切なデータ収集回路（data acquisition circuit）やアナログ信号処理回路を介してシグナルセンサ４１６に接続されてもよい。プロセッサ４１８は、例えばコード４２０を適切にプログラミングすることにより、シグナルセンサ４１６による１つ以上の測定値に基づいて各磁石４０２と１つ以上のホール効果領域４１２との間の距離を決定するよう構成されてもよい。あるホール効果領域４１２からの距離が既知である１個所以上の位置に磁石があるときのそのホール効果領域４１２のホール電圧信号値を用いて、所与の測定値をキャリブレーションすることができる。一般的に距離が長くなるほど磁場は弱くなるため、ホール電圧が大きいということは距離が短いことを示す。プロセッサ４１８はさらに、所与の磁石４０２と１つ以上のホール効果領域４１２との間の決定された距離に基づいて、その磁石４０２の格子パターン４０６に対する位置を決定するよう構成されてもよい。

制限的でない例として、プロセッサ４１８は、磁石４０２と１つ以上のホール効果領域４１２との間の決定された距離を用いて、三角測量法により磁石４０２の位置を決定するよう構成されてもよい。磁石４０２と領域４１２との間の距離により、領域４１２の中心を球の中心とする球を定義することができる。格子パターン４０６におけるホール効果領域４１２の形状と位置は既知であり、固定されうる。例えば格子パターン４０６は電気絶縁層４０８、４０９の間に固定され、また大概は平面に拘束される。このような場合、磁石４０２と、近傍の３つの領域４１２との間の距離を、それらの領域で測定された信号を用いて推定することができる。これらの３個の距離と対応する３個の領域の中心とにより、球が定義される。これらの球は、（距離の測定が十分正確であると仮定すると）２個の共交点を共有する。これら２個の交点のうち、１点は格子パターン４０６の平面の上にあり、もう１点は格子パターン４０６の平面の下にある。上にある点を三角測量の点として用いることができる。精度があまりよくない場合、単一の交点が格子パターン４０６の平面上にあるかもしれない。この例においては三個の領域４１２を用いて距離が測定されたが、これより多い測定がなされてもよく、または少ない測定がなされてもよい。しかしながら、より多くの伝導性領域を測定することにより、三角測量法による交点決定をより安定させることができる。

また別の実施形態においては、プロセッサ４１８は、ホール電圧センサ４１６による１つ以上の測定値に基づいて、コード４２０のようなコンピュータプログラムへの入力を供給するように構成されうる。このような実施形態において、その入力は、格子パターン４０６に対する磁石４０２の位置であってもよい。このような実施形態において、プログラムコード４２０は、ゲームプログラムの一部であってもよい。

図５に示す本発明のまた別の実施形態においては、装置５００は、図４に関して上述したように、ホール効果領域５１２またはその他の磁気を検知可能な領域の格子パターン５０６を有するマット５０４を含んでもよい。具体的には格子パターン５０６は、電流源５１４と、シグナルセンサ５１６とに接続されてもよい。シグナルセンサ５１６は、各領域５１２のホール電圧を測定するよう構成される。シグナルセンサ５１６は、各センサが異なるホール効果領域５１２に接続される複数のセンサを含んでもよい。これに代えて、シグナルセンサ５１６は、スイッチを介して選択的に個々の領域のそれぞれに接続可能な単一のセンサを含んでもよい。シグナルセンサ５１６は、適切なソフトウェア５２０を実行するプロセッサ５１８に接続されてもよい。このソフトウェアは、ユーザの手Ｈに装着され、または保持される１個以上の磁石５０２の位置を、例えば三角測量法により決定することができる。異なる手の磁石によるホール電圧信号を容易に区別可能とするために、異なる手の磁石がそれぞれ逆の磁気極性を有してもよい。

本発明の実施形態に基づいて構成された磁気入力装置は、様々な方法によりコンピュータエンタテインメント機器と組み合わせることができる。制限的でない例として、図６は、本発明の一実施形態による磁気入力装置を用いたコンピュータエンタテインメント装置６００を示すブロック図である。一般性を失うことのない例として、コンピュータ・エンタテイメント装置６００は、パーソナルコンピュータ、ビデオゲームコンソール、ＰＤＡ（Personal digital assistant）、携帯電話、携帯ゲーム機、携帯型インターネット機器、その他のデジタル機器のようなコンピュータシステムの一部として実装されてもよい。好適な実施形態においては、本装置は、ビデオゲームコンソールの一部として実装される。

通常、装置６００は、１個以上のプロセッシングユニットを含む。制限的でない例として、１個以上のプロセッシングユニットは、少なくとも１個のメインプロセッシングユニット６０１と、１個以上のコプロセッサエレメント６０２Ａ、６０２Ｂとを含んでもよい。各コプロセッサエレメントは、プロセッサユニットと、関連づけられたローカルメモリとを有してもよい。本装置は、プロセッシングユニット６０１またはコプロセッサエレメント６０２Ａ、６０２Ｂとは別個に、メモリユニット６０３を含みうる。

プロセッシングユニット６０１は、１個以上のプロセッシングコアを含んでもよい。制限的でない例として、メインプロセッシングユニット６０１とコプロセッサエレメント６０２Ａ、６０２Ｂとは、例えばＣｅｌｌプロセッサのような並列プロセッサモジュールの一部であってもよい。Ｃｅｌｌプロセッサアーキテクチャの例については例えば非特許文献１に詳述されており、その開示内容全体をここに援用する。

Ｃｅｌｌプロセッサアーキテクチャにおいて、プロセッシングユニット６０１に対応する計算ユニット（computational unit）はＰＰＥ（Power Processing Element）と呼ばれ、コプロセッサエレメント６０２Ａ、６０２Ｂに対応する計算ユニットはＳＰＥ（Synergistic Processing Element）と呼ばれる。Ｃｅｌｌプロセッサアーキテクチャは本発明の実施形態に利用しうる数ある適切なプロセッサアーキテクチャのうちの一例であることに注意する。本発明の実施形態は、他のマルチプロセッサアーキテクチャを用いて実装されてもよい。

メモリユニット６０３は、コンピュータに読み取り可能な形式の情報を格納する任意の適切な媒体であってよい。制限的でない例として、メモリユニット６０３は、ＲＡＭ（random access memory）またはＲＯＭ（read only memory）、固定ディスクドライブ（例えばハードディスクドライブ）や取り外し可能なディスクドライブのためのコンピュータ読み取り可能な格納ディスクを含んでもよい。

装置６００はまた、入出力（Ｉ／Ｏ）部（input/output element）６１２、電源（Ｐ／Ｓ）６１３、クロック（ＣＬＫ）６１４およびキャッシュ６１５などの既知のサポート機能６１１を含んでもよい。装置６００は、ソフトウェアプログラム命令６１７およびデータ６１８用の不揮発性ストレージを提供するストレージデバイス６１６をさらに含んでもよい。例として、ストレージデバイス６１６は固定ディスクドライブ、リムーバブルディスクドライブ、フラッシュメモリデバイス、テープドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）、ＨＤ−ＤＶＤ、ＵＭＤ、または他の光学ストレージデバイスであってもよい。

磁気インタフェース６１０は、例えば入出力部６１２を介してプロセッシングユニット６０１と接続可能である。一般に、インタフェース６１０は、ユーザの足または手に装着するように構成された１個以上の磁石と、複数のホール効果材質の領域のような磁気センサ格子パターンとを含んでもよい。各領域は、対応するホール電圧センサと選択的に接続可能である。制限的でない例として、磁気インタフェース６１０は、図３、図４、図５に関して上述したように構成されてもよい。これに代えて、磁気インタフェース６１０の磁気センサは前述のように、磁気抵抗センサ（ＭＲ）や巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）等の配列として実装されても良い。このような磁気センサのうち市販品として利用可能な例は、ミネソタ州プリマスのハネウェル・エアロスペース・プリマスのＨＭＣシリーズを含む。

メインプロセッシングユニット６０１とコプロセッサ６０２Ａ、６０２Ｂは、ソフトウェアアプリケーションと、オプションとしてオペレーティングシステムとを実行するように構成されてもよい。そのようなソフトウェアアプリケーションの一部はメモリユニット６０３内に格納されてもよい。命令およびデータを実行するために、メインプロセッサ６０１のレジスタまたはコプロセッサエレメント６０２Ａ、６０２Ｂのローカルストア内に命令およびデータがロードされてもよい。ソフトウェアアプリケーションは、ビデオゲームアプリケーションのようなメインアプリケーション６０４を含んでもよい。メインアプリケーション６０４は、距離計算ルーチン６０５と連携して動作してもよい。具体的には距離計算ルーチン６０５は、１つ以上の（例えばホール電圧センサによる）測定値から、１個以上の磁石と、格子パターン中の１個以上の磁気センサ（例えば、ホール効果材質の領域、ＭＲセンサ、またはＧＭＲセンサ）との間の距離を決定することができる。距離計算ルーチン６０５はインタフェース６１０の一部であってもよい。

距離計算ルーチン６０５は、１個以上の磁石が特定の位置にあることが測定されたとき、アプリケーション６０４を作動させて装置６００の状態を変更してもよい。ここで「状態の変更」とは、装置の動作の変更のことをいう。状態の変更は、例えばアプリケーション６０４が扱う別の処理のためのコマンドの実行や、別の処理に用いられる特定のデータの選択を含んでもよい。コマンドの実行の制限的でない例は、計算された磁石の位置と、予め定められた特定の時間における磁石の所定の位置とを装置が比較する処理の開始である。計算された位置に対する近接度に基づいて得点が決定されてもよい。所定の位置の順序が、プログラム６０４とともに演奏される音楽内の時間基準のような、特定の時間基準について規定されてもよい。磁石は、ユーザの足および／または手に付されてもよい。計算された位置と、該当する時刻における所定の位置とを順次比較することによって、装置６００は、ユーザがマット上でダンスするときのユーザの足および／または手の位置を連続的に追跡してもよい。プログラムは、ある音楽用に選択されたダンスステップの所定の並びについてユーザがいかに忠実に追随したかによってユーザを採点できる。

装置６００は、電子通信ネットワーク６２７を介してコミュニケーションを促進するためのネットワークインタフェース６２５を含む。ネットワークインタフェース６２５はローカルエリアネットワークおよびインターネットのようなワイドエリアネットワーク上の有線または無線通信を実装するように構成されてもよい。装置６００は、ネットワーク６２７を介して１つ以上のメッセージパケット６２６によって、データおよび／またはファイルのリクエストを送受信してもよい。

装置６００は、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）６３５とグラフィックスメモリ６３７とを有するグラフィックスプロセッシングユニット６３０とをさらに含む。グラフィックスメモリ６３７は、出力画像の各画素に対する画素データを格納するために使われるディスプレイメモリ（例えばフレームバッファ）を含む。グラフィックスメモリ６３７は、ＧＰＵ６３５と同じデバイス内に統合されてもよく、別のデバイスとしてＧＰＵ６３５に結合されてもよく、メモリユニット６０３内に実装されてもよい。画素データは、プロセッシングユニット６０１および／またはコプロセッサ６０２Ａ、６０２Ｂから直接グラフィックスメモリ６３７に提供される。ある実施の形態では、グラフィックスユニットは、デコーダ（図示せず）からのデジタル放送信号から抽出されたビデオ信号データを受信してもよい。あるいは、プロセッシングユニット６０１は、所望の出力画像を定めるデータやインストラクションをＧＰＵ６３５に提供する。ＧＰＵ６３５はそれを用いて１つ以上の出力画像の画素データを生成する。所望される出力画像を定めるデータやインストラクションは、メモリ６０３やグラフィックスメモリ６３７に格納される。ある実施の形態では、ＧＰＵ６３５は、例えば、適当なプログラミングまたはハードウェア・コンフィギュレーションによって構成され、シーンのためにジオメトリ、ライティング（照明）、シェーディング、テクスチャリング、モーション、および／またはカメラパラメータを定めるインストラクションとデータから出力画像に対する画素データを生成するための３Ｄレンダリング機能をもつ。ＧＰＵ６３５は、シェーダプログラムを実行することができるプログラム可能な実行ユニットを更に含む。

グラフィックスプロセッシングユニット６３０は、ディスプレイ６４０で表示されるべきグラフィックスメモリ６３７からの画像に対する画素データを周期的に出力する。ディスプレイ６４０は、装置６００からの信号に応じてビジュアル情報を表示することができる任意のデバイスであり、テキスト、数字、グラフィカルシンボルまたは画像を表示できるＣＲＴ、ＬＣＤ、プラズマ、およびＯＬＥＤディスプレイを含む。装置６００は、表示装置のタイプに応じてアナログまたはデジタルの形態でディスプレイ駆動信号をディスプレイ６４０に提供する。さらに、ディスプレイ６４０は、可聴もしくは検知可能な音を出すオーディオスピーカーを含んでもよい。そのような音の生成を容易にするために、装置６００は、プロセッシングユニット６０１、メモリユニット６０３、および／またはストレージデバイス６１６によって提供されたインストラクションおよび／またはデータからアナログまたはデジタル音声出力を生成するために適したオーディオプロセッサ６５０をさらに含む。音声出力は、例えばスピーカ６５５によって可聴音に変換される。

メインプロセッシングユニット６０１、コプロセッサエレメント６０２Ａ、６０２Ｂ、ホール効果インタフェース６１０、サポート機能６１１、データストレージデバイス６１６、ゲームコントローラ、キーボード、あるいはマウスのような従来型のユーザ入力デバイス６２０、ネットワークインタフェース６２５、グラフィックスユニット６３０、オーディオプロセッサ６５０、を含む装置６００の構成要素は、データバス６６０を介して互いに機能的に接続される。これらの構成要素は、ハードウェア、ソフトウェアまたはファームウェア、あるいはこれらのうちの２つ以上の組合せで実装される。

制限的でない例として、装置６００はマイクロフォン６２２と、デプスカメラや、時には３次元カメラまたはＺカメラとしもて知られるカメラ６２４をオプションとして含んでもよい。マイクロフォン６２２とカメラ６２４は、入出力（Ｉ／Ｏ）機能を経由してデータバスと接続されてもよい。メインアプリケーション６０４は、カメラ６２４の視野ＦＯＶ内の人物や物体の位置に関する情報を決定するために、カメラを用いて得られた画像を解析してもよい。位置情報は人物や物体の深さＺを含めることができる。メインアプリケーション６０４は、ユーザの位置に関する情報およびユーザの体の向きに関する情報を得るために、上述したインタフェースから得られた情報とともに位置情報を使ってもよい。この情報はアプリケーション６０４への追加的な入力を生成するために用いられてもよい。

本発明の実施の形態によれば、従来の先行技術におけるダンスマットよりも、高い分解能でユーザの位置の追跡が可能となる。

さらに、本発明の実施の形態によれば、ユーザの手および／またはユーザの体の他の磁石を付けた部分の追跡が可能となる。

さらに、本発明の実施の形態によれば、足および／または手の相対的な位置に関して一次および二次の時間微分が可能となる。このような微分値は、足および／または手の速度および加速度を測定するために用いることができる。関節でつながっている開鎖の体であるため、このような速度および加速度の情報は、逆運動学や軌道計画を用いて足を超えて体全体の動きをさらに推測するのに有用である。

さらに本発明の実施の形態は、ゲームの域を超えたアプリケーションにも役立つ。例えばロボット技術への適用において、ロボットに磁石が組み込まれてもよい。そして部屋全体、あるいは他の領域がホール効果格子パターンによって覆われてもよい。ロボットは、上述の位置決定技術を利用して、人工知能に基づいて部屋を移動することができる。

読者の注意は、本明細書とともに提出され、本明細書とともに公開された全ての論文や文書に向けられており、そのような論文や文書の内容は参照によりここに組み入れる。

本明細書に開示された全ての特徴（添付のいずれの請求項、要約書、および図面を含む）は、特に断らない限り、同一の、等価な、あるいは類似の目的を達成する代替する特徴で置き換えられてもよい。したがって、特に断らない限り、開示された各特徴は等価または類似の一般的なシリーズのひとつの単なる例示である。

以上、本発明の好ましい実施の形態を完全な形で説明したが、他の様々な代替物、変形、等価物を用いることができる。それゆえ、本発明の範囲は、上記の記述によって決定されるものではなく、以下の請求項によって決定されるべきであり、その等価物も範囲に含まれる。ここで記述された特徴は、好ましいものであるか否かを問わず、ここで述べた他の特徴と組み合わされてもよい。以下の請求項においては、特に明示的に断らない限りは、各要素の数は１個以上である。請求項において「〜ための手段」との語句を用いて明示的に記載される場合を除いて、添付される請求項がミーンズ・プラス・ファンクションの制限を含むと解してはならない。

２０１ ホール素子、 ２０２ 電流源、 ２０８ 差動増幅器、 ３００ 磁気入力装置、 ３０１ ホール素子、 ３０２ 格子パターン、 ３０６ 電流源、 ３０８ アナログ信号処理チップ、 ３１０ スイッチ、 ３１２ 差動増幅器、 ３１２ 増幅器、 ４００ 磁気入力装置、 ４０２ 磁石、 ４０４ マット、 ４０６ 格子パターン、 ４１２ 領域、 ４１４ 電流源、 ４１６ ホール電圧センサ、 ４１８ プロセッサ、 ５００ 装置、 ５０２ 磁石、 ５０４ マット、 ５０６ 格子パターン、 ５１４ 電流源、 ５１８ プロセッサ、 ６００ 装置。

Claims (17)

1. コンピュータ機器のための磁気入力装置であって、
   ホール効果材質の格子パターンであって、複数のホール素子を含み、各ホール素子はホール電圧センサに選択的に接続される格子パターンと、
   ホール素子の１つにおいて対応するホール電圧センサで測定されるホール電圧信号を変化させるのに十分な強さをもつ磁石２個以上と、
   を備え、
   前記信号の変化の度合いは、磁石と、対応する領域の１つとの近接度に応じて変化し、
   前記２個以上の磁石は、ユーザの手または足に装着するよう構成される２個以上の磁石を含み、
   前記ユーザの手または足に装着するよう構成される２個以上の磁石は、第１の手又は足に装着するよう構成される第１磁石と、第２の手または足に装着するよう構成される第２磁石とを含み、
   前記第１および第２磁石は、互いに逆向きの磁場を生じさせるよう構成されることを特徴とする装置。
2. 前記ホール電圧センサは、
   差動増幅器と、
   各領域を前記差動増幅器に選択的に接続するスイッチと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記差動増幅器の出力に接続される入力部を有するアナログ信号処理チップをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 既知の電流を各ホール素子に流すように構成される電流源をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 柔軟性のある材質で作られたマットをさらに備え、
   前記マット上に前記格子パターンが形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記コンピュータ機器は、コンピュータエンタテインメント機器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記２個以上の磁石は、ユーザの手に装着するよう構成される磁石を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記ホール電圧センサに接続されるコンピュータプロセッサをさらに備え、
   前記コンピュータプロセッサは、前記１個以上のホール素子におけるホール電圧の測定値を前記ホール電圧センサから取得し、その測定値を分析し、前記格子パターンに対する磁場源の位置を決定するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記コンピュータプロセッサは、前記１個以上のホール素子から前記磁場源までの距離を決定するよう構成されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記コンピュータプロセッサは、
    ３個以上の前記ホール素子から前記磁場源までの距離を決定し、
    ３個以上の対応する球を定義し、各球の中心は対応するホール素子の中心に位置し、
    前記３個以上の球の交点から前記磁場源の位置を決定するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. コンピュータ機器のためのコンピュータプログラムへの入力を受ける方法であって、
    前記コンピュータ機器は、プロセッサに接続される磁気入力装置を有し、
    前記磁気入力装置は、ホール素子の格子パターンであって複数のホール素子を含む格子パターンを含み、各ホール素子はホール電圧センサに選択的に接続され、
    本方法は、
    前記格子パターンの近傍に第１磁石および第２磁石を位置付けるステップと、
    前記ホール電圧センサにより１つ以上の領域のホール電圧測定値を収集するステップと、
    測定値を解析して前記格子パターンに対する磁場源の位置を決定するステップと、
    前記磁場源の決定された位置に基づいてコンピュータプログラムへの入力を供給するステップとを備え、
    前記第１および第２磁石は互いに逆向きの磁場を生じさせるよう構成され、
    前記磁場源の位置を決定するステップは、前記第１磁石の第１位置を決定するステップと、前記第２磁石の第２位置を決定するステップとを含むことを特徴とする方法。
12. 前記磁場源の位置を決定するステップは、１個以上の各ホール素子から前記磁場源までの各距離を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記磁場源の位置を決定するステップは、
    ３個以上の各ホール素子から前記磁場源までの各距離を決定するステップと、
    ３個以上の対応する球を定義するステップと、
    前記３個以上の球の交点から前記磁場源の位置を決定するステップとを含み、
    前記各球の中心は対応するホール素子の中心に位置することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記磁場源は、ユーザの足に装着するよう構成される磁石であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記磁場源は、ユーザの第１の足に装着するよう構成される第１磁石と、第２の足に装着するよう構成される第２磁石とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
16. 前記磁場源は、ユーザの手に装着するよう構成される磁石であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
17. コンピュータ機器のための磁気入力装置であって、
    磁気センサの格子パターンであって複数の磁気センサ素子を含む格子パターンと、
    柔軟性のある材質で作られたマットであってその上に前記格子パターンが形成されるマットと、
    ユーザの足または手に装着するよう構成される２個以上の磁石と、
    前記複数の磁気センサに接続され、１個以上の磁気センサから測定値を取得し、その測定値を解析して磁場源の格子パターンに対する位置を決定するよう構成されるコンピュータプロセッサとを備え、
    前記ユーザの手または足に装着するよう構成される２個以上の磁石は、第１の手又は足に装着するよう構成される第１磁石と、第２の手または足に装着するよう構成される第２磁石とを含み、
    前記第１および第２磁石は、互いに逆向きの磁場を生じさせるよう構成されることを特徴とする装置。

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