JPH04506920A - 電子式ゲーム装置における改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電子式ゲーム装置における改良 本発明は電子式ゲーム装置に関し、特にプレイヤーの１人の役割がコンピュータ によって分担されるようなゲームに関する。本発明は、代表的に、異なる駒や等 級をもった駒が置かれるチェスのようなボードゲームに適用される。

この種の様々なボードゲームが既に知られている。−例として、ゲーム盤上のゲ ーム用駒の存在を感知できるゲーム盤からなるゲームがある。これは、各ます目 の下方に位置するリードスイッチなどのスイッチによって行われる。

ゲーム用駒内には磁石が設けられており、ゲーム用駒かます目に載置されると、 磁石によってスイッチが作動する。

このスイッチの作動を検出するために電子回路が設けられていて、駒がます目に 置かれたかあるいは動かされたかを判断する。

別の感知システムは、我々のイギリス特許第８９２０２０４号に記載されている 。このシステムでは、プレイ面の下方に２組のコイルが設けられており、１組が 信号を伝達し、１組が信号を受けるようになっている。各ゲーム用駒の基部には 金属製ディスクが設けられている。そして、交流信号が各送信コイルに送られ、 次に受信コイルと相互連結する。

ゲーム用駒かます目にある場合は、そのまず目の下の受信コイルで誘発された電 圧は、金属製ディスクの存在のために、大幅に減少する。誘発された電圧を検出 するために電子回路が設けられており、これを基準値と比較することで、駒が各 ます目にあるかどうかを判断する。

ゲーム用駒の存在を単に検出するだけのボードゲームは、ゲーム盤が、例えばあ るます目の特定のチェス駒の等級を直接認知できないという欠点を育している。

この不都合は、ゲームの開始時に駒がとった位置に関してその駒を識別すること によって解消される。従って、ゲームは予め決められた位置にゲーム用駒をおい て開始しなければならない。

そこから、及びそこに駒が動かされる位置（これは感知システムによって検出さ れる）により、その駒が何であるか判断することが可能になる。従って、駒の位 置及び等級が記憶されることなしに、プレイヤーが、ゲームが進行しているかの ように実践的なゲームを楽しむことは不可能である。

特定のゲーム用駒の等級を直接確認できるボードゲーム装置も開発されている。

その−例はイギリス特許第２１０３９４３号に開示されており、同調回路（共振 器）が各駒にはめ込まれている。これらの同調回路は、ロッド状の鉄芯に巻きつ けられるとともに蓄電器に接続されたコイルからなっている。ゲーム用駒内のコ イルはゲーム盤内に埋め込まれたコイルに接続されており、共振器を励起すると ともに発せられた信号をピックアップする。異なる駒あるいは異なる駒のタイプ は、異なる周波数をもっており、任意のます目でピックアップされた信号の周波 数がそのまず目にある駒のタイプを示すようになっている。

ゲーム盤内のコイルは２つのグループに分けて配設されており、一方のグループ は励起（送信）用であり、他方のグループは受信用になっている。各グループの コイルは、各コイルにダイオードを用いて、アドレス呼び出し可能に互いに接続 されている。ゲーム盤上の各ます目のために、電流パルスが励起（つまり送信） コイルに付与され、このパルスの立下がり縁での電流の急速な変化によって、共 振器がその共振周波数で「鳴る」ようになっている。この信号は感知コイルによ ってピックアップされ、増幅され、その周波数がしきい値によって測定されて、 デジタル信号を与え、その信号の一定周期における変位かカウントされる。

駒がなければ、音鳴りがないので、変移もほとんど生じない。

イギリス特許第２１０３９４３号の装置では、共振器を鳴らすのに、励起コイル においてたった１回の電流の変移が用いられる。これは、はっきりと感知できる 振幅の受信信号を得るには、ゲーム盤内のコイルが数回巻でなければならず、短 時間縁をもった大型電流パルスを用いなければならないことを意味する。この大 型電流パルスは、このシステムによって消費されるエネルギーが比較的高いとい うことを意味している。また、放射場は大きく、感知領域は小さい。このシステ ムは、各コイルにダイオードが接続されるように設計されているため、製造コス トがかさむものである。

本発明は、イギリス特許第２１０３９４３号に記載された種類の装置に関するも のであり、システムの簡素化とエネルギー効率において改良したものである。

本発明の装置は、それぞれ電気的共振回路を備えたゲーム用駒を有している。プ レイ面の下方には複数の送信及び受信コイルが設けられていると共に、送信コイ ルと受信コイルとの間には、任意の送信コイルと、任意の受信コイルと、もし存 在するならゲーム用駒の同調回路とからなるループの周囲の信号を増幅するため の増幅回路が設けられている。従って、ゲーム用駒が特定の分離したゲーム盤上 の位置にあれば、共振信号が得られる。この共振と、ゲーム用駒の存在を検出す るために電子手段が設けられている。

本システムは、まずシステムの固有のノイズによって振動が誘発されるフィード バック発振器として作動する。

本装置は非識別型システムとして使用するのに適している。しかし、ゲーム盤上 に位置する駒または駒のタイプを識別するために容易に適用することができる。

これは、複数の周波数の１つに同調された電気的共振回路をもつ各駒または駒の タイプによって達成され、その駒または駒のタイプを区別することが可能になる 。本装置には、共振信号の周波数と、それによって駒が何であるかを判断する手 段が備えられている。これは、好ましくは、共振信号の周波数を、装置内にスト アされた情報と比較することによって達成される。

送信及び受信コイルはグループで接続されていることが好ましく、送信コイル群 が１つのプレイ位置のみで受信コイル群と交差するように配設されている。プレ イ位置のそれぞれに、個別の送信及び受信コイルが設けられていてもよいが、そ うするとコイル選択手段が不必要に複雑化してしまう。送信及び受信コイルまた はコイル群を選択するには、多重チャンネルまたは同様の切換装置が設けられて いることが好ましい。

送信及び受信コイルが選択されて、増幅回路に接続されると、装置のノイズが最 初にゲーム用駒の同調回路を誘発して共振させる。この共振信号はプレイ位置の 下方で受信フィルによってピックアップされ、増幅回路により増幅されて送信コ イルにフィードバックされる。その後、この信号は同調回路と連結して、受信コ イルにピックアップされた、より大きい振幅をもつ強い共振信号を誘発する。フ ィードバックループのゲイン及び位相特性は、従来から知られているように振動 を促進するようなものでなければならない。これは、ゲーム用駒が交流によって 刺激されて共振することを意味しており、交流の周波数はゲーム用駒の共振周波 数に正確に一致している。この結果、電力消費か減少して感知範囲が増大すると ともに、ゲーム盤からの電磁放射が低くなる。送信コイルの電流に対する共振器 のコアのフラックスの比率は大幅に改善され、比較的小さい交流のみが使用され る。さらに、送信及び受信コイルは、はとんど巻回数を必要とせず、１回のみで 充分であり、ゲーム用駒の共振コイルの大きさを縮小することができる。また、 ダイオードを必要としないため、受信及び送信コイルのアレイが簡素化される。

コイルの巻回数は少なくて済むので、コイルは比較的平坦でゲーム盤の表面の下 に容易に収納される。

共振信号検知手段は、共振振動の振幅がいったんしきい値を越えると信号を出力 する回路からなっている。

ゲーム盤は多くの方法で製造することができる。例えば、板状プラスチックまた は他の適した材料が、ビン治具またはビンに巻回した第１コイル群（例えば送信 コイル）に設けられていてもよい。比較的厚い材料がコイルの上に載置されて、 送信コイルと受信コイルとの間の相互インダクタンスを減少させる。その後、受 信コイルがピンに巻回されて、続いて別のプラスチックシートで覆われる。それ からゲーム盤が治具から取り外される。別の実施例では、コイルが巻回される型 が、ゲーム盤の成形型に組み込まれていてもよい。好ましくは、まず目の下方の 送信及び受信コイルのオーバーラツプ領域は、ゲーム盤上の各位置の領域とほぼ 同じである。これは、１つのゲーム盤上の位置におけるゲーム用駒の横方向位置 の公差を許す。隣接するゲーム盤上位置は反対方向に適切に曲げられており、ゲ ーム盤から放射される場を減少させるとともに、外部の電磁干渉に対するシステ ムの帯磁率も減少させる。

増幅器のゲインは、共振信号を得るのに要する時間か比較的短縮されるように、 充分高いものになっている。

ゲーム用駒が特定のゲーム盤上の位置にあるときは振動は生じない方が望ましい 。しかし、送信コイルと受信コイルとの間には、主にそれらの相互インダクタン スから若干の結合残差が生じるだけでなく、ワイヤ間のキャパシタンスも効果を 有することができる。もし増幅器のゲインが（大きな感知範囲を達成するに必要 な程）充分に高いものであれば、この結合はスプリアスの振動となる可能性かあ る。これは、周波数をオペレートする効果を完全に無効にするよう配設された補 償ネットワーク、好ましくは変圧器により回避することができる。この補償手段 を含むことにより、装置の感知範囲が増大する。これは、結合残差、あるいは遠 隔共振器を介して小さな結合をスワンブさせてしまうような結合誤差がほとんど 無効にされるためである。

送信及び受信コイル間の相互インダクタンスはワイヤ間のオーバーラツプ及び分 離領域の両方の関数である。補償ネットワークは、異なるコイル対間の異なる結 合係数を見込む能力をもっている。しかし、ゲーム盤は、結合がすべてのコイル 対でほぼ同一となるように高精度に製造されることが好ましい。この場合、駆動 信号と直列の１つのコイルと、感知信号と直列の１つのコイルとを備えた単一の 変圧器、好ましくは空気コアされた変圧器を設けてもよい。

あるいは、本システムは、駒がない場合振動することが可能であってもよい。こ のように、駒の存在はさまざまな方法で判別することができる。例えば、システ ムは、いずれの駒の周波数とも容易に区別できる周波数で振動するよう配設され ていてもよい。または、いったん振動して、駆動電流が遮断されてから短時間後 に受信された信号が検査されてもよい。駒がなければ、信号はすばやく消滅する ので周波数は見られない。しかし、振動が駒のせいであるなら、駆動が遮断され たすぐ後でも、Ｑ係数は若干の信号振幅を維持することになる。それからこの信 号の周波数が判別されてその駒が確認される。

共振信号の振幅を限定するための手段が設けられてもよい。この限定手段は、シ ステムが常に直線領域で作動していることを保証する自動ゲイン制御（ＡＧＣ） 回路からなっている。このような回路は、システムが最高のループゲインをもつ 周波数、つまり共振器の共振周波数で作動するようなレベルまで、システムのゲ インを限定する。

識別システムでは、共振がいったん検知されると、共振信号か論理回路に付与さ れるが、これは、共振信号の周波数を判別するために、イギリス特許第２１０３ ９４３号に記載されたものと類似している。論理回路は、共振信号の前設定され た振動数内のクロック周期数をカウントするカウンタを有していれば適切である 。クロック周期は一定で公知であるため、共振信号の周波数が決定できる。周波 数が高いほどカウントは短（てすむ。あるいは、予め決められた時間における共 振周波数の振動数は直接測定されてもよい。時間は、所定の周波数源からクロッ クされたカウンタによって決められる。この共振周波数は、その後、各ゲーム用 駒またはゲーム用駒のカテゴリーの周波数を含む前設定されたメモリと比較され る。共振信号の周波数を決定するには、他の公知の回路または方法を用いること ができる。

各ゲーム用駒は独自の共振信号を有していることが好ましい。しかし、ゲーム用 駒の各タイプには、異なる周波数がほとんどないように独特の共振信号を付与す ることか必要になるかもしれない。例えばチェスのゲームでは、各駒の等級を識 別することだけが必要になり、この場合、各色のクイーン、キング、ビショップ 、ナイト、キャッスル、ボーンを識別するために、１２の周波数が必要になる。

ゲーム盤上にあるゲーム用駒を取り替えてその識別性を変更するために、余分の 駒と共振周波数が必要になる。例えば、チェスのゲームの場合、ボーンがゲーム 盤の相手側に達すると、キング以外の任意の等級に昇格する。さらに、駒が対戦 側の識別性を呈することを要する「将棋」　（日本式チェス）のようなゲームで は、駒が複数の共振周波数を有するようにする手段を設けることが必要になる。

これは、１つのゲーム用駒内に２つの共振回路を設けて、駒が裏返されたとき、 他方の共振回路が作動して、鉄芯が一方の共振回路を他方から保護すべく設計さ れたり、駒にスイッチを設けて、スイッチが作動すると、例えば駒の容量値が予 め決められた方法で変更されて、装置がこの新しい共振周波数を認識するように プログラムされたり、共振周波数を予め決められた方法で変更するように、鉄芯 の形状や鉄芯のコイルの位置を変更するなど、多（の方法で達成することができ る。

本発明を、例を示しながら、添付の図面を参照して説明する。

第１図は本発明によるボードゲームのコイルパターンを図のＡ−Ａ線断面図であ る。

第３図は本発明による共振信号を増幅するのに必要なボードゲーム装置の電子構 成部材のブロック図である。

第４図は共振信号を増幅するのに適した電子回路である。

第５図は電子式ボードゲームのオペレーションの一実施例を示すブロック図であ る。

第１図に示されたゲーム盤２は、送信用及び受信用のコイル列４．６を育してい る。１個の送信用コイル４と１個の受信用コイルのみが第１図に示されている。

しかし、他のコイルも同様に巻かれている。各送信用コイル及び受信用コイルは 、この場合８つのます目のそれぞれの横列または縦列を覆っており、このような ゲーム盤はチェス盤として使用するのに適している。送信用コイル４は、ゲーム 盤の特定の位置で受信用コイル６と交差している。各ます目の周囲にはコイル型 ８によってワイヤが案内されており、隣接するます目は反対方向に巻かれている 。１つの送信用コイル４（従ってチェス盤の横列）と１つの受信用コイル６（従 って縦列）を選択することによって、特定のます目が選択される。送信及び受信 コイルを選択するには多重チャンネル（第５図参照）が用いられる。

第２図に示すように、ゲーム盤２は、製造中にビン治具に載置される上層１８を 有している。そして、例えば送信用コイル４の第１組が、孔２０に挿入されたピ ンに巻回される。２組のコイル間の相互インダクタンスを減少させるために、分 離シート２２がコイルの上に載置される。その後、第２組のコイル６がビンに巻 回されて、最後に底層２４がコイル６に上に載置される。そして、ゲーム盤が治 具から取り外されて、化粧カバー２６が上層１８の上に重ねられる。

第２図は、ゲーム盤に位置するゲーム用駒１０を示している。各駒１０は中空内 部１２を有しており、その中にフェライト製鉄芯が設けられている。この鉄芯の 下端部回りには、多数回巻きの細ワイヤ、例えばエナメル加工された銅製ワイヤ からなるコイル１６が設けられている。蓄電器（図示せず）がコイル１６に平行 に設けられており、自然共振周波数をもった回路を形成している。各ゲーム用駒 １０または各ゲーム用駒の等級は独特の共振回路と共振周波数を備えており、こ れによって駒か識別できる。異なる共振周波数を付与するためには、コイルと蓄 電器の種々の組合せが必要とされる。一般には、低い共振周波は、もし所望の感 知領域が得られるなら、大径の鉄芯を必要とする。もし異なる周波の数が限定さ れるなら、調整か必要ないように、鉄芯、コイル、蓄電器の公差を維持すること が可能である。あるいは、蓄電器の値を変更したり（可変タイプを用いるか、ま たは必要な値を選択することによる）、コイルの巻数を変更することによって、 またはコイルをロッド状鉄芯で動かすことによって調整がなされる。

例として、チェスゲームでは、１２の識別されるチェス駒の等級がある。つまり 、各色について、キング、クイーン、ビショップ、ナイト、キャッスル、ボーン である。これらは、例えば５０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚの範囲にわたって、各駒の 共振周波を放散することにより容易に区別できる。これらの共振周波は、幾何学 的に離間していなければならない。この範囲は、共振器を比較的コンパクトにす るに充分高いものであるが、極端な電磁干渉を引き起こさない。昇格駒も同じよ うに設けることができる。

第３図の増幅回路２８は、受信コイルと送信コイル間の結合残差を釣り合わせる ために、零位回路を有している。

低いノイズと位相シフトをもった高ゲイン増幅器３２か、受信信号を増幅させる ために設けられている。増幅器３２から得られた信号は自動ゲイン制御（ＡＧＣ ）回路３４を作動させるのに用いられるとともに、フィルタ３６を通過して可変 ゲイン増幅器３８に送られる。増幅された信号は、ＡＧＣ回路によって必要とさ れるゲインに応じて、駆動コイルまたはｏＶのいずれかに転送される。ＡＧＣか ら信号が得られて、適切な振幅の振動が存在するかどうかを判断する回路４０に 送られる。ゼロ交差検出器４２が信号を発して、そこから振動の周波数が決めら れる。これらの信号ＰＰＳおよびＦＩＮは、それぞれ、ＦＩＮの周波数を決める 論理回路（第５図参照）に送られ、各ゲーム用駒にストアされた周波数と比較す ることによって、特定のます目にある駒が何であるかを判断する。

第４図は、共振信号を発するのに必要な電子回路の一実施例を示す。零位回路は 、駆動信号と直列の１つのコイルと、感知信号と直列の他のコイルとを備えた変 圧器４６、好ましくは小型の空気コアされた変圧器によって提供されている。残 りの感知信号から高周波を取り除くために、Ｒ１５及びＣ５からなるＲＣ底域フ ィルタが設けられている。

その後、信号は、ＴＲ９及びＴＲｌ０からなる入力増幅器に送られる。この増幅 器は、典型的には、５０〜５００Ｋ　Ｈｚの周波数帯において、約５０の電圧ゲ インと、非常に低いノイズと位相シフトとを有している。信号はそれから、ＴＲ １１，１２，１３，１４からなる高ゲイン中間増幅器に送られる。

この増幅器は、約３００のゲインと、非常に低いノイズと位相シフトを有してお り、出力及びＡＧＣ回路を駆動するために低い出力インピーダンスを付与する。

信号の一部は、Ｒ３３，Ｌ２．Ｃ４７と、バイアス抵抗回路Ｒ３８，Ｒ３９の入 力抵抗からなるフィルタを介して送られる。フィルタは、極端な高周波ノイズを 除去するために高周波拒否反応を示し、テストされるまず目に共振器がない場合 はスプリアス振動に対する回路の安定性を改善する。フィルタからの信号はその 後ＰＮＰトランジシスタＴＲ１７によって増幅される。

この信号は、エミッタ結合対ＴＲ１５、ＴＲ１６の基部を流れる差動電圧に従っ て、直流バイアスとともに送信コイル（駆動信号）か、ｏｖに転送される。差動 電圧は、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）回路３４を形成するＴＲ１８によって制御さ れる。共振信号の振幅が増加すると、ＴＲ１８の出力が増加し、ＴＲ１６も増加 して、ＴＲｌ７からの信号がＯｖに転送される。このように、振動の振幅は制御 されたレベルに維持される。共振がなければ、あるゆる電流がトランジスタＴＲ ｌ５　を介して送信コイルに流れているため、増幅器のゲインは適切に決められ る。

電圧比較器４８はゼロ交差検出器として機能するとともに、矩形波ＦＩＮを出力 し、その周波数は共振信号の周波数と等しい。ＡＧＣ回路ＴＲ１８の出力は第２ 電圧比較器４９に送られる。この比較器はＰＰＳ信号を発し、いったんしきい値 の電圧を越えると、安定した振動が得られ、共振周波数が決定される前にゲーム 用駒が問題のゲーム盤位置にあるかどうかを指示する。

これらの２つの信号ＦＩＮとＰＰＳは、共振信号の周波数を決定するために従来 の方法で加工される。このような加工回路のブロック図が第５図に示されている 。

ＦＩＮ信号はカウンタ５０に送られて、ＰＰＳ信号はマイクロプロセッサ５２に 送られる。共振信号の振幅がいったんしきい値に達すると、ＰＰＳ信号によって 、信号かマイクロプロセッサ５２からカウンタ５４に送られ、その出力がカウン タ５０をゲート制御して作動させる。カウンタ５４は、所定の周波源の予め決め られた振動数をカウントし、よってカウンタ５０がＦＩＮ信号の振動数をカウン トする所定周期を決定する。この所定周期の最後のカウンタ５４の出力かカウン タ５０の作動を停止させる。

カウンタ５０から生じるカウントは、特定のゲーム用駒１０の共振周波数と正比 例している。カウントはメモリ５８にストアされた情報と比較されて、どのゲー ム用駒か存在するかを判断する。

この種の装置の典嬰的な反応速度によって、１秒間に１００位置以上のテストが 可能になる。

本件の例はチェスゲームに関するものであるが、この種の電子式ゲームが他の応 用例で用いられることか理解される。これは、１人または複数のプレイヤーと１ つまたは複数のゲーム盤を要するとともに、すべてのゲーム盤がゲームの完全な 状況を明らかにするわけではない、つまりすべてのプレイヤーに対してすべての 操作駒の存在を見せるわけではないゲームを含む。この装置はまた、ゲームを制 御するゲーム盤にも用いることができる。例えば、０ｎ１０ｆｆ形式や難度など をもったゲーム盤である。さらに、本発明によるゲームは、例えば駒の存在を電 子的に検出することが重要でない場合などは、共振回路のない駒を用いることも てきることが理解されるであろう。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．それぞれに電気的共振回路を備えたゲーム用駒を有するとともに、少なくと も１つの表面を呈し、その表面の下方に設けられて、前記表面上にあるゲーム用 駒の多数の分離したプレイ位置を識別する送信及び受信コイルと、送信及び受信 コイルと特定のプレイ位置とを選択する手段とを有する電子式ゲーム装置であっ て、ゲーム用駒（１０）が任意のプレイ位置にあるとき共振信号が得られるよう に、送信及び受信コイル（４，６）間に増幅回路（２８）が接続されるとともに 、そのような共振信号を検出するための手段（４０）が設けられていることを特 徴とする電子式ゲーム装置。
2. ２．前記共振信号の周波数を決定し、そのことにより各ゲーム用駒が何であるか を判断するための手段（５０，５２，５４，５６，５８）が設けられていること を特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ３．前記共振周波数を決定する手段が、所定時間内に共振の振動数をカウントす るカウンタ（５０）と、このカウンタ（５０）からのカウント結果の比較対象と なる各駒または駒のタイプの周波数を含むメモリ（５８）とを有していることを 特徴とする請求項２に記載の装置。
4. ４．前記送信及び受信コイル（４，６）間の結合残差を補償するための手段（３ ０，４６）が備えられていることを特徴とする請求項１、２、または３のいずれ かに記載の装置。
5. ５．前記補償手段が、単一の変圧器を有しており、その一方のコイルが送信コイ ルと直列であり、他方のコイルが受信コイルと直列であることを特徴とする請求 項４に記載の装置。
6. ６．前記検出手段が、駆動コイルにおいて信号を遮断する手段と、続いて受信コ イルにおいて信号を検査する手段とを有していることを特徴とする請求項１、２ 、または３のいずれかに記載の装置。
7. ７．前記共振信号の振幅を制御するための手段（３４）が設けられていることを 特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. ８．前記限定手段（３４）が自動ゲイン制御回路であることを特徴とする請求項 ７に記載の装置。
9. ９．前記ゲーム用駒が、フェライト製鉄芯（１４）を内包する中空内部（１２） と、前記鉄芯の下端部周辺に設けられるとともに調節可能な蓄電器を接続したコ イル（１６）とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の装置 。
10. １０．前記送信及び受信コイルによってゲーム盤上の特定の位置を選択するため に多重チャンネルが設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに 記載の装置。