JPH10509058A - ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システム（102）は、ユーザー参加を必要とするインタラクティブなビデオゲーム（110）を表示するビデオゲーム機を含む。このインタラクティブなビデオゲームはプレイング・ピース（playing piece）を含む。また、システムは、ユーザーの各々の、独立した拘束されない手の動きに関する信号を供給する手運動感知器（114）を含む。これは、インタラクティブなビデオゲーム内におけるプレイング・ピースの少なくとも1つの局面を決定するためのものである。また、システムは、ユーザーの足の動きに関する信号を供給する足運動感知器（116）と、ユーザーの胴の動きに関する信号を供給する胴運動感知器（118）とを含むことができる。これらは、インタラクティブなビデオゲーム内におけるプレイング・ピースの、それぞれ少なくとも1つの局面を決定するためのものである。

Description

【発明の詳細な説明】 ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システム発明の分野及び背景 本発明は、ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムに関し、特に、ユ ーザーの労力及び時空間的コーディネーションの両方を必要とするユーザー制御 式ビデオゲーム併用運動システムに関する。 正規の運動プログラムが、楽しく挑戦し自分から進んで行える環境を提供す ることによって続けられるようにとユーザーを励ますために、種々の特許によっ てビデオゲーム機を運動用器具に統合する試みがあった。 例えば、ラペイレ（Lapeyre）の米国特許第 4,278,095 号は、トレッドミル （treadmill: 踏み車）と、ユーザーの速度及び距離そしてトレッドミル上のユ ーザーの速度によって制御される可変速度屋外運動シーンを示すためのモニタと を述べている。しかしながら、その運動シーンは、ユーザーが互いに競い合うビ デオゲームに競争的に参加しないという点で、本質的には、インタラクティブ（ 相互的）ではない。 ブラエウニグ（Braeunig）への米国特許第 4,925,189 号は、携帯用のビデ オゲーム・コントローラーを述べているが、これはユーザーの上半身に付けられ るもので、ユーザーが、ジョイスティックの動きをシミュレートするように異な る方向へ上半身を傾斜することによって、ビデオゲームがプレーできるものであ る。ユーザーは、立った、座った、そして跪いた姿勢からプレーしてもよく、そ れ故、このユーザー制御式ビデオゲーム併用運動器具には、トレーニング・セッ ション中にユーザーが激しい運動を行う必要がないという欠点がある。 また、ヘクター（Hector）及び他の米国特許第 4,720,789 号は、位置 表示可能なフット・パッドを有する、ビデオ運動あるいはゲーム・フロア・コン トローラー述べている。これによれば、オペレーターがフロア・コントローラー のフット・パッド上に彼の足を配置することでシステム中への情報入力が可能で ある。また、ゲーム・フロア・コントローラーは、異なる光セグメントを素早く 点滅させることによって足の速い動きを促す、各フット・パッドに結ばれた光セ グメントを含むことも可能である。しかしながら、この装置は、ユーザーがタッ プ・ダンス的に一つの足から他の足へただ単に体重を移しているだけなのかどう か、あるいはユーザーが、例えば、その場所で走ることによって、激しい運動を 維持しているのかどうかを考慮しない。 他の展開としては、運動中におけるユーザーの努力に合わせてビデオゲーム の難易度を調整するものが含まれる。概してこのビデオゲームの難易度は、ユー ザーの心拍数が所定の目標領域中に留まるように規制される。この運動は、ユー ザーの努力を示す速度センサーを有するトレッドミル、立位の自転車、立位のロ ーイング・マシーン等の運動用器具上で行われる。このような運動用器具の例が 、ダルジンスキス（Darzinskis）の米国特許第 4,489,938 号、フィリップス（P hillips）の米国特許第 4,512,567 号、メルトン（Melton）他の米国特許第 4,5 42,897 号、リッチー（Ritchie）の米国特許第 4,637,605 号、ヴァイス（Weiss ）の米国特許第 4,660,828 号、ヤン（Yang）の米国特許第 4,709,917 号、マン スフィールド（Mansfield）の米国特許第 4,711,447 号、グー（Goo）の米国特 許第 4,817,950 号、ホール−チッピング（Hall-Tipping）の米国特許第 5,001, 632 号、マンスフィールド（Mansfield）の米国特許第 5,054,771 号、オペニア ノ（Openiano）の米国特許第 5,139,261 号、スツエクレ（Stuekle）他の米国特 許第 5,148,152 号、ボイド（Boyd）他の米国特許第 5,195,746 号、フリーダバ ック（Friedaback）の米 国特許第 5,277,678 号及びエクスタイン（Eckstein）の米国特許第 5,308,296 号に説明されている。 これら既存の装置は、装置自体を監視することによって、あるいはユーザー の心拍を監視することによって肉体的努力を評価する。装置自体の監視には、装 置に対して直接的に行われない運動で費やされたエアロビクス的な運動は監視で きないという欠点がある。心拍はその特定ユーザーの健康状態に依存する主観的 な測定であり、ユーザーの心拍の監視は、実際のスポーツ・ゲームにおいて複数 のユーザーを比較するために用いられるような客観的な測定を提供しないという 欠点がある。 従って、上記装置の欠陥を克服するユーザー制御式ビデオゲーム併用運動器 具の必要がある。特に、ユーザーの運動と客観的な物理的パラメータとの両方を 監視し、ユーザーの健康状態に依存せず、例えば、その場で走る、跳ねる、座っ た姿勢で膝を上げる等の、今まで正確に評価できなかった運動を評価することが 可能な装置が必要である。発明の概要 本発明は、やりがいのある、興味を起こさせるトレーニング・セッション中 にユーザーに激しいエアロビクス運動に参加するよう促すユーザー制御式ビデオ ゲーム併用運動システムに関するものである。また、システムは、ダンス等の広 範囲なレクリエーション的な運動に対してもユーザー参加のために用いられ得る ものである。 それ故、本発明によるユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムは、次 のものから構成されている。（a）ユーザー参加を必要とするインタラクティブ なビデオゲームを表示するためのビデオゲーム機、なお、このインタラクティブ なビデオゲームはプレイング・ピースを含む。（b）インタラクティブなビデオ ゲーム内でプレイング・ピースの少なくと も一つの局面を決めるために、ユーザーの少なくとも二つの手足についての独立 した自然な動きに関する信号を提供するための手足運動感知器。 そして （c）プレイング・ピースを制御するために信号に応答するプレイング・ ピース・コントローラ。 本発明の特徴によれば、手足運動感知器は、ユーザーの左手によって操作可 能な左手運動感知器及びユーザーの右手によって操作可能な右手運動感知器を含 む。 また、本発明の特徴によれば、手足運動感知器は、ユーザーの左足によって 操作可能な左足運動感知器及びユーザーの右足によって操作可能な右足運動感知 器を含む。 さらに、本発明の特徴によれば、手足運動感知器の少なくとも一部分はユー ザーの身に付けられる。 また、さらに、本発明の特徴によれば、手足運動感知器の少なくとも一部分 はユーザーによって保持される。 さらに、本発明の特徴によれば、手足運動感知器の少なくとも一部分はユー ザーから離れている。 また、本発明の特徴によれば、手足運動感知器の少なくとも一部分は、ユー ザーがその上で運動を行う運動具と関連する。 また、さらに、本発明の特徴によれば、この運動具はユーザーによって行わ れた運動に関する情報を提供する。 さらに、本発明の特徴によれば、手足運動感知器はアクチュエータ・ボタン を含む。 また、本発明の特徴によれば、プレイング・ピース・コントローラは、次の グループから選択されたプレイング・ピースの一つの局面を制御する。スクリー ン・リフレッシュ毎にプレイング・ピースによって動かされるピクセル数、プレ イング・ピースの大きさ、プレイング・ピースの 形状、プレイング・ピースの色、プレイング・ピースの位置、プレイング・ピー スの移動方向、プレイング・ピースの発砲率、及び画面上の他のオブジェクトへ のプレイング・ピースの相互作用。 さらに、本発明の特徴によれば、インタラクティブなビデオゲームは、ユー ザーともう一人のユーザーとの間でプレーされる。 また、本発明の特徴によれば、システムは、さらに、インタラクティブなビ デオゲームの内におけるプレイング・ピースの少なくとも一つの局面を決めるた めに、ユーザーの胴によって行われた運動に関する信号を提供するための胴運動 感知器からなる。 さらに、本発明の特徴によれば、胴運動感知器の少なくとも一部分はユーザ ーによって身に付けられる。 また、さらに、本発明の特徴によれば、胴運動感知器の少なくとも一部分は 、ユーザーがその上で運動を行う運動具と関連する。 さらに、本発明の特徴によれば、システムは、さらに、インタラクティブな ビデオゲーム内におけるプレイング・ピースの少なくとも一つの局面を決めるた めに、ユーザーによって行われる運動に関する信号を提供するための心拍数検出 器からなる。 さらに、本発明の特徴によれば、システムは、さらに、システムの少なくと も一部分を制御するために、信号に応答するシステム・コントローラーからなる 。 また、本発明の特徴によれば、システム・コントローラーは運動具の少なく とも一つの特徴を制御する。 さらに、本発明の特徴によれば、システムは、さらに、ユーザーの少なくと も１本の手足によって用いられた力を感知するためのひずみセンサからなる。 また、ユーザーによって行われたエアロビクス運動を測る装置が提供 される。この装置は、（a）面上への、ユーザーの少なくとも片足の衝撃頻度を 感知するための少なくとも一つのセンサと、（b）ユーザーの少なくとも片足が 面上にある時間のパーセンテージを感知するための少なくとも一つのセンサとか らなる。 さらに、ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムを提供する。このシ ステムは、（a）ユーザー参加を必要とするインタラクティブなビデオゲームを 表示するためのビデオゲーム機と、なお、このインタラクティブなビデオゲーム はプレイング・ピースを含むが、（b）インタラクティブなビデオゲーム内にお けるプレイング・ピースの少なくとも一つの局面を決めるために、ユーザーの歩 行速度に関する信号を提供するための運動感知器と、（c）プレイング・ピース を制御するために、この信号に応答するプレイング・ピース・コントローラとか らなる。図面の簡単な説明 本発明を、一例として、添付図面を参照してここに説明する。 図１は、本発明に従って構成された操作可能なユーザー制御式ビデオゲーム 併用運動システムの実施例のブロック図を示す。 図２Ａ及び２Ｂは、各々、本発明によるスカッシュ・ビデオゲーム画面とス カッシュ・ビデオゲーム指示画面とを表す。 図２Ｃ及び２Ｄは、各々、本発明によるサバイバル・トレーニング・ビデオ ゲーム画面とサバイバル・トレーニング・ビデオゲーム指示画面とを表す。 図２Ｅは、本発明によるバドミントン・トレーニング・ビデオゲーム画面を 表す。 図２Ｆは、本発明によるダンス・トレーニング・ビデオゲーム画面を表す。 図３Ａ−３Ｄは、システムのビデオゲーム機によって提供されるいくつかの 代表的なシステム・コントロール画面を表すもので、各々、スタート・トレーニ ング・セッション画面、ビデオゲーム選択画面、難易度選択画面とトレーニング 時間選択画面とを示す。 図４は、図１のユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムの第一実施例 の概要図を示すもので、エアロビクス運動感知器には、ユーザーが身につけた送 信器と、システムのビデオゲーム機に統合された受信器とが含まれる。 図５は、図１のユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムの第一実施例 の概要図を示すもので、同時に二人のユーザーが用いている。 図６は、図１のユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムの第二実施例 の概要図を示すもので、エアロビクス運動感知器には、ユーザーが身につけた送 信器と、運動マットとして構成された運動具に統合された受信器とが含まれる。 図７は、図１のユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムの第三実施例 の概要図を示すもので、エアロビクス運動感知器には、運動用マットとして構成 された運動具に統合されたフィート・センサとハンド・センサとが含まれる。 図８は、図７のユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムの第四実施例 の概要図を示すもので、運動用マットはベース上に旋回可能に付けられている。 図９Ａ及び９Ｂは、トレッドミルを含む、ユーザー制御式ビデオゲーム併用 運動システムの第五実施例の概要図を示す。 図１０Ａ−１０Ｃは、ユーザーの一方の手が、異なる三つの高さにそれぞれ ある状態を感知する手運動感知器の三つの操作位置を示す。 図１１Ａ及び１１Ｂは、各々、一つの軸あるいは二つの軸に沿ってユ ーザーの手の動く方向を感知する手運動感知器の概要図を示す。 図１２は、「フィート・センサによって測定されるユーザーのエアロビクス 運動レベルの関数としてのユーザープレイング・ピースのスピード」と表題が付 けられた表を示す。 図１３は、「ハンド・センサによって測定されるユーザーの手の速度の関数 としてのユーザーのプレイング・ピースのスピード」と表題が付けられた表を示 す。実施例の説明 本発明は、ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システムに関する。 図面とその説明を参照することによって、本発明のユーザー制御式ビデオゲ ーム併用運動システムの原理及びオペレーションを良く理解することができる。 さて、図を参照する。図１は、本発明に従って構成された操作可能なユーザ ー制御式ビデオゲーム併用運動システムのブロック図である。これは、全体とし て100と付されている。一般的に言って、本発明のユーザー制御式ビデオゲーム 併用運動システム100は、やりがいのあるインタラクティブなビデオゲームをプ レーするのにユーザーに必要とされる真剣さや集中力を運動に結び付けるもので ある。しかし、システム100を、例えば、ダンス等を教えるような活動的でない 、不活発でレクリエーション的な運動のために用いることも可能である。どちら の場合も、システム100は、ユーザーがビデオゲームの中に起こる事象に応えて 運動を行うことにおいて巧みなコーディネーションを必要とする。 それ故、システム100は、ユーザーが観察可能なディスプレイ106上にインタ ラクティブなビデオゲームを表示するためのビデオゲーム・コントローラ104を 含むビデオゲーム機102を有する。ディスプレイ106は従来 のテレビ・モニタであることが好ましいため、ビデオゲーム機102とディスプレ イ106との間の接続は、ビデオ・プレーヤとテレビ・モニタとの接続と同じやり 方でできる。代替的に、ディスプレイ106は、専用のモニター、投影スクリーン 、ホログラム等のディスプレイ・システムであってもよい。また、ビデオゲーム 機102は、ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システム100のオペレーションを 制御するシステム・コントローラ108をも含む。このシステム・コントローラ108 は、トレーニング・セッションの開始、ビデオゲームの選択、ゲーム難易度の選 択、トレーニング・セッションの継続時間の選択、ユーザーのパフォーマンスに 関する情報の要約の提供等のオペレーションを制御する。さらに、システム・コ ントローラ108は、例えば、トレッドミルの抗力等、運動具の特性を規制するた めに用いられることも可能である。 ビデオゲーム機102は、カートリッジ110を受け入れるようにデザインされる のが好ましく、その場合は、各カートリッジ110が特有なタイプのインタラクテ ィブなビデオゲームを提供する。ビデオゲームは、他の判定基準、例えば、ユー ザー数等によっても分類が可能である。ユーザーの数は、一人、二人あるいはさ らに多くてもよい。一人のユーザーの場合には、ユーザーはビデオゲーム機102 に対してプレーする。二人あるいはさらにユーザーが多い場合には、ユーザーは 、他のユーザーに対して、あるいはビデオゲーム機102に対してプレーすること ができる。 これらインタラクティブなビデオゲームには、概して競技的なスポーツ・タ イプのゲーム、アーケード・タイプのゲーム、ゲームボーイ・タイプのゲーム等 があり、いずれもユーザーを激しいエアロビクス運動に引き込み、集中トレーニ ングのスケジュールを維持するよう奨励するものである。スポーツ・タイプのゲ ームには、例えば、スカッシュ、テニス等のラケット・ゲーム、フットボール、 バスケットボール等のボール ・ゲーム、ボクシング、冒険、屋内運動、屋外運動等の他のゲームが含まれる。 アーケード・タイプのゲームには、例えば、テトリス（Tetrus）、パックマン（ Pacman）等が含まれる。さらに、競技的でインタラクティブなビデオゲームには 、例えば、数学的な問題、論理的な問題等の質問を含むことができ、ユーザーは 、システム100でのセッション中にそれらの質問に答えるように要求され、肉体 的なレベルと知能的なレベルとにおいて挑戦される。 ビデオゲーム・コントローラ104の競技的でインタラクティブなビデオゲー ムには、プレイング・ピース・コントローラ112の制御下にいくつかのプレイン グ・ピースが含まれるが、これらプレイング・ピースはそのビデオゲームの性質 に依存するものである。典型的なプレイング・ピースとしは、限定せずに、ラケ ット・ゲームにおいてはラケットであり、ボール・ゲームにおいてはプレーヤー 、パックマン・ゲームにおいては「怪物」等である。また、プレイング・ピース を、ビデオゲーム内、画面全体、シナリオ全体の中に隠すことも可能である。原 則として、プレイング・ピース・コントローラ112は、ユーザーが努力するレベ ルを増やすことを通じて、より高い得点、勝利あるいは望ましいゲーム結果に達 するようにプレイング・ピースを制御する。しかしながら、以下に明かされるよ うに、望ましいゲーム結果を得るには、努力レベルだけではなく、進行中のビデ オゲームに参加しているときに、ユーザーによって行なわれる熟練した時空間的 コーディネーションや、ディスプレイ106上に表示される質問への回答が大切な 要素である。 しかし、用語「インタラクティブなビデオゲーム」（interactive video ga me）が、当技術において既知である広範囲の、エアロビクス度の低いシミュレー ション・シナリオ、アニメーション・シナリオ、バーチャル・リアリティー・シ ナリオ等にも言及することに注意すべきである。 例えば、シミュレーション・シナリオは、ダンスの踊り方、柔道の練習方法、体 操運動のやり方等を教えるトレーニング・セッションを含むことができる。ダン スを教える場合では、ユーザーがダンスのペアにおける一人のメンバーとして表 され、ビデオゲーム機102がその相手を提供することが可能である。従って、こ のダンスのペアにおいてユーザーの代理を務めるメンバーは、プレイング・ピー ス・コントローラ112の制御下にあるプレイング・ピースである。代替的に、二 人のユーザーが一緒に踊ることができる。どちらの場合においても、従来のダン ス・コンテストで提供されるものに類似した得点がゲーム結果として得られるの が望ましい。先に述べたように、このインタラクティブなビデオゲームの結果に は、ユーザーからの熟練した時空間的コーディネーションが必要とされることが 容易に理解できる。 システム・コントローラ108とプレイング・ピース・コントローラ112とは、 手運動感知器114、足運動感知器116及び胴運動感知器118を含む、いくつかのソ ースから入力を受ける。手運動感知器114は、概して、ユーザーの腕の各々の独 立した自然な動きを感知し、足運動感知器116は、ユーザーの足の各々の独立し た自然な動きを感知し、胴運動感知器118は、ユーザーの胴の独立した自然な動 き全てを感知する。システム100が、例えば、頭、ひざ、肘等、身体の他の部分 の動きを感知する、他の運動センサーを含むことが可能であることは明らかであ る。 本発明における、独立した動きとは、ユーザーが手足を各々独立して動かす ことができることを意味し、これが本発明の特徴である。すなわち、右腕を動か さないで、左腕を上方に動かすことができ、例えば、自転車のハンドルをつかむ 、ボートのオールを操る等のように共通の動きあるいは相反する動きを実行する ように制約されることはない。さらに、本発明の特徴として、独立した動きとは 、例えば、自転車のハンドルを 回す、トレッドミルに沿って走る、自転車に乗る等の特定な動きを行うのではな く、ユーザーが手足をどんなふうにでも自然に動かすことができることである。 手運動感知器114、足運動感知器116及び胴運動感知器118は、通常、各々、 特定な動きに対する「ゲーム値」（game value）を示す検索表（Look - Up - Ta ble）を含む。この「ゲーム値」は、より大きなエアロビクス的エネルギーの消 費、あるいはより優れた時空間的コーディネーションを要求する動きに対して与 えられるものであり、ビデオゲームのタイプに依存するものである。例えば、テ ニスのビデオゲームにおいては、エアロビクス的エネルギーのより多くの消費が ユーザーのラケットの速度を増すために用いられ、パックマン・ビデオゲームで は、エネルギーのより多くの消費が、ユーザーを捕えようとしている「怪物」の 速度を遅くすることに用いられ、ダンス教授ビデオゲームでは、ステップが難し ければ難しいほどより多くの「ゲーム値」を与えることができる。 より高い得点、勝利あるいは他の望ましいゲーム結果を得る可能性は、プレ イング・ピースのいくつかの特性を順応させることを介してユーザーによって実 行された動きに関連づけられる。第一に、プレイング・ピース・コントローラ11 2は、プレイング・ピースの操作性が、ユーザーのエアロビクス運動レベル、あ るいはユーザーによって示された時空間的コーディネーション・レベルの関数と なるように制御することができる。操作性は、通常、ディスプレイ106の各スク リーン・リフレッシュ中に動かされたピクセル数によって与えられるプレイング ・ピースの「速度」と「場所」とに関する。第二に、プレイング・ピース・コン トローラ112は、プレイング・ピースの大きさが、ユーザーのエアロビクス運動 レベル、あるいはユーザーによって示された時空間的コーディネーション・レベ ルの関数となるように制御することができる。第三に、プレイング ・ピース・コントローラ112は、プレイング・ピースの「発砲率」が、ユーザー のエアロビクス運動レベル、あるいはユーザーによって示された時空間的コーデ ィネーション・レベルの関数となるように制御することができる。第四に、プレ イング・ピース・コントローラ112は、プレイング・ピースの形状が、ユーザー のエアロビクス運動レベル、あるいはユーザーによって示された時空間的コーデ ィネーション・レベルの関数となるように制御することができる。第五に、プレ イング・ピース・コントローラ112は、プレイング・ピースの色が、ユーザーの エアロビクス運動レベル、あるいはユーザーによって示された時空間的コーディ ネーション・レベルの関数となるように制御することができる。そして第六に、 プレイング・ピース・コントローラ112は、ビデオゲーム中の他の対象物に対す るプレイング・ピースの相互作用が、ユーザーのエアロビクス運動レベル、ある いはユーザーによって示された時空間的コーディネーションのレベルの関数とな るように制御することができる。 さらに、システム・コントローラ108及びプレイング・ピース・コントロー ラ112は、また、心拍数検出器120から入力を受けることができる。心拍数検出器 120は、例えば、ユーザーの心拍数が彼の年齢、総合的な健康状態等による所定 値を超えるときに、トレーニング・セッションを終えるために用いられ得る。代 替的に、心拍数検出器120は、手運動感知器114、足運動感知器116あるいは胴運 動感知器118の代わりに、ユーザーによって実行されたエアロビクス運動レベル に関する入力を提供するために用いられることができる。またさらに、システム ・コントローラ108及びプレイング・ピース・コントローラ112は、ジョイスティ ック・コントローラ等の技術において既知であるように、手運動感知器114、足 運動感知器116、あるいは胴運動感知器118に用いられるアクチュエータ・ボタン 121からも入力を受けることが可能である。 さて、図２Ａ−２Ｆを参照すると、ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動シ ステム100で一人あるいは数人のユーザーによってプレイすることができる代表 的なインタラクティブなビデオゲームが画面に表されている。 まず、図２Ａ及び２Ｂを参照する。図２Ａは、スカッシュ・ビデオゲーム画 面122を表し、図２Ｂは、スカッシュ・ビデオゲーム指示画面124を表す。スカッ シュ・ビデオゲームの目的は、コート128内にボール126を可能な限り長時間保つ ことである。これは、ボール126がラケット130からコート128内にはね返るよう に、画面の下部に位置するラケット130をユーザーが左右へ動かすことによって 達せられる。ユーザーがうまくボール126を打ち返した回数がスコアボード132に 示される。この場合、ユーザーは、より速くラケット130を動かすためにより速 く走り、そして、左右にラケット130を動かすために左手あるいは右手を各々上 げなければならない。それ故、高い得点に達するためには、ユーザーがかなりの 身体的コーディネーションを示し、かなりのエアロビクス運動を行わなければな らないことが容易に分かる。 さて、図２Ｃ及び２Ｄを参照する。図２Ｃは、サバイバル・トレーニング・ ビデオゲーム画面134を表し、図２Ｄは、サバイバル・トレーニング・ビデオゲ ーム指示画面136を示す。サバイバル・トレーニング・ビデオゲームの目的は、 リンゴ140として示された食物に到達するためにジャングル138内の道をクリアし 、正方形として示された怪物142に食べられるのを避け、リンゴ140を食べた後3 秒以内にいくつかの怪物142を殺すことである。これは、ジャングル138を通して 「戦闘員」プレイング・ピース144を小道に沿って動かすユーザーによって達せ られる。ユーザーが食べたリンゴ140の数と彼が殺した怪物142の数がスコアボー ド146に示される。この場合、ユーザーは、より速くプレイング・ピース144を動 かすた めにより速く走り、左右にプレイング・ピース144を動かすために彼の左右の手 を各々上げ、プレイング・ピース144を上へ動かすために両方の腕を上げ、そし てプレイング・ピース144を下へ動かすために両方の腕を下げるように要求され る。ここでも、高い得点に達するためには、ユーザーがかなりの身体的コーディ ネーションを示し、かなりのエアロビクス運動を行わなければならないことが容 易に分かる。 さて、図２Ｅを参照する。図２Ｅは、バドミントン・トレーニング・ビデオ ゲーム画面148を表す。バドミントン・トレーニング・ビデオゲームの目的は、 コート152内にボール150を可能な限り長時間保つことである。これは、ラケット 154からはね返ったボール150がコート152内に留まるように、ユーザーが、画面 の下部に位置するラケット154を左右へ動かすことによって達せられる。ユーザ ーがうまくボール150を打ち返した回数がスコアボード156に示される。この場合 、ユーザーは、左あるいは右へラケット154を動かすために各々、彼の左あるい は右手を上げるように要求される。より速く走ることによって、ユーザーはラケ ット154の大きさを増すことができる。もう一つのバージョンでは、ユーザーの 走る速度がより速ければボール150がラケット154からはね返るはね返り高さが増 すように、走る速度に応じてはね返り高さを決定する。従って、高い得点に達す るためには、ユーザーがかなりの身体的コーディネーションを示し、かなりのエ アロビクス運動を行わなければならないことが容易に分かる。 さて、図２Ｆを参照する。図２Ｆは、ダンス・トレーニング・ビデオゲーム 画面158を表す。ダンス・トレーニング・ビデオゲームの目的はユーザーにダン スを教えることである。これは、ビデオゲーム機102がダンスのペアの第二のメ ンバー162を提供するプレイング・ピース・コントローラ110の制御下でダンスの ペアの第一メンバー160として表されたユー ザーによって行なわれる。得点は、ユーザーがダンスの決められた演技を正確に 行ったかどうかによって与えられる。前と同じように、インタラクティブなビデ オゲームの結果として高い得点に達するためには、ユーザー側の熟練した時空間 的コーディネーションを必要とすることが容易に分かる。 さて、図３Ａ−３Ｄを参照する。手運動感知器114、足運動感知器116、胴運 動感知器118及び心拍数検出器120は、ユーザー制御式ビデオゲーム併用運動シス テム100のオペレーションを制御するためにシステム・コントローラ108に入力を 与えることが可能である。このことを、いくつかの代表的なシステム・コントロ ール画面を参照して説明する。特に、図３Ａはスタート・トレーニング・セッシ ョン画面164を表す。ここで、ユーザーは、運動具の上に立って、トレーニング ・セッションを始めるために彼の手を上げるように要求される。図３Ｂは、ビデ オゲーム選択画面166を表す。ここで、ユーザーは、片方の手を上げてビデオゲ ームのオプションをスクロールし、両手を上げてプレーしたい特定のビデオゲー ムを選択するように要求される。図３Ｃは、ユーザーがゲームの難易度、例えば 、初心者、初級者、中級者及び上級者を選択する以外についてはビデオゲーム選 択画面166と同様の方法で操作可能な難易度選択画面168を表す。そして最後に、 図３Ｄは、ユーザーがトレーニング・セッションの継続時間を選択すること以外 については、ビデオゲーム選択画面166に類似の方法で操作可能なトレーニング 時間選択画面170を表す。 さて、図４から９までを参照する。これら概要図は、本発明に従って構成さ れた操作可能なユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システム100のいくつかの 実施例を表す。 まず、図４を参照すると、手運動感知器114、足運動感知器116及び胴運動感 知器118は、IR インタフェース、RF インタフェース等を介して 通信する送信器と受信器のカプリングとして実現されている。送信器は通常ユー ザーによって着用され、受信器は通常ビデオゲーム機102に統合される。それ故 、ユーザーは、送信器と受信器との間の通信が維持される限り、彼の腕と足を独 立させて自然に動かすことができる。IR インタフェースの場合には、通信が視 線に沿って維持されるが、RF インタフェースの場合には、通信が送信器受信器 カプリングの範囲内で維持される。通常、各送信器は、各送信器の信号が他の送 信器の信号から区別されるように、特有な信号を発信する。受信器は、送信器各 々の場所を測って順に各送信器から情報を得ることができるように配置される。 それ故、手運動感知器114は、ユーザーの手の動きを感知するためにユーザ ーの手首に付ける二つのハンド・センサ172及び174を含み、足運動感知器116は 、ユーザーの足の動きを感知するためにユーザーの足首に付ける二つのフィート ・センサ176及び178を含み、胴運動感知器118は、ユーザーの胴の動きを感知す るためにユーザーのウエストに付けるウエスト・センサ180を含み、ビデオゲー ム機102は、三つの受信器182〜186を含む。ある動きがセンサによって認知され ることは、その動きがどのセンサの対象になるかに依存することは明らかである 。例えば、右腕を上げることはセンサ172によってだけ感知されるが、他の動き 、例えば、空中へ跳ねることは、全てのセンサ172〜180によって認められる。さ らに、心拍数検出器120は、システム100で運動中のユーザーの心拍数を提供する 。 プレイング・ピース・コントローラ112が、いくつかの動きの「ゲーム値」 を決定するために、一つのセンサの相対的な動きをもう一つのセンサと比較して 計算するように要求されることは容易に理解できる。例えば、プレイング・ピー ス・コントローラ112が、ユーザーが立位で彼の手をウエストの高さから頭上の 高さまで上げる動きのゲーム値を決めるた めには、センサ172からの情報だけが必要とされる。ユーザーが空中へ跳ね上が りながらウエストの高さから先と同じ頭上の高さまで彼の手を上げて下げる運動 のゲーム値を決めるようにプレイング・ピース・コントローラ112が要求される 場合には、プレイング・ピース・コントローラ112は、センサ172、174及び180か らの情報を必要とする。これは、センサ172及び174の絶対的な動きがセンサ180 の動きに相対的であるためである。 手短かに図５を参照して、システム100が、共通のインタラクティブなゲー ムにおいて敵役を務める形で二人のユーザーが同時に運動するために用いられる 場合を説明する。この場合、「Ａ」と示された送信器は、システム100が二つの ユーザーの動きを区別することができるように、「Ｂ」と示された送信器とは異 なる周波数で信号を送信する。 図６に表されたシステム100の実施例においては、センサ172〜180の信号は 、運動用マット188に埋められた受信器182〜186によって捕らえられる。受信器1 82〜186は、プレイング・ピース・コントローラ112が各センサ172〜180の変位を 測定できるように、配置されている。この場合には、システム100は、受信器182 〜186とビデオゲーム機102との間に、柔軟な電気ケーブル、IR インタフェース 、RF インタフェース等からなる通信リンク190を含む。代替的に、運動用マット 188は、ステッパーとして、あるいは階段タイプの構成として提供されることも 可能である。 運動用マット188は、従来の運動用マットに多くの点で類似するもので、プ ラスチックに覆われた丈夫なスポンジの支持体から造られ、例えば、その場で走 る等の激しいエアロビクス運動から起こるショックを軽減するように設計されて いる。また、運動用マット188は、ユーザーが自分の位置に過度の注意を払わず に、その上で激しいエアロビクス運動を行うことができ、ユーザーの足の独立し た自然な動きを拘束しないように、 十分な大きさを有することが好ましい。 図７に表されたシステム100の実施例においては、手運動感知器114がハンド ・センサ192及び194を含み、足運動感知器116がフィート・センサ196及び198を 含み、どちらも圧力に敏感な素子、ロードセル、スイッチ等として運動用マット 200に統合されている。図に示されるように、ハンド・センサ192は、ユーザーの 右手の動きを感知するために運動用マット200の右に配置され、ハンド・センサ1 94は、ユーザーの左手の動きを感知するために運動用マット200の左に配置され ている。ユーザーの腕の独立した自然な動きを拘束しないように、ハンド・セン サ192は、ユーザーが右手でつかむためのハンドル204と共に提供されたゴムひも 202によって操作され、ハンド・センサ194は、ユーザーが左手でつかむハンドル 208と共に提供されたゴムひも206によって操作される。同様に、フィート・セン サ196は、運動用マット200上のユーザーの右足の衝撃を感知するために運動用マ ット200の右半分のかなり中心に位置し、フィート・センサ198は、運動用マット 200上のユーザーの左足の衝撃を感知するために運動用マット200の左半分のかな り中心に配置している。前記同様、ハンド・センサ192及び194とフィート・セン サ196及び198とビデオゲーム機102との間の通信リンク190は、柔軟な電気ケーブ ル、IR インタフェース、RF インタフェース等を通る。運動用マット200上で行 われる運動と運動の対象となる筋肉との範囲を広げるために、図８に示されるよ うに、運動用マット200をベース210上に旋回可能に取り付けてもよい。この場合 、システム100は、アクチュエータ・ボタン121を有するハンド・サポート211を 含むことが好ましい。 さて、図９Ａ及び９Ｂを参照する。システム100は、トレッドミル212上のユ ーザーの歩行速度を測るための速度センサ213を有するトレッドミル212を含んで 示されている。本発明における歩行速度は、緩やかな歩行 速度から高速な走行速度までのいかなるスピードにも言及することに注意する。 この場合、システム・コントローラー108及びプレイング・ピース・コントロー ラ112への入力としての手運動感知器114、足運動センサ装置116及び胴運動感知 器118は、速度センサ213で置き代えられる。上記のように、システム・コントロ ーラ108は、例えば、トレッドミル212の抵抗等、運動具のいくつかの特徴を調節 することができる。ここでも、システム100は、アクチュエータ・ボタン121を有 するハンド・サポート211を含むことが好ましい。前記同様、ユーザーは、イン タラクティブなビデオゲームに活発に参加し、望ましいゲーム結果に達するため に、肉体的な労力と時空間的コーディネーションとを示す必要がある。 さて、図１０Ａ−１０Ｃを参照し、ハンド・センサ192及び194によってユー ザーの手の三つの高さ、速度及び加速度が測れる原理を説明する。この場合、ハ ンド・センサ192は、二つの通常開の（ NO ）スイッチ214及び216とその間に延 びるコネクタ218とを有する。コード202が、スイッチ214及び216が同時に閉じな いように、コネクタ218の中心にではなく、むしろスイッチ214及び216のどちら か一方に寄せて付けられていることに注意する。それ故、ユーザーの右の手の動 きは、スイッチ214及び216が、それらの通常開の状態から一つも閉じられないか 、あるいは一つ、あるいは両方とも閉じたかによって決められる。この場合、コ ード202は、ユーザーの右手の動きの方向にかかわらずにスイッチ214がスイッチ 216より先に閉じるように、スイッチ214の近くに繋がれている。さて、図１０Ａ から明らかなように、ユーザーがハンドル204をウエストの高さに保つとき、両 スイッチ214及び216は開の状態にある。図１０Ｂに示されるように、ユーザーが ハンドル204を肩の高さに支えるとき、スイッチ214は閉で、スイッチ216は開の 状態にある。最終的に、図１０Ｃから明らかなように、ユーザーが頭上にハンド ル204を上げた高さにおいては、両ス イッチ214及び216は閉じられる。ユーザーの手の速度及び加速度は、これら三つ の異なる状態が通過する時間から得ることができる。 さて、図１１Ａ及び１１Ｂを参照すれば、ハンド・センサ192及び194は、ま た、デカルト座標の一軸あるいは両軸に沿って動きの方向を感知するようにもデ ザインが可能であることが明らかである。一軸に沿って動きの方向を感知するた めには、ハンド・センサ192及び194は、二つのセンサ・ユニット220及び222を必 要とするが、二軸に沿って動きの方向を感知するためには、ハンド・センサ192 及び194は、三つのセンサ・ユニット224、226及び228を必要とする。 さて、図１２及び１３に示される表は、ユーザーが、エアロビクス運動レベ ルを増すことに応じて、高得点、勝利あるいは他の望ましいゲーム結果が得られ る可能性が増すように、プレイング・ピース・コントローラ112がエアロビクス 運動レベルにプレイング・ピースのいくつかの特徴を関連づける方法の典型的な 例を表すものである。説明のために、ユーザーが、図７に示されたシステム100 の実施例のスカッシュ・ビデオゲームをプレーしているときにプレイング・ピー ス・コントローラ112によって用いられる表が示されている。従って、この場合 、プレイング・ピースはラケットである。 本発明の特徴は、足運動感知器116が、ユーザーの足から表面への衝撃頻度 ｆと、ユーザーの両足が空中へ離れている時間のパーセンテージで定義された足 の滞空時間パーセンテージｐとの二つの要因を考慮してエアロビクス運動レベル を測定することである。ただ単に衝撃頻度を計算に入れるだけでは、ある衝撃頻 度で一方の足から他方の足へ緩やかに跳ぶとき、同頻度でその場でジョギングす るとき、あるいは同頻度でその場で走るときに必要とされるエアロビクス運動量 を比較的に考慮するに十分でないことは明らかである。 しかしながら、歩く、あるいは走る行為には周期性があるため、通常、単に 片足の衝撃頻度と滞空パーセンテージとを考慮すれば十分である。さらに、衝撃 頻度を一方の足について測定する間に、滞空パーセンテージを他方の足について 測定することが可能である。さらに、上記に説明されたように滞空パーセンテー ジを測定する代わりに、むしろ、ユーザーの片足あるいは両足が面に付いている 時間のパーセンテージを測定することも可能である。なぜなら、これらは互いに 補完するものだからである。面は、床であってもよいし、あるいは代替的に例え ばマット200等の運動具であってもい。 さて、図１２には、異なるエアロビクス運動レベルの対する30のゲーム得点 が 5 x 6 マトリックスに表として示されている。この表において、衝撃頻度ｆ は、ｆ＜１、ｆ＝１あるいは２、ｆ＝３、４あるいは５、ｆ＝６あるいは７及び ｆ＞８の五つの頻度レベルに分けられ、滞空パーセンテージｐは、ｐ＜ −40％ とき「重い足取り（ヘビーウォーキング）」、ｐが − 40％と 0％との間にある とき「歩行（ウォーキング）」、ｐが 0％と 24％との間にあるとき「ジョギン グ」、ｐが 24％と 50％との間にあるとき「走行（ランニング）」、ｐが 50％ と 70％との間にあるとき「速い走行」及び最後にｐ ＞ 70％であるとき「疾走 （全速ランニング）」の六つのレベルに分けられている。ｐが負の値をとるとき 、ユーザーの両足が着いていることを意味することに注意する。図に示されるよ うに、エアロビクス運動の低いレベル、例えば、ｆ＝１あるいは２及び「ヘビー ウォーキング」においては、ラケットの速度はスクリーン・リフレッシュ毎に0 ピクセルである、すなわち、ラケットは動かない。同様に、エアロビクス運動の 高いレベル、例えば、ｆ＝６あるいは７及び「速いランニング」においては、ラ ケットの速度はスクリーン・リフレッシュ毎に７ピクセルである。 図２ｂを参照して上記に説明されたように、ユーザーはラケットを左右方向 へに動かすために彼の手を上げるが、手運動感知器114も、同様に、手を上げる ことがスカッシュ・ビデオゲームにさらなる入力を与えるように、ハンド・セン サ192及び194によって感知された手の速さについてゲーム値を与えることができ る。この場合、手運動感知器114は、ハンドル204及び208がユーザーによって引 き上げられるレートに応答してラケットの動きに関しユーザーに「ボーナス・ピ クセル」を与える。 例えば、ハンドル204が上げられる速度は、スイッチ214及び216間の作動時 差ｄによって測ることができる（図１０Ａ−１０Ｃ参照）。さて、図１３を参照 する。時差ｄは、ｄ＞200ミリ秒、ｄが160から200ミリ秒の間にある、ｄが120か ら160ミリ秒の間にある、ｄが90から120ミリ秒の間にある、及び最後にｄが90ミ リ秒より小さい場合の五つのレベルに分けられるのが好ましい。ボーナス・ピク セルは、スクリーン・リフレッシュ数の関数として、この例においては、合計で 25の状態が表されるように五つのスクリーン・リフレッシュで与えられる。図に 示されるように、例えば、ｄが200ミリ秒より大きいときは、ユーザーは次の五 つのスクリーン・リフレッシュに対してボーナス・ピクセルを受けないが、例え ば、ｄが90ミリ秒より小さい場合、ユーザーは、最初のスクリーン・リフレッシ ュで四つのボーナス・ピクセル、第二のスクリーン・リフレッシュで三つのボー ナス・ピクセル、という具合にボーナス・ピクセルを受ける。 本発明は、限られた数の実施例に関して説明されたが、本発明について多く の変形、改良及び他の適用が行なわれ得ることは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．(a) ユーザーの参加を必要とするインタラクティブなビデオゲームを表示す るためのビデオゲーム機と、なお、このインタラクティブなビデオゲームはプレ イング・ピースを含むが、 (b) 周期的なエアロビクス運動の頻度を測る信号及び前記エアロビクス運動の 難易レベルを提供する足運動感知器と、 (c) 前記インタラクティブなビデオゲーム内で前記プレイング・ピースを制御 するために前記信号に応答するプレイング・ピース・コントローラ とからなるユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システム。 ２．周期的なエアロビクス運動の前記頻度が、床への、ユーザーの少なくとも片 足の衝撃頻度によって決められる請求項１に記載のシステム。 ３．前記エアロビクス運動の前記難易レベルが、ユーザーの少なくとも片足が床 の上にある時間のパーセンテージによって決められる請求項１に記載のシステム 。 ４．前記足運動感知器が、床へのユーザーの各々の足の衝撃頻度とユーザーの各 々の足が床にある時間のパーセンテージとを測る信号を提供する請求項１に記載 のシステム。 ５．前記足運動感知器が、前記信号を提供するために運動用面を含む請求項１に 記載のシステム。 ６．さらに、三次元の運動用空間を監視するための手運動感知器からなり、 前記感知器が、前記運動用空間内のどの位置においてもユーザーの少なくとも片 手の位置を測る信号を提供し、前記プレイング・ピース・コントローラが、前記 インタラクティブなビデオゲーム内で前記プレイング・ピースを制御するために 前記信号に応答する請求項１に記載のシステム。 ７．さらに、三次元の運動用空間を監視するための手運動感知器からなり、前記 感知器が、前記運動用空間内のどの位置においてもユーザーの少なくとも片手の 位置を測る信号を提供し、前記プレイング・ピース・コントローラが、前記イン タラクティブなビデオゲーム内で前記プレイング・ピースを制御するために前記 信号に応答する請求項５に記載のシステム。 ８．前記手運動感知器の少なくとも一部分がユーザーによって身に付けられ、前 記手運動感知器の少なくとも一部分が無線手段によって前記プレイング・ピース ・コントローラと通信する請求項６に記載のシステム。 ９．前記手運動感知器の少なくとも一部分がユーザーによって保持され、前記手 運動感知器の少なくとも一部分が無線手段によって前記プレイング・ピース・コ ントローラと通信する請求項６に記載のシステム。 １０．前記手運動感知器の少なくとも一部分がユーザーから離れており、前記手 運動感知器の少なくとも一部分が無線手段によって前記プレイング・ピース・コ ントローラと通信する請求項６に記載のシステム。 １１．さらに、第二の運動用面上への、第二のユーザーの足の各々の衝撃 頻度と第二のユーザーの足の各々が前記第二の運動用面上にある時間のパーセン テージとに関する信号を提供するための第二の足運動感知器からなり、前記イン タラクティブなビデオゲームが第一のユーザーとこの第二のユーザーとの間でプ レイすることが可能な請求項１に記載のシステム。 １２．(a) ユーザーの参加を必要とするインタラクティブなビデオゲームを表示 するためのビデオゲーム機と、なお、このインタラクティブなビデオゲームプレ イング・ピースは含むが、 (b) 三次元のトレーニング空間内における所定基準点から、ユーザーの、少な くとも片手の距離を測る、少なくとも一つの信号を提供する手運動感知器と、 (c) 前記インタラクティブなビデオゲーム内で前記プレイング・ピースを制御 するために前記少なくとも一つの信号に応答するプレイング・ピース・コントロ ーラと からなるユーザー制御式ビデオゲーム併用運動システム。 １３．前記手運動感知器の少なくとも一部分がユーザーによって身に付けられ、 前記手運動感知器の少なくとも一部分が無線手段によって前記プレイング・ピー ス・コントローラと通信する請求項１２に記載のシステム。 １４．前記手運動感知器の少なくとも一部分がユーザーによって保持され、前記 手運動感知器の少なくとも一部分が無線手段によって前記プレイング・ピース・ コントローラと通信する請求項１２に記載のシステム。 １５．前記手運動感知器の少なくとも一部分がユーザーから離れており、前記手 運動感知器の少なくとも一部分が無線手段によって前記プレイング・ピース・コ ントローラと通信する請求項１２に記載のシステム。 １６ さらに、運動用面からなり、この運動用面によって運動用面上へのユーザ ーの足の各々の衝撃頻度と前記運動用面上にユーザーの足がある時間のパーセン テージとに関する信号を提供する請求項１２に記載のシステム。 １７．前記手運動感知器の少なくとも一部分がユーザーによって保持される請求 項１６に記載のシステム。 １８．さらに、三次元のトレーニング空間内における所定基準点からの、第二の ユーザーの少なくとも片手の距離を測る、少なくとも一つの信号を提供する第二 の手運動感知器からなり、前記インタラクティブなビデオゲームが第一のユーザ ーとこの第二のユーザーとの間でプレイ可能な請求項１２に記載のシステム。