KR101009161B1 - 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 정보처리 장치 - Google Patents

스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 정보처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 컴퓨터나 비디오 게임기 등의 정보 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명은 대상물을 간헐적으로 조사하여 촬상하여 복수의 발광시 영상 신호와 복수의 비발광시 영상 신호와의 각각의 차를 산출함으로써, 이동체인 대상물 이외의 정지 화상이나 고정 광원 등의 소음 성분의 영향을 억제하여 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴을 정확하고, 또한 간단한 정보 처리로 검출하여 정보 처리 장치에의 입력으로서 취급하는 것이다.
정보 처리 장치를 게임기(12), 대상물을 골프 클럽형 입력 장치(14)로 함으로써 골프 게임 시스템(10)으로서 이용된다.
스트로보스코프, 게임기, 골프 클럽형 입력 장치, 정보 처리 장치, 골프 게임 시스템

Description

스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 정보 처리 장치 {INFORMATION PROCESSOR HAVING INPUT SYSTEM USING STROBOSCOPE}
본 발명은 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 정보 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 예를 들어 스트로보스코프로 조사한 대상물의 영상 신호를 처리하는 정보 처리 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 게임기 등의 엔터테인먼트 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 맨머신 인터페이스 시스템에 관한 것이다.
본건 출원인은 특허문헌 1 등에 있어서, 압전 버저를 이용하여 배트나 라켓의 실공간 중에서의 가속도의 변화를 검출하여 게임 입력으로서 사용하는 체감 게임 장치를 제안하고 있다. 이와 같은 체감 게임 장치에서는 가속도의 변화가 소정 이상일 때, 게임 플레이어가 대상물(상기한 예로 말하면, 배트나 라켓)을 실공간 중에 있어서 조작하였다(흔들었다)고 판정하도록 하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2001-104636호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2002-231489호 공보
특허문헌 3 : 일본 특허 공개 평7-141101호 공보
그러나, 게임의 종류에 따라서는 대상물을 조작하였는지 여부, 즉 대상물에 가속도가 부여되었는지 여부뿐만 아니라, 어떤 위치이고, 혹은 어떤 속도이고, 또한 어떤 방향으로 조작하였는지를 나타내는 정보를 원하는 경우도 있다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 입력 장치에서는 이와 같은 요구를 충족시키는 것은 불가능하다.
한편, 예를 들어 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 스트로보스코프를 이용하여 대상물을 촬영하면, 그 영상 신호를 해석함으로써 상술한 바와 같은 대상물의 위치나 속도를 파악할 수 있다. 그러나, 이 특허문헌 2에는 스트로보스코프를 개시할 뿐이고, 그 스트로보스코프를 이용하여 대상물을 촬영하는 것이나 그것에 의해 얻게 된 영상 신호를 리얼 타임으로 해석하는 구체적인 방법은 이 특허문헌 2로부터는 알 수 없다.
또한, 특허문헌 3에는 촬영한 영상 신호로부터 대상물을 추출하여 그 대상물의 위치를 구하고, 그 위치 정보를 게임 장치나 컴퓨터의 입력으로 하는 것이 개시되어 있지만, 이 방법은 특정한 사용 환경에서는 잘 동작하지만, 게임기가 이용되는 일반 가정의 실내에서는 정확한 위치 정보를 얻는 것은 매우 곤란하다. 왜냐하면, 실내의 조명, 창문, 잡다한 색의 물체, 게임 플레이어 이외의 이동체의 존재가 모두 소음이나 외란이 되어 검출 정밀도에 영향을 주기 때문이다. 이와 같은 소음이나 외란의 영향을 억제하여 물체 위치를 정확하게 검출하기 위해서는 고속 컴퓨터가 필요하고, 프로세서의 처리 능력이 한정되는 저비용의 정보 처리 장치에 있어서는 현실적이지 않다.
그로 인해, 본 발명의 주된 목적은 스트로보스코프를 이용하여 컴퓨터나 게임기에 리얼 타임으로 입력을 부여할 수 있는 새로운 정보 처리 장치, 엔터테인먼트 장치 및 맨머신 인터페이스 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 정보 처리 장치이며, 스트로보스코프, 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시에 각각 대상물을 촬영하여 발광시 영상 신호 및 비발광시 영상 신호를 출력하는 촬상 수단, 복수의 발광시 영상 신호와 복수의 비발광시 영상 신호와의 각각의 차를 기초로 하여 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 제1 수단 및 제1 수단에 의해 산출된 정보를 기초로 하여 정보 처리를 행하는 제2 수단을 구비하는 정보 처리 장치이다.
상기 제1 수단은 정보가 소정의 조건에 합치하는지 여부를 판정하는 판정 수단을 포함해도 좋다.
어떤 실시예에서는, 이 제1 수단은 판정 수단에 있어서의 판정 결과를 기초로 하여 정보 중으로부터 유효한 정보만을 검출하고, 유효한 입력이 행해졌다고 하여 제2 수단으로 전달하는 유효 입력 검출 수단을 포함한다.
또한, 제1 수단은 대상물의 크기를 나타내는 정보로부터 대상물과 촬상 수단의 거리를 산출하는 거리 산출 수단을 포함한다.
또한, 제1 수단은 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 얻을 수 있는 정보를 해석하여 대상물의 형상을 추출하는 해석 수단 및 형상으로부터 대상물과 촬상 수단의 각도를 산출하는 각도 산출 수단을 포함한다.
상기 해석 수단에 있어서의 해석은 대상물 중의 소정의 2점을 추출하는 것이고, 각도 산출 수단에 있어서의 각도의 산출은 소정의 2점을 연결하는 선분과 소정의 좌표축과의 각도를 산출하는 것이다.
실시예에서는, 스트로보스코프의 발광의 시간 간격은 자유자재로 설정 가능하다.
또한, 스트로보스코프의 발광 기간의 길이 및 비발광 기간의 길이는 자유자재로 설정 가능하다.
또한, 촬상 수단의 노광 기간은 자유자재로 설정 가능하다.
어떤 실시예에서는, 스트로보스코프의 대상물은 반사체를 포함한다.
또한, 스트로보스코프는 특정한 파장 영역의 빛을 출력하는 광원을 포함하고, 촬상 수단은 특정한 파장 영역에만 응답하게 된다.
이 경우, 촬상 수단은 특정한 파장 영역의 빛만을 투과하는 필터와, 필터를 투과한 빛으로 형성되는 영상을 촬영하는 촬상 소자를 포함한다.
다른 실시예에서는, 촬상 수단은 특정한 파장 영역의 빛으로 형성되는 영상만을 촬영하는 촬상 소자를 포함한다.
상술한 제1 수단 및 제2 수단은 각각 단일 또는 복수의 프로세서에 의해 처리되는 프로세스라도 좋다.
그리고, 그 제2 수단에서 행해지는 정보 처리가 게임 등의 엔터테인먼트 처리이다.
본 발명에 따른 맨머신 인터페이스는 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 맨머신 인터페이스 시스템이며, 스트로보스코프, 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시에 각각 대상물을 촬영하여 발광시 영상 신호 및 비발광시 영상 신호를 출력하는 촬상 수단, 복수의 발광시 영상 신호와 복수의 비발광시 영상 신호와의 각각의 차를 기초로 하여 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 제1 수단 및 제1 수단에 의해 산출된 정보를 기초로 하여 정보 처리를 행하는 제2 수단을 구비한다.
본 발명에서는 스트로보스코프(42, 52 : 실시예에서 상당하는 요소 또는 컴퍼넌트의 참조 부호. 이하, 동일)가 대상물(14, 94, 112)을 밝게 조사함으로써 촬상 결과에 있어서의 대상물과 대상물 이외의 콘트라스트를 높여 대상물의 검출을 용이하게 하고 있다. 또한, 제1 수단(52, S59, S129, 도35 : S61, 도22, 도25, 도33)이 복수의 발광시 영상 신호와 복수의 비발광시 영상 신호와의 각각의 차를 산출함으로써 이동체인 대상물 이외의 정지 화상이나 고정 광원 등의 소음 성분의 영향을 억제하여 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴을 정확하고, 또한 간단한 정보 처리로 검출하는 것이 가능해진다. 그와 같이 하여 산출된 정보를 기초로 하여 제2 수단(52, S63)이 소정의 정보 처리를 행한다.
그리고, 이들 정보를 산출하기 위한 정보 처리와 어플리케이션측의 정보 처리를 분리함으로써, 어플리케이션측의 정보 처리가 간편해지고, 또한 어플리케이션측의 정보 처리를 별도의 처리로 치환할 때에 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴의 산출에 관한 처리를 변경하는 일 없이 이용하는 것이 가능해진 다.
판정 수단을 이용하는 경우, 판정 수단(52, S61, 도22, 도25, 도33)이 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴 등이 소정의 조건에 합치하는지 여부를 판정하고, 어플리케이션측의 정보 처리에서는 판정 결과를 참조하여 소정의 조건에 합치하지 않으면 산출된 정보를 수취하지 않도록 함으로써 간편한 어플리케이션 처리가 가능해진다.
구체적으로는 제1 수단에 포함되는 유효 입력 검출 수단(52, 도22, 도25, 도33)이 판정 수단으로부터의 판정 결과를 기초로 하여 정보의 취사 선택을 행하고, 사용자로부터의 유효한 입력만을 어플리케이션측의 정보 처리로 전달한다. 따라서, 간편한 어플리케이션 처리가 가능해진다.
거리 산출 수단을 이용하는 경우, 제1 수단에 포함되는 거리 산출 수단(52, S111, S113)이 촬상 결과로부터 대상물의 크기를 산출하고, 산출된 크기의 정보로부터 대상물과 촬상 수단의 거리를 산출한다. 그것에 의해 2차원의 촬상 결과로부터 대상물의 3차원 공간 중에서의 위치, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴을 구하는 것이 가능해진다.
제1 수단이 해석 수단(52, 도24 : S159 내지 S167) 및 각도 산출 수단(52, S169)을 포함하는 경우, 촬상 결과로부터 대상물의 형상을 해석함으로써, 촬상 결과로서 2차원 이미지 상에 투영된 대상물과, 촬상 수단과의 이루는 각도를 구하는 것이 가능해진다.
그 해석 수단은 대상물 중의 소정의 2점을 추출하는 해석(S166)을 행하고, 각도 산출 수단에 있어서의 각도의 산출은 소정의 2점을 연결하는 선분과 소정의 좌표축과의 각도를 산출하는 것이다(S169).
예를 들어 실시예의 도6에 도시한 바와 같이 프로세서가 적외 발광 다이오드의 점등/소등을 제어함으로써 필요한 시간 간격이고, 또한 필요한 타이밍에서만 스트로보스코프 광원의 발광, 촬상 수단에서의 노광을 행하도록 할 수 있어 소비 전력의 저감을 행하는 것이 가능해진다.
대상물이 반사체(50, 50A, 100, 116)를 포함하면 대상물과 다른 화상의 콘트라스트가 더욱 강조되므로, 저렴한 구성으로 검출 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.
특정 파장에 응답시키는 경우, 스트로보스코프는 특정한 파장 영역의 빛을 출력하는 광원[예를 들어 적외 발광 다이오드(42)]을 포함하고, 촬상 수단은, 예를 들어 적외 필터를 이용함으로써 특정한 파장 영역에만 응답한다. 그로 인해, 검출을 행하는 대상물 이외의 이동 광원 및 점멸 광원(형광등 등)에 포함되지 않는 파장 영역의 빛을 스트로보스코프의 광원으로 하여 촬상 수단이 이 파장 영역의 빛에만 응답하도록 함으로써 이들 소음 광원을 제거하는 것이 가능해진다.
실시예에서는, 제1 수단 및 제2 수단은 각각 단일 또는 복수의 프로세서(52 및/또는 S63을 처리하는 프로세서)에 의해 처리되는 프로세스이다. 이와 같이, 제1 및 제2 수단을 프로세서의 소프트웨어로서 처리되는 프로세스로 함으로써 저렴하고 또한 자유도가 높은 시스템을 구축할 수 있다. 단, 제1 및 제2 수단의 양쪽 프로세스가 단일의 프로세서로 실행되는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 제2 수단으로 행해지는 정보 처리를 게임 등의 엔터테인먼트 처리로 한 엔터테인먼트 장치이다.
본 발명의 맨머신 인터페이스를 퍼스널 컴퓨터, 워크 스테이션, 게임 기기, 교육 기기, 의료 기기 등의 맨머신 인터페이스로서 이용해도 저렴하고 또한 정밀도가 높은 입력 시스템을 구축할 수 있다.
이들 발명에 따르면, 스트로보스코프에 의해 조사된 대상물의 촬상 결과를 디지털적으로 해석하여 대상물의 위치, 이동 속도, 가속도, 운동 궤적 등의 정보를 퍼스널 컴퓨터나 비디오 게임기 등의 정보 처리 장치에의 입력으로서 취급하는 것이 가능해진다.
또한, 간단한 정보 처리만으로 소음이나 외란의 영향을 억제한 정밀도가 높은 검출이 가능하므로, 비용, 허용되는 소비 전력 등의 조건에 의해 프로세서의 퍼포먼스가 제한되는 시스템 상에서도 용이하게 달성이 가능하다.
본 발명의 상술한 목적, 그 밖의 목적, 특징 및 이점은 도면을 참조하여 행하는 이하의 실시예의 상세한 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.
도1은 스트로보스코프로 촬영한 스트로보스코프 영상의 일예를 나타내는 도해도이다.
도2는 본 발명의 일실시예의 골프 게임 시스템의 전체 구성을 도시하는 도해도이다.
도3은 도2의 실시예의 촬영 유닛의 일예를 나타내는 도해도이다.
도4는 도2의 실시예의 골프 클럽형 입력 장치의 일예를 나타내는 도해도이다.
도5는 도2의 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도6은 도5의 실시예에 있어서 이미지 센서로부터 게임 프로세서로 픽셀 데이터를 취입하는 구성 및 LED 구동 회로를 도시하는 회로도이다.
도7은 도6의 실시예의 동작을 도시하는 타이밍도이다.
도8은 도7의 일부를 확대하여 도시하는 타이밍도이다.
도9는 도2의 실시예의 상태 내지 스테이트의 천이를 나타내는 도해도이다.
도10은 도2의 실시예의 전체 동작을 도시하는 흐름도이다.
도11은 도10의 실시예의 초기화 처리의 일예인 센서 초기화 설정 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도12는 도11의 코맨드 송신 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도13은 도11의 레지스터 설정 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도14는 도13에 도시하는 레지스터 설정 처리 동작을 도시하는 타이밍도이다.
도15는 도2의 실시예에 있어서의 게임 프로세서의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도16은 도15의 실시예에 있어서의 스트로보스코프 촬영 동작을 도시하는 흐름도이다.
도17은 도15의 실시예에 있어서의 화소 데이터 취득 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도18은 도15의 실시예에 있어서의 주목점 추출 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도19는 실시예에 있어서 차분 데이터를 채용하는 원리를 나타내는 도해도이다.
도20은 도15의 실시예에 있어서의 속도 벡터 산출 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도21은 도20의 속도 벡터 산출 동작에 있어서의 각 좌표 위치를 나타내는 도해도이다.
도22는 도15의 실시예에 있어서의 판정 처리 동작을 도시하는 흐름도이다. 골프 게임 시스템에 사용되는 골프 클럽형 입력 장치의 변형예를 나타내는 도해도이다.
도24는 도23의 골프 클럽형 입력 장치를 이용한 경우의 도15의 실시예에 있어서의 주목점 추출 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도25는 도23의 골프 클럽형 입력 장치를 이용한 경우의 도15의 실시예에 있어서의 판정 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도26은 도25의 판정 처리 동작에 있어서의 각도를 나타내는 도해도이다.
도27은 본 발명의 다른 실시예의 볼링 게임 시스템의 전체 구성을 도시하는 도해도이다.
도28은 도27에 도시하는 볼형 입력 장치의 내부 구조를 도시하는 도27의 선XXⅧ-XXⅧ에 있어서의 단면 도해도이다.
도29는 도27의 실시예에 있어서의 텔레비전 모니터에 표시되는 게임 화면의 일예를 나타내는 도해도이다.
도30은 도27의 실시예에 있어서의 텔레비전 모니터에 표시되는 스코어 시트의 일예를 나타내는 도해도이다.
도31은 도27의 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도32는 도27의 실시예의 전체 동작을 도시하는 흐름도이다.
도33은 도27의 볼링 시스템의 도15의 실시예에 있어서의 판정 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도34는 장갑형 입력 장치의 일예를 나타내는 도해도이다.
도35는 도34의 장갑형 입력 장치를 이용하는 경우의 도15의 실시예에 나타내는 움직임 검출 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도36은 도15의 실시예에 있어서의 화소 데이터 배열 취득 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도2를 참조하여 본 발명의 일실시예인 골프 게임 시스템(10)은 게임기(12) 및 골프 클럽형 입력 장치(14)를 포함하고, 이 골프 클럽형 입력 장치(14)는 게임 플레이어에 의해 게임기(12) 상에서 흔들린다. 또한, 게임기(12)는, 예를 들어 AC 어댑터(도시하지 않음) 또는 전지와 같은 직류 전원에 의해 구동된다. 게임기(12)는, 또한 AV 케이블(16)을 통해 텔레비전 모니터(도시하지 않음)의 AV단자(도시하지 않음)에 접속된다.
게임기(12)는 또한 하우징(18)을 포함하고, 이 하우징(18) 상에 전원 스위치(20)가 설치되는 동시에, 방향 버튼(22) 및 결정 키(24) 및 캔슬 키(26)가 설치된다. 방향 버튼(22)은 4방향(상하 좌우)의 개별의 버튼을 갖고, 예를 들어 텔레비전 모니터의 표시 화면 상에 있어서 메뉴나 게임 모드 선택을 위해 커서를 이동시키거나 하기 위해 이용된다. 결정 키(24)는 게임기(12)에의 입력을 결정하기 위해 이용된다. 또한, 캔슬 키(26)는 게임기(12)에의 입력을 캔슬하기 위해 이용된다.
게임기(12)의 하우징(18)의 내부에는 도3에 상세하게 도시하는 촬상 유닛(28)이 수납된다. 이 촬상 유닛(28)은, 예를 들어 플라스틱 성형에 의해 형성되는 유닛 베이스(30)를 포함하고, 이 유닛 베이스(30) 내에는 지지통(32)이 부착된다. 지지통(32)의 상면에는 내면이 역원추 형상인 나팔형의 개구(34)가 형성되고, 그 개구(34)의 하방의 통형부 내부에는 모두, 예를 들어 투명 플라스틱의 성형에 의해 형성된 오목 렌즈(36) 및 볼록 렌즈(38)를 포함하는 광학계가 설치되고, 볼록 렌즈(38)의 하방에 있어서 촬상 소자로서의 이미지 센서(40)가 고정 부착된다. 따라서, 이미지 센서(40)는 개구(34)로부터 렌즈(36 및 38)를 통해 입사하는 빛에 따른 영상을 촬영할 수 있다.
이미지 센서(40)는 저해상도의 CMOS 이미지 센서(예를 들어 32 × 32 화소 : 그레이스켈)이다. 단, 이 이미지 센서(40)는 화소수가 더 많은 것이라도 좋고, CCD 등의 다른 소자로 이루어지는 것이라도 좋다.
또한, 유닛 베이스(30)에는 광출사 방향이 모두 상방향이 된 복수(본 실시예에서는 4개)의 적외 발광 다이오드(42)가 부착된다. 이 적외 발광 다이오드(42)에 의해 촬상 유닛(28)의 상방의 도3에 도시하는 선(44a 및 44b)으로 결정되는 범위에 적외광이 조사된다. 또한, 유닛 베이스(30)의 상방에는 적외 필터(적외선만을 투과하는 필터)가 상기 개구(34)를 덮도록 부착된다. 그리고, 적외 발광 다이오드(42)는 후술하는 바와 같이 점등/소등이 연속적으로 반복되므로, 적외 스트로보스코프로서 기능한다. 단,「스트로보스코프」라 함은, 운동체를 간헐적으로 조사하는 장치의 총칭이다. 따라서, 상기 이미지 센서(40)는 선(44a 및 44b)으로 나타내는 촬영 범위 내에서 이동하는 물체, 본 실시예에서는 골프 클럽형 입력 장치(14)에 설치된 반사체(50)(도4 참조)를 촬영하게 된다.
골프 클럽형 입력 장치(14)는 전체가, 예를 들어 플라스틱 성형에 의해 형성되고, 도4에 도시한 바와 같이 클럽 샤프트(46)와 그것의 선단부에 부착된 클럽 헤드(48)를 포함하고, 클럽 헤드(48)의 바닥면에, 예를 들어 재귀 반사 시트로 이루어지는 원형의 반사체(50)가 설치된다. 따라서, 도2에 도시한 바와 같이 게임 플레이어가 이 입력 장치(14)의 클럽 샤프트(46)를 갖고, 통상의 골프를 할 때와 같이 게임기(12)의 상방에서 흔들면 헤드(48)의 바닥면의 반사체(50)에 의해 반사된 빛이 이미지 센서(40)에 의해 촬영된다. 이 때, 적외 발광 다이오드(42)는 상술한 바와 같이 간헐적으로 적외광을 조사하므로, 결과적으로 도3에 도시한 바와 같이 반사체(50)가 간헐적으로 촬영된다. 본 실시예의 골프 게임 시스템(10)에서는, 후술하는 바와 같이 이와 같은 반사체의 스트로보스코프 영상을 처리함으로써 게임기(12)의 입력이 되는 속도 등을 계산한다.
도5를 참조하여 클럽형 입력 장치(14)는, 상술한 바와 같이 적외 발광 다이 오드(42)의 발광에 조사되어 그 적외광을 반사체(50)로 반사한다. 이 반사체(50)로부터의 반사광이 이미지 센서(40)에 의해 촬영되고, 따라서 이미지 센서(40)로부터는 반사체(50)의 영상 신호가 출력된다. 이미지 센서(40)로부터의 이 아날로그 영상 신호는 게임 프로세서(52)에 내장된 A/D 컨버터(도시하지 않음)에 의해 디지털 데이터로 변환된다.
또한, 게임 프로세서(52)는 상술한 스트로보스코프 촬영을 위해, 적외 발광 다이오드(42)를 간헐적으로 점멸한다.
이와 같은 게임 프로세서(52)로서는 임의의 종류의 프로세서를 이용할 수 있지만, 본 실시예에서는 본건 출원인이 개발하고 또한 이미 특허 출원되어 있는 고속 프로세서를 이용한다. 이 고속 프로세서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-307790호 공보[G06F13/36, 15/78] 및 이에 대응하는 미국 특허 제6,070,205호에 상세하게 개시되어 있다.
게임 프로세서(52)는 도시하지 않지만, 연산 프로세서, 그래픽 프로세서, 사운드 프로세서 및 DMA 프로세서 등의 각종 프로세서를 포함하는 동시에, 아날로그 신호를 수신할 때에 이용되는 상술한 A/D 컨버터나 키 조작 신호나 적외선 신호와 같은 입력 신호를 받고 또한 출력 신호를 외부 기기로 부여하는 입출력 제어 회로를 포함한다. 따라서, 조작 키(22-26)로부터의 입력 신호가 이 입출력 제어 회로를 경유하여 연산 프로세서로 부여된다. 연산 프로세서는 그 입력 신호에 따라서 필요한 연산을 실행하고, 그 결과를 그래픽 프로세서 등에 부여한다. 따라서, 그래픽 프로세서나 사운드 프로세서는 그 연산 결과에 따른 화상 처리나 음성 처리를 실행한다.
프로세서(52)에는 도시하지 않지만, 내부 메모리가 설치되고, 이 내부 메모리는 ROM 또는 RAM(SRAM 및/또는 DRAM)을 포함한다. RAM은 일시 메모리, 워킹 메모리 혹은 카운터 또는 레지스터 영역(임시 데이터 영역) 및 플래그 영역으로서 이용된다. 또한, 프로세서(52)에는 ROM(54)이 외부 버스를 통해 접속된다. 이 ROM(54)에 후에 설명하는 게임 프로그램이 미리 설정된다.
프로세서(52)는 이미지 센서(40)로부터 A/D 컨버터를 거쳐서 입력되는 디지털 영상 신호를 처리하여 골프 클럽형 입력 장치(14)의 움직임을 검출하는 동시에, 조작 키(22-26)로부터의 입력 신호에 따라서 연산, 그래픽 처리, 사운드 처리 등을 실행하여 비디오 신호 및 오디오 신호를 출력한다. 비디오 신호는 게임 화면을 표시하기 위한 화상 신호이고, 오디오 신호는 게임 음악이나 효과음의 신호이고, 따라서 텔레비전 모니터(도시하지 않음)의 화면 상에 게임 화면이 표시되어 필요한 사운드(효과음, 게임 음악)가 그것의 스피커로부터 출력된다.
여기서, 도6 내지 도8을 참조하여 CMOS 이미지 센서(40)로부터 게임 프로세서(52)로 픽셀 데이터를 취입하기 위한 구성을 상세하게 설명한다. 도6에 도시한 바와 같이, 실시예의 CMOS 이미지 센서(40)는 픽셀 신호(화소 신호)를 아날로그 신호로서 출력하는 타입의 것이므로, 이 픽셀 신호는 게임 프로세서(52)의 아날로그 입력 포트에 입력된다. 아날로그 입력 포트는 이 게임 프로세서(52) 내에 있어서 A/D 컨버터(도시하지 않음)에 접속되고, 따라서 게임 프로세서(52)는 A/D 컨버터로부터 디지털 데이터로 변환된 픽셀 신호(픽셀 데이터)를 그 내부에 취득한다.
상술한 아날로그 픽셀 신호의 중점은 CMOS 이미지 센서(40)의 기준 전압단자(Vref)에 부여되는 기준 전압에 의해 결정된다. 그로 인해, 본 실시예에서는 이미지 센서(40)에 관련되어, 예를 들어 저항 분압 회로로 이루어지는 기준 전압 발생 회로(56)가 설치되고, 이 회로(56)로부터 기준 전압 단자(Vref)에 항상 일정한 크기의 기준 전압이 부여된다.
CMOS 이미지 센서(40)를 제어하기 위한 각 디지털 신호는 게임 프로세서(52)의 I/O 포트에 부여되거나, 또는 그곳으로부터 출력된다. 이 I/O 포트는 각각 입력/출력의 제어가 가능한 디지털 포트이고, 이 게임 프로세서(52) 내에서 입출력 제어 회로(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
상세하게 말하면, 게임 프로세서(52)의 출력 포트로부터는 이미지 센서(40)를 리세트하기 위한 리세트 신호가 출력되어 이미지 센서(40)에 부여된다. 또한, 이미지 센서(40)로부터는 픽셀 데이터 스트로보스코프 신호 및 프레임 스테이터스 플래그 신호가 출력되고, 그들 신호가 게임 프로세서(52)의 입력 포트에 부여된다. 픽셀 데이터 스트로보스코프 신호는 상술한 각 픽셀 신호를 판독하기 위한 도7의 (b)에 도시한 바와 같은 스트로보스코프 신호이다. 프레임 스테이터스 플래그 신호는 이미지 센서(40)의 상태를 나타내는 플래그 신호로, 도7의 (a)에 도시한 바와 같이 이 이미지 센서의 노광 기간을 규정한다. 즉, 프레임 스테이터스 플래그 신호의 도7의 (a)에 도시하는 로우 레벨이 노광 기간을 나타내고, 도7의 (a)에 도시하는 하이 레벨이 비노광 기간을 나타낸다.
또한, 게임 프로세서(52)는 CMOS 이미지 센서(40) 내의 제어 레지스터(도시 하지 않음)로 설정하는 코맨드(또는 코맨드 ＋ 데이터)를 레지스터 데이터로서 I/0 포트로부터 출력하는 동시에, 예를 들어 하이 레벨 및 로우 레벨을 반복하는 레지스터 설정 클럭을 출력하고, 그들을 이미지 센서(40)에 부여한다.
또한, 본 실시예에서는 적외 발광 다이오드(42)로서, 도6에 도시한 바와 같이 서로 병렬 접속된 4개의 적외 발광 다이오드(42a, 42b, 42c 및 42d)를 이용한다. 이 4개의 적외 발광 다이오드(42a 내지 42d)는, 위에서 설명한 바와 같이 대상물[골프 클럽형 입력 장치(14)]을 조사하도록 이미지 센서(40)의 시점 방향과 동일 방향에 적외광을 조사하도록, 또한 이미지 센서(40)를 둘러싸도록 배치된다. 단, 이들 개별의 적외 발광 다이오드(42a 내지 42d)는 특별히 구별해야 할 필요가 있는 경우를 제외하고, 단순히 적외 발광 다이오드(42)라 불린다. 이 적외 발광 다이오드(42)는 LED 구동 회로(58)에 의해 점등되거나 또는 소등(비점등)된다. LED 구동 회로(58)는 이미지 센서(40)로부터 상술한 프레임 스테이터스 플래그 신호를 받고, 이 플래그 신호는 저항(62) 및 콘덴서(64)로 이루어지는 미분 회로(60)를 통해 PNP 트랜지스터(68)의 베이스에 부여된다. 이 PNP 트랜지스터(68)에는 또한 풀업 저항(66)이 접속되어 있고, 이 PNP 트랜지스터(68)의 베이스는, 통상은 하이 레벨로 풀업되어 있다. 그리고, 프레임 스테이터스 신호가 로우 레벨이 되면, 그 로우 레벨이 미분 회로(60)를 경유하여 베이스로 입력되므로, PNP 트랜지스터(68)는 플래그 신호가 로우 레벨 기간에만 온이 된다.
PNP 트랜지스터(68)의 콜렉터는 저항(70 및 72)을 거쳐서 접지된다. 그리고, 콜렉터 저항(70 및 72)의 접속점이 NPN 트랜지스터(74)의 베이스에 접속된다. 이 NPN 트랜지스터(74)의 콜렉터가 각 적외 발광 다이오드(42a 내지 42d)의 애노드에 공통으로 접속된다. NPN 트랜지스터(74)의 에미터가 다른 NPN 트랜지스터(76)의 베이스에 직접 접속된다. NPN 트랜지스터(74)의 콜렉터가 각 적외 발광 다이오드(42a 내지 42d)의 캐소드에 공통 접속되어 에미터가 접지된다.
이 LED 구동 회로(58)에서는 게임 프로세서(52)의 I/O 포트로부터 출력되는 LED 제어 신호(제2 신호에 상당함)가 액티브(하이 레벨)이고 또한 이미지 센서(40)로부터의 프레임 스테이터스 플래그 신호가 로우 레벨인 기간에만 적외 발광 다이오드(42)가 점등된다. 도7의 (a)에 도시한 바와 같이 프레임 스테이터스 플래그 신호가 로우 레벨이 되면, 그 로우 레벨 기간 중[실제로는 미분 회로(60)일 때 상수에서의 지연이 있지만], PNP 트랜지스터(68)가 온이 된다. 따라서, 도7의 (d)에 도시하는 LED 제어 신호가 게임 프로세서(52)로부터 하이 레벨로 출력되면 NPN 트랜지스터(74)의 베이스가 로우 레벨이 되고, 이 트랜지스터(68)가 오프가 된다. 트랜지스터(68)가 오프가 되면 트랜지스터(74)는 온이 된다. 따라서, 전원(도6에서는 작은 흰색 동그라미)으로부터 각 적외 발광 다이오드(42a 내지 42d) 및 트랜지스터(76)를 경유하여 전류가 흐르고, 따라서 도7의 (e)에 도시한 바와 같이 각 적외 발광 다이오드(42a 내지 42d)가 점등된다.
실시예의 LED 구동 회로(58)에서는, 이와 같이 도7의 (d)의 LED 제어 신호가 액티브이고 또한 도7의 (a)의 프레임 스테이터스 플래그 신호가 로우 레벨인 기간에만 적외 발광 다이오드(42)가 점등되므로, 이미지 센서(40)의 노광 기간[도7의 (f) 참조]에만 적외 발광 다이오드(42)가 점등되게 된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 불필요한 전력 소비를 억제할 수 있다. 또한, 프레임 스테이터스 플래그 신호는 콘덴서(64)에 의해 커플링되어 있으므로, 만일 이미지 센서(40)의 장애 등에 의해 그 플래그 신호가 로우 레벨 상태에서 정지한 경우라도 일정 시간 후에는 트랜지스터(68)는 반드시 오프되고, 적외 발광 다이오드(42)도 일정 시간 후에는 반드시 오프된다.
이와 같이, 본 실시예에서는 프레임 스테이터스 신호의 지속 기간을 변경함으로써 이미지 센서(40)의 노광 시간을 임의로 또한 자유자재로 설정 또는 변경할 수 있다.
또한, 프레임 스테이터스 신호 및 LED 제어 신호의 지속 시간이나 주기를 변경함으로써 적외 발광 다이오드(42), 즉 스트로보스코프의 발광 기간, 비발광 기간, 발광/비발광 주기 등을 임의로 또한 자유자재로 변경 또는 설정할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 적외 발광 다이오드(42)로부터의 적외광에 의해 골프 클럽형 입력 장치(14)의 반사체(50)가 조사되면 반사체(50)로부터의 반사광에 의해 이미지 센서(40)가 노광된다. 따라서, 이미지 센서(40)로부터 상술한 픽셀 신호가 출력된다. 상세하게 설명하면, CMOS 이미지 센서(40)는 상술한 도7의 (a)의 프레임 스테이터스 플래그 신호가 하이 레벨의 기간[적외 발광 다이오드(42)의 비점등 기간]에 도7의 (b)에 도시하는 픽셀 데이터 스트로보스코프에 동기하여 도7의 (c)에 도시한 바와 같이 아날로그의 픽셀 신호를 출력한다. 게임 프로세서(52)에서는 그 프레임 스테이터스 플래그 신호와 픽셀 데이터 스트로보스코프를 감시하면서 A/D 컨버터를 통해 디지털의 픽셀 데이터를 취득한다.
단, 픽셀 데이터(픽셀 신호)는, 실시예에서는 도8의 (c)에 도시한 바와 같이 제0행, 제1행, … 제31행으로 행 순서대로 출력된다. 단, 후에 설명하는 바와 같이, 각 행의 선두의 1픽셀은 더미 데이터가 된다.
여기서, 도9 및 도10을 참조하여 도2의 실시예의 골프 게임 시스템(10)의 개략 동작을 설명한다. 도2에 도시하는 전원 스위치(20)를 온 상태로 하여 게임 스타트가 되지만, 도5에 도시하는 게임 프로세서(52)는, 우선 스텝 S1에서 초기화 처리를 실행한다. 구체적으로는 시스템 및 각 변수를 초기화한다.
스텝 S1에서의 초기화 처리는 이미지 센서(40) 내의 제어 레지스터에의 데이터 설정 처리를 포함하고, 구체적으로는 도11 내지 도13에 도시하는 흐름도에 따라서, 또한 도14에 도시하는 타이밍으로 실행된다.
도11의 최초의 스텝 S11에서는, 게임 프로세서(52)는 설정 데이터로서 코맨드 "CONF"를 설정한다. 단, 이 코맨드 "CONF"는 이미지 센서(40)에 게임 프로세서(52)로부터 코맨드를 송신하는 설정 모드로 들어가는 것을 알리기 위한 코맨드이다. 그리고, 다음의 스텝 S13에서 도12에 상세하게 도시하는 코맨드 송신 처리를 실행한다.
코맨드 송신 처리의 최초의 스텝 S31에서는, 프로세서(52)는 설정 데이터(스텝 S13의 경우에는 코맨드 "CONF")를 레지스터 데이터(I/O 포트)로 설정하고, 다음 스텝 S33에서 레지스터 설정 클럭(I/O 포트)을 로우 레벨로 설정한다. 그 후, 스텝 S35에서 규정 시간 대기한 후, 스텝 S37에서 레지스터 설정 클럭을 하이 레벨로 설정한다. 그리고, 또한 스텝 S39에서의 규정 시간의 대기 후, 스텝 S41에서 레지 스터 설정 클럭을 다시 로우 레벨로 설정한다. 이와 같이 하여, 도14에 도시한 바와 같이 규정 시간의 대기를 행하면서 레지스터 설정 클럭을 로우 레벨, 하이 레벨 그리고 로우 레벨로 함으로써, 코맨드(코맨드 또는 코맨드 ＋ 데이터)의 송신 처리가 행해진다.
스텝 S15(도11)에서는 픽셀 모드를 설정하는 동시에, 노광 시간의 설정을 행한다. 본 실시예의 경우, 이미지 센서(40)는 앞에서 서술한 바와 같이, 예를 들어 32 × 32의 CMOS 센서이므로, 설정 어드레스 "0"의 픽셀 모드 레지스터에 32 × 32 화소인 것을 나타내는 "0h"를 설정한다. 다음 스텝 S17에 있어서, 게임 프로세서(52)는 도13에 상세하게 도시하는 레지스터 설정 처리를 실행한다.
레지스터 설정 처리의 최초의 스텝 S43에서는, 프로세서(52)는 설정 데이터로서 코맨드 "MOV" ＋ 어드레스를 설정하고, 다음의 스텝 S45에서, 도12에서 앞에서 설명한 코맨드 송신 처리를 실행하여 그것을 송신한다. 다음에 스텝 S47에 있어서, 프로세서(52)는 설정 데이터로서 코맨드 "LD" ＋ 데이터를 설정하고, 다음의 스텝 S49에서 코맨드 송신 처리를 실행하여 그것을 송신한다. 그리고, 스텝 S51에서 프로세서(52)는 설정 데이터로서 코맨드 "SET"를 설정하고, 다음의 스텝 S53에서 그것을 송신한다. 또한, 코맨드 "MOV"는 제어 레지스터의 어드레스를 송신하는 것을 나타내는 코맨드이고, 코맨드 "LD"는 데이터를 송신하는 것을 나타내는 코맨드이고, 코맨드 "SET"는 데이터를 그 어드레스에 실제로 설정시키기 위한 코맨드이다. 또한, 이 처리는, 설정하는 제어 레지스터가 복수개 있는 경우에는 반복해서 실행된다.
도11로 복귀되어 다음의 스텝 S19에서는 설정 어드레스를 "1"(노광 시간 설정 레지스터의 로우 니블의 어드레스를 나타냄)로 하고, 최대 노광 시간을 나타내는 "FFh"의 로우 니블 데이터 "Fh"를 설정하기 위해 데이터로서 설정한다. 그리고, 스텝 S21에서 도13의 레지스터 설정 처리를 실행한다. 마찬가지로 하여 스텝 S23에 있어서 설정 어드레스를 "2"(노광 시간 설정 레지스터의 하이 니블의 어드레스를 나타냄)로 하고, 최대 노광 시간을 나타내는 "FFh"의 하이 니블 데이터 "Fh"를 설정해야 할 데이터로서 설정하여 스텝 S25에서 레지스터 설정 처리를 실행한다. 그 후, 스텝 S27에서 설정 종료를 도시하고 또한 이미지 센서(40)에 데이터의 출력을 개시시키기 위한 코맨드 "RUN"을 설정하여 스텝 S29에서 송신한다. 이와 같이 하여, 도10에 도시하는 스텝 S1에서의 초기 설정 동작이 실행된다. 단, 도11 내지 도14에 나타내는 구체예는 사용되는 이미지 센서의 사양에 따라서 적절하게 변경될 수 있는 것이다.
도10의 스텝 S1 후, 게임 프로세서(52)는 스텝 S2에서 화상 신호를 갱신하여 모니터(도시하지 않음)에 표시되는 화상을 갱신한다. 단, 이 표시 화상 갱신은 1프레임(텔레비전 프레임 또는 비디오 프레임)마다 실행된다.
그리고, 게임 프로세서(52)는 스테이트(상태)에 따른 처리를 실행한다. 단, 최초로 처리하는 것은 게임 모드의 선택이다. 이 게임 모드 선택에서는 사용자가 없는 게임 플레이어는 도10의 스텝 S3에서 도1에 도시하는 선택 키(22)를 조작하고, 1인 플레이 모드 또는 2인 플레이 모드 등의 게임 모드를 선택하는 동시에, 게임의 난이도 등을 설정한다.
실제의 골프 게임에서는 골프 클럽을 흔들어 게임 화면 내에서 골프 볼을 전동시킬 필요가 있지만, 실시예의 골프 게임 시스템(10)에서는 앞에서 서술한 바와 같이 골프 클럽형 입력 장치(14)를 이용하여 실공간 속에서 골프 클럽 스윙 동작을 행한다. 그래서, 게임 프로세서(52)는 스텝 S4에서 스윙 동작의 판정 처리를 실행하여 스윙 동작이 행해졌는지 여부를 판정한다. 그리고, 스윙 동작이 행해진 것이면, 계속해서 스텝 S5에서, 게임 화면 내에서 볼이 비상하거나 또는 전동하고 있을 때, 볼의 궤도를 계산하는 동시에 볼이 정지하였을 때에 스텝 S6에 있어서, 스텝 S5에서의 궤도 계산 처리의 결과로서 스코어 계산 및 결과 판정 처리를 실행한다.
그 후, 비디오 동기 신호에 의한 할입이 있으면, 스텝 S2(도10)의 화상 갱신을 실행한다. 또한, 스텝 S7의 음성 처리는 음성 할입이 발생하였을 때 실행되고, 그것에 의해 게임 음악이나 골프 클럽이 볼을 두드린 소리와 같은 효과음을 출력한다.
도15 내지 도22를 참조하여 이와 같은 골프 게임 시스템(10)의 구체적인 전체 동작을 설명한다. 도15의 최초의 스텝 S55에서는, 게임 프로세서(52)는 골프 클럽형 입력 장치(14)의 이동 위치를 검출하기 위한 스트로보스코프 촬영을 실행한다.
이 스트로보스코프 촬영 처리의 상세가 도16에 도시된다. 도16의 최초의 스텝 S67에서는, 게임 프로세서(52)는 내부 메모리(도시하지 않음)의 적절한 영역의 횟수 레지스터(도시하지 않음)의 횟수(N)에「1」을 대입한다. 계속해서 스텝 S69에 있어서, 게임 프로세서(52)는 스트로보스코프 촬영을 위해 적외 발광 다이오드 (42)를 점등한다. 구체적으로는, 도7에 도시하는 LED 제어 신호를 하이 레벨로 한다. 그 후, 스텝 S71에서 화소 데이터 배열의 취득 처리를 실행한다.
도36의 최초의 스텝 S301에서 게임 프로세서(52)는 화소 데이터 배열의 요소 번호로서 X에「-1」, Y에「0」을 설정한다. 본 실시예에 있어서의 화소 데이터 배열은 X ＝ 0 내지 31, Y ＝ 0 내지 31의 2차원 배열이지만, 전술한 바와 같이 각 행의 선두 픽셀의 데이터로서 더미 데이터가 출력되므로, X의 초기치로서「-1」이 설정된다. 계속되는 스텝 S303에서는 도17에 도시하는 요소[Y][X]의 화소 데이터의 취득 처리를 실행한다.
도17의 최초의 스텝 S83에서 게임 프로세서(52)는 이미지 센서(40)로부터의 프레임 스테이터스 플래그 신호를 체크하고, 스텝 S85에서 그 상승 엣지(로우 레벨로부터 하이 레벨에의)가 발생하였는지 여부를 판단한다. 그리고, 스텝 S85에서 플래그 신호의 상승 엣지를 검출하면, 다음의 스텝 S87에 있어서 게임 프로세서(52)는 그것의 내부의 A/D 컨버터에 입력되어 온 아날로그의 픽셀 신호의 디지털 데이터에의 변환의 개시를 지시한다. 그 후, 스텝 S89에서 이미지 센서(40)로부터의 픽셀 스트로보스코프를 체크하고, 스텝 S91에서 그 스트로보스코프 신호의 로우 레벨로부터 하이 레벨에의 상승 엣지가 발생하였는지 여부를 판단한다.
스텝 S91에서 "예"가 판단되면 게임 프로세서(52)는 계속해서 스텝 S93에 있어서 X ＝ -1인지 여부, 즉 선두 픽셀인지 여부를 판단한다. 앞에서 서술한 바와 같이 각 행의 선두 픽셀은 더미 픽셀로서 설정되어 있으므로, 이 스텝 S93에서 " 예"가 판단되면, 다음의 스텝 S95에서 그 때의 픽셀 데이터를 취득하지 않고, 스텝 S97에서 요소 번호(X)를 인크리먼트한다.
스텝 S93에서 "아니오"가 판단되면, 행의 제2번째 이후의 픽셀 데이터이므로, 스텝 S99 및 S101에 있어서, 그 때의 픽셀 데이터를 취득하여 임시 레지스터(도시하지 않음)에 그 픽셀 데이터를 격납한다. 그 후, 도36의 스텝 S305로 복귀된다.
스텝 S305에서는 임시 레지스터에 격납된 픽셀 데이터를 화소 데이터 배열의 요소[Y][X]로서 격납한다.
계속되는 스텝 S309에서 X를 인크리먼트한다. X가(32)에 만족하지 않는 경우, 전술한 S303으로부터 S307의 처리를 반복해서 실행한다. X가 32인 경우, 즉 화소 데이터의 취득이 행의 종단부에 도달한 경우에는 계속되는 스텝 S311X에「-1」을 설정하고, 스텝 S313에서 Y를 인크리먼트하여 다음 행의 선두로부터 화소 데이터의 취득 처리를 반복한다.
스텝 S315에서 Y가 32인 경우, 즉 화소 데이터의 취득이 화소 데이터 배열의 종단부에 도달한 경우, 도16의 스텝 S73으로 복귀된다.
스텝 S73에서는 상기 화소 데이터 배열을 N회째 점등시 취득 데이터로서, 예를 들어 내부 RAM의 워킹 영역에 격납한다.
계속해서 스텝 S75에서 게임 프로세서(52)는 LED 제어 신호를 로우 레벨로 하는 등하여 적외 발광 다이오드(42)를 소등한다. 그 후, 스텝 S76에서 스텝 S71과 마찬가지로 하여 도17 및 도35의 서브 루틴에 따라서 적외 발광 다이오드(42)가 소등되어 있을 때의 화소 데이터 배열을 취득하고, 스텝 S77에 있어서 스텝 S73과 마찬가지로 하여 내부 RAM의 워킹 영역에 격납한다.
그리고, 스텝 S79에서 횟수 레지스터(N)를 인크리먼트하고, 스텝 S81에서 횟수(N)가 규정치에 도달하였는지 여부를 판단한다. 이 스텝 S81에서 "예"가 판단되면 그대로 도15의 스텝 S57(주목점 추출 처리)로 복귀된다. 단, "아니오"일 때에는 앞의 스텝 S69로 복귀된다.
주목점 추출 처리의 상세가 도18에 도시된다. 도18의 최초의 스텝 S103에서는, 게임 프로세서(52)는 내부 메모리(도시하지 않음) 내의 횟수 레지스터(도시하지 않음)의 횟수(N)에「1」을 대입한다. 그리고, 다음 스텝 S105에서 도16의 스텝 S73 및 S77에서 얻은 점등시 취득 데이터 및 소등시 취득 데이터와의 차분으로부터 차분 데이터 배열을 산출한다.
즉, 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이 골프 클럽형 입력 장치(14)의 반사체(50)에 적외광을 조사하여 적외 필터를 거쳐서 이미지 센서(40)로 입사한 반사 적외광에 의한 영상을 촬영하고 있다. 일반적인 실내 환경에서 일반적인 광원을 이용하여 골프 클럽형 입력 장치(14)를 스트로보스코프 촬영을 한 경우에는, 이미지 센서[실시예의 이미지 센서(40)에 상당함]에는, 도19의 (a)에 도시한 바와 같이 반사체에 의한 영상 이외에 형광등 광원, 백열등 광원, 태양광(창)과 같은 광원뿐만 아니라 실내의 모든 사물의 화상이 모두 찍힌다. 따라서, 이 도19의 (a)의 영상을 처리하여 반사체의 영상만을 추출하는 것은 꽤 고속인 컴퓨터 또는 프로세서가 필요하다. 그러나, 저렴한 것이 조건인 게임 장치에서는 그와 같은 고성능 컴 퓨터를 사용할 수 없다. 그래서 다양한 처리를 행하여 부담을 경감하는 것이 고려된다.
도19의 (b)는, 도19의 (a)의 영상 신호를 어떤 임계치에서 레벨 밸브 식별하였을 때의 영상 신호이다. 이와 같은 레벨 식별 처리는 전용의 하드웨어 회로라도, 소프트웨적이라도 실행할 수 있지만, 어느 한 쪽의 방법에 의해서도 일정 이하의 광량의 화소 데이터를 컷트하는 레벨 밸브 식별을 실행하면 반사체나 광원 이외의 저휘도 화상을 제거할 수 있다. 이 도19의 (b)의 영상에서는 반사체 및 실내의 광원 이외의 화상의 처리를 생략할 수 있고, 따라서 컴퓨터의 부담을 경감시킬 수 있지만, 그래도 광원 화상을 포함하는 고휘도 화상이 여전히 찍히고 있으므로, 반사체와 다른 광원을 분별하는 것은 어렵다.
그래서, 실시예에서는 도3에 도시한 바와 같이 적외 필터(44)를 이용하여 이미지 센서(40)에 적외광에 의한 화상 이외의 화상이 찍히지 않도록 하였다. 그것에 의해, 도19의 (c)에 도시한 바와 같이 적외광을 거의 포함하지 않는 형광등 광원의 화상은 제거할 수 있다. 그러나, 태양광이나 백열등이 영상 신호 중에 포함되어 버린다. 따라서, 더욱 부담 경감을 위해, 적외 스트로보스코프의 점등시의 화소 데이터와 소등시의 화소 데이터와의 차분을 계산하는 것으로 하였다.
그로 인해, 도19의 (c)의 점등시의 영상 신호의 화소 데이터와, 도19의 (d)의 소등시의 영상 신호의 화소 데이터와의 차분을 계산하였다. 그러면, 도19의 (e)에 도시한 바와 같이, 그 차분만의 영상을 취득할 수 있다. 이 차분 데이터에 의한 영상은 도19의 (a)와 대비하면 명백한 바와 같이 골프 클럽형 입력 장치(14) 의 반사체에 의해 얻게 되는 화상만을 포함하게 된다. 따라서, 게임 프로세서(52)의 성능이 그다지 높아지지 않아도 골프 클럽형 입력 장치(14)의 스윙에 의한 반사체(50), 즉 클럽 헤드(48)(도4)의 이동 궤적을 취득할 수 있다.
이와 같은 이유로, 본 실시예에서는 도18의 스텝 S105에 있어서, 예를 들어 도19의 (e)에 도시하는 차분 데이터 배열을 산출한다. 스텝 S105에서 차분 데이터 배열을 구한 후, 스텝 S107에서 값이 가장 큰 화소(최대 휘도의 화소)의 좌표를 취득하고, 스텝 S109에서 그 좌표의 화소의 휘도가 규정치를 넘고 있는지 여부를 판단한다.
이 스텝 S109에서 "예"가 판단되면 계속해서 스텝 S111에서, 스텝 S107에서 취득한 좌표의 화소에 접촉하는 화소, 또한 그것에 접촉하는 화소가 상기 규정치를 넘고 있는지 여부를 차례로 판정하여 주목부(실시예에서 말하면 반사체의 화상)의 직경(Φ)[N]을 계산한다. 이 주목부의 직경(또는 크기)을 계산하는 것은 스텝 S113에서 반사체(50)의 높이(Z좌표)를 취득하기 위해서와, 스텝 S115에서 그 반사체의 중심 좌표를 특정할 필요가 있기 때문이다.
도3에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 촬상 유닛(28)에는 단일 초점의 광학계가 이용되고 있다. 따라서, 반사체(50)와 촬상 소자, 즉 이미지 센서(40)와의 사이의 거리가 상기 광학계의 초점과 합치할 때 화상의「흐려짐」이 가장 적고, 직경이 가장 크다. 이에 대해, 그 합초 거리와 반사체 이미지 센서간 거리와의 괴리가 클수록 화상 그 자체가 작아진다. 도19의 (e) 및 후술의 도21의 예에서는 그 반사체 이미지 센서 사이에 따라서 화상의 크기(직경)가 변화되는 것을 나타내고 있다. 이와 같이 하여, 반사체 화상의 직경(크기)을 기초로 하여 반사체 이미지 센서간 거리, 즉 반사체(50)의 높이(Z좌표)를 구할 수 있다. 본 실시예의 골프 게임 시스템에서는 이 Z좌표는 사용하고 있지 않지만, 필요에 따라서 이 Z좌표를 이용함으로써, 또 다른 게임 입력을 부여할 수 있다.
이와 같이 하여, 스텝 S113에서 Z좌표를 구하고, 스텝 S115에서 반사체(50)의 중심 좌표(X, Y 또는 X, Y, Z)를 보존한다.
그 후 스텝 S117에서 횟수 레지스터의 N값을 인크리먼트하고, 스텝 S119에서 횟수(N)가 규정치를 넘었는지 여부를 판단한다. 스텝 S119에서 "예"가 판단되면, 그대로 도15의 스텝 S59로 복귀된다. 그러나, "아니오"가 판단되면 앞의 스텝 S105로 복귀되어 스텝 S105 이하의 각 스텝을 반복하여 실행한다.
또한, 스텝 S109에서 "아니오"가 판단되었을 때, 즉 최대 휘도의 화소의 휘도가 규정치를 넘지 않았다고 판단되었을 때에는 다음의 스텝 S121에서 규정 개수의 데이터를 모두 검색한 결과인지 여부를 판단한다. 스텝 S121에서 "예"가 판단되면, 즉 규정 개수의 화소를 모두 검색하였을 때에는 스텝 S123에서 주목점이 없는 것으로 하여 검색 결과를 보존한다. 단, 스텝 S121에서 "아니오"가 판단되었을 때에는 스텝 S125에서 다음으로 휘도가 큰 화소의 좌표 데이터를 취득하여 스텝 S107로 복귀된다.
스텝 S57에서 이와 같이 하여 주목점의 추출 처리를 한 후, 다음의 스텝 S59에서 속도 벡터를 계산하는 등의 움직임 산출 처리를 실행한다.
도20이 이 움직임 산출 처리의 일예인 속도 벡터 산출 처리의 구체예를 상세 하게 나타내고 있다. 도20의 스텝 S127에서는, 위에서 서술한 바와 같이 횟수 레지스터(N)에「1」을 대입한다. 그 후, 스텝 S129에서는 N회째의 주목점 좌표(PX[N], PY[N] : 도21)로부터 N-1회째의 주목점 좌표(PX[N-1], PY[N-1])를 감산하고 N회째의 속도 벡터(VX[N], VY[N])를 산출하여 내부 메모리에 격납한다.
도21에는 직경(Φ[1])을 갖는 제1회째의 주목 영역의 화상이 도시되고, 이 제1회째의 주목 영역의 중심 좌표는 (PX[1], PY[1])이고, 직경(Φ[2])을 갖는 제2회째의 주목 영역의 중심 좌표는 (PX[2], PY[2])이다. 마찬가지로, 제3회째 및 제4회째의 주목 영역은 각각 직경(Φ[3] 및 Φ[4])을 갖고, 그들 중심 좌표는 각각 (PX[3], PY[3]) 및 (PX[4], PY[4])로 도시되어 있다.
제2회째의 주목 영역을 N회째로 한 경우, N-1회째의 것은 제1회째의 주목 영역이다. 따라서, 스텝 S129에서는 이 경우, X방향의 속도 벡터(VX[2])는 (PX[2]-PX[1])로 부여되고, Y방향의 속도 벡터(VY[2])는 (PY[2]-PY[1])로 부여된다. 또한, N ＝ 1인 경우, N-1의 좌표 데이터는 없으므로, 전회의 최종 결과 데이터를 이용하거나, 혹은 그 최종 결과 데이터가 없으면 규정치를 이용하여 속도 벡터를 계산하게 된다.
또한, 도21에는 각 스트로보스코프 영상의 주목점 영역(반사체)의 화상마다의 변화량(AX, AY)도 더불어 도시되어 있다. 따라서, 필요하면 이 변화량을 사용하여 변화 또는 변위 속도를 계산할 수도 있다.
스텝 S129에서 속도 벡터를 계산한 후, 스텝 S131에서 횟수(N)를 인크리먼트하고 계속해서 스텝 S133에서 N이 규정치에 도달하였는지 여부를 판단한다. 스텝 S133에서 "아니오"이면 앞의 스텝 S129로 복귀되어 스텝 S129를 반복하여 실행한다.
스텝 S59 후, 다음의 스텝 S61에서 도22에 상세하게 도시하는 판정 처리를 실행한다. 이 판정 처리에서는 골프 클럽형 입력 장치(14)를 스윙하였는지 여부를 판정한다. 도22의 최초의 스텝 S135에서는 N에「1」을 대입하고, 계속해서 스텝 S137에서 N점째의 속도 벡터(VX[N], VY[N])로부터 속도[V[N](스칼라치)]를 산출한다. 그리고, 다음 스텝 S139에 있어서, 그와 같이 하여 산출한 속도(V[N])가 제1임계치를 넘고 있는지 여부를 판단한다. 이 스텝 S139에서 "예"이면, 즉시 스텝 S141에서「스윙은 행해졌다」고 판정하는 동시에, 스텝 S143에서 N점째의 속도 벡터로부터 타구시의 골프 볼의 초속도 벡터를 구한다. 따라서, 실시예의 골프 게임 시스템의 경우이면, 이 초속도 벡터, 풍향, 바람의 강도 및 지형의 데이터로부터 볼의 비거리를 계산할 수 있다.
스텝 S139에서 "아니오"가 판단되었을 때, 즉 골프 클럽의 스윙의 속도가 제1 임계치를 하회하였을 때에는 다음의 스텝 S145에 있어서, N점째와 N-1점째를 연결하는 선분이 규정의 영역과 교차하고 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 이 판정의 결과, 스텝 S147에서 "예"를 얻게 되면, 다음의 스텝 S149에서 이번에는 그 N점째의 속도(스칼라치)가 제2 임계치를 넘고 있는지 여부를 판단한다. 단, 제2 임계치는 당연히 제1 임계치보다 작은 값이다.
스텝 S149에서 "예"일 때에는 앞의 스텝 S141로 진행되지만, "아니오"이면 스텝 S147에서 "아니오"일 때와 마찬가지로 스텝 S151로 진행되어 N값을 인크리먼 트한다. 그리고, N ＞ 규정치인지 여부를 판단하여 "아니오"이면 앞의 스텝 S137로 복귀되어 그 이후의 각 스텝을 반복해서 실행한다. 단, 스텝 S153에서 "아니오"가 판단되었을 때에는, 즉 스텝 S145의 선분이 소정의 영역과 교차하는 일이 없고, 혹은 교차하고 있었다고 해도 속도가 소정치보다 작은 경우에는 스텝 S155에서 결국「스윙은 행해지고 있지 않다」고 판정된다.
도22의 판정 처리가 종료되면, 도15의 스텝 S63으로 복귀되지만, 이 스텝 S63에서는 게임 등의 어플리케이션에 따른 처리가 행해지고, 또한 스텝 S65에서 처리가 종료되었는지 여부(게임의 경우이면 게임 종료인지 여부)가 판단되어 "예"이면 종료된다.
또한, 상술한 실시예에서는 골프 클럽형 입력 장치(14)에 원형의 반사체(50)를 설치하여 그 이동 궤적으로부터 초속도 벡터를 구하고, 그 초속도 벡터로 골프 볼이 내어진 것으로 하여 볼의 비거리를 계산하였다. 즉, 볼에 부여되는 회전은 무시하고 있었다. 원형의 반사체에서는 골프 클럽형 입력 장치(14)의 방향을 특정할 수 없기 때문이다. 그래서, 다음의 실시예에서는 골프 클럽형 입력 장치(14)의 방향도 계산할 수 있도록 한다.
그로 인해, 다음 실시예에서는 도23에 도시하는 골프 클럽형 입력 장치(14)를 사용한다. 본 실시예에서는 앞의 도4의 골프 클럽형 입력 장치가 원형의 반사체를 이용하고 있던 것에 반해, 타원형 또는 길이의 반사체(50A)를 이용한다.
그리고, 도15의 스텝 S55에서 발광 다이오드(42)의 점등시 및 소등시의 각 화소 데이터를 취득한 후, 도24에서 도시하는 주목점 추출 처리를 실행한다. 단, 스텝 S157 내지 S163은 도18의 스텝 S103 내지 S109와 마찬가지이다.
그리고, 다음의 스텝 S165에 있어서, 스텝 S161에서 취득한 좌표의 화소에 접촉하는 화소, 또한 그것에 접촉하는 화소가 규정치를 넘고 있는지 여부를 차례로 판정하여 주목부(실시예에서 말하면 반사체의 화상)의 전체 화소를 추출한다. 그리고, 스텝 S166에서 주목부의 전체 화소 중으로부터 서로의 거리가 가장 떨어진 2개의 화소 Pa(Xa, Ya) 및 Pb(Xb, Yb)를 추출한다. 이 2점은, 도26에 도시한 바와 같이 타원형의 반사체(50A)의 길이 방향 양단부 위치를 도시하게 된다. 길이 방향 양단부 이외에 2점간 거리가 가장 멀어지는 점은 없다.
그리고, 스텝 S167에서 2점(Pa, Pb)의 중점 좌표를 N점째의 좌표(PX[N], PY[N])로서 메모리에 격납한다. 그리고, 스텝 S169에 있어서, 도26에 도시하는 2점(Pa, Pb) 사이의 기울기를 계산하여 각도 데이터(θ[N])로서 격납한다. 단, 이 기울기(θ[N])는 스텝 S169에 도시한 바와 같이 (Xb-Xa)/(Ya-Yb)의 아크 탄젠트로 계산할 수 있다. 이와 같이 하여 골프 클럽형 입력 장치(14)의 촬상 소자에 대한 방향이 각도 데이터(θ[N])로서 얻게 된다.
도24의 스텝 S171 내지 S179는 도18의 대응하는 각 스텝 S117 내지 S125와 마찬가지이다.
그리고, 다음의 판정 처리에서는 도25에 도시하는 각 스텝을 실행하지만, 도25의 스텝 S181 내지 S189 및 S191 내지 S201은 도22의 대응하는 스텝 S135 내지 S143 및 S145 내지 S155와 마찬가지이다.
도25의 스텝 S203에 있어서, 도24의 스텝 S169에서 구한 N점째의 좌표 및 N- 1점째의 좌표에 의해 각도(θj)(도26)를 계산한다. 이 각도(θj)는 스텝 S203에 도시한 바와 같이 (PY[N]-PY[N-1])/(PX[N]-PX[N-1])의 아크 탄젠트로 계산하는 것이 가능하고, 골프 클럽형 입력 장치의 스윙의 방향을 도시한다. 그리고, 스텝 S205에 있어서, 이 스텝 S205에 도시하는 식에 따라서 골프 클럽형 입력 장치(14)의 스윙 방향에 대한 골프 클럽형 입력 장치(14)의 기울기(θk)(＝θ[N] － θj)가 산출되어 θk로부터 타구시의 훅/슬라이스의 변수를 계산한다. 이와 같이 하여, 훅/슬라이스의 변수를 구함으로써 단순한 비거리뿐만 아니라, 공의 스핀에 의한 비상 방향의 변화도 가미할 수 있고, 실시예의 골프 게임 시스템에 한층 리얼리티나 재미를 부여할 수 있다.
도27을 참조하여 본 발명의 다른 실시예인 볼링 게임 시스템(78)은 게임기(80)를 포함하고, 이 게임기(80)는 도2의 시스템(10)의 게임기(12)와 마찬가지로, AC 어댑터나 전지로 구동되어 AV 케이블(16)을 통해 텔레비전 모니터(도시하지 않음)의 AV단자(도시하지 않음)에 접속된다.
게임기(78)는 또한 하우징(82)을 포함하고, 이 하우징(82) 상에 전원 스위치(84)가 설치되는 동시에, 방향 버튼(86) 및 결정 키(88) 및 캔슬 키(90)가 설치된다. 이들 버튼이나 조작 키는 도2의 대응의 것과 같은 기능을 갖는다.
게임기(80)의 하우징(82)의 일부가 절결되고, 그 부분에 가동체(92)가 부앙 방향으로 회전 가능하게 저어널되고, 그 가동체(92)의 측면에는 앞에서 도3을 참조하여 설명한 촬상 유닛(28)이 수납되고, 따라서 가동체(92)에는 앞의 것과 같은 이미지 센서(40)가 설치된다. 그리고, 가동체(92)의 측면 상이며 이미지 센서(40)의 근방에 이 이미지 센서(40)와 일체적으로 부앙되는 적외 발광 다이오드(42)가 설치되어 스트로보스코프 촬상 수단을 구성한다.
가동체(92)는 실시예의 경우, 부앙 방향에 일정한 자유도를 갖도록 지지되어 있다. 그러나, 부앙 방향 대신에, 혹은 부앙 방향과 병용하여 선회 방향에 자유도를 갖도록 되어도 좋다. 즉, 가동체(92), 즉 이미지 센서(40) 및 적외 발광 다이오드(42)는 임의의 방향에 변위 가능하게 설치된다.
단, 이미지 센서(40)의 렌즈(도4에 도시하는 오목 렌즈나 볼록 렌즈)를 보다 광각인 렌즈로 하면, 이미지 센서(40)를 가동인 것으로 할 필요는 없고, 이미지 센서(40)를 고정적으로 부착하도록 해도 좋다.
볼형 입력 장치(94)는 실제의 볼링 게임과 마찬가지로, 사용자 손의 3개의 손가락, 즉 엄지, 중지 및 약지를 각각 삽입하는 구멍(94a, 94b 및 94c)을 갖는 동시에, 아이가 엄지 이외의 임의의 1개 또는 복수의 손가락을 삽입할 수 있는 폭이 넓은 구멍(94d)을 더욱 형성하고 있다. 그리고, 스트랩(96)이 설치되어 있고, 게임 플레이어는 이 스트랩(96)을 자기의 아암(상부 아암 또는 전방 아암)에 장착함으로써 안전이 도모되고 있다. 즉, 볼형 입력 장치(94)가 스트랩(96)에 의해 자기의 아암에 연결되어 있으므로, 게임 플레이어가 잘못하여 볼형 입력 장치(94)를 실제의 볼링 게임과 같이 두어도 볼형 입력 장치(94)가 어딘가로 날아가 결과적으로 자기 또는 다른 사람에게 접촉하는 등의 사고는 일어나지 않는다.
또한, 본 실시예의 볼형 입력 장치(94)는, 도28에 도시한 바와 같이 투명 또는 반투명의 반구형 외피(98A 및 98B)를 보스로 연결함으로써 볼형 입력 장치(94) 의 하우징을 형성하고 있고, 그 외각(98A 및 98B) 중에 마찬가지로 보스로 연결된 반구형 내피(100A 및 100B)를 고정하고 있다. 그리고, 각 반구형 내피(100A 및 100B)의 표면에 반사성 시트를 첨부함으로써 반사체를 형성하고 있다. 즉, 내각이 반사체가 된다. 따라서, 본 실시예에서는 반사체(100)로 한다.
또한, 본 실시예의 볼링 게임 시스템(78)에서는, 앞에서 설명한 바와 같이 스트로보스코프에 의해 볼형 입력 장치(94)의 움직임을 검출하고, 그것에 의해 도29에 도시하는 게임 화면(102) 상에서 볼링 볼(104)의 위치를 제어한다. 이 게임 화면(102)은 사용자 또는 플레이어의 시점(視点)으로부터 본 투영 화상(perspective image)으로서 표시된다. 즉, 게임 화면(102)에는 볼링 레인(106) 및 그 안길이 방향 위치에 배치되는 핀(108)이 표시되어 그 게임 화면(102) 상에서 레인(106) 상을 볼링 볼(104)이 이동하고, 그 볼(104)의 도달 위치나 강도에 따라서 실제의 볼링 게임과 마찬가지로 핀이 쓰러진다. 단, 예를 들어 볼링 볼(104)이 핀(108)에 닿기 직전에 그 핀부를 확대한 화상을 윈도우(도시하지 않음)로서 화면 중앙에 표시하면, 한층 큰 현장감을 플레이어에게 부여할 수 있다.
또한, 플레이어의 투구 동작이 종료될 때마다 도29에 도시하는 게임 화면(102)과 도30에 도시하는 스코어 시트(110)가 절환되어 표시된다. 그리고, 복수의 게임 플레이어가 플레이하는 경우에는 각 사람의 스코어가 동시에 표시된다. 도30의 예는 4명의 게임 플레이어가 볼링 게임에 동시에 참가하고 있는 경우의 스코어 시트의 예를 나타낸다.
이 볼링 게임 시스템(78)에서는 볼형 입력 장치(94)를 이용하여 플레이어가 실공간 속에서 실제로 투구 동작을 하였을 때, 게임 프로세서(52)(도31)가 적외 발광 다이오드(42)를 간헐적으로 점등하고, 그 점등시 및 소등시마다의 CM0S 이미지 센서(40)의 화상을 해석 또는 처리함으로써 볼형 입력 장치(94)의 위치를 간헐적으로 검출한다. 그리고, 그 볼형 입력 장치(94)의 위치(좌표)에 따라서 볼링 볼(104)의 움직임을 제어하고, 그것에 의해 0개 또는 1개 이상의 핀을 쓰러뜨린다.
도31을 참조하여 볼형 입력 장치(94)는, 상술한 바와 같이 적외 발광 다이오드(42)의 발광에 조사되고, 그 적외광을 반사체(100)로 반사한다. 이 반사체(100)로부터의 반사광이 CMOS 이미지 센서(40)에 의해 촬영되고, 따라서 CMOS 이미지 센서(40)로부터는 반사체(100)의 영상 신호가 출력된다. 단, 그 이외의 부분은 도5에 도시하는 골프 게임 시스템(10)의 경우와 마찬가지이다.
여기서, 도32를 참조하여 실시예의 볼링 게임 시스템(78)의 개략 동작을 설명한다. 도27에 도시하는 전원 스위치(84)를 온(ON)으로 하여 게임 스타트가 되지만, 도31에 도시하는 게임 프로세서(52)는, 우선 스텝 S1에서 초기화 처리를 실행한다. 구체적으로는 시스템 및 각 변수를 초기화한다. 단, 초기화의 구체적 방법은 앞에서 서술한 바와 같다.
그리고, 도32의 스텝 S1 후, 게임 프로세서(52)는 스텝 S2에서 화상 신호를 갱신하여 모니터(20)에 표시되는 화상을 갱신한다. 단, 이 표시 화상 갱신은 1프레임(텔레비전 프레임 또는 비디오 프레임)마다 실행된다.
그리고, 게임 프로세서(52)는 스테이트(상태)에 따른 처리를 실행한다. 단, 최초로 처리하는 것은 게임 모드의 선택이다. 이 게임 모드 선택에서는, 사용자 내지 게임 플레이어는 도32의 스텝 S3에서 도27에 도시하는 선택 키(86)를 조작하여 1인 플레이 모드 또는 2인 플레이 모드 등의 게임 모드를 선택하는 동시에, 게임의 난이도 등을 설정한다.
실제의 볼링 게임에서는 레인 상에 볼을 전동시킬 필요가 있지만, 실시예의 볼링 게임 시스템(10)에서는, 앞에서 서술한 바와 같이 볼형 입력 장치(94)를 이용하여 투구 동작을 행한다. 그래서, 게임 프로세서(52)는 스텝 S4에서 투구 동작의 판정 처리를 실행하여 투구 동작이 행해졌는지 여부를 판정한다. 그리고, 투구 동작이 행해진 것이면 계속해서 스텝 S5에서 볼(104)이 레인(106)(모두 도30) 상을 이동하고 있을 때 볼의 궤도를 계산하는 동시에, 볼(104)의 핀(108)(도30)에의 충돌 판정 처리를 실행한다. 그리고, 볼(104)이 레인(106)의 종단부까지 도착하였을 때에 스텝 S6에 있어서 스텝 S5에서의 핀 충돌 판단 처리의 결과로서, 스코어 계산 및 결과 판정 처리를 실행한다.
또한, 본 실시예의 볼링 게임 시스템(78)에 있어서도 스트로보스코프에 의해 반사체(100)를 촬영함으로써 게임 입력으로 하는 것은 앞의 실시예와 마찬가지이다. 따라서, 앞의 실시예에 비해 도15의 판정 처리 스텝 S61이 다를 뿐이다.
판정 처리 스텝이 도33에 상세하게 도시되고, 각각의 최초의 스텝 S207은 N값을「1」로서 설정한다. 그리고, 스텝 S209에서 속도 벡터의 Y성분(상하 방향 성분)(VY[N])(도21)이 규정치를 넘고 있는지 여부를 판단한다. 이 스텝 S209에서 "예"인 경우에는 스텝 S211로 진행하고, 예를 들어 내부 메모리에 형성된 카운터를 인크리먼트한다. 그리고, 다음 스텝 S213에서 그 카운터의 카운트치가 규정의 상 수(C)(예를 들어「3」)가 되었는지 여부를 판단한다. "예"이면, 스텝 S215에서「투구 동작이 행해졌다」고 판단하여 계속해서 스텝 S217에서 N점째의 X좌표(PX[N])를 투구 위치의 X좌표로 하는 동시에, 스텝 S219에서 N점째의 속도 벡터(VX[N], VY[N])로부터 투구시의 볼의 초속도를 구한다. 그리고, 이 초속도에 따라서 볼링 볼이 내던져진 것으로 하여 게임 처리가 실행된다.
또한, 스텝 S209에서 "아니오"가 판단되었을 때에는 스텝 S221에서 상술한 카운터를 리세트한다. 따라서, 예를 들어 3회분 연속하여 속도 벡터의 Y성분이 규정치를 넘지 않으면 투구 동작이 있었다고 판단되는 일은 없다. 이에 의해, 게임 플레이어의 원하지 않는 움직임이 게임에 반영되는 것이 방지되어 있다.
스텝 S221 후, 스텝 S223에서 N값을 인크리먼트하고, 스텝 S225에서 그 N이 소정치에 도달하였는지 여부를 판정한다. "예"가 판단되면 스텝 S227에서「투구는 아직 행해지고 있지 않다」고 판단된다. 그리고, 스텝 S219 후와 같이 도15의 스텝 S63으로 복귀된다.
도34는 스트로보스코프를 이용하는 입력 장치의 다른 실시예를 나타내고, 본 실시예의 입력 장치(112)는 장갑형 입력 장치이다. 장갑형 입력 장치(112)는 게임 플레이어 또는 사용자의 좌우 양손에 장착되는 장갑(114L 및 114R)을 포함하고, 이 장갑(114L 및 114R)의 각각의 소정 위치(본 실시예에서는 선단부 부분)에 재귀 반사 시트로 반사체(116L 및 116R)를 설치한다. 이 반사체(116L 및116R)는 각각 장갑(114L 및 114R)의 일부로서 형성될 수 있지만, 장갑(114L 및 114R) 상에 첨부하도록 해도 좋다.
그리고, 입력 신호를 부여하기 위해서는, 사용자는 장갑(114L 및 114R)을 양손에 장착하고 양손을, 예를 들어 도27에 도시한 바와 같은 게임기(80)의 촬영 유닛(28)(도3) 상에서 이동시킨다. 그렇게 하면, 이미 설명한 도15의 스텝 S55, 즉 도16에 따라서 반사체(116L 및 116R)가 모두 적외 발광 다이오드(42)에 의해 조사되거나, 또는 조사되지 않고, 이미지 센서(40)에 의해 촬영된다. 그리고, 도15의 스텝 S57, 즉 도18에 따라서 주목점[본 실시예에서는 2개의 반사체(116)가 있는 것으로 2개의 주목점이 있음]을 추출한다. 그 후, 도15의 스텝 S59를 적용하여 움직임 산출 또는 검출 처리를 실행한다. 단, 도34의 장갑형 입력 장치(112)를 이용하는 경우에는, 스텝 S59는 도35에 도시한 바와 같이 변형된다.
도35에 도시하는 흐름도에서는 이동 평균을 검출 또는 산출함으로써 입력을 얻는다. 상세하게 설명하면, 최초의 스텝 S207에서는 횟수 레지스터(N)에「규정치-M」을 설정한다. 계속해서, 스텝 S209에 있어서 변수(ΣX, ΣY)에 각각「0」을 설정한다.
그리고, 스텝 S211에 있어서, N회째의 좌표(PX[N], PY[N] : 도21)를 취득한다. 단, 이 때, N ＜ 1인 경우에는 전회까지의 좌표 정보로부터 좌표 데이터를 취득한다. 다음의 스텝 S213에서, 스텝 S209에서 초기화한 변수(ΣX, ΣY)에 스텝 S211에서 취득한 좌표를 각각 가산하여 ΣX, ΣY를 갱신한다. 이것을 스텝 S215에서 인크리먼트한 횟수(N)가 규정치에 도달하였다고 스텝 S217에서 검출될 때까지 반복해서 실행된다. 따라서, 게임 프로세서(52)는 이 시점에서 M개의 좌표를 가산한 변수(ΣX, ΣY)를 보존하고 있다. 그리고, 스텝 S219에 있어서, ΣX, ΣY를 개 수(M)로 제산함으로써 이동 평균(AX, AY)을 산출한다. 이 이동 평균(AX, AY)을 사용하여 게임 프로세서(52)는, 예를 들어 게임 화면상의 플레이어 조작 가능한 이동체의 위치를 변화시킨다.
또한, 본 발명은 위에서 설명한 실시예 이외에 다음과 같은 실시예 또는 변형예가 가능하다.
예를 들어, 도2에 나타내는 실시예에서는 골프 클럽형 입력 장치(14)를 이용하여 입력을 행하지만, 같은 시스템을 이용하여 야구의 배트형의 입력 장치 또한/또는 야구의 볼형의 입력 장치를 이용하는 야구 게임 장치, 탁구의 라켓형 입력 장치를 이용하는 탁구 게임, 테니스의 라켓형 입력 장치를 이용하는 테니스 게임 등의 변형이 다수 고려된다.
또한, 반사체를 구비하는 입력 장치를 하지부 또는 발목에 부착하여 플레이어의 발의 위치, 속도, 운동 궤적의 패턴을 입력 신호로서 취급하는 축구 게임 장치와 같은 변형도 고려된다.
또한, 도34에 나타내는 장갑형 입력 장치를 이용하는 실시예에 대해서는 도35의 흐름도로 산출하는 이동 평균치를 입력 신호로서 이용하고 있지만, 장갑형 입력 장치의 위치, 이동 속도, 이동 궤적을 산출하여 이들을 입력 신호로서 취급하는 권투 게임 장치, 댄스 게임 장치와 같은 변형이 다수 고려된다. 또한, 이들 변형예에 있어서는 장갑형 입력 장치 대신에, 손목에 권취하는 리스트 밴드 형상의 입력 장치에 의해서도 장갑형 입력 장치와 같은 효과를 기대할 수 있다.
또한, 전술한 발에 부착하는 입력 장치를 도34에 도시하는 장갑형 입력 장 치, 혹은 리스트 밴드 형상의 입력 장치와 조합하여 이용함으로써, 사지를 사용하는 댄스 게임 장치와 같은 변형도 다수 고려된다.
또한, 도23에 도시하는 골프 클럽형 입력 장치(14)와 같이 가늘고 긴 형상의 반사체(50A)를 검의 형상을 한 입력 장치에 첨부하여 검의 각도, 위치, 이동 속도, 이동 궤적을 입력 신호로서 취급하는 검투 게임 장치와 같은 변형도 다수 고려된다.
본 발명에서는 스트로보스코프와 촬상 수단을 이용하여 대상물을 촬영하여 복수의 발광시 영상 신호와 복수의 비발광시 영상 신호의 각각의 차를 기초로 하여 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출한다. 정보 처리 장치나 엔터테인먼트 장치는 그 정보를 이용하여 정보 처리나 게임, 그 밖의 엔터테인먼트 처리를 실행한다.
단, 상술한 예에서는 1개의 게임 프로세서에 의해 모든 정보 처리를 실행하도록 하였지만, 2이상의 프로세서나 컴퓨터를 이용하여 전체의 처리를 분담시키는 것도 당연히 가능하다.
본 발명이 상세하게 설명되어 도시되었지만, 그것은 단순한 도해 및 일예로서 이용한 것이고, 한정이라고 이해되서는 안되는 것은 명백하고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구항의 문언에 의해서만 한정된다.

Claims (29)

  1. 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 정보 처리 장치이며,
    특정 파장영역의 광을 출력하는 광원을 함유하는 스트로보스코프,
    유닛 베이스,
    상기 특정 파장영역의 광만을 투과하는 필터,
    상기 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시의 각각에 있어서, 재귀반사체를 함유하는 대상물을 촬영하는 촬상 수단,
    상기 스트로보스코프의 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 상기 재귀반사체에 대응하는 주목부를 검출하여, 상기 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 제1 수단 및
    상기 제1 수단에 의해 산출된 상기 정보에 기초로 한 정보 처리를 행하는 제2 수단을 구비하고,
    상기 유닛 베이스는,
    개구를 갖는 지지통과,
    상기 개구의 하방이며, 상기 지지통내에 설치되어 있는 렌즈와를 포함하고,
    상기 필터는 상기 지지통의 상기 개구를 덮도록 배치되며,
    상기 촬상수단은 상기 유닛 베이스 내에, 그리고 상기 렌즈의 하방에 배치되며,
    상기 광원은 상기 대상물을 비추도록, 그리고 상기 필터의 근방에 배치되는
    정보 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 수단은 산출한 상기 정보가 소정의 조건에 합치하는지 여부를 판정하는 판정 수단을 포함하는 정보 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 수단은 상기 판정 수단이 상기 소정 조건에 합치한다고 판정한 경우에, 유효한 입력이 행해졌다고 하여 상기 제2 수단으로 전달하는 유효 입력 검출 수단을 포함하는 정보 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 수단은 상기 대상물의 크기를 도시하는 정보로부터 상기 대상물과 상기 촬상 수단의 거리를 산출하는 거리 산출 수단을 포함하는 정보 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 수단은 상기 발광시 영상 신호와 상기 비발광시 영상 신호와의 차로부터 얻어진 정보를 해석하여 상기 대상물의 형상을 추출하는 해석 수단 및
    상기 형상으로부터 상기 대상물과 상기 촬상 수단의 각도를 산출하는 각도 산출 수단을 포함하는 정보 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 해석 수단에 있어서의 해석은 상기 대상물 중의 소정의 2점을 추출하는 것이고,
    상기 각도 산출 수단에 있어서의 각도의 산출은 상기 소정의 2점을 연결하는 선분과 소정의 좌표축과의 각도를 산출하는 것인 정보 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트로보스코프의 발광의 시간 간격은 자유자재로 설정 가능한 정보 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트로보스코프의 발광 기간의 길이 및 비발광 기간의 길이는 자유자재로 설정 가능한 정보 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 수단의 노광 기간은 자유자재로 설정 가능한 정보 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 특정한 파장 영역에만 응답하는 정보 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 필터를 투과한 빛으로 형성되는 영상을 촬영하는 촬상 소자를 포함하는 정보 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 촬상 수단은 상기 특정한 파장 영역의 빛으로 형성되는 영상만을 촬영하는 촬상 소자를 포함하는 정보 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 수단 및 상기 제2 수단은 각각 단일 또는 복수의 프로세서에 의해 처리되는 프로세스인 정보 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상물은 복수이며, 상기 대상물의 각각은 상기 재귀 반사체를 포함하는 정보 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 수단은 상기 대상물의 상기 정보에 의하여 화면 상의 이동체의 위치를 변화시키는 정보 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 대상물의 상기 정보는 상기 대상물의 이동 평균인 정보 처리 장치.
  17. 제3항에 있어서, 상기 제2 수단은 상기 유효 입력 검출 수단으로부터 유효한 입력이 행해진 것이 전달된 경우, 산출된 상기 대상물의 상기 정보에 의하여 화면 상의 이동체의 궤도를 산출하는 정보 처리 장치.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 정보 처리 장치에 있어서, 상기 제2 수단으로 행해지는 정보 처리가 게임 등의 엔터테인먼트 처리인 정보 처리 장치.
  19. 스트로보스코프를 사용한 입력 시스템을 구비하는 맨머신 인터페이스 시스템이며,
    특정 파장영역의 광을 출력하는 광원을 포함하는 스트로보스코프,
    유닛 베이스,
    상기 특정 파장영역의 광만을 투과하는 필터,
    상기 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시의 각각에 있어서, 재귀 반사체를 포함하는 대상물을 촬영하는 촬상 수단,
    상기 스트로보스코프의 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 상기 재귀 반사체에 대응하는 주목부를 검출하여, 상기 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도, 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 제1 수단 및
    상기 제1 수단에 의해 산출된 상기 정보에 의하여 정보처리를 행하는 제2 수단을 구비하고,
    상기 유닛 베이스는
    개구를 갖는 지지통과
    상기 개구의 하방이며, 상기 지지통내에 설치된 렌즈와를 포함하고,
    상기 필터는 상기 지지통의 상기 개구를 덮도록 배치되며,
    상기 촬상수단은 상기 유닛 베이스 내에, 그리고 상기 렌즈의 하방에 배치되며,
    상기 광원은 상기 대상물을 비추도록, 그리고 상기 필터의 근방에 배치되는 맨머신 인터페이스 시스템.
  20. 특정 파장영역의 광을 출력하는 광원을 포함하는 스트로보스코프, 유닛 베이스, 상기 특정 파장영역의 광만을 투과하는 필터 및 촬상수단을 사용하고, 또한 상기 유닛 베이스는 개구를 갖는 지지통과, 상기 개구의 하방이며, 상기 지지통 내에 설치되는 렌즈와를 포함하고, 상기 필터는 상기 지지통의 상기 개구를 덮도록 배치되며, 상기 촬상수단은, 상기 유닛 베이스 내에, 그리고, 상기 렌즈의 하방에 배치되며, 상기 광원은 대상물을 비추도록, 그리고, 상기 필터의 근방에 배치되도록 입력 시스템을 구비하는 정보 처리 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 정보 처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 정보 처리 프로그램은 상기 컴퓨터에
    상기 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시 각각에 있어서, 재귀 반사체를 포함하는 상기 대상물을 촬영하는 스텝과,
    상기 스트로보스코프의 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 상기 재귀 반사체에 대응하는 주목부를 검출하여, 상기 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도 및 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 제1 스텝 및
    상기 제1 스텝에 의해 산출된 상기 정보에 의하여 정보 처리를 행하는 제2 스텝,
    을 실행시키는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 스텝은 산출한 상기 정보가 소정의 조건에 합치하는지 여부를 판정하는 판정 스텝을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 스텝은 상기 판정 스텝이 상기 소정 조건에 합치한다고 판정한 경우에 유효한 입력이 행해졌다고 하여 상기 제2 스텝으로 전달하는 스텝을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  23. 특정 파장영역의 광을 출력하는 광원을 포함하는 스트로보스코프, 유닛 베이스, 상기 특정 파장영역의 광만을 투과하는 필터, 및 촬상수단을 사용하고, 또한 상기 유닛 베이스는 개구를 갖는 지지통과, 상기 개구의 하방이며, 상기 지지통 내에 설치된 렌즈와를 포함하며, 상기 필터는 상기 지지통의 상기 개구를 덮도록 배치되며, 상기 촬상수단은 상기 유닛 베이스 내에, 그리고 상기 렌즈의 하방에 배치되며, 상기 광원은 대상물을 비추도록, 그리고, 상기 필터의 근방에 배치되도록 하는, 입력 시스템을 이용한 정보 처리 장치에 있어서의 정보 처리 방법이며,
    상기 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시 각각에 있어서 재귀 반사체를 포함하는 상기 대상물을 촬영하는 스텝,
    상기 스트로보스코프의 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 재귀 반사체에 대응하는 주목부를 검출하여, 상기 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도 및 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 제1 스텝, 및
    상기 제1 스텝에 의해 산출된 상기 정보에 의한 정보 처리를 행하는 제2 스텝을 포함하는 정보 처리 방법.
  24. 특정 파장영역의 광을 출력하는 광원을 포함하는 스트로보스코프,
    유닛 베이스,
    상기 특정의 파장영역의 광만을 투과하는 필터,
    상기 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시의 각각에 있어서, 재귀 반사체를 포함하는 대상물을 촬영하는 촬상 수단, 및
    상기 스트로보스코프의 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 상기 재귀반사체에 대응하는 주목부를 검출하여, 상기 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도 및 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 수단을 구비하고,
    상기 유닛 베이스는
    개구를 가지는 지지통과,
    상기 개구의 하방이며, 상기 지지통 내에 설치되는 렌즈를 포함하며,
    상기 필터는 상기 지지통의 상기 개구를 덮도록 배치되며,
    상기 촬상수단은 상기 유닛 베이스 내에, 그리고 상기 렌즈의 하방에 배치되며,
    상기 광원은 상기 대상물을 비추도록, 그리고, 상기 필터의 근방에 배치되는 정보 입력 장치.
  25. 제24항에 기재된 정보 입력 장치로부터의 입력을 받아 상기 정보를 기초로 하여 정보 처리를 실행하는 프로세서.
  26. 특정 파장영역의 광을 출력하는 광원을 포함하는 스트로보스코프, 유닛 베이스, 상기 특정 파장영역의 광만을 투과하는 필터, 및 촬상수단을 사용하고, 또한 상기 유닛 베이스는 개구를 갖는 지지통과, 상기 개구의 하방이며, 상기 지지통 내에 설치되는 렌즈와, 를 포함하며, 상기 필터는 상기 지지통의 상기 개구를 덮도록 배치되며, 상기 촬상수단은 상기 유닛 베이스 내에, 그리고, 상기 렌즈의 하방에 배치되며, 상기 광원은 대상물을 비추도록, 그리고 상기 필터의 근방에 배치되도록 하는 정보 입력 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 정보 입력 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 정보 입력 프로그램은 상기 컴퓨터에
    상기 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시 각각에 있어서, 재귀 반사체를 포함하는 상기 대상물을 촬영하는 스텝, 및
    상기 스트로보스코프의 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 상기 재귀 반사체에 대응하는 주목부를 검출하여 상기 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도 및 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 스텝을 실행시키는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  27. 정보 처리 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 정보 처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 정보 처리 프로그램은 상기 컴퓨터에
    제24항에 기재된 정보 입력 장치로부터의 입력을 받는 스텝, 및
    상기 정보에 기초로 하여 정보 처리를 실행하는 스텝
    을 실행시키는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  28. 특정 파장영역의 광을 출력하는 광원을 포함하는 스트로보스코프, 유닛 베이스, 상기 특정 파장영역의 광만을 투과하는 필터, 및 촬상수단을 사용하고, 또한 상기 유닛 베이스는 개구를 갖는 지지통과, 상기 개구의 하방이며, 상기 지지통 내에 설치되는 렌즈와, 를 포함하며, 상기 필터는 상기 지지통의 상기 개구를 덮도록 배치되며, 상기 촬상수단은 상기 유닛 베이스 내에, 그리고, 상기 렌즈의 하방에 배치되며, 상기 광원은 대상물을 비추도록, 그리고 상기 필터의 근방에 배치되도록 하는 정보 입력 장치에 있어서의 정보 입력 방법이며,
    상기 스트로보스코프의 발광시 및 비발광시 각각에 있어서 재귀 반사체를 포함하는 상기 대상물을 촬영하는 스텝, 및
    상기 스트로보스코프의 발광시 영상 신호와 비발광시 영상 신호와의 차로부터 상기 재귀반사체에 대응하는 주목부를 검출하여 상기 대상물의 위치, 크기, 속도, 가속도 및 운동 궤적 패턴의 정보의 일부 또는 전부를 산출하는 스텝을 포함하는 정보 입력 방법.
  29. 제24항에 기재된 정보 입력 장치로부터의 입력을 받는 스텝과,
    상기 정보를 기초로 하여 정보 처리를 실행하는 스텝을 포함하는 정보 처리 방법.
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