ゲーム装置
【課題】 コントローラに設けられたセンサの出力信号を積分してコントローラの方向を求めるゲーム装置において、コントローラの方向の算出結果が時間経過に伴って不正確になるのを防止する技術的手段を提供する。
【解決手段】 本体部１およびコントローラ２は、コントローラ２が本体部１の方向を向いているときに限って一方が放射した音を他方が受音する音の指向性伝送を成立させるスピーカまたはマイクを各々具備する。コントローラ２は、本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送が成立したときに、ジャイロセンサ２２により得られる方向角度θを、本体部１の方向に対応した基準角度０に補正する制御を行う。
【解決手段】 本体部１およびコントローラ２は、コントローラ２が本体部１の方向を向いているときに限って一方が放射した音を他方が受音する音の指向性伝送を成立させるスピーカまたはマイクを各々具備する。コントローラ２は、本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送が成立したときに、ジャイロセンサ２２により得られる方向角度θを、本体部１の方向に対応した基準角度０に補正する制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゲームを進行させる本体部と、本体部に制御情報を送信するコントローラからなるゲーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のゲーム装置として、加速度センサ等のセンサをコントローラに設け、このセンサによって検出されるコントローラの動きを示す情報を本体部に送り、ゲームの進行の制御に利用するものが提案されている。例えば、特許文献１は、ドライブゲームを楽しむためのゲームコントローラに関するものであるが、この特許文献１に開示のゲームコントローラは、ゲーム装置本体と別体をなし、ユーザが自由に操舵するハンドル型のゲームコントローラである。このゲームコントローラには、加速度センサが設けられており、この加速度センサが検出する加速度に基づいて、ハンドルであるゲームコントローラの操舵角が求められ、ゲームの進行の制御に用いられるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２２４４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した加速度センサ等のセンサを用いたコントローラでは、センサの出力信号を積分することによりコントローラの方向を示す情報（特許文献１の場合は操舵角）を得ている。従って、コントローラの方向を示す情報を正確に得るためには、コントローラが基準となる方向を向いている状態において、センサの出力信号の積分値を初期化する必要がある。しかし、このような初期化を行ったとしても、加速度センサ等のセンサにはドリフトがあるため、初期化後の時間経過に伴ってセンサの出力信号の積分値にドリフトに基づく誤差が累積し、方向を示す情報が次第に不正確なものになってゆくという問題があった。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、コントローラに設けられたセンサの出力信号を積分してコントローラの方向を求めるゲーム装置において、コントローラの方向の算出結果が時間経過に伴って不正確になるのを防止する技術的手段を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、ゲームを進行させる本体部と、前記本体部に制御情報を送信するコントローラとを具備するゲーム装置において、前記コントローラは、角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段によって検出される角速度を積分することにより前記本体部の方向に対する前記コントローラの方向の傾きを示す方向角度を算出する積分器とを有する方向検出部を具備し、前記本体部および前記コントローラは、前記コントローラが前記本体部の方向を向いているときに一方が放射した音を他方が受音する音の指向性伝送を成立させるスピーカまたはマイクを各々具備し、前記本体部および前記コントローラ間において前記音の指向性伝送が成立したときに、前記コントローラの方向検出部により得られる方向角度を、前記本体部の方向に対応した基準角度に補正する制御を行う方向補正制御手段を前記本体部または前記コントローラが具備することを特徴とするゲーム装置を提供する。
かかるゲーム装置によれば、方向補正制御手段は、コントローラが本体部の方向を向いており、本体部およびコントローラ間において音の指向性伝送が行われたときに、コントローラの方向検出部が出力する方向角度を、本体部の方向に対応した基準角度に補正する制御を行う。従って、コントローラが本体部の方向を向く度に、方向角度の補正が行われ、時間経過に伴って方向角度が不正確になるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
図１および図２は、この発明の一実施形態であるゲーム装置の構成を示すブロック図であり、図１は特に同ゲーム装置の本体部１の構成の詳細を示すブロック図、図２は特に同ゲーム装置のコントローラ２の構成の詳細を示すブロック図である。ここで、本体部１は、ゲームを進行させる装置であり、コントローラ２は、ゲームの進行に関する制御情報を本体部１に送信する装置である。
【０００７】
本実施形態によるゲーム装置の主要な特徴は次の点にある。
ａ．本体部１の方向に対するコントローラ２の方向の傾きを示す方向角度をジャイロセンサ２２に測定させ、ゲームの進行の制御に利用するとともに、コントローラ２が本体部１の方向を向き、本体部１およびコントローラ２間の音の指向性伝送が成立したときに、ジャイロセンサ２２により測定されるコントローラ２の方向角度を補正するようにした点
ｂ．本体部１およびコントローラ２間において音信号の授受を行わせ、音信号の往復時間の測定結果に基づいて、本体部１およびコントローラ２間の距離を求め、ゲームの進行の制御に利用するようにした点
ｃ．本体部１およびコントローラ２間の通信における情報の担い手として、通信相手へ送る情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号を用いるようにした点
【０００８】
上記特徴ａに相当する機能をゲーム装置に設けた理由は、既に「発明が解決しようとする課題」の項において述べた通りである。
【０００９】
上記特徴ｂに相当する機能をゲーム装置に設けた理由は、次の通りである。まず、ゲームの進行に関して多彩な制御を行うためには、コントローラの動きを詳細に求める必要がある。これまでに提案されているゲーム装置として、例えばコントローラに赤外線送信装置を設け、このコントローラの赤外線送信装置が送信する赤外線を部屋の各所に設けられた赤外線受信装置により受信し、コントローラの位置を特定するもの等があった。しかし、このような赤外線送信装置および赤外線受信装置を用いると、ゲーム装置が高価なものになってしまう。そこで、本実施形態では、音信号の送受信手段という安価な手段により本体部１およびコントローラ２間の距離を求めるようにしている。上述したコントローラ２の方向に加えて、本体部１およびコントローラ２間の距離を求めることができれば、ゲームの進行に関して多彩な制御が可能になる。
【００１０】
このような観点から捉えると、本実施形態によるゲーム装置は、ゲームを進行させる本体部１と、この本体部１に制御情報を送信するコントローラ２とを具備するゲーム装置において、本体部１は、無指向性スピーカにより距離測定用音信号を送信し、コントローラ２は、無指向性マイクにより距離測定用音信号を受信して、受信報告音信号を無指向性スピーカにより送信し、本体部１は、無指向性マイクにより受信報告音信号を受信し、距離測定用音信号を送信してから受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、本体部１およびコントローラ２間の距離を算出することを特徴とするゲーム装置であると言える。
【００１１】
上記特徴ｃに相当する機能をゲーム装置に設けた理由は、次の通りである。本実施形態では、ジャイロセンサ２２により測定されるコントローラ２の方向角度の補正の契機を得るために、本体部１およびコントローラ２間で音信号の授受が行われ、本体部１およびコントローラ２間の距離の測定のために本体部１およびコントローラ２間で音信号の授受が行われる。それに加えて、本実施形態では、本体部１およびコントローラ２間の情報交換のために音信号の授受が行われる。このようにすることで、音信号の送受信のみにより、ゲームの進行の制御に用いるパラメータ（ここではコントローラ２の方向角度や本体部１およびコントローラ２間の距離）を得るための各種の測定のみならず、ゲームの進行の制御のための情報交換までをも賄うことが可能になり、本体部１およびコントローラ２間の情報交換のための他の種類の無線通信装置を設ける必要がなくなり、ゲーム装置を安価なものにすることが可能になる。しかし、このように音信号を多用した場合において、音信号のスペクトラムが特定の帯域に集中していると、耳障りな騒音の原因となる可能性がある。そこで、本体部１およびコントローラ２間の通信における情報の担い手として、通信相手へ送る情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号を採用し、このような騒音の発生を回避しているのである。
【００１２】
このような観点から捉えると、本実施形態によるゲーム装置は、ゲームを進行させる本体部１と、この本体部１に制御情報を送信するコントローラ２とを具備するゲーム装置において、本体部１およびコントローラ２の一方は、通信相手宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号をスピーカにより送信するスペクトラム拡散送信処理部を具備し、本体部１およびコントローラ２の他方は、スペクトラム拡散変調の施された音信号をマイクを介して受信し、この音信号から通信相手から送られた情報パターンを復調するスペクトラム拡散受信処理部を具備することを特徴とするゲーム装置であると言える。
【００１３】
本実施形態では、本体部１およびコントローラ２間において、双方向の音信号の通信を行わせるため、本体部１およびコントローラ２の両方に、スペクトラム拡散送信処理部とスペクトラム拡散受信処理部が設けられている。しかし、例えばコントローラ２から本体部１へ一方向の音信号の伝送を行わせるだけでよい場合には、コントローラ２にスペクトラム拡散送信処理部を設け、本体部１にスペクトラム拡散受信処理部を設けるだけでよい。
以下、本実施形態によるゲーム装置の構成の詳細について説明する。
【００１４】
図１に示すように、本体部１は、プロセッサ１０と、外部記憶装置１１と、メモリ部１２と、音信号送受信部１３と、信号処理部１４と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）１５とを有している。プロセッサ１０は、本体部１全体を制御する装置である。外部記憶装置１１は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体を収容し、プロセッサ１０による制御の下、この記録媒体に記録されたゲーム用アプリケーションプログラムを読み出す装置である。メモリ部１２は、プロセッサ１０が実行する各種の制御プログラムを記憶したＲＯＭと、プロセッサ１０がワークエリアとして使用するＲＡＭとを含む。プロセッサ１０は、このメモリ部１２のＲＯＭ内の制御プログラムおよび外部記憶装置１１の記録媒体内のゲーム用アプリケーションプログラムをメモリ部１２のＲＡＭ内にロードして実行し、ゲーム用アプリケーションプログラムに従ってゲームを進行させる。
【００１５】
音信号送受信部１３は、コントローラ２との間で音信号の送受信を行うための装置であり、無指向性スピーカ１３１と無指向性マイク１３２とを有する。信号処理部１４は、スペクトラム拡散送信処理部１４１と、スペクトラム拡散受信処理部１４２とを有する。ここで、スペクトラム拡散送信処理部１４１は、プロセッサ１０から与えられるコントローラ２宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施してオーディオ帯域の信号（以下、単に音信号という）を生成し、この音信号を無指向性スピーカ１３１から放射する装置である。また、スペクトラム拡散受信処理部１４２は、コントローラ２が放射するスペクトラム拡散変調処理の施された音信号を無指向性マイク１３２を介して受信し、この音信号にスペクトラム拡散復調処理を施し、スペクトラム拡散変調処理前の情報パターンを復元してプロセッサ１０に引き渡す装置である。
【００１６】
Ｉ／Ｆ１５は、プロセッサ１０と本体部１の外部のモニタ３との間の情報の授受の制御を行う装置である。ここで、モニタ３は、例えば家庭用のテレビジョン受像機であり、画像を表示する機能と音声を再生する機能を有している。プロセッサ１０は、Ｉ／Ｆ１５を介してゲームの展開を示す画像データや音声データをモニタ３に送り、その表示および音としての再生を行わせる。また、プロセッサ１０は、機能選択メニュー等、ユーザに伝えるべき情報がある場合に、Ｉ／Ｆ１５を介して、その情報をモニタ３に送り、画像として表示させる。
【００１７】
メモリ部１２のＲＯＭに記憶され、プロセッサ１０により実行される制御プログラムとして、コントローラ２との間の情報の授受やコントローラ２に関する情報を取得する処理の制御のための制御プログラムがある。図１には、プロセッサ１０を示すボックスの中には、この制御プログラムに従ってプロセッサ１０が実行する処理の一部である距離取得処理１０１と方向取得処理１０２が示されている。ここで、距離取得処理１０１は、本体部１およびコントローラ２間の距離、より厳密には本体部１の無指向性スピーカ１３１とコントローラ２の無指向性マイク（図２参照）との間の距離Ｄを求める処理である。また、方向取得処理１０２は、本体部１の無指向性スピーカ１３１とコントローラ２の指向性マイク（図２参照）とを結ぶ仮想直線を基準としたコントローラ２の傾きを示す方向角度θを求める処理である。距離取得処理１０１の実行により取得された距離Ｄと、方向取得処理１０２の実行により取得された方向角度θは、ゲーム用アプリケーションプログラムに引き渡され、ゲームの進行の制御に用いられる。
【００１８】
図２に示すように、コントローラ２は、プロセッサ２０と、操作部２１と、ジャイロセンサ２２と、メモリ部２３と、音信号送受信部２４と、信号処理部２５とを有している。プロセッサ２０は、コントローラ２全体を制御する装置である。操作部２１は、コントローラ２に配備された押ボタン等の操作子の集合体である。ジャイロセンサ２２は、コントローラ２と本体部１とを結ぶ仮想直線に対するコントローラ２の方向の傾きを示す方向角度θを検出する方向検出部としての役割を果たす装置であり、コントローラ２の角速度を検出する角速度検出センサと、この角速度検出センサによって検出される角速度を積分することにより方向角度θを算出する積分器とを有する。メモリ部２３は、プロセッサ２０が実行する各種の制御プログラムを記憶したＲＯＭと、プロセッサ２０がワークエリアとして使用するＲＡＭとを含む。プロセッサ２０は、このメモリ部２３のＲＯＭ内の制御プログラムをメモリ部２３のＲＡＭ内にロードして実行し、コントローラ２の各部の制御を行う。
【００１９】
音信号送受信部２４は、本体部１との間で音信号の送受信を行うための装置であり、無指向性スピーカ２４１と、無指向性マイク２４２と、指向性マイク２４３とを有する。ここで、指向性マイク２４３は、コントローラ２の所定の軸の方角から到来する音のみを十分な音量で受音する指向性パターンを有している。本実施形態において、この指向性マイク２４３と本体部１の無指向性スピーカ１３１は、コントローラ２が本体部１の方向を向いているときに限って一方が放射した音を他方が受音する「音の指向性伝送」を成立させる役割を果たすものである。
【００２０】
信号処理部２５は、スペクトラム拡散送信処理部２５１と、スペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３とを有する。ここで、スペクトラム拡散送信処理部２５１は、プロセッサ２０から与えられる本体部１宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施し、このスペクトラム拡散処理により得られた信号を無指向性スピーカ２４１から音信号として放射させる装置である。また、スペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３は、コントローラ２が放射するスペクトラム拡散処理の施された音信号を無指向性マイク２４２および指向性マイク２４３を各々介して受信し、この受信信号にスペクトラム拡散復調処理を施し、スペクトラム拡散処理前の情報パターンを復元してプロセッサ２０に各々引き渡す装置である。
【００２１】
メモリ部２３のＲＯＭに記憶され、プロセッサ２０により実行される制御プログラムとして、本体部１との間の情報の授受やコントローラ２に関する情報を取得する処理を制御する制御プログラムがある。図２には、プロセッサ２０を示すボックスの中には、この制御プログラムに従ってプロセッサ２０が実行する処理の一部である測定補助処理２０１と方向補正処理２０２と制御情報送信処理２０３が示されている。ここで、測定補助処理２０１は、距離測定用音信号が本体部１の無指向性スピーカ１３１から放射され、この距離測定用音信号が無指向性マイク２４２により受信された場合に、受信報告音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させる制御を行う処理である。また、方向補正処理２０２は、本体部１の無指向性スピーカ１３１から送信された音信号が指向性マイク２４３により受信されたとき、方向検出部たるジャイロセンサ２２により得られる方向角度を補正する制御、より具体的にはジャイロセンサ２２の積分器が保持している方向角度θを本体部１の方向に対応した基準角度０に初期化する制御を行う処理である。制御情報送信処理２０３は、ジャイロセンサ２２が出力する方向角度θや操作部２１の操作情報等、コントローラ２において発生する各種の情報パターン（情報を示すビット列）を収集し、収集した情報パターンを示す音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させる処理である。
【００２２】
図３は、本体部１のスペクトラム拡散送信処理部１４１およびコントローラ２のスペクトラム拡散送信処理部２５１の構成例を示すブロック図である。この例におけるスペクトラム拡散送信処理部は、直接拡散方式によるスペクトラム拡散変調処理を実行するものである。図３において、ＰＮ発生器４２は、クロック発信機４１から与えられるクロックに同期し、＋１、−１の羅列であるＰＮパターンを出力する。拡散変調部４３は、このＰＮパターンとプロセッサ１０または２０から与えられる情報パターンとの積を出力する。増幅部４４は、この拡散変調部４３の出力信号を増幅して無指向性スピーカ１３１または２４１に与え、ＰＮパターンによるスペクトラム拡散変調処理の施された音信号を無指向性スピーカ１３１または２４１から送信させる。
【００２３】
図４は、本体部１のスペクトラム拡散受信処理部１４２およびコントローラ２のスペクトラム拡散受信処理部２５２、２５３の構成例を示すブロック図である。増幅部５１は、無指向性マイク１３２、２４２または指向性マイク２４３から出力される音信号を増幅し、拡散復調部５２および同期部５３に与える。同期部５３は、ＰＮ発生器５３１と時間弁別制御回路５３２とを有する。プロセッサ１０または２０は、受信対象である音信号のスペクトラム拡散変調処理に用いられているものと同じＰＮパターンをＰＮ発生器５３１に発生させる。時間弁別制御回路５３２は、ＰＮ発生器５３１が出力するＰＮパターンと増幅部５１から出力される音信号との相互相関値が最大となるようにＰＮ発生器５３１が出力するＰＮパターンの位相を制御する。拡散復調部５２は、ＰＮ発生器５３１が出力するＰＮパターンと増幅部５１から出力される音信号とを乗算することにより、音信号からスペクトラム拡散変調前の情報パターンを復元し、プロセッサ１０または２０に出力する。
【００２４】
本実施形態において、ＰＮパターンは２種類用意されている。コントローラ２のスペクトラム拡散送信処理部２５１は、本体部１のプロセッサ１０宛ての情報パターンに対し、第１のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散変調処理を施し、その結果得られる音信号を無指向性スピーカ２４１から放射させる。そして、本体部１のスペクトラム拡散受信処理部１４２は、無指向性マイク１３２により受信される音信号に対し、第１のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散復調処理を施し、情報パターンを復元してプロセッサ１０に出力する。一方、本体部１のスペクトラム拡散送信処理部１４１は、コントローラ２のプロセッサ２０宛ての情報パターンに対し、第２のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散変調処理を施し、その結果得られる音信号を無指向性スピーカ１３１から放射させる。そして、コントローラ２のスペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３は、無指向性マイク２４２および指向性マイク２４３により各々受信される音信号に対し、第２のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散復調処理を各々施し、情報パターンを復元してプロセッサ２０に出力する。
【００２５】
ここで、本体部１宛ての情報パターンに第１のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散変調処理が施され、その結果得られる音信号がコントローラ２の無指向性スピーカ２４１から放射される場合において、この音信号がゲーム装置の設置された部屋の壁により反射され、無指向性マイク２４２または指向性マイク２４３により受信されることもあり得る。しかし、無指向性マイク２４２および指向性マイク２４３の後段のスペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３は、第２のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散復調処理を行うので、この無指向性スピーカ２４１からの音信号から情報パターンが復元されることはない。本体部１の無指向性スピーカ１３１から放射され、部屋の壁による反射を経て、無指向性マイク１３２により受信される音信号についても同様である。
【００２６】
次に本実施形態の動作を説明する。図５は、本実施形態におけるゲーム装置の動作のうち方向角度θの補正に関連した動作を示すフローチャートである。ゲーム装置において、本体部１のプロセッサ１０がゲーム用アプリケーションプログラムの実行を開始するとき、制御プログラムは、方向取得処理１０２の一部である初期化処理をプロセッサ１０に実行させる。この初期化処理において、プロセッサ１０は、コントローラ２を本体部１に向けてコントローラ２の初期設定ボタンを押下すべき旨のメッセージをモニタ３に表示させる。このメッセージを確認したユーザがコントローラ２を本体部１に向けて操作部２１の初期設定ボタンを押下すると、コントローラ２のプロセッサ２０は、方向補正処理２０２を実行し、ジャイロセンサ２２の積分器に保持された方向角度θを０に初期化する（ステップＳ１０１およびＳ１０２）。また、その際に、プロセッサ２０は、制御情報送信処理２０３を実行し、方向角度θの初期化を完了した旨の初期化完了報告の情報パターンをスペクトラム拡散送信処理部２５１に与える。これにより、この情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号が無指向性スピーカ２４１から送信される。
【００２７】
本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、スペクトラム拡散受信処理部１４２により音信号から初期化完了報告の情報パターンが復元される。プロセッサ１０は、初期化完了報告の情報パターンをスペクトラム拡散受信処理部１４２から受け取ると、ゲーム用アプリケーションプログラムに従ってゲームを進行させる（ステップＳ１０３）。
【００２８】
コントローラ２では、プロセッサ２０がステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を繰り返す。まず、ステップＳ１０４において、プロセッサ２０は制御情報送信処理２０３を実行し、ジャイロセンサ２２が出力する方向角度θを示すビット列の前にそのビット列が方向角度θを示すものであることを示す識別コードを付加して情報パターンを生成し、この情報パターンをスペクトラム拡散送信処理部２５１に与える。これにより、この情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号が無指向性スピーカ２４１から送信される。
【００２９】
本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、スペクトラム拡散受信処理部１４２により音信号から識別コードと方向角度θの情報パターンが復元される。プロセッサ１０は、この情報パターンをスペクトラム拡散受信処理部１４２から受け取ると、方向取得処理１０２を実行し、情報パターン中の方向角度θをゲーム用アプリケーションプログラムに引き渡す。
【００３０】
次にステップＳ１０５において、プロセッサ２０は、指向性マイク２４３が本体部１の無指向性スピーカ１３１からの音信号を受信したか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」である場合、ステップＳ１０６に進み、プロセッサ２０は、操作部２１の操作によりゲーム終了の指令が与えられたか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」である場合、プロセッサ２０は、処理をステップＳ１０４に戻し、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６を繰り返す。従って、指向性マイク２４３が本体部１の無指向性スピーカ１３１からの音信号を受信せず、かつ、操作部２１の操作によりゲーム終了の指令が与えられない場合には、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６が繰り返され、ジャイロセンサ２２からの方向角度θの取得および本体部１への方向角度θの送信が繰り返される。
【００３１】
コントローラ２が本体部１の方向を向き、本体部１の無指向性スピーカ１３１から送信された音信号がコントローラ２の指向性マイク２４３によって受信されると、ステップＳ１０５の判断結果が「ＹＥＳ」となる。この結果、コントローラ２におけるプロセッサ２０は、方向補正処理２０２を実行し、ジャイロセンサ２２の積分器が保持している方向角度θを０に初期化する（ステップＳ１０７）。そして、プロセッサ２０は処理をステップＳ１０４に戻す。このように本実施形態におけるコントローラ２では、本体部１の無指向性スピーカ１３１から送信される音信号が指向性マイク２４３によって受信される度に、ジャイロセンサ２２の積分器が保持している方向角度θを０に初期化する処理が行われる。
【００３２】
そして、ユーザがコントローラ２の操作部２１を操作してゲームの終了の指令を与えると、コントローラ２のプロセッサ２０は、このゲーム終了の指令を検知し、ゲーム終了の指令を示す識別コードを情報パターンとしてスペクトラム拡散送信処理部２５１へ与え、このゲーム終了の指令を示す識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させ、処理を終了する（ステップＳ１０６）。本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、ゲーム終了の指令を示す識別コードが音信号から復調される。この復調された識別コードに従い、プロサッサ１０は、ゲーム用アプリケーションプログラムの実行を終了する。
以上が本実施形態における方向角度θの補正に関連した動作の詳細である。
【００３３】
図６（ａ）は、本実施形態において本体部１のプロセッサ１０が実行する距離取得処理１０１の処理内容を示すフローチャート、図６（ｂ）はコントローラ２のプロセッサ２０が実行する測定補助処理２０１の処理内容を示すフローチャートである。また、図７は、本実施形態における本体部１およびコントローラ２間の距離測定のための音信号の授受の様子を示すタイムチャートである。以下、これらの図を参照し、本実施形態におけるゲーム装置の動作のうち距離Ｄの測定に関連した動作を説明する。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、本体部１のプロセッサ１０は、距離取得処理１０１において、まず、音信号送信処理を実行する（ステップＳ２０１）。この音信号送信処理では、送信対象の音信号が距離測定用音信号であることを示す識別コードからなる情報パターンをスペクトラム拡散送信処理部１４１に引き渡す。これにより、この識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した距離測定用音信号が無指向性スピーカ１３１から送信される。この距離測定用音信号を無指向性スピーカ１３１から送信させたプロセッサ１０は、その後、距離測定用音信号を受信した旨の受信報告音信号がコントローラ２から受信されたか否かの判断を繰り返す（ステップＳ２０２）。
【００３５】
一方、コントローラ２のプロセッサ２０は、図６（ｂ）に示すように、測定補助処理２０１において、本体部１側から距離測定用音信号を受信したか否かの判断を繰り返している（ステップＳ３０１）。そして、距離測定用音信号が無指向性マイク２４２により受信され、スペクトラム拡散受信処理部２５２により距離測定用音信号の識別コードが復元されると、この距離測定用音信号の識別コードがプロセッサ２０に引き渡される。この結果、ステップＳ３０１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、プロセッサ２０は、内蔵のタイマに所定時間の計時を開始させる（ステップＳ３０２）。次に、プロセッサ２０は、距離測定用音信号の受信報告であることを示す識別コードを情報パターンとしてスペクトラム拡散送信処理部２５１に引き渡し、この受信報告の識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した受信報告音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させる（ステップＳ３０３）。そして、プロセッサ２０は、内蔵のタイマによる計時が終了したか否かの判断を繰り返す（ステップＳ３０４）。
【００３６】
そして、タイマによる計時が終了し、タイムアップとなると、ステップＳ３０４の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これにより、プロセッサ２０は、タイマをリセットする（ステップＳ３０５）。次にプロセッサ２０は、操作部２１の操作によりゲーム終了の指令が与えられたか否かを判断する（ステップＳ３０６）。この判断結果が「ＮＯ」である場合、プロセッサ２０は、処理をステップＳ３０１に戻し、本体部１側から距離測定用音信号を受信したか否かの判断を繰り返す。
【００３７】
ところで、コントローラ２が距離測定用音信号を受信し、プロセッサ２０が内蔵のタイマに計時を開始させた直後、図７に示すように、後続の距離測定用音信号がコントローラ２に到達する場合がある。しかし、内蔵のタイマによる計時が行われている期間は、ステップＳ３０４の判断結果が「ＮＯ」となって、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３の処理が実行されないため、コントローラ２の無指向性マイク２４２によって距離測定用音信号が受信されたとしても、その距離測定用音信号は無視される。このように、距離測定用音信号が最初に受信された後、一定期間に亙って後続の距離測定用音信号を無視するようにしているのは、次の理由によるものである。すなわち、最初に受信された距離測定用音信号は本体部１からコントローラ２に直接届いた直接波であって、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定に用いるのに適しているのに対し、後続の距離測定用音信号は、本体部１から送信された後、部屋の壁による反射を経てコントローラ２に届いた反射波であり、距離Ｄの測定に用いるのに適さないからである。
【００３８】
さて、既に述べたように、距離測定用音信号を無指向性スピーカ１３１から送信させたプロセッサ１０は、図６（ａ）に示すように、距離測定用音信号を受信した旨の受信報告音信号がコントローラ２から受信されたか否かの判断を繰り返している（ステップＳ２０２）。コントローラ２から受信報告音信号が受信されると、このステップＳ２０２の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これによりプロセッサ１０は、内蔵のタイマに所定時間の計時を開始させる（ステップＳ２０３）。次にプロセッサ１０は、先に距離測定用音信号の送信を行ってから受信報告音信号の受信（ステップＳ２０２＝「ＹＥＳ」）が確認されるまでの時間ａ（図７参照）に基づき、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを算出する（ステップＳ２０４）。より具体的には、時間ａからコントローラ２側での音信号の処理の所要時間を差し引いたものを音速により乗算することにより距離Ｄを算出する。この距離Ｄは、距離取得処理１０１からゲーム用アプリケーションプログラムに引き渡される。次にプロセッサ１０は、距離測定用音信号を無指向性スピーカ１３１から送信させる（ステップＳ２０５）。そして、プロセッサ１０は、その後、タイマによる計時が終了したか否かの判断を繰り返す（ステップＳ２０６）。
【００３９】
そして、タイマによる計時が終了し、タイムアップとなると、ステップＳ２０６の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これにより、プロセッサ１０は、タイマをリセットする（ステップＳ２０７）。次にプロセッサ１０は、コントローラ２からゲーム終了の指令が受信されたか否かを判断する（ステップＳ２０８）。この判断結果が「ＮＯ」である場合、プロセッサ１０は、処理をステップＳ２０２に戻し、コントローラ２側から受信報告音信号を受信したか否かの判断を繰り返す。
【００４０】
以上説明した本体部１側の処理において、本体部１が受信報告音信号を受信し、プロセッサ１０が内蔵のタイマに計時を開始させた直後、図７に示すように、後続の受信報告音信号が本体部１に到達する場合がある。しかし、内蔵のタイマによる計時が行われている期間は、ステップＳ２０６の判断結果が「ＮＯ」となって、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理が実行されないため、本体部１の無指向性マイク１３２によって受信報告音信号が受信されたとしても、その受信報告音信号は無視される。これは、既に説明したコントローラ２側の処理と同様、コントローラ２側から受信される受信報告音信号のうち反射波を無視し、直接波のみに基づいて距離測定を行うためである。
【００４１】
ユーザがコントローラ２の操作部２１を操作して、ゲームの終了の指令を与えると、コントローラ２では、ステップＳ３０６の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これによりプロセッサ２０は、ゲーム終了の指令を示す識別コードを情報パターンとしてスペクトラム拡散送信処理部２５１へ与え、このゲーム終了の指令を示す識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させ、測定補助処理２０１を終了する。本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、ゲーム終了の指令を示す識別コードが音信号から復調される。これにより、ステップＳ２０８の判断結果が「ＹＥＳ」となり、プロサッサ１０は、距離取得処理１０１を終了するとともに、ゲーム用アプリケーションプログラムの実行を終了する。
【００４２】
以上説明した距離Ｄの測定に関連した動作において、本体部１およびコントローラ２におけるタイマの計時時間は、例えば次のようにして定められる。まず、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄが１ｍ〜４ｍの範囲であり、音速が３４０ｍ／ｓｅｃであるとすると、図７に示す往復時間ａは、２×１／３４０≒０．００６ｓｅｃ〜２×４／３４０≒０．０２４ｓｅｃの範囲となる。この場合、コントローラ２が距離測定用音信号を受信してから次に再び距離測定用音信号を受信するまでに最短でも０．００６ｓｅｃは掛かるので、コントローラ２ではタイマの計時時間を０．００６ｓｅｃとし、距離測定用音信号を受信してから０．００６ｓｅｃの間は後続の距離測定用音信号を反射波とみなして無視する。本体部１側も同様であり、タイマの計時時間を０．００６ｓｅｃとし、受信報告音信号を受信してから０．００６ｓｅｃの間は後続の受信報告音信号を反射波とみなして無視する。このようにすることで、反射波の影響を回避して、音信号の往復時間ａを求め、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを正確に求めることができる。
【００４３】
本実施形態において、コントローラ２は、本体部１からの距離測定用音信号を受信すると、直ちに受信報告音信号を送信し、本体部１は、コントローラ２からの受信報告音信号を受信すると、直ちに往復時間ａを求めて距離Ｄを算出し、距離測定用音信号を送信した。このため、本体部１における距離測定用音信号の送信間隔、すなわち、距離Ｄの測定周期であるサンプリング周期は、本体部１およびコントローラ２間の音信号の往復時間ａとなり、十分に短いサンプリング周期で距離Ｄの測定を行うことが可能になる。しかし、コントローラ２では、本体部１からの距離測定用音信号を受信した後、所定時間だけ待って受信報告音信号を送信するようにしてもよい。この場合、距離Ｄのサンプリング周期は長くなるが、タイマの計時時間を長くし、反射波の影響を確実に回避することができるという利点がある。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、本体部１の無指向性スピーカ１３１から放射される音信号がコントローラ２の指向性マイク２４３によって受信されたときに、コントローラ２においてジャイロセンサ２２の積分器が保持する方向角度θを初期値に補正するようにしたので、時間経過に伴って方向角度θの算出結果が不正確になるのを防止し、正確な方向角度θを求めてゲームの進行の制御に用いることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、本体部１およびコントローラ２間で音信号を往復させ、その往復時間を測定するようにしたので、この往復時間の測定結果に基づいて本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを算出し、ゲームの進行の制御に用いることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、音信号を利用した距離Ｄの測定の際、コントローラ２側では、本体部１側からの距離測定用音信号が受信された場合、その後の所定時間内に受信される距離測定用音信号は反射波として無視し、本体部１側では、コントローラ２側からの受信報告音信号が受信された場合、その後の所定時間内に受信される受信報告音信号は反射波として無視するようにしたので、反射波の影響を回避し、直接音である音信号の往復時間を求め、距離Ｄを正確に算出することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、赤外線や電磁波などの無線送受信手段を利用することなく、音信号送受信部１３および２４を用いて本体部１およびコントローラ２間の通信を行うようにしたので、本体部１およびコントローラ２間の通信手段を安価にすることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、本体部１およびコントローラ２間の通信における情報の担い手として、情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号を採用したので、オーディオ帯域内の特定の帯域に音信号のスペクトラムが集中するのを避けて、音信号のスペクトラムをオーディオ帯域全体に拡散させ、耳障りな騒音を発生させることなく、本体部１およびコントローラ２間の音信号の授受を行うことができる。
【００４９】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば次の通りである。
【００５０】
（１）上記実施形態では、本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送を行わせるために、コントローラ２に指向性マイク２４３を設けた。しかし、コントローラ２に指向性スピーカを設け、コントローラ２から本体部１への音の指向性伝送が行われたときに、コントローラ２の方向角度θの補正のための制御を行うようにしてもよい。図８および図９は各々その例を示すものである。
【００５１】
図８に示す例において、コントローラ２に設けられた指向性スピーカ２４４は、常にコントローラ２から見て固定された方向に音信号を送信している。本体部１は、無指向性マイク１３２によりこの指向性スピーカ２４４からの音信号を受信すると、その受信報告としての音信号を無指向性スピーカ１３１により送信する。コントローラ２は、この受信報告としての音信号を無指向性マイク２４１により受信すると、ジャイロセンサ２２（図１参照）の積分器が保持している方向角度θを基準角度０に初期化する。この態様においても、コントローラ２が本体部１の方向を向く毎に、コントローラ２の指向性スピーカ２４４からの音信号が本体部１の無指向性マイク１３２により受信され、コントローラ２において方向角度θの補正が行われる。従って、上記実施形態と同様な効果が得られる。
【００５２】
図９に示す例においても、指向性スピーカ２４４は、常にコントローラ２から見て固定された方向に音信号を送信している。また、コントローラ２は、方向角度θを示す音信号を無指向性スピーカ２４１により定期的に送信している。そして、本体部１では無指向性マイク１３２により受信した音信号から方向角度θを求め、この方向角度θからオフセットαを減算する補正を行い、方向角度θ−αをゲームの進行の制御に利用している。そして、本体部１は、無指向性マイク１３２によりコントローラ２の指向性スピーカ２４４からの音信号を受信すると、その直後に無指向性マイク１３２により受信される音信号から求めた方向角度θ（例えばθｘとする）をオフセットαとし、以後は、無指向性マイク１３２により受信される音信号から求めた方向角度θからオフセットα＝θｘを減算した方向角度θ−α＝θ−θｘをゲームの進行の制御に利用する。この態様においても、上記実施形態と同様な効果が得られる。
【００５３】
（２）上記実施形態では、距離Ｄの測定を行うサンプル周期を、音信号が本体部１およびコントローラ２間を往復する時間ａよりも短くすることができない。そこで、本体部１は、無指向性スピーカ１３１により複数種類の距離測定用音信号を巡回的に送信し、コントローラ２は、無指向性マイク２４２により複数種類の距離測定用音信号を順次受信するのに応じて、複数種類の距離測定用音信号に各々対応した複数種類の受信報告音信号を無指向性スピーカ２４１により順次送信し、本体部１は、無指向性マイク１３２により複数種類の受信報告音信号を順次受信し、各種類の受信報告音信号を受信する毎に、当該受信方向音信号に対応した種類の距離測定用音信号を送信してから当該受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを算出するようにしてもよい。
【００５４】
この態様によれば、本体部１およびコントローラ２間の音信号の往復時間ａよりも短い時間間隔で、例えば互い異なる情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施して生成した距離測定用音信号Ａ、Ｂ、Ｃを順次送信した場合において、コントローラ２は、距離測定用音信号Ａを受信した後、これに対応した受信報告信号Ａ’を送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある距離測定用音信号Ａのみを無視すればよい。また、コントローラ２は、距離測定用音信号Ｂを受信した後、これに対応した受信報告信号Ｂ’を送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある距離測定用音信号Ｂのみを無視すればよい。また、コントローラ２は、距離測定用音信号Ｃを受信した後、これに対応した受信報告信号Ｃ’を送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある距離測定用音信号Ｃのみを無視すればよい。
【００５５】
一方、本体部１は、受信報告音信号Ａ’を受信した場合、先行する距離測定用音信号Ａの送信から受信報告信号Ａ’の受信までの時間に基づいて距離Ｄを算出するとともに距離測定用音信号Ａを送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある受信方向音信号Ａ’のみを無視すればよい。また、本体部１は、受信報告音信号Ｂ’を受信した場合、先行する距離測定用音信号Ｂの送信から受信報告信号Ｂ’の受信までの時間に基づいて距離Ｄを算出するとともに距離測定用音信号Ｂを送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある受信方向音信号Ｂ’のみを無視すればよい。また、本体部１は、受信報告音信号Ｃ’を受信した場合、先行する距離測定用音信号Ｃの送信から受信報告信号Ｃ’の受信までの時間に基づいて距離Ｄを算出するとともに距離測定用音信号Ｃを送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある受信方向音信号Ｃ’のみを無視すればよい。この態様によれば、反射波の影響を回避しつつ、音信号の往復時間ａよりも短い時間間隔で本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを測定することができる。なお、互いに異なった複数種類の距離測定用音信号および受信報告音信号を得るための方法としては、例えば音信号をスペクトラム拡散変調処理により得る際の情報パターンを変える方法の他、ＰＮパターンを変える方法を用いてもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態において、音信号送受信部１３および２４の他に、本体部１およびコントローラ２間の無線通信手段を追加し、コントローラ２の方向角度θの補正と、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定のためにのみ音信号送受信部１３および２４を利用し、それ以外の本体部１およびコントローラ２間の通信は追加した無線通信手段により行うようにしてもよい。
【００５７】
（４）上記実施形態では、スペクトラム拡散変調処理が施された音信号を本体部１およびコントローラ２間で送受信させ、コントローラ２の方向角度θの補正と、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定を行ったが、他の変調方法による変調処理が施された音信号あるいは何も変調処理が施されていない音を本体部１およびコントローラ２間で送受信させ、コントローラ２の方向角度θの補正と、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の一実施形態であるゲーム装置の構成を示すブロック図であり、特に同ゲーム装置の本体部１の構成を詳細に示すブロック図である。
【図２】同ゲーム装置の構成を示すブロック図であり、特に同ゲーム装置のコントローラ２の構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】同実施形態において用いられているスペクトラム拡散送信処理部１４１、２５１の構成例を示すブロック図である。
【図４】同実施形態において用いられているスペクトラム拡散受信処理部１４２、２５２、２５３の構成例を示すブロック図である。
【図５】同ゲーム装置の動作のうち方向角度θの補正に関連した動作を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、同ゲーム装置の本体部１のプロセッサ１０が実行する距離取得処理１０１の処理内容を示すフローチャート、（ｂ）はコントローラ２のプロセッサ２０が実行する測定補助処理２０１の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】同ゲーム装置における本体部１およびコントローラ２間の距離測定のための音信号の授受の様子を示すタイムチャートである。
【図８】同ゲーム装置において本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送を成立させるための他の構成例を示す図である。
【図９】同ゲーム装置において本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送を成立させるための他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１……本体部、２……コントローラ、１０，２０……プロセッサ、１１……外部記憶装置、１２，２３……メモリ部、１３，２４……音信号送受信部、１４，２５……信号処理部、１３１，２４１……無指向性スピーカ、１３２，２４２……無指向性マイク、２４３……指向性マイク、１４１，２５１……スペクトラム拡散送信処理部、１４２，２５２，２５３……スペクトラム拡散受信処理部、１０１……距離取得処理、１０２……方向取得処理、２０１……測定補助処理、２０２……方向補正処理、２０３……制御情報送信処理。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゲームを進行させる本体部と、本体部に制御情報を送信するコントローラからなるゲーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のゲーム装置として、加速度センサ等のセンサをコントローラに設け、このセンサによって検出されるコントローラの動きを示す情報を本体部に送り、ゲームの進行の制御に利用するものが提案されている。例えば、特許文献１は、ドライブゲームを楽しむためのゲームコントローラに関するものであるが、この特許文献１に開示のゲームコントローラは、ゲーム装置本体と別体をなし、ユーザが自由に操舵するハンドル型のゲームコントローラである。このゲームコントローラには、加速度センサが設けられており、この加速度センサが検出する加速度に基づいて、ハンドルであるゲームコントローラの操舵角が求められ、ゲームの進行の制御に用いられるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２２４４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した加速度センサ等のセンサを用いたコントローラでは、センサの出力信号を積分することによりコントローラの方向を示す情報（特許文献１の場合は操舵角）を得ている。従って、コントローラの方向を示す情報を正確に得るためには、コントローラが基準となる方向を向いている状態において、センサの出力信号の積分値を初期化する必要がある。しかし、このような初期化を行ったとしても、加速度センサ等のセンサにはドリフトがあるため、初期化後の時間経過に伴ってセンサの出力信号の積分値にドリフトに基づく誤差が累積し、方向を示す情報が次第に不正確なものになってゆくという問題があった。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、コントローラに設けられたセンサの出力信号を積分してコントローラの方向を求めるゲーム装置において、コントローラの方向の算出結果が時間経過に伴って不正確になるのを防止する技術的手段を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、ゲームを進行させる本体部と、前記本体部に制御情報を送信するコントローラとを具備するゲーム装置において、前記コントローラは、角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段によって検出される角速度を積分することにより前記本体部の方向に対する前記コントローラの方向の傾きを示す方向角度を算出する積分器とを有する方向検出部を具備し、前記本体部および前記コントローラは、前記コントローラが前記本体部の方向を向いているときに一方が放射した音を他方が受音する音の指向性伝送を成立させるスピーカまたはマイクを各々具備し、前記本体部および前記コントローラ間において前記音の指向性伝送が成立したときに、前記コントローラの方向検出部により得られる方向角度を、前記本体部の方向に対応した基準角度に補正する制御を行う方向補正制御手段を前記本体部または前記コントローラが具備することを特徴とするゲーム装置を提供する。
かかるゲーム装置によれば、方向補正制御手段は、コントローラが本体部の方向を向いており、本体部およびコントローラ間において音の指向性伝送が行われたときに、コントローラの方向検出部が出力する方向角度を、本体部の方向に対応した基準角度に補正する制御を行う。従って、コントローラが本体部の方向を向く度に、方向角度の補正が行われ、時間経過に伴って方向角度が不正確になるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
図１および図２は、この発明の一実施形態であるゲーム装置の構成を示すブロック図であり、図１は特に同ゲーム装置の本体部１の構成の詳細を示すブロック図、図２は特に同ゲーム装置のコントローラ２の構成の詳細を示すブロック図である。ここで、本体部１は、ゲームを進行させる装置であり、コントローラ２は、ゲームの進行に関する制御情報を本体部１に送信する装置である。
【０００７】
本実施形態によるゲーム装置の主要な特徴は次の点にある。
ａ．本体部１の方向に対するコントローラ２の方向の傾きを示す方向角度をジャイロセンサ２２に測定させ、ゲームの進行の制御に利用するとともに、コントローラ２が本体部１の方向を向き、本体部１およびコントローラ２間の音の指向性伝送が成立したときに、ジャイロセンサ２２により測定されるコントローラ２の方向角度を補正するようにした点
ｂ．本体部１およびコントローラ２間において音信号の授受を行わせ、音信号の往復時間の測定結果に基づいて、本体部１およびコントローラ２間の距離を求め、ゲームの進行の制御に利用するようにした点
ｃ．本体部１およびコントローラ２間の通信における情報の担い手として、通信相手へ送る情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号を用いるようにした点
【０００８】
上記特徴ａに相当する機能をゲーム装置に設けた理由は、既に「発明が解決しようとする課題」の項において述べた通りである。
【０００９】
上記特徴ｂに相当する機能をゲーム装置に設けた理由は、次の通りである。まず、ゲームの進行に関して多彩な制御を行うためには、コントローラの動きを詳細に求める必要がある。これまでに提案されているゲーム装置として、例えばコントローラに赤外線送信装置を設け、このコントローラの赤外線送信装置が送信する赤外線を部屋の各所に設けられた赤外線受信装置により受信し、コントローラの位置を特定するもの等があった。しかし、このような赤外線送信装置および赤外線受信装置を用いると、ゲーム装置が高価なものになってしまう。そこで、本実施形態では、音信号の送受信手段という安価な手段により本体部１およびコントローラ２間の距離を求めるようにしている。上述したコントローラ２の方向に加えて、本体部１およびコントローラ２間の距離を求めることができれば、ゲームの進行に関して多彩な制御が可能になる。
【００１０】
このような観点から捉えると、本実施形態によるゲーム装置は、ゲームを進行させる本体部１と、この本体部１に制御情報を送信するコントローラ２とを具備するゲーム装置において、本体部１は、無指向性スピーカにより距離測定用音信号を送信し、コントローラ２は、無指向性マイクにより距離測定用音信号を受信して、受信報告音信号を無指向性スピーカにより送信し、本体部１は、無指向性マイクにより受信報告音信号を受信し、距離測定用音信号を送信してから受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、本体部１およびコントローラ２間の距離を算出することを特徴とするゲーム装置であると言える。
【００１１】
上記特徴ｃに相当する機能をゲーム装置に設けた理由は、次の通りである。本実施形態では、ジャイロセンサ２２により測定されるコントローラ２の方向角度の補正の契機を得るために、本体部１およびコントローラ２間で音信号の授受が行われ、本体部１およびコントローラ２間の距離の測定のために本体部１およびコントローラ２間で音信号の授受が行われる。それに加えて、本実施形態では、本体部１およびコントローラ２間の情報交換のために音信号の授受が行われる。このようにすることで、音信号の送受信のみにより、ゲームの進行の制御に用いるパラメータ（ここではコントローラ２の方向角度や本体部１およびコントローラ２間の距離）を得るための各種の測定のみならず、ゲームの進行の制御のための情報交換までをも賄うことが可能になり、本体部１およびコントローラ２間の情報交換のための他の種類の無線通信装置を設ける必要がなくなり、ゲーム装置を安価なものにすることが可能になる。しかし、このように音信号を多用した場合において、音信号のスペクトラムが特定の帯域に集中していると、耳障りな騒音の原因となる可能性がある。そこで、本体部１およびコントローラ２間の通信における情報の担い手として、通信相手へ送る情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号を採用し、このような騒音の発生を回避しているのである。
【００１２】
このような観点から捉えると、本実施形態によるゲーム装置は、ゲームを進行させる本体部１と、この本体部１に制御情報を送信するコントローラ２とを具備するゲーム装置において、本体部１およびコントローラ２の一方は、通信相手宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号をスピーカにより送信するスペクトラム拡散送信処理部を具備し、本体部１およびコントローラ２の他方は、スペクトラム拡散変調の施された音信号をマイクを介して受信し、この音信号から通信相手から送られた情報パターンを復調するスペクトラム拡散受信処理部を具備することを特徴とするゲーム装置であると言える。
【００１３】
本実施形態では、本体部１およびコントローラ２間において、双方向の音信号の通信を行わせるため、本体部１およびコントローラ２の両方に、スペクトラム拡散送信処理部とスペクトラム拡散受信処理部が設けられている。しかし、例えばコントローラ２から本体部１へ一方向の音信号の伝送を行わせるだけでよい場合には、コントローラ２にスペクトラム拡散送信処理部を設け、本体部１にスペクトラム拡散受信処理部を設けるだけでよい。
以下、本実施形態によるゲーム装置の構成の詳細について説明する。
【００１４】
図１に示すように、本体部１は、プロセッサ１０と、外部記憶装置１１と、メモリ部１２と、音信号送受信部１３と、信号処理部１４と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）１５とを有している。プロセッサ１０は、本体部１全体を制御する装置である。外部記憶装置１１は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体を収容し、プロセッサ１０による制御の下、この記録媒体に記録されたゲーム用アプリケーションプログラムを読み出す装置である。メモリ部１２は、プロセッサ１０が実行する各種の制御プログラムを記憶したＲＯＭと、プロセッサ１０がワークエリアとして使用するＲＡＭとを含む。プロセッサ１０は、このメモリ部１２のＲＯＭ内の制御プログラムおよび外部記憶装置１１の記録媒体内のゲーム用アプリケーションプログラムをメモリ部１２のＲＡＭ内にロードして実行し、ゲーム用アプリケーションプログラムに従ってゲームを進行させる。
【００１５】
音信号送受信部１３は、コントローラ２との間で音信号の送受信を行うための装置であり、無指向性スピーカ１３１と無指向性マイク１３２とを有する。信号処理部１４は、スペクトラム拡散送信処理部１４１と、スペクトラム拡散受信処理部１４２とを有する。ここで、スペクトラム拡散送信処理部１４１は、プロセッサ１０から与えられるコントローラ２宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施してオーディオ帯域の信号（以下、単に音信号という）を生成し、この音信号を無指向性スピーカ１３１から放射する装置である。また、スペクトラム拡散受信処理部１４２は、コントローラ２が放射するスペクトラム拡散変調処理の施された音信号を無指向性マイク１３２を介して受信し、この音信号にスペクトラム拡散復調処理を施し、スペクトラム拡散変調処理前の情報パターンを復元してプロセッサ１０に引き渡す装置である。
【００１６】
Ｉ／Ｆ１５は、プロセッサ１０と本体部１の外部のモニタ３との間の情報の授受の制御を行う装置である。ここで、モニタ３は、例えば家庭用のテレビジョン受像機であり、画像を表示する機能と音声を再生する機能を有している。プロセッサ１０は、Ｉ／Ｆ１５を介してゲームの展開を示す画像データや音声データをモニタ３に送り、その表示および音としての再生を行わせる。また、プロセッサ１０は、機能選択メニュー等、ユーザに伝えるべき情報がある場合に、Ｉ／Ｆ１５を介して、その情報をモニタ３に送り、画像として表示させる。
【００１７】
メモリ部１２のＲＯＭに記憶され、プロセッサ１０により実行される制御プログラムとして、コントローラ２との間の情報の授受やコントローラ２に関する情報を取得する処理の制御のための制御プログラムがある。図１には、プロセッサ１０を示すボックスの中には、この制御プログラムに従ってプロセッサ１０が実行する処理の一部である距離取得処理１０１と方向取得処理１０２が示されている。ここで、距離取得処理１０１は、本体部１およびコントローラ２間の距離、より厳密には本体部１の無指向性スピーカ１３１とコントローラ２の無指向性マイク（図２参照）との間の距離Ｄを求める処理である。また、方向取得処理１０２は、本体部１の無指向性スピーカ１３１とコントローラ２の指向性マイク（図２参照）とを結ぶ仮想直線を基準としたコントローラ２の傾きを示す方向角度θを求める処理である。距離取得処理１０１の実行により取得された距離Ｄと、方向取得処理１０２の実行により取得された方向角度θは、ゲーム用アプリケーションプログラムに引き渡され、ゲームの進行の制御に用いられる。
【００１８】
図２に示すように、コントローラ２は、プロセッサ２０と、操作部２１と、ジャイロセンサ２２と、メモリ部２３と、音信号送受信部２４と、信号処理部２５とを有している。プロセッサ２０は、コントローラ２全体を制御する装置である。操作部２１は、コントローラ２に配備された押ボタン等の操作子の集合体である。ジャイロセンサ２２は、コントローラ２と本体部１とを結ぶ仮想直線に対するコントローラ２の方向の傾きを示す方向角度θを検出する方向検出部としての役割を果たす装置であり、コントローラ２の角速度を検出する角速度検出センサと、この角速度検出センサによって検出される角速度を積分することにより方向角度θを算出する積分器とを有する。メモリ部２３は、プロセッサ２０が実行する各種の制御プログラムを記憶したＲＯＭと、プロセッサ２０がワークエリアとして使用するＲＡＭとを含む。プロセッサ２０は、このメモリ部２３のＲＯＭ内の制御プログラムをメモリ部２３のＲＡＭ内にロードして実行し、コントローラ２の各部の制御を行う。
【００１９】
音信号送受信部２４は、本体部１との間で音信号の送受信を行うための装置であり、無指向性スピーカ２４１と、無指向性マイク２４２と、指向性マイク２４３とを有する。ここで、指向性マイク２４３は、コントローラ２の所定の軸の方角から到来する音のみを十分な音量で受音する指向性パターンを有している。本実施形態において、この指向性マイク２４３と本体部１の無指向性スピーカ１３１は、コントローラ２が本体部１の方向を向いているときに限って一方が放射した音を他方が受音する「音の指向性伝送」を成立させる役割を果たすものである。
【００２０】
信号処理部２５は、スペクトラム拡散送信処理部２５１と、スペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３とを有する。ここで、スペクトラム拡散送信処理部２５１は、プロセッサ２０から与えられる本体部１宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施し、このスペクトラム拡散処理により得られた信号を無指向性スピーカ２４１から音信号として放射させる装置である。また、スペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３は、コントローラ２が放射するスペクトラム拡散処理の施された音信号を無指向性マイク２４２および指向性マイク２４３を各々介して受信し、この受信信号にスペクトラム拡散復調処理を施し、スペクトラム拡散処理前の情報パターンを復元してプロセッサ２０に各々引き渡す装置である。
【００２１】
メモリ部２３のＲＯＭに記憶され、プロセッサ２０により実行される制御プログラムとして、本体部１との間の情報の授受やコントローラ２に関する情報を取得する処理を制御する制御プログラムがある。図２には、プロセッサ２０を示すボックスの中には、この制御プログラムに従ってプロセッサ２０が実行する処理の一部である測定補助処理２０１と方向補正処理２０２と制御情報送信処理２０３が示されている。ここで、測定補助処理２０１は、距離測定用音信号が本体部１の無指向性スピーカ１３１から放射され、この距離測定用音信号が無指向性マイク２４２により受信された場合に、受信報告音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させる制御を行う処理である。また、方向補正処理２０２は、本体部１の無指向性スピーカ１３１から送信された音信号が指向性マイク２４３により受信されたとき、方向検出部たるジャイロセンサ２２により得られる方向角度を補正する制御、より具体的にはジャイロセンサ２２の積分器が保持している方向角度θを本体部１の方向に対応した基準角度０に初期化する制御を行う処理である。制御情報送信処理２０３は、ジャイロセンサ２２が出力する方向角度θや操作部２１の操作情報等、コントローラ２において発生する各種の情報パターン（情報を示すビット列）を収集し、収集した情報パターンを示す音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させる処理である。
【００２２】
図３は、本体部１のスペクトラム拡散送信処理部１４１およびコントローラ２のスペクトラム拡散送信処理部２５１の構成例を示すブロック図である。この例におけるスペクトラム拡散送信処理部は、直接拡散方式によるスペクトラム拡散変調処理を実行するものである。図３において、ＰＮ発生器４２は、クロック発信機４１から与えられるクロックに同期し、＋１、−１の羅列であるＰＮパターンを出力する。拡散変調部４３は、このＰＮパターンとプロセッサ１０または２０から与えられる情報パターンとの積を出力する。増幅部４４は、この拡散変調部４３の出力信号を増幅して無指向性スピーカ１３１または２４１に与え、ＰＮパターンによるスペクトラム拡散変調処理の施された音信号を無指向性スピーカ１３１または２４１から送信させる。
【００２３】
図４は、本体部１のスペクトラム拡散受信処理部１４２およびコントローラ２のスペクトラム拡散受信処理部２５２、２５３の構成例を示すブロック図である。増幅部５１は、無指向性マイク１３２、２４２または指向性マイク２４３から出力される音信号を増幅し、拡散復調部５２および同期部５３に与える。同期部５３は、ＰＮ発生器５３１と時間弁別制御回路５３２とを有する。プロセッサ１０または２０は、受信対象である音信号のスペクトラム拡散変調処理に用いられているものと同じＰＮパターンをＰＮ発生器５３１に発生させる。時間弁別制御回路５３２は、ＰＮ発生器５３１が出力するＰＮパターンと増幅部５１から出力される音信号との相互相関値が最大となるようにＰＮ発生器５３１が出力するＰＮパターンの位相を制御する。拡散復調部５２は、ＰＮ発生器５３１が出力するＰＮパターンと増幅部５１から出力される音信号とを乗算することにより、音信号からスペクトラム拡散変調前の情報パターンを復元し、プロセッサ１０または２０に出力する。
【００２４】
本実施形態において、ＰＮパターンは２種類用意されている。コントローラ２のスペクトラム拡散送信処理部２５１は、本体部１のプロセッサ１０宛ての情報パターンに対し、第１のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散変調処理を施し、その結果得られる音信号を無指向性スピーカ２４１から放射させる。そして、本体部１のスペクトラム拡散受信処理部１４２は、無指向性マイク１３２により受信される音信号に対し、第１のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散復調処理を施し、情報パターンを復元してプロセッサ１０に出力する。一方、本体部１のスペクトラム拡散送信処理部１４１は、コントローラ２のプロセッサ２０宛ての情報パターンに対し、第２のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散変調処理を施し、その結果得られる音信号を無指向性スピーカ１３１から放射させる。そして、コントローラ２のスペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３は、無指向性マイク２４２および指向性マイク２４３により各々受信される音信号に対し、第２のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散復調処理を各々施し、情報パターンを復元してプロセッサ２０に出力する。
【００２５】
ここで、本体部１宛ての情報パターンに第１のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散変調処理が施され、その結果得られる音信号がコントローラ２の無指向性スピーカ２４１から放射される場合において、この音信号がゲーム装置の設置された部屋の壁により反射され、無指向性マイク２４２または指向性マイク２４３により受信されることもあり得る。しかし、無指向性マイク２４２および指向性マイク２４３の後段のスペクトラム拡散受信処理部２５２および２５３は、第２のＰＮパターンを用いたスペクトラム拡散復調処理を行うので、この無指向性スピーカ２４１からの音信号から情報パターンが復元されることはない。本体部１の無指向性スピーカ１３１から放射され、部屋の壁による反射を経て、無指向性マイク１３２により受信される音信号についても同様である。
【００２６】
次に本実施形態の動作を説明する。図５は、本実施形態におけるゲーム装置の動作のうち方向角度θの補正に関連した動作を示すフローチャートである。ゲーム装置において、本体部１のプロセッサ１０がゲーム用アプリケーションプログラムの実行を開始するとき、制御プログラムは、方向取得処理１０２の一部である初期化処理をプロセッサ１０に実行させる。この初期化処理において、プロセッサ１０は、コントローラ２を本体部１に向けてコントローラ２の初期設定ボタンを押下すべき旨のメッセージをモニタ３に表示させる。このメッセージを確認したユーザがコントローラ２を本体部１に向けて操作部２１の初期設定ボタンを押下すると、コントローラ２のプロセッサ２０は、方向補正処理２０２を実行し、ジャイロセンサ２２の積分器に保持された方向角度θを０に初期化する（ステップＳ１０１およびＳ１０２）。また、その際に、プロセッサ２０は、制御情報送信処理２０３を実行し、方向角度θの初期化を完了した旨の初期化完了報告の情報パターンをスペクトラム拡散送信処理部２５１に与える。これにより、この情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号が無指向性スピーカ２４１から送信される。
【００２７】
本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、スペクトラム拡散受信処理部１４２により音信号から初期化完了報告の情報パターンが復元される。プロセッサ１０は、初期化完了報告の情報パターンをスペクトラム拡散受信処理部１４２から受け取ると、ゲーム用アプリケーションプログラムに従ってゲームを進行させる（ステップＳ１０３）。
【００２８】
コントローラ２では、プロセッサ２０がステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を繰り返す。まず、ステップＳ１０４において、プロセッサ２０は制御情報送信処理２０３を実行し、ジャイロセンサ２２が出力する方向角度θを示すビット列の前にそのビット列が方向角度θを示すものであることを示す識別コードを付加して情報パターンを生成し、この情報パターンをスペクトラム拡散送信処理部２５１に与える。これにより、この情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号が無指向性スピーカ２４１から送信される。
【００２９】
本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、スペクトラム拡散受信処理部１４２により音信号から識別コードと方向角度θの情報パターンが復元される。プロセッサ１０は、この情報パターンをスペクトラム拡散受信処理部１４２から受け取ると、方向取得処理１０２を実行し、情報パターン中の方向角度θをゲーム用アプリケーションプログラムに引き渡す。
【００３０】
次にステップＳ１０５において、プロセッサ２０は、指向性マイク２４３が本体部１の無指向性スピーカ１３１からの音信号を受信したか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」である場合、ステップＳ１０６に進み、プロセッサ２０は、操作部２１の操作によりゲーム終了の指令が与えられたか否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」である場合、プロセッサ２０は、処理をステップＳ１０４に戻し、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６を繰り返す。従って、指向性マイク２４３が本体部１の無指向性スピーカ１３１からの音信号を受信せず、かつ、操作部２１の操作によりゲーム終了の指令が与えられない場合には、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６が繰り返され、ジャイロセンサ２２からの方向角度θの取得および本体部１への方向角度θの送信が繰り返される。
【００３１】
コントローラ２が本体部１の方向を向き、本体部１の無指向性スピーカ１３１から送信された音信号がコントローラ２の指向性マイク２４３によって受信されると、ステップＳ１０５の判断結果が「ＹＥＳ」となる。この結果、コントローラ２におけるプロセッサ２０は、方向補正処理２０２を実行し、ジャイロセンサ２２の積分器が保持している方向角度θを０に初期化する（ステップＳ１０７）。そして、プロセッサ２０は処理をステップＳ１０４に戻す。このように本実施形態におけるコントローラ２では、本体部１の無指向性スピーカ１３１から送信される音信号が指向性マイク２４３によって受信される度に、ジャイロセンサ２２の積分器が保持している方向角度θを０に初期化する処理が行われる。
【００３２】
そして、ユーザがコントローラ２の操作部２１を操作してゲームの終了の指令を与えると、コントローラ２のプロセッサ２０は、このゲーム終了の指令を検知し、ゲーム終了の指令を示す識別コードを情報パターンとしてスペクトラム拡散送信処理部２５１へ与え、このゲーム終了の指令を示す識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させ、処理を終了する（ステップＳ１０６）。本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、ゲーム終了の指令を示す識別コードが音信号から復調される。この復調された識別コードに従い、プロサッサ１０は、ゲーム用アプリケーションプログラムの実行を終了する。
以上が本実施形態における方向角度θの補正に関連した動作の詳細である。
【００３３】
図６（ａ）は、本実施形態において本体部１のプロセッサ１０が実行する距離取得処理１０１の処理内容を示すフローチャート、図６（ｂ）はコントローラ２のプロセッサ２０が実行する測定補助処理２０１の処理内容を示すフローチャートである。また、図７は、本実施形態における本体部１およびコントローラ２間の距離測定のための音信号の授受の様子を示すタイムチャートである。以下、これらの図を参照し、本実施形態におけるゲーム装置の動作のうち距離Ｄの測定に関連した動作を説明する。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、本体部１のプロセッサ１０は、距離取得処理１０１において、まず、音信号送信処理を実行する（ステップＳ２０１）。この音信号送信処理では、送信対象の音信号が距離測定用音信号であることを示す識別コードからなる情報パターンをスペクトラム拡散送信処理部１４１に引き渡す。これにより、この識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した距離測定用音信号が無指向性スピーカ１３１から送信される。この距離測定用音信号を無指向性スピーカ１３１から送信させたプロセッサ１０は、その後、距離測定用音信号を受信した旨の受信報告音信号がコントローラ２から受信されたか否かの判断を繰り返す（ステップＳ２０２）。
【００３５】
一方、コントローラ２のプロセッサ２０は、図６（ｂ）に示すように、測定補助処理２０１において、本体部１側から距離測定用音信号を受信したか否かの判断を繰り返している（ステップＳ３０１）。そして、距離測定用音信号が無指向性マイク２４２により受信され、スペクトラム拡散受信処理部２５２により距離測定用音信号の識別コードが復元されると、この距離測定用音信号の識別コードがプロセッサ２０に引き渡される。この結果、ステップＳ３０１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、プロセッサ２０は、内蔵のタイマに所定時間の計時を開始させる（ステップＳ３０２）。次に、プロセッサ２０は、距離測定用音信号の受信報告であることを示す識別コードを情報パターンとしてスペクトラム拡散送信処理部２５１に引き渡し、この受信報告の識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した受信報告音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させる（ステップＳ３０３）。そして、プロセッサ２０は、内蔵のタイマによる計時が終了したか否かの判断を繰り返す（ステップＳ３０４）。
【００３６】
そして、タイマによる計時が終了し、タイムアップとなると、ステップＳ３０４の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これにより、プロセッサ２０は、タイマをリセットする（ステップＳ３０５）。次にプロセッサ２０は、操作部２１の操作によりゲーム終了の指令が与えられたか否かを判断する（ステップＳ３０６）。この判断結果が「ＮＯ」である場合、プロセッサ２０は、処理をステップＳ３０１に戻し、本体部１側から距離測定用音信号を受信したか否かの判断を繰り返す。
【００３７】
ところで、コントローラ２が距離測定用音信号を受信し、プロセッサ２０が内蔵のタイマに計時を開始させた直後、図７に示すように、後続の距離測定用音信号がコントローラ２に到達する場合がある。しかし、内蔵のタイマによる計時が行われている期間は、ステップＳ３０４の判断結果が「ＮＯ」となって、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３の処理が実行されないため、コントローラ２の無指向性マイク２４２によって距離測定用音信号が受信されたとしても、その距離測定用音信号は無視される。このように、距離測定用音信号が最初に受信された後、一定期間に亙って後続の距離測定用音信号を無視するようにしているのは、次の理由によるものである。すなわち、最初に受信された距離測定用音信号は本体部１からコントローラ２に直接届いた直接波であって、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定に用いるのに適しているのに対し、後続の距離測定用音信号は、本体部１から送信された後、部屋の壁による反射を経てコントローラ２に届いた反射波であり、距離Ｄの測定に用いるのに適さないからである。
【００３８】
さて、既に述べたように、距離測定用音信号を無指向性スピーカ１３１から送信させたプロセッサ１０は、図６（ａ）に示すように、距離測定用音信号を受信した旨の受信報告音信号がコントローラ２から受信されたか否かの判断を繰り返している（ステップＳ２０２）。コントローラ２から受信報告音信号が受信されると、このステップＳ２０２の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これによりプロセッサ１０は、内蔵のタイマに所定時間の計時を開始させる（ステップＳ２０３）。次にプロセッサ１０は、先に距離測定用音信号の送信を行ってから受信報告音信号の受信（ステップＳ２０２＝「ＹＥＳ」）が確認されるまでの時間ａ（図７参照）に基づき、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを算出する（ステップＳ２０４）。より具体的には、時間ａからコントローラ２側での音信号の処理の所要時間を差し引いたものを音速により乗算することにより距離Ｄを算出する。この距離Ｄは、距離取得処理１０１からゲーム用アプリケーションプログラムに引き渡される。次にプロセッサ１０は、距離測定用音信号を無指向性スピーカ１３１から送信させる（ステップＳ２０５）。そして、プロセッサ１０は、その後、タイマによる計時が終了したか否かの判断を繰り返す（ステップＳ２０６）。
【００３９】
そして、タイマによる計時が終了し、タイムアップとなると、ステップＳ２０６の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これにより、プロセッサ１０は、タイマをリセットする（ステップＳ２０７）。次にプロセッサ１０は、コントローラ２からゲーム終了の指令が受信されたか否かを判断する（ステップＳ２０８）。この判断結果が「ＮＯ」である場合、プロセッサ１０は、処理をステップＳ２０２に戻し、コントローラ２側から受信報告音信号を受信したか否かの判断を繰り返す。
【００４０】
以上説明した本体部１側の処理において、本体部１が受信報告音信号を受信し、プロセッサ１０が内蔵のタイマに計時を開始させた直後、図７に示すように、後続の受信報告音信号が本体部１に到達する場合がある。しかし、内蔵のタイマによる計時が行われている期間は、ステップＳ２０６の判断結果が「ＮＯ」となって、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理が実行されないため、本体部１の無指向性マイク１３２によって受信報告音信号が受信されたとしても、その受信報告音信号は無視される。これは、既に説明したコントローラ２側の処理と同様、コントローラ２側から受信される受信報告音信号のうち反射波を無視し、直接波のみに基づいて距離測定を行うためである。
【００４１】
ユーザがコントローラ２の操作部２１を操作して、ゲームの終了の指令を与えると、コントローラ２では、ステップＳ３０６の判断結果が「ＹＥＳ」となる。これによりプロセッサ２０は、ゲーム終了の指令を示す識別コードを情報パターンとしてスペクトラム拡散送信処理部２５１へ与え、このゲーム終了の指令を示す識別コードにスペクトラム拡散変調処理を施した音信号を無指向性スピーカ２４１から送信させ、測定補助処理２０１を終了する。本体部１では、この音信号が無指向性マイク１３２により受信され、ゲーム終了の指令を示す識別コードが音信号から復調される。これにより、ステップＳ２０８の判断結果が「ＹＥＳ」となり、プロサッサ１０は、距離取得処理１０１を終了するとともに、ゲーム用アプリケーションプログラムの実行を終了する。
【００４２】
以上説明した距離Ｄの測定に関連した動作において、本体部１およびコントローラ２におけるタイマの計時時間は、例えば次のようにして定められる。まず、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄが１ｍ〜４ｍの範囲であり、音速が３４０ｍ／ｓｅｃであるとすると、図７に示す往復時間ａは、２×１／３４０≒０．００６ｓｅｃ〜２×４／３４０≒０．０２４ｓｅｃの範囲となる。この場合、コントローラ２が距離測定用音信号を受信してから次に再び距離測定用音信号を受信するまでに最短でも０．００６ｓｅｃは掛かるので、コントローラ２ではタイマの計時時間を０．００６ｓｅｃとし、距離測定用音信号を受信してから０．００６ｓｅｃの間は後続の距離測定用音信号を反射波とみなして無視する。本体部１側も同様であり、タイマの計時時間を０．００６ｓｅｃとし、受信報告音信号を受信してから０．００６ｓｅｃの間は後続の受信報告音信号を反射波とみなして無視する。このようにすることで、反射波の影響を回避して、音信号の往復時間ａを求め、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを正確に求めることができる。
【００４３】
本実施形態において、コントローラ２は、本体部１からの距離測定用音信号を受信すると、直ちに受信報告音信号を送信し、本体部１は、コントローラ２からの受信報告音信号を受信すると、直ちに往復時間ａを求めて距離Ｄを算出し、距離測定用音信号を送信した。このため、本体部１における距離測定用音信号の送信間隔、すなわち、距離Ｄの測定周期であるサンプリング周期は、本体部１およびコントローラ２間の音信号の往復時間ａとなり、十分に短いサンプリング周期で距離Ｄの測定を行うことが可能になる。しかし、コントローラ２では、本体部１からの距離測定用音信号を受信した後、所定時間だけ待って受信報告音信号を送信するようにしてもよい。この場合、距離Ｄのサンプリング周期は長くなるが、タイマの計時時間を長くし、反射波の影響を確実に回避することができるという利点がある。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、本体部１の無指向性スピーカ１３１から放射される音信号がコントローラ２の指向性マイク２４３によって受信されたときに、コントローラ２においてジャイロセンサ２２の積分器が保持する方向角度θを初期値に補正するようにしたので、時間経過に伴って方向角度θの算出結果が不正確になるのを防止し、正確な方向角度θを求めてゲームの進行の制御に用いることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、本体部１およびコントローラ２間で音信号を往復させ、その往復時間を測定するようにしたので、この往復時間の測定結果に基づいて本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを算出し、ゲームの進行の制御に用いることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、音信号を利用した距離Ｄの測定の際、コントローラ２側では、本体部１側からの距離測定用音信号が受信された場合、その後の所定時間内に受信される距離測定用音信号は反射波として無視し、本体部１側では、コントローラ２側からの受信報告音信号が受信された場合、その後の所定時間内に受信される受信報告音信号は反射波として無視するようにしたので、反射波の影響を回避し、直接音である音信号の往復時間を求め、距離Ｄを正確に算出することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、赤外線や電磁波などの無線送受信手段を利用することなく、音信号送受信部１３および２４を用いて本体部１およびコントローラ２間の通信を行うようにしたので、本体部１およびコントローラ２間の通信手段を安価にすることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、本体部１およびコントローラ２間の通信における情報の担い手として、情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号を採用したので、オーディオ帯域内の特定の帯域に音信号のスペクトラムが集中するのを避けて、音信号のスペクトラムをオーディオ帯域全体に拡散させ、耳障りな騒音を発生させることなく、本体部１およびコントローラ２間の音信号の授受を行うことができる。
【００４９】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば次の通りである。
【００５０】
（１）上記実施形態では、本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送を行わせるために、コントローラ２に指向性マイク２４３を設けた。しかし、コントローラ２に指向性スピーカを設け、コントローラ２から本体部１への音の指向性伝送が行われたときに、コントローラ２の方向角度θの補正のための制御を行うようにしてもよい。図８および図９は各々その例を示すものである。
【００５１】
図８に示す例において、コントローラ２に設けられた指向性スピーカ２４４は、常にコントローラ２から見て固定された方向に音信号を送信している。本体部１は、無指向性マイク１３２によりこの指向性スピーカ２４４からの音信号を受信すると、その受信報告としての音信号を無指向性スピーカ１３１により送信する。コントローラ２は、この受信報告としての音信号を無指向性マイク２４１により受信すると、ジャイロセンサ２２（図１参照）の積分器が保持している方向角度θを基準角度０に初期化する。この態様においても、コントローラ２が本体部１の方向を向く毎に、コントローラ２の指向性スピーカ２４４からの音信号が本体部１の無指向性マイク１３２により受信され、コントローラ２において方向角度θの補正が行われる。従って、上記実施形態と同様な効果が得られる。
【００５２】
図９に示す例においても、指向性スピーカ２４４は、常にコントローラ２から見て固定された方向に音信号を送信している。また、コントローラ２は、方向角度θを示す音信号を無指向性スピーカ２４１により定期的に送信している。そして、本体部１では無指向性マイク１３２により受信した音信号から方向角度θを求め、この方向角度θからオフセットαを減算する補正を行い、方向角度θ−αをゲームの進行の制御に利用している。そして、本体部１は、無指向性マイク１３２によりコントローラ２の指向性スピーカ２４４からの音信号を受信すると、その直後に無指向性マイク１３２により受信される音信号から求めた方向角度θ（例えばθｘとする）をオフセットαとし、以後は、無指向性マイク１３２により受信される音信号から求めた方向角度θからオフセットα＝θｘを減算した方向角度θ−α＝θ−θｘをゲームの進行の制御に利用する。この態様においても、上記実施形態と同様な効果が得られる。
【００５３】
（２）上記実施形態では、距離Ｄの測定を行うサンプル周期を、音信号が本体部１およびコントローラ２間を往復する時間ａよりも短くすることができない。そこで、本体部１は、無指向性スピーカ１３１により複数種類の距離測定用音信号を巡回的に送信し、コントローラ２は、無指向性マイク２４２により複数種類の距離測定用音信号を順次受信するのに応じて、複数種類の距離測定用音信号に各々対応した複数種類の受信報告音信号を無指向性スピーカ２４１により順次送信し、本体部１は、無指向性マイク１３２により複数種類の受信報告音信号を順次受信し、各種類の受信報告音信号を受信する毎に、当該受信方向音信号に対応した種類の距離測定用音信号を送信してから当該受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを算出するようにしてもよい。
【００５４】
この態様によれば、本体部１およびコントローラ２間の音信号の往復時間ａよりも短い時間間隔で、例えば互い異なる情報パターンにスペクトラム拡散変調処理を施して生成した距離測定用音信号Ａ、Ｂ、Ｃを順次送信した場合において、コントローラ２は、距離測定用音信号Ａを受信した後、これに対応した受信報告信号Ａ’を送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある距離測定用音信号Ａのみを無視すればよい。また、コントローラ２は、距離測定用音信号Ｂを受信した後、これに対応した受信報告信号Ｂ’を送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある距離測定用音信号Ｂのみを無視すればよい。また、コントローラ２は、距離測定用音信号Ｃを受信した後、これに対応した受信報告信号Ｃ’を送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある距離測定用音信号Ｃのみを無視すればよい。
【００５５】
一方、本体部１は、受信報告音信号Ａ’を受信した場合、先行する距離測定用音信号Ａの送信から受信報告信号Ａ’の受信までの時間に基づいて距離Ｄを算出するとともに距離測定用音信号Ａを送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある受信方向音信号Ａ’のみを無視すればよい。また、本体部１は、受信報告音信号Ｂ’を受信した場合、先行する距離測定用音信号Ｂの送信から受信報告信号Ｂ’の受信までの時間に基づいて距離Ｄを算出するとともに距離測定用音信号Ｂを送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある受信方向音信号Ｂ’のみを無視すればよい。また、本体部１は、受信報告音信号Ｃ’を受信した場合、先行する距離測定用音信号Ｃの送信から受信報告信号Ｃ’の受信までの時間に基づいて距離Ｄを算出するとともに距離測定用音信号Ｃを送信し、それから例えば時間ａの間は、反射波である可能性のある受信方向音信号Ｃ’のみを無視すればよい。この態様によれば、反射波の影響を回避しつつ、音信号の往復時間ａよりも短い時間間隔で本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄを測定することができる。なお、互いに異なった複数種類の距離測定用音信号および受信報告音信号を得るための方法としては、例えば音信号をスペクトラム拡散変調処理により得る際の情報パターンを変える方法の他、ＰＮパターンを変える方法を用いてもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態において、音信号送受信部１３および２４の他に、本体部１およびコントローラ２間の無線通信手段を追加し、コントローラ２の方向角度θの補正と、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定のためにのみ音信号送受信部１３および２４を利用し、それ以外の本体部１およびコントローラ２間の通信は追加した無線通信手段により行うようにしてもよい。
【００５７】
（４）上記実施形態では、スペクトラム拡散変調処理が施された音信号を本体部１およびコントローラ２間で送受信させ、コントローラ２の方向角度θの補正と、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定を行ったが、他の変調方法による変調処理が施された音信号あるいは何も変調処理が施されていない音を本体部１およびコントローラ２間で送受信させ、コントローラ２の方向角度θの補正と、本体部１およびコントローラ２間の距離Ｄの測定を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の一実施形態であるゲーム装置の構成を示すブロック図であり、特に同ゲーム装置の本体部１の構成を詳細に示すブロック図である。
【図２】同ゲーム装置の構成を示すブロック図であり、特に同ゲーム装置のコントローラ２の構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】同実施形態において用いられているスペクトラム拡散送信処理部１４１、２５１の構成例を示すブロック図である。
【図４】同実施形態において用いられているスペクトラム拡散受信処理部１４２、２５２、２５３の構成例を示すブロック図である。
【図５】同ゲーム装置の動作のうち方向角度θの補正に関連した動作を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、同ゲーム装置の本体部１のプロセッサ１０が実行する距離取得処理１０１の処理内容を示すフローチャート、（ｂ）はコントローラ２のプロセッサ２０が実行する測定補助処理２０１の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】同ゲーム装置における本体部１およびコントローラ２間の距離測定のための音信号の授受の様子を示すタイムチャートである。
【図８】同ゲーム装置において本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送を成立させるための他の構成例を示す図である。
【図９】同ゲーム装置において本体部１およびコントローラ２間において音の指向性伝送を成立させるための他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１……本体部、２……コントローラ、１０，２０……プロセッサ、１１……外部記憶装置、１２，２３……メモリ部、１３，２４……音信号送受信部、１４，２５……信号処理部、１３１，２４１……無指向性スピーカ、１３２，２４２……無指向性マイク、２４３……指向性マイク、１４１，２５１……スペクトラム拡散送信処理部、１４２，２５２，２５３……スペクトラム拡散受信処理部、１０１……距離取得処理、１０２……方向取得処理、２０１……測定補助処理、２０２……方向補正処理、２０３……制御情報送信処理。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲームを進行させる本体部と、前記本体部に制御情報を送信するコントローラとを具備するゲーム装置において、
前記コントローラは、角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段によって検出される角速度を積分することにより前記本体部の方向に対する前記コントローラの方向の傾きを示す方向角度を算出する積分器とを有する方向検出部を具備し、
前記本体部および前記コントローラは、前記コントローラが前記本体部の方向を向いているときに限って一方が放射した音を他方が受音する音の指向性伝送を成立させるスピーカまたはマイクを各々具備し、
前記本体部および前記コントローラ間において前記音の指向性伝送が成立したときに、前記コントローラの方向検出部により得られる方向角度を、前記本体部の方向に対応した基準角度に補正する制御を行う方向補正制御手段を前記本体部または前記コントローラが具備することを特徴とするゲーム装置。
【請求項２】
前記本体部および前記コントローラの各々は、無指向性スピーカおよび無指向性マイクを具備し、
前記本体部は、無指向性スピーカにより距離測定用音信号を送信し、
前記コントローラは、無指向性マイクにより前記距離測定用音信号を受信して、受信報告音信号を無指向性スピーカにより送信し、
前記本体部は、無指向性マイクにより前記受信報告音信号を受信し、前記距離測定用音信号を送信してから前記受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、前記本体部および前記コントローラ間の距離を算出することを特徴とする請求項１に記載のゲーム装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記無指向性マイクにより前記距離測定用音信号を受信してから所定時間が経過するまでの間に前記無指向性マイクにより受信される距離測定用音信号を無視し、
前記本体部は、前記無指向性マイクにより前記受信報告音信号を受信してから所定時間が経過するまでの間に前記無指向性マイクにより受信される受信報告音信号を無視することを特徴とする請求項２に記載のゲーム装置。
【請求項４】
前記本体部は、無指向性スピーカにより複数種類の距離測定用音信号を巡回的に送信し、
前記コントローラは、無指向性マイクにより前記複数種類の距離測定用音信号を順次受信するのに応じて、前記複数種類の距離測定用音信号に各々対応した複数種類の受信報告音信号を無指向性スピーカにより順次送信し、
前記本体部は、無指向性マイクにより前記複数種類の受信報告音信号を順次受信し、各種類の受信報告音信号を受信する毎に、当該受信報告音信号に対応した種類の距離測定用音信号を送信してから当該受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、前記本体部および前記コントローラ間の距離を算出することを特徴とする請求項２または３に記載のゲーム装置。
【請求項５】
前記本体部および前記コントローラの一方は、通信相手宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号をスピーカにより送信するスペクトラム拡散送信処理部を具備し、前記本体部および前記コントローラの他方は、スペクトラム拡散変調の施された音信号をマイクを介して受信し、この音信号から通信相手から送られた情報パターンを復調するスペクトラム拡散受信処理部を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載のゲーム装置。
【請求項１】
ゲームを進行させる本体部と、前記本体部に制御情報を送信するコントローラとを具備するゲーム装置において、
前記コントローラは、角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段によって検出される角速度を積分することにより前記本体部の方向に対する前記コントローラの方向の傾きを示す方向角度を算出する積分器とを有する方向検出部を具備し、
前記本体部および前記コントローラは、前記コントローラが前記本体部の方向を向いているときに限って一方が放射した音を他方が受音する音の指向性伝送を成立させるスピーカまたはマイクを各々具備し、
前記本体部および前記コントローラ間において前記音の指向性伝送が成立したときに、前記コントローラの方向検出部により得られる方向角度を、前記本体部の方向に対応した基準角度に補正する制御を行う方向補正制御手段を前記本体部または前記コントローラが具備することを特徴とするゲーム装置。
【請求項２】
前記本体部および前記コントローラの各々は、無指向性スピーカおよび無指向性マイクを具備し、
前記本体部は、無指向性スピーカにより距離測定用音信号を送信し、
前記コントローラは、無指向性マイクにより前記距離測定用音信号を受信して、受信報告音信号を無指向性スピーカにより送信し、
前記本体部は、無指向性マイクにより前記受信報告音信号を受信し、前記距離測定用音信号を送信してから前記受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、前記本体部および前記コントローラ間の距離を算出することを特徴とする請求項１に記載のゲーム装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記無指向性マイクにより前記距離測定用音信号を受信してから所定時間が経過するまでの間に前記無指向性マイクにより受信される距離測定用音信号を無視し、
前記本体部は、前記無指向性マイクにより前記受信報告音信号を受信してから所定時間が経過するまでの間に前記無指向性マイクにより受信される受信報告音信号を無視することを特徴とする請求項２に記載のゲーム装置。
【請求項４】
前記本体部は、無指向性スピーカにより複数種類の距離測定用音信号を巡回的に送信し、
前記コントローラは、無指向性マイクにより前記複数種類の距離測定用音信号を順次受信するのに応じて、前記複数種類の距離測定用音信号に各々対応した複数種類の受信報告音信号を無指向性スピーカにより順次送信し、
前記本体部は、無指向性マイクにより前記複数種類の受信報告音信号を順次受信し、各種類の受信報告音信号を受信する毎に、当該受信報告音信号に対応した種類の距離測定用音信号を送信してから当該受信報告音信号を受信するまでの時間に基づいて、前記本体部および前記コントローラ間の距離を算出することを特徴とする請求項２または３に記載のゲーム装置。
【請求項５】
前記本体部および前記コントローラの一方は、通信相手宛ての情報パターンにスペクトラム拡散変調を施した音信号をスピーカにより送信するスペクトラム拡散送信処理部を具備し、前記本体部および前記コントローラの他方は、スペクトラム拡散変調の施された音信号をマイクを介して受信し、この音信号から通信相手から送られた情報パターンを復調するスペクトラム拡散受信処理部を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載のゲーム装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１０１０３５（Ｐ２００９−１０１０３５Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７７１２４（Ｐ２００７−２７７１２４）
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]