コントローラパック
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コントローラパックに関する。より特定的には、この発明は、ゲーム機用コントローラに着脱自在に装着され、そのコントローラに振動を発生させる、新規なコントローラパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のいわゆる業務用ビデオゲーム機では、プレイヤの座るシートに振動を発生させたり、あるいはそのシートを傾けたりして、ゲームの興趣を一層た高めることができる、いわゆる体感ゲーム機が既に実用化されている。また、ジョイスティックに振動発生源を設け、たとえばシューティングゲーム機において、自機に敵機からの攻撃を受けたときに振動を発生させる、コンピュータゲームが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のコンピュータゲームでは、ジョイスティックに振動が発生するだけで、迫力不足である。特に、たとえば「スーパーファミコン」や「ニンテンドウ６４」のような家庭用ビデオゲーム機では、プレイヤはコントローラを持ってプレイするので、ジョイスティックだけに振動が発生しても、コントローラを持つプレイヤの手にその振動が伝達されにくい。
【０００４】そこで、このような振動発生源をコントローラのハウジングに内蔵することが考えられるが、この場合には、コントローラ自体を変更する必要があり、振動が付加されたゲームをプレイしようとする者は、特別なコントローラを購入する必要があり、経済的ではない。それゆえに、この発明の主たる目的は、家庭用ビデオゲーム機においてもプレイヤに体感を与えることができる、新規なコントローラパックを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、ビデオゲーム機に接続されるコントローラに着脱自在に装着されるコントローラパックであって、ケース、ケースに取り付けられ、電源によって振動を発生する振動源、ケース内に設けられ、ビデオゲーム機から振動の強さを表す複数ビットの強さデータを受ける複数の端子、およびケース内に設けられ、ゲーム機からの指令信号に応答して振動源に電源を付与する駆動回路を備え、駆動回路は、複数の端子から与えられる強さデータに基づいて振動源にその強さデータに応じた大きさの駆動電流を付与する強さ変化手段を含む、コントローラパックである。
【０００６】
【作用】ビデオゲーム機は、ゲーム用プロセサを含み、このゲーム用プロセサは所定のアドレス空間を有する。ゲーム用プロセサがその所定アドレス空間の特定アドレスに指令信号を出力すると、コントローラパックに設けられた所定の端子がその指令信号を受ける。応じて、駆動回路が、たとえばコントローラパック内に収納された電池から、振動源に電源を与える。したがって、たとえばモータのような振動源が振動を発生する。振動源はコントローラパックのケースに取り付けられているので、振動源が発生した振動はケースから、そのコントローラパックが装着されているコントローラに伝達される。コントローラはプレイヤの手で把持されているので、結果的に、振動源の振動がプレイヤの手に伝わる。
【０００７】
【発明の効果】この発明によれば、ゲーム機からの指令信号によってコントローラパックすなわちコントローラに振動を発生させることができるので、家庭用ビデオゲーム機においても、いわゆる体感ゲームを楽しむことができる。さらに、この発明によれば、特定のゲームにおいて振動を発生させたいとき、コントローラパックを、振動発生源が内蔵されたコントローラパックをコントローラに装着するだけでコントローラに振動を発生させることができ、コントローラ全体を交換する必要がない。
【０００８】しかも、コントローラパックで発生した振動は、コントローラパックからコントローラに直接伝達されるので、コントローラを把持するプレイヤの手に比較的強い振動を与えることができる。この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明のコントローラパックが適用され得るビデオゲーム機の一例である三次元画像処理システムのシステム構成を示す外観図である。画像処理システムは、たとえばビデオゲームシステムであって、画像処理装置本体１０と、外部記憶装置の一例のＲＯＭカートリッジ２０と、画像処理装置本体１０に接続される表示手段の一例のモニタ３０と、操作手段の一例のコントローラ４０と、コントローラ４０に着脱自在に装着されるコントローラパック５０（後に詳述する）とを含んで構成される。なお、外部記憶装置は、ゲーム等の画像処理のための画像データやプログラムデータを記憶するとともに、必要に応じて音楽や効果音等の音声データを記憶するものであり、ＲＯＭカートリッジに代えてＣＤ−ＲＯＭや磁気ディスクを用いてもよい。操作手段は、この実施例の画像処理システムがパーソナルコンピュータに適用される場合には、キーボードやマウス等の入力装置が用いられる。
【００１０】図２はこの実施例の画像処理システムのブロック図である。画像処理装置１０には、中央処理ユニット（以下「ＣＰＵ」）１１およびバス制御回路１２が内蔵される。バス制御回路１２には、ＲＯＭカートリッジ２０を着脱自在に装着するためのカートリッジ用コネクタ１３が接続されるととともに、ＲＡＭ１４が接続される。また、バス制御回路１２には、ＣＰＵ１１によって処理された音声信号を出力するための音楽信号発生回路１５および画像信号を出力するための画像信号発生回路１６が接続され、さらに１つまたは複数のコントローラ４０の操作データおよび／またはコントローラパック５０のデータをシリアルで転送するためのコントローラ制御回路１７が接続される。コントローラ制御回路１７には、画像処理装置１０の前面に設けられるコントローラ用コネクタ（以下「コネクタ」と略称する）１８１〜１８４が接続される。コネクタ１８には、接続用ジャック４１およびケーブル４２を介してコントローラ４０が着脱自在に接続される。このように、コネクタ１８１〜１８４にコントローラ４０を接続することにより、コントローラ４０が画像処理装置１０と電気的に接続され、相互間のデータの送受信が可能とされる。
【００１１】より具体的には、バス制御回路１２は、ＣＰＵ１１からバスを介してパラレル信号で出力されたコマンドを受け、パラレル−シリアル変換して、シリアル信号でコマンドをコントローラ制御回路１７に出力し、かつコントローラ制御回路１７から入力したシリアル信号のデータをパラレル信号に変換し、バスに出力する。バスから出力されたデータは、ＣＰＵ１１によって処理されたり、ＲＡＭ１４に記憶される等の処理が行われる。換言すれば、ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１１によって処理されるデータを一時記憶するためのメモリであって、バス制御回路１２を介してデータの読出・書込が可能とされる。
【００１２】なお、図２の画像処理装置１０に含まれるバス制御回路１２は、具体的には、図３に示すように、ＲＩＳＣプロセサであるＲＣＰ(Reality Co-Processor)として構成され、Ｉ／Ｏ制御１２１，信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３を含む。Ｉ／Ｏ制御１２１は、ＣＰＵ１１とＲＡＭ１４との間のデータ転送を制御するだけでなく、信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３とＲＡＭ１４およびＣＰＵ１１との間のデータの流れを制御する。すなわち、ＣＰＵ１１からのデータはＩ／Ｏ制御１２１を介してＲＡＭ１４に与えられ、さらにＲＡＭ１４からのデータが信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３に送られて処理される。信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３は、ＲＡＭ１４から送られた音楽信号データおよび画像信号データを処理し、それを再びＲＡＭ１４に格納する。そして、Ｉ／Ｏ制御１２１が、ＣＰＵ１１の指示に従ってＲＡＭ１４から音楽信号データおよび画像信号データを読み出し、音楽信号発生回路（Ｄ／Ａコンバータ）１５および画像信号発生回路（Ｄ／Ａコンバータ）１６に与える。音楽信号は、コネクタ１９５を通して、ＴＶモニタ３０に含まれるスピーカ３１に与えられる。画像信号は、コネクタ１９６を通して、ＴＶモニタ３０に含まれるディスプレイ３２に与えられる。
【００１３】なお、図３に示すように、外部ＲＯＭ２０に代えて、または外部ＲＯＭ２０と一緒に、光学ディスクや磁気ディスクからデータを読み出しまたはそれらにデータを書き込むことができるディスクドライブ２１が画像処理装置１０に接続されてもよい。この場合、ディスクドライブ２１はコネクタ１９７を通して、ＲＣＰ１２すなわちＩ／Ｏ制御１２１に接続される。
【００１４】図４はＣＰＵ１１のメモリ空間に割り当てられた各メモリの領域を示す図解である。ＣＰＵ１１がバス制御回路すなわちＲＣＰ１２を介してアクセスできるＲＡＭ１４は、画像処理装置１０にゲームのための画像信号を発生させるために必要な画像データを記憶した画像データ領域２０１と、ＣＰＵ１１が所定の動作を行うために必要なプログラムデータを記憶したプログラムデータ領域２０２とを含む。プログラム領域２０２には、画像データ２０１に基づいて画像表示を行うための画像表示プログラムと、計時処理を行うための計時プログラムと、カートリッジ２０と後述の拡張装置５０とが所定の関係にあることを判断するための判断プログラムとが固定的に記憶されている。ＲＡＭ１４は、さらに、コントロールパッドからの操作状態を示すデータを一時記憶するコントローラデータ領域１４１と、オブジェクトの移動速度（ディスプレイの１フレームにおいてオブジェクトが移動する移動量）のデータを格納するための速度データ領域１４２とを含む。
【００１５】コントローラ制御回路１７は、バス制御回路すなわちＲＣＰ１２とコネクタ１８１〜１８４との間でデータをシリアルで送受信するために設けられ、図５に示すように、データ転送制御回路１７１，送信回路１７２，受信回路１７３および送受信データを一時記憶するためのＲＡＭ１７４を含む。データ転送制御回路１７１は、データ転送時にデータフォーマットを変換するためにパラレル−シリアル変換回路とシリアル−パラレル変換回路とを含むとともに、ＲＡＭ１７４の書込み読出し制御を行う。シリアル−パラレル変換回路は、バス制御回路１２から供給されるシリアルデータをパラレルデータに変換してＲＡＭ１７４または送信回路１７２に与える。パラレル−シリアル変換回路は、ＲＡＭ１７４，または受信回路１７３から供給されるパラレルデータをシリアルデータに変換してバス制御回路１２に与える。送信回路１７２は、データ転送制御回路１７１から供給されるコントローラ４０の信号読込制御のためのデータおよびＲＡＭカートリッジ５０への書込データ（パラレルデータ）をシリアルデータに変換して、複数のコントローラ４０のそれぞれに対応するチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４から送信する。受信回路１７３は、各コントローラ４０に対応するチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４から入力される各コントローラ４０の操作状態を示すデータおよびＲＡＭカートリッジ５０からの読出データをシリアルデータで受信し、パラレルデータに変換してデータ転送制御回路１７１に与える。
【００１６】コントローラ制御回路１７のＲＡＭ１７４は、図６のメモリマップに示すような記憶エリア１７４ａ〜１７４ｈを含む。具体的には、エリア１７４ａには１チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｂには１チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。エリア１７４ｃには２チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｄには２チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。エリア１７４ｅには３チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｆには３チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。エリア１７４ｇには４チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｈには４チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。
【００１７】したがって、データ転送制御回路１７１は、バス制御回路１２から転送されたデータまたは受信回路１７３で受信されたコントローラ４０の操作状態データやＲＡＭカートリッジ５０の読出データをＲＡＭ１７４に書込み制御したり、バス制御回路１２からの命令に基づいてＲＡＭ１７４のデータを読出してバス制御回路１２へ転送するように働く。
【００１８】図７および図８はコントローラ４０の表面と裏面の外観斜視図である。コントローラ４０は、両手または片手で掌握可能な形状であり、そのハウジングの外部には押圧することによって電気的信号を発生する複数のボタンと、垂直に直立した操作部が突出して形成される。具体的には、コントローラ４０は、上ハウジングと下ハウジングから構成される。コントローラ４０のハウジングには、横長の平面形状を有する上面に操作部領域が形成される。コントローラ４０の操作部領域には、左側に十字型のディジタル方向スイッチ（以下「十字スイッチ」という）４０３が設けられ、右側に複数のボタンスイッチ（以下単に「スイッチ」と略称する）４０４Ａ〜４０４Ｆが設けられ、横方向の略中央部にスタートスイッチ４０５が設けられ、中央下部にアナログ入力可能なジョイスティック４５が設けられる。十字スイッチ４０３は、主人公キャラクタまたはカーソルの移動方向を指示する方向スイッチであり、上，下，左，右の押点を有し、４方向の移動を指定するのに使用される。スイッチ４０４Ａ〜４０４Ｆは、ゲームソフトによって異なるが、たとえばシューティングゲームではミサイルの発射ボタン、アクショゲームではジャンプ，キックや物を取る等の各種の動作を指示するために使用される。ジョイスティック４５は、十字スイッチ４０３に代えて、オブジェクトの移動方向および移動速度を指示するために用いられるが、３６０度の全角度範囲の方向指示が可能であるので、アナログ方向指示スイッチとして利用される。
【００１９】コントローラ４０のハウジングには、操作部領域の３か所の下方に突出するように、３本のグリップ４０２Ｌ，４０２Ｃおよび４０２Ｒが形成される。グリップ４０２Ｌ，４０２Ｃおよび４０２Ｒは、手で握ったときに掌と中指，薬指，小指とで形作られる棒状であって、付け根部分が少し細く、中央で太くなり、解放端（図７の下方側）に向かって細く形成される。コントローラ４０の下ハウジングの中央上部には、拡張装置であるＲＡＭカートリッジ５０を着脱自在に装着するための挿入口４０９が裏面より突出して形成される。ハウジングの上辺側面の左右には、プレイヤが左右の人指し指を延ばした位置に対応する位置にボタンスイッチ４０６Ｌおよびボタン４０６Ｒが設けられる。中央のグリップ４０２Ｃの付け根部分の裏面には、十字スイッチ４０３に代えてジョイスティック４５を使用するときに、スイッチ４０６Ｌに代わる機能のスイッチとしてスイッチ４０７が設けられる。
【００２０】ハウジングの下ハーフの背面側は底面方向に延長され、その先端には開口部４０８が形成されている。開口部４０８の奥にはコントローラパック５０がそこに接続されるコネクタ（図示せず）が設けられている。また、開口部４０８に挿入されたコントローラパック５０を排出するためのレバー４０９が開口部４０８に形成されている。そして、上述のコントローラパック５０を挿入する開口部４０８のレバー４０９の反対側には、切欠４１０が形成され、この切欠４１０はレバー４０９を用いてコントローラパック５０を取り出すときにコントローラパック５０を引き出すためのスペースを形成する。
【００２１】図９はコントローラ４０およびコントローラパック５０の詳細な回路図である。なお、この実施例では、コントローラパック５０は、この実施例の特徴である振動発生回路５０Ａの他に、外部記憶装置として機能するＲＡＭ５１およびそのバックアップのための電池５２を含む。コントローラ４０のハウジング内には、各スイッチ４０３〜４０７またはジョイスティック４５等の操作状態を検出しかつその検出データをコントローラ制御回路１７へ転送するために、操作信号処理回路４４等の電子回路が内蔵される。操作信号処理回路４４は、受信回路４４１，制御回路４４２，スイッチ信号検出回路４４３，カウンタ回路４４４，送信回路４４５，ジョイポート制御回路４４６，リセット回路４４７およびＮＯＲゲート４４８を含む。
【００２２】受信回路４４１は、コントローラ制御回路１７から送信される制御信号やコントローラパック５０への書込データ等のシリアル信号をパラレル信号に変換して制御回路４４２に与える。制御回路４４２は、コントローラ制御回路１７から送信される制御信号がジョイスティック４５のＸ，Ｙ座標のリセット信号であるとき、リセット信号を発生してＮＯＲゲート４４８を介してカウンタ４４４に含まれるＸ軸用カウンタ４４４ＸとＹ軸用カウンタ４４４Ｙの計数値をリセット（０）させる。ジョイスティック４５は、レバーの傾き方向のＸ軸方向とＹ軸方向に分解して傾き量に比例したパルス数を発生するように、Ｘ軸用とＹ軸用のフォトインタラプトを含み、それぞれのパルス信号をカウンタ４４４Ｘとカウンタ４４４Ｙに与える。カウンタ４４４Ｘは、ジョイスティック４５がＸ軸方向に傾けられたとき、その傾き量に応じて発生されるパルス数を計数する。カウンタ４４４Ｙは、ジョイスティック４５がＹ軸方向に傾けられたとき、その傾き量に応じて発生されるパルス数を計数する。したがって、後述のように、カウンタ４４４Ｘおよびカウンタ４４４Ｙの計数値によって決まるＸ軸とＹ軸の合成ベクトルによって、オブジェクトまたはカーソルの移動方向と移動速度とが決定されることになる。
【００２３】なお、カウンタ４４４Ｘおよびカウンタ４４４Ｙは、電源投入時にリセット信号発生回路４４７から与えられるリセット信号、または操作者が予め定める２つのスイッチが同時に押圧されたときにスイッチ信号検出回路４４３から与えられるリセット信号によっても、その計数値がリセットされる。スイッチ信号検出回路４４３は、制御回路４４２から一定周期（たとえば、テレビジョンのフレーム周期の１／３０秒間隔）で与えられるスイッチ状態の出力指令信号に応答して、十字スイッチ４０３，スイッチ４０４Ａ〜４０４Ｆ，４０５，４０６Ｌ，４０６Ｒおよび４０７の押圧状態によって変化する信号を読込み、それを制御回路４４２へ与える。
【００２４】制御回路４４２は、コントローラ制御回路１７からの操作状態データの読出指令信号に応答して、各スイッチ４０３〜４０７の操作状態データおよびカウンタ４４４Ｘ，４４４Ｙの計数値を所定のデータフォーマットの順序で送信回路４４５に与える。送信回路４４５は、制御回路４４２から出力されたこれらのパラレル信号をシリアルデータに変換して、変換回路４３および信号線４２を介してコントローラ制御回路１７へ転送する。
【００２５】また、制御回路４４２には、アドレスバスおよびデータバスならびにポートコネクタ４６を介してポート制御回路４４６が接続される。ポート制御回路４４６は、拡張装置の一例であるコントローラパック５０がポートコネクタ４６に接続されているとき、ＣＰＵ１１の命令に従ってデータの入出力制御（または送受信制御）を行う。コントローラパック５０は、アドレスバスおよびデータバスにＲＡＭ５１を接続し、ＲＡＭ５１に電源を供給するための電池５２を含んで構成される。ＲＡＭ５１は、アドレスバスを用いてアクセス可能な最大メモリ容量の半分以下の容量のＲＡＭであって、たとえば２５６ｋビットのＲＡＭから成る。このＲＡＭ５１は、ゲームに関連するバックアップデータを記憶するものであり、コントローラパック５０がポートコネクタ４６から抜き取られても電池５２からの電源供給を受けて記憶データを保持する。なお、コントローラパック５０に含まれる振動発生回路５０Ａについては、後に説明する。
【００２６】図１０は、画像処理装置が、コントローラ４０からスイッチ４０３〜４０７およびジョイスティック４５の各操作状態を示すデータを読み出す際のデータフォーマットを図解したものである。コントローラ４０によって発生されるデータは４バイトのデータから成る。第１バイト目のデータは、Ｂ，Ａ，Ｇ，ＳＴＡＲＴ，上，下，左および右、すなわちスイッチ４０４Ｂ，４０４Ａ，４０７，４０５および十字スイッチ４０３の上下左右の各押点が押圧されていることを示し、たとえばＢボタンすなわちスイッチ４０４Ｂが押圧されると第１バイト目の最上位ビットが「１」となる。同様に、第２バイト目は、ＪＳＲＳＴ，０（実施例では使用していない），Ｌ，Ｒ，Ｅ，Ｄ，ＣおよびＦ、すなわちスイッチ４０９，４０６Ｌ，４０６Ｒ，４０４Ｅ，４０４Ｄ，４０４Ｃ，４０４Ｆが押圧されていることを示す。第３バイト目は、ジョイスティック４５のＸ方向の傾倒角度に応じた値であるＸ座標（Ｘカウンタ４４４Ｘの計数値）を２進数で示す。第４バイト目は、ジョイスティック４５のＹ方向の傾斜角度に応じた値であるＹ座標（Ｙカウンタ４４４Ｙの計数値）を２進数で示す。各Ｘ，Ｙ座標値はそれぞれ８ビットの２進数で表されるため、これを１０進数に変換するとジョイスティック４５の傾斜角度を０〜２５５までの数値を表すことができる。また、最上位ビットを負の値を示すシグネチャに用いれば、ジョイスティック４５の傾斜角度を−１２８〜１２７までの数値で表すことができる。
【００２７】次に、画像処理装置１０とコントローラ４０との間のデータの送受信、およびコントローラ４０からのデータに従ったオブジェクトの移動制御に関する動作を説明する。まず、図１１の画像処理装置１０のＣＰＵ１１のフローチャートを参照して画像処理に関する説明を行う。ステップＳ１１で、ＣＰＵ１１は、図４のプログラムデータ領域２０２に記憶されている初期値（図示せず）に基づき、初期設定を行う。このステップＳ１１では、ＣＰＵ１１は、たとえば、ＲＡＭ１４の速度データ領域１４２（図４）にオブジェクトの移動速度の初期値を設定する。
【００２８】次に、ステップＳ１２で、ＣＰＵ１１は、プログラムデータ領域２０２に記憶されているコントールパッドデータ要求コマンドをＲＣＰないしバス制御回路１２に出力する。したがって、このステップＳ１２において、ＣＰＵ１１は、そのときのコントローラ４０からの図１０に示すようなコマンドを受け取り、それを各チャネルのコマンド収納場所１７４ａ〜１７４ｄに格納する。したがって、このとき、Ｘカウンタ４４４ＸおよびＹカウンタ４４４Ｙのカウント値がＸＹ座標データとして、ＣＰＵ１１に与えられる。
【００２９】次に、ステップＳ１３で、ＣＰＵ１１は、図４のプログラムデータ領域２０２に記憶されているプログラムにおよび画像データ領域２０１に基づき所定の画像処理を行う。また、ＣＰＵ１１がステップＳ１３を実行しているときに、バス制御回路１２は、図１２に示すステップＳ２１−Ｓ２４を実行している。次に、ステップＳ１４で、ＣＰＵ１１は、図４のコントロールパッドデータ領域１４１に記憶されているコントロールパッドデータに基づき画像データを出力する。ステップＳ１４を終了した後は、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２−ステップＳ１４を繰り返し実行する。
【００３０】ＲＣＰないしバス制御回路１２の動作を図１２を用いて説明する。ステップＳ２１で、バス制御回路１２は、ＣＰＵ１１がコントローラデータ要求コマンド（コントローラ４０のスイッチデータまたはコントローラパック５０のデータ等の要求命令）を出力したか否かを判断する。コントローラデータ要求コマンドが出力されていなければ、出力されるまで待機する。コントローラデータ要求コマンドが出力されていれば、ステップＳ２２に移る。ステップＳ２２で、バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７にコントローラ４０のデータを読み込むためのコマンドを出力する。次に、ステップＳ２３で、バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７がコントローラ４０からデータを受信してＲＡＭ１７４に記憶したか否かを判断する。バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７がコントローラ４０からデータを受信してＲＡＭ１７４に記憶していなければ、ステップＳ２３で待機し、コントローラ制御回路１７がコントローラ４０からデータを受信してＲＡＭ１７４に記憶していれば、ステップＳ２４に移る。ステップＳ２４で、バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７のＲＡＭ１７４に記憶されているコントローラ４０のデータをＲＡＭ１４へ転送する。バス制御回路１２は、ＲＡＭ１４へのデータ転送が終わるとステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１−ステップＳ２４の動作を繰り返す。
【００３１】なお、図１１および図１２のフローチャートでは、バス制御回路１２がＲＡＭ１７４からＲＡＭ１４ヘデータを転送した後、ＣＰＵ１１がＲＡＭ１４に記憶されたデータを処理する例を示したが、ＣＰＵ１１がバス制御回路１２を介して直接ＲＡＭ１７４のデータを処理してもよい。図１３はコントローラ制御回路１７の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３１において、バス制御回路１２からの書込み待ちの有無が判断される。書込み待ちでなければ、データ転送制御回路１７１はバス制御回路１２からの書込み待ちが有るまで待機する。書込み待ちで有れば、次のステップＳ３２において、データ転送制御回路１７１が第１〜第４チャンネルに対するコマンドおよび／またはデータ（以下「コマンド／データ」と略称する）をＲＡＭ１７４に記憶させる。ステップＳ３３において、第１チャンネルのコマンド／データがコネクタ１８１に接続されているコントローラ４０に送信される。制御回路４４２は、コマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。このデータの内容は、制御回路４４２の動作説明で後述する。ステップＳ３４において、データ転送制御回路１７１が制御回路４４２から出力されたデータを受信し、そのデータをＲＡＭに記憶させる。
【００３２】以後、ステップＳ３３およびＳ３４の第１チャンネルの動作と同様にして、ステップＳ３５において、第２チャンネルのコマンド／データがコントローラ４０に送信される。制御回路４４２は、このコマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。ステップＳ３６において、第２チャンネルのデータ転送および書込処理が行われる。また、ステップＳ３７において、第３チャンネルのコマンド／データがコントローラ４０に送信される。制御回路４４２は、このコマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。ステップＳ３８において、第２チャンネルのデータ転送および書込処理が行われる。さらに、ステップＳ３９において、第４チャンネルのコマンド／データがコントローラ４０に送信される。コントローラ４０の制御回路４４２は、このコマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。ステップＳ４０において、第４チャンネルのデータ転送および書込処理が行われる。続くステップＳ４１において、データ転送制御回路１７１がステップＳ３４，Ｓ３６，Ｓ３８およびＳ４０において受信したデータを一括してバス制御回路１２へ転送する。
【００３３】上述のようにして、第１チャンネルから第４チャンネルのデータ、すなわちコネクタ１８１〜１８４に接続されている各コントローラ４０に対するコマンドおよび各コントローラ４０から読出すべき操作状態データが時分割処理によってデータ転送制御回路１７１と各コントローラ４０内の制御回路４４２との間で転送される。
【００３４】次に、図１４を参照して、コントローラパック５０を詳細に説明する。コントローラパック５０は、ケース５０１とそのケース５０１に取り付けられる裏蓋５０２とを含む。このケース５０１および裏蓋５０２で形成されたコントローラパック５０が、図８の開口部４０８に、着脱自在に装着される。ケース５０１内には、基板５０３が収納される。基板５０３上には、前述のＲＡＭ５１およびバックアップ電池５２の他に、図９の振動発生回路５０Ａを構成する、電池５０４および駆動回路５０５が実装される。なお、基板５０３の手前側エッジには、図８のコントローラ４０の開口部４０８に形成されたコネクタ（図示せず）に接続される複数の端子５０６が形成される。この端子５０６がゲーム機１０のＣＰＵ１１（図２）すなわちコントローラ制御回路１７からのデータおよびアドレスを受ける。
【００３５】裏蓋５０２には、振動発生回路５０Ａを構成する振動源５０７が固着される。実施例では、振動源５０７として、振動発生用モータを用いた。しかしながら、モータの他に、電源の供給を受けて振動を発生するソレノイドや他の素子が利用可能であることは勿論である。なお、振動発生用モータの一例として、東京パーツ工業株式会社製の「ＦＭ１６，ＦＭ２３，ＦＭ２５あるいはＦＭ２９」や「ＣＭ−５」等が利用可能である。「ＦＭ」モータでは、円筒型ケースに内蔵された回転軸に偏心部材を取り付け、回転軸の回転に応じて偏心部材が回転することによって、ケースに振動が生じる。「ＣＭ」モータでは、電機子コイル自体を偏心させて装着し、その電機子が回転することによって、振動を発生する。なお、ソレノイドを用いる場合には、ソレノイド内の磁心が往復運動することによって振動が発生する。
【００３６】いずれの場合も、このような振動源５０７は、電池５０４からの電源を受けて駆動回路５０５によって駆動され、振動を発生する。振動源５０７の消費電力は比較的大きく、したがって、この実施例では、ＲＡＭ５１のバックアップ電池５２とは別に、電池５０４を設けた。したがって、電池５０４が消耗されたときには、裏蓋５０２に取り外し可能に設けられた電池蓋５０８を開いて、電池５０４を新しい電池に交換することができる。ただし、２つの電池５２および５０４として、同じ電池を共通に用いることも、可能である。
【００３７】ただし、コントローラケーブル４２（図２）に電源線を含ませ、その電源線によって、画像処理装置本体すなわちゲーム機１０から端子５０６を通して振動源５０７に電源を供給するようにしてもよい。その場合には、電源線の容量は、振動源５０７の必要電力を考慮して適宜選定されることはいうまでもない。さらに、この実施例では、振動源５０７で発生した振動が減衰することなくコントローラ４０からプレイヤの手に伝達され易いように、振動源５０７を裏蓋５０２に取り付けた。つまり、振動源５０７で発生した振動は、裏蓋５０２から、その裏蓋５０２に接触しているコントローラ４０の開口部４０８（図８）に伝達され、したがって、コントローラ４０自体が振動する。そのため、コントローラ４０を把持しているプレイヤの手に、振動源５０７が発生した振動が伝達されることになる。したがって、振動源５０７の振動がコントローラ４０を通してプレイヤの手に伝達され得る限り、振動源５０７をケース５０１内の任意の位置に取り付けることができる。しかしながら、振動源５０７を基板５０３上に取り付けるのは、避けたほうがよい。その理由は、振動源５０７の振動が基板５０３上に実装された部品に悪影響を及ぼすこと、および端子５０６とコネクタとが弾性的に接触しているので、振動源５０７の振動がその弾性的接触によって減衰される可能性があること、等である。
【００３８】次に、図１５を参照して、駆動回路５０５を詳細に説明する。駆動回路５０５は、ＮＡＮＤゲート５１０から成るデコーダを含み、このＮＡＮＤゲート５１０は、ゲーム機１０のＣＰＵ１１（図２）からのアドレスデータＡ２〜Ａ１４を、アドレスバスすなわち端子５０６（図１４）を通して受ける。実施例のゲームシステムにおいては、ＣＰＵ１１のアドレスＡ１５は通常用いないようにしているので、そのアドレスＡ１５とアドレスＡ２〜Ａ１４の全てが「１」の場合、すなわち、アドレスＦＦＦＣ〜ＦＦＦＦの範囲をＣＰＵ１１が指定したとき、振動モードが設定され、振動源５０７を駆動するためのデータをＣＰＵ１１から出力するようにしている。つまり、ＣＰＵアドレスＦＦＦＣ〜ＦＦＦＦが指定されると、デコーダすなわちＮＡＮＤゲート５１０の出力が「０」となる。このＮＡＮＤゲート５１０の出力がＮＡＮＤゲート５１１に与えられる。ＮＡＮＤゲート５１１にはさらに、ＣＰＵ１１からの書込信号−ＷＥおよびチップイネーブル信号ＣＥが与えられているので、ＮＡＮＤゲート５１１はＮＡＮＤゲート５１０の出力および信号−ＷＥおよびＣＥに応答して、ラッチ５１２ｉラッチ信号を与える。したがって、ラッチ５１２は、ＣＰＵ１１がＦＦＦＣ〜ＦＦＦＦアドレス５を指定したとき、すなわち、振動モードにおいて、ＣＰＵデータＤ０〜Ｄ２を、データバスすなわち端子５０６を通して、ラッチする。
【００３９】このＣＰＵデータＤ０〜Ｄ２は、振動源５０７で発生されるべき振動の強さを設定するデータであり、３ビットによって「１〜８」の強さのレベルを設定することができる。すなわち、Ｄ０〜Ｄ２が「１００」のとき強さ「１」を設定し、「１１１」のとき強さ「８」を設定する。すなわち、ラッチ５１２は、３つの出力を有し、それぞれの出力が抵抗５１３ａ，５１３ｂおよび５１３ｃを介して、駆動トランジスタ５１４のベースに接続される。抵抗５１３ａ，５１３ｂおよび５１３ｃの抵抗値は、それぞれ、４Ｒ，２ＲおよびＲである。したがって、３つの出力にともに「１」が出力されたとき、トランジスタ５１４に最も大きいベース電圧が印加され、３つの出力が「１」，「０」および「０」のとき、トランジスタ５１４に最も小さいベース電圧が印加される。したがって、トランジスタ５１４のコレクタ−エミッタ電流が変化し、それに応じて、電池５０４から振動源５０７（振動モータ）に流れる駆動電流が変化する。つまり、ＣＰＵ１１のデータバスのデータビットＤ０〜Ｄ２に適宜データを設定することによって、駆動源５０７で発生する振動の強さを可変的に設定することができる。
【００４０】なお、図１５実施例は、図１６に示すように変形できる。図１６実施例は、図１５のデコーダ５１０を用いない点において、図１５実施例と相違する。つまり、図１６実施例では、ＮＡＮＤゲート５１１にＣＰＵ１１のアドレスビットＡ１５を直接与える。したがって、ＮＡＮＤゲート５１１は、ＣＰＵ１１の書込信号−ＷＥに応答して、ラッチ信号をラッチ５１２に与える。したがって、図１６実施例においても、ＣＰＵ１１のアドレスビットＡ１５が「１」になったとき、振動モードが設定され、ＣＰＵデータビットＤ０〜Ｄ２をラッチ５１２がラッチし、そのデータに応じて駆動トランジスタ５１４を制御する。
【００４１】なお、たとえばＣＰＵ１１のデータバスのデータビットＤ０のみを用いて、振動源５０７を制御するようにしてもよい。この場合、図１５または図１６のラッチ５１２が振動モードにおいてデータビットＤ０のデータをラッチする。そして、ラッチ５１２は１つの出力のみを有し、その出力がトランジスタ５１４のベースに電圧を与える。したがって、この場合、トランジスタ５１４は、データＤ０の「１」または「０」によってオンまたはオフされるだけで、振動源５０７の振動の強さは一定である。
【００４２】図１７に、「釣りゲーム」における振動発生パターンの一例を示す。「釣りゲーム」においては、魚が餌をつつく「餌つつき」や、魚が針に引っ掛かったときの「食いつき」、あるいは魚を引き上げる「引き上げ」など、各場面において振動を発生させることによって、プレイヤに一層「釣りゲーム」の実感を与えることができる。
【００４３】図１７のタイミングｔ１〜ｔ４までは、「餌つつき」のときの、振動態様を示す。「餌つつき」では、魚が針の餌をつつく状態であるため、さほど大きい振動は必要ない。したがって、この実施例では、タイミングｔ１において、ＣＰＵ１１がアドレスＡ１５に「１」を出力するとともに、データＤ０，Ｄ１，Ｄ２に「１１０」を出力する。「１１０」のデータに応じて、ラッチ５１２の一番下の出力に「０」たとえば０Ｖが出力され、上２つの出力には「１」たとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ１で、トランジスタ５１４は、振動レベル「３」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ１でレベル「３」の振動が振動源５０７から発生され、その振動が上述のようにプレイヤの手に伝わる。したがって、プレイヤは、「餌つつき」がそのとき行われていることをその振動から実感することができる。
【００４４】そして、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ２でアドレスＡ１５およびデータＤ０〜Ｄ２をいずれも「０」とする。応じて、トランジスタ５１４がオフし、振動源５０７の駆動電流がオフされ、コントローラパックすなわちコントローラの振動は停止する。再び、「餌つつき」があることをプレイヤに知らせるために、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ３において、アドレスＡ１５に「１」を出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１１０」を出力する。そのため、。このタイミングｔ３で、レベル「３」の振動が振動源５０７から発生され、その振動が上述のようにプレイヤの手に伝わる。したがって、プレイヤは、「餌つつき」がそのとき行われていることをその振動から実感することができる。
【００４５】そして、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ４でアドレスＡ１５およびデータＤ０〜Ｄ２をいずれも「０」とする。応じて、トランジスタ５１４がオフし、振動源５０７の駆動電流がオフされ、コントローラパックすなわちコントローラの振動は停止する。次のタイミングｔ５〜ｔ１４は、「くいつき」の振動パターンであり、この場合、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ５でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「０１０」を出力する。「０１０」のデータに応じて、ラッチ５１２の真ん中の出力に「１」たとえば３Ｖが出力され、上下２つの出力には「０」たとえば０Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ５で、トランジスタ５１４は、振動レベル「２」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ５でレベル「２」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。したがって、プレイヤは、「くいつき」がそのとき行われていることを振動から実感することができる。同様に、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ６でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１０１」を出力する。「００１」のデータに応じて、ラッチ５１２の一番下の出力のみからたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ６で、トランジスタ５１４は、振動レベル「４」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ６でレベル「４」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。さらに、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ７でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１１１」を出力する。「１１１」のデータに応じて、ラッチ５１２のすべての出力からはたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ７で、トランジスタ５１４は、振動レベル「７」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ７でレベル「７」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。
【００４６】さらに、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ８でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「０１１」を出力する。「０１１」のデータに応じて、ラッチ５１２の下２つの出力からはたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ８で、トランジスタ５１４は、振動レベル「６」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ８でレベル「６」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。
【００４７】同様にして、「くいつき」の期間、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ９，ｔ１０，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３およびｔ１４において、それぞれ、データ「１０１」，「００１」，「１１０」，「０１０」および「１００」を出力する。応じて、振動源５０７が、タイミングｔ９，ｔ１０，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３およびｔ１４において、それぞれ、レベル「５」，「４」，「３」，「２」および「１」で振動を発生し、それらの振動子がプレイヤに伝達される。したがって、プレイヤは、タイミングｔ５〜ｔ１４までの期間、漸増しそして漸減する振動レベルによって、「くいつき」が行われていることを実感することができる。
【００４８】次のタイミングｔ１５以後は、「引き上げ」の振動パターンであり、この場合、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ１５でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「０１０」を出力する。「０１０」のデータに応じて、ラッチ５１２の真ん中の出力に「１」たとえば３Ｖが出力され、上下２つの出力には「０」たとえば０Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ５で、トランジスタ５１４は、振動レベル「２」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ５でレベル「２」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。同様に、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ１６でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１０１」を出力する。「００１」のデータに応じて、ラッチ５１２の一番下の出力のみからたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ１６で、トランジスタ５１４は、振動レベル「４」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ６でレベル「４」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。さらに、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ７でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１１１」を出力する。「１１１」のデータに応じて、ラッチ５１２のすべての出力からはたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ６で、トランジスタ５１４は、振動レベル「７」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ７でレベル「７」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。このようにして、「引き上げ」の振動パターンに従って振動源５０７が振動を発生するので、プレイヤは、その期間「引き上げ」を行っていることを実感することができる。
【００４９】なお、ＣＰＵ１１による振動源５０７の駆動および停止、ならびに振動強さの制御は、ＲＯＭカートリッジ２０等のゲームプログラムに従って実行されるものである。したがって、映像および音声の変化とともに、振動の発生，停止および強さ変化が生じるようにゲームプログラムを作成しておけば、極めて実感のあるゲームを家庭用ビデオゲーム機で楽しむことができる。
【００５０】また、上述の「釣りゲーム」以外に、レーシングゲームにおいて、「クラッシュ」が発生したときなど、どのゲームでどのタイミングでどのレベルの強さの振動を発生させるかは、ゲームプログラム作成者が任意に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のコントローラパックが適用され得る家庭用ビデオゲーム機の一例を示す概略図解図である。
【図２】図１のビデオゲーム機を詳細に示すブロック図である。
【図３】図２のバス制御回路をより詳細に示すブロック図である。
【図４】図２のＲＡＭのメモリマップを示す図解図である。
【図５】図２のコントローラ制御回路を詳細に示すブロック図である。
【図６】図５のＲＡＭのメモリマップを示す図解図である。
【図７】図２のコントローラの上から見た斜視図である。
【図８】図２のコントローラの下から見た斜視図である。
【図９】コントローラおよびコントローラパックを詳細に示すブロック図である。
【図１０】コントローラのアナログジョイスティックおよび各ボタンのデータを示す図解図である。
【図１１】図２のＣＰＵの動作を示すフローチャートである。
【図１２】図２のバス制御回路すなわち図３のＲＣＰ(Reality Co-Processor)の動作を示すフローチャートである。
【図１３】図２のコントローラ制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の一実施例であるコントローラパックを示す分解斜視図である。
【図１５】図１４の駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１６】図１４の駆動回路の他の例を示す回路図である。
【図１７】この発明の実施例のコントローラパックを用いるゲームの一例において振動源が振動を発生するタイミングを示す図解図である。
【符号の説明】
１０ …画像処理装置本体（ゲーム機）
１１ …ＣＰＵ
１７ …コントローラ制御回路
２０ …ＲＯＭカートリッジ
４０ …コントローラ
５０ …コントローラパック
５０Ａ …振動発生回路
５０１ …ケース
５０２ …裏蓋
５０３ …基板
５０４ …電池
５０５ …駆動回路
５０６ …端子
５０７ …振動源
５０８ …電池蓋
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コントローラパックに関する。より特定的には、この発明は、ゲーム機用コントローラに着脱自在に装着され、そのコントローラに振動を発生させる、新規なコントローラパックに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のいわゆる業務用ビデオゲーム機では、プレイヤの座るシートに振動を発生させたり、あるいはそのシートを傾けたりして、ゲームの興趣を一層た高めることができる、いわゆる体感ゲーム機が既に実用化されている。また、ジョイスティックに振動発生源を設け、たとえばシューティングゲーム機において、自機に敵機からの攻撃を受けたときに振動を発生させる、コンピュータゲームが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のコンピュータゲームでは、ジョイスティックに振動が発生するだけで、迫力不足である。特に、たとえば「スーパーファミコン」や「ニンテンドウ６４」のような家庭用ビデオゲーム機では、プレイヤはコントローラを持ってプレイするので、ジョイスティックだけに振動が発生しても、コントローラを持つプレイヤの手にその振動が伝達されにくい。
【０００４】そこで、このような振動発生源をコントローラのハウジングに内蔵することが考えられるが、この場合には、コントローラ自体を変更する必要があり、振動が付加されたゲームをプレイしようとする者は、特別なコントローラを購入する必要があり、経済的ではない。それゆえに、この発明の主たる目的は、家庭用ビデオゲーム機においてもプレイヤに体感を与えることができる、新規なコントローラパックを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、ビデオゲーム機に接続されるコントローラに着脱自在に装着されるコントローラパックであって、ケース、ケースに取り付けられ、電源によって振動を発生する振動源、ケース内に設けられ、ビデオゲーム機から振動の強さを表す複数ビットの強さデータを受ける複数の端子、およびケース内に設けられ、ゲーム機からの指令信号に応答して振動源に電源を付与する駆動回路を備え、駆動回路は、複数の端子から与えられる強さデータに基づいて振動源にその強さデータに応じた大きさの駆動電流を付与する強さ変化手段を含む、コントローラパックである。
【０００６】
【作用】ビデオゲーム機は、ゲーム用プロセサを含み、このゲーム用プロセサは所定のアドレス空間を有する。ゲーム用プロセサがその所定アドレス空間の特定アドレスに指令信号を出力すると、コントローラパックに設けられた所定の端子がその指令信号を受ける。応じて、駆動回路が、たとえばコントローラパック内に収納された電池から、振動源に電源を与える。したがって、たとえばモータのような振動源が振動を発生する。振動源はコントローラパックのケースに取り付けられているので、振動源が発生した振動はケースから、そのコントローラパックが装着されているコントローラに伝達される。コントローラはプレイヤの手で把持されているので、結果的に、振動源の振動がプレイヤの手に伝わる。
【０００７】
【発明の効果】この発明によれば、ゲーム機からの指令信号によってコントローラパックすなわちコントローラに振動を発生させることができるので、家庭用ビデオゲーム機においても、いわゆる体感ゲームを楽しむことができる。さらに、この発明によれば、特定のゲームにおいて振動を発生させたいとき、コントローラパックを、振動発生源が内蔵されたコントローラパックをコントローラに装着するだけでコントローラに振動を発生させることができ、コントローラ全体を交換する必要がない。
【０００８】しかも、コントローラパックで発生した振動は、コントローラパックからコントローラに直接伝達されるので、コントローラを把持するプレイヤの手に比較的強い振動を与えることができる。この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明のコントローラパックが適用され得るビデオゲーム機の一例である三次元画像処理システムのシステム構成を示す外観図である。画像処理システムは、たとえばビデオゲームシステムであって、画像処理装置本体１０と、外部記憶装置の一例のＲＯＭカートリッジ２０と、画像処理装置本体１０に接続される表示手段の一例のモニタ３０と、操作手段の一例のコントローラ４０と、コントローラ４０に着脱自在に装着されるコントローラパック５０（後に詳述する）とを含んで構成される。なお、外部記憶装置は、ゲーム等の画像処理のための画像データやプログラムデータを記憶するとともに、必要に応じて音楽や効果音等の音声データを記憶するものであり、ＲＯＭカートリッジに代えてＣＤ−ＲＯＭや磁気ディスクを用いてもよい。操作手段は、この実施例の画像処理システムがパーソナルコンピュータに適用される場合には、キーボードやマウス等の入力装置が用いられる。
【００１０】図２はこの実施例の画像処理システムのブロック図である。画像処理装置１０には、中央処理ユニット（以下「ＣＰＵ」）１１およびバス制御回路１２が内蔵される。バス制御回路１２には、ＲＯＭカートリッジ２０を着脱自在に装着するためのカートリッジ用コネクタ１３が接続されるととともに、ＲＡＭ１４が接続される。また、バス制御回路１２には、ＣＰＵ１１によって処理された音声信号を出力するための音楽信号発生回路１５および画像信号を出力するための画像信号発生回路１６が接続され、さらに１つまたは複数のコントローラ４０の操作データおよび／またはコントローラパック５０のデータをシリアルで転送するためのコントローラ制御回路１７が接続される。コントローラ制御回路１７には、画像処理装置１０の前面に設けられるコントローラ用コネクタ（以下「コネクタ」と略称する）１８１〜１８４が接続される。コネクタ１８には、接続用ジャック４１およびケーブル４２を介してコントローラ４０が着脱自在に接続される。このように、コネクタ１８１〜１８４にコントローラ４０を接続することにより、コントローラ４０が画像処理装置１０と電気的に接続され、相互間のデータの送受信が可能とされる。
【００１１】より具体的には、バス制御回路１２は、ＣＰＵ１１からバスを介してパラレル信号で出力されたコマンドを受け、パラレル−シリアル変換して、シリアル信号でコマンドをコントローラ制御回路１７に出力し、かつコントローラ制御回路１７から入力したシリアル信号のデータをパラレル信号に変換し、バスに出力する。バスから出力されたデータは、ＣＰＵ１１によって処理されたり、ＲＡＭ１４に記憶される等の処理が行われる。換言すれば、ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１１によって処理されるデータを一時記憶するためのメモリであって、バス制御回路１２を介してデータの読出・書込が可能とされる。
【００１２】なお、図２の画像処理装置１０に含まれるバス制御回路１２は、具体的には、図３に示すように、ＲＩＳＣプロセサであるＲＣＰ(Reality Co-Processor)として構成され、Ｉ／Ｏ制御１２１，信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３を含む。Ｉ／Ｏ制御１２１は、ＣＰＵ１１とＲＡＭ１４との間のデータ転送を制御するだけでなく、信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３とＲＡＭ１４およびＣＰＵ１１との間のデータの流れを制御する。すなわち、ＣＰＵ１１からのデータはＩ／Ｏ制御１２１を介してＲＡＭ１４に与えられ、さらにＲＡＭ１４からのデータが信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３に送られて処理される。信号プロセサ１２２および描画プロセサ１２３は、ＲＡＭ１４から送られた音楽信号データおよび画像信号データを処理し、それを再びＲＡＭ１４に格納する。そして、Ｉ／Ｏ制御１２１が、ＣＰＵ１１の指示に従ってＲＡＭ１４から音楽信号データおよび画像信号データを読み出し、音楽信号発生回路（Ｄ／Ａコンバータ）１５および画像信号発生回路（Ｄ／Ａコンバータ）１６に与える。音楽信号は、コネクタ１９５を通して、ＴＶモニタ３０に含まれるスピーカ３１に与えられる。画像信号は、コネクタ１９６を通して、ＴＶモニタ３０に含まれるディスプレイ３２に与えられる。
【００１３】なお、図３に示すように、外部ＲＯＭ２０に代えて、または外部ＲＯＭ２０と一緒に、光学ディスクや磁気ディスクからデータを読み出しまたはそれらにデータを書き込むことができるディスクドライブ２１が画像処理装置１０に接続されてもよい。この場合、ディスクドライブ２１はコネクタ１９７を通して、ＲＣＰ１２すなわちＩ／Ｏ制御１２１に接続される。
【００１４】図４はＣＰＵ１１のメモリ空間に割り当てられた各メモリの領域を示す図解である。ＣＰＵ１１がバス制御回路すなわちＲＣＰ１２を介してアクセスできるＲＡＭ１４は、画像処理装置１０にゲームのための画像信号を発生させるために必要な画像データを記憶した画像データ領域２０１と、ＣＰＵ１１が所定の動作を行うために必要なプログラムデータを記憶したプログラムデータ領域２０２とを含む。プログラム領域２０２には、画像データ２０１に基づいて画像表示を行うための画像表示プログラムと、計時処理を行うための計時プログラムと、カートリッジ２０と後述の拡張装置５０とが所定の関係にあることを判断するための判断プログラムとが固定的に記憶されている。ＲＡＭ１４は、さらに、コントロールパッドからの操作状態を示すデータを一時記憶するコントローラデータ領域１４１と、オブジェクトの移動速度（ディスプレイの１フレームにおいてオブジェクトが移動する移動量）のデータを格納するための速度データ領域１４２とを含む。
【００１５】コントローラ制御回路１７は、バス制御回路すなわちＲＣＰ１２とコネクタ１８１〜１８４との間でデータをシリアルで送受信するために設けられ、図５に示すように、データ転送制御回路１７１，送信回路１７２，受信回路１７３および送受信データを一時記憶するためのＲＡＭ１７４を含む。データ転送制御回路１７１は、データ転送時にデータフォーマットを変換するためにパラレル−シリアル変換回路とシリアル−パラレル変換回路とを含むとともに、ＲＡＭ１７４の書込み読出し制御を行う。シリアル−パラレル変換回路は、バス制御回路１２から供給されるシリアルデータをパラレルデータに変換してＲＡＭ１７４または送信回路１７２に与える。パラレル−シリアル変換回路は、ＲＡＭ１７４，または受信回路１７３から供給されるパラレルデータをシリアルデータに変換してバス制御回路１２に与える。送信回路１７２は、データ転送制御回路１７１から供給されるコントローラ４０の信号読込制御のためのデータおよびＲＡＭカートリッジ５０への書込データ（パラレルデータ）をシリアルデータに変換して、複数のコントローラ４０のそれぞれに対応するチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４から送信する。受信回路１７３は、各コントローラ４０に対応するチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４から入力される各コントローラ４０の操作状態を示すデータおよびＲＡＭカートリッジ５０からの読出データをシリアルデータで受信し、パラレルデータに変換してデータ転送制御回路１７１に与える。
【００１６】コントローラ制御回路１７のＲＡＭ１７４は、図６のメモリマップに示すような記憶エリア１７４ａ〜１７４ｈを含む。具体的には、エリア１７４ａには１チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｂには１チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。エリア１７４ｃには２チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｄには２チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。エリア１７４ｅには３チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｆには３チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。エリア１７４ｇには４チャンネル用のコマンドが記憶され、エリア１７４ｈには４チャンネル用の送信データおよび受信データが記憶される。
【００１７】したがって、データ転送制御回路１７１は、バス制御回路１２から転送されたデータまたは受信回路１７３で受信されたコントローラ４０の操作状態データやＲＡＭカートリッジ５０の読出データをＲＡＭ１７４に書込み制御したり、バス制御回路１２からの命令に基づいてＲＡＭ１７４のデータを読出してバス制御回路１２へ転送するように働く。
【００１８】図７および図８はコントローラ４０の表面と裏面の外観斜視図である。コントローラ４０は、両手または片手で掌握可能な形状であり、そのハウジングの外部には押圧することによって電気的信号を発生する複数のボタンと、垂直に直立した操作部が突出して形成される。具体的には、コントローラ４０は、上ハウジングと下ハウジングから構成される。コントローラ４０のハウジングには、横長の平面形状を有する上面に操作部領域が形成される。コントローラ４０の操作部領域には、左側に十字型のディジタル方向スイッチ（以下「十字スイッチ」という）４０３が設けられ、右側に複数のボタンスイッチ（以下単に「スイッチ」と略称する）４０４Ａ〜４０４Ｆが設けられ、横方向の略中央部にスタートスイッチ４０５が設けられ、中央下部にアナログ入力可能なジョイスティック４５が設けられる。十字スイッチ４０３は、主人公キャラクタまたはカーソルの移動方向を指示する方向スイッチであり、上，下，左，右の押点を有し、４方向の移動を指定するのに使用される。スイッチ４０４Ａ〜４０４Ｆは、ゲームソフトによって異なるが、たとえばシューティングゲームではミサイルの発射ボタン、アクショゲームではジャンプ，キックや物を取る等の各種の動作を指示するために使用される。ジョイスティック４５は、十字スイッチ４０３に代えて、オブジェクトの移動方向および移動速度を指示するために用いられるが、３６０度の全角度範囲の方向指示が可能であるので、アナログ方向指示スイッチとして利用される。
【００１９】コントローラ４０のハウジングには、操作部領域の３か所の下方に突出するように、３本のグリップ４０２Ｌ，４０２Ｃおよび４０２Ｒが形成される。グリップ４０２Ｌ，４０２Ｃおよび４０２Ｒは、手で握ったときに掌と中指，薬指，小指とで形作られる棒状であって、付け根部分が少し細く、中央で太くなり、解放端（図７の下方側）に向かって細く形成される。コントローラ４０の下ハウジングの中央上部には、拡張装置であるＲＡＭカートリッジ５０を着脱自在に装着するための挿入口４０９が裏面より突出して形成される。ハウジングの上辺側面の左右には、プレイヤが左右の人指し指を延ばした位置に対応する位置にボタンスイッチ４０６Ｌおよびボタン４０６Ｒが設けられる。中央のグリップ４０２Ｃの付け根部分の裏面には、十字スイッチ４０３に代えてジョイスティック４５を使用するときに、スイッチ４０６Ｌに代わる機能のスイッチとしてスイッチ４０７が設けられる。
【００２０】ハウジングの下ハーフの背面側は底面方向に延長され、その先端には開口部４０８が形成されている。開口部４０８の奥にはコントローラパック５０がそこに接続されるコネクタ（図示せず）が設けられている。また、開口部４０８に挿入されたコントローラパック５０を排出するためのレバー４０９が開口部４０８に形成されている。そして、上述のコントローラパック５０を挿入する開口部４０８のレバー４０９の反対側には、切欠４１０が形成され、この切欠４１０はレバー４０９を用いてコントローラパック５０を取り出すときにコントローラパック５０を引き出すためのスペースを形成する。
【００２１】図９はコントローラ４０およびコントローラパック５０の詳細な回路図である。なお、この実施例では、コントローラパック５０は、この実施例の特徴である振動発生回路５０Ａの他に、外部記憶装置として機能するＲＡＭ５１およびそのバックアップのための電池５２を含む。コントローラ４０のハウジング内には、各スイッチ４０３〜４０７またはジョイスティック４５等の操作状態を検出しかつその検出データをコントローラ制御回路１７へ転送するために、操作信号処理回路４４等の電子回路が内蔵される。操作信号処理回路４４は、受信回路４４１，制御回路４４２，スイッチ信号検出回路４４３，カウンタ回路４４４，送信回路４４５，ジョイポート制御回路４４６，リセット回路４４７およびＮＯＲゲート４４８を含む。
【００２２】受信回路４４１は、コントローラ制御回路１７から送信される制御信号やコントローラパック５０への書込データ等のシリアル信号をパラレル信号に変換して制御回路４４２に与える。制御回路４４２は、コントローラ制御回路１７から送信される制御信号がジョイスティック４５のＸ，Ｙ座標のリセット信号であるとき、リセット信号を発生してＮＯＲゲート４４８を介してカウンタ４４４に含まれるＸ軸用カウンタ４４４ＸとＹ軸用カウンタ４４４Ｙの計数値をリセット（０）させる。ジョイスティック４５は、レバーの傾き方向のＸ軸方向とＹ軸方向に分解して傾き量に比例したパルス数を発生するように、Ｘ軸用とＹ軸用のフォトインタラプトを含み、それぞれのパルス信号をカウンタ４４４Ｘとカウンタ４４４Ｙに与える。カウンタ４４４Ｘは、ジョイスティック４５がＸ軸方向に傾けられたとき、その傾き量に応じて発生されるパルス数を計数する。カウンタ４４４Ｙは、ジョイスティック４５がＹ軸方向に傾けられたとき、その傾き量に応じて発生されるパルス数を計数する。したがって、後述のように、カウンタ４４４Ｘおよびカウンタ４４４Ｙの計数値によって決まるＸ軸とＹ軸の合成ベクトルによって、オブジェクトまたはカーソルの移動方向と移動速度とが決定されることになる。
【００２３】なお、カウンタ４４４Ｘおよびカウンタ４４４Ｙは、電源投入時にリセット信号発生回路４４７から与えられるリセット信号、または操作者が予め定める２つのスイッチが同時に押圧されたときにスイッチ信号検出回路４４３から与えられるリセット信号によっても、その計数値がリセットされる。スイッチ信号検出回路４４３は、制御回路４４２から一定周期（たとえば、テレビジョンのフレーム周期の１／３０秒間隔）で与えられるスイッチ状態の出力指令信号に応答して、十字スイッチ４０３，スイッチ４０４Ａ〜４０４Ｆ，４０５，４０６Ｌ，４０６Ｒおよび４０７の押圧状態によって変化する信号を読込み、それを制御回路４４２へ与える。
【００２４】制御回路４４２は、コントローラ制御回路１７からの操作状態データの読出指令信号に応答して、各スイッチ４０３〜４０７の操作状態データおよびカウンタ４４４Ｘ，４４４Ｙの計数値を所定のデータフォーマットの順序で送信回路４４５に与える。送信回路４４５は、制御回路４４２から出力されたこれらのパラレル信号をシリアルデータに変換して、変換回路４３および信号線４２を介してコントローラ制御回路１７へ転送する。
【００２５】また、制御回路４４２には、アドレスバスおよびデータバスならびにポートコネクタ４６を介してポート制御回路４４６が接続される。ポート制御回路４４６は、拡張装置の一例であるコントローラパック５０がポートコネクタ４６に接続されているとき、ＣＰＵ１１の命令に従ってデータの入出力制御（または送受信制御）を行う。コントローラパック５０は、アドレスバスおよびデータバスにＲＡＭ５１を接続し、ＲＡＭ５１に電源を供給するための電池５２を含んで構成される。ＲＡＭ５１は、アドレスバスを用いてアクセス可能な最大メモリ容量の半分以下の容量のＲＡＭであって、たとえば２５６ｋビットのＲＡＭから成る。このＲＡＭ５１は、ゲームに関連するバックアップデータを記憶するものであり、コントローラパック５０がポートコネクタ４６から抜き取られても電池５２からの電源供給を受けて記憶データを保持する。なお、コントローラパック５０に含まれる振動発生回路５０Ａについては、後に説明する。
【００２６】図１０は、画像処理装置が、コントローラ４０からスイッチ４０３〜４０７およびジョイスティック４５の各操作状態を示すデータを読み出す際のデータフォーマットを図解したものである。コントローラ４０によって発生されるデータは４バイトのデータから成る。第１バイト目のデータは、Ｂ，Ａ，Ｇ，ＳＴＡＲＴ，上，下，左および右、すなわちスイッチ４０４Ｂ，４０４Ａ，４０７，４０５および十字スイッチ４０３の上下左右の各押点が押圧されていることを示し、たとえばＢボタンすなわちスイッチ４０４Ｂが押圧されると第１バイト目の最上位ビットが「１」となる。同様に、第２バイト目は、ＪＳＲＳＴ，０（実施例では使用していない），Ｌ，Ｒ，Ｅ，Ｄ，ＣおよびＦ、すなわちスイッチ４０９，４０６Ｌ，４０６Ｒ，４０４Ｅ，４０４Ｄ，４０４Ｃ，４０４Ｆが押圧されていることを示す。第３バイト目は、ジョイスティック４５のＸ方向の傾倒角度に応じた値であるＸ座標（Ｘカウンタ４４４Ｘの計数値）を２進数で示す。第４バイト目は、ジョイスティック４５のＹ方向の傾斜角度に応じた値であるＹ座標（Ｙカウンタ４４４Ｙの計数値）を２進数で示す。各Ｘ，Ｙ座標値はそれぞれ８ビットの２進数で表されるため、これを１０進数に変換するとジョイスティック４５の傾斜角度を０〜２５５までの数値を表すことができる。また、最上位ビットを負の値を示すシグネチャに用いれば、ジョイスティック４５の傾斜角度を−１２８〜１２７までの数値で表すことができる。
【００２７】次に、画像処理装置１０とコントローラ４０との間のデータの送受信、およびコントローラ４０からのデータに従ったオブジェクトの移動制御に関する動作を説明する。まず、図１１の画像処理装置１０のＣＰＵ１１のフローチャートを参照して画像処理に関する説明を行う。ステップＳ１１で、ＣＰＵ１１は、図４のプログラムデータ領域２０２に記憶されている初期値（図示せず）に基づき、初期設定を行う。このステップＳ１１では、ＣＰＵ１１は、たとえば、ＲＡＭ１４の速度データ領域１４２（図４）にオブジェクトの移動速度の初期値を設定する。
【００２８】次に、ステップＳ１２で、ＣＰＵ１１は、プログラムデータ領域２０２に記憶されているコントールパッドデータ要求コマンドをＲＣＰないしバス制御回路１２に出力する。したがって、このステップＳ１２において、ＣＰＵ１１は、そのときのコントローラ４０からの図１０に示すようなコマンドを受け取り、それを各チャネルのコマンド収納場所１７４ａ〜１７４ｄに格納する。したがって、このとき、Ｘカウンタ４４４ＸおよびＹカウンタ４４４Ｙのカウント値がＸＹ座標データとして、ＣＰＵ１１に与えられる。
【００２９】次に、ステップＳ１３で、ＣＰＵ１１は、図４のプログラムデータ領域２０２に記憶されているプログラムにおよび画像データ領域２０１に基づき所定の画像処理を行う。また、ＣＰＵ１１がステップＳ１３を実行しているときに、バス制御回路１２は、図１２に示すステップＳ２１−Ｓ２４を実行している。次に、ステップＳ１４で、ＣＰＵ１１は、図４のコントロールパッドデータ領域１４１に記憶されているコントロールパッドデータに基づき画像データを出力する。ステップＳ１４を終了した後は、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２−ステップＳ１４を繰り返し実行する。
【００３０】ＲＣＰないしバス制御回路１２の動作を図１２を用いて説明する。ステップＳ２１で、バス制御回路１２は、ＣＰＵ１１がコントローラデータ要求コマンド（コントローラ４０のスイッチデータまたはコントローラパック５０のデータ等の要求命令）を出力したか否かを判断する。コントローラデータ要求コマンドが出力されていなければ、出力されるまで待機する。コントローラデータ要求コマンドが出力されていれば、ステップＳ２２に移る。ステップＳ２２で、バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７にコントローラ４０のデータを読み込むためのコマンドを出力する。次に、ステップＳ２３で、バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７がコントローラ４０からデータを受信してＲＡＭ１７４に記憶したか否かを判断する。バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７がコントローラ４０からデータを受信してＲＡＭ１７４に記憶していなければ、ステップＳ２３で待機し、コントローラ制御回路１７がコントローラ４０からデータを受信してＲＡＭ１７４に記憶していれば、ステップＳ２４に移る。ステップＳ２４で、バス制御回路１２は、コントローラ制御回路１７のＲＡＭ１７４に記憶されているコントローラ４０のデータをＲＡＭ１４へ転送する。バス制御回路１２は、ＲＡＭ１４へのデータ転送が終わるとステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１−ステップＳ２４の動作を繰り返す。
【００３１】なお、図１１および図１２のフローチャートでは、バス制御回路１２がＲＡＭ１７４からＲＡＭ１４ヘデータを転送した後、ＣＰＵ１１がＲＡＭ１４に記憶されたデータを処理する例を示したが、ＣＰＵ１１がバス制御回路１２を介して直接ＲＡＭ１７４のデータを処理してもよい。図１３はコントローラ制御回路１７の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３１において、バス制御回路１２からの書込み待ちの有無が判断される。書込み待ちでなければ、データ転送制御回路１７１はバス制御回路１２からの書込み待ちが有るまで待機する。書込み待ちで有れば、次のステップＳ３２において、データ転送制御回路１７１が第１〜第４チャンネルに対するコマンドおよび／またはデータ（以下「コマンド／データ」と略称する）をＲＡＭ１７４に記憶させる。ステップＳ３３において、第１チャンネルのコマンド／データがコネクタ１８１に接続されているコントローラ４０に送信される。制御回路４４２は、コマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。このデータの内容は、制御回路４４２の動作説明で後述する。ステップＳ３４において、データ転送制御回路１７１が制御回路４４２から出力されたデータを受信し、そのデータをＲＡＭに記憶させる。
【００３２】以後、ステップＳ３３およびＳ３４の第１チャンネルの動作と同様にして、ステップＳ３５において、第２チャンネルのコマンド／データがコントローラ４０に送信される。制御回路４４２は、このコマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。ステップＳ３６において、第２チャンネルのデータ転送および書込処理が行われる。また、ステップＳ３７において、第３チャンネルのコマンド／データがコントローラ４０に送信される。制御回路４４２は、このコマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。ステップＳ３８において、第２チャンネルのデータ転送および書込処理が行われる。さらに、ステップＳ３９において、第４チャンネルのコマンド／データがコントローラ４０に送信される。コントローラ４０の制御回路４４２は、このコマンド／データに基づいて所定の動作を行い、画像処理装置１０に送信すべきデータを出力する。ステップＳ４０において、第４チャンネルのデータ転送および書込処理が行われる。続くステップＳ４１において、データ転送制御回路１７１がステップＳ３４，Ｓ３６，Ｓ３８およびＳ４０において受信したデータを一括してバス制御回路１２へ転送する。
【００３３】上述のようにして、第１チャンネルから第４チャンネルのデータ、すなわちコネクタ１８１〜１８４に接続されている各コントローラ４０に対するコマンドおよび各コントローラ４０から読出すべき操作状態データが時分割処理によってデータ転送制御回路１７１と各コントローラ４０内の制御回路４４２との間で転送される。
【００３４】次に、図１４を参照して、コントローラパック５０を詳細に説明する。コントローラパック５０は、ケース５０１とそのケース５０１に取り付けられる裏蓋５０２とを含む。このケース５０１および裏蓋５０２で形成されたコントローラパック５０が、図８の開口部４０８に、着脱自在に装着される。ケース５０１内には、基板５０３が収納される。基板５０３上には、前述のＲＡＭ５１およびバックアップ電池５２の他に、図９の振動発生回路５０Ａを構成する、電池５０４および駆動回路５０５が実装される。なお、基板５０３の手前側エッジには、図８のコントローラ４０の開口部４０８に形成されたコネクタ（図示せず）に接続される複数の端子５０６が形成される。この端子５０６がゲーム機１０のＣＰＵ１１（図２）すなわちコントローラ制御回路１７からのデータおよびアドレスを受ける。
【００３５】裏蓋５０２には、振動発生回路５０Ａを構成する振動源５０７が固着される。実施例では、振動源５０７として、振動発生用モータを用いた。しかしながら、モータの他に、電源の供給を受けて振動を発生するソレノイドや他の素子が利用可能であることは勿論である。なお、振動発生用モータの一例として、東京パーツ工業株式会社製の「ＦＭ１６，ＦＭ２３，ＦＭ２５あるいはＦＭ２９」や「ＣＭ−５」等が利用可能である。「ＦＭ」モータでは、円筒型ケースに内蔵された回転軸に偏心部材を取り付け、回転軸の回転に応じて偏心部材が回転することによって、ケースに振動が生じる。「ＣＭ」モータでは、電機子コイル自体を偏心させて装着し、その電機子が回転することによって、振動を発生する。なお、ソレノイドを用いる場合には、ソレノイド内の磁心が往復運動することによって振動が発生する。
【００３６】いずれの場合も、このような振動源５０７は、電池５０４からの電源を受けて駆動回路５０５によって駆動され、振動を発生する。振動源５０７の消費電力は比較的大きく、したがって、この実施例では、ＲＡＭ５１のバックアップ電池５２とは別に、電池５０４を設けた。したがって、電池５０４が消耗されたときには、裏蓋５０２に取り外し可能に設けられた電池蓋５０８を開いて、電池５０４を新しい電池に交換することができる。ただし、２つの電池５２および５０４として、同じ電池を共通に用いることも、可能である。
【００３７】ただし、コントローラケーブル４２（図２）に電源線を含ませ、その電源線によって、画像処理装置本体すなわちゲーム機１０から端子５０６を通して振動源５０７に電源を供給するようにしてもよい。その場合には、電源線の容量は、振動源５０７の必要電力を考慮して適宜選定されることはいうまでもない。さらに、この実施例では、振動源５０７で発生した振動が減衰することなくコントローラ４０からプレイヤの手に伝達され易いように、振動源５０７を裏蓋５０２に取り付けた。つまり、振動源５０７で発生した振動は、裏蓋５０２から、その裏蓋５０２に接触しているコントローラ４０の開口部４０８（図８）に伝達され、したがって、コントローラ４０自体が振動する。そのため、コントローラ４０を把持しているプレイヤの手に、振動源５０７が発生した振動が伝達されることになる。したがって、振動源５０７の振動がコントローラ４０を通してプレイヤの手に伝達され得る限り、振動源５０７をケース５０１内の任意の位置に取り付けることができる。しかしながら、振動源５０７を基板５０３上に取り付けるのは、避けたほうがよい。その理由は、振動源５０７の振動が基板５０３上に実装された部品に悪影響を及ぼすこと、および端子５０６とコネクタとが弾性的に接触しているので、振動源５０７の振動がその弾性的接触によって減衰される可能性があること、等である。
【００３８】次に、図１５を参照して、駆動回路５０５を詳細に説明する。駆動回路５０５は、ＮＡＮＤゲート５１０から成るデコーダを含み、このＮＡＮＤゲート５１０は、ゲーム機１０のＣＰＵ１１（図２）からのアドレスデータＡ２〜Ａ１４を、アドレスバスすなわち端子５０６（図１４）を通して受ける。実施例のゲームシステムにおいては、ＣＰＵ１１のアドレスＡ１５は通常用いないようにしているので、そのアドレスＡ１５とアドレスＡ２〜Ａ１４の全てが「１」の場合、すなわち、アドレスＦＦＦＣ〜ＦＦＦＦの範囲をＣＰＵ１１が指定したとき、振動モードが設定され、振動源５０７を駆動するためのデータをＣＰＵ１１から出力するようにしている。つまり、ＣＰＵアドレスＦＦＦＣ〜ＦＦＦＦが指定されると、デコーダすなわちＮＡＮＤゲート５１０の出力が「０」となる。このＮＡＮＤゲート５１０の出力がＮＡＮＤゲート５１１に与えられる。ＮＡＮＤゲート５１１にはさらに、ＣＰＵ１１からの書込信号−ＷＥおよびチップイネーブル信号ＣＥが与えられているので、ＮＡＮＤゲート５１１はＮＡＮＤゲート５１０の出力および信号−ＷＥおよびＣＥに応答して、ラッチ５１２ｉラッチ信号を与える。したがって、ラッチ５１２は、ＣＰＵ１１がＦＦＦＣ〜ＦＦＦＦアドレス５を指定したとき、すなわち、振動モードにおいて、ＣＰＵデータＤ０〜Ｄ２を、データバスすなわち端子５０６を通して、ラッチする。
【００３９】このＣＰＵデータＤ０〜Ｄ２は、振動源５０７で発生されるべき振動の強さを設定するデータであり、３ビットによって「１〜８」の強さのレベルを設定することができる。すなわち、Ｄ０〜Ｄ２が「１００」のとき強さ「１」を設定し、「１１１」のとき強さ「８」を設定する。すなわち、ラッチ５１２は、３つの出力を有し、それぞれの出力が抵抗５１３ａ，５１３ｂおよび５１３ｃを介して、駆動トランジスタ５１４のベースに接続される。抵抗５１３ａ，５１３ｂおよび５１３ｃの抵抗値は、それぞれ、４Ｒ，２ＲおよびＲである。したがって、３つの出力にともに「１」が出力されたとき、トランジスタ５１４に最も大きいベース電圧が印加され、３つの出力が「１」，「０」および「０」のとき、トランジスタ５１４に最も小さいベース電圧が印加される。したがって、トランジスタ５１４のコレクタ−エミッタ電流が変化し、それに応じて、電池５０４から振動源５０７（振動モータ）に流れる駆動電流が変化する。つまり、ＣＰＵ１１のデータバスのデータビットＤ０〜Ｄ２に適宜データを設定することによって、駆動源５０７で発生する振動の強さを可変的に設定することができる。
【００４０】なお、図１５実施例は、図１６に示すように変形できる。図１６実施例は、図１５のデコーダ５１０を用いない点において、図１５実施例と相違する。つまり、図１６実施例では、ＮＡＮＤゲート５１１にＣＰＵ１１のアドレスビットＡ１５を直接与える。したがって、ＮＡＮＤゲート５１１は、ＣＰＵ１１の書込信号−ＷＥに応答して、ラッチ信号をラッチ５１２に与える。したがって、図１６実施例においても、ＣＰＵ１１のアドレスビットＡ１５が「１」になったとき、振動モードが設定され、ＣＰＵデータビットＤ０〜Ｄ２をラッチ５１２がラッチし、そのデータに応じて駆動トランジスタ５１４を制御する。
【００４１】なお、たとえばＣＰＵ１１のデータバスのデータビットＤ０のみを用いて、振動源５０７を制御するようにしてもよい。この場合、図１５または図１６のラッチ５１２が振動モードにおいてデータビットＤ０のデータをラッチする。そして、ラッチ５１２は１つの出力のみを有し、その出力がトランジスタ５１４のベースに電圧を与える。したがって、この場合、トランジスタ５１４は、データＤ０の「１」または「０」によってオンまたはオフされるだけで、振動源５０７の振動の強さは一定である。
【００４２】図１７に、「釣りゲーム」における振動発生パターンの一例を示す。「釣りゲーム」においては、魚が餌をつつく「餌つつき」や、魚が針に引っ掛かったときの「食いつき」、あるいは魚を引き上げる「引き上げ」など、各場面において振動を発生させることによって、プレイヤに一層「釣りゲーム」の実感を与えることができる。
【００４３】図１７のタイミングｔ１〜ｔ４までは、「餌つつき」のときの、振動態様を示す。「餌つつき」では、魚が針の餌をつつく状態であるため、さほど大きい振動は必要ない。したがって、この実施例では、タイミングｔ１において、ＣＰＵ１１がアドレスＡ１５に「１」を出力するとともに、データＤ０，Ｄ１，Ｄ２に「１１０」を出力する。「１１０」のデータに応じて、ラッチ５１２の一番下の出力に「０」たとえば０Ｖが出力され、上２つの出力には「１」たとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ１で、トランジスタ５１４は、振動レベル「３」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ１でレベル「３」の振動が振動源５０７から発生され、その振動が上述のようにプレイヤの手に伝わる。したがって、プレイヤは、「餌つつき」がそのとき行われていることをその振動から実感することができる。
【００４４】そして、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ２でアドレスＡ１５およびデータＤ０〜Ｄ２をいずれも「０」とする。応じて、トランジスタ５１４がオフし、振動源５０７の駆動電流がオフされ、コントローラパックすなわちコントローラの振動は停止する。再び、「餌つつき」があることをプレイヤに知らせるために、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ３において、アドレスＡ１５に「１」を出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１１０」を出力する。そのため、。このタイミングｔ３で、レベル「３」の振動が振動源５０７から発生され、その振動が上述のようにプレイヤの手に伝わる。したがって、プレイヤは、「餌つつき」がそのとき行われていることをその振動から実感することができる。
【００４５】そして、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ４でアドレスＡ１５およびデータＤ０〜Ｄ２をいずれも「０」とする。応じて、トランジスタ５１４がオフし、振動源５０７の駆動電流がオフされ、コントローラパックすなわちコントローラの振動は停止する。次のタイミングｔ５〜ｔ１４は、「くいつき」の振動パターンであり、この場合、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ５でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「０１０」を出力する。「０１０」のデータに応じて、ラッチ５１２の真ん中の出力に「１」たとえば３Ｖが出力され、上下２つの出力には「０」たとえば０Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ５で、トランジスタ５１４は、振動レベル「２」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ５でレベル「２」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。したがって、プレイヤは、「くいつき」がそのとき行われていることを振動から実感することができる。同様に、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ６でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１０１」を出力する。「００１」のデータに応じて、ラッチ５１２の一番下の出力のみからたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ６で、トランジスタ５１４は、振動レベル「４」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ６でレベル「４」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。さらに、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ７でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１１１」を出力する。「１１１」のデータに応じて、ラッチ５１２のすべての出力からはたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ７で、トランジスタ５１４は、振動レベル「７」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ７でレベル「７」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。
【００４６】さらに、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ８でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「０１１」を出力する。「０１１」のデータに応じて、ラッチ５１２の下２つの出力からはたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ８で、トランジスタ５１４は、振動レベル「６」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ８でレベル「６」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。
【００４７】同様にして、「くいつき」の期間、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ９，ｔ１０，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３およびｔ１４において、それぞれ、データ「１０１」，「００１」，「１１０」，「０１０」および「１００」を出力する。応じて、振動源５０７が、タイミングｔ９，ｔ１０，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３およびｔ１４において、それぞれ、レベル「５」，「４」，「３」，「２」および「１」で振動を発生し、それらの振動子がプレイヤに伝達される。したがって、プレイヤは、タイミングｔ５〜ｔ１４までの期間、漸増しそして漸減する振動レベルによって、「くいつき」が行われていることを実感することができる。
【００４８】次のタイミングｔ１５以後は、「引き上げ」の振動パターンであり、この場合、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ１５でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「０１０」を出力する。「０１０」のデータに応じて、ラッチ５１２の真ん中の出力に「１」たとえば３Ｖが出力され、上下２つの出力には「０」たとえば０Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ５で、トランジスタ５１４は、振動レベル「２」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ５でレベル「２」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。同様に、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ１６でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１０１」を出力する。「００１」のデータに応じて、ラッチ５１２の一番下の出力のみからたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ１６で、トランジスタ５１４は、振動レベル「４」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ６でレベル「４」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。さらに、ＣＰＵ１１は、タイミングｔ７でアドレスＡ１５を「１」として出力するとともに、データＤ０〜Ｄ２に「１１１」を出力する。「１１１」のデータに応じて、ラッチ５１２のすべての出力からはたとえば３Ｖが出力される。したがって、このタイミングｔ６で、トランジスタ５１４は、振動レベル「７」に相当する大きさの駆動電流を振動源（モータ）５０７に与えるようにオンする。したがって、タイミングｔ７でレベル「７」の振動が振動源５０７から発生され、その振動がプレイヤの手に伝わる。このようにして、「引き上げ」の振動パターンに従って振動源５０７が振動を発生するので、プレイヤは、その期間「引き上げ」を行っていることを実感することができる。
【００４９】なお、ＣＰＵ１１による振動源５０７の駆動および停止、ならびに振動強さの制御は、ＲＯＭカートリッジ２０等のゲームプログラムに従って実行されるものである。したがって、映像および音声の変化とともに、振動の発生，停止および強さ変化が生じるようにゲームプログラムを作成しておけば、極めて実感のあるゲームを家庭用ビデオゲーム機で楽しむことができる。
【００５０】また、上述の「釣りゲーム」以外に、レーシングゲームにおいて、「クラッシュ」が発生したときなど、どのゲームでどのタイミングでどのレベルの強さの振動を発生させるかは、ゲームプログラム作成者が任意に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のコントローラパックが適用され得る家庭用ビデオゲーム機の一例を示す概略図解図である。
【図２】図１のビデオゲーム機を詳細に示すブロック図である。
【図３】図２のバス制御回路をより詳細に示すブロック図である。
【図４】図２のＲＡＭのメモリマップを示す図解図である。
【図５】図２のコントローラ制御回路を詳細に示すブロック図である。
【図６】図５のＲＡＭのメモリマップを示す図解図である。
【図７】図２のコントローラの上から見た斜視図である。
【図８】図２のコントローラの下から見た斜視図である。
【図９】コントローラおよびコントローラパックを詳細に示すブロック図である。
【図１０】コントローラのアナログジョイスティックおよび各ボタンのデータを示す図解図である。
【図１１】図２のＣＰＵの動作を示すフローチャートである。
【図１２】図２のバス制御回路すなわち図３のＲＣＰ(Reality Co-Processor)の動作を示すフローチャートである。
【図１３】図２のコントローラ制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の一実施例であるコントローラパックを示す分解斜視図である。
【図１５】図１４の駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１６】図１４の駆動回路の他の例を示す回路図である。
【図１７】この発明の実施例のコントローラパックを用いるゲームの一例において振動源が振動を発生するタイミングを示す図解図である。
【符号の説明】
１０ …画像処理装置本体（ゲーム機）
１１ …ＣＰＵ
１７ …コントローラ制御回路
２０ …ＲＯＭカートリッジ
４０ …コントローラ
５０ …コントローラパック
５０Ａ …振動発生回路
５０１ …ケース
５０２ …裏蓋
５０３ …基板
５０４ …電池
５０５ …駆動回路
５０６ …端子
５０７ …振動源
５０８ …電池蓋
【特許請求の範囲】
【請求項１】ビデオゲーム機に接続されるコントローラに着脱自在に装着されるコントローラパックであって、ケース、前記ケースに取り付けられ、電源によって振動を発生する振動源、前記ケース内に設けられ、前記ビデオゲーム機から振動の強さを表す複数ビットの強さデータを受ける複数の端子、および前記ケース内に設けられ、前記ゲーム機からの指令信号に応答して前記振動源に前記電源を付与する駆動回路を備え、前記駆動回路は、前記複数の端子から与えられる前記強さデータに基づいて前記振動源にその強さデータに応じた大きさの駆動電流を付与する強さ変化手段を含む、コントローラパック。
【請求項２】前記ケース内に設けられ、前記振動源に前記電源を供給する電池をさらに備える、請求項１記載のコントローラパック。
【請求項３】前記複数の端子は、前記ゲーム機から前記電源の供給を受ける端子を含む、請求項１記載のコントローラパック。
【請求項４】前記複数の端子は、前記ゲーム機から特定アドレスの指令信号を受ける端子を含み、前記駆動回路は、前記複数の端子が前記特定アドレスの指令信号を受けたことに応答して前記振動源に前記電源を付与する、請求項１ないし３のいずれかに記載のコントローラパック。
【請求項５】ビデオゲーム機と、前記ゲーム機に接続されるコントローラと、前記コントローラに着脱自在に装着されるコントローラパックとを含むゲーム機システムであって、前記ビデオゲーム機に設けられ、バスに結合されたゲーム用プロセサ、前記コントローラパックのケースに取り付けられ、電源によって振動を発生する振動源、前記コントローラに設けられ、前記バスの第１特定ビットの信号および前記バスの第２特定ビットの信号を前記コントローラパックに与える信号付与手段、前記ケース内に設けられ、前記信号付与手段から前記信号を受ける端子、前記ケース内に設けられ、前記端子からの信号に応答して前記振動源に前記電源を付与する駆動回路を備える、ゲーム機システム。
【請求項１】ビデオゲーム機に接続されるコントローラに着脱自在に装着されるコントローラパックであって、ケース、前記ケースに取り付けられ、電源によって振動を発生する振動源、前記ケース内に設けられ、前記ビデオゲーム機から振動の強さを表す複数ビットの強さデータを受ける複数の端子、および前記ケース内に設けられ、前記ゲーム機からの指令信号に応答して前記振動源に前記電源を付与する駆動回路を備え、前記駆動回路は、前記複数の端子から与えられる前記強さデータに基づいて前記振動源にその強さデータに応じた大きさの駆動電流を付与する強さ変化手段を含む、コントローラパック。
【請求項２】前記ケース内に設けられ、前記振動源に前記電源を供給する電池をさらに備える、請求項１記載のコントローラパック。
【請求項３】前記複数の端子は、前記ゲーム機から前記電源の供給を受ける端子を含む、請求項１記載のコントローラパック。
【請求項４】前記複数の端子は、前記ゲーム機から特定アドレスの指令信号を受ける端子を含み、前記駆動回路は、前記複数の端子が前記特定アドレスの指令信号を受けたことに応答して前記振動源に前記電源を付与する、請求項１ないし３のいずれかに記載のコントローラパック。
【請求項５】ビデオゲーム機と、前記ゲーム機に接続されるコントローラと、前記コントローラに着脱自在に装着されるコントローラパックとを含むゲーム機システムであって、前記ビデオゲーム機に設けられ、バスに結合されたゲーム用プロセサ、前記コントローラパックのケースに取り付けられ、電源によって振動を発生する振動源、前記コントローラに設けられ、前記バスの第１特定ビットの信号および前記バスの第２特定ビットの信号を前記コントローラパックに与える信号付与手段、前記ケース内に設けられ、前記信号付与手段から前記信号を受ける端子、前記ケース内に設けられ、前記端子からの信号に応答して前記振動源に前記電源を付与する駆動回路を備える、ゲーム機システム。
【図１】
【図２】
【図５】
【図７】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図９】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図５】
【図７】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図９】
【図１５】
【図１６】
【特許番号】特許第３５１４９２５号（Ｐ３５１４９２５）
【登録日】平成１６年１月２３日（２００４．１．２３）
【発行日】平成１６年４月５日（２００４．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−２６８０７０
【出願日】平成８年１０月９日（１９９６．１０．９）
【公開番号】特開平９−１６４２７０
【公開日】平成９年６月２４日（１９９７．６．２４）
【審査請求日】平成１４年７月２２日（２００２．７．２２）
【出願人】（０００２３３７７８）任天堂株式会社 (1,115)
【参考文献】
【文献】国際公開９７／０３２６４１（ＷＯ，Ａ１）
【登録日】平成１６年１月２３日（２００４．１．２３）
【発行日】平成１６年４月５日（２００４．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成８年１０月９日（１９９６．１０．９）
【公開番号】特開平９−１６４２７０
【公開日】平成９年６月２４日（１９９７．６．２４）
【審査請求日】平成１４年７月２２日（２００２．７．２２）
【出願人】（０００２３３７７８）任天堂株式会社 (1,115)
【参考文献】
【文献】国際公開９７／０３２６４１（ＷＯ，Ａ１）
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