JP5705342B2 - Cursor relative position detection method using infrared LED and single point light sensor, cursor relative position detection device using the method, and gun game machine equipped with cursor relative position detection device - Google Patents
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Description
本発明は、赤外線LEDを画面四隅に配置し、それぞれ固有の周波数で発信させ、ホトダイオードなどを使用して画面位置を検出する赤外線LEDおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法,該方法を用いたカーソル相対位置検出装置およびカーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機に関する。 The present invention relates to a method for detecting the relative position of a cursor using an infrared LED and a single-point light sensor, in which infrared LEDs are arranged at the four corners of the screen and transmitted at respective unique frequencies, and a screen position is detected using a photodiode or the like. The present invention relates to a cursor relative position detection device using a cursor and a gun game machine including the cursor relative position detection device.
CRTモニタでは画像表示のため走査線を繰り返し走査しており、この走査線を光センサで読み取り、左上からの相対時間よりCRT上の位置を算出していた。
しかしながらLCDモニタは走査線方式で画像を表示していないので、上述のような方法ではLCDモニタ上の位置を検出することはできない。
In the CRT monitor, scanning lines are repeatedly scanned for image display, the scanning lines are read by an optical sensor, and the position on the CRT is calculated from the relative time from the upper left.
However, since the LCD monitor does not display an image by the scanning line method, the position on the LCD monitor cannot be detected by the method described above.
特許文献1に表示装置に表示される所定画像の位置を検出する位置検出装置および位置検出方法が開示されている。
これは表示部の4隅に識別子を設け、コントローラ型撮像装置を表示部に向けて表示部を撮影し、この撮影した画像を予め撮影してある画像と比較することにより、今回撮像した識別子の動きを検出することにより表示部の位置を求めるものである。
この方式は例えばガンに撮像装置を内蔵させるものであり、多数のガンを用いるものではそれぞれのガンに撮像装置を備えなければならない。
This is because identifiers are provided at the four corners of the display unit, the controller type image pickup device is directed toward the display unit, the display unit is photographed, and the photographed image is compared with an image photographed in advance, thereby The position of the display unit is obtained by detecting the movement.
In this method, for example, an imaging device is built in a gun, and in the case of using a large number of guns, an imaging device must be provided for each gun.
本発明の目的は、ガンコントローラに撮像装置を内蔵させることなく、ホトダイオードなどの受光素子を設けることにより、ガンコントローラなどで照準を合わせたLCD画面上の座標(カーソル)位置を検出するカーソル相対位置検出方法,該方法を用いたカーソル相対位置検出装置およびカーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light receiving element such as a photodiode without incorporating an imaging device in a gun controller, thereby detecting a coordinate (cursor) position on an LCD screen aimed at the gun controller or the like. A detection method, a cursor relative position detection device using the method, and a gun game machine including the cursor relative position detection device are provided.
前記目的を達成するために本発明の請求項1は、液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することによりホトダイオードが向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる周波数で発光させ、前記ホトダイオードは同時に4隅の発光素子からの出力を受光し、フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した4つの発光素子出力を得、4つの赤外線LED対応の出力を論理計算することにより前記ホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項2は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる位相で発光させ、前記受光素子は同時に4隅の発光素子からの出力を受光し、フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した4つの発光素子出力を得、4つの赤外線LED対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項3は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出する方法であって、前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ赤外線LEDを配置し、前記4隅の赤外線LEDを時分割で発光させて前記受光素子で受光することにより、前記4隅の赤外線LED対応の出力を得、さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した4つの発光素子出力を得、4つの赤外線LED対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項4は請求項1,2または3記載の発明において前記4つの赤外線LED対応の出力を論理演算することは、Field Programmable Gate
Arrayを、フーリエ変換して求めた4つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行うように設定することにより、前記受光素子またはホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする。
本発明の請求項5は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することによりホトダイオードが向いた液晶画面上の座標を検出するカーソル相対位置検出装置であって、前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる周波数で発光させる発光手段と、フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、Field Programmable Gate Arrayを、フーリエ変換して求めた4つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項6は液晶画面側に発光素子を配置し、該発光素子からの光を受光することにより受光素子が向いた液晶画面上の座標を検出するカーソル相対位置検出装置であって、前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる位相で発光させる発光手段と、フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、Field Programmable Gate Arrayを、フーリエ変換して求めた4つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項7は前記請求項5または6記載のカーソル相対位置検出装置を備えたガンゲーム機であって、前記受光素子またはホトダイオードを内蔵し、前記液晶画面の4隅に設置されている赤外線LEDの発光出力を受信するガンコントローラと、前記ガンコントローラで狙った液晶画面の座標位置に照準器を表示させるガンゲーム実行部を有することを特徴とする。
本発明の請求項8は請求項7記載の発明において前記ガンコントローラは液晶画面に対する上下左右の位置は変わらず、液晶画面に対する向きを変えることを特徴とする。
すなわち本発明は赤外線LEDを四隅に配置し、異なる周波数もしくは位相で発光させるか、または時分割で発光させ、これでホトダイオードで受け、LEDに付属されるレンズの指向性分布を周波数ごとに監視し光の割合を座標に変換するもので、LEDの指向性分布の割合を座標変化としてとらえることを特徴とする。
In order to achieve the above object,
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of detecting coordinates on the liquid crystal screen to which the light receiving element is directed by receiving a light from the light emitting element by arranging a light emitting element on the liquid crystal screen side. Infrared LEDs are provided at the four corners of the liquid crystal screen with predetermined light receiving directivity distribution characteristics, and the infrared LEDs at the four corners emit light in a time division manner and are received by the light receiving element. Output corresponding to the LED is obtained, and furthermore, the luminance level difference between the light emitting elements at the upper left position and the upper right position when the light receiving elements are respectively directed to the light emitting elements at the upper left position and the upper right position is obtained. Based on the difference, the luminance level received from the light emitting element at the upper left position when facing the upper left position and the luminance level received from the light emitting element at the upper right position when facing the upper right position are determined. When the light receiving element is actually directed in the direction of the light emitting element, the luminance level obtained from the light emitting elements at the current upper left position and upper right position at this time is divided by the predetermined step width. The coordinate position in the horizontal direction is obtained by associating with the above table, the same processing is performed for the light emitting elements at the lower left position and the lower right position, and the light emitting elements at the upper left position and the lower left position, and the upper right position and the lower right position By performing the same process as the process for obtaining the horizontal coordinate position for the light emitting elements of the above, the vertical coordinate position is obtained, thereby obtaining four Fourier-transformed light emitting element outputs and corresponding to the four infrared LEDs. The coordinate position of the liquid crystal screen to which the light receiving element is directed is calculated by logically calculating the output.
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the first, second, or third aspect, the logical operation of the outputs corresponding to the four infrared LEDs is a field programmable gate.
Array is inputted with four light emitting element outputs obtained by Fourier transform, and is set to perform logical operation as shown in the above table, whereby the coordinate position of the liquid crystal screen to which the light receiving element or photodiode is directed Is calculated.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cursor relative position detecting device that includes a light emitting element disposed on the liquid crystal screen side and detects coordinates on the liquid crystal screen to which the photodiode is directed by receiving light from the light emitting element. The photodiode has predetermined light receiving directivity distribution characteristics, and infrared LEDs as light emitting elements are arranged at the four corners of the liquid crystal screen, respectively, and light emitting means for emitting the infrared LEDs at the four corners at mutually different frequencies; Fourier arithmetic means for analyzing the combined output of the light emitting elements at the four corners by calculation and performing frequency decomposition by orthogonal transformation to obtain amplitude values as luminance outputs by the light emitting elements at the four corners, and light emission at the upper left position and the upper right position The luminance level difference between the light emitting elements at the upper left position and the upper right position when the photodiode is directed to each element is obtained. The difference between the luminance level received from the light emitting element at the upper left position when directed toward the upper left position and the luminance level received from the light emitting element at the upper right position when directed toward the upper right position with a predetermined step width based on the difference in luminance level When the photodiode is actually directed in the direction of the light emitting element, the luminance level obtained from the light emitting elements at the current upper left position and the upper right position at this time is associated with a table of numerical examples obtained by dividing by the predetermined step width. Thus, the horizontal coordinate position is obtained, and the same processing is performed for the light emitting elements at the lower left position and the lower right position. Further, the light emitting elements at the upper left position and the lower left position and the light emitting elements at the upper right position and the lower right position are further processed. However, in order to obtain the vertical coordinate position by performing the same process as the process for obtaining the horizontal coordinate position, Field Programmable Gate Arr It is characterized by comprising: logic operation means for inputting four light emitting element outputs obtained by Fourier transform of y, performing logic operation as shown in the table, and calculating the coordinate position of the liquid crystal screen. .
Claim 6 of the present invention is a cursor relative position detection device that detects a coordinate on a liquid crystal screen to which a light receiving element faces by receiving a light from the light emitting element by arranging a light emitting element on the liquid crystal screen side, The light receiving element has predetermined light receiving directivity distribution characteristics, and infrared LEDs as light emitting elements are arranged at the four corners of the liquid crystal screen, respectively, and light emitting means for emitting the infrared LEDs at the four corners with mutually different phases; Fourier Fourier calculation means for analyzing the combined output of the light emitting elements at the four corners by calculating the function, and performing frequency decomposition by orthogonal transformation to obtain amplitude values as luminance outputs from the light emitting elements at the four corners, and the upper left position and the upper right position The luminance level difference between the light emitting elements at the upper left position and the upper right position when the light receiving element is directed to each of the light emitting elements is obtained. Dividing the luminance level received from the light emitting element at the upper left position when directed toward the upper left position and the luminance level received from the light emitting element at the upper right position when directed toward the upper right position as a reference, and actually When the light receiving element is directed in the direction of the light emitting element, the luminance level obtained from the light emitting elements at the current upper left position and the upper right position at this time is associated with the table of numerical examples divided by the predetermined step width, thereby The same processing is performed for the light emitting elements at the lower left position and the lower right position, and the horizontal direction is also applied to the light emitting elements at the upper left position and the lower left position and the light emitting elements at the upper right position and the lower right position. In order to obtain the vertical coordinate position by performing the same process as the process for obtaining the coordinate position, the Field Programmable Gate Array is obtained by Fourier transform. Four enter the light emitting element output the performs logical operation so that the table is characterized in that a logic operation means for calculating the coordinate position of the LCD screen.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a gun game machine comprising the cursor relative position detecting device according to the fifth or sixth aspect, wherein the light receiving element or the photodiode is built in and installed at the four corners of the liquid crystal screen. A gun controller that receives a light emission output of an infrared LED, and a gun game execution unit that displays a sighting device at a coordinate position of a liquid crystal screen aimed by the gun controller.
An eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the seventh aspect of the present invention, the gun controller changes its orientation relative to the liquid crystal screen without changing the vertical and horizontal positions relative to the liquid crystal screen.
That is, in the present invention, infrared LEDs are arranged at four corners to emit light at different frequencies or phases, or to emit light in a time-sharing manner, and this is received by a photodiode, and the directivity distribution of a lens attached to the LED is monitored for each frequency. The ratio of light is converted into coordinates, and the ratio of the directivity distribution of the LED is regarded as a coordinate change.
以上の構成によれば、赤外線LED4つおよびホトダイオード、その他基板のみにより画面上の座標を算出できるので、検出装置を低コストで製造することができる。また、各赤外線LEDの発光周波数または位相を相違させて発光させているので、他の光源の影響を受けづらく検出の信頼性が高く強固の装置を構築することができる。時分割で各赤外線LEDで発光させて処理する場合も、同様に他の光源の影響を受けづらく装置の信頼性が増す。 According to the above configuration, since the coordinates on the screen can be calculated only by the four infrared LEDs, the photodiode, and other substrates, the detection device can be manufactured at low cost. In addition, since the light emission frequency or phase of each infrared LED is made to emit light, it is possible to construct a highly reliable and robust device that is not easily influenced by other light sources. Similarly, when processing is performed by causing each infrared LED to emit light in a time-sharing manner, the reliability of the apparatus is also less likely to be affected by other light sources.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図1は本発明によるカーソル相対位置検出方法の赤外線LEDおよび単点光センサの配置状態を説明するための図である。
LCD画面の4隅に赤外線LED(A)1,(B)2,(C)3および(D)4が配置され、各赤外線LEDは前方に発光している。LCD画面の前方には各赤外線LEDからの赤外線を受光するホトダイオード5が配置されている。本発明はホトダイオード5を内蔵する例えばガンコントローラ(図示していない)が向いているLCD画面の座標位置を求めることができる。座標位置を求めることができれば、照準が当たったLCD画面の座標位置にカーソルを表示しプレイヤに示すことができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view for explaining an arrangement state of an infrared LED and a single point light sensor of a cursor relative position detecting method according to the present invention.
Infrared LEDs (A) 1, (B) 2, (C) 3 and (D) 4 are arranged at the four corners of the LCD screen, and each infrared LED emits light forward. A
図2は本発明によるカーソル相対位置検出装置の回路の構成を示すブロック図である。 4隅の赤外線LED(A)1,(B)2,(C)3および(D)4ならびにホトダイオード5はセンサ処理基板6に接続され、センサ処理基板6より発光のためのそれぞれ異なる周波数の電源信号を受ける。ホトダイオード5は4つの赤外線LEDから受光した合成赤外線出力をセンサ処理基板6に送る。センサ処理基板6にはCPU61,IC(FPGA)62およびRAM63が搭載されている。CPU61は赤外線LEDにそれぞれ異なる周波数の電源信号を供給制御し、ホトダイオード5で受信した合成赤外線出力を受けて各赤外線LEDの出力を算出する。IC(FPGA)はフィールドプログラマブルゲートアレイで、各赤外線LEDの出力レベルに対応させてLCD画面の各画素に対応する交点をオンオフするように予め論理機能が組み込まれており、4つの赤外線LEDのそれぞれの出力に対応する論理演算によって、LCD画面の相対的座標位置を算出する。この座標位置は座標データ11としてゲーム機回路10に供給される。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the cursor relative position detecting apparatus according to the present invention. Four corner infrared LEDs (A) 1, (B) 2, (C) 3 and (D) 4 and a
図3はLEDの発光特性およびホトダイオードの受光特性の一例を説明するための図である。
図3(a)は赤外線LEDの発光指向の例を示すもので、発光点104に対し、103に示すような視野角の発光指向特性を示す。その発光出力波形は102に示すようにサイン波形に類似する特性となり、発光点104が配置される面(この面を0°とする)に対し、直角方向(90度)が最も発光出力が大きくなり、角度が小さくなるほどサイン波形に類似した特性で発光出力が小さくなる。
図3(b)は赤外線LED(A)1と(B)2の発光指向特性101,201が接するように設定され、これに対しホトダイオード5の受光特性501の中心は赤外線LED(A)1に向いた状態となっている。この特性図は受光の原理を判り易くするために赤外線LED(A)1と(B)2のみの発光指向特性に対しホトダイオード5の受光の状態を示したものである。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the light emission characteristic of the LED and the light reception characteristic of the photodiode.
FIG. 3A shows an example of the light emission directivity of the infrared LED, and shows the light emission directivity characteristic of the viewing angle as indicated by 103 with respect to the
In FIG. 3B, the light emitting
ホトダイオード5と赤外線LED(A)1を結ぶ角度をθ0 =0とすると、(θ1 +θ2 )の角度範囲でホトダイオード5は周波数f1 の電源で発光する赤外線LED(A)1からの発光出力を受光する。また、(θ3 +θ4 )の角度範囲でホトダイオード5は周波数f2 の電源で発光する赤外線LED(B)2からの発光出力を受光する。ホトダイオード5はこれら赤外線LED(A)1と赤外線LED(B)2からの発光出力を合成した出力を得る。
Assuming that the angle connecting the
図4は4つの赤外線LEDの発光出力特性およびホトダイオードの受光出力の一例を示す図である。
赤外線LED(A)1に対し周波数fで発光させた場合、赤外線(B)2,(C)3および(D)4に対し異なる周波数で発光させた場合の波形図であり、ホトダイオードはこれらを合成した出力を示す。ホトダイオードの出力を周波数毎に分解して各赤外線LEDの受信感度を算出し、各赤外線LED受信感度の割合から座標変換してLCD画面の座標を得ることができる。上記の異なる周波数は図4のf1 ,f2 ,f3 ,f4 に対応するもので、それぞれ整数倍して重なり合わない周波数である。ただし、×1は良い。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the light emission output characteristics of four infrared LEDs and the light reception output of a photodiode.
When the infrared LED (A) 1 is caused to emit light at the frequency f, it is a waveform diagram when the infrared rays (B) 2, (C) 3 and (D) 4 are caused to emit light at different frequencies. Shows the synthesized output. The output of the photodiode is decomposed for each frequency to calculate the reception sensitivity of each infrared LED, and the coordinates of the LCD screen can be obtained by coordinate conversion from the ratio of each infrared LED reception sensitivity. The above different frequencies correspond to f 1 , f 2 , f 3 , and f 4 in FIG. 4 and are frequencies that do not overlap each other by an integral multiple. However, x1 is good.
図5A,図5Bはホトダイオード出力からはLCD画面の座標位置を求める原理を説明するための図であり、図5AはLCD画面の4隅にそれぞれ向いたときのホトダイオードの各赤外線LED対応の出力例を示す図、図5Bはホトダイオードの各赤外線LED対応の出力を分離して差を得て予め記憶することを示している。
図5A(a),(b),(c)および(d)はホトダイオードがそれぞれ赤外線LED(A),(B),(C)および(D)の位置(左上,右上,左下,右下)に向いた状態であり、そのときのホトダイオードが受光する各赤外線LED(A),(B),(C)および(D)による輝度レベルを示している。
例えば、図5A(a)の位置であれば、赤外線LED(A)による輝度レベルが最大で、赤外線LED(B),(C)による輝度レベルが中間程度,赤外線LED(D)による輝度レベルが最低となる。ホトダイオードが向いたLCD画面位置に対応して各赤外線LEDによる輝度レベルが異なることが判る。
5A and 5B are diagrams for explaining the principle of obtaining the coordinate position of the LCD screen from the photodiode output, and FIG. 5A is an output example of the photodiode corresponding to each infrared LED when facing the four corners of the LCD screen. FIG. 5B shows that the output corresponding to each infrared LED of the photodiode is separated and a difference is obtained and stored in advance.
5A (a), (b), (c) and (d) show the positions of the photodiodes where the photodiodes are infrared LEDs (A), (B), (C) and (D) (upper left, upper right, lower left and lower right), respectively. The brightness levels of the infrared LEDs (A), (B), (C) and (D) received by the photodiode at that time are shown.
For example, at the position of FIG. 5A (a), the luminance level by the infrared LED (A) is the maximum, the luminance level by the infrared LEDs (B) and (C) is about the middle, and the luminance level by the infrared LED (D) is It becomes the lowest. It can be seen that the brightness level of each infrared LED is different corresponding to the LCD screen position to which the photodiode is directed.
つぎに図5Bについて説明する。
LCD画面の横方向(X軸)の計算例を考えると、ホトダイオードがLCD画面の左上に向いた場合、得られる各赤外線LEDによる輝度レベルを図5B(a)に示すように赤外線LED(A)による輝度レベルおよび赤外線LED(B)による輝度レベルと、赤外線LED(C)による輝度レベルおよび赤外線LED(D)による輝度レベルに分離する。
ここで赤外線LED(A)と赤外線LED(B)に注目し、図5B(b)に示すようにホトダイオードがLCD画面の左上に向いた場合の赤外線LED(A)による輝度レベルと赤外線LED(B)による輝度レベルの差(α=B−A)・・・(1)を求める。さらにホトダイオードがLCD画面の右上に向いた場合の赤外線LED(A)による輝度レベルと赤外線LED(B)による輝度レベルの差(β=B−A)・・・(2)を求める。そして求めたαとβとを記憶する。
Next, FIG. 5B will be described.
Considering a calculation example in the horizontal direction (X-axis) of the LCD screen, when the photodiode is directed to the upper left of the LCD screen, the luminance level of each infrared LED obtained is shown in FIG. 5B (a). And the brightness level by the infrared LED (B), and the brightness level by the infrared LED (C) and the brightness level by the infrared LED (D).
Here, paying attention to the infrared LED (A) and the infrared LED (B), as shown in FIG. 5B (b), when the photodiode is directed to the upper left of the LCD screen, the luminance level by the infrared LED (A) and the infrared LED (B ) To obtain the luminance level difference (α = B−A) (1). Further, the difference (β = B−A) (2) between the luminance level by the infrared LED (A) and the luminance level by the infrared LED (B) when the photodiode is directed to the upper right of the LCD screen is obtained. Then, the obtained α and β are stored.
ついでホトダイオードがLCD画面の赤外線LED(A)と赤外線LED(B)の中間より左寄りに向いた場合、各赤外線LED(A)〜(D)による輝度レベルは図5B(c)に示すようになって赤外線LED(A)による輝度レベルおよび赤外線LED(B)による輝度レベルと、赤外線LED(C)による輝度レベルおよび赤外線LED(D)による輝度レベルに分離する。
ここで、赤外線LED(A)による輝度レベルと赤外線LED(B)による輝度レベルの差(γ=B−A)を求め、
POS=(γ−α)/(β−α)・・・(3)
を演算することによりLCD画面の横方向の座標位置(POS)を求めることができる。
Next, when the photodiode is directed to the left from the middle of the infrared LED (A) and the infrared LED (B) on the LCD screen, the luminance levels of the infrared LEDs (A) to (D) are as shown in FIG. 5B (c). The brightness level by the infrared LED (A) and the brightness level by the infrared LED (B) are separated from the brightness level by the infrared LED (C) and the brightness level by the infrared LED (D).
Here, the difference between the luminance level by the infrared LED (A) and the luminance level by the infrared LED (B) (γ = B−A) is obtained,
POS = (γ−α) / (β−α) (3)
The horizontal coordinate position (POS) of the LCD screen can be obtained by calculating.
表1にLCD画面の横方向を10分割した場合の座標位置(座標範囲)例を示す。
〔表1〕
左上にホトダイオードが向いたときの赤外線LED(A)による輝度レベルを「120」,赤外線LED(B)による輝度レベルを「40」とすると、αは(1)式より「−80」である。また、右上にホトダイオードが向いたときの赤外線LED(A)による輝度レベルを「30」,赤外線LED(B)による輝度レベルを「100」とすると、αは(2)式より「70」である。これらを基準値とする。
赤外線LED(A)および赤外線LED(B)による輝度レベルが「30」「100」,「39」「94」・・・「111」「46」,「120」「40」である場合、αは「70」「55」・・・「−65」「−80」となり、αのステップ幅は「15」となり、それぞれを「1」「0.9」・・・「0.1」「0」の10分割としている。「1」は赤外線LED(B)に最も近い1/10の範囲であり、「0.9」は2番目に近い1/10の範囲であり、同様にして「0」は赤外線LED(A)に最も近い10番目の1/10の範囲に含まれる座標である。
Table 1 shows examples of coordinate positions (coordinate ranges) when the horizontal direction of the LCD screen is divided into ten.
[Table 1]
When the luminance level by the infrared LED (A) when the photodiode is directed to the upper left is “120” and the luminance level by the infrared LED (B) is “40”, α is “−80” from the equation (1). Further, when the luminance level by the infrared LED (A) when the photodiode is directed to the upper right is “30” and the luminance level by the infrared LED (B) is “100”, α is “70” from the equation (2). . These are used as reference values.
When the luminance levels by the infrared LED (A) and the infrared LED (B) are “30” “100”, “39” “94”... “111” “46”, “120” “40”, α is “70” “55”... “−65” “−80” and α step width becomes “15”, and “1” “0.9”... “0.1” “0”. 10 divisions. “1” is the range of 1/10 closest to the infrared LED (B), “0.9” is the range of 1/10 closest to the second, and similarly “0” is the infrared LED (A). The coordinates included in the tenth 1/10 range closest to.
上記の例は赤外線LED(A)および(B)による輝度を用いた場合の横方向の座標位置を求める一例を説明したが、赤外線LED(C)および(D)による輝度を用いて同じような演算処理をすれば、さらに横方向の座標位置の精度を高めることができる。
さらに縦方向(Y軸)の座標位置も横方向の座標位置を求める場合に用いた演算処理をすれば同様に縦方向の座標位置を求めることができる。
In the above example, the example of obtaining the coordinate position in the horizontal direction when the luminance by the infrared LEDs (A) and (B) is used has been described, but the same is obtained by using the luminance by the infrared LEDs (C) and (D). If calculation processing is performed, the accuracy of the coordinate position in the horizontal direction can be further increased.
Furthermore, if the coordinate processing in the vertical direction (Y-axis) is also used for calculating the horizontal coordinate position, the vertical coordinate position can be similarly determined.
図6はLEDの受光から画面の座標算出までの処理の流れを説明するためのフローチャートである。
赤外線LED(A)1,(B)2,(C)3および(D)4のそれぞれ異なる電源の周波数をf1 〜f4 とすると、これら各周波数で点滅を開始する(ステップ(以下「S」という)01)。
赤外線受光ダイオードであるホトダイオード5は同時にこれらは赤外線LED(A)1,(B)2,(C)3および(D)4の発光出力を受光する(S02)。
つぎにフーリエ関数の演算によりこれら4つの合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解しそれぞれ赤外線LED(A)1,(B)2,(C)3および(D)4による輝度出力である振幅値を得る(S03)。すなわち、各赤外線LEDから受光する輝度出力の割合を得る。
さらに得られる4つの輝度レベルの振幅値を用い、図5B,表1で説明したような演算処理を行うため、FPGA(Field Programmble Gate Array)を表1(横方向の赤外線LED(A)と(B)によるもの)になるように論理演算を行うように設定することにより、FPGAの出力より各赤外線LEDによる輝度レベルの割合に応じたLCD画面の座標を得る(S04)。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of processing from the reception of the LED to the calculation of the coordinates of the screen.
Assuming that the frequencies of the different power sources of the infrared LEDs (A) 1, (B) 2, (C) 3 and (D) 4 are f 1 to f 4 , blinking starts at these frequencies (step (hereinafter referred to as “S”). ") 01).
The
Next, these four combined outputs are analyzed by calculation of a Fourier function, and frequency decomposition is performed by orthogonal transformation to obtain luminance outputs by infrared LEDs (A) 1, (B) 2, (C) 3, and (D) 4, respectively. An amplitude value is obtained (S03). That is, the ratio of the luminance output received from each infrared LED is obtained.
Further, using the amplitude values of the four luminance levels obtained, calculation processing as described in FIG. 5B and Table 1 is performed, so that the FPGA (Field Programmable Gate Array) is changed to Table 1 (infrared LEDs (A) in the horizontal direction and ( By setting the logic operation so as to be according to B)), the coordinates of the LCD screen corresponding to the ratio of the luminance level by each infrared LED are obtained from the output of the FPGA (S04).
図7は本発明によるカーソル相対位置検出装置を適用したガンゲーム機の外観を示す斜視図である。
正面にモニタ23を配置し、その上の左右にスピーカ22,22が設けられている。モニタ23の4隅に赤外線LED41,42,43および44が配置されている。各赤外線LEDの発光指向特性は同じであり、発光する周波数はそれぞれ異なっている。
モニタ23から一定の距離をおいてサブモニタ24,コイン投入部27,方向ボタン29および決定ボタン28を備えたパネルが配置され、その左右に1Pガンコントローラ25および2Pガンコントローラ26が設置されている。1Pガンコントローラ25および2Pガンコントローラ26にはそれぞれ赤外線LEDからの発光を受信するためのホトトランジスタが内蔵されている。ガンコントローラ25,26の動きは左右上下の動きの要素を取り入れず(ガンコントローラのモニタ画面に対する上下左右の位置は殆ど変わらないとする)、ガンコントーラ25,26のモニタ画面23に対する向きでモニタ画面上の画像位置を求めるものである。
FIG. 7 is a perspective view showing the appearance of a gun game machine to which the cursor relative position detecting device according to the present invention is applied.
A
A panel having a sub-monitor 24, a
図8はガンゲーム機の回路の実施の形態を示すブロック図である。
コイン投入部27からコインが投入されるとコインが検出され、その情報はコイン関連装置33,入出力制御部35を介してCPU36に伝達される。コイン投入の状態、すなわちコイン数・プレイ数などの設定値はバックアップメモリ34に格納される。
操作部31の決定(スタート)ボタンが押されると、ゲーム開始の情報が入出力制御部35を介してCPU36に送られる。
カーソル相対位置検出装置52は4隅の赤外線LED41〜44,ホトダイオード並びにIC(FPGA),CPUおよびRAMを搭載するセンサ処理基板を含む部分で構成されている。
CPU36はプレイ開始の情報を受けると、ガン位置座標取得制御部36cに制御を渡す。ガン位置座標取得制御部36cはガン制御部51を介してカーソル相対位置検出装置52に対し、指示を出しモニタ23の4隅に配置されている赤外線LEDをそれぞれの周波数で発光させる。また、ホトダイオードを起動させて各赤外線LEDからの発光を受光させ、カーソル相対位置検出装置内のCPUおよびICで演算することにより求めたモニタ画面の座標位置情報を受け取る。
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of the gun game machine.
When a coin is inserted from the
When the determination (start) button of the
The cursor relative
When the
ガンゲーム実行部36bは求めた画像位置にカーソルを表示させ、ガンコントローラで狙ったモニタの座標位置を照準器として表示させる。
1Pおよび2Pガンコントローラ25,26から図示しないトリガスイッチ(操作部31に設置)オン信号入力があると、該入力信号は入出力制御部35を介してCPU36に送られる。
ガンゲーム実行部36bはこのオン信号により、上述したモニタの座標位置に射撃が命中した処理を施す。
The gun
When there is a trigger switch (installed in the operation unit 31) on signal input (not shown) from the 1P and
The gun
ROM38はガンゲーム機筐体全体を制御する制御プログラム,ガンゲームを実行するガンゲームプログラムおよびカーソル相対位置検出装置を制御するガン位置座標取得プログラムおよび該ガンゲーム機に必要なデータが格納されている。
RAM37はゲーム制御部36aなどで行う演算,処理の作業エリアとして用いられるとともに処理によって発生する情報を一時的に記憶する。
CPU36はROM38から制御プログラム,ガンゲームプログラムおよびガン位置座標取得プログラムを読み込むことにより、ゲーム制御部36a,ガンゲーム実行部36bおよびガン位置座標取得制御部36cの各機能を実現する。
The
The
The
ゲーム制御部36aはゲーム開始前の待ち受け状態でのコイン投入などの監視や図示しない電飾などの点灯,点滅などの制御やゲーム終了後の制御などを行う。また、ガンゲーム実行部36bは、コイン投入の後、ゲーム制御部36aから制御が渡され、カーソル相対位置検出装置を制御しながら画像位置情報を取得してカーソルを含めてガンゲーム画面を表示制御しゲームを進行させる。
The
以上の実施の形態は各赤外線LEDを識別する方法としてそれぞれ異なる周波数の電源信号で動作させているが、この他に各赤外線LEDが発光する電源信号の位相を異ならせることにより、各赤外線LEDの発光出力で識別することも可能である。
また、各赤外線LEDを時分割で発光させ、受光素子の受光タイミングによりいずれからの赤外線LED発光による出力であるかを識別する構成にすることもできる。かかる構成では、すべての赤外線LED発光による出力が合成されないため、フーリエ変換して各赤外線LEDの合成出力を分離する演算は不用となる。
In the above embodiment, each infrared LED is operated by a power signal having a different frequency as a method for identifying each infrared LED. In addition, by changing the phase of the power signal emitted by each infrared LED, It is also possible to identify the light output.
In addition, each infrared LED may emit light in a time-sharing manner, and it may be configured to identify from which infrared LED light is output based on the light reception timing of the light receiving element. In such a configuration, since the outputs from all the infrared LED emissions are not combined, the calculation for separating the combined output of each infrared LED by Fourier transform becomes unnecessary.
ガンゲーム機などに搭載されるモニタ画面の座標位置検出装置である。 This is a coordinate position detection device for a monitor screen mounted on a gun game machine or the like.
1 LED(A)
2 LED(B)
3 LED(C)
4 LED(D)
5 ホトダイオード
6 センサ処理基板
10 ゲーム機回路
11 座標
21 ガンゲーム機
22 スピーカ
23 モニタ
24 サブモニタ
25 1Pガンコントローラ
26 2Pガンコントローラ
27 コイン投入部
28 決定ボタン
29 方向ボタン
33 コイン関連装置
34 バックアップメモリ
35 入出力制御部
36,61 CPU
37 RAM
38 ROM
39 画像処理部
51 ガン制御部
52 カーソル相対位置検出装置
62 IC(FPGA)
63 RAM
101,201 発光指向特性
102 発光出力波形
501 受光特性
1 LED (A)
2 LED (B)
3 LED (C)
4 LED (D)
DESCRIPTION OF
37 RAM
38 ROM
39
63 RAM
101, 201 Light
Claims (8)
前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、
前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる周波数で発光させ、
前記ホトダイオードは同時に4隅の発光素子からの出力を受光し、
フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、
さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した4つの発光素子出力を得、4つの赤外線LED対応の出力を論理計算することにより前記ホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする赤外線LEDおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。 A method of detecting coordinates on a liquid crystal screen to which a photodiode is directed by arranging a light emitting element on a liquid crystal screen side and receiving light from the light emitting element;
The photodiode has a predetermined light-receiving directivity distribution characteristic, and infrared LEDs as light emitting elements are arranged at four corners of the liquid crystal screen,
The four corner infrared LEDs emit light at mutually different frequencies,
The photodiode simultaneously receives the output from the light emitting elements at the four corners,
Analyzing the combined output of the light emitting elements at the four corners by calculating a Fourier function, and performing frequency decomposition by orthogonal transformation to obtain amplitude values that are luminance outputs from the light emitting elements at the four corners,
Furthermore, the luminance level difference between the upper left position and the upper right position when the photodiode is directed to the upper left position and the upper right position, respectively, is obtained, and the upper left position is determined based on the respective luminance level and luminance level difference. The luminance level received from the light emitting element at the upper left position when facing the light source and the luminance level received from the light emitting element at the upper right position when directed toward the upper right position are divided by a predetermined step width, and the photodiode is actually directed toward the light emitting element. When it is directed, the horizontal coordinate position is obtained by associating the luminance level obtained from the light emitting elements at the current upper left position and the upper right position at this time with a table of numerical examples divided by the predetermined step width. The same processing is performed for the light emitting elements at the position and the lower right position, and further the light emitting elements at the upper left position and the lower left position and the light emitting elements at the upper right position and the lower right position. By obtaining the vertical coordinate position by performing the same process as the process for obtaining the horizontal coordinate position for the child, four light-emitting element outputs obtained by Fourier transform are obtained, and outputs corresponding to the four infrared LEDs are obtained. A cursor relative position detection method using an infrared LED and a single point light sensor, wherein the coordinate position of the liquid crystal screen to which the photodiode is directed is calculated by logical calculation.
前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、
前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる位相で発光させ、
前記受光素子は同時に4隅の発光素子からの出力を受光し、
フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得、
さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した4つの発光素子出力を得、4つの赤外線LED対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする赤外線LEDおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。 A method of detecting coordinates on a liquid crystal screen to which a light receiving element is directed by arranging a light emitting element on a liquid crystal screen side and receiving light from the light emitting element,
The light receiving element has predetermined light receiving directivity distribution characteristics, and infrared LEDs as light emitting elements are arranged at four corners of the liquid crystal screen,
The four corner infrared LEDs emit light with mutually different phases,
The light receiving elements simultaneously receive outputs from the light emitting elements at the four corners,
Analyzing the combined output of the light emitting elements at the four corners by calculating a Fourier function, and performing frequency decomposition by orthogonal transformation to obtain amplitude values that are luminance outputs from the light emitting elements at the four corners,
Further, the luminance level difference between the upper left position and the upper right position when the light receiving element is respectively directed to the upper left position and the upper right position is obtained, and the upper left position is determined based on the respective luminance level and luminance level difference. The luminance level received from the light emitting element at the upper left position when directed toward the position and the luminance level received from the light emitting element at the upper right position when directed toward the upper right position are divided by a predetermined step width, and the light receiving element is actually the light emitting element The horizontal coordinate position is obtained by associating the luminance level obtained from the light emitting elements at the current upper left position and upper right position at this time with the table of numerical examples divided by the predetermined step width. The same processing is performed for the light emitting elements at the lower left position and the lower right position, and for the light emitting elements at the upper left position and the lower left position and the light emitting elements at the upper right position and the lower right position. By obtaining the coordinate position in the vertical direction by performing the same process as the process for obtaining the coordinate position in the horizontal direction, four light-emitting element outputs obtained by Fourier transform are obtained, and the output corresponding to the four infrared LEDs is logically calculated. A cursor relative position detection method using an infrared LED and a single point light sensor, wherein a coordinate position of the liquid crystal screen to which the light receiving element is directed is calculated.
前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ赤外線LEDを配置し、
前記4隅の赤外線LEDを時分割で発光させて前記受光素子で受光することにより、前記4隅の赤外線LED対応の出力を得、
さらに左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めることにより、フーリエ変換した4つの発光素子出力を得、4つの赤外線LED対応の出力を論理計算することにより前記受光素子が向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする赤外線LEDおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。 A method of detecting coordinates on a liquid crystal screen to which a light receiving element is directed by arranging a light emitting element on a liquid crystal screen side and receiving light from the light emitting element,
The light receiving element has predetermined light receiving directivity distribution characteristics and arranges infrared LEDs at four corners of the liquid crystal screen,
By emitting the infrared LEDs at the four corners in a time-sharing manner and receiving them with the light receiving element, an output corresponding to the infrared LEDs at the four corners is obtained,
Further, the luminance level difference between the upper left position and the upper right position when the light receiving element is respectively directed to the upper left position and the upper right position is obtained, and the upper left position is determined based on the respective luminance level and luminance level difference. The luminance level received from the light emitting element at the upper left position when directed toward the position and the luminance level received from the light emitting element at the upper right position when directed toward the upper right position are divided by a predetermined step width, and the light receiving element is actually the light emitting element The horizontal coordinate position is obtained by associating the luminance level obtained from the light emitting elements at the current upper left position and upper right position at this time with the table of numerical examples divided by the predetermined step width. The same processing is performed for the light emitting elements at the lower left position and the lower right position, and for the light emitting elements at the upper left position and the lower left position and the light emitting elements at the upper right position and the lower right position. By obtaining the coordinate position in the vertical direction by performing the same process as the process for obtaining the coordinate position in the horizontal direction, four light-emitting element outputs obtained by Fourier transform are obtained, and the output corresponding to the four infrared LEDs is logically calculated. A cursor relative position detection method using an infrared LED and a single point light sensor, wherein a coordinate position of the liquid crystal screen to which the light receiving element is directed is calculated.
前記受光素子またはホトダイオードが向けられた前記液晶画面の座標位置を算出することを特徴とする請求項1,2または3記載の赤外線LEDおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出方法。 The logical operation of the outputs corresponding to the four infrared LEDs is set such that the Field Programmable Gate Array is inputted with the four light emitting element outputs obtained by Fourier transform, and the logical operation is performed as shown in the above table. By
4. The cursor relative position detection method using an infrared LED and a single point light sensor according to claim 1, wherein the coordinate position of the liquid crystal screen to which the light receiving element or the photodiode is directed is calculated.
前記ホトダイオードは所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、
前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる周波数で発光させる発光手段と、
フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、
左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれホトダイオードを向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際にホトダイオードが発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、
Field Programmable Gate Arrayを、フーリエ変換して求めた4つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段と、
を備えたことを特徴とする赤外線LEDおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出装置。 A cursor relative position detection device that detects a coordinate on a liquid crystal screen to which a photodiode is directed by arranging a light emitting element on a liquid crystal screen side and receiving light from the light emitting element,
The photodiode has a predetermined light-receiving directivity distribution characteristic, and infrared LEDs as light emitting elements are arranged at four corners of the liquid crystal screen,
A light emitting means for emitting light from the four corner infrared LEDs at mutually different frequencies;
Fourier calculation means for analyzing the combined output of the light emitting elements at the four corners by calculating a Fourier function, and performing frequency decomposition by orthogonal transformation to obtain amplitude values that are luminance outputs from the light emitting elements at the four corners,
The luminance level difference between the upper left position and the upper right position when the photodiode is directed to the upper left position and the upper right position, respectively, is obtained. The luminance level received from the light emitting element at the upper left position when directed toward the light intensity level received from the light emitting element at the upper right position when directed toward the upper right position is divided by a predetermined step width, and the photodiode is actually directed toward the light emitting element. The coordinate level in the horizontal direction is obtained by associating the luminance level obtained from the light emitting elements at the current upper left position and upper right position at this time with the table of numerical examples divided by the predetermined step width, and the lower left position. The same process is applied to the light emitting elements at the lower right position and the light emitting elements at the upper left position and the lower left position, and the light emitting elements at the upper right position and the lower right position. To determine the coordinate position of the vertical direction by performing the same process of obtaining the coordinate position of the lateral direction and,
Field Programmable Gate Array inputs four light emitting element outputs obtained by Fourier transform, performs logical operation as shown in the table, and calculates logical position of the liquid crystal screen;
A cursor relative position detecting device using an infrared LED and a single point light sensor.
前記受光素子は所定の受光指向分布特性を備えるとともに前記液晶画面の4隅にそれぞれ発光素子である赤外線LEDを配置し、
前記4隅の赤外線LEDを相互に異なる位相で発光させる発光手段と、
フーリエ関数の演算により前記4隅の発光素子の合成出力の解析を行い、直交変換により周波数分解してそれぞれ4隅の発光素子による輝度出力である振幅値を得るフーリエ演算手段と、
左上位置と右上位置の発光素子にそれぞれ受光素子を向けたときの左上位置と右上位置の発光素子の輝度レベル差をそれぞれ得、このときの各輝度レベルおよび輝度レベル差を基準にし、前記左上位置に向けたときの左上位置の発光素子から受ける輝度レベルと右上位置に向けたときの右上位置の発光素子から受ける輝度レベルの間を所定のステップ幅で分割し、実際に受光素子が発光素子方向に向けられたとき、このときの現在の左上位置と右上位置の発光素子から得られる輝度レベルを前記所定のステップ幅で分割した数値例の表に対応付けることにより、横方向の座標位置を求め、左下位置と右下位置の発光素子に対しても、同じ処理を行い、さらに左上位置と左下位置の発光素子および右上位置と右下位置の発光素子に対しても横方向の座標位置を求めた処理と同じ処理を行うことにより縦方向の座標位置を求めるため、
Field Programmable Gate Arrayを、フーリエ変換して求めた4つの発光素子出力を入力し、前記表になるように論理演算を行い、前記液晶画面の座標位置を算出する論理演算手段と、
を備えたことを特徴とする赤外線LEDおよび単点光センサを使用したカーソル相対位置検出装置。 A cursor relative position detecting device that arranges a light emitting element on the liquid crystal screen side and detects coordinates on the liquid crystal screen to which the light receiving element is directed by receiving light from the light emitting element,
The light receiving element has predetermined light receiving directivity distribution characteristics, and infrared LEDs as light emitting elements are arranged at four corners of the liquid crystal screen,
Light emitting means for emitting the infrared LEDs at the four corners in mutually different phases;
Fourier calculation means for analyzing the combined output of the light emitting elements at the four corners by calculating a Fourier function, and performing frequency decomposition by orthogonal transformation to obtain amplitude values that are luminance outputs from the light emitting elements at the four corners,
The luminance level difference between the light emitting elements at the upper left position and the upper right position when the light receiving elements are respectively directed to the light emitting elements at the upper left position and the upper right position is obtained, and the upper left position is determined based on the luminance level and the luminance level difference at this time. The luminance level received from the light emitting element at the upper left position when facing the light source and the luminance level received from the light emitting element at the upper right position when directed toward the upper right position are divided by a predetermined step width, and the light receiving element is actually in the direction of the light emitting element By associating the luminance level obtained from the current upper left position and right upper position light emitting elements at this time with a table of numerical examples divided by the predetermined step width, the horizontal coordinate position is obtained, The same process is applied to the light emitting elements at the lower left position and the lower right position, and the light emitting elements at the upper left position and the lower left position and the light emitting elements at the upper right position and the lower right position are also laterally arranged. To determine the coordinate position of the vertical direction by performing the same process of obtaining the coordinate position,
Field Programmable Gate Array inputs four light emitting element outputs obtained by Fourier transform, performs logical operation as shown in the table, and calculates logical position of the liquid crystal screen;
A cursor relative position detecting device using an infrared LED and a single point light sensor.
前記受光素子またはホトダイオードを内蔵し、前記液晶画面の4隅に設置されている赤外線LEDの発光出力を受信するガンコントローラと、
前記ガンコントローラで狙った液晶画面の座標位置に照準器を表示させるガンゲーム実行部を有することを特徴とするガンゲーム機。 A gun game machine comprising the cursor relative position detection device according to claim 5 or 6,
A gun controller that incorporates the light receiving element or photodiode and receives the light emission output of infrared LEDs installed at the four corners of the liquid crystal screen;
A gun game machine comprising a gun game execution unit for displaying an sighting device at a coordinate position of a liquid crystal screen aimed by the gun controller.
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