智力拼图装置的制作方法

专利名称：智力拼图装置的制作方法
技术领域：
和背景本发明涉及智力拼图(Puzzle)和实现智力拼图用的装置。
可以买到种类繁多的智力拼图和智力拼图装置。这些包括机械的和电子的智力拼图。通常，使用人被要求利用预先设定的规则或限制通过真实的或想像的操作一系列真的或虚拟的对象来解决一个问题或达到一个目标。此种智力拼图的例子是众所周知的鲁比克立方体(魔方，Rubic’s Cube)，其中要求使用人转动一个立方体的各小部分，每个小部分都是由具有不同颜色的侧面的较小立方体组成的，以便对准这些较小立方体，从而使该立方体的每个侧面成为单独一种颜色。
发明的综述根据本发明，它提供一种智力拼图装置(Puzzle device)，包括(a)一个指示器阵列，每个指示器能够二中择一地指示一个第一状态或一个第二状态；(b)用于选择指示器阵列中一个指示器的装置；(c)在选择指示器阵列中一个指示器时，用于根据预定图形改变其它指示器中至少一个的状态的装置。
根据下面说明的本发明优选实施例中的其它特点，指示器为目视指示器，例如不同颜色的灯或可以或者打开或者关闭的灯。
根据说明的优选实施例中的又一些特点，指示器为接触式屏幕，优先使用液晶显示器(LCD)，最好具有背面照明，或者指示器可以是一个开关矩阵，每个开关最好包括一个发光二极管(LED)。
本发明提供娱乐性质的和富有挑战意义的智力拼图，它可以作为一种独立的装置、作为一种视像游戏、作为一种计算机游戏或以其它形式实现。
根据本发明的一种智力拼图装置包括一个指示器阵列，每个指示器能够二中择一地指示一个第一状态或一个第二状态。智力拼图装置同时包括用于顺序选择任何指示器的装置。最后，该智力拼图装置包括在选择指示器之一时根据预先设定的方式或图形改变一个或多个指示器的状态用的装置。
附图的简要说明这里仅作为例子参照


本发明，附图中图1-4表示根据本发明的智力拼图所使用的四种例示的图形；图5-8例示一种利用图2中图形的三个动作的程序；图9示意表示一种实现根据本发明的智力拼图的装置的可能构型；图10表示一种实现根据本发明的智力拼图的装置的可能构型；图11是另一种实现根据本发明的智力拼图的装置的可能构型；图12是一种与实现根据本发明的智力拼图的装置一起使用的接触式屏幕矩阵的分解图；图13是一种与实现根据本发明的智力拼力的装置一起使用的开关阵列的透视图；图14表示图13的开关阵列的一部分的分解图，表示一个发光二极管和有关的开关。
优选实施例的说明本发明是一种可以以种类繁多的介质或形式实现的智力拼图。根据本发明的智力拼图装置的本质是向使用人提供一个指示器阵列。每个指示器能够二中择一地显示两种状态(例如亮和不亮)之一。使用人能够顺序地选择任何指示器。每次选择一个指示器，至少非选择的指示器之一根据一些预定的或预先选择的图形改变状态。目标是从一种起始的指示器状态构型变到所要的指示器状态构型，例如从其中一些指示器处于两种状态中每一种的构型变为其中所有指示器均为同一状态的构型，或类似情况。
参照附图和伴随的说明可以更好地理解根据本发明的一种智力拼图的原理和操作。
现在参照附图，图1例示一种实现根据本发明的智力拼图用的装置的可能形式。装置10包括一个指示器12的阵列，每个指示器能够二中择一地指示第一状态或第二状态。
指示器12的阵列可以是线性的(一维的)或三维的，但最好是二维的，如图中所示。二维方阵可以是平面的，如图中所示，或者可以在三维空间中卷绕，例如形成一个立方体的六面或形成一个大体上球形的构型。可以是任何希望尺寸的二维阵列可以是矩形的，但最好是正方形的。4×4或5×5的正方形阵列被认为对许多用途是高度理想的。
每个指示器12能够有选择地指示至少两种状态。如读者可以清楚的，也可以使用多于两种的状态。但是，为了易于表示，此处的说明限于其中每个指示器12能够显示仅仅两种状态之一的情况。状态的指示可以用任何合适的手段，优选地是表示两种颜色之一的目视指示器，最优选的是一个或者点亮或者不亮的灯(它可以是彩色的)。下面更详细地说明若干可能的指示器12。可以设想其它的指示器，包括(但并不限于)各种电-机械装置如一个活塞阵列，它们可以根据指示器位置之一的选择而被二中择一地推向上或推向下。
一种实现根据本发明的智力拼图的装置包括用于选择指示器12之一的装置，它可以包括接触或移动指示器12本身或一个适当地连接到指示器上的元件，如下面更详细地说明的。
最后，一个根据本发明的装置包括合适的显示驱动装置，在选择指示器之一时，该装置改变至少一个非选择的指示器的状态，或许同时改变所选择的指示器的状态。在选择指示器之一时哪些指示器改变状态是根据一种预先设定的图形或算法确定的。
图1-4示出许多可能图形中的四个例子。为说明起见，在每个图中假定使用人选择一个最初所有指示器12具有同一状态(空白)的阵列中的中心指示器(元件C3)。图1-4表示紧接在被选择的元件C3之后的阵列的状态。
图1中五个指示器改变状态--被选择的指示器和沿对角线邻接被选指示器的四个指示器(元件B2、B4、D2和D4)。
图2中五个指示器改变状态--被选择的指示器和与被选指示器同一行或同一列的邻接被选指示器的四个指示器(元件B3、C2、C4和D3)。
图3中三个指示器改变状态--在被选指示器左方和上方的两个邻接指示器及在后两个指示器之间与被选指示器沿对角线邻接的指示器(元件B2、B3和C2)。
图4中三个指示器改变状态--被选择的指示器和沿对角线在被选指示器左上方和后下方与其邻接的两个指示器(元件B2和D4)。
图5-8中例示的是使用图2图形的三种选择的程序。图5表示一种使一些指示器12位于一种状态而其余位于第二状态的典型的起始位置。当选择指示器C3时(用图5中X指示)，结果是图6的构型。可以注意到，指示器C3以及B3、C2、C4和D3改变了状态。
下一次选择是指示器D3(图6中X)。当选择D3时，结果示于图7。可以注意到，指示器D3以及C3、D2、D4和E3改变了状态。
最后，当选择D5时(图7中X)，结果是一个其中所有指示器均为同一状态的阵列，如图8中所示。可以注意到，指示器B5、C4、C5和D5改变了状态，而图形的第5个元件超出了5×5方阵的边缘，因此没有包括。如将容易理解的，在图中没有示出的一个替换的实施例中，可以利用卷绕来包括第5个元件，也就是，指示器C1可以被看作是紧邻指示器C5，因此，当选择指示器C5时，指示器C1可以改变状态。可以进一步注意到，如果操作的目标是从图5的指示器构型变到所有指示器12均为同一状态的状况，那么通过图5-8中说明的三次动作就达到了目标。
很容易理解，根据本发明的智力拼图装置可以用许多途径实现，包括(但并不限于)一种独立的手握型游戏机，作为视像游戏机或作为视像游戏机的一部分，或作为计算机游戏。
为了例示的目的，此处说明一种具有指示器的正方形平面方阵的可能的独立的手握型装置。这样一种系统示意表示于图9中。该系统包括矩阵显示器20，用于显示每个指示器12的状态。该系统也包括选择指示器用的选择输入装置。该选择输入装置例如可以是一个透明接触式屏幕覆面、一个矩阵键盘或各种开关或其它控制器22。最好是，如下面更详细地说明的，矩阵显示器20和矩阵键盘22安装在同一设备中，这对于使用人选择所要的指示器最为方便。
图9中所示的系统还包括一个合适的微控制器24，用于根据使用人的选择改变各种指示器的状态并用于完成其它各种功能，其中一些在下面更详细地说明。例如，微控制器24可以控制一个音频装置26，后者能用于对使用人提供反馈信息、提示等等。电源28如合适的电池对微控制器24和其它耗能部件包括矩阵显示器20的照明装置如背面照明30提供电力。
图10和11表示根据本发明的两种可能的独立的智力拼图装置构型。这些装置可能包括许多任意选用的功能，它们在对图10的各种输入按钮的有关叙述中得到说明。
“开/关”按钮50用于打开和关闭该装置。
待使用的图形可以使用“图形”按钮52予以选择。这种选择可以在开始新游戏之前以任何合适的方式实现。例如，可以在装置中存储许多固定的图形(如图1-4中所示的)。按压“图形”按钮52可以用于翻卷通过各种可以利用的图形，直到出现所要的图形并加以选择。该装置可以包括一个单独的缺席图形(例如图2中所示图形)，它将用于没有选择替换图形时。也可以期望培养使用人创造和使用一种或多种他自己设计的图形的能力。
当使用人希望开始游戏时，按压“开始”按钮54。按压“开始”按钮54能消除显示并给使用人一种新的起始显示(例如图10中所示的显示)，它可以用许多种方法中的任何一种产生。产生起始显示的一种方法是在微控制器存储器中存储许多个此类起始显示并顺序地或最好通过随机选择呈现所存储的显示中的一种。
产生起始显示的另一种方法是允许使用人通过每次一个地选择所要的指示器而选择起始显示。这样，例如，使用人可以按压一个“私人”按钮56，而后它将允许使用人顺序地选择使用人希望颠倒其状态的每个指示器，因此使用人可以产生它自己的私人起始板。这种产生起始显示的方法的缺点是，不能保证可以从起始显示变到所要的被选特定图形答案。为了克服这个缺点，在该实施例的一种改型中，该装置可以被做成为使用人显示可以达到的最佳答案，使使用人有一个关于其目标的较好概念。
产生起始显示的又一种优选方法是使装置从所要的答案开始，这种答案例如是一种使所有指示器都是同一状态的显示或一种使四个角落的指示器是与其余指示器相反状态的显示，等等。
所要的图形首先使用“图形”按钮52选择。使用人而后按压“步骤”按钮58以选择步骤数目，这是微控制器利用预选的图形从起始显示随机采取的。当按压“开始”按钮54时，步骤随后由装置迅速采取，而产生的显示提供给使用人作为答案。
在这些和其它实施例中，可能希望利用指示器阵列显示所选步骤的数目、所选的图形和其它有用的信息。
使用该装置可以提供一种学习使用智力拼图的有效方法。例如，新手可以要求装置从起始显示采取仅仅单独一个步骤。这允许使用人以单独一个步骤到达答案。一旦使用人获得一些技能，他可能要求采取两个步骤，这大大地增加了挑战性。更高级的游戏者可以要求三个步骤，而专家游戏者可以能够操作利用四步、五步或更多步产生的起始显示。
使用这种产生起始显示的方法的优点是，使用人自始至终保证存在对智力拼图的一个答案，因为起始显示是从利用被用于达到答案的同一图形的答案产生的，还因为(如可以被示出的)精确的选择顺序是不重要的。
另一个有用的特点是通过“追踪”按钮60驱动，它允许使用人追溯或取消其以前的动作。例如，无论何时当使用人觉得一个或多个以前的动作可能使情况变坏时他可以希望取消最后一个或多个动作，以便将显示恢复到以前的状况。这通过对每一个准备取消的步骤按压“追踪”按钮60来完成。
无论何时希望时，可以使用“清除”按钮62清除显示，例如在产生一个私人的起始显示之前或类似情况。
可以使用一个合适的音频输出或扬声器70，以便提供与智力拼图装置结合的各种音频信号。
此外，该装置可以包括对该技术专业人员很明显的各种其它特点，包括(但并不限于)存储一个游戏以备以后恢复的能力、对两个或更多个游戏者提供同一起始显示的能力，如果需要，还包括计数达到答案所需的步骤数目和/或时间的能力、保持分数的装置等等。
可以设想各种选择指示器用的装置。图11中示出这样一种装置，其中一个操纵杆80被用于在显示屏上将一个光标82移动到所要的指示器12上。一旦在所要的位置中，可以通过按压合适的按钮而作出选择，该按钮可以安置在操纵杆80本身上。
图12和图13-14中分别示出选择指示器用的两个改变的优选装置。
图12中所示的是一个接触式(触模式)屏幕机构，它通过使用人的手指或通过使用人手握的专门工具接触屏幕的一部分而受到驱动。该接触式屏幕机构通常包括一个透明的接触式屏幕90，它具有标记以便清楚地指示可以被选择的各种元件或指示器。在接触式屏幕90下方安置的是液晶显示器(LCD)92，用于显示每个指示器的两种状态之一。接触式屏幕90的标记可以是永久性的或者另一种办法是可以用液晶显示器92实现。可以任意选用地在液晶显示器92下面安置一个电发光照明层94，它帮助使液晶显示器更为可见和更易于觉察。最后，通常在电发光照明层94下面安置一个支承该装置的各种电子元件的印刷电路板(PCB)96。为了选择指示器，使用人直接地或间接地简单接触接触式屏幕90上的所要位置。
图13和14上所示的是一个开关系统，其中每个指示器包括一个压力开关98和一个光源，最好是一个低能耗发光二极管(LED)100(图14)。为清楚起见，在图13中仅示出25个开关98中的3个。压力开关最好安装在印刷电路板96上。为了选择一个指示器，使用人可简单地按压所要开关98的顶部。
虽然本发明相对于有限数目的实施例进行说明，但可以理解，可以做出本发明的许多变化、改型和其它应用。
权利要求
1.一种智力拼图装置，包括(a)一个指示器阵列，每个上述指示器能够二中择一地指示一个第一状态或一个第二状态；(b)选择上述指示器阵列中的一个指示器用的装置；(c)在选择上述指示器阵列中的一个指示器时，根据预定的几何图形改变其它指示器中至少一个指示器的状态用的装置。
2.一种如权利要求1中的装置，其中，上述指示器是目视指示器。
3.一种如权利要求2中的装置，其中，上述状态之一通过一种点亮状态来指示而上述状态的另一通过一种熄灭状态来指示。
4.一种如权利要求2中的装置，其中，上述状态之一通过一种颜色来指示而上述状态的另一通过第二种颜色来指示。
5.一种如权利要求1中的装置，其中，每个上述指示器包括一个接触式屏幕。
6.一种如权利要求5中的装置，其中，每个上述指示器包括一个液晶显示器。
7.一种如权利要求6中的装置，其中，上述液晶显示器是背面照明的。
8.一种如权利要求1中的装置，其中，选择上述指示器阵列中的一个指示器用的上述装置包括一个开关。
9.一种如权利要求8中的装置，其中，每个上述指示器包括一个发光二极管。
10.一种如权利要求1中的装置，其中，上述指示器阵列是二维的。
11.一种如权利要求1中的装置，其中，上述指示器阵列为矩形。
12.一种如权利要求11中的装置，其中，上述指示器阵列为正方形。
13.一种如权利要求12中的装置，其中，上述指示器阵列为4×4。
14.一种如权利要求13中的装置，其中，上述指示器阵列为5×5。
15.一种如权利要求1中的装置，其中，所述预定的图形包括所述指示器阵列中被选择的一个指示器和与该指示器阵列中被选择的这个指示器沿同一行和同一列相邻的指示器。
16.一种如权利要求1中的装置，其中，所述改变其他指示器中至少一个指示器的状态用的装置包括一个微控制器。
全文摘要
一种智力拼图装置(10)，它包括一个指示器(12)的阵列，每个指示器(12)能够二中择一地指示一个第一状态或一个第二状态；用于选择指示器(12)的阵列中的一个指示器的装置；以及在选择指示器(12)的阵列中的一个指示器时用于根据预定的几何图形改变其它指示器(12)中至少一个指示器的状态的装置。
文档编号A63F9/24GK1145039SQ95192450
公开日1997年3月12日 申请日期1995年2月28日 优先权日1994年4月8日
发明者埃维尔施·J·韦纳, 吉罗尔·M·柏尔宾戴克, 阿弗拉姆·Y·奥尔提, 朱威·赫尔曼, 雷温拖尔·布卢姆伯格, 米歇尔·加诺尔 申请人:埃维尔施·J·韦纳, 吉罗尔·M·柏尔宾戴克, 阿弗拉姆·Y·奥尔提, 朱威·赫尔曼, 雷温拖尔·布卢姆伯格, 米歇尔·加诺尔