用于触摸屏设备的游戏部件和相关方法

专利名称：用于触摸屏设备的游戏部件和相关方法
用于触摸屏设备的游戏部件和相关方法
发明背景
1.发明领域
本发明大体上涉及电子设备的领域，并且更具体地涉及使用触摸感应表面的电子 设备。
2.背景技术
触摸感应设备，例如触摸屏设备，在市场中变得越来越流行。这些触摸感应设备提 供触摸感应表面，其可以探测基于触摸的输入的存在和位置，建立了与电子设备交互的新 方式的可能性。最新的触摸屏设备(包括例如来自AppleKW iPad的平板电脑)的流行意味 着在许多家庭中可以发现触摸屏设备。同时，现实中的游戏部件(game pieces)和/或玩 具仍然是儿童的生活中的主要部分，可收集的角色和物体作为想象玩具的基础，想象玩具 以在角色和物体以及较大的环境之间交互的形式来玩。
在本内容中，儿童越来越多地接触到触摸屏设备，使得需要提供可以增强与触摸 屏设备和其现有的玩具的交互体验的新技术。
在常规方法中，通过建立在玩具和计算机之间的有线的或无线的通信，玩具可以 与视频游戏或其他在计算机上运行的软件集成。例如，视频游戏或其他的软件可以在触摸 屏设备上运行并且通过通用串行总线(USB)连接与玩具通信。然而，这种方法受到限制，因 为视频游戏或其他的软件在不需要复杂的和高成本的电气组件的情况下，不能够追踪玩具 在现实世界中的存在、位置和取向。这些限制造成了对新的交互体验的障碍。
据此，需要克服现有技术中的缺点和缺陷，同时提供可以用于触摸屏设备的交互 性的游戏部件和/或玩具。
发明概述
本申请涉及用于触摸屏设备的游戏部件以及相关的方法，实质上如附图中的至少 一个所示和/或结合附图中的至少一个所描述的，如在权利要求中更完全地提出的。
附图简述
在阅读以下的详细描述和附图之后，本发明的特征和优点对于本领域的技术人员 来说将容易明显，在附图中


图1a不出了根据本发明的一个实施方案的包括第一外围设备和第二外围设备的 触摸感应系统的图1b示出了根据本发明的一个实施方案的外围设备的透视图；以及
图1c示出了根据本发明的一个实施方案的外围设备的仰视图；以及
图1d示出了根据本发明的一个实施方案的外围设备的俯视图；以及
图1e示出了可以用于例证根据本发明的一个实施方案的使用触摸感应系统与外 围设备通信的方法的示例性组图；以及
图2示出了描述根据本发明的一个实施方案的使用具有处理器和触摸表面的触 摸感应系统与多个外围设备中的一个外围设备通信的步骤的流程图。
本发明的详细描述
本申请涉及用于触摸屏设备的游戏部件和相关的方法。以下的描述含有关于本发 明的实施的具体的信息。本领域的技术人员将意识到，本发明可以以与在本申请中具体地 讨论的不同的方式实施。此外，本发明的具体细节中的某些没有讨论，以不模糊本发明。在 本申请中未描述的具体的细节在本领域的技术人员的知识范围内。本申请中的附图和结合 它们的详细描述仅涉及本发明的示例性的实施方案。为了保持简洁，使用本发明的原理的 本发明的其他实施方案未在本申请中具体地描述并且未在本发明的附图中具体地图示。
图1a示出了根据本发明的一个实施方案的包括第一外围设备和第二外围设备的 触摸感应系统100。图1a的触摸感应系统100包括外围设备102和104及电子设备106。 外围设备102包括触摸前导器108和至少一个触摸点，例如触摸点IlOaUlOb和IlOc (也 被称为“触摸点110”)。相似地，外围设备104包括触摸前导器112和触摸点114a、114b和 114c (也被称为“触摸点114”)。在本实施方案中，电子设备106包括触摸表面116、处理器 118、致动器120、接收器122、发射器124和存储器126。存储器126包括可执行代码128、 识别数据130、数据132和可解锁内容134。
根据本发明的各种实施方案，作为具体的实例，电子设备106可以是平板电脑，例 如AppW ' iPad或Google ' Android兼容的平板电脑,移动电话、个人电脑,和通常接收来 自触摸表面的输入的计算机。注意，不是本发明的所有的实施方案都要求电子设备106包 括本文示出和/或描述的每个组件，例如图1a中的那些组件。而是，电子设备106是高度可 配置的并且可以具有在本申请中示出和/或描述的组件、这些组件的多个实例或本文未具 体地描述的其他的组件的任何组合。此外，被描绘为在电子设备106的内部的某些组件可 以在电子设备106的外部和/或与其他的电子设备共享。在本实施方案中，触摸表面116、 处理器118、致动器120、接收器122、发射器124和存储器126通过总线124耦合于彼此并 且因此可以通信。然而，触摸表面116、处理器118、致动器120、接收器122、发射器124和 存储器126可以使用其他的手段，例如多个专用线路或总线和专用线路的组合，被耦合于 彼此。
在触摸感应系统100中，处理器118可以包括例如中央处理单元(CPU)，所述处理 器118被配置为根据存储在存储器126中的可执行代码128操作。存储器126可以包括例 如随机存取存储器(RAM)，并且可执行代码128可以包括软件，例如视频游戏、教育软件或 其他的软件，使得处理器118根据软件中的指令操作。软件可以实施根据本发明的实施方 案的各种方法。
也在触摸感应系统100中，触摸表面116能够注册其上的多个基于触摸的输入的 存在和位置。例如，图1a示出了在触摸表面116上的触摸IllaUllb和Illc (也被称为 “触摸111”)，其由外围设备102作出。图1a还示出了触摸115a、115b和115c (也被称为 “触摸115”)，其由外围设备104作出。在本实施方案中，触摸111是同时发生的并且形成同 时发生的触摸136。相似地，触摸115是同时发生的并且形成同时发生的触摸138。在某些 实施方案中，触摸表面116是电容性的触摸表面，其测量由静电场中的干扰导致的电极对 之间的电容变化以感应基于触摸的输入。也在某些实施方案中，触摸表面116是电阻性的 触摸表面。在本发明的实施方案中，触摸表面116还可以使用基于压力的触摸感应，或其他 的手段。
图1a示出了作为能够显示数字图像的触摸屏显示器的一部分的触摸表面116。因此，本申请还将触摸表面116称为触摸屏显示器116。然而，本发明的实施方案不要求触摸 屏显示器或任何显示器。此外，在某些实施方案中，电子设备106包括与触摸表面116分离 的显示器，所述显示器作为触摸屏显示器的补充或代替触摸屏显示器。
在触摸感应系统100中，处理器118被配置为探测由外围设备作出的在触摸感应 系统100的触摸表面116上的一个或多个触摸。在一个实施方案中，处理器118被配置为 探测触摸111，所述触摸111全部在一个时间间隔内发生。相似地，在一个实施方案中，处理 器118被配置为探测触摸115，所述触摸115全部在一个时间间隔内发生。例如，在本实施 方案中，处理器118可以探测同时发生的触摸136并且可以探测同时发生的触摸138。在触 摸表面116上的同时发生的触摸(可以被处理器118探测到)的数量通常受到触摸表面116 的能力限制。
处理器118还被配置为基于由外围设备作出的在触摸感应系统100的触摸表面 116上的一个或多个触摸来识别外围设备。例如，处理器118可以基于同时发生的触摸136 来识别外围设备102并且可以基于同时发生的触摸138来识别外围设备104。在本实施方 案中，识别数据130将同时发生的触摸136相对于其他的一个或多个基于触摸的输入例如 同时发生的触摸138进行表征，使得处理器118可以通过将同时发生的触摸136与识别数 据130比较来识别外围设备102。识别数据130可以足以使处理器118能够分辨由外围设 备102作出的同时发生的触摸136和由外围设备104作出的同时发生的触摸138。作为一 个实施例，识别数据130可以包括在外围设备102的触摸点114之间的距离。通过确定这 些距离匹配触摸111之间的距离，处理器118可以识别外围设备102。在多种实施方案中， 识别数据130可以包括触摸111之间的角度、在触摸111之间形成的区域、Btt邻的触摸111 的数量、和/或其他的足以表征同时发生的触摸136的信息。
在一个实施方案中，识别数据130是存储的形状，例如三角形，处理器118将存储 的形状与由触摸111形成的形状或触摸111中的一个的形状比较和/或匹配。例如，处理 器118可以探测到同时发生的触摸136形成三角形，如图1a中所示的，或触摸Illa是圆的。 处理器118可以然后，例如，将由同时发生的触摸136形成的三角形与识别数据130比较和 /或匹配以识别外围设备102。将意识到，处理器118可以相似地识别外围设备104。如从 图1a明显看出的，可区别由同时发生的触摸136形成的三角形与由同时发生的触摸138形 成的三角形，这允许外围设备102和104具有不同的标识。
在某些实施方案中，处理器118可以基于在触摸感应系统100的触摸表面116上 的触摸111来识别外围设备102，甚至在触摸115和/或其他的基于触摸的输入例如手指输 入也存在于触摸表面116上时。此外，处理器118可以以高精确度识别外围设备102。例 如，在某些实施方案中，将触摸111变化小于I毫米可以导致对外围设备102的失败的或不 同的识别。因此，在某些实施方案中，处理器118可以以外围设备102可以用作钥匙的足够 的精确度基于在触摸感应系统100的触摸表面116上的触摸111识别外围设备102。例如， 外围设备102可以是放置在触摸表面116上的用于打开门的电子门卡。
在一个实施方案中，外围设备102可以用于通过识别外围设备102来访问可解锁 内容134。识别可以使可解锁内容134可永久地访问，或可能需要以后的识别以获得对可 解锁内容134的另外的访问。在一个实施例中，外围设备102是杂志中的印制品，其上具有 导电的触摸点110。识别外围设备102可以提供对可解锁内容134 (其可以是数字优惠券)的访问。作为另一个实施例，外围设备102可以是来自Disney/Pixar的动画电影《汽车总 动员(Cars)》的Mater玩具。处理器118可以识别Mater玩具,如上文描述的，由此允许对 可解锁内容134的访问，可解锁内容134可以是视频游戏中的反映废车场主题的等级。另 外地或可选择地，可解锁内容134可以是与外围设备102的标识符相关联的语音，使得致动 器120和/或164 (例如扬声器)可以播放Mater的语音。
在又一个实施例中，可解锁内容134包括在被处理器118识别之后显示在触摸表 面116上的在停车场场景中的Mater的数字描绘。停车场场景可以还包括之前已经被处理 器118识别的其他的玩具(例如外围设备104)，由此追踪和显示可以由电子设备106的用户 拥有的每个玩具。此外，停车场可以追踪和指示尚未被处理器118识别的玩具。因此，在一 个实施方案中，可以根据外围设备102与其他的外围设备例如外围设备104相比的标识符 而选择可解锁内容134。可解锁内容134的其他的实例包括用户偏好和关于软件例如视频 游戏的之前使用以及软件事件的信息，例如允许其他的角色与外围设备102交互或向外围 设备102打招呼。
可解锁内容134可以要求另外的通过例如用户名、密码和/或指纹的识别。例如， 用户可以使用用户名和密码并使用电子设备106或服务器端被认证。在一个实施方案中， 可解锁内容134基于电子设备106的地理位置被选择，在所述电子设备106中，处理器118 识别外围设备102。例如，如果电子设备106的地理位置接近迪斯尼乐园，那么显示在触摸 表面116上的Mater的数字描绘可以具有米老鼠贴花，或废车场等级可以代替地是迪斯尼 主题的等级或被修改以包括迪斯尼主题的属性。
在某些实施方案中，处理器118可以基于一个或多个触摸例如触摸111在具有相 似的标识符(如被处理器118识别的)的外围设备之间区分。例如，在一个实施方案中，RFID 标签或其他的电子电路存储可以用于在外围设备之间分辨的数据，甚至在外围设备包括相 同的或相似的触摸点时。在另一个实施方案中，一个或多个另外的触摸点可以包括在外围 设备中，其中处理器118可以基于一个或多个另外的触摸点的存在和/或各自的位置在外 围设备之间区分。例如，在外围设备102具有用户可以放置导电点(conductive dot)的位 置的情况下，触摸点可以是导电点，每个位置相应于外围设备的可区别的配置。在另一个实 施方案中，外围设备102的切换器可以在不同的预设之间选择，其中每个预设相应于外围 设备的可区别的配置。切换器可以机械地和/或电气地激活一个或多个另外的触摸点，这 取决于所选择的预设。示例性的切换器包括外围设备102上的按钮、基于动态电路的切换 器、利用外围设备102的角度和/或位置的基于重力的切换器、基于外围设备102的定位或 姿势的联接切换器(例如外围设备102的被定位的接合点)、基于电场探测例如配件与外围 设备102的接近程度的磁性切换器、以及用于例如探测附接于外围设备102的配件例如武 器的存在的按钮开关和/或接触点中的至少一个。在某些实施方案中，外围设备可以通过 被联接于用户密码、指纹或其他的识别数据被分辨。
在本实施方案中，处理器118还被配置为基于由外围设备作出的在触摸感应系统 100的触摸表面116上的一个或多个触摸来确定外围设备的取向。例如，处理器118可以基 于触摸Illa或多个同时发生的触摸136确定外围设备102的取向。当由同时发生的触摸 136形成的形状，例如图1a中示出的(例如三角形)，在两个轴线上不对称时，处理器118可 以确定外围设备102的取向。作为一个实施例，触摸Illc可以被指定为毗邻外围设备102的前部并且触摸Illa和Illb可以被指定为分别在外围设备102的左侧和右侧。因此，处 理器118可以被配置为基于外围设备102的标识符确定外围设备102的取向。处理器118 可以确定外围设备102相对于触摸表面116和/或其他的外围设备例如外围设备104的取 向。将意识到，处理器118可以相似地确定外围设备104的取向。
在某些实施方案中，处理器118还被配置为将数据132通信至外围设备102的接 收电路。响应于处理器118基于由外围设备102作出的在触摸感应系统100的触摸表面 116上的触摸111识别外围设备102，数据132可以被通信至接收电路。通过基于在触摸表 面116上的触摸111识别外围设备102，电子设备106可以追踪外围设备102在现实世界中 的存在、位置和/或取向，而不需要复杂的和高成本的电气组件。此外，响应于处理器118 基于在触摸表面116上的触摸111来识别外围设备102而将数据132通信至外围设备102 的接收电路，这引入了新的交互体验的机会。
外围设备102和104可以是，例如，交互性的游戏部件和/或玩具，例如动作玩偶、 交通工具和/或配件。然而，包括在外围设备102和104中的具体的形式和组件是可定制 的，其取决于应用的具体要求。此外，外围设备102和104不必是玩具或游戏部件并且可 以被设计用于成年人或通用用途，其可以不与个人娱乐相关。图lb、lc和Id示出了根据 本发明的一个实施方案的外围设备102的所选择的视图。例如，图1b示出了外围设备102 的透视图，其是被描绘为来自Disney/Pixar的动画电影《汽车总动员》的角色Lightning McQueen的汽车。图1c示出了外围设备102的仰视图并且图1d示出了外围设备102的俯 视图。
外围设备102包括轮子140a、140b、140c和140d (也被称为轮子140)、挡风玻璃 142、右窗144、顶部146、扰流板148、前照灯150a和150b(也被称为前照灯150)、按钮152、 前部154a和后部154b。如图1c中所示的，外围设备102还包括接收电路160、存储器162、 致动器164和光导向器166。当外围设备102包括接收电路160时，其可以被认为是主外围 设备或主游戏部件。然而，将意识到，接收电路160和其他的组件在许多实施方案中都不需 要。外围设备102还包括触摸点110d，触摸点IlOd在图1中未示出。
在本实施方案中，触摸点110a、I IOb和IlOc被配置为接触触摸感应系统100的触 摸表面116。触摸点110a、I IOb和IlOc还被配置为向触摸感应系统100提供触摸111以识 别外围设备102。图1a示出了同时发生的触摸136由外围设备102在触摸表面116上提供 并且同时发生的触摸138由外围设备104在触摸表面116上提供。在图1a中示出的实施 方案中，触摸点110和114每个均包含导电材料。此外，触摸点110和114分别被电耦合于 触摸前导器108和112。触摸前导器108将基于触摸的输入分布于触摸点110，使得触摸表 面116同时地接收触摸点110作为同时发生的触摸136。相似地，触摸前导器112将基于触 摸的输入分布于触摸点114，使得触摸表面116同时地接收触摸点114作为同时发生的触摸 138。基于触摸的输入可以例如来源于人的触摸，例如在外围设备102和/或104上的手指 触摸，或可以由外围设备102和/或104的内部或外部的电路产生。
在一个实施方案中，外围设备102可以动态地将触摸前导器108和/或其中的其 他的触摸前导器重引导，由此激活或停用触摸点110中的任何一个以控制触摸111在触摸 表面116上的存在。例如，触摸前导器108或另一个触摸前导器可以被连接于触摸点IlOd 以选择性地在触摸表面116上提供另外的触摸。通常可以以任何方式例如类似摩尔斯电码的闪光，使能和停用触摸111，由此与处理器118通信。例如，外围设备102可以包括电池并 且可以使用触摸点110将电池的状态通信至处理器118。因此，在一个实施方案中，外围设 备102被配置为通过操纵触摸点111经过触摸表面116将数据通信至处理器118。
外围设备102还包括被配置为接收数据132的接收电路160，所述数据132响应于 外围设备102的识别被通信至外围设备102。图1c列出了根据本发明的各种实施方案的 可以包括在接收电路160中的可能的组件。在一个实施方案中，外围设备102被配置为从 射频(RF)传输接收数据132。接收电路160可以包括例如WiFi接收器、蓝牙接收器、红外 接收器或其他的RF接收器，其可以从电子设备106的发射器124接收数据132或其他的信 息。在某些实施方案中，RF接收器可以是收发器的一部分，由此外围设备102也可以将数 据通信至电子设备106的接收器122。在某些实施方案中，接收电路160可以是无源电路， 例如射频识别(RFID)标签或相似的无源标签。因此，如上文描述的，将数据132通信至外 围设备102的接收电路160可以利用RF传输进行。
在一个实施方案中，接收电路160包括被配置为接收由触摸感应系统100的显示 器产生的光的一个或多个光传感器(例如光接收器)。处理器118将数据132通信至外围设 备102的接收电路160，可以利用使用触摸感应系统100的显示器或光发射器产生的光进 行。在一个实施方案中，外围设备102可以被放置在触摸屏显示器116的上方。例如，轮子 140可以被设置在触摸屏显示器116上。然后，光可以在触摸屏显示器116上产生，其将数 据132通信至接收电路160。在一个实施方案中，处理器118可以利用静态的数字图像例如 条形码将数据132通信至接收电路160。在一个实施方案中，利用可以显示在触摸表面116 上的非静态的数字图像(例如数字视频)将数据132通信至接收电路160。
在又一个实施方案中，处理器118可以利用闪光灯型式将数据132通信至接收电 路160。例如，可以利用开/关光型式，其中一个或多个频率的光被解释为逻辑开，并且一 个或多个频率的光被解释为逻辑关，开/关光型式被接收电路160解释为数字信号。作为 另一个实施例，可以使用光的与摩尔斯电码相似的闪光。因此，将数据132通信至接收电路 160可以具有被触摸屏显示器116的刷新速率限制的带宽。将意识到，更复杂的光型式是可 行的。
在另外的实施方案中，处理器118可以利用颜色将数据132通信至接收电路160， 由此一个或多个颜色被接收电路160译码。例如，在被接收电路160感知到时，红色可以具 有与蓝色不同的意思。注意在某些实施方案中，处理器118可以利用上文描述的手段的任 何组合将数据132或其他的数据通信至外围设备102的接收电路160，而无需首先识别外围 设备102。
在一个实施方案中，处理器118可以使用触摸感应系统100的显示器例如触摸屏 显示器116产生光，使得光在显示器上的基于外围设备102的位置和/或取向的位置和/ 或取向产生。光可以不一定由处理器118利用以将数据132通信至接收电路160。在一个 实施方案中，夕卜围设备102在触摸屏显不器116的上方。处理器118可以确定外围设备102 的位置和/或取向，并且可以基于外围设备102的位置和/或取向在或完全在外围设备102 的下方产生光。例如，处理器118可以在外围设备102的接收电路160的一个或多个光传 感器的下方产生光。因此，在某些实施方案中，由处理器118产生的光可以在整个触摸屏显 示器116上追踪外围设备102(即随着外围设备102移动)，由此允许处理器118将数据132通信至接收电路160，即使在外围设备102在整个触摸屏显示器116上移动和/或在触摸屏 显示器116上旋转时。此外，该过程可以对用户隐瞒，因为其可以被外围设备102完全地隐藏。
在某些实施方案中，由处理器118在触摸屏显示器116上产生的光被利用以实质 上增强外围设备102的物理特征。在本实施方案中，挡风玻璃142和前照灯150是光的发 射位置。图1b示出了挡风玻璃142和前照灯150不被光照亮。相反地，图1d示出了挡风 玻璃142和前照灯150被光照亮。在某些实施方案中，照亮挡风玻璃142和/或前照灯150 的光来源于从电子设备106产生的光，例如来自触摸屏显示器116的光。因此，例如，光可 以在整个触摸屏显示器116上追踪外围设备102，使得挡风玻璃142和/或前照灯150和 外围设备102的其他的发射位置可以在外围设备102运动经过触摸屏显示器116和/或在 触摸屏显示器116上旋转时接收光。此外，该过程可以对用户隐瞒，因为其可以被外围设备 102隐藏。
为了例证以上的，图1d示出了数字图像168a、168b和168c (也被称为数字图像 168)，其包括由处理器118在触摸屏显示器116上产生的光。如图1d中示出的，外围设备 102包括至少光导向器166，其向外围设备102的各个发射位置提供数字图像168。例如， 数字图像168a被提供至挡风玻璃142，数字图像168b被提供至前照灯150a并且数字图像 168c被提供至前照灯150b。因此，通过改变数字图像168中的任何一个，处理器118可以改 变提供至外围设备102的各个发射位置的内容。例如，外围设备102的前照灯150可以响应 于处理器118而闪烁和/或改变颜色。此外，挡风玻璃142可以显示可以产生动画的眼睛和 眉毛，如图1d中所示的，由此增强用户的交互体验并且更精确地表示Lightning McQueen。 相似地，由处理器118在触摸屏显示器116上产生的光可以实质上增强外围设备102的物 理特征。
图1c列出了光导向器166的某些不例性的实现。在某些实施方案中光导向器166 是数字的。例如，挡风玻璃142可以是显示器并且接收电路160可以是照相机。图1c示出 了光导向器166可选择地电连接于接收电路160，如由虚线表示的，其可以用于接收信号以 控制显不器。在其他的实施方案中，光导向器166是非数字的。例如,光导向器166可以包 括一个或多个镜子，其将数字图像168a反射至挡风玻璃142。可以采用透镜以将数字图像 168a聚焦和投影至挡风玻璃142。在多种实施方案中，光导向器166可以包含丙烯酸类、塑 料或其他的适合于导向光的材料。在一个实施方案中，光导向器166包括光纤,例如光纤 束，其中光纤传输来自触摸屏显不器116上的像素的光以例如导向来自触摸屏显不器116 的图像。在一个实施方案中，光导向器166包括具有镜面和曲面的棱镜。如果光导向器166 是无源并且非数字的(例如使用光纤束、丙烯酸类和/或镜子将数字图像168a投影至挡风 玻璃142)，那么外围设备102的成本和复杂性可以较低，同时仍然对外围设备102的物理特 征提供有力的实质性加强。例如，将意识到，在某些无源的实施方案中，外围设备102不需 要任何电气组件，例如接收电路160、存储器162和致动器164。
图1c示出了外围设备102的存储器162被耦合于接收电路160。外围设备102的 存储器162可以存储数据，例如数据132，并且因此，在一个实施方案中，其被配置为存储数 据132。在某些实施方案中，存储器162不必被耦合于接收电路160。在一个实施方案中， 数据被预存储在存储器162中。存储在存储器162中的数据可以包括，例如，用户偏好、关于软件例如视频游戏的之前的使用信息、软件状态信息例如在游戏中获得的虚拟货币的量 和获得的分数、以及指示可解锁内容134可在软件中使用的数据。在一个实施方案中，存储 器162中的数据被联接于可以在电子设备106上键入的密码，作为一个实例。在一个实施 方案中，存储器162中的数据被联接于指纹，指纹可以从外围设备102或从电子设备106捕 获，作为实例。此外，在一个实施方案中，存储器162中的数据可以被联接于外围设备102 的标识符。例如，数据132可以仅存储在存储器162中，或可以响应于处理器118使用例如 触摸111将外围设备102识别为Lighting McQueen (与其他的角色例如Mater相对)，从存 储器162读取数据。相似地，外围设备102的标识符，如由处理器118确定的，可以用作访 问存储器162的认证手段。
图1c还示出了外围设备102的至少一个致动器164被耦合于接收电路160。图1c示出了致动器164可选择地电连接于光导向器166，如由虚线表示的，其可以用于提供信 号以控制外围设备102的发射位置，例如前照灯150。因此，在一个实施方案中，致动器164 被配置为由数据132控制。在某些实施方案中，致动器164可以将前照灯150在开和关之 间切换。致动器164可以包括，作为实例，电动机、螺钉、轮轴或其他的致动器。在一个实施 方案中，被通信至接收电路160的数据132控制致动器164，如上文描述的。因此，例如，外 围设备102可以响应于数据132物理地移动。在多种实施方案中，外围设备102可以响应 于数据132来移动、闪烁、发出噪声和/或振动。
图1e示出了可以用于例证根据本发明的一个实施方案的使用触摸感应系统100 与外围设备102通信的方法的示例性组图。参照图2，图2示出了描述根据本发明的一个实 施方案的使用具有处理器118和触摸表面116的触摸感应系统100与多个外围设备中的外 围设备102通信的步骤的流程图。对于本领域的普通技术人员明显的某些细节和特征已经 从流程图200省略。例如，一个步骤可以包括一个或多个子步骤或可以涉及专用的设备或 材料，如本领域中已知的。虽然流程图200中示出的步骤210至250足以描述本发明的一 个实施方案，但是本发明的其他的实施方案可以利用与流程图200中示出的那些步骤不同 的步骤。例如，如图2中所示的，步骤240可以是可选的。此外，某些步骤，例如步骤250，可 以具有并行发生和/或被重复连贯的次数的多个实例。
参照图2中的流程图200的步骤210和图la_ld，流程图200的步骤210包括在电 子设备106的触摸表面116上提供外围设备102的触摸点IlOaUlOb和IlOc以做出在触 摸表面116上的触摸111。例如，用户可以将外围设备102放置在触摸表面116上，使得触 摸点IlOaUlOb和IlOc在触摸表面116上。在某些实施方案中，为了在触摸表面116上同 时地提供触摸111，触摸点110是弹性的。例如，触摸点110可以包括导电弹性体并且其内 部可以是中空的。在某些实施方案中，触摸点110每个被安装在单独的弹簧上和/或被附 接于弹性垫圈，使得每个触摸点110可以独立地进行枢轴转动。此外，在一个实施方案中， 触摸点110在基板上，其中基板被附接于弹簧或弹性材料。在本实施方案中，触摸点110可 以相对于其它触摸点被固定在基板上的位置中，但是基板可以进行枢轴转动。以这些方式， 同时发生的触摸136可以被提供在触摸表面116上，即使当外围设备102倾斜时。
作为一个具体的实施例，外围设备102和104可以代表在电子设备106上运行的 视频游戏中的数字角色。此外，在步骤210之前电子设备106可以将外围设备102和104 的标识符、存在、位置和取向中的任何一个存储在存储器126中，它们可以由处理器118使用相似于流程图200中示出的那些步骤的步骤确定。可选择地，外围设备102和104的标 识符、存在、位置和取向中的任何一个可以在步骤210之后由处理器118确定。
参照图2中的流程图200的步骤220和图la_ld，流程图200的步骤220包括处理 器118探测由外围设备102作出的在触摸表面116上的触摸111。例如，用户可以触摸右窗 144、顶部146和扰流板148中的至少一个，其可以是被耦合于一个或多个触摸前导器例如 触摸前导器108的接触区域，以将触摸传递至触摸点110。除了具有接触区域之外或代替具 有接触区域，可以包括按钮152，其是可以选择性地使能通过外围设备102内的电路产生触 摸111的触摸开关。
参照图2中的流程图200的步骤230和图la_ld，流程图200的步骤230包括处理 器118基于由外围设备102作出的在触摸感应系统100的触摸表面116上的触摸111来识 别外围设备102。例如，处理器118可以将由同时发生的触摸136形成的三角形与识别数据 130比较以识别外围设备102。作为具体的实施例，处理器118可以将外围设备102识别为 来自Disney/Pixar的《汽车总动员》的Lightning McQueen,将外围设备104识别为其中的 Mater0
参照图2中的流程图200的步骤240和图la_ld，流程图200的步骤240包括处 理器118可选择地基于由外围设备102作出的在触摸感应系统100的触摸表面116上的触 摸111来确定外围设备102的取向。例如，处理器118可以确定外围设备102相对于外围 设备104和/或触摸表面116的取向。这可以例如通过确定由同时发生的触摸136形成的 三角形相对于存储在识别数据130中的三角形的旋转偏移实现。将意识到，其他的手段是 可能的。此外，处理器118可以将由同时发生的触摸136形成的三角形的一个点或区域与 外围设备102的前部154a相关联，并且将由同时发生的触摸136形成的三角形的另一个点 或区域与后部154b相关联。
参照图2中的流程图200的步骤250和图la_ld，流程图200的步骤250包括处 理器118响应于识别外围设备102而将数据132通信至外围设备102的接收电路160。例 如，处理器118可以利用发射器124或其他的用于将数据132通信至外围设备102的接收 电路160的手段通信数据132，如上文描述的，发射器124可以是例如RF发射器。
下文将参照图2和Ie描述示例性的组图以更好地阐明各种发明构思。在步骤210 中，用户可以将外围设备102以位置P1和取向O1放置在触摸表面116上，并且可以按下可 以选择性地使能由外围设备102内的电路产生触摸111的按钮152，由外围设备102内的电 路产生的触摸111由处理器118使用步骤220探测到。使用步骤230，处理器118可以将外 围设备102识别为来自Disney/Pixar的《汽车总动员》的Lightning McQueen。此外，处理 器118可以已经关于外围设备104执行了步骤210至240，并且将外围设备104识别为来自 Disney/Pixar的《汽车总动员》的Mater。
使用步骤250，处理器118可以控制前照灯150和挡风玻璃142，使得它们被照亮， 如上文已经描述的。此外，处理器118可以产生数字前照灯174a和174b (也被称为数字前 照灯174)，其是在触摸屏显示器116上的表示前照灯150的反射的数字图像。数字前照灯 174的位置和取向可以基于外围设备102的位置P1和取向O1产生。因此，数字前照灯174 可以在触摸表面116上追踪外围设备102。此外，数字前照灯174可以基于外围设备102的 位置P1和取向O1闪烁、闪光和/或改变颜色。
在步骤240之后，处理器118可以确定外围设备102面向外围设备104，并且在步 骤250中，因为基于位置P1和取向O1, Lightning McQueen面向Mater，致动器120可以包 括用于模拟Lightning McQueen和Mater之间的对话的扬声器。此外,在一个实施方案中， 外围设备102中的致动器164可以包括扬声器，其中处理器118利用步骤250使用扬声器、 接收电路160和数据132模拟对话。注意在某些实施方案中，步骤250的多个实例可以连 贯地和/或并行地进行。在可选择的场景中，如果在步骤240之后Lightning McQueen被 确定为没有面向Mater，那么致动器164可以包括马达，并且处理器118可以在模拟对话之 前利用步骤250引导外围设备102物理地转动并且面向Mater。
在一个实施方案中，处理器118可以利用在流程图200中描述的步骤引导外围设 备102在触摸表面116上的移动。例如，通过利用步骤250以控制至少一个马达使轮子140 转向并且将外围设备102作为汽车驱动，处理器118可以使外围设备102移动。利用步骤 220至240，处理器118可以追踪外围设备102，使得可以基于外围设备102的位置、取向和 标识符的任何组合来引导移动。在某些实施方案中，处理器118可以基于用户输入例如在 触摸表面116上的基于触摸的输入、外部控制器例如视频游戏控制器、和语音命令引导外 围设备102的移动。
图1e示出了虚线，其相应于当处理器118引导外围设备102在触摸表面116上移 动时，外围设备102采取的路径172。如图1e中所示的，在位置P2，Lightning McQueen与 壁170碰撞。在一个实施方案中，壁170是触摸屏显不器116上的数字兀件。在另一个实施 方案中，壁170可以是另一个外围设备，其可以被用户放置，例如，以创建障碍训练场。处理 器118可以探测外围设备102相对于壁170的位置P2和/或取向O1,以确定软件中的事件 例如碰撞已经发生。此外，在步骤250中，处理器118可以基于外围设备102相对于壁170 (例如外围设备或数字元件)的位置P2和/或取向O1产生数据132。例如，处理器118可以 逆向地驱动Lightning McQueen、转动轮子140以躲避壁170以及将Lightning McQueen向 前驱动到路径172上。处理器118基于外围设备102相对于触摸感应系统100的数字元件 的位置P2和/或取向产生数据132的其他的实施例导致触觉的或触知的反馈，其中外围设 备102的致动器164或电子设备106的致动器120在数字元件是砾石(与路面相对)，时振 动，并且其中如果数字元件是泥(与土相对)，那么外围设备102较慢地移动。此外，如图1e 中所示的，数字前照灯174b可以基于外围设备102相对于壁170 (例如外围设备或数字元 件)的位置P2和取向O1中的任何一个产生，并且因为其被壁170遮掩，因此被描绘得较小。
因为处理器118可以确定外围设备102的取向O1，所以处理器118可以确定仅前 照灯150b与壁150碰撞的“碰撞点”。因此，在图1e中，前照灯150b被示出为没有照亮，并 且，在位置匕，数字前照灯174b没有被示出。使用步骤250，数据132可以存储在外围设备 102的存储器162中，其可以记录前照灯150b被破环并且不能再进行操作。因此，例如，如 果外围设备102被相似地在不同的触摸感应系统中利用，那么前照灯150b可能仍然是不可 操作的，直到例如用户在软件中发起对前照灯150b的虚拟修复。
在一个实施方案中,路径172还在除了触摸表面116之外的另一个触摸表面上。触 摸表面可以例如是未示出的另一个电子设备的一部分。例如，用户可以将两个iPad并排地 放置以扩展触摸表面116。
根据本发明的实施方案，可以在触摸感应系统100的显示器上实现数字镜像效果。图1e示出了虚拟显示176，其是触摸屏显示器116上的数字图像。虚拟显示176示出了外围设备102作为Lightning McQueen的虚拟表示178。利用外围设备102在触摸表面 116上的取向和/或位置，虚拟显示176可以作为数字镜子使用，其中虚拟表示178镜像外围设备102的移动。例如，在图1e中，处理器118已经确定外围设备102在位置P3在虚拟显示176的前方，并且将虚拟表示178表示为具有取向02。如果外围设备102将要旋转，那么虚拟表示178也可以旋转。此外，图1e示出了现实的边界182，其可以在虚拟显示176中表示。在某些实施方案中，如果外围设备102将从位置P3移动，那么虚拟表示178可以在虚拟显示176中移动，并且可以在外围设备102离开边界182时仅部分地显示。
在虚拟显示176中，外围设备102的虚拟表示178具有贴花182a和182b (也被称为贴花182)，其是虚拟表示178的虚拟配件。更具体地，外围设备102本身不包括贴花182， 贴花182包括在虚拟表示178中。贴花182可以例如通过完成视频游戏的等级、进行软件中购买在软件中解锁，或可以被联接于用户概况和/或外围设备102的标识符，例如，如在步骤230中确定的。用于Lightning McQueen的虚拟配件的实例可以包括虚拟化妆、动画的嘴、雪地轮胎、越野轮胎、轮辋和帽子。
用于现实物体例如外围设备102 (与虚拟表示178相对)的虚拟配件追踪现实物体并且允许增强的用户体验。例如，上文描述的数字前照灯174是虚拟配件，其提供增强的真实感。在一个实施方 案中，虚拟配件被实现为特别的轮胎或武器升级，其可以在软件中解锁，例如通过使用真实的或游戏中的货币进行购买。在一个实施方案中，虚拟配件是在显示器例如触摸感应系统100的触摸屏显示器116上的毗邻的外围设备102。在一个实施方案中，虚拟配件可以影响外围设备102在软件中的数字表示的性能。例如，如果虚拟配件包括雪地轮胎，那么数字表示可以具有例如在雪上的速度属性的属性，其由于具有雪地轮胎而增大。处理器118也可以利用属性控制外围设备118，例如通过基于该属性来产生数据132。 例如，外围设备102可以较快或较慢地移动，这取决于速度属性的幅值。虚拟配件可以相似地包括越野轮胎，其导致在砾石或泥土上的更好的性能，以及赛车轮胎，其导致在柏油上的更好的性能。
在一个实施方案中，虚拟配件可以被用户输入修改。例如，虚拟配件可以响应于用户按下在触摸表面116上、在远程控制设备上或在电子设备106上的按钮被修改。作为一个实施例，虚拟配件可以是大炮，其响应于用户输入射击炮弹。作为其他的实施例，虚拟配件可以是喷气发动机组件、激光或拖钩。此外，在一个实施方案中，虚拟配件使能用户输入。 例如，响应于外围设备102具有虚拟配件，按钮可以出现在屏幕上。在一个实施方案中，远程控制设备是另一个电子设备，例如来自AppIe1M^ iPad或iPhone。另一个电子设备可以通过服务器、蓝牙或其他的手段发送远程控制数据并且也可以被用作用于在电子设备106 上运行的软件的另外的显示器，代替作为远程控制设备使用或作为远程控制设备的补充。 例如，另一个电子设备可以显示与电子设备106相同的游戏词语的不同视图，和/或游戏中的状态信息。
注意不是本文公开的所有的实施方案都要求处理器118被配置为将数据132通信至外围设备102的接收电路。此外，不是本文公开的所有的实施方案都要求通信是响应于处理器118基于在触摸感应系统100的触摸表面116上的触摸111识别外围设备102。然而，在许多优选的实施方案中，处理器118具有这样的配置。在一个实施方案中，外围设备102可以在使用或不使用数据132的情况下将自身驱动经过触摸表面116，例如利用传感器 (例如照相机)或利用来自远程控制设备的用户输入。在一个实施方案中，外围设备102可 以驱动自身经过触摸表面116，其响应于在触摸屏显示器116上描绘的道路(即数字元件) 的移动而作现实的移动。相似地，前照灯150和/或挡风玻璃142可以在使用或不使用数 据132的情况下被外围设备102控制。
为了进一步例证本发明的实施方案，图1e不出了外围设备190a和190b。夕卜围设 备190a和190b可以包括与图1b-1d中示出的外围设备102相似的组件，或可以包括不同的 组件或更少的组件(例如仅一个或多个触摸点)。外围设备190a具有多个面,包括面192a、 192b、192c和192d。面192a、192b、192c和192d中的每个具有触摸点例如触摸点110的不 同的配置，由此外围设备190a具有不同的标识符，这取决于外围设备190a的哪个面被处理 器118识别。例如，在本实施方案中，外围设备190a是六面的骰子并且每个面表示用户滚动 骰子的不同的结果。在所示出的实施方案中，用户已经滚动出“一”，其可以通过基于面192d 上的一个或多个触摸点，由处理器118识别外围设备190a来确定。如图1e中所示的，外围 设备190a具有在面192a上的可视标记物或指示物(例如点)，其将关于被处理器118识别 的内容的信息显示在外围设备190a上。可视标记物可以永久地在外围设备190a上和/或 仅在处理器118已经识别出外围设备190a之后在外围设备190a上出现。
外围设备190b相似于外围设备190a，面194a、194b、194c和194d具有触摸点例如 触摸点110的不同的配置，由此外围设备190b具有不同的标识符，这取决于外围设备190b 的哪个面被处理器118识别。在一个实施方案中，处理器118可以分辨外围设备190b与外 围设备190a，无论其是通过具有触摸点的不同配置(例如其的面与外围设备190a的不同的 标识符)、RFID标签还是通过其他包括上文描述的那些手段来区分。因此，例如，电子设备 106的每个用户可以具有唯一的骰子，使得处理器118可以确定哪个用户滚动了骰子。在一 个实施方案中，每个用户必须首先将外围设备190a或190b在软件中注册。在另一个实施 方案中，软件自动地将外围设备190a和190b中的每个与不同的用户相关联。当然，上文的 构思不限于骰子。例如，外围设备190a和190b可以是扑克牌。作为另一个实施例，外围设 备190a和190b可以是西洋跳棋棋子，其中一个面确定为“王棋”。
在本发明的多种实施方案中，外围设备，例如外围设备102、104、190a和190b，可 以被放置为与触摸表面116物理接触。因此，如果触摸点例如触摸点110将在触摸表面116 上移动的话，具有刮擦触摸表面116和/或制造噪声的风险。在一个实施方案中，触摸点110 包含柔软的电容性材料，例如导电弹性体，或其他的不刮擦触摸表面116的聚合物。其他的 实例包括被缝合在织物上的导电性线、被印刷在例如纸或塑料上的导电油墨、导电涂料、抛 光金属材料、具有覆层例如涂料或植绒的金属材料、以及导电泡沫。
然而,在某些实施方案中，触摸点例如触摸点110可以易于刮擦触摸表面116和/ 或制造噪声，如果触摸点要在触摸表面116上移动的话。因此，在某些实施方案中，触摸表 面116可以被保护不与触摸点直接物理地接触。例如，在一个实施方案中，外围设备或触摸 表面116包括用于将触摸点与触摸表面116间隔开以防止当外围设备在触摸表面116上时 直接物理接触的手段。参照图lc，例如，当外围设备102在触摸表面116上时，轮子140可 以将触摸点110与触摸表面116间隔开。然而,触摸点110要足够接近触摸表面116以注 册触摸111。在一个实施方案中，外围设备190a在面192a、192b、192c和192d中的每个上可以包括保护材料例如防刮擦和/或抗刮擦材料，例如经过橡胶处理的材料，以将触摸点 与触摸表面116间隔开。在某些实施方案中，保护材料覆盖触摸点。此外，在某些实施方案 中，保护材料暴露触摸点。
在某些实施方案中，保护材料和/或其他的材料形成触摸点。例如，材料可以覆 盖一个或多个导电层的一个或多个部分，以将导电层的一个或多个部分暴露以和触摸表面 116电接触，同时将导电层的其他的部分屏蔽以不和触摸表面116电接触，由此被暴露的部 分形成触摸点。以这种方式，不同的覆盖物可以被应用于外围设备，以改变或设置它们的由 处理器118确定的标识符。
从本发明的以上的描述，表明各种技术可以被用于实施本发明的构思，而不偏离 其范围。此外，虽然已经具体地参照某些实施方案描述了本发明，但是本领域的技术人员将 意识到，可以作出形式和细节上的改变，而不偏离本发明的精神和范围。因此，所描述的实 施方案将被认为在所有的方面是例证性的而不是限制性的。还应当理解，本发明不限于本 文描述的具体的实施方案，而是能够具有许多重排、修改和替代，而不偏离本发明的范围。
权利要求
1.一种通信方法，所述方法使用具有处理器和触摸表面的触摸感应系统与多个外围设备中的第一外围设备通信，所述方法包括使用所述处理器探测由所述第一外围设备作出的在所述触摸感应系统的所述触摸表面上的多个触摸；以及使用所述处理器基于由所述第一外围设备作出的在所述触摸感应系统的所述触摸表面上的所述多个触摸来识别所述第一外围设备；响应于所述第一外围设备的识别，使用所述处理器将数据通信至所述第一外围设备的接收电路。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个触摸是同时发生的。
3.根据权利要求1所述的方法，包括使用所述处理器基于所述外围设备在所述触摸表面上的位置来产生所述数据。
4.根据权利要求1所述的方法，包括使用所述处理器基于所述外围设备相对于所述触摸感应系统的数字元件的位置来产生所述数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述外围设备响应于所述数据进行移动。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据控制所述外围设备的致动器。
7.根据权利要求1所述的方法，包括使用所述处理器引导所述外围设备经过所述触摸表面的移动。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述数据通信至所述外围设备的所述接收电路是利用由所述触摸感应系统的显示器产生的光进行的。
9.根据权利要求1所述的方法，包括将所述数据存储在所述外围设备的存储器中。
10.根据权利要求1所述的方法，其中将所述数据通信至所述外围设备的所述接收电路是利用射频(RF)传输进行的。
11.一种触摸感应系统，所述触摸感应系统用于与多个外围设备中的至少一个外围设备通信，所述触摸感应系统包括触摸表面；处理器，所述处理器被配置为探测由所述第一外围设备作出的在所述触摸感应系统的所述触摸表面上的多个触摸；基于由所述第一外围设备作出的在所述触摸感应系统的所述触摸表面上的所述多个触摸来识别所述第一外围设备；以及响应于识别所述第一外围设备，将数据通信至所述第一外围设备的接收电路。
12.根据权利要求11所述的触摸感应系统，其中所述处理器被配置为基于所述外围设备在所述触摸表面上的位置产生所述数据。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述处理器被配置为基于所述外围设备相对于在所述触摸感应系统的显示器上的数字元件的位置产生所述数据。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述外围设备响应于所述数据进行移动。
15.一种用于具有触摸表面的触摸感应系统的外围设备，所述外围设备包括多个触摸点，其被配置为接触所述触摸感应系统的所述触摸表面；所述多个触摸点还被配置为向所述触摸感应系统提供触摸以供识别所述第一外围设备;接收电路，其被配置为接收响应于所述第一外围设备的识别而被通信至所述外围设备的数据。
16.根据权利要求15所述的外围设备，其中所述接收电路包括光传感器，所述光传感器被配置为接收由所述触摸感应系统的显示器产生的光。
17.根据权利要求15所述的外围设备，包括被配置为由所述数据控制的致动器。
18.根据权利要求15所述的外围设备，包括被配置为存储所述数据的存储器。
19.根据权利要求15所述的外围设备，其中所述接收电路被配置为通过RF传输接收所述数据。
20.根据权利要求15所述的外围设备，其中所述外围设备被配置为通过操纵所述多个触摸点经过所述触摸表面将数据通信至处理器。
全文摘要
本发明公开了用于触摸屏设备的游戏部件和相关方法，其提供了一种使用具有处理器和触摸表面的触摸感应系统与多个外围设备中的第一外围设备通信的系统和方法。根据示例性的实施方案，该方法包括使用处理器探测由第一外围设备作出的在触摸感应系统的触摸表面上的多个触摸。该方法还包括基于由第一外围设备作出的在触摸感应系统的触摸表面上的多个触摸，使用处理器来识别第一外围设备。该方法还包括响应于第一外围设备的识别，使用处理器将数据通信至第一外围设备的接收电路。
文档编号A63F13/02GK102999207SQ20121030086
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月22日 优先权日2011年9月9日
发明者克里斯多佛·W·希瑟利, 阿尔门·姆克尔强, 乔纳森·贝克尔, 布赖恩·怀特 申请人:迪士尼企业公司