专利名称：无线控制器及其供电方法
技术领域：
本发明涉及用于无线遥控指定电子设备的无线控制器，并且涉及一种无线控制器的供电方法。
背景技术：
常规的视频游戏机通常由一个操作者(游戏参与者执行游戏，以后简称为是参与者)操作的游戏控制器和一个用于控制游戏进程和游戏角色动作的游戏机主体组成。游戏控制器装备各种供参与者操作的操作按钮，按键等，游戏控制器还装备一个LED(发光二极管)来通知参与者例如操作模式，或者装备振动发生机构，其中重物被偏心地安装在电马达的旋转轴上来产生振动。
通常，游戏控制器与游戏机主体之间通过一根电缆相连。游戏控制器向游戏机主体发送上述操作按钮的操作信号等。游戏机主体为游戏控制器供电。此外，游戏机主体向游戏控制器发送控制信号用来控制例如LED发光和振动机构的操作。
近来，设计使用例如红外线和低功率RF(射频)信号通过无线通信将游戏控制器与游戏机主体之间连接起来使电缆对操作游戏控制器的妨碍和电缆长度的限制的不方便最小化。
如果游戏控制器通过无线与游戏机主体相连，就可能需要用电池为游戏控制器供电(原电池或副电池)。
虽然可以操作一个视频游戏持续一个长的时间，但是，这样的电池容量是有限的。因此希望设计在有限的电池容量内可以操作尽可能长的时间的游戏控制器。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种适用于与视频游戏机主体进行无线通信的游戏控制器和类似装置并且可以在一个有限的电池容量内长时间操作的无线控制器及其供电方法。
根据本发明，用于无线遥控一个特定电子设备的无线控制器的内部元件根据功耗、功能重要性等级、或者功耗和功能重要性等级两者被分成至少两组。并且为分类的内部元件的各个组提供至少两个独立的电源系统。
即，根据功耗、功能重要性等级、或者功耗和功能重要性等级两者，为内部元件供电的电源被分成对每个元件的系统。因此，对于至少一组分类的内部元件(例如，其功能高度重要或者其功耗低)，可以保证长时间的供电。
图1表示根据本发明的一个实施例的视频游戏系统的一般结构；图2是根据实施例的游戏控制器的前视图；图3是游戏控制器的后视图；以及图4是在根据实施例的游戏控制器中的电子元件的方框图。
具体实施例方式
本实施例的视频游戏系统图1表示作为实施例的视频游戏系统1的一般结构，其中可应用根据本发明的无线控制器和此控制器的供电方法。
此实施例的视频游戏系统1是通过无线而不使用任何电缆将游戏机主体2和游戏控制器20连接起来的系统。视频游戏系统1主要包括一个视频游戏机主体2；一个游戏控制器20；用于在视频游戏机主体2和游戏控制器20之间进行双向无线通信的收发信机12和39；以及一个具有显示游戏画面、电视图象或类似图象的监视屏11的电视接收器10。
在图1的例子中，游戏机主体2和游戏控制器20本身都没有无线通信功能，因此在外部为其连接收发信机12和39用于无线通信。如果游戏机主体2和游戏控制器20中的任何一个本身具有无线通信功能，就不需要收发信机12和39了。
游戏机主体概述虽然省略了内部电路结构的详细描述，游戏机主体2装备存储卡插槽8A和8B，存储卡26可插入到每个插槽中；与上述收发信机12的任何一个都是可拆卸连接的控制器端口7A和7B；一个装载诸如DVD-ROM和CD-ROM光盘的盘托3；一个开/关按钮9用于开/关盘托3；一个开/备用/重启按钮4用于开电源/备用/重启游戏；一个IEEE(电气和电子工程师协会)1394连接终端6；两个USB(通用串行总线)连接终端5等。虽然省略了图示，游戏机主体2在后面还装备了一个电源开关、音频/视频输出端口(AV多路输出端子)、一个PC卡插槽，一个光数字输出端子，一个交流电源输入端子等。如果需要，还可以在视频游戏机主体2中提供一个驱动器槽来装备一个硬盘驱动器。
视频游戏机主体2根据从光盘诸如CD-ROM或DVD-ROM和半导体存储器读取的游戏应用程序，或者通过通信线路诸如电话线、LAN、CATV线路或通信卫星线路下载的游戏应用程序，和通过收发信机12和39从游戏控制器29接收的操作信号来执行一个游戏。为了执行游戏，视频游戏机主体2主要根据来自游戏控制器20的操作信号来控制显示在与视频游戏机主体2连接的电视接收机10的监视屏11上的游戏中的各种图象(游戏图象)和由音频系统产生的声音(游戏声音)。插在存储卡插槽8A或8B中的存储卡26存储(保存)执行游戏产生的各种游戏数据。当重新开始游戏时，可以使用这些保存的数据。
此外，视频游戏机主体2不仅可以根据游戏应用程序来执行此类的视频游戏而且还可以重现(解码)记录在CD上的音频数据和记录在DVD上的视频/音频数据，例如一个电影。而且，视频游戏机主体2可以根据各种其它应用程序来操作。
收发信机概述虽然省略了对内部电路结构的详细描述，但是视频游戏机主体2侧的收发信机12还装备了与视频游戏机主体2的控制端口7A或7B连接的连接器13来进行电气连接；通过控制器端口7A和7B与视频游戏机主体2进行双向通信的通信电路；与游戏控制器20侧的收发信机39进行双向无线通信的通信电路；以及一个发送/接收部分用于通过无线发送/接收信号。图1中表示的收发信机12的外壳14中装备了上述的通信电路和发送/接收部分。
并且，虽然省略了对内部电路结构的详细描述，游戏控制器20侧的收发信机39还装备了一个与游戏控制器20上未表示的连接端口进行连接的连接器来进行电气连接；通过连接端口与游戏控制器20进行双向通信的通信电路；与视频游戏机主体2侧的收发信机12进行双向无线通信的通信电路；以及一个发送/接收部分40用于通过无线发送/接收信号，图1中表示的收发信机39的外壳41中装备了上述的通信电路。在另一个例子中，收发信机39可以被结合到游戏控制器20中或与游戏控制器结合在一起而不能被拆开。
收发信机12和39相互之间使用例如红外通信、通用短距离高速率无线通信系统诸如蓝牙(商标)，或者专用短距离高速率无线通信系统进行点到点的双向无线通信。
游戏控制器概述图2和3分别表示游戏控制器20的前视图和后视图。
游戏控制器20具有一个被参与者的左手掌握住的左手柄35；一个被参与者的右手掌握住的右手柄36；分别被把握手柄35，36的左手和右手的两个大拇指操作的左侧操作区21和右侧操作区22；在模拟方式中(操纵杆操纵)下还分别被左大拇指和右大拇指操作的左侧模拟操作部分31和右侧模拟操作部分32；分别由左手和右手食指操作的左侧第一按钮23L和右侧第一按钮23R；以及在第一左按钮23L和第一右按钮23R的正下方的并且分别由左手和右手中指操作的左侧第二按钮37L和右侧第二按钮37R。
左侧操作区21装备由操作者使用的用来移动例如一个游戏角色在屏幕上向上、向下、向左和向右的“向上”、“向下”、“向左”和“向右”方向键，“向上”、“向下”、“向左”和“向右”方向键不仅能够指定向上、向下、向左和向右的方向而且能够指定倾斜方向，以便例如同时按下“向上”方向键和“向右”方向键时可以发布在倾斜的右上方向上移动的指令，这也适用于其它的方向键，例如通过同时按下“向下”方向键和“向左”方向键时可以发布在倾斜的左下方向上移动的指令。
在右侧操作区22中，提供了四个命令按钮(上面分别具有标记△、□、X和○的按钮“△”“□”“X”“○”)，其被指定具有诸如设置或执行随游戏应用程序不同而不同的游戏角色的功能。例如，分配给“△”键的是显示菜单的功能。分配给“X”健的是取消选择条目的功能。分配给“O”键的是确定选择条目的功能。分配给“□”键的是选择显示/不显示列表或目录的功能。
当没有操作时，模拟操作部分31和32的任何一个是保持直立的(没有倾斜)。这个位置被称作原位置。当模拟部分31和32倾斜时，根据被操作的模拟操作部分相对于原位置的倾斜角度和方向检测X-Y坐标值，所述坐标值然后被当做一个操作输出被送到视频游戏机主体2中。
游戏控制器20上还装备一个模式选择开关33用于选择一种操作模式来激活(模拟操作模式)或不激活(数字操作模式)左右操作区21和22和模拟操作部分31和32的功能。游戏控制器20上还装备一个光指示器34诸如一个LED(发光二极管)来通知操作者被选择的操作模式；一个开始按钮24用于开始或暂停游戏或重现，以及一个选择按钮25用来在监视屏11上显示菜单、操作面板或类似物。当用模拟选择开关33选择模拟操作模式时，光指示器34打开并且模拟操作部分31和32中的一个被激活，当选择数字操作模式时，光指示器34关闭并且模拟操作部分31和32中任何的一个不被激活。
当操作上述一个按钮和操作区时，游戏控制器20根据操作产生一个操作信号，并且通过收发信机39将操作信号以无线通信方式发送给视频游戏机主体2。即，在此实施例中，操作信号通过收发信机39被发送给视频游戏机主体2。
此实施例的游戏控制器还装备一个显示单元42用于在必要时显示文字或图象和振动机构44和45；以及一个图象输入系统、一个音频输入系统和一个音频输出系统，虽然它们没有被表示出。
振动机构44和45的任何一个通过旋转偏心地安装在电马达的旋转轴上的重物来产生振动。振动机构44和45根据来自视频游戏机主体2的指令进行操作，振动机构44和45分别位于左右手柄35和36中，在此实施例的游戏控制器20中，振动机构44和45在游戏的过程中被驱动来向参与者的手传递两种振动，从而实现身体感受游戏。
显示单元42位于游戏控制器20的盒上的一个可以被操作者容易看见的位置。显示单元42可以由一个液晶显示板、一个有机或无机EL(电致发光)板，一个分段显示器、LED(发光二极管)或类似装置组成。在显示单元42上显示的是用于标识每个控制器的信息、用于表示游戏控制器20和游戏角色之间的对应关系的信息或类似信息。
虽然在图2和图3中进行了省略，但图象输入系统是用于输入通过数字摄像机拍摄的图象数据，通过内置的CCD摄像机或类似装置拍摄的视频信号。音频输入系统用于输入通过例如麦克风进行电转换的音频信号。音频输出系统通过扬声器输出例如在玩游戏时的游戏声音或音乐。
游戏控制器的主要内部元件图4表示在具有收发信机39的游戏控制器20中的模块单元内的内部电子元件。
游戏控制器20通常包括一个通信模块71、一个操作模块77、一个控制模块70、一个振动模块75、一个图象显示模块74、一个图象输入模块73、一个音频输出模块76和一个音频输入模块72。
通信模块71包括用于与视频游戏机主体2的收发信机12进行无线通信的收发信机39。操作模块77包括按压操作部分86诸如左右操作区、按钮、操作键和开关、模拟操作部分31和32以及用于根据对此按压操作区部分86和模拟操作部分31和32的操作来产生电信号的信号产生电路88。控制模块70根据通过通信模块71从视频游戏机主体2接收的指令来控制游戏控制器20的各种功能(振动模块75、图象显示模块74、音频输出模块76等等)。此外，控制模块70根据来自操作模块77的按压信号和模拟操作信号以及来自图象和音频输入模块73和72的信号来产生通信数据，然后通过通信模块71将数据发送给视频游戏机主体2。
振动模块75包括上述振动机构44和45，在每个振动机构中，重物85被偏心地安装在电马达83的旋转轴84上并且重物85与马达83一起旋转来产生振动。图象显示模块74由上述用于显示遵照来自视频游戏机主体2的指令的文字或图象的显示单元42组成。音频输出模块76包括扬声器，没有表示的音频信号放大器等。音频输出模块76将从视频游戏机主体2传来的音频数据转化成要从扬声器输出的能听到的声音。音频输入模块72由用于输入外部语音或声音的麦克风组成。图象输入模块73接收通过外部终端连接的例如数字摄像机的视频数据和通过例如内置的CCD摄像机或类似装置获得的视频数据。
模块的分类在上述模块中，用于播放被实际执行的视频游戏所必需的模块是三个，即，通信模块71、控制模块70和操作模块77。以下，这些模块被称作基本模块。
如果任何一个基本模块不能工作，参与者的操作命令就不能被传送给视频游戏机主体2。结果，也就不能玩游戏。
与之相比，剩余的五个模块(振动模块75、图象显示模块74、音频输出模块76、音频输入模块72和图象输入模块73)虽然能够在玩游戏中帮助参与者或是给参与者提供许多条信息，但是对于操纵游戏来说不总是需要(并非必需)的。
即使这五个模块的一个或两个不能工作，参与者也能玩被实际执行的游戏。以下，这五个模块称作辅助模块。
对游戏控制器的电源的描述在如此实施例将游戏控制器20和游戏机主体2进行无线连接的情况下，操作游戏控制器20的必需的电源一定需要从电池或电池组供给。
在此实施例中，在游戏控制器20中提供至少两个电池51和52(至少两个独立的电源系统)。这两个电池51和52(独立的供电系统)根据上述模块的重要性或工作功率(功耗)被合理地使用。
下面将描述在此实施例的游戏控制器20中提供至少两个电池51和52(至少两个独立电源系统)的原因和这两个电池(独立的电源系统)是如何根据各个模块的重要性或工作功率(功耗)被合理地使用的。
玩一个视频游戏需要持续一个长的时间。在这样的情况下，用于操作游戏控制器20的电池必须经受长时间的游戏。
特别地，对于上述执行游戏所必需的基本模块，甚至当游戏的执行持续一个长时间时也能保证电力的供给。
相反，上述辅助模块对于执行游戏来说不是必需的。
因此在此实施例的游戏控制器20中提供至少两个独立的电池51和52，因此将用于对游戏控制器20的操作高度重要的基本模块的电源与用于辅助模块的不太重要的电源分开。因此供给高度重要的模块的电源就不会被不太重要的辅助模块消耗。因此，对基本模块的供电可以保证一个长的时间。
更具体地，在此实施例中，如图4所示，通信模块71、控制模块70和操作模块77作为基本模块由电池52供电，而振动模块72、图象显示模块74、音频输出模块76、音频输入模块72和图象输入模块73作为辅助模块由另一个电池51供电。因此，对任何一个对于游戏控制器20的操作来说必不可少的通信模块71、控制模块70和操作模块77的供电是有保证的。
图4的例子表示的所有辅助模块的电源系统和基本模块的电源系统完全分开的情况。然而，并不总是要求所有的辅助模块具有与基本模块分开的电源系统。例如，具有低功耗的辅助模块可以使用与基本模块相同的电源系统。
换言之，保证游戏控制器的基本操作维持一个长时间的目的可以通过将具有特别高的功耗的仅仅一个或多个辅助模块的电源系统与其它具有相对较低的功耗的模块的电源系统分开来实现。
在此实施例中，具有高功耗的辅助模块，例如，振动模块75、音频输出模块76、和图象显示模块73，它们中的任何一个都不能被在设计上被改变来减小其功耗并且所有模块都需要机械或物理动能或发光能量，如同基本模块或类似装置。因此，将振动模块75、音频输出模块76和图象显示模块73的电源系统与其它具有低功耗的模块的电源系统分开可以使游戏控制器20长时间的工作。
振动模块75、音频输出模块76和图象显示模块73中，特别是振动模块75驱动马达83旋转大质量的重物85。此外，马达83的功率，即，马达83的转速，确定产生的振动的幅度。因此，一定要求为马达83提供相当大的功率来产生充分使参与者兴奋的振动。这与其它模块相比造成了振动模块75的一个相当大的功耗。因此，只将振动模块75与其它模块的电源系统分开就可以有效地保证游戏控制器20的长时间的工作。
对于图象显示模块73，例如如果使用一个七段LED或一个反射型液晶显示面板，可以以相对较低的功耗工作。并且，对于音频输出模块76，如果使用通过外部终端连接的耳机和戴在头上的受话器来代替内置的扬声器，就可以以较低的功耗工作。因此这些模块可以使用与基本模块同一电源系统。
如上所述，在此实施例中，提供至少两个电池51和52并且它们根据游戏控制器20的功能元件的重要性或功耗组成两个独立的电源系统，因此实现游戏控制器20的长时间的工作。
电池的特定例子在此实施例中，副电池被当做电池52使用来为基本模块和其它低功耗的模块供电，当然也可以使用原电池，但是更好使用一个经济的副电池因为它可以被充电来重复使用。副电池可以是一个NiCd(镍-镉)副电池，一个NiH(镍-氧)副电池，一个锂副电池或类似装置。使用的副电池的类型不必特别限定，但是希望以低成本、每单位质量具有高能量密度、能够被反复充电很多次，并且较小所谓的记忆效应来提供副电池。
电池52可以被拆卸，也可以不可拆卸地连接到游戏控制器20中的电路板上。如果电池52是不可拆卸的，例如，如图3所示在游戏控制器20的后面的规定位置提供一个用于插入为电池52充电的交流适配器插头60的连接器54。连接器54与电池52电气连接。在图3中，省略了交流适配器的主体的图示并且插头60和与交流适配器主体连接的电缆61的末端相连。
另一方面，在此实施例中，原电池被当作电池51使用来为所有的辅助模块或仅仅具有高功耗的辅助模块供电，在图3的实施例中，一组AAA(IEC)或R03(JIS)型号的碱电池被用作电池51。图3表示作为电池51的AAA碱电池放置在位于游戏控制器20的后面的电池盒50中并且移去了电池盒50的盒盖的状态。
当然，副电池也可以被当做电池51使用。但是目前，足以产生一个高电压来驱动振动模块75的马达的副电池与AAA(IEC)或R03(JIS)型号的碱电池相比具有较大的尺寸和重量。这样的电池不适合用于游戏控制器因为参与者必须手持一段很长的时间。因此在此实施例中，使用上述的碱电池是因为其相对较轻并且能够产生高电压。如果能得到的副电池重量轻、能够产生高电压、并且不贵，当然可以使用这样的副电池作为电池51。
在此实施例中，如果使用上述的可替换的电池作为电池51来给所有的辅助模块或者具有特别高的功耗的辅助模块供电，当电池51的电压由于长时间的操作变得很低时，例如，由振动模块75产生的振动已经变得很弱，电池可以被换成一个新的电池。在替换后，可以产生足以使参与者兴奋的振动。
实施例总结如上所述，在此实施例中，游戏控制器20中的电子元件被分类成必需的基本模块和其余的辅助模块，或者具有低功耗的基本模块和辅助模块以及其余的具有高功耗的辅助模块，并且为这些模块提供独立的电源系统，因此可以实现游戏控制器20的长时间的操作。
当然，本发明不限于上述的实施例并且可以在不超出本发明的技术范围内作出各种变化和修改。
例如，在上述实施例中，本发明适用于视频游戏系统的游戏控制器20中。但是本发明不限于此类游戏控制器20。本发明适用于通过无线通信控制各种电子设备的无线控制器。适用于本发明的无线控制器包括如上所述的必需的基本模块和其余的辅助模块，或者具有低功耗的基本模块和辅助模块以及其余的具有高功耗的辅助模块。
电池的数量，即，电源系统的数量，不限于上述实施例中的两个，并且可以是三个或者更多。
工业实用性如上所述，本发明适用于，例如，用于与视频游戏机进行无线通信的游戏控制器。
权利要求
1.一种用于通过无线通信遥控一个预定电子设备的无线控制器，包括至少两个电源装置；其中每个通过提供电力来工作的多个内部元件根据所述元件的功耗被分成至少两组，并且为各个分类的内部元件分开分配所述至少两个电源系统来单个地供电。
2.根据权利要求1的无线控制器，其中为具有高功耗的内部元件供电的电源装置是可更换的电池。
3.根据权利要求1或2的无线控制器，其中为具有低功耗的内部元件供电的电源装置是内置的副电池。
4.根据权利要求3的无线控制器，还包括一个充电终端，用于为副电池提供一个充电电流。
5.一种用于通过无线通信遥控一个预定电子设备的无线控制器，包括至少两个电源装置；其中每个通过提供电力来工作的多个内部元件根据所述元件的功能重要性被分成至少两组，并且为各个分类的电子元件分开分配所述至少两个独立的电源系统来单个地供电。
6.根据权利要求5的无线控制器，其中为具有低功能重要性的内部元件供电的电源装置是可更换的电池。
7.根据权利要求5或6的无线控制器，其中为具有高功能重要性的内部元件供电的电源装置是内置的副电池。
8.根据权利要求7的无线控制器，还包括一个充电终端，用于为副电池提供一个充电电流。
9.一种用于通过无线通信遥控一个预定电子设备的无线控制器，包括至少两个电源装置；其中每个通过提供电力来工作的多个内部元件根据所述元件的功耗和功能重要性被分成至少两组，并且为各个分类的电子元件分开分配所述至少两个独立的电源系统来单个地供电。
10.根据权利要求9的无线控制器，其中为具有低功能重要性和高功耗的内部元件供电的电源装置是可更换的电池。
11.根据权利要求9或10的无线控制器，其中为具有高功能重要性和低功耗的内部元件供电的电源装置是内置的副电池。
12.根据权利要求11的无线控制器，还包括一个充电终端，用于为副电池提供一个充电电流。
13.一种对用于通过无线通信遥控一个预定电子设备的无线控制器供电的方法，包括提供至少两个供电系统的步骤；以及将每个通过提供电力来工作的多个内部元件根据所述元件的功耗被分成至少两组，并且为各个分类的电子元件分开分配所述至少两个独立的供电系统来单个地供电的步骤。
14.一种对用于通过无线通信遥控一个预定电子设备的无线控制器供电的方法，包括提供至少两个供电系统的步骤；以及将每个通过提供电力来工作的多个内部元件根据所述元件的功能重要性被分成至少两组，并且为各个分类的电子元件分开分配所述至少两个独立的电源系统来单个地供电的步骤。
15.一种对用于通过无线通信遥控一个预定电子设备的无线控制器供电的方法，包括提供至少两个供电系统的步骤；以及将每个通过提供电力来工作的多个内部元件根据所述元件的功耗和功能重要性被分成至少两组，并且为各个分类的电子元件分开分配所述至少两个独立的电源系统来单个地供电的步骤。
全文摘要
提供至少两个电池，并且每个电池被分开地分配给根据元件的功耗或者功能重要性被分成至少两组的内部元件来供电。因此对具有高级别功能重要性或低功耗的元件的供电可以被保证一个长的时间。
文档编号G10L15/00GK1457619SQ01813264
公开日2003年11月19日 申请日期2001年12月19日 优先权日2001年1月23日
发明者田中诚, 赤泽亨, R·迪西特 申请人:索尼电脑娱乐公司