专利名称：双模式便携游戏机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子游戏机系统，特别是微处理器控制的游戏机系统及其相关的光栅扫描显示装置或者与电视机并用的便携控制装置或控制台。
计算机游戏机系统，最早在80年代初获得普及。家庭能利用的初期的游戏机比较简单。例如，初期的一种游戏机是在显示画面的两侧显示两个电子球拍，两个游戏者像打网球那样相互使电子球前后跳跃。在这种初期的游戏机中使用的输入装置相应地也简单，是由控制杆或转动盘构成的。
由セガ·ェンタ—プラィゼス公司制造的创世纪系统(商标)是现代商业上最成功的一个游戏机系统。如图1所示，创世纪系统设置在微处理器控制的游戏机装置10的周围，装置10与光栅扫描显示装置(即标准型电视机)连接。游戏机装置10装有游戏卡盘，具有用于与两台便携控制台连接的电子插头输入端12，13。图2是现有技术的控制台。游戏卡盘内装适当的固件，当与游戏机装置10相连接时，就处理从控制台30传送来的游戏者的指令，同时在电视机上显示特定的游戏变化的动作。由于游戏机装置10的详细说明在理解以强化型控制台为目的的本发明方面没有必要，所以从略。
图2是目前可以和创世纪系统一起利用的现有技术的控制台30的外观图。如图所示，现有技术的控制台30在左侧设有杆状的方向按钮(D按钮)，右侧设有多个控制按钮(A、B、C及起动按钮)。通常，使用者是用两手握住控制台30进行操作，使左手的拇指放在D按钮上，使右手的拇指放在A、B、C及起动按钮上。
为了说明现有技术的控制台30的使用，以模拟篮球为例进行说明。使球从1个球员传向另一个球员是这种游戏必要的特征。在现有技术的控制台30的情况下，使用者用D按钮指示球员对球的动作，同时，按压A按钮从其余的4人中连续地选择应接球的球员。然后，使用者按压C按钮，使球传向选定的球员。这对某些人来讲可能是一种麻烦的操作，但是，对于多数孩子和做过一定游戏的成人而言，只不过是水平比较高的手/眼的共同动作而已。现有技术的控制台30在响应这样做的好的球员们的要求这一意义上来说，是一个重要的阶段。但是，若再回到先前的篮球的例子上来，游戏者使用现有技术的控制台30不能立即选定接球的特定的球员。从这一例子可知，特别是在控制能力的强化及复杂化方面，游戏机系统还有改良的余地。
本发明就是为了解决现存控制台的上述问题，以能适应消费者对逐渐复杂的游戏机的无限的要求为目的。
为了达到上述目的，权利要求1所述的发明是一种与显示一次对象物和二次对象物的光栅扫描显示装置并用的输入装置，其特征在于具有可以携带并且可以选择性地指示显示装置上的特定位置的十分小的控制盒、在上述控制盒上由可动部件构成的用于控制上述一次对象物移动方向的一次输入器和根据上述特定位置同时控制上述二次对象物的二次输入器。
权利要求2所述的发明的特征在于上述二次输入器用于控制上述二次对象物的移动方向。
权利要求3所述的发明的特征在于上述二次输入器用于控制从多个潜在的二次对象物中选择一个的操作。
权利要求4所述的发明是一种与微处理器控制游戏机装置和与其相关的光栅扫描显示装置并用的便携式控制装置，其特征在于包括(a)用于控制在上述光栅扫描显示装置上显示的第一对象物的第一控制器和(b)用于控制在上述光栅扫描显示装置上显示的第二对象物的第二控制器；所述第一控制器具有为了特别规定第一所希望的方向而设在上述便携式控制装置上、可以移动的动作部件和将与上述第一所希望的方向对应的第1控制信号供给上述游戏机装置的机构；第二控制器具有通过在上述便携式控制装置上指示上述光栅扫描显示装置上所希望的位置而指示第二所希望的位置的指示器和将与上述第二所希望的方向对应的第二控制信号供给上述游戏机装置的机构。
权利要求5所述的发明的特征在于上述第一控制器的上述动作部件由多个机电开关构成。
权利要求6所述的发明的特征在于上述指示器包括将上述光栅扫描显示装置的一部分在摄像装置上进行聚焦的光聚焦器和判断上述光栅扫描显示装置的哪部分聚焦在上述摄像装置上的判断器。
权利要求7所述的发明的特征在于判断上述光栅扫描显示装置的哪部分聚焦在摄像装置上的判断器由使用光偏置LED的光传感器电路构成。
下面结合
本发明。
图1是作为创世纪系统而众所周知的游戏机系统中基本单元的现有技术的游戏机装置10的斜视图。
图2是与图1现有技术的游戏机装置并用的现有技术的控制台30的平面图。
图3a是本发明的理想的双模式便携控制装置100的斜视图。
图3b、3c、3d分别是图3a理想的双模式便携控制装置的平面图、正面图和侧面图。
图4适用于模拟篮球游戏的理想的双模式便携控制装置100的斜视图，表示使用者用左手拇指使第一个球员60(正在运球的球员)移动，同时通过指示别的球员62(接第一球员传球的球员)而选定的状态。
图5是图4所示理想的双模式便携控制装置100中使用的设在特定用途集成电路(ASIC)200周边的电路的概略图。
图6是在图5的ASIC200内执行的通信及控制逻辑的概略图。
图7是与图6所示的光传感器电路300对应的功能框图。
图8a和8b分别是表示印刷电路基板、菲涅耳透镜和本发明的双模式便携控制装置100使用的传感器(光电晶体管322)之间关系的平面图和侧面图。
图9a和9b是理想的便携控制装置100用的双片式控制盒结构的平面图，所示的状态是在该控制盒一方的一半部分设置前部菲涅耳透镜，在PC基板上设置后方菲涅耳透镜。
下面的说明是提示发明者实施本发明所能考虑的最佳形式，以便于电子游戏机领域的普通技术人员可以制造和使用本发明。而特别是由于这里公开的是应提供电子游戏机用的本发明的强化型双模式便携控制装置的一般原则，所以，本领域的普通技术人员很容易作出各种变形。
图3a—3d给出本发明的理想的双模式便携控制装置。如图所示，双模式便携控制装置100设有图2所示的现有技术的控制装置30的各种控制按钮，即D开关(控制杆)、A、B、C各按钮和起动按钮。而本发明的双模式控制装置100除了这些现有技术的按钮外，还内装了光检测系统370，这样，便可将控制装置同时作为控制杆和光指示器使用。各个使用者利用双模式控制装置100可以同时控制可相互独立地移动的两个对象物。
双模式控制装置100的光检测系统是由1个以上的透镜构成的透镜组370(参见图7)，在理想的实施例中，该透镜组由1对菲涅耳透镜120、122构成。在图3c中，可以看到最外侧的透镜120，在图8a和图8b中示出了两个透镜与外部印刷电路基板及光电晶体管322之间的关系。为了缩短焦距，如图示的那样使用了两个菲涅耳透镜。
如图4所示，如现有技术的控制装置30那样，双模式便携控制装置100也是由游戏者用两手握住的。而与现有技术的控制装置30相比，双模式控制装置100在一个以上的游戏者可以分别同时控制两个游戏对象物方面有显著的优点。
为了说明这种新型控制装置的优点，再回到上述模拟篮球游戏和传球的例子上来。参照图4，可以看到游戏者用左手拇指62操作D开关，控制正在对球64进行运球的篮球球员60。同时，游戏者能够将整个控制装置100如实线68、69所示的那样沿任意所希望的方向移动，能够把控制装置指向如虚线67及更进一步地任意指向如显示光标65所示那样的特定球员的方向。这样，便可选定别的篮球球员(这时为球员62)接球。最好在显示画面70上显示符号65等符号，对于控制装置100指向哪个方向，向游戏者进行视觉反馈。
上述篮球游戏的传球顺序只不过是一个例子。双模式便携控制装置100可以使用于各种其他的游戏。更可以两个人同时使用两台控制装置分别同时控制两个对象物。这在模拟竞技体育项目的两人游戏时是特别重要的优点。下面所示的可能的游戏和相关的功能表，只不过是一个例子。
足球—为了决定向何处投球的路线，指示接球手。
—为了控制通向接球手的进路，指示动作中的球员。
—作为方向导引，指示带球的球员的前方。
—通过用D开关指示带球的球员，控制阻挡的球员。
篮球—指示应接球的球员。
—使别的球员向投球的位置移动。
—人的精确度(在投球之前，迅速地使光标位于篮框上)。
棒球
—选定应投球的垒。
—控制跑垒者。
—通过控制投球位置，对准击球者的位置。
网球—在双打中，使自己一侧的两位球员移动。
曲棍球—通过特别规定应接球的球员，控制球路。
—为了阻挡，控制球员离开投球位置。
射击—控制应射击的场所。
—选择与主人公或车辆独立的靶子。
—任意选定靶中的目标。
图5和图6是用于实施本发明的双模式便携控制装置100的理想的电路。图5是包括ASIC(特定用途的IC)200的总体“森林”的框图，图6是表示ASIC200内的“树木”的图。
如图1和图3a所示的那样，便携控制装置100通过电缆112和9芯插接头110与游戏机装置10的电子插头输入端12或13连接。图5从左向右，大致为9芯插接头110、电缆112、ASIC200、由电阻213和电容器214构成的R/C(电阻/电容)电路网络215、集合在一起构成D开关的多个瞬时触点开关(上下左右)、A、B、C按钮和起动按钮，以及光传感器电路300。本发明今后的实施例，准备设置更多的控制按钮。
图5的光传感器电路300如图7对应的框图所示那样，用于监视包含在电视机画面70的目标区域74内的图像数据73。图像数据73通过透镜组370聚焦到对可见光敏感的光电晶体管322上。这样，每当水平扫描线76通过目标区域时，光电晶体管322就产生脉冲。该脉冲由放大器325放大，并输出放大过的脉冲信号325a。电阻分割电路326生成作为基准信号326a施加的基准电压。比较器327将放大过的脉冲信号325a与基准信号326a进行比较，当放大过的脉冲信号大于基准信号时，将水平扫描检测信号327a输出到ASIC200的插头17。
光传感器电路300的特征在于具有光偏置LED(发光二极管)321，在理想的实施例中，在物理上设置得非常靠近光电晶体管322。光电晶体管322的增益在无基极驱动时为零。增益通常随着基极驱动增大而增加。通过使用光偏置LED，可以使用2脚光电晶体管322取代具有电基极驱动输入端的标准的3脚光电晶体管。由于3脚光电晶体管在要提高增益时反而实际上使增益减小，所以不理想。特别是为了给装置进行电偏置而使用的电阻电路网络，其功能是作为由装置生成的光电流用的低阻抗分路。使用光偏置LED321，已经判明可以获得20∶1的灵敏度的增加。
偏置驱动器323用于驱动光偏置LED321，并且为了使之足够亮而供给必要的电流。目前，理想的偏置LED321是红色，以10mA电流进行驱动。琥珀色或橙色的LED通常由于量子效率高，所以，比红色的LED更好。
目标区域74在使理想的便携控制装置100保持在离平均尺寸的电视机为平均距离的位置时，大约包含16条扫描线76。其目的在于检测提供最长并且高辉度脉冲的最中央的扫描线。现在再回到表示ASIC200的逻辑图的图6，可以看出输入到插头17上的水平扫描检测信号327a将驱动作为增序计数器而构成的计数器210的时钟输入端CLK。各水平扫描线76每次横扫过目标区域74时，计数器210的计数增大，其输出Q1、Q2、Q3、Q4连续地从2进制数值0000变为2进制数值1111。两个倒相器211、212电输出Q4驱动。当计数器达到10进制数的8时，即若给予使Q4成为高电平的2进制数值1000，则倒相器211、212成为低电平。倒相器212的输出作为扫描线检测信号通过插头5供给游戏机装置，在现有技术中，如所周知，游戏机装置10根据相应于垂直回扫线的开始而接收扫描线检测信号的时间，可以很容易地计算出进行过检测的画面位置。倒相器211的输出供给时钟输入端CLK，借此使计数器210停止计数。即，计数器210在计数值达到8时停止计数，直至在下一个垂直回扫线期间接收到复位信号RST为止。在电视机显示画面70的各次垂直回扫线期间，图2所示的现有的控制台30将其本身识别为便携控制装置，通过6个端子P0—P5(线路1—4、18、19)将按钮按动数据传送给游戏机装置10。由于传送6个以上的数据，所以，游戏机装置采用通过端子P6(线路5)将多重控制信号传送给现有的控制台30的多重化方式。这里，由于游戏机装置必须确定安装的控制装置的种类，故控制装置100除了传送按钮按动数据外，还必须传送扫描线数据，所以，对于本发明的双模式控制装置100的情况，图将更加复杂。
本发明者等开发了一种新型电路，可以将该双模式控制装置100作为标准的控制装置30或者可以起双模式控制装置100的功能而又不必设置别的线路。这样，双模式控制装置100便能够以“现有”模式或“光”模式而动作。端子P0、P1(线路18和19)通常是现有的控制装置30的输出端，端子P6通常是向现有的控制装置30的多重控制输入端。
另一方面，在图6 的双模式控制装置电路中，端子P0、P1和P6具有(现有模式下的)数据输出端子或者(使控制装置成为光模式后给予控制信号)指令输入端子的双向功能。
如图6所示，ASIC200包含多重逻辑块240。双模式控制装置处于现有模式时，多重逻辑块240使控制装置具有现有控制装置的功能。而当双模式控制装置处于光模式时，多重逻辑块240使控制装置具有如下功能。
双模式控制装置端子方向P1线路18功能P0 输入计数器复位P1 输入数据选定P2 输出高电平 左P3 输出高电平 右P4 输出高电平 B按钮P5 输出高电平 C按钮P6 输出扫描线数据P0 输入计数器复位P1 输入数据选定P2 输出低电平 升P3 输出低电平 降P4 输出低电平 A按钮P5 输出低电平 起动按钮
P6 输出扫描线数据表1双模式控制装置一对负载电阻220、222使端子P0、P1在表观上保持为高电平。双模式控制装置100的端子P0、P1与“或非”门223的输入端连接。双模式控制装置1 00通过使门装置10的端子P0、P1成为低电平并大致保持该电平而设定为光模式。这里，说“大致”低电平的理由是因为在(上述)各垂直回扫线期间为了使计数器210复位，并通过4条线路使8个按钮的按钮按动数据实现多重化(参见表1)，端子P0、P1上要周期性地出现尖脉冲的高电平。
利用从门装置输入到P0、P1上的比较短的高电平逻辑控制信号，双模式控制装置100不会不经意地从光模式向现有模式转换，这是很重要的。按如下方式利用R/C电路可以实现容纳持续时间短的逻辑控制尖脉冲的能力。当端子P0、P1利用门装置10成为低电平时，“或非”门223的输出端成为高电平，通过倒相器224在插头15上反转为低电平。如图5所示，插头15与R/C电路的顶部连接。设在电阻212和电容器264之间的R/C电路的输出端反馈到ASIC200，通过插头16与锁存电路230的第2输入端连接。
当门装置10使端子P0、P1在比较长时间内成为低电平从而使双模式控制装置100成为光模式时，电容器214充分充电，倒相器224的输出端绕过ASIC200的插头15使锁存电路230置位。另一方面，由于在端子P0、P1上周期性产生的比较短的按钮按动输出信号不能使R/C电路210的电容器214充分充电，所以，锁存电路230不会由于这种存续期间短的脉冲而没有准备地复位。
图6的电路动作模式，随游戏卡盘是“现有的”游戏还是可以利用本发明的双模式控制装置100而动作的“光”游戏而不同。光游戏的软件通过使端子P0、P1成为低电平，确定开始使哪种控制装置(现有的控制装置30或双模式控制装置100)与游戏装置10连接。然后，虽然在现有控制装置的情况下是低电平，但光游戏软件通过用端子P2、P3检测数据，判断控制装置是否已成为光模式。而参照上述表1可知，当P1为低电平时，双模式控制装置100使升/降属于端子P2、P3。该升和降按钮由D开关的物理限制，不能同时按下。这样，在双模式控制装置的情况下，P2和P3不能(像现有的控制装置30那样)同时成为低电平，游戏软件就能够判定已安装了双模式控制装置100。当端子P2、P3都是低电平时，游戏软件能够判定已安装了现有的控制装置30。本发明的上述特征，只以双模式便携控制装置用的装置为例进行了说明，但是，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对上述实施例进行各种变形，这一点是很容易理解的。电子游戏机领域的普通技术人员容易理解，本发明可在其精神的范围内进行很多修正及改良。因此，本发明不限于特定的实施例，仅为以下的权利要求的范围所限定。
如上所述，本发明的控制装置可以作为1个以上的游戏者能够同时分别控制两个游戏对象物的电子游戏机系统用的便携控制装置。
权利要求
1.一种与用户显示一次对象物和二次对象物的光栅扫描显示装置并用的输入装置，其特征在于具有可以携带并且可以选择性地指示显示装置上的特定位置的十分小的控制盒；由设置在上述控制盒上可以动作的部件构成的、用于控制上述一次对象物移动方向的一次输入器，以及根据上述特定位置同时控制上述二次对象物的二次输入器。
2.按权利要求1所述的输入装置，其特征在于上述二次输入器用于控制上述二次对象物的移动方向。
3.按权利要求1所述的输入装置，其特征在于上述二次输入器控制从多个潜在的二次对象物中选定一个的操作。
4.一种与微处理器控制的游戏机装置和与其相关的光栅扫描显示装置并用的便携控制装置，其特征在于包括(a)用于控制在上述光栅扫描显示装置上显示的第1对象物的第1控制器，该第1控制器具有为了特别规定第1所希望的方向而在物理上可以移动的设在上述便携控制装置上的动作部件和将与上述第1所希望的方向对应的第1控制信号供给上述游戏机装置的机构；以及(b)用于控制在上述光栅扫描显示装置上显示的第2对象物的第2控制器，该第2控制器具有通过用上述便携控制装置指示上述光栅扫描显示装置上所希望的位置而指示第2所希望的位置的指示器和将与上述第2所希望的方向对应的第2控制信号供给上述游戏机装置的机构。
5.按权利要求4所述的便携控制装置，其特征在于上述第1控制器的上述动作部件由多个机电开关构成。
6.按权利要求4所述的便携控制装置，其特征在于上述指示器包括将上述光栅扫描显示装置的一部分聚焦在摄像装置上的光聚焦器和判断上述光栅扫描显示装置的哪部分聚焦在上述摄像装置上的判断器。
7.按权利要求6所述的便携控制装置，其特征在于判断上述光栅扫描显示装置的哪部分聚焦在摄像装置上的判断器由使用光偏置LED的光传感器电路构成。
全文摘要
一种一个以上的游戏者可以分别同时控制两个游戏对象物的电子游戏机系统用便携控制装置。设在控制盒内的用拇指操作的控制杆状方向开关用于选定或控制一次对象物的移动；设在同一控制盒内的光检测/方向指示系统用于选定或控制二次对象物的移动。
文档编号G06F3/042GK1116452SQ94190878
公开日1996年2月7日 申请日期1994年1月6日 优先权日1993年1月6日
发明者杰伊·斯密斯·Ⅲ, 肯尼斯·J·库兰 申请人:世嘉企业股份有限公司