专利名称：具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置及其方法
技术领域：
本发明是有关一种游戏控制装置及其方法，尤指一种具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置及其方法。
现今由使用者将控制数据传予游戏机的游戏控制装置有各种不同型式，此类游戏控制装置包括摇杆、游戏台、滑鼠、键盘、轨迹球、赛车转盘及由客户设定的游戏控置器，如钩鱼游戏控制器。此等使用者游戏输入装置大都以相关元件对一基座或壳体部份的移动加以感知。
近日则有由使用者输入的自由空间(free-Space)型式的新装置问市。
本发明则使用重力曲变薄膜以感知使用者游戏控制装置的倾斜度，进者，该薄膜可经由相关的重力向量在感知器沿多数倾斜轴及在自由空间中升降时，可侦测其倾斜及垂直加速。
该侦测资料是提供给游戏机以控制软件内部的打斗者或车辆之类游戏人物。传统自由空间型式的控制装置中，其倾斜及垂直加速感知器是于一薄膜板上以一含有重量并设于膜板中央的电极端进行磨擦感应。
本发明的目的是提供一种具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其提供一可测知自由空间中的间距及转距(pitch and ro1l)及其垂直加速的感知器。而其间距及转距可类化为游戏机摇杆的X及Y轴数据。使用者可将自由空间中的上下跃动转至游戏机。由于该倾斜及垂直加速感知器的简化结构，而可将其与其他的微控制器元件设于印刷电路扳上。
本发明的另一目的是提供一种具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制的方法，其方法包括有侦测、控制倾斜的方法及侦测、控制垂直加速的方法。
本发明的目的可以通过以下措施来达到一种具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，包括一使用者操控部份具有第一基本动作轴；一倾斜及垂直加速感知器具有第一感知轴，该倾斜及垂直加速感知器连接使用者操控部份使第一轴位于与第一基本动作轴相关的第一偏移角度；及一输出元件连接倾斜及垂直加速感知器供输出数据以显示感知倾斜及垂直加速。
使用者操控部份包括第二基本动作轴，且倾斜及垂直加速感知器连接使用者操控部，使第二感知轴位于在相关于第二基本动作轴的第二偏移角度。
第一及第二偏移角度各为接近于50度。
第一及第二基本动作轴包含间距及转距轴。
该提供感知指示信号以感知倾斜加速的倾斜及垂直加速感知器，进一步包含一连接倾斜及垂直加速感知器的变压元件用以减少由周遭温度所产生的电气偏差值。
该提供感知指示信号以感知垂直加速的倾斜及垂直加速感知器进一步包含一连接倾斜及垂直加速感知器的变压元件。
该变压元件是作为产生逻辑信号之比较器。
以含有电极及间隔物并可装设于电路板的倾斜及垂直加速感知器，其印设电极以侦测电容量，该电路板可装设含有微控制器及其他元件的倾斜及垂直加速感知器。
一种用以控制具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制的方法，其中侦测倾斜的的方法是提供一将电极设于中央的薄膜；该电极具有微重量并以长成或焊接方式成型于薄膜；该薄膜于感知器偏斜时产生变量；此薄膜与基准面电气连接；该薄膜的其中一种材料为不锈钢；部份电极设于薄膜顶面及底面，该薄膜并以间隔物与电极形成间距；感知器于偏斜所产生变量时可侦测电极与薄膜间的电容量差异；该薄膜被定位于两间隔物之间，该含有两间隔物的薄膜被定位于电路板网印电极之间；控制游戏机台倾斜的方法是提供一设有第一基本动作轴的使用者游戏控制装置；以一设有第一感知轴并连接游戏控制装置的倾斜感知器以感知使用者游戏控制装置的偏斜，借此使第一感知轴位在相关于第一基本动作轴的第一偏移角度；并传送一感知倾斜的信号指示至游戏机台；
侦测垂直加速的方法是提供于中央设有电极的薄膜；当拖力于上端或下端以抵抗重力时，该薄膜上弯或下弯；该薄膜与基准面电气连接，部份电极形成于薄膜顶面及底面；感知器在薄膜于垂直加速所造的上弯或下弯时侦测电极及薄膜间的电容量差异；控制游戏机台垂直加速的方法提供一种使用者游戏控制装置具有一第一基本动作轴；以一含有第一感知面的倾斜及垂直加速及感知器感知使用者游戏控制装置的垂直加速，并连接输入装置，使第一感知加速位在相关于第一基本动作感知面的第一偏移面；以及传送一对基准面垂直加速的感知指示信号至游戏机台。
本实用新型相比现有技术具有如下优点该装置上设有倾斜及垂直加速感知器，可侦测游戏控制装置的倾斜及垂直加速。
本发明的新颖性及其它特点将配合以下附图实施例详述说明于后图示摘要说明
图1是本发明可使用的游戏机系统图，其显示器同样设有扩音器；图2是本发明一种可行实施例的游戏控制装置详细方块图；图3为一种游戏控制装置的图例，显示如何安装倾斜及垂直加速感知器；图4显示游戏机控制器A面的倾斜；图5显示游戏机控制器B面的倾斜；图6显示游戏机控制器的升降；图7显示倾斜及输出电压的关系图表；图8是当感知器上下摇动时的垂直加速输出电压表；图9是感知器的结构图；图10显示当倾斜及垂直加速感知器偏斜时的曲线变化；图11显示如何侦测上下跃动；图12显示本发明可行实施例的感知器操控感知倾斜的流程图；图13显示本发明可行实施例的感知器操控感知垂直加速流程图；图14显示感知器底部电极；图15显示感知器上部电极；
图16显示感知器操作原理；图17为将倾斜转换成电压的电路图例。
图1及其相关说明在提供一种本发明可行使的精简、常用及合适型式的游戏机。本发明至少一部份将详述该一般可执行程序的游戏机，此类程序包括固定程序、目的码(objectt)、部份码(component)、数据结构等，熟习此一技术人员可将其运用于所有游戏机，包括手控装置、网路运作游戏或其类似产品。本发明同时可运用于分配式电脑系统(distributed computingenvironment)。其程序是由与网路连接的遥控装置操控，于分配式电脑系统中，程序可同时设于局部或设于遥控的记忆储存装置。
参图1，本发明的实例中包括一标准的传统游戏机台2，其含有中央处理器5，系统记忆6，视频连接器4，CD驱动器3，数据机8，及游戏控制界面7。
游戏控制界面7可为任何型式的连系结构，CD驱动器3则装设于游戏机台，而游戏软件则印制于CD，某些游戏机则设有数据机8供连接网际网路10。
视频连接器4则能在显示器10形成良好影像，游戏控制装置9则接至游戏控制界面7。已烧录游戏编码的CD则置入CD驱动器3。
游戏软件经由中央处理器5于记忆系统6中运作，并使游戏画面显现于显示器1萤幕上。
使用者可经由游戏盘、摇捍之类游戏输入装置将指令输入游戏机台2，同时，自由空间型式的游戏控制装置24(将于图2详述其细节)也可使用。
图2为本发明游戏控制装置24的进一步详图，其可作为使用者的游戏控制装置供作为使用者游戏控制装置的倾斜及垂直加速装置，并将其感知数据输入机台以控制游戏机2。
使用者游戏控制装置24包括一微控制器13。倾斜及垂直加速感知器11、稳压器22、偏压调整及放大器12、跃动侦测比较器23、LED19、键盘20及振动用马达21。
图3则显示如何将倾斜及垂直加速感知器11装设于游戏控制装置24的图例，该感知器应尽可能装设于游戏控制装置24的中央位置。
图4及图5显示由游戏控制装置24的A面或B面倾斜的定义。
图6显示上升或下降垂直加速的定义，其底面朝向地面方向。
图7则显示倾斜及输出电压间的关系图表。本发明的倾斜及垂直加速感知器的特点为，倾斜弧线在正45度角及负45度角之间，于图7中，Vref为图2中的稳压器22在倾斜及垂直加速感知器11置于一初基本角度时，感知器11的输出电压被设定为参考电压Vref，当感知器11由第一基本角度倾斜至正向或负向角度时，其输出电压则移至Vref+dV或Vref-dV。
图8显示游戏控制装置向上或向下摇动时，倾斜及垂直加速感知器所输出的电压与加速摇动向上或向下成对比。该感知器11可将此一模拟数据直接转换至数位类比转换器14，或可将数据以逻辑数位如0或1的方式借跃动侦测比较器23输至微控制器13。
图9显示倾斜及垂直加速感知器11的结构，一重量29设为如电极状连接位于电极A，B，C及D间以薄片金属所制成的薄膜28。
图10显示如何感知倾斜，当感知器11朝顺时针方向倾斜，重量29施力朝向顺时针方向的旋转力距，便薄膜产生曲变量，据此，将使薄膜上部较接近电极B31，而其下部则较接近电极D33。
图11则显示如何感知垂直加速，当垂直及倾斜感知器11快速向下，薄膜23则上弯，使电极31及32接近薄膜28。
图12则显示倾斜数据在微控制器13中的处理过程。倾斜及垂直加速感知器因倾斜产生电压，数位类比转换器14截取一基准电压，微控制器则将倾斜数据执行为间距(Y轴)及转距(X轴)。该微控制器对感知器偏位有补正数据，此偏位数据是作为间距及转距的执行数据，并将其传送至游戏机台。
图13显示垂直加速数据在微控制器中的处理过程。该倾斜及垂直加速感知器是依垂直加速而产生电压。数位类比转换器14截取基准电压，并将其传至游戏机台，另一种方式则为在经过跃动侦测比较器23后，将电压转成如0或1的逻辑数据，并将该逻辑数据移至由使用者自行设定的游戏控制装置24按键。
图14及图15显示用以构成倾斜及垂直加速感知器的电极，薄膜28接至基准面，而感知器11则于电极及薄膜28间形成电容量。该等电极是以网印铜片方式设于电路板。
图16显示感知器的断面以说明如何作出倾斜及垂直加速数据。
对一轴产生的倾斜数据可由以下方程式取得倾斜=K1((A-G)+(C-G)-((B-G)+(D-G)))
式中(A-G)为电极A及基准面的电容量。
垂直加速数据则可由下式取得垂直加速=K2((B-G)+(C-G)-((A-G)+(D-G)))图17显示侦测倾斜及垂直加速感知器的电路图例。
电极及薄膜间的电容量构成频率产生器，当感知器11偏斜时，依电容量而产生的频率将改变，此一频率讯号并由电阻及电容构成的低通滤波器整流成直流电压。
权利要求
1．一种具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是一使用者操控部份具有第一基本动作轴；一倾斜及垂直加速感知器具有第一感知轴，该倾斜及垂直加速感知器连接使用者操控部份第一轴位于与第一基本动作轴相关的第一偏移角度；及一输出元件连接倾斜及垂直加速感知器。
2．如权利要求1所述的具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是使用者操控部份包括第二基本动作轴，且倾斜及垂直加速感知器连接使用者操控部，第二感知轴位于在相关于第二基本动作轴的第二偏移角度。
3．如权利要求2所述的具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是第一及第二偏移角度各为接近于50度。
4．如权利要求2所述的具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是第一及第二基本动作轴包含间距及转距轴。
5．如权利要求1所述的具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是该提供感知指示信号以感知倾斜加速的倾斜及垂直加速感知器，进一步包含一连接倾斜及垂直加速感知器的变压元件。
6．如权利要求1所述的具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是该提供感知指示信号以感知垂直加速的倾斜及垂直加速感知器进一步包含一连接倾斜及垂直加速感知器的变压元件。
7．如权利要求6所述的具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是该变压元件是作为产生逻辑信号之比较器。
8，如权利要求1所述的具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置，其特征是以含有电极及间隔物并装设于电路板的倾斜及垂直加速感知器，其印设电极以侦测电容量，该电路板装设含有微控制器及其他元件的倾斜及垂直加速感知器。
9．一种用以控制具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制的方法，其特征是侦测倾斜的的方法是提供一将电极设于中央的薄膜；该电极具有微重量并以长成或焊接方式成型于薄膜；该薄膜于感知器偏斜时产生变量；此薄膜与基准面电气连接；该薄膜的其中一种材料为不锈钢；部份电极设于薄膜顶面及底面，该薄膜并以间隔物与电极形成间距；感知器于偏斜所产生变量时可侦测电极与薄膜间的电容量差异；该薄膜被定位于两间隔物之间，该含有两间隔物的薄膜被定位于电路板网印电极之间；控制游戏机台倾斜的方法是提供一设有第一基本动作轴的使用者游戏控制装置；以一设有第一感知轴并连接游戏控制装置的倾斜感知器以感知使用者游戏控制装置的偏斜，第一感知轴位在相关于第一基本动作轴的第一偏移角度；并传送一感知倾斜的信号指示至游戏机台；侦测垂直加速的方法是提供于中央设有电极的薄膜；当拖力于上端或下端以抵抗重力时，该薄膜上弯或下弯；该薄膜与基准面电气连接，部份电极形成于薄膜顶面及底面；感知器在薄膜于垂直加速所造的上弯或下弯时侦测电极及薄膜间的电容量差异；控制游戏机台垂直加速的方法提供一种使用者游戏控制装置具有一第一基本动作轴；以一含有第一感知面的倾斜及垂直加速及感知器感知使用者游戏控制装置的垂直加速，并连接输入装置，使第一感知加速位在相关于第一基本动作感知面的第一偏移面；以及传送一对基准面垂直加速的感知指示信号至游戏机台。
全文摘要
本发明是有关一种具有倾斜及垂直加速感知器的游戏控制装置及其方法,包括一具有第一基本动作轴的使用者操控部。一含有第一感知轴的倾斜及垂直加速感知器,该感知器连接使用者操控部使第一感知轴位于与第一基本输入动作相关的第一偏移角。一输出元件则接至倾斜及垂直加速感知器以提供感知倾斜及垂直加速的感知指示数据。
文档编号G06F3/00GK1281172SQ9910986
公开日2001年1月24日 申请日期1999年7月16日 优先权日1999年7月16日
发明者吴国良 申请人:维熹实业有限公司