專利名稱：動作輸入式電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子裝置，尤其是指一種利用微慣性感測模塊感測雙手的移動與轉(zhuǎn)動動作而產(chǎn)生感測訊號給感測訊號處理部進(jìn)行訊號處理并轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)處理訊號，以作為電子裝置產(chǎn)生反應(yīng)的輸入訊號的一種動作輸入式電子裝置。
背景技術(shù)：
打電動玩具已是時下青少年的時髦消遣，然而電玩游戲一直以來的弊病就是操控性的不友善，請參閱圖1所示，其為習(xí)用可攜式游戲機示意圖。該裝置2的特征在于具有操控鍵21讓玩家來進(jìn)行操控。因此，常有玩家因拇指長時間連續(xù)按鍵，促使腱鞘發(fā)炎，而出現(xiàn)所謂電玩手的癥狀。
另外，其它手指及手腕部位也會因肌腱的過度使用，初期常會出現(xiàn)雙手或手指有酸麻的感覺，這時候就有可能得了腕隧道癥候群，而這是手腕中的神經(jīng)被壓迫所產(chǎn)生的病癥，常會出現(xiàn)在電玩狂熱者身上，雖然甩手一下會暫時解除癥狀，但長久下去，就會逐漸惡化。此外，肌腱韌帶發(fā)炎也是常見的電玩癥，尤其是拇指掌指關(guān)節(jié)處，對于格斗游戲而言是在操控時最容易使用到部位，如果長時間重復(fù)用力按鍵、放開的動作，超過關(guān)節(jié)負(fù)荷，而等到一段時間之后，就會出現(xiàn)酸痛的現(xiàn)象。此外，對于可攜式的游戲機而言，因為需要有操控鍵21，所以也無形中縮小了顯示面板22的面積。
為了改善以上缺點，一些國際知名的游戲大廠均提出其它的游戲輸入方法，例如美國專利U.S.Pat.No.5534917所公開的為一攝影影像對于動作擷取的技術(shù)，此即利用影像姿勢控制的技術(shù)以取得人體動作訊息，傳遞至計算機比起現(xiàn)今的固定游戲桿與鍵盤操作游戲而言，具有較良好操作性。但是此種方式僅可以感測動作的方式，對于動作的強度，較難精準(zhǔn)呈現(xiàn)，因此僅適用于少數(shù)類型的游戲。
而任天堂所提出US 6375572、US 6641482、US 6908386等專利即是公開關(guān)于可攜式游戲裝置的輸入技術(shù)，其主要是利用X、Y兩軸加速度計作為X、Y移動與傾斜等共四個軸向的偵測，故其游戲輸入的狀態(tài)個數(shù)有限，所以適用于此一可攜式游戲平臺的游戲種類也會因此而受限，例如無法偵測或控制Wz方向的游戲，以及對于3D游戲也將很難去進(jìn)行操控。另外，在US 6641482專利中，此一可攜式游戲裝置主要是采用主機與卡夾分離式的組合，其中加速度計感測模塊是附著于卡夾上，故整個制造成本將會高于一般游戲機。
綜合上述，因此亟需一種動作輸入式電子裝置來增加可攜式游戲裝置的輸入狀態(tài)數(shù)目，以支持游戲軟件的多元性，讓使用者接觸到更多樣的游戲種類，以及減去原先按鍵所需的空間，而增加了屏幕的可視面積，藉此來彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種動作輸入式電子裝置，其是利用微慣性感測模塊感測雙手移動與轉(zhuǎn)動的動作而產(chǎn)生感測訊號給感測訊號處理部進(jìn)行訊號處理，以作為電子裝置產(chǎn)生反應(yīng)的輸入訊號，達(dá)到取代按鍵輸入以減輕手指疲勞及疼痛的目的。
本發(fā)明的次要目的是提供一種動作輸入式電子裝置，是利用微慣性感測模塊感測雙手移動與轉(zhuǎn)動的動作而產(chǎn)生感測訊號給感測訊號處理部進(jìn)行訊號處理，以作為電子裝置產(chǎn)生反應(yīng)的輸入訊號，達(dá)到取代按鍵以增加顯示面積的目的。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種動作輸入式電子裝置，其包括有一微慣性感測模塊以及一感測訊號處理部。該微慣性感測模塊，其具有第一慣性感測部、一第二慣性感測部以及一第三慣性感測部，該慣性感測模塊可以感測六軸空間自由度的動作而產(chǎn)生一感測訊號。該感測訊號處理部，其是與該微慣性感測模塊耦接，該感測訊號處理部可接收該感測訊號，并進(jìn)行運算處理，并轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)處理訊號輸出以為系統(tǒng)運用，例如經(jīng)系統(tǒng)的顯示信號處理部轉(zhuǎn)換，傳至顯示器以顯示該動作輸入的結(jié)果；又例如經(jīng)系統(tǒng)的聲音信號處理部轉(zhuǎn)換，傳至揚聲器以顯示該動作輸入的結(jié)果。
較佳的是，該動作輸入式電子裝置，其更包括有一顯示器，以顯示動作輸入式電子裝置輸入的感測訊號，經(jīng)系統(tǒng)訊號處理轉(zhuǎn)換，而產(chǎn)生對應(yīng)輸入的感測訊號的結(jié)果。
較佳的是，該動作輸入式電子裝置，其更包括有一網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機接口，以提供連接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下載更新內(nèi)部的軟件。
較佳的是，該第一慣性感測部可感測第一軸的移動以及第二軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。其中該第一慣性感測部為一加速度計。
較佳的是，該第二慣性感測部可感測第二軸的移動與第一軸和第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。其中該第二慣性感測部更包括有一主加速計，其可感測第二軸的移動狀態(tài)；以及一輔助加速度計，其與該主加速度計相距一距離，藉由該輔助加速度計與該主加速度計感測的一自由度加速度變化，利用差分得到第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。該第一軸轉(zhuǎn)動狀態(tài)可選擇以該主加速度計或者是該輔助加速度計來感測。
較佳的是，該第二慣性感測部可感測第二軸的移動與第一軸和第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。其中該第二慣性感測部更包括有一加速計，其可感測第二軸的移動狀態(tài)以及該第一軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；以及一陀螺儀，其可感測第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
較佳的是，該第三慣性感測部可感測第三軸的移動狀態(tài)。其中該第三慣性感測部為一加速度計。
較佳的是，該動作輸入式電子裝置，其可為一手機或者是一可攜式游戲機綜合上述，本發(fā)明具有取代傳統(tǒng)可攜式游戲裝置的按鍵輸入，以減低使用者手指部位因操作按鍵而產(chǎn)生的疲勞及疼痛以及增加顯示面積的優(yōu)點。


圖1為習(xí)用可攜式輸入裝置示意圖；圖2為本發(fā)明的動作輸入式電子裝置較佳實施例示意圖；圖3為本發(fā)明的動作輸入式電子裝置慣性傳感器配置示意圖；圖4為本發(fā)明可感測的空間六個自由度示意圖；
圖5A為本發(fā)明的較佳實施例中X軸慣性感測部量測X軸加速度示意圖；圖5B為本發(fā)明的較佳實施例中X軸慣性感測部量測Y軸轉(zhuǎn)速示意圖；圖6A為本發(fā)明的較佳實施例中Y軸慣性感測部量測Y軸加速度示意圖；圖6B以及圖6C為本發(fā)明的較佳實施例中Y軸慣性感測部量測Z軸轉(zhuǎn)速示意圖；圖6D為本發(fā)明的較佳實施例中X軸慣性感測部量測X軸轉(zhuǎn)速示意圖；圖7為本發(fā)明的較佳實施例中Z軸慣性感測部量測Z軸轉(zhuǎn)速示意圖。
附圖標(biāo)號說明2-可攜式游戲機；21-操控鍵；22-顯示面板；3-可攜式動作輸入游戲裝置；30-基板；31-慣性感測模塊；311-X軸慣性感測部；312-Y軸慣性感測部；3121-主加速度計；3122-輔助加速度計；313-Z軸慣性感測部；32-感測訊號處理部；33-顯示器；35-游戲物件；36-選單；37-網(wǎng)絡(luò)接口；90、92、95-直線運動；91、93、94-旋轉(zhuǎn)運動。
具體實施例方式
為能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，以下特將本發(fā)明的系統(tǒng)的相關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計的理念原由進(jìn)行說明，以可以了解本發(fā)明的特點，詳細(xì)說明陳述如下請參閱圖2所示，該圖為本發(fā)明的動作輸入式電子裝置較佳實施例示意圖。該動作輸入式電子裝置3的外部具有一顯示器33以及一網(wǎng)絡(luò)接口37。該顯示器33可為液晶顯示面板、有機發(fā)光二極管面板等平面顯示器，但不在此限。該網(wǎng)絡(luò)接口37可以為有線或者是無線的方式來實施。該動作輸入式電子裝置3可以應(yīng)用于相當(dāng)多的領(lǐng)域，例如可攜式游戲機或者是手機等。
該動作輸入式電子裝置3的內(nèi)部感測運算處理機制如圖3所示，該圖為本發(fā)明的動作輸入式電子裝置慣性傳感器配置示意圖。該動作輸入式電子裝置的內(nèi)部感測運算處理機制設(shè)置于一基板30上，其包括有一慣性感測模塊31以及一感測訊號處理部32。該微慣性感測模塊31，其具有一X軸慣性感測部311、一Y軸慣性感測部312以及一Z軸慣性感測部313。如圖4所示，該慣性感測模塊31可以感測六軸空間自由度的動作，而產(chǎn)生一感測訊號，其中該X軸慣性感測部311可感測X軸方向的移動以及以Y軸方向為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)，該Y慣性感測部312可感測Y軸方向的移動與分別以X軸和Z軸為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)，該Z慣性感測部313可感測Z軸方向的移動狀態(tài)。
該感測訊號處理部32，其是與該微慣性感測模塊31以及該顯示器(圖中未示)耦接，該感測訊號處理部32可接收該感測訊號，并進(jìn)行運算處理，以及將運算處理的結(jié)果經(jīng)系統(tǒng)訊號處理轉(zhuǎn)換，而產(chǎn)生對應(yīng)輸入的感測訊號的結(jié)果，送至該顯示器。例如當(dāng)使用者將動作輸入式電子裝置往左移動時，會產(chǎn)生往左的加速度，而所謂對應(yīng)該輸入的感測訊號的結(jié)果，即為顯示器上的目標(biāo)會在使用者往左移動時產(chǎn)生對應(yīng)的動作，例如往左移動或者是其它定義的動作，如煞車、發(fā)射武器等。當(dāng)然使用者也可以根據(jù)需要自行定義對應(yīng)該感測訊號時顯示器內(nèi)目標(biāo)35所要產(chǎn)生的動作。
在本實施例中，該X軸慣性感測部311以及該Z軸慣性感測部313分別為一加速度計。該Y軸慣性感測部312更包括有一主加速計3121，其可感測Y軸方向的移動狀態(tài)；以及一輔助加速度計3122，其與該主加速度3121計相距一距離D。藉由該輔助加速度計3122與該主加速度計3121感測的一自由度加速度變化，利用差分得到以Z軸方向為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。至于感測X軸向的轉(zhuǎn)動狀態(tài)可選擇以該主加速度計3121感測或者是該輔助加速度計3122來感測。
該Y軸慣性感測部312的實施方式除了前述的方式外，也可以用加速度計以及陀螺儀的組合來實施。其中，該加速計可感測Y軸方向的移動狀態(tài)以及X軸方向的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；該陀螺儀，其可感測Z軸方向的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
請參閱圖5A所示，該圖為本發(fā)明的較佳實施例中X軸慣性感測部量測X軸加速度示意圖。當(dāng)使用者用手左右移動使該可攜式動作輸入游戲裝置3產(chǎn)生直線運動90時，其內(nèi)的X軸慣性感測部311可以感測X軸方向的加速變化，經(jīng)由積分之后，可以得到該裝置3因為使用者的操控而產(chǎn)生的位移，進(jìn)而藉由顯示器反應(yīng)出來。請參閱圖5B所示，該圖為本發(fā)明的較佳實施例中X軸慣性感測部量測Y軸轉(zhuǎn)速示意圖。當(dāng)使用者對該裝置3以Y軸方向為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行順時鍾或者是逆時鐘旋轉(zhuǎn)運動91時，該X軸慣性感測部311所感測到的加速度則為轉(zhuǎn)動的向心加速度an，藉此可以推算出使用者轉(zhuǎn)動該裝置的角速度變化，經(jīng)系統(tǒng)訊號處理轉(zhuǎn)換，而產(chǎn)生對應(yīng)輸入的感測訊號的結(jié)果，進(jìn)而反應(yīng)至置顯示器上。
請參閱圖6A所示，該圖為本發(fā)明的較佳實施例中Y軸慣性感測部量測Y軸加速度示意圖。當(dāng)使用者用手前后移動裝置3產(chǎn)生直線運動92時，裝置3內(nèi)的Y軸慣性感測部3121、3122可以感測Y軸方向的加速變化，經(jīng)由積分之后，可以得到該裝置因為使用者的操控而產(chǎn)生的位移，進(jìn)而藉由顯示器反應(yīng)出來。請參閱圖6B所示，該圖為本發(fā)明的較佳實施例中Y軸慣性感測部量測Z軸轉(zhuǎn)速示意圖。當(dāng)使用者對該裝置以Z軸方向為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行順時鍾或者是逆時鐘旋轉(zhuǎn)運動93時，該Y軸慣性感測部3121、3122所感測到的加速度則為轉(zhuǎn)動的切線加速度aT。請參閱圖6C所示，利用差分的方式，亦即將切線加速度進(jìn)行積分得到位移，再利用該位移推算角度，然后將角度除以時間，就可以得的使用者旋轉(zhuǎn)該裝置時的角速度變化，進(jìn)而反應(yīng)至顯示器上。
請參閱圖6D所示，該圖為本發(fā)明的較佳實施例中Y軸慣性感測部量測X軸轉(zhuǎn)速示意圖。當(dāng)使用者對該裝置以X軸方向為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行順時鍾或者是逆時鐘旋轉(zhuǎn)運動94時，該Y軸慣性感測部3121或3122所感測到的加速度則為轉(zhuǎn)動的向心加速度an，藉此可以推算出使用者轉(zhuǎn)動該裝置的角速度變化，經(jīng)系統(tǒng)訊號處理轉(zhuǎn)換，而產(chǎn)生對應(yīng)輸入的感測訊號的結(jié)果，進(jìn)而反應(yīng)至置顯示器上。請繼續(xù)參閱圖7所示，該圖為本發(fā)明的較佳實施例中Z軸慣性感測部量測Z軸轉(zhuǎn)速示意圖。當(dāng)使用者用手上下移動裝置3產(chǎn)生直線運動95時，裝置3內(nèi)的Z軸慣性感測部313可以感測Z軸方向的加速變化，經(jīng)由積分之后，可以得到該裝置因為使用者的操控而產(chǎn)生的位移，進(jìn)而藉由顯示器反應(yīng)出來。
利用本發(fā)明的慣性感測模塊可以感測六個維度的運動狀態(tài)，因此可以定義出多種的動作組合供使用者操控，再回到圖2所示，利用動作的操作，除了可以與動作輸入式電子裝置3的顯示器33上的游戲?qū)ο?5進(jìn)行互動之外，其它有關(guān)于游戲?qū)ο?5或者是于該動作輸入式電子裝置3內(nèi)執(zhí)行的軟件的選單36操作也可以透過該慣性感測模塊來實施。而在該動作輸入式電子裝置上的網(wǎng)絡(luò)接口37也可以提供使用者更新或者是下載軟件的功用。此外，本發(fā)明的動作輸入式電子裝置內(nèi)所采用的游戲軟件可以視一種多媒體的2D或者是3D的游戲操作，也可以作為音樂軟件的音樂節(jié)奏或者是音量的控制。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，當(dāng)不能以之限制本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍。即凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，故都應(yīng)視為本發(fā)明的進(jìn)一步實施狀況。例如本發(fā)明的較佳實施例雖為可攜式的游戲裝置，但也可以應(yīng)用于游樂器或者是電玩的操控界面上，如游戲桿或者是掌上型操控器等。
權(quán)利要求
1.一種動作輸入式電子裝置，其特征在于，包括一微慣性感測模塊，其具有第一慣性感測部、一第二慣性感測部以及一第三慣性感測部，該慣性感測模塊可以感測六軸空間自由度的動作而產(chǎn)生一感測訊號；以及一感測訊號處理部，其是與該微慣性感測模塊耦接，該感測訊號處理部接收該感測訊號，并進(jìn)行運算處理，將其轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)處理訊號。
2.如權(quán)利要求1所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其更包括有一顯示器，以顯示動作輸入式電子裝置輸入的該感測訊號，經(jīng)系統(tǒng)訊號處理轉(zhuǎn)換，而產(chǎn)生對應(yīng)輸入的感測訊號的結(jié)果。
3.如權(quán)利要求1所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其更包括有一網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機接口，以提供連接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下載更新內(nèi)部的軟件。
4.如權(quán)利要求1所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第一慣性感測部可感測第一軸的移動以及第二軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求第4項所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第一慣性感測部為一加速度計。
6.如權(quán)利要求1所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第二慣性感測部可感測第二軸的移動與第一軸和第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第二慣性感測部更包括有一主加速計，其可感測第二軸的移動狀態(tài)；以及一輔助加速度計，其與該主加速度計相距一距離，藉由該輔助加速度計與該主加速度計感測的一自由度加速度變化，利用差分得到第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求第7項所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其可選擇以該主加速度計感測該第一軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求第7項所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其可選擇以該輔助加速度計感測該第一軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求6所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第二慣性感測部更包括有一加速計，其可感測第二軸的移動狀態(tài)以及該第一軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；以及一陀螺儀，其可感測第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求1所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第三慣性感測部可感測第三軸的移動狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求11所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第三慣性感測部為一加速度計。
13.一種動作輸入式電子裝置，其特征在于，包括一微慣性感測模塊，其具有第一慣性感測部、一第二慣性感測部以及一第三慣性感測部，該慣性感測模塊可以感測六軸空間自由度的動作而產(chǎn)生一感測訊號，其中該第一慣性感測部可感測第一軸的移動以及第二軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)，該第二慣性感測部可感測第二軸的移動與第一軸和第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)，該第三慣性感測部可感測第三軸的移動狀態(tài)；一感測訊號處理部，其與該微慣性感測模塊耦接，該感測訊號處理部可接收該感測訊號，并進(jìn)行運算處理，將其轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)處理訊號輸出；以及一顯示器，該顯示器用以顯示動作輸入式電子裝置輸入的感測訊號，經(jīng)系統(tǒng)訊號處理轉(zhuǎn)換，而產(chǎn)生對應(yīng)輸入的感測訊號的結(jié)果。
14.如權(quán)利要求13所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其更包括有一網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機接口，以提供連接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下載更新內(nèi)部的軟件。
15.如權(quán)利要求13所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第一慣性感測部為一加速度計。
16.如權(quán)利要求13所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第二慣性感測部更包括有一主加速計，其可感測第二軸的移動狀態(tài)；以及一輔助加速度計，其與該主加速度計相距一距離，藉由該輔助加速度計與該主加速度計感測的一自由度加速度變化，利用差分得到第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
17.如權(quán)利要求16所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其可選擇以該主加速度計感測該第一軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求16所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其可選擇以該輔助加速度計感測該第一軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
19.如權(quán)利要求13所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第二慣性感測部更包括有一加速計，其可感測第二軸的移動狀態(tài)，以及第一軸的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；以及一陀螺儀，其可感測第三軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
20.如權(quán)利要求13所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第三慣性感測部可感測第三軸的移動狀態(tài)。
21.如權(quán)利要求20所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，該第三慣性感測部為一加速度計。
22.如權(quán)利要求13所述的動作輸入式電子裝置，其特征在于，其可為一手機以及一攜式游戲機其中之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一動作輸入式電子裝置，其包括一微慣性感測模塊、一感測訊號處理部以及一顯示器。該微慣性感測模塊，其可以感測六軸空間自由度的動作而產(chǎn)生一感測訊號，經(jīng)感測訊號處理部接收該感測訊號，并進(jìn)行運算處理，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)處理訊號。本發(fā)明利用微慣性感測模塊感測雙手對動作輸入式電子裝置造成移動與轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生感測訊號給感測訊號處理部進(jìn)行訊號處理，以作為電子裝置產(chǎn)生反應(yīng)的輸入訊號。藉此以取代傳統(tǒng)可攜式游戲裝置的按鍵輸入，以減低使用者手指部位因操作按鍵而產(chǎn)生的疲勞及疼痛。此外，該顯示器也會因不需要按鍵而具有較大的顯示面積。
文檔編號G06F3/01GK1991694SQ20051013748
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者蔡明杰, 劉順男, 連智偉, 謝清霖 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院