專利名稱：帶有可點(diǎn)擊跟蹤球的游戲控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備領(lǐng)域，并且更具體地，涉及用戶輸入裝置，諸如游戲手柄式游戲控制器。
背景技術(shù)：
目前用于游戲控制臺(tái)機(jī)器的控制器具有多種構(gòu)造。最典型的是通過(guò)Sony Playstation , Microsoft Xbox 、Nintendo 和其它相關(guān)游戲系統(tǒng)普及的控制器，即游戲 手柄。在該構(gòu)造中，用戶用雙手握住游戲控制器，并且用其拇指和其它手指操縱控制裝置。 這些控制器設(shè)計(jì)成盡可能廣地適合它們的目標(biāo)群體部分。在圖1中示出一種示例性現(xiàn)有技術(shù)的游戲手柄。參考圖1，示出控制器部分包括 本體、臂部以及拇指模塊。臂部包含各種按鈕、操縱桿、蘑菇狀件或等。通常在PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))上使用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)的組合來(lái)玩稱為“第一人稱射擊” 或“FPS”游戲的游戲(玩者在虛擬的三維世界中采用游戲中人物的視點(diǎn)，因此為“第一人 稱”)。通常，鍵盤(pán)用來(lái)控制游戲中人物在3D (三維)世界中的移位(即“WADS”控制，由此 按動(dòng)鍵盤(pán)上的“W”使玩者向前移動(dòng)，“A”向左移動(dòng)，“S”向后移動(dòng)并且“D”向右移動(dòng))，而鼠 標(biāo)用于控制游戲中人物的視點(diǎn)(即將鼠標(biāo)左右移動(dòng)可使他的視點(diǎn)向左和向右旋轉(zhuǎn)，將鼠標(biāo) 上下移動(dòng)則類似于向上和向下看)。現(xiàn)在這些FPS游戲(以及其它游戲)要求高度的復(fù)雜性，這種復(fù)雜性要求對(duì)游戲 中人物的視點(diǎn)進(jìn)行細(xì)微地控制，以便跟蹤(從而，用游戲中的武器射向和擊中)在虛擬的3D 世界中的快速移動(dòng)的目標(biāo)或“遠(yuǎn)程”目標(biāo)。對(duì)于此目的鼠標(biāo)是理想的，因?yàn)槠錇橥嬲咛峁┝?高程度的控制。玩者移動(dòng)X距離則其視點(diǎn)相應(yīng)地改變X度并且保持在這個(gè)角度上直至再次 移動(dòng)鼠標(biāo)。但是控制臺(tái)控制器通常沒(méi)有結(jié)合任何在控制程度方面復(fù)制鼠標(biāo)的裝置。左側(cè)的模 擬桿或等效的數(shù)字裝置復(fù)制鍵盤(pán)的“WASD”功能，并且右側(cè)的模擬桿或等效的數(shù)字裝置控制 視點(diǎn)。但是在這種情況下，右側(cè)的模擬桿不能像先前示例中的鼠標(biāo)那樣作用。當(dāng)玩者沿所 希望的方向推動(dòng)桿時(shí)，游戲中人物的視點(diǎn)沿該方向移動(dòng)直至用戶將桿回復(fù)到“中立”位置， 此時(shí)游戲中人物停止轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速率由玩者置于桿上多少致動(dòng)(即他將桿沿所希望的方 向推動(dòng)多“遠(yuǎn)”)來(lái)確定。因此具有相當(dāng)?shù)偷哪軌驅(qū)е罗D(zhuǎn)動(dòng)的最大速度限制，如果在游戲中 人物的后面有虛擬敵人的話，這種轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)游戲中的人物而言是成問(wèn)題的。這對(duì)于精確性而言也是成問(wèn)題的，因?yàn)槟M桿通常要比鼠標(biāo)更難以操縱以獲得精 確的視點(diǎn)。例如，假設(shè)“用戶A”使用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)。如果用戶A的鼠標(biāo)構(gòu)造成通過(guò)Imm的移 動(dòng)而獲得1度的視點(diǎn)改變，用戶A必須直接“看”向并射向目標(biāo)。對(duì)于用戶A的視點(diǎn)而言，目 標(biāo)正好從用戶A的當(dāng)前的視點(diǎn)向右30度和向上10度。如果用戶A將其鼠標(biāo)向右移動(dòng)30mm 并且向上移動(dòng)10mm，他知道他將以高度一致性面對(duì)他的目標(biāo)。他能夠如他希望的一樣快速 地或緩慢地進(jìn)行該動(dòng)作(假如鼠標(biāo)本身沒(méi)有實(shí)體限制)。實(shí)際上，如果他的本能反應(yīng)允許的 話，他能夠基本上即刻面對(duì)他的目標(biāo)并射向目標(biāo)。
相比較而言，“用戶B”使用控制臺(tái)控制器，并且用她的拇指控制兩個(gè)操縱桿。我們 假設(shè)她的右側(cè)模擬“拇指桿”控制游戲中人物的視點(diǎn)。她的拇指桿具有5級(jí)位移。在級(jí)別1 上，即位移的最小級(jí)別，轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成為每秒1度。在級(jí)別2上為每秒2度，以此類推直至每秒 5度的級(jí)別5。她也必須擊中正好向右30度且向上10度的目標(biāo)。用戶B為了擊中他的目 標(biāo)，她能夠?qū)⑵淠粗笚U以位移級(jí)別5向右移動(dòng)6秒然后以位移級(jí)別5向上移動(dòng)2秒。如果 她希望一次做這兩個(gè)動(dòng)作，她將面臨的限制是，她需要設(shè)法精確地在2秒界限處停止向上 的運(yùn)動(dòng)，否則他將射失他的目標(biāo)。她也受到該控制方法的轉(zhuǎn)動(dòng)的最大速率的限制。正如能夠看出的那樣，用戶B的控制方法不如用戶A的控制方法那樣有效或精確。 問(wèn)題是，為了控制器的緊湊，并且在并不總是有鼠標(biāo)可利用的平坦表面的情況下(例如在 起居室的情況下，在那里在電視和沙發(fā)的環(huán)境中玩游戲)，不能總是能夠或希望使用鼠標(biāo)和 鍵盤(pán)。某些現(xiàn)有技術(shù)的游戲控制器允許在向下按時(shí)“點(diǎn)擊”或致動(dòng)模擬操縱桿。因?yàn)楦?蹤球能夠替代或增補(bǔ)至少一個(gè)模擬操縱桿的功能，所以通過(guò)使跟蹤球具有與其所替代的模 擬操縱桿相似的功能，本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式提供一種對(duì)于在游戲控制器中具有跟蹤球 的想法的改進(jìn)。其它現(xiàn)有技術(shù)的裝置，例如在美國(guó)專利No. 6，809，722和美國(guó)公報(bào) No. 2005/0156891中示出的那些裝置，公開(kāi)了對(duì)可從多個(gè)方向觸及的跟蹤球的使用。它們主 要描述了握在一只手中且在一個(gè)端部上具有跟蹤球的裝置。但是它們未能公開(kāi)如在此描述 的集成的跟蹤球/控制器組合。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種人體工程學(xué)的、方便的且功能強(qiáng)的游戲控制器。在 有些實(shí)施方式中，如果跟蹤球可點(diǎn)擊的話，那么游戲控制器需要較少地移動(dòng)手指以致動(dòng)按 鈕，因而對(duì)手腕、手和手指產(chǎn)生較少的損傷和有害的影響。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)了一種改進(jìn)的用戶輸入裝置，在多種實(shí)施方式中，所述裝置增強(qiáng)了控制并且 是人體工程學(xué)的、集成的和緊湊的。跟蹤球?yàn)橛扇葜迷谧鶅?nèi)的球構(gòu)成的定點(diǎn)裝置，所述座包含有傳感器以檢測(cè)所述球 繞兩條軸線的旋轉(zhuǎn)。用戶用手的拇指、其它手指或手掌滾動(dòng)球。現(xiàn)在，跟蹤球可具有隨著球 上的幾何圖案的光學(xué)跟蹤裝置。有些是使用LED(發(fā)光二極管)來(lái)照亮被跟蹤的表面。一 幀(frame)和下一幀之間的變化通過(guò)芯片的圖像處理部分進(jìn)行處理，并且利用光流場(chǎng)估計(jì) 算法轉(zhuǎn)化為在兩條軸線上的運(yùn)動(dòng)。除了其它諸如模擬操縱桿、拇指桿或方向鍵(d-pad)的控制裝置外，諸如游戲手 柄的用戶輸入裝置還裝配有跟蹤球。所述跟蹤球安裝成沿豎直平面從裝置本體向上和向下 地突出。因此，用戶能夠從上方和下方觸及和使用跟蹤球。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，跟蹤球是可點(diǎn)擊的，并且如下所述，對(duì)跟蹤球進(jìn)行點(diǎn)擊可用 于提供更好的用戶控制。


在閱讀下面的詳細(xì)描述和參考附圖之后，本發(fā)明的前述和其它的優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，附圖中圖1為現(xiàn)有技術(shù)的游戲控制器的俯視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的具有集成的跟蹤球的游戲控制器的俯視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的具有集成的跟蹤球的游戲控制器的側(cè)視圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的替代性實(shí)施方式的可點(diǎn)擊的跟蹤球以及相關(guān)聯(lián)的耦聯(lián)件和鉸接件的側(cè)視圖；圖5示出在圖4中所示的可點(diǎn)擊的跟蹤球以及相關(guān)聯(lián)的耦聯(lián)件和鉸接件的分解 圖。盡管本發(fā)明是容許各種改型和替代性形式的，但是具體實(shí)施方式
已經(jīng)在附圖中作 為示例示出并且將在此進(jìn)行詳細(xì)地描述。然而應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不意味著受限于所公 開(kāi)的具體形式。相反，本發(fā)明覆蓋落入本發(fā)明的由所附權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)的所 有改型、等同物和替代形式。
具體實(shí)施例方式如上所概括，本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種具有有利的控制和人體工程學(xué)益處的諸 如游戲手柄的計(jì)算機(jī)輸入裝置。通過(guò)本發(fā)明，用戶能夠享受操縱桿式控制器和集成跟蹤球 的益處和優(yōu)勢(shì)。圖2示出本發(fā)明的主要的實(shí)施方式。控制器集成有常規(guī)的拇指桿2和跟蹤球3。 例如，當(dāng)在玩FPS游戲時(shí)，可通過(guò)左側(cè)拇指桿來(lái)控制游戲中人物的移位，并且通過(guò)右側(cè)的跟 蹤球控制視點(diǎn)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地理解，與使用跟蹤球有關(guān)的其它可能的排列落 入本發(fā)明的范圍(例如左側(cè)跟蹤球、右側(cè)拇指桿/右側(cè)跟蹤球、左側(cè)數(shù)字手柄或數(shù)字按鈕等)。圖3示出在圖2中所示的實(shí)施方式的側(cè)視圖。如在圖3中所示，在游戲控制器中 的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)意味著不依賴任何支承表面以單手或雙手握住游戲控制器，其中在能夠 從控制器的頂部和底部操縱跟蹤球3的同時(shí)仍然用手來(lái)支承控制器。參考圖3，可從上方 (在所示示例中，通過(guò)用戶4的右手的拇指)或下方(通常通過(guò)用戶4的右手的其它手指) 觸及跟蹤球3。這樣具有當(dāng)需要時(shí)用戶偏好使用這兩種選擇中的任意一個(gè)或同時(shí)使用兩個(gè) 的靈活性。這極大地有助于細(xì)微的程度控制以及速度，因?yàn)樵谶@種情況下，用戶能夠使用三 根或四根手指快速地操縱跟蹤球3，同時(shí)仍然保持牢固地緊握在控制器上(以及能夠使用 他的其它手指致動(dòng)其它按鈕)。與只使用拇指的情況相比，在這種情況下，用戶能夠更快速 地轉(zhuǎn)動(dòng)球，并且他還能夠通過(guò)用他的其它手指和拇指根據(jù)需要停止、減速或逆轉(zhuǎn)跟蹤球的 運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行細(xì)微程度更高的控制。因此，跟蹤球3能夠近似鼠標(biāo)在PC環(huán)境中的典型的FPS功能。例如，如果用戶4 將跟蹤球3移動(dòng)特定的距離，那么游戲中人物的視點(diǎn)就能夠改變特定的對(duì)應(yīng)度數(shù)。因此，這 個(gè)方法解決了與操縱桿式控制器相關(guān)聯(lián)的精確性的問(wèn)題，同時(shí)保持了單手握持控制器的緊 湊性和整體性。所述系統(tǒng)和方法還包括可使跟蹤球3趕上模擬/數(shù)字桿(所述模擬/數(shù)字桿適合 保持與只是設(shè)計(jì)成以舊的控制視點(diǎn)的方法進(jìn)行操作的游戲的兼容性)的功能的裝置，因此 這種人體工程學(xué)設(shè)計(jì)和跟蹤球的使用仍舊優(yōu)于兩個(gè)模擬/數(shù)字操縱桿結(jié)構(gòu)，盡管益處不象以上描述的那樣大。在圖4所示的替代性實(shí)施方式中，跟蹤球的中間部分能夠通過(guò)耦聯(lián)組件和鉸接組件10附連到游戲控制器，從而能夠很像點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)鍵一樣點(diǎn)擊跟蹤球。跟蹤球3的上 表面5和下表面6都露出，使得用戶4能夠分別從游戲控制器上方或下方沿向下的方向7 和向上的方向8用手指操縱跟蹤球。在控制器本身內(nèi)，具有光學(xué)/激光跟蹤傳感器來(lái)檢測(cè) 跟蹤球3的運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)擊機(jī)構(gòu)將結(jié)合圖5進(jìn)行論述。如在圖5中所示，耦聯(lián)和鉸接組件9可包括上部子組件11和下部子組件12。上部 子組件11包括致動(dòng)件13和上部觸覺(jué)開(kāi)關(guān)14。下部/底部子組件12包括光學(xué)/激光跟蹤 系統(tǒng)15、17和下部觸覺(jué)開(kāi)關(guān)16。如此安裝，從而能夠通過(guò)向下(當(dāng)手指放置在頂上時(shí))壓 按或點(diǎn)擊跟蹤球和/或向上(當(dāng)手指放置在下方時(shí))壓按或點(diǎn)擊跟蹤球而致動(dòng)跟蹤球3。 跟蹤球點(diǎn)擊的致動(dòng)能夠被位于控制器內(nèi)并且與跟蹤球3接觸的至少一個(gè)觸覺(jué)開(kāi)關(guān)(14、16) 檢測(cè)到。這些觸覺(jué)開(kāi)關(guān)(14、16)能夠檢測(cè)到來(lái)自兩個(gè)方向(向上和向下)的跟蹤球3的運(yùn) 動(dòng)或者具體地跟蹤球3的點(diǎn)擊致動(dòng)，并且向游戲或游戲控制臺(tái)發(fā)送信號(hào)以執(zhí)行一定的指定 的功能。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，還能夠通過(guò)在跟蹤球3上連續(xù)快速地多次(例如雙擊動(dòng)作) 壓按(向上8或向下7)而致動(dòng)跟蹤球，這可在游戲或游戲控制臺(tái)中致動(dòng)例如不同的命令。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的上述方面能夠有益地應(yīng)用于包括震感式力回饋手柄(rumble pad)、控制手柄和操縱手柄的其它用戶輸入裝置。因此，盡管參照一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到，能夠在不脫離本發(fā)明的精神和范圍 的情況下對(duì)本發(fā)明做出很多改變。這些實(shí)施方式及其顯而易見(jiàn)的變型均視為落入請(qǐng)求保護(hù) 的發(fā)明在所附權(quán)利要求中闡明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種計(jì)算機(jī)控制器，包括裝置本體；桿式控制器；具有上部、中部和下部的跟蹤球，所述跟蹤球通過(guò)耦聯(lián)組件以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝至所述裝置本體，所述耦聯(lián)組件與所述跟蹤球的所述中部接觸，而讓所述上部和所述下部露出以便用戶選擇性地旋轉(zhuǎn)；以及光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)通信地耦聯(lián)至所述跟蹤球。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制器，還包括觸覺(jué)開(kāi)關(guān)，所述觸覺(jué)開(kāi)關(guān)通信地耦聯(lián)至 所述跟蹤球，由此，當(dāng)向上或向下點(diǎn)擊所述跟蹤球時(shí)，所述觸覺(jué)開(kāi)關(guān)能夠感知到。
3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制器，還包括第一觸覺(jué)開(kāi)關(guān)和第二觸覺(jué)開(kāi)關(guān)，所述第 一觸覺(jué)開(kāi)關(guān)和所述第二觸覺(jué)開(kāi)關(guān)通信地耦聯(lián)至所述跟蹤球。
4.如權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述第一觸覺(jué)開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述耦聯(lián)組件 中并位于所述第二觸覺(jué)開(kāi)關(guān)上方。
5.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述控制器為游戲手柄。
6.如權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述操縱桿位于所述裝置本體的左側(cè)上， 并且所述跟蹤球位于所述裝置本體的右側(cè)上。
7.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)為激光光學(xué)跟蹤系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述桿式控制器為操縱桿。
9.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述桿式控制器為拇指桿。
10.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述耦聯(lián)組件包括致動(dòng)件。
11.一種計(jì)算機(jī)控制器，包括裝置本體；方向鍵；具有上部、中部和下部的跟蹤球，所述跟蹤球通過(guò)耦聯(lián)組件以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝至所 述裝置本體，所述耦聯(lián)組件與所述跟蹤球的所述中部接觸，而讓所述上部和所述下部露出 以便用戶選擇性地旋轉(zhuǎn)；以及光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)通信地耦聯(lián)至所述跟蹤球。
12.—種計(jì)算機(jī)控制器，包括裝置本體；具有上部、中部和下部的可點(diǎn)擊跟蹤球，所述跟蹤球通過(guò)耦聯(lián)組件以可旋轉(zhuǎn)的方式安 裝至所述裝置本體，所述耦聯(lián)組件與所述跟蹤球的所述中部接觸，而讓所述上部和所述下 部露出以便用戶選擇性地旋轉(zhuǎn)；以及光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)通信地耦聯(lián)至所述跟蹤球。
13.如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)控制器，進(jìn)一步包括觸覺(jué)開(kāi)關(guān)，所述觸覺(jué)開(kāi)關(guān)通信地 耦聯(lián)至所述跟蹤球，由此，當(dāng)向上或向下點(diǎn)擊所述跟蹤球時(shí)，所述觸覺(jué)開(kāi)關(guān)能夠感知到。
14.如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)控制器，進(jìn)一步包括第一觸覺(jué)開(kāi)關(guān)和第二觸覺(jué)開(kāi)關(guān)， 所述第一觸覺(jué)開(kāi)關(guān)和所述第二觸覺(jué)開(kāi)關(guān)通信地耦聯(lián)至所述跟蹤球。
15.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述第一觸覺(jué)開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述耦聯(lián)組 件中并位于所述第二觸覺(jué)開(kāi)關(guān)上方。
16.如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述計(jì)算機(jī)控制器為游戲手柄。
17.如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)控制器，還包括操縱桿。
18.如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)控制器，還包括拇指桿。
19.如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)控制器，還包括方向鍵。
20.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述操縱桿位于所述裝置本體的左側(cè) 上，并且所述跟蹤球位于所述裝置本體的右側(cè)上。
21.如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)控制器，其中，所述光學(xué)跟蹤系統(tǒng)為激光光學(xué)跟蹤系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種改進(jìn)的用戶輸入裝置，除了諸如模擬桿控制器(例如拇指桿或操縱桿)的其它控制裝置外，所述裝置還裝配有跟蹤球。所述跟蹤球安裝成沿豎直平面從裝置本體向上和向下地突出。用戶能夠從上方和下方觸及和使用所述跟蹤球。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述跟蹤球可點(diǎn)擊，從而提供了更好的控制和使用便易性。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101815561SQ200780100329
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者蔡顯臣 申請(qǐng)人:雷澤亞太有限公司;雷澤美國(guó)有限公司