專利名稱：與計算機或視頻游戲系統(tǒng)一起使用的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種與計算機系統(tǒng)一起使用的控制裝置。本發(fā)明尤其涉及這樣一種控制裝置，即，該控制裝置基于其水平和垂直傾斜來控制計算機系統(tǒng)的顯示，并與視頻游戲一起使用。
背景技術(shù)：
隨著計算機已經(jīng)成為日常生活的一部分，可在計算機上運行的視頻游戲也同樣成為一種非常流行的娛樂方式。軟件和計算機圖形技術(shù)的發(fā)展使視頻游戲非常逼真，大部分的視頻游戲較多地依賴于的當今的輸入設(shè)備，例如鍵盤、計算機鼠標或操縱桿，以使玩家與視頻游戲交互。盡管這些傳統(tǒng)的輸入設(shè)備對于大多用戶來說熟悉且易于操作，但是它們會減損視頻游戲的逼真度。
此外，對視頻游戲已經(jīng)做出的改進增加了許多在以前不能簡單地得到的選項和特征。因此，這些傳統(tǒng)的控制裝置缺少控制這些附加功能和特征的功能。在同一游戲中，用戶通常必須使用多個控制裝置來實現(xiàn)對所有特征的控制。例如，對于用戶來說，相當普遍的是在使用鼠標的同時附加使用鍵盤，以輸入命令和執(zhí)行視頻游戲中的操作，因為僅僅使用計算機鼠標不足以完成當今視頻游戲中的大量功能。使用多個輸入設(shè)備使視頻游戲的運行變得復(fù)雜，即，在用戶甚至還沒有開始玩游戲之前，就必須花費大量的時間，只不過是為了熟悉這些控制裝置。這自然就會使用戶失去玩游戲時的真實感覺，并減損用戶的娛樂性。
計算機鼠標使得用戶通過沿平坦表面移動鼠標，而在計算機系統(tǒng)的顯示器上定位光標。在鼠標移動時，鼠標基座內(nèi)的鼠標球轉(zhuǎn)動。鼠標球的轉(zhuǎn)動與光標在屏幕上的運動相關(guān)聯(lián)。最近，人們引入了跟蹤球，用戶通過用手轉(zhuǎn)動跟蹤球而能夠在計算機系統(tǒng)的顯示器上定位光標。跟蹤球的滾動同樣與光標在顯示器上的位置相關(guān)聯(lián)。然而，鼠標需要較大的、基本平滑的二維表面而在其上移動，因此在某種程度上，限制了用戶能夠使用鼠標并同時保持對光標定位進行良好控制的場所。雖然跟蹤球不必需要較大的平坦表面，但是它們通常安裝在鍵盤上或其他的計算機系統(tǒng)組件上，因此也趨向于限制用戶能夠使用的場所。此外，如上所述，計算機鼠標和跟蹤球都缺少實現(xiàn)高級視頻游戲的附加特征和選項所需的功能，因此，需要使用額外的控制或輸入設(shè)備，使得視頻游戲玩起來變得復(fù)雜。
操縱桿可為一些視頻游戲提供更加逼真的效果。例如，操縱桿與在航行器中使用的控制桿相似，因此能夠在飛行仿真視頻游戲中增加逼真效果。然而，許多操縱桿在許多其他的視頻游戲中并不會增加逼真效果。盡管一些操縱桿可以包括附加的控制輸入，并因此提供了增加的功能，但是，即使這些操縱桿也并未提供足夠的功能來滿足高級游戲的需求，因此通常需要同時使用鍵盤。
人們開發(fā)出了可以在自由空間中操縱以控制計算機系統(tǒng)的顯示的控制裝置，從而使得用戶從傳統(tǒng)控制裝置的一些限制中解脫出來。一些控制裝置利用聲波定位。通常，由傳感器陣列對這種裝置中的超聲波發(fā)射器進行監(jiān)控。光標在屏幕上的位置與裝置中的超聲波發(fā)射器相對于傳感器陣列的位置相關(guān)聯(lián)。由于它們依賴于接收器陣列，并具有范圍限制，因此，這些裝置是受限的。此外，這些控制裝置還缺少足以運行當今高級視頻游戲的功能。
最近，人們將陀螺儀引入到控制裝置中，以使得用戶能夠在自由空間中操縱控制裝置，并通過將該裝置定位到顯示器上的期望位置來定位顯示器上的光標(例如，參見Case，Jr.等的美國專利5,825,350)。陀螺儀長期以來在飛行器中使用，用于提供慣性空間坐標，以及測量相對于重力矢量的俯仰(pitch)和側(cè)滾(roll)。在使用陀螺儀的控制裝置中，控制裝置在自由空間中的運動通常被轉(zhuǎn)換為光標在顯示器上的運動。更具體地說，控制裝置的垂直和水平傾斜被轉(zhuǎn)換為光標在計算機系統(tǒng)的顯示器上的期望定位。這些控制裝置通常也包括計算機鼠標功能，并可以以基本與傳統(tǒng)的計算機鼠標相似的方式連接到計算機系統(tǒng)。雖然這些裝置允許用戶更加自由地使用控制裝置，但這些裝置并不會給視頻游戲帶來更加逼真的效果，這是由于它們的大小和形狀基本上與傳統(tǒng)的計算機鼠標相似，因此幾乎不能提供更逼真的效果。此外，這些裝置以與計算機鼠標相似的方式發(fā)揮作用，并因此具有相似的受限功能，這就意味者它們不足以控制當今高級視頻游戲的附加選項和特征。
此外，人們開發(fā)出與視頻游戲一起使用的光槍(light gun)。這種裝置的形狀通常類似于槍支(fire arm)并射出光束。置于計算機系統(tǒng)顯示器上的屏幕檢測這些光束，并用來指示用戶正在對準的屏幕位置。這些裝置確實可以帶來一些更加逼真的效果，但是它們僅用于在視頻游戲中進行瞄準。此外，為了使用光槍，用戶必須在顯示器上對其進行定位，這就限制了用戶能夠使用視頻游戲的場所。
因此，需要提供這樣一種用于計算機系統(tǒng)的控制裝置，它在形狀上更加逼真，操作起來更直觀，并且還提供了用于運行當今視頻游戲的增加的附加功能。

發(fā)明內(nèi)容
一種控制與視頻游戲一起使用的計算機系統(tǒng)的顯示的控制裝置，包括坐標控制單元，適于輸入與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息；鼠標控制單元，適于輸入計算機鼠標輸入信息；游戲運行控制單元，適于輸入游戲運行信息；以及控制器，適于處理來自所述坐標控制單元、鼠標控制單元、以及游戲運行控制單元的輸入信息，以向所述計算機系統(tǒng)提供游戲信息。
所述控制裝置可具有基本類似于槍支的形狀，并包括中央主體；手柄，從所述中央主體的后部向下延伸；槍管，從所述中央主體縱向向前延伸，以及扳機，在所述手柄的前方從所述中央主體向下延伸。
所述坐標控制單元可包括y軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置的所述槍管在垂直方向上的傾斜相關(guān)的信息；以及x軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置的所述槍管在水平方向上的傾斜相關(guān)的信息。所述y軸傳感器可包括水平軸，附著于所述槍管的側(cè)部，并在所述槍管上下傾斜時轉(zhuǎn)動；第一光學(xué)盤，附著于所述水平軸，從而使得所述第一光學(xué)盤與所述水平軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個光學(xué)編碼器，適于使得所述光學(xué)盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的垂直傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶垂直觀察位置或者所述顯示器上光標的期望垂直位置的信息。所述x軸傳感器可包括垂直軸，與所述y軸傳感器相連，從而使得所述垂直軸在所述槍管左右傾斜時轉(zhuǎn)動；第二光學(xué)編碼盤，附著于所述垂直軸，從而使得所述第二光學(xué)編碼盤與所述垂直軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個第二光學(xué)編碼器，適于使得所述第二光學(xué)編碼盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的水平傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶水平觀察位置的信息。
所述坐標控制單元可包括至少一個陀螺儀，適于提供與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息，從而提供與所述視頻游戲中期望的用戶垂直和水平觀察位置或者所述光標在所述顯示器上期望的垂直和水平位置相關(guān)的信息。
所述鼠標控制單元可包括鼠標輪，適于提供在所述顯示器上進行上下滾動的信息；鼠標左鍵，適于提供與用戶的選擇相關(guān)的信息；以及鼠標右鍵，適于提供與用戶的其他選擇相關(guān)的信息。所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵可安裝在所述控制裝置的所述中央主體的側(cè)部，從而使得位于所述扳機附近的用戶手指能夠?qū)λ鍪髽溯?、鼠標左鍵和鼠標右鍵進行操作。
所述游戲運行控制單元可包括方向控制器，適于輸入與空間中縱向和橫向運動相關(guān)的信息；多個按鈕，適于提供與在所述顯示器上執(zhí)行的多個動作相關(guān)的信息，所述多個動作包括奔跑、下蹲、跳躍和選擇武器；以及坐標啟動按鈕，適于在被按下時使得從所述坐標控制單元輸入的信息有效。所述多個控制可位于所述控制裝置的所述手柄上，從而使得所述游戲運行控制能夠由所述用戶的、抓住所述手柄的拇指來操作。
前把手可從武器的所述槍管向下延伸，所述方向控制器可設(shè)置在所述前把手上，并且能夠由所述用戶的、抓住所述前把手的第二只手的拇指和其余手指來操作。所述方向控制器可設(shè)置在所述控制裝置的所述槍管上。
所述游戲運行控制單元可包括安裝于所述控制裝置的所述扳機上的射擊按鈕。
所述控制裝置還可包括可移動的肩托，其從所述控制裝置的所述中央主體的后方延伸，并適于抵靠所述用戶的肩部以穩(wěn)定所述控制裝置。
所述控制裝置還可包括顯示單元，其安裝在所述控制裝置上，以向所述控制裝置的用戶提供附加圖像信息，以及反饋單元，其適于為所述控制裝置的用戶提供觸覺反饋。
一種在計算機系統(tǒng)的顯示器上設(shè)置光標的方法，可包括從坐標控制單元接收與控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息；從鼠標控制單元接收計算機鼠標輸入信息；從游戲運行控制單元接收信息；以及基于從所述坐標控制單元、鼠標控制單元、以及游戲運行控制單元接收的信息，提供游戲信息。
所述控制裝置可具有基本類似于槍支的形狀，并包括中央主體；手柄，從所述中央主體的后部向下延伸；槍管，從所述中央主體縱向向前延伸，以及扳機，在所述手柄的前方從所述中央主體向下延伸。
所述接收與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息的步驟可包括從y軸傳感器接收與所述槍管相對于所述控制裝置的居中垂直位置的傾斜相關(guān)的信息；以及從x軸傳感器接收與所述槍管相對于居中水平位置的傾斜相關(guān)的信息。從所述y軸傳感器接收信息的步驟還包括將水平軸附著于所述槍管的側(cè)面，所述水平軸隨者所述槍管上下傾斜而轉(zhuǎn)動；將第一光學(xué)盤連接到所述水平軸，從而使得所述第一光學(xué)盤隨所述水平軸轉(zhuǎn)動；以及提供至少一個光學(xué)編碼器，所述光學(xué)編碼器適于將所述光學(xué)盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的垂直傾斜關(guān)聯(lián)起來，用于提供指示視頻游戲中的用戶期望的垂直觀察位置的信息。所述從y軸傳感器接收信息的步驟可包括將水平軸附著于所述槍管的側(cè)部，所述水平軸在所述槍管上下傾斜時轉(zhuǎn)動；將第一光學(xué)盤連接到所述水平軸，從而使得所述第一光學(xué)盤與所述水平軸一起轉(zhuǎn)動；以及提供至少一個光學(xué)編碼器，所述光學(xué)編碼器適于使得所述光學(xué)盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的垂直傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶垂直觀察位置的信息。
所述從x軸傳感器接收信息的步驟可包括將垂直軸連接到所述y軸傳感器，從而使得所述垂直軸在所述槍管左右傾斜時轉(zhuǎn)動；將第二光學(xué)編碼盤連接到所述垂直軸，從而使得所述第二光學(xué)編碼盤與所述垂直軸一起轉(zhuǎn)動；以及提供至少一個第二光學(xué)編碼器，所述第二光學(xué)編碼器適于使得所述第二光學(xué)編碼盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的水平傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶水平觀察位置的信息。
所述從坐標控制單元接收信息的步驟可包括將至少一個陀螺儀附著到所述控制裝置；以及從所述陀螺儀接收與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息，從而提供與所述視頻游戲中期望的用戶垂直和水平觀察位置相關(guān)的信息。
所述接收鼠標控制信息的步驟可包括接收與在所述顯示器上進行上下滾動相關(guān)的信息；從鼠標左鍵接收與用戶的選擇相關(guān)的信息；以及從鼠標右鍵接收與用戶的其他選擇相關(guān)的信息。所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵可安裝在所述控制裝置的所述中央主體的側(cè)部，從而使得位于所述扳機附近的用戶手指能夠?qū)λ鍪髽溯?、鼠標左鍵和鼠標右鍵進行操作。
所述從游戲運行控制單元接收信息的步驟可包括從方向控制單元接收與在所述顯示器上、角色在空間中的縱向和橫向運動相關(guān)的信息；從多個控制接收與在所述顯示器上、所述角色所執(zhí)行的多個動作相關(guān)的信息；以及從坐標啟動按鈕接收啟動信息，以使得從所述坐標控制單元輸入的信息有效。所述多個控制可位于所述控制裝置的所述手柄上，從而使得所述多個控制能夠由所述用戶的、抓住所述手柄的拇指來操作。所述方向控制單元也可設(shè)置在從所述武器的所述槍管向下延伸的前把手上，并且能夠由所述用戶的、抓住所述前把手的第二只手的拇指和其余手指來操作。所述多個控制可包括安裝于所述控制裝置的所述扳機上的射擊按鈕。
所述控制裝置可進一步包括可移動的肩托，其從所述控制裝置的所述中央主體的后方延伸，并適于抵靠所述用戶的肩部以穩(wěn)定所述控制裝置。
所述方法包括通過顯示單元接收要向用戶顯示的附加圖像信息和/或通過反饋單元接收用于為用戶提供觸覺反饋的反饋信息。
一種根據(jù)本發(fā)明實施方案的控制與視頻游戲一起使用的計算機系統(tǒng)的顯示的控制裝置，可包括坐標控制單元，適于輸入與所述控制的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息；鼠標控制單元，適于輸入計算機鼠標輸入信息；游戲運行控制單元，適于輸入游戲運行信息；以及控制器，適于處理從所述坐標控制單元、鼠標控制單元、以及游戲運行控制單元輸入的信息，以向所述計算機系統(tǒng)提供游戲信息。所述控制裝置可基本為U形，并包括第一開放端；第二開放端；以及連接端，連接所述第一開放端和所述第二開放端。
所述坐標控制單元可包括y軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置在垂直方向上的傾斜相關(guān)的信息；以及x軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置在水平方向上的傾斜相關(guān)的信息。所述y軸傳感器可包括水平軸，附著于所述控制裝置的側(cè)部，并在所述控制裝置上下傾斜時轉(zhuǎn)動；第一光學(xué)盤，附著于所述水平軸，從而使得所述第一光學(xué)盤與所述水平軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個光學(xué)編碼器，適于使得所述光學(xué)盤的轉(zhuǎn)動與所述控制裝置的垂直傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶垂直觀察位置的信息。所述x軸傳感器可包括垂直軸，與所述y軸傳感器相連，從而使得所述垂直軸在所述控制裝置左右傾斜時轉(zhuǎn)動；第二光學(xué)編碼盤，附著于所述垂直軸，從而使得所述第二光學(xué)編碼盤與所述垂直軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個第二光學(xué)編碼器，適于使得所述第二光學(xué)編碼盤的轉(zhuǎn)動與所述控制裝置的水平傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶水平觀察位置的信息。
所述y軸傳感器和所述x軸傳感器可位于基本為U形的基座上，從而使得所述y軸傳感器能夠檢測從所述基座垂直延伸到所述控制裝置的連接部件的前后轉(zhuǎn)動，以確定所述控制裝置的垂直傾斜，以及使得所述x軸傳感器能夠檢測所述連接部件的左右轉(zhuǎn)動，以確定所述控制裝置的水平傾斜。
所述坐標控制單元可包括至少一個陀螺儀，適于提供與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息，從而提供與所述視頻游戲中期望的用戶垂直和水平觀察位置相關(guān)的信息。
所述鼠標控制單元可包括鼠標輪，適于提供在所述顯示器上進行上下滾動的信息；鼠標左鍵，適于提供與用戶的選擇相關(guān)的信息；以及鼠標右鍵，適于提供與用戶的其他選擇相關(guān)的信息。所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵可安裝在所述控制裝置的連接端頂面上的基本居中的位置。所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵可安裝在所述控制裝置的連接端的頂部中央的偏離中心的位置。
所述游戲運行控制單元可包括方向控制器，適于輸入與空間中的縱向和橫向運動相關(guān)的信息，所述方向控制器位于所述連接端的頂面左側(cè)上，從而使得所述方向控制器容易由所述用戶的左手拇指進行操作；多個按鈕，適于提供與在所述顯示器上執(zhí)行的多個動作相關(guān)的信息，所述多個動作包括奔跑、下蹲、跳躍和特殊動作，所述多個按鈕位于所述控制裝置的頂面右側(cè)上，從而使得所述多個按鈕容易由所述用戶的右手拇指進行操作；以及坐標啟動按鈕，適于在被按下時使得從所述坐標控制單元輸入的信息有效，并且位于所述控制裝置的連接端的前表面上。當然，所述控制單元還可以以鏡面翻轉(zhuǎn)形式(mirrorformat)構(gòu)建，從而使得所述左右側(cè)反轉(zhuǎn)。
所述控制裝置可包括顯示單元，其安裝在所述控制裝置上，以向所述控制裝置的用戶提供附加圖像信息和/或包括反饋單元，其適于向所述控制裝置的用戶提供觸覺反饋。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的控制裝置的方框圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的控制裝置的具體形式；圖2A顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的控制裝置的具體形式；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的控制裝置的坐標控制單元；圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的控制裝置的坐標控制單元；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的控制裝置的鼠標控制單元；圖5示出了根據(jù)發(fā)明一個實施方案的包括游戲運行控制單元的控制裝置；圖5A示出了根據(jù)發(fā)明一個實施方案的包括游戲運行控制單元的控制裝置；圖6是示出了根據(jù)發(fā)明一個實施方案的、在計算機系統(tǒng)的顯示器上定位光標的方法流程圖；圖7示出了根據(jù)發(fā)明一個實施方案的包括游戲運行控制單元的控制裝置；圖7A示出了根據(jù)發(fā)明一個實施方案的包括游戲運行控制單元的控制裝置。
具體實施例方式
本發(fā)明的控制裝置10特別適用于第一角色“射擊者”類型的視頻游戲的玩家來使用。在這種視頻游戲中，玩家通常置于視頻游戲中的第一角色環(huán)境場景，并要求瞄準和射擊各種目標。通常，在顯示器的中心為用戶一般性地提供瞄準器或其他的目標指示。用戶在游戲中的觀察位置通常基于計算機鼠標、鍵盤等的輸入而左右上下等地移動，從而使得用戶能夠瞄準視頻游戲中的各種目標。通常，使用計算機鼠標、鍵盤來改變用戶在視頻游戲中的觀察位置或?qū)γ闇势髟谝曨l游戲中的顯示器上進行定位，從而通過將瞄準器定位在期望的位置而實現(xiàn)命中或瞄準。射擊目標通常通過按下專用的射擊按鈕來完成。專用的射擊按鈕通常是鼠標按鈕中的一個或鍵盤上的鍵。同樣，還可以使用操縱桿來改變用戶在游戲中的觀察位置，并典型地通過按下射擊按鈕(通常位于操縱桿的頂部或操縱桿的基座上)來完成射擊。通過簡單地移動控制裝置就能夠快速地改變用戶的觀察位置的控制裝置能夠提供與視頻游戲更加直觀和逼真的交互。雖然本發(fā)明在這里公開的控制裝置10尤其適于在這種視頻游戲中使用，但是，本發(fā)明的控制裝置優(yōu)選地可操作用于任意的視頻游戲，并且還可以作為傳統(tǒng)計算機應(yīng)用中的鼠標來使用。此外，本發(fā)明公開的控制裝置優(yōu)選地與例如SONYPLAYSTATION2(SONY計算機娛樂有限公司(Sony ComputerEntertainment，Inc.)的注冊商標)的視頻游戲系統(tǒng)兼容。同樣，該控制裝置可以與其他的計算機仿真和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)一起使用，例如那些被法律實施和軍事機構(gòu)以訓(xùn)練為目的而使用的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的控制裝置10參照圖1來描述。坐標控制單元12用來在視頻游戲中輸入有關(guān)期望的用戶垂直和水平觀察位置的信息。更具體地說，坐標控制單元12可以用來提供與控制裝置10的俯仰、垂直傾斜、偏航(yaw)、水平傾斜有關(guān)的信息，以指示計算機系統(tǒng)的顯示器的期望水平和垂直觀察位置。鼠標控制單元14提供傳統(tǒng)的計算機鼠標輸入信息。游戲運行控制單元16提供附加的傳統(tǒng)游戲運行輸入信息。控制器18從坐標控制單元12、鼠標控制單元14和游戲運行控制單元16接收信息，并為計算機系統(tǒng)提供游戲運行信息。以這種方式，本發(fā)明的控制裝置基本包括了當今的高級視頻游戲需要的所有功能。
下面參照圖2描述控制裝置的優(yōu)選形狀?？刂蒲b置10優(yōu)選的形狀為槍支，也就是說，控制裝置10包括位于中央主體22的后部下方的手柄20。在手柄20的前方，扳機24從中央主體22向下延伸。槍管26從中央主體22向前延伸?？烧{(diào)節(jié)的前把手28可在扳機前方從槍管26向下延伸。為了增加逼真效果，控制裝置10可包括可移動的槍托29，其可用于使控制裝置10抵靠用戶的肩膀而使其穩(wěn)定。這會增加控制裝置10的穩(wěn)定性。控制裝置10還可以配置為手槍、其他槍支、指示物等。雖然槍支是理想的形狀，但也可使用其他形狀，并發(fā)明并不受限于這些形狀。
控制裝置10的形狀還可以為游戲墊，如圖2A所示。這種游戲墊通?；緸閁形。用戶通過U形的自由端手柄200、200a抓住該裝置，典型地是用手抓住每一端，以使得用戶的手指繞自由端卷曲。自由端手柄200、200a可具有稍微向下的角度。U形的連接端201典型地包括用于觀察位置、橫向和側(cè)向移動的控制以及各種游戲運行按鈕。
在一個實施方案中，坐標控制單元12與附著到控制裝置10的槍管26的雙腳架25或三腳架(未示出)結(jié)合在一起。在可選的實施方案中，與在如上所述的陀螺儀控制裝置中所使用的陀螺儀相似的陀螺儀裝置40(參見圖5)安裝在控制裝置10上。在上述任一實施方案中，用戶無需將控制裝置定位于顯示器就能夠運行游戲，并且在游戲運行過程中對鼠標墊區(qū)域以及傳感器陣列沒有限制。
參照圖3詳細示出了坐標控制單元12的一個實施方案。如上所述，坐標控制單元12可以并入附著于控制裝置10的槍管26的雙腳架25中。利用該實施方案，用戶優(yōu)選地將雙腳架25安置在表面上，例如桌面，以使得控制裝置10能夠穩(wěn)定。
坐標控制單元12可包括y軸傳感器30和x軸傳感器31，分別檢測y方向(俯仰)以及x方向(偏航)的槍管運動。更具體地，y軸傳感器30和x軸傳感器31分別確定槍管26在y方向和x方向的傾斜?？蓪⑺捷S32的第一端附著到槍管26。水平軸32的第二端可連接到光學(xué)編碼盤33。隨著槍管26上下傾斜，水平軸32轉(zhuǎn)動，而光學(xué)編碼盤33隨著水平軸32轉(zhuǎn)動。光學(xué)編碼器35可以安裝在y軸傳感器30主體中的印刷電路板上。光學(xué)編碼器35根據(jù)光學(xué)編碼盤33的轉(zhuǎn)動確定槍管26在y方向的傾斜，即上下傾斜。根據(jù)槍管26的垂直傾斜而確定了在視頻游戲中期望的用戶垂直觀察位置。類似地，根據(jù)槍管26的垂直傾斜，可以確定光標在顯示器上的期望垂直位置。
y軸傳感器30優(yōu)選地安裝在垂直柱36的頂端。垂直柱36的底部可以連接到x軸傳感器31。更具體地，垂直柱36的底端可以連接到垂直軸37。垂直軸37可以連接到第二光學(xué)編碼盤38。隨著槍管26水平移動或傾斜，垂直軸37轉(zhuǎn)動，從而使得第二光學(xué)編碼盤38轉(zhuǎn)動。第二組光學(xué)編碼器39可以安裝在x軸傳感器31主體中的印刷電路板上，以確定在視頻游戲中期望的用戶水平觀察位置。x軸傳感器31可以用來確定光標在計算機系統(tǒng)的顯示器上的期望水平定位。以這種方式，坐標控制單元12提供了關(guān)于槍管的俯仰和偏航信息，這些信息接著用來確定用戶在計算機系統(tǒng)的顯示器上的期望觀察位置。
在控制單元的形狀為游戲墊時，沒有必要將坐標控制單元實現(xiàn)為如上所述的兩腳架。結(jié)合了如上所述的x軸傳感器30和y軸傳感器31的簡單的支架提供了在其上安置控制裝置10并同時起到坐標控制單元作用的穩(wěn)定平臺。在該實施方案中，水平軸32優(yōu)選地在游戲墊的連接端201的側(cè)面或底面或者自由端200、200A的其中之一上連接至控制裝置10。上述支架的結(jié)構(gòu)可與圖3中示出的相似。
參照圖3A來描述支架的一個可選實施方案。U形基座300容納y軸傳感器30和x軸傳感器31。連接柱301在其底端連接至基座300。優(yōu)選地，控制裝置10可拆卸地連接到連接柱301的頂端。隨著控制裝置10上下傾斜，連接柱301向前或向后轉(zhuǎn)動?；谶@種轉(zhuǎn)動，y軸傳感器30以如上所述相似的方式確定控制裝置的垂直傾斜。隨著控制裝置10左右轉(zhuǎn)動，x軸傳感器31以如上所述相似的方式確定控制裝置的水平傾斜。如果需要的話，可以使用夾子(clip)或夾具(clamp)(未示出)將基座300固定到表面，以提高其穩(wěn)定性。雖然在圖3中示出了與槍支形式的控制裝置10的一起使用的支架，而圖3A示出了與游戲墊形式的控制裝置10一起使用的支架，但是應(yīng)該注意到，槍支形式和游戲墊形式的控制裝置10可以與圖3和圖3A中示出的任意一種支架一起使用。作為一種選擇，連接柱301可以從基座300水平延伸出來。
可選地，坐標控制單元12可以使用如上所述的陀螺儀輸入設(shè)備相似的陀螺儀40(參見圖5)來實現(xiàn)。同樣，陀螺儀210可例如并入到配置為如圖2A所示的游戲墊的控制裝置10中。在使用陀螺儀時，雙腳架25和支架并非必需。在一個實施方案中，諸如安裝在印刷電路板上的固態(tài)陀螺儀的陀螺儀40、210可安裝在控制裝置10上。如前所述，很多年以來，陀螺儀在航空工業(yè)中用來確定飛行器的俯仰和偏航。如上所述的固態(tài)陀螺儀可用來在本發(fā)明中確定控制裝置10的俯仰和偏航。陀螺儀的操作在本領(lǐng)域中是公知的，因此在這里不再贅述。然而，對于陀螺儀操作的簡單描述將有利于理解本發(fā)明。
通常，陀螺儀包括轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤繞其轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，并安裝在可繞與轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸線垂直的一個或兩個軸線轉(zhuǎn)動的框架上。轉(zhuǎn)盤可以是旋轉(zhuǎn)電機。電機的旋轉(zhuǎn)軸線通常與重力矢量對齊。如果沿著電機的旋轉(zhuǎn)軸線施加力，則該力會由于轉(zhuǎn)盤的恒定角動量而受到抵制。因此，該框架將沿著與電機旋轉(zhuǎn)軸線垂直的軸線轉(zhuǎn)動。可以對框架的轉(zhuǎn)動進行監(jiān)控。因此，例如當前向傾斜力施加到陀螺儀上時，在電機的旋轉(zhuǎn)軸線的頂部施加前向力，而在電機的旋轉(zhuǎn)軸線的底部施加后向力。旋轉(zhuǎn)電機的恒定角動量對抗這些力，并且電機的軸將在垂直于所施加的力的方向上轉(zhuǎn)動。由于框架能夠沿著垂直于電機的旋轉(zhuǎn)軸線自由轉(zhuǎn)動，因此框架轉(zhuǎn)動。該轉(zhuǎn)動的方向依賴于旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)動方向?？蚣艿霓D(zhuǎn)動與框架的前向傾斜成比例。因此，基于框架的轉(zhuǎn)動，可確定陀螺儀的傾斜。在框架能夠繞與電機的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的兩個軸線自由轉(zhuǎn)動時，上下左右的傾斜可與框架繞各個軸線的轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)?？蛇x地，可結(jié)合安裝在能夠在與電機的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的另一方向上自由轉(zhuǎn)動的框架上的第二陀螺儀，以確定水平方向上的傾斜。在本發(fā)明中，優(yōu)選地使用固態(tài)陀螺儀，它通常無需使用如上所述的電機，但是以相同的工作原理操作以提供俯仰和/或偏航信息。
使用例如安裝在控制裝置10上的固態(tài)陀螺儀，可以確定該控制裝置的垂直和水平傾斜。以這種方式，可以確定用戶在視頻游戲中所期望的觀察位置或光標在計算機系統(tǒng)的顯示器上的所期望的位置。如上所述，存在目前可得到的、利用陀螺儀來確定裝置的俯仰和偏航的控制裝置。在這種裝置中使用的陀螺儀可以用作本發(fā)明的陀螺儀。在控制裝置為上述的游戲墊時，可類似地將陀螺儀210裝在控制裝置10上。在這種情況下，陀螺儀優(yōu)選地安裝在連接端201中或連接端201上。
將陀螺儀210包含進來能夠不使用如上所述的雙腳架或支架。然而，為了給用戶帶來穩(wěn)定性，可優(yōu)選地使用支架。另外，支架的使用可使得用戶能夠釋放控制裝置10而無需改變用戶在視頻游戲中的觀察位置。因此，用戶能夠在不改變他或她在視頻游戲中視點的情況下中斷游戲的運行而休息。
坐標控制單元12優(yōu)選地提供通常由傳統(tǒng)的計算機鼠標提供的功能，并參照圖4進行描述。在一個優(yōu)選實施方案中，鼠標輪41安裝在控制裝置10的中央主體22上，優(yōu)選地，安裝在扳機24上方的中央主體22側(cè)部。通常將鼠標輪并入到傳統(tǒng)的計算機鼠標中，以使得用戶能夠方便地在顯示器上進行上下滾屏或滾動顯示器中示出的菜單。類似地，本發(fā)明公開的鼠標輪41可用來允許用戶滾動視頻游戲或任意其他計算機應(yīng)用程序中的菜單。在鼠標輪41的下面可安裝有兩個按鍵42、43。這些按鍵可如同通常并入到計算機鼠標中、用于在菜單上進行選擇、選擇文本、調(diào)出菜單等的鼠標左鍵42和鼠標右鍵43一樣操作。在一個優(yōu)選實施方案中，鼠標輪41、鼠標左鍵42和鼠標右鍵43位于扳機24的上方，從而使得用戶的手指能夠容易地接觸并操縱它們，還可用來拉動控制裝置10的扳機24。與控制裝置10的垂直和水平傾斜有關(guān)的信息可以用來提供光標在顯示器上的垂直和水平位置信息，從而使得控制裝置能夠執(zhí)行計算機鼠標的所有相同功能。
如果需要的話，還可將鼠標控制單元14以相似的方式并入到游戲墊的實施方案中。優(yōu)選地，在基本居中的上表面，鼠標控制單元14安裝在控制墊的連接端201上。在該實施方案中，鼠標左鍵42和鼠標右鍵43優(yōu)選地比鼠標輪40略微靠前，如圖2A所示。可選地，鼠標控制單元14可位于控制墊的連接端201的略微偏離中心的上表面，從而使得用戶的拇指可以容易地對鼠標控制單元14進行操作。也就是說，鼠標左鍵42、鼠標右鍵43和鼠標輪41可以例如位于游戲運行控制52，53，54，55(下面描述)的上方，并且同樣可以通過用戶的拇指來容易地啟動，從而啟動游戲運行控制。
游戲運行控制單元16優(yōu)選地包括游戲運行控制，并在圖5中示出。游戲運行控制包括用于輸入與視頻游戲的其他方面相關(guān)的信息的控制，例如，在視頻游戲空間中的角色運動，這些運動還被稱為縱向和橫向運動。頂帽開關(guān)(hat switch)50和/或方向開關(guān)51優(yōu)選地用來控制游戲中的角色的縱向和橫向運動。雖然頂帽開關(guān)50和方向開關(guān)51都可以用來控制橫向運動，但它們的操作方式卻略微不同。頂帽開關(guān)50典型地包括4個瞬時接觸開關(guān)(在它們的上方安裝有墊)。各個瞬時接觸開關(guān)在用戶按下位于各自瞬時接觸開關(guān)上方的墊的一部分時被啟動。通常，每次只能啟動一個瞬時接觸開關(guān)，也就是說，多個瞬時接觸開關(guān)的輸入通常被忽略。然而，方向開關(guān)51典型地允許同時輸入與兩個方向的運動相關(guān)的信息。方向開關(guān)51優(yōu)選地包括通常為菱形的結(jié)構(gòu)的4個獨立接觸開關(guān)51a、51b、51c和51d。接觸開關(guān)51a、51b、51c和51d的每一個典型地用來提供視頻游戲中的特定方向的運動。與頂帽開關(guān)50不同，用戶通常能夠在同一時間啟動不止一個的接觸開關(guān)。更具體地，大部分的視頻游戲都允許在同一時間例如向右和向前的運動。結(jié)果是視頻游戲中的斜向運動。例如，傳統(tǒng)的視頻游戲在使用鍵盤作為控制裝置時允許這種運動。方向開關(guān)51的獨立接觸開關(guān)51a、51b、51c和51d可以模仿鍵盤的這種控制。這就允許視頻游戲的用戶能夠在視頻游戲的環(huán)境空間中使得角色前后左右以及斜向地移動。此外，在用戶使用頂帽開關(guān)50用于在視頻游戲中例如橫向和縱向移動時，可以將方向開關(guān)51用于其他的功能，這增加了控制裝置10的靈活性?？蛇x地，在方向開關(guān)51用來例如在視頻游戲中橫向和縱向移動時，頂帽開關(guān)50用于其他的功能。
此外，游戲運行控制可包括跳躍按鈕52、奔跑按鈕53、下蹲按鈕54以及特殊動作按鈕55。這些游戲運行控制可位于控制裝置10的手柄20的側(cè)表面上，這樣，在用戶的拇指扣在手柄上時易于對其進行操作(參見圖5A)。還可將射擊按鈕56視為游戲運行控制，將在下面進行詳細的描述。不同的游戲當然可具有不同的游戲運行選項，因此不可能列出所有可能的游戲運行控制。然而，本發(fā)明的控制裝置趨向于兼容幾乎所有視頻游戲。
游戲運行控制單元16優(yōu)選地包括坐標啟動按鈕57。坐標啟動按鈕57在被按下時，啟動從坐標控制單元12的信息輸入。也就是說，在一般情況下，來自坐標控制單元的信息并不用于控制計算機系統(tǒng)的顯示。以這種方式，用戶對控制裝置10的無意碰撞或移動不會用來改變用戶在視頻游戲中的的觀察位置或光標在顯示器上的位置。在希望改變觀察位置或光標位置時，用戶壓下啟動按鈕57。通常說來，這種操作對于用戶來說是直觀的，這是因為在他或她希望改變計算機系統(tǒng)的顯示時才按下按鈕，這樣就使得無意的移動不會影響計算機屏幕的顯示。以這種方式，用戶能夠舒適地重新定位控制裝置，而不會改變用戶在計算機游戲中的觀察位置或光標在顯示器上的位置?？蛇x地，啟動按鈕57還可以用作抑制按鈕，即，來自坐標控制單元12的信息通常用來控制顯示，除非按下抑制按鈕。這對于用戶來說稍微有些不太直觀，然而，它仍然在必要的時候在不影響計算機系統(tǒng)顯示的情況下，為用戶提供了調(diào)節(jié)他或她的位置或把手的一種方式。此外，啟動按鈕57還可以是桿式開關(guān)，位于手柄20的后部或前部。
游戲運行控制單元16可以安裝在控制裝置10的、用戶能夠抓住的可選的前把手28上。這些控制優(yōu)選地設(shè)置在前把手28上，從而使得其位于抓住前把手的用戶手指的下方。更具體地，頂帽開關(guān)50或方向開關(guān)51可位于用戶拇指的下方或附近，而其他的方向或頂帽開關(guān)可位于手柄20上的用戶指尖的下方或附近。前把手28優(yōu)選為可調(diào)節(jié)地附著到控制裝置10的槍管26上，從而能夠根據(jù)用戶的喜好在槍管上前后移動。啟動按鈕57也可位于前把手28上(參見圖5)。
可選地，游戲運行控制單元16可位于控制裝置的槍管26上。優(yōu)選地，方向開關(guān)51位于槍管26的一面上，從而使得接觸開關(guān)51a、51b、51c和51d可以由用戶托住槍管的手指容易地啟動(參見圖7)。頂帽開關(guān)50可位于相反的面上，從而使得它能夠容易地由用戶的拇指來啟動(參見圖7A)。
如上所述，射擊按鈕56通常可被視為游戲運行控制，然而，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，射擊按鈕位于控制裝置10的扳機24上。為了增加控制裝置10的逼真性，將射擊按鈕56安裝在扳機24中是優(yōu)選的。還可以將第二射擊按鈕56a設(shè)置在扳機24中。這種第二射擊按鈕在視頻游戲為用戶提供兩種武器時是有用的。作為一種選擇，扳機24本身可用作射擊按鈕56或按鈕，從而后拉扳機能夠?qū)?yīng)于在視頻游戲中發(fā)射主要和/或輔助武器的按鈕。此外，如上所述，第二獨立的扳機可以被包括進來用作第二射擊按鈕。
游戲運行控制單元16可位于控制裝置10的手柄20上，從而使得通過抓住手柄的用戶容易地操縱控制(參見圖5A)。這些控制優(yōu)選地位于手柄20上，從而使得按鈕52、53、54和55能夠容易地由用戶的拇指操作。在控制裝置10的形狀為手槍而不方便使用前把手的實施方案中，這是尤其有用的。
如上所述，在控制裝置10的形狀像游戲墊時，游戲運行控制單元16優(yōu)選地安裝在游戲墊的連接端201的上表面上，其他的游戲運行控制可以安裝在該連接端的前表面上，通常稱為“肩部”按鈕。在一個優(yōu)選實施方案中，頂帽開關(guān)50或方向開關(guān)51可位于連接端201的左側(cè)，用戶的左手拇指容易對其進行操作。其他的游戲控制52、53、54和55優(yōu)選地位于連接端201的右側(cè)，用戶的右手拇指容易對它們進行操作。其他的游戲運行控制可位于游戲墊的連接端201的前表面上。在一個優(yōu)選實施方案中，這些游戲控制包括各種啟動按鈕，包括射擊按鈕56和坐標啟動按鈕57，這些按鈕可位于連接端的右前表面上，從而使得用戶的右手食指能夠容易地對其按壓。同樣，其他的控制手柄202、203可位于連接端的左前表面上。此外，游戲墊可通常包括兩個小型模擬或數(shù)字操縱桿204、205，它們分別位于便于用戶的左右手拇指操作的位置。通常，操縱桿204、205中的任意一個、或頂帽開關(guān)50或方向開關(guān)51被用來改變用戶在視頻游戲中的觀察位置，然而，由于這些功能是基于坐標控制單元12所提供的俯仰和偏航信息來實現(xiàn)的，因此，可以為傳統(tǒng)使用的控制指定不同的功能。可選地，盡管為了控制當今的視頻游戲提供多個游戲控制是有利的，但是可以去除這些控制中的一個。
在槍支的實施方案或控制墊的實施方案中，可以包括桿式按鈕58，以在施加壓力時提供輸入。在槍支的實施方案中，桿式按鈕58可位于手柄20的后部上，這樣使得它能夠容易地由用戶握住手柄20的手來啟動。該桿式按鈕還可位于手柄20的前側(cè)、扳機24下方的下部上。在游戲墊的實施方案中，該桿式按鈕優(yōu)選地位于游戲墊的自由端201、201a之一的頂面或底面上。桿式按鈕58優(yōu)選地作為坐標啟動按鈕57來使用。在這種情況下，如上所述的按鈕57可以用來控制其他的功能。
控制器18處理由坐標控制單元12、鼠標控制單元14和游戲運行控制單元16所提供的信息，從而為計算機系統(tǒng)提供信息。在一個優(yōu)選實施方案中，控制器18為微處理器或微芯片。控制器18可以是與在傳統(tǒng)的操縱桿中所使用的微芯片相似的微芯片。由坐標控制單元12提供的數(shù)據(jù)用來向計算機系統(tǒng)提供與用戶期望的觀察位置或光標在顯示器上期望的垂直和水平位置相關(guān)的信息。由鼠標控制單元14提供的信息用來提供與傳統(tǒng)鼠標功能相關(guān)的信息，例如滾動和選擇顯示在顯示器上的信息。由游戲運行控制單元16提供的信息用來提供與附加選項或動作相關(guān)的信息。使用這樣的控制器18，控制裝置10可以經(jīng)由USB端口連接到計算機系統(tǒng)，這與傳統(tǒng)的操縱桿相同。本發(fā)明的控制裝置10與大部分商業(yè)上可得到的操縱桿微芯片兼容?？蛇x地，用戶定制的芯片可以用作控制器18。
本發(fā)明的控制裝置10可以與傳統(tǒng)的操縱桿或游戲墊微芯片兼容，并因此不需要任何特殊的軟件來與計算機系統(tǒng)一起操作。即，不需要專門的驅(qū)動來使控制裝置和計算機系統(tǒng)相結(jié)合。同樣，本發(fā)明的控制裝置與通常設(shè)置在計算機系統(tǒng)中的缺省軟件相兼容。當然，可以為本發(fā)明的控制裝置10編寫專門的軟件來使能所有按鈕，這意味者用戶可以選擇裝置的各個游戲運行控制對哪一個功能進行控制。這種軟件優(yōu)選地包括驅(qū)動軟件，以使得計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)(例如，Windows(微軟公司的注冊商標))能夠檢測到控制裝置。此外，這些軟件優(yōu)選地包括編程軟件，以使得用戶能夠?qū)蝹€控制進行編程(例如，為單個游戲創(chuàng)建定制文件)。
雖然本發(fā)明公開了用于各種游戲運行控制的具體位置，但是應(yīng)該注意到，游戲運行控制能夠根據(jù)用戶的期望而以幾乎任意的方式進行配置。
如上所述，控制裝置10可經(jīng)由USB電纜連接到計算機系統(tǒng)的USB端口，或者可以經(jīng)由無線或光學(xué)鏈路進行連接。用于計算機系統(tǒng)的無線或光學(xué)鏈路目前已經(jīng)可以得到。在該實施方案中，可以設(shè)置電池來為控制裝置10供電，從而使得該控制裝置可以完全是無線的。
該控制裝置還可以包括反饋單元19(參見圖1A)。該反饋單元通過向用戶提供觸覺反饋而提供增加的逼真元素。例如，在射擊按鈕56被按下時，該反饋單元可用來在控制裝置10中產(chǎn)生振動，以模仿槍支的反沖。類似地，該控制裝置可振動以模仿視頻游戲中的角色受傷。這種反饋在傳統(tǒng)的控制裝置中通常可以得到。
控制裝置10還可包括小型顯示單元27(參見圖2)，其復(fù)制或增加計算機系統(tǒng)的顯示器上提供的信息。例如，該顯示單元可作為平視顯示器或HUD來為用戶提供某些信息，這些信息在該顯示單元顯示比在計算機系統(tǒng)的顯示器上顯示更容易看到。該顯示單元可以用來重建計算機系統(tǒng)的顯示器上的圖像，從而使得用戶不一定要坐在計算機屏幕的前來運行游戲。
下面參照圖6描述根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的、用于控制與視頻游戲一起使用的計算機系統(tǒng)的顯示的方法。在步驟S60中，接收與控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息。在步驟S62中，接收鼠標輸入信息。在步驟S64中，接收游戲運行信息。在步驟S66中，處理與控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息、鼠標輸入信息和游戲運行信息，并為計算機系統(tǒng)提供游戲信息。可以利用坐標信息來提供與視頻游戲中的用戶期望的垂直和水平觀察位置相關(guān)的信息，或指示光標在計算機系統(tǒng)上期望的垂直和水平位置。
圖6中的方法基本通過如上所述的控制裝置10來執(zhí)行，在此不再贅述。
盡管本發(fā)明公開了用于控制計算機系統(tǒng)顯示的方法和控制裝置的具體實施方案，但是應(yīng)該注意到，進行各種變化是可能的。本發(fā)明的范圍包括在所附權(quán)利要求下所有可能的變種。
權(quán)利要求
1.一種控制與視頻游戲一起使用的計算機系統(tǒng)的顯示的控制裝置，包括坐標控制單元，適于輸入與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息；鼠標控制單元，適于輸入計算機鼠標輸入信息；游戲運行控制單元，適于輸入游戲運行信息；以及控制器，適于處理來自所述坐標控制單元、鼠標控制單元、以及游戲運行控制單元的輸入信息，以向所述計算機系統(tǒng)提供游戲信息。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述控制裝置具有基本類似于槍支的形狀，并包括中央主體；手柄，從所述中央主體的后部向下延伸；槍管，從所述中央主體縱向向前延伸，以及扳機，在所述手柄的前方從所述中央主體向下延伸。
3.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中，所述坐標控制單元進一步包括y軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置的所述槍管在垂直方向上的傾斜相關(guān)的信息；以及x軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置的所述槍管在水平方向上的傾斜相關(guān)的信息。
4.如權(quán)利要求3所述的控制裝置，其中，所述y軸傳感器進一步包括水平軸，附著于所述槍管的側(cè)部，并在所述槍管上下傾斜時轉(zhuǎn)動；第一光學(xué)盤，附著于所述水平軸，從而使得所述第一光學(xué)盤與所述水平軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個光學(xué)編碼器，適于使得所述光學(xué)盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的垂直傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶垂直觀察位置的信息。
5.如權(quán)利要求3所述的控制裝置，其中，所述x軸傳感器進一步包括垂直軸，與所述y軸傳感器相連，從而使得所述垂直軸在所述槍管左右傾斜時轉(zhuǎn)動；第二光學(xué)編碼盤，附著于所述垂直軸，從而使得所述第二光學(xué)編碼盤與所述垂直軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個第二光學(xué)編碼器，適于使得所述第二光學(xué)編碼盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的水平傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶水平觀察位置的信息。
6.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述坐標控制單元進一步包括至少一個陀螺儀，適于提供與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息，從而提供與所述視頻游戲中期望的用戶垂直和水平觀察位置相關(guān)的信息。
7.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，所述坐標控制單元進一步包括至少一個陀螺儀，適于提供與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息，從而提供與所述光標在所述計算機系統(tǒng)的顯示器上期望的垂直和水平位置相關(guān)的信息。
8.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中，所述鼠標控制單元包括鼠標輪，適于提供在所述顯示器上進行上下滾動的信息；鼠標左鍵，適于提供與用戶的選擇相關(guān)的信息；以及鼠標右鍵，適于提供與用戶的其他選擇相關(guān)的信息。
9.如權(quán)利要求8所述的控制裝置，其中，所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵安裝在所述控制裝置的所述中央主體的側(cè)部，從而使得位于所述扳機附近的用戶手指能夠?qū)λ鍪髽溯?、鼠標左鍵和鼠標右鍵進行操作。
10.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中，所述游戲運行控制單元包括方向控制器，適于輸入與空間中縱向和橫向運動相關(guān)的信息；多個按鈕，適于提供與在所述顯示器上執(zhí)行的多個動作相關(guān)的信息，所述多個動作包括奔跑、下蹲、跳躍和特殊動作；以及坐標啟動按鈕，適于在被按下時使得從所述坐標控制單元輸入的信息有效。
11.如權(quán)利要求10所述的控制裝置，其中，所述多個按鈕位于所述控制裝置的所述手柄上，從而使得所述多個按鈕能夠由所述用戶的、抓住所述手柄的手指來操作。
12.如權(quán)利要求11所述的控制裝置，進一步包括前把手，從武器的所述槍管向下延伸，其中，所述方向控制器設(shè)置在所述前把手上，并且能夠由所述用戶的、抓住所述前把手的第二只手的拇指和其余手指來操作。
13.如權(quán)利要求11所述的控制裝置，其中，所述方向控制器設(shè)置在所述控制裝置的所述槍管上。
14.如權(quán)利要求12所述的控制裝置，其中，所述游戲運行控制單元進一步包括安裝于所述控制裝置的所述扳機上的射擊按鈕。
15.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，進一步包括可移動的肩托，其從所述控制裝置的所述中央主體的后方延伸，并適于抵靠所述用戶的肩部以穩(wěn)定所述控制裝置。
16.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，進一步包括顯示單元，其安裝在所述控制裝置上，以向所述控制裝置的用戶提供附加圖像信息。
17.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，進一步包括反饋單元，其適于為所述控制裝置的用戶提供觸覺反饋。
18.一種控制計算機系統(tǒng)顯示的方法，包括從坐標控制單元接收與控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息；從鼠標控制單元接收計算機鼠標輸入信息；從游戲運行控制單元接收信息；以及基于從所述坐標控制單元、鼠標控制單元、以及游戲運行控制單元接收的信息，提供游戲信息。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述控制裝置具有基本類似于槍支的形狀，并包括中央主體；手柄，從所述中央主體的后部向下延伸；槍管，從所述中央主體縱向向前延伸，以及扳機，在所述手柄的前方從所述中央主體向下延伸。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述接收與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息的步驟進一步包括從y軸傳感器接收與所述槍管相對于所述控制裝置的居中垂直位置的傾斜相關(guān)的信息；以及從x軸傳感器接收與所述槍管相對于居中水平位置的傾斜相關(guān)的信息。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述從y軸傳感器接收信息的步驟進一步包括將水平軸附著于所述槍管的側(cè)部，所述水平軸在所述槍管上下傾斜時轉(zhuǎn)動；將第一光學(xué)盤連接到所述水平軸，從而使得所述第一光學(xué)盤與所述水平軸一起轉(zhuǎn)動；以及提供至少一個光學(xué)編碼器，所述光學(xué)編碼器適于使得所述光學(xué)盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的垂直傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶垂直觀察位置的信息。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述從x軸傳感器接收信息的步驟進一步包括將垂直軸連接到所述y軸傳感器，從而使得所述垂直軸在所述槍管左右傾斜時轉(zhuǎn)動；將第二光學(xué)編碼盤連接到所述垂直軸，從而使得所述第二光學(xué)編碼盤與所述垂直軸一起轉(zhuǎn)動；以及提供至少一個第二光學(xué)編碼器，所述第二光學(xué)編碼器適于使得所述第二光學(xué)編碼盤的轉(zhuǎn)動與所述槍管的水平傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶水平觀察位置的信息。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述從坐標控制單元接收信息的步驟進一步包括將至少一個陀螺儀附著到所述控制裝置；以及從所述陀螺儀接收與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息，從而提供與所述視頻游戲中期望的用戶垂直和水平觀察位置相關(guān)的信息。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述接收鼠標控制信息的步驟包括接收與在所述顯示器上進行上下滾動相關(guān)的信息；從鼠標左鍵接收與用戶的選擇相關(guān)的信息；以及從鼠標右鍵接收與用戶的其他選擇相關(guān)的信息。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵安裝在所述控制裝置的所述中央主體的側(cè)部，從而使得位于所述扳機附近的用戶手指能夠?qū)λ鍪髽溯?、鼠標左鍵和鼠標右鍵進行操作。
26.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述從游戲運行控制單元接收信息的步驟包括從方向控制單元接收與在所述顯示器上、角色在空間中的縱向和橫向運動相關(guān)的信息；從多個控制接收與在所述顯示器上、所述角色所執(zhí)行的多個動作相關(guān)的信息；以及從坐標啟動按鈕接收啟動信息，以使得從所述坐標控制單元輸入的信息有效。
27.如權(quán)利要求槍管26所述的方法，其中，所述多個控制位于所述控制裝置的所述手柄上，從而使得所述多個控制能夠由所述用戶的、抓住所述手柄的拇指來操作。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述方向控制單元設(shè)置在從所述武器的所述槍管向下延伸的前把手上，并且能夠由所述用戶的、抓住所述前把手的第二只手的拇指和其余手指來操作。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述多個控制包括安裝于所述控制裝置的所述扳機上的射擊按鈕。
30.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述控制裝置進一步包括可移動的肩托，其從所述控制裝置的所述中央主體的后方延伸，并適于抵靠所述用戶的肩部以穩(wěn)定所述控制裝置。
31.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括通過顯示單元接收要向用戶顯示的附加圖像信息。
32.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括通過反饋單元接收用于為用戶提供觸覺反饋的反饋信息。
33.一種控制與視頻游戲一起使用的計算機系統(tǒng)的顯示的控制裝置，包括坐標控制單元，適于輸入與所述控制的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息；鼠標控制單元，適于輸入計算機鼠標輸入信息；游戲運行控制單元，適于輸入游戲運行信息；以及控制器，適于處理從所述坐標控制單元、鼠標控制單元、以及游戲運行控制單元輸入的信息，以向所述計算機系統(tǒng)提供游戲信息。
34.如權(quán)利要求33所述的控制裝置，其中，所述控制裝置基本為U形，并包括第一開放端；第二開放端；以及連接端，連接所述第一開放端和所述第二開放端。
35.如權(quán)利要求34所述的控制裝置，其中，所述坐標控制單元進一步包括y軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置在垂直方向上的傾斜相關(guān)的信息；以及x軸傳感器，適于輸入與所述控制裝置在水平方向上的傾斜相關(guān)的信息。
36.如權(quán)利要求35所述的控制裝置，其中，所述y軸傳感器進一步包括水平軸，附著于所述控制裝置的側(cè)部，并在所述控制裝置上下傾斜時轉(zhuǎn)動；第一光學(xué)盤，附著于所述水平軸，從而使得所述第一光學(xué)盤與所述水平軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個光學(xué)編碼器，適于使得所述光學(xué)盤的轉(zhuǎn)動與所述控制裝置的垂直傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶垂直觀察位置的信息。
37.如權(quán)利要求36所述的控制裝置，其中，所述x軸傳感器進一步包括垂直軸，與所述y軸傳感器相連，從而使得所述垂直軸在所述控制裝置左右傾斜時轉(zhuǎn)動；第二光學(xué)編碼盤，附著于所述垂直軸，從而使得所述第二光學(xué)編碼盤與所述垂直軸一起轉(zhuǎn)動；以及至少一個第二光學(xué)編碼器，適于使得所述第二光學(xué)編碼盤的轉(zhuǎn)動與所述控制裝置的水平傾斜相關(guān)聯(lián)，以提供指示所述視頻游戲中期望的用戶水平觀察位置的信息。
38.如權(quán)利要求35所述的控制裝置，其中，所述y軸傳感器和所述x軸傳感器位于基本為U形的基座上，從而使得所述y軸傳感器能夠檢測從所述基座垂直延伸到所述控制裝置的連接部件的前后轉(zhuǎn)動，以確定所述控制裝置的垂直傾斜，以及使得所述x軸傳感器能夠檢測所述連接部件的左右轉(zhuǎn)動，以確定所述控制裝置的水平傾斜。
39.如權(quán)利要求33所述的控制裝置，其中，所述坐標控制單元進一步包括至少一個陀螺儀，適于提供與所述控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息，從而提供與所述視頻游戲中期望的用戶垂直和水平觀察位置相關(guān)的信息。
40.如權(quán)利要求34所述的控制裝置，其中，所述鼠標控制單元包括鼠標輪，適于提供在所述顯示器上進行上下滾動的信息；鼠標左鍵，適于提供與用戶的選擇相關(guān)的信息；以及鼠標右鍵，適于提供與用戶的其他選擇相關(guān)的信息。
41.如權(quán)利要求40所述的控制裝置，其中，所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵安裝在所述控制裝置的連接端頂面上的基本居中的位置。
42.如權(quán)利要求40所述的控制裝置，其中，所述鼠標輪、鼠標左鍵和鼠標右鍵安裝在所述控制裝置的連接端的頂部中央的偏離中心的位置。
43.如權(quán)利要求34所述的控制裝置，其中，所述游戲運行控制單元包括方向控制器，適于輸入與空間中的縱向和橫向運動相關(guān)的信息，所述方向控制器位于所述連接端的頂面左側(cè)上，從而使得所述方向控制器容易由所述用戶的左手拇指進行操作；多個按鈕，適于提供與在所述顯示器上執(zhí)行的多個動作相關(guān)的信息，所述多個動作包括奔跑、下蹲、跳躍和選擇武器，所述多個按鈕位于所述控制裝置的頂面右側(cè)上，從而使得所述多個按鈕容易由所述用戶的右手拇指進行操作；以及坐標啟動按鈕，適于在被按下時使得從所述坐標控制單元輸入的信息有效，并且位于所述控制裝置的連接端的前表面上。
44.如權(quán)利要求33所述的控制裝置，進一步包括顯示單元，其安裝在所述控制裝置上，以向所述控制裝置的用戶提供附加圖像信息。
45.如權(quán)利要求33所述的控制裝置，進一步包括反饋單元，其適于向所述控制裝置的用戶提供觸覺反饋。
全文摘要
一種控制與視頻游戲一起使用的計算機系統(tǒng)的顯示的控制裝置，包括坐標控制單元，提供與控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息；鼠標控制單元，輸入傳統(tǒng)的鼠標輸入信息；游戲運行控制單元，輸入游戲控制信息；以及控制器，處理由坐標控制單元、鼠標控制單元、以及游戲運行控制單元提供的信息。根據(jù)與控制裝置的垂直和水平傾斜相關(guān)的信息來確定視頻游戲中的用戶垂直和水平觀察位置和/或顯示器上光標的垂直和水平位置。該控制裝置優(yōu)選地成形為類似于槍支，以提高視頻游戲的逼真度，但是也可成形為類似于傳統(tǒng)的游戲墊。
文檔編號A63B67/00GK1953792SQ200480037077
公開日2007年4月25日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者艾瑞克·J.·阿珍塔爾 申請人:艾瑞克·J.·阿珍塔爾