CN101022863B - 游戏板、棋子、粘附物和用于检测游戏板上的棋子的系统 - Google Patents

Abstract

一种具有板表面(3)和扫描显示器的游戏板(2)，该扫描显示器包括显示装置和检测装置，显示装置用于显示板表面(3)上的游戏板的布局，当棋子(20)的代码表面指向板表面(3)时，检测装置用于扫描棋子(20)的代码表面以检测棋子代码。游戏板(2)还包括或连接到存储器(6)和处理器(5)，存储器(6)用于储存代码组，处理器(5)用于将所检测的棋子代码与储存的代码进行对比以识别棋子(20)。优选检测装置包括多个光传感器(12)。

Description

游戏板、棋子、粘附物和用于检测游戏板上的棋子的系统

技术领域

本发明涉及包括板表面的游戏板，该游戏板包括用于检测位于游戏板上的棋子的装置。

本发明还涉及棋子和粘附物，该粘附物适用于棋子和用于玩板游戏的系统，该系统包括游戏板和至少一个棋子。

背景技术

可从一些系统中得知使用或不使用显示器来识别桌子和书桌上的物体的概念，这些系统包括摄像机，这些摄像机位于书桌上方并且使用物体识别软件以识别并定位书桌上的物体。这些系统的主要缺点是摄像机的图像可由使用者变得模糊，尤其是在使用者伸手拿棋子以移动时。此外，环境照明也可对物体识别的质量造成负面影响，从而使这些系统对于在室外或黑暗的房间内玩游戏板时不太有用。当在室外玩时，摄像机的放置也是一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供游戏板、棋子和用于玩板游戏的系统，该系统使可靠地检测游戏板上的棋子成为可能。

根据本发明的第一方面，提供游戏板，该游戏板包括板表面和扫描显示器，该扫描显示器包括显示装置和检测装置，该显示装置用于显示板表面上的游戏板布局，该检测装置用于在棋子的代码表面指向板表面时扫描棋子的代码表面以检测棋子代码。

在本发明的实施例中，游戏板还包括存储器和处理器，存储器用于将存储代码组储存，处理器用于将所检测的棋子代码与存储代码组中的至少一个储存的代码进行对比以识别棋子。根据本发明第一方面的游戏板的实施例可连接到包括该存储器和处理器的计算机，以能够识别包括所检测的棋子代码的棋子。

根据本发明的第三方面，提供棋子，该棋子包括代码表面，该代码表面包括用于识别棋子的棋子代码，如果棋子位于板表面，那么代码表面指向游戏板的板表面，以能够通过游戏板进行棋子代码的检测。

根据本发明的第四方面，提供用于玩板游戏的系统，该系统包括游戏板和根据本发明的至少一个棋子。

当棋子位于游戏板上或足够接近于游戏板时，检测装置扫描棋子的代码表面以检测棋子代码，以能够决定棋子代码。由显示装置提供的光由棋子的代码表面部分反射。将检测装置布置成用于检测反射光并从反射的光中获得棋子代码。由代码表面反射的光的图案、数量和波长取决于代码。该代码既可以是反射的又可以是吸收的，只要能将该代码从代码表面的其它部分中清楚地区分出来。或者，可以将这些棋子通过提供不同的棋子来编码，这些不同的棋子具有不同颜色的代码表面。处理器将所检测的代码与来自储存在存储器中的代码组中的代码进行对比。当所检测的代码和所储存的代码之间匹配时，就识别该棋子。

将会注意到，美国麻省理工学院媒体实验室已经开发出metaDESK(见“metaDESK：用于有形用户界面的模型和原型”，在UIST’97的学报中发表)，metaDESK并非用于显示游戏板，而是能够识别书桌上的物体。metaDESK的最大组件是桌面本身，这种桌面是用于显示2D地理信息的背投近水平图形表面。几个被动物理物体由使用者在桌面表面进行操作。这种系统中的传感由桌面单元内的计算机图像系统连同磁场位置传感器和电接触传感器来提供。与前面所描述的在书桌上方使用摄像机的系统相比，metaDESK没有使用者可防碍摄像机图像的缺点。不过，metaDESK并没有解决由环境照明的变化所导致的问题。metaDESK的另一个缺点是系统的尺寸大，因为使用了背投系统和摄像机。相反，在本发明中，扫描显示器包括显示游戏板布局的显示器和传感器的组合，因为代码由棋子屏蔽，所以这种扫描显示器相对较小并且对环境照明不太敏感。

在根据本发明的实施例中，显示装置包括多个光调制单元且检测装置包括用于扫描棋子的代码表面的多个光传感器，将多个光传感器的一个单独的光传感器布置成邻近于多个光调制单元的至少一个单独的光调制单元。在替代实施例中，将包括光调制单元的第一层堆叠在包括光传感器的第二层上。

例如，扫描显示器中的光调制单元是LCD或者有机LED显示器的像素。在LCD显示器中，像素按照加在该单元的电压传送或遮挡背景光或环境光。在这种LCD显示器中，传感装置可以是光敏元件，将这些光敏元件加到这些单元或者LCD显示器的单元的子群，或者，这些光敏元件出现在单独的叠层内。例如，这些光敏元件是光敏电阻(LDR)、光电二极管元件、或CCD或CMOS光传感器元件，这种光敏电阻的电阻取决于到达元件的光的数量。有机LED(OLED)根据加到单元的电流发出光。有机LED可分成两组；小分子OLED和大分子OLED。大分子OLED也称为聚合物LED。

有机LED显示器可包括有机LED，该有机LED也起到光传感器的作用。具有光检测能力的基于聚合物LED的显示器已经由PHILIPS公司开发并且可作为用于根据本发明的游戏板的扫描显示器。基于聚合物的扫描显示器的使用具有许多优点。例如，这种显示器重量小、非常平且薄并且提供高分辨率、高亮度、高对比度和大视角。通过将光调制和光传感功能集成在一个组合单元中，就减少制造根据本发明的游戏板所要求的组件的数量。

在根据本发明的游戏板的优选实施例中，游戏板还包括接触检测装置，该接触检测装置用于检测具有棋子的接触表面的板表面的接触。在某些板游戏中，游戏板能够区别棋子的位置可能会是有利的，这种棋子由使用者恰好保持在板表面的上方，且代码表面从棋子的位置指向板表面，该棋子置于板表面并与板表面接触。将会注意到，棋子的接触表面可包括代码表面。

当代码表面十分接近板表面并且指向板表面时，处理器还可以检测相对于游戏板的棋子的方向和、或位置。棋子的位置可从光传感器的位置推断出，该光传感器检测棋子代码。如果棋子的接触表面的形状或者在代码表面的代码的形状不完全对称，那么还可从由光敏元件提供的信号推断出棋子的方向。对于大多数板游戏来讲，知道棋子的位置是必要的。游戏的形势不仅取决于哪些棋子在游戏板上，而且还取决于棋子在游戏板上的位置。在某些板游戏中，知道棋子的方向也可能是有利的。例如，Stratego游戏仅允许一个玩家看到仅位于棋子的一侧的图像，在这种游戏中，当棋子的方向为其它玩家也可看到该图像时能够提供警示信号。

通过参考下面描述的实施例，就会明白本发明的这些和其它方面。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的系统的示意图；

图2a到2d示出了根据本发明的游戏板中的光调制单元和光传感器的示范性布置；

图3示出了根据本发明的游戏板的替代实施例；

图4a、4b和4c示出了根据本发明的棋子的实施例；

图5示出了根据本发明的棋子的替代实施例；以及

图6示出了根据本发明的放置在游戏板上的棋子的实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统1的示意图。系统1包括游戏板2和棋子20。游戏板2包括板表面3，能够在板表面3上玩各种板游戏。游戏板2可包括或者连接到处理器5、存储器6和图形生成单元4，以根据在板表面3上选择的板游戏显示游戏板布局。熟知的板游戏的示例是国际象棋、西洋双陆棋、拼字游戏和垄断游戏。根据本发明的系统不仅能够进行古典的、熟知的板游戏，而且还可用于全新的板游戏。例如，这些新的板游戏可包括根据游戏的趋势改变游戏板布局的板游戏。例如，板表面3可以是显示设备的表面，如LCD监视器或覆盖这样的显示设备的透明板。存储器6、处理器5和图形生成单元4可包括在连接到游戏板2的个人计算机(PC)中。游戏板还包括光传感器12，光传感器12用于检测由棋子20的代码表面反射的光。在图1中，光传感器12由方框12示意性示出，实际上，这些光传感器出现在板表面3附近的游戏板2中。这些光传感器12的不同实施例和布置将在下面进行描述。

优选该系统还包括用户界面8，以使用户能够选择板游戏、开始新的板游戏、保存游戏、加载以前保存的游戏和选择游戏模式等。用户界面8可包括熟知的设备，如键盘、鼠标或游戏棒。或者，如果板表面起到检测与尖的物体如钢笔或指尖接触的作用，那么板表面的部分可起到用户界面8的作用。用于这些用户界面8的不同类型触摸屏的使用是熟知的。光传感器12还可用于检测尖的物体与板表面3的接触或接近于板表面3。用户界面8的尺寸和元件可根据游戏、游戏形式和、或可用的选项而变化。该系统可包括Internet接线9，这种Internet接线9使与来自全世界的玩家一起玩板游戏成为可能。

由光传感器12提供的信号可用于检测棋子20在板表面3上方还是与板表面3接触。游戏板还可以包括接触检测单元7，该接触检测单元7用于检测棋子20接触表面与板表面3的接触。在某些板游戏中，游戏板2能够区别棋子20的位置可能会是有利的，这种棋子20由使用者恰好保持在板表面3的上方，且代码表面从棋子20的位置指向板表面3，该棋子20置于板表面3并与板表面3接触。例如，接触检测单元7使用熟知的触摸屏技术并且还可用于提供用户界面8。

显示器和光传感技术的许多组合可用在扫描显示器之中，该扫描显示器用在根据本发明的游戏板2中。用于扫描显示器的显示器技术可以是用于电视、个人、膝上型电脑或手持计算机或者包括监视器的其它装置的任何已知的显示器技术。优选使用基于像素的显示器，且光传感器加到像素。用在根据本发明的游戏板中的基于像素的显示器的一些示例在下面提供。通常用在数码相机中的已知的多种类型的光传感器，如CCD或CMOS传感器，可用作扫描显示器中的光传感元件。将游戏板2设计成将来自棋子20的代码表面所反射的光可由光传感器检测，且能够通过分析由光传感器检测的光的图案来识别代码。针对现有技术中的游戏系统而言，目前将光传感器12和显示装置放置在相互非常接近的位置，以使它们实际上形成单个单元。检测棋子20的代码表面上的代码比用现有技术中的摄像机系统检测棋子20的形状更加可靠。

图2a到2d示出了根据本发明的游戏板2中的光调制单元11和光传感器12的示范性布置。优选将多个光调制单元11布置在栅格内，如LCD显示器或有机LED显示器内。扫描显示器还包括多个光传感器12，这些光传感器12用于扫描棋子20的代码表面。多个光传感器12中的一个单独的光传感器12应接近于扫描显示器的至少一个光调制单元11，以在棋子20的代码表面反射后能够接收来自该光调制单元11的光。在图2a中，将光传感器12设在每个光调制单元11之后，这样，多个光传感器12形成栅格，且分辨率与由光调制单元11形成的栅格的分辨率相等。在图2b所示的扫描显示器中，将光传感器12结合在光调制单元11内，以形成组合光传感/调制单元13。例如，这种组合单元13可包括聚合物光发射二极管(polyLED)，这些聚合物光发射二极管能够发射并检测光。图2c和图2d示出了游戏板2中的光调制单元11和光传感器12的替代布置。在图2c和图2d所示的游戏板2中，由光传感器12形成的栅格的分辨率低于由光调制单元11形成的栅格的分辨率。

图3示出了根据本发明的游戏板的替代实施例。在本实施例中，将光调制单元11和光传感单元12分别包括在第一层31和第二层32内。为了扫描显示器正确工作，第一层31至少部分地透明以能够使由棋子20的代码表面反射的光到达第二层。游戏板2设计成大多数到达光传感器12的光直接来自于棋子20的代码表面。直接来自于光调制元件11或通过游戏板2的内部反射的光可削弱游戏板2检测棋子20的代码表面上的代码的能力。在图3中，光调制层31堆叠在光传感层32之上。或者，光传感层32可堆叠在光发射层31之上。在这种情况下，光传感层32部分透明以使游戏板布局能够显示在板表面3上且光传感器12对直接来自光调制单元11的光不敏感。在棋子20的代码表面反射的光应仅由光传感器12检测。

图4a、4b和4c示出了根据本发明的棋子20的实施例。所有的这些图均示出棋子20具有接触表面23，接触表面23包括代码表面21。在图4a中，在代码表面21上的代码22包括字符。在图4b中，代码22包括条形码。也可使用基于背景色和前景图像颜色之间的视觉对比的其它代码系统。例如，也可将象形图或不同形状或尺寸的多边形用作代码22。图4c示出了具有代码22的棋子20，包括象形图。如果游戏板用于检测代码表面21反射的光的颜色，那么可将颜色调配可用于对不同的棋子20进行编码。

或者，可提供用于棋子的代码粘附物。该粘附物可用于对没有代码的正常棋子组进行编码。然后，有编码的棋子可与根据本发明的游戏板2一起使用，并且由游戏板2识别。粘附物也可以用于记录已具有代码的棋子。例如，当来自第一组棋子的棋子包括代码且该代码与来自第二组棋子的棋子代码相同并且这两组棋子将一起用于玩游戏时，可要求进行记录。

在将棋子20置于板表面3上或恰好保持于板表面3上方且棋子20的代码表面指向板表面时，光传感器检测代码表面反射的光。反射光的波长和强度取决于代码表面21上的代码22。代码表面21的较暗的部分比较亮的部分反射的可见光少。由光传感器12检测的反射光的信息由处理器5进行分析，以识别并定位棋子，该棋子由检测代码22表示。如果代码不完全对称，处理器还可从光传感器12检测的光得出棋子的方向。

图5示出了根据本发明的棋子的替代实施例。图5所示的棋子20的接触表面23不包括代码表面21。当将棋子20的代码表面置于板表面3上时，棋子20的代码表面21恰好在板表面3的上方并且指向板表面3。

图6示出了根据本发明的置于游戏板2上的棋子的实施例。当将代码表面21置于游戏板2上时，该代码表面21从游戏者的视角变模糊。用于显示游戏板在板表面3上的布局的由显示器发射的光的部分由代码表面21反射并用于识别棋子20。

应注意到，前面所提及的实施例举例说明了本发明而非对本发明进行限制，并且本领域的熟练的技术人员将能设计出许多替代实施例，而不偏离所附的权利要求书的范围。在这些权利要求中，置于括号间的任何参考符号不构成对权利要求的限定。动词“包括”的使用及其变化形式不排除除了权利要求中阐述的元件或步骤以外的元件或步骤的存在。在元件前面出现的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可由包括几个不同元件的硬件装置进行实施，且借助适当的编程计算机。在列举了几种装置的装置权利要求中，这些装置中的几个装置可由硬件的一个且相同的项目体现。在相互不同的从属权利要求中引证的某些措施并不表明这些措施的组合不能用于提供好处。

Claims (21)

1.一种游戏板(2)，所述游戏板(2)包括板表面(3)和扫描显示器，所述扫描显示器包括：

显示装置，所述显示装置用于显示所述板表面(3)上的游戏板的布局并包括多个光调制单元(11)，

检测装置，当棋子(20)的代码表面(21)指向板表面(3)时，所述检测装置用于扫描棋子(20)的代码表面(21)以检测棋子代码(22)，所述检测装置包括用于扫描所述棋子(20)的所述代码表面(21)的多个光传感器(12)，以及

将所述多个光传感器(12)中的单独的光传感器(12)布置成邻近于所述多个光调制单元(11)中的至少一个单独的光调制单元(11)。

2.如权利要求1所述的游戏板(2)，还包括：

存储器(6)，所述存储器(6)用于将存储代码组储存；以及

处理器(5)，所述处理器(5)用于将所检测的棋子代码(22)与存储代码组中的至少一个储存的代码进行对比以识别棋子(20)。

3.如权利要求1所述的游戏板(2)，其特征在于：所述扫描显示器包括第一层(31)和第二层(32)，所述第一层(31)包括用于显示所述游戏板布局的所述多个光调制单元(11)，所述第二层(32)包括用于扫描所述代码表面(21)的所述多个光传感器(12)，所述第一层(31)与所述第二层(32)堆叠。

4.如权利要求1或3所述的游戏板(2)，其特征在于：所述光调制单元(11)是LCD显示器的像素。

5.如权利要求1或3所述的游戏板(2)，其特征在于：所述光调制单元(11)是有机LED显示器的像素。

6.如权利要求1所述的游戏板(2)，其特征在于：所述扫描显示器包括多个组合单元(13)，所述组合单元(13)布置成用于：

调制光以显示所述游戏板布局，以及

感测用于扫描所述棋子(20)的代码表面(21)的光。

7.如权利要求6所述的游戏板(2)，其特征在于：所述组合单元(13)包括有机LED。

8.如权利要求1所述的游戏板(2)，其特征在于：所述的游戏板(2)还包括接触检测装置，所述接触检测装置用于检测所述板表 面(3)与所述棋子(20)的接触表面(23)的接触。

9.如权利要求2所述的游戏板(2)，其特征在于：当所述代码表面(21)指向所述板表面(3)时，所述处理器(5)布置成用于检测所述棋子(20)的位置。

10.如权利要求2所述的游戏板(2)，其特征在于：当所述代码表面(21)指向所述板表面(3)时，所述处理器(5)布置成用于检测所述棋子(20)相对于所述游戏板(2)的方向。

11.一种棋子(20)，所述棋子(20)包括代码表面(21)，所述代码表面(21)包括用于识别所述棋子(20)的棋子代码(22)，如果所述棋子(20)位于板表面(3)，那么所述代码表面(21)指向游戏板(2)的板表面(3)，通过检测由所述代码表面(21)反射的光的图案、数量和波长并取决于所述棋子代码(22)，以能够通过所述游戏板(2)进行所述棋子代码(22)的检测。

12.如权利要求11所述的棋子(20)，其特征在于：所述的棋子(20)还包括接触表面(23)，所述接触表面(23)用于支持所述板表面(3)上的所述棋子(20)。

13.如权利要求12所述的棋子(20)，其特征在于：所述接触表面(23)包括所述代码表面(21)。

14.如权利要求11所述的棋子(20)，其中，所述棋子代码(22)包括颜色。

15.如权利要求11所述的棋子(20)，其中，所述棋子代码(22)包括视觉对比。

16.如权利要求15所述的棋子(20)，其中，所述视觉对比包括条形码。

17.如权利要求15所述的棋子(20)，其中，所述视觉对比包括象形图。

18.如权利要求15所述的棋子(20)，其中，所述视觉对比包括字符。

19.一种用于棋子(20)的代码表面(21)的粘附物，所述粘附物用于获得根据权利要求11的棋子(20)，所述粘附物包括棋子代码(22)。

20.一种用于玩板游戏的系统(1)，所述系统(1)包括如权利 要求1中所述的游戏板(2)和如权利要求11中所述的至少一个棋子(20)。

21.如权利要求20所述的用于玩板游戏的系统(1)，其特征在于：还包括如权利要求19所述的粘附物，所述粘附物附到所述棋子(20)以提供所述代码表面(21)。 

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