CN107149771A - 无线控制装置、位置标定器及配件 - Google Patents

Abstract

无线控制装置、位置标定器及配件。该无线控制装置适于检测来自信号源的信号以产生相应的第一感测信号，并将第一感测信号以无线方式传输至一主机。无线控制装置包括位置标定器及配件。位置标定器包括第一本体、配置于第一本体上的第一耦合结构、适于检测信号的至少一位置感测元件、电性连接至位置感测元件的第一微处理器以及电性连接至第一微处理器，并将第一感测信号以无线方式传输至主机的无线传输模块。配件包括第二本体及配置于第二本体上的第二耦合结构。

Description

无线控制装置、位置标定器及配件

技术领域

本发明涉及一种无线控制装置、位置标定器及配件。

背景技术

随着电子科技以及图像处理技术的快速演进，由计算机所建构出的虚拟现实(Virtual Reality，VR)已逐渐被广泛地运用于信息传播、娱乐或展示上。现今的虚拟现实产品都强调人机互动性，不论是互动训练模拟器、互动玩具或互动电视游乐器等，使用者可通过头戴式显示器与控制把手(control handle)等装备来进行操作。其中，虚拟现实的画面来自于头戴式显示器，而控制把手则是用来对虚拟现实中的物件进行操作。举例而言，使用者操作控制把手上的按钮或触控板，以配合在虚拟现实中的抓取、点选或丢掷等各种动作。

然而，利用控制把手对虚拟物件进行抓取、点选或丢掷等操作的方式并不合乎人体实际的动作。此外，单一形式的控制把手已经无法满足针对枪战、运动等各种游戏以及其他应用领域上的需求。

发明内容

本发明提供一种无线控制装置、位置标定器及配件能够提升操作的便利性与灵活性。

本发明的无线控制装置适于检测来自一信号源的一信号以产生相应的一第一感测信号，并将第一感测信号以无线方式传输至一主机。无线控制装置包括一位置标定器及一配件。位置标定器包括一第一本体、一第一耦合结构、至少一位置感测元件、一第一微处理器以及一无线传输模块。第一耦合结构配置于第一本体上。至少一位置感测元件适于检测来自信号源的信号。第一微处理器电性连接至至少一位置感测元件，其中第一微处理器基于至少一位置感测元件所检测到的信号产生第一感测信号。无线传输模块电性连接至第一微处理器，并将第一感测信号以无线方式传输至主机，其中第一本体承载至少一位置感测元件、第一微处理器以及无线传输模块。配件可拆卸地与位置标定器组装在一起。配件包括一第二本体以及一第二耦合结构。第二耦合结构配置于第二本体上，其中位置标定器经由第一耦合结构可拆卸地组装至配件的第二耦合结构。

本发明的位置标定器可拆卸地组装至一配件的一第二本体的一第二耦合结构，以形成一无线控制装置。位置标定器包括一第一本体、一第一耦合结构、至少一位置感测元件、一第一微处理器以及一无线传输模块。第一耦合结构配置于第一本体上。至少一位置感测元件适于检测来自一信号源的一信号。第一微处理器电性连接至至少一位置感测元件，其中第一微处理器基于至少一位置感测元件所检测到的信号产生一第一感测信号。无线传输模块电性连接至第一微处理器，并将第一感测信号以无线方式传输至一主机，其中第一本体承载至少一位置感测元件、第一微处理器以及无线传输模块。

本发明的配件可拆卸地与一位置标定器组装在一起，以形成一无线控制装置。其中位置标定器包括一第一本体、配置于第一本体上的一第一耦合结构、至少一位置感测元件、一第一微处理器以及一无线传输模块，其中至少一位置感测元件适于检测来自一信号源的一信号，第一微处理器电性连接至至少一位置感测元件并基于至少一位置感测元件所检测到的信号产生一第一感测信号以及无线传输模块电性连接至第一微处理器，并将第一感测信号以无线方式传输至一主机。配件包括一第二本体以及一第二耦合结构。第二耦合结构配置于第二本体上，其中位置标定器经由第一耦合结构可拆卸地组装至配件的第二耦合结构。

基于上述，本发明所提供的无线控制装置能够让使用者快速的融入虚拟现实中，并提升操作的便利性与灵活性。另外，本发明所提供的位置标定器能够结合不同类型的配件便能形成各种类型的无线控制器以满足各种游戏以及其他应用领域上的需求。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明第一实施例的无线控制装置示意图。

图2是本发明第一实施例的方块示意图。

图3是图1的动作感测模块的示意图。

图4是图1的第一耦合结构与第二耦合结构分离状态的示意图。

图5是本发明第二实施例的无线控制装置示意图。

图6是本发明第三实施例的无线控制装置示意图。

图7是本发明第四实施例的无线控制装置示意图。

图8是本发明第四实施例的方块示意图。

【符号说明】

100、100a、100b：无线控制装置

110：位置标定器

110a：第一电连接端口

111：第一本体

112：位置感测元件

113：第一耦合结构

114：无线传输模块

115：第一微处理器

120：配件

120a：第二电连接端口

121：第二耦合结构

122：第二本体

123：电子模块

124：动作感测模块

124a：弯曲传感器

124b：可动部分

125：第二微处理器

126：回馈模块

128：穿戴部件

128a：内衬套

128b：外覆层

128c：固定构件

132：致动钮

BP：身体部位

H：主机

HD：手部

S：信号

S1：第一感测信号

S2：第二感测信号

S3：回馈信号

SS：信号源

USR：使用者

具体实施方式

图1是本发明第一实施例的无线控制装置示意图，图2是本发明第一实施例的方块示意图，图3是图1的动作感测模块的示意图。请参考图1、图2及图3，在本实施例中，无线控制装置100适于检测来自信号源SS的信号S，以产生相应的第一感测信号S1，并将第一感测信号S1以无线方式传输至主机H。无线控制装置100包括位置标定器110与配件120，其中位置标定器110可拆卸地与配件120组装在一起。位置标定器110包括第一本体111、至少一位置感测元件112、第一耦合结构113、无线传输模块114以及第一微处理器115，其中第一本体111承载位置感测元件112、无线传输模块114以及第一微处理器115。第一耦合结构113配置于第一本体111上。位置感测元件112适于检测来自信号源SS的信号S。在本实施例中，位置感测元件112例如是光传感器，而信号源SS的信号S例如是光信号。光传感器例如是红外光传感器或是其他不可见光的光传感器。在此须说明的是，图1仅示例性地将位置感测元件112绘示为一个，但在其他实施例中，位置标定器110也可以包含多个位置感测元件112分布于第一本体111上的不同位置以便于达到更好的感测效能。在其他实施例中，位置感测元件112也可以是霍尔效应传感器(Hall-effect sensor)，而信号源SS的信号S例如电磁信号。在其他实施例中，位置感测元件112也可以是麦克风(microphone)，而信号源SS的信号S例如超声波。在其他实施例中，位置感测元件112也可以是RF检测器(Radio frequencydetector)，而信号源SS的信号S例如RF信号(Radio frequency signal)。

在本实施例中，第一微处理器115电性连接至位置感测元件112，其中第一微处理器115基于位置感测元件112所检测到的信号S产生第一感测信号S1。另外，无线传输模块114则是电性连接至第一微处理器115，并将第一感测信号S1以无线方式传输至主机H。举例来说，无线传输模块114可以为蓝牙、WIFI、或其他无线射频传输模块。另外，主机H例如为计算机、手机、电玩主机等应用装置。主机H也具有相对应的内建或外接式无线传输模块，其中无线传输模块也可以为蓝牙、WIFI、或其他无线射频传输模块等。在本实施例中，位置感测元件112例如是光传感器，而信号源SS的信号S例如是光信号。因此，主机H基于信号源SS所发出的信号S的角度以及频率，以及第一感测信号S1便可计算出位置感测元件112在空间中的三维坐标位置。

图4是图1的第一耦合结构与第二耦合结构分离状态的示意图。请参照图1及图4，其中相同或相似的元件使用相同或相似标号，在此不再赘述。详细而言，在本实施例中，配件120包括第二耦合结构121以及第二本体122，其中第二耦合结构121配置于第二本体122上。位置标定器110经由第一耦合结构113可拆卸地组装至配件120的第二耦合结构121。第二本体122可以是一穿戴部件128(wearable part)或一手持部件，其中穿戴部件128可以是一手套、一手肘套、一膝套、一绑带、一手臂套、一小腿套、一帽子、一鞋子、一手环或是其他适于被穿戴在一使用者USR的一身体部位BP的物件。在本实施例中，第二本体122的穿戴部件128例如是手套。此外，手持部件可以是游戏枪枝、球棒、网球拍、羽球拍、桌球拍、棒状物体或是其他能被使用者所握持的物件。

在本实施例中，第二耦合结构121可以为滑肋，而第一耦合结构113则例如为滑槽。具体而言，滑肋的两端具有向外凸出的滑道，滑槽可沿滑肋的滑道间运行，以引导位置标定器110结合于第二本体122上。此外，位置标定器110也可以包括致动钮132，其中致动钮132用以解除第一耦合结构113及第二耦合结构121之间的结合。在另一实施例中，配件120也可以包括致动钮(未绘示)，用以解除第一耦合结构113及第二耦合结构121之间的结合。然而，在其他实施例中，第一耦合结构113及第二耦合结构121也可以是螺丝与螺孔、卡勾与卡槽、磁性材料、其他机构式结合或其他电子式的结合。此外，若第一耦合结构113及第二耦合结构121采用螺丝与螺孔，位置标定器110或配件120也可以不用设置致动钮。

请再次参照图1、图2及图3，位置标定器110可以包括一第一电连接端口110a。配件120可以包括一电子模块123以及与第一电连接端口110a相配合的第二电连接端口120a。电子模块123与第二电连接端口120a电性连接，且第一电连接端口110a适于以无线或有线方式与第二电连接端口120a电性连接。举例来说，第一电连接端口110a与第二电连接端口120a可以采用USB、IEEE1394、ThunderBolt、PS/2插座、弹簧连接器(pogo pin connector)或其他有线方式电性连接。或者，第一电连接端口110a与第二电连接端口120a也可采用蓝牙、WIFI或其他无线射频传输方式电性连接。

此外，电子模块123可以包括回馈模块126。回馈模块126适于经由第二电连接端口120a与第一电连接端口110a电性连接至第一微处理器115。具体而言，回馈模块126可以包括震动元件、发热元件、发光元件以及发声元件中的至少一个。举例来说，回馈模块126可以为震动器、致冷器、发热器、风扇、电流感应线圈、发光元件或扬声器等。

在本实施例中，电子模块123也可以包括动作感测模块124，配置于穿戴部件128上，用以检测身体部位BP的一可动部分124b的动作，以产生相应的第二感测信号S2。第二感测信号S2经由第二电连接端口120a与第一电连接端口110a传输至第一微处理器115。

进一步而言，动作感测模块124包括至少一弯曲传感器124a，分别对应于身体部位BP的可动部分124b，以感测可动部分124b的弯曲量。以图3所绘示的手套来说，可动部分124b例如为手指关节，而弯曲传感器124a则是配置在对应于手指关节的位置。弯曲传感器124a例如为拉伸传感器或弯曲传感器。使用者USR在利用无线控制装置100体验虚拟现实时，动作感测模块124的弯曲传感器124a可以感测可动部分124b的动作，以产生第二感测信号S2。换句话说，动作感测模块124是利用手指关节上的弯曲传感器124a来追踪指节的细部动作，并测量手指弯曲的变形量。

详细而言，在本实施例中，位置感测元件112例如是光传感器，而信号源SS的信号S例如是光信号。当位置感测元件112检测由信号源SS所发出的信号S后，第一微处理器115基于位置感测元件112的位置信息以及信号S而产生第一感测信号S1。接着，由第一微处理器115将第一感测信号S1传送至无线传输模块114。无线传输模块114接收到第一感测信号S1后，再以无线传输的方式传送至主机H。接着，主机H在接收到由无线传输模块114所传送的第一感测信号S1以及第二感测信号S2后，即进行分析判断以得到相应的动作信息及位置信息。主机H再依据动作信息及位置信息的判断结果而产生一回馈信号S3。主机H通过无线传输模块114将回馈信号S3传送至回馈模块126，并产生相应的实际体感至身体部位BP。

举例来说，使用者藉由无线控制装置100体验虚拟现实，当虚拟物体与虚拟环境发生交互行为时，使用者能直接点击并控制虚拟环境中的角色人物，且这些点击触碰行为可经由主机H判断以回传回馈信号S3，产生力回馈事件，例如发生震动以模拟力的回馈感，藉以在计算机系统与使用者间产生虚拟现实的互动效果。

在本实施例中，配件120也可以包括第二微处理器125以便于控制动作感测模块124以及回馈模块126的运作。电子模块123与第二电连接端口120a分别电性连接至第二微处理器125。详细而言，电子模块123中的动作感测模块124将其所产生的第二感测信号S2传输至第二微处理器125，第二微处理器125再将数据传送至第一微处理器115。因此，藉由第一微处理器115以及第二微处理器125的运作可以提升无线控制装置100整体的反应时间以及运作效能。

图5是第二实施例的无线控制装置示意图。请参照图1、图2与图5，其中相同或相似的元件使用相同或相似标号，在此不再赘述。一般来说，穿戴装置在正常使用状况下，常会吸附使用者的汗液或其他污染物。就穿戴部件128例如是手套而言，本实施例的穿戴部件128还包括内衬套128a以及外覆层128b。内衬套128a适于接触使用者USR的手部HD，其材质可以为舒适吸汗且易于清洗的材质，例如棉质或是其他能够水洗或是化学清洗的材质。另外，外覆层128b可拆卸地配置于内衬套128a的外部，并且承载电子模块123、第二电连接端口120a以及其他电子零件。

详细而言，穿戴部件128还可以包括固定构件128c，用以结合外覆层128b及内衬套128a。固定构件128c例如为魔鬼毡、钮扣或绑带等，方便外覆层128b及内衬套128a彼此固定或拆卸的构件。只要将外覆层128b及内衬套128a分开，直接清洗内衬套128a，待洗涤完后再将内衬套128a与外覆层128b组装便可重复使用。在此须说明的是，图1、图3至图5虽然是以手套为例，但穿戴部件128还可以是一手肘套、一小腿套、一膝套、一绑带、一手臂套、一帽子、一鞋子或一手环等，可穿戴于使用者USR身上的物件。

图6是本发明第三实施例的无线控制装置示意图。请参照图6，本实施例的无线控制装置100a的穿戴部件128可以是一绑带或一手臂套，其中穿戴部件128适于被穿戴在使用者USR的手臂上。在本实施例中，配件120也可以不具有第二电连接端口、电子模块以及第二微处理器。位置标定器110与配件120也可以经由第一耦合结构(未绘示)及第二耦合结构(未绘示)结合再一起。第一耦合结构(未绘示)及第二耦合结构(未绘示)可以是魔鬼毡、钮扣、绑带或扣环。若绑带或手臂套等配件120具有爪勾或是其他能够直接固定位置标定器110的机械结构，位置标定器110也可以不具有第二耦合结构。

图7是本发明第四实施例的无线控制装置示意图。图8是本发明第四实施例的方块示意图。请同时参照图7及图8，在本实施例中，配件120的第二本体122还可以是手持部件，如游戏枪枝本体。位置标定器110则组装于第二本体122上，以形成一无线控制装置100b。藉由位置标定器110，可让游戏枪枝具有精准的空间定位，进而能让虚拟现实与真实世界的环境紧密结合，提升使用者的虚拟现实体验质量。

举例而言，本实施例的配件120的电子模块123可以包括回馈模块126。回馈模块126适于经由第二电连接端口120a与第一电连接端口110a电性连接至第一微处理器115。具体而言，回馈模块126包括震动元件、发热元件、发光元件以及发声元件中的至少一个。举例来说，回馈模块126可以为震动器、致冷器、发热器、风扇、电流感应线圈、发光元件或扬声器等。在其他实施例中，手持部件还可以是球棒、网球拍、羽球拍、桌球拍、棒状物体或是其他手持式物件。

在本实施例中，回馈模块126可以为震动器。当使用者在体验虚拟现实并操作此无线控制装置100b时，回馈模块126可以提供震感回馈，让使用者能够获得更加丰富多元的感官享受。此外，在本实施例中，电子模块123可以经由第二电连接端口120a与第一电连接端口110a电性连接至第一微处理器115而不需搭配第二微处理器125。

综上所述，本发明所提供的无线控制装置藉由检测信号源所发出的信号以产生相应的第一感测信号，并将第一感测信号以无线方式传输至主机，而使无线控制装置获得精准的空间定位。此外，本发明所提供的位置标定器能够结合不同类型的配件例如手套、手肘套、膝套、绑带、手臂套、帽子、鞋子或手环等穿戴部件或是游戏枪枝、球棒、网球拍、羽球拍、桌球拍、棒状物体等手持部件便能形成各种类型的无线控制器以满足各种游戏以及其他应用领域上的需求。另外，就手套类型的配件而言，此手套类型的配件包含内衬套以及外覆层，其中外覆层可拆卸地配置于该内衬套的外部，且外覆层具有多种电路元件。因此，内衬套能够被拆卸，以便于清洗，且也不会损伤外覆层内部的电路元件。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

【优先权主张】

本申请案主张2016年3月4日所申请的美国临时申请案第62/303，390号及第62/303，378号的优先权，所述临时申请案的全文以参考方式并入本文且作为本申请案的部分内容。

Claims (24)

1.一种无线控制装置，适于检测来自信号源的信号以产生相应的第一感测信号，并将该第一感测信号以无线方式传输至主机，该无线控制装置包括：

位置标定器，包括：

第一本体；

第一耦合结构，配置于该第一本体上；

至少一位置感测元件，适于检测来自该信号源的该信号；

第一微处理器，电性连接至该至少一位置感测元件，其中该第一微处理器基于该至少一位置感测元件所检测到的该信号产生该第一感测信号；以及

无线传输模块，电性连接至该第一微处理器，并将该第一感测信号以无线方式传输至该主机，其中该第一本体承载该至少一位置感测元件、该第一微处理器以及该无线传输模块；

配件，可拆卸地与该位置标定器组装在一起，该配件包括:

第二本体；以及

第二耦合结构，配置于该第二本体上，其中该位置标定器经由该第一耦合结构可拆卸地组装至该配件的该第二耦合结构。

2.如权利要求1所述的无线控制装置，其中该位置标定器或该配件还包括致动钮，耦接该第一耦合结构和/或该第二耦合结构，用以解除该位置标定器与该配件之间的结合。

3.如权利要求1所述的无线控制装置，其中该第二本体还包括穿戴部件或手持部件，其中该穿戴部件适于被穿戴在使用者的身体部位，而该穿戴部件包括绑带、手臂套、帽子、鞋子或手环。

4.如权利要求1所述的无线控制装置，其中该位置标定器还包括第一电连接端口，该配件还包括电子模块以及该第一电连接端口相配合的第二电连接端口，其中该电子模块与该第二电连接端口电性连接，且该第一电连接端口适于以无线或有线方式与该第二电连接端口电性连接。

5.如权利要求4所述的无线控制装置，其中该配件还包括第二微处理器，且该电子模块与该第二电连接端口分别电性连接至该第二微处理器。

6.如权利要求4所述的无线控制装置，其中该电子模块包括回馈模块，该回馈模块适于经由该第二电连接端口与该第一电连接端口电性连接至该第一微处理器。

7.如权利要求6所述的无线控制装置，其中该回馈模块包括震动元件、发热元件、发光元件以及发声元件中的至少一个。

8.如权利要求4所述的无线控制装置，其中该第二本体还包括穿戴部件，适于被穿戴在使用者的身体部位，且该电子模块包括动作感测模块，配置于该穿戴部件上，用以检测该身体部位的可动部分的动作，以产生相应的第二感测信号，且该第二感测信号经由该第二电连接端口与该第一电连接端口传输至该第一微处理器。

9.如权利要求8所述的无线控制装置，其中该动作感测模块包括至少一弯曲传感器，分别对应于该身体部位的该可动部分，以感测该可动部分的弯曲量，其中该穿戴部件包括手套、手肘套或膝套。

10.如权利要求9所述的无线控制装置，其中该手套包括：

内衬套，适于接触该使用者的手部；以及

外覆层，可拆卸地配置于该内衬套的外部，并且承载该电子模块以及该第二电连接端口。

11.如权利要求1所述的无线控制装置，其中该至少一位置感测元件包括多个红外光传感器。

12.一种位置标定器，可拆卸地组装至配件的第二本体的第二耦合结构，以形成无线控制装置，该位置标定器包括：

第一本体；

第一耦合结构，配置于该第一本体上；

至少一位置感测元件，适于检测来自信号源的信号；

第一微处理器，电性连接至该至少一位置感测元件，其中该第一微处理器基于该至少一位置感测元件所检测到的该信号产生第一感测信号；以及

无线传输模块，电性连接至该第一微处理器，并将该第一感测信号以无线方式传输至主机，其中该第一本体承载该至少一位置感测元件、该第一微处理器以及该无线传输模块。

13.如权利要求12所述的位置标定器，其中该位置标定器或该配件还包括致动钮，耦接该第一耦合结构和/或该第二耦合结构，用以解除该位置标定器与该配件之间的结合。

14.如权利要求12所述的位置标定器，其中该位置标定器还包括第一电连接端口，该配件还包括电子模块以及该第一电连接端口相配合的第二电连接端口，其中该电子模块与该第二电连接端口电性连接，且该第一电连接端口适于以无线或有线方式与该第二电连接端口电性连接。

15.一种配件，可拆卸地与位置标定器组装在一起，以形成无线控制装置，其中该位置标定器包括第一本体、配置于该第一本体上的第一耦合结构、至少一位置感测元件、第一微处理器以及无线传输模块，其中该至少一位置感测元件适于检测来自信号源的信号，该第一微处理器电性连接至该至少一位置感测元件并基于该至少一位置感测元件所检测到的该信号产生第一感测信号以及该无线传输模块电性连接至该第一微处理器，并将该第一感测信号以无线方式传输至主机，该配件包括：

第二本体；以及

第二耦合结构，配置于该第二本体上，其中该位置标定器经由该第一耦合结构可拆卸地组装至该配件的该第二耦合结构。

16.如权利要求15所述的配件，其中该位置标定器或该配件还包括致动钮，耦接该第一耦合结构和/或该第二耦合结构，用以解除该位置标定器与该配件之间的结合。

17.如权利要求15所述的配件，其中该第二本体还包括穿戴部件或手持部件，其中该穿戴部件适于被穿戴在使用者的身体部位，而该穿戴部件包括绑带、手臂套、帽子、鞋子或手环。

18.如权利要求15所述的配件，其中该位置标定器还包括第一电连接端口，该配件还包括电子模块以及该第一电连接端口相配合的第二电连接端口，其中该电子模块与该第二电连接端口电性连接，且该第一电连接端口适于以无线或有线方式与该第二电连接端口电性连接。

19.如权利要求18所述的配件，还包括第二微处理器，且该电子模块与该第二电连接端口分别电性连接至该第二微处理器。

20.如权利要求18所述的配件，其中该电子模块包括回馈模块，该回馈模块适于经由该第二电连接端口与该第一电连接端口电性连接至该第一微处理器。

21.如权利要求20所述的配件，其中该回馈模块包括震动元件、发热元件、发光元件以及发声元件中的至少一个。

22.如权利要求18所述的配件，其中该第二本体还包括穿戴部件，适于被穿戴在使用者的身体部位，且该电子模块包括动作感测模块，配置于该穿戴部件上，用以检测该身体部位的可动部分的动作，以产生相应的第二感测信号，且该第二感测信号经由该第二电连接端口与该第一电连接端口传输至该第一微处理器。

23.如权利要求22所述的配件，其中该动作感测模块包括至少一弯曲传感器，分别对应于该身体部位的该可动部分，以感测该可动部分的弯曲量，其中该穿戴部件包括手套、手肘套或膝套。

24.如权利要求23所述的配件，其中该手套包括：

内衬套，适于接触该使用者的手部；以及

外覆层，可拆卸地配置于该内衬套的外部，并且承载该电子模块以及该第二电连接端口。