CN1123367C - 飞行模拟游戏装置 - Google Patents

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Abstract

一种飞行模拟游戏装置，使得游戏者通过身体感受模拟悬挂式滑翔机的飞行动作。其中，能被游戏者的双手抓握的控制杆安装在框架上并沿框架的横向方向延伸，并通过安装在框架上的控制杆移动机构沿框架的纵向移动。控制系统根据控制杆在纵向的移动垂直地卷动通过显示监视器显示的前方模拟景象图。控制杆移动机构还允许控制杆在横向方向移动和绕垂直轴转动，控制系统根据控制杆沿横向的移动和绕垂直轴的转动水平地卷动前方模拟景象图。

Description

飞行模拟游戏装置
本发明涉及一种飞行模拟游戏装置，它能使游戏者通过身体的感觉享受象悬挂式滑翔机或类似飞行器的模拟飞行体验。
已知的传统运动体模拟游戏装置有许多种，它们由游戏者操纵来获得身体的感觉，以享受摸拟运动体的驾驶体验。可以在这些运动体模拟游戏装置上进行的运动体模拟游戏包括汽车比赛、滑雪比赛、冲浪比赛、摩托艇比赛等。这些运动体模拟游戏装置具有多种由游戏者手动控制的控制件。例如，一个滑雪模拟游戏装置具有一个游戏者的脚可以踏上去的滑雪板和两根供游戏者的手抓握的滑雪杆。汽车和摩托艇模拟游戏装置具有一个供游戏者乘坐的座位，一个供游戏者的手操纵的方向盘，和由游戏者的脚控制的加速器和制动踏板。游戏者操纵这些操纵件来超过显示在显示屏上前面的竞赛者或对手，同时也要灵巧地躲避由计算机控制的也许是汽车或船只的障碍物。
上述的传统运动体模拟游戏装置给游戏者以陆地或水上驾驶的体验。由手握或脚踏的控制件，可改变运动体的方向朝右或朝左，因此只能要求这些控制件朝右或朝左移动。所以，这些传统的运动体模拟游戏装置在控制动作方面彼此十分相似，因而不易引起游戏者的新的兴趣。
因此，本发明的一个目的是提供一种飞行模拟游戏装置，它能够使游戏者获得在半空中飞行的身体感觉，它基于用两手向前和向后的控制动作，或者用两腿向左或向右的控制动作，或者是用两手向前和向后控制动作，同时两腿向左或向右的控制动作。
根据本发明的一个方面，飞行模拟游戏装置包括一个具有横向和纵向的框架；一个控制杆，供其后面的供游戏者的手握住，该控制杆安装在框架上，且沿横向方向延伸；一个控制杆移动机构安装在框架上，它允许控制杆在相对于框架的纵向方向移动；框架上安装有一个显示监视器，用来显示至少一个前方的模拟景象图；和显示控制装置，它根据控制杆在纵向的移动来垂直地卷动通过显示监视器显示的前方的模拟景象图。
当游戏者沿框架的纵向方向移动控制杆时，通过显示监视器显示的前方的模拟景象图根据控制杆的移动而垂直地卷动。具体地讲，当游戏者向前推动控制杆时，前方的模拟景象图向下卷动，表示游戏者在模拟飞行中上升或浮起，而当游戏者向后拉控制杆时，前方的模拟景象图向上卷动，表示游戏者在模拟飞行中下降或降低。显示的模拟景象的数据覆盖种类很多的景象，这些景象包括模拟飞行开始的景象，也包括各种物体和障碍物，如山峰，飞行物，云等，使模拟飞行非常真实。游戏者通过移动控制杆可以躲避在模拟飞行中显示的物体和障碍物。
控制杆移动机构可以包括一个允许控制杆沿横向方向移动的机构，而显示控制装置包括根据控制杆沿横向方向的移动而水平卷动显示在显示监视器上的前方模拟景象图的装置。
由于控制杆沿横向方向是可移动的，并且显示的前方模拟景象图水平卷动，表示根据游戏者沿横向方向移动控制杆，而在模拟飞行中转换方向，游戏者就能非常真实地感受到如悬挂式滑翔机一样的飞行器中的飞行动作。当游戏者沿纵向和横向移动控制杆时，显示的前方模拟景象图就倾斜地卷动，这表示飞行器在转向时升高或者降低。
控制杆移动机构可以包括一个允许控制杆绕一个垂直轴转动的机构，而显示控制装置包括根据控制杆绕该垂直轴的转动而卷动通过显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
因此，控制杆绕垂直轴的转动就能反应到显示的前方模拟景象图中，因为它是根据控制杆的转动而卷动的。
根据本发明的另一个方面，飞行模拟游戏装置包括一个具有横向和纵向的框架；一个可操作地连接在框架上的身体托座，该托座用来支撑游戏者的身体；一个控制杆，供其后面的游戏者的手握住，该控制杆安装在框架上，并且沿横向方向延伸；一个身体托座移动机构，它允许身体托座沿相对于框架的横向方向移动；一个安装在框架上的显示监视器，用来显示至少一个前方模拟景象图；和显示控制装置，它根据身体托座沿横向方向的移动来水平卷动通过显示监视器显示的前方模拟景象。
游戏者将大腿和小腿放在身体托座上，同时用手握住控制杆。当游戏者用大腿和小腿移动身体托座时，显示监视器显示的前方模拟景象图根据身体托座的移动而水平地卷动。具体地讲，当游戏者向右移动身体托座时，显示的前方模拟景象向右卷动，这表示游戏者向左转弯，而当游戏者向左移动身体托座时，显示的前方模拟景象图向左卷动，这表示游戏者向右转弯。
该身体托座移动机构可以包括一个允许身体托座绕一垂直轴转动的机构，而显示控制装置包括根据身体托座绕垂直轴的转动而卷动通过显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
该身体托座可以包括一个腿部支座来放置游戏者的腿，该腿部支座可绕一纵向延伸的纵向轴转动，而显示控制装置可以包括根据身体托座绕纵向轴的转动而卷动通过显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
因此，身体托座绕纵向轴的转动可以反应到显示的前方模拟景象图上，因为它是根据身体托座的移动而卷动的。
该身体托座可以包括一个供游戏者放腿的腿部支座和一个供游戏者支撑大腿的大腿支座。游戏者通过放在腿部支座上的腿和放在大腿支座上的大腿能够感觉到象在一个如悬挂滑翔机的实际的飞行器上的驾驶的感觉。
腿部支座可以在一朝向框架的前进方向向下倾斜，而大腿支座可以在前进方向向上倾斜。腿部支座和大腿支座的这种倾斜使游戏者保持一个类似于真实飞行状态中的稳定姿态。
根据本发明的再一个方面，飞行模拟游戏装置包括一个具有横向和纵向的框架；一个可操作地连接在框架上的身体托座，该托座用来支撑游戏者的身体；一个控制杆，供其后面的游戏者的手抓取，该控制杆安装在框架上，并且沿横向方向延伸；一个身体托座移动机构，它允许身体托座沿相对于框架的横向方向移动；一个安装在框架上的控制杆移动机构，它允许控制杆沿相对于框架的纵向方向移动；一个安装在框架上的显示监视器，它用来显示至少一个前方模拟景象图；和显示控制装置，它根据身体托座的横向移动来水平卷动通过显示监视器显示的前方模拟景象图，并根据控制杆的纵向移动来垂直地卷动通过显示监视器显示的前方模拟景象图。
当游戏者向前或向后移动控制杆时，游戏者在模拟飞行中上升或下降，而当游戏者向左或向右移动身体托座时，游戏者作向右或向左转弯的动作。
控制杆移动机构可以包括一个使控制杆偏转返回到一个起始位置的偏移机构。由于当放开控制杆时，控制杆可以在从偏移机构来的偏移力的作用下自动返回到一个起始位置，因此游戏者不需要施加力量来使控制杆返回。
身体托座移动机构可以包括一个使身体托座偏转返回到一个起始位置的偏移机构。由于当放开身体托座时，身体托座可以在从偏移机构来的偏移力的作用下自动返回到一个起始位置，因此游戏者不需要施加力量来使身体托座返回。
每种偏移装置可以包括一个产生恢复力的机构，来抵抗施加的角位移，该恢复力随相对于起始位置的角位移的增大而增大。这样布置的偏移机构使得游戏者根据其自然反应流畅地控制控制杆和身体托座。
显示监视器可以包括一个在上部屏幕区域显示前方模拟景象图和在下部屏幕区域显示下方的模拟景象图的显示监视器。更具体地讲，显示监视器可以包括一个显示前方模拟景象图的第一显示监视器单元，第一显示监视器单元位于控制杆的前面并具有一个面向后朝着控制杆的监视屏幕；和一个显示下方模拟景象图的第二显示监视器单元，第二显示监视器单元位于控制杆的下面并具有一个面向上的监视屏幕。由于游戏者能够看到在上面和下面的屏幕区域或第一和第二显示屏单元中分别显示出的前方和下方模拟景象图，游戏者会因显示的图象而在视觉上感到非常真实。
本发明的上述的和其他的目的、特性和优点将从下文结合附图的描述中变得很清晰，附图用例子表示了本发明的优选实施例。
图1是根据本发明的飞行模拟游戏装置上进行的模拟飞行游戏中模拟的一个真实飞行环境的透视示意图；
图2是根据本发明的第一实施例的安装有一个控制杆移动机构的飞行模拟游戏装置的内部结构的透视图；
图3A是该飞行模拟游戏装置的偏移机构的局部分解透视图；
图3B是该偏移机构的局部透视图；
图4是该飞行模拟游戏装置的身体托座的局部透视图；
图5是该飞行模拟游戏装置的显示监视器上显示图象控制系统的方框图；
图6是根据本发明的第二实施例的控制杆移动机构的正视图；
图7A是根据本发明的第三实施例的控制杆移动机构的正视图；
图7B是根据本发明的第三实施例的控制杆移动机构的平面图。
如图1所示，根据本发明的一个飞行模拟游戏装置1(见图2)模拟一个作为飞行运动体的悬挂式滑翔机H，使得游戏者在飞行模拟游戏中体验在空中飞行的身体感觉。该悬挂式滑翔机H的平面视图为一个等边三角形形状，具有一个轻质的金属框架和一个粘贴在轻质金属框架上的布质角形翼H1。
悬挂式滑翔机H还具有一个支撑飞行者M的吊杆H2，吊杆H2连接到轻质金属杆的中心部分，并从那里向下延伸。悬挂式滑翔机H还包括一个连接在轻质金属杆的前部并由此向下延伸的控制杆H3。被吊杆H2悬挂起的飞行者M在一个方向或另一方向水平地移动控制杆H3使悬挂式滑翔机H向左或向右转。飞行者M也可以通过吊杆H2转换身体重心来改变悬挂式滑翔机H的方向或使其上升或下降。
如图1所示，实际的飞行环境包括一个气流上升区域Z1，一个气流下降区域Z2，和一个涡流区域Z3。飞行中的悬挂式滑翔机在进入气流上升区域Z1时升起，进入气流下降区域Z2时下降，而进入涡流区域Z3时变得不稳定。在飞行环境中飞行时，飞行者M操纵控制杆H3飞过平原和河流，避开山峰，并在涡流区域Z3中运用飞行技术操纵悬挂式滑翔机，由此享受高飞的体验。
飞行模拟游戏装置1使游戏者能够体验和享受悬挂式滑翔机H的模拟飞行。飞行模拟游戏装置1使游戏者的姿态模拟在吊杆H2上的飞行者M的悬挂姿态，并且也显示如箭头所示方向的前视和俯视景象的三维图象。显示的三维图象随着游戏者类似真实控制动作的控制动作而改变，这样游戏者就能获得类似真实飞行视觉体验的模拟飞行视觉体验。
飞行模拟游戏装置1将在下文中结合图2到图7A、7B进行详细描述。
图2示出了飞行模拟游戏装置1的内部结构，它包括本发明的第一实施例的一个控制杆移动机构4。如图2所示，就飞行模拟游戏装置1的内部结构而言，其主要方向在下文中以箭头+X，-X表示横向方向，箭头+Y，-Y表示纵向方向。具体地讲，箭头-X表示左向，箭头+X表示右方向，箭头-Y表示前方向，箭头+Y表示后方向。
飞行模拟游戏装置1包括一个由三维角钢组件组成的框架2；安装在框架2的上部后端的一个控制杆3；一个支撑控制杆3使其沿纵向移动的控制杆移动机构4；支撑游戏者双腿的身体托座5，该身体托座5位于框架2的下部的后端；一个显示监视器6，该显示监视器用来显示飞行中的模拟景象；和一个控制系统(显示控制装置)7，它具有一个微电脑来卷动显示监视器6上的显示图象。
词语“卷动”用在这里表示在模拟飞行中，基于控制杆3的控制动作，显示在显示监视器6上的三维景象图的连续移动。
框架2具有一对安装在地板F上的横向分开的基础框架21和一对分别地支撑在基础框架21上的L型的横向分开的支架22。每一个L型支架22包括一个固定在一个基础框架21上的水平杆22a和一个从水平杆22a的一端垂直地延伸远离基础框架21的垂直杆22b。L型支架22的垂直杆22b各自的顶部末端通过一个顶部的水平杆23连接。
水平杆22a的后端和垂直杆22b的中间位置通过一对横向分开的均包括一个垂直杆24a和一个水平杆24b的中间支架24连接。后端与垂直杆24a的各顶端连接的水平杆24b连接到各横向分开的直立支架25，支架25的下部连接到各水平杆22a接近前端的相应部分。
直立支架25的顶端大致与顶部前方的水平杆23的高度相同。直立支架25的顶端和顶部前方的水平杆23支撑一个大致成方形的框架26，该框架包括一个前部的横向水平杆26a；一个后部的横向控制杆支撑板26b，它沿纵向与横向水平杆26a分开；和一对横向分开的纵向连接杆26c，它们在前部横向水平杆26a的末端与后部横向控制杆支撑板26b之间伸展并把它们连接在一起。连接杆26c的后端通过对角支撑25b与直立支架25连接。因此，大致成方形的框架26借助于对角支撑256稳固地支撑在直立支架25和顶端前方的水平杆23上。
控制杆3、控制杆移动机构4、身体托座5、显示监视器6和控制系统7均支撑在上述结构的框架2上，这将在下文中详细描述。
控制杆3通过控制杆移动机构4安装在控制杆支撑板26b上以便沿纵向方向移动。当从身体托座5处朝前方向-Y看时，控制杆3基本上成U型，向下稍微扩大。具体地讲，控制杆3包括一对横向分开的垂直拉杆31，它们从控制杆移动机构4的相对两边向下延伸并逐渐彼此扩张开，和一个握杆32，它在垂直拉杆31的底端之间伸展并把它们连接起来。游戏者双手握住握杆32，沿纵向方向-Y，+Y移动握杆32，做出控制动作来进行飞行模拟游戏。
控制杆移动机构4包括一对安装在控制杆支撑板26b上的横向分开的轴承41；一个由轴承41可转动支撑的并沿其轴线转动的水平轴42；多个安装在控制杆支撑板26b上并沿轴承41之间水平轴42分开的偏移机构43，用来将抵抗力或偏移力传递到水平轴42上，以抵抗轴的转动；和一个安装在控制杆支撑板26b上的角位移传感器44，它共轴地连接在水平轴42的左端以检测水平轴42的角位移。如图3A和图3B所示，水平轴42包括一对由轴承41可转动地支撑的圆柱形杆42a(只示出了一个)和一个在圆柱形杆42a之间延伸的棱柱形杆42b。控制杆3的垂直拉杆31的顶端分别固定在水平轴42上相应的轴承41附近，这样当游戏者沿纵向方向-Y，+Y移动控制杆3时，水平轴42可以绕自身的轴线转动。
图3A和3B中详细表示了其中一个偏移动机构43。由于偏移机构43彼此相同，下面只描述图3A和3B中表示的偏移机构43。偏移机构43构造成使它产生的恢复力能抵抗施加的角位移，该恢复力随着相对起始位置的角位移的增大而增大。具体地讲，偏移机构43包括一个固定在控制杆支撑板26b上的通道式支撑43a；一个置于支撑43a中的横截面为矩形的外管43b；一个装入外管43b内的矩形截面的内管430b；和四个插入到外管43b和内管430b之间的圆柱形橡胶恢复元件43c。
内管430b具有一个口径比棱柱形杆42b稍大的内孔。内管430b和棱柱形杆24b配合在一起，可以彼此以一个整体绕水平轴42的轴线转动。
如图3B所示，放在外管43b中的内管430b使它的四个角朝着外管43b的各边，从而在内管430b的四个外边与外管43b的四个角之间形成四个三角形截面的空间。四个圆柱形的橡胶恢复元件43c分别放在这些空间里并相应地压在内管430b的各外边上。通过将棱柱形杆42b装入内管430b，水平轴42由偏移机构安装在控制杆支撑板26b上。
当游戏者握住握杆32(见图2)并绕握杆32的轴线转动控制杆3时，棱柱形杆42b和内管430b使橡胶恢复元件43c弹性变形而贮存弹性恢复力。当游戏者放松握杆32时，控制杆3在贮存在橡胶恢复元件43c中的弹性恢复力的作用下自动地返回到初始位置，橡胶恢复元件43c同时也恢复其初始形状。
不同于通常的螺旋弹簧的是，偏移机构43的恢复力在水平轴42绕自身轴线角位较小时也相应地较小，但在水平轴42沿自身轴线的角位移增加时，恢复力成平方地增大。这种通过偏移机构43产生的成平方变化的恢复力给游戏者双手的感觉类似于在真实飞行中的悬挂式滑翔机飞行者的实际体验。
图4详细示出了身体托座5。如图4所示，身体托座5包括一个身体托座支架51；一个腿部支座52和一个大腿支座53，它们安装在身体托座支架51上；和一个沿横向方向-X，+X移动身体托座支架51的身体托座移动机构54。
身体托座支架51从上面看为矩形，位于框架2底部后面，其底部向上离开地面F。腿部支座52为平面板状，位于身体托座支架51的后部位置，它的总平面的一较小的角度沿向前的方向-Y向下倾斜。大腿支座53位于腿部支座52的前面，在朝前的方向-Y向上倾斜。腿部支座52与水平面的倾斜角度选择成使在身体托座5上的游戏者的身体向前倾倒，而大腿支座53与水平面的倾斜角度选择成使游戏者的向前倾倒的身体可以通过游戏者的腿部靠在腿部支座52上。
大腿支座53有一个背部表面，其上支撑有由多孔塑料或类似的柔软材料制成的缓冲垫53a。缓冲垫53a具有一个中间的垂直波谷或凹陷53b，和位于中心垂直凹陷53b的两侧的边壁53c。当游戏者的双腿放在腿部支座52上而位于身体托座5上时，大腿正好位于边壁53c之间的中央垂直凹陷53b中。
身体托座移动机构54支撑在框架2的底部前方区域的内支架27上。内支架27包括顶部和底部两对纵向分开的横向角钢27c；一对垂直分开的顶部和底部支撑板27a，它们安装在横向角钢27c上并在角钢之间纵向延伸；和一对垂直分开的顶部和底部轴承27b，它们以彼此同轴的关系固定在安装在各自的支撑板27a上。
身体托座移动机构54包括一个可转动地支撑在顶部和底部轴承27b上的绕自身轴线转动的垂直轴55；一个前端连接在轴承27b之间的垂直轴55上的水平连接件56；和一个安装在垂直轴55顶端的第二偏移机构57，垂直从顶部轴承27b向上伸出。
连接件56从垂直轴55处向后延伸到内支架27外面的一个位于框架2底部后面的位置。连接件56具有一个朝后方向+Y向下倾斜的倾斜后端56a。身体托座支架51的前端固定地连接在倾斜的后端56a上。因此，身体托座支架51沿横向方向-X，+X可以绕垂直轴55在一个预定角度范围内转动。
第二偏移机构57基本上与偏移机构43相同。第二偏移机构57包括一个安装在一个直立支撑板571上的支撑57a，直立支撑板安装在顶部支撑板27a的前端并与垂直轴55平行，外管57b安装在支撑57a上，四个圆柱形的橡胶恢复元件57c安装在外管57b中。
垂直轴55在其端部具有一个装在内管中的棱柱形杆55a，四个圆柱形橡胶恢复元件57c插在内管和外管57b之间。因此，当垂直轴55绕它自身轴线转动时，四个圆柱形橡胶恢复元件57c弹性变形，存贮恢复力，当身体托座支架51绕垂直轴55转动时，身体托座支架51的角位移通过连接件56、垂直轴55、棱柱形杆55a和内管传递到恢复元件57c，接着恢复元件存贮抵抗身体托座支架51的角位移的恢复力。
一个位于腿部支座52下面并平行延伸的倾斜轴58，装在连接件56的倾斜后端56a上并向后延伸。腿部支座52支撑它下表面的一个与倾斜轴58相匹配的轴承52a，以允许腿部支座52能绕倾斜轴58转动。
支撑板571包括一个从它顶端向后水平延伸的水平座572，垂直轴55的棱柱形杆55a的顶端向上突起穿过水平座572。一个第二角位移传感器59同轴地固定在棱柱形杆55a的上突端上，来检测垂直轴55的角位移，也因此检测腿部支座52的运动。
身体托座支架51包括一对安装在后端的横向分开的角钢51c和一个桥板51a，它位于倾位轴58的下面，固定在角钢51c之间并在它们之间延伸。两个能产生同样偏移力的横向分开的螺旋弹簧51b设置在腿部支座52与桥板51a之间，在倾斜轴58的两边各有一个。螺旋弹簧51b产生弹性偏移力来使腿部支座52通常保持水平状态。当游戏者将更多的身体重量放到在腿部支座52上的一条腿上时，腿部支座52绕倾斜轴58从水平状态倾斜，压向重心所在的一条腿的一边。
角位移传感器52c设置于腿部支座52与桥板51a之间，在倾斜轴58两边各一个，用来检测腿部支座52的角位移。
如图2所示，显示监视器6包括一个位于控制杆3前面、直立支架25之间的前监视器61和一个位于控制杆3和前监视器61下面、水平杆24b之间的下监视器62。前监视器61的显示屏面向后方。并且基本上垂直布置。下监视器62的显示屏具有一面向上方并且在朝前的方向-Y向上倾斜的显示屏。当游戏者腿放在腿部支座52上，大腿放在大腿支座53上，并且双手握住握杆32，视线朝前时，游戏者可以看到前监视器61的显示屏。当游戏者视线朝下时，游戏者能看到下监视器62的显示屏。
控制系统7位于框架2的底部后端确定的一个空间里。控制系统7将在下文中参照附图5进行详细描述。图5中所示的控制系统7用来控制显示在显示监视器上的图象。控制系统7基本上基于控制杆3绕水平轴42的角位移和腿部支座52和大腿支座53绕垂直轴55的角位移来控制显示的图象。
如图5所示，控制系统7具有一个微电脑70；一个用来存储控制显示监视器6上显示的图象的控制程序的ROM71；一个与微电脑70连接用来暂时存储处理数据的RAM72；和与微电脑70连接的电阻箱81，82，它们分别位于角位移传感器44，59内并根据角位移传感器44，59所检测到的角位移改变电阻值。位于角位移传感器52c中的电阻箱83与微电脑70连接，并且根据角位移传感器52c检测到的角位移改变电阻值。
控制系统7还具有存储器73，例如磁盘、光盘、ROM或类似的存储代表显示在前监视器61上的模拟前方景象的数据的设备。这些模拟前方景象例如可以包括：山的景象和从一点(山顶或类似处)水平地看到的一个宽阔的水平范围内的周围区域的景象，这个视点是模拟飞行过程中模仿的模拟的悬挂式滑翔机，也是模拟飞行中游戏者的水平视点。模拟的前方景象包括不断变化的障碍物，包括模拟飞行过程开始飞的山峰，其他的山峰，其他飞行物，云等等。存储器73存储代表从那些障碍物上剖分出的多边形顶点的坐标数据，以及映射到多边形上的纹理的数据。
控制系统7还具有存储器74，例如磁盘，光盘，ROM或类似的存储代表显示在下监视器62上的模拟下方景象的数据的设备。模拟下方景象可以包括，例如，从模拟飞行中游戏者的视点向下看到的宽阔范围的地面景象。模拟的下方景象包括人造物体，如建筑物、桥梁等，和自然景物如河流、丘陵等。存储器74存储表示从那些人造的和自然的物体上剖分出的多边形顶点的坐标数据，和映射在多边形上的纹理的数据。存储器73、74可以组成一个单一的存储器。
微电脑70具有一个A/D转换器来读取从电阻箱81，82，83检测到的模拟电压，并把电压转换成相应的数字电压，基于从A/D转换器701来的数字电压，执行各种计算目前游戏者视线的方向和位置的功能。具体地讲，这些功能包括一个控制动作(控制杆3和身体托座5的控制动作)计算器702来计算电压差值，即当控制杆3的垂直拉杆31在垂直平面内的起始位置和身体托座5的连接器56在平行于纵向方向-Y，+Y的起始位置时，从电阻箱81，82检测到的参考电压，与当垂直拉杆31绕水平轴42转动和连接器56绕垂直轴55转动时，从电阻箱81，82检测到的当前电压之间的差值；一个计算视线的方向和位置变化的变化计算器703，这种变化是从先前计算出的基于控制动作计算器702计算的控制动作的视线的方向和位置开始；和一个增加/减少单元704，用来从先前计算的视线的方向和位置增加计算的变化或减少计算的变化。微电脑70每1/60秒执行一次控制动作计算器702、变化计算器703和增加/减少单元704的功能。由此连续地计算视线的方向和位置。视线的位置相应于模拟飞行中的游戏者的高度，视线的方向相应于模拟飞行中的游戏者的当前的方向，它是相对于在目前模拟飞行过程中摸拟的悬挂式滑翔机起飞后的方向。
此外，微电脑70执行的功能也包括一个多边形计算器705，根据计算出的视线的方向和位置数据计算显示在显示监视器61，62上的多边形的显示位置、大小和角位移的数据；和一个图象处理器706，用来把计算数据施加给从存储器73，74读取的多边形，把从存储器73，74取出的纹理施加给多边形，并把多边形数据与阴影数据和地面图象数据一起提供给存储器75，77。
控制系统7还包括一个第一显示控制器76，用来每1/60秒从显示数据存储器75向前监视器61提供前方景象图象，和一个第二显示控制器78，用来每1/60秒中从显示数据存储器77向下监视器62提供下方景象图。
因此，当游戏者从它们的起始位置控制控制杆3和身体托座5时，显示在前监视器和下监视器61，62上的前方和下方模拟图根据通过微电脑70定期计算的游戏者视线的方向和位置横向地和垂直地连续卷动。
前方和下方模拟图象三维地显示在前监视器和下监视器61，62上，当模拟的悬挂式滑翔机上升，下降和转向，或物体、障碍物改变自身的方位时，使游戏者以逼真的方式看到三维的各种物体和障碍物。此外，由于模拟图象是卷动的，显示数据存储器75，77可以用较小的存储容量存储连续图象数据，而以高速度显示。
下面描述根据控制杆3和身体托座5的控制动作而显示在前监视器和下监视器61，62上的模拟景象的卷动。当游戏者向前推动控制杆3时，游戏者在模拟飞行中上升，这样显示在前监视器61上的前方模拟景象向下卷动而显示在下监视器62上的下方模拟景象变小。相反地，当游戏者向后拉控制杆3时，游戏者在模拟飞行中下降，这样显示在前监视器61上的前方模拟景象向上卷动而显示在低位显示屏62上的下方模拟图象变大。
当游戏者向右移动身体托座5时，游戏者在模拟飞行中向左转向，这样显示在前监视器61上的前方模拟图象向右卷动，而显示在下监视器62上的下方模拟图象也向右卷动，但不改变大小。相反地，当游戏者向左移动身体托座5时，游戏者在模拟飞行中向右转向，这样显示在前监视器61上的前方模拟图象向左卷动，而显示在下监视器62上的下方模拟图象也向左卷动，但不改变大小。
当游戏者同时移动控制杆3和身体托座5时，分别显示在前监视器和下监视器61，62上的前方和下方模拟图象沿前监视器和下监视器61，62的水平轴和垂直轴倾斜地卷动。
当腿部支座52由游戏者的腿绕斜轴58转动时，腿部支座52的这种转动被角位移传感器52c检测到并反应在分别显示在前监视器和下监视器61，62上的前方和下方模拟图象的卷动上。
图6表示了根据本发明第二实施例的控制杆移动机构4a。如图6所示，控制杆移动机构4a包括一个控制杆支撑板260b，它能在飞行模拟游戏装置的横向方向水平移动，从而允许控制杆3在一个很大的范围内移动使游戏者对飞行模拟游戏更有兴趣。具体地讲，一个细长矩形的横向导向支架28固定在图2所示的大致成方形的支架26的后端，控制杆支撑板26b可横向移动地支撑在导向支架28上。
轴承41、水平轴42、偏移机构43和角位移传感器44安装在控制杆支撑板260b上，并且控制杆3与水平轴42连接。图6中所示的轴承41、水平轴42、偏移机构43、角位移传感器44和控制杆3与图2中表示的相同。
如图6所示，导向支架28具有一个底板28a和一个顶板28b，它们互相垂直地分开。彼此面对的导轨28c分别安装在底板28a和顶板28b的内表面上。导向支架28具有若干可转动的滚轮261，它们与导轨28c滚动配合并由导轨导引，当滚轮261沿导轨28c滚动时，控制杆支撑板260b横向地移动。
导向支架28还具有一对横向分开的垂直边壁28d，它们连接底板28a与顶板28b的相对的末端。
螺旋弹簧262连接在控制杆支撑板260b相对的末端与边壁28d之间并在它们之间动作，用来正常地保持控制杆支撑板260b处于导向支架28的横向中心的一个中性位置。当游戏者向控制杆3施加向右或向左的力时，控制杆支撑板260b在导向支架28中克服螺旋弹簧262的偏移横向移动。
一个线性位移传感器29安装在导向支架28上来检测控制杆支撑板260b的横向线性位移。该线性位移传感器29包括连接在微电脑70上的电阻箱84(图5中虚线所示)。因此，检测到的控制杆支撑板260b的横向线性移动从线性位移传感器29送到控制系统7(见图5)，显示在前监视器和下监视器61，62上的模拟图象根据控制杆支撑板260b的横向线性移动而卷动。
图7A和7B表示了根据本发明第三实施例的控制杆移动机构4b。如图7A和7B所示，控制杆移动机构4b具有一个可绕垂直轴263转动的控制杆支撑板261b。具体地讲，导向支架28具有一个底板28a和一个顶板28b，它们互相垂直地分开，并且底部28a与顶板28b具有从它们各自的后边缘向后(图7B中向下)延伸的相应的支撑翼28e，并且互相垂直地分开。垂直轴263垂直地延伸穿过支撑翼28e的中心部分。控制杆支撑板261b固定在两个支撑翼之间的垂直轴263上并绕垂直轴263转动。
轴承41、水平轴42、偏移机构43和角位移传感器44安装在控制杆支撑板261b上，而控制杆3与水平轴42连接。图7A中所示的轴承41、水平轴42、偏移机构43、角位移传感器44和控制杆3与图2中所示的相同。
螺旋弹簧262连接在控制杆支撑板261b的相对的末端与导向支架28之间并在它们之间动作。控制杆支撑板261b在螺旋弹簧262的作用下通常处于平行于导向支架28的一个中性位置上。当游戏者绕垂直轴263转动控制杆3时，控制杆支撑板261b克服螺旋弹簧262的偏移也绕垂直轴263转动。
控制杆移动机构4b也包括一个与上文中描述的偏移机构43，57相同的偏移机构28g，该偏移机构28g具有四个圆柱形橡胶恢复元件28f。垂直轴263插入一个被恢复元件28f环绕的内管28h，恢复元件位于外管28i中。当游戏者绕垂直轴263转动控制杆3时，恢复元件28f贮存恢复力，它可以产生与控制杆3的角位移成平方增加的阻力。
一个用于检测控制杆支撑板261b绕垂直轴263转动的角位移传感器29a安装在垂直轴263从下面的支撑翼28e向下伸出的一个底端上。该角位移传感器29a包括连接在微电脑70上的电阻箱85(图5中虚线所示)。因此，检测到的角位移从角位移传感器29a传送给控制系统7(见图5)，根据控制杆支撑板261b及控制杆3的角位移，控制系统卷动显示在前监视器和下监视器61、62上的图象。
根据本发明的第二、第三实施例的控制杆移动机构4a、4b允许控制杆3横向移动，绕垂直轴263转动和绕水平轴42转动。由于控制杆3的这种横向移动和转动能够反应到前监视器和下监视器61、62上显示的图象的卷动上，所以游戏者发现在模拟飞行中控制模拟的悬挂式滑翔机更有兴趣。
在图4所示的实施例中，腿部支座52可绕垂直轴55转动。但是，腿部支座52也可以沿纵向-Y，+Y移动。具体地讲，纵向导轨可以安装在框架2后面的地面F上，可转动地安装在身体托座51上的轮子与导轨滚动配合，这样腿部支座52可以沿导轨在纵向方向-Y，+Y移动。另外，横向导轨可以安装在框架2后面的地面F上，可转动地安装在身体托座51上的轮子与导轨滚动配合，这样腿部支座52可以沿导轨在横向方向-X，+X移动。
图4所示的连接器56可以是一个能在纵向方向-Y，+Y伸出和缩回的伸缩式结构，这样腿部支座52在绕垂直轴55转动时也可以在纵向方向-Y，+Y移动。
内支架27可以悬挂在框架2中使身体托座移动机构54可摇摆，这样支撑在腿部支座52和大腿支座53上的游戏者在进行模拟飞行游戏时处于一种悬挂状态，因此可以具有类似于实际飞行感受的飞行感觉。
在所说明的实施例中，显示监视器6包括两个屏幕单元，即前监视器61和下监视器62。但是，显示监视器6可以只有前监视器61和下监视器62中的一个，或者可以组成一个单独的大尺寸的显示屏，它的尺寸大致上和前监视器61和下监视器62的组合尺寸相同。
虽然详述了本发明的最佳实施例，但应该明白，不脱离附后的权利要求范围的情况下可以做出各种变化和更改。

Claims (23)

1.一种飞行模拟游戏装置，包括：
具有横向和纵向方向的框架；
控制杆，供位于控制杆后面的游戏者的双手抓握，所述控制杆安装在所述框架上并在横向方向延伸；
安装在所述框架上的控制杆移动机构，允许控制杆在纵向方向相对于所述框架移动；
安装在所述框架上的显示监视器，用来显示至少一个前方模拟景象图；和
显示控制装置，它根据所述控制杆在纵向方向的移动垂直地卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图。
2.如权利要求1所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的控制杆移动机构包括一个允许控制杆沿横向方向移动的机构，所述的显示控制装置包括根据所述控制杆沿横向方向的移动而水平地卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
3.如权利要求1所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的控制杆移动机构包括一个允许控制杆绕一垂直轴转动的机构，所述显示控制装置包括根据所述控制杆绕所述垂直轴的转动通过所述显示监视器卷动前方模拟景象图的装置。
4.如权利要求1所述的飞行模拟游戏装置，还包括
可操作地连接于所述框架上的身体托座，来支撑游戏者的身体；
身体托座移动机构，允许所述身体托座沿横向方向相对于所述框架移动；
其中，所述显示控制装置根据所述身体托座沿横向方向的移动来水平地卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图。
5.如权利要求4所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的身体托座移动机构包括允许身体托座绕一垂直轴转动的机构，所述的显示控制装置包括根据所述身体托座绕所述垂直轴的转动而卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
6.如权利要求4所述的飞行模拟游戏装置，其中所述身体托座包括一放置游戏者的双腿的腿部支座，所述腿部支座可以绕一纵向延伸的纵向轴转动，其中所述显示控制装置包括根据所述身体托座绕所述纵向轴的转动来卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
7.如权利要求4所述的飞行模拟游戏装置，其中所述身体托座包括一放置游戏者的双腿的腿部支座和一支撑游戏者大腿的大腿支座。
8.如权利要求7所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的腿部支座在朝着所述框架的前方向下倾斜，所述大腿支座在所述前方向上倾斜。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的飞行模拟游戏装置，其中所述控制杆移动机构包括一偏移机构，它使所述控制杆偏转返回到一起始位置。
10.如权利要求1至8中任何一项所述的飞行模拟游戏装置，其中所述身体托座移动机构包括一偏移机构，它使所述身体托座偏转返回到一起始位置。
11.如权利要求10所述的飞行模拟游戏装置，其中所述偏移机构包括一生成抵抗角位移的恢复力的机构，该恢复力随着相对于所述起始位置的位移的增大而增大。
12.如权利要求1所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的显示监视器包括在上部屏幕区域显示所述前方模拟景象图和在一个下屏幕区域显示下方模拟景象图的显示监视器。
13.如权利要求1所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的显示监视器包括显示所述前方模拟景象图的第一显示监视器单元，所述第一显示监视器单元位于所述控制杆的前面，并具有面向后朝向所示控制杆的显示屏，和一个显示下方模拟景象图的第二显示监视器单元，所述第二显示监视器单元位可所述控制杆的下面并具有一个面向上的显示屏。
14.一种飞行模拟游戏装置，包括：
具有横向和纵向方向的框架；
可操作地连接于所述框架上的身体托座，来支撑游戏者的身体；
控制杆，供位于控制杆后面的游戏者的双手抓握，所述的控制杆安装在所述的框架上并沿横向方向延伸；
身体托座移动机构，允许所述身体托座沿横向方向相对于所述框架移动；
安装在所述框架上的显示监视器，用来显示至少一个前方模拟景象图；和
显示控制装置，它根据所述身体托座沿横向方向的移动来水平地卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图。
15.如权利要求14所述的飞行模拟游戏装置，其中所述身体托座移动机构包括允许身体托座绕一垂直轴转动的机构，所述显示控制装置包括根据所述身体托座绕所述垂直轴的转动而卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
16.如权利要求14所述的飞行模拟游戏装置，其中所述身体托座包括放置游戏者的双腿的腿部支座，所述腿部支座可以绕一纵向延伸的纵向轴转动，其中所述的显示控制装置包括根据所述身体托座绕所述纵向轴的转动而卷动通过所述显示监视器显示的前方模拟景象图的装置。
17.如权利要求14所述的飞行模拟游戏装置，其中所述身体托座包括放置游戏者的双腿的腿部支座和支撑游戏者大腿的大腿支座。
18.如权利要求17所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的腿部支座在朝着所述框架的前方向下倾斜，所述的大腿支座在所述的前方向上倾斜。
19.如权利要求14至18中任何一项所述的飞行模拟游戏装置，其中所述控制杆移动机构包括一偏移机构，它使所述控制杆偏转返回到一起始位置。
20.如权利要求14至18中任何一项所述的飞行模拟游戏装置，其中所述身体托座移动机构包括一偏移机构，它使所述身体托座偏转返回到一起始位置。
21.如权利要求20所述的飞行模拟游戏装置，其中所述偏移机构包括一生成抵抗角位移的恢复力的机构，该恢复力随着相对于所述起始位置的位移的增大而增大。
22.如权利要求14所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的显示监视器包括在上部屏幕区域显示所述前方模拟景象图和在一个下屏幕区域显示下方模拟景象图的显示监视器。
23.如权利要求14所述的飞行模拟游戏装置，其中所述的显示监视器包括显示所述前方模拟景象图的第一显示监视器单元，所述第一显示监视器单元位于所述控制杆的前面，并具有面向后朝向所示控制杆的显示屏，和一个显示下方模拟景象图的第二显示监视器单元，所述第二显示监视器单元位可所述控制杆的下面并具有一个面向上的显示屏。
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