DE10062013C2

DE10062013C2 - Universaleingabegerät für Spielanlagen

Info

Publication number: DE10062013C2
Application number: DE10062013A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jackermeier
Original assignee: ENDOR DEV und DISTRIB GmbH
Current assignee: Endor AG
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: DE10062013A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Eingabegerät für Spielanlagen, wie beispiel weise Personal Computer, Spielkonsolen o. Ä..

Derartige Spielanlagen werden üblicherweise durch universal verwendbare Ein gabegeräte, wie beispielsweise sogenannte Eingabekonsolen (Gamepads), be dient.

Derartige Eingabekonsolen bzw. Gamepads, wie beispielsweise aus der DE 100 08 025 A1 bekannt, weisen Betätigungselemente, beispielsweise in Form von Druck- oder Drehknöpfen, Hebeln usw. auf, die aus einer Ausgangsstellung in wenigstens einer Richtung bewegt, geschwenkt oder gedreht werden können, wobei diese Bewegung oder gar die Stärke der Auslenkung von der Ausgangs stellung in elektrische Signale umgesetzt werden, um Aktionen in einem Spiel zu steuern.

Obwohl derartige Eingabekonsolen üblicherweise eine Form aufweisen, die für ein Halten der Eingabekonsole mit zwei Händen ausgelegt ist und die Betäti gungselemente demzufolge mit den Fingern beider Hände bedient werden kön nen, sind insbesondere Steuer- bzw. Lenkbewegungen mit üblichen Cursortasten oder kleinen Joysticks als Betätigungselemente einer Eingabekonsole oft nur unzureichend exakt auszuführen, worunter der Bedienkomfort und Spielspaß, insbesondere bei Spielen mit zu steuernden Objekten, wie Fahrzeuge, Flugzeuge, usw. leidet.

Weiterhin wird in der DE 100 08 025 A1 ein Eingabegerät für Spielanlagen vorgeschlagen, bei dem ein Doppelachsgelenk vorgesehen ist, so dass eine eine Relativposition zwischen zwei Griffelementen darstellende Positionsinformation mittels Positionssensoren bereitgestellt werden kann.

Diese Computereingabevorrichtung erhöht die Betätigungsmöglichkeiten zusätz lich zu den mit dem Finger betätigbaren Knöpfen oder Hebeln um eine weitere Betätigungsmöglichkeit, nämlich die Relativbewegung der Haltebereiche zuein ander. Die Haltebereiche können hierbei entweder aufeinander zu oder voneinan der weg bewegt werden. So ergibt sich beispielsweise eine Bewegungsmöglich keit in der Zeichnungsebene, wobei die beiden Haltebereiche von einem A- förmigen Zustand bis hin zu einem V-förmigen Zustand verschwenkt werden können.

Diese Betätigungsmöglichkeit ist als Bewegungsablauf jedoch nachteiligerweise ungewöhnlich bzw. ungewohnt und muss für das Steuern bzw. das Lenken von Spielobjekten von einem Bediener bzw. Spieler erst erlernt werden, so dass darunter der Bedienkomfort bei elektronischen Spielen, insbesondere Spielen mit Fahrzeugen, und damit der Spielspaß und die Performance im Spiel deutlich leidet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Eingabegerät für Spiel anlagen zu schaffen, das einen höheren Bedienkomfort ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Eingabegerät mit den Merkma len des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die relative Beweglichkeit der Haltebereiche bzw. der Seitenelemente einer Eingabekonsole bzw. eines Gamepads zueinander und die Umsetzung des Grades und/oder der Position der Relativbewegung in Steuersignale für eine Spielanlage wird gegenüber herkömmlichen Eingabekonsolen vorteilhafterweise eine realitätsnähere Bewegung ermöglicht, ohne aufwendige Spezialeingabege räte wie Lenkrad o. Ä. zu erfordern. Auf diese Weise kann ein weit verbreitetes Universaleingabegerät, wie die Eingabekonsole, mit Steuerfunktionen für unter schiedlichste Spiele auch realitätsnahe Lenk- und Steuerbewegungen ermögli chen.

Die Relativbewegung erfolgt hierbei im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Symmetrieebene der Haltebereiche in Ausgangsstellung, also in einer Ebene parallel zur Grundfläche der Eingabekonsole, so dass für eine Bedienperson der Eindruck einer Lenkbewegung um eine imaginäre Achse senkreckt zu dieser Ebene entsteht. Die Bewegbarkeit der Haltebereiche zueinander kann hierbei entlang einer beliebigen durch eine entsprechende Mechanik bestimmte Kurve erfolgen.

Nach der Erfindung ist der Verbindungsbereich in Form von zwei voneinander beabstandeten und zueinander parallelen Verbindungsste gen ausgebildet, die an ihren Enden an den Haltebereichen um eine Achse senk recht zur Grundfläche der Eingabekonsole drehbar gelagert sind. Auf diese Wei se entsteht hinsichtlich der Gelenke im Wesentlichen ein Parallelogramm, dessen Eckwinkel sich in Abhängigkeit der Verschwenkbewegung der Haltebereiche ändern. Diese Winkeländerung und/oder die jeweilige Winkel position wird von einer Sensoreinrichtung erfasst und in für eine Spielanlage geeignete Signale umgesetzt. Die Umsetzung der Bewegungsparamter in entsprechende Signale erfolgt hierbei in einer Umsetzeinrichtung, die auch in der Eingabekonsole oder gar in der Sensoreinrichtung baulich integriert sein kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensoreinrichtung als kosten künstiges Drehpotentiometer ausgebildet, welches sich an einem Gelenk der Eingabekonsole befindet und durch entsprechende Befestigung die Drehbewe gung bzw. jeweilige Drehposition in kontinuierliche oder je nach Art des Poten tiometers in diskrete Widerstandswerte umsetzt. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen, wie beispielsweise mechanische, optische oder e lektrische Sensoren, wie Dehnungsmessstreifen, Potentiometer, Fotozellen usw., die eine Bewegung in kontinuierlicher oder diskreter Weise detektieren, denkbar. Derartig detektierte Signale können dann in üblicher Weise, beispielsweise für Homecomputer, in entsprechende Signale, insbesondere digitale Werte mittels AD-Wandler umgesetzt werden.

Die Sensoreinrichtung kann hierbei einen Teil oder gar mehrere Bewegungspa rameter erfassen, so dass abhängig hiervon die Genauigkeit über einen Abgleich und eine Auswertung der mehreren Ergebnisse gesteigert werden kann. Weitere Bewegungsparameter können beispielsweise durch Messung von Drehwinkeln und/oder Positionen an unterschiedlichen Gelenken sowie Abstandsmessungen bezüglich des Haltebereichabstandes und/oder des Verbindungsstegabstandes bestimmt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Universaleingabegerät eine steuerbare Einrichtung, die die Relativbewegung der Haltebereiche in Abhängig keit eines Steuersignals unterstützt und/oder hemmt. Hierdurch ist es möglich, die Steuerbewegung bzw. die auszuführende Schwenkbewegung einer Bedien person in Abhängigkeit von Spielparametern zu beeinflussen (force feedback). Beispielsweise können bei einer Fahrsimulation Parameter, die als hemmende oder erleichternde Kräfte auf die Lenkung einwirken, wie Untergrund, Haftung, Radialkraft, usw., simuliert werden, indem die Lenkung gegen eine entsprechen de Hemmkraft ausgeführt werden muss.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die steuerbare Einrichtung beispielsweise als Elektromagnet oder Elektromotor, insbesondere Schrittmotor, eventuell mit Getriebe ausgebildet sein, wobei es durch Verwendung einer ent sprechenden elektronischen Auswerteschaltung denkbar ist, die steuerbare Ein richtung gleichzeitig zum Erfassen der Relativbewegung der Haltebereiche und/oder der Relativposition der Haltebereiche zueinander zu verwenden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Eingabekonsole in Ausgangsstellung;

Fig. 1b eine Draufsicht der Eingabekonsole nach Fig. 1a in eingeschlagener Stellung (Linkseinschlag);

Fig. 2a eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Eingabekonsole in Ausgangsstellung;

Fig. 2b eine Draufsicht der Eingabekonsole nach Fig. 1a in eingeschlagener Stellung (Linkseinschlag) und

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung der Mechanik nach Fig. 2a und Fig. 2b in eingeschlagener Stellung (Rechtseinschlag).

In Fig. 1 ist als Universaleingabegerät eine Eingabekonsole bzw. ein Gamepad in teilgebrochener Ansicht dargestellt, das einen linken Haltebereich 1 und einen rechten Haltebereich 3 aufweist, um von beiden Händen einer Bedienperson komfortabel und sicher umgriffen zu werden. Die Haltebereiche 1 und 3 sind durch einen oberen Verbindungssteg 5 und einen hierzu parallel in einem vorde finierten Abstand d angeordneten unteren Verbindungssteg 7 miteinander ver bunden, wobei die Enden der Verbindungsstege 5 und 7 an entsprechenden Posi tionen 9, 11 sowie 13 und 15 der Haltebereiche 1 und 3 drehbar gelagert sind. Wie ersichtlich, befindet sich die Eingabekonsole in Fig. 1a in einer Ausgangs- bzw. Ruhestellung, d. h. ohne Rechts- oder Linkseinschlag, so dass sich die Hal tebereiche 1 und 3 in einer, bezüglich einer senkrecht zur Zeichenebene angeord neten Symmetrieebene A, symmetrischen Lage zueinander befinden.

Aus dieser Ausgangsposition können die derart miteinander verbundenen Halte bereiche 1 und 3 nach links oder rechts bewegt bzw. verschwenkt werden, wobei die Bewegung der Bewegung der Seitenteile eines Parallelogramms bei einer Winkeländerung (bei gleichbleibenden Seitenlängen) entspricht. Ein derartiges durch die Gelenke 9, 11, 13, 15 bestimmtes Parallelogramm ist zur Verdeutli chung in Fig. 1b eingezeichnet, wobei sich die Eingabekonsole in einer nach links eingeschlagenen Position befindet. Bei einem Verschwenken aus der Aus gangsstellung nach Fig. 1a, in der das Parallelogramm vorzugsweise als Recht eck ausgebildet ist, bewegen sich die Gelenke bzw. Lagerpunkte 9, 11, 13, 15 auf den hilfsweise in Fig. 1a und b gestrichelt dargestellten Kreisbahnen. Selbstver ständlich kann die Stellung der Lagerpunkte 9, 11, 13, 15 auch durch ein anderes Viereck, beispielsweise ein Trapez, bestimmt sein, wobei bei einer Verschwenk bewegung wiederum nur die Winkel des Vierecks, aber nicht die einzelnen Sei tenlängen geändert werden.

Wie aus Fig. 1a und 1b ersichtlich, nimmt der Abstand d zwischen den Verbin dungsstegen 5 und 7 seinen maximalen Wert in der Ausgangsstellung ein und verringert sich je nach Stärke des Einschlages der beiden Haltebereiche 1 und 3 proportional bis auf ein Minimum, beispielsweise bis die beiden Verbindungs stege 5 und 7 an ihren einander gegenüberliegenden Flächen aneinander anlie gen. Hierdurch kann vorteilhafterweise ein Begrenzungsanschlag gebildet wer den, so dass ein Verschwenken der Haltebereiche 1 und 3 nach links und rechts aus der Ausgangsstellung nach Fig. 1a nur bis zu einer maximalen Position mög lich ist.

Die auftretendenden Bewegungsparameter einer Winkeländerung in einem Vier eck, wie Relativposition der Seiten zueinander, Abstände bzw. Höhen gegenü berliegender Seiten, Winkeländerung usw. können mittels entsprechender Sen soreinrichtungen einzeln oder in beliebiger Kombination erfasst werden. Wie in Fig. 1b in teilgebrochener Ansicht als gestrichelte Linie um Gelenk 15 darge stellt, kann hierzu beispielsweise ein Drehpotentiometer 12 zur Erfassung der Drehposition bzw. Drehbewegung vorgesehen sein, wobei ein Teil des Potentio meters ortsfest am Haltebereich 3 und ein anderer hierzu drehbarer Teil des Po tentiometers 12 ortsfest am Verbindungssteg 5 angeordnet ist. Eine bestimmte Drehposition entspricht dann einem bestimmten Widerstandswert, welcher bei spielsweise über eine entsprechende elektronische Schaltung (eventuell inklusive A/D-Wandler) in analoge oder digitale, für eine Spielanlage verständliche Sig nale umgewandelt wird.

Zur Erhöhung der Genauigkeit (beispielsweise über Mittelwertbildung) und/oder zur Erhöhung der Zuverlässigkeit (mittels Redundanz) können auch mehrere Potentiometer oder andere Sensoreinrichtungen an einem oder unterschiedlichen Gelenken 9, 11, 13, 15 angeordnet sein.

In Fig. 2a und Fig. 2b ist eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung dar gestellt, welche sich von der ersten Ausführungsform nach Fig. 1a und 1b im mittleren Bereich, nämlich durch eine zusätzliche steuerbare Einrichtung 17, unterscheidet. Im Übrigen entspricht diese Ausführungsform bezüglich der Hal tebereiche 1', 3', oberer Steg 5' und unterer Steg 7', deren Ausbildung und Positi onen sowie Bewegungsmöglichkeit, der obenstehend beschriebenen ersten Aus führungsform und mit ihren Haltebereichen 1, 3, oberem und unterem Steg 5 und 7.

Wie aus Fig. 2a und Fig. 2b ersichtlich, ist die steuerbare Einrichtung 17 an dem unteren Verbindungssteg 7' ortsfest angeordnet, wobei der obere Verbindungs steg 5' entlang seiner Bewegung bei einer Änderung der Winkel im Parallelo gramm bzw. Trapez oder Viereck frei ist.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der steuerbaren Einrichtung 17 ist die Aus führungsform nach Fig. 2a und 2b schematisch in Fig. 3 dargestellt. Die steuerba re Einrichtung 17 ist hier als ein am unteren Verbindungssteg 7" ortsfest, senk recht zu diesem in der Zeichenebene angeordneter Elektromotor 21 ausgebildet, welcher über ein Zahnrad 23 auf den oberen Verbindungssteg 5" bzw. dessen relative Lage zum unteren Verbindungssteg 5" über eine daran befestigte Zahn schiene 19 einwirkt.

Sollen die Haltebereiche 1" und 3" verschwenkt werden, so erfahren die Verbin dungsstege 5" und 7" eine Relativbewegung zueinander, wodurch sich in Abhän gigkeit der Seitenverhältnisse zueinander sowohl der Abstand d zwischen den Verbindungsstegen 5" und 7" als auch ihre horizontale Lage zueinander verän dert. Ändert sich aber die horizontale Lage der Verbindungsstege 5" und 7", so wird das Zahnrad 23 des Motors 21 über die Zahnschiene 19 angetrieben. Hierbei wird je nach Höhe der Speisespannung des Elektromotors eine entsprechend proportionale Kraft ausgeübt, die je nach Kraftrichtung (beispielsweise abhängig von der Polung eines Gleichstrommotors) hemmend oder unterstützend auf die an den Haltebereichen 1" und 3" angreifende Betätigungskraft einer Bedienper son wirkt. Der Elektromotor kann hierbei als üblicher Gleichstrommotor (bzw. - generator) oder auch als Schrittmotor ausgebildet sein, wobei in letzterer Aus gestaltung die Hemm- oder Unterstützungskraft abhängig von der vorgebbaren Schrittanzahl (Schrittweite) und/oder Höhe der Speisespannung (Kraft, mit der ein Schritt ausgeführt wird) ist.

Über die Schrittanzahl ist es aber auch möglich, zusätzlich zur force feedback- Funktion die Position und/oder Bewegung der Verbindungsstege 5" und 7" zu einander zu erfassen, beispielsweise mittels einer Zählerschaltung, so dass vor teilhafterweise sowohl die force feedback-Funktion als auch das Erfassen der Verschwenkbewegung der Eingabekonsole mit ein und derselben Einrichtung ausgeführt werden kann. Selbstverständlich ist eine entsprechende Schaltung, welche beispielsweise den aufgrund der Drehbewegung des Zahnrads 23 er zeugten Strom im Generator bzw. Motor 21 nach Stärke und/oder Polarität misst, entsprechend ermittelte Vorpositionen speichert und neue Positionen hiermit vergleicht, auch für einen Gleichstrommotor bzw. -generator denkbar.

Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Universaleingabegerät nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Denkbar ist insbesondere eine leicht unsym metrische Ausbildung der Haltebereiche, eine abgeknickte Form (in eine Rich tung senkrecht zur Zeichenebene oder aus dieser heraus) usw.

Weiterhin ist die dargestellte Parallelogrammform bzw. Anordnung der Gelenke nur beispielhaft für eine beliebige Viereckform bei einer Ausgestaltung mit vier Gelenken.

In jedem Fall kann eine Relativbewegung der Haltebereiche zueinander entlang einer geraden oder beliebigen Kurve in einer Ebene im Wesentlichen parallel zur Grundfläche des Universaleingabegeräts ausgeführt werden und mittels einer Sensoreinrichtung zum Steuern und eventueller zusätzlicher force feedback- Funktion erfasst werden.

Claims

1. Universaleingabegerät für Spielanlagen, insbesondere für Spielkonsolen,

a) mit zwei in einer Ausgangsstellung bezüglich einer Symmetrieebene (A, A') im Wesentlichen symmetrisch ausgebildeten Haltebereichen (1, 3, 1', 3', 1", 3") und einem mittleren Verbindungsbereich,
b) wobei die Haltebereiche (1, 3, 1', 3', 1", 3") aus der Ausgangsstellung relativ zueinander bewegbar ausgebildet sind, so dass ein in der Aus gangsstellung symmetrisches Punktepaar in einer Ebene im Wesentli chen senkrecht zur Symmetrieebene (A, A') relativ zueinander bewegbar ist und
c) mit einer Sensoreinrichtung, die wenigstens einen Teil der Bewegungs parameter der Relativbewegung erfasst,

dadurch gekennzeichnet,

a) dass der Verbindungsbereich in Form von zwei an den Haltebereichen (1, 3, 1', 3', 1", 3") angelenkten Verbindungsstegen (5, 7, 5', 7', 5", 7") ausgebildet ist, so dass Haltebereiche (1, 3, 1', 3', 1", 3") und Verbin dungsstege (5, 7, 5', 7', 5", 7") ein Viereck ergeben,
b) wobei die Ecken des Vierecks als Gelenke (9, 11, 13, 15, 9', 11', 13', 15') die Relativbewegung der Haltebereiche bestimmen.

2. Universaleingabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung als wenigstens ein Drehpotentiometer (12) ausgebil det ist, welches die Winkeländerung an wenigstens einem der Gelenke (9, 11, 13, 15, 9', 11', 13', 15') detektiert.

3. Universaleingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Universaleingabegerät eine steuerbare Einrichtung (17) umfasst, die die Relativbewegung der Haltebereiche (1, 3, 1', 3', 1", 3") in Abhängig keit eines Steuersignals unterstützt und/oder hemmt.

4. Universaleingabegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Einrichtung (17) als Elektromagnet oder Elektromotor aus gebildet ist.

5. Universaleingabegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Einrichtung (17) gleichzeitig zum Erfassen der Relativ bewegung der Haltebereiche (1, 3, 1', 3', 1", 3") und/oder der Relativpositi on der Haltebereiche (1, 3, 1', 3', 1", 3") zueinander verwendbar ist.