KR19980042661A - 게임 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 게임 프로그램 전개에 따라 본체를 신속하게 이동하기 위한 본체 이동 기구를 갖는 게임 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 게임 장치는 게임 프로그램 내의 가상 차량의 이동을 조작하기 위한 핸들 유닛을 구비하고, 상기 핸들 유닛으로부터의 조작 신호에 대응되게 상기 차량의 이동을 제어한다. 이러한 목적을 위해, 이동 본체는 자유 경사 위치에서 고정 본체에 의해 지지된다. 핸들 유닛의 풀리는 교류 서보모터의 회전 토크가 높을 때 벨트를 따라 롤링하고, 조향 휘일로부터의 방향타 입력(rudder input)은 상기 이동 본체에 직접 전달된다.

Description

게임 장치

본 발명은 사용자가 탑승할 수 있는 본체가 움직일 수 있도록 구성된 게임 장치와 이러한 게임 장치에 사용되는 가상 이동체 조정 유닛에 관한 것이다.

통상 공지된 게임 장치는 자동차, 비행기 및 다른 차량의 프로그램된 이동이 조작 유닛으로부터의 제어 입력에 따라 디스플레이 스크린 상에 표시되는 사용자가 탑승할 수 있는 본체 전방의 디스플레이 유닛(display unit)을 구비한다.

이러한 형태의 게임 장치 중에서, 사용자는 상기 스크린 상의 차량 이동에 따라 본체의 이동을 제공하는 장치를 선호하며, 사실상 이러한 게임 장치의 대부분이 시판되고 있다.

일반적으로, 이러한 게임 장치는 센서를 통해 핸들과 같은 입력 유닛으로부터 제어 입력을 검출하도록 구성되고, 상기 본체가 이동할 수 있도록 이러한 입력을 본체 이동 동력원에 연결시킨다.

이러한 형태의 게임 장치는 일본 실용신안등록 공개 제83-77785호 및 동 공개 제93-11991호에 개시되어 있다. 전자는 사용자가 운전자 위치에 탑승하여 운전자 위치의 전방에 제공된 모니터 스크린에 따라 핸들을 조작하고 운전자 위치는 핸들 조작에 다라 전후 좌우로 경사질 수도 있는 모니터 게임 기계이다. 이러한 모니터 게임 기계는 센서를 통해 핸들로부터의 제어 입력을 검출할 수 있으며 이러한 제어 입력에 따라 유압 기구를 제어함으로써 운전자의 위치를 경사지게 할 수 있다.

후자는 고정 기부(base)와 좌석(seat) 사이에 가스 구동식 작동기를 제공함으로써 게임 프로그램에 따라 사용자가 탑승한 좌석의 자유 진동(free rocking)을 가능하게 하는 화상 체험 모사 좌석이다.

그러나, 종래의 게임 장치는 유압 장치 또는 가스 구동식 작동기와 같은 구동 기구를 통해 본체를 이동시키고 핸들 등으로부터 제어 입력을 감지하며, 이후 제어 기부가 감지된 결과에 따라 본체 이동 기구를 제어하기 때문에, 게임 프로그램 전개에 따라 상기 본체를 신속하게 이동시키는 것이 어려웠다.

한편, 핸들과 교류 서보모터를 직접 연결함으로써 자동차 운전을 모사하고 교류 서보모터의 제어 하에서 실제 차량 운전에 가까운 조향 감각을 현실화하는 종래의 게임 장치(세가 엔터프라이지즈, 리미티드의 Indi 500)가 또한 존재한다. 그러나, 상기 게임 장치들은 프로그램된 자동차 이동에 따라 본체를 이동시키도록 구성된 것은 아니고, 그 결과 전술한 2개의 선행 기술에 개시된 바와 같이 본체를 이동시키기 위해 유압 기구 또는 가스 구동식 작동기와 같은 이동 본체용 개별 동력원이 필요하게 된다.

본 발명은 신규한 본체 이동 기구를 갖는 게임 장치, 특히 핸들 조작에 따라 상기 본체를 신속하게 움직일 수 있는 본체 이동 기구를 갖는 게임 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 조작 유닛용 제어 서보 기구를 갖는 게임 장치를 제공하는 것이나, 독립적인 본체 이동 기구를 필요로 하는 것을 아니다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 게임 장치는 게임 내의 가상 차량의 이동을 제어하고, 상기 가상 차량의 이동을 조작하기 위한 조작 기구와, 상기 본체를 이동시키기 위한 본체 이동 기구와, 구동 기구를 사용하지 않고서도 상기 조작 유닛으로부터 상기 본체 이동 기구로 제어 입력을 직접 전달하기 위한 전달 기구를 구비하기 위한 게임 장치이다. 상기 본체는 바람직하게는 사용자가 탑승할 수 있는 이동 본체와 상기 이동 본체를 자유로이 경사지도록 지지하기 위한 고정 본체를 구비한다.

본 발명의 양호한 다른 태양은 상기 가상 차량이 게임 프로그램 내의 차량이고, 상기 조작 기구는 디스플레이 유닛에 도시된 차량 이동을 조작하기 위한 핸들 유닛이고, 상기 핸들 유닛은 상기 이동 본체에 관하여 회전할 수 있도록 축방향 지지되고, 상기 본체 이동 기구는 상기 핸들 유닛에 연결된 풀리와 상기 풀리에 접촉하는 벨트를 구비하며, 상기 이동 본체는 벨트를 따른 풀리의 롤링에 따라 경사 방향으로 왕복 운동하도록 구성된 게임 장치이다.

이러한 경우, 상기 벨트는 회전 토크를 제어하기 위해 회전 본체와 접촉하고 상기 게임 장치는 회전 본체용 회전 토크 제어 수단을 추가로 구비하는 것이 이러한 게임 장치에 있어서 바람직하다.

본 발명에 의한 게임 장치는 상기 회전 본체가 상기 핸들의 회전에 따라 상기 벨트를 통해 회전될 때 회전 토크 제어 수단이 상기 회전 본체의 회전을 방지하도록 제어를 수행하기 위한 토크 제어 수단을 추가로 구비한다.

상기 회전 본체는 서보모터이고 상기 회전 토크 제어 수단은 이러한 서보모터의 회전 토크를 제어하기 위한 수단이 되는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 회전 토크 제어 수단은 상기 회전 본체의 정지 토크가 프로그램 상의 차량 속도에 따라 증가하도록 제어를 수행한다. 핸들 유닛에 연결된 풀리는 상기 회전 토크의 증가에 따라 상기 벨트를 따라 롤링하는 것이 또한 바람직하다.

본 발명에 의한 가상 이동체 조정 유닛은 가상 공간 내에서 이동하는 가상 이동체의 이동을 조정하기 위한 가상 이동체 조정 유닛으로서, 상기 가상 이동체의 조정 좌석을 모사하는 이동 본체와, 자유 진동 상태로 상기 이동 본체를 지지하는 고정 본체와, 상기 가상 이동체의 적어도 일부의 이동을 제어하기 위해 상기 이동 본체 내에 제공된 핸들과, 상기 핸들의 이동을 상기 이동 본체로 기계적으로 전달하여 상기 이동 본체를 진동시키기 위한 전달 및 진동 수단을 포함한다.

본 발명의 양호한 태양으로서, 가상 이동체 조정 유닛은 상기 이동 본체와 연결되도록 상기 핸들 이동의 전달된 입력을 제어하기 위한 전달 입력 제어 수단을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 전달 입력 제어 수단은 상기 전달 입력을 상기 가상 이동체의 이동 속도에 따라 제어하는 것이 또한 바람직하다. 전달 및 진동 수단은 상기 이동 본체를 상기 핸들의 이동 방향과 반대 방향으로 진동시키는 것이 또한 바람직하다. 상기 핸들은 회전 중심축을 구비하고 상기 회전축 주위로 회전 가능하게 구비되고, 상기 이동 본체는 상기 회전 중심에 사실상 평행한 선회 중심축 주위로 자유 진동 상태에서 상기 고정 본체에 의해 지지되는 것이 또한 바람직하다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 게임 장치 본체의 측면도.

도2는 상기 본체의 사시도.

도3은 경사진 상태의 상기 본체의 사시도.

도4a는 본체용 경사 기구의 모식도.

도4b는 경사진 상태의 본체의 모식도.

도5는 교류 제어 구동기의 기능을 도시한 블록 선도.

도6은 게임 제어 기판의 블록 선도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

200 : 이동 본체

202 : 고정 본체

204 : 중심축

208 : 핸들 유닛

208A : 조향 휘일

208B : 조향 축

214, 216, 218 : 풀리

220 : 교류 서보모터

222 : 벨트

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도1은 본 발명에 관한 게임 장치의 일 실시예를 도시하는 측면도이다. 본 게임 장치는 사용자가 탑승할 수 있는 본체를 구비하고, 그 전방에는 차량의 운전 연습을 가능하게 하는 게임 스크린을 표시하기 위해 큰 기판이 제공된다.

사용자가 상기 본체 내에 제공된 가속기, 기어, 브레이크 및 핸들을 조작할 때, 상기 스크린 상에 도시된 가상 이동체에 따라 차량의 이동을 제어할 수 있다. 차량 이동은 이하 상세히 설명되는 게임 제어 기판을 통해 핸들과 같은 입력 유닛으로부터의 입력 신호에 따라 제어된다.

이러한 본체는 본 발명에 의한 가상 이동체 조정 유닛과 동일하며, 통상 지면에 고정된 고정 본체(202)와 상기 고정 본체에 관해 축(204) 주위로 경사지는 이동 본체(200)로 제조된다. 더욱이, (일 방향으로의) 회전, (양 방향으로의) 회전, 또는 진동(rock)이라는 표현이 경사(tilt)라는 표현 대신에 허용될 수 있다.

고정 본체 및 이동 본체의 태양은 각각 도1의 사시도인 도2 및 도3을 참조함으로써 보다 정확하게 이해될 수 있다. 이동 본체의 하부 근처에 사용자가 앉을 수 있는 좌석(206)이 존재한다. 이동 본체의 전방에 핸들 유닛(조향 유닛; 208)이 추가로 구비된다.

이동 본체(200)는 좌석(206)의 후방 중심에 존재하는 베어링(210)과 그 하부 위치에서 상기 좌석의 전방 중심에 존재하는 베어링(212)에 의해 상기 축(204) 주위로 회전할 수 있도록 고정 본체(202)에 대해 지지된다. 이러한 방법으로, 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이 축(204)은 이동 본체가 그 주위로 경사질 수 있는 중심축이 된다. 이러한 이동 본체는 도3의 화살표(A1)로 도시된 바와 같이 시계 방향으로 또는 그와는 반대로 반시계 방향으로 경사질 수도 있다.

전술한 핸들 유닛은 조향 휘일(208A)과, 조향 축(208B)의 전후 단부를 지지하는 한 쌍의 베어링(208C, 208D)과, 이들 베어링을 고정시키기 위한 프레임 본체(208E)를 구비한다.

프레임 본체(208E)는 이동 본체(200)의 전방 근처의 위치에서 상기 이동 본체의 프레임에 고정된다. 이동 본체와 고정 본체는 공히 프레임으로 주로 구성된다. 조향 휘일(208A)의 회전을 검출하는 공간(volume)이 조향 축(208B)의 조향 휘일의 반대 쪽의 선단부에 게임 프로그램 차량의 이동 중의 방향타 각도 및 속도를 반영하도록 제공되었다. 동일하게는, 전술한 가속기 또는 브레이크 조작과 현재의 기어 정보에도 적용된다.

그 주위로 이동 본체가 경사지는 중심축(204)은 상부의 핸들 축(208B)의 연장 부분과 평행하게 되도록 설계된다. 이럼으로써, 유니버설 조인트와 같은 복잡한 기구를 사용하지 않고서도 조향 휘일의 회전 이동을 부드럽게 전달함으로써 이동 본체를 진동시키고 좌석(206)에 앉아 있는 사용자에게 자연스런 방향으로 상기 이동 부재를 또한 경사지게 하는 것이 가능하다. 일반적으로, 수평 회전축을 갖는 풀리(214)에 조향 축을 유니버설 조인트를 통해 연결시킴으로써, 이동 부재의 경사 축을 지면과 평행하게 설정하는 것이 가능하다.

이어서, 조향 휘일의 조작에 따라 이동 부재를 경사지게 함으로써, 실제 차량 이동에서의 롤링 및 원심력의 발생과 그 증가 및 감소가 사용자에게 가상적으로 전달될 수 있다.

(본체 이동 기구)

상부의 이동 본체를 경사지게 하는 이동 기구는 다음과 같이 구성된다. 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 상대적으로 큰 직경을 갖는 제1 풀리(214)는 상기 조향 휘일(208B)의 선단 측면에 고정된다. 한편, 한 쌍의 작은 풀리(216, 218)는 좌석(206)을 대향하도록 이동 본체(200)의 2개의 전방 단부에 제공된다.

도4a 및 도4b는 이들 풀리의 배치를 도시하는 전형적인 도면이다. 이를 참고하여 상기 배치를 보다 상세히 설명하면, 교류 서보모터(220)는 좌석으로부터 보아 우측에 배치된 한 쌍의 작은 풀리 중의 하나인 풀리(218)에 직접 연결된다.

한편, 좌측 풀리(216)는 아이들 풀리(idle pulley)로 작용한다. 일주 벨트(양호하게는 타이밍 벨트)(encircling or timing belt; 222)는 이들 풀리와 결합되도록 소정의 인장력을 갖고서 이들 풀리 위에 배치된다.

풀리(216, 218)는 좌석(206)의 일 측면을 향하도록 고정 본체(202)에 고정된다. 그러므로, 벨트(222)는 고정 본체 상에 제공된다. 이동 본체(200)는 전술한 베어링(210, 212)에 의해 지지된다. 전술한 풀리(214)는 고정 본체(202)에 의해 간접적으로 지지되도록 벨트(222)와 결합된다. 후술하는 바와 같이 상기 벨트를 따라 조향 축의 선단부에서 풀리(214)를 이동 및 롤링시킴으로써, 전술한 중심축(204) 주위로 핸들 유닛(208)의 측면에서 이동 본체를 좌우로 경사지게 하는 것이 가능하다.

(교류 서보모터)

조향 축의 선단부 상의 제1 풀리(214)와, 교류 서보모터의 축에 직접 연결되는 제2 풀리(218)와, 이들 풀리와 결합하는 루프형 벨트(222)와, 교류 서보모터(220)를 이용함으로써, 상기 서보모터가 상기 조향에 대응되게 회전시키고자 할 때 정지 토크로 인하여 서보모터가 정지되고자 하려는 제어 시스템이 현실화될 수 있다.

제1 풀리(214)가 조향 작용에 의해 회전하고 벨트(222)가 회전할 때, 서보모터(220)는 이러한 제어 조작 등으로 인하여 동일한 방향으로 회전하고자 하지만, 서보모터의 정지 작용력, 즉 조향 휘일이 회전하는 방향과 반대 방향으로의 회전 토크는 더 크게 된다.

이때, 제1 풀리(214)의 회전 방향으로 회전하는 벨트(222)는 회전하기가 어렵게 되고, 사용자가 동일한 방향으로 조향 휘일을 추가로 회전시키고자 할 때 제1 풀리는 조향 방향과는 반대 방향으로 벨트(222)를 따라 롤링된다. 이는 도3 또는 도4b로부터 명백히 이해될 수 있다.

이때, 고정 베어링을 갖는 프레임 본체(208E)는 조향 축을 지지하는 베어링과 제1 풀리(214)와 함께 이동하므로, 이동 본체(200) 뿐만 아니라 상기 프레임은 도3 및 도4b에 도시된 바와 같이 조향 방향과 반대 방향으로 경사지게 된다.

조향 작용에 의해 이동 본체가 경사지게 됨에 따라, 게임 장치는 가상의 모사 방법으로 사용자에게 실제 차량에서 발생되는 원심력 또는 롤링 작용력과 유사한 감각을 제공할 수도 있다. 상세한 제어 이동은 후술한다.

교류 서보모터의 회전 토크 특성의 제어는 게임 프로그램에 따라 게임 기판으로부터 요구되는 점도 및 스프링 작용력에 근거하여 교류 서보모터 구동기를 제어함으로써 현실화된다. 제어 구동기에 대해서는 후술한다.

점도는 조향 휘일의 회전 중에 저항을 모사하는 인자이다. 방향타 속도가 클수록 조향 휘일은 가벼워지고, 방향타 속도가 작을수록 조향 휘일은 무거워지므로, 점도가 클수록 이들 사이의 차이는 커지게 된다. 조향 휘일의 조작이 가벼워지거나 무거워지는 것은 전술한 바와 같이 교류 서보모터의 정지 토크를 제어함으로써 조절된다.

상기의 제어 시스템에 있어서, 정지 위치로부터 회전할 때 최초 위치로 복귀하려는 서보모터의 작용력은 스프링에 대비되어 정의되고, 프로그램 내의 차량(본원에서는 가상 차량이라 함)의 가상 이동 속도가 클수록 스프링 계수(스프링 작용력)가 커진다. 따라서, 스프링 작용력이 클수록 서보모터의 복원력(정지 토크)이 더 크게 제어된다.

게임 기판은 상기 스프링 작용력 및 점도를 계산하지만, 단계적으로 또는 연속적으로 가상 차량의 속도에 대응되는 스프링 작용력을 주로 계산하고 이와 함께 구동기를 제어하는 교류 서보모터를 제공한다. 이러한 제어 구동기는 공급된 스프링 작용력 및 점도에 따라 교류 서보모터의 회전 토크를 결정하고, 상기 교류 서보모터가 상기의 결정 토크를 현실화하도록 지시 신호를 출력한다.

더욱이, 본 실시예에 있어서, 조향 작용 감각을 보다 일정하게 유지하기 위해 점도는 많이 변하지 않는다. 그러나, 점도의 임의의 필요한 변화까지도 제한하지는 않는다.

(교류 서보모터 제어 구동기)

다음으로, 교류 서보모터의 제어 구동기를 설명한다. 도5는 제어 구동기의 제어 블록 구성도이다. 이러한 제어 블록은 교류 서보모터(220)가 전술한 바와 같이 일정 위치(회전 각도)에서 정지하는 기능을 수행하는 제어 시스템(서보 기구)을 현실화한다. 기준 수치 데이타(reference numeral data)는 교류 서보모터(220)의 회전에 대응하는 인코더(encoder; 250)로부터의 출력이고, 교류 서보모터의 위치는 위치 검출 유닛(252)을 통해 검출된다.

최초 지점 위치 데이타(254)는 위치 데이타(S)에 가감산되어, 최초 위치로부터의 교류 서보모터의 회전 위치를 결정하고, 이어서 소정 위치에서 설정된 스프링 작용력(Kp; 256)과 이득 보정치(K'p; 258)는 곱해진다.

한편, 속도 검출 유닛(260)은 인코더로부터 출력된 신호(T)로부터 서보모터의 회전 속도를 검출하고, 이러한 검출 속도를 이득 보정치(K'p) 승산기(258) 이후에 연결된 감산기로 피드백된다. 다시 말하면, 서보모터의 회전 속도가 클수록(조향 휘일의 방향타 속도가 클수록) 계산치 감소가 많아지고, 점도(Kv; 262)와 이득 보정치(K'v; 264)가 곱해진 후 저대역 통과 필터(266)를 통과하면서 초기 토크 명령이 형성된다.

토크 제한 설정(268)은 상기 초기 토크 명령으로부터 유도되어, 설정의 범위를 초과하는 임의의 초기 토크 목표는 토크 제한치 이하로 보정된다. 이어서, 게임 기판 측면에 임의의 설정이 있다면, 최종 토크 명령은 스프링 작용력 및 점도 외의 다른 인자에 관계되는 토크를 가산하기 위한 토크 명령 설정(270)을 가상 차량이 울퉁불퉁한 도로를 주행할 때 발생되는 진동 토크 설정(272)과 가산함으로써 달성된다.

더욱이, 서보모터 꺼짐(OFF; 274)은 상기 서보모터에 토크 명령을 제공하는 토크 제한 설정(268)의 후방에 연결된 가산기와 교류 서보모터(220) 사이에 구비된 스위치(S1)를 제어하기 위한 제어 블록이지만, 본 실시예에서는 스위치(S1)는 거의 일정하게 켜짐(ON) 상태에 있다. 최초 지점 복원 패턴(276)은 서보모터의 회전각 축을 최초 위치로 강제하여 이동 본체(200)를 기본 위치로 설정하기 위한 제어 블록이다. 전력원이 켜짐 상태에 있고 스위치(S2)가 닫혀져 접촉하고 있을 때, 상기 서보모터는 최초 상태 복원 패턴에 연결된다. 게임 프로그램이 수행된다면, 이러한 접촉은 교류 서보모터의 측면에서 접촉된다.

또한, 이러한 제어 시스템이 스프링 작용력 및 점도의 증가에 따라 회전 토크의 증가율을 증가시키도록 제어됨에 따라 이동 본체는 가상 차량의 보다 큰 이동 속도에 따라 보다 작은 조향 휘일의 방향타 각도로써 훨씬 더 많이 경사지도록 제어된다.

수축력이 조향 휘일에 적용될 때, 예컨대 가상 차량이 벽에 충돌할 때 토크 설정 명령은 그 상황을 모사하고, 이러한 명령은 가상 수축력의 방향으로 교류 서보모터에 소정치의 회전 토크를 적용하고 벨트(222)를 통해 조향 축의 풀리(214)에 상기 토크를 전달한다.

상기의 서보모터와 제어 구동기는 특허 청구의 범위에 한정된 전달 입력 제어 수단을 형성하고 상기 벨트(222)와 풀리(214)는 전달 및 진동 수단을 형성한다.

[게임 제어 기판]

도6은 게임 제어 기판을 주로 설명하는 블록 선도이다. 입력 유닛(11), 출력 유닛(12), TV 모니터(13) 및 스피커(14)는 이러한 게임 제어 기판(10)에 연결된다.

입력 유닛(11)은 상기의 핸들 유닛뿐만 아니라 가속기, 브레이크, 변속 레버 및 화면 변경 스위치 등을 포함하고, 출력 유닛(12)은 서보모터 및 다양한 램프 등을 포함한다. 교류 서보모터는 전술한 교류 서보 제어 구동기를 통해 게임 제어 기판에 연결된다.

TV 모니터(13)는 운전 게임 화면을 나타내며, 투사기(projector)가 상기 TV 모니터를 대체할 수도 있다. 화면 변경 스위치는 주시 화면(viewpoint)을 변경시키는 스위치이다. 상기 스위치의 전 작동을 통해, 사용자는 운전자 좌석에서 또는 대각선 및 후방 각도로 상기 차량을 주시할 때 시계를 확보할 수 있다.

게임 제어 기판(10)은 계수기(100) 및 CPU(중앙 처리 유닛; 101) 뿐만 아니라 롬(ROM; 102), 램(RAM; 103), 음향 유닛(104), 입출력 인터페이스(106), 스크롤 데이타 계산 유닛(107), 보조 프로세서(보조 처리 유닛; 108), 지형 데이타 롬(109), 기하학적 처리기(geometrizer; 110), 형태 데이타 롬(111), 드로잉 유닛(drawing unit; 112), 텍스쳐 데이타 롬(113), 텍스쳐 맵 램(114), 영상 버퍼(frame buffer; 115), 그림 합성 유닛(116) 및 D/A 컨버터(117)를 포함한다.

CPU(101)는 버스 라인(bus line)을 통해 최초 값으로부터 계수를 수행하는 계수기(100), 소정의 프로그램 등을 저장하는 롬(102), 데이타를 저장하는 램(103), 음향 유닛(104), 입출력 인터페이스(106), 스크롤 데이타 계산 유닛(107), 보조 프로세서(108) 및 기하학적 처리기(110)에 연결된다. 램(103)이 버퍼로서 기능하도록 사용됨에 따라, 기하학적 처리기(이동체의 도시용) 내로의 다양한 명령의 기록, 변환 매트릭스(conversion matrix) 계산 중의 매트릭스의 기록 및 다른 기능을 수행한다.

입출력 인터페이스(106)는 전술한 바와 같이 입력 유닛(11)과 출력 유닛(12)에 연결되고, 이럼으로써 입력 유닛(11)의 핸들로부터의 조작 신호는 예컨대 디지털 입력으로서 CPU(101) 내에 포함되며, 그 결과 CPU(101) 또는 다른 유닛에 의해 발생된 신호는 출력 유닛(12)으로 출력된다. 음향 유닛(104)은 출력 증폭기(105)를 통해 스피커(14)에 연결되고, 음향 유닛(104)에 의해 발생된 음향 신호가 전기적으로 증폭된 후, 스피커(14)에 주어진다.

본 실시예에 의한 CPU(101)는 입력 유닛(11)으로부터 조작 데이타와 지형 데이타 롬(109)으로부터 지형 데이타-여기서, 양 데이타는 롬(102) 내에 설치된 프로그램에 근거한 것-와, 또는 형태 데이타 롬(111)으로부터 형태 데이타(사용자 차량, 다른 사람의 차량 및 여타 목적물과 길, 지형, 하늘, 행인, 건물 및 여타 형태의 배경과 같은 3차원 데이타)를 판독하며, 지형과 차량 사이의 부딪힘(충돌)의 판단 및 차량들 사이의 충돌의 판단과 같은 적어도 차량 이동 계산(모사)을 수행한다.

차량 이동 계산은 입력 유닛(11)을 통해 사용자에 의해 주어진 조작 신호에 따라 가상 공간에서의 차량 이동을 모사하고, 그 결과 3차원 공간 내의 좌표 값이 결정된 후 이들 좌표 값을 도시 좌표 시스템으로 변환하기 위한 변환 매트릭스는 형태 데이타(다각형 데이타)와 함께 기하학적 처리기(110) 내로 지정된다. 보조 프로세서(108)는 지형 데이타(109)와 연결되고, 이에 의해 소정의 지형 데이타는 보조 프로세서[108; 및 CPU(101)]에 전달된다.

보조 프로세서(108)는 상기 차량이 지형과 충돌하는 지의 판단을 주로 수행하고, 이러한 판단 및 차량 이동 계산 중에 부동 소수점(floating decimal)의 계산을 주로 수행한다. 그 결과, 보조 프로세서(108)는 상기 차량이 지형과 충돌하는 지의 판단을 수행하고, 그 판단 결과는 CPU(101)에 주어지고, 따라서 이러한 충돌의 판단은 훨씬 신속하게 수행된다.

기하학적 처리기(110)는 지형 데이타 롬(111)과 드로잉 유닛(112)에 연결된다. 전술한 바와 같이, 지형 데이타 롬(111)은 미리 다수의 다각형(다각형의 정점을 형성하는 차량, 지형 및 배경과 같은 3차원 데이타)을 형성한 형태 데이타를 저장하고 있으며, 이들 형태 데이타는 기하학적 처리기(110)로 전달된다. 기하학적 처리기(110)는 CPU(101)로부터 보내진 변환 매트릭스에 의해 지정된 형태 데이타를 개략적으로 변환하고, 3차원 가상 공간의 좌표 시스템으로부터 가시 좌표 시스템으로 변환된 데이타가 얻어진다. 드로잉 유닛(112)은 가시 좌표 시스템의 변환된 형태 데이타 상으로 텍스쳐를 칠하고, 이러한 데이타를 프레임 버퍼(115)로 출력한다.

이와 같이 텍스쳐를 칠하기 위해, 드로잉 유닛(112)은 프레임 버퍼(115) 뿐만 아니라 텍스쳐 데이타 롬(113)과 텍스쳐 맵 램(114)에 연결된다. 다각형 데이타는 다수의 정점의 조합에 의해 형성된 각각의 다각형 정점(주로 삼각형 또는 사각형)의 상대 좌표 또는 절대 좌표의 데이타 군을 의미한다. 상기의 지형 데이타 롬(109)은 차량과 지형 사이의 충돌 판단을 수행하기에 충분하도록 상대적으로 간단히 설정된 다각형 데이타를 저장하고 있다.

이에 따라, 형태 데이타 롬(111)은 차량과 배경과 같이 스크린 상에 형성되는 형태와 관계되는 보다 상세히 설정된 다각형 데이타를 저장하고 있다.

스크롤 데이타 계산 유닛(107)은 [롬(102) 내에 저장된] 문자와 같은 스크롤 스크린 데이타를 계산하고, 상기 계산 유닛(107)과 상기 프레임 버퍼(115)는 그림 합성 유닛(116)과 D/A 컨버터(117)를 통해 TV 모니터(13)에 도달한다. 이에 의해, 영상 버퍼(115)에 일시적으로 저장되었던 차량 및 지형(배경)과 같은 다각형 스크린(모사 결과)과 속도치 및 경과 시간과 같은 문자 정보의 스크롤 스크린은 최종 영상 그림 데이타를 발생시키기 위해 지정된 우선 순위에 따라 합성된다. 이러한 그림 데이타는 D/A 컨버터(117)를 통해 아날로그 신호로 변환된 후 TV 모니터(13)로 보내지고, 작동하는 게임 화면은 실시간으로 도시된다.

게임 제어 기판은 가상 차량의 계산된 속도의 대응되게 미리 ROM 데이타로 저장된 스프링 작용력 및 점도를 결정하고, 이들은 교류 서보모터의 제어 구동기와 함께 설정된다. 이러한 제어 구동기의 계산 유닛은 상기의 제어 이동을 연속적으로 수행하고, 교류 서보모터로 최종 토크 명령을 출력한다. 교류 서보모터는 최종 토크 명령에 따라 제어된다.

더욱이, 마쯔시다 전기 모터 뀨슈사에 의해 제조된 UDAF42BVSG(교류 브러시리스 모터)는 교류 모터로서 사용될 수도 있다. 이하 기술되는 제어 구동기와 같이, 동 회사의 ADKF41B1SG 및 ADKF42B1SG가 사용될 수도 있다.

(전체 운동)

다음으로, 본 게임 장치의 전체 운동을 설명한다.

(1) 가상 차량이 저속과 중속 사이로 주행하는 경우

상기 가상 차량이 저속 또는 중속으로 주행한다면, 상기의 스프링 작용력은 작게 설정되고 도5의 기능적 블록 선도에 따라 얻어진 교류 서보모터의 최종 회전 토크는 작은 범위 내에 있는 것으로 제어된다.

이러한 경우, 조향 휘일(208)이 제1 풀리(214)를 회전시키도록 회전한다면, 교류 서보모터의 제2 풀리(218)는 상대적으로 간단히 회전하게 되고 벨트(222)는 상기 제1 풀리의 회전과 동시에 회전한다. 그러므로, 곡면 주행하고 있는 가상 차량의 화상은 이동 본체를 다소 경사지게 하는 것으로 스크린 상에 도시된다.

(2) 가상 차량이 중속 또는 고속으로 주행하는 경우

한편, 가상 차량의 속도가 보다 크게 될 때, 교류 서보모터의 회전 토크는 전술한 바와 같이 교류 서보모터가 최초 위치로 복원되고자 하는 방향, 즉 핸들의 조향 방향과 반대 방향으로 보다 크게 되고, 상기 벨트는 제1 풀리의 회전에 저항한다. 사용자가 위와 동일한 방향으로 조향 휘일을 추가 회전시키고자 할 때, 제1 풀리는 상기 벨트를 따라 롤링하고 이동 본체(200)는 도3 및 도4b에 도시된 바와 같이 경사 축(204) 주위의 핸들 방향과 반대 방향으로 경사진다. 동시에, 곡면 도로를 따라 주행하고 있는 디스플레이 스크린 상의 가상 차량의 화상은 디스플레이 유닛 상에 도시된다.

도3 및 도4b에 도시된 바와 같이 조향 휘일의 조향 상태를 유지할 때, 교류 서보모터에 작용하는 상기의 조향 휘일을 회전시키고자 하는 토크와 회전 토크는 평형 상태에 있게 되고, 이동 본체의 경사 상태는 그 상태로 유지된다.

다음으로, 가상 차량을 직진하도록 그 반대 방향으로 다시 조향하고자 할 때, 제1 풀리, 제2 풀리 및 벨트는 교류 서보모터의 회전 토크로 인해 동시에 회전하고, 이동 본체와 함께 조향 휘일은 중앙 위치로 복원된다.

더욱이, 다른 가상 차량 이동은 미끄러짐 또는 회전 등이 있으나, 이러한 때에 소정의 값으로 교류 서보모터의 회전 토크를 제어함으로써 상기 이동 본체를 경사지게 함과 동시에 벨트(222)를 통해 조향 축의 풀리(214)에 이 회전 토크를 전달하는 것이 가능하고, 이럼으로써 실제의 미끄러짐 및 회전 등과 밀접한 휘일 조향 감각을 경험할 수 있다.

스프링 기구는 이동 본체를 중앙 위치로 바이어스시키도록 이동 본체의 하부 부분의 대략적인 중앙에 제공되고, 상기 이동 본체는 상기 스프링 기구의 인장력의 영향 하에 중앙 위치로 용이하게 복원되도록 구성된다. 스프링 기구는 조향 작용에 따라 이동 본체의 경사 작용을 방해하지 않는 범위 내에서 중앙 위치로 복원되도록 상기 본체를 바이어스시킨다.

전술한 실시예에 의하면, 핸들 조향 입력은 벨트(222)를 통해 본체 이동 기구로 직접 전달되고, 이럼으로써 핸들 유닛의 조향 작용에 따라 상기 본체를 신속하게 이동시킬 수 있다.

본 실시예는 차량 운전을 모사하는 게임 장치로서 설명되었으나, 배나 비행기 등의 이동을 모사하는 게임 장치에 대해 제한하지는 않는다. 양호하게는, 벨트 및 풀리는 치(teeth)가 있는 타이밍 벨트와 치를 갖는 풀리이지만, 소정의 인장력을 적용하는 경우 V 벨트를 따라 상기 풀리가 활주할 수도 있다. 더욱이, 크러치(crutch) 및 직류 서보모터가 교류 서보모터를 대체할 수도 있다. 상기 풀리 및 벨트 대신에 랙 기어 및 피니언 기어를 사용할 수도 있다.

핸들 유닛의 감각을 실제 차량의 조향 작용과 유사하게 하는 서보모터를 구비함으로써, 그 회전 토크의 제어는 조향 작용에 의해 이동 본체의 경사를 달성하기에 충분하게 된다.

가상 차량의 속도에 따라 이동 본체의 경사(롤링)를 변화시키는 것이 또한 가능하고, 그 결과 차량을 운전하는 보다 실제적인 감각을 모사하는 것이 가능하다. 사용자가 조향 휘일을 조향하는 데에 필요한 동력은 이동 본체를 경사지게 하기 위한 동력으로서 사용되고, 그 결과 조향 중에 이동 본체를 신속하게 이동시키는 것이 가능하다. 더욱이, 이동 본체의 중량이 핸들의 중량감으로 사용될 수도 있으므로, 사용자는 실제 차량의 핸들을 조향하는 것처럼 적절한 중량감을 경험할 수 있다.

Claims (13)

1. 게임 프로그램 내의 가상 차량의 이동을 제어하기 위한 게임 장치에 있어서,

   상기 가상 차량의 이동을 조작하기 위한 조작 기구와, 본체를 이동시키기 위한 본체 이동 기구와, 구동 기구를 사용하지 않고서도 상기 조작 기구로부터 상기 본체 이동 기구로 제어 입력을 직접 전달하기 위한 전달 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 게임 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 본체는 사용자가 탑승할 수 있는 이동 본체와 자유로이 경사지도록 상기 이동 본체를 지지하는 고정 본체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 게임 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가상 차량은 게임 프로그램 내의 차량이고, 상기 조작 기구는 디스플레이 유닛 상에 도시된 차량 이동을 조작하기 위한 핸들 유닛이고, 상기 핸들 유닛은 상기 이동 본체에 대해 회전 가능하게 되도록 축방향으로 지지되고, 상기 본체 이동 기구는 상기 핸들 유닛에 연결된 풀리와 상기 풀리와 접촉하는 벨트를 구비하고, 상기 이동 본체는 벨트를 따른 풀리의 롤링에 따라 경사 방향으로 왕복 운동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 게임 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 벨트는 회전 토크를 제어하기 위한 회전 본체와 접촉하고 상기 회전 본체용 회전 토크 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 게임 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 회전 본체가 상기 핸들 회전에 따라 상기 벨트를 통해 회전할 때 상기 회전 토크 제어 수단이 상기 회전 본체의 회전을 방지하도록 제어하는 토크 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 게임 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 회전 본체는 서보모터이고, 상기 회전 토크 제어 수단은 상기 서보모터의 회전 토크를 제어하기 위한 수단인 것을 특징으로 하는 게임 장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 회전 토크 제어 수단은 상기 회전 본체의 정지 토크가 프로그램 내의 차량 속도 증가에 따라 증가하도록 제어를 수행하는 수단인 것을 특징으로 하는 게임 장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 핸들 유닛에 연결된 풀리는 상기 회전 토크 증가에 따라 상기 벨트를 따라 롤링하는 수단인 것을 특징으로 하는 게임 장치.
9. 가상 공간 내에서 이동하는 가상 이동체의 이동을 조정하기 위한 가상 이동체 조정 유닛에 있어서,

   상기 가상 이동체의 조정 좌석을 모사하는 이동 본체와, 자유 진동 상태로 상기 이동 본체를 지지하는 고정 본체와, 상기 가상 이동체의 적어도 일부의 이동을 제어하기 위해 상기 이동 본체 내에 제공된 핸들과, 이동 본체를 진동시키기 위해 상기 핸들의 이동을 상기 이동 본체에 기계적으로 전달하기 위한 전달 및 진동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 가상 이동체 조정 유닛.
10. 제9항에 있어서, 상기 핸들 이동의 전달된 입력이 상기 이동 본체로 전달되도록 제어하기 위한 전달 입력 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가상 이동체 조정 유닛.
11. 제10항에 있어서, 상기 전달 입력 제어 수단은 상기 전달 입력을 상기 가상 이동체의 이동 속도에 따라 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 가상 이동체 조정 유닛.
12. 제9항에 있어서, 상기 전달 및 진동 수단은 상기 이동 본체를 상기 핸들의 이동 방향과 반대 방향으로 진동시키는 수단인 것을 특징으로 하는 가상 이동체 조정 유닛.
13. 제9항에 있어서, 상기 핸들은 회전 중심축을 포함하고 상기 회전 중심축 주위로 회전 가능하게 구비되며, 상기 이동 본체는 상기 회전 중심축에 평행한 선회 중심축 주위로 자유 진동 상태로 상기 고정 본체에 의해 지지되는 수단인 것을 특징으로 하는 가상 이동체 조정 유닛.