KR20100044799A - 클릭 가능한 트랙볼을 구비한 게임 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

개량된 사용자 입력 장치는 아날로그 스틱 제어 장치(예를 들면, 썸스틱 또는 조이스틱)와 같은 다른 제어 장치에 추가로 트랙볼을 구비한 장치이다. 상기 트랙볼은 장치의 본체로부터 수직 방향으로 상하 양쪽 방향으로 돌출하는 방법으로 장착되었다. 사용자는 상기 트랙볼을 상하 양방향으로 접촉하고 사용할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 상기 트랙볼은 클릭 가능하고 훨씬 좋은 제어와 사용하기 편리함을 제공한다.

Description

클릭 가능한 트랙볼을 구비한 게임 제어 장치{Game Controller with Clickable Trackball}
본 발명은 일반적으로 컴퓨터 주변 장치에 관한 발명이고, 더 구체적으로 게임패드 게임 제어 장치와 같은 사용자 입력 장치에 관한 발명이다.
게임 콘솔 기계의 최신 제어 장치들은 다양한 구성으로 개발되었다. 가장 전형적인 유형들로는 Sony PlaystationTM, Microsoft XboxTM, NintendoTM 및 다른 관련 게임 시스템, 즉 게임패드에 의해 인기를 끈 것들이 있다. 이 구성에서, 사용자는 게임 제어 장치를 양 손으로 잡고, 그의 엄지와 다른 손가락들로 설정을 조작한다. 이 제어 장치들은 그들의 사용자가 가능하면 넓은 부분을 사용할 수 있도록 설계되었다.
종래 기술에 의한 전형적인 게임패드가 제1도에 도시되어 있다. 제1도를 참조하면, 제어 장치 부분들은 다음과 같다: 본체; 팔; 그리고 손가락 모듈. 팔들은 다양한 버튼들, 조이스틱들, 버섯들 또는 유사한 것들을 포함한다.
"1인칭 슈팅" 또는 "FPS" 게임들(플레이어가 3차원의 세계에서 가상으로 캐릭터의 시점을 갖기 때문에 "1인칭"이라 칭함)은 일반적으로 마우스와 키보드의 조합을 사용하여 PC에서 플레이된다. 키보드는 3차원 세계에서 캐릭터의 변위를 조절하기 위해 사용되고(예를 들면, "W"를 누르면 앞으로, "A"는 좌측, "S"는 뒤, 그리고 "D"는 우측으로 이동하는 "WASD" 컨트롤) 마우스는 캐릭터의 시선을 제어하기 위해 사용된다(예를 들면, 마우스를 좌측과 우측으로 이동시키면 그의 시선이 우측과 좌측으로 이동하고, 마우스를 위와 아래로 이동시키면 마찬가지로 위와 아래를 바라본다).
이들 FPS(및 다른) 게임들은 이제 3차원의 세계에서 (화력 무기나 타격 무기를) 빠르게 움직이거나 "원거리" 목표물을 추적하기 위해 캐릭터의 관점에서 정교하게 제어할 수 있는 고도의 정교함이 요구된다. 마우스는 플레이어에게 고도의 제어를 제공하기 때문에 마우스가 이 목적을 달성하기 위해 이상적이다. 플레이어는 X 길이 만큼 이동하고 그의 관점 또한 X 만큼 변화하고 마우스를 다시 움직일 때까지 머무른다.
하지만 콘솔 제어 장치들은, 일반적으로 제어의 정도에 의해 마우스와 흡사한 어떠한 장치와도 결합하지 않는다. 좌측의 아날로그 스틱 또는 등가의 디지털 장치는 키보드의 "WASD" 기능을 모사하고, 우측의 아날로그 스틱 또는 등가의 디지털 장치는 시선을 제어한다. 하지만, 이 경우에 우측의 아날로그 스틱은 앞의 예의 마우스와 같이 활동할 수 없다. 플레이어가 스틱을 원하는 방향으로 누르는 동안, 캐릭터의 시선은 플레이어가 스틱을 "중립" 방향에 놓아 캐릭터가 회전을 멈출 때까지 그 방향으로 이동한다. 도는 비율은 은 플레이어가 스틱을 얼마나 많이 움직이는지에 의해 결정된다(즉, 그가 스틱을 원하는 방향으로 얼마나 "멀리" 누르느냐에 의해 결정된다). 따라서 한번의 회전에는 비교적 낮은 최대 속도의 한계가 유발될 수 있고, 만약 그의 뒤에 가상의 적이 있을 때에는 캐릭터에 문제가 된다.
또한 아날로그 스틱은 정확한 시선을 얻기 위한 조작을 하기에는 보통 마우스보다 어렵기 때문에 정확성의 문제가 있다. 예를 들면, "사용자 A"가 마우스와 키보드를 사용하고 있다고 가정하자. 만약 사용자 A의 마우스를 1mm 움직이면 시선이 1mm 회전하도록 설정되어 있다면, 사용자 A는 목표물을 직접 "보고" 쏘아야 한다. 사용자 A가 관점에서 목표물은 그의 시선보다 정확하게 30도만큼 우측에 있고 10도만큼 위에 있다. 만약 사용자 A가 그의 마우스를 30mm 우측과 10mm 위로 움직이면, 그는 정확하게 타겟을 마주 볼 것이라는 것을 안다. 그는 이 움직임을 그가 원하는 대로 빠르거나 느리게 착수할 것이다(마우스는 물리적으로 제한이 없다고 가정한다). 사실 그는 그의 반사신경이 허용하는 한 상당히 즉각적으로 목표물을 대면하고 쏠 수 있을 것이다.
비교하기 위한 수단으로 "사용자 B"는 그녀의 두 엄지손가락들로 제어되는 두 개의 조이스틱이 구비된 콘솔 제어 장치를 사용하고 있다. 그녀의 우측 아날로그 "썸스틱(thumbstick)"은 캐릭터의 시선을 제어한다. 그녀의 썸스틱은 5단계의 변위를 갖는다. 가장 작은 변위인 레벌 1에서는, 하나의 회전은 초당 1도로 설정되어 있다. 레벨 2에서는 초당 2도로 설정되어 있고, 이러한 방식으로 해서 레벨 5에서는 초당 5도의 속도로 회전한다.그녀 또한 우측으로 30도 그리고 위로 10도 방향에 있는 목표물을 쳐야 한다. 사용자 B가 목표물을 치기 위해서는, 그녀는 그녀의 썸스틱을 레벨 5로 우측으로 6초간 움직이고 레벨 5로 위로 2초간 움직일 수 있다. 만약 그녀가 이 동작을 한번에 할 수 있다면, 그녀는 위로 스틱을 정확히 2초간 움직이고 다시 멈추어야 하는 상황이 발생한다.그녀는 또한 이 제어 방법의 최대 회전 속도에 의해 제한된다.
이렇듯 사용자 B의 제어 방법은 사용자 A의 제어 방법에 비해 효율적이거나 정확하지 않다. 문제는 제어 장치의 간편함 때문에, 그리고 마우스를 위한 평평한 공간이 언제나 확보된 것이 아니기 때문에(예를 들면, 텔레비전과 소파가 있는 거실에서 게임을 플레이하는 경우) 마우스와 키보드를 사용한 방법이 항상 가능하거나 요구되지 않는다.
어떤 선행 기술 게임 제어 장치들은 아날로그 조이스틱을 아래 방향으로 눌렀을 때 "클릭" 되거나 작동된다. 트랙볼이 아날로그 조이스틱의 하나 이상의 기능을 대체하거나 보완할 수 있기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시예는 아날로그 조이스틱을 대체할 수 있는 게임 콘트롤러 내에 트랙볼과 유사한 기능성을 갖는 아이디어의 개량을 서술한다.
미국 등록특허 제6,809,722호와 미국 공개특허 2005/0156891호와 같은 다른 선행 기술 장치는 복수의 방향으로부터 접근할 수 있는 트랙볼의 사용을 개시한다. 그것들은 한 손 끝에 트랙볼을 잡는 장치를 필수적으로 서술한다. 하지만 그것들은 여기 서술한 통합된 트랙볼/제어 장치 조합을 개시하는 데에는 실패했다.
따라서, 인간 공학적이고 편리하며 파워풀한 게임 제어 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 몇 가지 실시예에서는, 만약 트랙볼이 클릭 가능하다면 버튼을 활성화하기 위한 손가락의 움직임이 덜 필요하게 되어 손목, 손,그리고 손가락을 덜 혹사시키고 덜 해를 끼치는 효과를 낼 수 있을 것이다.
[발명의 요약]
제어를 향상시키고, 인체공학적이고, 통합적이고, 그리고 작은 다양한 구체예의 개선된 사용자 입력 장치가 개시되어 있다.
트랙볼은 두 개의 축에 관하여 볼의 회전을 감지하는 센서를 포함하는 소켓 내에 볼이 수용된 위치를 가리키는 장치이다. 사용자는 손가락 또는 손바닥을 이용하여 볼을 굴린다. 트랙볼은 이제 볼 위에 따르는 기하학적 패턴을 광학적으로 탐지할 수 있다. 일부는 탐지되는 표면을 비추기 위해 LED를 이용한다. 하나의 프레임과 이웃하는 프레임 사이의 변화는 칩의 이미지 처리 부분에 의해 처리되고 광학 순환 측정 알고리즘을 사용하여 두 축 위의 움직임을 해석한다.
게임 패드와 같은 사용자 입력 장치는 아날로그 조이스틱, 썸스틱(thumbstick) 또는 d-pad와 같은 다른 제어 장치에 트랙볼을 추가로 구비한다. 트랙볼은 평판 위의 장치로부터 위와 아래방향으로 모두 향하는 방향으로 고정된다. 따라서, 사용자는 위와 아래 방향 모두로부터 그것들을 만지고 사용할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 트랙볼은 클릭 가능하고, 그리고 트랙볼을 클릭하는 것은 하기 상세한 설명과 같이 더 훌륭한 사용자 제어를 제공하는 데 이용될 것이다.
상술한 본 발명의 장점 및 다른 장점들은 하기 상세한 설명 및 참고 도면들에 대한 설명에 의해 명확화될 것이다:
제1도는 종래 기술에 의한 게임 제어 장치의 평면도이다.
제2도는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 통합된 트랙 볼을 구비한 게임 제어 장치의 평면도를 도시한다.
제3도는 본 발명의 하나의 실시에 따른 통합된 트랙 볼을 구비한 게임 제어 장치의 측면도를 도시한다.
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합된 트랙 볼을 구비한 클릭 가능한 트랙볼의 측면도를 도시한다.
제5도는 제4도에 도시된 클릭 가능한 트랙볼 및 이와 관련된 커플링과 힌지의 분해 조립도를 도시한다.
본 발명의 다양한 변형 및 수정들이 가능한 한, 하기 도면과 상세한 설명은 예시들로써 표현된다. 하지만, 본 발명은 개별적인 형태에 한정하기 위한 것이 아니다. 오히려, 본 발명은 추가된 청구항에 의한 본 발명의 정신과 범위 내의 모든 변형물, 등가물, 대체물을 포함한다.
상기 요약과 같이, 본 발명의 실시예들은 제어하기 유리하고 인체공학적인 장점을 가진 컴퓨터 입력 장치를 제공한다. 본 발명과 함께, 사용자는 조이스틱 타입의 제어 장치와 통합된 트랙볼의 장점과 이점을 누릴 수 있다.
제2도는 본 발명의 주요한 실시예를 명시한다. 제어 장치(1)는 기존의 썸스틱(2)과 트랙볼(3)을 통합한다. 예를 들면, FPS 게임을 플레이할 때, 캐릭터의 변위는 좌측 썸스틱(thumbstick)을 통해 제어되고, 시선은 우측 트랙볼에 의해 제어된다. 하지만 본 발명의 범위에 들어가는 트랙볼을 이용한 다른 치환도 가능하다(예, 좌측에 트랙볼, 우측에 썸스틱 / 우측에 트랙볼, 좌측에 디지털 패드 또는 디지털 버튼, 등).
제3도는 제2도에 도시된 실시예의 측면도를 도시한다. 제3도에 보여지듯, 인체공학적인 게임 제어 장치는 한 손 또는 양손으로 잡을 수 있도록 어떠한 지지하는 표면과 독립적이고, 트랙볼(3)은 제어 장치를 지지하기 위한 손을 사용하는 동안 콘트롤러의 꼭대기와 바닥 양쪽 모두로부터 조작할 수 있다. 제3도를 참고하면, 트랙볼(3)은 위(도시된 예에서, 사용자(4)의 오른손 엄지손가락에 의해) 또는 아래(일반적으로 사용자(4)의 오른손의 손가락들에 의해)에서 접근 가능하다. 이 경우에 사용자는 엄지만을 사용하는 경우보다 더 빨리 볼을 돌릴 수 있고, 그의 손가락들로 체포하고, 멈추거나 거꾸로 움직이는 트랙볼의 필요한 움직임을 취하는 데에 훨씬 더 정교한 각도의 조절을 할 수 있을 것이다.
트랙볼(3)은 따라서 PC 환경에서 마우스의 일반적인 FPS 기능을 거의 가깝게 만들 것이다. 예를 들어, 만약 사용자(4)가 트랙볼(3)을 일정한 거리만큼 움직이면, 캐릭터의 시선도 대응하는 각도만큼 변할 것이다. 이 접근은 따라서 한 손으로 잡을 수 있는 제어 장치에 간편함과 통합성을 유지하면서 조이스틱 타입의 제어 장치와 관련된 정확성의 문제를 해결해 준다.
비록 트랙볼이 비록 상기 서술한 것과 같은 장점만큼 좋지는 않지만, 트랙볼의 인체공학적 디자인과 사용이 두 아날로그/디지털 조이스틱 구성의 장점을 여전히 제공하기 때문에, 본 시스템과 방법은 트랙볼(3)이 아날로그/디지털 스틱의 기능(제어 관점이 오래된 방법에 의해서만 작동할 수 있도록 설계된 게임과의 호환성을 유지하려는 요구에 의해)을 에뮬레이트하는 장치를 포함한다.
제4도에 표현된 다른 실시예에서는, 트랙볼의 중앙 단면은 컴퓨터의 마우스 버튼과 매우 흡사한 "클릭" 기능을 제공하는 커플링과 힌지 부위(10)를 통해 게임 제어 장치에 부착될 수 있다. 트랙볼(3)은 사용자(4)가 손가락들을 이용하여 각각 위(7)와 아래(8) 방향에서 게임 제어 장치의 위 또는 아래로 조작할 수 있도록 상부(5)와 하부(6)의 표면 양쪽으로 노출되어 있다. 제어 장치 내부에는, 트랙볼(3)의 움직임을 모니터하기 위한 광학/레이저 탐지 센서가 있다. 클리킹 메커니즘(clicking mechanism)은 제5도와 관련하여 서술하도록 한다.
제5도에서 도시된 바와 같이 커플링과 힌지 조립체(9)는 상부(11)와 하부(12) 부조립체들로 구성되어 있다. 상부 부조립체(11)는 액츄에이터(actuator, 13)와 상부 택 스위치(tact switch)로 구성된다. 하부/바닥 부조립체(12)는 광학/레이저 트래킹 시스템(15, 17) 및 하부 택 스위치(16)를 포함한다. 이렇게 고정된 트랙볼(3)은 아래방향으로 누르거나 클릭하고(손가락들이 위에 있을 때) 그리고/또는 위 방향으로 누르거나 클릭함으로써(손가락들이 아래 있을 때) 활성화될 수 있다. 트랙볼 클릭의 발동 작용은 제어 장치 내의 적어도 하나의 택 스위치(14, 16)와 트랙볼(3)의 접촉에 의해 탐지될 수 있다.이 택 스위치들(14, 16)은 트랙볼(3)의 움직임, 특히 양방향(위와 아래)으로의 트랙볼(3)의 클릭 동작을 감지할 수 있거나 어떤 규정된 기능을 수행하도록 게임 또는 게임 콘솔에 신호를 전송한다.
상기 발명의 특징은 럼블 패드, 컨트롤 패스, 및 조이패드를 포함하는 다른 사용자 입력 장치에 유리하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명이 하나 이상의 특별한 실시예에 관하여 서술되었지만, 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신과 범위를 크게 벗어나지 않고도 많은 변형들이 가능하다는 것을 알게 될 것이다. 각 실시예들과 그들의 자명한 변형들은 하기에 청구된 발명의 정신과 범위에 포함하도록 의도된다.

Claims (21)

  1. 하나의 본체;
    하나의 스틱 제어 장치;
    상부, 중앙부, 하부를 포함하고, 상기 중앙부와 접촉하는 커플링 어셈블리에 의해 상기 본체에 회전 가능하게 장착되어, 사용자에 의하여 선택적으로 회전시키도록 상기 상부와 하부가 노출된 트랙볼; 및
    상기 트랙볼에 통신 가능하도록 연결된 광학 탐지 시스템
    을 포함하는 컴퓨터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트랙볼에 통신 가능하도록 연결된 택 스위치(tact switch)를 더 포함하고, 상기 택 스위치는 상기 트랙볼을 위로 또는 아래로 클릭하는 것을 탐지할 수 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 트랙볼에 통신 가능하도록 연결된 제1 택 스위치와 제2 택 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 택 스위치는 상기 제2 택 스위치 위에 위치한 상기 커플링 어셈블리 내에 배치된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 게임패드인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 조이스틱은 상기 본체의 좌측에 위치하고, 상기 트랙볼은 상기 본체의 우측에 위치하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광학 탐지 시스템은 레이저 광학 탐지 시스템인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스틱 제어 장치는 조이스틱인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스틱 제어 장치는 썸스틱(thumbstick)인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 커플링 어셈블리는 액츄에이터(actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  11. 하나의 본체;
    하나의 d-pad;
    상부, 중앙부, 하부를 포함하고, 상기 중앙부와 접촉하는 커플링 어셈블리에 의해 상기 본체에 회전 가능하게 장착되어, 사용자에 의하여 선택적으로 회전시키도록 상기 상부와 하부가 노출된 트랙볼; 및
    상기 트랙볼에 통신 가능하도록 연결된 광학 탐지 시스템
    을 포함하는 컴퓨터 제어 장치.
  12. 하나의 본체;
    상부, 중앙부, 하부를 포함하고, 상기 중앙부와 접촉하는 커플링 어셈블리에 의해 상기 본체에 회전 가능하게 장착되어, 사용자에 의하여 선택적으로 회전시키도록 상기 상부와 하부가 노출된 클릭 가능한 트랙볼; 및
    상기 트랙볼에 통신 가능하도록 연결된 광학 탐지 시스템
    을 포함하는 컴퓨터 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 트랙볼에 통신 가능하도록 연결된 택 스위치(tact switch)를 더 포함하고, 상기 택 스위치는 상기 트랙볼을 위로 또는 아래로 클릭하는 것을 탐지할 수 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 트랙볼에 통신 가능하도록 연결된 제1 택 스위치와 제2 택 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 택 스위치는 상기 제2 택 스위치 위에 위치한 상기 커플링 어셈블리 내에 배치된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 컴퓨터 제어 장치는 게임패드인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  17. 제12항에 있어서, 조이스틱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  18. 제12항에 있어서, 썸스틱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  19. 제12항에 있어서, d-pad를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 조이스틱은 상기 본체의 좌측에 위치하고, 상기 트랙볼은 상기 본체의 우측에 위치한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
  21. 제12항에 있어서, 상기 광학 탐지 시스템은 레이져 광학 탐지 시스템인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어 장치.
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