TWI454299B - 具有可點撃軌跡球之電腦控制器 - Google Patents

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Description

具有可點撃軌跡球之電腦控制器
本發明大體而言是關於電腦週邊裝置的領域，且更特別是關於使用者輸入裝置，比如遊戲板遊戲控制器。
目前用於遊戲控制機器的控制器有很多形態供選購。最典型的是由Sony PlaystationTM 、Microsoft XboxTM 、NintendoTM 以及其他相關遊戲系統所推廣的，即遊戲板。在這種配置中，使用者用雙手握住該遊戲控制器，且用他的拇指和手指操縱控制。這些控制器經設計為盡可能廣地適應它們的一部分目標愛好者。
一個示例性的先前技術之遊戲板係顯示在圖1中。參考圖1，該控制器部分係顯示為：主體、臂部和拇指模組。該等臂部含有各種按鈕、搖桿、蘑菇頭等。
已知為"第一人稱射擊遊戲"或"FPS"遊戲(玩家在虛擬、三維世界裏取得角色的視角，因此為"第一人稱")的遊戲通常係使用滑鼠和鍵盤的組合在PC上玩。該鍵盤通常用於控制角色在該3－D世界中的移動(例如，"WASD"控制，據此按鍵盤上的"W"會使玩家向前移動、"A"向左、"S"向後以及"D"向右)，而該滑鼠係用於控制角色的視角(例如，左右移動滑鼠將會左右轉動其視角，上下移動滑鼠會類似地向上向下看)。
這些FPS遊戲(以及其他)現要求高度精密，其要求良好地控制角色的視角，以便在該虛擬3D世界中跟蹤(以及因 此，以遊戲武器開火並擊中)快速移動或"遠距離"目標。為此目的滑鼠是理想的，因為它可以提供玩家高度的控制。該玩家移動X距離且他的視角對應地改變X度，且保持在這角度直到滑鼠被再次移動。
然而主機控制器在控制程度方面通常不包括任何複置滑鼠的裝置。左邊類比桿或等效的數位裝置複製鍵盤的"WASD"功能，且右邊類比桿或等效的數位裝置控制視角。然而，右邊類比桿在這種情況下沒有起像先前例子中的滑鼠的作用。當玩家在所需方向推動該桿時，角色的視角在那方向上移動，直到玩家回復該桿到"空擋"位置，角色在其點停止轉動。轉動率由玩家放置多少動作在該桿上而決定(即，他在所需方向上將該桿推多"遠")。因此有相當低的最大速度限制，此為可誘發一轉動的限制，如果在玩家後面有一虛擬敵人則此對於玩家而言會有問題，。
還有一個精確度的問題，因為類比桿通常比滑鼠更難操縱以得到精確的視角。例如，假設"使用者A"正在使用滑鼠和鍵盤。如果使用者A的滑鼠經設置為移動1mm而達成視角改變1度，那麼使用者A必須直接"看"並射擊目標。對於使用者A的觀點，目標是從他目前的觀點精確地向右30度以及向上10度。如果使用者A向右移動其滑鼠30mm以及向上10mm，他知道他將會在高度符合的狀況下面對其目標。他可根據他所希望的而快速或慢速地進行這移動(假設滑鼠本身沒有物理限制)。實際上，實質瞬間地，如果他的反射允許，他可面對其目標並射中它。
以比較的方式，使用者"B"正在使用一主機控制器，其具有由她的拇指控制的兩個搖桿。我們假設她的右邊類比"拇指搖桿"控制角色的視角。她的拇指搖桿有5級位移。在等級1，最小等級的位移，一轉動係設置為每秒1度。在等級2，它是每秒2度且依此類推直到等級5，即每秒5度。她必須精確地向右30度以及向上10度擊中目標。對於使用者B要擊中他的目標，她可依次移動她的拇指搖桿向右6秒位移等級5，且向上2秒位移等級5。如果她希望同時做這兩者，那麼她將面對該限制，即她將在某種程度上需要在2秒標記準確地停止向上移動，否則他將超過他的目標。她也被這種控制方法的最大轉動率所限制。
可以看出，使用者B的該控制方法沒有使用者A的該控制方法有效或精確。問題是為了該控制器的緊密度，且對於滑鼠來說一平坦的表面不總是可得的(例如，就客廳而言，是在電視機和沙發的情況下玩電玩遊戲)，使用滑鼠和鍵盤不總是可能的或理想的。
某些先前技術的遊戲控制器允許類比搖桿當被向下點擊時予以"點擊"或致動。由於軌跡球可取代或補充該等類比搖桿的至少一者的功能，本發明的一較佳實施例表示一構法之改良，其藉由授予一軌跡球一類似於其所取代之類比搖桿的功能，而使軌跡球在一遊戲控制器中。
其他先前技術裝置，比如美國專利第6,809,722號和美國公開案第2005/0156891號中顯示的裝置揭露了軌跡球的使用，其可從多個方向使用。他們基本上描述了單手握持的 裝置，其一端具有一軌跡球。然而他們沒有揭露如這裏描述的一整合軌跡球/控制器組合。
因此，本發明的一個目的是提供一遊戲控制器，其為人體工學、方便且強大的。在一些實施例中，若該軌跡球為可點擊的，該遊戲控制器需要較少的手指移動以致動一按鈕，以對腕關節、手和手指造成較少的損傷及有害影響。
所揭露的是一種改良的使用者輸入裝置其(在各種實施例中)加強控制，是人體工學、整合的和精簡的。
一軌跡球是一指向裝置，此指向裝置是由放置在一托架的一球所組成，此托架含有感測器以偵測該球在兩個軸上的旋轉。使用者用手的拇指、手指或手掌滾動該球。軌跡球現可用光學追蹤，其追隨該球上的幾何圖案。某些是使用LED以照射正被追蹤的表面。一圖框和下一圖框之間的改變由晶片的影像處理部分處理，並使用光流估算法轉換成兩個軸上的移動。
使用者輸入裝置比如遊戲板除了其他控制裝置(諸如類比搖桿、拇指搖桿或方向鍵(d－pad))之外還配備有一軌跡球。該軌跡球是以使其在垂直平面上向上及向下突出於該裝置主體的方式予以安裝。因此，使用者能夠從上下兩個方向觸摸和使用它們。
在一較佳實施例中，該軌跡球是可點擊的，且該軌跡球的點擊可用於提供更強大的使用者控制，如下所述。
總結以上，本發明的實施例提供一電腦輸入裝置，比如具有有利控制和人體工學優勢的遊戲板。利用本發明，使用者可享受一搖桿型控制器和一整合之軌跡球的優勢及優點。
圖2說明本發明的一主要實施例。一控制器1整合了一傳統的拇指搖桿2和一軌跡球3。例如，當玩FPS遊戲時，角色的位移可經由左邊拇指搖桿控制，且視角是由右邊軌跡球控制。然而，如熟習此項技術者將容易地明白，其他可能的關於使用一軌跡球的變化係落入本發明的範圍內(例如，左邊軌跡球、右邊拇指搖桿/右邊軌跡球、左邊數字墊或數字按鈕等)。
圖3說明了圖2中所示的實施例的側視圖。如圖3中所示，遊戲控制器中的人體工學設計意味著用單或兩隻手握持，不依賴任何支持表面，其中該軌跡球3可從該控制器的頂部和底部兩者予以操縱，同時仍然使用該手支撐該控制器。參考圖3，該軌跡球3可能從上面(在顯示的例子中，由使用者4右手的拇指)或下面(通常由使用者4右手除大拇指以外的手指)而使用。這給使用者的偏好提供靈活性，以當需要時使用這些選擇的其中之一或兩者。這大大地協助了細微的角度控制以及速度，因為使用者在這種情況下可使用三個或更多的手指以快速操縱該軌跡球3，同時仍然維持穩固地握緊控制器(也很可能正使用他的手指致動其他按鈕)。使用者在這種情況下可比如果只使用該拇指而能夠更快速地轉動該球，且他也將能夠經由使用他 的手指和拇指以根據所需停止、制動或反轉該軌跡球移動以練習更細微的角度控制。
該軌跡球3因此能近似PC環境中的滑鼠的典型FPS功能。如果使用者4移動一軌跡球3一特定距離，例如，角色的視角可改變特定的對應角度。這方法因此解決了與搖桿型控制器有關的精確度的問題，同時保持在一單一手持控制器中的緊密性與整合。
該系統和方法還包括裝置，其可能使得該軌跡球3模擬一類比/數位桿的功能(其將所欲的維持相容於只被設計為以控制視角的較老方法操作的遊戲)，因為這人體工學設計和軌跡球的使用還提供優於一兩個類比/數位搖桿配置的優勢，雖然該好處沒有如以上描述的強大。
在圖4中描繪的另一實施例中，該軌跡球的中間部分可經由一耦接和鉸鏈總成10而附接到該遊戲控制器，提供十分類似電腦滑鼠按鈕的"點擊"該軌跡球之能力。該軌跡球3在上表面5和下表面6上係暴露的，使得它可由該使用者4用手指分別在遊戲控制器的上(above)、下(below)，分別沿向下方向7和向上方向8操作。在該控制器本身內，有光學/雷射追蹤感測器以監視該軌跡球3的移動。該點擊機構將結合圖5予以討論。
如圖5中所示，該耦接和鉸鏈總成9可由上子總成11和下子總成12所組成。上子總成11包括致動器13和上輕觸開關14。下/底子總成12包括光學/雷射追蹤系統15、17和一下輕觸開關16。這樣安裝，該軌跡球3可經由向下按壓或點擊它(當手指 放置在上面時)及/或經由向上按壓或點擊它(當手指放置在下面時)而予以致動。該軌跡球點擊的啟動可由該控制器內且接觸該軌跡球3的至少一輕觸開關(14、16)而偵測。這些輕觸開關(14、16)能夠偵測該軌跡球3的移動，或具體地說從兩個方向(向上方向和向下方向)偵測該軌跡球3的點擊動作，並發送一信號給該遊戲或遊戲控制臺以執行某些指定功能。
在一較佳實施例中，也可經由快速地、多於一次地連續(例如，一雙點擊動作)按壓該軌跡球3(向上方向8或向下方向7)以致動該軌跡球3，其可執行(例如)該遊戲或遊戲控制臺中的一不同指令。
應注意本發明的態樣可有利地適用於其他使用者輸入裝置，包含力反饋手柄、控制器和遊戲手柄。因此，雖然本發明已經參考一或多個具體實施例予以描述，但是熟習此項技術者將理解到在不偏離本發明的精神和範圍下可對其做很多改變。這些實施例以及其明顯變化的每一者係認為在本發明的精神和範圍內，其在以下請求項中予以闡述。
1‧‧‧控制器
2‧‧‧拇指搖桿
3‧‧‧軌跡球
4‧‧‧使用者
5‧‧‧上表面
6‧‧‧下表面
7‧‧‧向下
8‧‧‧向上
9‧‧‧耦接和鉸鏈總成
10‧‧‧耦接和鉸鏈總成
11‧‧‧上子總成
12‧‧‧下子總成
13‧‧‧致動器
14‧‧‧上輕觸開關
15‧‧‧光學追蹤系統
16‧‧‧下輕觸開關
17‧‧‧雷射追蹤系統
本發明的以上及其他優點在閱讀上文詳細描述以及在參考該等圖式之後將變得顯而易見，其中：圖1是一先前技術之遊戲控制器的俯視圖。
圖2說明了一根據本發明之一態樣的具有一整合之軌跡球的遊戲控制器的俯視圖。
圖3說明了一根據本發明之一態樣的具有一整合之軌跡球的遊戲控制器的側視圖。
圖4說明了一根據本發明之一替代實施例的可點擊軌跡球以及相關的耦接件和鉸鏈的側視圖。
圖5表示圖4中所示的該可點擊軌跡球以及相關的耦接件和鉸鏈的剖視圖。
雖然本發明可有各種修正和替代形式，但是具體實施例已經以舉例的方式予以顯示在該等圖式中並且將在這裏被詳細描述。然而，應明白的是本發明並不意為限制於所揭露的該等特定形式。相反的是，本發明涵蓋落入由本發明該等所附請求項所界定的精神和範圍內的所有修正、均等物和替代。
1‧‧‧控制器
2‧‧‧拇指搖桿
3‧‧‧軌跡球
4‧‧‧使用者

Claims (16)

  1. 一種電腦控制器，包括：一裝置主體；一搖桿型控制器或一方向鍵中的其中之一；一軌跡球，用來提供一第一信號及一第二信號，該軌跡球具有上、中、下部分，該軌跡球以一與該軌跡球之該中間部分接觸的耦接總成而可旋轉地安裝到該裝置主體，該耦接總成包括一上子總成(11)及一下子總成(12)；以及一光學追蹤系統，用以偵測該軌跡球之旋轉；其中，該第一信號在該軌跡球的該上部分及下部分受一使用者的選擇性旋轉時致動；其中該第二信號係由設於該上子總成(11)之一上開關(14)或由設於該下子總成之一下開關(16)的其中之一提供；及其中，該第二信號在該軌跡球的該上部分及下部分的其中之一受按壓時致動。
  2. 如請求項1之電腦控制器，其中該上開關及下開關(14,16)各為一可通信地耦接到該軌跡球之輕觸開關。
  3. 如請求項1之電腦控制器，其中該電腦控制器是一遊戲板。
  4. 如請求項1之電腦控制器，其中該搖桿型控制器或該方向鍵中的其中之一係位於該裝置主體之一左邊，且其中該軌跡球係位於該裝置主體之一右邊。
  5. 如請求項1之電腦控制器，其中該光學追蹤系統是一雷射光學追蹤系統。
  6. 如請求項1之電腦控制器，其中該搖桿型控制器是一搖桿。
  7. 如請求項1之電腦控制器，其中該搖桿型控制器是一拇指搖桿。
  8. 如請求項1之電腦控制器，其中該耦接總成包括一致動器。
  9. 一種電腦控制器，包括：一裝置主體；一可點擊之軌跡球，用來提供一第一信號及一第二信號，該軌跡球具有上、中、下部分，該軌跡球以一與該軌跡球之該中間部分接觸的耦接總成而可旋轉地安裝到該裝置主體，該耦接總成包括一上子總成(11)及一下子總成(12)；以及一光學追蹤系統，用以偵測該軌跡球之旋轉；其中，該第一信號在該軌跡球的該上部分及下部分受一使用者的選擇性旋轉時致動；其中該第二信號係由設於該上子總成(11)之一上開關(14)或由設於該下子總成(12)之一下開關(12)的其中之一提供；及其中，該第二信號在該軌跡球的該上部分及下部分的其中之一受按壓時致動。
  10. 如請求項9之電腦控制器，其中該上開關及下開關 (14,16)各為一可通信地耦接到該軌跡球之輕觸開關，據此該輕觸開關可在該軌跡球的該上部分及該下部分的其中之一受按壓時致動。
  11. 如請求項9之電腦控制器，其中該電腦控制器是一進戲板。
  12. 如請求項9之電腦控制器，進一步包括一搖桿。
  13. 如請求項9之電腦控制器，進一步包括一拇指搖桿。
  14. 如請求項9之電腦控制器，進一步包括一方向鍵。
  15. 如請求項12之電腦控制器，其中該搖桿係位於該裝置主體之一左邊，且該軌跡球係位於該裝置主體之一右邊。
  16. 如請求項9之電腦控制器，其中該光學追蹤系統是一雷射光學追蹤系統。
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