TWI790629B

TWI790629B - 具有可伸縮控制桿之視訊遊戲控制器

Info

Publication number: TWI790629B
Application number: TW110119486A
Authority: TW
Inventors: 貞秀秦; 史帝文奧森
Original assignee: 美商索尼互動娛樂有限責任公司
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2023-01-21
Also published as: EP4178694A1; US11759704B2; WO2022010648A1; JP2023533505A; US20220226724A1; US20220008821A1; TW202216259A; CN115942981A

Abstract

一種控制器、指撥桿或系統，包括：一指撥桿主體；一指撥桿軸，該指撥桿軸耦接至該指撥桿主體，其中該指撥桿軸經組態以縮回至該指撥桿主體中，且其中該指撥桿主體及該指撥桿軸能夠在該控制器主體内繞著一樞軸中心一起自由地旋轉。

Description

具有可伸縮控制桿之視訊遊戲控制器

本揭示案係關於控制器領域。具體而言，本揭示案之態樣係關於可攜式遊戲控制器。

已使用遊戲控制器來控制自電腦至遊戲控制臺之各種計算裝置。可攜式計算裝置通常具有用於操縱桿型遊戲控制器輸入之有限選項。操縱桿通常包括在基座上樞轉之桿。基座中之機構向其正控制之裝置報告角度或方向。在一些實施方案中，該機構亦報告量值。

使用起來較舒適之操縱桿亦非十分輕便可攜，因為大體上操縱桿之桿與使用者之手大小必須大致相同才能被舒服地握住。此意謂著在可攜式計算裝置上設有操縱桿係不切實際的。

類比突塊為可攜式的，但對於使用者而言亦非常不舒服。類比突塊與操縱桿類似之處在於其在基座上樞轉且向其正控制之裝置報告角度或方向。類比突塊在球體上具有平坦表面或粗糙區域，而非桿。使用者用其拇指施加壓力來移動該平坦表面或粗糙區域。片刻之後，此可能會變為相當不舒服的，因為使用者之拇指與表面之間必須發生摩擦。

指撥桿表示用於控制器輸入之第三選項。類似於操縱桿；其在基座上樞轉且向正被控制之裝置報告角度或方向(有時候還有量值)。與操縱桿不同，指撥桿包括使用者可用拇指移動之小突起，而非使用者握住之桿。與類比突塊相比，指撥桿對於使用者而言更舒適，且比操縱桿小但仍然很輕便可攜。指撥桿之突出部分自控制器之表面向上竪起且可能會容易勾住衣服或其他薄材料，藉此使指撥桿容易破裂。

正是在該背景中提出了本發明之實施例。

及

雖然以下詳細描述含有用於說明目的之許多具體細節，但熟悉此項技術者將瞭解，以下細節之許多變化及更改屬於本發明之範疇內。因此，在決不會失去一般性且不對所主張之發明施加限制的情況下陳述下文描述的本發明之實施例之示例。

雖然陳述衆多具體細節以便提供對本發明之實施例的透徹理解，但熟習此項技術者將理解可在無此等具體細節之情況下實踐其他實施例。在其他情況下，未詳細描述熟知之方法、程序、組件及電路，以免掩蓋本揭示案之態樣。本文中之描述的一些部分係按照對電腦記憶體內之資料位元或二進位數位信號之操作的演算法及符號表示來呈現。此等演算法描述及表示可為由資料處理領域之技術人員使用來向熟習此項技術者傳達其工作之實質內容的技術。

如本文所使用之演算法為導致期望結果之動作或操作的自相一致之序列。此等操作包括對物理量之物理操縱。通常，儘管不是必須的，此等量採取能夠被儲存、傳送、組合、比較及以其他方式進行操縱之電或磁信號的形式。主要出於習慣用語之原因，有時已證明將此等信號稱為位元、值、元素、符號、字符、項、數字等係方便的。

除非明確地指出或另外自以下論述中顯而易見，將瞭解，在本說明書中，利用諸如「處理」、「計算」、「轉換」、「協調」、「確定」或「識別」等術語之論述係指電腦平臺之動作及處理，該電腦平臺為電子計算裝置，該電子計算裝置包括處理器，該處理器操縱在處理器之暫存器及可存取平臺記憶體內表示為物理(例如，電子)量之資料進行操縱且將該資料變換為在電腦平臺記憶體、處理器暫存器或顯示螢幕內同樣表示為物理量的其他資料。

電腦程式可儲存於電腦可讀儲存媒體中，諸如但不限於任何類型之碟片，包括軟碟、光碟(例如，壓縮光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、數位視訊光碟(DVD)、Blu-Ray Discs™等)，及磁光碟、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光學卡、快閃記憶體，或適合於儲存電子指令的任何其他類型之非暫時性媒體。

術語「耦接」及「連接」及其派生詞在本文中用於描述用於執行本文所述之操作的設備之組件之間的結構關係。應理解，此等術語不意欲為彼此之同義詞。而是，在一些特定情況下，「連接」可指示兩個或更多個元件彼此直接實體連接及電連接。在一些其他情況下，「已連接」、「連接」及其派生詞用於指示例如神經網路中之節點層之間的邏輯關係。可使用「耦接」來指示兩個或更多個元件彼此直接或間接(其間有其他介入元件)實體或電接觸，及/或兩個或更多個元件彼此共同操作或通信(例如，為因果關係)。先前技術之指撥桿

圖1繪示了先前技術之指撥桿的實施例。如圖所示，指撥桿包括指撥桿軸 101、指撥桿主體 102及樞軸中心 103。亦展示了控制器或上面連接有指撥桿之其他設備的主體 104之一部分。在此先前技術之指撥桿中，軸 101剛性地連接至主體 102，且軸 101及主體 102繞著樞軸中心 103旋轉，且該旋轉可受控制器主體 104限制。樞轉感測器偵測指撥桿繞著樞軸中心 103之旋轉。樞轉感測器亦可包括用於指撥桿點擊功能之按鈕。

先前技術之指撥桿主體 102可為經組態以避免在使用期間撞擊樞軸中心 103的空心半球形結構。另外，先前技術之指撥桿主體 102可完全覆蓋控制器主體 104之開口以保護樞軸中心 103免受灰塵或可能會干擾樞轉中之功能的其他污染物所影響。先前技術之指撥桿軸 101可為實心橡膠、塑膠、金屬或複合材料。指撥桿軸 101可另外包括平坦之指撥表面 105，使用者可在使用期間將其拇指舒服地擱在該指撥表面上。可伸縮指撥桿

圖2A繪示了根據本揭示案之態樣的可伸縮指撥桿。如圖所示，指撥桿軸 201可包括軸空腔 209及軸導桿 206。視情況地，指撥桿軸 201可包括指撥表面 205，該指撥表面之面積大於指撥桿軸之橫截面，藉此能讓使用者之拇指舒服地擱置。指撥桿主體 202可包括主體引導壁 207、加強基座 210、外主體空腔 211及內主體空腔 212。另外，彈簧 208可(視情況地)位於內主體空腔 212中。指撥桿軸 201經組態以圍繞主體引導壁 207安裝，其中軸導桿 206以伸縮方式安裝於內主體空腔 212內。彈簧 208可置於內主體空腔 212內且壓到軸導桿 206上。彈簧之橫向移動可受主體引導壁 207限制。指撥桿主體 202之加強基座 210可比指撥桿主體之其他部分厚以為操作可伸縮指撥桿提供必需之增强剛性。

如圖2B所示，指撥桿軸 201可縮回至指撥桿主體 202中。圖2B所示之圖繪示了根據本揭示案之態樣的縮回至指撥桿主體中之指撥桿軸的剖視側視圖。具體而言，如圖所示，指撥桿軸 201可縮回至外主體空腔 211中。主體引導壁 207向上推入軸空腔 209中，而軸導桿 206向下推入內主體空腔 212中。使指撥桿軸 201縮回至指撥桿主體 202中將軸導桿 206驅迫至內主體空腔 212中，藉此壓縮了彈簧 206。當指撥桿軸 201自縮回狀態伸出時，彈簧 206可提供額外之力來在彈簧 206展開時幫助伸出。在一些實施方案中，軸導桿 206或指撥桿軸 201可包括凸片，該凸片安裝於形成於主體引導壁 207中之引導通道中。引導壁 206亦可包括死端保持狹槽，該凸片可置於該狹槽中且阻止指撥桿軸 201縮回至指撥桿主體 202中。引導壁另外可包括擱板，該凸片可推到該擱板上，且該擱板阻止指撥桿延伸。例如但不限於，指撥桿軸 201可縮回且隨後返回以阻止延伸，或伸出且返回以阻止縮回。加強主體 210區域對主體區域之一部分增厚以支撐設備且提供增强之剛性。該增厚使半球形指撥桿主體 202之深度減小，因而，與先前技術之指撥桿 100相比，該指撥桿主體所處位置必須要在樞軸中心 203上方較高處，以避免在使用期間撞到樞軸中心 203。另外，外主體空腔 211及內主體空腔 212之深度限制了指撥桿軸 201之縮回深度。

圖3A及圖3B繪示了根據本揭示案之態樣的具有變深之主體空腔的可伸縮指撥桿。圖3A及圖3B中所示之實施方案設法藉由提供變深之外主體空腔 304及內主體空腔 305來改良圖2A及圖2B中所示之指撥桿。圖3A繪示了根據本揭示案之態樣的處於延伸位置之替代可伸縮指撥桿。在此，指撥桿軸 301延長以在處於延伸狀態時增强指撥桿主體與指撥桿軸之間的連接。指撥桿主體之突出加強區域 303容納較長之外主體空腔 304及內主體空腔 305。當處於縮回狀態時，加強區域 303允許指撥桿軸 301更靠近指撥桿主體 302，且因而，如圖3B所示，指撥表面 205更靠近控制器 306。延長加強區域 303亦可允許指撥桿主體更靠近樞軸中心 307。指撥桿主體之加強區域 303可正好放置於被樞軸中心 307之邊緣外接的圓 308外部，以防止指撥桿主體干擾指撥桿繞著接合點移動之範圍。

圖4A繪示了根據本揭示案之態樣的具有凸片之指撥桿軸。如圖所示，指撥桿軸 401包括凸片 403。在該示例中，凸片沿著指撥桿軸的插入至指撥桿主體中之部分的長度延伸，但本揭示案之態樣不限於此，且可包括較小凸片、多個凸片及/或不同之凸片形狀，諸如規則形狀，如三角形、六邊形、八邊形等，或不規則形狀。所示之指撥桿軸 401包括位於軸附接空腔 406內部之軸附接元件 404(例如，鉤)，用於附接彈性元件，諸如彈簧或彈性帶。指撥桿軸亦包括指撥桿表面 405以幫助使用。該表面 405亦包括連接至指撥桿軸 401之窄頸部，此可藉由減少來自控制器主體之干擾來允許指撥桿軸的更大範圍之移動。

圖4B展示了根據本揭示案之態樣的具有狹槽及通道之指撥桿主體。指撥桿主體 402包括保持狹槽 408，在所示之實施方案中，該保持狹槽至少足夠寬以使得凸片 403能夠安裝於其中。在其他替代實施方案中，該狹槽可經組態以安裝任何尺寸之凸片或凸片之一部分，使得在凸片放置於狹槽中時，防止指撥桿軸縮回至指撥桿主體中。指撥桿主體 402亦包括通道 407，該通道亦至少像凸片 403一樣寬。通道 407之深度可決定指撥桿軸可縮回至指撥桿主體中之縮回深度。另外，通道可包括擱板，該擱板經組態以適合凸片之尺寸，使得當凸片移動至擱板上時，防止該軸延伸。指撥桿主體 402進一步包括用於附接彈性連接件 411之主體附接元件 409(例如，鉤)。

指撥桿軸 401及指撥桿主體 402可由任何合適之材料製成，諸如塑膠、鋁、鋼、鎂、橡膠、或材料之組合，諸如塗有橡膠之鋼。指撥桿軸 401之特徵(諸如凸片 403及平坦表面 405)及指撥桿主體 402之特徵(諸如保持狹槽 408及通道 407)可在形成期間諸如藉由鑄造、熱成型、增材製造或減法製造來構造。

圖4C繪示了根據本揭示案之態樣的縮回至指撥桿主體中之指撥桿軸。在此，指撥桿軸 401位於指撥桿主體 402之空腔內。指撥桿軸 401之外徑小於指撥桿主體 402之內徑，藉此允許指撥桿軸 401自由地縮回及延伸而無過多之阻力。指撥桿軸 402之凸片 403安裝於指撥桿主體 402之通道 407中。如圖所示，在縮回狀態下，保持狹槽 408為空的，且通道至少部分地被凸片 403填充。凸片之寬度小於通道 407之寬度。在替代實施方案中，指撥桿主體可包括擱板，當處於縮回狀態時，該擱板防止指撥桿軸延伸。彈性連接件 411自主體附接表面 409延伸至軸附接表面 404且確保指撥桿軸保持於縮回狀態。舉例而非限制，彈性連接件可為橡皮筋、彈簧、活塞、彈性纖維等。附接元件 409 、 404可為任何合適之附接構件，舉例而非限制，為鉤、螺釘、膠水、鉚釘或形成於主體及軸中之孔眼。

圖4D展示了根據本揭示案之態樣的自指撥桿主體延伸之指撥桿軸。在此，指撥桿軸 401已自指撥桿主體 402拉出 412，且沿彎曲箭頭 413所指示之方向轉動，使得凸片 403被置於保持狹槽 408中。狹槽 408之深度小於通道 407，且防止指撥桿軸 401向控制器主體中縮回一縮回深度。彈性連接件 411施加縮回力，該縮回力將指撥桿軸 401拉入指撥桿主體 402中且防止凸片 403離開保持狹槽 408 。若施加進一步向上之力 412，且指撥桿軸 401沿箭頭 413所示之方向轉動以使狹槽 403與通道 407對準，則凸片 401將安裝於通道 407中，且指撥桿軸 401將向指撥桿主體 402中滑入該縮回深度。

儘管所示之指撥桿軸、保持狹槽及通道為指撥桿主體之分離特徵，但本揭示案之態樣不限於此。在一些實施方案中，該狹槽與通道相連接，且指撥桿軸之向上行程可受通道之末端限制。可替代地，凸片可位於指撥桿主體上，且通道及狹槽位於指撥桿軸上。在其他替代實施方案中，指撥桿軸及指撥桿主體各自包括至少一個凸片、通道及狹槽。如上文所論述，雖然在上文說明且討論了一個凸片、通道及狹槽，但在替代實施方案中，可存在任何數目個凸片、通道及狹槽。在其他替代實施方案中，可省去該狹槽而僅留下該通道，且該指撥桿主體之外表面可防止指撥桿軸縮回至指撥桿主體中。

圖5所示之圖繪示了根據本揭示案之態樣的具有非牛頓液體之指撥桿軸及指撥桿主體。如熟習此項技術者通常所理解的，非牛頓流體之特徵為在受力時可表現得更像液體或更像固體之黏度。指撥桿軸 501包括液體界面表面 508且可為實心的。指撥桿主體 502包括填充有非牛頓流體 504之指撥桿主體空腔 503。指撥桿空腔 503可流體耦合 505至儲集器 506。儲集器 506可包括對儲集器 506施加壓力之壓力源 507。壓力源 507可為活塞或彈性構件，其減小了儲集器 506之容積且隨後增加儲集器 506及指撥桿主體空腔 503中之流體的壓力。為了縮回指撥桿軸 501，可向指撥桿軸 501施加緩慢之壓力而使指撥桿軸進入指撥桿主體 502中。液體界面表面 508可將非牛頓流體置換至儲集器 506中，且進一步使壓力源 507移位。由於非牛頓流體之性質，向指撥桿軸 501快速施加壓力將導致非牛頓流體黏度增加且流體將不會被置換。因此，在使用期間，指撥桿軸不會縮回至指撥桿主體中，因為在使用期間施加壓力不夠慢，而無法置換非牛頓流體。舉例且非限制，非牛頓流體為1份水與1.5至2份玉米澱粉(有時稱為Oobleck)、交聯聚乙烯醇聚合物凝膠或聚二甲基矽氧烷之混合物。

圖6繪示了根據本揭示案之態樣的具有液體及致動器之指撥桿軸及指撥桿主體。指撥桿軸 601可包括液體界面表面 609。界面表面 609可為實心之平坦表面、半球形表面或經組態以置換液體之任何表面。指撥桿主體 602可包括填充有流體 604之指撥桿主體空腔 603。流體 604可為任何流體，諸如水、礦物油、乙二醇、丙二醇或類似液體。應注意，高黏度之液體可能會削弱回應時間，因此具有較低黏度之液體可為較佳的。該流體可為牛頓流體或非牛頓流體。指撥桿主體空腔 603可流體耦合 605至儲集器 606 。如本文中所使用，「流體耦合」表示兩個元件經佈置，使得在該兩個元件之間可發生流體之自由運動或流體壓力傳遞。元件之間的流體運動或流體壓力傳遞可直接在元件之間實施，或經由中間元件(諸如連接至該等元件之流體管、流體通道或流體導管)來實施。柱塞或活塞 608及致動器 607可耦接至儲集器 606。舉例而非限制，致動器 607可將電轉換成在柱塞或活塞 608上之物理力。施加於柱塞之物理力將柱塞推入儲集器中。致動器 607可耦接至控制器中之其他電路，該其他電路確定指撥桿軸是應伸出抑或縮回。電路亦可使用來自壓力感測器之資訊來確定致動器 608為了使柱塞 608進入儲集器 606中而應對該柱塞施加之物理力的量。當指撥桿軸 601縮回至縮回深度處時，來自控制器中之其他電路的信號致使致動器 607對柱塞或活塞 608施加力。所施加之力將柱塞或活塞 608推入儲集器 606中，藉此經由流體耦合器 605將流體自儲集器置換至指撥桿主體空腔 603中。所得之流體置換使指撥桿軸 601延伸。為了使指撥桿軸 601縮回，來自控制器中之其他電路的信號可致使致動器 607減小柱塞或活塞 608上之力。減小之力允許柱塞或活塞移位，藉此增大儲集器 606之容積。因此，當來自使用者之力將指撥桿軸 601推入指撥桿主體空腔 603中時，流體可能會被置換且推動柱塞或活塞 608以增大儲集器之容積，藉此用流體來填充柱塞或活塞 608所佔之容積。

替代地，致動器 607可在相反方向上對柱塞或活塞 608施加力，以將柱塞或活塞拉出儲集器。儲集器 606、指撥桿主體空腔 603及流體耦合器 605可為密封的不漏流體之系統。因此，拉出活塞或柱塞 608增大了儲集器之容積，且致使圍繞指撥桿軸 601之壓力減小，藉此使指撥桿軸 601縮回至指撥桿主體空腔 603中。

圖7繪示了根據本揭示案之態樣的具有凸片及指撥桿主體總成之指撥桿軸，及指撥桿主體之特徵的展開圖，該等特徵包括多個狹槽、通道及擱板。在圖7所示之實施方案中，用於使指撥桿軸縮回及延伸之機構與可縮回筆中使用之機構相當。所示之指撥桿軸 701包括四個三角形形狀之凸片 703。彈簧 704對指撥桿軸 701施加向外力以使指撥桿軸遠離指撥桿主體 702。如圖所示，指撥桿凸片 703位於指撥桿主體 702之狹槽 705中。指撥桿主體 702之展開特徵 709展示了指撥桿軸 701之凸片 703的路徑。轉動伸出之指撥桿軸 701藉由將凸片 703放置於狹槽 705中來防止縮回。當凸片 703在通道 706中時，向下推動指撥桿將導致縮回。凸輪表面 708向凸片 703提供橫向移動，藉此將凸片引導至擱板 707上且防止指撥桿軸 701伸出。在縮回狀態下，在凸片位於擱板 707上的情況下，輕微之向下力將導致凸片 703抵靠凸輪表面 708移動，藉此將凸片 703引導回通道 706中且略微轉動指撥桿軸 701。系統

圖8繪示了根據本揭示案之態樣的具有控制器之系統 800，該控制器具有可伸縮類比桿。系統 800可包括一或多個處理器單元 803，該一或多個處理器單元可根據眾所周知之架構來組態，諸如，例如，單核、雙核、四核、多核、處理器-協處理器、單元處理器及類似者。市售伺服器亦可包括一或多個記憶體單元 804(例如，隨機存取記憶體(RAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)、唯讀記憶體(ROM)及其類似者)。

處理器單元 803可執行一或多個程式 817，該一或多個程式之部分可儲存於記憶體 804中，且處理器 803可例如藉由經由資料匯流排 805存取記憶體而可操作地耦接至該記憶體。程式 817可經組態以操作控制器 809且使指撥桿狀態 810自縮回變為伸出，且反之亦然。控制器操作 809亦可使用按鈕綁定 808來解釋來自控制器 821之按鈕按下以確定用於系統之輸入。控制器操作、按鈕綁定及指撥桿狀態亦可作為資料 818儲存於大容量儲存裝置 818中。

系統 800亦可包括眾所周知之支持電路 806，諸如輸入/輸出(I/O) 807、電路、電源供應器(P/S) 811、時脈(CLK) 812及快取記憶體 813，其可例如經由匯流排 805與該系統之其他組件通信。該計算裝置可包括網路介面 814。處理器單元 803及網路介面 814可經組態以經由用於個人區域網路(PAN)之合適網路協定(例如，藍芽)來實施區域網路(LAN)或PAN。該計算裝置可視情況地包括大容量儲存裝置 815，諸如磁碟驅動器、CD-ROM驅動器、磁帶驅動器、快閃記憶體或其類似者，且該大容量儲存裝置可儲存程式及/或資料。該系統亦可包括使用者介面 816以促進系統與使用者之間的交互。使用者介面可包括顯示裝置，諸如監視器、電視螢幕、揚聲器、頭戴式耳機，或向使用者傳送資訊之其他裝置。顯示裝置可包括視覺、音訊或觸覺顯示器或其某一組合。控制器 821(諸如滑鼠、鍵盤、遊戲控制器、操縱桿等)可與I/O介面通信且向使用者提供對該系統之控制。控制器具有耦接至該控制器之可伸縮指撥桿 822。

控制器 821可具有可伸縮指撥桿 822及習知按鈕 823，該等按鈕提供在玩視訊遊戲期間通常使用之控制信號。此類視訊遊戲可實施為來自用於控制器操作 809之程式的處理器可讀資料及/或指令，該等處理器可讀資料及/或指令可儲存於記憶體804或其他處理器可讀媒體(諸如與大容量儲存裝置 815相關聯之大容量儲存裝置)中。

可伸縮指撥桿 822可大體上經組態，使得使指撥桿向左或向右移動表示沿著X軸線之移動，且使其向前(向上)或向後(向下)移動表示沿著Y軸線之移動。在針對三維移動而進行組態之指撥桿或操縱桿中，將該桿向左(逆時針)或向右(順時針)扭轉可表示沿著Z軸線之移動。此三個軸線--XY及Z--通常分別稱為翻滾、俯仰及偏航，特別係相對於飛機而言。

除了習知特徵之外，結合至控制器 821中之追蹤裝置亦可包括具有單個質量塊之一或多個慣性感測器單元 832，該一或多個慣性感測器單元可經由慣性信號(例如，位移信號)將位置及/或定向資訊提供至處理器 803。定向資訊可包括角度資訊，諸如控制器 821之傾斜、翻滾或偏航。舉例而言，慣性感測器可包括任何數目個加速度計、陀螺儀或傾斜感測器及/或加速度計、陀螺儀或傾斜感測器之任何組合。在較佳實施例中，慣性感測器包括：傾斜感測器，其適於感測操縱桿控制器相對於傾斜軸線及翻滾軸線之定向；第一加速度計，其適於感測沿偏航軸線之加速度；及第二加速度計，其適於感測相對於偏航線之角加速度。加速度計可被實施為例如MEMS裝置，該MEMS裝置包括由一或多個彈簧安裝之質量塊，該質量塊具有用於感測質量塊相對於一或多個方向之位移的感測器。取決於質量塊之位移的來自該等感測器之信號可用於確定控制器 821之加速度。可藉由來自用於控制器操作 809之程式的指令來實施此類技術，該等指令可儲存於記憶體 804中且由處理器 803執行。

舉例而言，適合用作慣性感測器之加速度計可為例如藉由彈簧在三個或四個點處彈性地耦接至框架的簡單質量塊。俯仰軸線及翻滾軸線位於與框架相交之平面中，該框架安裝至控制器 821。當控制器 821繞俯仰軸線及翻滾軸線旋轉時，該質量塊將在重力之影響下移位，且彈簧將以取決於俯仰及/或翻滾角度之方式來伸長或壓縮。可感測該質量塊之位移且將該位移轉換為取決於俯仰及/或翻滾量之信號。繞偏航軸線之角加速度或沿偏航軸線之線性加速度亦可能會產生彈簧壓縮及/或伸長或質量塊運動之特徵模式，該等模式可被感測且轉換為取決於角或線性加速度之量的信號。此類加速度計裝置可藉由跟踪質量塊之移動或彈簧之壓縮力及展開力來量測傾斜、繞偏航軸線之翻滾角加速度及沿偏航軸線之線性加速度。有很多不同之方式來跟踪質量塊之位置及/或或對其施加之力，包括電阻應變儀材料、光子感測器、磁感測器、霍爾效應裝置、壓電裝置、電容性感測器及類似者。在一些實施例中，慣性感測器可可移除地安裝至控制器 821。

另外，控制器 821可包括一或多個光源 834，諸如發光二極管(LED)。該等光源可用於將一個控制器與另一個控制器區分開。例如，一或多個LED可藉由閃爍或保持LED圖案碼來實現此目的。舉例而言，五個LED可以線性或二維圖案設置於控制器 821上。雖然LED之線性陣列為較佳的，但當分析藉由外部影像捕獲單元 828獲得之LED圖案的影像時，可替代地將LED排列成矩形圖案或弓形圖案，以便於確定LED陣列之影像平面。此外，LED圖案碼亦可用於確定在玩遊戲期間控制器 821之定位。例如，LED可幫助識別控制器之傾斜、偏航及翻滾。此偵測模式可幫助在諸如飛機飛行遊戲等遊戲中提供更好之使用者/感覺。影像捕獲單元可捕獲含有控制器 821及光源之影像。對此類影像之分析可確定控制器之位置及/或定向。此類分析可藉由儲存於記憶體 804中且由處理器 804執行之遊戲應用程式 823來實施。為了便於藉由影像捕獲單元捕獲光源之影像，可將光源放置於控制器 821的兩個或更多個不同之側上，例如在正面及背面上(如虛線所示)。此種放置允許影像捕獲單元取決於使用者如何握住控制器 821來獲得針對控制器 821之不同定向的光源之影像。在替代實施方案中，影像捕獲單元 828可位於控制器 821上，且可分析外部物件之影像以確定控制器之位置及/或定向。

另外，光源可例如以脈衝碼、振幅調變或頻率調變格式將遙測信號提供至處理器 803。此類遙測信號可指示哪些操縱桿按鈕被按下及/或按壓此類按鈕之力度。可例如藉由脈衝編碼、脈寬調變、頻率調變或光強度(振幅)調變將遙測信號編碼為光信號。處理器 803可自該光信號中解碼遙測信號，且回應於所解碼之遙測信號而執行遊戲命令。遙測信號可自對由影像捕獲單元獲得的控制器 621之影像的分析中解碼。替代地，系統 800可包括專用於自光源接收遙測信號的單獨之光學感測器。將LED用於確定與電腦程式介接之強度量描述於例如頒予Richard L. Marks等人的在2006年5月4日申請之標題為「USE OF COMPUTER IMAGE AND AUDIO PROCESSING IN DETERMINING AN INTENSITY AMOUNT WHEN INTERFACING WITH A COMPUTER PROGRAM」的美國專利申請案第11/429,414號中，該申請案以全文引用之方式併入本文中。另外，對含有光源之影像的分析可用於遙測及確定控制器 821之位置和/或定向。可藉由用於控制器操作 809之程式的指令來實施此類技術，該等指令可儲存於記憶體 804中且由處理器 803執行。

替代地，影像捕獲單元可耦接至控制器 821，且放置於控制器附近之光源可與影像捕獲單元一起使用以確定控制器之位置。光源可佈置於燈條中或以已知組態佈置為單獨光源。類似於如上所述之情況，影像捕獲單元可拍攝光源之位置及佈置的影像，該等影像被發送至處理器 803，該處理器可分析該等影像以確定控制器之位置。在其他替代實施方案中，影像捕獲單元 828耦接至控制器 821，藉此使用同時定位及映射(SLAM)來在有光源或無光源之情況下確定控制器之位置。光源可用作用於SLAM之地標，在無光源之情況下，可使用機器視覺技術來確定房間周圍之地標，且SLAM可使用彼等地標及應用各種計算演算法來確定控制器之位置。有關SLAM之更多資訊，請參見：Durrant-Whyte，Hugh，「Simultaneous Localization and Mapping: Part 1」IEEE Robotics & Automation Magazine. 13(2): 99-110 (2006)，其內容以引用方式併入本文中。

處理器 804可將來自慣性感測器之慣性信號與來自由影像捕獲單元偵察測到的來自光源之光信號及/或來自由控制器上或位於外部之麥克風陣列 830偵測之聲信號的聲源位置及表徵資訊結合使用，以推斷出關於控制器 821及/或其使用者之位置及/或定向的資訊。例如，「聲波雷達」聲源之位置及特性可與麥克風陣列結合使用，以跟踪移動聲音，同時獨立地跟踪(經由慣性感測器及或光源)操縱桿控制器之運動。在聲波雷達中，在運行時選擇預校準之收聽區，且濾除來自預校準收聽區外之源的聲音。預校準之收聽區可包括與影像捕獲單元之焦點或視場之體積相對應的收聽區。聲波雷達之示例詳細地描述於頒予Xiaodong Mao的於2006年5月4日申請之標題為「METHODS AND APPARATUS FOR TARGETED SOUND DETECTION AND CHARACTERIZATION」的美國專利申請案第11/381,724號中，該申請案以引用之方式併入本文中。可結合本發明之實施例來使用向處理器 803提供控制信號的不同模式的任何數目之不同組合。可藉由用於控制器操作 809之程式來實施此類技術，該等程式可儲存於記憶體 804中且由處理器 802執行，且可視情況地包括一或多個指令，該一或多個指令指導一或多個處理器在運行時選擇預校準之收聽區且濾除來自該預校準收聽區外之源的聲音。預校準之收聽區可包括與影像捕獲單元 828之焦點或視場之體積相對應的收聽區。

在替代實施方案中，麥克風陣列 830可位於外部，且可在聲學上跟踪控制器 821。在此類實施方案中，控制器可包括聲音發射器 836，該聲音發射器經組態以發出聲音，例如超聲波，以促進該跟踪。

用於控制器操作之程式 809可視情況地包括一或多個指令，該一或多個指令指導該一或多個處理器自麥克風陣列之麥克風M ₀...M _M產生離散之時域輸入信號x _m(t)，確定收聽扇區，且在半盲源分離中使用該收聽扇區來選擇有限脈衝回應濾波器係數以自輸入信號x _m(t)中分離出不同之聲源。程式 809亦可包括用於將一或多個分數延遲應用於除了來自參考麥克風M ₀之輸入信號x ₀(t)之外的所選輸入信號x _m(t)的指令。可選擇每一分數延遲以最佳化來自麥克風陣列之離散時域輸出信號y(t)的信號雜訊比。可將分數延遲選擇為使得來自參考麥克風M ₀之信號相對於來自該陣列之其他麥克風的信號在時間上係第一的。程式 809亦可包括用於將分數時間延遲Δ引入於該麥克風陣列之輸出信號y(t)中的指令，使得y(t+α)=x(t+α)*b ₀+ x(t−1+Δ)*b ₁+x(t−2+Δ)*b ₂+...+x(t−N+Δ)b _N，其中Δ在零與 ±1之間。此類技術之示例詳細地描述於頒予Xiaodong Mao的於2006年5月4日申請之標題為「ULTRA SMALL MICROPHONE ARRAY」之美國專利申請案第11/381,729號中，該申請案之全部揭示內容以引用方式併入本文中。

程式 809可包括一或多個指令，該一或多個指令在被執行時致使系統 800選擇包含聲音源之預校準收聽扇區。此類指令可致使設備確定聲音源是位於初始扇區內亦或位於初始扇區之特定側上。若聲音源不在預設扇區內，則該等指令可在被執行時選擇在預設扇區之特定側上的不同扇區。不同扇區之特徵可為最接近最佳值之輸入信號的衰減。此等指令在被執行時可計算來自麥克風陣列之輸入信號的衰減且將該衰減計算為最佳值。指令在被執行時可致使設備 800確定一或多個扇區之輸入信號的衰減值，且選擇衰減最接近於最佳值的扇區。此類技術之示例例如描述於頒予Xiaodong Mao的於2006年5月4日申請之標題為「METHODS AND APPARATUS FOR TARGETED SOUND DETECTION」之美國專利申請案第11/381,725號中，該申請案之揭示內容以引用方式併入本文中。

來自慣性感測器之信號可提供跟踪資訊輸入的一部分，且藉由跟踪一或多個光源而自影像捕獲單元產生之信號可提供跟踪資訊輸入的另一部分。舉例而言但非限制，此類「混合模式」信號可用於橄欖球類視訊遊戲中，在此類橄欖球類視訊遊戲中，四分衛在頭部虛晃向左之後將球向右投擲。具體而言，握住控制器 821之遊戲玩家可在進行投擲移動的同時將他的頭向左轉且發出聲音，將控制器向右擺動，就像該控制器係橄欖球一樣。麥克風陣列結合「聲波雷達」程式碼可跟踪使用者之聲音。影像捕獲單元可跟踪使用者頭部之運動或跟踪不需要聲音或不使用控制器之其他命令。感測器可跟踪操縱桿控制器(代表橄欖球)之運動。影像捕獲單元亦可跟蹤控制器 821上之光源。使用者可在達到控制器 821之一定量及/或方向之加速度時或者在藉由按下控制器 821上之按鈕而觸發的按鍵命令時釋放「球」。

在本發明之某些實施例中，例如來自慣性感測器 832(例如，加速度計或陀螺儀)之慣性信號可用於確定控制器 821之位置。具體而言，來自加速度計之加速度信號可相對於時間被積分一次以確定速度變化，且該速度可相對於時間被積分以確定位置變化。若已知某一時間時之初始位置及速度的值，則可使用此等值與速度及位置之變化來確定絕對位置。儘管使用慣性感測器進行位置確定可能比使用影像捕獲單元及光源更快，但慣性感測器可能會遇到一種稱為「漂移」之誤差，其中隨時間累積之誤差可能會導致根據慣性信號計算出的控制器 821之位置(以虛線示出)與控制器 821之實際位置之間的偏差D。

程式碼 809可視情況地包括處理器可執行指令，該等處理器可執行指令包括一或多個指令，該一或多個指令在被執行時致使影像捕獲單元監視影像捕獲單元前面之視場，識別在該視場內之一或多個光源，偵測自該(等)光源發出之光的變化；及回應於偵測到該變化，觸發到處理器 803之輸入命令。LED與影像捕獲裝置結合使用以觸發遊戲控制器中之動作例如描述於頒予Richard L. Marks的於2004年1月16日申請且標題為「METHOD AND APPARATUS FOR LIGHT INPUT DEVICE」之美國專利申請案第10/759,782號中，該申請案以全文引用之方式併入本文中。

程式碼 809可視情況地包括處理器可執行指令，該等處理器可執行指令包括一或多個指令，例如，如上所述，該一或多個指令在被執行時使用來自慣性感測器之信號及藉由跟蹤一或多個光源而自影像捕獲單元產生之信號作為到遊戲系統之輸入。

雖然根據與視訊遊戲控制器 821遊戲有關之示例描述了本發明之實施例，但本發明之實施例(包括系統 800)可用於任何使用者操縱之主體、模製物件、旋鈕、結構等，具有慣性感測能力及慣性感測器信號傳輸能力(無線的或其他情況)。

雖然以上內容係本發明之較佳實施例的完整描述，但可使用各種替代、修改及等效物。應理解，以上描述旨在說明而非限制。例如，雖然附圖中之流程圖展示了藉由本發明之某些實施例執行的操作之特定順序，但應理解，該順序并非必要的(例如，替代實施例可按不同順序來執行該等操作、組合某些操作、使某些操作重疊等)。此外，在閱讀及理解以上描述之後，許多其他實施例對於熟習此項技術者而言將為顯而易見的。

儘管已參考特定示例性實施例描述了本發明，但將認識到，本發明不限於所描述之實施例，而是可在所附申請專利範圍之精神及範疇內經過修改及更改來實踐。因此，應參考所附請求項及此類請求項之等效物之完整範疇來確定本發明之範疇。本文中描述之任何特徵(無論是否為較佳的)可與本文中描述之任何其他特徵(無論是否為較佳的)組合。在以下申請專利範圍內，除非另外明確地指出，否則，不定冠詞「一」或「一個」係指跟在該冠詞后之物品的數量有一或多個。所附請求項不應被解釋為包括裝置加功能限制，除非在給定請求項中使用片語「用於……之構件」來明確地敘述該限制。

100:先前技術之指撥桿 101,201,301,401,501,701:指撥桿軸 102,202,302,402,502,702:指撥桿主體 103,203,307:樞軸中心 104:控制器主體 105,205,405:指撥表面 206:軸導桿 207:主體引導壁 208,704:彈簧 209:軸空腔 210:加強基座 211,304:外主體空腔 212,305:內主體空腔 303:加強區域 306,821:控制器 308:圓 403,703:凸片 404:軸附接表面 406:軸附接空腔 407,706:通道 408:保持狹槽 409:主體附接元件 411:附接彈性連接件 412:力 413:箭頭 503,603:指撥桿主體空腔 504:非牛頓流體 506,606:儲集器 507:壓力源 508,609:液體界面表面 604:流體 605:流體耦合器 607:致動器 608:柱塞或活塞 705:狹槽 707:擱板 708:凸輪表面 709:展開特徵 800:系統 803:處理器 804:記憶體單元 805:匯流排 806:支持電路 807:輸入/輸出 808:按鈕綁定 809:控制器操作之程式 810:指撥桿狀態 811:電源供應器 812:時脈 813:快取記憶體 814:網路介面 815:大容量儲存裝置 816:使用者介面 822:可伸縮指撥桿 823:習知按鈕 828:由外部影像捕獲單元 830:麥克風陣列 832:慣性感測器 834:光源 836:聲音發射器

藉由結合附圖來考慮以下詳細描述，可容易地理解本揭示案之教示，在附圖中：

[圖1]展示了先前技術之指撥桿的剖視側視圖。 [圖2A]展示了根據本揭示案之態樣的可伸縮指撥桿之剖視側視圖。 [圖2B]繪示了根據本揭示案之態樣的圖2A之可伸縮指撥桿的剖視側視圖，其中其軸縮回至指撥桿主體中。 [圖3A]為根據本揭示案之態樣的處於伸出狀態的具有變深之主體空腔的可伸縮指撥桿的剖視側視圖。 [圖3B]為根據本揭示案之態樣的處於縮回狀態的具有變深之主體空腔的可伸縮指撥桿的剖視側視圖。 [圖4A]為根據本揭示案之態樣的具有凸片之指撥桿軸的線框等角視圖。 [圖4B]所示之圖展示了根據本揭示案之態樣的具有狹槽及通道之指撥桿主體的線框等角視圖。 [圖4C]所示之圖繪示了根據本揭示案之態樣的縮回至指撥桿主體中之指撥桿軸的線框等角視圖。 [圖4D]所示之圖展示了根據本揭示案之態樣的自指撥桿主體延伸之指撥桿軸的線框等角視圖。 [圖5]所示之圖繪示了根據本揭示案之態樣的具有非牛頓液體之指撥桿軸及指撥桿主體的線框等角視圖。 [圖6]所示之圖繪示了根據本揭示案之態樣的具有液體及致動器之指撥桿軸及指撥桿主體的線框等角視圖。 [圖7]所示之圖繪示了根據本揭示案之態樣的具有凸片及指撥桿主體總成之指撥桿軸的剖視圖，及指撥桿主體之特徵的展開圖，該等特徵包括多個狹槽、通道及擱板。 [圖8]繪示了根據本揭示案之態樣的具有控制器之系統，該控制器具有可伸縮類比桿。

201:指撥桿軸

202:指撥桿主體

203:樞軸中心

205:指撥表面

206:軸導桿

207:主體引導壁

208:彈簧

209:軸空腔

210:加強基座

211:外主體空腔

212:內主體空腔

Claims

一種控制器，該控制器包括：一控制器主體；一指撥桿主體，該指撥桿主體耦接至該控制器主體；一指撥桿軸，該指撥桿軸耦接至該指撥桿主體，其中該指撥桿軸經組態以縮回至該指撥桿主體中，且其中該指撥桿主體及該指撥桿軸能夠在該控制器主體內繞著一樞軸中心一起自由地旋轉；以及在該指撥桿主體內之一流體，且其中在該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中時，該指撥桿軸置換該流體。
如請求項1之控制器，其中該指撥桿軸包括至少一個凸片，在該指撥桿軸轉動時，該至少一個凸片阻止該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中。
如請求項2之控制器，其中該指撥桿主體包括至少一個保持狹槽，該至少一個保持狹槽適合該至少一個凸片且阻止該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中，且其中該至少一個狹槽包括至少一個擱板，在該指撥桿軸被壓到該指撥桿主體中時，該至少一個擱板防止該指撥桿軸自該控制器主體伸出。
如請求項3之控制器，該控制器進一步包括在控制器軸下方之一彈簧，該彈簧經組態以對該指撥桿軸施加壓力，藉此幫助該指撥桿軸自該控制器主體伸出，且在該至少一個凸片與該至少一個擱板接觸時對指撥桿軸施加一力，藉此將該指撥桿軸鎖定在適當位置。
一種控制器，該控制器包括：一控制器主體；一指撥桿主體，該指撥桿主體耦接至該控制器主體；一指撥桿軸，該指撥桿軸耦接至該指撥桿主體，其中該指撥桿軸經組態以縮回至該指撥桿主體中，且其中該指撥桿主體及該指撥桿軸能夠在該控制器主體內繞著一樞軸中心一起自由地旋轉，並且其中該指撥桿軸包括至少一個凸片，在該指撥桿軸轉動時，該至少一個凸片阻止該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中，以及在該指撥桿軸與該指撥桿主體之間的一彈性連接件，該彈性連接件經組態以對該軸提供一縮回力，在該至少一個凸片不處於該至少一個狹槽中時，該縮回力使該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中。
如請求項5之控制器，該控制器進一步包括在該指撥桿主體內之一流體，且其中在該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中時，該指撥桿軸置換該流體。
如請求項1之控制器，該控制器進一步包括耦接至該指撥桿主體之一儲集器，該儲集器經組態以容納被該指撥桿軸置換之該流體。
如請求項1之控制器，其中該流體為一非牛頓流體。
如請求項7之控制器，該控制器進一步包括耦接至該儲集器之一致動器及柱塞，其中該致動器對一柱塞施加力，該柱塞對該指撥桿主體中之該流體加壓，藉此驅迫該指撥桿軸自該指撥桿主體滑出。
如請求項9之控制器，該控制器進一步包括一壓力感測器，該壓力感測器耦接至該儲集器及致動器，其中藉由該壓力感測器偵測到的該儲集器內之一壓力致使該致動器減少對該柱塞施加之一力，藉此允許該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中。
如請求項1之控制器，該控制器進一步包括耦接至該指撥桿軸之一指撥桿墊。
如請求項1之控制器，其中該指撥桿墊可移除地耦接至該指撥桿軸。
如請求項11之控制器，其中該指撥桿墊包括一凹口，該凹口經組態以適合該指撥桿主體之一壁且進一步經組態以在該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中時允許該指撥桿墊之一底部與該指撥桿主體之一頂部齊平放置。
一種指撥桿，該指撥桿包括：一指撥桿主體；一指撥桿軸，該指撥桿軸耦接至該指撥桿主體，其中該指撥桿軸經組態以縮回至該指撥桿主體中，且其中該指撥桿主體及該指撥桿軸經組態以在一控制器主體內繞著一樞軸中心一起自由地旋轉；以及在該指撥桿主體內之一流體，且其中在該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中時，該指撥桿軸置換該流體。
如請求項14之指撥桿，其中該指撥桿軸包括至少一個凸片，在該指撥桿軸轉動時，該至少一個凸片阻止該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中。
如請求項15之指撥桿，其中該指撥桿主體包括至少一個保持狹槽，該至少一個保持狹槽適合至少一個凸片且阻止該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中，且其中該至少一個保持狹槽包括至少一個擱板，在該指撥桿軸被壓到該指撥桿主體中時，該至少一個擱板防止該指撥桿軸自該控制器主體伸出。
一種指撥桿，該指撥桿包括：一指撥桿主體；一指撥桿軸，該指撥桿軸耦接至該指撥桿主體，其中該指撥桿軸經組態以縮回至該指撥桿主體中，且其中該指撥桿主體及該指撥桿軸經組態以在一控制器主體內繞著一樞軸中心一起自由地旋轉，其中該指撥桿軸包括至少一個凸片，在該指撥桿軸轉動時，該至少一個凸片阻止該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中，其中在該指撥桿軸與該指撥桿主體之間的一彈性連接件對該軸提供一縮回力，在該至少一個凸片不處於該至少一個狹槽中時，該縮回力使該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中。
如請求項17之指撥桿，該指撥桿進一步包括在該指撥桿主體內之一流體，且其中在該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中時，該指撥桿軸置換該流體。
如請求項18之指撥桿，該指撥桿進一步包括耦接至該指撥桿主體之一儲集器，該儲集器經組態以容納被該指撥桿軸置換之該流體。
一種電腦系統，該電腦系統包括：一電腦元件，該電腦元件具有一處理器及耦接至該處理器之記憶體；及一控制器，該控制器經組態以與該電腦元件互操作，其中該控制器包括一控制器主體；一指撥桿主體，該指撥桿主體耦接至該控制器主體；一指撥桿軸，該指撥桿軸耦接至該指撥桿主體，其中該指撥桿軸經組態以縮回至該指撥桿主體中，且其中該指撥桿主體及該指撥桿軸能夠在該控制器主體內繞著一樞軸中心一起自由地旋轉；以及在該指撥桿主體內之一流體，且其中在該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中時，該指撥桿軸置換該流體。
一種電腦系統，該電腦系統包括：一電腦元件，該電腦元件具有一處理器及耦接至該處理器之記憶體；及一控制器，該控制器經組態以與該電腦元件互操作，其中該控制器包括一控制器主體；一指撥桿主體，該指撥桿主體耦接至該控制器主體；一指撥桿軸，該指撥桿軸耦接至該指撥桿主體，其中該指撥桿軸經組態以縮回至該指撥桿主體中，且其中該指撥桿主體及該指撥桿軸能夠在該控制器主體內繞著一樞軸中心一起自由地旋轉其中該指撥桿軸包括至少一個凸片，在該指撥桿軸轉動時，該至少一個凸片阻止該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中，其中在該指撥桿軸與該指撥桿主體之間的一彈性連接件對該軸提供一縮回力，在該至少一個凸片不處於該至少一個狹槽中時，該縮回力使該指撥桿軸縮回至該指撥桿主體中。