[发明专利]用于计算终端的运动输入设备及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于计算设备或计算机终端的运动输入设备，尤其涉及用于游戏应用的游戏手柄(pad)、视频游戏设备或游戏板(deck)。通过运动输入，可以理解运动检测或运动感应。本发明还涉及无线运动输入设备或无线游戏手柄的领域。本发明还涉及电子游戏附件。本发明还针对使用真实物理移动作为游戏的交互输入的上升趋势。

本发明还涉及用于很小的手持设备的用户界面组件的设计，因为实际设备的小尺寸限制，传统的基于按钮的控制装置可能难以使用它。本发明还涉及实现在设备中的新的移动检测传感器以及模式识别领域中的新的分析技术。

背景技术

对公知的Cast-、Station-、Cube-、或Box-结构的游戏控制台系统使用无线游戏手柄或控制器是公知的。

在公知的应用中，在游戏板和具有输入按钮和操纵杆元件的常规形状的游戏手柄之间提供了有线连接。这些无线游戏手柄通常提供有振动功能作为一种触觉反馈。

本领域的其他用户输入设备公开在以下文件中：US2003/0022716A1，US2005/0009605A1，EP0745928A2，US2004/0227725A1，EP0373407B1，US6727889B2。

文件US20030022716A1公开了一种用于计算机游戏的运动输入设备，具有至少一个惯性传感器和至少一个触发按钮。所述设备可使用来自惯性传感器的信号检测任何类型的用户输入。

文件US20050009605A1公开了一种光学跟踪球，其具有象操纵杆的凸起作为操纵杆，即，使用光学扫描设备用于检测操纵杆的位置或轮输入用于游戏应用。

本领域还公知使用IR LED和相应的光电二极管作为传感器用于确定操纵杆的位置，文档文件EP0745928A2所公开的。此文件公开了具有两个三轴输入设备允许六轴进行游戏的控制手柄。EP0745928A2所公开的位置传感器使用平行定向的光发射器和接收器，通过确定该接收器能检测的光量确定到反射表面的距离。

文件US2004/0227725A1公开了一种用户控制设备，可移动到三维空间的多个位置中，包括微机电系统加速度传感器以检测所用户控制设备的3D移动。该设备，如鼠标，向电子装置(如计算机系统)发送与被检测的位置关联的控制信号。微控制器处理MEMS加速度传感器的输出信号以产生控制信号，如屏幕指针位置信号和“点击”功能。

文件EP0373407B1公开了一种具有位置偏离开关结构的遥控发射器，它在发射器的角度偏离对于具体给定的或瞬时确定的基准操作位置超过具体的触发角度的情况下，产生表明该位置偏离的方向的输出信号。在该遥控发射器中，该方向相关的输出信号被作为控制命令转换为发射信号，并通过发射器元件发射到遥控电子装置。通过来自操作该遥控发射器的用户的手腕的该遥控发射器的旋转移动，以此方式在该遥控发射器中产生到该遥控装置的不同控制命令。

US6727889B2公开了一种具有常规鼠标传感器和鼠标功能的计算机鼠标型转换器。此外，操纵杆安装在该鼠标上并由通过球和槽接合连接到鼠标的掌控接触器激活。该接触器可以俯仰、滚动以及可选地旋转，每个移动被转换为单独可解释的电信号。该鼠标可包括促使接触器达到无负载的高度的悬挂弹簧。按压接触器可被开关转换以改变功能模式。该鼠标可具有常规的鼠标按钮或可具有可采取三种状态的摇杆型按钮。

公开基于惯性传感器的输入设备的这些文档仅被实现用于方位确定或移动确定。上述文档没有公开用于输入的任何姿态识别。

已经知道不同的游戏输入设备允许用户执行多维输入和控制命令。

所有上述的基于加速度或惯性的运动输入设备都承受这种不便：任何加速度或惯性传感器不能区分重的质量和惯性质量。这个事实使技术人员能构建高精度的3D模拟器用于飞行和车辆模拟，影响测量精度，因为没有惯性传感器能确定线性的和恒定的移动(参考惯性系统)。但是，在移动的情况下，难以将由运动输入设备的移动引起的加速度与重力加速度向量分开，这使得此过程计算起来很复杂。

而且，小的手持设备因为其尺寸小难以被使用。例如，难以发现和按压小按钮以激活特定功能，特别是如果使用环境需要某种注意。因此希望有用于小设备的新的用户界面构思，利用新的输入机制解决或至少改进一些小尺寸按钮的问题。

考虑到本领域终端设备和视频游戏运动输入设备的上述不同状态，希望提供一种更先进终端设备或视频游戏运动输入设备。

还希望提供一种具有提高的检测精度的终端设备或视频游戏运动输入设备。