CN1676186A - 带有集成的轨迹球控制装置的电子游戏操纵器 - Google Patents

Abstract

一种用来与计算机游戏设备进行交互的手持视频游戏操纵器。该视频游戏操纵器包括一个空心外壳，该外壳上有一个中央控制部分，以及从所述的控制部分延伸出去的左右手持部分。所述的控制部分上装有多个开关，用户可以用来输入数据和控制信号。那些开关应由用户的一个或两个拇指单独操作。所述的视频游戏操纵器还包括至少一个集成安装在所述外壳的控制部分上的轨迹球输入装置，供用户操作来产生一个游戏输入信号，该信号指示了轨迹球在各个正交方向上相对于外壳所作的旋转运动量及方向。所述的游戏操纵器还包括至少一个集成安装在外壳的控制部分上的摇杆，供用户使用。

Description

带有集成的轨迹球控制装置 的电子游戏操纵器

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C 119(e)要求获得2003年3月29日由Hussaini，S等人提交的美国临时申请60/556874号的优先权，所述的临时申请通过引用被包含在本申请中。

技术领域

本发明主要涉及手持电子游戏操纵器，更具体地说是涉及集成了轨迹球类控制元件的手持电子游戏操纵器，所述的控制元件具有可选的可编程特性。

背景技术

计算机电子游戏是本技术领域内众所周知的。这类设备包括小至手持的全内置装置，大到与独立操纵器互动的较大型独立装置。对于较为复杂的游戏，独立的计算机装置可以提供强大的处理能力，并与相关的***设备协同工作-比如遥控器和电视显示设备，以期为玩家带去远比手持设备更为震撼的游戏体验。一个独立的中央控制单元中包含了运行计算机游戏所需的基本处理元件。一个操纵器被连接上，以便传送用户发出的操作控制命令。如前所述，这种传统的配置在本技术领域内是众所周知的。

由于独立计算机游戏***巨大的商业成功，整个周边市场也随之兴起，其范围包括先进的视频控制器、操纵杆输入设备、用于赛车游戏的方向盘设备、多插头控制器、震动操纵器、电视支架、音频***等等。还有可编程操纵器能够让用户通过编程不同的操作模式来定制控制按键的动作。

轨迹球(track ball)已经被应用于笔记本计电脑及其他电子设备中。在这些设备中，比如笔记本电脑，一个控制球被可旋转地安放在控制台的表面上，并且有光学传感器来感应该球的运动。这些现有技术的设备已经被用来控制光标在笔记本电脑显示屏上的简单移动。然而，现有技术中还没有包含轨迹球控制元件的手持控制装置，或是将轨迹球控制元件用于个人视频游戏平台。本发明中包括若干种实施例，来实现将轨迹球用于手持操纵器中以控制视频游戏。

图1A和1B示出了一种现有技术的手持操纵器，其中包括一个传统的方向盘、一对摇杆控制元件以及四个控制按键。方向盘仅限于四个方向上的有限控制，更具体地说，现有技术的视频游戏操纵器10包括多个按键14、一个多方向电键16-通常被称为D键盘(方向盘)、摇杆输入装置18a和18b，以及扳机(肩部按键)20。在游戏操纵器技术领域中，D键盘是众所周知的，它的作用是根据用户对键盘上工作按键施压的位置来提供特定的触点接合。当用户压下D键盘的上部或北部位置，就等同于按下了标准键盘上的一个键。当用户压下D键盘的右部或东部位置，就等同于按下了标准键盘上的一个不同按键。类似地，通过压下南部或西部位置，就可以实现不同的按键输入。通过按下D键盘上北、东、南、西位置之间的部分，还可以提供其他的按键输入，这并未偏离本发明的范围。

视频游戏操纵器10拥有各种按键来实现多种操作模式。视频游戏操纵器10和计算机游戏设备中含有电路及驱动器，用以实现用户通过视频游戏操纵器10发送给计算机游戏设备的指令。例如，一旦计算机游戏设备被开启，那么开始键24就可以被用来启动一个视频游戏。通常，一个启动屏幕会在显示设备上呈现给玩家。具有特定功能的按键的另一个实例就是选择键28。

在许多情况下，各个按键14、摇杆输入装置18a或18b、扳机(肩部按键)20都可以执行一项特定的指令。例如，当一名用户正在进行冰球游戏时-该游戏是被载入到计算机游戏设备中的，D键盘16就控制处于视频游戏操纵器10的控制之下的运动员的移动。其他运动员将由其他用户通过另一个视频游戏操纵器控制，或是由计算机游戏设备自己控制。当用户按下带有正方形的按键14时，显示屏上的运动员就会把冰球传给另一名运动员，而如果用户按下了带有三角形的按键14，那么运动员就会将冰球射向球门。类似地，右扳机20能让视频游戏设备控制下的运动员阻碍或击打屏幕上的另一名运动员。带有圆圈的按键14使运动员加速并比平时移动得更快。由此可见，每个按键14、扳机20、键盘16以及摇杆输入装置18a、18b都被分配了不同的功能。

许多游戏允许用户选择“turbo(增强)”模式来实现特定的功能。通常人们希望能以加快的速度实现特定功能，或是向显示器上的动作提供额外的推动力。因此，用户就会通过启动“turbo”按键30来使用“turbo”或程序模式。例如，当上述实例中的冰球运动员正在滑行且用户希望启动“turbo”功能时，他可以按下顶部带有圆圈的按键14并同时按下“turbo”键30。这样就可以将圆圈按键14置入“turbo”或程序模式。当圆圈按键14处于“turbo”模式时，运动员的滑行速度就会高于圆圈按键14被按下但并未置于“turbo”或程序模式的情况。因此，一个特定的按键可以选择性地被编为普通或“turbo”模式。

尽管现有的手持视频游戏操纵器-包括但不局限于上述的那些-已经被证实是能够被人接受的，但是这些装置仍然需要被改进，以便提高它们的性能以及易用程度。了解了这一点，就有必要开发经过改进的手持视频游戏操纵器，它们能促进技术的进步。

发明内容

本发明的目标在于一种计算机游戏操纵器，它包括一个手持外壳、规整地安置在外壳中的多个控制按键-供用户操作来产生多种游戏控制信号、以及至少一个被整体安装在外壳中的轨迹球输入装置-供用户操作来产生一个游戏输入信号。一根通信电缆连接了所述的操纵器与独立的计算机游戏设备。所述的电缆建立了一条通信链路，以便传输指令信号。本发明提出的视频游戏操纵器提供了与独立计算机设备的双向互动。或者，所述的视频游戏操纵器也可以是一个无线操纵器。

符合本发明第一种范例实施方式的手持视频游戏操纵器中包含了两个集成的轨迹球控制装置：第一轨迹球控制装置与第二轨迹球控制装置，以及一个摇杆输入装置。该视频游戏操纵器还包括安装在外壳中的第一与第二灵敏度开关，用以选择性地控制第一与第二轨迹球控制装置的灵敏度。

符合本发明第二范例实施方式的手持视频游戏操纵器中包括一个轨迹球控制装置以及左、右摇杆输入装置。所述的视频游戏操纵器还包括一个安装在外壳中的灵敏度开关，用以选择性地控制轨迹球输入装置的灵敏度，还有一个轨迹球模式开关，该开关使得轨迹球输入装置可以被当作方向键盘、右摇杆输入装置或是左摇杆输入装置来使用。

符合本发明第三范例实施方式的手持视频游戏操纵器中包括一个轨迹球控制装置、一个方向键盘(D-键盘)以及右、左摇杆输入装置。所述的视频游戏操纵器还包括一个安装在外壳中的灵敏度开关，用以选择性地控制轨迹球控制装置的灵敏度，还有一个轨迹球模式开关，该开关使得轨迹球输入装置可以被当作方向键盘、右摇杆输入装置或是左摇杆输入装置来使用。

因此，符合本发明的手持视频游戏操纵器代表了视频游戏操纵器的一种全新构造，这种构造在手持游戏操纵器中集成了一个轨迹球输入装置，用以控制应用程序中的一个变量。所述轨迹球输入装置的灵敏度是可控的，并且还可以选择让轨迹球输入装置替代哪个传统的输入元件。带有集成轨迹球输入装置的视频游戏操纵器因而就能提供对应用程序变量的优异控制，以及让用户定制应用程序的控制与操作以满足他们个人需求的能力。

附图说明

图1A示出了一种现有技术下的传统视频游戏操纵器的俯视图；

图1B示出了现有技术下的传统视频游戏操纵器的底视图；

图2A示出了符合本发明第一范例实施方式的视频游戏操纵器的俯视图；

图2B示出了符合本发明第一范例实施方式的视频游戏操纵器的正视图；

图2C示出了符合本发明第一范例实施方式的视频游戏操纵器的左侧视图；

图3示出了符合本发明第一范例实施方式的视频游戏操纵器的电子电路示意图；

图4A示出了符合本发明第一范例实施方式的视频游戏操纵器的部分透视俯视图；

图4B示出了符合本发明第一范例实施方式的视频游戏操纵器的部分透视后视图；

图5A示出了从图4A中的A-A线所标识的平面看去的截面视图；

图5B示出了从图4A中的B-B线所标识的平面看去的截面视图；

图6A示出了符合本发明第二范例实施方式的视频游戏操纵器的俯视图；

图6B示出了符合本发明第二范例实施方式的视频游戏操纵器的正视图；

图6C示出了符合本发明第二范例实施方式的视频游戏操纵器的左侧视图；

图7A示出了符合本发明第三范例实施方式的视频游戏操纵器的俯视图；

图7B示出了符合本发明第三范例实施方式的视频游戏操纵器的正视图；

图7C示出了符合本发明第三范例实施方式的视频游戏操纵器的左侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的优选实施例。为了进行以下的说明，为方便起见在下文的说明中使用了某些术语，这些术语没有任何限制性。词语“右”“左”“下”“上”均表示所参考的附图中的方向。词语“向内”“向外”分别表示面向或背离本发明及其指定部分的几何中心的方向。但是需要明白的是，除了明确指出的情况之外，本发明也可以假定各种替代的方向。所述的术语包括以上特别提及的词语、这些词语的引申，以及具有类似含义的词语。

还需要理解的是，在附图中示出并且在以下的说明书中描述的具体物品只是本发明概念的范例实施方式。除非特别阐明，否则与本文所公开的实施方式相关的具体尺寸以及其他物理特性不应被看作是限定性的。另外，权利要求中所使用的词语“一种”意味着“至少一个”。

图2A-2C、3、4A、4B、5A以及5B示出了一个符合本发明第一范例实施方式的手持视频游戏操纵器110。视频游戏操纵器110具有符合人体工程学的造型，以便用户进行手持。视频游戏操纵器110包括多个操作元件，供用户手动操作以便与游戏进行互动。所述的操纵器可以是可编程型的，也可以包含一个用于增强型游戏的振动元件以及发光的按键等等。一条通信电缆111被用来向独立的计算机游戏设备或游戏控制台(未示出)传输操作命令，以响应用户对所述的操作元件作出的动作。通信电缆111的末端有一个插头111a。该插头111a被用来连接通信电缆111与计算机游戏设备。插头111a具有一系列的电接头，它们对应于计算机游戏设备上的插座中的电接头。另外，所述的视频游戏操纵器110也可以是一个无线操纵器，其中包括一个射频或红外发射器，用于向游戏控制台发送控制信号，其中所述的游戏控制台还包括一个接收机用于接收来自游戏操纵器的控制信号。

计算机游戏设备通常包含一个光盘驱动机构，其中可以播放存有视频游戏程序的盘片-比如光盘，还包含用于执行存储在光盘上的视频游戏程序的传统电路。例如，所述的游戏设备可以包括一个处理器、存储器以及用于控制游戏设备工作的固有***程序、操纵器接口电路、以及音/视频生成及输出电路。这类计算机游戏设备的实例包括Nintendo N64TM、SEGA Genesis、X-Box、Gamecube、Sony Playstation游戏***等等。符合本发明该实施例的手持视频游戏操纵器10通过通信电缆111形式的直接链路与游戏设备相连。另外，也可以通过例如直接链路或是通过匹配的接头将无线操纵装置与游戏设备相连。

如图2A-2C中所示，游戏操纵器110中包括一个空心的外壳112，它定义了中央控制部分114、左右手持部分116a与116b，后者从控制部分114中延伸出去。因此，游戏操纵器110要由用户双手使用。用户的两只手分别握住左右手持部分116a与116b，大拇指保持覆盖到中央控制部分114上。通常，玩家在游戏中要握住左右手持部分116a和116b，并操纵对应于被握手持部分的控制开关。

控制部分114包括多个操纵元件，用户可以利用它们来输入数据和控制信号。这些被安装在控制部分114上的操纵元件要由用户用一个或两个拇指来操作。

在外壳112的控制部分114上安装了一个按键盘118，该按键盘带有多个用户触发的按键(或开关)119，并且可从外壳112的外部周边表面触及该按键盘。游戏操纵器110还包括一个电池(未示出)，该电池为操纵器的内部元件提供电力。

游戏操纵器110还带有一个摇杆输入装置122，它位于外壳112上的控制部分114的左侧，还带有扳机开关(肩部按键)124a、124b和126a、126b。摇杆输入装置122是一种方向控制装置，它是一种用来控制受游戏操纵器110控制的物体的二维或三维运动的输入装置，而扳机开关124a、124b、126a和126b则可以被用来实现与所述物体有关的至少一种控制功能。通常，扳机开关被用于游戏中的武器开火。

视频游戏操纵器具有各种按键来实现游戏操纵器110中的各种操作模式。视频游戏操纵器110和计算机游戏设备中包含了电路与驱动器，以实现用户通过视频游戏操纵器110发送给计算机游戏设备的命令。例如，“START”按键128被用来在计算机游戏设备打开时启动视频游戏。通常，一个启动画面会在显示设备上呈现给操作者。具有特定功能的另一种按键实例是“SELECT”按键130。SELECT按键130使得用户可以卷动浏览计算机游戏设备提供的各种选项。“TURBO”按键132允许用户为某一项特定功能选择“TURBO”模式。通常(用户)希望以加快的速度实现某项特定功能，或是为显示屏上的动作提供额外的动力。同时，用户还可以通过“PROGRAM”按键134来实现程序模式。

视频游戏操纵器110中还包括一个频率相应元件，该元件的形式是一种在本技术领域内众所周知的传统震动装置。这类装置包括一个旋转偏心锤的触发，它对于精通本技术的人而言是众所周知的。本发明中的视频游戏操纵器110包括一个3-位置震动开关131，用以关闭震动元件，或是在低、高震动模式间进行选择。

另外，符合本发明第一范例实施方式的游戏操纵器110还含有两个集成的轨迹球控制装置：第一轨迹球控制装置140与第二轨迹球控制装置150。通过比较图2A与图1A可以发现，第一轨迹球控制装置140替代了现有技术下的视频游戏操纵器10的D-键盘16，而第二轨迹球控制装置150则替代了现有技术下的的戏操纵器的摇杆输入装置18b。理想情况下，第一与第二轨迹球控制装置140和150基本相同，而且它们的形式可以是任何合适的成品轨迹球结构，这对于那些精通本技术的人而言是众所周知的。举例来说，轨迹球控制装置140和150可以类似于美国专利5410332、5171978、5162780、5078019、4933670、4575086、4505165以及4404865号中所公开的机械类型轨迹球结构，这些专利通过引用被包含在本发明中。理想情况下，根据本发明，第一与第二轨迹球控制装置140和150都是光学类型的轨迹球装置，其中包括轨迹球以及相关的光学元件，参见美国专利6586720、6552716、6124587、6084574、5854482以及5680157号即可知它们在现有技术下是众所周知的，上述专利通过引用被包含在本发明中。光学类型的轨迹球装置在现有技术中是众所周知的，并且被使用在多种应用场合，例如在笔记本电脑中被用作光标控制以及鼠标设备。

按照常规，轨迹球装置通常被当作位置信息的输入装置(定位设备)，用于输入定位信息以便在信息处理设备如计算机的显示屏上移动光标。为了节省操作空间，一个轨迹球装置包括一个球体-比如一个圆球，该球体可旋转地安置在一个滚轴支架上，以便将它的一部分圆弧部分暴露在外，所述的轨迹球装置中还包括一个电路，用来将该球体的转动量转换成一个电信号。所述的轨迹球可以独立于所述的滚轴支架在任何方向上旋转。对应于该信号，位置信息就被输入到一台信息处理设备-如计算机-的控制装置中。

参见图2A-2C和图3，第一轨迹球控制装置140是所述的光学类型轨迹球装置，它包括一个安装在第一滚轴支架144上的第一轨迹球140，该轨迹球能够在正交轴上相对于外壳112旋转，所述的轨迹球控制装置还包括第一轨迹球旋转位置传感器146，以及一个第一选择器开关148(在图3和4B中示出)，当第一轨迹球142被按下时该开关就会被触发。在这个特定的实施例中，第一轨迹球142是一个表面基本光滑的圆球。如图2A-2C中所示，第一滚轴支架144被集成安装在外壳112的控制部分114中的一个凹槽内，从而所述的第一轨迹球142部分延伸到了外壳112的外部。

在该实施例中，如图3所示，该附图示出了符合本发明第一范例实施方式的视频游戏操纵器110的电子电路160，所述的第一轨迹球控制装置140包括第一光学(感光)元件147的相关阵列，其构成了两个彼此垂直相对的旋转位置传感器146。然而，在其他实施方式中，可以采用多于或少于两个的旋转位置传感器，并且它们的相对于彼此的方向可以被定为任何合适的方向。光学元件146与电子电路160-如一个微处理器-的一个电子控制元件(ECU)162相连。

因此，第一轨迹球控制装置140被提供来产生一个信号，该信号指示了第一轨迹球142在各个正交方向上相对于外壳112旋转运动量与方向。

第二轨迹球控制装置150与上述的第一轨迹球控制装置140基本相同，它包括一个被安置在第二滚轴支架154上的第二轨迹球152，以便在正交轴上相对外壳112转动，还包括第二轨迹球旋转位置传感器156，以及一个第二选择器开关158(在图3中示出)，当第二轨迹球152被按下时该开关就被触发。如图2A-2C中所示，第二滚轴支架154被集成安装在外壳112上的控制部分114中的一个凹槽内，从而第二轨迹球152部分延伸到外壳的外面。在图3中还示出了，第二轨迹球控制装置150中包括第二光学(感光)元件157的相关阵列，其构成了彼此垂直相对的两个旋转位置传感器156。

理想情况下，第二轨迹球控制装置150要小于第一轨迹球控制装置140。更理想的情况是，第一轨迹球142的直径为22毫米，而第二轨迹球152的直径则为20毫米。与第一轨迹球控制装置140类似，第二轨迹球控制装置150最好是光学类型的轨迹球装置，并且其中包括了光学(感光)元件156的相关阵列，以构成两个彼此垂直相对的旋转位置传感器。光学元件156被电气连接到电子电路160的ECU 162上。从而，第二轨迹球控制装置150就可以产生一个信号来指示第二轨迹球152在两个垂直方向上相对于外壳112的旋转运动量及方向。

图4A-5B示出了图2A-2C及图3中所示的第一范例实施例的其他部分透视图和截面图。在该实施例中，第一与第二轨迹球控制装置140和150各自都包含一个微动开关形式的选择器开关148和158，用以实现轨迹球控制装置的增强型操作。如图4B和5B中所示，轨迹球142和152各自悬置在一个由弹簧形变支撑元件构成的支架内。按下轨迹球就可以让轨迹球移动。所述的微动开关-即第一或第二选择器开关148和158，是闭合/断开形式的开关，它们被放置在所述的轨迹球下面。当轨迹球被用力压下时，就能克服弹簧的阻力，产生接触。该开关闭合了通向ECU(微控制器)162的电路。从而微控制器162就能识别出该轨迹球是被按下了，还是保持悬置以便进行旋转控制。当开关被闭合后，微控制器仍然利用控制器所感知的最后的已知方向及速度向游戏设备发送控制命令信号。因而用户可以将轨迹球控制装置当作一个灵活可变的装置，既可以用来像一个射击装置那样连续开火，也可以用来控制赛车或是其他运动物体的运动。例如，当用户希望一个游戏对象在某个特定方向上连续运动时，那么该用户就可以简单地移动轨迹球，直到所述的游戏对象在所需要的方向上以理想速度运动位置。然后，在达到了这样的方向与速度之后，用户就可以简单地按下轨迹球，所述的微控制器就会连续地感应控制信号，以维持方向与速度控制。当需要改变方向或速度时，用户只需放开轨迹球即可。

视频游戏操纵器110还带有一个ON/OFF开关133，如图2A中所示。在开关133的OFF状态下，左侧的摇杆输入装置122以及右侧的第二轨迹球控制装置150就起到预定的作用。然而，当开关133处于ON状态时，左摇杆输入装置122以及右轨迹球控制装置150就会被交换。换句话说，在ON状态下，左摇杆输入装置122产生了通常由右轨迹球控制装置150产生的控制信号(在开关133处于OFF状态时)，而右轨迹球控制装置150则产生了通常由左摇杆输入装置122产生的控制信号。

在手持视频游戏操纵器110中集成轨迹球控制装置140和150可以提供对可变信号的出色控制，这特别适合于瞄准(方向)与力度控制，例如Playstation II平台上的TigerWoods这样的高尔夫视频游戏，以及其他游戏软件。

现有的商业轨迹球控制装置，例如在笔记本电脑中用作光标控制及鼠标设备的，在某些应用场合会产生难以控制及操作的控制信号。另外，不同的应用场合可能要求用不同的灵敏度来控制应用中的可变信号。此外，用户的个人喜好以及技巧能力也要求不同的灵敏度以实现特定用户的最优控制。

因而，在手持视频游戏操纵器110中集成了能够选择性地控制轨迹球控制装置140和150的灵敏度的装置。如图2A中所示，视频游戏操纵器110还包括第一与第二灵敏度开关170和172，它们被安装在外壳112中，分别有选择地控制第一与第二轨迹球控制装置140和150的灵敏度。

灵敏度开关170和172可以在轨迹球控制装置140和150引出的至少三个不同位置-H高、M中、以及L低灵敏度之间滑动，以实现视频游戏中的精确运动控制。如图3中的电子电路162的原理示意图所示的那样，灵敏度开关170和172各自在多个不同的位置之间移动，它们的位置变化或是无限可变，或是在离散的位置间变化。灵敏度开关170、172以不同的方式形成接触或断开接触，以改变灵敏度开关170、172和ECU 162之间的阻抗。因此，可变电阻上的电流将随着电压降而变化。ECU 162能感应不同的条件，并且内部软件被编程来根据灵敏度开关170、172的选定位置以不同方式处理来自轨迹球控制装置140、150的输入(控制)信号。根据不同的感应条件(灵敏度开关的位置)来选择性地控制轨迹球控制装置140、150的特定算法，并不是本发明的一部分，这些算法可以通过本技术领域内的普通技术来推出并实现。

附图中的图6A-6C示出了符合本发明的手持视频游戏操纵器的第二范例实施方式。与图2A-2C及图3所示的第一范例实施方式中相同的元件、或是工作方式相同的元件，都用相同的附图标记，并且通常不会被详细描述，因为两种实施方式中的对应元件之间的相似性很容易为读者所见。

第二范例实施方式中的手持视频游戏操纵器210包括一个空的外壳212，它包括一个中央控制部分214，以及从控制部分214延伸出来的左右手持部分216a和216b。带有多个用户触发按键(或开关)的按键盘118被安装在外壳212的控制部分214上，并且可以从外壳212的外表面触及。

游戏操纵器210还带有右(第一)和左(第二)摇杆输入装置222a和222b，以及扳机开关(肩部按键)124a、124b和126a、126b。右和左摇杆输入装置222a和222b都是方向控制装置，是一种用来控制受游戏操纵器210控制的物体的二维或三维运动的输入装置，而扳机开关124a、124b、126a和126b则可以被用来实现与所述物体有关的至少一种控制功能。通常，扳机开关被用于游戏中的武器开火。

另外，符合本发明第二范例实施方式的游戏操纵器210还包含一个轨迹球输入装置240，它取代了现有技术下的视频游戏操纵器10的传统D-键盘16，如图1A中所示。轨迹球输入装置240与符合本发明第一范例实施方式的轨迹球输入装置140和150大体相同。如图6A中所示，视频游戏操纵器210还包括一个灵敏度开关170，该开关被安装在外壳212中以便可选地控制轨迹球控制装置240的灵敏度。

游戏操纵器210还包括一个轨迹球模式开关272，它为游戏操纵器210提供了选择让轨迹球输入装置替代哪种传统控制元件(即图1A中所示的D键盘16、右和左摇杆输入装置18a和18b)的能力。轨迹球模式开关272可以在至少三个不同的位置间滑动，即D-代表D键盘、L-代表左摇杆输入装置，以及R-代表右摇杆输入装置。换句话说，当轨迹球模式开关272处于位置D时，就可以让轨迹球输入装置240替代传统的D键盘。当处于位置L时，轨迹球输入装置240就可以控制通常与第一(左)摇杆输入装置222b相关联的变量，而在位置R时，则取代第二(右)摇杆输入装置222a。在该例中，开关272同样是被可选择地定位以改变开关与游戏控制器210的ECU之间阻抗。这样，ECU就能很容易地识别出选定了哪种工作模式，并利用轨迹球的输入信号来控制原本与现有技术下的传统输入装置相关的操作。这种可编程性的提高使得用户可以根据个人喜好自行定义游戏变量的控制。

许多软件应用程序被开发出来与图1A中所示的传统游戏控制器10一同使用。例如，某些游戏将某些受控变量与D键盘16、左摇杆输入装置18b或右摇杆输入装置18a关联起来。因此，本发明中的游戏操纵器210将允许用户自行选择让轨迹球输入装置240来控制哪个传统的输入装置。

附图中的图7A-7C示出了符合本发明的手持视频游戏操纵器的第三范例实施方式。与图2A-2C、图3以及图6A-6C所示的第一范例实施方式中相同的元件、或是工作方式相同的元件，都用相同的附图标记，并且通常不会被详细描述，因为两种实施方式中的对应元件之间的相似性很容易为读者所见。

第三范例实施方式中的手持视频游戏操纵器310包括一个空的外壳312，它包括一个中央控制部分314，以及从控制部分314延伸出来的左右手持部分316a和316b。带有多个用户触发按键(或开关)的按键盘118被安装在外壳312的控制部分314上，并且可以从外壳312的外表面触及。游戏操纵器310还带有右和左摇杆输入装置222a和222b，一个作为方向控制装置的D键盘，以及扳机开关(肩部按键)124a、124b和126a、126b。右和左摇杆输入装置222a和222b都是方向控制装置，是一种用来控制受游戏操纵器210控制的物体的二维或三维运动的输入装置，而扳机开关124a、124b、126a和126b则可以被用来实现与所述物体有关的至少一种控制功能。通常，扳机开关被用于游戏中的武器开火。

另外，符合本发明第二范例实施方式的游戏操纵器310还包含一个轨迹球输入装置340，它位于外壳312上的控制部分314的正中间。该轨迹球输入装置340可以由用户的右手或左手的拇指来操作。轨迹球输入装置340与符合本发明第二范例实施方式的轨迹球输入装置240大体相同。

如图7A中所示，视频游戏操纵器310还包括一个安装在外壳312中的灵敏度开关170，以便可选地控制轨迹球控制装置340的灵敏度。游戏操纵器310还包括一个轨迹球模式开关372，它为游戏操纵器310提供了选择让轨迹球输入装置替代任何一种传统控制元件(D键盘350、右摇杆输入装置222a和左摇杆输入装置222b)的能力。轨迹球模式开关372可以在至少三个不同的位置间滑动，即D-代表D键盘、L-代表左摇杆输入装置，以及R-代表右摇杆输入装置。当处于位置D时，轨迹球输入装置340就替代传统的D键盘。当处于位置L时，轨迹球输入装置340就替代第一(左)摇杆输入装置222b，而在位置R时，则取代第二(右)摇杆输入装置222a。在该例中，开关372同样是被可选择地定位以改变开关与游戏控制器310的ECU之间阻抗。

因此，符合本发明的手持视频游戏操纵器就提供了一种新颖的视频游戏操纵器结构，它将一个轨迹球输入装置集成到手持游戏操纵器中以便控制应用中的变量。轨迹球输入装置的灵敏度是可以控制的，另外还可以选择让轨迹球输入装置替代哪个传统的输入元件。带有集成轨迹球输入装置的视频游戏操纵器因而就提供了对应用程序变量的优异控制，以及让用户自行定义应用程序的控制与操作的能力以满足用户的个人需求。

本文中已经根据专利法规的规定，为示范的目的而对本发明优选实施方式进行了说明。这些说明并非详尽无遗的，也不是为了将本发明限定于所公开的具体形式。上文中所公开的实施例是经过挑选以便最好地展示本发明的原理和实际应用，从而让那些具有本技术基本常识的人能够最好地将本发明运用在各种实施例中，并且可以在遵循本文所述原理的前提下对本发明进行各种修改以适应特定的应用。因而，本申请旨在涵盖在本发明的基本原理下对本发明所作的任何变型、应用或是改进。另外，本申请还要涵盖那些偏离了本说明书内容但却涉及本发明所属技术领域内的已知或惯例应用的情况。因此，可以在不偏离本发明主旨及范围的前提下对上述发明作出修改。另外，本发明的范围应由本文中所附的权利要求来限定。

Claims (33)

1.一种用来和计算机游戏设备交互的手持视频游戏操纵器，所述的操纵器包括：

一个手持外壳；以及

合理分布在所述外壳上的多个操作元件，供用户操作来产生多种游戏控制信号；

所述的操作元件之一包括至少一个轨迹球输入装置，该轨迹球输入装置被集成安装在所述的外壳上，供用户操作。

2.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，还包括至少一个灵敏度开关用来可选地控制所述的至少一个轨迹球输入装置的灵敏度。

3.根据权利要求2所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个灵敏度开关被集成在所述的外壳中。

4.根据权利要求2所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个灵敏度开关通过可选地改变所述的至少一个轨迹球输入装置与所述视频游戏操纵器的电子控制元件之间的电流来控制所述至少一个轨迹球输入装置的灵敏度。

5.根据权利要求2所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个灵敏度开关包括一个可变电阻，用来选择性地改变所述的至少一个轨迹球输入装置与所述视频游戏操纵器的电子控制单元之间的电阻。

6.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个轨迹球输入装置被安装在所述手持外壳的上表面中的一个凹槽里。

7.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的外壳包括了一个控制部分；并且其中所述的多个操作元件被安装在所述外壳的控制部分上。

8.根据权利要求7所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个轨迹球输入装置包括一个安装在所述外壳的所述控制部分上的滚轴支架、一个能够在所述滚轴支架上以相对于所述外壳的任何方向自由转动的基本为球状的轨迹球，以及用来感测所述轨迹球在各个正交方向上相对于所述外壳的旋转运动量和方向的元件，所述的轨迹球输入装置产生一个信号来指示所述轨迹球在各个正交方向上相对于所述外壳的旋转运动量和方向。

9.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的多个操作元件还包括至少一个方向控制装置，供用户用右手或左手之一来操作。

10.根据权利要求9所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个轨迹球模式开关，它使得所述的至少一个轨迹球输入装置可以可选地压制并替代所述的至少一种方向控制装置。

11.根据权利要求9所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个方向控制装置包括一个方向键盘。

12.根据权利要求9所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个方向控制装置包括摇杆输入装置。

13.根据权利要求9所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个被改装来切换控制参数的开关，所述的控制参数是由所述的至少一个轨迹球输入装置和所述的至少一个方向控制装置产生的。

14.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个方向控制装置包括至少一个第一操作元件供用户的右手操作，以及至少一个第二操作元件，供用户的左手操作。

15.根据权利要求14所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个轨迹球模式开关，该开关使得所述的至少一个轨迹球输入装置能够可选地压制并替代所述的第一与第二操作元件中的任意一个。

16.根据权利要求15所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的轨迹球模式开关使得所述的轨迹球输入装置能够作为方向键盘、所述的至少一个第一操作元件以及所述的至少一个第二操作元件中的一个来工作。

17.根据权利要求15所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个第一操作元件包括一个第一摇杆输入装置，而所述的第二操作元件则包括一个第二摇杆输入装置。

18.根据权利要求17所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的轨迹球模式开关使得所述的至少一个轨迹球输入装置能够可选地压制并替代所述的第一摇杆输入装置和所述的第二摇杆输入装置中的一个。

19.根据权利要求17所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个第二操作元件还包括一个方向键盘。

20.根据权利要求19所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的轨迹球模式开关使得所述的至少一个轨迹球输入装置能够可选地压制并替代所述的方向键盘、所述的第一摇杆输入装置以及所述的第二摇杆输入装置中的一个。

21.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个轨迹球输入装置包括一个第一轨迹球输入装置和一个第二轨迹球输入装置。

22.根据权利要求21所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的第一轨迹球输入装置被提供来供用户的左手操作，而所述的第二轨迹球输入装置则被提供来供用户的右手操作。

23.根据权利要求21所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个第一灵敏度开关来可选地控制所述第一轨迹球输入装置的灵敏度，以及一个第二灵敏度开关来可选地控制所述第二轨迹球输入装置的灵敏度。

24.根据权利要求23所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的第一与第二灵敏度开关都被集成在所述的外壳中。

25.根据权利要求14所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个被改装来切换控制参数的开关，所述的控制参数是由所述的至少一个轨迹球输入装置，以及所述的至少一个第一操作元件和所述的至少一个第二操作元件之一产生的。

26.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，还包括至少一根与所述的手持外壳相连的通信电缆，它被提供来根据用户对所述多个按键以及所述的至少一个轨迹球输入装置所作的操作，向计算机游戏设备传送所述的游戏输入与控制信号。

27.根据权利要求21所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个安装在所述外壳上的摇杆输入装置，供用户使用来产生所述的游戏控制信号。

28.根据权利要求27所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个被改装来切换控制参数的开关，所述的控制参数是由所述的第二轨迹球输入装置以及摇杆输入装置产生的。

29.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，还包括第一与第二摇杆输入装置，以及一个方向键盘，它们都被安装在所述的外壳上，供用户操作来产生所述的游戏输入信号。

30.根据权利要求29所述的手持视频游戏操纵器，还包括一个轨迹球模式开关，该开关使得所述的至少一个轨迹球输入装置能够替代所述的方向键盘、所述的第一摇杆输入装置以及所述的第二摇杆输入装置中的一个。

31.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个轨迹球输入装置供用户的左手操作。

32.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个轨迹球输入装置供用户的右手操作。

33.根据权利要求1所述的手持视频游戏操纵器，其中所述的至少一个轨迹球输入装置是供用户的左手和右手中的任一只手操作的。

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