专利名称：感应球类游戏机的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应球类游戏机。更加具体来说，本发明涉及一种新型的感应球类游戏装置，其通过使用实际球类游戏工具，例如球棒、球和球拍来玩游戏，由于这种工具的运动使得在电视监视器上的显示图像发生改变，特别是使一个球标志发生改变。
现有技术为了玩棒球，需要较大场地来进行这种类型的实际球类游戏。另外，许多其他运动员必须集合在一起。这在准备进行一个实际球类游戏中遇到困难。
另一方面，例如棒球和足球这样的球类游戏在视频游戏中最近已经被实际使用，以提供该球类游戏的娱乐性。在这种类型的视频游戏中，装载有游戏软件的视频游戏机连接到一个电视监视器，以在监视器屏幕上显示棒球或足球场地。游戏玩家可以操纵位于控制器上的开关，以控制在屏幕上的运动角色，例如球棒、球和运动员。
在常规的电视球类游戏中，游戏玩家仅仅操纵该操作开关，而没有实际挥拍或踢球。在玩游戏中，这使得该球类游戏缺少现实感受。
发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种新型的感应球类游戏装置，用于使用电视监视器以现实的感受来进行球类游戏。
本发明的另一个目的是提供一种感应球类游戏装置，用于使用电视监视器、实际游戏工具或者模拟形状的游戏工具来玩游戏。
本发明的另一个目的是提供一种感应游戏装置，其具有实际的游戏工具或模拟形状的游戏工具，以输入加速度校正的信号，使得显示在监视器上的游戏屏幕根据该信号而改变。
根据本发明的感应球类装置，用于通过在电视监视器的屏幕上至少显示一个球标志来进行球类游戏，其中包括输入设备，其被一个游戏玩家在三维空间中移动；信号输出装置，其包含在该输入设备中，以根据该输入设备在三维空间中的运动的加速度输出一个加速度校正的信号；以及游戏处理器，用于接收该加速度校正的信号，并且使得显示在屏幕上的球标志发生改变。
该输入设备被游戏玩家在三维空间中移动。例如在球棒输入设备或者球拍输入设备的情况中，玩家手持并且挥动它。同时，在球输入设备的情况中，游戏玩家可以把它持在手中作投掷动作。该输入设备具有加速度感应器，例如采用一个压电蜂鸣器。当该输入设备运动时，该加速度传感器输出一个加速度校正的信号。该加速度校正信号被通过一条线路或者无线地发送到游戏处理器。
游戏处理器根据该加速度校正信号确定该输入设备的运动速度，以及根据该所计算的速度时间、球的轨迹等等计算用于回弹球的上述计算的速度、方向等的参数。该球根据所计算的参数在游戏屏幕上运动。
根据本发明，可以玩该球类游戏并且显示在电视监视器上的游戏屏幕上。相应地，该游戏可以容易地作为视频游戏而进行。另外，由于游戏玩家实际地在三维空间中移动输入设备，以使得在屏幕上的球发生改变，可以向游戏玩家提供玩实际球类游戏的真实感觉。
从下文结束附图对本发明的详细描述中，本发明的上述目的和其它目的、特点、方面和优点将变得更加清楚。
附图简述
图1为示出根据本发明的一个实施例的感应棒球游戏的整体结构的示意图；图2为示出显示在图1的实施例中的电视监视器上的游戏屏幕的一个例子的示意图；图3为示出图1的实施例的方框图；图4为示出在图1的实施例中的球棒输入设备的端部的内部结构的示意图；图5为球棒输入设备的电路图；图6为示出球棒输入设备的操作的各个部分的波形图；图7为示出该游戏机或游戏处理器获取在图1的实施例中的球棒输入设备的旋转速度的操作的流程图；图8为示出在挥动图1的实施例中的球棒输入设备时的操作的流程图；图9为图1的实施例的一个改进，作为示出一种对抗类型的感应棒球游戏装置的示意图；图10为示出图9的实施例的方框图；图11为示出在图9的实施例中的一种球输入设备及其结构的示意图；图12为示出使用图9的实施例中的球输入设备的投掷操作的流程图；图13为本发明的另一个实施例作为示出一种对抗型乒乓球游戏装置的示意图；图14为示出显示在图13的实施例中的电视监视器上的游戏屏幕的一个例子的示意图；图15为示出图13的实施例的方框图；图16为示出使用图13的实施例的球拍输入设备的一个例子的示意图；图17为示出挥动在图13的实施例中的球拍输入设备的操作的流程图；以及图18为示出在对图13的实施例的改进中在一个感应乒乓球游戏中的游戏屏幕的一个例子的示意图。
用于执行本发明的最佳模式在图1中示出作为本发明的一个实施例的感应棒球游戏装置10包括一个游戏机12。该游戏机12被通过一个交流/直流适配器14提供直流电。但是，这可以用电池15来代替。游戏机12进一步通过一条AV电缆20连接到一个电视监视器18的AV端子16。游戏机12包括一个壳体，其上面具有一个电源开关22和三个操作按键24、26和28。例如使用方向按键24，例如十字按键，来指示在电视监视器18的显示屏幕上的游戏角色的方向，或者移动光标用于菜单选择。该确定按键26被用于确定对游戏机12的输入，而取消按键28用于取消对游戏机12的输入。游戏机12进一步提供有一个红外线接收机30。红外线接收机30接收来自在球棒输入设备32上的一个红外线LED(发光二极管)42(34？)的红外线信号。
球棒输入设备32例如由塑料所形成，并且具有模拟用于实际棒球中的球棒的形状、尺寸或重量。通过游戏玩家的实际挥动使该设备在三维空间中运动。为了玩本实施例的感应棒球游戏，游戏玩家在一个握持部分抓住球棒输入设备32，并且象实际棒球中那样挥动球棒输入设备32。通过在此时检测球棒输入设备32的加速度或旋转方向，游戏机12使得在电视监视器18上显示的游戏图像发生改变。
应当指出，球棒输入设备32的形状、尺寸或重量可以适当地改变以把它作为一个玩具。但是，球棒输入设备32至少一部分是内部中空的，以在其中容纳在下文中提到的加速度开关、加速度传感器等等。
在图1的感应棒球游戏装置10中，例如图2中所示的游戏屏幕显示在电视监视器18的屏幕上。该游戏屏幕包括一个静止图像(文本屏幕)，其中示出显示有投手角色a41和其它运动员角色a42的棒球场地。投手角色a41至少被显示为一个运动图像角色(子图形)。另外，在该屏幕上的所有运动员角度可以被显示为子图形。
在该游戏屏幕上，投手角色a41向着本垒a48投掷一个球(在下文中可以简称为“球”)a43。球a43也是一个子图形，它根据投手a41的投掷动作向着本垒a48运动。游戏玩家以击球a43的方式来挥动球棒输入设备32(图1)。请注意，本垒a48被显示为一个文本屏幕。
在游戏机12中，当玩家实际挥动球棒输入设备32时，通过把来自加速度开关或者加速度传感器(在下文中描述)的信号。根据球棒输入设备32到达预定运动速度以及球a43在屏幕上的位置，球43向着投手a41或其它运动员a42运动，就好象球a43被球棒击回那样。根据球a43已经运动到的位置，确定结果是否为安全打(本垒打、三垒打、二垒打、一垒打)、界外球、腾空球、地滚球、出局、安全上垒等等。但是，在球棒输入设备32挥击时序与球a43在屏幕上的位置之间有偏差时，则识别出一次未击中情况。
从图2可以看出，按照需要，在游戏屏幕上进一步提供一个球速显示部分a44、分数显示部分a45、计数显示部分a46和跑员显示部分a47。球速显示部分a44显示由投手a41所投掷的球a43的速度。但是，在下文中所述的另一个实施例中，这显示根据由游戏玩家投掷的球输入设备64(图5)的运动速度的球速。分数显示部分a45显示多少比多少的比分，以及在前半场或后半场中的局次。计数显示部分a46显示击球计数、球计数和出局计数。跑员显示部分a47显示现在在垒上的跑员。
图3为图1的感应棒球游戏装置10的方框图。球棒输入设备32通过一个加速度开关38示意地选通从一个载波发生电路36产生的载波。从而，当在挥击球棒输入设备32使得加速度变得大于预定水平时，一个载波被提供到红外线LED34以驱动该红外线LED34。加速度开关38可以使用一种类型的开关，当球棒输入设备32的加速度变得大于特定水平时，该开关导通以输出一个信号。例如，加速度开关在一个圆柱形壳体中容纳一个用于偏移的重物，其中该重物由弹簧稳定地弹性偏移。当输入设备挥动时，离心力作用在弹簧上并且使该重物偏移，使开关导通。在这种情况中，通过适当地对弹簧提供弹力，可以适当地设置，以在施加一定程度的加速度时输出一个导通信号。
红外线接收机30位于游戏机12上，以从红外线LED34接收一个红外线信号。红外线接收机30解调所接收的红外线信号，并且把它作为一个加速度纠正信号输入到游戏处理器40。
尽管游戏处理器40可以使用任意类型的处理器，但是本实施例中使用由本申请人所开关并且已经申请专利的一种高速处理器。这种高速处理器例如在日本专利公开第307790/1998[G06F 13/36，15/78]和相应的美国专利S/N 09/019,277中明确地公开。
尽管未示出，游戏处理器40包括各种处理器，例如EPU和图形处理器，声音处理器和一个DMA处理器。它还包括用于获得模拟信号的A/D转换器，以及输入/输出控制电路，用于接收例如按键操作信号和红外线信号这样的输入信号，并且把输出信号提供到外部装置。从而，来自红外线接收机30的解调信号和来自操作按键24-28的输入信号被通过输入/输出电路传送到CPU。CPU根据输入信号执行所需的运算，并且把其结果提供到其他处理器。相应地，图形处理器和声音处理器根据该运算结果执行图像处理和声音处理。
游戏处理器40具有一个内部存储器42。该内部存储器42包括ROM或RAM(SRAM和/或DRAM)。RAM被用作为一个暂存器、工作存储器或者寄存器区和标志区。顺便说一下，外部存储器(ROM和/或RAM)连接通过一个外部总线连接到游戏处理器40。外部存储器44预先安装有游戏程序。
在上述处理器中，游戏处理器40根据来自红外线接收机30和操作按键24-28的输入信号执行运算和图像声音处理，并且输出视频和音频信号。视频信号是在图2中的文本屏幕和子图形的结合。这些视频和音频信号被通过AV电缆20和AV端子16提供到电视监视器18。从而，如图2中所示，游戏图像伴随着所需的声音(音效、游戏音乐)显示在电视监视器18的屏幕上。
参见图4至图6，下面具体说明本实施例的一个特征的球棒输入设备32。图4示出球棒输入设备32的端部及其内部结构。在球棒输入设备32的端部的内部中，印刷电路板48被从端部表面46的内表面垂直升起的一个轴套50固定在与端部表面46相平行的平面上。印刷电路板48在一个表面上安装有一个压电蜂鸣器52，并且在另一个表面上具有构成包括压电蜂鸣器52在内的图5中所示的电路的互联图案。红外线LED34安装在印刷电路板48上，并且面向形成在球棒输入设备32端部外围侧表面中的一个透光部分。相应地，来自红外线LED34的红外线信号被通过透光部分输出，然后由位于游戏机12上的红外线接收机30所接收，如上文所述。
众所周知或者如图5中所示，压电蜂鸣器52例如是由具有分别形成在两个主表面上的电极52b和52c的钛酸钡或PZT(压电换能器)所形成的压电陶瓷片52。该实施例采用压电蜂鸣器52作为加速度传感器。也就是说，在该实施例中，加速度校正信号产生装置利用一个加速度传感器来取代上文参照图3所述的加速度开关。
更加具体来说，压电蜂鸣器52在平面中与球棒输入设备32的端部表面46平行。当球棒输入设备32被游戏玩家挥动时，该端部被一个最强的离心力所作用。从而，压电蜂鸣器52的压电板52a被离心力所变形，使得压电板52a的相对主表面之间的电势差与该形变成比例。电势差根据由压电片52a所接收的应力(离心力)而变化。如果该应力较大，则形变或电势差较大，如果该应用较小，则形变或电势差较小。换句话说，由压电蜂鸣器52所造成的电势差根据由玩家挥动球棒输入设备32的速度或强度而变化。相应地，该实施例可以利用压电蜂鸣器52作为一种加速度传感器。
在压电蜂鸣器52上产生的电势差被提供到一个晶体管54的基极。相应地，晶体管54根据电势差的幅度产生导电性。在图5的左侧示出的压电蜂鸣器52、伴随着电路元件以及晶体管54被称为加速度传感器56。
晶体管54的集电极输出被输入到一个调制脉冲产生电路58。调制脉冲产生电路58包括电容器59。电容器59由对应于晶体管54的导电率的电荷量所充电。也就是说，由于晶体管54和电容器59形成一个公共电流路径，因此当晶体管54的导电率变大时增加流过晶体管54的电流，并且减少流到电容器59的充电电流。相反，当晶体管54的导电率较小，流过晶体管54的电流减小并且在电容器59中流动的充电电流增加。在电容器59上的充电电压在电平上由晶体管60所区别。从而，在一个发射极，晶体管60把具有取决于充电电压的幅度的脉冲宽度的脉冲输出到电容器59。
来自调制脉冲产生电路58的调制脉冲被适加到一个载波产生电路62。载波产生电路62产生预定频率的载波。从而，载波产生电路62具有一个输出作为具有由调制脉冲所调制的载波的信号。该调制信号用于操作一个开关三极管63。相应地，红外线LED34根据该调制信号而闪烁，并且红外线LED34根据该信号输出一个红外线信号。
参照图6假设在该球拍输入设备具有如图6(A)中所示的加速度变化。随着加速度改变，如图6(B)中所示的一个电压信号被从压电蜂鸣器52输出。当该电压信号超过由三极管54所确定的一个确定电平时，三极管54被置于导电状态，即，导通。如上文所述，具有接近于与加速度的幅度成反比的脉冲宽度的调制脉冲或者来自压电蜂鸣器52的电压信号被从调制脉冲产生电路58输出，如图6(C)中所示。尽管载波产生电路62产生如图6(D)中所示的载波，该载波被调制脉冲所调制。相应地，如图6(F)中所示的红外线信号被从红外线LED34输出。
位于游戏机12上的红外线接收机30(图3)接收这种红外线信号并对其解调，以获得如图6(G)中所示的解调信号。该解调信号被通过输入/输出控制电路(未示出)输入到游戏处理器40。随后，游戏处理器40根据图6(G)的解调信号计算游戏玩家挥动球棒输入设备32的速度，即，球棒输入设备32的旋转速度。
图7为计算旋转速度的流程图。该流程图示出每次当如图6(G)中所示的解调信号的前沿到来时要执行的中断操作。当解调信号前沿被检测时，包含在游戏处理器40中的CPU(未示出)读入一个未示出的定时器电路的计数值(定时器数值)。接着，该CPU响应解调信号的后沿，复位该定时器电路。从而，该CPU得知在解调信号脉冲的前沿和后沿之间的定时器数值。相应地，定时器数值的倒数(1/定时器数值)被确定为球棒输入设备32的运动或旋转速度。
如此确定的球棒输入设备32的运动或旋转速度被反映在被击球的运动中，从而根据球棒输入设备32的挥动速度改变球a43的距离或方向(图2)。
参见图8，在第一步骤S1中，游戏处理器40(图3)使得投手角色a41的形状以及球a43的形状和位置发生改变，使得在屏幕上进行投球，以相应地移动该球。在此时，由于游戏处理器40本质上显示一个文本屏幕，则在图2中示出的游戏场景显示在电视监视器18上。这种游戏图像被包含在游戏处理器40中的图像处理器所产生。
在下一个步骤S2，游戏处理器40复位保存在形成于内部存储器42(图3)中的一个旋转速度寄存器(未示出)中的旋转速度值。
在此之后，在步骤S3中的游戏处理器40取得如图7中所确定的旋转速度，并且确定是否该取得的旋转速度为“0”，即，该游戏玩家是否会动球棒输入设备32，旋转速度不为“0”，并且该处理进行到下一个步骤S4。当旋转速度为“0”时，该处理进行到步骤S6。
在步骤S4，游戏处理器40确定是否在步骤S3中取得的旋转小于在旋转速度中保存的数值(旋转速度＜保存的数值)。在挥动球棒输入设备32开始时，可以从图6(A)中得知该旋转速度较低。随着挥动的进行，该速度逐步增加。相应地，在步骤S4，确定为“否”。从而，游戏处理器40用在此时的旋转速度来代替旋转速度寄存器的保存数值。即，旋转速度寄存器的保存数值被更新。
当球棒输入设备32的挥动继续时，旋转速度很快到达峰值然后逐渐下降。在步骤S4可以确定球棒输入设备32的旋转速度是否已经到达峰值。
然后，游戏处理器40确定球43是否到达在游戏屏幕上的接手位置，即，本垒a48的位置。通过检测在游戏屏幕的深度位置(由CPU得知)中的球43是否运动到假设为本垒a48的位置，可以做出该判断。但是，在这种情况中，不需要考虑球a43的速度(在图2的速度指示区域a44中显示)。
在球a43到达接手位置处之前在步骤S4中没有判断为“是”，这意味着还没有在由投手a41投球a43以及球a43到达接手位置之间的时间内检测到旋转速度的峰值。换句话说，这意味着由游戏玩家挥动球棒输入设备32的时间与球a43运动的时间之间不一致，即，在由接手接住球a43之后做挥击动作。在这种情况下，游戏处理器判断为“挥击失误”。但是，在步骤S3中旋转速度保持为“0”，这意味着球棒输入设备32还没有被挥动。在这种情况下，游戏处理器40根据球a43到达位置和所建立的好球区域对击球进行判断。
步骤S3-S5在适当的时间间隔内重复执行，直到球a43到达所接手的位置。在该过程中，如果在步骤S4中判断为“是”，则这意味着由于球棒输入设备32的挥击使得旋转速度到达一个峰值。这种情况下，在步骤S7中的游戏处理器40根据旋转速度、球a43的位置(投掷球的路线)、时间等等，确定在由球棒击回该球a43的相反方向上或者回击球a43的运动速度的参数、方向等等。球a43根据如此确定的参数而运动。结果，该游戏处理器对于操作部分执行如上文所述的安全打或失误的判断以及执行出局或安全上垒等等的判断。
根据图1的实施例，当游戏玩家对游戏屏幕上的球的运动挥击球棒输入设备32时，输入设备32的旋转速度被检测。根据速度和时间，该球被击中。因此，该球在游戏屏幕上作为一个回击球而运动。与回击球所到达的位置相一致，象通常垒球游戏中的那样判断出局或安全上垒。相应地，在该实施例中，面对着电视监视器18屏幕的游戏玩家可能挥动球棒输入设备32。这提供了不能在常规的视频游戏中体验的实际感觉的娱乐性。另外，游戏玩家可以满意地挥动球棒输入设备32，并且容易地享受该游戏。
顺便说一下，在上文描述中，加速度传感器56(图5)被包含在球棒输入设备32中，从而脉冲宽度变化的信号被响应来自传感器的一个加速度而输出，并且在步骤S4中，球棒输入设备32的运动速度或旋转速度的一个峰值被检测。但是，当使用上文参照图3描述的类型的加速度开关38时，在步骤S4过程中可以判断一个信号是否被从该加速度开关输出。在这种情况下，实质上忽略了关于如步骤S2和S5中的旋转速度保留值的过程。也就是说，当使用加速度开关时，回击球的方向和距离被根据加速度开关38(图3)开启的时间以及球a43的位置来确定。
图9为对图1的实施例的一种改进。该改进使用一个球输入设备64。当进行在该实施例中的感应棒球游戏时，手持球输入设备64的游戏玩家做出投球动作(模拟投球)，以使得球输入设备64在三维空间中运动。球输入设备64具有一个方向开关66。方向开关66用于确定球的路线，例如，直线球、曲线球、投射球等等。在投掷动作开始时，一个方向指示部分被开启或者方向指示位置没有被开启。另外，球输入设备64包括两个开关68和70。开关68被用于指示投掷动作的开始。球输入设备64通过一条输入线路72连接到游戏机12。从而，类似于球棒输入设备32，游戏机12被输入来自内置于球输入设备64中的一个加速度传感器56的信号。也就是说，由于球输入设备64在三维空间中的运动使得加速度传感器56根据加速度产生一个电压信号，并且通过输入线72传送到游戏处理器40。游戏处理器40从加速度确定运动速度，以根据该运动速度偏移或者移动在电视监视器18上的游戏屏幕中被投掷的球a43(图2)。
图10为示出该实施例的方框图，其不同于图3的方框图之处在于如下几点。也就是说，球输入设备64通过输入线72连接到游戏处理器40的一个模/数转换器输入端。实质上，输入线72具有足够的长度使得游戏玩家手持球输入设备64做出投掷动作(模拟投掷)。位于球输入设备64上的三个输入开关66-70连接到一个电阻梯形电路74。该电阻梯形电路74根据开关66-70的动作输出一个区别电压信号。电阻梯形电路74把一个电压信号通过模/数转换器输入到游戏处理器40。从而，游戏处理器40被允许根据来自模/数转换器的变压确定在此时由游戏玩家操作的一个开关或方向指示部分。
球输入设备64进一步包括一个加速度传感器56。加速度传感器56包括6个压电蜂鸣器52x1、52x2、52y1、52y2、5221和52z2，用于独立地检测在三个轴向方向中的加速度，如下文参照图11所述。但是，压电蜂鸣器52x1、52x2、52y1、52y2、52z1和52z2类似于图4和图5中所示的球棒输入设备32的压电蜂鸣器52。并且，每个压电蜂鸣器52x1、52x2、52y1、52y2、52z1和52z2具有一个分离的压电蜂鸣器52以及包含晶体管54的伴随电路。但是，在该实施例中，来自加速度传感器56的加速度信号(电压信号)被通过输入线路72提供到游戏处理器40的模/数转换器输入端。相应地，图5的晶体管54的输出将没有改变地输入到游戏处理器40的模/数转换器。
参照图11，球输入设备64具有例如由空心球形状的塑料所形成的一个壳体78。总共6个压电蜂鸣器，即每个轴两个夹住原点(球输入设备的中心点)，被与它们的伴随电路固定地提供在该壳体78内。但是，图11仅仅示出52x1、52x2、52y1、52y2和52z1，其中不可能同时示出与原点相对的压电蜂鸣器52z1和压电蜂鸣器52z2。
当游戏玩家接通球输入设备64的输入开关68时，图12的投掷判断例程被启动。在该例程的第一步骤S11中，游戏处理器40初始设置形成在内部存储器42中的一个运动速度寄存器(未示出)。也就是说，该寄存器由特定运动速度的保留数值所复位。
在下一个步骤S12中，游戏处理器40根据在球输入设备64的每条轴上提供两个的压电蜂鸣器52x1、52x2、52y1、52y2、52z1和52z2所检测的加速度确定在X、Y和Z轴方向中的运动速度。顺便提一下，为了从加速度确定速度，众所周知该加速度可以被积分。在此，X轴方向运动速度被确定为“x1+x2”，Y轴方向运动速度被确定为“y1+y2”，Z轴方向运动速度被确定为“z1+z2”。顺便提一下，x1、y1和z1以及x2、y2和z2分别是相对于原点在正负侧上的轴向运动速度。它们分别由压电蜂鸣器52x1、52y1和52z1以及52x2、52y2和52z2所确定。在步骤S12中，从如此确定的在每条轴上的运动速度确定一个内积，并且作为该球输入设备64的运动速度。
在步骤S13中，判断在步骤S12中确定的运动速度是否为“0”。也就是说，判断游戏玩家是否使用球输入设备64做出投掷动作。如果在步骤S13中判断为“是”，则该过程返回到步骤S12。
当在步骤S13中判断为“否”，即，当球输入设备64的运动速度不为“0”时，游戏处理器40在步骤S14中判断该运动速度是否小于在运动速度寄存器(未示出)中保留的数值(运动速度＞保留数值)。在使用球输入设备64的投掷动作中，运动速度通常在投掷动作的开始时较低并且逐渐增加。从而，在步骤S14中判断为“否”意味着运动速度没有达到峰值。在这种情况下，在步骤S15中运动速度寄存器的保留数值被在此时的运动速度所更新，然后该过程返回到步骤S12。在步骤S14中判断为“是”意味着已经检测到一个运动速度的峰值。在这种情况下，该过程进行到步骤S16。
在步骤S16，根据每个轴的旋转速度、每个轴的运动速度、到达运动速度峰值的时间等等确定球改变程度、运动速度、运动方向等等的参数。
更加具体来说，根据在夹住原点的每个轴上的运动速度确定旋转速度。例如，如果在z轴方向中运动速度z1和z2之间具有差别，则可以认为球输入设备64绕着x轴旋转。类似地，如果在x轴方向中运动速度x1和x2之间具有差别，则可以认为球输入设备64绕着y轴旋转。如果在y轴方向中运动速度y1和y2之间具有差别，则可以认为球输入设备64绕着z轴旋转。从而，x轴旋转速度由“z1-z2”所确定，y轴旋转速度由“x1-x2”所确定，y轴旋转速度由“y1-y2”所确定。另外，在轴方向上的运动速度被保留在运动速度寄存器中。并且，通过参照位于游戏处理器40中的定时电路的定时器计数值可以确定峰值到达时间。
根据在步骤S16中确定的参数，游戏处理器40在电视监视器18的游戏屏幕上移动作为子图形的球a43(图9)。不用说，可以通过对运动速度求积分计算球a43的实时位置。
在图9的实施例中的使用方式以及与球棒输入设备32相关的操作类似于图1的实施例。相应地，在图9的实施例中，一个游戏玩家可以使用球输入设备64做出投掷动作，而另一个游戏玩家挥动球棒输入设备32，从而进行对抗性感应棒球游戏。
参见图13，作为本发明的另一个实施例的一种感应乒乓球感应装置100包括一个游戏机12、电视监视器18和用于把它们相连接的AV电缆20，类似于上述的感应棒球游戏装置10。该游戏机12进一步提供有一个电源开关22、选择开关24’和确定开关26以及一个红外线接收机30’。一个外部存储器44被安装有用于感应乒乓球游戏的程序。
该实施例使用两个球拍输入设备80。球拍输入设备80具有一个红外线LED34以及一个发球开关82。开关82在输入一个发球时被启动。来自红外线LED34的红外线信号被游戏机12的红外线接收机30’所接收。如下文中所述，球拍输入设备80具有类似于上文的输入设备32和64的压电蜂鸣器或加速度传感器。游戏机12接收来自加速度传感器的一个加速度信号，使得在图14中所述的游戏屏幕中的球a43发生改变。
参见图14，当在一个对抗型游戏中，在感应乒乓球游戏装置100的电视监视器18上显示的游戏屏幕被分为上下两个屏幕部分。上屏幕部分显示从一个游戏玩家角度观看的图像，而下屏幕部分显示从另一个游戏玩家角度观看的图像。上下屏幕分别显示作为子图形的球a43和运动员角色a491和a492，作为文本屏幕的球网a50和乒乓球台a51。分别在上下部分形成计分区域a521和a522，以表示相关游戏玩家的得分。
参见图15，球拍输入设备80具有一个类似于上文的实施例的加速度传感器56。加速度传感器56输出一个加速校正信号到一个MCU(主控制器)84。MCU，例如单片微计算机，把来自加速度传感器的输入加速度校正电压信号转换为数字信号和数字调制，并提供到一个红外线LED34。来自两个球拍输入设备80的各个红外线LED34的数字调制红外线信号被游戏机12的红外线光接收器30’所接收，然后被数字解调和输入到游戏处理器40。1位的数字信号被根据开关82的开或关作为“1”或“0”而发送。随后，游戏处理器40检查数位，从而确定哪个游戏玩家已经输入发球。
在该感应乒乓球游戏装置100中，简而言之，游戏机12或游戏处理器40从两个球拍输入设备80接收包含在红外线信号中的加速度数据，并且确定球拍输入设备80的运动速度。当运动速度到达峰值时，游戏处理器40确定球a43运动的参数，以根据该参数在游戏屏幕上移动该球a43。
球拍输入设备80包括一个拍把部分86和从拍把端部延伸的击球部分88。这些拍把部分86和击球部分88整体形成，例如由两个分离的塑料壳体所形成。凸块90和92形成在球拍输入设备80的壳体的击球部分88的内部，以把两个分离的壳体部分结合在一起。凸块90进一步固定有作为加速度传感器56的压电蜂鸣器52(图15)。在下部壳体中，进一步形成凸块94以把一个印刷电路板96固定到凸块94上。在图15中所示的开关82和MCU84被附着在印刷电路板96上。在下部壳体中，进一步形成凸块98以在其上固定LED板100。在LED板100上，附着红外线LED34。顺便提一下，如图15中所示，在压电蜂鸣器或加速度传感器56、MCU84、开关82和红外线LED34之间提供电连接。
参见图17，对检测球拍输入设备80的运动速度以击回球a43的操作进行说明(图14)。在第一步骤S21中，游戏处理器40对保存在形成于内部存储器42中的运动速度寄存器(未示出)中的球拍输入设备80的运动速度值进行复位(图15)。
在此之后，在步骤S22中，游戏处理器40获取在图7中确定的运动速度，并且确定所获取的运动速度是否为“0”，即，游戏玩家是否已经挥动球拍输入设备80。如果游戏玩家已经挥动球拍输入设备80，则运动速度不为“0”，从而该处理进行到下一个步骤S23。当运动速度为“0”时，该处理进行到步骤S25。
在步骤S23中，游戏处理器40确定所获得的运动速度是否小于在运动速度寄存器中保存的数值(运动速度＜保存数值)。在球拍输入设备80的挥动开始时，运动速度逐渐增加，并且相应地在步骤S23中判断为“否”)。相应地，游戏处理器40用在此时的运动速度代替在运动速度寄存器中的保存数值。也就是说，该运动速度更新该保存数值。
在球拍输入设备80挥动的过程中，运动速度很快到达峰值并且逐渐下降。从步骤S23可以判断球拍输入设备80的运动速度是否已经到达峰值。
从而，游戏处理器40判断球a43(图14)是否已经到达球返回的极限位置。该判断可以通过检测在深度位置(由CPU已知)的球a43是否已经运动到作为球返回极限的位置。
在球a43到达球返回极限位置之前，在步骤S23中判断“是”意味着在由对手击回该球a43或者接发球a43之后在到达球返回极限位置之前没有检测到运动速度的峰值。换句话说，这意味着在游戏玩家挥动球拍输入设备80的时间与球a43运动的时间之间不一致，即，该挥拍动作在球a43到达球返回极限位置之后。在这种情况下，游戏处理器40判断为“失误”。另外，在步骤S22中运动速度保持“0”意味着球拍输入设备80没有被挥动。在这种情况下，游戏处理器40根据球a43到达位置是否在乒乓球台a51上(图14)而判断为界外球或界内球。
步骤S22至S24被重复执行直到球a43到达球返回极限位置。在该过程中，如果在步骤S23判断为“是”，这意味着由于球拍输入设备80的挥动使得运动速度到达峰值。在这种情况下，在步骤S26中，游戏处理器40确定在相反方向上的运动速度的参数、由球拍击回的球a43的方向等等。球a43根据如此确定的参数而运动。
根据图13的实施例，当游戏玩家对游戏屏幕上的球运动挥动球拍输入设备80时，根据速度和时间检测输入设备的运动速度以击回该球，从而作为一个回击球在游戏屏幕上移动该球。根据该球运动到的位置等等，象通常乒乓球游戏中那样，判断界外球或界内球。相应地，在该实施例中，游戏玩家能够挥动球拍输入设备80，从而可以享受不能在常规视频游戏中体验的实际感觉。
顺便提一下，图13的实施例示出使用球拍输入设备80的对抗型感应乒乓球游戏设备。但是，可以仅仅使用一个球拍输入设备80来进行“单人游戏”。在这种情况下，游戏屏幕在整个屏幕上显示一个运动员a49、一个球a43、一个网a50和一个乒乓球台，如图18中所示。但是，如果需要的话可以显示背景图像，例如观众席。在“单人游戏”的情况中，由运动员a49的回击将在游戏处理器a40的控制下。顺便提一下，尽管仅仅一个加速度传感器被提供在该球拍输入设备80中，但是提供4个或至少3个加速度传感器能够进行击球部分88的X轴(左和右)方向以及Y轴(前和后)方向的检测。这将获得更高级的控制，从而可以使得该游戏更加有趣。
上述实施例具体对棒球和乒乓球游戏进行说明。但是，本发明还可以应用于所需的球类游戏，其中根据输入设备的加速度(运动速度或位移速度)，由游戏玩家在三维空间中挥动或位移的输入设备被用于引起在游戏屏幕上球的改变。
尽管本发明已经具体描述和示出，但是这仅仅是举例说明而不是限制，本发明的精神和范围仅仅由所附权利要求限制。
权利要求
1.一种感应球类装置，用于通过在电视监视器的屏幕上至少显示一个球标志来进行球类游戏，其中包括输入设备，其被一个游戏玩家在三维空间中移动；信号输出装置，其包含在该输入设备中，以根据该输入设备在三维空间中的运动的加速度输出一个加速度校正的信号；以及游戏处理器，用于接收该加速度校正的信号，并且使得显示在屏幕上的球标志发生改变。
2.根据权利要求1所述的感应球类游戏装置，其中所述游戏处理器根据加速度校正信号确定所述输入设备的运动速度，以及根据至少该运动速度确定用于改变该球的参数。
3.根据权利要求1或2所述的感应球类游戏装置，其中所述信号输出装置包括无线信号发送装置，用于把加速度校正信号无线发送到所述游戏处理器。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的感应球类游戏装置，其中进一步包括一个红外线存储介质；所述游戏处理器至少包括操作处理装置、图像处理装置、声音处理装置和存储器；所述操作处理装置执行存储在所述信息存储介质中的程序代码并且根据从所述信号输出装置输出的加速度校正信号计算至少位置、运动方向和球的速度；所述图像处理装置通过使用存储在所述信息存储介质中的图像数据在所述操作处理装置的控制下产生包括该球在内的图像信息；所述声音处理装置通过使用存储在所述信息存储介质中的声音数据在所述操作处理装置的控制下再现声音；所述存储器由至少所述操作处理装置用于保存操作的进程和结果。
5.根据权利要求4所述的感应球类游戏装置，其中所述信息存储介质包括一个非易失性半导体存储器。
6.根据权利要求1至4中的任何一项所述的感应球类游戏装置，其中所述球类游戏是棒球游戏，所述输入设备包括球棒输入设备，所述游戏处理器根据来自所述球棒输入设备的加速度校正信号使得球发生改变。
7.根据权利要求1至4中的任何一项所述的感应球类游戏装置，其中所述球类游戏是棒球游戏，所述输入设备包括球棒输入设备和球输入设备，所述游戏处理器根据来自所述球棒输入设备的加速度校正信号和来自于所述球输入设备的加速度校正信号使得球发生改变。
8.根据权利要求1至4中的任何一项所述的感应球类游戏装置，其中所述球类游戏是乒乓球游戏，所述输入设备包括球拍输入设备，所述游戏处理器根据来自所述球拍输入设备的加速度校正信号使得球发生改变。
全文摘要
一种感应棒球游戏装置(10)具有连接到电视监视器(18)的游戏机(12)。球棒输入设备(32)具有一个加速度传感器。加速度信号由一个红外线LED(34)发送到游戏机(12)的红外线接收机,从而游戏机(12)确定球棒输入设备(32)的运动速度,以计算要被挥击的球的运动参数。相应地,被击球在游戏屏幕上根据该参数而运动。
文档编号A63B69/00GK1338961SQ00803483
公开日2002年3月6日 申请日期2000年10月2日 优先权日1999年10月4日
发明者上岛拓, 加藤周平 申请人:新世代株式会社