游戏机的控制器

本发明涉及游戏机用的一种控制器，更具体地说，涉及玩机者为操纵电视游戏机所使用的一种控制器。

本发明的受让人制造和出售的家用电视游戏机（市面上以“家用计算机”和任天堂娱乐系统”的名称出售）其所用的控制器通常叫做游戏机控制器（或游戏机操纵器）。这种控制器的外壳工作面上设有一个十字形键体，键体底下设有一个橡皮接点开关，如美国专利4，687，200或日本实用新型748986所公开的那一种。用这种控制器可以给游戏机发出四种不同的指令，具体作法是，只要将放在键体上的拇指上、下、左、右移动就可以轻易操纵。

但现代的游戏机由于游戏程序越来越复杂、难度大，因而操作开关的数目增加。操作开关的数目增加时，必须用多个手指同时操纵不同的开关，于是操作的速度减慢了，因而也就可能出现误操作。这些问题使游戏变得不怎么好玩。

所以要增加操作开关的数目时，控制器的设计就更为重要了。为了即使操作开关的数目增加也能控制自如，从运行工程学（human  enginee-ring）的角度考虑，必须满足下列条件。

（1）无需通过整个的手的运动来操纵开关。

（2）用一个手指稍微动一动就可按压开关。

（3）手指活动的方向很自然，并与指关节的活动相一致。

（4）至于食指或中指，由于它们活动的范围比拇指窄，一个手指只 分派一个开关，而且分派给这个手指的键体很大。

（5）用两只手指握住，就可以把控制器固定住。

（6）控制器小巧而质轻，易用两只手握住。

（7）控制器在结构上经久耐用，足以经受频繁和鲁莽的操纵。

遗憾的是，迄今还没有一个理想的游戏机控制器能满足上述所有条件。

因此本发明的目的是提供一种易于掌握而且即使操作开关的数目增加也能快速正确加以操纵的游戏机控制器。

本发明的另一个目的是提供一种结构简单适宜大批生产的游戏机控制器

本发明的另一个目的是提供一种结构经久耐用足以经受频繁和鲁莽操纵的游戏机控制器。

本发明的游戏机控制器在使用时是被握在左右手掌之间，它包括一个扁平形外壳、上表面操作装置和侧表面操作装置。外壳包括一个上表面、一个下表面和在空间把上表面和下表面分隔开的侧表面。上表面操作装置设置在外壳表面上握着外壳的手的拇指够得着的位置。侧表面操作装置设置在外壳侧表面上握着外壳的手的食指或中指够得着的位置。侧表面操作装置包括一个细长的键体、开关装置和夹持装置。键体在轴向上支撑在外壳中，而且可以转动。键体系配置得使其一部分沿外壳的侧表面外露。开关装置装在外壳中，键体通过转动而压住开关时，开关输出电信号。夹持装置把开关装置夹持在外壳中键体能压住开关的位置。

在本发明中，上表面操作装置设置在外壳上表面上拇指够得着的位置，侧表面操作装置则设置在外壳侧表面上食指或中指够得着的位置。因此使用者无需移动已经握住外壳的那只手，只要活动拇指和手指就能够操纵相应的操作装置。此外，只要使拇指或手指有一个最小的移 动量就能操纵各操作装置。另外，在本发明中，按压上表面操作装置和侧表面操作装置的方向与操纵这些装置的拇指或手指的弯曲方向相同，因而能顺利操纵。再有，在本发明中，侧表面操作装置的键体，其表面细长，沿外壳的侧表面配置，因而确保握住外壳侧表面的食指或中指下方具有较宽的操纵范围，从而即使使用活动范围比拇指小、操纵速度比拇指慢的食指或中指操纵这个操作装置，也能轻易操纵。此外，在本发明中，侧表面操作装置的开关装置是由夹持装置夹持在外壳中的，因而它能经受频繁而鲁莽的操纵。由于控制器的外壳呈扁平形，因而它质轻又小巧，可轻易地用两只手握住。另外，由于本发明结构简单，装配起来容易，因而适宜大批生产。

如上所述，本发明的游戏机控制器完全满足了上述（1）至（7）的条件。本发明的游戏机控制器控制性能优异，价廉耐用。

结合附图阅读下面有关本发明的详细说明即可清楚了解本发明的上述和其它目的、特点、其各个方面和优点。

图1是本发明一个实施例的游戏机控制器从上表面看上去的透视图。

图2是本发明一个实施例的游戏机控制器从下表面看上去的适视图。

图3是本发明一个实施例的游戏机控制器从下表面看上去的部件分解透视图。

图4是本发明一个实施例的游戏机控制器的横向剖视图。

图5是本发明一个实施例的游戏机控制器的纵向剖视图。

图6示出了本发明一个实施例的游戏机控制器的操纵情况。

图7是本发明一个实施例的游戏机控制器所连接的一个游戏机的结构实例的方框图。

图1和2是本发明一个实施例的游戏机控制器的外观透射图。图1 示出游戏机控制器从上表面看上去的情况，图2示出从下表面看上去的情况。

参看图1和2。游戏机的控制器10有一个外壳11。外壳11上表面的左侧和右侧分别设有作为第一上表面操作装置一个实例的方向选定控制器（也叫方向选定开关）12和作为第二上表面控制装置一个实例的操作选定控制器（也叫操作选定开关）13。方向选定控制器12和操作选定控制器13的配置也可与上述的相反，即12在右，13在左。外壳11位于方向选定控制器12或操作选定控制器13前面的侧表面上设有至少一个作为本发明的特点的侧表面操作装置一个实例的操作选定控制器（也叫操作选定开关）14。

更理想的情况是，外壳11前侧面的左、右位置上配备一对（总共两个）操作选定控制器14。图中配备有两个操作选定控制器，一个命名为14a，另一个为14b。操作选定控制器14用以选定与操作选定控制器13不同的操作状态（例如视频游戏机中的字符的操作状态）。

此外，游戏机控制器10上的方向选定控制器12与操作选定控制器13两者之间的中间位置配备有选择开关15a和启动开关15b。

图3至5示出了本发明一个实施例的控制器的细节。图3是控制器从下表面看上去的部件分解透视图，图4是主要部分的横向剖视图，图5则为主要部分的纵向剖视图。

下面参看图1至5说明控制器10更详细的结构。外壳11分为上半部111和下半部112。外壳11呈扁平的长条形。外壳11的左侧表面和右侧表面都是圆的，使用者易于握住它。外壳11后侧表面的中间部分在前侧表面的方向凹下去，以便于拇指活动，操纵方向选定控制器12和操作选定控制器13。更理想的情况是，外壳11的上表面呈平滑的凸出曲线形状，下表面呈平滑的下陷曲线形状，使其用两手握住时非常平稳，与玩机者的手配合得好，便于操作。

方向选定控制器12采用例如美国专利4，687，200中所公开的开关。更具体地说，方向选定控制器12包括一个十字形的键体121。键体121下面配置有构成四个接点122的橡皮接点123。橡皮接点123安置在板16上，板16上形成有接点电路（图中未示出）。按压键体121的任何上、下、左和右的凸出部分时，键体121下面的橡皮接点123就在键体121的按压方向上弹性地变形。于是橡皮接点的四个接点122中位于键体121按压方向下方的接点122就与板16上形成的接点电路电接触。方向选定控制器12的结构使其可作为选定上、下、左、右四个方向中任一方向用的开关。外壳上半部111靠左端的上表面形成有十字形孔113，键体121即插入孔133中。

操作选定控制器13包括四个键钮开关13a至13d。这些键钮开关13a至13d设在外壳11靠近右端的上表面。键钮开关13a至13d安置得使其处在两个彼此交叉的线上。该两线可以是垂直交叉。各键钮开关13a至13d都具有圆筒形键体131。各键体131底部的外周边形成有一个径向突出的凸起部分132。外壳上半部111上开有四个孔114，键体131即插入孔114中。在外壳上半部111的后表面，围绕各孔114形成有圆筒形导向凸起部分115。各导向凸起部分115的侧表面上形成有槽116，给设在各键体131上的凸起部分132导向之用。也可以不用这样槽116而在各导向凸起部分115侧表面的内壁上设条形凹口。各键体131底下设有橡皮接点133，供弹性地夹持各键体131之用。橡皮接点133由弹性橡胶制成，四个对应于键体131的接点143固定在橡胶体上，与橡胶体形成一个整体。板16位于各键体131底下的各部分形成有对应于橡皮接点133的各接点134的接点电路（图中未示出）。软线17连接到板16上，用以将各种开关12、13、14、15a和15b（见图7）的工作状态传送给处理装置（CPU），板16上还设有信号处理电路18。

键钮开关13a至13d根据游戏机的操作情况提供给游戏机本体（图 中未示出）的选定内容取决于游戏的机程序。键钮开关13a至13d的选定内容并不是固定在控制器方面。因此控制器10把键钮开关13a至13d当作选定在功能上没有加以规定的动作A至动作D的开关来处理。根据这一点，在键钮开关13a至13d的键体131的各表面上、或在外壳上半部111上表面对应键钮开关13a至13d的各位置上标有字母A至D。

操作选定控制器14a和14b包括键体141。各键体141沿壳体11侧表面的形状呈长条形而延伸，其宽度比外壳11侧表面的窄。各键体141的一端部（靠近外壳11中心）作为固定端由轴142支撑着。各轴142插入并固定在外壳11上半部111后表面上形成的容纳该轴的部分117中。各键体141的另一端是自由端。因此各键体141的自由端能绕轴142转动。各键体141靠近自由端的部分作成圆形，以配合外壳11侧表面的形状。外壳11中靠近各键体自由端的内表面对面设有两组橡皮接点143。各橡皮接点143的底部表面形成空腔，如图4和5所示，空腔顶棚表面设有接点144。各橡皮接点143安装固定在相应的夹持件145中。各夹持件145配置在外壳11中靠近各键体141自由端内侧表面对面的位置上。各夹持件145可作为与外壳11分立的构件而设置。但各夹持件最好是在外壳上半部111后表面上与上半部111整体形成，如本实施例中所示的那样。各夹持件145夹持着各橡皮接点143，并作为一个阻挡块而将各键体141的转动角度限定在规定范围内。如图3至5所示，各夹持件145都制成带槽的骨架形凸起部分，橡皮接点143即插入凸起部分的沟槽中。各橡皮接点143和夹持件145对面都配置有一个板（辅助板）146。各板146插入例如靠近板16左角和右角处形成的缺口中，且垂直于板16固定住。板146表面上形成有对应于橡皮接点143的各接点144的接点电路（图中未示出）。各键体141转动时，橡皮接点143发生弹性变形，从而使各接点与各板146上的接点电路平行接触。各板146上形成的接点电路通过引线147连接到板16上形成的电路图形的一部分 上。

现在说明本发明游戏机控制器10的装配步骤。首先，如图3所示，将外壳上半部111后表面朝上地放置。然后，从外壳上半部111的后表面侧将键体121面朝下地插入孔113中。这之后，将橡皮接点123安置在键体121的底部表面上。再把四个键体131面朝下地插入外壳上半部111的四个孔114中。各键体131系安置得使设在各键体131上的凸起部分132嵌入各导向凸起部分115上形成的槽中。这样就便于将各键体131插入各孔114中。然后将橡皮接点133面朝下地安置在各键体131的底部表面上。接着，把各橡皮接点143插入各夹持件145中。再把各轴12的一端插入容纳该轴的部分117中。把各轴142插入各键体141一固定端处形成的孔中。于是轴142就把各键体141的固定端在轴向上支撑起来。接下去将装有形成一个整体的选择开关15a和启动开关15b的橡皮接点151插入外壳上半部111的孔118中，橡皮接点面朝下。这之后，将板16安置在橡皮接点123和133上，各板146面对各夹持145配置。然后将外壳下半部112放在外壳上半部111上，用螺钉将外壳下半部固定到外壳上半部上。

如上所述，在本实施例中，装在操作选定控制器13中的四个键钮开关13a至13d系在交叉或垂直正交的四个方向上配置。键钮开关13a至13d可作为方向选定开关使用，根据程序处理选定上、下、左或右各方向。在此情况下，游戏机控制器10可供要求两种不同方向选定控制器体系的游戏机使用。举例说，在控制坦克的游戏中，可以按压方向选定控制器12的键体121的上或下凸出部分来选定坦克左履带往前或往后的转动。可按压操作选定控制器13的键钮开关13a或13d来选定坦克右履带往前或往后的转动。在此情况下，按压键体121和键钮开关13a的上部凸起时，坦克往前移动（前进）。按压键体121和键钮开关13d的下部分凸起时，坦克往后移动。按压键体121和键钮13d的上凸出部分时， 坦克向左转，按压键体121和键钮开关13a的下部突起时，坦克往右转。在这种坦克游戏中，可以用操作选定控制器14选定导弹或大炮的发射。在只要求一个方向选定控制器体系的游戏中，用操作操作选定控制器13作为方向选定控制器，用方向选定控制器12作为操作选定控制器来编排适当的程序时，可以提供适合左撇子玩机者使用的游戏机控制器。

上述实施例中的游戏机控制器10具有两个键钮开关14a和14b，作为操作选定控制器14设在外壳前侧表面的左侧和右侧。为然也可以在外壳11前侧表面的左侧或右侧只设一个键钮开关。另外，加大外壳11的厚度就可以把两个键钮开关并置在外壳11前侧表面的右侧或左侧。外壳11前侧表面的右侧和左侧可以各设两个键钮开关（总共四个开关）。在该情况下，玩机者握住外壳11，用食指和中指操纵各键钮各开关。键钮开关14a的键钮141和键钮开关14b的键体141可以制成联接成一个整体的一个键体，可由轴142按轴向支撑键体的中间部分。

现在详细说明上述实施例游戏机控制器10的使用方法及其效果。

图6示出了游戏机控制器10的使用情况。图7是本实施例的游戏机控制器10所连接的游戏机系统一个实例的结构方框图。

本实施例游戏机控制器10的使用如图6所示。更具体地说，玩机者用其左右手掌握住外壳11的左右端。为了稳稳握住外壳11，玩机者将其食指或中指沿外壳11的前侧表面放置。在此情况下，玩机者移动其左拇指或改变左拇指的斜度来按压十字形键体121的任何上、下、左、右四个凸出部分。这样就选定了显示在游戏机荧光屏（图上未示出）上字符或光标的移动方向。玩机者一边按压四个键体13a至13d中的任何一个键体一边移动其右手拇指，就这样选定游戏中规定的操作状态。此外，玩机者还用其左手和右手的食指或中指按压键钮开关14a和14b的键体141。用食指或中指的向内部分按压键体141时，键体141的自由端受压，于是绕轴向支撑的固定端转动。这样，外壳11中的橡皮接点143就 弹性变形，从而使板146上形成的接点电路短接。于是电信号就从接点电路发出。

参看图7。信号处理电路18包含一个能并行输入和串行输出的移位寄存器。当并行的写信号从游戏机本体20的微处理器（CPU）21加到信号处理电路18上时，信号处理电路18就从方向选定控制器12、键钮开关13a至13d和14a至14b作为并行输入读取按压信号，并将其存储在移位寄存器中。然后，当串行读出信号从游戏机本体20的微处理器21加到信号处理电路18上时，信号处理电路18就与时钟信号CL同步地串行输出存储在移位寄存器中的数据。移位寄存器的输出加到输入/输出端口22上并输入该端口中。CPU  21根据装在存储器盒30中的存储器（ROM）31所设定的程序确定装在输入/输出端口22中的游戏机控制器10的操作状态，并根据确定结果执行游戏程序。游戏处理包括例如用以移动或改变显示在游戏机荧光屏上的字符的图象处理。这种图象处理由图象处理器（PPU）23根据存储器31中给定的程序在CPU  21的控制下进行。这时，音响源电路24根据存储器31中给定的程序产生模拟信号，供产生背景音乐或音响效果之用。

程序可以使其适宜于玩机者在游戏开始时有选择地设定应分派给装在操作选定控制器13中的键钮开关13a至13d和装在操作选定控制器14中的键钮开关14a和14b的选定功能。

虽然至此已详细介绍和举例说明了本发明的内容，但显然不难理解，这仅仅是举例说明而已，并不是对本发明的限制，本发明的精神实质和范围仅仅受本说明书所附权利要求书中的各项权利要求的限制。