專利名稱：游戲板、棋子、粘附物和用于檢測游戲板上的棋子的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及包括板表面的游戲板，該游戲板包括用于檢測位于游戲板上的棋子的裝置。
本發明還涉及棋子和粘附物，該粘附物適用于棋子和用于玩板游戲的系統，該系統包括游戲板和至少一個棋子。
背景技術：
可從一些系統中得知使用或不使用顯示器來識別桌子和書桌上的物體的概念，這些系統包括攝像機，這些攝像機位于書桌上方并且使用物體識別軟件以識別并定位書桌上的物體。這些系統的主要缺點是攝像機的圖像可由使用者變得模糊，尤其是在使用者伸手拿棋子以移動時。此外，環境照明也可對物體識別的質量造成負面影響，從而使這些系統對于在室外或黑暗的房間內玩游戲板時不太有用。當在室外玩時，攝像機的放置也是一個問題。
發明內容
本發明的目的是提供游戲板、棋子和用于玩板游戲的系統，該系統使可靠地檢測游戲板上的棋子成為可能。
根據本發明的第一方面，提供游戲板，該游戲板包括板表面和掃描顯示器，該掃描顯示器包括顯示裝置和檢測裝置，該顯示裝置用于顯示板表面上的游戲板布局，該檢測裝置用于在棋子的代碼表面指向板表面時掃描棋子的代碼表面以檢測棋子代碼。
在本發明的實施例中，游戲板還包括存儲器和處理器，存儲器用于將存儲代碼組儲存，處理器用于將所檢測的棋子代碼與存儲代碼組中的至少一個儲存的代碼進行對比以識別棋子。根據本發明第一方面的游戲板的實施例可連接到包括該存儲器和處理器的計算機，以能夠識別包括所檢測的棋子代碼的棋子。
根據本發明的第三方面，提供棋子，該棋子包括代碼表面，該代碼表面包括用于識別棋子的棋子代碼，如果棋子位于板表面，那么代碼表面指向游戲板的板表面，以能夠通過游戲板進行棋子代碼的檢測。
根據本發明的第四方面，提供用于玩板游戲的系統，該系統包括游戲板和根據本發明的至少一個棋子。
當棋子位于游戲板上或足夠接近于游戲板時，檢測裝置掃描棋子的代碼表面以檢測棋子代碼，以能夠決定棋子代碼。由顯示裝置提供的光由棋子的代碼表面部分反射。將檢測裝置布置成用于檢測反射光并從反射的光中獲得棋子代碼。由代碼表面反射的光的圖案、數量和波長取決于代碼。該代碼既可以是反射的又可以是吸收的，只要能將該代碼從代碼表面的其它部分中清楚地區分出來。或者，可以將這些棋子通過提供不同的棋子來編碼，這些不同的棋子具有不同顏色的代碼表面。處理器將所檢測的代碼與來自儲存在存儲器中的代碼組中的代碼進行對比。當所檢測的代碼和所儲存的代碼之間匹配時，就識別該棋子。
將會注意到，美國麻省理工學院媒體實驗室已經開發出metaDESK(見“metaDESK用于有形用戶界面的模型和原型”，在UIST’97的學報中發表)，metaDESK并非用于顯示游戲板，而是能夠識別書桌上的物體。metaDESK的最大組件是桌面本身，這種桌面是用于顯示2D地理信息的背投近水平圖形表面。幾個被動物理物體由使用者在桌面表面進行操作。這種系統中的傳感由桌面單元內的計算機圖像系統連同磁場位置傳感器和電接觸傳感器來提供。與前面所描述的在書桌上方使用攝像機的系統相比，metaDESK沒有使用者可防礙攝像機圖像的缺點。不過，metaDESK并沒有解決由環境照明的變化所導致的問題。metaDESK的另一個缺點是系統的尺寸大，因為使用了背投系統和攝像機。相反，在本發明中，掃描顯示器包括顯示游戲板布局的顯示器和傳感器的組合，因為代碼由棋子屏蔽，所以這種掃描顯示器相對較小并且對環境照明不太敏感。
在根據本發明的實施例中，顯示裝置包括多個光調制單元且檢測裝置包括用于掃描棋子的代碼表面的多個光傳感器，將多個光傳感器的一個單獨的光傳感器布置成鄰近于多個光調制單元的至少一個單獨的光調制單元。在替代實施例中，將包括光調制單元的第一層堆疊在包括光傳感器的第二層上。
例如，掃描顯示器中的光調制單元是LCD或者有機LED顯示器的像素。在LCD顯示器中，像素按照加在該單元的電壓傳送或遮擋背景光或環境光。在這種LCD顯示器中，傳感裝置可以是光敏元件，將這些光敏元件加到這些單元或者LCD顯示器的單元的子群，或者，這些光敏元件出現在單獨的疊層內。例如，這些光敏元件是光敏電阻(LDR)、光電二極管元件、或CCD或CMOS光傳感器元件，這種光敏電阻的電阻取決于到達元件的光的數量。有機LED(OLED)根據加到單元的電流發出光。有機LED可分成兩組；小分子OLED和大分子OLED。大分子OLED也稱為聚合物LED。
有機LED顯示器可包括有機LED，該有機LED也起到光傳感器的作用。具有光檢測能力的基于聚合物LED的顯示器已經由PHILIPS公司開發并且可作為用于根據本發明的游戲板的掃描顯示器。基于聚合物的掃描顯示器的使用具有許多優點。例如，這種顯示器重量小、非常平且薄并且提供高分辨率、高亮度、高對比度和大視角。通過將光調制和光傳感功能集成在一個組合單元中，就減少制造根據本發明的游戲板所要求的組件的數量。
在根據本發明的游戲板的優選實施例中，游戲板還包括接觸檢測裝置，該接觸檢測裝置用于檢測具有棋子的接觸表面的板表面的接觸。在某些板游戲中，游戲板能夠區別棋子的位置可能會是有利的，這種棋子由使用者恰好保持在板表面的上方，且代碼表面從棋子的位置指向板表面，該棋子置于板表面并與板表面接觸。將會注意到，棋子的接觸表面可包括代碼表面。
當代碼表面十分接近板表面并且指向板表面時，處理器還可以檢測相對于游戲板的棋子的方向和、或位置。棋子的位置可從光傳感器的位置推斷出，該光傳感器檢測棋子代碼。如果棋子的接觸表面的形狀或者在代碼表面的代碼的形狀不完全對稱，那么還可從由光敏元件提供的信號推斷出棋子的方向。對于大多數板游戲來講，知道棋子的位置是必要的。游戲的形勢不僅取決于哪些棋子在游戲板上，而且還取決于棋子在游戲板上的位置。在某些板游戲中，知道棋子的方向也可能是有利的。例如，Stratego游戲僅允許一個玩家看到僅位于棋子的一側的圖像，在這種游戲中，當棋子的方向為其它玩家也可看到該圖像時能夠提供警示信號。
通過參考下面描述的實施例，就會明白本發明的這些和其它方面。
在附圖中圖1示出了根據本發明的系統的示意圖；圖2a到2d示出了根據本發明的游戲板中的光調制單元和光傳感器的示范性布置；圖3示出了根據本發明的游戲板的替代實施例；圖4a、4b和4c示出了根據本發明的棋子的實施例；圖5示出了根據本發明的棋子的替代實施例；以及圖6示出了根據本發明的放置在游戲板上的棋子的實施例。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的系統1的示意圖。系統1包括游戲板2和棋子20。游戲板2包括板表面3，能夠在板表面3上玩各種板游戲。游戲板2可包括或者連接到處理器5、存儲器6和圖形生成單元4，以根據在板表面3上選擇的板游戲顯示游戲板布局。熟知的板游戲的示例是國際象棋、西洋雙陸棋、拼字游戲和壟斷游戲。根據本發明的系統不僅能夠進行古典的、熟知的板游戲，而且還可用于全新的板游戲。例如，這些新的板游戲可包括根據游戲的趨勢改變游戲板布局的板游戲。例如，板表面3可以是顯示設備的表面，如LCD監視器或覆蓋這樣的顯示設備的透明板。存儲器6、處理器5和圖形生成單元4可包括在連接到游戲板2的個人計算機(PC)中。游戲板還包括光傳感器12，光傳感器12用于檢測由棋子20的代碼表面反射的光。在圖1中，光傳感器12由方框12示意性示出，實際上，這些光傳感器出現在板表面3附近的游戲板2中。這些光傳感器12的不同實施例和布置將在下面進行描述。
優選該系統還包括用戶界面8，以使用戶能夠選擇板游戲、開始新的板游戲、保存游戲、加載以前保存的游戲和選擇游戲模式等。用戶界面8可包括熟知的設備，如鍵盤、鼠標或游戲棒。或者，如果板表面起到檢測與尖的物體如鋼筆或指尖接觸的作用，那么板表面的部分可起到用戶界面8的作用。用于這些用戶界面8的不同類型觸摸屏的使用是熟知的。光傳感器12還可用于檢測尖的物體與板表面3的接觸或接近于板表面3。用戶界面8的尺寸和元件可根據游戲、游戲形式和、或可用的選項而變化。該系統可包括Internet接線9，這種Internet接線9使與來自全世界的玩家一起玩板游戲成為可能。
由光傳感器12提供的信號可用于檢測棋子20在板表面3上方還是與板表面3接觸。游戲板還可以包括接觸檢測單元7，該接觸檢測單元7用于檢測棋子20接觸表面與板表面3的接觸。在某些板游戲中，游戲板2能夠區別棋子20的位置可能會是有利的，這種棋子20由使用者恰好保持在板表面3的上方，且代碼表面從棋子20的位置指向板表面3，該棋子20置于板表面3并與板表面3接觸。例如，接觸檢測單元7使用熟知的觸摸屏技術并且還可用于提供用戶界面8。
顯示器和光傳感技術的許多組合可用在掃描顯示器之中，該掃描顯示器用在根據本發明的游戲板2中。用于掃描顯示器的顯示器技術可以是用于電視、個人、膝上型電腦或手持計算機或者包括監視器的其它裝置的任何已知的顯示器技術。優選使用基于像素的顯示器，且光傳感器加到像素。用在根據本發明的游戲板中的基于像素的顯示器的一些示例在下面提供。通常用在數碼相機中的已知的多種類型的光傳感器，如CCD或CMOS傳感器，可用作掃描顯示器中的光傳感元件。將游戲板2設計成將來自棋子20的代碼表面所反射的光可由光傳感器檢測，且能夠通過分析由光傳感器檢測的光的圖案來識別代碼。針對現有技術中的游戲系統而言，目前將光傳感器12和顯示裝置放置在相互非常接近的位置，以使它們實際上形成單個單元。檢測棋子20的代碼表面上的代碼比用現有技術中的攝像機系統檢測棋子20的形狀更加可靠。
圖2a到2d示出了根據本發明的游戲板2中的光調制單元11和光傳感器12的示范性布置。優選將多個光調制單元11布置在柵格內，如LCD顯示器或有機LED顯示器內。掃描顯示器還包括多個光傳感器12，這些光傳感器12用于掃描棋子20的代碼表面。多個光傳感器12中的一個單獨的光傳感器12應接近于掃描顯示器的至少一個光調制單元11，以在棋子20的代碼表面反射后能夠接收來自該光調制單元11的光。在圖2a中，將光傳感器12設在每個光調制單元11之后，這樣，多個光傳感器12形成柵格，且分辨率與由光調制單元11形成的柵格的分辨率相等。在圖2b所示的掃描顯示器中，將光傳感器12結合在光調制單元11內，以形成組合光傳感/調制單元13。例如，這種組合單元13可包括聚合物光發射二極管(polyLED)，這些聚合物光發射二極管能夠發射并檢測光。圖2c和圖2d示出了游戲板2中的光調制單元11和光傳感器12的替代布置。在圖2c和圖2d所示的游戲板2中，由光傳感器12形成的柵格的分辨率低于由光調制單元11形成的柵格的分辨率。
圖3示出了根據本發明的游戲板的替代實施例。在本實施例中，將光調制單元11和光傳感單元12分別包括在第一層31和第二層32內。為了掃描顯示器正確工作，第一層31至少部分地透明以能夠使由棋子20的代碼表面反射的光到達第二層。游戲板2設計成大多數到達光傳感器12的光直接來自于棋子20的代碼表面。直接來自于光調制元件11或通過游戲板2的內部反射的光可削弱游戲板2檢測棋子20的代碼表面上的代碼的能力。在圖3中，光調制層31堆疊在光傳感層32之上。或者，光傳感層32可堆疊在光發射層31之上。在這種情況下，光傳感層32部分透明以使游戲板布局能夠顯示在板表面3上且光傳感器12對直接來自光調制單元11的光不敏感。在棋子20的代碼表面反射的光應僅由光傳感器12檢測。
圖4a、4b和4c示出了根據本發明的棋子20的實施例。所有的這些圖均示出棋子20具有接觸表面23，接觸表面23包括代碼表面21。在圖4a中，在代碼表面21上的代碼22包括字符。在圖4b中，代碼22包括條形碼。也可使用基于背景色和前景圖像顏色之間的視覺對比的其它代碼系統。例如，也可將象形圖或不同形狀或尺寸的多邊形用作代碼22。圖4c示出了具有代碼22的棋子20，包括象形圖。如果游戲板用于檢測代碼表面21反射的光的顏色，那么可將顏色調配可用于對不同的棋子20進行編碼。
或者，可提供用于棋子的代碼粘附物。該粘附物可用于對沒有代碼的正常棋子組進行編碼。然后，有編碼的棋子可與根據本發明的游戲板2一起使用，并且由游戲板2識別。粘附物也可以用于記錄已具有代碼的棋子。例如，當來自第一組棋子的棋子包括代碼且該代碼與來自第二組棋子的棋子代碼相同并且這兩組棋子將一起用于玩游戲時，可要求進行記錄。
在將棋子20置于板表面3上或恰好保持于板表面3上方且棋子20的代碼表面指向板表面時，光傳感器檢測代碼表面反射的光。反射光的波長和強度取決于代碼表面21上的代碼22。代碼表面21的較暗的部分比較亮的部分反射的可見光少。由光傳感器12檢測的反射光的信息由處理器5進行分析，以識別并定位棋子，該棋子由檢測代碼22表示。如果代碼不完全對稱，處理器還可從光傳感器12檢測的光得出棋子的方向。
圖5示出了根據本發明的棋子的替代實施例。圖5所示的棋子20的接觸表面23不包括代碼表面21。當將棋子20的代碼表面置于板表面3上時，棋子20的代碼表面21恰好在板表面3的上方并且指向板表面3。
圖6示出了根據本發明的置于游戲板2上的棋子的實施例。當將代碼表面21置于游戲板2上時，該代碼表面21從游戲者的視角變模糊。用于顯示游戲板在板表面3上的布局的由顯示器發射的光的部分由代碼表面21反射并用于識別棋子20。
應注意到，前面所提及的實施例舉例說明了本發明而非對本發明進行限制，并且本領域的熟練的技術人員將能設計出許多替代實施例，而不偏離所附的權利要求書的范圍。在這些權利要求中，置于括號間的任何參考符號不構成對權利要求的限定。動詞“包括”的使用及其變化形式不排除除了權利要求中闡述的元件或步驟以外的元件或步驟的存在。在元件前面出現的冠詞“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在。本發明可由包括幾個不同元件的硬件裝置進行實施，且借助適當的編程計算機。在列舉了幾種裝置的裝置權利要求中，這些裝置中的幾個裝置可由硬件的一個且相同的項目體現。在相互不同的從屬權利要求中引證的某些措施并不表明這些措施的組合不能用于提供好處。
權利要求
1.一種游戲板(2)，所述游戲板(2)包括板表面(3)和掃描顯示器，所述掃描顯示器包括顯示裝置，所述顯示裝置用于顯示所述板表面(3)上的游戲板的布局，以及檢測裝置，當棋子(20)的代碼表面(21)指向板表面(3)時，所述檢測裝置用于掃描棋子(20)的代碼表面(21)以檢測棋子代碼(22)。
2.如權利要求1所述的游戲板(2)，其特征在于所述游戲板(2)還包括存儲器(6)，所述存儲器(6)用于將存儲代碼組儲存；以及處理器(5)，所述處理器(5)用于將所檢測的棋子代碼(22)與存儲代碼組中的至少一個儲存的代碼進行對比以識別棋子(20)。
3.如權利要求1所述的游戲板(2)，其特征在于所述顯示裝置包括多個光調制單元(11)且所述檢測裝置包括用于掃描所述棋子(20)的所述代碼表面(21)的多個光傳感器(21)，將所述多個光傳感器(12)中的單獨的光傳感器(12)布置成鄰近于所述多個光調制單元(11)中的至少一個單獨的光調制單元(11)。
4.如權利要求1所述的游戲板(2)，其特征在于所述掃描顯示器包括第一層(31)和第二層(32)，所述第一層(31)包括用于顯示所述游戲板布局的多個光調制單元(11)，所述第二層(32)包括用于掃描所述代碼表面(21)的多個光傳感器(12)，所述第一層(31)與所述第二層(32)堆疊。
5.如權利要求3或4所述的游戲板(2)，其特征在于所述光調制單元(11)是LCD顯示器的像素。
6.如權利要求3或4所述的游戲板(2)，其特征在于所述光調制單元(11)是有機LED顯示器的像素。
7.如權利要求1所述的游戲板(2)，其特征在于所述掃描顯示器包括多個組合單元(13)，所述組合單元(13)布置成用于調制光以顯示所述游戲板布局，以及感測用于掃描所述棋子(20)的代碼表面(21)的光。
8.如權利要求7所述的游戲板(2)，其特征在于所述組合單元(13)包括有機LED。
9.如權利要求1所述的游戲板(2)，其特征在于還包括接觸檢測裝置，所述接觸檢測裝置用于檢測所述板表面(3)與所述棋子(20)的接觸表面(23)的接觸。
10.如權利要求2所述的游戲板(2)，其特征在于當所述代碼表面(21)指向所述板表面(3)時，所述處理器(5)布置成用于檢測所述棋子(20)的位置。
11.如權利要求2所述的游戲板(2)，其特征在于當所述代碼表面(21)指向所述板表面(3)時，所述處理器(5)布置成用于檢測所述棋子(20)相對于所述游戲板(2)的方向。
12.一種棋子(20)，所述棋子(20)包括代碼表面(21)，所述代碼表面(21)包括用于識別所述棋子(20)的棋子代碼(22)，如果所述棋子(20)位于板表面(3)，那么所述代碼表面(21)指向游戲板(2)的板表面(3)，以能夠通過所述游戲板(2)進行所述棋子代碼(22)的檢測。
13.如權利要求12所述的棋子(20)，其特征在于還包括接觸表面(23)，所述接觸表面(23)用于支持所述板表面(3)上的所述棋子(20)。
14.如權利要求13所述的棋子(20)，其特征在于所述接觸表面(23)包括所述代碼表面(21)。
15.如權利要求12所述的棋子(20)，其特征在于所述棋子代碼(22)包括顏色。
16.如權利要求12所述的棋子(20)，其特征在于所述棋子代碼(22)包括視覺對比。
17.如權利要求16所述的棋子(20)，其特征在于所述視覺對比包括條形碼。
18.如權利要求16所述的棋子(20)，其特征在于所述視覺對比包括象形圖。
19.如權利要求16所述的棋子(20)，其特征在于所述視覺對比包括字符。
20.一種用于棋子(20)的粘附物，所述粘附物包括棋子代碼(22)，當所述棋子代碼(22)指向所述游戲板(2)的板表面(3)時，所述棋子代碼(22)用于能夠使權利要求1所述的游戲板(2)識別所述棋子(20)，所述棋子代碼(22)與儲存在存儲器(6)中的儲存代碼相等，所述存儲器(6)包括儲存代碼組。
21.一種用于玩板游戲的系統(1)，所述系統(1)包括如權利要求1中所述的游戲板(2)和如權利要求12中所述的至少一個棋子(20)。
22.如權利要求21所述的用于玩板游戲的系統(1)，其特征在于還包括如權利要求20所述的粘附物，所述粘附物附到所述棋子(20)以提供所述代碼表面(21)。
全文摘要
一種具有板表面(3)和掃描顯示器的游戲板(2)，該掃描顯示器包括顯示裝置和檢測裝置，顯示裝置用于顯示板表面(3)上的游戲板的布局，當棋子(20)的代碼表面指向板表面(3)時，檢測裝置用于掃描棋子(20)的代碼表面以檢測棋子代碼。游戲板(2)還包括或連接到存儲器(6)和處理器(5)，存儲器(6)用于儲存代碼組，處理器(5)用于將所檢測的棋子代碼與儲存的代碼進行對比以識別棋子(20)。優選檢測裝置包括多個光傳感器(12)。
文檔編號A63F13/00GK101022863SQ200580031657
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月8日 優先權日2004年9月21日
發明者H·M·R·科坦拉德, R·溫特斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司