智力拼圖裝置的製作方法
2023-10-08 02:09:39 2
專利名稱：智力拼圖裝置的製作方法
技術領域：
和背景本發明涉及智力拼圖(Puzzle)和實現智力拼圖用的裝置。
可以買到種類繁多的智力拼圖和智力拼圖裝置。這些包括機械的和電子的智力拼圖。通常，使用人被要求利用預先設定的規則或限制通過真實的或想像的操作一系列真的或虛擬的對象來解決一個問題或達到一個目標。此種智力拼圖的例子是眾所周知的魯比克立方體(魔方，Rubic’s Cube)，其中要求使用人轉動一個立方體的各小部分，每個小部分都是由具有不同顏色的側面的較小立方體組成的，以便對準這些較小立方體，從而使該立方體的每個側面成為單獨一種顏色。
發明的綜述根據本發明，它提供一種智力拼圖裝置(Puzzle device)，包括(a)一個指示器陣列，每個指示器能夠二中擇一地指示一個第一狀態或一個第二狀態；(b)用於選擇指示器陣列中一個指示器的裝置；(c)在選擇指示器陣列中一個指示器時，用於根據預定圖形改變其它指示器中至少一個的狀態的裝置。
根據下面說明的本發明優選實施例中的其它特點，指示器為目視指示器，例如不同顏色的燈或可以或者打開或者關閉的燈。
根據說明的優選實施例中的又一些特點，指示器為接觸式屏幕，優先使用液晶顯示器(LCD)，最好具有背面照明，或者指示器可以是一個開關矩陣，每個開關最好包括一個發光二極體(LED)。
本發明提供娛樂性質的和富有挑戰意義的智力拼圖，它可以作為一種獨立的裝置、作為一種視像遊戲、作為一種計算機遊戲或以其它形式實現。
根據本發明的一種智力拼圖裝置包括一個指示器陣列，每個指示器能夠二中擇一地指示一個第一狀態或一個第二狀態。智力拼圖裝置同時包括用於順序選擇任何指示器的裝置。最後，該智力拼圖裝置包括在選擇指示器之一時根據預先設定的方式或圖形改變一個或多個指示器的狀態用的裝置。
附圖的簡要說明這裡僅作為例子參照
本發明，附圖中圖1-4表示根據本發明的智力拼圖所使用的四種例示的圖形；圖5-8例示一種利用圖2中圖形的三個動作的程序；圖9示意表示一種實現根據本發明的智力拼圖的裝置的可能構型；圖10表示一種實現根據本發明的智力拼圖的裝置的可能構型；圖11是另一種實現根據本發明的智力拼圖的裝置的可能構型；圖12是一種與實現根據本發明的智力拼圖的裝置一起使用的接觸式屏幕矩陣的分解圖；圖13是一種與實現根據本發明的智力拼力的裝置一起使用的開關陣列的透視圖；圖14表示圖13的開關陣列的一部分的分解圖，表示一個發光二極體和有關的開關。
優選實施例的說明本發明是一種可以以種類繁多的介質或形式實現的智力拼圖。根據本發明的智力拼圖裝置的本質是向使用人提供一個指示器陣列。每個指示器能夠二中擇一地顯示兩種狀態(例如亮和不亮)之一。使用人能夠順序地選擇任何指示器。每次選擇一個指示器，至少非選擇的指示器之一根據一些預定的或預先選擇的圖形改變狀態。目標是從一種起始的指示器狀態構型變到所要的指示器狀態構型，例如從其中一些指示器處於兩種狀態中每一種的構型變為其中所有指示器均為同一狀態的構型，或類似情況。
參照附圖和伴隨的說明可以更好地理解根據本發明的一種智力拼圖的原理和操作。
現在參照附圖，圖1例示一種實現根據本發明的智力拼圖用的裝置的可能形式。裝置10包括一個指示器12的陣列，每個指示器能夠二中擇一地指示第一狀態或第二狀態。
指示器12的陣列可以是線性的(一維的)或三維的，但最好是二維的，如圖中所示。二維方陣可以是平面的，如圖中所示，或者可以在三維空間中卷繞，例如形成一個立方體的六面或形成一個大體上球形的構型。可以是任何希望尺寸的二維陣列可以是矩形的，但最好是正方形的。4×4或5×5的正方形陣列被認為對許多用途是高度理想的。
每個指示器12能夠有選擇地指示至少兩種狀態。如讀者可以清楚的，也可以使用多於兩種的狀態。但是，為了易於表示，此處的說明限於其中每個指示器12能夠顯示僅僅兩種狀態之一的情況。狀態的指示可以用任何合適的手段，優選地是表示兩種顏色之一的目視指示器，最優選的是一個或者點亮或者不亮的燈(它可以是彩色的)。下面更詳細地說明若干可能的指示器12。可以設想其它的指示器，包括(但並不限於)各種電-機械裝置如一個活塞陣列，它們可以根據指示器位置之一的選擇而被二中擇一地推向上或推向下。
一種實現根據本發明的智力拼圖的裝置包括用於選擇指示器12之一的裝置，它可以包括接觸或移動指示器12本身或一個適當地連接到指示器上的元件，如下面更詳細地說明的。
最後，一個根據本發明的裝置包括合適的顯示驅動裝置，在選擇指示器之一時，該裝置改變至少一個非選擇的指示器的狀態，或許同時改變所選擇的指示器的狀態。在選擇指示器之一時哪些指示器改變狀態是根據一種預先設定的圖形或算法確定的。
圖1-4示出許多可能圖形中的四個例子。為說明起見，在每個圖中假定使用人選擇一個最初所有指示器12具有同一狀態(空白)的陣列中的中心指示器(元件C3)。圖1-4表示緊接在被選擇的元件C3之後的陣列的狀態。
圖1中五個指示器改變狀態--被選擇的指示器和沿對角線鄰接被選指示器的四個指示器(元件B2、B4、D2和D4)。
圖2中五個指示器改變狀態--被選擇的指示器和與被選指示器同一行或同一列的鄰接被選指示器的四個指示器(元件B3、C2、C4和D3)。
圖3中三個指示器改變狀態--在被選指示器左方和上方的兩個鄰接指示器及在後兩個指示器之間與被選指示器沿對角線鄰接的指示器(元件B2、B3和C2)。
圖4中三個指示器改變狀態--被選擇的指示器和沿對角線在被選指示器左上方和後下方與其鄰接的兩個指示器(元件B2和D4)。
圖5-8中例示的是使用圖2圖形的三種選擇的程序。圖5表示一種使一些指示器12位於一種狀態而其餘位於第二狀態的典型的起始位置。當選擇指示器C3時(用圖5中X指示)，結果是圖6的構型。可以注意到，指示器C3以及B3、C2、C4和D3改變了狀態。
下一次選擇是指示器D3(圖6中X)。當選擇D3時，結果示於圖7。可以注意到，指示器D3以及C3、D2、D4和E3改變了狀態。
最後，當選擇D5時(圖7中X)，結果是一個其中所有指示器均為同一狀態的陣列，如圖8中所示。可以注意到，指示器B5、C4、C5和D5改變了狀態，而圖形的第5個元件超出了5×5方陣的邊緣，因此沒有包括。如將容易理解的，在圖中沒有示出的一個替換的實施例中，可以利用卷繞來包括第5個元件，也就是，指示器C1可以被看作是緊鄰指示器C5，因此，當選擇指示器C5時，指示器C1可以改變狀態。可以進一步注意到，如果操作的目標是從圖5的指示器構型變到所有指示器12均為同一狀態的狀況，那麼通過圖5-8中說明的三次動作就達到了目標。
很容易理解，根據本發明的智力拼圖裝置可以用許多途徑實現，包括(但並不限於)一種獨立的手握型遊戲機，作為視像遊戲機或作為視像遊戲機的一部分，或作為計算機遊戲。
為了例示的目的，此處說明一種具有指示器的正方形平面方陣的可能的獨立的手握型裝置。這樣一種系統示意表示於圖9中。該系統包括矩陣顯示器20，用於顯示每個指示器12的狀態。該系統也包括選擇指示器用的選擇輸入裝置。該選擇輸入裝置例如可以是一個透明接觸式屏幕覆面、一個矩陣鍵盤或各種開關或其它控制器22。最好是，如下面更詳細地說明的，矩陣顯示器20和矩陣鍵盤22安裝在同一設備中，這對於使用人選擇所要的指示器最為方便。
圖9中所示的系統還包括一個合適的微控制器24，用於根據使用人的選擇改變各種指示器的狀態並用於完成其它各種功能，其中一些在下面更詳細地說明。例如，微控制器24可以控制一個音頻裝置26，後者能用於對使用人提供反饋信息、提示等等。電源28如合適的電池對微控制器24和其它耗能部件包括矩陣顯示器20的照明裝置如背面照明30提供電力。
圖10和11表示根據本發明的兩種可能的獨立的智力拼圖裝置構型。這些裝置可能包括許多任意選用的功能，它們在對圖10的各種輸入按鈕的有關敘述中得到說明。
「開/關」按鈕50用於打開和關閉該裝置。
待使用的圖形可以使用「圖形」按鈕52予以選擇。這種選擇可以在開始新遊戲之前以任何合適的方式實現。例如，可以在裝置中存儲許多固定的圖形(如圖1-4中所示的)。按壓「圖形」按鈕52可以用於翻卷通過各種可以利用的圖形，直到出現所要的圖形並加以選擇。該裝置可以包括一個單獨的缺席圖形(例如圖2中所示圖形)，它將用於沒有選擇替換圖形時。也可以期望培養使用人創造和使用一種或多種他自己設計的圖形的能力。
當使用人希望開始遊戲時，按壓「開始」按鈕54。按壓「開始」按鈕54能消除顯示並給使用人一種新的起始顯示(例如圖10中所示的顯示)，它可以用許多種方法中的任何一種產生。產生起始顯示的一種方法是在微控制器存儲器中存儲許多個此類起始顯示並順序地或最好通過隨機選擇呈現所存儲的顯示中的一種。
產生起始顯示的另一種方法是允許使用人通過每次一個地選擇所要的指示器而選擇起始顯示。這樣，例如，使用人可以按壓一個「私人」按鈕56，而後它將允許使用人順序地選擇使用人希望顛倒其狀態的每個指示器，因此使用人可以產生它自己的私人起始板。這種產生起始顯示的方法的缺點是，不能保證可以從起始顯示變到所要的被選特定圖形答案。為了克服這個缺點，在該實施例的一種改型中，該裝置可以被做成為使用人顯示可以達到的最佳答案，使使用人有一個關於其目標的較好概念。
產生起始顯示的又一種優選方法是使裝置從所要的答案開始，這種答案例如是一種使所有指示器都是同一狀態的顯示或一種使四個角落的指示器是與其餘指示器相反狀態的顯示，等等。
所要的圖形首先使用「圖形」按鈕52選擇。使用人而後按壓「步驟」按鈕58以選擇步驟數目，這是微控制器利用預選的圖形從起始顯示隨機採取的。當按壓「開始」按鈕54時，步驟隨後由裝置迅速採取，而產生的顯示提供給使用人作為答案。
在這些和其它實施例中，可能希望利用指示器陣列顯示所選步驟的數目、所選的圖形和其它有用的信息。
使用該裝置可以提供一種學習使用智力拼圖的有效方法。例如，新手可以要求裝置從起始顯示採取僅僅單獨一個步驟。這允許使用人以單獨一個步驟到達答案。一旦使用人獲得一些技能，他可能要求採取兩個步驟，這大大地增加了挑戰性。更高級的遊戲者可以要求三個步驟，而專家遊戲者可以能夠操作利用四步、五步或更多步產生的起始顯示。
使用這種產生起始顯示的方法的優點是，使用人自始至終保證存在對智力拼圖的一個答案，因為起始顯示是從利用被用於達到答案的同一圖形的答案產生的，還因為(如可以被示出的)精確的選擇順序是不重要的。
另一個有用的特點是通過「追蹤」按鈕60驅動，它允許使用人追溯或取消其以前的動作。例如，無論何時當使用人覺得一個或多個以前的動作可能使情況變壞時他可以希望取消最後一個或多個動作，以便將顯示恢復到以前的狀況。這通過對每一個準備取消的步驟按壓「追蹤」按鈕60來完成。
無論何時希望時，可以使用「清除」按鈕62清除顯示，例如在產生一個私人的起始顯示之前或類似情況。
可以使用一個合適的音頻輸出或揚聲器70，以便提供與智力拼圖裝置結合的各種音頻信號。
此外，該裝置可以包括對該技術專業人員很明顯的各種其它特點，包括(但並不限於)存儲一個遊戲以備以後恢復的能力、對兩個或更多個遊戲者提供同一起始顯示的能力，如果需要，還包括計數達到答案所需的步驟數目和/或時間的能力、保持分數的裝置等等。
可以設想各種選擇指示器用的裝置。圖11中示出這樣一種裝置，其中一個操縱杆80被用於在顯示屏上將一個光標82移動到所要的指示器12上。一旦在所要的位置中，可以通過按壓合適的按鈕而作出選擇，該按鈕可以安置在操縱杆80本身上。
圖12和圖13-14中分別示出選擇指示器用的兩個改變的優選裝置。
圖12中所示的是一個接觸式(觸模式)屏幕機構，它通過使用人的手指或通過使用人手握的專門工具接觸屏幕的一部分而受到驅動。該接觸式屏幕機構通常包括一個透明的接觸式屏幕90，它具有標記以便清楚地指示可以被選擇的各種元件或指示器。在接觸式屏幕90下方安置的是液晶顯示器(LCD)92，用於顯示每個指示器的兩種狀態之一。接觸式屏幕90的標記可以是永久性的或者另一種辦法是可以用液晶顯示器92實現。可以任意選用地在液晶顯示器92下面安置一個電發光照明層94，它幫助使液晶顯示器更為可見和更易於覺察。最後，通常在電發光照明層94下面安置一個支承該裝置的各種電子元件的印刷電路板(PCB)96。為了選擇指示器，使用人直接地或間接地簡單接觸接觸式屏幕90上的所要位置。
圖13和14上所示的是一個開關系統，其中每個指示器包括一個壓力開關98和一個光源，最好是一個低能耗發光二極體(LED)100(圖14)。為清楚起見，在圖13中僅示出25個開關98中的3個。壓力開關最好安裝在印刷電路板96上。為了選擇一個指示器，使用人可簡單地按壓所要開關98的頂部。
雖然本發明相對於有限數目的實施例進行說明，但可以理解，可以做出本發明的許多變化、改型和其它應用。
權利要求
1.一種智力拼圖裝置，包括(a)一個指示器陣列，每個上述指示器能夠二中擇一地指示一個第一狀態或一個第二狀態；(b)選擇上述指示器陣列中的一個指示器用的裝置；(c)在選擇上述指示器陣列中的一個指示器時，根據預定的幾何圖形改變其它指示器中至少一個指示器的狀態用的裝置。
2.一種如權利要求1中的裝置，其中，上述指示器是目視指示器。
3.一種如權利要求2中的裝置，其中，上述狀態之一通過一種點亮狀態來指示而上述狀態的另一通過一種熄滅狀態來指示。
4.一種如權利要求2中的裝置，其中，上述狀態之一通過一種顏色來指示而上述狀態的另一通過第二種顏色來指示。
5.一種如權利要求1中的裝置，其中，每個上述指示器包括一個接觸式屏幕。
6.一種如權利要求5中的裝置，其中，每個上述指示器包括一個液晶顯示器。
7.一種如權利要求6中的裝置，其中，上述液晶顯示器是背面照明的。
8.一種如權利要求1中的裝置，其中，選擇上述指示器陣列中的一個指示器用的上述裝置包括一個開關。
9.一種如權利要求8中的裝置，其中，每個上述指示器包括一個發光二極體。
10.一種如權利要求1中的裝置，其中，上述指示器陣列是二維的。
11.一種如權利要求1中的裝置，其中，上述指示器陣列為矩形。
12.一種如權利要求11中的裝置，其中，上述指示器陣列為正方形。
13.一種如權利要求12中的裝置，其中，上述指示器陣列為4×4。
14.一種如權利要求13中的裝置，其中，上述指示器陣列為5×5。
15.一種如權利要求1中的裝置，其中，所述預定的圖形包括所述指示器陣列中被選擇的一個指示器和與該指示器陣列中被選擇的這個指示器沿同一行和同一列相鄰的指示器。
16.一種如權利要求1中的裝置，其中，所述改變其他指示器中至少一個指示器的狀態用的裝置包括一個微控制器。
全文摘要
一種智力拼圖裝置(10)，它包括一個指示器(12)的陣列，每個指示器(12)能夠二中擇一地指示一個第一狀態或一個第二狀態；用於選擇指示器(12)的陣列中的一個指示器的裝置；以及在選擇指示器(12)的陣列中的一個指示器時用於根據預定的幾何圖形改變其它指示器(12)中至少一個指示器的狀態的裝置。
文檔編號A63F9/24GK1145039SQ95192450
公開日1997年3月12日 申請日期1995年2月28日 優先權日1994年4月8日
發明者埃維爾施·J·韋納, 吉羅爾·M·柏爾賓戴克, 阿弗拉姆·Y·奧爾提, 朱威·赫爾曼, 雷溫拖爾·布盧姆伯格, 米歇爾·加諾爾 申請人:埃維爾施·J·韋納, 吉羅爾·M·柏爾賓戴克, 阿弗拉姆·Y·奧爾提, 朱威·赫爾曼, 雷溫拖爾·布盧姆伯格, 米歇爾·加諾爾