[发明专利]力反馈装置的光栅结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种力反馈装置，尤其是涉及游戏或车辆等使用摇杆操作多轴控制的输入界面，用以侦测摇杆位移的光栅结构。

背景技术

力反馈装置(Force Feedback Device)主要利用摇杆操作多轴的位移，需要精确侦测摇杆的位移，才能正确控制物件到达定位。

如图1a及图1b所示，图1a为先前技术力反馈装置的光栅结构的示意图，图1b为先前技术光栅结构的位移信号的示意图。先前技术力反馈装置的光栅结构10，由摇杆(图未示)连动一光栅本体11，光栅本体11上形成序列间隔排列的透光部12及遮光部13，并在光栅本体11的两侧分别设置光源端14及接收端15，光源端14设一发光源16与接收端15设置的光感测器17相对向，发光源16投射光束至光栅本体11，经光栅本体11的透光部12时，透光部12可让光束穿过而光感测器17接收，形成开信号。反之，发光源16投射光束至光栅本体11的遮光部13时，遮光部13不让光束穿过，让光感测器17无法接收，形成关信号。通过光栅本体11间隔遮蔽光感测器17形成的开关信号及开关次数，如图1b所示，产生摇杆的位移信号，作为摇杆的移动定位。

然而，先前技术光栅本体11间隔排列的透光部12及遮光部13，在发光源16投射光束的位置，透光部12的透光宽度a与遮光部13的遮光宽度b相同。发光源16投射光束经光栅本体11的透光部12，投射光束形成展开角θ，照射在接收端15形成增大的透光区18，再由相邻透光部虚线所示发光源16’的投射光束，可见接收端15的遮光区19受到两边透光区18的侵蚀，遮光区19的宽度B明显小于透光区18的宽度A，如图1b所示，导致光感测器17经历透光区18的开信号长于经历遮光区19的关信号，无法让光感测器17的开、关信号期间维持相同的摇杆位移，造成侦测摇杆位移的误差，不能正确控制物件到达定位。因此，力反馈装置在光栅结构上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力反馈装置的光栅结构，通过将光栅本体远离光源端及调整透光部与遮光部的宽度，以减少侦测摇杆位移的误差。

本发明的另一目的在于提供一种力反馈装置的光栅结构，利用设置光栅本体离光源端的光栅距离，依比例调整遮光部与透光部的宽度，维持透光区与遮光区的宽度相同，以提高侦测摇杆的精确度。

为了达到前述发明的目的，本发明力反馈装置的光栅结构，由力反馈装置的摇杆带动至少一方向的轴杆件，经由齿轮组转动光栅结构，光栅结构的光栅本体形成序列间隔排列的透光部及遮光部，透光部具有透光宽度，遮光部具有遮光宽度。感测单元一端为光源端，另一端为接收端，光源端与接收端相隔一感测距离，且分别位在光栅本体的两侧，光源端距离光栅本体一光栅距离L，光源端设发光源投射光束，相对向在接收端设置的光感测器接收该投射光束。发光源投射光束至光栅本体，穿过透光部至接收端形成透光区，而遮光部不让投射光束穿过，在接收端形成遮光区，由调整增加光栅距离，使光栅本体靠向接收端，且调整增加遮光宽度大于透光宽度，使遮光区的宽度相等于透光区的宽度。

本发明力反馈装置的光栅结构要求遮光区的宽度相等于透光区的宽度，则发光源的光源宽度c、感测距离K、光栅距离L、遮光宽度b及透光宽度a，具有下式关系：

b＝a[(2K/L)-1]-2c[(K/L)-1]。

本发明实施例为防止过度缩小透光宽度a，将透光宽度a设为光源宽度c的2倍，且将光栅本体移至光栅距离L等于4/5感测距离K的位置，让光栅本体接近接收端，又保持安全距离，遮光宽度b与透光宽度a的比例等于5/4，让光感测器转换的开关信号，维持相同长度。

附图说明

图1a及图1b为先前技术力反馈装置的光栅结构及其位移信号的示意图；

图2为本发明力反馈装置的立体图；

图3为本发明光栅结构的立体图；

图4为本发明光栅结构的局部剖面示意图；

图5为本发明决定光栅本体位置的示意图；

图6为本发明光栅结构设置位置的示意图；

图7为本发明光栅结构的位移信号的示意图。

主要元件符号说明

20力反馈装置

21摇杆

22轴杆件

23齿轮组

24马达

25光栅结构

26光栅本体

27感测单元

28透光部

29遮光部

30光源端

31接收端

32发光源

33光感测器