[发明专利]一种立体交互操作棒

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作棒，更具体地，涉及一种立体交互操作棒。

背景技术

在立体显示技术中，用户的人机交互已经不再限制于二维空间，为了力求真实感，在三维空间的交互必须与视觉效果紧密结合起来。

在申请号为CN201110343305.9的中国专利申请中提到，如图1所示。立体交互操作棒上具有一个可以伸缩的头部，同时立体交互操作棒本身可以测量伸缩部件的长度。当操作棒接触到屏幕并且发生缩入的时候，屏幕内会产生一个操作棒的虚拟的延伸部分，其长度取决于操作棒测量到的缩入长度。如果操作棒伸入屏内距离已经达到预设的屏内视差所虚拟出来的物体时，客户端程序会控制接下来将发生的所有互动更新。

为了测量伸缩部件的缩入长度或其任何移动，立体交互操作棒需要具有位移测量装置，但目前的位移测量装置的电路构成复杂，供电电压高，体积难以做小，不适用于上述应用场景。

另外，为了模拟碰触到屏内虚拟物体时产生的变化的阻尼(或称为阻力)，上述方案提到以力反馈的方式来产生相应的触感，但这种方式所产生的触感与实际阻力产生的感受仍有相当的差距，不能满足真实模拟的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对伸缩部件的位移进行测量的立体交互操作棒。

为了解决上述问题，本发明提供了一种立体交互操作棒，包括伸缩装置和位移测量装置，所述伸缩装置包括壳体和安装在所述壳体上的伸缩部件，所述位移测量装置包括振荡电路和频率检测电路，其中：

所述振荡电路包括电容和电感，所述电感包括安装在所述壳体上的线圈及安装在所述伸缩部件上的磁芯，所述磁芯随所述伸缩部件伸缩而发生位移时，所述电感的电感量随之变化；

所述频率检测电路，用于检测所述振荡电路输出信号的频率。

较佳地，

所述位移测量装置还包括：位移计算装置，用于根据所述频率检测电路检测到的频率计算出所述伸缩部件的位移量。

较佳地，

所述振荡电路为考毕兹振荡电路、克拉泼振荡电路或西勒振荡电路。

较佳地，

所述线圈为导电材料构成的一螺线管，所述磁芯为一铁氧体磁棒，所述磁芯伸入所述螺线管的长度随所述伸缩部件伸缩而变化。

较佳地，

所述伸缩装置还包括阻尼产生装置和驱动控制装置，其中：

所述阻尼产生装置固定安装在所述壳体上，且在工作时与所述伸缩部件耦合，用于对所述伸缩部件施加与其运动方向相反的阻力；

所述驱动控制装置与所述阻尼产生装置耦合，用于根据阻尼控制信号对应的驱动模式驱动所述阻尼产生装置，从而调节所述阻力的大小。

较佳地，

所述阻尼产生装置为一电磁装置、液压伸缩装置、气动伸缩装置或机械抱合装置。

较佳地，

所述阻尼产生装置包括在所述伸缩部件上装有永磁体；

所述阻尼产生装置还包括位于该永磁体或电磁铁运动轨迹一端外侧的一电磁铁，或者包括分别位于该运动轨迹两端外侧的两个电磁铁，或者包括分别位于该运动轨迹两端外侧的两个电磁铁以及环绕该运动轨迹分布的一个或多个电磁铁；

所述驱动控制装置包括所述电磁铁的线圈驱动电路。

较佳地，

所述伸缩部件为一动杆，所述电磁铁环绕着所述动杆的运动轨迹设置；

所述驱动控制装置还包括信号生成电路，用于根据给定的占空比生成脉宽调制信号；所述线圈驱动电路在所述脉宽调制信号和/或流向信号的作用下，改变输出到相应电磁铁的电流大小和/或方向，从而调节所述阻力的大小。

较佳地，

所述立体交互操作棒还包括：

姿态检测装置，用于检测所述伸缩部件的姿态；

通信装置，与所述驱动控制装置和位移测量装置电连接，用于接收外部主控装置发送的阻尼信息；及将所述姿态检测装置和位移测量装置的检测结果发送给外部主控装置。

较佳地，

所述通信装置接收的阻尼信息是所述阻尼控制信号，所述通信装置将所述阻尼控制信号传送到所述驱动控制装置；

所述阻尼产生装置为一电磁装置，所述阻尼控制信号为脉宽调制的占空比信号。

较佳地，

所述永磁体可以用一电磁铁代替。

上述立体交互操作棒使用的位移测量装置所需元件少，体积小，且在一般的数字系统供电电压(3.3V～5V)下即可工作，符合绝大部分电池供电电压的状况，满足在立体交互操作棒中对伸缩部件的位移量进行测量的要求。