[發明專利]力反饋裝置的光柵結構

無效

• 申請號: 201110453943.6
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103185547A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 徐建輝;張友銘;吳仁琛
• 申請（專利權）人: 廣明光電股份有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種力反饋裝置，尤其是涉及游戲或車輛等使用搖桿操作多軸控制的輸入界面，用以偵測搖桿位移的光柵結構。

背景技術

力反饋裝置(Force?Feedback?Device)主要利用搖桿操作多軸的位移，需要精確偵測搖桿的位移，才能正確控制物件到達定位。

如圖1a及圖1b所示，圖1a為先前技術力反饋裝置的光柵結構的示意圖，圖1b為先前技術光柵結構的位移信號的示意圖。先前技術力反饋裝置的光柵結構10，由搖桿(圖未示)連動一光柵本體11，光柵本體11上形成序列間隔排列的透光部12及遮光部13，并在光柵本體11的兩側分別設置光源端14及接收端15，光源端14設一發光源16與接收端15設置的光感測器17相對向，發光源16投射光束至光柵本體11，經光柵本體11的透光部12時，透光部12可讓光束穿過而光感測器17接收，形成開信號。反之，發光源16投射光束至光柵本體11的遮光部13時，遮光部13不讓光束穿過，讓光感測器17無法接收，形成關信號。通過光柵本體11間隔遮蔽光感測器17形成的開關信號及開關次數，如圖1b所示，產生搖桿的位移信號，作為搖桿的移動定位。

然而，先前技術光柵本體11間隔排列的透光部12及遮光部13，在發光源16投射光束的位置，透光部12的透光寬度a與遮光部13的遮光寬度b相同。發光源16投射光束經光柵本體11的透光部12，投射光束形成展開角θ，照射在接收端15形成增大的透光區18，再由相鄰透光部虛線所示發光源16’的投射光束，可見接收端15的遮光區19受到兩邊透光區18的侵蝕，遮光區19的寬度B明顯小于透光區18的寬度A，如圖1b所示，導致光感測器17經歷透光區18的開信號長于經歷遮光區19的關信號，無法讓光感測器17的開、關信號期間維持相同的搖桿位移，造成偵測搖桿位移的誤差，不能正確控制物件到達定位。因此，力反饋裝置在光柵結構上，仍有問題亟待解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種力反饋裝置的光柵結構，通過將光柵本體遠離光源端及調整透光部與遮光部的寬度，以減少偵測搖桿位移的誤差。

本發明的另一目的在于提供一種力反饋裝置的光柵結構，利用設置光柵本體離光源端的光柵距離，依比例調整遮光部與透光部的寬度，維持透光區與遮光區的寬度相同，以提高偵測搖桿的精確度。

為了達到前述發明的目的，本發明力反饋裝置的光柵結構，由力反饋裝置的搖桿帶動至少一方向的軸桿件，經由齒輪組轉動光柵結構，光柵結構的光柵本體形成序列間隔排列的透光部及遮光部，透光部具有透光寬度，遮光部具有遮光寬度。感測單元一端為光源端，另一端為接收端，光源端與接收端相隔一感測距離，且分別位在光柵本體的兩側，光源端距離光柵本體一光柵距離L，光源端設發光源投射光束，相對向在接收端設置的光感測器接收該投射光束。發光源投射光束至光柵本體，穿過透光部至接收端形成透光區，而遮光部不讓投射光束穿過，在接收端形成遮光區，由調整增加光柵距離，使光柵本體靠向接收端，且調整增加遮光寬度大于透光寬度，使遮光區的寬度相等于透光區的寬度。

本發明力反饋裝置的光柵結構要求遮光區的寬度相等于透光區的寬度，則發光源的光源寬度c、感測距離K、光柵距離L、遮光寬度b及透光寬度a，具有下式關系：

b＝a[(2K/L)-1]-2c[(K/L)-1]。

本發明實施例為防止過度縮小透光寬度a，將透光寬度a設為光源寬度c的2倍，且將光柵本體移至光柵距離L等于4/5感測距離K的位置，讓光柵本體接近接收端，又保持安全距離，遮光寬度b與透光寬度a的比例等于5/4，讓光感測器轉換的開關信號，維持相同長度。

附圖說明

圖1a及圖1b為先前技術力反饋裝置的光柵結構及其位移信號的示意圖；

圖2為本發明力反饋裝置的立體圖；

圖3為本發明光柵結構的立體圖；

圖4為本發明光柵結構的局部剖面示意圖；

圖5為本發明決定光柵本體位置的示意圖；

圖6為本發明光柵結構設置位置的示意圖；

圖7為本發明光柵結構的位移信號的示意圖。

主要元件符號說明

20力反饋裝置

21搖桿

22軸桿件

23齒輪組

24馬達

25光柵結構

26光柵本體

27感測單元

28透光部

29遮光部

30光源端

31接收端

32發光源

33光感測器