一種立體交互操作棒的制作方法
【專利摘要】一種立體交互操作棒，包括伸縮裝置和位移測量裝置，所述伸縮裝置包括殼體和安裝在所述殼體上的伸縮部件，所述位移測量裝置包括振蕩電路和頻率檢測電路，其中：所述振蕩電路包括電容和電感，所述電感包括安裝在所述殼體上的線圈及安裝在所述伸縮部件上的磁芯，所述磁芯隨所述伸縮部件伸縮而發生位移時，所述電感的電感量隨之變化；所述頻率檢測電路，用于檢測所述振蕩電路輸出信號的頻率。上述立體交互操作棒使用的位移測量裝置所需元件少，體積小，且在一般的數字系統供電電壓(3.3V～5V)下即可工作，符合絕大部分電池供電電壓的狀況，滿足在立體交互操作棒中對伸縮部件的位移量進行測量的要求。
【專利說明】一種立體交互操作棒
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種操作棒，更具體地，涉及一種立體交互操作棒。
【背景技術】
[0002]在立體顯示技術中，用戶的人機交互已經不再限制于二維空間，為了力求真實感，在三維空間的交互必須與視覺效果緊密結合起來。
[0003]在申請號為CN201110343305.9的中國專利申請中提到，如圖1所示。立體交互操作棒上具有一個可以伸縮的頭部，同時立體交互操作棒本身可以測量伸縮部件的長度。當操作棒接觸到屏幕并且發生縮入的時候，屏幕內會產生一個操作棒的虛擬的延伸部分，其長度取決于操作棒測量到的縮入長度。如果操作棒伸入屏內距離已經達到預設的屏內視差所虛擬出來的物體時，客戶端程序會控制接下來將發生的所有互動更新。
[0004]為了測量伸縮部件的縮入長度或其任何移動，立體交互操作棒需要具有位移測量裝置，但目前的位移測量裝置的電路構成復雜，供電電壓高，體積難以做小，不適用于上述應用場景。
[0005]另外，為了模擬碰觸到屏內虛擬物體時產生的變化的阻尼(或稱為阻力)，上述方案提到以力反饋的方式來產生相應的觸感，但這種方式所產生的觸感與實際阻力產生的感受仍有相當的差距，不能滿足真實模擬的效果。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種可以對伸縮部件的位移進行測量的立體交互操作棒。
[0007]為了解決上述問題，本發明提供了一種立體交互操作棒，包括伸縮裝置和位移測量裝置，所述伸縮裝置包括殼體和安裝在所述殼體上的伸縮部件，所述位移測量裝置包括振蕩電路和頻率檢測電路，其中:
[0008]所述振蕩電路包括電容和電感，所述電感包括安裝在所述殼體上的線圈及安裝在所述伸縮部件上的磁芯，所述磁芯隨所述伸縮部件伸縮而發生位移時，所述電感的電感量隨之變化；
[0009]所述頻率檢測電路,用于檢測所述振蕩電路輸出信號的頻率。
[0010]較佳地，
[0011]所述位移測量裝置還包括:位移計算裝置，用于根據所述頻率檢測電路檢測到的頻率計算出所述伸縮部件的位移量。
[0012]較佳地，
[0013]所述振蕩電路為考畢茲振蕩電路、克拉潑振蕩電路或西勒振蕩電路。
[0014]較佳地，
[0015]所述線圈為導電材料構成的一螺線管，所述磁芯為一鐵氧體磁棒，所述磁芯伸入所述螺線管的長度隨所述伸縮部件伸縮而變化。[0016]較佳地，
[0017]所述伸縮裝置還包括阻尼產生裝置和驅動控制裝置，其中:
[0018]所述阻尼產生裝置固定安裝在所述殼體上，且在工作時與所述伸縮部件耦合，用于對所述伸縮部件施加與其運動方向相反的阻力；
[0019]所述驅動控制裝置與所述阻尼產生裝置耦合，用于根據阻尼控制信號對應的驅動模式驅動所述阻尼產生裝置，從而調節所述阻力的大小。
[0020]較佳地，
[0021]所述阻尼產生裝置為一電磁裝置、液壓伸縮裝置、氣動伸縮裝置或機械抱合裝置。
[0022]較佳地，
[0023]所述阻尼產生裝置包括在所述伸縮部件上裝有永磁體或電磁鐵；
[0024]所述阻尼產生裝置還包括位于該永磁體或電磁鐵運動軌跡一端外側的一電磁鐵，或者包括分別位于該運動軌跡兩端外側的兩個電磁鐵，或者包括分別位于該運動軌跡兩端外側的兩個電磁鐵以及環繞該運動軌跡分布的一個或多個電磁鐵；
[0025]所述驅動控制裝置包括所述電磁鐵的線圈驅動電路。
[0026]較佳地，
[0027]所述伸縮部件為一動桿，所述電磁鐵環繞著所述動桿的運動軌跡設置；
[0028]所述驅動控制裝置還包括信號生成電路，用于根據給定的占空比生成脈寬調制信號；所述線圈驅動電路在所述脈寬調制信號和/或流向信號的作用下，改變輸出到相應電磁鐵的電流大小和/或方向，從而調節所述阻尼的大小。
[0029]較佳地，
[0030]所述立體交互操作棒還包括:
[0031]姿態檢測裝置，用于檢測所述伸縮部件的姿態；
[0032]通信裝置，與所述驅動控制裝置和位移測量裝置電連接，用于接收外部主控裝置發送的阻尼信息；及將所述姿態檢測裝置和位移測量裝置的檢測結果發送給外部主控裝置。
[0033]較佳地，
[0034]所述通信裝置接收的阻尼信息是所述阻尼控制信號，所述通信裝置將所述阻尼控制信號傳送到所述驅動控制裝置；
[0035]所述阻尼產生裝置為一電磁裝置，所述阻尼控制信號為脈寬調制的占空比信號。
[0036]上述立體交互操作棒使用的位移測量裝置所需元件少，體積小，且在一般的數字系統供電電壓(3.3V?5V)下即可工作，符合絕大部分電池供電電壓的狀況，滿足在立體交互操作棒中對伸縮部件的位移量進行測量的要求。
[0037]此外，上述立體交互操作棒中的伸縮裝置可以在手持設備的虛擬延伸部分碰觸到虛擬物體時，產生實際的阻力，更真實地模擬出物體對手持設備產生的阻力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1是相關技術中立體交互操作棒碰觸屏內虛擬物體的場景的示意圖；
[0039]圖2是本發明實施例一立體交互操作棒的結構示意圖；
[0040]圖3a、圖3b是本發明實施例一振湯電路的原理圖和電路圖；[0041]圖4是本發明實施例一振蕩電路中AS與Af / f(!的關系不意圖；
[0042]圖5是本發明實施例二伸縮裝置的結構示意圖；
[0043]圖6是本發明實施例三伸縮裝置的結構示意圖；
[0044]圖7是本發明實施例四手持設備的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0045]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0046]實施例一
[0047]如圖2所示，本實施例的立體交互操作棒包括伸縮裝置和位移測量裝置，其中:
[0048]伸縮裝置包括殼體(圖中未示出)和以下部件:
[0049]伸縮部件101，圖中以一動桿作為示例，是整個伸縮裝置的軸心部分。
[0050]導軌部件102:圖中以一套筒作為示例，作為伸縮部件的導軌，也可起到支撐殼體(圖中未示出)的作用。在其他實施例中，導軌部件也可以是殼體或殼體的一部分。
[0051]前限位擋環103，后限位擋環109，安裝在動桿在套筒內部分的兩端，共同構成于動桿的限位結構。容易理解，伸縮裝置中的限位結構可以有很多種，并不局限于此示例。
[0052]位移測量裝置包括:
[0053]磁芯107，圖中以一鐵氧`體磁棒為示例，該鐵氧體磁棒可以套設在動桿內(動桿為空心)或外，也可以作為動桿中的一段。
[0054]線圈108，圖中以一導電材料構成的螺線管為示例，線圈108安裝在殼體上，磁芯107伸入其中，兩者共同構成了一電感。
[0055]測量電路110，該測量電路包括兩部分，第一部分包括振蕩電路除電感外的其他元件，第二部分為一頻率檢測電路。
[0056]從電路結構來看，本實施例的位移測量裝置包括振蕩電路和頻率檢測電路，其中:
[0057]振蕩電路包括電容和電感，電感包括安裝在殼體上的線圈及安裝在伸縮部件上的磁芯，磁芯隨伸縮部件伸縮而發生位移時，電感的電感量隨之變化。較佳地，線圈為導電材料構成的一螺線管，磁芯為一鐵氧體磁棒，該磁芯伸入螺線管的長度隨動桿的伸縮而變化。
[0058]頻率檢測電路，用于檢測所述振蕩電路輸出信號的頻率。
[0059]位移計算裝置(圖中未示出)，用于根據頻率檢測電路檢測到的頻率計算出伸縮部件的位移量。但在另一實施例中，位移測量裝置可以不包括位移計算裝置，而是通過立體交互操作棒上安裝的無線通信裝置將頻率檢測電路檢測到的頻率發送給外部的位移計算
>J-U ρ?α裝直。
[0060]本實施例中，為了能在一般的數字系統供電電壓(絕大部分為電池供電，電壓為
3.3V~5V)下即可工作，所述振蕩電路為低壓振蕩電路，進一步地，所述振蕩電路為三點式振蕩電路，三點式振蕩電路是指LC回路的三個端點與晶體管的三個電極分別連接而組成的一種振蕩器。圖3a給出了三點式振蕩電路的原理圖，在交流通路中，與晶體管T發射極相連的兩個電抗元件Zee、Zbe必須為同性，而不與發射極相連的電抗元件Zcb的電抗性質與前者相反。三點式振蕩電路包括電容三點式振蕩電路及其改進電路，電感三點式振蕩電路及其改進電路。
[0061]較佳地，本實施例的三點式振蕩電路為電容三點式振蕩電路(也稱為考畢茲電路)，圖3b是該電路的一種示例性的電路圖，其中的電感Lx由磁芯107和線圈108構成，該電路振蕩頻率:
【權利要求】
1.一種立體交互操作棒，包括伸縮裝置和位移測量裝置，所述伸縮裝置包括殼體和安裝在所述殼體上并可伸縮的伸縮部件，其特征在于，所述位移測量裝置包括振蕩電路和頻率檢測電路，其中: 所述振蕩電路包括電容和電感，所述電感包括安裝在所述殼體上的線圈及安裝在所述伸縮部件上的磁芯，所述磁芯隨所述伸縮部件伸縮而發生位移時，所述電感的電感量隨之變化； 所述頻率檢測電路，用于檢測所述振蕩電路輸出信號的頻率，以獲得所述伸縮部件的位移量。
2.如權利要求1所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述位移測量裝置還包括:位移計算裝置，用于根據所述頻率檢測電路檢測到的頻率計算出所述伸縮部件的位移量。
3.如權利要求1或2所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述振蕩電路為考畢茲振蕩電路、克拉潑振蕩電路或西勒振蕩電路。
4.如權利要求1或2所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述線圈為導電材料構成的一螺線管，所述磁芯為一鐵氧體磁棒，所述磁芯伸入所述螺線管的長度隨所述伸縮部件伸縮而變化。
5.如權利要求1所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述伸縮裝置還包括阻尼產生裝置和驅動控制裝置，其中: 所述阻尼產生裝置固定安裝在所述殼體上，且在工作時與所述伸縮部件耦合，用于對所述伸縮部件施加與其運動方向相反的阻力； 所述驅動控制裝置與所述阻尼產生裝置耦合，用于根據阻尼控制信號對應的驅動模式驅動所述阻尼產生裝置，從而調節所述阻力的大小。
6.如權利要求5所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述阻尼產生裝置為一電磁裝置、液壓伸縮裝置、氣動伸縮裝置或機械抱合裝置。
7.如權利要求5所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述阻尼產生裝置包括在所述伸縮部件上裝有永磁體或電磁鐵； 所述阻尼產生裝置還包括位于該永磁體或電磁鐵運動軌跡一端外側的一電磁鐵，或者包括分別位于該運動軌跡兩端外側的兩個電磁鐵，或者包括分別位于該運動軌跡兩端外側的兩個電磁鐵以及環繞該運動軌跡分布的一個或多個電磁鐵； 所述驅動控制裝置包括所述電磁鐵的線圈驅動電路。
8.如權利要求7所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述伸縮部件為一動桿，所述電磁鐵環繞著所述動桿的運動軌跡設置； 所述驅動控制裝置還包括信號生成電路，用于根據給定的占空比生成脈寬調制信號；所述線圈驅動電路在所述脈寬調制信號和/或流向信號的作用下，改變輸出到相應電磁鐵的電流大小和/或方向，從而調節所述阻尼的大小。
9.如權利要求1或2或5或6或7或8所述的立體交互操作棒,其特征在于:還包括: 姿態檢測裝置，用于檢測所述伸縮部件的姿態； 通信裝置，與所述驅動控制裝置和位移測量裝置電連接，用于接收外部主控裝置發送的阻尼信息；及將所述姿態檢測裝置和位移測量裝置的檢測結果發送給外部主控裝置。
10.如權利要求9所述的立體交互操作棒，其特征在于: 所述通信裝置接收的阻尼信息是所述阻尼控制信號，所述通信裝置將所述阻尼控制信號傳送到所述驅動控制裝置； 所述阻尼產生裝置為一電磁`裝置，所述阻尼控制信號為脈寬調制的占空比信號。
【文檔編號】G06F3/0346GK103631396SQ201310631162
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】蔣凌鋒 申請人:深圳超多維光電子有限公司