[发明专利]利用两个光学传感器产生向量信号输出的计算机操纵杆

说明书

本发明涉及一种计算机操纵杆，尤其是指一种利用两个光学传感器来产生向量信号输出的计算机操纵杆。

计算机操纵杆是一种二维(two-dimentional)位移控制系统，它利用一支垂直设立的控制杆来持续产生许多二维的向量信号，这些向量信号表示控制杆目前的倾斜方向以及倾斜角度。计算机操纵杆产生的向量信号与计算机鼠标器产生的位移信号不同，当鼠标器被朝向某一方向移动时，它所产生的位移信号用于表示位移的方向和位移量。当鼠标器停止移动时，它所产生的位移信号不具有任何位移量，但是当计算机操纵杆停止移动时，它所产生的向量信号仍会持续反映它目前所在的倾斜方向以及倾斜角度。

许多机械式的计算机操纵杆都利用一支垂直设立的控制杆通过传动机构来带动两个转轴，然后再用由两个可变电阻制成的位置传感器来检测两个转轴的角度，由这两个所测得的角度就可以知道控制杆目前的倾斜方向以及倾斜角度，并产生相应的向量信号。可变电阻经过校正处理后，可以很精确地将控制杆的机械位移转换成相应的向量信号。然而在测量控制杆的移动时，可变电阻的表面会产生机械性磨擦，这种机械性磨擦经过长时间累积后会降低可变电阻的品质，甚至造成损坏。此外，多数计算机操纵杆都是用于计算机游戏中，而通常的计算机游戏使用者在使用计算机操纵杆时都会发生施力过大的情况，这种使用方式使得可变电阻表面的机械磨擦效应更加严重，因此更加速缩短了计算机操纵杆的寿命。

因此，本发明的目的在于提供一种利用光学传感器来取代传统可变电阻的计算机操纵杆，以解决前述可变电阻因机械磨擦而产生的问题。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种计算机操纵杆，包括：一壳体，其上端设有一开口；一操纵杆机构，其包括：两个相互垂直的转轴，其设于该壳体内，一控制杆，它设于所述壳体上端的所述开口内，和一传动机构，它设于所述控制杆下端，用于带动所述两个转轴；两个光学传感器，其分别设置于所述壳体内位于所述两个转轴的一侧，用于探测所述两个转轴的转动，并产生相应的位移信号；和一控制电路，其包括：一存储器，用于储存一位置坐标，以显示控制杆在两个垂直方向上的目前位置，和一处理器，其电连接于两个光学传感器，用于根据由两个光学传感器产生的位移信号来更改位置坐标，以使其实时显示控制杆的目前位置，并根据位置坐标来产生一向量信号输出。

本发明的计算机操纵杆的优点在于，能够解决传统操纵杆因使用可变电阻所带来的问题，并且为使用者提供一种低价格及高精度的计算机操纵杆。

以下将结合附图详细说明本发明，附图中：

图1为本发明计算机操纵杆的外视图；    

图2为图1所示计算机操纵杆沿切线2-2的剖面图；

图3为图2中控制杆下端的半球体以及设置于其下方的两个转轴的仰视图；

图4为本发明计算机操纵杆中光学传感器与控制电路装置电连接的电路框图。

参照图1，图1为本发明计算机操纵杆10的外视图。计算机操纵杆10包括：用于容纳所有电子及机械零件的外壳12；用于校正控制杆14的位置坐标的校正钮15；和设置于外壳12上端开口16中的控制杆14。控制杆14能够在角度18°内自由摇动。

参照图2及图3。图2是计算机操纵杆10沿切线2-2的剖面图，其表示计算机操纵杆10的机械结构。图3为图2中控制杆14下端的传动机构24以及设置于其下方的两个转轴38、40的仰视图。计算机操纵杆10包括：外壳12，其上端设有开口16；操纵杆机构20，其包括两个相互垂直的转轴38、40，它们设置于壳体12内，用于测量控制杆14在两个相互垂直方向X及Y上的移动量，控制杆14设置于壳体12上端开口16内，并且半球体形状的传动机构24设置于控制杆14下端，用于带动两个转轴38、40；两个光学传感器42、44，它们分别设置于壳体12内位于两个转轴38、40一侧，用于探测两个转轴38、40的转轴，并产生相应的位移信号；控制电路48，其包括存储器50，用于储存一位置坐标(X,Y)，以显示控制杆14在两个垂直方向X及Y的目前位置，以及处理器54，它与两个光学传感器42、44电连接，用于根据由两个光学传感器42、44产生的位移信号来更改存储器50内的位置坐标，以使其实时显示控制杆14的目前位置，并依据该位置坐标来产生一向量信号并经由输出端52输出到计算机(未示出)；和校正钮15，用于校正控制杆14的位置坐标。