(57)【要約】【課題】  フォースフィードバック装置の光格子構造を提供する。【解決手段】  本発明は、フォースフィードバック装置の光格子構造であって、光源から格子本体の透明部分を通じて光ビームを投射して、透明領域をレセプション端に形成し、格子本体の影部分により光ビームを遮断して、影領域をレセプション端に形成し、格子距離を増大させて、格子本体をレセプション端へ移動させ、影部分の幅を透明部分の幅よりも大きく増大して、影領域の幅を透明領域の幅に等しくする、光格子構造を提供する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォースフィードバック装置の光格子構造であって、
透明部分と影部分が間隔を置いて離れて配置された格子本体であって、各透明部分は透明な幅を有し、各影部分は影の幅を有する、格子本体、
センサユニットであって、
ソース端にあり、光ビームを放射する光源であって、前記ソース端は前記格子本体から格子距離だけ離れている、光源、
レセプション端にあり、前記光ビームを受ける光センサであって、前記ソース端及び前記レセプション端は、前記格子本体の２つの異なる側に検知距離を有して配置される、光センサ、
を備えたセンサユニット、
を有し、
前記光源は、前記光ビームを前記格子本体に放射し、前記光ビームは前記透明部分を前記レセプション端へと通過して透明領域を形成し、前記影部分は前記光ビームを遮断して、前記レセプション端に影領域を形成し、前記格子距離は前記格子本体と前記レセプション端との間の距離よりも長く、前記影の幅は前記透明な幅よりも広く、各影領域の幅は各透明領域の幅に等しい、光格子構造。
【請求項２】
前記光センサは、前記光源から前記透明領域に放射された前記光ビームを受け、前記光ビームをＯＮ信号に変換し、前記光センサは、前記光センサがいかなる光ビームも影領域で受けないとき、ＯＦＦ信号を生成し、前記ＯＮ信号と前記ＯＦＦ信号は同一の期間を有する、請求項１に記載の光格子構造。
【請求項３】
光源幅、前記検知距離、前記格子距離、前記透明な幅及び前記影の幅は、影の幅＝（透明な幅）＊［（２＊検知距離／格子距離）−１］−２＊光源幅［（検知距離／格子距離）−１］から得られる関係を有する、請求項１に記載の光格子構造。
【請求項４】
前記透明な幅は、前記光源の光源幅の２倍である、請求項３に記載の光格子構造。
【請求項５】
前記格子距離は、前記検知距離の５分の４に等しく、前記格子本体は前記レセプション端に近く安全な距離を保つ、請求項４に記載の光格子構造。
【請求項６】
前記格子距離は、前記検知距離の５分の４に等しく、前記影の幅と前記透明な幅の比は５対４である、請求項４に記載の光格子構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光格子構造に関し、より詳細には、ゲーム又は車両のインタフェースで複数軸制御を実行するよう動作するスティックのシフトを検出する光格子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォースフィードバック装置は、主に、複数軸シフトを実行するスティックを用いる。対象を所望の位置に正しく位置付けるためにスティックのシフトを正確に検出する必要がある。
【０００３】
図１及び図２を参照する。図１は、従来技術のフォースフィードバック装置の光格子構造１０の図である。図２は、従来技術の光格子構造１０のシフト信号の図である。光格子構造１０は、スティック（図示されない）により駆動される格子本体１１を有する。透明部分１２及び影部分１３は、格子本体１１に間隔を置いて離れて配置される。ソース端１４及びレセプション端１５は、格子本体１１の２つの異なる側にそれぞれ配置される。ソース端１４に配置された光源１６は、レセプション端１５の光センサ１７に対応する。光源１６は格子本体１１に光ビームを放射し、光ビームは透明部分１２を通過し、光センサ１７により受けられ、ＯＮ信号を生成する。対照的に、光源１６が格子本体１１の影部分１３に光ビームを放射した場合、影部分１３は光ビームを遮断する。その結果、光センサ１７は、光ビームを受けることができないため、光センサ１７はＯＦＦ信号を生成する。図２に示されるように、スティックのシフト信号は、格子本体１１が光センサ１７をブロックすることによりＯＮ信号とＯＦＦ信号に従って順々に生成される。
【０００４】
さらに、透明部分１２の透明な幅ａは、影部分１３の影の幅ｂに等しい。光源１６から放射された光ビームは、格子本体１１の透明部分１２を通過して、広がり角θを形成する。レセプション端１５に放射された光ビームは、拡大透明領域１８を形成する。さらに、別の光源１６’は、レセプション端１５に別の光ビームを放射し、別の透明領域を形成する。したがって、影領域１９は、２つの横にある透明領域により縮小される。図２に示されるように、影領域１９の幅Ｂは、透明領域１８の幅Ａより明らかに狭い。その結果、透明領域１８に対応する光センサ１７の期間は、影領域１９に対応する光センサ１７の期間よりも長い。つまり、ＯＮ信号の期間は、ＯＦＦ信号の期間よりも長い。ＯＮ信号とＯＦＦ信号の差は、スティックのシフトの検出誤差を生じるので、対象を正しく位置付けることができなくなってしまう。したがって、フォースフィードバック装置の光格子構造において、解決すべき問題が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、フォースフィードバック装置の光格子構造であって、格子本体とソース端との間の距離を増大させ、透明部分と影部分の幅を設定することにより、スティックのシフトの検出誤差を低減する光格子構造を提供する。
【０００６】
本発明の目的は、格子本体をソース端から格子距離だけ離して配置し、透明部分の幅と影部分の幅を設定して透明領域の幅と影領域の幅が同一になる条件を保つことにより、スティックのシフト信号を検出するときの不正確さを除去し、スティックを制御するときの正確さを増大させることができる光格子構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によると、フォースフィードバック装置の光格子構造は、格子本体及びセンサユニットを有する。フォースフィードバック装置２０は、スティック２１を用いて軸スティックを駆動する。軸スティックは駆動されて、少なくとも１つの方向に移動し、ギアセットを通じて光格子構造を回転させる。透明部分及び影部分は、格子本体に間隔を置いて離れて配置され、各透明部分は透明な幅を有し、各影部分は影の幅を有する。センサユニットは、光源及び光センサを有する。光源は、ソース端にあり、光ビームを放射する。ソース端は、格子本体から格子距離だけ離れている。光センサは、レセプション端にあり、光ビームを受ける。ソース端及びレセプション端は、格子本体の２つの異なる側に格子距離を有して配置される。
【０００８】
本開示によると、前記光センサは、前記光源から前記透明領域に放射された前記光ビームを受け、前記光ビームをＯＮ信号に変換し、前記光センサは、前記光センサがいかなる光ビームも影領域で受けないとき、ＯＦＦ信号を生成する。格子距離を増大させることにより、格子本体はレセプション端に近くなり、影部分の幅を透明部分より大きくなるよう増大することにより、影領域の幅は透明領域の幅に等しくなる。
【０００９】
本開示によると、光源幅、前記検知距離、前記格子距離、前記透明な幅及び前記影の幅は、影の幅＝（透明な幅）＊［（２＊検知距離／格子距離）−１］−２＊光源幅［（検知距離／格子距離）−１］から得られる関係を有する。
【００１０】
本開示によると、前記透明な幅は、前記光源の光源幅の２倍である。
【００１１】
本開示によると、前記格子距離は、前記検知距離の５分の４に等しく、前記格子本体は前記レセプション端に近く安全な距離を保つ。
【００１２】
本開示によると、影の幅と透明な幅の比は５対４である。
【００１３】
本発明のこれらの及び他の目的は、以下の、種々の図面に示された好適な実施形態の詳細な説明を読んだ後に当業者に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術のフォースフィードバック装置の光格子構造の図である。
【図２】従来技術の光格子構造のシフト信号の図である。
【図３】本発明によるフォースフィードバック装置の概略図である。
【図４】本発明によるフォースフィードバック装置の光格子構造の概略図である。
【図５】本発明による光格子構造の断面図である。
【図６】本発明による異なる位置に配置された格子本体を示す。
【図７】本発明による異なる位置に配置された格子本体を示す。
【図８】本発明による光格子構造のシフト信号の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図３、４及び５を参照する。図３は、本発明によるフォースフィードバック装置２０の概略図である。図４は、本発明によるフォースフィードバック装置２０の光格子構造２５の概略図である。図５は、本発明による光格子構造２５の断面図である。フォースフィードバック装置２０は、スティック２１を用いて軸スティック２２を駆動する。軸スティック２２は駆動されて、Ｘ軸又はＹ軸のような少なくとも１つの方向に移動する。軸スティック２２は、ギアセット２３を介してモータ２４及び光格子構造２５に接続される。光格子構造２５は、格子本体２６及びセンサユニット２７を有する。透明部分２８及び影部分２９は、格子本体２６に間隔を置いて離れて配置される。各透明部分２８は、光ビームを通過させる透明な幅ａを有する。影部分２９は、光ビームを通過させるのを妨げる影の幅ｂを有する。センサユニット２７の一端はソース端３０であり、センサユニット２７の他端はレセプション端３１である。ソース端３０は、レセプション端３１から検知距離Ｋだけ離れており、ソース端３０及びレセプション端３１は、それぞれ、格子本体２６の２つの異なる側に配置される。ソース端３０は、レセプション端２６から格子距離Ｌだけ離れている。ソース端３０に配置された光源３２は、レセプション端３１に配置された光センサ３３に対応する。光源３２から放射された光ビームは、光センサ３３により受けられる。
【００１６】
スティック２１が格子本体２６を駆動して回転させると、光源３２は光ビームを格子本体２６に放射し、次に光ビームはレセプション端３１へと透明部分２８を通過し、透明領域３４を形成する。次に、光ビームは、光センサ３３により受けられ、ＯＮ信号に変換される。対照的に、光ビームが影部分２９に放射された場合、影部分２９は光ビームを遮断して影領域３５を形成する。その結果、光センサ３３は、いかなる光ビームも受けず、したがってＯＦＦ信号を生成する。スティック２１のシフト信号は、ＯＮ、ＯＦＦ信号に従って順々に形成される。次に、モータ２４は、スティック２１への対応するパワーフィードバックを生成する。
【００１７】
図５を参照する。影領域３５を拡大するために、先ず、透明な幅ａを同一に保ちながら、格子本体２６とソース端３０との間の格子距離Ｌを増大させることが望ましい。つまり、格子本体２６は、ソース端３０から、格子本体２６’が破線で示される位置へ動かされる。したがって、光源３２から放射された光ビームにより形成される広がり角θは、相応して広がり角θ’に減少する。その結果、レセプション端３１の各透明領域３４の幅Ａは、相応して幅Ａ’に減少する。格子本体２６をレセプション端３１へ動かすだけなら、格子本体２６は、各透明領域３４の幅Ａを減少させ各影領域３５の幅Ｂを増大させるために、レセプション端３１に非常に近い必要がある。しかし、格子本体２６がレセプション端３１に近く、回転するとき、格子本体２６が光センサ３３を損傷する可能性がある。したがって、影部分２９の影の幅ｂを増大して、影領域３５の幅Ｂを増大させることが望ましい。格子距離Ｌを増大させ、影の幅ｂが透明な幅ａよりも大きくなるよう設定することにより、影領域３５の幅Ｂは、透明領域３４の幅Ａに実質的に等しくなる。
【００１８】
図６及び図７を参照する。図６及び図７は、それぞれ、本発明による異なる位置に配置された格子本体を示す。光源３２はとても小さく、光点と見なすことができるが、透明部分２８の透明な幅ａに対して無視することはできない。したがって、光源３２の光源幅ｃが考慮される。光源３２の端から延在する補助線Ｍと広がり角θの端との間に形成される開先角αが示される。影部分２９の端から延在する補助線Ｎと広がり角θの端との間に形成される先細りゾーンＰが示される。また、補助線Ｎは補助線Ｍと平行なので、開先角αは、補助線Ｎと広がり角θの端との間にも形成される。以上の条件から、次式が導かれる。
P/(K-L)=[(a-c)/２]/L    （１）
式P=(b-B)/２を式（１）に代入すると、次式が得られる。
b-B=(a-c)[(K/L)-１]    （２）
幅Ａと幅ａとの関係は、
[(A-c)/２]/[(a-c)/２]=K/Lであり、変形すると次式を得る。
A=[K(a-c)/L]+c        （３）
透明領域３４の幅Ａは影領域３５の幅Ｂと等しい、つまりＢ＝Ａが望ましいので、Ｂ＝Ａを式（３）に代入すると、次式を得る。
B=[K(a-c)/L]+c        （４）
そして、式（４）を式（２）に代入すると、次の関係が導かれる。
b=a[(２K/L)-１]-２c[(K/L)-１]    （５）
ソース端３０とセンサユニット２７のレセプション端３１との間の検知距離Ｋ、及び光源幅ｃは、通常一定なので、式（５）は、透明領域３４の幅Ａが影領域３５の幅Ｂに等しいという条件を満たすための、透明部分２８の透明な幅ａ、影部分２９の影の幅ｂ及び格子距離Ｌの関係を示す。
【００１９】
図８を参照する。図８は、本発明による光格子構造２５のシフト信号の図である。式（５）を導入するために、例えば、格子本体２６は、格子距離Ｌが検知距離Ｋの５分の４に等しくなる位置へ移動させられ、格子本体２６がレセプション端３１に近くなり、安全な距離を保つようにする。さらに、透明部分２８の透明な幅ａが過度に減少して、十分な光ビームが透明部分２８を通過できず、光センサ３３の検出に影響を与えてしまうのを防ぐために、透明部分２８の透明な幅ａは、光源３２の光源幅ｃの２倍に設定され得る。つまり、c=a/２である。上述の関係を式（５）に代入すると、b/a=５/４が導かれる。光源３２の光源幅ｃが決定されたならば、透明部分２８の透明な幅ａはa=２cという関係から得られ、影部分２９の影の幅ｂはb=(５/２)cから得られる。その結果、透明領域３４の幅Ａは、影領域３５の幅Ｂに等しい。図８に示されるように、光センサ３３のＯＮ信号及びＯＦＦ信号の期間は同一であることを保証できる。
【００２０】
したがって、本発明の光格子構造は、格子本体をソース端から格子距離だけ離して配置し、格子本体をレセプション端の近くに配置し、透明部分の幅と影部分の幅を上述の式で設定して透明領域の幅と影領域の幅が同一になる条件を保つことにより、スティックのシフト信号を検出するときの不正確さを除去し、スティックを制御するときの正確さを増大させるという目的を達成する。
【００２１】
当業者は、本発明の教示を守りつつ、装置及び方法の多くの変更及び代替に直ちに気付くだろう。したがって、上述の開示は、添付の請求の範囲の境界によってのみ限定されると考えられるべきである。
【符号の説明】
【００２２】
２０  フォースフィードバック装置
２１  スティック
２２  軸スティック
２３  ギアセット
２４  モータ
２５  光格子構造
２６  格子本体
２７  センサユニット
２８  透明部分
２９  影部分
３０  ソース端
３１  レセプション端
３２  光源
３３  光センサ
３４  透明領域
３５  影領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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