專利名稱：電腦搖桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電腦搖桿，尤指一種利用一組感光器所輸出之感測信號經(jīng)由比較器比較以將控制桿位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電腦搖桿。
目前，電腦搖桿已普遍地使用于電腦游戲中，用來控制熒光幕上所顯示的游標(biāo)或圖形物件的移動。一般的電腦搖桿包含有一個外殼用來容納電子和機(jī)械元件，一個垂直的控制桿可在固定角度內(nèi)任意地轉(zhuǎn)動，以用來控制游標(biāo)在熒光幕上的移動，以及二個光柵感測裝置位于控制桿的底部，用來感測控制桿在不同方向的位移量并將其轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的位移信號。
請參閱

圖1及圖2，圖1為已知光柵感測裝置中光柵及感測器的示意圖，圖2為圖1感測器信號處理之示意圖。光柵10是一個圓形薄片其上設(shè)有透光孔12設(shè)于光柵10靠近于圓周邊上，一光柵14設(shè)于光柵10的一側(cè)而一光源感測器16設(shè)于光柵14的另一側(cè)以偵測光柵14相對于光源感測器16的轉(zhuǎn)動，光源感測器16在接收經(jīng)由光柵14傳送來的光線后，依照所接收的光量產(chǎn)生振幅大小不等的類比信號18，通常的信號處理方式系將此類比信號18設(shè)定一上限電壓值20和下限電壓值22以轉(zhuǎn)換為數(shù)位24再加以利用。如圖2所示，例如上限電壓值20設(shè)為3V，下限電壓值22設(shè)為1V，當(dāng)類比信號18的電壓值超過3V時，即定義為“1”，而當(dāng)電壓值低于1V時，即定義為“0”。如此便可一一將該類比信號18的波峰轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號24的“1”，而將波谷轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號24的“0”，并以此不同的數(shù)字狀態(tài)顯示電腦搖桿的搖動狀態(tài)。
然而，前述已知之類比/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換方式卻有幾個缺點(diǎn)，首先是每個數(shù)字信號24產(chǎn)生的速度太慢造成傳統(tǒng)電腦搖桿的反應(yīng)時間太長。此種已知之信號處理方式是利用當(dāng)一類比信號18的電壓值超過預(yù)設(shè)之電壓上下限時，才會產(chǎn)生一相對應(yīng)的數(shù)字信號24，因此在電壓值由下限爬升至上限或由上限降至下限時需要隔一段相當(dāng)?shù)臅r間，通常平均約需90～120μs才能產(chǎn)生數(shù)字信號24不同數(shù)字狀態(tài)間的變化。其次是容易產(chǎn)生誤差，當(dāng)電腦搖桿使用較久或當(dāng)控制桿被很快速地改變搖動狀態(tài)時，因?yàn)轭惐刃盘?如圖2中之虛線26所示)尚未達(dá)到可產(chǎn)生數(shù)字信號輸出的上限或下限電壓時即又被改變其狀態(tài)，使得電腦搖桿的搖動狀態(tài)雖有改變但卻無相對應(yīng)的數(shù)字信號輸出，因而產(chǎn)生計(jì)算失誤(Loss count)的現(xiàn)象，使得電腦搖桿的反應(yīng)不靈敏、敏感度大為下降。
本發(fā)明的目的在于提供一種電腦搖桿，使其控制桿的移動比較敏感，更快速地產(chǎn)生反應(yīng)并消除計(jì)算失誤現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高電腦搖桿的反應(yīng)靈敏度。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種電腦搖桿，其特征在于，它包含一外殼，其上方設(shè)有一開口；一控制桿，其包含有一把手設(shè)于其上端，一球狀握軸設(shè)于其中段，以及一致動裝置設(shè)于其下端，該控制桿之球狀握軸系以可轉(zhuǎn)動的方式安裝于該外殼之開口內(nèi)；以及，二感測裝置，用來感測該控制桿之致動裝置于二正交方向之位移并產(chǎn)生相對應(yīng)之位移信號，每一感測裝置包含有一光柵，其上方設(shè)有復(fù)數(shù)個透光孔；一光源，設(shè)于該光柵之一側(cè)；復(fù)數(shù)個循序排列之感光器，設(shè)于該光柵之另一側(cè)用來依序感測該光源透過該光柵之透光孔所傳來的光線，并產(chǎn)生不同的感測信號；以及，復(fù)數(shù)個比較器，用來比較該不同感測信號之大小以產(chǎn)生該位移信號；其中當(dāng)該控制桿上端之把手被移動時，該控制桿下端之致動裝置會帶動該光柵而使其上之透光孔產(chǎn)生位移，而該比較器則會將該復(fù)數(shù)個感光器于該透光孔位移時所產(chǎn)生之不同感測信號相比較以產(chǎn)生相對應(yīng)之位移信號。
由于采用了上述的技術(shù)解決方案，利用一組感光器來產(chǎn)生一組感測信號，并由比較器來將該組感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，使本發(fā)明之電腦搖桿對控制桿的移動遠(yuǎn)比已知電腦搖桿10敏感，亦可更快速地產(chǎn)生反應(yīng)并消除計(jì)算失誤現(xiàn)象的發(fā)生。
下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1為已知光柵感測裝置中光柵及感測器的示意圖。
圖2為圖1感測器信號處理之示意圖。
圖3為本發(fā)明電腦搖桿之外視圖。
圖4為圖3所示電腦搖桿沿1-1方向之剖面圖。
圖5為圖4所示光柵感測裝置之側(cè)視圖。
圖6為圖5所示光柵之圓形薄片之示意圖。
圖7為圖6所示之透光孔通過感光器的示意圖。
圖8為圖5所示光柵感測裝置的功能方塊圖。
請參閱圖3和圖4。圖3為本發(fā)明電腦搖桿40之外視圖。圖4為圖3所示電腦搖桿沿1-1方向之剖面圖。電腦搖桿40包含有一外殼42其上設(shè)有一開口43，以及一控制桿44可在固定角度內(nèi)任意地轉(zhuǎn)動?？刂茥U44包含有一把手46設(shè)于其上并由開口43中伸出，一球狀握軸48設(shè)于其中段，以及一含有一半球形球面之致動裝置50設(shè)于其下端。球狀握軸48系以可轉(zhuǎn)動的方式安裝于外殼42的開口43內(nèi)。電腦搖桿40另包含有二光柵感測裝置52、54(光柵感測裝置54未顯示于圖中)用來感測致動裝置50于二正交方向之位移并產(chǎn)生相對應(yīng)之感測信號，以及一處理器51(未顯示)用來依據(jù)光柵感測裝置52、54所產(chǎn)生之感測信號來產(chǎn)生位移信號。
請參閱圖5、圖6及圖7。圖5為圖4所示光柵感測裝置52之側(cè)視圖。圖6為圖5所示光柵55之圓形薄片57的示意圖。圖7為圖6所示之透光孔58通過感光器66a/b/c/d之示意圖。光柵感測裝置52包含有一基座53，一光柵55以可轉(zhuǎn)動的方式設(shè)于基座53之上，以及一感測裝置56設(shè)于基座53之上，用來偵測光柵55的轉(zhuǎn)動。光柵55包含有一圓形薄片57及一轉(zhuǎn)軸59設(shè)于圓形薄片57的圓心，用來藉著控制桿44下端之致動裝置50上的半球形球面的帶動來觸動光柵55，以使圓形薄片57得以轉(zhuǎn)動。其中圓形薄片57上設(shè)有數(shù)個透光孔58位于圓形薄片57靠近于圓周邊上。感測裝置56是用來偵測光柵55相對于感測裝置56的轉(zhuǎn)動，其包含有一基板60，一光柵62設(shè)于基板60之上且位于光柵55的一側(cè)，以及一光源感測器64設(shè)于基板60之上且位于光柵55的另一側(cè)。光源感測器64上設(shè)有四個循序排列的感光器66a、66b、66c、66d，分別用來感測通過透光孔58的光線，并產(chǎn)生不同的感測信號，以及二比較器72、74用來比較感光器66a/b/c/d所產(chǎn)生之不同感測信號的大小以產(chǎn)生位移信號。其中比較器72是用來比較感光器66a與66c之感測信號大小，而比較器74則是用來比較感光器66b與66d之感測信號的大小，感光器66a/b/c/d與比較器72、74實(shí)際上可制作于同一晶片(single chip)上，可使其在相同的半導(dǎo)體制程條件下品質(zhì)易于達(dá)成一致而相互匹配。光柵55之圓形薄片57上的各透光孔58的大小與位置系經(jīng)過特別設(shè)計(jì)，以使同一時間內(nèi)一個透光孔58至多只會使兩個相鄰的感光器66接收到光線，如此的設(shè)計(jì)可使得感光器66a/66c以及66b/66d在經(jīng)由比較器72、74比較其感測信號時，無法判斷其大小關(guān)系的可能性大為降低。
請參閱圖8。圖8為圖5所示之光柵感測裝置52的功能方塊圖。當(dāng)控制桿44上端的把手46被移動時，控制桿44下端的致動裝置50便會帶動光柵55而使其上的透光孔58產(chǎn)生位移，此時，光源62所發(fā)出的光線便會透過移動中的透光孔58依序到達(dá)光源感測器64上的感光器66a、66b、66c和66d，而使各個感光器66分別產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號，并傳給其所對應(yīng)的比較器72或74。當(dāng)比較器72接收到來自感光器66a和66c的感測信號時，便會進(jìn)行信號大小的比較以產(chǎn)生一數(shù)字信號之兩個不同狀態(tài)，若感光器66a信號大于感光器66c的信號便會輸出第一比較信號“1”，反之則輸出第二比較信號“0”，相同地，比較器74則會在感光器66b大于感光器66d時產(chǎn)生第一比較信號“1”，反之則產(chǎn)生第二比較信號“0”。因此當(dāng)光源依序通過感光器66a、66b、66c及66d之時，處理器51也依序會收到四種不同組合的數(shù)字比較信號，分別為(1，1)，(0，1)，(0，0)和(1，0)，并可根據(jù)此四組比較信號的變化趨勢與變化速度判斷出控制桿44的在一特點(diǎn)軸向的移動方向和速度。由于電腦搖桿40中包含有二個用來偵測二正交方向位移的光柵感測裝置52和54，因此便可很精確地判斷出控制桿44的位移。
相較于已知電腦搖桿以設(shè)定電壓閥值來將類比信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，本發(fā)明之電腦搖桿40是利用成對之感光器66a/c、66b/d來產(chǎn)生不同的感測信號，并由比較器72、74來比較相對兩者間之大小以產(chǎn)生數(shù)位性質(zhì)之第一、第二比較信號，進(jìn)而由處理器51加以處理以產(chǎn)生代表電腦搖桿40搖動狀態(tài)的位移信號，由于比較器72、74對于輸入之感測信號間有些微小差別即可輸出一數(shù)字比較信號，因此其反應(yīng)時間可以很快，甚至只需15μs左右，所以本發(fā)明之電腦搖桿40對控制桿46的移動遠(yuǎn)比已知電腦搖桿10敏感，亦可更快速地產(chǎn)生反應(yīng)并消除Loss count現(xiàn)象的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種電腦搖桿，其特征在于，它包含一外殼，其上方設(shè)有一開口；一控制桿，其包含有一把手設(shè)于其上端，一球狀握軸設(shè)于其中段，以及一致動裝置設(shè)于其下端，該控制桿之球狀握軸系以可轉(zhuǎn)動的方式安裝于該外殼之開口內(nèi)；以及二感測裝置，用來感測該控制桿之致動裝置于二正交方向之位移并產(chǎn)生相對應(yīng)之位移信號，每一感測裝置包含有一光柵，其上方設(shè)有復(fù)數(shù)個透光孔；一光源，設(shè)于該光柵之一側(cè)；復(fù)數(shù)個循序排列之感光器，設(shè)于該光柵之另一側(cè)用來依序感測該光源透過該光柵之透光孔所傳來的光線，并產(chǎn)生不同的感測信號；以及復(fù)數(shù)個比較器，用來比較該不同感測信號之大小以產(chǎn)生該位移信號；其中當(dāng)該控制桿上端之把手被移動時，該控制桿下端之致動裝置會帶動該光柵而使其上之透光孔產(chǎn)生位移，而該比較器則會將該復(fù)數(shù)個感光器于該透光孔位移時所產(chǎn)生之不同感測信號相比較以產(chǎn)生相對應(yīng)之位移信號。
2.如權(quán)利要求1所述之電腦搖桿，其特征在于，其中每一感測裝置包含有四個感光器用來產(chǎn)生第一、第二、第三及第五之感測信號，而該二比較器分別為第一與第二比較器，該四個感光器系沿著該光柵之透光孔的移動方向循序排列，當(dāng)該光柵被產(chǎn)生位移時，該光柵之透光孔會依序通過該四個感光器而產(chǎn)生該四個感測信號，該第一比較器會比較該第一及該第三感測信號，而該第二比較器會比較該第二及該第四感測信號，以產(chǎn)生該位移信號。
3.如權(quán)利要求2所述之電腦搖桿，其特征在于，其中該第一感測信號較該第三感測信號大或該第二感測信號較該第四感測信號大時，該相對應(yīng)之比較器會產(chǎn)生一第一比較信號，而當(dāng)該第一感測信號較該第三感測信號小或該第二感測信號較該第四感測信號小時，該相對應(yīng)之比較器會產(chǎn)生一第二比較信號，該第一及第二比較信號系為一數(shù)字信號之兩個不同狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述之電腦搖桿，其特征在于，其另包含一處理器用來根據(jù)該數(shù)字信號之兩個不同狀態(tài)來產(chǎn)生該位移信號。
5.如權(quán)利要求1所述之電腦搖桿，其特征在于，其中該光柵包含有一圓形薄片及一轉(zhuǎn)軸設(shè)于該圓形薄片之圓心，該光柵之復(fù)數(shù)個透光孔系設(shè)于該圓形薄片之圓周邊之上，該控制桿下端之致動裝置包含有一半環(huán)形之球面，用來觸動該光柵之轉(zhuǎn)軸以使其圓形薄片上之透光孔得以轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種電腦搖桿,其包含有一外殼,其上方開口;一控制桿,其包含有一把手設(shè)于其上端,一球狀握軸設(shè)于其中段,以及一致動裝置設(shè)于其下端,球狀握軸以可轉(zhuǎn)動的方式安裝于該外殼之開口內(nèi);以及二感測裝置,用來感測該控制桿之致動裝置于二正交方向之位移并產(chǎn)生相對應(yīng)之位移信號,每一感測裝置包含有:一光柵,其上方設(shè)有復(fù)數(shù)個透光孔;一光源,設(shè)于該光柵之一側(cè);復(fù)數(shù)個循序排列之感光器,設(shè)于該光柵之另一側(cè);以及復(fù)數(shù)個比較器。
文檔編號G06F3/033GK1242544SQ9811618
公開日2000年1月26日 申請日期1998年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月21日
發(fā)明者劉書銘 申請人:致伸實(shí)業(yè)股份有限公司