[發明專利]基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入系統與輸入方法

有效

• 申請號: 201310677469.4
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103631470A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 雷兵;馮瑩;張乃千;趙曉帆;張巖;劉飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F3/048
• 分類號: G06F3/048;G06F3/02
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

1.基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入系統，包括微控制器、上位機、光電探測模塊，其特征在于，光電探測模塊與微控制器連接，微控制器通過無線或有線方式與上位機連接；所述光電探測模塊對其前方三維空間中交互主體的位置進行連續實時地記錄，微控制器通過分析處理該位置信息便可得到交互主體的移動軌跡和速度信息，進而判斷出交互主體的輸入意圖，再經過微控制器以無線或有線連接方式將上述信息發送給上位機，實現對上位機的輸入控制；

所述光電探測模塊包括紅外反射式光電探測點陣、調制信號產生電路、驅動發射電路、光電探測電路、解調電路；

所述紅外反射式光電探測點陣的輸入端與驅動發射電路的輸出端連接，驅動發射電路的一個輸入端與調制信號產生電路的輸出端連接，另一個輸入端與微控制器的輸出端連接，紅外反射式光電探測點陣的輸出端與光電探測電路的輸入端連接，光電探測電路的輸出端與解調電路的輸入端連接，解調電路的輸出端與微控制器的輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入系統，其特征在于，所述紅外反射式光電探測點陣由多個光電傳感單元在二維平面內排布構成，按等間距排布，每個傳感單元由成對的一個紅外發射管和一個紅外接收管緊貼并排放置在一起組成。

3.根據權利要求2所述的基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入系統，其特征在于，所述傳感單元的一對紅外發射管和接收管可以是兩個獨立的分立元件，也可以是組合封裝在一起的集成元件。

4.根據權利要求1所述的基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入系統，其特征在于，所述調制信號產生電路與驅動發射電路相連接，用以產生經過調制的驅動信號使得紅外反射式光電探測點陣向空間發射調制光輻射，解調電路與光電探測電路連接，用以對紅外反射式光電探測點陣接收到的調制光輻射進行解調。

5.基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，構建紅外反射式光電探測點陣：將一對紅外發射管和紅外接收管緊貼并排放置在一起組成一個反射式光電傳感單元，每個傳感單元占據著二維平面內唯一確定的位置，多個傳感單元在二維平面內排布，按等間距排布，構成紅外反射式光電探測點陣；

第二步，調制發射：調制信號產生電路輸出調制信號，調制信號與微控制器輸出的掃描控制信號相與后輸出至驅動發射電路，使得光電探測點陣中的紅外發射管按逐列或逐行輪流發射經過調制后的紅外探測光；

第三步，輸入信息探測：當交互主體出現在光電探測點陣前方的感應區時，由于交互主體的反射作用，與交互主體相對的紅外接收管將接收到反射回的紅外光信號，且能夠接收到反射光信號的紅外接收管隨著交互主體的移動而發生相應的改變，通過持續分析探測點陣中的紅外接收管是否接收到反射光信號，實現對交互主體輸入信息的探測；

第四步，信號處理與解調：光電探測點陣中的紅外接收管接收經交互主體反射回的光信號，通過光電探測電路將光信號轉換成電信號，然后將電信號進行放大處理后輸入至解調電路進行解調，若輸入電信號的頻率與解調電路預先設定的頻率相同或相近，則解調電路的輸出電平狀態發生跳變，表明接收到了經過調制發射和交互主體反射的光信號；

第五步，計算交互主體的實時位置和移動軌跡：光電探測點陣中的每個傳感單元對應著其前方的一小片感應區，當交互主體出現在對應的感應區時，通過上述步驟一-四步，該傳感單元便會輸出一個變化的電平信號，結合微控制器輸出的掃描控制時序，進而記錄下交互主體在當前時刻的位置；當交互主體在光電探測點陣前方連續移動時，與其對應的傳感單元便順序輸出一個變化的電平信號，將這些傳感單元所代表的位置點按規則連接起來，得到交互主體的移動軌跡。

6.根據權利要求5所述的基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入方法，其特征在于，當交互主體的反射面尺寸明顯大于光電探測點陣中傳感單元的間距2倍以上時，采用優先編碼技術對同列或同行的多個傳感單元進行優先編碼，即在步驟四后加上優先編碼步驟，保證無論有多少個傳感單元同時接收到反射光信號，每次都只響應優先級最高的那個傳感單元。

7.根據權利要求6所述的基于紅外反射式光電探測點陣的隔空輸入方法，其特征在于，所述光電探測點陣中傳感單元的優先級設計方式為：左上角最高，右下角最低，由上至下、由左至右優先級依次降低，與交互主體手寫輸入的先后順序保持一致。