[發明專利]一種柱狀光陣列結構的空中按鍵及其實現方法

有效

• 申請號: 202110353818.1
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112965635B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 袁宏武;吳建國;萬家華;楊滿;吳璠
• 申請（專利權）人: 安徽新華學院;吳建國
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/0488;H03K17/96
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種柱狀光陣列結構的空中按鍵，其特征是：所述空中按鍵內設有一腔體，所述腔體的底面為安裝平面，且所述安裝平面平行于所述空中按鍵的表面；在所述安裝平面上設置有紅外收發對管陣列，所述紅外收發對管陣列是在安裝平面的中心位置裝有1個中心紅外收發對管，在所述安裝平面的周邊位置上，且與所述中心位置呈等角度關系安裝若干相同的紅外收發對管，對于所有的紅外收發對管，在紅外收發對管的四周加裝柱狀物理結構，或在紅外收發對管上加裝光學透鏡，或采用人眼安全的紅外線微功率激光器，使得紅外發射管發射的紅外線陣列均是射向且垂直于所述空中按鍵表面的柱狀光；以所述紅外收發對管陣列柱狀光的紅外光響應范圍所形成的空間作為所述空中按鍵的觸發區；

其中，按如下方法獲取紅外收發對管遮擋距離：

首先進行標定處理，在空中按鍵表面進行遮擋標定，獲得紅外接收管的最大響應電壓Vmax0，其表示最小遮擋距離；在距離空中按鍵表面L處進行遮擋標定，獲得紅外接收管的最小響應電壓Vmin0，其表示最大遮擋距離，其中，L為最遠觸控距離；移走遮擋物，獲得紅外接收管的環境響應電壓V0；空中按鍵啟動時，獲得紅外接收管的工作環境響應電壓Vb，從而計算得到環境補償電壓，并用于對最大響應電壓Vmax0和最小響應電壓Vmin0進行補償后得到最大響應補償電壓Vmax和最小響應補償電壓Vmin；

空中按鍵工作時，實時獲取每一個紅外接收管電壓，并利用最大響應補償電壓Vmax和最小響應補償電壓Vmin進行歸一化處理，令最小值為0，最大值為100，從而得到歸一化的電壓V，利用電壓和遮擋距離的對應關系，實時得到遮擋距離d，無遮擋時的遮擋距離d為無窮大，并用L+1表示；

按如下步驟判別空中按鍵有無手指遮擋：

步驟1：利用紅外收發對管的遮擋距離的獲取方法，掃描得到每一個紅外接收管的遮擋距離d[i]，i=0,1,…n；其中，當i=0時，表示中心紅外收發對管；

步驟2：若0號紅外接收管的電壓V不在[0,100]之間，則判定所述空中按鍵無手指遮擋，并用L+1表示手指遮擋距離D，結束；

步驟3：對于1,…,n號紅外收發對管，若有連續k個紅外收發對管有遮擋，1≤k≤n，則利用式(1)計算k個紅外收發對管與0號紅外收發對管形成的角度θ：

???(1)

步驟4：若角度θ小于等于預設的角度閾值α，則判定空中按鍵有手指遮擋，并以0號紅外接收管的遮擋距離d[0]為手指遮擋距離D，結束；

步驟5：若角度θ大于預設的角度閾值α，其中，α180°，則判定空中按鍵無手指遮擋，并將L+1作為手指遮擋距離D。

2.一種權利要求1所述的柱狀光陣列結構的空中按鍵的實現方法，其特征是，按如下步驟識別空中按鍵的空中按擊和空中點擊：

令掃描頻率為P，定義以T時間內進入距離Dq且以T時間內退出距離Dq為一個空中點擊，定義以T時間內進入和退出距離小于距離閾值Ds時為按鍵按下，且Ds＜Dq，T遠大于掃描周期1/P；定義一個數組Dt，其長度為m=P×T+1，初始數組Dt中的每個元素Dt?[0],Dt?[1],…,Dt?[m-1]均為L+1，定義指針Point，且初值為0；定義狀態變量State，其初值為0，每一個掃描周期執行如下步驟：

步驟A：使用空中按鍵有無手指遮擋的判別方法，獲得空中按鍵有無手指遮擋和手指遮擋距離D；

步驟B：Point賦值(Point+1)?mod?m，其中mod為取模運算，將D放入Dt[Point]中，求出數組Dt中所有元素與Dt?[Point]的差值，記差值最大值為Max，最小值為Min；

步驟C：若空中按鍵無手指遮擋，則State賦值0，執行空中按鍵斷開，并結束；

步驟D：若Max≤Ds且|Min|?≤Ds且空中按鍵有手指遮擋時間≥T，則執行空中按鍵按下；

步驟E：當State為0時，若Max≥Dq，則State賦值1，并結束；

步驟F：當State為1時，若|Min|?≥Dq，則State賦值0，執行一次空中按鍵的空中點擊。