[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

本發明公開了一種柱狀光陣列結構的空中按鍵及其實現方法，在按鍵中設置紅外收發對管陣列，并采用特定的物理或光學設計方法，使得紅外收發對管發射和接收到的紅外線皆為垂直于空中按鍵表面的柱狀光；空中按鍵通過掃描獲取每一個紅外收發對管遮擋情況，得到空中按鍵上方遮擋物的空間分布情況，將連續遮擋位置與中心位置形成的角度與預設角度閾值比較，以判別空中按鍵是否有手指遮擋，實現離按鍵一定距離即可實現觸摸按鍵同樣效果的功能。本發明有效解決空中按鍵組合使用時誤點擊難題，從而解決公共場所人們直接用手觸摸按鍵可能產生的病毒及細菌的交叉感染問題。

技術領域

本發明涉及計算機交互領域，主要涉及空中觸控技術，具體涉及一種柱狀光陣列結構的空中按鍵的結構及其實現方法。

背景技術

空中觸控技術是一種極有發展前途的交互式輸入技術，近年來發展十分迅速。主要包括基于圖像處理的觸控技術和其它技術實現的觸控技術，圖像處理的觸控技術容易受周邊環境干擾且安裝環境受限。而技術相對成熟的主要有電容式、表面聲波式、紅外線式等觸控技術，其中電容式觸控技術觸控距離短，容易出現誤點擊操作；表面聲波式觸控技術存在響應慢、靈敏度差的問題；現有的紅外線式觸控技術實現的空中按鍵，能夠解決單個按鍵空中觸控問題，但大多數情況下如電梯按鍵，都是由多個按鍵組合安裝在一起，點擊其中某一個按鍵，會出現相鄰按鍵也被誤點擊的情況，如何有效解決誤點擊的問題，這是一個難題。

因此，現有技術有待改進和發展。

發明內容

本發明為了解決空中按鍵點擊過程中的誤點擊問題，提出一種柱狀光陣列結構的空中按鍵，以期通過在按鍵中布置若干個紅外收發對管，并采用判別手指遮擋角度的方法來可靠、有效、方便地實現按鍵的非接觸式空中觸控操作，通過非接觸式空中觸控實現人機交互，解決原有按鍵觸摸產生的細菌和病毒的交叉感染問題。

本發明為達到上述目的，采用如下技術方案：

本發明一種柱狀光陣列結構的空中按鍵的特點是：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。

本發明一種所述的柱狀光陣列結構的空中按鍵的實現方法的特點是，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。

本發明所述的柱狀光陣列結構的空中按鍵的實現方法的特點也在于，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；