电子设备的无线遥控系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN89102957.5

申请日:

1989.04.29

公开号:

CN1038002A

公开日:

1989.12.13

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

H04B1/04; H04B9/00; H03M1/30

主分类号:

H04B1/04; H04B9/00; H03M1/30

申请人:

德国ITT工业有限公司

发明人:

卡洛斯·希伯莱

地址:

联邦德国弗赖堡

优先权:

1988.04.30 EP 88106983.5; 1988.12.21 EP 88121384.7

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利代理部

代理人:

王以平

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内容摘要

一种供电子设备,特别是娱乐电子设备用的无线遥控系统有一个遥控发射器(f)、装在电子设备(g)内的遥控接收器、在发射器(f)或电子设备(g)内的至少一个辐射源(g、g1、g2)、在电子设备(g)或遥控发射器(f)内的至少两个辐射检测器(S1、S2),以及与辐射检测器(sd1,sd2)相联的装置,这些装置根据发射器(f)相对于接收器或电子设备(g)的运动导出电信号(x,y)。这使得该系统有可能执行与运动相关的控制。

权利要求书

1: 电子设备,特别是娱乐电子设备的无线遥控系统,它包括: 一个遥控发射器(f)和一个包含在所述电子设备(g)中的遥控接收器, 至少一个包含在所述遥控发射器(f)或所述电子设备(g)中的辐射源(g,g1、g2)和至少两个包含在所述电子设备(g)或所述遥控发射器(f)中的辐射检测器(sd1、sd2) 以及与所述辐射检测器sd1和sd2联系着的、根据所述遥控发射器(f)和所述遥控接收器或所述电子设备(g)相互之间的运动产生出电信号的(x、y)装置。
2: 如权利要求1中所述的无线遥控系统的遥控发射器(f)的电光输入级,它包括:至少两个辐射检测器(sd1、sd2)和一个含有作为所述遥控发射器光学输入的圆柱透镜(Z)的由光系统以及两个光收集器(s1、s2),所述光收集器(S1、S2)并排地按光学要求安置在所述圆柱透镜的后面,每个收集器表面被从所述圆柱透镜出射的辐射线所扫描收集器表面各交替设置有由透明和不透明区域(bd、bu)组成的规则图形,并且在它们各自的辐射收集点(SS1、SS2)处设置有辐照检测器(sd1、sd2),一个所述图形相对于其它所述图形有一偏移。
3: 如权利要求1中所述的无线遥控系统的遥控发射器(f)的电光输入级,该系统包含作为光输入的第一光学条状光栅(sg1)和第二条光栅(sg2),所述第二光栅(sg2)位于辐射束通路的后面,与第一条状光栅(sg1)隔开一定距离且与之并行,并 具有与所述第一条状光栅(sg1)相同的或较小的光栅常数,所述第二条状光栅(sg2)由一个上子光栅(og)和一个下子光栅(ug)组成,所述下子光栅(ug)的条相对于所述上子光栅(og)的条偏移过四分之一光栅常数(g′),所述上、下子光栅后面分别跟随有第一辐射检测器(sd1)和第二辐射检测器(sd2)。
4: 一种如权利要求2或3中任一项所述的电光输入级,它包括一个与所述(第一)电光系统的设计相同的第二电光系统,所述第二电光系统设置在与所述第一系统的平面相平行的平面内、相对于所述第一系统转过90°角。
5: 一种如权利要求1所述的无线遥控系统,它包括第一辐射源(g1)和第一直纹光栅(lg1),以及第二辐射源(g2)和垂直于所述第一直纹光栅(lg1)取向的第二直纹光栅(lg2),所述第一和第二辐射源以及形成所述遥控发射器(f)的电光输出级的第一和第二直纹光栅, 所述无线遥控系统还包括两个辐射检测器(sd1、sd2),所述辐射检测器(sd1、sd2)的连线与两个所述直纹光栅(lg1、lg2)线条的投影图象(阴影)成45°角, 其中,所述两个辐射源(g1、g2)被交替地供电,以及 在供各辐射源(g1、g2)用的激励信号上调制有一种码信号。

说明书


用于电子设备,特别是用于娱乐电子设备的无线遥控系统的常规遥控发射器是靠使用者对按键的按压而产生对设备的控制信号的。传送媒介是被适当调制的超声或远红外信号。

    鉴于如今有可能和有必要使用大量的控制指令,看来不再容许进一步增加遥控发射器按键的数目。相反地,应大量削减按键数目,而不减少可能控制的指令数目。

    本发明解决了这一问题。举例来说,在本发明的一个变型中,包含有遥控发射器运动方向和速度信息的信号可以从遥控发射器相对于一个安装在受控设备等装置上的固定辐射源的运动来导出。借助于这些信号和一个当代的遥控发射器和电子设备中采用的适当编程的微处理器,就能产生遥控信号。

    现将参照附图较详细地阐述本发明,在这些附图中:

    图1是构成本发明基本原理的一种变型的十分简略的示意图;

    图2是本发明第一种变型、第一个实施方案中光收集器和它们输出波形地十分简略的示意图;

    图3是图2中的一个光收集器及其与图1中的圆柱透镜间相对位置的主体示意图;

    图4是本发明第一种变型的另一个实施方案非常简略的示意图;

    图5示出了图4实施方案的第二条状光栅(Stripe    grating)的两组子光栅(Subgrating)之间的关系;

    图6非常简略地示出了在遥控发射器中电光元件的相对位置,用以说明构成本发明其它变型的基本原理;

    图7是在本发明其它变型中电子设备处辐射检测器空间布置的简略示意图;

    图8示出了一个用于从图2、4或7的布置中的两个输出信号导出方向信号的简单电路;

    图9示出了图8的输入和输出信号的波形;

    图10是一个用于分离被时钟化的水平和垂直检测器输出信号的电路方案的方框图;以及

    图11简略地示出了图10中几个信号的波形。

    在十分概略地示于图1的本发明的一个变型中,最好被看成红外辐射点源的辐射源g是由画成一电视接收机的电子设备g提供的。

    图中只示出了遥控发射器f中含有电光输入级的部分,这是因为它的其它部分是常规的设计(当然,除辐射源g之外,还有一个反馈遥控信号的辐射源,而在电子设备g内,也至少有一个相应的辐射接收机)。由辐射源g发射出的辐射通过圆柱透镜Z投射到光收集器S上,辐射所照射的收集器S的表面最好在圆柱透镜Z的焦面上,以使实际上为点源的辐射源g在光收集器S上成象为一线条St(参阅图2a)。

    图2a图解地示出了两个光收集器S1、S2和它们相对位置的设计图。它们的纵向轴相互平行,每一收集器的受照表面交替设置有透明区bd和不透明区bu的规则图形。光收集器S1的图形相对于光收集器S2的图形横向偏移一个距离d,d最好等于透明区bd宽度的一半。位于两个光收集器S1和S2各自的辐射收集点SS1和SS2处的是它们各自的辐射检测器Sd1和Sd2,Sd1和Sd2的输出分别提供信号X和Y。如图2a中所示,各辐射检测器的一个输出端可以接地。

    图2b图解地示出,在遥控发射器f移动期间,当线条St移过透明区bd和不透明区bu时,输出信号X和Y随时间的变化。重要的是两条曲线各自的最大值在时间上是彼此相互偏移的。

    图3以主体示意图示出了光收集器S的杓埔约霸仓妇礪的相对位置。制做光收集器S的材料,最好是一种合适的塑料,它把在边上通过透明区bd进入的辐射(经其它界面处的全反射)导向辐射收集点Sd。这免除了对大量单个的辐射检测器的需求。

    如图4所示,在本发明第一种变型的第二个实施方案中,电光系统包含第一光学条状光栅Sg1和第二光学条状光栅Sg2形式的光学输入装置,Sg2位于光束通路的后面、与第一条状光栅Sg1平行並间隔一距离,Sg2的光栅常数等于或小于Sg1的光栅常数。如图5所示,第二光学条状光栅Sg2由上子光栅Og和下子光栅ug组成,下子光栅ug的条相对于上子光栅Og的条偏移了光栅常数g′的四分之一。上子光栅Og和下子光栅ug的后面分别是辐射检测器Sd1和Sd2,它们分别提供信号X和Y。

    如果遥控发射器f的移动造成第一条状光栅Sg1的影子在第二条状光栅Sg2上移过,则这种方法利用了一种“隔栅效应(Louver    effect)”。所引起的光学干涉现象由两个辐射检测器Sd1和Sd2转换成电信号X和Y。两个条状光栅Sg1和Sg2之间的必要距离则刚好可分辨的角距(angular    Separation)和第二条状光栅的光栅常数所决定,且考虑到手动的运动控制不致于太灵敏或太不灵敏。信号x和y的波形定性地与图2b的那些信号的波形相对应,即它们的峰值在时间上仍相互偏移。

    图6是遥控发射器f的主体剖面图,示意性地示出了构成本发明其它变型的原理。它只示出了形成部分电光输出级的那些部件。在遥控发射器f内,直纹光栅lg1和lg2设置在每一光束窗口S1和Sl2前。直纹光栅lg1和lg2分别由辐射源g1和g2(最好为红外源)所辐照,如同由通过直纹光栅lg1、lg2和光束窗口Sl1、Sl2的四个角的光束所表明的那样,所述光束也用作投射线。

    直纹光栅lg1具有垂直等距线条,而直纹光栅lg2具有水平等距线条,这两组线条相互成90°。为了保证从辐射源g1来的辐照只能到达对应的直纹光栅lg1,将辐射源g1和g2用分隔体(图中未示出)彼此屏蔽开来,分隔体沿纵向延伸,通过电子输出级直至两窗口Sl1和Sl2之间的桥接部位。

    遥控发射器f的未示出部分,如上面结合图1所述的,由这类装置通常的副电路组成。这些主要是产生各个遥控信号以及激励两辐射源g1和g2的副电路。

    图7十分概略地示出了辐射检测器Sd1和Sd2是如何安排在电子设备g中的,那就是使得它们的连线与直纹光栅lg1和lg2的垂直和水平的阴影gs1和gs2的方向成45°角。这样做的优点是:只用两个辐射检测器就能进行垂直和水平方向的运动检测。

    图8示出了由两个施密特触发器tr1和tr2以及两个JK触发器f1和f2所组成的简单电路,由此电路,由图1到4的电光输入级提供的输出信号x和y能产生含有遥控发射器f的运动方向信息的电信号r和l。

    因而,在图9中示出的矩形波输出信号x′和y′相应于移过各自的辐射检测器Sd1和Sd2的明暗图形的理想时间顺序,这图形是直纹光栅lg1和lg2的投影之一。在图8中施密特触发器tr1和tr2的输出被馈入两个JK触发器f1和f2的时钟输入端C1。JK触发器f2清零输入端cr连接到施密特触发器tr1的输出端,而JK触发器f1的清零输入端cr被连接到施密特触发器tr2的输出端。JK触发器f1和f2的两个K输入端接地,而每一个触发器的J触入端连接到自己的Qg输出端。触发器f1的Q输出端提供出表示向右运动的信号r,而触发器f2的Q输出端提供出一个表示向左运动的信号l。施密特触发器tr1和tr2将大致为sin或sin2形的输出信号x和y(参阅图2b)变换成图中所示的矩形波信号x′和y′。

    图8的简单评估电路只不过提供出是向右运动还是向左运动的信号而已。能通过估算矩形波信号x′和y′的瞬间频率来确定相关的速度(参阅图9)。根据从一给定的某一时刻始累加起来的x′或y′的脉冲数能定出前进的范围。

    图9a示出了在向右运动期间信号x′、y′、r和l的波形,在此期间x′信号领先于y′信号,而图9b示出了向左运动的情况,在此期间x′信号迟后于y′信号。在图9a中,r信号处于H电平,而l信号处于L电平。在图9b中,l信号处于H电平,而r信号处于L电平(H电平是H和L两个电平中更为正的一个电平,它可由各自的Q输出来作出假定)。

    如上所述,图9所示的四个信号包含遥控发射器f的运动方向信号以及遥控发射器被移动的远近和快慢的信息。因此,所属技术领域的专业人员有可能容易地用这些信号去控制上面提到的装在遥控发射器或电子设备内的微处理机,并从那里导出供电子设备g用的相应的遥控信号。借助于遥控发射器f已被移动的一定距离处的信息,能产生一个模拟或连续的控制信号,例如,音量、亮度或对比度控制信号。也有可能实现如通常计算机和熟知的所谓鼠标(mouse)联用单控制系统(menu-Control    Sgstem)。所以,根据本发明,能将遥控发射器设计成一个“电子鼠(electronic    mouse)”。

    将第二电光学系统装入遥控发射器或许是有好处的,第二电光系统具有如图1至5中所示的第一种变型的电光系统那样的设计,并和第一系统垂直;这样做允许检测附加的垂直运动。

    如果在第一种变形中对辐射源g发射出的辐射加以调制,则用此遥控发射器能建立起双向数据耦合。

    在图6和7中所示的第二种变型中,因为用单个对角线取向的一对辐射检测器能分析出运动的方向,所以使水平和垂直运动的检测大为简化,然而,必须要有一个识别码,此识别码使之有可能确定正在被投影的是水平直纹光栅lg2,还是垂直直纹光栅lg1。适当的码元(Codeelements)是,例如,不同的脉冲长度、脉冲间隔、脉冲顺序或同步信号,诸如复合脉冲,及类似物。

    两个辐射源g1、g2最好在时钟频率下,用短的激励脉冲,以分时多路转接的方式来供电,时钟频率与两检测器信号的低频信息内容相比是高的,所以它很易被滤去。

    两个辐射源g1和g2最好是以如下方式计时,即向辐射源g1供电和向发射源g2供电之间的时间间隔短于(或长于)向辐射源g2供电和向发射源g1供电之间的时间间隔。如果供电顺序是g1g2、g1、g2……,则供电之间的时间间隔序列将为,比如说,1μs、2μs、1μs……。因此,计时就是对辐射源g1和g2的交替供电,而不同长度的时间间隔就是码。

    图10是一个电路方案的方框图,此电路用来分离两个以对角线方式排布的辐射检测器Sd1和sd2的垂直和水平信号分量。此电路有一附加优点,即它不用象借助于图8中所示的触发电路tr1和tr2去形成两个矩形波信号x′,y′的场合下那样,使用一个固定的阈值。使用这一固定的阈值时,辐射检测器sd1和sd2的辐度变化宽的与距离有关的输出信号只能在一个小的幅值范围内被最优感测到。在由于短距离造成大幅度时,阈值太低;而在相反场合下,即在由于长距离造成小幅度时,阈值又太高。补救上述情况的办法是通过借助于两个模数转换器W1和W2将检测器输出信号P1和P2数字化,并将这些数字信号P1′和P2′传送至全数字评估装置,例如示意地画出的微处理器C。

    数字处理允许在数字信号P1′和P2′的相对幅度之间进行比较,或从这些数字信号的幅值形成一个跟踪阈值。以软件来实现的滤波电路例如可用来抑制干扰信号。

    在图10所示的分离电路中,把第一辐射检测器sd1的输出,即检测器输出信号P1,加到第一模数转换器W1的输入端,并加到或门od的一个输入端。把第二辐射检测器sd2的输出馈至第二模数转换器W2,并加到或门od的另一输入端。

    或门od形成控制器se的一部分,控制器se决定检测器输出信号P1和P2将指派给水平直纹光栅lg2还是指派给垂直直纹光栅lg1。因为供第二辐射源g2用的激励脉冲发生在供第一辐射源g1用的激励脉冲后不久(参阅图11),所以通过在检测器输出信号P1和P2的后沿上触发一个时间窗口Zt就能确定明确的指派。这个时间窗口覆盖了激励第二辐射源g2的持续期。然而,当由第二辐射源g2触发时,时间窗口Zt′落在激励间隔PV之内。通过简单的逻辑运算,接收检测器的输出信号P1和P2就能被指派给水平直纹光栅lg2或垂直直纹光栅lg1。在控制器se中示出了这样一种指派电路的例子,其中,或门od的输出端被加到计时器的时钟输入端、第一与门u1的一个输入端和第二与门u2的一个输入端。两个与门的其它输入端分别连接到计时器(例如,单激多谐振荡器)的输出端Q和 Q。如果指派给水平直纹光栅lg2的是持续期t1,则第一与门u1将产生相关的激励脉冲。相应地,在持续期t2期间,通过第二与门提供出相关的激龀濉U饬礁雒诺氖涑龆寄苁沽阶榛撼迤鱮1、……r4接收两个数字信号P1′和P2′。借助于多路转换器mx,将四个被存储值y1、y2、x1和x2置于一公共的数据总线db上,数据总线db联接到,例如,微处理器C的数据输入端,在微处理器C中进行真实幅度的估算。

    图11示意地示出了图10电路方案的几个信号的波形。起首两图说明两个辐射源g1和g2供电的情况,在时间t1内水平直纹光栅lg2被照明,而在时间t2内,垂直直纹光栅g1被照明。第三和第四图分别示出了第一和第二辐射检测器sd1和sd2的输出信号P1和P2,假定像真实情况一样,图中的信号y1、y2、x1和x2具有不同的脉冲高度,并且迭加在干扰信号上。

    图11中的倒数第二图示出了计时器Z的Q端输出信号Zg,以及由检测器输出信号P1和P2在时间周期t1终了时触发出的时间窗口Zt。由虚线示出的计时器Z的Q端输出信号zg′包含有时间窗口t′,t′是在第二时间周期t2终了时被触发的。在此情况下,示出的两个与门u1和u2和计时器Z的逻辑互连,也就保证了对水平和垂直检测器信号y1、y2、x1和x2的正确分配。在图10中,假定所示的逻辑器件是由低电平来开启的,所以用的是负逻辑。

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一种供电子设备,特别是娱乐电子设备用的无线遥控系统有一个遥控发射器(f)、装在电子设备(g)内的遥控接收器、在发射器(f)或电子设备(g)内的至少一个辐射源(g、g1、g2)、在电子设备(g)或遥控发射器(f)内的至少两个辐射检测器(S1、S2),以及与辐射检测器(sd1,sd2)相联的装置,这些装置根据发射器(f)相对于接收器或电子设备(g)的运动导出电信号(x,y)。这使得该系统有可能执行与运。

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