СПОСОБ ДЛЯ ПРИЕМА И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА СКАНИРОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК G06F3/42 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники, в частности к области технологии сенсорного ввода информации в компьютер и предназначено для использования в составе устройств интерфейса человеко-машинного взаимодействия компьютерных систем, эксплуатируемых в жестких условиях воздействия внешней среды, в том числе на транспортных средствах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] Из уровня техники известно интерактивное сенсорное устройство ввода, раскрытое в патенте США №4761637 «Touch input device», патентообладатель: Carroll Touch Inc. (Round Rock,TX), опубликовано 02.08.1988. Устройство содержит множество оптических детекторов, электрически соединенных в матрице, причем каждый оптический детектор адресуется в матрице отдельно, и драйверные средства.

[3] Данное техническое решение имеет ограничение, заключающееся в использовании последовательной схемы активации оптических детекторов, которая обусловливает значительную длительность цикла активации названного множества оптических детекторов в целом и соответствующее время отклика сенсорного устройства ввода.

[4] Другим известным техническим решением является оптоэлектронная сенсорная система, характеризующаяся улучшенным разрешением для определения позиции касания сенсорного экрана, раскрытое в патенте US6429857 «Apparatus and method to improve resolution of infrared touch systems», патентообладатель ELO Touchsystems, Inc. (Fremont,CA), опубликовано 06.08.2002. Оптоэлектронная сенсорная система включает первое и второе множества инфракрасных излучателей и первое и второе множества инфракрасных приемников, причем инфракрасные излучатели и инфракрасные приемники размещены на периферии области детектирования касания друг напротив друга и каждый инфракрасный приемник выровнен с одним противостоящим инфракрасным излучателем, процессор для управляемой активации первого и второго множеств инфракрасных излучателей и управляемой активации первого и второго множеств инфракрасных приемников и вычисления позиции касания сенсорного экрана на основе последовательной on-axis активации каждого инфракрасного излучателя и противостоящего приемника и последовательной активации выбранных off-axis пар излучатель-приемник.

[5] Данное техническое решение имеет ограничение, заключающееся в использовании последовательной схемы активации оптических излучателей и оптических приемников, которая обусловливает значительную длительность цикла сканирования области детектирования касания и соответственно значительное время отклика сенсорной системы.

[6] Tакже из уровня техники известна оптоэлектронная система управления, раскрытая в патенте США №8426799 «Optical control system with feedback control», патентообладатель: Rapt IP Limited (Gibraltar,GI), опубликовано 23.04.2013. Система содержит множество оптических излучателей и система детектирования, содержащая множество оптических детекторов, причем множество излучателей света и множество приемников света определяют область оптических траекторий, обеспечиваемых за интервал времени посредством передачи энергии между излучателями света и приемниками света, и также содержит переключатель, выполненный с возможностью управления детекторами.

[7] Данное техническое решение имеет ограничение, заключающееся в выполнении детектирования присутствия объекта в заданной области на основе последовательной активации излучателей света и приемников света. Данная схема детектирования обусловливает значительную длительность цикла сканирования заданной области.

Предпосылки к созданию изобретения

[8] В числе наиболее важных характеристик систем детектирования объекта в заданной области, определяющих их технический уровень, являются связанные между собой время отклика и достоверность детектирования объекта. Время отклика определяется длительностью цикла сканирования заданной области детектирования. Применительно к оптоэлектронным сенсорным системам длительность цикла сканирования складывается из времени активации пар излучатель света - приемник света при формировании сетки детекторные лучи света, перекрывающих заданную область детектирования. Причем, временной интервал цикла активации каждого отдельного приемника света включает две части.

[9] Первая часть цикла активации приемника света представляет собой временной интервал, в течение которого в активируемом приемнике света протекают переходные процессы, вызываемые разрядкой заряда, накопленного в неактивном состоянии и обусловливающие невозможность получения на его выходе достоверного сигнала, обеспечиваемого активируемым излучателем света. Данный временной интервал определяют как паузный.

[10] Соответственно, вторая часть цикла активации приемника света является рабочей, во время которой имеет место достоверный прием и соответственно достоверное детектирование луча света от активированного излучателя света. Причем, чем меньше число импульсов в отдельном детекторном луче света, связывающем излучатель света и приемник света, тем большую долю в оптическом сигнале сканирования занимают упомянутые выше паузные временные интервалы. По этой причине использование последовательной схемы активации отдельных приемников света, при формировании сетки детекторных лучей света, является неэффективной.

[11] Проблема, хотя и не в полной мере, решается за счет объединения приемников света в блоки и активации их поблочно. Однако в случае детектирования объекта, характеризующегося динамикой с интенсивной сменой направлений перемещения, поблочную активацию приемников света также следует рассматривать малоэффективной. Кроме того, проблема снижения длительности цикла активации излучателей света и приемников света, размещенных на специально выделенной отдельной печатной плате, находится в противоречии с использованием для управления активацией межмодульного последовательного интерфейса, дополнительно увеличивающего длительность цикла активации пар излучатель-приемник.

[12] В связи с изложенным выше актуальным является применение в оптоэлектронных сенсорных системах оптимизированных схем активации приемников света, обеспечивающих снижение временных затрат на детектирование объекта, характеризующегося динамикой с интенсивной сменой направлений перемещения, обусловливающих интенсивную нелинейную адресацию приемников света.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[13] Данное техническое решение направлено на устранение ограничений, свойственных решениям, известным из уровня техники.

[14] Технический результат - повышение достоверности детектирования объекта, характеризующегося динамикой с интенсивной сменой направлений перемещения.

[15] Указанный технический результат достигается благодаря осуществлению способа для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области, в котором:

обеспечивают размещение множества приемников света на периферии заданной области и электрическое соединение приемников света с обеспечением блочной топологии и адресации приемников света на основе на основе блочно-модульного принципа;

избирательно отображают приемники света в предварительно конфигурируемый логический временной интервал с обеспечением активации по меньшей мере части отображаемых приемников света для приема оптического сигнала сканирования;

избирательно отображают предварительно конфигурируемый логический временной интервал в более чем один физический временной интервал с обеспечением избирательного детектирования сигнала, обеспечиваемого по меньшей мере одним активируемым приемником света, причем,

физический временной интервал является временным интервалом дискретизации оптического сигнала сканирования с обеспечением активации отдельного приемника света для приема оптического сигнала сканирования; и

логический временной интервал является логическим объединением двух или более физических временных интервалов для связывания физических временных интервалов с приемниками света.

[16] В некоторых вариантах осуществления технического решения блочная топология является блочно-линейной топологией.

[17] В некоторых вариантах осуществления технического решения блочно-модульный принцип адресации обеспечивают с использованием окна адресации.

[18] В некоторых вариантах осуществления технического решения конфигурируемый логический временной интервал является логическим временным интервалом, избирательно связывающим приемники света с физическими временными интервалами.

[19] В некоторых вариантах осуществления технического решения блочно-модульный принцип адресации света основан на принципе приемников скользящего окна.

[20] В некоторых вариантах осуществления технического решения обеспечивают активацию по меньшей мере части отображаемых приемников света с использованием окна активации.

[21] В некоторых вариантах осуществления технического решения обеспечивают активацию по меньшей мере части отображаемых приемников света с использованием окна активации, основанного на принципе скользящего окна.

[22] В некоторых вариантах осуществления технического решения обеспечивают детектирование сигнала, обеспечиваемого в каждый отдельный физический временной интервал отдельным приемником света с использованием окна детектирования.

[23] Указанный технический результат также достигается благодаря осуществлению способа для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области, в котором:

- управляемо и поступательно конфигурируют логические временные интервалы из множества логических временных интервалов, приходящихся на по меньшей мере один кадр сканирования заданной области с использованием оптического сигнала сканирования, прием которого обеспечивают приемники света из множества приемников света,

- размещенных на периферии заданной области и электрически соединенных друг с другом с обеспечением блочной топологии и адресации приемников света на основе блочно-модульного принципа;

- избирательно и поступательно отображают приемники света в предварительно конфигурируемые логические временные интервалы с использованием окна адресации и с обеспечением избирательной активации отображаемых приемников света для приема оптического сигнала сканирования;

- избирательно и поступательно отображают предварительно конфигурируемые логические временные интервалы в физические временные интервалы из множества физических временных интервалов, принадлежащих по меньшей мере одному кадру сканирования заданной области, с обеспечением избирательного и поступательного детектирования сигнала, обеспечиваемого активируемыми приемниками света, причем,

физический временной интервал является временным интервалом дискретизации оптического сигнала сканирования с обеспечением активации отдельного приемника света для приема оптического сигнала сканирования; и

логический временной интервал является логическим объединением двух или более физических временных интервалов для связывания физических временных интервалов с приемниками света.

[24] В некоторых вариантах осуществления технического решения обеспечивают адресацию приемников света на основе блочно-модульного принципа адресации.

[25] В некоторых вариантах осуществления технического решения поступательно отображают предварительно конфигурируемые логические временные интервалы в физические временные интервалы связно со следованием физических временных интервалов.

[26] В некоторых вариантах осуществления технического решения обеспечивают детектирование сигнала, обеспечиваемого активируемыми приемником света связно со следованием физических временных интервалов.

[27] Указанный технический результат также достигается благодаря осуществлению устройства для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области, содержащего:

- набор электронных элементов сканирования, включающий по меньшей мере множество принимающих свет элементов, размещенных упорядоченно на периферии заданной области на первой печатной плате и электрически соединенных с использованием проводящего рисунка, обеспечивающего блочную топологию соединений и избирательную адресацию приемников света на основе блочно-модульного принципа, и набор электронных элементов сканирования имеет первую группу соединительных электрических проводников и вторую группу соединительных электрических проводников; и

- набор электронных элементов детектирования, электрически соединенный с набором электронных элементов сканирования с использованием первой группы соединительных электрических проводников и второй группы соединительных электрических проводников и включающий электронные элементы для избирательной адресации приемников света на основе блочно-модульного принципа, избирательной активации по меньшей мере части адресуемых приемников света и избирательного детектирования сигнала, обеспечиваемого по меньшей мере одним активируемым приемником света.

[28] В некоторых вариантах осуществления технического решения первая группа соединительных электрических проводников выполнена с использованием проводников, выбираемых из группы, содержащей проводники печатной платы, проводники гибкой печатной платы, проводники гибкого плоского кабеля и любой подходящей комбинации перечисленных выше проводников.

[29] В некоторых вариантах осуществления технического решения вторая группа соединительных электрических проводников выполнена с использованием проводников, выбираемых из группы, содержащей проводники печатной платы, проводники гибкой печатной платы, проводники гибкого плоского кабеля и любой подходящей комбинации перечисленных выше проводников.

[30] В некоторых вариантах осуществления технического решения устройство дополнительно содержит вторую печатную плату и по меньшей мере часть набора электронных элементов детектирования на второй печатной плате.

[31] В некоторых вариантах осуществления технического решения первая печатная плата является гибкой печатной платой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[32] Описание технического решения приводится со ссылками на фигуры, приведенные ниже. В соответствии с общепринятой практикой, представленные графические иллюстрации и их отдельные элементы выполнены не в едином масштабе, в том числе и временном. Форма и размеры различных элементов графических изображений являются произвольно увеличенными или уменьшенными с целью повышения наглядности графического материала при изложении описания технического решения. Некоторые элементы изображений идеализированы, тогда, как другие представлены упрощено. На фигурах приведены следующие графические иллюстрации:

[33] Фиг. 1 - структурная схема оптоэлектронной системы детектирования объекта в заданной области;

[34] Фиг. 2 - блок-схема процедуры детектирования оптического сигнала сканирования заданной области в соответствии с рассматриваемым техническим решением;

[35] Фиг. 3-схематическое представление конфигурирования логического временного интервала применительно к рассматриваемому варианту осуществления технического решения;

[36] Фиг. 4а - схематическое представление отображения приемников света в логические временные интервалы при нелинейном сканировании;

[37] Фиг. 4b - схематическое представление, показывающее фрагмент отображения логических временных интервалов в физические временные интервалы при нелинейном сканировании;

[38] Фиг. 5 - блок-схема устройства для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления раскрываемого технического решения;

[39] Фиг. 6 - схема соединения приемников света в соответствии с раскрываемого технического рассматриваемым вариантом осуществления решения;

[40] Фиг. 7 - функциональная схема отдельного канала средства предзаданной обработки сигнала;

[41] Фиг. 8а - временная диаграмма выходного сигнала первого канала средства предзаданной обработки сигнала;

[42] Фиг. 8b - временная диаграмма выходного сигнала второго канала средства предзаданной обработки сигнала;

[43] Фиг. 8с - временная диаграмма выходного сигнала коммутатора детектирования;

[44] Фиг. 9 - блок-схема средства предусловленной обработки сигнала;

[45] Фиг. 10 - компоновочная схема, иллюстрирующая вариант конструктивного решения устройства приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления технического решения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

[46] Ниже приведены понятия и определения, необходимые для раскрытия осуществляемого технического решения.

[47] Физический временной интервал - временной интервал дискретизации оптического сигнала сканирования с обеспечением активации отдельного приемника света для приема оптического сигнала сканирования.

[48] Логический временной интервал - логическое объединение двух или более физических временных интервалов для связывания физических временных интервалов с приемниками света.

[49] Блочно-линейная топология электрического соединения приемников света - топология электрического соединения приемников света, в соответствии с которой приемники света соединены в блоки, выстроенные в линию.

[50] Блочно-модульный принцип адресации приемников света - принцип адресации блоков приемников света, обеспечивающий адресацию одновременно, по меньшей мере, двух блоков приемников света одновременно.

[51] Предзаданная обработка (англ, predetrmlning) сигнала - обработка аналогового сигнала с предварительно заданный составом операций.

[52] Предусловленная обработка (англ. preconditioning) сигнала обработка аналогового сигнала с предварительно заданным составом операций и условиями их выполнения.

[53] Настоящее техническое решение раскрывается на примере оптоэлектронной системы детектирования объекта, другими словами указателя, в заданной области с использованием амплитудно-модулированного оптического сигнала сканирования. Типовая структура оптоэлектронной системы детектирования приведена на Фиг. 1. В соответствии с Фиг. 1, оптоэлектронная система содержит заданную область 100 детектирования, множество 101 излучателей света, таких как инфракрасные светодиоды, множество 102 приемников света, таких как фототранзисторы, компонент 103 адресации и активации излучателей света, включающий драйверы излучателей света, компонент 104 адресации приемников света, включающий аналоговые мультиплексоры, и процессорный компонент 105. Множество 101 излучателей света размещено на двух смежных сторонах заданной области 100 детектирования и множество 102 приемников света размещено на ее противоположных двух смежных сторонах и каждый приемник света выровнен по оси с одним противостоящим излучателем света. Процессорный компонент 105 включает детектор для детектирования сигнала, обеспечиваемого приемниками света при приеме оптического сигнала сканирования, и микроконтроллер для управления работой составных частей оптоэлектронной системы детектирования.

[54] Сканирование заданной области 100 для детектирования объекта 106 выполняют путем последовательного развертывания сетки 107 лучей света, обеспечиваемой последовательной активацией пар излучатель света - приемник света. Отображение сетки 107 лучей света на ось времени будем рассматривать как оптический сигнал сканирования.

[55] На Фиг. 2 приведена блок-схема процедуры детектирования оптического сигнала сканирования в соответствии с раскрываемым техническим решением. Данную процедуру выполняют следующим образом.

[56] На первом шаге в блоке 108 обеспечивают размещение множества приемников света на периферии заданной области и их электрическое соединение друг с другом с обеспечением блочно-линейной топологии и блочно-модульного принципа адресации. Применительно к рассматриваемому варианту осуществления раскрываемого технического решения множество приемников света организовано в блоки с возможностью их адресации с использованием окна адресации, перекрывающего два блока приемников света, каждый из которых включает четыре приемника света.

[57] На втором шаге в блоке 109 избирательно отображают приемники света из множества 102 приемников света в предварительно сконфигурированный сегментированный логический временной интервал. Сегментирование логического временного интервала основано на отображении в него приемников света так, что каждый отдельный сегмент предназначен для отображения в него отдельного приемника света и соответствует отдельному физическому временному интервалу.

[58] На Фиг. 3 приведено схематическое представление связывания приемников света из множества 102 приемников света с физическими временными интервалами 111 с использованием логического временного интервала 112, другими словами конфигурирование логического временного интервала 112. Выполняют адресацию приемников света с использованием окна 113 адресации. Более детально конфигурирование логического временного интервала заключается в связывании физических временных интервалов, на которых должны быть выполнены прием и детектирование оптического сигнала сканирования, и приемников света, которые должны обеспечить данный прием и детектирование оптического сигнала сканирования. Выполняют избирательное связывание приемников света с физическими временными интервалами путем избирательного отображения приемников света в логический временной интервал. Затем выполняют избирательное отображение логического временного интервала, другими словами отображенных ранее приемников света, в физические временные интервалы. Обеспечивает связывание приемников света и физических временных интервалов процессорный компонент 105. Является очевидный, что в зависимости от того, сканирование имеет линейный или нелинейный характер, будет иметь место линейный или нелинейный характер адресации приемников света и физических временных интервалов, в которые они отображаются.

[59] Отображают приемники света в логический временной интервал 112 с использованием окна 113 адресации, обеспечивающего избирательную адресацию приемников света из множества 102 приемников света и управляемо перемещаемого по приемникам света в соответствии с принципом скользящего окна. Причем, выполняют отображение приемников света в логический временной интервал 112 с обеспечением активации по меньшей мере части из отображаемых приемников света. Выполняют активацию на основе окна активации, управляемо перемещаемого по адресуемым приемникам света.

[60] На третьем шаге в блоке 110 избирательно и поступательно отображают логический временной интервал 112, другими словами отображенные в него приемники света, активированные на предыдущем шаге, в физические временные интервалы 111. Выполняют отображение с обеспечением детектирования сигнала, обеспечиваемого в каждый отдельный физический временной интервал отдельным приемником света. Выполняют детектирование с использованием окна детектирования, обеспечивающего выборку одного приемника света из числа активируемых приемников света для детектирования сигнала, обеспечиваемого данным приемником света при приеме оптического сигнала сканирования в текущий физический временной интервал.

[61] На Фиг. 4а и Фиг. 4b приведено схематическое представление примера рассмотренной выше схемы детектирования фрагмента оптического сигнала сканирования с изменением направления сканирования. Данный пример иллюстрирует детектирование фрагмента оптического сигнала сканирования, включающего десять физических временных интервалов, имеющих обозначение PTI (i)…PTI (i+9), с использованием приемников света, имеющих обозначение LD (k+1)…LD (k+3), LD (1+0)…LD (1+3), LD (m), LD(k+2), LD(k+1), принадлежащих трем блокам приемников света, имеющих обозначение LD(K), LD(L), LD(М). Связывание приемников света с физическими временными интервалами выполняют с использованием логических временных интервалов 114, 115, 116, имеющих обозначение LTI(А), LTI(В), LTI(С).

[62] На фиг. 4а приведено схематическое представление избирательного и поступательного отображения блоков LD(K), LD(L), LD(М) приемников света в предварительно конфигурируемые логические временные интервалы 114, 115, 116, обозначенные LPT(A), LPT(В), LPT(С), с использованием окна 113 адресации. Выполняют отображение на основе блочно-модульной адресации пар блоков приемников света LD(K)-LD(L), LD(L)-LD(М), LD(K)-LD(L), в соответствии с принципом скользящего окна. Выполняют отображение с обеспечением активации части приемников света. Применительно к рассматриваемому примеру осуществления технического решения, одновременно активируют два приемника света, из числа приемников света, отображаемых в каждый отдельный логический временной интервал. Обеспечивают активацию приемников света с использованием окна 117 активации, управляемо перемещаемого по логическим временным интервалам с шагом следования их сегментов. Прерывистыми линиями показаны предыдущие местоположения окна 117 активации. Вертикальными стрелками обозначено избирательное и поступательное во времени отображение излучателей света в логические временные интервалы.

[63] На Фиг. 4b приведено схематическое представление фрагмента избирательного и поступательного отображения логических временных интервалов 114, 115, 116, обозначенных LPT(А), LPT(В), LPT(С), в физические временные интервалы 118, обозначенные PTI(i+4), PTI(i+5), PTI(i+6), PTI(i+7), PTI(i+8), PTI(i+9). Выполняют отображение с обеспечением последовательного детектирования сигнала, обеспечиваемого приемниками света в следующей очередности LD(k+1), LD(k+2), LD(k+3), LD(1), LD(1+1), LD(1+2), LD(1+3), LD(m), LD(K2), LD(K1) при приеме оптического сигнала сканирования в следующие физические временные интервалы PTI(i+4), PTI(i+5), PTI(i+6), PTI(i+7), PTI(i+8), PTI(i+9). Соответственно выполняют отображение с использованием окна 119 детектирования, управляемо перемещаемого по активируемым приемникам света. Прерывистыми линиями показаны предыдущие местоположения окна 119 детектирования. Горизонтальными стрелками обозначено избирательное и поступательное развертывание во времени процесса детектирования оптического сигнала сканирования.

[64] На Фиг. 5 приведена блок-схема устройства детектирования оптического сигнала сканирования заданной области в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления раскрываемого технического решения. Устройство включает каскадно соединенные схему 104 адресации для избирательной адресации приемников света, множество 102 приемников света, коммутатор 120 активации для избирательной активации адресуемых приемников света, средство 121 предзаданной обработки для предварительной обработки сигнала, обеспечиваемого приемниками света, коммутатор 122 детектирования для избирательного детектирования сигнала, обеспечиваемого активированными приемниками света, средство 123 предусловленной обработки для детектирования сигнала, обеспечиваемого отдельным приемниками света в отдельный физический временной интервал. Управляет устройством детектирования микроконтроллер 124, который включает микропроцессор 125, модуль 126 интерфейса и модуль 127 аналого-цифрового преобразования. Выход средства 123 предусловленной обработки связан со входом модуля 127 аналого-цифрового преобразования микроконтроллера 124 с использованием сигнала 128.

[65] На Фиг. 6 приведена схема соединения приемников света в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления раскрываемого технического решения. В соответствии с Фиг. 6, множество 102 приемников света, таких как фототранзисторы, соединены между собой с обеспечением блочной-линейной топологии и блочно-модульным принципом адресации фототранзисторов для приема оптического сигнала сканирования. Выполняют адресацию блоков фототранзисторов с использованием компонента 104 адресации, включающей два аналоговых мультиплексора для независимой адресации одновременно соответственно двух блоков фототранзисторов. Адресацию блоков фототранзисторов, другими словами подключение их эмиттеров к нулевому потенциалу, выполняют с использованием сигнала 129 управления. Сигнал 129 включает два двоичных кодовых слова управления соответственно двумя названными выше аналоговыми мультиплексорами. Применительно к рассматриваемому варианту осуществления технического решения, компонент 104 адресации обеспечивает адресацию модуля приемников света, включающего два блока по четыре фототранзистора в каждом блоке, которые обеспечивают соответственно два набора 130 и 131 выходных сигналов, получаемых с коллекторов фототранзисторов.

[66] Коммутатор 120 активации выполнен с использованием двух аналоговых коммутаторов 4:1. Каждый из коммутаторов обеспечивает независимую избирательную коммутацию одного из четырех входных сигналов на выход. Каждый из аналоговых коммутаторов обеспечивает коммутацию коллектора подлежащего активации фототранзистора из адресуемого блока фототранзисторов на свой выход. Применительно к рассматриваемому варианту осуществления технического решения, с использованием окна активации одновременно активируют два фототранзистора, другими словами часть из адресуемых приемников света. Управляет работой коммутатора 120 активации микроконтроллер 124 с использованием соответствующего сигнала управления. Данный сигнал является позиционным кодом, обеспечивающим коммутацию коллекторов подлежащих активации фототранзисторов на входы двухканального средства 121 предзаданной обработки.

[67] На Фиг. 7 приведена функциональная схема отдельного канала средства 121 предзаданной обработки, вход которого через аналоговый мультиплексор коммутатора 120 активации связан с коллектором активируемого фототранзистора 132. Схема включает последовательно соединенные стабилизатор напряжения и дифференциальный усилитель. Стабилизатор напряжения является прецизионным стабилизатором напряжения шунтирующего типа и выполнен с использованием операционного усилителя 133, транзистора 134, резисторов 135 и 136. Стабилизатор напряжения обеспечивает подачу на коллектор активируемого фототранзистора стабилизированного напряжения, получаемого на резисторе 135 и определяемого опорным напряжением VrefA. Резистор 135 является нагрузочным резистором для активируемого фототранзистора и подключен к источнику постоянного положительного напряжения V+. Стабилизируя напряжение на нагрузочном резисторе 135, операционный усилитель 133 отрабатывает пульсации фототока, обеспечиваемые активированный фототранзистором 132 при приеме оптического сигнала сканирования. В результате на резисторе 136 имеет место падение напряжения, переменная составляющая которого является откликом на импульсы света оптического сигнала сканирования. Получаемый на резисторе 136 сигнал, вызванный пульсациями фототока, после прохождения RC цепочек 137 и 138 усиливает дифференциальный усилитель 139, выходной сигнал которого является выходным сигналом 140 средства 121 предзаданной обработки. Выходные сигналы средства 121 предзаданной обработки поступают на коммутатор 122 детектирования. Примеры выходных сигналов первого и второго каналов средства 121 предзаданной обработки приведены соответственно на Фиг. 8а и Фиг. 8b.

[68] Применительно к рассматриваемому варианту осуществления технического решения, коммутатор 122 детектирования выполнен в виде аналогового коммутатора 2:1, который обеспечивает попеременную коммутацию выходных сигналов первого и второго каналов средства 121 предзаданной обработки на выход. Другими словами, коммутатор 122 детектирования обеспечивает выборку фототранзистора из числа активированных фототранзисторов, выходной сигнал которого подлежит детектированию. Управляет коммутатором 122 детектирования микроконтроллер 124 посредством соответствующего импульсного сигнала, обеспечивающего попеременную коммутацию входных сигналов на выход. Пример выходного беспаузного сигнала 141 коммутатора 122 детектирования приведен на Фиг. 8 с.

[69] На Фиг. 9 приведена блок-схема средства 123 предусловленной обработки, которая включает каскадно соединенные фильтр 142 нижних частот, программируемый усилитель 143 и двухполупериодный выпрямитель 144 с функцией интегрирования.

[70] Фильтр 142 нижних частот обеспечивает удаление высокочастотных оставляющих входного сигнала, обусловленных присутствием в детектируемом сигнале высокочастотных составляющих, вызываемых воздействием внешней среды, а также помех, вносимых переключающими схемами самого устройства приема и детектирования.

[71] Программируемый усилитель 143 выполняет амплитудную нормализацию импульсов выходного сигнала фильтра 142 нижних частот для приведения его к амплитуде входной сигнала аналого-цифрового преобразователя 121. Нормализацию выполняют путем усиления входного сигнала с предварительно заданным коэффициентом усиления, индивидуальным для каждой из групп импульсов, принимаемых отдельным фототранзистором. Данные программирования микроконтроллер 125 пересылают в программируемый усилитель 143 с использованием сигналов 145 последовательного интерфейса.

[72] Двухполупериодный выпрямитель 144 выполняет преобразование программно усиленного биполярного сигнала в однополярный сигнал с последующим его интегрированием.

[73] Выходной сигнал 128 средства 123 предусловленной обработки служит индикатором приема оптического сигнала сканирования текущим активируемым фототранзистором и его последующего детектирования.

[74] Преобразование выходного сигнала 128 средства 123 предусловленной обработки из аналоговой формы в цифровую выполняет с использованием модуля 127 аналого-цифрового преобразования микроконтроллера 124. На основании цифровых отсчетов сигнала 128 микроконтроллер 124 производит анализ детектирования оптического сигнала сканирования. Высокий уровень сигнала 128 индицирует отсутствие на пути оптического сигнала сканирования объекта детектирования. Соответственно низкий уровень сигнала 128 индицирует присутствие на пути оптического сигнала сканирования объекта детектирования.

На Фиг. 10 приведен предпочтительный вариант конструктивной компоновочной схемы устройства для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области. Данный вариант компоновочной схемы основан на рассмотренной выше схеме устройства для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области. Компоновочная схема включает набор 146 электронных элементов сканирования, первую печатную плату 147, набор 148 электронных элементов детектирования и вторую печатную плату 149. Набор 146 электронных элементов сканирования включает множество принимающих свет элементов, другими словами, множество 102 приемников света, которые размещены на периферии заданной области сканирования на первой печатной плате 147. Причем электронные элементы сканирования имеют первую группу 150 соединительных электрических проводников и вторую группу 151 соединительных электрических проводников. Соответственно набор 148 электронных элементов детектирования включает электронные элементы компонента 104 адресации приемников света и электронные элементы процессорного компонента 105, которые размещены на второй печатной плате 149.

[75] В соответствии с раскрываемым техническим решением, электронные элементы из набора 146 электронных элементов сканирования электрически соединены между собой с использованием проводящего рисунка, обеспечивающего блочно-линейную топологию соединений и избирательную адресацию приемников света с использованием окна адресации, основанного на блочно-модульном принципе адресации. Избирательную адресацию и активацию приемников света обеспечивают с использованием первой группы 150 соединительных электрических проводников и второй группы 151 соединительных электрических проводников.

[76] Соответственно набор 148 электронных элементов детектирования содержит электронные элементы для упомянутой выше избирательной адресации приемников света с использованием окна адресации и избирательной активации адресуемых приемников света с использованием окна активации. Дополнительно набор 148 электронных элементов детектирования содержит электронные элементы для детектирования сигнала, обеспечиваемого по меньшей мере, одним активированным приемником света из числа активируемых приемников света на основе окна детектирования. Набор 148 электронных элементов детектирования электрически соединен с набором 146 электронных элементов сканирования с использованием первой группы 150 соединительных электрических проводников и второй группы 151 соединительных проводников.

[77] Применительно к рассматриваемому варианту осуществления раскрываемого технического решения, первая печатная плата 147 и вторая печатная плата 149 являются гибкими печатными платами. Соответственно первая группа 150 соединительных электрических проводников и вторая группа 151 соединительных электрических проводников являются проводниками гибкой печатной платы.

[78] Использование избирательной блочно-модульной адресации приемников света, избирательной активации адресуемых приемников света и избирательного детектирования сигнала из числа сигналов, обеспечиваемых активируемыми приемниками света при приеме оптического сигнала сканирования в каждый отдельный физический временной интервал снижает длительность цикла детектирования объекта за счет беспаузного приема оптического сигнала сканирования приемниками света и тем самым повышает достоверность детектирования объекта, характеризующегося динамикой с интенсивной сменой направлений перемещения.

[79] Непосредственное управление детектированием оптического сигнала сканирования с использованием первой и второй групп соединительных электрических проводников, путем избирательной блочно-модульной адресации приемников света, избирательной активации адресуемых приемников света и избирательного детектирования сигнала из числа сигналов, обеспечиваемых активируемыми приемниками света при приеме оптического сигнала сканирования в каждый отдельный физический временной интервал снижает длительность цикла детектирования объекта за счет беспаузного приема оптического сигнала сканирования приемниками света и тем самым повышает достоверность детектирования объекта, характеризующегося динамикой с интенсивной сменой направлений перемещения.

[80] Приведенный выше вариант осуществления раскрываемого технического решения следует понимать, как пояснительный пример рассматриваемого технического решения. Соответственно, настоящее техническое решение не ограничивается осуществления приведенным выше предпочтительным вариантом его и допускает различные модификации и изменения без отступления от его заявленного объема в формуле изобретения.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении достоверности детектирования объекта, характеризующегося динамикой с интенсивной сменой направлений перемещения. Способ для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области содержит шаги, на которых обеспечивают размещение множества приемников света на периферии заданной области и электрическое соединение приемников света с обеспечением блочной топологии и адресации приемников света на основе блочно-модульного принципа; избирательно отображают приемники света в предварительно конфигурируемый логический временной интервал с обеспечением активации по меньшей мере части отображаемых приемников света для приема оптического сигнала сканирования; избирательно отображают предварительно конфигурируемый логический временной интервал в более чем один физический временной интервал с обеспечением избирательного детектирования сигнала, обеспечиваемого по меньшей мере одним активируемым приемником света. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области, содержащий шаги, на которых:

обеспечивают размещение множества приемников света на периферии заданной области и электрическое соединение приемников света с обеспечением блочной топологии и адресации приемников света на основе блочно-модульного принципа;

избирательно отображают приемники света в предварительно конфигурируемый логический временной интервал с обеспечением активации по меньшей мере части отображаемых приемников света для приема оптического сигнала сканирования;

избирательно отображают предварительно конфигурируемый логический временной интервал в более чем один физический временной интервал с обеспечением избирательного детектирования сигнала, обеспечиваемого по меньшей мере одним активируемым приемником света, причем,

физический временной интервал является временным интервалом дискретизации оптического сигнала сканирования с обеспечением активации отдельного приемника света для приема оптического сигнала сканирования, и

логический временной интервал является логическим объединением двух или более физических временных интервалов для связывания физических временных интервалов с приемниками света.

2. Способ по п. 1, в котором:

блочная топология является блочно-линейной топологией.

3. Способ по п. 1, в котором:

блочно-модульный принцип адресации обеспечивают с использованием окна адресации.

4. Способ по п. 1, в котором:

конфигурируемый логический временной интервал является логическим временным интервалом, избирательно связывающим приемники света с физическими временными интервалами.

5. Способ по п. 3, в котором:

блочно-модульный принцип адресации приемников света основан на принципе скользящего окна.

6. Способ по п. 1, в котором:

обеспечивают активацию по меньшей мере части отображаемых приемников света с использованием окна активации.

7. Способ по п. 8, в котором:

обеспечивают активацию по меньшей мере части отображаемых приемников света с использованием окна активации, основанного на принципе скользящего окна.

8. Способ по п. 1, в котором:

обеспечивают детектирование сигнала, обеспечиваемого в каждый отдельный физический временной интервал отдельным приемником света с использованием окна детектирования.

9. Способ для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области, содержащий шаги, на которых:

управляемо и поступательно конфигурируют логические временные интервалы из множества логических временных интервалов, приходящихся на по меньшей мере один кадр сканирования заданной области с использованием оптического сигнала сканирования, прием которого обеспечивают приемники света из множества приемников света, размещенных на периферии заданной области и электрически соединенных друг с другом с обеспечением блочной топологии и адресации приемников света на основе блочно-модульного принципа;

избирательно и поступательно отображают приемники света в предварительно конфигурируемые логические временные интервалы с обеспечением избирательной активации по меньшей мере части отображаемых приемников света для приема оптического сигнала сканирования;

избирательно и поступательно отображают предварительно конфигурируемые логические временные интервалы в физические временные интервалы из множества физических временных интервалов, принадлежащих по меньшей мере одному кадру сканирования заданной области, с обеспечением избирательного и поступательного детектирования сигнала, обеспечиваемого активируемыми приемниками света, причем,

физический временной интервал является временным интервалом дискретизации оптического сигнала сканирования с обеспечением активации отдельного приемника света для приема оптического сигнала сканирования, и

логический временной интервал является логическим объединением двух или более физических временных интервалов для связывания физических временных интервалов с приемниками света.

10. Способ по п. 9, в котором:

обеспечивают адресацию приемников света на основе блочно-модульного принципа адресации.

11. Способ по п. 9, в котором:

поступательно отображают предварительно конфигурируемые логические временные интервалы в физические временные интервалы связно со следованием физических временных интервалов.

12. Способ по п. 9, в котором:

обеспечивают детектирование сигнала, обеспечиваемого активируемым приемником света, связно со следованием физических временных интервалов.

13. Устройство для приема и детектирования оптического сигнала сканирования заданной области, содержащее:

набор электронных элементов сканирования, включающий по меньшей мере множество принимающих свет элементов, размещенных упорядоченно на периферии заданной области на первой печатной плате и электрически соединенных с использованием проводящего рисунка, обеспечивающего блочную топологию соединений и избирательную адресацию приемников света на основе блочно-модульного принципа, и набор электронных элементов сканирования имеет первую группу соединительных электрических проводников и вторую группу соединительных электрических проводников; и

набор электронных элементов детектирования, электрически соединенный с набором электронных элементов сканирования с использованием первой группы соединительных электрических проводников и второй группы соединительных электрических проводников и включающий электронные элементы для избирательной адресации приемников света на основе блочно-модульного принципа, избирательной активации по меньшей мере части адресуемых приемников света и избирательного детектирования сигнала, обеспечиваемого по меньшей мере одним активируемым приемником света.

14. Устройство по п. 13, в котором:

первая группа соединительных электрических проводников выполнена с использованием проводников, выбираемых из группы, содержащей проводники печатной платы, проводники гибкой печатной платы, проводники гибкого плоского кабеля и любой подходящей комбинации перечисленных выше проводников.

15. Устройство по п. 13, в котором:

вторая группа соединительных электрических проводников выполнена с использованием проводников, выбираемых из группы, содержащей проводники печатной платы, проводники гибкой печатной платы, проводники гибкого плоского кабеля и любой подходящей комбинации перечисленных выше проводников.

16. Устройство по п. 13, дополнительно содержащее:

вторую печатную плату и по меньшей мере часть набор электронных элементов детектирования размещена на второй печатной плате.

17. Устройство по п. 13, в котором:

первая печатная плата является гибкой печатной платой.