СПОСОБ ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЕТЕКТОРНЫХ ЛУЧЕЙ ОПТОЭЛЕКТРОННОЙ СЕНСОРНОЙ ПАНЕЛИ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR DETECTOR RAY SENSITIVITY ADJUSTING IN OPTOELECTRONIC TOUCH PANEL (VERSIONS) AND SYSTEM THEREFOR

Настоящее изобретение относится к информационным системам, использующим сенсорную технологию ввода информации, основанную на касании экрана видеомонитора. Более конкретно рассматриваемое изобретение относится к системам отображения, использующим в своем составе оптоэлектронную сенсорную панель, устанавливаемую в непосредственной близости от экрана видеомонитора и формирующую сетку инфракрасных (ИК) детекторных лучей, прерывание которых распознается как касание экрана дисплея.
Известна система для улучшения разрешения оптоэлектронной сенсорной панели в соответствии с патентом US 6429857 [1]. Система включает оптоэлектронную сенсорную панель, содержащую множество излучателей и множество приемников и формирующую детекторные лучи различной длины, и процессор. Достоверную работу сенсорной системы обеспечивают за счет того, что чувствительность формируемых ею детекторных лучей выравнивают путем определения, до начала интерактивного взаимодействия, в памяти сенсорной системы таблицы чувствительности, каждая отдельная ячейка которой определяет чувствительность отдельного детекторного луча.
Недостатком известной сенсорной системы являются высокие требования к вычислительным ресурсам, конкретно к ее памяти. Применительно к типовой схеме формирования сетки детекторных лучей, характеризующейся ограниченной разрешающей способностью и определяемой, например, матрицей оптоэлектронных компонентов 96×72, объем потребной памяти для непосредственного определения чувствительности формируемых детекторных лучей составит 168 ячеек. В том случае, когда в сенсорной системе реализована технология повышенной разрешающей способности, при которой каждый излучатель формирует, например, 5 отдельных детекторных лучей соответственно с 5 отдельными приемниками, объем потребной памяти для определения чувствительности формируемых детекторных лучей составит порядка 800 ячеек. Соответственно для реализации схемы, при которой каждый отдельный излучатель формирует 17 детекторных лучей, требуется память объемом, превышающим 5000 ячеек. Данный объем значительно превышает объемом EEPROM памяти микроконтроллеров широкого применения, как правило, используемой для хранения данных подобного рода, например, для хранения результатов процедуры калибровки (объем EEPROM памяти, например, микроконтроллера 16F877 составляет 256 байт). Увеличение вычислительных ресурсов сенсорной системы за счет использования внешней памяти повлечет за собой ее удорожание и увеличение времени отклика.
Наиболее близкой к заявленным изобретениям по совокупности существенных признаков является сенсорная система ввода с компенсацией внешней освещенности и программируемым усилителем в соответствии с патентом US 4988983 [2]. Система включает оптоэлектронную сенсорную панель, содержащую множество излучателей и множество приемников, схему активации для формирования детекторных лучей с устанавливаемой чувствительностью и обеспечивающую выравнивание чувствительности детекторных лучей путем предварительной установки отсчетной чувствительности текущего формируемого детекторного луча из числа детекторных лучей, формируемых сенсорной панелью, с последующим ее уточнением. Причем выравнивание чувствительности детекторных лучей выполняют с использованием схемотехнического решения. Для чего схема активации содержит программируемый усилитель, выполненный на основе преобразователя цифра-аналог. В цепь обратной связи программируемого усилителя включен преобразователь аналог-цифра, информационный выход которого связан с управляющим входом программируемого усилителя (колонка 6 [2]). Предварительно, до начала формирования текущего детекторного луча, по умолчанию, устанавливают его отсчетную чувствительность путем инициализации преобразователя аналог-цифра, тем самым устанавливая соответствующий отсчетный коэффициент усиления программируемого усилителя. Преобразователь аналог-цифра оценивает сигнал внешней освещенности на выходе программируемого усилителя при отсчетном коэффициенте усиления. Далее полученный цифровой код используют в качестве уточняющего коэффициента усиления, который подают на управляющий вход программируемого усилителя, уточняя тем самым чувствительность текущего формируемого детекторного луча. После чего выполняют собственно процедуру формирования текущего детекторного луча.
Недостаток данного способа и устройства заключается в большом времени отклика сенсорной системы, обусловленном, во-первых, выполнением процедуры выравнивания чувствительности текущего формируемого детекторного луча до начала его формирования и, во-вторых, использованием в процедуре выравнивания времяемких операций преобразования аналог-цифра и цифра-аналог. Процедура преобразования аналог-цифра с использованием микроконтроллеров широкого применения (например, PIC16F877), в зависимости от уровня помехозащищенности процедуры преобразования, для 10 двоичных разрядов требует 24…96 мкс, что сопоставимо с длительностью цикла формирования детекторного луча и может составлять 0,25…0,5 от его длительности. Кроме того, выполнение преобразований аналог-цифра и цифра-аналог предполагает наличие в сенсорной системе соответствующих аппаратных средств, то есть значительных вычислительных ресурсов.
Целью настоящих изобретений является сокращение времени отклика сенсорной системы и снижение требований к ее вычислительным ресурсам.
Поставленная цель достигается тем, что в способе для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели, заключающемся в предварительной установке отсчетной чувствительности текущего формируемого детекторного луча с последующим ее уточнением,
- устанавливают отсчетную чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем приведения чувствительности предварительно выбранного отсчетного детекторного луча к длине текущего формируемого детекторного луча,
- оценивают длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча,
- получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча на основе оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча и
- уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча на основе полученного приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча.
Причем в качестве отсчетного детекторного луча может быть выбран условно формируемый сенсорной панелью детекторный луч.
Кроме того, оценивание длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча может быть выполнено косвенно.
В другом варианте реализации способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели:
- устанавливают отсчетную чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем приведения чувствительности предварительно выбранного отсчетного детекторного луча к длине текущего формируемого детекторного луча,
- получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча, основанное на оценивании длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча и
- уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча относительно отсчетной чувствительности детекторного луча на основе приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча.
В еще одном варианте реализации способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели:
- устанавливают отсчетную чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем приведения чувствительности предварительно выбранного отсчетного детекторного луча к длине текущего формируемого детекторного луча,
- оценивают длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча и
- уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности на основе оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча.
Причем оценивание длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча может быть выполнено косвенно.
Кроме того, получение приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча может быть выполнено на основе косвенного оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча.
В еще одном варианте реализации способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели,
- устанавливают отсчетную чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем приведения чувствительности предварительно выбранного отсчетного детекторного луча к длине текущего формируемого детекторного луча и
- уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности, основываясь на оценивании длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча.
Причем в качестве отсчетного детекторного луча может быть выбран детекторный луч, формирование которого предшествует текущему формируемому детекторному лучу.
В еще одном варианте реализации способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели:
- получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности, основываясь на оценивании длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины предварительно выбранного отсчетного детекторного луча и
- уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности на основе приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча.
Причем в качестве отсчетного может быть выбран детекторный луч, формирование которого предшествует текущему детекторному лучу.
Кроме того, оценивание длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча может быть выполнено косвенно.
В еще одном варианте реализации способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели:
- оценивают длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины предварительно выбранного отсчетного детекторного луча и
- уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности на основе оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча.
Причем оценивание длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча может быть выполнено косвенно.
Кроме того, в качестве отсчетного детекторного луча может быть выбран детекторный луч, формирование которого предшествует текущему формируемому детекторному лучу.
Поставленная цель также достигается тем, что система для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели, включающая:
- оптоэлектронную сенсорную панель, содержащую множество инфракрасных излучателей и множество инфракрасных приемников, схему активации, выполненную с возможностью активации пар излучатель-приемник для формирования детекторных лучей различной длины с устанавливаемой чувствительностью,
дополнительно включает:
- процессор, связанный со схемой активации для управления активацией пар излучатель-приемник для выравнивания чувствительности детекторных лучей на основе оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча, причем при выравнивании чувствительности каждого отдельного детекторного луча, процессор:
- устанавливает отсчетную чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем приведения чувствительности предварительно выбранного отсчетного детекторного луча к длине текущего формируемого детекторного луча,
- оценивает длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча и
- уточняет чувствительность текущего формируемого детекторного луча на основе полученного приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча.
Причем процессор может выполнять установку отсчетной чувствительности текущего формируемого детекторного луча на основе ее формирования.
Кроме того, процессор дополнительно может быть выполнен с возможностью получения приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча на основе оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча и возможностью уточнения чувствительности текущего формируемого детекторного луча на основе приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча, основанного на оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча.
Все заявленные варианты выполнения способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели и система для его реализации решают единую задачу - снижение времени отклика сенсорной системы и снижение требований к ее вычислительным ресурсам.
Все известные сенсорные системы [1, 2] решают задачу выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели за счет увеличения времени отклика или использования значительных вычислительных ресурсов. Первая известная система [1] предполагает выравнивание чувствительности детекторных лучей путем предварительного определения в памяти сенсорной системы чувствительности каждого отдельного детекторного луча, что, с учетом повышенного разрешения, обеспечиваемого за счет формирования большого числа детекторных лучей, требует значительного объема памяти. Другая известная сенсорная система [2] решает задачу выравнивания чувствительности каждого отдельного детекторного луча непосредственно перед его формированием путем предварительной установки отсчетной чувствительности с последующим ее уточнением. Реализация процедуры выравнивания чувствительности детекторных лучей в соответствии с данной схемой требует выполнения операции преобразования аналог-цифра и обратного преобразования цифра-аналог, что приводит к увеличению длительности цикла формирования каждого отдельного детекторного луча и соответственно увеличению времени отклика сенсорной системы в целом. Кроме того, выполнение сенсорной системой преобразований аналог-цифра и цифра-аналог предполагает наличие в системе соответствующих вычислительных ресурсов, обеспечивающих выполнение вышеназванных преобразований, что влечет за собой увеличение стоимости сенсорной системы в целом.
Заявленные технические решения позволяют сократить время отклика оптоэлектронной сенсорной системы за счет выполнения процедуры выравнивания чувствительности каждого отдельного детекторного луча непосредственно в процессе его формирования. Кроме того, заявленное техническое решение позволяет снизить требования к вычислительным ресурсам сенсорной системы за счет реализации процедуры выравнивания чувствительности детекторных лучей на основе выполнения ограниченного числа операций целочисленного сложения.
Технических решений с заявленной совокупностью признаков, обеспечивающих выравнивание чувствительности детекторных лучей непосредственно в процессе их формирования, в патентной и научно-технической литературе не обнаружено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленных технических решений критерию изобретательский уровень.
На фиг.1 представлена схемная реализация сенсорной системы;
на фиг.2 - функциональная реализация схемы активации;
на фиг.3 - функциональная реализация схемы задания тока активации излучателя;
на фиг.4 - пример формирования оптоэлектронной сенсорной панелью детекторных лучей на основе двух пространственных шаблонов;
на фиг.5 - пример кодирования чувствительности детекторных лучей, формируемых на основе двух пространственных шаблонов.
Оптические свойства детекторного луча, формируемые оптоэлектронной сенсорной системой путем активации пары излучатель-приемник, определяют следующим выражением:
где
I - ток активации излучателя;
Е - освещенность приемника;
E
K - коэффициент, определяемый выходными характеристиками излучателя;
D - длина детекторного луча, связывающего активируемые излучатель и приемник.
В соответствии с выражением (1), чувствительность детекторного луча, представляющая собой освещенность Е, и устанавливаемая посредством тока I активации излучателя, прямо пропорциональна интенсивности излучения излучателя и обратно пропорциональна квадрату длины детекторного луча.
На фиг.1 представлена схемная реализация оптоэлектронной сенсорной системы, включающей сенсорную панель 1 со схемой 2 активации и связанный с ней процессор 3. Схема 2 активации, в свою очередь, посредством шины 4 активации связана со множеством излучателей 5, 6, 7, … 19, в качестве которых могут быть использованы ИК-светодиоды, и множеством приемников 20, 21, 22, …, 34, в качестве которых могут быть использованы ИК-фототранзисторы, и обеспечивает активацию пар излучатель-приемник для формирования детекторных лучей различной длины 35.
Фиг.1 служит также иллюстрацией двух вариантов пространственных шаблонов, в соответствии с которыми сенсорная панель формирует детекторные лучи 35 различной длины, чувствительность которых должна быть выровнена. Первый пространственный шаблон основан на декартовой системе координат и служит для формирования наборов параллельных детекторных лучей путем активации пар излучатель-приемник 8-20, 9-21, …, 19-31 и 5-23, 6-24, …, 16-34. Второй пространственный шаблон основан на полярной системе координат и служит для формирования наборов расходящихся веером детекторных лучей, которые формируют путем активации пар излучатель-приемник 12-23, 12-24, 12-25, 12-26, 12-27.
На фиг.2 представлена функциональная реализация схемы 2 активации, которая включают схему 36 активации излучателей, схему 37 активации приемников, схему 38 установки тока активации излучателей и нагрузочный резистор 39 приемников. Схема 36 активации излучателей представляет собой сдвиговый регистр с драйверами тока на выходах и предназначена для активации в каждый отдельный момент времени одного отдельного излучателя. Схема 37 активации приемников представляет собой сдвиговый регистр с аналоговыми ключами на выходах и предназначена для активации в каждый отдельный момент времени одного отдельного приемника. Схема 36 активации излучателей и схема 37 активации приемников имеют последовательный интерфейс (Например, SPI интерфейс) и связаны между собой последовательно для сквозной передачи позиционного кода текущего активируемого излучателя и позиционного кода текущего активируемого приемника, поступающих от процессора 3 по интерфейсной шине 40 (на фиг.2 процессор 3 не показан).
Выходы активации схемы 36 активации излучателей связаны с катодами излучателей 5, 6, …, 24, аноды которых подключены к шине Vcc напряжения активации излучателей. Управляющий выход схемы 36 активации излучателей соединен с управляющим входом схемы 38 установки тока активации. Выходы схемы 37 активации приемников связаны с эмиттерами приемников, коллекторы которых соединены с одним выводом нагрузочного резистора 39 и через сигнальную шину 41 - с сигнальным входом процессора 3, второй вывод нагрузочного резистора 39 подключен к шине Vdd напряжения активации приемников.
Функциональная реализация схемы 38 установки тока активации излучателей представлена на фиг.3 и включает аналоговый мультиплексор 42, имеющий последовательный интерфейс, и набор 43 ограничительных резисторов, номиналы которых предварительно определены в соответствии с токами активации излучателей. В одном варианте реализации номинал каждого отдельного резистора устанавливает чувствительность одного отдельного детекторного луча, формируемого сенсорной системой. Другими словами, чувствительность детекторного луча устанавливают посредством позиционным кодом. В другом варианте реализации рассматриваемого технического решения номиналы резисторов из набора 43 ограничительных резисторов пропорциональны весовым коэффициентам двоичного кода. Соответственно чувствительность отдельного детекторного луча устанавливают посредством двоичного кода. Интерфейсные входы SDI, SCK, STB аналогового мультиплексора 42 связаны с одноименными сигналами интерфейсной шины 40. Управляющий вход схемы 38 установки тока активации представляет собой общий вход СОМ аналогового мультиплексора 42. Аналоговые входы O…N схемы 38 установки тока активации связаны с первыми выводами резисторов набора 43 ограничительных резисторов, вторые выводы которых подключены к шине «земля». Сенсорная система работает следующим образом.
В начале цикла формирования текущего детекторного луча процессор 3 посредством последовательного сдвига устанавливает на выходах схемы 36 активации излучателей и схемы 37 активации приемников соответственно позиционные коды активируемого излучателя и активируемого приемника. На выходах аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации излучателей процессор 3, также посредством последовательного сдвига устанавливает позиционный код, который обеспечивает подключение одного из резисторов из набора 43 ограничительных резисторов к управляющему входу схемы 38 задания тока активации излучателей, соответствующий формируемому детекторному лучу. В результате по цепочке шина Vcc напряжения активации излучателей - активируемый излучатель - схема 36 активации излучателей - шина «земля» протекает ток, уровень которого определяет номинал предварительно выбранного посредством аналогового мультиплексора 42 ограничительного резистора. В результате актируемый излучатель излучает ИК-поток.
Соответственно, позиционный код активации приемника обеспечивает установку в открытое состояние аналогового ключа на одном из выходов схемы 37 активации приемников и тем самым подключает эмиттер активируемого приемника к шине «земля». В результате активируемый приемник воспринимает инфракрасный поток от активируемого излучателя, определяемый как детекторный луч. Через него протекает фототек, который вызывает падение напряжения на нагрузочном резисторе 39. Сигнал с нагрузочного резистора 39 посредством сигнальной шины 41 поступает на сигнальный вход AN процессора 3, который детектирует данный сигнал. Чем выше ток активации излучателя, тем выше оказывается интенсивность излучения активируемого излучателя, соответственно выше уровень порождаемого им фототока, протекающего через активируемый приемник, и тем выше падение напряжения на нагрузочном резисторе и соответственно ниже уровень сигнала, поступающего в процессор 3.
Очевидно, что чем большей длиной характеризуется детекторный луч, тем большим должен быть ток активации излучателя для обеспечения требуемой чувствительности формируемого детекторного луча. И соответственно, чем меньшей длиной характеризуется детекторный луч, тем меньшим большим должен быть ток активации излучателя.
Первая реализация способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели представлена ниже и может быть использована для выравнивания чувствительности детекторных лучей, упорядоченных с использованием как первого, так и второго вышеназванных пространственных шаблонов. Способ включает четыре шага.
На первом шаге устанавливают отсчетную чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем приведения чувствительности отсчетного детекторного луча к длине названного текущего формируемого детекторного луча. Отсчетную чувствительность текущего формируемого детекторного луча устанавливают посредством задания тока активации излучателя, равного току активации излучателя при формировании отсчетного детекторного луча. Для чего во входной сдвиговый регистр схемы 38 задания тока активации загружают соответствующий двоичный код. Применительно к рассматриваемой реализации способа двоичный код тока активации излучателя, соответствующий чувствительности отсчетного детекторного луча, определяют как 10000000.
Приведение чувствительности отсчетного детекторного луча к длине текущего формируемого детекторного луча обеспечивают естественным путем, то есть за счет разницы длин названных детекторных лучей в соответствии с выражением (1). Очевидно, что отсчетная чувствительность текущего формируемого детекторного луча будет меньше чувствительности отсчетного детекторного луча на величину, определяемую разностью длин названных детекторных лучей.
В другом варианте технического решения в качестве отсчетного детекторного луча может быть выбран условный детекторный луч, соответственно условно формируемый сенсорной системой. Данный условный детекторный луч характеризуется отсчетной чувствительностью, обеспечиваемой током активации, определяемым паспортными данными (данные, приводимые в datasheet) как типовой для представления выходной характеристики излучателя. Как правило, в качестве типового тока активации светодиода устанавливают ток 20 мА или 50 мА. Использование условно формируемого детекторного луча позволяет определить в сенсорной системе ограниченное число параметров, непосредственно связанных с типом используемого излучателя. При этом все остальные параметры могут быть определены как величины относительные. Данное техническое решение позволяет минимизировать число изменяемых в сенсорной системе параметров при изменении типа используемого излучателя.
На втором шаге оценивают длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины предварительно выбранного отсчетного детекторного луча, например наиболее короткого детекторного луча из числа формируемых сенсорной системой детекторных лучей. Для чего предварительно в памяти сенсорной системы определяют длину отсчетного детекторного луча и таблицу приращений длин детекторных лучей, в каждой отдельной ячейке которой определяют приращение длины отдельного детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча. В соответствии с чем операция оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча может быть реализована путем вычисления коэффициента соотношения длин названных детекторных лучей с использованием следующего выражения:
где
refi
К - коэффициент, отражающий соотношение длины текущего формируемого детекторного луча и длины отсчетного детекторного луча;
ref
L. - длина отсчетного детекторного луча;
refi
dL - разность длин текущего формируемого детекторного луча и отсчетного детекторного луча;
i - позиция текущего формируемого детекторного луча.
В другом варианте реализации, в целях сокращения объема используемой памяти сенсорной системы, приращение длины каждого отдельного детекторного луча может быть определено относительно детекторного луча, формирование которого предшествует формированию данного детекторного луча.
На третьем шаге получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча, выраженное через приращение тока активации излучателя, на основе выполненного на предыдущем шаге оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча, с использованием следующего выражения:
где
dI - приращение тока активации излучателя при формировании текущего детекторного луча;
ref
I- ток активации излучателя при формировании отсчетного детекторного луча (предварительно определяют в памяти сенсорной системы).
На четвертом шаге уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча на основе полученного на предыдущем шаге приращения чувствительности путем добавления к содержимому входного сдвигового регистра аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации двоичного кода приращения чувствительности. С этой целью предварительно выполняют «отбрасывание» незначащих разрядов в полученном на предыдущем шаге двоичном коде приращения чувствительности и сдвига вправо полцченного результата на один двоичный разряд. Например, при отсчетной чувствительности текущего формируемого детекторного луча, устанавливаемой двоичным кодом 10000000 и приращении чувствительности, устанавливаемом, например, двоичным кодом 01010000, получают приведенный двоичный код приращения чувствительности 00000110. В результате уточненная чувствительность текущего формируемого детекторного луча будет определяться двоичным кодом 11010000, что соответствует следующему выражению
где
rfni
I - уточненный ток активации излучателя, устанавливающий чувствительность текущего детекторного луча равной чувствительности отсчетного детекторного луча.
В другом варианте реализации рассматриваемого технического решения оценивание длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча может быть выполнено косвенным путем. Для чего предварительно в памяти сенсорной системы определяют таблицу приращений чувствительности, в каждой ячейке которой определяют двоичный код приращения чувствительности отдельного детекторного луча, выраженное через приращение тока активации излучателя относительно тока активации излучателя при формировании отсчетного детекторного луча. В соответствии с чем на втором шаге оценивают длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча путем оценивания смещения позиций названных детекторных лучей, то есть косвенным путем. Соответственно на третьем шаге получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча путем обращения к названной таблице приращений чувствительности детекторных лучей на основании полученного на предыдущем этапе названного смещения позиций детекторных лучей. После чего аналогично изложенной выше схеме уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча.
В еще одном варианте реализации рассматриваемого технического решения чувствительность детекторных лучей устанавливают с использованием позиционного кода. Для чего номиналы ограничительных резисторов схемы 38 установки тока активации определяют пропорциональными чувствительности детекторных лучей так, что каждый из них определяет чувствительность одного или более детекторных лучей, формируемых сенсорной системой. Кроме того, в таблице приращений чувствительности косвенно определяют приращение чувствительности для каждого отдельного детекторного луча, выраженное через ее смещение относительно чувствительности отсчетного детекторного луча. В соответствии с чем на третьем шаге получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности, представляющего собой двоичный код смещения позиционного кода чувствительности. После чего на четвертом шаге уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем сдвига вправо позиционного кода во входном сдвиговом регистре аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации на число двоичных разрядов, определяемое полученным на предыдущем шаге двоичным кодом приращения чувствительности.
Поскольку для рассматриваемой реализации в качестве отсчетного детекторного луча был определен формируемый сенсорной системой наиболее короткий детекторный луч, приращения тока активации dl принимают только положительные значения. В других вариантах реализации рассматриваемого технического решения отсчетный детекторный луч может быть определен как наиболее длинный детекторный луч сенсорной системы. В этом случае все приращения тока активации dI будут иметь отрицательные значения.
Выбор отсчетного детекторного луча определяется стремлением, во-первых, минимизировать объем потребной памяти сенсорной системы за счет меньшей разрядности представления как разности длин детекторных лучей, так и разности чувствительности детекторных лучей, во-вторых, минимизировать разность длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча и тем самым обеспечить приблизительно одинаковую чувствительность детекторного луча на всем временном интервале его формирования. Очевидно, что в большинстве случаев смежные детекторные лучи сопоставимы по длине и соответственно в качестве отсчетного детекторного луча может быть выбран детекторный луч, формирование которого предшествует формированию текущего детекторного луча. Однако данная закономерность не может означать, что отстоящие друг от друга на значительном расстоянии детекторные лучи в обязательном порядке характеризуются значительной разностью длин. По этой причине в качестве отсчетного детекторного луча, в принципе, может быть выбран произвольный детекторный луч из числа детекторных лучей, формируемых сенсорной системой, например, наиболее короткий детекторный луч.
Другая реализация способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели представлена ниже и может быть использована для выравнивания чувствительности детекторных лучей, организованных в наборы и упорядоченных с использованием названных первого и второго пространственных шаблонов. Способ включает три шага.
Первый шаг данной реализации способа может быть выполнен аналогично тому, как это было рассмотрено в предыдущей реализации. После чего на втором шаге получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности. Для чего предварительно в памяти сенсорной системы определяют таблицу приращений чувствительности, в каждой ячейке которой определяют двоичный код, соответствующий приращению чувствительности данного детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности, выраженной через приращение тока активации излучателя. Соответственно приращение чувствительности для текущего формируемого детекторного луча получают путем обращения к названой таблице приращений чувствительности на основе позиции текущего формируемого детекторного луча.
На третьем шаге уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем добавления двоичного кода приращения тока активации излучателя к двоичному коду во входном сдвиговом регистре аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации излучателя, следуя вышерассмотренной схеме.
Еще одна реализация способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели представлена ниже и может быть использована для выравнивания чувствительности детекторных лучей, пространственно упорядоченных с использованием рассмотренных выше обоих пространственных шаблонов.
Способ включает три шага.
Первый шаг данной реализации может быть выполнен аналогично тому, как это было рассмотрено для предыдущих реализации.
На втором шаге оценивают длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча аналогично схеме, изложенной для первой реализации технического решения и определяемой выражением (2).
Соответственно на третьем шаге уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча посредством использования схемы, схожей со схемой уточнения чувствительности, рассмотренной для первой реализации способа.
В другом варианте реализации технического решения для задания чувствительности детекторных лучей используют позиционный код и номинал каждого отдельного резистора из набора ограничительных резисторов определяют пропорциональным чувствительности одного или более детекторных лучей, формируемых сенсорной системой. Кроме того, оценивание длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча выполняют косвенным путем, то есть, как было рассмотрено выше, на основе оценивания смещения позиции текущего формируемого детекторного луча относительно позиции отсчетного детекторного луча. В соответствии с чем на третьем шаге уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем выполнения сдвига содержимого входного сдвигового регистра аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации излучателя на число двоичных разрядов, определяемых полученным на предыдущем шаге двоичным кодом смещения позиций названных детекторных лучей.
Еще одна реализация способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели представлена ниже. Данная реализация наиболее предпочтительна для выравнивания чувствительности детекторных лучей с использованием в качестве отсчетного детекторного луча, формирование которого предшествует формированию текущего детекторного луча при единичном шаге следования формируемых детекторных лучей. Чувствительность детекторных лучей устанавливают аналогично рассмотренной выше схеме посредством позиционного кода. Способ включает два шага.
Первый шаг данной реализации технического решения аналогичен соответственно первому шагу рассмотренных выше реализации способа.
На втором шаге уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча аналогично рассмотренной в предыдущей реализации схеме, то есть путем сдвига на один двоичный разряд позиционного кода, хранящегося во входном сдвиговом регистре аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации и определяющего чувствительность предыдущего формируемого детекторного луча.
Еще одна реализация способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели представлена ниже. Область ее применения в значительной мере аналогична области применения предыдущей реализации, за исключением того, что шаг следования формируемых сенсорной панелью детекторных лучей может быть отличным от единичного.
На первом шаге косвенно оценивают длину текущего формируемого детекторного луча относительно длины предварительно выбранного отсчетного детекторного луча, в качестве которого определяют детекторный луч, формирование которого предшествует формированию текущего детекторного луча. Оценивание выполняют косвенным путем в соответствии с рассмотренной выше схемой, то есть путем оценивания смещения позиции текущего формируемого детекторного относительно позиции отсчетного детекторного луча.
Соответственно на втором шаге уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем сдвига позиционного кода, хранящегося во входном сдвиговом регистре аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации и определяющего чувствительность отсчетного детекторного луча, на число двоичных разрядов, определяемых двоичным кодом полученного на предыдущем шаге смещения позиций названных детекторных лучей.
Еще одна реализация способа для выравнивания чувствительности детекторных лучей оптоэлектронной сенсорной панели представлена ниже. Данная реализация в значительной мере схожа с последней реализацией технического способа. Отличие заключается в том, что в рассматриваемой реализации на первом шаге получают приращение чувствительности текущего формируемого детекторного луча. Данную операцию выполняют косвенно аналогично рассмотренной выше схеме, то есть путем обращения к таблице приращений чувствительности на основе позиции текущего детекторного луча. Причем в качестве отсчетного детекторного луча выбирают предыдущий формируемый сенсорной системой детекторный луч. Тогда как приращение чувствительности представляет собой двоичный код сдвига позиционного кода чувствительности предыдущего формируемого детекторного луча.
Представленные выше варианты реализации способа выравнивания чувствительности детекторных лучей рассматривались обособленно друг от друга. Тем не менее, они могут использоваться в различных комбинациях. На фиг.4 и фиг.5 представлены соответственно вариант формирования сенсорной панелью детекторных лучей на основе рассмотренных выше двух пространственных шаблонов и соответствующее данному варианту распределение бит входного сдвигового регистра аналогового мультиплексора 42 схемы 38 установки тока активации, которое соответствует двухэтапной процедуре выравнивания чувствительности детекторного луча, обусловливающей использование двух способов выравнивания чувствительности детекторного луча. Первый способ основан на предварительной установке отсчетной чувствительности текущего формируемого детекторного луча, в качестве которого выбран условный детекторный луч и чувствительность которого определяет бит 45 (позиционный код 10000000), с последующим уточнением чувствительности на основе оценивания длины текущего формируемого детекторного луча посредством активации пары излучатель-приемник 15-24, относительно длины отсчетного детекторного луча, выполняемого косвенным путем. Результатом рассмотренной процедуры выравнивания является чувствительность детекторного луча, определяемая бит 46 (позиционный код 01000000). На втором этапе уточняют чувствительность детекторного луча, заключенного между парами излучатель - приемник 15-23 или 15-22 или 15-21, относительно чувствительности детекторного луча, полученной на предыдущем этапе. Уточнение выполняют с использованием второго способа выравнивания чувствительности детекторных лучей на основе косвенного оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча, в качестве которого определен х -координатный детекторный луч, формируемый парой излучатель-приемник 15-24. В результате применения второго способа уточняют чувствительность текущего формируемого детекторного луча путем сдвига позиционного кода во входном сдвиговом регистре схемы установки 38 тока активации излучателя. В соответствии с чем результирующую чувствительность текущего формируемого детекторного луча будет определять бит 48 (позиционный код 00010000) или 50 (позиционный код 00000100) или 52 (позиционный код 00000001).
Несмотря на то, что все представленные выше выкладки в части выравнивания чувствительности детекторных лучей, формируемых сенсорной панелью, приводились применительно к излучателю, то есть к выравниванию чувствительности детекторных лучей посредством тока активации излучателя, они в полной мере справедливы и для приемников. В соответствии с фиг.2 чувствительность каждого отдельного детекторного луча определяется также номиналом нагрузочного резистора 48, который, для рассмотренных реализации технического решения, принимался постоянным. Однако в других вариантах реализации рассматриваемого технического решения нагрузочный резистор может быть реализован с использованием, например, программируемого цифрового потенциометра.
Как следует из рассмотренных выше вариантов реализации способа и устройства для его реализации, рассматриваемые технические решения позволяют сократить время отклика оптоэлектронной сенсорной системы за счет выполнения процедуры выравнивания чувствительности текущего детекторного луча непосредственно в процессе его формирования. Причем процедура выравнивания чувствительности детекторных лучей основана на выполнении ограниченного числа операций целочисленного сложения, что обеспечивает снижение требований к вычислительным ресурсам сенсорной системы. В одном варианте реализации названный технический результат достигается за счет предварительного определения в памяти сенсорной системы таблицы приращений длин детекторных лучей относительно длины отсчетного детекторного луча. В соответствии с чем выравнивание чувствительности каждого отдельного детекторного луча выполняют путем предварительной установки отсчетной чувствительности с последующим ее уточнением с использованием приращения чувствительности, получаемого на основе оценивания длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча. В другом варианте реализации предварительно в памяти сенсорной системы определяют таблицу приращений чувствительности детекторных лучей относительно чувствительности отсчетного детекторного луча, приведенной к длине каждого отдельного детекторного луча. В соответствии с чем выравнивание чувствительности каждого отдельного детекторного луча выполняют путем предварительной установки отсчетной чувствительности текущего формируемого детекторного луча с последующим ее уточнением на основе приращения чувствительности, основанного на оценивании длины текущего формируемого детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча. Причем в качестве отсчетного детекторного луча может быть выбран формируемый сенсорной системой наиболее короткий детекторный луч и оценивание длины текущего детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча может быть выполнено как прямо, так и косвенно. В третьем и четвертом случаях выравнивание чувствительности каждого отдельного детекторного луча выполняют на основе оценивания косвенно соответственно длины текущего детекторного луча относительно длины отсчетного детекторного луча и приращения чувствительности текущего формируемого детекторного луча относительно его отсчетной чувствительности. Причем в обоих случаях в качестве отсчетного детекторного луча выбирают детекторный луч, формирование которого предшествует формированию текущего детекторного луча и шаг следования формируемых детекторных лучей может быть как единичным, так и отличным от единичного.
Литература
1 Патент US 6429857. Система и способ для повышения разрешения оптоэлектронной сенсорной системы, МПК 7 G09G 5/00, опубликован 6.08.03 г.
2 Патент US 4988983. Сенсорная система ввода с компенсацией внешней освещенности и программируемым усилителем, МПК 5 G06K 11/06, опубликован 29.01.91 г.