Способ получения оптического сигнала сканирования (Варианты)
METHOD FOR RECEIVING AN OPTICAL SCANNING SIGNAL (VARIANTS)

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 вычислительных комплексов, систем подготовки данных и автоматизированных системах управления, эксплуатируемых в жестких условиях воздействия внешней среды, в том числе на транспортных средствах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[1] Из уровня техники известен способ вывода тачскрина из «спящего» состояния, раскрытый в патенте США №7176902 «Wake-on-touch for vibration sensing touch input devices», патентообладатель: 3M Innovative Properties Company (St.Paul, MN), опубликовано 14.04.2005. В способе предварительно распознают касание, формируют сигнал касания, на основе которого переводят тачскрин из «спящего» состояния в рабочее состояние. Техническое решение имеет ограничение, заключающееся в использовании специально «спящего» режима, характеризующегося низкой затрачиваемой энергией, и невозможностью управления потребляемой мощностью в активном режиме.
[2] Другим известным техническим решением является способ для вывода устройства сенсорного ввода из состояния низкого энергопотребления, раскрытый в патенте США №6445383, патентообладатель: Koninklijke Philips Electronics N.V. (Eindhoven, NL), опубликовано 03.09.2002. В способе предварительно распознают касание в состоянии низкого энергопотребления, после чего активируют устройство сенсорного ввода для вывода его из состояния низкого энергопотребления. Данное техническое решение имеет ограничение, заключающееся в невозможности управления потребляемой энергией в активном режиме.
[3] Также известен способ инициализации первичной сенсорной системы тачскрина, раскрытый в патенте США №6504530 «Touch confirming touchscreen utilizing plural touch sensors», патентообладатель: ELO Touchsystems, Inc. (Fremont, CA), опубликовано 07.01.2003. В способе предварительно регистрируют первое касание с использованием сенсорной системы распознавания усилия касания, инициализируют первичную сенсорную систему тачскрина и регистрируют последующее касание с использованием названной первичной сенсорной системы тачскрина. Ограничением применения данного способа является использование в тачскрине аппаратных средств, используемых для обнаружения касания, и технических средств, используемых непосредственно для регистрации касания, что ведет к удорожанию стоимости тачскрина.
[4] Еще одним известным техническим решением является способ вывода электронного устройства из режима сверхмалого потребления энергии, раскрытого в патенте США №9063731, патентообладатель: Samsung Electronics Co., Ltd. (Yeongtong-gu, Suwon-si, Gyeonggi-do, KR), опубликовано 27.02.2014. В способе отслеживают предварительно заданное условие с использованием сенсора прерывания, находящегося в «спящем» режиме, при достижении заданного уровня порога срабатывания или нахождения в предварительно заданном разрешенном диапазоне, пересылают в главный процессор сигнал вывода из «спящего» состояния для перевода электронного устройства в активный режим. Данное техническое решение имеет ограничение, заключающееся в невозможности управления потребляемой энергией в активном режиме.
[5] Проведенный патентный поиск не выявил аналогов заявленного технического решения
Предпосылки к созданию изобретения
[6] Технология детектирования объекта, такого как указатель, в заданной области с использованием оптического сигнала сканирования получила широкое распространение в системах сенсорного ввода информации в компьютер. Наиболее широкое применение оптоэлектронная технология детектирования объекта получила в составе оборудования, используемого в жестких условиях воздействия факторов внешней среды и на транспорте. Типовая схема оптоэлектронной сенсорной системы основана на использовании множества излучателей света и приемников света инфракрасного диапазона, которые равномерно размещены на периферии прямоугольной области детектирования. Причем, приемники света размещают напротив излучателей света и каждый приемник света выровнен с одним противостоящим излучателем света. Детектирование объекта выполняют на основе сканирования заданной области с использованием сетки инфракрасных лучей света, формируемых X - координатными и Y - координатными парами противостоящих излучателей света и приемников света. Сетку лучей света получают путем циклической поступательной активации каждого излучателя света и выровненного с ним приемника света. Данный вид сканирования обеспечивает детектирование присутствия объекта в заданной области, то есть получение грубого местоположения объекта. Определяют местоположение объекта, другими словами границ объекта, путем идентификации блокированных объектом лучей света, связывающих активированные излучатели света и приемники света. Грубое местоположение объекта характеризуется физическим разрешением, определяемым шагом размещения излучателей света и приемников света, и фиксированным временем детектирования местоположения, определяемым длительностью полного цикла сканирования заданной области.
[7] Отрицательными сторонами рассмотренной схемы детектирования являются следующие. Во-первых, большая длительность цикла детектирования объекта и соответственно высокое время отклика системы. Во-вторых, низкая достоверность детектирования объекта, характеризующегося динамикой, обусловленная большой длительностью цикла детектирования. В-третьих, высокий уровень энергии, затрачиваемой системой на детектирование объекта. Типовой ток потребления оптоэлектронной сенсорной системы составляет 200 mA и более, что в несколько раз превышает ток потребления сенсорных систем, выполненных с использованием альтернативных сенсорных технологий: емкостной, резистивной или акустической. Является очевидным, что все перечисленные выше отрицательные характеристики данной схемы детектирования объекта проявляются в еще большей мере с увеличением размера чувствительной области системы детектирования.
[8] В этой связи является очевидной актуальность использования схем сканирования, позволяющих снизить длительность цикла детектирования объекта, характеризующегося динамикой, повысить его достоверность и снизить энергию, затрачиваемую на процесс детектирования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[9] Данное техническое решение направлено на устранение ограничений, свойственных решениям, известным из уровня техники.
[10] Технический результат - поддержание характеристик эффективности системы детектирования: достоверность детектирования, производительность, коэффициент активности и энергия, затрачиваемая системой на детектирование объекта, при увеличении размера ее чувствительной области.
[11] Указанный технический результат достигается благодаря осуществлению способа для получения оптического сигнала сканирования заданной области, содержащего этапы, на которых:
- выполняют одну первую избирательную активацию излучателей света из множества излучателей света, размещенных на периферии заданной области, для получения одной первой части оптического сигнала сканирования, причем первая активация имеет первую энергетическую характеристику; и
- выполняют одну вторую избирательную активацию излучателей света для получения одной второй части оптического сигнала сканирования, причем вторая активация имеет вторую энергетическую характеристику, отличную от первой энергетической характеристики, и
первая энергетическая характеристика обеспечивает первую вероятность успешного детектирования объекта и вторая энергетическая характеристика обеспечивает вторую вероятность успешного детектирования объекта.
[12] В некоторых вариантах осуществления технического решения первая энергетическая характеристика является первой энергией активации и вторая энергетическая характеристика является второй энергией активации.
[13] В некоторых вариантах осуществления технического решения первая энергия активации основана на первой динамической мощности активации и вторая энергия активации основана на второй динамической мощности активации.
[14] В некоторых вариантах осуществления технического решения вторая активация следует за первой активацией.
[15] В некоторых вариантах осуществления технического решения вторая активация следует за первой активацией с паузным временным интервалом.
[16] В некоторых вариантах осуществления технического решения первая вероятность отличается от второй вероятности.
[17] В некоторых вариантах осуществления технического решения длительность первой части оптического сигнала сканирования отличается от длительности второй части оптического сигнала сканирования.
[18] В некоторых вариантах осуществления технического решения длительность первой части оптического сигнала сканирования больше, чем длительность второй части оптического сигнала сканирования.
[19] В некоторых вариантах осуществления технического решения первая энергия активации больше, чем вторая энергия активации и первая вероятность выше, чем вторая вероятность.
[20] В некоторых вариантах осуществления технического решения вторая активация связана с первой активацией на основе первого набора информации и первый набор информации включает индикацию детектирования объекта.
[21] В некоторых вариантах осуществления технического решения первый набор информации включает индикацию успешного детектирования объекта.
[22] В некоторых вариантах осуществления технического решения вслед за одной второй избирательной активацией выполняют множественную избирательную активацию излучателей света, включающую следующие поочередно по меньшей одну другую первую избирательную активацию и по меньшей мере одну другую вторую избирательную активацию для получения соответственно по меньшей мере одной другой первой части оптического сигнала сканирования и по меньшей мере одной другой второй части оптического сигнала сканирования.
[23] В некоторых вариантах осуществления технического решения каждая следующая отдельная другая первая избирательная активация связана с предыдущей любой второй избирательной активацией на основе второго набора информации, включающего индикацию детектирования объекта, и каждая следующая отдельная другая вторая избирательная активация связана с предыдущей отдельной другой первой избирательной активацией на основе первого набора информации, включающего индикацию детектирования объекта.
[24] Также указанный технический результат достигается благодаря осуществлению способа для получения оптического сигнала сканирования заданной области, содержащего этапы, на которых:
- выполняют в первый момент времени одну первую избирательную активацию излучателей света из множества излучателей света, размещенных на периферии заданной области, с первой энергией, приходящейся на активацию, для получения одной первой части оптического сигнала сканирования; и
- выполняют во второй момент времени одну вторую избирательную активацию излучателей света со второй энергией, приходящейся на активацию, для получения одной второй части оптического сигнала сканирования; и
первая энергия активации, приведенная к моменту времени, обеспечивает первую вероятность успешного детектирование объекта, и вторая энергия активации, приведенная к моменту времени, обеспечивает вторую вероятность успешного детектирования объекта; и
первый момент времени имеет известное временное соотношение со вторым моментом времени.
[25] В некоторых вариантах осуществления технического решения выполняют во второй момент времени вторую избирательную активацию для получения второй части оптического сигнала сканирования и сопряженного с ней паузного временного интервала.
[26] В некоторых вариантах осуществления технического решения второй момент времени следует вслед за первым моментом времени.
[27] В некоторых вариантах осуществления технического решения длительность первого момента времени отличается от длительности второго момента времени.
[28] В некоторых вариантах осуществления технического решения длительность первого момента времени больше, чем длительность второго момента времени.
[29] В некоторых вариантах осуществления технического решения первая энергия, приведенная к моменту времени, больше, чем вторая энергия, приведенная к моменту времени, и первая вероятность больше, чем вторая вероятность.
[30] В некоторых вариантах осуществления технического решения вслед за одной второй избирательной активацией выполняют по существу повторно по меньшей мере одну вторую избирательную активацию для получения по существу повторно по меньшей мере одной второй части оптического сигнала сканирования.
[31] Также указанный технический результат достигается благодаря осуществлению способа для получения оптического сигнала сканирования заданной области, содержащего этапы, на которых:
- выполняют в первый момент времени по меньшей мере одну первую избирательную активацию излучателей света из множества оптических излучателей, размещенных на периферии заданной области, с по меньшей мере одной первой энергией, приходящейся на активацию, для получения соответственно по меньшей мере одной первой части оптического сигнала сканирования;
- выполняют во второй момент времени по меньшей мере одну вторую избирательную активацию излучателей света с по меньшей мере одной второй энергией, приходящейся на активацию, для получения соответственно по меньшей мере одной второй части оптического сигнала сканирования; причем
каждая отдельная первая энергия активации, приведенная к моменту времени, имеет известное энергетическое соотношение с любой отдельной второй энергией активации, приведенной к моменту времени; и
по меньшей мере одна первая активация связана с по меньшей мере одной второй активацией на основе идентификатора детектирования объекта и идентификатор детектирования объекта включает метку времени.
[32] В некоторых вариантах осуществления технического решения второй момент времени следует вслед за первым моментом времени.
[33] В некоторых вариантах осуществления технического решения длительность первого момента времени отличается от длительности второго момента времени.
[34] В некоторых вариантах осуществления технического решения длительность первого момента времени больше, чем длительность второго момента времени.
[35] В некоторых вариантах осуществления технического решения каждая первая энергия, приведенная к моменту времени, отличается от любой второй энергии, приведенной к моменту времени.
[36] В некоторых вариантах осуществления технического решения каждая первая энергия активации, приведенная к моменту времени, больше, чем любая вторая энергия активации, приведенная к моменту времени.
[37] В некоторых вариантах осуществления технического решения идентификатор детектирования объекта является идентификатором успешного детектирования объекта.
[38] В некоторых вариантах осуществления технического решения идентификатор успешного детектирования объекта является идентификатором последнего успешного детектирования объекта.
[39] В некоторых вариантах осуществления технического решения выполняют в предварительный момент времени по меньше мере две предварительные избирательные активации излучателей света для получения соответственно по меньшей мере двух предварительных частей оптического сигнала сканирования, и предварительный момент времени предшествует первому моменту времени.
В некоторых вариантах осуществления технического решения каждая предыдущая первая избирательная активация связана со следующей первой избирательной активацией на основе первого набора информации, включающего индикацию детектирования объекта, и каждая предыдущая вторая избирательная активация связана со следующей второй избирательной активацией на основе второго набора информации, включающего индикацию детектирования объекта.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[40] Описание технического решения приводится со ссылками на фигуры, приведенные ниже. В соответствии с общепринятой практикой, представленные графические иллюстрации 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, улучшения восприятия и понимания сущности изобретения. Также, в целях упрощения изложения сущности раскрываемого технического решения, отдельные детали графических иллюстраций идеализированы, тогда как другие представлены упрощенно.
[41] На фигурах приведены следующие графические иллюстрации:
[42] Фиг.1 - структурная схема оптоэлектронной системы детектирования объекта в заданной области;
[43] Фиг.2a - пример детектирования двух первых смежных границ объекта с использованием уточняющего сканирования;
[44] Фиг.2b - пример детектирования двух вторых смежных границ объекта с использованием уточняющего сканирования;
[45] Фиг.3 - пример детектирования четырех границ объекта с использованием контрольного сканирования;
[46] Фиг.4 - пример компоновочной схемы оптического сигнала сканирования в соответствии с первым вариантом осуществления технического решения;
[47] Фиг.5 - блок-схема процедуры детектирования объекта в соответствии с первым вариантом осуществления технического решения;
[48] Фиг.6 - пример компоновочной схемы оптического сигнала сканирования в соответствии со вторым вариантом осуществления технического решения;
[49] Фиг.7 - блок-схема процедуры детектирования объекта в соответствии со вторым вариантом осуществления технического решения;
[50] Фиг.8 - пример компоновочной схемы оптического сигнала сканирования в соответствии со третьим вариантом осуществления технического решения;
[51] Фиг.9 - блок-схема процедуры детектирования объекта в соответствии с третьим вариантом осуществления технического решения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Общий контекст осуществления технического решения
[52] В целях упрощения изложения сущности раскрываемого технического решения, аналогично графическим иллюстрациям, отдельные детали рассматриваемых ниже вариантов осуществления технического решения идеализированы, тогда, как другие представлены упрощено, например, признаки уровней динамики объекта.
[53] Настоящее техническое решение раскрывается на примере традиционной оптоэлектронной системы детектирования объекта, такого как указатель, в заданной области, иллюстрируемой на Фиг.1. В соответствии с Фиг.1, оптоэлектронная система детектирования объекта в заданной области 100 содержит множество 101 излучателей света, таких, как инфракрасные (ИК) светодиоды, множество 102 приемников света, таких, как фототранзисторы, компонент 103 активации излучателей света для избирательной активации излучателей света, включающий драйверы ИК светодиодов, компонент 104 активации приемников света для избирательной активации приемников света, включающий аналоговые мультиплексоры, и процессорный компонент 105. Процессорный компонент 105 включает схему детектирования сигнала, обеспечиваемого приемниками света при приеме оптического сигнала сканирования, и микроконтроллер, управляющий согласованной работой компонентов системы детектирования. Множество 101 излучателей света размещено на двух смежных сторонах прямоугольной заданной области 100 и множество 102 приемников света размещено на ее двух противоположных смежных сторонах заданной области 100. Причем, каждый приемник света выровнен по оси с одним противостоящим излучателем света и не по оси с каждым другим противостоящим излучателем света. Процессорный компонент 105 может представлять собой произвольную комбинацию аппаратных средств, программных средств и/или программно-аппаратных средств.
[54] В соответствии с рассматриваемым примером осуществления технического решения, используемая схема детектирования объекта 106 включает три вида сканирования заданной области 100: обзорное сканирование, уточняющее сканирование и контрольное сканирование, выполняемые с использованием соответственно предварительных частей, первых частей и вторых частей оптического сигнала сканирования. Детектирование объекта будем рассматривать применительно к объекту, характеризующемуся динамикой, другими словами, изменением своего местоположения во времени.
[55] Предварительное обзорное сканирование выполняют с использованием ортогональной сетки лучей света, которая полностью перекрывает заданную область 100. На Фиг.1 приведена ортогональная сетка 107 лучей света, используемая при обзорном сканировании для получения предварительного грубого местоположения объекта, другими словами границ объекта, с физическим разрешением, характеризующимся целочисленными значениями координат. Сетку 107 лучей света получают путем избирательной, другими словами последовательной, X - координатной и Y - координатной активации выровненных по оси, другими словами соосных, излучателей света и приемников света. Идентификаторы границ объекта получают путем идентификации блокированных объектом X - координатных и Y - координатных лучей света.
[56] Является очевидным, что обзорное сканирование характеризуется наибольшей длительностью, соответственно наибольшей энергией, затрачиваемой на активацию излучателей света, и обеспечивает соответственно наибольшую вероятность успешного детектирования объекта в заданной области 100. Характеристики активации излучателей света при обзорном сканировании, такие, как длительность, потребляемая динамическая мощность и энергия активации излучателей света, а также вероятность успешного детектирования объекта, будем рассматривать в качестве отсчетных.
[57] Второй вид сканирования является локальным уточняющим сканированием, иллюстрируемым наборами 108, 109, 110, 111 лучей света, приведенными на Фиг.2a и Фиг.2b. Уточняющее сканирование обеспечивает получение уточненного местоположения объекта, то есть уточненного местоположения границ объекта с логическим разрешением, характеризующимся дробными координатами. Выполняют уточняющее сканирование с использованием последовательной X - координатной и Y - координатной активации соосных и несоосных излучателей света и приемников света на основе границ грубого местоположения объекта, полученного на предыдущем этапе сканирования. Является очевидным, что используемое при уточняющем сканировании число лучей света существенно меньше, чем при обзорном сканировании. По этой причине длительность уточняющего сканирования и затрачиваемая на активацию излучателей света энергия также существенно меньше, чем при обзорном сканировании. Соответственно вероятность успешного детектирования объекта при уточняющем сканировании меньше, чем вероятность успешного детектирования при обзорном сканировании, что очевидно в условиях присутствия динамики объекта, то есть перемещения его местоположения во времени.
[58] Как показано на Фиг.2a и Фиг.2b, используемые при уточняющем сканировании наборы 108, 109, 110, 111 лучей света включают как соосные, так и несоосные лучи света. Исходя из диаграмм направленности излучателей света и приемников света, чем больше отклонение оптического луча, связывающего излучатель света и приемник света, от их оптических осей, тем меньше уровень интенсивности луча света и соответственно меньше уровень сигнала, обеспечиваемого приемником света при приеме данного луча света. В этой связи, в целях обеспечения выравнивания интенсивности несоосных лучей света и соответственно выравнивания уровней сигналов отклика, обеспечитваемых приемниками света, ток активации излучателей света должен быть тем больше, чем больше отклонение оптического луча от оси приемника света. По этой причине потребляемая динамическая мощность при получении несоосных лучей света будет больше, чем потребляемая динамическая мощность при получении соосных лучей света при выполнении уточняющего или предварительного сканирования.
[59] Третий вид сканирования является локальным контрольным сканированием, выполняемым с использованием наборов 112 и 113 лучей света, приведенных на Фиг.3. Данный вид сканирования позволяет получить текущее контрольное грубое местоположение объекта с физическим разрешением с использованием минимального числа лучей света и соответственно минимальных временных и соответственно энергетических характеристиках оптического сигнала сканирования. Контрольное грубое местоположение объекта предназначено для подтверждения местоположения объекта, полученного на предыдущем этапе, с минимальными затратами времени и энергии. Выполняют контрольное сканирование с использованием последовательной X-координатной и Y-координатной активации соосных излучателей света и приемников света. Характеристики активации излучателей света при контрольном сканировании и при уточняющем сканировании соотносятся следующим образом. Потребляемая динамическая мощность при контрольном сканировании меньше, чем потребляемая динамическая мощность при уточняющем сканировании. Длительность сканирования и энергия, затрачиваемая на активацию излучателей света при контрольном сканировании меньше, чем длительность и энергия, затрачиваемая на активацию излучателей света при уточняющем сканировании. Соответственно, вероятность успешного детектирования объекта при контрольном сканировании меньше, чем вероятность успешного детектирования объекта при уточняющем сканировании.
Варианты осуществления технического решения
[60] Ниже представлены три иллюстративных варианта осуществления рассматриваемого технического решения. Техническое решение раскрывается на примерах детектирования объекта применительно соответственно к трем вариантам его динамики: низко динамичный объект, по существу, статичный объект и динамичный объект. Необходимо отметить, что рассмотренное выше обзорное сканирование является составной частью каждого из упомянутых вариантов осуществления технического решения. Данный вид сканирования обеспечивает получение предварительного набора информации, индицирующего успешное детектирование объекта, выраженное через идентификаторы границ его местоположения, и идентификатора динамики объекта. Выполняют обзорное сканирование по единой схеме с использованием, по меньшей мере, двух предварительных частей оптического сигнала сканирования, другими словами двух циклов X-координатного и Y-координатного сканирования заданной области.
[61] Первый вариант осуществления раскрываемого технического решения ориентирован на детектирование низко динамичного объекта, характеризующегося малой скоростью изменения своего местоположения. Применительно к рассматриваемому варианту осуществления технического решения, мало динамичный объект идентифицируют следующими признаками. Во-первых, при выполнении обзорного сканирования, в каждом его цикле, имеет место успешное детектирование четырех границ объекта, то есть двух X-координатных границ и двух Y-координатных границ. Во-вторых, имеет место изменение на одну единицу координат грубого местоположения объекта по двум координатным осям или на две единицы координат грубого местоположения объекта по одной координатной оси за время выполнения этапа обзорного сканирования.
[62] На Фиг.4 приведена компоновочная схема оптического сигнала сканирования процедуры детектирования объекта применительно к первому варианту осуществления технического решения. В соответствии с Фиг.4, оптический сигнал сканирования обеспечивает три вида сканирования: обзорное сканирование, обеспечиваемое повторяющимися в цикле предварительными частями 114 оптического сигнала сканирования, уточняющее сканирование, обеспечиваемое набором повторяющихся в цикле первых частей 115 оптического сигнала сканирования, и контрольное сканирование, обеспечиваемое набором повторяющихся в цикле вторых частей 116 оптического сигнала сканирования. Причем, первые части 115 оптического сигнала сканирования и вторые части 116 оптического сигнала сканирования следуют попеременно одна за другой и каждая следующая вторая часть 116 оптического сигнала сканирования следует за каждой предыдущей первой частью 115 оптического сигнала сканирования. В некоторых вариантах осуществления технического решения следующая вторая часть оптического сигнала сканирования следует за предыдущей первой частью оптического сигнала сканирования с паузным временным интервалом 117. Блок-схема процедуры детектирования объекта в соответствии с первым вариантом осуществления технического решения приведена на Фиг.5.
[63] Согласно Фиг.5 на первом этапе в блоке 118 выполняют предварительно обзорное сканирование. Выполняют обзорное сканирование с использованием, по меньшей мере, двух предварительных частей 114 оптического сигнала сканирования, получаемых путем соответственно, по меньшей мере, двух избирательных активаций излучателей света. В результате получают предварительный набор информации, включающий индикацию успешного детектирования объекта, другими словами предварительное грубое местоположение объекта, выраженное через набор идентификаторов его границ, и идентификатор динамики объекта. Является очевидным, что идентификатор динамики объекта является производным от детектирования грубого местоположения объекта, получаемого в циклах сканирования.
[64] В блоке 119 выполняют тестирование идентификатора динамики объекта. В том случае если при обзорном сканировании идентифицирована динамика низко динамичного объекта, то управление передают блоку 120. В противном случае выполняют выход из процедуры детектирования объекта.
[65] На втором этапе выполняют цикл локального уточняющего сканирования в блоке 120 и следующий за ним во времени цикл локального контрольного сканирования в блоке 121. Причем, цикл уточняющего сканирования выполняют с использованием одной первой части 115 оптического сигнала сканирования, получаемой на основе одной первой избирательной активации излучателей света с первой энергетической характеристикой и первой энергетической характеристикой является первая энергия активации. Выполняют активацию на основе набора информации, другими словами идентификаторов границ грубого местоположения объекта, полученного на предыдущем этапе. Уточняющее сканирование обеспечивает получение уточненного местоположения объекта, то есть уточненного местоположение его границ, характеризующегося логическим разрешением, и производного от него грубого местоположения объекта, характеризующегося физическим разрешением. Грубое местоположение объекта выражено первым набором информации, содержащим идентификаторы границ объекта, индицирующие его успешное детектирование. Получают идентификаторы границ грубого местоположения объекта из уточненного местоположения объекта путем приведения его дробных координат границ к целочисленным значениям.
[66] Соответственно, цикл контрольного сканирования в блоке 121 выполняют с использованием одной второй части 116 оптического сигнала сканирования, получаемой на основе соответственно одной второй избирательной активации излучателей света со второй энергетической характеристикой. Причем второй энергетической характеристикой является вторая энергия активации. Выполняют вторую активацию излучателей света на основе первого набора информации, включающего индикацию успешного детектирования объекта и полученного при уточняющем сканировании. Цикл контрольного сканирования обеспечивает получение второго набора информации, включающего грубое местоположение объекта, другими словами местоположения его границ, характеризующегося физическим разрешением. Тестирование успешного детектирования объекта при контрольном сканировании выполняют в блоке 122.
[67] При неуспешном детектировании объекта, при выполнении контрольного сканирования, выполняют выход из процедуры детектирования. При этом координатами местоположения объекта принимают уточненные координаты местоположения объекта, полученные в последнем цикле уточняющего сканирования.
[68] При успешном детектировании объекта, управление передают в блок 120 для повторного выполнения цикла уточняющего сканирования и следующего за ним в блоке 121 цикла контрольного сканирования. Соответственно при очередном положительном тестирования результатов детектирования объекта управление вновь будет передано в блок 120. Тем самым обеспечивают получение следующих попеременно первых и вторых частей оптического сигнала сканирования, которые получают в результате множественной избирательной активации излучателей света, включающей следующие поочередно по меньшей одну первую избирательную активацию и по меньшей мере одну вторую избирательную активацию. Причем, каждая следующая отдельная первая избирательная активация связана с предыдущей отдельной второй избирательной активацией на основе второго набора информации, включающего индикацию детектирования объекта. Соответственно каждая отдельная вторая избирательная активация связана с предыдущей отдельной первой избирательной активацией на основе первого набора информации, включающего индикацию детектирования объекта.
[69] Применительно к первому варианту осуществления технического решения, характеристики уточняющего и контрольного сканирований соотносятся следующим образом. Длительность одной первой активации излучателей света для получения одной первой части оптического сигнала сканирования больше, чем длительность одной второй активации излучателей света для получения одной второй части оптического сигнала сканирования. Первая энергия активации излучателей света больше, чем вторая энергия активации излучателей света и первая вероятность успешного детектирования объекта, обеспечиваемая первой энергией активации излучателей света больше, чем вторая вероятность успешного детектирования объекта, обеспечиваемая второй энергией активации излучателей света.
[70] Особенностью рассмотренного варианта осуществления технического решения является компоновка оптического сигнала сканирования, обеспечивающая непрерывное циклическое получение текущего местоположения объекта с логическим разрешением при ограниченных затратах энергии. Данный результат обеспечивают за счет использования повторения чередующихся во времени циклов локального уточняющего сканирования и циклов локального контрольного сканирования, адаптированных к низкой динамике объекта.
[71] Второй вариант осуществления раскрываемого технического решения ориентирован на детектирование местоположения по существу статичного объекта. Применительно к рассматриваемому техническому решению по существу статичный объект идентифицируют следующими признаками. Во-первых, при выполнении обзорного сканирования, в каждом его цикле, имеет место успешное детектирование четырех границ объекта, то есть двух X-координатных и двух Y-координатных границ. Во-вторых, имеет место изменение на не более, чем одну единицу координат одной из границ грубого местоположения объекта за время выполнения обзорного сканирования. Как правило, подобная ситуация может иметь место при так называемом «биении» границ грубого местоположения объекта, характерного для оптоэлектронных систем детектирования. «Биение» границ объекта проявляется в эпизодическом единичном изменении местоположения одной из границ объекта при его неизменном местоположении.
На Фиг.6 приведена компоновочная схема оптического сигнала сканирования в соответствии со вторым вариантом осуществления технического решения. Данная схема обеспечивает детектирование объекта в три этапа, каждый из которых выполняют в отдельный момент времени. Первый этап включает предварительное обзорное сканирование, выполняемое в предварительный момент 123 времени, как отмечалось ранее с использованием, по меньшей мере, двух предварительных частей 114 оптического сигнала сканирования. Второй этап включает локальное уточняющее сканирование, выполняемое в первый момент 124 времени с использованием одной первой части 115 оптического сигнала сканирования. Третий этап включает локальное контрольное сканирование, выполняемое во второй момент 125 времени с использованием одной второй части 116 оптического сигнала сканирования, сопряженной с паузным временным интервалом 117. Дополнительно этап локального контрольного сканирования включает выполняемое с использованием, по существу, получаемых повторно вторых частей оптического сигнала сканирования на основе, по существу, повторной второй избирательной активации излучателей света, выполняемой вслед за одной второй избирательной активацией во второй момент времени. Блок-схема процедуры детектирования объекта в соответствии со вторым вариантом осуществления технического решения приведена на Фиг.7.
[72] В соответствии с Фиг.7, в предварительный момент 123 времени в блоке 126 выполняют обзорное сканирование с последующим тестированием идентификатора динамики объекта в блоке 127 аналогично тому, как это было рассмотрено выше. В том случае, если при обзорном сканировании идентифицирована динамика, по существу, статичного объекта, то управление передают блоку 128. В противном случае выполняют выход из процедуры детектирования объекта.
[73] Далее в блоке 128 в первый момент 124 времени выполняют цикл локального уточняющего сканирования с использованием одной первой части 115 оптического сигнала сканирования, получаемой путем одной первой избирательной активации излучателей света с первой энергией активации. Причем первый момент времени включает первую избирательную активацию и первая энергия активации, приведенная к первому моменту времени, другими словами за первый временной интервал, обеспечивает первую вероятность успешного детектирования объекта. Выполняют одну первую активацию на основе предварительного набора информации, включающего индикацию грубого местоположения и полученного на предыдущем этапе. Аналогично рассмотренному выше первому варианту осуществления технического решения, уточняющее сканирование обеспечивает получение уточненного местоположения, характеризующегося логическим разрешением, и производного от него грубого местоположения объекта, идентификаторы границ которого составляют первый набор информации.
[74] Затем в блоке 129 во второй момент 125 времени выполняют локальное контрольное сканирование с использованием одной второй части 116 оптического сигнала сканирования для получения контрольного грубого местоположения объекта. Получают одну вторую часть 116 оптического сигнала сканирования путем одной второй избирательной активации излучателей света со второй энергией активации и на основе первого набора информации, полученного на предыдущем этапе сканирования. Причем второй момент времени включает вторую избирательную активацию и сопряженный с ней паузный временной интервал, предшествующий второй избирательной активации. Тем самым паузный временной интервал разделяет первую и вторую части оптического сигнала сканирования. Соответственно вторая энергия активации, приведенная ко второму моменту времени, другими словами за первый временной интервал, обеспечивает вторую вероятность успешного детектирования объекта.
[75] Тестирование детектирования объекта выполняют в блоке 130. При отрицательном результате тестирования в блоке 131, то есть при неуспешном детектировании объекта, выполняют выход из процедуры детектирования. В этом случае в качестве координат местоположения объекта принимают уточненные координаты местоположения объекта, полученные на этапе уточненного сканирования.
[79] При подтверждении успешного детектирования объекта, выполняют переход к блоку 129 для, по существу, повторного выполнения цикла контрольного сканирования. При этом каждый очередной цикл контрольного сканирования выполняют на основе грубого местоположения объекта, полученного в предыдущем цикле контрольного сканирования. В случае отсутствия изменений местоположения объекта, содержание первого набора информации, связывающего предыдущую вторую избирательную активацию со следующей второй избирательной активацией, остается неизменным. В результате имеет место циклический повтор выполнения второй избирательной активации излучателей света. Соответственно при так называемом «биении» одной из границ, имеет место, по существу, повтор выполнения второй активации излучателей света. Другими словами содержимое первого набора информации от цикла к циклу, по существу, остается неизменным.
[77] Характеристики локального уточняющего сканирования и локального контрольного сканирования, применительно ко второму варианту осуществления технического решения, соотносятся следующим образом. Длительность первого момента времени больше, чем длительность второго момента времени и длительность одной первой активации больше, чем длительность одной второй активации. Первая энергия активации, приведенная к первому моменту времени, больше, чем вторая энергия, приведенная ко второму моменту времени. Соответственно первая вероятность успешного детектирования объекта, обеспечиваемая первой энергией активации в первый момент времени больше, чем вторая вероятность успешного детектирования объекта, обеспечиваемая любой второй энергией активации во второй момент времени.
[78] Отличительная особенность второго варианта осуществления технического решения заключается в компоновке оптического сигнала сканирования, обеспечивающей получение местоположения объекта на основе разового уточняющего сканирования с логическим разрешением с последующим фактически подтверждением его на основе получения последовательности его местоположений с физическим разрешением, получаемых при циклическом контрольном сканировании. Данная компоновка обеспечивает минимальные временные и энергетические затраты на детектирование объекта. Необходимо отметить, что изменение длительности паузного временного интервала, разделяющего циклы контрольного сканирования, позволяет дополнительно управлять энергией, затрачиваемой на процесс детектирования.
[79] Третий вариант осуществления раскрываемого технического решения ориентирован на детектирование объекта, характеризующегося более высокой динамикой, чем малодинамичный объект. Применительно к рассматриваемому техническому решению, динамичный объект идентифицируют следующими признаками. Во-первых, при выполнении обзорного сканирования, в каждом его цикле, имеет место успешное детектирование местоположения объекта в заданной области с получением четырех границ, то есть двух X-координатных границ и двух Y-координатных границ. Во-вторых, имеет место изменение на две и более единицы координат грубого местоположения объекта по двум координатным осям за время обзорного сканирования.
[80] На Фиг.8 приведена компоновочная схема оптического сигнала сканирования в соответствии с третьим вариантом осуществления технического решения, которая обеспечивает детектирование объекта в три этапа. Первый этап включает предварительное обзорное сканирование, выполняемое в предварительный момент 123 времени с использованием, по меньшей мере, двух предварительных частей 114 оптического сигнала сканирования. Второй этап включает локальное уточняющее сканирование, выполняемое в первый момент 124 времени с использованием, по меньшей мере, одной первой части 115 оптического сигнала сканирования. Третий этап включает локальное контрольное сканирование, выполняемое во второй момент 125 времени с использованием, по меньшей мере, одной второй части 116 оптического сигнала сканирования. Блок-схема процедуры детектирования объекта в соответствии со вторым вариантом осуществления технического решения приведена на Фиг.9.
[81] В соответствии с Фиг.9 в блоке 131 в предварительный момент 123 времени выполняют обзорное сканирование с последующим тестированием идентификатора динамики объекта в блоке 132 аналогично тому, как это было рассмотрено в первых двух вариантах осуществления технического решения. В том случае если при обзорном сканировании идентифицирован динамичный объект, то управление передают блоку 133. В противном случае выполняют выход из процедуры детектирования.
[82] В блоке 133 в первый момент 124 времени выполняют, по меньшей мере, один цикл локального уточняющего сканирования на основе предварительного набора информации, полученного на этапе обзорного сканирования. Результатом выполнения уточняющего сканирования является получение уточненного местоположения границ объекта с логическим разрешением и соответственно производного от него грубого местоположения границ объекта. Выполняют уточняющее сканирование в блоке 133 с использованием, по меньшей мере, одной первой 115 части оптического сигнала сканирования, получаемой путем соответственно, по меньшей мере, одной первой избирательной активации излучателей света.
[83] Необходимо отметить, что энергия каждой первой активации может отличаться от энергии любой другой первой активации. Например, если имеет место значительное разнесение во времени момента детектирование объекта при обзорном сканировании и момента детектирования при уточняющем сканировании. В этом случае, в первых циклах уточняющего сканирования может иметь место детектирование двух смежных границ объекта, другими словами детектирование присутствия объекта. Соответственно следующие циклы уточняющего сканирования выполняют с использованием активации, обеспечивающей получение большего числа лучей света и соответственно большей энергии, затрачиваемой на сканирование. В соответствии с чем, длительность следующих первых частей оптического сигнала сканирования может превышать длительность его предыдущих первых частей. По этой причине энергия, затрачиваемая на получение следующей первой части оптического сигнала сканирования может превышать энергию, затрачиваемую на получение его предыдущей первой части.
[84] Является очевидным, что, использование при сканировании большего числа лучей света, в последующих циклах сканирования служит обеспечению успешного детектирования местоположения объекта и получению идентификатора успешного детектирования объекта, включающего метку времени. Метка времени является индикацией успешного детектирования местоположения объекта в пределах предварительно заданного ограничительного временного интервала, выраженного через количество циклов сканирования. Другими словами идентификатор успешного детектирования объекта является признаком принадлежности к названному ограничительному временному интервалу последнего успешного детектирования местоположения объекта. По существу, данный временной интервал служит ограничением сверху скорости перемещения объекта, которую способна отследить система детектирования.
[85] В другом варианте успешное детектирование местоположения объекта может иметь место уже в первом цикле уточняющего сканирования и соответственно идентификатор успешного детектирования местоположения объекта также может быть получен в первом цикле сканирования. В этом случае уточняющее сканирование может быть ограничено одним циклом.
[86] Тестирование идентификатора успешного детектирования объекта выполняют в блоке 134. В том случае, если тестирование дает положительный результат, другими словами имеет место метка времени, управление передают в блок 135 для выполнения цикла контрольного сканирования. Соответственно при отрицательном результате, когда метка времени в идентификаторе успешного детектирования объекта отсутствует, выполняют выход из процедуры детектирования.
[87] Во второй момент 125 времени в блоке 135 выполняют цикл локального контрольного сканирования с использованием одной второй части 116 оптического сигнала сканирования. Выполняют цикл контрольного сканирования с использованием одной избирательной активации излучателей света на основе первого набора информации, полученного в предыдущем цикле сканирования. Тестирование успешного детектирования в блоке 136.
[88] При отрицательном результате тестирования в блоке 136 выполняют выход из процедуры детектирования. В противном случае управление возвращают блоку 135 и цикл контрольного сканирования повторяют. Таким образом во второй момент времени выполняют, по меньшей мере одну избирательную вторую активацию излучателей света для получения соответственно, по меньшей мере, одной второй части оптического сигнала сканирования. Причем, каждая следующая вторая активация излучателей света связана с предыдущей второй активацией на основе второго набора информации.
[89] Необходимо отметить, что использование ограниченного числа лучей света, направленное на минимизацию энергии, затрачиваемой на контрольное сканирование, при высоком уровне динамики объекта, может приводить к детектированию в каждом цикле не четырех, а двух его смежных границ. Данный результат дает возможность сенсорной системе, применяя принцип интерполирования, получить сглаженную траекторию перемещения объекта в заданной области.
[90] Характеристики уточняющего и контрольного сканирований, применительно к третьему варианту осуществления технического решения, соотносятся следующим образом. Длительность первого момента 124 времени меньше длительности второго момента 125 времени и первая энергия активации больше, чем вторая энергия активации. Каждая первая энергия, приведенная к первому моменту времени, больше, чем любая вторая энергия, приведенная ко второму моменту времени. Вероятность успешного детектирования объекта, обеспечиваемая каждой первой энергией активации, больше, чем вероятность успешного детектирования, обеспечиваемая любой второй энергией активации.
[91] Отличительная особенность третьего варианта осуществления рассматриваемого технического решения заключается в компоновке оптического сигнала сканирования, ориентированной на детектирование объекта, характеризующегося динамикой в заданной области, обеспечиваемое при минимальных затратах энергии с обеспечением, по меньшей мере, построения сглаженной кривой перемещения объекта в заданной области. Данная задача решается с использованием ограниченного числа энергозатратных циклов уточняющего сканирования и доминирующего числа циклов контрольного сканирования, характеризующегося минимальными временными затратами и затратами энергии.
[92] Использование при детектировании объекта, характеризующегося динамикой, оптического сигнала сканирования, адаптированного к уровням его динамики, при увеличении размеров чувствительной области системы детектирования, поддерживает уровень характеристик эффективности системы детектирования: достоверность детектирования, производительность, коэффициент активности и энергия, затрачиваемая системой на детектирование объекта.
[93] Необходимо понимать, что приведенные выше варианты осуществления технического решения являются иллюстративными и не могут ограничивать раскрываемое техническое решение. Для специалиста в данной области является очевидным, что могут существовать другие варианты осуществления рассматриваемого технического решения, в том числе различные модификации рассмотренных выше вариантов его осуществления. Кроме того для любого специалиста в данной области является очевидным, что могут иметь место другие варианты осуществления технического решения, применимые, в том числе, к другим иерархическим уровням и режимам осуществления процесса детектирования объекта. В качестве таких уровней могут рассматриваться как уровень активации отдельного излучателя света, так и уровень функционирования системы детектирования в целом на временном интервале, в котором длительность активности системы составляет незначительную часть относительно длительности данного временного интервала.
[94] Таким образом, необходимо понимать, что рассмотренное техническое решение должно толковаться расширительно. Другими словами, возможны различные модификации и альтернативные варианты осуществления технического решения без отклонения от сущности и объема изобретения, определяемого формулой изобретения.