專利名稱：電子設備的無線遙控系統(tǒng)的制作方法
專利說明 用于電子設備，特別是用于娛樂電子設備的無線遙控系統(tǒng)的常規(guī)遙控發(fā)射器是靠使用者對按鍵的按壓而產生對設備的控制信號地。傳送媒介是被適當調制的超聲或遠紅外信號。
鑒于如今有可能和有必要使用大量的控制指令，看來不再容許進一步增加遙控發(fā)射器按鍵的數(shù)目。相反地，應大量削減按鍵數(shù)目，而不減少可能控制的指令數(shù)目。
本發(fā)明解決了這一問題。舉例來說，在本發(fā)明的一個變型中，包含有遙控發(fā)射器運動方向和速度信息的信號可以從遙控發(fā)射器相對于一個安裝在受控設備等裝置上的固定輻射源的運動來導出。借助于這些信號和一個當代的遙控發(fā)射器和電子設備中采用的適當編程的微處理器，就能產生遙控信號。
現(xiàn)將參照附圖較詳細地闡述本發(fā)明，在這些附圖中

圖1是構成本發(fā)明基本原理的一種變型的十分簡略的示意圖; 圖2是本發(fā)明第一種變型、第一個實施方案中光收集器和它們輸出波形的十分簡略的示意圖; 圖3是圖2中的一個光收集器及其與圖1中的圓柱透鏡間相對位置的主體示意圖; 圖4是本發(fā)明第一種變型的另一個實施方案非常簡略的示意圖; 圖5示出了圖4實施方案的第二條狀光柵(Stripegrating)的兩組子光柵(Subgrating)之間的關系; 圖6非常簡略地示出了在遙控發(fā)射器中電光元件的相對位置，用以說明構成本發(fā)明其它變型的基本原理; 圖7是在本發(fā)明其它變型中電子設備處輻射檢測器空間布置的簡略示意圖; 圖8示出了一個用于從圖2、4或7的布置中的兩個輸出信號導出方向信號的簡單電路; 圖9示出了圖8的輸入和輸出信號的波形; 圖10是一個用于分離被時鐘化的水平和垂直檢測器輸出信號的電路方案的方框圖;以及 圖11簡略地示出了圖10中幾個信號的波形。
在十分概略地示于圖1的本發(fā)明的一個變型中，最好被看成紅外輻射點源的輻射源g是由畫成一電視接收機的電子設備g提供的。
圖中只示出了遙控發(fā)射器f中含有電光輸入級的部分，這是因為它的其它部分是常規(guī)的設計(當然，除輻射源g之外，還有一個反饋遙控信號的輻射源，而在電子設備g內，也至少有一個相應的輻射接收機)。由輻射源g發(fā)射出的輻射通過圓柱透鏡Z投射到光收集器S上，輻射所照射的收集器S的表面最好在圓柱透鏡Z的焦面上，以使實際上為點源的輻射源g在光收集器S上成象為一線條St(參閱圖2a)。
圖2a圖解地示出了兩個光收集器S1、S2和它們相對位置的設計圖。它們的縱向軸相互平行，每一收集器的受照表面交替設置有透明區(qū)bd和不透明區(qū)bu的規(guī)則圖形。光收集器S1的圖形相對于光收集器S2的圖形橫向偏移一個距離d，d最好等于透明區(qū)bd寬度的一半。位于兩個光收集器S1和S2各自的輻射收集點SS1和SS2處的是它們各自的輻射檢測器Sd1和Sd2，Sd1和Sd2的輸出分別提供信號X和Y。如圖2a中所示，各輻射檢測器的一個輸出端可以接地。
圖2b圖解地示出，在遙控發(fā)射器f移動期間，當線條St移過透明區(qū)bd和不透明區(qū)bu時，輸出信號X和Y隨時間的變化。重要的是兩條曲線各自的最大值在時間上是彼此相互偏移的。
圖3以主體示意圖示出了光收集器S的杓埔約霸倉婦礪的相對位置。制做光收集器S的材料，最好是一種合適的塑料，它把在邊上通過透明區(qū)bd進入的輻射(經其它界面處的全反射)導向輻射收集點Sd。這免除了對大量單個的輻射檢測器的需求。
如圖4所示，在本發(fā)明第一種變型的第二個實施方案中，電光系統(tǒng)包含第一光學條狀光柵Sg1和第二光學條狀光柵Sg2形式的光學輸入裝置，Sg2位于光束通路的后面、與第一條狀光柵Sg1平行並間隔一距離，Sg2的光柵常數(shù)等于或小于Sg1的光柵常數(shù)。如圖5所示，第二光學條狀光柵Sg2由上子光柵Og和下子光柵ug組成，下子光柵ug的條相對于上子光柵Og的條偏移了光柵常數(shù)g′的四分之一。上子光柵Og和下子光柵ug的后面分別是輻射檢測器Sd1和Sd2，它們分別提供信號X和Y。
如果遙控發(fā)射器f的移動造成第一條狀光柵Sg1的影子在第二條狀光柵Sg2上移過，則這種方法利用了一種“隔柵效應(Louvereffect)”。所引起的光學干涉現(xiàn)象由兩個輻射檢測器Sd1和Sd2轉換成電信號X和Y。兩個條狀光柵Sg1和Sg2之間的必要距離則剛好可分辨的角距(angularSeparation)和第二條狀光柵的光柵常數(shù)所決定，且考慮到手動的運動控制不致于太靈敏或太不靈敏。信號x和y的波形定性地與圖2b的那些信號的波形相對應，即它們的峰值在時間上仍相互偏移。
圖6是遙控發(fā)射器f的主體剖面圖，示意性地示出了構成本發(fā)明其它變型的原理。它只示出了形成部分電光輸出級的那些部件。在遙控發(fā)射器f內，直紋光柵lg1和lg2設置在每一光束窗口S

1和Sl2前。直紋光柵lg1和lg2分別由輻射源g1和g2(最好為紅外源)所輻照，如同由通過直紋光柵lg1、lg2和光束窗口Sl1、Sl2的四個角的光束所表明的那樣，所述光束也用作投射線。
直紋光柵lg1具有垂直等距線條，而直紋光柵lg2具有水平等距線條，這兩組線條相互成90°。為了保證從輻射源g1來的輻照只能到達對應的直紋光柵lg1，將輻射源g1和g2用分隔體(圖中未示出)彼此屏蔽開來，分隔體沿縱向延伸，通過電子輸出級直至兩窗口Sl1和Sl2之間的橋接部位。
遙控發(fā)射器f的未示出部分，如上面結合圖1所述的，由這類裝置通常的副電路組成。這些主要是產生各個遙控信號以及激勵兩輻射源g1和g2的副電路。
圖7十分概略地示出了輻射檢測器Sd1和Sd2是如何安排在電子設備g中的，那就是使得它們的連線與直紋光柵lg1和lg2的垂直和水平的陰影gs1和gs2的方向成45°角。這樣做的優(yōu)點是只用兩個輻射檢測器就能進行垂直和水平方向的運動檢測。
圖8示出了由兩個施密特觸發(fā)器tr1和tr2以及兩個JK觸發(fā)器f1和f2所組成的簡單電路，由此電路，由圖1到4的電光輸入級提供的輸出信號x和y能產生含有遙控發(fā)射器f的運動方向信息的電信號r和l。
因而，在圖9中示出的矩形波輸出信號x′和y′相應于移過各自的輻射檢測器Sd1和Sd2的明暗圖形的理想時間順序，這圖形是直紋光柵lg1和lg2的投影之一。在圖8中施密特觸發(fā)器tr1和tr2的輸出被饋入兩個JK觸發(fā)器f1和f2的時鐘輸入端C1。JK觸發(fā)器f2清零輸入端cr連接到施密特觸發(fā)器tr1的輸出端，而JK觸發(fā)器f1的清零輸入端cr被連接到施密特觸發(fā)器tr2的輸出端。JK觸發(fā)器f1和f2的兩個K輸入端接地，而每一個觸發(fā)器的J觸入端連接到自己的Qg輸出端。觸發(fā)器f1的Q輸出端提供出表示向右運動的信號r，而觸發(fā)器f2的Q輸出端提供出一個表示向左運動的信號l。施密特觸發(fā)器tr1和tr2將大致為sin或sin2形的輸出信號x和y(參閱圖2b)變換成圖中所示的矩形波信號x′和y′。
圖8的簡單評估電路只不過提供出是向右運動還是向左運動的信號而已。能通過估算矩形波信號x′和y′的瞬間頻率來確定相關的速度(參閱圖9)。根據(jù)從一給定的某一時刻始累加起來的x′或y′的脈沖數(shù)能定出前進的范圍。
圖9a示出了在向右運動期間信號x′、y′、r和l的波形，在此期間x′信號領先于y′信號，而圖9b示出了向左運動的情況，在此期間x′信號遲后于y′信號。在圖9a中，r信號處于H電平，而l信號處于L電平。在圖9b中，l信號處于H電平，而r信號處于L電平(H電平是H和L兩個電平中更為正的一個電平，它可由各自的Q輸出來作出假定)。
如上所述，圖9所示的四個信號包含遙控發(fā)射器f的運動方向信號以及遙控發(fā)射器被移動的遠近和快慢的信息。因此，所屬技術領域的專業(yè)人員有可能容易地用這些信號去控制上面提到的裝在遙控發(fā)射器或電子設備內的微處理機，并從那里導出供電子設備g用的相應的遙控信號。借助于遙控發(fā)射器f已被移動的一定距離處的信息，能產生一個模擬或連續(xù)的控制信號，例如，音量、亮度或對比度控制信號。也有可能實現(xiàn)如通常計算機和熟知的所謂鼠標(mouse)聯(lián)用單控制系統(tǒng)(menu-ControlSgstem)。所以，根據(jù)本發(fā)明，能將遙控發(fā)射器設計成一個“電子鼠(electronicmouse)”。
將第二電光學系統(tǒng)裝入遙控發(fā)射器或許是有好處的，第二電光系統(tǒng)具有如圖1至5中所示的第一種變型的電光系統(tǒng)那樣的設計，并和第一系統(tǒng)垂直;這樣做允許檢測附加的垂直運動。
如果在第一種變形中對輻射源g發(fā)射出的輻射加以調制，則用此遙控發(fā)射器能建立起雙向數(shù)據(jù)耦合。
在圖6和7中所示的第二種變型中，因為用單個對角線取向的一對輻射檢測器能分析出運動的方向，所以使水平和垂直運動的檢測大為簡化，然而，必須要有一個識別碼，此識別碼使之有可能確定正在被投影的是水平直紋光柵lg2，還是垂直直紋光柵lg1。適當?shù)拇a元(Codeelements)是，例如，不同的脈沖長度、脈沖間隔、脈沖順序或同步信號，諸如復合脈沖，及類似物。
兩個輻射源g1、g2最好在時鐘頻率下，用短的激勵脈沖，以分時多路轉接的方式來供電，時鐘頻率與兩檢測器信號的低頻信息內容相比是高的，所以它很易被濾去。
兩個輻射源g1和g2最好是以如下方式計時，即向輻射源g1供電和向發(fā)射源g2供電之間的時間間隔短于(或長于)向輻射源g2供電和向發(fā)射源g1供電之間的時間間隔。如果供電順序是g1g2、g1、g2……，則供電之間的時間間隔序列將為，比如說，1μs、2μs、1μs……。因此，計時就是對輻射源g1和g2的交替供電，而不同長度的時間間隔就是碼。
圖10是一個電路方案的方框圖，此電路用來分離兩個以對角線方式排布的輻射檢測器Sd1和sd2的垂直和水平信號分量。此電路有一附加優(yōu)點，即它不用象借助于圖8中所示的觸發(fā)電路tr1和tr2去形成兩個矩形波信號x′，y′的場合下那樣，使用一個固定的閾值。使用這一固定的閾值時，輻射檢測器sd1和sd2的輻度變化寬的與距離有關的輸出信號只能在一個小的幅值范圍內被最優(yōu)感測到。在由于短距離造成大幅度時，閾值太低;而在相反場合下，即在由于長距離造成小幅度時，閾值又太高。補救上述情況的辦法是通過借助于兩個模數(shù)轉換器W1和W2將檢測器輸出信號P1和P2數(shù)字化，并將這些數(shù)字信號P1′和P2′傳送至全數(shù)字評估裝置，例如示意地畫出的微處理器C。
數(shù)字處理允許在數(shù)字信號P1′和P2′的相對幅度之間進行比較，或從這些數(shù)字信號的幅值形成一個跟蹤閾值。以軟件來實現(xiàn)的濾波電路例如可用來抑制干擾信號。
在圖10所示的分離電路中，把第一輻射檢測器sd1的輸出，即檢測器輸出信號P1，加到第一模數(shù)轉換器W1的輸入端，并加到或門od的一個輸入端。把第二輻射檢測器sd2的輸出饋至第二模數(shù)轉換器W2，并加到或門od的另一輸入端。
或門od形成控制器se的一部分，控制器se決定檢測器輸出信號P1和P2將指派給水平直紋光柵lg2還是指派給垂直直紋光柵lg1。因為供第二輻射源g2用的激勵脈沖發(fā)生在供第一輻射源g1用的激勵脈沖后不久(參閱圖11)，所以通過在檢測器輸出信號P1和P2的后沿上觸發(fā)一個時間窗口Zt就能確定明確的指派。這個時間窗口覆蓋了激勵第二輻射源g2的持續(xù)期。然而，當由第二輻射源g2觸發(fā)時，時間窗口Zt′落在激勵間隔PV之內。通過簡單的邏輯運算，接收檢測器的輸出信號P1和P2就能被指派給水平直紋光柵lg2或垂直直紋光柵lg1。在控制器se中示出了這樣一種指派電路的例子，其中，或門od的輸出端被加到計時器

的時鐘輸入端、第一與門u1的一個輸入端和第二與門u2的一個輸入端。兩個與門的其它輸入端分別連接到計時器

(例如，單激多諧振蕩器)的輸出端Q和Q。如果指派給水平直紋光柵lg2的是持續(xù)期t1，則第一與門u1將產生相關的激勵脈沖。相應地，在持續(xù)期t2期間，通過第二與門提供出相關的激齔?。诊喗个弥Z氖涑齠寄蓯沽階榛撼迤鱮1、……r4接收兩個數(shù)字信號P1′和P2′。借助于多路轉換器mx，將四個被存儲值y1、y2、x1和x2置于一公共的數(shù)據(jù)總線db上，數(shù)據(jù)總線db聯(lián)接到，例如，微處理器C的數(shù)據(jù)輸入端，在微處理器C中進行真實幅度的估算。
圖11示意地示出了圖10電路方案的幾個信號的波形。起首兩圖說明兩個輻射源g1和g2供電的情況，在時間t1內水平直紋光柵lg2被照明，而在時間t2內，垂直直紋光柵g1被照明。第三和第四圖分別示出了第一和第二輻射檢測器sd1和sd2的輸出信號P1和P2，假定像真實情況一樣，圖中的信號y1、y2、x1和x2具有不同的脈沖高度，并且迭加在干擾信號上。
圖11中的倒數(shù)第二圖示出了計時器Z的Q端輸出信號Zg，以及由檢測器輸出信號P1和P2在時間周期t1終了時觸發(fā)出的時間窗口Zt。由虛線示出的計時器Z的Q端輸出信號zg′包含有時間窗口t′，t′是在第二時間周期t2終了時被觸發(fā)的。在此情況下，示出的兩個與門u1和u2和計時器Z的邏輯互連，也就保證了對水平和垂直檢測器信號y1、y2、x1和x2的正確分配。在圖10中，假定所示的邏輯器件是由低電平來開啟的，所以用的是負邏輯。
權利要求
1、電子設備，特別是娛樂電子設備的無線遙控系統(tǒng)，它包括
一個遙控發(fā)射器(f)和一個包含在所述電子設備(g)中的遙控接收器，
至少一個包含在所述遙控發(fā)射器(f)或所述電子設備(g)中的輻射源(g，g1、g2)和至少兩個包含在所述電子設備(g)或所述遙控發(fā)射器(f)中的輻射檢測器(sd1、sd2)
以及與所述輻射檢測器sd1和sd2聯(lián)系著的、根據(jù)所述遙控發(fā)射器(f)和所述遙控接收器或所述電子設備(g)相互之間的運動產生出電信號的(x、y)裝置。
2、如權利要求1中所述的無線遙控系統(tǒng)的遙控發(fā)射器(f)的電光輸入級，它包括至少兩個輻射檢測器(sd1、sd2)和一個含有作為所述遙控發(fā)射器光學輸入的圓柱透鏡(Z)的由光系統(tǒng)以及兩個光收集器(s1、s2)，所述光收集器(S1、S2)并排地按光學要求安置在所述圓柱透鏡的后面，每個收集器表面被從所述圓柱透鏡出射的輻射線所掃描收集器表面各交替設置有由透明和不透明區(qū)域(bd、bu)組成的規(guī)則圖形，并且在它們各自的輻射收集點(SS1、SS2)處設置有輻照檢測器(sd1、sd2)，一個所述圖形相對于其它所述圖形有一偏移。
3、如權利要求1中所述的無線遙控系統(tǒng)的遙控發(fā)射器(f)的電光輸入級，該系統(tǒng)包含作為光輸入的第一光學條狀光柵(sg1)和第二條光柵(sg2)，所述第二光柵(sg2)位于輻射束通路的后面，與第一條狀光柵(sg1)隔開一定距離且與之并行，并 具有與所述第一條狀光柵(sg1)相同的或較小的光柵常數(shù)，所述第二條狀光柵(sg2)由一個上子光柵(og)和一個下子光柵(ug)組成，所述下子光柵(ug)的條相對于所述上子光柵(og)的條偏移過四分之一光柵常數(shù)(g′)，所述上、下子光柵后面分別跟隨有第一輻射檢測器(sd1)和第二輻射檢測器(sd2)。
4、一種如權利要求2或3中任一項所述的電光輸入級，它包括一個與所述(第一)電光系統(tǒng)的設計相同的第二電光系統(tǒng)，所述第二電光系統(tǒng)設置在與所述第一系統(tǒng)的平面相平行的平面內、相對于所述第一系統(tǒng)轉過90°角。
5、一種如權利要求1所述的無線遙控系統(tǒng)，它包括第一輻射源(g1)和第一直紋光柵(lg1)，以及第二輻射源(g2)和垂直于所述第一直紋光柵(lg1)取向的第二直紋光柵(lg2)，所述第一和第二輻射源以及形成所述遙控發(fā)射器(f)的電光輸出級的第一和第二直紋光柵，
所述無線遙控系統(tǒng)還包括兩個輻射檢測器(sd1、sd2)，所述輻射檢測器(sd1、sd2)的連線與兩個所述直紋光柵(lg1、lg2)線條的投影圖象(陰影)成45°角，
其中，所述兩個輻射源(g1、g2)被交替地供電，以及
在供各輻射源(g1、g2)用的激勵信號上調制有一種碼信號。
全文摘要
一種供電子設備，特別是娛樂電子設備用的無線遙控系統(tǒng)有一個遙控發(fā)射器(f)、裝在電子設備(g)內的遙控接收器、在發(fā)射器(f)或電子設備(g)內的至少一個輻射源(g、g1、g2)、在電子設備(g)或遙控發(fā)射器(f)內的至少兩個輻射檢測器(S1、S2)，以及與輻射檢測器(sd1，sd2)相聯(lián)的裝置，這些裝置根據(jù)發(fā)射器(f)相對于接收器或電子設備(g)的運動導出電信號(x，y)。這使得該系統(tǒng)有可能執(zhí)行與運動相關的控制。
文檔編號H02N11/00GK1038192SQ8910138
公開日1989年12月20日 申請日期1989年3月11日 優(yōu)先權日1989年3月11日
發(fā)明者卡洛斯·希伯萊 申請人:德國Itt工業(yè)有限公司