[发明专利]一种红外光阵列结构的空中按键及其实现方法

权利要求书

1.一种红外光阵列结构的空中按键，其特征是：所述空中按键内设有一腔体，所述腔体的底面为安装平面，且所述安装平面平行于所述空中按键的表面；在所述安装平面上设置有红外收发对管阵列，所述红外收发对管阵列是在安装平面的中心位置中装有1个收发一体的中心红外收发对管，在所述安装平面的周边位置上，且与所述中心位置呈等角度关系安装若干相同的红外收发对管；所有红外收发对管的发散角均在0°到180°之间的同一固定值，且所述红外收发对管中心点的红外信号最强。

2.一种权利要求1所述的红外光阵列结构的空中按键的实现方法，其特征是，按如下方法获取红外收发对管遮挡距离：

首先进行标定处理，在空中按键表面进行遮挡标定，获得红外接收管的最大响应电压Vmax0，其表示最小遮挡距离；在距离空中按键表面L处进行遮挡标定，获得红外接收管的最小响应电压Vmin0，其表示最大遮挡距离，其中，L为最远触控距离；移走遮挡物，获得红外接收管的环境响应电压V0；空中按键启动时，获得红外接收管的工作环境响应电压Vb，从而计算得到环境补偿电压，并用于对最大响应电压Vmax0和最小响应电压Vmin0进行补偿后得到最大响应补偿电压Vmax和最小响应补偿电压Vmin；

空中按键工作时，实时获取每一个红外接收管电压，并利用最大响应补偿电压Vmax和最小响应补偿电压Vmin进行归一化处理，令最小值为0，最大值为100，从而得到归一化的电压V，利用电压和遮挡距离的对应关系，实时得到遮挡距离d，无遮挡时的遮挡距离d为无穷大，并用L+1表示。

3.根据权利要求2所述的红外光阵列结构的空中按键的实现方法，其特征是，按如下步骤判别空中按键有无手指遮挡：

步骤1：利用红外收发对管遮挡距离的获取方法得到遮挡距离d[i]，i＝0,1,…n；

步骤2：若中心位置的0号红外收发对管的遮挡距离d[0]L，则判定空中按键无手指遮挡，并用L+1表示手指遮挡距离D，并结束；

步骤3：计算1,2，…n号红外收发对管中遮挡距离小于d[0]的连续红外收发对管的最大个数kmax；

步骤4：计算kmax/n的比值，若比值小于等于S，则判定空中按键有手指遮挡，并将d[0]作为空中按键的手指遮挡距离D；其中，S表示比例阈值，且0S1/2；

步骤5：若比值大于S，则判定空中按键无手指遮挡，并将L+1作为空中按键的手指遮挡距离D。

4.根据权利要求3所述的红外光阵列结构的空中按键的实现方法，其特征是，按如下步骤识别空中按键的空中按击和空中点击：

令扫描频率为P，定义以T时间内进入距离Dq且以T时间内退出距离Dq为一个空中点击，定义以T时间内进入和退出距离小于距离阈值Ds时为空中按键按下，且Ds＜Dq，T远大于扫描周期1/P；定义一个数组Dt，其长度为m＝P×T+1，初始数组Dt中的每个元素Dt[0],Dt[1],…,Dt[m-1]均为L，定义指针Point，且初值为0；定义状态变量State，其初值为0，每一个扫描周期执行如下步骤：

步骤A：使用空中按键有无手指遮挡的判别方法，获得空中按键有无手指遮挡和手指遮挡距离D；

步骤B：Point赋值(Point+1)modm，其中mod为取模运算，将D放入Dt[Point]中，求出数组Dt中所有元素与Dt[Point]的差值，记差值最大值为Max，最小值为Min；

步骤C：若空中按键无手指遮挡，则State赋值0，执行空中按键断开，并结束；

步骤D：若Max≤Ds且|Min|≤Ds且空中按键有手指遮挡时间≥T，则执行空中按键按下；

步骤E：当State为0时，若Max≥Dq，则State赋值1，并结束；

步骤F：当State为1时，若|Min|≥Dq，则State赋值0，执行一次空中按键的空中点击。