用于检测相对于表面的运动的指向设备及其运动检测方法技术

本公开涉及用于检测相对于表面的运动的指向设备及其运动检测方法。例如，一种指向设备，用于检测相对于表面的运动，包括被配置为朝向表面发射电磁信号的至少一个发射器。该指向设备还包括被配置为接收来自表面的电磁信号的反射的至少一个接收器。指向设备还包括被配置为基于电磁信号及其反射之间的多普勒频移来确定运动的处理器。移来确定运动的处理器。移来确定运动的处理器。

【技术实现步骤摘要】
用于检测相对于表面的运动的指向设备及其运动检测方法


[0001]本专利技术涉及用于检测相对于表面的运动的指向设备以及用于检测指向设备相对于表面的运动的方法。

技术介绍

[0002]指向设备是可与计算设备(例如，计算机)耦合的输入接口，并且允许用户向计算机输入空间数据。图形用户界面(GUI)允许用户通过在物理桌面上方移动指向设备并激活鼠标上的开关来使用物理手势控制计算机并向计算机提供数据。GUI是一种用户界面形式，其允许用户例如通过图形图标与电子设备交互。通过指针或光标的移动和其他视觉变化在屏幕上呼应指向设备的移动。虽然最常见的指向设备是手持式计算机鼠标，但已经开发了更多的设备。然而，术语鼠标通常用于移动光标的设备。计算机鼠标是一种手持式指向设备，其检测相对于表面的二维运动。这种运动通常被转换为显示器上指针的运动，这允许平滑地控制计算机的GUI。
[0003]当前主流的指向设备解决方案利用基于激光的相机通过比较所捕获的图像来检测运动。当表面不包含相机的分辨率限值内的区分细节(例如，高质量单色表面、金属或玻璃表面)来允许检测运动时，该处理会受到影响。此外，玻璃和玻璃类的表面对光学相机高度透明，这限制了所捕获图像的质量。这使得检测运动的比较处理变得不可能。这种限制通常导致需要特殊表面(例如，鼠标垫)被放置在指向设备下方，以便更容易地进行运动检测。使用这种鼠标垫是一种限制，尤其是当操作指向设备时对移动性和灵活性具有更多需求时。

技术实现思路

[0004]因此，需要提供一种指向设备以及用于检测指向设备相对于表面的运动的方法，可以在广泛的表面上操作并且允许更容易和可靠的运动检测。
[0005]根据第一方面，本专利技术提出了一种用于检测相对于表面的运动的指向设备。该指向设备包括被配置为朝向表面发射电磁信号的至少一个发射器。该指向设备还包括被配置为接收来自该表面的电磁信号的反射的至少一个接收器。该指向设备还包括被配置为基于电磁信号及其反射之间的多普勒频移来确定运动的处理器。
[0006]来自表面的电磁信号的术语“反射”也包括漫反射，诸如后向散射的电磁信号。
[0007]因此，本专利技术提出在指向设备应用中使用多普勒原理。发射器向表面发送电磁信号，并且电磁信号的反射通过多普勒频移在频率上偏移，这与表面相对于指向设备的速度成正比。然后，通过接收器捕获来自该表面的电磁信号的反射，以确定多普勒频移。基于电磁信号及其反射之间的多普勒频移来确定指向设备相对于表面的运动。因此，不拍摄图像来确定指向设备相对于表面的运动，这使得指向设备能够在广泛的表面(诸如反射或单调的表面)上直接工作，而无需使用鼠标垫。这允许指向设备几乎在任何表面上工作。此外，本公开的原理不需要使用复杂的二维2D图像处理技术，因此降低系统的复杂性和成本。
[0008]在一些实施例中，电磁信号可以是雷达信号。雷达信号可具有30MHz和300GHz之间的频率。具体地，雷达信号可具有76
‑
77GHz之间的频率。
[0009]在替代实施例中，电磁信号可以是激光信号，包括红外激光到紫外激光信号。
[0010]在一些实施例中，发射器被配置为以锐角朝向表面发射电磁信号。这能够使电磁信号在该表面上得到适当的反射。
[0011]在一些实施例中，发射器可被配置为根据调频连续波FMCW调制或频移键控FSK中的一种来调制电磁信号的频率。这可以使系统更加稳固，因为额外的调制允许提供距离信息以及多普勒频率。该距离信息可用于过滤源自除指向设备移动的直接表面以外的表面的任何可能的不需要的信号。这可以利用指向设备的机械结构已知到所需表面的距离的事实。
[0012]在一些实施例中，发射器还包括被配置为将电磁信号聚集在表面上的喇叭天线和/或波导结构。将电磁信号聚集到可能较小的表面积可进一步改进运动检测，因为可以避免不需要的散射信号分量。
[0013]在一些实施例中，发射器和接收器被集成到集成收发器电路中。这可以允许使用现有的收发器芯片，例如，来自汽车雷达或激光雷达领域的芯片。此外，在公共IC(IC＝集成电路)中共同集成发射器和接收器能够使用公共本地振荡器(LO)电路。
[0014]在使用激光信号作为电磁信号的一些实施例中，接收器可包括光电探测器，诸如电荷耦合器件(CCD)传感器。
[0015]在一些实施例中，指向设备可被配置为2D运动感测，并由此包括被配置为在第一方向(例如，x方向)上朝向表面发射第一电磁信号的第一发射器、被配置为从该表面接收第一电磁信号的反射的第一接收器。指向设备可进一步包括被配置为在垂直于第一方向的第二方向(例如，y方向)上朝向该表面发射第二电磁信号的第二发射器以及被配置为接收来自该表面的第二电磁信号的反射的第二接收器。指向设备还可以包括处理器，其被配置为基于第一电磁信号及其反射之间的多普勒频移确定第一运动方向(例如，x方向)上的运动以及基于第二电磁信号及其反射之间的多普勒频移确定第二运动方向(例如，y方向)上的运动。
[0016]在一些实施例中，可将指向设备配置为计算机鼠标。计算机鼠标通常依靠2D运动检测。
[0017]根据另一方面，本公开还提出了一种用于检测手持指向设备相对于表面的运动的方法。该方法包括：朝向该表面发射至少一个电磁信号；从该表面接收电磁信号的反射；以及基于电磁信号及其反射之间的多普勒频移确定运动。
[0018]对于2D运动检测，该方法可包括：在第一方向上朝向该表面发射第一电磁信号；从该表面接收第一电磁信号的反射；在垂直于第一方向的第二方向上朝向该表面发射第二电磁信号；从该表面接收第二电磁信号的反射；以及基于第一电磁信号及其反射之间的多普勒频移确定第一运动方向上的运动，并且基于第二电磁信号及其反射之间的多普勒频移确定第二运动方向上的运动。
附图说明
[0019]以下将仅以示例的方式并参考附图描述一些装置和/或方法的示例，其中
[0020]图1a示出了根据本公开第一示例的用于检测相对于表面的运动的指向设备的纵截面；
[0021]图1b示出了根据本公开第一示例的用于检测相对于表面的运动的指向设备的横截面；
[0022]图2示出了与喇叭天线组合的波导的示意图。
[0023]图3示出了检测到的指向设备相对于表面的运动的指向图；以及
[0024]图4示出了根据本公开第一示例的用于检测手持指向设备相对于表面的运动的方法的流程图。
具体实施方式
[0025]现在参考附图更详细地描述一些示例。然而，其他可能的示例不限于详细描述的这些实施例的特征。其他示例可包括特征的修改以及特征的等效和替代。此外，本文用于描述特定示例的术语不应限制进一步可能的示例。
[0026]在附图的整个描述中，相同或类似的附图标记指代相同或类似的元件和/或特征，它们可以相同或以修改形式实施，同时提供相同或类似的功能。为了清楚，图中线条、层和/或区域的厚度也可被夸大。
[0027]当两个元素A和B使用“或”组合时，应理解为公开了所有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种指向设备(10、20)，用于相对于表面(1)的运动，包括：至少一个发射器(11a、21a)，被配置为朝向所述表面(1)发射电磁信号(S1a、S2a)；至少一个接收器(12a、22a)，被配置为接收来自所述表面(1)的所述电磁信号(S1a、S2a)的反射；以及处理器(13、23)，被配置为基于所述电磁信号(S1a、S2a)及其反射(R1a、R2a)之间的多普勒频率来确定所述运动。2.根据权利要求1所述的指向设备(10、20)，其中所述电磁信号(S1a、S2a)是雷达信号或激光信号。3.根据前述权利要求1中任一项所述的指向设备(10、20)，其中所述发射器(11a、21a)被配置为以锐角朝向所述表面(1)发射所述电磁信号(S1a、S2a)。4.根据前述权利要求1中任一项所述的指向设备(10、20)，其中所述发射器(11a、21a)被配置为根据调频连续波FMCW调制或频移键控FSK中的一种来调制所述电磁信号(S1a、S2a)的频率。5.根据前述权利要求1中任一项所述的指向设备(10、20)，其中所述发射器(11a、21a)进一步包括被配置为将所述电磁信号(S1a、S2a)聚集到所述表面(1)上的喇叭天线(16a、26a)和/或波导结构(15a、25a)。6.根据前述权利要求1中任一项所述的指向设备(10、20)，其中所述发射器(21a)和所述接收器(22a)被集成到集成收发器电路(200a)中。7.根据前述权利要求1中任一项所述的指向设备(10、20)，其中所述接收器(12a、22a)包括光电探测器。8.根据前述权利要求1中任一项所述的指向设备(10、20)，其中所述指向设备(10、20)包括：第一发射器(11a、21a)，被配置为在第一方向上朝向所述表面(1)发射第一电磁信号(S1a、S2a)；第一接收器(12a、22a)，被配置为接收来自所述表面(1)的所述第一电磁信号(S1a、S2a)的反射(R1a、R2a)；第二发射器(11b、21b)，被配置为在垂直于...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：