專利名稱：識(shí)別紅外信號(hào)的檢測(cè)器和使用同一檢測(cè)器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)的改進(jìn)，特別是在有象日光一類的光能存在的環(huán)境背景下，用于檢測(cè)光波信號(hào)，尤其是紅外信號(hào)的檢測(cè)器和檢測(cè)方法的改進(jìn)。
背景直到最近，盲人、低視力者、喪失學(xué)習(xí)能力的人、或者對(duì)印刷品識(shí)別有困難的人仍被摒棄于一般人日常生活中認(rèn)為理所當(dāng)然的出入和定位之外。對(duì)他們而言，找路是一件困難的事，通常需要請(qǐng)陌生人幫忙。不管是乘坐正確的公共汽車、尋找休息室或電話、確定電梯或出口的方向、通過街道或在公共場(chǎng)所搞清方向，這些人都處于不利及危險(xiǎn)中。不存在方向性的“尋路”設(shè)備以向他們提供“讀和看”遠(yuǎn)處的標(biāo)志的能力。
近年開發(fā)了一種信息和尋路系統(tǒng)以幫助盲人、低視力者及其他識(shí)別印刷品有困難的人。這種系統(tǒng)以“Takling Signs”為商標(biāo)投放市場(chǎng)，包括紅外發(fā)射器和接收器。發(fā)射器放置于環(huán)境中關(guān)鍵標(biāo)志處，持續(xù)發(fā)射標(biāo)志信息。接收器由用戶攜帶，在需要方向或信息時(shí)將其激活。
很多情形下，前述系統(tǒng)在使用中產(chǎn)生了很好的效果。但當(dāng)在有象日光一類的光能存在的環(huán)境背景下使用時(shí)，可能會(huì)遇到諸如難于或可能不能夠檢測(cè)到期望的信號(hào)的困難。這樣必須有一種方法來(lái)消除這類背景光能的不利影響，以使檢測(cè)單元在有無(wú)象日光一類的強(qiáng)光存在的環(huán)境背景下都能有效地使用。
本發(fā)明就是要以一高效的方法實(shí)現(xiàn)這一需求。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提出了一種便攜式的方向接收器，它包括一個(gè)非視覺的聯(lián)絡(luò)裝置(Communicator)(比如揚(yáng)聲器)，一個(gè)自帶的電源，一個(gè)用于接收感應(yīng)到的連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)的檢測(cè)器，以及在有無(wú)環(huán)境背景光能存在時(shí)均能將上述感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的信息(如語(yǔ)音)并從上述聯(lián)絡(luò)裝置發(fā)出的電子設(shè)備。所述背景光能甚至可以是日光。
另一實(shí)施例中提出了一個(gè)系統(tǒng)，包括a)一個(gè)單通道發(fā)射機(jī)陣列，各發(fā)射機(jī)發(fā)射一連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)，該信號(hào)為一寬約10°到50°的錐形光束，調(diào)制頻率為25KHz，帶寬6KHz，紅外載波頻率范圍為850到950納米；b)一個(gè)便攜式方向接收器，包括一個(gè)非視覺的聯(lián)絡(luò)裝置(如揚(yáng)聲器)，一個(gè)自帶的電源，用于檢測(cè)、接收上述連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)并通過上述的聯(lián)絡(luò)裝置轉(zhuǎn)換為可懂的語(yǔ)音或其它的非視覺而易懂的交流方式的第一裝置，用于消除包括日光在內(nèi)的環(huán)境背景光能的不利影響的第二部分裝置。
有關(guān)本發(fā)明的各實(shí)施例及本發(fā)明的特性將通過下面的描述。附加的權(quán)利要求和附圖而進(jìn)一步變得明了。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為本發(fā)明的接收器的典型的前端部分(信號(hào)感應(yīng)和接收部分)的框圖；圖2為接收器中用于濾波和檢測(cè)接收到的信號(hào)，并抑制環(huán)境背景噪聲干擾的裝置的框圖；圖3為本發(fā)明典型的接收器中前端部分電子設(shè)備的詳細(xì)的原理圖。
圖4A、4B和4C總起來(lái)，為接收器中用于濾波和檢測(cè)接收到的信號(hào)，并抑制環(huán)境背景噪聲干擾的裝置中電子設(shè)備的詳細(xì)的原理圖。
優(yōu)選實(shí)施例說明本發(fā)明的接收器尤其適合使用單通道發(fā)射機(jī)陣列的場(chǎng)合，各發(fā)射機(jī)發(fā)出一個(gè)連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)，該信號(hào)為寬約10°到50°的錐形光束，調(diào)制頻率為25KHz，帶寬6KHz，紅外載波頻率范圍為850到950納米。這些發(fā)射機(jī)可以放置在適當(dāng)?shù)牡胤?，以便攜帶接收機(jī)的有視覺障礙的用戶能感應(yīng)到上述信號(hào)，并通過接收器中產(chǎn)生的易懂的信息而被帶到想去的地方。
方向接收器中的非視覺聯(lián)絡(luò)裝置可以為各種類型，諸如莫爾斯電碼匣，觸式盲文通訊設(shè)備或其它的電機(jī)轉(zhuǎn)換裝置。不過最好是小型的音頻揚(yáng)聲器或耳機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)聯(lián)絡(luò)裝置為音頻的或耳機(jī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)時(shí)，接收器中的電子設(shè)備通過將感應(yīng)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為放大的隨時(shí)間變化的檢測(cè)器信號(hào)光電流，并將放大的光電流發(fā)送到揚(yáng)聲器系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，而使感應(yīng)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音從揚(yáng)聲器中發(fā)出。
接收器常包含一個(gè)或多個(gè)小電池作為自帶電源。但也可能使用合適的用于將光能轉(zhuǎn)化為電能的光電池系統(tǒng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，來(lái)自單通道發(fā)射機(jī)陣列并混有環(huán)境背景輻射的信號(hào)被主PIN檢測(cè)器D1所接收。輔助PIN檢測(cè)器D2檢收環(huán)境背景輻射并使用有源轉(zhuǎn)換器電路Q1從主PIN檢測(cè)器D1中消除背景噪聲信號(hào)。實(shí)質(zhì)上，由主PIN光電二極管，有源轉(zhuǎn)換器和輔助PIN光電二極管產(chǎn)生的散粒噪聲電流是非相干的，均方根相加，而來(lái)自主和輔光由二極管的信號(hào)電流是相干的，直接相加。此外，在一特定的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，輔助PIN光電二極管的穩(wěn)態(tài)光電流對(duì)有源轉(zhuǎn)換器電流沒有貢獻(xiàn)，因此不會(huì)在有源轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生額外的散粒噪聲。這樣，圖中的裝置利用了這樣的電路結(jié)構(gòu)，其中，主PIN光電二極管D1工作在反偏壓或光導(dǎo)模式下，而輔助PIN光電二極管D2工作在光電模式下。有源轉(zhuǎn)換器典型地為多個(gè)的半導(dǎo)體裝置，如晶體管或集成電路。進(jìn)一步的信號(hào)調(diào)節(jié)和放大由輸入單元Q2、柵-陰輸出Q3和阻抗轉(zhuǎn)換器Q4分別完成。
阻抗轉(zhuǎn)換器Q4的輸出連接到圖2的TRF FM接收器。產(chǎn)生的信號(hào)由有源帶通濾波/增益單元U2、限幅器U3、以及由L2、C19、D2、L3、C23和D3組成的鑒頻器電路(見圖4A)調(diào)節(jié)，產(chǎn)生解調(diào)的聲頻信號(hào)。解調(diào)的聲頻信號(hào)進(jìn)一步由聲頻阻抗轉(zhuǎn)換器和去噪帶通濾波器/放大器電路Q1調(diào)節(jié)(詳細(xì)電路見圖4B)。圖2及圖4B的電路Q1產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)。
圖2及圖4B的Q1產(chǎn)生的第一個(gè)信號(hào)是去噪信號(hào)，經(jīng)電位器R23連接到噪聲整形/濾波/直流轉(zhuǎn)換器U4、D4、Q2、D5和D6(詳細(xì)電路見圖4B和4C)。噪聲整形/濾波/直流轉(zhuǎn)換器向聲頻輸出放大器U5輸出去噪電平。
圖2及圖4B的Q1產(chǎn)生的第二個(gè)信號(hào)經(jīng)電位器R32連接到電平范圍選擇電路。電平范圍選擇電路的輸出連接到聲頻輸出放大器U5。聲頻輸出放大器U5的輸出用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或別的非視覺聯(lián)絡(luò)裝置。
有關(guān)圖1和圖2中涉及到的電路的詳細(xì)描述分別示于圖3和圖4A到4C。
本發(fā)明的一個(gè)特性在于電子設(shè)備中包含一個(gè)用于環(huán)境光感應(yīng)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)器光電流的有源轉(zhuǎn)換器(即寬帶半導(dǎo)體器件)，可以有效地去除象日光一類的環(huán)境背景光能產(chǎn)生的環(huán)境背景噪聲。因而該設(shè)備能夠檢測(cè)在有穩(wěn)態(tài)光電流存在時(shí)接近PW光電二極管散粒噪聲極限的信號(hào)。根據(jù)圖中所示形式，該設(shè)備通過將信號(hào)轉(zhuǎn)換多放大的時(shí)間變化檢測(cè)器信號(hào)光電流、發(fā)送到揚(yáng)聲器去驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，而將從單通道發(fā)射機(jī)陣列感應(yīng)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音從揚(yáng)聲器中發(fā)出而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
本發(fā)明在應(yīng)用中允許有相當(dāng)大的變化。因此上文的描述不作為，也不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明局限到參照附圖所述的特定發(fā)明形式的限制。相反本發(fā)明所預(yù)期涉及的范圍由隨后的權(quán)利要求及與其等價(jià)的其它要求來(lái)提出，這些要求在法律許可范圍內(nèi)。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1.一個(gè)便攜式方向接收器，包括一個(gè)非視覺聯(lián)絡(luò)裝置，一個(gè)自帶電源，一個(gè)用于檢測(cè)感應(yīng)到的連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)的檢測(cè)器，以及包括用于環(huán)境光感應(yīng)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)器光電流的有源轉(zhuǎn)換器、一個(gè)工作在光阻模式下的主PIN光電二極管和一個(gè)工作在光伏模式下的輔助PIN光電二極管的電子設(shè)備，該電子設(shè)備在有無(wú)環(huán)境背景光能的條件下均將上述感應(yīng)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的非視覺信息從上述聯(lián)絡(luò)裝置發(fā)出，上述接收器在上述感應(yīng)信號(hào)接近存在穩(wěn)態(tài)光電流的上述主PIN光電二極管的散粒噪聲極限時(shí)有效。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中聯(lián)絡(luò)裝置為音頻的或耳機(jī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所述的電子設(shè)備通過將上述信號(hào)轉(zhuǎn)換為放大的隨時(shí)間變化的檢測(cè)器信號(hào)光電流，并將該放大的光電流發(fā)送到上述揚(yáng)聲器系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器而使上述感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音從上述揚(yáng)聲器中發(fā)出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的接收器，其中所述的有源轉(zhuǎn)換器包括寬帶半導(dǎo)體器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的接收器，其中所述的半導(dǎo)體器件包括在一個(gè)集成電路中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中所述的聯(lián)絡(luò)裝置為一揚(yáng)聲器。
8.一個(gè)便攜式方向接收器，它包括一個(gè)揚(yáng)聲器，一個(gè)自帶電源，一個(gè)用于接收感應(yīng)到的連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)、包含一個(gè)工作在光阻模式下的PIN光電二極管的檢測(cè)器，將上述感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音從上述揚(yáng)聲器中發(fā)出的電子設(shè)備，以及一個(gè)用于消除由環(huán)境背景光能產(chǎn)生的環(huán)境光感應(yīng)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)器光電流的、工作在光伏模式下的PIN光電二極管。
9.一個(gè)系統(tǒng)，包括a)一個(gè)單通道發(fā)射機(jī)陣列，各發(fā)射機(jī)發(fā)射一連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)，該信號(hào)為一寬約10°到50°的錐形光束，調(diào)制頻率為25KHz，帶寬6KHz，紅外載波頻率范圍為850到950納米；b)一個(gè)便攜式方向接收器，它包括一個(gè)非視覺的聯(lián)絡(luò)裝置，一個(gè)自帶電源，用于檢測(cè)、接收上述連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)并轉(zhuǎn)換為易懂的非視覺信息以從上述聯(lián)絡(luò)裝置中發(fā)出的第一裝置，以及用于消除環(huán)境背景光能的不利影響的第二裝置，所述第二裝置還包括用于環(huán)境光感應(yīng)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)器光電流的有源轉(zhuǎn)換器，以及工作在光伏模式下的PIN光電二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述的第一裝置包括一個(gè)工作在光阻模式下的PIN光電二極管，用于檢測(cè)并接收上述連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述的第一裝置將所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音。
權(quán)利要求
1.一個(gè)便攜式方向接收器，包括一個(gè)非視覺聯(lián)絡(luò)裝置，一個(gè)自帶電源，一個(gè)用于接收感應(yīng)到的連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)的檢測(cè)器，以及在有無(wú)環(huán)境背景光能存在的條件下均能將上述感應(yīng)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的非視覺信息從上述聯(lián)絡(luò)裝置中發(fā)出的電子設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中當(dāng)感應(yīng)信號(hào)接近PIN光電二極管存在穩(wěn)態(tài)光電流時(shí)的散粒噪聲檢測(cè)極限時(shí)該接收器有效。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中所述聯(lián)絡(luò)裝置為音頻的或耳機(jī)揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所述的電子設(shè)備通過將上述信號(hào)轉(zhuǎn)換為放大的隨時(shí)間變化的檢測(cè)器信號(hào)光電流，并將該放大的光電流發(fā)送到上述揚(yáng)聲器系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器而使上述感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音從上述揚(yáng)聲器發(fā)出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的接收器，其中所述的電子設(shè)備包括一個(gè)用于環(huán)境光感應(yīng)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)器光電流的有源轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的接收器，其中上述的有源轉(zhuǎn)換器包括寬帶半導(dǎo)體器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的接收器，其中所述的半導(dǎo)體器件包括在一集成電路中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的接收器，其中所述的聯(lián)絡(luò)裝置為一揚(yáng)聲器。
8.一個(gè)便攜式方向接收器，它包括一個(gè)揚(yáng)聲器，一個(gè)自帶電源，一個(gè)用于接收感應(yīng)到的連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)、包含一個(gè)工作在光阻模式下的PIN光電二極管的檢測(cè)器，將上述感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音以從上述揚(yáng)聲器中發(fā)出的電子線路，以及一個(gè)用于消除由環(huán)境背景光能產(chǎn)生的環(huán)境光感應(yīng)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)器光電流的、工作在光伏模式下的PIN光電二極管。
9.一個(gè)系統(tǒng)，包括a)一個(gè)單通道發(fā)射機(jī)陣列，各發(fā)射機(jī)發(fā)射一連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)，該信號(hào)為一寬約10°到50°的錐形光束，調(diào)制頻率為25KHz，帶寬6KHz，紅外載波頻率范圍為850到950納米；b)一個(gè)便攜式方向接收器，它包括一個(gè)非視覺的聯(lián)絡(luò)裝置，一個(gè)自帶的電源，用于檢測(cè)、接收上述連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)并轉(zhuǎn)換為易懂的非視覺信息從上述聯(lián)絡(luò)裝置中發(fā)出的第一裝置，以及用于消除環(huán)境背景光能的不利影響的第二裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述的第一裝置包括(i)一個(gè)工作在光阻模式下的PIN光電二極管，用于檢測(cè)并接收上述連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)，(ii)用于將感應(yīng)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的語(yǔ)音從上述揚(yáng)聲器中發(fā)出的電子設(shè)備；所述的第二裝置包括一個(gè)工作在光伏模式下的PIN光電二極管，用于消除由包括日光在內(nèi)的環(huán)境背景光能產(chǎn)生的環(huán)境光感應(yīng)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)器光電流。
全文摘要
本申請(qǐng)描述了一種便攜式的方向接收器,它包括一個(gè)非視覺的聯(lián)絡(luò)裝置(Communicator),一個(gè)自帶的電源,一個(gè)用于接收感應(yīng)到的連續(xù)的調(diào)頻紅外信號(hào)的檢測(cè)器,以及在有無(wú)環(huán)境背景光能存在時(shí)均能將上述感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為易懂的非視覺的信息(如語(yǔ)音)并從上述聯(lián)絡(luò)裝置發(fā)出的電子設(shè)備,所述背景光能可以是日光。該裝置適于被有視覺障礙的人使用,找到連續(xù)發(fā)射適當(dāng)?shù)恼{(diào)制紅外信號(hào)的目的位置。
文檔編號(hào)H04B10/10GK1193429SQ96196384
公開日1998年9月16日 申請(qǐng)日期1996年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月30日
發(fā)明者J·M·J·馬碟 申請(qǐng)人:有聲符號(hào)公司