CN1193429A - 识别红外信号的检测器和使用同一检测器的系统 - Google Patents
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Abstract
本申请描述了一种便携式的方向接收器,它包括一个非视觉的联络装置(Communicator),一个自带的电源,一个用于接收感应到的连续的调频红外信号的检测器,以及在有无环境背景光能存在时均能将上述感应信号转换为易懂的非视觉的信息(如语音)并从上述联络装置发出的电子设备,所述背景光能可以是日光。该装置适于被有视觉障碍的人使用,找到连续发射适当的调制红外信号的目的位置。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术的改进，特别是在有象日光一类的光能存在的环境背景下，用于检测光波信号，尤其是红外信号的检测器和检测方法的改进。
背景
直到最近，盲人、低视力者、丧失学习能力的人、或者对印刷品识别有困难的人仍被摒弃于一般人日常生活中认为理所当然的出入和定位之外。对他们而言，找路是一件困难的事，通常需要请陌生人帮忙。不管是乘坐正确的公共汽车、寻找休息室或电话、确定电梯或出口的方向、通过街道或在公共场所搞清方向，这些人都处于不利及危险中。不存在方向性的“寻路”设备以向他们提供“读和看”远处的标志的能力。
近年开发了一种信息和寻路系统以帮助盲人、低视力者及其他识别印刷品有困难的人。这种系统以“Takling Signs”为商标投放市场，包括红外发射器和接收器。发射器放置于环境中关键标志处，持续发射标志信息。接收器由用户携带，在需要方向或信息时将其激活。
很多情形下，前述系统在使用中产生了很好的效果。但当在有象日光一类的光能存在的环境背景下使用时，可能会遇到诸如难于或可能不能够检测到期望的信号的困难。这样必须有一种方法来消除这类背景光能的不利影响，以使检测单元在有无象日光一类的强光存在的环境背景下都能有效地使用。
本发明就是要以一高效的方法实现这一需求。
发明概述
在本发明的一个实施例中，提出了一种便携式的方向接收器，它包括一个非视觉的联络装置(Communicator)(比如扬声器)，一个自带的电源，一个用于接收感应到的连续的调频红外信号的检测器，以及在有无环境背景光能存在时均能将上述感应信号转换为易懂的信息(如语音)并从上述联络装置发出的电子设备。所述背景光能甚至可以是日光。
另一实施例中提出了一个系统，包括：
a)一个单通道发射机阵列，各发射机发射一连续的调频红外信号，该信号为一宽约10°到50°的锥形光束，调制频率为25KHz，带宽6KHz，红外载波频率范围为850到950纳米；
b)一个便携式方向接收器，包括一个非视觉的联络装置(如扬声器)，一个自带的电源，用于检测、接收上述连续的调频红外信号并通过上述的联络装置转换为可懂的语音或其它的非视觉而易懂的交流方式的第一装置，用于消除包括日光在内的环境背景光能的不利影响的第二部分装置。
有关本发明的各实施例及本发明的特性将通过下面的描述。附加的权利要求和附图而进一步变得明了。
附图简述
图1为本发明的接收器的典型的前端部分(信号感应和接收部分)的框图；
图2为接收器中用于滤波和检测接收到的信号，并抑制环境背景噪声干扰的装置的框图；
图3为本发明典型的接收器中前端部分电子设备的详细的原理图。
图4A、4B和4C总起来，为接收器中用于滤波和检测接收到的信号，并抑制环境背景噪声干扰的装置中电子设备的详细的原理图。
优选实施例说明
本发明的接收器尤其适合使用单通道发射机阵列的场合，各发射机发出一个连续的调频红外信号，该信号为宽约10°到50°的锥形光束，调制频率为25KHz，带宽6KHz，红外载波频率范围为850到950纳米。这些发射机可以放置在适当的地方，以便携带接收机的有视觉障碍的用户能感应到上述信号，并通过接收器中产生的易懂的信息而被带到想去的地方。
方向接收器中的非视觉联络装置可以为各种类型，诸如莫尔斯电码匣，触式盲文通讯设备或其它的电机转换装置。不过最好是小型的音频扬声器或耳机系统。当联络装置为音频的或耳机扬声器系统时，接收器中的电子设备通过将感应到的信号转换为放大的随时间变化的检测器信号光电流，并将放大的光电流发送到扬声器系统以驱动扬声器，而使感应到的信号转换为易懂的语音从扬声器中发出。
接收器常包含一个或多个小电池作为自带电源。但也可能使用合适的用于将光能转化为电能的光电池系统。
现在参照图1，来自单通道发射机阵列并混有环境背景辐射的信号被主PIN检测器D1所接收。辅助PIN检测器D2检收环境背景辐射并使用有源转换器电路Q1从主PIN检测器D1中消除背景噪声信号。实质上，由主PIN光电二极管，有源转换器和辅助PIN光电二极管产生的散粒噪声电流是非相干的，均方根相加，而来自主和辅光由二极管的信号电流是相干的，直接相加。此外，在一特定的设计范围内，辅助PIN光电二极管的稳态光电流对有源转换器电流没有贡献，因此不会在有源转换器中产生额外的散粒噪声。这样，图中的装置利用了这样的电路结构，其中，主PIN光电二极管D1工作在反偏压或光导模式下，而辅助PIN光电二极管D2工作在光电模式下。有源转换器典型地为多个的半导体装置，如晶体管或集成电路。进一步的信号调节和放大由输入单元Q2、栅-阴输出Q3和阻抗转换器Q4分别完成。
阻抗转换器Q4的输出连接到图2的TRF FM接收器。产生的信号由有源带通滤波/增益单元U2、限幅器U3、以及由L2、C19、D2、L3、C23和D3组成的鉴频器电路(见图4A)调节，产生解调的声频信号。解调的声频信号进一步由声频阻抗转换器和去噪带通滤波器/放大器电路Q1调节(详细电路见图4B)。图2及图4B的电路Q1产生两个信号。
图2及图4B的Q1产生的第一个信号是去噪信号，经电位器R23连接到噪声整形/滤波/直流转换器U4、D4、Q2、D5和D6(详细电路见图4B和4C)。噪声整形/滤波/直流转换器向声频输出放大器U5输出去噪电平。
图2及图4B的Q1产生的第二个信号经电位器R32连接到电平范围选择电路。电平范围选择电路的输出连接到声频输出放大器U5。声频输出放大器U5的输出用于驱动扬声器或别的非视觉联络装置。
有关图1和图2中涉及到的电路的详细描述分别示于图3和图4A到4C。
本发明的一个特性在于电子设备中包含一个用于环境光感应稳态检测器光电流的有源转换器(即宽带半导体器件)，可以有效地去除象日光一类的环境背景光能产生的环境背景噪声。因而该设备能够检测在有稳态光电流存在时接近PW光电二极管散粒噪声极限的信号。根据图中所示形式，该设备通过将信号转换多放大的时间变化检测器信号光电流、发送到扬声器去驱动扬声器，而将从单通道发射机阵列感应到的信号转换为易懂的语音从扬声器中发出而实现这一点。
本发明在应用中允许有相当大的变化。因此上文的描述不作为，也不应被解释为将本发明局限到参照附图所述的特定发明形式的限制。相反本发明所预期涉及的范围由随后的权利要求及与其等价的其它要求来提出，这些要求在法律许可范围内。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1.一个便携式方向接收器，包括一个非视觉联络装置，一个自带电源，一个用于检测感应到的连续的调频红外信号的检测器，以及包括用于环境光感应稳态检测器光电流的有源转换器、一个工作在光阻模式下的主PIN光电二极管和一个工作在光伏模式下的辅助PIN光电二极管的电子设备，该电子设备在有无环境背景光能的条件下均将上述感应到的信号转换为易懂的非视觉信息从上述联络装置发出，上述接收器在上述感应信号接近存在稳态光电流的上述主PIN光电二极管的散粒噪声极限时有效。
3.根据权利要求1的接收器，其中联络装置为音频的或耳机扬声器系统，所述的电子设备通过将上述信号转换为放大的随时间变化的检测器信号光电流，并将该放大的光电流发送到上述扬声器系统以驱动扬声器而使上述感应信号转换为易懂的语音从上述扬声器中发出。
5.根据权利要求3的接收器，其中所述的有源转换器包括宽带半导体器件。
6.根据权利要求5的接收器，其中所述的半导体器件包括在一个集成电路中。
7.根据权利要求1的接收器，其中所述的联络装置为一扬声器。
8.一个便携式方向接收器，它包括一个扬声器，一个自带电源，一个用于接收感应到的连续的调频红外信号、包含一个工作在光阻模式下的PIN光电二极管的检测器，将上述感应信号转换为易懂的语音从上述扬声器中发出的电子设备，以及一个用于消除由环境背景光能产生的环境光感应稳态检测器光电流的、工作在光伏模式下的PIN光电二极管。
9.一个系统，包括：
a)一个单通道发射机阵列，各发射机发射一连续的调频红外信号，该信号为一宽约10°到50°的锥形光束，调制频率为25KHz，带宽6KHz，红外载波频率范围为850到950纳米；
b)一个便携式方向接收器，它包括一个非视觉的联络装置，一个自带电源，用于检测、接收上述连续的调频红外信号并转换为易懂的非视觉信息以从上述联络装置中发出的第一装置，以及用于消除环境背景光能的不利影响的第二装置，所述第二装置还包括用于环境光感应稳态检测器光电流的有源转换器，以及工作在光伏模式下的PIN光电二极管。
10.根据权利要求9的系统，其中所述的第一装置包括一个工作在光阻模式下的PIN光电二极管，用于检测并接收上述连续的调频红外信号。
11.根据权利要求10的系统，其中所述的第一装置将所述信号转换为易懂的语音。
Claims (10)
1.一个便携式方向接收器，包括一个非视觉联络装置，一个自带电源，一个用于接收感应到的连续的调频红外信号的检测器，以及在有无环境背景光能存在的条件下均能将上述感应到的信号转换为易懂的非视觉信息从上述联络装置中发出的电子设备。
2.根据权利要求1的接收器，其中当感应信号接近PIN光电二极管存在稳态光电流时的散粒噪声检测极限时该接收器有效。
3.根据权利要求1的接收器，其中所述联络装置为音频的或耳机扬声器系统，所述的电子设备通过将上述信号转换为放大的随时间变化的检测器信号光电流，并将该放大的光电流发送到上述扬声器系统以驱动扬声器而使上述感应信号转换为易懂的语音从上述扬声器发出。
4.根据权利要求3的接收器，其中所述的电子设备包括一个用于环境光感应稳态检测器光电流的有源转换器。
5.根据权利要求4的接收器，其中上述的有源转换器包括宽带半导体器件。
6.根据权利要求5的接收器，其中所述的半导体器件包括在一集成电路中。
7.根据权利要求1的接收器，其中所述的联络装置为一扬声器。
8.一个便携式方向接收器，它包括一个扬声器，一个自带电源，一个用于接收感应到的连续的调频红外信号、包含一个工作在光阻模式下的PIN光电二极管的检测器，将上述感应信号转换为易懂的语音以从上述扬声器中发出的电子线路，以及一个用于消除由环境背景光能产生的环境光感应稳态检测器光电流的、工作在光伏模式下的PIN光电二极管。
9.一个系统，包括：
a)一个单通道发射机阵列，各发射机发射一连续的调频红外信号，该信号为一宽约10°到50°的锥形光束，调制频率为25KHz，带宽6KHz，红外载波频率范围为850到950纳米；
b)一个便携式方向接收器，它包括一个非视觉的联络装置，一个自带的电源，用于检测、接收上述连续的调频红外信号并转换为易懂的非视觉信息从上述联络装置中发出的第一装置，以及用于消除环境背景光能的不利影响的第二装置。
10.根据权利要求9的系统，其中所述的第一装置包括：(i)一个工作在光阻模式下的PIN光电二极管，用于检测并接收上述连续的调频红外信号，(ii)用于将感应到的信号转换为易懂的语音从上述扬声器中发出的电子设备；所述的第二装置包括一个工作在光伏模式下的PIN光电二极管，用于消除由包括日光在内的环境背景光能产生的环境光感应稳态检测器光电流。
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