CN100492263C - 具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置，包括虚拟区域、控制单元、显示装置，虚拟区域形成一表面并包括有多个虚拟按键，控制单元电连接显示装置，在所述虚拟区域四周装有多对相互配合的发射感应器、接收感应器，在任一对发射感应器、接收感应器中都是接收感应器接收其发射感应器发射的信号，接收感应器的输出端电连接控制单元，任两对发射感应器、接收感应器中的发射感应器所发出的信号的交界处对应所述虚拟区域的一个虚拟按键，控制单元的一输出信号通过一信号放大驱动电路后分别驱动各个发射感应器。由于采用了上述电路结构，本发明具有安全性能高、非接触、干净卫生、使用寿命长等优点。

Description

具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置

技术领域

本发明涉及一种键盘设备，具体地说，涉及一种具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置。

背景技术

目前市面上的键盘一般都是接触性的，而且是全方位可视的，受使用次数限制，这类键盘不利于在一些对干净度或保密度有要求的环境下使用，更不适于在恶劣环境下使用，例如化学车间，容易腐蚀上述键盘，加速其老化。市场上还出现了一些光学键盘，将其键盘像投影在平面上，能减少恶劣环境对其的破坏，但这些光学键盘也是接触性的按键，操作的同时对键盘也造成了污染。而目前市场上所谓的密封“耐用”键盘，即一种用塑胶密封，通过施力形变塑胶，使内部机械按键得到触发，但长期的形变会使塑胶破裂，因而这种键盘达不到耐用的性能。

另外，由于现有键盘是全方位可视的，故旁人可以清楚地看到密码输入者所按的每一个键，在对保密有要求的环境，比如密码输入键盘，是很容易被旁人窃取密码地。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集耐用、保洁、保密功能于一体的非接触性全息键盘装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置，包括虚拟区域、控制单元、显示装置，所述虚拟区域形成一表面并包括有多个虚拟按键，控制单元电连接显示装置，其特征在于：在所述虚拟区域四周装有多对相互配合的发射感应器、接收感应器，在任一对发射感应器、接收感应器中都是接收感应器接收其发射感应器发射的信号，接收感应器的输出端电连接控制单元，任两对发射感应器、接收感应器中的发射感应器所发出的信号的交界处对应所述虚拟区域的一个虚拟按键，所述控制单元的一输出信号通过一信号放大驱动电路后分别驱动各个发射感应器。

所述一部分发射感应器装在虚拟区域左侧，其所对应的接收感应器装在虚拟区域右侧并一一对应从而形成多对相配合的发射感应器、接收感应器，另一部分发射感应器装在所述虚拟区域下方，其所对应的接收感应器装在所述虚拟区域上方并一一对应形成多对相配合的发射感应器、接收感应器。

所述控制单元是型号为ATMEGA48V的单片机。

所述发射感应器是红外发射管，所述接收感应器是红外接收管。

所述信号放大驱动电路是一个三极管，红外发射管分别与该三极管的发射极电连接。

所述显示装置是数码显示管。

所述虚拟区域形成的表面存在于一个固定位置上。

由于采用了上述电路结构，通过借助全息技术形成了虚拟区域，故只有处在按键位置的人才可以看到键盘，其他位置看不到，故本发明安全性能高；其次，操作人员在操作工程中无需碰到任何东西，在保持键盘干净的同时也保持了操作手指的干净，故本发明具有非接触性、干净卫生的优点；另外，本发明由于是非接触性操作，从而使得这种键盘装置不会像接触性键盘那样容易老化，所有的元器件均可密封起来，与操作环境相隔离，所以使用时不用考虑环境，其使用使用寿命长，耐用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置的电路方框图。

图2是本发明具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置的工作流程图。

图3是本发明具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置的全息干板记录信息光路示意图。

图4是图3所示的光路示意图的还原图。

具体实施方式

如图1所示，它是本发明具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置的电路方框图。一种具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置，包括虚拟区域1、控制单元2、显示装置6，虚拟区域1形成一表面并包括有多个虚拟按键，虚拟按键如“1、2、3、4、5、6、7、8、9”等等，其中该虚拟区域1形成的表面存在于一个固定位置上，控制单元2电连接显示装置6，该显示装置6可以采用数码显示管。在虚拟区域1四周装有多对相互配合的发射感应器3、接收感应器4，其中发射感应器3是红外发射管，接收感应器4是红外接收管，任一对配合工作的红外发射管、红外接收管中，都是红外发射管发射出特定频率的红外光，然后红外接收管接收该红外光，任两对红外发射管、红外接收管中的红外发射管所发出的信号的交界处对应所述虚拟区域1的一个虚拟按键，例如，虚拟按键“4”就位于红外发射管e、红外发射管a的信号交界处的位置，控制单元2的一输出信号通过一信号放大驱动电路5后分别驱动各个红外发射管，其中该信号放大驱动电路5是一个三极管，例如9014型号的三极管，上述各个红外发射管分别与该三极管的发射极电连接。参见图1，红外发射管d、e、f装在虚拟区域1左侧，其所对应的红外接收管D、E、F装在虚拟区域1右侧，其中红外发射管d与红外接收管D对应构成一对，红外发射管e与红外接收管E对应构成一对，红外发射管f与红外接收管F对应构成一对，红外发射管a、b、c装在所述虚拟区域1下方，其所对应的红外接收管A、B、C装在所述虚拟区域1上方，其中红外发射管a与红外接收管A对应构成一对，红外发射管b与红外接收管B对应构成一对，红外发射管c与红外接收管C对应构成一对。另外，红外发射管a、b、c、d、e、f是发出的38k频率的红外光，红外接收管A、B、C、D、E、F接收上述频率的红外光，其中红外接收管A的输出端连接控制单元2的第1管脚，红外接收管B的输出端连接控制单元2的第2管脚，红外接收管C的输出端连接控制单元2的第3管脚，红外接收管D的输出端连接控制单元2的第4管脚，红外接收管E的输出端连接控制单元2的第5管脚，红外接收管F的输出端连接控制单元2的第6管脚。控制单元2是型号为ATMEGA48V的单片机，当然，采用其它型号的单片机也可以。

如图2所示，它是本发明具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置工作流程图。首先，控制单元2的某一管脚发出特定频率，例如由其第19管脚发出38K赫兹的频率，经信号放大驱动电路5放大，驱动发射感应器3发出信号；然后控制单元2扫描相应管脚电压，判断是否有按键动作；如果有按键动作，与相应按键配合的两对发射感应器3、接收感应器4中的两个接收感应器4接收不到红外信号，输出特定电压∪到控制单元2，该电压∪可设定为5V，控制单元2检测到与上述两个接收感应器4连接的管脚为上述特定电压∪，并判断出是哪两个管脚，从而得到相应的接收代码，并使接收代码对应相应的输出代码，此时输出代码使得控制单元2的输出端相应的管脚输出高电平，从而即可驱动显示装置6显示；如果无按键动作，各接收感应器4输出特定电压∪到控制单元2，该电压∪可设定为0.8V，即控制单元2得到的是低电平信号，故其无法驱动显示装置6显示。

如图3所示的全息干板16是一种在表面涂有光敏材料的玻璃片，它对632.8nm附近的光波敏感，利用这个特性，可以将一个三维或二维物体自身信息记录在全息干板16上，当用参考光的共轭光照这个全息干板16时，可将原物体信息复原在原位置，参见图4。

如图3所示，激光器7发射出的激光经过发射镜8、分光镜9后分为两路，其中一路经扩束镜11、毛玻璃13、菲林底片15后照射到全息干板16上，该路光作为物光，另一路经发射镜10、扩束镜12、凸透镜14后照射到全息干板16上，该路光作为参考光。其中菲林底片15就是物体键盘，其有字的部分是透明的，周围部分是黑的，并且不透光，毛玻璃13是放在菲林底片15与扩束镜11之间，光经过毛玻璃13之后再经过菲林底片15，菲林到全息干板16的距离可任意，设为x，参考光与物光角度可任意，设为θ，经过光曝之后，全息干板16记录了菲林底片15的信息，经过药水处理后，全息干板16即可使用。如图4所示，虚线为记录时的参考光方向，复原时，用参考光的共轭光照全息干板16时，即激光器17发射出的激光经过扩束镜18、凸透镜19后照射到全息干板16上，原物体信息便呈现在原来的位置了，即可在原来放置菲林底片15的地方形成了虚拟区域1。

本发明工作过程如下：虚拟区域1周围的几对红外发射管、红外接收管纵横交叉，一一对应，在没有按键动作的情况下，一端红外发射管发出红外光，射在正对方的红外接收管上，例如，红外发射管a发出红外光，射在正对方的红外接收管A上，该红外接收管接收到红外光，给出低电平信号；当有按键动作时，即有物体处在键位时，隔断红外光通过，纵横的两个红外接收管接收不到红外光，发出高电平信号，信号传至控制单元2处理，驱动显示装置6显示相关按键的数值，例如，当手指按在虚拟区域1上的按键“5”的位置时，阻挡了红外接收管B、E接收红外光，因而该两个红外接收管分别输出5V电压到控制单元2的第2、5管脚上，此时控制单元2检测到第2、5管脚有高电平，得到接收代码“0x89”，对应到输出代码，输出代码使得控制单元2的某几个输出管脚为高电压，从而可驱动数码显示管发亮，此时数码显示管即可显示出数字“5”。另外，本发明只需提供5v直流电源，对工作环境无要求。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，显然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型。因此，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置，包括虚拟区域(1)、控制单元(2)、显示装置(6)，所述虚拟区域(1)形成一表面并包括有多个虚拟按键，控制单元(2)电连接显示装置(6)，其特征在于：在所述虚拟区域(1)四周装有多对相互配合的发射感应器(3)、接收感应器(4)，在任一对发射感应器(3)、接收感应器(4)中都是接收感应器(4)接收其发射感应器(3)发射的信号，接收感应器(4)的输出端电连接控制单元(2)，任两对发射感应器(3)、接收感应器(4)中的发射感应器(3)所发出的信号的交界处对应所述虚拟区域(1)的一个虚拟按键，所述控制单元(2)的一输出信号通过一信号放大驱动电路(5)后分别驱动各个发射感应器(3)；所述发射感应器(3)装在虚拟区域(1)左侧，其所对应的接收感应器(4)装在虚拟区域(1)右侧并一一对应从而形成多对相配合的发射感应器(3)、接收感应器(4)，另一部分发射感应器(3)装在所述虚拟区域(1)下方，其所对应的接收感应器(4)装在所述虚拟区域(1)上方并一一对应形成多对相配合的发射感应器(3)、接收感应器(4)；全息键盘装置还包括激光器、扩束镜、凸透镜和全息干板；用参考光的共轭光照全息干板，激光器发射出的激光经扩束镜、凸透镜后照射在全息干板上，形成虚拟区域；控制单元的某一管脚发出特定频率，经信号放大电路放大，驱动发射感应器发出信号；控制单元扫描相应管脚电压，判断有无按键动作；如果有按键动作，与相应按键配合的两对发射感应器、接收感应器中的两个接收感应器接收不到信号，输出高电压到控制单元，控制单元检测到与上述两个接收感应器连接的管脚为上述高电压，并判断是哪两个管脚，得到相应的接收代码并转化对应的输出代码，控制单元与输出代码相应的管脚输出高电平，驱动显示装置显示；如果无按键动作，各接收感应器输出低电压，控制单元得到低电压信号，无法驱动显示装置显示。

2、根据权利要求1所述的非接触性全息键盘装置，其特征在于：所述控制单元(2)是型号为ATMEGA48V的单片机。

3、根据权利要求2所述的非接触性全息键盘装置，其特征在于：所述发射感应器(3)是红外发射管，所述接收感应器(4)是红外接收管。

4、根据权利要求3所述的非接触性全息键盘装置，其特征在于：所述信号放大驱动电路(5)是一个三极管，红外发射管分别与该三极管的发射极电连接。

5、根据权利要求1所述的非接触性全息键盘装置，其特征在于：所述显示装置(6)是数码显示管。

6、根据权利要求1所述的非接触性全息键盘装置，其特征在于：所述虚拟区域(1)形成的表面存在于一个固定位置上。

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