CN109669543B - 一种非接触式交互镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非接触式交互镜，包含壳体，壳体内设有反光镜面与交互电路板，在交互电路板上设有若干补光LED、若干红外传感器、信号处理单元、驱动单元、电压转换单元与控制单元；所述红外传感器的输出与信号处理单元的输入相连，信号处理单元的输出与控制单元的输入相连，控制单元的输出经驱动单元与补光LED相连；所述电压转换单元的输出提供补光LED、红外传感器、信号处理单元、控制单元以及驱动单元的用电。本发明的有益效果在于：可不用接触补光条部分，通过红外感应实现非接触式的交互控制，改善了镜子的使用体验。

Description

一种非接触式交互镜

技术领域

本发明涉及互动化妆镜领域，具体涉及一种非接触式交互镜。

背景技术

随着技术的进步，人们的生活中出现了越来越多的交互式产品，现有的化妆镜或补妆镜的补光条中通常设置有触摸传感部件，由于化妆过程往往要接触美容产品或护肤产品，若再次触摸镜子不仅污染镜子，也会影响美容护肤或化妆作业；另外，现有的红外发射接收电路中，常常仅仅只对接收信号进行放大，并实现红外线有无接收的二元化判断，或利用多点红外发射接收对管进行组合判断，以达到方向性识别；另外，现有的红外测距技术基于高频红外脉冲发射及接收，通过时间差计算出所测距离，其问题在于不便于多点红外应用，其对应的硬件结构将是庞杂的，且成本也较高。随着应用方式的丰富，不仅需要突破温度、供电电压变化等因素的限制，还需要在多点红外发射接收电路中增加对距离的感知，以实现更为丰富的多个红外发射接收电路组合识别应用，为解决上述问题，有必要进行深入研究。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了非接触式交互镜，其目的在于改善交互镜的交互体验。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种非接触式交互镜，包含壳体，壳体内设有反光镜面与交互电路板，在交互电路板上设有若干补光LED、若干红外传感器、信号处理单元、驱动单元、电压转换单元与控制单元；所述红外传感器的输出与信号处理单元的输入相连，信号处理单元的输出与控制单元的输入相连，控制单元的输出经驱动单元与补光LED相连；所述电压转换单元的输出提供补光LED、红外传感器、信号处理单元、控制单元以及驱动单元的用电。

进一步的，各补光LED呈周向阵列分布于交互电路板的外侧，各红外传感器呈周向阵列，与补光LED邻近安装，且各红外传感器所呈周向阵列的内径大于反光镜面直径；各红外传感器对应连接的信号处理单元设于远离补光LED的一侧。

进一步的，交互电路板上还包含有无线充电单元；无线充电单元的输出与电压转换单元的输入相连。

进一步的，所述无线充电单元包含无线充电线圈；所述无线充电线圈由交互电路板的印制走线绕制。

进一步的，所述无线充电线圈包含并联设置的第一线圈与第二线圈，第一线圈与第二线圈分别处于交互电路板的上层与底层，呈重叠平行设置；所述无线充电线圈置于交互电路板的中部。

进一步的，所述信号处理单元包含跨阻放大单元、带通滤波单元、线性放大电路与模数转换单元，其中跨阻放大单元的输入与红外传感器的输出相连，跨阻放大单元的输出与带通滤波单元的输入相连，带通滤波单元的输出与线性放大电路的输入相连；线性放大电路的输出与模数转换单元的输入相连。

进一步的，还包含分段比较单元，所述线性放大电路的输出与分段比较单元的输入相连，分段比较单元的输出与信号处理单元或控制单元相连。

进一步的，还包含编码单元、微分电路、第一滞回比较器、第二滞回比较器与反相比例放大电路；所述编码单元的输入与模数转换电路的输出相连；所述微分电路的输入与线性放大电路的输出相连，微分放大电路的输出分别与第一滞回比较器的输入、反相比例放大电路的输入相连；反相比例放大电路的输出与第二滞回比较器的输入相连，分段比较单元、第一滞回比较器，第二滞回比较器的输出分别与编码器的输入相连。

进一步的，所述跨阻放大器和/或带通滤波器设有多个阻值的反馈电阻，对应的，所述信号处理单元还包含模拟开关，模拟开关的地址选择端与控制单元的输出相连，各反馈电阻通过模拟开关的开关端连接到跨阻放大器和/或带通滤波器，接入不同反馈电阻的跨阻放大器、带通滤波器的放大倍数或通带增益不同。

进一步的，各红外传感器的输出端与跨阻放大单元的输入端并接，对应的，还包含传感驱动单元，所述传感驱动单元包含若干电控开关，电控开关的开关端与红外传感器的供电端一一对应串接至电压转换电路的输出端，电控开关的控制端与控制单元的输出相连。

利用红外传感器代替传统的触摸式传感，采用反射式红外传感器，一方面可增加传感距离，避免手与镜体的接触，且红外光本质属于光，光感灵敏度远高于电容感应灵敏度，红外传感器的交互距离与动作识别精确度也高于传统的电容式或电阻式的触摸交互；另外，由于手势交互的动作时间远远长于控制单元的处理时间(传统微处理器的最小时间单位都不超过微秒级)，通过控制单元与模拟开关能够主动切换跨阻放大器的放大倍数或带通滤波器的通带增益，以分辨传感信号的强弱和/或频率；再者，本发明不同于通常对传感检测传输信号的被动使用，利用控制单元发出信号对电控开关的控制，能够实现多个红外传感器的时分复用，既简化了硬件设计，也降低了功耗及成本。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

⑴、可不用接触补光条部分，通过红外感应实现非接触式的交互控制，改善了镜子的使用体验；

⑵、具备一定的距离识别功能，从二维识别拓展到了三维识别，改善了镜子的交互控制体验；

⑶、集成的无线充电线圈未采用额外部件，在不提高制造成本基础上增加了供电来源，能够维持镜子的硬件使用状态，避免了插接充电情况的端子磨损或意外损坏，延长了使用寿命；

⑷、集成度高，安装方便，便于生产。

附图说明

图1为实施例的结构示意图。

图2为实施例1中单一红外传感器与补光LED支路的电路原理框图。

图3为实施例2中信号处理电路原理框图。

图4为实施例2中跨阻放大器与带通滤波器原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明提出了一种非接触式交互镜，包含壳体3，壳体3内设有圆形反光镜面1与交互电路板4，还包含散光罩2，所述散光罩2的内径与圆形反光镜面1的外径匹配，散光罩2的外径与壳体3的外径匹配，且与壳体3扣合安装；在交互电路板4上设有若干补光LED 5、若干红外传感器6、信号处理单元、驱动单元、电压转换单元与控制单元；所述红外传感器6的输出与信号处理单元的输入相连，信号处理单元的输出与控制单元的输入相连，控制单元的输出经驱动单元与补光LED 5相连；所述电压转换单元的输出提供补光LED 5、红外传感器6、信号处理单元、控制单元以及驱动单元的用电；所述驱动单元可采用三极管开关电路实现。

各补光LED 5呈周向阵列分布于交互电路板的外侧，形成环状；为体现更好的色彩效果，采用三色或多色LED，并至少设置为两圈同心LED灯环，相邻的LED灯通过不同频率的控制，可实现不同的色光，通过散光罩柔和的发散出来；各红外传感器6呈周向阵列，与补光LED邻近安装，且各红外传感器6所呈周向阵列的内径大于反光镜面1直径，便于红外光线透过散光罩2的发射及接收；散光罩靠内径一侧的表面粗糙度较低，以减少红外光线的散射，以提高红外交互的灵敏度；各红外传感器对应连接的信号处理单元设于远离补光LED的一侧。由于置于内圈的间隔尺寸相对较短，且交互操控的精度需求低于视觉的识别精度需求，红外传感器的数量少于LED灯的数量，由此也减少了信号处理单元的数量，降低了成本。

交互电路板上还包含有无线充电单元；无线充电单元的输出与电压转换单元的输入相连；所述无线充电单元包含无线充电线圈；所述无线充电线圈由交互电路板的印制走线绕制；所述无线充电线圈包含并联设置的第一线圈与第二线圈，第一线圈与第二线圈分别处于交互电路板的上层与底层，呈重叠平行设置；所述无线充电线圈置于交互电路板的中部，便于镜子充电时的位置对准；另外，电路部分的整体布局较为对称，走线密度均衡，可提高走线宽度，保证信号通路的稳定可靠。电压转换电路包含整流滤波单元与DCDC转换模块，整流滤波单元的输入与无线充电线圈相连，整流滤波单元的输出与DCDC模块的输入相连；现有产品中DCDC转换模块有振荡控制及休眠引脚，将其与控制单元连接，控制单元可发出信号使DCDC转换模块进入低功耗模式或休眠模式，则对应连接红外传感器或LED 供电端的DCDC转换模块为低电压或无电压输出，由此可降低功耗，也实现了低功耗的控制

所述信号处理单元包含带通滤波单元、线性放大电路、模数转换单元、分段比较单元、编码单元、微分电路、第一滞回比较器、第二滞回比较器与反相比例放大电路；其中带通滤波单元的输入与红外传感器的输出相连，带通滤波单元的输出与线性放大电路的输入相连；线性放大电路的输出与模数转换单元的输入相连。经过此部分处理，红外传感器所获取的信号被处理为了控制单元或编码单元能够识别的数字信号；交互电路板上包含编码单元，所述编码单元的输入与模数转换电路的输出相连。

所述线性放大电路可以是差分放大电路，以抑制温度或电压产生的共模干扰；线性放大电路的输出与分段比较单元的输入相连，分段比较单元的输出与编码单元的输入相连。通过分段比较单元，能够根据不同的红外传感电压(对应不同的距离)进行大致的距离分段，从而增加了距离维度的识别方式；所述微分电路的输入与线性放大电路的输出相连，微分放大电路的输出分别与第一滞回比较器的输入、反相比例放大电路的输入相连；反相比例放大电路的输出与第二滞回比较器的输入相连，第一滞回比较器，第二滞回比较器的输出分别与编码器的输入相连。微分放大电路用以识别距离的变化趋势，增加了交互识别的维度；为保证微分放大电路的双向输出信号的完整性，采用了第一滞回比较器，结合反相比例放大电路与第二滞回比较器的双通道比较，反相比例放大电流的比例系数可设置为1；

交互电路板上还包含串行转换单元与串行通信单元，串行转换单元的输入与编码单元的输出相连，串行转换单元的输出与串行通信单元的输入连接；各串行通信单元、控制单元的串口通信端通过总线相互连接。由此可减少控制单元的接口数量，并且赋予了传感单元通信地址，在控制单元的程序处理及维护上更为方便。红外传感器感应到阻挡信号后，通过信号处理传递给控制单元，控制单元相应的触发控制驱动单元，从而控制了LED灯的亮灭，通过PWM控制及多色LED，则实现了丰富的色温调节，不仅方便化妆美容时使用，也可成为生活中的趣味游戏产品，给反光镜赋予了更多的生活内涵。

实施例2

本实施例与实施例1的区别部分在于电路原理部分，其中，所述跨阻放大器和/或带通滤波器设有多个阻值的反馈电阻，对应的，所述信号处理单元还包含模拟开关，模拟开关的地址选择端与控制单元的输出相连，各反馈电阻通过模拟开关的开关端连接到跨阻放大器和/或带通滤波器，接入不同反馈电阻的跨阻放大器、带通滤波器的放大倍数或通带增益不同；如图4所示，以运算放大器U1，反馈电阻R1、反馈电阻R2、模拟开关S1以及红外传感器D1构成了跨阻放大器，以运算放大器U2，反馈电阻R3、反馈电容C1、反馈电阻R4、反馈电容C2，模拟开关S2构成了带通滤波器；由于模拟开关S1的切换，跨阻放大器的反馈电阻在电阻R1、电阻R2间切换，从而改变了跨阻放大器的放大倍数；由于模拟开关S2的切换，带通滤波器的反馈支路在反馈电阻R3、反馈电容C1，反馈电阻R4，反馈电容C2间切换，从而改变了带通滤波器的通带增益；实际使用时，运算放大器的同相输入端可根据设计需要连接参考电压；而数模转换电路的输入端与控制单元的输出相连，数模转换电路的输出端与线性放大电路的负反馈输入端连接。通过负反馈输入，可提高所能处理信号的幅值上限，增加传感信号的处理范围，相对于远距离传感的自适应调节及识别精度的提高都有所帮助；作为另一个不同应用，所述线性放大电路为基于运算放大器的差分放大电路；控制单元的输出与数模转换单元的输入相连；差分放大电路的同相输入端与带通滤波单元的输出相连，差分放大单元的反相输入端与数模转换单元的输出相连。

各红外传感器的输出端与跨阻放大单元的输入端并接，对应的，还包含传感驱动单元，所述传感驱动单元包含若干电控开关，电控开关的开关端与红外传感器的供电端一一对应串接至电压转换电路的输出端，电控开关的控制端与控制单元的输出相连由于手势交互的动作时间远远长于控制单元的处理时间(传统微处理器的最小时间单位都不超过微秒级)，通过控制单元与模拟开关能够主动切换跨阻放大器的放大倍数或带通滤波器的通带增益，以分辨传感信号的强弱和/或频率；不同于通常对传感检测传输信号的被动使用，利用控制单元发出信号对电控开关的控制，能够实现多个红外传感器的时分复用，既简化了硬件设计，也降低了功耗及成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种非接触式交互镜，包含壳体，壳体内设有反光镜面与交互电路板，其特征在于：在交互电路板上设有若干补光LED、若干红外传感器、信号处理单元、驱动单元、电压转换单元与控制单元；所述红外传感器的输出与信号处理单元的输入相连，信号处理单元的输出与控制单元的输入相连，控制单元的输出经驱动单元与补光LED相连；所述电压转换单元的输出提供补光LED、红外传感器、信号处理单元、控制单元以及驱动单元的用电；

所述信号处理单元包含跨阻放大单元、带通滤波单元、线性放大电路与模数转换单元，其中跨阻放大单元的输入与红外传感器的输出相连，跨阻放大单元的输出与带通滤波单元的输入相连，带通滤波单元的输出与线性放大电路的输入相连；线性放大电路的输出与模数转换单元的输入相连；

所述跨阻放大单元和/或带通滤波单元设有多个阻值的反馈电阻，对应的，所述信号处理单元还包含模拟开关，模拟开关的地址选择端与控制单元的输出相连，各反馈电阻通过模拟开关的开关端连接到跨阻放大单元和/或带通滤波单元，接入不同反馈电阻的跨阻放大单元、带通滤波单元的放大倍数或通带增益不同。

2.如权利要求1所述的一种非接触式交互镜，其特征在于：各补光LED呈周向阵列分布于交互电路板的外侧，各红外传感器呈周向阵列，与补光LED邻近安装，且各红外传感器所呈周向阵列的内径大于反光镜面直径。

3.如权利要求1所述的一种非接触式交互镜，其特征在于：交互电路板上还包含有无线充电单元；无线充电单元的输出与电压转换单元的输入相连。

4.如权利要求3所述的一种非接触式交互镜，其特征在于：所述无线充电单元包含无线充电线圈；所述无线充电线圈由交互电路板的印制走线绕制。

5.如权利要求4所述的一种非接触式交互镜，其特征在于：所述无线充电线圈包含并联设置的第一线圈与第二线圈，第一线圈与第二线圈分别处于交互电路板的上层与底层，呈重叠平行设置；所述无线充电线圈置于交互电路板的中部。

6.如权利要求1所述的一种非接触式交互镜，其特征在于：交互电路板上还包含分段比较单元，所述线性放大电路的输出与分段比较单元的输入相连，分段比较单元的输出与信号处理单元或控制单元相连。

7.如权利要求6所述的一种非接触式交互镜，其特征在于：还包含编码单元、微分电路、第一滞回比较器、第二滞回比较器与反相比例放大电路；所述编码单元的输入与模数转换电路的输出相连；所述微分电路的输入与线性放大电路的输出相连，微分放大电路的输出分别与第一滞回比较器的输入、反相比例放大电路的输入相连；反相比例放大电路的输出与第二滞回比较器的输入相连，分段比较单元、第一滞回比较器，第二滞回比较器的输出分别与编码单元的输入相连。

8.如权利要求1所述的一种非接触式交互镜，其特征在于：各红外传感器的输出端与跨阻放大单元的输入端并接，对应的，还包含传感驱动单元，所述传感驱动单元包含若干电控开关，电控开关的开关端与红外传感器的供电端一一对应串接至电压转换电路的输出端，电控开关的控制端与控制单元的输出相连。

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