红外线接近感应人机界面设计要素 (2)

      三维空间运动检测由三个LED和单个光电二极管组成，LED3与LED1、LED2不在同一直线上，如图1所示，可以把LED1和LED2之间的连线看作X轴，LED1和LED3之间的连线看作Y轴，从光电二极管和LED到被测物体之间的连线看作Z轴。图4显示了与图2和图3相同的测量过程，其中蓝线代表LED3的测量数据。当手从左向右滑动时，因为手在LED1和LED3上同时通过，LED1和LED3数据线同时上升，然后是LED2数据线。当手从底部向顶部滑动时，因为手先遇到来自LED3的IR光，LED3数据线上升，然后是LED1和LED2。当往复运动时，因为手在整个过程中都反射等量的LED光，三个LED测量值是相同的。

图4：加入LED3后，三维空间中动作性能分析

　　当IR LED和IR传感器应用于产品时，这些组件通常不会用作装饰目的而放在外面，终端产品至少需要一个开口或透明窗口，让IR光透过。

　　IR LED从窗口中照射出，被外部物体反射后，通过窗口进入Si1120传感器。单一窗口配置的主要缺点是：窗口将导致一些光线被内反射到Si1120，即使在检测范围内没有外部物体时，大量反射光也可能导致传感器输出。

　　双窗口设计使用其中一个窗口用于IR LED，另一个窗口用于传感器。通过在LED和传感器之间进行适当的隔离，设计消除了内部反射的问题，为系统提供更好的敏感性和检测范围。

　　对于IR接近感应系统设计而言，选择何种IR LED是一项非常重要的决定。IR LED视角对最大检测距离和范围有很大影响。从LED射出的IR光形成一个圆锥状，圆锥顶角（大多数LED能量从这里输出）被称为LED视角。

　　所有的LED都有一个特定的视角，一个窄视角LED意味着发出的能量更加集中，比宽视角LED照射的更远。这意味着使用窄视角IR LED将在窄检测区域中形成更远的检测范围，图5说明了窄视角和宽视角IR LED的差异。

 图5：窄视角和宽视角IR LED的差异

　　当设计IR系统时，系统中被测物体的特点也是需要重点考虑的。除了用于检测手势，IR接近感应系统也能被用于检测无生命物体，如车库门（打开或关闭）。检测较大物体时，由于有更多的IR光被反射，检测距离将更远。物体的颜色是另一个需要考虑的因素，因为IR光与可见光有相同特性，浅色物体比深色物体反射更多光线。物体的颜色越深，越要接近IR系统，因为仅有来自IR LED的少量IR光被反射到IR传感器。

　　在消费电子、工业和汽车领域应用中，许多电子系统从非接触式反射中受益。IR接近感应为需要检测物体存在的系统提供了一个最佳方法。接近感应也可用于检测最多三维空间内的运动，甚至是手势，使得下一代电子产品的人机界面更先进、更直观。