一种一体式激光TOF无感操控模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种一体式激光TOF无感操控模块，属于虚拟现实（VR）操控输入领域，解决现有VR操控输入设备体积和重量大，而且无法实现无感操控的问题。主要包括一个设备主体设计和内部各种元件及电路的布局排布，其主要元件和电路包括ToF传感器，TFC控制器、半导体激光器阵列、TFC控制器配置电路，存储器电路，数据处理通信芯片。半导体激光器阵列发出经调制的近红外光,遇手部或其他物体后反射,传感器通过计算发射光线和接受光线的相位差,来计算物体轮廓的深度信息,利用深度信息通过软件控制虚拟场景里的物体模型，实现无感操控，主要用来测算三维深度信息。用来测算三维深度信息。用来测算三维深度信息。

【技术实现步骤摘要】
一种一体式激光TOF无感操控模块


[0001]本技术属于虚拟现实(VR)操控输入领域，具体涉及一种一体式激光TOF无感操控模块。

技术介绍

[0002]随着计算机技术的发展，虚拟现实逐渐进入我们的日常生活，在教育、娱乐、商业等多领域都可见到它的身影，因而对VR产业链及其相关配套设备产生了巨大的需求。而其中最影响用户使用体验，特别是沉浸感的一环莫过于VR的操控输入设备。因此，随着传感技术的不断进步，虚拟现实人机交互必定会朝着符合人类的自然动作、减少外部设备直接接触的方向发展。
[0003]一种优秀的虚拟现实可穿戴操控输入设备要求不仅能够实现高精度低延迟的手势识别、VR操作等功能，而且要求其重量和体积满足轻巧便携、可穿戴的需求。但是现有的VR 操控输入设备，如手柄、手套、衣服、万向跑步机等，要么体积重量太大不够便携，要么需要与人的肢体直接接触，无法实现无感操控。
[0004]目前VR操控输入设备的技术种类可分为三种：离散输入、连续输入和直接人体输入。离散输入是指用户动作一次产生一个事件，生成一个简单的数值，这类设备有键盘、鼠标、手套等。连续输入是指利用包括力、热、光、电和声等不同传感器跟踪用户的连续动作、方向或者加速度等信息，这类设备有三位鼠标、力反馈手套、内置传感器的手柄、摄像机、深度相机、3D摄像头等。直接人体输入是指通过语音和生理信号等感知，这类设备主要包含语音输入、生物电输入和脑电波输入等技术，其代表输入产品有智能音箱Google Home和语音助手Amazon Echo等。
[0005]对于VR操控和交互，三维交互是虚拟现实最重要的交互方式，相对于二维交互，虚拟现实三维交互提供了更多的操作自由度，交互任务更为复杂。
[0006]而ToF(Time of Flight)技术作为一种适用于激光雷达成像的测距方法，通过提供一个低成本的CMOS像素阵列和一个有源调制光源，广泛应用于机器视觉产业。ToF相机产生一个三维深度点阵，每一个像素点与实际场景中物体形状相对应。这些相机可用于直接探测显示物体的三维结构，而无需借助传统的视觉算法进行辅助计算。这种新型传感方式有许多实际应用，其中包括机器人导航、3D重建和人机交互。与三角测量系统相比，ToF相机独特的传感架构使得芯片的整个系统更加紧凑。同时，由于ToF传感器的输出信号为直接提取的距离信息，因此对于后续的信息处理将极大的简化，从而提升系统的后期处理速度。加上高精度和高帧率使得ToF相机成为广泛应用于各种场合。

技术实现思路

[0007]本技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种一体式激光TOF无感操控模块，以解决上述
技术介绍
中现有的VR操控输入设备存在体积、重量大、不够轻便而且无法实现对手部的真正无感操控的问题。
[0008]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0009]一种一体式激光TOF无感操控模块，包括设备主体1，所述设备主体1的背后设置有左侧安装孔6和右侧安装孔5，所述设备主体1的一侧开有USB
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Type
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C安装座21，所述设备主体1 的正面固定有一个激光漫射腔3，所述激光漫射腔3上面嵌有光束漫射镜4；所述设备主体开有正方形反射传感光接受窗口2，所述正方形反射传感光接受窗口2位于于激光漫射腔3旁边；所述设备主体1内部置有电路主板10，所述电路主板10上安装有半导体激光器固定板 27；所述半导体激光器固定板27上装有4个半导体激光器28，所述4个半导体激光器28与 TOF传感器芯片26处于同一水平位置，所述TOF传感器芯片26固定于于电路主板10上，其左侧排布有温度传感器23，所述温度传感器23的旁边置有可编程电位器24，所述可编程电位器24的旁边置有精密限流芯片25；TOF传感器芯片26的旁边置有TOF控制器芯片22；半导体激光器固定板27的旁边置有双电源总线收发器29、双高速比较器11、固件配置芯片 13，所述双电源总线收发器29的旁边置有相位延迟信息提取芯片12；所述电路主板上置有 USB
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Type
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C安装座21，所述USB
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Type
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C安装座21的旁边置有数据处理通信芯片15和ESD 保护二极管阵列20，所述数据处理通信芯片15的旁边置有电源管理芯片14。所述电路主板 10上置有内存芯片16，所述内存芯片16旁边从内到外依次置有USB口限流保护芯片19、电源过压欠压保护芯片18、功率监视器17。
[0010]优选的，所述所述设备主体的背面设置有左侧安装孔和右侧安装孔，所述左侧安装孔和右侧安装孔垂直连接于设备主体背面两边，所述设备主体的一侧有USB
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Type
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C安装座。
[0011]优选的，所述设备主体正面固定有固定有一个激光漫射腔，所述激光漫射腔上面嵌有激光漫射镜。
[0012]优选的，设备主体开有正方形反射传感光接受窗口，所述正方形反射传感光接受窗口位于于激光漫射腔旁边。
[0013]优选的，所述设备主体内部置有电路主板，所述电路主板上安装有半导体激光器固定板；所述半导体激光器固定板上装有4个半导体激光器，所述4个半导体激光器与TOF传感器芯片处于同一水平位置，所述TOF传感器芯片固定于于电路主板上；所述TOF传感器芯片的旁边置有TOF控制器芯片；半导体激光器固定板的旁边置有双电源总线收发器、双高速比较器、固件配置芯片，所述双电源总线收发器的旁边置有相位延迟信息提取芯片。
[0014]优选的，所述电路主板上置有USB
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Type
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C安装座，所述USB
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Type
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C安装座的旁边置有数据处理通信芯片和ESD保护二极管阵列，所述数据处理通信芯片的旁边置有电源管理芯片。
[0015]优选的，所述电路主板上置有内存芯片，所述DDR2内存芯片旁边从内到外依次置有 USB口限流保护芯片、电源过压欠压保护芯片、功率监视器。
[0016]优选的，所述设备主体为镁铝合金一体化成型，所述电路主板采用覆铜PCB板。
[0017]与现有技术相比，本技术提供了一种一体式激光TOF无感操控模块，具备以下有益效果：
[0018]1、本技术通过设置四个半导体激光器组成阵列结构，使其对称出光，经过漫射腔和专业激光漫射镜，可使发射出的光束均匀性更好，使其能够获得更加精准的测量结果和测量范围； 2、本技术通过采用一体化设计主板，优化了传统TOF相机上的电路结
构，重新排布各种电子元件，使其空间占用更小，拥有质量轻体积小，符合可穿戴的需求；
[0019]3、本技术通过在背面两侧预留安装孔，可以针对市场上销售的各种VR主机设备定制夹具，夹具可通过安装孔与本技术设备主体相连接，然后夹具可夹住市场上的VR主机设备，完成本技术设备主体与市场上各种型号的VR主机的连接固定。
[0020]该装置中未涉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体式激光TOF无感操控模块，包括设备主体（1），其特征在于：所述设备主体（1）的背面设置有左侧安装孔（6）和右侧安装孔（5），所述设备主体（1）的正面上方固定有激光漫射腔（3），所述激光漫射腔（3）正面末端上方有光束漫射镜（4），所述光束漫射镜（4）内嵌固定在激光漫射腔（3）上；所述设备主体（1）的正面开有正方形反射传感光接受窗口（2），其位置在激光漫射腔（3）旁边。2.根据权利要求1所述的一种一体式激光TOF无感操控模块，其特征在于：所述设备主体（1）内部置有电路主板（10），所述电路主板（10）上安装有半导体激光器固定板（27），半导体激光器固定板（27）上装有4个半导体激光器（28），所述4个半导体激光器（28）与TOF传感器芯片（26）处于同一水平位置，所述TOF传感器芯片（26）固定于电路主板（10）上，其左侧排布有温度传感器（23），所述温度传感器（23）的旁边置有可编程电位器（24），所述可编程电位器（24）的旁边置有精密限流芯片（25）；TOF...

【专利技术属性】
技术研发人员：张源茺，曾丽娜，曾莹，刘兆悦，麦淳铭，李林，许珂，梁延博，吴奇寒，李再金，乔忠良，曲轶，
申请(专利权)人：海南师范大学，
类型：新型
国别省市：