欢迎光临小豌豆知识网!
当前位置:首页 > 生活技术 > 其他技术> 自动调焦的投影系统独创技术14822字

自动调焦的投影系统

2021-02-07 23:46:48

自动调焦的投影系统

  技术领域tt

  本发明涉及投影系统,更具体地说,涉及一种带红外监控、且可自动调焦tt的投影系统。tt

  背景技术tt

  如图1所示,在专利号200820071126。8的中国实用新型专利中,公开了tt一种“大屏幕红外监控投影物镜”,为了解决投影物镜和红外监控物镜的调焦tt问题,其中设置了两个调焦装置,分别是投影调焦装置17和监控调焦装置19。tt也就是说,在该专利中对投影物镜与红外监控物镜需要分别单独调焦。tt

  图1中各标号分别为:单负透镜1、单负透镜2、单负透镜3、单正透镜4、tt分光棱镜5、单正透镜6、单负透镜7、胶合透镜8、胶合透镜9、单正透镜10、tt滤光镜11、单正透镜12、单负透镜13、单正透镜14、胶合透镜15、投影镜tt筒16、投影调焦手轮17、法兰18、监控调焦手轮19、监控镜筒20、法兰21、ttCMOS芯片22、芯片固定板23、视场光栏24。tt

  当投影距离变化时,需要调整投影调焦装置17以对投影物镜进行调焦,tt即整体推动“投影镜筒16与法兰16前后移动”,使投影画面聚焦清晰;由于tt此时装在投影镜筒16上的红外监控物镜会一起移动,所以还需要调整监控调tt焦装置19以对红外监控物镜进行调焦,使得CMOS芯片22采集到的图像可满tt足互动操作要求。tt

  这种投影系统需要两次调焦,操作很不方便;另一方面,投影画面是可见tt光,用户可用人眼判断是否聚焦清晰,但红外监控画面为红外不可见光,人眼tt是无法判断是否已满足互动操作要求。tt

  发明内容tt

  针对现有技术的上述缺陷,本发明要解决传统投影系统需要两次调焦、操tt作很不方便的问题。tt

  本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种自动调焦的投影系tt统,包括投影模组和红外监控模组;所述投影模组包括投影光源及投影物镜,tt所述投影光源发出的光依次经所述投影物镜中的分光元件、第一镜片组后射tt出;所述红外监控模组包括监控物镜及感应芯片;其中,还包括装于所述投影tt模组上的红外光源,所述红外光源射出的红外光斑落于所述红外监控模组的监tt控范围内;所述红外光斑的红外光经反射回来后依次经所述第一镜片组、分光tt元件后传送到所述红外监控模组;还包括用于驱动所述第一镜片组前后移动的tt调焦装置,所述调焦装置包括调焦控制模块及调焦马达,所述调焦控制模块从tt所述红外监控模组接收实时的红外监控信号,并向所述调焦马达发出控制信tt号,所述调焦马达与所述第一镜片组连接并可带动其前后移动;所述红外监控tt模组的光轴过所述分光元件后与所述投影物镜的光轴同轴,且所述投影物镜和tt监控物镜的光学特性可确保所述调焦装置在驱动所述第一镜片组前后移动使tt得所述感应芯片收到的红外监控画面聚焦清晰时、所述投影物镜也同步实现聚tt焦清晰。本发明中,所述投影模组与红外监控模组的光学特性应满足以下关系:tt当所述投影模组中显示芯片的有效面积大于投影画面在所述感应芯片上可对tt应形成的红外监控画面的面积时,所述监控物镜的光学放大倍率大于从所述分tt光元件到显示芯片的光学系统的放大倍率;当所述投影模组中显示芯片的有效tt面积小于投影画面在所述感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时,所tt述监控物镜的光学放大倍率小于从所述分光元件到显示芯片的光学系统的放tt大倍率;当所述投影模组中显示芯片的有效面积等于投影画面在所述感应芯片tt上可对应形成的红外监控画面的面积时,所述监控物镜的光学放大倍率等于从tt所述分光元件到显示芯片的光学系统的放大倍率。tt

  本发明中,从投影平面反射回来进入所述感应芯片形成红外监控画面的红tt外光的光路在所述第一镜片组上的第一透镜表面处的光线角度,应大于或等于tt投影光在所述第一透镜表面处的出射光线角度。tt

  本发明中,所述投影物镜还可包括设有第二镜片组,所述分光元件位于所tttttt述第一镜片组与第二镜片组之间;此时所述第二镜片组和分光元件为固定结tt构;所述投影光源发出的光依次经所述投影物镜中的第二镜片组、分光元件、tt第一镜片组后射出。tt

  本发明中,所述分光元件可包括两块相互粘接的直角棱镜,所述两个直角tt棱镜的粘接面上设有分光膜。所述分光元件还可以是分光片。tt

  本发明中,所述红外光源射出的光斑应在工作距离范围任何距离保持清tt晰,方可作为调焦之参照。此时,出射光角度应小于2度。所述红外光源包括tt准直激光光源。tt

  本发明中,所述红外光源发出的红外光最好投射于所述投影模组的投影画tt面边缘。tt

  实施本发明的自动调焦的投影系统,具有以下有益效果:由于第一镜片组tt同时满足投影物镜与红外监控物镜的调焦需求,所以红外光源发出的红外光斑tt在感应芯片上聚焦清晰的同时、也会把投影画面聚焦清晰,也就是说,通过调tt焦装置对红外光斑进行调焦,即可同时实现对投影画面的调焦,从而可实现自tt动调焦功能,极大的方便用户使用。另外,由于红外监控模组与投影模组共用tt一套成像系统,红外监控画面在感应芯片上的感应区域是固定的,不会随着投tt影画面大小变化而变化,使互动算法不需重新标定监控点位置。tt

  附图说明tt

  下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:tt

  图1是现有投影系统的结构示意图;tt

  图2是本发明一个优选实施例中投影系统的结构示意图;tt

  图3是图2所示投影系统中的投影物镜及红外光源的结构示意图;tt

  图4是本发明第二实施例中的投影物镜及红外光源的结构示意图;tt

  图5A、图5B是本发明中红外光源射出的光斑相对投影画面的位置示意图;tt

  图6A、图6B、图6C是本发明中红外光斑的不同形状且相对投影画面有不tt同位置的示意图;tt

  图7是本发明一个优选实施例中的调焦工作原理图。tt

  具体实施方式tt

  如图2所示,在本发明的第一实施例中,该自动调焦的投影系统包括投影tt模组、红外监控模组300、红外光源400、以及调焦装置。其中的红外监控模tt组300包括监控物镜、以及设置在监控物镜内的感应芯片301。红外光源400tt射出的光斑700应在工作距离范围任何距离保持清晰,方可作为调焦之参照。tt此时,红外光源400的出射光角度应小于2度。红外光源400还可包括准直激tt光光源。tt

  如图3所示,投影模组又进一步包括投影光源100、以及与投影光源100tt连接的投影物镜200,投影物镜200包括壳体、设置在壳体内的第一镜片组201、tt以及反射红外光线而透射可见光线的分光元件500,分光元件500位于第一镜tt片组201后面。tt

  如图4所示,在本发明的第二实施例中,其工作原理与上一实施例相同,tt不同的是,在所述投影物镜200中,在分光元件后面还设有第二镜片组202,tt且分光元件500位于第一镜片组201与第二镜片组202之间;此时,第二镜片tt组202和分光元件500为固定结构;投影光源100发出的光依次经第二镜片组tt202、分光元件500、第一镜片组201后射出。红外光源400发出的红外光经tt反射回来后仍是依次经第一镜片组201、分光元件500后传送到红外监控模组tt300。tt

  光束从投影光源100内射出,然后经过投影物镜200投射到投影平面600tt上,在投影过程中,可见光线(由图3和图4中的A表示)可以由右向左直接tt通过投影物镜200内的分光元件500,使得可见光线的投影图像可以直接通过tt分光元件500投射到投影平面600上,而在投影平面600上接收到红外光线(由tt图3和图4中的B表示)经过第一镜片组201到达分光元件500时,红外光线tt被反射到红外监控模块300内。tt

  调焦装置包括调焦控制模块及调焦马达800,感应芯片301和调焦马达800tt均与调焦控制电路电性连接。调焦控制模块从红外监控模组300接收实时的红tt外监控信号,并向调焦马达800发出控制信号,调焦马达800与第一镜片组tttttt201连接并可带动其在壳体内前后移动;红外监控模组300与投影物镜200连tt接,且红外监控模组300的光轴过分光元件500后与投影物镜的光轴同轴。在tt上述实施例中,投影物镜200和监控物镜的光学特性可确保调焦装置在驱动第tt一镜片组201前后移动使得感应芯片301收到的红外监控画面聚焦清晰时、投tt影物镜200也同步实现聚焦清晰。满足此同步调焦的光路特征为:当投影模组tt中显示芯片的有效面积大于投影画面600在感应芯片301上可对应形成的红外tt监控画面的面积时,监控物镜的光学放大倍率大于从分光元件500到显示芯片tt的光学系统的放大倍率;当投影模组中显示芯片的有效面积小于投影画面600tt在感应芯片301上可对应形成的红外监控画面的面积时,监控物镜的光学放大tt倍率小于从分光元件500到显示芯片的光学系统的放大倍率;当投影模组中显tt示芯片的有效面积等于投影画面600在感应芯片301上可对应形成的红外监控tt画面的面积时,监控物镜的光学放大倍率等于从分光元件500到显示芯片的光tt学系统的放大倍率。本文中投影画面是指形成于投影平面600上的投影图像所tt占据的那部分投影平面。tt

  在上述实施例中,为了保证红外监控没有死角,从投影平面600反射回来tt进入感应芯片301形成红外监控画面的红外光的光路在第一镜片组201上的第tt一透镜表面处的光线角度,应大于或等于投影光在第一透镜表面处的出射光线tt角度。tt

  红外光源400射出的红外光斑700可以是任何有边界的形状,并且可以落tt在红外监控模组300所监控范围内的任意位置,例如在投影画面的内部,如图tt6A、图6B、图6C所示。但为了不干扰其它互动操作,另一种实施方法为红外tt光斑700位于投影图像600的外围并贴近投影图像边缘,即在投影画面的边缘,tt如图5A、图5B所示。当然,红外光源400射出的红外光斑700也可投射于与tt所述投影画面有一定距离的位置,其前提是要保证落在红外监控模组300所监tt控范围内。tt

  因为红外光源400射出的光斑700在投影物镜工作距离的任何位置都是清tt晰的,如果此时投影图像600没有聚焦,红外监控模组300采集到红外光斑tt700的图片就不清晰,调焦控制电路会对红外监控物镜内的图像进行分析,发tttttt出指令让自动调焦马达800推动第一镜片组201前后移动,直到红外监控模组tt300采集到的图像清晰为止。由于第一镜片组201同时满足投影物镜200与红tt外监控物镜300的调焦需求,所以此时投影图像600也会变得清晰,从而实现tt了自动调焦功能。tt

  本发明的优点是投影平面600与红外监控屏幕重合一致,红外光斑700tt在投影物镜工作距离内永远清晰。由于第一镜片组201同时满足投影物镜与红tt外监控物镜的调焦需求,所以红外光斑700在感应芯片301上聚焦清晰的同时tt也把投影画面600聚焦清晰了,从而实现自动调焦功能,极大的方便用户使用。tt由于红外监控模组300与投影模组200共用一套成像系统,监控画面600在感tt应芯片301上的感应区域是固定的,不会随着投影画面600大小变化而变化,tt使互动算法不需重新标定监控点位置。tt

  优选地,上述分光元件500可以选用分光棱镜。进一步地,该分光棱镜包tt括两块相互粘接的直角棱镜501(如图3所示),两直角棱镜501的粘接面上tt设有分光膜502。分光元件500也可以采用分光片,工作原理与采用两块相互tt粘接的直角棱镜501是一样的。tt

  本发明所述的自动调焦原理是:红外光源射出的红外光斑(或图形)在任tt何位置都是清晰的,如果此时投影图像没有聚焦,红外监控模组采集到投影屏tt幕上的红外光斑(或图形)的图片就不清晰,调焦控制电路内的图像算法会对tt红外监控物镜内的图像进行分析,发出指令让自动调焦马达推动第一镜片组前tt后移动,直到红外监控模组采集到的图像清晰为止;对某一特定投影系统,由tt于红外光源位置已固定、且红外光斑图像已固定,具体可以是与预存的红外光tt斑图像进行比对从而判断是否已达清晰要求;由于第一镜片组同时满足投影物tt镜与红外监控物镜的调焦需求,所以此时投影图像也变得清晰,从而实现了自tt动调焦功能。tt

  本发明中自动调焦装置的工作原理如图7所示,该调焦装置包括调焦控制tt模块及调焦马达,调焦控制模块从红外监控模组300接收实时的红外监控信号tt(粗线条表示电信号),并向调焦马达发出控制信号,调焦马达与被调的投影tt物镜连接、并可带动其前后移动。在图3和图4所示的实施例中,调焦马达会tttttt驱动第一镜片组201前后移动。tt

  以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技tt术的人士能够了解本发明的内容并据此实施,并不能限制本发明的保护范围。tt凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰,均应属于本发明权利要求的tt涵盖范围。tt

《自动调焦的投影系统.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式(或pdf格式)