專利名稱：帶紅外監控的投影系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及投影系統，更具體地說，涉及一種帶紅外監控的投影系統。
背景技術：
如圖1所示，在專利號200820071126.8的中國實用新型專利中，公開了一種“大屏幕紅外監控投影物鏡”，為了解決投影物鏡和紅外監控物鏡的調焦問題，其中設置了兩個調焦裝置，分別是投影調焦裝置17和監控調焦裝置19。也就是說，在該專利中對投影物鏡與紅外監控物鏡需要分別單獨調焦。圖1中各標號分別為:單負透鏡1、單負透鏡2、單負透鏡3、單正透鏡4、分光棱鏡
5、單正透鏡6、單負透鏡7、膠合透鏡8、膠合透鏡9、單正透鏡10、濾光鏡11、單正透鏡12、單負透鏡13、單正透鏡14、膠合透鏡15、投影鏡筒16、投影調焦手輪17、法蘭18、監控調焦手輪19、監控鏡筒20、法蘭21、CMOS芯片22、芯片固定板23、視場光欄24。當投影距離變化時，需要調整投影調焦裝置17以對投影物鏡進行調焦，即整體推動“投影鏡筒16與法蘭16前后移動”，使投影畫面聚焦清晰；由于此時裝在投影鏡筒16上的紅外監控物鏡會一起移動，所以還需要調整監控調焦裝置19以對紅外監控物鏡進行調焦，使得CMOS芯片22采集到的圖像可滿足互動操作要求。這種投影系統需要兩次調焦，操作很不方便；另一方面，投影畫面是可見光，用戶可用人眼判斷是否聚焦清晰，但紅外監控畫面為紅外不可見光，人眼是無法判斷是否已滿足互動操作要求。
實用新型內容針對現有技術的上述缺陷，本實用新型要解決傳統投影系統需要兩次調焦、操作很不方便的問題。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種帶紅外監控的投影系統，包括投影模組和紅外監控模組；所述投影模組包括投影光源及投影物鏡，所述投影光源發出的光依次經所述投影物鏡中的分光元件、第一鏡片組后射出；所述紅外監控模組包括監控物鏡及感應芯片；外部的紅外光依次經所述第一鏡片組、分光元件后傳送到所述紅外監控模組；其中，所述第一鏡片組為可前后移動的結構，所述分光元件為固定結構；還包括用于驅動所述第一鏡片組前后移動的調焦裝置；所述投影物鏡和監控物鏡的光學特性可確保所述調焦裝置在驅動所述第一鏡片組前后移動使得投影物鏡實現聚焦清晰時、所述感應芯片收到的紅外監控畫面也同步地滿足監控要求。本實用新型中，所述投影模組與紅外監控模組的光學特性應滿足以下關系:當所述投影模組中顯示芯片的有效面積大于投影畫面在所述感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，所述監控物鏡的光學放大倍率大于從所述分光元件到顯示芯片的光學系統的放大倍率；當所述投影模組中顯示芯片的有效面積小于投影畫面在所述感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，所述監控物鏡的光學放大倍率小于從所述分光元件到顯示芯片的光學系統的放大倍率；當所述投影模組中顯示芯片的有效面積等于投影畫面在所述感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，所述監控物鏡的光學放大倍率等于從所述分光元件到顯示芯片的光學系統的放大倍率。本實用新型中，從投影平面反射回來進入所述感應芯片形成紅外監控畫面的紅外光的光路在所述第一鏡片組上的第一透鏡表面處的光線角度，應大于或等于投影光在所述第一透鏡表面處的出射光線角度。本實用新型中，所述投影物鏡還可包括設有第二鏡片組，所述分光元件位于所述第一鏡片組與第二鏡片組之間；此時所述第二鏡片組和分光元件為固定結構；所述投影光源發出的光依次經所述投影物鏡中的第二鏡片組、分光元件、第一鏡片組后射出。本實用新型中，所述分光元件可包括兩塊相互粘接的直角棱鏡，兩塊所述直角棱鏡的粘接面上設有分光膜。所述分光元件還可以是分光片。本實用新型中，還可包括紅外光源；所述紅外光源可以是紅外激光筆。也可以是紅外激光發射模組，所述紅外激光發射模組發射一個紅外激光平面，且所述紅外激光平面與所述投影模組的投影平面靠近并平行。本實用新型的帶紅外監控的投影系統中，對第一鏡片組進行調焦即可同時滿足投影物鏡與紅外監控物鏡的調焦需求，所以當投影畫面聚焦清晰時，紅外光斑在感應芯片上的成像也滿足對圖片處理的要求，極大的方便用戶使用。另外，由于紅外監控模組與投影模組共用一套成像系統，投影畫面聚焦清晰后，無論在任何工作距離，其在感應芯片上對應形成的感應畫面位置和尺寸是固定的，不會隨著投影畫面大小變化而變化，使互動算法不需重新標定監控點位置。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:圖1是現有投影系統的結構示意圖；圖2是本實用新型一個優選實施例中投影系統的結構示意圖；圖3是圖2所示投影系統中的投影物鏡及紅外光源的結構示意圖；圖4是圖2所示投影系統中的投影物鏡及紅外光源的另一種結構示意圖；圖5是本實用新型優選實施例二中投影系統的結構示意圖；圖6是本實用新型優選實施例三中投影系統的結構示意圖。
具體實施方式
如圖2和圖3所示，本實施例中的投影系統包括投影模組和紅外監控模組300 ;投影模組包括投影光源100及投影物鏡200，投影光源100發出的光依次經投影物鏡200中的分光元件500、第一鏡片組201后射出；外部的紅外光依次經第一鏡片組201、分光元件500后傳送到紅外監控模組300 ;其中，第一鏡片組201為可前后移動的結構，分光元件500為固定結構；還包括用于驅動第一鏡片組201前后移動的調焦裝置700。其中的紅外監控模組300包括監控物鏡、以及設置在監控物鏡內的感應芯片301。其中，紅外監控模組300的光軸過分光元件500后與投影物鏡200的光軸同軸，且投影物鏡200和監控物鏡的光學特性需作特別設計，以確保調焦裝置在驅動第一鏡片組201前后移動使投影物鏡實現聚焦清晰時、感應芯片301收到的紅外監控畫面也同步地實現成像清晰至滿足監控要求。另外，由于紅外監控模組與投影模組共用一套成像系統，投影畫面聚焦清晰后，無論在任何工作距離，其在感應芯片上對應形成的感應畫面位置和尺寸是固定的。具體來說，投影模組與紅外監控模組之間應滿足以下關系:(I)、當投影模組中顯示芯片的有效面積大于投影畫面在感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，監控物鏡的光學放大倍率大于從分光元件500到顯示芯片的光學系統的放大倍率。本文中投影畫面是指形成于投影平面600上的投影圖像所占據的那部分投影平面。(2)、當投影模組中顯示芯片的有效面積小于投影畫面在感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，監控物鏡的光學放大倍率小于從分光元件500到顯示芯片的光學系統的放大倍率。(3)、當投影模組中顯示芯片的有效面積等于投影畫面在感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，監控物鏡的光學放大倍率等于從分光元件500到顯示芯片的光學系統的放大倍率。另外，為了保證紅外監控沒有死角，從投影平面600反射回來進入感應芯片301形成紅外監控畫面的紅外光的光路在第一鏡片組201上的第一透鏡表面處的光線角度，應大于或等于投影光在第一透鏡表面處的出射光線角度。具體實施時，投影物鏡及紅外光源還可以是如圖4所示的結構，從圖中可以看出，投影物鏡200中還設有第二鏡片組202，分光元件500位于第一鏡片組201與第二鏡片組202之間；且此時第一鏡片組201為可前后移動的結構，而第二鏡片組202和分光元件500為固定結構；投影光源100發出的光依次經第二鏡片組202、分光元件500、第一鏡片組201后射出。調焦裝置700用于驅動第一鏡片組201前后移動。本實施例中的其余結構與工作原理均與圖3所不的實施例相同。從圖2、圖5、圖6中可以看出，這里的紅外光源400是單獨外置，即獨立于投影物鏡設置的。分光元件500可反射紅外光線而透射可見光線。光束從投影光源100內射出，然后經過投影物鏡200投射到投影平面600上，單獨外置的紅外光源400射出的光斑(或圖形)進入投影平面后，立即被紅外監控模組300內的感應芯片301采集到連續的紅外圖片，互動控制單元運用軟件算法，從而判斷出光斑的位置及運動軌跡作出識別，實現互動功能。在投影過程中，可見光線(由圖3和圖4中的A表示)可以直接通過投影物鏡200內的分光元件500，使得可見光線的投影圖像可以直接通過分光元件500投射到投影平面600上，而在投影平面600上接收到紅外光線(由圖3和圖4中的B表示)經過投影物鏡200，到達分光元件500時，紅外光線被反射到紅外監控模塊300內。這樣相當于紅外監控模塊300與投影物鏡200的光軸為同一光軸(如圖3和圖4所示)。優選地,上述分光兀件500可以選用分光棱鏡。進一步地,該分光棱鏡包括兩塊相互粘接的直角棱鏡501 (如圖3和圖4所示)，兩直角棱鏡501的粘接面上設有分光膜502。分光元件500也可以采用分光片，工作原理與采用兩塊相互粘接的直角棱鏡501是一樣的。本實用新型的優點是投影平面600和紅外監控屏幕重合一致，使得紅外監控模組300上的感應區域可以盡可能的大，使圖像分辨率更高，亮度均勻性更好，圖像失真小。由于第一鏡片組201同時滿足投影物鏡與紅外監控物鏡的調焦需求，所以當投影畫面600聚焦清晰時，紅外光斑在感應芯片301上的成像也滿足互動控制單元對圖片處理的要求，從而可極大的方便用戶使用。由于紅外監控模組300與投影模組200共用一套成像系統，在投影聚焦清晰時，監控畫面600在感應芯片301上的對應感應區域位置和尺寸都是固定的，不會隨著投影畫面600大小變化而變化，使互動算法不需重新標定監控點位置。如圖5所示，在本實用新型的第二實施例中，紅外監控投影物鏡系統的各個組成部分基本與上一實施例相同，不同的是單獨外置的紅外光源400換成了紅外激光筆401，工作原理與上一實施例完全相同。如圖6所示，在本實用新型的第三實施例中，紅外監控投影物鏡系統的各個組成部分基本與第一實施例相同，不同的是單獨外置的紅外光源400換成了紅外激光發射模組402，紅外激光發射模組400將會發射一個紅外激光平面，并且該紅外激光平面與所述投影模組的投影平面600靠近并平行。當人手在該紅外激光平面的范圍內做出動作時，打在人手上的紅外激光會被反射到紅外監控模組300內，從而對人手的動作做出識別，實現互動功能。以上實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據此實施，并不能限制本實用新型的保護范圍。凡跟本實用新型權利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應屬于本實用新型權利要求的涵蓋范圍。
權利要求1.一種帶紅外監控的投影系統，包括投影模組和紅外監控模組(300);所述投影模組包括投影光源(100 )及投影物鏡(200 )，所述投影光源(100 )發出的光依次經所述投影物鏡(200)中的分光元件(500)、第一鏡片組(201)后射出；所述紅外監控模組(300)包括監控物鏡及感應芯片(301);外部的紅外光依次經所述第一鏡片組(201)、分光元件(500)后傳送到所述紅外監控模組(300);其特征在于， 所述第一鏡片組(201)為可前后移動的結構，所述分光元件(500)為固定結構；還包括用于驅動所述第一鏡片組(201)前后移動的調焦裝置； 所述紅外監控模組(300)的光軸過所述分光元件(500)后與所述投影物鏡(200)的光軸同軸；且所述投影物鏡(200)和監控物鏡的光學特性可確保所述調焦裝置在驅動所述第一鏡片組(201)前后移動使得投影物鏡實現聚焦清晰時、所述感應芯片(301)收到的紅外監控畫面也同步地滿足監控要求。
2.根據權利要求1所述的帶紅外監控的投影系統，其特征在于，所述投影物鏡(200)中還設有第二鏡片組(202)，所述分光元件(500)位于所述第一鏡片組(201)與第二鏡片組(202)之間；所述第二鏡片組(202)和分光元件(500)為固定結構；所述投影光源(100)發出的光依次經所述第二鏡片組(202)、分光元件(500)、第一鏡片組(201)后射出。
3.根據權利要求1或2所述的帶紅外監控的投影系統，其特征在于，所述投影模組與紅外監控模組(300)之間應滿足以下關系: 當所述投影模組中顯示芯片的有效面積大于投影畫面在所述感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，所述監控物鏡的光學放大倍率大于從所述分光元件(500)到顯示芯片的光學系統的放大倍率； 當所述投影模組中顯示芯片的有效面積小于投影畫面在所述感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，所述監控物鏡的光學放大倍率小于從所述分光元件(500)到顯示芯片的光學系統的放大倍率； 當所述投影模組中顯示芯片的有效面積等于投影畫面在所述感應芯片上可對應形成的紅外監控畫面的面積時，所述監控物鏡的光學放大倍率等于從所述分光元件(500)到顯示芯片的光學系統的放大倍率。
4.根據權利要求3所述的帶紅外監控的投影系統，其特征在于，從投影平面(600)反射回來進入所述感應芯片(301)形成紅外監控畫面的紅外光的光路在所述第一鏡片組(201)上的第一透鏡表面處的光線角度，應大于或等于投影光在所述第一透鏡表面處的出射光線角度。
5.根據權利要求1或2所述的帶紅外監控的投影系統，其特征在于，所述分光元件(500)包括兩塊相互粘接的直角棱鏡(501)，兩塊所述直角棱鏡(501)的粘接面上設有分光膜(502)。
6.根據權利要求1或2所述的帶紅外監控的投影系統，其特征在于，所述分光元件(500)包括分光片。
7.根據權利要求1或2所述的帶紅外監控的投影系統，其特征在于，其中還包括紅外光源(400)。
8.根據權利要求7所述的帶紅外監控的投影系統， 其特征在于，所述紅外光源(400)為紅外激光筆(401)。
9.根據權利要求7所述的帶紅外監控的投影系統，其特征在于，所述紅外光源(400)為紅外激光發射模組(402)， 所述紅外激光發射模組(400)發射一個紅外激光平面，且所述紅外激光平面與所述投影模組的投影平面靠近并平行。
專利摘要本實用新型涉及一種帶紅外監控的投影系統，為解決傳統投影系統需要兩次調焦等問題，本實用新型的投影系統中包括投影模組、紅外監控模組、以及調焦裝置；其中，投影光源(100)發出的光依次經分光元件(500)、第一鏡片組(201)后射出；外部的紅外光依次經第一鏡片組(201)、分光元件(500)后傳送到紅外監控模組(300)；其中僅所述第一鏡片組(201)為可前后移動的結構，并設有用于驅動所述第一鏡片組(201)前后移動的調焦裝置。所述投影物鏡(200)和監控物鏡的光學特性可確保所述調焦裝置在驅動所述第一鏡片組(201)前后移動使得投影物鏡實現聚焦清晰時、所述感應芯片(301)收到的紅外監控畫面也同步地滿足監控要求。
文檔編號G02B7/04GK203012332SQ20122072913
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年11月30日
發明者那慶林, 黃彥, 麥浩晃, 王海湘 申請人:神畫科技(深圳)有限公司