專利名稱：帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及投影系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如圖1所示，在專利號(hào)200820071126.8的中國實(shí)用新型專利中，公開了一種“大屏幕紅外監(jiān)控投影物鏡”，為了解決投影物鏡和紅外監(jiān)控物鏡的調(diào)焦問題，其中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)焦裝置，分別是投影調(diào)焦裝置17和監(jiān)控調(diào)焦裝置19。也就是說，在該專利中對投影物鏡與紅外監(jiān)控物鏡需要分別單獨(dú)調(diào)焦。圖1中各標(biāo)號(hào)分別為:單負(fù)透鏡1、單負(fù)透鏡2、單負(fù)透鏡3、單正透鏡4、分光棱鏡
5、單正透鏡6、單負(fù)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(fù)透鏡13、單正透鏡14、膠合透鏡15、投影鏡筒16、投影調(diào)焦手輪17、法蘭18、監(jiān)控調(diào)焦手輪19、監(jiān)控鏡筒20、法蘭21、CMOS芯片22、芯片固定板23、視場光欄24。當(dāng)投影距離變化時(shí)，需要調(diào)整投影調(diào)焦裝置17以對投影物鏡進(jìn)行調(diào)焦，即整體推動(dòng)“投影鏡筒16與法蘭16前后移動(dòng)”，使投影畫面聚焦清晰；由于此時(shí)裝在投影鏡筒16上的紅外監(jiān)控物鏡會(huì)一起移動(dòng)，所以還需要調(diào)整監(jiān)控調(diào)焦裝置19以對紅外監(jiān)控物鏡進(jìn)行調(diào)焦，使得CMOS芯片22采集到的圖像可滿足互動(dòng)操作要求。這種投影系統(tǒng)需要兩次調(diào)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(jiān)控畫面為紅外不可見光，人眼是無法判斷是否已滿足互動(dòng)操作要求。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型要解決傳統(tǒng)投影系統(tǒng)需要兩次調(diào)焦、操作很不方便的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，包括投影模組和紅外監(jiān)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(fā)出的光依次經(jīng)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(jiān)控模組包括監(jiān)控物鏡及感應(yīng)芯片；外部的紅外光依次經(jīng)所述第一鏡片組、分光元件后傳送到所述紅外監(jiān)控模組；其中，所述第一鏡片組為可前后移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所述分光元件為固定結(jié)構(gòu)；還包括用于驅(qū)動(dòng)所述第一鏡片組前后移動(dòng)的調(diào)焦裝置；所述投影物鏡和監(jiān)控物鏡的光學(xué)特性可確保所述調(diào)焦裝置在驅(qū)動(dòng)所述第一鏡片組前后移動(dòng)使得投影物鏡實(shí)現(xiàn)聚焦清晰時(shí)、所述感應(yīng)芯片收到的紅外監(jiān)控畫面也同步地滿足監(jiān)控要求。本實(shí)用新型中，所述投影模組與紅外監(jiān)控模組的光學(xué)特性應(yīng)滿足以下關(guān)系:當(dāng)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(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，所述監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率大于從所述分光元件到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率；當(dāng)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(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，所述監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率小于從所述分光元件到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率；當(dāng)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(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，所述監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率等于從所述分光元件到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率。本實(shí)用新型中，從投影平面反射回來進(jìn)入所述感應(yīng)芯片形成紅外監(jiān)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(yīng)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(shí)用新型中，所述投影物鏡還可包括設(shè)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(shí)所述第二鏡片組和分光元件為固定結(jié)構(gòu)；所述投影光源發(fā)出的光依次經(jīng)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(shí)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(shè)有分光膜。所述分光元件還可以是分光片。本實(shí)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(fā)射模組，所述紅外激光發(fā)射模組發(fā)射一個(gè)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(shí)用新型的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)中，對第一鏡片組進(jìn)行調(diào)焦即可同時(shí)滿足投影物鏡與紅外監(jiān)控物鏡的調(diào)焦需求，所以當(dāng)投影畫面聚焦清晰時(shí)，紅外光斑在感應(yīng)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(jiān)控模組與投影模組共用一套成像系統(tǒng)，投影畫面聚焦清晰后，無論在任何工作距離，其在感應(yīng)芯片上對應(yīng)形成的感應(yīng)畫面位置和尺寸是固定的，不會(huì)隨著投影畫面大小變化而變化，使互動(dòng)算法不需重新標(biāo)定監(jiān)控點(diǎn)位置。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中:圖1是現(xiàn)有投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示投影系統(tǒng)中的投影物鏡及紅外光源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2所示投影系統(tǒng)中的投影物鏡及紅外光源的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例二中投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例三中投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中的投影系統(tǒng)包括投影模組和紅外監(jiān)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(fā)出的光依次經(jīng)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(jīng)第一鏡片組201、分光元件500后傳送到紅外監(jiān)控模組300 ;其中，第一鏡片組201為可前后移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，分光元件500為固定結(jié)構(gòu)；還包括用于驅(qū)動(dòng)第一鏡片組201前后移動(dòng)的調(diào)焦裝置700。其中的紅外監(jiān)控模組300包括監(jiān)控物鏡、以及設(shè)置在監(jiān)控物鏡內(nèi)的感應(yīng)芯片301。其中，紅外監(jiān)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(jiān)控物鏡的光學(xué)特性需作特別設(shè)計(jì)，以確保調(diào)焦裝置在驅(qū)動(dòng)第一鏡片組201前后移動(dòng)使投影物鏡實(shí)現(xiàn)聚焦清晰時(shí)、感應(yīng)芯片301收到的紅外監(jiān)控畫面也同步地實(shí)現(xiàn)成像清晰至滿足監(jiān)控要求。另外，由于紅外監(jiān)控模組與投影模組共用一套成像系統(tǒng)，投影畫面聚焦清晰后，無論在任何工作距離，其在感應(yīng)芯片上對應(yīng)形成的感應(yīng)畫面位置和尺寸是固定的。具體來說，投影模組與紅外監(jiān)控模組之間應(yīng)滿足以下關(guān)系:(I)、當(dāng)投影模組中顯示芯片的有效面積大于投影畫面在感應(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率大于從分光元件500到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)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(jù)的那部分投影平面。(2)、當(dāng)投影模組中顯示芯片的有效面積小于投影畫面在感應(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率小于從分光元件500到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率。(3)、當(dāng)投影模組中顯示芯片的有效面積等于投影畫面在感應(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率等于從分光元件500到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率。另外，為了保證紅外監(jiān)控沒有死角，從投影平面600反射回來進(jìn)入感應(yīng)芯片301形成紅外監(jiān)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(yīng)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(shí)施時(shí)，投影物鏡及紅外光源還可以是如圖4所示的結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出，投影物鏡200中還設(shè)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(shí)第一鏡片組201為可前后移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，而第二鏡片組202和分光元件500為固定結(jié)構(gòu)；投影光源100發(fā)出的光依次經(jīng)第二鏡片組202、分光元件500、第一鏡片組201后射出。調(diào)焦裝置700用于驅(qū)動(dòng)第一鏡片組201前后移動(dòng)。本實(shí)施例中的其余結(jié)構(gòu)與工作原理均與圖3所不的實(shí)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(dú)外置，即獨(dú)立于投影物鏡設(shè)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(nèi)射出，然后經(jīng)過投影物鏡200投射到投影平面600上，單獨(dú)外置的紅外光源400射出的光斑(或圖形)進(jìn)入投影平面后，立即被紅外監(jiān)控模組300內(nèi)的感應(yīng)芯片301采集到連續(xù)的紅外圖片，互動(dòng)控制單元運(yùn)用軟件算法，從而判斷出光斑的位置及運(yùn)動(dòng)軌跡作出識(shí)別，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)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(nèi)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(jīng)過投影物鏡200，到達(dá)分光元件500時(shí)，紅外光線被反射到紅外監(jiān)控模塊300內(nèi)。這樣相當(dāng)于紅外監(jiān)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(yōu)選地,上述分光兀件500可以選用分光棱鏡。進(jìn)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(shè)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(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是投影平面600和紅外監(jiān)控屏幕重合一致，使得紅外監(jiān)控模組300上的感應(yīng)區(qū)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(shí)滿足投影物鏡與紅外監(jiān)控物鏡的調(diào)焦需求，所以當(dāng)投影畫面600聚焦清晰時(shí)，紅外光斑在感應(yīng)芯片301上的成像也滿足互動(dòng)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(jiān)控模組300與投影模組200共用一套成像系統(tǒng)，在投影聚焦清晰時(shí)，監(jiān)控畫面600在感應(yīng)芯片301上的對應(yīng)感應(yīng)區(qū)域位置和尺寸都是固定的，不會(huì)隨著投影畫面600大小變化而變化，使互動(dòng)算法不需重新標(biāo)定監(jiān)控點(diǎn)位置。如圖5所示，在本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中，紅外監(jiān)控投影物鏡系統(tǒng)的各個(gè)組成部分基本與上一實(shí)施例相同，不同的是單獨(dú)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(shí)施例完全相同。如圖6所示，在本實(shí)用新型的第三實(shí)施例中，紅外監(jiān)控投影物鏡系統(tǒng)的各個(gè)組成部分基本與第一實(shí)施例相同，不同的是單獨(dú)外置的紅外光源400換成了紅外激光發(fā)射模組402，紅外激光發(fā)射模組400將會(huì)發(fā)射一個(gè)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(dāng)人手在該紅外激光平面的范圍內(nèi)做出動(dòng)作時(shí)，打在人手上的紅外激光會(huì)被反射到紅外監(jiān)控模組300內(nèi)，從而對人手的動(dòng)作做出識(shí)別，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)功能。以上實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)此實(shí)施，并不能限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡跟本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，包括投影模組和紅外監(jiān)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(fā)出的光依次經(jīng)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(jiān)控模組(300)包括監(jiān)控物鏡及感應(yīng)芯片(301);外部的紅外光依次經(jīng)所述第一鏡片組(201)、分光元件(500)后傳送到所述紅外監(jiān)控模組(300);其特征在于， 所述第一鏡片組(201)為可前后移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所述分光元件(500)為固定結(jié)構(gòu)；還包括用于驅(qū)動(dòng)所述第一鏡片組(201)前后移動(dòng)的調(diào)焦裝置； 所述紅外監(jiān)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(jiān)控物鏡的光學(xué)特性可確保所述調(diào)焦裝置在驅(qū)動(dòng)所述第一鏡片組(201)前后移動(dòng)使得投影物鏡實(shí)現(xiàn)聚焦清晰時(shí)、所述感應(yīng)芯片(301)收到的紅外監(jiān)控畫面也同步地滿足監(jiān)控要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述投影物鏡(200)中還設(shè)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(jié)構(gòu)；所述投影光源(100)發(fā)出的光依次經(jīng)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述投影模組與紅外監(jiān)控模組(300)之間應(yīng)滿足以下關(guān)系: 當(dāng)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(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，所述監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率大于從所述分光元件(500)到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率； 當(dāng)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(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，所述監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率小于從所述分光元件(500)到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率； 當(dāng)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(yīng)芯片上可對應(yīng)形成的紅外監(jiān)控畫面的面積時(shí)，所述監(jiān)控物鏡的光學(xué)放大倍率等于從所述分光元件(500)到顯示芯片的光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，其特征在于，從投影平面(600)反射回來進(jìn)入所述感應(yīng)芯片(301)形成紅外監(jiān)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(yīng)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，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(shè)有分光膜(502)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述分光元件(500)包括分光片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，其特征在于，其中還包括紅外光源(400)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)， 其特征在于，所述紅外光源(400)為紅外激光筆(401)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外光源(400)為紅外激光發(fā)射模組(402)， 所述紅外激光發(fā)射模組(400)發(fā)射一個(gè)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(shí)用新型涉及一種帶紅外監(jiān)控的投影系統(tǒng)，為解決傳統(tǒng)投影系統(tǒng)需要兩次調(diào)焦等問題，本實(shí)用新型的投影系統(tǒng)中包括投影模組、紅外監(jiān)控模組、以及調(diào)焦裝置；其中，投影光源(100)發(fā)出的光依次經(jīng)分光元件(500)、第一鏡片組(201)后射出；外部的紅外光依次經(jīng)第一鏡片組(201)、分光元件(500)后傳送到紅外監(jiān)控模組(300)；其中僅所述第一鏡片組(201)為可前后移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，并設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)所述第一鏡片組(201)前后移動(dòng)的調(diào)焦裝置。所述投影物鏡(200)和監(jiān)控物鏡的光學(xué)特性可確保所述調(diào)焦裝置在驅(qū)動(dòng)所述第一鏡片組(201)前后移動(dòng)使得投影物鏡實(shí)現(xiàn)聚焦清晰時(shí)、所述感應(yīng)芯片(301)收到的紅外監(jiān)控畫面也同步地滿足監(jiān)控要求。
文檔編號(hào)G02B7/04GK203012332SQ20122072913
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)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