專利名稱：短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種互動投影機(jī)，特別涉及一種能夠短距擷取影像并校正鏡頭歪曲像差的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的互動投影機(jī)系統(tǒng)，包含影像投影裝置與影像擷取裝置，讓影像投影裝置于顯示面上投影得到投影影像，再借由該影像擷取裝置于顯示面上攝得拍攝影像，該拍攝影像再由影像投影裝置投影至顯示面上作為投影影像，由此構(gòu)成互動投影系統(tǒng)，可作為教學(xué)上使用，教學(xué)者可以使用紅外線指示筆在顯示面上作標(biāo)注，以借由影像擷取裝置攝得顯示
面上的標(biāo)注，并即時(shí)投影至顯示面，以滿足教學(xué)上的需求。傳統(tǒng)的互動投影機(jī)系統(tǒng)，由于需要攝取顯示面上的影像，因此影像投影裝置、影像擷取裝置與顯示面之間不能有任何的障礙物，因此一般必須需要專用的視聽教室，以方便架高該影像投影裝置與該影像擷取裝置來避免影像干擾，其設(shè)置成本高昂，且不具機(jī)動性，而不符合使用上的需求。而另一個選擇是使用短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其雖可以置放于教學(xué)者與顯示面之間的空間，但是要在短距離拍攝大面積的影像，必須使用視角較廣的廣角攝像鏡頭，來讓該影像擷取裝置在近距離攝得大面積的影像，但如圖I所示，其廣角攝像鏡頭I內(nèi)的像素粒子2不可避免的會有筒形像差的問題，而為了修正筒形像差，可使用昂貴的多片光學(xué)鏡組設(shè)計(jì)來消除或減低，或是使用高階多次曲線計(jì)算修正的方式來校正，其運(yùn)算復(fù)雜而需要成本高昂的運(yùn)算晶片，難以滿足低設(shè)置成本的需求
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠短距擷取影像并校正鏡頭歪曲像差的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，由影像投影裝置、影像擷取裝置、位移傾斜機(jī)構(gòu)、紅外線指示器、電腦組成；其特征在于影像擷取裝置與位移傾斜機(jī)構(gòu)連為一體并掛載于影像投影裝置上，影像擷取裝置捕捉紅外線指示器信號，影像投影裝置與電腦通過數(shù)據(jù)線相連。所述的影像投影裝置具有光軸A。所述的影像擷取裝置由廣角攝像鏡頭與影像感測器組成，廣角攝像鏡頭具有光軸B及有效像圓。所述的位移傾斜機(jī)構(gòu)由固定座與滑移座組成，滑移座可相對固定座滑移，且滑移座的滑移方向垂直廣角攝像鏡頭的光軸B，廣角攝像鏡頭設(shè)于固定座上，影像感測器架設(shè)在滑移座上。所述的影像感測器的對角線尺寸小于廣角攝像鏡頭的有效像圓。所述的影像感測器的中心與廣角攝像鏡頭的光軸B間具有偏移量。所述的影像感測器的取像框在廣角攝像鏡頭的有效像圓內(nèi)。[0013]所述的影像感測器的法線與廣角攝像鏡頭的光軸B平行且與顯示影像的法線間具有夾角。所述的顯示影像的法線與影像投影裝置的光軸A平行。所述的影像擷取裝置與位移傾斜機(jī)構(gòu)可安裝在腳架上，獨(dú)立于影像投影裝置。本實(shí)用新型可解決的技術(shù)問題是廣角攝像鏡頭設(shè)于固定座上，影像感測器架設(shè)在滑移座上，調(diào)整滑移座的位置就能讓影像感測器的中心與廣角攝像鏡頭的光軸具有偏移量，可加大影像擷取的范圍，來滿足短距取像的需求；影像感測器在廣角攝像鏡頭的有效像圓內(nèi)設(shè)有取像框，廣角攝像鏡頭的光軸與顯示面的法線具有夾角，通過調(diào)整夾角而將取像框內(nèi)的筒形像差轉(zhuǎn)換為梯形像差，以避免使用復(fù)雜的高階多次曲線的數(shù)值計(jì)算方式，使用簡單的線性計(jì)算修正的方式來 修正梯形像差，得到?jīng)]有變形的圖像；本專利不但可短距取像，而且還可以低成本地校正廣角攝像鏡頭歪曲像差，具有很好的推廣效益。

圖I傳統(tǒng)光學(xué)像差的像素粒子示意圖；圖2本實(shí)用新型短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖3本實(shí)用新型位移傾斜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖4本實(shí)用新型影像感測器與廣角攝像鏡頭相對位移及傾斜位置圖；圖5本實(shí)用新型影像感測器與廣角攝像鏡頭相對位移后的像素粒子示意圖；圖6本實(shí)用新型影像感測器與廣角攝像鏡頭相對位移及傾斜后的像素粒子示意圖；圖I本實(shí)用新型像素粒子校正后示意圖；圖8本實(shí)用新型一體式互動投影示意圖；圖9本實(shí)用新型分離式互動投影示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，由影像投影裝置10、影像擷取裝置20、位移傾斜機(jī)構(gòu)50、紅外線指示器71、電腦80組成；影像擷取裝置20與位移傾斜機(jī)構(gòu)50連為一體并掛載于影像投影裝置10上，影像擷取裝置20捕捉紅外線指示器71信號，影像投影裝置10與電腦80通過數(shù)據(jù)線相連。如圖2所示，影像投影裝置10具有光軸A101，且于顯示面上投影，影像擷取裝置20由廣角攝像鏡頭21與影像感測器22組成，廣角攝像鏡頭21具有光軸B211及有效像圓；影像感測器22的對角線尺寸小于廣角攝像鏡頭21的有效像圓且影像感測器22的中心與廣角攝像鏡頭21的光軸B211具有偏移量40，并且影像感測器22的法線與廣角攝像鏡頭21的光軸B211平行且與顯示影像的法線31間具有夾角60，調(diào)整好后即可讓影像感測器22于短距攝得拍攝影像。如圖3所示，位移傾斜機(jī)構(gòu)50由固定座51與滑移座52組成，其中滑移座52可相對固定座51滑移，且滑移座52的滑移方向垂直于廣角攝像鏡頭21的光軸B211，廣角攝像鏡頭21設(shè)于固定座51上，影像感測器22架設(shè)在滑移座52上，調(diào)整滑移座52的位置，即可讓影像感測器22的中心與廣角攝像鏡頭21的光軸B211具有偏移量40。如圖4所示，影像感測器22攝得的廣角攝像鏡頭21的拍攝影像不可避免的有筒形像差，此光學(xué)歪曲像差的變形量約為7% 25%，此時(shí)可先讓廣角攝像鏡頭21的光軸B211與顯示面的法線31具有傾斜角60，并調(diào)整傾斜角60，即可讓拍攝影像的影像誤差由筒形像差轉(zhuǎn)換為梯形像差，顯示面的法線31與影像投影裝置10的光軸AlOl平行；接著再讓拍攝影像經(jīng)由線性計(jì)算修正的方式修正梯形像差，即完成歪曲像差校正。設(shè)置影像感測器22的中心與廣角攝像鏡頭21的光軸B211具有偏移量40，影像感測器22在廣角攝像鏡頭21的有效像圓內(nèi)的取像框212如圖5所示；接著設(shè)置廣角攝像鏡頭21的光軸B211與顯示面的法線31具有傾斜角60，此時(shí)取像框212中拍攝影像的誤差會由筒形像差轉(zhuǎn)換為梯形像差，如圖6所示；影像再經(jīng)由線性計(jì)算修正的方式來修正梯形像差，取像框212即可取得無像差的畫像素子90，如圖7所示。 如圖8、9所示，本系統(tǒng)的影像擷取裝置20和位移傾斜機(jī)構(gòu)50可直接掛載于影像投影裝置10上，即可拍攝顯示面來取得拍攝影像，以供教學(xué)者透過操控電腦80并使用紅外線指示器71于顯示面上標(biāo)注來進(jìn)行教學(xué)作業(yè)，或者影像擷取裝置20和位移傾斜機(jī)構(gòu)50可借由腳架72獨(dú)立設(shè)于影像投影裝置10旁，拍攝顯示面來取得拍攝影像。本系統(tǒng)通過讓影像感測器22的中心與廣角攝像鏡頭21的光軸B211具有偏移量40，加大了影像擷取的范圍，可滿足短距取像的需求；通過讓廣角攝像鏡頭21的光軸B211與顯示面的法線31具有傾斜角60，可將筒形像差轉(zhuǎn)換為梯形像差，并使用簡單的線性計(jì)算修正的方式來修正梯形像差，避免了使用復(fù)雜的高階多次曲線計(jì)算，降低了成本。上述僅為本系統(tǒng)之較佳實(shí)施例而已，本系統(tǒng)并非限制于此實(shí)例。
權(quán)利要求1.短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，由影像投影裝置、影像擷取裝置、位移傾斜機(jī)構(gòu)、紅外線指示器、電腦組成；其特征在于影像擷取裝置與位移傾斜機(jī)構(gòu)連為一體并掛載于影像投影裝置上，影像擷取裝置捕捉紅外線指示器信號，影像投影裝置與電腦通過數(shù)據(jù)線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的影像投影裝置具有光軸A。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的影像擷取裝置由廣角攝像鏡頭與影像感測器組成，廣角攝像鏡頭具有光軸B及有效像圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的位移傾斜機(jī)構(gòu)由固定座與滑移座組成，滑移座可相對固定座滑移。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于滑移座的滑移方向垂直廣角攝像鏡頭的光軸B，廣角攝像鏡頭設(shè)于固定座上，影像感測器架設(shè)在滑移座 上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的影像感測器的對角線尺寸小于廣角攝像鏡頭的有效像圓。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的影像感測器的中心與廣角攝像鏡頭的光軸B間具有偏移量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的影像感測器的取像框在廣角攝像鏡頭的有效像圓內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的影像感測器的法線與廣角攝像鏡頭的光軸B平行且與顯示影像的法線間具有夾角。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示影像的法線與影像投影裝置的光軸A平行。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種短焦光學(xué)互動投影機(jī)系統(tǒng)，影像擷取裝置由廣角攝像鏡頭與影像感測器組成，廣角攝像鏡頭具有光軸B及有效像圓；位移傾斜機(jī)構(gòu)由固定座與滑移座組成，滑移座的滑移方向垂直廣角攝像鏡頭的光軸B，廣角攝像鏡頭設(shè)于固定座上，影像感測器架設(shè)在滑移座上；影像感測器的中心與廣角攝像鏡頭的光軸B具有偏移量，加大了影像擷取的范圍，可滿足短距取像的需求；通過讓廣角攝像鏡頭的光軸B與顯示面的法線具有傾斜角，可將筒形像差轉(zhuǎn)換為梯形像差，并使用簡單的線性計(jì)算修正的方式來修正梯形像差，避免了使用復(fù)雜的高階多次曲線計(jì)算，降低了成本。
文檔編號H04N5/225GK202502335SQ201220028658
公開日2012年10月24日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者丁昱旼, 吳天陽, 宮下榮明, 洪惠泰, 陳信安 申請人:光峰光電(無錫)有限公司