CN103024324B - 一种短焦投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短焦投影系统，包括主处理器、微投模块、红外光投射模块及红外光获取模块，其中：微投模块将获取的多媒体信号投射至显示平面进行显示；红外光投射模块形成与显示平面平行的红外平面；红外光获取模块用于接收所述红外平面反射的红外光数据并将其传递至主处理器；当使用者通过手指或者其他不透明物体经过红外平面触摸显示平面，并在投影画面上进行动作时，手指或者物体会反射红外平面上的红外光，且反射的红外光会被红外光获取模块感应捕捉，随后将其感应的位置坐标数据传递至主处理器，主处理器对接收到的红外光数据进行处理并确定操作指令，同时根据操作指令控制多媒体信号进行相应操作，从而实现人机互动。<!--1-->

Description

一种短焦投影系统

技术领域

本发明涉及投影领域，尤其涉及一种短焦投影系统。

背景技术

随着科学技术的进步，投影技术也得到了飞速发展，近年来，短焦投影逐渐成为热点，在发展中迅速获得了广大用户的喜爱，短焦投影对距离要求较小，往往只需要几十厘米的投影距离，便能在较短的距离投影出更大的画面，短焦投影机在安装的时候也非常方便，只需放在投影幕前方即可，相比通常只能安装在房顶中间的常规投影机具有更加节省空间、安装方便等优势，且目前短焦投影已可以实现人机互动；但是现有的短焦投影人机互动一般是通过使用激光笔或者红外笔来实现，而当不配备激光笔或者红外笔，仅使用人手或者其他不透明物体时，人机互动将不得到支持，因此给其使用带来不便。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可以在不使用激光笔或者红外笔的情况下，仅通过人手或者其他不透明物体即可进行人机互动的短焦投影系统。

本发明提供了一种短焦投影系统，包括主处理器、微投模块、红外光投射模块及红外光获取模块，其中：

微投模块，用于将获取的多媒体信号投射至显示平面进行显示；所述微投模块连接于所述主处理器；

红外光投射模块，用于产生红外线光源，形成与显示平面平行的红外平面；

红外光获取模块，用于接收所述红外平面反射的红外光数据并将其传递至主处理器；

所述主处理器接收输入的多媒体信号并对其进行处理后传递至所述微投模块，所述微投模块接收所述多媒体信号后，将其投射至所述显示平面，同时红外光获取模块接收红外平面上反射的红外光数据并将其传递至所述主处理器，所述主处理器对接收到的红外光数据进行处理并确定操作指令，同时根据操作指令控制多媒体信号进行相应操作。

优选地，所述红外光获取模块包括红外光感应装置及红外滤波片，所述红外滤波片用于反射红外平面上反射的红外光线而透射可见光线，且所述红外平面上反射的红外光被所述红外滤波片反射之后进入所述红外光感应装置中。

优选地，所述红外光获取模块内置于所述微投模块，所述微投模块还包括一镜头、一红外光感应装置、一红外滤波片、一投影棱镜及一投影芯片，所述镜头接收所述红外平面上反射的红外光并传递至所述红外滤波片，所述红外滤波片将所述所述红外平面上反射的红外光反射至所述红外光感应装置，同时多媒体信号的可见光由所述投影芯片发射，经所述投影棱镜反射至所述红外滤波片，并穿过所述红外滤波片透射至所述镜头，在显示平面上形成投影图像。

优选地，所述投影芯片为DMD、LCD或LCOS投影芯片中的一种。

优选地，所述红外光感应装置在预定时间内采集从红外平面反射的红外光数据，获取显示平面上操作位置的坐标点数据。

优选地，所述主处理器还包括数字信号处理模块，所述红外光感应装置将坐标点数据传递至所述主处理器后，所述数字信号处理模块对所述坐标点数据进行处理，得出坐标点在图像中的坐标位置后，根据坐标位置的变化确定其对应的操作轨迹，并调出与其匹配的应用程序，进行相应操作。

优选地，所述微投模块包括微投光机，所述数字信号处理模块对图像坐标点数据进行处理，得出坐标点在图像中的坐标位置具体为：

所述数字信号处理模块根据所述微投光机的投射比，计算摄像范围与投射范围的对应位置关系，得出所述坐标点在投影图像中的坐标位置。

优选地，所述红外光投射模块包括红外发光二极管、柱状准直镜，所述红外发光二极管发射的发散红外光线，通过所述柱状准直镜透射后，在柱状准直镜的径向形成相互平行的线光源。

优选地，所述红外平面与所述显示平面的距离为4mm。

优选地，所述主处理器还包括与所述主处理器相连的MCU模块，所述MCU模块包括MCU、连接于所述MCU的红外光接收模块、按键控制模块及待机控制模块，所述红外光接收模块用于控制红外光的接收，所述按键控制模块通过连接键盘实现按键扫描的控制，所述待机控制模块用于对所述短焦投影系统实现待机控制。

本发明包括主处理器、微投模块、红外光投射模块及红外光获取模块，其中：微投模块，用于将获取的多媒体信号投射至显示平面进行显示；所述微投模块连接于所述主处理器；红外光投射模块，用于产生红外线光源，形成与显示平面平行的红外平面；红外光获取模块，用于接收所述红外平面反射的红外光数据并将其传递至主处理器；当使用者通过手指或者其他不透明物体经过红外平面触摸显示平面，并在投影画面上进行操作时，手指或者物体会将红外平面上的红外光反射，此时，反射的红外光会被红外光获取模块感应捕捉，随后将其红外光数据传递至主处理器，通过主处理器进行处理并确定操作指令，同时根据操作指令控制多媒体信号进行相应操作，利用微投模块将其操作投射至显示平面，从而实现人机互动。

附图说明

图1是本发明短焦投影系统的结构示意图；

图2是本发明红外光获取模块内置于所述微投模块一实施例的结构及工作原理示意图；

图3是本发明红外光感应装置识别反射红外光的流程图；

图4是本发明红外光投射模块径向投射红外光的效果图；

图5是本发明红外光投射模块轴向投射红外光的效果图；

图6是本发明MCU模块的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明短焦投影系统的结构示意图；本发明提供一种短焦投影系统，包括主处理器10、微投模块20、红外光投射模块30及红外光获取模块40，其中：

微投模块20，用于将获取的多媒体信号投射至显示平面，所述显示平面用于显示所述微投模块20投射的多媒体信号，显示平面可为墙壁或投影幕布等，所述微投模块20连接于所述主处理器；

红外光投射模块30，用于产生红外线光源，形成与显示平面平行的红外平面；所述红外平面与所述显示平面最好不接触，以防止显示平面对红外平面上红外光线的反射情况，红外平面与显示平面的距离为4mm。

红外光获取模块40，用于接收所述红外平面反射的红外光数据并将其传递至主处理器10；

所述主处理器10接收输入的多媒体信号并对其进行处理后传递至所述微投模块20，所述微投模块20接收所述多媒体信号后，将多媒体信号对应的投影图像投射至所述显示平面，同时红外光获取模块40接收红外平面上的反射红外光数据并将其传递至所述主处理器10，所述主处理器10对接收到的红外光数据进行处理并确定操作指令，同时根据操作指令控制多媒体信号进行相应操作，并将其操作通过所述微投模块20投影至显示平面，实现人机互动。

如图2所示，图2为本发明红外光获取模块内置于所述微投模块一实施例的结构及工作原理示意图；所述红外光获取模块40包括红外光感应装置401及红外滤波片402，所述红外滤波片402用于反射红外平面上反射的红外光线而透射可见光线，且所述红外平面上反射的红外光被所述红外滤波片402反射之后进入所述红外光感应装置401中。

进一步的，参照图1和2，所述红外光获取模块40内置于所述微投模块20，即所述微投模块20将所述红外光获取模块40与所述微投模块20组合在同一模组中，其结构更为紧凑；所述微投模块包括一镜头201、一红外光感应装置401、一红外滤波片402、一投影棱镜202及一投影芯片203，因为红外发光二极管发射的波长一般为800nm以上，而外界环境光，包括投影图像上显示的可见光的波长一般为380nm-650nm，此时所述红外滤波片402通过光学镀膜透射波长为380nm-650nm的可见光，反射波长为800nm以上的红外光，如图2中所示，所述镜头201既可以作为投影镜头，亦可以作为红外镜头，所述镜头201接收虚线箭头所代表的红外平面上反射的红外光并传递至所述红外滤波片402，所述红外滤波片402将所述红外光反射至所述红外光感应装置401；同时实线箭头所代表的投影图像的可见光由所述投影芯片203发射，经所述投影棱镜202反射至所述红外滤波片402，并穿过所述红外滤波片402透射至所述镜头201，在显示平面上形成投影图像。

具体的，当屏幕附近无使用者操作时，形成红外平面的红外光不被任何物体反射，此时没有任何红外光进入到所述镜头201中；当使用者在显示平面上进行动作时，操作位置对应红外平面上的红外光被人手或操作物在红外平面上形成反射，从而进入所述镜头201，经所述镜头201成像后投射到所述红外滤波片402上，且被所述红外滤波片402反射，进入到所述红外光感应装置401中成像，所述主处理器10根据红外光感应装置成像的前后变化的坐标数据，可侦测使用者的操作轨迹，并通过处理后进行互动操作；由于红外平面上反射的红外光经过所述红外滤波片402时全部被反射，不会进入到所述投影棱镜202和所述投影芯片203中，因此不会干扰所述微投模块20的投影工作正常进行。

当所述微投模块20进行投影工作时，所述投影芯片203发射投影图像的可见光，经过所述投影棱镜202反射到所述红外滤波片402，并穿过所述红外滤波片402透射至所述镜头201，再通过所述镜头201放大投影至显示平面，形成投影图像，此时可见光全部穿透所述红外滤波片402，不会反射进入到所述红外光感应装置401中，因此不会干扰所述红外光感应装置401的正常工作。进一步的，所述投影芯片203为DMD（数字微镜元件:DigitalMicromirrorDevice）、LCD（液晶显示：LiquidCrystalDisplay）或LCOS（硅晶液晶：LiquidCrystalonSilicon）投影芯片中的一种。

采用本实施例所述的微投模块20，原本需要独立设置的红外光获取模块40合并至微投模块20，大大降低了成本，而且由于将微投模块20及红外光获取模块40结合在一起，形成的光路紧凑简洁，体积也大大减小，同时亦可简化红外光获取模块40的安装调试，且利用高品质高清晰度的投影镜头及芯片，可以提升对红外光反射点的监控精度。

进一步的，所述红外光感应装置401在预定时间（如每秒）内采集从红外平面上反射的红外光数据，识别是否有从操作位置对应的红外平面上反射的红外光，获取显示平面上操作位置的坐标点数据。具体的，参照图1及图3，图3为本发明红外光感应装置识别反射红外光的流程图；所述红外光感应装置401每秒钟采集数帧图像，识别是否有从操作位置的红外平面反射的红外光，其具体步骤如下：

初始化红外光感应装置401；

所述红外光感应装置401取一帧图像；

识别电平幅度，判断图像中是否有电平幅度超过高电平的坐标点：若是，则将高电平的图像坐标点数据传递至所述主处理器10后，另取一帧图像并识别其电平幅度；否则，另取一帧图像并识别其电平幅度。

所述主处理器10还包括数字信号处理模块（图未示），所述红外光感应装置401将图像坐标点数据传递至所述主处理器10后，所述数字信号处理模块（图未示）对坐标点数据进行处理，得出坐标点在图像中的坐标位置后，根据坐标位置的变化确定其对应的运动轨迹，并调出与其匹配的应用程序，进行相应操作，比如：对应坐标位置执行的操作指令为按键操作、图片的放大或缩小、信息输入、切换页面等，则所述数字信号处理模块（图未示）根据其坐标位置的变化，确定执行的操作指令，若为按键操作，则调出该按键对应的应用程序，并控制多媒体信号进行相应的按键操作；若为图片的放大或缩小、信息输入、切换页面等，可根据其坐标位置的变化轨迹确定其具体的操作指令，调出其对应的应用程序并控制多媒体信号进行相应操作。所述微投模块20还包括微投光机（图未示），此时所述主处理器10通过所述微投光机将操作过程投影至显示平面，实现人机互动。具体的控制运行多媒体信号的应用程序进行相应的操作的工作原理为现有技术，在此不再累述。

进一步的，所述数字信号处理模块（图未示）对图像坐标点数据进行处理，得出坐标点在图像中的坐标位置具体为：

所述数字信号处理模块（图未示）根据所述微投光机的投射比，计算摄像范围与投射范围的对应位置关系，得出所述坐标点在投影图像中的坐标位置。

参照图4及图5，图4为本发明红外光投射模块径向投射红外光的效果图，图5为本发明红外光投射模块轴向投射红外光的效果图；所述红外光投射模块30包括红外发光二极管301、柱状准直镜302，由于柱状直镜302的曲率仅在径向方向起准直作用，在轴向方向无有效曲率，不收缩发散角，因此所述红外发光二极管301发射的发散红外光线，通过所述柱状准直镜302透射后，在柱状准直镜302的轴向不收缩发散角，形成一扇面投射光线，而在柱状准直镜302的径向，所述红外发光二极管301发射的发散红外光线被汇聚形成近似相互平行的光线，从而红外发光二极管301经过柱状直镜302之后形成扇形的低厚度的线光源，将所述线光源投射至显示平面，形成与所述显示平面平行的红外平面，且两平面之间的距离最好为4mm，且本实施例中柱状准直镜302为半圆形柱状准直镜。

参照图6，图6为本发明MCU模块的结构示意图，所述主处理器10还包括与所述主处理器10相连的MCU模块101，所述MCU模块101包括MCU1011、连接于所述MCU1011的红外光接收模块1012、按键控制模块1013及待机控制模块1014，所述红外光接收模块1012用于控制红外光的接收，如系统红外遥控器发射出来的红外光线，所述按键控制模块1013通过连接键盘实现按键扫描的控制，所述待机控制模块1014用于对所述短焦投影系统实现待机控制。

本发明包括主处理器、微投模块、红外光投射模块及红外光获取模块，其中：微投模块，用于将获取的多媒体信号投射至显示平面进行显示；所述微投模块连接于所述主处理器；红外光投射模块，用于产生红外线光源，形成与显示平面平行的红外平面；红外光获取模块，用于接收所述红外平面反射的红外光数据并将其传递至主处理器；当使用者通过手指或者其他不透明物体经过红外平面触摸显示平面，并在投影的画面上进行动作时，手指或者物体会反射红外平面上的红外光，此时，反射的红外光会被红外光获取模块感应捕捉，随后将其红外光数据传递至主处理器，通过主处理器进行处理并确定操作指令，同时根据操作指令控制多媒体信号进行相应操作，利用微投模块将其操作投射至显示平面，从而实现人机互动。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种短焦投影系统，其特征在于，包括主处理器、微投模块、红外光投射模块及红外光获取模块，其中：

微投模块，用于将获取的多媒体信号投射至显示平面进行显示；所述微投模块连接于所述主处理器；

红外光投射模块，用于产生红外线光源，形成与显示平面平行且间隔设置的红外平面；

所述红外光投射模块包括红外发光二极管、柱状准直镜，所述红外发光二极管发射的发散红外光线，通过所述柱状准直镜透射后，在柱状准直镜的径向形成相互平行的线光源；

红外光获取模块，用于接收所述红外平面反射的红外光数据并将其传递至主处理器；

所述主处理器接收输入的多媒体信号并对其进行处理后传递至所述微投模块，所述微投模块接收所述多媒体信号后，将其投射至所述显示平面，同时红外光获取模块接收红外平面上反射的红外光数据并将其传递至所述主处理器，所述主处理器对接收到的红外光数据进行处理并确定操作指令，同时根据操作指令控制多媒体信号进行相应操作。

2.根据权利要求1所述的短焦投影系统，其特征在于，所述红外光获取模块包括红外光感应装置及红外滤波片，所述红外滤波片用于反射红外平面上反射的红外光线而透射可见光线，且所述红外平面上反射的红外光被所述红外滤波片反射之后进入所述红外光感应装置中。

3.根据权利要求1所述的短焦投影系统，其特征在于，所述红外光获取模块内置于所述微投模块，所述微投模块还包括一镜头、一红外光感应装置、一红外滤波片、一投影棱镜及一投影芯片，所述镜头接收所述红外平面上反射的红外光并传递至所述红外滤波片，所述红外滤波片将所述红外平面上反射的红外光反射至所述红外光感应装置，同时多媒体信号的可见光由所述投影芯片发射，经所述投影棱镜反射至所述红外滤波片，并穿过所述红外滤波片透射至所述镜头，在显示平面上形成投影图像。

4.根据权利要求3所述的短焦投影系统，其特征在于，所述投影芯片为DMD、LCD或LCOS投影芯片中的一种。

5.根据权利要求2至4任一项所述的短焦投影系统，其特征在于，所述红外光感应装置在预定时间内采集从红外平面反射的红外光数据，获取显示平面上操作位置的坐标点数据。

6.根据权利要求5所述的短焦投影系统，其特征在于，所述主处理器还包括数字信号处理模块，所述红外光感应装置将坐标点数据传递至所述主处理器后，所述数字信号处理模块对所述坐标点数据进行处理，得出坐标点在图像中的坐标位置后，根据坐标位置的变化确定其对应的操作轨迹，并调出与其匹配的应用程序，进行相应操作。

7.根据权利要求6所述的短焦投影系统，其特征在于，所述微投模块包括微投光机，所述数字信号处理模块对图像坐标点数据进行处理，得出坐标点在图像中的坐标位置具体为：

所述数字信号处理模块根据所述微投光机的投射比，计算摄像范围与投射范围的对应位置关系，得出所述坐标点在投影图像中的坐标位置。

8.根据权利要求1所述的短焦投影系统，其特征在于，所述红外平面与所述显示平面的距离为4mm。

9.根据权利要求1所述的短焦投影系统，其特征在于，所述主处理器还包括与所述主处理器相连的MCU模块，所述MCU模块包括MCU、连接于所述MCU的红外光接收模块、按键控制模块及待机控制模块，所述红外光接收模块用于控制红外光的接收，所述按键控制模块通过连接键盘实现按键扫描的控制，所述待机控制模块用于对所述短焦投影系统实现待机控制。