CN103974047A - 一种穿戴式投影装置及其调焦方法、投影方法 - Google Patents

一种穿戴式投影装置及其调焦方法、投影方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及投影技术领域，公开一种穿戴式投影装置及其调焦方法、投影方法，调焦方法包括：采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；以设定频率执行根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距；根据确定的镜头组的焦距调节镜头组的焦距。穿戴式投影装置采用上述调焦对镜头组调焦后在手掌表面进行投影时，处理模块可以以设定的频率控制调节装置对镜头组的焦距进行调整，当手指位置变化时能够及时对镜头组的焦距进行调整，提高穿戴式投影装置在手掌表面上投影显示图像的清晰度的稳定性。

Description

一种穿戴式投影装置及其调焦方法、投影方法
技术领域
本发明涉及投影技术领域，特别涉及一种穿戴式投影装置及其调焦方法、投影方法。
背景技术
穿戴式投影装置的投影是基于手掌这个特殊的背景进行的，以手掌作为投影的屏幕。
由于穿戴式投影装置使用时一般穿戴在手指上，由于手指抖动等原因导致穿戴式投影装置与手掌表面之间的相对位置经常发生变化，进而导致穿戴式投影装置上在手掌表面上投影显示的图像的清晰度稳定性较差。
发明内容
本发明提供了一种穿戴式投影装置及其调焦方法、投影方法，使用该调焦方法、投影方法进行投影能够提高穿戴式投影装置在手掌表面上投影显示图像的清晰度稳定性较高。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种穿戴式投影装置的调焦方法，包括以设定频率执行下述步骤：
采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距；
根据确定的镜头组的焦距调节镜头组。
穿戴式投影装置使用上述调焦方法对镜头组的焦距进行调焦后再进行投影时，首先通过3D摄像头采集穿戴式投影装置在手掌表面投影中心的位置信息，然后将采集的投影中心的位置信息传输给处理模块，通过处理模块以设定频率的计算投影中心与穿戴式投影装置之间的距离，并根据计算出来的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定调节信号，然后控制调节装置根据调节信号调节穿戴式投影装置的镜头组的焦距，将透镜组的焦距调整到与处理模块计算出的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离对应，进而提高穿戴式投影装置在手掌上投影显示图像的清晰度。并且，穿戴式投影装置采用具有上述调焦方法的投影方法在手掌表面进行投影时，处理模块可以以设定的频率控制调节装置对镜头组的焦距进行调整，当手指位置变化时能够及时对镜头组的焦距进行调整，提高穿戴式投影装置在手掌表面上投影显示图像的清晰度的稳定性。
优选地，依次进行的两次所述根据确定的镜头组的焦距调节镜头组之间，所述控制穿戴式投影装置进行投影至少投影两帧图像，且在所述至少两帧图像的时间内，还包括：
采集一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在预定范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
优选地，所述以设定频率执行下述步骤时，所述设定频率为30Hz。
本发明还提供了一种穿戴式投影装置的投影方法，包括以设定频率执行下述步骤：
采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距；
根据确定的镜头组的焦距调节镜头组；
控制穿戴式投影装置进行投影。
穿戴式投影装置使用上述投影方法进行投影时，首先通过3D摄像头采集穿戴式投影装置在手掌表面投影中心的位置信息，然后将采集的投影中心的位置信息传输给处理模块，通过处理模块以设定频率的计算投影中心与穿戴式投影装置之间的距离，并根据计算出来的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定调节信号，然后控制调节装置根据调节信号调节穿戴式投影装置的镜头组的焦距，将透镜组的焦距调整到与处理模块计算出的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离对应，进而提高穿戴式投影装置在手掌上投影显示图像的清晰度。并且，穿戴式投影装置采用具有上述调焦方法的投影在手掌表面进行投影时，处理模块可以以设定的频率控制调节装置对镜头组的焦距进行调整，当手指位置变化时能够及时对镜头组的焦距进行调整，提高穿戴式投影装置在手掌表面上投影显示图像的清晰度的稳定性。
优选地，依次进行的两次所述根据确定的镜头组的焦距调节镜头组之间，所述控制穿戴式投影装置进行投影至少投影两帧图像，且在所述至少两帧图像的时间内，还包括：
采集一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在预定范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
优选地，所述以设定频率执行下述步骤时，所述设定频率为30Hz；且所述控制穿戴式投影装置进行投影中，所述穿戴式投影装置的投影频率为60Hz。
优选地，所述根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离，具体包括：
建立以穿戴式投影装置所在位置为原点的空间坐标系；
根据采集的投影中心的位置信息确定投影中心在空间坐标系内的坐标；
根据确定的投影中心的坐标与设定的原点坐标确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离。
本发明还提供了一种穿戴式投影装置，包括架体，安装于所述架体的镜头组，还包括：
安装于所述架体的调节装置，动作时调节所述镜头组的焦距；
安装于所述架体的3D摄像头，用于采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
与所述3D摄像头以及所述调节装置信号连接的处理模块，用于以设定频率执行下述操作：
根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距，生成调节信号，并控制所述调节装置根据所述控调节号动作调节镜头组的焦距。
优选地，还包括与所述处理模块信号连接的RGB摄像头，用于采集每一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
所述处理模块还具有下述功能：
根据RGB摄像头采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在设定的预制范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息控制所述调节装置在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
优选地，所述3D摄像头为结构光摄像头、TOF(time-of-flight，飞行时间法)摄像头、或者双目摄像头。
优选地，所述调节装置为步进电机。
优选地，还包括位于所述镜头组出光侧的弧形反光镜，所述反光镜与所述镜头组之间的间距大于等于所述镜头组的两倍焦距；所述镜头组的出光方向背离手掌表面，且所述镜头组射出的投影光线经所述反射镜反射后照射在手掌表面，以在手掌表面形成投影图案。
优选地，所述镜头组的焦距小于等于5mm。
附图说明
图1为本发明一种实施例提供的调焦方法的流程图；
图2为本发明一种实施例提供的投影方法的流程图；
图3为本发明一种实施例提供的穿戴式投影装置的原理示意图；
图4为本发明一种实施例提供的穿戴式投影装置的光路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种穿戴式投影装置及其调焦方法、投影方法，该穿戴式投影装置使用上述调焦方法及投影方法进行掌上投影时，穿戴式投影装置在手掌表面上投影显示图像的清晰度稳定性较高。
请参考图1，其中，图1为本发明一种实施例提供的调焦方法的流程图。
一种穿戴式投影装置的调焦方法，包括以设定频率执行下述步骤：
步骤S101，采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
步骤S102，根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
步骤S103，根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距；
步骤S104，根据确定的镜头组的焦距调节镜头组的焦距。
穿戴式投影装置使用上述调焦方法对镜头组的焦距进行调焦后再进行投影时，首先在步骤S101中通过3D摄像头采集穿戴式投影装置在手掌表面投影中心的位置信息，然后将采集的投影中心的位置信息传输给处理模块，在步骤S102中通过处理模块以设定频率的计算投影中心与穿戴式投影装置之间的距离，在步骤S103中根据计算出来的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定镜头组需要的焦距以及生成调节信号，然后通过步骤S104控制调节装置根据调节信号调节穿戴式投影装置的镜头组的焦距，将透镜组的焦距调整到与处理模块计算出的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离对应，进而提高穿戴式投影装置在手掌上投影显示图像的清晰度。并且，穿戴式投影装置采用具有上述调焦方法的投影方法在手掌表面进行投影时，处理模块可以以设定的频率控制调节装置对镜头组的焦距进行调整，当手指位置变化时能够及时对镜头组的焦距进行调整，提高穿戴式投影装置在手掌表面上投影显示图像的清晰度的稳定性。
一种实施例中，依次进行的两次步骤S104根据确定的镜头组的焦距调节镜头组之间，控制穿戴式投影装置进行投影至少投影两帧图像，且在上述至少两帧图像的时间内，还包括：
采集一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在预定范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
上述调焦方法中，在依次进行的两次步骤S104之间的时间内，可以使用RGB摄像头采集穿戴式投影装置在手掌表面投影显示的图像中一帧图像的清晰度信息，然后将采集的清晰度信息信号传输给处理模块，处理模块根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在设定的预制范围内，若清晰度没有在设定的阈值范围内，则说明镜头组的焦距调整不正确，然后处理模块按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正，利用逼近的方式通过多帧的时间使显示图像达到最清晰的状态，保证穿戴式投影装置在手掌表面显示图像的清晰度。
一种实施例提供的调焦方法中，上述步骤S102、步骤S103以及步骤S104执行的设定频率为30Hz。
如图2所示，另一方面，本发明实施例提供了一种投影方法，包括以设定频率执行下述步骤：
步骤S201，采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
步骤S202，根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
步骤S203，根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距；
步骤S204，根据确定的镜头组的焦距调节镜头组的焦距；
步骤S205，控制穿戴式投影装置进行投影。
穿戴式投影装置使用上述投影方法进行投影时，首先在步骤S201中通过3D摄像头采集穿戴式投影装置在手掌表面投影中心的位置信息，然后将采集的投影中心的位置信息传输给处理模块，在步骤S202中通过处理模块以设定频率的计算投影中心与穿戴式投影装置之间的距离，在步骤S203中根据计算出来的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定镜头组需要的焦距以及生成调节信号，然后通过步骤S204控制调节装置根据调节信号调节穿戴式投影装置的镜头组的焦距，将透镜组的焦距调整到与处理模块计算出的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离对应，然后通过步骤S205控制穿戴式投影装置进行投影，进而提高穿戴式投影装置在手掌上投影显示图像的清晰度。并且，穿戴式投影装置采用上述投影方法在手掌表面进行投影时，处理模块可以以设定的频率控制调节装置对镜头组的焦距进行调整，当手指位置变化时能够及时对镜头组的焦距进行调整，提高穿戴式投影装置在手掌表面上投影显示图像的清晰度的稳定性。
一种实施例中，依次进行的两次步骤S204根据确定的镜头组的焦距调节镜头组之间，控制穿戴式投影装置进行投影至少投影两帧图像，且在上述至少两帧图像的时间内，还包括：
采集一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在预定范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
上述投影方法中，在依次进行的两次步骤S204之间的时间内，可以使用RGB摄像头采集穿戴式投影装置在手掌表面投影显示的图像中一帧图像的清晰度信息，然后将采集的清晰度信息信号传输给处理模块，处理模块根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在设定的预制范围内，若清晰度没有在设定的阈值范围内，则说明镜头组的焦距调整不正确，然后处理模块按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正，利用逼近的方式通过多帧的时间使显示图像达到最清晰的状态，保证穿戴式投影装置在手掌表面显示图像的清晰度。
一种实施例提供的调焦方法中，上述步骤S202、步骤S203以及步骤S204执行的设定频率为30Hz，且步骤S205执行的频率为60Hz。
一种优选实施方式中，上述步骤S202中，根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离中，具体包括：
建立以穿戴式投影装置所在位置为原点的空间坐标系；
根据采集的投影中心的位置信息确定投影中心在空间坐标系内的坐标；
根据确定的投影中心的坐标与设定的原点坐标确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离。
另外，如图3所示，本发明实施例还提供了一种穿戴式投影装置，包括架体，安装于架体的镜头组2，还包括：
安装于架体的调节装置5，动作时调节镜头组2的焦距；
安装于架体的3D摄像头7，用于采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
与3D摄像头7以及调节装置5信号连接的处理模块6，用于以设定频率执行下述操作：
根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组2的焦距，生成控制信号，并控制调节装置5根据控制信号动作调节镜头组2的焦距。
优选地，上述穿戴式投影装置还包括与处理模块信号连接的RGB摄像头8，用于采集每一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
处理模块6还具有下述功能：
根据RGB摄像头8采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在设定的预制范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息控制调节装置5在下一帧图像的投影时间内对镜头组2的焦距进行校正。
优选地，上述3D摄像头7为结构光摄像头、TOF(time-of-flight，飞行时间法)摄像头、或者双目摄像头。
优选地，上述调节装置5为步进电机。
上述穿戴式投影装置的工作过程如上述实施例中提供的投影方法所述，这里不再赘述。
如图4所示，优选地，上述穿戴式投影装置还包括位于镜头组2出光侧的弧形反光镜3，反光镜3与镜头组2之间的间距D大于等于镜头组2的两倍焦距；镜头组2的出光方向背离手掌表面4，且镜头组2射出的投影光线经反射镜3反射后照射在手掌表面4，以在手掌表面4形成投影图案。
上述穿戴式投影装置在投影时，镜头组2入光侧的发光模块1发射的光线经过镜头组2后首先照射在反光镜3上，然后被反光镜3反射向手掌表面4，使发光模块1发射的光线透过镜头组2后在穿戴式投影装置内的路径长度，进而减小了光线射出穿戴式投影装置后需要的路径长度，使得穿戴式投影装置投影时与手掌表面4之间的距离减小。
优选地，镜头组2的焦距小于等于5mm，能够使上述穿戴式投影装置在3～10cm内实现投影。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种穿戴式投影装置的调焦方法，其特征在于，包括以设定频率执行下述步骤：
采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距；
根据确定的镜头组的焦距调节镜头组。
2.根据权利要求1所述的调焦方法，其特征在于，依次进行的两次所述根据确定的镜头组的焦距调节镜头组之间，所述控制穿戴式投影装置进行投影至少投影两帧图像，且在所述至少两帧图像的时间内，还包括：
采集一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在预定范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
3.根据权利要求1所述的调焦方法，其特征在于，所述以设定频率执行下述步骤时，所述设定频率为30Hz。
4.一种穿戴式投影装置的投影方法，其特征在于，包括以设定频率执行下述步骤：
采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距；
根据确定的镜头组的焦距调节镜头组；
控制穿戴式投影装置进行投影。
5.根据权利要求4所述的投影方法，其特征在于，依次进行的两次所述根据确定的镜头组的焦距调节镜头组之间，所述控制穿戴式投影装置进行投影至少投影两帧图像，且在所述至少两帧图像的时间内，还包括：
采集一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
根据采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在预定范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
6.根据权利要求4所述的投影方法，其特征在于：所述以设定频率执行下述步骤时，所述设定频率为30Hz；且所述控制穿戴式投影装置进行投影中，所述穿戴式投影装置的投影频率为60Hz。
7.根据权利要求4所述的投影方法，其特征在于，所述根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离，具体包括：
建立以穿戴式投影装置所在位置为原点的空间坐标系；
根据采集的投影中心的位置信息确定投影中心在空间坐标系内的坐标；
根据确定的投影中心的坐标与设定的原点坐标确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离。
8.一种穿戴式投影装置，包括架体，安装于所述架体的镜头组，其特征在于，还包括：
安装于所述架体的调节装置，动作时调节所述镜头组的焦距；
安装于所述架体的3D摄像头，用于采集穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息；
与所述3D摄像头以及所述调节装置信号连接的处理模块，用于以设定频率执行下述操作：
根据采集的穿戴式投影装置在手掌上的投影中心的位置信息确定投影中心与穿戴式投影装置之间的距离；
根据确定的投影中心与穿戴式投影装置之间的距离确定穿戴式投影装置内镜头组的焦距，生成调节信号，并控制所述调节装置根据所述控调节号动作调节镜头组的焦距。
9.根据权利要求8所述的穿戴式投影装置，其特征在于，还包括与所述处理模块信号连接的RGB摄像头，用于采集每一帧图像投影之后在手掌上投影图案的清晰度信息；
所述处理模块还具有下述功能：
根据RGB摄像头采集的投影图案的清晰度信息判断投影图像的清晰度是否在设定的预制范围内，若否，则按照设定的焦距校正信息控制所述调节装置在下一帧图像的投影时间内对镜头组的焦距进行校正。
10.根据权利要求8所述的穿戴式投影装置，其特征在于，所述3D摄像头为结构光摄像头、TOF(time-of-flight，飞行时间法)摄像头、或者双目摄像头。
11.根据权利要求8所述的穿戴式投影装置，其特征在于，所述调节装置为步进电机。
12.根据权利要求8～11任一项所述的穿戴式投影装置，其特征在于，还包括位于所述镜头组出光侧的弧形反光镜，所述反光镜与所述镜头组之间的间距大于等于所述镜头组的两倍焦距；所述镜头组的出光方向背离手掌表面，且所述镜头组射出的投影光线经所述反射镜反射后照射在手掌表面，以在手掌表面形成投影图案。
13.根据权利要求12所述的穿戴式投影装置，其特征在于，所述镜头组的焦距小于等于5mm。
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