CN104570569A - 基于传感器的投影仪自动调焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于传感器的投影仪自动调焦方法，在与投影仪镜头的有效调焦范围下限边缘或上限边缘对应的位置处设有传感器，当需要重新调焦时，先查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数，然后对所述镜头进行调焦，使之至少一次经过所述调焦基准点，直至停止在所述最清晰调焦参数所对应的位置，完成自动调焦。这种调焦方法的优点是可以消除机械累积误差，大大提高调焦精度。使用这种方案之后，对机械配合的精度要求降低，从而可进一步降低投影仪的制造成。

Description

基于传感器的投影仪自动调焦方法

技术领域

本发明涉及投影仪，更具体地说，涉及一种基于传感器的投影仪自动调焦方法。

背景技术

传统的投影仪多是采用手动调焦的方式，但也有一些新的投影仪具有自动调焦功能，例如，在本专利申请人的一件在先实用新型(授权公告号：CN203012335U；授权公告日：2013年6月19日；申请号：201220730223.X)中，就公开了一种自动调焦的投影系统。该投影系统中包括投影模组、红外监控模组、装于投影模组上的红外光源，以及用于驱动第一镜片组前后移动的调焦装置；红外光源发出的红外光斑最好投射于投影模组的投影画面内部或边缘，并会在反射回来后传送到红外监控模组；通过对红外监控模组采集到的由红外光源发出的红外光斑图片进行分析，即可向调焦马达发出控制信号，调整第一镜片组到合适位置，从而可达到自动调焦的功能。

现有的自动调焦方案中，是从上一次使用后停留的状态开始调焦，投影图像的清晰度会经历逐步变好、达到最佳、逐步变差的搜寻过程，通常会在开始变差之后即停止搜寻，并记录获得所述最清晰图像时的最清晰调焦参数；然后基于这个最清晰调焦参数再重新调焦，从当前位置直接回到最清晰调焦参数所对应的位置。

然而，投影物镜、调焦装置、调焦马达等部分或多或少会存在一些机械累积误差，这些误差会影响调焦精度，导致上述自动调焦方案无法满足精确调焦的要求，或者需要机械配合的精度特别高，才能满足精确调焦的要求。其中，机械误差通常在镜头调焦移动过程中以镜头启动和折返过程中产生的最大。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决现有的投影仪自动调焦方案无法满足精确调焦要求的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述投影仪包括至少一组可以在调焦范围内前后移动调焦的镜头，还包括驱动镜头移动的调焦马达；在与所述镜头的有效调焦范围内靠近下限边缘或上限边缘对应的位置处设有传感器，所述传感器所对应的位置被确定为调焦基准点；当需要重新调焦时，按以下步骤进行自动调焦：

S1、查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数；

S2、对所述镜头进行调焦，使之至少一次经过所述调焦基准点，直至停止在所述最清晰调焦参数所对应的位置，完成自动调焦。

在本发明所述方法的步骤S1中，可采用图像分析法查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数，具体步骤包括：

S11、将所述镜头调整到所述有效调焦范围外；

S12、从所述有效调焦范围外开始针对所述镜头进行调焦，至少一次经过所述调焦基准点，并记录获得所述最清晰图像时的最清晰调焦参数。

在本发明所述方法的所述步骤S12对所述镜头进行调焦过程中，所述投影图像的清晰度会经历逐步变好、达到最佳、逐步变差的过程，再记录获得所述最清晰图像时的最清晰调焦参数。

在本发明所述方法的步骤S1中，可采用测距法查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数，具体是通过测量镜头与投影屏幕之间的投影距离，进而确定所述最清晰调焦参数。

在本发明所述的方法中，所述最清晰调焦参数为获得所述最清晰图像时调焦马达的步数、或运行时间；所述传感器是电子传感器、光电传感器、或电磁传感器。

在本发明所述的方法中，当出现以下任一情况时可判定为需要重新调焦：(1)投影仪开机启动时；(2)投影仪检测到自身的振动或位移时；(3)通过每隔预定时间检测投影图像的清晰度发现当前投影图像不清晰时；(4)通过每隔预定时间检测投影距离发现当前投影距离发生变化时。

在本发明所述的方法中，可只设有一个调焦传感器，并设于靠近所述镜头的有效调焦范围下限边缘或上限边缘所对应的位置。

在本发明所述的方法中，可设有两个调焦传感器，第一调焦传感器设于靠近所述镜头的有效调焦范围下限边缘所对应的位置，第二调焦传感器设于靠近所述镜头的有效调焦范围上限边缘所对应的位置；此时，所述第一调焦传感器所对应的下限边缘被确定为第一基准点，所述第二调焦传感器所对应的上限边缘被确定为第二基准点。

当设置两个调焦传感器时，在所述步骤S2中，所述镜头需要至少一次通过第一基准点或第二基准点。具体来说，将所述镜头至少一次经过离当前位置最近的那一个基准点，直至停止在所述最清晰调焦参数所对应的位置。

从本发明的技术方案可以看出，本发明通过先确定镜头的最清晰调焦参数，再从调焦传感器所对应的基准点开始直接定位到已记录的最清晰调焦参数所对应的位置来进行自动调焦，这种调焦方法的优点是可以消除源于镜头启动和折返而产生的机械累积误差，进而大大提升调焦精度。使用这种方案之后，对机械配合的精度要求降低，从而可进一步降低投影仪的制造成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明自动调焦方法的流程图；

图2是采用采用图像分析法时的自动调焦流程图；

图3是投影仪的调焦范围示意图；

图4是调焦工作中各模块的原理框图。

具体实施方式

如图3所示，投影仪的镜头可以在调焦范围内前后移动调焦，下部箭头线显示的是其调焦范围，即投影仪在调焦时镜头可移动的范围，图中左边是调焦范围下限301、右边是调焦范围上限302；上部箭头线显示的是其有效调焦范围，即投影仪的最大最小工作距离对应的图像能聚焦清晰的镜头移动范围，左边是有效调焦范围下限303、右边是有效调焦范围上限304；可见，有效调焦范围要小于调焦范围，也即有效调焦范围包含于调焦范围之内。可获得最清晰投影图像时的位置305位于有效调焦范围下限303、有效调焦范围上限304之间，可能因使用环境不同而位于不同的位置。

本发明一个优选实施例中，采用图像分析法查找并确定最清晰调焦参数，该调焦过程方案可以在本专利申请人的一件在先实用新型(授权公告号：CN203012335U；授权公告日：2013年6月19日；申请号：201220730223.X)所公开的自动调焦的投影系统上得到实施。

如图4所示，为了实施本发明的技术方案，还需要在与镜头的有效调焦范围下限303边缘对应的位置处设置一个调焦传感器，该调焦传感器所对应的下限边缘被确定为调焦基准点，当针对镜头进行调焦并到达该基准点时，调焦传感器被触发并向调焦控制模块发出相应的传感信号。也就是说，调焦控制模块可通过调焦传感器的传感信号来确定对镜头的调焦是否达到或经过了基准点。具体实施时，其中的传感器可以是电子传感器、光电传感器、或电磁传感器；例如，将光电传感器的接收端装在有效调焦范围下限303边缘对应的位置处且固定不动，再将光电传感器的发光端将在镜头上并随镜头同步运动，当接收端与发射端正对时，光电传感器被触发，从而可发出传感信号。

本发明自动调焦方法的流程图如图1所示，在本实施例中，从步骤S100开始后，

步骤S101，判断是否需要重新调焦，如果是则执行步骤S102，否则继续保持检测判断状态。具体来说，当出现以下任一情况时，可判定为需要重新调焦：(1)投影仪开机启动时；(2)投影仪检测到自身的振动或位移时，具体可通过投影仪的内置传感器来感测是否有振动或位移；(3)通过每隔预定时间检测投影图像的清晰度发现当前投影图像不清晰时，例如每隔1分钟检测一次；(4)通过每隔预定时间检测投影距离发现当前投影距离发生变化时。

步骤S102，查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数。

步骤S103，对镜头进行调焦，使之至少一次经过所述调焦基准点，直至停止在所述最清晰调焦参数所对应的位置，完成自动调焦。

本发明中，至少一次经过调焦基准点的意义在于，步骤S1中最清晰调焦参数是基于所述基准点所确定。在调焦过程中，至少会发生一次镜头启动的机械误差，同时最清晰调焦参数的获得也可能用到若干此镜头折返而产生累积机械误差。但本发明中的调焦马达驱动镜头到达最清晰点的调焦过程，都会有经过调焦基准点直到最清晰点的连续单向移动过程；所以，镜头启动和折返的误差不会被包含在调焦移动的过程里，从而使自动调焦更加精准。

本发明一个优选实施例如图2所示，在本实施例中，从步骤S200开始。

步骤S201，判断是否需要重新调焦，如果是则执行步骤S202，否则继续保持检测判断状态。

步骤S202，将镜头调整到有效调焦范围外，也就是向图3中的左侧调整直至调焦控制模块收到传感信号，然后再向左调整，此时可确保镜头调整到有效调焦范围外，即图3中调焦范围下限301与有效调焦范围下限303之间。

步骤S203，从有效调焦范围外开始针对镜头进行调焦，使之至少一次经过调焦基准点，并同步检测清晰度。

步骤S204，通过同步检测的情况，判断清晰度是否达到最佳后开始变差，具体来说，在从基准点开始进行调焦的过程中，投影图像的清晰度会经历逐步变好、达到最佳、逐步变差的过程；本实施例中，在投影图像的清晰度刚开始逐步变差时，立即跳到步骤S205停止本轮调焦。具体实施时，还可以在完成全部调焦行程之后，才跳到步骤S205停止本轮调焦。当然，后一种方式会耗用更多时间，而图2所示实施例中在投影图像的清晰度刚开始逐步变差时，立即停止本轮调焦，可减少调焦所需的时间。

步骤S205，停止本轮调焦，并记录获得最清晰图像时的最清晰调焦参数。当投影仪中使用调焦马达来驱动投影物镜进行调焦时，最清晰调焦参数可以是获得所述最清晰图像时调焦马达的步数、或运行时间、或角位移。调焦马达可以是步进马达、或伺服马达。

步骤S206，再次镜头调整到有效调焦范围外。

步骤S207，从有效调焦范围外开始针对镜头进行调焦，使之至少一次经过调焦基准点，并直接定位到所述最清晰调焦参数所对应的位置，完成自动调焦。

从上述实施例可以看出，针对可自动调焦的投影仪，其中采用至少两次经过基准点的方式进行自动调焦，第一次经过基准点是对投影图像的清晰度进行同步检测，直至获得到最清晰图像，再记录对应的最清晰调焦参数；第二次从有效调焦范围外开始进行调焦，经过基准点，并直接定位到所述最清晰调焦参数所对应的位置，完成自动调焦。这种调焦方法的优点是可以消除机械累积误差，进而大大提升调焦精度。使用这种方案之后，对机械配合的精度要求降低，从而可进一步降低投影仪的制造成本。

上述实施例中，只有一个调焦传感器，且是将调焦传感器装于有效调焦范围下限303边缘对应的位置处。具体实施时，还可以将这个调焦传感器装于有效调焦范围上限304边缘对应的位置处，也即以图3中有效调焦范围上限304边缘对应的位置处为基准点。

另外，还可以设两个调焦传感器，第一调焦传感器设于镜头的有效调焦范围下限303边缘，第二调焦传感器设于镜头的有效调焦范围上限304边缘；此时。此时，第一调焦传感器所对应的下限边缘被确定为第一基准点，第二调焦传感器所对应的上限边缘被确定为第二基准点；当针对镜头进行调焦并到达所述第一基准点或第二基准点时，第一调焦传感器或第二调焦传感器被触发并向调焦控制模块发出相应的第一传感信号或第二传感信号；当需要回到基准点时，可将镜头调整回到离当前位置最近的那一个基准点，例如在图3中左侧的基准点更近，所以最好是回到左侧基准点，再从该基准点开始针对镜头进行调焦。

本发明并不限于上述实施例，例如，在图1所示的步骤S102中，还可采用测距法查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数，具体是通过测量镜头与投影屏幕之间的投影距离，进而确定所述最清晰调焦参数。后续步骤与图1的流程相同。

Claims (10)

1.一种基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述投影仪包括至少一组可以在调焦范围内前后移动调焦的镜头，还包括驱动镜头移动的调焦马达；在与所述镜头的有效调焦范围内靠近下限边缘或上限边缘对应的位置处设有传感器，所述传感器所对应的位置被确定为调焦基准点；当需要重新调焦时，按以下步骤进行自动调焦：

S1、查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数；

S2、对所述镜头进行调焦，使之至少一次经过所述调焦基准点，直至停止在所述最清晰调焦参数所对应的位置，完成自动调焦。

2.根据权利要求1所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用图像分析法查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数，具体步骤包括：

S11、将所述镜头调整到所述有效调焦范围外；

S12、从所述有效调焦范围外开始针对所述镜头进行调焦，至少一次经过所述调焦基准点，并记录获得所述最清晰图像时的最清晰调焦参数。

3.根据权利要求2所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，在所述步骤S12对所述镜头进行调焦过程中，所述投影图像的清晰度会经历逐步变好、达到最佳、逐步变差的过程，再记录获得所述最清晰图像时的最清晰调焦参数。

4.根据权利要求1所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用测距法查找并确定可获得最清晰投影图像时镜头的最清晰调焦参数，具体是通过测量镜头与投影屏幕之间的投影距离，进而确定所述最清晰调焦参数。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述最清晰调焦参数为获得所述最清晰图像时调焦马达的步数、或运行时间；所述传感器是电子传感器、光电传感器、或电磁传感器。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，当出现以下任一情况时可判定为需要重新调焦：（1）投影仪开机启动时；（2）投影仪检测到自身的振动或位移时；（3）通过每隔预定时间检测投影图像的清晰度发现当前投影图像不清晰时；（4）通过每隔预定时间检测投影距离发现当前投影距离发生变化时。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，其中只设有一个调焦传感器，并设于靠近所述镜头的有效调焦范围下限边缘或上限边缘所对应的位置。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，其中设有两个调焦传感器，第一调焦传感器设于靠近所述镜头的有效调焦范围下限边缘所对应的位置，第二调焦传感器设于靠近所述镜头的有效调焦范围上限边缘所对应的位置；此时，所述第一调焦传感器所对应的下限边缘被确定为第一基准点，所述第二调焦传感器所对应的上限边缘被确定为第二基准点。

9.根据权利要求8所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述镜头需要至少一次通过第一基准点或第二基准点。

10.根据权利要求9所述的基于传感器的投影仪自动调焦方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将所述镜头至少一次经过离当前位置最近的那一个基准点，直至停止在所述最清晰调焦参数所对应的位置。