CN105143974A - 红外互动遥控装置及使用这种装置的投影系统 - Google Patents

红外互动遥控装置及使用这种装置的投影系统 Download PDF

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Abstract

提供一种红外互动遥控装置(400)及使用该装置的投影系统，能够区别指示状态与互动控制状态。在红外互动遥控装置(400)中设置可绕转轴转动的图案盘(411)，正常状态时可见光源(403)单独工作，图案盘(411)上的指示图案孔(4112)位于光路上供可见光(431)通过，形成与指示图案孔(4112)对应的指示光斑；按下控制按钮(406)时可见光源(403)与红外光源(404)共同工作，且控制按钮(406)会同步驱动图案盘(411)转动使控制图案孔(4112)位于光路上至少供可见光(431)通过，形成与控制图案孔(4112)对应的控制光斑，表示当前处于互动控制状态。

Description

红外互动遥控装置及使用这种装置的投影系统 技术领域
本发明涉及投影系统，更具体地说，涉及一种用于投影系统的红外互动遥控装置、以及使用这种装置的投影系统。
背景技术
在公开号为CN101833385A的专利中，公开了一种“遥控交互笔及其接收器”，在遥控交互笔中，可见光激光模组发射可见光，让操作者准确知道交互笔的位置及运动轨迹，自由控制交互笔的运动；红外激光模组发射红外光，由接收器检测其投射位置，将位置信息转换为鼠标信号用于交互式操作。
但是，这种遥控交互笔中，不管是否启动红外激光模组，可见光激光模组发射可见光所形成的光斑是固定不变的，无法区别当前工作状态，即无法区别当前仅是指示状态、还是已进入互动控制状态。虽然操作者可通过是否按压按键来感知，但没有直观可视的效果；对于操作者之外的人，因不是自己亲自操作，更无法区别当前仅是指示状态、还是已进入互动控制状态。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决已有红外互动遥控装置无法区别指示状态与互动控制状态的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种红外互动遥控装置，包括壳体，所述壳体内装有供电电源、可见光源、以及红外光源，其中的可见光与红外光经过分光元件后同光轴出射；其中，所述供电电源经第一开关单元与所述可见光源连接；所述供电电源依次经所述第一开关单元、第二开关单元与所述红外光源连接，或直接经第二开关单元与所述红外光源连接，所述第二开关单元中包括一个控制按钮；在所述壳体内还设有一个可绕转轴转动的图案盘，所述图案盘设于所述可见光源的光路上，所述图案盘上设有可供光通过的至少两个图案孔；所述第二开关单元中的控制按钮与所述图案盘机械连接并可驱动其绕转轴转动，正常状态时所述至少两个图案孔中的指示图案孔位于光路上供所述可见光通过，按下所述控制按钮时该控制按钮会同步驱动所述图案盘转动以使得所述至少两个图案孔中的控制图案孔位于光路上至少供所述可见光通过。
本发明红外互动遥控装置的一种优选方案中，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、所述图案盘的其中一个图案孔、再经所述第一分光元件透射后出射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、第一反射镜、再经所述第一分光元件反射后与所述可见光合并一起出射。
本发明红外互动遥控装置的另一种优选方案中，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、再经所述第一分光元件透射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、第一反射镜、再经所述第一分光元件反射后与所述可见光合并，合并后的可见光与红外光一起经所述图案盘的其中一个图案孔出射。
本发明红外互动遥控装置的另一种优选方案中，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、所述图案盘的其中一个图案孔、第二反射镜、再经所述第二分光元件反射后出射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、再经所述第二分光元件透射后与所述可见光合并一起出射。或者将所述图案盘与第二反射镜位置互换。
本发明红外互动遥控装置的另一种优选方案中，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、第二反射镜、再经所述第二分光元件反射后出射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、再经所述第二分光元件透射后与所述可见光合并，合并后的可见光与红外光一起经所述图案盘的其中一个图案孔出射。
其中，所述可见光源是LASER光源、或VCSEL光源、或LED光源，并且其从所述第一透镜组的出射光角度小于2度；所述红外光源是LASER光源、或VCSEL光源、或LED光源，并且其从所述第二透镜组的出射光角度小于2度。
本发明红外互动遥控装置中，所述壳体中还可设有用于向投影系统发射遥控信号的遥控单元，所述遥控单元中包括红外调制光发生器以及与之连接的至少一个遥控按钮。
本发明还提供一种投影系统，包括投影模组和红外监控模组；所述投影模组包括投影光源及投影物镜，所述投影光源发出的光依次经所述投影物镜中的第三分光元件、第一镜片组后射出；所述红外监控模组包括监控物镜及感应芯片；所述红外监控模组的光轴过所述第三分光元件后与所述投影物镜的光轴同轴；其中还包括上述红外互动遥控装置，所述红外互动遥控装置发出的红外光投射于所述投影系统的投影平面后反射的红外光依次经所述第一镜片组、第三分光元件后传送到所述红外监控模组。
本发明的投影系统中，所述投影物镜中还设有第二镜片组，所述第三分光元件位于所述第一镜片组与第二镜片组之间；所述投影光源发出的光依次经所述第二镜片组、第三分光元件、第一镜片组后射出。
本发明的投影系统中，还包括用于驱动所述第一镜片组的一个或多个镜片前后移动的调焦装置，所述投影物镜和监控物镜的光学特性可确保所述调焦装置在驱动所述第一镜片组的一个或多个镜片前后移动使得投影物镜实现聚焦清晰时、所述感应芯片收到的红外监控画面也同步地满足监控要求。
由上述技术方案可以看出，本发明的红外互动遥控装置中增设了可绕转轴转动的图案盘，正常状态时可见光源单独工作，图案盘上的指示图案孔位于光路上供可见光通过，此时会形成与指示图案孔对应的指示光斑；按下控制按钮时可见光源与红外光源共同工作，且控制按钮会同步驱动图案盘转动以使得控制图案孔位于光路上至少供可见光通过，此时会形成与控制图案孔对应的控制光斑，表示当前处于互动控制状态。在投影系统中使用这种红外互动遥控装置后，无论是操作者还是旁观者，均可清楚地区别当前是指示状态、还是已进入互动控制状态。
附图说明
图1是本发明实施例一中红外互动遥控装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二中红外互动遥控装置的结构示意图；
图3是本发明实施例三中红外互动遥控装置的结构示意图；
图4是本发明中图案盘的其中一种结构示意图；
图5是本发明中图案盘的另一种结构示意图；
图6是本发明一个优选实施例中投影系统的结构示意图；
图7是图6所示投影系统中的投影物镜及红外监控模组的结构示意图；
图8是图2所示投影系统中的投影物镜及红外监控模组的另一种结构示意图。
具体实施方式
本发明红外互动遥控装置的实施例一如图1所示，该红外互动遥控装置400中包括壳体401，在壳体401内装有供电电源402、可见光源403、以及红外光源404。
其中的供电电源402是电池，具体实施时也可连接外部电源。在电路方面，供电电源402经第一开关单元405与可见光源403连接，并经第二开关单元406与红外光源404连接；也就是说两个光源分别由两个开关控制，独立工作。具体实施时，供电电源402也可先经第一开关单元405、再经第二开关单元406与红外光源404连接，此时相当于第一开关单元405是总开关，同时控制整个红外互动遥控装置的供电，第二开关单元406则单独用于控制红外光源。本实施例中，第二开关单元是一个机械控制按钮。
从图1中可以看出，在壳体内还设有一个可绕转轴转动的图案盘411，它设于可见光源的光路上，可见光源403发出的可见光431经第一透镜组407、图案盘的其中一个图案孔、再经第一分光元件410透射后出射；红外光源404发出的红外光432经第二透镜组408、第一反射镜409、再经第一分光元件411反射后与可见光合并一起出射。可见，这里的第一分光元件411可透射可见光，反射红外光，具体可以是对可见光及红外光均为半透半反的光学器件。可见光与红外光经过第一分光元件411后同光轴出射。
第二开关单元406（图1中即控制按钮）与图案盘411机械连接并可驱动其绕转轴转动，图中以虚线表示其机械连接关系。关于通过机械按钮驱动一个部件在第一位置与第二位置之间往复运动，属于成熟的技术，此处不再画图详述。如图4所示，图案盘411上有两个图案孔4112，如果以其中的圆形为指示图案孔，则箭头为控制图案孔，或者反之，以箭头为指示图案孔，则圆形为控制图案孔。图5所示的图案盘411上设有八个图案孔4112，但具体使用时需固定其中一个作为指示图案孔，另一个作为控制图案孔，最好是相邻的两个孔作这样的预设。预设可以在出厂时完成，也可通过相应的结构设置，让用户可以自行调节预设，例如选择以箭头作为指示图案孔、以手掌作为控制图案孔。
通过第一开关单元405启动可见光源工作之后，未按下第二开关单元406时，可见光源403单独工作，图案盘411上的指示图案孔位于光路上供可见光通过，此时会形成与指示图案孔对应的指示光斑，表示当前处于指示状态；按下第二开关单元406时可见光源403与红外光源404共同工作，且第二开关单元406会同步驱动图案盘411转动以使得控制图案孔位于光路上供可见光通过，此时会形成与控制图案孔对应的控制光斑，表示当前处于互动控制状态。在投影系统中使用这种红外互动遥控装置400后，无论是操作者还是旁观者，均可清楚地区别当前是指示状态、还是已进入互动控制状态。
从图1中可以看出，壳体401中还设有用于向投影系统发射遥控信号的遥控单元，其工作原理类似于传统的投影系统或电视机所配的红外遥控器，是直接向主机发送控制信号，而红外光源404是向投影平面发射红外光以供互动控制所需。该遥控单元中包括红外调制光发生器420以及与之连接的遥控按钮，图1中的遥控按钮是主机开关421。在图2、图3所示的遥控按钮中则包括主机开关421、以及一个或多个功能按钮422.
其中，可见光源403可以是LASER光源、或VCSEL光源、或LED光源，并且其从第一透镜组的出射光角度小于2度；红外光源404可以是LASER光源、或VCSEL光源、或LED光源，并且其从第二透镜组的出射光角度小于2度。
本发明红外互动遥控装置的实施例二如图2所示，它与图1所示实施例的区别在于图案盘的安装位置有所不同。从图中可以看出，可见光源403发出的可见光经第一透镜组407、再经第一分光元件410透射，红外光源404发出的红外光经第二透镜组408、第一反射镜409、再经第一分光元件401反射后与可见光合并，合并后的可见光与红外光一起经图案盘411的其中一个图案孔出射。
本发明红外互动遥控装置的实施例三如图3所示，它与图2所示实施例的区别在于可见光源403与红外光源404互换了位置，可见光源发出的可见光经第一透镜组407、第二反射镜415、再经第二分光元件416反射后出射，红外光源404发出的红外光经第二透镜组408、再经第二分光元件416透射后与可见光合并，合并后的可见光与红外光一起经图案盘411的其中一个图案孔出射。可见，这里的第二分光元件416可透射红外光，反射可见光，具体可以是对红外光及可见光均为半透半反的光学器件。
具体实施时，还可将图案盘411移动到图3所示的第一透镜组407与第二反射镜415之间，或者移动到第二反射镜415与第二分光元件416之间。
如图6、图7、图8所示为上述红外互动遥控装置使用于投影系统中的实施例。如在图6和图7所示，该投影系统中，包括投影模组和红外监控模组300；投影模组包括投影光源100及投影物镜200，投影光源100发出的光依次经投影物镜200中的第三分光元件500、第一镜片组201后射出；红外互动遥控装置400发出的红外光投射于投影系统的投影平面后反射的红外光依次经第一镜片组201、第三分光元件500后传送到红外监控模组300；其中的红外监控模组300包括监控物镜、以及设置在监控物镜内的感应芯片301。第三分光元件500可反射红外光线而透射可见光线。
操作者使用上述红外互动遥控装置400，可选择使用常规的指示功能，也可启动红外光源后开启互动控制功能。投影光束从投影光源100内射出，然后经过投影物镜200投射到投影平面600上，红外互动遥控装置400射出的光斑进入投影平面后，一旦启动红外光源404，则会立即被红外监控模组300内的感应芯片301采集到连续的红外图片，互动控制单元运用软件算法，从而判断出光斑的位置及运动轨迹作出识别，实现互动功能，并可实现与鼠标类似的功能，此时无论是操作者还是旁观者，均可清楚地区别当前是指示状态、还是已进入互动控制状态。
图7所示实施例中，第一镜片组201为可前后移动的结构（具体可以是一个或多个镜片可前后移动），第三分光元件500为固定结构；还包括用于驱动第一镜片组201前后移动的调焦装置700。其中，红外监控模组300的光轴过第三分光元件500后与投影物镜200的光轴同轴，且投影物镜200和监控物镜的光学特性需作特别设计，以确保调焦装置在驱动第一镜片组201前后移动使投影物镜实现聚焦清晰时、感应芯片301收到的红外监控画面也同步地实现成像清晰至满足监控要求。另外，由于红外监控模组与投影模组共用一套成像系统，投影画面聚焦清晰后，无论在任何工作距离，其在感应芯片上对应形成的感应画面位置和尺寸是固定的。具体来说，投影模组与红外监控模组之间应满足以下关系：
（1）、当投影模组中显示芯片的有效面积大于投影画面在感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，监控物镜的光学放大倍率大于从第三分光元件500到显示芯片的光学系统的放大倍率。本文中投影画面是指形成于投影平面600上的投影图像所占据的那部分投影平面。
（2）、当投影模组中显示芯片的有效面积小于投影画面在感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，监控物镜的光学放大倍率小于从第三分光元件500到显示芯片的光学系统的放大倍率。
（3）、当投影模组中显示芯片的有效面积等于投影画面在感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，监控物镜的光学放大倍率等于从第三分光元件500到显示芯片的光学系统的放大倍率。
另外，为了保证红外监控没有死角，从投影平面600反射回来进入感应芯片301形成红外监控画面的红外光的光路在第一镜片组201上的第一透镜表面处的光线角度，应大于或等于投影光在第一透镜表面处的出射光线角度。
具体实施时，投影物镜及红外光源还可以是如图8所示的结构，从图中可以看出，投影物镜200中还设有第二镜片组202，第三分光元件500位于第一镜片组201与第二镜片组202之间；且此时第一镜片组201为可前后移动的结构，而第二镜片组202和第三分光元件500为固定结构；投影光源100发出的光依次经第二镜片组202、第三分光元件500、第一镜片组201后射出。调焦装置700用于驱动第一镜片组201前后移动。本实施例中的其余结构与工作原理均与图7所示的实施例相同 。

Claims (10)

  1. 一种红外互动遥控装置，包括壳体，所述壳体内装有供电电源、可见光源、以及红外光源，其中的可见光与红外光经过分光元件后同光轴出射；其特征在于， 所述供电电源经第一开关单元与所述可见光源连接；所述供电电源依次经所述第一开关单元、第二开关单元与所述红外光源连接，或直接经第二开关单元与所述红外光源连接，所述第二开关单元中包括一个控制按钮； 在所述壳体内还设有一个可绕转轴转动的图案盘，所述图案盘设于所述可见光源的光路上，所述图案盘上设有可供光通过的至少两个图案孔； 所述第二开关单元中的控制按钮与所述图案盘机械连接并可驱动其绕转轴转动，正常状态时所述至少两个图案孔中的指示图案孔位于光路上供所述可见光通过，按下所述控制按钮时该控制按钮会同步驱动所述图案盘转动以使得所述至少两个图案孔中的控制图案孔位于光路上至少供所述可见光通过。
  2. 根据权利要求1所述的红外互动遥控装置，其特征在于，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、所述图案盘的其中一个图案孔、再经所述第一分光元件透射后出射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、第一反射镜、再经所述第一分光元件反射后与所述可见光合并一起出射。
  3. 根据权利要求1所述的红外互动遥控装置，其特征在于，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、再经所述第一分光元件透射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、第一反射镜、再经所述第一分光元件反射后与所述可见光合并，合并后的可见光与红外光一起经所述图案盘的其中一个图案孔出射。
  4. 根据权利要求1所述的红外互动遥控装置，其特征在于，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、所述图案盘的其中一个图案孔、第二反射镜、再经所述第二分光元件反射后出射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、再经所述第二分光元件透射后与所述可见光合并一起出射；或者，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、第二反射镜、所述图案盘的其中一个图案孔、再经所述第二分光元件反射后出射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、再经所述第二分光元件透射后与所述可见光合并一起出射 。
  5. 根据权利要求1所述的红外互动遥控装置，其特征在于，所述可见光源发出的可见光经第一透镜组、第二反射镜、再经所述第二分光元件反射后出射，所述红外光源发出的红外光经第二透镜组、再经所述第二分光元件透射后与所述可见光合并，合并后的可见光与红外光一起经所述图案盘的其中一个图案孔出射。
  6. 根据权利要求2～5中任一项所述的红外互动遥控装置，其特征在于，所述可见光源是LASER光源、或VCSEL光源、或LED光源，并且其从所述第一透镜组的出射光角度小于2度；所述红外光源是LASER光源、或VCSEL光源、或LED光源，并且其从所述第二透镜组的出射光角度小于2度。
  7. 根据权利要求1～5任一项所述的红外互动遥控装置，其特征在于，所述壳体中还设有用于向投影系统发射遥控信号的遥控单元，所述遥控单元中包括红外调制光发生器以及与之连接的至少一个遥控按钮。
  8. 一种投影系统，包括投影模组和红外监控模组；所述投影模组包括投影光源及投影物镜，所述投影光源发出的光依次经所述投影物镜中的第三分光元件、第一镜片组后射出；所述红外监控模组包括监控物镜及感应芯片；所述红外监控模组的光轴过所述第三分光元件后与所述投影物镜的光轴同轴；
    其特征在于，还包括权利要求1～7任一项所述的红外互动遥控装置，所述红外互动遥控装置发出的红外光投射于所述投影系统的投影平面后反射的红外光依次经所述第一镜片组、第三分光元件后传送到所述红外监控模组。
  9. 根据权利要求8所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，所述投影物镜中还设有第二镜片组，所述第三分光元件位于所述第一镜片组与第二镜片组之间；所述投影光源发出的光依次经所述第二镜片组、第三分光元件、第一镜片组后射出。
  10. 根据权利要求8或9所述的投影系统，其特征在于，还包括用于驱动所述第一镜片组的一个或多个镜片前后移动的调焦装置，所述投影物镜和监控物镜的光学特性可确保所述调焦装置在驱动所述第一镜片组的一个或多个镜片前后移动使得投影物镜实现聚焦清晰时、所述感应芯片收到的红外监控画面也同步地满足监控要求。
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