CN110049300A - 基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法 - Google Patents

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谢子恒
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Abstract

本发明公开了一种基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，包括摄像头、投影光机、主控电路板和幕布；投影光机把聚焦标定的画面投影到幕布上，摄像头用于捕捉投影图像中的清晰度，主控电路板进行聚焦控制；结合自然常数的指数曲线和对比清晰度的变化量，从而来控制运动步长。本发明的优势在于，能够根据聚焦过程清晰度的变化程度，调节聚焦过程的步长变化，其控制步长调节的方法简便，在清晰度变化小的地方步长大，清晰度变化大的地方步长小，以更加快捷、准确地选取清晰度最大值，提高找到图像最清晰位置的效率。

Description

基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法
技术领域
本发明涉及投影技术领域，特别是一种基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法。
背景技术
投影仪是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备,在投影设备使用时，往往需要对设备进行聚焦以保证投影画面清晰可见。现有技术中，自动聚焦方式多采用步进电机定步长运动来控制镜头焦距，这种方式存在很多问题，如不同方案的步进电机配减速器需要繁琐的步长调节匹配步骤，步长过大容易错过最清晰点，步长过小聚焦速度会变得很慢，加快电机运动速度又会存在步进电机失步刹车过冲等问题。为此，如何快速简便地进行投影设备的自动聚焦，是本技术领域需要解决的问题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，包括摄像头、投影光机、主控电路板和幕布；投影光机把聚焦标定的画面投影到幕布上，摄像头用于捕捉投影图像中的清晰度，主控电路板进行聚焦控制，方法为，
（1）启动聚焦指令，打开摄像头并将焦距回到初始位置零点，投影机输出聚焦标定画面；
（2）摄像头捕捉当前焦距的图像清晰度Cx，并保存到清晰度表中；
（3）判断当前清晰度表的元素数量，若保存的清晰度元素数量不大于2，则驱动电机移动最大步长Sm，并进入（5）；若保存的清晰度元素数量大于2，则进入步骤（4）进行清晰度判断；
（4）对比清晰度表中最后两个元素Cx和Cx-1，若Cx的清晰度低于Cx-1，则选取Cx-1为最大清晰度值，对应焦距为最大清晰度位置，焦距返回最大值，聚焦结束；若否，计算下一运动步长，下一运动步长的计算公式为Y= Sm-e^(Cx-Cx-1)，驱动电机移动，进入步骤（5）；
（5）判断最大限位开关是否触发，若未触发，返回步骤（2）；若达到最大限位，则结束聚焦，当前焦距为最大清晰度位置。
技术方案中，摄像头与投影光机相距10cm。
技术方案中，投影光机的水平投影角度为60°，垂直投影角度为40°。
技术方案中，摄像头选取水平摄像角度为80°，垂直摄像角度为60°的无畸变镜头。
技术方案中，最大步长Sm的数值为25步。
技术方案中，下一运动步长的计算公式中，e为自然常数，取值2.718。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，能够根据聚焦过程清晰度的变化程度，调节聚焦过程的步长变化，其控制步长调节的方法简便，在清晰度变化小的地方步长大，清晰度变化大的地方步长小，提高找到图像最清晰位置的效率。
附图说明
图1是本发明的水平方向的结构示意图。
图2是本发明的投影光机的投影结构示意图。
图3是本发明自动聚焦控制的逻辑示意图。
其中，1-摄像头；2-投影光机；3-主控电路板，4-幕布；5-电机；6-齿轮；7-丝杆；8-透镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示，基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，主要应用在投影设备中，投影设备内置摄像头1、投影光机2和主控电路板3，投影设备正面朝着幕布4。其中，摄像头1用于捕捉投影图像中的清晰度，投影光机2用于把聚焦标定的画面投影到幕布4上，投影光机2内置电机5、齿轮6和丝杆7，通过主控电路板4向电机5发出驱动信号，通过齿轮6带动丝杆7旋转，从而改变丝杆7上透镜8的位置，以调节聚焦距离。
投影设备中，摄像头1的摄像方向和投影光机2的投影方向需要保持一致，摄像头1与投影光机2之间留有一定的距离，一般选择距离为10cm。使用时，摄像头1选取水平摄像角度为80°，垂直摄像角度60°的无畸变镜头；投影光机2的水平投影角度为60°，垂直投影角度为40°。
如图3所示，本发明的控制思路是，在测得相邻两个清晰度数据差值小时，步进电机移动的距离大，相邻两个清晰度数据差值大时，步进电机移动的距离小，从而有效减少聚焦的时间，同时能够准确停止在图像最清晰位置，本发明具体的控制方法如下：
（1）启动聚焦指令，打开摄像头并将焦距回到初始位置零点，投影机输出聚焦标定画面；
（2）摄像头捕捉当前焦距的图像清晰度Cx，并保存到清晰度表中；
（3）判断当前清晰度表的元素数量，若保存的清晰度元素数量不大于2，则驱动电机移动最大步长Sm，并进入步骤（5）；若保存的清晰度元素数量大于2，则进入步骤（4）进行清晰度判断；
（4）对比清晰度表中最后两个元素Cx和Cx-1，若Cx的清晰度低于Cx-1，则选取Cx-1为最大清晰度值，对应焦距为最大清晰度位置，焦距返回到最大清晰度值对应的位置，聚焦结束；若否，计算下一运动步长，下一运动步长Y= Sm-e^(Cx-Cx-1)，驱动电机移动，进入步骤（5）；
（5）判断最大限位开关是否触发，若未触发，返回步骤（2）；若达到最大限位，则结束聚焦，当前焦距为最大清晰度位置。
上述控制方法中，最大步长Sm为设定值，其数值设定为25步；下一运动步长的计算公式中，e为自然常数，取自然常数数值到小数点后三位，即取值为2.718。
以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，其特征在于：包括摄像头、投影光机、主控电路板和幕布；所述投影光机把聚焦标定的画面投影到幕布上，所述摄像头用于捕捉投影图像中的清晰度，所述主控电路板进行聚焦控制，方法为，
（1）启动聚焦指令，打开摄像头并将焦距回到初始位置零点，投影机输出聚焦标定画面；
（2）摄像头捕捉当前焦距的图像清晰度Cx，并保存到清晰度表中；
（3）判断当前清晰度表的元素数量，若保存的清晰度元素数量不大于2，则驱动电机移动最大步长Sm，并进入（5）；若保存的清晰度元素数量大于2，则进入步骤（4）进行清晰度判断；
（4）对比清晰度表中最后两个元素Cx和Cx-1，若Cx的清晰度低于Cx-1，则选取Cx-1为最大清晰度值，对应焦距为最大清晰度位置，焦距返回最大值，聚焦结束；若否，计算下一运动步长，下一运动步长的计算公式为Y=Sm-e^(Cx-Cx-1)，驱动电机移动，进入步骤（5）；
（5）判断最大限位开关是否触发，若未触发，返回步骤（2）；若达到最大限位，则结束聚焦，当前焦距为最大清晰度位置。
2.根据权利要求1所述的基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，其特征在于：所述摄像头与所述投影光机相距10cm。
3.根据权利要求1所述的基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，其特征在于：所述投影光机的水平投影角度为60°，垂直投影角度为40°。
4.根据权利要求1所述的基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，其特征在于：所述摄像头选取水平摄像角度为80°，垂直摄像角度为60°的无畸变镜头。
5.根据权利要求1所述的基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，其特征在于：所述最大步长Sm的数值为25步。
6.根据权利要求1所述的基于变步长运动控制的投影仪镜头聚焦方法，其特征在于：所述下一运动步长的计算公式中，e为自然常数，取值2.718。
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