CN215865067U - 红外检测装置及光电游戏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种红外检测装置，包括：外壳，所述外壳一侧开设第一安装孔；电路板，所述电路板上设置图像传感器，所述电路板设置于所述外壳内部；镜头，所述镜头设置于所述第一安装孔中，所述镜头中设置光路通道，所述图像传感器设置于所述光路通道出光侧在电路板的正投影区域；滤光组件，所述滤光组件包括可见光宽带滤光片和红外长通滤光片；所述可见光宽带滤光片和红外长通滤光片设置于所述光路通道中。本实用新型红外检测装置减少环境光的干扰，提高了红外检测装置的红外检测精度。

Description

红外检测装置及光电游戏系统

技术领域

本实用新型涉及一种红外检测技术领域，特别涉及一种红外检测装置及光电游戏系统。

背景技术

射击游戏一般包括游戏屏幕、主机、高速相机及激光枪组成，激光枪一般发射红外激光到游戏屏幕上，高速相机的红外检测装置检测到屏幕上的红外光斑后，计算出红外光斑的位置坐标，高速相机再把位置坐标发送给游戏主机，从而分析得出激光枪是否命中目标，但是现有的红外检测装置受到环境光的干扰严重，红外检测精度不高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种红外检测装置及光电游戏系统，旨在解决红外检测受环境光干扰严重、红外检测精度不高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种红外检测装置，所述红外检测装置包括：

外壳，所述外壳一侧开设第一安装孔；

电路板，所述电路板上设置图像传感器，所述电路板设置于所述外壳内部；

镜头，所述镜头设置于所述第一安装孔中，所述镜头中设置光路通道，所述图像传感器设置于所述光路通道出光侧在电路板的正投影区域；

滤光组件，所述滤光组件包括可见光宽带滤光片和红外长通滤光片；所述可见光宽带滤光片和红外长通滤光片设置于所述光路通道中。

可选地，所述红外检测装置还包括镜头盖，所述镜头盖设置于所述光路通道的入光侧，所述镜头和镜头盖为隔光材质件且无缝拼接。

可选地，所述滤光组件还包括窄带滤光片，所述窄带滤光片设置于所述光路通道中。

可选地，所述可见光宽带滤光片为400nm以下截止，650nm以上通过40％， 400nm-650nm可见光全通的宽带滤光片。

可选地，所述红外长通滤光片为700nm以下截止，700nm以上全通的 700nm红外长通滤光片，或者红外长通滤光片为800nm以下截止，800nm以上全通的800nm红外长通滤光片。

可选地，所述窄带滤光片为只能通过708nm、808nm、850nm、940nm、 980nm或1100nm的窄带滤光片。

可选地，所述红外检测装置还包括显示屏，所述显示屏设置于电路板背离所述镜头的一侧，所述显示屏与所述图像传感器电性连接，所述外壳背离所述镜头的一侧开设安装和展示所述显示屏的第二安装孔，所述显示屏设置于所述第二安装孔中。

可选地，所述红外检测装置还包括数据传输接口，所述数据传输接口设置在所述电路板背离所述镜头的一侧，所述数据传输接口贯穿所述外壳背离所述电路板的一侧。

可选地，沿着所述光路通道入光侧至出光侧的方向，依次设置所述红外长通滤光片、可见光宽带滤光片和红外窄带滤光片。

进一步地，为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种光电游戏系统，其特征在于，包括游戏主机、位置检测模块、游戏屏幕、至少一个激光枪以及上述的红外检测装置，所述位置检测模块和游戏屏幕均与所述游戏主机通信连接，所述红外检测装置和激光枪均与所述位置检测主机通信连接。

可选地，所述红外检测装置还包括红外窄带滤光片，所述红外窄带滤光片的高通过率光线的波长与所述激光枪发射光线的波长相同。

本实用新型技术方案中，通过在镜头的光路通道中设置可见光宽带滤光片和红外长通滤光片，从而镜头基本隔绝进入光路通道中的可见光波段以及部分红外线波段，排除了大部分的干扰光源的影响，更深层次的过滤掉红外检测装置需检测红外光斑(红外检测装置配套游戏激光枪射出的红外激光) 所在波段之外的其他波长红外光，大幅减少环境光的干扰，提高了红外检测装置的红外检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型可见光宽带滤光片为400以下截止，650以上通过40％， 400-650nm全通的红外半截止滤波片的实施例的透过率光谱图；

图2为本实用新型红外长通滤光片为800nm长通滤光片的实施例的透过率光谱图；

图3为本实用新型窄带滤光片为980nm窄带滤光片的实施例的透过率光谱图；

图4为本实用新型红外检测装置一实施例一视角的爆炸结构示意图；

图5为本实用新型红外检测装置一实施例另一视角的爆炸结构示意图；

图6为本实用新型红外检测装置一实施例一视角的装配结构示意图；

图7为本实用新型红外检测装置一实施例另一视角的装配结构示意图；

图8位本实用新型光电游戏系统一实施例的框架结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						1	外壳	11	前壳	12	后壳
13	螺纹柱	14	螺孔	15	第一安装孔
						16	第二安装孔	2	电路板	21	通孔
3	镜头	41	可见光宽带滤光片	42	红外长通滤光片
						43	窄带滤光片	5	镜头盖	6	显示屏
7	数据传输接口	8	固定连接件

本实用新型目的的实现、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

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A 方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种红外检测装置。

在本实用新型实施例中，如图4至图7所示，该红外检测装置包括：

外壳1，所述外壳1一侧开设第一安装孔15；

红外检测装置的实现载体可为高速相机、摄像头模组等，红外检测装置的外壳1优选为深色隔光材质件，如外壳1为黑色隔光材质件。外壳1可由前壳11与后壳12拼接而成，前壳11上开设用于安装镜头3的第一安装孔15，第一安装孔15与镜头3边缘处可利于泡棉作为防尘隔光处理，防止外界灰尘和光线自第一安装孔15进入到镜头3内部。前壳11与后壳12的区分在于：前壳11为外壳1处于镜头3入光侧的一半壳体，后壳12为外壳1处于镜头3 出光侧的一半壳体。在一可选实施方式中，前壳11内部腔壁上设置螺纹柱13，螺纹柱13为中空主体，螺纹柱13主体内壁设置螺纹，后壳12与螺纹柱13 对应位置开设有螺孔14，例如前壳11与后壳12拼接之后，前壳11的4个螺纹柱13和后壳12的4个螺孔14正好对接，然后以螺钉固定前壳11和后壳 12。

电路板2，所述电路板2上设置图像传感器，所述电路板2设置于所述外壳1内部；

图像传感器是利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号，在电路板2(Printed Circuit Board，印制电路板)图像传感器的感光面与镜头3的光路通道的出光侧正对齐，即镜头3的光路通道出光侧在电路板2的正投影区域与图像传感器的感光面重合，从而实现图像传感器检测通过镜头3传过来的光信号。

此外，电路板2上可开设通孔21，电路板2上的通孔21与前壳11上的螺纹柱13位置适配，前壳11与后壳12进行拼接固定时，螺纹柱13穿过电路板2上的通孔21与后壳12的螺孔14对齐，然后螺钉依次穿过后和电路板 2以与前壳11螺纹固定连接，从而电路板2被固定在外壳1内部。

镜头3，所述镜头3设置于所述第一安装孔15中，所述镜头3中设置光路通道，所述图像传感器设置于所述光路通道出光侧在电路板2的正投影区域；

镜头3固定安装于外壳1的第一安装孔15中，镜头3与第一安装孔15 的贴合处设置泡棉或海绵，以对镜头3进行密封、防尘、隔光的安装，图像传感器被隔光和密封安装在外壳1内，避免了光污染。可选地，镜头3外表面可设置或可为黑色隔光层。镜头3的内部设置光路通道，外部光信号自光路通道的入光侧进入、然后自光路通道的出光侧投射到图像传感器的感光面，即图像传感器的感光面设置于所述光路通道出光侧在电路板2的正投影区域。

滤光组件，所述滤光组件包括可见光宽带滤光片41和红外长通滤光片42；所述可见光宽带滤光片41和红外长通滤光片42设置于所述光路通道中；

可见光滤宽带光片41和红外长通滤光片42设置于密封且隔光的光路通道中，光路通道的内壁与各个滤光片的边缘紧密贴合，进入到光路通道中的光信号(光线)仅能自各滤光片所在区域通过。

可见光宽带滤光片41为可见光通过、红外光半截止的滤光片，具体地，可见光滤光片41的光谱图如图1，图1横坐标为波长，纵坐标为通过率，可见光滤光片41可以通过98％的可见光(波长大致为400nm至650nm)和40％左右的红外光，基本隔绝波长400nm以下的紫外光(通过率小于5％)。在一实施例中，可见光滤光片41为650nm宽带滤光片(滤镜)，一般为普通摄像头使用的镜片，如智能手机的镜头3镜片，此650nm滤镜可通过可见光、隔离红外光，防止摄像头发生偏色。具体的，可见光滤光片为400nm-650nm的可见光宽带滤光片。

红外长通滤光片42为700nm以下截止，700nm以上通过的长通滤光片，如红外长通滤光片42为波长为800nm或850nm的长通滤光片，红外长通滤光片42为隔离可见光和少量衰减波长800nm以上的红外光，具体地，红外长通滤光片42的光谱图如图2，图2横坐标为波长，纵坐标为通过率，红外长通滤光片42隔绝了波长750nm以下的可见光，波长800nm以上红外光通过率为90％，红外长通滤光片42可为波长800nm以上红外光通过的黑玻璃滤光片。

此外，红外检测装置还包括镜头盖5，所述镜头盖5设置于所述光路通道的入光侧，所述镜头3和镜头盖5为隔光材质件且无缝拼接。

镜头盖5的中部留有通光区域，镜头盖5的通光区域可设置透明的防尘玻璃，在镜头盖5与镜头3无缝拼接之后，防尘玻璃可有效防止灰尘和异物进入到光路通道中。镜头盖5和镜头3均为隔光材质件，例如黑色PE (polyethylene，聚乙烯)材质件，不透光、材质性能稳定。

在一些射击游戏的红外检测装置中，一般仅单独设置窄带红外滤光片，经过窄带红外滤光片的光信号中，一般还会有不少自然光或者其他波长的红外光透过窄带红外滤光片，红外检测装置检测的效果会存在较多的干扰光源，对红外光斑的检测结果造成严重干扰，导致红外检测的精度大幅下降，靠近中心处的激光光斑为红外检测装置需检测的光信号，其他区域的光斑为干扰光源。

在本实施例中，在镜头3的光路通道中设置可见光波滤光片和长通滤光片42，从而镜头3基本隔绝进入光路通道中的可见光波段以及部分红外线波段，排除了大部分的干扰光源的影响，更深层次的过滤掉红外检测装置需检测红外光斑(红外检测装置配套游戏激光枪射出的红外激光)所在波段之外的其他波长红外光，大幅减少环境光的干扰，提高了红外检测装置的红外检测精度，靠近中心处的激光光斑为红外检测装置需检测的光信号，仅左上区域存在少量光斑的干扰光源。

进一步地，为进一步提高红外检测装置的消除环境光干扰、提升红外检测精度，在本申请另一实施例中，所述滤光组件还包括窄带滤光片43，所述窄带滤光片43设置于所述光路通道中。

窄带滤光片43为特定波长的窄带滤光片43，比如特定波长708nm、 808nm、850nm、940nm、980nm、1100nm等等，只有这些特定波长的光线才可以通过，其他波长的光线将被基本隔离和过滤。即窄带滤光片43的中心波长可为708nm、808nm、850nm、940nm、980nm或1100nm等等，带宽为20nm，窄带滤光片43的高通过率光线的中心波长与配套光电游戏系统的激光枪发射光线的波长相同。具体地，在窄带滤光片43一可选方案中，光谱图如图3，图3横坐标为波长，纵坐标为通过率，中心波长为980nm，基本只能通过980nm 附近的红外光。

在本实施例中，在镜头3的光路通道中，同时分别设置了：可见光通过、红外光部分截止的可见光宽带滤光片41(如中心波长为650nm宽带滤光片)，基本只能通过特定波长红外光的窄带滤光片43(如中心波长为980nm宽带滤光片)，以及基本滤除可见光、波长800nm以上红外光可通过的红外长通滤光片42(如中心波长为800nm宽带滤光片)，虽然使用可见光宽带滤光片41 和红外长通滤光片42，依然会有其他波长的干扰光源；但是，特定波长(如980nm)的红外光对窄带(红外)滤光片的通过率最高，此特定波长的红外光通过可见光宽带滤光片41和窄带滤光片43之后仍然达到30％以上，但诸如小于960nm、大于1100nm的干扰光(即不在特定波长的波段内的干扰光)通过可见光宽带滤光片41和窄带滤光片43后仅仅剩1％左右；同时采用红外长通滤光片42会对小于800nm的所有波段的光进行衰减(如图2)，经长通滤光片42衰减后需要的特定波段(如波长980nm)的光还保留30％左右，但其他的诸如小于960nm,大于1100nm的干扰光则几乎都被衰减完(保留少于 0.1％)，因此长通滤光片42、可见光宽带滤光片41和窄带滤光片43三个滤光片叠加后的抗干扰性非常强，基本隔绝了环境光的干扰，大幅提高了红外检测装置的红外检测精度，仅靠近中心处有红外检测装置需检测的激光光斑的光信号，干扰信号均被滤除了。

可选地，沿着所述光路通道入光侧至出光侧的方向，依次设置所述长通滤光片42、可见光宽带滤光片41和窄带滤光片43，进入红外检测装置的镜头3光路通道的信号光，先被长通滤光片42过滤掉小于800nm的所有波段的光，然后被可见光宽带滤光片41对红外光进行部分截止，最后被窄带滤光片 43过滤掉特定波长(如波长980nm)所在波段之外的红外光，从而特定波长的红外光到达电路板2的图像传感器的保留量最多，其他波长的干扰光则集合被衰减完，基本隔绝了特定波长之外的干扰光的影响。

进一步地，在本申请红外检测装置又一实施例中，所述红外检测装置还包括显示屏6，所述显示屏6设置于电路板2背离所述镜头3的一侧，所述显示屏6与所述图像传感器电性连接，所述外壳1背离所述镜头3的一侧开设安装和展示所述显示屏6的第二安装孔16，所述显示屏6设置于所述第二安装孔16中。显示屏6卡置于外壳1的第二安装孔16中，显示屏6通过电路板2与图像传感器电性连接，显示屏6显示图像传感器采集的信号光图像，显示屏6用于显示红外检测装置拍摄光电游戏系统中游戏屏幕上的激光枪光斑，便于用户查看红外检测装置的显示屏6来确定镜头3是否对准游戏屏幕。

此外，所述红外检测装置还包括数据传输接口7，所述数据传输接口7设置在所述电路板2背离所述镜头3的一侧，所述数据传输接口7贯穿所述外壳1背离所述电路板2的一侧。数据传输接口7可导出图像传感器采集的光信号成像数据，数据传输接口7可为USB接口。

再者，红外检测装置的外壳1上可设置固定连接件8，从而红外检测装置可便捷地基于固定连接件8安装在支撑架、支撑臂等支撑装置上，利于设置红外检测装置的拍摄高度和拍摄位置。

进一步地，本申请还提供一种光电游戏系统，参照图8，包括游戏主机、位置检测模块、游戏屏幕、至少一个激光枪以及上述的红外检测装置，所述位置检测模块和游戏屏幕均与所述游戏主机通信连接，所述红外检测装置和激光枪均与所述位置检测主机通信连接。位置检测模块用于收集红外检测装置发送的红外光斑检测图像，并对检测图像进行分析以确定激光枪在游戏屏幕上的射击位置，位置检测模块为处理芯片，可设置在游戏主机的主控板上。

红外检测装置可为摄像头，红外检测装置用于检测红外激光枪(发射特定波长的红外光，例如980nm红外光)发射到游戏屏幕上的光斑，红外检测装置中的图像传感器用于检测通过镜头传过来的游戏屏幕上的光信号(即光斑反射光)，镜头安装在外壳上，图像传感器安装在外壳内避免光污染，镜头上安装有滤光组件，滤光组件用于过滤干扰光源。

可选地，所述红外检测装置还包括窄带滤光片，所述窄带滤光片的高通过率光线的中心波长与所述激光枪发射光线的中心波长相同，从而红外检测装置可基本滤除激光枪发射红外光线波长之外的干扰光，大幅提高了红外检测装置的红外检测精度，从而整个光电游戏系统中对于激光枪在游戏屏幕的射击位置检测更加准确和灵敏。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种红外检测装置，其特征在于，所述红外检测装置包括：

外壳，所述外壳一侧开设第一安装孔；

电路板，所述电路板上设置图像传感器，所述电路板设置于所述外壳内部；

镜头，所述镜头设置于所述第一安装孔中，所述镜头中设置光路通道，所述图像传感器设置于所述光路通道出光侧在电路板的正投影区域；

滤光组件，所述滤光组件包括可见光宽带滤光片和红外长通滤光片；所述可见光宽带滤光片和红外长通滤光片设置于所述光路通道中。

2.如权利要求1所述的红外检测装置，其特征在于，所述红外检测装置还包括镜头盖，所述镜头盖设置于所述光路通道的入光侧，所述镜头和镜头盖为隔光材质件且无缝拼接。

3.如权利要求1所述的红外检测装置，其特征在于，所述滤光组件还包括窄带滤光片，所述窄带滤光片设置于所述光路通道中。

4.如权利要求1至3任一项所述的红外检测装置，其特征在于，所述可见光滤光片为400nm以下截止，650nm以上通过40％，400nm-650nm全通的宽带滤光片。

5.如权利要求1至3任一项所述的红外检测装置，其特征在于，所述红外长通滤光片为700nm以下截止，700nm以上全通的长通滤光片。

6.如权利要求3所述的红外检测装置，其特征在于，所述窄带滤光片为只能通过708nm、808nm、850nm、940nm、980nm或1100nm波长的光中的一种窄带滤光片。

7.如权利要求1所述的红外检测装置，其特征在于，所述红外检测装置还包括显示屏，所述显示屏设置于电路板背离所述镜头的一侧，所述显示屏与所述图像传感器电性连接，所述外壳背离所述镜头的一侧开设安装和展示所述显示屏的第二安装孔，所述显示屏设置于所述第二安装孔中。

8.如权利要求1所述的红外检测装置，其特征在于，所述红外检测装置还包括数据传输接口，所述数据传输接口设置在所述电路板背离所述镜头的一侧，所述数据传输接口贯穿所述外壳背离所述电路板的一侧。

9.如权利要求2所述的红外检测装置，其特征在于，沿着所述光路通道入光侧至出光侧的方向，依次设置所述红外长通滤光片、可见光滤光片和窄带滤光片。

10.一种光电游戏系统，其特征在于，包括游戏主机、位置检测模块、游戏屏幕、至少一个激光枪以及权利要求1至9任意一项所述的红外检测装置，所述位置检测模块和游戏屏幕均与所述游戏主机通信连接，所述红外检测装置和激光枪均与所述位置检测主机通信连接。

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