CN219417971U - 基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学设备技术领域，提供一种基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪。本实用新型提供的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，包括光源部件、投影光机镜头、光调制部件和图像传感器；光源部件用于发出光束；光调制部件和投影光机镜头依序设置于光路，光调制部件用于对光束进行调制；图像传感器用于透过投影光机镜头采集图像。本实用新型提供一种基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪，用以解决现有技术中测距成本高的缺陷，可使相机和投影仪共用一个镜头。

Description

基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，尤其涉及一种基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪。

背景技术

深度(距离)信息的获得一般是针对摄像模组进行的，目前获得深度信息的方法主要有以下三种：

1.双目相机视差测距法，视差就是从有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方向差异，从目标看两个点之间形成的夹角，叫做这两个点的视差角，两个点之间的连线称作基线，通过确定视差角度和基线的长度，即可计算出目标和观测者之间的距离。

2.飞行时间测距法(Time of Flight，ToF)，通过红外发射器发射调制过的光脉冲，遇到物体反射后，用接收器接收反射回来的光脉冲，根据光脉冲的往返时间即可计算红外发射器与物体之间的距离。

3.结构光测距法，通过红外激光器将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头进行采集反射的结构光图案，通过三角测量原理即可计算深度信息。

然而，对于双目相机视差测距法，通常需要两个摄像模组对物体进行拍摄才能进行定位，并且成本较高；对于飞行时间测距法，对红外发射器和接收器的要求均较高；对于结构光测距法，当处于室外时，结构光容易被室外光淹没，并且，当物体距离较远时，精度较差，易受平面反射镜的干扰。

有鉴于此，秉持多年相关行业的丰富设计开发及实际制作经验，针对现有的技术手段再予以研究改良，提供一种基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪，用以解决现有技术中测距成本高的缺陷，可使相机和投影仪共用一个镜头。

本实用新型提供一种基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，包括光源部件、投影光机镜头、光调制部件和图像传感器；光源部件用于发出光束；光调制部件和投影光机镜头设置于光路并沿光路依序设置，光调制部件用于对光束进行调制；图像传感器，位于投影光机镜头的入光侧，用于透过投影光机镜头采集图像。

在本实用新型的实施方式中，光调制部件为液晶附硅。

在本实用新型的实施方式中，图像传感器为互补金属氧化物半导体。

在本实用新型的实施方式中，还包括偏振分光棱镜，设置于光路，用于透过P偏振光，反射S偏振光，光调制部件设置于偏振分光棱镜的一侧，图像传感器设置于偏振分光棱镜的另一侧。

在本实用新型的实施方式中，还包括匀光部件，设置于光路，并位于光源部件和偏振分光棱镜之间。

在本实用新型的实施方式中，匀光部件为复眼透镜。

在本实用新型的实施方式中，还包括偏光转换系统，设置于光路，并位于偏振分光棱镜和匀光部件之间。

在本实用新型的实施方式中，还包括中继透镜，设置于光路，并位于偏振分光棱镜和偏光转换系统之间。

在本实用新型的实施方式中，还包括金属线栅偏振片，设置于光路，并位于偏振分光棱镜和中继透镜之间，用于透过S偏振光，反射P偏振光。

本实用新型还提供一种投影仪，包括上述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机。

本实用新型提供的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机及投影仪，光源部件、投影光机镜头和光调制部件可组建一投影光机，实现常规的投影功能，根据光路可逆原理，光调制部件上的图像可作为人的一只眼睛所观察到的画面，图像传感器即感光元件，能透过投影光机镜头采集图像，也即，图像传感器可借由投影光机镜头组建成相机，图像传感器采集的图像可作为人的另一只眼睛所观察到的画面，由此，通过双目相机视差测距法即可实现测距，与现有技术相比，解决现有技术中测距成本高的缺陷，可使相机和投影仪共用一个镜头。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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获得其他的附图。

图1是本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机的一个实施方式的示意图。

图2是本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机的另一个实施方式的示意图。

附图标记：

1、光源部件；2、投影光机镜头；3、光调制部件；4、图像传感器；5、偏振分光棱镜；6、匀光部件；7、偏光转换系统；8、中继透镜；9、金属线栅偏振片；10、四分之一波片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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。

在本实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施方式的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实施方式的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实施方式中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施方式中的具体含义。

图1至图2展示了本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，从图中可以看出，本实用新型提供的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机包括光源部件1、投影光机镜头2、光调制部件3和图像传感器4；光源部件1用于发出光束；光调制部件3和投影光机镜头2设置于光路并沿光路依序设置，光调制部件3用于对光束进行调制；图像传感器4位于投影光机镜头2的入光侧，用于透过投影光机镜头2采集图像。

本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，光源部件1、投影光机镜头2和光调制部件3可组建一投影光机，实现常规的投影功能，根据光路可逆原理，光调制部件3上的图像可作为人的一只眼睛所观察到的画面，图像传感器4即感光元件，能透过投影光机镜头2采集图像，也即，图像传感器4可借由投影光机镜头2组建成相机，图像传感器4采集(拍摄)的图像可作为人的另一只眼睛所观察到的画面，由此，通过现有的双目相机视差测距法即可实现测距，与现有技术相比，解决现有技术中测距成本高的缺陷，可使相机和投影仪共用一个镜头。

具体地，光源部件1可为激光光源、混合光源或发光二极管等；投影光机镜头2可为凸透镜，光源部件1可相对于投影光机镜头2的光轴旋转九十度；光调制部件3可为液晶附硅(Liquid Crystal On Silicon，LCoS)，用于图像调制；图像传感器4(或可称感光元件)可为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)。

可以理解的是，投影光机也叫投影仪光机，是将投影仪的光源、显示芯片、散热器和光路设计在一个机箱里，这些组成就是一个投影光机，投影光机是投影仪最为核心的部分，也是投影仪画面成像的主要场所(或可称主要承担者)，一般投影光机会将光源射出的光线分为红绿蓝三种颜色，通过红绿蓝三色光源的分时复用，实现了最终画面所需要的彩色效果。

还可以理解的是，互补金属氧化物半导体采集的图像即包括投影信息，又包括背景环境信息(例如墙面的凹坑)，也即，采集的信息多于投影信息。光调制部件3和互补金属氧化物半导体能模仿人的两只双眼，也即，二者相错开，二者间相对于投影光机镜头2是相偏移的，且具有倾角。

进一步地，本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机还可包括偏振分光棱镜5(Polarization Beam Splitter，PBS)，设置于光路，用于透过P偏振光，反射S偏振光，光调制部件3设置于偏振分光棱镜5的一侧，图像传感器4设置于偏振分光棱镜5的另一侧，也即，图像传感器4设置于液晶附硅相对于偏振分光棱镜5的镜像位置。

在一些实施方式中，偏振分光棱镜5可由薄膜偏振片所代替。可以理解的是，薄膜偏振片是光学偏振片的一种，利用了多层介质涂层的干涉效应，涂层通常放置于玻璃片。

在一些实施方式中，光调制部件3和图像传感器4的位置可对调(互换)。

如图2所示，更进一步地，本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机还可包括匀光部件6，设置于光路，并位于光源部件1和偏振分光棱镜5之间，匀光部件6可为复眼透镜。

具体实施时，复眼透镜可用于匀光和整形。

在本实施方式中，本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机还可包括偏光转换系统7(Polarizing Conversion System，PCS)，设置于光路，并位于偏振分光棱镜5和匀光部件6之间。

具体实施时，由于偏光转换系统7对光利用率、对比度和图像色饱和度有很大的影响，因此通过上述结构设置能提高光学效率。

进一步地，本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机还可包括中继透镜8(或可称积分透镜)，设置于光路，并位于偏振分光棱镜5和偏光转换系统7之间。

通过上述结构设置，可对不同角度的光线进行空间调制。

更进一步地，本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机还可包括金属线栅偏振片9，设置于光路，并位于偏振分光棱镜5和中继透镜8之间，用于透过S偏振光，反射P偏振光。

通过上述结构设置，能提高光束的利用率。具体实施时，由于液晶附硅只能对单一偏振态的光进行调制，而光源(光源部件1)提供的光束为无偏振光，无偏振光存在两个偏振态(P偏振态和S偏振态)，也即，光源提供的光束可包括P偏振态的光束以及S偏振态的光束，因此液晶附硅只能对光束中其中一个偏振态的光进行调制，无法调制另一偏振态的光，对光束的利用率过低。

在一些实施方式中，本实用新型的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机还可包括四分之一波片10(Quarter Wave Plate，QWP)，设置于偏振分光棱镜5和光调制部件3之间，用于提供相位差。

本实用新型还提供一种投影仪，包括上述实施方式中的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机。

本实用新型提供的投影仪，光源部件1、投影光机镜头2和光调制部件3可组建一投影光机，实现常规的投影功能，光调制部件3上的图像可作为人的一只眼睛所观察到的画面，图像传感器4即感光元件，能透过投影光机镜头2采集图像，也即，图像传感器4可借由投影光机镜头2组建成相机，图像传感器4采集的图像可作为人的另一只眼睛所观察到的画面，由此，通过双目相机视差测距法即可实现测距，与现有技术相比，解决现有技术中测距成本高的缺陷，可使相机和投影仪共用一个镜头。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的技术方案可仅用一个投影光机和互补金属氧化物半导体就可获得深度信息，由此，既可以桌面投影，又可利用传统的双目视差测距的原理和算法来测距，物料成本低，软硬件都易实现，整个结构没有额外的摄像头，减少开孔(出光口)，无需单独设置供相机使用的镜头，投影和摄像可共用一个镜头。

在本实施方式中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“方式”、“具体方式”、或“一些方式”等的描述意指结合该实施例或方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或方式中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或方式以及不同实施例或方式的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，包括光源部件(1)、投影光机镜头(2)、光调制部件(3)和图像传感器(4)；

所述光源部件(1)用于发出光束；

所述光调制部件(3)和所述投影光机镜头(2)设置于光路并沿所述光路依序设置，所述光调制部件(3)用于对所述光束进行调制；

所述图像传感器(4)，位于所述投影光机镜头(2)的入光侧，用于透过所述投影光机镜头(2)采集图像。

2.根据权利要求1所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，所述光调制部件(3)为液晶附硅。

3.根据权利要求1所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，所述图像传感器(4)为互补金属氧化物半导体。

4.根据权利要求1所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，还包括偏振分光棱镜(5)，设置于所述光路，用于透过P偏振光，反射S偏振光，所述光调制部件(3)设置于所述偏振分光棱镜(5)的一侧，所述图像传感器(4)设置于所述偏振分光棱镜(5)的另一侧。

5.根据权利要求4所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，还包括匀光部件(6)，设置于所述光路，并位于所述光源部件(1)和所述偏振分光棱镜(5)之间。

6.根据权利要求5所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，所述匀光部件(6)为复眼透镜。

7.根据权利要求5所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，还包括偏光转换系统(7)，设置于所述光路，并位于所述偏振分光棱镜(5)和所述匀光部件(6)之间。

8.根据权利要求7所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，还包括中继透镜(8)，设置于所述光路，并位于所述偏振分光棱镜(5)和所述偏光转换系统(7)之间。

9.根据权利要求8所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机，其特征在于，还包括金属线栅偏振片(9)，设置于所述光路，并位于所述偏振分光棱镜(5)和所述中继透镜(8)之间，用于透过所述S偏振光，反射所述P偏振光。

10.一种投影仪，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一项所述的基于双目视差具有深度信息采集功能的投影光机。