CN219778080U - 一种自动对焦投影仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及投影技术领域，提供了一种自动对焦投影仪，自动对焦投影仪包括投影模组、深度相机模组、温度传感器及处理器。投影模组包括光源、投影镜头及调焦结构，投影镜头用于对光源产生的图像进行投影，输出投影图像至投影平面；调焦结构与投影镜头连接，用于调节投影镜头的焦距；深度相机模组用于检测投影模组与投影平面之间的距离；温度传感器用于检测投影镜头的温度；处理器用于接收距离及温度并基于距离、温度与焦距之间的映射关系，输出调焦信号至调焦结构，以使调焦结构根据调焦信号调节投影镜头的焦距。本申请的自动对焦投影仪在投影距离及投影镜头的温度变化时可以自动调整焦距，使用更加方便。

Description

一种自动对焦投影仪

技术领域

本实用新型涉及投影技术领域，具体涉及一种自动对焦投影仪。

背景技术

现有大部分便携式投影仪大多是手动对焦，在不同的使用场景下投影仪的投影距离可能存在差异，当投影距离发生变化时，要重新进行手动对焦，并且投影镜头通常采用树脂材料制成，随着投影仪工作时间的增加，投影镜头的温度会不断上升，投影镜头容易发生变形导致焦距发生变化，则需要再次手动调整焦距。

实用新型内容

本申请提出一种自动对焦投影仪，可以解决相关技术中因投影距离和温度变化而要手动调焦的技术问题。

自动对焦投影仪包括投影模组、深度相机模组、温度传感器及处理器。投影模组包括光源、投影镜头及调焦结构，投影镜头用于对光源产生的图像进行投影，输出投影图像至投影平面，调焦结构与投影镜头连接，用于调节投影镜头的焦距；深度相机模组用于检测投影模组与投影平面之间的距离；温度传感器用于检测投影镜头的温度；处理器用于接收距离及温度并基于距离、温度与焦距之间的映射关系，输出调焦信号至调焦结构，以使调焦结构根据调焦信号调节投影镜头的焦距。

在一些实施例中，深度相机模组与投影模组并排设置，且深度相机模组的探测口与投影模组的出光口处于同一平面。在一些实施例中，深度相机模组包括光发射器、采集器及处理器电路，光发射器用于向投影平面投射探测光束；采集器用于采集投影平面反射回的探测光束；处理电路用于根据采集器采集到的数据计算距离。在一些实施例中，深度相机模组为飞行时间深度相机、结构光深度相机或双目深度相机。

在一些实施例中，温度传感器设于投影镜头的一侧，且温度传感器与投影镜头之间的距离在预设范围内。在一些实施例中，深度相机模组每隔预设时长检测一次距离；和/或，温度传感器每隔预设时长检测一次温度。在一些实施例中，调焦结构包括驱动件及调节组件，驱动件与调节组件连接，调节组件与投影镜头连接，驱动件用于驱动调节组件运动，以调节投影镜头的焦距。在一些实施例中，驱动件包括电机，调焦信号包括电机的运动方向及位移。

在一些实施例中，自动对焦投影仪还包括彩色相机模组，用于采集投影模组调焦后投射出的投影图像，并传输投影图像至处理器。在一些实施例中，自动对焦投影仪还包括与处理器连接的惯性测量单元，用于检测自动对焦投影仪是否发生移动。

本实用新型提供的自动对焦投影仪，通过深度相机模组检测投影模组与投影平面之间的距离，温度传感器检测投影镜头的温度，处理器根据距离及温度与焦距之间的映射关系输出调焦信号，调焦结构根据调焦信号调节投影镜头的焦距，从而实现在投影距离发生变化、投影镜头温度发生变化时，自动调节投影镜头的焦距，使得投影图像始终保持较高的清晰度，而无需不断手动调整焦距。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的一种自动对焦投影仪的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的一种自动对焦投影仪的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的一种自动对焦投影仪的结构示意图。

附图标记：

10、深度相机模组；11、光发射器；12、采集器；13、处理电路；20、投影模组；21、光源；22、投影镜头；23、调焦结构；30、温度传感器；40、处理器；50、彩色相机模组。

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做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。

需要说明的是，当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1及图2所示，本实施例提供了一种自动对焦投影仪，包括深度相机模组10、投影模组20、温度传感器30及处理器40。投影模组20包括光源21、投影镜头22及调焦结构23；光源21用于产生图像；投影镜头22设于光源21的发光路径中，用于对光源21产生的图像进行投影，输出投影图像至投影平面P；调焦结构23与投影镜头22连接，用于调节投影镜头22的焦距，以改变投影平面P上投影图像的大小及清晰度；深度相机模组10用于检测投影模组20与投影平面P之间的距离d；温度传感器30用于检测投影镜头的温度T；处理器40与投影模组20、深度相机模组10以及温度传感器30均连接，用于接收距离d及温度T，并基于距离d、温度T及焦距之间的映射关系，输出调焦信号至调焦结构23，以使调焦结构23根据调焦信号调节投影镜头22的焦距，进而使得投影平面P上的投影图像清晰度较高。

本实施例提供的自动对焦投影仪，通过深度相机模组10检测投影模组20与投影平面之间的距离，温度传感器30检测投影镜头22的温度，处理器40根据距离及温度与焦距之间的映射关系输出调焦信号，调焦结构23根据调焦信号调节投影镜头22的焦距，从而实现在投影距离发生变化、投影镜头22温度发生变化时，自动调节投影镜头22的焦距，使得投影图像始终保持较高的清晰度，而无需不断手动调整焦距。

投影镜头22包括一个或多个透镜，透镜可包括凹透镜、凸透镜等。在一些实施例中，调焦结构23包括驱动件及调节组件，驱动件与处理器40连接，驱动件与调节组件连接，调节组件与投影镜头22连接，驱动件用于驱动调节组件运动，进而带动投影镜头中的透镜运动，改变投影镜头的焦距。在自动调焦时。驱动件根据调焦信号产生运动，进而驱动调节组件运动。在一些实施例中，驱动件是电机，调焦信号包括电机的运动方向(例如顺时针或逆时针等)及位移(例如转动圈数)。调节组件可包括齿轮等传动元件。

在一些实施例中，深度相机模组10与投影模组20并排设置。在一个实施例中，为确保测量投影模组20与投影平面之间的距离和深度相机模组10投影平面之间的距离相同或接近相同，深度相机模组10的探测口与投影模组20的出光口位于同一平面，如此，深度相机模组10的探测口与投影模组20的出光口之间没有距离差，深度相机模组10检测到的与投影平面之间的距离是或者接近是投影模组20与投影平面之间的距离。

在一些实施例中，深度相机模组10包括光发射器11、采集器12及处理电路13，处理电路13与光发射器11及采集器12连接。光发射器11用于向投影平面投射光束；采集器12用于采集投影平面反射回的光束；处理电路13用于根据采集器采集到的数据计算距离。处理电路13与处理器40连接，以与处理器40进行数据交互。其中，深度相机模组10的探测口指的是采集器12的进光口。

深度相机模组10为飞行时间深度相机、结构光深度相机或双目深度相机。例如，深度相机模组10为结构光深度相机，光发射器11向投影平面P投射散斑图案，采集器12采集投影平面P上的散斑图案生成散斑图像，处理电路13根据散斑图像与预设的参考散斑图像进行匹配计算，以获取当前散斑图像中的像素相对于参考散斑图像中的对应像素的偏离值，基于偏离值计算出深度值，通过计算多个像素的深度值构成深度图像。再例如，深度相机模组10为飞行时间深度相机，通过光发射器11向投影平面P投射光束，采集器12采集投影平面P反射回的光束生成电信号，处理电路13根据生成的电信号光束的飞行时间，进而计算得到深度距离。

在一些实施例中，温度传感器30设于投影镜头22的一侧，且温度传感器30与投影镜头22之间的距离在预设范围内。温度传感器30为非接触式测量温度传感器，为准确的测量投影镜头22的温度，温度传感器30与投影镜头22之间的距离应在预设范围内，过大会导致测量温度不准确，过小则可能会对投影造成干扰。预设范围可通过标定的方式得到，或预设范围与温度传感器30的具体型号直接相关。在一个例子中，预设范围为0.5mm-20mm。

处理器40接收深度相机模组10测量到的距离及温度传感器30检测到的温度，然后根据距离、温度及焦距三者之间的映射关系，生成对应的调焦信号并发送至调焦结构23。其中，处理器40与投影模组20、深度相机模组10以及温度传感器30之间的连接方式可以为有线连接或无线连接，本实施例对此不做具体限定。距离、温度及焦距三者之间的映射关系可通过预先标定得到，然后存储至存储器内。

在投影仪出厂时，可预先标定投影距离、温度与焦距参数三者之间的映射关系。焦距参数可以包括电机的转数或位移等。先在第一投影距离下，调整焦距参数，使投影仪清晰并记录当前的投影距离、温度及对应的调焦参数，然后升高环境温度，再次调整焦距参数，使投影仪清晰并记录当前的投影距离、温度及对应的调焦参数，通过在同一投影距离下测试不同温度时对应的调焦参数，以此记录在该投影距离下不同温度对应的调焦参数，在该投影距离下的参数标定完成后，再进行另一投影距离下的标定工作。

在标定时，标定的投影距离需覆盖投影仪常用的投影距离，例如1-5m；温度需覆盖投影仪工作时投影镜头22可能出现的温度范围，例如10-80℃。在采集完成后，可建立投影距离、温度及调焦参数三者之间的查找表，或者建立投影距离、镜头温度及调焦参数三者的映射函数，以便在投影仪工作时可通过查找查找表或根据映射函数进行调焦。其中，投影距离为深度相机模组10检测到的投影距离，由于深度相机模组10能检测到一个较大范围的距离，故需选取深度相机模组10投影面之间的垂直距离，如此，投影距离、温度、调焦参数三者之间的映射关系更加准确。

如图1所示，在投影仪使用时，处理器40控制深度相机模组10测量当前的投影距离，并控制温度传感器30测量当前的投影镜头22的温度，然后通过投影距离和投影镜头22温度查找查找表确定当前工况对应的调焦参数，生成调焦参数对应的调焦信号，使得调焦结构23调整投影镜头22的焦距至目标调焦参数。当查找表中没有查找到该投影距离、温度对应的调焦参数时，可选择最接近于该投影距离、温度对应的调焦参数作为需要调至的调焦参数，或者可通过插值的方式计算得到对应的调焦参数。

在一些实施例中，深度相机模组10每隔预设时长(如10s、5s等)测量一次投影距离，当投影距离发生变化时，将新的投影距离发送到处理器40，以通知处理器40进行调焦。温度传感器30每隔预设时长监测投影镜头22的温度，当温度发生变化时或温度变化大于预设阈值(如3℃、5℃等)时，可将温度变化信息发送到处理器40，以通知处理器40进行调焦。由此，投影仪工作过程中可一直保持较适宜的焦距，投影出去的图像清晰度也一直比较清晰。

如图3所示，在一些实施例中，自动对焦投影仪还包括彩色相机模组50，彩色相机模组50设于投影模组20的一侧，并与处理器40连接，彩色相机模组50用于采集调焦后的投影模组20投射出的投影图像，并传输至处理器40，以使处理器40根据采集到的图案计算投影模组20投射出的图案的投影清晰度并判断投影清晰度是否达到要求，以判断是否需要继续调焦。具体地，在自动调焦后，处理器40控制投影模组20开启，在投影平面P形成投影图像，然后控制彩色相机模组50采集投影图像并传输至处理器40，处理器40判断投影图像的清晰度是否满足要求，若不满足，则根据清晰度计算调焦信号并传输至调焦结构，以再次进行调焦直至清晰度满足要求；若满足，则控制投影模组20按照当前焦距投影。

其中，预先设置目标清晰度，并标定投影清晰度与目标清晰度之间的差值对应的再次调焦参数，然后在使用时可以根据投影清晰度与目标清晰度之间的差值确定再次调焦参数。当投影清晰度未达到要求时，可不断微调投影镜头22的焦距，并获取不断微调后的投影图案，直至投影图案的清晰度满足要求。

在一些实施例中，自动对焦投影仪还包括惯性测量单元，惯性测量单元与处理器40连接。考虑到投影仪在工作过程中，可能会受到碰撞、震动或移动，而使投影仪的投影距离发生变化，此时需重新调整投影镜头的焦距，故设置一惯性测量单元，以使在检测到碰撞或震动时，重新调整投影镜头的焦距或检测投影图案的清晰度，并根据检测到的投影图案的清晰度进行调焦。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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示例。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示例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示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

此外，本发明的范围不旨在限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将容易理解，可以利用执行与本文所述相应实施例基本相同功能或获得与本文所述实施例基本相同结果的目前存在的或稍后要开发的上述披露、过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其范围内。

Claims (10)

1.一种自动对焦投影仪，其特征在于，包括：

投影模组，包括光源、投影镜头及调焦结构；所述投影镜头用于对所述光源产生的图像进行投影，输出投影图像至投影平面；所述调焦结构与所述投影镜头连接，用于调节所述投影镜头的焦距；

深度相机模组，用于检测所述投影模组与投影平面之间的距离；

温度传感器，用于检测所述投影镜头的温度；以及

处理器，用于接收所述距离及所述温度，并基于所述距离、所述温度与所述焦距之间的映射关系，输出调焦信号至所述调焦结构，以使所述调焦结构根据所述调焦信号调节所述投影镜头的焦距。

2.根据权利要求1所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述深度相机模组与所述投影模组并排设置，且所述深度相机模组的探测口与所述投影模组的出光口处于同一平面。

3.根据权利要求1所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述深度相机模组包括：

光发射器，用于向所述投影平面投射探测光束；

采集器，用于采集所述投影平面反射回的所述探测光束；

处理电路，用于根据所述采集器采集到的数据计算所述距离。

4.根据权利要求3所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述深度相机模组为飞行时间深度相机、结构光深度相机或双目深度相机。

5.根据权利要求1所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述温度传感器设于所述投影镜头的一侧，所述温度传感器与所述投影镜头之间的距离在预设范围内。

6.根据权利要求1-5中任一所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述调焦结构包括驱动件及调节组件，所述驱动件与所述调节组件连接，所述调节组件与所述投影镜头连接，所述驱动件用于驱动所述调节组件运动，以调节所述投影镜头的焦距。

7.根据权利要求6所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述驱动件包括电机，所述调焦信号包括所述电机的运动方向及位移。

8.根据权利要求1-5中任一所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述深度相机模组每隔预设时长检测一次所述距离；和/或，所述温度传感器每隔预设时长检测一次所述温度。

9.根据权利要求1-5中任一所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述自动对焦投影仪还包括彩色相机模组，用于采集所述投影模组调焦后投射出的投影图像并传输至所述处理器。

10.根据权利要求1-5中任一所述的自动对焦投影仪，其特征在于，所述自动对焦投影仪还包括与所述处理器连接的惯性测量单元，用于检测所述自动对焦投影仪是否发生移动。