一种可自动对焦的超短焦投影设备及其方法与流程

本发明涉及投影行业
技术领域：
，具体为一种可自动对焦的超短焦投影设备。同时本发明还涉及一种可自动对焦的超短焦投影方法
背景技术：
：投影仪是现代经常使用的设备。投影仪先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。投影仪的图像显示元件包括利用透光产生图像的透过型和利用反射光产生图像的反射型。无论哪一种类型，都是将投影灯的光线分成红、绿、蓝三色，再产生各种颜色的图像。透过型图像显示元件的光学系统，光源透过滤光片将红、绿、蓝三色分开，三色光分别对应3片液晶面板，驱动板根据显示图像的rgb分布数据，控制对应的面板液晶分子开关，合成图像经过镜头投射到屏幕上。反射型图像显示元件的光学系统，利用一组聚光镜将光源发出的光线传递通过在高速旋转的色轮，再利用第二组镜片将通过色轮的光线均匀汇聚在dmd元件上。经由dmd反射，光线会进入投影镜头将图像投射在屏幕上。投影仪镜头分为定焦镜头和变焦镜头，当投影仪到屏幕的距离保持不变的情况下，定焦镜头投射的画面尺寸将保持不变，而变焦镜头投射的画面尺寸大小可调。超短焦投影仪镜头属于定焦镜头，而镜头投射比＝投影距离/画面宽度，超短焦镜头投射比小于0.233，即当画面尺寸不变时，投射比越小，投影距离就越短。通常100寸画面，镜头离屏幕的距离小于50cm。根据高斯成像公式：1/u+1/v＝1/f，其中u物距，v像距，f焦距。在超短焦投影成像系统中，物距u指显示元件到镜头之间的距离，像距v指镜头和屏幕之间的距离，u值不变，当v值发生改变时，f也随着发生变化，此时需要调节焦距f以获得清晰的画面效果。市场上销售的投影仪中，带自动调焦功能的机型出现在长焦微型投影仪中，而超短焦投影尚未出现自动调焦的操作方式，都是需要手动调节镜头焦距f。通过手动调焦的操作方式，操作繁琐，而且人眼感官的差异性，会导致不同用户调节后的投影画面效果不尽相同，体现不了投影设备的最佳性能。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种可自动对焦的超短焦投影设备及其方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可自动对焦的超短焦投影设备，包括mcu模块、激光测距模块、步进马达控制模块、投影仪和投影屏幕，所述步进马达控制模块包括步进驱动器和步进马达，所述mcu模块分别与激光测距模块和步进驱动器电性连接，所述步进驱动器与步进马达电性连接，所述激光测距模块固定安装在投影仪上；所述mcu模块用于接收所述激光测距模块所测量的激光测距模块到所述投影屏幕的距离以及存储测量距离和角位移量的对应关系数据表，同时用于发送脉冲信号给所述步进驱动器；所述激光测距模块用于测量激光测距模块到所述投影屏幕的距离；所述步进驱动器用于驱动所述步进马达进行转动；所述步进马达用于带动所述投影仪的镜头沿轴向移动。优选的，所述激光测距模块对准于所述投影屏幕。优选的，所述投影仪的镜头安装在所述步进马达的载体上，所述mcu模块通过控制所述步进驱动器进而控制所述步进马达的转动量，从而控制所述投影仪的镜头位置。本发明还提供了一种可自动对焦的超短焦投影方法，包括以下步骤：s1、将测量距离和角位移量的对应关系数据表存储到mcu模块中；s2、mcu通电后mcu模块控制激光测距模块发射激光束到投影屏幕测量激光测距模块到投影屏幕的距离，并将测得的距离数据发送给mcu模块；s3、mcu模块通过查找测量距离和角位移量的对应关系数据表，由s2中测得的距离得出步进马达控制角位移量；s4、mcu模块检测步进马达转动基准位，同时控制马达回归基准位；s5、mcu模块发送脉冲信号给步进驱动器，步进驱动器驱动步进马达转动s3中测得的角位移量，从而实现超短焦投影自动对焦；s6，当用户在使用过程中，因为其它因素导致投影仪和投影屏幕的位置发生变化而导致聚焦模糊时，依照以上步骤可以快速自动完成对焦。优选的，所述步骤s1中的激光测距模块的测量方式为相位法。优选的，所述相位法测距的过程如下：通过测量相位延迟的方式，间接测定调制光信号在被测量距离上往返所需的时间来计算激光测距模块和被测量物体之间的距离。优选的，所述s5中自动对焦完成后，步进马达锁定投影仪的镜头位置，同时激光测距模块停止工作。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主要解决了用户在使用超短焦投影设备过程中，当用户把超短焦投影设备摆放好，通电后，无需用户操作，设备即可自动完成对焦的工作，投影显示的图像画面随之可达到清晰效果，像素对比度高，解决了用户的切身需求。如此，不论用户对投影设备熟悉的程度如何，均不影响投影设备对焦效果，满足了用户需要，同时也增强了用户体验度。附图说明图1为本发明的逻辑框图；图2为本发明的激光测距模块与投影屏幕的位置关系图；图3为本发明的相位法的原理图；图4为本发明的步进马达的转动示意图；图5为本发明利用摄像头采集投影画面质量的逻辑框图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例一种可自动对焦的超短焦投影设备，包括mcu模块、激光测距模块、步进马达控制模块、投影仪和投影屏幕，所述步进马达控制模块包括步进驱动器和步进马达，所述mcu模块分别与激光测距模块和步进驱动器电性连接，所述步进驱动器与步进马达电性连接，所述激光测距模块固定安装在投影仪上；所述mcu模块用于接收所述激光测距模块所测量的激光测距模块到所述投影屏幕的距离以及存储测量距离和角位移量的对应关系数据表，同时用于发送脉冲信号给所述步进驱动器；所述激光测距模块用于测量激光测距模块到所述投影屏幕的距离；所述步进驱动器用于驱动所述步进马达进行转动；所述步进马达用于带动所述投影仪的镜头沿轴向移动；步进马达是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进马达按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，通过控制脉冲个数来控制角位移量m，从而达到准确定位的目的，如图4所示为步进马达的转动示意图。优选的，所述激光测距模块对准于所述投影屏幕，由于超短焦投影采用反射镜头，出光角度向上倾斜，防止屏幕下方镂空设计，为了保证测距的可靠性，区别于长焦投影测距的是，本发明要求激光测距发射光必须对准屏幕，如图2所示。优选的，所述投影仪的镜头安装在所述步进马达的载体上，所述mcu模块通过控制所述步进驱动器进而控制所述步进马达的转动量，从而控制所述投影仪的镜头位置。本发明还提供了如图1所示的一种可自动对焦的超短焦投影方法，包括以下步骤：s1、将测量距离l和角位移量m的对应关系数据表存储到mcu模块中；测量距离l和角位移量m的对应关系数据表如下所示：l(cm)ml(cm)ml(cm)ml(cm)m602010501781401596301396591961491762391571291381581942481742381552281362571934471711371540271341561915461694361521261320551887451681351505251299541863441662341480241271531841431641331465231252521812421621321448221210511799411601311421211186s2、mcu通电后mcu模块控制激光测距模块发射激光束到投影屏幕测量激光测距模块到投影屏幕的距离l，并将测得的距离数据发送给mcu模块；s3、mcu模块通过查找测量距离l和角位移量m的对应关系数据表，由s2中测得的距离得出步进马达控制角位移量m；s4、mcu模块检测步进马达转动基准0位，同时控制马达回归基准0位；s5、mcu模块发送脉冲信号给步进驱动器，步进驱动器驱动步进马达转动s3中测得的角位移量m，从而实现超短焦投影自动对焦；s6，当用户在使用过程中，因为其它因素导致投影仪和投影屏幕的位置发生变化而导致聚焦模糊时，依照以上步骤可以快速自动完成对焦。优选的，所述步骤s1中的激光测距模块的测量方式为相位法。优选的，所述相位法测距的过程如下：通过测量相位延迟的方式，间接测定调制光信号在被测量距离上往返所需的时间t来计算激光测距模块和被测量物体之间的距离l，原理如图3所示，距离l和光信号相位的关系可表示为l＝1/2ct，其中，t＝φ/ω＝(2πn+δφ)/2πf＝(n+δφ/2π))/f，综合得到l＝1/2ct＝c/2(n+δφ/2π)/f＝λ/2(n+δφ/2π)。式中：c为光波在空气中传播的速度；δφ为调制光信号经过被测距离l所产生的相位差；f为信号的调制频率；λ为调制波的波长；n为正整数。由于相位法测距受干扰小，精度高，所以本发明的对焦精度高。优选的，所述s5中自动对焦完成后，步进马达锁定投影仪的镜头位置，同时激光测距模块停止工作。综上所述：本发明主要解决了用户在使用超短焦投影设备过程中，当用户把超短焦投影设备摆放好，通电后，无需用户操作，设备即可自动完成对焦的工作，投影显示的图像画面随之可达到清晰效果，像素对比度高，解决了用户的切身需求。如此，不论用户对投影设备熟悉的程度如何，均不影响投影设备对焦效果，满足了用户需要，同时也增强了用户体验度。如图5所示本发明还可利用摄像头采集投影画面质量，mcu模块通过采集的信号量化信息，反复调节步进马达工作，判断画面的清晰程度，从而达到画面清晰状态。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12