专利名称：带红外监控的投影系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及投影系统，更具体地说，涉及一种带红外监控的投影系统。
背景技术：
如图1所示，在专利号200820071126.8的中国实用新型专利中，公开了一种“大屏幕红外监控投影物镜”，为了解决投影物镜和红外监控物镜的调焦问题，其中设置了两个调焦装置，分别是投影调焦装置17和监控调焦装置19。也就是说，在该专利中对投影物镜与红外监控物镜需要分别单独调焦。图1中各标号分别为:单负透镜1、单负透镜2、单负透镜3、单正透镜4、分光棱镜
5、单正透镜6、单负透镜7、胶合透镜8、胶合透镜9、单正透镜10、滤光镜11、单正透镜12、单负透镜13、单正透镜14、胶合透镜15、投影镜筒16、投影调焦手轮17、法兰18、监控调焦手轮19、监控镜筒20、法兰21、CMOS芯片22、芯片固定板23、视场光栏24。当投影距离变化时，需要调整投影调焦装置17以对投影物镜进行调焦，即整体推动“投影镜筒16与法兰16前后移动”，使投影画面聚焦清晰；由于此时装在投影镜筒16上的红外监控物镜会一起移动，所以还需要调整监控调焦装置19以对红外监控物镜进行调焦，使得CMOS芯片22采集到的图像可满足互动操作要求。这种投影系统需要两次调焦，操作很不方便；另一方面，投影画面是可见光，用户可用人眼判断是否聚焦清晰，但红外监控画面为红外不可见光，人眼是无法判断是否已满足互动操作要求。
实用新型内容针对现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决传统投影系统需要两次调焦、操作很不方便的问题。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种带红外监控的投影系统，包括投影模组和红外监控模组；所述投影模组包括投影光源及投影物镜，所述投影光源发出的光依次经所述投影物镜中的分光元件、第一镜片组后射出；所述红外监控模组包括监控物镜及感应芯片；外部的红外光依次经所述第一镜片组、分光元件后传送到所述红外监控模组；其中，所述第一镜片组为可前后移动的结构，所述分光元件为固定结构；还包括用于驱动所述第一镜片组前后移动的调焦装置；所述投影物镜和监控物镜的光学特性可确保所述调焦装置在驱动所述第一镜片组前后移动使得投影物镜实现聚焦清晰时、所述感应芯片收到的红外监控画面也同步地满足监控要求。本实用新型中，所述投影模组与红外监控模组的光学特性应满足以下关系:当所述投影模组中显示芯片的有效面积大于投影画面在所述感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，所述监控物镜的光学放大倍率大于从所述分光元件到显示芯片的光学系统的放大倍率；当所述投影模组中显示芯片的有效面积小于投影画面在所述感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，所述监控物镜的光学放大倍率小于从所述分光元件到显示芯片的光学系统的放大倍率；当所述投影模组中显示芯片的有效面积等于投影画面在所述感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，所述监控物镜的光学放大倍率等于从所述分光元件到显示芯片的光学系统的放大倍率。本实用新型中，从投影平面反射回来进入所述感应芯片形成红外监控画面的红外光的光路在所述第一镜片组上的第一透镜表面处的光线角度，应大于或等于投影光在所述第一透镜表面处的出射光线角度。本实用新型中，所述投影物镜还可包括设有第二镜片组，所述分光元件位于所述第一镜片组与第二镜片组之间；此时所述第二镜片组和分光元件为固定结构；所述投影光源发出的光依次经所述投影物镜中的第二镜片组、分光元件、第一镜片组后射出。本实用新型中，所述分光元件可包括两块相互粘接的直角棱镜，两块所述直角棱镜的粘接面上设有分光膜。所述分光元件还可以是分光片。本实用新型中，还可包括红外光源；所述红外光源可以是红外激光笔。也可以是红外激光发射模组，所述红外激光发射模组发射一个红外激光平面，且所述红外激光平面与所述投影模组的投影平面靠近并平行。本实用新型的带红外监控的投影系统中，对第一镜片组进行调焦即可同时满足投影物镜与红外监控物镜的调焦需求，所以当投影画面聚焦清晰时，红外光斑在感应芯片上的成像也满足对图片处理的要求，极大的方便用户使用。另外，由于红外监控模组与投影模组共用一套成像系统，投影画面聚焦清晰后，无论在任何工作距离，其在感应芯片上对应形成的感应画面位置和尺寸是固定的，不会随着投影画面大小变化而变化，使互动算法不需重新标定监控点位置。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:图1是现有投影系统的结构示意图；图2是本实用新型一个优选实施例中投影系统的结构示意图；图3是图2所示投影系统中的投影物镜及红外光源的结构示意图；图4是图2所示投影系统中的投影物镜及红外光源的另一种结构示意图；图5是本实用新型优选实施例二中投影系统的结构示意图；图6是本实用新型优选实施例三中投影系统的结构示意图。
具体实施方式
如图2和图3所示，本实施例中的投影系统包括投影模组和红外监控模组300 ;投影模组包括投影光源100及投影物镜200，投影光源100发出的光依次经投影物镜200中的分光元件500、第一镜片组201后射出；外部的红外光依次经第一镜片组201、分光元件500后传送到红外监控模组300 ;其中，第一镜片组201为可前后移动的结构，分光元件500为固定结构；还包括用于驱动第一镜片组201前后移动的调焦装置700。其中的红外监控模组300包括监控物镜、以及设置在监控物镜内的感应芯片301。其中，红外监控模组300的光轴过分光元件500后与投影物镜200的光轴同轴，且投影物镜200和监控物镜的光学特性需作特别设计，以确保调焦装置在驱动第一镜片组201前后移动使投影物镜实现聚焦清晰时、感应芯片301收到的红外监控画面也同步地实现成像清晰至满足监控要求。另外，由于红外监控模组与投影模组共用一套成像系统，投影画面聚焦清晰后，无论在任何工作距离，其在感应芯片上对应形成的感应画面位置和尺寸是固定的。具体来说，投影模组与红外监控模组之间应满足以下关系:(I)、当投影模组中显示芯片的有效面积大于投影画面在感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，监控物镜的光学放大倍率大于从分光元件500到显示芯片的光学系统的放大倍率。本文中投影画面是指形成于投影平面600上的投影图像所占据的那部分投影平面。(2)、当投影模组中显示芯片的有效面积小于投影画面在感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，监控物镜的光学放大倍率小于从分光元件500到显示芯片的光学系统的放大倍率。(3)、当投影模组中显示芯片的有效面积等于投影画面在感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，监控物镜的光学放大倍率等于从分光元件500到显示芯片的光学系统的放大倍率。另外，为了保证红外监控没有死角，从投影平面600反射回来进入感应芯片301形成红外监控画面的红外光的光路在第一镜片组201上的第一透镜表面处的光线角度，应大于或等于投影光在第一透镜表面处的出射光线角度。具体实施时，投影物镜及红外光源还可以是如图4所示的结构，从图中可以看出，投影物镜200中还设有第二镜片组202，分光元件500位于第一镜片组201与第二镜片组202之间；且此时第一镜片组201为可前后移动的结构，而第二镜片组202和分光元件500为固定结构；投影光源100发出的光依次经第二镜片组202、分光元件500、第一镜片组201后射出。调焦装置700用于驱动第一镜片组201前后移动。本实施例中的其余结构与工作原理均与图3所不的实施例相同。从图2、图5、图6中可以看出，这里的红外光源400是单独外置，即独立于投影物镜设置的。分光元件500可反射红外光线而透射可见光线。光束从投影光源100内射出，然后经过投影物镜200投射到投影平面600上，单独外置的红外光源400射出的光斑(或图形)进入投影平面后，立即被红外监控模组300内的感应芯片301采集到连续的红外图片，互动控制单元运用软件算法，从而判断出光斑的位置及运动轨迹作出识别，实现互动功能。在投影过程中，可见光线(由图3和图4中的A表示)可以直接通过投影物镜200内的分光元件500，使得可见光线的投影图像可以直接通过分光元件500投射到投影平面600上，而在投影平面600上接收到红外光线(由图3和图4中的B表示)经过投影物镜200，到达分光元件500时，红外光线被反射到红外监控模块300内。这样相当于红外监控模块300与投影物镜200的光轴为同一光轴(如图3和图4所示)。优选地,上述分光兀件500可以选用分光棱镜。进一步地,该分光棱镜包括两块相互粘接的直角棱镜501 (如图3和图4所示)，两直角棱镜501的粘接面上设有分光膜502。分光元件500也可以采用分光片，工作原理与采用两块相互粘接的直角棱镜501是一样的。本实用新型的优点是投影平面600和红外监控屏幕重合一致，使得红外监控模组300上的感应区域可以尽可能的大，使图像分辨率更高，亮度均匀性更好，图像失真小。由于第一镜片组201同时满足投影物镜与红外监控物镜的调焦需求，所以当投影画面600聚焦清晰时，红外光斑在感应芯片301上的成像也满足互动控制单元对图片处理的要求，从而可极大的方便用户使用。由于红外监控模组300与投影模组200共用一套成像系统，在投影聚焦清晰时，监控画面600在感应芯片301上的对应感应区域位置和尺寸都是固定的，不会随着投影画面600大小变化而变化，使互动算法不需重新标定监控点位置。如图5所示，在本实用新型的第二实施例中，红外监控投影物镜系统的各个组成部分基本与上一实施例相同，不同的是单独外置的红外光源400换成了红外激光笔401，工作原理与上一实施例完全相同。如图6所示，在本实用新型的第三实施例中，红外监控投影物镜系统的各个组成部分基本与第一实施例相同，不同的是单独外置的红外光源400换成了红外激光发射模组402，红外激光发射模组400将会发射一个红外激光平面，并且该红外激光平面与所述投影模组的投影平面600靠近并平行。当人手在该红外激光平面的范围内做出动作时，打在人手上的红外激光会被反射到红外监控模组300内，从而对人手的动作做出识别，实现互动功能。以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
权利要求1.一种带红外监控的投影系统，包括投影模组和红外监控模组(300);所述投影模组包括投影光源(100 )及投影物镜(200 )，所述投影光源(100 )发出的光依次经所述投影物镜(200)中的分光元件(500)、第一镜片组(201)后射出；所述红外监控模组(300)包括监控物镜及感应芯片(301);外部的红外光依次经所述第一镜片组(201)、分光元件(500)后传送到所述红外监控模组(300);其特征在于， 所述第一镜片组(201)为可前后移动的结构，所述分光元件(500)为固定结构；还包括用于驱动所述第一镜片组(201)前后移动的调焦装置； 所述红外监控模组(300)的光轴过所述分光元件(500)后与所述投影物镜(200)的光轴同轴；且所述投影物镜(200)和监控物镜的光学特性可确保所述调焦装置在驱动所述第一镜片组(201)前后移动使得投影物镜实现聚焦清晰时、所述感应芯片(301)收到的红外监控画面也同步地满足监控要求。
2.根据权利要求1所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，所述投影物镜(200)中还设有第二镜片组(202)，所述分光元件(500)位于所述第一镜片组(201)与第二镜片组(202)之间；所述第二镜片组(202)和分光元件(500)为固定结构；所述投影光源(100)发出的光依次经所述第二镜片组(202)、分光元件(500)、第一镜片组(201)后射出。
3.根据权利要求1或2所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，所述投影模组与红外监控模组(300)之间应满足以下关系: 当所述投影模组中显示芯片的有效面积大于投影画面在所述感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，所述监控物镜的光学放大倍率大于从所述分光元件(500)到显示芯片的光学系统的放大倍率； 当所述投影模组中显示芯片的有效面积小于投影画面在所述感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，所述监控物镜的光学放大倍率小于从所述分光元件(500)到显示芯片的光学系统的放大倍率； 当所述投影模组中显示芯片的有效面积等于投影画面在所述感应芯片上可对应形成的红外监控画面的面积时，所述监控物镜的光学放大倍率等于从所述分光元件(500)到显示芯片的光学系统的放大倍率。
4.根据权利要求3所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，从投影平面(600)反射回来进入所述感应芯片(301)形成红外监控画面的红外光的光路在所述第一镜片组(201)上的第一透镜表面处的光线角度，应大于或等于投影光在所述第一透镜表面处的出射光线角度。
5.根据权利要求1或2所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，所述分光元件(500)包括两块相互粘接的直角棱镜(501)，两块所述直角棱镜(501)的粘接面上设有分光膜(502)。
6.根据权利要求1或2所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，所述分光元件(500)包括分光片。
7.根据权利要求1或2所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，其中还包括红外光源(400)。
8.根据权利要求7所述的带红外监控的投影系统， 其特征在于，所述红外光源(400)为红外激光笔(401)。
9.根据权利要求7所述的带红外监控的投影系统，其特征在于，所述红外光源(400)为红外激光发射模组(402)， 所述红外激光发射模组(400)发射一个红外激光平面，且所述红外激光平面与所述投影模组的投影平面靠近并平行。
专利摘要本实用新型涉及一种带红外监控的投影系统，为解决传统投影系统需要两次调焦等问题，本实用新型的投影系统中包括投影模组、红外监控模组、以及调焦装置；其中，投影光源(100)发出的光依次经分光元件(500)、第一镜片组(201)后射出；外部的红外光依次经第一镜片组(201)、分光元件(500)后传送到红外监控模组(300)；其中仅所述第一镜片组(201)为可前后移动的结构，并设有用于驱动所述第一镜片组(201)前后移动的调焦装置。所述投影物镜(200)和监控物镜的光学特性可确保所述调焦装置在驱动所述第一镜片组(201)前后移动使得投影物镜实现聚焦清晰时、所述感应芯片(301)收到的红外监控画面也同步地满足监控要求。
文档编号G02B7/04GK203012332SQ20122072913
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年11月30日
发明者那庆林, 黄彦, 麦浩晃, 王海湘 申请人:神画科技(深圳)有限公司