自动聚焦投影仪及其自动聚焦方法技术

本发明专利技术提供一种投影仪自动聚焦方法，其包括步骤：超声波发生单元产生超声波信号，调制单元调制超声波信号，超声波发射接收模块发射、接收超声波，解调单元解调接收到的超声波信号，计时单元测量超声波发射到接收的传播时间；数据处理模块测量投影仪到显示屏幕的距离，并输出变焦参数信号和聚焦参数信号；输出模块驱动变焦电机和聚焦电机作动，使变焦透镜和聚焦透镜分别调整变焦参数值和聚焦位置参数值，并将图像投影到显示屏幕上。另外，本发明专利技术还提供一种使用上述方法的自动聚焦投影仪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种投影仪，特别涉及一种自动聚焦投影仪及其自动聚焦方法。
技术介绍
投影仪作为一种图像投影放大装置，广泛应用于教学、培训、会议等场合。投影仪主要根据输入的图像信号，利用液晶单元或者DMD(DigitalMicromirror Device，数字微反射器)微芯片，将光源发出的照明光调制成显示图像的图像光，然后通过光学透镜系统，将图像光放大投射到显示屏幕上，以方便教学、培训、会议等场合作演示之用。传统的投影仪，用户常需要根据其摆放位置，调整其光学透镜系统的焦距和聚焦位置，以使投射到显示屏幕上的图像达到较佳的清晰度。投影仪聚焦调整方法大致包括手动调焦法与自动调焦法。然而手工调焦法存在操作复杂、耗时等缺点。尤其对于吊顶式投影仪，由于其通过支架和连杆固定于天花板上，在实际操作中，用户无法手动调节光学透镜系统的焦距和聚焦位置。投影仪自动调焦法通常又可分为测距法和像检测法两种。一种典型的红外线测距法，其投影仪通过向显示屏幕发射红外线，并接收从显示屏幕反射的光线，根据红外线的传播时间计算投影仪和显示屏幕的距离，再基于此投影距离驱动光学透镜系统调整焦距和聚焦位置，以获得清晰的投影图像。采用此种方法的红外线装置虽然结构简单，然而一般投影仪的投影距离为2～6米左右，而红外线的传播速度(空气介质中约300,000千米/秒)较快，一般的计时器很难达到10-8秒数量级的检测精度，因而用此种方法来调节光学透镜系统的焦距存在调节精度不高的缺点。另外红外线易于被物体吸收，有时出现漏检现象，故实际应用中难以获得理想的光学聚集。一种典型的对比度像检测法采用类似照相机产品使用的自动聚焦(AF，Auto Focus)测距组件。其首先向显示屏幕投射出预定的测试图样，通过自-->动聚焦组件采集此预定的测试图样，并基于对比度、亮度等图像参数实时地将采集到的图样进行处理，与内部已设置的图像参数指标值进行比对，判断聚焦是否准确，进而给出控制信号驱动光学透镜系统调整焦距。然而采用此种方法存在的问题是，在接近焦距对准的状态下，随着焦距移动，对比度、亮度图像参数的变动很小，其通常要多次采集预定测试图样进行参数比对，因而一般需要耗费较长的时间进行自动聚焦调整。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种调节精度高且调整时间短的自动聚焦投影仪。此外，还有必要提供一种投影仪自动聚焦方法。一种自动聚焦投影仪，使输入的图像信号经光学透镜系统聚焦投影到显示屏幕上。包括一输出模块和一数据处理模块，所述输出模块用于将图像投射到显示屏幕上，所述数据处理模块用于计算投影仪和显示屏幕之间的距离，并基于此距离值调整输出模块。其还包括一超声波发射接收模块，所述超声波发射接收模块包括超声波发生单元，调制解调模块，计时单元，所述超声波发生单元用于产生超声波信号，所述调制解调模块用于调制解调超声波信号，所述计时单元用于计算超声波从发射到接收的传播时间，并将时间信号传给数据处理模块。一种投影仪自动聚焦方法，包括如下步骤：超声波发生单元产生超声波信号，调制单元调制超声波信号，超声波发射接收模块发射、接收超声波，解调单元解调接收到的超声波信号，计时单元计算超声波从发射到传播的时间；数据处理模块计算投影仪到显示屏幕的投影距离，并输出最相匹配的变焦参数信号和聚焦位置参数信号；输出模块驱动变焦透镜和聚焦透镜分别调整变焦参数值和聚焦位置参数值。与现有技术相比，对于相同的投影距离，因红外光的传播速度比超声波的传播速度快约106的数量级，在相同的计时条件下，测量超声波的传播时间比测量红外光的传播时间更可以获得良好的精确度；另外，因投影仪的投影距离与变焦参数和聚焦参数有确定的对应关系，所以通过超声波测量出投影仪当前的投影距离值后，即可对应进行投影仪的自动聚焦调整，相对利用对比度像检测法进行自动聚焦调整，有利于缩短调整时间。-->附图说明图1为本专利技术一较佳实施方式揭示的自动聚焦投影仪的整体功能模块图。图2为图1所示之超声波发射接收模块的具体功能模块连接图。图3为图1所示之数据处理模块的具体功能模块连接图。图4为图1所示之输出模块的具体功能模块连接图。图5A为本专利技术一较佳实施方式揭示的投影仪自动聚焦方法流程图。图5B为图5A所示之发射接收超声波步骤的进一步方法流程图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术涉及的自动聚焦投影仪的一种较佳实施方式进行详细描述：如图1所示，投影仪100包括依次电性连接的超声波发射接收模块300、数据处理模块400和输出模块500。超声波发射接收模块300用于发射和接收超声波，计算超声波从发射到接收的传播时间Δt。数据处理模块400用于根据传播时间Δt，由公式Δs＝v·Δt/2计算投影仪100和显示屏幕200之间的投影距离Δs，并给出与当前投影距离Δs最相匹配的变焦参数值和聚焦参数值。输出模块500用于根据接收到的变焦参数值和聚焦参数值将调制图像光清晰地投射到显示屏幕200上。以下将参照附图2、附图3、附图4对超声波发射接收模块300、数据处理模块400和输出模块500的较佳实施方式给予详细的描述。如图2所示，超声波发射接收模块300主要包括超声波发生单元310、调制单元320、发射放大单元330、发射转换单元340、接收转换单元350、接收放大单元360、解调单元370、检波单元380及计时单元390。超声波发生单元310用于发射超声波信号和计时驱动信号。调制单元320和解调单元370分别用于根据不同的信号调制模式调制和解调超声波信号。发射放大单元330和接收放大单元360都用于将信号进行无失真放大。发射转换单元340和接收转换单元350分别用于将电信号转换成超声波和将超声波转换成电信号。检波单元380用于检测具有特定频率或者幅度的信号。计时单元390用于计算超声波发射到接收的传播时间。其中，发射转换单元340具有一转换-->元件(图未示)，其较佳的以压电陶瓷等材料制成。在超声波发射接收模块300发射超声波时，超声波发生单元310同步产生一超声波信号S311和一计时驱动信号S312。其中，超声波信号S311的振动频率较佳的为40千赫兹。计时单元390接收计时驱动信号S312后开始计时，并设定开始计时的时刻为t1。调制单元320较佳地以幅度调制(AM，Amplitude Modulation)模式工作，其接收到超声波信号S311后，产生一低频调频信号(该低频调频信号可为20赫兹)，将此低频调频信号叠加到超声波信号S311上，从而得到周期间隔为0.05秒而以40千赫兹的频率振荡的调制信号S321。发射放大单元330接收调制信号S321并将其放大，输出驱动信号S331给发射转换单元340。发射转换单元340在驱动信号S331的作用下，利用压电陶瓷的压电共振现象(即驱动信号的工作频率等于压电陶瓷的固有振动频率时，输出最大的机械波信号)产生向显示屏幕200发射的超声波W341。超声波发射接收模块300接收从显示屏幕200反射回来的超声波过程如下所述。在超声波发射接收模块300接收从显示屏幕200反射回来的超声波W351时，接收转换单元350利用压电陶瓷的逆压电效应将超声波W351转换成周期间隔为0.05秒而以40千赫兹的频率振荡的超声波信号S351。接收放大单元360接收超声波信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动聚焦投影仪，包括输出模块和数据处理模块，所述输出模块用于将图像投射到显示屏幕上，所述数据处理模块用于计算输出模块和显示屏幕之间的距离，并基于此距离控制输出模块调整所述图像的清晰度，其特征在于：所述自动聚焦投影仪包括超声波发射接收模块，以向显示屏幕发射超声波，并接收从显示屏幕发射回来的超声波，所述超声波发射接收模块包括超声波发生单元、调制解调模块、发射转换单元、接收转换单元及计时单元，所述超声波发生单元用于产生超声波信号，所述调制解调模块用于调制解调所述超声波信号，所述发射转换单元用于接收调制后的超声波信号，并向显示屏幕发射超声波，所述接收转换单元用于接收从所述显示屏幕反射回来的超声波，并将所述超声波转换成超声波信号，所述计时单元用于计算所述超声波从发射到接收的传播时间，并将时间信号传给所述数据处理模块。

【技术特征摘要】
1.一种自动聚焦投影仪，包括输出模块和数据处理模块，所述输出模块用于将图像投射到显示屏幕上，所述数据处理模块用于计算输出模块和显示屏幕之间的距离，并基于此距离控制输出模块调整所述图像的清晰度，其特征在于：所述自动聚焦投影仪包括超声波发射接收模块，以向显示屏幕发射超声波，并接收从显示屏幕发射回来的超声波，所述超声波发射接收模块包括超声波发生单元、调制解调模块、发射转换单元、接收转换单元及计时单元，所述超声波发生单元用于产生超声波信号，所述调制解调模块用于调制解调所述超声波信号，所述发射转换单元用于接收调制后的超声波信号，并向显示屏幕发射超声波，所述接收转换单元用于接收从所述显示屏幕反射回来的超声波，并将所述超声波转换成超声波信号，所述计时单元用于计算所述超声波从发射到接收的传播时间，并将时间信号传给所述数据处理模块。2.如权利要求1所述的自动聚焦投影仪，其特征在于：所述数据处理模块基于所述距离输出变焦参数信号和聚焦参数信号控制所述输出模块调整所述图像的清晰度。3.如权利要求1所述的自动聚焦投影仪，其特征在于：所述调制解调模块以幅度调制解调模式工作。4.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁世芳，丁林坤，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[]