CN100347651C - 一种用于交互式投影显示的光学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于交互式投影显示的光学装置，在该光学装置的投影光轴上设置有分光镜，使得该光学装置中的光电探测器与投影镜头共光轴；光电探测器可以全部或者部分使用投影镜头的光学元件来汇聚光能量。本发明采用分光镜的分光实现了光电探测器与投影镜头的完全共轴，消除光电探测器离轴产生的探测图像变形，提高了书写笔的定位精度；光电探测器部分或者全部的使用了投影镜头，提高了定位精度和分辨率；且由于光电探测的图像失真小，且和投影显示的图像失真一致，无须再进行校正处理，使得后续处理电路大大简化，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于交互式投影显示的光学装置。
背景技术
随着计算机等相关技术的迅猛发展，多媒体演示领域产品层出不穷：从投影机、视频展台、到交互式电子白板等；从传统的记录型，多媒体方式、发展到交互式的，这些产品也逐步走进了各大企事业单位、教学系统、医疗机构、日常生活等各个领域，给用户带来了全新的科技享受。
目前的光电交互式投影显示屏其投影镜头和用于接收电子书写笔信号的光电探测头并不是同轴安装。如图1所示，即现有的光电式交互式投影显示屏的结构，书写笔1位于投影显示屏2的前面，在投影显示屏2的背面分别设置有投影机本体6和光电探测头7。它们分开放置，光轴出现分离。不共轴的设置会使探测到的图像产生较大的变形，这种变形与镜头本身的畸变融合在一起，很难校正，校正的成本也很高。变形和畸变的存在直接影响到书写笔的定位精度。虽然在电子方面采用了相应的校正算法，但一方面变形和畸变直接影响了探测图像的分辨率，电子校正的精度也不高，另一方面采用电子校正又提高了成本。并且由于投影镜头和光电探测头不共光轴无法实现畸变的同步调整，信号处理也相对复杂。
发明内容
本发明的目的在于改进书写笔光电探测的精度和分辨率，提供了一种采用共轴设置光学器件而达到高精度定位、低成本，无需额外校正的用于交互式投影显示的光学装置。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案，即一种用于交互式投影显示的光学装置，位于投影显示屏的一侧，在该光学装置的投影光轴上设置有分光镜，使得该光学装置中的光电探测器与投影镜头共光轴；光电探测器可以全部或者部分使用投影镜头的光学元件来汇聚光能量。
根据本发明的一种用于交互式投影显示的光学装置，所述分光镜是设置在投影镜头各光学元件之间的光路中的。
根据本发明的另一种用于交互式投影显示屏的光学装置，它采用L型投影镜头，在投影镜头光轴转折处设置分光镜替换原L型投影镜头中的反光镜。
在分光镜与光电探测器之间设置有附加透镜，该附加透镜与共用的投影镜头光学元件一起完成光能量的汇聚，该附加镜头可以和投影镜头位于分光镜之后的光学元件相同，也可以是另外专为红外探测器设计的。
根据本发明的一种用于交互式投影显示屏的光学装置，分光镜是设置在图像生成器与投影镜头之间的光路中。
根据本发明的一种用于交互式投影显示的光学装置中，所述分光镜可以是涂覆分光膜的光学元件。
本发明还提供了一种用于交互式投影显示屏的光学装置，分光镜是设置在投影镜头前的，光电探测器设置在分光镜一侧，其光轴与投影光轴垂直。
本发明所述的分光镜是用来将投影光和带有书写笔位置信息的载波光分开，即它可以是反投影光波而透光电探测光波的分光镜或反光电探测光波透投影光波的分光镜。通常的情况可以选择反可见透红外光分光镜或反红外透可见光分光镜。
本发明所述的投影光和带有书写笔位置信息的载波光可以是但不仅限于可见光和红外光，可以是任何能够被分光镜分开的具不同波长的光；所述分光镜可以是反可见透红外或反红外透可见的，但也不仅限于此，它可以根据投影光和带有书写笔位置信息的载波光的不同而选择不同的种类。
本发明的有益效果在于：
1、采用分光镜的分光实现了光电探测器与投影镜头的完全共轴，消除光电探测器离轴产生的探测图像变形，提高了书写笔的定位精度；
2、由于光电探测器部分或者全部的使用了投影镜头，而投影镜头一般质量高、畸变小，提高了定位精度和分辨率。即使存在少量的畸变，也由于投影和光电探测的畸变一致，而不影响该装置书写与投影显示的一致性。
3、由于光电探测的图像失真小，而且和投影显示的图像失真一致，无须再进行校正处理，使得后续处理电路大大简化，降低了成本。
附图说明
图1为现有的交互式电子白板投影装置的结构示意图；
图2为实施例一的结构示意图；
图3为实施例二的结构示意图；
图4为实施例三的结构示意图；
图5为实施例四的结构示意图；
图6为实施例五的结构示意图；
图7为实施例三中棱镜结构的放大示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图2所示一种用于交互式投影显示屏的光学装置，书写笔1发出的带有位置信息的载波光为红外光，其中图像生成器5、棱镜4与投影机镜头3呈直线设置，在投影机镜头3的光学元件之间设置反红外透可见的分光镜8。光电探测器9为红外探测器，设置在分光镜8一侧，其光轴与投影机镜头3光轴垂直。在分光镜8与光电探测器9之间设置有附加透镜10。
实施例二：
如图3所示一种用于交互式投影显示屏的光学装置，书写笔1发出的带有位置信息的载波光为红外光，它采用L型投影镜头，在投影机镜头3光路折转的设置反可见透红外分光镜8’，替换原来的反光镜，它将投影光和带有书写笔1位置信息的载波光分开，光电探测器9设置在分光镜8’后方的光轴上对带有书写笔位置信息的红外光进行探测。在分光镜8’与光电探测器9之间设置有附加透镜10’。
实施例三：
如图4所示一种用于交互式投影显示屏的光学装置，书写笔1发出的带有位置信息的载波光为红外光，其中图像生成器5、棱镜4与投影机镜头3呈直线设置，如图7所示棱镜结构的放大示意图，在棱镜4内的斜面上涂有反红外透可见的分光膜，它将投影光和带有书写笔位置信息的载波光分开，光电探测器9设置在棱镜的一侧，其光轴与投影光轴垂直。
实施例四：
如图5所示一种用于交互式投影显示屏的光学装置，书写笔1发出的带有位置信息的载波光为红外光，其中图像生成器5、与投影机镜头3呈直线设置，在图像生成器5与投影机镜头3之间设置反红外透可见的分光镜8，它将投影光和带有书写笔位置信息的载波光分开，光电探测器9设置在反红外透可见分光镜8的一侧，其光轴与投影光轴垂直。
实施例五：
如图6所示一种用于交互式投影显示屏的光学装置，书写笔1发出的带有位置信息的载波光为红外光，其中图像生成器5、棱镜4与投影机镜头3呈直线设置，反红外透可见分光镜8设置在投影镜头前的投影光轴上，光电探测头7设置在分光镜8的一侧，通过另配置的镜头汇聚带有书写笔位置信息的红外光，其光轴与投影光轴垂直。这种结构只能消除离轴引起的图像失真，镜头的畸变由红外探测镜头自己校正。
本发明中所述的书写笔可以是发射光波的有源笔，也可以是反射或者其它方式使探测光波发生变化的笔形物。本装置可以使用于背投影的互动投影显示屏中，也可以应用于前投影的互动投影显示屏中。
Claims (7)
1、一种用于交互式投影显示的光学装置，其特征在于：在该光学装置的投影镜头光轴上设置有分光镜，使得该光学装置中的光电探测器与投影镜头共光轴；光电探测器可以全部或者部分使用投影镜头的光学元件来汇聚光能量。
2、根据权利要求1所述的一种用于交互式投影显示的光学装置，其特征在于：所述的分光镜设置在投影镜头各光学元件之间的光路中。
3、根据权利要求2所述的一种用于交互式投影显示的光学装置，它采用L型投影镜头，其特征在于：所述的分光镜设置在投影镜头光轴转折处，替换原L型投影镜头中的反光镜。
4、根据权利要求2或3所述的一种用于交互式投影显示的光学装置，其特征在于：在分光镜与光电探测器之间设置有附加透镜，该附加透镜与共用的投影镜头光学元件一起完成光能量的汇聚。
5、根据权利要求1所述的一种用于交互式投影显示的光学装置，其特征在于：所述分光镜设置在图像生成器与投影镜头之间的光路中。
6、根据权利要求1所述的一种用于交互式投影显示的光学装置，其特征在于：所述分光镜可以是涂覆分光膜的光学元件。
7、一种用于交互式投影显示的光学装置，其特征在于：在投影镜头的前面设置分光镜，光电探测头设置在分光镜一侧，其光轴与投影镜头光轴垂直。
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