CN112799275B - 一种超短焦投影镜头调焦方法、调焦***及投影仪 - Google Patents

一种超短焦投影镜头调焦方法、调焦***及投影仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超短焦投影镜头调焦方法、调焦***及投影仪，涉及投影技术领域，用于解决现有超短焦投影镜头调焦方法的调焦效率低的问题。本发明中的超短焦投影镜头调焦方法包括：接收调焦指令；获取投影设备与投影屏幕之间的当前投影距离；比较当前投影距离和多个预设投影距离，其中，多个预设投影距离与多个第一预设位置范围一一对应，相邻两个第一预设位置范围之间存在第二预设位置范围；若当前投影距离和多个预设投影距离中一个预设投影距离相等，则控制可移动镜组移动至与第一预设位置范围；若当前投影距离位于多个预设投影距离中相邻两个预设投影距离之间，则控制可移动镜组移动至第二预设位置范围。本发明用于对可移动镜组进行调焦。

Description

一种超短焦投影镜头调焦方法、调焦***及投影仪
技术领域
本发明涉及投影相关技术领域，尤其涉及一种超短焦投影镜头调焦方法、调焦***及投影仪。
背景技术
投影***是由投影设备、投影屏幕、图像控制器及其他辅助设备组成的显示***。投影仪，又称投影机，是一种能够将图像或视频通过投影设备中的镜头组件将画面放大并投射至投影屏幕上的设备。
目前，随着超短焦投影仪的出现，由于超短焦投影仪具有很短的透射比，透射比即投影仪到投影屏幕之间的投影距离与屏幕尺寸之比，因此投影仪从距离投影屏幕表面几英寸开外之处，才能够将画面投射到大屏幕(70英寸或以上)上，以及在投影机前走动而挡住投影屏幕上画面的情况将不复存在。同时，为了保证投影屏幕上的投影图像或投影画面均清晰，就需要对超短焦投影镜头中的可移动镜组的位置进行调整，现有技术中的投影设备的调焦方法包括手动调焦和自动调焦两种。
手动调焦：手动调焦是通过手动调节可移动镜组的位置，以保证投影屏幕上的投影图像的显示效果较好，但是，手动调焦的调焦过程比较费时，并且调焦的好坏程度是通过人眼宏观决定的，因此手动调焦的调焦效率和调焦准确性均较低。
自动调焦：自动调焦的初始阶段，需要将可移动镜组先向一个方向试调一个预设距离，之后根据投影屏幕上投影图像的显示效果的好坏，判断当前可移动镜组的移动方向是否正确。若可移动镜组先向一个方向试调一个预设距离，投影屏幕上的投影图像的显示效果变好，则表明当前可移动镜组的移动方向正确；若可移动镜组先向一个方向试调一个预设距离，投影屏幕上的投影图像的显示效果变坏，则表明当前可移动镜组的移动方向不正确。上述自动调焦方法存在以下问题：第一，上述自动调焦方法需要先判断可移动镜组的移动方向是否正确。第二，上述自动调焦的方法中可移动镜组在调焦的过程中，可移动镜组每次只能移动一个预设距离、且每移动一个预设距离，就需要人工或机器判断一次投影屏幕上的投影图像的显示效果是否满足要求，上述可移动镜组的调焦过程比较费时、且调焦效率较低。
发明内容
本发明提供一种超短焦投影镜头调焦方法、调焦***及投影仪，用于解决现有技术中的超短焦投影镜头调焦方法的调焦效率低的问题。
为达到上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种超短焦投影镜头调焦方法，所述超短焦投影镜头包括：固定镜组和可移动镜组；驱动马达，所述驱动马达以驱动所述可移动镜组沿着光轴的方向移动；所述超短焦投影镜头调焦方法包括以下步骤：接收调焦指令；获取投影设备与投影屏幕之间的当前投影距离；比较所述当前投影距离和多个预设投影距离，其中，多个所述预设投影距离与所述可移动镜组的多个第一预设位置范围一一对应，相邻两个第一预设位置范围之间存在第二预设位置范围，所述第二预设位置范围的两个端点值分别为相邻两个预设投影距离所对应的相邻两个所述第一预设位置范围中相互靠近的两个端点值；若所述当前投影距离和多个预设投影距离中的一个预设投影距离相等，则控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至与所述第一预设位置范围；若所述当前投影距离位于多个预设投影距离中的相邻两个预设投影距离之间，则控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至所述第二预设位置范围。
第二方面，本发明还提供了一种超短焦投影仪，其采用了上述超短焦投影镜头调焦方法。
第三方面，本发明还提供了一种超短焦投影镜头调焦***，用于调整投影设备中可移动镜组与投影屏幕之间的距离，包括：测距装置，所述测距装置用于测量投影设备和投影屏幕之间的投影距离；驱动马达，所述驱动马达与所述可移动镜组连接，并驱动所述可移动镜组沿着光轴移动；控制器，所述控制器与所述测距装置、所述驱动马达均电连接，所述控制器包括：存储模块，所述存储模块用于预设投影距离和预设位置范围之间的对应关系的调焦参数表；控制模块，所述控制模块用于根据所述测距装置获得的投影距离和所述存储模块存储的所述调焦参数表，控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至所述预设位置范围。
第四方面，本发明还提供了一种超短焦投影仪，其包括上述超短焦投影镜头调焦***。
本发明实施例提供的超短焦投影镜头调焦方法，在超短焦投影镜头接收到调焦指令后，即表明当前投影屏幕上的投影图像的显示效果较差，获取当前投影设备与投影屏幕之间的投影距离，并将当前投影距离与多个预设投影距离进行比较，并且多个预设投影距离与可移动镜组的多个第一预设位置范围一一对应，若当前投影距离与多个预设投影距离中的一个预设投影距离相等时，则由多个预设投影距离中与当前投影距离相等的一个预设投影距离能够直接确定可移动镜组的目标移动位置范围为第一预设位置范围，随后控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第一预设位置范围；若当前投影距离位于多个预设投影距离中的相邻两个预设投影距离之间，即当前投影距离与多个预设投影距离中的所有预设投影距离均不相等，表明可移动镜组的目标移动位置范围位于相邻两个预设投影距离所对应的相邻两个第一预设位置范围之间，即移动至第二预设位置范围，随后控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第二预设位置范围，从而提高了投影屏幕上的当前投影图像的显示效果。相较于现有技术，本发明实施例提供的超短焦投影镜头调焦方法不需多次移动可移动镜组，即可将可移动镜组移动至与当前投影距离对应的聚焦位置附近，缩短了可移动镜组的调焦时间，从而提高了可移动镜组的调焦效率。
同时，本发明实施例还提供的超短焦投影仪，其采用了上述超短焦投影镜头调焦方法，因此采用上述超短焦投影镜头调焦方法的超短焦投影仪的调焦过程所需要花费的时间较短，调焦效率较高。
本发明实施例提供的超短焦投影镜头调焦***先通过将预设投影距离和预设位置范围之间的对应关系的调焦参数表预先存储在控制器的存储模块中。随后当需要调整可移动镜组的位置时，控制器用于获取测距装置测量到的投影设备与投影屏幕之间的投影距离，并从存储模块中的调焦参数表中查找与当前的投影距离相对应预设水平距离所对应的预设位置范围，控制器对驱动马达发出控制指令，驱动马达接收到该控制指令后，控制可移动镜组移动至该预设位置范围。相较于现有技术，本发明实施例通过将可移动镜组移动一次，即可将可移动镜组移动至与当前投影距离对应的聚焦位置附近；同时由于预先在存储模块中存储有调焦参数表，因此可移动镜组在移动至上述预设位置范围的过程中，并不是逐步移动的，从而缩短了可移动镜组的调焦时间，从而提高了可移动镜组的调焦效率。
同时，本发明实施例还提供的超短焦投影仪，其采用了上述超短焦投影镜头调焦***，因此采用上述超短焦投影镜头调焦***的超短焦投影仪的调焦过程所需要花费的时间较短，调焦效率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本发明实施例中的超短焦投影镜头调焦方法的流程图；
图2为本发明实施例中的第一种工况的结构示意图；
图3为本发明实施例中的第二种工况的结构示意图；
图4为本发明实施例中超短焦投影***的结构示意图；
图5为本发明实施例中超短焦投影镜头组件结构示意图；
图6为本发明实施例中超短焦投影镜头调焦***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
随着显示技术的发展，人们对投影至投影屏幕上的图像或者视频的显示效果的要求越来越高。这使得每当改变投影设备与投影屏幕之间的投影距离、或者改变显示倍率时，就需要对投影设备中的可移动镜组的位置进行调整，否则投影屏幕上的图像或者视频便会变得模糊，用户无法观看投影的图像或者视频，从而降低了投影设备在使用过程中的用户体验。为此，本发明提供了一种自动调焦方法，用于对镜头组件中的可移动镜组进行调焦。
参照图1，本发明实施例提供了一种超短焦投影镜头调焦方法，超短焦投影镜头包括：固定镜组和可移动镜组；驱动马达，驱动马达以驱动可移动镜组沿着光轴的方向移动；超短焦投影镜头调焦方法包括以下步骤：接收调焦指令；获取投影设备与投影屏幕之间的当前投影距离L(i)；比较当前投影距离L(i)和多个预设投影距离L'(j)，其中，多个预设投影距离L'(j)与可移动镜组的多个第一预设位置范围一一对应，相邻两个第一预设位置范围之间存在第二预设位置范围，第二预设位置范围的两个端点值分别为相邻两个预设投影距离所对应的相邻两个第一预设位置范围中相互靠近的两个端点值；若当前投影距离L(i)和多个预设投影距离中的一个预设投影距离相等，则控制驱动马达驱动可移动镜组移动至与第一预设位置范围；若当前投影距离L(i)位于多个预设投影距离中的相邻两个预设投影距离之间，则控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第二预设位置范围。上述控制驱动马达移动可移动镜组的操作，可通过超短焦投影镜头的主控制器中用于控制驱动马达的控制模块执行，也可通过超短焦投影镜头中专门设置的用于控制驱动马达的子控制器执行；上述控制器中包括存储模块,存储模块用于存储与多个预设投影距离L'(j)一一对应的多个第一预设位置范围，上述超短焦投影镜头中包括计数模块，计数模块与上述控制器电连接，并且用于记录可移动镜组的调焦次数。
本发明实施例提供的超短焦投影镜头调焦方法，在超短焦投影镜头接收到调焦指令后，即表明当前投影屏幕上的投影图像的显示效果较差，获取当前投影设备与投影屏幕之间的投影距离，并将当前投影距离L(i)与多个预设投影距离L'(j)进行比较，并且多个预设投影距离L'(j)与可移动镜组的多个第一预设位置范围一一对应，若当前投影距离L(i)与多个预设投影距离L'(j)中的一个预设投影距离相等时，则由多个预设投影距离L'(j)中与当前投影距离L(i)相等的一个预设投影距离能够直接确定可移动镜组的目标移动位置范围为第一预设位置范围，随后控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第一预设位置范围；若当前投影距离L(i)位于多个预设投影距离L'(j)中的相邻两个预设投影距离之间，即当前投影距离L(i)与多个预设投影距离L'(j)中的所有预设投影距离均不相等，表明可移动镜组的目标移动位置范围位于相邻两个预设投影距离所对应的相邻两个第一预设位置范围之间，即移动至第二预设位置范围，随后控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第二预设位置范围，从而提高了投影屏幕上的当前投影图像的显示效果。相较于现有技术，本发明实施例提供的超短焦投影镜头调焦方法不需多次移动可移动镜组，即可将可移动镜组移动至与当前投影距离L(i)对应的聚焦位置附近，缩短了可移动镜组的调焦时间，从而提高了可移动镜组的调焦效率。
需要说明的是：上述第二预设位置范围为每相邻两个第一预设位置范围之间的位置范围，即第二预设位置范围位于第一预设位置范围X'(j)与第一预设位置范围X'(j+1)之间。
基于上述实施例，由于上述将可移动镜组移动至第一预设位置，只是将可移动镜组移动至与当前投影距离L(i)对应的聚焦位置附近，由此经过上述移动后，可移动镜组仍有可能并不处于最佳的聚焦位置，由此上述控制驱动马达驱动可移动镜组移动至与第一预设位置范围之后，还包括：控制驱动马达驱动可移动镜组在第一预设位置范围内移动预设间距d；获取当前投影屏幕的投影图像；根据投影图像，得到投影图像的当前清晰度值D(t)；若当前清晰度值D(t)等于预设清晰度值Db，则控制驱动马达停机；若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db，则返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第一预设位置范围内移动预设间距的步骤。上述投影***中还包括图像采集装置，图像采集装置用于采集投影屏幕上的投影图像、且其与上述主控制器或子控制器电连接。上述存储模块还用于存储内置图卡和预设清晰度值Db，上述预设清晰度值Db为该内置图卡的最佳清晰度值。
同理，由此上述控制驱动马达驱动可移动镜组移动至与第二预设位置范围之后，还包括：控制驱动马达驱动可移动镜组在第二预设位置范围内移动预设间距d；获取当前投影屏幕的投影图像；根据投影图像，得到投影图像的当前清晰度值D(t)；若当前清晰度值D(t)等于预设清晰度值Db，则控制驱动马达停机；若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db，则返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第二预设位置范围内移动预设间距的步骤。
进一步地，上述接收调焦指令具体包括：获取当前投影屏幕的投影图像；根据投影图像，处理得到投影图像的当前清晰度值D(t)；若当前清晰度值D(t)等于于预设清晰度值Db，则控制驱动马达停机；若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db，则返回接收调焦指令的步骤。由此，若接收调焦指令，则表明可移动镜组需要调焦，控制器控制投影设备将投影图像投射至投影屏幕上，并控制图像采集装置采集投影屏幕上的投影图像，处理得到该投影图像的清晰度值D(t)；上述控制器将当前清晰度值D(t)与预设清晰度值Db进行比较，若清晰度值D(t)等于预设清晰度值Db，则此时投影屏幕上的投影图像的清晰度值较好，可移动镜组无需进行调焦，控制驱动马达停机；若清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db，则表明投影屏幕上的投影图像的显示效果不好，可移动镜组需要调焦，返回接收调焦指令的步骤。
此外，通过判断投影屏幕上的投影图像的清晰度值，能够避免在可移动镜组不需要调焦的情况下，控制器控制可移动镜组执行调焦操作，减少可移动镜组不必要的调焦操作，并且由于投影屏幕上投影图像的清晰度值，能够直观的反映当前投影图像的显示效果，因此通过清晰度值判断可移动镜组是否需要调焦，其可靠性较高。
可选地，上述的超短焦投影镜头调焦方法，在比较当前投影距离L(i)和多个预设投影距离L'(j)之后，在控制驱动马达驱动可移动镜组移动至与第一预设位置范围之前，还包括：获取可移动镜组的当前位置X(t)；若当前投影距离L(i)和多个预设投影距离L'(j)中的一个预设投影距离相等、且可移动镜组的当前位置X(t)位于第一预设位置范围之外，则控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第一预设位置范围中最靠近可移动镜组的当前位置X(t)的端点位置，完成粗调步骤，之后返回接收调焦指令的步骤，并再次获取当前投影屏幕的投影图像；根据投影图像，得到投影图像的当前清晰度值D(t)；若当前清晰度值D(t)等于预设清晰度值Db，可移动镜组无需进行调焦，控制驱动马达停机；若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db，则表明可移动镜组还需要继续进行下一调整步骤，即微调步骤。
同理，上述的超短焦投影镜头调焦方法，在比较当前投影距离L(i)和多个预设投影距离L'(j)之后，在控制驱动马达驱动可移动镜组移动至与第二预设位置范围之前，还包括：获取所述可移动镜组的当前位置X(t)；若当前投影距离L(i)位于多个预设投影距离L'(j)中的相邻两个预设投影距离之间、且可移动镜组的当前位置X(t)位于第二预设位置范围之外，则控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第二预设位置范围中最靠近可移动镜组的当前位置X(t)的端点位置，并返回接收调焦指令的步骤。
下面结合两种工况分别对可移动镜组的当前位置X(t)位于第一预设位置范围之外，以及可移动镜组的当前位置X(t)位于第二预设位置范围之外进行具体说明：
第一种工况
在上述超短焦投影镜头调焦方法中，若当前投影距离L(i)和多个预设投影距离L'(j)中的一个预设投影距离相等、且可移动镜组的当前位置位于第一预设位置范围之外，则控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第一预设位置范围中最靠近可移动镜组的当前位置的端点位置具体包括：
当X(t)＜X1'(j)，X1'(j)为第一预设位置范围的第一端点位置时，控制驱动马达驱动所述可移动镜组移动至X1'(j)，并返回接收调焦指令的步骤。
当X(t)＞X2'(j)，X2'(j)为第一预设位置范围的第二端点位置时，控制驱动马达驱动所述可移动镜组移动至X2'(j)，并返回接收调焦指令的步骤。其中，X1'(j)＜X2'(j)。
参照图2，当多个预设投影距离L'(j)中刚好存在一个预设投影距离与当前投影距离L(i)相等时，与当前投影距离L(i)所对应的目标位置范围为第一预设位置范围，其中，第一预设位置范围中的第一端点位置X1'(j)为图2中的左端点位置，第一预设位置范围中的第二端点位置X2'(j)为图2中的右端点位置，X1'(j)＜X2'(j)。
当X(t)＜X1'(j)，表明可移动镜组的当前位置X(t)位于左端点位置X1'(j)的左边，此时可移动镜组与左端点位置X1'(j)之间的距离较短，控制器控制可移动镜组移动至第一预设位置范围中的左端点位置X1'(j)需要花费的时间较短，从而能够进一步缩短可移动镜组移动至第一预设位置范围的时间。当控制器执行完可移动镜组的移动操作，即完成粗调步骤，之后返回接收调焦指令的步骤，并再次确定可移动镜组是否还需要继续进行下一调整步骤，即微调步骤。
同理，当X(t)＞X2'(j)时，表明可移动镜组的当前位置X(t)位于左端点位置X2'(j)的右边，此时可移动镜组与右端点位置X2'(j)之间的距离较短，控制器控制可移动镜组移动至第一预设位置范围中的右端点位置X2'(j)，之后返回接收调焦指令的步骤。
基于上述实施例，上述控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第一预设范围的端点值，之后返回接收调焦指令的步骤，判断可移动镜组是否还需要继续进行调整，若判断得到可移动镜组仍然需要进行调整，则进入微调步骤。
当X(t)＜X1'(j)，X1'(j)为第一预设位置范围的第一端点位置时，控制驱动马达保持当前旋转方向不变，并驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距d；此时当前的旋转方向指的是驱动马达驱动可移动镜组移动至第一端点位置X1'(j)时驱动马达的旋转方向。
当X(t)＞X2'(j)，X2'(j)为第一预设位置范围的第二端点位置时，控制驱动马达保持当前旋转方向不变，并驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距d；此时当前的旋转方向指的是驱动马达驱动可移动镜组移动至第二端点位置X2'(j)时驱动马达的旋转方向。
进一步地，上述超短焦投影镜头调焦方法中在比较当前投影距离L(i)和多个预设投影距离L'(j)之后，在控制驱动马达驱动可移动镜组移动至与第一预设位置范围之前，还包括：获取可移动镜组的当前位置X(t)；若当前投影距离L(i)与多个预设投影距离L'(j)中的一个预设投影距离相等、且可移动镜组的当前位置X(t)位于第一预设位置范围，则返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第一预设位置范围内移动预设间距的步骤。若当前投影距离L(i)与多个预设投影距离L'(j)中的一个预设投影距离相等、且可移动镜组的当前位置X(t)位于第一预设位置范围，即X1'(j)＜X(t)＜X2'(j)，此时可移动镜组无需进行粗调，直接进入微调步骤。首先，通过接受调焦指令的具体步骤，先去判断可移动镜组是否需要进行微调，若判断可移动镜组需要继续进行调整，则进入微调步骤。其次，若可移动镜组需要进行微调，由于当前可移动镜组处于第一预设位置范围内，在进入微调步骤之前，还需要通过判断步骤以确定可移动镜组的移动方向，此时控制器控制可移动镜组在第一预设范围内移动预设间距d。
进一步地，本发明实施例中的超短焦投影镜头调焦方法中，若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db，则返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第一预设位置范围内移动预设间距的步骤具体包括(判断步骤)：若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)大于上一次清晰度值D(t-1)，则控制驱动马达当前的旋转方向保持上一次的旋转方向，并返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第一预设位置范围内移动预设间距d的步骤；若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)小于上一次清晰度值D(t-1)，则更换驱动马达当前的旋转方向为上一次旋转方向的反方向，并返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第一预设位置范围内移动预设间距d的步骤。若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)大于上一次清晰度值D(t-1)，则表明可移动镜组在上述步骤移动预设间距d之后，投影屏幕上的投影图像的清晰度值得到增加，即可移动镜组的移动方向是正确的，此时驱动马达当前的旋转方向保持上一次的旋转方向即可。若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)小于上一次清晰度值D(t-1)则表明可移动镜组在上述步骤移动预设间距d之后，投影屏幕上的投影图像的清晰度值愈加不好，即在上述步骤中可移动镜组的移动方向是错误的，此时需要更换驱动马达当前的旋转方向为上一次旋转方向的反方向，以改变可移动镜组的移动方向。
第二种工况
同理，在上述超短焦投影镜头调焦方法中，若当前投影距离L(i)位于多个预设投影距离L'(j)中的相邻两个预设投影距离之间、且可移动镜组的当前位置X(t)位于第二预设位置范围之外，则控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第二预设位置范围中最靠近可移动镜组的当前位置X(t)的端点位置具体包括：
当X(t)＜X1'(j)，X1'(j)为第二预设位置范围的第一端点位置时，控制驱动马达驱动所述可移动镜组移动至X1'(j)，并返回接收调焦指令的步骤。
当X(t)＞X2'(j)，X2'(j)为第二预设位置范围的第二端点位置时，控制驱动马达驱动所述可移动镜组移动至X2'(j)，并返回接收调焦指令的步骤。其中，X1'(j)＜X2'(j)。
参照图3，当当前投影距离L(i)位于多个预设投影距离L'(j)中的相邻的两个预设投影距离之间(多个预设投影距离L'(j)中中的任何一个预设投影距离均与当前投影距离L(i)不相等)时，与当前投影距离L(i)所对应的目标位置范围即为第二预设位置范围，其中，第二预设位置范围中的第一端点位置X1'(j)为图3中的左端点位置，第二预设位置范围中的第二端点位置X2'(j)为图3中的右端点位置，X1'(j)＜X2'(j)。
当X(t)＜X1'(j)，表明可移动镜组的当前位置X(t)位于左端点位置X1'(j)的左边，此时可移动镜组与左端点位置X1'(j)之间的距离较短，控制器控制可移动镜组移动至第二预设位置范围中的左端点位置X1'(j)需要花费的时间较短，从而能够进一步缩短可移动镜组移动至第二预设位置范围的时间。当控制器执行完可移动镜组的移动操作，即完成粗调步骤，之后返回接收调焦指令的步骤，并再次确定可移动镜组是否还需要继续进行下一调整步骤，即微调步骤。
当X(t)＞X2'(j)时，表明可移动镜组的当前位置X(t)位于左端点位置X2'(j)的右边，此时可移动镜组与右端点位置X2'(j)之间的距离较短，控制器控制可移动镜组移动至第二预设位置范围中的右端点位置X2'(j)，之后返回接收调焦指令的步骤。
基于上述实施例，上述控制驱动马达驱动可移动镜组移动至第二预设范围的端点值，之后返回接收调焦指令的步骤，判断可移动镜组是否还需要继续进行调整，若判断得到可移动镜组仍然需要进行调整，则进入微调步骤。
当X(t)＜X1'(j)，X1'(j)为第二预设位置范围的第一端点位置时，控制驱动马达保持当前旋转方向不变，并驱动所述可移动镜组在所述第二预设位置范围内移动预设间距d；此时当前的旋转方向指的是驱动马达驱动可移动镜组移动至第一端点位置X1'(j)时驱动马达的旋转方向。
当X(t)＞X2'(j)，X2'(j)为第二预设位置范围的第二端点位置时，控制驱动马达保持当前旋转方向不变，并驱动所述可移动镜组在所述第二预设位置范围内移动预设间距d；此时当前的旋转方向指的是驱动马达驱动可移动镜组移动至第二端点位置X2'(j)时驱动马达的旋转方向。
进一步地，上述超短焦投影镜头调焦方法中在比较当前投影距离L(i)和多个预设投影距离L'(j)之后，在控制驱动马达驱动可移动镜组移动至与第二预设位置范围之前，还包括：获取可移动镜组的当前位置X(t)；若当前投影距离L(i)位于多个预设投影距离L'(j)中的相邻两个预设投影距离之间、且可移动镜组的当前位置X(t)位于第二预设位置范围，则返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第二预设位置范围内移动预设间距的步骤。若当前投影距离L(i)位于多个预设投影距离L'(j)中的相邻两个预设投影距离之间、且可移动镜组的当前位置X(t)位于第二预设位置范围，即X1'(j)＜X(t)＜X2'(j)，此时可移动镜组无需进行粗调，直接进入微调步骤。首先，通过接受调焦指令的具体步骤，先去判断可移动镜组是否需要进行微调，若判断可移动镜组需要继续进行调整，则进入微调步骤。其次，若可移动镜组需要进行微调，由于当前可移动镜组处于第二预设位置范围内，在进入微调步骤之前，还需要通过判断步骤以确定可移动镜组的移动方向，此时控制器控制可移动镜组在第二预设范围内移动预设间距d。
进一步地，本发明实施例中的超短焦投影镜头调焦方法中，若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db，则返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第二预设位置范围内移动预设间距的步骤具体包括(判断步骤)：若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)大于上一次清晰度值D(t-1)，则控制驱动马达当前的旋转方向保持上一次的旋转方向，并返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第二预设位置范围内移动预设间距d的步骤；若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)小于上一次清晰度值D(t-1)，则更换驱动马达当前的旋转方向为上一次旋转方向的反方向，并返回控制驱动马达驱动可移动镜组在第二预设位置范围内移动预设间距d的步骤。若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)大于上一次清晰度值D(t-1)，则表明可移动镜组在上述步骤移动预设间距d之后，投影屏幕上的投影图像的清晰度值得到增加，即可移动镜组的移动方向是正确的，此时驱动马达当前的旋转方向保持上一次的旋转方向即可。若当前清晰度值D(t)小于预设清晰度值Db、且当前清晰度值D(t)小于上一次清晰度值D(t-1)，则表明可移动镜组在上述步骤移动预设间距d之后，投影屏幕上的投影图像的清晰度值愈加不好，即在上述步骤中可移动镜组的移动方向是错误的，此时需要更换驱动马达当前的旋转方向为上一次旋转方向的反方向，以改变可移动镜组的移动方向。
需要说明的是：上述可移动镜组在进行粗调时，即当可移动镜组的目标位置范围为第一预设位置范围，从第一预设范围之外移动至第一预设范围的端点值时，可移动镜组的移动速度为V1。当上述可移动镜组在进行微调时，也就是在第一预设位置范围内移动预设间距d时，可移动镜组的移动速度为V2、且V1＞V2。由此，使得可移动镜组在进入第一预设位置范围时快速移动，进入第一预设位置范围后低速调节，从而进一步缩短了可移动镜组在调焦过程中所需要花费的时间，提高了可移动镜组的调焦效率。
同理，上述可移动镜组在进行粗调时，即当可移动镜组的目标位置范围为第二预设位置范围，从第二预设范围之外移动至第二预设范围的端点值时，可移动镜组的移动速度为V1。当上述可移动镜组在进行微调时，也就是在第二预设位置范围内移动预设间距d时，可移动镜组的移动速度为V2、且V1＞V2。由此，使得可移动镜组在进入第二预设位置范围时快速移动，进入第二预设位置范围后低速调节，从而进一步缩短了可移动镜组在调焦过程中所需要花费的时间，提高了可移动镜组的调焦效率。
本发明实施例还提供了一种超短焦投影仪，其采用了上述超短焦投影镜头调焦方法，因此采用上述超短焦投影镜头调焦方法的超短焦投影仪的调焦过程所需要花费的时间较短，调焦效率较高。
为实现超短焦投影的一种方式为反射式短焦投影，即通过投影镜头将影像投射在曲面反射镜的反射面上，经由曲面反射镜反射到投影屏幕上，该反射式短焦投影***通常由光源、光阀1、TIR(Total Internal Reflection，全内反射)棱镜2、振镜3以及超短焦镜头组件4组成，超短焦镜头组件4包括曲面反射镜41和超短焦投影镜头42。光阀1用于输出经光源发射的影像光束，该影像光束通过TIR棱镜2被反射至振镜3，随后经过振镜3被传递至超短焦投影镜头42，上述影像光束在经过超短焦投影镜头42后，会在一定程度上发生聚合，完成第一次成像。第一次成像后的影像光束进入曲面反射镜41，曲面反射镜41将该影像光束反射至投影屏幕上，从而能够在投影屏幕上显示大尺寸投影图像，完成第二次成像，如图4所示。
需要说明的是：上述超短焦投影镜头42在设计时，会确定好通过调节第一镜组、第二镜组和第三镜组中的一个或多个镜组，以实现超短焦投影镜头42焦距的调节；也就是说，投影镜头42包含至少一组可以沿着光轴前后移动的可移动镜组。可移动镜组可以是第一镜组、第二镜组和/或第三镜组中的任意一组或多组镜组。
本发明实施例通过调节第二镜筒422中的第二镜组的位置为例进行说明，第一镜组和第三镜组保持不动。当然，若需要同时调节第一镜组和第二镜组的位置时，第一镜组可以采用类似于第二镜组的超短焦投影镜头调焦方法、调焦***，实现对第一镜组焦距的调节，使得第一镜组和第二镜组同时进行调节。
参照图4～图5，本发明实施例中的超短焦投影镜头42包括固定镜组和可移动镜组。其中，固定镜组为位于第一镜筒421中的第一镜组和位于第三镜筒423中的第三镜组。可移动镜组为位于第二镜筒422中的第二镜组。第一镜筒421、第二镜筒422和第三镜筒423沿着投影***的光阀1的出光方向依次排布，第二镜组设置为只能在其有效的调焦的范围内移动，即第二镜组在第二镜筒422中沿着光轴前后移动。图4和图5中的虚线表示投影***中的光轴。
可移动镜组包括沿着光阀1的出光方向依次设置的第一透镜4221、第二透镜4222和第三透镜4223。第一透镜4221靠近第一镜组设置，第三透镜4223靠近第三镜组设置。其中，第一透镜4221是光焦度为正的球面透镜，第二透镜4222和第三透镜4223是光焦度为负的球面透镜。
参照图4～图6，本发明实施例还提供了一种超短焦投影镜头调焦***，用于调整投影设备中可移动镜组与投影屏幕之间的距离，其特征在于，包括：测距装置5，测距装置5用于测量投影设备和投影屏幕之间的投影距离；驱动马达6，驱动马达6与可移动镜组连接，并驱动可移动镜组沿着光轴移动；控制器，控制器与测距装置5、驱动马达6均电连接，控制器包括：存储模块，存储模块用于预设投影距离和预设位置范围之间的对应关系的调焦参数表；控制模块，控制模块用于根据测距装置5获得的投影距离和存储模块存储的调焦参数表，控制驱动马达6驱动可移动镜组移动至预设位置范围。
本发明实施例提供的超短焦投影镜头调焦***先通过将预设投影距离和预设位置范围之间的对应关系的调焦参数表预先存储在控制器的存储模块中。随后当需要调整可移动镜组的位置时，控制器用于获取测距装置5测量到的投影设备与投影屏幕之间的投影距离，并从存储模块中的调焦参数表中查找与当前的投影距离相对应预设水平距离所对应的预设位置范围，控制器对驱动马达6发出控制指令，驱动马达6接收到该控制指令后，控制可移动镜组移动至该预设位置范围。相较于现有技术，本发明实施例通过将可移动镜组移动一次，即可将可移动镜组移动至与当前投影距离对应的聚焦位置附近；同时由于预先在存储模块中存储有调焦参数表，因此可移动镜组在移动至上述预设位置范围的过程中，并不是逐步移动的，从而缩短了可移动镜组的调焦时间，从而提高了可移动镜组的调焦效率。
为了判断可移动镜组移动后，投影屏幕上的投影图像的显示效果是否有得到提高，上述超短焦投影镜头调焦***还包括：图像采集装置7，图像采集装置7用于采集投影屏幕上的投影图像、并与控制器电连接；所述控制器还包括：图像处理模块，图像处理模块用于获取投影图像的清晰度值；存储模块还用于存储投影图像的预设清晰度值，控制模块还用于根据图像处理模块得到的清晰度值和存储模块存储的预设清晰度值，确定可移动镜组是否需要调焦。例如，控制器获取通过图像采集装置7采集到的投影图像，控制器能够获取上述投影图像，并将其发送给图像处理模块，图像处理模块通过数字图像处理得到该投影图像的清晰度值，并将其与存储模块中的预设清晰度值进行比较。若投影图像的清晰度值小于预设清晰度值，则可移动镜组需要调焦，若投影图像的清晰度值等于预设清晰度值，则可移动镜组无需进行调焦。
进一步地，上述存储模块、图像处理模块可以与控制模块集成在一起。可选地，上述存储模块、图像处理模块与控制模块集单独设置，其中，存储模块、图像处理模块与控制模块之间均电连接，以实现信号通信。
进一步地，测距装置5为距离传感器，测距装置5安装在投影设备的外壳上，且用于测量投影设备到投影屏幕之间的投影距离，相较于人工测量后，将测量值输入，通过距离传感器检测投影设备与投影屏幕之间的投影距离，能够使得测量的投影距离的结果更加精准，且上述实施方式简单方便、易于实现。
可选地，上述距离传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器或雷达测距传感器中的任意一种。当然，也可以在投影设备的外壳上的四周均设有距离传感器，从而进一步提高了测量的投影距离的精确性。可选地，上述采集装置为摄像头，其安装在投影设备的外壳上，用于采集投影屏幕上的投影图像。
进一步地，上述驱动马达6为步进马达或直流马达。本发明实施例中的可移动镜组的初始位置(出厂位置)是确定的，那么通过记录步进马达转动的角度和转动的方向，就能够得到可移动镜组的移动方向和移动位移，从而能够得到可移动镜组的当前位置，也就无需设置位置传感器，减少了上述自动调焦***中的零部件数量，使得自动调焦***的结构简单。
可选地，上述可移动镜组中包括沿着光阀的出光方向依次设置的第一透镜4221、第二透镜4222和第三透镜4223，步进马达包括第一步进马达和第二步进马达，其中第一步进马达与第一透镜4221、第二透镜4222连接，用于驱动第一透镜4221、第二透镜4222同时沿着光轴移动，第二步进马达与第三透镜4223连接，用于驱动第三透镜4223沿着光轴移动。
基于上述实施例，上述自动调焦***的储存模块中就需要储存多个投影距离积下，与第一透镜4221、第二透镜4222对应的多个预设位置范围、以及与第三透镜4223对应的多个预设位置范围。例如，在投影画面面积为80寸时，与第一透镜4221、第二透镜4222对应的预设位置范围M1，与第三透镜4223对应的预设位置范围M2。在投影画面面积为100寸时，与第一透镜4221、第二透镜4222对应的预设位置范围M'1，与第三透镜4223对应的预设位置范围M'2。在投影画面面积为120寸时，与第一透镜4221、第二透镜4222对应的预设位置范围M”1，与第三透镜4223对应的预设位置范围M”2。第一透镜4221、第二透镜4222的调整过程与上述可移动镜组的调整过程类似，第三透镜4223的调整过程与上述可移动镜组的调整过程类似。
若当前的投影画面面积为100寸，当投影画面面积从100寸增大时，需要将可移动镜组的投影距离变大，以使投影图像的尺寸变大，此时第一透镜4221、第二透镜4222沿着光轴向远离第一镜筒421中第一镜组的方向移动，第三透镜4223沿着光轴向靠近第一镜筒421中第一镜组的方向移动。若当前的投影画面面积为100寸，当投影画面面积从100寸减小时，需要将可移动镜组的投影距离减小，以使投影图像的尺寸变小，此时第一透镜4221、第二透镜4222沿着光轴向靠近第一镜筒421中第一镜组的方向移动，第三透镜4223沿着光轴向远离第一镜筒421中第一镜组的方向移动。
可选地，上述可移动镜组中包括沿着光阀的出光方向依次设置的第一透镜4221、第二透镜4222和第三透镜4223，步进马达包括第一步进马达、第二步进马达和第三步进马达。其中，第一步进马达与第一透镜4221连接，用于驱动第一透镜4221沿着光轴移动，第二步进马达与第二透镜4222连接，用于驱动第二透镜4222沿着光轴移动，第三步进马达与第三透镜4223连接，用于驱动第三透镜4223沿着光轴移动。
基于上述实施例，上述自动调焦***的储存模块中就需要储存多个水平距离下，与第一透镜4221对应的多个预设位置范围、与第二透镜4222对应的多个预设位置范围、以及与第三透镜4223对应的多个预设位置范围。第一透镜4221、第二透镜4222、第三透镜4223的调整过程与上述可移动镜组的调整过程类似。
本发明实施例还提供了一种超短焦投影仪，其采用了上述超短焦投影镜头调焦***，因此采用上述超短焦投影镜头调焦***的超短焦投影仪的调焦过程所需要花费的时间较短，调焦效率较高。
需要说明的是：当出现下面任何一种情况，就需要重新确定可移动镜组是否需要调焦：当投影设备开机启动时、或投影设备重启时、或测距装置检测到投影设备与投影屏幕之间的距离发生变化时，均需要重新确定可移动镜组是否需要调焦。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超短焦投影镜头调焦方法，其特征在于，所述超短焦投影镜头包括：
固定镜组和可移动镜组；
驱动马达，所述驱动马达以驱动所述可移动镜组沿着光轴的方向移动；
所述超短焦投影镜头调焦方法包括以下步骤：
接收调焦指令；
获取投影设备与投影屏幕之间的当前投影距离；
比较所述当前投影距离和多个预设投影距离，其中，多个所述预设投影距离与所述可移动镜组的多个第一预设位置范围一一对应，相邻两个第一预设位置范围之间存在第二预设位置范围，所述第二预设位置范围的两个端点值分别为相邻两个预设投影距离所对应的相邻两个所述第一预设位置范围中相互靠近的两个端点值；
若所述当前投影距离和多个预设投影距离中的一个预设投影距离相等，则控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至与所述第一预设位置范围；
若所述当前投影距离位于多个预设投影距离中的相邻两个预设投影距离之间，则控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至所述第二预设位置范围。
2.根据权利要求1所述的超短焦投影镜头调焦方法，其特征在于，在所述控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至与所述第一预设位置范围之后，还包括：
控制驱动马达驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距；
获取当前投影屏幕的投影图像；
根据所述投影图像，得到所述投影图像的当前清晰度值；
若所述当前清晰度值等于预设清晰度值，则控制驱动马达停机；
若所述当前清晰度值小于预设清晰度值，则返回所述控制驱动马达驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距的步骤。
3.根据权利要求2所述的超短焦投影镜头调焦方法，其特征在于，所述接收调焦指令具体包括：
获取当前投影屏幕的投影图像；
根据所述投影图像，得到所述投影图像的当前清晰度值；
若所述当前清晰度值等于预设清晰度值，则控制驱动马达停机；
若所述当前清晰度值小于预设清晰度值，则返回所述接收调焦指令的步骤。
4.根据权利要求3所述的超短焦投影镜头调焦方法，其特征在于，在所述比较所述当前投影距离和多个预设投影距离之后，在所述控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至与所述第一预设位置范围之前，还包括：
获取所述可移动镜组的当前位置；
若所述当前投影距离和多个预设投影距离中的一个预设投影距离相等、且所述可移动镜组的所述当前位置位于第一预设位置范围之外，则控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至所述第一预设位置范围中最靠近所述可移动镜组的当前位置的端点位置，并返回接收调焦指令的步骤。
5.根据权利要求4所述的超短焦投影镜头调焦方法，其特征在于，所述若所述当前投影距离和多个预设投影距离中的一个预设投影距离相等、且所述可移动镜组的所述当前位置位于第一预设位置范围之外，则控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至所述第一预设位置范围中最靠近所述可移动镜组的当前位置的端点位置具体包括：
当X(t)＜X1'(j)，X1'(j)为所述第一预设位置范围的第一端点位置时，控制驱动马达驱动所述可移动镜组移动至X1'(j)，并返回所述接收调焦指令的步骤；
当X(t)＞X2'(j)，X2'(j)为所述第一预设位置范围的第二端点位置时，控制驱动马达驱动所述可移动镜组移动至X2'(j)，并返回所述接收调焦指令的步骤；
其中，X1'(j)＜X2'(j)。
6.根据权利要求3所述的超短焦投影镜头调焦方法，其特征在于，在所述比较所述当前投影距离和多个预设投影距离之后，在所述控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动至与所述第一预设位置范围之前，还包括：
获取所述可移动镜组的当前位置；
若当前投影距离与多个所述预设投影距离中的一个所述预设投影距离相等、且所述可移动镜组的所述当前位置位于所述第一预设位置范围，则返回所述控制驱动马达驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距的步骤。
7.根据权利要求6所述的超短焦投影镜头调焦方法，其特征在于，所述若当前所述清晰度值小于预设清晰度值，则返回所述控制驱动马达驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距的步骤具体包括：
若当前所述清晰度值小于预设清晰度值、且当前所述清晰度值大于上一次清晰度值，则控制所述驱动马达当前的旋转方向保持上一次的旋转方向，并返回所述控制驱动马达驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距的步骤；
若当前所述清晰度值小于预设清晰度值、且当前清晰度值小于上一次清晰度值，则更换所述驱动马达当前的旋转方向为上一次旋转方向的反方向，并返回所述控制驱动马达驱动所述可移动镜组在所述第一预设位置范围内移动预设间距的步骤。
8.一种超短焦投影仪，其特征在于，采用上述权利要求1～7中任一项所述的超短焦投影镜头调焦方法。
9.一种超短焦投影镜头调焦***，用于调整投影设备中可移动镜组与投影屏幕之间的距离，其特征在于，包括：
测距装置，所述测距装置用于测量投影设备和投影屏幕之间的投影距离；
驱动马达，所述驱动马达与所述可移动镜组连接，并驱动所述可移动镜组沿着光轴移动；
控制器，所述控制器与所述测距装置、所述驱动马达均电连接，所述控制器包括：
存储模块，所述存储模块用于预设投影距离和预设位置范围之间的对应关系的调焦参数表；
控制模块，所述控制模块用于根据所述测距装置获得的投影距离和所述存储模块存储的所述调焦参数表，控制所述驱动马达驱动所述可移动镜组移动一次至所述预设位置范围；
图像采集装置，所述图像采集装置用于采集所述投影屏幕上的投影图像、并与所述控制器电连接；
所述控制器还包括：
图像处理模块，所述图像处理模块用于获取所述投影图像的清晰度值；
所述存储模块还用于存储所述投影图像的预设清晰度值，所述控制模块还用于根据所述图像处理模块得到的清晰度值和所述存储模块存储的预设清晰度值，确定所述可移动镜组是否需要调焦。
10.一种超短焦投影仪，其特征在于，包括上述权利要求9所述的超短焦投影镜头调焦***。
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