CN208754406U - 交互用设备及交互用红外摄像头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种交互用设备及交互用红外摄像头装置，包括主板、以及安装在主板上的摄像头和红外源。摄像头包括用于控制视场角的镜头，红外源包括至少一个红外单元，红外单元包括设置在摄像头两相对侧的两个红外光源，红外光源的照射方向与摄像头的取像方向相同。红外光源射出光线的半功率角与镜头的视场角相匹配，且让交互用红外摄像头装置的工作距离从150mm到1000mm。通过对镜头和红外光源的调节匹配，交互用红外摄像头装置识别距离较远，可以放置在离人手较远的位置，可以解决脏污问题，还可以兼顾图像识别功能，一机多用，降低硬件成本。

Description

交互用设备及交互用红外摄像头装置

技术领域

本实用新型涉及红外交互领域，更具体地说，涉及一种交互用设备及交互用红外摄像头装置。

背景技术

现有的交互用红外摄像头装置(Usens公司的Fingo系列及Leap公司的LeapMotion Controller系列)工作距离短，通常在户外的工作距离只有150mm-400mm。

另外，由于是近距离工作，要保证一定的视场，摄像头的FOV(视场角)较大，通常采用鱼眼摄像头；这样远距离工作时会出现问题，一是红外灯照射不到，另外就是物体(手和肢体)成像小，像素少，导致后续算法识别有问题。

由于上述结构上的缺陷，造成在实际运用中模组的安装位置受限，只能放在离使用者手及肢体很近的位置，人手容易触摸到，这样就会造成模组镜头脏污，影响成像效果，造成算法误识别。

例如，车载手势控制的运用，现有的手势交互模组由于识别距离近，只能布置在汽车中控面板处，好处是可以减少车外红外的干扰，缺点是距离近、模组向上方倾斜布置，所以容易脏污，影响算法识别率。

再如，手势抓娃娃机，现有的红外交互模组只能放置在传统抓娃娃机的机械摇杆位置，如上所述，缺点也是容易脏污，需要有人值守，增加运营成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种能识别较远距离动作的交互用设备及交互用红外摄像头装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种交互用红外摄像头装置，包括主板、以及安装在所述主板上的摄像头和红外源；

所述摄像头包括用于控制视场角的镜头，所述红外源包括至少一个红外单元，所述红外单元包括设置在所述摄像头两相对侧的两个红外光源，所述红外光源的照射方向与所述摄像头的取像方向相同；

所述红外光源射出光线的半功率角与所述镜头的视场角相匹配，且让所述交互用红外摄像头装置的工作距离从150mm到1000mm。

优选地，所述交互用红外摄像头装置的工作距离为150mm-450mm时，所述镜头的水平视角为144±5度。

优选地，所述交互用红外摄像头装置的工作距离为150mm-450mm时，所述红外光源采用半功率角为90±5度的红外LED，所述红外光源的波长为850nm或940nm。

优选地，所述交互用红外摄像头装置的工作距离为450mm-600mm时，所述镜头的水平视角为100±5度。

优选地，所述交互用红外摄像头装置的工作距离为450mm-600mm时，所述红外光源采用半功率角为150±5度的红外LED或采用半功率角为120±5度的阵列红外灯珠，所述红外光源的出射方向上设有聚光角度为80±5度的红外LED透镜，所述红外LED透镜表面有散光棱镜。

优选地，所述交互用红外摄像头装置的工作距离为600mm-1000mm时，所述镜头的水平视角为60±5度。

优选地，所述交互用红外摄像头装置的工作距离为600mm-1000mm时，所述红外光源采用半功率角为150±5度的大功率红外LED或采用半功率角为120±5度阵列红外灯珠，所述红外光源的出射方向上设有聚光角度为60±5度的红外LED透镜，所述红外LED透镜表面有散光棱镜。

优选地，所述交互用红外摄像头装置还包括壳体、支架、灯筒以及镜片，所述主板和所述支架设置在所述壳体内，所述灯筒罩设在所述红外光源上，所述支架设置在所述主板上，对所述摄像头和灯筒进行定位，所述支架与所述主板之间、所述支架与所述灯筒之间、以及所述支架与所述壳体之间密封设置；所述镜片安装到所述壳体上，并对所述灯筒和所述支架盖设。

优选地，所述壳体及支架采用铝合金材料；所述交互用红外摄像头装置还包括信号输出线，所述信号输出线焊接在所述主板上，并从所述壳体引出。

一种交互用设备，包括所述的交互用红外摄像头装置。

实施本实用新型的交互用设备及交互用红外摄像头装置，具有以下有益效果：通过对镜头和红外光源的调节匹配，交互用红外摄像头装置识别距离较远，可以放置在离人手较远的位置，可以解决脏污问题，还可以兼顾图像识别功能，一机多用，降低硬件成本。

附图说明

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是本实用新型实施例中的交互用设备的交互用红外摄像头装置的结构示意图；

图2是图1中的交互用红外摄像头装置的剖面结构示意图；

图3是图1中的交互用红外摄像头装置的内部结构示意图；

图4是图3中的主板、摄像头、红外源的组装结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1至图4所示，本实用新型一个优选实施例中的交互用设备包括交互用红外摄像头装置1，包括主板11、以及安装在主板11上的摄像头12和红外源13，交互用设备可以是汽车、娃娃机等需要利用红外交互的设备。

摄像头12包括感光芯片121和用于控制视场角的镜头122，镜头122安装在感光芯片121的感光方向上。红外源13包括设置在摄像头12两侧的两个红外光源131，红外光源131的照射方向与摄像头12的取像方向相同。

红外光源131射出光线的半功率角与镜头122的视场角相匹配，且让交互用红外摄像头装置1的工作距离从150mm到1000mm。

半功率角是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向夹角的2倍；同一红外LED在一定功率下，最大发光强度是一定的。当半功率角越大，照射距离越远时，其照射的范围越大，在同等发光强度下，单位面积的照射强度就越小；反之，半功率角越小，相当于聚光，在红外LED同等发光强度、同等单位面积的照射强度的前提下，照射距离就越远。

摄像头12的镜头122可根据工作距离对应不同视场角的镜头122，对于同一款感光芯片121，镜头122的视场角越大，其对应的有效焦距就越小，视场就越大，远距离的物体成像就越小，这样算法提取数据就越困难，相对应的识别距离就越短。同时，红外光源131的半功率角也与镜头122的视场角匹配，以适应不同的工作距离，确保模组在户外工作距离从150mm到1000mm。

通过对镜头和红外光源的调节匹配，交互用红外摄像头装置1识别距离较远，可以放置在离人手较远的位置，可以解决脏污问题，还可以兼顾图像识别功能，一机多用，降低硬件成本。

由于识别距离远，交互用红外摄像头装置1可以安装在车顶灯或车内后视镜位置，不仅可以解决脏污问题，而且可以在做手势识别的基础上兼顾做人脸识别以及驾驶员疲劳监控，一机多用，降低硬件成本。

另外，由于识别距离远，交互用红外摄像头装置1可以放置在娃娃机顶部位置，这样就可以解决脏污问题，让无人值守成为可能。

当交互用红外摄像头装置1的工作距离为150mm-450mm时，镜头122的水平视角(HFOV)为144±5度。同时，红外光源131采用半功率角为90±5度的红外LED，红外光源131的波长为850nm或940nm。

当交互用红外摄像头装置1的工作距离为450mm-600mm时，镜头122的水平视角为100±5度。同时，红外光源131采用半功率角为150±5度的红外LED或采用半功率角为120±5度的阵列红外灯珠，红外光源131的出射方向上设有聚光角度为80±5度的红外LED透镜132，红外LED透镜132表面有散光棱镜。

当交互用红外摄像头装置1的工作距离为600mm-1000mm时，镜头122的水平视角为60±5度。同时，红外光源131采用半功率角为150±5度的红外LED或采用半功率角为120±5度阵列红外灯珠，红外光源131的出射方向上设有聚光角度为60±5度的红外LED透镜132，红外LED透镜132表面有散光棱镜。优选地，以上红外LED通常采用大功率红外LED。

红外LED透镜的外圈设有挂台1321，可以挂设到灯筒16并固定，便于更换，选用不同聚光角度的红外LED透镜，以适应不同的工作距离。

不同的工作距离对应不同的镜头122和红外光源131，镜头122、红外光源131、红外LED透镜132的更换比较方便，在生产不同的工作距离的交互用红外摄像头装置1，带有不同视场角镜头122的摄像头12、以及不同半功率角的红外源13可以安装到主板11上，利于企业实现标准化生产，减少物料种类、降低成本。

在其他实施例中，红外源13也可包括在摄像头12外圈中心对称设置的四个红外光源131，摄像头12两相对侧的两个红外光源131为一个红外单元，四个红外光源131分成两个红外单元，两个红外单元可以分别点亮，以能分别与摄像头12匹配适应不同的工作距离。

在其他实施例中，镜头122也可包括多个透镜，调节透镜之间的位置调节视场角。另外，也可通过调节红外光源131射出方向上的透镜组的焦距来调节红外光源131射出光线的半功率角。

在一些实施例中，交互用红外摄像头装置1还包括壳体14、支架15、灯筒16以及镜片17。主板11和支架15设置在壳体14内，灯筒16罩设在红外光源131上，对红外光源131进行防护。支架15设置在主板11上，对摄像头12和灯筒16进行定位。

为满足户外工作的环境条件，必须对光源、红外LED透镜132以及红外摄像头12进行密封，防止水汽进入。对应地，支架15与主板11之间、支架15与灯筒16之间、以及支架15与壳体14之间设置有密封胶、密封垫等进行密封设置。

镜片17安装到壳体14上，并对灯筒16和支架15盖设，防护壳体14内的摄像头12、红外光源131、以及红外LED透镜132等。镜片17可透光，让光线通过。

为了满足散热及ESD、EMC等屏蔽要求，壳体14及支架15采用铝合金材料。

交互用红外摄像头装置1还包括信号输出线18，信号输出线18焊接在主板11上，并从壳体14引出。这样一是确保可靠性，另外就是通过铝合金壳体14对线束进行屏蔽，以满足EMC要求。同时，信号输出线18引出的方式也可满足车载要求。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，包括主板(11)、以及安装在所述主板(11)上的摄像头(12)和红外源(13)；

所述摄像头(12)包括用于控制视场角的镜头(122)，所述红外源(13)包括至少一个红外单元，所述红外单元包括设置在所述摄像头(12)两相对侧的两个红外光源(131)，所述红外光源(131)的照射方向与所述摄像头(12)的取像方向相同；

所述红外光源(131)射出光线的半功率角与所述镜头(122)的视场角相匹配，且让所述交互用红外摄像头装置(1)的工作距离从150mm到1000mm。

2.根据权利要求1所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述交互用红外摄像头装置(1)的工作距离为150mm-450mm时，所述镜头(122)的水平视角为144±5度。

3.根据权利要求2所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述交互用红外摄像头装置(1)的工作距离为150mm-450mm时，所述红外光源(131)采用半功率角为90±5度的红外LED，所述红外光源(131)的波长为850nm或940nm。

4.根据权利要求1所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述交互用红外摄像头装置(1)的工作距离为450mm-600mm时，所述镜头(122)的水平视角为100±5度。

5.根据权利要求4所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述交互用红外摄像头装置(1)的工作距离为450mm-600mm时，所述红外光源(131)采用半功率角为150±5度的红外LED或采用半功率角为120±5度的阵列红外灯珠，所述红外光源(131)的出射方向上设有聚光角度为80±5度的红外LED透镜(132)，所述红外LED透镜(132)表面有散光棱镜。

6.根据权利要求1所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述交互用红外摄像头装置(1)的工作距离为600mm-1000mm时，所述镜头(122)的水平视角为60±5度。

7.根据权利要求6所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述交互用红外摄像头装置(1)的工作距离为600mm-1000mm时，所述红外光源(131)采用半功率角为150±5度的大功率红外LED或采用半功率角为120±5度阵列红外灯珠，所述红外光源(131)的出射方向上设有聚光角度为60±5度的红外LED透镜(132)，所述红外LED透镜(132)表面有散光棱镜。

8.根据权利要求1至7任一项所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述交互用红外摄像头装置(1)还包括壳体(14)、支架(15)、灯筒(16)以及镜片(17)，所述主板(11)和所述支架(15)设置在所述壳体(14)内，所述灯筒(16)罩设在所述红外光源(131)上，所述支架(15)设置在所述主板(11)上，对所述摄像头(12)和灯筒(16)进行定位，所述支架(15)与所述主板(11)之间、所述支架(15)与所述灯筒(16)之间、以及所述支架(15)与所述壳体(14)之间密封设置；所述镜片(17)安装到所述壳体(14)上，并对所述灯筒(16)和所述支架(15)盖设。

9.根据权利要求8所述的交互用红外摄像头装置(1)，其特征在于，所述壳体(14)及支架(15)采用铝合金材料；所述交互用红外摄像头装置(1)还包括信号输出线(18)，所述信号输出线(18)焊接在所述主板(11)上，并从所述壳体(14)引出。

10.一种交互用设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的交互用红外摄像头装置(1)。