TOF测距系统、TOF测距方法及TOF投影系统与流程

tof测距系统、tof测距方法及tof投影系统
技术领域
1.本技术涉及投影机技术领域，具体涉及tof测距系统、tof测距方法及tof投影系统。


背景技术：

2.在投影机的应用中，投影屏幕跟投影机的相对位置调整非常复杂，操作人员需要不断的手动调整投影机的姿态使得投影画面和投影屏幕匹配。为了智能校正投影机的姿态，需要知道投影机跟投影屏幕所处的相对位置。采用飞行时间法(time of flight，tof)技术可以精确的测量投影机到投影屏幕的定位点之间的距离，但是在测距过程中，需要多次调节投影机的位置，以使投影机的发光组件对准投影屏幕的定位点，操作繁琐，导致测距效率低，且精准度低。


技术实现要素：

3.本技术主要解决的技术问题是提供一种tof测距系统、tof测距方法及tof投影系统，以提高测距的效率及精准度。
4.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种tof测距系统。该一种tof测距系统包括：
5.发光组件，用于产生激光光束；衍射件，将激光光束进行扩散，形成光信号，并将光信号发射至待测距物上；反光件，设置在待测距物上，用于接收光信号，并对光信号进行反射，形成光反射信号；接收组件，接收反光件反射的光反射信号，基于光信号和光反射信号计算发光组件到反光件的距离。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种tof测距方法，应用于tof测距系统，tof测距系统包括发光组件、衍射件、反光件及接收组件，反光件设置在待测距物上。该tof测距方法包括：
7.发光组件向待测距物及反光件发射光信号；其中，光信号通过激光光束扩散获得；接收组件接收待测距物及反光件对光信号的反射信号；基于光信号及光反射信号，接收组件计算反光件到发射激光光束的发光组件的距离。
8.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种tof投影系统。该tof投影系统包括：
9.投影屏幕、投影机及上述的tof测距系统，发光组件及测距组件设置在投影机上，反光件设置在投影屏幕上。
10.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术在待测距物上的定位点设置反光件，并通过衍射件将发光组件的激光光速进行扩散，形成光信号，当反光件处在光信号的发散角范围内的时，反光件可以产生区别于待测距物上的其他位置的高强度光反射信号，接收组件根据该光信号及该光反射信息就能计算发光组件到反光件的距离；通过这种方式，本技术不需要将发光组件对准待测距物上的定位点，因此能够提高测距的效率，且反
光件可以产生区别于待测距物上的其他位置的高强度光反射信号，能够提高测距的精准度。
附图说明
11.图1是本技术一实施例的tof测距系统的简单结构示意图；
12.图2是本技术一实施例的tof测距系统光信号反射示意图；
13.图3是本技术一实施例的光信号与光反射信号的相位差示意图；
14.图4是本技术一实施例的过滤组件的阈值设置示意图；
15.图5是本技术一实施例的tof测距系统的结构示意图；
16.图6是本技术一实施例的tof测距方法的流程示意图；
17.图7是图5中步骤s103的一具体流程示意图；
18.图8是本技术一实施例的tof投影系统的简单结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
20.本技术首先提出一种tof测距系统100，如图1所示，本实施例的tof测距系统100包括发光组件110、衍射件120、反光件130及接收组件140。
21.发光组件110用于产生激光光束；衍射件120将激光光束进行扩散，形成光信号，并将光信号发射至待测距物150上；反光件130设置在待测距物150上，用于接收光信号，并对光信号进行反射，形成光反射信号；接收组件140，接收反光件130反射的光反射信号，基于光信号和光反射信号计算发光组件110到反光件130的距离。
22.发光组件110可以为激光发射器，产生用于测量的激光光束，由于激光发射器产生的激光光束较为集中，需要将激光光束进行扩散，以扩大其发散角；使用衍射件120对激光光束进行扩散，衍射件120可以为衍射光学(diffractive optical element，doe)元器件，将激光发射器的准直光速进行扩散，形成一个具有一定发散角的光束，即上述的光信号。
23.如图2所示，光信号碰到物体后会形成一个回波信号，当光信号发射到反光件130上，反光件130接收光信号，形成一个强度很高的光反射信号；当由于激光发射器的激光光束经过衍射件120进行了一次扩散，在经过漫反射进行二次扩散时，其漫反射信号的能量很低，会远远低于光反射信号的强度，因此当光信号发射到其他位置时，其他位置只会产生低强度的漫反射信号。接收组件140接收反光件130的光反射信号，将漫反射信号过滤，基于光信号和光反射信号计算发光组件110到反光件130的距离。
24.在未知反光件130测试点的位置时，测量发光组件110到反光件130的距离，可以无需将发光组件110对准反光件130，也能准确地测量发光组件110到反光件130的距离，其次采用tof测距系统100在投影机的画面矫正应用中，发光组件110也无需时刻对准反光件130，也能对投影机的画面进行矫正，在超短焦投影和抗光屏幕的自适应校正中，本tof测距系统100同样可以用来检测发光组件110和反光件130的距离。
25.可选地，本实施例的反光件130可以为三棱镜或者玻璃微珠中的任一种。在其他实施例中，任何具有高反射率的反光器件都能作为反光件130，在此不作限定。
26.采用三棱镜或玻璃微珠作为反光件130是因为其三棱镜和玻璃微珠的自反结构具有较高的反射率，当发射的光信号照射到其他位置时，其反射的信号强度较小，为漫反射信号，当发射的光信号照射到作为反光件130的三棱镜或玻璃微珠的自反结构，因三棱镜或玻璃微珠的自反结构的高反射率，其光信号被反射形成的光反射信号能量会远远大于其他位置的漫反射信号，因此三棱镜或玻璃微珠能够作为反光件130被接收组件140识别处理。
27.可选地，本技术实施例的反光件130的数量大于或等于1。
28.若只设置一个反光件130，需要适当调节发光组件110的角度使得反光件130在发光组件110的发散角范围内。若设置的反光件130的数量大于或等于1时，只需保证有反光件130在发光组件110的发散角范围内，就能精确测量发光组件110和反光件130的距离。
29.可选地，本实施例的接收组件140包括过滤组件及测距组件。
30.过滤组件对接收的漫反射信号进行过滤，获得反光件130反射的光反射信号；测距组件基于光信号和光反射信号的相位差及电磁波传播速度计算发光组件110到反光件130的距离。
31.如图3所示，测距组件通过计算光信号与光反射信号的相位差与电磁波传播速度进行计算就能精确的计算出发光组件110到反光件130的距离。
32.可选地，本实施例的测距组件的数量大于或等于1。
33.当需要测量多个反光件130与发光组件110的距离时，可以利用多个测距组件同时计算多个反光件130与发光组件110的距离，提高计算效率。
34.可选地，本实施例的过滤组件包括高阈值接收传感器或者阈值开关。任何具有对漫反射信号过滤功能的组件都能作为过滤组件，在此不作限定。
35.为了将光反射信号和漫反射信号进行区分，可以采用高阈值的接收传感器，或者设置一个具有一定阈值的开关电路。如图4所示，当反射的信号低于阈值的时候，接收传感器无响应；阈值可以设置为比漫反射信号大的数值，当反射的信号高于阈值时，信号才可以被接受，产生接收信号，当反射的信号小于阈值时，信号不被接收，不产生接受信号。
36.在另一实施例中，如图5所示，本实施例的tof测距系统100在上述实施例的基础上进一步包括旋转马达160。
37.旋转马达160与接收组件140及发光组件110连接，用于调整接收组件140及发光组件110相对于待测距物150的角度，以使接收组件140接收多个反光件130的光反射信号，并使发光组件110向多个反光件130发射光信号。
38.当需要用一个测距组件测量多个反光件130的距离时，就需要旋转马达160带动接收组件140及发光组件110的朝向来覆盖多个反光件130。
39.本技术进一步提出一种tof测距方法，如图6所示，可应用于上述tof测距系统。tof测距系统包括发光组件、衍射件、反光件及接收组件，反光件设置在待测距物上。本实施例的tof测距方法具体包括步骤s101至步骤s103：
40.步骤s101：发光组件向待测距物及反光件发射光信号；其中，光信号通过激光光束扩散获得。
41.发光组件向待测距物及反光件发射光信号，光信号是通过激光光束扩散获得。
42.步骤s102：接收组件接收待测距物及反光件对光信号的反射信号。
43.接收组件接收待测距物及反光件对光信号的反射信号。
44.步骤s103：基于光信号及光反射信号，接收组件计算反光件到发射激光光束的发光组件的距离。
45.基于光信号及光反射信号，接收组件计算反光件到发射激光光束的发光组件的距离。
46.可选地，本实施例可通过如图7所示的方法实现步骤s103，接收组件包括测距组件，具体实施步骤包括步骤s201至步骤s202：
47.步骤s201：测距组件计算光信号及光反射信号的相位差。
48.测距组件将光信号及光反射信号合并至同一坐标系计算两者之间的相位差。
49.步骤s202：基于相位差与电磁波传播速度，测距组件计算反光件到发射激光光束的发光组件的距离。
50.基于相位差与电磁波传播速度，测距组件计算两者的乘积，即为反光件到发射激光光束的发光组件的距离。
51.在一应用场景中，如图8所示，为了不影响投影屏幕210画面的正常显示，同时测量投影机220到投影屏幕210的距离，可在投影屏幕210的屏幕边框240放置一个到多个的反光件130，在屏幕边框240的左下角和右下角分别设置了第一反光件131和第二反光件132。投影机220上可放置在一个或者多个测距组件230，分别测量到对应的第一反光件131和第二反光件132的距离，同时也可以用一个测距组件230测量对第一反光件131和第二反光件132的距离。
52.本技术进一步提出一种tof投影系统200，如图8所示，包括投影屏幕210、投影机220及上述任一项的tof测距系统，发光组件110及测距组件230设置在投影机220上，反光件130设置在投影屏幕210上。
53.在使用时，可以先对预设置的测距组件230和反光件130进行测距并将相应测距数据储存在投影机220的处理器存储模块中，当投影机220相对于投影屏幕210位移后，可以根据储存的测距数据差值指示所述投影机220重新矫正投影位置。
54.可选地，这种tof投影系统200的预设值测距数据还可以是投影屏幕210、反光件130和投影机220之间的相对位置数据，本技术不做限定。
55.可选地，投影机220可以通过承载自身的调节平台进行矫正投影位置，也可以通过矫正投影机220的镜头模块进行矫正投影位置，能够根据测距数据进行矫正即可，本技术对矫正投影位置的方法不做限定。
56.区别于现有技术的情况，本技术在待测距物上的定位点设置反光件，并通过衍射件将发光组件的激光光速进行扩散，形成光信号，当反光件处在光信号的发散角范围内的时，反光件可以产生区别于待测距物上的其他位置的高强度光反射信号，接收组件根据该光信号及该光反射信息就能计算发光组件到反光件的距离；通过这种方式，本技术不需要将发光组件对准待测距物上的定位点，因此能够提高测距的效率，且反光件可以产生区别于待测距物上的其他位置的高强度光反射信号，能够提高测距的精准度。
57.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术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，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种tof测距系统，其特征在于，包括：发光组件，用于产生激光光束；衍射件，将所述激光光束进行扩散，形成光信号，并将所述光信号发射至待测距物上；反光件，设置在所述待测距物上，用于接收所述光信号，并对所述光信号进行反射，形成光反射信号；接收组件，接收所述反光件反射的所述光反射信号，基于所述光信号和所述光反射信号计算所述发光组件到所述反光件的距离。2.根据权利要求1所述的tof测距系统，其特征在于，所述反光件包括三棱镜或者玻璃微珠中的任一种。3.根据权利要求1所述的tof测距系统，其特征在于，所述反光件的数量大于或等于1。4.根据权利要求1所述的tof测距系统，其特征在于，所述接收组件包括：过滤组件，对接收的漫反射信号进行过滤，获得所述反光件反射的所述光反射信号；测距组件，基于所述光信号和所述光反射信号的相位差及电磁波传播速度计算所述发光组件到所述反光件的距离。5.根据权利要求4所述的tof测距系统，其特征在于，所述测距组件的数量大于或等于1。6.根据权利要求4所述的tof测距系统，其特征在于，所述过滤组件包括：高阈值接收传感器或者阈值开关。7.根据权利要求1所述的tof测距系统，其特征在于，还包括：旋转马达，与所述接收组件及所述发光组件连接，用于调整所述接收组件及所述发光组件相对于所述待测距物的角度，以使所述接收组件接收多个所述反光件的所述光反射信号，并使所述发光组件向多个所述反光件发射所述光信号。8.一种tof测距方法，其特征在于，应用于tof测距系统，所述tof测距系统包括发光组件、衍射件、反光件及接收组件，所述反光件设置在待测距物上，所述tof测距方法包括：所述发光组件向所述待测距物及所述反光件发射光信号；其中，所述光信号通过激光光束扩散获得；所述接收组件接收所述待测距物及所述反光件对所述光信号的反射信号；基于所述光信号及光反射信号，所述接收组件计算所述反光件到发射所述激光光束的发光组件的距离。9.根据权利要求8所述的tof测距方法，其特征在于，所述接收组件包括测距组件；所述基于所述光信号及光反射信号，所述接收组件计算所述反光件到发射所述激光光束的发光组件的距离的步骤包括：所述测距组件计算所述光信号及所述光反射信号的相位差；基于所述相位差与电磁波传播速度，所述测距组件计算所述反光件到发射所述激光光束的发光组件的距离。10.一种tof投影系统，其特征在于，包括投影屏幕、投影机及权利要求1-7任一项所述的tof测距系统，所述发光组件及所述测距组件设置在所述投影机上，所述反光件设置在所述投影屏幕上。

技术总结
本申请公开了一种TOF测距系统、TOF测距方法及TOF投影系统，涉及投影机应用领域。该TOF测距系统包括：发光组件，用于产生激光光束；衍射件，将激光光束进行扩散，形成光信号，并将光信号发射至待测距物上；反光件，设置在待测距物上，用于接收光信号，并对光信号进行反射，形成光反射信号；接收组件，接收反光件反射的光反射信号，基于光信号和光反射信号计算发光组件到测距组件的距离。通过上述方式，能够提高测距的效率及精准度。测距的效率及精准度。测距的效率及精准度。


技术研发人员：王霖 贾坤 李屹
受保护的技术使用者：深圳光峰科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2023/7/26