一种投影摄像集成模组、扫描笔及扫描笔的扫描方法

技术领域

本发明涉及扫描笔技术领域，尤指一种投影摄像集成模组、扫描笔及扫描笔的扫描方法。

背景技术

目前，很多场景都会同时应用到拍摄和显示功能，比如扫描翻译笔。现有的扫描翻译笔一般具有摄像头和显示屏，摄像头用来获取需要扫描的信息，显示功能用来显示扫描信息的翻译结果。另外，现有的消费类电子设备，如手机、平板等，都具有摄像头和显示屏，摄像头作为输入获取外界信息，显示屏作为输出向外界展示信息，然而，具有摄像头和显示屏的电子设备尺寸一般都较大，尤其是显示屏，为了能够看清楚显示内容，尺寸很难做到比较小，从而使得该类电子设备难以小型化。

发明内容

本发明的目的是提供一种投影摄像集成模组、扫描笔及扫描笔的扫描方法，将微投影和摄像头的光路合二为一，共用同一个镜头模组，不仅节省成本，模组占用体积小，而且可省去向外界展示信息的显示屏，实现小型化。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，提供一种投影摄像集成模组，包括：

光学棱镜；

镜头模组，设置在所述光学棱镜的第一侧；

显示屏，设置在所述光学棱镜的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相邻；

感光芯片，设置在所述光学棱镜的第三侧，所述第三侧与所述第一侧相邻且与所述第二侧相对或所述第三侧与所述第一侧相对；

投影模式时，所述显示屏发出的光线经所述光学棱镜反射进入所述镜头模组内，并由所述镜头模组将所述显示屏上显示的画面进行投影；

摄像模式时，外界环境光线通过所述镜头模组进入到所述光学棱镜，经由所述光学棱镜反射或透射进入到感光芯片实现摄像。

在一些实施方式中，所述第三侧与所述第一侧相邻且与所述第二侧相对时，所述光学棱镜上设有反射膜，且所述光学棱镜可转动；

投影模式时，所述反射膜朝向所述显示屏设置，用于将显示屏发出的光反射到所述镜头模组；

摄像模式时，所述光学棱镜转动至所述反射膜朝向所述感光芯片，用于将进入镜头模组的环境光反射到所述感光芯片。

在一些实施方式中，所述第三侧与所述第一侧相对时，所述光学棱镜上设有分光膜，所述分光膜用于反射第一预设波段的光并透射第二预设波段的光。

在一些实施方式中，所述分光膜为单色全反膜或半透半反膜。

在一些实施方式中，还包括测距模组，所述测距模组设置于所述光学棱镜的第四侧，用于测量所述镜头模组与投影面之间的距离，其中，所述第四侧与所述第二侧相对。

在一些实施方式中，所述测距模组包括红外发射器和红外探测器；

所述光学棱镜上设有红外反射膜；

所述红外发射器发射的红外光经所述红外反射膜反射后透过所述镜头模组，在遇到所述镜头模组前方的投影面后反射回所述镜头模组，并由所述红外反射膜反射进入所述红外传感器内。

在一些实施方式中，所述分光膜设置于所述光学棱镜的一个对角线上，所述红外反射膜设置于所述光学棱镜的另一个对角线上。

在一些实施方式中，所述光学棱镜与所述测距模组对应的一面设有用于反射可见光并透射红外光的红外透射膜。

另一方面，还提供一种扫描笔，包括外壳和上述任一实施方式所述的投影摄像集成模组，所述投影摄像集成模组设置于所述外壳内。

在一些实施方式中，所述外壳为圆柱形；和/或；

所述外壳的前端设有透明挡板，所述透明挡板正对所述镜头模组设置。

又一方面，还提供一种扫描笔的扫描方法，包括：

在扫描对象上投影指示光标；

将指示光标移动到所述扫描对象上的当前扫描内容所在位置，并拍摄所述当前扫描内容，得到包含当前扫描内容的图像；

在所述扫描对象上投影所述当前扫描内容对应的反馈结果。

在一些实施方式中，在所述扫描对象上投影指示光标之后，所述将指示光标移动到所述扫描对象上的当前扫描内容所在位置，并扫描拍摄所述当前扫描内容，得到当前扫描内容的图像之前还包括：

采用测距模组测量所述扫描笔的前端与扫描对象之间的间距；

根据所述间距调节所述镜头模组的焦距。

在一些实施方式中，所述将将指示光标移动到所述扫描对象上的当前扫描内容所在位置，并扫描拍摄所述当前扫描内容，得到当前扫描内容的图像之后还包括：

在所述扫描对象上投影图形标记当前扫描内容。

在一些实施方式中，所述在所述扫描对象上投影图形标记当前扫描内容具体包括：

计算所述当前扫描内容在所述图像中的位置；

根据投影区域和摄像区域的对应关系，在所述投影区域中定位当前扫描内容的位置；

根据当前扫描内容在投影区域中的位置，在扫描对象上投影图形标记当前扫描内容。

本发明的技术效果在于：

(1)将微投影和摄像头的光路合二为一，共用同一个镜头模组，既节省了堆叠空间又降低了成本，应用于电子设备上时，可省去外壳上的显示屏，实现电子设备的小型化。

(2)将该投影摄像集成模组应用于扫描笔时，可采用投影代替现有的显示屏，以将显示面板的成像面由显示部分内部(显示屏盖板玻璃下面的位置)，转移到盖板玻璃表面，使得观看显示画面时，与观看纸类印刷制品一样，让人眼感觉更舒适。

(3)通过测量镜头模组与投影面的间距，使得镜头模组可根据镜头模组与投影面的间距来调节焦距，使摄像和投影更加清楚。

(4)扫描笔通过投影来显示扫描到的内容和翻译的结果，无需在扫描笔上设置显示屏，可缩小扫描笔的尺寸，并且，扫描笔的外壳可设置为圆柱形，相比于现有的方形扫描笔，不仅握感比较好，而且方便儿童单手使用。

(5)在扫描笔上集成投影功能，扫描笔使用时，可通过投影功能投下一个指示光标，如一段特定长度的直线或其它图形，用于指示扫描笔扫描位置，以避免发生扫不全的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本申请实施例一提供的一种投影摄像集成模组在投影模式下的光路原理图；

图2是本申请实施例一提供的一种投影摄像集成模组在摄影模式下的光路原理图；

图3是本申请实施例二提供的一种投影摄像集成模组的结构示意图；

图4是本申请实施例二提供的光学棱镜的结构示意图；

图5是本申请实施例二提供的一种投影摄像集成模组的光路原理图；

图6是本申请实施例三提供的一种投影摄像集成模组的结构示意图；

图7是本申请实施例三提供的光学棱镜的结构示意图；

图8是本申请实施例三提供的一种投影摄像集成模组的光路原理图；

图9是本申请实施例四提供的一种扫描笔的笔头结构示意图；

图10是本申请实施例五提供的一种扫描笔投影指示光标的结构示意图；

图11是本申请实施例五提供的一种扫描笔获取当前扫描内容图像的结构示意图；

图12是本申请实施例五提供的一种扫描笔的扫描方法的流程示意图；

图13是本申请实施例六提供的一种扫描笔的扫描方法的流程示意图。

附图标号说明：

10、光学棱镜；11、反射膜；12、分光膜；13、红外反射膜；14、红外透射膜；20、镜头模组；30、显示屏；40、感光芯片；50、测距模组；51、红外发射器；52、红外探测器；60、外壳；70、透明挡板；80、投影面；90、扫描笔；91、指示光标；100、扫描对象；110、当前扫描内容；101、红光；102、环境光线；103、红外光。

具体实施方式

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。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

一种投影摄像集成模组，如图1和图2所示，包括光学棱镜10、镜头模组20、显示屏30和感光芯片40；镜头模组20设置在光学棱镜10的第一侧；显示屏30设置在光学棱镜10的第二侧，第二侧与第一侧相邻；感光芯片40设置在光学棱镜10的第三侧，光学棱镜10的第三侧与第一侧相邻且与第二侧相对；投影模式时，显示屏30发出的光线经光学棱镜10反射进入镜头模组20内，并由镜头模组20将显示屏30上显示的画面进行投影；摄像模式时，外界环境光线通过镜头模组20进入到光学棱镜10，经由光学棱镜10反射入射到感光芯片40实现摄像。

具体的，感光芯片40与镜头模组20相邻且与显示屏30相对时，光学棱镜10上设有反射膜11，且光学棱镜10可转动。投影模式时，反射膜11朝向显示屏30设置，显示屏30发出的光线通过光学棱镜10反射到镜头模组20，通过镜头模组20投射出来形成投影。摄像模式时，光学棱镜10转动至光学棱镜10上的反射膜11朝向感光芯片40，环境光线从外界进入镜头模组20，通过光学棱镜10的反射膜11反射至感光芯片40，实现摄像拍摄。

本实施例中，显示屏30为Micro LEDMicro OLED等，显示屏30可为单色或彩色显示屏；感光芯片40为CCD或CMOS芯片等。镜头模组20可为变焦镜头模组，镜头模组20可以固定在音圈马达上以实现对焦的功能，使摄像头和微投影可以动态调整不同物距拍摄或投影的清晰度。

光学棱镜10可以通过手动旋转，或者压电马达、音圈马达、微电机等方式驱动实现翻转，根据投影或者拍摄的功能需求，将光学棱镜10的反射膜11翻转向对应的功能。

本发明通过结构设计及光学棱镜10的作用将微投影和摄像头的光路合二为一，共用同一个镜头模组，既节省了堆叠空间又降低了成本，应用于电子设备上时，可省去外壳上的显示屏，实现电子设备的小型化。

实施例二

一种投影摄像集成模组，如图3所示，包括光学棱镜10、镜头模组20、显示屏30和感光芯片40；镜头模组20设置在光学棱镜10的第一侧；显示屏30设置在光学棱镜10的第二侧，第二侧与第一侧相邻；感光芯片40设置在光学棱镜10的第三侧，第三侧与第一侧相对；投影模式时，显示屏30发出的光线经光学棱镜10反射进入镜头模组20内，并由镜头模组20将显示屏30上显示的画面进行投影；摄像模式时，外界环境光线通过镜头模组20进入到光学棱镜10，经由光学棱镜10透射进入到感光芯片40实现摄像。

具体的，如图3和图4所示，感光芯片40与镜头模组20相对时，光学棱镜10为分光棱镜，光学棱镜10上设有分光膜12，分光膜12用于反射第一预设波段的光并透射第二预设波段的光。

光学棱镜10上的分光膜12与显示屏30相关，显示屏30为Micro LEDMicro OLED等，显示屏30可为单色或彩色；若显示屏30为单色显示屏，则分光膜12为单色全反膜，例如，显示屏30只显示红色，则分光膜12为红光全反膜，红色光入射到分光膜12上被反射，其它颜色的光会透过红光全反膜；若显示屏30只显示绿色，则分光膜12为绿光全反膜；若显示屏30只显示蓝色，则分光膜12为蓝光全反膜。若显示屏30为全彩显示屏，则分光膜12为半透半反膜。

本实施例的投影摄像集成模组的工作原理为：如图5所示，以红色显示屏为例，当显示屏30点亮时，显示屏30发出的红光101入射到光学棱镜10的分光膜12上发生反射后，入射到光学棱镜10后面的镜头模组20内，镜头模组20为放大镜头，可将显示屏30上显示的画面放大地投影到投影面80上，例如投影到普通白墙、桌面、纸面或者定做的反射面上，实现投影显示效果。此外，外界的环境光线102会经镜头模组20入射到光学棱镜10，光线中的红光被反射，其余颜色的光线会透过光学棱镜10，被感光芯片40接收，实现拍摄外界环境。

实际使用过程中，本实施例的投影摄像集成模组可采用两种方式执行：

(1)对拍摄效果要求不高时，投影和拍摄画面可同时进行，此时，摄像头会把投影画面拍入场景中，对实际要拍的画面产生影响；

(2)拍摄时，先把显示屏的画面关掉，再打开感光芯片40进行拍摄，拍摄完成后再开启显示屏的画面，拍摄过程中无投影画面的影响，拍摄效果会更好。

本实施例将投影和摄像共用一个镜头模组，能够进一步减小模组尺寸，此外，将该投影摄像集成模组应用于扫描笔时，可采用投影代替现有的显示屏，以将显示面板的成像面由显示部分内部(显示屏盖板玻璃下面的位置)，转移到盖板玻璃表面，使得观看显示画面时，与观看纸类印刷制品一样，让人眼感觉更舒适，且能实现扫描笔的小型化。

实施例三

一种投影摄像集成模组，如图6所示，本实施例在实施例二的基础上还包括测距模组50，测距模组50设置于光学棱镜10的第四侧，用于测量镜头模组20与投影面之间的距离，其中，测距模组50与显示屏30相对。通过测量镜头模组20与投影面的间距，使得镜头模组20可根据镜头模组20与投影面的间距来调节焦距，使摄像和投影更加清楚。

如图6所示，测距模组50包括红外发射器51和红外探测器52；光学棱镜10上设有红外反射膜13；红外发射器51发射的红外光经红外反射膜13反射后透过镜头模组20，在遇到镜头模组20前方的投影面后反射回镜头模组20，并由红外反射膜13反射进入红外传感器52内。如图7所示，分光膜12设置于光学棱镜10的一个对角线上，红外反射膜13设置于光学棱镜10的另一个对角线上。红外光入射到红外反射膜13上时会被反射，可见光入射到红外反射膜13上时会透过。

如图8所示，红外发射器51发射的红外光103经红外反射膜13反射后透过镜头模组20，遇到前面障碍物(投影面)反射回去，最终入射到测距模组50的红外探测器52中，通过红外光线的发射时间和接收时间差计算出镜头模组20距前面障碍物(投影面)的距离。

光学棱镜10的第四侧面上设有用于反射可见光并透射红外光103的红外透射膜14，红外透射膜14用于防止反射回的可见光入射到红外探测器52中，以提高测距模组50的测距精准度。

实施例四

一种扫描笔，包括外壳和上述实施例一至实施例三任一实施例的投影摄像集成模组，投影摄像集成模组设置于外壳60内。

扫描笔的笔头部分结构如图9所示，投影摄像集成模组设置于笔头处，笔头前端设有透明挡板70，透明挡板70正对镜头模组20设置，透明挡板70由透明材质构成，透明挡板70可为树脂、塑料、玻璃等材质。透明挡板70既可透过光线，又可防止灰尘、水汽进入扫描笔内部。

本发明的扫描笔通过投影来显示扫描到的内容和翻译的结果，无需在扫描笔上设置显示屏，可缩小扫描笔的尺寸，并且，扫描笔的外壳60可设置为圆柱形，相比于现有的方形扫描笔，不仅握感比较好，而且方便儿童单手使用。

此外，扫描笔的扫描区域与扫描笔放置位置相关，扫描时很难准确地知道扫描的区域，容易发生扫不全的问题。本发明的扫描笔上集成有投影功能，扫描笔使用时，可通过投影功能投下一个指示光标，如一段特定长度的直线或其它图形，用于指示扫描笔扫描位置，以避免发生扫不全的问题。

扫描笔上可设置两个按键或触控等装置，分别控制投影和拍摄，当按下投影按键(或者长时间触摸触控装置)时，采用投影模式投影出光标指示投影位置，用户将光标移动到想要扫描的内容上面，再按下拍照按键，扫描笔采用摄像模式拍摄一张照片，然后采用投影模式将需要识别的内容和翻译结果投影显示在纸面上。

实施例五

一种扫描笔的扫描方法，扫描笔90的结构参见上述实施例四中的扫描笔，如图12所示，扫描笔90的扫描方法包括：

S100在扫描对象上投影指示光标；

S200将指示光标移动到扫描对象上的当前扫描内容所在位置，并拍摄所述当前扫描内容，得到包含当前扫描内容的图像；

S300在所述扫描对象上投影所述当前扫描内容对应的反馈结果。

具体地，如图10所示，扫描笔90采用投影模式在扫描对象100上投影指示光标91，扫描对象100可以为书本、绘本等需要扫描的对象，指示光标91可以为水平直线或竖直直线或其它图形，以指示扫描笔90扫描位置。

用户手动将扫描笔90的指示光标91移动到当前扫描内容110处，如图11所示，然后采用摄像模式拍摄当前扫描内容110照片，得到包含当前扫描内容110的图像，然后再采用投影模式投影当前扫描内容110的反馈结果，反馈结果可以是当前扫描内容110对应的翻译结果，也可以是当前扫描内容对应的词语解释、句子解释、语法结构、同义词、反义词、拼音等内容。

实施例六

一种扫描笔的扫描方法，如图13所示，在上述实施例五中的步骤S200之前还包括：

S150采用测距模组测量所述扫描笔的前端与扫描对象之间的间距；

S160根据所述间距调节所述镜头模组的焦距。

使用时，扫描笔与扫描内容(扫描对象100)之间的间距为h，h的值通过测距模组得到，可变焦镜头模组将焦距调为h，使摄像头拍摄清楚。

在上述实施例五或实施例六中，在步骤S200之后还包括：

S250在所述扫描对象上投影图形标记当前扫描内容。

其中，S250在所述扫描对象上投影图形标记当前扫描内容具体包括：

S251计算所述当前扫描内容在所述图像中的位置；

S252根据投影区域和摄像区域的对应关系，在所述投影区域中定位当前扫描内容的位置；

S253根据当前扫描内容在投影区域中的位置，在扫描对象上投影图形标记当前扫描内容。

具体的，投影摄像集成模组拍摄包含当前扫描内容110的图像后，计算当前扫描内容110在图像中的位置，然后根据投影区域和摄像区域的对应关系，将当前扫描内容在图像中的位置映射到投影区域中，以得到当前扫描内容110在投影区域的实际位置，显示屏将该区域点亮，投影出图形覆盖当前扫描区域，或在当前扫描区域的文字底部划线，以指示当前已扫描的内容。其中，投影区域是指投影摄像集成模组在扫描对象上投影出的区域大小，摄像区域是指投影摄像集成模组在扫描对象上可拍摄的区域大小。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。