CN103733610A - 激光投影设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光投影设备，所述激光投影设备具有投影装置和应用控制装置，所述投影装置构造成投影图像以及根据所述投影装置与至少一个在投影方向上位于所述投影装置前面的对象的距离产生中断信号，所述应用控制装置构造成根据所述中断信号控制所述投影装置。此外，本发明还涉及一种方法。

Description

激光投影设备和方法

技术领域

本发明涉及一种激光投影设备和一种用于借助激光投影设备投影图像数据的方法。

背景技术

投影设备目前在很多应用中用于显示运动的图像和不运动的图像。例如，投影设备可以固定地安装在会议室中或者广告板前，或者投影设备可以是移动的投影设备，其由使用者在即将使用之前安置在相应的显示面或屏幕前面。

为了能够投影图像，投影设备使用光源。所述光源例如可以是非常亮的灯——例如一个气体放电灯，一个或多个LED或激光光源。

对于移动应用，在此合适的尤其是具有激光光源的激光投影设备，因为激光光源可以通过较小的结构大小来构造并且仅仅具有低的自发热。由此能够实现光源的简单冷却。

这样的激光投影设备例如在EP 1117080（B1）中已知。

如果使用具有激光光源的激光投影设备来投影图像数据，则必须确保如此控制激光光源发射的激光的强度，使得不产生对人和例如动物以及尤其它们的眼睛的危害。为此，激光投影设备检测位于激光投影设备前面的对象与激光投影设备之间的距离并且使激光强度与所测量的距离匹配。

强度的所述匹配目前自动地通过激光投影设备的投影装置进行。激光投影设备的例如将待投影的图像内容传输给投影装置的应用处理器或者应用控制装置在轮询运行中可以通过控制线路和数据线路询问投影装置的寄存器的内容并且从寄存器中读取激光的瞬时强度以及位于激光投影设备前面的对象与激光投影设备之间的距离。在轮询运行中，应用控制装置以规则的间距查询投影装置的寄存器并且随后分析处理其内容。

发明内容

本发明公开一种具有权利要求1的特征的激光投影设备和一种具有权利要求10的特征的方法。

因此提出：

一种激光投影设备，其具有投影装置以及具有应用控制装置，所述投影装置构造成投影图像以及根据投影装置与至少一个在投影方向上位于投影装置前面的对象的距离产生中断信号，所述应用控制装置构造成根据中断信号控制投影装置。

用于借助根据本发明的激光投影设备来投影图像数据的方法具有以下步骤：借助于投影装置来投影图像，根据投影装置与至少一个在投影方向上位于投影装置前面的对象的距离来产生中断信号以及根据中断信号来控制投影装置。

本发明所基于的认识在于，当用于检测位于激光投影设备前面的对象的应用控制装置没有在轮询运行中与投影装置进行通信时，能够实现激光投影设备的节能运行。

本发明所基于的构思现在在于，考虑所述认识并且在应用控制装置与投影装置之间设置一种替代的通信可能性以检测对象。根据本发明，投影装置借助于中断信号通知应用控制装置：在激光投影设备与激光投影设备在其上投影图像的屏幕之间存在对象。

通过中断信号通知对象的存在提供如下优点：应用控制装置不再必须以规则的间距查询投影装置的寄存器，即不再必须在资源耗费的轮询运行中工作。由此，明显减小了应用控制装置与投影装置之间的数据传输并且明显减小了应用控制装置和投影装置中的计算开销。

应用控制装置的由此释放的资源例如可以用于计算，对于所述计算在传统的激光投影设备中使用附加的处理器。但在根据本发明的激光投影设备中在不需要其他计算时也可以使用更简单的应用控制装置。由此减小了根据本发明的激光投影装置的硬件和软件的复杂性和成本。

此外能够实现，在应用控制装置不必实施计算并且投影装置没有输出中断信号期间，将根据本发明的激光投影设备的应用控制装置置于例如休眠状态中。这尤其在移动应用中是有利的，因为因此可以降低激光投影设备的能量消耗并且由此例如可以更长时间地运行具有电池充电装置的电池驱动的激光投影设备。

有利的实施方式和改进方案由从属权利要求以及参照附图的描述得出。

在一种实施方式中，投影装置具有距离测量装置，所述距离测量装置构造成检测投影装置与至少一个在投影方向上位于投影装置前面的对象的距离。由此能够实现可靠地检测在投影方向上位于激光投影设备前面的对象以及有针对性地对对象的存在做出反应。

在另一种实施方式中，投影装置还具有激光扫描装置和激光源，所述激光源为激光扫描装置提供激光，其中距离测量装置构造成借助于激光传播时间测量和/或相位差测量和/或者时间测量和/或强度测量来检测距离，其中投影装置构造成根据所检测的距离和/或由激光源提供的激光的瞬时强度产生中断信号。如果激光源的激光用于距离测量，则能够实现不需要其他组件的简单距离测量。在一种实施方式中，例如可以根据由投影面或者对象反射的激光的强度来测量距离。

在另一种实施方式中，距离测量装置可以具有红外光源并且根据红外光的传播时间来实施距离测量。在其他实施方式中，例如借助于超声距离测量或类似测量来实施距离测量。

如果根据所检测的距离和/或由激光源提供的激光的瞬时强度来产生中断信号，则能够实现中断信号的灵活产生。例如，可以形成强度与距离的商，并且对于所述商预给定最大值或最小值，从所述最大值或最小值起产生中断信号。

在一种实施方式中，投影装置还具有投影控制装置，所述投影控制装置构造成从距离测量装置接收所检测的距离并且产生中断信号和/或根据由激光源提供的激光的瞬时强度和/或所检测的距离和/或在所检测的距离下由激光源提供的激光的瞬时强度的最大阈值或最小阈值来控制激光扫描装置和/或激光源。如果设置控制激光扫描装置和/或激光源并且产生中断信号的分离的投影控制装置，则能够实现激光投影设备的模块化的和灵活的结构。由此可以使根据本发明的激光投影设备灵活地与不同应用匹配。

在另一种实施方式中，距离测量装置和/或投影控制装置构造成借助于距离测量来检测和识别用户在投影装置前面实施的姿势。

在另一种实施方式中，投影控制装置还构造成如此控制激光源，以便自动地增大由激光源提供的激光的强度和/或自动地减小由激光源提供的激光的强度。如果投影控制装置使激光强度自动地例如与激光投影设备与对象之间的距离匹配，则可以非常快速地匹配激光强度。如果例如人出现在激光投影设备前面，则可以确保例如对人的眼睛的保护。如果人离开投影区域，则也可以使激光强度又非常快速地提高到投影所期望的水平并且如此形成高品质的投影。为了能够匹配激光强度，投影控制装置例如可以具有查找表（LUT），在所述查找表中存储了距离值与激光的相应最大强度的一些对，借助这些对投影控制装置确定激光源产生的激光的强度。

在另一种实施方式中，投影控制设备构造成自动地减小激光强度。但为了重新增大激光强度，投影控制装置构造成等待应用控制装置的指令或命令。例如，在应用控制装置向投影控制装置发出增大激光强度的指令之前，应用控制装置可以确认用户的操作。由此能够实现人的控制实例，其必须允许激光强度的增大。

在另一种实施方式中，投影控制装置构造成不是自动地而是仅仅在从应用控制装置获得指令或命令之后增大或减小激光强度。由此能够实现激光强度的非常灵活的匹配，因为应用控制可以非常灵活地编程并且不一定使用确定的LUT来确定强度。

在一种实施方式中，投影控制装置和应用控制装置分别具有一个中断接口，投影控制装置通过所述中断接口向应用控制装置提供中断信号，其中中断信号构造为自保持的中断信号或非自保持的中断信号。如果在中断接口上既设置自保持的中断信号也设置非自保持的中断信号，则能够实现激光投影设备与不同应用的非常灵活的匹配。如果由投影控制装置在中断接口上输出自保持的中断信号，则应用控制装置在获得中断信号之后实施计算并且对中断信号做出反应，并且随后投影控制装置发出重置中断信号的指令或者命令。如果中断信号实施为非自保持的信号，则可能的是：如果对象例如进一步靠近激光投影设备，则投影控制装置在首次输出中断信号之后输出第二中断信号。随后，应用控制装置可以中断连续的计算并且例如匹配于对象与激光投影装置的距离。这能够实现对对象与激光投影设备的变化的距离的快速反应，但也提高了应用控制装置中的计算开销。

在另一种实施方式中，投影控制装置和应用控制装置分别具有一个数据接口和一个控制接口，投影控制装置和应用控制装置通过所述数据接口和所述控制接口电连接，其中应用控制装置构造成通过数据接口将待投影的图像内容提供给投影控制装置以及通过控制接口控制投影控制装置和/或查询投影控制装置的状态信息。如果设置分离的数据接口和控制接口用于投影控制装置与应用控制装置之间的通信，则能够实现非常高效的通信。例如，应用控制装置通过数据接口将待投影的图像内容的数据提供给投影控制装置并且在控制接口上同时访问投影控制装置的寄存器。

在另一种实施方式中，数据接口和控制接口可以实施为单独的串行数据接口或并行数据接口。

在一种实施方式中，投影控制装置构造为微控制器和/或程序控制的装置和/或可编程的逻辑部件和/或FPGA和/或ASIC。附加地或替代地，应用控制装置构造为微控制器和/或程序控制的装置和/或应用处理器和/或基带处理器和/或图形处理器和/或可编程的逻辑部件和/或FPGA和/或计算机和/或PC。这能够实现根据本发明的激光投影设备的灵活结构。这样，根据本发明的激光投影设备可以如此构造，使得应用控制装置构造为将所存储的经编码的或经压缩的图像数据进行解码或解压缩并且提供给投影控制装置的微控制器。替代地，可以设置以下激光投影装置：在所述激光投影装置中投影装置和应用控制装置设置在分离的壳体中。在此，应用控制装置例如可以是商业上通用的PC。在一些实施方式中，这样的商业上通用的PC具有接口部件，其实施与投影装置的通信。在其他实施方式中，这样的商业上通用的PC通过标准接口与投影装置进行通信。

在一种实施方式中，数据接口和/或控制接口构造为符合MIPI的接口和/或HDMI接口和/或DVI接口和/或并行24位接口和/或SPI接口和/或I2C接口和/或USB接口和/或以太网接口。附加地或替代地，中断接口构造为离散的、二进制的、高态有效的接口或离散的、二进制的、低态有效的接口。如果使用相应于所建立的标准的接口，则对于激光投影设备的结构可以动用可容易得到的标准部件并且能够实现激光投影设备的成本低廉的结构。

以上构型和改进方案只要有意义可以彼此任意组合。本发明的其他可能的构型、改进方案和实现也包括以上或以下关于实施例描述的发明特征的未明确述及的组合。特别地，在此本领域技术人员也可将各个方面作为改进方案或补充方案添加到本发明的相应基本形式中。

附图说明

以下借助在附图中说明的实施例更详细地阐述本发明。附图示出：

图1：根据本发明的激光投影设备的一种实施方式的框图；

图2：根据本发明的方法的一种实施方式的流程图；

图3：根据本发明的激光投影设备的另一种实施方式的框图；

图4：根据本发明的投影控制装置2的一种实施方式的自保持的中断信号10的信号曲线的图。

在所有附图中，相同的或作用相同的元件和设备（只要没有其他说明）设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出根据本发明的激光投影设备1的一种实施方式的框图。

激光投影设备1具有投影装置2，所述投影装置构造成投影图像3。此外，激光投影设备1具有应用控制装置4，所述应用控制装置构造为微控制器4。此外，投影装置2还构造成向微控制器4提供中断信号10，这在图1中表示为从投影装置2到微控制器4的箭头。最后，微控制器4构造成控制投影装置2，这表示为从微控制器4到投影装置2的箭头。

在其他实施方式中，应用控制装置4可以不构造为微控制器4而构造为FPGA、CPLD、嵌入式PC等等。

在激光投影设备1中，投影装置2检测在投影方向上位于投影装置2前面的对象与激光投影设备1之间的距离并且根据所检测的距离产生中断信号10，投影装置2将所述中断信号提供给微控制器4。

微控制器4根据中断信号10控制投影装置2。在此，微控制器4可以在获得中断信号10之后例如匹配其传输给投影装置的图像内容，以便显示识别到了对象。

在另一种实施方式中，在应用控制装置4中也可以设置有自己的操作与显示装置，所述应用控制装置4通过所述操作与显示装置显示识别到了对象。

图2示出根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。

在第一步骤S1中，借助于投影装置2来投影图像3。在另一步骤S2中，根据投影装置2与至少一个在投影方向上位于投影装置2前面的对象的距离来产生中断信号10。在最后的步骤S3中，根据中断信号10来控制投影装置2。

在控制S3投影装置2时，可以如此控制投影装置2，使得投影装置显示确定的图像内容、减小或增大投影装置投影图像的激光的强度，或者读取和/或改变投影装置2的投影控制装置8的寄存器内容。

投影控制装置8的寄存器可以是如下寄存器：其具有关于所识别的对象的数据，例如对象与激光投影设备的距离、对象的大小、对象所呈现的姿势等等。此外，寄存器可以具有关于激光的瞬时强度的数据或关于投影装置2的其他状态信息。

图3示出根据本发明的激光投影设备1的另一种实施方式的框图。

图3中的激光投影设备1与图1中的激光投影设备1的不同在于：投影装置2具有距离测量装置5，所述距离测量装置与投影控制装置8耦合。此外，图3中的投影装置2具有激光扫描装置6，所述激光扫描装置与激光源7耦合，其中激光源7同样与投影控制装置8耦合。最后，应用控制装置4和投影控制装置8分别具有中断接口15、16、数据接口11、12和控制接口13、14。在此，中断接口15、16之间的连接通过从投影控制装置8到应用控制装置4的箭头表示为单向连接，数据接口11、12之间的连接通过在每一端具有一个尖端的箭头表示为双向连接，以及控制接口13、14之间的连接同样通过在每一个端具有一个尖端的箭头表示为双向连接。

在一种实施方式中，激光扫描装置6和激光源7可以实施为集成的组件。在另一种实施方式中，激光源7可以实施为外部的激光源7并且例如通过光导与激光扫描装置6连接。

在图3的实施方式中，投影控制装置8实施为FPGA或ASIC，其配置成实施激光源7和激光扫描装置6的控制、从距离测量装置5接收所检测的距离以及产生中断信号10以及与应用控制装置4进行通信。

图4示出根据本发明的投影控制装置2的一种实施方式的自保持的中断信号10的信号曲线的图。

在图4中的图中，在横轴上绘出时间t而在纵轴上绘出中断信号10的逻辑电平（以“低”和“高”两种状态的形式）。所述图按照横坐标划分成三个时间区域A、B和C。中断信号10的电平在以A标记的第一区域中在“低”上延伸。在横坐标上，第一时刻1绘在第一区域A的末端紧前面，在所述第一时刻激光投影设备1的距离测量装置5检测对象。在相应于区域A的大约十分之一的短处理时间之后，中断信号10的电平跳变到“高”并且在大概为区域A两倍长的整个区域B中保持在“高”上。在第二区域B的末端紧前面，在横坐标上绘制第二时刻2。在所述第二时刻，应用控制装置4已经结束其计算并且给予投影控制装置8以下指令或命令：释放中断并且由此将中断信号设置为“低”。在大致相应于第一处理时间的短处理时间之后，中断信号10的电平重新跳变回到“低”上并且在区域C的持续时间期间保持在所述电平上。逻辑电平“高”和“低”在不同的实施方式中可以实现为不同的电压。例如，在一种实施方式中，电平“高”可以为5V的电压而电平“低”可以为0V的电压，或者相反。在一些实施方式中，也可以为电平“高”和“低”设置电压范围。

在中断信号10的电平在区域B的持续时间期间为“高”、即“有效的”期间，应用控制装置例如可以读取投影控制装置8的寄存器并且基于所读取的信息控制投影控制装置8。

尽管前面根据优选的实施例描述了本发明，但本发明不限于此，而是可通过多种方式方法进行修改。特别地，可以通过各种方式改变或修改本发明，而不偏离本发明的核心。

例如，根据本发明的激光投影设备的实施方式可以用于空间监视。为此，投影装置借助于距离测量在运动对象的侵入方面监视空间并且借助于中断信号向应用控制装置通知这样的侵入，应用控制装置随后采取合适的反应。只要投影装置没有识别到侵入，则应用控制装置停留在休眠状态中。由此能够实现特别能量高效的空间监视。

此外可以借助根据本发明的激光投影设备的实施方式实施距离监视。

在另一种应用中，可以借助于姿势识别进行与激光投影装置的互动。为此，投影装置借助于距离测量来检测位于激光投影设备前面的人的姿势并且当识别到有效的姿势时向应用控制装置传送中断信号。应用控制装置随后可以从投影控制装置的寄存器中读取所识别的姿势的类型并且采取相应的反应。应用控制装置在此也可以停留在休眠状态中直至识别姿势。由此，本发明尤其适于通过电池供给电能的移动应用。

Claims (14)

1.一种激光投影设备，所述激光投影设备具有投影装置（2）和应用控制装置（4），所述投影装置构造成投影图像（3）以及根据测量产生中断信号（10），所述测量允许推断出所述投影装置（2）与至少一个在投影方向上位于所述投影装置（2）前面的对象的距离，所述应用控制装置构造成根据所述中断信号（10）控制所述投影装置（2）。

2.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影装置（2）具有距离测量装置（5），所述距离测量装置构造成检测所述投影装置（2）与至少一个在投影方向上位于所述投影装置（2）前面的对象的距离。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影装置（2）还具有激光扫描装置（6）和激光源（7），所述激光源为所述激光扫描装置（6）提供激光，其中，所述距离测量装置（5）构造成借助于激光传播时间测量和/或相位差测量和/或时间测量和/或强度测量来检测距离，其中，所述投影装置（2）构造成根据所检测的距离和/或由所述激光源（7）提供的激光的瞬时强度来产生所述中断信号（10）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影装置（2）还具有投影控制装置（8），所述投影控制装置构造成从所述距离测量装置（5）接收所检测的距离以及产生所述中断信号（10）和/或在所检测的距离的情况下根据由所述激光源（7）提供的激光的瞬时强度和/或所检测的距离和/或由所述激光源（7）提供的激光的瞬时强度的最大阈值或最小阈值来控制所述激光扫描装置（6）和/或所述激光源（7）。

5.根据权利要求4所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影控制装置（8）还构造成如此控制所述激光源（7），以便自动地增大由所述激光源（7）提供的激光的强度和/或自动地减小由所述激光源（7）提供的激光的强度。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影控制装置（8）和所述应用控制装置（4）分别具有一个中断接口（15，16），所述投影控制装置（8）通过所述中断接口向所述应用控制装置（4）提供所述中断信号（10），其中，所述中断信号（10）构造为自保持的中断信号（10）或非自保持的中断信号（10）。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影控制装置（8）和所述应用控制装置（4）分别具有一个数据接口（11，12）和一个控制接口（13，14），所述投影控制装置（8）和所述应用控制装置（4）通过所述数据接口和所述控制接口电连接，其中，所述应用控制装置（4）还构造成通过所述数据接口（11，12）将待投影的图像内容的数据提供给所述投影控制装置（8）以及通过所述控制接口（13，14）控制所述投影控制装置（8）和/或查询所述投影控制装置（8）的状态信息。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影控制装置（8）构造为微控制器和/或程序控制的装置和/或可编程的逻辑部件和/或FPGA和/或ASIC；和/或所述应用控制装置（4）构造为微控制器和/或程序控制的装置和/或应用处理器和/或基带处理器和/或图形处理器和/或可编程的逻辑部件和/或FPGA和/或计算机和/或PC。

9.根据权利要求7和8中任一项所述的激光投影设备，其特征在于，所述数据接口（11，12）和/或所述控制接口（13，14）构造为符合MIPI的接口和/或HDMI接口和/或DVI接口和/或并行24位接口和/或SPI接口和/或I²C接口和/或USB接口和/或以太网接口；和/或所述中断接口（10）构造为离散的、二进制的、高态有效的接口或离散的、二进制的、低态有效的接口。

10.一种用于投影图像数据的方法，尤其利用根据权利要求1至9中任一项所述的激光投影设备，所述方法具有如下步骤：

借助于投影装置（2）投影（S1）图像（3）；

根据所述投影装置（2）与至少一个在投影方向上位于所述投影装置（2）前面的对象的距离产生（S2）中断信号（10）；

根据所述中断信号（10）控制（S3）所述投影装置（2）。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，产生（S2）所述中断信号（10）具有：检测所述投影装置（2）与至少一个在投影方向上位于所述投影装置（2）前面的对象的距离以及根据所检测的距离产生中断信号（10）。

12.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中，借助于激光扫描装置（6）和激光源（7）投影图像，以及借助于激光传播时间测量来检测所述距离，其中，根据所检测的距离和/或由所述激光源（7）提供的激光的瞬时强度产生所述中断信号（10）。

13.根据权利要求10至12中至少一项所述的方法，其中，控制（S3）所述投影装置（2）具有：根据所检测的距离和/或由所述激光源（7）提供的激光的瞬时强度和/或在所检测的距离的情况下由所述激光源（7）提供的激光的瞬时强度的最大阈值或最小阈值来控制所述激光扫描装置（6）和/或所述激光源（7）。

14.根据权利要求10至13中至少一项所述的方法，其中，控制所述激光扫描装置（6）和/或所述激光源（7）具有自动地增大由所述激光源（7）提供的激光的强度和/或自动地减小由所述激光源（7）提供的激光的强度。

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