通过改变激光投影仪的扫描速度来增加投影图像中像素区域的强度的方法
【专利说明】通过改变激光投影仪的扫描速度来増加投影图像中像素区域的强度的方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请涉及并要求2013年3月13日递交的美国非临时专利申请序列N0.13/800,011的优先权，该非临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
_3] 关于联邦资助的研究或开发的声明
[0004]不适用。
【背景技术】
[0005]在建筑施工项目期间，如大型新建筑物的内部施工阶段，或者在旧建筑物的翻新期间，参考建筑信息模型(Building Informat1n Modeling，BH)数据是有用的。该数据限定了包括内部的三维建筑物结构，并且该数据的用途通过方便定位和安置各种建筑施工元件和固定装置，提高了施工工人的生产率。通常，在建筑施工完成后维持建筑物的WM模型，并且该模型在建筑物的使用寿命中可以用于翻新、扩建和维护的目的。B頂模型限定了建筑物几何形状、空间关系以及建筑组件的数量和特性。
[0006]能够在建筑物的内部快速定位各个施工点是非常有用的。当建筑物的内部完工时，将连接器、紧固件、销固件等附接到各种表面，并使用电锯和电钻进行切割和钻孔。所有这一切必须在预定的、精确限定的位置中完成。需要多组工人测量并标记预定施工点和施工线。执行该任务是乏味的且产生由测量错误和累积误差导致的误差。此外，布局过程的成本和执行该布局过程所需的时间都是显著的。
[0007]在建筑物内部施工场所的施工点的布局已经以更自动化的方式来完成，例如通过使用机器人全站仪设备。将全站仪定位在固定的已知位置并将激光光束指向所需位置。在同一天提交并且转让给本申请的受让人的共同审理中的美国申请序列N0.(判决书目录SPC0936PA)中披露了另一种方法，其中，具有布局施工点和施工线以及其它信息的图像被微型投影仪投影到天花板、墙壁或其它建筑表面上，其中施工点准确地定位于该表面上。(该同时提交的申请的整个披露内容通过引用并入本文)。然而，微型投影仪有功率限制，使得如果存在大量的背景光，则它们投影的图像可能很难看到。
【发明内容】
[0008]—种利用微型投影仪将数字视频图像投影到观看表面上的方法，所述微型投影仪例如是激光束转向投影仪，所述激光束转向投影仪横跨所述观看表面扫描激光束，利用由提供给投影仪的数字视频输入的数字视频数据限定的颜色和强度的激光束光照亮像素区域，所述方法考虑了识别数字视频数据的高强度显示数字视频数据的部分以及数字视频数据的低强度显示数字视频数据的部分。将高强度显示数字视频数据和低强度显示数字视频数据供给到微型投影仪的数字视频输入。扫描高强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域和低强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域。光束照亮高强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域的时间段比花在照亮低强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域的时间段更长。
[0009]高强度显示数字视频数据限定的图像显示的颜色可以不同于低强度显示数字视频数据限定的图像的显示颜色。高强度显示数字视频数据限定的图像可以显示为绿色。
[0010]扫描低强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域的扫描速度可以大于扫描高强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域的扫描速度。每扫描低强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域一次，可以扫描高强度显示数字视频数据限定的图像中所包含的观看表面上的每个像素区域多次。
【附图说明】
[0011]图1是激光束转向微型投影仪的示意图；以及
[0012]图2是激光束转向微型投影仪和相关组件的示意性表示，用于解释该方法的实施方式。
【具体实施方式】
[0013]在施工现场，工人通常使用蓝图来确定在哪里建造墙壁、钻孔、固定管道等。随着计算机实施建筑设计的出现，建筑师和工程师已经更有效地完成了设计任务，并且建筑设计数据变得以数字形式容易得到。这扩展了将建筑设计数据可以传达给施工工人的方式。在内容上与传统的施工蓝图相似，可以将数字布局图像投影到建筑表面上。图像中的施工点精确地定位在表面上，消除了多数昂贵的手工布局过程。数字布局图像显示了工人在哪里执行各种操作(如钻孔、紧固锚固螺栓等)，并且也提供了关于施工点的说明。投影的图像还可以包括可能位于该施工点的建筑组件(如管道、照明设备、或配电箱)的图片。投影工作的说明可以包括可能有助于在施工点完成工作的信息，如洞的深度和直径、紧固件的尺寸、或紧固螺栓所需的扭矩。
[0014]重要的是，投影到建筑表面上的具体施工点和施工线要明亮和清楚。可以理解的是，对于蓝图图像，工人不关心图像的每个像素，而主要是关心蓝图上的施工点和施工线。通过照亮投影表面的区域上的每个像素不需要浪费投影功率。
[0015]需要的是，在需要观看施工点和施工线的区域中首先使用可用的投影能量。图像越亮，工人越容易看见他将在哪儿钻孔或在哪执行一些其它操作。用于投影图像的微型投影仪通常由电池供电，这使得有效地利用可用投影能量更加重要。
[0016]通常使用大量技术中的任一种技术实施微型投影仪，如数字光处理(DigitalLight Processing,DLP)投影仪、液晶显示(liquid crystal display，IXD)投影仪和激光束转向(laser-beam-steering，LBS)投影仪。在通常的操作模式中，使用这些技术中的任一种技术的投影仪具有的目标是提供在整个投影区域上是均匀明亮的投影图像。这对于通常的投影项目(包括电影、图片和演示)是有意义的。然而，本方法认识到这样的需求:投影功率不均匀的图像，使得可用光主要用在图像的仅一些区域中。
[0017]此前，投影仪尚未将投影光能量集中到具体的像素位置。LCD (液晶显示器)投影仪使用成千上万的小镜子来反射多像素的光，从而形成图像。DLP (数字光处理)投影仪使用成千上万的光闸(light gate)来让多像素的光通过，从而形成图像。在这两种情况下，单个光源用于同时照亮所有的镜子或闸(gate)。可以打开或关闭镜子和闸，以形成图像，但是没有办法将未在投影图像中使用的光重新指向其它像素，从而照亮其它像素。
[0018]然而，LBS(激光束转向)投影仪不同于此，而是使用指向的激光束一次一个像素地创建图像。如图1所示，LBS投影仪包括三个激光器，红色激光器10、蓝色激光器12和绿色激光器14，这三个激光器分别通过声光调制器24、声光调制器26和声光调制器28将红色光束16、蓝色光束18和绿色光束20提供给组合棱镜22。适当亮度的三种颜色光束组合成单一光束30，镜子组件32将该单一光束30引导到观看表面34。镜子组件32可以由单个MEM镜子33或由两个MEM镜子组成，该单个MEM镜子或两个MEM镜子围绕正交轴机电地枢转，以横跨观看表面34重复地扫描激光束30。第一扫描方向上(表不为36)以第一扫描速度扫描激光束30。在第二扫描方向38上以第二扫描速度横跨观看表面34重复地扫描激光束30。优选地，第二方向38正交于第一扫描方向36，并且第二扫描速度小于第一扫描速度。因为扫描速度足够快(以大于60赫兹在表面34上扫描整个图像)，所以逐像素地扫描不会引起注意。
[0019]以下描述的方法的实施方式有效地使用来自微型投影仪的光来将蓝图图像投影在工作表面上。并非使每个像素都有相同的照明强度，而是将光能主要指向投影图像的施工点和施工线。该方法将显示数字视频数据描述为数字视频图像。可以理解的是，这些视频图像通常是静态图像，其具有建筑蓝图或部分蓝图的外观。然而，如果需要，也可以显示出移动的视频图像。
[0020]如图2所示，B頂信息存储在存储器40中，用于高强度显示的施工线和施工点是已知的，并且通常存储在文件42中，文件42与具有待显示的剩余项目的文件44分开。激光束转向投影仪46包括红色激光器48、绿色