按照投影到投影表面的圖像控制房間的照明的方法

2024-02-10 07:45:15

專利名稱：按照投影到投影表面的圖像控制房間的照明的方法
技術領域：
本發明涉及按照投影到投影表面的圖像控制房間的照明的方法. 本發明還涉及按照投影到投影表面的圖像控制房間的照明的控制系 統，以及用在這種系統中的控制設備和投影屏幕設備.而且，本發明 涉及按照投影到投影表面的圖像照明房間的房間照明系統.
背景技術：
標準的圖像投影裝置限於向投影表面投影圖像，同時使周圍區域
黑暗。PCT/W02004 / 112386A1描述了一種設備，其用於根據圖像數據 照明圍繞投影屏幕的區域.這種照明允許實現更令人愉悅的觀看，並 且產生使圖像延伸超過實際投影區域的感覺。還有，US2005 / 004164A1 描述了 一種設備，這種設備使投影屏幕附近的區域根據所顯示的圖像 被照亮.這種安排利用了如下的亊實人類觀察者只能在由他當前的 觀察方向周圍的窄角度給出的區域內察覺到細節。因此，在常規觀察 角度之外的照明區域足以增大投影到投影屏幕上的視頻的存在的感 覺。
但是，這些設備或者需要專門設計的投影單元，或者需要從視頻 信號本身導出的至少一個控制信號，
本發明的目的是提供根據投影到投影表面的困像照明投影表面的 周圍的簡單方式，而不必截取視頻信號並且不需要改變投影單元，

發明內容
為此，本發明提供了按照投影到投影表面的靜止困像或活動圖像 控制房間的照明的方法，所述方法包括用光學方法測量投影的圖像 的若干特性特徵，並且根據所測的特性特徵調節房間照明.投影表面 可以是其上投影圖像的任何表面，例如專用的投影屏幕、白色墻壁或 背景幕或者由人造霧形成的"虛擬"投影屏幕等等.
上述方法的一個明顯的優點是可以使用任何現有的投影設備，這是因為房間照明的調節是根據對於投影儀輸出(即投影的圖像本身)
的測量進行的,不必估算基礎視頻信號(underlying video signal) 或不必修改投影儀的光學輸出特性以產生環境照明.
實施按照投影到投影表面的圖像控制房間的照明的方法的適當系 統包括若干光學傳感器，用於測量投影的圖像的若干特性特徵；控 制單元，用於根據所測的特性特徵為包括若干照明設備的照明裝置產 生控制信號；和接口，用於向所述照明裝置發送由控制單元產生的控 制信號.
通過只增加某些特定的部件，或者通過替換某些特定的部件，可 以把這個系統無縫地集成到現有的投影系統中。有益的是，投影儀完 全可以不做改動地保留.可以為現有的投影屏幕配備光學傳感器，或 者按照另一種方式，這個系統可以包括專門設計的配有傳感器的投影
屏幕'
相應地，用於按照投影到投影表面的圖像控制房間的照明的這種 系統中的控制設備包括輸入接口，用於接收光學傳感器的信號，所 述信號攜帶有關投影的圖像的若干特性特徵的信息；以及控制單元，
用於根據所測的特性特徵為照明裝置產生控制信號.控制設備還包括 輸出接口，該輸出接口用於發送所產生的控制信號.
有益地，控制設備可以是獨立的部件， 一旦配備了光學傳感器以 產生所需的輸入電信號，它就可以用來擴充或增大現有的系統。
在這種系統中優選使用的投影屏幕設備包括光學傳感器，所述光 學傳感器位於投影表面之上或投影表面之後，用於測量投影到投影表 面的圖像的特性特徵.這種投影屏幕設備可以用作以前的投影屏幕的 替換物，同時有益地允許保持投影系統的更昂貴的部分不變，尤其是 投影儀本身，並且允許它的安裝保持不變.
為了與上述的用於控制房間的照明的系統中的獨立控制設備一起 使用這種投影屏幕設備，該投影屏幕設備應該包括到控制單元的輸出 接口，其用於發送光學傳感器的信號。此外，投影屏幕設備還可以包 括控制單元和/或照明裝置，
按照本發明的用於按照投影到投影表面的圖像照明房間的房間照
明系統包括若干光學傳感器，用於測量投影的圖像的若干特性特徵； 控制單元，用於根據所測的特性特徵為照明裝置產生控制信號；和對於控制信號發生反應的若干光源，這種房間照明系統可以完全集成到 單個房間照明設備中，通過簡單地定位或放置光學傳感器在投影表面 之上或投影表面之後，所述單個房間照明設備可有益地用作現有系統 的附加物.可替換地，這個系統可以由上述的部件構造，特別是由所 述投影屏幕設備、控制單元和若干合適的光源構造.
從屬權利要求和隨後的描述公開了本發明的特別有利的實施例.
測量的特性特徵可以是投影的圖像的若干發光強度和/或色值， 人眼感知的顏色由包含在眼睛俘獲的光中的波長確定.由於每種顏色 可以通過具有各自強度的紅、綠、藍分量的組合產生，所以可將顏色
描述為3個值的組合， 一個值代表紅色分量， 一個值代表綠色分量， 一個值代表藍色分量.通常使用這樣的描述，並且經常稱之為RGB值. RGB值還可以描述發光強度。低的RGB絕對值表示低的發光強度，高的 絕對值表示高的發光強度。於是，可以使用這個方案來描述圖像的特 性特徵.存在若干以這種方式描述光的不同的方案，並且由於本領域 的普通技術人員對這些方案都是熟悉的，所以在這裡不需要更詳細地 描述它們.優選地，使用圖像的主色或者圖像的特定區域的主色，作 為控制投影表面的環境光的特性特徵.
可用電-光方法測量投影到投影表面的圖像的特性特徵，這覆蓋 了俘獲光學特性並將它們變換為電信號的所有方法.這使得控制單元 的輸入接口簡單，並且使得測量數據的進一步處理容易，因此，術語 "光學傳感器"包括能夠俘獲必要的光學特性的所有種類的傳感器， 特別是電-光傳感器，比如光電二極體等.通過有線的方式或無線的 方式可以將光傳感器連接到控制單元。在一個無線的實施例中，可以 藉助於太陽能電池使得傳感器自我供電，所述太陽能電池從投影儀收 集能量或者從房間的環境光收集能量.
在一個優選實施例中，測量是在投影表面上或在投影表面之後進 行的.
為了測量投影屏幕之後的特性特徵，即投影儀對面的屏幕一側的 特性特徵，在一個優選實施例中，至少投影表面的若干區域是透明的 或部分透明的，在一般情況下，不希望投影光穿過投影屏幕.因此， 某些投影屏幕的某些後背塗敷黑色材料.為了保持這個有益的特性， 除了將要放置光學傳感器的那些區域不進行塗敷以外，按通常方式塗敷屏幕.可以實現這些傳感器，使得它們不允許光通過，從而當這些 傳感器置於屏幕背後時，實現了總體不透明或非透明屏幕，傳感器區 域可以用屏箔疊層.
現有的投影屏幕可以在屏幕之後配備光學傳感器，如果屏幕有足 夠的透明度或半透明度，那麼現有的投影屏幕可以不加改動.
特性特徵的測量可以隨時間連續地進行以便按最佳的方式跟隨活 動圖像.對於靜止圖像，還可以在一個時間點上進行，或者在多個離 散時間點上進行，例如按預定的時間間隔進行，
在一個優選實施例中，根據測量的特有特徵單獨地照亮圍繞投影 屏幕的區域中的若干區帶或區塊.周圍區域可能是在投影表面之後或 之下的牆壁，但也可能是能夠被照亮的任何其他介質，如人工霧或幹 冰.
在這樣的實施例中，可以控制周圍區域中的區帶的顏色和發光強 度，以匹配在投影的圖像邊緣的相鄰區域.這可以通過在投影屏幕邊實現.
如以上所述，人眼不可能感知觀察區域中心之外的細節。因此， 在投影屏幕的相鄰邊緣用與部分投影的圖像匹配的一種顏色簡單照亮 的區帶產生圖像延伸超過實際的投影區域的感覺，這明顯地強化了觀 察者的體驗，
在一個簡單的實施例中，每個測量區域只由一個測量點代表.為 了得到較好的特性特徵測量，可以使用多個測量點，或者甚至接近連
續的測量區域，如CCD傳感器。
在另一個實施例中，光學傳感器不僅測量圖像的特性特徵，而且 測量房間照明的特性特徵，並且根據投影的圖像的測量和房間照明的 測量，產生控制信號.可以使用閉環控制精確地調節房間照明.閉環 控制的技術對於本領域的普通技術人員是公知的，這裡不需要詳細地 說明.
可以使用附加的光學傳感器來測量房間照明.在一個改進的實施 例中，用於測量投影的圖像的光學傳感器也用於測量房間照明.為此 目的，控制單元必須切斷房間照明，例如周期性地切斷，以便允許實 現投影的圖像的測量而沒有來自環境的幹擾測量的寄生光，按照本發明的房間照明系統優選地包括專門設計的照明設備，可 以按照各種輸出特性(例如光的顏色)來調節所述照明設備，所述輸 出特性對應於在照明設備的輸入接口上接收的控制信號，所述輸入接 口與控制單元的輸出接口是兼容的，
因此，用在這種系統中的照明設備優選地能夠產生任何期望的顏 色和強度的光，如以上所述，通過組合紅、綠、藍光可以產生任何顏
色，因此照明設備的一個實施例可以包括3個光源，這些光源是可以 按照強度單獨可控的，其中一個光源配備紅色濾光片， 一個光源配備 綠色濾光片， 一個光源配備藍色濾光片.還有，可以使用從基色混合 顏色的任何其它顏色模型，例如利用黃色、品紅色、青色光混合顏色. 代替使用濾光片例如從白色光源產生彩色光的是，可以使用直接產生 彩色光的任何光源.光源可以是燈或LED、雷射器等.在一個優選實施 例中，使用OLED作為光源.
在一個優選實施例中，使用用於墻面泛光照明(wall washing) 的光源。在這個實施例中，照明單元有利地放在投影屏幕之後，從而 將其從觀察者的視線中隱藏起來，同時如觀察者所看見的，照亮閨繞 投影屏幕的牆壁.代替墻面泛光照明器或者除了牆面泛光照明器之外， 可以在投影區域附近放置直視燈(如摺紙手工光源(origami luminaires))，並且還可能將其與投影屏幕集成在一起以獲得屏模 組. 一個特別優選的變型是照明的框架形式的照明裝置，這個框架沿 投影表面完整地或部分地例如在投影表面的兩側延伸。這可以例如實 現為透明材料框架，其可以用彩色光照亮，這個彩色光來自內部和/ 或包括OLED布局的框架內.通過組合若干框架元件，每個框架元件包 括一個或多個單獨的燈，也可以實現照明的框架.這些框架元件可以 作為一個組進行組合控制，或者相互獨立地進行控制.
優選地，對於所述燈(例如"牆面泛光照明器"或上述其它燈， 特別是照明的框架的元件)進行相互獨立的採作，這是因為例如每個 泛光照明燈可以有內部的目標顏色設置，並且不需要知道房間內的其 它光源正在做些什麼，為此，相關的燈可以配備它們自已的傳感器和 控制模塊，因而僅需將它們插入電源並接通電源，用戶可以首先例如 購買並且為照明的框架安裝僅僅兩個燈元件，它們相互獨立地操作. 在隨後的某個時間點，他可以購買並安裝更多的燈以擴大或增大所述框架，實現更明亮的和更精細的照明效果。
對於控制單元的控制信號做出反應的照明設備也可以是現有的照 明設備，如房間照明，其配備用於如以上所述的控制單元的輸出接口 的適配器.在這種情況下，可以僅僅將房間照明調暗，以用於投影到 屏幕的暗圖像.
在這種情況下，照明控制系統優選地可以是中央控制系統，其具 有為房間中的相關光源設置適當的控制值的裝置，例如，與墻面泛光 照明器結合，可以控制泛光燈或天花板泛光照明器.
如以上所述，優選地使用在投影表面上或在投影表面之後包括光 學傳感器的投影屏幕設備來測量投影的圖像的特性特徵.
在另一個優選實施例中，可以巻起投影屏幕設備，並且滾動器外 殼包含控制單元，滾動器外殼有利地配備對控制單元的控制信號產生 響應的照明單元，照明單元也可以包含在滾動器外殼中.
優選地，可以由光學傳感器檢測的信號觸發屏幕的展開.為此， 當屏幕處在其展開的狀態時，連接到房間的墻壁或天花板上的可巻起 的屏幕的傳感器也可以安裝在墻壁上的投影屏幕之後的位置。
根據下面結合附圖考慮的示例實施例的詳細描述，本發明的其它 目的和特徵將變得清楚明白，但應該理解，附圖只是為了說明的目的 而設計的，不是對本發明限制的限定。


圖1示出了按照本發明第一實施例的房間照明系統的示意性概觀； 圖2示出了用在圖1的系統中的投影屏幕； 圖3示出了按照圖1的系統的功能部件的示意圖； 圖4示出了按照本發明笫二實施例的房間照明系統，所述系統採 用包括光學傳感器和光源的獨立單元的形式，
具體實施例方式
圖1示出了系統1，其用於按照投影到投影屏幕設備3的投影表面 3s的圖像2控制房間的照明，可以使用被設計用來投影圖像到屏幕上 的任何設備作為投影單元20.投影屏幕3在屏幕的邊緣包含4個測量 點P,、 P2、 P3、 P4，在這裡光學傳感器測量投射到投影屏幕3的圖像2的特性特徵。在圖2中，更加詳細地示出了系統1的投影屏幕設備3, 在4個測量點P，、 P2、 P3、 P4中的每一個之後，沿著投影方向在牆壁上 安裝了傳感器5.投影屏幕設備3的屏幕在測量點P,、 P2、 P3、 h處是 半透明的，來自投影的圖像2的光透過投影屏幕到達光學傳感器5，所 述光學傳感器5測量透過的光的特性特徵。
在圖1和圖2中沒有示出的控制單元為房間照明產生控制信號， 房間照明相應地產生反應。房間照明可以是一對牆面泛光照明器10， 即用於均勻照明垂直表面的照明設備10 (圖1).這種技術對於本領 域的普通技術人員來說是公知的，不需要在這裡更詳細地加以描述。 每個照明設備根據光學傳感器5的測量值照亮投影表面的"周圍區域" SA的區帶，例如在投影屏幕之後的墻壁的區帶。照明設備10還可以隱 藏在投影屏幕3之後，使得照明設備10從用戶的正常視野中消失.
在不同的測量點P,、 P2、 P3、 P,處測量光的特性特徵的優點是，可 以對於圖像2的不同測量區域A,、 A2、 A3、 A^獲得不同的特性特徵.例 如，在圖2的實施例中，在圖像2的4個邊緣處的每個測量區域A,、 A2、 A3、 A,中，確定對應的測量區域A,、 A2、 A3、 A4的主色.按照這個 主色，用類似顏色的光照亮在投影表面3s的邊緣的周圍區域SA的相 應區帶Z,、 Z2、 Z3、 Z4,
在圖3中用示意性方塊圖示出了照明系統1的功能部件。將電-光傳感器5連接到控制設備9的輸入接口 8上，把傳感器5產生的電 信號饋送到控制設備9，所述電信號包括或代表由傳感器5接收的光的 特性特徵.這個控制設備9包括控制單元6，控制單元6分析所述電信 號並提取特性特徵，比如發光強度和顏色，例如作為RGB值.控制單 元6產生控制信號CS,、 CS2、 CS3，這些控制信號例如可以驅動照明設 備10的光源S,、 S2、 S3，所述光源S,、 S2、 S連接在控制設備9的輸出 接口7上，從而使照明設備10發出的光與所測的特性特徵相匹配。光 源S,、 S2、 S3可以是3個燈，其中笫一個燈S,配備紅色濾光片，第二個 燈S2配備綠色濾光片，第三個燈S3配備藍色濾光片，因此，可以通過 用控制信號CSt、 CS2、 CS3單獨地控制燈S,、 S2、 S3的光輸出，產生不 同的顏色和顏色強度.例如，通過僅僅激勵具有紅色濾光片但是具有 高輸出功率的燈S^照明設備10就可以產生高發光強度的紅光，通過 激勵具有紅色濾光片的燈S,，並且附加地激勵具有綠色濾光片的燈S2,就可以得到黃色光，這是因為紅色光和綠色光組合在一起將給出黃色
光的緣故.通過同等地增加和減小燈S,、 S2、 S3的輸出功率，即均衡相
對強度，可以實現一定顏色的高和低強度光，例如，通過組合明亮的 紅色和明亮的綠色光可以得到明亮的黃色；通過組合暗的紅色光(low
red light)和暗的綠色光(low green light),可以實現暗黃色光. 具有一定強度的紅、綠、黃色分量的光的組合於是得到由照明設備10 發出的規定的顏色.在這裡，傳感器5和控制設備9給出按照本發明 實施例的控制任何照明裝置的控制系統11,
這種照明系統10還可以完全集成在單個獨立的設備中，如圖4所 示.在這裡，在普通的外殼12中，集成了圖3所示的所有部件，光學 傳感器5、控制單元6和光源S,、 S2、 S3.
如先前所述，可為每個燈S,、 S2、 S3分配紅、綠、藍色之一，控制 信號CS,、 CS2、 CS3單獨地驅動燈S,、 S2、 S3，以輸出一定的強度，例如， 這種獨立的照明系統10可以用在與圖2類似的投影屏幕的4個邊緣之 後，以便以適合於圖像2在相應的測量區域A,、 A2、 A3、夂中的主色的 光獨立地照亮在屏幕的不同邊緣的周圍區域SA的區帶Zi、 Z2、 Z3、 Z4.
為清楚起見，應該理解，在本申請中使用"一"和"一個"並不 排除存在多個，"包括"並不排除存在其它的步驟或元件."單元" 或"模塊"可以包括若干單元或模塊，除非另有說明.
權利要求
1、一種按照投影到投影表面(3s)的圖像(2)控制房間的照明的方法，所述方法包括-測量投影的圖像(2)的若干特性特徵，-並且根據所測的特性特徵調節房間(1)的照明。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中所述特性特徵(f )包括 投影的圖像(2)的若干發光強度和/或色值。
3、 根據權利要求1或2所述的方法，其中所述測量是在投影表 面(3s )上或在投影表面(3s )之後進行的，
4、 根據前述權利要求中任何一個所述的方法，其中根據所測的 特徵單獨地照亮投影表面(3s)的周圍區域(SA)的若干區帶(Z,、 Z2、 Z3、 Z4),
5、 根據權利要求4所述的方法，其中所述特性特徵(f )的測 量是在投影表面(3s)的邊緣處的特定測量區域(A,、 A2、 A3、 A4)內 進行的，並且根據在特定區域(At、 A2、 A3、 A4)處的測量值照亮靠近 特定測量區域(A" A2、 A3、 A4)的周圍區域(SA)的區帶(Z,、 Z2、 Z3、 Z4).
6、 根據權利要求5所述的方法，其中在每個特定區域(A,、 A2、 A3、 A4)中的測量是在這個特定區域(A,、 A2、 A3、 A4)中的若干離散測 量點(P,. P2、 P3、 P4)處進行的.
7、 根據前述權利要求中任何一個所述的方法，其中在第一階段，房間照明系統斷開，進行圖像(2)的特性特徵的測量；其中在第二階段，房間照明接通，進行房間照明的特性特徵的 測量；並且其中根據在笫一階段和第二階段這兩個階段進行的測量， 實現房間照明的調節.
8、 一種按照投影到投影表面(3s)的圖像(2)控制房間的照明 的系統(11)，所述系統包括-若干光學傳感器(5),用於測量投影的圖像(2)的若干特性 特徵；-控制單元(6),用於根據所測的特性特徵為照明裝置(Sh S2、S3)產生控制信號(CS,、 CS2、 CS3);-以及輸出接口 (7)，用於向照明裝置(S!、 S2、 S3)發送控制信 號(CS,、 CS2、 CS3).
9、 一種用於按照投影到投影表面(3s)的圖像(2)控制房間的 照明的控制設備(9)，包括-輸入接口 (8)，用於接收電-光傳感器(5)的信號，所述信 號包含有關投影的圖像(2)的若干特性特徵的信息；-控制單元(6)，用於根據所測的特性特徵為照明裝置(S,、 S2、 S3)產生控制信號(CS,、 CS2、 CS3);-以及輸出接口 (7)，用於將控制信號(CS,、 CS2、 CS3)發送到 照明裝置(S,、 S2、 S3),
10、 一種投影屏幕設備(3),包括投影表面(3s)和用於測量投 影的圖像(2)的特性特徵的光學傳感器(5).
11、 根據權利要求10所述的投影屏幕設備，其中至少投影表面 (3s)的若干區域是透明的或半透明的，並且光學傳感器(5)放置在這些區域之後，
12、 一種用於按照投影到投影表面(3s)的圖像(2)照明房間的 房間照明系統(1)，所述系統包括-若干光學傳感器(5),用於測量投影的圖像(2)的若干特性 特徵；-控制單元(6)，用於根據所測的特性特徵為照明裝置(S，、 S2、 S3)產生控制信號(CS,、 CS2、 CS3);-以及照明裝置(S,、 S2、 S3)，用於對控制信號(CS,、 CS2、 CS3) 做出響應.
全文摘要
本發明描述了按照投影到投影表面(3s)的靜止或活動圖像(2)控制房間(1)的照明的方法，所述方法包括用光學方法測量投影的圖像的若干特性特徵(f)，並且根據所測的特性特徵(f)調節房間的房間照明。此外，本發明涉及按照投影到投影表面(3s)的圖像(2)控制房間(1)的照明的系統、用於這種系統中的控制設備(9)、用於這種系統中的投影屏幕設備(3)。此外，本發明還涉及房間照明系統(1)，其用於按照投影到投影表面(3s)的圖像(2)照明房間。
文檔編號H05B37/02GK101658070SQ200880008167
公開日2010年2月24日 申請日期2008年3月10日 優先權日2007年3月13日
發明者M·溫特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司