CN101658070A - 按照投影到投影表面的图像控制房间的照明的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了按照投影到投影表面(3s)的静止或活动图像(2)控制房间(1)的照明的方法，所述方法包括：用光学方法测量投影的图像的若干特性特征(f)，并且根据所测的特性特征(f)调节房间的房间照明。此外，本发明涉及按照投影到投影表面(3s)的图像(2)控制房间(1)的照明的系统、用于这种系统中的控制设备(9)、用于这种系统中的投影屏幕设备(3)。此外，本发明还涉及房间照明系统(1)，其用于按照投影到投影表面(3s)的图像(2)照明房间。

Description

按照投影到投影表面的图像控制房间的照明的方法
技术领域
本发明涉及按照投影到投影表面的图像控制房间的照明的方法。本发明还涉及按照投影到投影表面的图像控制房间的照明的控制系统，以及用在这种系统中的控制设备和投影屏幕设备。而且，本发明涉及按照投影到投影表面的图像照明房间的房间照明系统。
背景技术
标准的图像投影装置限于向投影表面投影图像，同时使周围区域黑暗。PCT/WO2004/112386A1描述了一种设备，其用于根据图像数据照明围绕投影屏幕的区域。这种照明允许实现更令人愉悦的观看，并且产生使图像延伸超过实际投影区域的感觉。还有，US2005/004164A1描述了一种设备，这种设备使投影屏幕附近的区域根据所显示的图像被照亮。这种安排利用了如下的事实：人类观察者只能在由他当前的观察方向周围的窄角度给出的区域内察觉到细节。因此，在常规观察角度之外的照明区域足以增大投影到投影屏幕上的视频的存在的感觉。
但是，这些设备或者需要专门设计的投影单元，或者需要从视频信号本身导出的至少一个控制信号。
本发明的目的是提供根据投影到投影表面的图像照明投影表面的周围的简单方式，而不必截取视频信号并且不需要改变投影单元。
发明内容
为此，本发明提供了按照投影到投影表面的静止图像或活动图像控制房间的照明的方法，所述方法包括：用光学方法测量投影的图像的若干特性特征，并且根据所测的特性特征调节房间照明。投影表面可以是其上投影图像的任何表面，例如专用的投影屏幕、白色墙壁或背景幕或者由人造雾形成的“虚拟”投影屏幕等等。
上述方法的一个明显的优点是可以使用任何现有的投影设备，这是因为房间照明的调节是根据对于投影仪输出(即投影的图像本身)的测量进行的，不必估算基础视频信号(underlying video signal)或不必修改投影仪的光学输出特性以产生环境照明。
实施按照投影到投影表面的图像控制房间的照明的方法的适当系统包括：若干光学传感器，用于测量投影的图像的若干特性特征；控制单元，用于根据所测的特性特征为包括若干照明设备的照明装置产生控制信号；和接口，用于向所述照明装置发送由控制单元产生的控制信号。
通过只增加某些特定的部件，或者通过替换某些特定的部件，可以把这个系统无缝地集成到现有的投影系统中。有益的是，投影仪完全可以不做改动地保留。可以为现有的投影屏幕配备光学传感器，或者按照另一种方式，这个系统可以包括专门设计的配有传感器的投影屏幕。
相应地，用于按照投影到投影表面的图像控制房间的照明的这种系统中的控制设备包括：输入接口，用于接收光学传感器的信号，所述信号携带有关投影的图像的若干特性特征的信息；以及控制单元，用于根据所测的特性特征为照明装置产生控制信号。控制设备还包括输出接口，该输出接口用于发送所产生的控制信号。
有益地，控制设备可以是独立的部件，一旦配备了光学传感器以产生所需的输入电信号，它就可以用来扩充或增大现有的系统。
在这种系统中优选使用的投影屏幕设备包括光学传感器，所述光学传感器位于投影表面之上或投影表面之后，用于测量投影到投影表面的图像的特性特征。这种投影屏幕设备可以用作以前的投影屏幕的替换物，同时有益地允许保持投影系统的更昂贵的部分不变，尤其是投影仪本身，并且允许它的安装保持不变。
为了与上述的用于控制房间的照明的系统中的独立控制设备一起使用这种投影屏幕设备，该投影屏幕设备应该包括到控制单元的输出接口，其用于发送光学传感器的信号。此外，投影屏幕设备还可以包括控制单元和/或照明装置。
按照本发明的用于按照投影到投影表面的图像照明房间的房间照明系统包括：若干光学传感器，用于测量投影的图像的若干特性特征；控制单元，用于根据所测的特性特征为照明装置产生控制信号；和对于控制信号发生反应的若干光源。这种房间照明系统可以完全集成到单个房间照明设备中，通过简单地定位或放置光学传感器在投影表面之上或投影表面之后，所述单个房间照明设备可有益地用作现有系统的附加物。可替换地，这个系统可以由上述的部件构造，特别是由所述投影屏幕设备、控制单元和若干合适的光源构造。
从属权利要求和随后的描述公开了本发明的特别有利的实施例。
测量的特性特征可以是投影的图像的若干发光强度和/或色值。人眼感知的颜色由包含在眼睛俘获的光中的波长确定。由于每种颜色可以通过具有各自强度的红、绿、蓝分量的组合产生，所以可将颜色描述为3个值的组合，一个值代表红色分量，一个值代表绿色分量，一个值代表蓝色分量。通常使用这样的描述，并且经常称之为RGB值。RGB值还可以描述发光强度。低的RGB绝对值表示低的发光强度，高的绝对值表示高的发光强度。于是，可以使用这个方案来描述图像的特性特征。存在若干以这种方式描述光的不同的方案，并且由于本领域的普通技术人员对这些方案都是熟悉的，所以在这里不需要更详细地描述它们。优选地，使用图像的主色或者图像的特定区域的主色，作为控制投影表面的环境光的特性特征。
可用电-光方法测量投影到投影表面的图像的特性特征，这覆盖了俘获光学特性并将它们变换为电信号的所有方法。这使得控制单元的输入接口简单，并且使得测量数据的进一步处理容易。因此，术语“光学传感器”包括能够俘获必要的光学特性的所有种类的传感器，特别是电-光传感器，比如光电二极管等。通过有线的方式或无线的方式可以将光传感器连接到控制单元。在一个无线的实施例中，可以借助于太阳能电池使得传感器自我供电，所述太阳能电池从投影仪收集能量或者从房间的环境光收集能量。
在一个优选实施例中，测量是在投影表面上或在投影表面之后进行的。
为了测量投影屏幕之后的特性特征，即投影仪对面的屏幕一侧的特性特征，在一个优选实施例中，至少投影表面的若干区域是透明的或部分透明的。在一般情况下，不希望投影光穿过投影屏幕。因此，某些投影屏幕的某些后背涂敷黑色材料。为了保持这个有益的特性，除了将要放置光学传感器的那些区域不进行涂敷以外，按通常方式涂敷屏幕。可以实现这些传感器，使得它们不允许光通过，从而当这些传感器置于屏幕背后时，实现了总体不透明或非透明屏幕。传感器区域可以用屏箔叠层。
现有的投影屏幕可以在屏幕之后配备光学传感器，如果屏幕有足够的透明度或半透明度，那么现有的投影屏幕可以不加改动。
特性特征的测量可以随时间连续地进行以便按最佳的方式跟随活动图像。对于静止图像，还可以在一个时间点上进行，或者在多个离散时间点上进行，例如按预定的时间间隔进行。
在一个优选实施例中，根据测量的特有特征单独地照亮围绕投影屏幕的区域中的若干区带或区块。周围区域可能是在投影表面之后或之下的墙壁，但也可能是能够被照亮的任何其他介质，如人工雾或干冰。
在这样的实施例中，可以控制周围区域中的区带的颜色和发光强度，以匹配在投影的图像边缘的相邻区域。这可以通过在投影屏幕边缘的靠近经受单独的照明的目标区带的区域中进行特性特征的测量来实现。
如以上所述，人眼不可能感知观察区域中心之外的细节。因此，在投影屏幕的相邻边缘用与部分投影的图像匹配的一种颜色简单照亮的区带产生图像延伸超过实际的投影区域的感觉，这明显地强化了观察者的体验。
在一个简单的实施例中，每个测量区域只由一个测量点代表。为了得到较好的特性特征测量，可以使用多个测量点，或者甚至接近连续的测量区域，如CCD传感器。
在另一个实施例中，光学传感器不仅测量图像的特性特征，而且测量房间照明的特性特征，并且根据投影的图像的测量和房间照明的测量，产生控制信号。可以使用闭环控制精确地调节房间照明。闭环控制的技术对于本领域的普通技术人员是公知的，这里不需要详细地说明。
可以使用附加的光学传感器来测量房间照明。在一个改进的实施例中，用于测量投影的图像的光学传感器也用于测量房间照明。为此目的，控制单元必须切断房间照明，例如周期性地切断，以便允许实现投影的图像的测量而没有来自环境的干扰测量的寄生光。
按照本发明的房间照明系统优选地包括专门设计的照明设备，可以按照各种输出特性(例如光的颜色)来调节所述照明设备，所述输出特性对应于在照明设备的输入接口上接收的控制信号，所述输入接口与控制单元的输出接口是兼容的。
因此，用在这种系统中的照明设备优选地能够产生任何期望的颜色和强度的光。如以上所述，通过组合红、绿、蓝光可以产生任何颜色，因此照明设备的一个实施例可以包括3个光源，这些光源是可以按照强度单独可控的，其中一个光源配备红色滤光片，一个光源配备绿色滤光片，一个光源配备蓝色滤光片。还有，可以使用从基色混合颜色的任何其它颜色模型，例如利用黄色、品红色、青色光混合颜色。代替使用滤光片例如从白色光源产生彩色光的是，可以使用直接产生彩色光的任何光源。光源可以是灯或LED、激光器等。在一个优选实施例中，使用OLED作为光源。
在一个优选实施例中，使用用于墙面泛光照明(wall washing)的光源。在这个实施例中，照明单元有利地放在投影屏幕之后，从而将其从观察者的视线中隐藏起来，同时如观察者所看见的，照亮围绕投影屏幕的墙壁。代替墙面泛光照明器或者除了墙面泛光照明器之外，可以在投影区域附近放置直视灯(如折纸手工光源(origamiluminaires))，并且还可能将其与投影屏幕集成在一起以获得屏模组。一个特别优选的变型是照明的框架形式的照明装置，这个框架沿投影表面完整地或部分地例如在投影表面的两侧延伸。这可以例如实现为透明材料框架，其可以用彩色光照亮，这个彩色光来自内部和/或包括OLED布局的框架内。通过组合若干框架元件，每个框架元件包括一个或多个单独的灯，也可以实现照明的框架。这些框架元件可以作为一个组进行组合控制，或者相互独立地进行控制。
优选地，对于所述灯(例如“墙面泛光照明器”或上述其它灯，特别是照明的框架的元件)进行相互独立的操作，这是因为例如每个泛光照明灯可以有内部的目标颜色设置，并且不需要知道房间内的其它光源正在做些什么。为此，相关的灯可以配备它们自已的传感器和控制模块，因而仅需将它们插入电源并接通电源。用户可以首先例如购买并且为照明的框架安装仅仅两个灯元件，它们相互独立地操作。在随后的某个时间点，他可以购买并安装更多的灯以扩大或增大所述框架，实现更明亮的和更精细的照明效果。
对于控制单元的控制信号做出反应的照明设备也可以是现有的照明设备，如房间照明，其配备用于如以上所述的控制单元的输出接口的适配器。在这种情况下，可以仅仅将房间照明调暗，以用于投影到屏幕的暗图像。
在这种情况下，照明控制系统优选地可以是中央控制系统，其具有为房间中的相关光源设置适当的控制值的装置。例如，与墙面泛光照明器结合，可以控制泛光灯或天花板泛光照明器。
如以上所述，优选地使用在投影表面上或在投影表面之后包括光学传感器的投影屏幕设备来测量投影的图像的特性特征。
在另一个优选实施例中，可以卷起投影屏幕设备，并且滚动器外壳包含控制单元，滚动器外壳有利地配备对控制单元的控制信号产生响应的照明单元，照明单元也可以包含在滚动器外壳中。
优选地，可以由光学传感器检测的信号触发屏幕的展开。为此，当屏幕处在其展开的状态时，连接到房间的墙壁或天花板上的可卷起的屏幕的传感器也可以安装在墙壁上的投影屏幕之后的位置。
根据下面结合附图考虑的示例实施例的详细描述，本发明的其它目的和特征将变得清楚明白。但应该理解，附图只是为了说明的目的而设计的，不是对本发明限制的限定。
附图说明
图1示出了按照本发明第一实施例的房间照明系统的示意性概观；
图2示出了用在图1的系统中的投影屏幕；
图3示出了按照图1的系统的功能部件的示意图；
图4示出了按照本发明第二实施例的房间照明系统，所述系统采用包括光学传感器和光源的独立单元的形式。
具体实施方式
图1示出了系统1，其用于按照投影到投影屏幕设备3的投影表面3s的图像2控制房间的照明。可以使用被设计用来投影图像到屏幕上的任何设备作为投影单元20。投影屏幕3在屏幕的边缘包含4个测量点P1、P2、P3、P4，在这里光学传感器测量投射到投影屏幕3的图像2的特性特征。在图2中，更加详细地示出了系统1的投影屏幕设备3。在4个测量点P1、P2、P3、P4中的每一个之后，沿着投影方向在墙壁上安装了传感器5。投影屏幕设备3的屏幕在测量点P1、P2、P3、P4处是半透明的，来自投影的图像2的光透过投影屏幕到达光学传感器5，所述光学传感器5测量透过的光的特性特征。
在图1和图2中没有示出的控制单元为房间照明产生控制信号，房间照明相应地产生反应。房间照明可以是一对墙面泛光照明器10，即用于均匀照明垂直表面的照明设备10(图1)。这种技术对于本领域的普通技术人员来说是公知的，不需要在这里更详细地加以描述。每个照明设备根据光学传感器5的测量值照亮投影表面的“周围区域”SA的区带，例如在投影屏幕之后的墙壁的区带。照明设备10还可以隐藏在投影屏幕3之后，使得照明设备10从用户的正常视野中消失。
在不同的测量点P1、P2、P3、P4处测量光的特性特征的优点是，可以对于图像2的不同测量区域A1、A2、A3、A4获得不同的特性特征。例如，在图2的实施例中，在图像2的4个边缘处的每个测量区域A1、A2、A3、A4中，确定对应的测量区域A1、A2、A3、A4的主色。按照这个主色，用类似颜色的光照亮在投影表面3s的边缘的周围区域SA的相应区带Z1、Z2、Z3、Z4。
在图3中用示意性方块图示出了照明系统1的功能部件。将电-光传感器5连接到控制设备9的输入接口8上，把传感器5产生的电信号馈送到控制设备9，所述电信号包括或代表由传感器5接收的光的特性特征。这个控制设备9包括控制单元6，控制单元6分析所述电信号并提取特性特征，比如发光强度和颜色，例如作为RGB值。控制单元6产生控制信号CS1、CS2、CS3，这些控制信号例如可以驱动照明设备10的光源S1、S2、S3，所述光源S1、S2、S连接在控制设备9的输出接口7上，从而使照明设备10发出的光与所测的特性特征相匹配。光源S1、S2、S3可以是3个灯，其中第一个灯S1配备红色滤光片，第二个灯S2配备绿色滤光片，第三个灯S3配备蓝色滤光片，因此，可以通过用控制信号CS1、CS2、CS3单独地控制灯S1、S2、S3的光输出，产生不同的颜色和颜色强度。例如，通过仅仅激励具有红色滤光片但是具有高输出功率的灯S1，照明设备10就可以产生高发光强度的红光。通过激励具有红色滤光片的灯S1，并且附加地激励具有绿色滤光片的灯S2，就可以得到黄色光，这是因为红色光和绿色光组合在一起将给出黄色光的缘故。通过同等地增加和减小灯S1、S2、S3的输出功率，即均衡相对强度，可以实现一定颜色的高和低强度光。例如，通过组合明亮的红色和明亮的绿色光可以得到明亮的黄色；通过组合暗的红色光(lowred light)和暗的绿色光(low green light)，可以实现暗黄色光。具有一定强度的红、绿、黄色分量的光的组合于是得到由照明设备10发出的规定的颜色。在这里，传感器5和控制设备9给出按照本发明实施例的控制任何照明装置的控制系统11。
这种照明系统10还可以完全集成在单个独立的设备中，如图4所示。在这里，在普通的外壳12中，集成了图3所示的所有部件，光学传感器5、控制单元6和光源S1、S2、S3。
如先前所述，可为每个灯S1、S2、S3分配红、绿、蓝色之一，控制信号CS1、CS2、CS3单独地驱动灯S1、S2、S3，以输出一定的强度。例如，这种独立的照明系统10可以用在与图2类似的投影屏幕的4个边缘之后，以便以适合于图像2在相应的测量区域A1、A2、A3、A4中的主色的光独立地照亮在屏幕的不同边缘的周围区域SA的区带Z1、Z2、Z3、Z4。
为清楚起见，应该理解，在本申请中使用“一”和“一个”并不排除存在多个，“包括”并不排除存在其它的步骤或元件。“单元”或“模块”可以包括若干单元或模块，除非另有说明。

Claims (12)

1、一种按照投影到投影表面(3s)的图像(2)控制房间的照明的方法，所述方法包括：
-测量投影的图像(2)的若干特性特征，
-并且根据所测的特性特征调节房间(1)的照明。
2、根据权利要求1所述的方法，其中：所述特性特征(f)包括投影的图像(2)的若干发光强度和/或色值。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其中：所述测量是在投影表面(3s)上或在投影表面(3s)之后进行的。
4、根据前述权利要求中任何一个所述的方法，其中：根据所测的特征单独地照亮投影表面(3s)的周围区域(SA)的若干区带(Z1、Z2、Z3、Z4)。
5、根据权利要求4所述的方法，其中：所述特性特征(f)的测量是在投影表面(3s)的边缘处的特定测量区域(A1、A2、A3、A4)内进行的，并且根据在特定区域(A1、A2、A3、A4)处的测量值照亮靠近特定测量区域(A1、A2、A3、A4)的周围区域(SA)的区带(Z1、Z2、Z3、Z4)。
6、根据权利要求5所述的方法，其中：在每个特定区域(A1、A2、A3、A4)中的测量是在这个特定区域(A1、A2、A3、A4)中的若干离散测量点(P1、P2、P3、P4)处进行的。
7、根据前述权利要求中任何一个所述的方法，
其中：在第一阶段，房间照明系统断开，进行图像(2)的特性特征的测量；
其中：在第二阶段，房间照明接通，进行房间照明的特性特征的测量；
并且其中：根据在第一阶段和第二阶段这两个阶段进行的测量，实现房间照明的调节。
8、一种按照投影到投影表面(3s)的图像(2)控制房间的照明的系统(11)，所述系统包括：
-若干光学传感器(5)，用于测量投影的图像(2)的若干特性特征；
-控制单元(6)，用于根据所测的特性特征为照明装置(S1、S2、S3)产生控制信号(CS1、CS2、CS3)；
-以及输出接口(7)，用于向照明装置(S1、S2、S3)发送控制信号(CS1、CS2、CS3)。
9、一种用于按照投影到投影表面(3s)的图像(2)控制房间的照明的控制设备(9)，包括：
-输入接口(8)，用于接收电-光传感器(5)的信号，所述信号包含有关投影的图像(2)的若干特性特征的信息；
-控制单元(6)，用于根据所测的特性特征为照明装置(S1、S2、S3)产生控制信号(CS1、CS2、CS3)；
-以及输出接口(7)，用于将控制信号(CS1、CS2、CS3)发送到照明装置(S1、S2、S3)。
10、一种投影屏幕设备(3)，包括投影表面(3s)和用于测量投影的图像(2)的特性特征的光学传感器(5)。
11、根据权利要求10所述的投影屏幕设备，其中：至少投影表面(3s)的若干区域是透明的或半透明的，并且光学传感器(5)放置在这些区域之后。
12、一种用于按照投影到投影表面(3s)的图像(2)照明房间的房间照明系统(1)，所述系统包括：
-若干光学传感器(5)，用于测量投影的图像(2)的若干特性特征；
-控制单元(6)，用于根据所测的特性特征为照明装置(S1、S2、S3)产生控制信号(CS1、CS2、CS3)；
-以及照明装置(S1、S2、S3)，用于对控制信号(CS1、CS2、CS3)做出响应。
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