CN101711373A - 光调制设备和系统 - Google Patents

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CN101711373A CN200880017858A CN200880017858A CN101711373A CN 101711373 A CN101711373 A CN 101711373A CN 200880017858 A CN200880017858 A CN 200880017858A CN 200880017858 A CN200880017858 A CN 200880017858A CN 101711373 A CN101711373 A CN 101711373A
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Abstract

提供了光调制设备。至少一个低频振荡器(LFO)用于产生振荡信号，振荡信号用于在光调制器中驱动强度参数、颜色参数或两者。振荡信号可与基本信号混合。驱动强度参数或颜色参数的经调制的信号可为简单或复杂的。还提供了具有多个光投影设备的系统，每个光投影设备与相应的光调制设备相关。这样的光调制系统可用于各种应用。

Description

光调制设备和系统
技术领域
本发明通常涉及光投影，尤其是涉及用于调制被投影的光的系统和设备。
背景技术
通过循环地使光强度和/或颜色产生脉动可获得很多视觉上令人感兴趣的照明效果。例如，很多基本生物现象与在0.01Hz和100Hz的范围内的频率有关，且其脉动与人类感知深深地共振。例如，已经完全确认的是，当人暴露 给一般脑波的频率范围内(大约2Hz到30Hz)的光脉动时，脑倾向于最终与光脉动进入同步：该现象被称为光脑波夹带。因为不同的脑波频率与不同的心理状态有关，由此得出结论，光脉动可能对情绪和心理状态有影响。作为另一例子，接近1.2Hz的一般心跳频率的脉动通常强烈地引起注意。作为又一例子，在7.8Hz-称为“舒曼(Schumann)共振”的与地表周围的电磁场的共振频率有关的频率-的脉动被大多数人感觉为非常令人镇静。
光脉动一般使用频闪类型的照明设备在该频率范围的部分中产生，频闪类型的照明设备例如为在迪斯科舞厅或周围环境照明系统中看到的。然而，这样的系统通常产生简单的开/关光脉冲，如图1所示的(现有技术)，其可在一些个体中触发癫痫急性发作。目前的研究表明，25岁以上的成年人，每20000人中有1人对光脉冲有癫痫感光过敏，而自己不一定知道。虽然与标准频闪光脉动有关的风险很小，但在对一般公众的照明应用中不能忽略它。
广泛的心理生理学研究允许我们确定各种颜色的激励的、放松的、意识锐化或镇静的效应。这样的研究发源于诸如使用光谱色疗系统的Dinshah Ghadiali(1863-1966)的先行者的早期工作，并包括例如由Spitler博士从1927发展的共振验光(Syntonic Optometry)的治疗方式。更近的例子包括John Nash Ott博士(1973年“Health and Light”的作者)、Fritz Hollowich博士(1969年“The influence of ocular light perception onmetabolism in man and animal”的作者)和Jacob Liberman(Light：“Medecine of the Future”，1984)的研究。例如，充分确认，所谓的冷色(在绿-蓝光谱中)倾向于刺激自主神经系统(ANS)的副交感神经部分，导致脉搏率减小和放松。相反，所谓的暖色(在红-橙-黄光谱中)倾向于刺激ANS的交感神经部分，导致脉搏率增加和激励。中间色(灰色和绛红色)倾向于带来ANS的这两个部分之间的平衡和均衡。由于现有彩色光产生技术的限制，大多数现有的颜色治疗系统利用对单静态色彩的应用，该单静态色彩有时在选定颜色的序列中呈现。
将颜色的效应与脑波光驱动合并表明有极大的治疗潜力。利用这种合并的以前的发明包括John Downing(1984)的“Photron andLumitron”以及Jacob Liberman(1991)的颜色感受性训练器(ColorReceptivity Trainer)。然而，这些设备只可显示与单种频闪脉冲频率合并的单色，任一参数的变化需要人工干预。
呈现更复杂的光投影可能有治疗益处，这种光投影涉及同时显示多于一种的颜色，或以比手动控制所允许的速度更快的速度(例如，多于每秒一次)连续显示颜色的序列。此外，对合并颜色与彩色光强度的脑波脉动可能有治疗益处，而不引起频闪闪光的不适或癫痫并发症的风险。如下所示，这样的调制光投影可证明对在人和动物中产生放松、激励或平衡的效应特别有效。通过便于深度放松的状态的产生，他们还可证明在减小压力水平上特别有效。在医学科学中众所周知，压力是各种各样的健康问题中的主要贡献因素：最近的研究表明，疾病中的60％到90％是与压力有关的。上述调制光投影因此可有助于对由神经系统的过多压力产生的病状的治疗。
在光调制的领域中的现有技术包括1991年授予的标题为“LightColor and Intensity Modulation System”的美国专利第5,070,399号(MARTEL)，其描述了包括色标设备的系统以及一个LFO，该色标设备接收色调控制信号，并产生多个颜色分量信号，这些颜色分量信号作为输出提供给彩色照明投影仪，LFO的输出是用于改变多个颜色分量信号的强度的强度调制信号。虽然这样的系统能够执行如图2(现有技术)所述的基本光调制，但其能力被限制到一种视觉效应，即，具有一种频率的强度调制。
然而在本领域中依然存在对改进的系统的需要。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种光调制设备，其用于产生适合于光投影设备使用的经调制的颜色分量输出信号，用于调制由该光投影设备投影出的光。
光调制设备首先包括根据强度参数和颜色参数产生颜色分量输出信号的光调制器。颜色参数由经调制的颜色信号控制。
光调制设备还包括用于产生经调制的颜色信号的颜色调制发生器。颜色调制发生器与光调制器进行通信，用于向其提供经调制的颜色信号。颜色调制发生器具有产生振荡信号的主低频振荡器(LFO)和用于混合主LFO的该振荡信号与基本颜色信号的混合装置，从而提供经调制的颜色信号。
根据本发明的另一方面，还提供了用于产生经调制的颜色分量输出信号的光调制设备，这些输出信号适合于由光投影系统使用，以调制其投影的光，光调制设备还包括根据强度参数和颜色参数产生颜色分量输出信号的光调制器。强度和颜色参数中的至少一个由相应的复合调制的信号控制。光调制设备包括产生复合调制的信号的复合调制发生器，复合调制发生器与光调制器进行通信，用于向其提供复合调制的信号。复合调制发生器具有多个低频振荡器(LFO)，每个低频振荡器都产生振荡信号，复合调制的信号从这些LFO的每个的振荡信号的组合产生。
根据本发明的又一方面，还提供了用于产生抽象的(non-representational)动态光图样的光调制系统。该系统包括多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备都适合于在相应的投影区中产生彩色光。该系统还包括多个光调制设备，每个光调制设备都操作性地连接到相应的投影设备，用于向其提供经调制的颜色分量输出信号，以调制相应的彩色光。
每个光调制设备包括根据强度参数和颜色参数产生颜色分量输出信号的光调制器。强度和颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制。每个光调制设备还包括用于产生相应的经调制的信号的调制发生器，调制发生器与光调制器进行通信，用于向其提供经调制的信号。调制发生器具有产生振荡信号的主低频振荡器(LFO)以及用于混合主LFO的该振荡信号与基本信号的混合装置，从而提供经调制的信号。
该系统还包括控制单元，其用于控制每个调制设备，以便投影区一起产生动态光图样。
上面的系统可用于各种应用，非详尽地，例如：
-安装在健身椅或床上的投影设备适合于将动态光图样投影在用户的视场中。
-在休息室中，投影设备适合于将动态光图样投影在用户的视场中。
-用于舞台照明。
-用于建筑结构照明。
-集成在适合于用动态光图样覆盖用户视场的可佩戴的光设备例如护目镜内部。
根据本发明的另一方面，还提供了包括用于在其上接纳用户的健身椅的系统，该健身椅具有用于接纳所述用户的头的头部部分、安装在健身椅的头部部分之上的投影外壳，以及如这里界定的光调制系统，该光调制系统安装在所述头部部分附近并定位成将抽象的动态光图样投影在所述投影外壳内部。
根据本发明的又一方面，还提供了具有用于戴在用户头上的头戴器具(headwear implement)的系统，该头戴器具包括在用户的视场中延伸的投影外壳。在这里定义的光调制系统安装在头戴器具上并定位成将抽象的动态光图样投影在所述投影外壳内部。
根据本发明的另一方面，提供了用于产生抽象的动态光图样的方法，所述方法包括：
a)提供多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备适合于在相应的投影区中产生彩色光；
b)向所述光投影设备的每个提供经调制的颜色分量输出信号，包括：
i)根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度和颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制；以及
ii)对于所述相应的经调制的信号中的每个，使用主低频振荡器(LFO)产生振荡信号，并混合主LFO的所述振荡信号与基本信号，从而提供经调制的信号；以及
c)控制所述调制设备中的每个，以便投影区一起产生所述动态光图样。
根据本发明的又一方面，还提供了用于制造光调制系统的方法，该光调制系统用于产生抽象的动态光图样，所述方法包括装配能够执行下列功能的电子部件：
提供多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备都适合于在相应的投影区中产生彩色光；
提供多个光调制设备，并将每个所述光调制设备操作性地连接到相应的投影设备，以向该投影设备提供经调制的颜色分量输出信号，用于调制相应的彩色光，每个光调制设备包括：
光调制器，其根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度和颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制；以及
调制发生器，其用于产生相应的经调制的信号，该调制发生器与光调制器进行通信，用于向其提供经调制的信号，所述调制发生器具有产生振荡信号的主低频振荡器(LFO)和用于混合主LFO的所述振荡信号与基本信号的混合装置，从而提供所述经调制的信号；以及
提供控制单元，该控制单元用于控制所述调制设备中的每个，以便投影区一起产生所述动态光图样。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，其为了娱乐的目的通过使用户暴露给由这里所定义的光调制系统使用控制参数的预定组合产生的光投影而影响用户的神经系统，所述控制参数的预定组合被选择成产生的视觉效应导致下列效应中的至少一个：放松、刺激、情绪稳定或平衡。还提供了治疗患者的神经系统的治疗方法，该方法包括至少一个步骤，其中患者被暴露给影响神经系统的至少一个这样的方法。
根据本发明的又一方面，还提供了一种治疗方法，其通过使患者暴露给由这里所定义的光调制系统使用控制参数的预定组合产生的光投影而治疗患者的神经系统，所述控制参数的预定组合被选择成产生导致下列效应中的至少一个：放松、刺激、情绪稳定或平衡的压力减小的视觉效应。
当参考附图阅读其中的优选实施方式时，将更好地理解本发明的其它特征、优点和应用。
附图说明
图1(现有技术)是示出传统频闪脉动的曲线。
图2(现有技术)是示出传统光调制脉动的曲线。
图3是基本LFO的示意图。
图4示意性示出一般LFO波形。
图5A到5C用曲线示出占空比参数的变化的效应。
图6A到6C用曲线示出对称参数的变化的效应。
图7A和7B用曲线示出相移参数的变化的效应。
图8A到8C用曲线示出振荡模式参数的变化的效应。
图9是光调制器的示意图。
图10示出用于加法合成的色标传递函数。
图11是示出LFO振荡信号与基本信号的组合的示意图。
图12A到12C用曲线示出LFO振荡信号与强度基本信号的组合的结果。
图13A到13C用曲线示出LFO振荡信号与颜色基本信号的组合的结果。
图14是根据本发明的第一实施方式的光调制设备的示意性结构图。
图15是根据本发明的第二实施方式的光调制设备的示意性结构图。
图16是根据本发明的第三实施方式的光调制设备的示意性结构图。
图17A到17C用曲线示出来自图16的两个LFO的相应的振荡信号以及因而形成的经调制的强度信号。
图18是根据本发明的第四实施方式的光调制设备的示意性结构图。
图19是根据本发明的第五实施方式的光调制设备的示意性结构图。
图20是示出由三个LFO组成的调制集(modulation set)的示意性结构图。
图21是根据本发明的第六实施方式的光调制设备的示意性结构图。
图22A和22B分别是使用线性组织的五个投影仪的组的光调制系统的顶视图和侧视图。
图23示出使用被环形布置的十二个投影仪组的光调制系统的形成的光图样。
图24示出使用按行和列布置的二十个投影仪的组的光调制系统的形成的光图样。
图25示出配备有根据本发明的实施方式的光调制系统的健身椅。
图26示意性示出如图25所示的椅子中的用户的视场。
图27示出配备有根据本发明的实施方式的光调制系统的休息室。
图28示意性示出佩戴配备有根据本发明的光调制系统的护目镜的用户的右眼和左眼的视场。
图29A是根据本发明的实施方式的健身椅的透视图；图29B是图29A的椅子的投影外壳的内部的视图。
具体实施方式
根据本发明的各种实施方式，提供了用于产生适合于由光投影设备使用的经调制的颜色分量输出信号的光调制设备，该颜色分量输出信号用于调制光投影设备投影的光。还提供了光调制系统，其包括几个光投影设备，这些光投影设备将光投影在不同的投影区中，并被布置成产生抽象的动态光图样。
在本发明的上下文中，光调制被理解为指的是对根据预定图样重复的投影光的强度或颜色的任何变化。根据目标应用和期望的效应，可用很多不同的方式实现该调制。
根据本发明的实施方式的光调制设备和系统可例如允许对光强度进行复杂的比例控制，其可用于产生精细的脉冲变化。可使这样的脉冲变化的深度如此小，以至于形成的效应几乎不可察觉，产生平缓的闪烁的振动，而不是如通过频闪脉动完成的脑捶击性闪烁。具有这样减小的深度的这样的细微脉冲变化使用起来也更安全，因为它们更不可能引起癫痫反应。通过使脉动缓和直到它们几乎不可察觉，可获得与脑波交互作用的新模式，这种模式可能使经调制的光具有与脑波频率有关的特定性质。
嵌入这种无创水平的脉动导致可称为光的“心理激活”的现象。例如，已经发现，在β范围(14-30Hz)内的频率处柔和地闪烁的光具有热情的唤醒性质，在α范围(8-13Hz)内的精细脉动是平静和放松的，而在θ范围(4-7Hz)内的细微脉动可激起兴趣和激发创造力。当然，本发明不限于这样的应用，并且也可考虑对人感知有不同影响或根本无影响的光调制。
在一个实施方式中，光调制的频率在大约1/100Hz到大约100Hz的范围内。该范围的上限由称为闪光融合频率的频率确定：这是眼睛可通常察觉到的最高频率，若高于这个频率，脉冲光逐渐看起来像平均的连续源。然而，为了除了完全视觉效应以外的目的，产生较高的频率也可能是令人感兴趣的。LED光源可例如以高达这个限值或高得多的频率驱动。该频率范围的下限相应于每分钟大约一个周期。低于此，振荡是如此慢，以至于它们不再被察觉为单个连续连接的现象。在该范围的中心(在大约1Hz)存在用感知术语可称为频域和时域之间的阈值：高于此的振荡被察觉为统一的振动(频率感知域)，而低于此，它们变得慢到足以使脑将它们解析为每个周期的组成阶段(时间感知域)。所关注的光调制效应可在合并了这两个域的区域内获得。然而，在任何期望频率处的光的调制同样被认为是本发明的范围的部分。
术语“光投影设备”被理解为指可产生变化的强度和/或颜色的光的区域的任何部件、模块、系统、组件等。在本发明的背景中使用的每个光投影设备可由多个投影仪体现，每个投影仪产生并投影特定颜色和重叠的光，以便产生变化的强度或颜色的光束。每个这样的投影仪因此接收颜色分量输出信号中特定的一个。可选地，光束的不同光分量可由单个集成设备产生。
光投影设备可用各种方法实现：它们可例如为用于大规模投影区域的白炽灯投影仪、合并在护目镜中的LED、或用于小规模投影区域或在用于大规模投影区域的光投影仪中的小屏幕。白炽灯投影仪和/或LED可由响应于光调制设备的输出信号的功率调光器控制。可实现的又一些其它类型的光投影仪包括由响应于输出信号的视频调制器控制的RGB视频投影仪和LCD屏幕。
经调制的颜色分量输出信号可由信号的任何组合体现，这些信号一起控制光投影仪设备所投影的光的强度和颜色。在一个实施方式中，三个颜色分量信号由相应于一般RGB方案的原色红、绿和蓝的R(t)、G(t)和B(t)信号体现。然而可考虑其它颜色组合，而不偏离本发明的范围。例如，也可制造更复杂的光调制器来控制四种或更多的原色，实现较宽范围的可见颜色的更准确的合成。例如，具有四原色红、黄、绿和蓝(RYGB)的光调制器可在黄色范围内产生更好的颜色。众所周知，该范围难以使用通常的RGB三色光调制器再现。理论上，在RGB系统中，通过合并红色和绿色来获得黄。然而，实际上这常常导致褪色的不饱和的黄色。在四色RYGB光调制器中，主要通过打开黄色源来获得黄色范围，导致更饱和的颜色。类似地，紫色分量可用于给出在该范围内的形成的颜色的更好的控制，因为紫色不能通过混合RGB系统中的可用原色来正确地获得：虽然通过混合蓝色和红色获得最佳近似，但这实际上产生绛红组合而不是真正的紫色。
一般而言，这里公开了提供用于产生对投影光的调制的这种颜色分量输出信号的光调制设备的不同实施方式。所示光调制设备的每个包括光调制器和至少一个调制发生器；现在详细描述这些部件的每个的例子。
光调制器
参考图9，其示意性示出光调制器30的例子。光调制器30合并光强度参数“I”32与颜色参数“C”34和可选的饱和度参数“Sat”36，以为原色投影仪通道产生具有强度信号的至少三个控制输出38。这3个输入参数分别相当于在色度学领域中公知的“HSB颜色模型”(也称为“HSV”)的“亮度”、“色调”和“饱和度”分量。如将看到的，光调制器本质上执行类似于从HSB到RGB颜色模型的转换的操作。
如色度学领域中公知的，当原色通道所产生的光在相同的投影表面上以变化的比例合并时，它通过加法合成的过程混合并形成范围在原色所限制的全部颜色范围内的各种颜色。这可例如使用表示可见颜色的标准CIE 1931色度图来显现，如CIE(国际照明委员会，奥地利)所规定的。在一般光投影系统中，选定的三原色是红、绿和蓝，因为它们匹配包含在我们眼睛的视网膜中的三种类型的锥体的光谱灵敏性。如上所述，然而也可考虑其它颜色方案，以及使用不同数量的“原”色。
在一个实施方式中，光调制器30设计成产生饱和的颜色，即，具有最少的白色含量的彩虹的纯色，在这种情况下，假定饱和度固定在其最大值处，且不使用可选的饱和度信号“Sat”。输出信号38因此将由强度和颜色参数确定。对于三原色中的每个，饱和的颜色通过使用图10所示的色标函数来获得：对于红为r(C)，对于绿为g(C)，以及对于蓝为b(C)，C为颜色参数34。在这里称为Crange的颜色参数34的范围是任意的；在下面的例子中，我们假定Crange＝128。色标函数输出的范围被定义为范围从0到1。
通过色度领域中公知的视觉现象，以不同比例混合红和蓝原色产生连续色标的感觉，该色标超过彩虹光谱的蓝端和紫端，通过绛红回到红，红是在彩虹的另一端的第一颜色。这称为“色轮”，因为可见颜色的范围表现为以圆平滑地形成环，而不是跨越如在彩虹中的线性范围，且在HSB颜色模型中，给色调信号从0到360°的圆形范围。光调制器30可使用这样的色轮方案。表1示出所定义的三色标函数的例子，以便颜色信号C在C的0到100范围内与从红到紫(或其绛红近似)的彩虹光谱分布成比例，且选择绛红和红之间使色轮闭合的颜色范围被给出范围100-128的颜色信号C。
在光调制器30中，色标函数r(C)、g(C)和b(C)的三个输出中的每个通过适当的混合函数42被强度信号值乘，以获得分别等于I*r(C)、I*g(C)和I*b(C)的三个最终的颜色分量信号38红、绿和蓝，该混合函数42在这里作为例子被示为乘法。强度参数I的范围(我们称为Irange)是任意的；在下面表1所示的例子中我们假定Irange＝100。
  颜色信号“C ”值   红标度r(C)   绿标度g(C)   蓝标度b(C)   通过混合红、绿和蓝分量而获得的颜色
  00   100％   0   0   红
  30   50％   50％   0   黄
  50   0   100％   0   绿
  65   0   50％   50％   蓝绿
  80   0   0   100％   蓝
  100   50％   0   50％   绛红
  128   100％   0   0   红
表1
在期望饱和度信号使用例如更轻淡的颜色产生视觉效应的应用中，光调制器30可实现增加白混合的量的函数，即，增加与Sat的值成反比的红、绿和蓝的相等量的函数，同时按比例减小三个r、g、b的值，以维持恒定的总亮度。饱和度参数Sat的范围是任意的。值Sat＝0导致白色输出，r＝g＝b，与C的值无关。值Sat＝Satrange导致没有添加白色部分的最大饱和的颜色；这是本发明的实施方式中的默认情况，其中没有实施可选的Sat参数。
调制发生器
在所示实施方式中，每个光调制设备包括产生经调制的信号的至少一个调制发生器。经调制的信号可为被提供到光调制器以控制颜色参数的经调制的颜色信号，或它可为用于控制强度参数的经调制的强度信号。在光调制设备的给定例子中，颜色和强度参数中的任一个或两个可由经调制的信号控制，经调制的信号由相应的调制发生器提供。下面进一步描述几个可能的非详尽的组合。
每个调制发生器包括至少一个低频振荡器(LFO)。参考图14和下面内容描述的实施方式将给出LFO可如何单独或组合地用来提供变化的复杂性的光调制的例子。
低频振荡器
附图中的图3示出LFO 40的概略结构。这样的LFO被认为在电子设计和声音合成的领域中是公知的，因此在这里不需要详细描述。它们的函数是根据很多输入波形参数产生低频振荡信号44。“低”频范围一般被认为在100Hz之下应用，虽然如果期望不同的效应例如超过闪光融合的非视觉效应，在该范围内也可考虑高频。LFO 40优选地为了光调制的目的被优化，因此，其中的一些波形参数可与在声音合成中普遍的LFO中不同地被使用。
频率参数“F”设置振荡器的运行频率。在一个实施方式中，在具有大约0.01Hz的最小值和大约100Hz的最大值的范围内选择频率。为了最佳的视觉效应控制，频率参数优选地具有对数标度。例如可使用以下在F参数和所形成的LFO频率FLFO之间的标度转换：
F＝100+20*log(FLFO)/log(2)        方程1
LFO频率中的该结果对F＝100设置在1Hz，且F每增加/减小二十，LFO增加/减小一个倍频程，对F＝0到200范围，LFO是1/32到32Hz。
深度参数“D”将输出信号的振幅设置在标称工作信号电平Inominal的0到100％的范围内。例如，如果Inominal被设置在100，则D的范围是从0到100。当LFO用于强度调制时，Inominal可一般被设置到光调制器(如上所述)的强度范围Irange，而当它用于颜色调制时，Inominal一般被设置到光调制器块(也如上所述)的颜色范围Crange。
波形参数“W”从各种可能的波形中选择振荡信号的形状。图4中示出了一般LFO波形的非详尽的例子；正弦波、三角波、方波、向上斜波和向下斜波。如本领域技术人员将容易理解的，其它循环形状也是可能的，并导致不同类型的光脉动。W的范围一般从1到可用波形的总数。
如图5A到5C所示，占空比参数“R”设置振荡输出信号的占空比，根据下列方程，其等于周期的正部分“tpos”(在波中线之上花费的时间)与周期的负部分“tneg”(在波中线之下花费的时间)的比：
R＝Rrange*tpos/(tpos+tneg)            方程2
其中“Rrange”确定参数的工作范围，并一般被设置为100。R的默认标准值可被设置为50％，导致如图5A所示的对称波形46。如在图5B中减小R导致在0％水平处段之间压缩的波形48，而在图5C中增加R导致在100％水平处段之间压缩的波形50。
如图6A到6C所示，对称参数“S”设置波周期的对称性，其根据下列方程等于周期的向上部分“trise”与向下部分“tfall”的比：
S＝Srange*trise/(trise+tfall)         方程3
其中“Srange”确定参数的工作范围，并一般被设置为100。S的默认标准值可被设置为50％，导致如图6A所示的对称波形52。如在图6B中减小S导致在向上半部分上加速的波形54，而在图6C中增加R导致在向下半部分上加速的波形56。对于trise＝0或tfall＝0的波形，例如方波和斜波波形，对称参数S是无意义的，且不被使用。事实上，向上斜波和向下斜波波形可被分别认为是S＝0和S＝100的三角波形的特殊情况。
相移参数“P”确定波周期的起始点的偏移时间，如图7A和7B所示。当很多LFO在相同的频率协力工作时，相位特别有意义：相移参数接着确定每个LFO信号之间的时间偏移。相位在传统上被描述为，对全波周期，范围“Prange”从0°到360°。图7B示出具有与图7A的波58相同的频率的波60，但在时间上偏移延迟“toffset”。此波的相移被定义为：
P＝Prange*toffset/tperiod        方程4
在图7B中，波51相对于图7A的波50有toffset＝1/4tperiod，导致1/4＝25％的相移P，其也可被写为1/4*360°＝90°。P参数的范围一般从0到360。
振荡模式参数“M”控制LFO振荡的开始和停止。LFO默认在自由运行模式中，即，连续产生如图8A中所示的波62的输出信号；该模式可与值M＝0相关。图8B示出通过设置M＝1触发的“停止振荡”模式，这允许停止振荡。当LFO停止时，它可用两种方法之一重新开始：通过设置M＝0以恢复自由运行模式，或通过设置M＝2来触发“单发”模式，其让LFO从其当前相位点开始运行单个全周期，如可从图8C看到的。在振荡模式上的其它可能变形包括具有可调节的相位停止点的“单发”模式，以及在周期的可调节的部分内运行LFO的“单发”模式。
应理解，在本发明的实施方式中，上面的任何参数或其组合可用于控制LFO的振荡信号。例如，已经发现使用至少具有上文所述的频率和深度控制参数的LFO是有利的。可添加其它参数来增加调制结构所产生的视觉效应的多样性。然而其它组合被认为在本发明的范围内。
在大多数实施方式中，直接由LFO产生的振荡信号不一定适合于用作控制光调制器的强度或颜色参数的经调制的信号。下面的部分示出基本信号可如何用于解决该问题的例子。
与基本信号的合并
如图11所示，光调制设备可使用称为基本强度“Ib”和基本颜色“Cb”的两个重要参数中的一个或两个，这两个参数通常定义光投影的静态基本频率和颜色。
在传统调制系统(例如声音合成器)中，参数通常通过简单的加法或乘法来合并。虽然这些方法可在本发明的背景下使用，在一个实施方式中，每种类型的信号(强度和颜色)使用与传统方法明显不同的不同合并方法，以便优化对视觉效应的控制的容易性。
来自给定的LFO的振荡信号的“Ilfo(t)”可与基本强度信号Ib合并，以用下列方式提供经调制的强度信号：
Icombined(t)＝Ib*(1-(Ilfo(t)/Irange))        方程5
该强度合并操作例如由示意性地用[1-X]框表示的乘法器64执行。
该合并的结果在图12A到12C中示出，例子在图12A从静态基本强度Ib＝80开始(假定Irange＝100)。
图12B示出当具有三角波形和50的深度范围(因而在输出值0到50之间变化)的振荡信号Ilfo与基本强度合并时获得的经调制的强度信号(Icombined)。
图12C示出当具有三角波形和100的深度范围(在输出值0到100之间变化)的振荡信号Ilfo与基本强度合并时获得的Icombined。
有利地，在这样的强度合并方法中，LFO深度参数直接相应于形成的光输入的强度调制深度，调制深度随着基本强度自动调节，因此在任何基本强度值处，保持成比例并在视觉上相似。此外，不管用于Ib和Ilfo的值是多少，也不管多个LFO如何合并在一起，该合并方法消除了在其最大范围值之上切除合并的强度的可能性。
可选地，基本强度信号可为时间相关的，在这种情况下上面的方程5可被写为：
Icombined(t)＝Ib(t)*(1-Ilfo(t)/Irange)        方程6
当然，可考虑其它合并方案，例如基本强度和振荡信号的相加、或振荡信号从基本强度的减去、或振荡信号的振幅的一半从基本强度和振荡信号的总和的减去，导致中心围绕基本强度的强度摆动。这些最后的合并方法需要将合并的强度信号限幅到光调制器强度输入范围[0，Irange]内。
返回来参考图11，在来自LFO的振荡信号“Clfo(t)”用于调制颜色的情况下，它可用下列方式与基本颜色Cb合并：
Ccombined(t)＝(Cb(t)+Clfo(t))模Crange    方程7
其中“模”数学算子反复地从合计的值除去Crange，直到因而形成的值落在从0到Crange的范围内。该合并方法直接与色轮的圆形特性有关：当两种颜色的总和超过颜色范围时，它简单地后退到轮上的另一圈。该颜色合并操作例如由用[+M]框示意性表示的模求和元件66执行。
该合并的结果在图13A到13C中示出，例子从图13A所示的静态基本颜色Cb＝30开始(相应于假定Crange＝128的黄色)。
图13B示出当具有三角波形和50的深度范围的经调制的颜色信号Clfo与基本颜色合并时获得的颜色信号。如可从图13B看到的，颜色在黄和蓝之间摆动。
图13C示出当具有三角波形和128的全深度范围的振荡信号Clfo与基本颜色合并时获得的经调制的颜色信号。如可从图13看到的，颜色从黄一直转变到红，并通过模操作折回到黄，有效地扫过色轮的全旋转。
上述颜色合并方法允许LFO深度参数直接相应于对基本颜色的所有值的颜色扫描的范围。此外，该合并方法消除了在其最大范围值上切除合并的颜色值的可能性，而不管用于Cb和Clfo的值是多少，也不管多个LFO如何合并在一起。
可选地，基本颜色信号可为时间相关的，在这种情况下上面的方程7可被写为：
Ccombined(t)＝(Cb(t)+Clfo(t))模Crange    方程8
当然，可考虑其它合并方案，例如振荡信号从基本颜色的模减去、或振荡信号的振幅的一半从基本颜色和振荡信号的模总和的模减去，导致中心围绕基本颜色的颜色摆动。又一些其它方案包括基本颜色和振荡信号的简单相加、或振荡信号从基本颜色的简单减去，而没有模操作；在这些最后的情况下，合并的颜色值被限幅在光调制器颜色输入范围[0，Crange]内。
光调制设备的例子
现在进一步详细地描述根据本发明的不同实施方式的光调制设备。
图14示意性示出根据本发明的第一例证性实施方式的光调制设备68。光调制设备68包括光调制器30，其根据强度参数“I”和颜色参数“C”产生颜色分量输出信号38。在这种特定的情况下，强度参数“I”被设置为基本强度Ib，而颜色参数由经调制的颜色信号72控制。
光调制设备68包括一个调制发生器，其为用于产生经调制的颜色信号72的颜色调制发生器70。颜色调制发生器70包括产生振荡信号44c的主低频振荡器(LFO)40c，以及用于混合该振荡信号44c与基色信号Cb的混合装置，导致经调制的颜色信号72。混合装置可包括如上所述的模求和元件66，模求和元件66执行方程7或8的操作。当然，例如，可考虑如上所述的其它混合方案。
该结构允许产生具有动态颜色扫描的视觉效应，所述颜色扫描由主LFO的参数的一些简单的设置控制。
参考图15，其示出根据本发明的第二实施方式的光调制设备68，其在强度参数“I”由经调制的强度信号74控制方面不同于图14的第一实施方式。光调制设备68因此包括与光调制器30通信的强度调制发生器76，其用于产生经调制的强度信号74。强度调制发生器76还具有产生振荡信号44i的主低频振荡器(LFO)40i，以及用于混合该振荡信号44i与基本强度信号Ib的混合装置，以便获得经调制的强度信号74。混合装置可包括执行方程5或6的操作的乘法器64，或可以可选地由其它混合方法体现，例如基本强度和振荡信号的相加、或振荡信号从基本强度的减去。该结构允许产生动态地合并强度和颜色脉动的视觉效应。
根据本发明的另一方面，强度参数、颜色参数或两者的复合调制可用于获得对因而形成的光的不同调制。具有该特征的光投影设备的实施方式包括复合调制发生器，其包括多个，即，两个或更多LFO。每个LFO产生一个振荡信号，且振荡信号被合并以获得复合调制的信号。振荡信号可用多种方式合并，且这样的合并的例子在下述实施方式中示出。
在一些实施方式中，强度和/或颜色参数的复合调制可用于同时合并慢和快调制。为了此目的，例如，两个LFO可被给予适当的范围中的选择的不同预定频率。当在较低的LFO频率范围(即，大约在0.01Hz和1Hz之间)处和较高的LFO频率范围(即，大约1Hz到100Hz)调制光强度或颜色时获得两个不同的但同样令人感兴趣类型的视觉效应。较低的频率范围导致缓慢平滑的光扫描，其可具有对周围环境效应有用的不可思议的“器官”感觉。较高的频率范围允许与脑波进行交互作用的光效应。当对强度或颜色调制使用单个LFO时，在任何给定的时间只可能在这些范围之一内工作。因此本发明的其它例证性实施方式合并两个LFO，以实现对强度或颜色调制功能或两者。这允许两种类型的光效应的同时结合，较快的脑波频率叠加在慢扫描变化上。此能力极大地扩展了通过光调制过程产生的视觉效应的影响。虽然在原理上两个这样合并的LFO每个可在其0.01-100Hz的整个频率范围内操作，但实际上，最佳的光效应通常通过将一个LFO限制到较低的频率范围并将第二个LFO限制到较高的(脑波)范围来获得。
参考图16，其示出本发明的第三实施方式，其中强度参数“I”由复合调制的强度信号78控制。颜色参数“C”在这里被设置为基本颜色信号Cb。复合调制的强度信号78由强度调制发生器76产生，强度调制发生器76包括产生振荡信号44i的主LFO 40i，振荡信号44i通过乘法器64与基本强度信号Ib混合，如上面或其它混合装置。因而形成的经调制的信号接着与来自额外的LFO 40i’的额外的振荡信号44i’合并。另一乘法器64’用于混合这两个信号，虽然可再次使用其它混合方式，例如两个振荡信号的相加、或其直接相乘，后面是重新调节或限幅以将因而形成的强度信号维持在光调制器强度输入范围[0，Irange]内。在所示例子中，主LFO 40i用于产生慢调制(扫描效应)，而额外的LFO 40i’激发快速的强度调制(脑波效应)，虽然可使用相反的情况。在图17A到17C中示出包含有该结构的经调制的强度信号的例子。在图17A中只看到来自LFO单独的调制，在图17B中只看到来自额外的LFO的调制，而在图17C中看到复合调制的强度信号。
虽然没有示出，在可选的实施方式中，颜色参数自身单独可由合并来自主LFO和额外的LFO的振荡信号的复合调制的颜色信号控制，主LFO和额外的LFO分别产生慢和快颜色调制，强度被设置到基本强度信号。
图18示出根据本发明的第四例证性实施方式的使用三个LFO的光调制设备68。两个强度调制LFO 40i和40i’合并在一起并与基本强度Ib合并，形成复合强度调制发生器76，且一个颜色调制LFO 40c与基本颜色Cb合并，形成简单的颜色调制发生器70。该结构允许将颜色调制与同时慢(扫描效应)和快(脑波效应)强度调制合并。
图19示出根据本发明的第五例证性实施方式的使用四个LFO的光调制设备68。两个强度调制LFO 40i和40i’合并在一起并与基本强度Ib合并，以及两个颜色调制LFO 40c和40c’根据可包括如上所述的模求和66的混合装置合并在一起并与基本颜色Cb合并，模求和元件执行方程7或8的操作。当然，可考虑如上所述的其它混合方案。该结构通过允许对颜色和强度二者的同时慢(扫描效应)和快(脑波效应)调制而进一步增加了灵活性。
在上文描述的光调制设备的实施方式中，调制发生器的LFO具有连续可变的波形参数，即，图3所示的频率“F”、深度“D”、占空比“R”、对称性“S”和相移“P”，它们通常是固定的或通过外部控制器缓慢地可变，以便因而形成的光图样逐渐发展。
通过从LFO的附加层产生一个或多个输入参数本身可获得一类新的视觉效应。在这样的实施方式中，复合调制发生器可包括产生主振荡信号的主LFO以及至少一个控制LFO，每个控制LFO操作性地连接到主LFO，用于控制其相应的波形参数。主LFO与相关控制LFO的合并称为调制集。
在图20中示出一个例子，其中两个波形参数频率“F”和深度“D”每个都由专用控制LFO 80控制。在这个递归结构中，主LFO 40，例如图19的LFO之一，由三个LFO构成的调制集82代替：主LFO 40、以及对主LFO 40执行振幅和频率调制的两个控制LFO 80(D)和80(F)。
来自控制LFO 80(D)的与深度参数相关的输出信号通过乘法器64或其它适当的混合装置与设定基本深度“N-D”(其代替主LFO的深度参数“D”)合并，且合并的信号变成主LFO 40的深度参数“D”。这实际上导致对来自主LFO 40的振荡信号44的幅度调制。
来自控制LFO 80(F)的与频率参数相关的输出信号通过适当的混合装置例如求和元件84与设定基本频率“N-F”(其代替主LFO的频率参数“F”)合并，且合并的信号变成主LFO 40的频率参数。这实际上导致对来自主LFO 40的振荡信号44的频率调制。
使用专用LFO的控制参数“F”和“D”一般产生令人感兴趣的视觉效应。然而，通过增加新的专用控制LFO来控制主LFO的具有连续输入范围的其它参数，即，参数占空比“R”、对称性“S”和相移“P”可获得其它类型的视觉效应。本领域技术人员应理解，在给定光调制设备中，可通过控制LFO的振荡信号来控制这些波形参数中的任何一个、两个或多个。来自控制LFO的振荡信号可在输入到主LFO之前被产生或被转换。在一个可选方案中，来自一个控制LFO的振荡信号可分离并用于控制主LFO的多于一个的波形参数。可设计提供增强的光调制能力和灵活性的大量变形。
这种类型的调制集可用于代替前面实施方式中的任何一个、一些或全部LFO。本领域技术人员应理解，可考虑各种合并。调制集可在复合颜色调制发生器、复合强度调制发生器或两者中使用。如果这样的复合调制发生器用于强度和颜色参数中的仅仅一个，则其它这样的参数可例如由使用单个LFO的简单调制发生器或由可为固定的或时间相关的基本强度或颜色信号控制。复合调制发生器可合并多于一个的调制集，例如专用于慢或快频率调制的一对调制集，或可选地合并具有单个LFO的调制集。
图21示出图19所示的四个LFO结构的增强版本的例子。该图因此示出根据本发明的第六例证性实施方式的光调制设备68。在第三设备68中，每个原始LFO用类似于图20所示的调制集的三LFO调制集82代替，对于完整的光调制结构，总共有十二个LFO。这样的结构是用以前达不到的方式产生完善的和复杂的视觉效应的强大工具。
应注意，虽然三角形状的波形用于附图中的说明，但可使用其它波形信号例如图4所示的波形信号。
本领域技术人员应容易理解，根据本发明的实施方式的光调制设备的各种组件实际上可由任何适当的部件实现。在全数字实施方式中，光调制设备可例如集成在设置有适当的软件的处理器中。也可考虑适当的电路元件实现光调制设备的信号产生和处理的模拟实施方式，以及数字和模拟部件的组合。光调制设备可体现在单个独立的设备中，或由相互通信的分开的部件体现。在另一变形中，光调制设备可与其提供颜色分量输出信号的光投影设备成整体。应进一步注意，颜色分量输出信号可使用各种通信和控制协议单独地或以多路复用的方式输出，这些协议的范围从单独的模拟比例强度控制到多路复用的数字协议例如照明工业标准DMX-512。颜色分量输出信号常常控制功率调光器，其又驱动光投影设备，因为其功率根据光调制系统实现可从1瓦的一小部分(例如，在小LED的情况下)变化到数千瓦或更大(例如，对于大白炽投影仪)。
可选地，光调制设备可与如目前对舞台照明使用的标准光控制台并行工作，或甚至可集成在这样的光控制台的变形内，实现新的光调制特殊效应与如标准控制台所提供的更传统的基于场景的舞台照明控制的结合。
在一般实施方式中，光调制设备由从焊接在印刷电路板上的模拟集成电路(在模拟实施方式的情况下)和/或数字集成电路(在数字实施方式的情况下)组装的电子电路组成，并具有用于光调制控制信号的输入和用于控制光投影仪颜色分量的输出。
光调制系统
根据本发明的又一方面，还提供了用于产生抽象的动态光图样的光调制系统。
该系统包括多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备适合于在相应的投影区中产生彩色光。如上所述，每个光投影设备可例如包括具有原色红、绿和蓝的一组三个光投影器，投影仪通常瞄准相同的投影区叠加其光输出，以实现加性颜色合成。光投影仪可为多色LED、白炽投影仪等。然而每个光投影设备可由上面提到的其它设备或等效形式体现，如本领域技术人员容易理解的。一给定光调制系统的各光投影设备都可具有相同的类型，或以任何期望的组合可选地可使用不同的类型。
系统还包括多个光调制设备，每个光调制设备操作性地连接到相应的投影设备，光调制设备用于向投影设备提供经调制的颜色分量输出信号以调制相应的彩色光。
每个光调制设备可相应于上述实施方式或其等效形式中的任何一个。每个光调制设备因此包括根据强度参数和颜色参数产生颜色分量输出信号的光调制器。强度和颜色参数中的任一个或两个由相应的经调制的信号控制。每个光调制设备还包括具有产生振荡信号的主低频振荡器(LFO)以及用于混合主LFO的该振荡信号与基本信号的混合装置，从而提供经调制的信号。当然，每个调制发生器可包括如上所述的多个LFO。光调制设备还可适合于对由相应的投影设备投影的相应彩色光提供独立的强度和颜色调制。
由给定投影设备及其相关的光调制设备组成的每个组在下面称为“调制组”。
提供了用于控制每个调制设备的控制单元，以便投影区一起产生所述动态光图样。控制单元可由单个独立的设备或由彼此通信的分开的部件体现。在另一变形中，控制单元可与在独立控制模块设备中的一个或多个调节设备合作并连接成与系统的其余部件通信。控制单元和/或光调制设备可与光投影设备成整体，光调制设备向该光投影设备提供颜色分量输出信号。应进一步注意，来自每个光调节设备的颜色分量输出信号可使用各种通信和控制协议单独地或以多路复用的方式输出，这些协议的范围从单独的模拟比例强度控制到多路复用的数字协议例如照明工业标准DMX-512。
在一些实施方式中，通过使用这样的调制组的数量为“N”的复制品可极大地增强系统的基本光调制能力，每个复制品驱动其自己的三原色光投影仪组，以照亮其自己的投影区。如下所解释的，增强视觉效应可接着由所有调制结构的同步控制产生。
从这样的系统获得的“N”个投影区可用各种方式组织，这取决于投影屏幕的几何结构和偏爱的视觉效应。在一个实施方式中，光投影设备特别布置成使得投影区彼此相邻；控制单元接着以预定的方式控制每个调制设备，以便在光图样中产生颜色和/或强度的被控制的全局移动。这最佳地通过利用每个调制LFO可用的相移参数“P”(在图3中的17示出)来获得，如现在将解释的。假定驱动“N”个线性相邻的投影区的“N”个调制组具有相同的调制结构，让我们考虑在该结构中的特定位置处的LFO“LFOx”。通过向一系列调制组中的LFOx分配逐渐增加(或减小)的相移，由这些LFOx产生的波将在该系列调制组中被相继延迟(或超前)。根据调制结构中LFOx的特定功能，这将导致在匹配的投影区中颜色或强度的明显移动。
作为例子，图22A和22B示出来自具有五个调制组的光调制系统86的五个投影仪组92的投影仪区90在投影屏幕88上的线性布置。投影区90可重叠，以便在投影屏幕88上产生视觉效应中的连续性。该布置产生完全足以产生光调制效应的“光墙”。
如下面在例子中示出的，调制结构中的LFO的相位控制可产生在整个投影区阵列中移动的视觉效应。如图22A和22B所示的水平线性布置具有允许视觉效应利用眼/脑视觉系统的偏侧化的优点，该视觉系统明显优先考虑视场中的左右极性。
为了说明可如何使用LFO的相移控制容易地产生光移动，让我们举一个例子，其中图22A和22B所示的每个投影区由具有图15所示的调制结构的调制组驱动，该调制结构具有一个强度调制LFO“I1”和一个颜色调制LFO“C1”，并具有设置成产生范围在两个颜色Color1和Color2之间的颜色摆动的C1参数。让我们指定调制组“n”中的LFO C1的相位＝“P.C1n”。假定有相位范围“Prange”为360°，如果我们设定P.C11＝0°、P.C12＝30°、P.C13＝60°、P.C14＝90°和P.C15＝120°，则Color1和Color2之间的摆动将出现为在投影屏幕200上从左移到右。已经观察到，朝着感知场的右侧的这样的光运动可能倾向于活跃和刺激观看者，将他/她引导到清醒状态。相反，如果例如我们设定P.C11＝120°、P.C12＝90°、P.C13＝60°、P.C14＝30°和P.C15＝0°，则Color1和Color2之间的摆动将出现为在投影屏幕200上从右移到左。已经观察到，朝着感知场的左侧的这样的光运动可能倾向于使观看者平静和镇静，将他/她引导到放松状态。可选地，如果例如我们设定P.C11＝0°、P.C12＝60°、P.C13＝120°、P.C14＝60°和P.C15＝0°，则Color1和Color2之间的摆动将出现为从投影屏幕200的左边缘和右边缘移到其中心，产生向内运动的幻象。已经观察到，朝着感知场的中心的这样的向内光运动可能倾向于产生内向的、聚集的气氛。相反，如果例如我们设定P.C11＝0°、P.C 12＝300°、P.C13＝240°、P.C14＝300°和P.C15＝0°，则Color1和Color2之间的摆动将出现为从投影屏幕200的中心移到其左边缘和右边缘，产生向外运动的幻象。已经观察到，朝着感知场的边缘扩展的这样的光运动可能倾向于产生外向的、刺激性气氛。应用于驱动投影区的光强度的LFO“I1”的类似相移将导致在整个投影屏幕上的暗和亮区域的明显移动，而不是如在前面例子中的颜色移动。
图23示出具有12个调制组的系统的布置的另一例子，该布置适合于在圆形或椭圆形投影屏幕210上的投影。在这种情况下，12个投影区具有顺时针圆形布置。为了调制控制的目的，该布置被认为是1维的。
图24示出具有20个调制组的系统的2维布置的例子。在这里20个投影区分布在5列“C”X四行“R”中，并被指定为“投影区#C-R”。
这种类型的布置可进一步扩展到3维装置，其包括沿着第三“距离”轴分布的很多投影屏幕或表面。
自然，这些例子不以任何方式限制光调制装置的多个投影区的可能布置。虽然当不同的投影区重叠以形成连续的投影区域时通常将获得令人感兴趣的结果，但使用非重叠的任意分布的投影区仍然可获得其它令人感兴趣的视觉效应。
如前面在图3中示出的，光调制系统中的每个LFO可具有多达7个的参数“F”、“D”、“W”、“R”、“S”、“P”和“M”。假定每个调制组使用具有数量为“Nlfo”的LFO的调制结构，在每个Nmg”调制组中将被控制的LFO参数的总数“Plfo”等于：
Plfo＝7*Nlfo            方程9
此外，如前面在图11中示出的，每个调制组的光调制器具有两个额外的“Pmod”参数：基本强度“Ib”和基本颜色“Cb”。在每个调制组中将被控制的参数的总数“Pmg”因此等于：
Pmg＝Plfo+Pmod＝7*Nlfo+2            方程10
对于具有“N”个调制组的光调制系统，调制参数的总数“Ptot”因此等于：
Ptot＝N*Pmg＝N*(7*Nlfo+2)           方程11
在具有很多调制组且每个调制组具有复杂的调制结构的系统中，参数的总数“Ptot”可能变得相当大。例如对于20个调制组、每个调制组具有12个LFO的系统，我们得到：Ptot＝20*(7*12+2)＝1720个参数。
在某种情况下，对这样大量的独立参数的控制可能是不实际的。在某个实施方式中，使用同步投影区可获得令人感兴趣的视觉效应，这可通过以简化和统一整个结构的控制的方式来组织调制参数来实现。根据本发明的一个实施方式，这可通过对每个“Pmg”调制参数引入被指定为“全局”的新参数来实现，这允许在所有“N”个调制组中同时控制匹配的单独参数。合并全局参数与每个组的单独参数的各种方法是可能的。我们将在下文描述导致在视觉上有效的结果的一些例证性的方法。应理解，这些例子并不限制其它合并方法，只要这些合并方法服从以下原则：允许用单个全局值对所有调制组的参数进行全局控制，同时保留对特定调制组的值进行单独的偏移的功能。
例如，让我们考虑在具有“N”个相同的调制组的光调制系统中的任何调制参数“X”。对于参数“X”，每个调制组“n”具有自己的例示，我们将其指定为“Xn”；我们因此有N个单独的参数X1、X2、...Xn。我们现在定义指定为“XG”的新的“全局X”参数，该参数将用于全局地标度全部单独的“Xn”参数。特定的标度方法将依赖于参数类型：我们可将各种调制参数分类为表2所示的四种类型，每个都有其自己的全局方法。
Figure G2008800178581D00251
表2
对“乘法”类型的参数可用下列方式实现全局标度：
调制组#n的X＝XG*Xn/Xrange    方程12
作为例子，让我们看由图22A和22B中所示的五个调制组组成的一般调制结构，每个调制组由图18所示的3-LFO结构组成。以被指定为“I1D”的强度调制LFO#I1的深度参数为例，我们将有被指定为“I1Dn”的五个单独的控制值(对每个调制组有一个控制值)和被指定为“I1DG”的一个全局值。用于控制LFO的有效值由下式给出：
组#n的I1D＝I1DG*I1Dn/Irange    方程13
例如假定I1DG＝80且I1D3＝50，因为Irange＝100，我们有I1D(组3)＝80*50/100＝40。
对“加法”类型的参数可用以下方法实现全局标度：
调制组#n的X＝XG+Xn    方程14
以被指定为“I1F”的强度调制LFO#I1的频率参数为例，我们将有被指定为“I1Fn”的五个单独的值(对每个调制组有一个值)和被指定为“I1FG”的一个全局值。用于控制LFO的有效值由下式给出：
组#n的I1F＝I1FG+I1Fn    方程15
例如假定I1FG＝20且I1F3＝100，我们有I1F(组#3)＝20+100＝120。
因为如前所述频率参数是对数的，参数的加法实际上相应于频率值的乘法；在本例中，设置为1Hz(I1F3＝100)的单独的频率被2乘(I1FG＝20)，对于组#3中的LFO I1，导致2Hz的有效频率。应注意，如果选择使用线性频率参数的可选方法，应用合并全局和单独的频率值的乘法方法可能是优选的，因为人类对脉动的感知更适合于对数标度。
对“模”类型的参数可用下列方法实现全局标度：
调制组#n的X＝(XG+Xn)模Xrange    方程16
以被指定为“Cb”的光调制器的基本颜色参数为例，我们将有被指定为“Cbn”的五个单独的值(对每个调制组有一个值)和被指定为“CbG”的一个全局值。用于控制光调制器的有效值由下式给出：
组#n的Cb＝(CbG+Cbn)模Crange    方程17
例如假定CbG＝108且Cb3＝50(绿色)，因为Crange＝128，我们有Cb(组3)＝(108+50)模128＝30，即，黄色。
对“分立”类型的参数可用下列方法实现全局标度：
如果Xn等于默认的X值：
调制组#n的X＝XG
否则：                    方程18
调制组#n的X＝Xn
所得到的功能是：只有当单独参数被设置到其默认值时才使全局参数覆盖单独参数，否则单独参数保持原来的值。例如假定波形参数“W”的默认值被指定为1(例如，正弦波)，看被指定为“I1W”的强度调制LFO#I1的波形参数，我们将有被指定为“I1Wn”的五个单独的值(对每个调制组有一个值)和被指定为“I1WG”的一个全局值。如果I1W3＝1，用于控制组#3中的LFO I1波形的有效值将是全局值I1WG；如果I1W3＝2，该值将确定LFO波形而全局值I1WG将被忽略。该全局标度方法便于用单个全局参数全局地设置分立参数，同时对一些组保存特殊的单独设置。
在具有H行和V列的阵列中组织的2维投影区布置的情况下，除了全局参数“XG”以外，需要进一步定义数量为H的“行”参数“XRh”和数量为V的“列”参数“XCv”，以便于分开地控制全局水平和垂直视觉效应。在这种情况下，单独的参数“X”将使用根据如表2中定义的参数的类型的标度方法由“XG”、“XRh”和“XCv”的三重组合来标度。
再次作为例子，让我们看由图24所示的20个调制组组成的2维调制结构，其中H＝4且V＝5，每个调制组组成图18所示的3-LFO结构。让我们假定调制组#3被分配到投影区#1-3，H＝1且V＝3。以组#3的LFO#I1的相位参数(被定义为具有模类型)且单独的参数被指定为“I1P3”的情况为例，我们有：
I1P(组#3)＝(I1PG+I1PR1+I1PC3+I1P3)模360°方程19
其中I1PG是LFO#I1相位参数的全局值，I1PR1是行#1的值，而I1PC3是列#3的值。
制造方法
根据本发明的另一方面，提供了用于制造光调制系统的方法，光调制系统用于产生抽象的动态光图样。该方法包括组合能够执行下列功能的电子部件：
提供多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备适合于在相应的投影区中产生彩色光；
提供多个光调制设备，并将每个所述光调制设备操作性地连接到相应的投影设备用于向其提供经调制的颜色分量输出信号，以调制相应的彩色光，每个光调制设备包括：
光调制器，其根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度和颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制，以及，
调制发生器，其用于产生相应的经调制的信号，所述调制发生器与光调制器进行通信以向其提供经调制的信号，所述调制发生器具有产生振荡信号的主低频振荡器(LFO)以及用于混合主LFO的所述振荡信号与基本信号的混合装置，从而提供所述经调制的信号；以及
提供控制单元，其用于控制每个所述调制设备，以便投影区一起产生所述动态光图样。
应理解，可使用组装、建立、编程、连接上面的部件的任何适当的方法，而不偏离本发明的范围。
应用
一般而言，本发明的实施方式提供了用于产生抽象的动态光图样的方法。该方法包括：
a)提供多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备适合于在相应的投影区中产生彩色光；
b)向所述光投影设备中的每个提供经调制的颜色分量输出信号，包括：
i)根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度和颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制；以及
ii)对于所述相应的被调制信号中的每个，使用主低频振荡器(LFO)产生振荡信号，并混合主LFO的所述振荡信号与基本信号，从而提供经调制的信号；以及
c)控制所述调制设备中的每个，以便投影区一起产生所述动态光图样。
如上所述，本发明的光调制设备和系统可在各种背景下使用。下面给出本发明的应用的非详尽的例子。
虽然将理解光调制投影具有精细的无创效应，然而其放松和振奋的特性能够在减小用户的压力水平方面施加有利的影响，因而有助于对很多与压力有关的病状的治疗。由光调制产生的视觉效应例如在沉浸式投影环境中是有效的，其中它们的心理活性特性在放松和感觉刺激被认为是有益的领域中可最好地用于具有可能治疗的目的的应用。应用的可能治疗范围的例子包括：睡眠障碍的治疗、成瘾的治疗、大脑多处外伤的康复、外科手术前准备和放松、涉及积极视觉的实验性的癌症治愈方式、行为治疗和巅峰表现运动训练。
因为光调制投影特别有益于放松和情绪焕发，本发明的可能用途在于，以一种方式将光调制投影设备和匹配的投影屏幕附加到健身椅、桌子和床，以便当用户靠在放松表面上时将光投影提供到他/她的视场。
参考图25、29A和29B，根据本发明的特定实施方式，因此提供了包括用于接纳用户的健身椅96并具有用于接纳该用户的头98的头部部分101的系统。该系统还包括安装在健身椅96的头部部分101上的投影外壳94，以及根据上面的任一实施方式或其等效形式的、安装在头部部分附近的光调制系统。光调制系统定位成将抽象的动态光图样投影在投影外壳内部。
在图25、29A和29B中所示的例子中，系统包括通过通信链路93由光调制控制模块97控制的光投影组92。本领域技术人员将理解，可选地，多个投影组可设置在投影外壳内不同的位置处。此外可选地，控制模块可集成到投影组或单独的投影设备。投影外壳94(或“茧状物”)连接到健身椅96并包围用户的头98。光投影组92以一种方式定向并聚焦，以便照亮用户视场100中的光投影区域99。投影外壳94可被机械地启动以在用户靠在椅子96上时降低到他/她的头98之上，并随后从他/她的方向提上来，以便于用户坐在椅子上并从其移出。具有机械可移动的头部外壳的适当的健身椅96的例子是OSIM国际有限公司(新加坡)所制造的uSpace型号OS-7000。
图26示出当用户靠在休息椅上时从他/她的视点观察的光投影区域99。在本例中，三个调制组每个都产生投影在椅子的头部外壳94的内表面95上的彩色区90。这样的彩色区可使用例如每个调制组的一个RGB LED以光投影设备335获得。适当的RGB LED的例子是来自Seoul半导体公司(南韩)的P1Z-功率型号F10392，其具有集成的1W红、绿和蓝芯片，该RGB LED与聚焦透镜例如具有25°输出光束的来自Kathod(意大利)的PL19825耦合。彩色区重叠，以便照亮连续的投影区350，因而用嵌入的脉动实现复合光调制投影，以给靠在健身椅上的用户提供排他和专有的好处。
可选地，健身椅可包括自动按摩机构，且按摩和光投影可协调，以便为用户产生增强的健康体验。例如，为了附加柔和放松的按摩序列，光投影仪可产生倾向于镇静和放松的具有慢节奏(一般比1秒长)的光调制图样。可选地，为了附加充满活力的按摩序列，光投影仪可产生倾向于刺激和唤醒的具有快节奏(一般比1秒短)的光调制图样。
光调制图样还可在较大的规模上投影，以便产生对整个房间的环境光效应。可直接在房间的反射墙壁上投影，或可选地在一个或多个投影屏幕上进行这样的投影，以便获得更好的视觉效果。投影表面可为平坦的，或优选地，它可绕着观察者弯曲，以便提供更加沉浸式的视觉印象。
这样的沉浸式系统的例子是在图27中示意性示出的Sensortech公司(加拿大)制造的Sensora。在该系统中，包含多个调制组的光投影系统86产生投影到具有3.3m的直径的半球状投影屏幕362的输出光束102。该屏幕连接到房间墙壁，并定向为与在大约2.5m距离处躺在倾斜的休息椅96上的用户98成45°倾斜，以便被投影的表面覆盖大部分用户视场100。这产生类似于图26所示的、但在整个房间的规模上的多区光投影区域。相比于连接到椅子或集成在护目镜中的较小的光投影系统，在房间规模投影的优点是产生的放松环境更受欢迎、开放和非幽闭。房间本身优选地是不透光和隔音的，以便提供深度放松的环境，其中光调制图样可以可选地与其它感觉刺激例如声音、休息椅中的动觉振动和芬芳的气味合并。这样的房间可例如用作温泉疗养地或娱乐场所中的私人休息室，或用作光疗辅助的个人心理治疗对话的房间。
可用各种其它方法使用房间规模的光调制投影。一个例子是在宽投影表面下有很多椅子的房间，其可用作机场中的候机室、办公室...或在温泉疗养地或娱乐场所的公共休息室。另一例子是通过将光调制图样投影在房间的天花板上而将私人卧室转变成高雅和使人宽心的光环境。又一例子是用光调制图样照亮旅馆或办公室建筑大厅、饭店或酒吧的整个墙壁，以产生给人深刻印象的光环境。再一例子是产生圆屋顶形状的房间或具有部分弯曲的形状的房间，并直接使用弯曲的墙壁作为光调制图样的投影屏幕，导致不平常的沉浸式光环境。
光调制图样也理想地适合于补充用于公共表演的现有舞台照明技术，因为它们基于光脉动的安全使用第一次实现一种新类型的壮观的照明效应，并且，与传统频闪效应相比，其对于对光敏感的人产生不利效应的风险很小。
很多类型的标准三色舞台照明投影仪已经结合支持光调制效应的三原色(红、绿和蓝)(例如：来自美国DJ Supply的基于LED的照明器型号P64)。可选地，具有红、绿和蓝滤光器的任意功率的一组标准单色光投影仪可瞄准在相同的点上，以产生调制组投影区域。任意数量的这样的调制组可一般通过工业标准协议例如DMX-512由光调制处理器控制。
一般应用是使用调制组的线性阵列，其照亮例如在剧院、舞会或音乐会地点中的舞台制作的背景幕的整个宽度，如图23所示。
可选地，每个调制组的投影区可布置在一维、二维或三维阵列中(如图23和24中例示的)，以产生能够显示复杂的光调制效应的创新的光投影装置。
在另一应用中，彩色照明系统已经越来越频繁地用于照亮建筑地标。它们一般用于执行在投影表面上的逐渐、均匀的颜色变化，以产生有吸引力的照明气氛。通过使用光调制来控制照明系统，这样的照明气氛可得到极大地增强。
光调制可用于通过使用市场上可买到的RGB光投影仪的阵列来照亮大规模建筑结构，例如建筑物、广告牌或桥。结构的表面分成任意数量的投影区，每个投影区由一个调制组照亮。投影区优选地是相邻和重叠的，以便当应用同步的光调制效应时产生遍布在整个结构上的连续的光效应。
参考图28，根据本发明的另一实施方式，提供了包括用于戴在用户的头上的头戴器具的系统。头戴器具可例如由护目镜、头盔或可戴在人的头上的任何其它结构体现。头戴器具包括在用户视场中延伸的投影外壳。根据上面实施方式中的任何一个或其等效形式的光调制系统安装在头戴器具上，并定位成将抽象的动态光图样投影在投影外壳内部。
使用脉冲LED或其它内部光源照亮的可佩戴的护目镜和眼套很长时间用于光脑波夹带的目的，例如来自Mind Alive公司(加拿大)的TruVu Omniscreen眼套。因为它们一般包含具有单色光的光源，这些眼套通常与光调制不相容，该光调制与用于颜色调制的多色(例如RGB)光源工作得最好。
图28示出对光调制优化并适合于戴在用户的眼睛114前的光护目镜106的一个例子。在本例中，护目镜106的每一半108配备有由在护目镜的宽度上横向扩展的RGB LED光源实现的五个光投影设备110，每个光投影设备110照亮在使用漫射半透明材料制造的投影基底112上的其自己的投影区90。LED位置和输出光束宽度被选择成使得它们所形成的投影区在整个投影表面上重叠，导致在用户视场100上横向扩展的连续光投影区域。当通过通信链路93由光调制控制模块97控制时，每个RGB LED可充当独立的调制组。在可佩戴的光调制设备的另一实施方式中，类似于108的光投影组件可用于照亮头盔类型的头部外壳的面盔，从而在用户视场100上产生横向扩展的连续光投影区域。
这样的光调制护目镜可用嵌入的脉动产生复杂流动的光图样。虽然这些光图样自然适合于光脑波夹带，它们也支持更复杂的光处理。多色光图样的使用引入可明显增强光投影的吸引力的美学分量，并可能增强其治疗价值。对多个调制组的同步相位控制允许产生具有横向移动的强度和/或颜色波的光图样，这可用于影响视觉系统的偏侧化特性。独立控制两眼的视场的左和右部分的能力支持对大脑的视觉皮层的左和右部分的视觉影响的准确控制，尽管在视交叉方面存在公知的光学神经纤维的交叉。
利用本发明的至少一个实施方式的、允许人或动物中的放松、刺激或情绪稳定的方法本身组成本发明的目的。
利用本发明的至少一个实施方式的、用于对神经系统机能障碍和对由过多的压力水平引起的任何人类或动物病状进行治疗的方法同样本身组成本发明的目的。
对光调制系统的各种控制参数的谨慎的设置、对这些参数设置进行适当地排序以产生光调制作用期(session)并结合按选择的速率(例如，每天一次、每星期一次或根据用户的请求)对这样的光调制作用期的暴露以及总的治疗持续时间，以上这些允许产生对观看本发明所产生的光投影的人或动物有益的特定的情绪增强或治疗效果。
光调制系统允许充分控制光投影的颜色和脑波光驱动特性。此外，它们允许控制循环光移动：如前所述，通过对强度和/或颜色参数进行协调的相位控制，在光投影中可能产生明显的移动图样。诸如从左到右的线性移动、顺时针圆形移动或从视场中心朝着边缘扩展的向外移动的图样有带来激励和刺激的细微倾向。相反，诸如从右到左的线性移动、逆时针圆形移动或从边缘朝着视场中心收缩的向内移动的图样有带来镇定和内向性的细微倾向。
所有这些因素的适当组合带来具有增强的效应的光投影。例如，通过使用在冷色范围内的颜色在α范围内的脑波调制以及向左、向内或逆时针光移动的各种组合获得具有增强的放松和平静效应的光投影。通过使用在暖色范围内的颜色在β范围内的脑波调制以及向右、向外或顺时针光移动的各种组合可获得具有增强的激励和刺激效应的光投影。通过使用中间色，或可选地，通过使用在整个彩虹光谱上一致地循环的颜色(这可容易通过例如将颜色调制LFO 40c的深度参数“D”设置为等于全范围颜色范围Crange来获得)，可获得具有增强的平衡和情绪稳定效应的光投影。与所述平衡效应相容的光移动的例子包括，以向左和向右或向内和向外或顺时针和逆时针图样的相等比例分别呈现的序列；另一例子是使用随机光移动，其容易通过对每个调制组将强度或颜色调制LFO的频率参数设置成几乎相等但稍微不同的值获得，导致在投影区之间的随机式振动效应。与所述平衡的光效应相容的脑波调制的例子包括使用特别和谐的舒曼共振频率(7.8Hz)，或在从β到θ的频率范围内来回连续的扫描。
对控制参数的适度变化允许使产生的光投影的变化足以防止厌倦并吸引用户的注意力，同时保持特定的心理生理学效应。可集合具有这样的适度变化的光投影的序列，以产生完整的光作用期。
也可产生将光投影的预定序列与放松、刺激和平衡效应合并的光投影作用期。例如，先是20分钟的放松的光投影作用期，然后以2分钟的刺激光投影作用期来结束，以便帮助用户在脱离该作用期时精力恢复，这可能是有益的。还可能产生将不同类型的元素同时合并在相同的光投影内以产生各种混合效应的光图样，例如通过将放松的冷色例如蓝绿色与向外方向上的刺激的光移动合并。
通过将调制深度参数限制到低值(一般5％到10％)并通过以精细的方式连续改变光投影，从而将心理生理学影响限制到对所有用户安全的水平，可产生对自然的、娱乐的情绪增强使用(例如在温泉疗养地和娱乐场所)优化的作用期。发现10到30分钟的作用期对该应用是有效的，20分钟是系统的有效性和最佳时间使用之间的最佳折衷。
通过允许较深范围的调制深度(例如高达20％-50％)从而增加心理生理学影响，可产生对在治疗背景中更强烈的使用优化的作用期。这样的作用期可被更准确地定指标，例如通过在相当大的一段时间(即，大于1分钟)内维持特定的光移动、颜色和脑波频率组合。这样的作用期优选地在治疗学家的监督下执行，治疗学家能够通过适当的装置监控光投影的效应，包括例如心理测试和/或监控物理功能，例如脑电图波(EEG)、心电图(ECG)、皮肤电阻(ESR)或心率变异性(HRV)。这样的监控允许当用户的需要形成时，选择适合于用户需要的光调制参数。由光调制辅助的完整的治疗过程可由在足以有持久的治疗效果的一段时间内给出的这样的作用期的序列组成。例如，完整的治疗过程可由各持续6个星期的、每星期30分钟的两个作用期的方案组成。
本发明的进一步的目的由一些方法组成，这些方法为了娱乐的目的通过使用户暴露给根据本发明的光调制系统产生的光投影并使用控制参数的预定组合，来影响用户的神经系统，该控制参数被选择成使其产生的视觉效应导致下列效应中的至少一个：放松、刺激、情绪稳定或平衡。
在为了娱乐的目的影响用户的神经系统的本发明的那些方法中，具有以下特点的方法特别令人感兴趣：其中，放松效应是通过在5-60分钟期间使用户暴露于光调制投影而获得的，而在该光调制投影中，颜色大部分处于包括在绿和蓝之间的冷色范围，结合以光移动大部分在向左、向内或逆时针方向上定向且脑波强度调制大部分在4到13Hz的α和θ频率范围内。
为了娱乐的目的影响用户的神经系统的本发明的那些方法中，具有以下特点的方法也特别令人感兴趣：其中，刺激效应是通过在5-60分钟期间使用户暴露给光调制投影来获得的，而在该光调制投影中，颜色大部分在包括在红和黄之间的暖色范围内，结合光移动大部分在向右、向外或顺时针方向上定向，并结合脑波强度调制大部分在14到100Hz的γ和β频率范围内。
此外，在为了娱乐的目的影响用户的神经系统的本发明的那些方法中，具有以下特点的方法特别令人感兴趣：情绪稳定或平衡效应是通过在5-60分钟期间使用户暴露给光调制投影来获得的，而在该光调制投影中，颜色经历完全的彩虹光谱或大部分由中间色灰色或绛红组成，并结合以具有互补的放松或刺激特性的光移动的实质上相等的比例的交替。
特别令人感兴趣的是为了娱乐的目的影响用户的神经系统的本发明的那些方法，其中：
-结合朝着向内方向定向的光移动和在8到13Hz的α频率范围内的低深度(5-10％)脑波强度调制，通过在大约20分钟期间使用户暴露给具有包括在绿和蓝之间的颜色的光调制投影来获得放松效应；
-结合定向在右方向的光移动和在14到30Hz的β频率范围内的低深度(5-10％)脑波强度调制，通过在大约20分钟期间使用户暴露给具有包括在红和黄之间的颜色的光调制投影来获得刺激效应；以及
-结合以具有向内和向外方向的实质上相等的比例的交替的光移动以及接近7.8Hz的频率的低深度(5-10％)脑波强度调制，通过在大约20分钟期间使用户暴露给具有经历完全的彩虹的颜色的光调制投影来获得情绪稳定或平衡效应。
本发明的额外目的是一种治疗方法，其通过使患者暴露给本发明的、采用控制参数的预定组合的光调制系统产生的光投影，来治疗患者的神经系统，该预定组合被选择成产生导致放松、刺激、情绪稳定或平衡的等效应中的至少一个的压力减小的视觉效应。
优选地，治疗患者的神经系统的那些治疗方法包括至少一个步骤，其中患者被暴露给根据本发明的影响神经系统的至少一个这样的方法。
包括使用至少一个下列治疗类型的额外的步骤的那些治疗方法特别令人该兴趣：基于药物的效果的治疗、基于身体工作(bodywork)例如按摩的治疗、基于振动效果的治疗、或心理辅导。
此外，包括下列特定步骤的那些治疗方法对预期的目的非常有效：使患者暴露给在1到12个星期的治疗期内的一系列3到15个光投影作用期。
应理解，本发明在其申请中不限于在附图中示出和上文描述的结构和部分的细节。本发明能够有其它实施方式并以各种方式实践。还应理解，这里使用的措词或术语是为了描述而不是限制的目的。因此，虽然本发明作为其中的例证性实施方式被描述，但它可被更改，而不偏离主题发明的实质、范围和性质。

Claims (48)

1.一种光调制设备，其用于产生适合于光投影设备使用的经调制的颜色分量输出信号，以调制由该光投影设备投影出的光，所述光调制设备包括：
光调制器，其根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述颜色参数由经调制的颜色信号控制；以及
颜色调制发生器，其用于产生所述经调制的颜色信号，所述颜色调制发生器与所述光调制器进行通信，用于向该光调制器提供所述经调制的颜色信号，所述颜色调制发生器具有：
主低频振荡器(LFO)，其产生振荡信号；以及
混合装置，其用于混合所述主LFO的所述振荡信号与基本颜色信号，从而提供所述经调制的颜色信号。
2.如权利要求1所述的光调制设备，其中所述混合装置包括模求和元件，使得：
Ccombined(t)＝C(Cb(t)+Clfo(t))模Crange；
其中t代表时间，Ccombined(t)是所述经调制的颜色信号，Cb(t)是所述基本颜色信号，Clfo(t)是所述振荡信号，以及Crange是Cb(t)和Clfo(t)的最大规定值。
3.如权利要求1所述的光调制设备，其中所述强度参数由经调制的强度信号控制，所述光调制设备还包括用于产生所述经调制的强度信号的强度调制发生器，所述强度调制发生器与所述光调制器进行通信，用于向该光调制器提供所述经调制的强度信号，所述强度调制发生器具有：
主低频振荡器(LFO)，其产生振荡信号；以及
混合装置，其用于混合所述主LFO的所述振荡信号与基本强度信号，从而提供所述经调制的强度信号。
4.如权利要求1所述的光调制设备，其中所述光调制发生器还包括至少一个额外的LFO，所述至少一个额外的LFO产生一额外的振荡信号，所述混合装置混合所述额外的振荡信号与所述振荡信号，从而允许对所述光投影设备所投影的所述光的复合调制。
5.如权利要求4所述的光调制设备，其中所述振荡信号和所述额外的振荡信号具有不同的预定频率，所述预定频率被选择成使得所述复合调制同时合并慢调制和快调制。
6.如权利要求1所述的光调制设备，其中所述颜色调制发生器包括至少一个控制LFO，所述至少一个控制LFO操作性地连接到所述主LFO，用于控制所述振荡信号的至少一个波形参数，以允许对所述光投影设备所投影的所述光的复合调制。
7.如权利要求4所述的光调制设备，其中所述颜色调制发生器包括：
第一调制集，其包括所述主LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述主LFO，用于控制所述振荡信号的至少一个波形参数；以及
第二调制集，其包括所述额外的LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述额外的LFO，用于控制所述额外的振荡信号的至少一个波形参数。
8.一种光调制设备，其用于产生适合于光投影系统使用的经调制的颜色分量输出信号，用于调制由该光投影系统投影出的光，所述光调制设备包括：
光调制器，其根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度参数和所述颜色参数中的至少一个由相应的复合调制的信号控制；以及
复合调制发生器，其用于产生所述复合调制的信号，所述复合调制发生器与所述光调制器进行通信，用于向该光调制器提供所述复合调制的信号，所述复合调制发生器具有多个低频振荡器(LFO)，每个低频振荡器都产生振荡信号，所述复合调制的信号从每个所述LFO的所述振荡信号的组合产生。
9.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述复合调制发生器还包括用于混合来自所述LFO中的至少两个LFO的所述振荡信号的混合装置，所述振荡信号具有不同的预定频率，所述预定频率被选择成使得所述复合调制的信号同时合并慢调制和快调制。
10.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述复合调制发生器的所述多个LFO包括主LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述主LFO，用于控制该主LFO的振荡信号的至少一个波形参数。
11.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述复合调制发生器的所述多个LFO包括：
第一调制集，其包括主LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述主LFO，用于控制所述主LFO的振荡信号的至少一个波形参数；以及
第二调制集，其包括额外的LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述额外的LFO，用于控制所述额外的LFO的额外的振荡信号的至少一个波形参数。
12.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述强度参数和所述颜色参数中只有一个由所述相应的复合调制的信号控制，而所述强度参数和所述颜色参数中的另一个由基本信号控制。
13.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述强度参数和所述颜色参数中只有一个由所述相应的复合调制的信号控制，所述强度参数和所述颜色参数中的另一个由简单调制的信号控制，所述光调制设备包括用于产生所述简单调制的信号的简单调制发生器，所述简单调制发生器与所述光调制器进行通信，用于向该光调制器提供所述简单调制的信号，所述简单调制发生器具有：
主低频振荡器(LFO)，其产生振荡信号；以及
混合装置，其用于混合所述主LFO的所述振荡信号与基本信号，从而提供所述简单调制的信号。
14.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述强度参数和所述颜色参数由分别界定强度复合调制的信号和颜色复合调制的信号的相应的复合调制的信号控制，每个复合调制的信号由分别界定复合强度调制发生器和复合颜色调制发生器的相应的复合调制发生器产生。
15.如权利要求14所述的光调制设备，其中对于所述复合强度调制发生器和所述复合颜色调制发生器中的每个，所述多个LFO包括：
第一调制集，其包括主LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述主LFO，用于控制所述主LFO的振荡信号的至少一个波形参数；以及
第二调制集，其包括额外的LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述额外的LFO，用于控制所述额外的LFO的额外的振荡信号的至少一个波形参数；
对于所述复合强度调制发生器和所述复合颜色调制发生器中的每个，所述主LFO的振荡信号和所述额外的LFO的振荡信号具有不同的预定频率，所述预定频率被选择成使得所述复合调制的信号同时合并慢调制和快调制。
16.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述强度参数由所述复合调制发生器控制，所述复合调制发生器包括用于混合所述LFO中的至少一个LFO的振荡信号与一基本强度信号的混合装置，所述混合装置包括乘法器，使得：
Icombined(t)＝Ib(t)*(1-(Ilfo(t)/Irange))；
其中t代表时间，Icombined(t)是合并的强度信号，Ib(t)是基本颜色信号，Ilfo(t)是相应的LFO的振荡信号，以及Irange是Ib(t)和Ilfo(t)的最大规定值。
17.如权利要求8所述的光调制设备，其中所述颜色参数由所述复合调制发生器控制，所述复合调制发生器包括用于混合所述LFO中的至少一个LFO的振荡信号与一基本颜色信号的混合装置，所述混合装置包括模求和元件，使得：
Ccombined(t)＝(Cb(t)+Clfo(t))模Crange；
其中t代表时间，Ccombined(t)是合并的颜色信号，Cb(t)是所述基本颜色信号，Clfo(t)是相应的LFO的振荡信号，以及Crange是Cb(t)和Clfo(t)的最大规定值。
18.一种用于产生抽象的动态光图样的光调制系统，所述系统包括：
多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备都适合于在相应的投影区中产生彩色光；
多个光调制设备，每个光调制设备都操作性地连接到相应的投影设备，用于向该投影设备提供经调制的颜色分量输出信号，以调制相应的彩色光，每个光调制设备包括：
光调制器，其根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度参数和所述颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制；以及
调制发生器，其用于产生所述相应的经调制的信号，所述调制发生器与所述光调制器进行通信，用于向该光调制器提供所述经调制的信号，所述调制发生器具有产生振荡信号的主低频振荡器(LFO)以及用于混合该主LFO的所述振荡信号与基本信号的混合装置，从而提供所述经调制的信号；以及
控制单元，其用于控制每个所述调制设备，以便所述投影区一起产生所述动态光图样。
19.如权利要求18所述的光调制系统，其中所述光投影设备特别布置成使得所述投影区彼此相邻，所述控制单元以预定的方式控制所述调制设备中的每个，以便在所有所述投影区内产生以所述光图样的被控制的协调的光移动。
20.如权利要求18所述的光调制系统，其中所述控制单元提供全局控制信号，以用单个全局值分别控制所有所述光调制设备的每个参数。
21.如权利要求18所述的光调制系统，其中所述彩色光投影设备中的每个包括多个多色LED，每个多色LED适合于提供原色合成光。
22.如权利要求18所述的光调制系统，其中所述控制单元还适合于控制每个调制设备的经调制的信号的相位参数，用于在所述光图样中实现全局视觉相位效应。
23.如权利要求18所述的光调制系统，其中，对于所述光调制设备中的至少一个，所述调制发生器还包括产生额外的振荡信号的至少一个额外的LFO，且相应的混合装置混合所述额外的振荡信号与所述振荡信号，从而允许对所述光投影设备所投影的所述光的复合调制，所述振荡信号和所述额外的振荡信号具有不同的预定频率，使得所述复合调制同时合并慢调制和快调制。
24.如权利要求18所述的光调制系统，其中，对于所述光调制设备中的至少一个，所述强度参数和所述颜色参数由分别界定强度调制的信号和颜色调制的信号的相应的经调制的信号控制，每个调制的信号由分别界定强度调制发生器和颜色调制发生器的相应的调制发生器产生。
25.如权利要求24所述的光调制系统，其中复合强度调制发生器和复合颜色调制发生器中的每个包括：
第一调制集，其包括主LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述主LFO，用于控制所述主LFO的振荡信号的至少一个波形参数；以及
第二调制集，其包括额外的LFO和至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到所述额外的LFO，用于控制所述额外的LFO的所述额外的振荡信号的至少一个波形参数。
26.如权利要求18所述的光调制系统，其中至少一个光调制设备的至少一个调制发生器包括至少一个控制LFO，该至少一个控制LFO操作性地连接到相应的主LFO，用于控制该相应的主LFO的振荡信号的至少一个波形参数。
27.如权利要求18所述的光调制系统的使用，其中所述系统安装在健身椅或床上，所述投影设备适合于将所述动态光图样投影在连接到所述椅或床的投影表面上和所述椅或床上的用户的视场中。
28.如权利要求18所述的光调制系统在放松空间中的使用，其中所述投影设备适合于将所述动态光图样投影在所述放松空间中的用户的视场中。
29.如权利要求18所述的光调制系统对舞台照明的使用。
30.如权利要求18所述的光调制系统对建筑结构照明的使用。
31.如权利要求18所述的光调制系统的使用，其中所述系统集成在可佩戴的光设备内部，适合于用所述动态光图样覆盖用户的视场。
32.一种用于产生抽象的动态光图样的方法，所述方法包括：
a)提供多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备适合于在相应的投影区中产生彩色光；
b)向所述光投影设备的每个提供经调制的颜色分量输出信号，包括：
i)根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度参数和所述颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制；以及
ii)对于所述相应的经调制的信号中的每个，使用主低频振荡器(LFO)产生振荡信号，并混合所述主LFO的所述振荡信号与基本信号，从而提供该经调制的信号；以及
c)控制所述调制设备中的每个，以便所述投影区一起产生所述动态光图样。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述控制步骤c)包括，控制来自所述调制设备的经调制的信号，以产生导致放松、刺激或情绪稳定的视觉效应。
34.如权利要求32所述的方法，其中所述控制步骤c)包括，控制来自所述调制设备的经调制的信号以产生导致对神经系统的治疗效果的视觉效应。
35.一种系统，包括：
健身椅，其用于在其上接纳用户，所述健身椅具有用于接纳所述用户的头的头部部分；
投影外壳，其安装在所述健身椅的所述头部部分上方；以及
根据权利要求18的光调制系统，其安装在所述头部部分附近，并定位成将抽象的动态光图样投影在所述投影外壳内部。
36.一种系统，包括：
头戴器具，其用于戴在用户头上，所述头戴器具包括在所述用户的视场中延伸的投影外壳，以及
根据权利要求18的光调制系统，其安装在所述头戴器具上并定位成将抽象的动态光图样投影在所述投影外壳内部。
37.一种用于制造光调制系统的方法，所述光调制系统用于产生抽象的动态光图样，所述方法包括装配能够执行下列功能的电子部件：
提供多个彩色光投影设备，每个彩色光投影设备都适合于在相应的投影区中产生彩色光；
提供多个光调制设备，并将每个所述光调制设备操作性地连接到相应的投影设备，用于向该投影设备提供经调制的颜色分量输出信号，以调制相应的彩色光，每个光调制设备包括：
光调制器，其根据强度参数和颜色参数产生所述颜色分量输出信号，所述强度参数和所述颜色参数中的至少一个由相应的经调制的信号控制；以及
调制发生器，其用于产生所述相应的经调制的信号，所述调制发生器与所述光调制器进行通信，用于向所述光调制器提供经调制的信号，所述调制发生器具有产生振荡信号的主低频振荡器(LFO)和用于混合该主LFO的所述振荡信号与基本信号的混合装置，从而提供所述经调制的信号；以及
提供控制单元，所述控制单元用于控制所述调制设备中的每个，以便所述投影区一起产生所述动态光图样。
38.一种方法，其为了娱乐的目的而通过以下方式影响用户的神经系统：将该用户暴露给如权利要求18到26中的任何一个所述的光调制系统使用控制参数的预定组合产生的光投影，所述控制参数的预定组合被选择成产生视觉效应，所述视觉效应导致下列效应中的至少一个：放松、刺激、情绪稳定或平衡。
39.一种根据权利要求38的为了娱乐的目的影响用户的神经系统的方法，其中，结合大部分在向左、向内或逆时针方向上定向的光移动和大部分在4到13Hz的α和θ频率范围内的脑波强度调制，通过在5-60分钟期间使用户暴露给具有大部分在包括在绿和蓝之间的冷色范围内的颜色的光调制投影来获得放松效应。
40.一种根据权利要求38的为了娱乐的目的影响用户的神经系统的方法，其中，结合大部分在向右、向外或顺时针方向上定向的光移动并结合大部分在14到100Hz的γ和β频率范围内的脑波强度调制，通过在5-60分钟期间使用户暴露给具有大部分在包括在红和黄之间的暖色范围内的颜色的光调制投影来获得刺激效应。
41.一种根据权利要求38的为了娱乐的目的影响用户的神经系统的方法，其中，结合以具有互补的放松或刺激特性的光移动的实质上相等的比例的交替，通过在5-60分钟期间使用户暴露给具有经历完全的彩虹光谱或大部分由中间色灰色或绛红组成的颜色的光调制投影来获得情绪稳定或平衡效应。
42.一种根据权利要求39的为了娱乐的目的影响用户的神经系统的方法，其中，结合朝着向内方向定向的光移动和在8到13Hz的α频率范围内的低深度(5-10％)脑波强度调制，通过在大约20分钟期间使用户暴露给具有包括在绿和蓝之间的颜色的光调制投影来获得放松效应。
43.一种根据权利要求40的为了娱乐的目的影响用户的神经系统的方法，其中，结合在右方向定向的光移动和在14到30Hz的β频率范围内的低深度(5-10％)脑波强度调制，通过在大约20分钟期间使用户暴露给具有包括在红和黄之间的颜色的光调制投影来获得刺激效应。
44.一种根据权利要求41的为了娱乐的目的影响用户的神经系统的方法，其中，结合以具有向内和向外方向的光移动的实质上相等的比例的交替以及接近7.8Hz的频率的低深度(5-10％)脑波强度调制，通过在大约20分钟期间使用户暴露给具有经历完全的彩虹的颜色的光调制投影来获得情绪稳定或平衡效应。
45.一种治疗方法，其通过使患者暴露给如权利要求18到26中的任何一个所述的光调制系统使用控制参数的预定组合产生的光投影来治疗患者的神经系统，所述控制参数的预定组合被选择成产生压力减小的视觉效应，该视觉效应导致下列效应中的至少一个：放松、刺激、情绪稳定或平衡。
46.一种治疗患者的神经系统的治疗方法，包括至少一个步骤，其中该患者被暴露给如权利要求38到44中的任何一个所述的影响神经系统的方法中的至少一个。
47.一种如权利要求45所述的治疗方法，包括使用至少一个下列治疗类型的额外的步骤：基于药物的效果的治疗、基于身体工作例如按摩的治疗、基于振动效果的治疗、或心理辅导。
48.一种如权利要求45到47中的任何一个所述的治疗方法，其中使患者暴露给在1到12个星期的治疗期内的一系列3到15个光投影作用期。
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