CN107580779A - 图像投影中的热补偿 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制图像投影仪(100)的空间光调制器(106)的设备，所述图像投影仪还包括布置成照射所述空间光调制器(106)的照明源(102)，所述设备包括用于接收图像数据的输入端，用于输出图像数据的输出端，以及与输入端和输出端通信的控制器(110)，所述控制器(110)被配置为：确定投影仪的估计热状态；至少使用该投影仪的估计热状态，以获得在所述空间光调制器(106)被照明源(102)照射时入射到空间光调制器(106)上的光的预期照射图案；使用该预期照射图案来调整所接收到的图像数据，以补偿图像投影仪的一个或多个组件中的热变化；以及将经调整的图像数据输出到空间光调制器(106)。

Description

图像投影中的热补偿
相关申请的交叉引用
本发明要求2015年5月6日提交的美国临时专利申请No.62/157,825的权益；2015年8月11日提交的美国临时专利申请No.62/203,770；和2015年9月18日提交的欧洲专利申请No.15185915的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及热补偿，更具体地涉及图像投影仪中的热补偿。
背景技术
通过调制入射在投影系统的空间光调制器(SLM)上的照明光，可以在投影系统中实现改善的对比度。例如，如果SLM的像素要显示5％的亮度并以全亮度(100％)被照射，则像素必须衰减95％的照明光。大多数SLM中固有的漏光使得在需要显著衰减时难以实现暗电平。另一方面，如果像素以10％的亮度被照射，则像素仅需要衰减50％的入射光以实现5％的亮度水平，并且像素的漏光不那么显著。
为了使像素实现准确的显示水平，入射到像素上的光的强度必须以高精度被获知。如果入射光的强度不同于预期强度，则像素的输出也将变化，从而降低投影图像的质量。
发明内容
投影仪在运行期间需要大量的能量，用于具有大屏幕的场地的投影仪尤其如此。高亮度投影仪进一步增加了光能的需求。这种投影仪中的能量消耗产生大量的热量，发明人已经确定了这些热量导致了投影仪的组件中的物理变化。本发明人还确定投影仪的组件中的物理变化可以影响入射到投影仪中的(一个或多个)光调制器的像素上的光的强度并降低投影图像的质量。
本发明通过提供能够补偿投影仪的组件中的热变化的投影仪来克服与现有技术相关的问题。本发明有助于更精确的光场建模，因此有助于更高质量的投影图像。
示例性图像投影仪包括图像数据输入端，控制器，光源，照明光学器件，成像空间光调制器(SLM)和成像光学器件。图像数据输入端接收图像数据。控制器被耦合以接收图像数据并且可操作以确定图像投影仪的热状态。控制器还根据图像投影仪的热状态来调整图像数据，以产生经热调整的图像数据。光源可操作以发射照明光束。照明光学器件设置在照明光束的路径中并且可操作以将照明光束转换成光场。成像空间光调制器被耦合以从控制器接收经热调整的图像数据，被设置为接收光场，并且可操作地响应于经热调整图像数据来调制光场以产生成像光束。成像光学器件设置在成像光束的路径中并且可操作以将成像光束聚焦在观察表面上。
光源包括多个单独的发射器。在特定实施例中，各个发射器是可分别控制的。在更特定的实施例中，各个发射器是被耦合以从控制器接收照明数据并且可操作以根据照明数据调制照明光束的照明空间光调制器(SLM)的像素。控制器可操作以从图像数据生成照明数据，并将照明数据提供给照明SLM。此外，控制器可操作以至少部分地基于照明数据来更新图像投影仪的热状态，并且根据图像投影仪的更新的热状态来调整图像数据以生成经热调整的图像数据。
在示例实施例中，一组热传感器被耦合以向控制器提供温度数据。图像投影仪的热状态由控制器至少部分地基于温度数据来确定。该投影仪包括用于将空气抽吸到图像投影仪中以冷却图像投影仪的进气口，并且至少一个热传感器被设置为感测被吸入到图像投影仪中的空气的温度。另一个热传感器被设置为感测光源内的温度。还另一个热传感器耦合到照明光学器件的光学座。图像投影仪的热状态由控制器至少部分地基于图像数据的内容以及可选地基于来自热传感器的输入来确定。
在示例实施例中，图像投影仪的热状态由控制器至少部分地基于图像投影仪的先前热状态来确定。图像投影仪的热状态还由控制器至少部分地基于图像数据的内容来确定。例如，图像投影仪的热状态由控制器至少部分地基于图像数据的强度值的平均值来确定。控制器采用时间滤波器来确定图像投影仪的热状态。
在示例实施例中，光源包括多个发射器。发射器被分成组，并且每个组与光场的相应部分相关联。图像投影仪的热状态包括每组发射器的单独的热状态。可选地，图像投影仪的热状态包括每组发射器的多个热状态。发射器是空间光调制器的像素，并且控制器可操作以至少部分地基于相邻发射器组的单独的热状态来确定每组发射器的单独热状态。
在示例实施例中，控制器被配置为通过至少部分地基于图像投影仪的热状态创建光场的模型并且基于光场的模型调整图像数据来根据投影仪的热状态调整图像数据。光源包括多个单独的发射器，并且控制器被配置为基于投影仪的热状态来选择与每一单独的发射器相关联的点扩散函数。然后，控制器对所选择的点扩散函数进行卷积，以创建光场的模型。点扩散函数的形状根据图像投影仪的热状态而变化。此外，点扩散函数的位置根据图像投影仪的热状态而变化。
至少部分地基于图像投影仪的热状态来创建光场的模型还包括根据投影仪的热状态为多种不同颜色中的每一种创建光场的不同颜色特定模型。控制器被配置为至少部分地基于不同的颜色来选择点扩散函数。
在其中发射器被分成组的示例实施例中，每个组与光场的相应部分相关联。图像投影仪的热状态包括每组发射器的单独的热状态，并且点扩散函数基于相应的发射器是哪个特定组的成员并且还基于与该特定组相关联的单独的热状态而被选择。可选地，图像投影仪的热状态包括每组发射器的至少两个单独的热状态。控制器根据与发射器组相关联的第一热状态选择特定形状的点扩散函数，并且控制器根据与发射器组相关联的第二热状态来确定所选点扩散函数的位移。此外，多个发射器包括照明SLM的像素，并且点扩散函数至少部分地基于由控制器提供给照明SLM的照明数据来选择。
图像投影仪的示例实施例包括跨投影仪的工作温度范围的多个预定义热状态。控制器被配置为通过选择预定义热状态来确定图像投影仪的热状态。
可选地，响应于图像数据的每一帧来更新投影仪的热状态。
还公开了投影仪中空间光调制器的示例性驱动方法。该方法包括接收要由空间光调制器(SLM)显示的图像数据并确定投影仪的热状态。该方法还包括基于投影仪的热状态来调整图像数据以产生经热调整的图像数据，并将经热调整的图像数据提供给SLM。该方法还包括基于图像数据生成照明数据，并且将照明数据提供给被配置为基于照明数据照射SLM的光源。该方法还包括基于照明数据更新投影仪的热状态以产生投影仪的更新的热状态，并且基于投影仪的更新的热状态来调整后续图像数据。
特定示例性方法包括从热传感器集合接收温度数据。然后，确定投影仪的热状态包括至少部分地基于该温度数据来确定投影仪的热状态。从热传感器集合接收温度数据包括接收指示流入投影仪的环境空气温度的温度数据。从热传感器集合接收温度数据还包括接收指示被配置为照射SLM的光源的组件的温度的温度数据。从热传感器集合接收温度数据还包括接收温度数据，该温度数据指示设置在SLM和被配置为照射SLM的光源之间的光学器件的温度。此外，确定投影仪的热状态包括至少部分地基于图像数据的内容来确定投影仪的热状态。
在示例性方法中，确定投影仪的热状态包括至少部分地基于图像数据的内容来确定投影仪的热状态，和/或至少部分地基于图像投影仪的先前热状态来确定投影仪的热状态。此外，确定投影仪的热状态还包括从热传感器集合接收温度数据，并且至少部分地基于温度数据确定投影仪的热状态。确定投影仪的热状态还包括时间滤波和至少部分地基于图像数据的平均强度值确定投影仪的热状态。
在示例性方法中，确定投影仪的热状态包括定义照射SLM的各个发射器组，并确定各个发射器组中的每一组的单独的热状态。确定投影仪的热状态还可以包括确定各个发射器组中的每一组的多个单独的热状态。定义照射SLM的各个发射器组包括定义照明空间光调制器的像素块。可选地，确定各个发射器组中的每一组的单独的热状态包括至少部分地基于相邻发射器组的单独的热状态来确定各个发射器组中的每一组的单独的热状态。
在特定示例性方法中，基于投影仪的热状态来调整图像数据包括至少部分地基于投影仪的热状态来确定入射到SLM上的照明光场(illuminating field)的特性，然后基于照明光场的特性来调整图像数据。此外，确定照明光场的特性包括：基于投影仪的热状态选择与照射SLM的多个发射器中的每一个相关联的点扩散函数，并且对所选择的点扩散函数进行卷积以创建照明光场的模型。点扩散函数的形状和位置因投影仪的热状态而改变。
在更特定的示例性方法中，确定照明光场的特性包括根据投影仪的热状态为多种不同颜色中的每一种创建光场的不同颜色特定模型。选择点扩散函数包括至少部分地基于不同的颜色来选择点扩散函数。
在示例性方法中，选择与多个发射器中的每一个相关联的点扩散函数包括定义发射器组，每个组与照明光场的相应部分相关联。确定投影仪的热状态包括确定每组发射器的单独的热状态。另外，选择点扩散函数包括基于相应的发射器是哪个特定组的成员并且还基于与该特定组相关联的单独的热状态来选择点扩散函数。可选地，在示例性方法中，确定投影仪的热状态包括确定每组发射器的至少两个单独的热状态。确定照明光场的特性包括根据与发射器组相关联的第一热状态选择特定形状的点扩散函数，并且根据与发射器组相关联的第二热状态来确定所选点扩散函数的位移。
在示例性方法中，多个发射器包括照明SLM的像素，并且选择点扩散函数包括至少部分地基于提供给照明SLM的照明数据来选择点扩散函数。
示例性方法还包括每次接收到图像数据的帧时更新投影仪的热状态。
在一些示例性方法中，确定投影仪的热状态包括接收跨投影仪的工作温度范围的多个预定义热状态，并且选择预定义的热状态中的特定热状态。
另一示例性图像投影仪包括用于接收图像数据的图像数据输入端、可操作地发射照明光束的光源、和布置在照明光束的路径中并且可操作以将照明光束转换成光场的照明光学元件。此外，示例性图像投影仪包括用于基于投影仪的热状态来调整图像数据以产生经热调整的图像数据的装置和被耦合以接收经热调整的图像数据的成像空间光调制器。成像空间光调制器设置成接收光场，并且可操作以响应于经热调整的图像数据来调制光场以产生成像光束。成像光学器件设置在成像光束的路径中并且可操作以将成像光束聚焦在观看表面上。
还公开了一种非暂态电子可读介质示例。非暂态电子可读介质其中包含有代码，当由处理器执行时，该代码将使电子设备接收要由空间光调制器(SLM)显示的图像数据，确定投影仪的热状态，基于投影仪的热状态来调整图像数据以产生经热调整的图像数据，并将经热调整的图像数据提供给SLM。
还公开了用于为了热补偿而配置投影仪的示例系统。示例系统包括用于存储数据和代码的存储器、以及被配置为提供热稳定化图像数据和测试图像数据到投影仪的图像数据源。热稳定化图像数据定义了用于在特定热状态中使投影仪稳定的稳定化图像。测试图像数据定义了一个或多个测试图像。该系统还包括被配置为捕获由投影仪投影的测试图像的图像捕获装置和控制器。控制器可操作以使投影仪将稳定化图像中的第一稳定化图像显示足以使投影仪在第一热状态中稳定的时间，以使当投影仪处于第一热状态时显示测试图像，并且使图像捕捉设备捕获当投影仪处于第一热状态时由投影仪投影的测试图像的图像。所述控制器还可操作以使所述投影仪将稳定化图像中的第二稳定化图像足以使投影仪在第二热状态中稳定，使得所述投影仪在所述投影仪处于所述第二热状态时显示所述测试图像，并且使得图像捕获设备捕获当投影仪处于第二热状态时由投影仪投影的测试图像的图像。控制器还可操作以分析捕获的测试图像，以确定相对于第一热状态的与第二热状态相关联的投影仪的照明源中的变化，并在存储器中存储使得该变化与第二热状态相关联的记录。
在示例系统中，某些稳定化图像中的每一个都定义了整个图像上的特定的均匀强度。特定的均匀强度是对应于特定一个热状态的最大亮度的百分比。
可选地，稳定图像中的至少一个为图像上的多个区域定义了不同的均匀强度。每个均匀强度是对应于与每个区域相关联的特定热状态的最大亮度的百分比。
在示例系统中，将变化与第二热状态相关联的记录包括指示与投影仪的光源相关联的点扩散函数的特性的数据。指示点扩散函数的数据包括指示点扩散函数的形状的数据和/或指示点扩散函数的位移的数据。
还公开了用于为了热补偿而配置投影仪的示例性方法。该示例方法包括将投影仪置于第一热状态，使得投影仪在处于第一热状态时显示测试图像，并且捕获在投影仪处于第一热状态时显示的测试图像。该示例性方法还包括将投影仪置于第二热状态，使得投影仪在处于第二热状态时显示测试图像，并且捕获在投影仪处于第二热状态时显示的测试图像。该示例性方法另外包括分析捕获的测试图像以确定相对于第一热状态的与第二热状态相关联的投影仪的照明源中的变化，并且生成将该变化与第二热状态相关联的配置数据。
更详细的示例方法包括将投影仪置于额外的热状态，使得投影仪在处于每个附加热状态期间显示测试图像，并且在投影仪处于每个附加热状态期间捕获测试图像。该方法另外包括分析捕获的测试图像以确定相对于第一热状态的与附加热状态相关联的投影仪的照明源中的变化，以及生成将该变化与附加热状态相关联的配置数据。
在特定示例性方法中，将投影仪置于第一热状态的步骤包括使投影仪将第一预定图像显示足以使投影仪处于第一热状态的时间。第一预定图像包括对应于第一热状态的第一空间恒定强度水平。此外，将投影仪置于第二热状态的步骤包括使投影仪将第二预定图像显示足以使投影仪处于第二热状态的时间。第一预定图像包括对应于第一热状态的平均强度水平，并且第二预定图像包括对应于第二热状态的平均强度水平。
在一个示例性方法中，分析捕获的测试图像的步骤包括为照明源的一组发射器中的每一个确定点扩散函数。
在特定示例性方法中，分析捕获的测试图像的步骤包括确定每个发射器的与第一热状态相关联的第一点扩散函数，并确定每个发射器的与第二热状态相关联的第二点扩散函数。产生配置数据的步骤包括与发射器和第一热状态相关联地存储第一点扩散函数，并且与发射器和第二热状态相关联地存储第二点扩散函数。
分析所捕获的测试图像的步骤可选地包括确定第二点扩散函数相对于第一点扩散函数中的对应第一点扩散函数的位移。
示例性配置方法还包括从与投影仪相关联的热传感器接收输入并且至少部分地基于该输入来定义热状态。
该示例配置方法还包括向投影仪提供配置数据。
附图说明
参考以下附图描述本发明，其中相似的附图标记表示基本相似的元件：
图1是具有热补偿能力的图像投影仪的框图；
图2示出了图1的投影仪的示例物理实施例；
图3是示出由多个点扩散函数产生的示例光场的复合图；
图4是示出由投影仪中的热变化引起的点扩散函数的形状的变化的曲线图；
图5是示出由投影仪的热变化引起的点扩散函数的位移的曲线图。
图6是代表与光场相关联的发射器的方框图。
图7是示出图1的图像投影仪的控制器的某些功能组件的框图；
图8是示出图7的控制器的示例性热状态建模组件的框图；
图9是示出图7的控制器的作为替代的热状态建模组件的框图；
图10是示出由图7的控制器的热状态建模组件采用的示例性时间滤波器的响应的曲线图；
图11是光学组件上的热扩散的示图；
图12是示出包括空间滤波器的作为替代的热状态建模组件的框图；
图13是示出包括空间滤波器的另一作为替代的热状态建模组件的框图；
图14是示出包括空间滤波器的又一作为替代的热状态建模组件的框图；
图15是示出被配置为从热传感器接收数据的组合热状态建模组件的框图；
图16是并列生成多个热状态的热状态模型的框图；
图17是用于为了热补偿而配置投影仪的系统的框图；
图18是概述投影仪中的空间光调制器的示例驱动方法的流程图。
图19是概述执行图18的方法的“确定投影仪的热状态”步骤的示例方法的流程图。
图20是概述执行图18的方法的“基于热状态确定入射到SLM上的光场”的示例方法的流程图。
图21是概述为了热补偿而配置投影仪的示例性方法的流程图。
具体实施方式
本发明通过在图像投影仪中提供热补偿来克服与现有技术相关的问题。在下面的描述中，阐述了许多具体细节(例如，照明源的类型，双调制，示例传感器位置等)以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将认识到，除了这些具体细节之外，本发明仍可以被实现。在其他情况下，已经省略了公知的图像投影实现(例如，图像数据处理，投影仪组装，调制器定时等)和组件(光学器件，电子电路等)的细节以免不必要地模糊本发明。
图1是具有热补偿能力的图像投影仪100的框图。图像投影仪100包括照明源102，点扩散函数(PSF)光学器件104，(一个或多个)成像光调制器106，成像光学器件108，控制器110和热传感器组件112。
在该特定示例实施例中，投影仪100是双调制投影仪。双调制增加了投影仪100的动态范围。例如，显示图像的较暗区域的成像光调制器106的像素被较小强度的光照射，由此使得需要(一个或多个)成像光调制器106衰减的量减少。结果，暗像素的光输出更接近0％，这提高了投影仪100的动态范围。
照明源102包括多个单独可控的发射器，其有助于发射调制照明光束114。在该示例实施例中，照明源102包括光源109，照明光学器件111和(一个或多个)照明光调制器120。光源109产生原始照明光束122并将原始照明光束122引向照明光学器件111。照明光学器件111调节原始照明光束以产生经调节的照明光束124并引导经调节的照明光束124均匀地射到照明光调制器120上。(一个或多个)照明光调制器120是(一个或多个)空间光调制器(SLM)，其响应于由控制器110提供的照明数据调制经调节的照明光束124以产生调制照明光束114。
在该示例实施例中，照明源102的单独可控发射器是(一个或多个)照明光调制器120的像素(或像素组)，其是(一个或多个)数字微镜器件(DMD)。然而，本领域技术人员将认识到，该特定元件(以及其它描述的元件，即使没有明确说明)也不是本发明的基本元件。例如，本发明可以通过包括但不限于液晶阵列的替代SLM来实施。实际上，本发明可以通过作为替代的多点光源实现，该多点光源包括但不限于发光二极管(LED)、多个白炽灯泡、多个弧灯等的阵列。
PSF光学器件104接收调制成像光束114，并且模糊化来自(一个或多个)照明光调制器120的各个发射器的光的点扩散函数(PSF)，以用光场116照射(一个或多个)成像光调制器106。虽然为了说明的目的而示出为从PSF光学器件104传输到(一个或多个)成像光调制器106的光束，但是光场116被更准确地描述为射到(一个或多个)成像光调制器106的(一个或多个)调制表面上的光。
响应于来自控制器110的经热补偿的图像数据，(一个或多个)成像光调制器调制光场116以使与图像数据相对应的图像注入(infuse)成像光束118，并将成像光束118引导到成像光学器件108。成像光学元件108将成像光束118聚焦在观看表面125上，在该处可以观看投影图像(例如，在电影院屏幕上)。
控制器110经由数据输入126从源(未示出)接收图像/视频数据，根据投影仪100的当前热状态调整图像数据，并将经热调整的图像数据提供给(一个或多个)成像光调制器106。在示例实施例中，控制器110基于经由用户输入/输出和配置终端集合128接收的配置数据、从热传感器集合112接收的温度数据和图像/视频数据的内容(例如强度值)来确定投影仪100的热状态。
热状态被预定义以跨越投影仪100的工作温度范围。例如，与投影仪100的最冷操作温度相关联的热状态可以被定义为0.0，并且与投影仪100的最暖操作温度相关联的热状态可以被定义为1.0。然后可以以0.1的增量在该工作温度范围上定义中间热状态。一旦定义了热状态，则光场116的变化(例如，PSF形状变化，位移等)可以与特定的热状态相关联。然后，可以使用投影仪100在任何特定时间的当前热状态来更准确地对光场116建模。
如将更详细地描述的，控制器110使用当前的热状态来更准确地对光场116建模并且基于该模型来调整图像数据。例如，如果控制器110确定由于投影仪100的当前热状态，(一个或多个)成像光调制器106的特定像素上的光场116的强度增加，则控制器110将降低提供给那个像素的图像数据的强度值。经调整的图像数据的降低的强度值使得像素使入射光更大程度地衰减，从而抵消像素上的光场116的强度的增加。类似地，如果控制器110确定由于投影仪100的当前热状态，(一个或多个)成像光调制器106的特定像素上的光场116的强度减小，则控制器110将增加提供给那个像素的图像数据的强度值。经调整的图像数据的增加的强度值使得像素使入射光更小程度地衰减，从而抵消像素上的光场116的强度的减小。
在替代实施例中，除了调整提供给(一个或多个)成像光调制器的视频数据之外或作为替代，控制器110可以通过向照明源102、PSF光学器件104和成像光学器件108中的一个或多个提供控制信号来减少由投影仪100中的热变化引起的伪像。例如，如果投影仪100的当前热状态指示光场116的一部分太强或不够强，则控制器110可以调整提供给(一个或多个)照明光调制器120的照明数据，以校正光场116的该部分的强度。
在题为“Systems and Methods for Light Field Modeling Techniques forMulti-Modulation Displays(用于多调制显示器的光场建模技术的系统和方法)”的WO/2015/023762中提供了对光场建模的更完整的讨论，其全部内容通过引用并入本文。
图2是作为投影仪100A的投影仪100的示例物理实施例的图。对应的元件被用与图1中相同的索引标记。
在该实施例中，光源109包括向照明光学器件111提供三种不同颜色(例如，红色，绿色和蓝色)的光的多个激光器。照明光学器件111包括组合器202、积分杆204和扩散器206。组合器202将不同颜色的光组合成单个白色光束。积分杆204改善了白光的均匀性，扩散器206在光中引入了角分散(angular diversity)。
照明光调制器120以RGB棱镜(也称为Philips棱镜)实现。RGB棱镜包括多个棱镜和多个反射SLM(例如，DMD)208(r)，208(g)和208(b)。棱镜将白色、经调节的照明光束124划分成红色、绿色和蓝色构成光束，并将每个颜色光束引导到反射SLM 208(r)，208(g)和208(b)中的对应的一个。SLM 208基于来自控制器110的照明数据，调制颜色光束以将照射图案(例如，半色调图像)注入每个颜色光束。SLM 208将调制的颜色光束反射回棱镜，其将调制的颜色光束重新组合以形成调制照明光束114，并将调制照明光束114引导到PSF光学器件104。由颜色照明光束的衰减导致的关闭状态光210在远离调制照明光束114的方向上被反射。
PSF光学元件104包括透镜212、扩散器214和反射器216。透镜212、扩散器214和反射器216共同提供由调制照明光束114承载的半色调图像的期望的散焦，并将经调制的、散焦的照明光束引导到成像光调制器106中。
成像光调制器106也体现为RGB棱镜。棱镜将散焦的、经调制的照明光束分成红色、绿色和蓝色分量，并将红色、绿色和蓝色分量中的每一个引导到SLM 218(r)、218(g)和218(b)中的相应一个。PSF光学器件104将经调制的、散焦的成像光束引导到成像光调制器106中，使得散焦的半色调图像的颜色成分(r，g和b)中的每一个入射到SLM 218(r)、218(g)和218(b)中的相应一个作为光场116的颜色分量116(r)、116(g)和116(b)。响应于从控制器110接收到的经热调整的图像数据，SLM 218调制入射光场116(r，g，b)并将调制的光反射回棱镜，该棱镜将调制的颜色光重新组合以形成成像光束118。成像光学元件108是将成像光束118聚焦在显示表面125上的投影透镜。
在图2的示例物理实施例中，热传感器集合112(图1)包括设置在不同位置的多个单独传感器。一个热传感器220设置在冷却空气222的路径中，通过冷却风扇226强制使得冷却空气222通过投影仪100A的壁224。来自传感器220的数据指示围绕投影仪100A的环境空气的温度。另一个温度传感器228与关闭状态光出口附近的照明光调制器120的棱镜热接触。来自传感器228的数据指示照明光调制器120的RGB棱镜的温度。还另一温度传感器230与PSF光学器件104的光学座(optical mount)热接触。来自传感器230的数据指示透镜212和/或扩散器214的温度。第四温度传感器232与反射器216的背面热接触，并提供指示反射器216的温度的数据。因此，传感器220,228,230和232提供了对不直接依赖于图像数据的内容的条件对于投影仪100A的热状态的影响建模的装置。
图3是定性地示出示例光场302如何依赖于多个点扩散函数(PSF)304的复合图300。尽管为了简单起见，光场302仅在一个维度上示出，但是应当理解，光场302在两个维度上延伸，例如在成像光调制器的表面上延伸。图300的下部306分别显示点扩散函数304。每个PSF 304与照明源的单个发射器相关联，并且表示从相关联的发射器入射在表面上的光强度。横轴表示光场302入射到其上的SLM的以像素为单位的距离。竖轴310表示单个发射器的最大亮度的百分比。
图300的上部312示出了由各个PSF 304的卷积得到的光场302的强度。横轴308与图100的下部306的横轴相同。然而，竖轴314表示当照明源的所有发射器处于接通状态时来自所有发射器的总体的最大亮度的百分比。
为了说明，假定发射器是与光场302入射到其上的SLM相似的SLM的可单独控制的像素。在图300的在第1像素和第18像素之间的部分，仅照明源的三分之一像素被接通。结果，图300的该部分中的光场302的强度仅为最大亮度的约33％。此外，光场302在像素1-20之间较不平滑。在像素22-32之间，照明源的所有发射器都被接通。因此，光场302接近100％的全亮度，而光场302更加平滑。最后，在像素32-50之间，只有每隔一个发射器(例如偶数发射器)被接通。结果，光场302接近50％全亮度，并且具有介于光场302的前两个部分之间的平滑度。
从图3可以看出，在与各个发射器相关联的PSF 304中的改变(例如，形状，位移等)将导致光场302的变化。考虑到与投影仪的热状态的变化的PSF的这种变化有助于对光场302进行更精确的建模，并因此有助于能够调整图像数据以校正这种变化。
图4是示出由发射器和光场之间的光学组件的热变化引起的发射器的PSF 402的形状的变化的曲线图400。竖轴404表示全亮度的百分比，横轴406表示以像素为单位的距离。尽管为了简化说明而以一个维度示出，但是应当理解，PSF 402是二维的，并且形状变化在两个维度上发生。曲线408示出了处于第一热状态的PSF 402的形状，曲线410表示处于第二(例如，较暖)热状态的PSF 402的形状。PSF 402变窄显著影响SLM像素上的光场。例如，在第一热状态下，来自发射器的光对像素1-3和24-26处的光场做出贡献，但是在第二热状态下不做贡献。这只是可以被补偿的热效应所导致的光场变化的一个例子。
图5是示出由发光体和光场之间的光学组件的热变化引起的发射器的PSF 502的位移的曲线图500。竖轴504表示全亮度的百分比，水平轴506表示以像素为单位的距离。尽管为了简化说明而以一个维度示出，但是应当理解，PSF 502是二维的，并且在两个维度上都发生位移。曲线508示出了处于第一热状态的PSF 502的位置，其峰值强度在约像素13处。曲线510示出了处于第二(例如较暖)热状态的PSF 402的位置，峰值强度在像素15与16之间，大约为2.5像素位移。PSF 502的位移显著影响SLM像素上的光场。例如，在第一热状态下，来自约像素13处的发射器的光的强度为100％全亮度。然而，在第二热状态下，相同位置处的强度小于90％全亮度。这是可以被补偿的热效应所导致的光场变化的另一个例子。
图6是表示与由这些发射器产生的光场相关联的发射器的块的框图。将发射器分组为块有助于确定每个块的单独热状态。为不同像素组建模单独的热状态是有利的，因为跨光学组件的热梯度不能被单个热状态很好地表示。另外，由热状态变化引起的PSF变化也可以在光场上空间变化。将SLM的像素元素划分为32个块，并为每个块建模单独的热状态充分补偿了这种空间变化，并使得特定块的发射器的PSF更可能对热变化做出类似的反应。
跨光学组件的热梯度可以例如由照明光束的调制的空间差异导致。如果投影图像的第一区域在一段时间内相对较暗，则对应于该图像部分的发射器块(例如，块0，1，8和9)将沿着相关联的光路传输较少的光能通过PSF光学器件104。如果投影图像的第二区域在同一时间段内更亮，则对应于该图像部分的发射器块(例如，块14,15,22和23)将沿着不同的光路传输更多的光能通过PSF光学器件104。与暴露于更少量的光能(例如，来自块0,1,8和9)的光学组件的部分(例如，透镜，扩散器，反射器等的另一侧)相比，暴露于更大量的光能(例如，来自块14,15,22和23)的PSF光学器件104的光学组件的部分(例如，透镜，扩散器，反射器等的一侧)将经受更大的物理变化。光学组件中的不同热变化不同地影响相关发射器的PSF，并且通过对于每个发射器块使用单独的热状态而被更精确地补偿。
图7是示出控制器110的相关功能组件的框图。省略了控制器110的常规组件(例如，(一个或多个)处理单元，定时电路，图像数据帧缓冲器等)以免不必要地模糊对示例实施例的热补偿方面的说明。下面的描述还参照了图1所示的投影仪100的组件。
控制器110包括照明数据生成器702、照明调制数据704、热状态模型706、PSF库708、光场模型生成器710、模型光场712和图像数据调整器714。照明数据生成器702被耦合以接收表示要由投影仪100显示的图像的图像数据。照明数据生成器702使用图像数据来生成照明调制数据704(例如，半色调图像数据)，其被提供给(一个或多个)照明光调制器120和热状态模型706。热状态模型706存储当前的热状态，并且基于照明调制数据704和来自热传感器集合112的传感器数据来更新当前热状态。
在该示例实施例中，投影仪100的热状态对于图6所示的每个发射器块包括两个单独的热状态(TS(m)和TS(n))。使用热状态来建模不同的PSF变化现象有助于对不同类型的PSF变化的单独补偿。例如，PSF形状变化显著地取决于位置，而PSF位移相对独立于位置。在该示例实施例中，使用热状态TS(n)来确定PSF形状变化，并且使用热状态TS(m)来确定PSF位移。此外，为每个颜色通道(红色，绿色和蓝色)提供单独的热状态。结果，投影仪100的热状态包括192个单独的值：每种颜色(r，g，b)的TS(n)(0-31)和TS(m)(0-31)。
光场模型生成器如下地产生模型光场712。PSF库708被耦合以从热状态模型706接收TS(n)，并且根据TS(n)的值向光场模型生成器710提供特定形状的PSF的集合。光场模型生成器710也耦合以接收热状态TS(m)和照明数据704。从照明调制数据，光场模型生成器710确定(一个或多个)照明光调制器120的哪些发射器/像素处于接通状态。然后，基于当前的热状态TS(n)，光场模型生成器710检索处于接通状态的每个发射器的PSF(n)。接下来，光场模型生成器710对每一个PSF(n)施加位移(例如，x，y)，并且聚集被移位的PSF(n)以产生模型光场712。由光场模型生成器710施加的热状态相关的位移函数以及PSF库708的内容在配置过程中被经验地确定，这将在下面更详细地说明。
在该示例实施例中，热状态模型706向PSF库708提供热状态TS(n)以选择特定形状的PSF，并且向光场模型生成器710提供TS(m)以将向所选择的PSF施加相应的位移。在替代实施例中，光场模型生成器710使用TS(n)从PSF库708检索PSF(n)。在又一替代实施例中，PSF库708包括依赖于TS(n)和TS(m)两者的PSF产生算法，并且所需的位移被“内置”到所产生的PSF。
在该示例实施例中，对于每个视频数据帧更新热状态TS(m)和TS(n)以及模型光场712。然后，图像数据调整器714基于光场模型712调整图像数据，并将经调整的图像数据提供给成像SLM 106。除了图像数据调整器使用经热补偿的模型光场712之外，图像数据调整器714类似于已知双调制系统的类似组件。
图8是示出热状态模型706的示例实施例的框图，该热状态模型706包括数据划分器802、统计信息计算器804和热状态更新器806。热状态更新器806包括用于每个块的滤波器808(时间和/或空间)和先前热状态数据810。
热状态模型706操作如下。数据划分器802根据预定义的块(如例如图6所示)划分照明调制数据。统计信息计算器804分析与每个块相关联的数据的内容以生成每个块的统计信息(例如，平均强度值，照度等)。先前热状态数据810包括每个预定义热状态的一个或多个先前值。滤波器808包括时间和/或空间滤波器和算法，其基于从统计信息计算器804接收到的块统计信息、从传感器集合112(图1)接收的传感器数据和先前热状态810的在先值确定新的、当前热状态。然后，滤波器808向PSF库708和光场模型生成器710提供新的当前热状态，并将新的当前热状态存储在先前热状态数据810中。
图9是示出包括时间滤波器902的作为替代的热状态更新器806A的框图。在该示例实施例中，时间滤波器902类似于无限脉冲响应(IIR)滤波器，但是在校准过程中被确定以准确地跟踪投影仪100的组件的响应。时间滤波器902从统计信息计算器804(图8)接收块统计信息，基于块统计信息更新先前热状态数据810，并将更新的热状态数据提供给光场模型生成器710(图7)。
图10是定性地示出了时间滤波器902的响应1002的曲线图1000。曲线图1000包括表示热状态的竖轴1004和以数据帧为单位表示时间的水平轴1006。虚线1008表示输入的急剧变化，其可能例如当特定块的平均照明强度从100％转变到0％时发生。当然，热状态就不会输入一变化就下降到零，因为组件需要时间来冷却。通常，响应1002遵循“指数”曲线，首先快速响应于输入的急剧变化，然后随着接近最终输出值而渐近地减慢。
虽然曲线1002示出了热状态值的平滑连续变化，但是在示例实施例中，热状态用作查询参数，因此可以仅具有离散的预定义值(例如，0.0,0.1,0.2,…，1.0)。结果，时间滤波器902将输出舍入为预定义热状态中最接近的一个。在替代实施例中，热状态被计算地使用，因此，可以具有在连续的值范围内的任何值。
图11是表示当通过这些组件的光能存在空间变化时的光学组件上的热扩散的图。最外侧的块1100表示光学组件的区域。内侧块表示来自所指示的发射器块的照射通过的区域。例如，左上方的块主要由块10的发射器照射。中央块主要由块19的发射器照射，依此类推。括号中的数字表示通过相应块的照明的平均强度。例如，通过块18的照明是最大强度的90％，通过块11的照明是最大强度的50％等等。箭头表示由于温度变化导致块之间的热扩散。
箭头的宽度定性地表示相邻块之间的热扩散量。例如，块20的平均强度为30％，块12的平均强度为20％。因此，块20的温度应该仅略高于块12的温度，因此从块20到块12的热扩散将相当有限。另一方面，块27的平均强度为80％，相邻块28的平均强度仅为30％。因此，块27的温度应显著高于块28的温度，因此从块27到块28的热扩散将是显著的并且可能潜在地影响与块27和28相关联的热状态(例如，降低块27的热状态并提高块28的热状态)。
图12是示出包括时间滤波器902和空间滤波器1202的替代热状态更新器806B的框图。空间滤波器1202从时间滤波器902接收更新的热状态，并且如果需要，则由于块之间的热扩散而修改该更新的热状态。然后，空间滤波器1202向PSF库708和/或光场模型生成器710提供经修改的更新的热状态。
图13是示出包括时间滤波器902和替代空间滤波器1302的另一替代热状态更新器806C的框图。空间滤波器1302接收块统计信息(例如，平均强度)，并且如果需要，则由于块之间的热扩散而修改块统计信息。空间滤波器1202然后将经修改的块统计信息提供给时间滤波器902，其使用修改的块统计信息来如前所述地更新块的热状态。时间滤波器902然后将更新的热状态存储在先前热状态数据810中，并将更新的热状态提供给PSF库708和/或光场模型生成器710。
图14是示出另一替代热状态更新器806D的框图，其包括替代空间滤波器1402和替代时间滤波器1404。空间过滤器1402接收块统计信息(例如，平均强度)和先前热状态数据810，如果需要地话则由于块之间的热扩散而更新块统计信息和/或先前热状态，并且提供更新的块统计和/或热状态到时间滤波器1404。时间滤波器1404进一步更新热状态，将更新的热状态存储在先前热状态数据810中，并将更新的热状态提供给PSF库708和/或光场模型生成器710。
可以组合热传感器数据和基于照明调制数据的模型，以提供额外优点。例如，基于照明数据的模型可以提供对输入变化的瞬时响应并且提供组件之间的空间辨别。此外，热传感器数据可以提供与环境条件相关的信息和无法从图像数据和/或照明数据中确定的其他缓慢变化的分量。
图15是示出包括替代热状态更新器806E和组合器1504的组合热状态模型1502的框图。热状态更新器806E的功能与先前描述的热状态更新器806A-D类似，基于照明调制数据更新投影仪100的热状态。然而，热状态更新器806E然后将更新的热状态提供给组合器1504。组合器1504然后基于从热传感器集合112接收的热传感器数据进一步更新热状态。例如，组合器1502可以基于传感器数据确定一个热状态，然后将该热状态与由热状态更新器806E提供的热状态组合以获得基于照明调制数据和热传感器数据两者的单个热状态。
图16是组合多个并行模型1502(1-x)的热状态模型的框图。每个模型1502(1-x)对应于不同的组件或组件组，并且每个热状态更新器806(1-x)和组合器1504(1-x)都包括独特的时间和空间过滤特性，专门针对被建模的特定组件被配置。因此，每个模型1502(1-x)产生对应于被建模组件的唯一热状态值。
虽然模型1502(1)和1502(x)在结构上看起来相似，但不一定是这样。例如，并行模型1502中的一些模型可能不接收或依赖于热传感器数据。并行模型1502中的其它模型可能不接收或依赖于照明调制数据。
图17是用于为了热补偿而配置投影仪100的配置系统1700的框图。配置系统1700包括控制器1702、图像数据源1704和图像捕获设备1706。配置系统1700生成安装在投影仪100中的配置数据1708。在先前描述的示例实施例中的配置数据1708的示例包括PSF库708、以及光场模型生成器710的部分(图7)。
控制器1702包括处理单元、和用于存储数据和代码(未示出)的存储器，该代码在由处理单元执行码时使得控制器1702具有以下功能。
配置系统1700如下地生成配置数据1708。首先，控制器1702向投影仪100提供第一预定图像数据。投影仪100使第一预定图像(例如，所有黑色屏幕)显示足以确保投影仪100已经在第一(例如最冷)热状态下稳定的时间。然后，当投影仪处于第一热状态时，控制器1702向投影仪100提供测试图像数据。投影仪100将测试图像投影到图像捕获设备1706上，图像捕获设备1706捕获测试图像的图像并将捕获的测试图像传送到控制器1702。控制器1702分析捕获的测试图像以确定由投影仪100的发射器(例如，(一个或多个)照明光调制器120)产生的PSF。然后，控制器1702将使确定的PSF与第一热状态相关联的数据存储在配置数据1708中。
接下来，控制器1702向投影仪100提供第二预定图像数据。投影仪100使第二预定图像(例如，平坦的10％灰度图像)显示足以确保投影仪100在第二(例如，TS＝0.1)热状态下稳定的时间。然后，当投影仪100处于第二热状态时，控制器1702向投影仪100提供测试图像数据。投影仪100将测试图像投影到图像捕获设备1706上，图像捕获设备1706捕获测试图像的图像并将捕获的测试图像传送到控制器1702。控制器1702分析捕获的测试图像以确定由投影仪100的发射器(例如，(一个或多个)照明光调制器120)产生的PSF。然后，控制器1702将使确定的PSF与第二热状态相关联的数据存储在配置数据1708中。此外，控制器1702确定第二热状态的PSF相对于第一热状态的PSF的位移，并存储将位移与第二热状态相关联的数据。
控制器1702继续上述过程，使得投影仪100稳定在每个热状态(0.2,0.3,1.0)下，捕获和分析测试数据，以及存储使PSF和位移与每个热状态相关联的配置数据。一旦配置过程完成，控制器1702将配置数据1708复制到投影仪100中。
图18是概述在具有热补偿能力的投影仪中驱动空间光调制器的示例方法1800的流程图。在第一步骤1802中，接收图像数据。然后，在第二步骤1804中，确定投影仪的热状态。接下来，在第三步骤1806中，至少部分地基于热状态确定入射到SLM上的光场。然后，在第四步骤1808中，基于所确定的光场来调整图像数据，并且在第五步骤1810中，将经调整的图像数据提供给SLM。在第六步骤1812中，确定是否有更多的图像数据要显示。如果没有，方法1800结束。否则，方法1800返回到第一步骤1802。
图19是概述执行方法1800的“确定投影仪的热状态”步骤1804的示例方法1900的流程图。在第一步骤1902中，定义照明数据的子集。然后，在第二步骤1904中，对每个照明数据子集初始化热状态。接下来，在第三步骤1906中，接收照明数据。然后，在第四步骤1908中，对于每个照明数据子集接收先前的热状态数据。然后，在第五步骤1910中，针对照明数据的每个子集确定预定特性的值。接下来，在第六步骤1912中，基于先前的热状态数据和确定的值，为每个照明数据子集确定新的热状态。然后，在第七步骤1914中，提供新的热状态。在第八步骤1916中，确定是否有更多的照明数据可用。如果是，则方法1900返回到第三步骤1906。否则，方法1900结束。
图20是概述执行方法1800的“基于热状态确定入射到SLM上的光场”步骤1806的示例方法的流程图。在第一步骤2002中，定义了照明数据的子集。然后，在第二步骤2004中，接收照明数据。接下来，在第三步骤2006中，针对每个照明数据子集接收当前的热状态。然后，在第四步骤2008中，基于当前热状态为每个照明数据子集确定点扩散函数(PSF)。接下来，在第五步骤2010中，基于当前的热状态为每个照明数据子集确定PSF位移。然后，在第六步骤2012中，组合PSF以确定模型光场，并且在第七步骤2014中，提供模型光场。在第八步2016中，确定是否有更多照明数据可用。如果是，则方法2000返回到第三步骤2006。否则，方法2000结束。
图21是概述为了热补偿而配置投影仪的示例性方法2100的流程图。在第一步骤2102中，投影具有特定亮度水平的第一预定图像。然后，在第二步骤2104中，确定投影仪是否处于稳定的热状态。如果不是，则重复第二步骤2104直到投影仪处于稳定的热状态，然后进行到投影测试图像的第三步骤2106。然后，在第四步骤2108中，捕获测试图像。接下来，在第五步骤2110中，分析测试图像以确定PSF的形状和位移。然后，在第六步骤2112中，进行将PSF的形状和位移与当前的热状态相关联的记录。接下来，在第七步骤2114中，确定当前热状态是否对应于投影仪的最终(例如最高)亮度水平。如果是，方法2100结束。否则，方法2100返回到第一步骤2102，其中具有下一特定亮度水平的下一预定图像被投影，并且方法2100继续。
现在完成了对本发明的特定实施例的描述。在不背离本发明的范围的情况下，所描述的特征中的许多特征可以被替代，改变或省略。例如，替代类型的SLM(例如，LCOS，MEMS等)可以代替DMD。作为另一示例，不同类型的可控光源(例如，LED阵列)可以代替DMD照明光调制器。关于所示的具体实施例的这些和其它变型于本领域技术人员来说是显而易见的，尤其是鉴于前述公开内容。
列举示例实施例
因此，本发明的实施例可以涉及以下列举的示例实施例中的一个或多个，每个示例实施例都是示例，并且与上面提供的任何其他相关讨论一样，不应被解释为限制下面进一步提供的或后来修改，替换或添加的任何权利要求。同样，这些例子不应被视为对任何相关专利和/或专利申请(包括任何外国或国际对应申请和/或专利，分案，继续申请，重新发行等)的任何权利要求的限制。
列举示例实施例1是一种图像投影仪，包括：用于接收图像数据的图像数据输入端；控制器，其耦合以接收所述图像数据并且被操作以确定所述图像投影仪的热状态并且根据所述图像投影仪的所述热状态来调整所述图像数据以产生经热调整的图像数据；可操作以发射照明光束的光源；照明光学器件，其设置在所述照明光束的路径中并且可操作以将所述照明光束转换成光场；成像空间光调制器，其耦合以从所述控制器接收所述经热调整的图像数据，被布置为接收所述光场，并且可操作以响应于所述经热调整的图像数据来调制所述光场以产生成像光束；以及设置在所述成像光束的路径中并且可操作以将所述成像光束聚焦在观看表面上的成像光学元件。
列举示例实施例2是如在列举示例实施例1的图像投影仪中描述的方法，其中所述光源包括多个单独的发射器。
列举示例实施例3是如在列举示例实施例2的图像投影仪中所描述的方法，其中所述单独的发射器是可单独控制的。
列举示例实施例4是如在列举示例实施例3的图像投影仪中描述的方法，其中所述单独的发射器是照明空间光调制器(SLM)的像素，该照明空间光调制器(SLM)耦合以从所述控制器接收照明数据，并且可操作以根据所述照明数据调制所述照明光束。
列举示例实施例5是如在列举示例实施例4的图像投影仪中描述的方法，其中所述控制器可操作以：从所述图像数据生成所述照明数据；向所述照明SLM提供所述照明数据；至少部分地基于所述照明数据来更新所述图像投影仪的所述热状态；并且根据所述图像投影仪的所述更新的热状态来调整所述图像数据，以产生所述经热调整的图像数据。
列举示例实施例6是如在列举示例实施例1的图像投影仪中所描述的方法，还包括：一组热传感器，其耦合以向所述控制器提供温度数据；并且其中所述图像投影仪的所述热状态至少部分地基于所述温度数据由所述控制器确定。
列举示例实施例7是如在列举示例实施例6的图像投影仪中所描述的方法，还包括：用于将空气抽吸到所述图像投影仪中以冷却所述图像投影仪的进气口；并且其中所述热传感器中的至少一个被设置以感测吸入所述图像投影仪的所述空气的温度。
列举示例实施例8是如在列举示例实施例6的图像投影仪中所描述的方法，其中所述热传感器中的至少一个设置成感测所述光源内的温度。
列举示例实施例9是如在列举示例实施例6的图像投影仪中所描述的方法，其中所述热传感器中的至少一个耦合到所述照明光学器件的光学座。
列举示例实施例10是如在列举示例实施例6的图像投影仪中所述的方法，其中所述图像投影仪的所述热状态由所述控制器至少部分地基于所述图像数据的内容确定。
列举的示例实施例11是如在列举示例实施例1的图像投影仪中所描述的方法，其中所述图像投影仪的所述热状态由所述控制器至少部分地基于所述图像数据的内容确定。
列举示例实施例12是如在列举示例实施例1的图像投影仪中所描述的方法，其中所述图像投影仪的所述热状态由所述控制器至少部分地基于所述图像投影仪的先前热状态确定。
列举示例实施例13是如在列举示例实施例12的图像投影仪中所描述的方法，其中所述图像投影仪的所述热状态由所述控制器至少部分地基于所述图像数据的内容确定。
列举示例实施例14是如在列举示例实施例13的图像投影仪中所描述的方法，其中所述图像投影仪的所述热状态由所述控制器至少部分地基于来自温度传感器的输入确定。
列举示例实施例15是如在列举示例实施例13的图像投影仪中所描述的方法，其中所述控制器使用时间滤波器来确定所述图像投影仪的热状态。
列举示例实施例16是如在列举示例实施例13的图像投影仪中所描述的方法，其中所述图像投影仪的所述热状态由所述控制器至少部分地基于所述图像数据的强度值的平均值确定。
列举示例实施例17是如在列举示例实施例1的图像投影仪中所描述的方法，其中：
所述光源包括多个发射器；
所述发射器被分成组，每个组与所述光场的相应部分相关联；和
所述图像投影仪的所述热状态包括用于所述发射器的每一组的单独的热状态。
列举示例实施例18是如在列举示例实施例17的图像投影仪中所描述的方法，其中所述图像投影仪的所述热状态包括用于所述发射器的每一组的多个热状态。
如在列举实施例19是如在列举示例实施例17的图像投影仪中所描述的方法，其中所述发射器是空间光调制器的像素。
列举示例实施例20是如在列举示例实施例17的图像投影仪中所描述的方法，其中所述控制器可操作以至少部分地基于所述发射器的相邻组的所述单独热状态来确定每组发射器的所述单独热状态。
列举示例实施例21是如在列举示例实施例1的图像投影仪中所描述的方法，其中所述控制器被配置为通过以下操作根据所述投影仪的所述热状态来调整所述图像数据：至少部分地基于所述图像投影仪的所述热状态创建所述光场的模型；以及基于所述光场的所述模型来调整所述图像数据。
列举示例实施例22是如在列举示例实施例21的图像投影仪中所述的方法，其中所述光源包括多个单独的发射器，并且所述控制器被配置为：基于所述投影仪的所述热状态选择与所述单独的发射器中的每一个相关联的点扩散函数；并且卷积所述选择的点扩散函数以创建所述光场的所述模型。
列举示例实施例23是如在列举示例实施例22的图像投影仪中所述的方法，其中所述点扩散函数的形状根据所述图像投影仪的所述热状态而改变。
列举示例实施例24是如在列举示例实施例23的图像投影仪中所描述的方法，其中所述点扩散函数的位置根据所述图像投影仪的所述热状态而改变。
列举示例实施例25是如在列举示例实施例22的图像投影仪中所描述的方法，其中所述点扩散函数的位置根据所述图像投影仪的所述热状态而改变。
列举示例实施例26是如在列举示例实施例22的图像投影仪中所描述的方法，其中至少部分地基于所述图像投影仪的所述热状态创建所述光场的所述模型包括根据所述投影仪的所述热状态为多种不同颜色中的每一种创建所述光场的不同颜色特定模型。
列举示例实施例27是如在列举示例实施例26的图像投影仪中描述的方法，其中所述控制器被配置为至少部分地基于所述不同颜色来选择所述点扩散函数。
列举示例实施例28是如在列举示例实施例22的图像投影仪中所述的方法，其中：所述发射器被分成组，每组与所述光场的相应部分相关联；并且所述图像投影仪的所述热状态包括关于所述发射器的每一组的单独的热状态。
列举示例实施例29是如在列举示例实施例28的图像投影仪中所描述的方法，其中所述点扩散函数基于相应的发射器为哪个特定组的成员以及还基于与所述特定相关联的所述单独的热状态组而被选择。
列举示例实施例30是如在列举示例实施例28的图像投影仪中所描述的方法，其中：所述图像投影仪的所述热状态包括关于所述发射器的每一组的至少两个单独的热状态；所述控制器根据与发射器组相关联的所述热状态中的第一热状态选择特定形状的点扩散函数；并且所述控制器根据与所述发射器组相关联的所述热状态中的第二热状态来确定所述选择的点扩散函数的位移。
列举示例实施例31是如在列举示例实施例22的图像投影仪，其中：所述多个发射器包括照明SLM的像素；并且所述点扩散函数由所述控制器至少部分地基于提供给所述照明SLM的照明数据来选择。
列举示例实施例32是如在列举示例实施例1的图像投影仪中描述的方法，其中所述投影仪的所述热状态响应于所述图像数据的每一帧而被更新。
列举示例实施例33是如在列举示例实施例1的图像投影仪中所描述的方法，还包括：跨所述投影仪的操作温度范围的多个预定义热状态；并且其中所述控制器被配置为通过选择所述预定义热状态中的热状态来确定所述图像投影仪的所述热状态。
列举示例实施例34是如在驱动投影仪中空间光调制器的方法中描述的方法，所述方法包括：接收要由所述空间光调制器(SLM)显示的图像数据；确定所述投影仪的热状态；基于所述投影仪的所述热状态来调整所述图像数据以产生经热调整的图像数据；以及将所述经热调整的图像数据提供给所述SLM。
列举示例实施例35是如在列举示例实施例34的方法中描述的方法，还包括：基于所述图像数据生成照明数据；以及将所述照明数据提供给配置成基于所述照明数据照射所述SLM的光源。
列举示例实施例36是如在列举示例实施例35的方法中描述的方法，还包括：基于所述照明数据更新所述投影仪的所述热状态以产生所述投影仪的更新的热状态；以及基于所述投影仪的所述更新的热状态来调整后续图像数据。
列举示例实施例37是如在列举示例实施例34的方法中所述的方法，还包括：从热传感器集合接收温度数据；并且其中确定所述投影仪的所述热状态包括至少部分地基于所述温度数据确定所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例38是如在列举示例实施例37的方法中所述的方法，其中从所述热传感器集合接收所述温度数据包括接收指示流入所述投影仪的环境空气的温度的温度数据。
列举示例实施例39是如在列举示例实施例37的方法中所述的方法，其中从所述热传感器集合接收所述温度数据包括接收指示被配置为照射所述SLM的光源的组件的温度的温度数据。
列举示例实施例40是如在列举示例实施例37的方法中所述的方法，其中从所述热传感器组接收所述温度数据包括接收指示设置在所述SLM与被配置为照射所述SLM之间的光学器件的温度的温度数据。
列举示例实施例41是如在列举示例实施例37的方法中所描述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括至少部分地基于所述图像数据的内容来确定所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例42是如在列举示例实施例34的方法中所述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括至少部分地基于所述图像数据的内容来确定所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例43是如在列举示例实施例34的方法中描述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括至少部分地基于所述图像投影仪的先前热状态来确定所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例44是如在列举示例实施例43的方法中描述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括至少部分地基于所述图像数据的内容来确定所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例45是如在列举示例实施例44的方法中所述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态还包括：从热传感器集合接收温度数据；并且其中确定所述投影仪的所述热状态包括至少部分地基于所述温度数据确定所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例46是如在列举示例实施例44的方法中描述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态还包括时间滤波。
列举示例实施例47是如在列举示例实施例43的方法中描述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括至少部分地基于所述图像数据的平均强度值来确定所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例48是如在列举示例实施例34的方法中描述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括：定义照射所述SLM的各个发射器的组；以及确定所述各个发射器的组中的每一组的单独的热状态。
列举示例实施例49是如在列举示例实施例48的方法中描述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括确定所述各个发射器的组中的每一组的多个单独的热状态。
列举示例实施例50是如在列举示例实施例48的方法中描述的方法，其中定义照射所述SLM的各个发射器的组包括定义照明空间光调制器的像素块。
列举示例实施例51是如在列举示例实施例48的方法中所描述的方法，其中确定所述各个发射器的组中的每一组的所述单独的热状态包括：至少部分基于所述发射器的相邻组的所述单独的热状态确定所述各个发射器的组中的每一组的所述单独的热状态。
列举示例实施例52是如在列举示例实施例34的方法中所述的方法，其中基于所述投影仪的所述热状态来调整所述图像数据包括：至少部分地基于所述投影仪的所述热状态确定入射在所述SLM上的照明光场的特性；以及基于所述照明光场的所述特性来调整所述图像数据。
列举示例实施例53是如在列举示例实施例52的方法中所述的方法，其中确定所述照明光场的特性包括：基于所述投影仪的所述热状态选择与照射所述SLM的多个发射器中的每一个相关联的点扩散函数，以及卷积所述选择的点扩散函数以创建所述照明光场的模型。
列举示例实施例54是如在列举示例实施例53的方法中描述的方法，其中所述点扩散函数的形状根据所述投影仪的所述热状态而变化。
列举示例实施例55是如在列举示例实施例54的方法中所述的方法，其中所述点扩散函数的位置根据所述图像投影仪的所述热状态而变化。
列举示例实施例56是如在列举实施例53的方法中所述的方法，其中所述点扩散函数的位置根据所述图像投影仪的所述热状态而变化。
列举示例实施例57是如在列举示例实施例53的方法中描述的方法，其中确定所述照明光场的特性包括根据所述投影仪的所述热状态为多个不同颜色中的每一个创建所述光场的不同颜色特定模型。
列举示例实施例58是如在列举示例实施例57的方法中所描述的方法，其中选择所述点扩散函数包括至少部分地基于所述不同颜色来选择所述点扩散函数。
列举示例实施例59是如在列举示例实施例53的方法中描述的方法，其中：
选择与所述多个发射器中的每一个相关联的点扩散函数包括定义所述发射器的组，每个组与所述照明光场的相应部分相关联；和
确定所述投影仪的热状态包括确定所述发射器的每个组的单独的热状态。
列举示例实施例60是如在列举示例实施例59的方法中描述的方法，其中选择所述点扩散函数包括根据对应发射器是哪个特定组的成员并且还根据与所述特定组相关联的所述单独的热状态来选择所述点扩散函数。
列举示例实施例61是如在列举示例实施例59的方法中所述的方法，其中：确定所述投影仪的所述热状态包括确定每组发射器的至少两个单独的热状态；并且确定所述照明光场的特性包括根据与发射器组相关联的所述热状态中的第一热状态来选择特定形状的点扩散函数，并且根据与所述发射器组相关联的所述热状态中的第二热状态确定所述选择的点扩散函数的位移。
列举示例实施例62是如在列举示例实施例53的方法中所述的方法，其中：所述多个发射器包括照明SLM的像素；并且选择所述点扩散函数包括至少部分地基于提供给所述照明SLM的照明数据选择所述点扩散函数。
列举示例实施例63是如在列举示例实施例34的方法中所描述的方法，还包括在每次接收到所述图像数据的帧时更新所述投影仪的所述热状态。
列举示例实施例64是如在列举示例实施例34的方法中所述的方法，其中确定所述投影仪的所述热状态包括：接收跨所述投影仪的工作温度范围的多个预定义热状态；以及选择所述预定义热状态之一。
列举示例实施例65是如在图像投影仪中描述的方法，该图像投影仪包括：用于接收图像数据的图像数据输入端；可操作以发射照明光束的光源；照明光学器件，其设置在所述照明光束的路径中并且可操作以将所述照明光束转换成光场；用于基于所述投影仪的热状态来调整所述图像数据以产生经热调整的图像数据的装置；成像空间光调制器，其耦合以接收所述经热调整的图像数据，被设置为接收所述光场，并且可操作以响应于所述经热调整的图像数据来调制所述光场以产生成像光束；以及成像光学元件，其设置在所述成像光束的路径中并且可操作以将所述成像光束聚焦在观看表面上。
列举示例实施例66是如在非暂态电子可读介质中描述的方法，该非暂态电子可读介质承载有代码，该代码在由处理器执行时将使电子设备：接收要由空间光调制器(SLM)显示的图像数据；确定投影仪的热状态；基于所述投影仪的所述热状态来调整所述图像数据以产生经热调整的图像数据；并将所述经热调整的图像数据提供给所述SLM。
列举示例实施例67是如在用于为了热补偿而配置投影仪的系统中所描述的方法，所述系统包括：用于存储数据和代码的存储器；图像数据源，被配置为向所述投影仪提供热稳定化图像数据和测试图像数据，所述热稳定化图像数据定义用于使所述投影仪稳定于特定热状态中的稳定化图像，所述测试图像数据定义测试图像；被配置为捕获由所述投影仪投影的所述测试图像的图像捕获装置；以及控制器，其操作以使所述投影仪将所述稳定化图像中的第一稳定化图像显示足以将所述投影仪稳定在所述热状态中的第一热状态的时间，使得当所述投影仪处于所述热状态中的所述第一热状态时所述投影仪显示所述测试图像，使所述图像捕获装置捕获当所述投影仪处于所述热状态中的所述第一热状态时由所述投影仪投影的所述测试图像的图像，使所述投影仪将所述稳定化图像中的第二稳定化图像显示足以使所述投影仪稳定在所述热状态中的第二热状态的时间，使得当所述投影仪处于所述热状态的所述第二热状态时所述投影仪显示所述测试图像，使所述图像捕获装置捕获当所述投影仪处于所述热状态的所述第二热状态时由所述投影仪投影的所述测试图像的图像，分析所述捕获的测试图像以确定相对于所述第一热状态的与所述第二热状态相关联的所述投影仪的照明源的变化；并且在所述存储器中存储将所述变化与所述第二热状态相关联的记录。
列举示例实施例68是如在列举示例实施例67的系统中所描述的方法，其中所述稳定化图像中的某些稳定化图像分别定义了整个图像上的特定均匀强度。
列举示例实施例69是如在列举示例实施例68的系统中描述的方法，其中所述特定均匀强度是对应于所述热状态中的特定热状态的最大亮度的百分比。
列举示例实施例70是如在列举示例实施例67的系统中所描述的方法，其中所述稳定化图像中的至少一个为图像上的多个区域定义了不同的均匀强度。
列举示例实施例71是如在列举示例实施例70的系统中描述的方法，其中每个所述均匀强度是对应于与所述区域中的每一个相关联的所述热状态中的特定热状态的最大亮度的百分比。
列举示例实施例72是如在列举示例实施例67的系统中描述的方法，其中所述记录包括指示与所述投影仪的光源相关联的点扩散函数的特性的数据。
列举示例实施例73是如在列举示例实施例72的系统中所述的方法，其中指示所述点扩散函数的所述数据包括指示所述点扩散函数的形状的数据。
列举示例实施例74是如在列举示例实施例72的系统中所描述的方法，其中指示所述点扩散函数的所述数据包括指示所述点扩散函数的位移的数据。
列举示例实施例75是如在列举示例实施例74的系统中描述的方法，其中指示所述点扩散函数的所述数据包括指示所述点扩散函数的形状的数据。
列举示例实施例76是所描述的为了热补偿而配置投影仪的方法，所述方法包括：将所述投影仪置于第一热状态；使所述投影仪在所述第一热状态下显示测试图像；捕获在所述投影仪处于所述第一热状态时显示的所述测试图像；将所述投影仪置于第二热状态；使所述投影仪在所述第二热状态下显示测试图像；捕获在所述投影仪处于所述第二热状态时显示的所述测试图像；分析所述捕获的测试图像以确定相对于所述第一热状态的与所述第二热状态相关联的所述投影仪的照明源的变化；以及生成将所述变化与所述第二热状态相关联的配置数据。
列举示例实施例77是如在列举示例实施例76的方法中所述的方法，其中将所述投影仪置于所述第一热状态的所述步骤包括使所述投影仪将第一预定图像显示足以将所述投影仪置于所述第一热状态的时间。
列举示例实施例78是如在列举示例实施例77的方法中所述的方法，其中所述第一预定图像包括对应于所述第一热状态的第一空间恒定强度水平。
列举示例实施例79是如在列举示例实施例77的方法中所述的方法，其中将所述投影仪置于所述第二热状态的所述步骤包括使所述投影仪将第二预定图像显示足以将所述投影仪置于所述第二热状态的时间。
列举示例实施例80是如在列举示例实施例79的方法中所述的方法，其中：所述第一预定图像包括对应于所述第一热状态的平均强度水平；并且所述第二预定图像包括对应于所述第二热状态的平均强度水平。
列举示例实施例81是如在列举示例实施例76的方法中所述的方法，其中分析所述捕获的测试图像的所述步骤包括确定所述照明源的发射器组中的每一组的点扩散函数。
列举示例实施例82是如在列举示例实施例76的方法中描述的方法，其中分析所述捕获的测试图像的所述步骤包括：确定与所述发射器中的每一个的所述第一热状态相关联的第一点扩散函数；以及为所述发射器中的每一个确定与所述第二热状态相关联的第二点扩散函数。
列举示例实施例83是如在列举示例实施例82的方法中所述的方法，其中生成配置数据的所述步骤包括：存储与所述发射器和所述第一热状态相关联的所述第一点扩散函数；以及存储与所述发射器和所述第二热状态相关联的所述第二点扩散函数。
列举示例实施例84是如在列举示例实施例82的方法中所述的方法，其中分析所述捕获的测试图像的所述步骤包括确定所述第二点扩散函数相对于所述第一点扩散函数中的对应第一点扩散函数的位移。
列举示例实施例85是如在列举示例实施例76的方法中所述的方法，还包括：从与所述投影仪相关联的热传感器接收输入；以及至少部分地基于所述输入定义所述热状态。
列举示例实施例86是如在列举示例实施例76的方法中描述的方法，还包括：将所述投影仪置于额外的热状态；使所述投影仪在所述额外的热状态中的每一个中显示测试图像；当所述投影仪处于所述额外的热状态中的每一个时捕获所述测试图像；分析所述捕获的测试图像以确定与相对于所述第一热状态的与所述附加热状态相关联的所述投影仪的所述照明源的变化；以及生成将所述变化与所述附加热状态相关联的配置数据。
列举示例实施例87是如在列举示例实施例76的方法中所述的方法，还包括向所述投影仪提供所述配置数据。

Claims (15)

1.一种用于控制图像投影仪的空间光调制器的装置，所述图像投影仪还包括照明源，所述照明源被布置成照射所述空间光调制器，所述设备包括：
输入端，用于接收图像数据；
输出端，用于输出图像数据；以及
控制器，与所述输入端和输出端连通，所述控制器被配置为：
·确定该投影仪的估计热状态；
·至少使用该投影仪的估计热状态，以获得在所述空间光调制器被照明源照射时入射到空间光调制器上的光的预期照射图案；
·使用该预期照射图案来调整所接收到的图像数据，以补偿图像投影仪的一个或多个组件中的热变化；以及
·将经调整的图像数据输出到空间光调制器。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括用于接收传感器数据的输入端，其中所述控制器被配置为至少使用所接收的传感器数据来确定该投影仪的估计热状态。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中传感器数据包括温度数据，并且其中所述温度数据指示以下中的至少一个：照明源内的温度；环境温度；或设置在照明源和空间光调制器之间的光学器件的温度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述控制器还被配置为获得所接收的图像数据的多个强度值，并且被配置为至少使用所获得的强度值来确定该投影仪的估计热状态。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制器被配置为至少使用所获得的强度值的平均值来确定所述投影仪的估计热状态。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述控制器被配置为至少使用该投影仪的先前估计热状态来确定该投影仪的估计热状态。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述照明源包括布置成多个组的多个发射器，每个组与所述预期照射图案的相应部分相关联。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述控制器被配置为通过至少确定发射器组各自的估计热状态来确定该投影仪的估计热状态。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述控制器还被配置为从多个不同的点扩散函数获得与该投影仪的估计热状态相关联的点扩散函数，并且其中所述控制器被配置至少使用所获得的点扩散函数来获得预期照射图案。
10.根据从属于权利要求8的权利要求9所述的装置，其中，所述控制器被配置为从所述多个不同的点扩散函数获得与多个组中的一组相关联的点扩散函数，并且其中所述控制器被配置为至少使用所获得的点扩散函数来获得预期照射图案。
11.根据从属于权利要求8的权利要求9或10所述的装置，其中所述控制器进一步被配置为从所述多个不同点扩散函数获得与发射器组各自的估计热状态相关联的相应的点扩散函数，
其中所述控制器还被配置为对所获得的点扩散函数进行卷积，并且
其中所述控制器被配置为至少使用所获得的点扩散函数的卷积以获得所述预期照射图案。
12.根据权利要求9或从属于权利要求9的任一前述权利要求所述的装置，其中每个点扩散函数具有至少依赖于与其相关联的估计热状态的形状。
13.一种照明投影仪，包括：根据权利要求1至12中任一项所述的装置；照明源；空间光调制器；以及设置在照明源和空间光调制器之间的光学器件。
14.一种非暂态电子可读介质，其中承载有代码，当由处理器执行时，所述代码将根据权利要求1至12中任一项配置用于控制图像投影仪的空间光调制器的装置。
15.一种控制图像投影仪的空间光调制器的方法，所述图像投影仪还包括被配置为将光发射到所述空间光调制器的照明源，所述方法包括：
·确定该投影仪的估计热状态；
·至少使用该投影仪的估计热状态，以获得响应于图像数据被所述照明源渲染为光而入射到空间光调制器上的光的预期照射图案；
·使用该预期照射图案来调整所接收到的图像数据，以补偿图像投影仪的一个或多个组件中的热变化；以及
·将经调整的图像数据输出到空间光调制器。
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