CN112292850B - 投影仪控制器及投影控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种投影仪控制器包含物体检测器及控制电子器件，且经配置以保护观众成员免受在投影仪前面强加禁入区带的强光影响。所述物体检测器经配置以光学地感测在所述禁入区带下面及所述观众成员上面的检测区域中物体的存在。所述控制电子器件经配置以在所述物体检测器指示在所述检测区域中所述物体的所述存在时控制所述投影仪。一种用于保护观众成员免受在投影仪的输出前面强加禁入区带的强光影响的方法包含：(i)光学地感测在所述禁入区带与所述观众成员之间的检测区域中物体的存在，及(ii)当在所述检测区域中感测到所述物体的所述存在时控制所述投影仪。

Description

投影仪控制器及投影控制方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2018年5月16日提出申请的第62/672,288号美国临时申请案的优先权，所述美国临时申请案的全部内容特此以引用方式并入。
技术领域
本申请案涉及电影院投影仪及眼睛安全。
背景技术
针对电影院应用，基于激光器的数字投影仪正逐步取代基于灯的数字投影仪。取决于设计及实施方案，基于激光器的数字投影仪可具有优于基于灯的投影仪的若干优点，例如经增强图片质量、较长寿命、经改进可靠性及较低功率汲取。
激光器可发射处于足以对观看者造成损伤的强度等级的光。举例来说，永久性眼睛损伤可能是因看向激光束造成的。为了防止此类伤害，根据激光器可能造成的损伤将激光器分类，且相应地调节激光器在商业产品(例如基于激光器的数字投影仪)中的使用。
发明内容
在第一方面中，一种投影仪控制器包含物体检测器及控制电子器件，且经配置以保护观众成员免受在投影仪前面强加禁入区带的强光影响。所述物体检测器经配置以光学地感测在所述禁入区带下面及所述观众成员上面的检测区域中物体的存在。所述控制电子器件经配置以在所述物体检测器指示在所述检测区域中所述物体的所述存在时控制所述投影仪。
在第二方面中，揭示一种用于保护观众成员免受在投影仪的输出前面强加禁入区带的强光影响的方法。所述方法包含光学地感测在所述禁入区带与所述观众成员之间的检测区域中物体的存在。所述方法还包含当在所述检测区域中感测到所述物体的所述存在时控制所述投影仪。
附图说明
图1是影院的侧视图，其展示投影仪输出处的危险区带下面的经去除座位。
图2是在一实施例中的影院的透视图，其中高强度投影仪具有通信地耦合到其的投影仪控制器。
图3A是图2的投影仪控制器及投影仪的侧视图，图3B及3C是其在相应实施例中的实例俯视图。
图4是图2的投影仪控制器及由图2的高强度投影仪发射的照明内的禁入区带的侧视图。
图5及6各自是图4的禁入区带的横截面图。
图7是在一实施例中经配置以控制图2的投影仪的投影仪控制器的示意图。
图8是在一实施例中基于飞行时间测量的投影仪控制器的功能框图。
图9是在一实施例中基于光学相移测距而控制的投影仪的功能框图。
图10是在使用图8的射束操纵机构时图7到9的激光束的方位角与时间的关系的实例曲线图。
图11是在利用图8的射束操纵机构检测两个物体时图7到9的物体检测器的输出信号与时间的关系的实例曲线图。
图12是在一实施例中基于利用单个检测器阵列的位置敏感检测的投影仪控制器的功能框图。
图13是在一实施例中基于利用两个检测器阵列的位置敏感检测的投影仪控制器的功能框图。
图14是在一实施例中经配置以重新引导来自图2的投影仪的投影仪照明的第一光学中继器的侧视图。
图15是在一实施例中经配置以重新引导来自图2的投影仪的投影仪照明的第二光学中继器的侧视图。
图16是在一实施例中经配置以重新引导来自图2的投影仪的投影仪照明的部分反射式光学中继器的侧视图。
图17是在一实施例中配置有补充投影仪的图1的影院的侧视图。
图18是图解说明在一实施例中用于保护观众成员免受在投影仪前面强加禁入区带的强光影响的方法的流程图。
具体实施方式
图1是影院190的投影室192中的投影仪180的侧视图。投影仪180将屏幕照明182发射到屏幕195上。屏幕照明182包含其中强度超过眼睛安全阈值的禁入区带184。投影仪180可产生强度大于由常规投影仪产生的照明的屏幕照明182，所述常规投影仪具有小于禁入区带184的对应常规禁入区带124。禁入区带184因此延伸遍于影院190的原本在影院190配备有亮度低于投影仪180的投影仪的情况下容纳影院顾客的区。为了防止影院顾客的眼睛在偶然从禁入区带184内看向投影仪180的情况下受损伤，可在禁入区带184下方强制执行无座位区197，使得顾客的座位限于不在禁入区带184下方的若干行196。在图1中所展示的实例中，坐在行196(1)的观众成员198比无座位区197距离投影仪更远。
图2是影院190的透视图，其中投影仪控制器200通信地耦合到投影仪280，投影仪280是投影仪180的实例。坐标系201表示方向x、y及z。屏幕195可平行于x-y平面，且z方向可对应于投影仪280的透镜的光轴。屏幕195位于与投影仪280相距屏幕距离195D处，如在平行于x-z平面的平面中所测量。在本文中且除非另有陈述，否则对由x、y或z中的至少一者表示的方向或平面的参考是指坐标系201。投影仪280可位于投影室192中。
投影仪280包含光源281。投影仪280将由光源281产生的光的至少一部分作为屏幕照明282朝向屏幕195投影，屏幕照明282是屏幕照明182的实例。光源281可包含导致大于常规禁入区带124的禁入区带184的至少一个激光器。举例来说，禁入区带184延伸遍于数个行193，而常规禁入区带124则不会如此。
补救与禁入区带184相关联的经增加风险的一种方式是在禁入区带184下面设无座位区197。然而，无座位区197的引入减小了影院190的座位容量，且因此减小了其收入潜力。投影仪控制器200提供用于维持座位容量同时保护顾客免受高强度投影仪照明影响的替代手段。
投影仪控制器200监测检测区域286以发现物体的存在。检测区域286至少在禁入区带184下方延伸，使得从行193朝向禁入区带184移动的物体(例如，影院顾客的头部)在到达禁入区带184之前被投影仪控制器200检测到。投影仪控制器200经配置以在检测到检测区域286中物体的存在时控制投影仪280。投影仪控制器200可响应于检测到检测区域286中物体的存在而关闭或减小屏幕照明282。
投影仪控制器200可相对于投影仪280定位于不同位置处。图3A是位于投影仪280下面的投影仪控制器200的示意性侧视图，这可对应于图3B及3C的平面图中的任一者中投影控制器200与投影仪280的相对定位。图3B是直接定位于投影仪280下面的投影仪控制器200的平面图。图3C是定位于投影仪280下面但与其横向地偏移的投影仪控制器200的平面图。
影院190包含侧壁291。投影仪控制器200的至少一部分可定位成使得其不在投影仪280下面。举例来说，投影仪控制器200的光学接收器可更接近于侧壁291而不是投影仪280。
图4是平行于坐标系201的y-z平面的平面中的影院190的侧视图。图4指示正交于图4的平面的横截平面5及6。图5是平行于x-y平面的横截平面5中的屏幕照明282的视图。图6是平行于x-z平面的横截平面6中的影院190的视图。虽然投影仪280及投影仪控制器200无需位于横截平面6中，但其出于说明性目的而包含于图6中。在以下说明中最佳地一起观看图2及4到6。
图5及6分别图解说明平行于x-y平面及z-x平面的平面中的禁入区带184。图5将禁入区带184图解说明为具有比屏幕照明282小的高度(y方向)及比其小的宽度(x方向)。禁入区带184可具有与屏幕照明282相同的高度及/或与其相同的宽度。
投影仪控制器200通信地耦合到投影仪280且包含物体检测器210及控制电子器件220。在不背离本发明实施例的范围的情况下，投影仪控制器200的至少一部分(例如物体检测器210及/或控制电子器件220)可集成到投影仪280中或包含所述投影仪，其组合是投影仪系统。物体检测器210及控制电子器件220可收集于共同壳体(举例来说)中或可在空间上分离，同时通过有线及/或无线通信信道通信地连接。
物体检测器210经配置以光学地感测在可至少部分地位于禁入区带184下面及观众成员198上面的检测区域286中物体的存在，如图2及4中所图解说明。举例来说，观众成员198位于图2中所图解说明的行193中。禁入区带184可位于额外观众成员(例如，座位挨着行193中的观众成员198的那些观众成员)上面。
在平行于x-z平面的平面中，检测区域286可占据直接在禁入区带184的至少一部分下面的区域。举例来说，检测区域286可占据直接在禁入区带184下面介于zmin与zmax之间的z值处的区域，表示于图6中。zmin的位置可对应于距投影仪280的最小人类可接达距离。zmax的位置可对应于在正z方向上禁入区带184的远端。
检测区域286可通过由物体检测器210发射的光束230界定。图4图解说明物体413，举例来说，其为观众成员198的手或头部。当物体413在检测区域286中时，物体413可反射光束230的一部分，其可被投影控制器200检测到。
光束230可具有介于下界230L与上界230U之间的发散角230D或对应扫描范围，其界定图4的y-z平面中的俯角区间。光束230可凭借在x-z平面中具有宽发散角及/或通过在x-z平面中进行随时间扫描而横跨图6中所图解说明的方位角区间661。发散角230D(在y-z平面中)及方位角区间661(在x-z平面中)界定检测区域286。在x-z平面中，屏幕照明282可穿越或横跨方位角区间282D。方位角区间661可小于或等于方位角区间282D。
在平行于光束230的方向上且参考物体检测器210内产生光束230的位置，禁入区带184的远端位于与物体检测器210相距禁入范围287处。举例来说，禁入范围287介于一米与两米之间或达到十米。在禁入区带184的位于与投影仪280相距禁入范围287处的远端处，屏幕照明282的强度可介于30毫瓦/平方厘米与40毫瓦/平方厘米之间。
为了防止投影仪控制器200检测屏幕照明282的经散射部分，光束230可包含不包含在屏幕照明282中的电磁波长。举例来说，光束230可仅包含不包含在屏幕照明282中的电磁波长。举例来说，光束230可具有包含红外光且不包含可见光的光谱内容，这提供其不可见于观众成员198的额外益处。红外光可具有介于0.8微米与1.2微米之间的波长。举例来说，物体检测器210可包含发射具有处于λ＝905nm的光谱峰值的光的激光二极管。
平面560与投影仪280相交且平行于y-z平面，如图5及6中所展示。平面560可包含或平行于包含投影仪280的投影透镜的光轴的平面。平面560还可平行于可垂直于屏幕195的y-z平面。在x-z平面中，禁入区带184具有横跨方位角区间661的角延伸范围。
控制电子器件220经配置以在物体检测器210指示至少部分地在检测区域286中存在物体413时控制投影仪280。物体检测器210可发射多个光束230，光束230可被垂直排列(在y方向上)以使得物体检测器210能够确定物体413在禁入区带184中的延伸范围。
物体413相对于平面560位于物体角度662处，如图6中所展示。物体413位于与投影仪控制器200相距物体距离664处，这确定物体413所对向的方位角663。所对向方位角663是相对于平面560测量的上界角度663U与下界角度663L之间的差。控制电子器件220可经配置以测量物体角度662、所对向方位角663及物体距离664中的至少一者。物体角度662具有对应顶点662V。举例来说，顶点662V位于投影仪280的投影透镜的焦点处。
图5图解说明包含具有分别由物体角度662及所对向方位角663确定的水平位置562及宽度504的区域502的禁入区带184。物体角度662确定水平位置562。水平位置562可相对于平面560来界定及/或测量。控制电子器件220可经配置以通过减小由投影仪280投影的屏幕照明282的强度而控制投影仪280。此强度减小可包含以下操作中的至少一者：停用光源281，关闭投影仪280的输出，使得无法产生输出图像的高光点，及限制输出图像或屏幕照明282的最大强度。举例来说，输出图像的高光点是高亮度区域，例如从图像中的表面射出的镜面反射、直射阳光、发光物体、显著亮于其它区域的一个区域，或诸如此类。
限制最大强度可包含全局地限制屏幕照明282的强度或仅限制屏幕照明282的一或多个区域(例如，区域502)的强度。所述输出图像可由屏幕照明282形成；举例来说，输出图像的内容通过由投影仪280接收的视频数据来确定。
控制电子器件220可减小处于所选择传播角度的屏幕照明282。举例来说，控制电子器件220可减小在角度663L与663U之间的投影方向上的屏幕照明282，使得与禁入区带184的其它区域相比，区域502中的屏幕照明282是暗的。区域502中的屏幕照明282被控制电子器件220衰减的程度可取决于物体距离664。举例来说，所述衰减程度可随物体距离664减小而例如单调地增加以确保所述衰减足以将在物体距离664处屏幕照明282的强度降低到低于眼睛损伤阈值。
控制电子器件220可使区域502的仅一部分(例如对应于物体413相对于检测区域286的垂直位置(x方向)的下部区段503)中的屏幕照明282衰减。投影仪控制器200可在其发射在x方向上排列的多个光束230时具有此功能性。
图6还图解说明由投影仪控制器200的某些实施例发射的扫描光束630。光束630是光束230的实例且相对于平面560以传播角度632传播。投影仪控制器200可经配置以使光束630扫描，使得传播角度632在禁入区带184下面在距离286H处穿越方位角区间661。举例来说，当禁入区带184的大小根据屏幕照明282的时间相依亮度而随时间变化时，所述扫描可为周期性的，其扫描频率超过投影仪280的帧速率。举例来说，距离286H介于零与50厘米之间。
在一个实施方案中，投影仪控制器200使光束630扫描以在禁入区带184下面在数个不同距离286H处按顺序穿越方位角区间661。此实施方案可允许确定物体413相对于检测区域286的垂直位置(x方向)，且因此允许使区域502的仅一部分(例如对应于物体413的垂直位置的下部区段503)中的屏幕照明282衰减。在另一实施方案中，投影仪控制器200使多个光束630扫描以各自在禁入区带184下面在不同相应距离286H处穿越方位角区间661。此实施方案也可允许确定物体413相对于检测区域286的垂直位置(x方向)，且因此允许使区域502的仅一部分(例如对应于物体413的垂直位置的下部区段503)中的屏幕照明282衰减。在一实施例中，方位角区间661超过方位角区间282D。举例来说，投影仪控制器200可包含位于方位角区间282D之外使得能够实时监测投影仪控制器200是否恰当地起作用的测试物体613。举例来说，测试物体613是漫反射器且可安装于影院190的侧壁291上，如图6中所图解说明。测试物体613可定位于与传播角度632的特定值(即，在方位角区间282D之外的值)对应的固定位置处，使得投影控制器200可区分由物体检测器210检测的光是对应于由物体413还是测试物体613反射的光。
图7是经配置以控制在包含物体413的影院190中操作的投影仪280的投影仪控制器700的示意图。投影仪控制器700是图2的投影仪控制器200的实例且包含物体检测器710及控制电子器件720，物体检测器710及控制电子器件720分别是物体检测器210及控制电子器件220的实例。
物体检测器710包含光源712、光学接收器714及定位电子器件716。光源712可为激光器且可包含红外光源，并且例如经配置以在脉冲操作模式或连续波操作模式中的至少一者中操作。光学接收器714可包含硅光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管及多光子像素计数器中的至少一者。定位电子器件716可包含信号调节电子器件(也称为信号调节器)、跨阻抗放大器、时差电路、锁定放大器及模/数转换器中的至少一者。
距离286H可取决于光学接收器714的响应时间，其在一实施例中是100±50ms。举例来说，距离286H的最小值由物体413穿越光束630的速度确定。距离286H与此速度的商对应于时间间隔。此时间间隔可超过接收器714的响应时间，使得投影仪控制器700具有充足时间来在物体413到达屏幕照明282之前改变屏幕照明282。
光源712经配置以发射光束630，光束630的一部分作为经散射光735由物体413反射或散射。经散射光735包含朝向光学接收器714传播的经散射光736。光学接收器714经配置以接收经散射光735的至少一部分，例如，经散射光736。定位电子器件716经配置以接收光学接收器714的输出且产生指示在光学接收器714处存在经散射光736的信号738。信号738可指示图6中所展示的以下角度中的至少一者：所对向方位角663、上界角度663U及下界角度663L。
物体检测器710可包含位于光学接收器714前面以防止检测并非由物体413反射的杂散光的光学滤波器715。光学滤波器715可经配置以阻挡处于屏幕照明282的波长的光。在一个实例中，光学滤波器715透射红外光且阻挡可见光。光学滤波器715可为仅透射由光源712发射的一或多个波长范围及/或阻挡其它波长范围或屏幕照明282的边缘滤波器或带通滤波器。
控制电子器件720可包含处理器722及通信地耦合到其的存储器750中的至少一者。存储器750可为暂时性及/或非暂时性的且可包含易失性存储器(例如，SRAM、DRAM、计算RAM、其它易失性存储器，或其任何组合)及非易失性存储器(例如，FLASH、ROM、磁性媒体、光学媒体、其它非易失性存储器，或其任何组合)中的一者或两者。存储器750的一部分或全部可集成到处理器722中。存储器750可存储禁入范围287及软件752中的至少一者。
物体检测器710可包含经配置以经由改变传播角度632使光束630以射束扫描速率跨越方位角区间661进行扫描的射束操纵器740。射束操纵器740可包含旋转多面镜、扫描检流计镜及MEMS镜阵列中的至少一者。控制电子器件720可通信地耦合到射束操纵器740且经配置以例如经由软件752的机器可读指令进行以下操作中的至少一者：(a)控制或确定传播角度632的时间相依性，(b)确定对应于光学接收器714接收经散射光736的时间的传播角度632的值，及(c)测量物体角度662。
图8是投影仪控制器800的功能框图，投影仪控制器800是投影仪控制器700的实例。投影仪控制器800包含物体检测器810及控制电子器件820。物体检测器810是物体检测器710的实例且包含光学接收器714、定位电子器件816、激光器812及射束操纵器740。定位电子器件816是定位电子器件716的实例且包含时差电路817。时差电路817可为或包含时/数转换器。激光器812是光源712的实例，且可被视为美国国家标准协会定义的1类激光器。控制电子器件820是控制电子器件720的实例，且存储存储器850，存储器850是存储器750的实例。存储器850包含软件852，软件852是软件752的实例。
存储器850的软件852可存储禁入范围287、传播角度632、扫描配置742、范围估计器854、距离比较器856、扫描导向器857、方向估计器858及角度映射842中的至少一者。范围估计器854可产生飞行时间882及物体距离664中的至少一者。距离比较器856、扫描导向器857及方向估计器858可分别产生及/或确定危险指示符866、角度控制信号867及物体角度662。扫描导向器857可基于可包含扫掠频率及扫掠量值中的至少一者的扫描配置742而产生角度控制信号867。扫描配置742可存储于射束操纵器740的存储器中。
在实例情境中，物体413位于光学接收器714的视场内且相对于平面860位于物体角度662处。平面860是图5及6的平面560的实例。因此，平面860可包含通信地耦合到投影仪控制器800的投影仪280的光轴。
在操作中，激光器812经配置以发射光学脉冲830且产生将由时差电路817接收的开始脉冲831。开始脉冲831的产生可与光学脉冲830的发射同时或在时间上偏移已知值。在图8的实例中，光学脉冲830具有相关联传播角度632，射束操纵器740使传播角度632随时间变化，使得传播角度632横跨图6的禁入区带184的方位角区间661。图8图解说明传播角度632导致光学脉冲830入射于物体413上时的情况。物体413使光学脉冲830作为包含经散射脉冲836的经散射脉冲835反射，经散射脉冲836的至少一部分朝向光学接收器714传播。光学脉冲830是光束630的实例。经散射脉冲835及836分别是经散射光735及736的实例。
传播角度632具有对应顶点632V。举例来说，顶点632V位于射束操纵器740的最后光学表面上或接近于所述最后光学表面，所述最后光学表面在光学脉冲830射出射束操纵器740之前例如经由反射或折射操纵光学脉冲830。
在检测到经散射脉冲836之后，光学接收器714可即刻产生将由时差电路817接收的停止脉冲837。基于开始脉冲831及停止脉冲837，定位电子器件816例如经由时差电路817产生由控制电子器件820接收的飞行时间信号838。范围估计器854处理飞行时间信号838以确定经散射脉冲836的飞行时间882及物体413与光学接收器714之间的物体距离664中的至少一者。飞行时间882及物体距离664中的每一者可存储于存储器850中。飞行时间信号838是图7的信号738的实例。
控制电子器件820可经配置以通过基于所测量飞行时间882减小屏幕照明282的强度而控制投影仪280。举例来说，控制电子器件820可经配置以在飞行时间882对应于小于禁入范围287的物体距离664时减小屏幕照明282的至少一空间区域，例如，区域502。软件852可包含距离比较器856，距离比较器856在物体距离664小于禁入范围287时输出危险指示符866。因此，控制电子器件820可经配置以通过基于危险指示符866的值减小屏幕照明282的强度而控制投影仪280。
控制电子器件820还可经配置以依据经散射脉冲836确定物体角度662的值。举例来说，射束操纵器740可经配置以将传播角度632的经更新值连续地传输到控制电子器件820。此外，控制电子器件820可将角度控制信号867传输到射束操纵器740，射束操纵器740在任何给定时间控制传播角度632。
控制电子器件820可基于对应于停止脉冲837的时钟时间而确定物体角度662。举例来说，当传播角度632的顶点与物体角度662的顶点662V在x-z平面中对准时，物体角度662可等于与关联于停止脉冲837的产生的时间对应的传播角度632的值。
更大体来说，当此对准不适用时，可经由角度映射842将传播角度632映射到物体角度662。举例来说，角度映射842是基于顶点662V及632V在x-z平面中的相对位置将可能传播角度632的范围映射到对应所测量物体角度662的查找表或函数。举例来说，可使用平面几何学及三角学中的至少一者将传播角度632映射到对应物体角度662(或物体角度662)。
因此，控制电子器件820可经配置以通过基于由方向估计器858确定的物体角度662的值减小屏幕照明282的强度而控制投影仪280。举例来说，响应于在检测区域286中检测到物体413(图5及6)，可在以物体角度662为中心的角区域中减小屏幕照明282的强度，这导致区域502的至少一部分暂时变暗。
图9是物体检测器910的功能框图，物体检测器910是物体检测器710的实例。物体检测器910包含光源912、光学接收器714及定位电子器件916。光源912及定位电子器件916分别是光源712及定位电子器件716的实例。举例来说，光源912是激光器。定位电子器件916可包含相位检测器952、振荡器953及低通滤波器954中的至少一者，其中的每一者可为锁定放大器950的一部分。相位检测器952可包含至少一个解调制器。
光源912经配置以发射处于调制频率953F的经振幅调制感测光930。举例来说，振荡器953以振荡器信号953S驱动光源912，使得光源912发射经振幅调制感测光930。
物体413使经振幅调制感测光930作为经振幅调制的经散射光935反射。经振幅调制的经散射光935具有群速度vg。调制频率953F可对应于时间周期T，使得乘积vgT是超过图2的屏幕距离195D的距离。此配置实现经振幅调制感测光930的峰值振幅与其在由光学接收器714检测的经振幅调制的经散射光935中的经反射分量之间的明确匹配。
经振幅调制的经散射光935相对于经振幅调制感测光930相位延迟了相位Δφ。光学接收器714响应于检测到经振幅调制的经散射光935而产生信号937。定位电子器件916接收信号953S及937且依据其例如经由相位检测器952确定相位Δφ，并且产生包含相位Δφ的相位信号938。相位信号938是图7的信号738的实例。
控制电子器件720可接收相位信号938且依据其确定物体距离664及危险指示符866中的至少一者。因此，控制电子器件720可经配置以通过基于危险指示符866的值减小屏幕照明282的强度而控制投影仪280。物体检测器910可包含射束操纵器740，且可经配置以与控制电子器件720通信以确定物体角度662，如关于图8所解释。
图10是展示在开始时间1010与结束时间1019之间方位角1032的时间相依性的曲线图。图11是展示在开始时间1010与结束时间1019之间光学接收器信号1138的时间相依性的曲线图。在以下说明中最佳地一起观看图10及11。方位角1032是传播角度632的实例。光学接收器信号1138是图7的信号738的实例。
图10的方位角区间1061内的方位角1032的每一值是由图6的投影仪控制器200产生的光束630的传播角度632的实例。方位角1032的值横跨方位角区间1061，方位角区间1061是方位角区间661的实例。光学接收器信号1138包含脉冲1101及1102。脉冲1101具有介于时间1011与1012之间的持续时间1121。脉冲1102具有介于时间1013与1014之间的持续时间1122。
脉冲1101及1102对应于物体413的至少一部分进入检测区域286(举例来说，如图4中所图解说明)时的情况。由于物体413可为面对投影仪280的人的头部，因此防止眼睛损伤需要投影仪控制器200在对应于脉冲1101及1102的时间减小在对应于方位角1032的物体角度662处屏幕照明282的强度。图10将这些对应方位角表示为角度范围1001及1002，其分别对应于脉冲1101及1102。
传播角度632可等于角度范围1001及1002内的角度。方向估计器858可确定物体角度662横跨光束630的传播角度的区间，所述传播角度按照角度映射842对应于角度范围1001及1002中的至少一者。
图12是投影仪控制器1200的示意性框图，投影仪控制器1200是图2的投影仪控制器200的实例。投影仪控制器1200包含物体检测器1210及控制电子器件1220，其分别是物体检测器210及控制电子器件220的实例。投影仪控制器1200经配置以基于对经散射光的位置敏感检测确定物体角度662及物体距离664两者。投影仪控制器1200不需要物体检测器810及910两者或其相关联投影仪控制器700的飞行时间或相位检测技术。
物体检测器1210包含光源712、射束操纵器740及光学接收器1214，光学接收器1214是光学接收器714的实例。光学接收器1214包含位置敏感检测器1270及透镜1218。位置敏感检测器1270具有宽度1271且可包含在x-z平面中排列的多个光电检测器。位置敏感检测器1270的实例包含市场上可购得的多元件光电二极管阵列及多通道阵列光电检测器，例如经配置以检测红外光的那些多通道阵列光电检测器。透镜1218具有光轴1218A，光轴1218A可垂直于位置敏感检测器1270的前表面1270F。在x-z平面中，光轴1218A以接收器角度1219与平面560相交。光学接收器1214产生指示位置敏感检测器1270对入射于上面的经散射光的电响应的接收器信号1279。
射束操纵器740与光学接收器1214在x维度中在方向1261上分离开距离1272。为了解释的简单起见，在以下论述中方向1261垂直于平面560。然而，在不背离本发明的范围的情况下，方向1261可相对于平面560处于倾斜角度。透镜1218经定向使得其光轴1218A相对于方向1261定向为接收器角度1219C。角度1219与1219C是互为余角的。
距离1272可比位置敏感检测器1270的宽度1271大许多倍。举例来说，宽度1271可小于10厘米且距离1272可超过两米。距离1272可为足够大的，使得光学接收器1214可安装于图2的影院190的侧壁291上，而射束操纵器740位于投影仪280下面及/或直接位于投影仪280下面。
射束操纵器740经配置以操纵由光源712发射的光束630，使得光束630相对于平面560以传播角度632传播。在图12的实例中，光束630从射束操纵器740的表面1241反射出。举例来说，表面1241是旋转多面镜、扫描检流计镜或MEMS镜阵列的平面反射表面。光束630相对于平面560以传播角度632且相对于方向1261以角度1238传播。在此实例中，角度1238与632是互为余角的。
光束630作为经散射光735从物体413散射出。朝向光学接收器1214传播的经散射光735相对于光学接收器1214由主射线1236表征。主射线1236是经散射光736的实例。主射线1236与光束630的传播方向相差角度1205。在到达光学接收器1214之后，主射线1236即刻相对于光轴1218A以入射角度1237入射于透镜1218上。角度1237与1219C的和是复合角度1273。角度1238与传播角度632是互为余角的。角度1238、1273与1205的和是π弧度。
透镜1218使入射于上面的主射线1236透射且使经散射光735折射到位置敏感检测器1270上在其上面由入射角度1237确定的位置处。因此，接收器信号1279可例如由控制电子器件720处理以确定入射角度1237。位置敏感检测器1270使得能够依据距离1272、角度1205、角度1237及角度1238中的至少一者例如经由三角关系(例如正弦定理)确定物体距离664。
控制电子器件1220可包含处理器722及通信地耦合到其的存储器1250中的至少一者。存储器1250的硬件属性类似于存储器750的那些硬件属性。存储器1250可存储输入1251、软件1252及输出1253。
输入1251包含扫描配置742、传播角度632、角度映射842、接收器校准1278、接收器信号1279、距离1272、接收器角度1219及禁入范围287中的至少一者。存储器1250可从射束操纵器740或从角度控制信号867接收传播角度632。存储器1250可从光学接收器1214接收接收器信号1279。接收器校准1278可包含由位置敏感检测器1270检测的光的位置到入射角度1237的映射。
软件1252包含扫描导向器857、方向估计器858及距离比较器856，其中的每一者参考图8的软件852描述于上文中。软件1252还包含方向估计器1258及范围估计器1254。
处理器722执行软件1252以依据输入1251产生输出1253。扫描导向器857依据扫描配置742产生角度控制信号867。控制电子器件1220可经由角度控制信号867控制射束操纵器740。方向估计器858依据传播角度632、角度映射842及角度控制信号867中的至少一者产生物体角度662。方向估计器1258依据接收器信号1279及接收器角度1219产生复合角度1273。
范围估计器1254依据距离1272、物体角度662及复合角度1273确定物体距离664。举例来说，范围估计器1254可采用正弦定理来依据角度1238、复合角度1273及距离1272确定物体距离664，其中角度1238与632是互为余角的。距离比较器856可在物体距离664小于禁入范围287时产生危险指示符866。
在各种实施例中，物体检测器(例如，物体检测器1210)可经设计以基于不可见红外信号检测危险区带中的物体。所述不可见红外光可由例如一或多个红外激光器发射。除红外光检测之外或替代红外光检测，具有处于安全等级的功率的可见光源也可作为警告照明进入危险区带的身体部分或物体。当一人违反安全规则且进入危险区带或将物体放置到危险区带中时，可见光提醒该人移动到危险区带外或将物体从危险区带移除。
举例来说，在影院中，可使用红色激光器来作为警告装置在观众的头部高度上面产生红色光(或任何其它色彩)的平面。在一些实施例中，红色光可安置于与红外光相同(或略微在其上面或下方)的平面处。当身体部分或物体延伸跨越红外光的平面时，红色光可作为警告被接通。
图13是基于利用两个检测器阵列的位置敏感检测的投影仪控制器1300的功能框图。投影仪控制器1300是投影仪控制器200的实例且包含物体检测器1310及控制电子器件1320。
物体检测器1310包含光源1312、光学接收器1214及第二光学接收器1314。第二光学接收器1314类似于光学接收器1214，且包含分别类似于位置敏感检测器1270及透镜1218的位置敏感检测器1370及透镜1318。第二光学接收器1314可与光学接收器1214相同。透镜1318具有类似于光轴1218A的光轴1318A。
控制电子器件1320可包含处理器722及通信地耦合到其的存储器1350中的至少一者。存储器1350的硬件属性类似于存储器750的那些硬件属性。存储器1350可存储输入1351、软件1352及输出1353。
光源1312经配置以发射发散射束1330，发散射束1330在x-z平面中传播且是光束230的实例。发散射束1330具有可横跨图6的方位角区间661的射束发散角1331。光源1312与第二光学接收器1314在x方向上在方向1261上分离开距离1372。距离1272与1372的和是距离1377，距离1377可包含于输入1351中。图13描绘在物体413后面的投影仪控制器1300，物体413与发散射束1330的相对于平面560以传播角度632传播的一部分相交。
如在图12中，光学接收器1214相对于平面560以接收器角度1219定向(图13中未展示)，其中接收器角度1219与角度1219C互为余角。第二光学接收器1314相对于平面560以接收器角度定向，所述接收器角度与光轴1318A和方向1261之间的角度1319C互为余角。输入1351可包含角度1219C及1319C或等效地其相应余角中的至少一者。输入1351还可包含类似于接收器校准1278的接收器校准1378。
在示范性使用情境中，发散射束1330的一部分作为经散射光735从物体413散射出。朝向光学接收器1214及1314传播的经散射光735分别相对于光学接收器1214及1314由相应主射线1236及1336表征。主射线1336是经散射光736的实例，且相对于方向1261形成物体角度1373。光学接收器1214及1314产生指示位置敏感检测器1270及1370对入射于上面的相应主射线1236及1336的电响应的相应接收器信号1279及1379。输入1351可包含接收器信号1279及1379中的至少一者。
主射线1236与1336的传播方向相差角度1305。在到达光学接收器1214之后，主射线1236即刻相对于光轴1218A以入射角度1237入射于透镜1218上。在到达第二光学接收器1314之后，主射线1336即刻相对于光轴1318A以入射角度1337入射于透镜1218上。角度1373与1337的和是角度1319C。角度1273、1373与1305的和是π弧度。
透镜1318使入射于上面的主射线1336透射且使经散射光735折射到位置敏感检测器1370上在其上面由入射角度1337确定的位置处。接收器信号1379可例如由控制电子器件1320处理以确定入射角度1337。位置敏感检测器1270使得能够依据距离1272、角度1205、角度1237及角度1238中的至少一者例如经由三角关系(例如正弦定理)确定物体距离664。
处理器722执行软件1352以依据输入1351产生输出1353。软件1352可包含方向估计器1354，方向估计器1354依据接收器信号1279及接收器校准1278确定(a)入射角度1237且依据接收器信号1379及接收器校准1378确定(b)入射角度1337。软件1352可包含方向估计器1355，方向估计器1355依据入射角度1237及接收器角度1219C确定(a)复合角度1273且依据入射角度1337及接收器角度1319C确定(b)物体角度1373。举例来说，物体角度1373等于从接收器角度1319C减去入射角度1337。
软件1352可包含范围估计器1357、方向估计器1358及物体角度估计器1359。范围估计器1357确定物体距离664。举例来说，范围估计器1357采用正弦定理来确定物体413与位置敏感检测器1270之间的距离D12及物体413与位置敏感检测器1370之间的距离D13中的至少一者，依据所述距离可采用余弦定理来确定物体距离664。方向估计器1358可通过使用正弦定理、距离D12、物体距离664及角度1273确定角度1238及其余角(传播角度632)而确定传播角度632。物体角度估计器1359可依据传播角度632及角度映射842确定物体角度662。
图14是在影院190中操作的投影仪280的侧视图，其中光学中继器1400经配置以重新引导屏幕照明282(作为经重新引导照明1482)远离座位196且朝向屏幕195，以便增加座位196与禁入区带1484之间的距离，禁入区带1484是禁入区带184的实例。光学中继器1400的至少一部分可位于投影室192中。光学中继器1400的一部分可延伸到投影室192外部。光学中继器1400可包含镜、中继透镜、中继成像系统、中继透镜组合件及光学滤波器中的至少一者。光学中继器1400具有对应于光在其中传播的距离的相关联中继器长度。所述中继器长度可介于1米与10米之间。
图15是在影院190中操作的投影仪280的侧视图，其中光学中继器1500经配置以重新引导屏幕照明282(作为经重新引导照明1582)远离座位196且朝向屏幕195，以便增加座位196与禁入区带1584之间的距离，禁入区带1584是禁入区带184的实例。光学中继器1500是光学中继器1400的实例且可包含经配置以重新引导投影仪照明远离座位196且朝向屏幕195的潜望镜。
光学中继器1400及1500中每一者可包含部分反射式镜。图16是在影院190中操作的投影仪280的侧视图，影院190在此实例中包含部分反射式光学中继器1600，光学中继器1600是光学中继器1400及1500的实例。光学中继器1600经配置以重新引导屏幕照明282的一部分(作为经重新引导照明1682)远离座位196且朝向屏幕195。部分反射式光学中继器1600可包含经配置以用作潜望镜的多个光学元件。举例来说，光学中继器1600包含第一镜1610及第二镜1620。第一镜1610可为部分反射的，使得其使屏幕照明282的部分透射(作为经透射照明282T)朝向屏幕195同时还使屏幕照明282的一部分反射(照明282R)朝向第二镜1620，第二镜1620使照明282R作为经重新引导照明1682反射。第一镜1610可为50/50分束器，使得在由第二镜1620赋予百分之百反射的情况下，经透射照明282T与经重新引导照明1682具有相等光学强度。或者，经重新引导照明1682的光学强度可超过经透射照明282T的光学强度。
部分反射式光学中继器1600可经配置以例如经由镜1610与1620之间的间隔使经重新引导照明1682与经透射照明282T垂直地分离开距离1602。举例来说，距离1602介于1厘米与1米之间。在一实施例中，部分反射式光学中继器1600经配置以例如经由镜1610与1620之间的间隔使经重新引导照明1682与经透射照明282T垂直地及/或水平地分离。
图16图解说明对应于经重新引导照明1682与经透射照明282T重叠之处的区域中的禁入区带1684。在缺少光学中继器1600的情况下，禁入区带1684将朝向座位196向下延伸，且因此对坐在下面的观众成员198造成危险。光学中继器1600的一个益处是甚至在距离1602充分短(及/或具有平行于x方向的分量)使得禁入区带1684延伸到低于观看者198在站立时的视线高度时增强眼睛安全。由于经重新引导照明1682与经透射照明282T在空间上偏移，因此经重新引导照明1682与经透射照明282T的相应高强度区域也在空间上偏移。因此，当投影仪280正投影非均匀强度图像时，入射于观看者的眼睛上的有效最大强度由于由光学中继器1600引入的空间偏移而减小。
光学中继器1600还可使经重新引导照明1682与经透射照明282T垂直地分离，使得禁入区带284充分高于站立的观看者(例如，从禁入区带284下面站立的任何观看者198)的视线高度。距离1602可至少部分地由站立的观看者(例如其身高超过高度的预定百分位的观看者)的此视线高度确定。在此实施例中，经重新引导照明1682的光学强度可超过经透射照明282T的光学强度。
图17是配置有投影仪180及补充投影仪1780两者的影院190的侧视图。举例来说，补充投影仪1780是投影仪280。补充投影仪1780可位于投影室192外部且经配置以发射投影仪照明1782。补充投影仪1780的添加使得能够再现高质量图像(类似于高强度(例如，基于激光器的)投影仪所再现的高质量图像)，同时维持与低强度(例如，非激光器)投影仪相关联的小禁入区带。
投影仪照明1782可对应于与屏幕照明182相同的视频数据且与屏幕照明182时间同步。或者，投影仪照明1782可例如通过包含图形叠覆图像及/或视频(例如高光点)而与屏幕照明182互补。补充投影仪1780可经对准使得投影仪照明1782与屏幕照明182在屏幕195上对齐。
图18是图解说明用于保护观众成员免受从投影仪发射的强光影响的方法1800的流程图，其中所述强光在投影仪前面强加禁入区带。方法1800可由本文中所描述的投影控制器200及其实例实施。方法1800包含步骤1810及1820中的至少一者。
步骤1810包含光学地感测在禁入区带与观众成员之间的检测区域中物体的存在。在步骤1810的实例中，物体检测器210检测禁入区带184与观众成员198之间的检测区域286中的物体413。步骤1810可包含步骤1812、1816及1818中的至少一者。步骤1812可包含步骤1813，在此情形中步骤1818还可包含步骤1819。
步骤1812包含发射处于一俯角区间且在一方位角区间内的感测光，所述俯角区间及所述方位角区间界定检测区域。在步骤1812的实例中，物体检测器210发射处于固定俯角区间且在方位角区间282D内的光束230，其中下界230L及上界230U界定所述俯角区间。步骤1813包含使感测光以射束扫描速率跨越所述方位角区间进行射束扫描。在步骤1813的实例中，射束操纵器740使光束630以超过投影仪280的帧速率的射束扫描速率跨越方位角区间661进行扫描。
步骤1816包含接收由从物体散射的感测光产生的经散射光。在步骤1816的实例中，光学接收器714接收由物体413散射的经散射光736。
步骤1818包含输出指示经散射光的存在的电信号。步骤1819包含输出指示检测区域中的物体所对向的方位角范围的电信号。在步骤1818的实例中，物体检测器710输出图7的信号738。
步骤1820包含在于检测区域中感测到物体的存在时控制投影仪。在步骤1820的实例中，投影仪控制器200在物体检测器210在检测区域286中及禁入区带184下面或其中检测到物体413时控制投影仪280。步骤1822包含减小由投影仪投影的光的强度。在步骤1822的实例中，投影仪控制器200减小屏幕照明282的强度。当步骤1818包含步骤1819时，步骤1822可包含步骤1823，步骤1823包含减小在步骤1819的方位角范围内由投影仪投影的光的强度。在步骤1823的实例中，投影仪控制器700减小在方位角范围663内屏幕照明282的强度。
可在不背离本发明的范围的情况下在以上方法及系统方面做出改变。因此应注意，以上说明中所含或所附图式中所展示的标的物应解释为说明性的且不具限制意义。在本文中且除非另外指示，否则形容词“示范性”意指充当实例、例子或图解说明。所附权利要求书打算涵盖本文中所描述的所有类属及特定特征以及对本发明方法及系统的范围的所有陈述，所述陈述在语言上可能叙述为介于方法及系统陈述之间。

Claims (22)

1.一种投影仪控制器，其用于保护观众成员免受在用于将屏幕照明发射到屏幕上的投影仪前面强加禁入区带的强光影响，所述投影仪控制器包括：
物体检测器，其经配置以光学地感测在所述禁入区带下面及所述观众成员上面的检测区域中物体的存在；及
控制电子器件，其经配置以在所述物体检测器指示在所述检测区域中所述物体的存在时控制所述投影仪；
其中包括：
光源，其经配置以发射处于一俯角区间且在一方位角区间中的感测光，所述俯角区间及所述方位角区间界定所述检测区域，所述光源包括发射脉冲式感测光的脉冲式激光器；
光学接收器，其经配置以接收由从所述物体散射的所述感测光产生的经散射光；及
定位电子器件，其经配置以接收所述光学接收器的输出且产生指示在所述光学接收器上存在所述经散射光的信号，所述定位电子器件经配置以测量所述脉冲式感测光与来源于所述脉冲式感测光从所述物体散射的脉冲式经散射光之间的飞行时间；
所述控制电子器件经配置以通过在所述飞行时间对应于所述物体与所述投影仪之间的小于禁入范围的距离时基于所述飞行时间减小由所述投影仪投影的光的强度而控制所述投影仪，其中所述禁入区带的远端位于与所述投影仪相距所述禁入范围处，超出所述远端，所述投影仪的光强度不超过眼睛安全阈值，所述远端位于所述投影仪与所述屏幕之间。
2.根据权利要求1所述的投影仪控制器，其中在所述禁入区带的所述远端处，由所述投影仪投影的光的强度介于30毫瓦/平方厘米与40毫瓦/平方厘米之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的投影仪控制器，所述减小由所述投影仪投影的光的强度包括以下操作中的至少一者：
停用所述投影仪内的光源；
关闭所述投影仪的输出；
使得无法产生由所述投影仪投影的输出图像的高光点；及
限制所述输出图像的最大强度。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的投影仪控制器，所述物体检测器进一步经配置以测量所述检测区域中的物理物体所对向的角度，所述控制电子器件经配置以将所述减小由所述投影仪投影的光的强度应用于对应于所述角度的投影方向。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的投影仪控制器，所述物体检测器进一步经配置以测量所述检测区域中的所述物体的位置信息，所述控制电子器件经配置以将所述减小由所述投影仪投影的光的强度应用于对应于所述位置信息的投影方向。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的投影仪控制器，所述物体检测器以并非由所述投影仪发射的波长操作。
7.根据权利要求1所述的投影仪控制器，其进一步包括射束操纵组件，所述射束操纵组件经配置以使所述感测光以射束扫描速率跨越所述方位角区间进行扫描。
8.根据权利要求1所述的投影仪控制器，所述物体检测器经配置以测量所述检测区域中的所述物体所对向的方位角范围。
9.根据权利要求8所述的投影仪控制器，所述控制电子器件经配置以通过减小在所述方位角范围内由所述投影仪投影的光的强度而控制所述投影仪。
10.根据权利要求1所述的投影仪控制器，所述定位电子器件经配置以测量在所述检测区域中感测到所述物体所在的在所述方位角区间内的方位角。
11.根据权利要求10所述的投影仪控制器，所述控制电子器件经配置以通过减小在所述方位角处由所述投影仪投影的光的强度而控制所述投影仪。
12.根据权利要求1所述的投影仪控制器，所述光源包括红外光源或可见光源。
13.根据权利要求1所述的投影仪控制器，所述光学接收器包括位置敏感检测器及透镜组合件，所述透镜组合件经定位及定向以测量所述经散射光在所述位置敏感检测器上的位置。
14.根据权利要求13所述的投影仪控制器，所述位置敏感检测器包括光电检测器阵列。
15.根据权利要求13所述的投影仪控制器，所述定位电子器件经配置以处理所述经散射光在所述位置敏感检测器上的所述位置以三角测量所述物体的位置信息，所述位置信息至少包含所述检测区域中的所述物体的在所述方位角区间内的方位角。
16.根据权利要求15所述的投影仪控制器，所述控制电子器件经配置以使在由所述方位角确定的方向上所述投影仪的输出变暗。
17.一种投影仪系统，其包括：
根据权利要求1到16中任一权利要求所述的投影仪控制器；及
所述投影仪。
18.一种用于保护观众成员免受由投影仪发射到屏幕上的光影响的方法，其包括：
光学地感测在禁入区带与所述观众成员之间的检测区域中物体的存在，所述禁入区带位于所述观众成员上面及所述发射到屏幕上的光内；及
当在所述检测区域中感测到所述物体的存在时控制所述投影仪；
其中所述光学地感测物体的存在包括
使用经配置以发射感测光的光源发射处于一俯角区间且在一方位角区间中的脉冲式感测光，所述俯角区间及所述方位角区间界定所述检测区域；
使用光学接收器接收由从所述物体散射的所述感测光产生的经散射光；及
接收所述光学接收器的输出且通过测量所述脉冲式感测光与来源于所述脉冲式感测光从所述物体散射的脉冲式经散射光之间的飞行时间而产生指示在所述光学接收器上存在所述经散射光的信号；
其中所述控制所述投影仪包括在所述飞行时间对应于所述物体与所述投影仪之间的小于禁入范围的距离时基于所述飞行时间减小由所述投影仪投影的光的强度，其中所述禁入区带的远端位于与所述投影仪相距所述禁入范围处，超出所述远端，所述投影仪的光强度不超过眼睛安全阈值，所述远端位于所述投影仪与所述屏幕之间。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在所述禁入区带的所述远端处，由所述投影仪投影的光的强度介于30毫瓦/平方厘米与40毫瓦/平方厘米之间。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，发射包括使所述感测光以射束扫描速率跨越所述方位角区间进行射束扫描。
21.根据权利要求20所述的方法，光学地感测进一步包括输出指示所述检测区域中的所述物体所对向的方位角范围的电信号。
22.根据权利要求21所述的方法，控制包括减小在所述方位角范围内由所述投影仪投影的光的强度。
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