优化用于多投影仪系统的驱动方案技术方案

光投影系统和方法可以包括组合来自两个或更多个投影仪的光。可以对每个投影仪进行控制使得投影仪的组合光输出匹配投射的光的目标。在一些实施方式中，执行优化以生成用于投影仪中的每个投影仪的图像数据和控制信号。可以在图像投影应用、照明应用和3D立体成像中应用实施方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年5月15日提交的第61/994002号美国申请和2015年4月15日提交的第62/148041号美国专利申请的优先权。为了美国的目的，本申请根据美国法典第35节第119条要求2014年5月15日提交的题为BRIGHTNESSBOOSTERFORMULTIPLE-STAGEPROJECTORS(用于多级投影仪的亮度提升器)的第61/994002号美国申请以及2015年4月15日提交的题为OPTIMIZINGDRIVESCHEMESFORMULTIPLEPROJECTORSYSTEMS(优化用于多投影仪系统的驱动方案)的第62/148041号美国专利申请的权益，出于各种目的以上两个申请特此通过引用被合并到本文中。
本专利技术涉及用于投射图像的图像投影仪和方法。本专利技术具有例如以下的应用：电影投影、投影电视、广告显示、诸如空间自适应汽车前灯等的一般照明。
技术介绍
许多光投影仪具有均匀地照射图像形成芯片的光源，其中，成像芯片诸如为减色法地调制入射光以产生目标图像的DMD、LCoS、LCD或反射式LCD(或膜)。这样的投影仪通常1)不能超过通过光源的光学功率、投射的图像大小和图像屏幕的反射率设置的峰值亮度；以及2)具有受图像形成设备限制的动态范围或对比度，其中，图像形成设备例如为象LCD、LCOs或DMD成像芯片的膜或数字设备。光投影仪在它们的产生具有指定的亮度和色度值的目标图像的能力方面不同。能力的范围源自与最大峰值亮度(光源的光学输出)、最低黑色水平(black-level)、由此而导致的对比度(包括的图像形成技术的对比度)、色纯度和色域(由应用于宽带源或应用于例如激光光源的波长的滤波器决定)有关的技术限制以及均匀性和噪声规范。一些投影仪可以产生具有有限对比度的光输出，例如，达到100cd/m2的峰值亮度以及1cd/m2的黑色水平以及由此而导致的100:1的对比度。其他投影仪可以达到更亮的亮区(通过增加光源功率)和/或更深的黑色水平(使用更高对比度图像形成技术)。在一些系统中，通过调制图像两次(“双调制”)可以实现非常深的黑色水平。可以通过在光路中插入光圈或孔来动态调整投影仪的对比度或动态范围，其中，光圈或孔径的光阻可以响应于图像内容被驱动。要在投影仪上再现的图像或视频内容的类型和要求可以在图像或视频内容的呈现过程中随着时间显著变化。呈现可以例如包括电影院中电影的呈现、使用投影仪的现场表演或者当在不同状况下在车辆中驾驶时自适应(图像)投影仪前灯的光投射。例如，电影可能以黑暗、高对比度、黑白场景开始，并且随后包含亮且低对比度的具有纯色的场景。当在夜间驾驶时，自适应车前灯可能需要将均匀且低对比度的光场投射在城市外的空荡的道路上，但是在城市内则需要产生非常高对比度、亮的图像以突出停车标志、避免照射道路上的信号信息或即将到来的车(在该区域投射阴影)。对于类似平均的光(功率)输出而言，高亮度高动态范围的投影仪通常贵于标准的低动态范围投影仪。对于此，一个原因是实现较好的黑色水平常常在系统内需要更多元件(例如，使用级联的光衰减元件的双调制设计)。另一原因是在同一屏幕上实现较高的峰值亮度在投影仪中需要更多的光源功率。仍然需要好的方法来控制投射系统再现具有如在上面的示例中的随着时间显著变化的特征(例如，诸如动态范围、黑色水平、最大亮度、色饱和度的特征)的图像内容。这样的方法将有益地提供诸如降低功率要求、提供好的黑色水平和/或提供亮的亮区的优点。仍然需要提供较高的图像质量和较好的成本效益之一或者两者的光投射系统。仍然需要实际的且有成本效益的适合投射诸如图像、期望的灯照明图案等的图案的投射系统。特别需要能够如实显示具有随着时间显著改变的特征的内容的这样的系统(例如，被要求在一些时候显示亮的低对比度图像而在其他时候显示具有亮的亮区的暗图像的系统。)
技术实现思路
本专利技术具有若干方面。一个方面提供了一种组合多个投影仪的投影仪系统。投影仪可以具有彼此不同的性能特性。投影仪可以是分离的设备或者共享诸如控制电子元件或某些光学元件的某些部件。另一方面提供给了一种对协调两个或更多个投影仪的操作以显示图像的有用的控制硬件设备。另一方面提供了一种用于将输入图像信号分成分离的图像的方法。可以使用多个图像生成设备来形成组合图像。每个设备具有一组操作规范(操作规范可以包括诸如峰值亮度、分辨率、黑色水平、对比度、色品程度(chromaticextent)或色域等的规范)。定义的数学函数提供了数学框架内的图像质量和成本度量，其中，数学框架允许优化以实现诸如改进的图像质量或较低的成本的目标。优化的结果产生用于每个图像生成设备的分离的图像数据。该构思可以应用于投影仪，其中，具有类似或不同能力的两个或更多个系统根据图像数据产生组合图像。在低动态范围投影仪存在于装置中或者不能找到合适的最大输出功率的高动态范围投影仪的情况下，期望的会是组合具有类似或不同性能的两个或更多个投影仪以产生具有高峰值亮度和低黑色水平的单个图像。这样的布置的示例包括低动态范围投影仪和高动态范围投影仪以产生具有高峰值亮度和低黑色水平的单个图像。在附图中示出以及/或者在以下说明了中描述了另外的方面和示例实施方式。附图说明附图示出本专利技术的非限制性示例实施方式。图1是示出根据示例实施方式的投射系统的框图。图2A是示例图像。图2B和图2C分别是由LDR投影仪和HDR投影仪投射的可以被进行组合以再现图2A的图像的图像。图3A是另一示例图像。图3B和图3C分别是由LDR投影仪和HDR投影仪投射的可以被进行组合以再现图3A的图像的图像。图4A是另一示例图像。图4B和图4C分别是由LDR投影仪和HDR投影仪投射的可以被进行组合以再现图4A的图像的图像。图5A是另一示例图像。图5B和图5C分别是由LDR投影仪和HDR投影仪投射的可以被进行组合以再现图5A的图像的图像。图6A是另一示例图像。图6B和图6C分别是由LDR投影仪和HDR投影仪投射的可以被进行组合以再现图6A的图像的图像。图7是显示器的抽象构思的示意性图示。图8图示了串联作用的两个显示器。图9图示了并联作用的两个显示器。图10是图示示例复合显示器的框图。图11是图示在其中执行显示器参数优化以确定要用于使用显示器再现输入目标图像的参数和照明的系统的框图。图12是图示组合来自第一投影仪和第二投影仪的图像以产生输出图像的流程图。图13是图示出用于确定什么图像将由多个投影仪中的每个投影仪显示以产生目标图像的方法的流程图。图14是图示具有独立的主光源和辅光源(“提升光源”)以及可以操纵或减弱屏幕上的光的两个成像元件的投射系统的框图。图15是图示如何控制具有主光源和辅(提升)光源的投射系统的光源的流程图。图16图示出具有不同的图像特征和对应的用于辅(提升)光源的强度设定(控制信号)的示例图像数据。具体实施方式贯穿以下描述，阐述了具体细节以提供对本专利技术的更加充分的理解。然而，本专利技术可以在没有这些细节的情况下被实践。在其他实例中，未详细示出或描述公知的元件以避免不必要地使本专利技术模糊不清。因此，说明书和附图应以示例性而非限制性的意义进行看待。组合两个或更多个低动态范围投影仪(投影仪平铺显示(tiling))或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示通过图像数据限定的图像的方法，所述方法包括：通过使用第一成像元件调制来自第一光源的光来生成第一调制光；提供提升光；组合所述提升光和所述第一调制光；以及使用第二成像元件进一步调制所组合的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.15 US 61/994,002;2015.04.15 US 62/148,0411.一种用于显示通过图像数据限定的图像的方法，所述方法包括：通过使用第一成像元件调制来自第一光源的光来生成第一调制光；提供提升光；组合所述提升光和所述第一调制光；以及使用第二成像元件进一步调制所组合的光。2.根据权利要求1所述的方法，其中，组合所述提升光和所述第一调制光包括：使用所述提升光和所述第一调制光二者照射所述第二成像元件的表面。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，组合所述提升光和所述第一调制光包括：将所述提升光和所述第一调制光引导入棱镜。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述提升光均匀地照射所述第二成像元件的所述表面。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述提升光被布置成根据期望的亮度分布来向所述第二成像元件的所述表面提供结构化照明。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述结构化照明在所述第二成像元件的所述表面的一些部分上具有的亮度比所述结构化照明在所述第二成像元件的所述表面的其他部分具有的亮度高，并且所述结构化照明的最高亮度部分的亮度是所述结构化照明的最低亮度部分的亮度的至少两倍。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，操作提升光源包括控制所述提升光源的光输出。8.根据权利要求7所述的方法，其中，控制所述提升光源的光输出至少部分地基于所述图像的对比度。9.根据权利要求8所述的方法，包括：通过处理所述图像的图像直方图来确定所述图像的对比度。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，包括：结合操作提升光源来使所述第一光源变暗。11.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，包括：处理所述图像数据以识别超过阈值大小的任何暗斑，并且响应于识别到超过所述阈值大小的暗斑而关闭所述提升光源。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中，生成所述提升光包括：操作与所述第一光源分离的提升光源。13.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中，生成所述提升光包括：将来自所述第一光源的光引导到所述第二成像元件上。14.根据权利要求13所述的方法，其中，将来自所述第一光源的光引导到所述第二成像元件上包括：控制可变分束器。15.根据权利要求13所述的方法，其中，将来自所述第一光源的光引导到所述第二成像元件上包括：通过具有一个输入端和两个或更多个输出端的开关来传送所述光，其中，所述一个输入端被布置成接收来自所述第一光源的光，所述输出端之一被布置成将所述光传送至所述第二成像元件。16.根据权利要求13或15所述的方法，包括：通过时分多路复用来调整传送至所述第二成像元件的提升光的量。17.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，包括：处理所述图像数据以确定所述图像中存在的最低亮度水平，以及并且以与所述图像中的所述最低亮度水平相对应的水平操作所述提升光源。18.根据权利要求1至16中的任一项所述的方法，包括：处理所述图像数据以模拟光幕照明，确定所述图像中存在的最低可感知亮度水平，以及以与所述最低可感知亮度水平相对应的水平操作所述提升光源。19.根据权利要求1至17中的任一项所述的方法，其中，所述第二成像元件包括空间光调制器。20.根据权利要求1至17中的任一项所述的方法，其中，所述第二成像元件包括LCD面板、LCOS、反射式LCD面板或DMD。21.一种生成用于控制投影仪以根据图像数据来显示图像的信号的方法，所述投影仪包括第一成像元件和提升光，所述第一成像元件被配置成向第二成像元件提供调制光以供所述第二成像元件进一步调制，所述提升光被配置成传送附加照明以供所述第二成像元件调制，所述方法包括：模拟光幕照明以确定所述图像中的最低可感知亮度水平；以及生成将所述提升光设置在与所述最低可感知亮度水平相对应的水平的信号。22.根据权利要求21所述的方法，包括：响应于所述图像数据满足条件而执行模拟光幕照明的步骤。23.根据权利要求22所述的方法，包括：处理所述图像数据以确定所述图像的对比度，其中，所述条件包括确定所述对比度低于阈值。24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述方法包括检测所述图像中的任何暗特征，以及所述条件包括确定所述暗特征中的所有暗特征均小于阈值大小。25.根据权利要求24所述的方法，包括：如果所述暗特征中的任何暗特征大于所述阈值大小，则生成将提升光源设置成关闭的信号。26.根据权利要求21至23中的任一项所述的方法，包括处理所述图像数据以检测所述图像数据中的暗特征，所述方法包括：如果所述暗特征中的任何暗特征大于所述阈值大小，则生成将所述提升光源设置成关闭的信号。27.根据权利要求21至26中的任一项所述的方法，包括：处理所述图像数据以确定所述图像中暗的量，以及如果所述图像主要是暗的，则生成将提升光源设置成关闭的信号。28.根据权利要求21至27中的任一项所述的方法，包括：结合生成降低照射所述第一成像元件的主光源的水平的信号，生成将所述提升光设置在与所述最低可感知亮度水平相对应的水平的信号。29.根据权利要求21至27中的任一项所述的方法，所述方法由所述投影仪中的控制器执行。30.根据权利要求21至27中的任一项所述的方法，所述方法由图像处理系统执行，其中，所述图像处理系统被配置成提供伴有针对所述提升光的控制信号的输出图像数据。31.根据权利要求21至30中的任一项所述的方法，其中，所述提升光均匀地照射所述第二调制器。32.根据权利要求21至30中的任一项所述的方法，其中，所述提升光非均匀地照射所述第二调制器。33.一种光投影仪，包括：第一成像元件，其被配置成向第二成像元件提供调制光以供所述第二成像元件进一步调制；以及提升光，其被配置成向所述第二成像元件传送照明以供所述第二成像元件调制。34.根据权利要求33所述的光投影仪，其中，所述第一成像元件被配置成对来自主光源的光的相位和幅度之一或者对相位和幅度二者进行调制。35.根据权利要求33或34所述的光投影仪，其中，所述提升光与所述主光源分离。36.根据权利要求35所述的光投影仪，其中，所述提升光包括多个光源。37.根据权利要求35所述的光投影仪，其中，所述提升光的多个光源包括多个发光二极管(LED)。38.根据权利要求35所述的光投影仪，其中，所述提升光的多个光源包括多个激光二极管。39.根据权利要求36至38中的任一项所述的光投影仪，其中，所述提升光的所述多个光源被布置在所述第一成像元件的外周周围。40.根据权利要求36至39中的任一项所述的光投影仪，其中，所述提升光的所述光源被按照环形进行布置。41.根据权利要求36至40中的任一项所述的光投影仪，其中，所述提升光的所述光源能够被单独控制以在所述第二成像元件上产生期望的图案的提升光。42.根据权利要求33至34中的任一项所述的光投影仪，其中，所述提升光包括被配置成将来自所述主光源的光直接引导到所述第二成像元件上的光学系统。43.根据权利要求42所述的光投影仪，其中，所述光学系统包括可变分束器。44.根据权利要求33至43中的任一项所述的光投影仪，包括控制器，所述控制器被配置成处理所述图像数据并且输出针对所述第一成像元件和所述第二成像元件以及所述提升光的控制信号。45.根据权利要求44所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成模拟光幕照明以确定所述图像中的最低可感知亮度水平并且将所述提升光设置在与所述最低可感知亮度水平相对应的水平。46.根据权利要求45所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成响应于所述图像数据满足条件而执行模拟光幕照明的步骤。47.根据权利要求46所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成处理所述图像数据以确定所述图像的对比度，其中，所述条件包括确定所述对比度低于阈值。48.根据权利要求46或47所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成检测所述图像中的任何暗特征，并且所述条件包括确定所述暗特征中的所有暗特征均小于阈值大小。49.根据权利要求48所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成：如果所述暗特征的任何暗特征大于所述阈值大小，则将所述提升光源设置成关闭。50.根据权利要求47至49中的任一项所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成：处理所述图像数据以检测所述图像数据中的暗特征；以及如果所述暗特征中的任何暗特征大于所述阈值大小，则将所述提升光源设置成关闭。51.根据权利要求47至50中的任一项所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成：处理所述图像数据以确定所述图像中暗的量；以及如果所述图像主要是暗的，则将所述提升光源设置成关闭。52.根据权利要求47至51中的任一项所述的光投影仪，其中，所述控制器被配置成：结合降低所述第一成像元件的照明水平，将所述提升光设置在与所述最低可感知亮度水平相对应的水平。53.根据权利要求33至52中的任一项所述的光投影仪，其中，所述第二成像元件包括空间光调制器。54.根据权利要求33至52中的任一项所述的光投影仪，其中，所述第二成像元件包括LCD面板、LCOS、反射式LCD面板或DMD。55.一种光投影方法，包括：控制串联布置的多个成像级以产生调制光，以及在不需要低黑色水平时在所述成像级中的最后一级之前选择性地添加光。56.根据权利要求55所述的光投影方法，包括：处理图像数据以确定通过所述图像数据表示的图像的对比度，所述方法包括在所述对比度低于阈值时添加光。57.根据权利要求56所述的光投影方法，包括：通过处理图像直方图来确定所述对比度。58.根据权利要求55至57中的任一项所述的光投影方法，包括：在所述成像级中的最后一级处均匀地分布所添加的光。59.根据权利要求55至58中的任一项所述的光投影方法，其中，控制所述多个成像级包括：控制所述成像级以调制入射在所述成像级上的光的相位和幅度中的一个或更多个。60.根据权利要求55至59中的任一项所述的光投影方法，包括：基于限定要被投影的图像的数据来改变添加的光的量。61.根据权利要求55至57中的任一项所述的光投影方法，包括：在所述成像级中的最后一级处非均匀地分布所添加的光。62.根据权利要求61所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·科扎克，格温·丹贝格，安德斯·巴莱斯塔特，巴维恩·库马兰，詹姆斯·格雷格森，约翰尼斯·米诺，吉尔·罗森菲尔德，
申请(专利权)人：MTT创新公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA