專利名稱：三維立體式投影的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抗雜光噪聲的、用于使信號同步的光同步信號系統(tǒng)中的編碼方案。
背景技術(shù)：
圖1示出了例示三維(3D)圖像投影的幾個基本要求的現(xiàn)有3D成像系統(tǒng)。首先，譬如通過投影裝置顯示一個場景的兩個二維(“2D”)圖像，其中，就透視視線而言，一個圖像與另一個圖像稍有不同。這些透視圖通常將左眼視圖與右眼視圖區(qū)分開。這一般要求雙重圖像記錄，以便提供同一場景的如上所述的兩種透視圖或視圖。但是，這樣的透視圖可以通過處理而得到，或人工生成。圖1圖解了兩個投影儀101，其中之一投影一個場景的左眼透視圖，而另一個同時投影同一場景的右眼透視圖。
盡管同時投影需要兩個投影儀，但通過在投影期間迅速交替改變左右眼透視圖，可以在3D成像系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)單個投影儀。本發(fā)明不要求利用任何特定的儀器或任何特定數(shù)量的攝像機(jī)進(jìn)行3D記錄，只要求可從圖像數(shù)據(jù)中獲得或?qū)С霾⒛軌蝻@示兩個透視圖。
傳統(tǒng)3D成像系統(tǒng)的另一個基本要求是，將投影透視圖之一只展示給左眼或右眼之一，并且將投影透視圖中的另一個只展示給另一只眼睛，以便每個投影透視圖只能被一只眼睛看到。因此，借助于雙重同時投影系統(tǒng)，將阻止觀看者的一只眼睛看到來自一個投影儀的圖像內(nèi)容，并且將阻止另一只眼睛看到來自另一個投影儀的圖像內(nèi)容。
這種阻止，也稱為消除，可以分兩個步驟完成。首先，通過分別成角度偏振透明介質(zhì)102投影同時投影圖像中的每一個，以不同偏振角偏振它們中的每一個。觀看者戴著無源偏振眼鏡103，無源偏振眼鏡103的透鏡相對于它們每一個的偏振角也是偏移偏振的，以便一個透鏡阻止偏振投影圖像的第一個，而另一個透鏡阻止偏振投影圖像的第二個?，F(xiàn)有技術(shù)中生成兩種不同透視圖像的方法包括通過紅色和藍(lán)色編碼來區(qū)分圖像，譬如，供具有藍(lán)色和紅色透鏡的無源眼鏡使用的那些方法。
對于生成3D圖像系統(tǒng)已經(jīng)作了許多嘗試。這里我們關(guān)心的是使用可以利用切換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的左右眼視圖的偏振編碼的系統(tǒng)中的3D成像。例如，在與數(shù)字光處理器(“DLP”)或柵狀光閥(“GLV”)技術(shù)相兼容的系統(tǒng)中，這個領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)通常依賴于集成色輪/偏振過濾器。由于隨著偏振器旋轉(zhuǎn)，也引起圖像的偏振透射軸旋轉(zhuǎn)，所以會產(chǎn)生各種各樣的問題。換句話說，隨著偏振器旋轉(zhuǎn)，左右眼視圖只在偏振器轉(zhuǎn)輪的某些精確旋轉(zhuǎn)位置上完全獨(dú)立。對于轉(zhuǎn)輪的其它位置，圖像將包含不能使用無源偏振視鏡分開的左右眼視圖兩者的少量成分。這導(dǎo)致圖像重影；觀看者有時將看到左右眼視圖的模糊混合，而不是來源于左右眼視圖完全分開的清晰圖像。
像DLP技術(shù)那樣的現(xiàn)代前后投影彩色成像系統(tǒng)應(yīng)用多個濾色器依次將整個彩色圖像的各個元素投影在屏幕上。這些濾色器通常被實(shí)現(xiàn)成濾色器轉(zhuǎn)輪上的分段，而該濾色器轉(zhuǎn)輪以與輸入視頻流同步的速率旋轉(zhuǎn)。通常，這種方案使用與高亮度白色光源相結(jié)合的三種基本視頻成像顏色(紅色、藍(lán)色和綠色)。為了便于圖像的白平衡和某些類型的圖像像差的校正，往往將透明過濾器分段與濾色器轉(zhuǎn)輪合并在一起，使白光穿過而到達(dá)屏幕。
像DLP、微鏡、光柵、或相關(guān)技術(shù)那樣的現(xiàn)有前后投影圖像系統(tǒng)需要高強(qiáng)度白色光源來產(chǎn)生亮圖像。盡管在這些系統(tǒng)中使用了導(dǎo)向透鏡和光學(xué)器件，但在整個投影儀外殼內(nèi)部反射的雜光可以具有相對較高的水平。在這種情況下，一些雜光也可以通過接縫從投影儀的外部泄漏進(jìn)來。當(dāng)我們使用光學(xué)傳感器使投影儀偏振器過濾器轉(zhuǎn)輪與立體效果成像設(shè)備同步時，這種雜光成為一個問題。雜光可以引起傳感器假觸發(fā)并破壞所需頻率和相位鎖定。
為了修正這些成像系統(tǒng)，以便它們支持立體效果三維圖像的傳輸，有必要讓它們提供交替左右眼視圖。例如，使用旋轉(zhuǎn)偏振器和讓觀看者戴上無源眼鏡。交替左右眼視圖由可能不是用在投影儀中的同一濾色器轉(zhuǎn)輪的組成部分的附加濾光裝置提供。在這種情況下，有必要使旋轉(zhuǎn)濾色器轉(zhuǎn)輪的相位、頻率、和其它可能屬性與外部立體效果成像元件同步。這種同步不必通過訪問用于控制濾色器轉(zhuǎn)輪的電子信號而簡單實(shí)現(xiàn)。
雖然可以從個人計(jì)算機(jī)和其它數(shù)字視頻設(shè)備中生成立體效果三維圖像，但現(xiàn)有視頻游戲控制臺缺乏生成視頻同步信號所需的標(biāo)準(zhǔn)接口。應(yīng)用旋轉(zhuǎn)光學(xué)器件的系統(tǒng)的缺點(diǎn)很多。在這些系統(tǒng)中，光學(xué)設(shè)備最好不以固定速率旋轉(zhuǎn)。正如這里所述的那樣，旋轉(zhuǎn)控制改進(jìn)是通過每隔如周期性干擾信號和協(xié)作處理裝置指示的旋轉(zhuǎn)子間隔操縱旋轉(zhuǎn)光學(xué)器件的速度實(shí)現(xiàn)的。
已公布專利申請US 2005/0041163A1描述了附在數(shù)字光處理器(“DLP”)投影儀內(nèi)濾色器轉(zhuǎn)輪上的分段偏振器的使用。它未描述投影儀透鏡光學(xué)器件與旋轉(zhuǎn)偏振器之間與偏振敏感度有關(guān)的任何所需關(guān)系。因此，投影透鏡和其它光學(xué)器件可能會破壞偏振編碼圖像信號。它對過濾器轉(zhuǎn)輪與偏振轉(zhuǎn)輪之間所需的同步的細(xì)節(jié)未加描述，對幀序列與其它類型的視頻輸入之間的差異也未作任何介紹。這一現(xiàn)有技術(shù)不適用于諸如隔行掃描視頻流之類的所有類型的視頻輸入。這里通過引用將上述專利申請全文合并于此。
美國專利5,993,004描述了使用用于調(diào)制的偏振維持光學(xué)器件和專用控制信號、具有空間光調(diào)制器和偏振調(diào)制器的立體效果顯示器。一般說來，這一方案并不象我們的發(fā)明那樣使用旋轉(zhuǎn)或交替偏振器或數(shù)字反射鏡設(shè)備(“DMD”)和DLP技術(shù)。這里通過引用將上述專利申請全文合并于此。
已公布美國專利申請2005/0046700A1描述了處理至少四個獨(dú)立視頻圖像序列、以便將多個圖像視圖同時投影在屏幕上的兩個視頻處理設(shè)備。在高層次上，這一方案并不象我們的發(fā)明那樣使用旋轉(zhuǎn)或交替偏振器或DMD/DLP技術(shù)。這里通過引用將上述專利申請全文合并于此。
已公布美國申請2003/0112507描述了有關(guān)DMD設(shè)備的兩個實(shí)施例，兩者都使用依次受到驅(qū)動以提供同一圖像的不同眼睛視圖的DMD設(shè)備的不同行或列。這一方案并不象我們的發(fā)明那樣涉及旋轉(zhuǎn)或交替偏振器或DLP技術(shù)的使用。這里通過引用將上述專利申請全文合并于此。
已公布美國申請2003/0214631描述了具有分束器以產(chǎn)生兩條光路的投影儀，每條光路穿過固定偏振器，其后用特殊光學(xué)系統(tǒng)將它們重新組合在一起。這一方案并不象我們的發(fā)明那樣使用旋轉(zhuǎn)或交替偏振器或DMD/DLP技術(shù)。這里通過引用將上述專利申請全文合并于此。
美國專利1,879,793描述了以某種方式使膠片經(jīng)過投影儀的速率與外部偏振轉(zhuǎn)輪或滑片同步的原始運(yùn)動畫面投影系統(tǒng)(與后來用在IMAX 3D應(yīng)用中的那些類似)。由于需要特殊膠片處理技術(shù)，這種方案不使用DLP技術(shù)，且不可推廣到DLP技術(shù)。這里通過引用將上述專利申請全文合并于此。
在個人計(jì)算機(jī)(“PC”)產(chǎn)業(yè)中，液晶顯示器(“LCD”)的光學(xué)快門眼鏡已經(jīng)成為用于觀看彩色3D圖像的陰極射線管(“CRT”)和投影儀的標(biāo)準(zhǔn)。但是，這需要有源眼鏡(在每個透鏡中具有小型液晶監(jiān)視器或快門)，而且需要電池和與數(shù)據(jù)源連接以便達(dá)到同步的目的。這些解決方案也傾向于費(fèi)用昂貴，每次只可用于有限數(shù)量的用戶，且在長時間使用之后傾向于引起眼睛疲勞。這些眼鏡通常使用包含在每種現(xiàn)代視頻適配卡接口中的顯示數(shù)據(jù)通道工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這種數(shù)據(jù)通道向眼鏡發(fā)出PC已經(jīng)調(diào)換了它的眼睛視圖的信號。
總的來說，現(xiàn)有技術(shù)中的各種技術(shù)要求對投影儀過濾器轉(zhuǎn)輪的內(nèi)部進(jìn)行修改，且未提供利用傳統(tǒng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。在含糊描述必須使信號與偏振器“同步”、而未提供技術(shù)說明的現(xiàn)有技術(shù)中，未區(qū)分幀順序和隔行掃描技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)未規(guī)定對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說并不顯而易見的控制電路的任何形式。
一般說來，由于從過濾器轉(zhuǎn)輪開始經(jīng)過投影路徑的其余部分必須保持光偏振，現(xiàn)有技術(shù)要求投影儀使用對偏振不敏感的內(nèi)部光學(xué)器件。這意味著必須使用特殊光學(xué)器件，且必須避免對偏振敏感的涂層，從而既增加了復(fù)雜性又提高了實(shí)現(xiàn)成本。在本發(fā)明中不存在這樣的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種通過使其間的過濾器轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)以檢測放置在其上的標(biāo)記來控制光發(fā)射器/接收器對的方法。光發(fā)射器是用一旦被光接收器檢測到就加以解碼的編碼可檢測位流驅(qū)動的。
驗(yàn)證檢測到的編碼位流中的中斷是否由標(biāo)記引起牽涉到讀取解碼位流以檢測丟失位。
一種能夠根據(jù)接收數(shù)字圖像數(shù)據(jù)來投影3D立體式圖像的裝置包括接收包括同步信號的立體式圖像數(shù)據(jù)的輸入端。同步信號指示在任何特定時刻多個圖像位流的哪一個出現(xiàn)在圖像數(shù)據(jù)中。其上放置有標(biāo)記的電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)過濾器位于分別使立體式圖像數(shù)據(jù)中的圖像流偏振的投影立體式圖像數(shù)據(jù)的路徑中。該標(biāo)記用于通過中斷發(fā)射器/接收器環(huán)路中的編碼LED傳輸而使裝置同步。信號被標(biāo)記中斷，以使發(fā)射器/接收器能夠驗(yàn)證標(biāo)記是否存在。
當(dāng)結(jié)合下面的描述和附圖來考慮時，本發(fā)明的這些和其它方面和優(yōu)點(diǎn)將得到更好理解。但是，應(yīng)該明白，雖然下面的描述給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和它們的許多具體細(xì)節(jié)，但給出的下面的描述只是說明性的，而不是限制性的?？梢栽诓幻撾x本發(fā)明的精神的情況下，在本發(fā)明范圍內(nèi)作出許多改變和修正，并且本發(fā)明包括所有這樣的修正。


圖1圖解了用于3D成像的現(xiàn)有技術(shù)雙重投影系統(tǒng)；圖2圖解了基本的現(xiàn)有技術(shù)DLP投影系統(tǒng)；圖3A圖解了用圖2的示范性DLP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明；圖3B圖解了具有相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)幀的翻頁信號；
圖4圖解了相位和頻率檢測器；圖5圖解了環(huán)路濾波器；圖6圖解了相位和頻率鎖定；圖7圖解了具有測速計(jì)傳感器速度檢測器的轉(zhuǎn)輪；圖8圖解了外部濾色器轉(zhuǎn)輪傳感器實(shí)現(xiàn)；圖9圖解了具有帶通傳感器的調(diào)制LED；圖10圖解了操作圖9的調(diào)制LED的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；圖11圖解了游戲平臺的通用適配器；圖12圖解了與USB設(shè)備和3D電視耦接的典型游戲平臺USB堆棧；圖13圖解了提取游戲平臺vsync信號的流程圖；圖14A-C圖解了雙過濾器轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的流程圖和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；圖15A-C圖解了干擾合成器的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；圖16圖解了干擾合成器；圖17圖解了干擾合成器的波形分析；圖18圖解了利用降低了硬件要求的步進(jìn)電機(jī)控制的立體式投影系統(tǒng)；圖19A-B圖解了步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動信號；圖20A-B圖解了供圖18的系統(tǒng)使用的偏振過濾器轉(zhuǎn)輪；圖21圖解了過濾器轉(zhuǎn)輪的電機(jī)控制器使用的相關(guān)輸入；以及圖22圖解了電機(jī)控制器編程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了生成三維(“3D”)圖像，需要代表3D場景的兩條視線的兩個獨(dú)立二維(“2D”)圖像—由人的每只眼睛觀看到的一個2D圖像對每只眼睛來說是排它的。圖1中示出的裝置是使用兩個投影設(shè)備以同時疊加圖像并實(shí)現(xiàn)立體效果顯示的傳統(tǒng)3D投影系統(tǒng)。
參照圖1，圖1圖解了現(xiàn)有技術(shù)的三維投影系統(tǒng)100。這種現(xiàn)有技術(shù)利用了兩個分立投影儀101，每個投影儀101投影相同的場景，但每個投影儀101以與人左眼視線和右眼視線之間的不同透視相對應(yīng)的稍有不同的透視圖進(jìn)行投影。偏振玻璃(或其它材料)過濾器102放在來自兩個投影儀中的每一個的投影光束的路徑中。這些過濾器的偏振角相互偏移90°。為了使觀看者感覺到三維投影圖像，觀看者的左眼必須能夠感覺到來自一個投影儀的指定左眼的二維投影圖像，而同時過濾掉來自另一個投影儀的指定右眼的二維投影圖像，對于右眼亦如此。這是通過為觀看者配備無源偏振眼鏡完成的，在無源偏振眼鏡中，每個透鏡的偏振相對于放在投影儀上的過濾器之一偏移了90°。因此，向觀看者左眼和右眼中的每一個展示共同引起觀看者三維圖像感覺的相應(yīng)、分立、稍有不同的預(yù)選二維圖像。
如圖1所示的設(shè)置要求觀看者戴上便宜的偏振眼鏡103，但傳達(dá)豐富多彩的3D圖像。上述系統(tǒng)的不足之處在于，需要專用3D轉(zhuǎn)換硬件和軟件來預(yù)處理圖像，而該專用3D轉(zhuǎn)換硬件和軟件并不是廣泛可得的。這同一個缺點(diǎn)也禁止了包括基于液晶的設(shè)備的其它3D投影系統(tǒng)的采用。另外，還需要表面不去偏振的專用屏幕來觀看這些圖像。最近，人們宣布了幾種聲稱能通過投影來自雙投影儀的兩個分立圖像、無需眼鏡就可以提供3D圖像的系統(tǒng)；這種方案要求仔細(xì)對準(zhǔn)觀看者和投影儀，不適用于多人觀看同一圖像。
最后，系統(tǒng)成本至少是單投影儀顯示系統(tǒng)的兩倍，并且由于要求在兩個投影儀和偏振元件之間適當(dāng)對準(zhǔn)，這種系統(tǒng)不容易攜帶。類似地，現(xiàn)有3D電影是用昂貴的多攝像機(jī)系統(tǒng)制作的，利用了數(shù)字重新灌制或類似的昂貴膠片處理技術(shù)；這種高成本禁止了3D觀看系統(tǒng)例如在家庭影院中的廣泛采用。
本發(fā)明提供了利用無源眼鏡的3D觀看，因此降低了成本并避免了眼睛疲勞和與各種交替相關(guān)聯(lián)的色彩感受問題。它可以與基于流行的DLP技術(shù)的單投影源一起使用，并且可以被實(shí)現(xiàn)成投影系統(tǒng)的組成部分或被實(shí)現(xiàn)成可以放在投影儀前端的附加外設(shè)或臺架。本發(fā)明利用了配備在流行軟件包中的現(xiàn)有技術(shù)3D接口支持，譬如，包括像java3DTM那樣的變體的OpenGLTM或Direct3DTM應(yīng)用程序編程接口(“API”)。這種接口與當(dāng)前使用的絕大多數(shù)3D圖像軟件和程序兼容。所有這些API都生成具有左/右眼透視圖的數(shù)字內(nèi)容，供像上述有源快門眼鏡那樣的可替代技術(shù)使用；這種內(nèi)容無需加以修改就可以供我們提出的發(fā)明使用。同步是由設(shè)備驅(qū)動器提供的，左/右內(nèi)容是在這些API中自動提供的，你只需告訴OpenGLTM或Direct3DTM立體放映，其同時將圖像流存放在存儲器中。設(shè)備驅(qū)動器負(fù)責(zé)將它發(fā)送到它需要去的地方(例如，兩個投影儀、具有翻頁功能的一個投影儀、具有隔行掃描立體系統(tǒng)的一個投影儀)。其它類型的數(shù)字內(nèi)容可能需要經(jīng)過預(yù)處理，以生成與3D成像技術(shù)相容的左/右眼視圖；但是，對于像數(shù)字電影或電子圖像那樣的某些類型的內(nèi)容，這種處理是相當(dāng)直截了當(dāng)?shù)?像廣播電視那樣的其它類型的內(nèi)容需要另外更復(fù)雜的處理以使3D觀看成為可能)。
參照圖2，圖2圖解了示范性DLP系統(tǒng)209的基本原理。白色光源201經(jīng)過聚光透鏡202聚焦，然后穿過旋轉(zhuǎn)濾色器轉(zhuǎn)輪203。過濾器轉(zhuǎn)輪可以包含用于產(chǎn)生視頻和圖形圖像的三原色(紅色、綠色和藍(lán)色)，或其它不同顏色。本發(fā)明不局限于只使用旋轉(zhuǎn)濾色器轉(zhuǎn)輪?？梢源嬖诨蚩梢蚤_發(fā)出提供包含可以用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的投影圖像(譬如，數(shù)字幀順序圖像，不管是不是立體式的)的直接光束的其它技術(shù)。所提出的發(fā)明一般可應(yīng)用于任何光源投影系統(tǒng)，通常為不依賴于偏振來產(chǎn)生圖像本身的單光源。換句話說，所使用的成像設(shè)備的光輸出的偏振必須是隨機(jī)的。當(dāng)前提出的發(fā)明使用偏振技術(shù)來產(chǎn)生3D效果，因此，在本發(fā)明中，依賴于偏振技術(shù)的投影系統(tǒng)本身可能會干擾偏振的實(shí)現(xiàn)。
如圖2所示，來自視頻源，尤其是譬如來自個人計(jì)算機(jī)、DVD、存儲格式、或電視信號的光束穿過濾色器轉(zhuǎn)輪203，穿過聚焦透鏡204，照射在受固件驅(qū)動的DMD 205上。其它可能的視頻源包括柵狀光閥和相位改變顯示技術(shù)。
使被DMD處理后的圖像內(nèi)容與旋轉(zhuǎn)濾色器轉(zhuǎn)輪同步，以便在聚焦后的光穿過旋轉(zhuǎn)過濾器轉(zhuǎn)輪的同時，當(dāng)紅色過濾器分段與DMD對準(zhǔn)時，使期望圖像的紅色內(nèi)容照射在DMD上。當(dāng)綠色過濾器分段與DMD對準(zhǔn)時，使綠色圖像內(nèi)容照射在DMD上，以此類推。于是，對于通過這樣DLP系統(tǒng)投影的每個圖像幀，濾色器轉(zhuǎn)輪和DMD一起操作，以便依次投影每個圖像幀的幾個色彩平面。然后，通過附加投影光學(xué)器件206將圖像的按順序的各部分聚焦在屏幕207上，以產(chǎn)生可以是靜止圖像或運(yùn)動畫面的適當(dāng)2D圖像。前投影系統(tǒng)投影的圖像可以從屏幕207上與投影儀器相同的一側(cè)212觀看。后投影圖像可以從與投影儀儀器相反的一側(cè)211觀看。
如果如圖2所示的系統(tǒng)以足夠高的幀速率處理三色內(nèi)容，那么視覺暫留將使觀看者感覺到屏幕上的全色穩(wěn)定2D圖像，其中幀速率是以每秒的幀數(shù)量度的。這種技術(shù)有許多種變體，包括使用2或3個DMD設(shè)備來產(chǎn)生最終圖像的系統(tǒng)、和應(yīng)用后投影和前投影技術(shù)兩者的系統(tǒng)。諸如聚光透鏡和投影透鏡之類用在光路中的光學(xué)元件的細(xì)節(jié)也可以改變，它們不是本發(fā)明的本質(zhì)部分。如圖1所示的雙投影儀裝置可以由例如兩個DLP投影儀組成。由于其性能和低成本，DLP正變成許多大屏幕投影電視、便攜式個人計(jì)算機(jī)投影儀、和類似應(yīng)用的優(yōu)選技術(shù)。
圖3A圖解了包括旋轉(zhuǎn)偏振過濾器306的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，其中旋轉(zhuǎn)偏振過濾器306安裝在現(xiàn)有DLP投影儀309的前端，現(xiàn)有DLP投影儀309可以作為前或后投影系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的變體允許供后投影系統(tǒng)使用，并允許將本發(fā)明整合在投影儀的內(nèi)部。在可替代實(shí)施例中，也可以用為相同目的(即，以2種不同正交偏振狀態(tài)交替地調(diào)制光)服務(wù)的杠桿臂或類似線性位移設(shè)備取代旋轉(zhuǎn)偏振部件。在例如時分多路復(fù)用(“TDM”)視頻流中，PC發(fā)送與像上面討論過的API那樣的工業(yè)約定相容的翻頁立體圖像。翻頁指的是依次發(fā)送交替的左右眼視圖或幀，其傳輸速度或更新速率可以從幾Hz到幾百Hz變化。盡管它們一起起產(chǎn)生3D效果的作用，但左右眼視圖也常常被分開稱為圖像流。
注意，除了偏振器之外，在光路中不可存在任何附加光學(xué)器件，除非它們維持光的偏振狀態(tài)。如果打算將偏振轉(zhuǎn)輪整合到投影儀內(nèi)，這是重要的考慮因素。所得圖像也必須投影在維持反射光或像在后投影系統(tǒng)中那樣的折射光的偏振的屏幕或其它表面上。這樣的屏幕可從市場上購買到，例如，由德國漢堡(Hamburg)的ScreenTechTM和美國印地安那州(Indiana)Warsaw的DaliteTM提供的屏幕。我們還應(yīng)該注意到，我們的發(fā)明可以應(yīng)用于除了DMD/DLP之外的其它類型的圖像投影技術(shù)，例如，最近提出的柵狀光閥(“GLV”，)技術(shù)。GLV是DLP和其它光引擎投影技術(shù)的替代品，其中，將衍射光柵和液晶技術(shù)組合在一起用于生成適合前或后投影系統(tǒng)的2D圖像。
借助于本發(fā)明，可以用無源偏振眼鏡觀看全色3D圖像。所提出的發(fā)明旨在與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)線性偏振3D眼鏡一起作用，其中工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)線性偏振3D眼鏡在取左眼和右眼的中間為0°的情況下的正交偏振取向?yàn)樽笱巯鄬τ?°為-45°，而右眼相對于0°為+45°。顯然，這些角取向不是本發(fā)明所要求的，而只是為了工業(yè)相容性而選擇的。對于利用其它角關(guān)系的實(shí)現(xiàn)，可以容易地對本發(fā)明加以調(diào)整。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，顯而易見，對本發(fā)明作少許調(diào)整將允許使用其透鏡具有不同偏振取向、以及圓或橢圓偏振狀態(tài)的無源眼鏡。圓或橢圓偏振無源眼鏡可從市場上購買到。
眾所周知，給定足夠快的視頻更新速率，和給定一系列適當(dāng)呈現(xiàn)的2D圖像，人眼的視覺暫留將使其感覺到真正彩色的3D圖像。這樣，通過實(shí)現(xiàn)要放置在投影儀的輸出孔徑上的外部設(shè)備，可以將現(xiàn)有DLP投影儀升級以投影3D圖像，從而不需要對原投影儀硬件或固件加以修改。注意，為了利用本發(fā)明取得這種效果，必須使用幀順序視頻信號。幀順序視頻信號描述了交替的指定左眼和指定右眼的圖像的時分多路復(fù)用信號。這意味著投影系統(tǒng)依次接收和處理各自代表左眼視圖或右眼視圖的單獨(dú)發(fā)送的圖像。盡管與許多數(shù)字立體式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖一樣，隨著每個投影幀交替改變左眼視圖和右眼視圖可能是理想的，但是通過利用人眼的視覺暫留，其它設(shè)計(jì)也可以產(chǎn)生基本上3D的效果。
視頻輸入信號輸入立體信號(例如，圖3A的301)通常是特意為3D立體成像而生成的信號，例如，用雙透鏡攝像機(jī)拍攝的計(jì)算機(jī)軟件視頻。但是，輸入圖像數(shù)據(jù)可以來自像視頻游戲機(jī)、PC、或數(shù)字電視數(shù)據(jù)那樣的源。立體VGA信號、和來自數(shù)字電纜箱和DVD播放器的像DDC、HDMI、High Def(高清電視)、Multi Media Interface(多媒體接口)、和Y-Pr-Pb那樣新添的信息也是適用的。本發(fā)明的最低要求是包含立體視頻數(shù)據(jù)的輸入，這意味著可以從視頻數(shù)據(jù)中獲得、導(dǎo)出、或處理雙左/右圖像。視頻數(shù)據(jù)也可以通過分組、幀、或信元發(fā)送，其中的首標(biāo)信息可以用于指示有效載荷中的左或右眼內(nèi)容。在這樣的實(shí)現(xiàn)中，可以在因特網(wǎng)上發(fā)送3D電影，并無限地存儲3D電影，或在接收到它時，譬如，以實(shí)時視頻流的方式投影3D電影以進(jìn)行觀看。像HDMI那樣的一些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號需要實(shí)現(xiàn)從輸入視頻數(shù)據(jù)中提取同步信號(翻頁信號)的初級電路。因此，利用將其輸出的提供給相位/頻率檢測器的翻頁提取器使HDMI輸入流適用于本發(fā)明。HDMI輸入配有有關(guān)輸入數(shù)據(jù)的翻頁信息。對于當(dāng)前所述的實(shí)施例，我們假設(shè)輸入視頻信號是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)立體VGA信號。
“DDC”能力嵌在VGA標(biāo)準(zhǔn)中，“DDC”能力是通常用雙向串行總線實(shí)現(xiàn)的低帶寬數(shù)字消息接口，與左/右圖像并行地發(fā)送指示當(dāng)前正在發(fā)送左圖像或右圖像的哪一種的翻頁信號。
像立體VGA那樣的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議為輸入幀提供了固定的已知速率，例如，60Hz、85Hz、100Hz、或120Hz，立體圖像速率是那個值的一半，從而每秒各發(fā)送該數(shù)量一半的左右眼幀/圖像中的每一種。許多計(jì)算機(jī)程序也提供了包含立體VGA信號的諸如視頻游戲、建筑圖形程序、CAD程序、和醫(yī)學(xué)成像程序的數(shù)字立體圖像源。
參照圖3A，圖3A圖解了用傳統(tǒng)DLP投影儀309實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)造性3D投影系統(tǒng)350。輸入立體視頻信號(例如，TDM幀順序)301被傳統(tǒng)DLP投影儀接收，然后傳統(tǒng)DLP投影儀解碼和投影視頻圖像。與DLP投影儀并行，本發(fā)明接收輸入立體視頻同步信號并提取嵌在其中的立體同步信號302，即，翻頁信號，并將它提供給相位和頻率檢測器(“相位/頻率檢測器”)303。立體同步信號指示在任何時刻兩種立體圖像的哪一種出現(xiàn)在視頻流中。在本發(fā)明中，兩種立體圖像流中的每一種將被調(diào)制成指定左眼的或指定右眼的。提取電路是實(shí)現(xiàn)眾所周知的DDC翻頁協(xié)議的眾所周知的VGA場轉(zhuǎn)換器電路。佛羅里達(dá)州West Palm Beach的eDimensionalTM公司提供了用于連接立體VGA信號、然后與視頻流一起輸出翻頁信號的電路。眾所周知的DDC算法也可以通過在各種處理器中的任何一種上執(zhí)行它而人工實(shí)現(xiàn)。
通過在301上實(shí)現(xiàn)簡單切換器，可以將輸入2D信號直接切換到DLP系統(tǒng)并繞過3D成像電路。可選地，3D成像路徑上可以配有自動檢測輸入多圖像流并自動將那些信號發(fā)送到本發(fā)明的3D生成技術(shù)的檢測電路。這樣的自動激活選項(xiàng)也可以被人工禁用。這些可替代實(shí)施例被認(rèn)為是對本發(fā)明的簡單調(diào)整，并不落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍之外。
場轉(zhuǎn)換器輸入信號被提取翻頁信號的場轉(zhuǎn)換器接收，如上所述，翻頁信號指示左或右眼睛數(shù)據(jù)的哪一種出現(xiàn)在信號中。在本發(fā)明的電路使用翻頁數(shù)據(jù)的同時，繼續(xù)將視頻數(shù)據(jù)提供給DLP投影儀。場轉(zhuǎn)換器的輸出信號361(圖3B)在左眼視圖的指示符和右眼視圖的指示符之間交替改變。在受限制的實(shí)施例中，這個輸出信號可以像圖3B中示出的那樣，是簡單二進(jìn)制方波輸出，并將它提供給相位/頻率檢測器。方波361指示例如邏輯“1”(或高電壓電平)對應(yīng)于視頻流362中指定為“R”的右眼數(shù)據(jù)。邏輯“0”指示在圖像數(shù)據(jù)362中發(fā)送的指定為“L”的相應(yīng)左眼圖像。
相位/頻率檢測器本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用正邊沿觸發(fā)或邊沿敏感觸發(fā)來生成所需信號?？商娲鷮?shí)施例可以使用根據(jù)越過預(yù)選閾值的信號幅度來切換信號的電平敏感觸發(fā)。由于信號幅度電平可以因諸如噪聲和接地移位那樣的影響而漂移或移動，電平敏感性暗示著持續(xù)期間中的可變性。因此，在特定移位電平上下必須設(shè)有規(guī)定的容差，以便在實(shí)際設(shè)計(jì)中顧及這些因素。
參照圖3A，相位頻率檢測器303將過濾器轉(zhuǎn)輪306的旋轉(zhuǎn)速度與場轉(zhuǎn)換器302輸出的翻頁信號361的頻率相比較。當(dāng)左右眼視圖中的每一個透過過濾器并到達(dá)可視屏幕上時，有必要使過濾器轉(zhuǎn)輪處在某個旋轉(zhuǎn)位置上。當(dāng)正在投影左眼圖像時，偏振過濾器轉(zhuǎn)輪必須以特定偏振角過濾它，以便阻止圖像到達(dá)觀看者的右眼，其中，觀看者戴著適當(dāng)?shù)钠駸o源眼鏡。這種阻止是通過讓過濾器轉(zhuǎn)輪將圖像以相對于觀看者眼鏡右側(cè)透鏡偏移了90°的角度偏振來完成的。因此，相位/頻率檢測器使輸入翻頁信號與它從測速計(jì)傳感器310和311接收的旋轉(zhuǎn)信息同步。如果過濾器轉(zhuǎn)輪不可接受地滯后或超前于翻頁信號，則相位/頻率檢測器將校正信號輸出到據(jù)此調(diào)整過濾器轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)速度的過濾器轉(zhuǎn)輪電機(jī)控制器305。與電平敏感設(shè)計(jì)相比，在相位/頻率檢測器中實(shí)現(xiàn)正邊沿觸發(fā)電路提供了最敏銳的時間檢測。
該DLP投影儀輸出和視頻流同步可以部分地用圖4中示出的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，圖4圖解了相位/頻率檢測器的一個實(shí)施例。相位/頻率檢測器的一個輸入端401接收場轉(zhuǎn)換器的輸出320。另一個輸入端402接收來自測速計(jì)傳感器電路的輸出330。這個電路的輸出將是只有當(dāng)過濾器轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)速度在相位和頻率方面都與輸入翻頁信號適當(dāng)同步時，才等于電壓源407和408的中點(diǎn)的電壓。在當(dāng)前實(shí)施例中，在408上接地電壓(0)的情況下實(shí)現(xiàn)407上的5V電壓源。當(dāng)在410上輸出2.5V時，這個電路將表明同步或靜態(tài)操作。偏離同步，無論是滯后還是超前，都將引起相位/頻率檢測器將不同于理想2.5V輸出的相應(yīng)校正信號410輸出到電機(jī)控制器。如果測速計(jì)信號和相位/頻率檢測器輸出漂移成相互不同步，那么，相位/頻率檢測器的輸出將與漂移量成正比，并輸出使電機(jī)控制器提高或降低電機(jī)速度的正或負(fù)信號。
參照圖4，觸發(fā)電路401和402可以用芯片類型74LS174實(shí)現(xiàn)；AND門403可以是74LS21；而反相器404可以是74LS04。PFET 405和NFET 406構(gòu)成眾所周知的電荷泵配置，并且應(yīng)該適當(dāng)設(shè)置其規(guī)格，以操控驅(qū)動電機(jī)控制信號所需的電流。
如上所述，相位/頻率檢測器接收來自場轉(zhuǎn)換器的左/右信號。最后，本發(fā)明使用這些左右指示符來控制偏振過濾器轉(zhuǎn)輪，以便當(dāng)正將左眼數(shù)據(jù)向屏幕投影時，偏振過濾器轉(zhuǎn)輪處在這樣的位置，其中轉(zhuǎn)輪的偏振角使左眼投影圖像以預(yù)選角度偏振，而右眼投影圖像被過濾器轉(zhuǎn)輪以不同的預(yù)選角度偏振。這些預(yù)選偏振角是借助于對觀看者戴的無源眼鏡透鏡的偏振角的預(yù)先了解而選擇的。偏振的角度與無源眼鏡的偏振角相結(jié)合將防止投影的左眼圖像被觀看者右眼看到，反之亦然。
正如圖3A中示出的那樣，到相位/頻率檢測器的第二輸入330是旋轉(zhuǎn)過濾器轉(zhuǎn)輪的頻率。這個頻率是由與過濾器轉(zhuǎn)輪耦接的測速計(jì)傳感器311檢測到的。相位/頻率檢測器形成到反饋環(huán)路的輸入，以控制偏振過濾器轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)速度，從而保持過濾器轉(zhuǎn)輪和立體視頻流之間的相位和頻率鎖定?？梢詫⑾辔绘i定控制在固定的可接受偏移之內(nèi)。
環(huán)路濾波器和電機(jī)控制器圖5中示出的環(huán)路濾波器將在輸入端511上接收相位/頻率檢測器的輸出并將其轉(zhuǎn)換成512上的DC輸出，該DC輸出的幅度與相位/頻率檢測器檢測的偏移量成正比，而其符號與偏移方向相對應(yīng)。平衡點(diǎn)是相位/頻率電路的上下電壓干線之間的中點(diǎn)，對于0-5V系統(tǒng)，它將是2.5V，或?qū)τ?/-電源，它將是0V。環(huán)路濾波器的輸出信號將驅(qū)動過濾器轉(zhuǎn)輪的電機(jī)控制器。
這個環(huán)形電路的電容器的規(guī)格可以設(shè)為電容器510大約0.1μF，電容器509大約0.22μF，而電阻器507是4.7kΩ。這些部件的規(guī)格應(yīng)該選擇成順從整個系統(tǒng)的增益/相位響應(yīng)，包括電機(jī)控制放大器的增益，所有這些都是電子設(shè)計(jì)中普遍接受的原理。
常常用于像在DVD播放器中那樣驅(qū)動光盤旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)成主軸電機(jī)驅(qū)動器ASIC可以用作電機(jī)控制器305，可以將典型的DVD電機(jī)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)成當(dāng)前實(shí)現(xiàn)中的電機(jī)307。也可以用固件或軟件313將DSP(微處理器控制器)實(shí)現(xiàn)和編程成電機(jī)控制器，譬如，德克薩斯儀器公司的TMS320LF2401A。電機(jī)最好是包括霍耳效應(yīng)傳感器的三相無刷DC電機(jī)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以針對特定應(yīng)用和環(huán)境選擇和/或設(shè)計(jì)上述部件中的任何一個，而不偏離本發(fā)明的精神。例如，可以使用其速度對輸入電壓作出響應(yīng)并與輸入電壓成正比的任何簡單電機(jī)。也可以將電機(jī)與過濾器轉(zhuǎn)輪耦接，以便摩擦輪(例如，橡膠輪)在它的邊緣上提供轉(zhuǎn)動力。此外，為了實(shí)現(xiàn)成半導(dǎo)體芯片，顯然可以修改電路元件的規(guī)格。
測速計(jì)傳感器轉(zhuǎn)輪測速計(jì)311的示范性實(shí)施例是過濾器轉(zhuǎn)輪在它的外圍附近包含標(biāo)記312的那一種，該測速計(jì)傳感器包含與光敏二極管(檢測器)對準(zhǔn)的光源，同時，過濾器轉(zhuǎn)輪在它們之間旋轉(zhuǎn)，它的標(biāo)記直接在光源和檢測器之間經(jīng)過。每當(dāng)標(biāo)記在光源和光敏二極管之間經(jīng)過時，就生成電脈沖并將該電脈沖發(fā)送到相位/頻率檢測器。這樣的實(shí)施例可以在過濾器轉(zhuǎn)輪上實(shí)現(xiàn)黑斑或光斑，或某種其它標(biāo)記或多個其它標(biāo)記，這使測速器件針對每個完整圈、或過濾器轉(zhuǎn)輪的已知幾分之一圈生成一個脈沖。
圖6圖解了兩個方波信號之間的相位和頻率鎖定的例子。第一方波601可以代表相位/頻率檢測器接收的同步信號，而第二方波602可以代表測速計(jì)傳感器系統(tǒng)310和311的輸出。起邊沿觸發(fā)器件作用的相位和頻率檢測器將輸出控制信號以提高或降低過濾器轉(zhuǎn)輪電機(jī)使過濾器轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的速度，以使得從測速計(jì)傳感器系統(tǒng)接收的測速計(jì)信號602趨向于與同步信號601的相位匹配。這種相位鎖定圖示為兩個信號的上升前沿都出現(xiàn)在同一時刻603。頻率鎖定圖示為這兩個信號波的上升沿的持續(xù)同時性604。
參照圖7，圖7圖解了測速計(jì)傳感器的實(shí)施例。如箭頭所指的那樣，具有標(biāo)記712的偏振過濾器轉(zhuǎn)輪703在紅外發(fā)光二極管702和光敏檢測器701之間旋轉(zhuǎn)。
隨著標(biāo)記經(jīng)過LED光路，檢測器將脈沖705發(fā)送到如下所述的n份分配電路。假觸發(fā)的可能來源也許是704所示的進(jìn)入系統(tǒng)的雜光。
“n份分配”電路310與測速計(jì)傳感器的輸出端連接，以便針對配備在過濾器轉(zhuǎn)輪上的分立偏振窗的數(shù)量加以調(diào)整。根據(jù)過濾器轉(zhuǎn)輪的一圈所代表的不同偏振角的數(shù)量，“n份分配”電路將變更發(fā)送到相位/頻率檢測器的脈沖頻率。這樣的“n份分配”電路在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，因此，這里無需作進(jìn)一步討論。舉例來說，“4份分配”電路在過濾器轉(zhuǎn)輪的每一圈內(nèi)從測速計(jì)傳感器接收一個電子脈沖，并在過濾器轉(zhuǎn)輪的每四分之一圈內(nèi)輸出一個脈沖，即，“4份分配”電路使脈沖計(jì)數(shù)提高到四倍。如果旋轉(zhuǎn)過濾器轉(zhuǎn)輪由諸如偏振玻璃那樣的偏振材料的均勻完整樣本制成，那么，與通過過濾器轉(zhuǎn)輪的中心投影圖像相比，在投影圖像的光束有點(diǎn)接近轉(zhuǎn)輪的邊緣地穿過過濾器轉(zhuǎn)輪的假設(shè)下(例如，參見圖15C)，將存在四個過濾投影圖像的分立90°偏振角狀態(tài)。因此，“n份分配”電路將使輸出脈沖增加到四倍，一些其它數(shù)字取決于在過濾器轉(zhuǎn)輪中提供多少個分立過濾狀態(tài)“n”。
顯而易見，本發(fā)明允許旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪擁有任意個偏振分段。根據(jù)上面的討論，還顯而易見，在相位/頻率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的信號的最大相位偏移與轉(zhuǎn)輪中的偏振狀態(tài)數(shù)之間存在某種關(guān)系。例如，如果來自測速計(jì)的每個輸出脈沖代表轉(zhuǎn)輪的一圈，那么，我們擁有系統(tǒng)可以工作的四個分立狀態(tài)空間。將整個旋轉(zhuǎn)周期分為4份得出用度數(shù)表示為任意常數(shù)k加位周期的幾分之一的最大相位偏移(即，最大相位偏移＝k+360/4)。這指的是場轉(zhuǎn)換器的四分之一位周期的最大相位偏移(在整個討論中，為了便于說明，我們假設(shè)使用了沒有窗口分段的單一偏振輪；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地對細(xì)節(jié)加以改變，以顧及不同的設(shè)計(jì)點(diǎn))。
過濾器轉(zhuǎn)輪過濾器轉(zhuǎn)輪可以由任何透明材料構(gòu)成，最好由均一偏振的勻稱玻璃盤構(gòu)成。均一偏振盤使制造較簡單。也可以實(shí)現(xiàn)與DLP的色輪類似、含有選擇性偏振扇區(qū)的透明輪。也可以使用在盤外圍附近含有選擇性偏振材料的緊密排列窗口的、由一些剛性材料制成的轉(zhuǎn)輪，或者如果希望投影圖像的光束通過過濾器轉(zhuǎn)輪的中心投影，可以使單個這樣的窗口處在轉(zhuǎn)輪的中心。也可以使用有偏振片材粘在其上的標(biāo)準(zhǔn)CD大小的清晰塑料制品?？商娲鷮?shí)施例將偏振轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)用作DLP投影儀的一體化內(nèi)部組成部件。
與順序制顏色呈現(xiàn)裝置的同步在傳統(tǒng)彩色圖像投影系統(tǒng)(譬如，DLP、微鏡、或其它技術(shù))中，應(yīng)用具有白平衡分段的旋轉(zhuǎn)濾色器轉(zhuǎn)輪以提供良好的圖像質(zhì)量。為了擴(kuò)展這些系統(tǒng)的功能以使立體效果三維成像成為可能，如上所述，必須使分立立體效果元件(例如，旋轉(zhuǎn)偏振器轉(zhuǎn)輪)在相位、頻率、或其它屬性上與現(xiàn)有濾色器轉(zhuǎn)輪同步。通過避免對投影儀電路的修改，本發(fā)明也完全與用于提高圖像質(zhì)量(譬如，對相鄰像素求平均以使圖像平滑化和防止像差)的各種投影系統(tǒng)電路相容。
參照圖8，有效同步信號，或翻頁信號，可從放在投影儀的輸出光路820中的任何地方的一組三個光電檢測器801中導(dǎo)出，這一組三個光電檢測器801截取極少一部分輸出光。這種技術(shù)取代了通過上述的場轉(zhuǎn)換器從視頻數(shù)據(jù)流本身中提取翻頁信號的需要。使這些光電檢測器801的每一個與XOR耦接，以便每當(dāng)相應(yīng)顏色出現(xiàn)在投影儀光輸出中時，它們提供輸出脈沖。XOR電路的輸出被耦接到相位/頻率檢測器，以取代來自場轉(zhuǎn)換器的翻頁信號。這三個檢測器被三個不同濾色器覆蓋，與投影儀過濾器轉(zhuǎn)輪802使用的紅、綠和藍(lán)原色，或其它相應(yīng)過濾器轉(zhuǎn)輪顏色相配。這些檢測器的輸出可單獨(dú)訪問(對于可選的可替代實(shí)施例，例如，可以使用與XOR電路結(jié)合在一起的單個檢測器的輸出，以確定給定濾色器分段的位置)，另外，對所有這三個信號的組合執(zhí)行異或電路803的功能(當(dāng)所有這三個光電檢測器都輸出脈沖時，XOR將輸出單個脈沖)。它們最好位于照明束820的邊緣附近，以便最低程度地阻擋光束。通過對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的各種方法，例如，應(yīng)用小型局部反射鏡對光輸出取樣并將它重定向到光電檢測器，也有助于這一點(diǎn)。因此，檢測器陣列801與XOR電路803一起提供了四個可能獨(dú)立輸出信號。
為了說明本發(fā)明的操作，考慮當(dāng)過濾器轉(zhuǎn)輪802定位為紅色分段在光源的前端時會發(fā)生什么情況。在這種情況下，只有具有紅色檢測器的外部光電檢測器產(chǎn)生信號，而其它兩個因紅光不能穿過它們的過濾器而保持黑暗。當(dāng)紅色檢測器輸出是高電平而其它檢測器輸出是低電平時，表示紅色濾色器轉(zhuǎn)輪位于光源的前端。類似地，我們可以檢測何時藍(lán)色或綠色過濾器轉(zhuǎn)輪位于這樣的位置。注意，如果轉(zhuǎn)輪802只包含三種顏色，現(xiàn)在就可以從任何給定顏色的位置觸發(fā)立體效果元件。但是，如果過濾器轉(zhuǎn)輪包含白色分段，那么，在過濾器轉(zhuǎn)輪的每一圈中每個檢測器將觸發(fā)兩次(例如，由于白光在它的成分中包含紅色，紅色檢測器在出現(xiàn)紅色過濾器時和在出現(xiàn)白色過濾器時都將觸發(fā))。此外，如果過濾器轉(zhuǎn)輪的紅色/綠色/藍(lán)色/白色分段尺寸不等時，多個觸發(fā)事件將延續(xù)不同的持續(xù)時間。
我們引入了只有當(dāng)所有這三個光電檢測器801同等照明(表示存在白光)時才觸發(fā)的異或(XOR)電路803。這樣，無需對過濾器轉(zhuǎn)輪電路進(jìn)行修改就可以確定所有過濾器轉(zhuǎn)輪分段的準(zhǔn)確位置和持續(xù)時間。應(yīng)該記住，正如上面所討論的那樣，濾色器轉(zhuǎn)輪以幀速率整數(shù)倍的速率旋轉(zhuǎn)，并且在將信號轉(zhuǎn)送到相位/頻率檢測器之前，將適當(dāng)?shù)姆峙潆娐?未示出)與XOR電路的輸出端耦接。這種方案適用于過濾器轉(zhuǎn)輪上任意尺寸的顏色分段。通過跟蹤包括白色在內(nèi)的每個顏色分段的準(zhǔn)確位置和持續(xù)時間，可以更精確地使偏振過濾器轉(zhuǎn)輪806(或其它立體效果元件)與濾色器轉(zhuǎn)輪同步，并且即使使用了較高速過濾器轉(zhuǎn)輪，也可以保持同步。在立體效果投影期間可以校正色輪平衡中的誤差(例如，尺寸與藍(lán)色分段不相同的紅色分段)。本發(fā)明使我們可以檢測包括白色在內(nèi)的任何濾色器分段的位置和尺寸/持續(xù)時間；借助于這個信息，我們可以控制偏振轉(zhuǎn)輪806(或類似立體效果元件)的位置，使其在頻率和相位上與任何所需濾色器轉(zhuǎn)輪分段同步。
為了驗(yàn)證特定顏色分段的持續(xù)時間、分段的個數(shù)、非標(biāo)準(zhǔn)顏色分段、和每幀旋轉(zhuǎn)次數(shù)等，可以有利地實(shí)現(xiàn)來自每個顏色光電檢測器的各自輸出。
抗噪聲光編碼器為了幫助保持相位和頻率同步，通過避免雜光或過濾器轉(zhuǎn)輪上的其它污點(diǎn)引起的假檢測，可以使測速計(jì)傳感器更精確地工作。通過將編碼(加密)脈沖串源和檢測器加入測速計(jì)傳感器中，將過濾掉入射在光傳感器上產(chǎn)生假觸發(fā)的雜光。
可以用相對低數(shù)據(jù)速率(幾百kHz或更小)的信號(譬如，從機(jī)載振蕩器中取出的正弦波)調(diào)制紅外發(fā)光二極管(LED)發(fā)射器，而不是不作這一改進(jìn)地保持不調(diào)制?？梢允辜t外接收器濾波電路調(diào)諧到只接受落在這個信號的通帶范圍內(nèi)的信號。在這種方案中，只在檢測到發(fā)射器調(diào)制的情況下登記有效傳感器信號，從而雜光不產(chǎn)生假傳感器信號。這可以利用簡單電容性帶通濾波電路來完成，簡單電容性帶通濾波電路的通帶集中在機(jī)載電子振蕩器的中心頻率上，并且它的帶寬窄到足以避免這個振蕩器頻率的諧波通過(通常在幾十kHz以下就足夠了)。圖9圖解了如上所述的在圖7的標(biāo)準(zhǔn)測速計(jì)傳感器配置基礎(chǔ)之上的這種簡單改進(jìn)。正如上面參照圖8所述的那樣，LED 902和光敏檢測器901布置在過濾器轉(zhuǎn)輪905的附近。另外，低頻振蕩器904與LED耦接，以使它發(fā)出要經(jīng)過帶通濾波器903過濾的預(yù)選可檢測數(shù)據(jù)。這樣，可以過濾掉要不然可能引起測速計(jì)傳感器假觸發(fā)的不希望有的雜光。只有過濾器轉(zhuǎn)輪標(biāo)記引起的位流合法中斷才會觸發(fā)測速計(jì)傳感器脈沖。
在這種方案中，只在檢測到LED發(fā)射器調(diào)制信號的情況下登記來自旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪的有效傳感器信號。如果來自另一個光源的雜光照射在接收器上，所得信號將落在接收器濾波電路的通帶之外，因此不被檢測。這樣，雜光將不產(chǎn)生假傳感器信號。預(yù)計(jì)這種方法將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪測量的信噪比提高3dB或更多。這種方案也可推廣到多傳感器情況，譬如，用于區(qū)分濾色器轉(zhuǎn)輪位置的那些。事實(shí)上，倘若它們使用的調(diào)制信號在任何一個接收器濾波器上都不重疊，同一投影儀中的多個旋轉(zhuǎn)元件可以同時使用這種方案。例如，可以用兩個分立調(diào)制頻率來驅(qū)動兩個LED，其中，第一LED測量濾色器轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)速度，而第二LED測量立體效果轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)速度。只要兩個接收器電路可以區(qū)分兩個LED調(diào)制頻率，兩個LED就不會相互干擾?？梢詫⑦@種方案推廣到單個成像系統(tǒng)中的任意個旋轉(zhuǎn)元件。
參照圖10，示范性測速計(jì)傳感器實(shí)現(xiàn)1004在過濾器轉(zhuǎn)輪1005的一側(cè)將LED用作光源1001，而在過濾器轉(zhuǎn)輪的另一側(cè)使用光敏二極管1003。過濾器轉(zhuǎn)輪上的標(biāo)記1007在輸出端1006對過濾器轉(zhuǎn)輪的每一圈觸發(fā)來自光電檢測器1003的輸出脈沖，而該輸出脈沖耦接到上述“n份分配”電路。優(yōu)選實(shí)施例包含位流驗(yàn)證電路1002，它生成微處理器1002通過檢測重復(fù)16或24位序列而驗(yàn)證的可識別且可重復(fù)16位或20位模式(這個數(shù)字不是本發(fā)明的關(guān)鍵所在，只要它大到足以避免假觸發(fā)，即避免投影儀環(huán)境下的隨機(jī)光噪聲重復(fù)該位模式即可)。這種實(shí)現(xiàn)不是本實(shí)施例必需的，但對避免假觸發(fā)有用處。
編碼位流幾百kHz的傳輸速率和過濾器轉(zhuǎn)輪上盤圓周大約2-3度的標(biāo)記足以中斷位流中的數(shù)千個編碼并發(fā)送的位，因此，與可能出現(xiàn)在過濾器轉(zhuǎn)輪上的其它隨機(jī)妨礙物例如灰塵不同，為驗(yàn)證標(biāo)記的檢測提供了高度可靠的目標(biāo)，其中，對于85Hz視頻信號，四方位(four-aspect)盤以大約21.5Hz的速率旋轉(zhuǎn)。從這些設(shè)計(jì)點(diǎn)出發(fā)的變體只是不偏離本發(fā)明實(shí)施例的精神的設(shè)計(jì)選擇。
電子儀器的通用立體式觸發(fā)外設(shè)包括蘋果公司的MacintoshTM個人計(jì)算機(jī)在內(nèi)的許多PC具有在3D模式下運(yùn)行的能力，其中，3D應(yīng)用程序編程接口(“API”)(例如，OpenGLTMAPI或微軟公司的Direct3DTMAPI)借助于3D模式例示兩個攝像機(jī)對象。PC要求設(shè)備驅(qū)動器觸發(fā)外部設(shè)備(譬如，上述的快門眼鏡)以阻止一只眼睛視圖或另一只眼睛視圖。上面我們已將這種觸發(fā)稱為“翻頁信號”和“同步信號”。與用于生成3D圖像對的軟件一樣，這些API技術(shù)是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我們的發(fā)明可以容易地與這些標(biāo)準(zhǔn)接口一起使用，也允許使用無源眼鏡和單投影源，以便在這些系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)立體式投影。這些還允許用戶改變計(jì)算機(jī)上的視頻卡的輸出頻率，包括翻頁信號。這使更寬范圍的計(jì)算機(jī)和投影儀都可以利用本發(fā)明。另外，允許使用翻頁立體圖像驅(qū)動器的軟件將使本發(fā)明得到更廣泛應(yīng)用，譬如，應(yīng)用于全動感數(shù)字視頻。
標(biāo)準(zhǔn)視頻游戲平臺含有連接外圍設(shè)備的USB、或其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器接口。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)，配備了與游戲平臺USB總線連接的硬件，并且該硬件在適合與立體效果成像/投影系統(tǒng)連接的輸出端上提供同步信號。這個硬件可以包括在一側(cè)具有USB連接器接口而在另一端具有電子連線的電子電路，它將兼容信號提供給外圍設(shè)備(許多類型的連接器都可以滿足這個要求，例如，具有縱向?qū)R鍵的三腳設(shè)備)。
換句話說，本發(fā)明包括容納與含有USB端口的視頻游戲平臺和用本文所述的立體式投影裝置實(shí)現(xiàn)的3D電視耦接的部件的外殼。本發(fā)明可用于轉(zhuǎn)換游戲平臺信號，以便以3D形式顯示它們。本發(fā)明對PC或DVD播放器的輸出起作用，也可以修改成對許多個視頻游戲平臺起作用。同步信號可以利用本發(fā)明的一個方面從視頻游戲USB接口中提取。然后，可以在與有3D能力的電視連接的標(biāo)準(zhǔn)三腳輸出連接器上緩沖輸出游戲平臺視頻信號，以提供視頻和同步信號。
可選認(rèn)證I2C盒可以控制哪些游戲提供者可以獲得3D顯示能力。驅(qū)動所有游戲平臺的軟件是3D兼容的，但未提供自動3D能力，因?yàn)檫@些游戲不提供交換眼睛視圖的翻頁信號，盡管它們能夠提供立體視頻輸出。視頻游戲盒內(nèi)部生成同步信號(即，翻頁信號)，本發(fā)明允許USB堆棧例示旗語以查看視頻引擎，并且當(dāng)存在同步信號時提供指示。因此，本發(fā)明的一個方面是訪問USB堆棧以提取同步信號(關(guān)閉USB端口)。有關(guān)左/右眼視圖的信息可通過USB端口訪問，并修改USB信號堆棧來提取所需信號。
本發(fā)明適用于任何串行型端口(firewire、CAN、SM總線、I2C、vaporwire)和任何外圍擴(kuò)充總線。通過利用本發(fā)明的一個方面，使視頻游戲操作系統(tǒng)能夠例示視頻引擎中具有觀察器的設(shè)備驅(qū)動器，以直接與下至硬件并通過USB端口的USB堆棧通信。
這種方案顯示在圖11中。在優(yōu)選實(shí)施例中，我們從USB接口1108上的視頻輸出中提取(1103)游戲平臺1101的定時信號1109，將其緩沖和放大(1104)，并將它改道發(fā)送到引向成像設(shè)備(例如，后投影的基于DLP的電視)1106的立體效果觸發(fā)輸出端1107。可選地，我們可以使用電子濾波，以利用可用在電子設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)方法移去不希望有的噪聲或其它信號成分?？梢酝ㄟ^USB集線器111將視頻信號分解成多個輸出1105，以便一個游戲平臺可以驅(qū)動幾個顯示器，或可以選擇由游戲平臺驅(qū)動哪個顯示器，或簡單地取代游戲控制臺上的USB端口1108，以便能夠使用其它USB設(shè)備，例如，游戲控制器。通過與例如DLP投影儀系統(tǒng)連接的常用電纜將輸入視頻數(shù)據(jù)流1112從游戲平臺發(fā)送到3D TV。
參照圖12，在1201上圖解了游戲平臺的相關(guān)內(nèi)部構(gòu)件，游戲平臺的相關(guān)內(nèi)部構(gòu)件主要包括主控制器驅(qū)動器、USB主驅(qū)動器、USB類驅(qū)動器、操作系統(tǒng)、和視頻子系統(tǒng)。本實(shí)施例在圖12中被表示成USB設(shè)備1210，其在1207上輸出提取的同步信號。用于本實(shí)施例的軟件設(shè)備驅(qū)動器1113通過經(jīng)USB堆棧與視頻子系統(tǒng)通信將翻頁信號發(fā)送出USB端口，來使能立體式顯示模式。這被認(rèn)為是未分類USB設(shè)備和需要專門驅(qū)動器。當(dāng)將立體式投影適配器插入USB端口中時，驅(qū)動器被激活，開始通過操作系統(tǒng)查看視頻子系統(tǒng)狀態(tài)，譬如，指示正在發(fā)送左眼視圖還是右眼視圖的vsync和立體頁面寄存器，從中提取同步脈沖數(shù)據(jù)，并在圖11中標(biāo)成1108的USB輸出端上輸出同步脈沖。驅(qū)動器在提取同步脈沖的同時，激活游戲系統(tǒng)的立體式輸出能力，以便與同步脈沖一起通過USB端口輸出標(biāo)準(zhǔn)游戲系統(tǒng)多立體式圖像流。
同樣重要的是，當(dāng)緩沖信號時，我們的發(fā)明可以實(shí)施對附接設(shè)備的認(rèn)證(例如，利用I2C接口或類似方法)。例如，當(dāng)前，I2C用作當(dāng)將可插電子部件插入插座時進(jìn)行認(rèn)證的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口。在可插設(shè)備和插座之間存在電子信號的簡單交換，該電子信號可以包括諸如可插設(shè)備的零件號、制造者等的信息。根據(jù)I2C標(biāo)準(zhǔn)，如果部件來自已許可的源，則允許它與系統(tǒng)的其余部分連接，否則，禁用它。
這種方案可以用于只允許所選設(shè)備附加在立體效果系統(tǒng)上(例如，只有來自合格銷售商、或來自已知兼容技術(shù)的游戲平臺)。在本發(fā)明中通過I2C接口提供許可，并且只向同意提供兼容部件或發(fā)放平臺使用許可證的那些外設(shè)制造商公開許可。不是來自授權(quán)源的部件不允許與系統(tǒng)連接。I2C接口的信號交換協(xié)議被整理成完善的文檔，例如，通過在“semiconductors.philips.com/acrobat_download/literature/9398/39340011.pdf”上將任意萬維網(wǎng)瀏覽器指向環(huán)球網(wǎng)，參閱RoyalPhillips網(wǎng)站，其可以用作所需類型的認(rèn)證的例子。
可替代地，可以用模擬VGA電視端口作為我們發(fā)明的接口，且可以通過這個接口實(shí)施認(rèn)證。也可以將認(rèn)證用于實(shí)施其它標(biāo)準(zhǔn)，例如，通過控制游戲玩耍平臺與游戲開發(fā)平臺的附接。尤其，PlayStationTM通過發(fā)布其可以創(chuàng)建和測試新游戲的控制臺版本，使開放源開發(fā)成為可能。在三維游戲的開發(fā)期間，就像可以利用我們的發(fā)明完成的那樣，可能期望動態(tài)地啟用或禁用立體效果接口。圖11圖解了與同步信號輸出端合并在一起的可選觸發(fā)(toggle)功能。由于許多游戲平臺也起DVD播放器的作用，當(dāng)在游戲平臺上播放DVD時，本發(fā)明也可用于控制對立體效果特征的訪問(例如，如有需要，啟用或禁用這些特征)。
當(dāng)前，PC生成的立體VGA數(shù)據(jù)流是模擬信號，帶寬為大約300MHz(或每個2D圖像為大約150MHz)，這可以分解如下(1024×768×4個位×1個字節(jié)/8個位)×120Hz更新速率＝279,429,120個字節(jié)每秒到達(dá)視頻卡上的RAMDAC存儲器(大多數(shù)視頻卡伴隨著300MHz RAMDAC，且可以從大約120Hz(或每只眼睛視圖60Hz)的處理中獲得可接受視頻)。顯然，隨著視頻圖像和光學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，這些數(shù)字將發(fā)生改變，但是，本發(fā)明的利用仍然是適用。
參照圖13，圖13圖解了通過編程代碼1113實(shí)現(xiàn)的本實(shí)施例的方法。當(dāng)將USB(或像它那樣的任何總線設(shè)備)設(shè)備插入游戲平臺USB端口中時，為其指定唯一ID。這被稱為枚舉，而本實(shí)施例的第1步驟1301確定設(shè)備是否已被枚舉。一旦插入，設(shè)備就通告它在那里且想要一個地址，它還告訴USB集線器它的功率要求(在USB堆棧授予更多之前，只允許USB設(shè)備使用100mA)。
接著，在1302中，在已經(jīng)插入和枚舉設(shè)備之后，當(dāng)設(shè)備作好使用準(zhǔn)備時，驅(qū)動器將也許以1KHz數(shù)量級或更高的極高速率，輪詢視頻設(shè)備驅(qū)動器、或vsync寄存器、或視頻地址空間，來查看正在顯示左頁還是右頁。視頻驅(qū)動器通告這個結(jié)果，而輪詢是獲取這個信息的一種方法。同時，設(shè)備驅(qū)動器自動向游戲平臺發(fā)信號，以進(jìn)入翻頁立體模式，開始在多個圖像流中發(fā)送兩種圖像視圖。當(dāng)在1303中檢測到翻頁信號時，觸發(fā)輸出端(1304)，以發(fā)送與檢測到的翻頁信號相對應(yīng)的同步脈沖?？商娲椒ɡ昧艘曨l子系統(tǒng)在它輸出的垂直同步信號上生成中斷?？梢宰孶SB驅(qū)動器知道這種中斷，且USB驅(qū)動器可以將代碼附在上面，以便只對垂直同步脈沖輪詢。這樣就更有效，因?yàn)榉擄@然總是出現(xiàn)在垂直同步脈沖中。然后，通過輸出端(在本例中，通過三腳立體輸出端)提供以這種方式從翻頁平臺中檢測(1303)到的同步信號。
多偏振過濾器本發(fā)明的另一個實(shí)施例可操作以在投影儀未處在3D或立體模式下時，增加立體式投影儀硬件的光輸出。當(dāng)關(guān)閉3D模式時，立體式投影儀視頻數(shù)據(jù)繞過立體投影儀裝置3D電路，而由DLP投影儀裝置以2D模式直接投影。在投影儀市場中，為更高的亮度支付了額外費(fèi)用，當(dāng)希望以最佳亮度觀看正常內(nèi)容時，這往往阻礙人們使用立體投影儀。其理由是，如果實(shí)現(xiàn)偏振器的當(dāng)前投影儀未與傳輸軸對齊，它們就通過吸收使光束衰減。這種影響可以通過使用更高的照明，譬如，通過控制燈泡電流/電壓以便在更高功率下工作和當(dāng)處在立體模式下時產(chǎn)生更多的光來降低。但是，這降低了燈泡的壽命和可靠性、浪費(fèi)了能量，且需要一些附加燈泡控制硬件。期望當(dāng)系統(tǒng)未在立體模式下工作時，無需改變燈泡亮度就可以提高圖像亮度。
參照圖14A，圖14A圖解了多偏振器實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。使多個相位鎖定的轉(zhuǎn)輪在相位上與可操作以控制復(fù)合轉(zhuǎn)輪組的相位和頻率的更高級系統(tǒng)1400鎖定。這個實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并行地利用了兩個如前所述的3D電路。第一和第二立體式投影系統(tǒng)(“SPA”)1401和1402中的每一個并行與分立偏振器轉(zhuǎn)輪1409耦接。這些立體式投影系統(tǒng)中的每一個都包含相位/頻率檢測器、環(huán)路濾波器、電機(jī)控制器、和n份分配電路，所有這些都在上面參照圖3A作過詳細(xì)描述。這些立體式投影系統(tǒng)中的每一個都接收來自與它們各自的偏振器轉(zhuǎn)輪耦接的測速計(jì)傳感器1408的測速計(jì)信號和來自場轉(zhuǎn)換器1403的翻頁信號，其中場轉(zhuǎn)換器1403直接與SPA1 1401耦接，并通過反相器1405與SPA2 1402耦接。正如上面結(jié)合圖3A所述的那樣，將視頻流輸入1404并行地提供給DLP投影儀1406和場連接器1403兩者。反相器的使用假設(shè)了測速計(jì)傳感器有效地處在每個過濾器轉(zhuǎn)輪上的相同位置。這個反相器的使用是可選的，且必須在對處在每個過濾器轉(zhuǎn)輪上的測速計(jì)傳感器標(biāo)記的位置加以考慮之后作出選擇。如果標(biāo)記在過濾器轉(zhuǎn)輪上處在這樣的位置，且測速計(jì)傳感器也適當(dāng)?shù)匚挥趫A周位置上，使得當(dāng)轉(zhuǎn)輪相對于它們清晰且偏振區(qū)域有180°異相時觸發(fā)測速計(jì)傳感器，那么，就不需要反相器。每個SPA電機(jī)控制器據(jù)此控制相應(yīng)電機(jī)1407，以便偏振轉(zhuǎn)輪之一當(dāng)中的偏振分段總是處在DLP投影儀1406投影的投影圖像1410的路徑中。當(dāng)除去立體同步信號時，投影儀固件將在透明狀態(tài)下實(shí)施對準(zhǔn)。
參照圖14B，圖14B圖解了操作這種實(shí)現(xiàn)的方法。在步驟1451中，系統(tǒng)確定3D立體模式是否已激活。如果是，那么，在步驟1452和1453中，如下面討論的那樣，激活兩個立體式投影電路。如果在步驟1451中，系統(tǒng)確定3D立體模式未激活，那么，在步驟1454和1455中，系統(tǒng)固件(可選地，電機(jī)控制器的一部分)將指引電機(jī)控制器在投影光束路徑中對準(zhǔn)清晰分段，以便將這兩個分段“停放”在使投影圖像的亮度最大的位置中。因此，過濾器轉(zhuǎn)輪上標(biāo)記的所選位置和測速計(jì)傳感器的圓周位置必須這樣定位當(dāng)停放好過濾器轉(zhuǎn)輪時，轉(zhuǎn)輪標(biāo)記直接停留在傳感器LED路徑中，且過濾器轉(zhuǎn)輪的清晰分段處在投影儀的光束路徑中。在電機(jī)控制器中實(shí)現(xiàn)的、經(jīng)過適當(dāng)編程的公知電機(jī)控制固件將利用這樣的定位進(jìn)行校正操作。
使用與視頻信號相位鎖定地旋轉(zhuǎn)的單個偏振器總是使光線衰減，即使在不需要偏振器或偏振器未激活時，譬如，當(dāng)觀看非立體內(nèi)容時也如此。因此，參照圖14C，這個問題可以利用兩個或更多個旋轉(zhuǎn)偏振過濾器轉(zhuǎn)輪1456來解決，每個旋轉(zhuǎn)偏振過濾器轉(zhuǎn)輪1456包含清晰部分1458、和偏振部分1457，或換句話說，由整數(shù)倍個偏振和清晰分段組成。過濾器轉(zhuǎn)輪的偏振部分被偏振成相互正交，以便當(dāng)它們交替過濾投影光束時，正交地(90°偏移)交替偏振它—一個用于左眼而另一個用于右眼。通過用分立電機(jī)驅(qū)動每個過濾器轉(zhuǎn)輪，當(dāng)不希望3D操作時，可以使過濾器轉(zhuǎn)輪停放在兩個透明分段在投影儀光束路徑1459中重疊在一起的位置中，從而消除了與單個偏振器系統(tǒng)相聯(lián)系的光束衰減問題。在立體式顯示模式期間，對于每個轉(zhuǎn)輪包含單個偏振分段和單個清晰分段的情況，轉(zhuǎn)輪將相互180°異相地旋轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)輪之一的一個偏振分段總是處在光輸出流1459的前面。轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)方向在這個實(shí)現(xiàn)中并不重要。
周期性加速和減速的信號合成器如圖3A所示并進(jìn)行了描述的本發(fā)明實(shí)施例可以通過更準(zhǔn)確地控制過濾器轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)而得到改進(jìn)。由于過濾器轉(zhuǎn)輪包含對于產(chǎn)生3D效果更有效的區(qū)域，對于轉(zhuǎn)輪上位于最可取的偏振區(qū)域之間的那些部分，可以增大角旋轉(zhuǎn)。當(dāng)中間區(qū)域處在光投影路徑中，即，它們正在過濾投影圖像時，可以提高轉(zhuǎn)輪速度，以縮短中間區(qū)域處在投影光源前面的持續(xù)時間。這會使轉(zhuǎn)輪上期望偏振的區(qū)域以期望的偏振角在較長持續(xù)時間內(nèi)過濾投影圖像。這在圖15C中示出，圖15C圖解了過濾器轉(zhuǎn)輪1550和上面包含四個期望的偏振狀態(tài)的區(qū)域1530，這些區(qū)域1530被標(biāo)成左“L”或右“R”區(qū)域，其中，偏振角是0°、90°、180°或270°。最好，當(dāng)這些區(qū)域1530處在圖像投影路徑中時，即，當(dāng)它們正在過濾投影圖像時，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)得較慢，而在這些區(qū)域之間的區(qū)域1540，過濾器轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)得較快。
參照圖15A-C，這種性能可以通過讓電機(jī)驅(qū)動放大器1504受雙極截?cái)嘀笖?shù)誤差或擾動信號支配而實(shí)現(xiàn)，雙極截?cái)嘀笖?shù)誤差或擾動信號可以按如下生成并施加給電機(jī)。參照圖16，圖16圖解了生成施加給過濾器轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)的干擾或“誤差”信號的、基于ROM的頻率自適應(yīng)干擾合成器。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地認(rèn)識到，這樣的波形也可以利用泰勒級數(shù)、矩陣運(yùn)算、三角函數(shù)、對數(shù)、和其它數(shù)學(xué)方法實(shí)時計(jì)算。在圖16中，干擾合成器1603從1601上的測速計(jì)傳感器、和波形ROM 1605中取得輸入，例如，DAC中的數(shù)據(jù)陣列，并且干擾合成器1603包括正向分配器，其輸入1602依賴于旋轉(zhuǎn)過濾器轉(zhuǎn)輪的特性，譬如，RPM和配備在轉(zhuǎn)輪中的方位的個數(shù)。期望的輸出干擾信號從存儲在存儲器中的查用表中獲得，例如，波形ROM 1605可以用作存儲相當(dāng)于單個周期的數(shù)據(jù)(譬如，顯示在1611上的2π弧度波形)的觸發(fā)引擎。
在這種設(shè)計(jì)中，從測速計(jì)傳感器輸出并在1601上接收的過濾器轉(zhuǎn)輪的速度決定對ROM單個周期數(shù)據(jù)加索引的速度。分配比從每個轉(zhuǎn)輪的偏振狀態(tài)的個數(shù)(例如，4)得出。因此，如果ROM存儲的輸出是2π弧度，那么，對于每個測速計(jì)信號脈沖，正向分配比是1。這是圖16的例子，其中，存儲的ROM表1605將包含顯示在1611上的輸出。干擾合成器本身調(diào)整幅度和頻率，以產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)整的實(shí)際輸出1606。
這個干擾信號具有對于本發(fā)明適當(dāng)工作來說為基本要素的兩個重要特性這個信號與相位和頻率鎖定的系統(tǒng)中的相位和頻率基準(zhǔn)同步；且對于相位鎖定不重要的系統(tǒng)，信號在頻率上同步。換句話說，信號相對于旋轉(zhuǎn)光設(shè)備是循環(huán)穩(wěn)定的。這種創(chuàng)造性改進(jìn)被實(shí)現(xiàn)成類伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，從而對速度和位置加以控制，以實(shí)現(xiàn)速度的這種周期性變化。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，顯然，用模擬電路、(像數(shù)字信號處理器、微處理器、微控制器、分立邏輯電路和半導(dǎo)體器件那樣的)數(shù)字控制設(shè)備、軟件、固件、或它們的任何組合可以容易地實(shí)現(xiàn)這樣的控制器。在這種技術(shù)中需要觀察一些實(shí)際考慮事項(xiàng)。在電機(jī)逐漸慢下來的情況下，儲存在旋轉(zhuǎn)物質(zhì)中的能量被轉(zhuǎn)換成驅(qū)動放大器中的熱量，或重新回到電源，在那里，它將提升電源干線電壓或耗散成熱量。
參照圖17，存儲在ROM中的波形數(shù)據(jù)可以根據(jù)諸如轉(zhuǎn)動慣量、電機(jī)轉(zhuǎn)矩等的系統(tǒng)性能和特性一次性計(jì)算出來，然后，在如下的方程中用常數(shù)值k代表它。計(jì)算雙極截?cái)嘀笖?shù)驅(qū)動函數(shù)的方程是例如，對于0到π為ke-x，而對于π到2π為-ke-x，得出如圖17所示的波形，然后，針對作為基于相移容差的函數(shù)計(jì)算的度數(shù)的帶截?cái)嗨?。將可用相位余量除以提供如圖所示的最小消隱期的過濾器轉(zhuǎn)輪中的方位位置的個數(shù)。如果消隱期不充分截?cái)喔蓴_信號，則與反饋控制的干擾可能會引起不希望有的不穩(wěn)定。
進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和所得性能改善在圖15A-C中示出。參照這些圖形，電機(jī)1506通常由放大器1504的輸出電壓驅(qū)動。按照基本控制理論，這個放大器通常具有用于設(shè)置由典型視頻信號公用更新速率決定的靜態(tài)工作點(diǎn)或空轉(zhuǎn)速度的基準(zhǔn)輸入信號1510，在這個實(shí)現(xiàn)中，它是在上面針對圖4的討論中所述的2.5V，其中，供應(yīng)的電壓是5V和0V。命令輸入信號1511控制相對于基準(zhǔn)的偏離。如上所述，在圖15A中表示成D(s)1503合成干擾信號，并將其與來自如上所述的環(huán)路濾波器1505的正常電機(jī)控制輸出一起施加在放大器輸入端之一1511上。如圖15B所示且如上所述的干擾信號與正常電機(jī)控制信號一起被施加，并擾動電機(jī)控制信號，使得電機(jī)以如圖15B的轉(zhuǎn)輪速度曲線所示且如上所述的規(guī)定方式周期性地加速和減速。隨著如上所述從測速計(jì)傳感器接收到觸發(fā)信號，提供給干擾合成器的觸發(fā)信號1502由相位/頻率1501提供。在所示的圖形中，干擾信號是雙極截?cái)嘀笖?shù)，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，這個信號可以是鋸齒形、正弦曲線、斜坡形、或適當(dāng)合成器供應(yīng)的任意信號，只要它與電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)、和轉(zhuǎn)動慣量相關(guān)即可。
在電機(jī)正在加速的情況下，放大器將能量供應(yīng)給電機(jī)，以在給定間隔內(nèi)將旋轉(zhuǎn)物質(zhì)加速到所需速度。在每一種情況中，通過向電機(jī)放大器提供足夠去耦電容量可以減輕電源干擾(電容器的1/2C×V2對1/2質(zhì)量×角速度2)。如果所述系統(tǒng)由非理想部件組成，則這個電容量可以是系統(tǒng)的重要性能元素。
使光機(jī)過濾器與一系列視頻同步脈沖同步本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例可操作以使用于控制圖像投影系統(tǒng)中的光學(xué)過濾器元件的旋轉(zhuǎn)或線性/角致動機(jī)構(gòu)同步。旋轉(zhuǎn)機(jī)電機(jī)構(gòu)的一個例子是無刷DC旋轉(zhuǎn)器，但這樣的實(shí)施例只是一個例子，權(quán)利要求書不只局限于這樣的實(shí)施例?？梢杂糜谠诔上裣到y(tǒng)內(nèi)定位光學(xué)過濾器或偏振器的機(jī)電實(shí)施例的其它例子包括永久磁體同步設(shè)備、無傳感器BLDC、開關(guān)磁阻、機(jī)械整流電機(jī)、AC感應(yīng)、同步AC感應(yīng)、和場偏轉(zhuǎn)伺服裝置，以及對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的其它機(jī)電系統(tǒng)。同步是指與從與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)視頻信令和編碼系統(tǒng)兼容的模擬或數(shù)字視頻源中導(dǎo)出的一系列脈沖、或這些脈沖的衍生物同步。
這種同步通過對在圖3A中介紹的發(fā)明加以改進(jìn)來完成，并且盡管純硬件或軟件實(shí)現(xiàn)也是可行的，但優(yōu)選用固件實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)提供足夠的相位和頻率響應(yīng)；但是，對于固有轉(zhuǎn)動慣量大的系統(tǒng)，利用這種方法往往難以達(dá)到性能要求標(biāo)準(zhǔn)。明白地說，大型機(jī)械致動器可能需要迅速加速或減速。如果這樣的機(jī)器具有足夠大的慣性，將出現(xiàn)本實(shí)施例需要克服的兩個基本問題。第一個問題是，根據(jù)系統(tǒng)動力學(xué)，發(fā)生這種改變可能需要花費(fèi)長得不切實(shí)際的時間。引起的第二個問題是，為了迅速做到這一點(diǎn)，需要消耗大量能量。這可以轉(zhuǎn)換成高的環(huán)路增益，而高的環(huán)路增益將引起過分的噪聲敏感性、減小的相位余量、和伴隨著的穩(wěn)定性潛在喪失。
圖18圖解了本發(fā)明的這種優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。與圖3A的系統(tǒng)類似，圖18的實(shí)現(xiàn)包括通過切換器1801進(jìn)入系統(tǒng)的立體式視頻數(shù)據(jù)，其中，場轉(zhuǎn)換器1802提取同步信號或翻頁信號1820，并將其轉(zhuǎn)送到包含電機(jī)控制程序邏輯1850的電機(jī)控制器1805。步進(jìn)電機(jī)1807(如圖19A及相應(yīng)描述所給出的例子)與主軸1808耦接，而主軸1808進(jìn)而使過濾器轉(zhuǎn)輪1806旋轉(zhuǎn)。這個實(shí)施例中的過濾器轉(zhuǎn)輪包含四個標(biāo)記1812和兩個測速計(jì)傳感器1811和1815，如下面更詳細(xì)說明的那樣，測速計(jì)傳感器1811和1815中的每一個都能夠檢測相對的一對標(biāo)記1812。來自相應(yīng)測速計(jì)傳感器1811和1815的測速計(jì)傳感器信號1830和1840被電機(jī)控制器1805接收，電機(jī)控制器1805通過內(nèi)部編程1850使示范在圖19B中的步進(jìn)電機(jī)波形驅(qū)動信號與翻頁信號同步，以便過濾器轉(zhuǎn)輪1806的偏振狀態(tài)1832暫停在DLP投影儀1809的圖像投影路徑1833中。DLP投影儀投影通過切換器1801接收的視頻數(shù)據(jù)1831。這個優(yōu)選實(shí)施例不需要前面參照圖3A的系統(tǒng)描述的相位/頻率檢測器、環(huán)路濾波器、或n份分配電路。
圖19A圖解了步進(jìn)角為45°的永久磁體步進(jìn)電機(jī)1904，永久磁體步進(jìn)電機(jī)1904具有四條定子腿1901，定子腿1901含有繞組1905，當(dāng)通過將電壓施加在繞組1905上而依次向其供應(yīng)能量時，其感應(yīng)標(biāo)有南北極的轉(zhuǎn)子1902的旋轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)可編程正交驅(qū)動波形顯示在圖19B中，當(dāng)編號為1-8的步進(jìn)電壓波形施加在相應(yīng)編號繞組端子上時，它們將感應(yīng)轉(zhuǎn)子1902連續(xù)靜態(tài)旋轉(zhuǎn)。在這個示范性實(shí)施例(為了便于描述)中，每一步都將感應(yīng)步進(jìn)轉(zhuǎn)矩并使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動45°。隨著定子腿的相應(yīng)增加，許多電機(jī)設(shè)備都可在15、7.5、3.6、1.8等的步進(jìn)度數(shù)下適用，這在我們的實(shí)施例中可以容易地得到實(shí)現(xiàn)，完全可以認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。通過實(shí)現(xiàn)圖19B中示出的空轉(zhuǎn)功能，即使在缺乏相位/頻率基準(zhǔn)的情況下，系統(tǒng)也將在加電事件期間達(dá)到靜態(tài)速度。在任何時刻，圖19B的電壓波形表示的DC電壓都保持不變，且電機(jī)受感應(yīng)保持轉(zhuǎn)矩牽引。
參照圖20A，圖20A圖解了根據(jù)本發(fā)明這個優(yōu)選實(shí)施例的帶標(biāo)記偏振過濾器轉(zhuǎn)輪2002。過濾器轉(zhuǎn)輪包含多個標(biāo)記，例如，標(biāo)記2006和標(biāo)記2005，標(biāo)記2006是轉(zhuǎn)輪上基本上相隔180°設(shè)置的一對標(biāo)記，標(biāo)記2005在過濾器轉(zhuǎn)輪上基本上也相隔180°，每對標(biāo)記彼此相隔90°。標(biāo)記2006是這樣設(shè)置在上面的，它們處在相同的徑向路徑上，但與標(biāo)記2005的徑向路徑分開。在圖20A的例子中，標(biāo)記2006處在與過濾器轉(zhuǎn)輪的邊緣較接近的徑向路徑上。左傳感器2001和右傳感器2003基本上與上述的測速計(jì)傳感器相似，它們位于基本上相隔90°的位置上，以分別檢測它們相應(yīng)的兩個標(biāo)記2005和2006，但不檢測與另一個傳感器相對應(yīng)的標(biāo)記。
參照圖20B，圖20B圖解了通過左右測速計(jì)傳感器2001和2003實(shí)現(xiàn)的測速計(jì)傳感器電路。盤2002在發(fā)光半導(dǎo)體2010(例如，LED)與光敏晶體管2011之間旋轉(zhuǎn)，其中，盤標(biāo)記2005能夠阻擋LED 2010發(fā)射的光2016。當(dāng)光被阻擋時，晶體管2011關(guān)斷，在輸出端2012上將邏輯高信號發(fā)送到電機(jī)控制器1805。光敏晶體管2011與地2015耦接，且如圖所示，通過電阻2014與電壓源2013耦接。類似地，LED 2010與地耦接，且通過電阻由電壓加電。
參照圖21，圖21圖解了與翻頁信號2101和圖20A的旋轉(zhuǎn)偏振過濾器的位置同步的示范性控制波形2104，用于在投影圖像數(shù)據(jù)的路徑中在其四個正交偏振狀態(tài)2004的每一個下暫停旋轉(zhuǎn)過濾器。為了使描述簡單起見，與在圖19A-B的實(shí)現(xiàn)中所示的八個波形相比，只為電機(jī)步進(jìn)脈沖2104示出了一個控制波形。通過推廣，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地將如下的描述應(yīng)用于含有任何數(shù)量的定子腿的任何規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)。在示范性波形2104中，圖解了使過濾器轉(zhuǎn)輪前進(jìn)到期望的偏振方位所需的四個電機(jī)驅(qū)動脈沖2107。由于在圖20A的過濾器轉(zhuǎn)輪實(shí)現(xiàn)中這些方位相隔90°，所以這些電機(jī)驅(qū)動脈沖表示目標(biāo)驅(qū)動電機(jī)是22.5°步進(jìn)電機(jī)。
參照圖21，左偏振器有效(“高”)2102表示當(dāng)戴著如上所述的無源眼鏡時，不阻擋觀看者的左眼視圖，以便看到投影圖像，而右眼過濾器轉(zhuǎn)輪偏振與戴著無源眼鏡的觀看者的右側(cè)眼鏡偏振正交，從而阻擋了他的右眼視圖。右偏振器有效(“高”)2103表示當(dāng)戴著如上所述的無源眼鏡時，不阻擋觀看者的右眼視圖，以便看到投影圖像，而左眼過濾器轉(zhuǎn)輪偏振與戴著無源眼鏡的觀看者的左側(cè)眼鏡偏振正交，從而阻止了他的左眼視圖。簡而言之，當(dāng)左或右傳感器檢測到它的相應(yīng)標(biāo)記時，步進(jìn)電機(jī)停止一段時間，下面將作更詳細(xì)描述。
翻頁信號2101輸入電機(jī)控制器中，它包含電機(jī)控制器邏輯驅(qū)動過濾器轉(zhuǎn)輪的基準(zhǔn)。翻頁信號的高狀態(tài)2106和低狀態(tài)2105中的每一個對應(yīng)于投影儀發(fā)送的左或右眼視圖。在本示范性實(shí)施例中，正如參照圖3B的討論所述的那樣，我們用邏輯高2106表示右眼數(shù)據(jù)。在分別來自左右傳感器2102和2103的接收信號中，高電壓電平對應(yīng)于檢測標(biāo)記的傳感器。這些是過濾器轉(zhuǎn)輪暫停的時間間隔，因?yàn)檫^濾器轉(zhuǎn)輪相對于投影圖像束呈現(xiàn)的偏振狀態(tài)處在與觀看者眼鏡中的一個透鏡的偏振角正交的期望偏振角上。示范性電機(jī)驅(qū)動信號2104表示由于在任何一個傳感器檢測狀態(tài)(“高”)期間沒有驅(qū)動脈沖而導(dǎo)致的暫停。對于左偏振器傳感器“有效”信號，間隔2108表示驅(qū)動電壓的暫停，從而使電機(jī)在那個間隔內(nèi)停止。對于右偏振器傳感器“有效”信號，間隔2109表示驅(qū)動電壓的暫停，從而使電機(jī)在那個間隔內(nèi)停止。只要圖18的投影實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行，這些控制信號和脈沖就無限地延續(xù)下去。正如下面更全面描述的那樣，這些脈沖是響應(yīng)電機(jī)控制器中的編程電機(jī)控制邏輯1850生成的。
參照圖22，圖22圖解了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選方法的電機(jī)控制邏輯編程1850的流程圖。在初始化之后，在2201中確定翻頁信號的狀態(tài)。如果翻頁信號是低，表示在輸入視頻數(shù)據(jù)中存在左眼視圖數(shù)據(jù)，那么，程序轉(zhuǎn)移到2202，檢查左傳感器的狀態(tài)，而如果翻頁信號是高，表示在輸入視頻數(shù)據(jù)中存在右眼視圖數(shù)據(jù)，那么，程序轉(zhuǎn)移到2207，檢查右傳感器的狀態(tài)。如果翻頁信號是低，那么，在步驟2203中，檢查左傳感器，看看左傳感器是否在過濾器轉(zhuǎn)輪上檢測到左標(biāo)記，例如，左傳感器是否是可用邏輯高電平表示的“有效”。如果未檢測到標(biāo)記，即，左傳感器不“有效”，那么，與在2107中發(fā)送一個電機(jī)步進(jìn)脈沖(總共示出四個脈沖)相對應(yīng)，在2205中使電機(jī)前進(jìn)一步，并在步驟2201中再次檢查翻頁信號的狀態(tài)。如果實(shí)現(xiàn)圖19A中步長為45°的電機(jī)，那么，在這種狀況下，通過該算法循環(huán)兩次將使電機(jī)前進(jìn)大約90°。
如果在2202中檢查左傳感器之后，在步驟2203中檢測到標(biāo)記，那么，在步驟2204中，使電機(jī)停止，因?yàn)闄z測到的標(biāo)記表示過濾器轉(zhuǎn)輪處在正確有效的正交偏振位置，并在步驟2201中，再次檢查翻頁信號的狀態(tài)。(這也用圖21的電機(jī)步進(jìn)波形2104表示，其中，當(dāng)傳感器處在“有效”位置時，電壓在保持電平上)。在標(biāo)記出現(xiàn)在左傳感器中的持續(xù)時間內(nèi)維持這個保持位置，這可以通過編程算法循環(huán)許多次。
如果在步驟2201中，翻頁信號是高，那么，在步驟2207中，檢查右傳感器，看看右傳感器是否在過濾器轉(zhuǎn)輪上檢測到右標(biāo)記，例如，右傳感器是否是可用邏輯高電平表示的“有效”。如果在步驟2208中未檢測到標(biāo)記，即，左傳感器不“有效”，那么，與在2107中發(fā)送一個電機(jī)步進(jìn)脈沖相對應(yīng)，在2210中使電機(jī)前進(jìn)一步，并在步驟2201中再次檢查翻頁信號的狀態(tài)。如果實(shí)現(xiàn)圖19A中步長為45°的電機(jī)，那么，在這種狀況下，通過該算法循環(huán)兩次將使電機(jī)前進(jìn)大約90°。
如果在2207中檢查右傳感器之后，在步驟2208中檢測到標(biāo)記，那么，在步驟2209中，使電機(jī)停止，因?yàn)闄z測到的標(biāo)記表示過濾器轉(zhuǎn)輪處在正確有效的正交偏振位置，并在步驟2201中，再次檢查翻頁信號的狀態(tài)。(這也用圖21的電機(jī)步進(jìn)波形2104表示，其中，當(dāng)傳感器處在“有效”位置時，電壓在保持電平上)。在標(biāo)記出現(xiàn)在右傳感器中的持續(xù)時間內(nèi)維持這個保持位置，這可以通過編程算法循環(huán)許多次。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)我們的發(fā)明可以在具有一個、兩個、或三個數(shù)字反射鏡設(shè)備(“DMD”)的投影系統(tǒng)上起作用，其中，更多的設(shè)備用于提高顏色對比度和分辨率。我們的發(fā)明允許將第二旋轉(zhuǎn)偏振器放在投影儀的外面。這樣，可以對任何現(xiàn)有投影儀加以改進(jìn)來提供3D效果。除了別的之外，我們的發(fā)明還包括提供旋轉(zhuǎn)偏振器和投影儀信號之間的頻率和相位鎖定、或處理隔行掃描或幀順序視頻的能力的一個實(shí)施例。隔行掃描沒有閃爍，但隔行掃描軸上的分辨率降低一半。幀順序存在一些閃爍，但沿著兩個軸都維持完全的分辨率。
我們的發(fā)明的另一個實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了四級反饋控制環(huán)路和電路設(shè)計(jì)，它為DMD信號和旋轉(zhuǎn)偏振器之間的頻率/相位同步提供了四個獨(dú)特鎖定和捕獲點(diǎn)。在反饋控制電路的根軌跡上存在四個穩(wěn)定點(diǎn)。這保證了提供頻率/相位同步的反饋環(huán)路的穩(wěn)定性。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯而易見，可以對我們的四級控制系統(tǒng)加以修改，這基本上不會改變本發(fā)明的基礎(chǔ)。
我們的發(fā)明只要求單片線性偏振材料，而不是偏振分段。我們的發(fā)明包括使偏振轉(zhuǎn)輪以與DMD信號或過濾器轉(zhuǎn)輪不同的速率旋轉(zhuǎn)的能力，這為調(diào)整DMD信號(例如，調(diào)節(jié)相鄰像素之間的平滑化)或?yàn)樘岣呦到y(tǒng)分辨率(例如，通過引入DMD和偏振器信號之間的頻率或相位偏移)提供另一個控制變數(shù)。
我們的發(fā)明包括能夠100％區(qū)分兩個偏振狀態(tài)的實(shí)施例，我們已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一點(diǎn)。這之所以成為可能，是因?yàn)橹皇褂昧藛蝹€偏振薄片。由于我們的發(fā)明不要求對投影儀過濾器轉(zhuǎn)輪(它是以數(shù)千RPM或更高旋轉(zhuǎn)的精確平衡部件)加以修改，使得非常容易以低成本實(shí)現(xiàn)。此外，我們的發(fā)明可以使偏振轉(zhuǎn)輪以比過濾器轉(zhuǎn)輪低得多的速度旋轉(zhuǎn)，這簡化了系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)并提高了可靠性。此外，我們的發(fā)明允許旋轉(zhuǎn)偏振元件的速度發(fā)生變化，使它們在旋轉(zhuǎn)循環(huán)內(nèi)的一些點(diǎn)上移動得較快而在其它點(diǎn)上移動得較慢，從而幾乎消除了圖像中的色斑和閃爍。
可替代實(shí)施例應(yīng)該認(rèn)識到，盡管本文為了例示的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但可以作出各種各樣的修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。尤其是，在一個實(shí)施例中，本發(fā)明通過在各種角度上可控制地加速和減速一體或分立的旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，解決了如上所述的問題。利用步進(jìn)電機(jī)，可以在任意時間周期內(nèi)將旋轉(zhuǎn)元件固定在產(chǎn)生左右眼圖像的完全分離的那些位置(即，透射軸與觀看者眼鏡中的左或右眼過濾器對準(zhǔn)的那些位置)上。取決于偏振轉(zhuǎn)輪和觀看眼鏡的設(shè)計(jì)，這可以出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪上的幾個不同位置上。另一個實(shí)施例可以利用在3D立體式投影裝置關(guān)閉期間維持過濾器轉(zhuǎn)輪的靜態(tài)旋轉(zhuǎn)速度的特點(diǎn)，從而避免了在電機(jī)達(dá)到滿意工作速度之前通常需要的斜坡上升延遲。又一個實(shí)施例提供了修改攜帶3D信號的輸入標(biāo)準(zhǔn)ATSC電視信號以便可與當(dāng)前立體式投影裝置一起操作的裝置。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍只受所附權(quán)利要求書及其等同物的限制。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括以下步驟將光發(fā)射器指向光檢測器，包括使其間的過濾器轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，其中，過濾器轉(zhuǎn)輪包括布置在其上的標(biāo)記；用一旦被光檢測器檢測到就加以解碼的已編碼可檢測位流驅(qū)動光發(fā)射器；和驗(yàn)證檢測到的編碼位流中的中斷是否是由中斷來自光發(fā)射器的光以避免使其在光檢測器上被接收到的標(biāo)記引起的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將光發(fā)射器指向光檢測器的步驟包括提供LED和提供光敏晶體管的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，驅(qū)動光發(fā)射器的步驟包括以至少比過濾器轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)速率大大約一個數(shù)量級的位流數(shù)據(jù)速率驅(qū)動光發(fā)射器的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，驗(yàn)證步驟包括監(jiān)視檢測到的位流并測量檢測到的位流中的中斷是否是編碼位模式至少出現(xiàn)大約五十次的步驟。
5.一種3D立體式投影裝置，包括輸入端，用于接收立體式圖像數(shù)據(jù)，立體式圖像數(shù)據(jù)包括與圖像數(shù)據(jù)中的圖像流相對應(yīng)的同步信號；數(shù)字光投影儀，用于投影立體式圖像數(shù)據(jù)；電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)過濾器，其上布置有標(biāo)記，且位于投影立體式圖像數(shù)據(jù)的路徑中，用于分別地偏振立體式圖像數(shù)據(jù)中的圖像流；與輸入端耦接的電機(jī)驅(qū)動電路，用于接收同步信號并使過濾器的旋轉(zhuǎn)與同步信號同步；和測速計(jì)傳感器，包含與旋轉(zhuǎn)過濾器耦接的光發(fā)射器和檢測器，用于檢測標(biāo)記并輸出指示已檢測到標(biāo)記的標(biāo)記信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，測速計(jì)傳感器進(jìn)一步包括與光發(fā)射器耦接的位流發(fā)生器，用于對光發(fā)射器的光傳輸進(jìn)行編碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，位流發(fā)生器包括用于檢測已編碼的光傳輸?shù)奈涣黩?yàn)證器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，位流驗(yàn)證器包括標(biāo)記驗(yàn)證器，用于對位流中與被標(biāo)記中斷的數(shù)量相對應(yīng)的丟失位的數(shù)量計(jì)數(shù)。
9.一種檢測并驗(yàn)證盤的旋轉(zhuǎn)的方法，包括以下步驟在盤上布置光可檢測標(biāo)記；和提供光傳輸和檢測系統(tǒng)，以在盤的每一圈旋轉(zhuǎn)期間至少檢測一次標(biāo)記。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括將光傳輸和檢測系統(tǒng)與位流發(fā)生器耦接、以對光傳輸和檢測系統(tǒng)的傳輸進(jìn)行編碼的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括將光傳輸和檢測系統(tǒng)與位流發(fā)生器耦接、以對光傳輸和檢測系統(tǒng)的光學(xué)傳輸進(jìn)行編碼、并檢測已編碼的光學(xué)傳輸?shù)牟襟E。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括驗(yàn)證對標(biāo)記進(jìn)行檢測的步驟，該步驟包括確定位流中的中斷位的數(shù)量的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括用位流對光學(xué)傳輸進(jìn)行編碼，該位流具有重復(fù)位模式長度以使得到達(dá)光傳輸和檢測系統(tǒng)的隨機(jī)光學(xué)噪聲基本上不會冒充該位模式。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括選擇標(biāo)記的大小，以便能夠至少中斷位流中的大約50個位。
全文摘要
一種與接收器電子設(shè)備上的位流過濾器相結(jié)合的立體式投影系統(tǒng)中的光學(xué)傳感器使用的紅外光源的位流調(diào)制方法和裝置。
文檔編號G03B35/20GK1988674SQ200610135520
公開日2007年6月27日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者蒂莫西·M.·特里菲羅, 卡斯莫·M.·德庫薩蒂斯 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司