CN102550032A - 对立体显示器中的幻影的光学补偿 - Google Patents

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Abstract

一种用于减少立体显示器中串扰的方法包括，提供第一幅第一只眼睛图像、第一幅第一只眼睛图像的补偿的图像、第一幅另一只眼睛图像，以及第一幅另一只眼睛图像的补偿的图像；在单个帧闪现序列期间显示每个图像至少一次，其中，向第一只眼睛显示第一幅第一只眼睛图像，向另一只眼睛显示第一幅第一只眼睛图像的补偿图像，向另一只眼睛显示第一幅另一只眼睛图像，以及向第一只眼睛显示第一幅另一只眼睛图像的补偿图像；其中，可以同时显示补偿图像和/或可以在单个帧闪现序列期间不止一次地显示补偿图像或者眼睛图像中的至少一个。

Description

对立体显示器中的幻影的光学补偿
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年8月5日提交的、名称“Optical Compensation ForGhosting In Stereoscopic Displays”的美国临时申请序号61/273,544的权益，其内容为了所有目的通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及立体显示器和显示立体图像的方法。
背景技术
假设立体显示系统向相应观看者的眼睛传递离散的左眼图像和离散的右眼图像。然而，很多诸如视频监视器或者投影屏幕之类的单个屏幕显示器在用于立体显示时展现串扰(crosstalk)，其中每只眼睛不仅仅接收到意图用于其的图像，而且接收到减小的强度的意图用于另一只眼睛的图像。这导致“幻影(ghost)”，其中每只眼睛观看显示器上的对象与附近的对象的模糊的副本(faint copy)在一起。
幻影补偿系统可以计算被投影供每只眼睛观看的一对补偿的图像。左眼的补偿的图像等于意图用于左眼的图像减去意图用于右眼的图像的强度缩放的版本，并且反之亦然。强度缩放量近似等于串扰的量。
由此，在具有串扰c、左眼图像L和右眼图像R的系统中，左眼的补偿的图像L’将等于L-cR，并且右眼的补偿的图像R’将等于R-cL。
当存在串扰的情况下，将补偿的图像L’投影供相应眼睛观看时，左眼感知到的将是L’+cR’或者(L-cR)+c(R-cL)，其大约是(1-c2)L。换言之，这是没有来自右眼图像幻影的图像。同样地，当在存在串扰的情况下，将补偿的图像R’投影供相应的眼睛观看时，右眼感知到的将是R’+cL’或者(R-cL)+c(L-cR)，其大约是(1-c2)R。
诸如Cowan等人在名称为“Ghost-Compensation for Improved StereoscopicProjection”的美国专利申请公开号20060268104中描述的系统之类的系统，补偿的图像可以被预先计算并且被存储用于稍后的回放，或者可以在未补偿的图像的回放期间被实时在线(on the fly)计算。
预先计算补偿的图像的缺点是不同的立体显示系统可能展现不同的串扰值，在该情形中，适合于一个立体显示器的预先计算的补偿的图像不会很好地适合于另一个立体显示器。这产生库存控制问题，其中显示系统的操作员必须获得对于正确的串扰值所准备的呈现版本。
虽然实时幻影补偿系统对于涉及高分辨率、高帧速率、非线性编码或者加密中的一个或者多个的系统可以被配置为匹配立体显示器的串扰，但是解密、变换、帧缓冲器、阵列数学(array math)、逆变换、重新加密等的成本和复杂性是相当大的。这样的系统的等待时间可能影响呈现的嘴唇同步(lip-sync)。与内容相关联的安全性要求可能要求必须库存、跟踪、并且管理附加的解密和加密密钥。
由此，存在对作为实时的但是不要求任何附加变换或者加密步骤的幻影-补偿系统的显著需要。还需要该系统补偿宽范围的串扰值。
发明内容
提供一种用于减少立体显示器中的串扰的方法，包括以下步骤：提供用于显示的第一幅第一只眼睛图像、第一幅第一只眼睛图像的反转图像、用于显示的第一幅另一只眼睛图像，以及第一幅另一只眼睛图像的反转图像；在第一间隔期间向第一只眼睛显示第一幅第一只眼睛图像；在第二间隔期间向另一只眼睛显示第一幅第一只眼睛图像的反转图像，第二间隔短于第一间隔；在第三间隔期间向另一只眼睛显示第一幅另一只眼睛图像，第三间隔与第一间隔的持续时间相等；以及在第四间隔期间向第一只眼睛显示第一幅另一只眼睛图像的反转图像，第四间隔与第二间隔的持续时间相等。该方法还可以包括以下步骤：在第五间隔期间向第一只眼睛显示第一幅第一只眼睛图像，第五间隔与第一间隔的持续时间相等；在第六间隔期间向另一只眼睛显示第一幅第一只眼睛图像的反转图像，第六间隔短于第一间隔；在第七间隔期间向另一只眼睛显示第一幅另一只眼睛图像，第七间隔与第一间隔的持续时间相等；在第八间隔期间向第一只眼睛显示第一幅另一只眼睛的反转图像，第八间隔与第二间隔的持续时间相同。该方法还可以包括：可以帮助最小化感知到的闪烁的、图像的附加显示步骤。
还提供一种可以是数字微镜显示器(DMD)的显示器，包括：视频数据接口，适配为接收视频数据并且形成第一只眼睛图像数据和第二只眼睛图像数据的单独的帧；帧缓冲器部件，适配为接收来自视频数据接口的图像数据并且将其写入存储器中；图像补偿器部件，适配为生成响应于第二只眼睛图像数据的、用于向第一只眼睛显示的补偿的第二只眼睛图像数据，以及响应于第一只眼睛图像数据的、用于向第二只眼睛显示的补偿的第一只眼睛图像数据；以及显示控制器，适配为使第一只眼睛图像数据和补偿的第二只眼睛图像数据相继地向第一只眼睛显示，并且然后使第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据相继地向第二只眼睛显示。该显示器还可以包括控制显示器像素的移位寄存器。补偿的第一只和第二只眼睛图像数据可以分别是第一只和第二只眼睛图像数据的反转强度数据。在DMD情形中，用以控制第一只眼睛的微镜的数据输出可以是第一只眼睛图像数据的波形图案以及第二只眼睛图像数据的波形的反转形式；以及用以控制第二只眼睛的微镜的数据输出可以是第二只眼睛图像数据的波形图案以及第一只眼睛图像数据的波形的反转形式。显示器还可以适配为以交替的方式不止一次地向第一只眼睛闪现第一只眼睛图像数据和补偿的第二只眼睛图像数据的组合并且向第二只眼睛闪现第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据的组合。在DMD的情形中，用以控制第一只眼睛的微镜的数据输出可以是第一只眼睛图像数据的波形图案以及第二只眼睛图像数据的波形的反转形式；以及用以控制第二只眼睛的微镜的数据输出可以是第二只眼睛图像数据的波形图案以及第一只眼睛图像数据的波形的反转形式，以及与微镜相关联的强度可以响应于波形图案并且由具有最高有效位、中间位和最低有效位的多比特二进制值表达。该显示器还可以包括均衡部件，该均衡部件建立显示第一只和第二只眼睛图像数据的时间或者强度的持续时间分别与补偿的第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据的时间或者强度的持续时间的比率，其中，比率可以大于1。
附图说明
现在将通过参考附图的示例的方式来描述本发明。
图1是使用向电影院观众显示立体图像的、具有串扰的数字电影投影系统以及图像的反转图像来消除幻影的本发明的示例性显示系统；
图2是示出接收立体图像与对观察者的左眼和右眼显示图像和图像的反转图像之间的优选关系的定时图；
图3是通过向观察者显示立体图像和图像的反转图像来消除幻影的处理的流程图；
图4是与单个像素相关联的、在优选实施例中是数字的信号图；以及
图5是用于示出立体图像和图像的反转图像来消除幻影的控制系统和显示元件的框图。
具体实施方式
公开的实施例现在将被描述并且应用于具有非零串扰的立体显示器。一般地，本发明通过以下操作提供减少的幻影感觉：对于第一间隔(例如，1/48秒的80％)显示意图用于左眼的图像以及对于第二间隔(例如，1/48秒的20％)显示意图用于右眼的图像的反转图像供观看者的左眼接收；以及对于基本等于第一间隔的第三间隔显示意图用于右眼的图像，以及对于基本等于第二间隔的第四间隔，显示意图用于左眼的图像的反转图像供观看者的右眼接收。第二间隔与第一间隔的比率是优选等于串扰量(即，例如20∶80＝25％串扰)。
一般地，本公开可以应用于在左眼图像和右眼图像之间具有串扰的电控制的立体显示器系统。
本公开可以用于立体显示器(例如，具有柱镜状屏幕(lenticular screen)的视频监视器)以及用于要求观察者在观察监视器或者投影屏幕的同时佩戴眼镜的立体显示系统来工作。在要求眼镜的系统的情形中，本发明可以用于线性或者圆偏振眼镜、有源快门眼镜(active shutter glass)、立体影片(anaglyphic)和梳状滤波器眼镜来工作。
这样的显示系统可以包括视频监视器或者投影屏幕。在具有投影屏幕的系统的情形中，显示系统可以包括一个或者多个投影仪。
可以使用发光二极管(LED)阵列、液晶显示(LCD)面板、等离子显示器、可变形微镜器件(DMD)、扫描激光器、阴极射线管(CRT)或者其他这样的电控制的成像器件来形成图像。
可以通过以下操作来产生彩色图像：对于每种原色(例如，红色、绿色和蓝色)顺序产生单色图像；或者通过提供具有每种原色的像素的集成阵列(例如，具有色彩掩膜的CRT，或者具有每个原色的单元的等离子显示器)；或者通过对于每种原色并行产生单色图像，然后将其叠加用于观察者观看(例如，三枪视频投影仪或者三芯片可变形镜器件投影仪)。
在此处详细讨论的示例性优选实施例中，立体显示系统是具有单独的红色、绿色和蓝色DMD成像器(诸如由Dallas TX.的Texas Instruments，Inc.开发并且销售的基于DLPTM技术的成像器)的数字电影投影仪。基于DMD的投影仪利用电可切换的圆偏振器(诸如Beverly Hills，CA的Real-D Cinema销售的Z-屏幕)增强并且观众配备具有可兼容的圆偏振透镜的眼镜(诸如，也由Real-D Cinema提供的那些)。
实施例特别适用于顺序显示色彩分量的系统(例如，使用色轮来投影每个图像分量的单个DMD芯片投影仪)以及通过每个具有对应静态偏振器的独立投影仪或者用于为观察者分离左眼和右眼图像的其他编码器来显示左眼和右眼图像的系统。
现在参考图1，投影系统100为观众席110服务。投影系统100优选包括数字电影服务器102，其通过连接103向数字投影仪104提供包括一系列左眼和右眼图像的立体节目。
在替代实施例中，投影系统100可以包括左眼图像和右眼图像的立体视频的馈送，其可以是例如使用由Montreal，Quebec，Canada的SensioTechnologies，Inc.开发并且销售的
Figure BDA0000150365470000051
SD3-100来实现的实况播送(例如，体育广播)或者预先录制(例如，来自立体DVD)，。
在投影仪104内，彩色分离器122分离光源120以在对应的DMD成像器124、124’和124”上形成红色、绿色和蓝色原色光。来自每个在对应原色中的DMD成像器124、124’和124”的分量图像由组合器126光学组合并且通过透镜106定向。例如，彩色分离器122将来自光源120的一部分光谱作为主要源(primary source)123定向到成像器124。成像器124施加当前图像(左眼或者右眼)的对应原色分量，以产生空间编码光125，组合器126将空间编码光125定向到透镜106，使得当前图像在屏幕112上形成投影114。注意，彩色分离器122和组合器126典型实现为棱镜和彩色分束器的单个配件。
当左眼和右眼图像通过透镜106交替投影时，投影114在到达偏振保持(polarization-preservation)屏幕112之前由电可切换的圆偏振器108滤波。
观众成员(诸如观察者116)被提供有眼镜117。眼镜117分别包括左眼透镜118和右眼透镜119，其中每个透镜具有与电偏振器108所施加的偏振兼容的相反偏振。观察者116观看屏幕112上的投影114。
偏振器和/或编码器108对投影114施加的左眼和右眼图像的相反偏振必须由屏幕112保持，使得左眼透镜118和右眼透镜119可以基本上分离左眼和右眼图像，使得它们仅仅由观察者116的对应左眼和右眼观看。由此，观众利用他们的对应左眼和右眼接收离散的左眼和右眼图像，并且由此接收立体呈现。
然而，偏振器108、118、119和屏幕112不是完美的。这造成左眼和右眼图像泄露到观察者116的相反的眼睛中。该泄露或者串扰导致观察者116感知到立体呈现中的幻影。然而，对于关于其目标眼睛产生感知的亮度X的图像，另一相反偏振的图像产生较低感知的亮度c*X，其中‘c’是串扰系数。取决于实施例的技术和当前状态(例如，屏幕112或者偏振器108是干净的还是脏的)，‘c’的典型值范围是5-20％。
已经使用的一种用于幻影消除的技术是显示具有对于特定、期望c值的嵌入补偿的预处理立体图像。在该技术中，通过将原始右眼图像R的强度值乘以c并且从原始左眼图像L减去该乘积来计算预处理的左眼图像L’，即L’＝L-(c*R)。类似地，R’＝R-(c*L)。Lipcombe和Wooten在1994年光子光学仪器工程师协会(SPIE)学报，卷2177中公开的“Reducing Crosstalk BetweenStereoscopic Views”中教导了该技术的一种变型。Cowan等人在美国专利申请公开号20060268104中教导了用于产生这样的预处理图像的各种方法和设备。
在当前公开中，立体图像不一定被预处理。而是，未处理的左眼和右眼图像对于它们被正常投影期间的一部分时间被正常投影。在它们被正常投影的期间的剩余部分时间，对应的其他图像被投影，但是是强度反转的，即图像的亮部分是暗的并且图像的暗部分是亮的。
参考图2，示出优选定时图，其中，箭头200指示时间进程。通过连接103对左眼和右眼图像的传输210定期出现，其中连续图像对的开始在显示开始时间214、224和234出现，对应的最后期限(deadline)213、223和233对其提供对应的建立时间215、225和235。
由此，第一左眼图像211通过连接103在最后期限213之前传递到投影仪104并且对应的第一右眼图像212也通过与控制器130的连接在最后期限213之前传递。
注意，建立时间215、225和235不是按比例(to scale)并且在很多实际实施例中可能由于图像处理管线(pipeline)的性质而明显变大。在这样的实施例中，延迟开始时间214、224和234将关于时间线200进一步向下移动，但是最后期限213、223和233将不太可能。由此，为了清楚，建立时间215、225和235在该图中被示为小。
以同样的方式，第二左眼图像221不晚于作为对应第二右眼图像222的最后期限223被接收。同样，第三左眼图像231不晚于作为对应的第三右眼图像232的最后期限233被接收。
在该优选实施例中，连接103可以包括双高清串行数字接口(双HD-SDI)，其中两个HD-SDI链路中的一个专用于左眼图像而另一个专用于右眼图像，并且两个链路基本同步操作、满足公用最后期限213、223和233。在替代实施例中，对应左眼和右眼图像可以通过连接103顺序传递，在该情形中，传递最后期限将应用于左眼和右眼图像对中的后者的传递。
立体投影定时250将闪现(flash)每个左眼图像一次或者更多次，优选两次或者三次来最小化观察者116对闪烁的感知，并且三次应该用于诸如观众席10之类的剧场环境中。与左眼图像的每次闪现交替的将是对应的右眼图像。
由此，通过立体投影定时250，第一左眼图像211的第一闪现251利用编码器108通过信号109命令至用于左眼观看的状态。这之后是编码器108由信号109命令至用于右眼观看的状态，其后显示对应的第一右眼图像212的第一闪现252。
遍及图2，在编码器108被配置用于左眼的同时出现的那些闪现(诸如，闪现251、251’、253、253’)被示出具有稍微的左偏移，而在编码器108被配置用于右眼的同时出现的那些闪现(诸如，闪现252、252’、254、254’)被示出具有稍微的右偏移。图2中的该偏移仅仅是该图中用以提醒读者什么时候编码器108的设置打算选择左眼以及什么时候选择右眼的指示。
第一左眼图像211和第一右眼图像212的第一闪现251和252之后，左图像211的第二和第三闪现251’将与右图像212的第二和第三闪现252’交替，如信号109命令的，编码器108改变至适当状态。
编码器108在每个连续闪现之间改变状态。该状态改变优选地完全在切换时间238期间发生。在切换时间238期间，优选不进行投影，因为切换时间238期间的任何投影将产生不期望的实质上增加的等级的串扰。该切换时间238应当在每次编码器108改变状态时发生。
然后，在第二左眼图像221的第一闪现253之后是第二右眼图像222的第一闪现254。接着，左图像221的第二和第三闪现253’与右图像222的第二和第三闪现254’交替，所有的具有居间(intervening)切换时间。对于左眼图像231和右眼图像232的第三对继续交替闪现(未示出)，等等。贯穿立体投影定时250，如之前描述地，转换发生在每个切换时间238，编码器108从左眼到右眼切换编码并且返回。
在立体投影定时250中，使用幻影补偿已经要求左眼和右眼图像对211和212、221和222、以及231和232包括如上面描述的预先补偿图像，或者传递到投影仪104的未补偿图像在建立间隔215、225和235期间被处理，使得补偿后的图像可用于显示。
为了避免对预先补偿图像或者实时执行补偿的这种需要，示出具有幻影补偿的立体投影定时260。在此，投影第一左眼图像211的第一闪现261。如以前的，在图2中由第一闪现261的左偏移指示编码器108被配置用于观察者116的左眼的观看。在切换时间之后，编码器108配置用于观察者116的右眼观看，并且对于一个间隔，显示第一左眼图像211的强度反转的第一闪现271。在不需要编码器108切换的情况下，对于第二间隔，显示第一右眼图像212的第一闪现262。在第二间隔之后，将编码器108切换回左眼状态，并且在等待切换时间之后，显示第一右眼图像212的强度反转的第一闪现272。
如果第一间隔(闪现271的持续时间)与第二间隔(闪现262的持续时间)的比率是‘i’，则当由观察者116的左眼通过眼镜117集成四个闪现261、271、262和272时，观察者116感知到L+c*R+c*i*(1-L)+i*(1-R)，其中，L是闪现261，c*R是闪现262的串扰，c*i*(1-L)是闪现271的串扰，并且i*(1-R)是闪现272。
如果选择‘i’等于c，则这是L+c*R+c2-c2L+c-c*R。
允许取消c*R项并且当c小时考虑忽略c2项，观察者116的感知接近L+c。
由对称计算和假设，观察者116通过他的右眼感知到R+c*L+c2(1-R)+c*(1-L)，其中，R是闪现262，c*L是闪现261的串扰，c2(1-R)是闪现272的串扰，以及c*(1-L)是闪现271，这接近R+c。
这对应于将显示器的黑色电平相对于图像的最大亮度升高c的代价的完全幻影补偿。优选具有低串扰值的立体系统，因为黑色电平的升高被最小化。
如果减小第一间隔与第二间隔的比率，则黑色电平的升高将以近似的比例减小。在一些情形中，虽然未实现完全消除串扰，但是这可以是优选的。
在四个闪现261、262、271和272之后继续循环。对于左眼编码的第一左眼图像211的第二和第三闪现261’之后是对于右眼编码的第一左眼图像211的反转图像的第二和第三闪现271’。然后，也对于右眼编码的第一右眼图像212的第二和第三闪现262’之后是对于左眼编码的第一右眼图像212的反转图像的第二和第三闪现272’。
在编码器108仍处于对于观察者116的左眼显示的状态的同时，显示第二左眼图像221的第一闪现263。由信号109将编码器108命令至对于右眼观看的状态，然后显示第二左眼图像221的反转图像的第一闪现273，之后是第二左眼图像222的第一闪现264。信号109指示编码器回到用于左眼观看的状态，并且显示第二左眼图像222的反转图像的第一闪现274。
利用在左眼状态的编码器108来显示第二左眼图像221的第二和第三闪现263’。利用在右眼状态的编码器108来显示第二左眼图像221的反转图像的第二和第三闪现273’。利用在右眼状态的编码器108来显示第二右眼图像222的第二和第三闪现264’。利用在左眼状态的编码器108来显示第二右眼图像222的反转图像的第二和第三闪现274’。
在另一实施例中，例如在其中存在两个投影仪(每个配置为通过左眼透镜118和右眼透镜119专门对观察者116投影)的配置中，可以同时出现第一左眼图像211和第一右眼图像212的第一闪现261和262。随后，同时出现反转图像的第一闪现271和272的每个。注意对于这种双投影仪配置，每个投影仪必须接收左眼图像211和右眼图像212：一个被正常投影，而另一个被反转投影。
在相关实施例中，每个投影仪可以通过透镜118和119的任一个向观察者116选择性地投影。在此，每个投影仪仅仅接收图像211和212中的一个，并且将未反转图像投影到观察者116的一只眼睛并且将反转图像投影到另一只眼睛。
在另一实施例中，单个投影仪可以向每只眼睛同时投影不同的图像，如利用具有诸如LKRL-A002之类的双透镜3D适配器的Sony SRX-R2204K单投影仪系统(二者由San Diego，CA，U.S.A.的Sony Electronics销售)，其中，每个成像器的单独部分专用于向左眼透镜118和右眼透镜119中的一个或者另一个投影。在该情形中，通过左眼透镜118投影左眼图像211用于观察者116观看的成像器部分还用于投影反转右眼图像212。
图3以不同方式描述幻影补偿处理300。在本公开中，在显示器被启动，例如以灯120被点亮并且投影仪104被设置为立体操作模式的情况下，幻影补偿处理300在步骤302开始。在第一左图像获取步骤304，如准备显示时必要地，获取和解码第一左图像211。
在设置左步骤306，解码器308被置于用于向观察者116的左眼显示的状态。优选地，在编码器308处于切换状态的同时不进行显示。
在显示左步骤308，对于第一间隔向观察者116的左眼显示当前准备好的左眼图像。
在设置右步骤310，编码器308被置于用于向观察者116的右眼显示的状态。此外，优选在编码器308处于切换状态的同时不进行显示。
在显示反转左步骤312中，对于第二间隔向观察者116的右眼显示当前左眼图像的反转强度。
在右图像获取步骤314，如准备显示必要的，获取并且解码与当前左眼图像(例如，211)对应的右眼图像(例如，212)。
在显示右步骤316，对于第三间隔向观察者116的右眼显示当前右眼图像。
在设置左步骤318，编码器308被置于用于向观察者116的左眼显示的状态。优选地，在编码器308处于切换状态的同时不进行显示。
在显示反转右步骤320中，对于第四间隔，向观察者116的左眼显示当前右眼图像的反转强度。
在判定步骤322中，作出是否存在更多要显示的立体图像的确定。假如是这样，立体显示处理300在步骤324继续，假如不是这样，处理300在完成步骤326终止，在完成步骤326期间，投影仪104可以被设置为非立体模式或者可以被关闭。
如果存在更多要显示的立体图像，则在下一左图像获取步骤324，如准备显示必要的，获取并且解码下一左图像(例如，221)。
通过循环回到显示左步骤308来继续处理300。
优选地，第一和第三间隔是相等的长度。优选地，第二和第四间隔是相等的长度。对于完全幻影补偿，第二间隔与第一间隔的比率应该等于或者相当于串扰系数c。同样，第四间隔与第三间隔的比率应该等于或者相当于串扰系数c。应该指出，关于时间间隔，当它们表达为“相同”时，希望其包括以下场景，其中所述值在持续时间中基本相同以产生期望效果。
如果串扰按投影114上的区域而改变，无论是由于编码器108、屏幕112还是眼镜117的物理性质引起的，第一、第二、第三和第四间隔可以按区域改变(未示出)，虽然优选在任何区域第一和第四间隔的和等于第二和第三间隔的和以及编码器108的转换的紧接之前(即，切换时间238紧接之前)的间隔结束在所有区域同步发生。类似地，编码器108的转换的紧接之后(即，切换时间238的紧接之后)的间隔开始在所有区域同步发生。
注意，对于其中可以同时投影左眼图像211和右眼图像212的之前讨论的那些实施例，幻影补偿处理300的替代版本(未示出)将同时执行步骤310和316并且同时执行步骤312和320。取决于投影仪配置，投影仪眼睛选择步骤310和318可能不同时发生或者根本不发生(例如，当投影仪或者成像器的一部分专用于单只眼睛的投影时)。
图4示出用于DMD 124的单个像素镜的控制信号的波形。为了该讨论的目的，像素强度被考虑为由4比特二进制值来控制，范围从表示黑色的0000b到表示白色的1111b。1000b的值将是接近50％灰色。
对于DMD 124的各个像素，在当前图像中，当前值400是十或者表达为4比特二进制值，1010b。值400中的四比特中的每个是分别指定为b0、b1、b2和b3，其中b0指代最低有效位(LSB)404而b3指代最高有效位(MSB)402。
由于DMD镜是二进制器件(例如，开或关)，为了显示除了全部开(1111b)或者完全关(0000b)之外的强度。控制波形是占空比(duty cycle)调制的。LSB 404(b0)建立如在间隔410中的最短时间量的镜状态。次高有效位(b1)建立是间隔410两倍的时间量(例如，间隔411)的镜状态。再次最高有效位(b2)建立再是b1控制的两倍长的时间量(例如，间隔412)的镜状态。MSB 402(b3)建立再是b2所控制的两倍的时间量(例如，间隔413)的镜状态。以这种方式，每个比特是下一较低比特的重要性(significance)的两倍并且是下一较高比特的重要性的一半。
由此，在显示像素值400的同时，单个像素镜的控制信号将类似波形406，其中控制电平对于与b3＝1对应的间隔413是高，对于与b2＝0对应的间隔412是低，因为b1＝1所以对于间隔411再次是高，并且因为b0＝0所以对于间隔410再次是低。在某些DMD实现方式中，在建立间隔418期间，每个镜的控制信号可以设置为零，从而不影响图像。只要像素值400合适，就可以重复波形406，如上面所描述的。
在某些实施例中，为了避免诸如413之类的长间隔产生能被观察者116察觉的闪烁，具有更大重要性的各个比特的控制可以分布在多个更短的间隔上。例如，除了是由LSB 404(b0)控制的间隔410的持续时间的八倍的单个间隔413MSB 402(b3)来控制镜之外，MSB 402(b3)可以替代地在如LSB 404(b0)控制的间隔410的相同的持续时间的八个间隔(未示出)控制镜，或者可以在LSB 404(b0)控制的间隔410的持续时间的两倍的四个间隔(未示出)内控制镜。可期望用以防止闪烁伪像(scintillation artifact)的这种占空比的重新分配，但是为了简要未在图中示出。
当有必要显示图像的反转强度时，将像素值反转以形成反转像素值420。当显示反转像素值420时，MSB 402(b3)由其反码(complement)MSB 422(～b3)来替代，对于每个比特等等，直至LSB 404(b0)由其反码LSB 424(～b0)替代。结果，控制波形426几乎是波形406的反码，除了在建立间隔438如间隔418为零的地方之外。由此，在显示反转像素值420的同时，单个像素镜的控制信号将类似波形426，其中控制电平对于与～b3＝0对应的间隔433是低，对于与～b2＝1对应的间隔432是高，因为～b1＝0所以对于间隔431再次是低，并且因为～b0＝1所以对于间隔430再次是高。如之前，只要反转像素值420是合适的，波形426就可以重复，如上面描述的。
参考图5，示出连同DMD显示器的优选使用的控制元件130的优选实施例。
主光线123的射线射在DMD成像器124的各个像素镜502和512上。像素镜502处于关状态并且产生光线123的反射503，反射503以光束碰撞(beam bump)被定向，由此，反射503不在屏幕112上产生光。
然而，像素镜512是处于开状态，并且撞击处于开状态的像素镜的光线123的反射125通过组合器126并且最终通过透镜106被定向并且作为投影图像114显示在屏幕112上。
微镜502和512分别被可枢转地安装在架504和514上，并且分别在镜驱动506和516的控制之下。DMD成像器微镜的控制通过驱动器电路来执行。在本说明书中，镜驱动506由来自成像器行移位寄存器520的输出508来控制，为了当前图携带控制值零的目的，使镜驱动506将对应微镜502设置为关位置。来自移位寄存器520的输出518控制镜驱动516，并且为了当前图携带控制值1的目的，使镜驱动516将对应微镜512设置为开位置。
成像器行移位寄存器520具有以下输入：在数据输入522中呈现的要移位的数据。时钟信号524发信号通知移位寄存器520接受当前数据输入并且移位整个寄存器520。然而，输出508和518不被更新，直至数据输出使能信号526被发出(assert)。这允许镜设置的整个行被串行移位进入寄存器520，而不需要修改镜502和512的当前状态。当数据输出使能信号526被发出时，镜驱动506和516可以同时更新该行中的所有镜。
当微镜512表示具有强度值400的像素时，数据输出518将具有类似波形406的波形。当显示反转强度值420时，数据输出518将具有类似波形426的波形。
在这一点上，跳到控制器130管线的另一端来讨论如何获得这些波形是有用的。
视频数据接口550通过连接103接收视频信号。视频数据接口执行为在自然色彩空间(native color space)中形成单独的帧左眼和右眼图像数据以及DMD成像器124、124’、124”的近似线性响应所需要的对视频信号的任何操作。
在帧缓冲器540中存储视频数据接口550产生的图像数据的结果帧。
帧缓冲器优选是多端口的，使得在没有相互干扰的情况下、显示控制530可以从帧缓冲器540读取并且视频数据接口550可以同时写入帧缓冲器540。
帧缓冲器540优选是双缓冲的，使得在视频数据接口550当前正在写入(多个)图像还未完成的同时，显示控制530访问完成的紧接之前(多个)图像。这允许在没有关于如何将(多个)图像写入帧缓冲器540以及何时将(多个)图像写入帧缓冲器540的伪像的情况下的图像的显示。
帧缓冲器540优选是立体的，也就是，能够同步保持对于左眼和右眼的单独的图像，使得当重新闪现图像对时(例如交替第二和第三闪现251’与第二和第三闪现252’)，视频数据接口550不需要通过重新进行任何图像操作来重新填充(repopulate)帧缓冲器540。
视频数据接口550通过控制线556寻址并且写帧缓冲器540中的存储器，并且通过数据线558向帧缓冲器540发送数据。
显示控制530通过控制线536寻址并且读帧缓冲器540中的存储器，并且通过数据线558从帧缓冲器540接收数据。
对于每个原色，对于DMD 124显示的每行像素(示出行的仅仅一部分)，对于像素值中的每个比特，显示控制530根据显示处理300选择左眼图像或者右眼图像进行当前显示(例如，在步骤308)。例如，在间隔413紧接之前，显示控制530将在当前左眼图像中选择对于移位寄存器520控制的所有像素的MSB(b3)，并且将它们串行输出到数据输出端532。由于左眼图像要被显示，所以编码器108的控制信号109被设置为左眼。由于间隔413不是反转强度间隔，所以反转控制线534保持为低。由此，到移位寄存器520的数据输入522将遵循来自显示控制530的数据输出532，这是因为在反转控制线534保持为低的同时，异或门(xor gate)将作为非反转缓冲器。
在每个所选比特由显示控制530选择并且呈现在数据输出532之后，并且允许足够的时间用于异或门535的传播延迟和移位寄存器520的数据输入522的建立时间，显示控制530对线524计时以引起移位寄存器520吸入(ingest)比特。在当前图像和行的最终比特已经计时进入移位寄存器520之后，显示控制530可以发出使能输出线526，正如间隔413开始，由此所有MSB(b3)被写入到它们对应的镜。这可以在DMD 124的所有行上同时进行，如果需要限制瞬间功耗，则可以依序进行。
在波形406的每个间隔紧接之前发生类似的过程，诸如间隔412，其中，所有次最高有效位(b2)被选择并且计时入移位寄存器520。通过这种机制，每个微镜由存储在帧缓冲器540中的对应像素值的比特来控制。
当要显示强度反转图像时，根据处理300(例如，在步骤312)使用类似的处理，除了由于要求反码比特(例如，～b3)，将反转控制线534设置为高。当这为真时，异或门535将充当反转缓冲器，并且在不需要改变显示控制530从帧缓冲器540访问的任何值的情况下，将反转被发送到镜驱动506和516的各个比特。
如处理330所调用地更新编码器108的控制线109。在步骤310的情形中，控制线109将命令编码器108向右眼显示。
设想本公开的很多替代实施例。例如，可以由除了异或门535之外的机制执行比特的反转。例如，帧缓冲器读取控制线536可以包括反转控制信号(未示出)，或者显示控制530可以内部反转比特。如果显示系统使用每个像素的模拟电压来设置其值，模拟反转缓冲器(未示出)可以被使用，或者数字值的比特可以在由数模转换器转换并且提供给模拟像素驱动之前被反转。
此外，应该指出，本发明包括生成不同反转或者补偿图像的图像强度反转设备或者图像补偿设备。另外，反转图像可以在装置的若干点的任一个进行，包括：a)当向图像缓冲器提供数据时(这浪费带宽)，b)当可以原地(inplace)反转图像缓冲器中的数据时(这是对处理的浪费)，c)当将复制的反转图像置入第二缓冲器时(这是对硬件的浪费)，d)当数据被读取时将其反转(这具有某些优异的精确调谐能力，特别是在图像数据和光输出之间存在某些种类的非线性关系的情况下)，e)在成像器处将数据反转为数据时(这假设图像数据和光输出之间的线性关系)，f)当在成像器内反转数据时(例如通过示出的并且优选的异或门，这是因为硬件和控制是绝对最小的)，或者g)当使用控制信号使得存在对成像器的控制信号的反转时(即，在DMD成像器内某些抖动算法意义上的翻转。
此外，虽然通过一系列实施例已经描述本发明，但是应该理解，可以组合、分离或者以不同顺序执行特定特征。例如，可以在单个步骤或者由单个部件来执行已经描述的如在多个步骤或者由多个部件执行的特征。

Claims (20)

1.一种方法，包括以下步骤：
提供用于显示的第一幅第一只眼睛图像、所述第一幅第一只眼睛图像的反转图像、用于显示的第一幅另一只眼睛图像，以及所述第一幅另一只眼睛图像的反转图像；
在第一间隔期间向第一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像；
在第二间隔期间向另一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像的反转图像，第二间隔短于第一间隔；
在第三间隔期间向另一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛图像，第三间隔与第一间隔的持续时间相同；以及
在第四间隔期间向第一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛图像的反转图像，第四间隔与第二间隔的持续时间相同。
2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在第五间隔期间向第一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像，第五间隔与第一间隔的持续时间相同；
在第六间隔期间向另一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像的反转图像，第六间隔短于第一间隔；
在第七间隔期间向另一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛图像，第七间隔与第一间隔的持续时间相同；以及
在第八间隔期间向第一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛的反转图像，第八间隔与第二间隔的持续时间相同。
3.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
在第九间隔期间向第一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像，第九间隔与第一间隔的持续时间相同；
在第十间隔期间向另一眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像的反转图像，第十间隔短于第二间隔；
在第十一间隔期间向另一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛图像，第十一间隔与第一间隔的持续时间相同；以及
在第十二间隔期间向第一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛图像的反转图像，第十二间隔与第二间隔的持续时间相同。
4.如权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：
提供用于显示的第二幅第一只眼睛图像、所述第二幅第一只眼睛图像的反转图像、用于显示的第二幅另一只眼睛图像、以及所述第二幅另一只眼睛图像的反转图像；
在第十三间隔期间向第一只眼睛显示所述第二幅第一只眼睛图像，第十三间隔与第一间隔的持续时间相同；
在第十四间隔期间向另一只眼睛显示所述第二幅第一只眼睛图像的反转图像，第十四间隔短于第二间隔；
在第十五间隔期间向另一只眼睛显示所述第二幅另一只眼睛图像，第十五间隔与第一间隔的持续时间相同；以及
在第十六间隔(274)期间向第一只眼睛显示所述第二幅另一只眼睛图像的反转图像，第十六间隔与第二间隔的持续时间相同。
5.一种显示器，包括
视频数据接口，适配为接收视频数据并且形成第一只眼睛图像数据和第二只眼睛图像数据的单独的帧，
缓冲器，适配为从视频数据接口接收图像数据并且将其写入存储器中；
图像补偿器，适配为生成响应于第二只眼睛图像数据的、用于向第一只眼睛显示的补偿的第二只眼睛图像数据，以及生成响应于第一只眼睛图像数据的、用于向第二只眼睛显示的补偿的第一只眼睛图像数据；以及
显示控制器，适配为使第一只眼睛图像数据和补偿的第二只眼睛图像数据相继地被显示给第一只眼睛，并且然后使第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据相继地被显示给第二只眼睛。
6.如权利要求5所述的显示器，还包括控制显示器像素的移位寄存器。
7.如权利要求5所述的显示器，其中，补偿的第一只和第二只眼睛图像数据分别是第一只和第二只眼睛图像数据的反转强度数据。
8.如权利要求5所述的显示器，其中，显示器是数字微镜器件。
9.如权利要求8所述的显示器，其中，
用以控制第一只眼睛的微镜的数据输出是第一只眼睛图像数据的波形图案以及第二只眼睛图像数据的波形的反转形式；以及
用以控制第二只眼睛的微镜的数据输出是第二只眼睛图像数据的波形图案以及第一只眼睛图像数据的波形的反转形式。
10.如权利要求5所述的显示器，其中，显示器适配为以交替的方式不止一次地向第一只眼睛闪现第一只眼睛图像数据和补偿的第二只眼睛图像数据的组合并且向第二只眼睛闪现第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据的组合。
11.如权利要求5所述的显示器，其中，显示器适配为以交替的方式不止一次地向第一只眼睛闪现第一只眼睛图像数据和补偿的第二只眼睛图像数据的组合并且向第二只眼睛闪现第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据的组合，其中，补偿的第一只和第二只眼睛图像数据分别是第一只和第二只眼睛图像数据的反转强度数据。
12.如权利要求9所述的显示器，其中
显示器适配为以交替的方式不止一次地向第一只眼睛闪现第一只眼睛图像数据和补偿的第二只眼睛图像数据的组合并且向第二只眼睛闪现第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据的组合；以及
补偿的第一只和第二只眼睛图像数据分别是第一只和第二只眼睛图像数据的反转强度数据。
13.如权利要求8所述的显示器，其中
用以控制第一只眼睛的微镜的数据输出是第一只眼睛图像数据的波形图案以及第二只眼睛图像数据的波形的反转形式；以及
用以控制第二只眼睛的微镜的数据输出是第二只眼睛图像数据的波形图案以及第一只眼睛图像数据的波形的反转形式，以及
与微镜相关联的强度响应于波形图案并且通过具有最高有效比特、中间比特和最低有效比特的多比特二进制值表达。
14.如权利要求5所述的显示器，还包括均衡部件，该均衡部件建立显示第一只和第二只眼睛图像数据的时间或者强度的持续时间分别与补偿的第二只眼睛图像数据和补偿的第一只眼睛图像数据的时间或者强度的持续时间的比率。
15.一种方法，包括以下步骤：
提供第一幅第一只眼睛图像、所述第一幅第一只眼睛图像的反转图像、第一幅另一只眼睛图像，以及所述第一幅另一只眼睛图像的反转图像；
在单个帧闪现序列期间显示每个图像至少一次，其中，向第一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像，向另一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像的反转图像、向所述另一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛图像，以及向所述第一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛的反转图像；
由此通过反转图像之一来减少一只眼睛感知到的来自另一只眼睛图像的串扰。
16.如权利要求15所述的方法，包括以下步骤：
同时显示反转图像。
17.如权利要求15所述的方法，包括以下步骤：
在单个帧闪现序列期间不止一次地显示反转图像或者眼睛图像的至少一个。
18.一种方法，包括以下步骤：
提供第一幅第一只眼睛图像、所述第一幅第一只眼睛图像的补偿图像、第一幅另一只眼睛图像，以及所述第一幅另一只眼睛图像的补偿图像；
在单个帧闪现序列期间显示每个图像至少一次，其中，向第一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像，向另一只眼睛显示所述第一幅第一只眼睛图像的补偿图像、向所述另一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛图像，以及向所述第一只眼睛显示所述第一幅另一只眼睛的补偿图像；
由此通过补偿图像之一来减少一只眼睛感知到的来自另一只眼睛图像的串扰。
19.如权利要求18所述的方法，包括以下步骤：
同时显示补偿图像。
20.如权利要求18所述的方法，包括以下步骤：
在单个帧闪现序列期间不止一次地显示补偿图像或者眼睛图像的至少一个。
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