CN103703409B

CN103703409B - 用于提供快门眼镜与三维（3d）显示器之间的同步的背光调制

Info

Publication number: CN103703409B
Application number: CN201280037836.8A
Authority: CN
Inventors: P.温纳
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: US20130002835A1; WO2013006487A3; EP2726934A4; WO2013006487A2; CN103703409A; US10025111B2; EP2726934A2

Abstract

一般，在一个方面，三维（3D）显示器包括光学堆叠、背光、面板电子设备和背光驱动器。该光学堆叠用于呈现左眼和右眼图像。背光用于照亮光学堆叠因此左眼和右眼图像可见并且用于提供用于使在光学堆叠上照亮的图像与用户佩戴的快门眼镜同步的信号以使左眼能够观看左眼图像并且使右眼能够观看右眼图像。面板电子设备用于在光学堆叠上生成左眼和右眼图像。背光驱动器用于控制背光的操作。

Description

用于提供快门眼镜与三维（3D）显示器之间的同步的背光调制

背景技术

三维（3D）视频对于经由3D消费电子设备（例如，电视、计算机显示器）的个人观看正变得更普遍。场序立体3D通过有序地对左并且然后对右眼生成图像来生成3D视频的感知。为了使观众看到3D中的视频，应该对他们左眼呈现左眼图像并且对右眼呈现右眼图像。为了向关联的眼呈现图像，观众佩戴快门眼镜，其对对应于呈现的图像的眼打开快门并且关闭另一只眼。尽管生成图像（左、右），两个快门可关闭并且适当的快门（左、右）可在完成图像时打开。

为了使快门眼镜知道何时打开哪个眼，在显示器与快门眼镜之间必需有通信来提供同步。通信方法典型地由红外传送器提供，该红外传送器将指示应该打开哪个快门（左、右、都不是）的信号发送到快门眼镜。IR传送器典型地不是显示眼镜的一部分但定位在外壳中。IR传送器的使用对显示器增加部件并且增加成本、占据显示器上的物理空间并且需要与生成图像的电路的集成。

附图说明

各种实施例的特征和优势将从下面的详细描述变得明显，其中：

图1图示根据一个实施例用于在显示器与快门眼镜之间提供同步的示例系统；

图2图示根据一个实施例在光学堆叠上写图像并且使用背光（backlight）来使图像可见的示例定时图；

图3图示根据一个实施例的背光操作和对应的快门操作的示例定时图；

图4图示根据一个实施例可用于对左和右图像编码的示例调制方案；

图5图示根据一个实施例可用于对左和右图像编码的示例调制方案；

图6图示根据一个实施例的示例3D装置的高级功能图；

图7图示根据一个实施例用于使用背光来使显示器和快门眼镜同步所采取的动作的示例流程图；

图8A-B图示根据不同实施例示出快门眼镜的两个快门关闭一段时间的示例定时图；

图9图示根据一个实施例在光学堆叠上写图像、背光的操作和对应的快门操作的示例定时图。

具体实施方式

图1图示用于在显示器110与快门眼镜150之间提供同步的示例系统100。该显示器110可以是液晶显示器（LCD）。显示器110包括光学堆叠120、面板电子设备（未图示）、背光模块130和背光驱动器140。面板电子设备从图形处理器或中央处理器（都未图示）接收关于要呈现的图像（左眼、右眼）的指令并且控制图像在光学堆叠120上的写并且可控制与之关联的定时。背光模块130照亮光学堆叠120使得写在其上的图像可以被用户看到。背光驱动器140控制背光模块130的操作。

快门眼镜150包括光学传感器160、快门驱动器170和快门180。该光学传感器160用于从显示器110接收同步信号190并且将它们提供给快门驱动器170。光学传感器160可以是硅光电二极管并且可以能够检测可见至红外（IR）光谱中的光，即光具有在近似500纳米与1000nm之间的波长。快门驱动器170控制快门180的操作，因此当关联的图像195在显示器110上呈现（眼镜150与显示器110同步）时适当的镜头（lens）（未图示）打开。快门180包括右镜头上的右快门和左镜头上的左快门（独立的左和右快门未图示）。

面板电子设备在光学堆叠120上逐像素地生成图像（左眼、右眼）。与图像生成关联的定时以快到足以使得人眼未检测逐像素变化的速率而发生（如果背光130发光）。在完成图像生成后，在下一个图像（右眼、左眼）生成开始之前存在延迟（例如，垂直消隐间隔（VBI））。在该延迟期间，人眼在背光130发光时观看呈现的图像。当前图像被下一个图像逐像素地重写使得光学堆叠120具有与当前图像关联的一些像素和与下一个图像关联的一些像素。

背光驱动器140可使背光130以快速率脉宽调制（PWM）脉冲打开和关闭。背光130的脉冲打开/关闭可节省电力和处理资源并且无法被人眼检测。而且，背光130打开的时间量控制显示器110的亮度。为了进一步节省电力和处理资源，在一些显示器110中背光130的脉冲发生（pulsing）可被限制在完成图像生成的时候（在VBI期间）。背光130可在生成图像时关闭。背光驱动器140可检测VBI何时开始和结束或可被告知（例如，由面板电子设备）。因为光学堆叠120在生成图像时未被照亮并且光学堆叠120具有与当前图像关联的一些像素和与下一个图像关联的一些像素，使背光PWM局限于VBI还可有助于确保正确图像（左眼、右眼）仅呈现给正确的眼（左、右）。因此，在图像生成期间，哪个快门180打开这将没有关系。

图2图示在光学堆叠120上写图像和使用背光130来使图像可见的示例定时图。光学堆叠120在右眼图像与左眼图像之间交替。初始将右眼图像写到光学堆叠120（例如，逐像素地）。在完成右眼图像后，在左眼图像开始被写在右眼图像上之前存在等待期（例如，VBI）。背光130可在写图像的期间关闭并且在等待期期间打开。当背光130打开时，它实际上可以脉冲发生（背光PWM）。未图示背光的脉冲发生。

当背光130的操作与VBI（图像的完成）协调时，它可以用于使快门眼镜150与在显示器110上呈现的图像同步。面板电子设备和背光驱动器140可以一定方式通信使得背光驱动器140知道何时出现VBI并且知道什么图像（左眼、右眼）在VBI期间位于光学堆叠120上。当初始打开背光130时，它可传送与呈现的图像关联的特定代码。光学传感器160可以能够检测代码并且因此使快门180同步。

图3图示背光130的操作和对应的快门180的操作的示例定时图。应该注意，即使未图示在光学堆叠120上写图像，它们与背光130的操作协调（如在图2中图示的）。当完成右眼图像（并且VBI开始）时，背光130变得有效并且可初始在它开始背光PWM来照亮图像之前传送右眼代码300。光学传感器160可检测右眼代码300并且因此指示快门驱动器170。快门驱动器170可促使右眼快门打开（并且促使左眼快门关闭）。当完成左眼图像时，背光130可初始在它开始背光PWM之前传送左眼代码310。光学传感器160可检测左眼代码并且快门驱动器170可因此打开左眼快门（并且关闭右眼快门）。右眼快门可从检测到右眼代码的时间开始保持打开直到检测到左眼代码。在写左眼图像时使右眼图像快门打开不是个问题（如果背光在此时未打开的话）。

背光130可使用调制方案来创建与左眼和右眼图像关联的代码。调制方案可类似于与红外（IR）远程控制一起使用的调制方案（其中以某一频率（例如，38kHz）调制光）。

图4图示可用于对左眼和右眼图像编码的背光130的示例调制方案。初始，在延迟期开始时，背光130可持续一段时间地快速脉冲打开和关闭。如图示的，背光130以10微秒（μsec）间隔脉冲打开和关闭八次（总共160μsec）。光学传感器160可检测调制并且锁定到背光130，从而寻找与哪个图像即将到来关联的代码。对于左眼和右眼图像的代码可与关联于何时接收指示它是左眼还是右眼图像的代码的定时相同。如图示的，对于左眼和右眼图像的代码是以10 μsec间隔的背光130的脉冲打开和关闭四次（总共80μsec）。如果光学传感器160在80μsec延迟（下一个160 μsec期的第二半）后接收代码，可做出即将来到的图像是右眼图像的确定。如果光学传感器160在160 μsec延迟（第二160 μsec期的第一半）后接收代码，可做出即将来到的图像是左眼图像的确定。

如图示的，总体右眼同步序列包括160μsec的背光130脉冲发生以使光学传感器160能够锁定、后跟80μsec的背光130关闭、后跟80μsec的背光130脉冲发生、后跟160μsec的背光130关闭。在此时，光学传感器160应已确定右眼图像即将被显示并且快门驱动器170应打开右快门并且关闭左快门。背光130然后应在VBI期间（例如，在2与5毫秒（msec）之间）以正常的速率脉冲发生。

如图示的，总体左眼同步序列包括160μsec的背光130脉冲发生以使光学传感器160能够锁定、后跟160μsec的背光130关闭、后跟80μsec的背光130脉冲发生、后跟80μsec的背光130关闭。在此时，光学传感器160应已确定左眼图像即将被显示并且快门驱动器170应打开左快门并且关闭右快门。背光130然后应在VBI期间以正常的速率脉冲发生。

应该注意调制方案不限于图4的图示示例。相反，可以使用任何类型的调制方案而不偏离范围。例如，锁定信号后的左眼和右眼代码的定时可相同，但是调制模式可不同。

图5图示可用于对左眼和右眼图像编码的背光130的示例调制方案。初始锁定期与在图4中图示的相同。在锁定期后存在80μsec的关闭期，后跟其中呈现适当的眼代码的80μsec期。右眼代码与在图4中图示的相同（背光130以10μsec间隔脉冲打开和关闭四次）。左眼代码由背光130以20μsec间隔脉冲打开和关闭两次组成。光学传感器160可基于接收的模式确定呈现哪个图像。在标准背光PWM开始之前，适当的代码（左眼、右眼）后跟80μsec的关闭期。

根据一个实施例，可增加与VBI关联的定时来考虑在该时间帧中出现的显示器与快门眼镜的同步。

返回参考图1，背光模块130可包括一个或多个红外（IR）发射器135。因为光学传感器160可更准确地检测IR信号，这些IR发射器135可提高显示器110与快门眼镜150之间的同步。IR发射器135可采用与背光130的剩余部分（同时发光）相同的方式操作。备选地， IR发射器135 可仅发光来提供对于右和左眼图像的同步信号。在同步期间，可调制整个背光130来提供同步信号或可仅调制IR发射器135来提供同步信号（背光130的剩余部分可关闭）。背光驱动器140可控制调制背光130的哪些部分用于照亮和同步。

图6图示示例3D装置600的高级功能图。该装置600可包括处理平台610和显示器640。该处理平台610可包括主处理器（CPU）620和图形处理器（GPU）630。显示器640可包括面板电子设备650、光学堆叠（未图示）、背光驱动器660和背光（未图示）。平台610（CPU 620和/或GPU 630）可接收并且处理与3D视频有关的数据以便创建要在显示器640（光学堆叠）上呈现的左眼和右眼图像。面板电子设备650可基于来自平台610的输入而在光学堆叠上生成图像。背光驱动器660可控制背光的操作来照亮光学堆叠使得用户可以看到在其上生成的图像并且还可控制同步。

面板电子设备650和背光驱动器660可通信来协调其之间的定时使得背光驱动器660在VBI开始时生成同步信号、在VBI期间调制背光并且在VBI结束时关闭背光使得背光在图像生成期间是无效的。备选地，显示器可包括定时控制器（未图示），其控制由面板电子设备650和背光驱动器660执行的功能的定时。根据一个实施例，平台610（CPU 620和/或GPU630）可控制由面板电子设备650和背光驱动器660执行的功能的定时。平台610可监视面板电子设备650和背光驱动器660的操作并且基于监视而对其或对它自身的操作进行任何调整。

与面板电子设备650和背光驱动器660关联的参数（例如，VBI时间、背光PWM、同步信号）可以是可编程的。这些参数可在显示器640中编程或可以在平台610中编程并且平台610可因此更新显示器640。

快门眼镜150可与3D装置600关联以便与之一起操作（例如，知道要寻找的同步信号是什么类型）。与快门眼镜150关联的参数可是可编程的，以便与各种3D装置600一起操作或修改与之关联的参数来使进行的参数修改与关联的3D装置600匹配。快门眼镜150的参数可在快门眼镜150中或在3D装置600中编程并且被传输给快门眼镜150。

图7图示用于使用背光来使显示器和快门眼镜同步所采取的动作的示例流程图。初始，面板电子设备从平台接收关于要在显示器700上呈现的图像（左眼、右眼）的指令。面板电子设备然后在光学堆叠710上生成图像并且在该时间期间背光可以是无效的720。在图像已经在光学堆叠上呈现后，面板电子设备可在VBI期间无效730。在VBI发起时，背光驱动器可生成对于图像（左眼、右眼）的同步信号740。光学传感器可检测同步信号并且打开/关闭快门眼镜上适当的快门使得适当的眼可以看到适当的图像（例如，对于右眼图像关闭左快门并且打开右快门）760。背光可以期望的PWM调制来照亮光学堆叠750。一旦VBI结束，过程将回到700。

显示器与快门眼镜之间的同步可仅关于在左眼快门与右眼快门之间切换（一个快门始终打开）而论述。快门眼镜的操作不限于此。例如，两个快门都可以在图像刷新期的至少一部分期间被关闭。在快门基于接收到用于打开快门的同步信号而打开后，快门眼镜可将打开的快门关闭预定义时间量（例如，近似等于VBI期，略长于VBI期以便确保图像在整个VBI期可见）。备选地，可接收同步信号来关闭快门。关闭的快门同步信号可在VBI期结束时或在VBI期后的一定时间段（背光典型无效时的图像刷新期的开始）时被传送。

图8A-B图示示例定时图，其示出快门眼镜的两个快门关闭一段时间（图像刷新期的一部分，其未被图示但理解为大致上与背光关闭对准）。图8A图示被快门眼镜控制的打开的快门的关闭。如图示的，背光传送右眼同步信号300并且在检测到同步信号时快门眼镜打开右快门。右快门保持打开一段时间（近似等于VBI期）并且然后快门眼镜关闭右眼快门使得两个快门都被关闭。定时的跟踪由快门眼镜进行。背光然后传送左眼同步信号310并且快门眼镜打开左快门。左快门保持打开大约VBI期并且然后快门眼镜关闭左眼快门使得两个快门都被关闭。

图8B图示使用背光同步信号来控制打开的快门的关闭。如图示的，在完成与右眼VBI关联的背光有效期（背光典型地无效时的左眼图像刷新期的开始）之后的一定时间段，背光传送右眼完整同步序列800并且在检测到同步信号时快门眼镜关闭右眼快门使得两个快门都被关闭。两个快门保持关闭，直到传送左眼同步信号310并且打开左眼快门。在完成左眼VBI后，背光传送左眼完整同步序列810并且快门眼镜在检测到同步信号时关闭左边。应该注意，因为右眼完整和左眼完整同步序列800、810简单地关闭两个快门，同步序列不必在左眼和右眼之间区分。相反，同步序列可以是相同的（VBI完整信号）。

使用背光来提供同步信号已经关于显示器（其中如果背光被关闭而图像（左眼、右眼）在光学堆叠上生成）而论述。使用背光来提供与快门眼镜的同步不限于此。例如，用于提供与快门眼镜同步的背光调制方案可以在显示器（其中在光学堆叠上生成图像期间背光在调制）中实现。

图9图示在光学堆叠120上写图像、背光130的操作和对应的快门180的操作的示例定时图。顶部定时图是后跟延迟（VBI）的面板电子设备写图像的操作。第二图图示正常调制背光来照亮光学堆叠。一旦对于右眼图像起动VBI，背光驱动器修改背光的调制来生成右眼同步序列900。在完成右眼同步序列后，背光驱动器使背光回到PWM用于照亮。同样，一旦对于左眼图像起动VBI，背光驱动器修改背光的调制来生成左眼同步序列910并且然后回到背光PWM用于照亮。第三图图示一旦光学传感器检测到右眼同步序列，它打开右眼快门（并且关闭左眼快门）并且维持该设置直到光学传感器检测到左眼同步序列并且打开左眼快门（并且关闭右眼快门）。

图9图示对于右眼的快门打开同时在光学堆叠正在右眼图像上写左眼图像并且背光正调制并且可能照亮是右眼图像与左眼图像的组合的图像，并且反之亦然。为了防止可能影响呈现的3D视频的视觉质量这样的事件，两个快门在图像刷新期期间都可被关闭。两个快门的关闭可例如如在上文关于图8A-B公开的那样被发起。尽管在图像刷新期期间快门可以被关闭并且背光可以有效，这样的配置从电力节省的角度来看将是不实际的。相反，在两个快门都关闭的时间段期间，背光将无效以便节省电力和提高图像质量性能，这是可能的。

上文描述的各种实施例可包含在显示3D视频、可能够显示3D视频或可在未来能够显示3D视频的各种电子设备、，包括例如电视、数字视频盘（DVD）播放器、数字视频录制机（DVR）、个人计算机（PC）、膝上型计算机、超级膝上型计算机、平板电脑、触摸板、便携式计算机、手持计算机、掌上型计算机、个人数字助理（PDA）、蜂窝电话、组合蜂窝电话/PDA、智能装置（例如，智能电话、智能平板电脑或智能电视）、移动互联网装置（MID）、消息传送装置、数据通信装置，等等。

尽管本公开已经通过参考特定实施例而说明，本公开不限于此，因为可对此做出各种改变和修改而不偏离范围，这将是明显的。对 “一个实施例”或“实施例”的引用意指本文描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。从而，在整个说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必定都指相同的实施例。

各种实施例意在在附上的权利要求的精神和范围内广泛受保护。

Claims

1.一种用于使快门眼镜与三维显示器同步的方法，所述方法包括：

在三维显示器装置的显示器的光学堆叠上生成右眼图像；

当所述右眼图像在所述光学堆叠上完成时使用背光来生成右眼代码，其中所述右眼代码由快门眼镜中的光学传感器检测并且促使所述快门眼镜关闭左眼快门并且打开右眼快门；

在所述光学堆叠上生成左眼图像；

当所述左眼图像在所述光学堆叠上完成时使用背光来生成左眼代码，其中所述左眼代码由所述光学传感器检测并且促使所述快门眼镜关闭所述右眼快门并且打开所述左眼快门；以及

调制所述背光来照亮所述光学堆叠以显示所述右眼图像和所述左眼图像，

其中

在生成所述右眼图像之后、开始生成所述左眼图像之前，以及在生成所述左眼图像后、开始生成所述右眼图像之前，所述光学堆叠闲置一段时间；并且

所述右眼代码在生成所述右眼图像后的闲置期开始时生成，以及所述左眼代码在生成所述左眼图像后的闲置期开始时生成。

2.如权利要求1所述的方法，其中

在生成所述右眼图像和所述左眼图像后的闲置期使背光照亮所述光学堆叠。

3.如权利要求2所述的方法，其中调制包括在生成所述右眼代码后调制所述背光来照亮所述右眼图像以及在生成所述左眼代码后调制所述背光来照亮所述左眼图像。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中生成右眼代码包括调制所述背光来创建第一模式的光脉冲，以及生成左眼代码包括调制所述背光来创建第二模式的光脉冲。

5.如权利要求1、2或3所述的方法，其中所述背光包括一个或多个红外发射器并且使用所述背光中的红外发射器来生成所述右眼代码和所述左眼代码。

6.权利要求2或3所述的方法，其进一步包括在所述右眼图像之后的闲置期或所述左眼图像之后的闲置期完成时使用所述背光来生成闲置期结束代码，其中所述闲置期结束代码由所述光学传感器检测并且促使所述快门眼镜关闭所述右眼快门和所述左眼快门两者。

7.一种用于提供与快门眼镜的同步的三维观看系统，所述三维观看系统包括：

处理器，用于接收并且处理与三维视频有关的数据以便创建要呈现的左眼图像和右眼图像；

光学堆叠，用于呈现所述左眼图像和右眼图像；

快门眼镜，其由用户佩戴以使左眼能够观看所述左眼图像并且使右眼能够观看所述右眼图像；

背光，用于照亮所述光学堆叠使得所述左眼图像和右眼图像是可见的，并且用于提供用于使所述快门眼镜与在所述光学堆叠上照亮的图像同步的信号；

面板电子设备，用于基于来自所述处理器的输入在所述光学堆叠上生成所述左眼图像和右眼图像；以及

背光驱动器，用于控制所述背光的操作，

其中

所述面板电子设备在完成在所述光学堆叠上生成所述右眼图像后以及在完成所述光学堆叠上的所述左眼图像后闲置一段时间；以及

所述背光驱动器促使所述背光在生成所述右眼图像后的闲置期开始时生成右眼同步信号以及在生成所述左眼图像后的闲置期开始时生成左眼同步信号。

8.如权利要求7所述的三维观看系统，其中

所述快门眼镜包括光学传感器，用于检测所述右眼同步信号和所述左眼同步信号，其中所述快门眼镜基于检测的同步信号打开适当的快门，使得用户用适当的眼观看适当的图像。

9.如权利要求8所述的三维观看系统，其中所述背光驱动器促使所述背光在生成所述右眼图像和所述左眼图像后的闲置期期间照亮所述光学堆叠。

10.如权利要求8或9所述的三维观看系统，其中所述背光驱动器促使所述背光生成第一模式的光脉冲来提供所述右眼同步信号并且生成第二模式的光脉冲来提供所述左眼同步信号。

11.如权利要求8或9所述的三维观看系统，其中所述背光包括一个或多个红外发射器并且所述背光驱动器促使所述红外发射器生成所述右眼同步信号和所述左眼同步信号。

12.如权利要求8或9所述的三维观看系统，其中所述快门眼镜在基于由所述光学传感器检测的同步信号打开适当的快门后跟踪时间并且在预定时间量后关闭所述适当的快门使得两个快门都被关闭直到由光学传感器检测到下一个同步信号为止。

13.一种用于提供与快门眼镜的同步的三维显示器，所述三维显示器包括：

光学堆叠，用于呈现左眼图像和右眼图像；

背光，用于照亮所述光学堆叠使得所述左眼图像和右眼图像是可见的，并且用于提供用于使所述光学堆叠上照亮的图像与用户佩戴的快门眼镜同步的信号来使左眼能够观看所述左眼图像并且使右眼能够观看所述右眼图像；

面板电子设备，用于在所述光学堆叠上生成所述左眼图像和右眼图像；以及

背光驱动器，用于控制所述背光的操作，

其中

14.如权利要求13所述的三维显示器，其中

所述背光驱动器促使所述背光在生成所述右眼同步信号和所述左眼同步信号后的闲置期期间照亮所述光学堆叠。

15.如权利要求13或14所述的三维显示器，其中所述背光包括一个或多个红外发射器并且所述背光驱动器促使所述红外发射器生成所述右眼同步信号和所述左眼同步信号。