TWI425294B - 在一投射裝置之光輸出中擷取同步資訊之方法及使用該方法之3d投射系統及電視 - Google Patents

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Description

在一投射裝置之光輸出中擷取同步資訊之方法及使用該方法之3D投射系統及電視 【交互關聯之相關申請案】
美國專利申請號11/＿＿＿，發明名稱為“使用複數個極化濾波器之流明最佳化立體投射器(Lumen optimized stereo projector using a plurality of polarizing filters)”；11/＿＿＿，發明名稱為“使用連續可變極化元件之具有被動式眼鏡之立體圖投射裝置(Stereographic projection apparatus with passive eyewear utilizing a continuously variable polarizing element)”；11/＿＿＿，發明名稱為“電子設備之通用立體圖觸發週邊設備(Universal stereographic trigger peripheral for electronic equipment)”；11/＿＿＿，發明名稱為“同步化光學機械濾波器至一連串視訊同步化脈衝及其衍生物之方法及系統(Method and system for synchronizing opto－mechanical filters to a series of video synchronization pulses and derivatives thereof)”；11/＿＿＿，發明名稱為“高周圍光線投影系統之雜訊免疫光學編碼器(Noise immune optical encoder for high ambient light projection imaging systems)”；以及11/＿＿＿，發明名稱為“轉動光學裝置之週期加速及減速之訊號合成器(Signal synthesizer for periodic acceleration and deceleration of rotating optical devices)”。所示前案均讓渡予相同受讓人並於某些程度上包含與本案相關的申請標的。前述專利申請案皆全文納入於此作為參考。
本發明描述一種方法及裝置，用以偵測彩色影像系統中數個濾色器的位置，及區別彩色濾波器與白色平衡濾波器的存在。本發明致能電子信號以藉由彩色影像投射系統中的濾波器單元而在相位及頻率上同步。
圖1顯示習知3D影像系統，其描述3D影像投射的數個基本需求。首先，藉由如一投射裝置，顯示一個場景的兩個二維(2D)影像，在透視視線範圍內，其中一個影像略異於第二個影像。此等透視圖一般區分左眼視圖與右眼視圖。為提供相同場景之上述兩個透視圖或視圖，一般需要雙重影像記錄。然而，此等透視圖可經處理或是人為產生。圖1描述兩投射器101，其中一者投射一場景之左眼視圖，而另一者同時投射相同場景之右眼視圖。
雖然同時投射需要兩個投影器，但是可能可藉由在投射期間快速地交替左右眼的視圖，而以一單一投射器實施3D影像系統。本發明不需要以任何特殊設備或多個攝影機，僅需得自或衍生自影像資料且為可顯示的兩個透視圖，即可完成3D記錄。
另一習知3D影像系統的基本需求為暴露其中一個投射的透視圖至左眼或右眼其中之一，而暴露另一個投射的透視圖至另一眼，使得各投射之透視圖僅能由一眼看見。因此，於雙重同時的投射系統中，觀賞者之一眼將受阻擋而看不見來自一投射器之影像內容，且觀賞者之另一眼將受阻擋而看不見來自另一投射器之影像內容。
此類阻擋，通常指消退(extinguishing)，可以兩步驟完成。首先，每一同時投影的影像分別藉由透過個別的角度化極化透明媒體102而投射，而以不同的極化角度極化。觀賞者配戴被動式極化眼鏡103，其鏡片對應其各自的極化角度而偏移極化，致使其中一鏡片阻擋第一個極化的投射影像，而另一鏡片阻擋第二個極化的投射影像。用以產生兩不同透視影像之先前技術的方法包含透過紅色及藍色的色碼來區分影像，如使用具有一藍色及一紅色鏡片之被動式眼鏡。
已有許多用來產生3D影像系統的嘗試。於此所探討的為使用左及右眼視圖的極化編碼之系統的3D影像，其可使用一切換系統而實施。舉例而言，本領域之先前技術一般依賴系統中與數位光處理器(DLP)或光柵光閥(GLV)技術相容的整合色輪/極化濾波器。當極化器旋轉時，影像之極化傳動軸亦隨之旋轉，因此會造成許多問題。換句話說，當極化器旋轉時，左及右眼視圖僅會針對極化器輪之某些特定旋轉位置而完全地隔離。對輪之其他位置而言，影像將包含左及右眼視圖兩者之小組分，其無法藉使用被動式極化觀賞眼鏡而分離。這會造成影像的重像(ghosting)，觀賞者有時將會感覺到模糊的左及右眼視圖之混合，而非左及右眼視圖完全分離而得到之清晰影像。
當代的前式及後式彩色影像系統(如DLP技術)係採用多個彩色濾波器以連續地投射一全彩影像之元件至螢幕上。此等彩色濾波器一般作為一彩色濾波輪(color filter wheel)之一區段，其以與輸入視頻流同步化之一速率而旋轉。一般而言，此方法使用視頻影像三原色(紅、藍及綠)結合一高亮度白光源。為了促進影像之白色平衡並校正某些像差，經常會納入一透明濾波器區段於彩色濾波輪中，使白光穿過螢幕。
現有的前式及後式投影系統(如DLPs、微鏡、光柵或相關技術)需要高強度的白光源以產生明亮的影像。儘管於此等系統中使用導光鏡片及光學件，仍可能有相當多的漫射光反射於投射器封裝內部整體。一些投射器外部的漫射光亦可能由殼體接縫滲入。當在一立體影像裝置中使用光學感測器以同步化投射器極化濾波輪時，漫射光為一主要問題。漫射光可能造成感測器的錯誤觸發，並中斷所需頻率及相位同步化。
為了修改這些影像系統，使其支持立體三維影像的傳輸，有必要提供他們左及右眼交替視圖。舉例而言，使用一旋轉的極化器並使觀賞者配戴被動式眼鏡。藉由另外一濾波裝置來提供交替的眼視圖，其可不需為投射器中所使用之相同彩色濾波輪的一部分。於此情況，以一外部立體圖影像元件來同步化相位、頻率及其他可能的旋轉彩色濾波輪之參數為必須的。於此，同步化並不僅是藉由存取用以控制彩色濾波輪之電子信號而達成。
雖然可能自個人電腦及其他數位視頻裝置產生立體圖及三維影像，但現有視頻遊戲控制台缺乏產生視頻同步化信號所需之標準介面。採用旋轉光學件的系統有許多缺點。在這些系統中，光學裝置較佳係不以一固定速率旋轉。旋轉控制的改進可藉由將旋轉的光學件速率操控於由周期性擾亂信號及共同處理設備所指示的旋轉子區間中而實現，同於此處所描述。
美國專利申請公開號US 2005/0041163A1描述附接於數位光處理器(DLP)投射器內之彩色濾波輪之分段極化器的用途。其並未描述與極化靈敏度相關之投射器鏡片光學件與旋轉極化器之間的任何所需關係。因此，投射鏡片與其他光學件可能破壞經極化編碼的影像信號。於此並無描述濾波輪和極化輪之間所需之同步化的細節，也未參考訊框連續及其他類型的視頻輸入之間的區別。此先前技術不適用於所有類型的視頻輸入，如線交錯的視頻流。上述專利申請係全文納入於此作為參考。
美國專利號5,993,004描述具有空間光調變器及極化調變器之立體圖顯示，其係使用供調節之極化保留光學件及空間控制信號。如一般論述，此方法未使用如本發明所使用的旋轉或交替極化器、或數位鏡像裝置(DMD)及DLP技術。上述專利係全文納入於此作為參考。
美國專利申請公開號2005/0046700A1描述兩種視頻處理裝置，其處理用於同時投射複數影像視圖於一螢幕上之至少四個不同之視頻影像順序。於一高位準，此方法未使用如本發明所使用的旋轉或交替極化器、或DMD/DLP技術。上述專利申請係全文納入於此作為參考。
美國專利申請公開號2003/0112507描述DMD裝置的兩個實施例，兩者均使用DMD裝置之不同的列與行，其係連續地驅動以提供相同影像之不同視圖。此方法與使用如本發明所使用的旋轉或是交替極化器、或DLP技術無關。上述專利申請係全文納入於此作為參考。
美國專利申請公開號2003/0214631描述具有光束分離器的一種投射器，以產生兩個光路徑，各光路徑通過一固定的極化器且隨後與一特殊光學系統重新結合。此方法未使用如本發明所使用的旋轉或交替極化器、或DMD/DLP技術。上述專利申請係全文納入於此作為參考。
美國專利公告號1,879,793描述原始之動畫投射系統(與後來用於IMAX 3D應用者相似)，其中影片通過投射器的速率以某種方式而與一外部極化輪或滑件同步化。此方法未使用DLP技術，而且因為需要特殊影片處理技術，也無法延伸至DLP技術。上述專利係全文納入於此作為參考。
於個人電腦(PC)產業中，液晶顯示(LCD)光學快門玻璃成為供彩色3D影像觀賞之陰極射線管(CRT)及投射器之標準。然而，此需要主動式眼鏡(於各鏡片中需要一微型液晶顯示器或快門)，亦需要電池及連接至供同步化用途之資料來源。此解決方案並不便宜，且一次僅可供有限數目的使用者使用，在長期使用後還會增加眼睛之壓力。此類玻璃一般使用包含於每一當代視頻配接卡介面中的顯示資料頻道(Display Data Channel)工業標準。此資料頻道指示玻璃個人電腦已轉換其視圖。
總而言之，先前技術需要對投射器濾波輪進行內部修改，且未提供使用傳統系統之實施。訊框連續及線交錯技術在先前技術中並無區別，其模糊地描述信號須以極化器而“同步化”，但沒有提供技術說明。先前技術未敘明對熟此技藝者而言為顯而易知之供控制電路的任何形式。
大體而言，先前技術需要投射器使用非極化敏感之內部光學件，因為自濾波輪至投射路徑之其他部分需維持光極化。此意味必須使用特殊光學件，且須避免極化敏感塗層，因而增加了複雜度及實施成本。在本發明中則無此等需求。
本發明透過使用具有一或多個光感測器之感測器系統，而克服習知技術的缺點並提供額外的優點，其以每一感測器上之適當的彩色濾波器來偵測彩色輪在任何時刻的位置。在本發明另一實施例中，提供一新方法，用以在投射裝置之光輸出擷取同步資訊，而不需修改濾波輪或其驅動電子件。此解決方案補償多重彩色濾波器區段及白平衡區段的使用，可適用於任何形式的投射系統，並提供比先前方法具有較少閃爍及較佳景深之較高品質影像。
3D投射系統包含用以投射包含複數個影像流之立體圖影像資料之一光投射影像光束，以及用以觀賞投射影像之一螢幕，3D投射系統使用旋轉彩色濾波輪以提供顏色給所投射的影像，例如DLP投射系統。針對3D觀賞，投射系統交替地投射來自每一影像流的訊框，其包含左及右眼視圖。旋轉區段彩色輪藉由使影像光束通過其中而提供顏色給影像。位於影像光束之彩色感測偵測器可偵測每一彩色區段並當在影像光束中偵測偵測到其所對應的顏色時輸出彩色信號。這些可用以同步化所投射之來自影像流之訊框的極化，以提供改善的3D影像投射。極化可包含使用建構為非極化之另一旋轉濾波器，大部分為透明媒介。
本發明之一方法包含接收包含複數個影像流之影像資料，其中每一影像流包含訊框。舉例來說，這些可藉由光源投射器投射，以產生各種影像於一動畫螢幕。在DLP系統中，投射步驟包含以一預選彩色濾波器頻率，依序地透過複數個濾波器顏色而彩色過濾影像流之每一訊框，以及交替來自每一影像流之訊框投射。3D效應可藉以下產生：透過一第一角度極化濾波器而過濾投射自影像流中之第一個影像流的訊框，以及透過一第二角度極化濾波器而過濾投射自影像流中之第二個影像流的訊框。極化過濾步驟可藉由偵測彩色濾波輪的旋轉位置而以彩色過濾步驟同步化。放置於所投射光束中之光感測偵測器可藉由投射系統而偵測個別的彩色輸出，並針對每一所偵測的顏色輸出一脈衝。
結合下列描述及伴隨圖式，將可較佳認識及理解本發明之此等及其他面向及目的。然而應瞭解的是，下列敘述指出本發明較佳實施例及其數個特定細節，僅用以說明而非限制本發明。於不脫離本發明的精神及範疇下，可進行許多變化及修改，且本發明包含這些修改。
為產生三維(3D)影像，需要分別代表一3D場景之兩視線的二個二維(2D)影像，由一個人其中一眼所觀賞到的二維影像僅可由該眼看見。圖1中的裝置為一種傳統3D投射系統，其使用兩個投射裝置以同時地重疊影像並達成一立體圖顯示。
參考圖1，其描述先前技術的三維投射系統100。此先前技術使用兩個個別的投射器101，其各投射一相同場景，但具有對應於一人之左右眼視線之間之不同感知性的些微不同感知。極化玻璃(或其他材料)濾波器102設置於來自兩投射器之每一者的投射光束路徑中。此等濾波器的極化角度彼此呈90度。為使觀賞者感知三維投射影像，觀賞者之左眼必須能夠自其中一投射器感知左側指定二維投射影像，而同時過濾來自另一投射器之右側指定二維影像，且對右眼則剛好相反。這可藉由觀賞者配戴被動式極化眼鏡而達成，其中各鏡片的極化自設置於投射器上的其中一濾波器偏移90度。因此，觀賞者的左右眼暴露於分別對應些許不同之預選的二維影像，其一起造成觀賞者對一三維影像的感知。
圖1中所顯示之設置需要觀賞者配戴價格不貴的極化眼鏡103，然而其呈現豐富的彩色3D影像。上述系統的缺點在於，影像需先經過特殊3D轉換硬體及軟體之預先處理，其並非普遍可獲得的。此缺點限制了其他3D投射系統之使用(包含以液晶為主之裝置)。此外，觀賞此等影像需要具有一非去極化表面的特殊螢幕。近來，有一些系統宣稱其主張藉由雙投射器投射兩分別的影像來提供3D影像，而不需要玻璃。此方法需要觀賞者與投射器之間的仔細對齊，且不適於多數人觀賞相同影像。
最後，此系統的成本為單一投射器顯示系統的至少兩倍，且因兩投射器與極化元件間需適當的對齊而不便於攜帶。類似地，現有3D電影係以昂貴的多攝影機系統製作且使用數位重製或相似的昂貴影片處理技術。此高成本抑制如家庭電視之3D觀賞系統的普及。
本發明使用被動式眼鏡提供3D影像觀賞，因此降低成本並避免眼睛壓力及與各式選擇相關之色彩感知問題。其可與基於普及的DLP技術之單一投射源一起使用，且可視為投射系統中之一完整部分或為可設置於一投射器之前的附加週邊件或支件。本發明利用在普及的套裝軟體(如OpenGLTM 或Direct3DTM 應用程式介面(API)，其亦包含如java3DTM 之變異)中所提供的先前技術之3D介面支撐。此介面與大多數現今使用之3D影像軟體及程式相容。所有此等API產生具有左/右眼透視圖之數位內容，供與其他技術一起使用，例如前述的主動式快門玻璃。此內容可不需本發明提出之修正而使用。同步化係藉裝置驅動器而提供，左/右內容係自動地提供於這些APIs中，僅需於立體圖中提供OpenGLTM 或Direct3DTM ，其將同時地放置影像流於記憶體中。裝置驅動器負責將其傳送至應達位置(舉例而言，兩投射器，其中一投射器具畫面交換(page flipping)、一投射器具線交錯立體圖)。其他類型之數位內容可能需要預先處理，以產生與3D影像技術相容之左/右眼視圖。然而，此處理對某些類型的內容(如數位電影或電子影像)為簡易可行的(其他類型的內容(如廣播電視)則需要額外的、更複雜的處理以致能3D觀賞)。
參考圖2，其描述範例的DLP系統209之基本原理。白光源201透過聚光鏡202聚焦，接著穿透旋轉的彩色濾波輪203。濾波輪可包含用以製造視頻及圖畫影像(紅、綠及藍)之三元色或不同的色彩。本發明並不限於僅使用一個旋轉的彩色濾波輪。其他技術可能存在或可經發展，提供含有投射影像(如數位訊框連續影像、立體或非立體圖)之直接式光束，其可實施於本發明。本發明通常可用於任何光源投射系統，一般不需依賴極化來產生自身影像的單一光源。換句話說，所使用之影像裝置的光輸出之極化必須為隨機的。本發明使用極化技術以製造3D效果，因此依賴極化技術的投射系統本身可能會干擾本發明中的極化實施。
如圖2所示，光束穿透彩色濾波輪203、穿透聚焦鏡204，並照明DMD 205，其係由來自視頻源(如來自個人電腦、DVD、儲存格式或電視信號等)之韌體而驅動。其他可能的視頻源包含光柵光閥及相位變更顯示技術。
藉DMD處理之影像內容以旋轉的彩色濾波輪而同步化，使得當紅色濾波器區段與DMD對齊且有聚焦的光通過時，所欲影像之紅色內容將照明DMD。當綠色濾波器與DMD對齊時，綠色影像內容將照明DMD，諸如此類。因此，對藉由這樣一DLP系統而投射之各影像訊框而言，彩色濾波輪與DMD共同操作以連續地為各影像訊框投射數個彩色平面。影像之連續部分接著透過額外的投射光學件206而聚焦至螢幕207，以產生合適的2D影像，其可為靜止影像或動作圖片。由前式投射系統所投射之影像將從與投射設備同側之螢幕207的側邊212觀賞。經後式投射之影像將由與投射設備相對之側邊211觀賞。
若三色內容由圖2所示系統以足夠高的訊框率(以訊框/秒計)處理，則觀賞者會因視覺暫留而感知到一全彩穩定的2D影像於螢幕上。此技術有許多的變化，包含使用二或三個DMD裝置以產生最終影像的系統，及採用後式投射及前式投射兩種技術的系統。在光束路徑中使用之光學元件的細節(如聚光鏡片及投射鏡片)亦可改變，且並非本發明之必要部分。舉例而言，圖1所示的雙投射器裝置可由兩個DLP投射器組成。對許多大螢幕投射電視、可攜帶的個人電腦投射器及類似的應用而言，DLP因其效能及低成本而成為一較佳技術。
圖3A描述本發明之一較佳實施例，包含旋轉、極化的濾波器306，其係設置於可作為前式或後式投射系統之現有的DLP投射器309前方。本發明之變化可與後式投射系統一起使用且可將此發明內部地整合至投射器中。於另一實施例中，旋轉極化元件亦可由桿件臂或具相同功用(即交替地調變具有兩個不同的正交極化態之光)之類似的線性位移裝置所取代。舉例而言，於一分時多工(TDM)視頻流中、一PC傳輸畫面交換立體影像，其與習知工業(如先述的APIs)相容。畫面交換指的是連續傳輸之交替的左及右眼視圖或訊框，其傳輸速率或更新率可由數赫茲至數百赫茲。左及右眼視圖亦經常分別指影像流，即使其係共同操作來產生3D效果。
值得注意的是，除極化器外，光路徑中可能沒有額外的光學件，除非其保留光的極化狀態。若要將極化器輪整合於投射器中，此為一重要考量。產生的影像亦必須投射至一螢幕或其他保留反射光或在後式投射系統中之折射光之極化的表面。舉例而言，此等螢幕可為商業上可得的，例如Hamburg,Germany之ScreenTechTM 及Warsaw,Indian,USA之Da－liteTM 。應注意到，除DMD/DLP外，本發明亦可適用於其他類型之影像投射技術，舉例而言，最近提出之光柵光閥(GLV)技術。GLV為DLP及其他光引擎投射技術外之另一選擇，其係使用繞射光柵及液晶技術之結合來產生適合後式或前式投射系統的2D影像。
有了本發明，可使用被動式極化眼鏡來觀賞全彩3D影像。本發明企圖使用業界標準之線性極化3D鏡片，其在左及右眼之間具有以0°置中之一正交極化方位：左眼相對於0°為－45°、右眼相對於0°為＋45°。顯然地，此等角度方位非本發明所必須，僅為針對業界相容性而做的選擇。可輕易地調整本發明，供使用其他角度關係之實施。對熟此技藝者而言顯而易見的是，對本發明進行些微修改，將允許使用具不同極化方位及圓形或橢圓形極化狀態的鏡片之被動式眼鏡。圓形及橢圓形極化被動式眼鏡為商業上可得的。
眾所週知，當具有足夠快的視頻更新率，在給定適當呈現之連續2D影像的情況下，人類眼睛因視覺暫留將感知其為一真實彩色3D影像。如此一來，現有之DLP投射器可藉由使用設置於投射器之輸出孔隙的一外部裝置而升級以投射3D影像，因而不需修改原始之投射器硬體或是韌體。值得注意的是，訊框連續視頻信號必須依序使用，以藉本發明達到此效果。訊框連續視頻信號描述交替的左眼指定及右眼指定影像之分時多工信號。此意謂各代表左或右眼視圖之個別傳輸的影像係由投射系統連續地接收並處理。雖然理想上是以每一投射的訊框來交替一左及一右眼視圖，如同許多數位立體圖系統之設計，但透過人類視覺暫留的使用，其他的設計亦可產生實質上的3D效果。
視頻輸入信號
進入的立體信號(如圖3B之301)一般係針對3D立體影像而產生，如以雙鏡攝影機拍攝之電腦軟體視頻攝影。然而，進入的影像資料可來自諸如視頻遊戲、PC或數位電視資料之一來源。立體VGA信號及來自數位分線盒及DVD播放器之附加資訊(如DDC、HDMI、High Def、多媒體介面、及Y-Pr-Pb)亦為適當的。本發明之最基本需求為含有立體視頻資料的輸入，其意謂雙左/右影像可由視頻資料而獲得、衍生或處理。視頻資料可藉封包、訊框或胞而傳輸，其中標頭資訊可用以指示酬載中之左或右眼內容。於此一實施中，3D電影可於網路上傳送並無限期的儲存、或在接收時將其投射而供觀賞，如即時視頻流。某些業界標準信號(如HDMI)需要提供一初步電路，用以自進入的視頻資料中擷取同步信號(畫面交換信號)。因此，HDMI輸入流可使用一畫面交換擷取器而與本發明一起作用，其輸出係提供給相位/頻率偵測器。輸入資料上之畫面交換資訊係提供予HDMI輸入。針對現述實施例，假設進入的視頻信號為業界標準的立體VGA信號。
VGA標準包含一“DDC”能力，其為一般實施為雙向串流匯流排之一低頻寬的數位訊息介面，用以傳送平行於左/右影像之畫面交換信號，以指示現正傳輸的是左還是右影像。
業界標準協定(如立體VGA)針對進入訊框提供了固定的習知速率，如60Hz、85Hz、100Hz、或120Hz，其中立體速率為其一半，因此每秒所傳輸之每一左右眼訊框/影像數目也為一半。許多電腦程式亦提供數位立體影像來源，如含立體VGA信號之視頻遊戲、建築圖形程式、CAD程式、及醫療影像程式。
參考圖3A，其描述以習知DLP投射器309實施本發明的3D投射系統350。進入的立體視頻信號(如TDM訊框順序)301係由習知的DLP投射器所接收，其接著解碼並投射視頻影像。與DLP投射器相似，本發明接收進入的立體視頻同步化信號並擷取其中的立體同步信號302(亦即畫面交換信號)，並將其提供至相位及頻率偵測器(phase/freq detector)303。立體同步信號指示在任何時間中，兩個立體影像中的哪一個係呈現於視頻流中。於本發明中，兩個立體影像流之每一個將調變為左眼指定或右眼指定。擷取電路為一習知的VGA場轉換器電路，其實施習知的DDC畫面交換協定。佛羅里達州西棕梠灘之eDimensionalTM 公司提供用以連接立體VGA信號的電路，其接著輸出畫面交換信號及視頻流。習知之DDC演算法可藉由在各種處理器之任一種上執行而手動地實施。
進入的2D信號可直接切換至DLP系統並藉由在301實施簡單切換而跳過3D影像電路。選擇性地，3D影像路徑可配備有偵測電路，其係自動地偵測進入的多個影像流且自動地傳送這些信號至本發明之3D產生技術。此自動啟動選項亦可手動地關閉。這些選擇性的實施例可視為僅對本發明進行簡單的修改，且未超出本發明申請專利範圍之範疇。
場轉換器
如前述，輸入信號由擷取畫面交換信號之場轉換器所接收，其指示左或右眼資料的哪一者會出現於信號中。當本發明之電路使用畫面交換信資料時，視頻資料將持續地提供至DLP投射器。場轉換器361(圖3B)之輸出信號在左眼視圖指示及右眼視圖指示之間交替。於一限縮的實施例中，此輸出 信號可為簡單的二元矩形波輸出(如圖3B所示)，且係提供至相位/頻率偵測器。舉例而言，矩形波361指示邏輯“1”(或較高電壓位準)係對應視頻流362中之右眼資料，其標示為“R”。邏輯“0”(較低電壓位準)指示將於影像資料362中傳送之對應的左眼影像，其標示為“L”。
相位/頻率偵測器
本發明之一較佳實施例使用正邊緣觸發或邊緣敏感觸發以產生所需信號。另一實施例可使用位準敏感觸發，其中信號係根據其橫越預選臨界之振幅而切換。位準敏感度意指一段期間的變化，因為信號振幅位準可因雜訊或接地偏移等效應而漂移或移動。因此，對特定偏移位準必須有一限定的容忍度，以考量實體設計中的這些因素。
參考圖3A，相位頻率偵測器303比較濾波輪306的旋轉速率及場轉換器302所輸出之畫面交換信號361的頻率。當左及右眼視圖之每一者透過濾波器傳輸至一可觀賞螢幕上時，濾波輪必須在一特定的旋轉位置。當投射一左眼影像時，其須藉由極化的濾波輪以一特定極化角度過濾，以阻擋觀賞者右眼的影像，其中觀賞者配戴合適的極化被動式眼鏡。此阻擋藉由使濾波輪自觀賞者眼鏡之右側鏡片以角度90o的偏移來極化影像而完成。因此，相位/頻率偵測器係同步化進入的畫面交換信號與其從轉速感測器310及311所接收之旋轉資訊。若濾波輪延遲或快於畫面交換信號的程度太嚴重，則相位頻率偵測器將輸出一校正信號至濾波輪馬達控制器305，其將相應地調整濾波輪的旋轉速率。與位準敏感設計相比，在相位/頻率偵測器中實施正邊緣觸發電路提供了最精確的時序偵測。
DLP投射器之輸出與視頻流同步化在某種程度上可使用圖4所示的電路設計而實施，其係描述相位/頻率偵測器之一實施例。相位/頻率偵測器401之一輸入接收場轉換器之輸出320。其他輸入402接收來自轉速感測器電路之輸出330。此電路的輸出只有在濾波輪之旋轉速率與進入的畫面交換信號於相位及頻率均適當同步化時，會為等於電壓源407及408之中點的一電壓。於本實施例中，在407的5V電壓源與在408的一接地電壓(0)一起實施。此電路將在410之2.5V輸出指示同步化或靜止操作。同步化之偏差，不論是延遲或是提前，將使相位/頻率偵測器輸出對應的校正信號410(由理想之2.5V輸出變化)至馬達控制器。若轉速信號與相位/頻率偵測器輸出漂移而彼此脫鎖(out of lock)，則相位/頻率偵測器之輸出將與漂移量成比例，且將輸出一正或負信號使馬達控制其速率的增加或減少。
參照圖4，正反器電路401及403可以晶片型74LS174實施、AND閘極403可為74LS21、而反向器404可為74LS04。PFET 405及NFET 406包含一習知的充電泵(charge pump)組態，且應有適當的尺寸以掌握驅動馬達控制信號所需的電流。
如前述，相位/頻率偵測器接收來自場轉換器之左/右信號。最後，本發明係使用這些左右指示器來控制極化的濾波輪，使得當左眼資料投射至螢幕時，濾波輪將在一位置，而使得輪的極化角度以一預選角度極化左眼投射影像，且濾波輪以一不同之預選角度極化右眼投射影像。這些預選極化角度係根據觀賞者配戴之被動式眼鏡鏡片之極化角度的先前知識而選取。極化角度結合被動式眼鏡之極化角度將使觀賞者的右眼看不見投射的左眼影像，反之亦然。
如圖3A所示，至相位/頻率偵測器之第二輸入330為旋轉濾波輪的頻率。此頻率係由耦合至濾波輪之轉速感測器311來偵測。相位/頻率偵測器形成到回授迴圈的輸入，以控制極化濾波輪之旋轉速率，供維持濾波輪與立體視頻流之間的相位及頻率鎖定。相位鎖定可控制於一固定之可接受偏移內。
迴圈濾波器及馬達控制
圖5所示的迴圈濾波器將接收並轉變在輸入511之相位/頻率偵測器的輸出至512之DC輸出，其強度與相位/頻率偵測器所偵測之偏移量成比例且其符號與偏移之方向成比例。平衡點在相位/頻率電路之高與低電壓軌之間的中點，對0到5V的系統而言可為2.5V、對+/-電源供應而言為0V。迴圈濾 波器之輸出信號將驅動濾波輪之馬達控制器。
此迴圈電路之電容可適當地調整尺寸。電容510為0.1μF、電容509為0.22μF、而電阻507為4.7kΩ。這些組件的尺寸須選擇以互補整體系統之增益/相位回應，包含馬達控制放大器之增益，其均符合電學設計的習知原則。
常用以驅動光碟旋轉(例如在DVD播放器中)的現有轉軸馬達驅動ASIC可作為馬達控制器305，且一般的DVD馬達驅動可實施為本發明中之馬達307。DSP(微處理器控制)亦可以韌體或軟體313來實施及程式化為一馬達控制器，例如像是德州儀器之TMS320LF2401A。馬達較佳為具霍爾效應(Hall Effect)感測器之3段無刷DC馬達。熟此技藝者應瞭解的是，上述任何元件可針對特定應用及環境而選擇及/或設計，而不偏離本發明之精神。舉例而言，可使用速率對輸入電壓具反應性且成比例的任何簡單馬達。馬達亦可耦合至濾波輪，使得摩擦輪(如橡膠)於其邊緣提供旋轉力。電路元件的尺寸也當然可以修改以實施作為半導體晶片。
轉速感測器
輪轉速器311之示範性實施例為其濾波輪具一標記於其周圍312附近者，且轉速感測器包含與光敏二極體(偵測器)對齊之一光源，且濾波輪之標記正通過光源及感測器之間時濾波輪旋轉於其間。每一次標記通過光源及光敏二極體之間時，產生一電脈衝並將其傳送至相位/頻率偵測器。此實施例可在濾波輪上實施暗點或亮點，或某個其他標記或複數個其他標記，其使轉速裝置針對每一完整的旋轉產生一脈衝或濾波輪旋轉的習知部分。
圖6描述兩個矩形波信號之間的相位及頻率鎖定之示範例。第一矩形波601可代表由相位/頻率偵測器所接收之同步信號，而第二矩形波602可代表轉速感測器系統310及311之輸出。相位及頻率偵測器(其運作如一邊緣觸發裝置)將輸出控制信號，以增加或減少濾波輪馬達旋轉濾波輪之速率，使轉速偵測器系統602所接收之轉速信號得以匹配同步信號601之相位。此相位鎖定藉由同時發生的兩信號603之上升前緣來描述。頻率鎖定由此二個信號波604之上升邊緣的連續同步來描述。
參照圖7，其描述轉速感測器之一實施例。具標記712之極化濾波輪703在紅外線發光二極體702及感光偵測器701之間旋轉，如箭頭所示。
當標記通過LED光路徑時，偵測器將傳送脈衝705至下述之分割為n份之電路。如704所示，錯誤觸發之可能來源可為進入系統之漫射光。
“分成n份”之電路310連接至轉速感測器之輸出，以針對濾波輪上所提供之不連續極化窗數目而進行調整。根據濾波輪一次旋轉所呈現之不同極化角度的數目，“分成n份”的電路將改變傳送至相位/頻率偵測器之脈衝頻率。此“分成n份”電路為此領域習知技術，於此不再贅述。舉例而言，“分成4份”電路將針對濾波輪的每一次旋轉而接收來自轉速感測器之電子脈衝，並將針對濾波輪的每四分之一旋轉而輸出一脈衝，即“分成4份”電路將脈衝數目增加四倍。若旋轉的濾波輪由極化材料(如極化玻璃)之一均勻整體樣本而製成，則過濾投射影像之極化角度將有四個90o狀態，相較於投射影像通過濾波輪中央，其係假設投射影像的光束通過濾波輪靠近輪緣處(如見圖15C)。因此，“分成n份”電路將增加四倍或其他倍數之輸出脈衝，其取決於濾波輪內提供了多少濾波器狀態“n”。
顯而易見的是，本發明允許旋轉輪具有任意數目的極化區段。由前述討論，亦為顯而易見的是相位/頻率轉換器產生的信號最大相位偏移與在輪中的極化狀態的數目之間彼此相關。舉例而言，若來自轉速器之每一輸出脈衝代表輪之迴轉，則將具有系統可操作之四個分離的狀態空間。將整體旋轉週期分為四份產生了位元週期(k)之任意常數分數內之最大相位偏移(即最大相位偏移為k＋360/4)，其以度為單位。此表示場轉換器之位元週期的四分之一之最大相位偏移(為了說明的目的，在此討論中此假設使用單一極化輪，而無視窗分段。熟此技藝者可輕易改變細節以符合不同設計需求)。
濾波輪
濾波輪可由任何透明材質建構，較佳為均勻極化、良好平衡之玻璃碟片。均勻極化碟片使製作簡化。亦可實施具與DLP彩色輪相似之選擇性極化區段之透明輪。亦可使用由某些堅硬材料製造之輪，其於碟片邊緣附近具選擇性極化材料之緊密間隔窗，或者，若投射影像光束係預期被投射通過濾波輪中央時，單一的這類窗可置於輪的中央。亦可使用具極化片黏附於其上之標準CD尺寸透明塑料。另一實施例使用極化輪系統作為DLP投射器之完整內部組件。
同步化連續現色性(color rendering)裝置
在習知之彩色影像投射系統中(如DLP、微鏡或其他技術)中，使用具有白平衡區段之旋轉彩色濾波輪，以提供良好的影像品質。為將此等系統之功能延伸而致能立體三維影像，個別的立體圖元件之相位、頻率或其他現有彩色濾波輪之參數必須同步化，如前所述。為避免修正投射器電路，本發明亦與各式用以增進影像品質(如平均接鄰像素以平滑影像並避免像差)之投射系統完全相容。
參照圖8，有效同步化信號或畫面交換信號可從置放於投射器之輸出光路徑820中任意位置之一組三光偵測器801而得到，其截斷輸出光之一非常小部分。此技術取代了自視頻資料流本身、藉由前述場轉換器擷取畫面交換信號之需求。其中每一者耦合至一XOR，而可在對應色出現於投射器 光輸出時，提供一輸出脈衝。XOR電路輸出係耦合至相位/頻率偵測器且自場轉換器取代畫面交換信號。三個偵測器以三種不同顏色濾波器覆蓋，其與投射器濾波輪802所使用的紅、綠及藍基本色匹配或為其他對應之濾波輪顏色。這些偵測器之輸出為可個別存取的(對選則性替代實施例而言，其可例如使用信號偵測器之輸出與XOR電路的結合，以決定一給定顏色濾波器區段之位置)，且另外在三個信號的結合上執行互斥(exclusive)OR電路803函數(當三個光偵測器皆輸出一脈衝時，XOR將輸出一單一脈衝)。該術語XOR、XOR電路、互斥OR電路及EXOR電路等，在本說明書中係可互相通用。其較佳設置於照明光束820之邊緣附近，以最小化光束之阻擋。此亦可藉熟此技藝者知悉之許多方法而更加容易，如採用一小的部分反射鏡來採樣光輸出並將其重新導向至光偵測器。因此，偵測器陣列801與XOR電路803一起提供四個可行之個別輸出信號。
為闡明本發明之操作，需考量當濾波輪802以紅色區段設置於光源前時所發生的情況。於此情形下，只有具有紅色偵測器之一外部光偵測器將產生信號，而其他兩者則因紅光無法穿透其濾波器而維持黑暗。當紅光偵測器輸出為高而其他者為低時，意謂紅色濾波輪係設置於光源前面。同樣地，亦可在藍或綠濾波輪如此配置時偵測。值得注意的是，若輪802僅含三種顏色，則可能從任何給定顏色的位置觸發立體圖元件。然而，若濾波輪含有一白色區段，則偵測器對每一 濾波輪旋轉將觸發兩次(舉例而言，紅色濾波器的出現及白色濾波器的出現，均將觸發紅色偵測器，因為白光含有紅色的成分)。此外，若濾波輪之紅/綠/藍/白區段的大小不同，則數個觸發事件將持續不同時間長度。
申請人採用EXCLUSIVE OR(XOR)電路803，其僅在三個光偵測器801受到等同照明時(意謂白光出現)觸發。如此一來，可決定所有濾波輪區段之確切位置及期間，而不需要修改濾波輪電路。如前述，須注意的是彩色濾波輪以訊框率之整數倍旋轉，且在轉呈信號至相位/頻率偵測器前，將一適當的分割電路(未顯示)耦合至XOR電路的輸出。此方法適用於濾波輪上之任何任意尺寸之色彩區段。藉追蹤每一色彩區段(包含白色)的確切位置及期間，極化的濾波輪806(或其他立體圖元件)可與彩色濾波輪更精準地同步化，且即使使用更高速的濾波輪仍可維持同步化。於立體圖投射期間，可校正色彩輪平衡之錯誤(舉例而言，紅色區段與藍色區段大小不同)。本發明允許申請人偵測任何彩色濾波區段(包含白色)的位置及尺寸/期間。以此資訊，可控制極化輪806(或類似之立體圖元件)的位置，以利用任何可使用之彩色濾波輪區段來同步化頻率及相位。
每一彩色光偵測器之個別輸出可有效地執行特定色彩區段之期間、區段數目、非標準色彩區段、每一訊框旋轉數目等之驗證。
雜訊免疫光學編碼器
為幫助維持相位及頻率同步化，可藉由避免因漫射光或濾波輪上之其他灰塵所造成的錯誤偵測，而使轉速感測器更精準地操作。藉增加一編碼的(加密的)脈衝列(pulse train)來源及偵測器至轉速感測器，將過濾掉光感測器上產生錯誤觸發之漫射光入射。
紅外線發光二極體(LED)傳送器可藉一相當低資料速率(數百kHz或更小)信號(例如由機載振盪器上取得的正弦波)而調變，而非維持未調變(無本發明)。紅外線接收器濾波電路可調整以接收僅落於此信號之傳輸波段內之信號。於此方法中，若偵測到傳送器調變，則有效的感測器信號只會被註冊，以使漫射光無法產生錯誤的感測器信號。此可藉由使用簡單電容帶通濾波電路而完成，其傳輸波段在機載電子振盪器之中心頻率中間，且其頻寬夠窄以避免傳輸此振盪器頻率之諧波(一般在數十kHz以下就已足夠)。圖9描述對上述之圖7的標準轉速感測器組態的簡單改進。LED 902及光敏偵測器901係安排於濾波輪905的週邊，如上述有關圖8的解釋。此外，低頻振盪器904係耦合至LED以使其傳送預選之可偵測的資料，其將由傳輸波段濾波器903過濾。以此方式，可過濾可能引起轉速感測器錯誤觸發之有害的漫射光。只有由濾波輪標記所造成之合理的位元流中斷將觸發一轉速感測器脈衝。
於此方法中，若偵測到LED傳送器調變信號時，則來自旋轉輪之有效的感測器信號僅會被註冊。若來自另一來源之漫射光照明接收器，則所產生的信號將落於接收器濾波電路之傳輸波段之外且將無法偵測。以此方式，漫射光將不會產生錯誤的感測器信號。此方法預期將會改進旋轉輪量測的信號雜訊比，達3dB或更多。此方法亦可延伸至數個感測器的情況，例如用以區分彩色濾波輪位置者。實際上，在相同投射器中之數個旋轉元件可同時使用此方法，只要其使用之調變信號於任何接收器濾波器上不會重疊。舉例而言，可使用兩個分開的調變頻率來驅動兩個LEDs，其中第一LED量測彩色濾波輪的旋轉速率，而第二LED量測立體圖輪的旋轉速率。只要兩接收器電路可區別兩LED調變頻率，兩LED將不會互相干擾。此方法可延伸至單一影像系統中之任意數目的旋轉元件。
參照圖10，一示範性轉速感測器實施1004在濾波輪1005之一側使用LED作為光源1001，而在濾波輪的另一側則使用光敏二極體1003。針對濾波輪的每一旋轉，濾波輪上的標記1007將在輸出1006處觸發來自光偵測器1003的輸出脈衝，而其係耦合至前述之“分成n份”電路。較佳實施例包含位元流驗證電路1002，其產生一可辨識且可重複的16位元或24位元圖案(數目對本發明並不重要，只要其足夠大而能避免錯誤觸發，即投射器環境中之隨機光雜訊重複位元圖 案)，這可藉由微處理器1002偵測重複的16或24位元序列而驗證。此實施對本發明而言非必要，然適用於避免錯誤觸發。
數百kHz之編碼的位元流的傳輸率以及約碟片週長之2-3度的濾波輪上之標記(其中一四面向(four-aspect)碟片針對一85Hz之視頻信號而以約21.5Hz自旋)，係足以中斷位元流中數千個編碼及傳輸的位元，且提供相當可靠的目標，用以驗證標記的偵測，對抗可能出現於濾波輪上的其他隨機阻礙(如灰塵)。這些設計的變化僅為設計選擇，並沒有超出本發明實施例的精神。
電子設備之通用立體圖觸發週邊設備
許多PC(包含蘋果之MacintoshTM 個人電腦)具有以3D模式執行的能力，藉此兩照相機物體由3D應用程式介面(API)來說明，如OpenGLTM API或微軟之Direct3DTM API。PC需要裝置驅動器以觸發外部裝置(諸如前述之快門眼鏡)以阻擋一眼或另一眼視圖。此觸發係指上述之畫面交換信號及同步信號。此等API技術為業界標準，如用以產生3D影像對的軟體。本發明可輕易地使用此等標準介面並亦允許被動式眼鏡及單一投射源的使用，以實施立體圖投射於此等系統。此亦允許使用者變更電腦上視頻卡的輸出頻率，包含畫面交換信號。此允許更多的電腦及投射器施用本發明。此外，致能畫面交換立體驅動器的軟體將允許本發明更廣泛之應用，諸 如全動作數位視頻。
標準視頻遊戲平台具有USB或其他業界標準的連接器介面，供連接週邊裝置。根據本實施，提供附接至遊戲平台USB匯流排之硬體，其並提供同步化信號於適合連接至立體圖影像/投射系統之輸出。此硬體可由一電子電路組成，此電子電路具有一USB連接器介面於一側且具有一電子連接於另一側以提供相容信號至週邊裝置(許多類型的連接器可滿足此需求，例如具垂直對準鍵的3接腳裝置)。
換句話說，本發明包含一殼體，其含有耦合至具有USB埠的視頻遊戲平台以及以此述的立體投射裝置致能之3D電視的組件。本發明有助於轉換遊戲平台信號，使其以3D顯示。本發明適用於PC或DVD播放器輸出，且可修改以配合一些視頻遊戲平台。藉由使用本發明之一方面，可由視頻遊戲USB介面擷取一同步化信號。遊戲平台視頻信號可接著緩衝輸出於標準3接腳輸出連接器，其連接至3D致能電視以提供示視頻及同步信號。
選擇性驗證I2 C盒可控制哪些遊戲提供者具存取3D顯示能力。軟體驅動之所有遊戲平台為3D相容，但並沒有提供自動化3D能力，因遊戲雖然可提供立體視頻輸出但並不提供畫面交換信號供轉變視圖。視頻遊戲盒係內部地產生同步信號(即畫面交換信號)，而本發明允許USB疊堆說明一信 號標(semaphore)以考慮視頻引擎，並於同步信號出現時提供指示。因此，本發明之一方面係存取USB疊堆以擷取同步信號(遠離USB埠)。左/右眼視圖資訊可透過USB埠存取，且USB信號疊堆的修改係擷取所欲之信號。
本發明可用於任何串聯類型埠(防火牆、CAN、SM、匯流排、I2C、vaporwire)及任何週邊設備擴展匯流排。藉由使用本發明之一方面，視頻遊戲操作系統係致能以說明視頻引擎中之一裝置驅動器及一觀察器，以透過硬體及USB埠直接與USB疊堆溝通。
此方法顯示於圖11中。於較佳實施例中，從USB介面1108之視頻輸出擷取(1103)遊戲平台1101時序信號1109，並將其緩衝並放大(1104)，且將其重新路由至通向影像裝置1106(舉例而言，基於後式投射DLP之電視)之立體圖觸發器輸出1107。選擇性地，可使用電子設計中可得的標準方法而利用電子過濾將不想要的雜訊或其他信號成分移除。透過內部USB集線器1111可將視頻信號分至多個輸出1105，使一個遊戲平台可驅動數個顯示，或可選擇哪一顯示係由遊戲平台驅動，或僅取代遊戲控制台上的USB埠1108以致能其他USB裝置(如遊戲控制器)的使用。舉例而言，輸入視頻資料流1112透過連結至DLP投射系統之普通電纜而自遊戲平台傳送至3D TV。
參照圖12，遊戲平台相關內件係描述於1201，其中包含主機控制器驅動器、USB主機驅動器、USB級驅動器、作業系統、及視頻子系統。本實施例以圖12中之USB裝置1210與在1207所擷取的同步信號輸出來表示。本實施例之軟體裝置驅動器1113將藉由透過USB疊堆與視頻子系統溝通，致能立體圖顯示模式，以將畫面交換信號傳出USB埠。此為非分級USB裝置且需要特殊驅動器。當立體圖投射配接器插入USB埠時，驅動器將啟動並開始透過作業系統(例如指示左或右眼視圖是否正在傳送的vsync及立體頁註冊器)檢查視頻子系統、並從那裡擷取同步脈衝資料、且輸出同步脈衝於USB輸出(標示為圖11中之1108)。驅動器將同時啟動遊戲系統之立體圖輸出能力並擷取同步脈衝，使標準遊戲系統數個立體圖影像流透過USB埠與同步脈衝一起輸出。
亦為重要的是，當緩衝信號時，本發明可強迫驗證所附接的裝置(舉例而言，使用I2 C介面或類似的方法)。舉例而言，現今I2 C係作為業界標準介面，以在可插入電子組件插入一插座時進行驗證。可插入裝置與插座間具有電子信號的簡單交換，其可包含如可插入裝置之部分號碼及製造商等資訊。根據I2 C標準，若組件來自經核准的來源，則允許其連接至系統的其他部分，否則其將失能。
此方法可用以只允許所選的裝置附接至立體圖系統(舉例而言，只有來自合格賣主之遊戲平台，或來自已知的相容 技術)。在本發明中，由I2 C介面提供許可，且僅揭露給同意提供相容組件或授權平台之週邊設備製造商。非來自經授權來源之組件將不允許連接至系統。I2 C介面的信號交換協定已有許多文件提供，例如參考Royal Philips網站，其可藉任何網路瀏覽器連結至全球資訊網，輸入：“semiconductors.philips.com/acrobat_download/literature/9398/39340011.pdf”，並作為所需的驗證類型之範例。
可供選擇地，類比VGA電視埠可作為本發明之介面，且驗證可透過此介面而執行。驗證亦可用以執行其他標準，例如藉由控制遊戲播放對遊戲發展平台之附接。尤其是，PlayStationTM 已藉由發布可產生並測試新遊戲之其控制台的版本，而致能開放原始碼的發展。在三維遊戲發展過程中，可能希望動態地致能或失能立體圖介面，如使用本發明所可完成者。圖11描述選擇性雙態觸變(toggle)功能結合同步信號輸出。因許多遊戲平台亦可作為DVD播放器，因此當在遊戲平台上播放DVD時亦可使用本發明來控制對立體圖像的存取(舉例而言，致能或失能所需圖像)。
目前，由PC產生的立體VGA資料流為類比信號，具有300MHz之頻寬(或每一2D影像約150MHz)，其可分解如下：(1024 x 768 x 4位元x 1位元組/8位元)x 120Hz更新率=每秒279,429,120位元組至視頻卡上之RAMDAC記憶體(大多數視頻卡具300MHz RAMDAC，而可接受的視頻可從 約120Hz(或每眼視圖60Hz)的處理而得)。顯然地，隨著視頻影像及光學技術進步，這些數目將會改變，然而本發明仍適合使用。
參考圖13，其描述本實施例之方法，藉由程式碼1113而實施。當USB(或任何類似的匯流排裝置)裝置插入遊戲平台USB埠時，其將被指派一獨特的ID。此意指列舉(enumeration)，且本實施例的第一步驟1301係決定裝置是否已經列舉。裝置一但插入即宣告其存在且將如一位址，其亦通知USB集線器其電力需求(USB裝置僅可使用100mA直到由USB疊堆提供更多)。
接著，在步驟1302，在裝置已插入且列舉之後，當裝置已準備好被使用時，驅動器將輪詢(poll)視頻裝置驅動器、或vsync註冊器、或視頻位址空間，其可能以1kHz或更高之等級的極高速率，以檢視左或右頁是否已經顯示。視頻驅動器宣告此，而輪詢是獲得此資訊的一種方式。同時，裝置驅動器將自動地發送訊號至遊戲平台以進入畫面交換立體模式，以開始傳送複數個影像流中的兩個影像視圖。當在1303偵測到畫面交換信號時，雙態觸變輸出(1304)以傳送對應所偵測畫面交換信號之同步脈衝。另一方法係利用其輸出之垂直同步信號上之中斷的視頻子系統之產生。可設計USB驅動器察覺此中斷，且附加密碼至USB驅動器以僅在垂直同步脈衝上輪詢。因為畫面交換顯然總是發生於垂直同步脈衝，而使此 更為有效率。自畫面交換平台以此方式所偵測之同步信號(1303)接著透過一輸出(此示範例為一3接腳立體輸出)而提供。
多個極化濾波器
本發明之另一實施例可操作用以在投射器為非3D或立體模式時，增加立體圖投射器之光輸出。當關閉3D模式時，立體圖投射器視頻資料跳過立體投射器裝置3D電路，且藉DLP投射器裝置直接以2D模式投射。於投射器市場中，已針對更大亮度投資了資金，但當欲以最佳亮度觀賞一般的內容時，其常限制立體投射器之使用。其原因在於具有極化器的當前投射器若未與傳輸軸對齊，則光束會因吸收而減弱。此效果可藉由使用較高照明度而降低，如在立體模式中藉由控制燈之電流/電壓操作於較高功率並產生更多光。然而，此將降低燈的壽命及可靠度、浪費能源，且需要額外之燈來控制硬體。因此當系統非以立體模式操作時，需要在不改變燈之亮度下增加影像亮度。
參照圖14A，其描述複數個極化器之實施例的執行。複數個相位鎖定輪係鎖定相位至較高階系統1400，其係用以控制結合的輪組件之相位和頻率。此實施系統利用兩個並聯之前述3D電路。第一和第二立體圖投射裝置(SPA)1401及1402每一係並聯地耦合至個別的極化器輪1409。其每一個包含相位/頻率偵測器、迴圈濾波器、馬達控制器、及分成n份的電 路，所有皆參照前述圖3A的描述。其每一者接收來自轉速偵測器1408之轉速信號(其耦合至其個別的極化器輪)，亦接收來自場轉換器1403之畫面交換信號(其係直接耦合至SPA11401且透過反相器1405耦合至SPA2 1402)。參照上述圖3A的相關描述，平行地提供視頻流輸入1404至DLP投射器1406及場轉換器1403兩者。反相器的使用係假設轉速感測器有效地於各濾波輪上之相同位置。此反相器之使用為選擇性的且須考慮位於各濾波輪上之轉速感測器標記的位置而選擇。若標記於濾波輪上此種位置且轉速感測器亦適當地位於週邊位置，當輪相對於其清晰並極化的區域具180o像差時觸發轉速感測器，則不再需要反相器。各SPA之馬達控制器藉此控制對應之馬達1407，使來自其中一極化輪之極化的區段永遠位於由DLP投射器1406投射之投射影像1410之路徑中。當移除立體同步信號時，投射器韌體將於透明狀態中強制對準。
參照圖14B，其描述操作此實施之方法。於步驟1451，系統決定3D立體模式是否啟動。若是，則於步驟1452及1453啟動兩個立體圖電路，如下所述。於步驟1451，若系統決定3D立體模式為未啟動，則系統韌體(選擇性地為馬達控制器的一部分)於步驟1454及1455將指示馬達控制器對齊投射器光束路徑中之清晰區段，以使這兩區段皆“停駐(parked)”於最大化投射影像亮度之一位置。因此，所選之濾波輪上的標記位置及轉速感測器之周圍位置需要定位，使得當濾波輪停駐 時，輪標記會直接停止於感測器LED路徑中，且濾波輪之清晰區段會位於投射器的光束路徑中。實施於馬達控制器中之適當地程式化之熟知的馬達控制韌體將使用此種定位來進行校正操作。
使用以視頻信號鎖定相位而旋轉之單一極化器會減弱光，即便是當極化器並不被需要或是不作用的時候，例如當觀賞非立體內容時。參照圖14C，此問題可使用兩或更多旋轉極化濾波輪1456來解決，其各含有清晰部分1458及極化部份1457，或換句話說，由完整的多個極化及清晰區段所組成。濾波輪之極化區段係彼此正交地極化，使得當其交替地過濾投射之光束時，其將交替地正交極化(90°偏移)，一個供左眼而一個供右眼。藉由以一個別的馬來達驅動各濾波輪，當不需要3D操作時，濾波輪可停駐於兩透明區段重疊於投射器光束路徑1459中的位置，藉此減低與單一極化器系統相關之光束減弱的問題。於立體圖顯示模式期間，針對各輪含有單一極化的及單一清晰區段之情形而言，各輪將彼此以像差180°旋轉，使得其中一輪的一個極化區段永遠位於光輸出流1459之前。輪之自旋方向對本實施而言非關鍵。
供週期性加速及減速之信號合成器
圖3A顯示之實施例及所伴隨的說明，本發明可藉更精準地控制濾波輪旋轉而改進。因濾波輪含有產生3D效果之較有效率的區域，角旋轉可針對位於最期望的極化區域間之 輪的那些部份而增加。當中間的區域在光投射路徑中時，即其進行過濾投射影像時，可增加輪速率以縮短中間區域位於投射光源之前的持續時間。此將造成輪之所欲極化的區域以所欲的極化角度、更長的期間來過濾投射影像。此描述於圖15C中，其顯示濾波輪1550及其含有四個所欲極化狀態1530的區域，其標示為左“L”或右“R”區域，且其極化角度為0°、90°、180°、或270°。當這些區域1530在影像投射路徑中時(即當其在過濾投射影像時)，輪自旋速率較佳為緩慢的，而在這些區域1540之間時，濾波輪自旋速率較佳為快速的。
參照圖15A-C，此效能可藉由使馬達驅動放大器1504受到雙極截形指數型錯誤或擾動信號的影響而達成，其可產生並施用至馬達，如下所述。參照圖16，其描述基於頻率適應ROM之干擾合成器，其產生將施加到濾波輪驅動馬達之干擾或是“錯誤”信號。熟此技藝者可輕易瞭解的是，此波形亦可使用Taylor序列、矩陣操作、三角函數、代數或其他數學方法而即時地計算。於圖16中，干擾合成器1603接收來自轉速感測器1601之輸入及波形ROM 1605(如DAC中之資料陣列)，並包含順向除法器，其輸入1602係取決於旋轉濾波輪之特性，如RPM與輪中所提供之面向的數目。所想要的輸出干擾信號係得自儲存於記憶體中的查詢表，例如波形ROM 1605可用作觸發器引擎，其儲存如1611所示之2 π弧度波形之資料的單一週期值。
於此設計中，自轉速感測器輸出且於1601接收之濾波輪的速率，係設定指定ROM單一週期資料處之速率。相除的比例係得自每一輪的極化狀態數目，如4。因此，若ROM儲存之輸出為2 π弧度，則對每一轉速信號脈衝而言，其順向相除比例為1。此為圖16之示範例，其儲存的ROM表1605含有1611所顯示之輸出。干擾合成器本身調整振幅及頻率，以產生調整的真實輸出1606。
此干擾信號具有對本發明之適當運作為基本的兩個重要特性：對相位及頻率為鎖定的系統，此信號係以相位及頻率同步化；而對相位鎖定並不重要的系統，信號在頻率上同步化。換句話說，信號相對於旋轉的光學裝置而言為週期固定的。此發明之改良係實施為伺服器馬達控制系統，藉此控制速率及位置以達成速率上的週期性變化。對熟此技藝者而言，此種控制器可輕易地以類比電路、數位控制裝置(如數位信號處理器、微處理器、微控制器、分散邏輯及半導體裝置、軟體、韌體、或任何其組合)而實施。此技術需參考一些實作上之考量。在馬達速率減慢的情況下，儲存於旋轉質量之能量轉變為驅動放大器中之熱、或重定向至電源供應，其將提高供應軌電壓或以熱形式消散。
參照圖17，儲存於ROM中之波形資料可基於系統效能及特性而計算一次，例如轉動慣量、馬達轉矩等，其將表示於下式中的常數k。舉例而言，用以計算雙極截形指數型驅 動函數之方程式為，ke-x (從0至π)、-ke-x (從π至2 π)，其形成圖17所示之波形，接著相對以基於相移容忍度之函數而計算之帶的寬度而截斷。可得的相位邊緣除以濾波輪中方位位置的數目，其提供顯示於圖中之最小遮蔽間隔。若遮蔽間隔沒有足夠地截斷干擾信號，則具回授控制之干擾可能造成不想要的不穩定性。
圖15A-C描述進一步之實施細節及所造成的效能增進。參考圖式，馬達1506一般由放大器1504輸出電壓而驅動。根據基本控制理論，此放大器一般具有參考輸入信號1510，供設定靜止操作點或空轉速率，其由典型的視頻信號共通更新率而決定，於本實施為2.5V，如前述有關圖4之討論，而其電壓供應為5V及0V。指令輸入信號1511控制與參考間的偏差。干擾信號係如前述而合成，表示為圖15A的D(s)1503，且與前述之來自迴圈濾波器1505的正常馬達控制輸出一起施用於其中一放大器輸入1511。如前述且如圖15B所顯示，干擾信號與正常馬達控制信號一起應用，並擾動馬達控制信號，使馬達以如圖15B所示之輪速率圖的指示方式而週期性地加速或減速。提供至干擾合成器之觸發信號1502在其從轉速感測器被接收之同時，由相位/頻率偵測器1501提供，如前所述。於圖式中顯示，攪動信號為雙極截形指數，然而熟此技藝者可瞭解，其可為鋸齒、正弦、斜坡、或由適當合成器所提供之任意信號，只要其與馬達轉矩常數及轉動慣量相關聯。
在馬達進行加速的情況中，放大器提供能量至馬達以在一給定時間內加速轉動質量到所欲速率。在任一情形，電源供應干擾可藉提供適當去耦電容至馬達放大器而減輕(電容之1/2 C×V2 對1/2質量×角速率2 )。若系統由非理想組件構成，則電容可為系統之重要效能元件。
同步化光學機械濾波器至一連串視頻同步化脈衝
本發明之另一較佳實施例可操作以同步化用以控制影像投射系統中之光學濾波器元件之旋轉或線性/角度的啟動機制。旋轉電動機械機制的一示範例為一無刷(brushless)DC旋轉器，但此實施例僅為一範例且申請專利範圍並不僅以此實施例為限。其他可應用以定位影像系統內之光學濾波器或極化器的電動機械實施例包含永久磁石同步裝置、無感BLDG、切換磁阻、機械傳動機器、AC電感、同步AC電感，及場偏轉伺服裝置、和其他對熟此技藝者為顯而易知之電動機械系統。同步化係針對得自類比或數位視頻來源之一連串脈衝(其與業界標準視頻信號及編碼系統相容)、或這些脈衝之衍生物。
如圖3中指出，此同步化由本發明之改良而完成，且較佳以韌體實施，但單純以硬體或軟體實施亦為可行。此系統提供適當的相位及頻率回應；然而，具本質大轉動慣量之系統的效能需求標準通常無法使用此方法而達成。為清楚說 明，大型機械致動器(actuator)可能需要快速地加速或減速。若此等機械具足夠的慣性，本實施例將克服兩個基本問題。首光，根據系統動力學，此改變可能需要花費相當長的時間。第二個問題為這可能需要極大的能量來快速執行。此轉變為高迴圈增益，其造成過多的雜訊敏感度、減少的相位邊緣、並伴隨潛在的穩定性喪失。
圖18描述本發明之此較佳實施例的系統實施。類似於圖3A之系統，圖18之實施包含透過切換器1801而進入系統的立體圖視頻資料，其中場轉換器1802擷取同步信號或畫面交換信號1820，並將其送至包含馬達控制程式邏輯1850之馬達控制器1805。步進馬達1807(範例將顯示於圖19A並具有相應的敘述)耦合至心軸(spindle)1808，其依序地旋轉濾波輪1806。本實施例中之濾波輪包含四個標記1812及兩個轉速感測器1811及1815，其各自能夠偵測相對的標記對1812，以下將更詳細說明。來自對應的轉速感測器1815及1811之轉速感測器信號1830及1840由馬達控制器1805接收，其經由內部的程式化1850而同步化具有畫面交換信號之步進馬達波形驅動信號(如圖19B所示)，以使濾波輪1806之極化狀態1832暫時停止於DLP投射器1809之影像投射路徑1833中。DLP投射器投射由切換器1801所接收之視頻資料1831。此較佳實施例並不需要前述關於圖3A系統之之相位/頻率偵測器、迴圈濾波器、或分成n份之電路。
圖19A描述具有45°之步階角度之永久磁石步進馬達1904，其具有包含線圈1905之四個固定支架1901，用以在藉由施加電壓至線圈而連續地供給能量給支架1901時，引發旋轉器1902的旋轉，其中旋轉器1902標示有北與南極。如圖19B中所示之習知可程式化的正交驅動波形，當編號1-8之步階電壓波形施加至對應之編號的線圈終端時，其將引發旋轉器1902之連續固定旋轉。於本示範性實施例中(為描述之便)，各步階將引發步進力矩且將旋轉器轉動45°。許多馬達裝置可提供15、7.5、9、1.8等的步階等級，而其固定支架係相應地增加，此可輕易實施於本實施例中且落在本發明之範圍中。藉實施描述於圖19B中之閒置功能，系統將於電源開啟事件過程中執行固定速率，即使缺乏相位/頻率之參考。於任何時間，圖19B之電壓波形中所指示之DC電壓可維持固定，且藉一引發的保持力矩(holding torque)可鎖定馬達位置。
參照圖20A，其根據本發明之較佳實施例描述一標記的極化濾波輪2002。濾波輪包含複數個標記，如標記2006為在輪上實質地分隔180°而設置之一對標記，而標記2005也是在輪上實質地以180°分隔，其中各對標記係彼此分離90°。標記2006係設置於其上，使其與標記2005具有相同但卻分離之徑向路徑。於圖20A之範例中，標記2006係位於較靠近濾波輪邊緣之徑向路徑中。左感測器2001及右感測器2003(其實質上類似於前述轉速感測器)實質上以90°分離配 置，以分別偵測其對應的標記2005及2006，但不偵測其他感測器所對應之標記。
參照圖20B，其描述藉左及右轉速感測器2001及2003而實施之轉速感測器電路。碟片2002旋轉於發光二極體2010(如LED)與光敏電晶體2011之間，其中碟片標記2005能夠阻擋LED 2010所發射之光2016。當光受阻擋時，電晶體2011關閉，且邏輯高信號將於輸出2012傳輸至馬達控制器1805。光敏電晶體2011耦合接地2015，並透過電阻2014耦合至電壓源2013，如圖所示。類似地，LED 2010耦合至接地且藉由通過一電阻之電壓而提供功率。
參照圖21，其描述一範例控制波形2104，其與畫面交換信號2101及圖20A之旋轉極化濾波器之位置同步化，用以暫時地停止在所投射影像資料之路徑中之四個正交極化狀態2004中之每一個的旋轉濾波器。為說明之便，相較於圖19A-B實施所顯示之八個波形，僅顯示馬達步階脈衝2104之一個控制波形。熟此技藝者依下列敘述可延伸應用至具有任何數目的固定支架之任何尺寸的步進馬達。於示範波形2104中，其描述推進濾波輪至所欲極化面向所需之四個馬達驅動脈衝2107。因為在圖20A之濾波輪實施中，這些面向係分離90°，這些馬達驅動脈衝係指示目標驅動馬達為22.5°之步進馬達。
參照圖21，左極化器良好(高)2102意指當如前述配戴被 動式眼鏡時，觀賞者的左眼視圖未受阻擋以觀看投射的影像，而右眼濾波輪極化係正交於觀賞者配戴之被動式眼鏡之右側鏡片的極化，藉此而阻擋觀賞者的右眼視圖。右極化器良好(高)2103意指當如前述配戴被動式眼鏡時，觀賞者的右眼視圖未受阻擋以觀看投射的影像，而左眼濾波輪極化係正交於觀賞者配戴之被動式眼鏡之左側鏡片的極化，藉此而阻擋觀賞者左眼視圖。簡而言之，配合以下詳述，當左或右感測器任一者偵測其相應之標記時，步進馬達在此期間停止。
畫面交換信號2102輸入至馬達控制器且包含哪一個馬達控制器邏輯將驅動濾波輪之參考。各畫面交換信號之高狀態2106及低狀態2105係對應至將由投射器傳輸之左或右眼視圖。在本示範實施例中，將指示右眼資料具高邏輯2106，如參照圖3B之討論所述。在自左及右感測器所接收之信號2102及2103中，高電壓位準係各自地對應於偵測標記的感測器。這些為當濾波輪暫停時的時間間隔，因為濾波輪所呈現的極化狀態對所投射之影像光束係呈一所希望的極化角度，此角度與觀賞者眼鏡之其中一鏡片之極化角度正交。範例的馬達驅動信號2104指示在任何感測器偵測狀態(高)過程中，因缺乏驅動脈衝之暫時停止。對於左極化器感應器“良好”信號而言，間隔2108指示驅動電壓中的暫時停止，藉此在間隔過程中停止馬達。對右極化器感測器“良好”信號而言，間隔2109指示驅動電壓中的暫時停止，藉此於間隔過程中停止馬達。只要圖18之投射實施持續進行，此等控制信號及脈衝 係無限地連續。此等脈衝係產生以回應馬達控制器中的程式化馬達控制邏輯1850，如以下更完整地描述。
參照圖22，其根據本實施例之較佳方法而描述馬達控制邏輯程式化1850的流程圖。在初始化之後，於2201決定畫面交換信的號態。若畫面交換信號為低，則指示左眼視圖資料出現於進入的視頻資料中，接著程序出現分枝至2202以查驗左感測器的狀態，而若畫面交換信號為高，則指示右眼視圖資料出現於進入的視頻資料當中，接著程序出現分枝至2207以查驗右感測器的狀態。於步驟2203，若畫面交換信號為低，則查驗左感測器，以得知左感測器是否偵測到濾波輪上的左標記，例如左感測器為“良好”，其將由高邏輯位準來指示。若未偵測到標記，即左感測器非“良好”，則馬達前進一個步階於2205，其對應傳輸一馬達步階脈衝於2107(其共顯示四個脈衝)，且於步驟2101再次查驗畫面交換信號狀態。若實施圖19A中具有45°步階之馬達，則此情形下，兩週期(透過演算法)將使馬達提前約90°。
於步驟2202查驗左感測器後，若於步驟2203偵測到標記，則馬達停止於步驟2204，這是因為所偵測的標記指示濾波輪係位於正確有效的正交極化位置，而畫面交換信號狀態係再次查驗於步驟2101中。(此亦由圖21之馬達步階波形2104所指示，其中當感測器於“良好”位置時，電壓係於一固定位準)。此固定位置在標記出現於左感測器的過程中將持 續，其可能多次循環於程式化演算法中。
於步驟2201中，若畫面交換信息為高，則於步驟2207中，查驗右感測器，以得知右感測器是否偵測到濾波輪上的右標記，例如右標記為“良好”，其將由高邏輯位準指示。若於步驟2208中未偵測到標記，即右感測器非“良好”，則馬達前進一個步階於2110，其對應傳輸一個馬達步階脈衝於2107，且於步驟2101再次查驗畫面交換信號狀態。若實施圖19A中具有45°步階之馬達，則此情形下，兩週期(透過演算法)將使馬達提前約90°。
於步驟2207查驗右感測器後，若於步驟2208偵測到標記，則馬達停止於步驟2209，這是因為所偵測的標記指示濾波輪係位於正確有效的正交極化位置，而畫面交換信號狀態係再次查驗於步驟2101中。(此亦由圖21之馬達步階波形2104所指示，其中當感測器於“良好”位置時，電壓係於一固定位準)。此固定位置在標記出現於右感測器的過程中將持續，其可能多次循環於程式化演算法中。
本發明之優點
本發明可操作於具有一個、兩個或三個數位鏡裝置(DMD)的投射系統，其中使用了多個裝置以增進色彩對比和解析度。本發明允許設置一第二旋轉極化器於投射器外部。如此一來，可修改任何既存投射器以提供3D效果。本發明 包含一實施例，其提供在旋轉極化器及投射器信號之間的頻率及相位兩者的鎖定，或提供操作線交錯或訊框連續視頻之能力。線交錯不具閃爍(flicker)，但交錯軸上之解析度減半。訊框連續具有一些閃爍，但維持兩軸上的完整解析度。
本發明之另一實施例係實施一第四級回授控制迴圈及電路設計，其提供四個唯一鎖定及擷取點，供DMD信號及旋轉極化器之間的頻率/相位同步。於回授控制電路之根軌跡具有四個穩定點。此確保提供相位/頻率同步之回授迴圈的穩定性。對熟此技藝者為顯而易見的是，不需要實質上改變基本發明即可進行此第四級控制系統的修改。
本發明僅需要單一片線性極化器材料，而不需要經極化的區段。本發明具有以不同於DMD信號或彩色濾波輪之速率旋轉極化輪之能力，提供另一控制變數以調整DMD信號(舉例而言，使接鄰像素之間平滑)或增進系統解析度(舉例而言，藉由導入頻率或相位偏移於DMD及極化器信號之間)。
本發明包含在兩極化狀態之間能夠100%消光的實施例，其已由經實驗證實。這是可能發生的，因為只使用一單一極化片。因為本發明不需要修改投射器濾波輪(其為以數千或更高RPMs自旋之精準平衡組件)，而可以較低成本輕易地實施。此外，相較於彩色濾波輪，本發明可以相當低的速率旋轉極化輪，簡化了系統機械設計並改善了可靠度。此外， 本發明允許旋轉極化元件之速率上的變異，使其於旋轉週期的某些時間點有較快速率，而於其他時間點有較慢速率，以有效地消除影像中之色彩模糊與閃爍。
選擇性實施例
將可瞭解的是，雖為用以說明而描述本發明之特定實施例，然在不脫離本發明之精神與範疇下仍可進行各種修改。尤其是，於一實施例中，本發明藉由在各種角度下可控制地加速及減速旋轉光學件之旋轉(整體或個別地)而強調上述問題。使用步進馬達可將旋轉元件固定於產生完全分離之左及右眼影像的那些位置上，持續任意一段時間(亦即那些位置之傳輸軸與觀賞者眼鏡之左或右眼濾波器對齊)。根據極化輪及觀賞鏡片之設計，此可發生於旋轉輪上的數個位置。另一實施例可於3D立體圖投射裝置的休息期間，利用維持固定的濾波輪旋轉速率，而避免一般在馬達到達合適的操作速率之前所需的斜面上升延遲。而另一實施例可提供一裝置以修改帶有3D信號之進入的標準ATSC電視信號，以利用本發明之立體圖投射裝置進行操作。因此，本發明的保護範疇僅以下述申請專利範圍及其均等限制。
100‧‧‧投射系統
101‧‧‧投射器
102‧‧‧濾波器
103‧‧‧極化眼鏡
201‧‧‧白光源
202‧‧‧聚光鏡
203‧‧‧彩色濾波輪
204‧‧‧聚焦鏡
205‧‧‧DMD
206‧‧‧光學件
207‧‧‧螢幕
209‧‧‧系統
211、212‧‧‧側邊
301‧‧‧視頻信號
302‧‧‧同步信號
303‧‧‧偵測器
304‧‧‧迴圈濾波器
305‧‧‧馬達控制器
306‧‧‧極化濾波器
307‧‧‧馬達
309‧‧‧投射器
310、311‧‧‧感測器
312‧‧‧周圍
313‧‧‧軟體/韌體
320、330‧‧‧輸出
350‧‧‧投射系統
361‧‧‧場轉換器
362‧‧‧視頻流
401‧‧‧偵測器
402‧‧‧輸入
403‧‧‧閘極
404‧‧‧反相器
405‧‧‧PFET
406‧‧‧NFET
407、408‧‧‧電壓源
410‧‧‧信號
507‧‧‧電阻
509、510‧‧‧電容
511‧‧‧輸入
512‧‧‧輸出
601、602‧‧‧矩形波
604‧‧‧信號波
701‧‧‧偵測器
702‧‧‧發光二極體
703‧‧‧濾波輪
704‧‧‧漫射光
705‧‧‧脈衝
712‧‧‧標記
801‧‧‧偵測器
802、806‧‧‧濾波輪
803‧‧‧電路
820‧‧‧光路徑
901‧‧‧偵測器
902‧‧‧LED
903‧‧‧傳輸波段濾波器
904‧‧‧振盪器
905‧‧‧濾波輪
1001‧‧‧光源
1002‧‧‧電路
1003‧‧‧光敏二極體
1004、1005‧‧‧感測器
1006‧‧‧輸出
1007‧‧‧標記
1101‧‧‧遊戲平台
1103‧‧‧輸出擷取
1104‧‧‧緩衝放大
1105‧‧‧輸出
1106‧‧‧影像裝置
1107‧‧‧輸出
1108‧‧‧USB介面
1109‧‧‧時序信號
1111‧‧‧集線器
1112‧‧‧視頻資料流
1113‧‧‧驅動器
1201‧‧‧遊戲平台
1207‧‧‧裝置
1210‧‧‧USB裝置
1400‧‧‧系統
1401、1402‧‧‧投射裝置
1403‧‧‧場轉換器
1404‧‧‧輸入
1405‧‧‧反相器
1406‧‧‧投射器
1407‧‧‧馬達
1408‧‧‧偵測器
1409‧‧‧極化器輪
1410‧‧‧影像
1456‧‧‧濾波輪
1457‧‧‧極化部分
1458‧‧‧清晰部分
1459‧‧‧路徑
1501‧‧‧相位/頻率偵測器
1502、1503、1510、1511‧‧‧信號
1504‧‧‧放大器
1505‧‧‧濾波器
1506‧‧‧馬達
1530、1540‧‧‧區域
1550‧‧‧濾波輪
1601‧‧‧感測器
1602‧‧‧輸入
1603‧‧‧合成器
1605‧‧‧ROM波形
1606‧‧‧輸出
1611‧‧‧輸出
1801‧‧‧切換器
1802‧‧‧場轉換器
1805‧‧‧馬達控制器
1806‧‧‧濾波輪
1807‧‧‧步進馬達
1808‧‧‧心軸
1809‧‧‧投射器
1811、1815‧‧‧感測器
1812‧‧‧標記
1820、1830、1840‧‧‧信號
1831‧‧‧視頻資料
1832‧‧‧狀態
1833‧‧‧投射路徑
1850‧‧‧邏輯
1901‧‧‧固定支架
1902‧‧‧旋轉器
1904‧‧‧步進馬達
1905‧‧‧線圈
2001、2003‧‧‧感測器
2002‧‧‧碟片
2004‧‧‧極化狀態
2005、2006‧‧‧標記
2010‧‧‧發光二極體
2011‧‧‧光敏電晶體
2012‧‧‧輸出
2013‧‧‧電壓源
2014‧‧‧電阻
2015‧‧‧接地
2016‧‧‧光
2101、2102、2103、2104‧‧‧信號
2105、2106‧‧‧狀態
2107‧‧‧脈衝
2108、2109‧‧‧間隔
圖1描述針對3D影像之習知的雙投射系統；圖2描述基本之習知的DLP投射系統；圖3A描述本發明以圖2之範例的DLP系統實施； 圖3B描述畫面交換信號與對應之影像資料訊框；圖4描述相位及頻率偵測器；圖5描述迴圈濾波器；圖6描述相位及頻率鎖定；圖7描述具有轉速感測器速率偵測器之輪；圖8描述外部彩色濾波輪感測器之實施；圖9描述具帶通感測器之調變的LED；圖10描述用以操作圖9之調變的LED之實施細節；圖11描述遊戲平台之通用配接器；圖12描述耦合至USB裝置及3D電視之典型遊戲平台USB疊堆；圖13描述用以擷取遊戲平台vsync信號之流程圖；圖14A-C描述雙濾波輪系統之流程圖及實施細節；圖15A-C描述擾亂合成器之實施細節；圖16描述擾亂合成器；圖17描述擾亂合成器之波形分析；圖18描述使用步進馬達控制以減少硬體需求之立體投射系統；圖19A-B描述步進馬達與驅動信號；圖20A-B描述供圖18之系統使用之極化的濾波輪；圖21描述濾波輪馬達控制器使用之相關輸入；以及圖22描述馬達控制器程式化之流程圖。
1801．．．切換器
1802．．．場轉換器
1805．．．馬達控制器
1806．．．濾波輪
1807．．．步進馬達
1808．．．心軸
1809．．．投射器
1811、1815．．．感測器
1812．．．標記
1820、1830、1840．．．信號
1831．．．視頻資料
1832．．．狀態
1833．．．投射路徑
1850．．．邏輯

Claims (20)

  1. 一種3D投射系統，該3D投射系統包含用以投射所接收之立體圖影像資料之一光投射影像光束，該影像資料包含複數個影像流，以及該3D投射系統包含用以觀賞來自該所投射影像光束之一影像之一螢幕，其中該投射系統交替地投射來自每一該影像流的訊框，且包含具有彩色區段之一旋轉區段彩色輪，其藉由使該影像光束通過其中而提供該影像顏色，該3D投射系統包含：複數個彩色感測偵測器，設置於該影像光束中，每一彩色感測偵測器用以當於該影像光束中偵測到其對應之顏色時，輸出一顏色訊號。
  2. 如請求項1所述之3D投射系統，更包含：一EXOR電路，耦合至該複數個彩色感測偵測器，用以當每一該複數個彩色感測偵測器係同時地輸出一顏色訊號時，輸出一白色訊號。
  3. 如請求項2所述之3D投射系統，其中該影像資料包含對應至每一該影像流之同步信號，以及其中該3D投射系統更包含一同步電路，該同步電路耦合至該系統以接收該同步信號、耦合至該EXOR電路以接收該顏色訊號之其中之一、且用以輸出具有與該同步信號及該顏色訊號之同步化中之一差異成比例之強度與極性的一電壓信號。
  4. 如請求項3所述之3D投射系統，更包含：一交替極化濾波器於該影像光束之該路徑中，且耦合至具有一馬達驅動系統之該同步化電路，該馬達驅動系統根據該電壓信號之該強度及該極性控制其交替極性的一頻率。
  5. 如請求項4所述之3D投射系統，其中該交替極化濾波器交替地以一第一極化角度極化來自該影像流中之一第一個影像流之訊框，以及以一第二極化角度極化來自該影像流中之一第二個影像流之訊框。
  6. 一種3D投射電視，包含：一輸入，用以接收包含影像資料的複數個影像流，每一影像流包含複數個訊框；一光投射器，耦合至該輸入，用以交替地自每一該複數個影像流投射該訊框，該影像流包含用以依序地透過多重彩色濾波器而彩色濾波該每一個個別的訊框之一交替彩色濾波器；以及一交替極化濾波器，供以一不同的極化角度各自極化該投射的影像流。
  7. 如請求項6所述之投射電視，更包含：一多重彩色偵測器，放置於該光投射器之前，供偵測 依序地透過多重彩色濾波器而過濾該每一個個別的訊框之該彩色濾波器，且供以與該依序的彩色過濾之一速率成比例之一速率輸出彩色同步信號。
  8. 如請求項7所述之投射電視，更包含：一轉速感測裝置，耦合至該交替極化濾波器，供量測該交替極化濾波器之一頻率，且供輸出具有與該量測頻率成比例之一頻率的速率信號。
  9. 如請求項8所述之投射電視，更包含：一相位及頻率控制器電路，耦合至該多重彩色偵測器及該轉速感測裝置，供接收該彩色同步信號及該速率信號兩者，並供輸出具有與在該彩色同步信號及該速率信號之同步化中之一差異成比例之一電壓的一電壓信號。
  10. 如請求項9所述之投射電視，更包含：一濾波器控制裝置，耦合至該交替極化濾波器及該相位及頻率控制器電路，供控制該交替濾波器之該交替速率，以回應該電壓信號，供降低在該同步信號及該速率信號之同步化中的該差異。
  11. 如請求項10所述之投射電視，其中該交替極化濾波器包含具有複數個極化面向的一旋轉濾波輪，且其中該濾波器控 制裝置包含耦合至該濾波輪以旋轉該濾波輪之一馬達，以及一馬達控制器，供接收該電壓信號並控制該馬達之一速率以回應該電壓信號。
  12. 一種在一投射裝置之光輸出中擷取同步資訊之方法，包含以下步驟：接收包含複數個影像流之影像資料，每一該影像流包含椱數個訊框；以一光源投射器投射由該影像資料產生之一影像至一可觀賞螢幕，其中該投射步驟包含以一預選彩色濾波器頻率，依序地透過複數個濾波器顏色而彩色過濾該影像流之每一訊框，以及交替來自每一該影像流之訊框投射；透過一第一角度極化濾波器，過濾投射自該影像流中之一第一個影像流的訊框；以及透過一第二角度極化濾波器，過濾投射自該影像流中之一第二個影像流的訊框。
  13. 如請求項12所述之方法，更包含以下步驟：針對一觀賞者的一眼睛，透過另一第二角度極化濾波器，過濾來自該影像流中之該第一個影像流的訊框；以及針對該觀賞者的另一眼睛，透過另一第一角度極化濾波器，過濾來自該影像流中之該第二個影像流的訊框。
  14. 如請求項12所述之方法，其中該接收步驟包含從每一該複數個影像流，交替地接收一連串訊框。
  15. 如請求項13所述之方法，其中所有該過濾步驟之組合包含僅自該觀賞者的一眼交替地阻擋該所投射影像資料。
  16. 如請求項12所述之方法，其中過濾來自該第一個影像流的訊框之該步驟包含偵測該彩色濾波器頻率，且同步化過濾來自該第一個影像流的訊框之該步驟。
  17. 如請求項16所述之方法，其中過濾來自該第一個影像流的訊框以及過濾來自該第二個影像流的訊框之該步驟包含啟動以該彩色濾波器頻率而同步化之一過濾機制，該過濾機制交替地將該第一角度極化濾波器及該第二角度極化濾波器置於該所投射影像資料之路徑中。
  18. 如請求項16所述之方法，其中啟動一過濾機制之該步驟包含旋轉一極化濾波輪於該所投射影像資料之該路徑中，其中該極化濾波輪提供該第一角度極化濾波器及該第二角度極化濾波器。
  19. 如請求項16所述之方法，其中偵測該彩色濾波器頻率之該步驟包含當每一該濾波器顏色目前正過濾該影像流之每一 訊框時偵測。
  20. 如請求項19所述之方法，其中當每一該濾波器顏色目前正過濾該影像流之每一訊框時偵測之該步驟包含放置複數個電子光彩色敏感裝置於該光投射影像之該路徑中，且輸出一對應信號。
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