TWI441510B - 用於立體顯示器中重影之光學補償 - Google Patents

用於立體顯示器中重影之光學補償 Download PDF

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Description

用於立體顯示器中重影之光學補償
本發明係關於立體顯示器及顯示立體影像之方法。
此申請案主張2009年8月5日申請的美國臨時專利申請案第61/273,544號「Optical Compensation For Ghosting In Stereoscopic Displays」之申請日之權利，其全文為所有目的以引用之方式併入此文中。
立體顯示器系統係經設想向檢視者各別的左右眼遞送一離散之左眼影像及一離散之右眼影像。然而，許多諸如視訊監視器或投影螢幕的單螢幕顯示器在用於立體顯示時展現出串擾，其中各個眼睛不僅接收為其準備的影像，亦接收為另一個眼睛準備的處於一降低強度的影像。此導致「重影」，此處各個眼睛在該顯示器上看到物體以及在該物體附近之一模糊複本。
重影補償系統可計算經投射以便被各個眼睛觀看的一對補償影像。用於左眼的補償影像等於為左眼準備之影像減去為右眼準備的影像之一按比例調整強度(intensity-scaled)版本，且反之亦然。該按比例調整強度之量大約等於串擾之量。
因此，在具有一串擾c、左眼影像L及右眼影像R的一系統中，該左眼之補償影像L'等於L-cR且該右眼之補償影像R'等於R-cL。
當該等補償影像L'在存在串擾的情況下被投射以便被分別的眼睛觀看時，可被左眼感知的係L'+cR'或(L-cR)+c(R-cL)，其大約為(1-c2 )L。換言之，這係不具有來自該右眼影像之重影的一影像。與之相似，當該等補償影像R'在存在串擾的情況下經投射以便被分別之眼睛觀看時，該右眼可感知的係R'+cL'或(R-cL)+c(L-cR)，其大約為(1-c2 )R。
諸如由Cowan等人描述於題為「Ghost-Compensation for Improved Stereoscopic Projection」之美國專利申請公開案第20060268104號中之系統的系統，該等補償影像可被預先計算並儲存以便在稍後播放，或者可在非補償影像的播放期間即時計算。
預先計算該等補償影像的缺點在於不同的立體顯示系統可展現不同的串擾值，在此情況下適於一立體顯示器的預先計算補償影像並不適於另一個顯示器。此產生一存貨控制(inventory control)問題，其中一顯示系統之操作者須獲取一為正確串擾值準備的顯示之版本。
雖然一即時重影補償系統可經組態以吻合立體顯示器之串擾，但對於涉及高解析度、高圖框率、非線性編碼或加密之一者或多者的系統來說，解密、變換、圖框緩衝器、陣列數學、逆變換、再加密等之成本及複雜性係可觀的。此一系統之延時可影響一顯示之語音同步。與內容相關的安全要求需要額外的解密及加密金鑰，其須被清查、追蹤及管理。
因此，顯然需要一種重影補償系統，該系統係即時的但無需任何額外的變換或加密步驟。亦需要此系統補償較大範圍的串擾值。
本發明提供一種降低立體顯示器中串擾的方法，其包括如下步驟：提供用於顯示的一第一第一眼影像、該第一第一眼影像之一反轉影像、用於顯示的一第一另一眼影像及該第一另一眼影像之一反轉影像；在第一時間間隔期間向一第一眼顯示該第一第一眼影像；在一第二時間間隔期間向另一眼顯示該第一第一眼影像之反轉影像，該第二時間間隔短於該第一時間間隔；在一第三時間間隔期間向該另一眼顯示該第一另一眼影像，該第三時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；及在一第四時間間隔期間向該第一眼顯示該第一另一眼影像之反轉影像，該第四時間間隔之持續時間與該第二時間間隔相同。該方法可進一步包括如下步驟：在一第五時間間隔期間向該第一眼顯示該第一第一眼影像，該第五時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；在一第六時間間隔期間向該另一眼顯示該第一第一眼影像之反轉影像，該第六時間間隔短於該第一時間間隔；在一第七時間間隔期間向該另一眼顯示該第一另一眼影像，該第七時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；在一第八時間間隔期間向該第一眼顯示該第一另一眼影像之反轉影像，該第八時間間隔之持續時間與該第二時間間隔相同。該方法可進一步包括顯示該等影像的附加步驟，其可協助最小化感知閃爍。
本發明亦提供一種可為一數位化微鏡顯示器(DMD)的顯示器，其包括：一視訊資料介面，其經調適以接收視訊資料並形成第一眼影像資料及一第二眼影像資料之單獨圖框；一圖框緩衝器構件，其經調適以從該視訊資料介面接收該影像資料並將其寫入至記憶體中；一影像補償器構件，其經調適以向對該第二眼影像資料反應的一第一眼產生用於顯示之經補償第二眼影像資料及向對該第一眼影像資料反應的一第二眼產生用於顯示之一經補償第一眼影像資料；以及一顯示控制器，其經調適以促使該第一眼影像資料及經補償之第二眼影像資料相繼顯示給該第一眼，然後促使該第二眼影像資料及經補償之第一眼影像資料相繼顯示給該第二眼。該顯示器可進一步包括一位移暫存器，其控制該顯示器之像素。該經補償之第一眼影像資料及該經補償之第二眼影像資料可分別為該第一眼影像資料及該第二眼影像資料之反轉強度資料。在一DMD的情況下，經輸出以便為該第一眼控制該等微鏡的資料可為該第一眼影像資料之一波形型樣及該第二眼影像資料之波形之一反轉形式；且經輸出以便為該第二眼控制該等微鏡的資料可為該第二眼影像資料之一波形型樣及該第一眼影像資料波形之一反轉形式。該顯示器可進一步經調適以便以一種交替方式一次以上地將該第一眼影像資料及經補償之第二眼影像資料組合閃現(flash)至該第一眼，並將該第二眼影像資料及經補償之第一眼影像資料組合閃現至該第二眼。在一DMD的情況下，經輸出以便為該第一眼控制微鏡的資料可為該第一眼影像資料之一波形型樣及該第二眼影像資料之波形之一反轉形式；經輸出以便為該第二眼控制微鏡的資料可為該第二眼影像資料之一波形型樣及該第一眼影像資料之波形之一反轉形式，且與該等微鏡相關的強度可回應於該等波形型樣並由具有一最高有效位元(most significant bit)、若干中間位元(intermediate bit)及一最低有效位元(least significant bit)的若干多位元二進位值表示。該顯示器可包括一平衡構件，其建立該第一眼影像資料及該第二眼影像資料被顯示之持續時間或強度分別與經補償第二眼影像資料及經補償第一眼影像資料之顯示持續時間及強度之一比率，其中該比率可大於1。
現在將以實例的方式並參考隨附圖式描述本發明。
現在將描述所揭示的實施例並應用於具有非零串擾的立體顯示器。總體而言，本發明藉由：在一第一時間間隔(例如1/48秒之80%)顯示為左眼準備的一影像並在一第二時間間隔(例如1/48秒之20%)顯示為右眼準備的一影像之一反轉影像，以便被一觀察者之左眼接收；以及在實質上等於該第一時間間隔的一第三時間間隔顯示為右眼準備的影像並在實質上等於該第二時間間隔的一第四時間間隔顯示為左眼準備的影像之一反轉影像，以便被一觀察者之右眼接收，而提供降低的重影感知。較佳地係該第二時間間隔與該第一時間間隔之比率等於串擾量(即，就此例而言，20:80=25%的串擾)。
總體而言，本發明可應用於在左眼及右眼影像之間具有串擾的電控立體顯示系統。
本發明可與自動立體顯示器(例如具有一透鏡螢幕的一視訊監視器)及需要觀看者在觀察該監視器或投影螢幕時帶上眼鏡的立體顯示系統一同工作。在需要眼鏡的系統之情況下，本發明可與線性或圓形偏光眼鏡、主動快門眼鏡、互補色眼鏡及梳狀濾光眼鏡一同工作。
此等顯示系統可包括一視訊監視器或一投影螢幕。在具有一投影螢幕之系統的情況下，該顯示系統可包括一個或多個投影機。
可使用一發光二極體(LED)陣列、液晶顯示(LCD)面板、電漿顯示器、可變形微鏡裝置(DMD)、掃描雷射、陰極射線管(CRT)或其他此類電控影像形成裝置形成影像。
可藉由下列方式而產生彩色影像：循序產生各個原色(例如紅、綠及藍)之一單色影像；或提供具有各個原色之像素的一整合式陣列(例如具有一彩色遮罩的CRT；或具有各個原色之單元的一電漿顯示器)；或藉由平行產生該等原色之各者的一單色影像，然後疊加該等影像以供一觀察者觀看(例如三槍視訊投影機或三晶片可變形鏡裝置投影機)。
在本文詳細描述的示例性較佳實施例中，立體顯示系統為一數位劇院投影機，其具有分離的紅、綠、及藍DMD成像器，例如基於由德州達拉斯市之德州儀器公司(Texas Instruments,Inc)研發並銷售之DLPTM 技術的成像器。利用諸如由加州Beverly Hills之Real-D Cinema銷售之Z-螢幕的電子可切換圓形偏光器而增強基於DMD之投影機，且提供具有相容圓形偏光透鏡的眼鏡(例如亦由Real-D Cinema提供之眼鏡)給觀眾。
該等實施例尤其可應用於循序顯示彩色分量的系統(例如利用一顏色輪以投射各個影像分量的單DMD晶片投影機)以及經由分離之投影機顯示左眼及右眼影像的系統，該等分離的投影機之各者具有一對應的靜態偏光器或用於為觀察者分離該等左眼及右眼影像的其他編碼器。
參考圖1，由投影系統100對視聽室110有用。較佳地係投影系統100包括一數位劇院伺服器102，該伺服器102經由連接103向數位投影機104提供一包括一系列左眼及右眼影像的立體節目。
在一替代實施例中，投影系統100可包括左眼及右眼影像之一立體視訊饋送，其可為直播(例如一體育廣播)或預錄(例如來自一立體DVD)，例如利用由加拿大魁北克蒙特利爾市之Sensio Technologies,Inc.,研發及銷售的SensioSD3-100實現。
在投影機104內，光源120被分色器122分割以便在對應的DMD成像器124、124'及124"上形成紅、綠及藍原色光。來自DMD成像器124、124'及124"的該等分量影像(其各者為對應的原色)被組合器126光學組合並引導透過透鏡106。舉例來說，分色器122將來自光源120的頻譜之一部份引導至成像器124作為主要源123。成像器124施加當前影像(左眼或右眼)之對應原色分量以產生被組合器126引導至透鏡106的空間編碼光125，使得當前影像在螢幕112上形成投影114。注意分色器122及組合器126一般被實施為稜鏡及色像分光鏡之一單一裝配件。
在透過該透鏡106交替投影左眼及右眼影像時，投影114在被投射至偏光保持螢幕112上之前藉由電可切換圓形偏光器108過濾。
提供眼鏡117給觀眾成員(例如觀察者116)。眼鏡117分別包括左眼及右眼透鏡118及119，其中各個透鏡具有與藉由電子偏光器108施加之偏光相容的一相反偏光。觀察者116觀看在螢幕112上的投影114。
藉由偏光器及/或編碼器108施加於投影114的左右眼影像之相反偏光須被螢幕112保持，使得該等左眼及右眼透鏡118及119可實質上分開該等左眼及右眼影像使得其僅被觀察者116之對應的左眼及右眼觀看。因此，觀眾利用其對應的左眼及右眼接收該等分離的左眼及右眼影像，且因此接收一立體顯示。
然而，偏光器108、118、119及該螢幕112並非完美。這導致左眼及右眼影像洩露至觀察者116相反的眼睛中。此洩露或串擾導致觀察者116感知立體顯示中之一重影。然而，對於為其目標眼產生一感知光度X的一影像，另一個相反的偏光影像產生較低的一感知光度c*X，其中「c」為串擾係數。「c」的一般值為5%至20%，取決於該實施例之技術及當前狀態(例如螢幕112或偏光器108清潔與否)。
已被使用的一種重影消除技術係顯示預處理的立體影像，該等立體影像具有一特定的預期c值之一嵌入式補償。在此技術中，被預處理的左眼影像L'藉由將該原始右眼影像R之強度值與c相乘並將該原始的左眼影像L減去該乘積而算出，即L'=L-(c*R)。與之相似，R'=R-(c*L)。此技術之一變體係由Lipscomb及Wooten揭示於「Reducing Crosstalk Between Stereoscopic Views」，此文發表於1994年的Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers(SPIE)第2177期中。Cowan等人在美國專利申請公開案第20060268104號中揭示各種用於產生此等預處理影像的方法及設備。
在本發明中，不必預處理該等立體影像。而是，未處理之左眼及右眼影像可被正常投影達其可被正常投影的時間之一部份。在可正常投影該等影像之時間的剩餘部份中，可投影對應的其他影像，但反轉其強度，即該影像之明亮部份為暗淡且該影像之暗淡部份為明亮。
參考圖2，其展示一較佳時序圖，其中箭頭200指示時間進行。左眼及右眼影像在連接103上的傳送210規律地發生，其中連續影像對之起點發生於顯示開始時間214、224及234，對應的最後期限213、223及233為該等顯示開始時間提供對應的設定時間215、225及235。
因此，一第一左眼影像211在最後期限213之前經由連接103發送至投影機104，且對應的第一右眼影像212亦在最後期限213之前經由與控制器130的一連接發送。
注意設定時間215、225及235非按比例且在許多實際實施例中歸因於影像處理管線的性質而可為相當大。在此等實施例中，延遲開始時間214、224及234將相對於時間線200進一步向下移動，但最後期限213、223及233可能不會。因此，設定時間215、225及235為了簡潔而在此圖式中展示得較小。
同樣方式，如同對應之第二右眼影像222，第二左眼影像221在不遲於最後期限223的時間被接收。與之類似，如同對應之第三右眼影像232，第三左眼影像231在不遲於最後期限233的時間被接收。
在此較佳實施例中，連接103可包括一雙高清析度串列數位介面(雙HD-SDI)，其中該兩個HD-SDI連結之一者專用於該等左眼影像，另一者專用於該等右眼影像，且該兩個連結實質上同步，會合於共同的最後期限213、223及233。在一替代實施例中，可經由連接103循序傳送對應的左眼及右眼影像，在此情況下該等傳送最後期限可應用於該等左眼及右眼影像對之後者的傳送。
立體投影時序250將閃現各個左眼影像一次或多次，較佳的係兩次或三次以最小化觀察者116之閃爍感知，且三次應使用在諸如視聽室110的劇院環境中。與左眼影像之各個閃現交替的係對應的右眼影像。
因此，藉由立體投影時序250，在由信號109命令編碼器108至由左眼觀看之狀態下顯示一第一左眼影像211之一第一閃現251。後續接著由信號109命令編碼器108至用於由右眼觀看的狀態，之後顯示一對應的第一右眼影像212之一第一閃現252。
在整個圖2中，在編碼器108被組態用於左眼時發生的這些閃現(例如閃現251、251'、253、253')被展現為具有一輕微的左偏移，而在編碼器108被組態用於右眼時發生的這些閃現(例如閃現252、252'、254、254')被展現具有一輕微的右偏移。圖2中的此偏移在此圖中僅為提醒讀者該編碼器108之設定何時係意欲選擇左眼及何時其正在選擇右眼的一個指示。
在第一左眼影像211的第一閃現251及第一右眼影像212的第一閃現252之後，左眼影像211之第二及第三閃現251'將與右眼影像212之第二及第三閃現252'交替，其中由信號109命令編碼器108改變為適當的狀態。
編碼器108在各個連續閃現之間改變狀態。較佳地係此狀態改變完全在切換時間238期間發生。在切換時間238期間，較佳地係不發生任何投影，因為在切換時間238期間的任何投影將產生一實質上提高的串擾位準，這係不理想的。此切換時間238應在每次該編碼器108改變狀態時發生。
隨後，第二左眼影像221之一第一閃現253在第二右眼影像222之一第一閃現254之後發生。之後，左眼影像221之第二及第三閃現253'與右眼影像222之第二及第三閃現254'交替，其全部具有發生於其間的的切換時間。對於第三左眼及右眼影像對231及232等繼續進行該等交替的閃現(未展示)。在整個立體投影時序250中，編碼器108從左眼編碼切換為右眼編碼並從右眼編碼切換回左眼編碼，如前述在各個切換時間238發生的轉變。
在立體投影時序250中，重影補償的使用需要左眼及右眼影像對211及212、221及222以及231及232包括如上述之預補償影像，或者需要被傳送至該投影機104的未補償影像在該等設定時間間隔215、225及235期間被處理使得該等補償影像可用於顯示。
為避免需要預補償影像或即時執行補償，展示具有重影補償260的立體投影時序。在此，投影一第一左眼影像211之一第一閃現261。如前，以圖2中之第一閃現261的左偏移指示經組態以便由觀察者116之左眼觀看的編碼器108。在一切換時間之後，編碼器108經組態以便由觀察者116之右眼觀看，且於一時間間隔期間顯示該第一左眼影像211之強度反轉之一第一閃現271。在無編碼器108之切換時，於一第二時間間隔期間顯示第一右眼影像212之一第一閃現262。在該第二時間間隔後，編碼器108被切換回左眼狀態，且在等待該切換時間之後，顯示該第一右眼影像212之強度反轉之一第一閃現272。
如果該第一時間間隔(閃現271之持續時間)與該第二時間間隔(閃現262之持續時間)的比例為「i」，則當觀察者116之左眼透過眼鏡117被整合該四個閃現261、271、262及272時，觀察者116感知L+c*R+c*i*(1-L)+i*(1-R)，其中L為閃現261，c*R為閃現262之串擾，c*i*(1-L)為閃現271之串擾，且i*(1-R)為閃現272。
如果選擇「i」等於c，則此為L+c*R+c2 -c2 L+c-c*R。
允許取消該c*R項且考慮在c為小時可忽略該等c2 項，觀察者116之感知大約為L+c。
藉由對稱計算及假設，觀察者116透過其右眼感知R+c*L+c2 *(1-R)+c*(1-L)，其中R為閃現262，c*L為閃現261之串擾，c2 *(1-R)為閃現272之串擾，且c*(1-L)為閃現271，其大約為R+c。
這相當於一完全的重影補償，其代價為使該顯示器之黑色位準相對於該等影像之最大亮度提高c。較佳的係具有較低串擾值的立體系統，因為黑色位準的提高被最小化。
如果該第一時間間隔與該第二時間間隔的比率被減小，黑色位準的提高亦以適當的比例減小。在一些情況下這係較佳的，雖然未能實現完全的串擾消除。
在該四個閃現261、262、271及272之後繼續循環。繼經編碼用於左眼的第一左眼影像211之第二及第三閃現261'之後接著經編碼用於右眼的第一左眼影像211之反像之第二及第三閃現271'。然後，亦經編碼用於右眼的第一右眼影像212之第二及第三閃現262'被閃現，隨後接著經編碼用於左眼的第一右眼影像212之反像的第二及第三閃現272'。
在編碼器108仍處於向觀察者116之左眼顯示的狀態下，顯示第二左眼影像221之第一閃現263。由信號109命令編碼器108至呈現用於右眼觀看的狀態，然後顯示第二左眼影像221之反像的第一閃現273，隨後接著第二左眼影像222之第一閃現264。信號109指示編碼器108回到用於左眼觀看的狀態，且顯示第二左眼影像222之反像之第一閃現274。
在編碼器108處於左眼狀態情況下顯示第二左眼影像221之第二及第三閃現263'。在編碼器108處於右眼狀態情況下顯示第二左眼影像221之反像之第二及第三閃現273'。在編碼器108處於右眼狀態情況下顯示第二右眼影像222之第二及第三閃現264'。在編碼器108處於左眼狀態情況下顯示第二右眼影像222之反像的第二及第三閃現274'。
在另一實施例中，舉例來說在存在兩個投影機104的組態中，在第一左眼影像211的第一閃現261及第一右眼影像212的第一閃現262可同時發生，其中各個投影機104經組態以便透過左眼及右眼透鏡118及119之一者專有地向觀察者116投影。隨後，該等反像影像之第一閃現271及272之各者同時發生。注意對於此雙投影機組態，各個投影機須接收該左眼及右眼影像211及212兩者：一個被正常投影，另一個被反像投影。
在一相關實施例中，各個投影機可透過透鏡118及119之任一者選擇性地向觀察者116投影。在此，各個投影機僅接收影像211及212之一者，並向觀察者116之一眼投影非反像影像，向另一眼投影反像影像。
在再另一實施例中，一單一投影機可同時向各個眼睛投影不同影像，例如Sony SRX-R220 4K單投影機系統，其具有諸如LKRL-A002的一雙透鏡3D配接器，該兩者皆由美國加州聖地牙哥市的Sony Electronics,Inc.銷售，在該系統中各個成像器之一分離部份專用於向左眼及右眼透鏡118及119之一者或另一者投影。在此情況下，該成像器之透過左眼透鏡118投影供觀察者116觀看之左眼影像211的部份亦被用於投影右眼反像212。
圖3以一種不同方式描述重影補償處理程序300。在本發明中，該重影補償處理程序300在步驟302時隨顯示器被啟動而開始，例如燈120被點亮且投影機104被設定為一立體操作模式。在第一左眼影像獲取步驟304時，一第一左眼影像211被獲取並在必要時解碼以便準備用於顯示。
在設定左眼步驟306，將編碼器308置於向觀察者116之左眼顯示的狀態中。較佳地，編碼器308在切換狀態時不發生顯示。
在顯示左眼影像步驟308中，當前就緒的左眼影像顯示給該觀察者116之左眼達一第一時間間隔。
在設定右眼影像步驟310中，編碼器308被置於向觀察者116之右眼顯示的狀態中。再一次，較佳地編碼器308在切換狀態時不發生顯示。
在顯示左眼反像步驟312中，將當前左眼影像之一強度反轉顯示給該觀察者116之右眼達一第二時間間隔。
在右眼影像獲取步驟314中，對應於當前左眼影像(例如211)的右眼影像(例如212)被獲取並在必要時解碼以便準備顯示。
在顯示右眼影像步驟316中，將當前的右眼影像顯示給觀察者116之右眼達一第三時間間隔。
在設定左眼影像步驟318中，編碼器308被置於向觀察者116之左眼顯示的狀態中。較佳地，編碼器308在切換狀態時不發生顯示。
在顯示右眼反像步驟320中，將當前右眼影像之一強度反轉顯示給觀察者116之左眼達一第四時間間隔。
在決定步驟322中，將測定是否存在待顯示的更多立體影像。若是，立體顯示處理程序300在步驟324繼續。如否，處理程序300在完成步驟326結束，在該步驟期間投影機104可被設定為一非立體模式，或者可被關閉。
如果存在更多待顯示立體影像，則在下一個左眼影像獲取步驟324中，下一個左眼影像(例如221)被獲取並在必要時解碼以便準備顯示。
處理程序300藉由迴圈回到顯示左眼影像步驟308而繼續。
較佳地，該第一時間間隔及該第三時間間隔具有相同長度。較佳地，該第二時間間隔及該第四時間間隔具有相同長度。對於完整的重影補償，該第二時間間隔與該第一時間間隔的比率應等於或相當於串擾係數c。與之相似，該第四時間間隔與第三時間間隔之比率應等於或相當於c。應指出的係相對於時間間隔，當其等時間間隔被表達為「相同」時，其意在包含該等值在產生理想效果的持續時間期間實質上相同的情況。
如果串擾在投影114上按區域變化，不管係由於編碼器108、螢幕112或眼鏡117之物理特徵，該等第一、第二、第三及第四時間間隔亦可按區域變化(未展示)，雖然較佳的係在任何區域中該該第一時間間隔及該第四時間間隔的總和等於該第二時間間隔及該第三時間間隔的總和且直接在編碼器108之一轉變之前(即，直接在切換時間238之前)的該等時間間隔結束在所有區域中同時發生。與之相似，直接在編碼器108之一轉變之後(即，直接在切換時間238之後)的該等時間間隔開始在所有區域中同時發生。
注意對於先前描述的這些實施例，其中左眼及右眼影像211及212可被同時投影，一替代版本的重影補償處理程序300(未展示)將同時執行步驟310及316，並同時執行步驟312及320。取決於投影機組態，投影機之眼睛選擇步驟310及318可同時或不同時(例如當一投影機或該成像器之一部份被專用於向一單一眼睛投影時)發生。
圖4展示用於DMD 124之一單像素鏡之控制信號的波形。為此描述之目的，該像素之強度被考慮為以一4位元二進位值控制，範圍從代表黑的0000b到代表白的1111b。一1000b的值大約為50%灰。
對於DMD 124之單獨像素，在當前影像中，該當前值400為10，或者以一4位元二進位值表示為1010b。值400中四個位元的各者被單獨指定為b0、b1、b2及b3，其中b0為最低有效位元(LSB)404，且b3為最高有效位元(MSB)402。
由於一DMD鏡為二元裝置(例如開啟或關閉)，為顯示除完全開啟(1111b)或完全關閉(0000b)之外的一強度，將控制波形調變作用時間循環。LSB 404(b0)以最短的時間量 (如時間間隔410)建立該鏡之狀態。下一個最高有效位元(b1)以長度為時間間隔410兩倍的一時間量(例如時間間隔411)建立該鏡之狀態。下一個最高有效位元(b2)以比b1控制之時間量長兩倍的一時間量(例如時間間隔412)建立該鏡之狀態。MSB 402(b3)再次以比b2控制之時間量長兩倍的一時間量(例如時間間隔413)建立該鏡之狀態。利用此方式，各個位元具有為下一個較低位元兩倍的有效度及為上一個更高位元之一半的有效度。
因此，在顯示像素值400時，一單像素鏡之控制信號將類似於波形406，其中控制信號位準在時間間隔413為高，對應於b3=1，在時間間隔412為低(對應於b2=0)，在時間間隔411再次為高(因為b1=1)，且在時間間隔410再次為低(因為b0=0)。在一些DMD實施方式中，在一設定時間間隔418期間各個鏡之控制信號可被設定為零以便不影響該影像。該波形406可重複，只要像素值400合適，如上述。
在一些實施例中，為防止長時間間隔(例如413)產生可被觀察者116觀察到的一閃爍，具有更大有效度的單獨位元之控制可分佈於若干較短的時間間隔。(例如，替代於一單一時間間隔413(其係由LSB 404(b0)控制之時間間隔410持續時間的8倍)控制該鏡之MSB 402(b3)，MSB 402(b3)可於8個時間間隔(未展示)控制該鏡，該8個時間間隔的持續時間相同於以LSB 404(b0)控制之時間間隔410，)或者可於4個時間間隔(未展示)控制該鏡，該4個時間間隔的持續時間為以LSB 404(b0)控制之時間間隔410的兩倍。此用以防止閃爍之假 影的作用時間循環控制重分佈係理想的，但出於簡潔性的原因未展示於該等圖式中。
當需顯示一影像之一強度反轉時，反轉該像素值400以形成反轉像素值420。在顯示反轉像素值420時，MSB 402(b3)被其補數MSB 422(~b3)替代，其後每個位元皆如此直到LSB 404(b0)被其補數LSB 424(~b0)替代。結果係該控制波形426幾乎為波形406之互補，惟在設定時間間隔438與時間間隔418中一樣為零除外。因此，在顯示反轉像素值420時，一單像素鏡之控制信號將類似於波形426，其中該控制信號位準在時間間隔433為低(對應於~b3=0)，在時間間隔432時為高(對應於~b2=1)，在時間間隔431再次為低(因為~b1=0)，在時間間隔430為高(因為~b0=1)。如同前面，波形426可重複，只要反轉像素值420合適，如前述。
參考圖5，圖中展示與一DMD顯示器之較佳使用關聯的一控制元件130之一較佳實施例。
原色光射線123照射於DMD成像器124之單獨的像素鏡502及512上。像素鏡502處於關閉狀態並產生導向於一束集堆的光123之反射503，因此反射503不會導致螢幕112上的光。
然而，像素鏡512處於開啟狀態，且照射處於開啟狀態之像素鏡的光123之反射125經引導穿過組合器126並最終穿過透鏡106並作為被顯示於螢幕112上的投影影像114。
微鏡502及512分別被載座504及514樞轉固持，並分別處於鏡驅動器506及516的控制之下。DMD成像器微鏡的控制 由驅動器電路執行。在此描述中，鏡驅動器506受控於來自成像器列位移暫存器520的輸出508，該輸出因本圖之目的載送一為0的控制值，促使該等鏡驅動器506將對應的微鏡502設定至一關閉位置。鏡驅動器516受控於來自位移暫存器520的輸出518，且因當前圖式的目的運送一為1的控制值，促使該鏡驅動器516將對應的微鏡512設定至一開啟位置。
成像器列位移暫存器520具有如下輸入：待移入的資料被呈現於資料輸入522。時脈信號524用信號通知位移暫存器520接收當前資料並移動整個暫存器520。然而，在資料輸出啟用信號526被確證之前不更新輸出508及518。這允許一整列的鏡設定能被連續移入暫存器520而不修改鏡502及512當前的狀態。當資料輸出啟用信號526被確證時，鏡驅動器506及516可同時更新該列中的所有鏡。
資料輸出518在微鏡512代表具有一強度值400的一像素時具有相似於波形406的一波形。資料輸出518在反轉強度值420被顯示時具有相似於波形426的一波形。
在此，有用的係跳至該控制器130管線之另一端，以論述如何獲得這些波形。
視訊資料介面550透過連接103接收一視訊信號。視訊資料介面執行在原生色彩空間中形成分離圖框左眼及右眼影像資料所需之任何視訊信號操控及該等DMD成像器124、124'及124"之近線性回應。
由視訊資料介面550產生的影像資料之所得圖框被儲存於圖框緩衝器540中。
較佳地係圖框緩衝器為多埠，使得顯示控制530可從圖框緩衝器540讀取且視訊資料介面550可同時寫入至圖框緩衝器而不會相互干擾。
較佳地係圖框緩衝器540為雙重緩衝，使得當被視訊資料介面550目前寫入的影像仍未完整時，顯示控制530可存取完整的緊接在前之影像。這允許沒有關於如何及何時寫入影像至圖框緩衝器540中之假影的影像之顯示。
較佳地係圖框緩衝器540為立體的，意即能同時為左眼及右眼維持分離影像，使得當重新閃現影像對(例如將第二及第三閃現251'與第二及第三閃現252'交替)時視訊資料介面550無需藉由重新進行任何影像操控而重新填入圖框緩衝器540。
視訊資料介面550透過控制線556定址並寫入圖框緩衝器540中的記憶體，並透過資料線558發送資料至圖框緩衝器540。
顯示控制530透過控制線536定址並讀取圖框緩衝器540中的記憶體，並透過資料線538從圖框緩衝器540接收資料。
對於各個原色、由DMD 124顯示的各個像素列(僅展示一列之一部份)及像素值中的各個位元，顯示控制530根據顯示處理程序300(例如在步驟308)從當前將被顯示的左眼或右眼影像中選擇。舉例來說，緊接在在時間間隔413之前，顯示控制530為所有在當前左眼影像中由位移暫存器520控制的所有像素選擇MSB(b3)，並在資料輸出532上將其等串列地輸出。由於該左眼影像將被顯示，用於編碼器108之控制信號109被設定至左眼。由於該時間間隔413並非一反轉強度時間間隔，反轉控制線534保持為低。因此，至位移暫存器520的資料輸入522將沿循來自顯示控制530之資料輸出532，因為在反轉控制線534保持為低時，「互斥或」閘535將充當一非反轉緩衝器。
在各個經選擇之位元被顯示控制530選擇並呈現於資料輸出532上後，且足夠時間被允許用於「互斥或」閘535之傳播延遲及位移暫存器520之資料輸入522之設定時間，顯示控制530以時脈信號命令線524以引起位移暫存器520獲取該位元。在當前影像及列之最終位元以時脈信號發送至位移暫存器520中後，顯示控制530可剛好在時間間隔413開始時確證該啟用輸出線526，藉此所有該等MSB(b3)被寫入至其等對應的鏡中。這可在DMD 124的所有列中同時發生或者若需要限制瞬間的電力消耗時循序發生。
一相似的程序可在波形406之各個時間間隔(例如時間間隔412)之前立即發生，其中所有下一個最高有效位元(b2)被選擇並以時脈信號發送至位移暫存器520中。藉由此機制，每個微鏡可受控於儲存於圖框緩衝器540中的對應像素值之位元。
當待顯示一強度反轉影像時，根據該處理程序300(例如步驟312)，使用一相似的方法，例外為，由於需要互補位元(例如~b3)，反轉控制線534被設定為高。在其為真時，「互斥或」閘535將充當一反轉緩衝器，且在不改變來自圖框緩衝器540由顯示控制530存取的任何值的情況下，被發送至鏡驅動器506及516的個別位元將被反轉。
編碼器108之控制線109在處理程序330需要時更新。在步驟310的情況下，控制線109將命令編碼器108向右眼顯示。
本發明的許多替代實施例可被考慮。舉例來說，可由一除「互斥或」閘535之外的機制執行位元之反轉。例如，圖框緩衝器讀取控制線536可包含一反轉控制信號(未展示)，或顯示控制530可內部地反轉該等位元。如果一顯示系統在各個像素使用一類比電壓以設定其值，可使用一類比反轉緩衝器(未展示)，或一數位值之位元可在被一數位轉類比轉換器轉換之前反轉並提供至類比像素驅動器。
此外，應指出本發明包含一種影像強度反轉裝置或影像補償器裝置，其產生明顯不同的反像影像或補償影像。此外，該等反像影像可在一裝置中一些點之任一者處發生，該等點包含：a)當資料被提供至影像緩衝器時(其為對頻寬之浪費)；b)當影像緩衝器中之資料可就地反轉時(其為對處理之浪費)；c)當一經複製之反像影像被放置於一第二緩衝器時(其為對硬體之浪費)；d)當資料在其被讀取時被反轉時(其具有一些極佳的精確度調諧能力，尤其係如果在影像資料及光輸出之間存在一些類型的非線性關係)；e)當資料被反轉為在成像器之資料時(其假定影像資料及光輸出之間之一線性關係)；f)當資料在成像器內被反轉時(例如藉由所展示並為較佳的「互斥或」閘，因為硬體及控制係絕對最小的)，或g)當使用一控制信號使得存在至成像器之控制信號的反轉(即翻轉在一DMD成像器內之一些遞色演算法(dither algorithm)的意義)。
此外，雖然本發明透過一系列實施例而被描述，應理解具體特徵可以一種不同順序組合、分離或執行。舉例來說，已被描述為以複數個步驟或藉由複數個組件執行的特徵可以一單一步驟或藉由一單一組件執行。
100．．．投影系統
102．．．數位劇院伺服器
103．．．連接
104．．．投影機
106．．．透鏡
108．．．偏光器/編碼器
109．．．信號
110．．．視聽室
112．．．螢幕
114．．．投影
116．．．觀察者
118．．．左眼透鏡/偏光器
119．．．右眼透鏡/偏光器
120．．．光源
122．．．分色器
123．．．原色光射線
124．．．DMD影像裝置
124'．．．DMD影像裝置
124"．．．DMD影像裝置
125．．．編碼光
126．．．組合器
200．．．時間線
210．．．傳送
211．．．第一左眼影像
212．．．第一右眼影像
213．．．最後期限
214．．．顯示開始時間
215．．．設定時間
221．．．第二左眼影像
222．．．第二右眼影像
223．．．最後期限
224．．．顯示開始時間
225．．．設定時間
231．．．第三左眼影像
232．．．第三右眼影像
233．．．最後期限
234．．．顯示開始時間
235．．．設定時間
238．．．切換時間
250．．．立體投影時序
251．．．第一閃現
251'．．．第二及第三閃現
252．．．第一閃現
252'．．．第二及第三閃現
253．．．第一閃現
253'．．．第二及第三閃現
254．．．第一閃現
254'．．．第二及第三閃現
260．．．重影補償
261．．．第一閃現
261'．．．第二及第三閃現
262．．．第一閃現
262'．．．第二及第三閃現
263．．．第一閃現
263'．．．第二及第三閃現
264．．．第一閃現
264'．．．第二及第三閃現
272．．．第一閃現
272'．．．第二及第三閃現
273．．．第一閃現
273'．．．第二及第三閃現
274．．．第一閃現
274'．．．第二及第三閃現
300．．．處理程序
400．．．當前值
402．．．最高有效位元
404．．．最低有效位元
406．．．波形
410．．．時間間隔
411．．．時間間隔
412．．．時間間隔
413．．．時間間隔
418．．．設定時間間隔
420．．．反轉像素值/反轉強度值
422．．．補數最高有效位元
424．．．補數最低有效位元
426．．．波形
430．．．時間間隔
431．．．時間間隔
432．．．時間間隔
433．．．時間間隔
438．．．設定時間間隔
502．．．像素鏡
503．．．反射
504．．．載座
506．．．鏡驅動器
508．．．輸出
512．．．像素鏡
514．．．載座
516．．．鏡驅動器
518．．．輸出
522．．．資料輸入
524．．．時脈信號
526．．．資料輸出啟用信號
530．．．顯示控制
532．．．資料輸出
534．．．反轉控制線
535．．．「互斥或」閘
538．．．資料線
540．．．圖框緩衝器
550．．．視訊資料介面
556．．．控制線
558．．．資料線
圖1為本發明之一示例性顯示系統，其使用一具有串擾的數位劇院投影系統，該系統向戲院觀眾顯示立體影像及該等影像之反像以消除重影；
圖2係一時序圖，其展示立體影像之接收及向一觀察者之左眼及右眼顯示影像及該等影像之反像之間的較佳關係；
圖3為藉由向一觀察者顯示立體影像及該等影像之反像而消除重影的處理程序之一流程圖；
圖4為與一單一像素關聯的一信號圖，在較佳實施例中該信號圖為數位的；及
圖5為用於顯示立體影像及該等影像之反像以消除重影的一控制系統及顯示元件之一方塊圖。
200．．．時間線
210．．．傳送
211．．．第一左眼影像
212．．．第一右眼影像
213．．．最後期限
214．．．顯示開始時間
215．．．設定時間
221．．．第二左眼影像
222．．．第二右眼影像
223．．．最後期限
224．．．顯示開始時間
225．．．設定時間
231．．．第三左眼影像
232．．．第三右眼影像
233．．．最後期限
234．．．顯示開始時間
235．．．設定時間
238．．．切換時間
250．．．立體投影時序
251．．．第一閃現
251'．．．第二及第三閃現
252．．．第一閃現
252'．．．第二及第三閃現
253．．．第一閃現
253'．．．第二及第三閃現
254．．．第一閃現
254'．．．第二及第三閃現
260．．．重影補償
261．．．第一閃現
261'．．．第二及第三閃現
262．．．第一閃現
262'．．．第二及第三閃現
263．．．第一閃現
263'．．．第二及第三閃現
264．．．第一閃現
264'．．．第二及第三閃現
271．．．第一閃現
271'．．．第二及第三閃現
272．．．第一閃現
272'．．．第二及第三閃現
273．．．第一閃現
273'．．．第二及第三閃現
274．．．第一閃現
274'．．．第二及第三閃現

Claims (20)

  1. 一種在立體顯示器中光學補償之方法，其包括如下步驟：提供用於顯示的一第一第一眼影像、該第一第一眼影像之一反像、用於顯示的一第一另一眼影像以及該第一另一眼影像之一反像；在一第一時間間隔期間向一第一眼顯示該第一第一眼影像；在一第二時間間隔期間向另一眼顯示該第一第一眼影像之反像，該第二時間間隔短於該第一時間間隔；在一第三時間間隔期間向該另一眼顯示該第一另一眼影像，該第三時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；及在一第四時間間隔期間向該第一眼顯示該第一另一眼影像之反像，該第四時間間隔之持續時間與該第二時間間隔相同。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括如下步驟：在一第五時間間隔期間向該第一眼顯示該第一第一眼影像，該第五時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；在一第六時間間隔期間向該另一眼顯示該第一第一眼影像之反像，該第六時間間隔短於該第一時間間隔；在一第七時間間隔期間向該另一眼顯示該第一另一眼影像，該第七時間間隔的持續時間與該第一時間間隔相 同；及在一第八時間間隔期間向該第一眼顯示該第一另一眼影像之反像，該第八時間間隔的持續時間與該第二時間間隔相同。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包括如下步驟：在一第九時間間隔期間向該第一眼顯示該第一第一眼影像，該第九時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；在一第十時間間隔期間向該另一眼顯示該第一第一眼影像之反像，該第十時間間隔短於該第二時間間隔；在一第十一時間間隔期間向該另一眼顯示該第一另一眼影像，該第十一時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；及在一第十二時間間隔期間向該第一眼顯示該第一另一眼影像之反像，該第十二時間間隔之持續時間與該第二時間間隔相同。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包括如下步驟：提供用於顯示的一第二第一眼影像、該第二第一眼影像之一反像、用於顯示的一第二另一眼影像以及該第二另一眼影像之一反像；在一第十三時間間隔期間向該第一眼顯示該第二第一眼影像，該第十三時間間隔之持續時間與該第一時間間隔相同；在一第十四時間間隔期間向該另一眼顯示該第二第一 眼影像之反像，該第十四時間間隔短於該第二時間間隔；在一第十五時間間隔期間向該另一眼顯示該第二另一眼影像，該第十五時間間隔之持續時間與第一時間間隔相同；及在一第十六時間間隔(274)期間向該第一眼顯示該第二另一眼影像之反像，該第十六時間間隔之持續時間與該第二時間間隔相同。
  5. 一種顯示器，其包括：視訊資料介面，其經調適以接收視訊資料並形成第一眼影像資料及第二眼影像資料的獨立圖框，緩衝器，其經調適以從該視訊資料介面接收影像資料並將該影像資料寫入至記憶體中；影像補償器，其經調適以向對該第二眼影像資料反應的一第一眼產生用於顯示的一經補償第二眼影像資料並向對該第一眼影像資料反應的一第二眼產生用於顯示的一經補償第一眼影像資料；及顯示控制器，其經調適以促使該第一眼影像資料及該經補償之第二眼影像資料依次顯示給該第一眼，然後促使該第二眼影像資料及該經補償之第一眼影像資料依次顯示給該第二眼。
  6. 如請求項5之顯示器，其進一步包括控制該顯示器之像素的一位移暫存器。
  7. 如請求項5之顯示器，其中該經補償之第一眼影像資料 及該經補償之第二眼影像資料分別為該第一眼影像資料及該第二眼影像資料之反轉強度資料。
  8. 如請求項5之顯示器，其中該顯示器為一數位微鏡裝置。
  9. 如請求項8之顯示器，其中經輸出以便為該第一眼控制該等微鏡的資料為該第一眼影像資料之一波形型樣及該第二眼影像資料之一波形之一反轉形式；且經輸出以便為該第二眼控制該等微鏡的資料為該第二眼影像資料之一波形型樣及該第一眼影像資料之波形之一反轉形式。
  10. 如請求項5之顯示器，其中該顯示器經調適以用一交替方式一次以上地將該第一眼影像資料及該經補償之第二眼影像資料組合閃現至該第一眼並將該第二眼影像資料及該經補償之第一眼影像資料組合閃現至該第二眼。
  11. 如請求項5之顯示器，其中該顯示器經調適以用一交替方式一次以上地將該第一眼影像資料及該經補償之第二眼影像資料組合閃現至該第一眼並將該第二眼影像資料及該經補償之第一眼影像資料組合閃現至該第二眼，其中該經補償之第一眼影像資料及該經補償之第二眼影像資料分別為該第一眼影像資料及該第二眼影像資料之反轉強度資料。
  12. 如請求項9之顯示器，其中該顯示器經調適以用一交替方式一次以上地將該第一 眼影像資料及該經補償之第二眼影像資料組合閃現至該第一眼並將該第二眼影像資料及該經補償之第一眼影像資料組合閃現至該第二眼；且該經補償之第一眼影像資料及該經補償之第二眼影像資料分別為該第一眼影像資料及該第二眼影像資料之反轉強度資料。
  13. 如請求項8之顯示器，其中經輸出以便為該第一眼控制該等微鏡的資料為該第一眼影像資料之一波形型樣及該第二眼影像資料之一波形之一反轉形式；且經輸出以便為該第二眼控制該等微鏡的資料為該第二眼影像資料之一波形型樣及該第一眼影像資料之波形之一反轉形式；且與該等微鏡相關的強度回應於該等波形型樣並藉由具有一最高有效位元、中間位元及一最低有效位元的多位元二進位值表達。
  14. 如請求項5之顯示器，其進一步包括一平衡構件，該平衡構件建立該第一眼影像資料及該第二眼影像資料被顯示之持續時間或強度分別與該經補償之第二影像資料及經補償之第一眼影像資料被顯示之持續時間及強度的一比率。
  15. 一種在立體顯示器中光學補償之方法，其包括如下步驟：提供一第一第一眼影像、該第一第一眼影像之一反 像、一第一另一眼影像以及該第一另一眼影像之一反像；在一單圖框閃現序列期間顯示該等影像之各者至少一次，其中該第一第一眼影像顯示給一第一眼，該第一第一眼影像之反像顯示給另一眼，該第一另一眼影像顯示給該另一眼，該第一另一眼影像之反像顯示給該第一眼；藉此藉由該等反像之一者而減少來自另一眼影像的由該等眼之一者感知之串擾。
  16. 如請求項15之方法，其包括如下步驟：同時顯示該等反像。
  17. 如請求項15之方法，其包括如下步驟：在一單圖框閃現序列期間一次以上顯示該等反像或眼影像之至少一者。
  18. 一種在立體顯示器中光學補償之方法，其包括如下步驟：提供一第一第一眼影像、該第一第一眼影像之一補償影像、一第一另一眼影像及該第一另一眼影像之一補償影像；在一單圖框閃現序列期間顯示該等影像之各者至少一次，其中該第一第一眼影像顯示給一第一眼，該第一第一眼影像之補償影像顯示給另一眼，該第一另一眼影像顯示給該另一眼，且該第一另一眼影像之補償影像顯示給該第一眼； 藉此藉由該等補償影像之一者而減少來自該另一眼影像的由該等眼之一者感知之串擾。
  19. 如請求項18之方法，其包括如下步驟：同時顯示該等補償影像。
  20. 如請求項18之方法，其包括如下步驟：在一單圖框閃現序列期間一次以上地顯示該等補償影像或眼影像之至少一者。
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