3d成像的方法和設備的製作方法

2023-10-05 14:01:04 1

專利名稱：3d成像的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般地說涉及使旋轉光機械濾波器的位置、相位和頻率與具體地說源於視頻源的一系列同步脈衝同步所需的硬體和軟體。
背景技術：
圖1顯示了現有技術的3D成像系統，其說明3D圖像投影的幾個基本需求。首先，例如由一個投影設備顯示一個場景的兩維(「2D」)圖像，其中之一在視角觀察線(a line of sight perspective)方面與第二個略有不同。典型地，這些視角區分左眼視圖與右眼視圖。為了如上所述提供相同場景的兩個視角，或者視圖，通常需要雙重圖像記錄。但是，可以處理或者手動產生這些視角。圖1顯示了兩個投影儀101，其一投影場景的左眼視角而另一個同時投影相同場景的右眼視角。
儘管同時投影需要兩個投影儀，但是通過在投影期間快速交替左眼和右眼視角，可以在3D成像系統中使用一個投影儀。本發明不需要使用任何特殊的設備和大量攝影機進行3D記錄，只需要從圖像數據可獲得或導出兩個視角並且能夠進行顯示。
傳統3D成像系統的另一個基本要求是將一個投影的視角只暴露於左眼或者右眼之一下，並且將另一個投影的視角只暴露於另一隻眼睛下，從而用一隻眼睛只能排他地看見每個投影的視角。因此，使用雙重同時投影系統，阻斷觀察者的一隻眼睛以免看見投影儀之一的圖像內容，並且阻斷另一隻眼睛以免看見另一個投影儀的圖像內容。
通常將這種阻斷稱作「熄滅(extinguishing)」，可以在兩個步驟中實現。首先，通過投影每個圖像單獨通過角度偏振的透明介質102，在不同的偏振角下偏振每個同時投影的圖像。觀察者佩戴無源偏振的眼罩(eyewear)103，其鏡片相對於其每個偏振角也偏移偏振，從而一個鏡片將阻斷第一個偏振的投影圖像，並且另一個鏡片將阻斷第二個偏振的投影圖像。產生兩個不同視角圖像的現有技術方法包括藉助紅色和藍色編碼來區分圖像，如那些具有藍色和紅色鏡片的無源眼罩所使用的技術。
已經有許多試圖產生3D成像系統。我們此處關注在使用可以使用開關系統實現的左眼和右眼視圖偏振編碼的系統中的3D成像。該領域的現有技術典型地依靠例如在與數字光處理器(「DLP」)或柵狀光閥(「GLV」)技術兼容的系統中的集成色盤/偏振濾光片。因為隨著偏振器旋轉其引起圖像偏振傳輸軸也旋轉，所以這就產生許多問題。換句話說，隨著偏振器旋轉，左眼和右眼視圖僅對於偏振器盤某個精確的旋轉位置是完全分離的。對於盤的其它位置，圖像將包含小部分既是左眼視圖又是右眼視圖，其不能使用無源偏振觀察眼鏡分離。這就導致圖像重影，觀察者有時將感覺到左眼和右眼視圖的模糊混合物，而不是源於左眼和右眼視圖完全分離的清晰圖像。
現代的前後投影彩色成像系統，例如DLP技術，使用多個濾色片將全色圖像的元素順序投影到屏幕上。這些濾色片典型地作為以與輸入視頻流同步的速率旋轉的濾色盤上的片段來實現。典型地，該方法使用三個基本視頻圖像顏色(紅、藍和綠)結合高亮度的白色光源。為了有助於圖像的白平衡和某此種類圖像畸變的校正，通常向濾色盤中結合透明濾光片段，允許白光穿過屏幕。
現有的前後投影成像系統(front and rear projection imagesystem)，例如DLPs、微鏡、光柵、或者相關技術需要高強度的白光源來產生明亮的圖像。儘管在這些系統中使用導光鏡片和光學器件，但是在整個投影儀包裝內部可能有反射的較高水平的漫射光。一些漫射光還可能通過盒體中的縫從外面漏入投影儀中。當我們使用光傳感器來使投影儀偏振濾光片盤與立體成像裝置同步時，這種漫射光成為問題。漫射光可能引起傳感器的錯誤觸發並且破壞(disrupt)需要的步驟和相位同步。
為了修改這些成像系統，使它們支持立體三維圖像的傳輸，需要對它們提供交替的左眼和右眼視圖。例如，通過使用旋轉偏振器並使觀察者佩戴無源眼罩。通過附加的濾光設備提供交替的眼睛視圖，所述設備可能不是投影儀中使用的相同濾色盤的一部分。在此情況下，需要使旋轉濾色盤的相位、頻率和可能的其它屬性與外部立體成像元件同步。簡單地通過訪問用來控制濾色盤的電信號不一定能實現這種同步。
儘管可以從個人計算機和其它數字視頻裝置中產生立體、三維成像，現有的視頻遊戲控制臺缺乏產生視頻同步信號所需的標準接口。使用旋轉光學器件的系統的缺點有許多。在這些系統中，希望光學裝置不以固定的速度旋轉。如本文中所述，通過如周期幹擾信號所示在旋轉的子間隔下操縱旋轉光學器件的速度和協作處理設備來實現旋轉控制的改進。
公布的專利申請US 2005/0041163A1描述了使用與數字光處理器(「DLP」)內部的濾色盤連接的分段偏振器。該申請沒有描述投影儀鏡片光學器件和旋轉偏振器之間相對於偏振靈敏度的任何所需的關係。因此，投影鏡片和其它光學器件可能破壞偏振編碼的圖像信號。沒有描述濾色盤和偏振盤之間所需的同步細節，也完全沒有提及幀序列和其它類型視頻輸入之間的不同之處。該現有技術將不會對所有類型的視頻輸入，例如隔行掃描視頻流起作用。上述專利申請全部內容引入本文作參考。
美國專利5,993,004描述了具有空間光調製器和偏振調製器的立體顯示器，其使用偏振保存光學器件和特殊控制信號來調製。一般地說，該方法不像我們的發明那樣使用旋轉或交替的偏振器或數字微鏡器件(「DMD」)或DLP技術。上述發明全部內容引入本文作參考。
公布的美國專利申請2005/0046700A1描述了兩個視頻處理裝置，其處理至少四個分離的視頻圖像序列用來在屏幕上同時投影多個圖像視圖。在高水平下，該方法不像我們的發明那樣使用旋轉或交替的偏振器或者DMD/DLP技術。上述發明全部內容引入本文作參考。
公布的美國專利申請2003/0112507描述了DMD裝置的兩個實施方案，它們都順序地使用DMD裝置不同的行或列來提供相同圖像的不同視圖。該方法不像我們的發明那樣涉及使用旋轉或交替的偏振器或DLP技術。上述發明全部內容引入本文作參考。
公布的美國專利申請2003/0214631描述了具有產生兩個光路的光束分離器的投影儀，每個光路通過固定的偏振器並且隨後再與空間光學器件結合。該方法不像我們的發明那樣使用旋轉或交替的偏振器或者DMD/DLP技術。上述發明全部內容引入本文作參考。
美國專利1,879,793描述了原始運動圖片投影系統(與後來在IMAX 3D應用中使用的相似)，其中膜通過投影儀的速度按照一定的方式與外部偏振盤或滑塊(slide)同步。該方法因為需要特殊的膜處理技術，所以不使用DLP技術並且不能擴展到DLP技術上。上述發明全部內容引入本文作參考。
在個人計算機(「PC」)工業中，液晶顯示(「LCD」)光學快門眼鏡(optical shutter glasses)已經成為陰極射線管(「CRT」)和彩色3D成像的投影儀觀察的標準。但是，為了同步的目的，它需要有源眼罩(在每個鏡片中具有微型液晶監視器或者快門)，並且需要電池和與數據源的連接。這些解決方案也趨向於是昂貴的，一次只能用於有限數量的用戶，並且趨向於在長期使用後導致眼睛疲勞。這些眼睛典型地使用在每個現代視頻適配卡接口中包含的顯示數據通道工業標準。這種數據通道向眼鏡發出PC已經交換了其視圖的信號。
總之，現有技術需要修改投影儀濾光輪的內部結構，並且不提供使用繼承系統的實施形式。在現有技術中不區分幀序列和隔行掃描技術，只含糊地描述了信號必須與偏振器「同步」而不提供技術規範。現有技術沒有為對本領域技術人員不明顯可知的控制電路規定任何形式。
通常，因為從濾光輪經過投影路徑的其餘部分必須維持光的偏振，所以現有技術需要投影儀使用對偏振不敏感的內部光學器件。這就意味著必須使用特殊的光學器件，並且必須避免偏振敏感的塗層，從而增加了複雜性和實施成本。本發明中沒有這種需要。

發明內容
實時調整旋轉機器的速度和相位不是重要的任務。這典型地涉及使用鎖相環(PLL)、轉速計、功率放大器和分級過濾器以及調節信號所需的放大器。當使用旋轉光學裝置時有許多情況是裝置的特殊狀態和位置比其它情況更優選。
在於投影儀的光路中布置一個線性偏振輪從而對投影的光賦予所需偏振態的立體投影儀的情況中，明顯地當輪旋轉時偏振光具有連續變化的傳輸軸。這會引起不想要的影響，例如重像和降低的圖像消光比。偏振在頻率和相位上與表明由投影儀目前顯示哪個視圖的信號同步。對於在輪中心外部與光路一起布置線性偏振旋轉輪的設備，僅當濾光輪的傳輸軸與觀察者偏振鏡上的適當鏡片正交時才能真實地實現立體分離。在本發明中，我們實現了當處於所述正交狀態中時停止輪並且快速加速通過無效狀態的結果。當將本發明用於這種偏振濾光輪時，立體分離大大增加，在視覺質量和感覺深度方面提供了明顯的改進。
本發明的實施方案包括接收包括多個圖像流，其中每個圖像流包括多幀的圖像數據的方法和設備。當在圖像流之間交替投影時，向可視屏上投影圖像數據。具有第一類濾光片的旋轉濾光片對從第一個圖像流投影出的幀濾光，並且旋轉濾光片上的第二類濾光片對從第二個圖像流投影出的幀濾光。所述圖像數據包含與不同圖像流相應的同步信號並且使用該同步信號使旋轉濾光片與從不同圖像流的投影幀同步。為了實現這一點，濾光輪包含多個與濾光輪上濾光片類型的數量相應的標記。對來自一個圖像流的幀濾光包括使圖像數據中的同步信號與這些標記的旋轉位置同步。通過設計控制信號來實現這一點，控制信號控制旋轉濾光輪使其在標記響應同步信號的狀態而處於預選位置時臨時停止。程控馬達控制邏輯電路驅動與旋轉濾光輪耦合的馬達。
本發明考慮的其它實施方案包括計算機可讀介質和程序存儲裝置，該裝置實際體現或者承載機器或處理器可讀的指令程序，並且使機器或計算機處理器執行存儲在其上的指令或數據結構。這種計算機可讀介質可以是任何可以由通用或專用計算機存取的可用介質。舉例來說，這種計算機可讀介質可以包括物理計算機可讀介質，例如RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM，或者其它光碟存儲器、磁碟存儲器或者其它磁存儲裝置。認為任何可以用來承載或存儲可由通用或專用計算機存取的軟體程序的其它介質都在本發明的範圍內。
當結合下面的說明書和附圖考慮時，將更好領會並理解本發明的這些和其它方面及目的。但是，應當理解下面通過示例性而非限制性的方式給出顯示了本發明優選實施方案及其大量具體細節的說明。在本發明的範圍內可以做出許多變化和修改而不會脫離本發明的精神，並且本發明包括所有這種修改。


圖1說明用於3D成像的現有技術雙重投影系統。
圖2說明基本的現有技術DLP投影系統。
圖3A說明用圖2的示例DLP系統實現的本發明。
圖3B說明具有相應圖像數據幀的頁交換(page flipping)信號。
圖4說明相位和頻率檢測器。
圖5說明環路濾波器。
圖6說明相位和頻率鎖。
圖7說明具有轉速計傳感器速度檢測器的輪。
圖8說明外部的濾色輪傳感器實施形式。
圖9說明具有帶通傳感器的調製LED。
圖10說明操作圖9的調製LED的實施細節。
圖11說明遊戲平臺的通用適配器。
圖12說明與USB裝置和3D電視耦合的典型遊戲平臺USB棧。
圖13說明提取遊戲平臺vsync信號的流程圖。
圖14A-C說明雙重濾光輪系統的流程圖和實施細節。
圖15A-C說明幹擾合成器的實施細節。
圖16說明幹擾合成器。
圖17說明對幹擾合成器波形的分析。
圖18說明使用降低硬體需求的步進馬達控制的立體投影系統。
圖19A-B說明步進馬達及驅動信號。
圖20A-B說明用於圖18的系統的偏振濾光輪。
圖21說明濾光輪馬達控制器使用的相應輸入。
圖22說明馬達控制器編程的流程圖。
具體實施例方式
為了產生三維(「3D」)圖像，需要兩幅分離的代表兩個3D場景視線的兩維(「2D」)圖像——對於各隻眼睛，排他性地一幅2D圖像由人的一隻眼睛觀察。圖1顯示的設備是使用兩個投影裝置來同時重疊圖像並且實現立體顯示的傳統3D投影系統。
至於圖1，說明現有技術的三維投影系統100。該現有技術使用兩個分離的投影儀101，每個投影相同的場景，但是每個具有與人的左眼和右眼視線之間不同的視角對應的略微不同的視角。在來自兩個投影儀中的每一個的投影光束的光路中布置偏振的玻璃(其它材料)濾光片102。這些濾光片的偏振角彼此偏離90°。為了使觀察者感覺到三維投影圖像，觀察者左眼必須能夠感覺到來自一個投影儀的左邊指定的兩維投影圖像，同時濾光掉來自另一個投影儀的右邊指定的兩維圖像，對於右眼相反。通過給觀察者配備無源偏振的眼罩來實現這一點，其中每個鏡片與布置在投影儀上的一個濾光片偏離90°。因此，觀察者左眼和右眼中的每一個都暴露於相應的、分離的、略微不同的預選兩維圖像下，它們一起使觀察者感覺到三維圖像。
圖1所示的裝置需要觀察者佩戴便宜的偏振眼罩103，但是輸送色彩豐富的3D圖像。上述系統的缺點是需要特殊的3D轉換硬體和軟體來預處理圖像，這不是廣泛可用的。相同的缺點已經抑制了採用其它的3D投影系統，包括基於液晶的裝置。另外，需要具有非去偏振表面的特殊屏幕來觀看這些圖像。最近，已經公開了幾種系統，其聲稱通過從雙重投影儀投影兩個分離的圖像提供了3D圖像而不需要眼鏡，該方法需要在觀察者和投影儀之間仔細地校準，並且不適用於多人觀看相同的圖像。
最後，因為它要求在兩個投影儀和偏振元件之間適當的校準，所以該系統的成本至少是單個投影儀顯示系統的兩倍，並且不容易攜帶。相似地，現在的3D影片由昂貴的多攝影機系統製成並且使用數字重新製版(remastering)或者相似的昂貴的膠片處理技術；這種高的成本已經抑制了例如在家用電視中廣泛採用3D觀察系統。
本發明提供了使用無源眼罩，因而降低了成本並且避免了眼睛疲勞和與各種替代方案相關的彩色感覺問題的3D觀察。可以使用基於流行DLP技術的單投影源並且可以作為投影系統的組成部分或者作為擴充外部設備或者可以布置在投影儀前面的支架來實現。本發明利用在流行軟體包，如OpenGLTM或Direct3DTM應用程式接口(「API」)，包括諸如java3DTM的變量中提供的現有技術的3D接口支持。這種接口與絕大多數今天使用的3D圖像軟體和程序兼容。所有這些APIs產生具有左/右眼視角的數字內容，供替代的技術，如前述的有源快門眼鏡使用；我們建議的發明可以使用這種內容而不用修改。通過設備驅動程序提供同步，在這些APIs中自動提供左/右內容，你只需要告訴OpenGLTM或Direct3DTM按立體方式渲染，並且它同時將圖像流放入存儲器中。設備驅動程序負責將其發送到它需要去的地方(例如，兩個投影儀，具有頁交換的一個投影儀，具有隔行掃描立體功能的一個投影儀)。可能需要預處理其它類型的數字內容來產生與3D成像技術兼容的左/右眼視圖；但是對於某些種類的內容，如數字影片或電子圖像，這種處理相當直接(諸如廣播電視的其它類型的內容需要附加的更複雜的處理來進行3D觀察)。
參考圖2，其說明實例DLP系統209的基本原理。通過聚光鏡202聚焦白光源201，然後通過旋轉的濾色輪203。濾光輪可以包含用來產生視頻和圖片圖像的三原色(紅、綠和藍)、或者不同的顏色。本發明不局限於只使用旋轉的濾色輪。可以存在或者可以發展其它技術，提供本發明可以實施的包含投影圖像(例如數字幀序列圖像，立體的或者不是)的直接光束。所提出的發明通常適用於任何光源投影系統，典型地是不依賴偏振來產生其自身圖像的單光源。換言之，所用成像裝置的光輸出的偏振必須是隨意的。本文提出的發明使用偏振技術來產生3D效果，因此依賴偏振技術自身的投影系統可能妨礙本發明中的偏振設備。
如圖2所示，光束穿過濾光色輪203，穿過聚光鏡204，並且照亮由來自視頻源，如來自個人計算機、DVD、存儲格式、或者電視信號的固件驅動的DMD 205。其它可能的視頻源包括柵狀光閥和相位改變顯示技術。
由DMD處理的圖像內容與旋轉的濾色輪同步，使得當聚焦的光通過它時，所需圖像的紅色內容在紅色濾光片段與DMD成直線時照明DMD。綠色圖像內容在綠色濾光片與DMD成直線等時照明DMD。因此，對於由這種DLP系統投影的每個圖像幀，濾色輪和DMD一起操作從而為每個圖像幀順序地投影幾個彩色面。然後，將圖像的連續部分通過附加的投影光學器件206聚焦到屏幕207上，產生適當的2D圖像，其可以是靜態圖像或者運動圖片。將從屏幕207與投影設備的相同側212觀看到由前投影系統投影的圖像。將從與投影設備的相反側211觀看到後投影圖像。
如果由圖2所示的系統在足夠高的幀速率下處理三種顏色的內容，測量每秒鐘的幀數，然後視覺暫留將引起觀察者感覺到在屏幕上全色穩定的2D圖像。這種技術有許多變化，包括使用2或3個DMD裝置來產生最終圖像的系統，以及共同使用後投影和前投影技術的系統。光束路徑中使用的光學元件的細節，如聚光鏡和投影鏡也可以改變，並且不是本發明的必要部件。舉例來說，圖1所示的雙重投影儀設備可以由兩個DLP投影儀組成。由於其性能和低的成本，DLP正成為許多大屏幕投影電視、可攜式個人計算機投影儀和類似應用的優選技術。
圖3A說明本發明的優選實施方案，包括安裝在現有DLP投影儀309前面的旋轉的、偏振的濾光片206，其可以按前或者後投影系統的形式實施。本發明的變體允許用於後投影系統並且將本發明與投影儀在內部集成。在替代的實施方案中，也可以採用槓桿臂或者用於相同目的的相似線位移裝置(即採用2個不同的偏振正交態交替調製光)代替旋轉的偏振元件。例如在時分多路(「TDM」)視頻流中，PC傳輸頁交換的立體圖像，與諸如前述APIs的工業慣例兼容。頁交換指順序傳輸的交替的左眼和右眼視圖或者幀，其傳輸速率或者刷新率可以從幾到幾百赫茲變化。儘管一起操作來產生3D效果，左眼和右眼視圖也通常單獨稱作圖像流。
注意在偏振器之外可以沒有任何附加的光學器件，除非它們保留光的偏振狀態。如果偏振輪要集成到投影儀內這是重要的考慮。還必須要將所得圖像投影到屏幕上或如同在後投影系統中一樣保留反射光或折射光的偏振的其它表面上。這種屏幕是可商購的，例如Hamburg，Germany的ScreenTechTM和Warsaw，Indiana，USA的Da-IiteTM。我們還注意到我們的發明除了DMD/DLP外還可以用於其它類型的圖像投影技術；例如最近提出的柵狀光閥(「GLV」)技術。GLV是DLP和其它光引擎(light engine)投影技術的替代選擇，其中使用衍射光柵和液晶技術的組合來產生適合後或者前投影系統的2D圖像。
採用本發明，可以使用無源偏振眼罩來觀察全色3D圖像。所提出的發明打算與工業標準的線性偏振3D眼鏡一起使用，在左眼和右眼之間以0°為中心具有正交偏振方向左眼相對於0°為-45°，並且右眼相對於0°為+45°。明顯地，這些角度取向不是本發明的必要條件而只是為了工業兼容性而選擇的。可以容易地調整本發明，使用其它角度關係來實施。對本發明的小調整將允許使用鏡片具有不同偏振取向以及圓形或橢圓偏振態的無源眼罩對於本領域技術人員是明顯的。圓形和橢圓偏振無源眼罩是可以商購的。
公知假定足夠快的視頻刷新速度，人眼睛的視覺暫留將使其感覺到真彩色的3D圖像，給出適當提供的2D圖像系列。如此，通過執行布置在投影儀輸出孔處的外設，可以將現有的DLP投影儀升級成投影3D圖像，從而不需要修改原始投影儀的硬體或固件。注意為了採用本發明實現這種效果，必須使用幀序列視頻信號。幀序列視頻信號描述了交替指定左眼和指定右眼圖像的時分多路信號。這意味著投影系統順序接收到並且處理代表左眼或右眼視圖的單獨傳輸的圖像。儘管就象許多數字立體圖形系統設計的意圖一樣，對於每一個投影幀交替左眼和右眼視圖是理想的，但是其它設計也可以利用人眼的視覺暫留產生實質上的3D效果。
視頻輸入信號進入的立體信號(例如圖3B中的301)典型地是特意為3D立體成像產生的信號，例如使用雙透鏡攝影機的計算機軟體視頻拍照。但是，進入的圖像數據可以來自例如視頻遊戲、PC或者數位電視數據的來源。立體VGA信號和添加的信息，例如DDC、HDMI、高Def(High Def)、多媒體接口(Multi Media Interface)和來自數字電纜盒和DVD播放機的Y-Pr-Pb也是合適的。本發明的最小要求是包含立體視頻數據的輸入，這指可以從該視頻數據獲得、得到或者處理雙重左/右圖像。視頻數據還可以藉助數據分組、幀或者單元來傳輸，其中可以使用報頭信息來表示有效載荷中的左或右眼內容。在這種設備中，可以在網際網路上傳輸3D影片，並且無期限地存儲，或者像接收到一樣投影觀看如實時視頻流。一些工業標準信號，如HDMI將需要執行從進入的視頻數據中提取同步信號(頁交換信號)的預備電路。因此，HDMI輸入流將使用輸出提供給相位/頻率檢測器的頁交換提取器與本發明一起工作。HDMI輸入在輸入數據上具備頁交換信息。對於本發明所述的實施方案，我們假定進入的視頻信號是工業標準的立體VGA信號。
VGA標準中嵌入「DDC」能力，其是典型地用雙向串行總線實現的低帶寬數字信息接口，與左/右圖像平行發送頁交換信號，表明目前傳輸左眼還是右眼的圖像。
諸如立體VGA的工業標準協議為進入的幀提供固定的已知速率，例如60Hz、85Hz、100Hz或120Hz，其中立體速率是其一半，從而每秒鐘傳輸左眼和右眼幀/圖像中的每一個的一半數量。許多電腦程式也提供數字立體圖像源，如視頻遊戲、建築圖解程序、CAD程序和醫學成像程序，作為實例其包含立體VGA信號。
至於圖3A，說明用傳統DLP投影儀309實現的本發明的3D投影系統350。傳統的DLP投影儀接收到進入的立體視頻信號(例如TDM幀序列)，然後解碼並且提高視頻圖像。與DLP投影儀平行，本發明接收進入的立體視頻同步信號並且提取嵌在其中的立體同步信號302，即頁交換信號，並且將其提供給相位和頻率檢測器(「相位/頻率檢測器」)303。立體同步信號表示在任何時刻在視頻流中存在兩個視頻圖像。在本發明中，將兩個視頻圖像流中的每個調製成左眼指定或右眼指定。所述提取電路是熟知的執行公知DDC頁交換協議的VGA場變換器電路。West Palm Beach，Florida的eDimensionalTM，Inc.提供用於與立體VGA信號連接，然後與視頻流一起輸出頁交換信號的電路。公知的DDC算法還可以通過在大量處理器的任何幾個上執行它來手動實現。
進入的2D信號可以直接轉換到DLP系統並且通過在301處執行簡單的切換而旁路3D成像電路。任選地，3D成像路徑可以配備檢測電路，其自動檢測進入的多路圖像流並且自動將那些信號發送給本發明的3D產生技術。也可以手動禁用這種自動激活的選項。認為這些替代的實施方案都是對本發明的簡單調整並且沒有落在本發明的範圍之外。
場變換器如上所述，提取頁交換信號的場變換器接收到輸入信號，所述頁交換信號表明信號中存在左眼數據還是右眼數據。將視頻數據繼續提供給DLP投影儀，同時由本發明的電路使用頁交換數據。(圖3B的)場變換器361的輸出信號在左眼視圖的指示和右眼視圖的指示之間交替。在有限的實施方案中，如圖3B所示，該輸出信號可以是簡單的二進位方波輸出，並且提供給相位/頻率檢測器。舉例來說，方波361表示了在視頻流362中邏輯「1」(或者更高的電壓水平)對應於右眼數據，稱為「R」。邏輯「0」(較低的電壓水平)表示在圖像數據362中傳輸的對應的左眼圖像，稱為「L」。
相位/頻率檢測器本發明的優選實施方案使用正邊沿觸發，或者邊沿敏感的觸發來產生所需的信號。替代的實施方案可以使用電平敏感的觸發，其中基於其與預選的閾值交叉的振幅切換信號。因為信號振幅水平可能因如噪聲和接地漂移的影響而漂移或者移動，所以電平敏感意味著持續時間的可變性。因此，為了補償實際設計中的這些因素，在規定的漂移水平附近必須有定義的容許限度。
參考圖3A，相位頻率檢測器303比較濾光輪306的旋轉速度與場變換器302輸出的頁交換信號361的頻率。在穿過濾光片傳輸左眼和右眼視圖中的每一個並且到達可視屏幕上時濾光輪必須處於特定的旋轉位置。當投影左眼圖像時，它必須用偏振的濾光輪在特定的偏振角下濾光，從而對觀察者右眼阻斷圖像，其中觀察者佩戴適當的偏振無源眼罩。通過使濾光輪在偏離觀察者眼鏡右側鏡片90°的角度偏振圖像來實現這種阻斷。因此，相位/頻率檢測器使進入的頁交換信號與從轉速傳感器(tach sensor)310和311收到的旋轉信息同步。如果濾光輪不可接受地滯後或者提前頁交換信號，相位頻率檢測器將向濾光輪馬達控制器305輸出校正信號，所述控制器將據此調節濾光輪的旋轉速率。與電平敏感的設計相比，在相位/頻率檢測器中執行正邊沿觸發電路提供了最快的時間檢測。
使用說明相位/頻率檢測器一個實施方案的在圖4中所示的電路設計，可以部分地實現本發明的DLP投影儀輸出和視頻流同步。相位/頻率檢測器401的一個輸入接收場變換器的輸出320。另一個輸入402接收轉速傳感器電路的輸出330。該電路的輸出將是僅在濾光輪的轉速在相位和頻率方面都與進入的頁交換信號正確同步時，等於電壓源407和408中點的電壓。在本發明實施方案中，用408處的接地電壓(0)實現407處5V的電壓源。該電路在410處的2.5V輸出指示同步或者靜止操作。偏離同步，或者滯後或者提前都會引起相位/頻率檢測器向馬達控制器輸出從理想的2.5V輸出變化的相應的校正信號410。如果轉速信號(tach signal)和相位/頻率檢測器的輸出彼此漂移偏離鎖定，那麼相位/頻率檢測器的輸出將與漂移量成正比，並且將輸出正或負的信號，引起馬達控制增加或降低馬達速度。
參考圖4，可以使用晶片型74LS174實現觸發(flip/flop)電路401和402；「與」門403可以是74LS21；並且反相器404是74LS04。PFET 405和NFET 406包括公知的電荷泵結構，並且應當適當地改變尺寸以處理驅動馬達控制信號所需的電流。
如上所述，相位/頻率檢測器從場變換器接收左/右信號。最終，本發明使用這些左右指示信號來控制偏振的濾光輪，使得當向屏幕投影左眼數據時偏振濾光輪處於濾光輪的偏振角使左眼投影的圖像在預選的角度下偏振的位置中，並且在不同的預選圖像下，濾光輪偏振右眼投影的圖像。根據預知觀察者佩戴的無源眼罩鏡片的偏振角度來選擇這些預選的偏振角度。該偏振角結合無源眼罩的偏振角將抵消投影的左眼圖像不讓觀察者右眼看到，並且反之亦然。
如圖3A所示，對相位/頻率檢測器的第二輸入330是旋轉的濾光輪的頻率。使用與濾光輪耦合的轉速計傳感器311檢測所述頻率。相位/頻率檢測器形成對反饋迴路的輸入以控制偏振濾光輪的轉速，從而維持濾光輪和立體視頻流之間的相位和頻率鎖定。可以將相位鎖定控制在固定的可接受的偏移量內。
環路濾波器和馬達控制圖5所示的環路濾波器將在輸入511處接收相位/頻率檢測器的輸出並將該輸出轉換成512處的DC輸出，其大小與相位/頻率檢測器檢測到的偏離量成正比並且符號與偏移的方向成正比。平衡點是相位/頻率電路的高壓和低壓界限(rails)之間的中間值，對於0-5V的系統其是2.5V，或者對於+/-電源是0V。環路濾波器的輸出信號將驅動濾光輪的馬達控制器。
該環路的電容對於電容器510大約為0.1μF，並且對於電容器509為0.22μF，並且電阻507為4.7kΩ。應該選擇這些器件的尺寸，從而有益於整個系統的增益/相位響應，包括馬達控制放大器的增益，所有這些都是電子設計的公認原理。
可以使用諸如在DVD播放機中通常用於驅動光碟旋轉的現成的(off-the-shelf)主軸馬達驅動ASIC作為馬達控制器305，並且典型的DVD馬達驅動可以用作該實施形式中的馬達307。也可以採用DSP(微處理器控制)並且由固件或者軟體313對其編程作為馬達控制器，如Texas Instruments TMS320LF2401A。馬達優選是包括霍爾效應傳感器的三相無刷式直流電動機。本領域技術人員應當很好地理解對於特定的應用和環境可以選擇和/或設計上述任何器件而不會偏離本發明的精神。例如，可以使用速度對輸入電壓敏感並與之成正比的任何簡單的馬達。馬達還可以與濾光輪耦合，從而摩擦輪，例如橡膠在其邊沿提供旋轉力。另外，對於作為半導體晶片而實現的形式，明顯地應該修改電路元件的尺寸。
轉速傳感器濾光輪轉速計31的實施例是濾光輪在其周圍312附近包含標記的轉速計，並且轉速傳感器包含與光敏二極體(檢測器)對準的光源，而濾光輪在之間放置，其標記直接穿過光源和檢測器之間。每次標記穿過光源和光敏二極體之間時，產生電學脈衝並且改善到相位/頻率檢測器。這種實施方案可能在濾光輪上實現黑點或這亮點，或者一些其它的標記或者多個其它的標記，這會引起轉速計裝置對濾光輪每個完整的旋轉或者已知的部分旋轉產生脈衝。
圖6說明兩個方波信號之間的相位和頻率鎖定的實例。第一個方波601可以代表由相位/頻率檢測器接收到的同步信號並且第二個方波602可以代表轉速傳感器310和311的輸出。作為邊沿觸發裝置而操作的相位和頻率檢測器將輸出控制信號，增加或降低濾光輪馬達旋轉濾光輪的速度，從而從轉速傳感器系統602收到的轉速信號趨向於與同步信號601的相位匹配。這種相位鎖定由同一時刻603發生的兩個信號的上升前沿說明。頻率鎖定由這兩個信號波604的上升邊沿的連續同時發生來說明。
參考圖7，說明轉速傳感器的實施方案。如箭頭所示，具有標記712的偏振濾光輪703在紅外發光二極體702和光敏檢測器701之間旋轉。
當標記穿過LED光路時，檢測器向下述的n分電路傳輸脈衝705。錯誤觸發的可能來源可能是如704所示的進入系統中的漫射光。
「n分」電路310與轉速傳感器的輸出連接，從而調節濾光輪上提供的離散偏振窗的數量。根據濾光輪一次旋轉表示的不同偏振角度數，「n分」電路將改變發送給相位/頻率檢測器的脈衝頻率。這種「n分」電路在本領域是公知的，並且本文中將不進一步討論。作為一個實例，「四分」電路將從轉速傳感器接收濾光輪每一次單轉的旋轉電子脈衝，並且對於濾光輪的每四分之一轉輸出脈衝，即「四分」電路使脈衝計數增加四倍。如果旋轉的濾光輪由偏振材料，如偏振玻璃的均勻整塊樣品製成，那麼與穿過濾光輪中央投影圖像相比，假定投影圖像的光束在濾光輪邊緣附近穿過濾光輪(例如參見圖15C)，將有四個離散的90°對投影的圖像濾光的偏振角狀態。因此，「n分」電路根據在濾光輪中提供多少個離散的濾光狀態「n」使輸出脈衝增加四倍，或者一些其它的值。
明顯地，本發明允許旋轉輪具有任意個偏振段。從前面的討論中，還明顯可見在相位/頻率轉換器產生的信號的最大相位偏移和濾光輪偏振狀態數量之間存在關係。例如，如果轉速計的每個輸出脈衝代表濾光輪的循環，那麼我們有四個系統可以工作的離散狀態空間。使旋轉的整個周期除以四得到相對於位周期k的任意常數分數內的最大相位偏移，單位為角度(即最大相位偏移＝k+360/4)。這表示場變換器四分之一位周期的最大相位偏移(在整個討論中，為了舉例說明的目的我們假定使用無窗口段的單個偏振輪，本領域技術人員可以容易地改變細節從而允許不同的設計)。
濾光輪濾光輪可以由任意透明的材料構成，優選地是均勻偏振的，勻稱的玻璃盤。均勻偏振的盤使製造更簡單。也可以使用與DLP的色輪相似的具有選擇性偏振段的透明輪。還可以使用由在盤周圍附近具有選擇性偏振材料的緊鄰隔開的窗口的一些剛性材料製成的輪，或者如果投影圖像的光束需要投影通濾光輪的中央，可以在輪子的中央布置一個這種窗口。也可以使用粘附了偏振片的標準CD大小的透明塑料。替代的實施方案使用偏振輪系統作為DLP投影儀的集成內部器件。
與順序彩色渲染設備同步在常規的彩色圖像投影系統(例如DLP、微鏡或者其它技術)中，使用具有白平衡段的旋轉濾色輪來提供良好的圖像質量。為了擴展這些系統以實現立體三維成像的功能，如上所述，獨立的立體元件(例如旋轉的偏振輪)在相位、頻率、或者其它屬性上必須與現有濾色輪同步。通過避免修改投影儀電路，本發明還與用來改善圖像質量的各種投影系統電路兼容，如平均相鄰像素以平滑圖像並防止像差。
參考圖8，從布置在投影儀輸出光路820中任意位置處的一組三個光檢測器801獲得有效的同步信號，或者頁交換信號，這截取了輸出光的很小一部分。該技術取代了需要藉助上述變換器從視頻數據自身中提取頁交換信號。每一個光檢測器都與XOR耦合，從而在投影儀光輸出中存在相應顏色的任何時候它們都提供輸出脈衝。XOR電路的輸出與相位/頻率檢測器連接並且代替來自場變換器的頁交換信號。三個檢測器收由三種不同顏色的濾光片覆蓋，與投影儀濾光輪802使用的紅色、綠色和藍色原色，或者其它對應的濾光輪顏色匹配。這些檢測器的輸出可以單獨訪問(對於任選的替代實施方案，例如可以使用一個檢測器的輸出結合XOR電路來確定給定濾色段的位置)，另外對所有三個信號的組合執行異或電路803的功能(當所有光檢測器都輸出脈衝時XOR將輸出單個脈衝)。它們優選位於照明光束820的邊緣附近，從而最小地妨礙光束。通過對本領域技術人員明顯的各種方法這也是容易的，如使用小的部分反光鏡對光輸出取樣並且將其重新導向光檢測器。因此，檢測器陣列801與XOR電路803一起提供了四種可能的單獨輸出信號。
為了闡述本發明的操作，考慮當用光源前面的紅色段定位濾光輪802時會發生什麼。在此情況下，只有具有紅色檢測器的外部光檢測器將產生信號，同時其它兩個檢測器因為紅外光不能穿過它們的濾光片而保持黑色。當紅色檢測器輸出高並且其它為低的時候，這表明紅色濾光輪位於光源的前面。相似地，我們可以檢測藍色或者綠色濾光輪什麼時候處於這種位置。注意如果濾光輪802隻包含三種顏色，現在可以從任意給定的顏色的位置觸發立體元件。但是，如果濾光輪包含白色段，那麼對於濾光輪的每一轉，每個檢測器將觸發兩次(例如，因為白光在其組分中包含紅光，所以紅色檢測器將在存在紅色濾光片時和存在白色濾光片時觸發兩次)。並且，如果濾光輪的紅/綠/藍/白段都不是相等尺寸，那麼對於不同的持續時間將產生多個觸發事件。
我們結合了異或(XOR)電路803，其僅在同等照明所有三個光檢測器801時才觸發(表示存在白光)。如此，可以確定所有濾光輪的精確位置和持續時間而不用改變濾光輪電路。應當記住如上所述，濾色輪以幀速率的整數倍旋轉，並且在將信號轉發到相位/頻率檢測器中前適當的分頻電路(未顯示)被耦合到XOR電路的輸出。這種方法對於濾光輪上任意尺寸的顏色段都可以工作。通過跟蹤每個顏色段(包括白色)的精確位置和持續時間，可以使用偏振濾光輪806(或者其它立體元件)更精確地與濾色輪同步，並且即使使用更高速度的濾光輪也能保持同步。在立體投影期間可以校正濾色輪平衡中的錯誤(例如與藍色段尺寸不同的紅色段)。本發明允許我們檢測任意濾色段(包括白色)的位置和尺寸/持續時間；利用這種信息，我們可以控制偏振輪805(或者相似立體元件)的位置，從而在頻率和相位上與任何所需的濾色輪段同步。
來自每個顏色檢測器的獨立輸出可以用來校驗特定顏色段的持續時間、段數、非標準顏色段、每幀的轉數等等。
抗噪聲光學編碼器為了有助於維持相位和頻率同步，通過避免由於漫射光或者濾光輪上其它汙垢引起的錯誤檢測，可以使轉速傳感器更精確地工作。通過向轉速傳感器中添加編碼的(加密的)脈衝序列源和檢測器，這將濾光掉會產生錯誤觸發的入射到光傳感器上的漫射光。
可以調製發紅光的二極體(LED)發射器，而不是保留沒有該改進的未調製狀態，調製採用較低的數據速率(數百kHz或更低)信號，如取自板上振蕩器的正弦波。可以調諧紅外接收濾波電路以便只接受落在該信號通帶內的信號。在這種方法中，如果檢測到發射器調製，則只登記有效的傳感器信號，使得漫射光不會產生錯誤的傳感器信號。這可以通過使用簡單的電容性帶通濾波器電路來進行，其通帶以板上電子振蕩器的中心頻率為中心並且其帶寬足夠窄從而避免通過這種振蕩器頻率的諧波(典型地在幾十kHz以下將是足夠的)。圖9說明對如上所述圖7的標準轉速傳感器結構的這種簡單改進。如與圖8相關的上述解釋所示，在濾光輪905附近布置LED 902和光敏檢測器901。另外，對該LED耦合低頻振蕩器904，使其傳輸要由通帶濾波器903濾波的預選的可檢測數據。如此，可以濾光掉否則可能引起轉速傳感器錯誤觸發的不需要的漫射光。只有濾光輪標記引起的位流的合法中斷將觸發轉速傳感器脈衝。
在這種方法中，如果檢測到LED發射器調製信號，將只登記來自旋轉輪的有效傳感器信號。如果來自另一個源的漫射光照射接收器，所得的信號將落在該接收器濾波電路的通帶外面，並因此不會檢測到。如此，漫射光將不會產生錯誤的傳感器信號。預期這種方法能提高旋轉輪測量的信噪比3dB或更多。這種方法也可以擴展到多個傳感器的情況，如那些用來區分濾色輪位置的情況。實際上，只要它們使用的調製信號在任意接收器濾波器上不重疊，同一個投影儀中的多個旋轉元件可以同時使用這種方法。例如，可以使用兩個獨立的調製頻率來驅動兩個LEDs，其中第一個LED測量濾色輪的轉速，並且第二個LED測量立體輪的轉速。只要兩個接收器電路在兩個LED調製頻率之間可以區分，兩個LEDs將不會彼此幹擾。這些方法可以擴展到在單個成像系統中的任意數量的旋轉元件。
參照圖10，示例的轉速傳感器實現1004將使用LED作為濾光輪1005一側上的光源1001和在濾光輪另一側上使用光敏二極體1003。濾光輪上的標記1007對於濾光輪的每一循環在輸出1006處觸發來自光檢測器1003的輸出脈衝，其與上述「n分」電路耦合。優選的實施方案包括位流校驗電路1002，其產生可識別的且可重複的16位或24位模式(數量對於本發明不是關鍵的，只要其大至足以避免錯誤觸發就行，即投影儀環境中的任意光噪聲重複所述位模式)，其通過檢測重複的16或24位序列由微處理器1002進行校驗。對於本實施方式不需要這種實現，但這對於避免錯誤觸發是有用的。
在幾百kHz下編碼的位流的傳輸速率和大約2-3度盤圓周的濾光輪上的標記，其中對於85Hz的視頻信號，四方位(four-aspect)的盤在大約21.2Hz下旋轉，足以中斷位流中數千個被編碼並傳輸的位，所以為校驗檢測標記提供了高度可靠的靶標，這與濾光輪上可能存在的其它隨意的障礙物，例如灰塵相反。這些設計思想的變體只不過是不會偏離本發明實施方案精神的設計選擇。
用於電子設備的通用立體圖形觸發外圍設備許多PCs，包括蘋果的MacintoshTM個人計算機都有能力按3D模式運行，因而由3D應用程式接口(「API」)說明兩個相機目標，它是OpenGLTMAPI或微軟的Direct3DTMAPI。PC要求設備驅動程序觸發外設(如上述的快門眼罩)以阻斷一隻眼睛的視圖或者另一隻。上面我們將這種觸發稱作頁交換信號和同步信號。這些API技術同產生3D圖像對的軟體一樣是工業標準。在這些標準接口下可以容易地使用我們的發明，並且還允許使用無源眼罩和單投影源，從而在這些系統上實現立體投影。這些還允許用戶改變計算機上視頻卡，包括頁交換信號的輸出頻率。這就允許廣泛的計算機和投影儀來利用本發明。另外，能夠使頁交換立體驅動程序工作的軟體將使本發明應用更寬，如全運動數字視頻。
標準的視頻遊戲平臺具有USB，或者其它工業標準的與外設連接的連接器接口。根據本發明的實現，提供與遊戲平臺USB總線連接的硬體並且在適於和立體成像/投影系統連接的輸出下提供同步信號。該硬體可以由一側具有USB連接接口並且另一側具有給外設提供兼容信號的電子連接的電子電路(許多種連接器可以滿足這種需求，例如具有垂直校準鍵的3針設備)組成。
換言之，本發明包括含有與具有USB埠的視頻遊戲平臺和由本文中所述的立體投影設備實現的3D電視二者連接的器件的外殼。本發明可以用於轉化遊戲平臺信號，使其以3D顯示。本發明與PC或DVD播放機輸出一起工作，並且可以修改成與許多視頻遊戲平臺一起工作。通過使用本發明的一個方面可以從視頻遊戲USB接口中提取同步信號。然後，遊戲平臺視頻信號在與實現3D的電視連接的標準3針輸出連接器處可以是緩衝的輸出，從而提供視頻和同步信號。
任選的驗證I2C盒可以控制哪個遊戲供應商可以達到3D顯示能力。驅動所有遊戲平臺的軟體是3D兼容的，但是因為儘管遊戲能夠提供立體視頻輸出但卻沒有為交換眼睛視圖提供頁交換信號，所以沒有提供自動的3D能力。視頻遊戲盒在內部產生synch信號(即頁交換信號)，並且本發明允許USB棧例示將信號觀察視頻引擎，並在存在同步信號時提供指示信號。因此，本發明的一個方面是訪問USB棧以提取synch信號(關閉USB埠)。左/右眼視圖的信息可以通過USB埠訪問，並且USB信號棧的修改提取所需的信號。
本發明適用於任何串行類型的埠(火線、CAN、SM總線、I2C、蒸汽線(vaporwire))和任何外圍擴展總線。通過使用本發明的一個方面，視頻遊戲作業系統能夠例示設備驅動程序，視頻引擎中的一個觀察者直接與USB棧通訊，向下至硬體並通過USB埠。
圖11中說明這種方法。在優選的實施方案中，我們從USB接口1108處的視頻輸出中提取1103遊戲平臺1101的計時信號1109、緩衝並且將之放大1104，並且將其重新傳送給立體觸發輸出1107，該立體觸發輸出1107連向成像裝置(例如基於後投影DLP的電視)1106。任選地，我們可以使用電子設計中可獲得的標準方法用電子濾波來除去不需要的噪聲或者其它信號分量。可以藉助內部USB集線器1111在多個輸出1105中分開視頻信號，從而使一個遊戲平臺可以驅動幾臺顯示器，或者可以選擇由遊戲平臺驅動哪個顯示器，或者簡單地代替遊戲控制臺上的USB埠1108，從而能夠使用其它的USB設備，例如遊戲控制器。例如藉助與DLP投影儀系統連接的常用電纜從遊戲平臺向3DTV傳輸輸入視頻數據流1112。
至於圖12，在1201處顯示了遊戲平臺的相關內部構件，並且其中包括主機控制器驅動程序、USB主機驅動程序、USB類驅動程序、作業系統和視頻子系統。本發明實施方案由圖12中在1207處具有提取的同步信號輸出的USB設備1210代表。用於本發明實施方案的軟體設備驅動程序1113通過藉助USB棧與視頻子系統通訊從而將頁交換信號送出USB埠來實現立體顯示模式。將這種情況看作是未歸類的USB設備並且需要特殊的驅動程序。當將立體圖形投影適配器插入USB埠中時，驅動程序激活並且開始藉助作業系統，例如vsync和立體頁面寄存器檢測視頻子系統的狀態，其表明了正傳輸右眼視圖還是左眼視圖，並且從中提取同步脈衝數據並在USB輸出端(在圖11中以1108表示)輸出同步脈衝。驅動程序將與提取同步脈衝同時激活遊戲系統的立體圖形輸出能力，從而通過USB埠與同步脈衝一起輸出標準遊戲系統多重立體圖像流。
當緩衝信號時，我們的發明可以強制驗證連接的裝置(例如使用I2C接口或相似方法)也是重要的。例如，今天當將可插拔電子器件插入插口中時，使用I2C作為工業標準接口來驗證。在可插拔裝置和插口之間存在簡單的電子信號交換，其可能包括例如可插拔裝置部件號、生產商等的信息。根據I2C標準，如果該組件來自許可的來源，則允許與系統的其它部分連接，否則斷開。
可以使用這種方法只允許所選的裝置連接入立體系統中(例如只有來自合格的供應商，或者來自已知的兼容技術的遊戲平臺)。在我們的發明中由I2C接口提供許可，並且只向那些同意提供兼容組件或者許可該平臺的外設生產商公開。不是來自許可源的組件將不允許與系統連接。I2C接口的握手協議已經充分記載在文獻中，例如參見RoyalPhillips網站，通過將任何網頁瀏覽器指向全球資訊網「semiconductors.philips.com/acrobat_download/literature/9398/39340011.pdf」處，並且用作需要驗證類型的一個實例。
替代地，可以使用模擬VGA電視埠作為我們發明的接口，並且強制驗證通過該接口。例如通過控制玩遊戲對遊戲開發平臺的連接，也可以使用驗證來執行其它標準。特別地，PlayStationTM通過發行其可以產生並測試新遊戲的控制臺版本能夠開源開發。在三維遊戲的開發期間，同我們的發明所進行的一樣，希望動態地啟動或者禁止立體接口。圖11說明與同步信號輸出結合的任選的切換功能。因為許多遊戲平臺也起著DVD播放器的功能，所以當在遊戲平臺上播放DVDs時本發明還可以用於控制對立體特性的訪問(例如在需要時啟動或者禁止所述特性)。
目前，PC產生的立體VGA數據流是模擬信號，具有大約300MHz的帶寬(或者每個2D圖像大約150MHz)，它可以分解如下對於視頻卡上的RAMDAC存儲器(大多數視頻卡具有300MHz的RAMDAC，並且從大約120Hz(每隻眼睛視圖60Hz)的處理中可以獲得可接受的視頻)，(1024×768×4位×1比特/8位)×120Hz刷新速率＝每秒279,429,120比特。明顯地，隨著視頻圖像和光學技術的發展，這些值可能改變，但是本發明的使用性仍是適用的。
至於圖13，如編程代碼1113所實現的一樣，說明本發明的方法。當將USB(或者與之類似的任意總線裝置)裝置插入遊戲平臺的USB埠中時，它被分配獨一無二的ID。將這稱作枚舉，並且本發明實施方案的第一個步驟1301確定該裝置是否已經被枚舉。一旦插入後，裝置廣告其在那裡並且擁有一個地址，它還通知USB集線器它的功率需求(因為直至由USB棧授予更多功率時只允許USB設備使用100mA)。
接下來，在1302處，在已經插入並且枚舉了該裝置後，當準備好使用該裝置時，驅動程序將輪詢視頻裝置驅動程序，或者vsync寄存器、或者視頻地址空間，或許在大於或等於1kHz量級的非常高的速率下，以察看是否已經顯示了左頁或者右頁。視頻驅動程序廣告此信息，並且輪詢是獲得此信息的一種方法。同時，裝置驅動程序將自動用信號通知遊戲平臺進入頁交換立體模式，開始以多個圖像流傳輸兩個圖像視圖。當在1303處檢測到頁交換信號時，將輸出切換1304成傳輸與檢測的頁交換信號相應的同步脈衝。替代的方法利用視頻子系統在其輸出的垂直synch信號上產生中斷。可以使USB驅動程序注意到這個中斷，並且對其附加代碼以只在垂直同步脈衝上輪詢。因為明顯地在垂直同步脈衝上總是發生頁交換，所以這更有效。然後，藉助輸出(在本實施例是3針立體輸出)提供按此方式從頁交換的平臺上檢測到的同步信號。
多個偏振濾光片當投影儀不是3D或者立體模式時，可操作本發明的另一個實施方案以增加立體圖形投影儀硬體的光輸出。當關閉3D模式時，立體圖形投影儀視頻數據繞過立體投影儀設備3D電路並且通過DLP投影儀設備以2D模式直接投影。在投影儀市場空間中，為更大的亮度付出額外代價，當需要以最優的亮度觀看正常內容時，這經常阻止立體投影儀的使用。原因是如果光束不與傳輸軸對準，那麼應用偏振器的當前投影儀通過吸收使光束衰減。當處於立體模式下時，通過使用更高的照射強度，如通過控制燈電流/電壓，從而在更高的功率下工作並產生更多的光，可以降低這種影響。但是，這會降低燈的壽命和可靠性、浪費能量，並且需要一些附加的燈控硬體。優選當系統不在立體模式下工作時，在不改變燈亮度的情形下增加圖像亮度。
參照圖14A，說明多個偏振器實施方案的實現。鎖定多個相鎖輪的相位，使之成為更高級系統1400，從而操作成控制組合的輪組件的相位和頻率。該系統使用兩個平行的前述3D電路。第一個和第二個立體圖形投影設備(「SPA」)1401和1402各自與獨立的偏振輪1409平行耦合。每一個都包含相位/頻率檢測器、環路濾波器、馬達控制器和n分電路，所有組件如上面關於圖3A所述。每一個還從與其各自的偏振輪耦合的轉速傳感器1408接收轉速信號，並且從直接與SPA1 1401耦合併且通過反相器1405與SPA2 1402耦合的場變換器1403接收頁交換信號。如上面關於圖3A所述，將視頻流輸入1404並行地提供給DLP投影儀1406和場變換器1403。反相器的使用假定轉速傳感器有效地位於每個濾光輪上的相同位置。該反相器的使用是任選的，並且必須考慮到布置在每個濾光輪上的轉速傳感器標記的位置來選擇。如果所述標記處於濾光輪上的這種位置，並且轉速傳感器也適當地位於圓周位置中，當濾光輪相對於其空隙和偏振的區域相位偏離180°時觸發轉速傳感器，那麼不需要反相器。因而，每個SPA的馬達控制器控制相應的馬達1407，使一個偏振輪的偏振段總是在由DLP投影儀1406投影的投影圖像1410的路徑上。當除去立體同步信號時，投影儀固件將強制按透明狀態對準。
參考圖14B，說明操作該實施形式的方法。在步驟1451中，系統確定是否激活3D立體模式。如果激活，那麼在步驟1452和1453中，激活兩個立體圖形電路，如下面所討論。如果在步驟1451中，系統確定不激活3D立體模式，那麼在步驟1454和1455處，系統固件(任選地馬達控制器的一部分)將指導馬達控制器對準投影儀光束路徑中的空隙段，使得這些段「停止」在使投影的圖像亮度最大的位置。因此，必須定位濾光輪上標記的所選位置和轉速傳感器的圓周位置，使得當濾光輪停止時濾光輪標記直接停止在傳感器LED的路徑中，並且濾光輪的空隙段處於投影儀光束的路徑中。在馬達控制器中實施並適當編程的公知的馬達控制固件將這種定位用於校正操作。
甚至當不需要偏振器或者其不活動時，如當觀看非立體內容時，使用按照與視頻信號相位鎖定方式旋轉的單個偏振器也總是使光減弱。參照圖14C，通過使用兩個或更多個旋轉的偏振濾光輪1456可以解決這個問題，每個濾光輪包含空隙部分1458和偏振部分1457，或者換句話說由整數倍個偏振和空隙段組成。彼此正交地偏振濾光輪的偏振段，使得當它們交替地對投影的光束濾光時，將交替地正交偏振(90°偏移)——一個用於左眼且一個用於右眼。通過由獨立的馬達驅動每個濾光輪，當不需要3D操作時，可以使濾光輪停止在兩個透明段在投影儀光束路徑1459中重疊的位置處，從而消除了與單個偏振器系統相關的光束衰減的問題。在立體圖形顯示模式期間，對於每個濾光輪包含單個偏振段和單個空隙段的情況而言，濾光輪將彼此相位偏差180°地旋轉，從而一個輪子的一個偏振段總是在光輸出流1459的前面。輪子的旋轉方向在本實施中不是關鍵的。
周期加速和減速的信號合成器通過更精確地控制濾光輪的旋轉，可以改進圖3A所示及相應描述的本發明的實施方案。因為濾光輪包含對於產生3D效果更有效的區域，所以對於位於最希望的偏振區域間的那些濾光輪部分可以增加角度旋轉。當中間區域位於光投影通道中時，即它們對投影的圖像濾光時，可以增加輪子的速度以縮短中間區域位於投影光源前面的持續時間。這將引起所希望的濾光輪偏振區域在所希望的偏振角度更長時間地對投影的圖像濾光。圖15C中說明這一點，該圖說明濾光輪1550及其上面的區域，包括四個所需的偏振態1530，標記為偏振角為0°、90°、180°或者270°的左「L」或右「R」區。優選當這些區域1530處於圖像投影路徑中時，即它們對投影的圖像濾光時，濾光輪旋轉得更慢，並且濾光輪在這些區域之間1540旋轉得更快。
參照圖15A-C，通過使馬達驅動放大器1504接受可以如下產生並且施加到馬達的雙極截取(truncated)指數誤差或者幹擾信號可以實現這種性能。參照圖16，說明基於頻率適應ROM的幹擾合成器，它產生將施加到濾光輪驅動馬達的幹擾或者「誤差」信號。本領域技術人員將容易領會還可以使用泰勒級數、矩陣運算、三角函數、對數和其它數學方法實時計算這種波形。在圖16中，幹擾合成器1603從1601處的轉速傳感器和波形ROM 1605，例如DAC中的數據陣列獲取輸入，並且包括其輸入1602取決於旋轉的濾光輪特性，如RPM和在濾光輪中提供的方位(aspects)數量的前向分配器。從存儲在存儲器中的查找表中獲得所需的輸出幹擾信號，例如可以使用波形ROM 1605作為存儲單循環的有價值數據的觸發引擎，如1611處所示的2π弧度波形。
在這種設計中，從轉速傳感器輸出並且在1601處接收的濾光輪的速度設置了索引ROM單循環數據的速度。分配比從每個濾光輪偏振態的數量得到，例如4。因此，如果ROM存儲的輸出是2π弧度，那麼前向分配比對於每個轉速信號脈衝是1。這是圖16中的實例，其中存儲的ROM表1605將包含1611所示的輸出。幹擾合成器自身調節振幅和頻率以產生調節後的實際輸出1606。
這種幹擾信號具有對本發明正確工作基本的兩個重要性質；該信號與相位和頻率鎖定的系統中的相位和頻率參考同步；並且對於相位鎖定不重要的系統，該信號與頻率同步。換言之，信號相對於旋轉的光學裝置是循環不變的(cyclostationary)。本發明的改進被實施成類似伺服的馬達控制系統，從而控制速度和位置以實現這種速度上的周期變化。對本領域技術人員明顯的是使用模擬電路、數字控制裝置如數位訊號處理器、微處理器、微控制器、分立的邏輯和半導體器件、軟體、固件、或者它們的任意組合可以容易地實現這種控制器。在這種技術中需要注意到一些實際的考慮。在馬達減慢的情況中，存儲在旋轉質量中的能量在驅動放大器中轉化成熱量，或者重新返回電源中，在那裡它將或者提高電源幹線電壓或者作為熱而耗散。
參考圖17，可以基於系統性能和特性，例如轉動慣量、馬達轉矩等計算一次存儲在ROM中的波形數據，然後在下面的等式中以常數k表示。用於計算雙極截取指數驅動函數的等式，例如對於0到π是ke-x，並且對於π到2π是-ke-x，產生圖17中所示的波形，然後將其相對於作為基於相位偏移容差(phase shift tolerances)的函數計算的度數帶截取。將可獲得的相位容限除以濾光輪中方位位置的數量，提供了圖中所示的最小消隱間隔(blanking intervals)。如果該消隱間隔沒有充分截取幹擾信號，則幹擾反饋控制可能引起不需要的不穩定。
圖15A-C中說明其它實施細節和所得的性能改進。參考該圖，典型地由放大器1504輸出電壓驅動馬達1506。根據基本控制理論，該放大器典型地具有用來設置靜態工作點或者怠速的參考輸入信號1510，其由典型的視頻信號通用刷新速率確定，如上面對圖4的討論中所述在本實施方案中將是2.5V，其中電壓供應是5V和0V。命令輸入信號1511控制與參考的偏差。如上所述合成幹擾信號，在圖15A中以D(s)1503代表該幹擾信號，並且在一個放大器輸入端1511處與來自如上所述的環路濾波器1505中的正常馬達控制輸出一起施加。如圖15B所示並且如上所述的幹擾信號與正常的馬達控制信號一起應用並且擾亂馬達控制信號，如同如圖15B的輪速圖中所示馬達以預定的方式周期性地加速和減速，並且如上所述。如上所述，提供給幹擾合成器的觸發信號1502由相位/頻率檢測器1501提供，就像從轉速傳感器中接收到的一樣。在所示的圖中，幹擾信號是雙極截取的指數，但是本領域技術人員能領會只要它與馬達轉矩常數和轉動慣量有關，其可以是由適當的合成器提供的鋸齒、正弦曲線、斜坡，或者任何任意的信號。
在馬達加速的情況中，放大器向馬達供應能量使旋轉質量加速至給定間隔所需的速度。在任一種情況中，通過向馬達放大器提供適當的去耦電容可以緩和電源幹擾(電容器的1/2 C×V2對1/2質量×角速度2)。如果所述系統由非理想的器件組成，該電容可能是系統的重要性能元件。
使光機械濾光片與一系列視頻同步脈衝同步本發明的另一個優選實施方案可操作成使用於控制圖像投影系統中的濾光元件的旋轉或者直線/角度致動機構同步。旋轉電機械機構的一個實例是無刷DC旋轉裝置，但是這個實施方案只是個實例，權利要求不僅局限於這個實施方案。可以用來在成像系統中定位濾光器或者偏振器的電機械實施方案的其它實例包括永磁體同步裝置、無傳感器式BLDC、開關磁阻、機械整流機構、AC感應、同步AC感應和場偏轉伺服設備，以及對本領域技術人員明顯的其它電機械系統。同步是對源於兼容工業標準視頻信號和編碼系統的模擬或數字視頻源的一系列脈衝，或者是對這些脈衝的衍生信號而言的。
實現這種同步是對如圖3A中所示的本發明的增強，並且儘管純的硬體或軟體實現也是可行的，但是優選在固件中實現。該系統提供了充分的相位和頻率響應，但是對於內稟大轉動慣量的系統，使用這種方法通常不能獲得性能需求標準。為了闡明，大的機械致動器可能需要快速加速或減速。如果這種機器具有足夠的慣性，將有兩個本實施方案克服的基本問題。第一個是根據系統動力學發生這種改變可能需要不切實際的長時間。引起的第二個問題是這可能花費大量的能量來快速進行。這轉化成高的環路增益，引起過高的噪聲靈敏度、降低了相位容限並且伴隨著可能失去穩定性。
圖18說明本發明這個優選實施方案的系統實施。與圖3A的系統相似，圖18的實施包括通過開關1801進入系統中的立體圖形視頻數據，其中場變換器1802提取同步信號或者頁交換信號1820並且將其轉發給包含馬達控制程序邏輯1850的馬達控制器1805。步進馬達1807(具有相應說明的圖19A中所示的例子)與依次旋轉濾光輪1806的轉軸1808耦合。本實施方案中的濾光輪包括四個標記1812和兩個轉速傳感器1811及1815，其每個能夠檢測相對的標記對1812，如下面更詳細地解釋。由馬達控制器1805接收來自相應的轉速傳感器1811及1815的轉速傳感器信號1830和1840，馬達控制器通過內部編程1850使圖19B中例示的步進馬達波形驅動信號與頁交換信號同步，從而濾光輪1806的偏振態1832在DLP投影儀1809的圖像投影路徑1833中臨時中止。DLP投影儀投影通過開關1801接收的視頻數據1831。本優選實施方案不需要前面參考圖3A的系統所述的相位/頻率檢測器、環路濾波器、或者n分電路。
圖19A說明已經標有北極和南極的永磁體步進馬達1904，其具有45°的步進角、四個具有線圈1905的定子支架(stator legs)1901，所述線圈用於在通過向線圈施加電壓而順序激勵線圈時誘導轉子1902旋轉。圖19B中示出常規的可編程正交驅動波形，當向相應編號的線圈接線端施加步進電壓波形1-8號時，該波型將誘導轉子1902連續地靜態旋轉。在本實施方案中(為了便於說明)，每個步進將誘導一個步進轉矩並且使轉子轉動45°。在定子支架中相應增加的情況下，以15、7.5、9、1.8等的度數間隔可以獲得許多馬達裝置，這在我們的實施方案中可以容易地實現，並且當然被認為在我們的發明的範圍內。通過實施圖19B中所說明的空閒功能(idle function)，甚至在缺乏相位/頻率檢測器的情況下，系統也將在通電事件期間達到靜態速度。在任何時刻，圖19B的電壓波形中所示的DC電壓可以保持不變，並且通過感應的保持力矩在適當的位置鎖定馬達。
參考圖20A，說明根據本發明這個優選實施方案的標記的偏振濾光輪2002。濾光輪包括多個標記，例如標記2006，它們是在濾光輪上基本上分開180°布置的成對標記，以及同樣在濾光輪上基本上分開180°的標記2005，每對彼此分開90°。在上面布置標記2006，使得它們在相同的徑向路徑上但是與標記2005分開。在圖20A的實施例中，標記2006處於較接近濾光輪邊緣的徑向路徑中。基本上與如上所述的轉速傳感器相似的左傳感器2001和右傳感器2003位於分開基本上90°的位置，以分別檢測與它們對應的標記2005和2006，但是不會檢測與其它傳感器對應的標記。
參考圖20B，說明由左和右轉速傳感器2001和2003實施的轉速傳感器電路。盤2002在光傳輸半導體2010，例如LED和光敏電晶體2011之間旋轉，其中盤標記2005能夠阻斷由LED2010發射的光2016。當阻斷光時，電晶體2011關閉，並且在輸出2012處將邏輯高信號傳輸到馬達控制器1805。光敏電晶體2011與地2015耦合，並且如圖所示通過電阻2014與電壓源2013耦合。相似地，LED 2010與地耦合，並且由通過電阻的電壓供電。
參考圖21，說明與頁交換信號2101同步的示例性控制波形2104，以及用來在投影的圖像數據路徑中在其四個正交的偏振態2004的每個態下臨時停止旋轉濾光片的圖20A的旋轉偏振濾光片的位置。為了簡化說明，與圖19A-B的實施中所示的八個波形相比，只顯示了一個用於馬達階躍脈衝2104的控制波形。通過擴展，本領域技術人員可以容易地將下面的說明用於具有任意數量定子支架的任意尺寸步進馬達。在示例的波形2104中，說明了使濾光輪發展成所需偏振方位所需的四個馬達驅動脈衝2107。因為這些方位在圖20A的濾光輪實施中分開90°，所以這些馬達驅動脈衝表明目標驅動馬達是22.5°的步進馬達。
參考圖21，左偏振器良好(「高」)2102表示當佩戴如上所述的無源眼罩時觀察者的左眼視圖未被阻斷，以便看見投影的圖像，並且右眼濾光輪偏振與觀察者佩戴的無源眼罩的右側眼鏡偏振正交，從而阻斷了他的右眼視圖。右偏振器良好(「高」)2103表示當佩戴如上所述的無源眼罩時觀察者的右眼視圖未被阻斷，以便看見投影的圖像，並且左眼濾光輪偏振與觀察者佩戴的無源眼罩的左側眼鏡偏振正交，從而阻斷了他的左眼視圖。簡言之，下文將給出更多細節，當或者左或者右傳感器檢測其相應的標記時，步進馬達在該期間停止。
將頁交換信號2102輸入到馬達控制器，並且頁交換信號包括馬達控制器邏輯驅動濾光輪的參考。頁交換信號的高狀態2106和低狀態2105中每個與投影儀傳輸的左眼視力或右眼視圖相應。在本發明示例實施方案中，如參考圖3B的討論所述我們表示了具有邏輯高2106的右眼數據。在分別從左和右傳感器2102和2103中接收的信號中，高的電壓水平對應於檢測到標記的傳感器。當因為由濾光輪提供給投影圖像光束的偏振態處於與觀察者眼鏡中一個鏡片的偏振角正交的所需偏振角下，濾光輪暫停時，成為時間間隔。示例的馬達驅動信號2104表示在任意傳感器檢測狀態(「高」)期間由於沒有驅動脈衝而臨時暫停。對於左偏振傳感器「良好」的信號，間隔2108表示驅動電壓臨時暫停，從而在該間隔期間停止馬達。對於右偏振傳感器「良好」的信號，間隔2109表示驅動電壓臨時暫停，從而在該間隔期間停止馬達。只要圖18的投影實施在運行，這些控制信號和脈衝就無限期繼續。響應馬達控制器中編程的馬達控制邏輯1850產生這些脈衝，將在下面更完全地說明。
參考圖22，說明根據本發明優選方法的馬達控制邏輯編程1850的流程圖。在初始化之後，在2201處確定頁交換信號的狀態。如果頁交換信號為低，表明在進入的視頻信號中存在左眼視圖數據，那麼程序分支到2202以檢查左傳感器的狀態，並且如果頁交換信號為高，表明在進入的視頻信號中存在右眼視圖數據，那麼程序分支到2207以檢查右傳感器的狀態。如果頁交換信號為低，那麼在步驟2203，檢測左傳感器，是否由左傳感器在濾光輪上檢測到左標記，例如左傳感器為「良好」，這將由邏輯高水平來表示。如果未檢測到標記，即左傳感器不為「良好」，那麼馬達進行至2205處的一個步驟，對應於在2107傳輸一個馬達階躍脈衝(這表示總共四個脈衝)，並且再次在步驟2101檢查頁交換信號狀態。如果實施具有45°步進的圖19A的馬達，那麼在此情況下通過算法的兩次循環將使馬達前進大約90°。
如果在步驟2202處檢查了左傳感器後，在步驟2203檢測到標記，那麼因為檢測到的標記表示濾光輪處於正確的有效正交偏振位置，所以在步驟2204停止馬達，並且在步驟2101再次檢查頁交換信號狀態。(這也由圖21的馬達步進波形2104表示，其中當傳感器處於「良好」位置時，電壓處於保持水平)。使該保持位置維持標記在左傳感器中存在的持續時間，這可以通過編程的算法循環多次。
如果，在步驟2201處，頁交換信號為高，那麼在步驟2207檢查右傳感器，是否由右傳感器在濾光輪上檢測到右標記，例如右傳感器為「良好」，這將由邏輯高水平表示。如果在步驟2110未檢測到標記，即右傳感器不為「良好」，那麼馬達在2110前進一步，對應於在2107處傳輸一個馬達階躍脈衝，並且在步驟2101再次檢查頁交換信號狀態。如果實施具有45°步進的圖19A的馬達，那麼在此情況下通過算法的兩次循環將使馬達前進大約90°。
如果在步驟2207下檢測了右傳感器後，在步驟2208檢測到標記，那麼因為檢測到的標記表示濾光輪處於正確的有效正交偏振位置，所以在步驟2209停止馬達，並且在步驟2101再次檢查頁交換信號狀態。(這也由圖21的馬達步進波形2104表示，其中當傳感器處於「良好」位置中時電壓是保持水平)。使該保持位置維持標記在右傳感器中存在的持續時間，可以通過編程的算法多次循環這種情況。
本發明的優點我們的發明可以操作具有一個、兩個、或者三個數字微鏡器件(DMD)的投影系統，其中使用更多個器件來改善顏色對比度和解析度。我們的發明允許在投影儀外部布置第二個旋轉偏振器。如此，可以改進任何現有的投影儀來提供3D效果。其中，我們的發明包括在旋轉偏振器和投影儀信號之間提供頻率和相位鎖定，或者提供處理隔行掃描或者幀序列視頻的能力。隔行掃描沒有閃爍，但是隔行掃描軸上的解析度降低一半。幀序列有一些閃爍，但是在兩個軸上維持全部解析度。
我們發明的另一個實施方案實施四級反饋控制迴路和電路設計，其在DMD信號和旋轉偏振器之間提供了四個用於頻率/相位同步的獨特的鎖定和俘獲點。在反饋控制電路的根軌跡(root locus)上有四個穩定的點。這就保證了提供頻率/相位同步的反饋迴路的穩定性。對於本領域技術人員，明顯地可以對我們的四級控制系統進行修改而基本上不會改變基本的發明。
我們的發明只需要一片線性偏振材料，而不是多個偏振的片段。我們的發明包括在與DMD信號或者濾色輪不同的速率下旋轉偏振輪的能力，為調節DMD信號(例如適應相鄰像素間的平滑)或者改善系統解析度(例如通過在DMD和偏振器信號之間引入頻率或相位偏移)提供另一個控制變量。
我們的發明包括我們在實驗上已經證實的能夠在兩個偏振態之間100％消光的實施方案。因為它只使用一個偏振片，所以這是可能的。因為我們的發明不需要修改投影儀濾光輪(它是在數千RPMs或更高下旋轉的精確平衡的器件)，所以在低成本實施變得非常容易。此外，我們的發明可以在遠低於濾色輪的速度下旋轉偏振輪，簡化了系統的機械設計並提高了可靠性。此外，我們的發明允許旋轉的偏振元件的速度變化，在旋轉周期中某些點處移動得更快並且在其它點處更慢，從而實際上消除了圖像中的色彩模糊和閃爍。
替代的實施方案儘管為了闡述已經在本文中說明了本發明的特定實施方案，但是可以做出各種修改而不會背離本發明的精神和範圍。特別地，在一個實施方案中，通過在不同的角度下，可控地加速和減速集成或者獨立的旋轉光學器件的旋轉，本發明解決了上述問題。使用步進馬達，可以在產生左眼和右眼圖像完全分離的那些位置(即傳輸軸與觀察者眼鏡中的左眼濾光片或者右眼濾光片對準的那些位置)處固定旋轉元件任意時間。根據偏振輪和觀察眼鏡的設計，這可能發生在旋轉輪上的幾個不同的位置處。另一個實施方案可能利用在3D立體圖形投影設備關閉期間維持濾光輪的靜態轉速，從而避免通常需要的斜線上升的延遲，直至馬達達到滿意的操作速度。再另一個實施方案可以提供一種改變承載3D信號的進入的標準ATSC電視信號的設備，以便由本發明的立體圖形投影設備操作。因此，本發明的保護範圍僅受下面的權利要求及其等價物的限制。
權利要求
1.一種設備，包括包括兩種濾光區和多個可檢測標記的盤，每個標記相應於一個濾光區；與所述盤耦合的傳感器，每個傳感器用於選擇性地檢測與一種類型的所述濾光區對應的標記的位置；控制邏輯和馬達，其中所述馬達與所述盤耦合，並且所述控制邏輯用於響應來自控制邏輯的控制信號而旋轉盤；及輸入端，用來接收在至少兩個狀態之間交替的命令信號，其中通過控制馬達旋轉至第一個預選的位置，所述控制邏輯與一個所述狀態對應。
2.根據權利要求1的設備，其中通過控制馬達旋轉至第二個預選的位置，所述控制邏輯與第二個所述狀態對應。
3.一種3D成像設備，包括輸入端，用於接收包括與圖像數據中的圖像流對應的同步信號的立體圖像數據；用於投影立體圖像數據的數字光投影儀；馬達驅動的旋轉濾光片，位於投影的立體圖像數據路徑中，用於獨立地偏振立體圖像數據中的投影圖像流，所述濾光片包括多個用來控制其旋轉的可檢測的標記；及馬達驅動控制電路，與所述輸入端耦合，用於接收同步信號以及使濾光片的旋轉與該同步信號同步。
4.權利要求3的設備，進一步包括第一轉速傳感器，與旋轉濾光片和馬達驅動控制電路耦合，用於檢測一個所述標記，並且用於向控制電路輸出信號表示該檢測；及第二轉速傳感器，與旋轉濾光片和馬達驅動控制電路耦合，用於檢測第二個所述標記，並且用於向控制電路輸出信號表示所述檢測第二個所述標記。
5.權利要求4的設備，其中所述控制電路包括如下電路，其用於接收到控制電路表示檢測的信號、到控制電路表示所述檢測所述第二個標記的信號、以及同步信號，並且用於同步濾光片的旋轉，從而使所述標記的檢測與同步信號同步。
6.權利要求5的設備，其中所述標記在預選的位置處布置在濾光輪上，從而所述檢測一個所述標記表示相對於投影的圖像流濾光片處於第一偏振狀態中。
7.權利要求6的設備，其中所述標記在預選的位置處布置在濾光輪上，從而所述檢測第二個所述標記表示相對於投影的圖像流濾光片處於第二偏振狀態中。
8.權利要求7的設備，其中對應於所述圖像數據中的第一種類型的圖像流，所述檢測一個所述標記與接收的同步信號的第一個狀態同步。
9.權利要求8的設備，其中對應於所述圖像數據中的第二種類型的圖像流，所述檢測第二個所述標記與接收的同步信號的第二個狀態同步。
10.一種方法，包括以下步驟接收包含多個圖像流的圖像數據，每個圖像流包括多個幀；向可視的屏幕上投影圖像數據，其中所述投影步驟包括在圖像流之間交替；及在旋轉的濾光輪上對通過第一種類型的濾光區從第一種圖像流投影的幀濾光；及在旋轉的濾光輪上對通過第二種類型的濾光區從第二種圖像流投影的幀濾光；其中所述圖像數據包含與圖像流之一對應的同步信號，並且對來自第一種圖像流的幀濾光的步驟包括檢測與第一種圖像流對應的圖像數據中的同步信號；及其中所述濾光輪包括與濾光區數量對應的多個標記，並且對來自第一種圖像流的幀濾光的步驟進一步包括使圖像數據中的同步信號與標記的旋轉位置同步。
11.權利要求10的方法，其中所述對來自第一種圖像流的幀濾光的步驟包括在第一個偏振角下偏振所述幀，並且對來自第二種圖像流的幀濾光的步驟包括在第二個偏振角下偏振所述幀。
12.權利要求11的方法，其中所有的濾光步驟相結合而包括交替阻斷投影的圖像數據以免觀察者的一隻眼睛看到。
13.權利要求10的方法，其中所述使圖像數據中的同步信號與標記旋轉位置同步的步驟包括控制所述旋轉濾光輪，從而響應同步信號的狀態在預選的位置臨時停止所述標記。
14.權利要求13的方法，其中所述控制所述旋轉濾光輪的步驟包括對馬達控制邏輯編程以驅動與旋轉濾光輪耦合的馬達。
15.控制步進馬達旋轉的方法，包括以下步驟a)檢查交替信號的狀態；b)如果所述狀態是第一種類型，則檢查第一種類型的傳感器以檢查第一類標記的存在；c)如果所述第一種類型的傳感器表示不存在標記，則步進馬達前進一步並且再次在步驟a)開始；及d)如果所述第一種類型的傳感器表示存在標記，則停止馬達並且再次在步驟a)開始。
16.權利要求15的方法，進一步包括以下步驟e)如果所述狀態是第二種類型，則檢查第二種類型的傳感器以檢查第二種類型的標記的存在；c)如果所述第二種類型的傳感器表示不存在第二種類型的標記，則步進馬達前進一步並且再次在步驟a)開始；及d)如果所述第二種類型的傳感器表示存在標記第二種類型的標記，則停止馬達並且再次在步驟a)開始。
17.一種由機器可讀的程序存儲裝置，所述程序存儲裝置實際體現了可由機器執行以執行權利要求15的方法步驟的指令程序。
全文摘要
一種用於使旋轉機器或者其它電機械致動裝置與源於包括點優化控制規則的視頻流的一系列同步脈衝同步的方法和系統。
文檔編號H04N13/00GK1987553SQ200610135518
公開日2007年6月27日 申請日期2006年10月16日 優先權日2005年12月21日
發明者蒂莫西·M.·特裡菲羅, 卡斯莫·M·德庫薩蒂斯 申請人:國際商業機器公司