CN102016691A - 使用双向扫描线性调制器的显示器 - Google Patents

使用双向扫描线性调制器的显示器 Download PDF

Info

Publication number
CN102016691A
CN102016691A CN2009801161987A CN200980116198A CN102016691A CN 102016691 A CN102016691 A CN 102016691A CN 2009801161987 A CN2009801161987 A CN 2009801161987A CN 200980116198 A CN200980116198 A CN 200980116198A CN 102016691 A CN102016691 A CN 102016691A
Authority
CN
China
Prior art keywords
eye image
row
modulated light
image
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801161987A
Other languages
English (en)
Inventor
M·W·科瓦茨
M·A·马库斯
J·A·阿戈斯蒂尼利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eastman Kodak Co filed Critical Eastman Kodak Co
Publication of CN102016691A publication Critical patent/CN102016691A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/334—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using spectral multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/337—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using polarisation multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/341—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using temporal multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/356—Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes
    • H04N13/359—Switching between monoscopic and stereoscopic modes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/363—Image reproducers using image projection screens
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/398—Synchronisation thereof; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical

Abstract

一种用于形成立体图像的方法在重复循环中形成单独的左眼和右眼图像，所述重复循环通过提供按照从图像帧的第一边缘到第二边缘的序列排序的、用于左眼图像的各行的数据、然后根据所述有序序列形成已调制光的相继行、通过从第一位置到第二位置向前旋转扫描元件来跨越显示表面渐进地扫描已调制光的各行，来形成左眼图像。通过提供按照从图像帧的第二到第一边缘的序列排序并用于右眼图像的各行的数据、形成已调制光的各行以及通过使扫描元件相反地从第二位置旋转至第一位置来跨越显示表面渐进地扫描已调制光的各行来形成右眼图像。将左眼图像与右眼图像区别开。

Description

使用双向扫描线性调制器的显示器
技术领域
本发明总体上涉及使用线性光调制器的显示装置，更特别地涉及用于通过跨越显示表面根据颜色每次一行地扫描已调制光来形成立体图像的显示装置和方法。
背景技术
线性光调制器通过快速、重复的序列来形成图像，其中，单独地形成图像的每个单行并通过从扫描元件反射或其它类型的重定向将其引导到屏幕或其它显示表面。以这种方式工作的线性光调制器的类型包括诸如由Silicon Light Machines提供且在美国专利No.6,215,579(Bloom等人)中及其它地方被描述的光栅光阀(GLV)设计的器件。例如在美国专利No.5,982,553(Bloom等人)中公开了基于GLV器件的显示系统。
改进类型的线性光调制器是如在共同转让的美国专利No.6,307,663(Kowarz)中及其它地方公开的光栅机电系统(GEMS)器件。在共同转让的美国专利No.6,411,425、和No.6,476,848(两者均授予Kowarz等人)中描述了基于共形GEMS装置的线性阵列的显示系统。在包括美国专利No.6,663,788(Kowarz等人)和No.6,802,613(Agostinelli等人)在内的多个共同转让的美国专利和公开申请中给出了对GEMS装置架构和操作的更详细的描述。在GEMS装置中，通过衍射来调制光。在GEMS芯片上，在单个基板上形成的共形机电带状元件的线性阵列提供光的一个或多个衍射级以形成用于行扫描投影显示器的每个像素行。
GLV和GEMS彩色显示系统架构通常采用三个单独的色彩通道，即红色、绿色、和蓝色(RGB)，每个色彩通道提供有机电光栅器件的线性阵列。机电光栅器件的每个线性阵列在被启动时对其分量红色、绿色或蓝色激光进行调制以便每次形成图像的单个行。然后，将结果得到的用于每种颜色的光的已调制行组合到相同的输出轴上，以提供随后被扫描到显示屏的全色图像。
通常，线性光调制器阵列由于较高的分辨率、降低的成本和简化的照明光学装置而与其区域阵列空间光调制器(SLM)对等物相比具有优点。GLV和GEMS器件可启动用于在快切换速度下工作且能够调制激光。当与其它类型的空间光调制器相比较时，GLV和GEMS器件具有高分辨率、高本地位深、可变纵横比和无运动伪像的优点。然而，对使用这些器件的显示器解决方案存在某些固有限制。按照惯例用于跨越显示表面扫描已调制光的、以电流测定的方式(galvanometrically)启动的扫描反射镜通过在小角范围上旋转而进行扫描以形成图像的单个2D(二维)帧，然后其必须被复位，从而旋转回到用于下一次扫描的位置。在此复位时间期间，不能使用标准扫描方案来投射图像内容。在该时间的约15～25％的时间内，反射镜正旋转回到用于下一次扫描的位置。这减少了可用光输出并限制了能够获得的光效率。由于扫描反射镜的反射镜复位时间及加速和减速时间，用于利用此类系统来提供已调制光的有效占空因数、即所谓的“像素开启”时间至多约为72～82％。
对改进的效率的需要的一种响应是改变反射镜周期定时以及在扫描反射镜的旋转期间沿着每个方向投射图像内容。此策略已在美国专利No.7,053,930(Webb等人)中有所描述。这种方法在附加的时间量内投射已调制光，从而相比于较早的定时循环在效率方面获得5-10％的改善，但是该方法在投射期间要求同一图像帧的多次刷新。用于2D成像的双向扫描在实践中也略微牺牲图像分辨率，特别是对于具有高分辨率的显示器而言。
大体上来说，立体投影是一个用于电影放映的特别感兴趣的领域。用于立体投影的常规配置包括使用两个投影仪的配置，其中一个投影仪用于左眼而另一个投影仪用于右眼。此基本模型已经应用于来自诸如Barco公司的供应商的早期的基于胶片的系统以及数字投影设备。虽然此类双投影仪设计已经成功地显示出由立体成像系统所给予的增强的成像能力和可行性，但这些系统是昂贵的，要求彼此之间的精确对准，并施加对电影院设计和布局的某些额外要求。由于立体显示方法通常在时间上分开地提供交替的左眼和右眼图像，所以其常常需要是2D显示器的标称光输出的两倍多的光输出来实现相同的亮度。已经使用单投影仪实现了立体视觉解决方案，但通常是以减少的光输出为代价的。诸如将光源的数目加倍或将光调制器的数目加倍的常规解决方案是可行的，但也是昂贵和不切实际的。
已经用于2D成像的常规调制方案无法容易地适应立体或3D(三维)成像的要求。简单地将帧刷新速率从60Hz加倍至120Hz并使左眼和右眼图像子帧交替似乎不是期望的解决方案。较高的帧速率对扫描设备提出了可能难以满足的要求，所述扫描设备诸如检流计式扫描仪。使用常规技术进行立体成像所需的较高帧速率提高了对投影仪电子装置的带宽要求并降低了用于脉宽调制光阀阵列的最小像素驱动脉宽。
面对这些困难，线性光调制器似乎不太可能是立体成像市场的竞争者。提供彼此配准以便独立地提供左眼和右眼图像的多个投影仪设备的超额成本以及协调和投射左眼和右眼已调制光所需要的复杂数据路径、对准和定时使得双投影仪解决方案不具有吸引力且在较低成本设备的价格范围之外。使用单投影仪进行立体显示的其它常规方法要求相当高的复杂性，并且至少部分地由于显示输出方面的令人失望的亮度，其可能不会在所显示的最终图像中产生令人满意的结果。
因此，需要一种能够利用GEMS、GLV及用于形成立体图像的其它线性光调制器的特定强度的立体显示方法。
发明内容
本发明的目的是解决对改进的立体投影装置的需要。为达到此目的，本发明提供了一种用于形成立体图像的方法，该方法包括：
a)在重复循环中形成单独的左眼和右眼图像，所述重复循环包括：
(i)通过以下操作来形成左眼图像：提供按照从图像帧的第一边缘到图像帧的第二边缘的序列排序的、用于左眼图像的各行的数据；根据为左眼图像的各行提供的数据的有序序列来形成已调制光的相继行，并跨越显示表面从第一位置到第二位置渐进地扫描已调制光的各行；
(ii)通过以下操作来形成右眼图像：提供按照从图像帧的所述第二边缘到图像帧的所述第一边缘的序列排序的、用于右眼图像的行的数据；根据为右眼图像的各行提供的数据的有序序列来形成已调制光的相继行，并跨越显示表面从第二位置到第一位置渐进地扫描已调制光的各行；以及
b)为至少一个观看者区别左眼图像和右眼图像。
从另一方面，本发明提供了一种用于通过在以下各项之间切换来在显示表面上以两个模式中的任何一个模式显示图像的方法，所述各项包括：
(i)通过重复序列来形成二维图像，所述重复序列为：在使扫描元件从第一位置朝着第二位置向前旋转的同时朝着显示表面渐进地扫描已调制光的各行；以及
(ii)通过以下重复步骤来形成包括左眼图像和右眼图像的立体图像：
通过在使扫描元件从第一位置向前旋转到第二位置的同时朝着显示表面渐进地扫描已调制光的各行来形成左眼图像；以及
通过在使扫描元件从第二位置向后旋转到第一位置的同时朝着所述显示表面渐进地扫描已调制光的各行来形成右眼图像。
本发明的一个特征在于，其允许使用同一被扫描线性阵列装置和电子处理电路在用于单投影设备的2D投影或3D立体投影之间进行模式选择。
本发明的优点在于，其与用于立体显示的常规方法相比改善了有效占空因数，从而产生了增加的亮度。
本发明的优点在于，其提供了与常规设计相比具有降低的复杂性和降低的光学对准要求的使用三个或更多固态光源的立体投影。通过对优选实施例的以下详细说明和随附权利要求的审阅及通过参照附图，将更清楚地理解并认识本发明的这些及其它方面、目的、特征和优点。
附图说明
虽然本说明书以特别指出并明确主张本发明的主题的权利要求书为结尾，但应相信，通过结合附图而进行的以下说明，将更好地理解本发明，在附图中：
图1是示出本发明的一个实施例中的立体显示装置的示意性方框图；
图2是示出用于由扫描反射镜进行的常规扫描的扫描序列的方框图；
图3是用于由扫描元件进行的常规扫描的时序图；
图4是示出在各种实施例中使用的用于交替的左眼和右眼图像显示的双向扫描序列的方框图；
图5A是将2D扫描序列与由扫描元件进行的用于交替的左眼和右眼图像显示扫描的双向扫描序列进行比较的时序图；
图5B是将2D扫描序列与由扫描元件进行的用于交替的左眼和右眼图像显示扫描的双向扫描序列进行比较的替换时序图；
图6是示出使用偏振切换的本发明的替换实施例中的立体显示装置的示意性方框图；
图7是示出使用两个交替光源中的任何一个的线性光调制器的照明的示意图；
图8是示出各种实施例中的用于控制显示装置的操作的控制逻辑部件的示意性方框图；
图9A是以示意的形式示出用于双向扫描的图像数据布置的平面图；
图9B是以示意的方式示出用于单向扫描的与图9A中相同的图像数据布置的平面图。
图10是示出使用双线性光调制器的立体显示装置的示意性方框图；
图11是示出使用两个交替光源的双线性光调制器的照明的示意图；
图12A是示出使用三线性光调制器的立体显示装置的示意性方框图；
图12B是示出使用一个激光器的立体显示器的示意性方框图；
图13是示出双观看者应用中的显示装置的方框图；以及
图14示出如在图7的实施例中的当将单个线性调制器既用于左眼图像形成又用于右眼图像形成时左眼和右眼图像投影的时序图。
具体实施方式
本说明书特别针对形成依照本发明的装置的一部分或更直接地与之协作的元件。应理解的是，未特别示出或描述的元件可以采取本领域的技术人员众所周知的各种形式。提供本文所示和所述的图是为了举例说明本发明的操作的关键原理且并不是带着显示实际尺寸或比例的意图而绘制。可能需要一定程度的放大以便强调相对空间关系或操作原理。
在以下公开中，短语“左眼图像”表示由显示装置形成并意图用于由观看者的左眼观看的图像。同样地，短语“右眼图像”指的是意图用于由观看者的右眼观看的单独图像。术语“立体”和“3D”被视为是等价的。
在本发明的背景下，术语“光谱范围”指的是单个波长或仅仅约40nm的相对窄的波长范围。光谱立体视觉分离实施例以用于每种原色(红色、绿色或蓝色，通常称为R、G或B)的不同波长投射左眼和右眼图像，并使用滤光元件来将用于每种色彩的左眼和右眼图像内容分离。
为了将图像区别为单独的，本发明的某些其它实施例使用正交偏振光作为左眼图像和右眼图像之间的区别特征。偏振可以是线性的、椭圆的或圆的，其中用于左眼的已调制光相对于用于右眼的已调制光正交地偏振。
本发明的实施例使用诸如多线性光栅机电系统(GEMS)器件、GLV器件及其它类型的线性调制器的线性光调制器。GEMS或其它类型的线性光调制器提供立体显示装置，其从单个投影仪以及使用与先前已提出的相比不那么复杂的光学设计允许诸如激光源的改进使用和增加的亮度的优点。
在本发明的背景下，如微机电器件领域的技术人员所熟悉地使用的那样使用术语“芯片”。术语芯片指的是包括在单个基板上形成的一个或多个线性光调制器阵列的单块机电电路封装，诸如在先前提到的共同转让的美国专利No.6,411,425(Kowarz等人)中详细地描述的共形光栅器件。GEMS芯片不仅包括形成用于光反射和衍射的光调制光栅的细长带状元件，而且还可以包括施加用来启动这些带状元件的静电力的底层电路。在制造中，将形成诸如在Kowarz等人的′425专利中所示的GEMS芯片的芯片的微小电子和机械部件制造到单个基板上。该芯片封装还包括用于互连并安装到电路板或其它适当表面上的信号引线。用于立体投影的方法
对于任何类型的立体投影系统，需要某些类型的分离机制以便允许左眼图像和右眼图像之间的区别或分离，所述左眼图像和右眼图像在公共显示屏上被组合，但意图用于观看者的适当的左眼和右眼。左眼图像和右眼图像可以在时间上被分离，可以具有彼此相对正交的不同偏振，或者可以具有不同的波长。
时间排序系统使用“画面交换(page-flipping)”技术来分离左眼和右眼图像。画面交换交替地显示左眼和右眼图像以向带着与显示器刷新速率同步的快门式眼镜的一个或多个观看者提供立体图像。在美国专利No.6,535,241(McDowall等人)中给出了适合于向多个观看者呈现立体图像的此类显示系统的一个示例。每个观看者可看到图像的每帧的有限时间量限制这种方法的实用性。
使用偏振差的立体系统使用分别正交偏振的光来提供不同的左眼和右眼图像。为观看者提供用于区别这些左眼和右眼图像的偏振眼镜。在美国专利No.7,204,592(O′Donnell等人)中给出了使用线性偏振光的此类显示系统的一个示例。在美国专利No.7,180,554(Divelbiss等人)中描述了使用左圆偏振和右圆偏振的立体显示装置。
立体系统可以通过波长来区别单独的左眼和右眼图像并为观看者提供被适当地设计为区别用于每只眼睛的适当图像的滤光眼镜。在美国专利No.7,001,021(Jorke)中给出此类光谱分离显示系统的一个示例。
本发明的实施例的方法和装置提供了使用基于时间排序、偏振或光谱的分离方法来区别左眼和右眼图像来显示立体图像的方式。后续描述示出使用这些方法中的每个的实施例。
参照图1，示出了立体显示系统10，其使用GEMS器件作为三个色彩通道(即红色通道20r、绿色通道20g和蓝色通道20b)中的每一个通道中的线性光调制器。对于红色调制而言，通常为激光器或激光器阵列的红色光源70r提供照明，该照明通过球面透镜72r和柱面透镜74r被调节并被引导朝向转动反射镜82r。从转动反射镜82r反射的光在在本文中被示出并被描述为机电光栅光调制器的线性光调制器85r处通过衍射被调制。来自线性光调制器85r的已调制衍射光被衍射经过转动反射镜82r并到达色彩组合器100，诸如X棱镜或其它二向色组合器。来自色彩组合器100的光的已调制行随后被透镜75引导，通过可选的交叉阶次滤光器(未示出)而到达扫描元件77以便投影到显示表面90上。扫描元件77可以是扫描反射镜或其它适当的光重定向扫描元件，诸如旋转棱镜或具有一个或多个耦合反射表面的多边形或装置，该装置继而朝着显示表面90引导入射的用于左眼和右眼图像的光的已调制行。绿色调制使用一组类似部件来向色彩组合器100提供光，其中通常为激光器或激光器阵列的绿色光源70g提供照明，该照明通过球面透镜72g和柱面透镜74g并被引导朝向转动反射镜82g。从转动反射镜82g反射的光在充当线性光调制器85g的机电光栅光调制器处通过衍射被调制。来自线性光调制器85g的已调制衍射光被衍射经过转动反射镜82g并到达色彩组合器100。同样地，通常为激光器或激光器阵列的蓝色光源70b提供照明通过球面透镜72b和柱面透镜74b并将光朝着转动反射镜82b引导。从转动反射镜82b反射的光在充当线性光调制器85b的机电光栅光调制器处通过衍射被调制，该光被衍射经过转动反射镜82b并作为一行光被发送到色彩组合器100。
使用解码设备来针对观看者将左眼图像与右眼图像区别开。图1的实施例将眼镜66示出为解码设备。由每个观看者佩戴的此类眼镜66适当地装配有左右区别元件22l和22r，诸如快门、滤光器或偏振器，以便区别左眼和右眼图像。应注意的是，眼镜66是可以用于左眼和右眼图像分离的许多可能类型的解码设备之一。对于图1的实施例而言，眼镜66装配有在左眼图像和右眼图像的显示之间进行交替的快门并装配有用于在适当的时间启动快门的同步元件24。如随后更详细地描述的，同步元件24可以是例如由从投影仪逻辑电路提供的无线同步信号控制的电路。
为了更好地理解图1的实施例如何在每个色彩通道中仅使用单个GEMS调制器或其它类型的线性光调制器85来提供立体显示，考虑如何执行扫描定时和扫描元件77的响应行为是有益的。图2示出常规扫描定时，其表示在驱动信号30、即提供给扫描元件77的定时控制信号的上升或写入部分A和下降或回扫部分B上发生了什么。两个相邻的信号曲线部分A和B对应于扫描元件77的移动的单个循环。在本示例中，使用线性光调制器85r、85g和85b在屏幕上写入数据发生在驱动信号30的部分A期间当扫描元件77将已调制光的各行从左到右重定向至相继的位置从而在显示表面90上生成图像帧92时。在图2中的回扫部分B期间，扫描仪以比其在扫描的写入部分期间移动时更快的速率从右向左移动且在回扫部分B期间不向屏幕写入数据。图2的上部部分示出扫描元件在相继位置处的扫描进程的“快照”，分别示为77a、77b、77c和77d。
图3的图表更详细地示出具有扫描循环的写入部分A和回扫部分B的时序图。数据写入曲线80示出当提供写入数据以进行调制和扫描时的时序的“数据开启”或“像素开启”部分(被示为值1)。随着扫描元件77(图1)减速或加速，此时序的“数据关闭”或“像素关闭”部分(被示为值0)在回扫活动期间、刚好在回扫之前和之后即刻发生。
对于使用常规扫描定时的立体观看而言，左眼和右眼图像是交织的。在每隔一个循环的写入部分A期间(例如，在循环1、3、5、7、...期间)扫描用于左眼的图像；在每个交替的循环(每隔一个循环)(例如，循环2、4、6、8、...)期间扫描用于右眼的图像。眼镜66可以是快门式眼镜或使用某种其它类型的左眼/右眼图像区别方案。使用此布置，为了以频繁得足以减少闪烁的方式刷新图像，一个选择是使参照图2和3所述的过程加速。这意味着在名义上将驱动信号30中的定时脉冲的频率加倍，将扫描元件77的旋转速度加倍，并通过处理和成像操作使数据更快地移动。然而，用这种方法，必须保持较高的占空因数，从而要求来自检流计或其它往复式扫描元件的在其使反射镜质量加速的能力方面的较高性能。所要求的较高性能增大扫描部件尺寸、驱动电流、废热和成本，并对反射镜产生竞争约束。较高的加速度意味着增大的刚性要求，因此增加质量。或者，可以用反射镜设计的较高复杂性或通过使用专用反射镜材料或用不同的扫描机制来解决该问题；然而，这些方法导致增加的成本。总体上，重要的是保持足够高的写入占空因数以使投射的图像亮度最大化。
本发明的方法通过修改驱动信号定时并随后在曲线的写入部分和回扫部分二者期间都扫描图像的行来完成立体显示的任务。参照图4的定时示例，示意性地概括了用于两只眼睛的扫描序列。在图中的S处所示的扫描循环具有向前部分(A)和回扫部分(B)两者。随着扫描元件77在检流计驱动信号32的A部分期间沿着一个方向(在图4中示为从左到右)渐进地扫描，左眼图像被形成。该移动从图像的第一边缘E1扫描到第二边缘E2。
图4所示的回扫或B部分相对于参照图2和3所述的回扫或B部分被延伸，从而使得波形是三角形的(亦即对称)，如所示出的。然后通过在此B部分期间沿相反(回扫)方向渐进地扫描而形成右眼图像。此移动从图像的第二边缘E2返回朝着第一边缘E1扫描。在一个实施例中使用快门式眼镜66，其与扫描定时同步以便循环地将左眼图像与右眼图像区别开，从而将预定图像引导到观看者的适当的一只眼并阻挡交替的图像。在定时驱动信号32为60Hz的情况下，快门式眼镜在眼睛之间的切换以120Hz的频率发生。每个相继的左或右眼图像的传输之间的循环也是60Hz。
图5A和5B的时序图将常规2D扫描序列与由扫描元件进行的用于交替左眼和右眼图像显示扫描的两个交替的双向扫描序列进行比较。多个时序图被相互叠加以进行该比较。图5A所示的时序图示出用于其中用于根据本发明的方法(利用在图4中的三角形驱动信号波形)扫描左眼和右眼图像的总时间与通常用于形成2D图像(如在图2中被示出为具有锯齿形驱动信号波形)的时间相同的实施例的扫描反射镜驱动信号和数据定时。扫描反射镜驱动信号30和数据写入曲线80对应于2D显示实施例；驱动信号32和数据定时对应于3D显示实施例。在这种情况下，对于2D和3D投影而言，每像素时间的间隔或“像素开启”时间是相同的。有利地，用于将图像数据的每个行提供给线性光调制器的时钟定时与用于其中通过沿单向的扫描来形成图像的2D实施例的时钟定时相同。
图5B所示的时序图通过比较示出其中用于形成左眼和右眼图像的总时间比用于相应2D图像(具有锯齿形数据写入曲线80)的时间更长的替换实施例。这种方法的一个优点涉及更长的“像素开启”占空因数。结果，使用图5B所示的时序实现了较高的3D亮度。此外，在这种情况下，用于3D投影的每个像素的开启时间可以长于用于2D投影的像素开启时间间隔。在这种情况下，用于将图像数据的每个行提供给线性光调制器的时钟定时不同于用于常规2D显示的时钟定时。3D数据写入曲线84a和84b示出提供写入数据以用于调制和扫描时的时序的“像素开启”部分(用1.1的值示出)。用0.1的值示出3D数据写入曲线84a和84b的时序的“像素关闭”部分。如前所述，在检流计驱动信号32的A部分期间投射左眼图像(L)且在检流计驱动信号32的B部分期间投射右眼图像。请注意，在这两种情况下，在左眼和右眼图像之间的切换间隔期间瞬时地消隐图像数据。
进行关于图4及图5A和5B所示的基本序列的一些观察是有益的：
a)此定时布置的使用使得能够使用快门式眼镜将最初用于二维成像的图1的硬件布置也用于立体成像。必须将输入数据的格式从二维的情况(亦即，从图2和3所示的时序)改变，以便在一半的操作时间内递送用于左眼图像的数据而在另一半时间内递送用于右眼图像的数据。必须通过将驱动信号30的锯齿状时序(图2)改变为驱动信号32的三角形时序(图4)来改变扫描元件77操作。利用这些很少的简单变化，相同的硬件可以既服务于2D成像模式又服务于立体或3D成像模式。
b)可以以用于2D的相同的60Hz的扫描频率来实现无闪烁的3D立体观看。此外，到三角形波形的改变导致更适当的加速并允许占空因数如图5B所示的那样与2D的情况相比被增大。考虑到3D投影固有地具有较低的总体光学效率，这尤其有帮助。
c)用于左眼图像的数据顺序相对于用于右眼图像的顺序而言是相反的。用于右眼图像的各行的数据相对于用于左眼图像的各行的数据的先后顺序而言以相反或镜像的顺序被排序。随后将对此进行更详细的描述。
d)可能有各种交错方案，诸如在一个工作循环(pass)中扫描用于每只眼睛的图像的一半。这是指例如在扫描元件77从左到右的一次行程中提供用于左眼图像的图像数据的偶数行，并在反射镜的下一次从左到右的行程中提供用于左眼图像的图像数据的奇数行。然后可以将相同的交错用于右眼图像。
e)左眼图像不同于右眼图像。它们是形成在相同图像帧内的两个单独的图像，其中，这些图像是相关的且可以共享一些内容元素，但不是相同的图像。实际上，立体外观和适当的深度感要求在左眼和右眼图像的相应图像帧中在为了左眼和右眼图像观看而显示的对象之间存在某些不一致。
f)进入每只眼睛的图像信息对应于单个扫描方向。在图4的示例中，左眼观看从左到右被扫描的图像；右眼观看从右到左被扫描的图像。不需要左眼和右眼图像之间的帧内的精确的像素-像素配准，从而降低了成本和复杂性。
图6的方框图示出允许具有三个GEMS器件的显示系统10利用偏振以便将左眼图像和右眼图像区别开的实施例。每个色彩通道20r、20g、20b具有以与用于左眼和右眼图像形成的数据同步的方式在正交偏振状态之间切换的偏振交替器件38。适用先前参照图4描述的相同时序。在一个实施例中，偏振交替器件38以120Hz进行切换，以便左眼和右眼图像均以60Hz被提供。偏振交替器件38的类型包括例如旋转滤光轮布置。眼镜66或其它解码器件使用偏振器作为左和右区别元件22l和22r。
图7的方框图示出用于提供彩色通道20中的照明以进行立体显示的替换布置。在使用此布置的一个实施例中，光源70p和70s具有正交的偏振状态。这可以例如通过在偏振光源前面插入半波片(未示出)来实现。分束器115是偏振分束器，其被设置为将来自两个光源70p和70s的光引导到朝向反射空间滤光器108的同一照明路径上并使其到达光栅光调制器，即适当类型的线性光调制器85。以通常为60Hz的帧刷新频率以50％的占空因数接通和关闭光源70p和70s，以便左眼和右眼图像均以该频率被提供。
在替换实施例中，可以使用光谱分离来区别左眼和右眼图像。在这种情况下，可以将图7的布置与图6的基本布置一起使用，从而从具有不同波长的光源70p和70s提供具有不同色彩的照明。在一个示例性实施例中，在色彩通道20提供红色通道20r的情况下，光源70p具有意图用于左眼的第一红光波长(例如，620nm)的光。光源70s发射意图用于右眼的第二红光波长(例如，640nm)的光。用不同波长的光源同样地布置绿色和蓝色通道。对于此实施例而言，分束器115是二向色分束器，其用能够透射来自光源70p的光而反射来自光源70s的光的涂层制造。然后，眼镜66(图5)采用不同的滤光器作为左和右区别元件22l和22r。偏振交替器件38将不会被用于光谱分离实施例。
图14示出使用图7的照明布置时用于左眼和右眼图像投影的时序图。在本示例中，光源70s的启动与沿前向(如指向右侧的箭头所指示的)的扫描相对应以在图像帧92中形成左眼图像。然后，为了在图像帧92中形成右眼图像，在扫描元件77的反向扫描期间将光源70s去激活并激励光源70p。
图1和6总体上聚焦于从激光器延伸到调制部件、组合部件、扫描元件和最后的显示表面的光学路径。然而，如图2～4的描述所示，还存在为了使被扫描到屏幕的图像的每个行的形成同步而需要的底层定时和控制逻辑电路。图8的方框图示出一个实施例中的用于支持立体成像的控制电路和定时部件的布置，包括快门式眼镜、偏振分离和光谱分离方案所需的部件。控制逻辑处理器40获得用于显示的图像数据并向线性光调制器85r、85g和85b(在所述示例性实施例中为机电光栅光调制器)提供用于每种颜色的数据，每次一行(在图8中被示为R行、G行、B行)。控制逻辑处理器40还与用于检流计电动机36或其它适当类型的致动器的控制部件相交互，从而与到线性光调制器的数据递送的定时相配合地提供如前所述的驱动信号30或32。根据所使用的右眼/左眼分离方案，控制逻辑处理器40随后控制针对每个方案被切换的相应信号的切换。在使用快门式眼镜66的情况下，例如，控制逻辑处理器40控制对快门动作进行控制的同步元件24。例如，可以使用RF信号来无线地控制快门式眼镜66以进行启动，或者可以以其他方式使其与用于左眼和右眼图像投影的定时同步。或者，可以提供信号以使其中使用这些区别方案的偏振和波长切换协调。图8示出可以用于支持这三种分离方案中的每一个的多个切换机制和信号；在实践中，通常仅使用一种用于将左眼和右眼图像区别开的分离技术。
图1和6所示的实施例的一个优点涉及这些硬件配置对2D和3D成像这两者的适应性。在本发明的一个实施例中，这允许根据需要在2D和3D成像模式之间进行切换，而无需对系统硬件进行重配置。控制逻辑处理器40(图8)可以使用锯齿波形的驱动信号30(图2和3)或三角波形的驱动信号32(图4)操作检流计电动机36以用于任一种模式。或者，可以将三角波形的驱动信号32用于2D成像，使用诸如在先前所引用的美国专利No.7,053,930中所述的时序来写入已调制光的各行。然而，指出三角形的检流计波形对于2D操作而言可能是不利的是有益的，这是因为这对沿两个扫描方向的精确像素覆盖产生严格的要求。由于在3D模式下进入一只眼睛的图像信息对应于单个扫描方向(另一只眼睛仅看到来自相反扫描方向的图像)，所以当使用本发明的实施例时，显著地放宽了应当使对应于每个扫描方向的子图像精确地配准的要求。这放宽了精度要求，继而使得能够降低系统复杂性并降低扫描仪成本。
当在2D或3D模式下使用三角形驱动信号32时，在回扫部分B期间提供的图像数据相对于在写入部分A期间提供的图像数据而言是相反的或镜像的。图9A示出被布置成用于单个循环中的双向扫描的有序序列的图像数据缓冲器50的总体布置。在本实施例中，图像数据缓冲器50具有1920行并存储在A处示出的用于图像帧92(图14)中的左眼图像的连续数据行(行1～930)、在B处示出的用于右眼图像的连续数据行(行991～1920)以及左眼与右眼图像之间的静区42(行931～990)。在图像数据缓冲器50内，图像数据的序列对于右眼图像而言是颠倒的，以便如所示出的那样图像数据是镜像的。在替换实施例中，可以使用对图像数据缓冲器50的读出中的定时延迟来消除静区42，从而使得提高3D分辨率。
对于图9A中的图像数据缓冲器50而言，图像写入和数据递送是从左向右移动的。在静区42(在本图中被划上阴影线)期间，不提供已调制图像数据(零数据)，其对应于定时循环的一部分，在该部分期间，扫描元件77接近其扫描距离的终点，在这这段扫描距离中扫描元件77迅速地减速、停止和加速。在本实施例中，静区42具有60行的厚度。在该同一图像数据缓冲器50被用于2D扫描的情况下，如图9B所示，可以将完整的图像依次存储并写入线性空间光调制器而无需立体观看时右眼图像所需的镜像。在这种情况下，可以利用数据的全部1920行来形成2D图像。
对于其中使用双向扫描的立体应用而言，根据输入图像数据的格式和分辨率，针对扫描元件的单次循环存储并形成图像的每隔一个的扫描行可能是有利的。对于图9A和9B，可以在每个部分、即写入A或回扫B上提供用于2D或2D图像的所有数据，或数据的一半(每隔一行)。
在其中所有数据都被提供给左眼和右眼图像中的每一个的实施例中，器件驱动电路中的电子装置带宽相对于2D锯齿扫描仪驱动操作而言被加倍。然而，为了降低设计复杂性和成本，通常期望对于2D和3D操作这两者而言保持相同的电子电路、定时和操作。在这种情况下，可以递送全部数据的垂直像素并对水平像素进行二次采样以便获得期望的带宽降低。或者，可以在扫描的A和B部分的每个上递送垂直像素的一半(亦即，交替的奇数或偶数像素)。
图9A所示的图像数据布置支持用于沿扫描方向(在这种情况下为水平方向)具有1920个像素且沿长度方向(在图9A中示为垂直轴)具有1080个像素并使用线性光调制器阵列85的3D显示器的示例性显示实施例。图9A所示的图像数据布置利用图5A所示的3D数据写入曲线84a进行工作。
参照图5A，数据写入曲线84a具有带有向上瞬变(从0至1)或向下瞬变(从1至0)的两个状态中的任何一个，所述两个状态具有不同的意义。从左侧开始工作，图5A中的数据写入曲线84a的第一个向上瞬变对应于行扫描的开始，其使用在图9A中表示的帧缓冲器的最左侧的边缘处开始的行数据内容。图5A中的数据写入曲线84a的向下瞬变(1至0)指示在扫描的部分A和B期间形成的图的各自的右边缘。
当使用图9A的帧缓冲器布置将3D图像写到投影屏时，扫描方向像素的总数的最多一半被用来写入左眼图像，且扫描方向像素的总数的一半被用来将右眼图像写到显示表面90上。在具有图9A的图像数据缓冲器50构成的特定实施例中，用于左眼和右眼图像的图像数据被存储为使得可以容易地以有序序列来提供该图像数据并沿着从图像帧的一个边缘到另一个边缘的适当扫描方向进行扫描。可以将其它方法用于类似目的，提供按照从图像帧的第一边缘到图像帧的第二边缘的序列被排序的、用于左眼图像的各行的数据，并提供按照从图像帧的第二边缘到图像帧的第一边缘的序列被排序的、用于右眼图像的各行的数据。
表1示出用于具有沿扫描方向的1920个像素乘以1080个像素元素(被定义为像素形式的线性光调制器阵列的长度)的60Hz帧速率投影显示器的示例性性能数据。前向扫描方向(循环中的写入部分A)当在2D投影模式下使用时具有80％的占空因数且当在3D投影模式下使用时具有50％的占空因数。检流计电动机的线性扫描范围(循环中的检流计反射镜速度恒定的那部分)在所有情况下都是相同的且为96.8％。每个帧的总时间在所有情况下都是恒定的。每个图像帧的总像素开启时间从用于2D投影的0.0129秒到用于图5B所示的3D延长时间投影实施例的0.0159秒变化，从而产生每个帧的在显示表面上的光的23.2％的增加。还请注意，当使用图5B的延长扫描时间定时序列时，与图5A所示的相同定时序列相比可以增加用于每只眼睛的投影图像中的有效像素行的数目，在本实施例中是从930增加至945，并可以将帧数据的中间部分中的被消隐的像素行的数目从60减少为30。屏幕上的图像数据的以占空因数表示的总像素开启时间对于2D投影而言是77.5％且对于利用图5B所示的定时序列的3D投影而言是95.4％。
表1-示例性实施例中的扫描参数
  参数   2D   3D图5A   3D图5B
  前向扫描占空因数(％)   80   50   50
  线性扫描范围(％)   96.8   96.8   96.8
  每帧的总时间(秒)   0.0167   0.0167   0.0167
  每帧的总像素开启时间(秒)   0.0129   0.0125   0.0159
  每帧每像素的时间(秒)   6.73E-06   6.73E-06   8.41E-06
  总开启占空因数(％)   77.5   75   95.4
  每半个扫描的像素数   960   930   945
如参照图6和7所述的，可以通过修改图6的照明装置并允许具有不同偏振或具有略微不同的波长的两个交替光源轮流照亮单个线性光调制器85来实现偏振和光谱分离两种方案。然而，如随后所述，每个芯片使用两个或更多个线性阵列的实施例存在附加的优点，尤其是对于这些分离技术而言。
使用多线性阵列的实施例
多线性GEMS芯片对于立体显示应用而言特别有利。如在以(Kowarz)的名义的共同转让的美国专利申请No.2007/0047061中所述的，双线性GEMS器件提供两个单独的机电光栅光调制器阵列部，亦即在单个基板上形成的共形机电光栅器件的两个线性阵列。在美国专利No.7,274,500(Kowarz)中所述的三线性GEMS器件提供三个单独的机电光栅光调制器阵列部，亦即在单个基板上形成的共形机电光栅器件的三个线性阵列。在双线性器件和三线性器件这两者中，可以单独地调制单个芯片上的光调制器件的每个线性阵列。通常，多线性GEMS阵列上的每个光调制器件具有其自己的相关电子驱动器通道。
参照图10，示出了具有三个光调制子系统的多色显示装置10的实施例，所述三个光调制子系统被示为光调制模块104r、104g和104b，每个对应于一色彩通道。每个调制模块104r、104g和104b分别使用双线性GEMS空间光调制器芯片110r、110g和110b。每个双线性GEMS空间光调制器芯片调制来自两个激光光源的光，一个用于左眼图像，一个用于右眼图像。来自两个激光光源中的第一个激光光源的光形成入射在线性光调制器85x上的线性照明且来自两个激光光源中的第二个激光光源的光形成入射在线性光调制器85y上的线性照明。在图10的实施例中，双线性GEMS空间光调制器芯片110r调制来自红光激光器112r1和112r2的入射线性照明。双线性GEMS空间光调制器芯片110g调制来自绿光激光器112g1和112g2的入射线性照明。双线性GEMS空间光调制器芯片110b调制来自蓝光激光器112b1和112b2的入射线性照明。应注意的是，在图10的示意图中以放大的空间间隔示出线性光调制器85x和85y，以便更清楚地举例说明其功能；在一个实施例中，线性光调制器85x和85y的线性阵列之间的实际距离约为1mm。线性光调制器85x和85y中的每一个生成用于每只眼睛的图像；因此，例如，在线性光调制器85x的线性阵列生成左眼图像的情况下，线性光调制器85y的线性阵列生成右眼图像。
在每个光调制模块104r、104g和104b中，存在空间滤光器108，诸如具有交替的反射和透射部的图案化反射镜。空间滤光器108的反射部将来自每个激光光源的照明引导到双线性GEMS空间光调制器芯片上的相应光调制器器件阵列。然后，空间滤光器108的透射部将来自双线性GEMS空间光调制器的已调制光朝着组合器64透射，所述组合器64诸如电子投影领域的技术人员所熟知且在图10中表示出的X棱镜。来自双线性GEMS空间光调制器的不期望的零阶反射光也被空间滤光器108阻挡。
来自每个光调制模块104r、104g和104b的已调制光束被组合器64组合并沿着光学路径O被引导。然后，如先前参照图1至6中的实施例所述的，投影光学装置120沿着光学路径O朝着单个扫描元件77引导已调制光，所述单个扫描元件77能够沿着第一旋转方向和与该第一旋转方向相反的第二旋转方向进行扫描。图像形成在显示表面90上。当使用偏振进行左眼和右眼图像区分时，显示表面90是偏振保持显示表面。对于这种类型的偏振分离实施例，组合器64是基本偏振不敏感的，基本上假定对于具有正交偏振状态的光存在相同的光透射或反射行为。
当使用本发明的双向扫描序列时，存在用于朝着同一双线性GEMS芯片引导多个光源的多个选择。一种方法是以略微不同的角度引导来自并排布置的不同源的激光光源，如在图10中表示的实施例所建议的那样。图11的示意性方框图示出与本示例中的光调制模块104r和一个色彩通道的部件一起使用的另一实施例。这里，分束器115将来自光源112r1和112r2的光组合。在光源112r1和121r2的波长不同的情况下，分束器115是二向色分束器。在光源112r1和112r2的偏振状态不同的情况下，分束器115是偏振分束器。
为了使用图10和11的布置在左眼和右眼图像之间进行切换，可以在适当的时间期间开启或关闭光源以用于调制，如先前参照图14所描述的。或者，可以连续地激励光源，但在不使用光时，相应的线性阵列可以在适当的半周期期间将入射光引导离开投影部件。
三线性实施例
参照图12A，示出了使用具有相应三线性GEMS空间光调制器芯片140的光调制模块104的显示装置10的另一实施例。在所示的实施例中，使用快门式眼镜来区别单独的左眼图像和右眼图像。
参照图12B，示出了具有光调制模块104的显示装置10，光调制模块104使用具有激光器112的单个线性光调制器85。此布置允许进行单色立体显示。
电子彩色投影领域的技术人员已知的是，绿色通道对于辉度而言特别重要，因此对感知的图像分辨率而言特别重要，并且红色和蓝色通道就该目的来说不那么重要。本发明的其它实施例可以通过以不同的分辨率提供不同色彩通道的调制来利用此性质。因此，例如，绿色通道将是全分辨率的。红色和蓝色通道均将沿着阵列轴、且可选地还沿着扫描轴处于绿色通道的分辨率的一半。
降低分辨率的布置可以在许多方面有利。可以放宽对多线性GEMS空间光调制器芯片的响应定时要求。另外，可以降低制造要求，从而允许额外的空间用于控制信号迹线在多线性GEMS基板上的路由，这在全分辨率双线性和三线性设计的情况下可能是受到约束的。
在本发明的实施例中，激光器被示为用于显示装置10的光源。激光器可被连续地激励且由于它们的相对光谱纯度和空间相干性因此它们是有利的。激光器在使用光谱分离来区别左眼和右眼图像的情况下特别有利。用于投影应用的令人特别感兴趣的激光阵列是各种类型的垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列，包括来自加利福尼亚州桑尼维尔市的Arasor的垂直扩展腔面发射激光器(VECSEL)和Novalux扩展腔面发射激光器(NECSEL)器件。然而，可以使用其它类型的光源来向GEMS空间光调制器芯片提供线性照明。用于从单个光源提供具有两个正交的偏振状态的光的方法是电子成像领域的技术人员众所周知的。
可以认识到，使用多线性机电阵列的许多附加立体配置落在本发明的范围内。可以使用与附加双线性或三线性阵列的组合来添加附加的原色。
图1、6、10、12A和12B所示的立体实施例可以切换模式，在三维立体模式下或在二维成像模式下操作。对于图6，例如，将相同的图像内容用于左眼和右眼图像两者以使得偏振或光谱差别对于观看者来说是不可见的可能是有利的。然后，在立体图像内容可用的情况下，可以相应地切换成像模式。然后，可以使用眼镜66或其它类型的解码设备来区别仅用于立体成像部分的单独的左眼和右眼图像。可以诸如通过在控制逻辑处理器40(图8)处感测3D成像数据的存在来自动地执行切换，或者可以通过提供用于由观看者启动的开关来执行切换。双观看者
实施例
可替换地，可以将立体显示装置10用于双观看者投影。对于游戏和模拟应用即双观看者操作而言相当重要的主题是使用立体投影装置和技术提供的立体操作的变体，仅在观看者终端处有细微的变化。对于双观看者模式而言，该变化是简单的：原来被称为“左眼图像”的现在意图用于第一观看者，且原来被称为“右眼图像”的现在意图用于第二观看者。
图13示出一个实施例中的双观看者显示系统190。立体显示装置10以与先前参照图1、6、10、12A和12B所示的实施例所描述的方式相同的方式而工作，从而提供左眼和右眼图像。第一观看者170a具有眼镜66a或其它类型的解码设备，其具有安装在两只眼睛的前面的区别元件22l，并因此第一观看者170a仅观看左眼图像。同样地，第二观看者170b使用具有用于两只眼睛的区别元件22r的眼镜66b仅观看右眼图像。如从图13可以看到的，用于双观看的立体显示系统所需的唯一修改是用眼镜66a和66b(或其它适当的解码设备)取代图1、5、9和11中所示的眼镜66。此布置允许有两个不同的视图，以便一个或多个观看者170a能够看到左观看者图像(对应于图1、6、10和12A的示例性实施例中的左眼图像)且一个或多个观看者170b能够看到右观看者图像(对应于图1、6、10、和12A的示例性实施例中的右眼图像)。
消费者显示应用特别感兴趣的是双观看者操作允许两个观看者同时欣赏不同的节目或允许两个竞争的游戏玩家每个具有他们均参与其中的同一游戏的全屏单独投影。可以为多个观看者提供用于双观看者显示的眼镜66a和66b。
已特别参照本发明的某些优选实施例详细地描述了本发明，但应理解的是，本领域普通技术人员可以在如上所述和如随附权利要求中所述的本发明的范围内实现变更和修改，而不脱离本发明的范围。例如，虽然在本文所述的示例性实施例中示出了GEMS器件，但可以想象其它类型的线性光调制器的使用。或者，在某些实施例中，可以将光栅光阀(GLV)部件用于形成左眼和右眼行图像。可以从示例中所示的反射镜方向修改用于左眼或右眼图像的反射镜方向。可以使用其它类型的扫描装置。可以垂直地或水平地设置扫描行。可以显示单色或多色图像。
因此，提供的是用于使用多线性机电光栅器件或其它类型的线性光调制器进行立体投影的装置和方法。
部件列表
10    显示系统
20    色彩通道
20r   红色通道
20g   绿色通道
20b   蓝色通道
22l   左区别元件
22r   右区别元件
24    同步元件
30    驱动信号
32    驱动信号
36    检流计电动机
38    偏振交替器件
40    控制逻辑处理器
42    静区
50    图像数据缓冲器
64    组合器
66    眼镜
66a   眼镜
66b   眼镜
70r   光源
70g   光源
70b   光源
70p   光源
70s   光源
72r   球面透镜，红色
72g   球面透镜，绿色
72b   球面透镜，蓝色
74r   柱面透镜，红色
74g   柱面透镜，绿色
74b    柱面透镜，蓝色
75     透镜
77     扫描元件
77a    扫描元件
77b    扫描元件
77c    扫描元件
77d    扫描元件
80     数据写入曲线
82     转动反射镜
82r    转动反射镜，红色
82g    转动反射镜，绿色
82b    转动反射镜，蓝色
84a    3D数据写入曲线
84b    3D数据写入曲线
85     线性光调制器
85r    线性光调制器
85g    线性光调制器
85b    线性光调制器
85x    线性光调制器
85y    线性光调制器
90     显示表面
92     图像帧
100    色彩组合器
104    光调制模块
104l   光调制模块
104r   光调制模块
104g   光调制模块
104b   光调制模块
106    照明光学装置
108    空间滤光器
110r   双线性GEMS空间光调制器芯片
110g   双线性GEMS空间光调制器芯片
110b    双线性GEMS空间光调制器芯片
112     激光器
112r    激光器
112g    激光器
112b    激光器
112r1   激光器
112l2   激光器
112g1   激光器
112g2   激光器
112b1   激光器
112b2   激光器
115     分束器
120     投影光学装置
140     三线性GEMS空间光调制器芯片
170a    观看者
170b    观看者
190     双观看者显示系统
E1      边缘
E2      边缘
O       光学路径
A       写入部分
B       回扫部分
S       扫描循环

Claims (22)

1.一种用于形成立体成像的方法，包括：
a)在重复循环中形成单独的左眼和右眼图像，所述重复循环包括：
(i)通过以下操作来形成左眼图像：提供按照从图像帧的第一边缘到图像帧的第二边缘的序列排序的、用于左眼图像的各行的数据；
根据为左眼图像的各行提供的数据的有序序列来形成已调制光的相继行，并跨越显示表面从第一位置到第二位置渐进地扫描已调制光的各行；
(ii)通过以下操作来形成右眼图像：提供按照从图像帧的第二边缘到图像帧的第一边缘的序列排序的、用于右眼图像的各行的数据；
根据为右眼图像的各行提供的数据的有序序列来形成已调制光的相继行，并跨越显示表面从第二位置到第一位置渐进地扫描已调制光的各行；以及
b)为至少一个观看者区别左眼图像和右眼图像。
2.权利要求1的方法，其中，用于左眼图像的已调制光的至少某些行与用于右眼图像的已调制光的某些行具有相同的波长并使用相同的线性光调制器形成。
3.权利要求1的方法，其中，用于左眼图像的已调制光的部分是使用第一线性阵列形成的且用于右眼图像的已调制光的部分是使用第二线性阵列形成的，并且其中，第一和第二线性阵列两者在相同的基板上。
4.权利要求1的方法，其中，所述左眼图像的各行处于第一波长且所述右眼图像的各行处于第二波长，并且其中，所述第一波长在所述第二波长的40nm以内。
5.权利要求1的方法，其中，用于所述左眼图像的已调制光的各行和用于所述右眼图像的已调制光的各行是圆偏振的。
6.权利要求1的方法，其中，用于所述左眼图像的已调制光的各行是使用光栅机电系统器件形成的。
7.权利要求2的方法，其中，使用偏振分离器件来区别来自左眼图像和右眼图像的光。
8.权利要求1的方法，其中，使用偏振观看眼镜来区别来自左眼图像和右眼图像的光。
9.权利要求1的方法，其中，使用快门式眼镜来区别来自左眼图像和右眼图像的光。
10.权利要求1的方法，其中，使用光谱滤光器来区别来自左眼图像和右眼图像的光。
11.权利要求1的方法，其中，扫描已调制光的各行包括使扫描元件沿着前向方向或沿相反方向旋转。
12.权利要求11的方法，其中，所述旋转扫描元件是检流计反射镜。
13.权利要求1的方法，其中，所述左眼图像和右眼图像是彩色图像。
14.权利要求1的方法，其中，提供用于所述左眼和右眼图像的各行的数据包括将数据布置在帧缓冲器中。
15.一种用于通过在以下两者之间切换而在两种模式中的任一种模式下在显示表面上显示图像的方法：
(i)通过重复序列来形成二维图像，所述重复序列为：在使扫描元件从第一位置向前旋转到第二位置的同时朝着显示表面渐进地扫描已调制光的各行；以及
(ii)通过以下重复步骤来形成包括左眼图像和右眼图像的立体图像：
通过在使扫描元件从第一位置向前旋转到第二位置的同时朝着显示表面渐进地扫描已调制光的各行来形成左眼图像；以及
通过在使扫描元件从第二位置向后旋转到第一位置的同时朝着所述显示表面渐进地扫描已调制光的各行来形成右眼图像。
16.权利要求15的方法，其中，由与投影装置相关联的控制逻辑自动地执行切换。
17.权利要求15的方法，其中，切换还包括改变用于形成立体图像的时钟定时。
18.权利要求15的方法，其中，所述二维图像中的已调制光的扫描行的数目是左眼图像和右眼图像中的每一个中的已调制光的扫描行的数目的至少两倍。
19.权利要求15的方法，其中，用于立体图像的每图像帧的像素开启时间超过用于二维图像的每图像帧的像素开启时间。
20.一种用于通过在以下两者之间切换而在两种模式中的任一种模式下在显示表面上显示图像的方法：
(i)提供按照从图像帧的第一边缘到图像帧的第二边缘的序列排序的、用于二维图像的各行的数据；
根据为二维图像的各行提供的数据的有序序列来形成已调制光的相继行，并在使扫描元件从第一位置向前旋转到第二位置的同时朝着显示表面渐进地扫描已调制光的各行；以及
(ii)在循环中形成单独的左眼图像和右眼图像，所述循环包括：
(a)通过以下操作来形成左眼图像：提供按照从图像帧的第一边缘到图像帧的第二边缘的序列排序的、用于左眼图像的各行的数据；
根据为左眼图像的各行提供的数据的有序序列来形成已调制光的相继行，并在使扫描元件从第一位置向前旋转到第二位置的同时朝着显示表面渐进地扫描已调制光的各行；
(b)通过以下操作来形成右眼图像：提供按照从图像帧的第二边缘到图像帧的第一边缘的序列排序的、用于右眼图像的各行的数据；
根据为右眼图像的各行提供的数据的有序序列来形成已调制光的相继行，并在使扫描元件以相反方向从第二位置旋转到第一位置的同时朝着显示表面渐进地扫描已调制光的各行；以及
c)为至少一个观看者区别左眼图像和右眼图像。
21.一种包括至少一个光调制通道的投影装置，包括：
光源，其被设置为朝着可启动以形成已调制光的行的线性光调制器引导光；
往复式扫描仪，其在来自所述投影透镜的已调制光的路径中，用于朝着显示表面引导已调制光并可启动用于根据采取第一驱动波形或采取第二驱动波形的信号沿向前的方向和相反的反向扫描已调制光；
控制电路，其能够选择性地操作用于提供第一和第二驱动波形中的任何一个；
其中，所述采取第一驱动波形的信号启动所述往复式扫描仪以便沿着其向前的方向及其向后的方向这两者朝着所述显示表面引导已调制光；以及
其中，所述采取第二驱动波形的信号启动所述往复式扫描仪以便仅沿着其向前的方向和向后的方向中的一个朝着所述显示表面引导已调制光。
22.权利要求21的投影装置，其中，所述往复式扫描仪是以电流测定的方式启动的反射镜。
CN2009801161987A 2008-05-07 2009-05-05 使用双向扫描线性调制器的显示器 Pending CN102016691A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/116,467 US8134591B2 (en) 2008-05-07 2008-05-07 Display using bidirectionally scanned linear modulator
US12/116467 2008-05-07
PCT/US2009/002769 WO2009137033A2 (en) 2008-05-07 2009-05-05 Display using bidirectionally scanned linear modulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102016691A true CN102016691A (zh) 2011-04-13

Family

ID=40933717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801161987A Pending CN102016691A (zh) 2008-05-07 2009-05-05 使用双向扫描线性调制器的显示器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8134591B2 (zh)
EP (1) EP2277078B1 (zh)
JP (1) JP2011523715A (zh)
CN (1) CN102016691A (zh)
WO (1) WO2009137033A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107517371A (zh) * 2017-09-25 2017-12-26 陕西国广数码科技有限公司 旋转面板显示三维立体图像系统和显示方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8082289B2 (en) * 2006-06-13 2011-12-20 Advanced Cluster Systems, Inc. Cluster computing support for application programs
US7891816B2 (en) * 2008-02-25 2011-02-22 Eastman Kodak Company Stereo projection using polarized solid state light sources
US8937766B2 (en) * 2008-03-13 2015-01-20 Eastman Kodak Company Stereoscopic display using multi-linear electromechanical modulator
US8339441B2 (en) * 2008-12-26 2012-12-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Frame processing device, television receiving apparatus and frame processing method
KR101293552B1 (ko) * 2009-03-20 2013-08-06 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치를 포함하는 다중 전면 화상 구현 시스템
US8599107B2 (en) * 2009-06-10 2013-12-03 Panasonic Corporation Image system, display device and eyeglasses device used in the same
TWI422213B (zh) * 2009-07-29 2014-01-01 Mstar Semiconductor Inc 影像畫面偵測裝置及其方法
KR101651270B1 (ko) * 2009-12-24 2016-08-29 삼성디스플레이 주식회사 입체 영상 표시 장치 및 그 구동 방법
US9106925B2 (en) * 2010-01-11 2015-08-11 Ubiquity Holdings, Inc. WEAV video compression system
US9121760B2 (en) * 2010-01-27 2015-09-01 Ci Systems Ltd. Room-temperature filtering for passive infrared imaging
JP2011215227A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Sony Corp 映像表示装置、映像表示システム、映像提示方法、並びにコンピューター・プログラム
KR101289654B1 (ko) * 2010-05-07 2013-07-25 엘지디스플레이 주식회사 영상표시장치 및 그 구동방법
KR101323468B1 (ko) * 2010-08-05 2013-10-29 엘지디스플레이 주식회사 입체영상 표시장치와 그 구동방법
JP2012141340A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Konica Minolta Advanced Layers Inc 画像表示装置
US8797391B2 (en) * 2011-01-14 2014-08-05 Himax Media Solutions, Inc. Stereo image displaying method
CN102158723B (zh) * 2011-04-13 2012-07-04 上海文广科技（集团）有限公司 3d双投影仪自动同步方法及自动同步的3d播放系统
CN103765869B (zh) * 2011-08-16 2017-12-12 图像影院国际有限公司 混合图像分解和投影
US8746888B2 (en) * 2011-10-03 2014-06-10 Eastman Kodak Company Stereoscopic projector using spectrally-adjacent color bands
WO2013057717A1 (en) 2011-10-20 2013-04-25 Imax Corporation Distortion compensation for image projection
JP6147262B2 (ja) 2011-10-20 2017-06-14 アイマックス コーポレイション デュアル投影システムの画像位置合わせの不可視性または低い知覚可能性
US20130135451A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-30 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Stereoscopic Image Displaying Apparatus and Corresponding Stereoscopic Image Displaying Method
KR101309783B1 (ko) * 2011-12-30 2013-09-23 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 방법
CN103207509B (zh) * 2012-01-12 2015-06-24 三菱电机株式会社 光源装置和投影式显示装置
JP2013156466A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Funai Electric Advanced Applied Technology Research Institute Inc レーザ走査型プロジェクタおよび立体表示システム
US8970740B2 (en) * 2012-12-14 2015-03-03 In View Technology Corporation Overlap patterns and image stitching for multiple-detector compressive-sensing camera
US10237523B2 (en) 2013-05-07 2019-03-19 Dolby Laboratories Licensing Corporation Digital point spread function (DPSF) and dual modulation projection (including lasers) using DPSF
ES2768699T3 (es) * 2013-07-30 2020-06-23 Dolby Laboratories Licensing Corp Sistemas de pantalla de proyector que tienen dirección del haz de espejo no-mecánica
US9485383B2 (en) * 2013-12-04 2016-11-01 Canon Kabushiki Kaisha Image based correction of distortion from a scanner
CN105549314B (zh) * 2016-03-09 2017-06-16 京东方科技集团股份有限公司 投影显示设备
KR102582841B1 (ko) * 2016-07-07 2023-09-27 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US11514828B1 (en) * 2018-12-10 2022-11-29 Auroratech Company AR headset with an improved display
CN111447433A (zh) * 2020-03-24 2020-07-24 京东方科技集团股份有限公司 显示装置、数据生成装置及方法、显示系统

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW282527B (zh) 1994-11-11 1996-08-01 Nintendo Co Ltd
US6535241B1 (en) 1996-11-13 2003-03-18 Fakespace Labs, Inc. Multi-person stereo display system
US5982553A (en) 1997-03-20 1999-11-09 Silicon Light Machines Display device incorporating one-dimensional grating light-valve array
US6215579B1 (en) 1998-06-24 2001-04-10 Silicon Light Machines Method and apparatus for modulating an incident light beam for forming a two-dimensional image
DE19924167B4 (de) 1999-05-26 2006-05-24 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Wiedergabe von Farbbildern
US6307663B1 (en) 2000-01-26 2001-10-23 Eastman Kodak Company Spatial light modulator with conformal grating device
US7401923B2 (en) 2004-03-09 2008-07-22 Fergason Patent Properties, Llc Monitor for showing high-resolution and three-dimensional images and method
US6411425B1 (en) 2000-09-27 2002-06-25 Eastman Kodak Company Electromechanical grating display system with spatially separated light beams
JP2004511824A (ja) 2000-10-12 2004-04-15 レベオ，　インコーポレイティッド デジタル・ライト・プロセシング方式の３ｄ投影システム及び方法
US6476848B2 (en) 2000-12-21 2002-11-05 Eastman Kodak Company Electromechanical grating display system with segmented waveplate
EP1337117A1 (en) 2002-01-28 2003-08-20 Thomson Licensing S.A. Stereoscopic projection system
US6768585B2 (en) 2002-05-02 2004-07-27 Eastman Kodak Company Monocentric autostereoscopic optical apparatus using a scanned linear electromechanical modulator
US7053930B2 (en) 2002-06-27 2006-05-30 Silicon Light Machines Corporation Triangular bidirectional scan method for projection display
US6802613B2 (en) 2002-10-16 2004-10-12 Eastman Kodak Company Broad gamut color display apparatus using an electromechanical grating device
JP3953434B2 (ja) * 2003-03-20 2007-08-08 株式会社ソフィア 画像表示装置
US7274500B2 (en) 2003-12-03 2007-09-25 Eastman Kodak Company Display system incorporating trilinear electromechanical grating device
KR100813977B1 (ko) * 2005-07-08 2008-03-14 삼성전자주식회사 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 디스플레이장치
US7411722B2 (en) 2005-08-24 2008-08-12 Eastman Kodak Company Display system incorporating bilinear electromechanical grating device
KR100813975B1 (ko) * 2006-02-27 2008-03-14 삼성전자주식회사 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치
KR101255209B1 (ko) * 2006-05-04 2013-04-23 삼성전자주식회사 인터레이스 방식으로 영상을 디스플레이 하는 고해상도입체 영상 디스플레이 장치
KR101275142B1 (ko) * 2006-08-08 2013-06-14 삼성전자주식회사 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치
JP5243439B2 (ja) * 2006-10-06 2013-07-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 自動立体３ｄディスプレイ装置用のバックライトモジュール及びｌｃｄデバイス用の走査式バックライト
US8937766B2 (en) * 2008-03-13 2015-01-20 Eastman Kodak Company Stereoscopic display using multi-linear electromechanical modulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107517371A (zh) * 2017-09-25 2017-12-26 陕西国广数码科技有限公司 旋转面板显示三维立体图像系统和显示方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2277078B1 (en) 2015-07-08
WO2009137033A3 (en) 2010-01-28
WO2009137033A2 (en) 2009-11-12
US20090278918A1 (en) 2009-11-12
JP2011523715A (ja) 2011-08-18
EP2277078A2 (en) 2011-01-26
US8134591B2 (en) 2012-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102016691A (zh) 使用双向扫描线性调制器的显示器
US8937766B2 (en) Stereoscopic display using multi-linear electromechanical modulator
US8749624B2 (en) Dual-view stereoscopic display using linear modulator arrays
CN102123292B (zh) 3d显示器的带宽改善
US8201945B2 (en) 2D/3D switchable color display apparatus with narrow band emitters
US8665518B2 (en) Stereo display system with scanning of light valves
US6779892B2 (en) Monocentric autostereoscopic optical display having an expanded color gamut
US20090052027A1 (en) Spacial image display
CN102461178B (zh) 用于激光投影显示器的动态照明控制
WO2005099279A1 (en) Method and system for displaying an image in three dimensions
JP2004206046A (ja) 液晶プロジェクタ
TW200900736A (en) Hybrid multiplexed 3D display and a displaying method thereof
JP2009151151A (ja) 立体映像表示装置
CN101473661B (zh) 3d显示器的带宽改善
CN101846809B (zh) 产生3d图像的系统
EP2095647A1 (en) Modulator device and apparatus for three dimensional display system
US20230388480A1 (en) Lightfield displays
CN111323936B (zh) 一种投影显示系统、3d眼镜和投影方法
EIECTROMECHANICA kkk kSkS kkS Primary Examiner–Audrey Y Chang

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110413