專利名稱：3-d動畫觀看裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動畫(moving picture)裝置，尤其涉及用于觀看具有3-D效果的動畫的觀看裝置。更具體地，本發(fā)明涉及用于使3-D效果在IXD屏幕上可視的3-D觀看眼鏡，但是本發(fā)明不僅限于此。
背景技術(shù)：
向觀看者傳遞三維(“3-D”)或立體視覺效果的動畫正變得日益普及。即使通常在平坦以及平面屏幕上形成圖像，但是由于人類觀看者的左眼和右眼所捕獲的圖像不同， 因此也可以實現(xiàn)這種3-D視覺效果。被布置為向觀看者傳遞3-D視覺效果的動畫通常包括例如交替或連續(xù)地投射到平面屏幕上的左通道畫面和右通道畫面。然后，觀看者通過配戴 3-D觀看裝置可以看到3-D觀看效果，而這種觀看裝置更多地被稱為3-D眼鏡。通常，3-D 觀看裝置被布置為使觀看者的左眼和右眼分別捕獲左通道圖像和右通道圖像，然后觀看者將左眼和右眼所采集到的不同圖像進(jìn)行合并以產(chǎn)生適合的3-D效果。目前存在兩種主要類型的3-D眼鏡，即偏光型和快門型。偏光型的3-D眼鏡已經(jīng)使用了較長時間，并且該類型的3-D眼鏡適用于觀看這種類型的3-D電影，即3-D電影中的左通道圖像和右通道圖像正交偏振，從而使得左眼和右眼單獨并分別拾取正交偏振的左通道圖像和右通道圖像，以用于隨后3-D效果的形成。但是，偏光型的3-D眼鏡不適合包括液晶顯示器(“IXD”)的屏幕，這是因為標(biāo)準(zhǔn)的IXD屏幕已經(jīng)進(jìn)行了偏振，除非使用了微偏振
ο快門型的3-D眼鏡專用于觀看其中左通道畫面和右通道畫面交替并連續(xù)地投射到平面屏幕上的3-D動畫?？扉T型的3-D眼鏡通常包括液晶元件(liquid crystal cell) 的左透鏡和右透鏡以及電子快門，電子快門被操作來關(guān)閉左透鏡和右透鏡，以使左眼僅能拾取左通道圖像，而右眼僅能拾取右通道圖像。由于快門型的3-D眼鏡的左透鏡和右透鏡被操作來交替關(guān)閉和打開并同步于左通道圖像和右通道圖像，因此傳統(tǒng)的快門型的3-D眼鏡(諸如US 6，687，399,US 6，791，599以及US 2001/0038491中描述的3-D眼鏡)通常需要來自移動圖像源(moving image source)的同步信號以對快門進(jìn)行操作。這種需要對于許多應(yīng)用來說有些限制并且昂貴，這是因為需要有線或無線信號連接裝置來將視頻電子信號傳輸至3-D眼鏡。因此，我們希望得到改進(jìn)的快門型的3-D眼鏡。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于觀看動畫的3-D觀看裝置，該3-D動畫包括在屏幕上交替顯示的對應(yīng)于左通道畫面和右通道畫面的圖像，觀看者結(jié)合所述左通道和右通道圖像以感知3-D觀感，其中所述裝置包括左通道觀看器和右通道觀看器，它們分別被用戶用來通過左眼和右眼進(jìn)行觀看；以及電子控制快門機(jī)構(gòu)，其被布置為交替關(guān)閉左通道觀看器和右通道觀看器以使用戶分別僅通過左觀看器和右觀看器看到左通道圖像和右通道圖像；并且其中通過電子控制器來預(yù)定或預(yù)設(shè)快門機(jī)構(gòu)的關(guān)閉頻率。具有被布置為以預(yù)定、預(yù)設(shè)或預(yù)編程手段來關(guān)閉左觀看器和右觀看器的關(guān)閉機(jī)構(gòu)的3-D觀看眼鏡無需從視頻源提取電子同步信號，而這使得3-D觀看眼鏡更經(jīng)濟(jì)并且更方便使用。快門機(jī)構(gòu)可以由適于以所述關(guān)閉頻率交替關(guān)閉左觀看器和右觀看器的電子控制器控制，該關(guān)閉頻率在控制器中進(jìn)行預(yù)設(shè)。例如，可以將該關(guān)閉頻率預(yù)設(shè)為與3-D視頻圖像的典型或標(biāo)準(zhǔn)幀頻數(shù)兼容。


以下通過示例的方式并參考附圖來描述本發(fā)明的實施例，附圖中圖1是結(jié)合本發(fā)明實施例的3-D觀看眼鏡的示意透視圖；圖2是描繪圖1所示的觀看眼鏡的各功能框及其相互關(guān)系的示意方框圖；圖3是描繪圖1所示的觀看眼鏡的電路布置的示意電路框圖；圖4A、圖4B、圖4C和4D是描繪圖3所示電路的電路實施例的電路圖；圖5是示出圖1所示的觀看眼鏡的各控制信號之間的時序關(guān)系的示意圖。圖6是示出關(guān)閉頻率與移動畫面的相位關(guān)系的示意圖。
具體實施例方式圖1所示的3-D觀看眼鏡示出了用于觀看動畫的3-D觀看裝置的示例，該3-D觀看眼鏡包括安裝在剛性眼鏡框上的一對液晶透鏡，該對液晶透鏡分別用作左通道觀看器和右通道觀看器。眼鏡框是由硬塑料模制而成的，并且其包括前殼，前殼上形成有分別用于安裝左透鏡和右透鏡的左窗和右窗，并且前殼上形成有用于容納控制機(jī)構(gòu)(例如，快門控制機(jī)構(gòu))的隔室。前殼上布置有旋轉(zhuǎn)開關(guān)，該旋轉(zhuǎn)開關(guān)作為例如用于控制快門操作頻率的裝置和用于起動關(guān)閉相(shutting phase)的裝置的實例，以下將更加詳細(xì)地描述其操作。為了便于對左眼和右眼捕獲的圖像進(jìn)行反轉(zhuǎn)，在前殼上布置反轉(zhuǎn)開關(guān)，以允許用戶轉(zhuǎn)換快門控制機(jī)構(gòu)，從而可以將左觀看器和右觀看器分別配置為觀看右通道圖像和左通道圖像，以使用戶可以體驗視覺效果的反轉(zhuǎn)，這樣左眼就看到了右通道圖像，而右眼看到了左通道圖像。作為可選特征，還可以將反轉(zhuǎn)開關(guān)配置為當(dāng)觀看者需要觀看2-D、或非立體的動畫形式時，便于選擇僅觀看左通道圖像或僅觀看右通道圖像。圖2所示的電路框圖描繪了便于液晶透鏡的高速電子關(guān)閉的示例性電子布置。參考圖2，所述電子布置包括微控制器，其被布置用于產(chǎn)生關(guān)閉和/或打開信號以操作液晶 (“LC”)驅(qū)動電路。LC驅(qū)動電路被布置用于接收和處理由微控制器產(chǎn)生的控制信號(即關(guān)閉和/或打開信號)，并產(chǎn)生與LC透鏡控制兼容的控制信號。特別地，LC驅(qū)動電路包括 用于從微控制器接收控制信號的“左”輸入端和“右”輸入端；以及用于控制LC透鏡的“左” 輸出端、“右”輸出端和“Com”輸出端。Com信號是公共輸出信號，由于液晶透鏡需要AC電壓來操作，因此該公共輸出信號被饋送至左LC透鏡和右LC透鏡以將左信號和右信號從DC 信號改變?yōu)锳C信號，從而保護(hù)LC透鏡。液晶驅(qū)動電路的左輸出端和右輸出端分別饋電至左透鏡和右透鏡，以使左透鏡和右透鏡打開和關(guān)閉。為了不依賴于產(chǎn)生視頻圖像的電子信號來操作透鏡關(guān)閉機(jī)構(gòu)，微控制器預(yù)設(shè)有或預(yù)編程有多個關(guān)閉頻率(例如，60，75，80，85，100，120Hz等)或者與動畫顯示頻率兼容的適
當(dāng)關(guān)閉頻率。圖5示出了用于VGA監(jiān)視器上的垂直同步信號頻率為120Hz (對應(yīng)于8. 3333ms的周期)的視頻圖像的快門控制機(jī)構(gòu)的時序圖。左輸出、右輸出和公共輸出中的每一個均包括多個矩形脈沖的控制信號序列，這些矩形脈沖具有相同的幅度士 10V、1/F的“ON (打開)” 持續(xù)時間、以及1/F的“OFF(關(guān)閉)”(OV)持續(xù)時間，其中F為關(guān)閉頻率。由于視頻圖像是隔行掃描的，因此快門機(jī)構(gòu)的關(guān)閉頻率也為120Hz。應(yīng)該注意，當(dāng)左透鏡和右透鏡被布置為交替關(guān)閉以分別觀看左通道圖像和右通道圖像時，右信號和左信號將關(guān)于Com信號而在 +10V、0V以及-IOV之間交替。換句話說，在這種情況下，左信號和右信號在OV時切斷而在士 IOV時接通。圖4A-4D所示的電路描繪了用于確保該異相關(guān)系的反相器。還應(yīng)該理解的是，當(dāng)左透鏡和右透鏡被布置為交替關(guān)閉以分別觀看右通道和左通道時，左通道信號和右通道信號的相位“ON”(士 10V)和“OFF” (OV)將反轉(zhuǎn)。此外，例如，在觀看者希望僅觀看2-D或非立體形式時，可以將左通道信號和右通道信號設(shè)置為同相，以選擇性地觀看右通道圖像或左通道圖像。眼鏡上布置有使用戶能夠進(jìn)行這樣選擇的開關(guān)， 并且該開關(guān)連接至微控制器，以將用戶的選擇通知給微控制器，從而產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘栃蛄?。由?-D眼鏡適于與顯示的畫面同步地操作而無需從視頻源獲得電子同步信號， 因此關(guān)閉頻率必須非常精確，否則所看到的動畫將垂直移動。在圖3所示的示例電路中，連接了指令周期為0. 05 μ s的20MHz的微控制器，以確保高關(guān)閉頻率的保真度。在該示例中采用了需要以至少8. 64MHz操作的微控制器的時鐘的高頻振蕩器，以提供10分鐘視頻的小于1幀偏差的保真度。使用該振蕩頻率的原因如下。每秒60幀。如果目標(biāo)是使10分鐘視頻具有1幀偏差，則精確度將為1/(60*60*10) = 0.00002777。為了產(chǎn)生精確的頻率以滿足上述要求，或者內(nèi)部操作周期將為60Hz/0. 00002777 = 2，160,060. 5Hz = 2. 16MHz，這是因為示例微控制器的每條指令需要1個時鐘，而進(jìn)行計算至少需要4條指令，因此微控制器的時鐘將為 4X2. 16MHz = 8. 64MHz。為了具有更好的性能，使用20MHz的晶體振蕩器來產(chǎn)生微控制器的時鐘。在本布置中，用戶選擇粗略的頻率控制，然后用戶可通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)來調(diào)整精細(xì)的頻率控制。以下將描述3-D眼鏡的操作。首先，用戶選擇操作頻率。這是通過選取顯示運行畫面(running picture)的最小速率的預(yù)設(shè)頻率來選擇的。然后，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)來微調(diào)關(guān)閉頻率。在設(shè)置完關(guān)閉頻率之后，將必須調(diào)整相位以與移動畫面的相位同步。當(dāng)相位關(guān)系不正確時，圖像的一部分將丟失，并且這通常在屏幕上表現(xiàn)模糊區(qū)或黑線，如圖6所示。通過調(diào)整關(guān)閉機(jī)構(gòu)的關(guān)閉狀態(tài)的起動或觸發(fā)，例如通過轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)相位調(diào)節(jié)開關(guān)，模糊區(qū)或黑線(對應(yīng)于相位誤差)將在屏幕上向上移或向下移動，直至其最終消失。盡管以上參考實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實施例僅是發(fā)明的示意說明并提供了實施方式的一些示例，而不用于限制發(fā)明實施方式的形式。例如，盡管提供了與多個關(guān)閉頻率相對應(yīng)的開關(guān)，但是預(yù)設(shè)頻率的數(shù)量和值是任選的，并且可以取決于可用的3-D廣播的標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于觀看動畫的3-D觀看裝置，所述3-D動畫包括交替顯示的對應(yīng)于左通道畫面和右通道畫面的圖像，觀看者將左通道圖像和右通道圖像進(jìn)行組合以感知3-D觀感，其中所述裝置包括左通道觀看器和右通道觀看器，其分別用于使用戶通過左眼和右眼進(jìn)行觀看；以及電子控制快門機(jī)構(gòu)，其布置為交替關(guān)閉左通道觀看器和右通道觀看器，以使用戶分別僅通過左觀看器和右觀看器來看到左通道和右通道；并且其中通過電子控制器來預(yù)定或預(yù)設(shè)快門機(jī)構(gòu)的關(guān)閉頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中通過電子控制器或微控制器來控制快門機(jī)構(gòu)，所述電子控制器或微控制器適用于以所述關(guān)閉頻率交替地關(guān)閉左觀看器和右觀看器， 在控制器中預(yù)設(shè)所述關(guān)閉頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觀看裝置，其中可由用戶選擇或調(diào)整所述關(guān)閉頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中可由用戶選擇或調(diào)整關(guān)閉頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)由微控制器控制，并且不以電子方式從動畫視頻源提取所述關(guān)閉頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)由微控制器控制，并且不以電子方式從動畫視頻源提取所述關(guān)閉頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觀看裝置，其中將控制器布置為利用該觀看裝置上的用戶可操作開關(guān)來選擇所述關(guān)閉頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中將控制器布置為利用該觀看裝置上的用戶可操作開關(guān)來選擇所述關(guān)閉頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中屏幕包括液晶顯示器，并且每個觀看器都包括液晶元件的透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中由與產(chǎn)生畫面的電子視頻信號相獨立的控制信號來操作快門機(jī)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)的關(guān)閉頻率由具有高于關(guān)閉頻率的振蕩頻率的振蕩器產(chǎn)生。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)的關(guān)閉頻率在幾十到幾百赫茲的范圍內(nèi)，而振蕩器頻率在兆赫茲的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)包括相位調(diào)整器件，用于控制觀看者進(jìn)行關(guān)閉的時序或相位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的觀看裝置，其中相位調(diào)整器件適用于由用戶根據(jù)屏幕上的可視標(biāo)記進(jìn)行手動調(diào)整。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的觀看裝置，其中相位調(diào)整器件適用于校直快門相位以根據(jù)形成動畫的視頻信號的垂直回掃消隱來操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的觀看裝置，其中相位調(diào)整器件適用于校直快門相位以根據(jù)形成動畫的視頻信號的垂直回掃消隱來操作。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)包括開關(guān)，該開關(guān)被布置為允許用戶選擇性地操作左通道觀看器和右通道觀看器，以將左通道觀看器和右通道觀看器布置為分別觀看右通道圖像和左通道圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)包括開關(guān)，該開關(guān)被布置為允許用戶選擇性地操作左通道觀看器和右通道觀看器，以將左通道觀看器和右通道觀看器布置為分別觀看右通道圖像和右通道圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觀看裝置，其中將左音頻通道和右音頻通道布置為無線地傳輸?shù)皆撚^看裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)包括開關(guān)，該開關(guān)被布置為允許用戶選擇性地操作左通道觀看器和右通道觀看器，以使左通道觀看器和右通道觀看器適于觀看左通道圖像或右通道圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀看裝置，其中快門機(jī)構(gòu)包括開關(guān)，該開關(guān)被布置為允許用戶選擇性地操作左通道觀看器和右通道觀看器，以使左通道觀看器和右通道觀看器適于觀看左通道圖像或右通道圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種3-D動畫觀看裝置，其用于觀看動畫，該裝置包括左通道觀看器和右通道觀看器，它們分別用于使用戶通過左眼和右眼進(jìn)行觀看；以及電子控制快門機(jī)構(gòu)，其被布置為交替關(guān)閉左通道觀看器和右通道觀看器，以使用戶分別僅通過左觀看器和右觀看器來看到左通道圖像和右通道圖像。由電子控制器來預(yù)定或預(yù)設(shè)快門機(jī)構(gòu)的關(guān)閉頻率。3-D觀看眼鏡具有關(guān)閉機(jī)構(gòu)，其被布置為以預(yù)定、預(yù)設(shè)或預(yù)編程的手段來關(guān)閉左觀看器和右觀看器，而無需從視頻源提取電子同步信號，這使得3-D觀看眼鏡更經(jīng)濟(jì)并且更方便使用。
文檔編號H04N13/00GK102238398SQ20101024464
公開日2011年11月9日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者李殷殷, 陳凱明 申請人:李殷殷