CN109932822B - 面板调整方法以及头戴显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面板调整方法，用于一头带显示器，包括一曲面面板以及一镜片，所述面板调整方法包括侦测一用户的一视角；以及根据所述用户的所述视角调整所述头带显示器中的所述曲面面板相对于所述镜片的位置。

Description

面板调整方法以及头戴显示器

技术领域

本发明涉及一种面板调整方法以及头戴显示器，尤其涉及一种通过侦测用户视角以调整头戴显示器中的曲面面板的面板调整方法以及头戴显示器。

背景技术

随着扩增实境(Augmented Reality，AR)以及虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术的进步，人们在工业开发、医疗操作，或是娱乐体验上的发展带来了显着的成长。此外，头戴显示器可提供使用者观看扩增实境以及虚拟现实更佳的影像体验以及临场感，更成为使用者在观看扩增实境影像或虚拟现实影像的主要显示器选择。

一般的头戴显示器在播放虚拟实境影像时，为了加强使用者的临场感，会利用软件算法(Algorithm)对画面进行运算，产生仿真景深的影像效果，以提升影像的拟真度。详细来说，算法可根据用户视角产生仿真景深的影像，以用户视角为中心于特定角度范围内呈现清晰的影像，于特定角度范围外进行模糊处理，以仿真用户观看真实物体时的景深感受。然而，藉由软件算法运算以产生仿真景深的影像会产生额外的功率消耗且牺牲影像的运算效能，虽然可产生拟真的景深效果却牺牲了影像质量，降低用户观看虚拟现实影像的临场感。

因此，如何产生仿真景深的影像而不牺牲影像的运算效能，进而提升使用者的临场感以及使用满意度，已成为业界所努力的目标之一。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种通过侦测用户视角以调整头戴显示器中的面板调整方法以及头戴显示器，以产生仿真景深的影像而不牺牲影像的运算效能，进而提升使用者的临场感，以改善现有技术的缺点。

附图说明

图1为本发明实施例的一头戴显示器的示意图。

图2为本发明实施例的一镜片与面板的示意图。

图3为本发明实施例的头戴显示器的视角与清晰度关系的示意图。

图4为本发明实施例的一面板调整流程的示意图。

图5A为本发明实施例的一面板设定的俯视示意图。

图5B为本发明实施例的另一面板设定的俯视示意图。

图6为本发明实施例的另一面板调整流程的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 头戴显示器

100、200 镜片

102 曲面面板

104 侦测模块

106 调整模块

108 储存模块

202 面板

300、302、500、502 曲线

40、60 流程

400、402、404、406、408、600、602、 步骤

604、606、608

θ1、θ2 角

L1-L4、R1-R4 面板设定

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一头戴显示器(Head Mounted Display，HMD)10的示意图。例如，头戴显示器10为一沉浸式(Immersive)头戴显示器，使用者可将头戴显示器10配戴于头上，利用头戴显示器10所显示的影像以进行虚拟现实(Virtual Reality，VR)的体验。一般来说，为了仿真用户观看实际物体所产生的景深感受，头戴显示器的影像可通过软件运算，以产生用户视角中心清晰且视角边缘模糊的影像，以提升通过头戴显示器体验虚拟现实的真实感。有别于现有技术，本发明提出头戴显示器10，包括可调式的曲面面板102，以调整曲面面板102的位置产生仿真景深的影像效果，以提升用户临场感。

详细来说，头戴显示器10包括一镜片100、一曲面面板102、一侦测模块104、一调整模块106以及一储存模块108。镜片100为一平面的透明保护板，例如玻璃、压克力等，但不以此为限。曲面面板102为一可调整角度的曲面显示面板。侦测模块104是用来侦测使用者配戴头戴显示器时，观看曲面面板102的视角。调整模块106耦接于曲面面板102以及侦测模块104，用来根据侦测模块104所侦测的用户的视角以调整曲面面板102相对于镜片100的位置。储存模块108耦接于调整模块106，用来储存一面板设定对照表。详细来说，镜片100覆盖于曲面面板102的上方，当使用者配戴头戴显示器10时，用户的视线可接收由曲面面板102所发出且穿透镜片100的影像。调整模块106可接收侦测模块104侦测的用户的视线，查询储存于储存模块108的面板设定对照表，以调整曲面面板102。换句话说，调整模块106藉由改变曲面面板102相对于镜片100的位置，以使改变曲面面板102通过镜片100所呈现的影像质量改变，使头戴显示器10可根据用户视角改变画面的清晰与模糊部位，以仿真用户观看实际物体时的景深感受，且提升影像的拟真度。

关于如何调整曲面面板102以产生仿真景深的影像，请参考图2，图2为一镜片200与面板202的示意图。如图2所示，镜片200为一平面透明保护板。面板202为一平面显示面板，用来产生影像且用户可通过镜片200以进行观看。镜片200与面板202的设置角度可因使用者的需求而据以改变，其中，角θ1以及角θ2分别为镜片200以及面板202与参考线之间的夹角。值得注意的是，当镜片200设置的角度与面板202设置的角度之间的角度差值越大时(即θ2-θ1的值越大时)，使用者通过镜片200所观看到面板202所产生的影像的折射角度会越大，换句话说，当镜片200与面板202互相平行时，用户所看到的影像为清晰的；当镜片200与面板202设置的角度差距越大时，用户所关看到的影像越模糊。因此，本发明的头戴显示器10可利用调整曲面面板102相对于镜片100的位置，以改变曲面面板102与镜片100之间的角度差距，进而产生不同的影像清晰范围，使头戴显示器10可较佳地根据用户的视角调整曲面面板102，以产生景深效果的影像。详细来说，请参考图3，图3为本发明头戴显示器10的视角与清晰度关系的示意图。其中，曲线300以及曲线302分别记录了曲面面板102通过镜片100产生清晰影像的边界位置。换句话说，当曲面面板102的位置位于曲线300以及302之间时，使用者可通过镜片100观看到清晰的影像；当曲面面板102的位置位于曲线300以及302之外时，使用者可通过镜片100观看到模糊的影像。

本发明藉由调整曲面面板102相对于镜片100的位置，可使头戴显示器10根据用户的视角产生仿真景深的影像。其中，关于头戴显示器10的操作步骤可归纳为一面板调整流程40，如图4所示，面板调整流程40包括以下步骤：

步骤400：开始。

步骤402：侦测模块104侦测用户的视角。

步骤404：当用户的视角大于一视角界限值时，调整模块106根据用户的视角查询储存于储存模块108的面板设定对照表，以取得相对应的面板设定。

步骤406：调整模块106根据面板设定调整头戴显示器中的曲面面板102相对于镜片100的位置。

步骤408：结束。

详细而言，在步骤402中，首先由侦测模块104以侦测用户的视角且传递至调整模块106。在步骤404中，调整模块106可根据侦测模块104所侦测的用户视角以判断是否调整曲面面板102。当用户视角的变化大于一视角界限值时，调整模块104可根据用户的视角进行查表，查询储存于储存模块108的面板设定对照表，以取得一面板设定，从而判断如何调整曲面面板102。在步骤406中，调整模块106可根据取得的面板设定调整曲面面板102，以调整面板影像清晰的范围，以产生仿真景深的影像。在一实施例中，面板设定对照表可如表1所示，如此一来，当用户的视角超过视角界限值时，调整模块106可根据表1取得相对应的面板设定以调整曲面面板102。举例来说，当用户的视角在0°时，用户可观看到清晰影像的范围为+30°至－30°之间，且视角界限值为+12°与－12°；当用户的视角由0°的方向转至－30°的方向时，调整模块106可判断用户的视角超过视角界限值－12°且落入视角范围－25°±12°的范围内，查询表1取得面板设定L2、R2以调整曲面面板102，用户可观看到清晰影像的范围为+5°至－55°之间，且视角范围外为模糊，以产生相对于用户视角的仿真景深的影像。

请参考图5A、5B，图5A为本发明实施例一面板设定L1、R1的俯视示意图；图5B为本发明实施例一面板设定L3、R3的俯视示意图。如图5A所示，曲线500与502分别记录了曲面面板102通过镜片100产生清晰影像的边界位置。根据面板设定L1、R1，调整模块106可调整曲面面板102的位置，使曲面面板102的位置全部都在曲线500以及曲线502之间，用户在曲面面板102为面板设定L1、R1时观看头戴显示器10显示的影像，可观看到全视角范围清晰的影像。如图5B所示，曲面面板102的位置仅在视角+25°至－25°的视角范围内的影像清晰(即曲面面板102的位置在曲线500以及曲线502之间)，在+25°至－25°的视角范围外的影像模糊(即曲面面板102的位置在曲线500以及曲线502之外)，因此，头戴显示器10可制造出于视角+25°至－25°的视角范围内清晰且视角范围外模糊的影像，以产生仿真景深的影像。

简言之，本发明的头戴显示器10的侦测模块104可侦测用户观看影像的视角，使调整模块106据此调整曲面面板102相对于镜片100的位置，产生相对于用户视角的影像，以仿真用户观看实际物体时的景深感受，提升头戴显示器10的影像拟真度。

需注意的是，前述实施例是用以说明本发明的概念，本领域的技术人员当可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，本发明的头戴显示器10除了可侦测用户的视角以改变曲面面板102的面板设定，以产生相对于视角的仿真景深影像，更可以于用户的视角转换时，产生全范围清晰的影像，于用户专注在一特定视角时，产生特定范围清晰的仿真景深影像。如此一来，使用者配戴头戴显示器10观看影像时，可于视角变换时观看全范围的清晰影像，提升用户观看影像的质量。而关于头戴显示器10如何根据用户视角取得曲面面板102的设定，以调整头戴显示器10显示全范围清晰的影像或特定范围清晰的影像，其可归纳为另一面板调整流程60，如图6所示，面板调整流程60包括以下步骤：

步骤600：开始。

步骤602：侦测模块104侦测用户的视角以及用户的注视时间。

步骤604：调整模块106比较用户的视角与一视角界限值时，及比较注视时间与一注视时间界限值，当视角大于视角界限值时，调整模块106查询储存于储存模块108的面板设定对照表，以取得全范围清晰的面板设定；当视角小于等于视角界限值且注视时间大于注视时间界限值时，调整模块106查询储存于储存模块108的面板设定对照表，以取得相对应的面板设定。

步骤606：调整模块106根据面板设定调整头戴显示器中的曲面面板102相对于镜片100的位置。

步骤608：结束。

头戴显示器10可根据面板调整流程60调整曲面面板102以于用户变换视角时显示全范围清晰的影像，且于用户专注观看角度时显示特定范围清晰的影像。详细来说，在步骤602中，侦测模块104在侦测用户的视角之外，亦记录用户的注视时间并传递至调整模块106。

在步骤604中，调整模块106可以取得侦测模块104所侦测的视角以及注视时间，且查表取得相对应的面板设定以判断如何调整曲面面板102。当用户的视角大于视角界限值时，调整模块106即查询储存于储存模块108的面板设定对照表，取得相对应的面板设定，以调整曲面面板102的影像清晰范围为全范围清晰，用户可于视角变换时观看到全视角范围皆清晰的影像，不致遗漏影像细节；当用户的视角小于等于视角界限值，且注视时间大于注视时间界限值时，即查询面板设定对照表，取得相对应的面板设定，以调整曲面面板102的影像清晰范围对应于用户的视角，以用户的视角为中心产生特定范围内为清晰的仿真景深的影像，以提高用户的临场感。

在步骤606中，调整模块106根据查表所取得的面板设定调整曲面面板102相对于镜片100的位置。如此一来，头戴显示器10可根据用户的视角以及注视时间，于用户变换视角时调整曲面面板102，使影像清晰范围为全范围清晰，用户变换视角时皆可观赏到清晰的影像；于用户专注其视角时调整曲面面板102，使影像清晰范围为用户的视角于特定范围内清晰，以产生仿真景深的影像。

在现有技术中，头戴显示器仅能显示全范围清晰的影像，或藉由软件算法对影像进行运算处理，以于面板显示特定角度范围内清晰的影像，如此一来，虽然可以产生仿真景深的影像，却反而耗费额外的功率以及运算资源进行运算，更牺牲了影像的运算效能。相较之下，本发明的头戴显示器利用了侦测模块侦测用户的视角，以及调整模块根据用户的视角查表以调整曲面面板，产生相对应于用户的视角的影像清晰范围。利用侦测的视角以查表方式调整曲面面板，以产生仿真景深的影像，可在不需牺牲影像的运算效能下产生景深仿真的影像，提升用户临场感之外更维持影像质量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面板调整方法，用于一头戴显示器，包括一曲面面板以及一镜片，所述面板调整方法包括：

侦测一用户的一视角以及一注视时间；以及

根据所述用户的所述视角、所述注视时间及一面板模式调整所述头戴显示器中的所述曲面面板相对于所述镜片的位置，所述面板模式为一全区模式或一区域模式，其中所述步骤包括：

当所述用户的所述视角大于一视角界限值时，判断所述面板模式为所述全区模式并据以调整所述头戴显示器中所述曲面面板相对于所述镜片的位置，以使所述头戴显示器执行显示一全区显示模式；以及

当所述用户的所述视角小于或等于所述视角界限值且所述注视时间大于一注视时间界限值时，判断所述面板模式为所述区域模式并据以调整所述头戴显示器中所述曲面面板相对于所述镜片的位置，以使所述头戴显示器执行显示一区域显示模式。

2.如权利要求1所述的面板调整方法，其特征在于，根据所述用户的所述视角调整所述头戴显示器中的所述曲面面板相对于所述镜片的位置包括：

当所述用户的所述视角大于所述视角界限值时，根据所述用户的所述视角查询一面板设定对照表，以取得一面板设定；以及

根据所述面板设定调整所述头戴显示器中的所述曲面面板相对于所述镜片的位置。

3.如权利要求1所述的面板调整方法，其特征在于，还包括：

根据所述用户的所述视角以及所述面板模式查询一面板设定对照表，以取得一面板设定；以及

根据所述面板设定调整所述头戴显示器中的所述面板相对于所述镜片的位置。

4.一种头戴显示器，用来配戴于一用户的头上以显示影像，包括：

一镜片；

一曲面面板，用来显示影像；

一侦测模块，用来侦测所述用户配戴所述头戴显示器时的一视角以及一注视时间；

一调整模块，耦接于所述曲面面板以及所述侦测模块，用来根据所述用户的所述视角、所述注视时间及一面板模式调整所述曲面面板相对于所述镜片的位置；以及

一储存模块，耦接于所述调整模块，用来储存一面板设定对照表；

其中当所述用户的所述视角大于一视角界限值时，所述调整模块判断所述面板模式为一全区模式并据以调整所述头戴显示器中所述曲面面板相对于所述镜片的位置以使所述头戴显示器执行显示一全区显示模式，以及当所述用户的所述视角小于等于所述视角界限值且所述注视时间大于一注视时间界限值时，所述调整模块判断所述面板模式为一区域模式并据以调整所述头戴显示器中所述曲面面板相对于所述镜片的位置以使所述头戴显示器执行显示一区域显示模式。

5.如权利要求4所述的头戴显示器，其特征在于，当所述用户的所述视角大于所述视角界限值时，所述调整模块根据所述用户的所述视角查询所述面板设定对照表以取得一面板设定以及根据所述面板设定调整所述面板相对于所述镜片的位置。

6.如权利要求4所述的头戴显示器，其特征在于，所述调整模块根据所述用户的所述视角以及所述面板模式查询所述面板设定对照表，以取得一面板设定，以及所述调整模块根据所述面板设定调整所述面板相对于所述镜片的位置。

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