CN111489673A - 显示装置及其显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种显示装置及其显示方法。显示装置包括显示器、感光元件以及处理器。显示器用以显示影像内容。感光元件用以取得环境光信息。处理器耦接于显示器以及感光元件，用以提供影像内容至显示器，以及根据环境光信息将显示器的输出色温朝向环境色温进行调整。

Description

显示装置及其显示方法
技术领域
本发明涉及一种显示技术，且特别涉及一种可随环境调整输出色温的显示装置及其显示方法。
背景技术
增强现实(Augmented Reality，AR)是一种实时地计算影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在显示屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这样的技术时常被应用在眼镜上而成为增强现实眼镜，使用者只要戴上增强现实眼镜就能够同时看到真实的环境以及投射的虚拟影像。
一般来说，增强现实眼镜的镜片是可透视的显示器，当增强现实所产生的虚拟影像的色温与目前环境的色温有差异时，相同颜色的虚拟影像与实际影像就会出现色差，因此而降低虚拟影像的真实度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种显示装置及其显示方法，能够补偿所显示的影像的色温，在各种色温的环境下都能够显示出逼真的影像。
本发明实施例的显示装置包括显示器、感光元件以及处理器。显示器用以显示影像内容。感光元件用以取得环境光信息。处理器耦接于显示器以及感光元件，用以提供影像内容至显示器，以及根据环境光信息将显示器的输出色温朝向环境色温进行调整。
本发明实施例的显示方法适用于包括感光元件以及显示器的显示装置。所述显示方法包括以下步骤：通过感光元件取得环境光信息；以及根据环境光信息，将显示器的输出色温朝向环境色温进行调整。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。
附图说明
图1示出本发明一实施例的显示装置的概要方框图。
图2示出本发明一实施例的显示方法的流程图。
图3A与图3B示出本发明一实施例的显示方法的示意图。
图4示出本发明一实施例的显示方法的流程图。
图5示出本发明一实施例的显示方法的流程图。
【符号说明】
10：显示装置
110：感光元件
120：处理器
121：影像信号处理器
123：中央处理器
130：显示器
140：存储器
ENV：环境
OR：实际物体
OV：虚拟物体
OV’：调整后的虚拟物体
S210、S220、S410、S420、S430、S440、S450、S510、S520、S530、S540、S550：显示方法的步骤
具体实施方式
图1示出本发明一实施例的显示装置的概要方框图。
请参照图1，显示装置10包括感光元件110、处理器120、显示器130以及存储器140，其中感光元件110、显示器130以及存储器140皆耦接于处理器120。在一些实施例中，显示装置10例如是实作为增强现实(Augment Reality，AR)眼镜。然而，本发明并不在此设限。
感光元件110用以取得环境光信息。详细来说，环境光信息是可以从中得到环境光的色温相关信息的信息。只要能够取得环境光的色温相关信息，本发明并不在此限制感光元件110的类型以及环境光信息的数据种类。
在一些实施例中，感光元件110例如包括相机或摄影机中所配置的电荷耦合元件(Charge coupled device，CCD)、互补性氧化金属半导体(Complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)元件等等，其可感测进入镜头的光线强度，从而获取影像信号以产生并输出RGB影像，而环境光信息包括上述的RGB影像。在一些实施例中，感光元件110例如包括环境光感测器(Ambient Light Sensor)或彩色型感光二极管，其可以用来检测当前环境的色温值或RGB成分比例(例如，RGB三色光的光强度比例)等等，而环境光信息包括上述的色温值或RGB成分比例等。
处理器120例如是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits，ASIC)、可程序化逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、影像信号处理器(Image Signal Processor，ISP)或其他类似装置或这些装置的组合。在本实施例中，处理器120包括影像信号处理器121以及中央处理器123，用以提供影像内容至显示器130，但本发明并不限于此。
显示器130用以显示来自处理器120的影像内容，例如虚拟物体等。显示器130例如是薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)、场色序(field sequential color)显示器、主动式有机发光显示器(Active MatrixOrganic Light-Emitting Display，AMOLED)、电湿润显示器(electrowetting display)等穿透式透明显示器，或者是光机投影式透明显示器。然而，本发明并不在此设限，显示器130也可以是不透明的显示器。在一些实施例中，显示器130是实作为增强现实眼镜的镜片，但本发明并不限于此。
存储器140记录有可供处理器120载入并执行的程序或指令，其例如是任何形态的固定式或可移动式随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、快闪存储器(flash memory)或类似元件或上述元件的组合。在一些实施例中，存储器140中还记录有增益值对照表以供处理器120查找，关于增益值对照表的具体细节将于以下段落中描述。
图2示出本发明一实施例的显示方法的流程图。
请参照图2，首先，处理器120会通过感光元件110取得环境光信息(步骤S210)。接着，处理器120会根据环境光信息，将显示器130的输出色温朝向环境色温进行调整(步骤S220)。
图3A与图3B示出本发明一实施例的显示方法的示意图。
请参照图3A，假设环境ENV的环境色温是3000K，而显示器130的系统色温是6500K(例如，出厂时经校正的标准色温)。由于环境色温较低，因此虽然欲显示的虚拟物体OV与实际物体OR的颜色相同，但是显示器130所显示出来的虚拟物体OV的颜色会与使用者所看到的位于环境ENV当中的实际物体OR的颜色不同。更明确地说，通过显示器130，使用者所看到的实际物体OR的颜色相较虚拟物体OV的颜色偏黄。反之，若环境色温较显示器130的系统色温高，则通过显示器130，使用者所看到的实际物体OR的颜色相较虚拟物体OV的颜色偏蓝。
请参照图3B，基于上述的情形，处理器120会通过感光元件110来取得环境ENV的环境光信息。取得环境ENV的环境光信息相当于得到环境ENV的色温相关信息，因此处理器120能够根据此环境光信息来将显示器130的输出色温朝向环境色温进行调整。更明确地说，处理器120会调整显示器130的输出，以使调整后的虚拟物体OV’的颜色更加接近实际物体OR的颜色。
在一些实施例中，处理器120在根据环境光信息将显示器130的输出色温朝向环境色温进行调整时，包括调整显示器130所输出的影像内容(content)。详细来说，处理器120可以先分析环境光信息来决定调整方向，然后再调整输出至显示器130的影像内容的红像素数据、绿像素数据以及蓝像素数据。以图3A为例，假设原先欲显示的虚拟物体OV是白色，则处理器120例如是将虚拟物体OV的颜色朝向黄色调整，然后再通过显示器130输出调整颜色以后的虚拟物体OV’(例如，淡黄色)。
在一些实施例中，处理器120在根据环境光信息将显示器130的输出色温朝向环境色温进行调整时，包括调整显示器130的背光(backlight)。详细来说，显示器130例如是采用RGB发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)形式的RGB背光，其中包括有多个背光RGB发光二极管。处理器120会分析环境光信息来计算RGB增益值(gain)，然后显示器130可以根据此RGB增益值来调整RGB背光，以调整输出色温。举例来说，根据RGB增益值来调整RGB背光时，可以是调整背光RGB发光二极管的工作周期(duty)、顺向电压(forward voltage)与顺向电流(forwardcurrent)的至少其中之一，本发明并不在此设限，所属领域具备通常知识者可根据显示器背光的相关知识来进行实作。
以下将举两个实施例来针对调整显示器背光的显示方法进行说明。必须说明的是，这些实施例只是作为示范例而并非用以限制本发明。
图4示出本发明一实施例的显示方法的流程图。
请参照图4，首先感光元件110会取得环境光信息(步骤S410)。接着，处理器120会分析环境光信息以得到环境白场RGB响应(response)(步骤S420)。
在本实施例中，环境光信息例如包括RGB影像，影像信号处理器121会从此RGB影像中找出白场或白点，并以此白场或白点的RGB响应作为环境白场RGB响应。值得一提的是，本发明并不在此限制从RGB影像中找白场或白点的具体方式，所属领域具备通常知识者当可依其知识与需求来进行实作。在本实施例中，影像信号处理器121所找出的环境白场RGB响应例如是「R＝1.0，G＝0.5，B＝1.0」。必须说明的是，此处的RGB响应是针对R值进行正规化(normalize)后所得到的RGB比例值。
在取得环境白场RGB响应后，处理器120会根据环境白场RGB响应判断是否需要调整显示器130的输出色温(步骤S430)。
在本实施例中，中央处理器123会根据环境白场RGB响应，判断环境色温与显示器130的系统色温之间的差是否大于预设阈值。若是，表示显示器130的输出色温需要进行补偿，则进入步骤S440；反之，表示显示器130的输出色温尚且无须进行补偿，则回到步骤S410。举例来说，存储器140记录有RGB响应与色温之间的色温对照表。中央处理器123可以根据环境白场RGB响应来查找色温度照表以得到环境色温，然后再将所得到的环境色温与显示器130的系统色温进行比较，并且在环境色温与系统色温的差大于预设阈值时进入步骤S440。
在一些实施例中，当感光元件110所取得的环境光信息中也包括色温值时，中央处理器123也可以直接将感光元件110所取得的色温值作为环境色温，并将其与显示器130的系统色温进行比较，并且在环境色温与系统色温的差大于预设阈值时进入步骤S440。
随后，处理器120会根据环境白场RGB响应以及显示器130的输出白场RGB响应来计算RGB增益值(步骤S440)。
在本实施例中，中央处理器123会根据以下方程式来计算RGB增益值：
T＝G·C+Offset，
其中，T为目标RGB响应，G为RGB增益值形成的矩阵，C为当前RGB响应，并且Offset例如是显示器130出厂时根据发光二极管等硬件特性所设定的RGB响应微调。
在本实施例中，目标RGB响应为环境白场RGB响应，当前RGB响应为显示器130的输出白场RGB响应(例如，出厂时经校正的白场的RGB响应「R＝1.0，G＝1.5，B＝1.1」)，并且RGB响应微调例如为0。因此，根据方程式：
Figure BDA0001977512260000061
可知，RGB增益值中的R增益值R_gain为1.0，G增益值G_gain为0.333，并且B增益值B_gain为0.877。
最后，显示器130会根据RGB增益值来调整显示器130的RGB背光，以调整其输出色温(步骤S450)。
在本实施例中，中央处理器123例如会将RGB增益值输出至显示器130，而显示器130会根据RGB增益值来控制背光RGB发光二极管的工作周期(duty)、顺向电压(forwardvoltage)与顺向电流(forward current)的至少其中之一。举例来说，显示器130会根据RGB增益值来将背光RGB发光二极管中的红、绿、蓝三色发光二极管的顺向电流分别乘上R增益值(例如，1.0)、G增益值(例如，0.333)、B增益值(例如，0.877)，以调整RGB背光的色温。
图5示出本发明一实施例的显示方法的流程图。
请参照图5，首先感光元件110会取得环境光信息(步骤S510)。接着，处理器120会分析环境光信息以得到环境色温(步骤S520)。
在本实施例中，环境光信息例如包括色温值，而处理器120例如可以直接将环境光信息中的色温值作为环境色温。在一些实施例中，环境光信息也可以是RGB影像，影像信号处理器121会从此RGB影像中找出白场或白点，并以此白场或白点的RGB响应作为环境白场RGB响应，然后再由中央处理器123来根据环境白场RGB响应以及色温对照表来判断出环境色温。
随后，处理器120会根据环境色温判断是否需要调整显示器130的输出色温(步骤S530)。
在本实施例中，中央处理器123会判断环境色温与显示器130的系统色温之间的差是否大于预设阈值。若是，表示显示器130的输出色温需要进行补偿，则进入步骤S540；反之，表示显示器130的输出色温尚且无须进行补偿，则回到步骤S510。
随后，处理器120会根据环境色温以及预先记录在存储器140中的增益值对照表来决定RGB增益值(步骤S540)。
在本实施例中，增益值对照表中记录有多个色温与多个RGB增益值之间的对应关系，如下表一所示。
表一
Figure BDA0001977512260000071
Figure BDA0001977512260000081
在本实施例中，中央处理器123会直接根据环境色温来查找增益值对照表，以决定RGB增益值。举例来说，环境色温例如是3000K，则中央处理器123例如会决定RGB增益值中的R增益值R_gain为1.0，G增益值G_gain为0.333，并且B增益值B_gain为0.877。在一些实施例中，在查找增益值对照表，中央处理器123还可以搭配例如内插法等简单的计算来决定RGB增益值，本发明并不在此设限。
最后，显示器130会根据RGB增益值来调整显示器130的RGB背光，以调整其输出色温(步骤S550)。
在本实施例中，中央处理器123例如会将RGB增益值输出至显示器130，而显示器130会根据RGB增益值来控制背光RGB发光二极管的工作周期、顺向电压与顺向电流的至少其中之一。举例来说，显示器130会根据RGB增益值来将背光RGB发光二极管中的红、绿、蓝三色发光二极管的顺向电流分别乘上R增益值(例如，1.0)、G增益值(例如，0.333)、B增益值(例如，0.877)，以调整RGB背光的色温。
综上所述，本发明实施例所提出的显示装置与显示方法，利用感光元件来检测环境光信息，然后再根据环境光信息将显示器的输出色温朝向环境色温进行调整。据此，能够补偿显示器所显示出的影像的色温，在各种色温的环境下都能够显示出逼真的影像。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求为准。

Claims (20)

1.一种显示装置，包括：
一显示器，用以显示一影像内容；
一感光元件，用以取得一环境光信息；以及
一处理器，耦接于该显示器以及该感光元件，用以提供该影像内容至显示器，以及根据该环境光信息将该显示器的一输出色温朝向一环境色温进行调整。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中该处理器根据该环境光信息计算一RGB增益值，其中该显示器根据该RGB增益值调整该输出色温。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中该显示器应用一RGB背光，其中该显示器根据该RGB增益值调整该RGB背光，以调整该输出色温。
4.如权利要求3所述的显示装置，其中该显示器包括多个背光RGB发光二极管，并且通过调整该些背光RGB发光二极管的一工作周期、一顺向电压以及一顺向电流的至少其中之一来调整该RGB背光。
5.如权利要求2所述的显示装置，其中该处理器分析该环境光信息以得到一环境白场RGB响应，并且根据该环境白场RGB响应以及该显示器的一输出白场RGB响应计算该RGB增益值。
6.如权利要求2所述的显示装置，还包括：
一存储器，耦接于该处理器，用以记录一增益值对照表，
其中该处理器根据该环境光信息以及该增益值对照表决定该RGB增益值。
7.如权利要求1所述的显示装置，其中该处理器根据该环境光信息将该显示器的该输出色温朝向该环境色温进行调整时，根据该环境光信息调整该影像内容。
8.如权利要求1所述的显示装置，其中该环境光信息包括一RGB影像、一色温值以及一RGB成分比例的至少其中之一。
9.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示器为一透明显示器。
10.如权利要求9所述的显示装置，其中该显示装置为一增强现实眼镜，并且该显示器为该增强现实眼镜的一镜片。
11.一种显示方法，适用于包括一感光元件以及一显示器的一显示装置，所述显示方法包括：
通过该感光元件取得一环境光信息；以及
根据该环境光信息，将该显示器的一输出色温朝向一环境色温进行调整。
12.如权利要求11所述的显示方法，其中根据该环境光信息，将该显示器的该输出色温朝向该环境色温进行调整的步骤包括：
根据该环境光信息计算一RGB增益值；以及
根据该RGB增益值调整该输出色温。
13.如权利要求12所述的显示方法，其中该显示器应用一RGB背光，其中根据该RGB增益值调整该输出色温的步骤包括：
根据该RGB增益值调整该RGB背光，以调整该输出色温。
14.如权利要求13所述的显示方法，其中该显示器包括多个背光RGB发光二极管，其中根据该RGB增益值调整该RGB背光的步骤包括：
根据该RGB增益值，调整该些背光RGB发光二极管的一工作周期、一顺向电压以及一顺向电流的至少其中之一。
15.如权利要求12所述的显示方法，其中根据该环境光信息计算该RGB增益值的步骤包括：
分析该环境光信息以得到一环境白场RGB响应；以及
根据该环境白场RGB响应以及该显示器的一输出白场RGB响应计算该RGB增益值。
16.如权利要求12所述的显示方法，其中该显示装置更记录有一增益值对照表，其中根据该环境光信息计算该RGB增益值的步骤包括：
根据该环境光信息以及该增益值对照表决定该RGB增益值。
17.如权利要求11所述的显示方法，其中根据该环境光信息，将该显示器的该输出色温朝向该环境色温进行调整的步骤包括：
根据该环境光信息调整提供给该显示器显示的一影像内容。
18.如权利要求11所述的显示方法，其中该环境光信息包括一RGB影像、一色温值以及一RGB成分比例的至少其中之一。
19.如权利要求11所述的显示方法，其中该显示器为一透明显示器。
20.如权利要求19所述的显示方法，其中该显示装置为一增强现实眼镜，并且该显示器为该增强现实眼镜的一镜片。
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