CN116506580A - 虚拟成像系统的环境光抑制方法与电子装置 - Google Patents

虚拟成像系统的环境光抑制方法与电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种虚拟成像系统的环境光抑制方法与电子装置。所述方法包括：由设置于所述电子装置的第一发光元件发射第一光线，以通过所述第一光线于所述电子装置前方形成虚拟图像；由设置于所述电子装置的第二发光元件发射第二光线，以通过所述第二光线抑制可干扰所述虚拟图像的环境光；在所述环境光被抑制的状态下，检测用户针对所述虚拟图像执行的交互行为；以及由所述电子装置根据所述交互行为产生反馈信号，从而带给用户更佳的操作体验。

Description

虚拟成像系统的环境光抑制方法与电子装置
技术领域
本发明涉及一种虚拟成像系统的环境光抑制技术，且尤其涉及一种虚拟成像系统的环境光抑制方法与电子装置。
背景技术
现有的虚拟触控机制，大多通过微型投影器投射虚拟图像至特定位置，供用户进行触控，且投射的虚拟图像必须和键盘或触控屏相对应，才能达到精准的虚拟触控效果。此外，亦有应用于VR及AR装置上的应用，但大多需要额外装设投影或多个同时检测人眼及手部动作的摄像机，在使用上受到许多限制而极其不便。
此外，也有许多不需戴眼镜式的3D成像系统，但这类的系统与装置大多仅限于暗环境中才能让用户看清楚图像。当在户外或环境光源较强的环境中观赏时，投射3D成像的光源会受到干涉，用户可能会无法看清甚至导致图像无法成像。特别是，若将3D成像光源增强又可能造成人眼视觉疲劳甚至造成视觉的永久损害。
发明内容
本发明提供一种虚拟成像系统的环境光抑制方法与电子装置，可在虚拟成像系统中对可能影响虚拟图像的环境光进行抑制，从而提高虚拟图像的成像品质。
本发明的一实施例提供一种虚拟成像系统的环境光抑制方法，其用于电子装置，所述方法包括：由设置于所述电子装置的第一发光元件发射第一光线，以通过所述第一光线于所述电子装置前方形成虚拟图像；由设置于所述电子装置的第二发光元件发射第二光线，以通过所述第二光线抑制可干扰所述虚拟图像的环境光；在所述环境光被抑制的状态下，检测用户针对所述虚拟图像执行的交互行为；以及由所述电子装置根据所述交互行为产生反馈信号。
本发明的一实施例另提供一种电子装置，其包括第一发光元件、第二发光元件、图像获取装置及处理器。所述第一发光元件用以发射第一光线，以通过所述第一光线于所述电子装置前方形成虚拟图像。所述第二发光元件用以发射第二光线，以通过所述第二光线抑制可干扰所述虚拟图像的环境光。所述图像获取装置用以在所述环境光被抑制的状态下，检测用户针对所述虚拟图像执行的交互行为。所述处理器连接至所述第一发光元件、所述第二发光元件及所述图像获取装置并且用以根据所述交互行为产生反馈信号。
基于上述，设置于电子装置的第一发光元件可发射第一光线，以于所述电子装置前方形成虚拟图像。另一方面，设置于所述电子装置的第二发光元件可发射第二光线，以抑制可能干扰所述虚拟图像的环境光。接着，在所述环境光被抑制的状态下，可检测用户针对所述虚拟图像执行的交互行为并由所述电子装置根据所述交互行为产生反馈信号。借此，可在虚拟成像系统中对可能影响虚拟图像的环境光进行抑制，从而提高虚拟图像的成像品质。
附图说明
图1是根据本发明的实施例所示出的虚拟成像系统中的环境光抑制的示意图；
图2是根据本发明的实施例所示出的电子装置的功能方块图；
图3是根据本发明的实施例所示出的根据环境光的入射角调整抑制光的发射角的示意图；
图4是根据本发明的实施例所示出的用户针对虚拟图像执行交互行为的示意图；
图5是根据本发明的实施例所示出的电子装置的外观示意图；
图6是根据本发明的实施例所示出的虚拟成像系统的环境光抑制方法的流程图；
图7是根据本发明的实施例所示出的虚拟成像系统的环境光抑制方法的流程图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是根据本发明的实施例所示出的虚拟成像系统中的环境光抑制的示意图。请参照图1，在一实施例中，电子装置10是以笔记本计算机为例并可支持虚拟成像系统。在另一实施例中，电子装置10亦可为台式计算机、平板计算机、游戏主机、电视机或可支持虚拟成像系统的其他类型的计算机装置。
电子装置10可包括上部机构101、下部机构102、发光元件11、发光元件12、感光元件13、显示屏14及图像获取装置15。上部机构101与下部机构102之间可通过转轴机构连接并可以转轴机构为轴心进行动转或开阖。
在一实施例中，发光元件11、发光元件12、显示屏14及图像获取装置15设置于上部机构101，而感光元件13设置于下部机构102。具体的元件设置位置与元件相对位置可如图1所示，但可根据实务需求调整。此外，在另一实施例中，感光元件13亦可设置于上部机构101。
发光元件11用以发射光线(亦称为第一光线)110，以通过光线110于电子装置10前方形成虚拟图像100。换言之，虚拟图像100是基于投射至电子装置10前方的光线110而于人眼的可视区域中形成。
发光元件12用以发射光线(亦称为第二光线或抑制光)120，以通过光线120抑制可能干扰虚拟图像100的环境光130。例如，环境光130可包括环境中可能存在的太阳光或其他照明装置所产生的干扰光线。一般来说，若环境光130的亮度太高，则可能会影响到虚拟图像100的成像清晰度。发光元件11与12皆可包括发光二极管(LED)或者其他类型的发光元件，本发明不加以限制。
感光元件13用以检测环境光130。例如，感光元件13可用以检测环境光130的入射角。显示屏14用以显示图像。例如，显示屏14可包括液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)、等离子显示屏(Plasma Display Panel,PDP)或发光二极管显示屏(LED display)等各类型显示屏。图像获取装置15用以获取外部图像。例如，图像获取装置15可包括镜头与感光模块等。
在一实施例中，发光元件11包括设置于显示屏14的外层(例如显示屏14的表面)的凸透镜薄膜。发光元件11所发射的光线110可通过此凸透镜薄膜而形成虚拟图像100。特别是，通过此凸透镜薄膜所呈现的虚拟图像100适于由用户于裸眼状态下进行观看。其中，裸眼状态指的是用户未配戴3D眼镜、AR眼镜或VR眼镜等提供3D、AR或VR等视觉辅助的穿戴式装置的状态，而近视眼镜或远视眼镜则不在此限。
在一实施例中，发光元件12可包括紫外线(UV)发射器。所发射的光线120可包括人眼所不可见的紫外线，其波长例如是约略藉于100～400纳米(nm)之间。在一实施例中，发光元件12可包括双狭缝发光孔。光线120可通过双狭缝发光孔的两条狭缝发射。此双狭缝发光孔的设置可符合杨式双缝理论。借此，所发射的光线120可通过破坏性干涉的方式来抑制可能干扰虚拟图像100的环境光130，从而减轻环境光130可能对虚拟图像100的成像清晰度造成的影响。
图2是根据本发明的实施例所示出的电子装置的功能方块图。请参照图2，电子装置10还可包括处理器21与控制器22。处理器21连接至发光元件11、发光元件12、感光元件13、显示屏14、图像获取装置15及控制器22。处理器21可负责电子装置10的整体或部分运作。例如，处理器21可包括中央处理单元(CPU)、或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可编程控制器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。
控制器22用以控制发光元件11与12。例如，控制器22可根据来自处理器21的指令而控制发光元件11与12的至少其中之一进行发光。在一实施例中，控制器22还可以控制发光元件11与12的至少其中之一调整发出的光线的光强度、颜色及波长等与发射出的光线的状态有关的参数。在一实施例中，发光元件11与12的至少其中之一用于发射光线的发射角(亦称为光发射角)为可转动的，而控制器22还可以控制发光元件11与12的至少其中之一调整所述光发射角。
在一实施例中，感光元件13可检测环境光130的入射角。处理器21可根据此入射角控制发光元件12用于发射光线120的发射角。在一实施例中，感光元件13的位置、发光元件12的位置及感光元件13与发光元件12之间的相对位置皆为预设的。因此，处理器21可根据所测得的环境光130的入射角以及感光元件13与发光元件12之间的相对位置来决定光线120的发射角。
图3是根据本发明的实施例所示出的根据环境光的入射角调整抑制光的发射角的示意图。请参照图3，在一实施例中，假设感光元件13测得的环境光130的入射角为θ1。根据入射角为θ1以及感光元件13与发光元件12之间的相对位置，光线120的发射角θ2可被对应决定。例如，入射角θ1可被带入一个预设的方程序并根据此方程序的输入获得发射角θ2。须注意的是，在其他实施例中，若发光元件12和/或感光元件13的设置位置改变，则此方程序可动态调整，以反映感光元件13与发光元件12之间的相对位置的变化。借此，无论发光元件12和/或感光元件13的设置位置如何改变，发射角θ2皆可以根据入射角θ1而动态决定。
在一实施例中，在环境光130被光线120抑制的状态下，处理器21可检测用户针对虚拟图像100执行的交互行为。然后，处理器21可根据此交互行为产生反馈信号。例如，此反馈信号可指示显示屏14呈现特定的图像和/或指示其他类型的输出接口输出其他类型的信号(例如扬声器输出特定声音)以回应此交互行为。
图4是根据本发明的实施例所示出的用户针对虚拟图像执行交互行为的示意图。请参照图4，用户可能会通过手指41或其他类型的操作工具来针对所看到的虚拟图像100执行点击和/或滑动等交互行为。例如，假设虚拟图像100中呈现了一个可操作物件，则用户可使用手指41来点选此可操作物件或者拖曳此可操作物件。
在一实施例中，虚拟图像100在实体空间中的位置介于图像获取装置15与用户的眼睛之间。处理器21可分析图像获取装置15所获取的外部图像并根据此外部图像来检测用户的眼睛的位置。处理器21可根据用户的眼睛的位置来评估虚拟图像100在实体空间中的(概略)成像位置。然后，处理器21可根据此(概略)成像位置决定电子装置10前方的一个虚拟触控区域401。例如，虚拟触控区域401会在实体空间中涵盖整个虚拟图像100的成像位置和/或与虚拟图像100的成像位置至少部分重叠，如图4所示。
在决定虚拟触控区域401后，图像获取装置15可持续获取外部图像，而处理器21可根据此外部图像来检测用户于虚拟触控区域401内的交互行为。例如，根据所获取的外部图像，处理器21可分析用户的手指41在虚拟触控区域401内的点击和/或滑动等交互行为。然后，处理器21可根据此交互行为产生相对应的反馈信号以回应用户。例如，当用户的手指41在虚拟触控区域401内的特定位置执行点击或滑动时，处理器21可触发对于显示屏14所呈现的特定物件的点击或滑动的操作行为。
图5是根据本发明的实施例所示出的电子装置的外观示意图。请参照图5，电子装置50可相同或相似于电子装置10。电子装置50上配置有发光元件52、感光元件53、显示屏54及图像获取装置55。发光元件52、感光元件53、显示屏54及图像获取装置55分别相同或相似于图1的发光元件12、感光元件13、显示屏14及图像获取装置15，在此不重复对其说明。此外，图1的发光元件11可设置于显示屏54中或其表面。
须注意的是，在图5的实施例中，发光元件52是以长条状的型态来配置，例如平行配置于显示屏54上方。若将感光元件53的坐标定为(x1,y1)，则发光元件52的坐标可介于(x2,y2)至(x2+m,y2)之间。根据感光元件53与发光元件52的坐标，感光元件53与发光元件52的相对位置可被获得。在通过感光元件53测得环境光的入射角(例如图3中的环境光130的入射角θ1)后，根据此入射角，发光元件52用于发射抑制光的发射角(例如图3中的光线120的发射角θ2)可被动态决定。
图6是根据本发明的一实施例所示出的虚拟成像系统的环境光抑制方法的流程图。请参照图6，在步骤S601中，由设置于电子装置的第一发光元件发射第一光线，以通过所述第一光线于所述电子装置前方形成虚拟图像。在步骤S602中，由设置于所述电子装置的第二发光元件发射第二光线，以通过所述第二光线抑制可干扰所述虚拟图像的环境光。在步骤S603中，在所述环境光被抑制的状态下，检测用户针对所述虚拟图像执行的交互行为。在步骤S604中，由所述电子装置根据所述交互行为产生反馈信号。
图7是根据本发明的一实施例所示出的虚拟成像系统的环境光抑制方法的流程图。请参照图7，在步骤S701中，通过设置于电子装置的图像获取装置检测用户的眼睛位置。在步骤S702中，根据所述眼睛位置评估所述虚拟图像在实体空间中的成像位置。在步骤S703中，根据所述成像位置决定所述电子装置前方的虚拟触控区域。在步骤S704中，通过所述图像获取装置检测所述用户于所述虚拟触控区域内的所述交互行为。
然而，图6与图7中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。值得注意的是，图6与图7中各步骤可以实作为多个程序码或是电路，本发明不加以限制。此外，图6与图7的方法可以搭配以上范例实施例使用，也可以单独使用，本发明不加以限制。
综上所述，在通过投射第一光线以形成虚拟图像后，可通过投射第二光线来抑制可能影响所述虚拟图像的环境光。借此，可在虚拟成像系统中对可能影响虚拟图像的环境光进行抑制，从而提高虚拟图像的成像品质。此外，通过图像获取装置来检测用户的眼睛位置并据以决定涵盖此虚拟图像的虚拟触控区域，后续即可根据用户于此虚拟触控区域内的交互行为来准确地产生反馈信号以回应用户，从而带给用户更佳的操作体验。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种虚拟成像系统的环境光抑制方法，其特征在于，用于电子装置，所述方法包括：
由设置于所述电子装置的第一发光元件发射第一光线，以通过所述第一光线于所述电子装置前方形成虚拟图像；
由设置于所述电子装置的第二发光元件发射第二光线，以通过所述第二光线抑制可干扰所述虚拟图像的环境光；
在所述环境光被抑制的状态下，检测用户针对所述虚拟图像执行的交互行为；以及
由所述电子装置根据所述交互行为产生反馈信号。
2.根据权利要求1所述的虚拟成像系统的环境光抑制方法，其中所述第一发光元件包括设置于所述电子装置的显示屏的外层的凸透镜薄膜，且所述虚拟图像适于由所述用户于裸眼状态下进行观看。
3.根据权利要求1所述的虚拟成像系统的环境光抑制方法，还包括：
由设置于所述电子装置的感光元件检测所述环境光的入射角；以及
根据所述入射角控制所述第二发光元件用于发射所述第二光线的发射角。
4.根据权利要求3所述的虚拟成像系统的环境光抑制方法，其中根据所述入射角控制所述第二发光元件发射所述第二光线的所述发射角的步骤包括：
根据所述入射角以及所述感光元件与所述第二发光元件之间的相对位置决定所述发射角。
5.根据权利要求1所述的虚拟成像系统的环境光抑制方法，其中检测所述用户针对所述虚拟图像执行的所述交互行为的步骤包括：
通过设置于所述电子装置的图像获取装置检测所述用户的眼睛位置；
根据所述眼睛位置评估所述虚拟图像在实体空间中的成像位置；
根据所述成像位置决定所述电子装置前方的虚拟触控区域；以及
通过所述图像获取装置检测所述用户于所述虚拟触控区域内的所述交互行为。
6.一种电子装置，其特征在于，包括：
第一发光元件，用以发射第一光线，以通过所述第一光线于所述电子装置前方形成虚拟图像；
第二发光元件，用以发射第二光线，以通过所述第二光线抑制可干扰所述虚拟图像的环境光；以及
处理器，连接至所述第一发光元件与所述第二发光元件并且用以在所述环境光被抑制的状态下，检测用户针对所述虚拟图像执行的交互行为，并且
所述处理器还用以根据所述交互行为产生反馈信号。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其中所述第一发光元件包括设置于所述电子装置的显示屏的外层的凸透镜薄膜，且所述虚拟图像适于由所述用户于裸眼状态下进行观看。
8.根据权利要求6所述的电子装置，还包括：
感光元件，连接置所述处理器并用以检测所述环境光的入射角，
其中所述处理器还用以根据所述入射角控制所述第二发光元件用于发射所述第二光线的发射角。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其中根据所述入射角控制所述第二发光元件发射所述第二光线的所述发射角的操作包括：
根据所述入射角以及所述感光元件与所述第二发光元件之间的相对位置决定所述发射角。
10.根据权利要求6所述的电子装置，还包括：
图像获取装置，连接至所述处理器并用以获取外部图像，
其中所述处理器还用以根据所述外部图像检测所述用户的眼睛位置，
所述处理器还用以根据所述眼睛位置评估所述虚拟图像在实体空间中的成像位置并根据所述成像位置决定所述电子装置前方的虚拟触控区域，并且
所述处理器还用以根据所述外部图像检测所述用户于所述虚拟触控区域内的所述交互行为。
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