TW202029180A - 顯示裝置及其顯示方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種顯示裝置及其顯示方法。顯示裝置包括顯示器、感光元件以及處理器。顯示器用以顯示影像內容。感光元件用以取得環境光資訊。處理器耦接於顯示器以及感光元件，用以提供影像內容至顯示器，以及根據環境光資訊將顯示器的輸出色溫朝向環境色溫進行調整。

Description

顯示裝置及其顯示方法
本發明是有關於一種顯示技術，且特別是有關於一種可隨環境調整輸出色溫的顯示裝置及其顯示方法。
擴增實境（Augmented Reality，AR）是一種即時地計算影像的位置及角度並加上相應圖像的技術，這種技術的目標是在顯示螢幕上把虛擬世界套在現實世界並進行互動。這樣的技術時常被應用在眼鏡上而成為擴增實境眼鏡，使用者只要戴上擴增實境眼鏡就能夠同時看到真實的環境以及投射的虛擬影像。
一般來說，擴增實境眼鏡的鏡片是可透視的顯示器，當擴增實境所產生的虛擬影像的色溫與目前環境的色溫有差異時，相同顏色的虛擬影像與實際影像就會出現色差，因此而降低虛擬影像的真實度。
有鑑於此，本發明實施例提供一種顯示裝置及其顯示方法，能夠補償所顯示的影像的色溫，在各種色溫的環境下都能夠顯示出逼真的影像。
本發明實施例的顯示裝置包括顯示器、感光元件以及處理器。顯示器用以顯示影像內容。感光元件用以取得環境光資訊。處理器耦接於顯示器以及感光元件，用以提供影像內容至顯示器，以及根據環境光資訊將顯示器的輸出色溫朝向環境色溫進行調整。
本發明實施例的顯示方法適用於包括感光元件以及顯示器的顯示裝置。所述顯示方法包括以下步驟：藉由感光元件取得環境光資訊；以及根據環境光資訊，將顯示器的輸出色溫朝向環境色溫進行調整。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示本發明一實施例的顯示裝置的概要方塊圖。
請參照圖1，顯示裝置10包括感光元件110、處理器120、顯示器130以及記憶體140，其中感光元件110、顯示器130以及記憶體140皆耦接於處理器120。在一些實施例中，顯示裝置10例如是實作為擴增實境（Augment Reality，AR）眼鏡。然而，本發明並不在此設限。
感光元件110用以取得環境光資訊。詳細來說，環境光資訊是可以從中得到環境光的色溫相關資訊的資訊。只要能夠取得環境光的色溫相關資訊，本發明並不在此限制感光元件110的類型以及環境光資訊的資料種類。
在一些實施例中，感光元件110例如包括相機或攝影機中所配置的電荷耦合元件（Charge coupled device，CCD）、互補性氧化金屬半導體（Complementary metal-oxide semiconductor，CMOS）元件等等，其可感測進入鏡頭的光線強度，從而擷取影像訊號以產生並輸出RGB影像，而環境光資訊包括上述的RGB影像。在一些實施例中，感光元件110例如包括環境光感測器（Ambient Light Sensor）或彩色型感光二極體，其可以用來偵測當前環境的色溫值或RGB成分比例（例如，RGB三色光的光強度比例）等等，而環境光資訊包括上述的色溫值或RGB成分比例等。
處理器120例如是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）、影像訊號處理器（Image Signal Processor，ISP）或其他類似裝置或這些裝置的組合。在本實施例中，處理器120包括影像訊號處理器121以及中央處理器123，用以提供影像內容至顯示器130，但本發明並不限於此。
顯示器130用以顯示來自處理器120的影像內容，例如虛擬物體等。顯示器130例如是薄膜電晶體液晶顯示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD）、場色序（field sequential color）顯示器、主動式有機發光顯示器（Active Matrix Organic Light-Emitting Display，AMOLED）、電濕潤顯示器（electrowetting display）等穿透式透明顯示器，或者是光機投影式透明顯示器。然而，本發明並不在此設限，顯示器130也可以是不透明的顯示器。在一些實施例中，顯示器130是實作為擴增實境眼鏡的鏡片，但本發明並不限於此。
記憶體140記錄有可供處理器120載入並執行的程式或指令，其例如是任何型態的固定式或可移動式隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）或類似元件或上述元件的組合。在一些實施例中，記憶體140中更記錄有增益值對照表以供處理器120查找，關於增益值對照表的具體細節將於以下段落中描述。
圖2繪示本發明一實施例的顯示方法的流程圖。
請參照圖2，首先，處理器120會藉由感光元件110取得環境光資訊（步驟S210）。接著，處理器120會根據環境光資訊，將顯示器130的輸出色溫朝向環境色溫進行調整（步驟S220）。
圖3A與圖3B繪示本發明一實施例的顯示方法的示意圖。
請參照圖3A，假設環境ENV的環境色溫是3000K，而顯示器130的系統色溫是6500K（例如，出廠時經校正的標準色溫）。由於環境色溫較低，因此雖然欲顯示的虛擬物體OV 與實際物體OR 的顏色相同，但是顯示器130所顯示出來的虛擬物體OV 的顏色會與使用者所看到的位於環境ENV當中的實際物體OR 的顏色不同。更明確地說，透過顯示器130，使用者所看到的實際物體OR 的顏色相較虛擬物體OV 的顏色偏黃。反之，若環境色溫較顯示器130的系統色溫高，則透過顯示器130，使用者所看到的實際物體OR 的顏色相較虛擬物體OV 的顏色偏藍。
請參照圖3B，基於上述的情形，處理器120會藉由感光元件110來取得環境ENV的環境光資訊。取得環境ENV的環境光資訊相當於得到環境ENV的色溫相關資訊，因此處理器120能夠根據此環境光資訊來將顯示器130的輸出色溫朝向環境色溫進行調整。更明確地說，處理器120會調整顯示器130的輸出，以使調整後的虛擬物體OV ’的顏色更加接近實際物體OR 的顏色。
在一些實施例中，處理器120在根據環境光資訊將顯示器130的輸出色溫朝向環境色溫進行調整時，包括調整顯示器130所輸出的影像內容（content）。詳細來說，處理器120可以先分析環境光資訊來決定調整方向，然後再調整輸出至顯示器130的影像內容的紅像素資料、綠像素資料以及藍像素資料。以圖3A為例，假設原先欲顯示的虛擬物體OV 是白色，則處理器120例如是將虛擬物體OV 的顏色朝向黃色調整，然後再透過顯示器130輸出調整顏色以後的虛擬物體OV ’（例如，淡黃色）。
在一些實施例中，處理器120在根據環境光資訊將顯示器130的輸出色溫朝向環境色溫進行調整時，包括調整顯示器130的背光（backlight）。詳細來說，顯示器130例如是採用RGB發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）形式的RGB背光，其中包括有多個背光RGB發光二極體。處理器120會分析環境光資訊來計算RGB增益值（gain），然後顯示器130可以根據此RGB增益值來調整RGB背光，以調整輸出色溫。舉例來說，根據RGB增益值來調整RGB背光時，可以是調整背光RGB發光二極體的工作周期（duty）、順向電壓（forward voltage）與順向電流（forward current）的至少其中之一，本發明並不在此設限，所屬領域具備通常知識者可根據顯示器背光的相關知識來進行實作。
以下將舉兩個實施例來針對調整顯示器背光的顯示方法進行說明。必須說明的是，這些實施例只是作為示範例而並非用以限制本發明。
圖4繪示本發明一實施例的顯示方法的流程圖。
請參照圖4，首先感光元件110會取得環境光資訊（步驟S410）。接著，處理器120會分析環境光資訊以得到環境白場RGB響應（response）（步驟S420）。
在本實施例中，環境光資訊例如包括RGB影像，影像訊號處理器121會從此RGB影像中找出白場或白點，並以此白場或白點的RGB響應作為環境白場RGB響應。值得一提的是，本發明並不在此限制從RGB影像中找白場或白點的具體方式，所屬領域具備通常知識者當可依其知識與需求來進行實作。在本實施例中，影像訊號處理器121所找出的環境白場RGB響應例如是「R=1.0，G=0.5，B=1.0」。必須說明的是，此處的RGB響應是針對R值進行正規化（normalize）後所得到的RGB比例值。
在取得環境白場RGB響應後，處理器120會根據環境白場RGB響應判斷是否需要調整顯示器130的輸出色溫（步驟S430）。
在本實施例中，中央處理器123會根據環境白場RGB響應，判斷環境色溫與顯示器130的系統色溫之間的差是否大於預設閥值。若是，表示顯示器130的輸出色溫需要進行補償，則進入步驟S440；反之，表示顯示器130的輸出色溫尚且無須進行補償，則回到步驟S410。舉例來說，記憶體140記錄有RGB響應與色溫之間的色溫對照表。中央處理器123可以根據環境白場RGB響應來查找色溫度照表以得到環境色溫，然後再將所得到的環境色溫與顯示器130的系統色溫進行比較，並且在環境色溫與系統色溫的差大於預設閥值時進入步驟S440。
在一些實施例中，當感光元件110所取得的環境光資訊中也包括色溫值時，中央處理器123也可以直接將感光元件110所取得的色溫值作為環境色溫，並將其與顯示器130的系統色溫進行比較，並且在環境色溫與系統色溫的差大於預設閥值時進入步驟S440。
隨後，處理器120會根據環境白場RGB響應以及顯示器130的輸出白場RGB響應來計算RGB增益值（步驟S440）。
在本實施例中，中央處理器123會根據以下方程式來計算RGB增益值：
Figure 02_image001
，
其中，T 為目標RGB響應，G 為RGB增益值形成的矩陣，C 為當前RGB響應，並且Offset 例如是顯示器130出廠時根據發光二極體等硬體特性所設定的RGB響應微調。
在本實施例中，目標RGB響應為環境白場RGB響應，當前RGB響應為顯示器130的輸出白場RGB響應（例如，出廠時經校正的白場的RGB響應「R=1.0，G=1.5，B=1.1」），並且RGB響應微調例如為0。因此，根據方程式：
Figure 02_image003
可知，RGB增益值中的R增益值R_gain 為1.0，G增益值G_gain 為0.333，並且B增益值B_gain 為0.877。
最後，顯示器130會根據RGB增益值來調整顯示器130的RGB背光，以調整其輸出色溫（步驟S450）。
在本實施例中，中央處理器123例如會將RGB增益值輸出至顯示器130，而顯示器130會根據RGB增益值來控制背光RGB發光二極體的工作周期（duty）、順向電壓（forward voltage）與順向電流（forward current）的至少其中之一。舉例來說，顯示器130會根據RGB增益值來將背光RGB發光二極體中的紅、綠、藍三色發光二極體的順向電流分別乘上R增益值（例如，1.0）、G增益值（例如，0.333）、B增益值（例如，0.877），以調整RGB背光的色溫。
圖5繪示本發明一實施例的顯示方法的流程圖。
請參照圖5，首先感光元件110會取得環境光資訊（步驟S510）。接著，處理器120會分析環境光資訊以得到環境色溫（步驟S520）。
在本實施例中，環境光資訊例如包括色溫值，而處理器120例如可以直接將環境光資訊中的色溫值作為環境色溫。在一些實施例中，環境光資訊也可以是RGB影像，影像訊號處理器121會從此RGB影像中找出白場或白點，並以此白場或白點的RGB響應作為環境白場RGB響應，然後再由中央處理器123來根據環境白場RGB響應以及色溫對照表來判斷出環境色溫。
隨後，處理器120會根據環境色溫判斷是否需要調整顯示器130的輸出色溫（步驟S530）。
在本實施例中，中央處理器123會判斷環境色溫與顯示器130的系統色溫之間的差是否大於預設閥值。若是，表示顯示器130的輸出色溫需要進行補償，則進入步驟S540；反之，表示顯示器130的輸出色溫尚且無須進行補償，則回到步驟S510。
隨後，處理器120會根據環境色溫以及預先記錄在記憶體140中的增益值對照表來決定RGB增益值（步驟S540）。
在本實施例中，增益值對照表中記錄有多個色溫與多個RGB增益值之間的對應關係，如下表一所示。 表一
環境色溫（K） R增益值 G增益值 B增益值
3000 1.000 0.333 0.877
3500 1.000 0.433 0.895
4000 1.000 0.533 0.912
4500 1.000 0.633 0.930
5000 1.000 0.733 0.947
5500 1.000 0.833 0.965
6000 1.000 0.933 0.982
6500 1.000 1.000 1.000
7000 1.000 1.033 1.018
在本實施例中，中央處理器123會直接根據環境色溫來查找增益值對照表，以決定RGB增益值。舉例來說，環境色溫例如是3000K，則中央處理器123例如會決定RGB增益值中的R增益值R_gain 為1.0，G增益值G_gain 為0.333，並且B增益值B_gain 為0.877。在一些實施例中，在查找增益值對照表，中央處理器123還可以搭配例如內插法等簡單的計算來決定RGB增益值，本發明並不在此設限。
最後，顯示器130會根據RGB增益值來調整顯示器130的RGB背光，以調整其輸出色溫（步驟S550）。
在本實施例中，中央處理器123例如會將RGB增益值輸出至顯示器130，而顯示器130會根據RGB增益值來控制背光RGB發光二極體的工作周期、順向電壓與順向電流的至少其中之一。舉例來說，顯示器130會根據RGB增益值來將背光RGB發光二極體中的紅、綠、藍三色發光二極體的順向電流分別乘上R增益值（例如，1.0）、G增益值（例如，0.333）、B增益值（例如，0.877），以調整RGB背光的色溫。
綜上所述，本發明實施例所提出的顯示裝置與顯示方法，利用感光元件來偵測環境光資訊，然後再根據環境光資訊將顯示器的輸出色溫朝向環境色溫進行調整。據此，能夠補償顯示器所顯示出的影像的色溫，在各種色溫的環境下都能夠顯示出逼真的影像。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:顯示裝置 110:感光元件 120:處理器 121:影像訊號處理器 123:中央處理器 130:顯示器 140:記憶體 ENV:環境 OR:實際物體 OV:虛擬物體 OV’:調整後的虛擬物體 S210、S220、S410、S420、S430、S440、S450、S510、S520、S530、S540、S550:顯示方法的步驟
圖1繪示本發明一實施例的顯示裝置的概要方塊圖。 圖2繪示本發明一實施例的顯示方法的流程圖。 圖3A與圖3B繪示本發明一實施例的顯示方法的示意圖。 圖4繪示本發明一實施例的顯示方法的流程圖。 圖5繪示本發明一實施例的顯示方法的流程圖。
S210、S220:顯示方法的步驟

Claims (20)

  1. 一種顯示裝置，包括： 一顯示器，用以顯示一影像內容； 一感光元件，用以取得一環境光資訊；以及 一處理器，耦接於該顯示器以及該感光元件，用以提供該影像內容至顯示器，以及根據該環境光資訊將該顯示器的一輸出色溫朝向一環境色溫進行調整。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該處理器根據該環境光資訊計算一RGB增益值，其中該顯示器根據該RGB增益值調整該輸出色溫。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中該顯示器應用一RGB背光，其中該顯示器根據該RGB增益值調整該RGB背光，以調整該輸出色溫。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的顯示裝置，其中該顯示器包括多個背光RGB發光二極體，並且透過調整該些背光RGB發光二極體的一工作周期、一順向電壓以及一順向電流的至少其中之一來調整該RGB背光。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中該處理器分析該環境光資訊以得到一環境白場RGB響應，並且根據該環境白場RGB響應以及該顯示器的一輸出白場RGB響應計算該RGB增益值。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，更包括： 一記憶體，耦接於該處理器，用以記錄一增益值對照表， 其中該處理器根據該環境光資訊以及該增益值對照表決定該RGB增益值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該處理器根據該環境光資訊將該顯示器的該輸出色溫朝向該環境色溫進行調整時，根據該環境光資訊調整該影像內容。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該環境光資訊包括一RGB影像、一色溫值以及一RGB成分比例的至少其中之一。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該顯示器為一透明顯示器。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的顯示裝置，其中該顯示裝置為一擴增實境眼鏡，並且該顯示器為該擴增實境眼鏡的一鏡片。
  11. 一種顯示方法，適用於包括一感光元件以及一顯示器的一顯示裝置，所述顯示方法包括： 藉由該感光元件取得一環境光資訊；以及 根據該環境光資訊，將該顯示器的一輸出色溫朝向一環境色溫進行調整。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的顯示方法，其中根據該環境光資訊，將該顯示器的該輸出色溫朝向該環境色溫進行調整的步驟包括： 根據該環境光資訊計算一RGB增益值；以及 根據該RGB增益值調整該輸出色溫。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的顯示方法，其中該顯示器應用一RGB背光，其中根據該RGB增益值調整該輸出色溫的步驟包括： 根據該RGB增益值調整該RGB背光，以調整該輸出色溫。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的顯示方法，其中該顯示器包括多個背光RGB發光二極體，其中根據該RGB增益值調整該RGB背光的步驟包括： 根據該RGB增益值，調整該些背光RGB發光二極體的一工作周期、一順向電壓以及一順向電流的至少其中之一。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的顯示方法，其中根據該環境光資訊計算該RGB增益值的步驟包括： 分析該環境光資訊以得到一環境白場RGB響應；以及 根據該環境白場RGB響應以及該顯示器的一輸出白場RGB響應計算該RGB增益值。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的顯示方法，其中該顯示裝置更記錄有一增益值對照表，其中根據該環境光資訊計算該RGB增益值的步驟包括： 根據該環境光資訊以及該增益值對照表決定該RGB增益值。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的顯示方法，其中根據該環境光資訊，將該顯示器的該輸出色溫朝向該環境色溫進行調整的步驟包括： 根據該環境光資訊調整提供給該顯示器顯示的一影像內容。
  18. 如申請專利範圍第11項所述的顯示方法，其中該環境光資訊包括一RGB影像、一色溫值以及一RGB成分比例的至少其中之一。
  19. 如申請專利範圍第11項所述的顯示方法，其中該顯示器為一透明顯示器。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的顯示方法，其中該顯示裝置為一擴增實境眼鏡，並且該顯示器為該擴增實境眼鏡的一鏡片。
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