TW501090B - Method and apparatus for image stabilization in display device - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 發明背景 發明領域 概略而言本發明係關於一插旦〈y多 別总M 4、 種衫像穩定之方法及裝置，半 別係關於一種視訊信號處理雷 斗、 赘僮勃—Μ私β X 尾路以及用以對顯示裝置上白^ 〜像執订擺動权正之方法。 相關技術之說明 近年來電子設備包括顯千 翻一壯班、 貞不裝置（例如掌上型/膝上型電艦 :不裝置、視訊遊戲機、電視機 縮化因而方便攜帶，此種讯 优。。寺j支件喊 等設備大致上可：任=可：到任何位置，且此 船舶、飛機等。7^下操作’包括行進中的車辅、 行進中的車輛例如汽車颧方 IBM思考墊（Thinkpad®)的缺點 動引起的應變。進一步觀察者 間不谷易追縱影像。 此外，有些人體疾病表現出 的移動，因而使得殘障使用者 它具有相同缺點的裝置包括陰 輔助器（PDA)及晶片卡。 例如膝上型電腦顯示裝置如 為眼睛遭遇因車輛擺動及跳 於此種車輛的擺動/跳動期 來震顫或麻痺導’致顯示裝置 幾乎無法觀視顯示裝置。其 極射線管（CRT)、個人數位 發現習知錄影系統可用以校正視訊攝影機的擺動。但此 種权正=構已纟至結合於影像記錄裝置，但未曾見於任何影 像顯不裝置、，更特別可攜式影像顯示裝置。習知視訊記錄 ，置之，，補償系統中，系統於數位記錄圖項中識別帶有 區另j用符5虎的元體。例如具有清晰銳利緣及高對比度的物 五、發明說明（2)

Ui4 70體移動時，處理電路以數位方式移位圖像來 於ίΓ*合運動感測裝置(例如加速度卜” ,,! ： r!"" " 取座標資訊。此種系’統盔”爾、座私並由§己錄的圖像中擷 跳動的顯示裝置。…^於出現物理/機械擺動及 此種視訊記錄裝置系統無法結合於顯示 一 肴有固定式攝影·，該攝影機可記錄顯示：置：： 、運動且由記錄影像推算出二度空間位移。至目前 發，，術未曾實施用於對物理性振動或移動的顯示裝置直 接 >負异出其運動。此外此種系統製造上極為昂貴。 發明概述 有鑑於前述及其它習知方法及結構之問題，本發明之目 的係提供一種方法及結構，其中影像的振動及抖動接受補 償，因而使用者容易於顯示螢幕上觀察影像。， 的移動，及一補償裝置用以補償顯示裝置的移動，因 示裝置之顯示螢幕上的影像相對於觀察者的凝視實質 上維持穩定。 於本發明之第二特徵方面，一種補償一影像於具有一顯 示螢幕之顯示裝置上之移動之方法，包括感測顯示裝置的 移動，以及補償顯示裝置的移動，因而使顯示裝，置之顯示 於本發明之第一特徵方面，一種用於具有一顯示螢幕之 顯示裝置的運動補償裝置’包括一感測裝置用以感測顯示 裝置的移動’及一補償裝置用以補償顯示裝置的移動，闵 此顯 五、發明說明（3) 螢凝視實質上維持穩定。 感測於顯示裝置上誘點，提供-種系統其中 像於相反方向移‘：：振動/抖動，及然後電子影 穩定影像。來補饧振動/抖動且對觀察者眼睛呈現 ^果接义觀視的影像相 定；因此減少觀察者眼睛的緊保持穩-或接近穩 進y與^知系統相反，本發明俜針對顏π齡_壯 的運動補償而非視m ¥ n 十對視汛顯不裝置 測裝置(加速度指示器;錄…運動補償且結…^ 此外不似習知系統於數位記錄圖像中識別帶右 徵的元體(例如具有清晰銳利緣及高對比度寺 處理電路以數位方式：:圖:i; 賴其運動’本發明係針對被顯示的影像而非被 j補 像。如前述，習知裝置例如視訊攝影機了解口且： 錄的圖像中榻取資訊。相反地，_示裝置並未記二r己 標因此不了解其定位。本發明經由測量於顯示署1，座 (例如水平軸及垂直軸）測量實體位移而使顯示裝 座標。本發明以廉價直捷的方式直接推算出顯示裝解- 及如此被顯示的影像）的移動。 夏（以 圖式之簡單說明 前述及其它目的、特點及優點由後文參照附圖對 之較佳具體例所做詳細說明將更為明瞭，附圖中：免明 圖1舉例說明根據本發明之顯示裝置； 501090 五、發明說明（4) 圖2舉例說明藉本發明結構處理來 、 置的移動； 補仏本發明之顯示裝 圖3舉例說明藉本發明結構執行再度取 圖4舉例說明本發明使用之處理 ：; 圖5舉例說明根據本發明之第一較佳具辟2 =理； 像顯不裝置之抖動之處理電路之範例；、虹，用以減少影 社上舉例說明根據本發明之影像顯示裝置小 …e圖5所述本發明之處理電路 減夕抖動且 例； 死之苐一較佳具體 =6B舉例說明根據本發明之影像 結合圖5所述本發明之處理電路之系裒置一中減少抖動且 例； 弟一較佳具體 間系統產生的信號特徵呈一維時 信=—二也一舉:二由函：之系統產生:的信號特…

本發明之較佳具體例之詳細說明 現在參照附圖特別圖"E 構的較佳具體例及其修改。 =，t月之方法及結 參考編號以方便了解。 圖中相同組件標示以相同的 一般而言，本發明感測於一 誘生的機械振動及抖動，以刀^電子影像的顯示裝置上 電子衫像而補償此等抖動並對 秒 像0結果觀視的影像相對 /者艮、月呈現一穩疋 觀察者的凝視保持穩定（或實 501090 發明說明（5) 質上穩定）

現在參照附圖，園！ # RS 於。雜-駐番in圖說月一頌不裝置1 〇顯示本發明之功 月匕』不裝置10典型係由液晶顯示裝^α(:Ι)χ g ^ t s 體（TFT)面板形成且具有實體H 曰曰 面二：开’裝置。顯示裝置1。典型結合(例如介 月《< / ΐ ί或接於）可攜式裝置例如掌上型/膝上型電 遊戲機、個人數位輔助器（pda)、晶片 1 電子影像2係藉電腦（例如中央 雷政笠、_挪 α β 夹處理早兀包括結合的處理 電路專）處理，且顯示於顯示裝 处里 考圖框3係於顯示裝置 fUjL Μ者眼目月之參 方〜η R平面上。電子影像2於水平 方向4及垂直方向5與參考圖框3隔開。 十 如圖2所示，由於電腦誘發振動 且向左移動（例如相對於圖2的觀』：裝置10向上 不裝置10所在位置以參考編铲 秒動刖顯 r, ^ 向右移動顯示圖像2而補償該熬私# 冤子方式向下及 對於穩定的參考圖框（例如於t . f =保持顯示影像2相 定。如後文討論，影像袁為^察^眼睛3)為穩 而使觀察者無法察覺。 “ 斗動運動方向移動因 較佳具體例中，由於研究 示裝置中部而僅偶爾注視梦、f ς者大半係向下注視顯 緣（例如周邊被截頭）。 ，、裝置邊緣，故移動影像於邊 於顯示裝置上將影像截頭為一種已 裝置一緣偵測某些像素並刼作，涉及由顯示 、右干象素添加至顯示裝置的另

Duiuyu 五、發明說明（6) -緣。：加的像素無須攜帶有用的資訊或圖 之，以本發明裝置感測顯示影像必須向 ^ 例如於80 0-像辛x6 00_像夸驻要、* η ^ 豕京 寞麻部、*生 置）為例，10列像素將由螢 同時1〇列像素將出現於營幕頂端。新出現的 像素"、、須“ Τ任何有用的圖形反而可為空白。 爾Ϊ X : ^具體例t ’移位的影像無須截頭反而正常為使 用者不可見的保留區於邊緣變成可見。 =此=外數位影像角落可隱藏。例如於8〇(^6〇〇_像 !:正邊(例如四邊)之多列及多行(例如1〇)有效 斤?去申 '二藏，因此僅顯示第11至590列及第11至790 =田”、’頁不衫像於任何方向移位時，影像的隱藏部份 可見。 二i ϊ ΐ移&，無法無限期維持於該位置。否則由於邊 ^ 、頭:被截頭部份將永久消失。如此影像必須再 =^ 例如右影像被移位而補償其移鉍但尚未被再度取 程式/作業軟體Λ等之使用1某些圖形符號（例如於應用 的電腦、網路芳鄰資介面的小圖幟㈣ 「剁掉(刪除)」。若；等)將由影像中永久性上 傻？再度取中速度緩慢，故人眼容易追蹤影 間1=又將由個別使用者的經驗決定。此種再度取中時 日圖：與W於> 控制面板由「顯示偏好」選單中調整。 之r圍牛、明再度取中程序。再度取中可於例如卜10秒 乾圍逐漸進行。再度，再度取中時間可由使用者透過例 501090 五、發明說明（7) 如顯示裝置的「偏好」選單選择。 體例t’顯示裝置之機械移動可由一對低成本的 二f動感測裝置偵測，包括佴#限於壓電加速度指示 ί加速度指示器係内建於顯示電路。此種壓電加速 :二不：於市面上可得自多個來源。《對加速度指示器的 ::力口速度指示器感應顯示裝置的第—（例如水平）運動， 動 —加速度指示器感應顯示裝置的第二（例如垂直）運 ::決定機械運動量、加迷度及方肖，耦合至或結合於 =理電路可決定所需移位，然後電腦系統圖形 電路再度拉動顯示裝置，移動影像而補償該移位。 圖4舉例說明根據本發明之範例處理電路4〇之操作原 ，。特別，圖4舉例說明利用處理電路4〇包括加速度指示 器41及運動感測電路42之運動感測作業原理。 圖4中，加速度指示器41產生電壓與加速度成比例，單 位為伏/米/平方秒。將此信號對時間積分兩次;可產生加 度指示器41之移位，單位為伏/米。 、 圖5舉例說明根據本發明之第一較佳具體例之顯示裝置 之感測及處理電路4 0之具體實施例。 圖5中，來自加速度指示器4丨之輸出ν一加速被輸入至搡 作放大器42Α之第一輸入端子（例如正輸入端子），與負反 饋輸入（例如輸入至放大器負端子的反饋輸入）進行比較而 提供經過放大的彳s號輸出。放大信號輸入至由電阻器43及 電容器44形成的RC網路。網路係作為積分器功能。

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所得信號（例如於節點）係與v一速度成比例，且表示顯示 裝置1 0 (如此顯示裝置上的影像顯示）由於抖動、振動等結 果的移動$度。所得表示速度的信號輸入第二積分器，其 包括放大器45，電阻器46及電容器47其產生輸出v一位移 (伏/米）係與加速度指示器41的實際機械位移成比例。二 積分器之特徵/值較佳相等。系統組件特徵可隨設計者的 限制、應用及要求自由選擇。 根據^發明提供一對信號（例如一水平位移信號及一垂 直位移信號）。如此較佳提供二處理電路（例如一為水平方 向及一為垂直方向），如圖6所示（例如41v及4lH及其連結 電路）。 信號v_位移（對水平及/或垂直）須進一步處理來移位影 像0 本發明之第一較佳具體例中，類比信號可直接饋至陰極 射線管（CRT)電路，如圖6A所示。 ^ 如圖6A所示，影像穩定系統以及對影像執行，抖動/振動 校正系統包括水平及垂直感測器41 Η，41v，運動感測電 42分別對水平及垂直感測器41H，41V設置，以及水平方 信號及垂直方向信號電路50H，50V，較佳包含作業放= 等用以分別接收來自運動感測電路4 2之輸出於其第一輪裔 端子。來自運動感測電路42之輸出分別表示水平及二^ 償值待應用至電路5〇H，50V來移動顯示影像向产:補 或向上或向下。 及或向右， 進-步’水平及垂直電路5〇H’5〇V於其第二（例如主）輸

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入端子接收來自視訊處理 信號（例如主信號）的輸入 電路5 5之表示經處理的視訊影像 特別視訊處理電路55接收 輸入信號，且對此種㈣(圖中未顯示)的視訊 路為業界眾所周知。視里。此種視訊處理電 電子束(圖中未顯示理；”主；號經由控制 等。此種掃描作業為？ “(右為衫色顯不裝置） 5〇H，50V分別提供一輸入亩接周 水平及垂直電路 入ιοοα ，該輸入♦=極射線管(CRT)1〇〇之輪 CRT的輸入調整顯;輸螢入幕表:二 示裝置等。 蛍綦上的影像’CRT可為管形（類比）顯 j平電路50H之輸出較佳為鋸齒波形，其沿顯示裝置移 齒波：束it向Ϊ或向右形成影像。垂直電路輸出亦為箱 二像二；二i或向下移動電子束，因而移動顯示螢幕之 〜像向上或向下。注意垂直電路50V之鋸 平電路50H之鋸齒更長的週期。 巧4，、有比水 業界現況之CRTs例如IBM P70®及P200®已經含有可於垂 直或水平方向移動影像的電路。此等監視器之前方面板上 典型存在有撥盤及/或按鈕來達成此項任務。類比信號V — 位移（水平及/或垂直位移）可增添至CRT電路部份。 一 ^發明之另一具體例中，如圖6B所示，類比信號v-位移 :藉類比至數位轉換器（ADC)6〇轉換成為數位信號。^dc可 設置而對應各感測器，或另外可設置單一 ADC來以多工方 ^01090 ^01090 體應用’該軟體稱做圖形驅動哭 圖6B所示。圖形驅動器6 1將數位 電路62，該電路62將移位影像達 干方式達成。 輯CL-GD5 4 2X VGA視訊控制器晶 用於經由调整水平同步開始暫存 於螢幕上水平移動影像。螢幕開 資料於顯示記憶體上之開始所在 描線調整至暫存器數值，影像可 控制器 要求的 修改中 統（0S) 桌上型 述針對 顯示裝 前景的 窗則縮 視窗達 體例中 測及影 行0 五、發明說明（10) 式接收信號。 然後數位信號由系統軟 6 1可控制顧示裝置1 0，如 仏號饋至電腦之視訊處理 為要置。此項目的可以若 例如希若斯（Cirrus)邏 片結合多個可程式暫存器 器之值而實施移位程式， 始位址暫存器規定待顯示 位置。經由於多條水平掃 於任何方向垂直移位。 其它製造商製造的視訊 點’因而可完成如本發明 前述發明具體例之相關 如圖6 B所示可饋至作業系 98®，視窗ce®尸等）其控制 改可僅於軟體實施。與前 反’將指示作業系統移位 桌上型電腦視窗的裝置。 者觀察的視窗，而被動視 使用數位信號來移位主動 本發明之另一相關之具 像穩定電路成本，運動感 間（亦即僅對垂直維度）進 結合類似的暫存器/特 影像移位。 ，得自v_位移之數位信號 軟體（例如視窗95®，視窗 電腦之螢幕顯示。此種修 視訊控制器之程式規劃相 置。作業系統具有可移動 主動視窗為最容易由使用 小或置於背景。作業系统 補償振動之需要量。 ，為了簡化及/或降低影 像移位程序可僅於一度办

第13頁 501090 五、發明說明（11) 特別於某些車輛例如汽車，最可能發生的 直方向，因而不需要水平電路。另外，於复二 +;垂 移動可能較為重要，該種情況下則僅設尺平 電路。 則惶°又置水平發送及補償 圖7A-7E舉例說明由運動感測/補償電路產生 維包括水平或垂直方向之時間之函數。 、。〜 如圖7A所示’顯示裝置實體上移動某 示器產生信號V加速，如圖7B所干f你丨‘ a & ^ ^ -aI * ' t β 所不（例如參考編號72)。i|

動感測電路產生與顯示裝置速度成比例的信號v ，如 J考編=及圖7C所示，而與顯示裝置之位移成比例㈣ 號V一位移則顯示為圖7D之參考編號74。 於電路使用的電容器漏電流，v—位移僅將以某個時 間吊數RC朝向零哀減，如圖7D所示。RC常數可調整使衰滴 發生在秒之範圍，換言之，以人眼可追蹤顯示裝置 的速率衰減。信號V_位移饋至顯示裝置1〇之圖形電路（例 如圖6所示圖形驅動器61)。此乃移位影像 裝置移 動至需要量。

當V-位移信號以圖形方式組合機械位移時，如圖7£：及參 考編號75所示，舉例說明人眼如何觀察。換t之，顯示裝 置實體移動但組合信號（例如圖7E之參考編號σ76)未變。如 此相對於觀察者，由於電子影像移位故影像未移動。但於 1至10秒後，如圖7Ε參考編號77指示，信號開始增至機械/ 物理移位71的程度。此乃前述再度取中功能。ν一位移信號 可如所期望地緩慢追蹤機械位移。

第14頁 501090 五、發明說明（12) 圖8 A - 8 E舉例說明對進行振動的一度空間，或為重 為水平，藉此電路產生的信號呈時間之函數。·、、、+直或 顯示裝置1 0以機械方式振盈，如圖8 A以正弦波$ 1夹…、 明。如此加速度指示器產生對應信號V一加速（2)。 ^ 測電路產生與顯示裝置速度成比例的信號ν—速度，如 之參考編號83所示。也產生與顯示裝置之機械位移比 的信號V-位移，如圖8D之參考編號84指示。 當#號以圖形方式組合顯示裝置的機械位移時，如圖8 E 之參考編號8 5所示，組合信號表示人眼觀察情況。換士 之’顯示裝置以物理方式振盈，如8 1所示，但組合 85(觀視者觀察情形）未變。如此相對於觀察者，由於電子 影像8 4也振盪而補償機械/物理振盡因此影像未移動。 一相關具體例中’具有相當恆定加速度長週期環境例如 飛機、船舶等，則可添加抗偏壓電路來補償此種穩定加速 度。 、 雖然已經就較佳具體例說明本發明，但業界，人士 了解可 於隨附之申請專利範圍之精髓及範圍内以修改方式實施本 發明。

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Claims (1)

1. -—i--— 六、申請專利範圍 含：S I有顯不幕之顯示裝置用之影像穩定裝置，包 感測顯示裝置的移m 装置的移# 路，操作式耦合至感測器，用以補f Ii - 表置的移動因而於顯示裝置之 乂确k顯不 者的凝視維持實質上穩定。‘，属不幕上的衫像相對於觀察 威2則利範圍第1項之裝置，其中該感測1包八 2:以感測該顯示裝置於水平方向及垂直二3 — 移動中之至少一者。 』久土|万向之實體 3如申請專利範圍第i項之裝置，其中設 用以分別感測顯示裝置於複數預定方向之移動。感測器 4.如申請專利範圍第丨項之裝置，盆 截頭影像於其周邊。 °移動補償電路 -^ Ϊ I : ί利範圍第1項之裝置’其中當感测器残>1 II 不t 體移動時，該移動補償電路移位影像至盤 幕邊緣之一保留區， 像至顯示螢 m:未感測得實體移動時為使用者所見 以電子方式移動影像於顯示螢幕上達與顯示裝補彳員電路 量。 夏移動相等 7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該 於顯示螢幕上與顯示裝置移動之相反方向移動二償電路 8. 如申請專利範圍第μ之裝置，其中該移像。 於一段預定時間後再度對中該影像於顯示螢幕。？仏電路 第16頁 501090 六、申請專利範圍 9 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中該段預定時間包 含貫質上約1至1 〇秒的一段時間。 1 0 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中該段預定時間係 由使用者選擇性調整。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該感測器包含至 少一加速度指示器用以感測該顯示裝置的移動。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該感測器係内建 於該顯示裝置。 1 3 ·如申請專利範圍第丨丨項之裝置，其中設置複數加速 度指示器用以感測顯示裝置於水平方向及垂直方向的移 動。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之裝置，其中該加速度指示 器包含壓電加速度指示器。 1 5 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該感測器包含一 種量測裝置用以測量移動之加速度及方^。 16.如申請專利範圍第15項之裝置，其中該量測裝置包 括一運算放大器用以由感測器接收一表示顯示裝置之加速 度的輸出；以及 一電阻器-電容器網路耦合而接收運算放大器的輸出用 以決定顯示裝置的移動速度。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之裝置，其中該量測裝置進 一步包括一第二電阻器-電容器網路用以基於該速度信號 決定一垂直位移信號及一水平位移信號。 1 8·如申請專利範圍第1 7項之裝置，其中該顯示裝置包

   第17頁 501090 六、申請專利範圍 含一陰極射線管（CRT)包括一視訊處理電路；以及 其中該垂直及水平位移信號係直接輸入陰極射線管 (CRT)之處理電路。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之裝置，其進一步包含一類 比至數位轉換器用以轉換位移信號成為數位信號。 2 0.如申請專利範圍第1 9項之裝置，其進一步包含一顯 示裝置之圖形驅動器， 其中該數位信號被輸入圖形驅動器用以控制顯示裝置， 圖形驅動器將數位信號饋至顯示裝置之視訊處理電路用以 移位影像。 2 1.如申請專利範圍第1 9項之裝置，其中該數位信號係 輸入與該顯示裝置介面之電腦之作業系統軟體。 22. —種具有顯示幕之顯示裝置用之影像穩定裝置，包 含·· 感測裝置，用以感測顯示裝置的移動；以及 補償裝置操作式耦合至感測裝置，用以補償顯示裝置的 移動，因此使顯示裝置之顯示螢幕上的影像相對於觀察者 的凝視維持實質上穩定。 23. —種顯示裝置，包含： 一顯示螢幕；以及 一影像穩定裝置用以穩定顯示螢幕上之影像，該影像穩 定裝置包含： 一感測器，用以感測顯示裝置的移動；以及 一移動補償電路，操作式耦合至感測器，用以補償顯

   第18頁 501090 六、申請專利範圍 示裝置的移動因而於顯示裝置之顯示幕上的影像相對於觀 察者的凝視維持實質上穩定。 2 4. —種於具有顯示螢幕之顯示裝置上穩定影像之方 法，包含： 感測顯示裝置的移動；以及 補償顯示裝置的移動因此使顯示裝置之顯示螢幕上的影 像相對於觀察者的凝視維持實質上穩定。

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