TWI653469B - 面板調整方法以及頭戴顯示器 - Google Patents

Abstract

一種面板調整方法，用於一頭戴顯示器，包含有一曲面面板以及一鏡片，該面板調整方法包含有偵測一使用者之一視角；以及根據該使用者之該視角調整該頭戴顯示器中之該曲面面板相對於該鏡片的位置。

Description

面板調整方法以及頭戴顯示器

本發明係指一種面板調整方法以及頭戴顯示器，尤指一種透過偵測使用者視角以調整頭戴顯示器中之曲面面板的面板調整方法以及頭戴顯示器。

隨著擴增實境(Augmented Reality，AR)以及虛擬實境(Virtual Reality，VR)技術的進步，人們在工業開發、醫療操作，或是娛樂體驗上的發展帶來了顯著的成長。此外，頭戴顯示器可提供使用者觀看擴增實境以及虛擬實境更佳的影像體驗以及臨場感，更成為使用者在觀看擴增實境影像或虛擬實境影像的主要顯示器選擇。

一般的頭戴顯示器在播放虛擬實境影像時，為了加強使用者的臨場感，會利用軟體演算法對畫面進行運算，產生模擬景深的影像效果，以提升影像的擬真度。詳細來說，演算法可根據使用者視角產生模擬景深的影像，以使用者視角為中心於特定角度範圍內呈現清晰之影像，於特定角度範圍外進行模糊處理，以模擬使用者觀看真實物體時的景深感受。然而，藉由軟體演算法運算以產生模擬景深的影像產生額外的功率消耗且犧牲影像的運算效能，雖然可產生擬真的景深效果卻犧牲了影像品質，降低使用者觀看虛擬實境影像的臨場感。

因此，如何產生模擬景深的影像而不犧牲影像的運算效能，進而提升使用者的臨場感以及使用滿意度，已成為業界所努力的目標之一。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種透過偵測使用者視角以調整頭戴顯示器中之面板調整方法以及頭戴顯示器，以產生模擬景深的影像而不犧牲影像的運算效能，進而提升使用者之臨場感，以改善習知技術的缺點。

本發明揭露一種面板調整方法，用於一頭戴顯示器，包含有一曲面面板以及一鏡片，該面板調整方法包含有偵測一使用者之一視角；以及根據該使用者之該視角調整該頭戴顯示器中之該曲面面板相對於該鏡片的位置。

本發明另揭露一種一種頭戴顯示器，用來配戴於一使用者之頭上以顯示影像，包含有一鏡片；一曲面面板，用來顯示影像；一偵測模組，用來偵測該使用者配戴該頭戴顯示器時之一視角；一調整模組，耦接於該曲面面板以及該偵測模組，用來根據該使用者之該視角調整該曲面面板相對於該鏡片的位置；以及一儲存模組，耦接於該判斷模組，用來儲存一面板設定對照表。

10‧‧‧頭戴顯示器

100、200‧‧‧鏡片

102‧‧‧曲面面板

104‧‧‧偵測模組

106‧‧‧調整模組

108‧‧‧儲存模組

202‧‧‧面板

300、302、500、502‧‧‧曲線

40、60‧‧‧流程

400、402、404、406、408、600、602、604、606、608‧‧‧步驟

θ 1、θ 2‧‧‧角

L1~L4、R1~R4‧‧‧面板設定

第1圖為本發明實施例之一頭戴顯示器之示意圖。

第2圖為本發明實施例之一鏡片與面板之示意圖。

第3圖為本發明實施例之頭戴顯示器之視角與清晰度關係之示意圖。

第4圖為本發明實施例之一面板調整流程之示意圖。

第5A圖為本發明實施例之一面板設定之俯視示意圖。

第5B圖為本發明實施例之另一面板設定之俯視示意圖。

第6圖為本發明實施例之另一面板調整流程之示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一頭戴顯示器(Head Mounted Display，HMD)10之示意圖。例如，頭戴顯示器10為一沉浸式(Immersive)頭戴顯示器，使用者可將頭戴顯示器10配戴於頭上，利用頭戴顯示器10所顯示之影像以進行虛擬實境(Virtual Reality，VR)的體驗。一般來說，為了模擬使用者觀看實際物體所產生的景深感受，頭戴顯示器的影像可透過軟體運算，以產生使用者視角中心清晰且視角邊緣模糊之影像，以提升透過頭戴顯示器體驗虛擬實境的真實感。有別於習知技術，本發明提出頭戴顯示器10，包含有可調式的曲面面板102，以調整曲面面板102的位置產生模擬景深的影像效果，以提升使用者臨場感。

詳細來說，頭戴顯示器10包含有一鏡片100、一曲面面板102、一偵測模組104、一調整模組106以及一儲存模組108。鏡片100為一平面的透明保護板，例如玻璃、壓克力等，但不以此為限。曲面面板102為一可調整角度之曲面顯示面板。偵測模組104係用來偵測使用者配戴頭戴顯示器時，觀看曲面面板102的視角。調整模組106耦接於曲面面板102以及偵測模組104，用來根據偵測模組104所偵測之使用者之視角以調整曲面面板102相對於鏡片100的位置。儲存模組108耦接於調整模組106，用來儲存一面板設定對照表。詳細來說，鏡片100覆蓋於曲面面板102之上方，當使用者配戴頭戴顯示器10時，使用者之視線可接收由 曲面面板102所發出且穿透鏡片100之影像。調整模組106可接收偵測模組104偵測之使用者之視線，查詢儲存於儲存模組108之面板設定對照表，以調整曲面面板102。換句話說，調整模組106藉由改變曲面面板102相對於鏡片100的位置，以使改變曲面面板102透過鏡片100所呈現之影像品質改變，使頭戴顯示器10可根據使用者視角改變畫面的清晰與模糊部位，以模擬使用者觀看實際物體時之景深感受，且提升影像的擬真度。

關於如何調整曲面面板102以產生模擬景深的影像，請參考第2圖，第2圖為一鏡片200與面板202之示意圖。如第2圖所示，鏡片200為一平面透明保護板。面板202為一平面顯示面板，用來產生影像且使用者可透過鏡片200以進行觀看。鏡片200與面板202的設置角度可因使用者之需求而據以改變，其中，角θ 1以及角θ 2分別為鏡片200以及面板202與參考線之間的夾角。值得注意的是，當鏡片200設置的角度與面板202設置的角度之間的角度差值越大時(即θ 2-θ 1之值越大時)，使用者透過鏡片200所觀看到面板202所產生之影像的折射角度會越大，換句話說，當鏡片200與面板202互相平行時，使用者所看到的影像為清晰的；當鏡片200與面板202設置的角度差距越大時，使用者所關看到的影像越模糊。因此，本發明的頭戴顯示器10可利用調整曲面面板102相對於鏡片100的位置，以改變曲面面板102與鏡片100之間的角度差距，進而產生不同的影像清晰範圍，使頭戴顯示器10可較佳地根據使用者之視角調整曲面面板102，以產生景深效果的影像。詳細來說，請參考第3圖，第3圖為本發明頭戴顯示器10之視角與清晰度關係之示意圖。其中，曲線300以及曲線302分別記錄了曲面面板102透過鏡片100產生清晰影像的邊界位置。換句話說，當曲面面板102之位置位於曲線300以及302之間時，使用者可透過鏡片100觀看到清晰的影像；當曲面面板102之位置位於曲線300以及302之外時，使用者可透過鏡片100觀看到模糊的 影像。

本發明藉由調整曲面面板102相對於鏡片100的位置，可使頭戴顯示器10根據使用者之視角產生模擬景深的影像。其中，關於頭戴顯示器10的操作步驟可歸納為一面板調整流程40，如第4圖所示，面板調整流程40包含有以下步驟：

步驟400：開始。

步驟402：偵測模組104偵測使用者之視角。

步驟404：當使用者之視角大於一視角門檻值時，調整模組106根據使用者之視角查詢儲存於儲存模組108之面板設定對照表，以取得相對應的面板設定。

步驟406：調整模組106根據面板設定調整頭戴顯示器中之曲面面板102相對於鏡片100的位置。

步驟408：結束。

詳細而言，在步驟402中，首先由偵測模組104以偵測使用者之視角且傳遞至調整模組106。在步驟404中，調整模組106可根據偵測模組104所偵測之使用者視角以判斷是否調整曲面面板102。當使用者視角的變化大於一門檻值時，調整模組104可根據使用者之視角進行查表，查詢儲存於儲存模組108之面板設定對照表，以取得一面板設定，從而判斷如何調整曲面面板102。在步驟406中，調整模組106可根據取得之面板設定調整曲面面板102，以調整面板影像清晰之範圍，以產生模擬景深的影像。在一實施例中，面板設定對照表可如表1所示，如此一來，當使用者之視角超過視角門檻值時，調整模組106可根據表1取得相對應的面板設定以調整曲面面板102。舉例來說，當使用者之視角在0°時， 使用者可觀看到清晰影像為的範圍為+30°至-30°之間，且視角門檻值為+12°與-12°；當使用者之視角由0°的方向轉至-30°的方向時，調整模組106可判斷使用者之視角超過視角門檻值-12°且落入視角範圍-25°±12°的範圍內，查詢表1取得面板設定L2、R2以調整曲面面板102，使用者可觀看到清晰影像的範圍為+5°至-55°之間，且視角範圍外為模糊，以產生相對於使用者視角的模擬景深之影像。

請參考第5A、5B圖，第5A圖為本發明實施例一面板設定L1、R1之俯視示意圖；第5B圖為本發明實施例一面板設定L3、R3之俯視示意圖。如第5A圖所示，曲線500與502分別記錄了曲面面板102透過鏡片100產生清晰影像的邊界位置。根據面板設定L1、R1，調整模組106可調整曲面面板102之位置，使曲 面面板102的位置全部都在曲線500以及曲線502之間，使用者在曲面面板102為面板設定L1、R1時觀看頭戴顯示器10顯示之影像，可觀看到全視角範圍清晰的影像。如第5B圖所示，曲面面板102的位置僅在視角+25°至-25°的視角範圍內的影像清晰(即曲面面板102的位置在曲線500以及曲線502之間)，在+25°至-25°的視角範圍外的影像模糊(即曲面面板102的位置在曲線500以及曲線502之外)，因此，頭戴顯示器10可製造出於視角+25°至-25°的視角範圍內清晰且視角範圍外模糊的影像，以產生模擬景深的影像。

簡言之，本發明之頭戴顯示器10之偵測模組104可偵測使用者觀看影像之視角，使調整模組106據此調整曲面面板102相對於鏡片100的位置，產生相對於使用者視角之影像，以模擬使用者觀看實際物體時之景深感受，提升頭戴顯示器10的影像擬真度。

需注意的是，前述實施例係用以說明本發明之概念，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，本發明的頭戴顯示器10除了可偵測使用者之視角以改變曲面面板102的面板設定，以產生相對於視角的模擬景深影像，更可以於使用者之視角轉換之時，產生全範圍清晰的影像，於使用者專注在一特定視角時，產生特定範圍清晰的模擬景深影像。如此一來，使用者配戴頭戴顯示器10觀看影像時，可於視角變換時觀看全範圍的清晰影像，提升使用者觀看影像的品質。而關於頭戴顯示器10如何根據使用者視角取得曲面面板102的設定，以調整頭戴顯示器10顯示全範圍清晰的影像或特定範圍清晰的影像，其可歸納為另一面板調整流程60，如第6圖所示，面板調整流程60包含有以下步驟：

步驟600：開始。

步驟602：偵測模組104偵測使用者之視角以及使用者之注視時間。

步驟604：調整模組106比較使用者之視角與一視角門檻值時，及比較注視時間與一注視時間門檻值，當視角大於視角門檻值時，調整模組106查詢儲存於儲存模組108之面板設定對照表，以取得全範圍清晰之面板設定；當視角小於等於視角門檻值且注視時間大於注視時間門檻值時，調整模組106查詢儲存於儲存模組108之面板設定對照表，以取得相對應的面板設定。

步驟606：調整模組106根據面板設定調整頭戴顯示器中之曲面面板102相對於鏡片100的位置。

步驟608：結束。

頭戴顯示器10可根據面板調整流程60調整曲面面板102以於使用者變換視角時顯示全範圍清晰的影像，且於使用者專注觀看角度時顯示特定範圍清晰的影像。詳細來說，在步驟602中，偵測模組104在偵測使用者的視角之外，亦記錄使用者的注視時間並傳遞至調整模組106。

在步驟604中，調整模組106可以取得偵測模組104所偵測之視角以及注視時間，且查表取得相對應之面板設定以判斷如何調整曲面面板102。當使用者之視角大於視角門檻值時，調整模組106即查詢儲存於儲存模組108之面板設定對照表，取得相對應的面板設定，以調整曲面面板102的影像清晰範圍為全範圍清晰，使用者可於視角變換時觀看到全視角範圍皆清晰的影像，不致遺漏影像細節；當使用者之視角小於等於視角門檻值，且注視時間大於注視時間門檻值時，即查詢面板設定對照表，取得相對應的面板設定，以調整曲面面板102的影像清晰範圍對應於使用者之視角，以使用者之視角為中心產生特定範圍內為清晰的模擬景深的影像，以提高使用者的臨場感。

在步驟606中，調整模組106根據查表所取得之面板設定調整曲面面板102相對於鏡片100的位置。如此一來，頭戴顯示器10可根據使用者之視角以及注視時間，於使用者變換視角時調整曲面面板102，使影像清晰範圍為全範圍清晰，使用者變換視角時皆可觀賞到清晰的影像；於使用者專注其視角時調整曲面面板102，使影像清晰範圍為使用者之視角之特定範圍內清晰，以產生模擬景深的影像。

在習知技術中，頭戴顯示器僅能顯示全範圍清晰的影像，或藉由軟體演算法對影像進行運算處理，以於面板顯示特定角度範圍內清晰之影像，如此一來，雖然可以產生模擬景深的影像，卻反而耗費額外的功率以及運算資源進行運算，更犧牲了影像的運算效能。相較之下，本發明的頭戴顯示器利用了偵測模組偵測使用者之視角，以及調整模組根據使用者之視角查表以調整曲面面板，產生相對應於使用者之視角的影像清晰範圍。利用偵測之視角以查表方式調整曲面面板，以產生模擬景深的影像，可在不需犧牲影像的運算效能下產生景深模擬的影像，提升使用者臨場感之外更維持影像品質。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (12)

1. 一種面板調整方法，用於一頭戴顯示器，包含有一曲面面板以及一鏡片，該面板調整方法包含有：偵測一使用者之一視角；以及根據該使用者之該視角調整該頭戴顯示器中之該曲面面板相對於該鏡片的位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之面板調整方法，其中根據該使用者之該視角調整該頭戴顯示器中之該曲面面板相對於該鏡片的位置包含有：當該使用者之該視角大於一視角門檻值時，根據該使用者之該視角查詢一面板設定對照表，以取得一面板設定；以及根據該面板設定調整該頭戴顯示器中之該曲面面板相對於該鏡片的位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之面板調整方法，其另包含有：偵測該使用者之一注視時間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之面板調整方法，其中根據該使用者之該視角調整調整該頭戴顯示器中之該曲面面板相對於該鏡片的位置另包含有：根據該使用者之該視角、該注視時間以及一面板模式調整該頭戴顯示器中之該曲面面板相對於該鏡片的位置；其中該面板模式為一全域模式或一區域模式。
5. 如申請專利範圍第4項所述之面板調整方法，包含有：當該使用者之該視角大於一視角門檻值時，判斷該面板模式為該全域模式， 以調整該頭戴顯示器至一全域顯示模式；以及當該使用者之該視角小於等於該視角門檻值且該注視時間大於一注視時間門檻值時，判斷該面板模式為該區域模式，以調整該頭戴顯示器至一區域顯示模式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之面板調整方法，包含有：根據該使用者之該視角以及該面板模式查詢一面板設定對照表，以取得一面板設定；以及根據該面板設定調整該頭戴顯示器中之該面板相對於該鏡片的位置。
7. 一種頭戴顯示器，用來配戴於一使用者之頭上以顯示影像，包含有：一鏡片；一曲面面板，用來顯示影像；一偵測模組，用來偵測該使用者配戴該頭戴顯示器時之一視角；一調整模組，耦接於該曲面面板以及該偵測模組，用來根據該使用者之該視角調整該曲面面板相對於該鏡片的位置；以及一儲存模組，耦接於該判斷模組，用來儲存一面板設定對照表。
8. 如申請專利範圍第7項所述之頭戴顯示器，其中當該使用者之該視角大於一視角門檻值時，該調整模組根據該使用者之該視角查詢該面板設定對照表以取得一面板設定以及根據該面板設定調整該面板相對於該鏡片的位置。
9. 如申請專利範圍第7項所述之頭戴顯示器，其中該偵測模組另用來偵 測該使用者之一注視時間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之頭戴顯示器，其中該調整模組根據該使用者之該視角、該注視時間以及一面板模式調整該頭戴顯示器，其中該面板模式為一全域模式或一區域模式。
11. 如申請專利範圍第10項所述之頭戴顯示器，其中當該使用者之該視角大於一視角門檻值時，該調整模組判斷該面板模式為該全域模式，以調整該頭戴顯示器至一全域顯示模式，以及當該使用者之該視角小於等於該視角門檻值且該注視時間大於一注視時間門檻值時，該調整模組判斷該面板模式為該區域模式，以調整該頭戴顯示器至一區域顯示模式。
12. 如申請專利範圍第11項所述之頭戴顯示器，其中該調整模組根據該使用者之該視角以及該面板模式查詢該面板設定對照表，以取得一面板設定，以及該調整模組根據該面板設定調整該面板相對於該鏡片的位置。