TWI658291B

TWI658291B - 頭戴式顯示器及其操作方法

Info

Publication number: TWI658291B
Application number: TW107102623A
Authority: TW
Inventors: 林家宇; 黃昭世; 陳志強
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2019-05-01
Also published as: CN110082909A; CN110082909B; TW201932912A

Abstract

一種頭戴式顯示器及其操作方法。頭戴式顯示器包括第一距離感知元件、第二距離感知元件、第三距離感知元件以及處理電路。這些距離感知元件設置於頭戴式顯示器的下表面。這些距離感知元件沿著從下表面至地面的相同（或不同）方向去感測距離，而獲得第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果。其中，第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果被用來作為改變視頻幀的至少一顯示參數的依據。

Description

頭戴式顯示器及其操作方法

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種頭戴式顯示器（Head-mounted display, HMD）及其操作方法。

近年來虛擬實境（virtual reality, VR）顯示裝置發展火熱。VR顯示裝置是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關於視覺感官的模擬，讓使用者感覺彷彿身歷其境。一般而言，VR顯示裝置可以被實現為頭戴式顯示器（HMD）。VR顯示裝置可以讓使用者及時、沒有限制地觀察三維空間內的事物。使用者進行位置移動時，電腦可以立即進行複雜的運算，將精確的三維世界影像傳回VR顯示裝置，以便讓使用者感受到臨場感。可想而知，如何及時感測使用者的運動狀態，是VR顯示裝置的重要技術之一。

本發明提供一種頭戴式顯示器及其操作方法，其可以感測使用者的頭部的運動狀態。

本發明的實施例提供一種頭戴式顯示器，用於顯示視頻幀。所述頭戴式顯示器包括第一距離感知元件、第二距離感知元件、第三距離感知元件以及處理電路。第一距離感知元件設置於頭戴式顯示器的下表面的左區域。第一距離感知元件沿著從下表面至地面的第一方向去感測距離，而獲得第一距離感測結果。第二距離感知元件設置於頭戴式顯示器的下表面的中區域。第二距離感知元件沿著從下表面至地面的第二方向去感測距離，而獲得第二距離感測結果。第三距離感知元件設置於頭戴式顯示器的下表面的右區域。第三距離感知元件沿著從下表面至地面的第三方向去感測距離，而獲得第三距離感測結果。處理電路耦接至第一距離感知元件、第二距離感知元件與第三距離感知元件，以接收第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果。其中，第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果被用來作為改變視頻幀的至少一顯示參數的依據。

在本發明的實施例中，上述的第一距離感知元件、第二距離感知元件與第三距離感知元件在頭戴式顯示器的下表面的位置不共直線。

在本發明的一實施例中，上述的第一方向、第二方向與第三方向相互平行。

在本發明的一實施例中，上述的第一方向與第三方向相互平行，而第二方向不平行於第一方向與第三方向。

在本發明的一實施例中，上述的第一方向、第二距離感知元件與第三方向相互不平行。

在本發明的一實施例中，上述的顯示參數包括視頻幀的視角或是視頻幀的視覺暫留性。

在本發明的一實施例中，上述的處理電路依據第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果其中至少一者來判斷使用者的身高。其中，該身高被用來作為改變視頻幀的視角的依據。

在本發明的一實施例中，上述的第一距離感測結果表示第一距離，第二距離感測結果表示第二距離，第三距離感測結果表示第三距離。當第一距離小於第三距離時，判斷配戴頭戴式顯示器的使用者的頭部向右轉動。當第一距離大於第三距離時，判斷使用者的頭部向左轉動。

在本發明的一實施例中，當第二距離小於第一閾值時，判斷配戴頭戴式顯示器的使用者的頭部向下轉動。當第一距離與第三距離均大於第二閾值時，判斷使用者的頭部向上轉動。

在本發明的一實施例中，當第一距離、第二距離與第三距離同時變小時，判斷配戴頭戴式顯示器的使用者蹲下。

在本發明的一實施例中，上述的第一距離、第二距離與第三距離當中至少一者被用來計算配戴頭戴式顯示器的使用者的頭部的轉動加速度。其中，該轉動加速度被用來作為改變視頻幀的視覺暫留性的依據。

本發明的實施例提供一種頭戴式顯示器的操作方法。所述頭戴式顯示器用於顯示視頻幀。所述操作方法包括：設置第一距離感知元件於頭戴式顯示器的下表面的左區域；設置第二距離感知元件於頭戴式顯示器的下表面的中區域；設置第三距離感知元件於頭戴式顯示器的下表面的右區域；由第一距離感知元件沿著從下表面至地面的第一方向去感測距離，而獲得第一距離感測結果；由第二距離感知元件沿著從下表面至地面的第二方向去感測距離，而獲得第二距離感測結果；由第三距離感知元件沿著從下表面至地面的第三方向去感測距離，而獲得第三距離感測結果；以及使用第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果作為改變視頻幀的至少一顯示參數的依據。

在本發明的一實施例中，上述的改變該視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：依據第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果其中至少一者來判斷使用者的身高。其中，該身高被用來作為改變視頻幀的視角的依據。

在本發明的一實施例中，上述的第一距離感測結果表示第一距離，第二距離感測結果表示第二距離，第三距離感測結果表示第三距離。所述改變視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：當第一距離小於第三距離時，判斷配戴頭戴式顯示器的使用者的頭部向右轉動；以及當第一距離大於第三距離時，判斷使用者的頭部向左轉動。

在本發明的一實施例中，上述的改變視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：當第二距離小於第一閾值時，判斷配戴頭戴式顯示器的使用者的頭部向下轉動；以及當第一距離與第三距離均大於第二閾值時，判斷使用者的頭部向上轉動。

在本發明的一實施例中，上述的改變視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：當第一距離、第二距離與第三距離同時變小時，判斷配戴頭戴式顯示器的使用者蹲下。

如在本發明的一實施例中，上述的改變視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：使用第一距離、第二距離與第三距離當中至少一者來計算配戴頭戴式顯示器的使用者的頭部的轉動加速度。其中，轉動加速度被用來作為改變視頻幀的視覺暫留性的依據。

基於上述，本發明諸實施例所述頭戴式顯示器及其操作方法，其藉由設置在下表面的三個（或更多個）距離感知元件來感測距離。依據這些距離感知元件的感測結果，所述頭戴式顯示器可以感測使用者的頭部的運動狀態，進而對應改變該視頻幀的至少一顯示參數，例如對應改變視角（angle of view）或是視覺暫留性（Persistence of vision）。

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。

在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖1是依照本發明的一實施例所繪示的一種頭戴式顯示器（head-mounted display, HMD）100的電路方塊（circuit block）示意圖。頭戴式顯示器100可以顯示視頻幀給使用者觀看。所述頭戴式顯示器100包括第一距離感知元件111、第二距離感知元件112、第三距離感知元件113、處理電路120以及顯示元件130。依照設計需求，顯示元件130可以是液晶顯示元件或是其他類型顯示元件。處理電路120耦接並驅動顯示元件130，以使顯示元件130顯示視頻幀給使用者觀看。

依照設計需求，第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與/或第三距離感知元件113可以是光學式距離感知器、聲學式距離感知器或是其他類型距離感知器。第一距離感知元件111感測距離而獲得第一距離感測結果，並將第一距離感測結果提供給處理電路120。第二距離感知元件112感測距離而獲得第二距離感測結果，並將第二距離感測結果提供給處理電路120。第三距離感知元件113感測距離而獲得第三距離感測結果，並將第三距離感測結果提供給處理電路120。

圖2是依照本發明的一實施例說明第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與第三距離感知元件113的配置位置的立體示意圖。第一距離感知元件111被設置於頭戴式顯示器100的下表面的左區域，第二距離感知元件112被設置於頭戴式顯示器100的下表面的中區域，而第三距離感知元件113被設置於頭戴式顯示器100的下表面的右區域，如圖2所示。於圖2所示實施例中，第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與第三距離感知元件113在頭戴式顯示器100的下表面的位置不共直線。於其他實施例中，依照設計需求，第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與第三距離感知元件113的位置可以被安排在同一條直線上。

圖3是說明配戴了頭戴式顯示器100的使用者的正面示意圖。圖4是說明配戴了頭戴式顯示器100的使用者的側面示意圖。頭戴式顯示器100適於配戴在使用者的頭部30，如圖3與圖4所示，以便於使用者觀看顯示元件130所呈現的視頻幀。第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與第三距離感知元件113設置於頭戴式顯示器100的下表面，以便感測距離。

圖5是依照本發明的一實施例說明頭戴式顯示器100的距離偵測示意圖。沿著從頭戴式顯示器100的下表面至地面50的第一方向D1，第一距離感知元件111可以感測距離而獲得第一距離感測結果，其中該第一距離感測結果表示第一距離DL1。沿著從頭戴式顯示器100的下表面至地面50的第二方向D2，第二距離感知元件112可以感測距離而獲得第二距離感測結果，其中該第二距離感測結果表示第二距離DC1。沿著從頭戴式顯示器100的下表面至地面50的第三方向D3，第三距離感知元件113可以感測距離而獲得第三距離感測結果，其中該第三距離感測結果表示第三距離DR1。

於圖5所示實施例中，第一方向D1、第二方向D2與第三方向D3可以相互平行。依照設計需求，在另一些實施例中，第一方向D1與第三方向D3可以相互平行，但是第二方向D2不平行於第一方向D1與第三方向D3。在又一些實施例中，第一方向D1、第二方向D2與第三方向D3可以相互不平行。

圖6是依照本發明的一實施例所繪示的一種頭戴式顯示器的操作方法的流程示意圖。將於稍後說明的圖16所示實施例亦可以適用於圖6的相關說明內容，亦即，下述頭戴式顯示器100可以被置換為圖16所示頭戴式顯示器1600。請參照圖1與圖6，使用者可以將頭戴式顯示器100佩帶在頭部30（步驟S610）。如上所述，第一距離感知元件111被設置於頭戴式顯示器100的下表面的左區域，第二距離感知元件112被設置於頭戴式顯示器100的下表面的中區域，而且第三距離感知元件113被設置於頭戴式顯示器100的下表面的右區域。

於步驟S620中，第一距離感知元件111沿著從頭戴式顯示器100的下表面至地面50的第一方向D1去感測距離而獲得第一距離感測結果，第二距離感知元件112沿著從戴式顯示器100的下表面50至地面50的第二方向D2去感測距離而獲得第二距離感測結果，以及第三距離感知元件113沿著從戴式顯示器100的下表面至地面50的第三方向D3去感測距離而獲得第三距離感測結果。

處理電路120耦接至第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與第三距離感知元件113，以接收第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果。其中，第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果可以被用來作為改變視頻幀的至少一顯示參數的依據。於圖1所示實施例中，處理電路120可以進行步驟S630。在步驟S630中，處理電路120可以使用第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果來對應改變視頻幀的所述至少一顯示參數，例如對應改變視頻幀的視角（angle of view），以及/或是對應改變視頻幀的視覺暫留性（persistence of vision）。所述視覺暫留也稱為正片後像，是光對視網膜所產生的視覺。在光停止後，視覺對光仍然保留一段時間的現象稱為視覺暫留。

圖7是依照本發明的一實施例說明圖6所示操作方法的詳細流程示意圖。於圖7所示實施例中，步驟S630包括步驟S631、S632、S633、S634、S635與S636。請參照圖1與圖7。在步驟S631中，第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與第三距離感知元件113可以將距離感測結果回饋給處理電路120。依照設計需求，在一些實施例中，處理電路120可以進行步驟S632與步驟S634其中一者。在另一些實施例中，處理電路120可以同時進行步驟S632與步驟S634。

於步驟S632中，處理電路120可以依據第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果其中至少一者來判斷使用者的身高。其中，經計算出來的身高被用來作為改變視頻幀的視角的依據。本實施例並不限制視頻幀的視角的改變方式。例如，依照設計需求，視頻幀的視角的改變方式可以是習知的視角演算法（與立體影像演算法）或是其他演算法。

圖8是說明不同高度的使用者配戴頭戴式顯示器100的情境示意圖。成人81的視角是View1，而小孩82的視角是View2。基於成人81的身高不同於小孩82的身高，當然視角View1不同於視角View2。當成人81配戴頭戴式顯示器100時，第一距離感知元件111的第一距離感測結果表示第一距離DL1，第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示第二距離DC1，而第三距離感知元件113的第三距離感測結果表示第三距離DR1。處理電路120可以依據第一距離DL1、第二距離DC1與第三距離DR1其中至少一者來判斷成人81的身高。當小孩82配戴頭戴式顯示器100時，第一距離感知元件111的第一距離感測結果表示第一距離DL2，第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示第二距離DC2，而第三距離感知元件113的第三距離感測結果表示第三距離DR2。處理電路120可以依據第一距離DL2、第二距離DC2與第三距離DR2其中至少一者來判斷小孩82的身高。

圖9是說明戴頭戴式顯示器100偵測使用者的身高的示意圖。在此以第二距離感知元件112作為說明對象。其他的距離感知元件可以參照第二距離感知元件112的相關說明來類推。一般而言，基於設計的決定，第二距離感知元件112的第二方向D2與垂直方向之間的夾角α為已知。基於幾何學的定律，第二方向D2與水平方向之間的夾角β可以被推知，亦即90 – α = β。當第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示距離為x時，使用者的身高y為x ∙ sin β。

請參照圖1與圖7。基於步驟S632所計算出的高度，處理電路120可以對應改變/決定視頻幀的視角（步驟S633）。本實施例並不限制步驟S633的實施方式。例如，依照設計需求，步驟S633的視角決定方式可以是習知的視角演算法或是其他演算法。

步驟S632除了計算出使用者的身高外，還可以判斷使用者的頭部是向何處運動/轉動。基於步驟S632所判斷出的運動/轉動狀態，處理電路120可以對應改變/決定視頻幀的視角（步驟S633）。

舉例來說，圖10是說明使用者的頭部正視前方的情境示意圖，圖11是說明使用者的頭部向下俯視的情境示意圖，而圖12是說明使用者的頭部向上仰視的情境示意圖。於圖10所示情境中，使用者的頭部正視前方，因此第一距離感知元件111的第一距離感測結果表示第一距離DL1，第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示第二距離DC1，而第三距離感知元件113的第三距離感測結果表示第三距離DR1。於圖11所示情境中，使用者的頭部向下俯視，因此第一距離感知元件111的第一距離感測結果表示第一距離DL3，第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示第二距離DC3，而第三距離感知元件113的第三距離感測結果表示第三距離DR3。相較於圖10所示情境，因為使用者的頭部向下俯視，所以第一距離感測結果從第一距離DL1縮短為DL3，第二距離感測結果從第二距離DC1縮短為DC3，而第三距離感測結果從第三距離DR1縮短為DR3。尤其是第二距離DC3，因為第二距離感知元件112感測到使用者的身體，因此第二距離DC3是特別的短。

因此，處理電路120可以檢查第二距離感知元件112的第二距離感測結果。當第二距離感測結果所表示的第二距離小於第一閾值時，處理電路120可以判斷配戴頭戴式顯示器100的使用者的頭部向下轉動。所述第一閾值可以依照設計需求來決定。

於圖12所示情境中，使用者的頭部向上仰視，因此第一距離感知元件111的第一距離感測結果表示第一距離DL4，第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示第二距離DC4，而第三距離感知元件113的第三距離感測結果表示第三距離DR4。相較於圖10所示情境，因為使用者的頭部向上仰視，所以第一距離感測結果從第一距離DL1增長為DL4，第二距離感測結果從第二距離DC1增長為DC4，而第三距離感測結果從第三距離DR1增長為DR4。

因此，處理電路120可以檢查第一距離感知元件111的第一距離感測結果以及/或是第三距離感知元件113的第三距離感測結果。當第一距離感測結果所表示的第一距離與第三距離感測結果所表示的第三距離均大於第二閾值時，處理電路120可以判斷配戴頭戴式顯示器100的使用者的頭部向上轉動。所述第二閾值可以依照設計需求來決定。

再舉例來說，圖13是說明使用者的頭部正視前方的情境示意圖（正視圖），圖14是說明使用者的頭部向右轉動的途中的情境示意圖，而圖15是說明使用者的頭部向右轉動至停止點的情境示意圖。於圖13所示情境中，使用者的頭部正視前方，因此第一距離感知元件111的第一距離感測結果表示第一距離DL1，第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示第二距離DC1，而第三距離感知元件113的第三距離感測結果表示第三距離DR1。於圖14所示情境中，使用者的頭部向右轉動但轉動角度尚小，因此第一距離感知元件111的第一距離感測結果表示第一距離DL5，第二距離感知元件112的第二距離感測結果表示第二距離DC5，而第三距離感知元件113的第三距離感測結果表示第三距離DR5。一般而言，頭向右轉動時，頭會不自覺的向頭的左側微偏。隨者轉動角度越大，向頭的側邊微偏角度會越大。因此相較於圖13所示情境，因為使用者的頭部向右轉動，所以第一距離感測結果從第一距離DL1縮短為DL5，第二距離感測結果從第二距離DC1增長為DC5，而第三距離感測結果從第三距離DR1增長為DR5。

因此，處理電路120可以檢查第一距離感知元件111的第一距離感測結果以及第三距離感知元件113的第三距離感測結果。當第一距離感測結果所表示的第一距離小於第三距離感測結果所表示的第三距離時，處理電路120可以判斷配戴頭戴式顯示器100的使用者的頭部向右轉動。同理可推，當第一距離感測結果所表示的第一距離大於第三距離感測結果所表示的第三距離時，處理電路120可以判斷配戴頭戴式顯示器100的使用者的頭部向左轉動。

再舉例來說，當第一距離感知元件111的第一距離、第二距離感知元件112的第二距離與第三距離感知元件113的第三距離同時變小時，處理電路120可以判斷配戴該頭戴式顯示器的使用者蹲下。因為使用者的觀測高度已改變，所以處理電路120在步驟S633中可以對應改變/決定視頻幀的視角。

請參照圖1與圖7。處理電路120在步驟S634中可以使用第一距離感知元件111的第一距離感測結果、第二距離感知元件112的第二距離感測結果與第三距離感知元件113的第三距離感測結果當中至少一者來計算出使用者的頭部的轉動加速度。基於步驟S634所計算出的轉動加速度，處理電路120可以對應改變/決定視頻幀的視覺暫留性（步驟S635）。本實施例並不限制步驟S635的實施方式。例如，依照設計需求，步驟S635的視覺暫留性決定方式可以是習知的視覺暫留性演算法或是其他演算法。

在此說明步驟S634所進行轉動加速度的計算的演算範例。無論如何，步驟S634的實施方式不應以此為限。為方便說明，在此假設當使用者的頭部正視前方時，即圖13所示情境，第一距離感知元件111的第一距離DL1為2 m（公尺），第二距離感知元件112的第二距離DC1為1.5 m，而第三距離感知元件113的第三距離DR1為2 m。當使用者的頭部向右轉動但轉動角度尚小時，即圖14所示情境，第一距離感知元件111的第一距離DL5為1.8 m，第二距離感知元件112的第二距離DC5為1.65 m，而第三距離感知元件113的第三距離DR5為2.2 m。當使用者的頭部向右轉動至停止點時，即圖15所示情境，第一距離感知元件111的第一距離DL6為1.7 m，第二距離感知元件112的第二距離DC6為1.7 m，而第三距離感知元件113的第三距離DR6為2.3 m。

假設從圖13所示情境至圖14所示情境費時0.5秒。從圖13所示情境至圖14所示情境，第三距離感知元件113的第三距離感測結果從第三距離DR1（即2 m）增長為DR5（即2.2 m）。因此，使用者的頭部的轉動速度V = (距離)/(時間) = (2.2-2)/(0.5) = 0.4 m/s，而頭部的轉動加速度a = V/(時間) = 0.4/0.5=0.8 m/s ²。基於步驟S634所計算出的轉動加速度a，處理電路120可以於步驟S635中對應改變/決定視頻幀的視覺暫留性。

請參照圖1與圖7。處理電路120在步驟S636中可以使用步驟S633所決定的視角與步驟S635所決定的視覺暫留性，來調整視頻幀的內容。本實施例並不限制步驟S636的實施方式。例如，依照設計需求，步驟S636的視頻幀的調整/產生方式可以是習知的立體影像演算法或是其他演算法。

圖16是依照本發明的另一實施例所繪示的一種頭戴式顯示器1600的電路方塊示意圖。頭戴式顯示器1600可以顯示視頻幀給使用者觀看。所述頭戴式顯示器1600包括第一距離感知元件111、第二距離感知元件112、第三距離感知元件113、處理電路1620以及顯示元件130。圖16所示頭戴式顯示器1600、第一距離感知元件111、第二距離感知元件112、第三距離感知元件113、處理電路1620以及顯示元件130可以參照圖1所示頭戴式顯示器100、第一距離感知元件111、第二距離感知元件112、第三距離感知元件113、處理電路120以及顯示元件130的相關說明來類推，故不再贅述。亦即，在圖2至圖6與圖8至圖15中關於頭戴式顯示器100的相關說明亦可以適用於圖16所示頭戴式顯示器1600。

於圖16所示實施例中，頭戴式顯示器1600的處理電路1620可以經由無線（或有線）通訊介面而與主機16建立連接。計算複雜度較大的處理可以交由主機16來進行。舉例來說，主機16可以進行立體影像演算法來建立立體影像，並將此立體影像經由無線（或有線）通訊介面提供給處理電路1620。處理電路1620可以驅動顯示元件130，以使顯示元件130顯示立體影像（視頻幀）給使用者觀看。因此，於圖16所示實施例中，處理電路1620可以進行圖6所示步驟S610與步驟S620，而主機160可以進行圖6所示步驟S630。在圖6所示步驟S630中，主機16可以使用第一距離感知元件111、第二距離感知元件112、第三距離感知元件113的感測結果來對應改變視頻幀的顯示參數，例如對應改變視頻幀的視角以及/或是視覺暫留性。

圖17是依照本發明的另一實施例說明圖6所示操作方法的詳細流程示意圖。於圖17所示實施例中，步驟S630包括步驟S1710、S1720、S1730、S1740、S1750與S1760。請參照圖16與圖17。在步驟S1710中，第一距離感知元件111、第二距離感知元件112與第三距離感知元件113可以將距離感測結果回饋給處理電路1620，而處理電路1620可以將這些距離感測結果經由無線（或有線）通訊介面回饋給主機16。依照設計需求，在一些實施例中，主機16可以進行步驟S1720與步驟S1740其中一者。在另一些實施例中，主機16可以同時進行步驟S1720與步驟S1740。

於步驟S1720中，主機16可以依據第一距離感測結果、第二距離感測結果與第三距離感測結果其中至少一者來判斷使用者的身高。基於步驟S1720所計算出的高度，主機16可以對應改變/決定視頻幀的視角（步驟S1730）。主機16在步驟S1720除了計算出使用者的身高外，還可以判斷使用者的頭部是向何處運動/轉動。基於步驟S1720所判斷出的運動/轉動狀態，主機16可以對應改變/決定視頻幀的視角（步驟S1730）。圖17所示步驟S1720與步驟S1730可以參照圖7所示步驟S632與步驟S633的相關說明來類推，故不再贅述。

主機16在步驟S1740中可以使用第一距離感知元件111的第一距離感測結果、第二距離感知元件112的第二距離感測結果與第三距離感知元件113的第三距離感測結果當中至少一者來計算出使用者的頭部的轉動加速度。基於步驟S1740所計算出的轉動加速度，主機16可以對應改變/決定視頻幀的視覺暫留性（步驟S1750）。圖17所示步驟S1740與步驟S1750可以參照圖7所示步驟S634與步驟S635的相關說明來類推，故不再贅述。

主機16在步驟S1760中可以使用步驟S1730所決定的視角與步驟S1750所決定的視覺暫留性，來調整視頻幀的內容。圖17所示步驟S1760可以參照圖7所示步驟S636的相關說明來類推，故不再贅述。因此，基於頭戴式顯示器1600的第一距離感知元件111的第一距離感測結果、第二距離感知元件112的第二距離感測結果與第三距離感知元件113的第三距離感測結果，主機16可以進行立體影像演算法來建立立體影像（視頻幀）。

在步驟S1770中，主機16可以經由無線（或有線）通訊介面將調整後的立體影像（視頻幀）傳送給頭戴式顯示器1600的處理電路1620。處理電路1620可以驅動顯示元件130，以使顯示元件130顯示立體影像（視頻幀）給使用者觀看。

上述處理電路120及/或處理電路1620的方塊既可通過形成於積體電路（integrated circuit）上的邏輯電路（硬體（hardware））實現，也可使用中央處理器（Central Processing Unit，CPU）而通過軟體來實現。在後者的情況下，上述處理電路120及/或處理電路1620的相關功能可以被實現為軟體（即程式）的編程碼（programming codes）。所述軟體（即程式）可由電腦（或CPU）讀取，且可以被記錄/存放在唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）、存儲裝置（稱作「記錄媒體」）及/或隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）。並且，通過電腦（或CPU）從所述記錄媒體中讀取並執行所述程式，從而達成相關功能。作為所述記錄媒體，可使用「非臨時的電腦可讀取媒體（non-transitory computer readable medium）」，例如可使用帶（tape）、碟（disk）、卡（card）、半導體記憶體、可程式設計的邏輯電路等。而且，所述程式也可經由任意傳輸媒體（通信網路或廣播電波等）而提供給所述電腦（或CPU）。所述通信網路例如是互聯網（Internet）、有線通信（wired communication）、無線通信（wireless communication）或其它通信介質。

在不同的應用情境中，上述處理電路120及/或處理電路1620的相關功能可以利用一般的編程語言（programming languages，例如C或C++）、硬體描述語言（hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL）或其他合適的編程語言來實現為軟體、韌體或硬體。對於硬體實現，一或多個控制器、微控制器、微處理器、特殊應用積體電路（Application-specific integrated circuit, ASIC）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）及/或其他處理單元中的各種邏輯區塊、模組和電路可以被用於實現或執行本文實施例所述功能。另外，本發明的裝置和方法可以通過硬體、韌體和/或軟體的組合來實現。

綜上所述，本發明諸實施例所述頭戴式顯示器及其操作方法，其藉由設置在下表面的三個（或更多個）距離感知元件來感測距離。依據這些距離感知元件的感測結果，所述頭戴式顯示器可以感測使用者的頭部的運動/轉動狀態，進而對應改變視頻幀的顯示參數，例如對應改變視頻幀的視角或是視覺暫留性。

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。

16‧‧‧主機

30‧‧‧使用者的頭部

50‧‧‧地面

81‧‧‧成人

82‧‧‧小孩

100‧‧‧頭戴式顯示器

111‧‧‧第一距離感知元件

112‧‧‧第二距離感知元件

113‧‧‧第三距離感知元件

120‧‧‧處理電路

130‧‧‧顯示元件

1600‧‧‧頭戴式顯示器

1620‧‧‧處理電路

α、β‧‧‧夾角

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

DC1、DC2、DC3、DC4、DC5、DC6‧‧‧第二距離

DL1、DL2、DL3、DL4、DL5、DL6‧‧‧第一距離

DR1、DR2、DR3、DR4、DR5、DR6‧‧‧第三距離

S610、S620、S630、S631、S632、S633、S634、S635、S636、S1710、S1720、S1730、S1740、S1750、S1760、S1770‧‧‧步驟

View1、View2‧‧‧視角

x‧‧‧距離

y‧‧‧身高

圖1是依照本發明的一實施例所繪示的一種頭戴式顯示器的電路方塊（circuit block）示意圖。圖2是依照本發明的一實施例說明第一距離感知元件、第二距離感知元件與第三距離感知元件的配置位置的立體示意圖。圖3是說明配戴了頭戴式顯示器的使用者的正面示意圖。圖4是說明配戴了頭戴式顯示器的使用者的側面示意圖。圖5是依照本發明的一實施例說明頭戴式顯示器的距離偵測示意圖。圖6是依照本發明的一實施例所繪示的一種頭戴式顯示器的操作方法的流程示意圖。圖7是依照本發明的一實施例說明圖6所示操作方法的詳細流程示意圖。圖8是說明不同高度的使用者配戴頭戴式顯示器的情境示意圖。圖9是說明戴頭戴式顯示器偵測使用者的身高的示意圖。圖10是說明使用者的頭部正視前方的情境示意圖。圖11是說明使用者的頭部向下俯視的情境示意圖。圖12是說明使用者的頭部向上仰視的情境示意圖。圖13是說明使用者的頭部正視前方的情境示意圖（正視圖）。圖14是說明使用者的頭部向右轉動的途中的情境示意圖。圖15是說明使用者的頭部向右轉動至停止點的情境示意圖。圖16是依照本發明的另一實施例所繪示的一種頭戴式顯示器的電路方塊示意圖。圖17是依照本發明的另一實施例說明圖6所示操作方法的詳細流程示意圖。

Claims

一種頭戴式顯示器，用於顯示一視頻幀，所述頭戴式顯示器包括：一第一距離感知元件，設置於該頭戴式顯示器的一下表面的一左區域，沿著從該下表面至一地面的一第一方向去感測距離而獲得一第一距離感測結果；一第二距離感知元件，設置於該頭戴式顯示器的該下表面的一中區域，沿著從該下表面至該地面的一第二方向去感測距離而獲得一第二距離感測結果；一第三距離感知元件，設置於該頭戴式顯示器的該下表面的一右區域，沿著從該下表面至該地面的一第三方向去感測距離而獲得一第三距離感測結果；以及一處理電路，耦接至該第一距離感知元件、該第二距離感知元件與該第三距離感知元件以接收該第一距離感測結果、該第二距離感測結果與該第三距離感測結果，其中該第一距離感測結果、該第二距離感測結果與該第三距離感測結果被用來作為改變該視頻幀的至少一顯示參數的依據。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一距離感知元件、該第二距離感知元件與該第三距離感知元件在該頭戴式顯示器的該下表面的位置不共直線。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一方向、該第二方向與該第三方向相互平行。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一方向與該第三方向相互平行，而該第二方向不平行於該第一方向與該第三方向。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一方向、該第二方向與該第三方向相互不平行。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中所述至少一顯示參數包括該視頻幀的視角或是該視頻幀的視覺暫留性。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該處理電路依據該第一距離感測結果、該第二距離感測結果與該第三距離感測結果其中至少一者來判斷一使用者的一身高，其中該身高被用來作為改變該視頻幀的視角的依據。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，當該第一距離小於該第三距離時，判斷配戴該頭戴式顯示器的一使用者的頭部向右轉動，以及當該第一距離大於該第三距離時，判斷該使用者的頭部向左轉動。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，當該第二距離小於一第一閾值時，判斷配戴該頭戴式顯示器的一使用者的頭部向下轉動，以及當該第一距離與該第三距離均大於一第二閾值時，判斷該使用者的頭部向上轉動。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，當該第一距離、該第二距離與該第三距離同時變小時，判斷配戴該頭戴式顯示器的一使用者蹲下。
如申請專利範圍第1項所述的頭戴式顯示器，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，該第一距離、該第二距離與該第三距離當中至少一者被用來計算配戴該頭戴式顯示器的一使用者的頭部的轉動加速度，其中該轉動加速度被用來作為改變該視頻幀的視覺暫留性的依據。
一種頭戴式顯示器的操作方法，所述頭戴式顯示器用於顯示視頻幀，所述操作方法包括：設置一第一距離感知元件於該頭戴式顯示器的一下表面的一左區域；設置一第二距離感知元件於該頭戴式顯示器的該下表面的一中區域；設置一第三距離感知元件於該頭戴式顯示器的該下表面的一右區域；由該第一距離感知元件沿著從該下表面至一地面的一第一方向去感測距離，而獲得一第一距離感測結果；由該第二距離感知元件沿著從該下表面至該地面的一第二方向去感測距離，而獲得一第二距離感測結果；由該第三距離感知元件沿著從該下表面至該地面的一第三方向去感測距離，而獲得一第三距離感測結果；以及使用該第一距離感測結果、該第二距離感測結果與該第三距離感測結果作為改變該視頻幀的至少一顯示參數的依據。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一距離感知元件、該第二距離感知元件與該第三距離感知元件在該頭戴式顯示器的該下表面的位置不共直線。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一方向、該第二方向與該第三方向相互平行。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一方向與該第三方向相互平行，而該第二方向不平行於該第一方向與該第三方向。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一方向、該第二方向與該第三方向相互不平行。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中所述至少一顯示參數包括該視頻幀的視角或是該視頻幀的視覺暫留性。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中所述改變該視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：依據該第一距離感測結果、該第二距離感測結果與該第三距離感測結果其中至少一者來判斷一使用者的一身高，其中該身高被用來作為改變該視頻幀的視角的依據。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，所述改變該視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：當該第一距離小於該第三距離時，判斷配戴該頭戴式顯示器的一使用者的頭部向右轉動；以及當該第一距離大於該第三距離時，判斷該使用者的頭部向左轉動。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，所述改變該視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：當該第二距離小於一第一閾值時，判斷配戴該頭戴式顯示器的一使用者的頭部向下轉動；以及當該第一距離與該第三距離均大於一第二閾值時，判斷該使用者的頭部向上轉動。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，所述改變該視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：當該第一距離、該第二距離與該第三距離同時變小時，判斷配戴該頭戴式顯示器的一使用者蹲下。
如申請專利範圍第12項所述的操作方法，其中該第一距離感測結果表示一第一距離，該第二距離感測結果表示一第二距離，該第三距離感測結果表示一第三距離，所述改變該視頻幀的至少一顯示參數之步驟包括：使用該第一距離、該第二距離與該第三距離當中至少一者來計算配戴該頭戴式顯示器的一使用者的頭部的轉動加速度，其中該轉動加速度被用來作為改變該視頻幀的視覺暫留性的依據。