TWI762873B - 微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統及其方法 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統及其方法，包括能輸入瞳距訊號至一控制裝置，其中瞳距訊號的輸入可為手動輸入或者由瞳距追蹤器產生。控制裝置根據瞳距訊號與影像調節演算法之預設瞳距資訊產生一比值，並對應比值產生一影像調節資訊，控制裝置再對應該影像調節資訊控制顯示裝置，以調節顯示裝置所產生的二影像之中心間距。本發明能自動偵測配戴者的瞳距訊號，或由配戴者自行輸入瞳距訊號，以對應配戴者的瞳距調整二影像之中心間距，舒緩配戴者觀看虛擬影像時不舒適之感受，令配戴者有更舒服的體驗。
Description
本發明有關一種電子數位資料處理技術，特別是指一種自動對應瞳距調節影像間距的微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統及其方法。
虛擬實境(virtual reality，VR)是指一種利用電腦技術產生三維空間的虛擬影像。虛擬實境常見的實現方式，是利用戴頭戴顯示裝置(Head-mounted display，HMD)穿戴在配戴者頭部，令頭戴顯示裝置之二顯示螢幕貼近配戴者眼部。二顯示螢幕分別產生的影像可重疊，並投射到配戴者眼中，令配戴者可觀看到一個三維空間的虛擬影像。
值得注意的是，配戴者所觀看到的影像是否能適當地疊合產生三維影像，二顯示螢幕之間的間距就顯得相當重要，二顯示螢幕之間的距離關係到配戴者觀看畫面是否舒適，影像是否模糊或無法重疊等問題，若二顯示螢幕之間的間距與配戴者的人瞳距(IPD)無法吻合時，配戴者所觀看到的影像就無法有效地重合，導致畫面模糊、晃動等，配戴者可能產生暈眩或嘔吐等症狀，以致配戴者有不舒適的感受。
但是一般的頭戴顯示裝置出廠時，二顯示螢幕之間的距離皆是固定無法調整的，廠商僅能預先擬定一人眼瞳距(Interpupillary distance，IPD)，並根據該擬定的瞳距對應調整顯示螢幕之間的距離。因此當配戴者的瞳距與廠商所設定的瞳距之距離不同時，就可能導致二影像無法有效地重合，導致畫面模糊、晃動等，令配戴者有不舒適的感受。
有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統及其方法，以有效克服上述之該等問題。
本發明之主要目的在提供一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統及其方法，其透過自動化的調整二影像之中心間距，能符合各種不同瞳距的配戴者，令實用性能相對高。
本發明之另一目的在提供一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統及其方法，其能自動偵測配戴者的瞳距，或配戴者可輸入自身瞳距，以令系統對應瞳距調整二影像之中心間距，使二影像能有效重合在一起，以舒緩配戴者觀看虛擬影像時不舒適之感受，令配戴者觀看虛擬影像時，有更加舒服的體驗。
為達上述之目的，本發明提供一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，包括一顯示裝置接連接一控制裝置。顯示裝置用以顯示至少二影像；控制裝置則可接收一瞳距訊號並帶入影像調節演算法，令瞳距訊號根據影像調節演算法之預設瞳距資訊產生一比值，並對應比值產生一影像調節資訊，令控制裝置再對應影像調節資訊控制顯示裝置，調節二影像之中心間距，能避免影像無法重合的問題。
根據本發明之實施例，影像調節演算法表示為以下方程式：
，
其中x為瞳距訊號，y為預設瞳距資訊，z為影像調節資訊。
根據本發明之實施例，微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，更包括一瞳距追蹤器連接控制裝置，瞳距追蹤器能產生瞳距訊號。
根據本發明之實施例，顯示裝置前端更對應設有一透鏡模組，以接收並改變顯示裝置之影像至人眼。
根據本發明之實施例，微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統更包括一外殼，包覆並依序固定控制裝置、顯示裝置、透鏡模組以及瞳距追蹤器。
另外，本發明亦提供一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像方法，包括下列步驟，首先輸入一瞳距訊號。接著將瞳距訊號帶入影像調節演算法，令瞳距訊號與影像調節演算法之預設瞳距資訊產生一比值，並對應比值產生一影像調節資訊。最後即可根據影像調節資訊，對應調整至少二影像之中心間距。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明可應用在微型頭戴顯示器中，能根據配戴者的瞳距，對應調整二影像之中心間距，能避免影像無法重合的問題，以舒緩配戴者觀看虛擬影像時不舒適之感受，令配戴者有更舒服的體驗。
為了能瞭解本發明的結構設計，在此詳述微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統的結構組成。首先請參照第一圖至第三圖，如圖所示，微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統1，包括一外殼10依序包覆固定一控制裝置12、一顯示裝置14、一瞳距追蹤器18以及一透鏡模組16。其中控制裝置12信號連接瞳距追蹤器18以及顯示裝置14，透鏡模組16則對應顯示裝置14設置在顯示裝置14以及人眼20之間，以接收並改變顯示裝置14之影像至人眼20。
請持續參照第一圖至第三圖，瞳距追蹤器18為攝影裝置，瞳距追蹤器18的鏡頭182可供設置在二透鏡模組16上，以對準人眼20，藉此拍攝雙眼影像；在本實施例中，瞳距追蹤器18為具有計算功能的攝影裝置，瞳距追蹤器18拍攝人體的雙眼後產生人眼的影像，並根據影像中雙眼瞳孔之間的間距產生一瞳距訊號。顯示裝置14為螢幕，可提供顯示至少二影像。
控制裝置12則為具有計算功能之計算機，控制裝置12內存有影像調節演算法，以作為運算調整二影像之間距的距離。其中控制裝置12能接收使用者輸入的瞳距訊號，或者瞳距追蹤器18所產生的瞳距訊號，在本實施例中舉例瞳距訊號係透過瞳距追蹤器18所產生，控制裝置12接收瞳距訊號後，將瞳距訊號帶入影像調節演算法，其中影像調節演算法表示為以下方程式：
，
其中x為瞳距訊號，y為預設瞳距資訊，z為影像調節資訊。控制裝置12透過影像調節演算法，令瞳距訊號根據影像調節演算法之預設瞳距資訊產生一比值，並對應比值產生一影像調節資訊，其可為一實際數值，如0.1公厘(mm)，控制裝置12再對應影像調節資訊控制顯示裝置14，調節顯示裝置14二影像之中心間距。預設瞳距資訊可為使用者自行設定的數值，其數值可為平均一般人的瞳距數值，如53公厘(mm)～73公厘(mm)。
在說明完本發明微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統1架構後，接續說明微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統1所使用之微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像方法。請參照第一圖至第三圖，並配合參照第四圖與第五圖，以說明本發明微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像方法。首先進入步驟S10並請配合參照第五圖，輸入一瞳距訊號控制裝置12，其中瞳距訊號的輸入可為手動輸入，或者利用瞳距追蹤器18拍攝人體的雙眼後，產生人眼的影像並根據影像中雙眼瞳孔之間的間距A產生。
接著進入步驟S12，控制裝置12接收瞳距訊號，並將瞳距訊號帶入影像調節演算法，令瞳距訊號與影像調節演算法之預設瞳距資訊產生一比值，以對應比值產生一影像調節資訊，其中影像調節演算法表示為以下方程式：，
其中x為瞳距訊號，y為預設瞳距資訊，z為影像調節資訊。最後進入步驟S14，同時參照第五圖，控制裝置12根據計算出的影像調節資訊後，即可對應調整顯示裝置14之二影像的影像中心間距B，令影像中心間距B符合配戴者的瞳距，能有效降低配戴者觀看虛擬影像時，頭暈或影像無法重合的問題，令配戴者有更舒適的體驗。
綜上所述，本發明能自動偵測配戴者的瞳距，並對應配戴者的瞳距調整顯示影像所顯示之二影像的中心間距，令配戴者觀看影像時，影像能有效重合，以舒緩配戴者觀看虛擬影像時不舒適的感受，令配戴者在觀看虛擬影像時，有更舒服的體驗。由於本發明能自動化調整二影像的中心間距，能符合各種不同瞳距的配戴者，實用性也相對提高。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
1:微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統
10:外殼
12:控制裝置
14:顯示裝置
16:透鏡模組
18:瞳距追蹤器
20:人眼
A:間距
B:影像中心間距
第一圖係為本發明之剖面示意圖。
第二圖係為本發明之前視圖。
第三圖係為本發明之系統方塊圖。
第四圖係為本發明之方法流程圖。
第五圖係為本發明之使用狀態示意圖。
1:微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統
10:外殼
12:控制裝置
14:顯示裝置
16:透鏡模組
18:瞳距追蹤器
20:人眼
Claims (7)
- 一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，包括：一顯示裝置，顯示至少二影像；以及一控制裝置，連接該顯示裝置，該控制裝置可接收一瞳距訊號並帶入影像調節演算法，令該瞳距訊號根據該影像調節演算法之預設瞳距資訊產生一比值，並對應該比值產生一影像調節資訊，該控制裝置再對應該影像調節資訊控制該顯示裝置，以調節該二影像之中心間距，其中該影像調節演算法表示為以下方程式：
- 如請求項1所述之微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，更包括一瞳距追蹤器連接該控制裝置，該瞳距追蹤器能產生該瞳距訊號。
- 如請求項2所述之微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，其中該顯示裝置前端更對應設有一透鏡模組，以投射該顯示裝置之影像至人眼。
- 如請求項3所述之微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，更包括一外殼，包覆該控制裝置、該顯示裝置、該透鏡模組以及該瞳距追蹤器。
- 如請求項1所述之微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，其中該顯示裝置為螢幕。
- 如請求項2所述之微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統，其中該瞳距追蹤器為攝影裝置。
- 一種微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像方法，包括下列步驟：輸入一瞳距訊號；將該瞳距訊號帶入影像調節演算法，令該瞳距訊號與該影像調節演算法之預設瞳距資訊產生一比值，並對應該比值產生一影像調節資訊，其中該影像調節演算法表示為以下方程式：
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Publications (2)
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|---|---|
| TW202132850A TW202132850A (zh) | 2021-09-01 |
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ID=78777729
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| TW109105219A TWI762873B (zh) | 2020-02-18 | 2020-02-18 | 微型頭戴顯示器之對應瞳距調節影像系統及其方法 |
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| TW (1) | TWI762873B (zh) |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN106461939A (zh) * | 2015-05-29 | 2017-02-22 | 深圳市柔宇科技有限公司 | 自适配显示调节的方法及头戴式显示设备 |
| US20180031848A1 (en) * | 2015-01-21 | 2018-02-01 | Chengdu Idealsee Technology Co., Ltd. | Binocular See-Through Augmented Reality (AR) Head Mounted Display Device Which is Able to Automatically Adjust Depth of Field and Depth Of Field Adjustment Method ThereforT |
| TW201809799A (zh) * | 2016-09-02 | 2018-03-16 | 賴銀樑 | 頭戴式顯示裝置及頭戴式顯示裝置之雙眼視覺影像定位方法 |
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2020
- 2020-02-18 TW TW109105219A patent/TWI762873B/zh active
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| TW202132850A (zh) | 2021-09-01 |
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