TWI812359B

TWI812359B - 裸視三維顯示方法及裸視三維顯示裝置

Info

Publication number: TWI812359B
Application number: TW111127315A
Authority: TW
Inventors: 陳瑞麟; 黃昭世
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2023-08-11
Also published as: TW202406332A

Abstract

本發明的實施例提供一種裸視三維顯示方法及裝置。所述方法包括：取得關聯於使用者的多個眼球追蹤參數；取得裸視三維顯示裝置的顯示面板的第一、第二透鏡參數；取得三維攝影機拍攝裸視三維顯示內容時的拍攝參數；基於眼球追蹤參數、第一透鏡參數及拍攝參數判定參考角度；基於參考角度及第二透鏡參數決定參考像素間距；以及依據參考像素間距在裸視三維顯示裝置中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排特定像素，並據以顯示裸視三維顯示內容。

Description

裸視三維顯示方法及裸視三維顯示裝置

本發明是有關於一種顯示技術，且特別是有關於一種裸視三維顯示方法及裸視三維顯示裝置。

現有的裸視三維成像實現方式大致包括：(1)視差屏障式(Parallax Barriers)、(2)柱狀透鏡式(lenticular lens)、(3)指向光源式(Directional Backlight)等。

請參照圖1，其是習知柱狀透鏡式的三維成像方式示意圖。在圖1中，可在顯示面板上設置直條狀的圓柱狀凸透鏡薄膜110，再透過凸透鏡折射角度的不同而造成視差的效果。具體來說，可透過凸透鏡折射來控制光線行進方向，讓左右兩眼因接收不同影像而產生視差，進而達到裸視三維顯示效果。

由於光線在通過凸透鏡時，行進方向會折射而產生變化，因此只要將左眼畫面121及右眼畫面122以縱向方式交錯排列，再透過圓柱狀凸透鏡薄膜110中一連串緊密排列的圓柱狀凸透鏡，就能讓左右眼看到各自的畫面。

在圖1中，左眼畫面121可透過顯示面板上對應於左眼的多個左眼像素來呈現，而右眼畫面122可透過顯示面板上對應於右眼的多個右眼像素來呈現。

此外，近期市面上推出可在拍攝左、右眼影像後，將其疊合成三維顯示內容的三維攝影機。請參照圖2，其是習知的三維攝影機運作機制示意圖。在圖2中，三維攝影機210可包括用於模擬人類左、右眼的鏡頭211及212，而其可基於距離對實物B進行拍攝，並相應地在距離處形成虛像A，其中鏡頭211及212與實物B之間存在夾角，而鏡頭211及212與虛像A之間存在虛像夾角。

然而，由於鏡頭211及212之間用於模擬人類瞳距（IPD）的距離DD為固定值（例如46mm），因此在將鏡頭211及212所拍攝的左、右眼影像疊合為三維顯示內容之後，瞳距不等於距離DD的使用者可能無法在觀看此三維顯示內容時得到良好的裸視體驗。此外，對於雙眼與三維顯示面板之間的距離不等於距離的使用者而言，可能亦無法在觀看上述三維顯示內容時得到良好的裸視體驗。

有鑑於此，本發明提供一種裸視三維顯示方法及裸視三維顯示裝置，其可用於解決上述技術問題。

本發明的實施例提供一種裸視三維顯示方法，適於裸視三維顯示裝置，包括：取得關聯於使用者的多個眼球追蹤參數；取得裸視三維顯示裝置的顯示面板的一第一透鏡參數及一第二透鏡參數；取得三維攝影機拍攝裸視三維顯示內容時的一拍攝參數；基於所述多個眼球追蹤參數、第一透鏡參數及拍攝參數判定一參考角度；基於參考角度及第二透鏡參數決定一參考像素間距；以及依據參考像素間距在裸視三維顯示裝置中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排至少一特定像素，並據以顯示裸視三維顯示內容。

本發明的實施例提供一種裸視三維顯示裝置，包括顯示面板、儲存電路及處理器。儲存電路儲存一程式碼。處理器耦接顯示面板及儲存電路並存取程式碼以執行：取得關聯於使用者的多個眼球追蹤參數；取得裸視三維顯示裝置的顯示面板的一第一透鏡參數及一第二透鏡參數；取得三維攝影機拍攝裸視三維顯示內容時的一拍攝參數；基於所述多個眼球追蹤參數、第一透鏡參數及拍攝參數判定一參考角度；基於參考角度及第二透鏡參數決定一參考像素間距；以及依據參考像素間距在裸視三維顯示裝置中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排至少一特定像素，並據以顯示裸視三維顯示內容。

請參照圖3，其是依據本發明之一實施例繪示的裸視三維顯示裝置示意圖。在不同的實施例中，裸視三維顯示裝置300可實現為任何具備顯示面板301的智慧型裝置及/或電腦裝置。在一實施例中，裸視三維顯示裝置300例如是具備顯示面板301的筆記型電腦，但可不限於此。

在本發明的實施例中，裸視三維顯示裝置300的顯示面板301例如可使用圖1所示的結構來實現。亦即，顯示面板301可包括多個左眼像素、多個右眼像素及鋪設於左、右眼像素上的直條狀的圓柱狀凸透鏡薄膜110（其包括多個並排的圓柱狀凸透鏡），其中所述多個左、右眼像素可彼此交錯排列，但可不限於此。

此外，裸視三維顯示裝置300還包括儲存電路302及處理器304。儲存電路302例如是任意型式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）、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合，而可用以記錄多個程式碼或模組。

處理器304耦接於顯示面板301及儲存電路102，並可為一般用途處理器、特殊用途處理器、傳統的處理器、數位訊號處理器、多個微處理器（microprocessor）、一個或多個結合數位訊號處理器核心的微處理器、控制器、微控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、現場可程式閘陣列電路（Field Programmable Gate Array，FPGA）、任何其他種類的積體電路、狀態機、基於進階精簡指令集機器（Advanced RISC Machine，ARM）的處理器以及類似品。

在本發明的實施例中，處理器304可存取儲存電路302中記錄的模組、程式碼來實現本發明提出的裸視三維顯示方法，其細節詳述如下。

請參照圖4，其是依據本發明之一實施例繪示的裸視三維顯示方法流程圖。本實施例的方法可由圖3的裸視三維顯示裝置300執行，以下即搭配圖3所示的元件說明圖4各步驟的細節。此外，為使本發明實施例更易於理解，以下另輔以圖5作說明，其中圖5是依據本發明之一實施例繪示的應用情境圖。

在步驟S410中，處理器304取得關聯於使用者590的多個眼球追蹤參數。在一實施例中，上述眼球追蹤參數包括使用者590的雙眼591、592到顯示面板301之間的距離及使用者590的雙眼瞳距D1。

在一實施例中，處理器304可配置有眼球追蹤電路，其可在取得雙眼591、592的影像之後，透過影像分析的方式取得上述眼球追蹤參數。在其他實施例中，處理器304亦可透過外接於裸視三維顯示裝置300的其他眼球追蹤電路來取得上述眼球追蹤參數。在裸視三維顯示裝置300實現為筆記型電腦的實施例中，處理器304例如可基於由裸視三維顯示裝置300的前鏡頭（例如可裝設於顯示面板301上方）取得雙眼591、592的影像，並據以進行影像分析以取得上述眼球追蹤參數，但可不限於此。

在步驟S320中，處理器304取得裸視三維顯示裝置300的顯示面板301的第一透鏡參數及第二透鏡參數。在一實施例中，第一透鏡參數可包括裝設於顯示面板301上的凸透鏡（例如是圓柱狀凸透鏡薄膜110中的圓柱狀凸透鏡）的焦距（以F表示），而第二透鏡參數可包括上述凸透鏡的前端與對應的像素之間的距離。在一些實施例中，由於上述透鏡參數屬於顯示面板301本身的結構特性，因此可直接從相關的顯示系統資訊取得，但可不限於此。

在步驟S330中，處理器304取得三維攝影機拍攝裸視三維顯示內容時的拍攝參數。在本發明的實施例中，所述裸視三維顯示內容例如是欲透過裸視三維顯示裝置300的顯示面板301顯示給使用者590觀看的內容，而此內容可透過圖2所提及的機制所產生。

亦即，上述裸視三維顯示內容例如可由三維攝影機210透過圖2所示的架構拍攝而得，而步驟S330例如是圖2所示的參數中的一或多者。在一實施例中，處理器304於步驟S330中取得的拍攝參數例如是圖2的虛像夾角，但可不限於此。

在步驟S340中，處理器304基於所述多個眼球追蹤參數、第一透鏡參數及拍攝參數判定參考角度。在一實施例中，參考角度可表徵為： (式1) ，但可不限於此。

如先前所言，若顯示面板301直接將基於圖2機制所產生的裸視三維顯示內容呈現予使用者590，則使用者590應無法得到良好的三維裸視體驗。因此，為讓顯示面板301能夠提供對應於拍攝時環境的良好裸視三維顯示內容，顯示面板301應調整顯示方式，以讓雙眼591、592與所呈現的虛像之間的夾角能夠相同於圖2的虛像夾角。

在此情況下，參考角度可理解為若欲讓使用者590得到良好的三維裸視體驗，顯示面板301所呈現的實像位置與雙眼591、592之間的夾角應具有的數值。

透過相關的數學推導，可得到參考角度與上述眼球追蹤參數、第一透鏡參數、拍攝參數之間存在式(1)的關係。基此，處理器304可基於式(1)取得參考角度，但可不限於此。

在步驟S450中，處理器304基於參考角度及第二透鏡參數決定參考像素間距。在一實施例中，參考像素間距可表徵為： (式2) ，但可不限於此。

在步驟S460中，處理器304依據參考像素間距在裸視三維顯示裝置300中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排特定像素，並據以顯示裸視三維顯示內容。

在一實施例中，處理器304可基於參考像素間距及預設像素間距DP判定參考像素數量，並在裸視三維顯示裝置300中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排對應於此參考像素數量的特定像素。

在一實施例中，預設像素間距DP例如是裸視三維顯示裝置300中相鄰的左眼像素及右眼像素之間的距離（例如是0.1792mm）。以圖5為例，假設顯示面板301包括相鄰的左眼像素及右眼像素，而左眼像素及右眼像素的中心點之間的距離即可用以定義預設像素間距DP，但可不限於此。

在一實施例中，處理器304可透過先將參考像素間距除以預設像素間距DP取得一參考數值，再取最接近於此參考數值的整數作為上述參考像素數量，但可不限於此。

在不同的實施例中，處理器304可對此參考數值進行無條件進位、無條件捨去或四捨五入等運算來取得最接近於此參考數值的整數，但可不限於此。

在取得上述參考像素數量之後，處理器304可據以在裸視三維顯示裝置300中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排對應於此參考像素數量的特定像素。

請參照圖6，其是依據本發明之一實施例繪示的安排特定像素的示意圖。在圖6情境中，假設處理器304所取得的參考像素數量為2，則處理器304可在裸視三維顯示裝置300中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排2個特定像素SP。

在本發明的實施例中，各特定像素SP可經配置以顯示指定顏色（例如黑色）、不發光或是發出不可見光，但可不限於此。

在圖6中，處理器304可透過更改各像素的配置，來將顯示面板301的原始像素架構610調整為實現所示的像素架構620。舉例而言，在參考像素數量假設為2的情況下，處理器304可將顯示面板301上的第i個像素、第i+1個像素、第i+3個像素及第i+4個像素設定為特定像素SP，並將第i+2個像素及第i+5個像素分別設定為右眼像素及左眼像素，其中i為正整數。藉此，即可實現如圖6所示的像素架構620，但可不限於此。

在將顯示面板301調整為如圖6所例示的像素架構620之後，處理器304可控制裸視三維顯示裝置300的左眼像素顯示左眼畫面（例如圖1的左眼畫面121），並控制裸視三維顯示裝置300的右眼像素顯示右眼畫面（例如圖1的右眼畫面122）。

藉此，當使用者590觀賞顯示面板301所呈現的裸視三維顯示內容時，所得到的視覺體驗即可接近於觀賞三維攝影機當初所產生的裸視三維顯示內容的視覺體驗。

在一些實施例中，處理器304可定時或不定時地重新執行圖4的方法。藉此，本發明實施例即可因應於當下的眼球追蹤參數、第一透鏡參數、第二透鏡參數及拍攝參數而適應性地調整特定像素的安排方式，進而提供良好的視覺體驗。

綜上所述，本發明實施例的方法可依據所取得的眼球追蹤參數、第一透鏡參數、第二透鏡參數及拍攝參數而適應性地在顯示面板的左、右眼像素之間安排特定像素（其例如是不發光的像素）。藉此，可因應於不同的使用者而呈現良好的三維內容裸視體驗。

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。

110:圓柱狀凸透鏡薄膜

121:左眼畫面

122:右眼畫面

210:三維攝影機

211,212:鏡頭

300:裸視三維顯示裝置

301:顯示面板

302:儲存電路

304:處理器

590:使用者

591,592:雙眼

,DD,D1, :距離

DP:預設像素間距

:虛像夾角

:夾角

A:虛像

B:實物

F:焦距

:參考角度

:左眼像素

:右眼像素

SP:特定像素

610,620:像素架構

S410~S460:步驟

圖1是習知柱狀透鏡式的三維成像方式示意圖。圖2是習知的三維攝影機運作機制示意圖。圖3是依據本發明之一實施例繪示的裸視三維顯示裝置示意圖。圖4是依據本發明之一實施例繪示的裸視三維顯示方法流程圖。圖5是依據本發明之一實施例繪示的應用情境圖。圖6是依據本發明之一實施例繪示的安排特定像素的示意圖。

S410~S460:步驟

Claims

一種裸視三維顯示方法，適於裸視三維顯示裝置，包括：透過對一使用者執行一眼球追蹤操作而取得關聯於該使用者的多個眼球追蹤參數；取得該裸視三維顯示裝置的顯示面板的一第一透鏡參數及一第二透鏡參數；取得三維攝影機拍攝裸視三維顯示內容時的一拍攝參數；基於該些眼球追蹤參數、該第一透鏡參數及該拍攝參數判定一參考角度；基於該參考角度及該第二透鏡參數決定一參考像素間距，其中該裸視三維顯示內容包括一左眼畫面及一右眼畫面；以及依據該參考像素間距在該裸視三維顯示裝置中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排至少一特定像素，並據以顯示該裸視三維顯示內容，包括：控制該裸視三維顯示裝置的該左眼像素顯示該左眼畫面，並控制該裸視三維顯示裝置的該右眼像素顯示該右眼畫面。
如請求項1所述的方法，其中該些眼球追蹤參數包括該使用者的雙眼到該顯示面板之間的距離及該使用者的雙眼瞳距。
如請求項1所述的方法，其中該第一透鏡參數包括裝設於該顯示面板上的凸透鏡的焦距，該第二透鏡參數包括該凸透鏡的前端與對應的像素之間的距離。
如請求項1所述的方法，其中該拍攝參數包括該三維攝影機拍攝該裸視三維顯示內容時的一虛像夾角。
如請求項1所述的方法，其中該參考角度表徵為：
，其中α為該拍攝參數、IPD _Eve為該些眼球追蹤參數的其中之一、F為該第一透鏡參數，
為該些眼球追蹤參數的其中之另一。
如請求項1所述的方法，其中該參考像素間距表徵為：
，其中β_Real為該參考角度，Dis _{Pixel to plane}為該第二透鏡參數。
如請求項1所述的方法，其中依據該參考像素間距在該裸視三維顯示裝置中相鄰的該左眼像素及該右眼像素之間安排該至少一特定像素的步驟包括：基於該參考像素間距及一預設像素間距判定一參考像素數量；在該裸視三維顯示裝置中相鄰的該左眼像素及該右眼像素之間安排對應於該參考像素數量的該至少一特定像素。
如請求項1所述的方法，其中各該特定像素顯示一指定顏色。
一種裸視三維顯示裝置，包括：一顯示面板；一儲存電路，其儲存一程式碼；一處理器，其耦接該顯示面板、該儲存電路並存取該程式碼以執行：透過對一使用者執行一眼球追蹤操作而取得關聯於該使用者的多個眼球追蹤參數；取得該裸視三維顯示裝置的該顯示面板的一第一透鏡參數及一第二透鏡參數；取得三維攝影機拍攝裸視三維顯示內容時的一拍攝參數；基於該些眼球追蹤參數、該第一透鏡參數及該拍攝參數判定一參考角度；基於該參考角度及該第二透鏡參數決定一參考像素間距，其中該裸視三維顯示內容包括一左眼畫面及一右眼畫面；以及依據該參考像素間距在該裸視三維顯示裝置中相鄰的左眼像素及右眼像素之間安排至少一特定像素，並據以顯示該裸視三維顯示內容，包括：控制該裸視三維顯示裝置的該左眼像素顯示該左眼畫面，並控制該裸視三維顯示裝置的該右眼像素顯示該右眼畫面。