裸视立体显示器及其控制方法与流程

1.本发明是有关于一种显示器及其控制方法，且特别是有关于一种裸视立体显示器及其控制方法。


背景技术：

2.随着显示技术的快速发展，发展出各种立体显示技术。其中裸视立体显示器不需要配带3d眼镜，就可以观赏立体影像。在便利性的驱使下，裸视立体显示器已逐渐成为立体显示技术的重要发展项目。
3.裸视立体显示器是透过柱状透镜阵列让左眼与右眼接收到不同的影像，以在脑海中呈现立体视觉。然而，一旦用户移动时，左眼与右眼将无法正确接收到预定的影像，而会产生立体视觉模糊的情况。


技术实现要素：

4.本发明是有关于一种裸视立体显示器及其控制方法，其利用用户的速度与加速度，让成像位置能够进一步修正，减少成像与用户移动之间的落差。
5.根据本发明的第一方面，提出一种裸视立体显示器的控制方法。裸视立体显示器的控制方法包括以下步骤。获得一只眼球的一影像有效宽度。对眼球进行追踪，以获得一眼球移动向量、一移动速度向量及一移动加速度向量。依据影像有效宽度、移动速度向量及移动加速度向量，获得一修正向量。依据修正向量修正眼球移动向量。依据修正后的眼球移动向量修正一单眼影像于多个像素的成像位置。
6.根据本发明的第二方面，提出一种裸视立体显示器。裸视立体显示器包括一眼球追踪单元、一向量运算单元、一空间修正单元及一图像处理单元。眼球追踪单元用以追踪一眼球，以获得眼球的一眼球移动向量、一移动速度向量及一移动加速度向量。向量运算单元用以依据影像有效宽度、移动速度向量及移动加速度向量，获得一修正向量。空间修正单元用以依据修正向量修正眼球移动向量。图像处理单元用以依据修正后的眼球移动向量修正一单眼影像于多个像素的成像位置。
7.为了对本发明的上述及其他方面有更好的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：
附图说明
8.图1示出了根据一实施例的裸视立体显示器的示意图。
9.图2示出了用户移动时，左眼所看到的左眼影像的亮度变化。
10.图3示出了根据一实施例的裸视立体显示器的方块图。
11.图4示出了根据一实施例的裸视立体显示器的控制方法的流程图。
12.图5示出了根据一实施例的仿生串扰曲线(bionic crosstalk)。
13.图6示出了根据一实施例的影像有效宽度及眼球与裸视立体显示器的一距离的关
系。
14.图7示出了根据一实施例的左眼所看到的左眼影像的修正情况。
15.符号说明
16.100:裸视立体显示器
17.110:储存单元
18.120:眼球追踪单元
19.130:向量运算单元
20.140:空间修正单元
21.150:图像处理单元
22.160:显示面板
23.c1,c2,c3:亮度曲线
24.ld:影像有效宽度
25.le:左眼
26.lf:左眼影像
27.lr:左眼的最大亮度范围
28.ls:柱状透镜阵列
29.lz:左眼的距离
30.左眼的移动加速度向量
31.左眼的移动速度向量
32.左眼的修正向量
33.左眼的眼球移动向量
34.p1,p2:位置
35.rd:右眼的影像有效宽度
36.re:右眼
37.rf:右眼的右眼影像
38.rz:右眼的距离
39.右眼的移动加速度向量
40.右眼的移动速度向量
41.右眼的修正向量
42.右眼的眼球移动向量
43.s110,s120,s130,s140,s150,s160:步骤
44.tb:对照表
45.us:用户
具体实施方式
46.请参照图1，其示出了根据一实施例的裸视立体显示器100的示意图。裸视立体显
示器100主要是让部分像素显示左眼影像lf，并透过一柱状透镜阵列ls让左眼影像lf成功成像于左眼le；并且让其余像素显示右眼影像rf，并透过柱状透镜阵列ls让右眼影像rf成功成像于右眼re。
47.请参照图2，其示出了用户us移动时，左眼le所看到的左眼影像lf的亮度变化。当裸视立体显示器100在部分像素上显示左眼影像lf时，在柱状透镜阵列ls的前方会形成区域性的聚焦。因此，当用户us向右移动时，左眼le接收到的亮度会随着移动变大或变小。如图2所示，柱状透镜阵列ls的前方形成多个最大亮度范围lr。每一最大亮度范围lr的宽度即为影像有效宽度ld。只有当左眼le落于最大亮度范围lr内时，才能够让左眼影像lf成功成像于左眼le。当左眼le落于最大亮度范围lr之外时，左眼影像lf无法正确成像于左眼le。
48.因此，当用户us移动时，左眼影像lf可能无法正确成像于左眼le，右眼影像rf也可能无法正确成像于右眼re。研究人员发现，在用户us移动时，若欲使左眼影像lf能够依然正确成像于左眼le，必须根据左眼le的移动修正左眼影像lf于这些像素的成像位置；同样的，若欲使右眼影像rf能够依然正确成像于右眼re，必须根据右眼re的移动修正右眼影像rf到这些像素的成像位置。
49.为了进行上述的修正，必须进行眼球位置追踪程序与成像位置修正程序。然而，眼球位置追踪程序与成像位置修正程序都需要耗费一定的时间进行处理与运算，因此无法跟上用户us的移动，而无法让左眼影像lf正确成像于左眼le，也无法让右眼影像rf正确成像于右眼re。
50.为了让左眼影像lf能够正确成像于左眼le，也让右眼影像rf能够正确成像于右眼re，研究人员进一步考虑了用户us的速度与加速度，让成像位置能够进一步修正。请参照图3，其示出了根据一实施例的裸视立体显示器100之方块图。裸视立体显示器100包括一储存单元110、一眼球追踪单元120、一向量运算单元130、一空间修正单元140、一图像处理单元150及一显示面板160。各项元件的功能概述如下。储存单元110用以储存数据。眼球追踪单元120用以进行眼球追踪程序。向量运算单元130用以进行向量运算。空间修正单元140用以进行三维空间位置的修正。图像处理单元150用以进行成像程序。显示面板160用以显示影像。储存单元110例如是一存储器、一硬盘或一云端数据中心。眼球追踪单元120例如是一深度相机或一点云相机。向量运算单元130、空间修正单元140及图像处理单元150例如是一程序代码、一电路、一芯片、一电路板、或储存程序代码的储存装置。在本实施例中，透过向量运算单元130及空间修正单元140考虑了用户us的速度与加速度，让成像位置能够进一步修正，以减少成像与用户us移动之间的落差。以下更搭配一流程图详细说明上述各项元件的运作。
51.请参照图4，其示出了根据一实施例的裸视立体显示器100的控制方法的流程图。在步骤s110中，获得一眼球的一影像有效宽度。以下先以左眼le的影像有效宽度ld为例进行说明。请参照图5，其示出了根据一实施例的仿生串扰曲线(bionic crosstalk)。图5的仿生串扰曲线描述的是针对左眼le的量测结果，其计算方式例如是按照下式(1)。
52.lbc＝(rwb-rbb)/(lwb-lbb rwb-rbb)
……………
(1)
53.其中，lbc为左眼le的仿生串扰百分比，rwb为右眼re接收到左眼影像lf全白且右眼影像全黑的亮度值，rbb为右眼re接收到左眼影像lf全黑且右眼影像全黑的亮度值，lwb为左眼le接收到左眼影像lf全白且右眼影像全黑的亮度值，lbb为左眼le接收到左眼影像
lf全黑且右眼影像全黑的亮度值。如图5所示，仿生串扰百分比在一预定百分比以下的范围可以定义为左眼le的影像有效宽度ld。预定百分比例如是10％。
54.请参照图6，其示出了根据一实施例的影像有效宽度ld及左眼le与裸视立体显示器100的一距离lz的关系。左眼le的仿生串扰曲线会随着距离lz改变，因此影像有效宽度ld相关于距离lz。在一实施例中，储存单元110(于图3所示)可以储存影像有效宽度ld与距离lz的照表tb。向量运算单元130自眼球追踪单元120取得距离lz且自储存单元110取得对照表tb后，即可获得影像有效宽度ld。
55.接着，在步骤s120中，眼球追踪单元120对左眼le进行追踪，以获得一眼球移动向量一移动速度向量及一移动加速度向量眼球移动向量可以是三维空间的坐标。移动速度向量及移动加速度向量可以是三维空间的向量。
56.然后，在步骤s130中，向量运算单元130依据影像有效宽度ld、移动速度向量及移动加速度向量获得一修正向量修正向量例如是按照下式(2)进行计算。
[0057][0058]
其中，为x轴方向(于图6所示)的单位向量，为移动加速度向量的最大值，k为加权修正系数。
[0059]
所计算的是移动速度向量是否为x轴方向的正方向，若为x轴方向的正方向，则得到正值；若为x轴方向的负方向，则得到负值。
[0060]
所计算的是移动加速度向量是否为x轴方向的正方向，若为x轴方向的正方向，则得到正值；若为x轴方向的负方向，则得到负值。
[0061]
所计算的是移动速度向量与移动加速度向量是否为同向，若为同向，则得到正值；若为反向，则得到负值。
[0062]
所计算的是移动加速度向量相对于最大值的比例，得到介于0～1之间的比例。
[0063]
k例如是0.5～1.2。
[0064]
于是，按照式(2)进行计算时，在移动速度向量为x轴方向的正方向，修正向量为正方向。
[0065]
在移动速度向量为x轴方向的正方向，且移动速度向量与移动加速度向量为同向时，修正向量为正方向，且会被增加为较多的数值。
[0066]
在移动速度向量为x轴方向的正方向，且移动速度向量与移动加速度向量为反向时，修正向量为正方向，但会被降低为较少的数值。
[0067]
在移动速度向量为x轴方向的负方向，修正向量为负方向。
[0068]
在移动速度向量为x轴方向的负方向，且移动速度向量与移动加速度向量为同向时，修正向量为负方向，且会被增加为较多的数值。
[0069]
在移动速度向量为x轴方向的负方向，且移动速度向量与移动加速度向量为反向时，修正向量为负方向，但会被降低为较少的数值。
[0070]
接着，在步骤s140中，空间修正单元140依据修正向量修正眼球移动向量眼球移动向量例如是按照下式(3)进行修正。
[0071][0072]
然后，在步骤s150中，图像处理单元150依据修正后的眼球移动向量修正一单眼影像(例如是左眼影像lf)到像素的成像位置。依据上述眼球移动向量可以计算出预测眼球坐标，再使用司乃尔定律并配合透镜几何关系反向计算所对应的像素的成像位置。
[0073]
接着，在步骤s160中，显示面板160按照成像位置显示单眼影像(例如是左眼影像lf)。
[0074]
类似的，针对右眼re的右眼影像rf，亦可按照上述流程进行显示。在步骤s110中，获得右眼re的影像有效宽度rd。针对右眼re的影像有效宽度rd，则可利用下式(4)绘制出仿生串扰曲线(未示出)。
[0075]
rbc＝(lwb-lbb)/(lwb-lbb rwb-rbb)
……………
(4)
[0076]
其中，rbc为右眼re的仿生串扰百分比。
[0077]
接着，在步骤s120中，眼球追踪单元120对右眼re进行追踪，以获得一眼球移动向量一移动速度向量及一移动加速度向量眼球移动向量可以是三维空间的坐标。移动速度向量及移动加速度向量可以是三维空间的向量。
[0078]
然后，在步骤s130中，向量运算单元130依据影像有效宽度rd、移动速度向量及移动加速度向量获得一修正向量修正向量例如是按照下式(5)进行计算。
[0079][0080]
其中，为移动加速度向量的最大值。
[0081]
所计算的是移动速度向量是否为x轴方向的正方向，若为x轴方向的正方向，则得到正值；若为x轴方向的负方向，则得到负值。
[0082]
所计算的是移动加速度向量是否为x轴方向的正方向，若为x轴方向的正方向，则得到正值；若为x轴方向的负方向，则得到负值。
[0083]
所计算的是移动速度向量与移动加速度向量是否为同向，若为同
向，则得到正值；若为反向，则得到负值。
[0084]
所计算的是移动加速度向量相对于最大值的比例，得到介于0～1之间的比例。
[0085]
于是，按照式(5)进行计算时，在移动速度向量为x轴方向的正方向，修正向量为正方向。
[0086]
在移动速度向量为x轴方向的正方向，且移动速度向量与移动加速度向量为同向时，修正向量为正方向，且会被增加为较多的数值。
[0087]
在移动速度向量为x轴方向的正方向，且移动速度向量与移动加速度向量为反向时，修正向量为正方向，但会被降低为较少的数值。
[0088]
在移动速度向量为x轴方向的负方向，修正向量为负方向。
[0089]
在移动速度向量为x轴方向的负方向，且移动速度向量与移动加速度向量为同向时，修正向量为负方向，且会被增加为较多的数值。
[0090]
在移动速度向量为x轴方向的负方向，且移动速度向量与移动加速度向量为反向时，修正向量为负方向，但会被降低为较少的数值。
[0091]
接着，在步骤s140中，空间修正单元140依据修正向量修正眼球移动向量眼球移动向量例如是按照下式(6)进行修正。
[0092][0093]
然后，在步骤s150中，图像处理单元150依据修正后的眼球移动向量修正右眼影像rf到像素的成像位置。
[0094]
接着，在步骤s160中，显示面板160按照成像位置显示右眼影像rf。
[0095]
请参照图7，其示出了根据一实施例的左眼le所看到的左眼影像lf的修正情况。当左眼le由位置p1移动至位置p2时，若不进行任何修正，左眼影像lf的亮度曲线c1的最高值无法对准于左眼le。
[0096]
当左眼影像lf依据眼球移动向量进行修正时，由于运算延迟的缘故，左眼影像lf的修正后的亮度曲线c2的最高值仍然跟不上左眼le的移动。
[0097]
当左眼影像lf依据眼球移动向量移动速度向量及移动加速度向量进行修正时，左眼影像lf的修正后的亮度曲线c3的最高值可以跟上左眼le的移动。
[0098]
根据上述实施例，裸视立体显示器100及其控制方法考虑了用户的速度与加速度，让成像位置能够进一步修正，减少成像与用户移动之间的落差。
[0099]
综上所述，虽然本发明已经示出了上述实施例，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。