CN103118267A - 自动调整三维影像显示视角的显示*** - Google Patents

Abstract

本发明为一种自动调整三维影像显示视角的显示***，其包含：影像撷取装置、显示器以及控制装置。此显示***通过该影像撷取装置撷取包含观众脸部位置及脸部数量的影像，该控制装置接收该影像撷取装置撷取的影像后，计算出观众脸部相对于显示器的显示面板中心垂直偏移的角度及观众数量，获得不同观众数量下每个观众所需的三维影像的显示视角，并通过同步调整该显示器的显示面板及背光源，以形成满足不同显示视角的三维影像；该显示面板的像素具有可调控的多段显示区域，且该多段显示区域的显示面积变更后，通过背光源提供的亮度补偿仍可维持原本观看该显示***时的亮度，从而提高观众观看的舒适度。

Description

自动调整三维影像显示视角的显示***

技术领域

本发明是有关于一种自动调整三维影像显示视角的显示***，特指一种可自动调整薄膜式偏振(Film-type Patterned Retarder；FPR)三维显示器影像所需的垂直显示视角的显示***，通过降低垂直方向影像串扰现象(crosstalk)，满足单一观众或多个观众观看的舒适度。

背景技术

现行的薄膜式偏振三维显示器是由两组不同视角的影像数据所组成，其中，一组影像数据对应于左眼视角，另一组影像数据则是对应于右眼视角。当播放三维影像时，通过偏光结构调整输出影像的相位设定，使得戴上特定偏光结构眼镜的观众的左眼仅能看见对应于左眼视角的影像数据，而右眼仅能看见对应于右眼视角的影像数据，藉此，在观众的大脑中产生立体视觉。

如图1所示，为了显示左右眼不同的偏极化影像，目前的三维显示器的显示面板通常采用条纹式(stripe)交错设计图案相位差膜400，将屏幕所能表现的像素分为奇数行(odd line)以及偶数行(even line)分别对应左右两眼，举例来说，如图1中的奇数行像素L1、L2及L3可分配给左眼，偶数行像素R1、R2及R3可分配给右眼，从而形成两组不同视角的影像数据。

观众再配戴上具有特定偏光结构的眼镜，使奇数行像素的输出显示影像与偶数行像素的输出显示影像具有不同的相位并且分别传送至左右眼。如此一来，观众便可感受到立体显示效果。

由于图案相位差膜400形成的该两组不同视角的影像数据是采用交错方式的水平方向排列，因此，当单一观众眼睛位置相对于显示器垂直变动，或多个观众因身高或观赏角度不同时，该两组不同视角的影像数据间会发生串扰，影响观众视觉的舒适度及显示器显像的影像质量；故目前的改善方法如图2所示，预先在该两组不同视角的影像数据所对应的像素间，以黑色染料或树脂增加像素间遮光区BM的宽度，以降低串扰情况；但上述改善串扰情况的方式，并无法针对观众实际偏移的角度及位置而改变像素间遮光区BM宽度大小，故此方式会降低正视不需过大垂直显示视角时显示器的亮度，而必须预先增加显示器的背光源的亮度，使得显示器额定功耗增加。

因此，需要一种可自动调整三维影像显示视角的显示***，使能自动针对观众实际所需的显示视角进行调整，并同步对背光源调整补偿亮度，以改善上述问题。

发明内容

本发明的目的之一是在于提供一种自动调整三维影像显示视角的显示***，可自动调整三维显示器影像所需的垂直显示视角，降低垂直方向影像串扰现象，并同步对背光源调整补偿亮度。

为达到上述目的，本发明的自动调整三维影像显示视角的显示***，包含影像撷取装置，其撷取包含观众脸部位置及脸部数量的影像；显示器，包含：显示面板，显示面板的像素具有多段显示区域，且该显示面板包含显示驱动模块，以驱动该多段显示区域的电压，使该多段显示区域为可调控；以及背光源，其包含背光驱动模块，以驱动该背光源的电压，使该背光源的亮度为可调控；以及控制装置，分别与该影像撷取装置及该显示器耦接，该控制装置包括：信号处理模块，接收该影像撷取装置所撷取的该影像后，计算出观众脸部相对于该显示面板中心垂直偏移的角度及观众数量，并转换为第一电子信号与第二电子信号；以及信号输出模块，分别输出该第一电子信号至该显示面板的该显示驱动模块，以及输出该第二电子信号至该背光源的该背光驱动模块；其中，该显示驱动模块根据该第一电子信号而调控该显示面板的该多段显示区域，使该显示面板产生的三维影像的垂直显示视角，符合不同的观众脸部位置及观众数量下所需不同的该垂直显示视角；且该背光驱动模块根据该第二电子信号同步调整增加该背光源的亮度，以补偿该显示***因该多段显示区域改变而造成的亮度变化，使该显示***维持原有的亮度。

作为可选的技术方案：该影像撷取装置包含摄像机。

作为可选的技术方案：该影像撷取装置包含角度测量模块，以获得观众脸部相对于该显示面板中心垂直偏移的角度信息。

作为可选的技术方案：该显示器的显示面板为液晶面板或有机发光面板。

作为可选的技术方案：该显示面板包含图案相位差膜的三维影像显示模块。

作为可选的技术方案：该像素的该多段显示区域通过电压分别控制开关，而切换形成遮光区域或维持显示区域。

作为可选的技术方案：该像素的该多段显示区域的调控程度依据下列公式：D＝d×tanθ₁以及a＝A-D，其中，D为该遮光区域的长度，d为对应的该图案相位差膜至该像素的距离，θ₁为观众脸部相对于该显示面板中心垂直偏移的角度，A为改变前的该多段显示区域的长度，a为改变后的该多段显示区域的长度。

作为可选的技术方案：该显示器的该背光源单独补偿改变后的该多段显示区域的亮度。

作为可选的技术方案：该背光源包含复数个发光二极管。

作为可选的技术方案：该复数个发光二极管为矩阵排列，并藉由该驱动模块接收该第二电子信号而改变各该发光二极管的电压，使各该发光二极管的亮度为可调控。

与现有技术相比，本发明的自动调整三维影像显示视角的显示***可自动调整三维显示器影像所需的垂直显示视角，通过降低垂直方向影像串扰现象(crosstalk)，并同步对背光源调整补偿亮度，使得仍可维持原本观看该显示***时的亮度，满足单一观众或多个观众观看的舒适度。

附图说明

图1为习知条纹式交错设计图案相位差膜图案的示意图。

图2为习知增加遮光区域以改善三维影像串扰的示意图。

图3为本发明自动调整三维影像显示视角的显示***的架构图。

图4为本发明一较佳实施例中，以电压分别控制多段显示区域开关的方式的示意图。

图5为绘示像素的侧视图。

图5-1至图5-3为本发明较佳实施例中，不同的观众脸部位置及观众数量下，改善串扰现象的方式的示意图。

图6为本发明一较佳实施例中，多段显示区域与遮光区域改变程度的计算公式的示意图。

图7为本发明一较佳实施例的流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参考图3及图4，图3为本发明的自动调整三维影像显示视角的显示***的架构图，本发明的目的之一是在于提供一种自动调整三维影像显示视角的显示***200，显示***200包含影像撷取装置2、显示器1以及控制装置3。影像撷取装置2用于撷取包含观众脸部位置及脸部数量的影像。显示器1，包含显示面板100以及背光源10，显示面板100的像素5具有多段显示区域51，且显示面板100包含显示驱动模块101，以驱动多段显示区域51的个别电压，使多段显示区域51为可调控。背光源10包含背光驱动模块11，背光驱动模块11驱动背光源10的电压，使得背光源10的亮度为可调控。控制装置3分别与影像撷取装置2及显示器1耦接，控制装置3具有信号处理模块31以及信号输出模块32。信号处理模块31接收影像撷取装置2所撷取的影像后，计算出观众脸部相对于显示面板100中心垂直偏移的角度及观众数量，并将其转换为第一电子信号与第二电子信号；信号输出模块32分别输出第一电子信号至显示面板100的显示驱动模块101，以及输出第二电子信号至背光源10的背光驱动模块11。

其中，显示驱动模块101根据第一电子信号而调控该显示面板100的多段显示区域51，使显示面板100产生的三维影像的垂直显示视角，符合不同观众的脸部位置及该观众数量下所需不同的垂直显示视角；且该背光驱动模块11根据第二电子信号同步调整增加背光源10的亮度，以补偿该显示***200因多段显示区域51的改变而造成的亮度变化，使显示***200维持原有的亮度。

在本发明的一实施例中，影像撷取装置2包含摄像机，可撷取动态或静态画面，并储存为数字影像，以提供给后续控制装置3的信号处理模块31处理。

在本发明的另一实施例中，影像撷取装置2包含角度测量模块21，其可直接获得观众脸部相对于显示面板中心垂直偏移的角度信息，并传送至控制装置3的信号处理模块31进行运算。

在本发明的另一实施例中，显示器1的显示面板100可以是液晶面板或有机发光面板等具有像素矩阵的显示面板。

在本发明的另一实施例中，显示器1的显示面板100是包含图案相位差膜400的三维影像显示模块。

请参照图4，在本发明的另一实施例中，显示面板100的每一像素5的多段显示区域51可通过电压分别控制开关，而切换形成遮光区域53或维持显示区域，当多段显示区域51切换形成的遮光区域53时，遮光区域53的效果与原本像素5间的遮光区BM相同；请参照图5，当垂直观看角度并未过大，例如当脸部位置C平行观看显示器1时，则多段显示区域51为亮态且维持原本像素5的透光程度，左右眼影像可分别由图案相位差膜400的左眼视觉区L及右眼视觉区R到达左眼及右眼，而不会发生串扰；但当垂直观看角度过大，例如当脸部位置A与平行观看显示器1的位置成一夹角时，像素5间的间隔区域不足以完全遮蔽左右眼两组不同视角的影像，如图5所示，当左右眼影像同时由左眼视觉区L到达左眼时，则会发生串扰，造成影像质量下降及观众不舒适，此时便需要增加遮光区域53，以通过增加垂直方向可视角度而改善此现象。

请参照图5-1至图5-3，图5-1至图5-3为不同的观众脸部位置及观众数量下，改善串扰现象的方式的示意图，当观众脸部位置偏移显示器1的中心时，如图5-1与图5-2所示观众脸部位置A或B，显示面板100的像素5同步增加相对应的遮光区域53，使影像可由该图案相位差膜400的左眼视觉区L及右眼视觉区R分别准确到达左眼及右眼，而不产生串扰；如图5-3所示，当观众为多个且脸部位置的角度皆偏移显示器1的中心时，藉由侦测偏移最大角度的观众脸部位置后，例如脸部位置A与脸部位置B，分别依据脸部位置A与脸部位置B的最大偏移角度θ₁与θ₂增加各像素5所对应的遮光区域53a与遮光区域53b，使显示面板100的视角涵盖θ₁与θ₂范围内多个观众的使用，而不产生串扰现象。

请再参照图6，图6为像素的多段显示区域与遮光区域改变程度的计算公式的示意图，遮光区域53及改变后的多段显示区域52其调控程度依据下列公式：D＝d×tanθ₁以及a＝A-D，其中，D为遮光区域53的长度，d为所对应的图案相位差膜400至该像素的距离，θ₁为观众脸部位置A相对于显示面板100中心垂直的偏移角度，A为改变前的多段显示区域51的长度，a为改变后的多段显示区域52的长度；而θ₁的测量，例如可以通过影像撷取装置2的角度测量模块21获得观众脸部位置所偏移的角度，再经由上述公式计算即可获得观众脸部位置所需的视角，以及改变后的多段显示区域52的长度与需要增加的遮光区域53的长度。

请参照图5-1，在本发明的另一实施例中，显示器1的背光源10可单独补偿改变后的多段显示区域52的亮度。改变后的多段显示区域52因遮光区域53的增加而透光度降低。

在本发明的另一实施例中，其中背光源10包含点状光源，例如可为复数个发光二极管，用以提供较局部区域背光调节；其中，复数个发光二极管为矩阵排列，并可藉由该驱动模块101接收该第二电子信号而改变个别发光二极管的电压，使个别发光二极管的亮度皆为可调控。

请参阅图7，图7为本发明的显示***一较佳实施例的流程图。首先，藉由影像撷取装置2，撷取包含观众脸部位置及脸部数量的影像(步骤S1)；传输至控制装置3的信号处理模块31后，计算出观众脸部相对于显示面板100中心垂直偏移的角度及观众数量(步骤S2)；

若仅有单一观众，则控制装置3的信号输出模块32可读取信号处理模块31所计算出的观众脸部偏移角度信息后(步骤S3)，分别输出第一电子信号至显示面板100的显示驱动模块101，以调控显示面板100的多段显示区域51的个别电压，依照观众脸部偏移的角度调整遮光区域53，而改变显示面板100的3D视角(步骤S4)；与第二电子信号至背光源10的背光驱动模块11，背光驱动模块11根据第二电子信号同步调整增加背光源10的亮度，以补偿显示***200因多段显示区域51的改变而形成的亮度变化，使显示***200维持原有的亮度(步骤S7)；然后再回复至步骤S1撷取观众影像，以持续侦测观众的数量或位置是否有改变，使显示***200得以随时自动调整三维显示视角；

若有多个观众时，则控制装置3的信号输出模块32可读取信号处理模块31所计算出的所有观众脸部偏移的角度信息后(步骤S5)，分别输出第一电子信号至显示面板100的该显示驱动模块101，以调控显示面板100的多段显示区域51的个别电压，依照多个观众脸部中，观众脸部最大偏移的角度调整遮光区域53，而改变显示面板100的3D视角(步骤S6)，使视角范围涵盖区间内的多个观众；与第二电子信号至背光源10的背光驱动模块11，背光驱动模块11根据第二电子信号同步调整增加背光源10的亮度，以补偿显示***200因多段显示区域51的改变而造成的亮度变化，使显示***200维持原有的亮度(步骤S7)；然后再回复至步骤S1撷取观众影像，以持续侦测观众数量或位置是否有改变，使显示***200得以随时自动调整三维显示视角。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种自动调整三维影像显示视角的显示***，其特征在于包含：

影像撷取装置，其撷取包含观众脸部位置及脸部数量的影像；

显示器，包含：

显示面板，该显示面板的像素具有多段显示区域，且该显示面板包含显示驱动模块，以驱动该多段显示区域的电压，使该多段显示区域为可调控；以及

背光源，其包含背光驱动模块，以驱动该背光源的电压，使该背光源的亮度为可调控；以及

控制装置，分别与该影像撷取装置及该显示器耦接，该控制装置包括：

信号处理模块，接收该影像撷取装置所撷取的该影像后，计算出观众脸部相对于该显示面板中心垂直偏移的角度及观众数量，并转换为第一电子信号与第二电子信号；以及

信号输出模块，分别输出该第一电子信号至该显示面板的该显示驱动模块，以及输出该第二电子信号至该背光源的该背光驱动模块；

其中，该显示驱动模块根据该第一电子信号而调控该显示面板的该多段显示区域，使该显示面板产生的三维影像的垂直显示视角，符合不同的观众脸部位置及观众数量下所需的不同的该垂直显示视角；且该背光驱动模块根据该第二电子信号同步调整增加该背光源的亮度，以补偿该显示***因该多段显示区域改变而造成的亮度变化，使该显示***维持原有的亮度。

2.如权利要求1所述的显示***，其特征在于：该影像撷取装置包含摄像机。

3.如权利要求1所述的显示***，其特征在于：该影像撷取装置包含角度测量模块，以获得观众脸部相对于该显示面板中心垂直偏移的角度信息。

4.如权利要求1所述的显示***，其特征在于：该显示器的显示面板为液晶面板或有机发光面板。

5.如权利要求1所述的显示***，其特征在于：该显示面板包含图案相位差膜的三维影像显示模块。

6.如权利要求5所述的显示***，其特征在于：该像素的该多段显示区域通过电压分别控制开关，而切换形成遮光区域或维持显示区域。

7.如权利要求6所述的显示***，其特征在于：该像素的该多段显示区域的调控程度依据下列公式：D＝d×tanθ₁以及a＝A-D，其中，D为该遮光区域的长度，d为对应的该图案相位差膜至该像素的距离，θ₁为观众脸部相对于该显示面板中心垂直偏移的角度，A为改变前的该多段显示区域的长度，a为改变后的该多段显示区域的长度。

8.如权利要求1所述的显示***，其特征在于：该显示器的该背光源单独补偿改变后的该多段显示区域的亮度。

9.如权利要求8所述的显示***，其特征在于：该背光源包含复数个发光二极管。

10.如权利要求9所述的显示***，其特征在于：该复数个发光二极管为矩阵排列，并藉由该驱动模块接收该第二电子信号而改变各该发光二极管的电压，使各该发光二极管的亮度为可调控。

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