TWI607243B - Display adjustment method for near-eye display - Google Patents

Description

用於近眼顯示器之顯示調整方法

本發明係關於一種用於近眼顯示器之顯示調整方法，特別是指一種能夠透過一融像技術、一準直技術或/及一導角技術，來調整使輸出的影像能夠清晰呈現之顯示調整方法。

因應現代社會對即時資訊的需求增高，隨選資訊的傳遞備受重視。近眼顯示器由於具有可攜性，並結合電子裝置可隨時更新並傳遞圖像、色彩或文字，因此為可攜型個人資訊裝置的一個很好的選擇。早期近眼顯示器多為軍事或政府用途。近來有廠商看到商機，將近眼顯示器引入家用。此外，娛樂相關業者也看中這塊市場的潛力，例如家用遊樂器及遊樂器軟體相關廠商已有投入研發。

目前近眼顯示器(NED)係包括了頭戴式顯示器(HMD)，其可將影像直接投射至觀看者的眼睛中，這類顯示器可藉由合成虛擬大幅面顯示表面來克服其他行動顯示形式因素所提供的有限螢幕尺寸，或可用於虛擬或擴增實境應用。

而該近眼顯示器能再細分為兩大類別：沉浸式顯示器和透視顯示器。其中在虛擬實境(VR)環境中可採用沉浸式顯示器以使用合成呈現影像來完全地涵蓋使用者的視野。而在擴增實境(AR)之應用則能夠採用透視顯示器，其中可在實體環境的使用者之視野中重疊文字、其他合成註解、或影像。在顯示 技術方面，AR應用需要半透明顯示器(例如，藉由光學或電光方法來實現)，使得可以近眼顯示器來同時地觀看實體世界。

但由於人的肉眼不能調焦(聚焦)於置放在近距離(例如，當使用者正戴著眼鏡時，閱讀用放大鏡的透鏡到使用者的眼睛之間的距離)內的物件之事實而難以建構。因此，近眼顯示器則必須經過調整來使觀看者能舒適的使用，否則將會導致發生失焦等影響使用之情況發生，然而傳統則是使用複雜且笨重的光學元件來進行調整，但由於近眼顯示器大多是必須直接配戴於觀看者的頭上，故太過於笨重之近眼顯示器則往往無法被消費者所接受。

因此，為了克服上述問題，若能夠透過一融像技術、一準直技術或/及一導角技術來調整使輸出的影像能夠清晰呈現，如此將不需使用笨重的光學元件，且亦能夠節省使用笨重的光學元件所產生的額外成本，如此應為一最佳解決方案。

本發明即在於提供一種用於近眼顯示器之顯示調整方法，係能夠透過一融像技術、一準直技術或/及一導角技術來調整使輸出的影像能夠清晰呈現，如此將不需使用笨重的光學元件，且亦能夠節省使用笨重的光學元件所產生的額外成本。

可達成上述用於近眼顯示器之顯示調整方法，其方法為：(1)於一近眼顯示器上係至少設置有至少一層顯示模組、至少一個影像輸出模組及一影像輸出調整模組，並透過影像輸出模組能夠將至少一個影像輸出至該顯示模組上； (2)而能夠透過一融像技術、一準直技術或/及一導角技術，來調整使輸出至該顯示模組上的影像能夠清晰呈現。

更具體的說，所述融像技術是控制該影像輸出模組於該顯示模組上同時顯示多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像，以讓一使用者戴上該近眼顯示器，其使用者眼球能夠由該顯示模組上看到多個影像重疊後所呈現的清晰影像。

更具體的說，所述影像輸出調整模組能夠將多個影像以對稱的方式處理，以使輸出至該顯示模組上的影像具有影像聚焦的效果。

更具體的說，所述顯示模組為多層時，若輸出至該顯示模組之其中一層、其中任兩層或任兩層以上的影像是經過對稱的方式處理後，因此則能夠達到多次影像聚焦的效果。

更具體的說，所述於該顯示模組上顯示多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像能夠再經過導角處理，以調整多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像的影像顯示角度。

更具體的說，所述準直技術係為對每一個畫素進行準直處理或對每一個影像進行準直處理，用以導正該影像輸出模組輸出至該顯示模組上的影像之光線方向，並提高該影像輸出後的解析度。

更具體的說，所述準直技術係為於該顯示模組上透過一微透鏡技術或是一光井技術來導正光線，其中微透鏡技術是透過至少一個微透鏡來使光線改變，而該光井技術則是透過一光井，使通過該光井之光線能夠筆直前進。

更具體的說，所述微透鏡能夠再經過導角處理，以調整準直後的光線方向。

更具體的說，所述顯示模組之製造過程中能夠使用準直技術或是微透鏡技術進行處理，以使出廠後之顯示模組具有導正光線的效果。

更具體的說，所述該導角技術係為對每一個畫素進行導角處理或對每一個影像進行導角處理，使每一個輸出至該顯示模組上的影像之角度不同，來使兩個以上的影像能夠重疊匯合。

更具體的說，所述導角技術係為於該顯示模組本身進行導角處理，而該顯示模組之導角處將能夠調整光線方向，以使兩個以上的影像能夠重疊匯合。

更具體的說，所述導角技術係為使該影像輸出模組輸出之影像顯示角度能夠不同，以使兩個以上的影像能夠重疊匯合。

更具體的說，所述更能夠調整該影像輸出模組輸出至該顯示模組上的每兩個影像之對焦距離，以改變景深。

更具體的說，所述顯示模組係能夠為一透明顯示器或是一非透明顯示器，而該透明顯示器上係具有至少一個透明實景區域，且該非透明顯示器中央係具有至少一個實景視窗。

更具體的說，所述用於近眼顯示器之顯示調整方法，能夠於該透明顯示器上的透明實景區域周圍同時顯示多個相同內容之影像。

更具體的說，所述用於近眼顯示器之顯示調整方法，能夠於該非透明顯示器上的實景視窗周圍同時顯示多個相同內容之影像。

1‧‧‧近眼顯示器

11‧‧‧顯示模組

111‧‧‧透明顯示器

1111‧‧‧透明實景區域

112‧‧‧非透明顯示器

1121‧‧‧實景視窗

12‧‧‧影像輸出模組

121‧‧‧影像

13‧‧‧影像輸出調整模組

[第1圖]係本發明用於近眼顯示器之顯示調整方法之流程示意圖。

[第2圖]係本發明用於近眼顯示器之顯示調整方法之近眼顯示器之架構示意圖。

[第3A圖]係本發明用於近眼顯示器之顯示調整方法之融像第一實施示意圖。

[第3B圖]係本發明用於近眼顯示器之顯示調整方法之融像第二實施示意圖。

[第4A圖]係本發明用於近眼顯示器之顯示調整方法之用於透明顯示器之融像實施示意圖。

[第4B圖]係本發明用於近眼顯示器之顯示調整方法之用於非透明顯示器之融像實施示意圖。

有關於本發明其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱第1圖，為本發明用於近眼顯示器之顯示調整方法之流程示意圖，由圖中可知，其步驟為：(1)於一近眼顯示器上係至少設置有至少一層顯示模組、至少一個影像輸出模組及一影像輸出調整模組，並透過影像輸出模組能夠將至少一個影像輸出至該顯示模組上101；以及(2)而能夠透過一融像技術、一準直技術或/及一導角技術，來調整使輸出至該顯示模組上的影像能夠清晰呈現102。

由於本發明能夠透過融像技術、準直技術或/及導角技術之其一或兩個以上的技術來使輸出至該顯示模組上的影像能夠清晰呈現，而該近眼顯示 器1如第2圖所示，係具有至少一層顯示模組11、至少一個影像輸出模組12及一影像輸出調整模組13，其中該近眼顯示器1係為一種能夠將影像直接投射至觀看者的眼睛中之近眼顯示設備，且更能夠視情況用於虛擬實境(VR)或是擴增實境(AR)等一類的環境(例如頭戴式顯示器)；而本發明提及之融像技術是控制該影像輸出模組12於該顯示模組11上同時顯示多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像，以讓一使用者戴上該近眼顯示器，其使用者眼球能夠由該顯示模組上看到多個影像重疊後所呈現的清晰影像；而顯示位置相對稱如第3A圖及第3B圖所示，更能夠將多個影像121以對稱的方式處理，以使輸出至該顯示模組11上的影像121具有影像聚焦的效果，由於觀看者是近眼進行觀看，故若是有多個影像121以對稱的方式進行顯示，雙眼所看之影像121則會由視神經交叉後傳達至大腦，並融合成單一清晰影像，故能夠達到影像聚焦的效果；另外，當該顯示模組11為多層時，若輸出至該顯示模組11之其中一層、其中任兩層或任兩層以上的影像是經過對稱的方式處理後，亦能夠達到多次影像聚焦的效果。

另外，若顯示模組為一透明顯示器111，如第4A圖所示，於該透明顯示器111中央處設置有至少一個透明實景區域1111，該影像輸出模組12能夠將影像輸出至該透明實景區域1111之外的區域，一方面，當該透明實景區域1111周圍同時顯示多個相同內容之影像121時，則能夠使輸出影像121相對稱以達到影像聚焦的效果，另一方面，由於影像121並不會輸出至該透明實景區域1111，因此觀看者則能夠透過該透明實景區域1111直接看到外面的實景，以達到虛像與 實像的結合；若顯示模組係為一非透明顯示器112，如第4B圖所示，能夠額外於該非透明顯示器112中央處開設有一透明穿孔(其中該透明穿孔周圍皆是非透明狀顯示器)，而該透明穿孔能夠透光形成該實景視窗1121，而該影像輸出模組12能夠將影像121輸出至該實景視窗1121之外的區域，一方面，當該實景視窗1121周圍同時顯示多個相同內容之影像121時，則能夠使輸出影像相對稱以達到影像聚焦的效果，另一方面，由於影像121並不會輸出至該實景視窗1121，因此觀看者則能夠透過該實景視窗1121直接看到外面的實景，以達到虛像與實像的結合。

另外，當該顯示模組上進行顯示多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像時，每一個影像能夠再經過導角處理，來調整多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像的影像顯示角度，如此雙眼所看之影像121更容易聚焦融合成單一清晰影像，以使影像聚焦的效果更加明顯。

而本發明提及之準直技術係為對每一個畫素進行準直處理或對每一個影像進行準直處理，用以導正該影像輸出模組12輸出至該顯示模組11上的影像之光線方向，並提高該影像輸出後的解析度；上述所提之準直技術說明如下：(1)於該顯示模組11上透過一微透鏡技術來導正光線，其中微透鏡技術是透過至少一個微透鏡來使光線改變，而該微透鏡能夠再經過導角處理，以調整準直後的光線方向；(2)於該顯示模組11上透過一光井技術來導正光線，其中該光井技術則是透過一光井，使通過該光井之光線能夠筆直前進；(3)於該顯示模組11之製造過程中能夠使用準直技術或是微透鏡技術進行 處理，以使該顯示模組具有導正光線的效果，以達到影像聚焦之目的。

而本發明提及之導角技術係為對每一個畫素進行導角處理或對每一個影像進行導角處理，使每一個輸出至該顯示模組11上的影像之角度不同，來使兩個以上的影像能夠重疊匯合；上述所提之導角技術說明如下：(1)係能於該顯示模組11本身進行導角處理，以使該顯示模組11之導角處將能夠調整光線方向，來達到兩個以上的影像能夠重疊匯合；(2)使該影像輸出模組12輸出之影像顯示角度能夠不同，以使兩個以上的影像能夠重疊匯合，此狀態下，則必須使用兩組以上的影像輸出模組12，並調整該影像輸出模組12本身輸出影像之角度或是該影像輸出模組12之設置位置(設置位置不同，即使每一個影像輸出模組12本身輸出影像之角度都相同，最後輸出於該顯示模組11之影像位置也會不同)。

而除了上述的融像技術、準直技術及導角技術之外，更能夠調整該影像輸出模組12輸出至該顯示模組11上的每兩個影像之對焦距離，以改變景深。

本發明所提供之用於近眼顯示器之顯示調整方法，與其他習用技術相互比較時，其優點如下：

1.本發明係能夠透過一融像技術、一準直技術或/及一導角技術來調整使輸出的影像能夠清晰呈現，如此將不需使用笨重的光學元件，且亦能夠節省使用笨重的光學元件所產生的額外成本。

2.本發明之係能夠使用透明顯示器或是非透明顯示器，並於中央設置有至少一個實景區域，而該影像則是輸出至該實景區域之外的區域，因 此於影像顯示的過程中，觀看者則能夠透過該實景區域直接看到外面的實景，以達到虛像與實像結合的效果，如此效果將非常適合應用於擴增實境(AR)。

本發明已透過上所述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本發明前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

Claims (12)

1. 一種用於近眼顯示器之顯示調整方法，其方法係為：於一近眼顯示器上係至少設置有至少一層顯示模組、至少一個影像輸出模組及一影像輸出調整模組，並透過影像輸出模組能夠將多個影像輸出至該顯示模組上；而能夠透過一融像技術、一準直技術或/及一導角技術，來調整使輸出至該顯示模組上的影像能夠清晰呈現，其中該融像技術是控制該影像輸出模組於該顯示模組上同時顯示多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像，以讓一使用者戴上該近眼顯示器，其使用者眼球能夠由該顯示模組上看到多個影像重疊後所呈現的清晰影像，其中該影像輸出調整模組能夠將多個影像以對稱的方式處理，以使輸出至該顯示模組上的影像具有影像聚焦的效果；其中該準直技術係為對每一個畫素進行準直處理或對每一個影像進行準直處理，用以導正該影像輸出模組輸出至該顯示模組上的影像之光線方向，並提高該影像輸出後的解析度；其中該導角技術係為對每一個畫素進行導角處理或對每一個影像進行導角處理，使每一個輸出至該顯示模組上的影像之角度不同，來使兩個以上的影像能夠重疊匯合。
2. 如請求項1所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中該顯示模組為多層時，若輸出至該顯示模組之其中一層、其中任兩層或任兩層以上的影像是經過對稱的方式處理後，因此則能夠達到多次影像聚焦的效果。
3. 如請求項1所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中於該顯示模組上顯示多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像能夠再經過導角處理，以調整多個具有相同內容、且顯示位置相對稱之影像的影像顯示角度。
4. 如請求項1所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中該準直技術係為於該顯示模組上透過一微透鏡技術或是一光井技術來導正光線，其中微透鏡技術是透過至少一個微透鏡來使光線改變，而該光井技術則是透過一光井，使通過該光井之光線能夠筆直前進。
5. 如請求項4所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中該微透鏡能夠再經過導角處理，以調整準直後的光線方向。
6. 如請求項4所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中該顯示模組之製造過程中能夠使用準直技術或是微透鏡技術進行處理，以使該顯示模組具有導正光線的效果。
7. 如請求項1所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中該導角技術係為於該顯示模組本身進行導角處理，而該顯示模組之導角處將能夠調整光線方向，以使兩個以上的影像能夠重疊匯合。
8. 如請求項1所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中該導角技術係為使該影像輸出模組輸出之影像顯示角度能夠不同，以使兩個以上的影像能夠重疊匯合。
9. 如請求項1所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中更能夠調整該影像輸出模組輸出至該顯示模組上的每兩個影像之對焦距離，以改變景深。
10. 如請求項1所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，其中該顯示模組係能夠為一透明顯示器或是一非透明顯示器，而該透明顯示器上係具有至少一個透明實景區域，且該非透明顯示器中央係具有至少一個實景視窗。
11. 如請求項10所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，能夠於該透明顯示器上的透明實景區域周圍同時顯示多個相同內容之影像。
12. 如請求項10所述之用於近眼顯示器之顯示調整方法，能夠於該非透明顯示器上的實景視窗周圍同時顯示多個相同內容之影像。