TWI626469B - 頭戴式顯示器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一種頭戴式顯示器，包括一裝置本體和複數個發光二極體。該等發光二極體係設置於該裝置本體上，其中該等發光二極體之任意相鄰二者具有不同之閃爍頻率。

Description

頭戴式顯示器及其控制方法

本發明係關於一種頭戴式顯示器，特別係關於一種高定位準確度之頭戴式顯示器。

虛擬實境(Virtual Reality，VR)是利用電腦模擬產生三維空間之虛擬世界，可提供使用者關於視覺等感官之模擬，讓使用者感覺仿彿身歷其境。當使用者之位置移動時，電腦可以立即進行複雜的運算，將精確之三維世界影像傳回，以令使用者產生臨場感。

然而，由於目前偵測定位和旋轉之技術尚不夠精準，虛擬實境常會有讓人產生暈昡感之問題。因此，有必要提出一種全新之設計，以克服傳統技術所面臨之困境。

在較佳實施例中，本發明提供一種頭戴式顯示器，包括：一裝置本體；以及複數個發光二極體，設置於該裝置本體上，其中該等發光二極體之任意相鄰二者具有不同之閃爍頻率。

在一些實施例中，該等發光二極體之任意相鄰二者之一間距係小於一第一既定距離。

在一些實施例中，該裝置本體包括位於不同平面 上之一上蓋、一前蓋、一左側蓋，以及一右側蓋。

在一些實施例中，該等發光二極體係分佈於該上蓋、該前蓋、該左側蓋，以及該右側蓋上。

在一些實施例中，該上蓋、該前蓋、該左側蓋，以及該右側蓋之每一者上皆配置有至少一發光二極體。

在一些實施例中，該等發光二極體係由一動作捕捉系統進行監控。

在一些實施例中，當該等發光二極體之一特定者與該動作捕捉系統之一間距大於一第二既定距離時，該等發光二極體之該特定者之亮度將會提高。

在一些實施例中，該動作捕捉系統為一相機模組。

在另一較佳實施例中，本發明提供一種頭戴式顯示器之控制方法，包括下列步驟：將複數個發光二極體設置於一裝置本體上；以及將該等發光二極體之任意相鄰二者設定為具有不同之閃爍頻率。

100、200、400‧‧‧頭戴式顯示器

110、210、410‧‧‧裝置本體

121、122、123、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232、233、234‧‧‧發光二極體

211‧‧‧上蓋

212‧‧‧前蓋

213‧‧‧左側蓋

214‧‧‧右側蓋

340‧‧‧動作捕捉系統

350‧‧‧運算裝置

D1、D2‧‧‧間距

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器之示意圖；第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器之展開圖；第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器之立體圖； 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器之操作方式之示意圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器之裝置本體之立體圖；以及第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器之控制方法之流程圖。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式 顯示器(Head Mounted Display，HMD)100之示意圖。頭戴式顯示器100可套用虛擬實境(Virtual Reality，VR)技術，並可由一使用者進行穿戴。如第1圖所示，頭戴式顯示器100包括一裝置本體(Device Body)110和複數個發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)121、122、123。發光二極體121、122、123係設置於裝置本體110上，其中發光二極體121、122、123之任意相鄰二者(例如：發光二極體121、122)具有不同之閃爍頻率。舉例而言，發光二極體121之閃爍頻率可為100Hz，而與之相鄰之另一發光二極體122之閃爍頻率可為200Hz。相反地，與發光二極體121、122兩者皆遠離之發光二極體123之閃爍頻率則不受限制，其可為100Hz、200Hz、400Hz，或是其他任意頻率。在一些實施例中，所謂「發光二極體之相鄰二者」(例如：發光二極體121、122)之一間距D1須小於一第一既定距離(例如：2公分或3公分)。相反的，如果間距D1大於第一既定距離，則判斷此二個發光二極體係彼此不相鄰。必須注意的是，雖然未顯示於第1圖中，實際上裝置本體110更可包括其他元件，例如：一顯示器、一上蓋、一前蓋、一左側蓋、一右側蓋。在其他實施例中，頭戴式顯示器100可包括更少或更多個發光二極體，例如：2個、4個、5個、6個，或是4個之任意倍數。

一般來說，一動作捕捉系統(Motion Capture System)可根據發光二極體121、122、123所提供之發光資訊來對頭戴式顯示器100之裝置本體110進行定位(Position)。在傳統設計中，因為所有發光二極體121、122、123之閃爍頻率均設定為相同，所以容易導致動作捕捉系統搞混相鄰之發光二極體 (例如，可能會將相鄰之發光二極體121、122當成是同一發光源)，此將降低定位之精準度，並造成配戴頭戴式顯示器100之使用者產生暈昡感。為了克服先前技術所面臨之困境，本發明提出了將發光二極體121、122、123之任意相鄰二者皆設定為不同閃爍頻率之新穎設計，可增加動作捕捉系統對於各個發光二極體121、122、123之辨識率，並有助於提高虛擬實境之整體擬真度且降低使用者配戴頭戴式顯示器100時所面對之不適感。

必須理解的是，頭戴式顯示器100之形狀、種類，以及其上之發光二極體121、122、123之數量、配置方式於本發明中均不特別限制。下列實施例將介紹頭戴式顯示器100之各種不同組態(Configuration)，其內容僅為舉例使讀者易於理解，非用於限制本發明之申請專利範圍。

第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器200之展開圖。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器200之立體圖。請一併參考第2A、2B圖。在第2A、2B圖之實施例中，頭戴式顯示器200之一裝置本體210包括位於不同平面上之一上蓋211、一前蓋212、一左側蓋213，以及一右側蓋214，其中有複數個發光二極體221、222、…、234係均勻或不均勻地分佈於上蓋211、前蓋212、左側蓋213，以及右側蓋214上。在一些實施例中，上蓋211、前蓋212、左側蓋213，以及右側蓋214之每一者上皆配置有至少一發光二極體。舉例而言，三個發光二極體221、222、223可設置於上蓋211上，五個發光二極體224、225、226、227、228可設置於前 蓋212上，三個發光二極體229、230、231可設置於左側蓋213上，而三個發光二極體232、233、234可設置於右側蓋214上。

如前所述，發光二極體221、222、…、234之任意相鄰二者應具有不同之閃爍頻率。在一些實施例中，無論是否位於同一平面上，只要發光二極體221、222、…、234之任意二者(例如：發光二極體221、224)之間距小於第一既定距離(例如：2公分或3公分)，其即可視為相鄰，應設定為具有不同之閃爍頻率。相反地，未相鄰之發光二極體(例如：發光二極體221、233)，其間距若大於第一既定距離，則不受此限制，可具有相同或不同之閃爍頻率。在其他實施例中，頭戴式顯示器200可包括更少或更多個發光二極體，其於裝置本體210上之分佈方式亦可根據不同需求進行調整。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器200之操作方式之示意圖。在第3圖之實施例中，頭戴式顯示器200之發光二極體221、222、…、234係由一動作捕捉系統340進行監控。舉例而言，動作捕捉系統340可為一相機模組，其可用於偵測發光二極體221、222、…、234之每一者之座標位置、發光亮度，以及閃爍頻率。在一些實施例中，動作捕捉系統340係根據一發光二極體之亮度估算出此發光二極體與其自身之間距。頭戴式顯示器200和動作捕捉系統340均可用有線或無線之方式耦接至一運算裝置350。例如，運算裝置350可以是一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。當發光二極體221、222、…、234之一特定者(例如：發光二極體225)與動作捕捉系 統340之一間距D2大於一第二既定距離時(例如：1公尺或2公尺)，動作捕捉系統340可將此偵測結果傳回至運算裝置350，使得運算裝置350能控制頭戴式顯示器200，讓前述特定之發光二極體(例如：發光二極體225)之亮度隨之提高。在此設計下，即使有任一發光二極體和動作捕捉系統340之距離過遠，造成偵測及定位困難時，動作捕捉系統340仍能以負回授機制(Negative Feedback)調高此發光二極體之亮度，以維持對頭戴式顯示器200之定位準確度。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器400之裝置本體410之立體圖，其可舉例說明頭戴式顯示器400之實際成品之樣式，惟不應視為本發明之限制條件。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之頭戴式顯示器之控制方法之流程圖。首先，在步驟S510，將複數個發光二極體設置於一裝置本體上。接著，在步驟S520，將該等發光二極體之任意相鄰二者設定為具有不同之閃爍頻率。例如，該等發光二極體之任意相鄰二者之一間距可小於一第一既定距離，而該第一既定距離可為2公分或3公分。必須注意的是，第5圖之步驟無須依次序執行，而第1-4圖之實施例之所有特徵皆可套用至第5圖之控制方法當中。

值得注意的是，以上所述之元件參數、閃爍頻率皆非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之頭戴式顯示器及控制方法並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特 徵均須同時實施於本發明之頭戴式顯示器及控制方法當中。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種頭戴式顯示器，包括：一裝置本體；以及複數個發光二極體，設置於該裝置本體上，其中該等發光二極體之任意相鄰二者具有不同之閃爍頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示器，其中該等發光二極體之任意相鄰二者之一間距係小於一第一既定距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示器，其中該裝置本體包括位於不同平面上之一上蓋、一前蓋、一左側蓋，以及一右側蓋。
4. 如申請專利範圍第3項所述之頭戴式顯示器，其中該等發光二極體係分佈於該上蓋、該前蓋、該左側蓋，以及該右側蓋上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之頭戴式顯示器，其中該上蓋、該前蓋、該左側蓋，以及該右側蓋之每一者上皆配置有至少一發光二極體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之頭戴式顯示器，其中該等發光二極體係由一動作捕捉系統進行監控。
7. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴式顯示器，其中當該等發光二極體之一特定者與該動作捕捉系統之一間距大於一第二既定距離時，該等發光二極體之該特定者之亮度將會提高。
8. 如申請專利範圍第6項所述之頭戴式顯示器，其中該動 作捕捉系統為一相機模組。
9. 一種頭戴式顯示器之控制方法，包括下列步驟：將複數個發光二極體設置於一裝置本體上；以及將該等發光二極體之任意相鄰二者設定為具有不同之閃爍頻率。
10. 如申請專利範圍第9項所述之控制方法，其中該等發光二極體之任意相鄰二者之一間距係小於一第一既定距離。