TWI663577B - 針對非平面螢幕之色不均瑕疵補償系統 - Google Patents

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Abstract

色不均瑕疵補償系統包含相機模組、距離偵測模組、位置校正裝置，和處理電路。相機模組用來在一拍攝周期內拍攝一非平面螢幕的影像。距離偵測模組用來在一測試周期內偵測相機模組和非平面螢幕之間的距離。位置校正裝置用來乘載相機模組和距離偵測模組，並調整距離偵測模組之偵測角度、相機模組之拍攝角度，和相機模組之位置。處理電路用來在測試周期內依據距離偵測模組量測到的資料控制位置校正裝置，以將相機模組移至一預定位置。

Description

針對非平面螢幕之色不均瑕疵補償系統
本發明相關於一種色不均瑕疵補償系統，尤指一種針對非平面螢幕之色不均瑕疵補償系統。
顯示器的色不均瑕疵(mura)是指亮度不均勻造成各種痕跡的現象，特徵可能為點狀、帶狀或塊狀等。不論呈現哪種形狀，其共通點都是光學特徵不連續，也就是說使用者可看到某個顯示區域有特別亮、特別暗或顏色不連續的狀況，影響觀影品質。
色不均瑕疵的成因眾多，面板的製程不理想或背光不均勻等都有可能造成這種瑕疵。現有色不均瑕疵補償(demura)的運作方式是對面板輸出特定的圖形，在不同灰階條件下使用專用相機在特定距離下拍攝螢幕影像，再依照所得到的光學資訊進行判讀以分析畫素光學資訊中的不連續狀況，再依照所設定的演算法盡可能補償，因此如何拍攝螢幕影像是色不均瑕疵補償技術中相當重要之環節。為了因應相機解析度不足或是摩爾紋等問題，因此在拍攝過程中可平移相機來作分區拍攝的動作，後續再將每一區的影像合併以進行分析。
非平面螢幕(或稱曲面螢幕)能夠較平面螢幕提供更豐富的視覺效果，而越來越為使用者所接受。然而，先前技術的色不均瑕疵補償方法是針對平面螢幕，若在曲面螢幕上採用相同的補償方法時，相機直接平移作拍照動作會造成許多衍生問題。例如在螢幕中央區域拍攝時，變形區域可能只有最邊緣兩側，一旦相機作平移時，鏡頭與螢幕之間的相對距離會隨著曲面而有所改變，且拍攝到的面板畫素角度也會不同。當拍攝到的正常顯示區域不同或拍攝高度不同時，相機所接收到各區域的亮度也會有所不同，如此會造成在影像合併亮度計算時容易造成誤差，而需要使用複雜的演算法進行補償。因此，需要一種針對非平面螢幕的色不均瑕疵補償系統。
本發明提供一種色不均瑕疵補償系統，其包含一相機模組、一距離偵測模組、一位置校正裝置，以及一處理電路。該相機模組用來在一拍攝周期內拍攝一非平面螢幕的影像。該距離偵測模組用來在一測試周期內偵測該相機模組和該非平面螢幕之間的距離。該位置校正裝置用來乘載該相機模組和該距離偵測模組，並調整該距離偵測模組之偵測角度、該相機模組之拍攝角度，以及該相機模組之位置。該處理電路用來在該測試周期內依據該距離偵測模組量測到的資料控制該位置校正裝置，以將該相機模組移至一預定位置。
第1圖為本發明實施例中一種色不均瑕疵補償系統100的功能方塊圖。色不均瑕疵補償系統100包含一相機模組20、一距離偵測模組30、一處理電路40，以及一位置校正裝置50，可應用在一非平面螢幕10上。非平面螢幕10可為一圓型曲面螢幕、一類球面螢幕，或一弧形虛擬實境(virtual reality, VR)顯示器等。相機模組20包含至少一相機，而距離偵測模組30包含至少一距離感測器(proximity sensor)，每一距離感測器30之設置位置相關於相對應相機(例如可安裝於相對應相機之上，或以相鄰相對應相機之方式設置)，用來偵測相對應相機20和非平面螢幕10之間的距離。位置校正裝置50用來乘載相機模組20和距離偵測模組30，可調整相機模組20中每一相機之拍攝角度以分區拍攝非平面螢幕10之影像，並依據距離偵測模組30量測到之距離資料來調整相機模組20中每一相機之位置。
第2圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統100運作時之流程圖，其包含下列步驟：
步驟210： 定義一預定位置；執行步驟220。
步驟220： 開啟距離偵測模組並在一測試周期內以一預定速度調整距離偵測模組的偵測角度；執行步驟230。
步驟230： 依據距離偵測模組所擷取的資料判斷相機模組之目前位置是否和預定位置有所偏離；若是；執行步驟240；若否；執行步驟250。
步驟240： 調整相機模組之位置；執行步驟220。
步驟250： 開啟相機模組並在一拍攝周期內以一預定速度調整相機模組的拍攝角度；執行步驟260。
步驟260： 相機模組在拍攝周期內依序拍攝複數個畫面IMAGE 1~IMAGE M；執行步驟270。
步驟270： 處理電路分別擷取畫面IMAGE 1~IMAGE M中之子畫面SUB 1~SUB M，再將子畫面SUB 1~SUB M合成為一平面畫面以進行缺陷補償。
第3圖為本發明實施例之色不均瑕疵補償系統100的示意圖。在此實施例中，非平面螢幕10為一圓型曲面螢幕，亦即其表面曲率為固定值。相機模組20包含一相機CAM，距離偵測模組30包含一距離感測器SR，距離感測器SR可安裝於相機CAM之上或設置在相機CAM隔壁。位置校正裝置50包含兩滑軌41和42、一旋轉座44，以及一基柱46。滑軌41和滑軌42分別用來提供彼此垂直之軌道(由虛線表示)，亦即提供相較於非平面螢幕10可以左右移動和前後移動的軌道。旋轉座44設置於滑軌41之一端，本身可以360度轉動，同時也可在滑軌41和滑軌42之軌道上任意移動。滑軌41和滑軌42之軌道交集處之中心點可安裝固定於基柱46之上，其中基柱46之高度為可調整，例如採用電動氣壓升降結構。本發明色不均瑕疵補償系統100在運作時，相機CAM和距離感測器SR可設置於位置校正裝置50之旋轉座44上，處理電路40(未顯示)依據距離感測器SR量測到之資料判斷相機CAM之目前位置是否和一預定位置有所偏離，其中預定位置和非平面螢幕10(圓型曲面螢幕)之表面上同一高度之任一點皆為等距離。
如相關領域具備通常知識者皆知，每英寸像素點數(pixel per inch, PPI）是用來代表平面螢幕上一英吋區域內能擠入的成像畫素，而每弧度像素點數(pixel per degree, PPD)則是用來代表非平面螢幕上每弧度能擠入的成像畫素。在步驟210中，預定位置和非平面螢幕10之間的距離可依據色不均瑕疵補償系統100之PPD規格來決定，而預定位置之高度可依據非平面螢幕10之高度或相機模組20的垂直視角來決定。
在定義預定位置之後，本實施例會在步驟220和230中執行相機位置校正之運作。在步驟220中，位置校正裝置50之旋轉座44可在測試周期內以預定速度和預定方向轉動，進而調整距離偵測模組30中距離感測器SR的偵測角度。在步驟230中，處理電路40可依據距離感測器SR所擷取的資料判斷相機CAM之目前位置是否和預定位置有所偏離。
第4A~4C圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統100執行相機位置校正時之示意圖。為了說明目的，假設距離感測器SR在測試周期內會進行3次位置偵測，其中R1~R3代表距離感測器SR在測試週期內依序量測到的資料，分別相關於相機CAM和非平面螢幕10之間的距離。當處理電路40收到對應於R1=R2=R3的資料時，代表相機CAM之目前位置已是預定位置(由星號表示)，如第4A圖所示；當處理電路40收到對應於R1＞R2＞R3的資料時，代表相機CAM之目前位置偏向預定位置(由星號表示)之右方，如第4B圖所示；當處理電路40收到對應於R1＜R2＜R3的資料時，代表相機CAM之目前位置偏向預定位置(由星號表示)之左方，如第4C圖所示。
若處理電路40在步驟230中依據距離感測器SR量測到之資料判斷相機CAM之目前位置和預定位置有所偏離，處理電路40可在步驟240中指示位置校正裝置50來調整相機CAM之位置，例如透過旋轉座44在兩滑軌41和42之軌道上的移動來調整相機CAM和非平面螢幕10之間的相對位置(前後左右)。在本實施例中，可重複執行步驟220和230，直到相機模組20之相機CAM抵達預定位置為止。
若處理電路40在步驟230中依據距離感測器SR量測到之資料判斷相機CAM之目前位置已是預定位置，當透過旋轉座44之轉動來調整相機CAM之拍攝角度時，相機CAM之拍攝面在每一時間點和相同高度之非平面螢幕10之間皆能維持等距離，此時，本實施例會在步驟250和260中執行相機拍攝之運作。在步驟250中，位置校正裝置50之旋轉座44可在拍攝周期內以預定速度和預定方向轉動，進而調整相機模組20中相機CAM的拍攝角度。在步驟260中，相機CAM可在拍攝周期內拍攝複數個畫面IMAGE 1~IMAGE M，其中M為大於1之整數。
第5A~5B圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統100在拍攝週期運作時之示意圖。為了說明目的，假設相機模組20在拍攝周期內會拍照3次(M=3)，其中相機CAM之旋轉方式是由左向右，其依序拍攝到畫面IMAGE 1~IMAGE 3，如第5A圖所示。由於在先前相機位置校正之運作中已確認相機CAM位於預定位置，因此在步驟260中會得到相同解析度之畫面IMAGE 1~IMAGE 3，如第5B圖所示。
在步驟270中，處理電路會分別擷取畫面IMAGE 1~IMAGE M中之子畫面SUB 1~SUB M，再將子畫面SUB 1~SUB M合成為一平面畫面以進行缺陷補償。第6圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統100在合成平面畫面時之示意圖。同樣以M=3時之實施例為例，處理電路40可分別擷取畫面IMAGE 1~IMAGE 3中之子畫面SUB 1~SUB 3，再將子畫面SUB 1~SUB 3合成為對應於非平面螢幕10顯示影像之平面畫面IMAGE 0。在本發明實施例中，子畫面SUB 1~SUB M之大小可由相機CAM之解析度以及其在旋轉週期內的拍攝次數M來決定。
如前所述，非平面螢幕10顯示影像可為特定的圖形在不同灰階條件下輸出，處理電路40可分析平面畫面IMAGE 0和原始圖形之間的差異以進行判讀，進而用演算法補償非平面螢幕10之色不均瑕疵。
第7圖為本發明另一實施例中色不均瑕疵補償系統100在拍攝週期運作時之示意圖。為了說明目的，假設距離偵測模組30之距離感測器SR在測試周期內會進行N次位置偵測而相機模組20在拍攝周期內會拍照N次，其中N為大於1之整數。R1~RN代表距離感測器SR在測試週期內依序量測到的資料，分別相關於相機CAM和非平面螢幕10之間的距離。當非平面螢幕10為一類球面螢幕或一弧形VR顯示螢幕時，其包含多個相異表面曲率，即使相機CAM已在預定位置，其和非平面螢幕10之表面各點距離可能不同，例如R1≠R2≠R3≠…≠RN。因此，在本實施例中，色不均瑕疵補償系統100之相機模組20可使用具備變焦功能之相機CAM，使其旋轉到和非平面螢幕10之間的距離為R1~RN時分別以相對應之焦距F1~FN來拍攝畫面IMAGE 1~IMAGE N，進而補償非平面螢幕10之區率變化以讓畫面IMAGE 1~IMAGE N能具有相同的解析度。
第8圖顯示了本發明另一實施例之色不均瑕疵補償系統100的示意圖。在此實施例中，非平面螢幕10為一類球面螢幕或一弧形VR顯示螢幕，亦即包含多個相異表面曲率。相機模組20包含複數個焦距相異的相機CAM 1~CAM N，距離偵測模組30包含複數個距離感測器SR 1~SR N，距離感測器SR 1~SR N可分別安裝於相機CAM 1~CAM N之上或分別設置在相機CAM 1~CAM N隔壁，其中N為大於1之整數。位置校正裝置50包含兩滑軌41和42、一旋轉座44，以及一基柱46。滑軌41和滑軌42分別用來提供彼此垂直之軌道(由虛線表示)，亦即提供相較於非平面螢幕10可以左右移動和前後移動的軌道。旋轉座44設置於滑軌41之一端，本身可以360度轉動，同時也可在滑軌41和滑軌42之軌道上任意移動。滑軌41和滑軌42之軌道交集處之中心點可安裝固定於基柱46之上，其中基柱46之高度為可調整，例如採用電動氣壓升降結構。第8圖所示之色不均瑕疵補償系統100在運作時，相機CAM 1~CAM N和距離感測器SR 1~SR N可設置於位置校正裝置50之旋轉座44上，其中相機CAM 1~CAM N之設置位置對齊旋轉座44上同一水平線。處理電路40(未顯示)依據距離感測器SR 1~SR N量測到之資料判斷旋轉座44之目前位置是否和一預定位置有所偏離，其中預定位置之高度可依據非平面螢幕10之高度或相機CAM 1~CAM N的垂直視角來決定。當旋轉座44位於預定位置時，相機CAM 1~CAM N至少之一能符合色不均瑕疵補償系統100之PPD規格。在第8圖所示之實施例中，相機模組20包含複數個焦距相異的相機CAM 1~CAM N來補償非平面螢幕10之表面區率變化，使得畫面IMAGE 1~IMAGE N能具有相同的解析度。
第9圖顯示了本發明另一實施例中色不均瑕疵補償系統100之示意圖。在此實施例中，非平面螢幕10為一類球面螢幕或一弧形VR顯示螢幕，亦即包含多個相異表面曲率。相機模組20包含複數個焦距相同的相機CAM 1~CAM N，距離偵測模組30包含複數個距離感測器SR 1~SR N，距離感測器SR 1~SR N可分別安裝於相機CAM 1~CAM N之上或分別設置在相機CAM 1~CAM N隔壁，其中N為大於1之整數。位置校正裝置50包含兩滑軌41和42、一旋轉座44，以及一基柱46。滑軌41和滑軌42分別用來提供彼此垂直之軌道(由虛線表示)，亦即提供相較於非平面螢幕10可以左右移動和前後移動的軌道。旋轉座44設置於滑軌41之一端，本身可以360度轉動，同時也可在滑軌41和滑軌42之軌道上任意移動。滑軌41和滑軌42之軌道交集處之中心點可安裝固定於基柱46之上，其中基柱46之高度為可調整，例如採用電動氣壓升降結構。第9圖所示之色不均瑕疵補償系統100在運作時，相機CAM 1~CAM N和距離感測器SR 1~SR N可設置於位置校正裝置50之旋轉座44上，其中相機CAM 1~CAM N之設置位置分別對齊旋轉座44上不同水平線。處理電路40(未顯示)依據距離感測器SR 1~SR N量測到之資料判斷旋轉座44之目前位置是否和一預定位置有所偏離，其中預定位置之高度可依據非平面螢幕10之高度或相機CAM 1~CAM N的垂直視角來決定。當旋轉座44位於預定位置時，相機CAM 1~CAM N至少之一能符合色不均瑕疵補償系統100之PPD規格。在第9圖所示之實施例中，相機模組20包含複數個焦距相同但設置位置相異的相機CAM 1~CAM N，因此在拍攝周期內之一特定拍攝時間點，相機CAM 1~CAM拍攝到的畫面IMAGE 1~IMAGE N具有不同的解析度。針對拍攝周期內之每一拍攝時間點，處理電路40可分別擷取畫面IMAGE 1~IMAGE N中具有特定解析度之畫面來做為子畫面SUB 1~SUB Ｎ，進而補償非平面螢幕10之表面區率變化。
第10圖為本發明另一實施例之色不均瑕疵補償系統100的示意圖。在此實施例中，非平面螢幕10為一圓型曲面螢幕，亦即其表面曲率為固定值。相機模組20包含一相機CAM，距離偵測模組30包含一距離感測器SR，距離感測器SR可安裝於相機CAM之上或設置在相機CAM隔壁。位置校正裝置50包含兩滑軌41和42、一旋轉座44，以及一基柱46。滑軌41和滑軌42分別用來提供彼此垂直之軌道(由虛線表示)，亦即提供相較於非平面螢幕10可以左右移動和前後移動的軌道。旋轉座44可在滑軌41和滑軌42之軌道上任意移動。滑軌41和滑軌42之軌道交集處之中心點包含一樞轉結構48，可安裝於基柱46之上，其中基柱46之高度為可調整，例如採用電動氣壓升降結構。滑軌41和滑軌42透過樞轉結構48樞接於中基柱46，因此能以基柱46為中心做θ度的軸心轉動，進而調整旋轉座44之角度。第10圖所示之色不均瑕疵補償系統100在運作時，相機CAM和距離感測器SR可設置於位置校正裝置50之旋轉座44上。處理電路40(未顯示)依據距離感測器SR 1~SR N量測到之資料判斷旋轉座44之目前位置是否和一預定位置有所偏離。同理，第8圖和第9圖所示之不均瑕疵補償系統100亦可採用第10圖所示之樞轉結構48來調整相機CAM 1~CAM N和距離感測器SR 1~SR N之角度。
綜上所述，本發明提供一種針對非平面螢幕且運算簡單之色不均瑕疵補償系統。在拍攝非平面螢幕之顯示畫面的過程中，旋轉相機已讓相機鏡頭與非平面螢幕之間的距離維持定值，或是利用單一變焦相機、複數個焦距相異相機或複數個相機設置位置的差異來補償非平面螢幕之表面曲率變化。因此，無論非平面螢幕的表面曲率如何變化，上述的色不均瑕疵補償系統皆可將螢幕與相機間的角度與距離校正至合適的位置，而更能補償螢幕的色不均瑕疵。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧非平面螢幕
20‧‧‧相機模組
30‧‧‧距離偵測模組
40‧‧‧處理電路
41、42‧‧‧滑軌
44‧‧‧旋轉座
46‧‧‧基柱
48‧‧‧樞轉結構
50‧‧‧位置校正裝置
100‧‧‧色不均瑕疵補償系統
210~270‧‧‧步驟
SR、SR1~SRN‧‧‧距離感測器
CAM、CAM1~CAMN‧‧‧相機
R1~RN‧‧‧距離資料
IMAGE1~IMAGE3‧‧‧畫面
SUB1~SUB3‧‧‧子畫面
第1圖為本發明實施例中一種色不均瑕疵補償系統的功能方塊圖。 第2圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統運作時之流程圖 第3圖為本發明實施例中之色不均瑕疵補償系統的示意圖。 第4A~4C圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統執行相機位置校正時之示意圖。 第5A~5B圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統在拍攝週期運作時之示意圖。 第6圖顯示了本發明實施例中色不均瑕疵補償系統在合成平面畫面時之示意圖。 第7圖為本發明另一實施例中色不均瑕疵補償系統在拍攝週期運作時之示意圖。 第8圖顯示了本發明另一實施例之色不均瑕疵補償系統的示意圖。 第9圖顯示了本發明另一實施例之色不均瑕疵補償系統的示意圖。 第10圖顯示了本發明另一實施例之色不均瑕疵補償系統的示意圖。

Claims (10)

  1. 一種色不均瑕疵補償(demura)系統，其包含： 一相機模組，用來在一拍攝周期內拍攝一非平面螢幕所顯示的影像； 一距離偵測模組，用來在一測試周期內偵測該相機模組和該非平面螢幕之間的距離； 一位置校正裝置，用來乘載該相機模組和該距離偵測模組，並調整該距離偵測模組之偵測角度、該相機模組之拍攝角度，以及該相機模組之位置；以及 一處理電路，用來在該測試周期內依據該距離偵測模組量測到的資料控制該位置校正裝置，以將該相機模組移至一預定位置。
  2. 如請求項1所述之色不均瑕疵補償系統，其中該位置校正裝置包含: 一第一滑軌，包括一第一方向之一第一軌道； 一第二滑軌，包括一第二方向之一第二軌道；以及 一旋轉座，設置於該第一滑軌之一端，用來： 乘載該相機模組和該距離偵測模組； 透過轉動來調整該相機模組之拍攝角度和該距離偵測模組之偵測角度，以及 透過在該第一軌道和該第二軌道移動來調整該相機模組之位置，其中： 該第一方向垂直於該第二方向；且 該第一軌道和該第二軌道交集於至少一中心點。
  3. 如請求項2所述之色不均瑕疵補償系統，其中該位置校正裝置另包含可調整高度之一基柱，且該第一軌道和該第二軌道於該至少一中心點固定於該基柱上。
  4. 如請求項1所述之色不均瑕疵補償系統，其中該位置校正裝置包含: 一基柱； 一第一滑軌，包括一第一方向之一第一軌道，並於一中心點樞接於該基柱； 一第二滑軌，包括一第二方向之一第二軌道，並於該中心點樞接於該基柱； 一旋轉座，用來： 乘載該相機模組和該距離偵測模組；以及 透過在該第一軌道和該第二軌道移動來調整該相機模組之位置；以及 一樞轉結構，設置於該中心點以讓該第一滑軌和該第二滑軌以該基柱為中心做旋轉，進而調整該相機模組之拍攝角度和該距離偵測模組之偵測角度。
  5. 如請求項1所述之色不均瑕疵補償系統，其中: 該非平面螢幕之表面曲率為一固定值； 該距離偵測模組包含一距離感測器；且 該處理電路另用來： 在該測試周期內控制該位置校正裝置以一預定速度和一預定方向轉動該距離感測器； 依據該距離感測器於該測試周期內量測到的距離資料判斷該相機模組之位置是否偏離該預定位置；以及 在判斷該相機模組之位置偏離該預定位置時，控制該位置校正裝置以將該相機模組移至該預定位置。
  6. 如請求項1所述之色不均瑕疵補償系統，其中該距離感測器設置於該相機模組之上。
  7. 如請求項1所述之色不均瑕疵補償系統，其中: 該非平面螢幕之表面曲率為一固定值；且 該處理電路另用來： 在該拍攝周期內控制該位置校正裝置以一預定速度和一預定方向轉動該相機模組； 接收該相機模組於該拍攝周期內所拍攝之複數個畫面； 擷取該複數個畫面中相對應之複數個子畫面；以及 將該複數個子畫面合成為對應於該非平面螢幕所顯示的該影像之一平面畫面。
  8. 如請求項1所述之色不均瑕疵補償系統，其中: 該非平面螢幕包含複數個相異表面曲率； 該相機模組包含一可變焦相機，用來在該拍攝周期內之複數個時間點分別以複數個焦距來拍攝複數個畫面，其中每一焦距之值相關於在相對應時間點時所面對的該非平面螢幕之表面曲率以使該複數個畫面具有一相同解析度；且 該處理電路另用來： 在該拍攝周期內控制該位置校正裝置以一預定速度和一預定方向轉動該可變焦相機以拍攝該複數個畫面； 接收該複數個畫面並擷取該複數個畫面中相對應之複數個子畫面；以及 將該複數個子畫面合成為對應於該非平面螢幕所顯示的該影像之一平面畫面。
  9. 如請求項1所述之色不均瑕疵補償系統，其中: 該非平面螢幕包含複數個相異表面曲率； 該相機模組包含複數個相機，用來在該拍攝周期內之複數個時間點分別拍攝複數個畫面，其中該複數個相機之設置位置分別對齊該旋轉座上不同水平線，使得該複數個相機在每一時間點所拍攝到的該複數個畫面中至少包含一特定解析度之畫面；且 該處理電路另用來： 在該拍攝周期內控制該位置校正裝置以一預定速度和一預定方向轉動該複數個相機以拍攝該複數個畫面； 接收每一相機所拍攝之該複數個畫面； 針對每一時間點從該複數個畫面中分別擷取複數個子畫面，其中擷取之每一子畫面具該特定解析度；以及 將該複數個子畫面合成為對應於該非平面螢幕所顯示的該影像之一平面畫面。
  10. 如請求項7、8或9所述之色不均瑕疵補償系統，其中該處理電路另用來分析該平面畫面和該非平面螢幕所顯示的該影像之間的差異以進行判讀，進而用一演算法來補償該非平面螢幕之色不均瑕疵。
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