頭戴式顯示裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子裝置，且特別涉及一種頭戴式顯示裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技日新月異，人們對于信息的吸收也日漸增加。一般常見的多媒體播放裝置、網(wǎng)絡通信裝置及計算機裝置等都搭配CRT或LCD顯示器來顯示圖像。但是其所能顯示的圖像像素及大小，受限于顯示器的尺寸大小及其效能。目前傳統(tǒng)的CRT或IXD顯示器，皆無法兼顧尺寸及攜帶輕便的需求。為解決上述問題，市場上推出一種頭戴式顯示裝置(Head-Mounted Display，HMD)。頭戴式顯示裝置在左右眼睛前方各放置有一小型顯像管或是液晶顯示器。頭戴式顯示裝置例如是利用兩眼視差的立體效果，將各別顯像管或是液晶顯示器所輸出的圖像經(jīng)過分光鏡投射至使用者的視網(wǎng)膜。
[0003]然而,在傳統(tǒng)頭戴式顯示裝置(如google glasses)中，分光鏡的位置固定且無法調(diào)整。使用者需自行調(diào)整觀看方向，才能看到微型投影機所投射出來的圖像。如此一來，不僅造成使用上的不便且容易造成使用者的眼球疲勞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明涉及一種頭戴式顯示裝置及其控制方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提出一種頭戴式顯示裝置。頭戴式顯示裝置包括微型投影單元、應用處理器、眼部圖像感測單元、調(diào)整單元、感測裝置、特殊應用集成電路(Applicat1nSpecific Integrated Circuit,ASIC)及眼鏡架。應用處理器控制微型投影單元投影虛像。虛像包括虛擬物件，且虛擬物件位于虛像坐標系上的虛像坐標。眼部圖像感測單元提取眼部圖像數(shù)據(jù)。感測裝置感測觸控物件以輸出感測數(shù)據(jù)。特殊應用集成電路根據(jù)感測數(shù)據(jù)取得觸控物件在實像坐標系上的實體坐標。特殊應用集成電路根據(jù)眼部圖像數(shù)據(jù)取得瞳孔位置，并根據(jù)瞳孔位置控制調(diào)整單元調(diào)整虛像的成像位置。特殊應用集成電路根據(jù)瞳孔位置、實體坐標及虛擬坐標判斷觸控物件是否觸碰虛擬物件。眼鏡架承載調(diào)整單元、微型投影單元、應用處理器、眼部圖像感測單元、實體坐標提取裝置及特殊應用集成電路。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提出一種頭戴式顯示裝置的控制方法。頭戴式顯示裝置的控制方法包括:控制微型投影單元投影虛像，虛像包括虛擬物件，虛擬物件位于虛像坐標系上的虛像坐標；經(jīng)由眼部圖像感測單元提取眼部圖像數(shù)據(jù)；經(jīng)由感測裝置感測觸控物件以輸出感測數(shù)據(jù)；根據(jù)感測數(shù)據(jù)取得觸控物件在實像坐標系上的實體坐標；根據(jù)眼部圖像數(shù)據(jù)取得瞳孔位置，并根據(jù)瞳孔位置控制調(diào)整單元調(diào)整虛像的成像位置；以及根據(jù)瞳孔位置、實體坐標及虛擬坐標判斷觸控物件是否觸碰虛擬物件。
[0007]為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下:
【附圖說明】
[0008]圖1繪示為依照第一實施例的一種頭戴式顯示裝置的方塊圖。
[0009]圖2繪示為當瞳孔位置位于眼睛正中央時的虛像與觸控物件的示意圖。
[0010]圖3繪示為當瞳孔位置不位于眼睛正中央時的虛像與觸控物件的示意圖。
[0011]圖4繪示為感測裝置為第一圖像感測器及第二圖像感測器的頭戴式顯示裝置的方塊圖。
[0012]圖5繪示第三紅外線發(fā)光二極管、第一圖像感測器及第二圖像感測器配置在眼鏡架上的示意圖。
[0013]圖6繪示為依照第二實施例的頭戴式顯示裝置的方塊圖。
[0014]圖7繪示為依照第二實施例的一種頭戴式顯示裝置的外觀示意圖。
[0015]圖8繪示為依照第三實施例的頭戴式顯示裝置的方塊圖。
[0016]圖9繪示為依照第三實施例的一種頭戴式顯示裝置的外觀示意圖。
[0017]圖10繪示為將頭戴式顯示裝置進行初始立體校正的流程圖。
[0018]圖11繪示為第一眼部圖像感測器、第二眼部圖像感測器、第一紅外線發(fā)光二極管及第二紅外線發(fā)光二極管配置在眼鏡架上的第一種示意圖。
[0019]圖12繪示為第一眼部圖像感測器、第二眼部圖像感測器、第一紅外線發(fā)光二極管及第二紅外線發(fā)光二極管配置在眼鏡架上的第二種示意圖。
[0020]圖13繪示為使用者的眼睛的示意圖。
[0021]圖14繪不為廣角圖像上的最大感興趣區(qū)域的不意圖。
[0022]圖15繪示為瞳孔位于正中央時的感興趣區(qū)域的示意圖。
[0023]圖16繪示為瞳孔自正中央向右移動后的感興趣區(qū)域的示意圖。
[0024]圖17繪示為依照第五實施例的一種頭戴式顯示裝置的方塊圖。
[0025]圖18繪示為調(diào)整單元調(diào)整分光鏡單元的示意圖。
[0026]圖19繪示為調(diào)整單元調(diào)整微型投影單元的示意圖。
[0027]圖20繪示為一種計算機游戲的示意圖。
[0028]【符號說明】
[0029]l、la、lb、lc、4:頭戴式顯示裝置
[0030]2:虛像
[0031]3:廣角圖像
[0032]21:虛擬物件
[0033]22:觸控物件
[0034]101:分光鏡單元
[0035]1la:第一分光鏡
[0036]1lb:第二分光鏡
[0037]102:微型投影單元
[0038]102a:第一微型投影機
[0039]102b:第二微型投影機
[0040]103:應用處理器
[0041]104:眼部圖像感測單元
[0042]104a:第一眼部圖像感測器
[0043]104b:第二眼部圖像感測器
[0044]105:調(diào)整單元
[0045]105a:第一調(diào)整裝置
[0046]105b:第二調(diào)整裝置
[0047]106:特殊應用集成電路
[0048]107:紅外線發(fā)光單元
[0049]107a:第一紅外線發(fā)光二極管
[0050]107b:第二紅外線發(fā)光二極管
[0051]108a:第一前端圖像感測器
[0052]108b:第二前端圖像感測器
[0053]109:畫面暫存器
[0054]110:眼鏡架
[0055]111:感測裝置
[0056]301 ?309:步驟
[0057]1111:第一圖像感測器
[0058]1112:第二圖像感測器
[0059]1113:飛行時間相機
[0060]1114:第三紅外線發(fā)光二極管
[0061]1115:結(jié)構光相機
[0062]Rl:最大感興趣區(qū)域
[0063]R2:感興趣區(qū)域
[0064]xl，、x2，、x3，、x4，:水平位置
[0065]Θ I:最大水平視角
[0066](xl, yl)、(x2, yl)、(x3, yl)、(x3, y2)、(x3, y3)、(x4, yl):瞳孔位置
【具體實施方式】
[0067]第一實施例
[0068]請參照圖1、圖2及圖3，圖1繪示為依照第一實施例的一種頭戴式顯示裝置的方塊圖，圖2繪示為當瞳孔位置位于眼睛正中央時的虛像與觸控物件的示意圖，圖3繪示為當瞳孔位置不位于眼睛正中央時的虛像與觸控物件的示意圖。頭戴式顯示裝置I包括分光鏡(Beam Splitter)單元101、微型投影單元102、應用處理器103、眼部圖像感測單元104、調(diào)整單兀 105、特殊應用集成電路(Applicat1n Specific Integrated Circuit, ASIC) 106、紅外線發(fā)光單元107、第一前端圖像感測器108a、第二前端圖像感測器108b、畫面暫存器109、感測裝置111及眼鏡架。眼鏡架用以承載分光鏡單元101、微型投影單元102、應用處理器103、眼部圖像感測單元104、調(diào)整單元105、特殊應用集成電路106、紅外線發(fā)光單元107、第一前端圖像感測器108a、第二前端圖像感測器108b、畫面暫存器109及感測裝置111。畫面暫存器109存儲微型投影單元102欲投影的圖像數(shù)據(jù)。紅外線發(fā)光單元107提供眼部圖像感測單元104所需的輔助光源。
[0069]特殊應用集成電路106經(jīng)由通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)與應用處理器14溝通。第一前端圖像感測器108a、第二前端圖像感測器108b連接至應用處理器103,且經(jīng)由移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(Mobile Interface Processor Interface,MIPI)與應用處理器103溝通。眼部圖像感測單元104連接至特殊應用集成電路106，且經(jīng)由并行式接口(Parallel I/F)或移動產(chǎn)業(yè)處理器接口與特殊應用集成電路106溝通。紅外線發(fā)光單元107連接至特殊應用集成電路106,且經(jīng)由通用輸入輸出(General Purpose Input Output,GP10)與特殊應用集成電路106溝通。紅外線發(fā)光單元107受控于特殊應用集成電路106以提供眼部圖像感測單元104所需的輔助光源。
[0070]頭戴式顯示裝置I的控制方法包括如下步驟。應用處理器103控制微型投影單元102投影一虛像2。虛像包括一虛擬物件21。虛擬物件21為立體圖像且虛擬物件21位于一虛像坐標系上的一虛像坐標。眼部圖