CN103677245A - 互动式虚像显示器及互动式显示方法 - Google Patents

Abstract

一种互动式虚像显示器及互动式显示方法。该互动式虚像显示器，适于配戴于一使用者的头部。互动式虚像显示器包括一显示单元、一影像感测模块及一控制单元。显示单元在使用者的眼睛前方形成一虚像。影像感测模块感测使用者的眼睛。控制单元电性连接至显示单元及影像感测模块。控制单元接收一视频讯号，并根据视频讯号驱动显示单元显示虚像。控制单元具有至少一操作功能，且操作功能控制显示单元显示虚像的方式。控制单元根据影像感测模块所感测到的眼睛的至少一动作来执行对应于眼睛的动作的操作功能。一种互动式显示方法亦被提出。

Description

互动式虚像显示器及互动式显示方法

技术领域

本发明涉及一种显示器及显示方法，特别是涉及一种互动式虚像显示器及互动式显示方法。

背景技术

随着显示技术的进步及人们对于高科技的渴望，虚拟实境（virtualreality）与增广实境（augmented reality）的技术已渐趋成熟，而头盔显示器（head mounted display,HMD）与视频眼镜（video glasses）则是用以实现此技术的两种显示器。

视频眼镜又称眼镜显示器，属于军事用途中的头盔显示器的新一代民用产品。视频眼镜能在近眼的微显示器上产生一种虚拟图像，这种虚拟图像可在眼睛前面一个固定的距离内变化，看上去相当于一个大屏幕电视。配合适当的校准光学元件，还可以提高视频眼镜的清晰度和配戴舒适度。虚拟实境式的视频眼镜可让使用者用户完全沉浸在播放的图像中，而不会受到任何外部光线的干扰。

视频眼镜通常采用微显示器技术，按照显示模块工艺的不同，可以将微显示器分为液晶显示器（liquid crystal display,LCD）、硅基液晶面板（liquidcrystal on silicon,LCoS）、有机发光二极管显示器（organic light-emitting diodedisplay,OLED display）与微机电系统（microelectromechanical system,MEMS）四种。

目前坊间的视频眼镜主要是做为移动视频终端产品（如手机、便携式媒体播放器（portable media player,PMP）、数字相机等）的显示器。此视频眼镜通常会搭配一外接控制盒做为其相关功能的操控。

发明内容

本发明提供一种互动式虚像显示器，可提升操作的便利性。

本发明提供一种互动式显示方法，可提升操作的便利性。

本发明的一实施例提出一种互动式虚像显示器，适于配戴于一使用者的头部。互动式虚像显示器包括一显示单元、一影像感测模块及一控制单元。显示单元在使用者的眼睛前方形成一虚像。影像感测模块感测使用者的眼睛。控制单元电性连接至显示单元及影像感测模块。控制单元接收一视频讯号，并根据视频讯号驱动显示单元显示虚像。控制单元具有至少一操作功能，且操作功能控制显示单元显示虚像的方式。控制单元根据影像感测模块所感测到的眼睛的至少一动作来执行对应于眼睛的动作的操作功能。

本发明的一实施例提出一种互动式虚像显示器，适于配戴于一使用者的头部。互动式虚像显示器包括一显示单元、一影像感测模块及一控制单元。显示单元在使用者的眼睛前方形成一虚像。影像感测模块感测使用者的手。控制单元电性连接至显示单元及影像感测模块。控制单元接收一视频讯号，并根据视频讯号驱动显示单元显示虚像。控制单元具有至少一操作功能，且操作功能控制显示单元显示虚像的方式。控制单元根据影像感测模块所感测到的手的至少一手势来执行对应于手势的操作功能。

本发明的一实施例提出一种互动式显示方法，包括下列步骤：根据一视频讯号在一使用者的眼睛前方显示一虚像。选择感测使用者的眼睛及手其中的一的影像。当感测使用者的眼睛时，根据眼睛的至少一动作来执行对应于眼睛的动作的至少一操作功能。当感测使用者的手时，根据手的至少一手势来执行对应于手势的至少一操作功能，其中此至少一操作功能控制虚像的显示方式。

在本发明的实施例的互动式虚像显示器中，由于影像感测模块可感测使用者的眼睛或手，因此控制单元可根据眼睛的动作或手势来执行对应的操作功能。因此，使用者可藉由眼睛的动作或手势来操作互动式虚像显示器，以增加互动式虚像显示器的使用便利性。此外，在本发明的实施例的互动式显示方法中，由于可选择感测使用者的眼睛动作或手势来执行对应的功能，因此可提升互动显示的便利性。

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的互动式虚像显示器的光路示意图。

图1B为图1A的互动式虚像显示器配戴于使用者的头部上的侧视示意图。

图1C为图1A的互动式虚像显示器的立体示意图。

图2为图1A的互动式显示器的系统架构图。

图3为图1A的显示单元所显示的菜单的示意图。

图4A至图4D分别绘示图1A的控制单元所能辨识的四种手势。

图5为本发明的一实施例的互动式显示方法的流程图。

附图符号说明

50：头部

52：眼睛

53、62：光

60：手

80：虚像

100：互动式虚像显示器

110：显示单元

120：影像感测模块

130：控制单元

132：数字视频解码器

134：显示驱动器

136：微处理器

140：眼镜架

150：扬声器

160：振动马达

170：取像镜头

180：光路切换元件

S110、S120、S132、S134：步骤

具体实施方式

图1A为本发明的互动式虚像显示器的光路示意图，图1B为图1A的互动式虚像显示器配戴于使用者的头部上的侧视示意图，图1C为图1A的互动式虚像显示器的立体示意图，而图2为图1A的互动式显示器的系统架构图。请参照图1A至图1C及图2，本实施例的互动式虚像显示器100，适于配戴于一使用者的头部50。在本实施例中，互动式虚像显示器100为一视频眼镜。然而，在其他实施例中，互动式虚像显示器100亦可以是一头盔显示器。互动式虚像显示器100包括一显示单元110、一影像感测模块120及一控制单元130。显示单元110在使用者的眼睛52前方形成一虚像80。显示单元110可包括显示面板，例如液晶显示器、硅基液晶面板、有机发光二极管显示器或微机电系统。此外，显示单元110可还包括光学元件，而使用者的眼睛52通过光学元件观看显示面板时，则会看到对应于显示面板的虚像80。或者，显示单元110亦可以是一视网膜投影机（retinal projector），其将欲让视网膜感受到的影像投影至视网膜上，以让使用者产生看到虚像80的感觉。影像感测模块120感测使用者的眼睛52。在本实施例中，影像感测模块120例如为一摄像装置（camera device）。

控制单元130电性连接至显示单元110及影像感测模块120。控制单元130接收一视频讯号，并根据视频讯号驱动显示单元110显示虚像80。在本实施例中，控制单元130包括一数字视频解码器（digital video decoder）132及一显示驱动器（display driver）134。数字视频解码器132将视频讯号解码后，传送至显示驱动器134，而显示驱动器134则驱动显示单元110显示对应于解码后的视频讯号的虚像80。

在本实施例中，显示单元110的数量可以是二个，且影像感测模块120的数量可以是二个，显示单元110分别配置于使用者的两个眼睛52（即左眼与右眼）前方，且影像感测模块120分别感测使用者的两个眼睛52。此外，在本实施例中，互动式虚像显示器100还包括一眼镜架140，其中显示单元110、影像感测模块120及控制单元130配置于眼镜架140上。

控制单元130具有至少一操作功能（在本实施例中是以多个操作功能为例），且操作功能控制显示单元110显示虚像80的方式。图3为图1A的显示单元110所显示的菜单（menu）的示意图。请参照图1A与图3，控制单元130还包括一微处理器（micro-processor）136，微处理器136可通过显示驱动器134命令显示单元110显示一菜单（如图3所绘示），而上述这些操作功能包括进入菜单功能、跳至下一项目功能、进入执行功能、停止离开功能或其组合。控制单元130根据影像感测模块120所感测到的眼睛52的至少一动作（在本实施例中是以多个动作）来执行对应于眼睛52的动作的操作功能。在本实施例中，控制单元130将眼睛52的这些动作分别对应到这些操作功能。

举例而言，眼睛52的动作可包括双眼闭数秒（例如是介于1与3秒之间，例如是2秒），然后再张开双眼，这个动作可对应至进入菜单功能。此外，当过了一段时间（例如是5秒）后都没有继续执行操作功能时，控制单元130可命令显示单元110不显示菜单。眼睛52的动作可还包括单眼闭合，此动作可对应至跳至下一项目功能。此时可每隔一段时间就继续跳至下一项目，直到眼睛52睁开为止。眼睛52的动作可还包括双眼闭合一段时间（例如是3秒），然后再张开，此动作可对应至进入执行功能。再者，眼睛52的动作可还包括双眼闭一段时间（例如是1秒），再张开双眼，此动作可对应至停止离开功能。

在本实施例中，互动式虚像显示器100还包括一扬声器150，其电性连接至控制单元130。扬声器150例如为耳机。控制单元130接收一音频讯号，并根据音频讯号驱动扬声器150发出对应于音频讯号的声音，且操作功能控制扬声器150发出声音的方式。此外，在本实施例中，互动式虚像显示器100还包括一振动马达160，其电性连接至控制单元130。控制单元130可驱动振动马达160振动，以达到按摩使用者的效果。在本实施例中，振动马达160可位于使用者的太阳穴旁。

在本实施例中，菜单中的主要的项目可包括音量控制、暂停、播放、停止、前快转、后快转、关闭画面及按摩。此外，对应至音量控制的这个主要项目的次要项目包括大声与小声。对应至前快转的这个主要项目的次要项目包括2倍快转、4倍快转、16倍快转及32倍快转。对应至后快转的这个主要项目的次要项目包括2倍后快转、4倍后快转、8倍后快转、16倍后快转及32倍后快转。对应至后快转的这个主要项目的次要项目包括启动关闭画面功能与结束关闭画面功能，其中当关闭画面功能启动时，显示单元110会关闭，而扬声器150则继续播放声音，以方便使用者可以闭目聆听声音，而不受虚像80的干扰。此外，按摩的这个主要项目的次要项目包括连续与间歇。

举例而言，当使用者欲执行16倍快转的这个功能时，可先让双眼闭两秒后睁开，此时菜单会出现。接着，使用者闭上单眼，项目会从音量控制跳至暂停。当使用者继续闭着单眼时，过了一段时间（例如0.5秒）后，项目会继续跳至播放。如此，每过了0.5秒，就会再跳至下一个项目。直到跳至前快转这个项目时，使用者将双眼张开，此时会停留在前快转这个项目。接着，使用者闭上双眼3秒再张开，此时会进入2倍快转的次要项目。然后，使用者闭上单眼，则项目每隔一段时间依序跳至2倍快转、4倍快转、8倍快转及16倍快转，直到跳至16倍快转时使用者张开双眼，则项目停留在16倍快转处。此时，使用者闭上双眼3秒后睁开，则虚像80的内容开始以16倍的速度快转（即影片快转）。当使用者欲停止快转功能时，则使用者闭上双眼1秒后睁开，则影片停止快转。由此类推，使用者可通过眼睛52的四种动作执行图3中各主要项目及次要项目的功能。

操作功能的种类不以上述四种为限，在其他实施例中，亦可以采用其他操作功能。此外，眼睛52的动作也不以上述四种为限，在其他实施例中，亦可以采用其他种眼睛52的动作。眼睛52的动作与操作功能的对应关系也不以上述对应关系为限，在其他实施例中，也可采用其他对应关系，例如双眼闭2秒可对应至进入执行功能，而双眼闭3秒则是对应至进入菜单功能。

在本实施例中，互动式虚像显示器100还包括一取像镜头170，其将来自使用者的手60的影像传递至影像感测模块120，且控制单元130根据影像感测模块120所感测到的手60的手势来执行对应于手势的操作功能。在本实施例中，互动式虚像显示器100还包括一光路切换元件180，将入射影像感测模块120的光的光路切换至一第一状态及一第二状态。当光路切换至第一状态时，来自眼睛52的光53传递至影像感测模块120，而使影像感测模块120撷取眼睛52的影像。当光路切换至第二状态时，来自手60的光62传递至影像感测模块120，而影像感测模块120藉由取像镜头170的辅助而撷取手势的影像。

具体而言，在本实施例中，光路切换元件180包括一反射器或为一反射器（反射器例如为反射镜或反射棱镜），反射器适于切入或切离影像感测模块120与眼睛52之间的光路径，例如适于切入或切离来自眼睛50的光52的光路径。当反射器切入影像感测模块120与眼睛52之间的光路径时（如当图1B所绘示的光路切换元件180沿着下面的箭头的方向往下旋转后），来自手60的光62依序通过取像镜头170、被反射器反射及传递至影像感测模块120。当反射器切离影像感测模块120与眼睛52之间的光路径时（如图1B所绘示的光路切换元件180的状态），来自眼睛52的光53传递至影像感测模块120。

如此一来，藉由光路切换元件180切入或切离影像感测模块120与眼睛52之间的光路径，便可以让互动式虚像显示器100切换至手势控制模式或眼睛控制模式。

图4A至图4D分别绘示图1A的控制单元所能辨识的四种手势。请参照图4A至图4D，图4A的手势为伸出食指与中指的手势，其可对应至进入菜单功能。图4B的手势为伸出食指，且以食指上下来回晃动的手势，其可对应至跳至下一项目功能。图4C的手势为握拳的手势，其可对应至进入执行功能。图4D的手势为五指张开的手势，其可对应至停止离开功能。

手势不以上述四种为限，在其他实施例中，亦可以采用其他种手势。手势与操作功能的对应关系也不以上述对应关系为限，在其他实施例中，也可采用其他对应关系，例如握拳的手势可对应至停止离开功能，而五指张开的手势则是对应至进入菜单功能。

在其他实施例中，互动式虚像显示器可以不具有光路切换元件180，而影像感测模块120则感测眼睛52但不感测手60，且控制单元130根据眼睛52的动作来执行操作功能。或者，在其他实施例中，互动式虚像显示器的影像感测模块120可以感测手60但不感测眼睛52，且控制单元130根据手动来执行操作功能。举例而言，此时可以不采用光路切换元件180与取像镜头170，而影像感测模块120则是朝外直接对准手60。

图5为本发明的一实施例的互动式显示方法的流程图。请参照图5，本实施例的互动式显示方法可藉由图1A的互动式虚像显示器100来执行，但本发明不以此为限。本实施例的互动式显示方法包括下列步骤：首先，执行步骤S110，即根据视频讯号在使用者的眼睛52前方显示虚像80，例如是通过控制单元130对视频讯号进行处理，且命令显示单元110显示虚像80。接着，执行步骤S120，即选择感测使用者的眼睛52及手60其中的一的影像。举例而言，当选择感测手60的影像时，可使光路切换元件180切入眼睛52与影像感测模块120之间的光路径。当选择感测使用者的眼睛52时，可使光路切换元件180切离眼睛52与影像感测模块120之间的光路径。当感测使用者的眼睛52时，执行步骤S132，即根据眼睛52的至少一动作（在本实施例中为多个动作）来执行对应于眼睛52的动作的至少一操作功能（在本实施例中为多个操作功能）。当感测使用者的手时，执行步骤S134，即根据手60的至少一手势（在本实施例中为多个手势）来执行对应于手势的至少一操作功能（在本实施例中为多个操作功能）。上述操作功能用以控制虚像80的显示方式，亦即控制显示单元110的显示方式。

在本实施例中，互动式显示方法还包括根据音频讯号发出对应于音频讯号的声音，且操作功能可控制发出声音的方式。举例而言，可藉由控制单元130驱使扬声器150发出对应于音频讯号的声音，且操作功能可控制扬声器150的发声方式，例如可控制扬声器150的音量。

本实施例的互动式显示方法的其他执行细节已在上述互动式虚像显示器100的实施例中详述，相关细节请参考上述段落，在此不再重述。

综上所述，在本发明的实施例的互动式虚像显示器中，由于影像感测模块可感测使用者的眼睛或手，因此控制单元可根据眼睛的动作或手势来执行对应的操作功能。因此，使用者可藉由眼睛的动作或手势来操作互动式虚像显示器，以增加互动式虚像显示器的使用便利性。此外，在本发明的实施例的互动式显示方法中，由于可选择感测使用者的眼动动作或手势来执行对应的功能，因此可提升互动显示的便利性。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (15)

1.一种互动式虚像显示器，适于配戴于一使用者的头部，该互动式虚像显示器包括：

一显示单元，在该使用者的眼睛前方形成一虚像；

一影像感测模块，感测该使用者的该眼睛；以及

一控制单元，电性连接至该显示单元及该影像感测模块，该控制单元接收一视频讯号，并根据该视频讯号驱动该显示单元显示该虚像，该控制单元具有至少一操作功能，该操作功能控制该显示单元显示该虚像的方式，且该控制单元根据该影像感测模块所感测到的该眼睛的至少一动作来执行对应于该眼睛的该动作的该操作功能。

2.如权利要求1所述的互动式虚像显示器，还包括一取像镜头，将来自该使用者的手的影像传递至该影像感测模块，且该控制单元根据该影像感测模块所感测到的该手的手势来执行对应于该手势的该操作功能。

3.如权利要求2所述的互动式虚像显示器，还包括一光路切换元件，将入射该影像感测模块的光的光路切换至一第一状态及一第二状态，其中当该光路切换至该第一状态时，该影像感测模块撷取该眼睛的影像，而当该光路切换至该第二状态时，该影像感测模块藉由该取像镜头的辅助而撷取该手势的影像。

4.如权利要求3所述的互动式虚像显示器，其中该光路切换元件包括一反射器，切入或切离该影像感测模块与该眼睛之间的光路径，当该反射器切入该影像感测模块与该眼睛之间的光路径时，来自该手的光依序通过该取像镜头、被该反射器反射及传递至该影像感测模块，且当该反射器切离该影像感测模块与该眼睛之间的光路径时，来自该眼睛的光传递至该影像感测模块。

5.如权利要求1所述的互动式虚像显示器，还包括一眼镜架，其中该显示单元、该影像感测模块及该控制单元配置于该眼镜架上。

6.如权利要求1所述的互动式虚像显示器，还包括一扬声器，电性连接至该控制单元，其中该控制单元接收一音频讯号，并根据该音频讯号驱动该扬声器发出对应于该音频讯号的声音，且该操作功能控制该扬声器发出该声音的方式。

7.如权利要求1所述的互动式虚像显示器，其中该至少一操作功能为多个操作功能，该眼睛的该至少一动作为多个动作，该控制单元将该眼睛的该些动作分别对应到该些操作功能，且该些操作功能包括进入菜单功能、跳至下一项目功能、进入执行功能、停止离开功能或其组合。

8.一种互动式虚像显示器，适于配戴于一使用者的头部，该互动式虚像显示器包括：

一显示单元，在该使用者的眼睛前方形成一虚像；

一影像感测模块，感测该使用者的手；以及

一控制单元，电性连接至该显示单元及该影像感测模块，该控制单元接收一视频讯号，并根据该视频讯号驱动该显示单元显示该虚像，该控制单元具有至少一操作功能，该操作功能控制该显示单元显示该虚像的方式，且该控制单元根据该影像感测模块所感测到的该手的至少一手势来执行对应于该手势的该操作功能。

9.如权利要求8所述的互动式虚像显示器，还包括一取像镜头，将来自该使用者的该手的影像传递至该影像感测模块。

10.如权利要求8所述的互动式虚像显示器，还包括一眼镜架，其中该显示单元、该影像感测模块及该控制单元配置于该眼镜架上。

11.如权利要求8所述的互动式虚像显示器，还包括一扬声器，电性连接至该控制单元，其中该控制单元接收一音频讯号，并根据该音频讯号驱动该扬声器发出对应于该音频讯号的声音，且该操作功能控制该扬声器发出该声音的方式。

12.如权利要求8所述的互动式虚像显示器，其中该至少一操作功能为多个操作功能，该手的该至少一手势为多个手势，该控制单元将该些手势分别对应到该些操作功能，且该些操作功能包括进入菜单功能、跳至下一项目功能、进入执行功能、停止离开功能或其组合。

13.一种互动式显示方法，包括：

根据一视频讯号在一使用者的眼睛前方显示一虚像；

选择感测该使用者的眼睛及手其中的一的影像；

当感测该使用者的该眼睛时，根据该眼睛的至少一动作来执行对应于该眼睛的该动作的至少一操作功能；以及

当感测该使用者的该手时，根据该手的至少一手势来执行对应于该手势的该至少一操作功能，

其中，该至少一操作功能控制该虚像的显示方式。

14.如权利要求13所述的互动式显示方法，还包括根据一音频讯号发出对应于该音频讯号的声音，其中该至少一操作功能控制发出该声音的方式。

15.如权利要求13所述的互动式显示方法，其中该至少一操作功能为多个操作功能，该眼睛的该至少一动作为多个动作，该手的该至少一手势为多个手势，且该操作功能包括进入菜单功能、跳至下一项目功能、进入执行功能、停止离开功能或其组合。

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