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头戴式显示装置以及眼球追踪游标的显示方法[发明专利]

2023-12-14 来源:爱站旅游
导读头戴式显示装置以及眼球追踪游标的显示方法[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111610853 A(43)申请公布日 2020.09.01

(21)申请号 201911010490.2(22)申请日 2019.10.23(30)优先权数据

62/808,853 2019.02.22 US(71)申请人 宏达国际电子股份有限公司

地址 中国台湾桃园市(72)发明人 施堡仁 范富诚 

(74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所

11105

代理人 陈小雯(51)Int.Cl.

G06F 3/01(2006.01)G02B 27/00(2006.01)G02B 27/01(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图5页

(54)发明名称

头戴式显示装置以及眼球追踪游标的显示方法

(57)摘要

本发明公开一种头戴式显示装置以及眼球追踪游标的显示方法。该眼球追踪游标的显示方法包括:投射显示画面,并启动追踪游标功能;侦测眼球在显示画面上的第一注视点;在第一注视点上设置第一游标;以及,侦测第一注视点与眼球间的第一视觉距离,依据第一视觉距离以调整第一游标的尺寸,以使眼球对第一游标的视角大小等于预设值。

CN 111610853 ACN 111610853 A

权 利 要 求 书

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1.一种眼球追踪游标的显示方法,其特征在于,包括:投射显示画面,并启动追踪游标功能;

侦测该眼球在该显示画面上的第一注视点;在该第一注视点上设置第一游标;以及

侦测该第注视点与该眼球间的第一视觉距离,依据该第一视觉距离以调整该第一游标的尺寸,以使该眼球对该第一游标的视角大小等于预设值。

2.如权利要求1所述的显示方法,还包括:侦测该眼球的第二注视点,并在该第二注视点上设置第二游标;侦测该第二注视点与该眼球间的第二视觉距离,其中该第一视觉距离与该第二视觉距离不相同;以及

依据该第二视觉距离以调整该第二游标的尺寸,以使该眼球对该第二游标的视角大小等于该预设值。

3.如权利要求1所述的显示方法,其中当该第二视觉距离大于该第一视觉距离时,调整后的该第二游标的尺寸大于调整后的该第一游标的尺寸。

4.如权利要求1所述的显示方法,其中该第一注视点在该显示画面中的第一有效物件上,其中该第一有效物件为具有边界的物件。

5.如权利要求4所述的显示方法,还包括:记录该第一视觉距离以作为参考距离;侦测该眼球的第二注视点,其中该第二注视点在该显示画面中的第一无效物件上,其中该第一无效物件为不具有边界的物件;以及

依据该参考距离在该第二注视点上设置该第一游标。6.如权利要求5所述的显示方法,还包括:侦测该眼球的第三注视点,并在该第三注视点上显示第二游标,其中该第三注视点在该显示画面中的第二有效物件上;

侦测该第三注视点与该眼球间的第二视觉距离,依据该第二视觉距离调整该第二游标的尺寸,以使该眼球对该第二游标的视角大小等于该预设值;

记录该第二视觉距离以作为该参考距离;侦测该眼球的第四注视点,其中该第四注视点在该显示画面中的第二无效物件上,其中该第二无效物件为不具有边界的物件;以及

依据该参考距离在该第四注视点上设置该第二游标。7.一种头戴式显示装置,其特征在于,包括:显示器,用以投射显示画面;控制器,耦接该显示器,用以:启动追踪游标功能;

侦测该眼球在该显示画面上的第一注视点;使该显示器在该第一注视点上设置第一游标;以及侦测该第一注视点与该眼球间的第一视觉距离,依据该第一视觉距离,使该显示器调整该第一游标的尺寸,以使该眼球对该第一游标的视角大小等于预设值。

8.如权利要求7所述的头戴式显示装置,其中该控制器还用以:

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权 利 要 求 书

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侦测该眼球的第二注视点,并使该显示器在该第二注视点上设置第二游标;侦测该第二注视点与该眼球间的第二视觉距离,其中该第一视觉距离与该第二视觉距离不相同;

依据该第二视觉距离以调整该第二游标的尺寸,以使该眼球对该第二游标的视角大小等于该预设值。

9.如权利要求7所述的头戴式显示装置,其中当该第二视觉距离大于该第一视觉距离时,调整后的该第二游标的尺寸大于调整后的该第一游标的尺寸。

10.如权利要求7所述的头戴式显示装置,其中该第一注视点在该显示画面中的第一有效物件上,其中该第一有效物件为具有边界的物件。

11.如权利要求10所述的头戴式显示装置,其中该控制器还用以:记录该第一视觉距离以作为参考距离;侦测该眼球的第二注视点,其中该第二注视点在该显示画面中的第一无效物件上,其中该第一无效物件为不具有边界的物件;以及

使该显示器依据该参考距离在该第二注视点上设置该第一游标。12.如权利要求10所述的头戴式显示装置,其中该控制器还用以:侦测该眼球的第三注视点,并在该第三注视点上显示第二游标,其中该第三注视点在该显示画面中的第二有效物件上;

侦测该第三注视点与该眼球间的第二视觉距离,依据该第二视觉距离调整该第二游标的尺寸,以使该眼球对该第二游标的视角大小等于该预设值;

记录该第二视觉距离以作为该参考距离;侦测该眼球的第四注视点,其中该第四注视点在该显示画面中的第二无效物件上,其中该第二无效物件为不具有边界的物件;以及

使该显示器依据该参考距离在该第四注视点上设置该第二游标。

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说 明 书

头戴式显示装置以及眼球追踪游标的显示方法

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技术领域

[0001]本发明涉及一种头戴式显示装置以及眼球追踪游标的显示方法,且特别是涉及一种可提升视觉舒适度的头戴式显示装置以及眼球追踪游标的显示方法。

背景技术

[0002]在着重多媒体服务的今天,提高高品质的显示效果,为电子装置的一个重要课题。因此,一种所谓的虚拟实际、扩增实境以及混合实境的三维的头戴式显示装置也随之产生。[0003]为了在三维空间中,提供使用者高品质的互动模式,现今的头戴式显示装置可于立体场景中,跟随着使用者眼球的注视点来显示游标。这种眼球追踪游标的显示方式,在现有的技术领域中,无论是在使用者注视远端或是近端的物件时,都是通过名面的显式方式,来显示相同大小的游标。这样的显式方式,将造成被显示的游标和所注视的物件的视觉距离不相同的情况,并可能造成使用者视觉上的不舒适,降低头戴式显示装置的表现度。发明内容

[0004]本发明提供一种头戴式显示装置及其眼球追踪游标的显示,可提升使用者的视觉舒适度。

[0005]本发明的眼球追踪游标的显示方法包括:投射显示画面,并启动追踪游标功能;侦测(检测)眼球在显示画面上的第一注视点;在第一注视点上设置第一游标;以及,侦测第一注视点与眼球间的第一视觉距离,依据第一视觉距离以调整第一游标的尺寸,以使眼球对第一游标的视角大小等于预设值。

[0006]本发明的头戴式显示装置包括显示器以及控制器。显示器用以投射显示画面。控制器耦接显示器,用以启动追踪游标功能;侦测眼球在显示画面上的第一注视点;使显示器在第一注视点上设置第一游标;以及,侦测第一游标与眼球间的第一视觉距离,使显示器依据第一视觉距离以调整第一游标的尺寸,以使眼球对第一游标的视角大小等于预设值。[0007]基于上述,本发明通过依据眼球注视点眼球的视觉距离,来针对游标的尺寸进行调整。并通过使眼球对不同视觉距离上的游标的视角大小,都可以等于相同的一预设值,并用于提升使用者视觉上的舒适度。

[0008]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

[0009]图1为本发明一实施例的眼球追踪游标的显示方法的流程图;

[0010]图2以及图3为本发明实施例的眼球追踪游标的显示方法的实施方式的示意图;[0011]图4为本发明实施例的眼球追踪游标的显示方法的流程图;

[0012]图5以及图6为本发明另一实施例的眼球追踪游标的显示方法的实施方式的示意图;

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CN 111610853 A[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025]

说 明 书

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图7为本发明另一实施例的眼球追踪游标的显示方法的流程图;图8为本发明实施例的头戴式显示装置的示意图。符号说明210、510:显示画面800:头戴式显示装置810:显示器820:控制器CUR1、CUR2、CUR1’、CUR2’:游标D11、D12、D21、D22:视觉距离EYE:眼球OB1、OB2:物件S110~S140、S410~S450、S710~S760:步骤θ1、θ2:视角

具体实施方式

[0026]请参照图1,图1绘示本发明一实施例的眼球追踪游标的显示方法的流程图。本发明实施例的眼球追踪游标的显示方法适用于一头戴式显示装置,其中,在步骤S110中,头戴式显示装置可投射一显示画面,并启动追踪游标功能。在追踪游标功能被启动后,使用者可通过眼球的注视点,来进行游标的操控动作。接着,在步骤S120中,头戴式显示装置可侦测使用者眼球在显示画面上所产生的第一注视点,并在步骤S130中,在显示画面对应第一注视点的位置上设置第一游标。[0027]并且,头戴式显示装置可在步骤S140中,侦测第一注视点与眼球间的第一视觉距离,并依据第一视觉距离来调整所设置的第一游标的尺寸,通过调整游标的尺寸大小,以使眼球对第一游标的视角大小等于一预设值。[0028]在此请注意,在本实施例中,当使用者眼球的注视点被移动到与第一注视点不相同的一第二注视点时,头戴式显示装置并针对第二注视点与眼球间的第二视觉距离进行侦测。在当第二视觉距与的第一视觉距离不相同的条件下,可依据第二视觉距离针对所要设置的第二游标的尺寸大小进行调整。重点在于,调整后的第二游标,在设置在第二注视点的位置上时,眼球对第二游标的视角大小固定等于上述的预设值。[0029]由上述的说明可以得知,无论使用者的眼球注视点,落在显示画面上具有不同视觉距离的多个位置,头戴式显示装置在注视点所设置的游标,可眼球对所设置的游标的视角大小固定为相同的预设值,有效增加使用者视觉的舒适程度。[0030]仔细来说明,本发明实施例中,头戴式显示装置所设置的游标的尺寸大小,与眼球注视点所产生的视觉距离是正相关的。也就是说,当视觉距离增加时,头戴式显示装置所设置的游标的尺寸可以被增大,相对的,当视觉距离减低时,头戴式显示装置所设置的游标的尺寸可以被减小。

[0031]在本实施例中,游标的尺寸可以依据视角的预设值以及视觉距离,通过三角函数的方式来计算获得。当然,基于设定好的视角的预设值,多种不同视觉距离与多种不同游标尺寸间的对应关系,也可预先计算获得,并预先储存于一查找表中。头戴式显示装置可针对

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说 明 书

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查找表进行查找,并可快速的获得所要调整的游标的尺寸。[0032]请参照图2以及图3,图2以及图3绘示本发明实施例的眼球追踪游标的显示方法的实施方式的示意图。其中,在图2中,使用者的眼球EYE注视点落在显示画面210上的一物件OB1时,头戴式显示装置通过侦测注视点以及眼球EYE间的视觉距离,并依据视觉距离来调整游标CUR1的尺寸大小,并使游标CUR1被设置在眼球EYE的注视点上(物件OB1上)。其中,眼球EYE在游标CUR1上所形成的视角等于θ1。[0033]接着,在图3中,使用者的眼球EYE的注视点变更为落在有效物件OB2上,头戴式显示装置通过侦测注视点以及眼球EYE间的视觉距离,并依据视觉距离来调整游标CUR2的尺寸大小,并使游标CUR2被设置在眼球EYE此时的注视点上(物件OB1上)。值得注意的,眼球EYE在游标CUR2上所形成的视角等于θ2,其中,视角θ2等于视角θ1,并且,视角θ2、视角θ1可等于预先设定的预设值。[0034]值得注意的,基于眼球EYE与游标CUR1间的视觉距离小于眼球EYE与游标CUR2间的视觉距离,因此,游标CUR1的尺寸可小于游标CUR2的尺寸。[0035]由上述的说明可以知道,在本发明实施例中,当眼球EYE的注视点发生移动时,头戴式显示装置可依据注视点与眼球间的视觉距离,来动态调整所设置的游标CUR1、CUR2的尺寸大小,并使眼球EYE在游标CUR1、CUR2上形成相同大小的视角(等于预设值)。如此一来,使用者不会因被显示的游标和所注视的物件的视觉距离不相同,而产生视觉上不舒服的现象,提升视觉舒适度。[0036]附带一提的,在本实施例中,物件OB1以及OB2为具有边界的有效物件。游标CUR1、CUR2可直接分别被设置在物件OB1以及OB2上。[0037]请参照图4,图4绘示本发明实施例的眼球追踪游标的显示方法的流程图,适用于头戴式显示装置。步骤S410中,头戴式显示装置启动追踪游标功能。头戴式显示装置在步骤S420中侦测眼球产生的注视点,并在步骤S430将游标设置在注视点上。并且,步骤S440中,头戴式显示装置依据注视点与眼球间的视觉距离,来调整并设定游标的尺寸大小。[0038]步骤S450中,头戴式显示装置则判断追踪游标功能是否已结束,若判断结果为是,则结束此流程。相对的,若判断结果为非,则重新执行步骤S420。[0039]以下请参照图5以及图6,图5以及图6绘示本发明另一实施例的眼球追踪游标的显示方法的实施方式的示意图。其中,在图5中,使用者的眼球EYE的注视点先落于显示画面510中的物件OB1上,其中物件OB1为具有边界的有效物件。在此同时,头戴式显示装置可针对眼球EYE与注视点间的视觉距离D11进行侦测,并依据视觉距离D11设定游标CUR1的尺寸大小,并在物件OB1上设置游标CUR1。此外,头戴式显示装置并储存视觉距离D11以作为参考距离。

[0040]接着,使用者眼球EYE的注视方向发生改变,且使用者眼球EYE的注视方向上并不存在有效物件。也就是说,眼球EYE的注视点落在显示画面510中的无效物件上,在本实施例中,无效物件为显示画面510中不具边界的物件,例如天空、黑洞等物件。在此同时,头戴式显示装置可依据先前设定的参考距离(等于视觉距离D11),以在眼球EYE的注视方向上,进行游标CUR1’的设置动作。在本实施例中,游标CUR1’与眼球EYE间的视觉距离D12等于游标CUR1与眼球EYE间的视觉距离D11。并且,游标CUR1’与游标CUR1的尺寸大小实质上是相同的。

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说 明 书

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在图6中,使用者的眼球EYE的注视点先落于显示画面510中的物件OB2上,头戴式

显示器侦测眼球EYE与注视点间的视觉距离D21,并在物件OB2上对应眼球EYE的注视点的位置设置游标CUR2。其中,游标CUR2的尺寸大小是依据视觉距离D21来进行设定。在本实施例中,基于使眼球EYE在游标CUR2上的视角固定为预设值,与图5的实施例相比较,在视觉距离D21大于视觉距离D11的前提下,游标CUR2的尺寸可大于游标CUR1的尺寸。此外,头戴式显示装置并储存视觉距离D21以作为参考距离。[0042]接着,使用者眼球EYE的注视方向发生改变,且使用者眼球EYE的注视方向上并不存在有效物件。也就是说,眼球EYE的注视点落在显示画面510中的无效物件上。在此同时,头戴式显示装置可依据先前设定的参考距离(等于视觉距离D21),以在眼球EYE的注视方向上,进行游标CUR2’的设置动作。在本实施例中,游标CUR2’与眼球EYE间的视觉距离D22等于游标CUR2与眼球EYE间的视觉距离D21。并且,游标CUR2’与游标CUR2的尺寸大小实质上是相同的。

[0043]请参照图7,图7绘示本发明另一实施例的眼球追踪游标的显示方法的流程图。在步骤S710中,头戴式显示装置启动追踪游标功能。在步骤S720中,头戴式显示装置可先设定一参考距离。接着,步骤S730中,头戴式显示装置针对眼球注视点有无落于有效物件上进行判断,在当眼球注视点落于有效物件上时,执行步骤S740。在步骤S740中,头戴式显示装置侦测注视点与眼球间的视觉距离,并依据视觉距离来在注视点上设置游标,接着,在步骤S750中记录所侦测到的视觉距离以作为参考距离。[0044]回复到步骤S730,当眼球注视点变更为不落于有效物件上时,头戴式显示装置可执行步骤S770,并依据眼球的注视方向以及此时设定的参考距离来设置游标。[0045]此外,在步骤S780判断出追踪游标功能被结束时,此流程被结束。相对的,若步骤S780判断出追踪游标功能未被结束时,则重新执行步骤S730。[0046]以下请参照图8,图8绘示本发明实施例的头戴式显示装置的示意图。头戴式显示装置800包括显示器810以及控制器820。控制器820耦接至显示器810,并通过侦测使用者眼球EYE的眼动状态来获知眼球EYE的注视点。在追踪游标功能被启动后,控制器820并可依据前述如图1、4及图7的方法流程,来使显示器810在显示画面中进行游标的设置动作。值得一提的,显示器810在显示画面上设置的游标,对于眼球EYE所产生的视角实质上都等于预设值。通过固定的视角,使用者在进行游标的追踪以及观察时,可有效提高视觉的舒适度。[0047]在本发明实施例中,控制器820可以为具运算能力的处理器。或者,控制器820可以是通过硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL)或是其他任意本领域具通常知识者所熟知的数字电路的设计方式来进行设计,并通过现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、复杂可编程逻辑装置(Complex Programmable Logic Device,CPLD)或是特殊应用集成电路(Application-specific Integrated Circuit,ASIC)的方式来实现的硬件电路。此外,控制器820可利用本领域具通常知识者所熟知的眼球追踪技术来进行眼球EYE注视点、注视方向的侦测动作,并据以进行视觉距离的侦测动作,没有特定的限制。[0048]综上所述,本发明通过侦测眼球与游标间的视觉距离,并依据视觉距离来设定及调整游标尺寸的大小。并通过调整游标尺寸的大小,来使游标对于眼球的视角,可以为固定的预设值。在视角不会因视觉距离长短而发生改变的前提下,使用者的视觉舒适度可以有

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效的被提升。

[0049]虽然结合以上实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

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图3

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图7

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