TWI450575B - 三維立體顯示裝置及三維立體觀賞眼鏡 - Google Patents

Description

三維立體顯示裝置及三維立體觀賞眼鏡

本發明是有關於一種三維立體顯示裝置及三維立體觀賞眼鏡，且特別是有關於一種可用以隱藏部分或全部原始畫面的三維立體顯示裝置及三維立體觀賞眼鏡。

隨著科技的日益進步，三維立體影像是繼高畫質(high definition，HD)影像後的最新發展趨勢。隨著三維立體顯示相關產業快速地崛起，未來三維立體影片與三維立體顯示器將可能普及到每個人的家中，甚至手機或遊戲機的顯示螢幕也可以用三維立體的方式來呈現。

三維立體影像包含分別提供給人類左眼及右眼觀賞的影像，此左右眼影像在兩眼視網膜上呈現時會具有一定視差(parallax)，而在被傳導到大腦皮質後，即會由大腦皮質中樞將其融合成具有層次和景深的單一物像，進而令人類產生立體感。

但由於健康因素的考量，一般建議使用者觀賞三維立體影像的觀看時間大約為二小時，若使用者不觀看三維立體影像或者不適應三維立體影像的顯示，則三維立體顯示相關設備將缺少獨特性

有鑑於此，本發明提供一種三維立體顯示裝置，藉由更改左右眼畫面的呈現方式，可讓使用者在一般二維影像的顯示設定下，增加三維立體顯示裝置的使用情境。

本發明提供一種三維立體觀賞眼鏡，藉由左右眼鏡片的偏光方向，可隱藏部分或全部三維立體顯示裝置所顯示的影像。

本發明提出一種三維立體顯示裝置，包括一處理器以及一顯示器。其中處理器依據原始畫面而產生編碼畫面。顯示器耦接處理器，交錯顯示原始畫面與編碼畫面以隱藏部分或全部的原始畫面。

在本發明之一實施例中，上述之編碼畫面包括一預設圖案。

在本發明之一實施例中，上述之預設圖案包括馬賽克圖案或棋盤格圖案。

在本發明之一實施例中，上述之預設圖案的大小和位置對應於原始畫面的指定區域。

在本發明之一實施例中，上述之編碼畫面的一個或多個像素是原始畫面的對應像素的互補色。

在本發明之一實施例中，上述之顯示器依照空間位置交錯顯示原始畫面與編碼畫面，而且原始畫面的偏光方向和編碼畫面的偏光方向係為正交。

在本發明之一實施例中，上述之顯示器使用奇數掃描線顯示原始畫面，並使用偶數掃描線顯示編碼畫面。

在本發明之一實施例中，上述之顯示器使用偶數掃描線顯示原始畫面，並使用奇數掃描線顯示編碼畫面。

在本發明之一實施例中，上述之顯示器依照時間順序交錯顯示原始畫面與編碼畫面，而且原始畫面的偏光方向和編碼畫面的偏光方向相同。

在本發明之一實施例中，上述之三維立體顯示裝置更包括一發射器。發射器耦接處理器，發射第一同步信號與第二同步信號，其中第一同步信號與第二同步信號在顯示器顯示原始畫面時皆為致能狀態，在顯示器顯示編碼畫面時皆為禁能狀態。

本發明亦提出一種三維立體觀賞眼鏡，用於觀賞三維立體顯示裝置的顯示畫面，包括一第一鏡片以及一第二鏡片。其中三維立體顯示裝置交錯顯示原始畫面與編碼畫面，第一鏡片與第二鏡片的偏光方向皆與原始畫面的偏光方向相同，而且第一鏡片與第二鏡片的偏光方向皆正交於編碼畫面的偏光方向。

在本發明之一實施例中，上述之三維立體觀賞眼鏡更包括一接收器，用以接收第一同步信號與第二同步信號。其中第一鏡片的偏光方向在第一同步信號為致能狀態時與三維立體顯示裝置的顯示畫面相同，在第一同步信號為禁能狀態時與三維立體顯示裝置的顯示畫面的偏光方向正交。第二鏡片的偏光方向在該第二同步信號為致能狀態時與該三維立體顯示裝置的顯示畫面相同，在第二同步信號為禁能狀態時與該三維立體顯示裝置的顯示畫面的偏光方向正交。

基於上述，本發明所提供之三維立體顯示裝置與三維立體觀賞眼鏡，可讓使用者除了觀賞三維立體影像之外，在一般二維影像的顯示設定下，增加三維立體顯示裝置的使用情境，藉此提高三維立體顯示相關設備的獨特性與其價值。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例所繪示之三維立體顯示裝置的方塊圖。請參照圖1，三維立體顯示裝置100可為具有線偏振光的三維立體電視、三維投影機如添加偏光片的有機發光二極體(Organic Light Emitter Diode，OLED)投影機或數位光學處理(Digital Light Processing，DLP)投影機等。三維立體顯示裝置100包括處理器110以及顯示器120。其功能分述如下：處理器110可由軟體、硬體或其組合實作而得，在此不加以限制。軟體例如是應用軟體、驅動程式或程式碼指令等。硬體例如是中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)等。處理器110可依據一原始畫面而產生一編碼畫面。在一實施例中，編碼畫面包括馬賽克圖案或棋盤格圖案等預設圖案，其中，預設圖案的大小和位置對應於原始畫面的指定區域，此指定區域可為處理器110預先所設定。在另一實施例中，編碼畫面的部分或全部像素可為原始畫面中對應像素的互補色。

顯示器120例如是液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)、發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)顯示器、場發射顯示器(Field Emission Display，FED)或其他種類的顯示器或顯示屏幕等。舉例來說，當三維立體顯示裝置100為三維立體液晶電視時，顯示器120則為液晶顯示器，而當三維立體顯示裝置100為三維投影機時，顯示器120則為三維投影機所投影之顯示屏幕。

顯示器120耦接至處理器110，用以交錯顯示處理器110所產生的原始畫面與編碼畫面以隱藏部分或全部的原始畫面。其中，顯示器120可利用空間位置交錯顯示原始畫面與編碼畫面，或者依照時間順序交錯顯示原始畫面與編碼畫面。

如圖2所示，圖2繪示為一種依照空間位置交錯顯示畫面之示意圖。請同時參照圖1與圖2，一般而言，顯示器120會將顯示畫面切割成左眼畫面L1與右眼畫面R1，分別經過設計後而讓左眼畫面L1經由觀賞者的左眼接收，右眼畫面R1經由觀賞者的右眼接收，使得具有一定視差的左、右眼畫面透過觀賞者的大腦融合而產生立體感。在本實施例中，顯示器120可使用奇數掃描線顯示原始畫面，並使用偶數掃描線顯示編碼畫面，也就是讓原始畫面經由觀賞者的右眼接收，編碼畫面經由觀賞者的左眼接收；反之，顯示器120也可使用偶數掃描線顯示原始畫面，並使用奇數掃描線顯示編碼畫面，意即，原始畫面經由觀賞者的左眼接收，編碼畫面經由觀賞者的右眼接收。上述兩種方法皆可行，可由使用者自行選定。在此需注意的是，若三維立體顯示裝置100採用空間位置交錯顯示，則顯示器120所顯示的原始畫面的偏光方向和編碼畫面的偏光方向為正交。

圖3繪示為一種依照時間順序交錯顯示畫面之示意圖。請同時參照圖1與圖3，顯示器120在第一時序T1顯示讓觀賞者左眼接收的左眼畫面L1，第二時序T2顯示讓觀賞者右眼接收的右眼畫面R1，第三時序T3顯示讓觀賞者左眼接收的左眼畫面L2，第四時序T4顯示讓觀賞者右眼接收的右眼畫面R2，依此類推。在本實施例中，顯示器120可將原始畫面置於左眼畫面，將編碼畫面置於右眼畫面；反之，顯示器120可將原始畫面置於右眼畫面，將編碼畫面置於左眼畫面，可由使用者自行選定。若三維立體顯示裝置100採用時間順序交錯顯示，則顯示器120所顯示的原始畫面的偏光方向和編碼畫面的偏光方向相同。

以下將舉不同的實施例用以說明顯示器120交錯顯示原始畫面與編碼畫面如何隱藏部分或全部的原始畫面。圖4至圖5是依照本發明一實施例所繪示之原始畫面、編碼畫面與加密畫面的示意圖。首先請同時參照圖1與圖4，圖4(a)為顯示器120所產生的原始畫面，在本實施例中，將原始畫面作為適於觀賞者左眼接收的左眼畫面L1。圖4(b)為顯示器120所產生的編碼畫面，在本實施例中，此編碼畫面為預設之棋盤格圖案，棋盤格圖案的大小與原始畫面的大小相同，並將此編碼畫面作為適於觀賞者右眼接收的右眼畫面R1。當人眼接收到的左眼畫面L1與右眼畫面R1的差異過大時，經由觀賞者大腦混合左眼畫面L1與右眼畫面R1的結果，人眼會觀賞到特殊的混淆畫面，如圖4(c)所示，此混淆畫面與原始畫面完全不同，觀賞者無法得知原始畫面為何，據此達到加密的效果。

同理參照圖1與圖5，圖5(a)為顯示器120所產生的原始畫面，作為人眼接收的左眼畫面L1。圖5(b)為顯示器120所產生的編碼畫面，此編碼畫面的圖案部分與原始畫面相同，其中一部份區域510為棋盤格圖案，棋盤格圖案之大小僅為對應原始畫面的一部份區域，將此編碼畫面作為人眼接收的右眼畫面R1。據此，人眼所觀賞到的特殊混淆畫面如圖5(c)所示，人眼在區域520無法得知原始畫面為何，達到對畫面中的特定區域產生加密的效果

上述之三維立體顯示裝置藉由交錯顯示原始影像與編碼影像藉以隱藏部分或全部的原始畫面，進而達到加密的效果。但若要解開加密所產生的混淆畫面，則需配戴三維立體觀賞眼鏡，因此，本發明亦提供相對應的三維立體觀賞眼鏡，用以產生解密效果讓使用者能觀賞到完整的原始畫面。以下另舉一實施例做詳細說明。

圖6是依照本發明另一實施例所繪示之三維立體顯示裝置的方塊圖。請參照圖6，三維立體顯示裝置600包括處理器610、顯示器620以及發射器630。其中處理器610與顯示器620與圖1所示之處理器110與顯示器120具有相同或相似的功能，故在此不再贅述。發射器630耦接處理器610，用以發射第一同步信號與第二同步信號，其中第一同步信號與第二同步信號在顯示器620顯示原始畫面時皆為致能狀態，在顯示器620顯示編碼畫面時皆為禁能狀態。

圖7是依照本發明另一實施例所繪示之三維立體觀賞眼鏡的示意圖。請參照圖7，三維立體觀賞眼鏡700例如是偏光眼鏡(polarized glasses)或快門眼鏡(shutter glasses)等。習知之偏光眼鏡或是快門眼鏡，其工作原理皆是利用左眼鏡片與右眼鏡片偏光方向的選擇，讓左右眼鏡片分別接收不同的左右眼畫面，以形成立體視覺。於本實施例中，若三維立體觀賞眼鏡700為快門眼鏡，則對快門眼鏡的左右鏡片依據同步信號循序施加電壓，以直接遮擋三維立體顯示裝置600所顯示的編碼畫面，僅接收三維立體顯示裝置600所顯示的原始畫面。若三維立體觀賞眼鏡700為偏光眼鏡，則偏光眼鏡的左右眼鏡片之偏光方向皆與原始畫面所顯示的偏光方向相同。

三維立體觀賞眼鏡700包括第一鏡片710以及第二鏡片720。其中，三維立體顯示裝置600(參照圖6)交錯顯示原始畫面與編碼畫面，第一鏡片710與第二鏡片720的偏光方向皆與原始畫面的偏光方向相同，而且第一鏡片710與第二鏡片720的偏光方向皆正交於編碼畫面的偏光方向。

圖8是依照本發明另一實施例所繪示之第一與第二同步信號的示意圖。在此實施例中，三維立體顯示裝置600依照時間順序交錯顯示原始畫面與編碼畫面，而且三維立體觀賞眼鏡700是快門眼鏡。以下請同時參照圖6、圖7與圖8，第一列810代表顯示器620交錯顯示原始畫面L1~L60與編碼畫面R1~R60的時間順序，第二列820代表發射器630所發射的第一同步信號，第三列830則代表發射器630所發射的第二同步信號。三維立體觀賞眼鏡700更包括接收器(未繪示)用以接收發射器630所發射的第一同步信號與第二同步信號。第一鏡片710的偏光方向在第一同步信號為致能狀態(例如可為高電位)時與三維立體顯示裝置600的顯示畫面相同，在第一同步信號為禁能狀態(例如可為低電位)時與三維立體顯示裝置600的顯示畫面的偏光方向正交。第二鏡片720的偏光方向在該第二同步信號為致能狀態時與該三維立體顯示裝置600的顯示畫面相同，在第二同步信號為禁能狀態時與該三維立體顯示裝置600的顯示畫面的偏光方向正交。

上述三維立體觀賞眼鏡所接收之第一同步信號與第二同步信號與習知觀賞立體影像的同步信號不同。如上所述，第一同步信號與第二同步信號在顯示器620顯示原始畫面時皆為致能狀態，在顯示器620顯示編碼畫面時皆為禁能狀態。因此，在本實施例中，藉由上述偏光方向的選擇以及同步信號的應用，配戴三維立體觀賞眼鏡的使用者僅會觀賞到原始畫面L1~L60，而不會接收到編碼畫面R1~R60，原始畫面L1~L60與編碼畫面R1~R60既無法經由使用者的大腦混合，也就不會觀賞到特殊的加密畫面，據此達到解密的功效。

在另一實施例中，若顯示器620採用空間位置交錯顯示原始畫面與編碼畫面(如圖2所示)，則顯示器620所顯示的原始畫面與編碼畫面之偏光方向為正交。三維立體觀賞眼鏡700在此實施例中是偏光眼鏡，其第一鏡片710與第二鏡片720的偏光方向皆與原始畫面的偏光方向相同，而且第一鏡片710與第二鏡片720的偏光方向皆與編碼畫面的偏光方向正交。因此，三維立體觀賞眼鏡700遮擋顯示器620所顯示的編碼畫面，僅接收原始畫面。

上述之三維立體顯示裝置與觀賞眼鏡，藉由特殊的顯示與接收方式，讓未配戴三維立體觀賞眼鏡的使用者觀賞到的畫面是經過設計後的加密畫面，而讓配戴三維立體觀賞眼鏡的使用者能正確觀賞到顯示裝置所顯示的原始畫面。除了此種加解密機制的應用之外，本發明之三維立體顯示裝置與觀賞眼鏡亦可應用於擴增實境(Augmented Reality，AR)，擴增實境是以虛擬實境(Virtual Reality，VR)為出發的新互動技術。透過虛擬實境設備，我們可以將實際上並不存在現場的物件或景象，投影在指定的真實空間。使用者便可藉由擴增實境系統，進行資訊展示或取得。在擴增實境的應用中，上述原始畫面是包含擴增實境的畫面，上述編碼畫面是用來遮蔽或隱藏擴增實境的額外資訊，原始畫面和編碼畫面可經由未配戴觀賞眼鏡的使用者大腦合成不包含擴增實境的一般畫面。

詳細而言，本發明之三維立體顯示裝置可顯示一般畫面提供給未配戴三維立體觀賞眼鏡的使用者觀看，而對於配戴三維立體觀賞眼鏡的使用者來說，接收到的原始畫面包括一般畫面加上擴增實境的額外資訊，此額外的資訊對於未配戴眼鏡的使用者來說是看不到的。舉例而言，配戴眼鏡的使用者與未配戴眼鏡的使用者可能看到同樣的物件，但呈現的顏色可能不同；或是配戴眼鏡的使用者除了看到與未配戴眼鏡的使用者相同的物件之外，更增加了文字訊息或其他圖案等等。只要將欲提供給配戴觀賞眼鏡的使用者看到的原始畫面呈現於顯示器的左眼畫面或右眼畫面其中之一，如同前述實施例所述，配合三維立體顯示裝置與三維立體觀賞眼鏡偏光方向的選擇即可達成。

假設原始畫面呈現於左眼畫面，則顯示器所呈現的右眼畫面即為依據原始畫面所產生的編碼畫面，此編碼畫面可利用疊加型的色彩系統例如RGB系統來設計，用以隱藏或互補原始畫面。舉例而言，若未配戴眼鏡的使用者所看到的一般畫面為白色，欲使配戴眼鏡的使用者所看到的原始畫面(顯示器所呈現的左眼畫面)為紅色，則編碼畫面(顯示器所呈現的右眼畫面)便可設計為紅色的互補色青色(cyan)。因此，編碼畫面的部分或全部像素可由一般畫面的對應像素的RGB成分與原始畫面的對應像素的RGB成分相減所得，以隱藏原始畫面的額外資訊。

綜上所述，本發明所提供之三維立體顯示裝置與三維立體觀賞眼鏡，可讓使用者除了觀賞三維立體影像之外，在一般二維影像的顯示設定下，增加三維立體顯示裝置的使用情境，例如隱藏部分或全部三維立體顯示裝置所顯示的影像以達到加解密的防窺機制，更可使用於擴增實境的相關應用，據此，提高三維立體顯示相關設備的獨特性與其價值。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100、600．．．三維立體顯示裝置

110、610．．．處理器

120、620．．．顯示器

510、520．．．區域

630．．．發射器

700．．．三維立體觀賞眼鏡

710．．．第一鏡片

720．．．第二鏡片

L1~L60．．．左眼畫面

R1~R60．．．右眼畫面

810~830．．．第一列~第三列

圖1是依照本發明一實施例所繪示之三維立體顯示裝置的方塊圖。

圖2繪示為一種依照空間位置交錯顯示畫面之示意圖。

圖3繪示為一種依照時間順序交錯顯示畫面之示意圖。

圖4至圖5是依照本發明一實施例所繪示之原始畫面、編碼畫面與加密畫面的示意圖，(a)原始畫面，(b)編碼畫面，(c)加密畫面。

圖6是依照本發明另一實施例所繪示之三維立體顯示裝置的方塊圖。

圖7是依照本發明另一實施例所繪示之三維立體觀賞眼鏡的示意圖。

圖8是依照本發明另一實施例所繪示之第一與第二同步信號的示意圖。

100．．．三維立體顯示裝置

110．．．處理器

120．．．顯示器

Claims (14)

1. 一種三維立體顯示裝置，包括：一處理器，依據一原始畫面產生一編碼畫面；以及一顯示器，耦接該處理器，交錯顯示該原始畫面與該編碼畫面以隱藏部分或全部的該原始畫面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之三維立體顯示裝置，其中該編碼畫面包括一預設圖案。
3. 如申請專利範圍第2項所述之三維立體顯示裝置，其中該預設圖案包括馬賽克圖案或棋盤格圖案。
4. 如申請專利範圍第2項所述之三維立體顯示裝置，其中該預設圖案的大小和位置對應於該原始畫面的一指定區域。
5. 如申請專利範圍第1項所述之三維立體顯示裝置，其中該編碼畫面的至少一像素是該原始畫面的對應像素的互補色。
6. 如申請專利範圍第1項所述之三維立體顯示裝置，其中該顯示器依照空間位置交錯顯示該原始畫面與該編碼畫面，而且該原始畫面的偏光方向和該編碼畫面的偏光方向為正交。
7. 如申請專利範圍第6項所述之三維立體顯示裝置，其中該顯示器使用奇數掃描線顯示該原始畫面，並使用偶數掃描線顯示該編碼畫面。
8. 如申請專利範圍第6項所述之三維立體顯示裝置，其中該顯示器使用偶數掃描線顯示該原始畫面，並使用奇數掃描線顯示該編碼畫面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之三維立體顯示裝置，其中該顯示器依照時間順序交錯顯示該原始畫面與該編碼畫面，而且該原始畫面的偏光方向和該編碼畫面的偏光方向相同。
10. 如申請專利範圍第9項所述之三維立體顯示裝置，更包括：一發射器，耦接該處理器，發射一第一同步信號與一第二同步信號，其中該第一同步信號與該第二同步信號在該顯示器顯示該原始畫面時皆為致能狀態，在該顯示器顯示該編碼畫面時皆為禁能狀態。
11. 一種三維立體觀賞眼鏡，用於觀賞一三維立體顯示裝置的顯示畫面，包括：一第一鏡片；以及一第二鏡片，其中該三維立體顯示裝置交錯顯示一原始畫面與一編碼畫面，該第一鏡片與該第二鏡片的偏光方向皆與該原始畫面的偏光方向相同，而且該第一鏡片與該第二鏡片的偏光方向皆正交於該編碼畫面的偏光方向。
12. 如申請專利範圍第11項所述之三維立體觀賞眼鏡，其中該三維立體顯示裝置依照空間位置交錯顯示該原始畫面與該編碼畫面，而且該原始畫面的偏光方向和該編碼畫面的偏光方向為正交。
13. 如申請專利範圍第11項所述之三維立體觀賞眼鏡，其中該三維立體顯示裝置依照時間順序交錯顯示該原始畫面與該編碼畫面，而且該原始畫面的偏光方向和該編碼畫面的偏光方向相同。
14. 如申請專利範圍第13項所述之三維立體觀賞眼鏡，其中該三維立體顯示裝置發射一第一同步信號與一第二同步信號；該第一同步信號與該第二同步信號在該顯示器顯示該原始畫面時皆為致能狀態，在該顯示器顯示該編碼畫面時皆為禁能狀態；該三維立體觀賞眼鏡更包括一接收器以接收該第一同步信號與該第二同步信號；該第一鏡片的偏光方向在該第一同步信號為致能狀態時與該三維立體顯示裝置的顯示畫面相同，在該第一同步信號為禁能狀態時與該三維立體顯示裝置的顯示畫面的偏光方向正交；該第二鏡片的偏光方向在該第二同步信號為致能狀態時與該三維立體顯示裝置的顯示畫面相同，在該第二同步信號為禁能狀態時與該三維立體顯示裝置的顯示畫面的偏光方向正交。