專利名稱：用于調整顯示方向的系統(tǒng)、裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及視頻顯示，尤其涉及調整視頻顯示方向，以獲得舒適或方便的觀 看效果。
背景技術：
隨著數字媒體日益普及，人們花越來越多的時間在個人計算機、數字媒體裝置或 具有視頻顯示器的其他電子裝置上上網、觀看數字媒體節(jié)目、閱讀文章、玩視頻游戲等。一 般而言，當顯示面板平行于觀看者的臉部且與水平面對應的基準線平行于將觀看者的兩個 瞳孔相連的那條線時，能夠獲得更為舒適的觀看效果。觀看顯示屏時，觀看者的兩個瞳孔一 般在同一水平面上，即將兩個瞳孔相連的線一般是水平的。為了適應觀看者這種正常的、最 常見的姿勢，放在水平桌面上的個人計算機的顯示面板的上側和下側大體上是水平的。文 檔的顯示一般是沿豎直方向的，因此文檔中的各行文字都平行于顯示面板的上側。使用個人計算機時，觀看者有時會偏離正常的姿勢。例如，觀看者可能會向一側傾 斜頭部，以便可以伸手拿到某樣東西，或者獲得一個更舒適或更休閑的姿勢。當觀看者傾斜 頭部時，他將成一定角度觀看顯示屏。市場上有的顯示器使觀看者可以使用鍵或用戶界面 將顯示屏上的文件旋轉到與觀看者的眼睛水平線平行的方向。旋轉文檔要求觀看者有意識 地調整顯示屏上的文檔，這是不方便的，因為觀看者可能經常會潛意識地傾斜其頭部，并保 持這個傾斜的姿勢持續(xù)一段不確定的時間，然后才將其頭部重新調整到另一個位置。而且， 難以精確地旋轉文檔。觀看者可能將顯示屏上的文檔旋轉過頭，或旋轉不到位，從而影響觀 看的舒適度。因此，最好是具有一種帶視頻顯示器的電子裝置，以及一種用于調整顯示以獲得 觀看舒適度的方法。理想的情況是，這種方法能夠隨著觀看者的移動而自動調整顯示，同 樣，理想的情況是能夠非常精確地調整顯示。如果視頻顯示的調整既方便又經濟高效則更佳。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是解決現有的內容顯示界面不能適應不同的觀看角度而進行調整 的問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種電子裝置(10)，其包括顯示面板(30)；設 置于該顯示面板(30)附近的圖像模塊(11)，該圖像模塊(11)用于捕獲觀看該顯示面板 (30)的觀看者的兩個瞳孔的圖像；耦合至圖像模塊(11)的眼睛水平線跟蹤模塊(22)，該眼 睛水平線跟蹤模塊(22)用于計算將觀看者的兩個瞳孔相連的眼睛水平線的方向并生成數 字跟蹤信號；及顯示調整模塊(24)，該顯示調整模塊(24)從該眼睛水平線跟蹤模塊(22) 接收數字跟蹤信號，并用于響應該數字跟蹤信號而生成用于調整該顯示面板(30)的顯示 的命令。本發(fā)明還提供一種用于調整顯示方向的方法，其包括捕獲觀看顯示的觀看者的
4兩個瞳孔的圖像；計算將兩個瞳孔相連的眼睛水平線的方向；及響應該眼睛水平線的方向 而調整顯示方向。本發(fā)明借助傳感器大大提高了用戶通過電子設備閱讀的舒適程度，這樣用戶長時 間閱讀不易感到疲勞。
圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的具有視頻顯示調整功能的電子裝置的功能結 構圖。圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的顯示調整系統(tǒng)的功能結構圖。圖3是根據本發(fā)明的一個實施例的具有眼睛水平線檢測單元的顯示面板的示意 圖。圖4是根據本發(fā)明的一個實施例的顯示調整流程的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的各種實施例將參照附圖進行說明。整份附圖中，具有類似結構或功能的 元件將用相同的元件符號表示。應注意，附圖只是為了便于說明本發(fā)明的各個實施例，并不 是要對本發(fā)明進行詳盡的描述，也不是要限制本發(fā)明的范圍。而且，附圖不一定按實際比例 繪制。圖1是根據本發(fā)明的一個實施例說明具有視頻顯示調整功能的電子裝置10的功 能結構圖。應注意，圖1僅顯示了裝置10中的部分元件，這些元件是根據本發(fā)明的一個優(yōu) 選實施例的裝置10的結構和操作所必要的。舉例而言，電子裝置10可以是桌面型個人計 算機、筆記本電腦、個人數字助理(PDA)、手機、以及數字媒體裝置等。裝置10包括數字信號處理單元(DSP) 12、數據存儲單元14、內存單元16以及顯 示元件或單元18。數據存儲單元14、內存單元16以及顯示單元18通過信號傳輸總線與 DSP 12耦合。根據本發(fā)明，DSP 12可以包括微處理器(μΡ)、微控制器(yC)、中央處理 器(CPU)。數據存儲單元14可以包括一個或多個非易失性存儲單元，例如磁硬盤、光學存 儲盤、只讀存儲器(ROM)、閃存、鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)、磁阻隨機存取存儲器(MRAM) 等。內存單元16可以包括高速緩沖存儲單元或易失性存儲單元，例如，動態(tài)隨機存取存儲 器(DRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、零電容隨機存取存儲器(Z-RAM)、雙晶體管隨機存 取存儲器(TTRAM)等。顯示單元18可以包括各種視頻顯示器和/或顯示面板，例如，液晶 顯示器(IXD)、陰極射線管顯示器(CRT)、場致發(fā)光顯示器(ELD)、發(fā)光二極管顯示器(LED) 等。根據本發(fā)明，裝置10可以包括圖1中未示出的其它元件。例如，裝置10還可以包括數 據輸入系統(tǒng)、用戶界面、音頻系統(tǒng)、無線電、全球定位系統(tǒng)(GPS)等。電子裝置10還包括圖像模塊11。根據一個優(yōu)選實施例，圖像模塊11包括圖像傳 感器15以及與其耦合的信號編碼器17。圖像傳感器15包括一個光電感光器陣列，例如，電 荷耦合裝置(CCD)傳感器、互補金氧半導體(CMOS)傳感器等，以響應光圖像而生成電信號。 數字信號編碼器17也與DSP 12耦合。數字信號編碼器17將來自圖像傳感器15的電信號 編碼成數據包并將這些數據包傳輸到DSP 12。在操作中，DSP 12處理用戶命令和數據輸入，并產生數據存儲單元14、內存單元
516和顯示單元18的操作碼。例如，當用戶希望查看文件時，用戶可以使用鍵盤或鍵區(qū)(圖 1中未示出)輸入文件名或點擊文件圖標。響應用戶輸入，DSP 12在數據存儲單元14中搜 索對應的文件。在找到文件后，DSP 12將該文件的至少一部分存儲在內存單元16中。響 應用戶指令，DSP 12選擇內存單元16中的部分數據并將這些數據顯示于顯示單元18上。圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的顯示調整系統(tǒng)20的功能結構圖。舉例而言，顯 示調整系統(tǒng)20可實施在如上所述并如圖1所示的電子裝置10上。除了圖像模塊11之外， 顯示調整系統(tǒng)20包括眼睛水平線跟蹤模塊22和顯示調整或旋轉模塊24。根據本發(fā)明的一 個實施例，眼睛水平線跟蹤模塊22和顯示旋轉模塊24在一個或多個集成電路芯片中實施。 在該實施例中，圖像模塊11通過眼睛水平線跟蹤模塊22和顯示調整模塊24與DSP 12 (如 圖1所示)耦合。根據一個替代實施例，眼睛水平線跟蹤模塊22和顯示旋轉模塊24通過 只讀存儲器中的固件實施。根據另一個替代實施例，眼睛水平線跟蹤模塊22和顯示旋轉模 塊24通過存儲于圖1所示的數據存儲單元14中的軟件來實施。圖3是根據本發(fā)明的一個實施例的顯示面板30的正視圖的示意圖。舉例而言，顯 示面板30是圖1所示的電子裝置10的顯示單元18中的液晶顯示面板。根據本發(fā)明的一 個實施例，將圖像模塊11中的圖像傳感器15安裝于顯示面板30上。圖3顯示了安裝于顯 示面板30的上側中間的圖像傳感器15。但是，該范例并不是要限制本發(fā)明的范圍。根據本 發(fā)明，圖像傳感器15可以設置于顯示面板30的底部、側面或角落上。而且，圖像傳感器15 不限于安裝在顯示面板30上。圖像傳感器可以與顯示面板30分開設置。例如，圖象傳感 器15可以放在桌面上并通過有線連接(例如通用串行總線(USB))或無線連接(例如，符 合藍牙協議的無線連接)與裝置10耦合。在正常模式下，文件32沿豎直方向顯示于顯示面板30上，因此文件32中的基準 線(例如一行文字)大體上與顯示面板30的上側平行。圖像模塊11中的圖像傳感器15在 啟動時捕獲觀看者的臉部的圖像。信號編碼器17對圖像傳感器15所生成的圖像信號進行 編碼并將經編碼的數字信號傳輸到眼睛水平線跟蹤模塊22。眼睛水平線跟蹤模塊22處理 經編碼的數字信號，以識別觀看者的瞳孔，并計算將瞳孔相連的線(可以稱為眼睛水平線) 的方向。根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，眼睛水平線跟蹤模塊22計算眼睛水平線與水平方 向之間的角度，并生成數字跟蹤信號以指示眼睛水平線的方向。當觀看者傾斜其頭部時，眼 睛水平線相對于水平方向成一角度傾斜。顯示調整模塊24處理來自眼睛水平線跟蹤模塊 22的數字跟蹤信號并相應調整文件32的方向。例如，響應觀看者向右傾斜其頭部且眼睛水 平線跟蹤模塊22檢測到眼睛水平線與水平面之間成五度(5° )角，顯示調整模塊24產生 旋轉命令，以將文件32的顯示向右旋轉5°角，如圖3中的元件33所示。圖4是根據本發(fā)明的一個實施例的顯示調整流程100的流程圖。舉例而言，顯示 調整流程100可以在圖1所示的電子裝置10中實施。但是，該范例并非要限制本發(fā)明的范 圍。根據本發(fā)明，流程100可以在具有顯示調整或旋轉系統(tǒng)(例如圖2所示的顯示調整系 統(tǒng)20)的其它裝置中實施。根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，流程100跟蹤觀看者的眼睛水 平線并調整顯示方向，以使顯示的基準線大體與觀看者的眼睛水平線平行。顯示調整流程100首先在步驟102中將文檔或文件顯示于顯示面板上，例如以上 參照圖1和3所述的電子裝置10中的顯示面板30。最初，顯示的基準線(例如文本文件的 一行文字)大體與顯示面板的基準線(例如上側)平行。
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在步驟104中，流程100捕獲觀看者的臉部(包括眼睛)的圖像。根據本發(fā)明的 一個優(yōu)選實施例，步驟104通過一個光電感光器陣列來捕獲圖像。該光電感光器陣列響應 光圖像而生成電信號。信號編碼器將來自傳感器陣列的電信號編碼成描述圖像的數據包。 根據本發(fā)明的一個實施例，步驟104以預定的速度(例如介于每隔50毫秒一次到每隔2秒 一次之間的速度)重復捕獲觀看者的臉部的圖像。根據一個優(yōu)選實施例，捕獲圖像的速度 是可以調整的。在步驟106中，流程100處理數據包，以計算將觀看者的瞳孔相連的眼睛水平線的 方向。根據一個優(yōu)選實施例，步驟106處理數據包，以跟蹤集成電路芯片中的眼睛水平線。 根據另一個優(yōu)選實施例，步驟106通過數字信號處理單元(例如圖1所示的電子裝置10中 的DSP 12)中實施的軟件程序來跟蹤眼睛水平線。根據另一個優(yōu)選實施例，步驟106通過 嵌入的固件來跟蹤眼睛水平線。根據本發(fā)明的一個實施例，步驟106計算眼睛水平線與水 平方向之間的角度。根據本發(fā)明的另一個實施例，步驟106跟蹤眼睛水平線的方向的變化。在步驟109中，流程100檢查眼睛水平線的方向是否有任何變化。如果沒有顯著變 化，流程100回到步驟104，以捕獲觀看者的臉部的下一個圖像。如果眼睛水平線方向的變 化超過了預定的臨界值，則流程100進行到下一個步驟112。根據本發(fā)明，臨界值可以取任 何值，例如1°、2°、3°、4°、5°等。根據一個優(yōu)選實施例，可以將臨界值設為不同的值，以 適應不同的觀看習慣或觀看者的偏好。根據一個優(yōu)選實施例，步驟109在眼睛水平線跟蹤 模塊中的集成電路中實施。根據另一個優(yōu)選實施例，步驟109通過數字信號處理單元(例 如，圖1所示的電子裝置10中的DSP 12)中實施的軟件程序來實施。根據另一個優(yōu)選實施 例，步驟109通過嵌入的固件來實施。根據本發(fā)明的一個實施例，每當步驟104計算眼睛水平線的方向時，流程100便進 行到步驟109。在該實施例中，流程100按照與步驟106獲觀看者圖像相同的速度執(zhí)行步驟 106及后續(xù)步驟109。根據另一個實施例，流程100重復執(zhí)行步驟104和106多次，例如五 次、十次等，然后才進行到步驟109。在該實施例中，步驟109檢查在步驟104中捕獲且在步 驟106中計算的多個圖像所計算得到的眼睛水平線的平均方向是否有變化。根據一個優(yōu)選 實施例，流程100計算眼睛水平線的加權平均方向，其中，較遲的圖像權重較大，較早的圖 像權重較小。在步驟112中，流程100響應眼睛水平線方向的變化而計算顯示調整的幅度。根據 一個實施例，步驟112產生旋轉命令，以沿著相同的方向將顯示旋轉一定角度，該角度大體 上等于眼睛水平線方向的變化。根據另一個實施例，步驟112在與眼睛水平線的旋轉相同 的方向上將顯示旋轉一定的角度，該角度對應于眼睛水平線旋轉的角度范圍。例如，響應眼 睛水平線繞順時針方向旋轉一定角度(1°和5°之間)，步驟112產生旋轉命令，以將顯示 順時針方向旋轉2°。舉例而言，響應眼睛水平線繞逆時針方向旋轉一定角度(6°和10° 之間)，步驟112產生旋轉命令，以將顯示逆時針旋轉8°。根據另一個實施例，步驟112產 生旋轉命令，以旋轉顯示，使顯示的基準線保持大體上與眼睛水平線平行。根據本發(fā)明，步 驟112可以通過硬件、軟件或固件方法實施。在后續(xù)步驟114中，流程100執(zhí)行步驟112中生成的命令，以調整或旋轉顯示面板 (例如圖3所示的顯示面板30)的顯示。然后，流程100回到步驟114，以捕獲觀看者的下
一個圖像。
可以理解地，顯示調整流程100不限于如上所述的流程。例如，根據本發(fā)明的一個 替代實施例，流程100包括一延遲步驟，其僅在眼睛水平線的方向變化持續(xù)一個長于預定 值的時間間隔(例如三秒)之后才調整顯示。在該實施例中，觀看者的突發(fā)的、短暫的移動 將被過濾掉，并且不會引起顯示旋轉，從而實質性消除顯示的抖動。同樣可以理解地，上文已經闡述了一種具有顯示器的裝置以及一種用于調整顯示 以適應觀看者的移動的方法。根據本發(fā)明，一個電子裝置包括顯示調整模塊，其響應觀看者 的眼睛水平線的變化而旋轉顯示。因此，觀看者將能沿自然方向觀看顯示，而不管觀看者的 姿勢如何。根據本發(fā)明，該顯示調整模塊包括圖像模塊、眼睛水平線跟蹤模塊及顯示旋轉模 塊。圖像模塊包括光電傳感器，以捕獲帶瞳孔的觀看者圖像。眼睛水平線跟蹤模塊計算將 瞳孔相連的眼睛水平線的方向。顯示旋轉模塊響應眼睛水平線方向的變化而旋轉顯示。眼 睛水平跟蹤模塊和顯示旋轉模塊可以通過軟件、硬件或固件來實施。因此，在各種裝置(例 如桌面型計算機、筆記本電腦、個人數字助理、手機、數字媒體裝置等)中實施顯示調整系 統(tǒng)是經濟高效的。根據本發(fā)明的顯示調整流程對顯示進行調整，以適應觀看者的移動，從而 潛在地減輕疲勞并改善觀看體驗。根據本發(fā)明，響應觀看者的移動對顯示進行調整是自動 的，無需觀看者的干預。而且，顯示旋轉的靈敏度、響應時間和幅度可以進行微調，以產生穩(wěn) 定的顯示，從而獲得愉悅的觀看效果。本領域技術人員應當了解，以上所述的實施例應認為是說明性的而非限制性的。 本發(fā)明同樣包括對于本領域的技術人員而言顯而易見的那些對上述實施例進行的修改和 變化。例如，根據本發(fā)明的顯示調整模塊不限于在電子裝置(例如個人計算機)內實施。顯 示調整模塊可以在獨立的裝置中實施并通過有線或無線連接與電子裝置相連。
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權利要求
1.一種電子裝置(10)，其特征在于，該裝置包括 顯示面板(30)；圖像模塊(11)，其設置于該顯示面板(30)的附近，并用于捕獲觀看該顯示面板(30)的 觀看者的兩個瞳孔的圖像；眼睛水平線跟蹤模塊(22)，其耦合至該圖像模塊(11)，并用于計算將觀看者的兩個瞳 孔相連的眼睛水平線的方向并生成數字跟蹤信號；及顯示調整模塊(24)，其從該眼睛水平線跟蹤模塊(22)接收數字跟蹤信號，并用于響應 該數字跟蹤信號而生成用于調整該顯示面板(30)的顯示的命令。
2.如權利要求1所述的電子裝置(10)，其特征在于該圖像模塊(11)包括光電傳感器 陣列。
3.如權利要求1所述的電子裝置(10)，其特征在于該裝置進一步包括數字信號處理 單元(12)，其中，該眼睛水平線跟蹤模塊(22)和該顯示調整模塊(24)由該數字信號處理單 元(12)實施。
4.如權利要求1所述的電子裝置(10)，其特征在于該顯示調整模塊(24)用于產生調 整命令，以調整該顯示面板(30)上的顯示，使其大體上與該眼睛水平線平行。
5.一種用于響應觀看者的移動而調整顯示面板上的顯示的顯示調整系統(tǒng)(20)，其特 征在于，該系統(tǒng)包括圖像模塊(11)，其用于捕獲觀看該顯示面板的觀看者的兩個瞳孔的圖像； 眼睛水平線跟蹤模塊(22)，其耦合至該圖像模塊(11)，并用于根據將該觀看者的兩個 瞳孔相連的眼睛水平線的方向生成跟蹤信號；及顯示調整模塊(24)，其用于響應來自該眼睛水平線跟蹤模塊(22)的跟蹤信號而生成 用于調整顯示的命令。
6.如權利要求5所述的顯示調整系統(tǒng)(20)，其特征在于該圖像模塊(11)用于以預定 的速度捕獲圖像。
7.如權利要求5所述的顯示調整系統(tǒng)(20)，其特征在于該顯示調整模塊(24)用于 響應該眼睛水平線跟蹤模塊(22)感測到眼睛水平線方向的變化而產生用于旋轉顯示的命 令。
8.一種用于調整顯示方向的方法，其特征在于，該方法包括 捕獲觀看顯示器的觀看者的兩個瞳孔的圖像；計算將兩個瞳孔相連的眼睛水平線的方向；及 響應該眼睛水平線的方向而調整顯示方向。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于捕獲觀看者的兩個瞳孔的圖像包括以預定 的速度重復捕獲兩個瞳孔的多個圖像。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于計算眼睛水平線的方向包括響應兩個瞳孔 的多個圖像而計算眼睛水平線的平均方向。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于調整顯示方向包括響應眼睛水平線的方向 的變化超過一個臨界值而旋轉顯示。
12.如權利要求8所述的方法，其特征在于調整顯示方向包括將顯示方向調整成大體 上平行于該眼睛水平線的方向。
13.如權利要求8所述的方法，其特征在于調整顯示方向包括響應眼睛水平線的方向 在一定范圍內的變化而將顯示旋轉一預定角度。
14.如權利要求8所述的方法，其特征在于調整顯示方向包括響應眼睛水平線的方向 變化持續(xù)時間超過一預定的時間間隔而旋轉顯示。
15.如權利要求8所述的方法，其特征在于捕獲兩個瞳孔的圖像包括產生描述該圖像 的數字信號。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于計算將兩個瞳孔相連的眼睛水平線的方 向包括在數字信號處理單元中處理數字信號。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于計算將兩個瞳孔相連的眼睛水平線的方 向包括通過在微處理器中執(zhí)行的軟件程序來計算該方向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯示調整系統(tǒng)(20)，其響應觀看者的眼睛水平線的變化而旋轉顯示。該顯示調整系統(tǒng)(20)包括圖像模塊(11)、眼睛水平線跟蹤模塊(22)和顯示旋轉模塊(24)。該圖像模塊(11)捕獲帶有瞳孔的觀看者圖像。該眼睛水平線跟蹤模塊(22)計算將兩個瞳孔連接起來的眼睛水平線的方向。該顯示調整模塊(24)響應該眼睛水平線的方向變化而旋轉顯示，使顯示大體保持與該眼睛水平線的方向平行。該眼睛水平線跟蹤模塊(22)和該顯示調整模塊(24)可以通過軟件、固件、硬件或其任何組合來實施。
文檔編號H04M1/02GK102005200SQ20091019477
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權日2009年8月28日
發(fā)明者李黎, 蔡世光, 黃亮 申請人:英華達(上海)電子有限公司