在各显示设备查看模式之间进行改变的制作方法
【专利摘要】公开了涉及促进查看移动设备上的各图像的各个实施例。例如，一个公开的实施例提供了一种移动设备，该移动设备包括显示屏和图像显示系统，所述图像显示系统被配置为在第一查看模式和第二查看模式之间选择性地切换，在所述第一查看模式中，包括第一视觉信息量的图像被显示在距所述显示屏第一视距之处，在第二查看模式中，包括不同的第二视觉信息量的图像被显示在距所述显示屏第二视距之处。该移动设备还包括与图像显示系统通信的控制器，其中所述控制器被配置为在所述第一查看模式和所述第二查看模式之间进行切换。
【专利说明】在各显示设备查看模式之间进行改变
[0001]背景
[0002]某些移动设备(诸如各种智能电话和平板计算机)的小屏幕尺寸可能向尝试查看这样的设备上的图像的用户提出挑战。例如，诸如文档、照片、地图等含丰富信息的图像可能具有太多的细节以至于在这样的设备上无法全部被容易地查看到。因此，为了促进查看，移动设备可被配置为允许用户放大所显示的图像，以展现较精细的细节。然而，这可导致该图像的其它部分被移离显示屏，由此需要用户在显示器上定向地滚动该图像来查看这样的部分。
[0003]概述
[0004]此处公开了涉及促进查看移动设备上的各图像的各个实施例。例如，一个公开的实施例提供了一种移动设备，该移动设备包括显示屏和图像显示系统，所述图像显示系统被配置为在第一查看模式和第二查看模式之间进行选择性地切换，在所述第一查看模式中，包括第一视觉信息量的图像被显示在距所述显示屏第一视距之处，在第二查看模式中，包括不同的第二视觉信息量的图像被显示在距所述显示屏第二视距之处。该移动设备还包括与图像显示系统通信的控制器，其中所述控制器被配置为在所述第一查看模式和所述第二查看模式之间进行切换。
[0005]提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的选择的概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。
[0006]附图简述
[0007]图1示出了用户正查看在不同距离处的移动设备的实施例。
[0008]图2示出一种操作移动设备的方法的一实施例。
[0009]图3示出了以第一查看模式操作的移动设备的一实施例的示意图。
[0010]图4示出了以第二查看模式操作的图3中的移动设备的示意图。
[0011]图5示出了以第三查看模式操作的图3中的移动设备的示意图。
[0012]图6示出了包括处于第一焦距设置的可变功率透镜系统的移动设备图像显示系统的一实施例的不意图。
[0013]图7示出具有处于第二焦距设置的可变功率透镜系统的图6的实施例。
[0014]图8示出被配置为向用户显示虚拟图像的移动设备图像显示系统的一实施例。
[0015]图9示出被配置为向用户显示麦克斯韦查看模式图像的移动设备图像显示系统的一实施例。
[0016]图10示出了移动设备的一实施例的框图。
[0017]详细描述
[0018]如上所述，当前的移动计算设备(诸如，智能电话、全球定位系统、便携式媒体播放器、和笔记本计算机等)可允许用户放大所显示的图像，以更容易地查看该图像的细节。然而，增加图像放大率可导致显示该图像的较小的空间区域，由此需要用户滚动该图像以查看该图像的不同部分。这样的缩放和滚动在许多场合可能是不方便的，并且可模糊化图像的所显示部分和图像的其它部分之间的视觉关系。例如，在显示城市街道的地图时，移动设备用户可发现处于较小的图像放大率时地面街道的名称未被显示。然而，在用户将图像放大率增加到足以显示地面街道的名称时，与特定地面街道相对于导航地标(例如，附近的公园、主要道路等)的位置有关的信息可能移离显示器，并且因此必须被滚动到视野中。在查看具有高空间信息密度的文档图像、照片图像和其它图像时可遇到类似的困难。
[0019]因此，在此公开了涉及使用不同的查看模式来促进查看移动设备上的图像的各个实施例，其中在不同的查看模式中，图像被显示在距移动设备的显示屏不同视距之处。例如，参考图1的实施例，移动设备100从第一查看模式改变为第二查看模式，在第一查看模式中，图像被显示在移动设备的显示屏102之上或附近(如110处所示出的)，在第二查看模式中，虚拟图像被用位于移动设备100的显示屏后面的图像平面来显示(如120处所示出的)。在所描绘的第二查看模式中，用户可以将移动设备100的显示屏102看作提供更大、更宽的查看图像的视野的窗口。
[0020]此外，处于第二查看模式的图像与处于第一查看模式的图像相比可包括更大的视觉信息量。因此，移动设备可被配置为使得在第一查看模式中通常会被手动地滚动到视野中的信息可以通过使移动设备相对于眼睛移动、同时以第二模式来查看图像而被看到，而在第二查看模式中无需手动地滚动。来自运动传感器和/或图像传感器的反馈可用于通过以下方式来控制对图像的显示:将图像的不同部分平移到视野中、改变图像的比例、和/或响应于这样的运动而改变图像的图像平面。将理解，这个示例是出于说明的目的而被呈现的，而不旨在以任何方式进行限制。
[0021]在某些实施例中，移动设备可被配置为例如随着用户将该设备移动为与他或她的眼睛更接近或更远离而自动地在各查看模式中进行切换。同样，在某些实施例中，用户可以例如用硬件或软件用户接口控件来手动地在各查看模式之间进行切换。这样的控件的示例包括但不限于触摸屏图形用户接口控件、语音命令、专用的硬件按钮等。
[0022]将图像显示为位于显示屏102后面的虚拟图像可允许用户更容易地查看原本在较小的移动设备屏幕上无法全部显示出的各项。此外，这还可允许用户以更为自然的方式来查看这样的项，因为用户可以简单地在水平、垂直和/或深度方向上倾斜或移动移动设备100来探索图像的细节，而不是通过缩放和滚动。在各个实施例中，虚拟图像平面可以是固定的，或者可被配置为例如根据用户的眼睛或脸距显示屏的距离而变化。在虚拟图像平面变化的各实施例中，所显示的虚拟图像的部分或所有元素可以是空间稳定的，使得空间稳定的虚拟图像元素表现为在用户将显示屏移动为据用户的脸更近和/或更远时不在水平或深度方向上改变相对于用户的眼睛距离。因此，用户可通过将移动设备移动到距用户的眼睛更近而具有正在查看图像的更宽的视野的感觉，就好像移动为距窗口更近以察看在该窗口后面的事物的更宽的视野。
[0023]除了将虚拟图像显示在显示屏的后面之外或作为其替换，在用户将移动设备100移动到距眼睛更近时，移动设备可以改变为虚拟显示模式的另一类型(诸如，近眼查看模式)，如图1中的130处所示出的。合适的近眼成像模式的示例包括但不限于麦克斯韦查看模式、视网膜扫描显示模式和视网膜全息投影模式、以及诸如以下所讨论的目镜放大器。
[0024]麦克斯韦查看光学器件通过用户眼睛的瞳孔区域来聚集图像，以将图像直接形成在视网膜上，使得用户感知到图像将处于焦点，而不管该用户距设备的距离。大的麦克斯韦系统的有效景深可能对诸如远视眼者等具有视觉限制的用户有利，并且还减少了进行查看所需的调整。麦克斯韦查看光学系统在其对光的使用方面也非常高效，所得的结果是对于给定的亮度级别而言低得多的功率消耗。
[0025]与显示在显示屏102上的现实图像相比，在近眼虚拟显示系统中，用户感知到大得多、更身临其境的图像。通过这种方式，近眼查看模式的作用可与头戴式显示器类似，但是与头戴式显示器相比，近眼查看模式可提供各种优点，包括便携性、针对短期使用的高级人体工程学、针对特定用户偏好的直观调整、以及与通常携带的便携式设备的集成。除了以上的各示例外，将理解，可使用包括但不限于以下的任何其它合适的机制来呈现近眼查看模式:用于将激光扫描到视网膜上的虚拟视网膜显示机制、全息视网膜投影机制、诸如以下所述的目镜等。同样，将理解移动设备可被配置为在任何合适数目的查看模式之间进行切换，并将理解这样的移动设备所显示的图像的图像平面可以在连续的图像位置范围之内变化和/或在两个或更多个离散位置之间变化。
[0026]在某些实施例中，如以上所提到的，来自位于移动设备100上的一个或多个图像传感器和/或运动传感器的数据可用于使虚拟显示模式图像空间稳定。这可准许用户通过使他或她的头与设备一起、或相对于设备自然地转动、和/或通过将该设备移动为距眼睛更近或更远来改变图像的视角。作为更具体的示例，参考图1，当用户正看着显示屏102时，移动设备可包括朝向该用户的图像传感器104和背向该用户的图像传感器106。在这样的实施例中，移动设备可被配置为比较来自图像传感器104、106的在时间上相关的图像的改变，以检测其中用户移动他或她的头同时将移动设备100维护在相对固定的位置处的实例，并在检测到这样的运动时平移近眼查看模式图像。一般地，这被实现来模拟使显示器充当较大的虚拟图像上的窗口的效果。同样，如上所述，用户可以将显示屏102移动为距眼睛更近，以具有展现位于显示屏后面的更宽的项目视野的感觉。将理解，在某些实施例中，移动设备可以利用传统(直接)查看模式以及多个虚拟图像模式，如图1中所示，这取决于例如移动显示器和用户眼睛之间的距离，而在其它实施例中，移动设备可以利用传统查看模式以及单个虚拟查看模式。
[0027]在某些实施例中，移动设备在于图像被显示在设备的显示屏之处或附近的第一查看模式和图像被定位于远离显示屏的查看模式之间进行切换时，可以在用于图像显示的各光学系统或路径之间改变。例如，移动设备可以利用位于图像显示设备和显示屏之间的可切换虚拟图像显示系统，使得可针对第一查看模式关闭该虚拟图像显示系统，并可针对第二查看模式打开该虚拟图像显示系统。
[0028]在其它实施例中，移动设备可以利用单个光学系统或路径，并改变虚拟图像显示系统的光功率以在各查看模式之间进行改变。在这样的实施例中，第一查看模式和第二查看模式各自可利用虚拟图像，但该虚拟图像在第一查看模式中可以比在第二查看模式中与显示屏具有更近的表观位置。示例光学系统在下文中更详细地讨论。
[0029]图2示出了描绘一种操作移动设备以基于用户和移动设备之间的距离来改变查看模式的方法200的实施例的流程图。方法200包括，在202，检测从用户到显示设备的距离。该距离可以以任何合适的方式来检测。例如，图像传感器可用于获取用户的图像，并且该距离可以从该图像数据中确定。作为更具体的实施例，在某些实施例中，该距离可以通过将检测到的脸部特征比例与已知脸部比例进行比较来确定，而在其它实施例中，该距离可以经由深度感测相机(例如，时间飞行、立体声或结构化光相机)所获取的深度图像来检测。将理解，检测用户和移动设备之间的距离的这些方法是出于示例的目的而呈现的，且不旨在以任何方式进行限制。此外，将理解，在其它实施例中，任何其它合适的一个或多个输入可被配置为触发查看模式改变，这种输入包括但不限于经由硬件和/或软件控件作出的用户输入。
[0030]在确定用户和移动设备之间的距离时，可以使用在用户身体上的任何合适的参考位置。作为非限制性示例，并且如204处所指示的，可以定位用户的眼睛，并跟踪用户的眼睛以供距离检测。跟踪用户眼睛的位置可促进将麦克斯韦查看模式图像或其它近眼查看模式图像提供到用户的眼睛。
[0031]接着,方法200包括,在206，确定用户和移动设备之间的距离是否落入第一距离范围内，并且如果该距离落入第一距离范围内，则以第一查看模式来显示该图像，在第一查看模式中该图像被显示在距显示屏第一视距之处。第一距离范围可具有任何合适的一个或多个边界。例如，在某些实施例中，第一距离范围可对应于移动电话的常规查看距离，并可被定义为大于被选择为指示用户打算改变模式的预先选择阈值距离的各距离。此外，在这样的实施例中，第一查看模式可对应于将图像显示在显示屏之处或附近，如207处所指示的。
[0032]另一方面，如208处所指示的，如果确定用户和移动设备之间的距离落入第二距离范围之内，则方法208包括以第二查看模式来显示该图像，使得该图像被显示在与第一视距相比距显示屏更远的第二视距处。第二距离范围同样可具有任何合适的一个或多个边界。例如，在某些实施例中，第二距离范围可对应于比第一查看模式的下阈值短的任何距离。在其它实施例中，第二距离范围可对应于在触发第二查看模式的阈值和触发第三查看模式的阈值之间的中间距离范围。同样，将理解，其它阈值可用于改变到其它附加的查看模式。
[0033]第二查看模式可对应于其中图像被显示在与第一查看模式相比距移动设备的显示屏不同视距之处的任何合适的查看模式。例如，如210处所指示的，在某些实施例中，第二查看模式可对应于虚拟查看模式，在该虚拟查看模式中虚拟图像被显示在显示屏后面的视距处。在其它实施例中，如212处所指示的，第二查看模式可对应于近眼查看模式，诸如其中通过空间光调制器的光被聚焦为通过用户眼睛的瞳孔以将图像形成在视网膜上的麦克斯韦查看模式。在又一些实施例中，第二查看模式可对应于其中激光被直接扫描到用户眼睛的视网膜上的虚拟视网膜查看模式、其中全息图的图像被聚焦在用户的瞳孔处的视网膜全息投影模式、放大目镜、或任何其它合适的近眼查看技术。
[0034]此外，如上所述，在第一查看模式中所显示的图像可包括第一视觉信息量，而在第二查看模式中所显示的图像可包括不同的第二视觉信息量。作为更具体的示例，处于第二查看模式时可显示附加的细节和/或范围，使得用户可以通过简单地改变查看模式(可能与使用第一查看模式中的倾斜、平移等动作结合)，而不是通过进行缩放、或滚动等来查看该附加的细节和/或范围。
[0035]如上所述，在某些实施例中，移动设备可包括三个或甚至更多的查看模式。因此，方法200还可包括如果移动设备和用户之间的距离落入对应于这样的第三查看模式的第三距离范围内，则将图像显示在与第一和第二查看模式相比距显示屏不同视距之处，如212处所指示的。作为一个非限制性示例，首先参考图3，在用户302将移动设备握持在通常用于查看移动设备的距离处时，移动设备可以将图像显示在显示屏300之处或附近。随后，当用户想要更详细地查看图像时，用户可以将移动设备移动到更近的视野中。在穿过了阈值距离后，移动设备可以从第一查看模式改变为第二虚拟图像查看模式，如图4所示。随着用户继续将移动设备移动到还要近的视野中，移动设备可以从第二查看模式改变为第三近眼查看模式，诸如麦克斯韦查看模式或虚拟视网膜查看模式，如图5所示。通过这种方式，以每一后续查看模式来向用户呈现更宽的表观图像。此外，如上所述，可变功率光学器件可用于响应于用户和移动设备之间的距离的改变而持续改变图像的表观尺寸和/或位置，以例如随着显示器移动到与眼睛越近，将图像显示在与表观光学无限远处越近的位置。或者，在这样的实施例中，如上所述，可以经由来自图像传感器和/或其它合适的传感器的数据而使向查看者显示的图像沿着深度方向以及水平和垂直方向空间稳定。
[0036]任何合适的光学系统或光学系统的组合可用于形成虚拟图像，并改变该图像距移动设备显示屏的视距。图6-7示出了被配置为改变虚拟图像的位置的光学系统600的示例实施例。光学系统600包括诸如空间光调制器602 (例如，液晶显示器(IXD))之类的图像显示设备或诸如有机发光设备(OLED)之类的发射型显示器，并包括被设置在用户606和图像显示设备602之间的可变功率透镜系统604 (被示意性地示为单个透镜)。在图像显示设备602为减色型的而非发光型的情况下，光学系统600还可包括背光系统(未示出)。尽管出于说明的目的被示为单个凸透镜，但可变功率透镜系统604可具有任何合适数目和安排的透镜和其它光学组件，并可包括曲面体(如以下针对图8的实施例所描述的)或衍射光学器件。还将理解，这个和其它实施例中描述的可控组件可经由处理器和/或存储在移动设备上的存储器中的其它逻辑设备执行指令来控制，如以下更详细描述的。
[0037]可变功率透镜系统604可以在用户606距移动设备较大距离时，利用较小的第一光功率来以第一查看模式将虚拟图像608显示在与显示屏较近的视距处(如图6所示)，并在用户606在距移动设备较小距离时，利用较大的第二光功率来以第二查看模式将虚拟图像610显示在距显示屏较远的视距处(如图7所示)。此外，在以较小的第一光功率显示图像时，图像显示设备602可被控制为以较高的内容放大率(与光学放大率相反)来显示图像，使得整个图像的较小部分被显示。同样，在以较大的第二光功率显示图像时，图像显示设备602可被控制为以较低的内容放大率(与光学放大率相反)来显示图像，使得整个图像的较大部分被显示。通过显示图像的大部分同时增加光功率，用户可具有正在查看位于显示屏后面的更大图像的感觉，就好像正通过窗口看着该图像一样。通过根据用户的眼睛和显示屏之间的距离而平滑地改变显示图像的比例以及图像放大率，看见稳定的虚拟图像的感觉可被增强。此外，通过根据显示设备的空间位置来改变虚拟图像的位置，该图像可表现为相对于外部世界是稳定的。
[0038]可变功率透镜系统604可以利用用于改变透镜系统的光功率的任何合适的机制。例如，在某些实施例中，可变功率透镜系统可以利用具有可切换液晶折射或衍射组件的透镜。
[0039]代替可变功率透镜系统604，其它实施例可利用不同的光学系统来实现不同的光功率并产生不同的图像平面。例如，图8示出了光学系统800的示例实施例，该光学系统800被配置为通过基于光的偏振状态选择性地引导该光穿过折叠光路，来形成位于该光学系统800后面的图像显示设备802的虚拟图像。在图像显示设备802没有输出偏振光的情况下，光学系统800可包括吸收偏振器804，该吸收偏振器804被配置为将图像显示设备802所输出的光偏振化。另一方面，在图像显示设备802是输出偏振光的LCD或其它设备的情况下，吸收偏振器804可被省略。光学系统800还可包括被配置为圆形地偏振化光的四分之一波片 805。
[0040]光学系统800还包括被光学地定位在图像显示设备802和移动显示设备的显示屏之间的反折射组件806，在这个示例中显示屏可被认为是用户808在其上或通过其来查看图像的移动设备的表面。反折射组件806被配置为是部分透射的，使得来自图像显示设备802的至少某些光穿过该反折射组件。反折射组件806可具有对可见光的任何合适的透射性。作为一个非限制示例，反折射组件806可具有为0.5的透射性。反折射组件806的任一表面可以被合适地处理，以形成所需的透射性。在一个表面被处理为形成所需的透射性时，反折射组件806的其它表面可包括抗反射膜。光学系统800还包括被光学地置于反折射组件806的与图像显示设备802相对的一侧上的反射偏振器810。将理解，此处所使用的术语“光学地置于”、“光学地定位”、及“光学地处于……之间”等指示沿着光路的相对位置，而不是任何具体的空间关系，并且其它组件可沿着光路被散置在所描述的组件之间。
[0041]图像显示设备802的虚拟图像可以被形成为如图8中所描绘的光线所示。首先，来自图像显示设备802的偏振光穿过四分之一波片805，该四分之一波片圆形地偏振化该光。圆形偏振光的一部分随后穿过反折射组件806到达反射偏振器810，反射偏振器810将圆形偏振光反射回该反折射组件806。该光随后被从反折射组件806的凹形表面814反射回反射偏振器810。该光从反折射组件的反射反转了圆形偏振光的旋向性。从反折射组件的凹形表面反射的光可穿过反射偏振器到达用户808。该光从凹形表面814的反射创建了图像显示设备802所产生的图像的虚拟图像。
[0042]将理解，任何其它合适的光学系统可被利用来创建图像显示设备的虚拟图像。各示例包括但不限于如下光学系统:其结合如在传统的无限远光学系统中所使用的一个或多个四分之一波片、偏振滤波器`以及带凹形表面的反折射组件来利用基于光的线性偏振状态选择性地反射光的反射线性偏振器。
[0043]光学系统800还可被配置为经由诸如液晶面板或Pi单元设备之类的被光学地放置在图像显示设备802和反折射组件806之间的可控的偏振旋转器816来打开或关闭。例如，当期望以第二查看模式来显示虚拟图像时，可控的偏振旋转器816可被设置为其中来自图像显示设备802的光被反射偏振器810反射的状态。同样，当期望退出第二查看模式时，可控的偏振旋转器816可以将来自图像显示设备802的光的偏振状态旋转90度，使得该光穿过反射偏振器810而没有反射。在这种情况下，反折射组件806可被配置为在以第一查看模式操作时提供较少的或不提供光功率。这可通过选择性地激活或解除激活可控的偏振旋转器816来允许图像显示设备802的图像在第一查看模式中被看作出现在该设备的显示屏之处或附近的图像，并且在以第二查看模式操作时被看作较远的虚拟图像。
[0044]在其它实施例中，光学附加图像显示设备818可用作用于以第一查看模式来显示现实图像的显示屏。参考图8，这样的附加显示设备818可位于反射偏振器810和用户808之间。作为一个不例，透明的OLED显不器可以被置于光学系统800和用户808之间以用于以第一查看模式来显示图像。这样的OLED显示器在第一查看模式中可发射光以形成图像，并在第二查看模式中可以是被动透明的，以准许查看由光学系统800产生的虚拟图像。作为另一示例，IXD显示器可用作附加的图像显示设备818。在这样的模式中，图像显示设备802可被设置为在以第一查看模式操作时将来自背光的均匀白光传递到背光附加图像显示设备818。同样，附加的空间光调制器818可被配置为在以第二查看模式操作时传递来自光学系统800的所有光，以允许查看虚拟图像。在某些实施例中，空间光调制器之一可充当可用于纠正像差并以其他方式调整背光的数字电子全息图。将理解，反折射元件通常将被设计为通过优化其构造中用到的各表面和材料来减少或纠正这些查看模式中的一个或多个的图像中的像差。
[0045]在利用诸如图像显示设备802和818等多个图像显示设备的实施例中，将理解，两个图像显示设备可以在一个或多个查看模式中被使用，以显示具有多个图像平面的复合图。例如，将OLED用作附加的图像显示设备818的图像显示设备可以将经由图像显示设备818产生的图像显示在经由图像显示设备802产生的虚拟图像之上。尽管图8中描绘了两个图像显示设备，但将理解，移动设备可包括被配置为以任何合适数目的图像平面来显示图像的任何其他合适数目的图像显示设备。
[0046]图9示出了被配置为向用户呈现麦克斯韦查看图像的麦克斯韦查看光学系统900形式的示例近眼查看系统。麦克斯韦查看光学系统900包括可控的背光系统902，该可控的背光系统902被配置为允许“点”光源(例如，小光斑)的位置变化。这可允许形成所投影的麦克斯韦查看光学系统的出射光瞳的点光源的图像被移动，以便通过控制发出背光的位置来跟踪用户的眼睛相对于移动设备显示屏的移动。任何合适的发光系统可用作可控的背光系统902。各示例包括但不限于发光二极管阵列、激光二级管阵列、诸如LCD之类的背光空间光调制器、或诸如OLED之类的发射设备。此外，在某些实施例中，单个背光可被利用。将理解，这样的可控背光系统902可用于其他查看模式，其中背光系统的不同部分可以为不同的查看模式照明。例如，完整的背光可以为其中图像被显示在显示屏102之上或附近的第一图像查看模式照明。
[0047]示例麦克斯韦查看光学系统900还包括汇聚透镜904以及被光学地置于该汇聚透镜904的与可控的背光系统902相对的一侧上的空间光调制器906。来自可控的背光系统902的光被汇聚透镜904聚焦通过空间光调制器906并朝向用户的眼睛908。在其他实施例中，空间光调制器在光学系统内可具有任何其他合适的位置。此外，在某些实施例中，可使用图像显示设备，而非空间光调制器。
[0048]在某些实施例中，麦克斯韦查看光学系统900可包括附加元件。例如，光学系统900可包括被光学地放置在可控的背光系统902和空间光调制器906之间的数字电子全息图910。同样，麦克斯韦查看光学系统900还可包括一个或多个可变透镜元件912，诸如可切换的透镜、可调的透镜和/或衍射光学元件。数字电子直方图910和/或可变透镜元件912可以是可控制的，以执行诸如改变焦距和在用户的眼睛移动时使光转向用户的眼睛的功能。这样的元件还可有助于纠正光学系统缺陷和像差。将理解，来自一个或多个板载图像传感器的反馈可用于确定用户的眼睛距移动设备的距离，以控制背光系统、空间光调制器、可变透镜、衍射光学元件、数字电子全息图等。
[0049]将理解，在此描述的各实施例可以是可定制的，以适应于各个用户的品味和视觉能力。这可允许用户减轻诸如远视眼(通过改变虚拟图像的视距)和黄斑退化(通过改变所显示的图像的比例和对比度)等问题。
[0050]如上所述，所公开的实施例可以与任何合适的移动设备一起使用，包括但不限于智能电话和笔记本计算机。在为笔记本计算机或其他较大格式的移动设备的情况下，较大的显示屏尺寸可允许附加的使用场景。例如，眼睛跟踪可用于跟踪用户的两个眼睛，并且通过经由麦克斯韦查看光学系统和智能的时间复用背光系统来将左眼和右眼图像顺序地引导至用户，可以将自动立体图像显示给用户。此外，将理解，此处的光学系统和用于在查看模式之间进行切换的各方法可以在除前述移动设备之外的任何其他合适的显示设备中被使用。
[0051]时序技术或其他自动立体技术也可被用于较小格式的移动设备，诸如智能电话。例如，自动立体技术可用于为图1中的120处示出的查看模式经由背光系统和图像显示设备的时间复用控件将不同的视野引导至用户的双眼之一，因为如果虚拟图像位于显示器102后面的话，每一个眼睛将透过显示屏102所定义的窗口看见略微不同的视野。注意，SP使在虚拟图像没有深度分量时情况也是这样的，因为左眼图像和右眼图像之间的差异可对应于对虚拟图像的可查看区域进行的匹配用每一只眼睛相对于显示屏的位置定义的视角的变换。然而，将很容易地理解，这还使得能够以类似的方式通过图像差来显示3D图像，这与利用其他立体和自动立体系统的情况一样。还将理解，分开的左眼图像和右眼图像可以通过以例如时间复用方式来显示分开的图像来产生，或者(对于没有差异的图像)通过在改变空间光调制器图像的背光时显示单个图像来产生，使得每一只眼睛看见图像信息的与每一只眼睛相对于显示窗口的位置相对应的不同子集。
[0052]图10示意性示出了可以执行上述方法和过程之中的一个或多个的非限制性实施例的计算系统1000。计算系统1000以简单的方式被示出，并可表示任何合适类型的计算设备，包括但不限于诸如智能电话、笔记本计算机、便携式媒体播放器、膝上型计算机、全球定位系统接收器等移动设备。应当理解，可使用基本上任何计算机架构而不背离本公开的范围。
[0053]计算系统1000包括逻辑子系统1002和数据保持子系统1004。计算系统1000可以任选地包括显示子系统1006、通信子系统1008和/或在图10中未示出的其它组件。
[0054]计算系统1000还可以任选地包括诸如下列用户输入设备:例如键盘、鼠标、和/或触摸屏等等。在某些实施例中，具有触摸屏输入的计算系统1000可被配置为在触摸输入和其中手指或其他操作器被置于与该设备的显示屏接近但与其间隔开的悬停输入之间进行区分。各种方法可用于在触摸输入和悬停输入之间进行区分。例如，诸如像素感应式LCD显示器之类的光学传感器与可变散射器组合可用于通过以各变化的散射获取图像数据来光学地检测触摸。通过这种方式，触摸输入将明显地表现为以强以及弱散射来定义，而悬停输入可以以较强的散射来模糊化。同样，包括但不限于光学和电阻触摸检测的组合、或光学和电容触摸检测的组合的各感测技术组合可用于在触摸和悬停输入之间进行区分。
[0055]逻辑子系统1002可包括被配置为执行一个或多个指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑子系统可被配置为执行一个或多个指令，该一个或多个指令是一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构、或其它逻辑构造的部分。可实现这样的指令以执行任务、实现数据类型、变换一个或多个设备的状态、或以其它方式得到所希望的结果。[0056]逻辑子系统1002可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。作为补充或替换，逻辑子系统1002可包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机器。逻辑子系统1002的处理器可以是单核或多核，且在其上执行的程序可被配置为并行或分布式处理。
[0057]数据保持子系统1004可包括一个或多个物理的、非瞬时的设备，这些设备被配置成保持数据和/或可由该逻辑子系统执行的指令，以实现此处描述的方法和过程。在实现这样的方法和过程时，可以变换数据保持子系统1004的状态(例如，以保持不同的数据)。
[0058]数据保持子系统1004可包括可移动介质和/或内置设备。数据保持子系统1004尤其可以包括光学存储器设备(例如，⑶、DVD、HD-DVD、蓝光盘等)、半导体存储器设备(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁存储器设备(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)。数据保持子系统1004可包括具有以下特性中的一个或多个特性的设备:易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址、以及内容可寻址。在某些实施例中，可以将逻辑子系统1002和数据保持子系统1004集成到一个或更多个常见设备中，如专用集成电路或片上系统。
[0059]图10还示出可移动计算机可读存储介质1010形式的数据保持子系统的一方面，该可移动计算机可读存储介质可用于存储和/或转移可执行以实现此处所述的方法和过程的数据和/或指令。可移动计算机可读存储介质1010尤其是可以采取⑶、DVD、HD-DVD、蓝光盘、EEPROM和/或软盘的形式。
[0060]可以明白，数据保持子系统1004包括一个或多个物理的、非瞬时的设备。相反，在一些实施例中，本文描述的指令的各方面可以按暂态方式通过不由物理设备在至少有限持续时间期间保持的纯信号(例如电磁信号、光信号等)传播。此外，与本公开有关的数据和/或其它形式的信息可以通过纯信号来传播。
[0061]如上所述，显示子系统1006包括一个或多个图像显示系统，该一个或多个图像显示系统被配置为呈现由数据保持子系统1004所保持的数据的视觉表示，以及在用于将这样的数据的图像呈现在距显示屏不同视距之处的两个或更多个查看模式之间改变。在此处所描述的方法和过程改变由数据保持子系统保持的数据，并由此变换数据保持子系统的状态时，同样可以变换显示子系统1006的状态以在视觉上表示底层数据的改变。
[0062]通信子系统1008可以被配置成将计算系统1000与一个或多个其它计算设备可通信地耦合。通信子系统1008可包括与一个或多个不同的通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统1008可被配置为经由无线电话网、无线局域网、有线局域网、无线广域网、有线广域网等进行通信。在一些实施例中，通信子系统1008可允许计算系统1000经由诸如因特网之类的网络发送消息至其它设备和/或从其它设备接收消息。
[0063]计算系统1000还包括传感器子系统1012，该传感器子系统1012包括被配置为感测一个或多个使用环境状态的一个或多个传感器。例如，传感器子系统1012可包括被配置为获取朝向用户或背对用户的图像的一个或多个图像传感器、诸如加速计之类的可用于跟踪设备的运动的运动传感器、和/或任何其他合适的传感器。如上所述，可使用这样的图像数据、运动传感器数据和/或任何其他合适的传感器数据来执行诸如确定用户和显示子系统1006的显示屏之间的距离、使显示子系统1006所显示的图像空间稳定等任务。[0064]应该理解，此处所述的配置和/或方法不是局限性的，因为多个变体是可能。此处所述的具体例程或方法可表示任何数量的处理策略中的一个或多个。由此，所示出的各个动作可以按所示次序执行、按其它次序执行、并行地执行、或者在某些情况下被省略。同样，可以改变上述过程的次序。
[0065]本公开的主题包括各种过程、系统和配置、此处所公开的其它特征、功能、动作、和/或特性、以及其任何和全部等效物的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
【权利要求】
1.一种显示设备，包括: 显示屏； 图像显示系统，所述图像显示系统被配置为经由所述显示屏来显示图像，并在第一查看模式和第二查看模式之间进行切换，在所述第一查看模式中，包括第一视觉信息量的图像被显示在距所述显示屏第一视距之处，在所述第二查看模式中，包括不同的第二视觉信息量的图像被显示在距所述显示屏第二视距之处；以及 与所述图像显示系统通信的控制器，所述控制器包括: 逻辑子系统；以及 数据保持子系统，所述数据保持子系统包括可由所述逻辑子系统执行以在所述第一查看模式和所述第二查看模式之间进行切换的指令。
2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，还包括用户邻近度检测系统，所述用户邻近度检测系统被配置为感测用户距所述显示设备的距离，并且其中所述控制器被配置为基于该用户距所述显示设备的距离在所述第一查看模式和所述第二查看模式之间进行切换。
3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，还包括第一相机和第二相机，所述第一相机被配置为朝向正查看所述显示屏的用户，而所述第二相机被配置为背对正查看所述显示屏的用户，并且其中所述控制器被配置为基于来自所述第一相机和所述第二相机的数据来使向该用户呈现的图像空间稳定。
4.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述第二查看模式包括虚拟查看模式，在所述虚拟查看模式中，从用户的视角来说位于所述查看平面后面的虚拟图像被显示。
5.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于，所述图像显示系统包括: 图像显示设备； 具有凹形表面的光学元件，该光学元件被光学地置于所述图像显示设备和所述显示屏之间；以及 反射偏振器，所述反射偏振器被光学地置于所述光学元件的与所述图像显示设备相对的一侧上。
6.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述控制器被配置为基于经由软件用户接口控件和硬件用户接口控件中的一个或多个接收到的输入来在所述第一查看模式和所述第二查看模式之间进行切换。
7.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述第二查看模式是近眼查看模式。
8.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述图像显示系统包括麦克斯韦查看模式。
9.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述图像显示系统包括可变功率透镜系统，并且其中所述控制器被配置为通过改变所述可变功率透镜系统的功率来在所述第一查看模式和所述第二查看模式之间进行切换。
10.在移动设备中，一种显示图像的方法，所述方法包括: 检测从用户到所述移动设备的距离； 如果所述距离在距所述移动设备的第一距离范围内，则以第一查看模式来显示所述图像，在所述第一查看模式中，所述图像被定位在距所述移动设备的显示屏第一视距之处；以及 如果所述距离在距所述移动设备的第二距离范围内，则以第二查看模式来显示所述图像，在所述第二查看模式中，所述图像被定位在距所述移动设备的显示屏第二视距之处。
【文档编号】G06K9/20GK103733247SQ201280038222
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年7月17日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】J·S·科林, J·兰尼尔 申请人:微软公司