CN101091377A - 具有虚拟图像显示的电子设备 - Google Patents

Abstract

一种电子设备(100)包括：第一机身(110)，具有图像生成装置(140)和光学系统(150)；以及显示元件(105)，用于提供虚拟图像，其可移动地附连到第一机身(110)，使得显示元件(105)能够在相对于第一机身(110)的至少一个平面中移动。另一实施例涉及移动通信设备(300)，包括：第一机身(305)，具有图像生成装置和光学系统；第二机身(310)，具有液晶显示器(350)，移动附连到第一机身(305)；以及显示元件(315)，用于提供虚拟图像，其可移动地附连到第一机身(305)，使得显示元件(315)能够在相对于第一机身(305)的至少一个平面中移动。

Description

具有虚拟图像显示的电子设备

相关申请交叉引用

本申请与下面美国专利申请有关：

Theodore R.Arneson，David E.Devries，John C.Neumann和Michael L.Charlier的“Foldable Electronic Device with Virtual ImageDsplay”(代理人卷号CS25637RL)；以及

Theodore R.Arneson，Michael L.Charlier和John C.Neumann的“System and Method for Automatic Display Switching”(代理人卷号CS25638RL)。

上述相关申请是在与本申请同一天提交的，转让给本申请的受让人，在此通过引用将其整体结合进来参考。

技术领域

本发明涉及具有显示器的电子设备。

背景技术

诸如移动电话的电子设备已知具有各种设计特征部件，包括显示器。对于电子设备的用户来说，从因特网或其他来源接收文件、图像和内容的需要在不断增长。由于许多图像和文件具有大显示屏幕要求，很难用移动电话的液晶显示器(LCD)面板所提供的显示来识别和捕捉所有信息。

需要一种改进的电子设备，其可以提供具有大视野的图像，允许用户观看来自因特网或其他来源的图像和文件。此外，这样的电子设备需要在实体上被设计为方便用户，使得用户即使在执行这些电子设备上的其他功能时也能够观看这样的图像。

附图说明

将附图以及下面的详细描述一起并入本申请文件，并形成本申请的一部分，用来进一步说明各种实施例以及解释根据本发明的所有各种原理和优势。

图1显示根据第一实施例的具有虚拟图像显示元件的电子设备。

图2显示根据第二实施例的具有虚拟图像显示元件的电子设备。

图3显示根据第三实施例的具有两个机身和一虚拟显示元件的移动通信设备。

图4描绘用户使用图3的移动通信设备来观看虚拟显示。

图5显示描绘在电子设备中的虚拟图像生成方法的流程图。

具体实施方式

本发明可以体现于若干形式和方式。下面提供的描述以及附图显示了本发明的示例实施例。本领域技术人员将认识到，本发明可以体现于下面没有示出的其他形式和方式。本发明应该具有权利要求的完整范围，并且不应该被下面示出的实施例限制。

进一步应该理解，关系术语的使用，如果有的话，诸如第一、第二、顶和底、前和后等，只是用来区分一个实体或动作与另一实体或动作，不必要求或暗示这样的实体或动作之间的任何这样的实际关系或顺序。大多数发明功能和许多发明原理是通过电子和光学设备及装备来实现的。期望本领域普通技术人员，尽管可能付出显著努力和许多设计选择，当由这里所公开的概念和原理所指导时，将能够以最少的试验生成这样的电子设备。因此，为了简短，并且最小化使得根据本发明的原理和概念混淆的风险，对这样的电子设备的进一步的讨论，如果有的话，将被限制于关于优选实施例内的原理和概念的重点。

技术上的改进使得可能获得高速数据传输速率。因此，需要高速数据传输速率的数据，诸如多媒体，可以经过网络传送，而没有显著延迟。这使得有可能在电子设备上，包括在移动电话上，观看到高清晰度多媒体数据。但是，在电子设备，诸如移动电话的例子中，电子设备的尺寸是主要的制约因素，其限制了显示区域。考虑到移动电话和其他这样的电子设备不断增长地用来访问网络或任何这样的类似服务的速率，需要协调两个冲突的需要，即：具有小的显示尺寸，同时提供高清晰度图像观看工具。高清晰度多媒体可以通过提供具有增加视野的显示器来显示。已经提议了若干方法来获得更大的视野，诸如利用衬底内部的放大望远镜，或者利用棱镜放大镜等等。但是，通过这些方法，视野只可以被改善到有限范围，并且通常具有尺寸和重量方面的缺点。

电子设备具有显示元件，用于提供虚拟图像，使得显示元件能够在相对于电子设备的第一机身的至少一个平面内移动。因此，电子设备能够通过显示元件提供具有大视野的虚拟图像，显示元件可以相对设备的第一机身进行移动和旋转，使用户能够使用该显示，同时进行设备上的其他功能。一个实施例涉及便携通信设备，其包括具有图像生成装置和光学系统的机身，以及用于提供具有大视野的虚拟图像的显示元件，使得显示元件能够在相对于第一机身的至少一个平面内移动。因此，用户可以满意于具有虚拟图像显示或显示元件的电子设备，其提供质量更好的图像、大视野以及方便用户，同时能够以各种不同位置观看虚拟图像，保持设备的所需的尺寸。而且，当不使用时，显示元件可以被便携通信设备保护。此外，显示元件可以以多种方向观看，因此适合左手和右手两种类型的用户。

根据图1，电子设备100的第一实施例包括显示元件105和第一机身110。在这个实施例中，电子设备100是移动通信设备，但是其也可以是另外类型的电子设备，诸如视频游戏机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、车载导航系统等等。电子设备100具有：第一机身110，其包含图像生成装置140和光学系统150；以及用于提供虚拟图像的显示元件105，可移动地附连到第一机身110，使得显示元件105能够在平行于第一机身110的至少一个平面内移动。

根据实施例，显示元件105是衬底引导(substrate guided)光学元件。衬底引导光学元件能够以大视野投射虚拟图像，同时仍控制元件的厚度。由Lumus开发的衬底引导光学元件是一种平坦且较小的透明体，其能够减小到眼镜镜片的尺寸。这项技术有助于实现非常紧凑、个人的、屏幕较小的、高清晰度和高亮度的图像显示。当与微显示源相结合时，其直接向用户的眼睛投射高质量图像。尽管投射元件很小，却能够通过它观看很大的图像。当与第一机身110中的微显示器相结合时，衬底引导光学元件直接向用户眼睛投射高质量图像。尽管在离眼睛很近的距离观看虚拟图像，当与常规光学系统，诸如光学波导相比较时，衬底引导光学元件允许更大的视野，还使得设备体积减小40％。使用光导光学元件技术等的另一个优势是由于降低了对于光学组件的要求而降低了成本。

根据实施例，显示元件105由透明材料制成，诸如玻璃或塑料。这个特征提供了有趣的设计特点，因为显示材料是透明的，低于显示元件105的第一机身110的其他特征部件也因此是可见的。在一个实施例中，显示元件105包围在一个由不透明材料制成的框中(未示出)。在示出的实施例中，显示元件105是无框的。

图像生成装置140具有微显示器120，其具有背光115，使微显示器120所产生的图像变亮。可用LCD替换微显示器120。背光115照亮微显示器120产生的真实图像，并且通过聚光镜125发射该真实图像。聚光镜125通过放大或缩小图像来对其进行处理，并且将其指引到放置于聚光镜125之前的反射镜130，反射镜130进一步将图像指引到瞄准仪135，瞄准仪135使真实图像的光线互相平行。这些平行线从第一机身110指引出来，提供了在显示元件105中的虚拟图像。在实施例中，反射镜130是棱镜的表面。

根据这个实施例，显示元件105安置为使得显示元件105可以在平行于第一机身110的平面内滑动，如图1所示。如所示，显示元件105能够沿着图中所示的轨迹155移动。显示元件被示出为已经相对于第一机身110移动到预定打开位置。

电子设备还具有开关(未示出)，其在显示元件105达到相对于第一机身110的至少一个预定位置时启动图像生成装置140。显示元件105的预定位置是关于第一机身110的位置，有助于显示元件105中的图像生成。当显示元件105达到预定位置时，由于光学系统150的预定位置，微显示器120产生的图像到达反射镜130和瞄准仪135，并且在显示元件105上显示。预定位置的意义在于：如果第一机身110和显示元件105没有对准，真实图像的光线将不能正确地入射到显示元件105中。当显示元件105不在相对于第一机身110的预定位置时，开关(未示出)关闭图像生成装置140。关闭图像生成装置140限制了微显示器的不必要的使用，减小了功耗，并且还防止微显示器120和第一机身110不必要地升温。

图2显示根据第二实施例的具有虚拟图像显示元件的电子设备200。根据第二实施例，电子设备200具有显示元件205，其可以在相对于第一机身210的平行平面内旋转多达全部360°。这个实施例中，除了显示元件205之外，在第一机身210中还具有液晶显示器255。而且，可以在显示元件205上安装耳机扬声器，或在第一机身210上安装耳机扬声器并且通过显示元件205而导出。

与结合图1所述的相同，电子设备还具有开关(未示出)，其在显示元件205到达相对于第一机身210的至少一个预定位置时启动图像生成装置。显示元件205的预定位置是关于第一机身210的位置，其有助于在显示元件205中的图像生成。预定位置的意义在于：如果第一机身210和显示元件205没有对准，真实图像的光线将不能正确地入射到显示元件205中。与结合图1所述的相类似，当显示元件205不在相对于第一机身210的预定位置时，开关(未示出)关闭图像生成装置。关闭图像生成装置限制了如图1所示的微显示器的不必要的使用，减小了功耗，并且还防止微显示器和第一机身210不必要地升温。

图3显示根据第三实施例具有两个机身和一虚拟显示元件的移动通信设备300。根据第三实施例，电子设备是移动通信设备300，其进一步包括可移动附连到第一机身305的机身310。在这个实施例中，移动通信设备300具有第一机身，其上具有类似于结合图1所述的图像生成装置和光学系统，移动通信设备300还具有第二机身310，其可移动地附连到第一机身305，其中第二机身310提供液晶显示器350。显示元件315可移动地附连到第一机身305，并且能够在相对于第一机身305的平行平面内滑动。当显示元件315滑出到预定位置320时，显示元件315安置为能够以一相对于第一机身305的角度旋转325，以达到至少一个替换位置。

如图4所示，移动通信设备300允许用户在距离眼睛很近的距离以大视野330观看图像，同时在移动通信设备300上交谈。

如前面结合图1和图2所述，电子设备进一步包括开关(未示出)，其当显示元件到达相对于第一机身的至少一个预定位置时启动图像生成装置。在电子设备是蛤壳式电话的这个实施例中，当用户使用电话时出现预定位置。换句话说，预定位置适合于用户在移动电话上交谈，同时在显示元件315上观看图像，如图4所示。

图5显示描绘具有显示元件的电子设备中虚拟图像生成的方法的流程图500。电子设备100、200、300可以是前面所述的任何实施例。该方法包括在相对于电子设备的第一机身的至少一个平面中移动显示元件510；以及，当显示元件处于预定位置时，启动第一机身中的图像生成装置520。该方法进一步包括当显示元件处于预定位置时显示虚拟图像530。

根据进一步的实施例，移动步骤510包括在相对于第一机身的平行平面中滑动显示元件515。在另一实施例中，移动步骤进一步包括在相对不平行于第一机身的平面中旋转显示元件517。该方法进一步包括当显示元件不处于相对第一机身的预定位置时关闭图像生成装置。

本发明的各种实施例使用户可以满足于具有增强图像观看能力的电子设备。在实施例中，用户能够使用具有虚拟图像显示或显示元件的移动通信设备，其提供具有更大视野的虚拟图像，而不会牺牲通信设备的紧凑度。用户还能够满意于，在离眼睛很近的距离，以各种位置观看显示的灵活性。

本公开想要解释怎样形成和使用根据本发明的各种实施例，而不是想要限制其真实的、预期的和公正的范围和精神。前面的讨论不想穷举或限制本发明为所公开的精确形式。根据上述教导，可以有许多修改或变形。选取并描述这些实施例是为了提供对本发明原理和实际应用的最好说明，以及使本领域普通技术人员能够在各种实施例中且以适合于考虑中的特定使用的各种修改来利用本发明。所有这样的修改和变形都在由所附权利要求及等价物所确定的本发明的范围中，权利要求可能在本专利申请的审查过程被修改，而本发明的范围应当根据权利要求公正、合法和公平地所具备的宽度来解释。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种电子设备，包括：

第一机身，具有图像生成装置和光学系统；以及

衬底引导光学显示元件，用于提供虚拟图像，其可移动地附连到所述第一机身，使得所述衬底引导光学显示元件能够在相对于所述第一机身的至少一个平面中移动；以及

开关，当所述衬底引导光学显示元件在相对于所述第一机身的预定位置时，启动所述图像生成装置，而当所述衬底引导光学显示元件不在相对于所述第一机身的预定位置时，关闭所述图像生成装置。

2.权利要求1的设备，其中所述预定位置是所述衬底引导光学显示元件关于所述第一机身的位置，该位置有助于所述衬底引导光学显示元件中的图像生成。

3.权利要求1的设备，其中所述光学系统包括瞄准仪。

4.权利要求1的设备，其中所述光学系统包括聚光镜。

5.权利要求1的设备，其中所述光学系统包括至少一个反射表面。

6.权利要求5的设备，其中所述至少一个反射表面是棱镜的表面。

7.权利要求1的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中移动。

8.权利要求1的设备，其中所述显示元件安置为使得所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中滑动。

9.权利要求8的设备，其中所述显示元件能够以一相对于所述第一机身的角度旋转。

10.权利要求1的设备，进一步包括具有液晶显示器的第二机身，其通过铰链附连到所述第一机身。

11.权利要求10的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中从所述第一机身的后面滑出。

12.权利要求11的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中从所述第一机身的后面滑出到预定位置，并且从所述预定位置旋转到相对于所述第一机身的至少一个替换位置。

13.权利要求10的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中从所述第一机身的底部滑出到预定位置。

14.权利要求13的设备，其中所述显示元件能够从所述预定位置旋转到相对于所述第二机身的至少一个替换位置。

Claims (14)

1.一种电子设备，包括：

第一机身，具有图像生成装置和光学系统；以及

显示元件，用于提供虚拟图像，其可移动地附连到所述第一机身，使得所述显示元件能够在相对于所述第一机身的至少一个平面中移动；以及

开关，当所述显示元件在相对于所述第一机身的预定位置时，启动所述图像生成装置，而当所述显示元件不在相对于所述第一机身的预定位置时，关闭所述图像生成装置。

2.权利要求1的设备，其中所述显示元件包括衬底引导光学元件。

3.权利要求1的设备，其中所述光学系统包括瞄准仪。

4.权利要求1的设备，其中所述光学系统包括聚光镜。

5.权利要求1的设备，其中所述光学系统包括至少一个反射表面。

6.权利要求5的设备，其中所述至少一个反射表面是棱镜的表面。

7.权利要求1的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中移动。

8.权利要求1的设备，其中所述显示元件安置为使得所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中滑动。

9.权利要求8的设备，其中所述显示元件能够以一相对于所述第一机身的角度旋转。

10.权利要求1的设备，进一步包括具有液晶显示器的第二机身，其通过铰链附连到所述第一机身。

11.权利要求10的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中从所述第一机身的后面滑出。

12.权利要求11的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中从所述第一机身的后面滑出到预定位置，并且从所述预定位置旋转到相对于所述第一机身的至少一个替换位置。

13.权利要求10的设备，其中所述显示元件能够在平行于所述第一机身的平面中从所述第一机身的底部滑出到预定位置。

14.权利要求13的设备，其中所述显示元件能够从所述预定位置旋转到相对于所述第二机身的至少一个替换位置。

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