CN106133647A - 多模式显示系统 - Google Patents

Abstract

公开了涉及多模式显示设备的实施例。例如，在一个公开的实施例中，多模式显示设备包括安装在公共壳体中的主图像显示器和次图像显示器，主图像显示器和次图像显示器被配置为通过在查看表面上的公共透明区域交替地发光。多模式显示设备被配置为以第一分辨率在主图像显示器上显示第一图像或者在显示设备的查看表面后面的虚拟平面上以及在次图像显示器上显示比第一图像的分辨率高的第二图像。多模式显示设备被配置为比较检测到的适眼距距离与预定阈值，并且在适当的图像显示器上显示图像并将另一图像显示器设置成非显示状态。

Description

多模式显示系统

背景技术

诸如智能手表之类的可穿戴计算设备向用户提供了在旅途中将计算设备随身携带而不需要用户握住诸如智能手机或平板电脑之类的设备的能力，从而解放了用户的双手。这些设备有希望增强诸如散步、远足、跑步等等之类的活动。然而，当前可穿戴计算设备的一个挑战是：它们的显示器相对比较小并且可以显示给用户的内容因此受限。

解决智能手机设计中的类似挑战的一种现有的方法是将显示器的大小增加到被称为“平板手机”(词语“手机”和“平板”的混成词)的形状因子的大小。然而，对于可穿戴计算设备而言，这样的大型显示器将导致在紧凑性和便携性方面的相应降低，潜在地干扰了诸如上面讨论的散步、远足和跑步之类的活动。在智能手机设计中使用的另一种现有方法是在用户界面中提供捏缩放/滚动功能。但是，在诸如智能手表之类的小型显示器上执行这样的手势非常困难并且用户的手指可能在手势期间阻塞整个显示器。此外，这样的手势只提供可用显示内容的仅一部分的详细查看。其结果是，此类可穿戴计算设备的易用性存在障碍，并且它们的适用性还未成为主流。

发明内容

涉及多模式显示设备的实施例被公开。例如，在一个公开的实施例中，多模式显示设备包括安装在公共壳体中的主图像显示器和次图像显示器，主图像显示器和次图像显示器被配置为通过在查看表面上的公共透明区域交替地发光。多模式显示设备被配置为以第一分辨率在主图像显示器上显示第一图像或者在显示设备的查看表面后面的虚拟平面上以及在次图像显示器上显示比第一图像的分辨率更高的第二图像。多模式显示设备被配置为比较检测到的适眼距(eye relief)距离与预定阈值，并且在适当的图像显示器上显示图像并将另一图像显示器设置成非显示状态。

提供本发明内容以按简化形式介绍概念的选择，这些概念在下面的具体实施方式中进一步进行描述。本发明内容不旨在于标识要求保护的主题的关键特征或必要特征，其也不旨在于用来限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决本公开内容中任何部分提到的任何或所有缺点的实现方式。

附图说明

图1是根据本公开实施例的多模式显示系统的示意图。

图2是在距用户的第一距离处的用户查看图1的多模式显示系统的示意图。

图3是在距用户的不同的第二距离处的用户查看图1的多模式显示系统的示意图。

图4是图1的多模式显示系统的显示堆栈的第一实施例的示意图。

图5是图1的多模式显示系统的显示堆栈的第二实施例的示意图。

图6是图1的多模式显示系统的显示堆栈的第三实施例的示意图。

图7是图1的多模式显示系统的可穿戴实施例的示意图。

图8A和图8B是根据本公开实施例的多模式显示方法的流程图。

图9是根据本公开实施例的计算设备的简化图示。

具体实施方式

图1示出了根据本公开实施例的多模式显示系统10的一个实施例的示意图。多模式显示系统10包括：多模式显示设备14，被配置用于操作为近眼显示器和远距显示器二者，并且取决于估计的或者检测到的距用户眼睛的适眼距距离而在这些模式的每一个模式中向用户相应地显示不同的图像。在一些示例中并如下文更详细描述的，多模式显示设备14可以被嵌入在可穿戴设计或其他紧凑形状因子中。

显示设备14可以可操作地连接到计算设备18，如图所示。显示设备14通常被配置成接收对来自计算设备18的显示图像进行编码的图像源信号，并在显示堆栈46的屏幕54上显示该显示图像。显示设备可以经由有线或无线连接而连接到计算设备18以接收图像源信号。可替代地或附加地，显示设备14可以被配置有在板上(on-board)处理器(比如在下面描述的控制器22)的控制下的板上图像源。

计算设备18通常包括：处理器34，被配置为使用存储器30的一些部分来执行以非易失性方式存储在大容量存储装置36中的应用程序36。应用程序36被配置为可编程地生成用于在显示设备14上显示的包括第一图像66和第二图像68的输出，该输出可以被编码在被发送到显示设备14的上述图像源信号中。出于下文显而易见的原因，第一图像典型地是相对较低分辨率的紧凑图像，第二图像通常是比第一图像的分辨率更高的更大图像。应用程序36可以通过比如因特网的网络44与应用服务器40进行通信，并可以从应用程序服务器40或例如对等设备等的其他设备获取用于生成在显示设备14上显示的输出的信息。可以理解，附加地或备选地，显示设备14可以被配备有有线或无线联网硬件，该硬件使显示设备能够直接与应用服务器40通信，以下载并显示诸如第一图像66和第二图像68之类的输出。在下面参照图9更详细地描述了有关多模式显示系统10的组件和计算方面的附加细节。

为了解决上述背景技术中讨论的挑战，多模式显示设备14可以包括控制器22，该控制器被配置为在两种显示模式之一之间进行切换，两种显示模式是：主图像显示模式60，在其中用户可以从远处查看显示设备14，和次图像显示模式64，在其中用户可以近距离查看显示设备14，向用户提供对信息的更详细显示的访问。为了实现这些显示模式，显示设备14包括具有特殊设计的光学器件的显示堆栈46。显示堆栈46典型地包括：主图像显示器48，被配置为在主图像显示模式60中以第一分辨率显示第一图像66，以及次图像显示器52，被配置来在次图像显示模式64中显示比第一图像66的第一分辨率更高的分辨率的第二图像68。形成由主图像显示器48和次图像显示器52分别显示的图像的光典型地通过同一屏幕54而被发出，如下所述，所述屏幕54可以是显示设备14的壳体的查看表面中的透明区域。

为了便于在主图像显示模式60和次图像显示模式64之间的切换，控制器22可以接收来自一个或多个传感器16的信号，以及确定显示设备的查看表面和用户的眼睛之间的适眼距距离，并且基于所确定的适眼距距离，在主图像显示模式60和次图像显示模式64之间进行切换。

传感器16被统称为适眼距传感器，因为它们由控制器使用来做出适眼距距离确定；然而，应该理解的是，传感器的输出也可以被显示设备用于其他用途，以及它们可以不被专门用于确定适眼距。每个传感器16检测参数(被称为适眼距距离参数)，该参数被控制器使用到控制器22以确定显示设备14和用户的眼睛之间的适眼距距离。通常情况下，从显示设备的查看表面到用户的眼睛测量适眼距距离。在一些实施例中，多模式显示设备14可以包括单个适眼距传感器，而在其他实施例中，可以使用多个适眼距传感器来确定适眼距距离。

适眼距传感器可以包括图像传感器82、环境光传感器78、加速度计80、应变仪84和电容性触敏表面86中的一个或多个。图像传感器82例如可以是一个相机、一对相机等，被配置为捕获包括用户的眼睛在内的场景的图像。图像识别算法可以被采用以例如基于在所捕获的图像中的用户的瞳孔之间的检测到的瞳孔间距离来计算适眼距距离。在一些实施例中，图像传感器82可以是深度相机。在其他实施例中，可运用一对相机来支持立体成像技术，立体成像技术可以被用来提供对到图像中被识别为用户眼睛的那个点的距离的估计。在一些情况下，可以针对用户的每只眼睛来确定适眼距距离，并且两个距离可以被平均并与阈值98相比较。

除了图像传感器82之外或者替换图像传感器82，来自加速度计80的数据和来自环境光传感器78的数据可以被用来确定显示设备14和用户的眼睛之间的距离。这例如在显示设备14包括一个以可穿戴计算设备(例如腕表200)的形式构建的壳体时可能是特别有用的，如图3所示。眼距传感器(例如环境光传感器78)、主图像显示器加速度计和次图像显示器加速度计等等可以被并入该壳体中。随着用户204将他的手腕抬起以将腕表200带到更靠近他的眼睛220，加速度计80可以检测与这样的移动相关联的信号(signature)加速度。此外，随着腕表200的环境光传感器78移动得更靠近用户的眼睛220和面部时，由环境光传感器78检测到的环境光水平可以相应地减少。例如，当腕表200位于距用户的眼睛220小于预定阈值时，由面对用户的面部的环境光传感器78检测到的环境光可以小于周围环境的总环境光的预定百分比，所述周围环境的总环境光是从当腕表未被设置至靠近用户的面部时的环境光传感器的先前测量中所确定的、或者从背向用户的面部的环境光传感器中所确定的等等。

当加速度计80检测到腕表200的信号加速度并且环境光传感器78检测到环境光水平减少到低于预定百分比时，控制器22可以确定腕表200已经被移动到距用户的眼睛220小于预定距离的位置。换而言之，当确定存在信号加速度和降低到预定百分比以下的环境光水平的组合时，可以确定腕表200已经被移动到距用户的眼睛220小于预定阈值适眼距距离的位置。如上文所描述的，在做出上述确定之后，控制器22然后可以在第一显示模式60与第二显示模式64之间切换。

在一些示例中，还可以利用信号加速度和阈值环境光水平的时间关系来确定适眼距距离。这样的时间关系的示例是：每个条件将在预定时间段(例如1.0秒)内被满足，作为确定腕表200已经被移动到距用户的眼睛220小于预定距离的位置的又一条件。

在其他示例中，显示设备14可以包括惯性测量单元(IMU)，该单元利用加速度计80和一个或多个其他传感器来捕获位置数据并且由此实现对显示设备的运动检测、位置跟踪和/或定向感测。IMU还可以接收来自其他合适的定位技术(诸如GPS或其他全球导航系统)的输入数据以及输入到它自己的显示设备14的位置和朝向的确定中的因素。当这些其他系统是可操作的并且正在接收位置检测信号(通过该信号，位置可以被确定)时这可以增加IMU测量的位置精度。

应变仪84可以被配置为测量与显示设备相关联的带(比如腕带)的应变、弯曲和/或形状。在图7中所示的腕表200的示例中，应变仪84可以位于带部分716和718中之一或两者中。在一些示例中，应变仪84可以包括由绝缘柔性托板支撑的金属箔图案。随着用户204移动和/或弯曲他的手部212，带部分716、718和集成的箔图案被变形，促使箔的电阻改变。测量这一电阻变化并且可以确定在带部分716、718上施加的对应的应变。

有利地并且如下文更详细解释的，可以利用应变仪84来检测用户的手部212的一个或多个运动并且对应地接收用户输入。例如，一侧到另一侧或上下的手部移动可以经由在手腕区域内的特定肌腱的对应的收缩和舒张来感测。在一些示例中，可以检测用户的手腕的总周长的改变以确定用户何时在握拳。可以将这些移动中的每个移动与可以影响适眼距距离的改变的特定用户运动相关。还将理解：应变仪84的任何合适的配置可以与腕表200或显示设备14可以假设的其他形状因子一起利用。

触敏表面86可以是单个或多个触敏表面，通常与显示屏幕54集成在一起以作为触敏显示器，被配置为接收单个或多个触摸用户输入。在一个实施例中，触敏表面是电容性触敏表面，被配置为通过测量由面部到触敏表面的移近所造成的电容中的变化从而检测在预定的阈值98内用户的身体一部分(比如用户的面部)的存在。这样的输入可以被馈送到控制器22以进一步帮助控制器确定适眼距距离是否小于预定阈值98。

基于来自上述各种传感器16的输入，控制器22被配置为确定适眼距距离96是否超过预定阈值98。在确定适眼距距离96超过预定阈值98时，控制器22被配置为使得在主图像显示器48上显示第一图像66，并且将次图像显示器52设置为非显示状态。相反，在其他条件下，控制器22被配置为确定适眼距距离96小于预定阈值98，并在确定适眼距距离小于预定阈值98后，在次图像显示器68上显示第二图像52，并将主图像显示器48设置为非显示状态。由于这两个显示器共享一条穿过显示屏幕54的查看表面的透明区域的光路径，因此应该理解这两个屏幕通常不能同时被照亮以及仍被用户恰当地查看。进一步这样做会以浪费的方式消耗宝贵的电力资源。出于这些原因，主显示器48和次显示器52根据操作条件而交替地转为非显示状态。

在一个用例场景中，当显示设备14位于距用户大于阈值98的第一适眼距距离处时,显示设备14可以显示相对较低显示分辨率的第一图像66的实例，其传达来自应用程序36的视觉信息的概要版本。当用户将显示设备14移动到距用户小于阈值98的第二适眼距距离96时，显示设备14可以进行切换以显示更高显示分辨率的第二图像68的实例，并且因此其包括来自应用程序36的较大量的第二视觉信息。如图3中所示出的并且如下文更详细描述的，当用户小于距该设备的阈值适眼距距离时，显示堆栈46的次图像显示器52的光学器件被配置为在位于显示器的显示屏幕54后面的虚拟平面301上显示第二图像68，从而允许用户的眼睛聚焦在第二图像68上。

为了在两种显示模式之间进行切换，控制器22可以进一步被配置为确定从适眼距距离96大于预定阈值98到适眼距距离96小于预定阈值98的所检测到的适眼距距离的变化，并且在次级图像显示器52上显示第二图像68并停止主图像显示器48上的第一图像66的显示以及将主图像显示器48设置成非显示状态。控制器22还可以进一步被配置为确定从小于预定阈值98到适眼距距离96大于预定阈值98的所检测到的适眼距距离的变化，并在主图像显示器48上显示第一图像66并停止在次级图像显示器52上的第二图像68的显示以及将此图像显示器52设置成非显示状态。

因此，当用户将显示设备14带到更靠近用户的眼睛至适眼距距离小于预定阈值98时，控制器22可以被配置为从主图像显示模式60的较低分辨率图像切换并到次图像显示模式64的较高分辨率图像。为了达到这个目的，在次图像显示模式64中，主图像显示器48被设置成非显示状态并且次图像显示器52被激活以显示第二应用图像68，第二应用图像68具有第二更高显示分辨率(与第一紧凑图像58相比较)并且还来自应用程序36。有利地以及如下面更详细地解释的那样，以这种方式，多模式显示系统10促进了对来自应用程序36的不同数量的视觉信息进行快速且便捷的用户访问以及在其中导航。

图2、图3和图7示出了具有形状因子为腕表200的多模式显示系统10的实施例，所述腕表200可拆卸地附接到与用户204的手部212相邻的手腕区域。如图2所示，当腕表200被检测到距用户204的眼睛220大于预定适眼距距离216时，进入主图像显示模式60。适眼距距离的预定阈值98可以是在大约20毫米(mm)与180mm之间的范围中选择的距离。在其他示例中，预定阈值98可以是在大约40mm与160mm之间、在大约60mm与140mm之间、在大约80mm与120mm之间，或者可以是大约100mm。

在如图7所图示的一个示例用例场景中，在主图像显示模式60即远距眼模式中的腕表200显示来自天气应用程序的天气平铺(tile)图像712，其将恶劣天气警告作为紧凑图像208进行了指示。天气平铺图像712以第一较低显示分辨率被显示，所述第一较低显示分辨率呈现了雷雨云和闪电的可快速识别的图标以及惊叹号。图2中示出用户204从预定适眼距距离以外扫视腕表200，由此用户能够及时辨别在紧凑图像208中的天气警告影像，并从而确定一个灾害性天气事件可能即将来临。

现在参照图2和图3并且为了快速获得有关天气事件的附加信息，用户204可以将他的手部212和腕表200举起到更靠近他的眼睛220，以使得腕表200距用户的眼睛的适眼距距离小于预定阈值98。如上文所提到的，当腕表200被检测到在小于预定阈值98的适眼距距离处时，控制器22触发次图像显示模式64，即，近眼显示模式。在这一示例中，次图像显示模式60利用腕表200的次图像显示器52来在用户204的所感知的距离处的虚拟平面301上显示天气应用程序的图形用户界面304形式的应用图像。有关次图像显示器52的附加细节在下文提供。

通过比较图3和图7，很显然，图形用户界面304形式的应用图像具有第二显示分辨率，其呈现对应于天气应用程序的、比天气平铺图像712形式的紧凑图像208的第一显示分辨率更大量的视觉信息。在图3和图7的示例中并且如下面更详细解释的那样，天气应用程序图形用户界面304包括：指明与雷暴雨和强风相关的警告的天气细节区域308、包括风暴316的雷达图像的地图区域312、指示风暴316距用户的当前位置的距离的距离区域320以及提供有关用户的家人的状态更新的家人状态区域324。有利地，图形用户界面304向用户204提供了快速且便捷可访问的高分辨率应用图像，该高分辨率应用图像提供包含大量视觉信息的大屏幕用户体验。应该理解的是，天气平铺图像只不过是可以被显示的紧凑图像类型的一个示例，并且任何适当的紧凑图像和应用图像的内容和设计都可以被运用。

通过图示说明应用图像和紧凑图像的分辨率之间的差异，在一个实施例中，紧凑图像可以是320×320像素的分辨率，应用图像可以以768×1280、720×1280、1080×1920或更高的分辨率而被显示。可以理解，也可使用其它分辨率。

多模式显示设备14可以包括壳体701，壳体701具有在查看表面703中的透明区域以允许从安装在壳体701内的主图像显示器48和次图像显示器52中发出的光穿过并传递到用户。通常情况下，如以上所讨论的那样，主图像显示器48和次图像显示器52被配置为通过查看表面的透明区域交替地发光，并且当一个显示器处于显示状态中时另一个显示器被转到非显示状态。查看表面的透明区域在本文中还被称为显示屏幕54。因此，从主图像显示器和次图像显示器二者中发出的光通过显示屏幕54被发出。

现在将详细地讨论显示设备14的显示光学器件。现在参考图4，显示设备14的显示堆栈46A的第一实施例的示意表示被示出。显示堆栈46A包括主图像显示器48和次图像显示器52。在显示堆栈46A中，主图像显示器48被设置在次图像显示器52的发光侧上。主图像显示器48包括光学透明的发光显示器，并且在查看表面上的透明区域被形成以包括简单放大镜402。简单放大镜402包括会聚透镜以将来自任一图像显示器的光向用户的眼睛引导。如图所示，部分反射的曲面放大镜406、反射偏振器404和主图像显示器48都被设置在次图像显示器52的发光侧上。显示堆栈46被进一步配置使得部分反射的曲面放大镜406被设置以基本上准直从次图像显示器52发出的光，并且部分反射的曲面放大镜406和反射偏振器404被设置在主图像显示器48和次图像显示器52之间，其中所述部分反射的曲面放大镜406的曲表面被朝向反射偏振器404而定向。部分反射的曲面放大镜406还可以包括第二反射偏振器或任何其它合适的反射材料。对于显示堆栈46A，从次图像显示器52发出的光由反射偏振器404向着所述部分反射的曲面放大镜406反射。部分反射的曲面放大镜406然后将光朝向反射偏振器404反射回去。反射的光然后可以穿过反射偏振器404、穿过主图像显示器48和随后的简单放大镜402并继而至用户的眼睛。反射偏振器404和部分反射的曲面放大镜406的功能是增加由次图像显示器52所发出的光的光路径的长度，所述次图像显示器52允许生成将要显示在虚拟平面301上的更高分辨率的图像，即第二图像，如图7所示，所述虚拟平面301位于显示设备14的次级图像显示器52后面和查看表面703后面的一距离处。

现在转向图6，在层状配置中示出了显示堆栈46B的第二实施例，在其中以夹层配置运用了用于主图像显示器48的第一显示技术和用于次图像显示器52的不同的第二显示技术。在图6中，次图像显示器52被设置在主图像显示器48的发光侧，而次图像显示器52包括光学透明的发光显示器。

继续参考图6，主图像显示器48可以包括诸如冷光式或反射式液晶显示器(LCD)之类的漫射型显示器，或者任何其他合适的显示技术。主图像显示器48可以包括显示堆栈46的最内层，并且可以包括被设置在发光组件704上的显示屏幕54。如上文所提到的，主图像显示器48可以被配置为经由显示屏幕54显示一个或多个紧凑图像。

次图像显示器52被设置在主图像显示器48的发光侧608上。如上文所提到的并且在图3中示出的，次图像显示器52被配置为如从用户的眼睛220的视角查看的、在显示堆栈46后面的感知距离处的虚拟平面上显示图像。在一个示例中，次图像显示器52可以包括启用近眼查看模式的侧面定址的透明显示器。在这样的近眼显示系统中，与在主图像显示器48的显示屏幕54处显示图像相比，用户感知到大得多的、更身临其境的图像。

如图6所示，主图像显示器48是第一发光显示器，并且次图像显示器52包括第二发光显示器和光波导，该光波导被配置为将来自第二发光显示器的光引至在波导内形成的一系列出口光栅。诸如有机发光二极管(OLED)显示器的微投影仪624可以通过准直器628和入口光栅632将包括图像的光线投射到波导结构620中。在一个示例中，位于波导结构620内的部分反射出口光栅632可以从该结构朝着用户的眼睛220向外反射光线。在另一示例中，并且替代在波导结构620内的部分反射出口光栅640，可以在波导结构720的发光侧654上提供从波导结构620朝着用户的眼睛220向外发出光线的部分反射出口光栅650。

此外，波导结构620和(一个或多个)出口光栅可以体现透明的手段，当微投影仪624被去激活时(诸如当主图像显示模式60为活跃时)透明的手段使得从主图像显示器48发出的光能够行进通过波导结构和(一个或多个)出口光栅。有利地，这一配置使得两个显示器和两个显示分辨率通过同一物理窗口对于用户可用。

在其他示例中，具有夹层配置的显示堆栈可以包括在堆栈的顶层上的较低分辨率的主图像显示器以及在堆栈的底层上的更高分辨率的次图像显示器。在这一配置中，主图像显示器是透明的以提供通过堆栈的对次图像显示器的可见性。在一些示例中，主图像显示器可以包括透明OLED显示器或任何其他合适的透明显示技术。

如上文所提到的，当显示设备14和显示堆栈46距用户96大于阈值适眼距距离时，可以利用第一显示模式60，在该第一显示模式中主图像显示器48被控制器22激活并且次图像显示器52被控制器22设置成非显示状态。在主显示模式60中并且参照图6的示例显示堆栈46，主图像显示器48可以显示通过透明的次图像显示器52可查看的紧凑图像58。当用户将显示设备14和显示堆栈46带到距用户小于阈值适眼距距离98的位置时，控制器22可以在第一显示模式60与第二显示模式64之间切换。更具体地，控制器22可以将主图像显示器48设置成非显示状态并且激活次图像显示器52。

还应当理解的是，可以利用特征为折叠光路径的光学系统。例如，可以利用具有单折、双折、三折或更高数量折叠的光路径。图5示意性地示出了具有折叠光路径的显示堆栈46C的第三实施例，在其中主图像显示器48被设置在次图像显示器52的发光侧上。来自次图像显示器52的光被引导通过包括一个或多个反射表面和一个或多个透镜的光学光路径。一个或多个反射表面和一个或多个透镜产生了用于虚拟图像的显示的折叠光路径。

具体地，图5的实施例的光路径如下。从次图像显示器52发出的光由第一透镜502和第二透镜504聚焦。光然后被反射离开第一反射器506到达第二反射器508上。第二反射器508将光朝着饼状(flapjack)放大镜组件512引导。在饼状放大镜组件512内，光在离开饼状放大镜组件512之前穿过一系列反射放大镜。光然后穿过主图像显示器并到达用户的眼睛上。饼状放大镜组件512还用作聚光透镜：朝着距多模式显示器的查看表面有一定距离的一个焦点引导发出的光。第三反射器510防止光逃离折叠光路径。

将进一步理解的是，取决于显示堆叠的配置，主图像显示器48和次图像显示器52在非显示状态中可以是不透明或透明的。在图4的显示堆46A和图5的显示堆栈46C中，最上层显示器即主图像显示器48在非显示状态中是透明的，以便不混淆底层图像显示器即次图像显示器52的可见性。相反，在这些实施例中，次图像显示器52典型地在非显示状态中是不透明的，以增强由重叠的图像显示器所显示的图像的对比度，但它也可以被设置为是透明的。在图6的实施例中，主图像显示器48典型地在非显示状态中是不透明的，以提高次图像显示器52的对比度和可见度。可替换地，在此实施例中的主图像显示器可以是不透明的。另外，在此实施例中的次图像显示器52典型地在非显示状态中是透明的。

在上面已经描述了包括发光显示器的主图像显示器48和次图像显示器52，术语旨在包含具有比上面讨论的发光二极管(LED)和OLED之类的直接发光的显示元件的显示器，以及调节诸如液晶显示器(LCD)、硅上液晶显示器(LCoS)的那些和其他光调制显示技术。

如上所讨论的，多模式显示设备被配置为检测适眼距距离，并基于检测到的适眼距距离选择适当的显示器。图8A和图8B是用于多模式显示设备的多模式显示方法800的流程图。应当理解，方法800可以使用上述的系统10的硬件组件或者经由其它合适的硬件组件来实现。

在802处，方法800包括利用适眼距传感器检测指示多模式显示设备的查看表面与用户的眼睛之间的适眼距距离的适眼距距离参数。在804处，方法800包括从适眼距距离参数确定适眼距距离，也就是说，基于所述适眼距距离参数来为适眼距距离确定毫米或其他单位的值。如上所讨论的，适眼距传感器可以是一个传感器16或传感器16的组合，并且距离参数可以包括上面讨论的任何参数。

在806处，方法800包括比较所确定的适眼距距离与预定阈值，所述预定阈值可以是在上面讨论的范围内。如果检测到的适眼距距离超过预定阈值，则方法800前进至808，在那里，控制器22在主图像显示器上以第一分辨率显示第一图像并在810处将次图像显示器设置成非显示状态。这些步骤808、810可以以这一顺序发生、同时地发生、或者以相反的顺序发生。

如果检测到的适眼距距离小于预定阈值，则该方法包括在812处在次图像显示器后面的虚拟平面上以比第一分辨率更高的第二分辨率显示第二图像。在814处，该方法包括将主图像显示器设置成非显示状态。这些步骤812、814可以以这一顺序发生、同时地发生、或者以相反的顺序发生。

方法800还包括循环功能，使得针对任何变化连续地监测适眼距距离并且相应地改变显示模式。因此，方法800可以包括：响应于在用户和多模式显示设备之间的检测到的适眼距距离从低于预定适眼距距离向大于预定适眼距距离变化，将应用图像的显示从次图像显示器向主图像显示器改变；或者响应于在用户和多模式显示设备之间的检测到的适眼距距离从超过预定适眼距距离向低于预定适眼距距离变化，将应用图像的显示从主图像显示器向次图像显示器改变。

类似于上述的系统10，对于方法800还将会理解，主图像显示器和次图像显示器可以被配置使得从任一显示器发出的光穿过壳体的查看表面的同一透明区域。另外，类似于上述的系统10，该方法可以通过集成到腕表中的显示设备来实现。应当理解，典型地，主图像显示器或次图像显示器中的一个显示器被设置在另一个显示器的发光侧上，该一个显示器在非显示状态中是透明的，并且主图像显示器或次图像显示器中的一个显示器被相反地设置在另一个显示器的非发光侧上，该一个显示器在非显示状态中是不透明的。然而，各种其他配置是可能的。

图9示意性示出了计算系统900的非限制性实施例，其可以执行上文描述的方法和过程中的一个或多个。显示设备14、计算设备18和应用服务器40可以采用计算系统900的形式。以简化形式示出了计算系统900。但要理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，实际上任何计算机体系结构都可以被使用。在各种实施例中，计算系统900可以被实现在以下各项中或者采用以下各项的形式：腕表、怀表、垂饰项链、胸针、单片眼镜、手镯、移动计算设备、移动通信设备、智能电话、游戏设备、大型计算机、服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备等等。

如图9中所示，计算系统900包括逻辑子系统904和存储子系统908。计算系统900还可以包括显示子系统912、通信子系统916、传感器子系统920、输入子系统922和/或未在图9中示出的其他子系统和组件。计算系统900还可以包括计算机可读介质，其中计算机可读介质包括计算机可读存储介质和计算机可读通信介质。此外，在一些实施例中，本文描述的方法和过程可以被实现为计算机应用、计算机API、计算机库、和/或包括一个或多个计算机的计算系统中的其他计算机程序产品。

逻辑子系统904可以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904可以被配置为执行一个或多个指令，所述一个或多个指令是一个或多个应用、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其它逻辑构造的部分。这样的指令可被实现为执行任务、实现数据类型、变换一个或多个设备的状态或以其他方式达到所希望的结果。

逻辑子系统904可以包括被配置为执行软件指令的一个或多个处理器。附加地或备选地，逻辑子系统可以包括被配置为执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机器。逻辑子系统的处理器可以是单核或多核，并且在其上执行的程序可以被配置用于并行或分布式处理。逻辑子系统可以可选地包括遍布在两个或更多个设备中的个体组件，所述两个或更多个设备可以位于远程和/或被配置用于协调处理。逻辑子系统中的一个或多个方面可以被虚拟化，并由按云计算配置来配置的可远程访问的联网计算设备执行。

存储子系统908可以包括被配置为保持由逻辑子系统904可执行的数据和/或指令的一个或多个物理的持久设备以实现本文中所描述的方法和过程。当这样的方法和过程被实现时，存储子系统908的状态可被变换(例如，以保持不同的数据)。

存储子系统908可以包括可移除介质和/或内置设备。存储子系统908可以包括光存储器设备(例如，CD、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)等等。存储子系统908可以包括具有以下特征中的一个或多个特征的设备：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。

在一些实施例中，逻辑子系统904和存储子系统908的各方面可以被集成到一个或多个公共设备中，通过所述公共设备在此所描述的功能可以至少部分地被实现。这样的硬件逻辑元件可以包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

图9还示出了以可移除计算机可读存储介质924形式的存储子系统908的方面，该可移除计算机可读存储介质924可以被用来以非易失性方式存储数据和/或指令，所述数据和/或指令可执行用于实现本文中所描述的方法和过程。可移除计算机可读存储介质924可以采用CD、DVD、HD-DVD、蓝光光碟、EEPROM和/或软盘等等的形式。

要理解到的是，存储子系统908包括一个或多个物理的持久设备，其被配置为以非易失的方式存储数据。相反，在一些实施例中，在本文中所描述的指令的方面可以按瞬态方式通过不是由物理设备保持至少有限的持续时间的纯信号(例如，电磁信号、光信号等)来传播。此外，有关本公开的数据和/或其他形式的信息可以通过纯信号、经由计算机可读通信介质来传播。

当被包括时，显示子系统912可以被用来呈现由存储子系统908保持的数据的视觉表示。随着上文描述的方法和过程改变由存储子系统908保持的数据，并且从而变换存储子系统的状态，显示子系统912的状态可以同样地被变换以视觉表示底层数据的变化。显示子系统912可以包括利用实际上任何类型的技术的一个或多个显示设备。这样的显示设备可以在共享的外壳中与逻辑子系统904和/或存储子系统908进行组合，或者这样的显示设备可以是外围显示设备。显示子系统912可以例如包括在图1中所示的显示设备14和上文所描述的可穿戴多模式显示系统10的各个实施例的显示器。

当被包括时，通信子系统916可被配置为将计算系统900通信地耦合到一个或多个网络和/或一个或多个其他计算设备。通信子系统916可以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916可以被配置用于经由无线电话网、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，通信子系统可以允许计算系统900经由诸如因特网之类的网络来向其他设备发送消息和/或从其他设备接收消息。

计算系统900还包括传感器子系统920，该传感器子系统920包括被配置为感测不同物理现象(例如，可见光、红外光、声音、加速度、定向、位置、应变、触摸等)的一个或多个传感器。传感器子系统920可以被配置为例如向逻辑子系统904提供传感器数据。传感器子系统920可以包括被配置为获取朝向和/或背对用户的图像的一个或多个图像传感器、可以被用来跟踪设备的运动的诸如加速度计之类的运动传感器，被配置为测量腕带、臂带、手柄或与设备相关联的其他组件的应变、弯曲和/或形状的应变仪，和/或任何其他合适的传感器。如上所述，这样的图像数据、运动传感器数据、应变数据和/或任何其他合适的传感器数据可以被用来执行诸如确定用户与显示子系统912的显示屏幕之间的距离、使由显示子系统912显示的图像空间稳定等的任务。

当被包括时，输入子系统922可以包括诸如麦克风、注视跟踪系统、语音识别器、游戏控制器、手势输入检测设备、IMU、键盘、鼠标或触摸屏之类的用户输入设备或一个或多个传感器，或者与其对接。在一些实施例中，输入子系统922可以包括选定的天然用户输入(NUI)组件或者与其对接。这样的组件可以是集成的或是外围的，并且输入动作的转换和/或处理可以在板上或板外被处置。示例NUI组件可以包括用于语音和/或声音识别的麦克风；用于机器视觉和/或手势识别的红外、彩色、立体和/或深度相机(例如，飞行时间，立体或结构光相机)；用于运动检测和/或意图识别的眼睛或注视跟踪器、加速度计和/或陀螺仪；以及用于评估大脑活动的电场传感组件。

术语“程序”可以被用来描述可穿戴多模式显示系统10的被实现为执行一个或多个特定功能的一个方面。在某些情况下，这样的程序可以经由执行由存储子系统908保持的指令的逻辑子系统904而被实例化。要理解的是，不同的程序可以从相同的应用、服务、码块、对象、库、例程、API、函数等等被实例化。同样地，相同的程序可以通过不同的应用、服务、码块、对象、例程、API、函数等被实例化。术语“程序”是指涵盖单独或多组的可执行文件、数据文件、库、驱动程序、脚本、数据库记录等。

要理解的是，本文中所描述的配置和/或方法在本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被以限制性的意义考虑，这是因为许多变化是可能的。本文中所描述的具体例程或方法可以表示一个或多个的任何数量的处理策略。以此，所说明的各个动作可以按所说明的序列、按其他序列、并行地来执行，或在某些情况下被省略。同样地，上述过程的顺序可以被改变。

本公开的主题包括本文所公开的各种过程、系统和配置及其他特征、功能、动作和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合及其任何和全部等同物。

Claims (10)

1.一种多模式显示设备，包括：

壳体，被配置有在查看表面中的透明区域；

主图像显示器，被安装在所述壳体中并且被配置为以第一分辨率显示第一图像；

次图像显示器，被安装在所述壳体中并且被配置为在位于所述显示设备的所述查看表面后面的虚拟平面上显示比所述第一图像的分辨率高的第二图像，其中所述主图像显示器和所述次图像显示器被配置为通过所述查看表面中的所述透明区域交替地发光；

控制器，被配置为：

确定所述显示设备和用户的眼睛之间的检测到的适眼距距离小于预定阈值；以及

在确定所述适眼距距离小于所述预定阈值后，在所述次图像显示器上显示所述第二图像并且将所述主图像显示器设置成非显示状态。

2.根据权利要求1所述的多模式显示设备，其中所述主图像显示器被设置在所述次图像显示器的发光侧，其中所述主图像显示器包括光学透明发光显示器并且在所述查看表面中的所述透明区域是简单放大镜。

3.根据权利要求1所述的多模式显示设备，其中所述次图像显示器包括微投影仪和光波导，所述光波导被配置为将来自所述微投影仪的光引向靠近查看者的眼睛位置所形成的一个或多个出射光瞳。

4.根据权利要求1所述的多模式显示设备，进一步包括反射式偏振器和部分反射式曲面放大镜，其中：

所述部分反射式曲面放大镜、反射式偏振器和主图像显示器被设置在所述次图像显示器的发光侧上。

5.根据权利要求2所述的多模式显示设备，其中所述主图像显示器被设置在所述次图像显示器的发光侧上，其中来自所述次图像显示器的光被引导通过包括一个或多个反射表面和一个或多个透镜的光学光路径，其中所述一个或多个反射表面和一个或多个透镜创建用于虚拟图像的显示的折叠光路径。

6.根据权利要求1所述的多模式显示设备，进一步包括：适眼距传感器，被配置为检测指示所述显示设备和用户的眼睛之间的所述适眼距距离的适眼距距离参数。

7.根据权利要求1所述的多模式显示系统，其中所述控制器进一步被配置为：

确定所述检测到的适眼距距离超过预定阈值；以及

在确定所述适眼距距离超过预定阈值后，在所述主图像显示器上显示所述第一图像以及将所述次图像显示器设置成所述非显示状态。

8.根据权利要求1所述的多模式显示系统，其中所述壳体被并入到可穿戴计算设备。

9.一种用于多模式显示设备的多模式显示方法，包括：

检测指示所述多模式显示设备和用户的眼睛之间的适眼距距离的适眼距距离参数；

如果检测到的所述适眼距距离超过预定阈值，在主图像显示器上以第一分辨率显示第一图像，所述主图像显示器通过所述多模式显示设备的壳体的查看表面的透明区域发光，并且将次图像显示器设置成非显示状态；以及

如果所述距离小于预定阈值，则以更高的第二分辨率并且在次图像显示器上的显示器后面的虚拟平面上显示第二图像，并且将所述主图像显示器设置成非显示状态，所述次图像显示器通过所述多模式显示设备的所述壳体的所述查看表面的同一透明区域发光。

10.根据权利要求9所述的方法，

其中所述主图像显示器或所述次图像显示器中的被设置在另一个显示器的发光侧上的一个显示器在所述非显示状态中是透明的，并且

其中所述主图像显示器或所述次图像显示器中的被相反地设置在另一个显示器的非发光侧上的一个显示器在所述非显示状态中是不透明的。