CN106415666A

CN106415666A - 在三维体积空间内***物理对象的显示器

Info

Publication number: CN106415666A
Application number: CN201580010868.2A
Authority: CN
Inventors: 加雷思·保罗·贝尔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2017-02-15
Also published as: EP3111424A4; WO2015130996A1; EP3111424B1; EP3111424A1; KR20160134693A

Abstract

一种创建三维体积空间的视觉显示单元。所述显示器包括在第一焦平面中的第一屏幕，其中，所述第一屏幕显示第一图像。所述显示器包括在不同于所述第一焦平面的第二焦平面中的第二屏幕，其中，所述第二屏幕显示第二图像，并且其中，所述第二屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠。所述显示器包括位于所述第一屏幕与所述第二屏幕之间的物理对象，其中，响应于对所述物理对象的放置而显示所述第一和第二图像中的至少一个图像。

Description

在三维体积空间内***物理对象的显示器

相关申请的交叉引用

本专利申请要求具有国际申请日2002年10月11日的国际申请序列号PCT/NZ02/0213的优先权和权益，所述国际申请要求于2001年10月11日提交的新西兰专利申请号514500的优先权，所述国际申请和所述新西兰专利申请两者均以其全部内容通过引用结合于此。此外，本申请是具有申请日2004年10月20日的题为“VIRTUAL DISPLAY UNITILLUMINATION(虚拟显示单元照明)”的美国申请号10/492,624的继续申请并要求其优先权和权益，所述美国申请以其全部内容通过引用结合于此，所述美国申请要求以上引用的国际申请序列号PCT/NZ2002/00213和新西兰专利申请号514500的优先权和权益。并且，本申请是具有申请日2012年4月3日的题为“VIRTUAL DISPLAY UNIT ILLUMINATION(虚拟显示单元照明)”的美国申请号13/438,833的部分继续申请并要求其优先权和权益，所述美国申请以其全部内容通过引用结合于此，并且所述美国申请要求以上引用的美国申请号10/492,624的优先权和权益。进一步地，本申请要求具有申请日2014年2月27日的题为“DISPLAYINTERPOSING A PHYSICAL OBJECT WITHIN A THREE-DIMENSIONAL VOLUMETRIC SPACE(在三维体积空间内***物理对象的显示器)”的美国专利申请14/192,619的优先权和权益，该美国专利申请以其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种用于点亮视觉显示单元的装置，尤其是包括类型被称为个人数字助理(PDA)在内的便携式计算装置。

背景技术

计算的技术改进的残酷趋势已经不可阻挡的导致了具有更小体积的更加强大的计算机。在近期，这已经引起个人计算机(PC)(即，台式计算机、膝上计算机和笔记本计算机)的持续不断减小的实体。尽管相比于其前身，个人计算机具有减小的实际尺寸，但是每一种个人计算机都保留着常规的键盘作为其主要的数据输入装置。

然而，更小的个人计算设备(即掌上计算机或个人数字助理(PDA))的出现已经排除了对全尺寸键盘的使用。另外，这种设备的显示区域同样受到其小型尺寸的限制。PDA通常是用户的手的大小，需要用户界面被设计成使得输入操作不太复杂并且使得数据显示有足够的可用空间。这些要素经常适用于许多其他移动计算装置(比如，移动电话、手表、计算器、数据记录器等)，并且同样地，这些设备通过引用而包括在本文中。

这些空间约束已经导致将触摸屏并入作为一种组合数据录入和数据显示功能的装置。半透反射式液晶显示器覆盖有透明的触摸感应屏，所述触摸感应屏能够检测外加在其上的触笔点的位置。触笔可以用于选择各种图标和/或菜单，以便向操作***下发指令并且输入手写数据。除了被设计成在PDA硬件的约束内使用的其他特定应用之外，流行的电子表格、文字处理以及组织程序的简化版本可用于PDA。

存在于常规PC中的大部分***存在于PDA中。这些部分包括不稳定/动态的且永久的信息存储设备或存储器以及逻辑处理器。与PC相比，PDA的操作***通常是专有的并且存储在板上ROM上。随后的用户加载的应用存储在固态“闪速存储器”中，而不是存储在PC中通常采用的旋转的存储介质(磁性的或光学的)中。

典型的PDA半透反射式显示器由具有陷留于传导层之间的手性添加剂的双折射液体组成，使用布或类似物摩擦这些传导层以采用合适的方式来使液晶分子对齐。可以通过垂直于配向层施加电场来将液晶的双折射切换至零。为了实现这一点，传导层之一被分成小的、方形或矩形的、可寻址的电极，这些电极被细分以形成矩阵，而其他电极形成电压参考平面。可以在电极之上添加滤色器以改善效果。

之后，将这种安排放置在具有对齐的或者垂直的偏振轴的偏振膜板之间，位于半镀银镜的前面并且配备有照明。由于半镀银镜透射50％并且反射50％的入射光，因此显示器可以从任何一侧被照亮，即，前光式或背光式。

采用与省略半镀银镜的半透反射式显示器相类似的方式来制造更大的透明液晶显示器(LCD)。通过与光导管(Light-guide)(又称光管(Light pipe))和漫射器相组合的冷阴极荧光管来提供背光照明。

由具有与LCD面板边缘(通常是矩形的)基本上共边界的导光板构建现有技术光管背光组件，典型地由具有与硼硅酸盐类似光学特性的丙烯酸塑料制造。沿着丙烯酸板的相对侧边缘在适当设计的光反射底座内(即，位于抛物面反射器的焦点处)安装一对微型的荧光灯管。

荧光灯管的作用是用于产生非相干光并且将其引导至导光板的内部，在所述导光板的内部，光典型地受到众所周知“全内反射”原则的限制。在理想情况下，光不会从丙烯酸塑料板的表面漏出。然而，通过在导光板内形成划痕、起伏或者局部地改变全内反射临界角的任何其他方式，可以提取光或者使光从光导管表面‘漏’出。可以将提取的光用于照明目的，比如，上述LCD面板背光照明。反射器放置在光管的后表面的后方，以便反射向后发射的光穿过LCD，增大显示器照明。

为了补偿光导管光强的降低，根据到荧光管的距离，在导光板的一个或两个表面上永久地形成光提取图案。典型地，光提取图案被实现为在丙烯酸导光板的前表面上永久地凸起或喷砂的点图案。

为了实现沿着导光板的光强补偿，点图案的密度可以被配置成随着与荧光灯管的距离平方地增大。这种构造提供了跨导光板的恒定背光照明亮度。维持跨光导管表面的均匀光发射强度的替代方式是形成具有逐渐减小的横截剖面的板。

为了整合(即，漫射)从光提取图案朝向LCD面板发出的光的点式分布，将光漫射片放置在导光板的顶部。漫射器通常是透明塑料或玻璃材料的薄片，所述薄片具有一个压印有较小(～10^～6m)凸起和凹陷的表面，所述漫射器放置在导致较薄的、明亮的、均匀照亮的朗伯表面的导向的面之上。还可以将棱镜薄膜放置在显示器与背光之间，以提高其效率。

在大多数商业“光管”背光设计中第二光漫射片放置在导光板的后表面之上，以便漫射从永久形成的漫射点图案发出的光的点式分布，所述漫射点图案在面向布置与导光板后面的反射表面的后表面上。

导光板、荧光灯管、漫射片以及反射层的组合一起产生具有用于照明附装于背光板的LCD面板的均匀空间强度的背光平面。

由于半透反射式显示器构造的降低的电力存储能力以及其需要在户外和/或明亮的环境光条件中运行，因此在大多数PDA设备中采用半透反射式显示器构造。

因此，PDA设备通常可以被表征为具有显示/输入界面区域不足并且具有受限的操作如高亮度发射显示器等耗电量大的设备的能力。

解决显示/输入界面区域不足的一种方式是通过在现有PDA显示器之上覆盖另一个透明的显示面板。这种类型的技术(如在通过引用结合于此的本申请人共同未决的申请PCT/NZ98/00098和PCT/NZ99/00021中所描述的)通过各种方式使在设定距离上对图像平面的堆叠得以实现。这些配置提供了固有的运动视差，其中，x和y距离根据视角、双眼深度提示以及分离的焦平面而在显示于不同平面上的对象之间改变，所述视角、双眼深度提示以及分离的焦平面可以根据观看者将他或她的注意力固定在哪里而被带入或带出焦点。

然而，对覆盖了PDA型设备的现有屏幕的另一个显示屏幕的添加导致显著变暗的组合显示器。这部分归因于穿过附加显示器的附加层的光的固有衰减并且部分归因于由于以上所讨论的功率约束而增加背光照明亮度的不实际性。

因此，需要在不引起显示亮度的有害的损失的情况下提供PDA型设备(如上文限定的)的扩大的显示区域。

在本说明书中引述的引用材料(包括任何专利或者专利申请)通过引用结合于此。并未承认任何的引用都构成现有技术。对于引用材料的讨论阐明了其作者所声称的内容，并且诸位申请人保留质疑这些引述文献的准确性和相关性的权利。将清楚地理解的是，虽然本文引用了几个现有技术公开，但是这种引用并不构成对于以下情况的认同：这些文献中的任何文献形成在任何国家中的现有技术中的公有知识的部分。

本发明的目标是解决前述问题或至少向公众提供有用的选择。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种通过添加一个或多个至少部分透明的显示屏幕来适配具有在第一焦平面中的第一屏幕的视觉显示单元的方法，所述一个或多个显示屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠并且位于不同于所述第一焦平面的焦平面中，其特征在于

至少部分透明的发射层被提供在所述第一屏幕与至少一个所述附加显示屏幕之间。

如本文中所使用的，术语‘发射层’包括当被外部输入(无论是电的、光学的、机械的、磁性的或其他外部输入)刺激时能够发射光的任何光学部件。

如本文中所使用的，术语‘视觉显示单元‘包括但不限于：个人数字助理(PDA)、计算装置(包括便携式和/或手持式装置)、设备、移动电话、手表、计算器、数据记录器、照相机、仪器显示器、电视机、以及任何其他电子显示装置。

根据进一步实施例，提供了上述方法所产生的视觉显示单元。

根据本发明的更进一步方面，存在一种具有位于不同焦平面中的两个或更多个至少部分重叠的显示屏幕的视觉显示单元，至少一个所述屏幕是至少部分透明的；其特征在于至少部分透明发射层被提供在所述屏幕之间。

因此，可以看出，如PAD等视觉显示单元可以被适配成用于并入多焦平面显示器和发射层，或者在初始制造阶段或者被改装成分开的配件。

根据本发明的一个方面，所述发射层是具有基本上平坦的相反的上表面和下表面以及具有规定厚度的***边界的片，所述片由这样一种材料形成以使得从所述***边界入射的光线在小于临界角度的角度上通过全内折射保留在所述平面表面之间。

优选地，至少一个所述片平面表面具有多个位于其上的限定特征，所述多个限定特征能够通过大于足以经由所述平面表面之一离开所述片的所述全内反射临界角度的角度来折射入射到所述特征上的所述保留的光线。

优选地，所述特征包括漫射点、预定划痕、压痕槽、突起、规则或不规则的起伏等。

优选地，至少一个光源(如冷阴极荧光管)沿着所述***边缘定位。

在替代性实施例中，所述光源是一组发光二极管。

优选地，所述发射层被配置成用于在所述***边界处折射光的光轴以使得相邻屏幕之间的***边界沿着所述观看者的视线是不可见的。

根据本发明的一个方面，所述特征以作为至所述光源的距离的函数(例如，二次函数)的增加的密度分布。

根据本发明的替代性实施例，发射片的所述规定的厚度根据至所述光源的距离而减小。

所述特征分布和发射片厚度的上述配置均提供了输出均匀光强的装置，避免了随着至光源的距离而降低强度。

根据本发明的一个实施例，由光导管形成所述发射层。

根据本发明的一个替代性实施例，由透明有机发光二极管(TOLED)组件形成所述发射层。

TOLED从两侧均匀的发射光，并且不一定需要经由所述限定特征等控制光强分布的上述装置。

然而，光从TOLED的两侧发射的事实本身可以导致观看者所看到的图像的降级。这是因为向上穿过前LCD面板的透明部分朝着观看者发射的光将以相等的强度传输的事实，不考虑后LCD面板是否在后屏幕上的任何给定点处显示清楚或黑色的区域。

当这种情况没有导致后屏幕的透明部分不足时，黑色区域(例如，文本)呈现为灰色，具有与相邻透明区域降低的对比度。无法根据从TOLED发出的光是否与后屏幕上的黑色文本的一部分对齐或者覆盖所述一部分来改变从TOLED发出的光。

通过使用线栅偏振器和偏振TOLED(即，发射偏振光的TOLED)来解决这个缺点。可选地，还可以并入光学延迟器。这种组合(下文描述的)有效地对来自于TOLED直接向上辐射的光进行再循环并且对光的偏振进行再定向以使显示器的照明最大化而不降低显示对比度。

因此，在本发明的优选实施例中，所述发射层是位于前屏幕与后屏幕之间的偏振TOLED发射层，其中，线栅偏振器被***在TOLED与前屏幕之间。

如本文中所使用的，相对于用户以常规方式(即，前屏幕比后屏幕离用户更近)观看显示器的物理接近度对前屏幕和后屏幕进行了限定。一个或多个附加屏幕可以位于所述前屏幕与所述后屏幕之间。

由于向上/向外发射可能降低清晰度、对比度和/或有效性或者由所有重叠的屏幕形成的复合图像，从TOLED的两个表面发射偏振光。

在本文中限定线栅偏振器包括能够在反射S偏振光的同时传输P偏振光(或者反之亦然)的任何偏振器。

相对于入射平面(即，包含进入光线和反射光线以及样本表面的法线的平面)来定义偏振。

S偏振是电场垂直于入射平面的地方，而对于P偏振，电场平行于入射平面。

尽管线栅偏振器通常包括在透明基板或薄膜上形成的间隔线的规则形成，他们也可以由各种材料和制造技术形成。

条带可以是沉积在光学透明窗口(如KRS-5或ZnSe)的面上的极细金属线阵列。由于沿着线的方向定向的光的电场会引起沿着线的电流，因此线栅充当反射沿着线的方向偏振的几乎所有辐射的金属表面。垂直于线的方向的电场不能在线栅内引起电流。因此，光传输穿过偏振器，仅伴随着来自基板窗口的反射损失。

在可替代的构造中，精确间隔的凹槽被直接支配到高抛光的CaF₂或者ZnSe基板中，之后，所述基板被铝化。也可以采用全息方法来针对全息线栅产生凹槽。

因此，线栅具有这样的性质：给定偏振的入射光可以穿过偏振器，同时与所述给定偏振正交的偏振的光被相互反射。因此，结果是，如果线栅偏振器由在与栅格的偏振轴相同的方向上偏振的光点亮，那么所有光将被反射。相反地，取向为与线栅的偏振轴正交的偏振光将传输穿过栅格。然而，偏振光入射到线栅偏振器上。

因此，在一个实施例中，线栅的偏振轴被安排成用于反射从TOLED发射返回穿过TOLED朝向后屏幕的偏振光。

优选地，所述后屏幕为胆甾相LCD显示器。

在一个实施例中，在被所述后屏幕反射前，反射光穿过四分之一波长延迟器。这产生了光的四分之一波长偏移，然后被后显示器反射并且圆形偏振。然而，将理解的是，根据入射光和显示屏幕的特征，可以利用产生其他程度的延迟的延迟器。

在第二次穿过TOLED到线栅偏振器之前，被后显示器反射的光第二次穿过四分之一波长延迟器。延迟器施加引起线性偏振光的进一步的四分之一波长偏移。在后显示器上指示文本或图形的区域(即，防止光传输的那些区域)在从后屏幕反射到观看者的光中仍然是未被点亮的区域。

之后，线性偏振光穿过线栅偏振器和前屏幕偏振器。

因此，以上配置有效地对从TOLED的上表面发射的光进行再循环，这在另一方面降低了观看者所看到的图像的对比度和亮度。

在替代性实施例中，可以完全忽略延迟器。在此类实施例中，在传输通过线栅偏振器和前屏幕之前，从TOLED发射直接朝向后屏幕(10)的光加上从线栅偏振器反射的光直接被后屏幕(10)反射。

从后显示器反射的光传输穿过线栅偏振器的程度取决于其偏振，所述偏振反过来取决于多入射到后屏幕上的光的偏振。胆甾相后LCD后屏幕基本上表现为圆偏振器。因此，对于入射到后屏幕上的光的三种可能的偏振，反射光偏振如下：

i.入射光被随机偏振，在这种情况下被反射的入射光将被圆形偏振；

ii.入射光被线性偏振，在这种情况下入射光将以圆形偏振的方式出射；

iii.入射光被椭圆偏振，在这种情况下入射光将以椭圆偏振的方式出射。

如果反射光的偏振取向与线栅的传输轴(即线性偏振)相一致，反射光能够穿过线栅而不受影响。

如果反射光被圆形偏振，使用合适的延迟器来校正偏振对齐从而与线栅偏振器的偏振对齐相匹配是有利的。

优选地，所述屏幕为液晶显示器。然而，可以理解的是，可替代的构造是可能的并且本发明不一定限于使用LCD。

后显示器的主要标准是其在至少某种程度上反射入射光。适合这一目的的LCD显示器的替代物包括最近开发的‘电子纸’。这是一个在显示器研究界具有相当大的兴趣的领域，其目的是为了生产为常规纸形成电子替代品的产品，所述产品对文本和静态图像来说具有非常薄的、便宜的、且低功率损耗的显示器。电子纸旨在提供一种采用台式显示器的方式可以解决的但不具有相同体积的产品。

涉及的技术包括：由可切换的光学谐振腔的数组形成的干涉调节器、使用电学可控颜料的微封装的电泳显示器、以及完善的反射和半透反射式液晶技术。

这些技术以及反射入射光的10％到100％之间的任何其他类型的显示器将适合在本发明中用于后显示器。

因此，借助于并入至少部分透明的发射层，可以实现如PDA等实际多焦平面视觉显示单元。发射层的透明性质允许保留半透反射式显示构造，并且因此在高环境光条件下不需要附加供电的显示照明。当在室内或在微光环境中需要附加照明时，发射层提供用于提供必要照明的低功率装置。

此外，将理解的是，不一定需要将上述使用TOLED作为发射层的配置应用于两个显示屏幕之间。

相反，可以将所述配置用作其他单层或多层显示器中的前照明装置，无论单独的或结合位于显示器之间的其他背光和/或发射层。

因此，根据本发明的进一步方面，提供了包括以下各项的视觉显示单元照明组件：

-偏振透明有机发光二极管(TOLED)以及位于TOLED与观看视觉显示单元的观看者之间的线栅偏振器。

可选地，所述照明组件并入位于TOLED与显示器的后方之间的光学延迟器。延迟(例如，四分之一波长延迟器)的程度可以根据在从TOLED发射并且从后显示屏幕反射的光的偏振与线栅偏振器的偏振传输轴之间的变化进行限定。将理解的是，因为光穿过延迟器两次，由光学延迟器提供的延迟的程度需要为所要求的总相移的一半。

尽管连续屏幕对光的衰减限制了屏幕层的数量，但是可以在包括一个或多个屏幕的视觉显示单元的前方使用所述照明组件。如以上实施例中描述的，所述照明组件还可以位于多层显示器中的两个屏幕之间。

因此，所述视觉显示单元照明组件可以被装配到多层显示器的前方，比如两屏幕LCD显示单元代替传统背光。还可以在用户需要从实质上与指向场景/对象的照明源的方向相同的方向来观看对象/场景的应用中使用所述照明组件，例如，具有中心透明放大部分的牙医或珠宝商的光。

因此，本发明的实施例公开了一种创建三维体积空间的视觉显示单元。所述显示器包括在第一焦平面中的第一屏幕，其中，所述第一屏幕显示第一图像。所述显示器包括在不同于所述第一焦平面的第二焦平面中的第二屏幕，其中，所述第二屏幕显示第二图像，并且其中，所述第二屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠。显示器包括位于第一屏幕与第二屏幕之间的物理对象，其中，响应于对所述物理对象的放置而显示所述第一和第二图像中的至少一个图像。

根据本发明的另一个实施例，公开了一种用于适配视觉显示单元的方法，其中，所述方法包括：创建具有图像的三维(3D)体积空间。所述方法包括：提供在第一焦平面中的第一屏幕，其中，所述第一屏幕显示第一图像。所述方法包括：提供在不同于所述第一焦平面的第二焦平面中的第二屏幕，其中，所述第二屏幕显示第二图像，并且其中，所述第二屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠。所述方法包括：提供位于所述第一屏幕与所述第二屏幕之间的物理对象，其中，关于所述物理对象而显示所述第一和第二图像中的至少一个图像。

在本发明的替代性实施例中，公开了一种用于适配视觉显示单元的方法，其中，所述方法包括：创建具有图像的三维(3D)体积空间。所述方法包括：提供在第一焦平面中的第一屏幕，其中，所述第一屏幕显示第一图像。所述方法包括：提供在不同于所述第一焦平面的第二焦平面中的第二屏幕，其中，所述第二屏幕显示第二图像，并且其中，所述第二屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠。所述方法包括：通过将所述第一图像与所述第二图像相关联来创建3D体积空间。所述方法包括：在所述3D体积空间附近***物理对象，其中，关于所述物理对象而显示所述第一和第二图像中的至少一个图像。

本领域技术人员在阅读不同附图中示出的实施例的以下详细描述之后将会认识到本公开的不同实施例的这些和其他目标以及优点。

附图说明

从仅通过举例的方式给出的以下说明并且参照附图，本发明的另外的方面将变得清楚，在附图中：

图1示出了穿过现有技术显示器的光管背光照明组件的示意性横截面侧视图；

图2示出了分布在光管的表面上的漫射点分散图案的平面视图；

图3示出了本发明的第一优选实施例的示意性复合视图；

图4示出了穿过已知PDA显示器的示意性横截面；

图5示出了穿过本发明的进一步优选实施例的示意性横截面视图；

图6示出了穿过根据本发明的进一步优选实施例的TOLED的示意性横截面视图；

图7示出了穿过图3、图5和图6中所示的本发明的实施例的示意性横截面视图；

图8示出了穿过根据本发明的进一步优选实施例的TOLED的示意性横截面视图；

图9示出了穿过根据本发明的进一步优选实施例的TOLED的示意性横截面视图；

图10是流程图，展示了根据本公开的一个实施例的一种用于在具有两个或更多个屏幕的视觉显示单元内整合物理对象的方法；

图11A是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置两个或更多个显示器之间；

图11B是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在如沿着观看者的视线所观看的如图11A中所示的两个或更多个显示器之间；

图11C是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在如图11A中所示的并且在已经移除深度提示之后保留视觉深度的两个或更多个显示器之间；

图12A是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置两个或更多个显示器之间，所述两个或更多个显示器包括与物理对象相关的信息以及与物理对象不相关的信息；

图12B是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在如沿着观看者的视线所观看的如图12A中所示的两个或更多个显示器之间；

图13A是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在两个或更多个显示器之间，所述两个或更多个显示器包括具有与物理对象相关的信息的一个显示器以及具有与物理对象无关的信息的第二显示器；

图13B是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在如沿着观看者的视线所观看的如图13A中所示的两个或更多个显示器之间；

图14A是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在两个或更多个显示器之间以使得在不同的层中分别显示多个信息项中的每一个信息项；

图14B是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在沿着观看者的视线的如图14A中所示的两个或更多个显示器之间以使得每一个信息项从其他信息项分开；

图14C是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在沿着观看者的视线的如图14A中所示的两个或更多个显示器之间以使得每一个信息项从其他信息项分开，但是具有与如图14B中所示的布置不同的布置；

图14D是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在沿着观看者的视线的如图14A中所示的两个或更多个显示器之间以使得每一个信息项从其他信息项分开，但是物理对象从显示器移除；以及

图15是流程图，展示了根据本公开的一个实施例的一种用于在由多层显示器所限定的三维体积空间内整合物理对象的方法。

具体实施方式

图1至图7采用个人数字助理(PDA)或者其部分的形式展示了本发明的优选实施例。然而，应该理解的是，本发明同样适用于包括如移动电话、手表、计算器、数据记录器等便携式和/或手持式计算装置在内的各种视觉显示单元，并且为了如本发明所包含的说明的目的对这些视觉显示单元进行限定。

由于有限的电池存储容量，所以并入如PDA等便携式视觉显示单元的现有设备受到其功率消耗要求的严格限制。因此，存在对半透反射式显示器的广泛采用以及对作为背光照明组件的部分的光管或光导管的使用。图1示出了在笔记本型计算机中使用的典型背光组件(1)，所述背光组件并入采用矩形透明丙烯酸片形式的光导管(2)，所述光导管具有大致平坦的上表面和下表面，所述上表面和下表面分别具有粘着于其上或者位于其附近的漫射器(3)以及反射器(4)。

光导管沿着一个***边缘具有冷阴极荧光管(5)，所述冷阴极荧光管容纳在抛物面反射器(6)内，所述抛物面反射器通过光导管(2)的***边界壁反射照明，所述照明借助于全内反射而被保留。可以为光导管(2)的平面表面中的任一个或两者提供多个漫射点(7)。实质上，光导管(2)提供照明源，并且不是显示器的光学部分的一部分。

如图2中的平面视图所示，漫射点(7)为局部区域，由此约束在冲击漫射点(7)的光导管内的光超过全内折射的临界角度并且从平面表面发射。为了维持亮度的均匀分布，光导管(2)的横截面剖面相对于距离荧光管(5)的距离逐渐变细。与荧光管(5)相反的***边缘配备有末端反射器(8)。

图1中所示的背光照明组件位于典型的笔记本型计算机显示屏幕的最后部分处。

显示区域和/或用户输入接口区域在PDA中由于其尺寸的原因而非常宝贵。图3示出了穿过现有PDA(1)配置的横截面图示，所述PDA配置装配有补充显示器(20)，所述补充显示器平行于且与原始显示器(10)间隔开。

具体参照图3，位于显示器(10)后方的偏振的背光源(11)(已知类型的)放置在复合层系列后面，所述复合层系列依次包括：半镀银镜(12)、玻璃基板(13)、摩擦导电ITO接地层(14)、液晶(15)、具有电极图形和后续的摩擦聚酰亚胺层(16)的ITO层、玻璃基板(17)以及分析器(18)。这种构造是本领域技术人员所熟知的半透反射式LCD的典型构造，并且不在进一步详细地讨论这种构造。可以通过附接第二显示器(20)来增强原始显示器(10)，所述第二显示器附接在原始显示器(10)的平面之上并且与原始显示器基本上共边界。

第二显示器(20)也包括多个层，所述多个层从原始显示器(10)的前方起依次包含：发射透明折射器(21)、后分析器/偏振器(22)、玻璃基板(23)、摩擦ITO导电接地层和后续的聚酰亚胺配向层(24)、第二液晶(25)、摩擦聚酰亚胺配向层和后续的ITO电极图形(26)、前玻璃基板(27)、前分析器(28)、以及漫射器(29)。可以将漫射器(17)应用到触摸屏层(30)的表面。图3示出了一个实施例，由此在制造阶段将两个显示组件(10，20)组合为同质单元。

可替代地，可以将第二显示器(20)改装为如图4和图5中所示的不同于PDA显示器(10)的前方的单元，在图4和图5中，与图3中所示的元件完全相同的元件以同样的方式进行编号。

图4示出了具有触摸屏层(19)的附加层(附加于图3中所示的层)的现有PDA显示器，可以将漫射器(18)层附着于所述附加层。图5示出了第二显示屏幕(20)，所述第二显示屏幕经由适当的安装夹(未示出)被连接至原始屏幕(10)并且经由适当的驱动电子装置和电源被耦合至PDA处理器，所述驱动电子装置和所述电源经由在已知PDA中常见的扩展槽接口连接。此类相互连接是本领域技术人员所熟知的，因此不在本文中进一步讨论。

在一个实施例中，由已知为如参照图1所描述的光导管(2)或光管的丙烯酸塑料片形成了发射层或者发射透明折射器(21)。光导管通常由具有两个基本上平坦的相对表面的片组成，一些如漫射点(7)等限定特征位于所述相对表面上。光导管由一个或多个光源(例如，采用与图1中所示的方式相对应的方式位于光导管(21)的***边缘附近的冷阴极荧光管(5))照亮。

除了省略反射器(4)以外，发射层(21)的配置几乎直接对应于图1中所示的光导管(2)。光可以从发射透明光导管(21)的两个平面表面发射，以直接点亮两个LCD显示器(10，20)。然而，优选地，只有光导管(2)的下平面表面配备有多个漫射点(7)，以将所发射的照明仅限制到后显示器(10)。之后，光从后显示器(10)中的胆甾相液晶反射，并且传输穿过发射层(21)和前显示屏幕(20)。

采用这种方式来限制光发射确保在向后屏幕(10)上的文本区域或图形不直接与从发射显示器(21)直接发射穿过前显示屏幕(20)到达观看者的光对齐，其中对比度相应地降低并且色调变灰/褪色。

在替代性实施例中，光导管(21)可以由透明有机发光二极管(TOLED)光源(30)替换。图6示出了现有TOLED背光(30)，所述TOLED背光由采用透明阳极(31)形式的进一步多个层、玻璃板(32)、空穴注入层(33)、空穴传输层(34)、电子传输层(35)、光生成层(36)、以及阴极(37)构成。

有机发光二极管最近才进入显示技术领域中并且提供许多有利的特性供照明应用中使用。然而，大面积TOLED当前不可用，从而将TOLED背光引导至小面积LCD显示器等。如图6中所示的TOLED(30)的工作原理基于电子-空穴重新组合。采用包含透明阳极(31)(通常为ITO)的玻璃板(32)作为用于在一系列有机层(33-36)中沉积小分子的基板。在施加超过临界阈值电压的DC电压时，阴极将电子注入到有机层(33-36)中。阳极(31)将空穴相应地注入到有机层(33-36)中。移动穿过电子传输层(35)的电子与来自于阳极(31)并且穿过空穴注入层(33)和空穴传输层(34)的空穴相遇。电子与空穴在光生成层(36)的重新组合形成“激子”(激发的中性分子)，所述激子回退到基态，由此释放采用可见辐射的形式的复合能。

光生成层(36)可以掺杂有特定有机分子(掺杂物)的痕迹，以便提高所生成的光的效率。利用掺杂物的光生成层(36)一般被称为“宿主”层。对掺杂物和宿主的适当选择可以导致生成不同颜色的光；白光可以由两层宿主和掺杂物形成。

为了利用图6中所示的TOLED(30)作为发射透明折射器(21)，(与其作为背光的作用相反)，有必要说明阴极(37)是透明的，以便所发射的光可以照亮两个LCD屏幕(10，20)。使用TOLED(30)代替光导管(2)作为发射层(21)的实施例的可能配置对应于图3至图5中所示的配置，TOLED(30)代替发射透明折射器(21)。

通过将向后屏幕(10)形成为相对于前屏幕(20)被扩大，发射透明折射器(21)的折射特性防止观看者的视线进入以浅入射角检测后显示器(10)的实际边缘边界。这可以在图7中看出，由此，源自对象点(42，43)的发射的光线(38和39)似乎分别源自图像点(40，41)。这防止位于各LCD单元(10，20)之间的组合显示器的部分的***边缘对观看者是可见的。这也增强了整个显示器(10，20)的三维质量。

将理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以对所示出的显示组件做出各种改变和排列。例如，可以将两个或更多个进一步显示器(20)添加到现有显示器(10)，以提供仍进一步可用的显示区域，每一个显示器具有或不具有相关联的发射透明折射器(21)。

尽管以上实施例涉及对液晶显示器的使用，将理解的是，这些液晶显示器并非必不可少的，并且可以采用任何可替代的显示技术，不论其是非发光的或自发光的，条件是所述或每一个前屏幕是至少部分透明的。

图8示出了本发明的又一个进一步的实施例，解决了上述的基于TOLED的实施例的缺点。随着光从TOLED的两个表面同等地发射，由于TOLED朝向观看者发射的额外亮度，与向后屏幕(10)上的文本区域或图形重叠的TOLED的区域将呈现为灰色(在显示器使用单色LCD屏幕的情况下)而非黑色。因为从TOLED传输穿过前屏幕(20)的光与后显示器(20)没有交互，所以有可能在不干涉光的光路的情况下克服这个缺点。与光导管(2)不同，在不影响TOLED(30)的透明度的情况下难以将光的发射仅仅限制在一个表面。

在图8中所示的实施例中，通过在TOLED(30)与前屏幕(20)之间并入线栅偏振器(44)以及在TOLED(30)与向后屏幕(10)之间并入光学延迟器(45)克服了这一难题。

参照阶段46-53并且参照相关联的琼斯矢量和矩阵对从TOLED(30)层发射的光的通过进行描述。

在此实施例中，TOLED(30)被配置成用于发射偏振后的光。最初地，光从TOLED(30)的两侧朝向前显示器(20)和向后(10)显示器发射(阶段46)，每一道光由的琼斯矢量(46)表示。

朝向前显示器(20)发射的光(47)从线栅偏振器(44)反射、并且穿过TOLED(30)返回，与最初朝向后屏幕(10)发射的(具有相同偏振的)的光(48)与所产生的具有的琼斯矢量的光(49)相加。

所产生的线性偏振照明(49)穿过光学延迟器(45)，所述光学延迟器施加相应的相移。在所示的实施例中，延迟器(45)产生四分之一波长的相移，如其相应的琼斯矩阵所表示。

所产生的传输由方程给出；

所产生的延迟光(50)由后胆甾相显示器(10)的液晶进行反射，所述液晶基本上表现为圆偏振器。假定后显示器的琼斯矩阵为则所产生的反射光(51)由方程进行描述；

之后，反射光(51)以进一步四分之一波长延迟被重新传输穿过延迟器(45)，其中，产生的线性偏振输出由方程给出；

传输穿过延迟器(45)的光(51)再次穿过TOLED层(30)。因为TOLED(30)的琼斯矩阵是恒等矩阵所产生的传输效果，如由方程给出的；

所产生的光(53)保留不变。

之后，重新传输穿过TOLED(30)的光(53)穿过由琼斯矩阵所描述的线栅偏振器(44)，其中，所产生的传输光(54)由方程给出；

传输穿过线栅偏振器(44)的所产生的光(54)保存在后屏幕(10)上所生成的任何图像的每一部分的所有偏振属性，维持在变暗和照亮的区域之间的相对亮度。在图8中所示的实施例中，此光(54)之后穿过前屏幕(20)。

然而，在替代性实施例中，共同形成照明组件(55)的TOLED(30)、线栅偏振器(44)以及(可选地)光学延迟器(45)的组合可以位于多屏幕显示器的前方或者甚至用作使得用户能够在从与照明源相同的轴线观看场景的同时点亮场景的透明照明装置。

根据后显示器(10)的反射特性，包括延迟器(45)是可选的。因此延迟器(45)用于矫正电场的振荡平面(即，偏振)，以确保以最小的吸收损失实现穿过线栅偏振器(44)的最终传输。

在以上的示例中，后显示器(10)是胆甾相半透反射式液晶，其充当圆偏振器。根据对入射光(49)的偏振，从后屏幕(10)反射的光可以是以下各项之一：

因此，只有在从后屏幕(10)反射的光被线栅偏振器(44)传输或反射之前需要改变其偏振取向的情况下才并入延迟器(45)。

除了省略光学延迟器(45)以外，图9示出了与图8中所示的实施例完全相同的本发明的实施例。相同部件(10，20，44，47)采用相同的方式进行编号。类似地，对从TOLED(30)发出、从线栅(44)反射、传输穿过TOLED(30)、并且入射到后屏幕(10)上的光(46，47，48，49)的变换与图8中所示具有相同的参考编号的变换完全相同。与光(46，47，48，49)相关联的琼斯矢量以及表征前屏幕(20)、后屏幕(10)、TOLED(30)以及线栅偏振器(44)的琼斯矩阵也与之前的实施例完全相同。

因此，考虑到没有穿过延迟器(45)的光(49)入射到后屏幕(10)上之后的情形，后续转变如下；

由琼斯矢量表征的入射光(49)由后屏幕(10)反射，方程给出了所产生的变换；

之后，反射光(56)再次穿过TOLED(30)。因为TOLED(30)的琼斯矩阵是恒等矩阵所以所述传输的所产生的效果如方程给出；

产生的光(57)保留不变。

传输穿过TOLED(30)的光(57)随后传输穿过由琼斯矩阵表征的栅(44)，在由方程所给出的程度上；

根据所认可的惯例，虚部分在表示偏振取向时仅被考虑为数学辅助。与在并入延迟器(45)的实施例中产生的相应的光输出(54)的琼斯矢量相比较，所产生的输出(58)给出了的琼斯矢量这个差别仅仅是相对于另一个的180度相移。由于眼睛随着时间推移而整合，所以眼睛不能辨别出这个差别，并且两个实施例的所产生的亮度看起来是相同的。

因此，当使用胆甾相液晶后显示器(10)或者具有相同的反射特性的其他显示器时，可以省略延迟器(45)而不会产生损害。然而，如果后显示器(10)和/或可以放置在从TOLED(30)到前屏幕(20)的光路中的任何附加光学部件导致线栅(44)的偏振轴与入射到其上的光之间的不对齐，那么可以使用延迟器(45)来校正不对齐。

由于视觉显示单元背光以及其他此类照明源生成在没有对套壳设计的约束和/或对如风扇等主动冷却的需求的情况下可能难以驱散的热，所以将照明源放置在前屏幕的前方可以减轻此类发热问题。因此，在如笔记本型计算机等应用中，照明组件例如可以与单屏显示器一同使用，以代替背光。

在此类实例中，在基板的内表面上，或者在采用夹层构造的基板层之间形成线栅偏振器(44)，以保护精细的线栅。

仅通过示例的方式已经描述了本发明的各个方面，并且应当理解的是，在不脱离其范围的情况下，可以对其进行修改和添加。

在3D体积空间内***物理对象

在具有位于不同的焦平面中的两个或更多个至少部分重叠的显示屏幕的显示器(比如在本文中的图1至图9中之前所描述的那些显示器，以及其他使用各种照明形式的单层或多层显示器(例如，背光和/或位于显示器之间的发射层等))内实施本发明的实施例。

图10是流程图1000，展示了根据本公开的一个实施例的一种用于在具有两个或更多个屏幕的视觉显示单元(比如，多层显示器)内整合一个或多个物理对象的方法。例如，本发明的实施例适用于各种视觉显示单元，包括如移动电话、手表、计算器、数据记录器等便携式和/或手持式计算装置。本发明的另外其他实施例同样适用于更大的视觉显示单元，比如，仪表板、车辆显示器、游戏设备、电视屏幕、计算机屏幕等。

在1010处，所述方法包括：在视觉显示单元的第一焦平面中提供第一屏幕，其中所述第一显示屏幕显示第一图像。在1020处，所述方法包括：在视觉显示单元的第二焦平面中提供第二屏幕，其中所述第二显示屏幕显示第二图像。所述焦平面是不同的，以使得在两个焦平面上的图像提供三维体积空间，在所述三维体积空间内，图像被投射。在一个实施例中，以这样一种方式显示图像：提供当观看者观看时具有真实和增强的深度的整体图像。

在一个实施例中，视觉显示单元包括两个或更多个屏幕，每一个屏幕显示相应的图像。所述屏幕中的一个或多个屏幕是至少部分透明的。以此方式，来自于向后屏幕的图像穿过至少一个或多个部分透明的前屏幕是可观看的。

在一个实施例中，第一屏幕与第二屏幕部分重叠。以此方式，在两个屏幕上的图像可配置用于与彼此交互，以向观看者提供增强的三维效果。在另一个实施例中，第一屏幕与第二屏幕不重叠。在两个屏幕上的图像借助于位于不同焦平面的显示屏幕向观看者提供三维效果。然而，图像可能不一定彼此交互，并且可以提供独立于彼此的图像。

在1030处，所述方法包括：在与第一屏幕和第二屏幕相关的位置提供物理对象。进一步地，关于或结合物理对象显示第一和第二图像中的至少一个图像。例如，第一和第二图像中的至少一个图像能够与物理对象的某个方面交互。例如，图像能够与物理对象的存在交互；能够与物理对象的位置交互；能够与对物理对象的移动交互；能够与物理对象的消失交互；以及/或者物理对象的各个其他方面。

在一个实施例中，物理对象位于第一屏幕和第二屏幕的后面，其中，关于所述物理对象而显示所述第一和第二图像中的至少一个图像。在其他实施例中，物理对象位于第一与第二屏幕之间，一个或多个附加屏幕被安排在关于第一和第二屏幕的某个配置中，包括在屏幕后面、在屏幕之间、在屏幕前面或者其某个组合。在另一个实施例中，物理对象位于第一和第二屏幕的前面。在又一个实施例中，物理对象位于第一和第二屏幕的前面，一个或多个附加屏幕被安排在关于第一和第二屏幕的某个配置中，包括在屏幕后面、在屏幕之间、在屏幕前面或者其某个组合。在另一个实施例中，物理对象位于第一和第二屏幕的后面。在又一个实施例中，物理对象位于第一和第二屏幕的后面，一个或多个附加屏幕被安排在关于第一和第二屏幕的某个配置中，包含在屏幕后面、在屏幕之间、在屏幕前面或其中的某个组合。

在一个实施例中，物理对象是部分透明的，从而使得在物理对象后面显示的图像穿过物理对象是可观看的。在另一个实施例中，物理对象是不透明的。尽管物理对象可能阻碍在对象后面显示的图像，但是那些图像是至少部分可观看的，因为对象可以是可移动的或者可以跨显示器被移动，并且/或者尺寸小从而使得在对象后面的图像的被遮挡的部分可以忽略不计。

在一个实施例中，物理对象与两个或更多个显示屏幕的整合形成多重或倍增的增强现实(MAR)，其中，显示数字化信息的多个显示层增强并且/或者修改现实，如采用一个或多个物理对象的形式提供的。对这种多重增强现实的使用特别吸引人，因为向观看者呈现了包括真实对象的视图。对观看者来说，真实的对象可以提供常态感或可信度。例如，本发明的实施例的多重增强现实显示器可以包括物理对象，所述物理对象包括模拟速度计的部分以及可以与物理对象相关或不相关的附加数字化信息。观看者固有地信任增强现实的现实方面，因为观看者用于模拟速度计。相比而言，观看者可能并不固有地完全信任数字速度计，这或者是因为这些数字速度计是新的或者由于软件故障而使这些数字速度计可能具有失败感知，或者是因为其他个人原因。如此并且因为物理现实，观看者也可以估计对由视觉显示单元所提供的整体且多重的增强现实更的更多信任。

图11A是根据本公开的一个实施例的一种放置在两个或更多个显示器之间的物理对象的图示。如所示的，视觉显示单元1100A包括第一屏幕1110和第二屏幕1130。如之前所述的，视觉显示单元包括两个或更多个显示屏幕，每个显示屏幕被配置成用于显示相应的图像。如观看者所观看到的图像被配置成用于在三维空间内创建对三维图像的感知，其中，3D图像可以是真实的和/或想象的，并且3D空间也可以是真实的和/或想象的。

如图11A中所示的，视觉显示单元1100A包括在第一焦平面中的第一屏幕1110(例如，显示器、显示屏幕等)。例如，第一焦平面被限定为在坐标系1101内的平面。关于视线1105而示出第一屏幕1110和第一焦平面。例如，当观看视觉显示单元1100A时，视线1105可以示出观看者的视点。第一焦平面可以包括视觉显示单元1100A的前景图像。

在一个实施例中，第一屏幕1110显示第一图像。例如，第一图像包括刻度盘1107。一个或多个标记1109被放置在刻度盘1107上。如所示的，标记1109等距地跨刻度盘1107，并且可以用作标尺。例如，所述标记可以示出速度计中增大的速度。

如图11A中所示的，视觉显示单元1100A包括在第二焦平面中的第二屏幕1130。例如，第二焦平面被限定为坐标系1101内的平面。第二焦平面1130不同于第一焦平面，以使得两个焦平面偏移彼此。值得注意的是，在其他实施例中，多层显示单元可以包括两个或更多个显示屏幕。在一个实施例中，第一屏幕包括在前景中的透明显示器，并且第二屏幕包括不透明显示器。

具体地，在一个实施例中，在视觉显示单元1100A内，第一屏幕1110和第二屏幕1130是多层显示单元内的部件。如此，第一焦平面1110和第二焦平面1130大致地平行于彼此。此外，在一个实施例中，第二屏幕1130与第一屏幕1110部分地重叠。在其他实施例中，两个屏幕不一定重叠。在一个实施例中，在第一屏幕1110上显示的第一图像和示在第二屏幕1130上显的第二图像被配置成用于给观看者三维图像感知。

在一个实施例中，第二屏幕1130显示第二图像。例如，第二图像包括10增量单元中从10增大至150的一系列数字1135。另外，第二图像包括另一个刻度盘1137。第一图像和第二图像被配置成用于创建对三维图像的感知。也就是说，第二屏幕可配置用于响应于对第一图像的显示而显示第二图像。例如，第一和第二图像被配置成用于创建速度计。贯穿本申请使用速度计图像仅仅是出于展示的目的。如此，视觉显示单元可配置用于创建任何三维图像，如本发明的实施例所支持的。例如，视觉显示单元可以被配置为游戏控制台或***，比如，在投币机上的显示器、弹球机、球轴承游戏机(例如，弹球盘等)，其中，物理对象包括球体。

如图11A中所示的，物理对象1125位于第一屏幕1110与第二屏幕1130之间。例如，在至少部分位于第一焦平面与第二焦平面之间的平面1120上的物理对象1125。在另一个实施例中，物理对象1125位于第一屏幕1110和第二屏幕的前面。在又一个实施例中，物理对象1125位于第一屏幕1110和第二屏幕1130两者的后面。

仅出于展示的目的，物理对象1125被示出为围绕枢轴点1126旋转的指针。例如，之前所描述的，指针作为物理对象1125被包括在由第一图像和第二图像所创建的速度计中。物理对象1125可以包括其他项，如作为创建保护罩或外壳幻觉的空圆柱体的一部分的斜面边缘等。

另外，在另一个实施例中，响应于对所述物理对象1125的放置而显示第一和第二图像中的至少一个图像。也就是说，显示图像以与物理对象1125进行交互或对其进行补充。例如，如物理对象1125所呈现的，响应于对物理对象1125的放置而显示的图像被用于增强现实。例如，物理对象1125与显示在第一屏幕1110和第二屏幕1130中的图像的组合提供了增强的深度效果。也就是说，通过将跨多个层的视线1105内的更多信息进行分层，观看者能够容易地感知所创建的三维体积空间的深度。

图11B是根据本公开的一个实施例的物理对象1125的图示，所述物理对象放置在如沿着用户的视线1105所观看的如图11A中所示的两个或更多个显示器之间。如所示的，沿提供观看者的视点的视线1105而呈现视觉显示单元1100A。视觉显示单元1100A所呈现的整体图像是结合地呈现速度计的刻度盘面以及指示速度的指针的三维图像。也就是说，第一图像和第二图像被对齐，以创建三维速度计。例如，刻度盘面包括第一屏幕1110所提供的外刻度盘1107。刻度盘面还包括第二屏幕1130所提供的内刻度盘1137和标量编号1135。如此，第一屏幕1110和第二屏幕1130所提供的第一和第二图像被结合，以呈现三维刻度盘面。例如，编号1135与刻度盘1107上的标记1109对齐，以创建速度计的图像。另外，指针1125位于速度计图像内的中心并且围绕点1126旋转，以指示速度读数。也就是说，响应于物理对象1125而显示第一和第二图像中的至少一个图像(例如，以创建速度计)。例如，指针1126正指向数字50附近，以给出近似速度50。

图11C是根据本公开的一个实施例的物理对象1125的图示，所述物理对象放置在如图11A中所示的并且在已经移除深度提示之后保留整体图像(例如，图11B中所示的)的视觉深度的两个或更多个显示器之间。也就是说，可以用深度提示来创建或增强整体图像的深度。例如，深度提示可以是如第一屏幕1110上所显示的第一图像(例如，刻度盘1107和标记1109)。一旦创建了整体图像的深度，那么在保留整体图像的其他元件的同时移除一个或多个深度提示。例如，可以保持如在第二屏幕1130上显示的编号1135和内刻度盘1137以及作为物理对象的指针1125。如此，除了速度计所传达的信息之外，速度计的整体图像仍被呈现给观看者。另外，尽管整体图像的部分已经被移除，但是观看者能够如(多个)深度提示所提供的保留对深度的增强的感知，并且能够感知三维速度计。这可以允许出于清晰度的目的并且/或出于其他信息的引入。

图12A是根据本公开的一个实施例的一种物理对象的图示，所述物理对象放置两个或更多个显示器之间，所述两个或更多个显示器包括与物理对象相关的信息以及与物理对象不相关的信息。仅出于展示的目的，使用首先引入到图11A至图11C中的速度计和图像来呈现对与物理对象不相关的信息的引入。旨在进行类似地描述图11A至图11C与图12A至图12B之间以相同方式编号的元件。

如所示的，视觉显示单元1200A包括第一屏幕1110和第二屏幕1230，其中，视觉显示单元1200A包括两个或更多个显示屏幕，每个显示屏幕被配置成用于显示相应的图像。如观看者所观看到的图像被配置成用于在三维空间内创建对三维图像的感知，其中，3D图像可以是真实的和/或想象的，并且3D空间也可以是真实的和/或想象的。

如之前所述的，视觉显示单元1200A生成三维整体图像，即，速度计。三维图像(例如，速度计)包括在位于坐标系1201的第一焦平面中的第一屏幕1110上显示的第一图像。第一图像包括刻度盘1107，并且一个或多个增量标记1109被放置在刻度盘1107上。另外，第一图像包括指示来自人员XYZ的电话留言正在传入的通知1270。三维图像包括在位于不同于第一焦平面的第二焦平面上的第二屏幕1130上显示的第二图像，以使得两个焦平面有一些偏移地大致地平行于彼此。第二图像包括内刻度盘1137以及一系列数字1135，所述一系列数字在10增量的单元中从10增大至150并且当被观看者观看到时被配置成用于对齐标记1109。第一图像和第二图像被配置成用于创建对三维图像(比如，速度计)的感知。另外，物理对象1125位于第一屏幕1110与第二屏幕1130之间，例如，在平面1120中，即至少部分位于第一焦平面与第二焦平面之间。

在一个实施例中，第二屏幕1130与第一屏幕1110部分地重叠。在其他实施例中，两个屏幕不一定重叠。在其他实施例中，视觉显示单元1200A可以包括两个或更多个显示屏幕。具体地，在一个实施例中，在视觉显示单元1200A内，第一屏幕1110和第二屏幕1130是多层显示单元内的部件。

形成速度计的图像彼此相关，并且与对物理对象或指针1125的放置和移动相关。也就是说，从关于物理对象1125而显示的一个或多个显示屏幕上显示的相关图像创建速度计的整体三维图像。在一个实施例中，响应于对物理对象的放置而显示在第一屏幕1110或第二屏幕1130上的所述图像中的至少一个图像。例如，关于物理对象1125而显示所述图像，以创建三维速度计。

在另一个实施例中，关于对物理对象1125的移动而动态地显示在第一屏幕1110或第二屏幕1130上的所述图像中的至少一个图像。例如，可以动态地修改在速度计的第二屏幕1130上的编号1135，以示出指针当前正指向的位置。也就是说，可以突出显示(例如，加粗或用更大的字体书写)数字50，以指示指针正指向数字50附近。另外，也可以放大在第一屏幕1110上的刻度盘1107，从而创建关注指针正指向的速度计的部分的放大效应。在这种情况下，关于位置以及/或物理对象1125的位置而显示第一图像和第二图像两者。

在另一个实施例中，响应于对物理对象的移动而动态地生成第一和第二图像。例如，视觉显示单元可以被配置为弹球机，其中，一个或多个球轴承移动跨球台表面并且落入洞中，从而生成点。当球在四周移动时，显示在相应屏幕上的图像可以对移动作出反应。例如，如果移动指示对玩家而言正面的某些东西，那么这些图像可以示出令人振奋的整体图像(例如2D，3D等)。另一方面，如果移动指示针对玩家的某些负面的东西，所述图像则可能示出令人失望的图像。在任一情况下，作为对物理对象的移动的反应而显示图像。

另外，第一图像的部分与物理对象1125和/或第二图像不相关。例如，通知1270提醒观看者“来自人员XYZ的呼入”。如此，通知与三维速度计提供的速度信息不相关，但是向观看者提供附加且单独的信息。

图12B是根据本公开的一个实施例的物理对象1125的图示，所述物理对象放置在沿用户的视线(未示出)所观看的如图12A中所示的两个或更多个显示器之间，其中，用于生成三维体积空间的图像的至少一部分与物理对象不相关，并且/或者与在三维体积空间中创建的整体三维图像不相关。如所示的，视觉显示单元1200A提供观看者的视点，比如，在视图上的直线。

视觉显示单元1200A所呈现的整体图像包括呈现速度计的刻度盘面的三维图像以及指示速度的指针。也就是说，第一和第二图像被结合并对齐，以创建三维速度计，其中，刻度盘面包括第一屏幕1110所提供的外刻度盘1107，并且包括第二屏幕1130所提供的内刻度盘1137和标量编号1135。更具体地，编号1135与刻度盘1107上的标记1109对齐，以创建速度计的图像，并且物理对象1125(例如，指针)位于速度计图像内的中心并且旋转以指示速度读数。

另外，视觉显示单元1200A所呈现的整体图像包括与其他信息(例如，三维速度计)不相关的其他信息。也就是说，视觉显示单元1200A可以显示两条或更多条独立的信息。如所示的，视觉显示单元1200A包括结合速度计而显示的通知1270。在一个实施例中，不同的信息并不相重叠，以使得通知1270被如此显示使得其不与速度计重叠。以此方式，观看者能够观看到两条的信息，而不会受到图像的干扰。

在另一个实施例中，不相关的独立的信息重叠，如视觉显示单元中所显示的。例如，图13A是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在两个或更多个显示器之间，所述两个或更多个显示器包括具有与物理对象相关的信息的一个显示器以及具有与物理对象不相关的信息的第二显示器。

如所示的，视觉显示单元1300A包括第一屏幕1310和第二屏幕1330，其中，视觉显示单元1300A包括两个或更多个显示屏幕，每个显示屏幕被配置成用于显示相应的图像。如观看者所观看到的图像被配置成用于在三维空间内创建对三维图像的感知，其中，3D图像可以是真实的和/或想象的，并且3D空间也可以是真实的和/或想象的。

视觉显示单元1300A包括位于坐标系1301的第一焦平面上的第一屏幕1310。第一屏幕1310显示包括提醒观看者呼入来自人员XYZ的通知1305的第一图像。

另外，视觉显示单元1300A生成三维图像。出于展示的目的，如图13A中所示，三维图像是速度计。三维图像(例如，速度计)包括在位于坐标系1301的第二焦平面的第二屏幕1230上显示的第二图像。第二焦平面不同于第一焦平面，以使得这两个焦平面有一些偏移地大致地平行于彼此。第二图像包括内刻度盘1337以及在10增量(例如，在标尺指示速度中使用的增量)的单元中从10增大至150的一系列数字1335。另外，物理对象1325位于第一屏幕1310与第二屏幕1330之间，例如，在平面1320中，即至少部分位于第一焦平面与第二焦平面之间。因此，关于物理对象1325而显示在第二显示器1330上的第二图像以提供如观看者所观看到的三维速度计。如之前所述的，至少在短时间段内，还可以通过使用深度提示来提供速度计的增强视图。在这种情况下，尽管深度提示可能被移除，但观看者还是能够感知三维整体图像中的更多深度。

图13B是根据本公开的一个实施例的物理对象的图示，所述物理对象放置在沿用户的视线所观看的如图13A中所示的两个或更多个显示器之间，其中，当观看在三维体积空间中创建的整体三维图像时，不同且不相关的信息至少部分重叠。如所示的，视觉显示单元1300A提供观看者的视点，比如，在视图上的直线。

视觉显示单元1300A所呈现的整体图像包括呈现速度计的刻度盘面的三维图像以及指示速度的指针。也就是说，第二显示器的第二图像的内刻度盘1337和编号1335与对齐的物理对象1325结合并对齐，以创建给出速度读数的三维速度计。

另外，视觉显示单元1300A所呈现的整体图像包括与其他信息(例如，三维速度计)不相关的其他信息。也就是说，视觉显示单元1300A包括结合速度计而显示的通知1370。在一个实施例中，不同的信息至少部分重叠，以使得通知1370可以与速度计的部分重叠。在这种情况下，通过调光或尺寸的改变，可以降低速度计的重要性以允许观看者关注更加紧急的通知信息1370。以此方式，观看者能够在没有中断的情况下观看两条的信息。

图14A是根据本公开的一个实施例的一种物理对象的图示，所述物理对象放置在两个或更多个显示器之间以使得在不同的层中分别显示多个信息项中的每一个信息项。更具体地，视觉显示单元1400A包括各条信息，每一条信息在相应的层出可显示，其中，当被显示时，这些信息与彼此分开。

如所示的，视觉显示单元1400A包括第一屏幕1410和第二屏幕1430。如之前所述的，视觉显示单元包括两个或更多个显示屏幕，每个显示屏幕被配置成用于显示相应的图像。在一个实施例中，在图14A中所提供的示例中，每个显示屏幕被配置成用于显示不同且不相关的图像。如之前所述的，在其他的实施例中，显示屏幕可以显示相关信息。如观看者所观看到的图像被配置成用于在三维空间内创建对三维分层图像的感知，其中，3D图像可以是真实的和/或想象的，并且3D空间也可以是真实的和/或想象的。也就是说，如图14A中所示的，观看者能够观看在不同物理层处的不同信息。

更具体地，视觉显示单元1400A包括(例如，在坐标系1401内限定的)在第一焦平面中的第一屏幕1410。第一焦平面可以包括视觉显示单元1400A的前景图像。

在一个实施例中，第一屏幕1410显示第一图像。例如，第一图像包括电池消耗指示器1415。具体地，关于电池的剩余使用寿命，图像向观看者提供信息。在车载显示器作为视觉显示单元1400A的示例之后，电池指示器1415可以与电动或混合动力机动车的电池使用寿命相关联，并且指示电池***有超过百分之五十的电池使用寿命。

如图14A中所示的，视觉显示单元1400A包括在不同于第一焦平面的第二焦平面中的第二屏幕1430，以使得两个焦平面偏移彼此。值得注意的是，在其他实施例中，多层显示单元1400A可以包括两个或更多个显示屏幕。在一个实施例中，视觉显示单元1400可以包括第一屏幕1410和第二屏幕1430，所述第一屏幕和第二屏幕是多层视觉单元内的部件。如此，第一焦平面1110和第二焦平面1130大致地平行于彼此。在一个实施例中，第二屏幕1430也与第一屏幕1410部分地重叠。在其他实施例中，两个屏幕不一定重叠。

在一个实施例中，第二屏幕1430显示第二图像。例如，第二图像可以是个人的渲染视频流，或个人或字符的一些其他的视觉表示。结合在第二屏幕1430上的第二图像中显示的观看者与个人之间召开的视频会议，可以提供第二图像。

另外，第二屏幕1430包括竖直分离器1440A和1440B。当由观看者观看时，这些竖直线帮助划分和分开视觉显示单元1400A的三个不同的区域。

如图14A中进一步所示的，物理对象1425位于第一屏幕1410与第二屏幕1430之间。例如，物理对象1425在至少部分位于第一焦平面与第二焦平面之间的平面1420上。在另一个实施例中，物理对象1425位于第一屏幕1410和第二屏幕1430的前面。在又一个实施例中，物理对象1425位于第一屏幕1410和第二屏幕1430两者的后面。

如图14A中所示的，物理对象包括壳体、刻度盘显示器、编号和标记的速度计以指示速度。在一个实施例中，物理对象是三维的。在另一个实施例中，物理对象是二维的。

图14B是根据本公开的一个实施例的物理对象1425的图示，所述物理对象放置在沿观看者的视线的(未示出)如图14A中所示的两个或更多个显示器之间以使得每一个信息项与其他信息项分开。如所示的，当观看通过将三维体积空间中的信息分层而创建的整体三维图像时，不同且不相关的信息不重叠。如所示的，视觉显示单元1400A提供观看者的视点，比如，在视图上的直线。

视觉显示单元1400A所呈现的整体图像被分成三个部分：第一部分1431，第二部分1432以及第三部分1433。第一部分1431包括电池消耗指示器1415的图像。第二部分1432包括物理对象或速度计1425。第三部分1433包括参与视频会议的个人的视频流1435。如所示的，这三个不同的部分包括与彼此分开的对象和/或图像。以此方式，不同的信息不重叠，并且针对观看者提供每条信息的无遮挡视图。

图14C是根据本公开的一个实施例的物理对象1425的图示，所述物理对象放置在沿观看者的视线的(未示出)如图14A中所示的两个或更多个显示器之间以使得每一个信息项从其他信息项分开，但是具有与如图14B中所示布置不同的布置。也就是说，在一时刻，视觉显示单元1400A可以具有一个配置(例如，图14B中的配置)，而在另一时刻，视觉显示单元1400A可以具有不同的配置(例如，图14C中的配置)。如此，视觉显示单元能够重新配置与每个部分1431、1432以及1433相关联的图像和对象的排序。

例如，如图14C中所示的，视觉显示单元1400A所呈现的整体图像包括物理对象或在第一部分1431中的速度计1425。也就是说，如观看者所观看到的，关于示出在第一部分1431中的其他图像而移动物理对象1425。第二部分1432包括参与视频会议的个人的视频流1435。也就是说，第二屏幕1430被配置成用于显示如图14C中所示的第一部分1431(而不是如图14A和图14B中所示的第三部分1433)中的视频流1435的图像。第三部分1433包括电池消耗指示器1415的图像。也就是说，第一屏幕1410被配置成用于显示第三部分1433(如图14C中所示)而不是第一部分1431(如图14A和图14B中所示)中的电池消耗指示器1415的图像。

图14D是根据本公开的一个实施例的物理对象(例如，对象1425)的图示，所述物理对象放置在沿观看者的视线的如图14A中所示的两个或更多个显示器之间以使得每一个信息项从其他信息项分开，但是物理对象从显示器移除。也就是说，观看者在一个时间用第一部分1431中的电池消耗指示器1415以及第三部分1433中的视频会议1435的个人的视频流观看如图14B所显示的整体图像。物理速度计1425位于第二部分1432中。在一个不同的时间(比如，之后的时间)，从如观看者所观看到的整体图像中移除物理对象1425。在一个实施例中，替换图像代替物理对象1425。在其他实施例中，还没有生成替换图像，以使得一个部分保持清空，或者其他两个部分被扩展用于无任何间隙地填充整体图像。

例如，如图14D中所示的，视觉显示单元1400A所呈现的整体图像包括第一部分1431中的电池消耗指示器1415以及第三部分1433中参与视频会议的个人的视频流1435。另外，中间或第二部分1432现在显示图谱1440的新图像，例如,根据用户的位置1490不断地更新的全球定位卫星(GPS)支撑图谱。

图15是流程图1500，展示了根据本公开的一个实施例的一种在由多层显示器所限定的三维体积空间内整合物理对象的方法。

在1510处，所述方法包括：在视觉显示单元的第一焦平面中提供第一屏幕，其中所述第一显示屏幕显示第一图像。在1520处，所述方法包括：在视觉显示单元的第二焦平面中提供第二屏幕，其中所述第二显示屏幕显示第二图像。所述焦平面是不同的，以使得在两个焦平面上的图像提供三维体积空间，在所述三维体积空间内，图像被投射。在一个实施例中，以这样一种方式显示图像：提供当观看者观看时具有真实和增强的深度的整体图像。

在一个实施例中，视觉显示单元包括两个或更多个屏幕，每一个显示屏幕显示相应的图像。所述屏幕中的一个或多个屏幕是至少部分透明的。以此方式，来自于向后屏幕的图像穿过至少一个或多个部分透明的前屏幕是可观看的。进一步地，在一个实施例中，第一屏幕与第二屏幕部分重叠。

在1530处，所述方法包括通过将第一图像与第二图像相关联来创建三维体积空间。以此方式，在两个屏幕上的图像可配置用于与彼此交互从而向观看者提供增强的三维效果。在另一个实施例中，第一屏幕与第二屏幕不重叠。在两个屏幕上的图像借助于位于不同焦平面的显示屏幕向观看者提供三维效果。然而，图像可能不一定彼此交互，并且可以提供独立于彼此的图像。

在1530处，所述方法包括在三维体积空间附近***物理对象，其中，关于或结合物理对象而显示第一和第二图像中的至少一个图像。例如，第一和第二图像中的至少一个图像能够与物理对象的某个方面交互，比如，与物理对象的存在交互；与物理对象的位置交互；与对物理对象的移动交互；与物理对象的消失交互；并且/或物理对象的各个其他方面。

物理对象位于三维体积空间附近。例如，在一个实施例中，物理对象位于第一屏幕和第二屏幕的前面，其中，关于所述物理对象而显示所述第一和所述第二图像中的至少一个图像。在其他实施例中，物理对象位于第一与第二屏幕之间，一个或多个附加屏幕被安排在关于第一和第二屏幕的某个配置中，包括在屏幕后面、在屏幕之间、在屏幕前面或者其某个组合。在另一个实施例中，物理对象位于第一和第二屏幕的后面。在又一个实施例中，一个或多个附加屏幕可以位于物理对象的前面或后面。

因此，根据本公开的实施例，对***和方法进行描述为启用视频的双因素认证做准备，所述启用视频的双因素认证包括位于远程工作站的代理的人类实施视频认证。

虽然上述公开使用具体的框图、流程图以及示例来阐述各个实施例，但本文描述和/或展示的每个框图部件、流程图步骤、操作和/或部件都可以单独地和/或共同地使用大量硬件、软件、或者固件(或者它们的任何组合)配置来实施。另外，在其他部件内所包含的部件的任何公开都应看作是示例，因为可以实施许多其他的体系结构来达到同样的功能。

本文描述和/或展示的过程参数以及步骤的顺序仅以举例的方式给出并且可以如所期望的进行改变。例如，虽然本文展示和/或描述的这些步骤可以按照一个具体的顺序来示出或讨论，但这些步骤并非必须按照所展示或者所讨论的顺序来执行。本文描述和/或展示的各个示例方法还可以省略本文描述或展示的一个或多个步骤或者包括除所公开的那些之外的附加步骤。

虽然在全功能性计算***的背景下已经在本文描述了并且/或者展示了各个实施例，但是这些示例实施例中的一个或多个可以以多种形式作为程序产品来分发，无论实际用于进行所述分发的计算机可读介质的具体形式如何。本文公开的这些实施例还可以通过使用执行一些特定任务的软件模块来实施。这些软件模块可以包括脚本、批处理文件、或者其他可执行文件，它们可以存储在一种计算机可读的存储介质上或者在一种计算***中。这些软件模块可以将计算***配置成用于执行本文公开的一个或多个示例实施例。本文公开的软件模块中的一个或多个可以在云计算环境中实施。云计算环境可以经由互联网提供各种服务和应用程序。这些基于云的服务(例如，软件即服务、平台即服务、基础设施即服务等)可以通过网站浏览器或其他的远程接口进行访问。本文所述的不同功能可以通过远程桌面环境或任何其他的基于云的计算环境来提供。

出于解释的目的，参考具体实施例描述了前述说明。然而，以上的说明性讨论并不旨在是详尽的或旨在将本发明限制成所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变化都是可能的。为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，选择并说明了这些实施例，从而使得本领域的其他技术人员能够最好地利用本发明，以及针对预期的具体用途而作了各种适当修改的不同实施例。

因此，描述了根据本公开的实施例。尽管本公开已经在具体实施例中进行了描述，但应认识到，本公开不应当在这些实施例的限制的情况下进行解释，而是根据以下权利要求进行解释。

Claims

1.一种视觉显示单元，包括：

在第一焦平面中的第一屏幕，其中，所述第一屏幕显示第一图像；

在不同于所述第一焦平面的第二焦平面中的第二屏幕，其中，所述第二屏幕显示第二图像，并且其中，所述第二屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠；

位于所述第一屏幕与所述第二屏幕之间的物理对象，其中，响应于对所述物理对象的放置而显示所述第一图像和所述第二图像中的至少一个图像。

2.如权利要求1所述的视觉显示单元，其中，所述第一屏幕可配置成响应于所述物理对象的移动而显示所述第一图像。

3.如权利要求2所述的视觉显示单元，其中，所述第二屏幕可配置成响应于所述第一图像的显示而显示所述第二图像。

4.如权利要求2所述的视觉显示单元，其中，所述第二屏幕可配置成响应于所述物理对象的移动而显示所述第二图像。

5.如权利要求1所述的视觉显示单元，其中，所述物理对象可配置成响应于所述第一图像和第二图像中的至少一个图像而移动。

6.如权利要求1所述的视觉显示单元，进一步包括：

发射层，所述发射层被提供在所述第一屏幕与所述第二屏幕之间并且被配置成向所述前屏幕和所述物理对象提供光。

7.如权利要求1所述的视觉显示单元，其中，所述物理对象是不透明的。

8.如权利要求1所述的视觉显示单元，其中，所述物理对象是透明的。

9.如权利要求1所述的视觉显示单元，其中，所述物理对象包括金属球体。

10.如权利要求1所述的视觉显示单元，其中，所述物理对象包括模拟指针。

11.如权利要求1所述的视觉显示单元，其中，所述第一焦平面包括前景。

12.如权利要求11所述的视觉显示单元，其中，所述第一屏幕包括透明显示器，并且其中，所述第二屏幕包括不透明显示器。

13.一种用于适配视觉显示单元的方法，所述方法包括：

在第一焦平面中提供第一屏幕，其中，所述第一屏幕显示第一图像；

在不同于所述第一焦平面的第二焦平面中提供第二屏幕，其中，所述第二屏幕显示第二图像，并且其中，所述第二屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠；

提供位于所述第一屏幕与所述第二屏幕之间的物理对象，其中，关于所述物理对象显示所述第一图像和所述第二图像中的至少一个图像。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

响应于所述物理对象的移动而在所述第一屏幕上显示所述第一图像。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括：

响应于所述第一图像的显示而在所述第二屏幕上显示所述第二图像。

16.如权利要求14所述的方法，进一步包括：

响应于所述物理对象的移动而在所述第二屏幕上显示所述第二图像。

17.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

响应于所述第一图像和第二图像中的至少一个图像而移动所述物理对象。

18.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

提供发射层，所述发射层被提供在所述第一屏幕与所述第二屏幕之间并且被配置成向所述前屏幕和所述物理对象提供光。

19.一种用于适配视觉显示单元的方法，所述方法包括以下步骤：

在不同于所述第一焦平面的第二焦平面中提供第二屏幕，其中，所述第二屏幕显示第二图像，并且其中，所述第二屏幕与所述第一屏幕至少部分地重叠；以及

通过将所述第一图像与所述第二图像相关联来创建3D体积空间；

在所述3D体积空间附近***物理对象，其中，关于所述物理对象而显示所述第一图像和所述第二图像中的至少一个图像。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述提供物理对象的步骤进一步包括：显示所述第一图像和所述第二图像中的至少一个图像以便与所述物理对象交互。

21.如权利要求19所述的方法，其中，所述提供物理对象的步骤进一步包括：

22.如权利要求19所述的方法，进一步包括：

提供所述第一图像的一部分作为深度提示；以及

在一段时间之后移除所述第一图像的所述部分。

23.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一焦平面包括前景，其中，所述第一屏幕包括透明显示器，并且其中，所述第二屏幕包括不透明显示器。