專利名稱：具有虛像顯示的可折迭電子設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有一個或多個顯示器的電子設備。
背景技術：
電子設備，例如移動電話，公知具有各種設計特征部件，包括顯示器。用戶越來越需要電子設備從因特網或其它資源接收文件、圖像和內容。因為一些圖像和文件具有足夠大顯示屏幕的要求，所以很難用移動電話的液晶顯示(LCD)面板所提供的顯示器來識別并捕捉所有的信息。
需要一種改進的電子設備，其能提供具有較大視場的圖像，從而允許用戶觀看來自因特網或任何這樣資源的圖像和文件。此外，這樣的電子設備需要設計成便于用戶，且即使當用戶在這些電子設備上進行其它功能時也能使用戶觀看這種圖像。
附圖與下面的詳細描述一起構成了說明書的組成部分，用于進一步圖解各種實施方式并解釋根據本發明的所有各種原理和優點。
圖1顯示了依照第一實施方式的具有第一殼體和第二殼體的電子設備的示例構造；圖2顯示了依照第二實施方式的電子設備的示例構造，顯示出了第一殼體中的組件；圖3顯示了第三實施方式的電子設備，其中電子設備處于收起位置，圖解了第一殼體中的組件；圖4顯示了第四實施方式的電子設備，其中電子設備處于收起位置；圖5顯示了圖4的電子設備，其中，對于第一殼體來說，電子設備處于預定的打開位置。
圖6顯示了第五實施方式的處于部分收起位置的電子設備，使得第一殼體位于第二殼體的底部；圖7顯示了圖6的電子設備，其中第一殼體處于預定的打開位置；圖8顯示了使用電子設備觀看虛像顯示的用戶；圖9是描述在圖1-8的第一殼體中產生虛像的步驟的流程圖。
具體實施例方式
本發明可以以多種形式和方式實施。下面提供的描述和附圖顯示了本發明示例的實施方式。本領域熟練技術人員應當理解到，本發明可以以下面沒有示出的其它形式和方式實施。本發明應具有權利要求的全部范圍，并不限于下面所示的實施方式。
進一步應理解，若有的話，關系術語的使用，如第一和第二、頂部和底部等，實質上僅僅是用于彼此區別一個與另一個實物或動作，不是必須要求或隱含在這些實物或動作之間任何實際的這種關系或順序。一些發明功能和一些發明原理最好用于電子和光學器件及設備。希望的是，盡管普通技術人員可能做出重大的努力和一些設計選擇，但是當由這里公開的觀念和原理引導時，可以用最少的實驗來產生這種電子設備。因此，為了使混淆本發明原理和觀念的風險減小和最小化，這種電子設備的任何進一步討論將限于在優選實施方式的原理和觀念內的細節。
這些實施方式解決了在一般可利用的觀看區域內在便攜式手機上觀看高內容圖像、文件和網頁的問題。本發明允許兩種使用模式遠眼模式(far-to-eye)(常規的電話顯示觀看)和近眼模式(near-to-eye)。因而，用戶可觀看較低和較高的內容顯示。因為可觀看全部的網頁，所以不再需要基于瀏覽的低內容的無線訪問協議(WAP)。
在技術上已經做了改進來獲得高速數據傳輸率。因此，像多媒體這樣的要求高速數據傳輸率的數據可通過網絡傳輸，而沒有顯著的延遲。這使得可在包括移動電話的電子設備上觀看高分辨率的多媒體數據。然而，在像移動電話這樣的電子設備的情形中，電子設備的尺寸是主要的限制因素，其限制了顯示面積。考慮到移動電話和這樣的其它電子設備日益用于進入網頁或任何這樣類似的設備的速度，需要協調兩種不一致的需求，即具有小顯示尺寸且同時提供較高分辨率圖像的觀看設備。可通過提供具有增大觀察視野(視場)的顯示器來顯示高分辨率多媒體。通過增大視場可更好地顯示高分辨率多媒體。已經提出了幾種方法來獲得較大的視場，如利用基板內的放大望遠鏡，或利用棱鏡放大器等。然而，使用這些方法僅可將視場改善到有限的程度，通常具有尺寸和重量方面的缺點。
電子設備具有用于提供虛像的第一殼體、可鉸接到第一殼體的第二殼體、在第二殼體內用于提供實像的圖像產生裝置、和在第二殼體內用于將實像轉換為虛像的光學系統。因而，該電子設備能通過第一殼體提供具有較大視場的虛像，該第一殼體相對于電子設備的第二殼體旋轉，能使用戶在設備上進行其它功能的同時使用顯示器。因而，用戶可用虛像顯示器或提供較好質量圖像、較大視場且方便使用的顯示組件來使用電子設備，同時能在各個位置觀看虛像，并可使設備保持理想尺寸。此外，當不用時，可通過電子通信設備來保護顯示組件。
圖1描述了依照第一實施方案的電子設備100的示意圖，該電子設備100具有能提供虛像的第一殼體145和可移動地連接到第一殼體145的第二殼體105。第一殼體145是電子設備100的蓋，其包括基板導引的光學組件。第一殼體145能在零到大約170度的范圍上相對于第二殼體105移動。第二殼體105容納有圖像產生裝置150，該圖像產生裝置用于在電子設備100的第二殼體105中產生實像。此外，第二殼體105包括光學系統160，其用于將發射自第二殼體105中產生的實像的光線導入第一殼體145中，從而產生虛像。
依照一個實施方案，第一殼體是基板導引的光學組件。該基板導引的光學組件能用較大的視場投影虛像，同時仍控制組件的厚度。依照一個實施方案，基板導引的光學組件由Lumus開發。該技術的基本組件，所謂的光導光學組件(LOE)是平坦且小的透明體，其能減小到眼鏡鏡片的尺寸。該技術利于非常緊湊的、隱私性強的、屏幕小的、高分辨率和高亮度的圖像顯示器。當與微型顯示器的實像源組合時，其將高質量的虛像直接投射到觀察者的眼睛內。盡管投影組件很小，但可通過它觀看較大的圖像。盡管在近眼距離處觀看虛像，但當與常規的光學器件，如光波導相比時，基板導引的光學組件可產生較大的視場，仍可減小40％的設備體積。由于需要較少的光學組件，使用Lumus光導光學組件(或類似組件)的另一個優點是減小成本。
在一個實施方案中，第一殼體145應相對于第二殼體105來說位于預定的打開位置處，以在第一殼體145中適當地產生虛像。通過從其中第一殼體145覆蓋第二殼體105前面的收起位置相對于第二殼體105移動第一殼體145，可獲得預定的打開位置。當不在使用時，電子設備100處于收起位置。當第一殼體145翻轉到預定的打開位置時，電子設備100的虛像顯示被激活。按照一個實施方案，在電子設備100是蛤殼式移動電話的情形中，預定的打開位置是其中蛤殼式電話正常使用，例如第一殼體145相對于第二殼體105為預定角度θ190時的位置。在圖1中所示的實施方案中，預定的打開位置是下面的位置，即第一殼體145相對于第二殼體105為160度的額定角度。
在預定的打開位置中，第二殼體105中的光學系統160能適當地將來自第二殼體105的實像的光線導入第一殼體145內。預定的打開位置的恰當之處在于，如果第一殼體145和第二殼體105錯位，則實像的光線就不會以需要的角度入射到第一殼體145內。這種錯位入射到第一殼體145內的光線導致圖像的重像。圖像的重像是下述一種現象，即其中在不應該出現的位置處在第一殼體145中出現了外表與實像類似的微弱圖像。當第一殼體相對于第二殼體處于預定的打開位置中時，第一殼體中產生的虛像不會遭受任何重影的影響。
第二殼體105中的圖像產生裝置150產生實像。在該實施方案中，圖像產生裝置150包括具有使圖像變亮的背光110的微型顯示器115。在另一個實施方案中，微型顯示器115包括液晶顯示器(LCD)。開關(沒有示出)用于提供表示第一殼體145相對于第二殼體105來說是否處于預定的打開位置中的指示。當第一殼體145相對于第二殼體105來說處于預定的打開位置中時，該開關(沒有示出)激活圖像產生裝置150。另一方面，當第一殼體145相對于第二殼體105來說沒有處于預定的打開位置中時，開關不激活圖像產生裝置150。當不使用時使圖像產生裝置150不激活可限制不必要的圖像產生裝置150的使用，減小了電力消耗，并阻止圖像產生裝置150和第二殼體105不必要的受熱。
由圖像產生裝置150產生的實像通過會聚透鏡120成為光束。會聚透鏡120通過使實像變大或變小而處理實像。如此產生的實像入射到第一反射表面125上。第一反射表面將圖像導向到第二反射表面130上。第一反射表面125和第二反射表面130彼此相對對準，從而將實像發射的光線導入第一殼體145內，從而產生虛像。第一反射表面125和第二反射表面130可以是棱鏡的表面。
從第一和第二反射表面125、130反射的實像的光線在進入第一殼體145之前穿過第一校準器135。第一校準器135設置在第二殼體145中。在進入第一殼體145時，實像的光線穿過第二校準器140。第一校準器135和第二校準器140是如此操作的光學器件，即彼此成角度(不是彼此平行)的任何光線穿過第一和第二校準器135、140時被變為平行的。因為光線彼此平行，所以穿過包含會聚透鏡120、第一和第二反射表面125、130、和第一和第二校準器135、140的光學系統160時的光線最后以適當的入射角進入第一殼體145，從而在第一殼體145中產生清楚的虛像。作為兩個校準器可選擇的方案，可使用單個校準器。單個校準器放置在兩個校準器使用的兩個位置之一中。
第一殼體145具有基板導引的光學組件。在該實施方案中，顯示技術包括光導光學組件(LOE)。當組合圖像產生裝置150和光學系統160時，其將高質量圖像直接投射到觀察者的眼睛中。盡管圖像產生裝置150本身較小，但可通過其觀看到非常大的圖像。使用LOE技術，很容易用3-4mm厚的近眼LOE實現超過30度視場的顯示器，適于閱讀完整的網頁。此外，LOE技術減小了圖像重像的可能性。LOE技術利用包含在第一殼體145中的部分反射表面的平行陣列。實像的光線進入第一殼體145中的入射角確保光線通過內部反射而截留在基板導引的光學組件內部。在基板內的幾次反射之后，被截留的波到達用于將離開基板的光線耦合到觀察者眼睛內的部分反射表面的平行陣列。與使用常規的光學裝置相比，LOE技術提供了較大的視場。
在該實施方案中，第一殼體145由透明材料形成。透明材料可以是塑料材料或玻璃之一。第一殼體145可包含在框架中或者是無框架的。在圖1所示的實施方案中，第一殼體145是由玻璃形成的無框架殼體。為了限制第一殼體145中電子組件的數量，聽筒揚聲器(沒有示出)位于第二殼體105中。因此第一殼體145具有較少的電子組件(例如，第一殼體145的主要部分是使用LOE技術的透明的基板導引的光學組件)。
圖2和圖3描述了第二和第三實施方案的電子設備。在第二實施方案中，電子設備200處于預定的打開位置中，在第三實施方案中電子設備300處于閉合位置中。第二殼體205包括使用端口延線(runner)204，304而通過第一殼體245，345進行端口連接的聽筒揚聲器(沒有示出)，端口延線204，304沿第一殼體245，345的外圍延伸。如圖3中所示，端口延線設計成沿外圍延伸，從而避免第一殼體245，345中任何電子組件可見，由此避免任何電子組件與電子設備200，300的第一殼體245，345中的觀看區域302交迭。第一殼體345包括耳端口303。在一個實施方案中，通過在電子設備200的第一殼體205中使用單獨的擴音器，能同時進行聽和觀看。
電子設備100，200，300的透明的第一殼體145，245，345可給蛤殼型的電子設備賦予有趣的外表。透明的第一殼體能進一步實現具有兩個顯示器的“顯示器上顯示器”(display-over-display)特征；第二殼體105，205中的一個顯示器被第一殼體145，245，345中的第二顯示器重迭。LOE技術的使用使得有可能具有較大的觀看區域(眼動作盒(eye motion box))來作為顯示觀看區域。此外，可獲得較大的觀看區域，而沒有像具有常規的光學系統的情形中一樣消耗過多的體積。此外，由于使用了較少的光學組件，所以可減小涉及的成本。基于LOE或類似技術的各種結構還提供了可適應性的優點。本領域技術人員應當理解到，基于LOE技術的結構可以以這里沒有提到的其它形式和方式來實現。
圖1到圖3中所述的實施方案描述了具有可進行有趣設計的虛像顯示器的雙折型(或蛤殼式)的電子設備。當不使用時，虛像顯示組件還可至少部分地被電子設備400，600保護。此外，這些實施方案提供了緊湊的外形。
在圖4和圖5所示的第四和第五實施方案中，電子設備400具有能提供虛像的第一殼體445。第二殼體405可移動地連接到第一殼體445。第一殼體445包括基板導引的光學器件。第一殼體445能相對于第二殼體405旋轉零到大約160度的角。在第一殼體445的外表面上設置有鍵盤475。第一殼體445設計成當用戶不需要觀看虛像顯示器時與第二殼體405平齊地收起。
第二殼體405容納圖像產生裝置450，該圖像產生裝置450用于在電子設備400的第二殼體405中產生實像。此外，第二殼體405具有光學系統460，光學系統460具有用于將在第二殼體405中產生的、從實像發射的光線導入第一殼體445以產生虛像的會聚透鏡420和校準器435。
電子設備進一步具有第三殼體465，該第三殼體465提供使用另一個鉸鏈485連接到第二殼體405的一標準顯示器470。在一個實施方案中，該標準顯示器是液晶顯示器(LCD)。圖4和圖5顯示了第三殼體相對于第二殼體405部分打開。在該實施方案中，第三殼體465如此設置，即在第一殼體445與第二殼體405平齊地收起后，第三殼體465設置在收起位置(沒有示出)，折迭在第一殼體445上。本領域技術人員應當理解，標準顯示器結構可以以這里沒有提到的其它形式和方式實現。
為了在第一殼體445中適當地產生虛像，第一殼體445應相對于第二殼體405在預定的打開位置。通過相對于第二殼體405將第一殼體445從收起位置移動到預定的打開位置來獲得該預定的打開位置。為了獲得預定的打開位置或相反，第一殼體445相對于第二殼體405移動的角度依賴于電子設備400的收起位置。圖4描述了下述一種實施方案，其中電子設備400位于收起位置，從而第一殼體445相對于第二殼體405在頂部位置。第一殼體445可繞鉸鏈480相對于第二殼體405通過零度到大約160度移動。在一個實施方案中，圖5中所示的預定的打開位置是第一殼體445相對于第二殼體405為110度的標準角度。如圖5中所示，在預定的打開位置中，由圖像產生裝置450的微型顯示器產生的實像的光線510通過光學系統適當地導入第一殼體445，從而在第一殼體445中產生虛像。
圖6描述了電子設備600的第五實施方案，該電子設備600處于部分收起位置中，從而第一殼體645相對于第二殼體605底部位置收起，同時具有標準顯示器670的第三殼體665相對于第二殼體605部分地打開。在該實施方案中，第二殼體605容納有鍵盤610。第一殼體645可繞鉸鏈625相對于第二殼體605通過零度到大約260度的角移動。
圖7顯示了具有第一殼體645的圖6的電子設備600，第一殼體645相對于第二殼體605處于大約250度角的預定的打開位置中，第三殼體665相對于第二殼體605在大約100度的部分展開位置中。在預定的打開位置中，由具有微型顯示器的成像裝置650產生的實像的光線720通過光學系統660適當地導入第一殼體645，從而在第一殼體645中產生虛像。光學系統660具有會聚透鏡620和校準器635。
圖8描述了使用電子設備，如電子設備400，600來觀看虛像顯示器的用戶。圖4到圖8中所示的實施方案圖解了具有允許有趣設計的虛像顯示器的三折迭電子設備。當不使用時，虛像顯示器組件也被保護在電子設備400，600內。此外，這些實施方案提供了緊湊的外形。
圖9是在圖1-8的第一殼體中產生虛像的步驟的流程圖900。在第二殼體中通過圖像產生裝置產生相應的實像。為了產生適當的虛像，第一殼體應相對于第二殼體處于預定的打開位置中。控制微型顯示器的開關跟蹤第一殼體相對于第二殼體的位置。如步驟905中所述，開關用于檢查第一殼體相對于第二殼體是否處于預定的位置，然后在步驟910處，當第一殼體相對于第二殼體處于預定的位置中時，激活圖像產生裝置。相反地，如步驟915中所述，在第一殼體相對于第二殼體沒有處于預定的位置的情形中，開關關閉圖像產生裝置。
當激活圖像產生裝置時，微型顯示器或LCD等會在第二殼體中產生實像，如步驟920中所述。如步驟925中所示，圖像產生裝置產生的實像由光學系統控制。在步驟930中，由圖像產生裝置形成的光線以適當的入射角導入第一殼體內。在進入第一殼體之前光線變為平行的，同時進入第一殼體。在一個實施方案中，在光線進入第一殼體之前，它們會穿過一對校準器，一個校準器在第二殼體中，另一個校準器在第一殼體中。入射進第一殼體的角度是這樣的，即進入第一殼體后的光線會經歷內部反射。在步驟935中，通過一組部分反射表面進行內部反射然后被導入觀察者眼中的光線在第一殼體中產生虛像。
該說明書意在解釋根據本發明如何實施和使用各種實施方案，而不在于限制其實際的、想要的合理的范圍和精神。前面的描述不是窮舉的或者將本發明限制于公開的精確形式。根據上面的教導，修改或變化是可能的。選擇并描述實施方案是為了更好地圖解本發明的原理和實際應用，并能使本領域普通技術人員以各種實施方案和各種修改方案利用本發明，這些實施方案和修改方案適用于預期的特定應用。當按照公平地、合法地和合理地授予權利的范圍來解釋時，所有這些修改和變化都在由所附權利要求及其所有等價物確定的本發明的范圍內，可以在本專利申請懸而未決的過程中對其進行修改。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種電子設備，包括第一殼體，具有基板導引的光學組件，其能提供虛像；鉸接到第一殼體的第二殼體；在第二殼體內用于提供實像的圖像產生裝置；和在第二殼體中的光學系統，其包括會聚透鏡和至少一個反射表面，用于參與將實像轉變為虛像。
2.根據權利要求1所述的電子設備，其中當電子設備處于收起位置時，第一殼體設置為平行于第二殼體。
3.根據權利要求1所述的電子設備，其中第一殼體能相對于第二殼體從零度移動到180度。
4.根據權利要求3所述的電子設備，其中當第一殼體相對于第二殼體處于至少一個預定的位置時，第一殼體能提供虛像。
5.根據權利要求4所述的電子設備，進一步包括開關，該開關用于當第一殼體處于所述至少一個預定的位置時激活圖像產生裝置，并且當第一殼體沒有處于所述至少一個預定的位置時關閉圖像產生裝置。
6.根據權利要求1所述的電子設備，其中第一殼體進一步包括端口延線。
7.根據權利要求6所述的電子設備，其中第二殼體進一步包括使用端口延線通過第一殼體進行端口連接的聽筒揚聲器。
8.根據權利要求1所述的電子設備，進一步包括
可移動地連接到第二殼體的第三殼體。
9.根據權利要求8所述的電子設備，其中第三殼體能提供標準的圖像顯示器。
10.根據權利要求1所述的電子設備，其中第一殼體能相對于第二殼體從零度移動到大約270度。
11.根據權利要求10所述的電子設備，其中當第一殼體相對于第二殼體處于至少一個預定的位置中時，第一殼體能提供虛像。
權利要求
1.一種電子設備，包括第一殼體，其能提供虛像；鉸接到第一殼體的第二殼體；在第二殼體內用于提供實像的圖像產生裝置；和在第二殼體中的光學系統，其包括會聚透鏡和至少一個反射表面，用于參與將實像轉變為虛像。
2.根據權利要求1所述的電子設備，其中當電子設備處于收起位置時，第一殼體設置為平行于第二殼體。
3.根據權利要求1所述的電子設備，其中第一殼體能相對于第二殼體從零度移動到180度。
4.根據權利要求3所述的電子設備，其中當第一殼體相對于第二殼體處于至少一個預定的位置時，第一殼體能提供虛像。
5.根據權利要求4所述的電子設備，進一步包括開關，該開關用于當第一殼體處于所述至少一個預定的位置時激活圖像產生裝置，并且當第一殼體沒有處于所述至少一個預定的位置時關閉圖像產生裝置。
6.根據權利要求1所述的電子設備，其中第一殼體進一步包括端口延線。
7.根據權利要求6所述的電子設備，其中第二殼體進一步包括使用端口延線通過第一殼體進行端口連接的聽筒揚聲器。
8.根據權利要求1所述的電子設備，進一步包括可移動地連接到第二殼體的第三殼體。
9.根據權利要求8所述的電子設備，其中第三殼體能提供標準的圖像顯示器。
10.根據權利要求1所述的電子設備，其中第一殼體能相對于第二殼體從零度移動到大約270度。
11.根據權利要求10所述的電子設備，其中當第一殼體相對于第二殼體處于至少一個預定的位置中時，第一殼體能提供虛像。
全文摘要
電子設備(400)具有第二殼體(405)和第一殼體(445)，第二殼體(405)具有圖像產生裝置(450)和光學系統(460)，第一殼體(445)用于提供虛像。第一殼體(445)可折迭地連接到第二殼體(405)。此外，電子設備(400)包括第三殼體(465)，第三殼體(465)用于提供可折迭地連接到第二殼體的標準顯示器(470)。
文檔編號G02B27/01GK101095343SQ200580045869
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月22日 優先權日2005年1月4日
發明者特奧多雷·R·阿內松, 大衛·E·德弗里斯, 約翰·C·諾伊曼, 邁克爾·L·沙利耶 申請人:摩托羅拉公司