专利名称：具有虚像显示的可折迭电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有一个或多个显示器的电子设备。
背景技术：
电子设备，例如移动电话，公知具有各种设计特征部件，包括显示器。用户越来越需要电子设备从因特网或其它资源接收文件、图像和内容。因为一些图像和文件具有足够大显示屏幕的要求，所以很难用移动电话的液晶显示(LCD)面板所提供的显示器来识别并捕捉所有的信息。
需要一种改进的电子设备，其能提供具有较大视场的图像，从而允许用户观看来自因特网或任何这样资源的图像和文件。此外，这样的电子设备需要设计成便于用户，且即使当用户在这些电子设备上进行其它功能时也能使用户观看这种图像。
附图与下面的详细描述一起构成了说明书的组成部分，用于进一步图解各种实施方式并解释根据本发明的所有各种原理和优点。
图1显示了依照第一实施方式的具有第一壳体和第二壳体的电子设备的示例构造；图2显示了依照第二实施方式的电子设备的示例构造，显示出了第一壳体中的组件；图3显示了第三实施方式的电子设备，其中电子设备处于收起位置，图解了第一壳体中的组件；图4显示了第四实施方式的电子设备，其中电子设备处于收起位置；图5显示了图4的电子设备，其中，对于第一壳体来说，电子设备处于预定的打开位置。
图6显示了第五实施方式的处于部分收起位置的电子设备，使得第一壳体位于第二壳体的底部；图7显示了图6的电子设备，其中第一壳体处于预定的打开位置；图8显示了使用电子设备观看虚像显示的用户；图9是描述在图1-8的第一壳体中产生虚像的步骤的流程图。
具体实施例方式
本发明可以以多种形式和方式实施。下面提供的描述和附图显示了本发明示例的实施方式。本领域熟练技术人员应当理解到，本发明可以以下面没有示出的其它形式和方式实施。本发明应具有权利要求的全部范围，并不限于下面所示的实施方式。
进一步应理解，若有的话，关系术语的使用，如第一和第二、顶部和底部等，实质上仅仅是用于彼此区别一个与另一个实物或动作，不是必须要求或隐含在这些实物或动作之间任何实际的这种关系或顺序。一些发明功能和一些发明原理最好用于电子和光学器件及设备。希望的是，尽管普通技术人员可能做出重大的努力和一些设计选择，但是当由这里公开的观念和原理引导时，可以用最少的实验来产生这种电子设备。因此，为了使混淆本发明原理和观念的风险减小和最小化，这种电子设备的任何进一步讨论将限于在优选实施方式的原理和观念内的细节。
这些实施方式解决了在一般可利用的观看区域内在便携式手机上观看高内容图像、文件和网页的问题。本发明允许两种使用模式远眼模式(far-to-eye)(常规的电话显示观看)和近眼模式(near-to-eye)。因而，用户可观看较低和较高的内容显示。因为可观看全部的网页，所以不再需要基于浏览的低内容的无线访问协议(WAP)。
在技术上已经做了改进来获得高速数据传输率。因此，像多媒体这样的要求高速数据传输率的数据可通过网络传输，而没有显着的延迟。这使得可在包括移动电话的电子设备上观看高分辨率的多媒体数据。然而，在像移动电话这样的电子设备的情形中，电子设备的尺寸是主要的限制因素，其限制了显示面积。考虑到移动电话和这样的其它电子设备日益用于进入网页或任何这样类似的设备的速度，需要协调两种不一致的需求，即具有小显示尺寸且同时提供较高分辨率图像的观看设备。可通过提供具有增大观察视野(视场)的显示器来显示高分辨率多媒体。通过增大视场可更好地显示高分辨率多媒体。已经提出了几种方法来获得较大的视场，如利用基板内的放大望远镜，或利用棱镜放大器等。然而，使用这些方法仅可将视场改善到有限的程度，通常具有尺寸和重量方面的缺点。
电子设备具有用于提供虚像的第一壳体、可铰接到第一壳体的第二壳体、在第二壳体内用于提供实像的图像产生装置、和在第二壳体内用于将实像转换为虚像的光学系统。因而，该电子设备能通过第一壳体提供具有较大视场的虚像，该第一壳体相对于电子设备的第二壳体旋转，能使用户在设备上进行其它功能的同时使用显示器。因而，用户可用虚像显示器或提供较好质量图像、较大视场且方便使用的显示组件来使用电子设备，同时能在各个位置观看虚像，并可使设备保持理想尺寸。此外，当不用时，可通过电子通信设备来保护显示组件。
图1描述了依照第一实施方案的电子设备100的示意图，该电子设备100具有能提供虚像的第一壳体145和可移动地连接到第一壳体145的第二壳体105。第一壳体145是电子设备100的盖，其包括基板导引的光学组件。第一壳体145能在零到大约170度的范围上相对于第二壳体105移动。第二壳体105容纳有图像产生装置150，该图像产生装置用于在电子设备100的第二壳体105中产生实像。此外，第二壳体105包括光学系统160，其用于将发射自第二壳体105中产生的实像的光线导入第一壳体145中，从而产生虚像。
依照一个实施方案，第一壳体是基板导引的光学组件。该基板导引的光学组件能用较大的视场投影虚像，同时仍控制组件的厚度。依照一个实施方案，基板导引的光学组件由Lumus开发。该技术的基本组件，所谓的光导光学组件(LOE)是平坦且小的透明体，其能减小到眼镜镜片的尺寸。该技术利于非常紧凑的、隐私性强的、屏幕小的、高分辨率和高亮度的图像显示器。当与微型显示器的实像源组合时，其将高质量的虚像直接投射到观察者的眼睛内。尽管投影组件很小，但可通过它观看较大的图像。尽管在近眼距离处观看虚像，但当与常规的光学器件，如光波导相比时，基板导引的光学组件可产生较大的视场，仍可减小40％的设备体积。由于需要较少的光学组件，使用Lumus光导光学组件(或类似组件)的另一个优点是减小成本。
在一个实施方案中，第一壳体145应相对于第二壳体105来说位于预定的打开位置处，以在第一壳体145中适当地产生虚像。通过从其中第一壳体145覆盖第二壳体105前面的收起位置相对于第二壳体105移动第一壳体145，可获得预定的打开位置。当不在使用时，电子设备100处于收起位置。当第一壳体145翻转到预定的打开位置时，电子设备100的虚像显示被激活。按照一个实施方案，在电子设备100是蛤壳式移动电话的情形中，预定的打开位置是其中蛤壳式电话正常使用，例如第一壳体145相对于第二壳体105为预定角度θ190时的位置。在图1中所示的实施方案中，预定的打开位置是下面的位置，即第一壳体145相对于第二壳体105为160度的额定角度。
在预定的打开位置中，第二壳体105中的光学系统160能适当地将来自第二壳体105的实像的光线导入第一壳体145内。预定的打开位置的恰当之处在于，如果第一壳体145和第二壳体105错位，则实像的光线就不会以需要的角度入射到第一壳体145内。这种错位入射到第一壳体145内的光线导致图像的重像。图像的重像是下述一种现象，即其中在不应该出现的位置处在第一壳体145中出现了外表与实像类似的微弱图像。当第一壳体相对于第二壳体处于预定的打开位置中时，第一壳体中产生的虚像不会遭受任何重影的影响。
第二壳体105中的图像产生装置150产生实像。在该实施方案中，图像产生装置150包括具有使图像变亮的背光110的微型显示器115。在另一个实施方案中，微型显示器115包括液晶显示器(LCD)。开关(没有示出)用于提供表示第一壳体145相对于第二壳体105来说是否处于预定的打开位置中的指示。当第一壳体145相对于第二壳体105来说处于预定的打开位置中时，该开关(没有示出)激活图像产生装置150。另一方面，当第一壳体145相对于第二壳体105来说没有处于预定的打开位置中时，开关不激活图像产生装置150。当不使用时使图像产生装置150不激活可限制不必要的图像产生装置150的使用，减小了电力消耗，并阻止图像产生装置150和第二壳体105不必要的受热。
由图像产生装置150产生的实像通过会聚透镜120成为光束。会聚透镜120通过使实像变大或变小而处理实像。如此产生的实像入射到第一反射表面125上。第一反射表面将图像导向到第二反射表面130上。第一反射表面125和第二反射表面130彼此相对对准，从而将实像发射的光线导入第一壳体145内，从而产生虚像。第一反射表面125和第二反射表面130可以是棱镜的表面。
从第一和第二反射表面125、130反射的实像的光线在进入第一壳体145之前穿过第一校准器135。第一校准器135设置在第二壳体145中。在进入第一壳体145时，实像的光线穿过第二校准器140。第一校准器135和第二校准器140是如此操作的光学器件，即彼此成角度(不是彼此平行)的任何光线穿过第一和第二校准器135、140时被变为平行的。因为光线彼此平行，所以穿过包含会聚透镜120、第一和第二反射表面125、130、和第一和第二校准器135、140的光学系统160时的光线最后以适当的入射角进入第一壳体145，从而在第一壳体145中产生清楚的虚像。作为两个校准器可选择的方案，可使用单个校准器。单个校准器放置在两个校准器使用的两个位置之一中。
第一壳体145具有基板导引的光学组件。在该实施方案中，显示技术包括光导光学组件(LOE)。当组合图像产生装置150和光学系统160时，其将高质量图像直接投射到观察者的眼睛中。尽管图像产生装置150本身较小，但可通过其观看到非常大的图像。使用LOE技术，很容易用3-4mm厚的近眼LOE实现超过30度视场的显示器，适于阅读完整的网页。此外，LOE技术减小了图像重像的可能性。LOE技术利用包含在第一壳体145中的部分反射表面的平行阵列。实像的光线进入第一壳体145中的入射角确保光线通过内部反射而截留在基板导引的光学组件内部。在基板内的几次反射之后，被截留的波到达用于将离开基板的光线耦合到观察者眼睛内的部分反射表面的平行阵列。与使用常规的光学装置相比，LOE技术提供了较大的视场。
在该实施方案中，第一壳体145由透明材料形成。透明材料可以是塑料材料或玻璃之一。第一壳体145可包含在框架中或者是无框架的。在图1所示的实施方案中，第一壳体145是由玻璃形成的无框架壳体。为了限制第一壳体145中电子组件的数量，听筒扬声器(没有示出)位于第二壳体105中。因此第一壳体145具有较少的电子组件(例如，第一壳体145的主要部分是使用LOE技术的透明的基板导引的光学组件)。
图2和图3描述了第二和第三实施方案的电子设备。在第二实施方案中，电子设备200处于预定的打开位置中，在第三实施方案中电子设备300处于闭合位置中。第二壳体205包括使用端口延线(runner)204，304而通过第一壳体245，345进行端口连接的听筒扬声器(没有示出)，端口延线204，304沿第一壳体245，345的外围延伸。如图3中所示，端口延线设计成沿外围延伸，从而避免第一壳体245，345中任何电子组件可见，由此避免任何电子组件与电子设备200，300的第一壳体245，345中的观看区域302交迭。第一壳体345包括耳端口303。在一个实施方案中，通过在电子设备200的第一壳体205中使用单独的扩音器，能同时进行听和观看。
电子设备100，200，300的透明的第一壳体145，245，345可给蛤壳型的电子设备赋予有趣的外表。透明的第一壳体能进一步实现具有两个显示器的“显示器上显示器”(display-over-display)特征；第二壳体105，205中的一个显示器被第一壳体145，245，345中的第二显示器重迭。LOE技术的使用使得有可能具有较大的观看区域(眼动作盒(eye motion box))来作为显示观看区域。此外，可获得较大的观看区域，而没有像具有常规的光学系统的情形中一样消耗过多的体积。此外，由于使用了较少的光学组件，所以可减小涉及的成本。基于LOE或类似技术的各种结构还提供了可适应性的优点。本领域技术人员应当理解到，基于LOE技术的结构可以以这里没有提到的其它形式和方式来实现。
图1到图3中所述的实施方案描述了具有可进行有趣设计的虚像显示器的双折型(或蛤壳式)的电子设备。当不使用时，虚像显示组件还可至少部分地被电子设备400，600保护。此外，这些实施方案提供了紧凑的外形。
在图4和图5所示的第四和第五实施方案中，电子设备400具有能提供虚像的第一壳体445。第二壳体405可移动地连接到第一壳体445。第一壳体445包括基板导引的光学器件。第一壳体445能相对于第二壳体405旋转零到大约160度的角。在第一壳体445的外表面上设置有键盘475。第一壳体445设计成当用户不需要观看虚像显示器时与第二壳体405平齐地收起。
第二壳体405容纳图像产生装置450，该图像产生装置450用于在电子设备400的第二壳体405中产生实像。此外，第二壳体405具有光学系统460，光学系统460具有用于将在第二壳体405中产生的、从实像发射的光线导入第一壳体445以产生虚像的会聚透镜420和校准器435。
电子设备进一步具有第三壳体465，该第三壳体465提供使用另一个铰链485连接到第二壳体405的一标准显示器470。在一个实施方案中，该标准显示器是液晶显示器(LCD)。图4和图5显示了第三壳体相对于第二壳体405部分打开。在该实施方案中，第三壳体465如此设置，即在第一壳体445与第二壳体405平齐地收起后，第三壳体465设置在收起位置(没有示出)，折迭在第一壳体445上。本领域技术人员应当理解，标准显示器结构可以以这里没有提到的其它形式和方式实现。
为了在第一壳体445中适当地产生虚像，第一壳体445应相对于第二壳体405在预定的打开位置。通过相对于第二壳体405将第一壳体445从收起位置移动到预定的打开位置来获得该预定的打开位置。为了获得预定的打开位置或相反，第一壳体445相对于第二壳体405移动的角度依赖于电子设备400的收起位置。图4描述了下述一种实施方案，其中电子设备400位于收起位置，从而第一壳体445相对于第二壳体405在顶部位置。第一壳体445可绕铰链480相对于第二壳体405通过零度到大约160度移动。在一个实施方案中，图5中所示的预定的打开位置是第一壳体445相对于第二壳体405为110度的标准角度。如图5中所示，在预定的打开位置中，由图像产生装置450的微型显示器产生的实像的光线510通过光学系统适当地导入第一壳体445，从而在第一壳体445中产生虚像。
图6描述了电子设备600的第五实施方案，该电子设备600处于部分收起位置中，从而第一壳体645相对于第二壳体605底部位置收起，同时具有标准显示器670的第三壳体665相对于第二壳体605部分地打开。在该实施方案中，第二壳体605容纳有键盘610。第一壳体645可绕铰链625相对于第二壳体605通过零度到大约260度的角移动。
图7显示了具有第一壳体645的图6的电子设备600，第一壳体645相对于第二壳体605处于大约250度角的预定的打开位置中，第三壳体665相对于第二壳体605在大约100度的部分展开位置中。在预定的打开位置中，由具有微型显示器的成像装置650产生的实像的光线720通过光学系统660适当地导入第一壳体645，从而在第一壳体645中产生虚像。光学系统660具有会聚透镜620和校准器635。
图8描述了使用电子设备，如电子设备400，600来观看虚像显示器的用户。图4到图8中所示的实施方案图解了具有允许有趣设计的虚像显示器的三折迭电子设备。当不使用时，虚像显示器组件也被保护在电子设备400，600内。此外，这些实施方案提供了紧凑的外形。
图9是在图1-8的第一壳体中产生虚像的步骤的流程图900。在第二壳体中通过图像产生装置产生相应的实像。为了产生适当的虚像，第一壳体应相对于第二壳体处于预定的打开位置中。控制微型显示器的开关跟踪第一壳体相对于第二壳体的位置。如步骤905中所述，开关用于检查第一壳体相对于第二壳体是否处于预定的位置，然后在步骤910处，当第一壳体相对于第二壳体处于预定的位置中时，激活图像产生装置。相反地，如步骤915中所述，在第一壳体相对于第二壳体没有处于预定的位置的情形中，开关关闭图像产生装置。
当激活图像产生装置时，微型显示器或LCD等会在第二壳体中产生实像，如步骤920中所述。如步骤925中所示，图像产生装置产生的实像由光学系统控制。在步骤930中，由图像产生装置形成的光线以适当的入射角导入第一壳体内。在进入第一壳体之前光线变为平行的，同时进入第一壳体。在一个实施方案中，在光线进入第一壳体之前，它们会穿过一对校准器，一个校准器在第二壳体中，另一个校准器在第一壳体中。入射进第一壳体的角度是这样的，即进入第一壳体后的光线会经历内部反射。在步骤935中，通过一组部分反射表面进行内部反射然后被导入观察者眼中的光线在第一壳体中产生虚像。
该说明书意在解释根据本发明如何实施和使用各种实施方案，而不在于限制其实际的、想要的合理的范围和精神。前面的描述不是穷举的或者将本发明限制于公开的精确形式。根据上面的教导，修改或变化是可能的。选择并描述实施方案是为了更好地图解本发明的原理和实际应用，并能使本领域普通技术人员以各种实施方案和各种修改方案利用本发明，这些实施方案和修改方案适用于预期的特定应用。当按照公平地、合法地和合理地授予权利的范围来解释时，所有这些修改和变化都在由所附权利要求及其所有等价物确定的本发明的范围内，可以在本专利申请悬而未决的过程中对其进行修改。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种电子设备，包括第一壳体，具有基板导引的光学组件，其能提供虚像；铰接到第一壳体的第二壳体；在第二壳体内用于提供实像的图像产生装置；和在第二壳体中的光学系统，其包括会聚透镜和至少一个反射表面，用于参与将实像转变为虚像。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中当电子设备处于收起位置时，第一壳体设置为平行于第二壳体。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中第一壳体能相对于第二壳体从零度移动到180度。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中当第一壳体相对于第二壳体处于至少一个预定的位置时，第一壳体能提供虚像。
5.根据权利要求4所述的电子设备，进一步包括开关，该开关用于当第一壳体处于所述至少一个预定的位置时激活图像产生装置，并且当第一壳体没有处于所述至少一个预定的位置时关闭图像产生装置。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中第一壳体进一步包括端口延线。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中第二壳体进一步包括使用端口延线通过第一壳体进行端口连接的听筒扬声器。
8.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括
可移动地连接到第二壳体的第三壳体。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中第三壳体能提供标准的图像显示器。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中第一壳体能相对于第二壳体从零度移动到大约270度。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中当第一壳体相对于第二壳体处于至少一个预定的位置中时，第一壳体能提供虚像。
权利要求
1.一种电子设备，包括第一壳体，其能提供虚像；铰接到第一壳体的第二壳体；在第二壳体内用于提供实像的图像产生装置；和在第二壳体中的光学系统，其包括会聚透镜和至少一个反射表面，用于参与将实像转变为虚像。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中当电子设备处于收起位置时，第一壳体设置为平行于第二壳体。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中第一壳体能相对于第二壳体从零度移动到180度。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中当第一壳体相对于第二壳体处于至少一个预定的位置时，第一壳体能提供虚像。
5.根据权利要求4所述的电子设备，进一步包括开关，该开关用于当第一壳体处于所述至少一个预定的位置时激活图像产生装置，并且当第一壳体没有处于所述至少一个预定的位置时关闭图像产生装置。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中第一壳体进一步包括端口延线。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中第二壳体进一步包括使用端口延线通过第一壳体进行端口连接的听筒扬声器。
8.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括可移动地连接到第二壳体的第三壳体。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中第三壳体能提供标准的图像显示器。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中第一壳体能相对于第二壳体从零度移动到大约270度。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中当第一壳体相对于第二壳体处于至少一个预定的位置中时，第一壳体能提供虚像。
全文摘要
电子设备(400)具有第二壳体(405)和第一壳体(445)，第二壳体(405)具有图像产生装置(450)和光学系统(460)，第一壳体(445)用于提供虚像。第一壳体(445)可折迭地连接到第二壳体(405)。此外，电子设备(400)包括第三壳体(465)，第三壳体(465)用于提供可折迭地连接到第二壳体的标准显示器(470)。
文档编号G02B27/01GK101095343SQ200580045869
公开日2007年12月26日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年1月4日
发明者特奥多雷·R·阿内松, 大卫·E·德弗里斯, 约翰·C·诺伊曼, 迈克尔·L·沙利耶 申请人:摩托罗拉公司