ФОКАЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ ВНИМАНИЯ, ОТОБРАЖАЮЩАЯ ВИРТУАЛИЗИРОВАННЫЙ ТРЕХМЕРНЫЙ ОБЪЕКТ, ПРОЕЦИРУЕМЫЙ СИСТЕМОЙ МНОГОСЛОЙНОГО ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК G02B27/01 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[001] Настоящая заявка притязает на приоритет и преимущество предварительной заявки на патент США от того же заявителя с порядковым № 62/099051, озаглавленной "A FOCAL ATTENTIONAL REGION DISPLAYING A VIRTUALIZED THREE DIMENSIONAL OBJECT PROJECTED BY A MULTIPLE LAYERED DISPLAY SYSTEM", имеющей дату подачи 31 декабря 2014 г. и номер дела патентного поверенного PURE-0078.PRO, содержимое которой полностью включено в этот документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Художников обычно учат думать об образе и фоне как об отдельных слоях. То есть действительность можно приблизительно представить как последовательность отдельных слоев. Однако перенос этой методики в электронные системы отображения был проблематичным. Например, стереоскопические дисплеи пытаются разделить весь объем на вокселы и идут на компромисс вследствие чрезмерного обобщения. В другом примере линзорастровая система с поляризационными очками формирует только один вид объекта и подвергается параллаксу движения. В еще одном примере система, использующая линзорастровый и стереоскопический подходы, создает несколько видов изображения, но за счет разрешения изображения.

[003] В другой системе виртуальные объекты могут отображаться с использованием систем отображения, содержащих зеркала. Например, индикация на ветровом стекле (HUD) конфигурируется для проецирования изображений на пассивный экран. Экран может показывать данные, проецируемые с нижележащего слоя отображения. По существу, пользователь также может смотреть на фон позади экрана на той же линии видимости. Таким образом, пользователь способен видеть отображенные на экране данные и фоновое изображение при обычно расположенной голове пользователя. Например, летчик может видеть данные, не опуская взгляд и не отрывая глаз от ветрового стекла самолета.

[004] Однако изображения, проецируемые этими традиционными HUD-дисплеями, недостаточно демонстрируют трехмерные свойства. Например, изображения, отображаемые с использованием HUD, не обладают иллюзией непрерывной глубины. То есть вследствие технических ограничений объекты кажутся плоскими, при этом каждый объект находится на отдельной и различимой плоскости просмотра. По существу, поскольку плоскости просмотра разделены большими расстояниями, нельзя добиться никакой непрерывности в конкретном объекте.

[005] Нужна система трехмерного отображения, которая способна предоставлять объекты и изображения, обладающие непрерывной глубиной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[006] Дополнительные аспекты настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания, которое приводится только в качестве примера, и со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

[007] Фиг. 1 - блок-схема системы отображения, показывающей виртуализированные трехмерные объекты в фокальной области внимания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[008] Фиг. 2 - схема, иллюстрирующая систему отображения, выполненную с возможностью показа фокальной области внимания, включающей в себя по меньшей мере два виртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[009] Фиг. 3 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая этапы в способе для показа виртуализированных трехмерных объектов в фокальной области внимания, которые спроецированы многослойным дисплеем, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0010] Фиг. 4A - схема, иллюстрирующая систему отображения, выполненную с возможностью показа фокальной области внимания, отображающей один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, где система отображения включает в себя переключающее зеркало, выполненное с возможностью регулировки яркости объектов, проецируемых через фокальную область внимания, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0011] Фиг. 4B показывает рабочий цикл переключающего зеркала из фиг. 4A днем в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0012] Фиг. 4C показывает рабочий цикл переключающего зеркала из фиг. 4A ночью в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0013] Фиг. 5 - схема, иллюстрирующая систему отображения, выполненную с возможностью показа двух фокальных областей внимания, где каждая область включает в себя по меньшей мере два виртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0014] Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая два слоя отображения, расположенных на близком расстоянии по глубине друг от друга, так что система отображения проецирует один или более объектов, проецируемых со слоев отображения, в фокальной области внимания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0015] Фиг. 7A-D - схемы, иллюстрирующие различные слои системы отображения, выполненной с возможностью показа одной или более фокальных областей внимания, где каждая фокальная область внимания включает в себя по меньшей мере два виртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0016] Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая систему отображения, выполненную с возможностью показа двух фокальных областей внимания, созданную из сложенных слоев отображения, которые ориентированы под прямыми углами друг к другу, где каждая фокальная область внимания включает в себя по меньшей мере два виртуальных или невиртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более соответствующих слоев отображения, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017] В одном варианте осуществления описывается устройство визуального отображения, и оно включает в себя первый дисплей в первой плоскости, отображающий первое изображение. Устройство включает в себя второй дисплей во второй плоскости, отображающий второе изображение. Первая и вторая плоскости приблизительно параллельны друг другу. Устройство включает в себя отражающую поверхность, где отражающая поверхность расположена под углом к первой и второй плоскостям. Отражающая поверхность проецирует первое изображение с первой плоскости объекта в первом направлении к зрителю. Отражающая поверхность также проецирует второе изображение со второй плоскости объекта в первом направлении. Фокальная область внимания содержит первую и вторую плоскости объекта.

[0018] В другом варианте осуществления описывается устройство визуального отображения, и оно включает в себя первое множество сложенных слоев отображения, первую отражающую поверхность и вторую отражающую поверхность. Первое множество сложенных слоев отображения выполнено с возможностью отображения множества объектов. Первая отражающая поверхность расположена под углом к первому множеству сложенных слоев отображения и проецирует первое подмножество объектов в первом направлении к зрителю. Также первое подмножество объектов проецируется, как если бы оно возникало из первой фокальной области внимания, содержащей первое множество плоскостей объекта, которые ассоциируются с одним или более слоями отображения. Вторая отражающая поверхность расположена под углом к первому множеству сложенных слоев отображения. Первая и вторая отражающие поверхности приблизительно параллельны друг другу. Вторая отражающая поверхность проецирует второе подмножество объектов в первом направлении к зрителю. Второе подмножество объектов проецируется, как если бы оно возникало из второй фокальной области внимания, содержащей второе множество плоскостей объекта, ассоциированных с одним или более слоями отображения.

[0019] В другом варианте осуществления раскрывается способ для отображения. Способ включает в себя отображение первого изображения на первом дисплее, расположенном в первой плоскости. Способ включает в себя отображение второго изображения на втором дисплее, расположенном во второй плоскости. Первая и вторая плоскости приблизительно параллельны друг другу. Способ включает в себя отражение первого и второго изображений от отражающей поверхности, которая расположена под углом к первой и второй плоскостям. Отражающая поверхность выполнена с возможностью проецирования первого изображения с первой плоскости объекта в первом направлении к зрителю. Отражающая поверхность выполнена с возможностью проецирования второго изображения со второй плоскости объекта в первом направлении. Фокальная область внимания включает в себя первую и вторую плоскости объекта.

[0020] Эти и другие цели и преимущества различных вариантов осуществления настоящего изобретения будут выявлены средними специалистами в данной области техники после прочтения нижеследующего подробного описания вариантов осуществления, которые иллюстрируются на различных чертежах.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Далее будет сделана подробная ссылка на различные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на приложенных чертежах. Хотя и описаны в сочетании с этими вариантами осуществления, станет понятно, что они не предназначены для ограничения изобретения этими вариантами осуществления. Наоборот, как подразумевается, изобретение охватывает альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут включаться в сущность и объем изобретения, определяемые приложенной формулой изобретения. Кроме того, в нижеследующем подробном описании настоящего изобретения излагаются многочисленные характерные подробности, чтобы обеспечить всестороннее понимание настоящего изобретения. Однако станет понятно, что настоящее изобретение может быть применено на практике без этих характерных подробностей. В иных случаях широко известные способы, процедуры, компоненты и схемы не описаны подробно, чтобы излишне не затруднять понимание аспектов настоящего изобретения.

[0022] Некоторые части подробных описаний, которые идут ниже, представляются в виде процедур, этапов, логических блоков, обработки и других символических представлений операций над информационными разрядами, которые могут выполняться в памяти компьютера. Эти описания и представления являются средствами, используемыми специалистами в области обработки данных, чтобы наиболее эффективно передать суть их работы другим специалистам в данной области техники. Процедура, сформированный компьютером этап, логический блок, процесс и т. п. здесь и в целом задуманы как самосогласованная последовательность этапов или команд, приводящих к нужному результату. Этапы требуют физических манипуляций физическими величинами и относятся к действию и процессам вычислительной системы или т. п., включающей в себя процессор, сконфигурированный для манипулирования и преобразования данных, представленных в виде физических (электронных) величин в регистрах и запоминающих устройствах компьютерной системы, в другие данные, представленные аналогичным образом в виде физических величин в запоминающих устройствах или регистрах компьютерной системы или других таких устройств хранения, передачи или отображения информации.

[0023] Описываются блок-схемы алгоритмов примеров способов для систем отображения, создающих изображения в фокальной области внимания, где изображения проецируются системой многослойного отображения, и где изображения при просмотре демонстрируют непрерывную глубину в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Хотя на блок-схемах алгоритмов раскрываются определенные этапы, такие этапы являются примерными. То есть варианты осуществления настоящего изобретения подходят для выполнения различных других этапов или разновидностей этапов, перечисленных на блок-схемах алгоритмов. Также описанные в этом документе некоторые варианты осуществления могут обсуждаться в общем контексте исполняемых компьютером команд, постоянно находящихся на некотором виде машиночитаемого носителя информации, например программных модулей, исполняемых одним или более компьютерами или другими устройствами. В качестве примера, а не ограничения, программный продукт может храниться на энергонезависимых или постоянных машиночитаемых носителях информации, которые могут быть выполнены в виде постоянных компьютерных носителей информации и средств связи. Как правило, программные модули включают в себя процедуры, программы, объекты, компоненты, структуры данных и так далее, которые выполняют конкретные задачи или реализуют конкретные абстрактные типы данных. Функциональные возможности программных модулей могут быть объединены или распределены по желанию в различных вариантах осуществления.

[0024] Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают трехмерные системы, которые используют пустое пространство, содержащееся в изображениях, представляющих сцену, которые объединяются с композицией объемных объектов для создания фокальных областей внимания, которые разделены в пространстве.

[0025] Фиг. 1 - блок-схема системы 100 отображения, допускающей показ виртуализированных трехмерных объектов в фокальной области внимания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В частности, отображенные в фокальной области внимания объекты демонстрируют непрерывную глубину. К тому же может существовать значительный оптический путь между двумя или более фокальными областями внимания, имеющими разные и визуально отличающиеся глубины фокуса, чтобы обеспечить впечатление разделения глубины в пространстве одного или более объектов.

[0026] Система отображения может включать в себя процессор 110 и запоминающее устройство 120, где процессор 110 конфигурируется для исполнения исполняемых компьютером команд, сохраненных в запоминающем устройстве 120. Процессор может конфигурироваться для показа виртуализированных трехмерных объектов в фокальной области внимания, которые отображаются одним или более слоями отображения. В одном варианте осуществления процессор 110 конфигурируется для выполнения функций одного или более примерных вариантов осуществления, описанных и/или проиллюстрированных в этом документе. Кроме того, процессор 110 может включаться в одно- или многопроцессорное вычислительное устройство либо систему, допускающие исполнение машиночитаемых команд. В простейшем виде вычислительное устройство может включать в себя по меньшей мере один процессор и системную память. Системная память соединяется с процессором 110 и в целом представляет собой любой тип или вид энергозависимого или энергонезависимого запоминающего устройства либо носителя, допускающих хранение данных и/или других машиночитаемых команд. Примеры системной памяти включают в себя, без ограничения, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), флэш-память или любое другое подходящее запоминающее устройство.

[0027] Система 100 отображения включает в себя контроллер 130 дисплея, который конфигурируется для управления отображением изображений на множестве слоев 135 отображения (например, слоев 1 - N). Можно создать одну или более групп слоев отображения, где каждая группа слоев отображения расположена в непосредственной близости по глубине, посредством этого создавая иллюзию непрерывной глубины в пространстве у трехмерных объектов, сформированных соответствующей группой. В результате контроллер 130 дисплея может принимать команды от процессора 110 для отображения изображений на всем множестве слоев 135 отображения, так что отображенный в фокальной группе внимания объект обладает непрерывной глубиной.

[0028] Более того, слои отображения можно ориентировать в одном или более направлениях. В одном варианте осуществления слои отображения ориентируются в сходном направлении, так что изображения из одной группировки слоев отображения проецируются в едином направлении. В другом варианте осуществления разные слои отображения или разные группировки слоев отображения имеют разные ориентации, так что изображения из первой группировки слоев отображения проецируются в первом направлении, а изображения из второй группировки слоев отображения проецируются во втором направлении.

[0029] Система отображения включает в себя контроллер 140 отражающих слоев, который конфигурируется для управления операциями множества отражающих слоев 145. Например, контроллер 140 способен включать или отключать отражающий слой. К тому же контроллер 140 способен управлять уровнями пропускания, прозрачности, отражения, освещенности и т. п., демонстрируемыми отражающим слоем. В вариантах осуществления настоящего изобретения поддерживаются различные сочетания отражающих слоев. Некоторые примеры отражающих слоев включают в себя, но не ограничиваются, зеркало 145A, ветровое стекло 145B и переключающее зеркало. Как описывалось ранее, каждый из отражающих слоев может обладать одним или более управляемыми признаками.

[0030] Фиг. 2 - схема, иллюстрирующая систему 200 отображения, выполненную с возможностью показа фокальной области внимания, включающей в себя по меньшей мере два виртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Объект, показанный в фокальной области внимания, демонстрирует непрерывную глубину. Система 200 отображения также в целом называется устройством визуального отображения.

[0031] Как показано на фиг. 2, система 200 отображения включает в себя первый слой 210 отображения, где слой 210 отображения выполнен с возможностью отображения первого изображения. К тому же первый слой 210 отображения ориентирован в первой плоскости 219. Например, как показано на фиг. 2, слой 210 отображения можно ориентировать в горизонтальном направлении перпендикулярно силе тяжести, так что первое изображение проецируется в вертикальном направлении 211.

[0032] Система 200 отображения также включает в себя второй слой 220 отображения, где слой 220 отображения выполнен с возможностью отображения второго изображения. Второй слой 220 отображения ориентирован во второй плоскости 229, где первая и вторая плоскости приблизительно параллельны друг другу.

[0033] Конкретнее, система 200 отображения включает в себя группировку 209 слоев отображения, которая включает в себя один или более слоев отображения (например, 1 - N), которые сложены (например, в многослойном дисплее), как показано на фиг. 2. Например, группировка включает в себя по меньшей мере слой 210 и слой 220. Слои в группировке размещаются в непосредственной близости по глубине друг к другу. Для иллюстрации в двухслойной системе, которая включает в себя слой 210 и 220, расстояние "d" между слоями задает непосредственную близость по глубине, которая переносима и/или связана с фокальной областью внимания. В другом варианте осуществления каждый слой отделяется от другого слоя расстоянием "d". Например, непосредственная близость по глубине может задаваться расстоянием "d" в диапазоне 5-15 мм, и в одном характерном варианте осуществления слои отображения в группировке разделяет расстояние в 10 мм. Таким образом, одиночная группировка близко расположенных слоев, размещенных в непосредственной близости по глубине, используется для отображения содержимого, которое создает впечатление связанных объектов, которые смежны и непрерывны, когда спроецированы и наблюдаются в пространстве системы 200. В результате фокальная область внимания может охватывать расстояние, которое может быть больше одного расстояния d, в зависимости от количества слоев отображения в группировке.

[0034] Рассеивающий слой (не показан) может располагаться рядом с первым слоем 210 отображения или вторым слоем 220 отображения. Например, в одной реализации рассеиватель располагается между первым слоем 210 отображения и вторым слоем 220 отображения.

[0035] Для ясности и содействия пониманию настоящего изобретения слои отображения в системе 200 и ассоциированные экраны 210 и 220 дисплея и т. п. (по меньшей мере частично и выборочно прозрачные) показаны на чертежах в упрощенном, схематичном виде, так что элементы, не существенные для иллюстрации настоящего изобретения, исключаются из чертежей для облечения понимания. Например, система 200 может включать в себя один или более следующих элементов: один или более поляризаторов, ассоциированных с одним или более слоями отображения, преломитель для увеличения углов обзора, источник заднего освещения (например, источник поляризованной задней подсветки), световод, зеркала, стеклянные подложки, рассеиватель для уменьшения муаровых помех и т.п. В одном варианте осуществления система 200 не включает в себя элемент рассеивающего типа.

[0036] В одном варианте осуществления слой отображения соответствует любой технологии плоскопанельного дисплея. Например, в одном варианте осуществления слой отображения может включать в себя слои жидкокристаллического дисплея (LCD). Однако специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что вместо экранов LCD может использоваться некоторое количество альтернативных технологий отображения. Для иллюстрации слой отображения может включать в себя органические светодиоды (OLED), прозрачные OLED (TOLED), LCD, отражающие LCD, отражающие электрофоретические дисплеи, вакуумные флуоресцентные дисплеи и т. п. К тому же слои отображения могут быть монохромными, полутоновыми, полноцветными или любым их сочетанием.

[0037] Система 200 включает в себя отражающую поверхность 230, где отражающая поверхность расположена под углом к первой плоскости 219 и второй плоскости 229. Например, отражающая поверхность может быть зеркалом, полупрозрачным зеркалом (например, полупосеребренным зеркалом), частично отражающим зеркалом, ветровым стеклом транспортного средства (например, автомобиля, самолета, корабля и т. п.), переключаемым зеркалом и т. п. Кроме того, можно управлять рабочими характеристиками отражающей поверхности 230, как описывалось ранее. Например, в одной реализации отражающая поверхность 230 может быть полностью или частично прозрачной. В другой реализации отражающая поверхность 230 может быть полностью или частично отражающей. Например, отражающая поверхность 230 может быть полупосеребренными зеркалами, созданными из стекла с напыленным алюминием или любым подходяще отражающим металлом. В вариантах осуществления металлы могут осаждаться на поверхности стекла, обращенной к зрителю, или на поверхности стекла, обращенной от зрителя, чтобы создать зеркала передней или задней поверхности соответственно. В другом варианте осуществления отражающая поверхность 230 может покрываться по меньшей мере одним слоем антибликового покрытия для предотвращения нежелательных вторичных отражений.

[0038] В одном варианте осуществления угол для расположения отражающей поверхности 230 составляет приблизительно сорок пять градусов. Однако подразумевается, что угол может быть любым углом, подходящим для проецирования зрителю виртуализированных изображений и объектов из одной или более фокальных областей внимания.

[0039] Конкретнее, отражающая поверхность 230 действует для проецирования виртуализированного первого изображения с первой плоскости 215 объекта в первом направлении 279 к зрителю 277. То есть отражающая поверхность 230 отражает первое изображение, проецируемое первым слоем 210 отображения, приблизительно на девяносто градусов, так что виртуализированное первое изображение направляется зрителю 277 по первому направлению 279. Конечно, первое изображение также обращается отражающей поверхностью 230. К тому же отражающая поверхность действует для проецирования виртуализированного второго изображения со второй плоскости 225 объекта в первом направлении 279. То есть отражающая поверхность 230 отражает второе изображение, проецируемое вторым слоем 220 отображения, приблизительно на девяносто градусов, так что виртуализированное второе изображение также направляется по направлению 279 к зрителю 277. Отражающая поверхность 230 также обращает второе изображение.

[0040] В результате виртуализированные первое и второе изображения кажутся проецируемыми из фокальной области 240 внимания, которая содержит первую плоскость 215 объекта и вторую плоскость 225 объекта. То есть отражающая поверхность 230 проецирует объекты на первом и втором изображениях, как если бы они возникали из фокальной области 240 внимания. Таким образом, виртуализированный объект, проецирующийся из фокальной области 240 внимания, выглядит непрерывным.

[0041] Чтобы проиллюстрировать непрерывность объекта в фокальной области 240 внимания, первое изображение с первого дисплея 210 содержит первое множество объектов. Также второе изображение со второго дисплея 220 содержит второе множество объектов. Символизирующий объект можно показать как часть первого и второго изображений. Когда объекты на двух изображениях наблюдают вместе в фокальной области 240 внимания, объекты выглядят смежными. По существу, символизирующий объект (включающий оба смежных объекта) кажется непрерывным в объемном пространстве. В результате фокальная область 240 внимания может сама отображать трехмерный объект в большем пространстве, которое может содержать одну или более фокальных областей внимания. Результирующая сцена выглядит более реалистичной. К тому же результирующая сцена обладает практической пользой фильтрации информации по слоям, посредством этого сокращая время, требуемое для отыскания необходимой информации.

[0042] В одном варианте осуществления отражающая поверхность 230 частично прозрачная и/или частично отражающая, чтобы обеспечить вид позади, который может быть видом на действительность (например, через ветровое стекло транспортного средства). Черный фон (не показан) располагается на некотором расстоянии за отражающей поверхностью 230. Черный фон выполнен с возможностью увеличения контраста на первом и втором изображениях. Черный фон располагается дальше от зрителя 277, так что отражающая поверхность 230 находится между черным фоном и зрителем 277.

[0043] В одном варианте осуществления система 200 содержит HUD-систему для приборной панели транспортного средства. В этом случае слой 210 отображения и слой 220 отображения размещаются горизонтально на приборной панели транспортного средства. Свет с обоих слоев отражается ветровым стеклом, что образует частично отражающее зеркало 230. Например, ветровое стекло может состоять из стекла с номинальным четырехпроцентным отражением.

[0044] Фиг. 3 - блок-схема 300 алгоритма, иллюстрирующая этапы в способе для показа виртуализированных трехмерных объектов в фокальной области внимания, которые спроецированы многослойным дисплеем, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Операции блок-схемы 300 алгоритма в некоторых вариантах осуществления реализуются в системах 100 и 200 отображения из фиг. 1 и 2. Например, блок-схема 300 алгоритма в одной реализации реализуется одним или более компонентами системы 100 отображения и одним или более компонентами системы 200 отображения в другой реализации.

[0045] В некоторых вариантах осуществления блок-схема 300 алгоритма иллюстрирует реализуемый компьютером способ, показывающий виртуализированные трехмерные объекты в фокальной области внимания, которые спроецированы многослойным дисплеем. В другом варианте осуществления блок-схема 300 алгоритма реализуется в компьютерной системе, включающей в себя процессор и запоминающее устройство, соединенное с процессором и хранящее команды, которые при исполнении компьютерной системой побуждают систему исполнить способ, показывающий виртуализированные трехмерные объекты в фокальной области внимания, которые спроецированы многослойным дисплеем. В еще одном варианте осуществления команды для выполнения способа хранятся на постоянном машиночитаемом носителе информации, содержащем исполняемые компьютером команды для побуждения компьютерной системы выполнить способ, показывающий виртуализированные трехмерные объекты в фокальной области внимания, которые спроецированы многослойным дисплеем.

[0046] На этапе 310 способ включает в себя отображение первого изображения на первом слое отображения, расположенном в первой плоскости. Например, слой отображения можно ориентировать в горизонтальном направлении, так что он проецирует свет и изображения в вертикальном направлении. Слой отображения можно вписать в приборную панель транспортного средства.

[0047] На этапе 320 способ включает в себя отображение второго изображения на втором слое отображения, расположенном во второй плоскости. Первая и вторая плоскости приблизительно параллельны друг другу. Кроме того, первый и второй слои отображения включаются в группировку слоев отображения, где слои в группировке размещаются в непосредственной близости по глубине друг к другу, как описывалось ранее. Таким образом, слои, размещенные в непосредственной близости по глубине, допускают проекцию трехмерного объекта (например, через один или более связанных объектов на одном или более слоях) в пространстве.

[0048] На этапе 330 способ включает в себя отражение первого и второго изображений от отражающей поверхности. Отражающая поверхность расположена под углом к первой и второй плоскостям. Например, угол может составлять сорок пять градусов. Отражающая поверхность выполнена с возможностью проецирования виртуализированного первого изображения с первой плоскости объекта в первом направлении к зрителю. Отражающая поверхность также выполнена с возможностью проецирования виртуализированного второго изображения со второй плоскости объекта в первом направлении.

[0049] Способ включает в себя размещение первого дисплея на расстоянии от второго дисплея, чтобы проецировать объекты на первом и втором изображениях, как если бы они возникали из фокальной области внимания. Расстояние задает непосредственную близость по глубине для фокальной области внимания. В частности, фокальная область внимания включает в себя первую и вторую плоскости объекта, и в результате виртуализированные первое и второе изображения кажутся проецируемыми из фокальной области внимания. Для зрителя фокальная область внимания находится еще дальше отражающей поверхности на расстоянии, которое зависит от размещения отражающей поверхности относительно первого и второго слоев отображения. По существу, виртуализированный объект, проецирующийся из фокальной области внимания, выглядит непрерывным.

[0050] Фиг. 4A - схема, иллюстрирующая систему 400A отображения, выполненную с возможностью показа фокальной области внимания, отображающей один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, где система отображения включает в себя переключающее зеркало 450, выполненное с возможностью регулировки яркости объектов, проецируемых через фокальную область внимания, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0051] Система 400A отображения включает в себя первый слой 410 отображения, который выполнен с возможностью отображения первого изображения. Первый слой 410 отображения ориентирован в первой плоскости 415. Система 400A отображения также включает в себя второй слой 420 отображения, который выполнен с возможностью отображения второго изображения. Второй слой 420 отображения ориентирован во второй плоскости 425. Первая плоскость 415 и вторая плоскость 425 приблизительно параллельны друг другу. Первый слой 410 отображения и второй слой 420 отображения размещаются в непосредственной близости по глубине друг к другу. Слои, размещенные в непосредственной близости по глубине, допускают проекцию трехмерного объекта (например, через один или более связанных объектов на одном или более слоях) в пространстве.

[0052] Система 400A включает в себя частично отражающий слой 430, который расположен под углом к первой плоскости 415 и второй плоскости 425. Например, частично отражающий слой 430 может быть ветровым стеклом автомобиля, и его свойства статичны (например, отражение приблизительно 4%). В одном варианте осуществления слои отображения состоят из соседних и горизонтально сложенных слоев. По существу, система 400A может включать в себя соседние, горизонтально сложенные слои, которые объединяются с частично отражающим слоем 430, расположенным под углом для обеспечения отдельных плоскостей объекта. Например, горизонтально сложенные слои можно разместить под ветровым стеклом автомобиля, чтобы обеспечить индикацию на ветровом стекле.

[0053] Более того, переключающее зеркало 450 располагается рядом с частично отражающим слоем 430. Каждый из частично отражающего слоя 430 и переключающего зеркала 450 может включать в себя управляемую отражающую поверхность, выполненную с возможностью обеспечения степеней отражения и/или прозрачности. В этом случае глубину и яркость первого изображения, второго изображения и изображения внешнего мира можно уравновешивать путем управления переключающим зеркалом 450 и/или частично отражающим зеркалом 430.

В одном варианте осуществления частично отражающее зеркало 430 выполнено в виде переключающего зеркала.

[0054] Частично отражающий слой 430 и переключающее зеркало 450 действуют для проецирования виртуализированного первого изображения, возникающего из первого слоя 410 отображения с первой плоскости объекта (не показана) в первом направлении 479 к зрителю 277. Частично отражающий слой 430 совместно с переключающим зеркалом действуют для проецирования виртуализированного второго изображения, возникающего из второго слоя 420 отображения со второй плоскости объекта (не показана) в первом направлении 479.

[0055] В качестве иллюстрации в одной части рабочего цикла слой 410 отображения и частично отражающий слой 430 активны. Однако переключающее зеркало 450 и второй слой 420 отображения отключены (например, прозрачны). В этом случае первое изображение отражается к зрителю 477 с использованием отражающего зеркала 430. В другой части рабочего цикла слой 420 отображения и переключающее зеркало 450 активны. Первый слой 410 отображения и частично отражающий слой 430 отключены (например, прозрачны). В этом случае второе изображение отражается к зрителю 477 с использованием переключающего зеркала 450. В третьей части рабочего цикла слой 410 отображения и слой 420 отображения неактивны, переключающее зеркало 450 неактивно (прозрачно), и частично отражающее зеркало 430 неактивно (прозрачно). В этом случае зритель 477 может видеть обстановку внешнего мира, расположенную за зеркалами 430 и 450.

[0056] В другом примере переключающее зеркало 450 активно в первой части рабочего цикла.

Также можно показать изображения со слоев 410 и 420 отображения, в одиночку или в сочетании. То есть переключающее зеркало 450 активно в случаях, где показываются изображения со слоев 410 и 420 отображения. Также переключающее зеркало 450 становится неактивным (например, прозрачным), только когда отключаются слои 410 и 420 отображения, чтобы можно было видеть изображение (например, вид реального мира) позади отражающего зеркала 430 и переключающего зеркала 450. В этом случае отражающее зеркало 430 и переключающее зеркало 450 неактивны или частично отражающие.

[0057] В примере из реального мира частично отражающий слой 430 является ветровым стеклом автомобиля, и его свойства статичны (например, отражение приблизительно 4%). Условия окружающей среды будут влиять на возможность частично отражающего слоя 430 отражать изображения со слоя 410 отображения и/или слоя 420 отображения. Например, днем имеется конкурирующий свет или яркость из внешнего окружения (например, солнечный свет), которые будут неблагоприятно влиять на возможность частично отражающего слоя 430 отражать изображения со слоя 410 отображения и/или слоя 420 отображения. То есть ветровое стекло днем является плохим отражателем. В этом случае переключающее зеркало 450 включается, чтобы предотвратить неблагоприятное влияние света из внешнего окружения на изображения, проецируемые со слоя 410 отображения и/или слоя 420 отображения. Поскольку переключающее зеркало непрозрачно, никакой свет из внешнего окружения не будет проникать к зрителю. В этом случае вместо плохого отражения изображений частично отражающим слоем 430 изображения со слоя 410 отображения и/или слоя 420 отображения отражаются переключающим зеркалом 450.

[0058] Кроме того, относительный уровень сигнала между изображениями можно уравновешивать посредством широтно-импульсной модуляции (PWM) с использованием переключающего зеркала 450. Например, переключающее зеркало 450 можно модулировать путем включения и/или отключения, чтобы отражать изображения, проецируемые со слоя 410 отображения и/или слоя 420 отображения, в согласованном рабочем цикле. Фиг. 4B показывает используемый в предоставленном выше примере рабочий цикл 400B переключающего зеркала 450 днем, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, в периоде 490 рабочего цикла 400B частично отражающий слой 430 включен приблизительно 70-80% времени. По существу, рабочий цикл переключающего зеркала 450 составляет приблизительно 70-80 процентов. В вариантах осуществления изображения слоя 410 отображения и дисплея 420 можно включать или отключать в различных сочетаниях в разные периоды для отражения переключающим зеркалом 450. Например, в одной реализации слой 410 отображения включен, а слой 420 отображения отключен; в другой реализации слой 410 отображения отключен, а слой 420 отображения включен; в одной реализации оба слоя 410 и 420 отображения отключены; и в другой реализации оба слоя 410 и 420 отображения включены. Кроме того, изображения слоя 410 и 420 отображения также можно включать или отключать в различных сочетаниях для отражения частично отражающим слоем 430, когда переключающее зеркало 450 отключено.

[0059] Фиг. 4C показывает рабочий цикл 40°C переключающего зеркала 450 ночью в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Ночью частично отражающий слой 420 эффективно отражает изображения со слоев 410 и/или 420 отображения, потому что ограничен конкурирующий свет или яркость из окружающей среды. По существу, переключающее зеркало можно полностью отключать или можно включать на короткий период в рабочем цикле, чтобы улучшить различимость изображений со слоев 410 и/или 420 отображения. Как показано, в периоде 495 рабочего цикла 40°C частично отражающий слой 430 включен приблизительно 10% времени. По существу, рабочий цикл переключающего зеркала 450 составляет приблизительно 10 процентов. В вариантах осуществления изображения слоя 410 отображения и дисплея 420 можно включать или отключать в различных сочетаниях в разные периоды для отражения частично отражающим слоем 430. Например, в одной реализации слой 410 отображения включен, а слой 420 отображения отключен; в другой реализации слой 410 отображения отключен, а слой 420 отображения включен; в одной реализации оба слоя 410 и 420 отображения отключены; и в другой реализации оба слоя 410 и 420 отображения включены. Кроме того, изображения слоя 410 и 420 отображения также можно включать или отключать в различных сочетаниях для отражения переключающим зеркалом 450, чтобы улучшить изображения, отражаемые от частично отражающего слоя 430. Кроме того, изображениями можно управлять в зависимости от различных условий, ощущаемых пользователем (например, окружающая среда, транспортный поток, шум и т. п.).

[0060] В одном варианте осуществления рабочий цикл можно менять на протяжении дня и ночи в зависимости от условий окружающей среды. Например, светочувствительный датчик 170 из фиг. 1 способен определять, сколько конкурирующего света или яркости присутствует в окружающей среде. Когда приближается полдень, рабочий цикл можно увеличить для компенсации увеличивающегося количества солнечного света. Когда приближается ночь, рабочий цикл можно уменьшить вследствие уменьшающегося количества конкурирующего солнечного света. Также, когда существуют штормовые условия, рабочий цикл можно уменьшить, так как имеется меньше конкурирующего света. Кроме того, в моменты, когда солнечный свет поступает непосредственно из направления, в котором движется пользователь, рабочий цикл можно увеличить вследствие прямого солнечного света и/или бликов.

[0061] Кроме того, глубина и яркость первого изображения и второго изображения уравновешиваются путем управления переключающим зеркалом 450 и отражающей поверхностью 430 в сочетании. Например, отражающую поверхность 430 и переключающее зеркало 450 можно попеременно включать или отключать для придания меньшей яркости одному или более изображениям или объединять для придания большей яркости. В еще одном варианте осуществления глубина и яркость первого изображения и второго изображения, а также изображения внешнего пространства, расположенного позади отражающей поверхности 430 (например, еще дальше от зрителя 477), уравновешиваются путем управления переключающим зеркалом 450 и отражающей поверхностью в сочетании.

[0062] Фиг. 5 - схема, иллюстрирующая систему 500 отображения, выполненную с возможностью показа двух фокальных областей внимания, где каждая область включает в себя по меньшей мере два виртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Объект, обнаруженный в любой из фокальных областей внимания, может демонстрировать непрерывную глубину.

[0063] Как показано на фиг. 5, два слоя 580 и 590 отображения сложены горизонтально с некоторым расстоянием "d" между ними. Слои отображения могут быть сложены в других ориентациях в зависимости от точки наблюдения пользователя. Это расстояние не превышает непосредственную близость по глубине. Также два полупосеребренных зеркала 550 и 555 размещаются под углом приблизительно сорок пять градусов над слоями 580 и 590 отображения. Зритель 577 смотрит на вид, отраженный зеркалом 555, которое частично прозрачное, чтобы видеть изображения 3 и 4. Изображения могут включать в себя эффекты затенения для поддержки иллюзии, что связанные объекты, содержащиеся в изображениях 3 и 4, выглядят как один непрерывный объект, обладающий глубиной. Зритель 577 может смотреть сквозь зеркало 555 на зеркало 550, которое отражает изображения 1 и 2 для отображения другого изображения или сцены, которое (которая) содержит другой непрерывный объект, обладающий глубиной.

[0064] Слои 580 и 590 отображения могут содержать пиксели для обеспечения полной гибкости в отношении отображенного содержимого. В одной реализации слои 580 и 590 отображения могут содержать пиксели с неизменными областями, образованными из оксида индия и олова (ITO) и т. п., для уменьшения сложности адресации.

[0065] Отражающие поверхности 550 и 555 (например, зеркала) разделяются большим расстоянием "l", чем, например, расстояние, разделяющее слои отображения. В качестве иллюстрации отражающие поверхности 550 и 555 разделяются 100 мм или расстоянием в диапазоне между 50 и 150 мм. Отражающие поверхности 550 и 555 действуют для формирования разных фокальных областей внимания. Например, первая фокальная область 565 внимания отделяется значительным оптическим путем (например, имеющим разные и отличающиеся глубины фокуса для зрителя 577) от второй фокальной области 560 внимания. То есть расстояние достаточно большое для предоставления зрителю отличающихся фокальных областей внимания. В частности, это разделение создает впечатление глубины в пространстве между объектами, показанными в первой области внимания, и другими объектами, показанными во второй области внимания.

[0066] В частности, система 500 отображения включает в себя первое множество сложенных слоев отображения, отображающих множество объектов. Каждый из слоев отображения выполнен с возможностью отображения по меньшей мере одного изображения, где объединенные изображения образуют сцену. Например, первый слой 580 отображения включает в себя первую часть 510 и вторую часть 530. Первая часть 510 отображает изображение 1, тогда как вторая часть 530 отображает изображение 3. Первый слой отображения находится ближе к зеркалам 550 и 555, чем второй слой 590 отображения. Также второй слой 590 отображения включает в себя первую часть 520 и вторую часть 540. Первая часть 520 отображает изображение 2, тогда как вторая часть 540 отображает изображение 4.

[0067] Первый и второй слои 580 и 590 отображения разделяются расстоянием "d" и находятся в непосредственной близости по глубине друг к другу. В результате соответствующая фокальная область 565 внимания также охватывает расстояние "d", и соответствующая фокальная область 560 внимания также охватывает расстояние "d". Таким образом, в один момент объекты, показанные в фокальной области 565 внимания, находятся в фокусе зрителя 577, а объекты, показанные в фокальной области 560 внимания, не находятся в фокусе. Аналогичным образом в другой момент объекты, показанные в фокальной области 560 внимания, находятся в фокусе зрителя 577, тогда как объекты, показанные в фокальной области 565 внимания, не находятся в фокусе.

[0068] Первая отражающая поверхность 555 располагается под углом (например, приблизительно сорок пять градусов) к множеству сложенных слоев отображения. Первая отражающая поверхность 555 проецирует первое подмножество виртуализированных объектов в первом направлении 579 к зрителю 577. Также отражение у отражающей поверхности 555 управляется, так что она может быть частично прозрачной или частично отражающей. Например, отражающая поверхность 555 может быть зеркалом, полупрозрачным зеркалом, частично отражающим зеркалом и т. п.

[0069] В частности, отражающая поверхность 555 проецирует первое подмножество виртуализированных объектов, как если бы они возникали из первой фокальной области 565 внимания. В частности, отражающая поверхность 555 действует для проецирования виртуализированного изображения 3 с плоскости 535 объекта в первом направлении 579. Отражающая поверхность 555 действует для проецирования виртуализированного изображения 4 с плоскости 545 объекта в первом направлении 579. То есть изображение 3 и изображение 4 выравниваются для проекции с отражающей поверхности 555. Виртуализированные изображения 3 и 4 выглядят возникающими из фокальной области 565 внимания. По существу, связанные объекты, содержащиеся в виртуализированных изображениях 3 и 4, выглядят как один непрерывный объект, обладающий глубиной. К тому же фокальная область 565 внимания смещена от зеркала 555 на расстояние x, которое имеет отношение к разделению между слоем 580 отображения и нижней частью зеркала 555 или зеркала 550.

[0070] Вторая отражающая поверхность 550 располагается под углом (например, приблизительно сорок пять градусов) к множеству сложенных слоев отображения. Первая отражающая поверхность 555 и вторая отражающая поверхность 550 приблизительно параллельны друг другу. Вторая отражающая поверхность 550 проецирует второе подмножество виртуализированных объектов в первом направлении 579 к зрителю 577. Также отражение у отражающей поверхности 550 управляется, так что она может быть частично прозрачной или частично отражающей. Например, отражающая поверхность 550 может быть зеркалом, полупрозрачным зеркалом, частично отражающим зеркалом, ветровым стеклом и т. п.

[0071] В частности, вторая отражающая поверхность 550 проецирует второе подмножество виртуализированных объектов, как если бы они возникали из второй фокальной области 560 внимания. В частности, отражающая поверхность 550 действует для проецирования виртуализированного изображения 1 с плоскости 515 объекта в первом направлении 579. Отражающая поверхность 550 действует для проецирования виртуализированного изображения 2 с плоскости 525 объекта в первом направлении 579. То есть изображение 1 и изображение 2 выравниваются для проекции с отражающей поверхности 550. Виртуализированные изображения 1 и 2 выглядят возникающими из фокальной области 560 внимания. По существу, связанные объекты, содержащиеся в виртуализированных изображениях 1 и 2, выглядят как один непрерывный объект, обладающий глубиной. К тому же фокальная область 560 внимания смещена от зеркала 550 на расстояние x, которое имеет отношение к разделению между слоем 580 отображения и нижней частью зеркала 555 или зеркала 550.

[0072] В одном варианте осуществления можно разместить черный слой за отражающими поверхностями 550 и 555 на линии наблюдения (например, направлении 579), чтобы улучшить контраст системы 500 отображения. В другом варианте осуществления система 500 заключается в черную коробку, чтобы предотвратить проникновение рассеянного света. Также можно предусмотреть антибликовую пленку или покрытие на одной или более отражающих поверхностях 550 и 555.

[0073] В другом варианте осуществления можно расположить переключающее зеркало рядом с отражающей поверхностью 555. В этом случае управление переключающим зеркалом и/или управляемой отражающей поверхностью 555 уравновешивает яркость и глубину изображений 3 и 4. Также переключающее зеркало можно расположить рядом с отражающей поверхностью 550. В этом случае управление переключающим зеркалом и/или управляемой отражающей поверхностью 550 уравновешивает яркость и глубину изображений 1 и 2.

[0074] Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая два слоя отображения, расположенных в непосредственной близости по глубине друг к другу, так что система отображения проецирует один или более объектов, проецируемых со слоев отображения, в фокальной области внимания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В частности, слой 610 отображения, отображающий изображение 615, располагается за слоем 620 отображения, отображающим изображение 625. Как показано на фиг. 6, изображение 615 является овалом, предоставляющим контур для изображения 625 треугольника. Поскольку слои 610 и 620 отображения находятся в непосредственной близости по глубине, результирующие изображения 615 и 625 могут обладать непрерывной глубиной. По существу, если оба изображения были похожими и связанными (например, оба - треугольники), то результирующее трехмерное изображение треугольника выглядело бы имеющим непрерывную глубину, если затенено подходящим образом.

[0075] Фиг. 7A, 7B, 7C и 7D - схемы, иллюстрирующие различные слои системы отображения, выполненной с возможностью показа одной или более фокальных областей внимания, где каждая фокальная область внимания включает в себя по меньшей мере два виртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более слоев отображения, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0076] В частности, фиг. 7A является иллюстрацией 700A двух виртуализированных слоев 710 и 720 отображения, которые располагаются в непосредственной близости по глубине друг к другу. Например, виртуализированные слои могут отражаться одной или более физическими, отражающими поверхностями. Как показано, виртуальный слой 710 отображения показан перед виртуальным слоем 720 отображения. Например, виртуальный слой 710 отображения может отстоять от виртуального слоя 720 отображения на 10 мм. Два слоя отображения могут быть частью приборной панели, которая включает в себя различные объекты, включая спидометр, индикатор передачи и предупреждение о низком уровне топлива. Информация, показанная на виртуальных слоях 710 и 720 отображения, может включаться в первую фокальную область внимания.

[0077] С точки зрения зрителя различные элементы кажутся ближе благодаря разделению двух виртуальных слоев отображения. Изображения для большего контраста можно показывать перед черным фоном. Передний виртуальный слой 710 отображения может включать в себя матированные области 719, которые используются для блокирования нежелательных изображений и привлечения внимания пользователя к спидометру и информации о переключении передач.

[0078] Например, спидометр, содержащий число "72", окруженное увеличивающимися числовыми отметками (например, 20, 40, 60 и т. п.), и визуальный указатель 730 скорости кажутся ближе, чем контурная окружность 750, которая не центрирована и показывает параллакс, если смотреть с позиции зрителей. Также буква "D", показывающая, что автомобиль на рабочей передаче, находится ближе, чем другие отметки передач, например "P" для парковки, "R" для заднего хода, "N" для нейтрали. Контур 725 отметок передач, который отображен слоем 720 отображения, также показан утопленным от указателя "D" в окне 715, выделенном из матированной области 719 слоя 710 отображения. Таким образом, "D" выглядит выступающим из приборной панели и выглядит обособленным от других отметок передач P-R-N, которые также немного приуменьшены для привлечения внимания к указателю "D".

[0079] Фиг. 7B - иллюстрация 700B переднего виртуального слоя 710 отображения в отдельности. Как показано, виртуальный слой 710 включает в себя полный спидометр с цифрой (например, 72) фактической скорости автомобиля. Цифра окружена контуром 740. Также между контурами 735 и 740 предоставляются различные увеличивающиеся отметки (например, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 и 160), показывающие возможные показания спидометра. К тому же визуальный указатель 730 скорости (например, сплошная полоса) изгибается вокруг контура 735 в жирном виде между начальной отметкой 731 и конечной отметкой 732, иллюстрируя измеренное представление цифрового значения "72". Таким образом, скорость автомобиля может определяться с использованием двух разных порций информации.

[0080] К тому же передний виртуальный слой 710 отображения также показывает указание движения "D" в окне 715. Как показано, буква "D" выделена жирным и отчетлива. Аналогичным образом изображения для цифры "72", увеличивающейся отметки скорости, контуров 735 и 740, визуального указателя 730 скорости и отметок 731 и 732 выделены жирным, что помогает сконцентрировать внимание зрителя на тех порциях информации.

[0081] Фиг. 7C - иллюстрация 70°C заднего виртуального слоя 720 отображения в отдельности. Как показано, виртуальный слой 720 включает в себя контур 750, который окружает спидометр, показанный на слое 710. Контур 750 совместно с различными изображениями для цифры "72", увеличивающейся отметки скорости, контуров 735 и 740, визуального указателя 730 скорости и отметок 731 и 732 помогают создать видимость, что спидометр трехмерный. Другие объекты, показанные на слое 720, также помогают создать видимость глубины между виртуализированными объектами, показанными на виртуальных слоях 710 и 720.

[0082] Информация, предоставленная на виртуальном слое 720, может быть менее важна, нежели информация, предоставленная на виртуальном слое 710. К тому же виртуальный слой 720 включает в себя контур 725, который окружает отметки P-R-N передач, которые также приуменьшены. Приуменьшенный указатель 729 "мало топлива" также показан на виртуальном слое 720. Эти элементы информации приуменьшены для концентрации внимания зрителя на указателе движения "D" и спидометре, показанных на виртуальном слое 710.

[0083] Фиг. 7D - вид в перспективе приборной панели 700D, показанной в разделенном на слои виде на фиг. 7A-C. Конкретнее, приборная панель 700D включает в себя первую фокальную область 791 внимания, включающую в себя спидометр и индикатор передачи, и вторую фокальную область 792 внимания, включающую в себя тахометр. Первая фокальная область 791 внимания и вторая область 792 внимания иллюстрируют отдельные области глубины приборной панели автомобиля. Разные фокальные области внимания разделяются значительным оптическим путем, чтобы создать впечатление разного объекта, занимающего большое объемное пространство. Содержимое на слоях в фокальных областях внимания соотносится друг с другом таким образом, который создает иллюзию непрерывного трехмерного объекта, выходящего на слои и между слоями. Кроме того, в каждой области могут использоваться эффекты затенения, или аппаратные средства, для обеспечения иллюзии, что область и объекты, показанные в той области, смежны и/или непрерывны по глубине. Эта иллюзия трехмерного объекта дополнительно усиливается наличием первой фокальной области 791 внимания, отдельностоящей перед второй фокальной областью 792 внимания с окружающим содержимым, которое подчеркивает пустое трехмерное пространство за первой фокальной областью 791 внимания.

[0084] Например, первая фокальная область 791 внимания иллюстрирует комплексный объект, обеспечивающий крупное угловое изображение (например, 730) скорости, а также цифровое указание (например, число "72"). Также активные предупреждающие индикаторы, как часть того же объекта, показывают отчетливый символ антиблокировочной системы (ABS) и предупреждающий символ низкого уровня масла с левой стороны, указывающие, что эти элементы могут требовать внимания. К тому же индикаторы с правой стороны приборной панели, как часть того же объекта, изображают выбор "D" автоматической передачи и предупреждение о низком уровне топлива (например, символ 729). Важные индикаторы могут возникать перед первой фокальной областью 791 внимания для указания одной или более проблем с автомобильной системой.

[0085] Вторая фокальная область 792 внимания показывает счетчик оборотов двигателя, индикатор температуры двигателя и индикатор уровня топлива. Циферблатные индикаторы и числа оборотов наносятся на градуированную шкалу.

[0086] Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая систему 800 отображения, выполненную с возможностью показа двух сложенных слоев, которые ориентированы под прямыми углами друг к другу. Группировки сложенных слоев создают соответствующую фокальную область внимания, включающую по меньшей мере два виртуальных или невиртуальных слоя, отображающих один или более объектов, проецируемых с одного или более соответствующих слоев отображения, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0087] В частности, система 800 может включать в себя первое множество сложенных слоев под прямыми углами ко второму множеству сложенных слоев. Полупосеребренное зеркало размещается под углом приблизительно сорок пять градусов к обоим множествам сложенных слоев. Одно из множеств сложенных слоев переменно смещается от зеркала для достижения нужного смещения между фокальными областями внимания.

[0088] Как показано на фиг. 8, первое множество сложенных слоев включает в себя два слоя 810 и 820 отображения, которые сложены горизонтально с некоторым расстоянием "d" между ними. Слои отображения можно ориентировать в другом направлении в зависимости от точки наблюдения зрителя 877. Расстояние "d" не превышает непосредственную близость по глубине. Каждый из слоев 810 и 820 отображения допускает отображение изображений, которые объединяются для образования сцены. Кроме того, в изображениях множество сложенных слоев отображает множество объектов.

[0089] Также отражающая поверхность 830 (например, зеркало) размещается под углом приблизительно сорок пять градусов к слоям 810 отображения. Отражающая поверхность 830 проецирует один или более виртуализированных объектов в первом направлении 879 к зрителю 877. В частности, отражающая поверхность 830 проецирует объекты и изображения со слоев 810 и 820 отображения, как если бы они возникали из первой фокальной области 840 внимания. Фокальная область 840 внимания смещена от отражающей поверхности 830 на расстояние "x", которое является расстоянием между слоем 810 отображения и нижней частью отражающей поверхности 830. В частности, отражающая поверхность 830 действует для проецирования виртуализированного изображения, возникающего со слоя 810 отображения, с плоскости 815 объекта в первом направлении 879. Также отражающая поверхность 830 действует для проецирования виртуализированного изображения, возникающего со слоя 820 отображения, с плоскости 825 объекта в первом направлении 879.

[0090] Система 800 включает в себя второе множество 860 сложенных слоев отображения, расположенных за отражающей поверхностью 830. Например, второе множество 860 сложенных слоев отображения включает в себя слои 861 и 862 отображения, которые проецируют изображения в первом направлении 879. Слои 861 и 862 отображения могут быть разделены расстоянием "d", чтобы демонстрировать непосредственную близость по глубине. Таким образом, слои 861 и 862 отображения могут отображать изображения и объекты во второй фокальной области 865 внимания.

[0091] Как показано на фиг. 8, смещение "y" второго множества 860 сложенных слоев отображения может меняться. То есть второе множество 860 сложенных слоев отображения можно сдвигать влево или вправо в зависимости от нужного взаимодействия между изображениями в фокальных областях 840 и 865 внимания. В одном варианте осуществления фокальная область 865 внимания находится ближе к зрителю 877, чем фокальная область 840 внимания. В другом варианте осуществления фокальная область 865 внимания находится дальше от зрителя, чем фокальная область 840 внимания. В обоих этих случаях изображения со второго множества 860 сложенных слоев отображения не мешают первой фокальной области 840 внимания. В еще одном варианте осуществления фокальная область 865 внимания находится приблизительно на том же расстоянии от зрителя 877, что и фокальная область 840 внимания. То есть обе фокальные области внимания занимают приблизительно одинаковое физическое пространство, так что изображения со второго множества 860 сложенных слоев отображения мешают фокальной области 840 внимания.

[0092] Таким образом, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения описываются системы и способы, предусматривающие отображение объекта, обладающего непрерывной глубиной, в фокальной области внимания.

[0093] Хотя предшествующее раскрытие изобретения излагает различные варианты осуществления с использованием характерных блок-схем, блок-схем алгоритмов и примеров, каждый компонент блок-схемы, этап блок-схемы алгоритма, операция и/или компонент, описанный и/или проиллюстрированный в этом документе, можно по отдельности и/или вместе реализовать с использованием широкого диапазона аппаратных, программных или микропрограммных конфигураций (или любого их сочетания). К тому же любое раскрытие компонентов, заключенных в других компонентах, следует рассматривать в качестве примеров, потому что можно реализовать многие другие архитектуры для достижения тех же функциональных возможностей.

[0094] Параметры процессов и последовательность этапов, описанные и/или проиллюстрированные в этом документе, приводятся только в качестве примера и могут меняться как нужно. Например, хотя проиллюстрированные и/или описанные в этом документе этапы можно показывать или обсуждать в конкретном порядке, эти этапы не обязательно нужно выполнять в иллюстрируемом или обсуждаемом порядке. Различные примерные способы, описанные и/или проиллюстрированные в этом документе, также могут пропускать один или более описанных или проиллюстрированных в этом документе этапов либо включать в себя дополнительные этапы в дополнение к раскрытым.

[0095] Хотя различные варианты осуществления описаны и/или проиллюстрированы в этом документе применительно к полностью функциональным вычислительным системам, один или более этих примерных вариантов осуществления можно распространять в виде программного продукта в различных видах независимо от конкретного типа машиночитаемых носителей, используемых для фактического осуществления распространения. Раскрытые в этом документе варианты осуществления также можно реализовать с использованием программных модулей, которые выполняют некоторые задачи. Эти программные модули могут включать в себя файлы сценария, командные или другие исполняемые файлы, которые могут храниться на машиночитаемом носителе информации или в вычислительной системе. Эти программные модули могут конфигурировать вычислительную систему для выполнения одного или более примерных вариантов осуществления, раскрытых в этом документе. Различные функции, описанные в этом документе, могут предоставляться посредством среды удаленных рабочих столов или любой другой облачной вычислительной среды.

[0096] С целью объяснения предшествующее описание выполнено со ссылкой на характерные варианты осуществления. Однако пояснительные обсуждения выше не имеют целью быть исчерпывающими или ограничивать изобретение раскрытыми точными формами. Возможны многие модификации и разновидности в связи с вышеупомянутыми идеями. Варианты осуществления выбирались и описывались для того, чтобы наилучшим образом объяснить принципы изобретения и его практические применения, чтобы посредством этого дать другим специалистам в данной области техники возможность наилучшим образом использовать изобретение и различные варианты осуществления с различными модификациями, которые могут подходить для конкретного предполагаемого использования.

[0097] Кроме того, объем настоящего документа, как предполагается, не ограничен конкретными вариантами осуществления процесса, машины, изделия, химического соединения, средства, способов и этапов, описанных в описании изобретения. Как без труда поймет средний специалист в данной области техники из раскрытия настоящего изобретения, процессы, машины, изделие, химические соединения, средство, способы или этапы, которые существуют сегодня или будут разработаны позднее, которые выполняют практически такую же функцию или добиваются практически такого же результата, как соответствующие описанные в этом документе варианты осуществления, могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением. Соответственно, приложенная формула изобретения предназначена для включения в свой объем таких процессов, машин, изделия, химических соединений, средства, способов или этапов.

[0098] Таким образом, описаны варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Хотя настоящее изобретение описано в конкретных вариантах осуществления, следует принять во внимание, что изобретение не следует трактовать как ограниченное такими вариантами осуществления.

Изобретение относится к системам отображения. Устройство визуального отображения включает в себя множество сложенных слоев отображения, отображающих множество объектов. Первая отражающая поверхность расположена под углом к множеству сложенных слоев отображения и проецирует первое подмножество объектов в первом направлении к зрителю. Первое подмножество объектов проецируется, как если бы оно возникало из первой фокальной области внимания, содержащей первое множество плоскостей объекта. Вторая отражающая поверхность расположена под углом к первому множеству сложенных слоев отображения. Первая и вторая отражающие поверхности приблизительно параллельны друг другу. Вторая отражающая поверхность проецирует второе подмножество объектов в первом направлении к зрителю. Второе подмножество объектов проецируется, как если бы оно возникало из второй фокальной области внимания, содержащей второе множество плоскостей объекта. Изобретение обеспечивает изображение непрерывной глубины. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство визуального отображения, содержащее:

первый дисплей в первой плоскости, причем упомянутый первый дисплей отображает первое изображение;

второй дисплей во второй плоскости, причем упомянутый второй дисплей отображает второе изображение, при этом упомянутые первая и вторая плоскости приблизительно параллельны друг другу; и

отражающую поверхность, причем упомянутая отражающая поверхность расположена под углом к упомянутым первой и второй плоскостям, и упомянутая отражающая поверхность проецирует упомянутое первое изображение с первой плоскости объекта в первом направлении к зрителю и проецирует упомянутое второе изображение со второй плоскости объекта в упомянутом первом направлении, при этом фокальная область внимания содержит упомянутые первую и вторую плоскости объекта.

2. Устройство визуального отображения по п. 1, дополнительно содержащее:

расстояние между упомянутыми первым и вторым дисплеями, причем упомянутая отражающая поверхность проецирует объекты на упомянутых первом и втором изображениях, как если бы они возникали из упомянутой фокальной области внимания, при этом упомянутое расстояние задает непосредственную близость по глубине для упомянутой фокальной области внимания.

3. Устройство визуального отображения по п. 1, в котором упомянутый угол для расположения упомянутой отражающей поверхности составляет приблизительно сорок пять градусов.

4. Устройство визуального отображения по п. 1, в котором упомянутый первый дисплей и упомянутый второй дисплей образуют многослойный дисплей (MLD).

5. Устройство визуального отображения по п. 4, в котором упомянутый MLD расположен горизонтально и перпендикулярно силе тяжести.

6. Устройство визуального отображения по п. 1, в котором упомянутая отражающая поверхность представляет собой частично прозрачную поверхность.

7. Устройство визуального отображения по п. 6, в котором упомянутая отражающая поверхность образует отображение для индикации на ветровом стекле (HUD).

8. Устройство визуального отображения по п. 6, в котором упомянутая частично прозрачная поверхность представляет собой ветровое стекло.

9. Устройство визуального отображения по п. 1, дополнительно содержащее:

переключающее зеркало, расположенное рядом с упомянутой отражающей поверхностью, причем глубина и яркость упомянутого первого изображения и упомянутого второго изображения уравновешиваются путем управления упомянутым переключающим зеркалом.

10. Устройство визуального отображения по п. 9, в котором:

упомянутая отражающая поверхность представляет собой управляемую отражающую поверхность, которая выполнена с возможностью обеспечения степеней отражения; и

при этом глубина и яркость упомянутых первого и второго изображений и изображения реального мира, расположенного за пределами упомянутой отражающей поверхности, уравновешиваются путем управления упомянутым переключающим зеркалом совместно с упомянутой управляемой отражающей поверхностью.

11. Устройство визуального отображения по п. 1, дополнительно содержащее:

черный фон, расположенный на расстоянии за упомянутой отражающей поверхностью, выполненный с возможностью увеличения контраста объектов на упомянутых первом и втором изображениях.

12. Устройство визуального отображения по п. 1, дополнительно содержащее:

рассеиватель, расположенный рядом с упомянутым первым или вторым дисплеем.

13. Устройство визуального отображения по п. 12, в котором упомянутый рассеиватель расположен между упомянутыми первым и вторым дисплеями.

14. Устройство визуального отображения по п. 1, дополнительно содержащее:

множество сложенных слоев отображения, расположенных за упомянутой отражающей поверхностью и выполненных с возможностью проецирования одного или более изображений в упомянутом первом направлении.

15. Устройство визуального отображения по п. 14, в котором изображения, проецируемые с упомянутого множества сложенных слоев отображения, не мешают упомянутой фокальной области внимания.

16. Устройство визуального отображения по п. 14, в котором изображения, проецируемые с упомянутого второго множества сложенных слоев отображения, мешают упомянутой фокальной области внимания.

17. Устройство визуального отображения, содержащее:

первое множество сложенных слоев отображения, отображающих множество объектов;

первую фокальную область внимания, содержащую первое множество плоскостей объекта, причем упомянутая первая фокальная область внимания отображает первое подмножество объектов; и

вторую фокальную область внимания, содержащую второе множество плоскостей объекта, причем упомянутая вторая фокальная область внимания отображает второе подмножество объектов.

18. Устройство визуального отображения по п. 17, дополнительно содержащее:

первую отражающую поверхность, причем упомянутая первая отражающая поверхность расположена под углом к упомянутому первому множеству сложенных слоев отображения, и упомянутая первая отражающая поверхность проецирует упомянутое первое подмножество объектов в первом направлении к зрителю, при этом упомянутое первое подмножество объектов проецируется, как если бы оно возникало из упомянутой первой фокальной области внимания; и

вторую отражающую поверхность, причем упомянутая вторая отражающая поверхность расположена под упомянутым углом к упомянутому первому множеству сложенных слоев отображения, при этом упомянутые первая и вторая отражающие поверхности приблизительно параллельны друг другу, и упомянутая вторая отражающая поверхность проецирует упомянутое второе подмножество объектов в упомянутом первом направлении к упомянутому зрителю, при этом упомянутое второе подмножество объектов проецируется, как если бы оно возникало из упомянутой второй фокальной области внимания.

19. Устройство визуального отображения по п. 18, в котором упомянутые первая и вторая отражающие поверхности разделены расстоянием, достаточно большим для предоставления упомянутому зрителю отличающихся фокальных областей внимания.

20. Устройство визуального отображения по п. 18, в котором упомянутое первое множество сложенных слоев отображения содержит:

первый дисплей в первой плоскости; и

второй дисплей во второй плоскости, причем упомянутые первая и вторая плоскости приблизительно параллельны друг другу, и упомянутый первый дисплей в упомянутой первой плоскости находится ближе к упомянутым первой и второй отражающим поверхностям.

21. Устройство визуального отображения по п. 20, в котором первое изображение отображается в первой области упомянутого первого дисплея, а второе изображение отображается в первой области упомянутого второго дисплея, причем упомянутые первое и второе изображения выравнены для проекции с упомянутой первой отражающей поверхности, при этом упомянутые первое и второе изображения содержат первую группировку внимания объектов, проецируемых из упомянутой первой фокальной области внимания.

22. Устройство визуального отображения по п. 21, в котором третье изображение отображается во второй области упомянутого первого дисплея, а четвертое изображение отображается во второй области упомянутого второго дисплея, причем упомянутые третье и четвертое изображения выравнены для проекции с упомянутой второй отражающей поверхности, при этом упомянутые третье и четвертое изображения содержат вторую группировку внимания объектов, проецируемых из упомянутой второй фокальной области внимания.

23. Устройство визуального отображения по п. 21, дополнительно содержащее:

переключающее зеркало, расположенное рядом с упомянутой первой отражающей поверхностью, причем управление упомянутым переключающим зеркалом уравновешивает яркость и глубину упомянутых первого и второго изображений.

24. Устройство визуального отображения по п. 21, в котором:

упомянутая отражающая поверхность представляет собой управляемую отражающую поверхность, которая выполнена с возможностью обеспечения диапазона степеней отражений;

и дополнительно содержащее:

переключающее зеркало, расположенное рядом с упомянутой первой отражающей поверхностью, причем управление упомянутым переключающим зеркалом и упомянутой управляемой отражающей поверхностью уравновешивает яркость и глубину упомянутых первого и второго изображений и внешнего изображения, расположенного за упомянутой отражающей поверхностью.

25. Способ отображения, содержащий этапы, на которых:

отображают первое изображение на первом дисплее, расположенном в первой плоскости;

отображают второе изображение на втором дисплее, расположенном во второй плоскости, причем упомянутые первая и вторая плоскости приблизительно параллельны друг другу; и

отражают упомянутые первое и второе изображения от отражающей поверхности, при этом упомянутая отражающая поверхность расположена под углом к упомянутым первой и второй плоскостям и выполнена с возможностью проецирования упомянутого первого изображения с первой плоскости объекта в первом направлении к зрителю, и выполнена с возможностью проецирования упомянутого второго изображения со второй плоскости объекта в упомянутом первом направлении, причем фокальная область внимания содержит упомянутые первую и вторую плоскости объекта.

26. Способ по п. 25, дополнительно содержащий этап, на котором:

размещают упомянутый первый дисплей на расстоянии от упомянутого второго дисплея, чтобы проецировать объекты на упомянутых первом и втором изображениях, как если бы они возникали из упомянутой фокальной области внимания, причем упомянутое расстояние задает непосредственную близость по глубине для упомянутой фокальной области внимания.

27. Способ по п. 25, в котором упомянутый угол для расположения упомянутой отражающей поверхности составляет приблизительно сорок пять градусов.

28. Способ по п. 25, дополнительно содержащий этап, на котором:

управляют переключающим зеркалом, расположенным рядом с упомянутой отражающей поверхностью, чтобы уравновешивать яркость упомянутого первого изображения и упомянутого второго изображения.

29. Способ по п. 25, дополнительно содержащий этап, на котором:

управляют переключающим зеркалом, расположенным рядом с упомянутой отражающей поверхностью, чтобы уравновешивать глубину упомянутого первого изображения и упомянутого второго изображения.

30. Способ по п. 29, в котором:

упомянутая отражающая поверхность представляет собой управляемую отражающую поверхность, которая выполнена с возможностью обеспечения степеней отражения;

и дополнительно содержащий этап, на котором:

управляют упомянутым переключающим зеркалом совместно с упомянутой управляемой отражающей поверхностью, чтобы уравновешивать глубину и яркость упомянутых первого и второго изображений и изображения реального мира за пределами упомянутой отражающей поверхности.

31. Способ по п. 25, дополнительно содержащий этап, на котором:

увеличивают контраст упомянутых первого и второго изображений путем обеспечения черного фона, расположенного на расстоянии за упомянутой отражающей поверхностью.

32. Способ по п. 25, дополнительно содержащий этап, на котором:

уменьшают муаровые помехи за счет обеспечения рассеивателя рядом с упомянутым первым или вторым дисплеем.