显示装置的制作方法

显示装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35u.s.c.
§
119(e)要求2019年11月7日提交的名称为“具有增强焦点的显示系统(display system with augmented focalpoint)”的第62/931,977号美国临时申请的优先权，所述美国临时申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
3.本公开大体上涉及显示装置，且更具体地说，涉及可用于显示可感知为比显示装置更远的图像的显示装置。


背景技术：

4.在车辆中，用于代替后视镜的电子显示器已经众所周知很多年了，且越来越受欢迎。然而，此类系统是有问题的。当驾驶员驾驶车辆时，他们通常向远处看；因此，他们的眼睛固定在较大的焦距。然而，当驾驶员看向后视显示器时，焦距仅到电子显示器—焦距要短得多。一些驾驶员难以在这些焦距之间进行调整。
5.视觉调节是眼睛在各种距离处的对象之间聚焦的过程。例如，当将焦点从附近对象(例如，电子后视显示器)改变为遥远对象时进行调节。然而，人的幅度或有效调节通常随着年龄的增长而下降且可能因各种额外视觉障碍而进一步复杂化。
6.为了减少由视觉调节引起的视觉疲劳，已开发用于增强电子显示器的焦距的系统。然而，为了使当前系统充分地扩大电子显示器的焦距，这些系统必然太大且过于笨重，无法在车辆中实际使用，而大小足够小的系统无法充分地扩大显示器的焦距。因此，需要用于增强电子显示器的焦距的改进系统来提供较大水平的焦距增加，同时实现较小的系统大小。


技术实现要素：

7.根据本公开，与过去操作电致变色装置相关联的缺点和问题得以消除或减少。
8.根据本公开的一个方面，公开了一种装置，其包括显示器、第一反射镜、第二反射镜和透镜。所述显示器可用于在第一方向上发射对应于第一图像的光。所述第一反射镜具有第一焦距且可用于将光从所述第一方向反射到第二方向。所述第二反射镜具有第二焦距且可用于将光从所述第二方向反射到第三方向。此外，第二反射镜可相对于第一反射镜相隔小于或等于第二焦距的距离安置在第二方向上。在一些实施例中，第二反射镜可相对于显示器相隔小于或等于距第二焦点的相应距离的距离安置在第二方向上。透镜具有第三焦距且可用于将光从第三方向透射到第四方向。此外，透镜可相对于第二反射镜相隔小于或等于第三焦距的距离安置在第三方向上。在一些实施例中，透镜可以是放大透镜。此外，在第四方向上透射的光可作为第二图像供用户查看。另外，从所述用户到所述第二图像的感知距离大于从所述用户到所述透镜的距离。在一些实施例中，相比于透镜与用户的距离，第二图像与用户的距离可看起来远至少150mm。
9.在一些实施例中，图像可由透镜、第一反射镜、第二反射镜、第二透镜和显示器中的曲面中的至少一个校正。第二透镜可相对于显示器安置在第一方向上。在一些另外的实施例中，透镜、第一反射镜和第二反射镜中的至少一个可包括圆柱形进入弯曲部。
10.在一些实施例中，透镜可与不透明表面对准，使得用户与不透明表面之间的线与透镜相交。此外，在此类实施例中，显示器可用于显示对应于与相对于用户的不透明表面相对的场景的图像，使得用户可通过不透明表面感知场景。
11.在一些实施例中，所述装置可进一步包括壳体。壳体可具有开口。另外，壳体可基本上包围显示器、第一反射镜、第二反射镜和/或透镜。此外，开口可与透镜基本上对准。
12.在一些实施例中，成像器可以通信方式连接到显示器。成像器可用于捕捉场景的图像。此外，第一图像可对应于场景。在一些另外的实施例中，场景可对应于相对于与成像器相关联的车辆基本上向后的区域。
13.在一些实施例中，第二图像基本上是整个第一图像。在其它实施例中，第二图像仅是第一图像的一部分。在此类实施例中，第一图像的对应于第二图像的部分可至少部分地基于用户的位置而改变。另外，在一些实施例中，用户界面可用于移动第一图像，使得对应于第二图像的部分改变。
14.在一些实施例中，所述装置可进一步包括第二成像器。第二成像器可以通信方式连接到显示器。另外，第二成像器可用于对第二场景成像。可将第二场景和场景拼接在一起以形成第一图像。
15.根据本公开的另一方面，公开了一种装置，其包括显示器、多个反射镜和透镜。所述显示器可用于在第一方向上发射对应于第一图像的光。多个反射镜中的每个反射镜具有焦距且可用于将光从一个方向反射到另一方向。此外，多个反射镜可用于协作地将光从第一方向反射到第二方向。透镜具有第三焦距，并且透镜可用于将光从第三方向透射到第四方向。此外，在第四方向上透射的光可作为第二图像供用户查看，且与用户的感知距离大于从用户到透镜的距离。另外，第二图像可以仅是第一图像的一部分。在一些实施例中，第一图像的对应于第二图像的部分可至少部分地基于用户的位置而改变。在一些实施例中，所述装置可进一步包括用户界面，所述用户界面可用于移动第一图像，使得对应于第二图像的部分改变。
16.本公开的某些实施例的优点包含：减少视觉调节导致的眼睛疲劳、增强显示装置对于给定量的增强占用更少空间、可移动感知的第二图像，以及可校准视场。首先，在减少视觉调节导致的眼睛疲劳的实施例中，显示装置使由显示器发射的第一图像可感知为第二图像，所述第二图像看起来似乎其距用户的距离大于从用户到显示装置的距离。因此，当用户将视线从远处场景移到显示装置时，远处场景的焦距与第二图像的焦距之间的变化减少、减到最少或消除，由此减少由视觉调节引起的眼睛疲劳。
17.其次，在显示装置占用较少空间的实施例中，一些实施例具有装置尺寸较小的优点。将多个反射镜并入显示装置中可以增加感知距离，从而利用多个反射镜和透镜呈现聚集效果。为了实现相同的效果，仅具有一个反射镜的装置需要更大的表面积和更大的距离。因此，显示装置需要用以实现给定焦距增强的空间更少。
18.第三，在实现可移动感知的第二图像的实施例中，显示器可充当增强显示装置的一部分，并且由用户感知的第二图像可响应于用户的位置改变而改变。第二图像可由于用
户的移动而移动使得用户的角度改变是有利的，因为这创建可搜索的图像，原因在于用户可通过移动其头部来使其视场改变。此可搜索视场可能就像用户体验标准后视镜一样，且因此提供更熟悉和期望的用户体验。
19.第四，在所述装置具有可校准视场的实施例中，显示器可调整第一图像的位置。因此，第一图像的期望部分可与第二图像的边界更好地对准。因此，所述装置可从一系列用户位置提供与第一图像的更好的第二图像对准，所述一系列用户位置原本可能产生第二图像与第一图像的非期望对准。
20.在研究了下面的说明书、权利要求书和附图之后，本领域技术人员将理解和了解本公开的这些和其它方面、目标和特征。还将理解，本文公开的每一实施例的特征可结合其它实施例中的特征使用或作为后者的替代使用。
附图说明
21.在各图式中：
22.图1a：显示装置的横截面示意性表示。
23.图1b：在其中示出第一反射镜的图像投影的显示装置的横截面示意性表示。
24.图1c：在其中示出第二反射镜的图像投影的显示装置的横截面示意性表示。
25.图1d：在其中示出透镜的图像投影的显示装置的横截面示意性表示。
26.图1e：示出用户对第二图像的感知的显示装置的横截面示意性表示。
27.图2a：由显示器发射的第一图像的示意性表示。
28.图2b：由显示器发射的第一图像和可移动第二图像对准的图示的示意性表示。
29.图2c：由显示器发射的可移动第一图像的示意性表示。
具体实施方式
30.出于本文描述的目的，附图中示出且本公开中描述的特定装置仅为所附权利要求书中限定的本实用新型概念的示例性实施例。因此，除非权利要求书另外明确陈述，否则与本文中所公开的实施例相关的特定尺寸和其它物理特性不是限制性的。
31.本公开涉及一种用于增强电子显示器的焦距且能够对于给定焦距增强实现更小系统大小的系统。因此，公开了一种增强显示系统。
32.图1a-e是显示装置100的横截面示意性表示。显示装置100包括显示器110、第一反射镜120、第二反射镜130和透镜140。在一些实施例中，显示装置100还可包括壳体150、控制器160、成像器165和 /或用户界面170。
33.显示器110可以是可用于发射对应于第一图像的光的任何装置。例如，显示器100可以是lcd、led、oled、等离子、dlp或其它技术。第一图像可至少部分地来源于由成像器165捕捉的图像数据导出，所述成像器例如车辆上的后视摄像头或侧视摄像头。
34.第一反射镜120可以是可用于反射光的任何装置。此外，第一反射镜120可包括可用于反射光的第一表面。第一表面可以是凹面的。因此，第一反射镜120可具有第一焦距。例如，第一表面可具有约1,000、 1,500、2,500或3,000mm的半径。另外，第一反射镜120可安置成距显示器110小于或等于100、90、80、70、60、55、50、45或40mm。
35.第二反射镜130同样可以是可用于反射光的任何装置。此外，第二反射镜120可包
括可用于反射光的第二表面。第二表面可以是凹面的、凸面的或平坦的。因此，第二反射镜130可具有第二焦距。此外，第二凹表面还可具有约1,000、1,500、2,500或3,000mm的半径。另外，第二反射镜130可安置成沿着光学路径180距第一反射镜120小于或等于100、90、80、70、60、55、50、45、40、35或30mm。
36.透镜140可以是可用于使光透射穿过其中的并放大对应于所述光的图像的任何装置。例如，透镜140可以是凸透镜、菲涅耳透镜、双凸透镜、柱状透镜或全息透镜。因此，透镜140可具有第三焦距。例如，第三焦距可以是约200、300、350、400、500或600mm。在一些实施例中，透镜140可被配置成调整焦距。另外，透镜140可安置成沿着光学路径180离第二反射镜130小于或等于100、90、80、70、60、 55、50、45、40、35或30mm。
37.显示装置100可包括用以校正由于通过透镜查看图像而引起的失真的图像校正机构。例如，图像校正机构可包括圆柱形进入弯曲部。在一些实施例中，透镜140、第一反射镜120和第二反射镜130中的至少一个可包括图像校正机构。在其它实施例中，第二透镜可安置在显示器110上或相对显示器110安置在第一方向上。第二透镜可包含校正机构。此外，在一些实施例中，显示器110可以是弯曲的或曲面的以提供图像校正机构。
38.在一些实施例中，显示器110可具有比第一反射镜120的表面积更大的显示面积。因此，可实现可搜索的查看图像。
39.显示器110、第一反射镜120、第二反射镜130和透镜140安置成使得创建光学路径180。光学路径180使得：由显示器110在第一方向上发射的光可由第一反射镜120在第二方向上反射；在第二方向上反射的光可由第二反射镜130在第三方向上反射；并且在第三方向上反射的光可由透镜140在第四方向上透射。因此，由显示器110在第一方向上发射的光可供用户190在第四方向上查看。此外，第一反射镜 120可安置成使得显示器110在第一焦距处或第一焦距内，第二反射镜 130可安置成使得第一反射镜120在第二焦距处或第二焦距内，和/或透镜140可安置成使得第二反射镜130在第三焦距处或第三焦距内。
40.壳体150可以是可用于基本上包围显示器110、第一反射镜120、第二反射镜130和透镜140的任何结构。此外，壳体150包括与透镜 140基本上对准的开口，由此使得光学路径180能够进入由壳体150 限定的内部。壳体150可安置在车辆内部中。例如，壳体150可安置在车辆挡风玻璃、车顶、信息中心、仪表组或仪表板上。替代地，壳体150可安置在车辆外部上。例如，壳体150可安置在车辆的一侧作为侧镜的替换。此外，在一些实施例中，壳体150可以是基本上不透明的，以防止外部光进入光学路径180。
41.另外，壳体150可安置在不透明表面上，使得用户190与不透明表面之间的线与透镜140相交。在此实施例中，第一图像可对应于与相对于用户190的不透明表面相对的场景。因此，用户190可通过不透明表面感知场景。此外，第一图像可包括用于将信息传送给用户190 的其它标记。另一标记可对应于例如行进速率、导航方向、指南针方向、发动机rpm、发动机温度、无线电信息或电话信息等信息。因此，可以启用虚拟平视显示器。
42.控制器160以通信方式连接到显示器110，且可以是可用于控制由显示器110发射的第一图像的任何装置。因此，控制器160可控制显示器110发射来源于由成像器165产生的图像数据的第一图像。此外，控制器160可用于改变图像在显示器110上的位置或改变图像显示的范围。另外，控制器150可用于打开和关闭显示器110。
43.成像器165可以是可用于捕捉第一图像的任何装置。因此，成像器165可以是摄像
头，例如后视或侧视摄像头。此外，成像器165可以通信方式连接到控制器160和/或显示器110。因此，控制器160可用于控制由显示器110发射的第一图像，使得第一图像对应于由成像器165捕捉的场景。场景可对应于相对于车辆向后的区域。在一些实施例中，多于一个成像器165可以通信方式连接到控制器160。此外，控制器160可将来自多于一个成像器165的图像拼接在一起以成为第一图像。
44.用户界面170可以是可用于接受来自用户的输入的任何装置。例如，用户界面170可以是触摸屏、电容式触摸表面或物理按钮。此外，用户界面170可以通信方式连接到控制器160。在一些实施例中，电容式触摸表面可安置在透镜140上。
45.在操作中，显示装置100增强焦距以查看由显示装置100发射的图像。第一图像由显示器110在第一方向上发射。随后，光遵循光学路径穿过显示装置100。根据光学路径，第一图像的全部或一部分由第一反射镜120在第二方向上反射；在第二方向上反射的光的全部或一部分可由第二反射镜130在第三方向上反射；并且在第三方向上反射的光的全部或一部分可由透镜140在第四方向上透射。在一些实施例中，第三方向和第四方向相同。在其它实施例中，第三方向和第四方向不相同。在第四方向上透射的光被引导到壳体150外部，且可被用户190感知。因此，用户190将透射光的全部或一部分感知为第二图像。然而，用户190可将第二图像感知为源自比透镜140更远离用户 190的点，而不是将第二图像感知为源自透镜140。
46.第一反射镜120、第二反射镜130和透镜140中的每一个可有助于增加第二图像的感知距离，因为发射光遵循光学路径180。有助于增加感知距离的第一反射镜120、第二反射镜130和透镜140中的每一个可具有焦距。透镜或曲面反射镜可根据透镜或曲面反射镜的焦距产生透射/反射对象的“图像”，在此情况下，产生第一图像的发射光。此“图像”的感知距离可大于对象与透镜/反射镜之间的感知距离。所述关系通常可通过以下等式量化：
[0047][0048]
其中f为“焦距”，p为“物距”，并且q为“像距”。“物距”是指透射/反射对象分别与透镜的中心或曲面反射镜的反射表面之间的距离。“像距”通常可被称为曲面反射镜的反射表面或透镜的中心与对象的可感知“图像”之间的距离。此外，“像距”在凹面反射镜的弯曲表面的内部方向上量化为正量值。因此，被感知为凹面反射镜的弯曲表面后方的图像具有负q值。
[0049]
因此，在一些实施例中，显示装置100可根据图1b-e中所示的以下关系投影对应于由显示器110发射的第一图像的第二图像。如图1b 中所示，对于第一反射镜120，物距是沿着光学路径180从显示器110 到第二反射镜120的距离，示出为p
′
，并且在第一点191处产生可感知图像，具有示出为q
′
的像距。对于后续的反射镜和透镜，对象被处理为在对象被感知到的点(例如，第一点191)处，如来源于先前像距。如图1c中所示，对于第二反射镜130，物距是从第一点191到第二反射镜120的距离，示出为p
″
，并且在第二点192处产生可感知图像，具有示出为q
″
的像距。如图1d中所示，对于透镜140，物距是从第二点192到透镜140的距离，示出为p
″′
，从而在第三点193处产生可感知图像，具有示出为q
″′
的像距。因此，如图1e所示，用户190可以观察由显示器110发射的第一图像的全部或一部分以作为第二图像，其中第二图像被感知为在第三点193处。因此，用户190将第二图像感知为具有焦距d q
″′
，其中d
为从用户190到透镜140的距离，并且q
″′
为由透镜140创建的像距。在一些实施例中，q
″′
，即第二图像的感知距离超出透镜140的增加，可涉及约200、225、250、275、300、 400或500mm或更大的距离。
[0050]
一些实施例具有减少视觉调节导致的眼睛疲劳的优点。显示装置 100使由显示器110发射的第一图像可感知为第二图像，所述第二图像看起来似乎其距用户190的距离大于从用户190到显示装置100的距离。因此，当用户190将视线从远处场景移到显示装置100时，远处场景的焦距与第二图像的焦距之间的变化减少、减到最少或消除，由此减少由视觉调节引起的眼睛疲劳。另外，一些实施例具有装置尺寸较小的优点。将多个反射镜并入显示装置100中可以增加感知距离，从而利用多个反射镜和透镜呈现聚集效果。为了实现相同的效果，仅具有一个反射镜的装置需要更大的表面积和更大的距离。因此，显示装置100需要用以实现给定焦距增强的空间更少。
[0051]
图2a-c是由显示器110发射的第一图像的示意性表示。显示器 110可以是增强显示装置的一部分。增强显示装置包括显示器100、多个反射镜和透镜。因此，增强显示装置可用于发射看起来似乎其距用户的距离大于从用户到增强显示装置的距离的图像。
[0052]
显示器110可以是可用于从显示表面111发射对应于第一图像的光的任何装置。例如，显示器100可以是lcd、led、oled、等离子、 dlp或其它技术。第一图像可至少部分地来源于由例如车辆上的后视摄像头或侧视摄像头之类的摄像头捕捉的图像数据。
[0053]
多个反射镜中的每个反射镜具有焦距且可用于将光从一个方向反射到另一方向。每个反射镜可包括凹表面。此外，每个反射镜可具有约1,000、1,500、2,500或3,000mm的半径。此外，多个反射镜协作地将光从第一方向反射到第二方向。
[0054]
透镜可以是可用于使光透射穿过其中的并放大对应于所述光的图像的任何装置。例如，透镜可以是凸透镜、菲涅耳透镜、双凸透镜、柱状透镜或柱面透镜。因此，透镜具有焦距。例如，焦距可以是约200、 300、350、400、500或600mm。
[0055]
显示器110、多个反射镜和透镜安置成使得光学路径得以创建。光学路径使得：由显示器110在第一方向上发射的光可由多个反射镜在第二方向上反射，并且在第二方向上反射的光可由透镜在第三方向上透射。因此，由显示表面111在第一方向上发射的光可供用户在第三方向上查看。此外，这些元件可以相对于彼此安置，使得增强显示装置增强由显示器110发射的第一图像的焦距，使得第二图像可由用户感知，并且用户可将第二图像感知为源自比透镜更远离用户的点，而不是将第二图像感知为源自透镜。
[0056]
然而，在一些实施例中，第二图像可对应于第一图像的仅一部分。在图2a-c中，示出第二图像的边界112。此外，边界112可能受用户的位置影响。因此，用户可以移动，由此改变其视角且使边界112在x 和/或y方向上从第一位置112a移动到第二位置112b，如图2b中所示。
[0057]
另外，在一些实施例中，由于边界112可能受用户的位置影响，因此边界112可能不以期望方式与第一图像对准。因此，第一图像可从场景的第一位置113a或第一部分调整到场景的第二位置113b或第二部分，如图2c中所示。例如，第一图像可对应于道路的场景，并且第一图像可调整为使道路的中心在第二图像的中心。此外，显示器110 可以通信方式连接到用户界面。用户界面可以是可用于接受来自用户的输入的任何装置。例如，用户界面可以是触摸屏、电容式触摸表面或物理按钮。在一些实施例中，电容式触摸表面可安置在透镜
上。因此，来自用户界面的输入可用于调整第一图像的位置。
[0058]
因此，在操作中，显示器110可充当增强显示装置的一部分，且由此使得由用户感知的第二图像能够响应于用户的位置改变而改变。因此，除了减少视觉调节导致的眼睛疲劳的优点之外，一些实施例还具有可移动感知第二图像的优点。第二图像可由于用户的移动而移动使得用户的角度改变是有利的，因为这创建可搜索的图像，原因在于用户可通过移动其头部来使其视场改变。此可搜索视场可能就像用户体验标准后视镜一样，且因此提供更熟悉和期望的用户体验。另外，显示器110在操作中可调整第一图像的位置。因此，一些实施例具有校准第二图像的优点，使得第一图像的期望部分与第二图像的边界112 更好地对准。因此，增强显示装置可从更宽范围的用户位置提供与第一图像的更好的第二图像对准，所述更宽范围的用户位置原本可能产生第二图像与第一图像的非期望对准。
[0059]
在此文档中，例如“第一”、“第二”、“第三”等关系术语仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必需要或意指此类实体或动作之间的任何实际此类关系或次序。
[0060]
如本文中所使用，在用于两个或更多个项目的列表中时，术语“和 /或”意指所列项目中的任一个自身可以单独使用，或者可以使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为包含组分a、b和/或c，那么所述组合物可包含：仅a；仅b；仅c；a 和b的组合；a和c的组合；a和c的组合；b和c的组合；或a、 b和c的组合。
[0061]
术语“包括(comprises、comprising)”或其任何其它变化意图涵盖非排他性的包含物，使得包括一系列元件的过程、方法、物品或设备并不仅包含那些元件，而是可以包含并未明确地列出的或并非此类过程、方法、物品或设备固有的其它元件。在没有更多约束的前提下，之前加“包括
……”
的要素并不妨碍包括所述要素的过程、方法、制品或设备中存在额外的相同要素。
[0062]
应理解，尽管在本公开中描述了若干实施例，本领域的技术人员可理解许多变化、改变、变换和修改，并且本公开旨在涵盖这些在所附权利要求书的范围内的变化、改变、变换和修改，除非其语言另外明确陈述。