JP2014529094A

JP2014529094A - 表示装置閲覧モード間の変更

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Publication number: JP2014529094A
Application number: JP2014523951A
Authority: JP
Inventors: コリン，ジョエル，エス．; レイニエ，ジェイロン
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Corp
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2014-10-30
Also published as: CN103733247A; EP2740118A4; US8754831B2; WO2013019403A2; EP2740118A2; US20130033485A1; KR102073998B1; EP2740118B1; KR20140048221A; WO2013019403A3; CN103733247B

Abstract

モバイル装置上での画像の閲覧を容易にすることに関する実施形態が開示される。たとえば、ある開示される実施形態は、表示画面と、第一の量の視覚的情報を含む画像が前記表示画面から第一の見かけの距離のところに表示される第一の閲覧モードと、第二の異なる量の視覚的情報を含む画像が前記表示画面から第二の見かけの距離のところに表示される第二の閲覧モードとの間で選択的に切り替わるよう構成されている画像表示システムとを有するモバイル装置を提供する。前記モバイル装置はさらに、前記画像表示システムと通信するコントローラを有し、前記コントローラは、第一の閲覧モードと第二の閲覧モードとの間で切り替えるよう構成される。

Description

本願は、表示装置閲覧モード間の変更に関する。

さまざまなスマートフォンおよびタブレット・コンピュータのようないくつかのモバイル装置の小さな画面サイズは、そのような装置で画像を閲覧しようとするユーザーにとって困難を呈することがある。たとえば、文書、写真、地図などの情報に富む画像は詳細が多すぎてそのような装置でフルに閲覧することは簡単ではないことがある。そこで、閲覧を容易にするため、モバイル装置は、ユーザーが表示される画像をより細かな詳細を明らかにするよう拡大することを許容するよう構成されることがある。しかしながら、これは画像の他の部分が表示画面の外に動かされることにつながりうる。それにより、ユーザーはそのような部分を見るためには、ディスプレイ上で画像を方向性をもってスクロールすることを要求される。

本稿では、モバイル装置上で画像の閲覧を容易にすることに関係する様々な実施形態が開示される。

たとえば、ある開示される実施形態は、表示画面と、第一の量の視覚的情報を含む画像が前記表示画面から第一の見かけの距離のところに表示される第一の閲覧モードと、第二の異なる量の視覚的情報を含む画像が前記表示画面から第二の見かけの距離のところに表示される第二の閲覧モードとの間で選択的に切り替わるよう構成されている画像表示システムとを有するモバイル装置を提供する。前記モバイル装置はさらに、前記画像表示システムと通信するコントローラを有し、前記コントローラは、第一の閲覧モードと第二の閲覧モードとの間で切り替えるよう構成される。

この概要は、簡略化された形で詳細な説明においてさらに後述される概念のセレクションを紹介するために与えられている。この概要は、特許請求される主題のキーとなる特徴や本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、特許請求される主題の範囲を限定するために使われることも意図されていない。さらに、特許請求される主題は、本開示のどこかに記される欠点のいずれかまたは全部を解決する実装に限定されるものではない。

種々の距離のところにあるモバイル装置の実施形態を閲覧するユーザーを示す図である。モバイル装置を動作させる方法のある実施形態を示す図である。第一の閲覧モードで動作するモバイル装置のある実施形態の概略図である。第二の閲覧モードで動作する図３のモバイル装置の概略図である。第三の閲覧モードで動作する図３のモバイル装置の概略図である。第一の焦点距離設定にある可変倍率レンズ系を有するモバイル装置画像表示システムのある実施形態の概略図である。前記可変倍率レンズ系が第二の焦点距離設定にあるときの図６の実施形態を示す図である。仮想画像をユーザーに対して表示するよう構成されたモバイル装置画像表示システムのある実施形態を示す図である。マクスウェル視モードをユーザーに対して表示するよう構成されたモバイル装置画像表示システムのある実施形態を示す図である。モバイル装置のある実施形態のブロック図である。

上述したように、スマートフォン、全地球測位システム、携帯メディア・プレーヤー、ノートパッド・コンピュータなどといった現在のモバイル・コンピューティング装置は、画像の詳細をより簡単に閲覧するために、表示されている画像に対してズームインすることをユーザーに許容することがある。しかしながら、画像倍率を上げることは、画像のより小さな空間的領域の表示につながることがあり、それにより、ユーザーは、画像の種々の部分を閲覧するために画像をスクロールすることを求められる。そのようなズームおよびスクロールは、多くの状況において不便であることがあり、画像の表示されている部分と画像の他の部分との間の視覚的な関係を曖昧にすることがある。たとえば、市街の地図を表示しているとき、モバイル装置ユーザーは、低めの画像倍率では地上街路の名前が表示されないことを見出すことがある。しかしながら、ユーザーが地上街路の名前を見るために十分に画像倍率を上げると、ナビゲーション上の目印（近くの公園、主要な道路など）に対する特定の地上街路の位置に関する情報がディスプレイの外に外れてしまい、よってスクロールして視野に入れなければないことがある。高い空間密度の情報をもつ文書、写真画像および他の画像を見るときにも同様の困難に遭遇することがある。

よって、本稿では、モバイル装置で画像を閲覧するのを容易にするための種々の閲覧モードの使用に関係するさまざまな実施形態であって、種々の閲覧モードにおいて、画像がモバイル装置の表示画面から種々の見かけの距離のところに表示されるものが開示される。たとえば、図１の実施形態を参照するに、モバイル装置１００は、１１０に示されるように画像がモバイル装置の表示画面１０２またはその近くに表示される第一の閲覧モードから、１２０に示されるように仮想画像がモバイル装置１００の表示画面の背後に位置する画像平面をもって表示される第二の閲覧モードに変わる。描かれている第二の閲覧モードでは、ユーザーはモバイル装置１００の表示画面１０２を、より大きな、より広い閲覧画像のビューを提供する窓として知覚しうる。

さらに、第二の閲覧モードにおける画像は、第一の閲覧モードにおける画像より、多くの量の視覚的情報を含んでいてもよい。このように、モバイル装置は、第二のモードにおける画像を閲覧する間にモバイル装置を目に対して動かすことによって、通常手動でビュー内にスクロールされる情報が第二の閲覧モードにおいて手動スクロールなしに見ることができるよう構成されていてもよい。動きセンサーおよび／またはイメージ・センサーからのフィードバックが、画像の種々の部分をビュー内にパンする、画像のスケールを変えるおよび／またはそのような動きに応答して画像の画像平面を変えることによって、画像の表示を制御するために使われてもよい。この例は、例解の目的のために呈示されており、いかなる仕方であれ限定することは意図されていないことは理解されるであろう。

いくつかの実施形態では、モバイル装置は、たとえばユーザーが装置を自分の目のより近くまたはより遠くに動かす際に、閲覧モード間で自動的に切り替えをするよう構成されていてもよい。同様に、いくつかの実施形態では、ユーザーが、たとえばハードウェアまたはソフトウェア・ユーザー・インターフェース・コントロールによって、閲覧モード間で手動で切り替えをしてもよい。そのようなコントロールの例は、これに限られないが、タッチスクリーン・グラフィカル・ユーザー・インターフェース・コントロール（単数または複数）、音声コマンド（単数または複数）、専用のハードウェア・ボタン（単数または複数）などを含む。

表示画面１０２の背後に位置する仮想画像としての画像の表示は、ユーザーが、通常なら小さなモバイル装置画面上にフルに表示されることはできないような項目をより簡単に見ることを許容しうる。さらに、これは、ユーザーがそのような項目をより自然な仕方で閲覧することも可能にしうる。ユーザーは、ズームおよびスクロールではなく、画像の細部を探査するために、モバイル装置１００を単に、水平方向、垂直方向および／または奥行き方向において傾けたり動かしたりすればよいからである。さまざまな実施形態において、仮想画像平面は固定であっても、あるいはたとえばユーザーの目または顔の表示画面からの距離の関数として可変であるよう構成されていてもよい。仮想画像平面が変化する実施形態では、表示される仮想画像の一部または全部の要素が空間安定化され、ユーザーが表示画面をユーザーの顔のより近くおよび／またはより遠くに動かす際に、空間安定化された仮想画像要素がユーザーの目に対して横方向または奥行き方向において距離を変えないように見えてもよい。よって、ユーザーは、モバイル装置をユーザーの目のより近くに動かすことによって、あたかも窓の背後にあるもののより広いビューを見るために窓により近くに動くかのように、画像のより広いビューを見る感覚をもつことができる。

表示画面の背後に仮想画像を表示することに加えてまたはその代替として、ユーザーがモバイル装置１００を目のより近くに動かす際、モバイル装置は、図１の１３０に示されるようなニアアイ（near-eye）閲覧モードのような別の型の仮想表示モードに変化してもよい。好適なニアアイ・イメージング・モードの例は、これに限られないが、マクスウェル視モード、網膜スキャン表示モードおよび網膜ホログラフィック投影モードならびにアイピース拡大部（eyepiece magnifier）を含む。これについては下記で論じる。

マクスウェル視光学（Maxwellian view optics）は、ユーザーの目の瞳の領域を通って像を結像させて、網膜上に直接、像を形成する。そのため、ユーザーは、装置からユーザーまでの距離に関わりなく、像が焦点が合っていると知覚する。マクスウェル系の大きな有効被写界深度は、老眼のような視覚的制限のあるユーザーに裨益しうるし、また、閲覧のために必要とされる調整を軽減しうる。マクスウェル視光学系は、光の使用においても非常に効率的で、所与の明るさレベルについてずっと低いパワー消費につながる。

ニアアイ仮想表示システムでは、ユーザーは、表示画面１０２に表示される真の画像に比べて、ずっと大きな、より没入的な画像を知覚する。このようにして、ニアアイ閲覧モードは、ヘッドマウント・ディスプレイと同様に機能しうるが、ヘッドマウント・ディスプレイに比べてさまざまな利点を提供する。そうした利点は、可搬性、短期使用についてのより優れた人間工学、特定のユーザーの選好のための直観的な調整および普通に持ち運ばれるポータブル装置への統合を含む。上記の例に加えて、ニアアイ閲覧モードを呈示するために他の任意の好適な機構が使用されうることは理解されるであろう。それには、これに限られないが、レーザーが網膜上にスキャンされる仮想網膜ディスプレイ機構、ホログラフィック網膜投影機構、後述するもののようなアイピースなどが含まれる。同様に、モバイル装置は、いかなる好適な数の閲覧モードの間で切り替わるよう構成されていてもよいこと、そのようなモバイル装置によって表示される画像の画像平面が画像位置の連続的な範囲内でおよび／または二つ以上の離散的な位置の間で変わりうることは理解されるであろう。

いくつかの実施形態では、上述したように、モバイル装置１００上に位置される一つまたは複数のイメージ・センサーおよび／または動きセンサーが、仮想表示モード画像を空間安定化するために使用されてもよい。これは、ユーザーが、装置と連携してまたは装置に対して自然に頭を回すことによっておよび／または装置を目のより近くまたは目のより遠くに動かすことによって画像のパースペクティブ（perspective）を変えることを許容しうる。より具体的な例として、図１を参照するに、モバイル装置は、ユーザーが表示画面１０２を見ているとき、ユーザーのほうを向いているイメージ・センサー１０４およびにユーザーと反対のほうを向いているイメージ・センサー１０６を有していてもよい。そのような実施形態では、モバイル装置は、イメージ・センサー１０４、１０６からの時間的に相関した画像における変化を比較して、モバイル装置１００を比較的固定した位置に維持しながらユーザーが頭を動かす事例を検出し、そのような動きが検出されるときにニアアイ閲覧モード画像をパンするよう構成されていてもよい。典型的には、これは、ディスプレイをより大きな仮想画像上の窓として作用させる効果をシミュレートするためになされる。同様に、上記のように、ユーザーは、表示画面の背後に位置する項目のより広いビューを明らかにする感覚をもつために、表示画面１０２を目のより近くに動かしてもよい。いくつかの実施形態では、モバイル装置は、図１に示されるように、たとえばモバイル・ディスプレイとユーザーの目との間の距離に依存して、通常の（直接）閲覧モードと複数の仮想画像モードとを利用してもよいが、他の実施形態では、モバイル装置は通常の閲覧モードと単一の仮想閲覧モードとを利用してもよいことは理解されるであろう。

いくつかの実施形態では、モバイル装置は、画像が装置の表示画面またはその近くに表示される第一の閲覧モードと画像が表示画面からより遠くに位置される閲覧モードとの間で切り替わるときに、画像表示のために使われる光学系または経路の間で変わってもよい。たとえば、モバイル装置は、画像表示装置と表示画面との間に位置する切り替え可能な仮想画像表示システムを利用してもよく、それにより、仮想画像表示システムは、第一の閲覧モードについてはオフにされ、第二の閲覧モードについてはオンにされてもよい。

他の実施形態では、モバイル装置は、単一の光学系または経路を利用してもよく、閲覧モードの間で変わるよう仮想画像表示システムの光学パワーを変えてもよい。そのような実施形態では、第一の閲覧モードおよび第二の閲覧モードはそれぞれ仮想画像を利用してもよいが、仮想画像は、第二の閲覧モードよりも第一の閲覧モードでは表示画面により近い見かけの位置を有していてもよい。例示的な光学系は下記でより詳細に論じる。

図２は、ユーザーとモバイル装置との間の距離に基づいて閲覧モードを変えるようモバイル装置を動作させる方法２００の実施形態を描く流れ図である。方法２００は、２０２において、ユーザーから表示装置までの距離を検出する。距離は、いかなる好適な仕方で検出されてもよい。たとえば、イメージ・センサーがユーザーの画像を取得するために使われてもよく、距離は画像データから決定されてもよい。より特定的な例として、いくつかの実施形態では、距離は、既知の顔の比率に比べた顔特徴の検出された比率から決定されてもよい。他の実施形態では、距離は、奥行き感知カメラ（たとえば、飛行時間、立体視または構造化光カメラ）によって取得された奥行き画像を介して検出されてもよい。ユーザーとモバイル装置との間の距離を検出するこれらの方法は例のために呈示されており、いかなる仕方であれ限定することは意図されていないことは理解されるであろう。さらに、他の実施形態では、他のいかなる好適な入力（単数または複数）が閲覧モード変化をトリガーするよう構成されていてもよいことは理解されるであろう。そのような入力は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア・コントロールを介してなされるユーザー入力を含むがこれに限られない。

ユーザーとモバイル装置との間の距離を決定するとき、ユーザーの身体上のいかなる好適な参照位置が使用されてもよい。限定しない例として、２０４で示されるように、ユーザーの目が距離検出のために位置特定され、追跡されてもよい。ユーザーの目の位置の追跡は、マクスウェル視モード画像または他のニアアイ閲覧モード画像をユーザーの目に提供することを容易にしうる。

次に、方法２００は、２０６において、ユーザーとモバイル装置の間の距離が距離の第一の範囲内にはいるかどうかを判定し、距離が距離の第一の範囲内にはいる場合、画像が表示画面から第一の見かけの画像のところに表示される第一の閲覧モードで画像を表示することを含む。距離の第一の範囲は、いかなる好適な境界（単数または複数）を有していてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、距離の第一の範囲は、携帯電話の通常の閲覧距離に対応していてもよく、モードを変えようとするユーザーの意図を示すものとして選択されるあらかじめ選択された閾値距離より大きな距離として定義されていてもよい。さらに、そのような実施形態では、第一の閲覧モードは、２０７に示されるように、表示画面またはその近くでの画像の表示に対応してもよい。

他方、２０８で示されるように、ユーザーとモバイル装置との間の距離が距離の第二の範囲内にはいると判定される場合、方法２０８は、画像が第一の見かけの距離より表示画面から遠い第二の見かけの距離のところに表示されるよう、第二の閲覧モードで画像を表示することを含む。距離の第二の範囲は、同様に、いかなる好適な境界（単数または複数）を有していてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、距離の第二の範囲は、第一の閲覧モードの下側の閾値より短い任意の距離に対応していてもよい。他の実施形態では、距離の第二の範囲は、第二の閲覧モードをトリガーする閾値と、第三の閲覧モードをトリガーする閾値との間の中間距離範囲に対応していてもよい。同様に、他の追加的な閲覧モードに変化するために、他の閾値が使われてもよいことは理解されるであろう。

第二の閲覧モードは、画像が、第一の閲覧モードとは、モバイル装置の表示画面からの異なる見かけの距離のところに表示される任意の好適な閲覧モードに対応しうる。たとえば、２１０に示されるように、いくつかの実施形態では、第二の閲覧モードは、表示画面の背後のある見かけの距離のところに仮想画像が表示される仮想閲覧モードに対応していてもよい。他の実施形態では、２１２に示されるように、第二の閲覧モードは、空間光変調器を通過する光がユーザーの目の瞳を通して合焦されて網膜上に像を形成するマクスウェル視モードのような、ニアアイ閲覧モードに対応していてもよい。さらに他の実施形態では、第二の閲覧モードは、レーザーがユーザーの目の網膜上に直接スキャンされる仮想網膜閲覧モード、ホログラムの像がユーザーの瞳のところに合焦される網膜ホログラフィック投影モード、拡大アイピースまたは他の任意の好適なニアアイ閲覧技法に対応していてもよい。

さらに、上述したように、第一の閲覧モードでは表示される画像は第一の量の視覚的情報を含んでいてもよく、第二の閲覧モードでは表示される画像は第二の異なる量の視覚的情報を含んでいてもよい。より特定的な例では、第二の閲覧モードにあるときに、追加的な詳細および／またはスコープが表示されてもよい。それにより、ユーザーは、ズーム、スクロールなどによるのではなく、（可能性としては、閲覧モードにおける傾き、パンなどのアクションと組み合わせて）単に閲覧モードを変えることによって追加的な詳細および／またはスコープを見ることができる。

上述したように、いくつかの実施形態では、モバイル装置は三つまたはさらにはそれ以上の閲覧モードを有していてもよい。よって、方法２００はさらに、モバイル装置とユーザーとの間の距離が、そのような第三の閲覧モードに対応する距離の第三の範囲内にはいる場合には、２１２に示されるように、画像を、第一および第二の閲覧モードにおけるのとは、表示画面からの異なる見かけの距離のところに表示することを含んでいてもよい。一つの限定しない例として、まず図３を参照するに、モバイル装置は、ユーザー３０２がモバイル装置を、モバイル装置を見るのに通常使われる距離のところに保持するときに、表示画面３００またはその近くに位置される画像を表示してもよい。すると、ユーザーが画像をより詳しく見たいときは、ユーザーはモバイル装置をより近いビューに動かしてもよい。閾値距離を通過すると、モバイル装置は、図４に示されるように、第一の閲覧モードから第二の、仮想画像閲覧モードに変わってもよい。ユーザーがモバイル装置をさらに近いビューに動かし続けるにつれ、モバイル装置は、図５に示されるように、第二の閲覧モードからマスクウェル閲覧モードまたは仮想網膜閲覧モードのような第三のニアアイ閲覧モードに変わってもよい。このようにして、ユーザーは、その後の各閲覧モードにおいてより広い見かけの画像を呈示される。さらに、上述したように、ユーザーとモバイル装置との間の距離の変化に応答して見かけのサイズおよび／または画像の位置を連続的に変化させるために、可変パワー光学系が使用されてもよい。たとえば、ディスプレイがより目の近くに動かされるにつれて見かけの光学的な無限遠により近い位置に画像を表示する。あるいはまた、そのような実施形態において、上述したように、見る者に対して表示される画像は、奥行きの方向に沿ってならびに水平および垂直方向において、イメージ・センサーおよび／または他の好適なセンサーからのデータを介して、空間安定化されてもよい。

仮想画像を形成し、モバイル装置表示画面からの該画像の見かけの距離を変えるために、いかなる好適な光学系または光学系の組み合わせが使われてもよい。図６〜図７は、仮想画像の位置を変えるよう構成された光学系６００の例示的な実施形態を示している。光学系６００は、空間光変調器６０２（たとえば液晶ディスプレイ（LCD））または有機発光デバイス（OLED）のような発光性ディスプレイのような画像表示装置と、ユーザー６０６と画像表示装置６０２との間に配置される、概略的に単一のレンズとして示されている可変パワー・レンズ・システム〔レンズ系〕６０４とを有する。画像表示装置６０２が発光式ではなく減法式である場合、光学系６００はさらに、バックライト・システムを含んでいてもよい（図示せず）。図解のために単一の凸レンズとして示されているが、可変パワー・レンズ系６０４はいかなる好適な数および配置のレンズおよび他の光学素子を有していてもよく、図８の実施形態について後述するような曲面または回折光学系を含んでいてもよい。さらに、このおよび他の実施形態において記述される制御可能なコンポーネントは、モバイル装置上でメモリに記憶された命令を実行するプロセッサおよび／または他の論理デバイス（単数または複数）を介して制御されてもよい。これについては下記でより詳細に述べる。

可変パワー・レンズ系６０４は、図６に示されるように、ユーザー６０６がモバイル装置からのより大きな距離にあるときに、第一の閲覧モードにおいて仮想画像６０８を、表示画面により近い見かけの距離のところに表示するために第一の、より低い光学パワーを利用し、図７に示されるように、ユーザー６０６がモバイル装置からのより小さな距離にあるときに、第二の閲覧モードにおいて仮想画像６１０を、表示画面からより遠い見かけの距離のところに表示するために第二の、より大きな光学パワーを利用してもよい。さらに、画像を第一の、より低い光学パワーで表示するとき、画像表示装置６０２は、より高いコンテンツ倍率（光学倍率ではなく）で画像を表示するよう制御されてもよい。それにより、全体画像のより小さな部分が表示される。同様に、第二の、より大きな光学パワーで画像を表示するとき、画像表示装置６０２は、より低いコンテンツ倍率（光学倍率ではなく）で画像を表示するよう制御されてもよい。それにより、全体画像のより大きな部分が表示される。光学パワーを増しつつ画像のより多くを表示することによって、ユーザーは、あたかも窓を通して画像を見ているかのように、表示画面の背後に位置されるより大きな画像を見ている知覚をもちうる。ユーザーの目と表示画面との間の距離の関数として画像倍率と連携して表示画像のスケーリングをなめらかに変えることによって、安定した仮想画像を見る知覚が高められることができる。さらに、空間中での表示装置の位置の関数として仮想画像の位置を変えることによって、画像は、外部世界に対して安定しているように見えることがありうる。

可変パワー・レンズ系６０４は、レンズ系の光学パワーを変えるためのいかなる好適な機構を利用してもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、可変パワー・レンズ系は、切り替え可能な液晶屈折性または回折性要素をもつレンズを利用してもよい。

可変パワー・レンズ系６０４の代わりに、他の実施形態は、異なる光学パワーを達成し、異なる画像平面を生成するために異なる光学系を利用してもよい。たとえば、図８は、光の偏光状態に基づいて折りたたまれた光路を通じて光を選択的に案内することによって、光学系８００の背後に位置される画像表示装置８０２の仮想画像を形成するよう構成された光学系８００の例示的な実施形態を示す。画像表示装置８０２が偏光を出力しない場合、光学系８００は、画像表示装置８０２によって出力される光を偏光させるよう構成された吸収偏光器８０４を有していてもよい。他方、画像表示装置８０２がLCDまたは偏光を出力する他のデバイスである場合には、吸収偏光器８０４は省略してもよい。光学系８００はさらに、光を円偏光させる四分の一波長板８０５を有していてもよい。

光学系８００はさらに、光学的に画像表示装置８０２とモバイル表示装置の表示画面との間に位置される反射屈折〔カタジオプトリック〕要素８０６を有する。これは、この例では、モバイル装置の表面であると考えられてもよく、そこにまたはそこを通じてユーザー８０８は画像を閲覧する。反射屈折要素８０６は、画像表示装置８０２からの少なくとも一部の光が該反射屈折要素を通過するよう部分的に透過性であるよう構成されている。反射屈折要素８０６は可視光に対していかなる好適な透過率を有していてもよい。一つの限定しない例として、反射屈折要素８０６は0.5の透過率を有していてもよい。反射屈折要素８０６のいずれかの面が、所望される透過率をなすよう適切に処置されてもよい。所望される透過率をなすよう一方の表面が処置される場合、反射屈折性要素８０６の他の表面が反射防止コーティングを有していてもよい。光学系８００はさらに、光学的に画像表示装置８０２とは反射屈折要素８０６の反対側に位置される反射偏光器８１０を有する。「光学的に位置される」「光学的に位置する」「光学的に……の間」などという用語は、本稿での用法では、いかなる特定の空間的関係でもなく、光路に沿った相対位置を示すこと、他のコンポーネントが記述されるコンポーネントの間で光路に沿って散在していてもよいことは理解されるであろう。

画像表示装置８０２の仮想画像は図８に描かれる光線によって示されるように形成されてもよい。まず、画像表示装置８０２からの偏光が、光を円偏極させる四分の一波長板８０５を通過する。円偏光の一部が次いで反射屈折要素８０６を通過して反射偏光器８１０に達し、反射偏光器８１０が円偏光を反射屈折要素８０６のほうに反射し返す。次いで光は反射屈折要素８０６の凹曲面８１４から反射偏光器８１０のほうに反射し返される。反射屈折要素からの光の反射は、円偏光の旋光性を逆にする。したがって、反射屈折要素の凹表面から反射された光は、反射偏光器を通過してユーザー８０８に至ることができる。凹表面８１４からの光の反射は、画像表示装置８０２によって生成される画像の仮想画像を生成する。

画像表示装置の仮想画像を生成するために他のいかなる好適な光学系が利用されてもよいことは理解されるであろう。例は、これに限られないが、いくつかの通常の無限遠光学系において使われるような、一つまたは複数の四分の一波長板、偏光フィルタおよび凹表面の反射屈折要素と組み合わせて、光の直線偏光状態に基づいて光を選択的に反射する反射性直線偏光器を利用する光学系を含む。

光学系８００はさらに、光学的に画像表示装置８０２と反射屈折要素８０６との間に配置された、液晶パネルまたはPiセル・デバイスのような制御可能な偏光回転器８１６を介してオンまたはオフにスイッチングされるよう構成されていてもよい。たとえば、第二の閲覧モードで仮想画像を表示することが望まれるとき、制御可能な偏光回転器８１６は、画像表示装置８０２からの光が反射偏光器８１０によって反射される状態に設定されてもよい。同様に、第二の閲覧モードを抜けることが望まれるときは、制御可能な偏光回転器８１６は、画像表示装置８０２からの光の偏光状態を90度回転させて、その光が反射せずに反射偏光器８１０を通過するようにしてもよい。この事例において、反射屈折要素８０６は、第一の閲覧モードで動作するときにはほとんどまたは全く光学パワーを提供しないよう構成されてもよい。これは、制御可能な偏光回転器８１６をアクティブ化または非アクティブ化することによって、画像表示装置８０２の画像が、第一の閲覧モードでは当該装置の表示画面またはその近くに見える画像として、第二の閲覧モードで動作するときにはより遠方の仮想画像として閲覧されることを許容しうる。

他の実施形態では、任意的な追加的な画像表示装置８１８が、第一の閲覧モードにおいて真の画像を表示するための表示画面として使われてもよい。図８を参照するに、そのような追加的な表示装置８１８は、反射偏光器８１０とユーザー８０８との間に位置されてもよい。一例として、透明なOLEDディスプレイが、第一の閲覧モードにおいて画像を表示するために、光学系８００とユーザー８０８との間に位置されてもよい。そのようなOLEDディスプレイは、第一の閲覧モードにおいて画像を形成するよう光を発してもよく、第二の閲覧モードでは、光学系８００によって生成される仮想画像の閲覧を許容するよう受動的に透明であってもよい。

もう一つの例として、LCDディスプレイが追加的な画像表示装置８１８として使用されてもよい。そのようなモードでは、画像表示装置８０２は、第一の閲覧モードにおいて動作するときには、バックライトからの一様な白色光を、追加的な画像表示装置８１８のバックライトとするために通すよう設定されてもよい。同様に、追加的な空間光変調器８１８は、第二の閲覧モードにおいて動作するときには、仮想画像の閲覧を許容するために、光学系８００からのすべての光を通すよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、空間光変調器の一つが、収差について補正するまたは他の仕方でバックライトを調整するために使用されうるデジタル電子ホログラムとして作用してもよい。反射屈折要素は典型的には、表面およびその構成において使われる素材（単数または複数）を最適化することによって閲覧モードのうち一つまたは複数の閲覧モードの画像における収差を軽減または補正するよう設計されることも理解されるであろう。

画像表示装置８０２および８１８のような複数の画像表示装置を利用する実施形態では、複数の画像平面をもつ合成画像を表示するために両方の画像表示装置が一つまたは複数の閲覧モードにおいて使用されてもよいことは理解されるであろう。たとえば、OLEDを追加的な画像表示装置８１８として利用する画像表示装置は、画像表示装置８０２を介して生成される仮想画像上に画像表示装置８１８を介して生成される画像を表示してもよい。図８には二つの画像表示装置が描かれているが、モバイル装置は、いかなる好適な数の画像平面において画像を表示するよう構成された他のいかなる好適な数の画像表示装置を含んでいてもよいことは理解されるであろう。

図９は、ユーザーに対してマクスウェル視画像（Maxwellian view image）を呈示するよう構成されたマクスウェル視光学系９００の形の例示的なニアアイ閲覧システムを示している。マクスウェル視光学系９００は、「点」光源（たとえば光の小さなスポット）の位置が変えられることを許容するよう構成された制御可能なバックライト・システム９０２を有する。これは、バックライトが放出される位置を制御することによって、投影式マクスウェル視光学系（projected Maxwellian view optical system）の出射瞳をなす点源の像が、モバイル装置表示画面に対するユーザーの目の動きを追跡するために動かされることを許容しうる。いかなる好適な照明システムが制御可能なバックライト・システム９０２として使用されてもよい。例は、これに限られないが、発光ダイオードのアレイ、レーザー・ダイオードのアレイ、LCDのようなバックライト照明された空間光変調器またはOLEDのような発光性デバイスを含む。さらに、いくつかの実施形態では、単一のバックライトが利用されてもよい。そのような制御可能なバックライト・システム９０２が他の閲覧モードについて使用されてもよく、バックライト・システムの異なる部分が異なる閲覧モードのために照明されてもよいことは理解されるであろう。たとえば、バックライト全体は、画像が表示画面１０２またはその近くに表示される第一の画像閲覧モードのために照明されてもよい。

例示的なマクスウェル視光学系９００はさらに、収束レンズ９０４と、制御可能なバックライト・システム９０２とは収束レンズ９０４の光学的に反対側に位置されている空間光変調器９０６とを有する。制御可能なバックライト・システム９０２からの光は収束レンズ９０４によって、空間光変調器９０６を通ってユーザーの目９０８のほうに向かって合焦される。他の実施形態では、空間光変調器は、光学系内の他の任意の好適な位置を有していてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、空間光変調器以外の画像表示装置が使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、マクスウェル視光学系９００は追加的な諸要素を有していてもよい。たとえば、光学系９００は、制御可能なバックライト・システム９０２と空間光変調器９０６との間に光学的に配置されるデジタル電子ホログラム９１０を含んでいてもよい。同様に、マクスウェル視光学系９００はさらに、スイッチング可能レンズ、同調可能レンズおよび／または回折性光学要素のような一つまたは複数の可変レンズ要素９１２を有していてもよい。デジタル電子ホログラム９１０および／または可変レンズ要素９１２は、ユーザーの目が動くにつれて焦点距離を変えるおよびユーザーの目のほうに光を方向制御するといった機能を実行するよう制御可能であってもよい。そのような要素は、光学系の欠陥および収差を補正する助けになることもある。バックライト・システム、空間光変調器、可変レンズ、屈折光学要素、デジタル電子ホログラムなどを制御するためにモバイル装置からのユーザーの目の距離を決定するために、一つまたは複数のオンボード・イメージ・センサーからのフィードバックが使用されてもよいことは理解されるであろう。

本稿に記載された実施形態が、個々のユーザーの嗜好および視覚的能力に適合するためにカスタマイズ可能であってもよいことは理解されるであろう。これは、ユーザーが、（仮想画像の見かけの距離を変えることによって）老眼および（表示される画像のスケールおよびコントラストを変えることによって）黄斑変性などの問題を緩和することを許容しうる。

上述したように、開示される実施形態は、スマートフォンおよびノートパッド・コンピュータを含むがこれに限られないいかなる好適なモバイル装置とともに利用されてもよい。ノートパッド・コンピュータまたは他のより大きなフォーマットのモバイル装置の場合には、より大きな表示画面サイズが追加的な使用シナリオを可能することがありうる。たとえば、ユーザーの両目を追跡するために視標追跡（eye tracking）が使用されてもよく、マクスウェル視光学系および知的な時間多重されたバックライト・システムを介してユーザーに対して左目画像および右目画像を逐次的に差し向けることによって、ユーザーに対して裸眼立体視画像が表示されうる。さらに、本稿の光学系および閲覧モード間の切り替え方法は、上述したモバイル装置以外の他のいかなる好適な表示装置において使用されてもよいことは理解されるであろう。

時間逐次的または他の裸眼立体視技法が、スマートフォンのようなより小さなフォーマットのモバイル装置のために用いられてもよい。たとえば、裸眼立体視技法は、バックライト・システムおよび画像表示装置の時間多重された制御を介して図１の１２０において示される閲覧モードについてユーザーのそれぞれの目に対して異なるビューを差し向けるために使われてもよい。仮想画像がディスプレイ１０２の背後にあるとした場合、それぞれの目は、表示画面１０２によって定義される窓を通じてわずかに異なるビューを見ることになるからである。このことは、仮想画像が奥行き成分をもたなかったとしても成り立つことを注意しておく。左目画像と右目画像の間の差は、表示画面に対するそれぞれの目の位置によって定義されるパースペクティブ（perspective）に合うよう仮想画像の閲覧可能な領域の並進に対応しうるからである。しかしながら、このことは、他の立体視および裸眼立体視システムの場合と同様に、同様の仕方で画像両眼差（disparity）を通じた3D画像の表示をも可能にすることは容易に理解されるであろう。（たとえば）時間多重された仕方で別個の画像を表示することによって、または（両眼差がない画像については）空間光変調器画像のバックライトを変えながら単一の画像を表示することによって、別個の左目画像および右目画像が生成されてもよく、それによりそれぞれの目が、表示窓に対するそれぞれの目の位置に対応する画像情報の異なる部分集合を見ることになることも理解されるであろう。

図１０は、上記の方法およびプロセスの一つまたは複数を実行しうる限定しない実施形態のコンピューティング・システム１０００を概略的に示している。コンピューティング・システム１０００は、簡略化された形で示されており、これに限られないが、スマートフォン、ノートパッド・コンピュータ、携帯メディア・プレーヤー、ラップトップ・コンピュータ、全地球測位システム受信機などを含むいかなる好適な型のコンピューティング装置を表していてもよい。本開示の範囲から外れることなく、事実上いかなるコンピュータ・アーキテクチャが使用されてもよいことは理解される。

コンピューティング・システム１０００は、論理サブシステム１００２およびデータ保持サブシステム１００４を含んでいる。コンピューティング・システム１０００は任意的に表示サブシステム１００６、通信サブシステム１００８および／または図１０には示されない他のコンポーネントを含んでいてもよい。

コンピューティング・システム１０００は任意的に、たとえばキーボード、マイクロホンおよび／またはタッチスクリーンのようなユーザー入力装置をも含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、タッチスクリーン入力をもつコンピューティング・システム１０００は、タッチ入力と、指または他のマニピュレータが装置の表示画面の近くだが表示画面からは離間して位置されるホバー入力との間の区別をするよう構成されていてもよい。タッチ入力とホバー入力の区別をするためにさまざまな方法が使用されうる。たとえば、可変拡散器と組み合わされた、センサー・イン・ピクセルLCDディスプレイのような光学式センサーが、さまざまな拡散率（diffusivity）で画像データを取得することによって光学的にタッチを検出するために使われてもよい。このやり方では、タッチ入力は強い拡散率および弱い拡散率において先鋭に画定されているように見える。一方、ホバー入力はより強い拡散率ではぼかされることがある。同様に、光学式および抵抗性または光学式および容量性の組み合わせを含むがこれに限られない感知技術の組み合わせが、タッチ入力とホバー入力との間の区別をするために使われてもよい。

論理サブシステム１００２は、一つまたは複数の命令を実行するよう構成された一つまたは複数の物理的な装置を含んでいてもよい。たとえば、論理サブシステムは、一つまたは複数のアプリケーション、サービス、プログラム、ルーチン、ライブラリ、オブジェクト、コンポーネント、データ構造または他の論理構造体の一部である一つまたは複数の命令を実行するよう構成されていてもよい。そのような命令は、タスクを実行する、データ型を実装する、一つまたは複数の装置の状態を変換するまたは他の仕方で所望される結果に到達するために実装されてもよい。

論理サブシステム１００２は、ソフトウェア命令を実行するよう構成されている一つまたは複数のプロセッサを含んでいてもよい。追加的または代替的に、論理サブシステム１００２は、ハードウェアまたはファームウェア命令を実行するよう構成された一つまたは複数のハードウェアまたはファームウェア論理機械を含んでいてもよい。論理サブシステム１００２のプロセッサは、単一コアでもマルチコアでもよく、その上で実行されるプログラムは並列または分散式処理のために構成されていてもよい。

データ保持サブシステム１００４は、本項に記載される方法およびプロセスを実装するために論理サブシステムによって実行可能なデータおよび／または命令を保持するよう構成された、一つまたは複数の物理的な、非一時的な装置を含んでいてもよい。そのような方法およびプロセスが実装されるとき、データ保持サブシステム１００４の状態は（異なるデータを保持するよう）変換されうる。

データ保持サブシステム１００４は、リムーバブル・メディアおよび／またはビルトイン・デバイスを含んでいてもよい。データ保持サブシステム１００４は、一部を挙げれば、光学式メモリ・デバイス（たとえばCD、DVD、HD-DVD、ブルーレイディスクなど）、半導体メモリ・デバイス（たとえばRAM、EPROM、EEPROMなど）および／または磁気メモリ・デバイス（たとえばハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、テープドライブ、MRAMなど）を含みうる。データ保持サブシステム１００４は、以下の特徴の一つまたは複数をもつデバイスを含みうる：揮発性、不揮発性、動的、静的、読み書き、読み出し専用、ランダム・アクセス、シーケンシャル・アクセス、位置アドレッシング可能、ファイル・アドレッシング可能および内容アドレッシング可能。いくつかの実施形態では、論理サブシステム１００２およびデータ保持サブシステム１００４は、特定用途向け集積回路またはシステム・オン・チップのような一つまたは複数の一般的なデバイスに統合されてもよい。

図１０はまた、リムーバブル・コンピュータ可読記憶媒体１０１０の形のデータ保持サブシステムの一側面をも示している。これは、本項に記載される方法およびプロセスを実装するために実行可能なデータおよび／または命令を記憶および／または移送するために使用されうる。リムーバブル・コンピュータ可読記憶媒体１０１０は、一部を挙げれば、CD、DVD、HD-DVD、ブルーレイディスク、EEPROMおよび／またはフロッピー（登録商標）ディスクの形を取ってもよい。

データ保持サブシステム１００４が一つまたは複数の物理的な非一時的デバイスを含むことは理解しておくものとする。対照的に、いくつかの実施形態では、本稿に記載される命令の諸側面は、少なくとも有限の継続時間にわたって物理的な装置によって保持されない純粋な信号（たとえば、電磁信号、光信号など）によって一時的な仕方で伝搬させられてもよい。さらに、本開示に関するデータおよび／または他の形の情報が純粋な信号によって伝搬させられてもよい。

上記のように、表示サブシステム１００６は、データ保持サブシステム１００４によって保持されるデータの視覚的な表現を呈示し、表示画面からの異なる見かけの距離のところにそのようなデータの画像が表示される二つ以上の閲覧モードの間で切り替わるよう構成された一つまたは複数の画像表示システムを含む。本項に記載された方法およびプロセスがデータ保持サブシステムによって保持されるデータを変え、よってデータ保持サブシステムの状態を変換するので、表示サブシステム１００６の状態も同様に、根底にあるデータの変化を視覚的に表すよう変換されうる。

通信サブシステム１００８は、コンピューティング・システム１０００を一つまたは複数の他のコンピューティング装置と通信上結合するよう構成されていてもよい。通信サブシステム１００８は、一つまたは複数の異なる通信プロトコルと互換な有線および／または無線通信装置を含みうる。限定しない例として、通信サブシステム１００８は、無線電話ネットワーク、無線ローカル・エリア・ネットワーク、有線ローカル・エリア・ネットワーク、無線広域ネットワーク、有線広域ネットワークなどを介した通信のために構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、通信サブシステム１００８は、コンピューティング・システム１０００がインターネットのようなネットワークを介して他の装置にメッセージを送るおよび／または他の装置からメッセージを受け取ることを許容しうる。

コンピューティング・システム１０００はさらに、一つまたは複数の使用環境状態を感知するよう構成された一つまたは複数のセンサーを含むセンサー・サブシステム１０１２を有する。たとえば、センサー・サブシステム１０１２は、ユーザーのほうを向くおよび／またはユーザーから離れるほうを向くときの画像を取得するよう構成された一つまたは複数のイメージ・センサー、装置の動きを追跡するために使用されうる加速計のような動きセンサーおよび／または他の任意の好適なセンサーを有していてもよい。上記のように、そのような画像データ、動きセンサー・データおよび／または他の任意の好適なセンサー・データは、ユーザーと表示サブシステム１００６の表示画面との間の距離を決定する、表示サブシステム１００６によって表示される画像を空間安定化するなどといったタスクを実行するために使われてもよい。

本稿に記載される構成および／またはアプローチは、限定する意味で考慮されるものではないことは理解しておくものとする。数多くの変形が可能だからである。本項に記載される個別的なルーチンまたは方法は、いくつもある処理戦略の一つまたは複数を表しうる。よって、例解されるさまざまな工程は、例解される序列において、他の序列において、並列に実行されてもよく、あるいは場合によっては省略されてもよい。同様に、上記のプロセスの順序は変更されてもよい。

本開示の主題は、本稿に開示される、さまざまなプロセス、システムおよび構成ならびに他の特徴、機能、工程および／または属性のあらゆる新規および非自明な組み合わせおよびサブコンビネーションならびにその任意のおよびあらゆる等価物を含む。

Claims

表示画面と；
前記表示画面を介して画像を表示し、第一の量の視覚的情報を含む画像が前記表示画面から第一の見かけの距離のところに表示される第一の閲覧モードと、第二の異なる量の視覚的情報を含む画像が前記表示画面から第二の見かけの距離のところに表示される第二の閲覧モードとの間で切り替えをするよう構成されている画像表示システムと；
前記画像表示システムと通信するコントローラを有するディスプレイ装置であって、
前記コントローラは、論理サブシステムと、前記第一の閲覧モードと前記第二の閲覧モードとの間で切り替えをするよう前記論理サブシステムによって実行可能な命令を含むデータ保持サブシステムとを有する、
ディスプレイ装置。
請求項１記載のディスプレイ装置であって、当該ディスプレイ装置からのユーザーの距離を感知するよう構成されたユーザー近接検出システムをさらに有しており、前記コントローラは、当該ディスプレイ装置からのユーザーの前記距離に基づいて前記第一の閲覧モードと前記第二の閲覧モードとの間で切り替えをするよう構成されている、ディスプレイ装置。
請求項１記載のディスプレイ装置であって、前記表示画面を見ているユーザーのほうを向くよう構成された第一のカメラと、前記表示画面を見ているユーザーの反対側を向くよう構成された第二のカメラとをさらに有しており、前記コントローラは、前記第一のカメラおよび前記第二のカメラからのデータに基づいて前記ユーザーに呈示される画像を空間安定化させるよう構成されている、ディスプレイ装置。
請求項１記載のディスプレイ装置であって、前記第二の閲覧モードが、ユーザーの観点から前記閲覧面の背後に位置する仮想画像が表示される仮想閲覧モードを含む、ディスプレイ装置。
請求項４記載のディスプレイ装置であって、前記画像表示システムが：
画像表示装置と；
光学的に前記画像表示装置と前記表示画面との間に位置する凹面をもつ光学要素と；
光学的に前記画像表示装置とは前記光学要素の反対側に位置する反射偏光器とを有する、
ディスプレイ装置。
請求項１記載のディスプレイ装置であって、前記コントローラは、ソフトウェア・ユーザー・インターフェース・コントロールおよびハードウェア・ユーザー・インターフェース・コントロールの一つまたは複数を介して受領される入力に基づいて、前記第一の閲覧モードと前記第二の閲覧モードとの間で切り替えをするよう構成されている、ディスプレイ装置。
前記第二の閲覧モードがニアアイ閲覧モードである、請求項１記載のディスプレイ装置。
前記画像表示システムがマクスウェル視モードを有する、請求項１記載のディスプレイ装置。
前記画像表示システムが可変パワー・レンズ系を有し、前記コントローラが、前記可変パワー・レンズ系のパワーを変えることによって前記第一の閲覧モードと前記第二の閲覧モードとの間で切り替えをするよう構成されている、請求項１記載のディスプレイ装置。
モバイル装置において画像を表示する方法であって：
ユーザーから前記モバイル装置への距離を検出する段階と；
前記距離が前記モバイル装置からの距離の第一の範囲内であれば、前記画像を、前記画像が前記モバイル装置の表示画面から第一の見かけの距離のところに位置される第一の閲覧モードで表示する段階と；
前記距離が前記表示装置からの距離の第二の範囲内であれば、前記画像を、前記画像が前記モバイル装置の表示画面から第二の見かけの距離のところに位置される第二の閲覧モードで表示する段階とを含む、
方法。