(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視覚表示デバイスであって、
第１の平面における第１のディスプレイであって、第１の画像を表示する第１のディスプレイと、
第２の平面における第２のディスプレイであって、第２の画像を表示する第２のディスプレイと、
を備え、
前記第１の平面と前記第２の平面とは、互いに略平行であり、
前記視覚表示デバイスは、さらに、反射面を備え、
前記反射面は、前記第１の平面および前記第２の平面に対して所定角度で位置決めされ、
前記反射面は、前記第１の画像を第１の物体平面から観察者に向けて第１の方向に投影し、前記第２の画像を第２の物体平面から前記第１の方向に投影し、
焦点注目領域が、前記第１の物体平面と前記第２の物体平面とを備え、
前記視覚表示デバイスは、前記反射面に隣接して位置決めされる切替えミラーをさらに備え、
前記第１の画像および前記第２の画像の奥行きおよび輝度は、前記切替えミラーを制御することによってバランスをとられる
視覚表示デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の視覚表示デバイスであって、
さらに、前記第１のディスプレイと前記第２のディスプレイとの間に距離を備え、
前記反射面は、前記第１の画像および前記第２の画像中の物体を、前記焦点注目領域から発生しているかのように投影し、
前記距離は、前記焦点注目領域についての極めて近い奥行きを定義する
視覚表示デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の視覚表示デバイスであって、
前記反射面を位置決めするための前記所定角度は約４５度である
視覚表示デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の視覚表示デバイスであって、
前記第１のディスプレイおよび前記第２のディスプレイは、多層ディスプレイを備える
視覚表示デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の視覚表示デバイスであって、
前記多層ディスプレイは、水平方向、かつ、重力に対して垂直方向に位置決めされる
視覚表示デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の視覚表示デバイスであって、
前記反射面は、部分的に透明な面を備える
視覚表示デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の視覚表示デバイスであって、
前記反射面は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のためのディスプレイを形成する
視覚表示デバイス。
【請求項８】
請求項６に記載の視覚表示デバイスであって、
前記部分的に透明な面は、ウインドスクリーンを備える
視覚表示デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載の視覚表示デバイスであって、
前記反射面は、反射の程度を規定するように構成された制御可能反射面を備え、
前記第１の画像および前記第２の画像、ならびに、前記反射面の外部に位置する実世界画像の奥行きおよび輝度は、前記制御可能反射面と組み合わせて前記切替えミラーを制御することによってバランスをとられる
視覚表示デバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載の視覚表示デバイスであって、
前記反射面の背後の所定距離のところに位置する黒色背景であって、前記第１の画像および前記第２の画像中の物体のコントラストを増加させるように構成された黒色背景をさらに備える
視覚表示デバイス。
【請求項１１】
請求項１に記載の視覚表示デバイスであって、
前記第１のディスプレイまたは前記第２のディスプレイに隣接して位置するディフューザをさらに備える
視覚表示デバイス。
【請求項１２】
請求項１１に記載の視覚表示デバイスであって、
前記ディフューザは、前記第１のディスプレイと前記第２のディスプレイとの間に位置する
視覚表示デバイス。
【請求項１３】
請求項１に記載の視覚表示デバイスであって、
前記反射面の背後に位置決めされ、１つ以上の画像を前記第１の方向に投影するように構成された複数の積層ディスプレイ層をさらに備える
視覚表示デバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載の視覚表示デバイスであって、
前記複数の積層ディスプレイ層から投影される画像は、前記焦点注目領域と干渉しない
視覚表示デバイス。
【請求項１５】
請求項１３に記載の視覚表示デバイスであって、
前記第２の複数の積層ディスプレイ層から投影される画像は、前記焦点注目領域と干渉する
視覚表示デバイス。
【請求項１６】
視覚表示デバイスであって、
複数の物体を表示する第１の複数の積層ディスプレイ層と、
第１の複数の物体平面を備える第１の焦点注目領域であって、物体の第１のサブセットを表示する第１の焦点注目領域と、
第２の複数の物体平面を備える第２の焦点注目領域であって、物体の第２のサブセットを表示する第２の焦点注目領域と
第１の反射面であって、前記第１の複数の積層ディスプレイ層に対して所定角度で位置決めされ、前記物体の第１のサブセットを観察者に向けて第１の方向に投影する第１の反射面と
を備え、
前記物体の第１のサブセットは、前記第１の焦点注目領域から発生しているかのように投影され、
前記視覚表示デバイスは、第２の反射面であって、前記第１の複数の積層ディスプレイ層に対して前記所定角度で位置決めされる第２の反射面をさらに備え、
前記第１の反射面と前記第２の反射面とは、互いに略平行であり、
前記第２の反射面は、前記物体の第２のサブセットを前記観察者に向けて前記第１の方向に投影し、
前記物体の第２のサブセットは、前記第２の焦点注目領域から発生しているかのように投影され、
前記第１の複数の積層ディスプレイ層は、
第１の平面における第１のディスプレイと、
第２の平面における第２のディスプレイと
を備え、
前記第１の平面と前記第２の平面とは、互いに略平行であり、
前記第１の平面における前記第１のディスプレイは、前記第１の反射面および前記第２の反射面により近く、
第１の画像が、前記第１のディスプレイの第１の領域に表示され、
第２の画像が、前記第２のディスプレイの第１の領域に表示され、
前記第１の画像および前記第２の画像は、前記第１の反射面からの投影のために位置合わせされ、
前記第１の画像および前記第２の画像は、前記第１の焦点注目領域から投影される物体の第１の注目グループを備え、
前記視覚表示デバイスは、前記第１の反射面に隣接して位置決めされる切替えミラーをさらに備え、
前記切替えミラーの制御によって、前記第１の画像および前記第２の画像の輝度および奥行きのバランスがとられる
視覚表示デバイス。
【請求項１７】
視覚表示デバイスであって、
複数の物体を表示する第１の複数の積層ディスプレイ層と、
第１の複数の物体平面を備える第１の焦点注目領域であって、物体の第１のサブセットを表示する第１の焦点注目領域と、
第２の複数の物体平面を備える第２の焦点注目領域であって、物体の第２のサブセットを表示する第２の焦点注目領域と
を備え、
前記物体の第１のサブセットは、前記第１の焦点注目領域から発生しているかのように投影され、
前記視覚表示デバイスは、第２の反射面であって、前記第１の複数の積層ディスプレイ層に対して前記所定角度で位置決めされる第２の反射面をさらに備え、
前記第１の反射面と前記第２の反射面とは、互いに略平行であり、
前記第２の反射面は、前記物体の第２のサブセットを前記観察者に向けて前記第１の方向に投影し、
前記物体の第２のサブセットは、前記第２の焦点注目領域から発生しているかのように投影され、
前記第１の複数の積層ディスプレイ層は、
第１の平面における第１のディスプレイと、
第２の平面における第２のディスプレイと
を備え、
前記第１の平面と前記第２の平面とは、互いに略平行であり、
前記第１の平面における前記第１のディスプレイは、前記第１の反射面および前記第２の反射面により近く、
第１の画像が、前記第１のディスプレイの第１の領域に表示され、
第２の画像が、前記第２のディスプレイの第１の領域に表示され、
前記第１の画像および前記第２の画像は、前記第１の反射面からの投影のために位置合わせされ、
前記第１の画像および前記第２の画像は、前記第１の焦点注目領域から投影される物体の第１の注目グループを備え、
前記反射面は、反射の程度の範囲を規定するように構成された制御可能反射面を備え、
前記視覚表示デバイスは、前記第１の反射面に隣接して位置決めされる切替えミラーを備え、
前記切替えミラーと前記制御可能反射面との制御によって、前記第１の画像および前記第２の画像ならびに前記反射面の背後に位置する外部画像の輝度および奥行きのバランスがとられる
視覚表示デバイス。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の視覚表示デバイスであって、
前記第１の反射面と前記第２の反射面とは、前記観察者に別個の焦点注目領域を提供するのに十分大きい距離だけ分離された
視覚表示デバイス。
【請求項１９】
請求項１６ないし請求項１８のいずれか一項に記載の視覚表示デバイスであって、
第３の画像が、前記第１のディスプレイの第２の領域に表示され、
第４の画像が、前記第２のディスプレイの第２の領域に表示され、
前記第３の画像および前記第４の画像は、前記第２の反射面からの投影のために位置合わせされ、
前記第３の画像および前記第４の画像は、前記第２の焦点注目領域から投影される物体の第２の注目グループを備える
視覚表示デバイス。
【請求項２０】
表示のための方法であって、
第１の平面に位置する第１のディスプレイ上に第１の画像を表示する工程と、
第２の平面に位置する第２のディスプレイ上に第２の画像を表示する工程と
を備え、
前記第１の平面と前記第２の平面とは、互いに略平行であり、
前記方法は、さらに、前記第１の画像および前記第２の画像を反射面から反射させる工程を備え、
前記反射面は、
前記第１の平面および前記第２の平面に対して所定角度で位置決めされ、
前記第１の画像を第１の物体平面から観察者に向けて第１の方向に投影するように構成され、
前記第２の画像を第２の物体平面から前記第１の方向に投影するように構成され、
焦点注目領域が、前記第１の物体平面および前記第２の物体平面を備え、
前記方法は、前記反射面に隣接して位置決めされる切替えミラーを制御して、前記第１の画像および前記第２の画像の輝度のバランスをとる工程をさらに備える
方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記第１の画像および前記第２の画像中の物体を前記焦点注目領域から発生しているかのように投影するために、前記第２のディスプレイから所定距離のところに前記第１のディスプレイを配置する工程をさらに備え、
前記所定距離は、前記焦点注目領域についての極めて近い奥行きを定義する
方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、
前記反射面を位置決めするための前記所定角度は約４５度である
方法。
【請求項２３】
表示のための方法であって、
第１の平面に位置する第１のディスプレイ上に第１の画像を表示する工程と、
第２の平面に位置する第２のディスプレイ上に第２の画像を表示する工程と
を備え、
前記第１の平面と前記第２の平面とは、互いに略平行であり、
前記方法は、さらに、前記第１の画像および前記第２の画像を反射面から反射させる工程を備え、
前記反射面は、
前記第１の平面および前記第２の平面に対して所定角度で位置決めされ、
前記第１の画像を第１の物体平面から観察者に向けて第１の方向に投影するように構成され、
前記第２の画像を第２の物体平面から前記第１の方向に投影するように構成され、
焦点注目領域が、前記第１の物体平面および前記第２の物体平面を備え、
前記方法は、前記反射面に隣接して位置決めされる切替えミラーを制御して、前記第１の画像および前記第２の画像の奥行きのバランスをとる工程をさらに備える
方法。
【請求項２４】
表示のための方法であって、
第１の平面に位置する第１のディスプレイ上に第１の画像を表示する工程と、
第２の平面に位置する第２のディスプレイ上に第２の画像を表示する工程と
を備え、
前記第１の平面と前記第２の平面とは、互いに略平行であり、
前記方法は、さらに、前記第１の画像および前記第２の画像を反射面から反射させる工程を備え、
前記反射面は、
前記第１の平面および前記第２の平面に対して所定角度で位置決めされ、
前記第１の画像を第１の物体平面から観察者に向けて第１の方向に投影するように構成され、
前記第２の画像を第２の物体平面から前記第１の方向に投影するように構成され、
焦点注目領域が、前記第１の物体平面および前記第２の物体平面を備え、
前記反射面は、反射の程度を規定するように構成された制御可能反射面を備え、
前記方法は、前記制御可能反射面と組み合わせて前記切替えミラーを制御して、前記第１の画像および前記第２の画像ならびに前記反射面の外部の実世界画像の奥行きおよび輝度のバランスをとる工程をさらに備える
方法。
【請求項２５】
請求項２０、請求項２３または請求項２４に記載の方法であって、
前記反射面の背後の所定距離のところに位置する黒色背景を設けることによって、前記第１の画像および前記第２の画像のコントラストを増加させる工程をさらに備える
方法。
【請求項２６】
請求項２０、請求項２３または請求項２４に記載の方法であって、
前記第１のディスプレイまたは前記第２のディスプレイに隣接するディフューザを設けることによって、モアレ干渉を低減する工程をさらに備える
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]本出願は、本願出願人が所有する、２０１４年１２月３１日に出願された、代理人整理番号PURE-0078.PROを有する「A FOCAL ATTENTIONAL REGION DISPLAYING A VIRTUALIZED THREE DIMENSIONAL OBJECT PROJECTED BY A MULTIPLE LAYERED DISPLAY SYSTEM」との表題の米国仮特許出願第６２／０９９，０５１号の優先権および利益を主張する。この仮特許出案は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[002]当業者（artist）は、一般に、図と地（figure and ground）とを別々の層として考えるように訓練される。すなわち、現実は、一連の別々の層として近似され得る。しかしながら、この技法を電子表示システムに変換することには問題があった。例えば、立体視ディスプレイは、体積全体をボクセルに分けることを試み、過剰な一般化のために妥協を被る。別の例では、偏光ガラスを用いたレンズシステムが、物体の１つのビューのみを生成し、動き視差に苦しむ。さらに別の例では、レンズ手法と立体視手法の両方を使用するシステムが、画像のいくつかのビューを生成するが、画像解像度が犠牲になる。
【０００３】
[003]別のシステムでは、ミラーを組み込んだ表示システムを使用して、仮想物体が表示され得る。例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が、画像をパッシブスクリーン上に投影するように構成される。そのスクリーンは、下にあるディスプレイ層から投影されたデータを提示することができる。したがって、ユーザは、スクリーン越しに同じ視線内の背景までも見ることが可能である。そのようにして、ユーザは、ユーザの頭部が通常の位置にある状態で、スクリーン上に表示されたデータと、背景画像と、を見ることが可能である。例えば、パイロットが、下を見て航空機のウインドスクリーンから眼を離すことなしに、データを見ることができる。
【０００４】
[004]しかしながら、これらの従来のＨＵＤディスプレイによって投影される画像は、３次元品質を十分に呈しない。例えば、ＨＵＤを使用して表示される画像は、連続的な奥行き（continuous depth）の錯覚を有しない。すなわち、技術的制限により、物体は平坦であるように見え、各物体は別々の、区別された観察平面（viewing plane）上にある。したがって、観察平面が大きい距離だけ分離されるので、個別の物体内で連続性が達成され得ない。
【０００５】
[005]連続的な奥行きを有する物体および画像を提供することが可能な３次元表示システムが望まれる。
【０００６】
[006]単に例として、添付の図面を参照しながら与えられる以下の説明から、本発明のさらなる態様が明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[007]本開示の一実施形態による、焦点注目領域（focal attentional region）において仮想化３次元物体を表示する表示システムのブロック図である。
【図２】[008]本開示の一実施形態による、１つまたは複数のディスプレイ層から投影された１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層（virtual layer）を備える焦点注目領域を表示するように構成された表示システムを示す図である。
【図３】[009]本開示の一実施形態による、多層ディスプレイによって投影される、焦点注目領域において仮想化３次元物体を表示するための方法における工程を示すフロー図である。
【図４Ａ】[0010]本開示の一実施形態による、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する焦点注目領域を表示するように構成された表示システムを示す図であり、この表示システムは、焦点注目領域を介して投影される物体の輝度を制御するように構成された切替えミラーを備えている。
【図４Ｂ】[0011]本開示の一実施形態による、昼の間の図４Ａの切替えミラーのデューティサイクルを示す図である。
【図４Ｃ】[0012]本開示の一実施形態による、夜の間の図４Ａの切替えミラーのデューティサイクルを示す図である。
【図５】[0013]本開示の一実施形態による、２つの焦点注目領域を表示するように構成された表示システムを示す図であり、各領域は、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備えている。
【図６】[0014]本開示の一実施形態による、互いから近い奥行き距離内に位置する２つのディスプレイ層を示す図であり、表示システムは、ディスプレイ層から投影された１つまたは複数の物体を焦点注目領域において投影する。
【図７Ａ】[0015]本開示の実施形態による、１つまたは複数の焦点注目領域を表示するように構成された表示システムの様々な層を示す図であり、各焦点注目領域は、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備えている。
【図７Ｂ】本開示の実施形態による、１つまたは複数の焦点注目領域を表示するように構成された表示システムの様々な層を示す図であり、各焦点注目領域は、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備えている。
【図７Ｃ】本開示の実施形態による、１つまたは複数の焦点注目領域を表示するように構成された表示システムの様々な層を示す図であり、各焦点注目領域は、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備えている。
【図７Ｄ】本開示の実施形態による、１つまたは複数の焦点注目領域を表示するように構成された表示システムの様々な層を示す図であり、各焦点注目領域は、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備えている。
【図８】[0016]本開示の一実施形態による、互いに対して直角に方向付けられた積層ディスプレイ層から生成された２つの焦点注目領域を表示するように構成された表示システムを示す図であり、各焦点注目領域は、対応する１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層または非仮想層を備えている。
【発明の概要】
【０００８】
[0017]視覚表示デバイスが一実施形態において説明される。この視覚表示デバイスは、第１の画像を表示する第１の平面における第１のディスプレイを備える。このデバイスは、第２の画像を表示する第２の平面における第２のディスプレイを備える。第１の平面と第２の平面とは互いにほぼ平行である。デバイスは反射面を備え、反射面は第１および第２の平面に対して所定角度で位置決めされる。反射面は、第１の画像を第１の物体（オブジェクト）平面から観察者に向けて第１の方向に投影する。反射面はまた、第２の画像を第２の物体平面から第１の方向に投影する。焦点注目領域は第１および第２の物体平面を備える。
【０００９】
[0018]別の実施形態では、視覚表示デバイスが説明される。この視覚表示デバイスは、第１の複数の積層ディスプレイ層と、第１の反射面と、第２の反射面と、を備える。第１の複数の積層ディスプレイ層は、複数の物体を表示するように構成される。第１の反射面は、第１の複数の積層ディスプレイ層に対して所定角度で位置決めされ、物体の第１のサブセットを観察者に向けて第１の方向に投影する。また、物体の第１のサブセットは、１つまたは複数のディスプレイ層に関連する第１の複数の物体平面を備える第１の焦点注目領域から発生しているかのように投影される。第２の反射面は、第１の複数の積層ディスプレイ層に対して所定角度で位置決めされる。第１の反射面と第２の反射面とは互いにほぼ平行である。第２の反射面は、物体の第２のサブセットを観察者に向けて第１の方向に投影する。物体の第２のサブセットは、１つまたは複数のディスプレイ層に関連する第２の複数の物体平面を備える第２の焦点注目領域から発生しているかのように投影される。
【００１０】
[0019]別の実施形態では、表示するための方法が開示される。本方法は、第１の平面上に位置する第１のディスプレイ上に第１の画像を表示する工程を備える。本方法は、第２の平面に位置する第２のディスプレイ上に第２の画像を表示する工程を備える。第１の平面と第２の平面とは互いにほぼ平行である。本方法は、第１および第２の平面に対して所定角度で位置決めされる反射面から第１および第２の画像を反射させる工程を備える。反射面は、第１の画像を第１の物体平面から観察者に向けて第１の方向に投影するように構成される。反射面は、第２の画像を第２の物体平面から第１の方向に投影するように構成される。焦点注目領域は第１および第２の物体平面を備える。
【００１１】
[0020]本開示の様々な実施形態のこれらおよび他の目的および利点は、様々な図面に示される実施形態の以下の詳細な説明を読めば、当業者によって認識されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0021]次に、本開示の様々な実施形態を詳細に参照する。その例が添付の図面に示されている。これらの実施形態に関して説明されるが、本開示をこれらの実施形態に限定するものではないことを理解されたい。見方を変えれば、本開示は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の趣旨および範囲内に含まれ得る、代替形態、変更形態および等価物を包含することが意図される。さらに、本開示の以下の詳細な説明では、本開示の完全な理解を与えるために多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、本開示はこれらの具体的な詳細なしに実践され得ることが理解されよう。他の事例では、本開示の態様を不必要に不明瞭にしないように、周知の方法、手順、構成要素および回路は詳細に説明されていない。
【００１３】
[0022]以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ上で実行され得るデータビットに対する演算の手順、工程、論理ブロック、処理、および、他の記号表現に関して提示される。これらの説明および表現は、データ処理分野の当業者によって、自身の仕事の本質を他の当業者に最も効果的に伝えるために使用される手段である。手順、コンピュータ生成工程、論理ブロック、プロセスなどは、本明細書では、概して、所望の結果をもたらす自己矛盾のない一連の工程または命令であると考えられる。工程は、物理量の物理的操作を要求しているものであり、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理（電子的）量として表されるデータを操作し、コンピュータシステムメモリまたはレジスタまたは他のそのような情報記憶、送信または表示デバイス内の物理量として同様に表される他のデータに変換するように構成されたプロセッサを備える、コンピューティングシステムなどのアクションおよびプロセスをいう。
【００１４】
[0023]本発明の実施形態によれば、焦点注目領域に画像を生成する表示システムのための方法の例のフローチャートが説明され、画像は、多層表示システムによって投影され、画像は、観察されるときに連続的な奥行きを呈する。特定の工程がフローチャートにおいて開示されるが、そのような工程は例示的である。すなわち、本発明の実施形態は、様々な他の工程またはフローチャートに記載されている工程の変形形態を実行することに好適である。また、本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、１つまたは複数のコンピュータまたは他のデバイスによって実行される、プログラムモジュールなど、何らかの形態のコンピュータ可読記憶媒体上にあるコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈で論じられ得る。限定ではなく例として、ソフトウェア製品は、非一時的コンピュータ記憶媒体と通信媒体とを備え得る、不揮発性または非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するかまたは特定の抽象データタイプを実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造などを備える。プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態において必要に応じて組み合わせられまたは分散され得る。
【００１５】
[0024]したがって、本発明の実施形態は、空間的に分離された焦点注目領域を作成するために、体積物体（volumetric object）の構成と組み合わせられるシーンを表す画像内に含まれている空き空間を利用する３次元システムを提供する。
【００１６】
[0025]図１は、本開示の一実施形態による、焦点注目領域において仮想化３次元物体を表示することが可能な表示システム１００のブロック図である。特に、焦点注目領域において表示される物体は、連続的な奥行きを呈する。さらに、１つまたは複数の物体の空間における奥行きの分離の印象を与えるために、異なる、視覚的に別個の焦点奥行き（focal depth）を有する２つまたはそれ以上の焦点注目領域間に、有意な光学距離が存在してもよい。
【００１７】
[0026]表示システムは、プロセッサ１１０とメモリ１２０とを備えることができ、プロセッサ１１０は、メモリ１２０に記憶されたコンピュータ実行可能命令を実行するように構成される。プロセッサは、１つまたは複数のディスプレイ層によって表示される焦点注目領域において仮想化３次元物体を表示するように構成され得る。一実施形態では、プロセッサ１１０は、本明細書で説明および／または示される例示的な実施形態のうちの１つまたは複数の機能を実行するように構成される。さらに、プロセッサ１１０は、コンピュータ可読命令を実行することが可能なシングルまたはマルチプロセッサコンピューティングデバイスまたはシステム内に含まれ得る。それの最も基本的な形態では、コンピューティングデバイスが、少なくとも１つのプロセッサとシステムメモリとを備えることができる。システムメモリは、プロセッサ１１０に接続され、一般に、データおよび／または他のコンピュータ可読命令を記憶することが可能な任意のタイプまたは形態の揮発性または不揮発性記憶デバイスまたは媒体を表す。システムメモリの例は、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、または、他の任意の好適なメモリデバイスを備える。
【００１８】
[0027]表示システム１００は、複数のディスプレイ層１３０（例えば、層１〜Ｎ）にわたって画像の表示を制御するように構成されたディスプレイコントローラ１３０を備える。ディスプレイ層の１つまたは複数のグループが作成されてもよい。この場合、ディスプレイ層の各グループは、極めて近い奥行き（close depth proximity）内にあり、それにより、対応するグループによって生成される３次元物体に、空間の体積内での連続的な奥行きの錯覚を与える。その結果、ディスプレイコントローラ１３０は、プロセッサ１１０から命令を受信して、焦点注目グループ内に表示される物体が連続的な奥行きを有するように、複数のディスプレイ層１３０全体にわたって画像を表示することができる。
【００１９】
[0028]さらに、ディスプレイ層は、１つまたは複数の方向に方向付けされ得る。一実施形態では、ディスプレイ層は、ディスプレイ層の１つのグループからの画像が単一の方向に投影されるように、同様の方向に方向付けられる。別の実施形態では、異なるディスプレイ層、または、ディスプレイ層の異なるグループは、ディスプレイ層の第１のグループからの画像が第１の方向に投影され、ディスプレイ層の第２のグループからの画像が第２の方向に投影されるように、異なる向きを有する。
【００２０】
[0029]表示システムは、複数の反射層１４５の動作を制御するように構成された反射層コントローラ１４０を備える。例えば、コントローラ１４０は、反射層をオンまたはオフにすることが可能である。さらに、コントローラ１４０は、反射層によって呈される透過率、透明度、反射、照度などのレベルを制御することが可能である。反射層の様々な組合せが、本発明の実施形態においてサポートされる。反射層のいくつかの例には、限定はしないが、ミラー１４５Ａ、ウインドスクリーン１４５Ｂ、および、切替えミラーが含まれる。前に説明したように、反射層の各々は、１つまたは複数の制御可能特徴を有することができる。
【００２１】
[0030]図２は、本開示の一実施形態による、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備える焦点注目領域を表示するように構成された表示システム２００を示す図である。焦点注目領域において表示される物体は、連続的な奥行きを呈する。表示システム２００は、一般に、視覚表示デバイスとも称される。
【００２２】
[0031]図２に示されているように、表示システム２００は第１のディスプレイ層２１０を備え、ディスプレイ層２１０は、第１の画像を表示するように構成される。さらに、第１のディスプレイ層２１０は、第１の平面２１９において方向付けられる。例えば、図２に示されているように、ディスプレイ層２１０は、第１の画像が垂直方向２１１に投影されるように、重力に直交する水平方向に方向付けられ得る。
【００２３】
[0032]表示システム２００は、第２のディスプレイ層２２０も備えている。ディスプレイ層２２０は、第２の画像を表示するように構成される。第２のディスプレイ層２２０は、第２の平面２２９において方向付けられ、第１の平面と第２の平面とは互いにほぼ平行である。
【００２４】
[0033]より詳細には、表示システム２００は、図２に示されているように、（例えば、多層ディスプレイにおいて）積層された１つまたは複数のディスプレイ層（例えば、１〜Ｎ）を備える、ディスプレイ層のグループ２０９を備える。例えば、グループは、少なくとも層２１０と層２２０とを備える。グループ中の層は、互いに極めて近い奥行き中に配置される。説明のために、層２１０，２２０を備える２層システムでは、層間の距離「ｄ」が、焦点注目領域に変換可能な、および／または、それに関係する、極めて近い奥行きを定義する。別の実施形態では、各層が、別の層から距離「ｄ」だけ分離される。例えば、極めて近い奥行きは、５〜１５ｍｍの範囲の距離「ｄ」によって定義されてもよく、１つの特定の実施形態では、１０ｍｍの距離がグループ中のディスプレイ層を分離する。そのようにして、システム２００内の空間の体積内に投影され、観察される、隣接し、連続する関係する物体の印象を与えるコンテンツを表示するために、極めて近い奥行きに配置された間隔が密な層の単一のグループが使用される。その結果、焦点注目領域は、グループ中のディスプレイ層の数に応じて、所定距離ｄよりも大きくてもよい距離に及ぶことができる。
【００２５】
[0034]ディフューザ層（図示せず）が、第１のディスプレイ層２１０または第２のディスプレイ層２２０に隣接して配置され得る。例えば、一実装形態では、ディフューザは、第１のディスプレイ層２１０と第２のディスプレイ層２２０との間に配置され得る。
【００２６】
[0035]明確化のためおよび本発明の理解を助けるために、（少なくとも部分的におよび選択的に透明な）システム２００のディスプレイ層および関連するディスプレイスクリーン２１０および２２０などは、理解を助けるために本発明を示すために重要ではない要素が図面から省略されるように、図面において簡略化された概略的形態で示される。例えば、システム２００は、以下のアイテム、すなわち、１つまたは複数のディスプレイ層に関連する１つまたは複数の偏光子、視野角を増加させるためのリフレクタ、後部光源（例えば、偏光背面光源）、光導体、ミラー、ガラス基板、モアレ干渉を低減するためのディフューザなどのうちの１つまたは複数を備えることができる。一実施形態では、システム２００は、ディフューザ型要素を備えていない。
【００２７】
[0036]一実施形態では、ディスプレイ層が、任意のフラットパネルディスプレイ技術を表す。例えば、一実施形態では、ディスプレイ層が、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）層を備えることができる。しかしながら、ＬＣＤスクリーンの代わりに多数の代替ディスプレイ技術が利用され得ることは、当業者に明らかであろう。例えば、ディスプレイ層は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、透明ＯＬＥＤ（ＴＯＬＥＤ）、ＬＣＤ、反射ＬＣＤ、反射電気泳動ディスプレイ（reflective electrophoretic display）、真空蛍光ディスプレイなどを備えることができる。さらに、ディスプレイ層は、モノクロ、グレースケール、フルカラー、または、それらの任意の組合せであってもよい。
【００２８】
[0037]システム２００は反射面２３０を備え、反射面は、第１の平面２１９および第２の平面２２９に対して所定角度で位置決めされる。例えば、反射面は、ミラー、半透明ミラー（例えば、半透鏡（half silvered mirror））、部分反射ミラー、車両（例えば、自動車、航空機、ボートなど）用ウインドスクリーン、切替え可能ミラーなどであってもよい。さらに、反射面２３０の動作特性は、前に説明されたように、制御され得る。例えば、一実装形態では、反射面２３０は、完全に、または、部分的に透明であってもよい。別の実装形態では、反射面２３０は、完全に、または、部分的に反射特性を有していてもよい。例えば、反射面２３０は、ガラスから構築され、アルミニウムまたは任意の好適に反射性金属でスパッタリングされた半透鏡であってもよい。実施形態では、金属は、前面ミラーまたは後面ミラーを形成するために、それぞれ、観察者側のガラスの表面上に、または、観察者と反対側のガラスの表面上に蒸着され得る。別の実施形態では、反射面２３０は、不要な２次反射を防止するために、少なくとも１層の反射防止コーティングを用いて被覆され得る。
【００２９】
[0038]一実施形態では、反射面２３０を位置決めするための角度は、約４５度である。しかしながら、この角度は、１つまたは複数の焦点注目領域から、仮想化された画像および物体を観察者に投影するために好適な任意の角度であってもよいことを理解されたい。
【００３０】
[0039]より詳細には、反射面２３０は、仮想化された第１の画像を第１の物体平面２１５から観察者２７７に向けて第１の方向２７９に投影するように作用する。すなわち、反射面２３０は、第１のディスプレイ層２１０によって投影された第１の画像を、仮想化された第１の画像が第１の方向２７９に沿って観察者２７７に向けられるように、約９０度だけ反射させる。もちろん、第１の画像は、反射面２３０によって反転される。さらに、反射面は、仮想化された第２の画像を第２の物体平面２２５から第１の方向２７９に投影するように作用する。すなわち、反射面２３０は、第２のディスプレイ層２２０によって投影された第２の画像を、仮想化された第２の画像も方向２７９に沿って観察者２７７に向けられるように、約９０度だけ反射させる。反射面２３０は、第２の画像も反転させる。
【００３１】
[0040]その結果、仮想化された第１および第２の画像は、第１の物体平面２１５と第２の物体平面２２５とを備える焦点注目領域２４０から投影されているように見える。すなわち、反射面２３０は、第１および第２の画像中の物体を、それらが焦点注目領域２４０から発生しているかのように投影する。そのようにして、焦点注目領域２４０から投影する仮想化物体が、連続的であるように見える。
【００３２】
[0041]焦点注目領域２４０内の物体の連続性を示すために、第１のディスプレイ２１０からの第１の画像は、第１の複数の物体を備える。また、第２のディスプレイ２２０からの第２の画像は、第２の複数の物体を備える。代表的な物体が、第１の画像および第２の画像の両方の一部として表示され得る。２つの画像中の物体が、焦点注目領域２４０内で一緒に観察されるとき、物体は隣接するように見える。したがって、（両方の隣接する物体を備える）代表的な物体は、体積空間を介して、連続的であるように見える。その結果、焦点注目領域２４０は、それ自体によって、３次元物体を、１つまたは複数の焦点注目領域を備えることができるより大きい体積の空間内に表示することができる。得られるシーンは、より実物そっくりであるように見える。さらに、得られるシーンは、層によって情報をフィルタ処理することの実際的利益を有し、それにより、必要な情報を見つけるために必要とされる時間が低減される。
【００３３】
[0042]一実施形態では、反射面２３０は、後方へのビューを提供するために部分的に透明であり、および／または、部分的に反射特性を有している。後方へのビューは、（例えば、車両のウインドスクリーンを介した）現実へのビューであってもよい。黒色背景（図示せず）は、反射面２３０の後方の所定距離のところに位置する。黒色背景は、第１および第２の画像におけるコントラストを増加させるように構成される。黒色背景は、反射面２３０が黒色背景と観察者２７７との間にあるように、観察者２７７からより遠くに位置する。
【００３４】
[0043]一実施形態では、システム２００は、車両用ダッシュボードのためのＨＵＤシステムを備える。その場合、ディスプレイ層２１０およびディスプレイ層２２０は、車両のダッシュボード上に水平に配置される。両方の層からの光が、部分反射ミラー２３０を形成するウインドスクリーンによって反射される。例えば、ウインドスクリーンは、公称４パーセント反射のガラスから構成され得る。
【００３５】
[0044]図３は、本開示の一実施形態による、多層ディスプレイによって投影された焦点注目領域において仮想化３次元物体を表示するための方法における工程を示すフロー図３００である。フロー図３００の動作は、いくつかの実施形態では、図１および図２の表示システム１００，２００内に実装される。例えば、フロー図３００は、一実装形態では、表示システム１００の１つまたは複数の構成要素によって実装され、別の実装形態では、表示システム２００の１つまたは複数の構成要素によって実装される。
【００３６】
[0045]いくつかの実施形態では、フロー図３００は、多層ディスプレイによって投影される焦点注目領域において仮想化３次元物体を表示するコンピュータ実装方法を示す。別の実施形態では、フロー図３００は、プロセッサとメモリとを備えるコンピュータシステム内に実装される。メモリは、プロセッサに接続され、命令をそこに記憶している。この命令は、コンピュータシステムによって実行される場合、多層ディスプレイによって投影される焦点注目領域において仮想化３次元物体を表示する方法をシステムに実行させる。さらに別の実施形態では、本方法を実行するための命令は、多層ディスプレイによって投影される焦点注目領域において仮想化３次元物体を表示する方法をコンピュータシステムに実行させるためのコンピュータ実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記憶される。
【００３７】
[0046]３１０において、本方法は、第１の平面に位置する第１のディスプレイ層上に第１の画像を表示する工程を備える。例えば、ディスプレイ層は、それが光と画像とを垂直方向に投影しているように、水平方向に方向付けられ得る。ディスプレイ層は、車両用ダッシュボードに組み込まれ得る。
【００３８】
[0047]３２０において、本方法は、第２の平面に位置する第２のディスプレイ層上に第２の画像を表示する工程を備える。第１の平面と第２の平面とは互いにほぼ平行である。さらに、第１および第２のディスプレイ層は、ディスプレイ層のグループに含められ、このグループ内の層は、前に説明されたように、互いに極めて近い奥行き中に配置される。そのようにして、極めて近い奥行き中に配置された層は、空間の体積内での（例えば、１つまたは複数の層における１つまたは複数の関係する物体を介した）３次元物体の投影を可能にする。
【００３９】
[0048]３３０において、本方法は、反射面から第１および第２の画像を反射させる工程を備える。反射面は、第１および第２の平面に対して所定角度で位置決めされる。例えば、この角度は４５度であってもよい。反射面は、仮想化された第１の画像を第１の物体平面から観察者へ向けて第１の方向に投影するように構成される。また、反射面は、仮想化された第２の画像を第２の物体平面から第１の方向に投影するように構成される。
【００４０】
[0049]本方法は、第１および第２の画像中の物体を、焦点注目領域から発生しているかのように投影するために、第２のディスプレイから所定距離のところに第１のディスプレイを配置する工程を備える。この距離は、焦点注目領域についての極めて近い奥行きを定義する。特に、焦点注目領域は第１および第２の物体平面を備え、その結果、仮想化された第１および第２の画像は焦点注目領域から投影しているように見える。観察者にとって、焦点注目領域は、反射面から所定距離だけさらに後ろにあり、この距離は、第１および第２のディスプレイ層に対する反射面の配置の関数である。したがって、焦点注目領域から投影する仮想化物体は連続的であるように見える。
【００４１】
[0050]図４Ａは、本開示の一実施形態による表示システム４００Ａを示す図である。表示システム４００Ａは、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する焦点注目領域を表示するように構成される。この表示システムは、焦点注目領域を介して投影される物体の輝度を制御するように構成された切替えミラー４５０を備える。
【００４２】
[0051]表示システム４００Ａは、第１の画像を表示するように構成された第１のディスプレイ層４１０を備える。第１のディスプレイ層４１０は、第１の平面４１５において方向付けられる。表示システム４００Ａは、第２の画像を表示するように構成された第２のディスプレイ層４２０も備える。第２のディスプレイ層４２０は、第２の平面４２５において方向付けられる。第１の平面４１５と第２の平面４２５とは互いにほぼ平行である。第１のディスプレイ層４１０および第２のディスプレイ層４２０は、互いに極めて近い奥行き中に配置される。極めて近い奥行き中に配置された層は、空間の体積内での（例えば、１つまたは複数の層における１つまたは複数の関係する物体を介した）３次元物体の投影を可能にする。
【００４３】
[0052]システム４００Ａは、第１の平面４１５および第２の平面４２５に対して所定角度で位置決めされる部分反射層４３０を備える。例えば、部分反射層４３０は、自動車のウインドスクリーンであってもよく、その特性は静的（例えば、約４％反射性）である。一実施形態では、ディスプレイ層は、隣接する水平積層層からなる。したがって、システム４００Ａは、別々の物体平面を与えるように所定角度で配置された部分反射層４３０と組み合わせられた、隣接する水平積層層を備えることができる。例えば、水平積層層は、ヘッドアップディスプレイを提供するために自動車用ウインドスクリーンの下に配置され得る。
【００４４】
[0053]さらに、切替えミラー４５０が、部分反射層４３０に隣接して位置決めされる。部分反射層４３０および切替えミラー４５０の各々は、反射および／または透明の程度を規定するように構成された制御可能反射面を備えることができる。その場合、第１の画像、第２の画像および実世界外部画像の奥行きおよび輝度が、切替えミラー４５０および／または部分反射ミラー４３０を制御することによってバランスをとられ得る。一実施形態では、部分反射ミラー４３０は切替えミラーを備える。
【００４５】
[0054]部分反射層４３０および切替えミラー４５０は、第１のディスプレイ層４１０から発生する仮想化された第１の画像を第１の物体平面（図示せず）から観察者２７７に向けて第１の方向４７９に投影するように作用する。部分反射層４３０は、切替えミラーとともに、第２のディスプレイ層４２０から発生する仮想化された第２の画像を第２の物体平面（図示せず）から第１の方向４７９に投影するように作用する。
【００４６】
[0055]一例として、デューティサイクルの一部分が、ディスプレイ層４１０と部分反射層４３０とをアクティブにする。しかしながら、切替えミラー４５０および第２のディスプレイ層４２０は、非アクティブ（例えば、透明）にされる。その場合、第１の画像は、反射ミラー４３０を使用して観察者４７７に向けて反射される。デューティサイクルの別の部分では、ディスプレイ層４２０および切替えミラー４５０はアクティブである。第１のディスプレイ層４１０および部分反射層４３０は、非アクティブ（例えば、透明）にされる。その場合、第２の画像は、切替えミラー４５０を使用して観察者４７７に向けて反射される。デューティサイクルの第３の部分は、ディスプレイ層４１０とディスプレイ層４２０との両方を非アクティブにし、切替えミラー４５０を非アクティブ（透明）にし、部分反射ミラー４３０を非アクティブ（透明）にする。その場合、観察者４７７は、ミラー４３０，４５０の後ろに位置する外部世界シーンを観察することが可能である。
【００４７】
[0056]別の例では、切替えミラー４５０が、デューティサイクルの第１の部分においてアクティブである。また、単独でまたは併せて取得されたディスプレイ層４１０，４２０からの画像が表示され得る。すなわち、切替えミラー４５０は、ディスプレイ層４１０，４２０からの画像が表示されている場合、アクティブである。また、切替えミラー４５０は、ディスプレイ層４１０，４２０がオフにされるときのみ、非アクティブ（例えば、透明）になり、それにより、反射ミラー４３０および切替えミラー４５０の後ろからの画像（例えば、実世界ビュー）が観察され得る。その場合、反射ミラー４３０および切替えミラー４５０の両方は、非アクティブであるか、または、部分反射性を有する。
【００４８】
[0057]実世界の例では、部分反射層４３０は、自動車のウインドスクリーンであり、その特性は静的（例えば、約４％反射性）である。環境条件が、ディスプレイ層４１０および／またはディスプレイ層４２０からの画像を反射させるための部分反射層４３０の能力に影響を及ぼすことになる。例えば、昼の間、ディスプレイ層４１０および／またはディスプレイ層４２０からの画像を反射させるための部分反射層４３０の能力に悪影響を及ぼすことになる、外部環境からの競合する光または輝度（例えば、日光）がある。すなわち、ウインドスクリーンは、昼の間、不十分な反射体である。その場合、切替えミラー４５０は、外部環境からの光が、ディスプレイ層４１０および／またはディスプレイ層４２０から投影された画像に悪影響を及ぼすのを防止するために、オンにされる。切替えミラーが不透明であるので、外部環境からの光は、観察者まで通らない。その場合、画像が部分反射層４３０によって不十分に反射される代わりに、ディスプレイ層４１０および／またはディスプレイ層４２０からの画像は、切替えミラー４５０によって反射される。
【００４９】
[0058]さらに、画像間の相対的信号強度は、切替えミラー４５０を使用したパルス幅変調（ＰＷＭ）を介してバランスをとられ得る。例えば、切替えミラー４５０は、一貫したデューティサイクルパターンで、ディスプレイ層４１０および／またはディスプレイ層４２０から投影された画像を反射させるために切替えミラー４５０をオンおよび／またはオフにすることによって変調され得る。図４Ｂは、本開示の一実施形態による、上記で与えられた例において使用された、昼の間の切替えミラー４５０のデューティサイクル４００Ｂを示す。図示のように、デューティサイクル４００Ｂの期間４９０にわたって、部分反射層４３０は、その時間の約７０〜８０％オンにされる。したがって、切替えミラー４５０のデューティサイクルは、約７０〜８０パーセントである。実施形態では、ディスプレイ層４１０およびディスプレイ４２０の画像は、切替えミラー４５０によって反射されるために、異なる期間にわたって様々な組合せでオンまたはオフにされ得る。例えば、一実装形態では、ディスプレイ層４１０がオンであり、ディスプレイ層４２０がオフであり、別の実装形態では、ディスプレイ層４１０がオフであり、ディスプレイ層４２０がオンであり、一実装形態では、ディスプレイ層４１０，４２０の両方がオフであり、別の実装形態では、ディスプレイ層４１０，４２０の両方がオンである。さらに、ディスプレイ層４１０および４２０の画像は、切替えミラー４５０がオフであるとき、部分反射層４３０によって反射されるために、様々な組合せでオンまたはオフにされ得る。
【００５０】
[0059]図４Ｃは、本開示の一実施形態による、夜の間の切替えミラー４５０のデューティサイクル４００Ｃを示す。夜には、部分反射層４２０は、ディスプレイ層４１０および／または４２０からの画像を効果的に反射させる。なぜなら、環境からの競合する光または輝度が限られるからである。したがって、切替えミラーは、ディスプレイ層４１０および／または４２０からの画像の視認性を向上させるために、デューティサイクルにおいて、完全にオフにされ得るか、または、短い期間の間オンにされ得る。図示のように、デューティサイクル４００Ｃの期間４９５にわたって、部分反射層４３０は、当該時間の約１０％オンにされる。したがって、切替えミラー４５０のデューティサイクルは、約１０パーセントである。実施形態では、ディスプレイ層４１０およびディスプレイ４２０の画像は、部分反射層４３０によって反射されるために、異なる期間にわたって様々な組合せでオンまたはオフにされ得る。例えば、一実装形態では、ディスプレイ層４１０がオンであり、ディスプレイ層４２０がオフであり、別の実装形態では、ディスプレイ層４１０がオフであり、ディスプレイ層４２０がオンであり、一実装形態では、ディスプレイ層４１０，４２０の両方がオフであり、別の実装形態では、ディスプレイ層４１０，４２０の両方がオンである。さらに、ディスプレイ層４１０，４２０の画像は、部分反射層４３０から反射される画像を向上させるために切替えミラー４５０によって反射されるために、様々な組合せでオンまたはオフにされ得る。さらに、画像は、ユーザが受ける様々な条件（例えば、環境、交通、雑音など）に応じて制御され得る。
【００５１】
[0060]一実施形態では、デューティサイクルは、環境条件に応じて、昼および夜全体にわたって変更され得る。例えば、図１の光センサー１７０は、環境からの競合する光または輝度がどのくらい存在するかを決定することが可能である。正午が近づくにつれて、デューティサイクルは、日光の量の増加を補償するために増加させられ得る。夜が近づくにつれて、デューティサイクルは、競合する日光の量の減少により、減少され得る。また、嵐の状態が存在するときは、競合する光がより少ないので、デューティサイクルは減少させられ得る。さらに、日光が、ユーザが移動している方向から直接来ているとき、デューティサイクルは、直射日光および／またはまぶしい光により増加させられ得る。
【００５２】
[0061]さらに、第１の画像および第２の画像の奥行きおよび輝度は、切替えミラー４５０と反射面４３０とを組み合わせて制御することによって、バランスをとられ得る。例えば、反射面４３０および切替えミラー４５０は、画像のうちの１つまたは複数により少ない輝度を与えるために交互にオンまたはオフにされてもよく、あるいは、より多くの輝度を与えるために組み合わせられてもよい。さらに別の実施形態では、第１の画像および第２の画像、ならびに、（例えば、観察者４７７からさらに遠い）反射面４３０の後方に位置する外部画像の奥行きおよび輝度は、切替えミラー４５０と反射面とを組み合わせて制御することによって、バランスをとられ得る。
【００５３】
[0062]図５は、本開示の一実施形態による、２つの焦点注目領域を表示するように構成された表示システム５００を示す図である。この各領域は、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備える。焦点注目領域のうちのいずれかにおいて見つけられる物体は、連続的な奥行きを呈することができる。
【００５４】
[0063]図５に示されているように、２つのディスプレイ層５８０，５９０は、それらの間の所定距離「ｄ」を用いて、水平方向に積層される。ディスプレイ層は、ユーザの視点に応じて、他の向きに積層され得る。この距離は、極めて近い奥行き内にある。また、２つの半透鏡５５０，５５５が、ディスプレイ層５８０，５９０の上方に約４５度で配置される。観察者５７７は、画像３，４を見るために、部分透明であるミラー５５５によって反射されたビューを見る。画像は、画像３および４内に含まれている関係する物体が、奥行きを有する１つの連続的な物体のように見えるという錯覚を促進するために、シェーディング効果を備えることができる。観察者５７７は、ミラー５５５を通してミラー５５０まで見ることができ、ミラー５５０は、奥行きを有する別の連続的な物体を含んでいる別の画像またはシーンを表示するために画像１，２を反射させる。
【００５５】
[0064]ディスプレイ層５８０，５９０は、表示されるコンテンツに関して完全なフレキシビリティを提供するために、画素を備えることができる。一実装形態では、ディスプレイ層５８０，５９０は、複雑さに対処することを低減するために、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などから形成された画素固定領域を備えることができる。
【００５６】
[0065]反射面５５０，５５５（例えば、ミラー）は、例えば、ディスプレイ層同士を分離する距離よりも大きい距離「ｌ」だけ分離され得る。一例として、反射面５５０と反射面５５５とは、１００ｍｍだけ、または、５０〜１５０ｍｍの範囲内の距離だけ分離される。反射面５５０，５５は、異なる焦点注目領域を生成するように作用する。例えば、第１の焦点注目領域５６５は、第２の焦点注目領域５６０から（例えば、観察者５７７にとって異なる、別個の焦点奥行きを有する）有意な光学距離だけ分離される。すなわち、この距離は、観察者に別個の焦点注目領域を与えるために十分大きい。詳細には、この分離は、第１の注目領域に表示される物体と、第２の注目領域に表示される他の物体と、の間の空間における奥行きの印象を与える。
【００５７】
[0066]特に、表示システム５００は、複数の物体を表示する第１の複数の積層ディスプレイ層を備える。ディスプレイ層の各々は、少なくとも１つの画像を表示するように構成され、組み合わせられた画像は、シーンを形成する。例えば、第１のディスプレイ層５８０は、第１の部分５１０と第２の部分５３０とを備える。第１の部分５１０は画像１を表示し、第２の部分５３０は画像３を表示する。第１のディスプレイ層は、第２のディスプレイ層５９０よりもミラー５５０，５５に近い。また、第２のディスプレイ層５９０は、第１の部分５２０と第２の部分５４０とを備える。第１の部分５２０は画像２を表示し、第２の部分５４０は画像４を表示する。
【００５８】
[0067]第１のディスプレイ層５８０と第２のディスプレイ層５９０とは、距離「ｄ」だけ分離され、互いに極めて近い奥行き中にある。その結果、対応する焦点注目領域５６５も、距離「ｄ」に及び、対応する焦点注目領域５６０も、距離「ｄ」に及ぶ。そのようにして、ある時間において、焦点注目領域５６５に表示された物体は、観察者５７７にとって焦点内にあり、焦点注目領域５６０に表示された物体は焦点が合っていない。同様に、別の時間において、焦点注目領域５６０に表示された物体は、観察者５７７にとって焦点内にあるが、焦点注目領域５６５に表示された物体は焦点が合っていない。
【００５９】
[0068]第１の反射面５５５は、複数の積層ディスプレイ層に対して所定角度（例えば、約４５度）で位置決めされる。第１の反射面５５５は、仮想化物体の第１のサブセットを観察者５７７へ第１の方向５７９に投影する。また、反射面５５５は、それが部分透明または部分反射であることができるように、制御可能反射性を有する。例えば、反射面５５５は、ミラー、半透明ミラー、部分反射ミラーなどであってもよい。
【００６０】
[0069]特に、反射面５５５は、仮想化物体の第１のサブセットを、第１の焦点注目領域５６５から発生しているかのように投影する。詳細には、反射面５５５は、仮想化された画像３を物体平面５３５から第１の方向５７９に投影するように作用する。反射面５５５は、仮想化された画像４を物体平面５４５から第１の方向５７９に投影するように作用する。すなわち、画像３および画像４は、反射面５５５からの投影のために位置合わせされる。仮想化された画像３，４は、焦点注目領域５６５から発生するように見える。したがって、仮想化された画像３，４内に含まれている関係する物体は、奥行きを有する１つの連続的な物体のように見える。さらに、焦点注目領域５６５は、ディスプレイ層５８０と、ミラー５５５またはミラー５５０の底部と、の間の分離に関係する距離ｘだけ、ミラー５５５からオフセットされる。
【００６１】
[0070]第２の反射面５５０は、複数の積層ディスプレイ層に対して所定角度（例えば、約４５度）で位置決めされる。第１の反射面５５５と第２の反射面５５０とは互いにほぼ平行である。第２の反射面５５０は、仮想化物体の第２のサブセットを観察者５７７へ第１の方向５７９に投影する。また、反射面５５０は、それが部分透明または部分反射であることができるように、制御可能反射性を有する。例えば、反射面５５０は、ミラー、半透明ミラー、部分反射ミラー、ウインドスクリーンなどであってもよい。
【００６２】
[0071]特に、第２の反射面５５０は、仮想化物体の第２のサブセットを、第２の焦点注目領域５６０から発生しているかのように投影する。詳細には、反射面５５０は、仮想化された画像１を物体平面５１５から第１の方向５７９に投影するように作用する。反射面５５０は、仮想化された画像２を物体平面５２５から第１の方向５７９に投影するように作用する。すなわち、画像１および画像２は、反射面５５０からの投影のために位置合わせされる。仮想化された画像１，２は、焦点注目領域５６０から発生するように見える。したがって、仮想化された画像１，２内に含まれている関係する物体は、奥行きを有する１つの連続的な物体のように見える。さらに、焦点注目領域５６０は、ディスプレイ層５８０と、ミラー５５５またはミラー５５０の底部と、の間の分離に関係する距離ｘだけ、ミラー５５５からオフセットされる。
【００６３】
[0072]一実施形態では、表示システム５００のコントラストを改善するために、黒色層が、視線（例えば、方向５７９）において反射面５５０，５５５の後ろに配置され得る。別の実施形態では、システム５００は、迷光の進入を防ぐためのブラックボックス内に収容される。また、反射防止フィルムまたはコーティングが、反射面５５０，５５５のうちの１つまたは複数上に設けられ得る。
【００６４】
[0073]別の実施形態では、切替えミラーが、反射面５５５に隣接して位置決めされ得る。その場合、切替えミラーおよび／または制御可能反射面５５５の制御が、画像３，４の輝度および奥行きのバランスをとる。また、切替えミラーが、反射面５５０に隣接して位置決めされ得る。その場合、切替えミラーおよび／または制御可能反射面５５０の制御が、画像１，２の輝度および奥行きのバランスをとる。
【００６５】
[0074]図６は、本開示の一実施形態による２つのディスプレイ層を示す図である。この２つのディスプレイ層は、表示システムが、ディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を焦点注目領域において投影するように、互いに極めて近い奥行き内に位置する。特に、画像６１５を表示するディスプレイ層６１０が、画像６２５を表示するディスプレイ層６２０の後ろに位置する。図６に示されているように、画像６１５は、三角形画像６２５についての輪郭境界線を提供する楕円である。ディスプレイ層６１０，６２０は、極めて近い奥行きにあるので、結果として得られる画像６１５，６２５は、連続的な奥行きを有することができる。したがって、両方の画像が類似し、関連している場合（例えば、両方とも三角形）、結果として得られる三角形の３次元画像が、適宜にシェーディングされた場合に、連続的な奥行きを有するように見えるであろう。
【００６６】
[0075]図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、本開示の実施形態による表示システムの様々な層を示す図である。この表示システムは、１つまたは複数の焦点注目領域を表示するように構成される。各焦点注目領域は、１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層を備える。
【００６７】
[0076]特に、図７Ａは、互いに極めて近い奥行き内に位置する２つの仮想化されたディスプレイ層７１０，７２０の図７００Ａである。例えば、仮想化された層は、１つまたは複数の物理的反射面によって反射され得る。図示のように、仮想ディスプレイ層７１０は、仮想ディスプレイ層７２０の前に表示される。例えば、仮想ディスプレイ層７１０は、１０ｍｍだけ仮想ディスプレイ層７２０から分離され得る。２つのディスプレイ層は、インストルメントパネルの一部であってもよい。インストルメントパネルは、速度計とギアインジケータと燃料警告器とを含む様々な物体を備える。仮想ディスプレイ層７１０，７２０に示される情報は、第１の焦点注目領域内に含まれ得る。
【００６８】
[0077]観察者の視点からは、２つの仮想ディスプレイ層の分離により、様々なアイテムがより近く見える。画像は、より大きいコントラストのために、黒色背景の前に提示され得る。前方仮想ディスプレイ層７１０は、フロスト領域（曇り領域）７１９を備えることができる。フロスト領域７１９は、不要な画像を遮断し、ユーザの注意を速度計およびギア情報に集中させるために使用される。
【００６９】
[0078]例えば、漸増数マーキング（例えば、２０、４０、６０など）によって囲まれた数「７２」と、視覚的速度インジケータ７３０と、を有する速度計は、輪郭円７５０よりも近くにあるように見え、輪郭円７５０は、中心に配置されておらず、観察者視点から観察される視差を示す。また、自動車がドライブギアにあることを示す文字「Ｄ」は、他のギアマーキング（例えば、駐車のための「Ｐ」、バックのための「Ｒ」、ニュートラルのための「Ｎ」）よりも近くにある。また、ディスプレイ層７２０によって表示されるギアマーキングの輪郭７２５が、ディスプレイ層７１０のフロスト領域７１９から切り取られたウィンドウ７１５中の「Ｄ」インジケータから窪んで示される。そのようにして、「Ｄ」は、インストルメントパネルから浮かび上がるように見え、他のギアＰ−Ｒ−Ｎのギアマーキングから分離されたように見え、それらのギアマーキングも、注意を「Ｄ」インジケータに向けるために、あまり強調されない。
【００７０】
[0079]図７Ｂは、独立した前方仮想ディスプレイ層７１０の図７００Ｂである。図示のように、仮想層７１０は、自動車の実際の速度のデジタル化された数（例えば、７２）を有する完全な速度計を備える。デジタル化された数は、輪郭７４０によって囲まれる。また、輪郭７３５と輪郭７４０との間に、様々な漸増マーキング（例えば、２０、４０、６０、８０、１００、１２０、１４０および１６０）が設けられ、速度計の可能な読取値を表示している。さらに、視覚的速度インジケータ７３０（例えば、ベタのバー）が、始端マーク７３１と終端マーク７３２との間を太線で輪郭７３５の周りで湾曲し、デジタル化された値「７２」の測定表示を示す。そのようにして、自動車の速度は、２つの異なる情報を使用して決定され得る。
【００７１】
[0080]さらに、前方仮想ディスプレイ層７１０は、ウィンドウ７１５中のドライブ「Ｄ」インジケータも表示する。図示のように、文字「Ｄ」は太字表示されており、目立つ。同様に、デジタル化された数「７２」、漸増速度マーキング、輪郭７３５，７４０、視覚的速度インジケータ７３０、および、マーク７３１，７３２のための画像は太く表示され、このことは、それらの情報に観察者の注意を集中させるのを助ける。
【００７２】
[0081]図７Ｃは、独立した後方仮想ディスプレイ層７２０の図７００Ｃである。図示のように、仮想層７２０は、層７１０に示された速度計を囲む輪郭７５０を備える。デジタル化された数「７２」、漸増速度マーキング、輪郭７３５，７４０、視覚的速度インジケータ７３０、および、マーク７３１，７３２のための様々な画像と組み合わせた輪郭７５０は、速度計が３次元であるという外観を作成するのを助ける。層７２０に示された他の物体も、仮想層７１０，７２０に示された仮想化物体間に奥行きの外観を与えるのを助ける。
【００７３】
[0082]仮想層７２０において与えられる情報は、仮想層７１０において与えられる情報よりも重要でなくてもよい。さらに、仮想層７２０は、ギアマーキングＰ−Ｒ−Ｎを囲む輪郭７２５を備え、ギアマーキングＰ−Ｒ−Ｎも強調されない。強調されない「ガソリン残量少量」インジケータ７２９も、仮想層７２０に示される。情報のこれらのアイテムは、仮想層７１０に両方とも示されている「Ｄ」ドライブインジケータと速度計とに観察者の注意を集中させるために強調されない。
【００７４】
[0083]図７Ｄは、図７Ａ〜図７Ｃにおいて層状形式で示されたインストルメントパネル７００Ｄの斜視図である。より詳細には、インストルメントパネル７００Ｄは、速度計とギアインジケータとを備える第１の焦点注目領域７９１と、タコメーターを備える第２の焦点注目領域７９２と、を備える。第１の焦点注目領域７９１および第２の注目領域７９２は、別々の自動車ダッシュボード奥行き領域を示す。それらの異なる焦点注目領域は、大きい体積空間を占める異なる物体の印象を与えるために、有意な光学距離だけ分離される。焦点注目領域内の層上のコンテンツは、層上または層間に出る連続的な３次元物体の錯覚を作成する態様で互いに関係する。さらに、各領域内では、領域と当該領域中に示された物体とが隣接している、および／または、奥行きにおいて連続的であるという錯覚を与えるために、シェーディング効果またはハードウェアが使用され得る。３次元物体のこの錯覚は、第１の焦点注目領域７９１の後ろの空の３次元空間を目立たせる周辺コンテンツを有する、第２の焦点注目領域７９２の前に独立する第１の焦点注目領域７９１を有することによってさらに高められる。
【００７５】
[0084]例えば、第１の焦点注目領域７９１は、速度についての大きい角度の図（例えば、７３０）と、数値の指示（例えば、数「７２」）と、の両方を提供する一体型物体を表示する。また、同じ物体の一部として、アクティブな警告インジケータが、目立つアンチブレーキシステム（ＡＢＳ）シンボルと低オイル警告シンボルとを左側に示し、これらのアイテムが注意を必要とすることがあることを示す。さらに、同じ物体の一部として、インストルメントパネルの右側のインジケータが、自動ギア選択「Ｄ」と燃料警告（例えば、シンボル７２９）とを示す。重要なインジケータは、自動車システムに関する１つまたは複数の問題を示すために、第１の焦点注目領域７９１の前まで前方へ飛び出すことができる。
【００７６】
[0085]第２の焦点注目領域７９２は、エンジン回転カウンタと、エンジン温度インジケータと、燃料レベルインジケータとを表示する。回転ダイヤルインジケータおよび数は、段階的スケールにわたって階層化される。
【００７７】
[0086]図８は、互いに対して直角に方向付けられた２つの積層層を表示するように構成された表示システム８００を示す図である。積層層のグループは、それぞれ、本開示の一実施形態による、対応する１つまたは複数のディスプレイ層から投影される１つまたは複数の物体を表示する少なくとも２つの仮想層または非仮想層を備える、対応する焦点注目領域を生成する。
【００７８】
[0087]特に、システム８００は、第２の複数の積層層に対して直角な第１の複数の積層層を備えることができる。半透鏡が、両方の複数の積層層に対して約４５度に配置される。複数の積層層のうちの一方が、焦点注目領域間の所望のオフセットを達成するためにミラーから可変にオフセットされる。
【００７９】
[0088]図８に示されているように、第１の複数の積層層は、それらの間の処理距離「ｄ」を有して水平方向に積層される２つのディスプレイ層８１０，８２０を備える。ディスプレイ層は、観察者８７７の視点に応じて別の方向に方向付けられ得る。この距離「ｄ」は、極めて近い奥行き内にある。ディスプレイ層８１０，８２０の各々は、画像を表示することが可能であり、組み合わせられた画像はシーンを形成する。さらに、画像内において、複数の積層層は複数の物体を表示する。
【００８０】
[0089]また、反射面８３０（例えば、ミラー）が、ディスプレイ層８１０に対して約４５度に配置される。反射面８３０は、１つまたは複数の仮想化物体を観察者８７７に向けて第１の方向８７９に投影する。特に、反射面８３０は、ディスプレイ８１０層，８２０からの物体および画像を、それらが第１の焦点注目領域８４０から発生しているかのように投影する。焦点注目領域８４０は、ディスプレイ層８１０と反射面８３０の底部との間の距離である距離「ｘ」だけ、反射面８３０からオフセットされる。詳細には、反射面８３０は、ディスプレイ層８１０から発生する仮想化画像を物体平面８１５から第１の方向８７９に投影するように作用する。また、反射面８３０は、ディスプレイ層８２０から発生する仮想化画像を物体平面８２５から第１の方向８７９に投影するように作用する。
【００８１】
[0090]システム８００は、反射面８３０の後ろに位置決めされた第２の複数の積層ディスプレイ層８６０を備える。例えば、第２の複数の積層ディスプレイ層８６０は、画像を第１の方向８７９に投影するディスプレイ層８６１，８６２を備える。ディスプレイ層８６１とディスプレイ層８６２とは、極めて近い奥行きを呈するように距離「ｄ」だけ分離され得る。そのようにして、ディスプレイ層８６１，８６２は、第２の焦点注目領域８６５内に画像および物体を表示することができる。
【００８２】
[0091]図８に示されているように、第２の複数の積層ディスプレイ層８６０のオフセット「ｙ」は、変えることができる。すなわち、第２の複数の積層ディスプレイ層８６０は、焦点注目領域８４０，８６５における画像間の所望の相互関係に応じて左または右にシフトすることができる。一実施形態では、焦点注目領域８６５は、焦点注目領域８４０よりも観察者８７７に近い。別の実施形態では、焦点注目領域８６５は、焦点注目領域８４０よりも観察者から遠くに離れている。これらの場合の両方において、第２の複数の積層ディスプレイ層８６０からの画像は、第１の焦点注目領域８４０と干渉しない。さらに別の実施形態では、焦点注目領域８６５は、観察者８７７から、焦点注目領域８４０とほぼ同じ距離にある。すなわち、両方の焦点注目領域はほぼ同じ物理的空間を占め、それにより、第２の複数の積層ディスプレイ層８６０からの画像が、焦点注目領域８４０と干渉する。
【００８３】
[0092]したがって、本開示の実施形態によれば、焦点注目領域において連続的な奥行きを有する物体の表示を提供するシステムおよび方法が説明される。
【００８４】
[0093]上記の開示は、特定のブロック図、フローチャートおよび例を使用して様々な実施形態を記載したが、本明細書で説明された／または示された各ブロック図構成要素、フローチャート工程、動作、および／または、構成要素は、広範囲のハードウェア、ソフトウェアまたはファームウェア（または、それらの任意の組合せ）構成を使用して、個別に、および／または、まとめて実装され得る。さらに、同じ機能を達成するために多くの他のアーキテクチャが実装され得るので、他の構成要素内に含まれている構成要素のいかなる開示も例として見なされるべきである。
【００８５】
[0094]本明細書で説明されたおよび／または示されたプロセスパラメータおよび工程のシーケンスは、例として与えられたにすぎず、必要に応じて変更され得る。例えば、本明細書で示されたおよび／または説明された工程は、特定の順序で示され、または、説明され得るが、これらの工程は、必ずしも示された、または、説明された順序で実行される必要があるとは限らない。本明細書で説明された、および／または、示された様々な例示的な方法は、本明細書で説明された、または、示された工程のうちの１つまたは複数を省略してもよく、あるいは、開示される工程に加えて追加的な工程を備えていてもよい。
【００８６】
[0095]様々な実施形態が完全に機能的コンピューティングシステムの文脈において本明細書で説明され、および／または、示されたが、これらの例示的な実施形態のうちの１つまたは複数は、実際に頒布を行うために使用されるコンピュータ可読媒体の特定のタイプにかかわらず、様々な形態でのプログラム製品として頒布され得る。本明細書で開示される実施形態は、いくつかのタスクを実行するソフトウェアモジュールを使用して実装され得る。これらのソフトウェアモジュールは、スクリプト、バッチ、または、コンピュータ可読記憶媒体もしくはコンピューティングシステムに記憶され得る他の実行ファイルを備え得る。これらのソフトウェアモジュールは、本明細書で開示される例示的な実施形態のうちの１つまたは複数を実行するようにコンピューティングシステムを構成することができる。本明細書で説明された様々な機能は、リモートデスクトップ環境または他のクラウドベースコンピューティング環境を介して提供され得る。
【００８７】
[0096]上記の説明は、説明目的で、特定の実施形態を参照しながら説明された。ただし、上記の例示的な説明は、網羅的なものではなく、本発明を、開示される正確な形態に限定するものでもない。上記の教示に鑑みて、多くの変更および変形が可能である。本発明の原理およびその実際的適用例について最も良く説明し、それにより、他の当業者が、考えられる特定の用途に好適になり得るような様々な変更を用いて、本発明および様々な実施形態を最も良く利用することを可能にするために、実施形態が選定され、説明された。
【００８８】
[0097]さらに、本願の範囲は、本明細書で説明されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法および工程の特定の実施形態に限定されるものではない。当業者が本発明の本開示から容易に理解するように、本明細書で説明された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行するか、または、実質的に同じ結果を達成する、現存するかまたは後で開発される、プロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、または工程が、本発明に従って利用され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、それらの範囲内にそのようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法または工程を包含することが意図されている。
【００８９】
[0098]このように、本開示による実施形態が説明された。本開示は、特定の実施形態において説明されたが、本開示が、そのような実施形態によって限定されるように解釈されるべきでないことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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