CN102375235B - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了显示设备，包括：眼镜型框架，该眼镜型框架被安装到观察者的头部；被安附到框架的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置。每个图像显示装置包括：图像形成装置；使来自图像形成装置的光成为平行光的光学系统；光学装置，来自光学系统的光入射到其中并且光在其中被引导以输出，至少一个图像显示装置还包括移动装置，该移动装置使图像形成装置和光学系统的光轴在水平方向上相对移动，并且通过依据观察者的观察位置利用移动装置使图像形成装置和光学系统的光轴在水平方向上相对移动来调整会聚角。

Description

显示设备
技术领域
本公开涉及显示设备，更具体而言涉及使用头部安装显示器(HeadMounted Display，HMD)的显示设备。
背景技术
例如在JP-A-2006-162767中，已知一种虚像显示装置(图像显示装置)，用于使得观察者可以通过使用虚像光学系统以放大的虚像的形式观察由图像形成装置形成的二维图像。
如作为图像显示装置100的概念图的图2所示，图像显示装置100包括：图像形成装置111，其包括布置成二维矩阵图案的多个像素；准直器光学系统112，其使得从图像形成装置111的像素出射的光成为平行光；以及光学装置(导光单元)120，被准直器光学系统112形成为平行光的光入射到该光学装置120、入射光被引导经过该光学装置120，并且被引导的光从该光学装置120输出。光学装置120由以下部分构成：导光板121，其使得入射光可通过全反射在其内部传播并从其输出；第一偏转单元130(例如由单层光反射膜构成)，其反射入射到导光板121的光，以使得入射到导光板121的光在导光板121的内部全反射；以及第二偏转单元140(例如由具有多层堆叠结构的多层光反射膜构成)，其使得已通过全反射在导光板121的内部传播的光可以从导光板121输出。例如，通过利用上述的图像显示装置100构成HMD，可以实现微型化且重量轻的装置。
此外，为了使得观察者可以通过虚像光学系统以放大的虚像的形式观察由图像形成装置形成的二维图像，例如在JP-A-2007-94175中已知一种使用全息衍射光栅的虚像显示装置(图像显示装置)。
如作为图像显示装置300的概念图的图21A和图21B中所示，图像显示装置300基本上包括：显示图像的图像形成装置111；准直器光学系统112；以及光学装置(导光单元)320，在图像形成装置111中显示的光入射到该光学装置320并且该光学装置320将光引导至观察者的眼睛21的瞳孔21。这里，光学装置320包括：导光板321；以及布置在导光板321上的各自由反射型体全息衍射光栅构成的第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340。从图像形成装置111的每个像素出射的光入射到准直器光学系统112，并且平行光被准直器光学系统112生成并入射到导光板321。该平行光从导光板321的第一面322入射并输出。同时，第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340被安附于导光板321的第二面323，该第二面323与导光板321的第一面322平行。
通过在图像显示装置100或300的任一个中显示诸如字幕之类的图像，观察者可以以重叠的方式观看外部图像(例如戏剧演出中的演员或者电影中的视频)和显示的图像。
发明内容
然而，当观察者以重叠方式观看外部图像和在显示装置100或300的任一个中显示的诸如字幕之类的图像时，在外部图像(实像)的会聚角(convergence angle)与图像(在图像显示装置100或300的任一个中显示的虚像)的会聚角之间存在较大差异的情况下，观察者会体验到疲劳。换言之，必须依据观察者相对于诸如舞台或屏幕之类的观察对象的观察位置来调整会聚角。
从而，希望提供一种能够实现依据观察者相对于观察对象的观察位置的会聚角优化的显示设备。
根据本公开的第一至第四实施例中的任何一个的显示装置包括：眼镜型框架，该眼镜型框架被安装到观察者的头部；以及被安附到框架的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置。每个图像显示装置包括：图像形成装置；光学系统，该光学系统使从图像形成装置输出的光成为平行光；以及光学装置，从光学系统输出的光入射到光学装置中并且光在光学装置中被引导从而输出。
在根据本公开的第一实施例的显示设备中，至少一个图像显示装置(换言之，用于右眼的图像显示装置，用于左眼的图像显示装置，或者用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置；下同)还包括移动装置，该移动装置使图像形成装置的光轴和光学系统的光轴在水平方向上相对移动，并且通过依据观察者的观察位置利用移动装置使图像形成装置的光轴和光学系统的光轴在水平方向上相对移动来调整会聚角(水平面中的主光束交叉角；下同)。
此外，在根据本公开的第二实施例的显示设备中，至少一个图像显示装置还包括转动装置，该转动装置旋转图像形成装置和光学系统，并且通过依据观察者的观察位置利用转动装置旋转图像形成装置和光学系统以改变从光学系统输出并入射到光学装置的平行光相对于光学装置的入射角，来调整会聚角。
另外，在根据本公开的第三实施例的显示设备中，构成至少一个图像显示装置的光学系统包括液体透镜，并且通过依据观察者的观察位置操作液体透镜来调整会聚角。
此外，在根据本公开的第四实施例的显示设备中，构成至少一个图像显示装置的光学系统包括液体棱镜，并且通过依据观察者的观察位置操作液体棱镜来调整会聚角。
在根据本公开的第一至第四实施例的显示设备中，依据观察者的观察位置，即与从显示设备到观察对象的距离相对应地，调整会聚角(水平面中的主光束交叉角)。从而，观察对象与观察者(观众成员)之间的距离和图像显示装置所显示的图像的虚像距离可被配置成相同或尽可能地相近。因此，观看观察对象的观察者(观众成员)无需特别偏移或改变焦点就可以观看(观察)由图像显示装置自然显示的图像，从而观察者难以体验到疲劳。换言之，只要达到这种状态，就可以说观察对象与观察者(观众成员)之间的距离和图像显示装置所显示的图像的虚像距离是相同的。
附图说明
图1A和图1B是根据实施例1的显示设备的概念图。
图2是根据实施例1的显示设备的图像显示装置的概念图。
图3是示意性地示出构成根据实施例1的显示设备的图像显示装置的导光板中的光的传播的示图。
图4是根据实施例1的显示设备从其上方来看的示意图。
图5是根据实施例1的显示设备从侧面来看的示意图。
图6是根据实施例1的显示设备从正面来看的示意图。
图7是示出从上方来看根据实施例1的显示设备被安装在观察者的头部的状态的示图(这里，只示出了图像显示装置，而没有示出框架).
图8是示出使用根据实施例1的显示设备的状态的概念图。
图9是示出使用根据实施例1的显示设备的状态的概念图。
图10是构成根据实施例1的显示设备的控制装置的概念图。
图11A是示出根据实施例1的图像信号的示例的示图。图11B是通过添加输入到根据实施例1的图像形成装置的图像信号和关于从观察者(显示设备)到观察对象的观察位置的观察位置信息而获取的信号的格式的概念图。图11C是示出根据实施例6的图像信号的示例的示图。图11D是示出根据从显示设备到观察对象的距离来调整会聚角的示意图。
图12A和图12B是示出根据实施例2的显示装置的概念图。
图13A是沿图13B中所示的A-A线取得的原理的液体透镜的示意性截面图，图13B是沿图13A中所示的B-B线取得的原理的液体透镜的示意性截面图，并且图13C是沿图13A中所示的C-C线取得的原理的液体透镜的示意性截面图。
图14A至图14C是沿图13A中所示的C-C线取得的原理的液体透镜的示意性截面图并且是示意性地示出液体透镜的行为的示图。
图15是类似地沿图13B中所示的A-A线取得的根据实施例3的液体透镜的示意性截面图。
图16A至图16C是沿图15中所示的C-C线取得的根据实施例3的液体透镜的示意性截面图，并且是示意性地示出液体透镜的行为的示图。
图17A和图17B是沿图15中所示的C-C线取得的根据实施例3的液体透镜的示意性截面图，并且是示意性地示出液体透镜的行为的示图。
图18是根据实施例4的液体棱镜的概念图。
图19A、图19B和图19C是示出在用于左眼的图像显示装置显示的图像和用于右眼的图像显示装置显示的图像之间存在偏离的状态的示意图。
图20是根据实施例7的显示设备的图像显示装置的概念图。
图21A和图21B是根据实施例8的显示设备的图像显示装置的概念图。
图22是根据实施例9的显示设备的图像显示装置的概念图。
图23A和图23B是示意性地示出构成根据实施例10的显示设备的图像显示装置的导光板中的光的传播的示图和示出导光板等等的布置状态的概念图。
图24是从侧面来看根据实施例10的显示设备的示意图。
图25A和图25B是示意性地示出构成根据实施例11的显示设备的图像显示装置的导光板中的光的传播的示图和示出导光板等等的布置状态的概念图。
图26是从正面来看根据实施例12的显示设备的示意图。
图27是从上方来看根据实施例12的显示设备的示意图。
图28是从侧面来看根据实施例1的头部安装显示器的一种类型的示意图。
图29是概念性地示出根据实施例13的构成数据群组的数据的文件结构的示图。
图30A和图30B是根据实施例13的发送设备的系统配置框图和显示设备的系统配置框图。
图31是示出根据实施例13的发送设备的发送处理的流程的示图。
图32是示出根据实施例13的显示设备的接收处理的流程的示图。
图33A和图33B是示意性地示出根据实施例13作为构成发送设备的显示设备中显示的内容的指定标识代码、数据群组、构成数据群组的多组数据以及总显示时间的示图。
图34是用于改变光学系统的焦点的菲涅耳透镜型液体透镜的示意性截面图。
图35是用于改变光学系统的焦点的菲涅耳透镜型液体透镜的示意性平面图。
具体实施方式
下面，将参考附图描述本公开的实施例。然而，本公开并不限于这些实施例，实施例中的各种数字和材料只是示例。将按以下顺序来给出描述。
1.对根据本公开的第一至第四实施例的显示设备的概况的描述
2.实施例1(根据本公开的第一实施例的显示设备)
3.实施例2(根据本公开的第二实施例的显示设备)
4.实施例3(根据本公开的第三实施例的显示设备)
5.实施例4(根据本公开的第四实施例的显示设备)
6.实施例5(实施例1至4的修改)
7.实施例6(实施例1至5的修改)
8.实施例7(实施例1至6的修改)
9.实施例8(实施例1至6的另一种修改)
10.实施例9(实施例8的修改)
11.实施例10(实施例1至9的修改)
12.实施例11(实施例10的修改)
13.实施例12(实施例1至6的修改)
14.实施例13(具有第一配置的显示设备)
15.实施例14(具有第二配置的显示设备)
16.实施例15(具有第三配置的显示设备)
17.实施例16(具有第四配置的显示设备)
[对根据本公开的第一至第四实施例的显示设备的概况的描述]
在根据本公开的第一至第四实施例的显示设备中，可以采用如下的形式：其中，通过对输入到构成至少一个图像显示装置的图像形成装置的图像信号进行控制，来进一步调整会聚角。
此外，可以采用这样的形式：通过对输入到构成至少一个图像显示装置的图像形成装置的图像信号进行控制，可以实现在构成至少一个图像显示装置的光学装置中显示的图像的水平移动、垂直移动和旋转移动的任意组合。在图像的这种移动中，例如，在光学装置中可以确保非显示区域，以分配来用于图像的移动。如上所述，在调整两个图像显示装置的相互光学位置并同时控制在构成至少一个图像显示装置的光学装置中显示的图像的位置的情况下，更具体而言，在构成至少一个图像显示装置的光学装置中显示的图像的位置可被控制成使得用于左眼的图像显示装置和用于右眼的图像显示装置所显示的图像在期望的虚像距离或期望的虚像位置处彼此重合。更具体而言，显示位置校正信号可被添加到原始图像信号，以使得当观察者佩戴着显示设备时，用于左眼的图像显示装置和用于右眼的图像显示装置所显示的图像在期望的虚像距离或期望的虚像位置处彼此重合。此外，有关的显示位置校正信号可被存储在显示设备中(具体而言存储在显示设备中包括的控制装置中)。通过采用这种配置，可以依据观察者的观察位置来调整光学装置中显示的图像的位置。从而，当观察者观看与外部图像重叠的图像时，要密切观察的外部图像的显示位置和图像的显示位置不是相互分离的，从而可以更容易地从视觉上识别到图像。
在包括上述优选形式的根据本公开的第一至第四实施例的显示设备中，可以进一步采用这样的形式：当在图像信号被输入到图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止由图像形成装置执行图像形成。从而，在这种情况下，由于在经过预定时间之后显示设备的模式可被切换到节电模式或待机和空闲模式，因此不存在浪费显示设备中的电力或能量的问题。这里，为了停止图像形成装置的图像形成处理，换言之，为了将显示设备的模式切换到节电模式或待机和空闲模式(以下，这些模式将被统称为“节电模式等等”)，例如，表示图像显示装置中的图像显示时间的信号或者用于指示图像形成装置的图像形成处理停止的信号可被添加到图像信号。作为预定时间的示例的，有普通人阅读图像形成装置中显示的字幕所需要的时间和根据演员的台词的长度确定的字幕显示时间。
此外，在包括上述优选形式的根据本公开的第一至第四实施例的显示设备中，可以进一步采用这样的形式：除了被输入到图像形成装置的图像信号以外，还预先向显示设备给出与观察者的观察位置有关的信息(以下称为“观察者的观察位置信息”)。或者，可以采用这样的形式：观察者的观察位置信息被从显示设备的外部发送到显示设备，或者可以采用这样的形式：其中还包括测量观察者的观察位置的位置测量单元。在前一种形式中，观察者的观察位置信息可以被以无线方式发送到显示设备(具体而言发送到显示设备中包括的控制装置)。在后一种形式中，更具体而言，作为位置测量单元的示例的，有设有自动聚焦功能的相机或成像装置(例如，具有用红外线、超声波等等照射观察对象并基于到其反射波返回为止的时间或照射角度来检测距离的主动型距离测量装置或者被动型距离测量装置的相机或成像装置)，以及用于设有自动聚焦功能的相机的距离测量装置(主动型距离测量装置)。或者，可以配置成在显示设备中布置按钮或开关，并且手动设定从显示设备到观察对象的距离。另外，可以采用这样的形式：预先在显示设备中设定观察者的观察位置信息。或者，可以从个人计算机向显示设备给出观察者的观察位置信息，并且例如可以配置成：通过使用适当的单元和适当的方法来读出以条码形式打印在票券上的座位信息或剧场信息(礼堂信息、剧场信息等等，下同)或者在蜂窝电话中显示的票券信息中包括的座位信息或剧场信息，并且通过使用适当的单元向显示设备给出基于有关座位信息或剧场信息的观察者的观察位置信息。
另外，在包括上述优选形式的根据本公开的第一至第四实施例的显示设备中，可以进一步采用这样的形式：除了输入到图像形成装置的图像信号以外，要在光学装置中显示的图像的亮度信号也被从外部发送到显示设备，或者可以采用这样的形式：其中还包括光接收传感器，并且基于由光接收传感器获取的环境(显示设备或观察对象所在的氛围)的亮度信息来控制要在光学装置中显示的图像的亮度。在前一种形式中，亮度信号可以以无线方式从显示设备的外部被发送到显示设备。在后一种形式中，更具体而言，作为光接收传感器的示例的，有光敏二极管或者在上述相机或成像装置中包括的用于测量曝光的光接收装置。
可以采用这样的形式：图像信号被以无线方式发送到显示设备。这里，在这种形式中，图像信号例如被控制装置接收，并且用于显示图像的处理在控制装置中执行。或者，可以采用这样的形式：图像信号被存储在显示设备(控制装置)中。控制装置(控制单元或控制电路)可以由已知电路构成。
另外，在包括上述优选形式的根据本公开的第一至第四实施例的显示设备中，可以进一步采用这样的形式：光学装置是半透射型(透视(see-through)型)的。更具体而言，最好光学装置的至少与观察者的双眼相对的部分被配置成半透射(透视)的，从而可以观看外部场景。
在包括上述优选形式的根据本公开的第一至第四实施例的显示设备(以下，这些显示设备将被统称为“根据本公开的实施例的显示设备”)中，基于图像信号在光学装置中显示的图像是由文本形成的。这里，用于显示作为图像的文本的图像信号(其可被称为“文本数据”)是数字化的数据并且可由操作者预先生成或通过计算机等等的处理预先生成。文本数据的格式可依据所使用的显示设备或系统来适当地选择，并且例如可以是由文本串形成的文本数据，或者可以是图像数据，该图像数据是被设定为图像的文本串。
在根据本公开的实施例的显示设备，为了减轻由连续观看在恒定位置处显示的图像(例如字幕或虚像)而导致的观察者的眼睛瞳孔的疲劳，由两个光学装置形成的图像的位置(图像位置)或者由两个光学装置形成的图像(例如字幕和虚像)与两个光学装置的距离(图像距离)可被配置成随时间而变化。这里，“随时间而变化”表示：例如每5分钟至10分钟一次地在图像形成装置中使图像在水平方向上的位置在例如1分钟至3分钟中改变例如+2像素或-1像素，然后使该位置返回到原始位置。
在包括以上所述的优选的各种形式和配置的根据本公开的实施例的显示设备中，可以采用这样的配置：显示设备中包括的控制装置包括存储单元，用于显示图像的多个图像信号(例如文本数据)所构成的数据群组被存储在存储单元中，数据标识代码被添加到构成数据群组的每个图像信号，指定标识代码和显示时间信息按预定的时间间隔被从外部发送到控制装置，数据标识代码与所发送的指定标识代码一致的图像信号被控制装置从存储单元中读出，并且基于该图像信号的图像在与所发送的显示时间信息相对应的时间期间在显示设备中被显示。此外，“与显示时间信息相对应的时间”可以是所述的“预定时间”。为了描述起来方便，有关配置可被称为“具有第一配置的显示设备”。
在这种具有第一配置的显示设备中，指定标识代码和显示时间信息按预定的时间间隔被从外部发送到控制装置，数据标识代码与所发送的指定标识代码一致的图像信号被控制装置从存储单元中读出，并且基于该图像信号的图像在与所发送的显示时间信息相对应的时间期间在显示设备中被显示。从而，即使在控制装置中由于任何原因而未能接收到从外部发送的指定标识代码和/或显示时间信息的情况下，也可以再一次或者反复地执行指定标识代码和显示时间信息的接收，从而确实能够接收到指定标识代码和显示时间信息。结果，例如，即使在指定标识代码和显示时间信息被多个显示设备接收的情况下，也确实能够在这多个显示设备中同时显示相同的图像，并且能够可靠地避免发生在显示设备中难以显示图像的问题。
或者，在包括以上所述的优选的各种形式和配置的根据本公开的实施例的显示设备中，可以采用这样的配置：显示设备中包括的控制装置包括存储单元，用于显示图像的多个图像信号(例如文本数据)所构成的数据群组被存储在存储单元中，数据标识代码被添加到构成数据群组的每个图像信号，每个图像信号由具有不同显示大小的多组不同大小显示数据构成，指定标识代码被从外部发送到控制装置，在数据标识代码与所发送的指定标识代码一致的图像信号之中，控制装置基于观察对象与显示设备之间的距离从来自存储单元的多组不同大小显示数据中读出一组不同大小显示数据，并且基于该一组不同大小显示数据的图像在显示设备中被显示。为了描述起来方便，有关配置可被称为“具有第二配置的显示设备”。
在具有第二配置的显示设备中，在数据标识代码与所发送的指定标识代码一致的图像信号之中，控制装置基于观察对象与显示设备之间的距离从来自存储单元的多组不同大小显示数据中读出一组不同大小显示数据，并且基于该一组不同大小显示数据的图像在图像形成装置中被显示，从而难以发生眼睛所观察到的对象物体的大小与图像的大小之间的不平衡。
或者，在包括以上所述的优选的各种形式和配置的根据本公开的实施例的显示设备中，可以采用这样的配置：显示设备中包括的控制装置包括存储单元，用于显示图像的多个图像信号(例如文本数据)所构成的数据群组被存储在存储单元中，数据标识代码被添加到构成数据群组的每个图像信号，每个图像信号由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，指定标识代码被从外部发送到控制装置，在数据标识代码与所发送的指定标识代码一致的图像信号之中，控制装置从来自存储单元的多组不同语言显示数据中读出一组不同语言显示数据，并且基于该一组不同语言显示数据的图像在显示设备中被显示。为了描述起来方便，有关配置可被称为“具有第三配置的显示设备”。作为选择一种语言作为显示语言的方法示例的，例如有如下的方法：在控制装置中布置按钮或开关，并且手动选择一种语言来作为显示语言。
在具有第三配置的显示设备中，在数据标识代码与所发送的指定标识代码一致的图像信号之中，控制装置从来自存储单元的多组不同语言显示数据中读出一组不同语言显示数据，并且基于该一组不同语言显示数据的图像在图像形成装置中被显示，从而可以用容易的方式以观察者(观众)使用的语言来执行图像显示。
或者，在包括以上所述的优选的各种形式和配置的根据本公开的实施例的显示设备中，可以采用这样的配置：显示设备中包括的控制装置包括存储单元，用于显示图像的多个图像信号(例如文本数据)所构成的数据群组被存储在存储单元中，数据标识代码被添加到构成数据群组的每个图像信号，指定标识代码被从外部发送到控制装置，数据标识代码与所发送的指定标识代码一致的图像信号被控制装置从存储单元中读出，并且数据处理依据观察对象与显示设备之间的距离被执行，从而基于已被执行了数据处理的图像信号的图像例如在会聚角受到控制的状态中在显示设备中被显示。为了描述起来方便，有关配置可被称为“具有第四配置的显示设备”。这里，可以基于显示设备到观察对象的距离来对被输入到构成至少一个图像显示装置的图像形成装置的图像信号执行图像处理。
或者，在包括以上所述的优选的各种形式和配置的根据本公开的实施例的显示设备中，可以依据观察者的观察位置以及观察对象与显示设备之间的距离来改变光学装置中显示的显示画面(图像显示区域)的大小、显示画面(图像显示区域)的视角以及显示画面的分辨率。为了描述起来方便，有关配置可被称为“具有第五配置的显示设备”。
此外，可以适当地组合具有第一至第五配置的显示设备。在具有第一至第五配置的显示设备中，控制装置如上所述可由已知的电路构成，并且存储单元可由已知的存储单元(例如存储卡)构成。此外，可以采用这样的配置：指定标识代码和显示时间信息被以无线方式从发送设备发送，而且还可以采用这样的配置：发送设备包括显示设备，并且指定标识代码、数据群组以及每个图像信号或每个显示数据的总显示时间在显示设备中被显示。然而，配置并不限于此，也可以以有线方式执行发送。用于将指定标识代码发送到控制装置的发送设备可由已知的发送设备构成，并且发送设备中包括的显示设备可由已知的显示设备构成。
此外，数据群组的数目本质上是任意的，并且构成每个数据群组的图像信号(例如文本数据)的数目和构成图像信号(文本数据)的显示数据的组数本质上是任意的。图像信号或显示数据的数据结构例如可以是由文本串构成的文本数据，或者可以是图像数据，该图像数据是被设定为图像的文本串。具有不同大小的显示数据可以是由具有不同字体大小的文本串构成的文本数据，并且可以是图像数据，该图像数据是作为图像的具有不同字体大小的文本串。显示数据的显示语言本质上是任意的。通过对图像信号或显示数据执行预定的信号处理，可以获取图像信号。
指定标识代码和数据标识代码可以是任何代码，只要其可用于标识图像信号即可，例如可以是数字、字母表的字母，或者数字和字母的组合。
指定标识代码和显示时间信息是按预定的时间间隔从外部发送到控制装置的。这里，当总显示时间、显示时间信息和预定时间间隔分别由Ttotal、TInf和Tint表示时，可以表示成TInf(m)＝Ttotal-(m-1)x Tint。这里，“m”是正整数并且表示从外部发送指定标识代码和显示时间信息的次数。例如，当Ttotal＝10.0秒并且Tint＝0.1秒时，当指定标识代码和显示时间信息第一次(m＝1)被从外部发送到控制装置时的显示时间信息TInf(m)是TInf(1)＝10.0秒。此外，当指定标识代码和显示时间信息第二次(m＝2)和第十一次(m＝11)被从外部发送到控制装置时的显示时间信息TInf(m)是TInf(2)＝9.9秒和TInf(11)＝9.0秒。在与显示时间信息TInf(m)相对应的时间期间，在图像形成装置中显示基于图像信号或一组显示数据的图像。
这里，在图像形成装置中开始图像的显示的情况下，即使在此之后相同的指定标识代码和不同的显示时间信息被从外部发送到控制装置，控制装置也可忽略该指定标识代码和显示时间信息并且继续显示图像。在这种操作中，在控制装置中可设定某类标志(接收完成标志)。另一方面，在控制装置由于某种原因在第1次到第m′-1次未能从外部接收到指定标识代码和/或显示时间信息并且在第m′次头一回成功接收到指定标识代码和显示时间信息的情况下，在时间TInf(m′)＝Ttotal-(m′-1)x Tint期间，图像形成装置可显示基于图像信号或一组显示数据的图像。
第一次(m＝1)发送指定标识代码和显示时间信息的指令例如可由操作者执行、由计算机等等的控制处理执行、或者基于观察对象的移动、作为观察对象的演员的声音的变化、观察对象所占据的环境的变化(例如照明或音响的变化)等等来执行。
在构成包括如上所述的优选的各种形式和配置的根据本公开的实施例的显示设备的图像显示装置(以下简称为“根据本公开的实施例的图像显示装置”)中，光学装置可被配置为包括：
(a)导光板，入射到其中的光通过全反射在其内部传播，然后从其中输出；
(b)第一偏转单元，其使入射到导光板的光偏转，以使得入射到导光板的光在导光板的内部被全反射，以及
(c)第二偏转单元，其使通过全反射在导光板内部传播的光偏转多次，以使得通过全反射在导光板内部传播的光从导光板输出。这里，术语“全反射”表示全内反射或导光板内部的全反射。以下，“全反射”表示的意思相同。
从图像形成装置的中心输出并且经过光学系统的位于图像形成装置那侧节点的光束被称为“中心光束”，在这些中心光束中，垂直入射到光学装置的光束被称为“中心入射光束”。中心入射光束入射到光学装置的点被设定为光学装置中心点，经过光学装置中心点并与光学装置的轴线平行的轴线被设定为X轴，经过光学装置中心点并与光学装置的法线一致的轴线被设定为Y轴。根据本公开的实施例的显示设备中的水平方向是与X轴平行的方向并且可被称为“X轴方向”。这里，光学系统被布置在图像形成装置与光学装置之间并且使得从图像形成装置输出的光可以成为平行光。然后，被光学系统形成为平行的光束入射到光学装置，被引导，并被输出。此外，第一偏转单元的中心点被设定为“光学装置中心点”。
在根据本公开的实施例的图像显示装置中，中心光束可被配置为以除零度以外的角度(θ)与XY平面相交。然而，图像显示装置的配置并不限于此。从而，在将图像显示装置安放到眼镜型框架的安附部时对图像显示装置的安附角度的限制减小了，从而可以获取较高的设计自由度。当假定XY平面与水平面一致时，中心光束与XY平面相交的角度θ可被配置为仰角。换言之，中心光束可被配置为从XY平面的下侧朝着XY平面与XY平面相冲击。在这种情况下，优选XY平面以除零度以外的角度与垂直面相交，并且更优选XY平面以角度θ′与垂直面相交。另外，虽然对于角度θ′的最大值没有限制，但其可以是5度。这里，水平面包括当观察者观看位于水平方向上的对象(例如位于无穷远处的对象，例如地平线)时的视线(观察者的水平视线)并且是包括了观察者的位于水平方向上的双眼瞳孔的平面。此外，垂直面是与水平面垂直的平面。或者，可以采用这样的形式：当观察者观看位于水平方向上的对象(例如位于无穷远处的对象，例如地平线)时，从光学装置输出并入射到观察者的眼睛瞳孔的中心光束形成俯角。与水平面有关的俯角例如可在5度至45度的范围内。
这里，可以配置成第一偏转单元反射入射到导光板的光，并且第二偏转单元多次透射并反射通过全反射在导光板内部传播的光。在此情况下，可以配置成第一偏转单元充当反射镜，并且第二偏转单元充当半透射镜。
在这种配置中，第一偏转单元例如可由包含合金的金属形成并且可由对入射到导光板的光进行反射的光反射膜(一类反光镜)或者对入射到导光板的光进行衍射的衍射光栅(例如全息衍射光栅膜)构成。此外，第二偏转单元可由其中层压了多个介电层压膜的多层层压结构体、半反光镜、偏振分光器或全息衍射光栅构成。第一偏转单元或第二偏转单元被布置在导光板的内部(构建在导光板的内部)。在第一偏转单元中，入射到导光板的平行光被反射或衍射，从而使得入射到导光板的平行光在导光板的内部被全反射。另一方面，在第二偏转单元中，通过全反射在导光板内部传播的平行光被多次反射或衍射，从而在平行光的状态中从导光板输出。
或者，可以配置成第一偏转单元对入射到导光板的光进行衍射，并且第二偏转单元对通过全反射在导光板内部传播的光进行多次衍射。在这种情况下，第一偏转单元和第二偏转单元可以采取由衍射光栅装置构成的形式，而且衍射光栅装置可由反射型衍射光栅装置或透射型衍射光栅装置形成，或者可以配置成一个衍射光栅装置由反射型衍射光栅装置形成，而另一个衍射光栅装置由透射型衍射光栅装置形成。作为反射型衍射光栅装置的示例的，有反射型体全息衍射光栅。为了描述起来方便，由反射型体全息衍射光栅形成的第一偏转单元可被称为“第一衍射光栅构件”，并且由反射型体全息衍射光栅形成的第二偏转单元可被称为“第二衍射光栅构件”。
在根据本公开的实施例的图像显示装置中，可以执行单色(例如绿色)的图像显示。然而，在执行彩色图像显示的情况下，为了使得第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件可以与具有P种不同类型的波长带(或波长)的P类(例如P＝3，即红、绿、蓝三类)光的衍射和反射相对应，可通过层压由反射型体全息衍射光栅形成的P层衍射光栅层来构成第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件。在每个衍射光栅层中，形成与一类波长带(或波长)相对应的干涉条纹。或者，为了与具有不同的P类波长带(或波长)的光的衍射和反射相对应，P类干涉条纹可被配置为形成在由一层衍射光栅层形成的第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件中。或者，可以配置成将视角例如分成三个相等的部分，并且通过层压与每个视角相对应的衍射光栅层来形成第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件。通过采用这种配置，可以实现在通过使用第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件对具有每个波长带(或波长)的光进行衍射和反射时的衍射效率的增大、衍射接受角度的增大以及衍射角度的优化。
作为形成第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件的材料，有光聚合物材料。由反射型体全息衍射光栅形成的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件的构成材料和基本结构可以与一般的反射型体全息衍射光栅的相同。反射型体全息衍射光栅表示只对+1阶衍射光进行衍射和反射的全息衍射光栅。在衍射光栅构件中，干涉条纹从内部形成在其表面上，并且形成有关干涉条纹的方法可与其一般形成方法相同。更具体而言，例如，可以通过在一侧在第一预定方向上用物体光照射构成衍射光栅构件的构件(例如光聚合物材料)并且同时在另一侧在第二预定方向上用参考光照射构成衍射光栅构件的构件，来在构成衍射光栅构件的构件内部记录由物体光和参考光形成的干涉条纹。通过适当地选择第一预定方向、第二预定方向和物体光和参考光的波长，可以获取衍射光栅构件的表面上的干涉条纹的期望间距和干涉条纹的期望倾斜角度(倾斜角)。干涉条纹的倾斜角度表示由衍射光栅构件(或衍射光栅层)的表面和干涉条纹形成的角度。在第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件由作为由反射型体全息衍射光栅形成的P层的衍射光栅层的层压结构构成的情况下，可以通过使用如下方法来执行衍射光栅层的层压：在分别制造作为P层的衍射光栅层之后，例如通过使用紫外光固化粘着剂来层压(粘合)作为P层的衍射光栅层。或者，可以通过使用如下方法来制造作为P层的衍射光栅层：在利用具有粘着性的光聚合物材料制造作为一层的衍射光栅层之后，通过在其上顺次附着具有粘着性的光聚合物材料来制造衍射光栅层。
或者，在根据本公开的实施例的图像显示装置中，可以采用这样的形式：光学装置由半透射镜构成，从图像形成装置输出的光入射到该半透射镜中，以朝着观察者的眼睛瞳孔输出。此外，可以采用这样的结构：从图像形成装置输出的光在空气中传播并且入射到该半透射镜中，或者可以采用这样的结构：光在诸如玻璃板或塑料板之类的透明构件(更具体而言是由与构成下文中将要描述的导光板的材料相同的材料形成的构件)的内部传播，并且入射到该半透射镜中。此外，半透射镜可通过该透明构件安附到图像形成装置，或者半透射镜可通过不是该透明构件的构件安附到图像形成装置。
在包括以上所述的各种优选形式和配置的根据本公开的实施例的图像显示装置中，可以采用这样的形式：图像形成装置具有被布置成二维矩阵图案的多个像素。为了描述起来方便，这种图像形成装置的配置被称为“根据第一配置的图像形成装置”。
作为根据第一配置的图像形成装置示例的，例如有：由反射型空间光调制装置和光源构成的图像形成装置；由透射型空间光调制装置和光源构成的图像形成装置；以及由诸如有机EL(电致发光)、无机EL或发光二极管(LED)之类的发光装置构成的图像形成装置。在上述图像形成装置中，优选使用由反射型空间光调制装置和光源构成的图像形成装置。作为空间光调制装置示例的有光阀，例如诸如LCOS(Liquid Crystal OnSilicon，硅基液晶)之类的透射型或反射型的液晶显示装置，以及数字微镜装置(DMD)，并且作为光源示例的有发光装置。另外，反射型空间光调制装置可具有由液晶显示装置和偏振分光器形成的配置，该偏振分光器对从光源发出的光的一部分进行反射并将光的该部分引导至液晶显示装置，并且允许被液晶显示装置反射的光的一部分通过它以便被引导至光学系统。作为构成光源的发光装置的示例的，有红色发光装置、绿色发光装置、蓝色发光装置和白色发光装置。或者，可以通过利用光管对从红色发光装置、绿色发光装置和蓝色发光装置发出的红光、绿光和蓝光执行颜色混合和亮度均一化来获取白光。作为发光装置的示例的，有半导体激光装置、固态激光器和LED。像素的数目可基于对图像显示装置要求的规格来确定。作为像素数目的具体值的示例的，有320×240、432×240、640×480、1024×768、1920×1080等等。
或者，在包括上述的优选形式和配置的根据本公开的实施例的图像显示装置中，图像形成装置可具有如下形式：其中包括光源和扫描从光源发出的平行光的扫描单元。为了描述起来方便，这种图像形成装置的配置被称为“根据第二配置的图像形成装置”。
作为根据第二配置的图像形成装置的光源的示例的有发光装置。更具体而言，有红色发光装置、绿色发光装置、蓝色发光装置和白色发光装置。或者，可以通过利用光管对从红色发光装置、绿色发光装置和蓝色发光装置发出的红光、绿光和蓝光执行颜色混合和亮度均一化来获取白光。作为发光装置的示例的，有半导体激光装置、固态激光器和LED。根据第二配置的图像形成装置的像素(虚拟像素)的数目可基于对图像显示装置要求的规格来确定。作为像素数目的具体值的示例的，有320×240、432×240、640×480、1024×768、1920×1080等等。此外，在执行彩色图像显示并且光源由红色发光装置、绿色发光装置和蓝色发光装置构成情况下，优选例如通过使用正交棱镜来执行颜色合成。作为扫描单元的示例，可以给出对从光源发出的光执行水平扫描和垂直扫描的具有能够在二维方向上旋转的微镜的MEMS(微机电系统)以及检流计(galvanometer)。
在根据第一配置的图像形成装置或根据第二配置的图像形成装置中，被光学系统(将输出光形成为平行光束并且可被称为“平行光输出光学系统”的光学系统；更具体而言，例如是准直器光学系统或中继光学系统)形成为多个平行光束的光入射到导光板。然而，对于平行光束的这种要求是基于在光入射到导光板时的光波阵面信息在光通过第一偏转单元和第二偏转单元从导光板输出之后必然被保存的。此外，为了生成多个平行光束，具体地，例如，图像形成装置的光输出部可位于如下场所(位置)处：该场所(位置)位于平行光输出光学系统的焦距处。平行光输出光学系统具有将像素的位置信息转换成光学装置的光学系统中的角度信息的功能。在根据本公开的第一实施例、第二实施例或第四实施例的显示设备装置中，作为平行光输出光学系统的示例的，有如下的光学系统：该光学系统由凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜和全息透镜之一或其组合构成，并且整体上具有正的光功率。在平行光输出光学系统与导光板之间，可布置具有开口部的遮光构件，以免不想要的光从平行光输出光学系统出射并入射到导光板。
导光板具有与导光板的轴线(X轴)平行延伸的两个平行的面(第一面和第二面)。当光入射到的导光板的那面被表示为导光板入射面并且光输出的导光板的那面被表示为导光板输出面时，导光板入射面和导光板输出面可由第一面构成，或者可以配置成导光板入射面由第一面构成，而导光板输出面由第二面构成。作为构成导光板的材料的示例的，有石英晶体玻璃、包含诸如BK7之类的光学玻璃的玻璃、以及塑料材料(例如，PMMA、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、无定形聚丙烯基树脂或包含AS树脂的苯乙烯基树脂)。导光板的形状不限于平行板，而可以具有弯曲形状。
依据观察者的观察位置，根据本公开的第一实施例的显示设备操作移动装置，根据第二实施例的显示设备操作转动装置，根据第三实施例的显示设备操作液体透镜，并且根据第四实施例的显示设备操作液体棱镜，并且这种操作是根据基于观察者的观察位置信息从控制装置发送来的控制信号来控制的。
在根据本公开的第一实施例的显示设备中，图像形成装置的光轴和光学系统的光轴被移动装置在水平方向(X轴方向)上相对移动。更具体而言，作为示例，可以采用这样的形式：在固定图像形成装置的光轴与一个图像显示装置的光学系统的光轴之间的位置关系的同时，在水平方向(X轴方向)上相对移动图像形成装置的光轴和另一图像显示装置的光学系统的光轴的位置。或者，作为示例，有这样这样的形式：在水平方向(X轴方向)上相对移动图像形成装置的光轴和两个图像显示装置的光学系统的光轴的位置。在这种形式中，从光学系统输出并入射到光学装置的平行光相对于光学装置的入射角(由中心光束与YZ平面形成的角度，以下称为“YZ平面入射角”)发生变化。此外，在这种形式中，可以采用这样的系统：将图像形成装置和光学系统之一放置在例如由齿轮齿条单元构成的移动引导单元中，并且通过电机和小齿轮在该移动引导单元上移动图像形成装置和光学系统之一。或者，可采用这样的系统：将图像形成装置和光学系统之一放置在移动引导单元中，并且通过使用压电装置或超声电机在该移动引导单元上移动图像形成装置和光学系统之一。
在根据本公开的第二实施例的显示设备中，图像形成装置和光学系统被转动装置旋转。更具体而言，在固定图像形成装置的光轴与两个图像显示装置的光学系统的光轴的位置关系的同时，可以通过操作压电装置、电机或超声电机，使至少一个图像显示装置以Z轴为旋转轴旋转。即使在这种形式中，从光学系统输出并入射到光学装置的平行光相对于光学装置的YZ平面入射角也发生变化。
在根据本公开的第三实施例的显示设备中，操作液体透镜，并且构成光学系统的有关液体透镜可由利用电润湿现象的已知液体透镜构成。通过液体透镜的操作，在维持光学系统的光轴与Y轴之间的关系恒定的同时，可以在水平方向(X轴方向)上移动光学系统的光轴，或者可以改变光学系统的光轴相对于YZ平面的角度。即使在这种形式中，从光学系统输出并入射到光学装置的平行光相对于光学装置的YZ平面入射角也发生变化。
在根据本公开的第四实施例的显示设备中，操作液体棱镜，并且构成光学系统的一部分的有关液体棱镜可由利用电润湿现象的已知液体棱镜构成。通过液体棱镜的操作，可以改变光学系统的光轴相对于YZ平面的角度。即使在这种形式中，从光学系统输出并入射到光学装置的平行光相对于光学装置的YZ平面入射角也发生变化。
在根据本公开的实施例的显示设备中，框架可由布置在观察者正面的正面部和通过铰链以可自由旋转的方式安附于正面部的两端的两个镜腿部构成。此外，挂耳部安附到每个镜腿部的尖端部。图像显示装置安附到框架，更具体而言，例如，图像形成装置可安附到镜腿部。
另外，根据本公开的实施例的显示设备可采用其中安附有鼻垫的配置。换言之，当查看根据本公开的实施例的整个显示设备时，框架和鼻垫的组合件具有与普通眼镜大致相同的结构。此外，可以包括或不包括边缘部。构成框架的材料可以是金属、合金或塑料或者其组合，并且可以与构成普通眼镜的材料相同。鼻垫的配置和结构可以是已知的。
此外，可以采用这样的形式：成像装置安附到正面部的中央部。更具体而言，成像装置由固态成像装置和透镜构成，该固态成像装置例如由CCD或CMOS传感器形成。从成像装置延伸出的配线例如可通过正面部连接到一个图像显示装置(或图像形成装置)，而且可被包括在从图像显示装置(或图像形成装置)延伸出的配线中。
在根据本公开的实施例的显示设备，从设计或佩戴容易的角度来看，优选采用这样的形式：从两个图像形成装置延伸出的配线(信号线、电源线等等)通过镜腿部和挂耳部的内部从挂耳部的尖端部向外部延伸出以连接到控制装置(控制单元或控制电路)。另外，可以采用这样的形式：每个图像形成装置包括耳机部，并且来自每个图像形成装置的用于耳机部的配线通过镜腿部和挂耳部的内部从挂耳部的尖端部延伸到耳机部。作为耳机部的示例的，有入耳型的耳机部和耳塞型的耳机部。更具体而言，优选这样的形式：来自挂耳部的尖端部的用于耳机部的配线绕着外耳(耳廓)的后侧并延伸到耳机部。
根据本公开的实施例的显示设备例如可用于：显示电影等等的字幕；显示与视频有关并且与视频同步的描述或闭合字幕；显示戏剧或歌舞伎、能剧演出、能剧滑稽剧演出、歌剧、音乐会、芭蕾、各种戏剧演出、游乐园、美术馆、旅游地、胜地、观光手册等等中的观察对象的各种描述或者显示用于对内容、进行状态、背景等等进行说明的说明陈述。此外，显示设备还充当文本显示装置，并且可用于：显示诸如各种装置之类的观察对象的运转、操作、维护或拆解时的各种描述、符号、代码、戳记、标记、图案等等；显示诸如人或物体之类的观察对象的各种描述、符号、代码、戳记、标记、图案等等；以及显示闭合字幕。在戏剧演出、歌舞伎、能剧演出、能剧滑稽剧演出、歌剧、音乐会、芭蕾、各种戏剧演出、游乐园、美术馆、旅游地、胜地、观光手册等等中，与观察对象有关的图像形式的文本可在适当定时被显示显示设备上。更具体而言，例如，根据电影等等的进行状态或者根据戏剧演出等等的进行状态，基于预定的安排或时间分配，通过操作者的操作或者在计算机等等的控制下，图像信号被发送到显示设备或者指定标识代码被发送到控制装置。此外，在显示与诸如各种装置、人或物品之类的观察对象有关的各种描述的情况下，对预先准备的与诸如各种装置、人或物品之类的观察对象有关的各种描述的显示可通过如下方式由显示设备来执行：将成像装置布置在显示设备中，利用成像装置拍摄诸如各种装置、人或物品之类的观察对象，并且利用显示设备来分析拍摄的内容。或者，根据本公开的实施例的显示设备也可用作立体视觉显示设备。
输入到图像形成装置的图像信号如上所述不仅包括图像信号(例如文本数据)，而且还包括例如要显示的图像的亮度数据(亮度信息)、色度数据(色度信息)、或者亮度数据和色度数据。亮度数据可被设定为与包括通过光学装置观看的观察对象的预定区域的亮度相对应的亮度数据，并且色度数据可被设定为与包括通过光学装置观看的观察对象的预定区域的色度相对应的色度数据。如上，通过包括图像的亮度数据，可以控制所显示的图像的亮度(明亮度)，通过包括图像的色度数据，可以控制所显示的图像的色度(颜色)，并且通过包括图像的亮度数据和色度数据，可以控制所显示的图像的亮度(明亮度)和色度(颜色)。在使用与包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的亮度相对应的亮度数据的情况下，可以将亮度数据的值设定成使得，包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的亮度值越高，图像的亮度值就越高(换言之，图像就被显示得越明亮)。此外，在使用与包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的色度相对应的色度数据的情况下，可以将色度数据的值设定成使得，包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的色度和要显示的图像的色度整体上具有补色关系。这里，补色关系表示具有如下关系的颜色的组合：这些颜色在色相环上的位置是相对立的。绿色对红色、紫色对黄色、橙色对蓝色等等是补色。补色也可以指通过将一种颜色与一种不同的颜色以适当的比率混合而引起饱和度下降的颜色，例如对于光的情况是白色，对于物体的情况是黑色。然而，颜色并列的情况中的视觉效果的互补性和混合颜色的情况中的互补性是相互不同的。补色也被称为对抗色、对比色或反色。然而，反色直接指示与该颜色相对立的补色，而补色指示比反色略宽的范围。补色的组合具有使颜色可在视觉上突出的协同效果，并且这被称为补色的调和。
实施例1
实施例1涉及根据本公开的第一实施例的显示设备，更具体而言涉及显示字幕的显示设备(字幕显示设备)。图1A、图1B和图2是根据实施例1的显示设备和显示设备的图像显示装置的概念图。根据实施例1的显示设备由头部安装显示器(HMD)构成。图1A示意性地表示了图像形成装置的光轴和光学系统的光轴在水平方向(X轴方向)上移动之前的状态，并且图1B示意性地表示了在移动之后的状态。此外，图3示意性地表示了构成根据实施例1的显示设备的图像显示装置的导光板中的光的传播，图4是该显示设备从上方来看的示意图，并且图5是其从侧面来看的示意图。另外，图6是根据实施例1的显示设备从正面来看的示意图。图7是示出从上方来看根据实施例1的显示设备被安装在观察者的头部的状态的示图(这里，只示出了图像显示装置，而没有示出框架)，并且图8和图9是使用根据实施例1的显示设备的状态的概念图。图10是构成根据实施例1的显示设备的控制装置的概念图，并且图11A示出了实施例1中的图像信号的示例。
根据实施例1或下文将描述的实施例2至16的任何一个的显示设备包括：眼镜型框架10，被安装到观察者(观众成员)20的头部；以及安装到框架10的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500。换言之，显示设备是包括两个图像显示装置的双眼型的。图像显示装置100、200、300、400和500中的每一个包括：
(A)图像形成装置111或211；
(B)光学系统(平行光输出光学系统)112或254，其把从图像形成装置111或211输出的光形成为平行光；以及
(C)光学装置(导光单元)120、320或520，从光学系统(平行光输出光学系统)112或254输出的光入射到其中并被引导从而输出。图像显示装置100、200、300、400和500可固定地安附到框架或者可以可脱离地安附到框架。这里，光学系统112和254被布置在图像形成装置111和211与光学装置120、320和520之间。被光学系统112或254形成为平行光的光束入射到光学装置120、320或520并被引导从而输出。图像形成装置111或211显示单色(例如绿色)图像。此外，光学装置120、320和520是半透射型(透视型)的。更具体而言，光学装置的至少与观察者20的双眼相对的部分(更具体而言是下文将要描述的导光板121和321以及第二偏转单元140和340)是半透射(透视)的。
此外，在实施例1中或下文将要描述的实施例2至16的任何一个中，从图像形成装置111或211的中心输出并经过光学系统112或254的位于图像形成装置侧的节点的光束(中心光束CL)之中，垂直入射到光学装置120或320的中心入射光束入射到光学装置120、320或520的点被设定为光学装置中心点O，经过光学装置中心点O并与光学装置120、320或520的轴线方向平行的轴线被设定为X轴，并且经过光学装置中心点O并与光学装置120、320或520的法线一致的轴线被设定为Y轴。此外，接下来描述的第一偏转单元130或330的中心点是光学装置中心点O。
根据实施例1或下文将要描述的实施例2至11的任何一个的光学装置120或320包括：
(a)导光板121或321，入射到其中的光通过全反射传播到其内部然后光从其中输出；
(b)第一偏转单元130或330，其使入射到导光板121或321的光偏转，以使得入射到导光板121或321的光在导光板121或321的内部被全反射；以及
(c)第二偏转单元140或340，其使通过全反射在导光板121或321内部传播的光偏转多次，以便使通过全反射在导光板121或321内部传播的光从导光板121或321输出。
这里，在实施例l中，第一偏转单元130和第二偏转单元140被布置在导光板121内部。第一偏转单元130对入射到导光板121的光进行反射，并且第二偏转单元140对通过全反射在导光板121内部传播的光进行多次透射和反射。换言之，第一偏转单元130充当反射镜，而第二偏转单元140充当半透射镜。更具体而言，部署在导光板121内部的第一偏转单元130由铝(Al)形成并且由对入射到导光板121的光进行反射的光反射膜(一类反光镜)构成。另一方面，部署在导光板121内部的第二偏转单元140由其中层压了多个介电层压膜的多层层压结构体构成。介电层压膜例如是由作为高介电常数材料的TiO2膜和作为低介电常数材料的SiO2膜构成的。其中层压了多个介电层压膜的多层层压结构体在JP-T-2005-521099中公开。在图中，虽然示出了六层的介电层压膜，但介电层压膜并不限于此。在介电层压膜与介电层压膜之间，插入有由与构成导光板121的材料相同的材料形成的薄片。在第一偏转单元130中，入射到导光板121的平行光被反射(或衍射)，使得入射到导光板121的平行光在导光板121的内部被全反射。另一方面，在第二偏转单元140中，通过全反射在导光板121的内部传播的平行光被多次反射(或衍射)，并且在平行光状态中从导光板121朝着观察者20的眼睛瞳孔21输出。
关于第一偏转单元130，其可被配置成，通过切掉导光板121的布置第一偏转单元130的部分124来在导光板121中布置要形成第一偏转单元130的倾斜面，在该倾斜面上真空蒸镀光反射膜，然后把从导光板121切掉的部分124粘合到第一偏转单元130。此外，关于第二偏转单元140，其可被配置使得，通过使用与构成导光板121的材料相同的材料(例如玻璃)来制造其中层压了多个介电层压膜(例如，其可利用真空蒸镀方法来蒸镀)的多层层压结构体，通过切掉导光板121的布置第二偏转单元140的部分125来形成倾斜面，将多层层压结构体粘合到该倾斜面，并且通过执行研磨等等来修整外形。从而，可以获取其中第一偏转单元130和第二偏转单元140被部署在导光板121内部的光学装置120。
这里，在实施例1或下文将要描述的实施例2至11的任何一个中，由光学玻璃材料或塑料材料形成的导光板121或321具有与根据导光板121或321的内部全反射的光传播方向(X轴)平行地延伸的两个平行面(第一面122或322和第二面123或323)。第一面122或322和第二面123或323彼此相对。从而，平行光从对应于光入射面的第一面122或322入射，入射的平行光通过全反射在内部传播，然后从对应于光输出面的第一面122或322输出。然而，本公开的实施例不限于此，从而可以配置成，光入射面由第二面123或323构成，而光输出面由第一面122或322构成。
在实施例1或下文将要描述的实施例2至4和8的任何一个中，图像形成装置111是根据第一配置的图像形成装置并且具有布置成二维矩阵图案的多个像素。更具体而言，图像形成装置111由反射型空间光调制装置150和光源153构成，其中光源153由发出白光的发光二极管形成。每个图像形成装置111被整个容纳在壳体113(在图2或21中由点划线表示)的内部，在壳体113中布置有开口部(在图中未示出)，并且光通过该开口部从光学系统(平行光输出光学系统或准直器光学系统)112输出。反射型空间光调制装置150由用作为光阀的LCOS形成的液晶显示装置(LCD)151以及偏振分光器152构成，该偏振分光器152反射从光源153发出的光的一部分以将其引至液晶显示装置151并且允许被液晶显示装置151反射的光的一部分通过并被引导至光学系统112。液晶显示装置151包括布置成二维矩阵图案的多个(例如640×480个)像素(液晶单元)。偏振分光器152具有已知的配置和结构。从光源153发出的没有偏振的光冲击偏振分光器152。偏振分光器152允许P偏振成分通过以输出到系统的外部。另一方面，S偏振成分被偏振分光器152反射以入射到液晶显示装置151并且在液晶显示装置151的内部被反射以从液晶显示装置151输出。这里，从液晶显示装置151输出的光之中的从用于显示“白色”的像素发出的光中包括大量P偏振成分，而上述光之中的从用于显示“黑色”的像素发出的光中则包括大量S偏振成分。从而，从液晶显示装置151输出并冲击偏振分光器152的光的P偏振成分通过偏振分光器152并被引导到光学系统112。另一方面，S偏振成分被偏振分光器152反射并返回到光源153。光学系统112例如由凸透镜构成并且生成平行光。从而，图像形成装置111(更具体而言是液晶显示装置151)被布置在光学系统112的焦距地点(位置)处。
框架10由以下部分形成：布置在观察者20正面的正面部11；通过铰链12以可自由旋转的方式安附于正面部11的两端的两个镜腿部13；以及安附到每个镜腿部13的尖端部的挂耳部(也称为耳套或耳垫)14。此外，其上安附有鼻垫10′。换言之，框架10和鼻垫10′的组合件具有与普通眼镜大致相同的结构。另外，每个壳体113通过使用安附构件19安附到镜腿部13。框架10是使用金属或塑料制造的。这里，每个壳体113可利用安附构件19可脱离地安附到镜腿部13。另外，在观察者拥有并佩戴眼镜的情况下，每个壳体113可利用安附构件19可脱离地安附到观察者所拥有的眼镜的框架的镜腿部。
此外，从图像形成装置111A和111B延伸出的配线(信号线、电源线等等)15通过镜腿部13和挂耳部14的内部从挂耳部14的尖端部向外部延伸出以连接到控制装置(控制单元或控制电路)18。另外，图像形成装置111A和111B的每一个具有耳机部16，并且从每个图像形成装置111A和111B延伸出的用于耳机部的配线16′通过镜腿部13和挂耳部14的内部从挂耳部14的尖端部延伸到耳机部16。更具体而言，用于耳机部的配线16′从挂耳部14的尖端部延伸出，以绕着外耳(耳廓)的后侧并延伸到耳机部16。通过采用这种配置，可以形成简单的显示设备，而不会令人感觉耳机部16和用于耳机部的配线16′被布置得杂乱。
此外，由固态成像装置和透镜(这些在图中未示出)构成的成像装置17在必要时利用适当的安附构件(图中未示出)安附到正面部11的中央部11′，其中该固态成像装置由CCD或CMOS传感器形成。从成像装置17输出的信号通过从成像装置17延伸出的配线(图中未示出)被发送到图像形成装置111A。
如上所述，配线(信号线、电源线等等)15连接到控制装置(控制电路)18。图像信号(例如文本数据)以无线方式被发送到控制装置18。然后，控制装置18对图像信号(文本数据)执行用于显示图像(例如显示字幕)的处理。控制装置18可利用已知的电路构成。
如图10中所表示，控制装置18由以下部分构成：命令接收电路18A，其接收以无线方式通过下文将要描述的文本数据无线发送装置32发送的图像信号(包括命令)；信号处理电路18B，其接收从命令接收电路18A发送来的图像信号并且执行各种分析和处理；定时调整电路18C，其接收从信号处理电路18B发送来的各类数据并发送各种信号；以及发送电路18D，其接收从定时调整电路18C发送来的各种信号，为了从显示位置再现图像而调整定时，并且通过配线15将图像信号发送到图像形成装置111A和111B的每一个。控制装置18还包括生成用于显示所接收的图像信号的定时信号的定时生成电路18E，并且对定时的调整由定时调整电路18C基于从定时生成电路18E发送来的各种定时时钟和定时信号来执行。
如图11A中所示，图像信号例如由以下部分构成：作为命令开始标志的“SYNC”，作为每个命令类型的特定ID的“MSG_ID”，表示整个命令的长度的数据“LENG”，表示水平方向上图像的显示开始位置的数据“POS_X”，表示垂直方向上图像的开始位置的数据“POS_Y”，要显示的图像的数据“DATA”，以及命令差错校验“FCS”。
在根据实施例1的显示设备(字幕显示装置)或根据下文将要描述的实施例2至16的任何一个的显示设备中，依据观察者的观察位置，操作移动装置40，操作转动装置43，操作液体透镜44，并且操作液体棱镜45，并且基于观察者的观察位置信息(或者图像左偏移或右偏移的量)根据从控制装置18发送来的控制信号来控制这种操作。这里，作为观察者的观察位置信息的示例的，有关于观察者(观众成员)在电影院、剧场等等中所坐的座位的信息和剧场信息。
在根据实施例1或实施例5至16的任何一个的显示设备100、200、300、400或500中，图像形成装置111(111A和111B)或211的光轴和光学系统112或254的光轴被移动装置40在水平方向(X轴方向)上相对移动。更具体而言，如作为概念图的图1A、图1B和图3中所示，两个图像显示装置100、200、300、400和500的每一个的图像形成装置111或211的光轴及其光学系统112或254的光轴的位置可在水平方向(X轴方向)上相对移动。换言之，图像形成装置111或211和光学系统112或254的任何一者(例如光学系统112或254)被放置在由齿轮齿条单元构成的移动引导单元42中，并且图像形成装置111或211和光学系统112或254的任何一者(例如光学系统112或254)通过电机和小齿轮41在该移动引导单元42上移动。或者，可以配置成，图像形成装置和光学系统的任何一者被放置在移动引导单元中，并且图像形成装置和光学系统的任何一者通过压电装置或超声电机在移动引导单元上移动。在这种配置中，从光学系统112或254输出并入射到光学装置120、320或520的平行光相对于光学装置120、320和520的YZ平面入射角发生变化。换言之，光学系统112或254的光轴相对于YZ平面的角度发生变化。在图3中，图像形成装置111或211的光轴和光学系统112或254的光轴在水平方向(X轴方向)上移动之前的中心光束由实线表示，并且移动后的中心光束由虚线表示。这里，通过将图像形成装置111或211和光学系统112或254从图1A中所示的状态移动到图1B中所示的状态，会聚角的值增大，并且虚像距离减小。换言之，虚像向观察者(观众成员)靠近。换言之，例如，图像形成装置111或211或光学系统112或254在水平方向(X轴方向)上相对移动，以使得图7中所示的点“A”位于期望的位置。此外，在移动图像形成装置111或211时，可以移动整个图像形成装置111或211，或者可以移动图像形成装置111或211的构成元件的一部分(例如液晶显示装置151、扫描单元253等等)。
这里，例如，可由个人计算机预先向显示设备给出关于观察者的观察位置的信息(观察者的观察位置信息)。或者，可以配置成，通过使用适当的单元和适当的方法来读出以条码形式打印在票券上的座位信息或剧场信息或者在蜂窝电话中显示的票券信息中包括的座位信息或剧场信息，并且通过使用适当的单元向显示设备给出基于座位信息或剧场信息的观察者的观察位置信息。然后，控制装置18基于观察者的观察位置信息操作电机、小齿轮41等等，以在水平方向(X轴方向)上相对移动图像形成装置111或211和/或光学系统112或254，从而调整会聚角。更具体而言，例如，随着从显示设备到观察对象的距离增大，会聚角可减小。当从显示设备到观察对象的距离是无穷大时，会聚角是零度。
如上，通过基于观察位置信息(或者左偏移或右偏移的量)来移动用于右眼和左眼的两个图像显示装置100、200、300、400或500所获取的两个图像，可以将虚像布置期望的位置。换言之，通过调整构成图像显示装置100、200、300、400或500的光学装置120、320或520中显示的两个图像在水平方向上的距离(间隔)或者YZ平面入射角，可以对应于从显示设备到观察对象的距离来调整会聚角。
将参考图11D来描述与从显示设备到观察对象的距离相对应的会聚角调整。这里，图像显示装置显示的基于图像信号的图像(文本)的虚像距离由“Lvi”表示，并且此时针对该图像的会聚角由“α”表示。此外，在虚像距离相对于虚像距离Lvi增大“c”的情况下针对图像的会聚角由“γ”表示，并且在虚像距离相对于虚像距离Lvi减小“b”的情况下针对图像的会聚角由“β”表示。另外，左瞳孔和右瞳孔之间的距离由“PD”表示。这里，在PD＝61.5mm并且Lvi＝4000mm的情况下，会聚角α＝53分(53′)。
图像形成装置的一个像素被定义为3分(3′)。这里，在图像形成装置111或211和光学系统112和254在水平方向(X轴方向)上向内侧偏移一个像素的情况下，会聚角β＝56分(56′)，并且b＝225mm。另一方面，在图像形成装置111或211和光学系统112和254在水平方向上向外侧偏移一个像素的情况下，会聚角γ＝50分(50′)，并且c＝228mm。此外，在虚像距离Lvi＝8000mm的情况下，通过将图像偏移一个像素，虚像距离可偏移大约1m。
如上，通过在水平方向(X轴方向)相对移动图像形成装置111或211和/或光学系统112或254，可以调整会聚角。结果，观察对象与观察者(观众成员)20之间的距离和图像显示装置所显示的图像(字幕)的虚像距离可被配置成相同的或者可被配置成尽可能彼此接近的，并且观看观察对象的观察者(观众成员)20无需特别偏移或改变焦点就可以观看图像显示装置自然显示的图像。
此外，当虚像距离由Lvi表示并且会聚角(水平面上的主光束交叉角)是θaoV时，，优选满足以下关系。
Lvi·tan(θaoV/2)＝PD/2
这里，PD(单位：mm)例如满足56≤PD≤74的关系。然而，在θaoV的值为零的情况下，Lvi的值是无穷大。然而，虚像距离Lvi和会聚角θaoV不是根据观察者的移动速度独立计算的，而是通过定义一个对应关系，就自动确定另一个。
可以配置成还包括测量从显示设备到观察对象的距离的位置测量单元(距离测量装置)，并且通过使用该位置测量单元(距离测量装置)来获取观察位置信息(距离信息)。作为位置测量单元(距离测量装置)，例如，成像装置17可被配置为设有自动聚焦功能的成像装置(具有被动型距离测量装置的成像装置)。或者，可以配置成在控制装置18中布置按钮或开关，并且基于从显示设备到观察对象的距离来手动设定观察位置信息(距离信息)。
图像信号以无线方式(或者依据情形以有线方式)被发送到控制装置18。然后，控制装置18对图像信号执行用于显示图像的处理，并且图像形成装置111A和111B基于数据“DATA”)生成图像(字幕)。这些图像通过光学系统112或254和光学装置120、320或520最终到达佩戴着显示设备的观察者(观众成员)20的双眼。
另外，除了输入到图像形成装置的图像信号以外，通过从外部向显示设备发送要被光学装置显示的图像的亮度信号，可以改善所显示的图像的可视性。或者，可以配置成还包括光接收传感器，并且基于由光接收传感器获取的环境(显示设备或观察对象所在的氛围)的亮度信息来控制要被光学装置显示的图像的亮度。更具体而言，作为光接收传感器，可以使用包括在成像装置17中用来对曝光进行测量的光敏二极管或光接收装置。
在显示设备被用于例如剧场的情况下，虽然可以在显示设备中以图像的形式显示用于对戏剧演出的内容、进行状态、背景等等进行说明的说明陈述，但存在必须将虚像距离设定到期望距离的情况。换言之，观察对象与观察者(观众成员)之间的距离和由图像显示装置显示的图像(例如文本)的虚像距离根据戏剧演出的观察者所坐的位置而变化。从而，虽然必须依据戏剧演出的观察者的位置来优化虚像距离，但在根据实施例1的显示设备中，如上所述，对应于从显示设备到观察对象的距离来优化会聚角。从而，依据戏剧演出的观察者的位置优化了虚像距离。此外，虽然存在想要依据场景来改变虚像距离的情况，但通过从外部向显示设备发送观察位置信息(距离信息)(其是关于观察者(显示设备)相对于观察对象的观察位置的信息)，可以容易地应对这种情况。
或者，观察者(观众或用户)可将虚像距离设定到期望距离或者将虚像位置设定到期望位置。更具体而言，通过在控制装置18中布置开关或按钮并且观察者操作该开关或按钮，可将虚像布置在期望距离或位置处。例如，在背景改变的情况下，可以任意改变虚像距离或虚像位置。这种操作可例如基于图像信号自动执行，或者观察者可以在对观察对象进行观察时适当地执行该操作。更具体而言，这种操作是操作移动装置40的操作或者由控制装置18向图像信号添加下文将要描述的显示位置校正信号(会聚角控制信号)的操作。从而，观察者无需过多移动视线就确实能够阅读例如图像(例如诸如字幕之类的文本)，并且可以很容易地同时显示适合于观众的图像(例如字幕等等，更具体而言例如是基于不同语言等等的字幕)。
图像信号是数字化的数据并且是在其显示之前预先生成的。图像的显示位置可以是不妨碍对观察对象的观看的位置。更具体而言，图像的显示如上所述是通过在文本数据再现装置31或图像数据和文本数据再现装置31′中包括的计算机(图中未示出)的控制下，例如基于预定的安排、时间分配等等或者根据观察对象的进行状态，以无线方式由文本数据无线发送装置32向控制装置18发送图像信号来执行的。
通过在根据实施例1的显示设备中不仅包括文本数据而且包括要显示的文本的亮度数据或色度数据作为图像信号，可以确实地防止依据文本的背景而难以从视觉上识别图像(例如字幕等等)的文本的情况。作为亮度数据的示例的，有与包括通过图像显示装置观看的观察对象(人物、背景等等)的预定区域(例如与整个舞台的下方三分之一部分相对应的区域)的亮度相对应的亮度数据。此外，作为色度数据的示例的，有与包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的色度相对应的色度数据。特别地，当通过半透射型(透视型)光学装置观看的屏幕、舞台等等的明亮度和在光学装置中显示的文本的明亮度或颜色的平衡不在预定范围内时，会发生难以很好地观察字幕、屏幕、舞台等等的情况。然而，可以适应于屏幕、舞台等等来调整要显示的文本的明亮度或颜色，从而可以很好地从视觉上识别文本。换言之，可以确实地防止依据文本的背景而难以从视觉上识别用于说明观察者(观众成员)所观看的观察对象等等的文本的情况。在根据实施例1的显示设备的使用中，例如，可在观看戏剧演出期间的适当定时在图像显示装置100、200、300、400或500中显示与观察对象有关的文本(例如，与戏剧演出的情形或背景有关的说明陈述、关于人物、人物间的对话等等的说明陈述)。更具体而言，例如，根据戏剧演出的进行状态，可以在计算机等等的控制下，通过操作者的操作，向图像显示装置100、200、300、400或500发送文本数据，以在图像显示装置100、200、300、400或500中显示文本。
另外，据说当虚像的位置固定时，眼睛变得疲劳。其原因是当焦点固定时眼球的移动较小。从而，通过适当地改变虚像距离或移动虚像的位置，可以减轻眼睛的疲劳。换言之，可以随着时间改变由两个光学装置形成的虚像的位置或者由两个光学装置形成的虚像与两个光学装置的距离(虚像距离)。更具体而言，可以配置成，图像在水平方向上的位置例如每5分钟一次地改变例如1分钟，改变量例如为图像形成装置的+2像素，然后返回背景。
实施例2
实施例2涉及根据本公开的第二实施例的显示设备。图12A和图12B是根据实施例2的显示设备的概念图。在根据实施例2的显示设备中，至少一个图像显示装置(在实施例2中是用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置中的每一个)还包括使图像形成装置111或211和光学系统112或254旋转的转动装置43。从而，通过依据观察者的观察位置利用转动装置43使图像形成装置111或211和光学系统112或254旋转，改变了从光学系统112或254输出并入射到光学装置120或320的平行光相对于光学装置120或320的入射角(YZ平面入射角)，换言之，改变了光学系统112或254的光轴相对于YZ平面的角度，从而调整了会聚角(水平面中的主光束交叉角)。这里，通过将图像形成装置111或211和光学系统112或254从图12A中所示的状态移动到图12B中所示的状态，会聚角的值增大，并且虚像距离减小。换言之，虚像向观察者(观众成员)靠近。
这里，图像形成装置111或211和光学系统112或254被转动装置43旋转。更具体而言，在固定两个图像显示装置的每一个的图像形成装置111或211的光轴与光学系统112或254的光轴之间的位置关系的同时，可以在用布置于适当位置处的Z轴作为旋转轴的情况下通过操作压电装置、电机或超声电机来旋转至少一个图像显示装置。在这种形式中，从光学系统112或254输出并入射到光学装置120或320的平行光相对于光学装置120或320的YZ平面入射角发生变化。换言之，光学系统112或254的光轴相对于YZ平面的角度发生变化。在一些情况下可以使光学装置120或320一起旋转。
实施例3
实施例3涉及根据本公开的第三实施例的显示设备。在根据实施例3的显示设备中，构成至少一个图像显示装置(在实施例3中是用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置中的每一个)的光学系统112或254包括液体透镜44。从而，通过依据观察者的观察位置操作液体透镜44，来调整会聚角(水平面中的主光束交叉角)。构成光学系统112或254的液体透镜44由利用电润湿现象的已知液体透镜44构成。通过操作液体透镜44，在维持光学系统112或254的光轴与Y轴之间的关系恒定的同时，可以在水平方向(X轴方向)上移动光学系统112或254的光轴，或者可以改变光学系统112或254的光轴相对于YZ平面的角度。从而，从光学系统112或254输出并入射到光学装置120或320的平行光相对于光学装置120或320的YZ平面入射角发生变化。换言之，光学系统112或254的光轴相对于YZ平面的角度发生变化。
将参考图13A至图13C和图14A至图14C来描述液体透镜44的原理。图13A是沿图13B中所示的A-A线取得的示意性截面图，图13B是沿图13A中所示的B-B线取得的示意性截面图(这里在图中没有示出第一液体)，并且图13C和图14A至图14C是沿图13A中所示的C-C线取得的示意性截面图。这里，在沿xy平面切开时液体透镜的形状是示意性形状，其不同于实际形状。
表示图13A至图13C和图14A至图14C中所示的原理图的液体透镜(为了描述起来方便称为“原理的液体透镜”)包括外壳。此外壳由以下部分形成：第一侧面部件51；与第一侧面部件51相对的第二侧面部件52；连接第一侧面部件51的一个端部和第二侧面部件52的一个端部的第三侧面部件53；连接第一侧面部件51的另一端部和第二侧面部件52的另一端部的第四侧面部件54；安装在第一侧面部件51、第二侧面部件52、第三侧面部件53和第四侧面部件54的顶面上的顶板55；以及安装在第一侧面部件51、第二侧面部件52、第三侧面部件53和第四侧面部件54的底面上的底板56。此外壳构成一个透镜室。该透镜室被第一液体65和第二液体66占据，该第一液体65和第二液体66构成作为圆柱透镜的液体透镜，该圆柱透镜的轴线在第一侧面部件51和第二侧面部件52延伸的方向(z方向)上延伸。
此外，第一电极61被安装在顶板55的内面，第二电极62被安装在第一侧面部件51的内面，并且第三电极63被安装在第二侧面部件52的内面。这里，在图13A至图13C所示的状态中，没有向第一电极61、第二电极62和第三电极63施加电压。
当从此状态中向第一电极61、第二电极62和第三电极63施加适当的电压时，第一液体65和第二液体66之间的界面的状态变成图14A、图14B或图14C中所示的状态。这里，图14A中所示的状态示出了向第二电极62和第三电极63施加相同的电压时的状态，并且在透镜室内部形成的液体透镜在沿着xy平面切开时的形状是关于光轴OA对称的。此外，图14B和图14C中所示的状态示出了向第二电极62和第三电极63施加不同的电压时的状态，并且在透镜室内部形成的液体透镜在沿着xy平面切开时的形状关于光轴OA是不对称的。这里，图14C中所示的第二电极62与第三电极63之间的电势差大于图14B中所示的状态。如图14B和图14C中所示，根据第二电极62与第三电极63之间的电势差，可以改变液体透镜的光功率，并且可以在与z方向正交的y方向上移动液体透镜的光轴OA(由虚线表示)。或者，通过布置各自如原理图中所示的多个液体透镜并且适当地控制施加到每个液体透镜的第二电极62和第三电极63的电压，可以移动这些液体透镜作为整体的光轴，并且可以改变这些液体透镜作为整体的光轴的倾斜，从而这些液体透镜作为整体可以构成菲涅耳透镜。
根据实施例3的实际液体透镜44的示意性截面图在图15、图16A至图16C以及图17A和图17B中示出。图15是沿图13B中所示的A-A线取得的示意性截面图，并且图16A至图16C以及图17A和图17B是沿图15中所示的C-C线取得的示意性截面图。此外，沿图15中所示的B-B线取得的示意性截面图与图13B中所示的类似。
液体透镜44包括：(A)外壳50，该外壳50包括：第一侧面部件51；与第一侧面部件51相对的第二侧面部件52；连接第一侧面部件51的一个端部和第二侧面部件52的一个端部的第三侧面部件53；连接第一侧面部件51的另一端部和第二侧面部件52的另一端部的第四侧面部件54；安装在第一侧面部件51、第二侧面部件52、第三侧面部件53和第四侧面部件54的顶面上的顶板55；以及安装在第一侧面部件51、第二侧面部件52、第三侧面部件53和第四侧面部件54的底面上的底板56；以及(B)在第一侧面部件51与第二侧面部件52之间平行布置的M-1个间隔壁构件57。
在根据实施例3的液体透镜44中，并置了M个(5个)透镜室58(581、582、583、584和585)。这里，透镜室58(581、582、583、584和585)中的每一个被第一液体65和第二液体66占据，该第一液体65和第二液体66构成作为圆柱透镜的液体透镜，该圆柱透镜的轴线在与间隔壁构件57延伸的方向平行的方向(z方向)上延伸。
第一透镜室581由以下部分构成：第一侧面部件51；第三侧面部件53；第一间隔壁构件57；第四侧面部件54；顶板55；以及底板56。此外，第一电极61被安装在构成第一透镜室581的顶板55的一部分的内面，第二电极62被安装在构成第一透镜室581的第一侧面部件51的一部分的内面，并且第三电极63被安装在构成第一透镜室581的第一间隔壁构件57的一部分的内面。
此外，第m+1个透镜室58m+1由以下部分构成：第m个(这里m＝1，2，...，M-2)间隔壁构件57；第三侧面部件53；第m+1个间隔壁构件57；第四侧面部件54；顶板55；以及底板56。此外，第一电极61被安装在构成第m+1个透镜室58m+1的顶板55的一部分的内面，第二电极62被安装在构成第m+1个透镜室58m+1的第m个间隔壁构件57的一部分的内面，并且第三电极63被安装在构成第m+1个透镜室58m+1的第m+1个间隔壁构件57的一部分的内面。
另外，第M个透镜室58M(＝585)由以下部分构成：第M-1个间隔壁构件57；第三侧面部件53；第二侧面部件52；第四侧面部件54；顶板55；以及底板56。此外，第一电极61被安装在构成第M个透镜室58M(＝585)的顶板55的一部分的内面，第二电极62被安装在构成第M个透镜室58M(＝585)的第M-1个间隔壁构件57的一部分的内面，并且第三电极63被安装在构成第M个透镜室58M(＝585)的第二侧面部件52的一部分的内面。
此外，在图中所示的示例中，虽然对于每个透镜室安装了第一电极61，但也可在顶板55的内面上安装一个第一电极61。
在根据实施例3的液体透镜44中，对于至少第一液体65与第二液体66之间的界面所在的第一侧面部件51、第二侧面部件52和间隔壁构件57的每一个的表面执行防水处理。此外，间隔壁构件57的底面56向上延伸到底板56，并且间隔壁构件57的顶面向上延伸到顶板55。外壳50的外形是长边在z方向上并且短边在y方向上的矩形。光从底板56入射，并且光从顶板55输出。
第一液体65和第二液体66是不溶且不混合的，并且第一液体65与第二液体66之间的界面构成透镜面。这里，第一液体65具有导电性，而第二液体66具有绝缘性。第一电极61与第一液体65接触，第二电极62通过绝缘膜64与第一液体65和第二液体66接触，并且第三电极63通过绝缘膜64与第一液体65和第二液体66接触。此外，顶板55、底板56和第一电极61由对于入射到液体透镜44的光透明的材料构成。
更具体而言，顶板55、底板56、第一侧面部件51、第二侧面部件52、第三侧面部件53、第四侧面部件54和间隔壁构件57是由玻璃或诸如丙烯酸树脂之类的树脂制成的。此外，具有导电性的第一液体65是由氯化锂水溶液形成的并且具有1.06克/cm3的密度和1.34的折射率。另一方面，具有绝缘性的第二液体66是由硅油(Momentive PerformanceMaterials Japan LLC制造的TSF437)形成的并且具有1.02克/cm3的密度和1.49的折射率。此外，第一电极61是由ITO形成的，并且第二电极62和第三电极63被形成为例如由金、铝、铜、银等等制成的金属电极。另外，绝缘膜64由聚对二甲苯或诸如氧化钽或二氧化钛之类的金属氧化物形成。此外，在绝缘膜64上形成防水处理层(在图中未示出)。该防水处理层由聚对二甲苯或含氟聚合物形成。优选对第一电极61的表面执行亲水处理，并且对第三侧面部件53或第四侧面部件54的内面执行防水处理。
在实施例3中，为了构成光学系统112或254，图15中所示的两个液体透镜44相互重叠。更具体而言，这些液体透镜44相互重叠，以使得部署在下侧的液体透镜44的y方向和部署在上侧的液体透镜44的y方向相互垂直，并且部署在下侧的液体透镜44的z方向和部署在上侧的液体透镜44的z方向相互垂直。然后，例如，相互重叠的两个液体透镜44被布置在图2中所示的光学系统112的位置，使得部署在下侧的液体透镜44的y方向与X轴方向平行，并且x方向与Y轴方向平行。
第一电极61、第二电极62和第三电极63具有通过图中未示出的连接单元连接到外部控制电路并被施加以期望的电压的配置和结构。当向第一电极61、第二电极62和第三电极63施加电压时，由第一液体65与第二液体66之间的界面构成的透镜面从图16A中所示的下凸状态变成图16B中所示的上凸状态。透镜面的状态基于Lippman-Young的式子，根据施加到电极61、62和63的电压而变化。在图16B所示的示例中，向第二电极62和第三电极63施加相同的电压。从而，在透镜室内部形成的液体透镜在沿xy平面切开时的形状是关于液体透镜的光轴对称的。在相互重叠的两个液体透镜44之中，可对部署在上侧的液体透镜44执行这种控制。
此外，图16C以及图17A和图17B中所示的状态是当向第二电极62和第三电极63施加不同电压时的状态。在这种状态中，在透镜室内部形成的液体透镜在沿xy平面切开时的形状关于液体透镜的光轴是不对称的。这里，在图16C所示的状态中，构成菲涅耳透镜作为液体透镜44。在相互重叠的两个液体透镜44之中，可对部署在上侧的液体透镜44执行这种控制。
在图17A和图17B所示的状态中，液体透镜的光轴在与z方向垂直的y方向(X轴方向)上移动。通过形成图17A或图17B中所示的状态，可以改变从液体透镜44输出的光的行进方向，或者可以控制液体透镜44作为整体的光轴相对于x方向的倾斜。换言之，通过对于相互重叠的两个液体透镜44之中的部署在下侧的液体透镜44执行这种控制，可以在X轴方向上移动液体透镜的光轴，或者可以使液体透镜的光轴相对于Y轴方向倾斜。此外，可以根据第二电极62与第三电极63之间的电势差来改变液体透镜的光功率。这里，在图17A所示的状态中，向每个第二电极62施加相同电压，并且向每个第三电极63施加相同电压。另一方面，在图17B所示的状态中，向第二电极62和第三电极63施加不同电压，并且液体透镜44作为整体构成一种菲涅耳透镜。
当圆柱透镜通过向第一电极61、第二电极62和第三电极63施加电压来实现光功率时，圆柱透镜在xz平面(或与xz平面平行的平面)中的光功率基本为零，并且圆柱透镜在xy平面中的光功率具有有限值。这里，“液体透镜作为整体的光轴”是当沿着xy平面切开液体透镜44时，连接液体透镜44作为整体获取的虚拟透镜(液体透镜44作为整体的一个透镜)的两个虚像光学表面的曲率中心的线。
可以配置成，第二电极62连接到共同的配线，第三电极63连接到共同的配线，相同的电压被施加到第二电极62，并且相同的电压被施加到第三电极63。或者，可以配置成第二电极62连接到共同的配线，而第三电极63连接到各自的配线从而被分别施加以不同的电压，可以配置成第三电极63连接到共同的配线，而第二电极62连接到各自的配线从而被分别施加以不同的电压，或者可以配置成第二电极62和第三电极63全都连接到各自的配线从而被分别施加以不同的电压。
实施例4
实施例4涉及根据本公开的第四实施例的显示设备。在根据实施例4的显示设备中，构成至少一个图像显示装置(在实施例4中是用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置中的每一个)的光学系统112或254包括液体棱镜45。从而，通过依据观察者的观察位置操作液体棱镜45，来调整会聚角(水平面中的主光束交叉角)。构成光学系统112或254的一部分的液体棱镜45由利用电润湿现象的已知液体棱镜45构成。通过操作液体棱镜45，可以改变光学系统112或254的光轴相对于YZ平面的角度。在这种形式中，从光学系统112或254输出并入射到光学装置120或320的平行光相对于光学装置120或320的YZ平面入射角发生变化。换言之，光学系统112或254的光轴相对于YZ平面的角度发生变化。
如作为概念图的图18中所示，液体棱镜45的配置和结构可与图13A至图13C中所示的原理的液体透镜的相同，并且对其的详细描述被省略。与原理的液体透镜的差别在于透镜面不是由第一液体65与第二液体66之间的界面构成的，而是构成棱镜的平坦斜面，并且这种配置可通过适当选择第一液体65和第二液体66来获取。然后，可以将液体棱镜45布置在例如图2所示的显示设备的光学系统112与导光板121之间，以使得y方向与X轴方向平行，并且x方向与Y轴方向平行。
实施例5
实施例5是根据实施例1至4的显示设备的修改。在根据实施例5的显示设备中，通过对输入到构成至少一个图像显示装置(在实施例5中是用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500中的每一个)的图像形成装置111A和111B的图像信号(文本数据、输入图像信号或输入图像数据)进行控制，除了根据实施例1至4的会聚角调整以外，还依据观察者的观察位置执行对会聚角的更精确调整，或者依据观察者的观察位置调整构成至少一个图像显示装置的光学装置中显示的图像的位置。此外，在实施例5中，虽然执行了基于观察者的观察位置的会聚角调整和图像位置调整两者，但也可执行其中的任何一者。
更具体而言，测试图像信号被以无线方式(或者在一些情形中以有线方式)发送到控制装置18。然后，控制装置18对图像信号执行用于显示图像的处理，并且图像形成装置111A和111B基于测试图像信号生成图像(字幕)。这些图像通过光学系统112或254或光学装置120、320或520最终到达安装了显示设备的观察者(观众成员)20的双眼。
然后，通过控制装置18、更具体而言是利用布置在控制装置18中的开关(图中未示出)来水平移动和垂直移动以及旋转光学装置120、320或520中显示的图像，以使得在用于左眼和用于右眼的图像显示装置100、200、300、400或500中显示的图像在期望的位置(例如舞台或屏幕上的期望位置)处重合(相互重叠)。换言之，例如，在光学装置120、320或520中显示的图像被水平移动和垂直移动以及旋转，以使得图7中所示的点“A”位于期望位置处。如上，通过对布置在控制装置18中的开关进行操作，来控制(校正)图像信号。换言之，在控制装置18内生成显示位置校正信号，并且将该显示位置校正信号添加到图像信号。
由用于左眼和用于右眼的图像显示装置100、200、300、400和500显示的图像与期望位置水平未对齐的状态在图19A中示意性示出，上述图像垂直未对齐的状态在图19B中示意性示出，并且上述图像在旋转状态中未对齐的状态在图19C中示意性示出。这里，部署在图19A、图19B和图19C中的右侧的图像表示由用于右眼的图像显示装置100、200、300、400和500显示的图像，而部署在图19A、图19B和图19C中的左侧的图像表示由用于左眼的图像显示装置100、200、300、400和500显示的图像。此外，图19A、图19B和图19C中右侧表示的虚线表示由用于左眼的图像显示装置100、200、300、400和500显示的图像的重叠。
这里，为了图像(文本)在水平方向上的移动，控制装置18可生成用于使基于图像信号的图像的位置在水平方向上偏移+i像素或-i像素的信号来作为显示位置校正信号。或者，控制装置18可生成用于使水平同步信号的定时偏移+i像素或-i像素的信号。此外，为了图像(文本)在垂直方向上的移动，控制装置18可生成用于使基于图像信号的图像的位置在垂直方向上偏移+j像素或-j像素的信号来作为显示位置校正信号，或者，控制装置18可生成用于使垂直同步信号的定时偏移+j像素或-j像素的信号。换言之，可以通过使图像的存储器读取位置在定时上延迟或提前或者通过使垂直同步信号或水平同步信号的定时偏移来实现。另外，为了旋转图像(文本)，控制装置18可利用已知方法生成用于旋转图像的信号来作为显示位置校正信号。
然后，用于左眼和用于右眼的图像显示装置100、200、300、400和500所显示的图像彼此重合(相互重叠)时的显示位置校正信号被存储在控制装置18中。这种操作例如可利用布置在控制装置18中的按钮(图中未示出)来执行。这种操作可例如在观察者在座位上就座后被执行一次。此外，在这种操作中，可以使用如图19A至图19C中使用的一种测试图案，该测试图案是通过组合在水平方向上延伸的线、在垂直方向上延伸的线和在倾斜方向上延伸的线来获取的。如上，通过对构成至少一个图像显示装置100、200、300、400或500的光学装置120、320或520中显示的图像的位置进行控制，可以调整两个图像显示装置100、200、300、400和500中显示的两个图像的相互位置。换言之，可以执行依据观察者的观察位置的对会聚角的更精确调整和对图像的位置的调整两者。
显示位置校正信号如上所述被存储在控制装置(控制电路或控制单元)18中。例如被具有已知配置的文本数据再现装置31或图像数据和文本数据再现装置31′再现的图像信号(文本数据)通过文本数据无线发送装置32以无线方式被发送到控制装置18。图像信号发送的开始例如可根据电影等等的进行状态或戏剧演出等等的进行状态，基于预定的安排或时间分配，通过操作者的操作或在计算机等等的控制下执行。然后，控制装置18对图像信号执行用于显示图像的处理。换言之，控制装置18向图像信号(具体而言是数据“POS_X”和“POS_Y”)添加显示位置校正信号。从而，基于从显示设备到观察对象的距离，通过对输入到构成至少一个图像显示装置(在实施例5中是用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500)的图像形成装置111A和111B的图像信号进行控制，换言之，通过对由用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500获取的两个图像之间的距离(间隔)进行调整，可以执行与从显示设备到观察对象的距离相对应的对会聚角的更精确调整。更具体而言，例如，从显示设备到观察对象的距离越远，会聚角就可以被减小得越多。此外，通过平行移动由用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500获取的两个图像，可以依据观察者的观察位置来调整构成图像显示装置100、200、300、400和500的光学装置120、320和520中显示的图像的位置。更具体而言，例如，在观察对象位于与显示设备在垂直方向上成某个角度的位置的情况下(例如在观察者坐在前排时向上看着屏幕的位置的情况下)，通过向上方移动所显示的图像(字幕)的位置，当观察者观看与外部图像(观察对象)重叠的图像时，外部图像与图像的位置不是相互远离的，从而可以容易地从视觉上识别图像。在电影、舞台等等中，表演基于预先预定的情节进行。从而，可以预测在图像相互重叠时屏幕或舞台上显示的图像(观察对象)。此外，可以基于说出其台词的人物之类的语音生成源来预测屏幕或舞台上的人物等等的位置。因此，基于这种预测，通过依据观察者的观察位置对构成图像显示装置100、200、300、400和500的光学装置120、320和520中显示的图像的位置进行调整，可以在光学装置120、320和520中具有良好可视性的位置处显示图像(字幕)。
除了输入到图像形成装置111A和111B的图像信号以外，作为关于从观察者(显示设备)到观察对象的位置的信息的观察位置信息(距离信息)也被从外部发送到显示设备。示出这种信号的格式的概念图的示例在图11B中示出。在这种配置中，控制装置18可基于观察位置信息(距离信息)来生成用于使基于图像信号的图像的位置在水平方向上偏移+k像素或-k像素的信号(显示位置校正信号或会聚角控制信号)。可以配置成，预先调查用于使图像的位置在水平方向偏移一个像素的会聚角的变化度或虚像距离的变化度，并将这种关系存储在控制装置18中。此外，可以配置成用于使图像的位置在水平方向上偏移+i像素或-i像素的显示位置校正信号、用于使图像的位置在垂直方向上偏移+j像素或-j像素的显示位置校正信号以及用于使图像旋转的显示位置校正信号被添加到此信号并被发送到图像形成装置111A和111B。如上，通过基于观察位置信息(或水平方向上的图像的偏移量)移动由用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500获取的两个图像，可以将虚像布置在期望位置处。换言之，通过调整在构成图像显示装置100、200、300、400和500的光学装置120、320和520中显示的两个图像之间在水平方向上的距离(间隔)，除了实施例1至4中描述的会聚角调整以外，还可以与从显示设备到观察对象的距离相对应地执行对会聚角的更精确调整。此外，通过平行移动用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500所获取的两个图像，可以将虚像布置在期望位置处。换言之，可以依据观察者的观察位置来调整在构成图像显示装置100、200、300、400和500的光学装置120、320和520中显示的图像的位置。
如上，通过使图像显示位置在水平方向从预定位置偏移期望数目的像素，可以执行对会聚角的更精确调整。换言之，通过基于显示位置校正信号对输入到构成用于左眼和用于右眼的两个图像显示装置100、200、300、400和500的图像形成装置111A和111B的图像信号进行控制，可以与从显示设备到观察对象的距离相对应地执行对会聚角的更精确调整。结果，可以更精确地将观察对象与观察者(观众成员)20之间的距离和图像显示装置显示的图像(字幕)的虚像距离配置成相同的。
此外，在实施例5或实施例1至4和下文将要描述的实施例6至16的任何一个中，可以在控制装置18的控制下，依据观察者的观察位置和观察对象与显示设备之间的距离，来改变光学装置中显示的显示画面(图像显示区域)的大小、显示画面(图像显示区域)的视角以及显示画面的分辨率。
实施例6
实施例6是根据实施例1至5的显示设备的修改。由于根据实施例6的显示设备的基本配置和结构与根据实施例1至4中的任何一个的显示设备的相同，所以省略对其的详细描述。
在根据实施例6的显示设备中，当在图像信号被输入到图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止图像形成装置的图像形成处理。为了停止图像形成装置的图像形成处理，换言之，为了进到显示设备的节电模式等等，表示图像显示装置的图像显示时间的信号或者用于指令图像形成装置停止图像形成处理的信号被添加到图像信号。
根据上述实施例6的图像信号的示例在图11C中示出，并且作为表示图像显示装置的图像显示时间的信号的表示图像显示时间的数据“TIME”被添加到图11A中所示的根据实施例1的图像信号。控制装置18在图像显示装置中显示图像(字幕)达与数据“TIME”相对应的时间长度(T秒)，然后停止图像显示装置中图像(字幕)的显示，而仅操作命令接收电路18A，从而基于来自命令接收电路18A的指令进到其中信号处理电路18B、定时调整电路18C、发送电路18D和定时生成电路18E的操作被停止的节电模式等等。然后，当命令接收电路18A再次接收到图像信号时，控制装置18基于从命令接收电路18A发送来的指令而重新开始信号处理电路18B、定时调整电路18C、发送电路18D和定时生成电路18E的操作。
如上，在根据实施例6的显示设备中，当在图像信号被输入到图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止图像形成装置的图像形成处理。换言之，由于显示设备在经过预定时间之后进到节电模式等等，因此在显示设备中没有浪费电力的问题。
实施例7
实施例7是根据实施例1至6的图像显示装置的修改。根据实施例7或下文将要描述的实施例9的显示设备的图像显示装置200和400的概念图在图20和图22中示出，图像形成装置211由根据第二配置的图像形成装置构成。换言之，图像形成装置211包括光源251和扫描从光源251发出的平行光的扫描单元253。更具体而言，图像形成装置211包括：光源251；将从光源251发出的光形成为平行光的准直器光学系统252；以及扫描从准直器光学系统252输出的平行光的扫描单元253；以及中继并输出被扫描单元253扫描的平行光的光学系统(中继光学系统)254。此外，整个图像形成装置211可被容纳在壳体213(在图20和图22中由点划线表示)的内部，在壳体213中布置有开口部(图中未示出)，并且光通过该开口部从中继光学系统254输出。此外，每个壳体213利用安附构件19在可脱离状态或固定状态中安附到镜腿部13。
光源251由发出白光的发光装置构成。从光源251发出的光入射到整体上具有正的光功率的准直器光学系统252并且以平行光的形式输出。然后，该平行光被全反射镜256反射，一微镜被配置为能够在二维方向上旋转，并且由能够对入射的平行光进行二维扫描的MEMS形成的扫描单元253执行水平扫描和垂直扫描以形成一种二维图像，并且生成虚拟像素(像素的数目例如可与实施例1中的相同)。然后，从虚拟像素出射的光经过由已知的中继光学系统构成的中继光学系统(平行光输出光学系统)254，并且形成为平行光的光束入射到光学装置120。
被中继光学系统254形成为平行光的光束入射到其中并且入射的光束在其中被引导以从其中输出的光学装置120具有与实施例1中描述的相同的配置和结构，因此省略对其的详细描述。此外，由于除了上述差别以外根据实施例7的显示设备具有与根据实施例1至6的显示设备相同的配置和结构，因此省略对其的详细描述。
实施例8
实施例8是根据实施例1至6的图像显示装置的修改。根据实施例8的显示设备的图像显示装置300的概念图在图21A中示出。此外，其中反射型体全息衍射光栅的一部分被放大的示意性截面图在图21B中示出。根据实施例8，与实施例1类似，图像形成装置111由根据第一配置的图像形成装置构成。除了第一和第二偏转单元的配置和结构以外，光学装置320的基本配置和结构与根据实施例1的光学装置120相同。
根据实施例8，第一偏转单元和第二偏转单元被布置在导光板321的表面(具体是导光板321的第二面323)。第一偏转单元对入射到导光板321的光进行衍射，并且第二偏转单元对通过全反射在导光板321内部传播的光进行多次衍射。这里，第一偏转单元和第二偏转单元由衍射光栅装置形成，具体而言由反射型衍射光栅装置形成，更具体而言由反射型体全息衍射光栅形成。在以下给出的描述中，由反射型体全息衍射光栅形成的第一偏转单元为了描述起来方便被称为“第一衍射光栅构件330”，并且由反射型体全息衍射光栅形成的第二偏转单元为了描述起来方便被称为“第二衍射光栅构件340”。
在实施例8或下文将要描述的实施例9中，第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340被配置成通过层压各自形成为一层的衍射光栅层来形成。此外，在由光聚合物材料形成的每个衍射光栅层中，形成与一类波长带(或波长)相应的干涉条纹，并且通过使用一般方法来制造衍射光栅层。在衍射光栅层(衍射光学装置)中形成的干涉条纹的间距是恒定的，并且干涉条纹具有直线形状并与Z轴平行。此外，第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340的轴线与X轴平行，并且其法线与Y轴平行。
其中反射型体全息衍射光栅被放大的示意性部分截面图在图21B中示出。在反射型体全息衍射光栅中，形成具有倾斜角φ的干涉条纹。这里，倾斜角φ表示由反射型体全息衍射光栅的表面和干涉条纹形成的角度。干涉条纹是从反射型体全息衍射光栅的内部向其表面形成的。干涉条纹满足布拉格(Bragg)条件。这里，布拉格条件是满足以下式(A)的条件。在式(A)中，m表示正整数，λ表示波长，d表示光栅面的间距(包括干涉条纹的垂直平面在法线方向上的间隔)，并且Θ表示光入射到干涉条纹的角度的余角。此外，在光以入射角ψ穿入衍射光栅构件的情况下余角Θ、倾斜角φ与入射角ψ之间的关系如式(B)中所示。
m·λ＝2·d·sin(Θ)        (A)
Θ＝90°-(φ+ψ)            (B)
第一衍射光栅构件330如上所述被布置在导光板321的第二面323上(粘合到导光板321的第二面323)并且对入射到导光板321的平行光进行衍射和反射，以使得从第一面322入射到导光板321的平行光在导光板321内部被全反射。此外，第二衍射光栅构件340如上所述被布置在导光板321的第二面323上(粘合到导光板321的第二面323)并且对通过全反射在导光板321内部传播的平行光进行多次衍射和反射，以使其以平行光的形式从导光板321的第一面322输出。
于是，平行光通过全反射在导光板321内部传播并随后从其输出。此时，由于导光板321较薄，并且在导光板321内部传播的光路径较长，所以在平行光到达第二衍射光栅构件340之前的全反射次数根据视角而有不同。更详细地说，在入射到导光板321的平行光之中，以靠近第二衍射光栅构件340的方向上的角度入射到导光板321的平行光的反射次数小于以远离第二衍射光栅构件340的方向上的角度入射到导光板321的平行光的反射次数。其原因在于，当在导光板321内部传播的光冲击导光板321的内面时，被第一衍射光栅构件330衍射和反射并以靠近第二衍射光栅构件340的方向上的角度入射到导光板321的平行光与导光板321的法线形成的角度小于以相反方向上的角度入射到导光板321的平行光与法线形成的角度。此外，在第二衍射光栅构件340内部形成的干涉条纹的形状和在第一衍射光栅构件330内部形成的干涉条纹的形状是关于与导光板321的轴线垂直的虚拟面对称的。
根据下文将要描述的实施例9的导光板321基本上具有与上述导光板321相同的配置和结构。除了上述差别以外，根据实施例8的显示设备具有与根据实施例1至7相同的配置和结构，因此省略对其的详细描述。
实施例9
实施例9是根据实施例8的图像显示装置的修改。根据实施例9的显示设备的图像显示装置的概念图在图22中示出。根据实施例9的图像显示装置400的光源251、准直器光学系统252、扫描单元253、平行光输出光学系统(光学系统或中继光学系统254)等等具有与实施例7相同的配置和结构(根据第二配置的图像形成装置)。此外，根据实施例9的光学装置320具有与根据实施例8的光学装置320相同的配置和结构。除了上述差别以外，根据实施例9的显示设备基本上具有与根据实施例1至7的显示设备相同的配置和结构，因此省略对其的详细描述。
实施例10
实施例10是根据实施例1至9的图像显示装置的修改。示出构成根据实施例10的显示设备的图像显示装置的导光板等等的布置状态的概念图在图23A和图23B中示出。此外，根据实施例10的显示设备的从侧面看的示意图在图24中示出。
在实施例1至9中，如图3中所示，在图像显示装置100或300中，从图像形成装置111或211的中心输出并且通过光学系统112或254的位于图像形成装置侧的节点的中心光束CL被设计成在XY平面内冲击导光板121或321。换言之，中心光束CL被设计成在XY平面内以零度的入射角(XY平面入射角)入射到导光板121或321。在这种情况下，所显示的图像的中心与导光板121或321的第一面122或322的垂直线的方向一致。
换言之，在以图像显示装置100为代表的这种图像显示装置中，如图3所示，从位于准直器光学系统112的光轴上的图像形成装置111的中心输出的中心光束CL被准直器光学系统112转换成大致平行的光，然后在XY平面内入射到导光板121的第一面(入射面)122。然后，转换的平行光在被第一偏转单元130在第一面122与第二面123之间全反射的同时在传播方向A上传播。随后，中心光束CL被第二偏转单元140反射和衍射，并且在XY平面内从导光板121的第一面122输出，从而到达观察者(观众成员)20的眼睛瞳孔21。
在透视型显示设备中，为了避免光学装置120、320或520干扰观察者(观众成员)20观看位于水平方向上的观察对象，优选将光学装置120、320或520布置成向着观察者的水平方向上的视线(观察者的水平方向视线)的下侧偏移。在这种情况下，整个图像显示装置100或300被布置在观察者的水平方向视线的下侧。在这种配置中，如图28所示，必须使整个图像显示装置100倾斜角度θ″。从而，存在这样的情况，即，基于与用于安装在观察者的头部的眼镜型框架的安附部(镜腿部)的关系，图像显示装置100能够倾斜的角度θ″受到限制，或者设计自由度减小。从而，更优选形成这样的图像显示装置：其不干扰观察者的水平方向视线，布置起来的自由度较高，并且具有较高的设计自由度。
在实施例10中，采用了这样的配置：中心光束CL以不是零度的角度(θ)与XY平面相交。此外，中心光束CL被配置成不被包括在YZ平面内。另外，在实施例10或下文将要描述的实施例11中，光学系统112或254的光轴被包括在YZ平面内，并且以不是零度的角度与XY平面相并，更具体而言以角度θ与XY平面相交(参见图23A和图23B)。此外，在实施例10或下文将要描述的实施例11中，假定XY平面与水平面一致，则中心光束CL与XY平面相交的角度θ是仰角。换言之，中心光束CL从XY平面的下侧朝着XY平面冲击XY平面。XY平面以不是零度的角度与垂直面相交，并且更具体而言以角度θ与垂直面相交。
在实施例10中，角度θ＝5度。更具体而言，在这种配置中，中心光束CL(在图24中由虚线表示)被包括在水平面中。光学装置120、320或520相对于垂直面倾斜角度θ。换言之，光学装置120、320或520相对于水平面倾斜角度(90-θ)度。此外，从光学装置120、320或520输出的中心光束CL′(在图24中由点划线表示)相对于水平面倾斜角度2θ。换言之，当观察者20观看位于水平方向上无穷远处的对象时，从光学装置120、320或520输出并入射到观察者20的眼睛瞳孔的中心光束CL′形成俯角θ′(＝2θ)(参见图24)。中心光束CL′与光学装置120、320或520的法线形成的角度是θ。在图23A或下文将要描述的图25A中，光学装置120、320或520的输出中心光束CL′的点由“O′”表示，并且通过点O′并与X轴、Y轴和Z轴平行的轴线由X′轴、Y′轴和Z′轴表示。
在根据实施例10的图像显示装置中，中心光束CL以不是零度的角度(θ)与XY平面相交。这里，从光学装置输出并入射到观察者(观众成员)20的眼睛瞳孔的中心光束CL′形成俯角θ′，并且θ′＝2θ。另一方面，在图28所示的示例中，为了获得相同的俯角，必须使整个图像显示装置倾斜角度θ″。这里，θ″与θ之间的关系是θ″＝2θ，从而在图28所示的示例中必须使光学装置相对于垂直面倾斜2θ。另一方面，根据实施例10，可以使光学装置相对于垂直面倾斜θ，并且可以维持图像形成装置水平布置。从而，在将图像显示装置安附到眼镜型框架的安附部时对于图像显示装置的安附角度的限制较小，并且可以获取较高的设计自由度。此外，由于光学装置相对于垂直面的倾斜比图28所示的示例的小，所以难以发生外部光被光学装置反射并入射到观察者(观众成员)20的眼睛瞳孔的现象。因此，可以显示具有更高质量的图像。
除了上述差别以外，根据实施例10的显示设备具有与根据实施例1至9的显示设备相同的配置和结构，因此省略对其的详细描述。
实施例11
实施例11是根据实施例10的图像显示装置的修改。示出构成根据实施例11的图像显示装置的导光板等等的布置状态的概念图在图25A和图25B中示出。这里，根据实施例11，光学系统(平行光输出光学系统或准直器光学系统)112的光轴与YZ平面平行，与XY平面平行，并且通过偏离图像形成装置111的中心的位置。通过采用这种配置，中心光束CL被包括在YZ平面中并且以仰角θ与XY相交。除了上述差别以外，根据实施例11的显示设备具有与根据实施例1至10的显示设备相同的配置和结构，因此省略对其的详细描述。
实施例12
实施例12是根据实施例1至6的图像显示装置的修改。根据实施例12的显示设备从正面看的示意图在图26中示出，并且其从上方看的示意图在图27中示出。
在实施例12中，光学装置520由半透射镜构成，从图像形成装置111A和111B输出的光入射到该半透射镜并且光从该半透射镜中朝着观察者20的眼睛瞳孔21输出。此外，在实施例12中，虽然采用了从图像形成装置111A和111B输出的光在诸如玻璃板或塑料板之类的透明构件521内部传播并且入射到光学装置520(半透射镜)的结构，但是也可采用光在空气中传播并且入射到光学装置520的结构。此外，图像形成装置可被配置成如实施例7中所述的图像形成装置211。
图像形成装置111A和111B中的每一个例如利用螺钉安附到正面部11。此外，构件521被安附到图像形成装置111A和111B中的每一个，并且光学装置520(半透射镜)被安装在构件521中。除了上述差别以外，根据实施例12的显示设备基本上具有与根据实施例1至11的显示设备相同的配置和结构，因此省略对其的详细描述。
实施例13
实施例13至16是实施例1至12中描述的显示设备的修改，并且实施例13涉及根据第一配置的显示设备。由于根据实施例13或实施例14至16的任何一个的显示设备的基本配置和结构与实施例1至12中描述的显示设备类似，因此省略对其的详细描述。
根据实施例13的显示设备也在显示设备中以字幕的形式显示戏剧演出中的演员的对话等等。数据群组被存储在采用已知电路配置的控制装置618中包括的由存储卡形成的存储单元(图中未示出)中。这里，在实施例13中，数据群组是文本数据的集合，该文本数据是使用通过编辑戏剧演出中的演员的对话等等而获取的文本串作为图像的图像数据。图像数据(图像信号)的文件格式本质上是任意的。图29概念性地示出构成数据群组的图像信号(文本数据)的数据结构。这里，指定标识代码被附加到构成数据群组的每个文本数据。指定标识代码例如是由数字形成的。
示出根据实施例13的发送设备(发送单元)651的系统配置的框图和示出显示设备的控制装置618的系统配置的框图在图30A和图30B中示出。示出根据实施例13的发送设备651的发送处理的流程的示图在图31中示出，并且示出根据实施例13的控制装置618的接收处理的流程的示图在图32中示出。
通过采用已知电路配置形成的发送设备651例如包括个人计算机652和由已知的液晶显示装置形成的显示设备653。在此显示设备653中，如图33A和图33B中所示，例如，显示了指定标识代码、构成数据群组的多组文本数据、每组文本数据的总显示时间和亮度信息。在此显示设备653中，布置了用于显示构成文本数据的显示数据(不同大小显示数据或不同语言显示数据)的区域，并且还布置了用于显示从发送设备651接收各种信息的接收显示装置的数目的区域。另外，布置了利用横条来显示出显示时间信息TInf与总显示时间Ttotal之比的区域。在“用于显示指定标识代码等等的区域”中，施加有对角线的部分表示光标所在的行并且其显示颜色被反转。
就在戏剧演出中的演员的对话即将开始之前，指定标识代码和显示时间信息被以预定的时间间隔从外部发送到控制装置618。这里，与显示时间信息相对应的时间对应于根据本公开的第三实施例的显示设备中的预定时间。更具体而言，通过由操作者操作个人计算机652中包括的点选装置或键盘(图中未示出)来指定显示设备653中显示指定标识代码、构成数据群组的多组文本数据和每组文本数据的总显示时间的行，个人计算机652读出所指定的指定标识代码和总显示时间，通过获取显示时间信息来生成显示分组，并且将指定标识代码和显示时间信息与同步信号一起向显示设备的控制装置618发送。点选装置的示例包括操纵杆、点选杆(指点杆)、触摸板、触摸面板、手写笔、数据手套、轨迹球、笔表(pentable)、鼠标、光笔和游戏手柄。
更具体而言，如上所述，显示时间信息TInf可利用总显示时间Ttotal和预定时间间隔Tint表示为“TInf(m)＝Ttotal-(m-1)×Tint”。然后，指定标识代码和显示时间信息TInf被按预定时间间隔Tint从外部(发送设备651)发送到控制装置618。例如，假定Ttotal＝10.0秒并且Tint＝0.1秒，则当指定标识代码和显示时间信息第一次被从外部(发送设备651)发送到控制装置618时的显示时间信息TInf(m)是TInf(1)＝10.0秒。
在发送设备651内部，调查是否TInf＝0(秒)，并且在TInf不是0秒的情况下，作为定时器待机，TInf被减小Tint(具体而言是0.1秒)，并且在经过Tint(具体而言是0.1秒)之后再次发送指定标识代码和显示时间信息TInf(2)，其中TInf(2)＝9.9秒。此过程重复，直到TInf＝0(秒)。
当接收到指定标识代码和数据标识代码时，控制装置618读出指定标识代码和数据标识代码与接收到的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据。然后，在与接收到的显示时间信息TInf相对应的时间期间，在图像形成装置111A和111B中显示基于文本数据的图像。这里，在图像形成装置111A和111B中开始图像的显示的情况下，即使在此之后相同的指定标识代码和不同的显示时间信息TInf被从外部(发送设备651)发送到控制装置618，控制装置618也忽略该指定标识代码和显示时间信息TInf并且继续显示图像。在这种操作中，在控制装置618中可设定一标志(接收完成标志)。然而，在控制装置618由于任何原因在第一次到第m′-1次未能接收到来自发送设备651的指定标识代码和/或显示时间信息TInf并且在第m′次头一回成功接收到来自发送设备651的指定标识代码和显示时间信息TInf(m′)的情况下，在TInf(m′)＝Ttotal-(m′-1)×Tint期间，在图像形成装置111A和111B中显示基于文本数据的图像。
如上，根据实施例13，即使在控制装置未能接收到从外部发送的指定标识代码和/或显示时间信息的情况下，也可以再一次或者反复地执行指定标识代码和显示时间信息的接收。从而，能够可靠地接收到指定标识代码和显示时间信息。结果，即使在指定标识代码和显示时间信息例如被多个显示设备接收的情况下，也能够以可靠的方式在这多个显示设备中同时显示相同的图像，并且能够确实地避免难以利用显示设备显示图像的问题。
根据实施例13，还可以在基于亮度信息控制亮度的状态中由图像形成装置111A和111B显示图像。更具体而言，除了指定标识代码和显示时间信息，通过还从外部(发送设备651)向显示设备发送关于在光学装置中要显示的图像的亮度信息，可以改善所显示的图像的可视性。或者，可以采用这样的配置：其中还包括光接收传感器，并且基于由光接收传感器获取的环境(显示设备或观察对象所在的氛围)的亮度信息来控制要在光学装置中显示的图像的亮度。作为光接收传感器的示例，具体地，有光敏二极管和包括在成像装置17中的用于测量曝光的光接收装置。
此外，在实施例13中(或者依据情形在下文将要描述的根据实施例14至16的显示设备中)，可以采用这样的配置：用于显示图像(例如字幕)的多组文本数据所构成的数据群组被存储在控制装置中包括的存储单元中，数据标识代码被附加到构成数据群组的每组文本数据，控制装置接收以预定的时间间隔从外部发送来的指定标识代码和显示时间信息并读出指定标识代码和数据标识代码与接收到的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据，并且在与接收到的显示时间信息相对应的时间期间，基于文本数据的图像在图像形成装置中被显示。
实施例14
实施例14涉及根据第二配置的显示设备。在实施例13中描述的显示设备和图像显示装置可被应用到实施例14。然而，在实施例14中，为了设定观察对象与显示设备之间的距离，在控制装置618中布置切换按钮(参见图30B)或开关。通过根据观察者(观众成员)所坐的座位操作切换按钮或开关，来手动设定从显示设备到观察对象的距离。可以表示一种示例，其中包括“短距离”、“中等距离”、“长距离”和“极长距离”在内的四类距离可被设定为从显示设备到观察对象的距离。
在根据实施例14的显示设备中，与实施例13类似，由多组文本数据构成的数据群组被存储在控制装置618中包括的存储单元中，并且数据标识代码被附加到构成数据群组的每组文本数据。
然而，与实施例13不同的是，每组文本数据由具有不同显示大小的多组不同大小显示数据构成。更具体而言，在实施例14中，具有不同显示大小的显示数据是其中具有不同字体大小的文本串被配置为图像的图像数据。此外，一组不同大小显示数据的数据结构可与图29中所示的相同，并且与实施例13类似，数据标识代码被附加到每组文本数据。
在实施例14中，与实施例13类似，也从外部(发送设备651)向控制装置618发送指定标识代码。然后，在指定标识代码和数据标识代码与接收到的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，控制装置618依据观察对象与显示设备之间的距离，更具体而言依据通过操作控制装置618中布置的切换按钮或开关而设定的从显示设备到观察对象的距离，从存储单元中读出多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，并且在图像形成装置中显示基于该一组不同大小显示数据的图像。
在实施例14中，与实施例13类似，也可以采用这样的图像显示方法：指定标识代码和显示时间信息TInf被按预定时间间隔Tint从外部(发送设备651)发送到控制装置618并且在与所发送的显示时间信息TInf相对应的时间期间，在图像形成装置中显示图像。
此外，可以采用这样的配置：以无线方式从外部向显示设备发送从显示设备到观察对象的距离信息。或者，可以采用这样的配置：在显示设备中还包括测量从显示设备到观察对象的距离的距离测量装置，并且通过该距离测量装置获取距离信息。作为距离测量装置，例如，成像装置17可被配置为设有自动聚焦功能的成像装置(具有被动型距离测量装置的成像装置)。
如上，在根据实施例14的显示设备中，控制装置依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与接收到的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，并且基于该一组不同大小显示数据的图像在图像形成装置中被显示。从而，从视觉上识别的观察对象的大小和图像的大小之间的不平衡难以发生。
此外，在根据实施例14的显示设备中，可以采用这样的配置：由多组文本数据构成的数据群组被存储在控制装置中包括的存储单元中，数据标识代码被附加到构成数据群组的每组文本数据，每组文本数据由具有不同显示大小的多组不同大小显示数据构成，控制装置接收从外部发送来的指定标识代码，并且依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与接收到的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，读出多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，并且基于该一组不同大小显示数据的图像被图像形成装置显示。
此外，实施例13中描述的显示设备和实施例14中描述的显示设备可被组合在一起。换言之，在根据实施例13的显示设备中，可以采用这样的配置：每组文本数据由具有不同显示大小的多组不同大小显示数据构成，控制装置依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，并且基于该一组不同大小显示数据的图像被图像形成装置显示。
实施例15
实施例15涉及根据第三配置的显示设备。在实施例13中描述的显示设备和图像显示装置可被应用到实施例15。在根据实施例15的显示设备中，与实施例13类似，由多组文本数据构成的数据群组也被存储在控制装置618中包括的存储单元中，并且数据标识代码也被附加到构成数据群组的每组文本数据。
然而，与实施例13不同的是，每组文本数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成。语言的示例包括中文、韩语、英语等等。更具体而言，在实施例15中，具有不同显示语言的显示数据是其中具有不同语言的文本串被配置为图像的图像数据。此外，一组不同语言显示数据的数据结构可与图29中所示的相同，并且与实施例13类似，数据标识代码被附加到每组文本数据。
在实施例15中，与实施例13类似，也从外部(发送设备651)向控制装置618发送指定标识代码。然后，控制装置618在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且在图像形成装置中显示基于该一组不同语言显示数据的图像。通过在控制装置618中布置切换按钮(参见图30B)或开关，可以手动选择显示语言。
如上，在根据实施例15的显示设备中，控制装置在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且基于该一组不同语言显示数据的图像在图像形成装置中被显示。从而，可以容易地执行以观察者(观众成员)使用的语言进行的图像显示。
实施例13中描述的显示设备可被应用到实施例15。更具体而言，在实施例15中，与实施例13类似，控制装置618在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且在图像形成装置中显示基于该一组不同语言显示数据的图像。换言之，按预定时间间隔Tint从外部(发送设备651)向控制装置618发送指定标识代码和显示时间信息TInf，并且在与显示时间信息TInf相对应的时间期间在图像形成装置中显示图像。
此外，实施例15中描述的显示设备和实施例14中描述的实施例可被组合在一起。换言之，可以配置成，每组不同大小显示数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，并且控制装置618依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，选择多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，从存储单元中读出该一组不同大小显示数据中的多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且在图像形成装置中显示基于该一组不同语言显示数据的图像。在这种情况下，按预定时间间隔Tint从外部(发送设备651)向控制装置618发送指定标识代码和显示时间信息TInf，并且在与显示时间信息TInf相对应的时间期间在图像形成装置中显示图像。
此外，在根据实施例15的显示设备中，可以采用这样的配置：由多组文本数据构成的数据群组被存储在控制装置中包括的存储单元中，数据标识代码被附加到构成数据群组的每组文本数据，每组文本数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，控制装置接收从外部发送来的指定标识代码，并且在指定标识代码和数据标识代码与接收到的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且基于该一组不同语言显示数据的图像被图像形成装置显示。
此外，实施例13中描述的显示设备和实施例15中描述的显示设备可被组合在一起。换言之，在根据实施例13的显示设备中，可以采用这样的配置：每组文本数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，控制装置在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且基于该一组不同语言显示数据的图像被图像形成装置显示。
此外，实施例14中描述的显示设备和实施例15中描述的实施例可被组合在一起。换言之，在根据实施例14的显示设备中，可以采用这样的配置：每组不同大小显示数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，控制装置依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，选择多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，并从存储单元中读出该一组不同大小显示数据中的多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且基于该一组不同语言显示数据的图像被图像形成装置显示。
此外，实施例13中描述的显示设备和实施例14和15中描述的显示设备可被组合在一起。换言之，在根据实施例13的显示设备中，可以采用这样的配置：每组不同大小显示数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，控制装置依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，选择多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，并从存储单元中读出该一组不同大小显示数据中的多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且基于该一组不同语言显示数据的图像被图像形成装置显示。
实施例16
实施例16涉及根据第四配置的显示设备。实施例13中描述的显示设备和图像显示装置可被应用到实施例16。
在根据实施例16的显示设备中，与实施例13类似，由多组文本数据构成的数据群组也被存储在控制装置618中包括的存储单元中，并且数据标识代码也被附加到构成数据群组的每组文本数据。此外，每组文本数据具有与实施例13中描述的相似的数据结构，并且与实施例13类似，数据标识代码被附加到其上。
在实施例16中，与实施例13类似，也从外部(发送设备651)向控制装置618发送指定标识代码。然后，控制装置618从存储单元中读出指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据，并且依据观察对象与显示设备之间的距离执行数据处理，从而基于文本数据的图像例如在会聚角受到控制的状态中被图像形成装置显示。此外，可以基于从显示设备到观察对象的距离对输入到构成至少一个图像显示装置的图像形成装置的文本数据执行图像处理。在实施例16中，对输入到构成两个图像显示装置的图像形成装置的文本数据执行图像处理。
此外，在根据实施例16的显示设备中，可以采用这样的配置：由多组文本数据构成的数据群组被存储在控制装置中包括的存储单元中，数据标识代码被附加到构成数据群组的每组文本数据，控制装置接收从外部发送来的指定标识代码并从存储单元中读取指定标识代码和数据标识代码与接收到的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据，并且依据观察对象与显示设备之间的距离执行数据处理，并且基于文本数据的图像例如在会聚角受到控制的状态中被图像形成装置显示。
实施例13中描述的显示设备可被应用到实施例16。更具体而言，在实施例16中，与实施例13类似，控制装置618从存储单元中读出指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据并且在图像形成装置中显示基于该文本数据的图像。然而，指定标识代码和显示时间信息TInf被按预定时间间隔Tint从外部(发送设备651)发送到控制装置618，并且在与所发送的显示时间信息TInf相对应的时间期间，图像在图像形成装置中被显示。
此外，实施例14中描述的显示设备和实施例16中描述的显示设备可被组合在一起。换言之，在实施例14中描述的显示设备中，可以配置成，每组文本数据由具有不同显示大小的多组不同大小显示数据构成，并且控制装置依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据并基于观察对象与显示设备之间的距离执行数据处理，并且基于该一组不同大小显示数据的图像例如在会聚角受到控制的状态中被图像形成装置显示。
此外，实施例14中描述的显示设备和实施例15和16中描述的显示设备可被组合在一起。换言之，在实施例14中描述的显示设备中，可以配置成，每组不同大小显示数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，并且控制装置依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，选择多组不同大小显示数据中的一组不同大小显示数据，并从存储单元中读出该一组不同大小显示数据中的多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据，并且基于观察对象与显示设备之间的距离执行数据处理，并且基于该一组不同语言显示数据的图像例如在会聚角受到控制的状态中被图像形成装置显示。
此外，实施例15中描述的显示设备和实施例16中描述的显示设备可被组合在一起。换言之，在实施例15中描述的显示设备中，可以配置成，每组文本数据由具有不同显示语言的多组不同语言显示数据构成，并且控制装置依据观察对象与显示设备之间的距离，在指定标识代码和数据标识代码与所发送的指定标识代码和数据标识代码一致的文本数据之中，从存储单元中读出多组不同语言显示数据中的一组不同语言显示数据并基于观察对象与显示设备之间的距离执行数据处理，并且基于该一组不同语言显示数据的图像例如在会聚角受到控制的状态中被图像形成装置显示。
如上，虽然已描述了本公开的优选实施例，但本公开并不限于此。实施例中描述的显示设备和图像显示装置的配置和结构是示例并且可被适当地改变，并且显示设备可被用作显示文本或图像的显示设备。此外，移动装置、旋转移动装置、液体透镜和液体棱镜的配置和结构是示例并且可被适当地改变。实施例1中描述的显示设备和实施例6中描述的显示设备可被组合在一起。在一些情况下，根据本公开的第二或第三实施例的显示设备可以是其中包括一个图像显示装置的单眼型的。此外，例如，表面浮雕型全息图(参见美国专利No.20040062505A1)可被布置在导光板上。在根据实施例8或9的光学装置320中，衍射光栅装置可由透射型衍射光栅装置构成，或者其可被配置成第一偏转单元和第二偏转单元中的一个由反射型衍射光栅装置构成，而其中另一个由透射型衍射光栅装置构成。或者，衍射光栅装置可由反射型闪耀衍射光栅(blazed diffraction grating)装置构成。
在调整会聚角的同时，例如，为了将光学系统112或254的焦点匹配到图7中所示的点“A”，换言之，为了允许光学系统112和254的焦距可改变，光学系统112和254可由液体透镜构成。这种液体透镜的示意性截面图在图34中示出，并且其平面图在图35中示出。该液体透镜由菲涅耳透镜构成，并且环状透镜室被同心地布置。
换言之，液体透镜包括：(A)外壳，该外壳包括：没有端部的所谓无端型外壁构件79；安装在外壁构件79的顶面上的顶板75；以及安装在外壁构件79的底面上的底板76；以及(B)在外壁构件79中同心布置的不具有端部的N-1个间隔壁构件77。这里，外壳的外形是圆形的。此外，包括由N-1个环状透镜室和第N-1个间隔壁构件77包围的中央透镜室。在图中所示的示例中，N＝3。每个透镜室78(781、782或783)被构成液体透镜的第一液体65和第二液体66占据。
第一透镜室(环状透镜室)781由外壁构件79、第一间隔壁构件77、顶板75和底板76构成。此外，第一电极81被部署在构成第一透镜室781的顶板75的一部分的内面，第二电极82被部署在构成第一透镜室781的外壁构件79的一部分的内面，并且第三电极83被部署在构成第一透镜室781的第一间隔壁构件77的一部分的内面。
第n+1个透镜室(环状透镜室)78n+1由第n个(这里n＝1，2，...，N-2)间隔壁构件77、第n+1个间隔壁构件77、顶板75和底板76构成。此外，第一电极81被部署在构成第n+1个透镜室78n+1的顶板75的一部分的内面，第二电极82被部署在构成第n+1个透镜室78n+1的第n个间隔壁构件77的一部分的内面，并且第三电极83被部署在构成第n+1个透镜室78n+1的第n+1个间隔壁构件77的一部分的内面。
第一电极81被部署在构成相当于第N个透镜室78N的中央透镜室783的顶板75的一部分的内面，并且第三电极83被部署在构成中央透镜室783的第N-1个间隔壁构件77的一部分的内面。
在图中所示的示例中，对于每个透镜室部署了第一电极81。然而，可在顶板75的内面上部署一个电极作为第一电极81。
在此液体透镜中，与实施例3类似，对于至少第一液体65与第二液体66之间的界面所在的外壁构件79和间隔壁构件77的每一个的表面执行防水处理。光从底板76入射，并且光从顶板75输出。在每个透镜室781、782或783中，通过将施加到第二电极82和第三电极83的电压配置为相互不同的，来改变液体透镜的光功率。或者，在每个透镜室781、782或783中，通过将施加到第二电极82和第三电极83的电压配置为不同的，来由这些液体透镜整体上构成菲涅耳透镜。
本公开包含与2010年8月18日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-182973中公开的主题相关的主题，特此通过引用将该申请的全部内容并入。
本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内即可。

Claims (9)

1.一种显示设备，包括：
眼镜型框架，该眼镜型框架被安装到观察者的头部；以及
被安附到所述框架的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置，
其中，每个所述图像显示装置包括：
图像形成装置，
光学系统，该光学系统使从所述图像形成装置输出的光成为平行光，以及
光学装置，从所述光学系统输出的光入射到所述光学装置，并且光在所述光学装置中被引导以输出，
所述图像显示装置中的至少一者还包括移动装置，该移动装置使所述图像形成装置的光轴和所述光学系统的光轴在水平方向上相对移动，并且
通过依据观察者的观察位置，利用所述移动装置使所述图像形成装置的光轴和所述光学系统的光轴在水平方向上相对移动，使会聚角被调整，
其中，当在图像信号被输入到所述图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止所述图像形成装置的图像形成处理。
2.一种显示设备，包括：
眼镜型框架，该眼镜型框架被安装到观察者的头部；以及
被安附到所述框架的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置，
其中，每个所述图像显示装置包括：
图像形成装置，
光学系统，该光学系统使从所述图像形成装置输出的光成为平行光，以及
光学装置，从所述光学系统输出的光入射到所述光学装置，并且光在所述光学装置中被引导以输出，
所述图像显示装置中的至少一者还包括转动装置，该转动装置旋转所述图像形成装置和所述光学系统，并且
通过依据观察者的观察位置，利用所述转动装置旋转所述图像形成装置和所述光学系统以改变从所述光学系统输出并入射到所述光学装置的平行光相对于所述光学装置的入射角，使会聚角被调整，
其中，当在图像信号被输入到所述图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止所述图像形成装置的图像形成处理。
3.一种显示设备，包括：
眼镜型框架，该眼镜型框架被安装到观察者的头部；以及
被安附到所述框架的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置，
其中，每个所述图像显示装置包括：
图像形成装置，
光学系统，该光学系统使从所述图像形成装置输出的光成为平行光，以及
光学装置，从所述光学系统输出的光入射到所述光学装置，并且光在所述光学装置中被引导以输出，
构成所述图像显示装置中至少一者的光学系统包括液体透镜，并且
通过依据观察者的观察位置操作所述液体透镜，使会聚角被调整，
其中，当在图像信号被输入到所述图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止所述图像形成装置的图像形成处理。
4.一种显示设备，包括：
眼镜型框架，该眼镜型框架被安装到观察者的头部；以及
被安附到所述框架的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置，
其中，每个所述图像显示装置包括：
图像形成装置，
光学系统，该光学系统使从所述图像形成装置输出的光成为平行光，以及
光学装置，从所述光学系统输出的光入射到所述光学装置，并且光在所述光学装置中被引导以输出，
构成所述图像显示装置中至少一者的光学系统包括液体棱镜，并且
通过依据观察者的观察位置操作所述液体棱镜，使会聚角被调整，
其中，当在图像信号被输入到所述图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止所述图像形成装置的图像形成处理。
5.根据权利要求1－4中任一项所述的显示设备，其中，还通过对向构成所述图像显示装置中至少一者的图像形成装置输入的图像信号进行控制，使所述会聚角被调整。
6.根据权利要求1－4中任一项所述的显示设备，其中，所述观察者的观察位置的信息被预先向所述显示设备给出。
7.根据权利要求1－4中任一项所述的显示设备，其中，除了输入到所述图像形成装置的图像信号以外，观察者的观察位置的信息也被从外部发送到所述显示设备。
8.根据权利要求1－4中任一项所述的显示设备，其中，所述光学装置是半透射型的。
9.一种头部安装显示器，包括：
被安放到观察者的头部的框架；以及
被安附到所述框架的、用于左眼和右眼的两个图像显示装置，
其中，基于所述观察者的观察位置信息，使会聚角被调整，
其中，当在图像信号被输入到各所述图像显示装置中的图像形成装置中之后经过了预定时间时，停止所述图像形成装置的图像形成处理。
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