CN104755994B - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的显示设备设置有：要被佩戴在观看者的头部上的框架(10)；和被连接至框架(10)的图像显示装置(100)。图像显示装置(100)设置有：图像形成装置(111)；和用于把来自图像形成装置(111)的图像引导至观看者的眼睛中的光学器件(120)。光学器件(120)设置有：用于使来自图像形成装置(111)的所述图像偏转的第一偏转部(130)；和用于使被第一偏转部(130)偏转后的所述图像朝着观看者的眼睛(21)偏转的第二偏转部(140)。图像显示装置(100)还设置有光反射构件(151)，光反射构件(151)被布置成面向图像形成装置(111)且光学器件(120)位于这两者之间。从图像形成装置(111)射出的光通过光学器件(120)、被光反射构件(151)反射、重新射入光学器件(120)中、然后被第一偏转部(130)偏转。

Description

显示设备
技术领域
本发明涉及显示设备，且更具体地，涉及适合于头戴式显示器(HMD，head mounteddisplay)用途的显示设备。
背景技术
例如，从专利文献JP 2006-162767 A已知一种用于通过虚像光学系统把由图像形成装置形成的二维图像向观看者呈现为放大虚像的虚像显示装置(图像显示装置)。如图24中的概念图所示，这个图像显示装置100′包括：图像形成装置111，其具有以二维矩阵布置的像素；和光学器件(导光部)120，其接收从图像形成装置111中的像素射出的光，然后引导且射出该光。光学器件120包括：导光板121，其致使入射的光在该导光板121内利用全反射而传播，然后射出该光；第一偏转部130(例如，由单层光反射膜形成)，其将已经射入导光板121内的光反射，使得已经射入导光板121内的光在导光板121内被全反射；和第二偏转部140(例如，由具有多层堆叠结构的多层光反射膜形成)，其导致已经在导光板121内利用全反射而传播的光从导光板121射出。如果HMD是由这样的图像显示装置100′形成的，那么能够减小该设备的重量和尺寸。
另外，例如，从专利文献JP 2007-094175 A已知一种使用全息衍射光栅从而通过虚像光学系统把由图像形成装置形成的二维图像向观看者呈现为放大虚像的虚像显示装置(图像显示装置)。如图25中的概念图所示，这个图像显示装置200′基本上包括：能够显示图像的图像形成装置111；和光学器件(导光部)220，光学器件220接收被显示于图像形成装置111上的光且将该光引导至观看者的眼睛21中。在此，光学器件220包括导光板221以及第一衍射光栅构件230和第二衍射光栅构件240，第一衍射光栅构件230和第二衍射光栅构件240是由被设置于导光板221上的反射型体全息衍射光栅(Reflective volume hologramdiffraction grating)形成的。
因为图像被显示于图像显示装置100′或200′上，所以观看者能够看到叠加在外界图像上的所显示的图像。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：特开JP 2006-162767A
专利文献2：特开JP 2007-094175A
发明内容
本发明要解决的技术问题
在这些专利申请特开案所披露的图像显示装置100′和200′中，图像形成装置111被放置在导光板121和221的观看者侧。即，各图像形成装置111是被放置在观看者的头部这一侧和附近。因此，图像形成装置111的布置自由度较低。
考虑到上述问题，本发明旨在提供一种具有能够提高组件的布置自由度的构造和结构的显示设备。
解决技术问题所采取的技术方案
为了实现上述目的，本发明的显示设备包括：
(a)框架，其被安装于观看者的头部上；以及
(b)图像显示装置，其被连接至所述框架，
其中所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置；以及
(B)光学器件，其把来自所述图像形成装置的图像引导至观看者的眼睛中，
所述光学器件包括：第一偏转部，其使来自所述图像形成装置的所述图像偏转；和第二偏转部，其使被所述第一偏转部偏转后的所述图像朝着观看者的眼睛偏转，
所述图像显示装置进一步设置有面向所述图像形成装置的光反射构件，且所述光学器件位于所述图像形成装置与所述光反射构件之间，并且
从所述图像形成装置射出的光通过所述光学器件，被所述光反射构件反射，重新射入所述光学器件中，然后被所述第一偏转部偏转。
本发明的技术效果
因为本发明的显示设备包括被布置成使所述光学器件夹在所述图像形成装置与所述光反射构件之间的所述光反射构件，所以能够提高图像形成装置的布置自由度。本说明书中所说明的有益效果仅仅是示例而不是为了限制本发明，并且还可以实现其他的有益效果。
附图说明
图1是实施例1的显示设备的概念图。
图2是实施例1的显示设备的示意性俯视图。
图3是实施例1的显示设备的示意性侧视图。
图4是实施例2的显示设备的概念图。
图5是实施例2的显示设备中的反射型体全息衍射光栅的一部分的示意性放大截面图。
图6是实施例2的显示设备的变形例的概念图。
图7是实施例3的显示设备的示意性俯视图。
图8是实施例3的显示设备的示意性正视图。
图9是实施例4的显示设备的概念图。
图10是实施例4的显示设备的变形例的概念图。
图11是实施例5的显示设备中的图像显示装置的概念图。
图12是实施例6的显示设备的概念图。
图13是实施例6的显示设备的示意性俯视图。
图14A和图14B分别是实施例6的显示设备的示意性侧视图和实施例6的显示设备中的光学器件和调光器的示意性正视图。
图15A和图15B是调光器的示意性截面图，示意性地示出了实施例6的显示设备中的调光器的行为。
图16是实施例6的显示设备的一个变形例的概念图。
图17是实施例6的显示设备的另一变形例的概念图。
图18是实施例6的显示设备的另外一变形例的概念图。
图19是实施例6的显示设备的又一变形例的概念图。
图20是实施例6的显示设备的再一变形例的概念图。
图21A和图21B分别是实施例7的显示设备的示意性俯视图和用于控制照度传感器的电路的示意图。
图22A和图22B分别是实施例8的显示设备的示意性俯视图和用于控制照度传感器的电路的示意图。
图23是示出了从图像形成装置射出的光通过导光板、被光反射构件反射、然后重新射入导光板中的形态模拟的图。
图24是传统显示设备中的图像显示装置的概念图。
图25是传统显示设备的变形例中的图像显示装置的概念图。
具体实施方式
下文是参照附图、基于实施例而对本发明做出的说明。然而，本发明不局限于这些实施例，并且在各实施例中所提及的各种数值和材料都仅仅是示例。将按照下列顺序进行说明。
1.本发明的显示设备的概述
2.实施例1(本发明的显示设备、具有第一结构的显示设备和具有第一结构的图像形成装置)
3.实施例2(实施例1的变形例)
4.实施例3(实施例1的另一变形例)
5.实施例4(实施例1至实施例3的变形例和具有第二结构的显示设备)
6.实施例5(实施例1至实施例4的变形例和具有第二结构的图像形成装置)
7.实施例6(实施例1至实施例5的变形例)
8.实施例7(实施例6的变形例)
9.实施例8(实施例6和实施例7的变形例)和其他
1.本发明的显示设备的概述
在下面的说明中，已经从图像形成装置的中间部分射出的光通过导光板、接着被光反射构件反射、然后在某一点(该点是导光板入射中心点)射入该导光板中，该导光板的穿过导光板入射中心点而延伸的轴线是X轴(从第一偏转部朝着第二偏转部的方向是正方向)，并且该导光板的穿过导光板入射中心点而延伸的法线是Z轴(朝着观看者侧的方向是正方向)。换言之，图像的水平方向是X方向，且图像的垂直方向是Y方向。当已经从图像形成装置的中间部分射出的光在某一点(光反射构件入射中心点)射入光反射构件时，该光反射构件的穿过光反射构件入射中心点而延伸且平行于X轴的轴线是x轴，且该光反射构件的穿过光反射构件入射中心点而延伸的法线是z轴。此外，为了便于说明，已经从图像形成装置射出、通过导光板、被光反射构件反射、重新射入导光板、然后与第一偏转部碰撞的光在某些情况下将会被称为“光反射构件碰撞光”。术语“全反射”的意思是内部全反射或者在导光板内的全反射。
在本发明的显示设备中，所述光反射构件可以由包括第一表面和第二表面的光学构件形成，来自所述图像形成装置的光被引导进入第一表面中且从第一表面射出，第二表面位于第一表面的相反侧，并且在第二表面上形成有光反射层。在这种情况下，第一表面和第二表面可以由自由曲面形成。更具体地，用于形成所述光反射构件的光学构件的外部形状例如可以是厚的透镜状形状。即，该光学构件可以具有由第一表面、第二表面和侧表面形成的外部形状。射入具有这样形状的光反射构件的光在射入第一表面时是首次受到透镜作用(lens action)，在被第二表面反射时也受到透镜作用，然后在从第一表面射出时又受到透镜作用。然而，所述光反射构件不局限于上述这样，且例如可以使用反射镜。所述自由曲面优选地在xz平面内是不对称的，且优选地在yz平面内是对称的。自由曲面z＝f(x,y)通常由x和y的多项式表示。在此，Cij是系数。
f(x,y)＝Σ(Cij)×(xi)×(yj)
因为必须形成关于y方向对称的形状，所以当y是奇数时，所述系数全部为“0”。并且，当(i+j)的值大约是10时，能够实现充分的性能。采用什么类型的自由曲面应当是通过进行光学模拟和各种试验而决定的。
所述光学构件可以由含有诸如石英玻璃(silica glass)和BK7等光学玻璃的玻璃形成，或者由塑料材料形成，所述塑料材料例如是PMMA、聚碳酸酯树脂、丙烯酸类树脂、非晶聚丙烯树脂、或含AS树脂的苯乙烯树脂等。所述光学构件可以通过诸如使用金属模具等的成形技术等公知技术来形成。因为所述光学构件的外部形状是厚的透镜状形状，所以减少了具有不均匀厚度的部分，且因此，能够实现良好的成形性。而且，能够降低制造成本。所述光反射层是由诸如银薄膜或铝薄膜等能够有效地反射光的材料形成的，且所述光反射层是通过诸如真空沉积方法等公知技术而被形成的。
在包括上述各种优选形式的本发明的显示设备中，所述光学器件可以包括：
(B-1)导光板，其致使入射的光在所述导光板内通过全反射而传播，然后将所述光射出；
(B-2)第一偏转部；以及
(B-3)第二偏转部，其使已经在所述导光板内通过全反射而传播的所述光不止一次地偏转，然后致使所述光从所述导光板射出，
所述光反射构件可以被放置成面向所述图像形成装置，且所述导光板位于所述光反射构件与所述图像形成装置之间，并且
从所述图像形成装置射出的光可以通过所述导光板、被所述光反射构件反射、重新射入所述导光板中、然后被所述第一偏转部偏转，从而在所述导光板内被全反射。
在本发明的显示设备的上述优选结构中，所述光反射构件可以被放置在所述导光板的观看者侧。为了便于说明，具有这样结构的显示设备在下文中将会被称作“具有第一结构的显示设备”。在具有第一结构的显示设备中，所述图像形成装置被放置在远离观看者头部的位置处。因此，能够增大在决定所述图像形成装置的位置时的自由度，此外，观看者将不会因为从所述图像形成装置生成的热量而感到不适。或者，所述图像形成装置可以被放置在所述导光板的观看者侧。为了便于说明，具有这样结构的显示设备在下文中将会被称作“具有第二结构的显示设备”。
此外，在本发明的显示设备的上述各种优选结构每一者中，优选地，图像形成装置不平行于导光板，从而减小像散、改善MTF(调制传递函数)、且抑制从反射光中生成杂射光。或者，优选地，光反射构件不平行于导光板。或者，优选地，图像形成装置不平行于导光板且光反射构件不平行于导光板。导光板不平行于图像形成装置或导光板不平行于光反射构件的意思是，导光板和图像形成装置或者导光板和光反射构件当沿着XZ平面或与XZ平面平行的平面被切断时具有不平行的切断面，并且当沿着YZ平面或与YZ平面平行的平面被切断时具有平行的切断面。同时，导光板平行于图像形成装置或导光板平行于光反射构件的意思是，导光板和图像形成装置或者导光板和光反射构件当沿着XZ平面或与XZ平面平行的平面被切断时具有平行的切断面，并且当沿着YZ平面或与YZ平面平行的平面被切断时具有平行的切断面。
而且，在本发明的显示设备的上述各种优选结构每一者中，优选地，导光板的位于第一偏转部侧的端部经受过消光处理(quenching)。利用这一点，即使生成了杂射光，也能够尽可能地防止杂射光的不利影响。所述消光处理能够通过形成用于吸收光的光吸收层(具体地，通过在导光板的位于第一偏转部侧的端部的外表面上形成由公知的光吸收材料制成的光吸收层)而被执行，或者通过使导光板的位于第一偏转部侧的端部的外表面粗糙化而被执行。所述光吸收层能够由诸如碳、金属薄膜、有机树脂或玻璃贴(glass paste)等光吸收材料形成，并且这样材料的具体示例包括感光聚酰亚胺树脂、氧化铬、以及氧化铬与铬的叠层膜。
而且，在具有上述优选构造和结构的本发明的显示设备中，图像形成装置可以包括以二维矩阵布置的像素。为了便于说明，具有这样结构的图像形成装置在下文中将会被称作“具有第一结构的图像形成装置”。
例如，具有第一结构的图像形成装置可以是：由诸如有机电致发光(EL，ElectroLuminescence)元件、无机EL元件或发光二极管(LED：light emitting diode)等发光元件形成的图像形成装置；或者由反射型空间光调制器件和光源形成的图像形成装置；或者由透射型空间光调制器件和光源形成的图像形成装置。特别地，为了减小图像显示部的厚度，图像形成装置优选地是由包括被排列起来的有机EL元件的有机电致发光显示装置形成的或者是由包括被排列起来的LED的发光元件显示装置形成的。例如，空间光调制器件可以是光阀、诸如硅基液晶(LCOS：Liquid Crystal On Silicon)等透射型或反射型液晶显示器件、或者数字微镜器件(DMD：digital micromirror device)。例如，光源可以是发光元件。而且，反射型空间光调制器件可以包括液晶显示装置和如下的偏光分束器(polarizingbeam splitter)：该偏光分束器把来自光源的光的一部分反射且朝着液晶显示装置引导，并且让被该液晶显示装置反射后的光的一部分透过且朝着所述光学器件引导。用于形成光源的发光元件可以是红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。或者，从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发射的红光、绿光和蓝光可以通过利用光导管而被混合且受到亮度均化作用，以获得白光。例如，发光元件可以是半导体激光元件、固体激光器或LED。像素的数量可以基于图像形成装置所要求的规格来确定，且具体的示例性数量是320×240、432×240、640×480、1024×768和1920×1080。
或者，在具有上述优选构造和结构的本发明的显示设备中，图像形成装置可以包括光源和对从该光源射出的光进行扫描的扫描部。为了便于说明，具有这样结构的图像形成装置在下文中将会被称作“具有第二结构的图像形成装置”。
具有第二结构的图像形成装置中的光源可以是发光元件，且具体地可以是红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。或者，从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发出的红光、绿光和蓝光可以通过利用光导管而被混合且受到亮度均化作用，以获得白光。例如，发光元件可以是半导体激光元件、固体激光器或LED。具有第二结构的图像形成装置中的像素(虚拟像素)的数量也可以基于图像显示装置所要求的规格来确定，且具体的示例性数量是320×240、432×240、640×480、1024×768和1920×1080。在所要执行的是彩色图像显示且光源由红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件形成的情况下，优选的是，例如使用正交棱镜来使颜色合成。扫描部对从光源发出的光进行水平扫描和垂直扫描，且例如可以是具有能够二维地旋转的微镜的微机电系统(MEMS：MicroElectro Mechanical System)、或振镜(galvanometer mirror)。
在本发明的显示设备中，优选的是，已经经过光学系统(具体地，准直光学系统或中继光学系统)的光入射至导光板中。所述光学系统可以是由凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜、全息透镜或它们的组合形成的光学系统，且通常具有正的光焦度。在光学系统与导光板之间，可以设置有具有开口的遮光部，以使得不想要的光将不会从光学系统射出而射入至导光板中。
已经射入至光反射构件中的光在从该光反射构件射出时被收集为平行光束，然后射入导光板。光被转变成平行光束，这是因为在光束射入导光板时的光学波阵面信息需要在这些光束经由第一偏转部和第二偏转部而从导光板射出之后被储存下来。光反射构件的自由曲面应当被设计成使得已经射入至光反射构件中的光能够在从光反射构件射出时被收集为平行光束。
在能够具有上述各种优选构造和结构的本发明的显示设备中，所述光学器件是半透射型(透视型)。具体地，所述光学器件的至少朝着观看者的眼睛的部分是半透射的(透视的)，并且可以透过该光学器件的这些部分而看到外景。所述显示设备可以包括一个图像显示装置，或可以包括两个图像显示装置。
在此，第一偏转部可以被设计成使光反射构件碰撞光的一部分反射，并且第二偏转部可以被设计成使已经在导光板内利用全反射而传播的光不止一次地透过或反射。在这种情况下，第一偏转部和第二偏转部可以被设计成起到半透射镜的作用。具体地，第一偏转部和第二偏转部可以由多层堆叠结构、半反射镜、偏光分束器或衍射光栅(诸如全息衍射光栅膜)形成，所述多层堆叠结构是通过堆叠许多的电介质层叠膜而被形成的。第一偏转部和第二偏转部被置于导光板内(或者被组装入导光板内)。在第一偏转部中，光反射构件碰撞光的一部分被反射或衍射，使得光反射构件碰撞光的这一部分在导光板内被全反射。另一方面，在第二偏转部中，已经在导光板内利用全反射而传播的平行光束不止一次地被反射或衍射，然后作为平行光束从导光板射出。
或者，第一偏转部可以被设计成使光反射构件碰撞光发生衍射，且第二偏转部可以被设计成使已经在导光板内利用全反射而传播的光不止一次地发生衍射。在这种情况下，第一偏转部和第二偏转部可以由衍射光栅元件形成。而且，该衍射光栅元件可以由反射型衍射光栅元件或透射型衍射光栅元件形成。或者，衍射光栅元件中的一者可以由反射型衍射光栅元件形成而衍射光栅元件中的另一者由透射型衍射光栅元件形成。反射型衍射光栅元件可以是反射型体全息衍射光栅。为了便于说明，由反射型体全息衍射光栅形成的第一偏转部在下文中还将被称作“第一衍射光栅构件”，且为了便于说明，由反射型体全息衍射光栅形成的第二偏转部在下文中还将被称作“第二衍射光栅构件”。
利用本发明的图像显示装置，能够显示单一颜色(例如，绿色)的图像。在要显示的是彩色图像的情况下，第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件可以通过堆叠P层衍射光栅层(它们是反射型体全息衍射光栅)而被形成，从而应对具有P种不同波段(或波长)的P种(例如，P＝3：红色、绿色和蓝色三种颜色)光的衍射和反射。在每一个衍射光栅层中形成与一种波段(或一种波长)对应的干涉条纹。或者，为了应对具有P种不同波段(或波长)的P种光的衍射和反射，在由单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可以形成P种干涉条纹。在其他某个情况下，视角可以被等分为三个，且第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件可以通过堆叠与各个被划分得到的视角对应的衍射光栅层而被形成。或者，在第一导光板中可以设置如下的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件：它们是由使具有红色波段(或波长)的光发生衍射和反射的反射型体全息衍射光栅形成的衍射光栅层；在第二导光板中可以设置如下的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件：它们是由使具有绿色波段(或波长)的光发生衍射和反射的反射型体全息衍射光栅形成的衍射光栅层；在第三导光板中可以设置如下的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件：它们是由使具有蓝色波段(或波长)的光发生衍射和反射的反射型体全息衍射光栅形成的衍射光栅层；且第一导光板、第二导光板和第三导光板可以堆叠起来，同时这些导光板之间留有一些空间。利用这些结构，当各波段(或波长)的光被第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件衍射和反射时，能够增大衍射效率，能够使衍射接收角变大，且能够使衍射角最优化。优选的是，提供有保护构件，使得反射型体全息衍射光栅不与大气直接接触。
例如，第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件可以由光聚合物材料制成。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组成材料和基本结构可以与传统反射型体全息衍射光栅的组成材料和结构相同。反射型体全息衍射光栅是仅仅衍射和反射正一级衍射光的全息衍射光栅。在这些衍射光栅构件内部和表面上形成了干涉条纹。可以利用与传统形成方法相同的方法来形成干涉条纹。具体地，对象光从衍射光栅构件的材料(例如，光聚合物材料)的一侧的第一预定方向射出，且同时，参照光从衍射光栅构件的材料的另一侧的第二预定方向射出。通过对象光和参照光形成的干涉条纹应当被记录在衍射光栅构件的材料内部。第一预定方向、第二预定方向以及对象光的波长和参照光的波长是被适当选择的，使得能够获得在衍射光栅构件的表面上的干涉条纹的所期望间距和干涉条纹的所期望倾斜角(倾角)。干涉条纹的倾斜角是衍射光栅构件(或衍射光栅层)的表面与干涉条纹之间的角度。在第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件是由各自包括P层衍射光栅层(它们由反射型体全息衍射光栅形成)的堆叠结构形成的情况下，可以在这些P层衍射光栅层彼此被独立地制造之后利用紫外线固化粘合剂而将这些P层衍射光栅层堆叠(粘合)起来。P层衍射光栅层可以按如下方式而被制造出来，即：利用粘性光聚合物材料形成一层衍射光栅层，然后将粘性光聚合物材料一层接一层地粘合到该衍射光栅层上，由此形成各衍射光栅层。
并且，在本发明的图像显示装置中，光学器件可以由一对半透射镜形成，这一对半透射镜接收光反射构件碰撞光的一部分且然后将该光朝着观看者的眼睛射出。光反射构件碰撞光的这一部分可以被第一半透射镜反、在空气中传播、然后射入第二半透射镜，或者可以在诸如玻璃面板或塑料面板等透明构件(具体地，由与稍后说明的导光板的材料相同的材料制成的构件)内传播、然后射入第二半透射镜。第二半透射镜可以经由该透明构件而被连接到图像形成装置，或第二半透射镜可以经由不同于该透明构件的构件而被连接到图像形成装置。第一半透射镜、透明构件和第二半透射镜可以利用适当的连接部而被连接到框架。
导光板具有平行于导光板的轴线(X轴)而延伸的两个平行表面(第一表面和第二表面)。在导光板的最初接收光的表面是导光板的入射表面、且导光板的让光最终从其射出的表面是导光板的出射表面的情况下，第一表面可以既充当导光板的入射表面又充当导光板的出射表面，或者第一表面可以充当导光板的入射表面而第二表面充当导光板的出射表面。导光板可以由包括诸如石英玻璃或BK7等光学玻璃的玻璃或由塑料材料(诸如PMMA、聚碳酸酯树脂、丙烯酸类树脂、非晶聚丙烯树脂、或包括AS树脂的苯乙烯树脂)制成。导光板并非必须是平坦的，而是可以具有弯曲形状。
在能够具有上述各种优选构造和结构的本发明的显示设备中，所述框架形成有前部和两个鬓部，所述前部位于观看者的前面，所述两个鬓部经由铰链而被可旋转地连接到所述前部的两端。在各个鬓部的末梢处连接有端盖。所述图像显示装置被连接到所述框架，且具体地，所述图像形成装置可以被连接到例如所述两个鬓部。所述前部和所述两个鬓部可以被一体化地形成。当观察本发明的整个显示设备时，所述框架具有与一副普通眼镜的结构大体上相同的结构。用于形成所述框架的材料可以由诸如金属、合金、塑料或这些材料的组合等与普通眼镜的材料相同的材料构成。鼻托还可以被连接到所述前部。当观察本发明的整个显示设备时，所述框架和所述鼻托的组装体具有与一副普通眼镜的结构大体上相同的结构，但是不包括框边(rim)。所述鼻托也可以具有传统的构造和结构。
为了改善能够具有上述各种优选构造和结构的本发明显示设备的设计或便于该显示设备的使用，从一个或两个图像形成装置延伸的布线(诸如信号线和电源线)还优选地从端盖的末端经由鬓部和端盖的内部而延伸，且优选地被连接到控制装置(控制电路或控制部)。各图像形成装置还包括头戴式耳机部，且从图像形成装置延伸的头戴式耳机用布线可以还优选地从端盖的边缘经由鬓部和端盖的内部而延伸至头戴式耳机部。例如，头戴式耳机部可以是入耳式收话器或入耳式耳机。更具体地，头戴式耳机用布线以各自绕着耳廓(耳殼)的后面而缠绕的方式从端盖的边缘延伸至头戴式耳机部。而且，摄像装置可以被连接到所述前部的中间部分。具体地，例如，摄像装置是由诸如CCD或CMOS传感器等固体摄像元件和透镜形成的。从摄像装置延伸的布线例如可以经由所述前部而被连接至图像显示装置(或图像形成装置)中的一者，或者还可以被包含在从图像显示装置(或图像形成装置)延伸的布线中。
在能够具有上述各种优选构造和结构的本发明的显示设备中，用于调整从外部射入的外部光的量的调光器可以被放置在光学器件(导光板)的至少朝着观看者的眼睛的区域中。由于设置有调光器，所以能够防止观看者所要观看的图像中的对比度不足的问题。这样的问题是当图像显示装置的周围环境极其明亮时而被造成的，或者是依据所显示图像的内容而被造成的。
在此，调光器可以包括：
第一基板和第二基板，第一基板面向光学器件，第二基板位于第一基板的相反侧；
分别形成于第一基板和第二基板上的电极；以及
透光控制材料层，其被密封在第一基板与第二基板之间。第一基板优选地充当光学器件中的构件(具体地，导光板)。或者，第二基板优选地比第一基板薄。当调光器的第一基板也充当光学器件中的构件或第二基板比第一基板薄时，能够减小整个显示设备的重量，且显示设备的使用者(观看者)将不会感到不适。
调光器可以是具有由液晶材料层形成的透光控制材料层的光学快门，或调光器可以是具有由无机电致发光材料层形成的透光控制材料层的光学快门。然而，调光器并不局限于它们，且可以是由电泳分散液(该电泳分散液是由大量的带电电泳粒子和与这些电泳粒子不同颜色的分散介质形成的)形成的光学快门、基于利用由金属(例如，银粒子)的可逆氧化还原反应引起的电沉积/分解现象的电沉积技术(电沉积或场沉积)的光学快门、利用由电致变色材料的氧化还原反应引起的物质颜色变化的光学快门、或通过电润湿现象来控制透光率的光学快门。
在调光器是具有由液晶材料层形成的透光控制材料层的光学快门的情况下，用于形成透光控制材料层的材料没有特别地限制，但是例如可以是扭曲向列型(TN：twistednematic)液晶材料或超扭曲向列型(STN：super-twisted nematic)液晶材料。在调光器是具有由无机电致发光材料层形成的透光控制材料层的光学快门的情况下，用于形成透光控制材料层的材料没有特别地限制，但是例如可以是氧化钨(WO3)。
虽然光学器件和调光器优选地按此顺序而从观看者侧被安置着，但是调光器和光学器件也可以依此顺序而被安置着。
例如，用于形成调光器中的第一基板和第二基板的材料可以是：由钠钙玻璃或白板玻璃制成的透明玻璃基板；塑料基板；塑料片；或塑料膜。在此，塑料材料的示例包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚萘二甲酸乙二醇酯；聚碳酸酯；诸如醋酸纤维素等纤维素酯类；含氟聚合物，诸如聚偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物或聚四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物等；诸如聚甲醛等聚醚；聚缩醛；聚苯乙烯；聚乙烯；聚丙烯；诸如甲基戊烯聚合物等聚烯烃；诸如聚酰胺酰亚胺和聚醚酰亚胺等聚酰亚胺；聚酰胺；聚醚砜；聚苯硫醚；聚偏二氟乙烯；四乙酰纤维素；溴化酚氧；聚芳酯；聚砜等。塑料片和塑料膜可以具有能使该片和该膜不容易弯曲的刚性，或者可以具有柔性。在第一基板和第二基板由透明塑料基板形成的情况下，由无机材料或有机材料制成的障壁层可以被形成于这两个基板的内表面上。
第一电极和第二电极可以是所谓的透明电极，且具体是由例如下列材料制成的电极：铟锡氧化物(ITO(Indium Tin Oxide)、掺杂Sn的In2O3、晶体ITO或非晶ITO)；掺杂氟的SnO2(FTO)；IFO(掺杂F的In2O3)；掺杂锑的SnO2(ATO)；SnO2；ZnO(掺杂Al的ZnO或掺杂B的ZnO)；铟锌氧化物(IZO(Indium Zinc Oxide))；尖晶石氧化物；具有YbFe2O4结构的氧化物；或者诸如聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩等导电共聚物。然而，第一电极和第二电极不局限于上述材料，且可以使用这些材料中的两者以上的组合。能够通过诸如真空沉积法或溅射技术等物理气相沉积法(PVD法)、化学气相沉积法(CVD方法)、涂布法等形成第一电极和第二电极。电极图案化处理一般是不必要的。然而，在依照期望进行图案化处理的情况下，能够通过诸如蚀刻技术、剥离技术、使用掩模的技术等任何方法进行图案化。
第一基板和第二基板利用密封剂而被密封且被接合到外缘。还被称为密封胶的密封剂可以是热固化型树脂、光固化型树脂、湿气固化型树脂或厌氧固化型树脂等，例如环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂、烯-硫醇树脂、硅酮树脂或改性聚合物树脂。
显示设备还可以包括照度传感器(为了便于说明，还被称作“环境照度测量传感器”)，该传感器用于测量放置有显示设备的环境中的照度。基于通过照度传感器(环境照度测量传感器)执行的测量结果，控制调光器的透光率，或控制通过图像形成装置形成的图像的亮度。
显示设备还可以包括第二照度传感器(为了便于说明，还被称作“透射光照度测量传感器”)，该第二照度传感器基于通过调光器从外部环境透射进来的光而测量照度。基于通过第二照度传感器(透射光照度测量传感器)执行的测量结果，控制调光器的透光率，且/或控制通过图像形成装置形成的图像的亮度。
如上所述，基于通过照度传感器(环境照度测量传感器)执行的测量结果来控制调光器的透光率，基于通过照度传感器(环境照度测量传感器)执行的测量结果来控制通过图像形成装置形成的图像的亮度，基于通过第二照度传感器(透射光照度测量传感器)执行的测量结果来控制调光器的透光率，且基于通过第二照度传感器(透射光照度测量传感器)执行的测量结果来控制通过图像形成装置形成的图像的亮度。以这种方式，观看者看到的图像能够具有高的对比度，且图像观看条件能够根据放置有显示设备的环境中的照度而最优化。照度传感器(环境照度测量传感器或透射光照度测量传感器)可以由公知的照度传感器形成，且可以基于公知的控制电路来控制该照度传感器(环境照度测量传感器或透射光照度测量传感器)。
在包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的本发明的显示设备中，第二照度传感器(透射光照度测量传感器)优选地被放置在光学器件的观看者侧。
调光器的最高透光率可以是50％，且调光器的最低透光率可以是30％以下。调光器的最低透光率的下限例如可以是1％。
当通过照度传感器(环境照度测量传感器)执行的测量结果等于或大于预定值(为了便于说明，还被称作“第一照度测量值”)时，调光器的透光率可以被调整成预定值(为了便于说明，还被称作“第一透光率”)以下。当通过照度传感器(环境照度测量传感器)执行的测量结果等于或小于预定值(为了便于说明，还被称作“第二照度测量值”)时，调光器的透光率可以被调整成预定值(为了便于说明，还被称作“第二透光率”)以上。此外，在考虑来自环境照度测量传感器的照度从而通过透射光照度测量传感器执行的测量结果不是所期望照度的情况下，或者期望更精细的照度调整的情况下，应当调整调光器的透光率同时监控第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的值。在此，第一照度测量值可以是10勒克斯，第一透光率可以是在1％与30％之间的任何值，第二照度测量值可以是0.01勒克斯，且第二透光率可以是在51％与99％之间的任何值。在环境照度测量传感器的亮度测量值在1×10-3勒克斯以下的情况下，例如，优选地控制调光器的驱动电压以缩短驱动时间且尽快地增大调光器的透光率。
在某些情况下，调光器可以被设计成使通过调光器的光产生期望的颜色。在这样的情况下，利用调光器产生的颜色可以是多变的，或利用调光器产生的颜色可以是固定的。在前者的情况下，产生红色的调光器、产生绿色的调光器和产生蓝色的调光器例如可以堆叠。在后者的情况下，利用调光器产生的颜色没有特定地限定，但是例如可以是棕色。
而且，在某些情况下，调光器可以以可拆卸的方式被设置。为了以可拆卸的方式设置调光器，可以利用由透明塑料材料制成的螺钉将调光器连接至框架。或者，凹槽可以被形成于框架中，且调光器可以与凹槽啮合。另外，磁铁可以被连接至框架，从而调光器能够被连接至框架。而且，滑动部可以被形成于框架中，且调光器可以与滑动部啮合。并且，连接器可以被连接至调光器，且调光器可以经由该连接器和布线而被电连接至用来控制调光器的透光率的控制电路(例如，被包括在用来控制图像形成装置的控制装置中)。
第一偏转部和第二偏转部可以覆盖有用于形成调光器的基板中的一者(第一基板)。或者，第二偏转部可以位于调光器的投影图像中，或调光器可以位于第二偏转部的投影图像中。
在能够具有上述各种优选构造的本发明的显示设备中，阻挡外部光射入光学器件的遮光构件可以被放置在光学器件(或导光板)的与观看者相反的一侧。或者，阻挡外部光射入光学器件的遮光构件可以被放置在光学器件的如下区域中：光从图像形成装置出射到光学器件的这个区域中。利用这种布置，消除了由于外部光入射而引起的图像显示质量劣化的可能。具体地，被投影在光学器件上的遮光构件的图像优选地包括光学器件的射入了从图像形成装置射出的光的区域。或者，被投影在光学器件上的遮光构件的图像优选地包括被投影在光学器件上的调光器的端部的图像。或者，遮光构件可以被放置在光学器件的与观看者相反的一侧，并且被安置在距光学器件一定距离的位置处。并且，遮光构件可以被放置在光学器件的如下部分中：该部分位于光学器件的与观看者相反的一侧。
在具有上述的第一结构的显示设备中，图像形成装置还优选地用作遮光构件。在具有上述的第二结构的显示设备中，光反射构件还优选地用作遮光构件。在具有第一结构的显示设备中，被投影在光学器件上的图像形成装置的图像优选地包括光学器件的射入了从图像形成装置射出的光的区域。在具有第二结构的显示设备中，被投影在光学器件上的光反射构件的图像优选地包括光学器件的射入了从图像形成装置射出的光的区域。
例如，遮光构件可以由非透明塑料材料制成，且这样的遮光构件可以从图像显示装置的壳体完整地延伸，或可以被连接至图像显示装置等的壳体，或可以从框架完整地延伸，或可以被连接至框架。或者，遮光构件可以被连接至光学器件，或可以被连接至调光器。在这样的结构中，由非透明材料制成的遮光构件可以通过物理气相沉积法(PVD法)或化学气相沉积法(CVD法)而被形成于光学器件的表面上，或可以通过印刷等被形成，或可以通过例如使由非透明材料(诸如塑料材料、金属材料或合金材料)制成的膜、片或箔连接在光学器件的表面上而被形成。
实施例1
实施例1涉及根据本发明第一实施方式的显示设备，且更特别地，涉及具有第一结构的显示设备。图1是实施例1的图像显示装置的概念图。图2是实施例1的显示设备(具体地，头戴式显示器(HMD，head mounted display))的示意性俯视图。图3是显示设备的示意性侧视图。
实施例1或者稍后会说明的实施例2至实施例8的显示设备包括：
(a)框架(具体地，眼镜型框架)10，其被安装在观看者的头部上，以及
(b)图像显示装置100、200、300或500，其被连接至框架10。实施例1或者稍后会说明的实施例2至实施例8的显示设备是包括两个图像显示装置的双眼型显示装置，但是也可以是包括一个图像显示装置的单眼型显示装置。同时，图像形成装置111和511例如显示彩色图像。
实施例1或者稍后会说明的实施例2至实施例8的图像显示装置100、200、300或500包括：
(A)图像形成装置111或511；以及
(B)光学器件(导光部)120、220或320，其把来自图像形成装置111或511的图像引导至观看者的眼睛21中。光学器件120、220或320是透明型(半透射型)。
图像显示装置100、200、300或500还包括(C)光学系统112或525，其准直从图像形成装置111或511射出的光，其中已经通过光学系统112或525的光通量射入光学器件120、220或320。
在此，实施例1或者稍后会说明的实施例2至实施例8中的光学器件120、220或320(导光部)包括：第一偏转部130或230，其使来自图像形成装置111或511的图像偏转；以及第二偏转部140、240或340，其使通过第一偏转部130或230偏转的图像朝着观看者的眼睛偏转。图像显示装置100、200、300或500还包括光反射构件151，其被放置以与图像形成装置111或511一起将光学器件120、220或320夹在中间，且面向图像形成装置111或511。已经从图像形成装置111或511射出的光通过光学器件120、220或320，被光反射构件151反射，重新射入光学器件120、220或320，然后通过第一偏转部130或230偏转。图像形成装置111或511以及光学系统112被封装在壳体113内。光反射构件151也被封装在壳体114内。
更具体地，在实施例1的显示设备中，各光学器件120包括：
(B-1)导光板121，其致使入射的光在该导光板内利用全反射而传播，然后射出所述光；
(B-2)第一偏转部130；以及
(B-3)第二偏转部140，其使已经在导光板121内利用全反射而传播的光不止一次地偏转，因此，光从导光板121射出。光反射构件151被放置成面向图像形成装置111，同时导光板121位于这两者之间。已经从图像形成装置111射出的光通过导光板121，被光反射构件151反射，重新射入导光板121，然后通过第一偏转部130偏转，因此在导光板121内被全反射。
光反射构件151是由如下的光学构件形成的：该光学构件包括第一表面152A和第二表面152B，来自图像形成装置111的光被引导进入第一表面152A中且从第一表面152A射出，第二表面152B位于第一表面152A的相反侧。由银薄膜形成的光反射层153被形成于第二表面152B上。第一表面152A和第二表面152B由自由曲面形成。更具体地，形成光反射构件151的光学构件152的外部形状是厚的透镜状形状。即，光学构件152是由第一表面152A、第二表面152B和侧表面152C形成的。自由曲面在xz平面内是非对称的，且在yz平面内是对称的。实施例1的显示设备是具有第一结构的显示设备，且光反射构件151被放置在导光板121的观看者侧。
图像形成装置111是由包括以二维矩阵布置的像素的具有第一结构的图像形成装置形成的，且更具体地，是由具有以二维矩阵布置的有机EL元件的有机电致发光显示装置形成的。图像形成装置111相对于导光板121以非平行的方式被放置着。此外，导光板121的第一偏转部130侧的端部121A经受过消光处理。具体地，由公知的光吸收材料制成的光吸收层126被形成于导光板121的第一偏转部130侧的端部121A(在附图所示的实施例中，端面)的外表面上。或者，光吸收层126可以被形成为从该端面延伸至稍后会说明的导光板121中的第一表面122的一部分和第二表面123的一部分。
在实施例1中，第一偏转部130和第二偏转部140被放置在导光板121内。第一偏转部130反射光反射构件碰撞光中的一部分，且第二偏转部140不止一次地透射和反射利用全反射而已经在导光板121内传播的光。即，第一偏转部130和第二偏转部140用作半透射镜。更具体地，被放置在导光板121内的第一偏转部130和第二偏转部140是由堆叠了大量介电层叠膜的多层堆叠结构形成的。例如，介电层叠膜均包括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。JP2005-521099W中披露了通过堆叠大量介电层叠膜形成的多层堆叠结构。在附图中，第二偏转部140是由六层介电层叠膜形成的，但是介电层叠膜的数量不局限于此。由与形成导光板121的材料相同的材料制成的薄片位于每两个相邻的介电层叠膜之间。在第一偏转部130中，光反射构件碰撞光被反射(或被衍射)，这样光反射构件碰撞光中的一部分在导光板121内被全反射。另一方面，在第二偏转部140中，已经在导光板121内利用全反射而传播的平行光束不止一次地被反射(或被衍射)，且作为平行光束从导光板121朝着观看者的眼睛21射出。
图23示出了从图像形成装置111射出的光通过导光板121、被光反射构件151反射、然后重新射入导光板121的情况的模拟结果。更具体地，已经从图像形成装置111射出且已经通过光学系统112的光射入导光板121，并且与第一偏转部130碰撞。已经与第一偏转部130碰撞的光的一部分被第一偏转部130反射然后从导光板121射出，或者朝着导光板121的第一偏转部130侧的端部121A传播且最后被光吸收层126吸收或者从导光板121射出。该光不会以任何方式影响图像质量。同时，已经与第一偏转部130碰撞的光中的剩余部分通过第一偏转部130，从导光板121射出，被光反射构件151反射，在从光反射构件151射出的时候被收集为平行光束，然后重新射入导光板121。然后，平行光束再次与第一偏转部130碰撞。已经与第一偏转部130碰撞的平行光束(光反射构件碰撞光)中的一部分通过第一偏转部130，然后从导光板121射出。然而，该光不会以任何方式影响图像质量。同时，已经与第一偏转部130碰撞的平行光束(光反射构件碰撞光)中的剩余部分被第一偏转部130反射(或衍射)，因此在导光板121内被全反射。在第二偏转部140中，已经在导光板121内利用全反射而传播的平行光束不止一次地被反射(或被衍射)，且作为平行光束从导光板121朝着观看者的眼睛21射出。
关于第一偏转部130的形成，导光板121中的将要形成有第一偏转部130处的部分124被切断以在导光板121中产生其上将要形成有第一偏转部130的斜坡。在多层堆叠结构被形成于该斜坡上之后(例如，通过真空沉积法)，从导光板121上被切断的部分124被接合至第一偏转部130。关于第二偏转部140的形成，其中堆叠有与形成导光板121的材料相同的材料(诸如玻璃)和大量介电层叠膜的多层堆叠结构被制造。导光板121中的将要形成有第二偏转部140处的部分125被切断以形成斜坡，且多层堆叠结构被接合至该斜坡。然后，抛光等被执行以调整外部形状。以这种方式，能够获得具有被形成于导光板121内的第一偏转部130和第二偏转部140的光学器件120。
在实施例1或稍后会说明的实施例2和实施例4至实施例8中，由光学玻璃或塑料材料制成的导光板121或221具有两个平行表面(第一表面122或222以及第二表面123或223)，这两个平行表面平行于在导光板121或221内利用全反射而引起的光行进方向(X轴)延伸。第一表面122或222位于第二表面123或223的相反侧。平行光束射入相当于光入射表面的第一表面122或222或者第二表面123或223，且在内部利用全反射而传播。然后，平行光束从相当于光出射表面的第一表面122或222射出。
框架10形成有前部11、两个鬓部13和端盖(还被叫做端部件(tip cell)，耳垫或耳托)14，前部11位于观看者的前面，鬓部13经由铰链12被可旋转地连接至前部11的两端，端盖14被连接至各鬓部13的端部。鼻托(未图示)也被连接至框架10。框架10和鼻托的组装是与一副普通眼镜的结构大体相同的结构。而且，封装图像形成装置111和光学系统112的壳体113和封装光反射构件151的壳体114利用安装构件19以可拆卸的方式被连接至鬓部13。框架10是由金属或塑料制成的。或者，壳体113和114可以利用安装构件19以不可拆卸的方式被连接至鬓部13。对于拥有且佩戴眼镜的观看者，壳体113和114可以利用安装构件19以可拆卸的方式被连接至观看者的眼镜框架的鬓部。
从一个图像形成装置111延伸的布线(诸如信号线或电源线)15进一步经由鬓部13和端盖14的内部从端盖14的边缘延伸，且被连接至控制装置(控制电路或控制部)18。各图像形成装置111还包括耳机部16，且从图像形成装置111延伸的耳机用布线17进一步经由鬓部13和端盖14的内部从端盖14的边缘延伸到耳机部16。更具体地，耳机用布线17从端盖14的边缘延伸到耳机部16，每根耳机用布线17绕着各相应耳廓(听囊)的后面缠绕。利用这种结构，耳机部16和耳机用布线17不会带来杂乱无章的印象，且能够形成整洁的显示设备。
因为实施例1的显示设备包括以光学器件位于图像形成装置与光反射构件之间的方式被布置的光反射构件，所以能够增加布置图像形成装置的自由度。具体地，图像形成装置和光学器件以非平行的方式被布置着，且光反射构件被布置成平行于光学器件。利用这种布置，从图像形成装置射出且在导光板内朝着第二偏转部传播的光能够在通过第一偏转部后处于最优化的反射状态(或者如稍后说明的偏转/反射状态)。而且，因为图像形成装置被安置在距观看者头部一定距离的位置处，所以观看者不会因为从图像形成装置中生成的热量而感到不适。
实施例2
实施例2是实施例1的变形例。图4是实施例2的显示设备(头戴式显示器)中的图像显示装置200的概念图。图5是反射型体全息衍射光栅中的一部分的示意性放大截面图。在实施例2中，图像形成装置111是由如实施例1中的具有第一结构的显示装置和具有第一结构的图像形成装置形成的。除了第一偏转部和第二偏转部的构造和结构以外，光学器件220具有与实施例1的光学器件120的构造和结构基本相同的构造和结构。
在实施例2中，第一偏转部和第二偏转部被放置于导光板221的表面上(更具体地，导光板221的第二表面223上)。第一偏转部衍射已经射入导光板221的平行光束(光反射构件碰撞光)，且第二偏转部不止一次地衍射已经在导光板221内利用全反射而传播的光。第一偏转部和第二偏转部是由衍射光栅元件形成的，或更具体地，是由反射型衍射光栅元件形成的，或甚至更具体地，是由反射型体全息衍射光栅形成的。在下面的说明中，为了便于说明，由反射型体全息衍射光栅形成的第一偏转部将被称作“第一衍射光栅构件230”；且为了便于说明，由反射型体全息衍射光栅形成的第二偏转部将被称作“第二衍射光栅构件240”。
在实施例2中，第一衍射光栅构件230和第二衍射光栅构件240均是通过堆叠三层衍射光栅层而形成的。通过传统技术在光聚合物材料的各衍射光栅层中形成了与一种波段(或一种波长)对应的干涉条纹。被形成于衍射光栅层(衍射光学元件)中的干涉条纹的间距是固定的，并且干涉条纹处于线性形状且平行于Y轴延伸。第一衍射光栅构件230和第二衍射光栅构件240的轴线平行于X轴，且法线平行于Z轴。
图5是反射型体全息衍射光栅中的一部分的示意性放大截面图。在该反射型体全息衍射光栅中，形成了具有倾斜角的干涉条纹。在此，倾斜角(倾角)表明反射型体全息衍射光栅的表面与干涉条纹之间的角度。形成了从反射型体全息衍射光栅的内部延伸到反射型体全息衍射光栅的表面的干涉条纹。干涉条纹满足布拉格条件。在此，布拉格条件是满足下面所示的等式(A)的条件。在等式(A)中，m表示正整数，λ表示波长，d表示光栅平面的间距(包括干涉条纹的假想平面的沿法线方向的间隔)，且Θ表示与相对于干涉条纹的入射角互余的角度。在光以入射角ψ射入衍射光栅构件的情况下，Θ、倾斜角和入射角ψ之间的关系如等式(B)所示。
m·λ＝2·d·sin(Θ) (A)
第一衍射光栅构件230如上所述地被设置在(接合在)导光板221的第二表面223上，并衍射且反射已经射入导光板221的平行光束，因此已经从第一表面222重新射入导光板221的平行光束(光反射构件碰撞光)在导光板221内被全反射。而且，第二衍射光栅构件240如上所述地被设置在(接合在)导光板221的第二表面223上，并不止一次地衍射且反射已经在导光板221内利用全反射而传播的平行光束。然后，平行光束从导光板221的第一表面222作为平行光束射出。
更具体地，已经从图像形成装置111射出且通过光学系统112的光与第一衍射光栅构件230碰撞。已经与第一衍射光栅构件230碰撞的光的一部分被第一衍射光栅构件230反射，或者朝着导光板221的第一衍射光栅构件230侧的端部221A传播且最后被光吸收层226吸收或从导光板221射出。该光不会以任何方式影响图像质量。同时，已经与第一衍射光栅构件230碰撞的光中的剩余部分通过第一衍射光栅构件230，从导光板221射出，被光反射构件151反射，在从光反射构件151射出的时候被收集为平行光束，然后重新射入导光板221。然后，平行光束再次与第一衍射光栅构件230碰撞。已经与第一衍射光栅构件230碰撞的平行光束(光反射构件碰撞光)中的一部分通过第一衍射光栅构件230，然后从导光板221射出。然而，该光不会以任何方式影响图像质量。同时，已经与第一衍射光栅构件230碰撞的平行光束(光反射构件碰撞光)中的剩余部分被第一衍射光栅构件230反射且衍射，因此在导光板121内被全反射。在第二偏转部240中，已经在导光板221内利用全反射而传播的平行光束被反射且衍射，且作为平行光束从导光板221朝着观看者的眼睛21射出。
因为导光板221薄且光在导光板221内传播的光路长，所以在光到达第二衍射光栅构件240之前所发生的全反射次数随着各个视角变化。更具体地，在射入导光板221的平行光束中，以朝着第二衍射光栅构件240的方向的角度射入的平行光束被反射的次数少于以远离第二衍射光栅构件240的方向的角度射入导光板221的平行光束被反射的次数。这是因为，与以相反方向的角度射入导光板221的平行光束比较，被第一衍射光栅构件230衍射且反射并且以朝着第二衍射光栅构件240的方向的角度射入导光板221的平行光束在光(在导光板221内传播)碰撞导光板221的内表面的时候是处于相对于导光板221的法线的较小角度的。被形成于第二衍射光栅构件240内的干涉条纹的形状和被形成于第一衍射光栅构件230内的干涉条纹的形状关于与导光板221的轴线垂直的假想平面对称。第一衍射光栅构件230和第二衍射光栅构件240的不面向导光板221的表面覆盖有保护构件(保护面板)(未图示)，以防止对第一衍射光栅构件230和第二衍射光栅构件240的损害。该保护构件利用粘合剂(未图示)在外周部处被接合至导光板221。而且，透明保护膜可以被连接至第一表面222，以保护导光板221。
图6示出了实施例2的显示设备中的光学器件的变形例。在图6所示的示例中，第一衍射光栅构件230是由透射型衍射光栅元件形成的，并且被放置在(接合在)导光板221的第一表面222上。
实施例3
实施例3也是实施例1中的图像显示装置的变形例。图7是实施例3的显示设备的示意性俯视图。图8是显示设备的示意性正视图。
在实施例3中，形成图像显示装置300的光学器件320均包括第一偏转部(未图示)和第二偏转部340，第一偏转部是由第一半透射镜、诸如玻璃面板或塑料面板等透明构件321形成的，第二偏转部340是由第二半透射镜形成的。封装图像形成装置111和光学系统112的壳体113利用安装构件19被连接至前部11，且封装光反射构件151的壳体114也被连接至前部11。同时，第二偏转部340被连接至构件321。
在实施例3中，已经从被封装在壳体113内的图像形成装置111(图7和图8中未图示)射出且已经通过光学系统112(图7和图8中未图示)的光通过第一偏转部，被光反射构件151反射，重新射入第一偏转部，然后通过第一偏转部偏转。通过第一偏转部偏转的光在构件321中传播，通过第二偏转部340偏转，然后朝着观看者的眼睛21射出。
除了上述差别以外，实施例3的显示设备具有与实施例1的显示设备的构造和结构大体相同的构造和结构，因此，在此将不提供它的详细说明。
实施例4
实施例4是实施例1和2的变形例。实施例4的显示设备涉及具有第二结构的显示设备。在实施例4中，如图9和图10中的概念图所示，图像形成装置111被放置在导光板121或221的观看者侧。光反射构件151相对于导光板121或221以非平行的方式被放置着。除了这些方面以外，实施例4的显示设备能够具有与实施例1的显示设备的构造和结构相同的构造和结构，因此，在此将不提供它的详细说明。实施例3的显示设备可以是具有第二结构的显示设备。因为实施例4的各显示设备还包括被布置成使光学器件位于图像形成装置与光反射构件之间的光反射构件，所以能够增加布置图像形成装置的自由度。具体地，图像形成装置被布置成平行于光学器件，且光反射构件和光学器件以非平行的方式被布置着。利用这种布置，从图像形成装置射出且在导光板内朝着第二偏转部传播的光能够在通过第一偏转部后处于最优化的反射状态(或者偏转/反射状态)。
实施例5
实施例5是实施例4的变形例。如图11中的实施例5的显示设备(头戴式显示器)中的图像显示装置500的概念图所示，实施例5中的图像形成装置511是由具有第二结构的图像形成装置形成的。具体地，图像形成装置511包括光源521和扫描部524，扫描部524扫描从光源521发射的光。更具体地，图像形成装置511包括：
(a)光源521；
(b)准直光学系统522，其准直从光源521发射的光；
(c)扫描部524，其扫描从准直光学系统522发射的光；以及
(d)中继光学系统525，其中继且射出通过扫描部524扫描的光。整个图像形成装置511被封装在壳体526(由图11中的点划线表示)中，开口(未图示)被形成于壳体526中，且光通过开口从中继光学系统525向外射出。壳体526利用安装构件19以可拆卸的方式被连接至鬓部13。
光源521是由发射白光的发光元件形成的。从光源521发射的光射入通常具有正的光焦度的准直光学系统522，然后从准直光学系统522射出。然后，光被全反射镜523反射，并且被扫描部524水平地且垂直地扫描，扫描部524是由MEMS形成的，MEMS具有可二维旋转的微镜且能够以二维的方式扫描入射光。因此，光被转变为二维图像，且虚拟像素(例如，像素的数量可以与实施例4中的像素的数量相同)被生成。从虚拟像素发射的光通过由公知的中继光学系统形成的中继光学系统525，然后射入光学器件120。
接收来自中继光学系统525的光、引导该光且射出该光的光学器件120具有与在实施例4中所说明的各光学器件的构造和结构相同的构造和结构，因此，在此将不提供它的详细说明。不言而喻，在实施例5中所说明的图像显示装置能够被用于实施例1至实施例3。
实施例6
实施例6是实施例1至实施例5的变形例。图12是实施例6的显示设备的概念图。图13是实施例6的显示设备的示意性俯视图。图14A和图14B分别是实施例6的显示设备的示意性侧视图和实施例6的显示设备中的光学器件和调光器的示意性正视图。虽然图12、图13、图14A和图14B所示的显示设备是以实施例1的显示设备为基础的，但是理所当然地，可以在这个实施例中使用实施例2至实施例5的显示设备。
在实施例6中，用于调整从外部射入的光量的调光器160被放置在光学器件(导光板)的至少朝着观看者的眼睛21的区域中。即，用于调整从外部射入的光量的调光器160被放置在光学器件120、220或320的与观看者相反的一侧。具体地，调光器160(其是一种光学快门)利用粘接构件167被固定到光学器件120、220或320(具体地，保护导光板121或221的保护构件(保护面板)127或者第二偏转部340)。保护构件(保护面板)127利用粘接构件128被连接至导光板121或221的第二表面123或223。第二偏转部140或240位于调光器160的投影图像中。
实施例6中的调光器160是具有由液晶材料层形成的透光控制材料层165的光学快门。具体地，调光器160包括：
透明的第一基板161和透明的第二基板163，第一基板161面向光学器件120，第二基板163位于第一基板161的相反侧；
电极162和164，它们分别被形成于第一基板161和第二基板163上；以及
透光控制材料层165，其被密封在第一基板161与第二基板163之间。在此，第一基板161和第二基板163是由塑料材料制成的。第一电极162和第二电极164是由铟锡氧化物(ITO)制成的透明电极，并且是基于诸如溅射技术等PVD和剥离技术的组合被形成的。透光控制材料层165具体是由扭曲向列型(TN，twisted nematic)液晶材料制成的液晶材料层形成的。第一电极162和第二电极164没有被图案化，且是所谓的固体电极。第一电极162和第二电极164经由连接器和布线(未图示)而被连接至控制装置18。两个基板161和163的外缘被密封剂166密封。而且，调光器160中的第一基板161利用粘接构件167被接合至保护构件127(其保护导光板121)。偏光膜被连接至第一基板161的外表面和第二基板163的外表面，但是附图没有示出这些偏光膜。调光器160中的第一基板161的长度小于导光板121的长度，且调光器160中的第一基板161利用粘接构件167被固定到保护构件127。粘接构件167被设置于第一基板161的外缘处。这些同样适用于后面说明的实施例。虽然光学器件120和调光器160从观看者侧被按此顺序安置，但是调光器160和光学器件120可以从观看者侧被按此顺序安置。
可以使用被施加给第一电极162和第二电极164的电压来控制调光器160的透光率。具体地，当电压被施加给第一电极162而第二电极164接地时，例如，形成透光控制材料层165的液晶材料层的液晶取向改变，且液晶材料层的透光率改变(参见图15A和图15B)。能够通过观看者操作被连接至控制装置18的控制旋钮而控制被施加给第一电极162和第二电极164的电压。具体地，观看者看到来自光学器件120、220或320的图像，且调整调光器160的透光率，以提高图像对比度。作为各种试验的结果，可以发现，调光器160的最高透光率优选地是50％，且最低透光率优选地是30％以下(更优选地，不低于1％且不高于30％)。
在实施例6的显示设备中，阻挡外部光射入光反射构件151的遮光构件170被设置于光学器件120的射入了从图像形成装置射出的光的区域中，或具体地，被设置于放置有第一偏转部130的区域中。更具体地，当从观看者的方向观看时，遮光构件170被放置在光反射构件151或图像形成装置111的外侧。在此，被投影在光学器件120上的遮光构件170的图像包括光学器件120的射入了从图像形成装置射出的光的区域。而且，被投影在光学器件120上的遮光构件170的图像包括被投影在光学器件120上的调光器160的端部的图像。例如，遮光构件170是由不透明的塑料材料制成的，且被连接至安装构件19。
因为调光器被设置于实施例6的显示设备中，所以能够防止观看者看到的图像中的对比度不足的问题。这样的问题是当图像显示装置的周围事物极其亮时而造成的，或者是根据显示图像的内容而造成的。此外，阻挡外部光射入光学器件的遮光构件被设置于光学器件120的射入了从图像形成装置射出的光的区域中。因此，虽然外部光的入射量能通过操作调光器改变，但是外部光不会射入到光学器件中的能够使从图像形成装置射出的光射入的区域，或具体地，外部光不会射入第一偏转部130。因此，不期望的杂射光等不会使显示设备中的图像显示质量劣化。或者，可以只采用调光器，或可以只采用遮光构件。
图16、图17、图18、图19和图20是实施例6的显示设备的变形例的概念图。
在图16所示的示例中，遮光构件171被放置在光学器件120的如下部分中：该部分位于光学器件120的与观看者相反的一侧。具体地，能够通过使用不透明的油墨在光学器件120(具体地，保护构件127的内表面)中的不遮挡来自图像形成装置111的光和来自光反射构件151的光的区域上进行印刷而形成遮光构件171。可以组合遮光构件170和遮光构件171。遮光构件171可以被形成于保护构件127的外表面上。
在图17或图18所示的示例中，遮光构件172被放置在调光器160中。具体地，能够通过使用不透明的油墨在调光器160中进行印刷而形成遮光构件172。在图17所示的示例中，遮光构件172被形成于调光器160中的第一基板161的外表面上。在图18所示的示例中，遮光构件172被形成于调光器160中的第一基板161的内表面上。遮光构件172被形成于不遮挡来自图像形成装置111的光和来自光反射构件151的光的区域中。可以组合遮光构件172和遮光构件170，组合遮光构件172和遮光构件171，或者组合遮光构件172、遮光构件170和遮光构件171。
在图19所示的示例中，调光器160′是具有由无机电致发光材料层形成的透光控制材料层165′的光学快门。被用来形成无机电致发光材料层的材料是氧化钨(WO3)。形成调光器160′的第一基板161′和第二基板163′是由钠钙玻璃、白板玻璃等制成的透明玻璃基板，且第二基板163′被制造的比第一基板161′薄。具体地，第二基板163′的厚度是0.2mm，且第一基板161′的厚度是0.4mm。调光器160′中的第一基板161′利用粘合剂167被接合至保护构件127。
在图20所示的示例中，调光器160″包括：
第一基板161″和第二基板163″，第一基板161″面向光学器件120，第二基板163″位于第一基板161″的相反侧；
电极162″和164″，它们分别被形成于第一基板161″和第二基板163″上；以及
透光控制材料层165″，其被密封在第一基板161″与第二基板163″之间。第一基板161″还充当光学器件120的构件(具体地，保护构件127)。即，第一基板161″和保护构件127是共用的相同构件。如上所述，调光器160″中的第一基板161″还充当光学器件120的构件(保护构件127)。换言之，调光器160中的一个基板(第一基板161″)覆盖第一偏转部130或230以及第二偏转部140或240。因此，能够减小显示设备的总重量，且显示设备的使用者(观看者)不会感到任何不适。
实施例7
实施例7是实施例6的变形例。图21A是实施例7的显示设备的示意性俯视图。图21B是用于控制照度传感器的电路的示意图。
实施例7的显示设备还包括照度传感器(环境照度测量传感器)181，照度传感器181测量放置有显示设备的环境中的照度，且基于由照度传感器(环境照度测量传感器)181执行的测量结果来控制调光器160的透光率。与上述一样或独立于上述，实施例7的显示设备基于通过照度传感器(环境照度测量传感器)181执行的测量结果而控制通过图像形成装置111或511形成的图像的亮度。均具有传统构造和结构的环境照度测量传感器181例如被放置在遮光构件170的外表面上、或者在光学器件120、220或320的外端部处、或者在调光器的外端部处。环境照度测量传感器181经由连接器和布线(未图示)被连接至控制装置18。控制装置18包括用于控制环境照度测量传感器181的电路。用于控制环境照度测量传感器181的该电路包括照度计算电路、比较计算电路和环境照度测量传感器控制电路，照度计算电路接收来自环境照度测量传感器181的测量值且判定照度，比较计算电路比较通过照度计算电路判定的照度值和参考值，环境照度测量传感器控制电路基于通过比较计算电路判定的值而控制调光器160和/或图像形成装置111或511。这些电路能够由公知电路形成。在控制调光器160的过程中，所述电路控制调光器160的透光率。在控制图像形成装置111或511的过程中，所述电路控制通过图像形成装置111或511形成的图像的亮度。对在调光器160中的透光率的控制和对在图像形成装置111或511中的图像亮度的控制可以彼此独立地被执行，或者可以彼此关联地被执行。
例如，当通过照度传感器(环境照度测量传感器)181执行的测量结果等于或大于预定值(第一照度测量值)时，将调光器160的透光率调整成预定值(第一透光率)以下。另一方面，当通过照度传感器(环境照度测量传感器)181执行的测量结果等于或小于预定值(第二照度测量值)时，将调光器160的透光率调整成预定值(第二透光率)以上。在此，第一照度测量值可以是10勒克斯，第一透光率可以是在1％与30％之间的任何值，第二照度测量值可以是0.01勒克斯，且第二透光率可以是在51％与99％之间的任何值。
在显示设备包括摄像装置的情况下，照度传感器(环境照度测量传感器)181能够由摄像装置中的曝光测量用光接收元件形成。
在实施例7或其后将要说明的实施例8的显示设备中，基于通过照度传感器(环境照度测量传感器)执行的测量结果而控制调光器的透光率，基于通过照度传感器(环境照度测量传感器)执行的测量结果而控制通过图像形成装置形成的图像的亮度，基于通过第二照度传感器(透射光照度测量传感器)执行的测量结果而控制调光器的透光率，且基于通过第二照度传感器(透射光照度测量传感器)执行的测量结果而控制通过图像形成装置形成的图像的亮度。因此，观看者所看到的图像能够具有高的对比度，且图像观看条件能够根据放置有显示设备的环境中的照度而最优化。
实施例8
实施例8是实施例6和实施例7的变形例。图22A是实施例8的显示设备的示意性俯视图。图22B是控制照度传感器的电路的示意图。
实施例8的显示设备还包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)182，第二照度传感器182基于通过调光器从外部环境透射进来的光而测量照度，或者判定环境光是否已经透过调光器和是否在入射之前被调整成期望照度。实施例8的显示设备基于通过第二照度传感器(透射光照度测量传感器)182执行的测量结果而控制调光器160的透光率。与上述一样或独立于上述，实施例8的显示设备基于通过第二照度传感器(透射光照度测量传感器)182执行的测量结果而控制通过图像形成装置111或511形成的图像的亮度。均具有公知的构造和结构的透射光照度测量传感器182被放置在光学器件120、220或320的观看者侧。具体地，透射光照度测量传感器182可以被放置在导光板121或221的观看者侧的表面上。透射光照度测量传感器182经由连接器和布线(未图示)被连接至控制装置18。控制装置18包括用于控制透射光照度测量传感器182的电路。用于控制透射光照度测量传感器182的该电路包括照度计算电路、比较计算电路和透射光照度测量传感器控制电路，照度计算电路接收来自透射光照度测量传感器182的测量值且判定照度，比较计算电路比较通过照度计算电路判定的照度值与参考值，透射光照度测量传感器控制电路基于通过比较计算电路判定的值而控制调光器160和/或图像形成装置111或511。这些电路能够由公知的电路形成。在控制调光器160的过程中，所述电路控制调光器160的透光率。在控制图像形成装置111或511的过程中，所述电路控制通过图像形成装置111或511形成的图像的亮度。对在调光器160中的透光率的控制和对在图像形成装置111或511中的图像亮度的控制可以彼此独立地被执行，或者可以彼此关联地被执行。而且，在考虑来自环境照度测量传感器181的照度从而通过透射光照度测量传感器182执行的测量结果没有被调整成期望照度或者通过透射光照度测量传感器182执行的测量结果不是期望照度的情况下，或者在期望更精细的照度调整的情况下，应当调整调光器的透光率同时监控透射光照度测量传感器182中的值。
实施例8的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)182可以与实施例7的环境照度测量传感器181组合。在这种情况下，可以进行各种试验，且对在调光器160中的透光率的控制和对在图像形成装置111或511中的图像亮度的控制可以彼此独立地被执行，或者可以彼此关联地被执行。
虽然到目前为止已经基于优选实施例说明了本发明，但是本发明不局限于这些实施例。已经在实施例中说明的显示设备(头戴式显示器)、图像显示装置和光反射构件的构造和结构只不过是示例，且能够被适当地修改。例如，表面浮雕型全息图(参见US 2004/0062505 A1)可以被设置于各导光板上。在每个光学器件220中，衍射光栅元件可以由透射型衍射光栅元件形成，或第一偏转部和第二偏转部中的一者可以由反射型衍射光栅元件形成而另一者由透射型衍射光栅元件形成。或者，衍射光栅元件可以是反射型闪耀衍射光栅元件。
本发明还能够按照下面所说明的结构来实施。
[A01]显示设备
一种显示设备，其包括：
(a)框架，其要被安装于观看者的头部上；以及
(b)图像显示装置，其被连接至所述框架，
其中所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置；以及
(B)光学器件，其把来自所述图像形成装置的图像引导至观看者的眼睛中，
所述光学器件包括：第一偏转部，其使来自所述图像形成装置的所述图像偏转；和第二偏转部，其使被所述第一偏转部偏转后的所述图像朝着观看者的眼睛偏转，
所述图像显示装置还设置有面向所述图像形成装置的光反射构件，且所述光学器件位于所述图像形成装置与所述光反射构件之间，并且
从所述图像形成装置射出的光通过所述光学器件，被所述光反射构件反射，重新射入所述光学器件中，然后被所述第一偏转部偏转。
[A02]如[A01]所述的显示设备，其中所述光反射构件由如下的光学构件形成：所述光学构件包括第一表面和第二表面，来自所述图像形成装置的光被引导进入所述第一表面中且从所述第一表面射出，所述第二表面位于所述第一表面的相反侧，且在所述第二表面上形成有光反射层。
[A03]如[A02]所述的显示设备，其中所述第一表面和所述第二表面由自由曲面形成。
[A04]如[A01]至[A03]中任一项所述的显示设备，其中
所述光学器件包括：
(B-1)导光板，其致使入射的光在所述导光板内通过全反射而传播，然后将所述光射出；
(B-2)所述第一偏转部；以及
(B-3)所述第二偏转部，其使已经在所述导光板内通过全反射而传播的所述光不止一次地偏转，然后致使所述光从所述导光板射出，
所述光反射构件被放置成面向所述图像形成装置，且所述导光板位于所述光反射构件与所述图像形成装置之间，并且
从所述图像形成装置射出的光通过所述导光板，被所述光反射构件反射，重新射入所述导光板中，然后被所述第一偏转部偏转，从而在所述导光板内被全反射。
[A05]如[A04]所述的显示设备，其中所述光反射构件被放置在所述导光板的观看者侧。
[A06]如[A04]所述的显示设备，其中所述图像形成装置被放置在所述导光板的观看者侧。
[A07]如[A04]至[A06]中任一项所述的显示设备，其中所述图像形成装置不平行于所述导光板。
[A08]如[A04]至[A06]中任一项所述的显示装置，其中所述光反射构件不平行于所述导光板。
[A09]如[A04]至[A08]中任一项所述的显示设备，其中所述导光板的位于所述第一偏转部侧的端部经受过消光处理。
[A10]如[A01]至[A09]中任一项所述的显示设备，其中所述图像形成装置是由有机电致发光显示装置或发光元件显示装置形成的。
[B01]如[A01]至[A10]中任一项所述的显示设备，其中在所述光学器件的至少朝着观看者的眼睛的区域中放置有用于调整从外部射入的光量的调光器。
[B02]如[B01]所述的显示设备，其中所述调光器包括：
第一基板和第二基板，所述第一基板面向所述光学器件，所述第二基板位于所述第一基板的相反侧；
电极，其分别被形成于所述第一基板和所述第二基板上；以及
透光控制材料层，其被密封在所述第一基板与所述第二基板之间。
[B03]如[B02]所述的显示设备，其中所述第一基板还充当所述光学器件的构件。
[B04]如[B02]或[B03]所述的显示设备，其中所述第二基板比所述第一基板薄。
[B05]如[B01]至[B04]中任一项所述的显示设备，其中所述调光器是具有由液晶材料层形成的透光控制材料层的光学快门。
[B06]如[B01]至[B04]中任一项所述的显示设备，其中所述调光器是具有由无机电致发光材料层形成的透光控制材料层的光学快门。
[B07]如[B01]至[B06]中任一项所述的显示设备，其还包括照度传感器，所述照度传感器测量放置有所述显示设备的环境中的照度，
其中基于通过所述照度传感器执行的测量结果而控制所述调光器的透光率或控制通过所述图像形成装置形成的图像的亮度。
[B08]如[B01]至[B07]中任一项所述的显示设备，其还包括第二照度传感器，所述第二照度传感器基于通过所述调光器从外部环境透射进来的光而测量照度，
其中基于通过所述第二照度传感器执行的测量结果而控制所述调光器的透光率且/或控制通过所述图像形成装置形成的图像的亮度。
[B09]如[B08]所述的显示设备，其中所述第二照度传感器被放置在所述光学器件的所述观看者侧。
[B10]如[B01]至[B09]中任一项所述的显示设备，其中所述第一偏转部和所述第二偏转部覆盖有用于形成所述调光器的基板中的一者。
[B11]如[B01]至[B10]中任一项所述的显示设备，其中所述第二偏转部位于所述调光器的投影图像中，或者所述调光器位于所述第二偏转部的投影图像中。
[C01]如[A01]至[B11]中任一项所述的显示设备，其中用于遮挡外部光射入所述光学器件的遮光构件被设置于所述光学器件的与观看者相反的一侧。
[C02]如[A01]至[B11]中任一项所述的显示设备，其中用于遮挡外部光射入所述光学器件的遮光构件被设置于所述光学器件的射入了从所述图像形成装置射出的光的区域中。
[C03]如[C01]或[C02]所述的显示设备，其中被投影在所述光学器件上的所述遮光构件的图像包括所述光学器件的射入了从所述图像形成装置射出的光的所述区域。
[C04]如[C01]至[C03]中任一项所述的显示设备，其中所述遮光构件被设置于所述光学器件的与观看者相反的一侧，并且被安置在距所述光学器件一定距离的位置处。
[C05]如[C01]至[C4]中任一项所述的显示设备，其中所述遮光构件被设置于所述光学器件的如下部分处：所述部分位于所述光学器件的与观看者相反的一侧。
[C06]如[C01]至[C05]中任一项所述的显示设备，其中
用于遮挡外部光射入所述光学器件的所述遮光构件被设置于所述光学器件的射入了从所述图像形成装置射出的光的区域中，并且
被投影在所述光学器件上的所述遮光构件的图像包括被投影在所述光学器件上的所述调光器的端部的图像。
[C07]如[B01]至[B11]中任一项所述的显示设备，其中
用于遮挡外部光射入所述光学器件的遮光构件被设置于所述光学器件的射入了从所述图像形成装置射出的光的区域中，并且
所述遮光构件被连接至所述调光器。
附图标记列表
10 框架
11 前部
12 铰链
13 鬓部
14 端盖
15 布线(信号线、或电源线等)
16 耳机部
17 耳机用布线
18 控制装置(控制电路)
19 安装构件
21 观看者的眼睛
100、200、300、500 图像显示装置
111、511 图像形成装置
112、525 光学系统
113、114、526 壳体
120、220、320 光学器件(导光部)
121、221 导光板
321 透明构件
122、222 导光板的第一表面
123、223 导光板的第二表面
121A 导光板的端部
124、125 导光板的一部分
126 光吸收层
127 保护构件(保护面板)
128 粘接构件
130 第一偏转部
140、340 第二偏转部
230 第一偏转部(第一衍射光栅构件)
240 第二偏转部(第二衍射光栅构件)
151 光反射构件
152 光学构件
152A 光反射构件的第一表面
152B 光反射构件的第二表面
152C 光反射构件的侧表面
153 光反射层
521 光源
522 准直光学系统
523 全反射镜
524 扫描部
525 中继光学系统
160、160′、160″ 调光器
161、161′、161″ 第一基板
162、162″ 第一电极
163、163′、163″ 第二基板
164、164″ 第二电极
165、165′、165″ 透光控制材料层
166 密封剂
167 粘接构件
170、171、172 遮光构件
181 照度传感器(环境照度测量传感器)
182 第二照度传感器(透射光照度测量传感器)

Claims (8)

1.一种显示设备，其包括：
a)框架，所述框架要被安装于观看者的头部上；以及
b)图像显示装置，所述图像显示装置被连接至所述框架，
其中所述图像显示装置包括：
A)图像形成装置；以及
B)光学器件，所述光学器件被构造成把来自所述图像形成装置的图像引导至观看者的眼睛中，
所述光学器件包括：第一偏转部，所述第一偏转部被构造成使来自所述图像形成装置的所述图像偏转；和第二偏转部，所述第二偏转部被构造成使被所述第一偏转部偏转后的所述图像朝着观看者的眼睛偏转，
所述图像显示装置还设置有面向所述图像形成装置的光反射构件，且所述光学器件位于所述图像形成装置与所述光反射构件之间，并且
从所述图像形成装置射出的光通过所述光学器件、被所述光反射构件反射、重新射入所述光学器件中、然后被所述第一偏转部偏转，
其中所述光反射构件由如下的光学构件形成：所述光学构件包括第一表面和第二表面，来自所述图像形成装置的光被引导进入所述第一表面且从所述第一表面射出，所述第二表面位于所述第一表面的相反侧，且在所述第二表面上形成有光反射层，
其中所述第一表面和所述第二表面由自由曲面形成，所述自由曲面在xz平面内是不对称的，且在yz平面内是对称的，其中，x轴是所述光反射构件的穿过光反射构件入射中心点而延伸的轴，且平行于所述光学器件的从所述第一偏转部朝着所述第二偏转部的轴，且z轴是所述光反射构件的穿过所述光反射构件入射中心点而延伸的法线。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中
所述光学器件包括：
B-1)导光板，所述导光板被构造成致使入射的光在所述导光板内通过全反射而传播，然后将所述光射出；
B-2)所述第一偏转部；以及
B-3)所述第二偏转部，所述第二偏转部被构造成使已经在所述导光板内通过全反射而传播的所述光不止一次地偏转，然后致使所述光从所述导光板射出，
所述光反射构件被放置成面向所述图像形成装置，且所述导光板位于所述光反射构件与所述图像形成装置之间，并且
从所述图像形成装置射出的光通过所述导光板、被所述光反射构件反射、重新射入所述导光板中、然后被所述第一偏转部偏转，由此在所述导光板内被全反射。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述光反射构件被放置于所述导光板的观看者侧。
4.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述图像形成装置被放置于所述导光板的观看者侧。
5.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述图像形成装置不平行于所述导光板。
6.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述光反射构件不平行于所述导光板。
7.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述导光板的位于所述第一偏转部侧的端部经受过消光处理。
8.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述图像形成装置由有机电致发光显示装置或发光元件显示装置形成。
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