CN104950442A - 导光单元、图像显示设备和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了导光单元、图像显示设备和显示装置。该图像显示设备包括图像形成单元和导光单元。导光单元包括被配置为引导在图像形成单元中所形成的图像的光的导光板、以及支撑构件。导光板至少在支撑构件的多个部分处由一个或多个缓冲构件来支撑。

Description

导光单元、图像显示设备和显示装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年3月25日提交的JP2014-062235的日本在先专利申请的权益，其全部内容通过引用结合于本文中。

技术领域

本公开内容涉及显示装置，更具体地，涉及例如用作头戴式显示器(HMD)的显示装置，还涉及适用于显示装置的图像显示设备，以及适用于图像显示设备的导光单元。

背景技术

日本专利申请公开第2006-162767号描述了例如虚拟图像显示设备(图像显示设备)。众所周知的是该虚拟图像显示设备通过虚拟图像光学系统提供二维(2D)图像作为扩大的虚拟图像。此处，2D图像是通过图像形成单元形成和供观看者观察的那些图像。

该图像显示设备1100包括，如图38的概念视图所示，图像形成单元111、准直光学系统112、和导光部120。图像形成单元111包括以2D矩阵形式设置的多个像素。准直光学系统112使来自图像形成单元111中的每一个像素的光平行。导光部120引导和发出来自准直光学系统112的所得到的平行光。然后，从导光部120发出的光被引导至观看者20的眼睛21。导光部120通过导光板121、第一偏转部130和第二偏转部140配置。导光板121通过全反射使得引入光在其中传播，然后发出光。第一偏转部130是，例如单层光反射膜，且反射进入导光板121的光从而在其中实现全反射。第二偏转部140是多层膜结构的多层光反射膜，且在光通过全反射在其中传播之后从导光板121发出光。如果此类图像显示设备1100配置例如，HMD，那么可以减少所得的显示装置的重量和大小。

作为众所周知的另一个虚拟图像显示设备，通过图像形成单元提供由图像形成单元形成的2D图像作为扩大的虚拟图像供观看者观看，日本专利申请公开第2007-094175号描述了使用例如，全息衍射光栅的虚拟图像显示设备(图像显示设备)。

该图像显示设备1300基本上包括，如图39的概念视图所示，显示图像的图像形成单元111、准直光学系统112、和导光部320。在导光部320中，来自图像形成单元111的光被引导至观看者20的眼睛21。此类导光部320包括导光板321、第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340。第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340各自是设置在导光板321的反射式体积全息衍射光栅。来自准直光学系统112的平行光进入导光板321的第一平面322，然后从第一平面322发出。导光板321具有与第一平面322平行的第二平面323。第二平面323附接有第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340。

发明内容

然而，如上的此类图像显示设备由于被膨胀/收缩的导光板所引导的光引起的光的偏差而具有使观看者观察的显示图像劣化的问题，例如，图像中的像素位移或者变形的图像。导光板的膨胀/收缩是由于以下情况导致，例如在导光板暴露于外界空气时的外界空气与观看者的身体之间的温度差，或者在观看者进入房间/从房间出来时的暂时的温度变化。导光部中的构件之间的热膨胀系数的差也是原因。例如，日本专利申请公开第2010-087560号描述了一种头戴式图像显示设备，其中，棒状导光部通过保持部弹性地保持以能够在位置上变化。在保持部中，用于保持棒状导光部的端部的至少一部分是弹性的。然而，通过弹性部件而在端部保持的导光部没有解决显示图像的劣化问题，该劣化问题由环境温度变化或者导光单元中的构件之间的热膨胀系数的差值导致的导光板的膨胀/收缩所引起。

因此期望提供一种导光单元，该导光单元被配置为成功地防止由环境温度变化或者其中的构件之间的热膨胀系数的差值所引起的膨胀/收缩的导光板导致的显示图像的劣化问题。还期望提供包括此类导光单元的图像显示设备，和包括此类图像显示设备的显示装置。

在一些实施方式中，提供一种图像显示设备，包括：图像形成单元；和导光单元，导光单元包括被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光的导光板和支撑构件，导光板至少在支撑构件的多个部分处由一个或多个缓冲构件支撑。

在一些实施方式中，提供一种图像显示设备，包括：图像形成单元；和导光单元，导光单元包括被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光的导光板和支撑构件，导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

在一些实施方式中，提供一种导光单元，包括：导光板；和支撑构件，导光板通过一个或多个缓冲构件来支撑，一个或多个缓冲构件至少在支撑构件的多个部分处支撑导光板。

在一些实施方式中，提供一种导光单元，包括：导光板；和支撑构件，导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

在一些实施方式中，提供一种显示装置，包括：框架；和图像显示设备，附接于框架，图像显示设备包括图像形成单元和导光单元，导光单元包括被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光的导光板和支撑构件，导光板由一个或多个缓冲构件来支撑，一个或多个缓冲构件至少在支撑构件的多个部分处支撑导光板。

在一些实施方式中，提供一种显示装置，包括：框架；和图像显示设备，附接于框架，图像显示设备包括图像形成单元和导光单元，导光单元包括被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光的导光板和支撑构件，导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

根据本公开内容的第一实施方式，提供一种包括导光板和支撑构件的导光单元，导光板在支撑构件的多个部分处由缓冲构件来支撑。

根据本公开内容的第二实施方式，提供一种包括导光板和支撑构件的导光单元，导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

根据本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式，提供一种图像显示设备，包括图像形成单元和导光单元，导光单元包括导光板和支撑构件，导光板被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光。在根据本公开内容的第一实施方式的图像显示设备中，导光板在支撑构件的多个部分处由缓冲构件来支撑。在根据本公开内容的第二实施方式中的图像显示设备，导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

根据本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式，提供一种显示装置，包括被配置为佩戴在观看者的头部的框架以及附接于框架的图像显示设备，图像显示设备包括图像形成单元和导光单元，导光单元包括支撑构件和被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光的导光板。

在根据本公开内容的第一实施方式的显示装置中，导光板在支撑构件的多个部分处由缓冲构件来支撑。在根据本公开内容的第二实施方式中的显示装置中，导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

在本公开内容的第一实施方式中的导光单元、图像显示设备、和显示装置中，导光板在多个部分处由使用缓冲构件的支撑构件来支撑。该构造能够成功地防止由环境温度变化或者导光单元中的构件之间的热膨胀系数的差值所引起的膨胀/收缩的导光板导致的显示图像的劣化问题。该构造还可以利用足够的稳定性保持导光板。此外，在本公开内容的第二实施方式中的导光单元、图像显示设备、或者显示装置中，用于将导光板固定至支撑构件的固定构件布置在导光板与支撑构件之间且在导光板周围。该构造可以成功地防止由环境温度变化或者导光单元中的构件之间的热膨胀系数的差值引起的扩大的/紧缩的导光板所导致的显示图像的劣化问题。该构造还可以利用足够的稳定性保持导光板。应注意，该说明书中描述的效果仅作为示例，而绝对没有限制性，从而可以适用于任何额外的效果。

鉴于对如附图所示的本发明的最佳模式的实施方式的如下详细描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将会变得更加明显。

附图说明

图1是实施例1中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图2是实施例1中的显示装置中的图像显示设备的变形的概念视图；

图3是实施例1中的显示装置中的图像显示设备的另一个变形的概念视图；

图4是实施例1中的显示装置中的图像显示设备的又另一个变形的概念视图；

图5A、图5B、图5C、和图5D各自是导光板、支撑构件、和缓冲构件的示意性平面视图，示出其在实施例1中的显示装置中的图像显示设备的又另一个变形中的布局；

图6是实施例1中的显示装置的示意性顶视图；

图7A是实施例1中的显示装置的示意性的侧视图，图7B是示意性地示出图像显示设备中的导光板中的光传播的示图；

图8是实施例2中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图9是实施例3中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图10是实施例3中的显示装置中的部分放大的反射式体积全息衍射光栅的示意性的截面图；

图11是实施例4中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图12是实施例4中的显示装置中的图像显示设备的变形的概念视图；

图13A和图13B各自是导光板、支撑构件、和固定构件的示意性的平面视图，示出其在实施例5中的图像显示装置中的图像显示设备中的布局；

图14A、图14C、和图14E各自是导光板、支撑构件、和缓冲构件的示意性平面视图，示出其在实施例5中的显示装置中的图像显示设备的变形中的布局；图14B是固定构件的示意性的平面视图，图14D是导光板的示意性的平面视图，和图14F是支撑构件的示意性的平面视图；

图15是实施例6中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图16A和图16B各自是调光器单元的示意性的截面图，示出调光器单元如何在实施例6中的显示装置中操作；

图17A是实施例7中的显示装置的示意性顶视图，和图17B是控制照度传感器的电路的示意图；

图18A是实施例8中的显示装置的示意性顶视图，和图18B是控制照度传感器的电路的示意图；

图19是实施例9中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图20是实施例9中的显示装置的示意性顶视图；

图21是实施例10中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图22是实施例11中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图23是实施例11中的显示装置中的图像显示设备的变形的概念视图；

图24是实施例12中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图25是实施例13中的显示装置中的图像显示设备的概念视图；

图26是实施例14中的显示装置的示意性前视图；

图27是实施例14中的显示装置即，没有框架的显示装置的另一个示意性前视图；

图28是实施例14中的显示装置的示意性顶视图；

图29是当装置佩戴在观看者的头部时，实施例14中的显示装置的顶视图(仅示出图像显示设备，没有示出框架)；

图30是实施例15中的显示装置的示意性前视图；

图31是实施例15中的显示装置，即没有框架的显示装置的另一个示意性前视图；

图32是实施例15中的显示装置的示意性顶视图；

图33是图像形成单元的概念视图；

图34是图像形成单元的变形的概念视图；

图35是图像形成单元的另一个变形的概念视图；

图36是图像形成单元的又另一个变形的概念视图；

图37是图像形成单元的又另一个变形的概念视图；

图38是先前的图像显示设备的概念视图；以及

图39是与图38的图像显示设备的配置不同的另一个先前的图像显示设备的概念视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图说明本公开内容的实施例。本公开内容不局限于实施例，和实施例中的各种数值和材料是说明性的，而不是限制性的。按照下列顺序进行描述。

1.关于根据本公开内容的第一实施方式和第二实施方式的导光单元、图像显示设备、和显示装置的描述以及总体描述

2.实施例1(根据本公开内容的第一实施方式的导光单元、图像显示设备、和显示装置)

3.实施例2(实施例1的变形)

4.实施例3(实施例1的另一个变形)

5.实施例4(实施例3的变形)

6.实施例5(根据本公开内容的第二实施方式的导光单元、图像显示设备、和显示装置)

7.实施例6(实施例1至5的变形)

8.实施例7(实施例6的变形)

9.实施例8(实施例6的另一个变形)

10.实施例9(实施例1至8的变形)

11.实施例10(实施例9的变形)

12.实施例11(实施例9的另一个变形)

13.实施例12(实施例6至11的变形)

14.实施例13(实施例6至12的变形)

15.实施例14(实施例1至13的变形)

16.实施例15(实施例14的变形)，及其他

[关于根据本公开内容的第一实施方式和第二实施方式的导光单元、图像显示设备、和显示装置的描述，以及总体描述]

在下文中，“本公开内容的第一实施方式中的导光单元或者其他”的表达意指本公开内容的第一实施方式中的导光单元、本公开内容的第一实施方式中的图像显示设备中的导光单元、和本公开内容的第一实施方式中的显示装置中的导光单元。此外，“本公开内容的第二实施方式中的导光单元或者其他”的表达意指本公开内容的第二实施方式中的导光单元、本公开内容的第二实施方式中的图像显示设备中的导光单元、和本公开内容的第二实施方式中的显示装置中的导光单元。

在本公开内容的第一实施方式中的导光单元或者其他中，期望地，使用缓冲构件，在支撑构件的通过介于其间导光板而彼此相对的多个部分处支撑导光板。在本公开内容的第一实施方式中的此类导光单元或者其他中，缓冲构件可以具有低于导光板的弹性模数(elastic modulus)的弹性模数。此外，在本公开内容的第一实施方式中的此类期望的导光单元或者其他中，缓冲构件可以由树脂制成。更进一步地，还在本公开内容的第一实施方式中的此类期望的导光单元或者其他中，支撑构件可以成形为类似画框，以围绕在导光板的周围。环氧树脂、改性有机硅树脂、环氧-改性有机硅树脂、或者聚氨酯树脂为例说明用于缓冲构件的树脂。然而，这些实例不是限制性的，缓冲构件还可以由具体包括多孔氧化铝、多孔碳化硅、多孔碳、烧结多孔塑料介质及其他的多孔材料或者二氧化硅气凝胶制成。

在本公开内容的第二实施方式中的导光单元或者其他中，固定构件可以设置有缓冲区域。如果是这样的配置(构造)，那么缓冲区域可以形成有空隙或者切口部。替代地，固定构件可以是具体以片簧或者蜿蜒弹簧为例说明的弹簧。仍然可替代地，固定构件可以是粘合层。如果是这样的配置，那么粘合层可以形成有空隙或者切口部。固定构件或者用作固定构件的粘合层可以具体地由环氧树脂、改性有机硅树脂、环氧-改性有机硅树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、或者其他制成，但是这不是限制性的。仍然可替代地，缓冲区域可以在导光板的外周部分上，如果是这样的配置，那么缓冲区域可以形成有空隙或者切口部。仍然可替代地，缓冲区域可以设置在支撑构件的内周部分上，如果是这样的配置，那么缓冲区域可以形成有空隙或者切口部。空隙或者切口部可以保持原样，或者可以填充有弹性模数比形成空隙或者切口部的构件低的材料。空隙或者切口部可以期望地沿着导光板的长度方向延伸。

在本公开内容的第一实施方式中的导光单元或者其他中，缓冲构件可以：

[1-1]通过与导光板的外周部分整个接触将导光板附接至支撑构件，或者

[1-2]通过与导光板的外周部分中的至少两个区域接触，例如，在导光板是矩形形状时，通过与两个相对侧面的每一个中的至少一个区域接触，或者通过与两个相邻侧面中的每一个上的至少一个区域接触，或者通过与正方形的四个角之中的至少两个接触，将导光板附接至支撑构件。在本公开内容的第二实施方式中的导光单元或者其他中，固定构件可以：

[2-1]通过与导光板的外周部分整个接触将导光板附接至支撑构件，或者

[2-2]通过与导光板的外周部分中的至少四个区域接触，例如，在导光板是矩形形状时，通过与每一个侧面上的至少一个区域接触，或者通过与其中一个侧面上的至少多个区域接触将导光板附接至支撑构件。在一些情况下，固定构件可以：

[2-3]通过与导光板的外周部分中的至少一个区域接触，例如，在导光板是矩形形状时，通过与其中一个侧面上的多个区域接触将导光板附接至支撑构件。

[2-4]通过与导光板的外周部分中的两个区域接触，例如，在导光板是矩形形状时，通过与其中一个侧面上的两个区域接触，或者通过与两个侧面的每一个上的一个区域接触将导光板附接至支撑构件。

[2-5]通过与导光板的外周部分中的三个区域接触，例如，在导光板是矩形形状时，通过与其中一个侧面上的多个区域接触，或者通过与三个侧面的每一个上的一个区域接触将导光板附接至支撑构件。

在支撑构件的与观看者相对一侧的上表面，或者在一些情况下，在导光板的与观看者的相对一侧的表面(第二平面)可以期望地设置有用于保护导光板的保护构件(保护板)。

在本公开内容的第一实施方式和第二实施方式中的导光单元或者其他中，支撑构件可以由描述用于导光板的各种类型的材料制成，或者可以由包括例如，镁合金、铝、和铝合金的金属或者合金材料制成。

用于导光板的材料具体示例为：包括钠钙玻璃和超白玻璃的透明玻璃基板、包括石英玻璃和BK7的光学玻璃、塑料基板、塑料片材和塑料薄膜。此处，塑料材料示例为：聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、诸如醋酸纤维素的纤维素脂、诸如聚偏氟乙烯或者聚四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的氟化聚合物、诸如聚氧化甲烯的聚醚、聚醛树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、诸如甲基戊烯聚合物的聚烯烃、包括聚酰胺亚胺或者聚醚酰亚胺的聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫、聚偏氟乙烯、四乙酰纤维素、溴苯氧基、多芳基化合物、聚砜、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、丙烯酸树脂、聚碳酸酯多聚物(COP)树脂等。塑料片材和膜可以是不易弯曲的刚性的，或者可以是柔韧性的。

此外，具有如上的各种期望的配置的此类导光单元可以设置有调光器单元。具体地，调光器单元可以附接于例如，导光板或者框架。此类调光器单元的设置可以防止供观看者观察的图像由于来自外部的光而引起劣化，可以获得高对比度图像供观看者观察。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的图像显示设备可以包括

A.图像形成单元，和

B.导光单元，被配置为接收来自图像形成单元的光，引导该光和发出该光。导光单元可以包括

a.导光板，被配置为在其中通过全反射传播由图像形成单元提供的光并且将光发出，即，导光板被配置为引导由图像形成单元形成的图像的光，

b.第一偏转部，被配置为使引入导光板的光的至少一部分偏转，以实现光在导光板中的全反射，和

c.第二偏转部，被配置为使通过全反射在导光板中传播的光偏转，以从导光板发出光。此处，术语“全反射”意指全反射或者在导光板中的全反射。这也同样适用于下文。

导光单元可以是可以是透射式或者半透射(透视类型)。具体地，面向观看者的眼睛的导光单元的至少一部分可以是透射式或者半透射(透视)，通过导光单元的这一部分，观看者可以看见外景。本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置可以包括一个图像显示设备(单眼类型)，或者两个图像显示设备(双眼类型)。

在这个说明书中，在使用术语“半透射”时，其并不意味着穿过或者反射入射光的一半(50％)，而是指穿过入射光的一部分，剩余的部分被反射。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的此类期望的显示装置、期望的图像显示设备、和期望的导光单元中，第一偏转部反射引入到导光单元的光，当光通过全反射传在导光板中播之后，第二偏转部使光穿过和反射。在这个配置中，第一偏转部可以用作反射镜，和第二偏转部可以用作半透射镜。为了使引入到导光板的光全部反射，第一偏转部可以由包括合金的金属制成以用作使引入到导光板的光反射的光反射膜(一种反射镜)。为了部分地反射引入到导光板的光，第一偏转部可以是多层介电层的多层膜结构、半反射镜、或者偏振分束器。第一偏转部反射引入到导光板的平行光的至少一部分以实现光在导光板中的全反射。另一方面，在光通过全反射在导光板中传播之后，第二偏转部多次反射平行光。光在其从导光板发出时保持平行。第二偏转部可以是多层介电层的多层膜结构、半反射镜、偏振分束器、或者全息衍射光栅膜。这些第一偏转部和第二偏转部都设置在导光板中(植入在导光板中)，第一偏转部反射引入到导光板的平行光从而实现光在导光板中的全反射。另一方面，在光通过导光板中的全反射传播之后，第二偏转部多次反射或者衍射平行光。光在其从导光板发出时保持平行。

可替代地，第一偏转部可以衍射和反射引入到导光板的光，以及在光通过全反射在导光板中传播之后，第二偏转部可以多次衍射和反射光。在这个配置中，第一偏转部和第二偏转部可以各自由衍射光栅元件配置。这些衍射光栅元件可以各自是反射式衍射光栅元件或者透射式衍射光栅元件，或者衍射光栅元件的其中一个可以是反射式衍射光栅元件而其余的衍射光栅元件可以是透射式衍射光栅元件。以反射式体积全息衍射光栅为例说明反射衍射光栅元件。为方便起见，作为反射式体积全息衍射光栅的第一偏转部有时称为“第一衍射光栅构件”，作为反射式体积全息衍射光栅的第二偏转部有时称为“第二衍射光栅构件”。

本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置提供具有，例如绿色的颜色的图像显示。在这种情况下，利用视角被分成两个，更具体地，利用视角均等地被分成两个，例如，使用的第一偏转部可以是两个衍射光栅构件的层压结构，每个衍射光栅构件对应于视角的一半。在显示装置提供彩色图像显示时，第一偏转部和第二偏转部可以各自是P个衍射光栅构件的层压结构，以便准备衍射和反射P个不同波长带(或波长)的P种类型的光，例如，P为针对红色、绿色、和蓝色的3个。在这种情况下，衍射光栅构件各自形成有对应于一个波长带(或者波长)的干涉图样。替代地，为了准备衍射和反射P个不同波长带(或波长)的P种类型的光，一层衍射光栅构件可以形成有P种类型的干涉图样。仍然可替代地，第一至第三导光板可在它们之间以一定的间隔堆叠在一起。第一导光板设置有作为衍射和反射红色波长带(或者波长)的光的一层反射式体积全息衍射光栅的衍射光栅构件。第二导光板设置有作为衍射和反射绿色波长带(或者波长)的光的一层反射式体积全息衍射光栅的衍射光栅构件。第三导光板设置有作为衍射和反射蓝色波长带(或者波长)的光的一层反射式体积全息衍射光栅的衍射光栅构件。这种配置相应地增加了衍射效率，增加可用于衍射的角度，并且优化了当在衍射光栅构件中衍射和反射各个波长带(或者波长)的光时发生衍射和反射的角度。

第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件各自由光敏聚合物材料制成。各自作为反射式体积全息衍射光栅的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件就基本材料和配置而言，可以与先前的反射式体积全息衍射光栅相同。反射式体积全息衍射光栅意指只衍射和反射﹢1阶衍射光的全息衍射光栅。衍射光栅构件形成有从内部到表面的干涉图样，干涉图样本身可形成为与先前的干涉图样类似。作为具体的实施例，作为衍射光栅构件的物质，例如，光敏聚合物材料，可以暴露于来自一侧的沿第一预定方向的物体光，同时，物质还暴露于来自另一侧的沿第二预定方向的参照光。这种对物体光和参照光的暴露相应地形成干涉图样，所产生的干涉图样可以记录在物质的内部。利用适当选择的第一预定方向和第二预定方向，和利用适当选择的用于物体光和参照光的波长，所得到的干涉图样可以在衍射光栅构件的表面上具有期望间距和期望倾斜角。干涉图样的倾斜角意指衍射光栅构件(或者衍射光栅层)的表面与干涉图样形成的角度。在第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件各自是均为反射式体积全息衍射光栅的P个衍射光栅层的层压结构时，P个衍射光栅层可以单独形成，然后使用UV(紫外线)固化剂彼此堆叠(粘结)。为了形成P个衍射光栅层，可替代地，可以首先使用粘性的光敏聚合物材料形成衍射光栅层，为了附接在其上，然后，还可以使用粘性的光敏聚合物材料逐一形成其他衍射光栅层。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的此类期望的显示装置中，图像形成单元可以包括以2D矩阵设置的多个像素。为方便起见，此类图像形成单元可以称为“第一图像形成单元”。

第一图像形成单元可以通过反射式空间光调制器和光源配置、通过透射式空间光调制器和光源配置、或者通过诸如发光二极管(LED)、半导体激光元件、有机EL(电致发光)元件、或者无机EL元件的发光元件配置。期望的图像形成单元通过反射式空间光调制器和光源配置。以电灯泡为例说明空间光调制器，电灯泡包括诸如LCOS(硅基液晶)的透射式或者反射式液晶显示器、和数字微镜设备(DMD)。以上述发光元件为例说明光源。反射式空间光调制器可以是偏振分束器，利用偏振分束器，来自液晶显示器和光源的光被部分地反射并引入到液晶显示器，由液晶显示器反射的光被部分地经过并引入到光学系统。用于光源的发光元件包括红色、绿色、蓝色、和白色发光元件。替代地，从这些红色、绿色、和蓝色发光元件发出的光，即，红色光、绿色光、和蓝色光可以使用电灯泡进行混合，并使得亮度均匀以获得白色光。此类发光元件可以各自是例如，半导体激光元件、固体激光器、或者LED。像素的数量可基于针对图像显示设备预期的性能规格来确定，像素的具体数量可以是例如，320×240、432×240、640×480、854×480、1024×768、或者1920×1080。随后将描述的准直光学系统能够将关于像素位置的信息转换为关于光学系统中的导光部的角度的信息。准直光学系统总体上具有正的光功率，例如，准直光学系统是凸透镜、凹透镜、自由形状棱镜、或者全息透镜、或者其组合。

可替代地，在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，图像形成单元可以包括光源、扫描来自光源的平行光的扫描部。为方便起见，此类图像形成单元可以称为“第二图像形成单元”。

第二图像形成单元中的光源可以是发光元件，具体包括红色、绿色、蓝色和白色发光元件。可替代地，从这些红色、绿色、和蓝色发光元件发出的光，即，红色光、绿色光、和蓝色光可以使用电灯泡混合并使得在亮度上均匀以获得白色光。此类发光元件可以各自是例如，半导体激光元件、固体激光器、或者LED。第二图像形成单元中的像素(虚拟像素)的数量也可基于针对图像显示设备预期的性能规格来确定，像素(虚拟像素)的具体数量可以是例如，320×240、432×240、640×480、854×480、1024×768、或者1920×1080。在光源由用于彩色图像显示的红色、绿色、和蓝色发光元件配置时，例如，希望通过使用正交棱镜进行颜色合成。扫描部水平和垂直地扫描来自光源的光，且可以是MEMS(微电子机制系统)，包括例如检流计镜或者在2D方向上可旋转的微镜。接着将描述的中继光学系统可以是众所周知的中继光学系统。

在第一图像形成单元或者第二图像形成单元中，光学系统使光平行，和将产生的平行光束引入到导光板里。此类光学系统有时称为“准直发光光学系统”，具体地为准直光学系统或者中继光学系统。使光保持平行的原因在于即使在该光束通过第一偏转部和第二偏转部从导光板发出之后，预期存储的是关于此类光束被引入到导光板里时的光波面信息的信息。为了产生平行光束，图像形成单元的发光部例如，可以被定为在准直发光光学系统中的焦距处。准直发光光学系统能够将关于像素位置的信息转换为关于光学系统中的导光部的角度的信息。准直发光光学系统总体上具有正的光功率，例如，准直发光光学系统是凸透镜、凹透镜、自由形状棱镜、或者全息透镜、或者其组合。

仍然可替代地，作为图像形成单元或者通过发光元件和电灯泡配置的光源，除了总体上发出白色光的背光以及包括红色、绿色、和蓝色发光像素的液晶显示器的组合之外，以下配置也是可行的。

[图像形成单元A]

图像形成单元A可以包括：

α.作为第一发光面板的第一图像形成单元，其中，第一发光元件以2D矩阵设置，第一发光元件发出蓝色光，

β.作为第二发光面板的第二图像形成单元，其中，第二发光元件以2D矩阵设置，第二发光元件发出绿色光，

γ.作为第三发光面板的第三图像形成单元，其中，第三发光元件以2D矩阵设置，第三发光元件发出红色光，以及

δ.部，被配置为集中地将从第一、第二、和第三图像形成单元发出的光引入到单个光路，例如，该部是二向棱镜，并且这也适用于下文。

图像形成单元A控制第一、第二、和第三发光元件的光发射/光不发射。

[图像形成单元B]

图像形成单元B包括：

α.第一图像形成单元，包括发出蓝色光的第一发光元件、以及被配置为控制来自第一蓝色发光元件的光的光通过/光不通过的第一光通过控制单元，即，该第一光通过控制单元是一种电灯泡，可以是例如，液晶显示器、数字微镜设备(DMD)、或者LCOS，并且这也适用于下文，

β.第二图像形成单元，包括发出绿色光的第二发光元件、以及被配置为控制来自第二绿色发光元件的光的光通过/光不通过的第二光通过控制单元(电灯泡)，以及

γ.第三图像形成单元，包括发出红色光的第三发光元件、以及被配置为控制来自第三红色发光元件的光的光通过/光不通过的第三光通过控制单元(电灯泡)，以及

δ.部，被配置为统一将穿过第一、第二、和第三光通过控制单元的光引入到单个光路。

通过光通过控制单元控制来自发光元件的光的光通过/光不通过来执行图像显示。为了将来自第一、第二、和第三发光元件的光引导至光通过控制单元，使用的部(光引入构件)可以是例如，导光构件、微透镜阵列、反射镜、反射板、或者聚光透镜。

[图像形成单元C]

图像形成单元C包括：

α.第一图像形成单元，包括：第一发光面板、和蓝色光通过控制单元(电灯泡)，第一发光面板包括以2D矩阵设置的第一发光元件，第一发光元件发出蓝色光，蓝色光通过控制单元是被配置为控制来自第一发光面板的光的光通过/光不通过的单元，

β.第二图像形成单元，包括：第二发光面板、和绿色光通过控制单元(电灯泡)，第二发光面板包括以2D矩阵设置的第二发光元件，第二发光元件发出绿色光，绿色光通过控制单元是被配置为控制来自第二发光面板的光的光通过/光不通过的单元，

γ.第三图像形成单元，包括：第三发光面板、和红色光通过控制单元(电灯泡)，第三发光面板包括以2D矩阵设置的第三发光元件，第三发光元件发出红色光，红色光通过控制单元是被配置为控制来自第三发光面板的光的光通过/光不通过的单元，以及

δ.部，被配置为集中将从蓝色、绿色、和红色光通过控制单元发出的光引入至单个光路。

经由光通过控制单元(电灯泡)控制来自这些第一、第二、和第三发光面板的光的光通过/光不通过来执行图像显示。

[图像形成单元D]

图像形成单元D是场序彩色图像形成单元，包括

α.第一图像形成单元，包括发出蓝色光的第一发光元件，

β.第二图像形成单元，包括发出绿色光的第二发光元件，

γ.第三图像形成单元，包括发出红色光的第三发光元件，

δ.部，被配置为集中将从第一、第二、和第三图像形成单元发出的光引入至单个光路，以及

ε.光通过控制单元(电灯泡)，被配置为控制从光路引入部发出的光的光通过/光不通过。

通过光通过控制单元控制来自这些发光元件的光的光通过/光不通过来执行图像显示。

[图像形成单元E]

图像形成单元E是场序彩色图像形成单元，包括

α.作为第一发光面板的第一图像形成单元，包括以2D矩阵设置的第一发光元件，第一发光元件发出蓝色光，

β.作为第二发光面板的第二图像形成单元，包括以2D矩阵设置的第二发光元件，第二发光元件发出绿色光，

γ.作为第三发光面板的第三图像形成单元，包括以2D矩阵设置的第三发光元件，第三发光元件发出红色光，

δ.部，被配置为集中将从第一、第二、和第三图像形成单元发出的光引入至单个光路，以及

ε.光通过控制单元(电灯泡)，被配置为控制从光路引入部发出的光的光通过/光不通过。

通过光通过控制单元控制来自这些发光面板的光的光通过/光不通过来执行图像显示。

[图像形成单元F]

图像形成单元F是无源或者有源矩阵彩色图像形成单元，被配置为通过控制第一、第二、和第三发光元件的光发射/光不发射来进行图像显示。

[图像形成单元G]

图像形成单元G是场序彩色图像形成单元，包括光通过控制单元(电灯泡)，被配置为控制来自以2D矩阵设置的发光单元的光的光通过/光不通过。通过发光单元中的第一、第二、和第三发光元件的光发射/光不发射执行的时间共享控制以及通过光通过控制单元控制来自第一、第二、和第三发光元件的光的光通过/光不通过来进行图像显示。

可替代地，在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式的显示装置是双眼类型时，

导光板总体上比图像形成单元更接近地设置在观看者的脸的中心侧面。

耦接构件进一步设置为连接两个图像显示设备，

耦接构件附接于面向观看者的一侧上的框架的位于观看者的两个眼睛之间的中心部分，以及

耦接构件的投影图像在框架的投影图像中。

在耦接构件附接于框架的位于观看者的两个眼睛之间的中心部分的此类配置中，即，如果图像显示设备没有直接地附接于框架，那么在观看者佩带框架在他的头部时镜腿部向外延伸。因此，即使框架变形，框架变形也没有引起图像形成单元或者导光板的位移(位置变化)，即使出现这种位移，该位移也是可以忽略的。因此，这种配置成功地防止右图像与左图像之间的会聚角的变化。此外，配置消除了框架必须增加的前部分的硬度，使得框架的重量没有增加、设计能力没有削弱、和成本没有增加。更进一步地，利用图像显示设备没有直接附接于眼镜状的框架，框架可以具有不同的设计和颜色来满足观看者的偏好，且框架设计极少受到限制、设计高度灵活。更重要的是，耦接构件位于观看者与框架之间，耦接构件的投影图像在框架的投影图像中，即，在从观看者的前方观察头戴式显示器时，耦接构件隐藏在框架的后面。这使头戴式显示器具有精密和精致的设计。

此处，期望地，耦接构件附接于面向观看者的一侧的前部的中心部分。前部位于观看者的两个眼睛之间且对应于普通眼镜的桥部。

在耦接构件将两个图像显示设备耦接在一起的状态下，具体地，图像形成单元可以分别可调节地附接于耦接构件的端部。在这个配置中，图像形成单元期望位于观看者的眼睛的外部。此类配置还期望满足0.01×L≤α≤0.30×L、或者0.05×L≤α≤0.25×L、0.35×L≤β≤0.65×L、或者0.45×L≤β≤0.55×L、0.70×L≤γ≤0.99×L、或者0.75×L≤γ≤0.95×L，其中表示其中一个图像形成单元的附接中心与框架的一端部(一个末端)的距离，β表示耦接构件的中心与框架的一端部(一个末端)的距离，γ表示其余的图像形成单元的附接中心与框架的一端部(一个末端)的距离，和L表示框架的长度。为了分别将图像形成单元附接至耦接构件的端部，具体地，三个通孔形成至耦接构件的每一个端部，和对应于这些通孔的螺旋部形成在每一个图像形成单元。此后，螺丝被通过通孔固定到形成在图像形成单元的螺旋部里。提前在每一个螺丝和每一个螺旋部之间插入弹簧。因此，通过控制螺丝紧固的程度，可以在附接的状态下调节图像形成单元，即，调节相对于耦接构件的角度。

此处，“图像形成单元的附接中心”的表达表示图像形成单元的投影图像与框架的投影图像之间的重叠部分沿着框架的轴均等地分为两个所在的点。投影图像是通过在图像形成单元附接于耦接构件时将图像形成单元和框架投射在虚拟平面上获得的那些图像。“耦接构件的中心”的表达表示，在耦接构件附接于框架时，耦接构件与框架接触的部分沿着框架的轴均等分为两个的点。“框架的长度”的表达意指在框架弯曲时的框架的投影图像的长度。应注意，投射方向与观看者的脸垂直。

可替代地，在耦接构件将两个图像显示设备耦接在一起的状态下，具体地，耦接构件可以把两个导光板耦接在一起。注意，两个导光板可以一体制造。如果情形是这样，耦接构件与一体制造的导光板耦接，还将这个配置视为是耦接构件将两个导光板耦接在一起。在从其中一个图像形成单元的中心至框架的一端部的距离是α′时，和在从其余的图像形成单元的中心至框架的端部的距离是γ′时，α′和γ′的值期望与上述的α和γ的那些值类似。“图像形成单元的中心”的表达表示图像形成单元的投影图像与框架的投影图像之间的重叠部分沿着框架的轴线均等地分为两个时所在的点。投影图像是通过在图像形成单元附接于导光板时将图像形成单元和框架投射在虚拟平面上获得的那些图像。

耦接构件的形状基本是任意的，只要其投影图像在框架的投影图像中即可，例如，类似杆状或者薄板。用于耦接构件的材料可以是金属、合金、塑料、或者其组合。

从图像形成单元的中心发出且穿过光学系统在图像形成单元的侧上的结点的光束称为“中心光束”，垂直进入导光单元的中心光束的一部分称为“中心入射光束”。中心入射光束进入导光单元时的点称为“导光单元中心点”。穿过导光单元中心点且与导光单元的轴平行的轴称为“X轴”，穿过导光单元中心点且与导光单元的法线一致的轴称为“Z轴”。在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，水平方向平行于X轴，在下文中，可以有时称为“X轴方向”。此处，光学系统布置在图像形成单元与导光单元之间，使来自图像形成单元的光平行。产生的平行光通量被引入到导光单元里，在导光单元中引导，和从导光单元发出。第一偏转部的中心点是“导光单元中心点”。

导光板包括与导光板的轴(即，长度方向、水平方向)平行延伸的两个平行面且与X轴对应。导光板的宽度方向(高度方向、垂直方向)对应于Y轴。

在导光板的进光的平面是导光板入射平面，和导光板的射出光的平面是导光板出射平面时，第一平面可以用作导光板入射平面和导光板出射平面两者，或者第一平面可以用作导光板入射平面而第二平面可以用作导光板出射平面。衍射光栅构件上的干涉图样基本上与Y轴平行地延伸。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，框架可以通过前部(前框部)和两个镜腿部配置。前部布置在观看者的前面，和镜腿部分别通过铰链附接于前部的端部以能够旋转。每一个镜腿部的末端部分与镜腿套部附接。在图像显示设备附接于框架的状态下，具体地，图像形成单元可以附接于镜腿部。前部和两个镜腿部可以一体制造。即，在整体观察第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置时，框架看起来与普通眼镜的框架基本上相同。用于框架的材料可以与普通眼镜的材料相同，例如，金属、合金、塑料或者其组合。前部可以设置有鼻托。即，在整体观察第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置时，具有鼻托的框架的结构看起来基本上与普通眼镜的结构相同，除了没有框(rim)之外。鼻托也可以是众所周知的结构和配置。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，考虑到设计和易于附接，期望地，来自一个或两个图像形成单元的线路(信号线或者供电线路)通过镜腿部和镜腿套部从镜腿套部的末端部露出外面，然后被连接至控制单元(控制电路或者控制部)。图像形成单元可以设置有耳机部，和如果配置是这样，那么来自图像形成单元的耳机用的线路通过镜腿部和镜腿套部经过镜腿套部的末端部分到达耳机部。耳机部可以是，例如入耳式或者通道式。具体地，期望地，耳机使用的线路从镜腿套部的末端部分绕过耳廓的后面到达耳机部。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，成像单元可以附接于，例如前部的中心或者端部，或者镜腿部。来自成像单元的线路，例如可以通过前部连接至图像显示设备(或者图像形成单元)，或者可以与从图像显示设备(或者图像形成单元)延伸的另一个线路合并。

在显示装置包括调光器单元时，调光器单元包括

第一基板和第二基板，第一基板与导光单元相对，第二基板与第一基板相对，

第一电极和第二电极，分别设置在第一基板和第二基板，以及

光透射控制材料层，密封在第一基板和第二基板之间。

第一基板也可以是导光单元中的组件。为方便起见，此类配置中的显示装置称为“第一显示装置”。在第一显示装置中，利用也是导光单元中的组件的调光器单元中的第一基板，减小整体重量使得并没有引起显示装置的用户的不舒适。第二基板可以制成比第一基板薄。调光器单元中的第一基板还可以用作例如，保护构件(保护板)。

在调光器单元中，光透射控制材料层可以是为液晶材料层的光闸，或者可以是为无机EL材料层的光闸。然而，这没有限制性，和在调光器单元中使用的光闸同样可以通过大量的带电的电泳微粒和与电泳微粒的颜色不同的分散介质来配置，通过施加响应于金属，例如银微粒的可逆氧化还原反应而出现的电沉淀/电解来配置，通过利用响应于电致变色材料的氧化还原反应而出现的物质的变色来配置，或者通过控制通过电润湿的透光率来配置。在调光器单元是其中光透射控制材料层是液晶材料层的光闸时，用于光透射控制材料层的材料可以是例如，TN(扭转向列型)液晶、或者STN(超扭曲向列型)液晶，但是这个没有限制性。在调光器单元是其中光透射控制材料层是无机EL材料层的光闸时，用于光透射控制材料层的材料可以是例如，氧化钨(WO₃)，但是这个没有限制性。在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，期望地，导光单元和调光器单元从观看者的一侧依次布置，但是这个顺序可以颠倒。

具体以包括钠钙玻璃和超白玻璃的透明玻璃基板、塑料基板、塑料片材和塑料薄膜为例说明第一基板和第二基板的材料。此处，以聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、诸如醋酸纤维素的纤维素脂、诸如聚偏氟乙烯或者聚四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的氟化聚合物、诸如聚氧化甲烯的聚醚、聚醛树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、诸如甲基戊烯聚合物的聚烯烃、包括聚酰胺亚胺或者聚醚酰亚胺的聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫、聚偏氟乙烯、四乙酰纤维素、溴苯氧基、多芳基化合物、聚砜或者其他为例说明塑料材料。塑料片材和膜可以是不易弯曲的刚性的，或者可以是柔韧性的。在第一基板和第二基板的每个通过透明塑料基板配置时，基板的内表面可以形成有由无机或者有机材料制成的阻挡层。

第一基板和第二基板分别形成有第一电极和第二电极，例如，所谓的透明电极。第一和第二电极的每个具体由例如，氧化铟锡(ITO、包括Sn掺杂的In₂O₃、晶体ITO、和无定形的ITO)、氟掺杂的SnO₂(FTO)、IFO(F掺杂的In₂O₃)、锑掺杂的SnO₂(ATO)、SnO₂、ZnO(包括Al掺杂的ZnO、和B掺杂的ZnO)、氧化铟锌(IZO)、尖晶石型氧化物、具有YbFe₂O₄结构的氧化物、或者包括聚苯胺、聚吡咯、和聚噻吩的导电聚合物，但是这些没有限制性，或者它们的两个或更多的组合也是可能的。第一电极和第二电极的每个可以通过例如，诸如真空沉淀和溅射的物理汽相沉淀法(PVD)、各种类型的化学气相沉淀(CVD)、或者各种类型涂覆形成。电极的图案化可以通过蚀刻、剥离、或者使用各种类型的掩模来任意地执行。在一些情况下，电极的图案化是不必要的。

第一基板和第二基板通过使用密封剂在外缘部分密封而附接在一起。使用的密封剂可以是包括热固性树脂、光固化树脂、湿气固化树脂、和例如环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、乙烯基乙酸酯树脂、烯硫醇树脂、硅酮树脂、和改性多聚物树脂的厌氧固化树脂的不同类型的树脂。

显示装置另外设置有测量布置有显示装置处的环境中的照度的照度传感器。为方便起见，此类照度传感器有时称为“环境照度测量传感器”。利用照度传感器(环境照度测量传感器)，其测量结果用作控制调光器单元的透光率，或者控制由图像形成单元形成的图像的亮度的基础。

显示装置还另外设置有第二照度传感器，基于自外部环境穿过调光器单元的光来测量照度。为方便起见，此类第二照度传感器有时称为“透射光照度测量传感器”。利用第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，其测量结果用作控制调光器单元的透光率，或者控制由图像形成单元形成的图像的亮度的基础。

如上所述，利用此类控制执行，即，基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果控制调光器单元的透光率、基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果控制由图像形成单元形成的图像的亮度、基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果控制调光器单元的透光率和基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果控制由图像形成单元形成的图像的亮度，防止供观看者观察的图像由于来自外部的光而引起劣化，和得高对比度图像供观看者观察。考虑布置显示装置的外界环境中的照度，此类控制执行还优化观看者的图像观察的周围条件。照度传感器(环境照度测量传感器和透射光照度测量传感器)的每个可以是众所周知的照度传感器，和每个可以通过众所周知的控制电路控制。

在包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的显示装置中，期望地，第二照度传感器(透射光照度测量传感器)设置为比导光单元更接近观看者的一侧。

调光器单元可以具有50％的最大透光率，和30％或者更低的最小透光率。用于调光器单元的最低可能的透光率是例如，1％。

在照度传感器(环境照度测量传感器)示出预定值(为方便起见，有时称为“第一照度测量值”)或者更高的测量结果时，调光器单元可以被调节为具有预定值(为方便起见，有时称为“第一透光率”)或者更低的透光率。在照度传感器(环境照度测量传感器)示出预定值(为方便起见，有时称为“第二照度测量值”)或者更低的测量结果时，调光器单元可以被调节为具有预定值(为方便起见，有时称为“第二透光率”)或者更高的透光率。考虑通过环境照度测量传感器测量的照度，在透射光照度测量传感器没有示出期望值的测量结果时，或者在仍然期望精密的照度调节时，可以调节调光器单元的透光率，同时监测这个第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的值。此处，例如，第一照度测量值是10lux，第一透光率采用从1％到30％的范围内的任何值，第二照度测量值是0.01lux，和第二透光率采用从51％到99％的范围内的任何值。在环境照度测量传感器示出1×10^-3lux或者更小的测量值时，例如，调光器单元期望尽可能及时地通过控制其驱动电压来减小其驱动时间，从而增加透光率。

在一些情况下，穿过调光器单元的光可以是彩色的，从而如期望的。调光器单元选择的颜色可以是变化的或者固定的。在前者的情况下，调光器单元可以是包括用于红色的调光器、用于绿色的调光器、和用于蓝色的调光器的层压结构。在后者的情况下，调光器单元选择的颜色没有限制性但是可以是，例如棕色的。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，调光器单元可以在大小方面小于图像显示设备，可以具有与图像显示设备一样的大小，或者可以在大小方面大于图像显示设备。在调光器单元的投影图像中，可以定位第二偏转部，或者在第二偏转部的投影图像中，可以定位调光器单元。

在一些情况下，调光器单元可以设置为可拆卸的。为了将调光器单元设置为可拆卸的，可以通过使用由透明塑料制成的螺丝，通过在框架上形成槽用于啮合调光器单元，或者通过在框架上设置磁铁来将调光器单元附接于框架。框架还可以形成有滑动部，以在其中滑动调光器单元。调光器单元可以设置有连接器，用于通过这个连接器和布线线路电连接至控制电路。这个控制电路用于，例如控制调光器单元的透光率，并且设置在控制单元中用于控制图像形成单元。调光器单元可以是弯曲的。

本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置可以进一步包括麦克风，和通过使用麦克风的音频输入控制调光器单元的操作。具体地，调光器单元可以被控制为响应于观看者的声音所发布的命令来操作/不操作(打开/关闭)。可替代地，显示装置可以进一步包括红外光入射/出射单元以控制调光器单元的操作。具体地，红外光入射/射出单元检测观看者的眨眼以控制调光器单元来操作/不操作。

在本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置中，遮光构件可以设置在导光单元的光从图像形成单元进入的区域。这个遮光构件用于遮蔽导光单元使其免遭外部光，和为方便起见，此类显示装置称为“第二显示装置”。在第二显示装置中，利用设置在导光单元的外部光进入区域的遮光构件遮蔽导光单元使其免遭外部光，因为首先没有外部光进入导光单元的外部光进入区域，所以即使调光器单元的操作改变进来的外部光的量，这也没有引起显示装置上的图像劣化，没有不希望的散乱光。此处，导光单元的外部光进入区域期望包括在光遮蔽构件朝向导光单元的投影图像中。

遮光构件可以设置在导光单元的没有设置图像形成单元的一侧上，和设置成距离导光单元一定的距离。在此类配置中的显示装置中，遮光构件可以由非透明塑料材料制成。这个遮光构件可以从图像显示设备的底架一体延伸，可以附接于图像显示设备的底架，可以从框架一体延伸，或者可以附接于框架。遮光构件可以设置在导光单元的没有设置图像形成单元的一侧上，或者可以设置在调光器单元上。此处，由非透明材料制成的遮光构件可以通过物理汽相沉淀法(PVD)或者化学气相沉淀(CVD)、通过打印、或者通过在此附接由例如，塑料材料、金属材料、或者合金材料的非透明材料制成的膜、片材、或者箔片来形成在导光单元的表面上(例如，具体地在保护构件的外表面或者内表面)。调光器单元朝向导光单元的端部的投影图像期望包括在光遮蔽构件的朝向导光单元的投影图像中。

本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置可以配置例如，头戴式显示器(HMD)。这个相应地减小显示装置的重量和大小，在用户佩带显示装置时明显减小用户的不舒适。此外，还减小制造成本。

本公开内容的第一实施方式或者第二实施方式中的显示装置可以接收来自外部的信息和数据用于在图像显示设备中的图像显示。利用此类配置的显示装置，与在图像显示设备上显示的图像有关的信息和数据可以被记录、保持、和存储在所谓的云计算机和服务器中。在显示装置设置有通信单元，例如，移动式电话或者智能电话时，或者在显示装置与通信单元一起使用时，这个允许传输/接收和交换显示装置和云计算机或者服务器之间的各种类型的信息和数据。这个还允许接收用于图像显示设备中的图像显示的各种类型的信息和数据。可替代地，用于图像显示设备上的图像显示的各种类型的信息和数据可以被记录在图像显示设备中。

在包括上述不同的变形实施例的本公开内容的第一实施方式和第二实施方式中的显示装置可以用于显示接收的电子邮件；用于显示因特网上的不同网站的各种类型的信息；用于显示关于如何驱动、操作、维护、或者拆解各种设备的各种类型的指令、以及符号、代码、标志、徽章、图案及其他；用于显示关于人、产品及其他的各种类型的说明，以及符号、代码、标志、徽章、图案及其他；用于显示移动和静止图像；用于显示电影中的字幕；用于显示关于视频或者隐藏字幕的同步视频显示的说明；用于显示关于表演效果、歌舞伎、能乐、狂言、歌剧、音乐演奏、芭蕾、戏剧表演及其他，和与之的故事的细节、故事的进展、和故事的背景，及其他的解释；用于显示关于游乐园、美术馆、游览胜地、旅游景点、观光标志、及其他的解释；和用于显示隐藏字幕。对于表演效果、歌舞伎、能乐、狂言、歌剧、音乐演奏、芭蕾、戏剧表演、游乐园、美术馆、游览胜地、旅游景点、和观光标志等，显示装置可在合适的时候显示与图像相关的文本。具体地，显示装置响应于操作员的操作、或者响应于在计算机或者其他的控制下的进来的图像控制信号基于电影或戏剧表演中故事的进展，基于预定的时间表和时间分配显示图像。为了显示各种类型的关于设备、人、产品、及其他的说明，观察包括人和产品产品的目标可以使用图像单元成像，和可以在显示装置中分析成像细节。以这种方式，显示装置可以能够显示关于包括设备、人、和物体的观察目标预先创建的各种类型的说明。在本公开内容的第一实施方式和第二实施方式中的图像显示设备可以各自用作立体显示装置。在这种情况下，导光单元可以视情况而定可拆卸地设置有偏光器板或者膜，或者偏光器平板或者膜可以粘贴至导光单元。

提供给图像形成单元的图像信号不仅包括文本数据而且包括例如，关于将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两者。亮度数据可以是与包括通过光学单元观察的观察目标的预定区域处的亮度相对应的亮度数据，并且色度数据可以是与包括通过光学单元观察的观察目标的预定区域处的色度。利用包括关于图像的这种亮度数据的图像信号，将要显示的图像就亮度(brightness)而言变得可控制，并且利用包括关于图像的这种色度数据的图像信号，将要显示的图像就色度(颜色)而言变得可控制。此外，利用包括关于图像的这种亮度和色度数据的图像信号，将要显示的图像就亮度(亮度)和色度(颜色)而言变得可控制。在使用的亮度数据与在包括通过图像显示装置观察的观察目标的预定的区域处的亮度相对应时，如果在包括通过图像显示装置观察的观察目标的预定区域处的亮度增加，那么可以调整亮度数据的值以增加将要显示的图像的亮度，即，在图像被显示时使其变得更亮。在使用的色度数据与在包括通过图像显示装置观察的观察目标的预定区域处的色度相对应时，可以调节色度数据的值以大致地获得在包括通过图像显示装置观察的观察目标预定的区域处的色度和将要显示的图像的色度之间的补色关系。补色是指在色谱圈上彼此相对的一对颜色，例如，红色和绿色、黄色和紫色、和蓝色和橙色。补色还是指在以适当的比例混合时产生具有减少的彩度的颜色，例如，用于光的白色和用于物体的黑色的一对颜色。然而，就视觉效果而言，在颜色被紧挨着彼此放置时，以及在颜色混合在一起时，互补特性不相同。补色还称为反对颜色、对比颜色、或者对立颜色。此处，“对立色”的表达直接确定彼此相对的颜色，然而，“补色”的表达确定相当宽的范围内的颜色。一对补色产生提高它们各自的颜色的增效效应，这个称为补色调和。

[实施例1]

实施例1是关于根据本公开内容的第一实施方式的显示装置、根据本公开内容的第一实施方式的图像显示设备、和根据本公开内容的第一实施方式的导光单元。图1、图2、图3、和图4各自是实施例1中的图像显示设备的概念视图，图5A、图5B、图5C、和图5D各自是导光板、支撑构件、和缓冲构件的平面示意图，示出其在各自是实施例1中的那些的变形实施例的显示装置、图像显示设备、和导光单元中的布局。图6是实施例1中的显示装置，具体地，头戴式显示器(HMD)的示意性顶视图，图7A是其示意性的侧视图。图7B是示意性地示出图像显示设备中的导光板中的光传播的示图。在图6、图17A、图18A、图20、图26、图27、图28、图29、图30、图31和图32中，未示出支撑构件或者其他。

随后将描述的实施例1或者实施例2至15中的显示装置，更具体地是头戴式显示器(HMD)。在下文中，实施例1至15被统称为“实施例1及其他”。显示装置包括：

1.框架，佩戴在观看者20的头部，例如，眼镜形框架10，和

2.附接于框架10的图像显示设备100、200、300、或者400。在这个实施例中，实施例1及其他中的显示装置具体是包括两个图像显示设备的双眼类型，但是可以是包括一个图像显示设备的单眼类型。图像形成单元111或者211，提供带颜色(例如，绿色)的图像显示。实施例1及其他中的图像显示设备100、200、300、或者400，包括：

A.图像形成单元111或者211，和

B.导光单元120或者320，和

C.光学系统(准直发光光学系统)112或者254，被配置为使来自图像形成单元111或者211的光平行。作为光学系统112或者254准直后的结果的光通量引入到导光单元120或者320，在导光单元120或者320中引导并从导光单元120或者320发出。在导光单元(导光部)120或者320中，具体地，来自图像形成单元111或者211的光被定向至导光单元120或者320中，在导光单元120或者320引导并从导光单元120或者320发出。

实施例1及其他中的导光单元120或者320包括：

a.导光板121或者321，被配置为在光通过全反射在其中传播之后发出由图像形成单元提供的光(导光板引导通过图像形成单元形成的图像的光)，

b.第一偏转部130或者330，被配置为使引入到导光板121或者321的光的至少一部分偏转，以实现光在导光板121或者321中的全反射，和

c.第二偏转部140或者340，被配置为使在导光板121或者321中通过全反射传播的光偏转，以发出来自导光板121或者321的光。

实施例1及其他中的导光单元120或者320包括导光板121或者321、和支撑构件161、171、或者177。在实施例1至4中，使用缓冲构件162，导光板121或者321被支撑在支撑构件161的多个部分处。具体地，使用缓冲构件162，导光板121或者321被支撑在支撑构件161的彼此相对的多个部分处，其中，导光板121或者321夹在缓冲构件之间。另一方面，在随后将描述的实施例5中，导光板121或者321和支撑构件171或者177包括介于其间的固定构件172、173、175、或者179，固定构件通过围绕导光板121或者321将导光板121或者321固定至支撑构件171或者177。在实施例1及其他中，支撑构件161、171、或者177具体成形为类似画框。

在实施例1中，如图1和图5A所示，使用缓冲构件162，导光板121通过类似画框的支撑构件161的两个相对的内侧表面支撑。缓冲构件162在两个部分支撑导光板121，即，两个缓冲构件162分别覆盖导光板121的长度端部(两个缓冲构件162将导光板121夹入中间)。可替代地，如图2、图3、和图5A所示，两个缓冲构件162通过分别与导光板121的长度端表面部分接触来支撑导光板121。仍然可替代地，如图4所示，支撑构件161总体上成形类似画框，和其截面形状基本上类似字母“L”。在相当于字母“L”中的底部的侧部的部分，两个缓冲构件162通过分别与导光板121的长度下端表面部分接触支撑导光板121。

如图5B所示，四个缓冲构件162支撑导光板121，即，缓冲构件162的两个分别覆盖(挤压)导光板121的长度端部分，和其余的两个缓冲构件162分别覆盖(挤压)导光板121的横向中心部分。可替代地，如图5C所示，四个缓冲构件162通过分别覆盖(挤压)导光板121的四个角支撑导光板121。仍然可替代地，如图5D所示，六个缓冲构件162支撑导光板121，即，缓冲构件162的四个分别覆盖(挤压)导光板121的四个角，和其余的两个缓冲构件162分别覆盖(挤压)导光板121的横向中心部分。此处，图5B、图5C和图5D的缓冲构件各自是图1的缓冲构件的变形实施例，但是可以各自是图2、图3、和图4的缓冲构件的变形实施例。可替代地，图1、图2、图3、图4、图5A、图5B、图5C、和图5D的缓冲构件可以视情况而定来组合使用。

在实施例1中，缓冲构件162可以具有比导光板121或者321的弹性模数低的弹性模数。假定导光板121或者321具有弹性模数1，缓冲构件162具有例如，5×10^-5的弹性模数。缓冲构件162由树脂制成，和在图1的实施例中具体地由包括0.01mm至20mm且包含两端点(例如，具体5mm)的厚度的环氧树脂、改性有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚氨酯树脂、或者其他制成。导光板121或者321由包括钠钙玻璃和超白玻璃的透明玻璃基板、包括石英玻璃和BK7的光学玻璃、塑料基板、塑料片材、和具有0.01mm至3mm且包括两端点(例如，具体2mm)的厚度的塑料膜制成。

在实施例1及其他中，支撑构件161、171、或者177可在其与观看者相对的顶表面上，粘贴有用于保护导光板121或者321的保护构件(保护板)。

在实施例1及其他中，图像显示设备100、200、300、或者400可以固定地或者可拆卸地附接于框架。光学系统112或者254布置在图像形成单元111或者211与导光单元120或者320之间。在此类配置中，作为光学系统112或者254准直后的结果的光通量被引导到导光单元120或者320，在导光单元120或者320中被引导，并从导光单元120或者320发出。导光单元120或者320是半透射式(透视类型)。具体地，面向观看者20的眼睛的导光单元的至少一部分(更具体地，导光板121或者321，和随后将描述的第二偏转部140或者340)可以是半透射式(透视)，和通过导光单元的该部分，观看者可以看见外景。

在实施例1及其他中，在从图像形成单元111或者211的中心发出且穿过在图像形成单元的一侧的光学系统112或者254中的结点的光束(中心光束CL)中，中心光束的一部分垂直进入导光单元120或者320(在中心入射光束)。在中心入射光束进入导光单元120或者320的点称为“导光单元中心点O”。穿过导光单元中心点O并且与导光单元120或者320的轴平行的轴称为“X轴”，和穿过导光单元中心点O且与导光单元120或者320的法线一致的轴称为“Z轴”。紧接着将描述的第一偏转部130或者330的中心点是导光单元中心点O。即，如图7B所示，在图像显示设备100、200、300、或者400中，从图像形成单元111或者211的中心发出的和穿过图像形成单元的一侧的光学系统112或者254中的结点的中心光束CL在垂直方向上撞击在导光板121或者321上。换言之，中心光束CL以0度的角度进入导光板121或者321。在这种情况下，将要显示的图像的中心与导光板121或者321的第一平面122或者322的法线一致。

在随后将描述的实施例1或者实施例2中，第一偏转部130和第二偏转部140都布置在导光板121中。第一偏转段130反射引入到导光板121的光，和在光通过导光板121中的全反射传播之后，第二偏转段140通过在此穿过的光并多次反射光。即，第一偏转部130用作反射镜，和第二偏转部140用作半透射镜。更具体地，设置在导光板121中的第一偏转部130由铝(Al)制成，并且由反射引入到导光板121内的光的光反射膜(一种反射镜)配置。另一方面，也设置在导光板121中的第二偏转部140通过多层介电层的多层膜结构配置。介电多层膜包括为高介电材料的TiO₂(二氧化钛)层和为低介电材料的SiO₂(二氧化硅)层。在日本未经审查专利申请公开第2005-521099号中描述了多个介电层的多层膜结构。示例性示出介电六层膜，但是这个没有限制性。在结构中，介电层和另一个介电层包括介于其间的由与导光板121相同的材料制成的非常薄的层。在第一偏转部130中，引入到导光板121内的平行光被反射(或者衍射)以实现光在导光板121中的全反射。另一方面，在第二偏转部140中，在光通过导光板121中的全反射传播之后使平行光多次反射(或者衍射)，当从导光板121朝向观看者20的眼睛21发出时任保持平行。

为了在导光板121中提供第一偏转部130，导光板121被部分地切割以获得倾斜表面，即，切割部分124，和在产生的倾斜表面上通过汽相沉淀设置光反射膜，即，第一偏转部130。然后，切割部分124附接于第一偏转部130。此外，为了用作第二偏转部140，形成由与导光单元121相同的材料，例如，玻璃，制成的多个层，与多个介电层(例如，通过汽相沉淀形成)的多层膜结构。然后，部分地切割导光板121以获得倾斜表面，即，切割部分125，和在产生的倾斜表面上设置多层结构。然后，产生的结构通过，例如磨擦成形。这样获得在其中形成有第一偏转部130和第二偏转部140的包括导光板121的导光单元120。

在实施例1及其他中，导光板121或者321包括与光通过导光板121或者321中的全反射进行传播的方向(X轴)平行地延伸的两个平行平面(第一平面122或者322，和第二平面123或者323)。第一平面122或者322和第二平面123或者323彼此相对。平行光进入是光入射平面的第一平面122或者322，然后在光通过导光板中的全反射传播之后从作为光射出平面的第二平面123或者323射出。然而，这个不是限制性的，第二平面123或者323可以用作光入射平面，而第一平面122或者322可以用作光射出平面。

在随后将描述的实施例1或者实施例3中，图像形成单元111是第一图像形成单元，包括以2D矩阵设置的多个像素。具体地，图像形成单元111包括反射式空间光调制器150，和通过发出白色光的发光二极管配置的光源153。图像形成单元111作为整体容纳在底架113中(通过图1中的交替的长和短虚线表示)。底架113形成有孔(未示出)，和通过这个孔，光从光学系统112即，准直发光光学系统或者准直光学系统发出。导光板121附接于底架113。反射式空间光调制器150由偏振分束器152和通过作为电灯泡的LCOS配置的液晶显示器(LCD)151配置。利用偏振分束器152，来自光源153的光被部分反射，然后引入至液晶显示器151，由液晶显示器151反射的光部分从偏振分束器穿过和引入至光学系统112。液晶显示器151包括以2D矩阵设置的多个，例如，640×480块像素(液晶单元)。偏振分束器152为众所周知的结构和配置。来自光源153的非偏振光撞击在偏振分束器152上。偏振分束器152将任何P偏振分量从其中穿过，并将分量发出至系统的外部。另一方面，偏振分束器152反射任何S偏振分量。然后，S偏振分量被引入至液晶显示器151，在液晶显示器中反射，和从液晶显示器发出。在从液晶显示器151发出的光中，从“白色”像素发出的光束包含高比例的P偏振分量和从“黑色”像素发出的光束包含高比例的S偏振分量。因此，在从液晶显示器151发出并撞击在偏振分束器152上的光中，P偏振分量穿过偏振分束器152，然后被引导至光学系统112。另一方面，S偏振分量通过偏振分束器152反射，然后被返回至光源153。光学系统112是凸透镜，例如，在光学系统112中的焦距处，布置图像形成单元111(更具体地，图像显示设备151)用于产生平行光。

在实施例1及其他中，框架10通过前部11、两个镜腿部13、和两个镜腿套部14配置。前部11布置在观看者20的前面，和两个镜腿部13分别通过能够旋转的铰链12附接于前部11的端部。镜腿套部14还称为腿套单元或者耳垫，并且分别附接于镜腿部13的末端部分。框架10还与鼻托(图6中未示出)附接。即，包括框架10和鼻托的结构看起来基本上与普通的眼镜相同。更重要的是，镜腿部13各自通过保持构件19可拆卸地附接于底架113。框架10由金属或者塑料制成。可替代地，镜腿部13可以各自通过保持构件19不可拆卸地附接于底架113。对于拥有和佩带眼镜的用户，在他的眼镜中，框架的镜腿部均可以通过保持构件19可拆卸地附接于底架113。底架113可以附接于每一个镜腿部13的内部或者外部。

来自一个图像形成单元111A的线路(信号线或者供电线路)15穿过镜腿部13和镜腿套部14从镜腿套部14的末端部分来到外部，然后被连接至控制单元(控制电路或者控制部)18。图像形成单元111A和另一个图像形成单元111B均设置有耳机部16，和来自每一个图像形成单元111A和111B的耳机用线路16’穿过镜腿部13和镜腿套部14以通过镜腿套部14的末端部分到达耳机部16。具体地，耳机用线路16’从镜腿套部14的末端部分围绕耳廓的后面，到达耳机部16。此类配置简化显示装置，并且没有给观看者留下耳机部16和耳机用线路16’看起来不简洁的印象。

如上所述，线路(信号线或者供电线路)15被连接至控制单元(控制电路)18。控制单元18设置有，例如图像信息存储单元18A。控制单元18对图像显示进行处理。控制单元18和图像信息存储单元18A均可以通过众所周知的电路配置。

在前部11的中心部分11′处，成像单元17可以使用任何适当的附接构件(未示出)附接。成像单元17是通过是CCD(电荷耦合器件)或者CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器的固态成像元件和透镜(这些未示出)配置的成像单元。来自成像单元17的信号被通过例如，从成像单元17延伸的线路(未示出)发送至图像形成单元111A。

例如，设置在显示装置中的控制单元(控制电路、控制部)18与通信单元(接收器)合成一体，或者显示装置包括诸如移动电话或者智能电话的通信部(接收器)。在显示装置中，与将要显示在图像显示设备上的图像有关的信息和数据可以被记录、保持、和存储在所谓的云计算机和服务器中。这允许在显示装置与云计算机或者服务器之间的各种类型的信息和数据的传输/接收和交换。这还允许基于各种类型的信息和数据的信号即，用于图像显示设备上的图像显示的信号的接收，和允许接收器接收信号。在显示装置接收用于图像显示设备100、200、300、或者400上的图像显示的信号，例如，电子邮件和因特网上的各种网址中的各种类型的信息时，图像显示设备100、200、300或者400相应地显示这种电子邮件和各种类型的信息。在这时候，如随后将描述的，调光器单元700在控制单元18的控制下可以改变透光率。可替代地，用于图像显示设备100、200、300、或者400上的图像显示的信号可以存储在图像显示设备，例如，具体地在控制单元18中的图像信息存储单元18A中。

在上述实施例1中的导光单元、图像显示设备、和显示装置中，导光板通过支撑构件在多个部分使用缓冲构件来支撑。此类配置成功地防止由环境温度变化或者导光单元中的构件之间的热膨胀系数的差值引起的膨胀/收缩的导光板所引起的显示图像的劣化问题。还在此类配置中，可以足够的稳定性来保持导光板。

[实施例2]

实施例2是实施例1的变形。如图8所示，即实施例2中的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示设备200的概念视图所示，在实施例2中，图像形成单元211是第二图像形成单元。即，图像形成单元211包括光源251和扫描来自光源251的平行光的扫描部253。更具体地，图像形成单元211包括

A.光源251，

B.准直光学系统252，被配置为使来自光源251的光平行，

C.扫描部253，被配置为扫描来自准直光学系统252的平行光，以及

D.中继光学系统254，被配置为在光由扫描部253扫描之后中继和发出平行光。此处，图像形成单元211作为整体容纳在底架213中(通过图8中的交替的长和短虚线表示)。底架213形成有孔(未示出)，和通过这个孔，光从中继光学系统254发出。底架213通过保持部19可拆卸地附接于镜腿部13。导光板121附接于底架213。

光源251是发出白色光的发光元件。来自光源251的光进入总体上具有正的光功率的准直光学系统252，且使光平行和发出光。然后，这个平行光被全反射镜256反射，然后通过扫描部253水平地和垂直地扫描。这个扫描部253通过MEMS配置，其中，微镜在2D方向上可旋转使得平行光被二维地扫描。然后形成一种2D图像，和产生虚拟图像(例如，像素的数量与实施例1中的那些相同)。来自这些虚拟像素的光穿过通过众所周知的中继光学系统配置的中继光学系统(准直发光光学系统)254，作为平行光的光通量进入导光单元120。

接收、引导、和发出作为中继光学系统254中获得的平行光的光通量的导光单元120在结构和配置上与实施例1中描述的导光单元相同，并且因此不再详细地描述。此外，如上所述，除了图像形成单元211之外，实施例2中的显示装置在结构和配置上基本上与实施例1中的显示装置相同，并且因此不再详细地描述。

[实施例3]

实施例3也是实施例1的变形。图9是实施例3中的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示设备300的概念视图。图10是部分扩大的反射式体积全息衍射光栅的示意性的截面图。在实施例3中，图像形成单元111是与实施例1类似的第一图像形成单元。除了第一偏转部和第二偏转部之外，导光单元320与实施例1中的导光单元120就结构和配置而言基本上相同。

在实施例3中，第一偏转部和第二偏转部设置在导光板321的表面上(具体地，在导光板321的第二平面323上)。第一偏转部衍射和反射引入到导光板321的光，第二偏转部在光通过导光板121中的全反射传播之后多次衍射和反射光。此处，第一偏转部和第二偏转部各自是衍射光栅元件，具体地反射式衍射光栅元件，且更具体地，反射式体积全息衍射光栅元件。在以下描述中，为方便起见，为反射式体积全息衍射光栅的第一偏转部称为“第一衍射光栅构件330”，和为反射式体积全息衍射光栅的第二偏转部称为“第二衍射光栅构件340”。

在随后将描述的实施例3或者实施例4中，第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340各自是单个衍射光栅层的层状结构。衍射光栅层各自是由光敏聚合物制成，各自是以现有方式制造的具有与一个波长带(或者波长)对应形成的干涉图样。形成在衍射光栅层(衍射光学元件)上的干涉图样的间距恒定，并且是线性的和平行于Y轴。第一衍射光栅构件330和340的轴都平行于X轴，它们的法线平行于Z轴。

图10是部分放大的反射式体积全息衍射光栅的示意性的截面图。反射式体积全息衍射光栅以期望倾斜角φ形成干涉图样。此处，倾斜角φ意指形成在反射式体积全息衍射光栅的表面与干涉图样之间的角度。干涉图样从反射式体积全息衍射光栅的内部到表面形成。干涉图样满足布拉格定律。此处，布拉格定律意指满足以下等式A的条件。在等式A中，m表示正整数，λ表示波长，d表示光栅表面间距(包括干涉图样的虚拟平面上的法线间隔)，和Θ表示进入干涉图样的光的补角。等式B示出在光以入射角进入衍射光栅构件时，补角Θ、倾斜角φ、和入射角之间的关系。

m*λ＝2*d*sin(Θ)  ...A

如上所述，第一衍射光栅构件330布置(附接)在导光板321的第二平面323上，就从第一平面322引入到导光板321的平行光而言，衍射和反射该光以实现其在导光板321中的全反射。也如上所述，第二衍射光栅构件340布置(附接)在导光板321的第二平面323上，在光通过导光板321中的全反射传播之后，多次衍射和反射平行光。当光从导光板321的第一平面322发出时，该光保持平行。

也来自导光板321，在光通过在导光板321中的全反射传播之后发出平行光。导光板321是薄的，因此，对于光在其中传播的光路是长的。因此，光在到达第二衍射光栅构件340之前，根据视角光被反射不同的次数。更详细地，在进入导光板321的平行光中，以沿着接近第二衍射光栅构件340的方向成角度进入导光板321的光的一部分比沿着远离第二衍射光栅构件340的方向成角度进入导光板321的光的一部分较不频繁地被反射。这是因为，在第一衍射光栅构件330上衍射和反射的平行光中，沿着接近第二衍射光栅构件340的方向成角度进入导光板321的平行光形成的角度小于沿相反方向成角度地进入导光板321的平行光的角度。这个角度形成为当在导光板321中传播的光撞击在导光板321的内表面上时与导光板321的法线形成的角度。在第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340中形成的干涉图样相对于与导光板321的轴垂直的虚拟平面对称。

随后将描述的实施例4中的导光板321就结构和配置而言与上述导光板321基本上相同。

如上所述，除了导光单元320之外，实施例3中的显示装置在结构和配置上基本上与实施例1中的显示装置相同，并且因此不再详细地描述。

[实施例4]

实施例4是实施例3的变形。图11是实施例4中的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示设备的概念视图。实施例4中的图像显示设备400中的组件，即，光源251、准直光学系统252、扫描部253、准直发光光学系统(中继光学系统254)、及其他在结构和配置上与实施例2(第二图像形成单元)中的那些相同。实施例4中的导光单元320与实施例3中的导光单元320在结构和配置上相同。实施例4中的显示装置与实施例2中的显示装置在结构和配置上基本上相同，因此不再详细地描述。

在实施例3和4中，导光单元通过一块导光板配置。对于彩色图像显示，第一导光板321R、第二导光板321G、和第三导光板321B可以在期间留有间隔而堆叠在一起，如图12的概念视图所示。即，第一导光板321R设置有为衍射和反射红色波长带(或者具有红色波长)的光的反射式体积全息衍射光栅层的衍射光栅构件(未示出)。第二导光板321G设置有为衍射和反射绿色波长带(或者具有绿色波长)的光的反射式体积全息衍射光栅层的衍射光栅构件(未示出)。第三导光板321B设置有为衍射和反射蓝色波长带(或者具有蓝色波长)的光的反射式体积全息衍射光栅层的衍射光栅构件(未示出)。

导光板由具有1.0mm的厚度的树脂制成，和支撑构件161由具有3.5mm的厚度的镁合金制成。通过使用具有0.1mm的厚度的粘合剂163，第一导光板321R和第二导光板321G在它们的端部粘结在一起，第二导光板321G和第三导光板321B在它们的端部粘结在一起。第一导光板321R和第二导光板321G之间的间隔是0.1mm，和第二导光板321G和第三导光板321B之间的间隔是0.1mm。在缓冲构件162分别与三个导光板321R、321G、和321B的两个端部的端表面接触的同时，支撑构件161通过缓冲构件162与这三个导光板321R、321G、和321B在它们的端部附接。缓冲构件162由具有0.5mm的厚度的粘合材料制成。此处，假定导光板各自具有弹性模数1，则缓冲构件162和粘合剂163分别具有弹性模数5×10^-5和3.5。

作为比较实施例，支撑构件161通过图12中示出的相同的方法，没有使用缓冲构件162，但是使用与粘合剂163相同的粘合剂，与三个导光板321R、321G、和321B在它们的端部附接。

利用实施例4和比较实施例中的导光单元布置在温度从0℃变化为40℃的环境中的模拟，模拟结果显示对于比较实施例中的导光单元中的导光板，当翘曲的最大可能值是1时，对于实施例4中的导光单元中的导光板，翘曲的最大可能值为0.1。

[实施例5]

实施例5是关于根据本公开内容的第二实施方式的显示装置、根据本公开内容的第二实施方式的图像显示设备、和根据本公开内容的第二实施方式的导光单元。图13A、图13B、图14A、图14C、和图14E各自是导光板、支撑构件、和缓冲构件的示意性平面视图，示出其在实施例5中的显示装置、图像显示设备、和导光单元中的布局。应注意，实施例5中的除了固定构件之外的其余组件与实施例1中的那些相同，和实施例5中的图像显示设备的概念视图与实施例1至4中的图像显示设备的那个相同，因此，没有给出关于其的详细描述。

在实施例5中，如图13A和图13B所示，固定构件172是弹簧。在图13A的实施例中，在导光板121与支撑构件171之间存在间隔，和片簧172设置在这个间隔中。可替代地，如图13B部分地示出导光板121、支撑构件171、和固定构件172，在导光板121与支撑构件171之间的间隔中设置有蜿蜒弹簧172。如图14A所示，虽然非必要，但是固定构件172形成有缓冲区域174，这个缓冲区域形成有空隙或者切口部(notch section)174′。即，固定构件172具体地是粘合层(更具体地，由环氧树脂、改性有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚氨酯树脂、或者其他制成)，和虽然非必要，但是粘合层形成有空隙或者切口部174′。图14B示出固定构件172的示意性平面视图。

可替代地，如图14C所示，导光板121在其外周部分设置有缓冲区域176。这个缓冲区域176形成有空隙或者切口部176′。图14D示出导光板121的平面示意视图。仍然可替代地，如图14E所示，缓冲区域178设置在支撑构件177的内周部分，这个缓冲区域178形成有空隙或者切口部178′。在导光板121的周围，固定构件175或者179设置为将导光板121固定至支撑构件171或者177。图14F示出支撑构件177的示意性平面视图。

在实施例5中，固定构件172、173、175、或者179通过完全与导光板121的外周部分接触将导光板121附接至支撑构件171或者177。可替代地，固定构件可以通过与导光板121的外周部分上的至少四个部分接触(即，与方形的导光板121的每个边上的至少一部分接触)将导光板121附接至支撑构件171或者177。图13A、图13B、图14A、图14C、和图14E中的结构和配置可以视情况而进行组合。

在实施例5中的导光单元、图像显示设备、或者显示装置中，用于将导光板固定至支撑构件的固定构件布置在导光板与支撑构件之间且在导光板周围。此类配置成功地防止由环境温度变化或者其中的构件之间的热膨胀系数的差值引起的膨胀/收缩的导光板所引起的显示图像的劣化问题。还在此类配置中，可以足够的稳定性保持导光板。

[实施例6]

实施例6是实施例1至5的变形例，和如图15的概念视图所示，导光板121在第二平面侧面上附接有调光器单元700。即，调光器单元700设置在导光单元120或者320的没有设置图像形成单元111或者211的一侧上。具体地，使用粘合剂707，将作为一种光闸的调光器单元700固定到导光单元120或者320上，具体地固定到保护导光板121或者321的保护构件(保护板)126上。调光器单元700设置在与导光单元120或者320的与观看者20相反的一侧的区域。使用粘合剂127将保护构件(保护板)126附接于导光板121或者321的第二平面123或者323，保护构件(保护板)126覆盖第一偏转部130或者330、和第二偏转部140或者340。第二偏转部140或者340位于调光器单元700的投影图像中。图15、图17A、图18A、图19、图20、图21、图22、图23、图24、图25、图26、图27、图28、图29、图30、图31、和图32没有示出支撑构件及其他。

实施例6中的调光器单元700是光闸，光闸中的光透射控制材料层705由液晶材料制成。即，调光器单元700包括：

透明的第一基板701和第二基板703，第一基板与导光单元120相对，第二基板703与第一基板701相对，

分别设置在第一基板701和第二基板703上的第一电极702和第二电极704，以及

光透射控制材料层705，密封在第一基板701和第二基板703之间。此处，第一基板701和第二基板703均由塑料材料制成。第一电极702和第二电极704各自是由ITO(氧化铟锡)制成的透明的电极，各自通过诸如溅射的PVD和剥离法的组合形成。光透射控制材料层705具体是由TN(扭转向列型)液晶材料制成的液晶层。第一电极702和第二电极704未被图案化，是所谓的固体电极。然而，第一电极702和第二电极704可以视情况而进行图案化。第一电极702和第二电极704通过未示出的连接器和布线线路连接到控制单元18。使用密封剂706在外边缘部分一起密封第一基板701和第二基板703。调光器单元700的第一基板701和保护构件126(保护导光板121)通过粘合剂707附接在一起。第一基板701和第二基板703在外表面均粘贴有偏光器膜，但是这些偏光器膜并未示出。调光器单元700中的第一基板701比导光板121短，使用粘合剂707将调光器单元700中的第一基板701固定到保护构件126上。粘合剂707被设置在第一基板701的外边缘部分。这个也可适用于以下将要描述的其他实施例。从观看者侧依次布置导光单元120和调光器单元700。

通过施加于第一电极702和第二电极704的电压来控制调光器单元700的透光率。具体地，在第二电极704接地的同时电压被施加于第一电极702时，例如，这引起配置光透射控制材料层705的液晶层中的液晶取向的变化，使得液晶层中的透光率变化(参照图16A和图16B)。对于施加至第一电极702和第二电极704的电压，观看者可以操作设置在控制单元18上的控制旋钮。即，观看者可以在观察由导光单元120或者320提供的图像的同时调节调光器单元700的透光率。

如上所述，利用实施例6中的显示装置，图像显示设备向观看者提供不受外部光的干扰的令人满意的图像。

在上述实施例6中，调光器单元700附接于图像显示设备100，即，调光器单元700具体附接于导光单元120。可替代地，调光器单元700可以附接于框架10，或者至底架113。

调光器单元700可以一直开(ON)者，可以响应于观看者的命令(操作)操作/不操作(打开/关闭)，或者可以在正常情况下关(OFF)者和可以响应于用于在图像显示设备100、200、300或者400上显示图像的信号开始操作。为了响应于观看者的命令(操作)而操作/不操作，显示装置可以进一步设置有麦克风，和可以响应于经由例如麦克风的音频输入来控制调光器单元700的操作。具体地，调光器单元可以被控制为响应于观看者的声音发布的命令来操作/不操作。可替代地，显示装置可以进一步包括红外光入射/出射单元，并且使用这个红外光入射/出射单元，可以控制调光器单元700的操作。即，可以使用红外光入射/出射单元检测观看者的眨眼以控制调光器单元700来操作/不操作。

[实施例7]

实施例7是实施例6的变形。图17A是实施例7中的显示装置的示意性顶视图，和图17B是用来控制照度传感器的电路的示意图。实施例7中的显示装置进一步设置有测量外部环境中的亮度的传感器801。基于由传感器(为方便起见以下简称“第一照度传感器”)801获得的外部亮度的测量结果，调光器单元700的一部分的透光率发生变化。

即，实施例7中的显示装置另外设置有测量布置有显示装置的环境中的照度的第一照度传感器(环境照度测量传感器)801。显示装置基于第一照度传感器801的测量结果控制调光器单元700的透光率。与对透光率的控制一起或者与对透光率的控制分开，显示装置基于第一照度传感器801的测量结果控制通过图像形成单元111或者211形成的图像的亮度。具有众所周知的结构和配置的第一照度传感器801可以设置在导光单元120或者320的外端部分，或者设置在调光器单元的外端部分。第一照度传感器801通过未示出的连接器和布线线路连接至控制单元18。控制单元18包括用于控制第一照度传感器801的电路。用于控制第一照度传感器801的这个电路通过照度计算电路、比较计算电路、和环境照度测量传感器控制电路配置。照度计算电路基于由第一照度传感器801提供的测量值计算照度。比较计算电路比较照度计算电路的计算结果，即，照度值与标准值。环境照度测量传感器控制电路基于通过比较计算电路获得的值控制调光器单元700和/或图像形成单元111或者211。这些电路可以各自是众所周知的电路。用于控制调光器单元700，控制其中的透光率，和用于控制图像形成单元111或者211，控制由此形成的图像的亮度。此处，可以分开执行或者彼此相关地执行对调光器单元700中的透光率的控制和对通过图像形成单元111或者211形成的图像的亮度的控制。

例如，在第一照度传感器801示出预定值(第一照度测量值)或者更高的测量结果时，调光器单元700被调节为具有预定值(第一透光率)或者更低的透光率。另一方面，在第一照度传感器801示出预定值(第二照度测量值)或者更低的测量结果时，调光器单元700被调节为具有预定值(第二透光率)或者更高的透光率。例如，第一照度测量值是10lux，第一透光率采用从1％到30％且包括两个端点范围内的任何值，第二照度测量值是0.01lux，和第二透光率采用包括从51％到99％的范围内的任何值。

实施例7中的第一照度传感器(环境照度测量传感器)801适用于在实施例2至5中描述的显示装置。在显示装置设置有成像单元时，第一照度传感器801可以由设置在成像单元的用于曝光测量的受光元件配置。

在随后将描述的实施例7或者实施例8中的显示装置中，基于第一照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果控制调光器单元的透光率，也基于第一照度传感器的测量结果控制通过图像形成单元形成的图像的亮度。此外，如随后将描述的，基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果控制调光器单元的透光率，也基于第二照度传感器的测量结果控制通过图像形成单元形成的图像的亮度。这种控制执行为观看者的观察提供高对比度图像，考虑了布置显示装置的外界环境中的照度来优化观看者的图像观察的周围条件。

[实施例8]

实施例8也是实施例6的变形。图18A是实施例8中的显示装置的示意性顶视图，和图18B是控制照度传感器的电路的示意图。

实施例8中的显示装置基于从外部环境穿过调光器单元的光测量照度。即，显示装置另外设置有测量环境光的照度的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)802，即光在穿过调光器单元之后是否被调节为具有照度的期望值。第二照度传感器802的测量结果用作控制调光器单元700的透光率的基础。与对透光率的控制一起或者与对透光率的控制分开，显示装置基于第二照度传感器802的测量结果控制通过图像形成单元111或者211形成的图像的亮度。具有众所周知的结构和配置的第二照度传感器802设置为比导光单元120或者320更接近观看者的一侧。具体地，第二照度传感器802可以设置在导光单元121或者321在观看者的一侧的表面。第二照度传感器802通过未示出的连接器和布线线路连接至控制单元18。控制单元18包括用于控制第二照度传感器802的电路。用于控制第二照度传感器802的这个电路通过照度计算电路、比较计算电路、和透射光照度测量传感器控制电路配置。照度计算电路基于由第二照度传感器802提供的测量值计算照度。比较计算电路比较照度计算电路的计算结果，即照度值与标准值。透射光照度测量传感器控制电路基于通过比较计算电路获得的值来控制调光器单元700和/或图像形成单元111或者211。这些电路可以各自是众所周知的电路。用于控制调光器单元700，控制其中的透光率，以及用于控制图像形成单元111或者211，控制由此形成的图像的亮度。此处，可以分开执行或者彼此相关地执行对调光器单元700中的透光率的控制和对通过图像形成单元111或者211形成的图像的亮度的控制。考虑通过第一照度传感器801测量的照度，在第二照度传感器802的测量结果示出照度未被控制成获得照度的期望值时，即，第二照度传感器802的测量结果不是照度的期望值时，或者在仍然期望精密的照度调节时，可以在监测第二照度传感器802的值的同时调节调光器单元的透光率。

实施例8中的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)802适用于在实施例2至5中描述的显示装置。可替代地，实施例8中的第二照度传感器802可以与实施例7中的第一照度传感器801结合使用。如果是这种情形，利用不同的测试，对调光器单元700中的透光率的控制可以与对通过图像形成单元111或者211形成的图像的亮度的控制分开执行或者相关执行。

[实施例9]

实施例9是实施例1至8的变形，并且关于第二实施方式中的显示装置。图19是实施例9中的图像显示设备的概念视图，和图20是实施例9中的显示装置(具体地头戴式显示器(HMD))的示意性顶视图。

在实施例9中的显示装置中，遮光构件710设置在导光单元120中的自图像形成单元111A或者111B进光的区域，具体地设置在第一偏转部130的区域。这个遮光构件710用于遮蔽导光单元120避免遭受外部光。此处，遮光构件710朝向导光单元120的投影图像包括导光单元120的从图像形成单元111A或者111B进光的区域。遮光构件710朝向导光单元120的投影图像还包括调光器单元700的端部朝向导光单元120的投影图像。

在实施例9中，遮光构件710设置在导光单元120中的没有设置图像形成单元111A或者111B的一侧，和设置在与导光单元120的一定距离处。遮光构件710由，例如非透明塑料材料制成。这个遮光构件710从图像显示设备111A或者111B的底架一体延伸，或者附接于图像形成单元111A或者111B的底架113，或者从框架10一体延伸，或者附接于框架10。在所示出的实施例中，遮光构件710从图像形成单元111A或者111B的底架113一体延伸。

在实施例9中的显示装置中，遮光构件设置在导光单元的自图像形成单元进光的区域。这个遮光构件用于遮蔽导光单元避免遭受外部光。因此，因为没有外部光进入导光单元中的从图像形成单元进光的区域，即，第一偏转部130，所以，即使调光器单元的操作改变进来的外部光的量，这也没有引起显示装置上的图像劣化，没有不期望的杂散光。

[实施例10]

实施例10是实施例9的变形。如图21的概念视图所示，与实施例9中的显示装置不同，实施例10中的显示装置包括导光单元120的没有设置有图像形成单元111A或者111B的侧面的一部分中的遮光构件720。具体地，遮光构件720可以利用使用非透明油墨在导光单元120(具体地在保护构件126的内表面)上打印形成。除此之外，实施例10中的显示装置与实施例9中的显示装置在结构和配置上相同，因此不再详细地描述。实施例10中的遮光构件720可以与实施例9中的遮光构件710结合使用。遮光构件720可以形成在保护构件126的外表面上。

[实施例11]

实施例11也是实施例9的变形。如图22或者图23的概念视图所示，与实施例9和10中的显示装置不同，实施例11中的显示装置包括调光器单元700中的遮光构件730。具体地，遮光构件730可以利用使用非透明油墨在调光器单元700上打印形成。在图22的实施例中，遮光构件730形成在调光器单元700中的第一基板701的外表面上，在图23的实施例中，遮光构件730形成在调光器单元700中的第一基板701的内表面上。除此之外，实施例11中的显示装置与实施例9中的显示装置在结构和配置上相同，因此不再详细地描述。实施例11中的遮光构件730可以与实施例9中的遮光构件710结合使用，实施例11中的遮光构件730可以与实施例10中的遮光构件720结合使用，或者实施例11中的遮光构件730可以与实施例9和实施例10中的遮光构件710和720结合。

[实施例12]

实施例12是实施例6至实施例11的变形。在实施例6至实施例11中，光透射控制材料层705通过液晶材料层配置。另一方面，如图24的概念视图所示，在实施例12中的显示装置中的调光器单元700′中，光透射控制材料层705′是为无机EL材料层的光闸。此处，无机EL材料层由三氧化钨(WO₃)制成。也在调光器单元700′中，第一基板701′和第二基板703′各自是诸如钠钙玻璃或者超白玻璃的透明玻璃基板，和第二基板703′比第一基板701′薄。具体地，第二基板703′形成有0.2mm的厚度，和第一基板701′形成有0.4mm的厚度。除此之外，实施例12中的显示装置与实施例6至实施例11中的显示装置在结构和配置上相同，因此不再详细地描述。此处，调光器单元700′中的第一基板701′使用类似实施例9的粘合剂707与保护构件126附接。

[实施例13]

实施例13是实施例6至实施例12的变形，关于第一实施方式中的显示装置。如图25的概念视图所示，在实施例13中的显示装置中，调光器单元700″包括：

第一基板701″和第二基板703″，第一基板701″与导光单元120相对，第二基板703″与第一基板701″相对，

电极702″和电极704″，分别设置在第一基板701″和第二基板703″上，和

光透射控制材料层705″，密封在第一基板701″和第二基板703″之间。第一基板701″还用作导光单元120中的组件(具体地保护构件126)。即，第一基板701″和保护构件126是一个特定的构且被共用。

如上所述，在实施例13中，调光器单元700″中的第一基板701″还用作导光单元120中的组件(保护构件126)。这减小显示装置的整个重量，使得这个并没有引起显示装置的用户的不舒适。

除此之外，实施例13中的显示装置与实施例6至实施例12中的显示装置在结构和配置上相同，因此不再详细地描述。此外，实施例13中的显示装置中的遮光构件与实施例6至实施例11中的显示装置中的调光器单元在结构和配置上相同，因此不再详细地描述。

[实施例14]

实施例14是实施例1至实施例13的变形。图26是实施例14中的头戴式显示器的示意性的前视图，图27是实施例14中的头戴式显示器(即，没有框架的头戴式显示器)的另一个示意性的前视图。图28是实施例14中的头戴式显示器的示意性顶视图，图29是在显示器佩戴在观看者20的头部时实施例14中的头戴式显示器的顶视图。为方便起见，图29仅示出图像显示设备，而没有示出框架。在以下描述中，主要描述图像显示设备100，但是肯定也适用于图像显示设备200、300、和400。在实施例14和实施例15中，支撑构件161、171、和177(在一些情况下和调光器单元700)未示出。

实施例14中的头戴式显示器另外设置有耦接构件180以将两个图像显示设备100耦接在一起。耦接构件180通过使用例如螺丝(未示出)在面向观看者的一侧，即在观看者20与框架10之间附接至框架10的中心部分10C。框架10放置在观看者20的两个眼睛21之间。耦接构件180的投影图像在框架10的投影图像中。即，在从观看者20的前面观察头戴式显示器时，耦接构件180由于隐藏在框架10的后面而不可见。在耦接构件180将两个图像形成单元100耦接在一起的状态下，具体地，图像形成单元111A和图像形成单元111B均容纳在底架113中，在耦接构件180的每个端部，可调节地附接底架113。图像形成单元111A和图像形成单元111B位于观看者20的眼睛21的外部。具体地，此类配置满足

α＝0.1×L

β＝0.5×L

γ＝0.9×L

其中α表示从图像形成单元111A的其中一个的附接中心111A_C到框架10的一端部(一个末端)10A的距离，β表示从耦接构件180的中心180C到框架10的一端部分(一个末端)10A的距离，γ表示从其余的图像形成单元111B的附接中心111B_C到框架10的一端部分(一个末端)10A的距离，和L表示框架10的长度。

为了分别附接图像形成单元(具体地图像形成单元111A和111B)至耦接构件180的端部分，具体地，三个通孔(未示出)形成在耦接构件的每个端部，和对应于这些通孔的螺纹孔部(螺旋部，未示出)形成在图像形成单元111A和图像形成单元111B的每一个上。此后，螺丝(未示出)通过通孔被固定到形成在图像形成单元111A和111B上的孔部里。在每一个螺丝和每一个孔部之间，提前插入弹簧。因此，通过控制螺丝紧固的程度，可以在附接的状态下调节图像形成单元，即，调节相对于耦接构件的角度。在这种附接之后，螺丝均使用罩(未示出)隐藏。在图27和图31中，耦接构件180和耦接构件190为了其的明确指示而被涂为阴影。耦接构件180附接于框架10的中心部分10C，中心部分10C位于观看者20的两个眼睛21之间。这个中心部分10C对应于普通眼镜的桥部。在耦接构件180面向观看者20的一侧上，附接鼻托10′。图28和图32没有示出鼻托10′。框架10和耦接构件180均由金属或者塑料制成，耦接构件180成形为类似弯曲的杆状。

在实施例14中的此类头戴式显示器(HMD)中，耦接构件180将两个图像显示设备100耦接在一起，这个耦接构件180附接于框架10的中心部分10C，中心部分10C位于观看者20的两个眼睛21之间。即，图像显示设备100没有直接附接于框架10。因此，在观看者20佩带框架10在他的头部时，镜腿部13向外延伸。因此，即使框架10变形，框架10的此类变形也不会引起图像形成单元111A和111B的位移(位置变化)，即使出现这种位移，位移也可忽略。因此，这种配置成功地防止右图像与左图像之间的会聚角的变化。此外，构造消除了框架10的前部11必须增加的刚度，使得框架10的重量没有增加、设计能力没有削弱、和成本没有增加。更进一步地，利用图像显示设备100没有直接附接于镜片状框架10，框架10可以具有不同的设计和颜色以满足观看者的偏好，和框架10的设计被极小地限制和具有高度灵活性。更重要的是，在从观看者的前面观察头戴式显示器时，耦接构件180隐藏在框架10的后面。这提供一种具有精密和精致设计的头戴式显示器。

[实施例15]

实施例15是实施例14的变形。图30是实施例15中的头戴式显示器的示意性的前视图，图31是实施例15中的显示装置(即，没有框架的头戴式显示器)的另一个示意性的前视图。图32是实施例15中的头戴式显示器的示意性顶视图。

在实施例15中的头戴式显示器中，与实施例14不同，杆状耦接构件190没有耦接两个图像形成单元111A和111B，而是耦接两个导光单元120。可替代地，两个导光单元120可以一体地制造，所得到的一体制造的导光单元120可以设置有耦接构件190。

也在实施例15中的头戴式显示器中，使用螺丝，例如，将耦接构件190附接于框架10的位于观看者20的两个眼睛21之间的中心部分10C。图像形成单元111位于观看者20的眼睛21的外部。图像形成单元111均附接于导光单元120的端部。在从耦接构件190的中心190_C至框架10的端部的距离是β时，且框架10的长度是L时，满足β＝0.5×L。应注意，实施例15中的α′和γ′的值与实施例14中的α和γ的那些相同。

在实施例15中，框架10和图像显示设备与框架10和实施例14中描述的图像显示设备在结构和配置上相同，因此不再详细地描述。除了上述的区别，实施例15中的头戴式显示器与实施例14中的头戴式显示器在结构和配置上也基本相同，因此不再详细地描述。

虽然已经利用实施例详细地描述本公开内容，但是实施例的上述描述在所有方面是说明性的而不是限制性的。实施例中的显示装置(头戴式显示器)和图像显示设备是实施例的方式，因此可以设计无数的其他修改和变形。例如，导光板可以设置有表面浮雕型全息图(参照美国专利第20040062505A1A1号)。在导光单元中，衍射光栅元件可以是透射式衍射光栅元件，或者第一偏转部或者第二偏转部可以是反射式衍射光栅元件，和其余的可以是透射式衍射光栅元件。可替代地，衍射光栅元件可以是反射式闪耀衍射光栅元件。在实施例9和实施例10、和实施例12和实施例13中的显示装置中，在一些情况下，没有使用调光器单元，而是仅设置遮光构件。本公开内容的第一实施方式中的导光单元、图像显示设备、和显示装置可以与本公开内容的第二实施方式中的那些结合。

在实施例中，描述图像形成单元111或者211以提供带颜色，例如绿色的图像显示。图像形成单元111或者211可以提供彩色图像显示。在这种情况下，光源可以如此配置使得发出例如，红色、绿色、和蓝色的光。具体地，从红色、绿色、和蓝色发光元件发出的光，即，红色光、绿色光、和蓝色光可以使用灯泡混合和制成亮度均匀以获得白色光。

调光器单元可以可拆卸地设置在导光单元的从此发出光的区域中。为了可拆卸地提供调光器单元，调光器单元可以使用由，例如透明塑料制成的螺丝附接于导光单元。然后，调光器单元可以通过连接器和布线线路连接至控制电路。这个控制电路用于控制调光器单元的透光率，并设置在例如控制图像形成单元的控制单元18中。

在一些情况下，使用的光闸可以通过施加响应于金属，例如银微粒的可逆的氧化还原反应而出现的电沉淀电解来配置。具体地，预先在有机溶剂中溶解Ag⁺(银)和I^-(碘酒)，和通过向电极施加适当的电压通过Ag⁺的还原来沉淀成Ag，使得调光器单元的透光率减小。在其它情况下，使用的光闸可以通过利用响应于电致变色材料的氧化还原反应出现的物质的变色来配置。具体地，设置第一电极和第二电极，和第一电致变色材料层和第二电致变色材料层介于第一电极和第二电极之间。第一电致变色材料层通过普鲁士蓝金属络合物(prussian blue metal complex)构成，和第二电致变色材料层通过镍取代的普鲁士蓝金属络合物构成。在其它情况下，使用的光闸可以通过电润湿来控制透光率进行配置。具体地，设置第一电极和第二电极，绝缘的第一液体和导电的第二液体填充在第一电极和第二电极之间。通过第一电极和第二电极之间的电压施加，第一液体和第二液体之间的界面在外形上变化，例如，从平坦变为弯曲，从而控制透光率。

作为通过发光元件和电灯泡配置的图像形成单元或者光源，除了总体上发出白色光的背光、和包括红色、绿色、和蓝色发光像素的液晶显示器的组合之外，以下配置也是可能的。

作为图像形成单元的变形实施例，如在图33的概念视图中，有源矩阵图像形成单元也是可能的，例如，即，该单元包括设置为2D矩阵的发光面板，其中发光元件601是半导体激光元件，和发光元件601各自被控制发光/不发光。这种控制允许直接感知发光元件601中的光发射，从而显示图像。从这个图像形成单元发出的光通过准直光学系统112引入到导光板121。在以下中，发光元件也是半导体激光元件。

图34的概念视图中的彩色显示图像形成单元也是可能的。这个图像形成单元包括：

α.红色发光面板611R，其中，红色发光元件601R以2D矩阵设置，红色发光元件发出红色光，

β.绿色发光面板611G，其中，绿色发光元件601G以2D矩阵设置，绿色发光元件发出绿色光，

γ.蓝色发光面板611B，其中，蓝色发光元件601B以2D矩阵设置，蓝色发光元件发出蓝色光，以及

δ.部，被配置为将从红色发光面板611R、绿色发光面板611G、和蓝色发光面板611B发出的光统一引导至单个光路，例如，二向棱镜603。

这个彩色显示图像形成单元控制红色发光元件601R、绿色发光元件601G、和蓝色发光元件601B的发光/不发光。从这个图像形成单元发出的光也通过准直光学系统112引入到导光板121。此处，参考标号612表示用于收集来自发光元件的光的微观透镜。

图35是通过发光面板611R、611G、611B及其他来配置的图像形成单元的概念视图，其中，发光元件601R、601G、和601B均以2D矩阵设置。从发光面板611R、611G、611B发出的光在光通过/光不通过方面受到光通过控制单元604R、604G、和604B的控制。然后，光进入二向棱镜603，被统一引导至单个光路，和然后通过准直光学系统112引入至导光板121。

图36是通过发光面板611R、611G、611B及其他来配置的图像形成单元的概念视图，其中，发光元件601R、601G、和601B均以2D矩阵设置。从发光面板611R、611G、611B发出的光进入二向棱镜603，并被统一引入至单个光路。然后来自二向棱镜603的光在光通过/光不通过方面受到光通过控制单元604的控制，并且通过准直光学系统112引入至导光板121。

图37的图像形成单元也是可能的。这个图像形成单元包括发出红色光的发光元件601R，作为用于控制从红色发光元件601R(例如，液晶显示器604R)发出的光的光通过/光不通过的电灯泡的光通过控制单元、发出绿色光的发光元件601G、作为用于控制从绿色发光元件601G，(例如，液晶显示器G)发出的光的光通过/光不通过的电灯泡的光通过控制单元、发出蓝色光的发光元件601B、以及作为用于控制从蓝色发光元件601B(例如，液晶显示器604B)发出的光的光通过/光不通过的电灯泡的光通过控制单元。图像形成单元还包括被配置为引导从发光元件601R、601G、和601B发出的光的光引入构件602、以及被配置为共同地引入光至单个光路，例如二向棱镜603的部。从二向棱镜603发出的光通过准直光学系统112引入到导光板121。

本公开内容还可以是以下结构。

[A01][图像显示设备：第一实施方式]

一种图像显示设备，包括：

图像形成单元；和

导光单元，导光单元包括：

导光板，被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光，和

支撑构件，

导光板至少在支撑构件的多个部分处受到一个或多个缓冲构件的支撑。

[A02]根据[A01]所述的图像显示设备，其中：

一个或多个缓冲构件包括第一缓冲构件和与第一缓冲构件分离的第二缓冲构件。

[A03]根据[A02]所述的图像显示设备，其中：

导光板在支撑构件的第一部分处被第一缓冲构件支撑，和

导光板在支撑构件的第二部分处被第二缓冲构件支撑，第一部分和第二部分通过介于其间的所述导光板彼此相对。

[A04]根据[A01]所述的图像显示设备，其中：

一个或多个缓冲构件包括适用于与导光板的至少两个侧面的外周部分接触的连续的缓冲构件。

[A05]根据[A01]至[A04]中任一项所述的图像显示设备，其中：

缓冲构件的弹性模数小于导光板的弹性模数。

[A06]根据[A01]至[A05]中任一项所述的图像显示设备，其中：

缓冲构件由树脂制成。

[A07]根据[A01]至[A06]中任一项所述的图像显示设备，其中：

导光板包括四个侧面；和

支撑构件成形为在四个侧面上围绕导光板。

[A08]根据[A01]至[A07]中任一项所述的图像显示设备，其中：

导光板是矩形。

[A09]根据[A01]至[A08]中任一项所述的图像显示设备，其中：

支撑构件成形为类似画框以围绕在导光板周围。

[A10]根据[A01]至[A09]中任一项所述的图像显示设备，进一步包括调光器单元。

[A11]根据[A04]所述的图像显示设备，其中：

连续的缓冲构件适用于与外周部分完全接触。

[B01][图像显示设备：第二实施方式]

一种图像显示设备，包括：

图像形成单元；和

导光单元，导光单元包括

导光板，被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光，和

支撑构件，

导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

[B02]根据[B01]所述的图像显示设备，其中：

固定构件设置有缓冲区域。

[B03]根据[B01]或者[B02]所述的图像显示设备，其中：

固定构件包括弹簧。

[B04]根据[B01]至[B03]中任一项所述的图像显示设备，其中：

固定构件包括粘合层。

[B05]根据[B04]所述的图像显示设备，其中：

粘合层形成有切口部(notch section)。

[B06]根据[B01]至[B05]中任一项所述的图像显示设备，其中：

导光板在外周部设置有缓冲区域。

[B07]根据[B01]至[B06]中任一项所述的图像显示设备，其中：

支撑构件在内周部设置有缓冲区域。

[B08]根据[B06]或者[B07]所述的图像显示设备，其中：

缓冲区域设置有切口部。

[B09]根据[B01]至[B08]中任一项所述的图像显示设备，进一步包括调光器单元。

[C01][导光单元：第一实施方式]

一种导光单元，包括：

导光板；和

支撑构件，

导光板通过一个或多个缓冲构件支撑，一个或多个缓冲构件至少在支撑构件的多个部分处支撑导光板。

[C02]根据[C01]所述的导光单元，其中：

一个或多个缓冲构件包括第一缓冲构件和与第一缓冲构件分离的第二缓冲构件。

[C03]根据[C02]所述的导光单元，其中：

导光板在支撑构件的第一部分处由第一缓冲构件支撑，和

导光板在支撑构件的第二部分处由第二缓冲构件支撑，第一部分和第二部分通过介于其间的所述导光板彼此相对。

[C04]根据[C01]所述的导光单元，其中：

一个或多个缓冲构件包括适用于与导光板的至少两个侧面的外周部分接触的连续的缓冲构件。

[C05]根据[C01]至[C04]中任一项所述的导光单元，其中：

缓冲构件的弹性模数小于导光板的弹性模数。

[C06]根据[C01]至[C05]中任一项所述的导光单元，其中：

缓冲构件由树脂制成。

[C07]根据[C01]至[C03]中任一项所述的导光单元，其中：

导光板包括四个侧面；和

支撑构件成形为在四个侧面上围绕导光板。

[C08]根据[C01]至[C07]中任一项所述的导光单元，其中：

导光板是矩形。

[C09]根据[C01]至[C08]中任一项所述的导光单元，其中：

支撑构件成形为类似画框以围绕在导光板周围。

[C10]根据[C01]至[C09]中任一项所述的导光单元，进一步包括调光器单元。

[C11]根据[C04]所述的导光单元，其中：

连续的缓冲构件适用于与外周部分完全接触。

[D01][导光单元：第二实施方式]

一种导光单元，包括：

导光板；和

支撑构件，

导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

[D02]根据[D01]所述的导光单元，其中：

固定构件设置有缓冲区域。

[D03]根据[D01]或者[D02]所述的导光单元，其中：

固定构件包括弹簧。

[D04]根据[D01]至[D03]中任一项所述的导光单元，其中：

固定构件包括粘合层。

[D05]根据[D04]所述的导光单元，其中：

粘合层形成有切口部。

[D06]根据[D01]至[D05]中任一项所述的导光单元，其中：

导光板在外周部设置有缓冲区域。

[D07]根据[D01]至[D06]中任一项所述的导光单元，其中：

支撑构件在内周部设置有缓冲区域。

[D08]根据[D06]或者[D07]所述的导光单元，其中：

缓冲区域设置有切口部。

[D09]根据[D01]至[D08]中任一项所述的导光单元，进一步包括调光器单元。

[E01][显示装置：第一实施方式]

一种显示装置，包括：

框架；和

图像显示设备，附接于框架，

图像显示设备包括：

图像形成单元，和

导光单元，

导光单元包括：

导光板，被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光，和

支撑构件，

导光板由一个或多个缓冲构件支撑，一个或多个缓冲构件在支撑构件的至少多个部分处支撑导光板。

[E02][显示装置：第二实施方式]

一种显示装置，包括：

框架；和

图像显示设备，附接于框架，

图像显示设备，包括

图像形成单元，和

导光单元，

导光单元包括：

导光板，被配置为引导在图像形成单元中形成的图像的光，和

支撑构件，

导光板和支撑构件之间包括固定构件，固定构件设置在导光板周围以将导光板固定至支撑构件。

[E03]一种显示装置，包括

框架，被配置为佩戴在观看者的头部；和

图像显示设备，附接于框架，

图像显示设备，包括：

图像形成单元，和

导光单元，

显示装置包括根据[C01]至[C11]和[D01]至[D09]中任一项所述的导光单元。

[E04]根据[E01]至[E03]中的任一项所述的显示装置，其中，框架被配置为佩戴在观看者的头部。

本领域技术人员应该理解，根据设计需求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合以及改变，只要其在所附权利要求或其等同内容的范围之内即可。

Claims (25)

1.一种图像显示设备，包括：

图像形成单元；以及

导光单元，所述导光单元包括：

导光板，被配置为引导在所述图像形成单元中形成的图像的光，以及

支撑构件，

所述导光板至少在所述支撑构件的多个部分处由一个或多个缓冲构件来支撑。

2.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中：

所述一个或多个缓冲构件包括第一缓冲构件和与所述第一缓冲构件分开的第二缓冲构件。

3.根据权利要求2所述的图像显示设备，其中：

所述导光板在所述支撑构件的第一部分处由所述第一缓冲构件来支撑，并且

所述导光板在所述支撑构件的第二部分处由所述第二缓冲构件来支撑，所述第一部分和所述第二部分彼此相对并且所述导光板被夹置在第一部分和所述第二部分之间。

4.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中：

所述一个或多个缓冲构件包括适于与所述导光板的至少两个侧面的外周部分接触的连续缓冲构件。

5.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中：

所述缓冲构件的弹性模数小于所述导光板的弹性模数。

6.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中：

所述缓冲构件由树脂制成。

7.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中：

所述导光板包括四个侧面；并且

所述支撑构件成形为在四个侧面围绕所述导光板。

8.根据权利要求7所述的图像显示设备，其中：

所述导光板是矩形。

9.一种图像显示设备，包括：

图像形成单元；以及

导光单元，所述导光单元包括：

导光板，被配置为引导在所述图像形成单元中形成的图像的光，以及

支撑构件，

所述导光板和所述支撑构件之间包括固定构件，所述固定构件围绕所述导光板设置以将所述导光板固定至所述支撑构件。

10.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中：

所述固定构件设置有缓冲区域。

11.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中：

所述固定构件包括弹簧。

12.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中：

所述固定构件包括粘合层。

13.根据权利要求12所述的图像显示设备，其中：

所述粘合层形成有切口部。

14.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中：

所述导光板在外周部设置有缓冲区域。

15.根据权利要求14所述的图像显示设备，其中：

所述缓冲区域形成有切口部。

16.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中：

所述支撑构件在内周部设置有缓冲区域。

17.根据权利要求16所述的图像显示设备，其中：

所述缓冲区域设置有切口部。

18.根据权利要求1所述的图像显示设备，进一步包括调光器单元。

19.一种导光单元，包括：

导光板；以及

支撑构件，

所述导光板由一个或多个缓冲构件来支撑，所述一个或多个缓冲构件至少在所述支撑构件的多个部分处支撑所述导光板。

20.根据权利要求19所述的导光单元，其中：

所述一个或多个缓冲构件包括第一缓冲构件和与所述第一缓冲构件分开的第二缓冲构件。

21.一种导光单元，包括：

导光板；以及

支撑构件，

所述导光板和所述支撑构件之间包括固定构件，所述固定构件围绕所述导光板设置以将所述导光板固定至所述支撑构件。

22.一种显示装置，包括：

框架；以及

图像显示设备，附接于所述框架，

所述图像显示设备包括：

图像形成单元，以及

导光单元，

所述导光单元包括

导光板，被配置为引导在所述图像形成单元中形成的图像的光，以及

支撑构件，

所述导光板由一个或多个缓冲构件来支撑，所述一个或多个缓冲构件至少在所述支撑构件的多个部分处支撑所述导光板。

23.根据权利要求22所述的显示装置，其中，所述框架被配置为佩戴在观看者的头部。

24.一种显示装置，包括：

框架；以及

图像显示设备，附接于所述框架，

所述图像显示设备包括：

图像形成单元，以及

导光单元，

所述导光单元包括：

导光板，被配置为引导在所述图像形成单元中形成的图像的光，以及

支撑构件，

所述导光板和所述支撑构件之间包括固定构件，所述固定构件围绕所述导光板设置以将所述导光板固定至所述支撑构件。

25.根据权利要求24所述的显示装置，其中，所述框架被配置为佩戴在观看者的头部。