CN108761787A - 显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示设备，所述显示设备包括：第一图像显示装置；光接收元件，配置为接收外部环境的光；调光器；以及光控装置，所述光控装置被配置成：识别所述显示设备接收的光量的变化的开始时间；确定所述光接收元件接收的光量的变化率；并且根据所述显示设备在从所述开始时间经过预定时间量之后接收的光量、所确定的光量的所述变化率，并且通过使用如下表来控制所述调光器的透光率，所述表针对光量的多个变化率中的每者存储了用于表示所述调光器的透光率的相应变化率的值。
Description
本申请是申请日为2014年1月23日、发明名称为“显示设备”的 申请号为201480001819.8的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年2月20日提交的日本在先专利申请JP 2013-030773的权益，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入 本文。
技术领域
本发明涉及一种显示设备，并且具体地涉及一种使用头戴式显示器 (HMD)的显示设备。
背景技术
近年来，增强现实技术(AR技术(augmented reality technology))引起了 人们的注意，其将虚拟物体或作为额外信息和电子信息的各种类型信息 与真实环境(或真实环境的一部分)结合，并且呈现所结合的信息。为实现 增强现实技术，例如，头戴式显示器作为用于呈现视觉信息的装置已得 到研究。期望头戴式显示器在真实环境中可应用于工作支持(job support)。 例如，头戴式显示器可用于向进行维护的工程师提供路径指导信息和技 术信息。特别地，由于双手是空闲的，因此使用头戴式显示器非常方便。 此外，即使在户外活动的同时欣赏视频或图像的情况下，用户也可同时 观看视频或图像以及外部环境。从而用户可顺畅地活动。
例如，JP 2006-162767 A公开了一种虚拟图像显示装置(图像显示装 置)，在该装置中，虚拟图像光学系统将由图像形成装置形成的二维图像 变换为放大的虚拟图像，使得观察者可观察到该虚拟图像。
如作为概念图的图34所示，图像显示装置100'包括具有以二维矩阵形 式布置的多个像素的图像形成装置111、用于将从图像形成装置111的像 素发射的光转换成平行光的准直光学系统112以及其上入射有在准直光 学系统112中被转换的平行光的光学装置(光导单元)120，并且光在光学装 置120中被引导，并且从光学装置120中被发射出去。光学装置120包括： 导光板121，入射光在被全反射的同时在导光板121中传播，并且从导光 板121中被发射出去；第一偏转单元130(例如，单层光反射膜)，其用于反 射入射至导光板121上的光，使得光在导光板121中被全反射；以及第二 偏转单元140(例如，具有多层结构的多层光反射膜)，其使在被全反射的 同时在导光板121中传播的光从导光板121中被发射出去。例如，在由图 像显示装置100'形成HMD时，可降低该装置的重量和尺寸。对于用于表 示图34所示的其他部件的附图标记，请参照根据图1所示的示例1的图像 显示装置。
此外，例如，JP 2007-94175 A公开了一种使用全息衍射光栅的虚拟 图像显示装置(图像显示装置)，在该装置中，虚拟图像光学系统将由图像 形成装置生成的二维图像变换为放大的虚拟图像，使得观察者可以观察 该虚拟图像。
如作为概念图的图35所示，图像显示装置300'大体上包括用于显示图 像的图像形成装置111、准直光学系统112和光学装置(光导单元)320，在 光学装置320上入射有在图像形成装置111上显示的图像，并且光学装置 320将光引导至观察者的瞳孔21。这里，光学装置320包括导光板321、被 设置在导光板321上作为反射型体积全息衍射光栅(reflective volume hologram diffraction grating)的第一衍射光栅元件330和第二衍射光栅元 件340。从图像形成装置111的像素发射的光入射至准直光学系统112上， 并且准直光学系统112生成待入射至导光板321上的具有不同入射角度的 多条平行光，并接着这些平行光入射至导光板321上。平行光入射到导光 板321的第一表面322上，并接着被从中发射出去。同时，第一衍射光栅 元件330和第二衍射光栅元件340被接合到导光板321的第二表面323(其 与导光板321的第一表面322平行)。对于用于表示图35所示的其他部件的附图标记，可参照根据参考图12的示例3的图像显示装置。
当在图像显示装置100'和300'上显示图像时，观察者可以重叠方式观 察所显示的图像和外部图像。
然而，当图像显示装置100'和300'所处的外部环境的亮度很高时或者 取决于所显示图像的内容时，观察者所观察的图像可能不会得到足够高 的对比度。
例如，JP 2004-101197 A公开了一种用于解决上述问题的方法。在JP 2004-101197A公开的技术中，液晶遮光器控制从外部入射到观察者的瞳 孔的入射光的量。
引用列表
专利文献
[专利技术文献1]
JP 2006-162767 A
[专利技术文献2]
JP 2007-94175 A
[专利技术文献3]
JP 2004-101197 A
发明内容
在从外部入射的光量突然发生变化时，例如，在行进中的车辆进入 隧道时，从外部入射的光量急剧降低。因此，在JP 2004-101197 A所公开 的技术中，液晶遮光器发生从某种程度上的关闭状态改变为突然打开。 因此，对于观察者的瞳孔来说，其难以跟随液晶遮光器的这种突然操作。 因此，这种突然操作不仅会给佩戴显示设备的观察者带来不舒适的感觉， 也会给眼睛造成很大负担。
另外，在将JP 2004-101197A所公开的液晶遮光器应用至上述图像显 示装置100'或300'时，可产生以下问题。即，由于因液晶遮光器的操作而 改变了从外部入射的光量，因此从外部入射到第一偏转单元130或第一衍 射光栅元件330的光量发生变化。因此，将出现不希望的杂散光，从而可 能使虚拟图像显示装置(图像显示装置)中的图像显示质量下降。另外，由 于调光器(dimmer)被安装到虚拟图像显示装置(图像显示装置)，因此增加 了虚拟图像显示装置(图像显示装置)的总重量，并且总重量的增加将为虚 拟图像显示装置(图像显示装置)的用户带来不舒适的感觉。
因此，本发明的第一目的在于提供一种如下的显示设备，即使在来 自外部的入射光量发生变化时，所述显示设备可为佩戴该显示设备的观 察者提供舒适的感觉并且也不会强迫眼睛承受很大负担。另外，除本发 明的第一目的之外，本发明的第二目的在于提供一种不会因来自外部的 入射光而造成图像显示质量的下降的显示设备。另外，除本发明的第一 目的之外，本发明的第三目的在于提供一种具有可抑制总重量的增加的 构造或结构的显示设备。
[技术方案]
一些实施例涉及一种包括第一图像显示装置、调光器以及光控装置 的显示设备，所述第一图像显示装置包括导光板。所述光控装置被配置 成识别所述显示设备接收的光量的变化的开始时间，并且在从所述开始 时间经过预定时间量之后，根据所述显示设备接收的光量控制所述调光 器的透光率。
一些实施例涉及一种与包括图像显示装置和调光器的显示设备一起 使用的方法，所述图像显示装置包括导光板，所述方法包括：识别所述 显示设备接收的光量的变化的开始时间；以及在从所述开始时间经过预 定时间量之后，根据所述显示设备接收的光量控制所述调光器的透光率。
一些实施例涉及至少一个非易失性计算机可读存储媒介，所述非易 失性计算机可读存储媒介用于存储处理器可执行指令，所述处理器可执 行指令在被至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行用于与包 括图像显示装置和调光器的显示设备一起使用的方法，所述图像显示装 置包括导光板。所述方法包括识别所述显示设备接收的光量的变化的开 始时间，以及在从所述开始时间经过预定时间量之后，根据所述显示设 备接收的光量控制所述调光器的透光率。
[发明的有益效果]
在根据本发明的第一实施例的显示设备中，光控装置根据光接收元 件的接收光量测量结果来计算接收光量变化率，根据接收光量变化率来 确定调光器的透光率变化率，并且根据所确定的透光率变化率来控制调 光器的透光率。因此，可提供一种如下显示设备，即使在来自外部的入 射光量发生变化时，该显示设备也可为佩戴该显示设备的观察者提供舒 适的感觉并且也不会强迫眼睛承受很大负担。另外，在根据本发明的第 二实施例的显示设备中，光控装置根据光接收元件的接收光量测量结果 确定接收光量的变化的开始时间，并且在从接收光量的变化的开始时间 经过预定时间之后，开始对调光器的透光率进行控制。因此，可提供一 种如下显示设备，即使在来自外部的入射光量发生变化时，该显示设备 也可为佩戴该显示设备的观察者提供舒适的感觉并且也不会强迫眼睛承 受很大负担。另外，调光器的透光率是根据光接收元件的接收光量测量 结果进行控制的。因此，可简化显示设备的整体结构，并且可为观察者 观察的图像提供高对比度。此外，例如，可依据显示设备的外部环境的 照明度来优化图像的观察状态。
在根据本发明的第三或第四实施例的显示设备中，在从来自外部的 光量的开始时间经过预定时间之后，调光器的透光率开始变化。因此， 可提供一种如下显示设备，即使在来自外部的入射光量发生变化时，该 显示设备也可为佩戴该显示设备的观察者提供舒适的感觉并且也不会强 迫眼睛承受很大负担。此外，在根据本发明的第三实施例的显示设备中， 用于遮挡入射到光学装置的入射光的遮挡元件被布置在光学装置的入射 有从图像形成装置发射的光的区域中。因此，即使因调光器的操作而造 成来自外部的入射光量的变化，来自外部的光也未入射到光学装置的入 射有从图像形成装置发射的光的区域上。因此，不会出现不希望的杂散 光，也不会造成显示设备中的图像显示质量的下降。此外，在根据本发 明的第四实施例的显示设备中，用于形成调光器的第一基板也用作光学 装置的部件。因此，可降低显示设备的总重量，并且为显示设备的用户 带来不舒适感觉的可能性很低。
附图说明
图1A与1B分别是从上部观察到的示例1的显示设备的示意图和光控 装置的框图。
图2是示例1的显示设备中的图像显示装置的概念图。
图3A和3B分别是从侧面观察到的示例1显示设备的示意图和从前面 观察到的示例1的显示设备的光学装置和部分调光器的示意图。
图4A和4B是示意地示出了示例1的显示设备中的调光器的性能的示 意剖面图。
图5是示出了从上部观察到的示例1的显示设备被安装在观察者头部 的状态的图(注意，仅示出了图像显示装置而省略的框架的显示)。
图6A和6B是示意地示出了接收光量和调光器的透光率的时间变化 的图。
图7A和7B是示意地示出了接收光量和调光器的透光率的时间变化 的图。
图8A和8B是示意地示出了接收光量和调光器的透光率的时间变化 的图。
图9A和9B是示意地示出了接收光量和调光器的透光率的时间变化 的图。
图10是示出了确定调光器的透光率的步骤的流程图。
图11是示例2的显示设备中的图像显示装置的概念图。
图12是示例3的显示设备中的图像显示装置的概念图。
图13是示出了示例3的显示设备中的反射型体积全息衍射光栅的放 大部分的示意剖面图。
图14是示例4的显示设备中的图像显示装置的概念图。
图15是从前面观察到的示例5的显示设备的示意图。
图16是从上部观察到的示例5的显示设备的示意图。
图17是从上部观察到的示例7的显示设备的示意图。
图18A和18B是示意地示出了在用于形成示例8的显示设备的图像显 示装置的导光板中的光传播的图和示出了导光板的布置状态等的概念 图。
图19是从侧面观察到的示例8的显示设备的示意图。
图20A和20B分别是示意地示出了相比于示例8的且从侧面观察到的 在用于形成示例1-7的显示设备的图像显示装置的导光板中的光传播的 图以及示例1-7的头戴式显示器的示意图。
图21A和21B示意地示出了在用于形成示例9的显示设备的图像显示 装置的导光板中的光传播的图和示出了导光板的布置状态等的概念图。
图22是示例12的显示设备的概念图。
图23是从上部观察到的示例12的显示设备的示意图。
图24是从侧面观察到的示例12的显示设备的示意图。
图25是示例13的显示设备的概念图。
图26是示例14的显示设备的概念图。
图27是示例14的显示设备的变形例的概念图。
图28是示例15的显示设备的图像显示装置的概念图。
图29是示例15的显示设备的变形例的概念图。
图30是从前面观察到的示例1至4的显示设备的变形例中的光学装置 和调光器的示意图。
图31是示例1至4的显示设备的另一变形例的概念图。
图32是示例1至4的显示设备的又一变形例的概念图。
图33是从上部观察到的通过将示例12所述的遮挡元件应用至示例5 所述的显示设备而获得的显示设备的示意图。
图34是相关技术中的显示设备的图像显示装置的概念图。
图35是相关技术中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
在下文中，将参考附图并根据示例来说明本发明。但是，本发明不 局限于这些示例，并且各种数值和材料是示意性的。将按照如下顺序对 本发明进行说明。
1.根据本发明的第一至第四实施例的显示设备的整体说明
2.示例1(根据本发明的第一和第二实施例的显示设备)
3.示例2(示例1的变形例)
4.示例3(示例1的另一变形例)
5.示例4(示例3的变形例)
6.示例5(示例1至4的变形例)
7.示例6(示例1至5的变形例)
8.示例7(示例1至6的变形例)
9.示例8(示例1至7的变形例)
10.示例9(示例8的变形例)
11.示例10(示例1至9的变形例)
12.示例11(示例1至9的另一变形例)
13.示例12(根据本发明的第三实施例的显示设备)
14.示例13(示例12的变形例)
15.示例14(示例12的另一变形例)
16.示例15(根据本发明的第四实施例的显示设备)及其他
根据本发明的第一至第四实施例的显示设备的整体说明
在根据本发明的第一实施例的显示设备中，光控装置可包括与接收 光量变化率和调光器的透光率变化率之间的关系相关的表(table)。这里， 优选地，根据观察者的瞳孔(瞳孔直径)随着从外部入射的光量的变化而发 生的变化来创建该表。通过采用包括该表的这种实施例，例如，无需使 用摄像机来测量观察者的瞳孔(瞳孔直径)的变化，从而可简化设备的整体 结构、降低设备的重量并且抑制功耗。
在根据包括上述各种优选实施例的本发明的第一实施例的显示设备 中，光控装置可进一步根据光接收元件的接收光量测量结果来确定接收 光量的变化的开始时间，并且在从接收光量的变化的开始时间经过预定 时间之后，开始对调光器的透光率进行控制。另外，在此情况下，光控 装置可进一步包括用于计算显示设备的移动速度的移动速度计算单元， 并且该光控装置可进一步根据由移动速度计算单元计算出的显示设备的 移动速度开始对调光器的透光率进行控制。
另外，在根据包括上述各种优选实施例的本发明的第一实施例的显 示设备中，光控装置可进一步包括用于计算显示设备的移动速度的移动 速度计算单元，并且该光控装置可进一步根据由移动速度计算单元计算 出的显示设备的移动速度来确定调光器的透光率变化率。另外，在此情 况下，光控装置可进一步根据光接收元件的接接收光量测量结果确定接 收光量的变化的开始时间，并且该光控装置可进一步根据由移动速度计 算单元计算出的显示设备的移动速度开始对调光器的透光率进行控制。
在根据本发明的第三实施例的显示设备中，优选地，光学装置的被 入射有从图像形成装置发射的光的区域被包含在遮挡元件在光学装置上 的投影图像中。
在根据包括上述各种优选实施例的本发明的第三实施例的显示设备 中，遮挡元件可被布置至光学装置的与图像形成装置相反的侧上，并与 光学装置彼此远离。应当注意，在这种构造中，遮挡元件可由不透明塑 料材料制成，并且这种遮挡元件可从图像显示装置的壳体整体地延伸， 可被安装至图像显示装置的壳体，可从框架整体地延伸，或者可被安装 至框架。另外，在根据包括上述各种优选实施例的本发明的第三实施例 的显示设备中，遮挡元件可在图像形成装置的相反侧上被布置在光学装 置的一部分上，并且遮挡元件可被布置在调光器中。应当注意，在这种 构造中，由不透明塑料材料形成的遮挡元件可基于物理气相沉积法(PVD 法)或化学气相沉积法(CVD法)形成在光学装置的表面上，可通过印刷法 等形成，或可通过接合由不透明材料(塑料材料、金属材料或合金材料等) 形成的膜、薄片或箔形成。
另外，在根据包括上述各种优选实施例的本发明的第三实施例的显 示设备中，优选地，调光器的端部在光学装置上的投影图像被包含在遮 挡元件在光学装置上的投影图像中。
在根据本发明的第四实施例的显示设备中，第二基板可以比第一基 板薄。
另外，在根据包括上述各种优选实施例的本发明的第三和第四实施 例的显示设备中，显示设备还包括：
(v)光控装置，以及
(vi)用于测量来自外部的光量的光接收元件，并且
光控装置可根据光接收元件的接收光量测量结果确定接收光量的变 化的开始时间，并且在从接收光量的变化的开始时间经过预定时间之后， 开始对调光器的透光率进行控制。
另外，在根据本发明的第二实施例的显示设备中，或在根据本发明 的第三和第四实施例的显示设备的优选构造中，光控装置可进一步包括 用于计算显示设备的移动速度的移动速度计算单元，并且该光控装置可 进一步根据由移动速度计算单元计算出的显示设备的移动速度开始对调 光器的透光率进行控制。
在根据包括上述各种优选实施例或构造的本发明的第一至第二实施 例的显示设备中，或者根据在本发明的第三至第四实施例的优选实施例 或结构中，可通过光接收元件计算外部环境的光量。但是，更优选地， 光接收元件在光学装置中测量与观察者观察的图像的背景相对应的外部 区域的光量。另外，在后者的情况下，优选地，光接收元件具有相对于 待接收的光的方向性。为光接收元件提供具有相对于待接收的光的方向 性的方法的示例包括：在光接收元件的光入射侧上布置透镜的方法、在 光接收元件的光入射侧上布置孔径的方法以及在光接收元件的光入射侧 上布置狭缝并且遮挡来自外部的杂散光的方法。
另外，在根据包括上述优选实施例和构造的本发明的第一至第四实 施例的显示设备中，光学装置可包括：
(a)导光板，入射光通过全反射在导光板内部传播，并且之后被从导 光板中发射出去，
(b)第一偏转单元，其用于偏转入射在导光板上的光，使得入射到导 光板上的光在导光板中被全反射，以及
(c)第二偏转单元，其偏转通过多次全反射在导光板中传播的光，使 得通过全反射在导光板中传播的光被从导光板发射出去。应当注意，术 语“全反射”是指在导光板中的全部的内部反射或全部的反射。在下文 中，该定义同样适用。另外，在根据本发明的第一和第二实施例的显示 设备中，第二偏转单元可位于调光器的投影图像中，或者调光器可位于第二偏转单元的投影图像中。另外，至少第二偏转单元(具体地，第二偏 转单元，或第一偏转单元和第二偏转单元)可被调光器(具体地，下文所描 述的用于形成调光器的一个基板(第一基板))覆盖。
另外，在根据包括上述优选实施例的本发明的第一至第四实施例的 显示设备中，调光器可由采用液晶遮光器或由因电致变色材料的氧化还 原反应而产生的物质的颜色变化的光学遮光器形成。即，调光器可由如 下光学遮光器形成，在该遮光器中，光传输控制材料层是由液晶材料层 制成或由因电致变色材料的氧化还原反应而产生的物质制成。
应当注意，调光器不局限于上述示例，并且调光器可由光传输控制 材料层是由无机电致发光材料层制成的光学遮光器形成、由电泳分散液 形成的其中光传输控制材料层是由若干带电电泳粒子和具有不同于电泳 粒子的颜色的分散媒介制成的光学遮光器形成、由通过应用由金属(例 如，银颗粒)的无损氧化还原反应产生的电镀/电离现象的电镀法(电镀)而 生成的光学遮光器形成或由通过电湿润现象控制透光率的光学遮光器形 成。
这里，在调光器为光传输控制材料层是由液晶材料层制成的光学遮 光器的情况下，用于形成光传输控制材料层的材料的示例包括但不限于： 扭转向列(TN)型液晶和超扭转向列(STN)型液晶。另外，在调光器为光传 输控制材料层是由电致变色材料的氧化还原反应而产生的物质制成的光 学遮光器的情况下，光传输控制材料层可由IrOx/Ta2O5/WO3的层叠结构 形成，或者光传输控制材料层可由通过在水或非水溶液(例如，诸如乙腈、 二甲亚砜或甲醇之类的有机溶剂)中溶解硫氰酸盐(AgSCN)或卤化银 (AgX：X为卤素原子)而获得的材料形成。另外，在调光器为光传输控制 材料层是由无机电致发光材料层制成的光学遮光器的情况下，用于形成 光传输控制材料层的材料包括但不限于氧化钨(WO3)。
另外，在根据包括上述优选实施例和构造的本发明的第一至第三实 施例的显示设备中，调光器具体地由以下部件制成：面对光学装置的第 一基板和面对第一基板的第二基板、分别被设置在第一基板和第二基板 中的电极以及被密封在第一基板和第二基板之间的光传输控制材料层。
应当注意，在此情况下，第二基板可以比第一基板薄，并且进一步 地，在本示例中，第一基板也用作光学装置的部件。
用于形成第一和第二基板的材料的示例具体地包括：诸如钠钙玻璃 或白板玻璃之类的透明玻璃基板、塑料基板、塑料片或塑料膜。这里， 塑料的示例包括：诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯 (polyethylene naphthalate)、聚碳酸酯或醋酸纤维素之类的纤维素酯；诸 如聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯与六氟丙烯(hexafuloropropylene)的聚合物 之类的含氟聚合物；诸如聚甲醛之类的聚醚、诸如聚缩醛、聚苯乙烯、 聚乙烯、聚丙烯或甲基戊烷聚合物(methyl pentane polymer)之类的聚烯 烃；诸如聚酰胺酰亚胺或聚乙烯亚胺(polyethylene imide)之类的聚酰亚 胺；聚酰胺；聚醚砜；聚苯硫醚；聚偏二氯乙烯；四乙酸纤维素；或溴 化酚氧；聚芳酯(polyalylate)；聚砜。塑料薄片和塑料膜可具有使不易于 弯曲的硬度，并且也可具有柔韧性。在第一基板和第二基板是由透明塑 料基板形成的情况下，可在基板的内表面上形成由无机材料或有机材料 形成的阻挡层。
对于第一和第二电极，可采用所谓的透明电极。具体地，可使用诸 如铟锡氧化物(ITO，包括掺锡的In2O3、晶体ITO和非晶ITO)、掺氟SnO2 (FTO)、IFO(掺氟的In2O3)、掺锑SnO2(ATO)、SnO2、ZnO(包括掺铝的ZnO 或掺硼的ZnO)、氧化铟锌(IZO)、尖晶石型氧化物、具有YbFe2O4结构的 氧化物、聚苯胺、多酚(polypinol)或聚噻吩之类的导电聚合物。但是，示 例不局限于这些材料，并且也能够使用通过合成这些材料中的两种及以 上类型的材料而获得的材料。第一和第二电极可基于诸如真空沉积或溅 射之类的物理气相沉积法(PVD法)、各种化学气相沉积法(CVD法)或各种 涂覆方法而形成。大体上不需要电极的图案化。但是，如果是响应于请 求而进行图案化，那么可采用诸如蚀刻法、剥离法或使用各种掩膜的方法之类的任意方法。
第一和第二基板通过密封剂被密封在外缘部分，并且彼此粘附。被 称为密封试剂的密封剂的示例包括热固型、光固化型、湿固化型、厌氧 固化型或诸如环氧树脂、聚氨酯基树脂、丙烯基树脂、醋酸乙烯酯基树 脂、烯-硫醇基树脂、硅基树脂、变性聚合物树脂等之类的各种树脂。
在根据包括上述优选实施例的本发明的第一至第四实施例的显示设 备中，可根据光接收元件的接收光量测量结果控制由图像形成装置形成 的图像的亮度。另外，在根据包括上述优选实施例的本发明的第一至第 四实施例的显示设备中，光接收元件可布置在光学装置的外侧。另外， 在根据包括上述优选实施例的本发明的第一至第四实施例的显示设备 中，还包括用于根据通过调光器从外部传播的光来测量照度的照度传感 器(也可将其称为“传播光照度测量传感器”)，并且可根据传播光照度测 量传感器的测量结果来控制调光器的透光率和/或根据传播光照度测量 传感器的测量结果来控制由图像形成装置形成的图像的亮度。如果由图 像形成装置形成的图像的亮度是基于光接收元件的测量结果控制的，调 光器的透光率是基于传播光照度测量传感器的测量结果来控制的，并且 由图像形成装置形成的图像的亮度是基于传播光照度测量传感器的测量 结果来控制的，那么可为观察者所观察的图像提供高对比度，并且可根 据显示设备外部环境的照度优化图像的观察状态。这里，传播光照度测 量传感器可被布置在观察者侧上而非调光器侧上。
在光接收元件的测量结果变成等于或大于预定值时(为便于说明，可 将其称为“第一照度测量值”)，调光器的透光率可等于或小于预定值(为 便于说明，可将其称为“第一透光率”)。可选地，在光接收元件的测量 结果变得等于或小于预定值时(为便于说明，可将其称为“第二照度测量 值”)，调光器的透光率可等于或大于预定值(为便于说明，可将其称为“第 二透光率”)。另外，考虑到光接收元件的测量结果，在光接收元件的测 量结果未达到所希望的接收光量(照度)的情况下，或在需要对照度进行微 调的情况下，可在监测照度传感器(传播光照度测量传感器)的值的同时调 节调光器的透光率。这里，可将第一照度测量值设置为10lux，将第一透 光率设置为1％至20％之间的任意值，将第二照度测量值设定为0.01lux， 并且将第二透光率设置为30％至99％之间的任意值。另外，例如，在光接 收元件的接收光量(照度)的照度测量结果为1×10-3lux或以下的情况下， 优选地对调光器的驱动电压进行控制，并且尽可能快地增加调光器的透 光率。
在根据包括上述各种优选实施例或构造的本发明的第一至第四实施 例的显示设备中，优选地，从观察者侧依次布置光学装置和调光器。但 是，也可依次布置调光器和光学装置。另外，根据包括上述各种优选实 施例的本发明的第一至第四实施例的显示设备中的光接收元件可由已知 的光接收元件(例如，光电二极管)形成，并且光接收元件和照度传感器(传 播光照度测量传感器)可例如由光控装置控制。光控装置本身可由已知的 控制电路形成。
在根据本发明的第一实施例的显示设备中，接收光量变化率是根据 光接收元件的接收光量测量结果计算的。这里，具体地，接收光量QL可 由光接收元件以每Δt秒(例如，0.1秒)进行测量。在Δt秒(例如，0.1秒)期间 的接收光量的变化量作为接收光量变化率ΔQL。作为与接收光量变化率 和调光器的透光率变化率之间的关系相关的表，预先获取或确定在接收 光量出现变化后每0.1秒的接收光量变化率(从在接收光量出现变化后的t 秒到(t+0.1)秒之间的接收光量变化率表示为ΔQLt)和从t秒到(t+0.1)秒 之后的调光器的透光率变化率ΔTrt之间的关系[t、ΔQLt、ΔTrt]，并且可将 其存储在诸如ROM、闪存或EEPROM之类的非易失性存储器中。通过确 定接收光量变化率ΔQL是否等于或大于预先设置的接收光量变化率的阈 值ΔQLth，可确定接收光量变化率是否出现变化。
通常，优选地使值|ΔTr|随值|ΔQL|的变大而变大。ΔQL的增减与ΔTr 的增减相反。另外，即使在不为“0”的值|ΔQLt|是某范围内的常数时， 也可优选地使值|ΔTr|随值t的变大而变小。在|ΔQL|急剧变化并接着|ΔQL| 没有变化时，可优选地急剧地使值|ΔTr|变化，并接着使其缓慢变化，并 最终使其不变化。在光接收元件的接收光量测量结果从值QL0向值QL1变 化并接着大体变化回值QL0时，可优选地使在值从QL1变化回QL0时的值 |ΔTr|小于在值从QL0变化成QL1时的值|ΔTr|。通常，在显示设备的移动速 度很快的情况下，优选地使值|ΔTr|为大。可对值ΔTr进行处理使得ΔTr进 行平滑地变化(某种平滑处理。)
在根据本发明的第二实施例的显示设备中，或在根据本发明的第一、 第三和第四实施例的显示设备的优选实施例或构造中，接收光量的变化 的开始时间(在接收光量开始变化时的时刻)是根据光接收元件的接收光 量测量结果确定的。在这种情况下，当从光接收元件的接收光量测量结 果中获取的接收光量变化率ΔQL变成阈值ΔQLth或以上时，可使接收光量 的变化的开始时间为“0”。在从接收光量的变化的开始时间经过预定时 间之后，开始对调光器的透光率进行控制。这里，可采用0.2至0.3秒作为 预定时间(所谓的时间滞后)。通常，在显示设备的移动速度很快的情况下， 可使预定时间为短。
在根据包括上述各种优选实施例和构造的本发明的第一至第四实施 例的显示设备中，调光器的最高透光率可为30％或以上，且调光器的最 低透光率可为20％或以下。调光器的最高透光率的上限可为99％，并且调 光器的最低透光率的下限可为1％。
另外，在根据包括上述优选实施例的本发明的第一至第四实施例的 显示设备中，在某些情况下，穿过调光器的光可被渲染成所希望的颜色。 在这种情况下，待被调光器渲染的颜色可以是可变的，或者待被调光器 渲染的颜色可以是固定的。在前一种情况下，调光器可由能够显示色彩 的液晶遮光器形成，或者通过层叠能够渲染红色的调光器、能够渲染绿 色的调光器和能够渲染蓝色的调光器而形成。在后一种情况下，不限制 待被调光器渲染的颜色，例如可使用棕色。
另外，在根据包括上述各种优选实施例和构造的本发明的第一至第 四实施例的显示设备中，调光器可以可拆卸地布置在或可以固定在光学 装置的发射光的区域中。为了可拆卸地布置调光器，可使用由透明塑料 制成的螺栓将调光器安装在光学装置中，或者可使用螺栓将调光器安装 至框架。另外，可在框架中切割出槽，并且之后调光器可和该槽啮合。 另外，可在框架中安装磁体，并且然后调光器可安装至框架。另外，可 在框架中设置滑动部，并且之后调光器可插入在滑动部中。另外，可在 调光器中安装连接器，并且之后调光器可通过连接器和电线电连接到光 控装置(例如，用于控制图像形成装置的控制装置中所包含的光控装置)。 光接收元件可安装至调光器、光学装置或框架，并且安装方法可以是适于使用中的光接收元件的方法。传播光照度测量传感器可安装至光学装 置或者安装至框架，并且安装方法可以是适于使用中的传播光照度测量 传感器的方法。
在根据包括上述各种优选实施例和构造的本发明的第一至第四实施 例的显示设备中(在下文中，可将这些简化并且统称为“根据本发明的显 示设备”)，光学装置是半透射型(看穿型)。具体地，使光学装置的面对 观察者的眼睛的至少一部分为半透射型(看穿型)，并且能够通过光学装置 的该部分观察到外部景象。显示设备可具有一个或两个图像显示装置。
这里，第一偏转单元可反射入射到导光板上的光，并且第二偏转单 元可传播并反射通过多次全反射在导光板中传播的光。另外，在这种情 况下，第一偏转单元可充当反射镜，并且第二偏转单元可充当半透射镜。
在这种构造中，例如，第一偏转单元可由包括合金在内的金属形成， 或者可由用于反射入射在导光板上的光的反光膜(一种反射镜)或由用于 衍射入射在导光板上的光的衍射光栅(例如，全息衍射光栅膜)形成。另外， 第二偏转单元可由层叠有多层介电膜的多层结构、半透明反射镜(half mirror)、偏振光束分光器或全息衍射光栅膜形成。另外，第一偏转单元 和第二偏转单元布置在导光板的内部(结合在导光板的内部)。在第一偏转 单元中，入射到导光板上的平行光被反射或衍射，使得入射到导光板上 的平行光在导光板内部被全反射。同时，在第二偏转单元中，通过全反 射在导光板中传播的平行光被多次反射或衍射，并且然后以平行光的状 态从导光板中被发射出去。
另外，第一偏转单元可衍射入射在导光板上的光，并且第二偏转单 元可以衍射通过多次全反射在导光板内部传播的光。另外，在这种情况 下，第一和第二偏转单元可包括衍射光栅元件的构造。这里，衍射光栅 元件可由反射型衍射光栅元件或透射型衍射光栅元件形成。另外，一个 衍射光栅元件可由反射型衍射光栅元件形成，并且另一个衍射光栅元件 可由透射型衍射光栅元件形成。另外，反射型衍射光栅元件的示例包括 反射型体积全息衍射光栅。为便于说明，可将由反射型体积全息衍射光 栅形成的第一偏转单元称为“第一衍射光栅元件”，并且将由反射型体积 全息衍射光栅形成的第二偏转单元称为“第二衍射光栅元件”。
根据本发明的实施例的图像显示装置可执行单色(例如，绿色)图像显 示。在进行彩色图像显示时，第一衍射光栅元件或第二衍射光栅元件可 具有如下构造，该构造由层叠反射型体积全息衍射光栅制成的P层衍射光 栅层形成，以便与具有P种不同类型的波段(或波长)的P种类型光的衍射 和反射相对应(例如，P＝3，并且为红、绿和蓝三种类型)。与一种类型波 段(或波长)相对应的干涉条纹形成在各衍射光栅层中。另外，为与具有P 种不同类型的波段(或波长)的P种类型的光衍射和反射相对应，P种类型 的干涉条纹可形成在第一衍射光栅元件中或包括一个衍射光栅层的第二 衍射光栅元件上。另外，例如，视角可被等分为三份，第一衍射光栅元 件或第二衍射光栅元件可具有由层叠的与各视角相对应的衍射光栅层制 成的构造。例如，由衍射光栅层(其由用于衍射和反射具有红色波段(或波 长)的光的反射型体积全息衍射光栅形成)形成的第一衍射光栅元件和第 二衍射光栅元件可布置在第一导光板中，由衍射光栅层(其由用于衍射和 反射具有绿色波段(或波长)的光的反射型体积全息衍射光栅形成)形成的 第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件可布置在第二导光板中，并且由 衍射光栅层(其由用于衍射和反射具有蓝色波段(或波长)的光的反射型体 积全息衍射光栅形成)形成的第一衍射光栅元件和第二衍射光栅元件可 布置在第三导光板中，并且可以以指定的间距来层叠第一导光板、第二 导光板和第三导光板。通过采用这种构造，当具有各波段(或波长)的光在 第一衍射光栅元件中或第二衍射光栅元件中被衍射和反射时，可增加衍 射效率和衍射接收角，并且可优化衍射角。优选地布置保护元件，使得 反射型体积全息衍射光栅不与空气直接接触。
用于形成第一和第二衍射光栅元件的材料的示例包括光聚合物材 料。用于形成由反射型体积全息衍射光栅制成的第一和第二衍射光栅元 件的材料或基本结构可与相关技术中的反射型体积全息衍射光栅相同。 反射型体积全息衍射光栅是指仅衍射和反射正一次衍射光(positive primary diffracted light)的全息衍射光栅。在衍射光栅元件中，干涉条纹 穿过内部而形成在前表面上方，并且形成干涉条纹的方法可与相关技术 中的形成方法相同。具体地，例如，用于形成衍射光栅元件的元件(例如， 光聚合物材料)在一侧上可被来自第一预定方向的物体光照射，并且同 时，所述用于形成衍射光栅元件的元件在另一侧上可被来自第二预定方 向的参考光照射，并且由物体光和参考光形成的干涉条纹可被记录在所 述用于形成衍射光栅元件的元件内。通过适当地选择第一预定方向、第 二预定方向以及物体光和参考光的波长，能够在衍射光栅元件的前表面 上获得干涉条纹的所希望的间距和所希望的倾斜角(滑动角)。干涉条纹的 倾斜角是指由衍射光栅元件(或衍射光栅层)的前表面与干涉条纹形成的 角度。在第一和第二衍射光栅元件是由通过反射型体积全息衍射光栅制 成的P层衍射光栅层的层叠结构形成的情况下，例如，可通过单独制造P层衍射光栅层，并且之后使用紫外固化粘合剂层叠(粘附)P层衍射光栅层 来实现这种衍射光栅层的层叠。另外，通过使用有粘性的光聚合物材料 制造一层衍射光栅层，并接着顺序地在所述一层衍射光栅层上结合有粘 性的光聚合物材料，由此制成P层衍射光栅层。
另外，在根据本发明的实施例的图像显示装置中，光学装置可包括 半透射镜，在该半透射镜上入射有从图像形成装置发射的光，且接着光 从该半透射镜向观察者的瞳孔发射。这里，从图像形成装置发射的光可 在空气中传播并且可入射到半透射镜上。例如，光可在诸如玻璃板或塑 料板之类的透明元件(具体地，由与用于形成下述导光板的材料相同的材 料形成的元件)内部传播，并且之后可入射到半透射镜上。半透射镜可通 过该透明元件被安装在图像形成装置中，或者可通过不同于透明元件的 元件被安装在图像形成装置中。
在根据包括上述各种优选实施例和构造的本发明的实施例的图像形 成装置中，图像形成装置可具有以二维矩阵方式布置的多个像素。应当 注意，为便于说明，图像形成装置的这种构造被称为“第一构造的图像 形成装置”。
对于第一构造的图像形成装置，例如，可以使用由反射型空间光调 制器和光源形成的图像形成装置、由透射型空间光调制器和光源形成的 图像形成装置、或由诸如有机EL(电致发光)、无机EL或发光二极管(LED) 之类的发光元件形成的图像形成装置。在它们之中，优选地使用由反射 型空间光调制器和光源形成的图像形成装置。对于空间光调制器，可使 用例如诸如灯泡或LCOS(硅基液晶)之类的透射型或反射型液晶显示器或 者数字微镜装置(DMD)。另外，对于光源，可使用发光元件。另外，反 射型空间光调制器可由偏振光束分光器形成，偏振光束分光器用于反射 来自液晶显示器和光源的一部分光并将其引导至液晶显示器，并且对被 液晶显示器反射的一部分光进行传输并将其引导至光学系统。对于用于 形成光源的发光元件，可使用红光发射元件、绿光发射元件、蓝光发射 元件以及白光发射元件。另外，可使用光导管对从红光发射元件、绿光 发射元件和蓝光发射元件发射的红光、绿光和蓝光进行混合和亮度均匀 化，并由此获得白光。对于发光元件，例如，可使用半导体激光装置、 固体激光器或LED。可根据图像显示装置的规格要求来确定像素的数量。对于像素数量的具体数值，可使用320×240、432×240、640×480、1024 ×768、1920×1080等。
另外，在根据包括上述各种优选实施例和构造的本发明的实施例的 图像形成装置中，图像形成装置可具有包括光源和用于扫描从光源发射 的平行光的扫描部的构造。应当注意，为便于说明，图像形成装置的这 种构造被称为“第二构造的图像形成装置”。
对于第二构造的图像形成装置中的光源，可使用发光元件。具体地， 可使用红光发射元件、绿光发射元件、蓝光发射元件以及白光发射元件。 另外，可使用光导管对从红光发射元件、绿光发射元件和蓝光发射元件 发射的红光、绿光和蓝光进行混合和亮度均匀化，并由此获得白光。对 于发光元件，例如，可使用半导体激光装置、固体激光器或LED。可根 据图像显示装置的规格要求来确定第二构造的图像形成装置中的像素 (虚拟像素)的数量。对于像素数量的具体数值，可使用320×240、432× 240、640×480、1024×768、1920×1080等。另外，在进行彩色图像显 示的情况下，例如，当光源是由红光发射元件、绿光发射元件和蓝光发 射元件形成时，优选地使用正交棱镜进行色彩合成。对于扫描部，例如，可使用水平地和垂直地扫描从光源发射的光、并具有能够在二维方向上 旋转的微镜或电流镜(Galvano mirror)的MEMS(微机电系统)。
在第一构造的图像形成装置和第二构造的图像形成装置中，利用光 学系统(即，用于将所发射的光准直成平行光的光学系统，可被称为“平 行光发射光学系统”，并且具体地，例如，准直光学系统或中继光学系 统)被准直成多条平行光的光入射到导光板上，但是平行光的这种需求是 基于如下事实的：即使在光通过第一偏转单元和通过第二偏转单元从导 光板被发射出去后，也需要存储在光入射到导光板上时的光波面信息。 应当注意，为生成多条平行光，具体地，例如，图像形成装置的光输出 部可恰好被布置在例如平行光发射光学系统的焦距的位置处。平行光发 射光学系统具有将光学装置的光学系统中的像素位置信息转换成角度信 息的功能。对于平行光发射光学系统，可使用具有大体上正光焦距并且 单独地使用或组合凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜和全息透镜的光学系 统。包括开口部的遮光部可被布置在平行光发射光学系统和导光板之间 以防止不希望的光从平行光发射光学系统发射出来并入射到导光板上。
导光板包括与导光板的轴线(X轴)平行地延伸的两个平行表面(第一 表面和第二表面)。在将导光板的入射有光的表面称为导光板入射表面， 并且将导光板的发射光的表面称为导光板发射表面时，导光板入射表面 和导光板发射表面可由第一表面形成，或者导光板入射表面可由第一表 面形成并且导光板发射表面可由第二表面形成。用于形成导光板的材料 的示例包括玻璃(其包括诸如石英玻璃或BK7之类的光学玻璃)和塑料材 料(例如，PMMA、聚碳酸酯树脂、丙烯酸基树脂、非晶聚丙烯基树脂或 包括AS树脂的苯乙烯基树脂)。导光板不局限于平板状，并且可是弯曲板 状。
在根据本发明的实施例的显示设备中，框架优选地形成为一副眼镜 (眼镜型)，并且具体地框架可形成为被布置在观察者的前方的前部以及通 过铰链被可旋转地连接到前部的两端部的两个边撑部。端盖部被连接到 各边撑部的末端部。图像形成装置被安装至框架。具体地，例如，图像 形成装置可被安装在边撑部中。另外，前部和两个边撑部可一体地形成。 即，在观察本发明的整个显示设备时，框架具有与普通眼镜相同的结构。 包括垫部的框架的形成材料可由与用于形成普通眼镜的材料相同的材料 形成，诸如金属、合金、塑料或其组合。另外，鼻垫可被安装到前部。 即，观察本发明的整个显示设备时，除没有框边外，框架和鼻垫的组装 可具有与普通眼镜大体相同的结构。鼻垫可具有已知结构或构造。
另外，在根据本发明的实施例的显示设备中，从设计或安装性的角 度来说，优选地，来自一个或两个图像形成装置的配线(信号线、电源线 等)通过边撑部以及端盖部的内部从端盖部的末端部向外部延伸，并且连 接到控制装置(控制电路或控制部)。另外，各图像形成装置可包括耳机部， 并且来自各图像形成装置的耳机部配线可通过边撑部以及端盖部的内部 从端盖部的末端部延伸至耳机部。对于耳机部，例如可使用内耳式或管 式耳机部。更具体地，优选地，耳机部配线通过缠绕外耳从端盖部的末 端部延伸到耳机部。
另外，摄像装置可被安装在前部的中心部分中。具体地，摄像装置 可包括由例如CCD或CMOS传感器制成的固态摄像装置以及透镜。来自 摄像装置的配线可通过例如前部连接到一个图像显示装置(或图像形成 装置)，并且还可被包含在从图像显示装置(或图像形成装置)延伸的配线 中。
从图像形成装置的中心发射并且穿过光学系统的位于图像形成装置 侧上的节点(node)的光线被称为“中心光线”。中心光线之中的垂直入射 到光学装置上的光线被称为“中心入射光线”。另外，光学装置的被入射 有中心入射光线的点被表示为光学装置中心点，穿过光学装置中心点并 与光学装置(具体而言，是导光板)的轴线方向平行的轴线被表示为X轴， 并且穿过光学装置中心点并与光学装置(具体而言，是导光板)的法线方向 一致的轴线被表示为Y轴。根据本发明的实施例的显示设备的水平方向是 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 在图像形成装置和光学装置之间，并且将从图像形成装置中发射的光准 直成平行光。另外，被光学系统准直成平行光的光通量入射到光学装置 上，在光学装置中被引导，并且接着被从光学装置中发射出去。第一偏 转单元的中心点被称为“光学装置中心点”。
在根据包括上述各种变形例的本发明的实施例的显示设备中，尽管 在图像显示装置中未进行限制，但是中心入射光线可与XY平面以非0度 的角度(θ)相交。因此，可降低在将图像显示装置安装在框架的安装部时 对图像显示装置的安装角度的限制，并且可获得设计上的高自由度。另 外，在这种情况下，从图像显示装置的易拆卸、易设置或易安装的角度 来看，优选地中心入射光线可被包含在YZ平面中。另外，光学系统的光 轴可被包含在YZ平面中，并可以以非0度的角度与XY平面相交。另外， 光学系统的光轴可与YZ平面和XY平面平行，并且穿过远离图像形成装置 的中心的位置。另外，当假定XY平面与水平面重合时，中心入射光线和 XY平面相交成的角度θ可以是仰角。即，中心入射光线可从XY平面下方 指向XY平面，并可与XY平面相遇。另外，在这种情况下，XY平面优选 地以非0度的角度与垂直面相交，并且XY平面更优选地以角度θ'与垂直面 相交。虽然不对角度θ'值进行限制，但是角度θ'的最大值可以是5度。这 里，水平面是指如下平面，在该平面中包含有在观察者观察在水平方向 上定位的物体(例如，位于诸如地平线或海平线之类的水平方向上的无穷 远侧上的物体)时的视线以及观察者的水平地定位的两个瞳孔。另外，垂 直面是与水平面垂直的平面。另外，在观察者观察在水平方向上定位的 物体(例如，位于诸如地平线或海平线之类的水平方向上的无穷远侧上的 物体)时，从光学装置发射并且将入射到观察者的瞳孔上的中心入射光线 可形成俯角。对于相对于水平面的俯角，例如，可使用5至45度。
例如，根据包括上述各种变形例的本发明的实施例的显示设备可用 于显示诸如各种设备之类的观察目标的操作、控制、维护、拆卸等时的 各种注释、标记、符号、记号、标志、图样等；显示地图；显示道路信 息、路线指南信息或交通信息；显示与诸如人或物之类的观察目标相关 的各种注释、标记、符号、记号、标志、图样等；显示动态图像或静态 图像；显示电影等中的字幕；显示与图像相关并与图像同步的注释说明 或隐藏式字幕；或者显示与在戏剧、歌舞伎、能剧、狂言剧、歌剧、音 乐会、芭蕾、各种戏剧表演、游乐园、美术馆、旅游景点、度假胜地、 旅游指南等中的观察目标相关的各种注释，或者用于说明它们的内容、进度、背景等的注释说明等，或者也可用于显示隐藏式字幕。应当注意， 上述二者内容可对应于与有关观察目标的数据相对应的信息。在戏剧、 歌舞伎、能剧、狂言剧、歌剧、音乐会、芭蕾、各种戏剧表演、游乐园、 美术馆、旅游景点、度假胜地、旅游指南等中，与观察目标相关的文本 可适时作为图像在显示设置上进行显示。具体地，例如，根据电影或戏 剧等的进度状态等并基于预定时间表或时间分配，通过工作人员的操作 或在电脑的控制下，控制信号被传输至显示设备，从而图像被显示在显 示设备上。另外，在由成像装置对诸如各种设备、人或目标之类的观察 目标(目标)进行拍摄，并通过在显示设备中分析所拍摄的内容而执行与诸 如各种设备、人或物之类的观察目标相关的各种注释的情况下，在显示 设备中能够对预先生成的与诸如各种设备、人或目标之类的观察目标相 关的各种注释进行显示。另外，根据本发明的实施例的显示设备可以用 作立体观测(stereopsis)显示设备。在这种情况下，必要时可将偏振板或偏 振膜可拆卸地安装在光学装置中，或可将偏振板或偏振膜连接到光学装 置。
如上所述，除图像信号(例如，字符数据)之外，被输入至图像形成装 置中的图像信号可包括与待显示图像有关的亮度数据(亮度信息)或色度 数据(色度信息)，或者可包括亮度数据和色度数据二者。亮度数据可以是 在通过光学装置观察时与包括观察目标的预定区域的亮度相对应的亮度 数据，并且色度数据可以是在通过光学装置观察时与包括观察目标的预 定区域的色度相对应的色度数据。这样，通过包括与图像有关的亮度数 据，能够控制待显示图像的亮度(照度)。另外，通过包括与图像有关的色 度数据，能够控制待显示图像的色度(色彩)。另外，通过包括与图像有关 的亮度数据和色度数据，能够控制待显示图像的亮度(照度)和色度(色 彩)。在亮度数据是在通过光学装置观察时与包括观察目标的预定区域的 亮度相对应的亮度数据的情况下，亮度数据的值可被设置成使得随着在 通过光学装置观察时包括观察目标的预定区域的亮度值变高，图像的亮 度值也变高(即，明亮地显示图像)。另外，在色度数据是在通过光学装置 观察时与包括观察目标的预定区域的色度相对应的色度数据的情况下， 色度数据的值可被设置成使得在通过光学装置观察时包括观察目标的预 定区域的色度值和待显示图像的色度形成大体互补色关系。这里，互补 色表示在色环中具有相反位置关系的颜色组。例如，红色和绿色、黄色 和紫色、蓝色和橘色等形成了互补色。
如从使色度下降(在特定颜色与不同颜色以适当比率彼此混合时，光 变成白色，且物体变成黑色)颜色可知，在平行地布置各个颜色时的视觉 效果的互补性不同于在将各个颜色彼此混合时的视觉效果的互补性。这 些颜色被称为互补色、比较色或对立色。这里，鉴于对立色直接表示与 互补色相反的颜色，由互补色表示的颜色范围略微广泛。互补色的组合 具有使用相互颜色(mutual colors)的协同效应，该协同效应被称为互补色 调和(complementary color harmony)。
示例1
示例1涉及根据本发明的第一和第二实施例的显示设备。图1A示出了 从上部观察到的示例1的显示设备(具体地，头戴式显示器，HMD)的示意 图，图1B示出了光控装置(颜色控制电路)的框图，图2示出了示例1的图 像显示装置的概念图，图3A示出了从侧面观察到的示意图，图3B示出了 从前部观察到的光学装置和部分调光器的示意图，图4A和4B示出了用于 示意地说明示例1的显示设备中的调光器的性能的示意剖面图，并且图5 示出了从上部观察到的示例1的显示设备被安装在观察者头部的状态的 图(注意，仅示出了图像显示装置，且省略了框架等)。
根据示例1或下述示例2至15的显示设备包括：
(i)框架10(具体地，眼镜型框架)，其被安装在观察者20的头部，和
(ii)图像显示装置100、200、300、400或500，其被安装在框架10中。 根据示例1或根据下述示例2至15中任一者的显示设备为包括两个图像显 示装置的双目型显示设备，但是也可以是包括一个图像显示装置的单目 型显示设备。另外，图像形成装置111或211显示单色图像。
根据示例1或下述示例2至15中任一者的图像显示装置100、200、300、 400或500包括：
(A)图像形成装置111或211，
(B)光学装置120、320或520，在所述光学装置上被入射有从图像形 成装置111或211发射的光，并且光从该光学装置被发射到观察者20的瞳 孔21，和
(C)光学系统(平行光发射光学系统)112或254，其用于将从图像形成 装置111或211发射的光准直成平行光，
其中，被光学系统112或254准直成平行光的光通量入射到光学装置 120、320或520上，在光学装置中被引导，并接着从光学装置被发射出去。
除此之外，根据示例1或下述示例2至15中任一者的显示设备还包括：
(iii)调光器700，其被布置在光学装置120、320或520的发射光的区域 中，并且控制从外部入射的光量，
(iv)光控装置18A，和
(v)光接收元件711，其用于测量来自外部的光量。
光控装置18A被包含在下面将说明的控制装置(控制电路、控制部)18 中。
具体地，调光器700被布置在光学装置120、320或520的与图像形成 装置111或211相反的一侧上。具体地，使用粘合剂707将作为一类光学遮 光器的调光器700固定至光学装置120、320或520(具体地，用于保护导光 板121或321的保护元件(保护板)126或326，或者半透射镜520)。另外，调 光器700被布置在光学装置120、320或520的位于与观察者20相反的一侧 上的区域中。使用粘合元件127或327将保护元件(保护板)126或326粘结至 导光板121或321的第二表面123或323。另外，由光电二极管形成的光接 收元件711被布置在光学装置120或320的外侧端部上(具体地，导光板121 或321的外侧端部上)。光接收元件711通过连接器或配线(未示出)连接到 光控装置18A。光接收元件711和调光器700的具体操作将在下面予以说 明。
根据示例1或下述示例2至4和6至15中任一者的光学装置120或320包 括：
(a)导光板121或321，在所述导光板中，通过全反射在内部传播入射 光，并且接着该入射光从所述导光板被发射出去，
(b)第一偏转单元130或330，其用于偏转入射到导光板121或321上的 光，使得入射到导光板121或321上的光在导光板121或321内部被全反射， 以及
(c)第二偏转单元140或340，其用于使通过多次全反射在导光板121 或321内部传播的光偏转，以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发射出去。另外，第二偏转单元140或340被定位在 调光器700的投影图像中。另外，第二偏转单元140或340至少被用于形成 调光器700的基板中的一个基板(第一基板701)覆盖。光学装置120或320 为透明型(半透射型)光学装置。
这里，在示例1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。另外，第一偏转单元130偏转入射到导光板121上的光，并 且第二偏转单元140透射和反射通过多次全反射在导光板121内部传播的 光。即，第一偏转单元130充当反射镜，而第二偏转单元140则充当半透 射镜。更具体地，被安装在导光板121内部的第一偏转单元130是通过由 铝(Al)制成的反光层(一类反光镜)形成的，并且反射入射到导光板121上 的光。同时，被设置在导光板121内部的第二偏转单元140是通过层叠有 多层介电薄膜的多层结构形成的。例如，介电薄膜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。JP 2005-521099W公开了 层叠有多层介电薄膜的多层结构。在图中，虽然示出了6层介电薄膜，但 是不限于该示例。在介电薄膜之间插入有由与用于形成导光板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上的 平行光被反射(或衍射)，使得入射到导光板121上的平行光在导光板121 内部被全反射。同时，在第二偏转单元140中，对通过多次全反射在导光 板121内部传播的平行光进行反射(或衍射)，并且将其以平行光的状态从 导光板121向观察者20的瞳孔21发射。
通过如下方式来安装第一偏转单元130：切割导光板121的待安装第 一偏转单元130的部分124以形成导光板121中的其上将形成第一偏转单 元130的斜面，通过真空沉积在斜面上形成反光膜，并且接着将导光板121 的切割部分124粘附至第一偏转单元130。另外，通过如下方式来安装第 二偏转单元140：制造通过层叠与用于形成导光板121的材料相同的材料 (诸如玻璃)与介电膜(例如，其可通过真空沉积法形成)的多个组合获得的 多层结构，切割导光板121的待安装第二偏转单元140的部分125以形成斜 面，将多层堆叠结构粘附至该斜面，并且进行抛光等以使其外观成形。 这样，可获取具有被安装在导光板121内部的第一偏转单元130和第二偏 转单元140的导光单元120。
这里，在示例1或下述示例2至4和6至15中任一者中，由光学玻璃或 塑料材料形成的导光板121或321包括两个平行表面(第一表面122或322 以及第二表面123或323)，这两个平行表面沿通过全反射在导光板121或 321内部传播的光的传播方向(X轴)平行地延伸。第一表面122或322面对 第二表面123或323。另外，平行光进入与光入射面相对应的第一表面122 或322，通过全反射在内部传播，并且接着从与光入射面相对应的第一表 面122和322发射出去。这里，该构造不限于此，并且光入射面可由第二 表面123或323形成，并且光发射面可由第一表面122或322形成。
在示例1或下述示例3和12中，图像形成装置111是第一构造的图像形 成装置，并且包括被布置成二维矩阵形式的多个像素。具体地，图像形 成装置111包括透射式空间光调制器150并且还包括具有用于发射白光的 发光二极管的光源153。每个图像形成装置111被容纳在壳体113(由图1中 的虚线表示)中，并且在壳体113中形成有开口部(未示出)。通过开口部从 光学系统112(平行光发射光学系统、准直光学系统)发射光。反射式空间 光调制器150包括由作为电灯泡的LCOS形成的液晶显示器(LCD)151，并 且还包括偏振光束分光器152，偏振光束分光器152用于反射来自光源153 的光的一部分以将所反射的光引导至液晶显示器151，并且传播由液晶显 示器151反射的光的一部分并将所传播的光引导至光学系统112。液晶显 示器151包括被布置成二维矩阵形式的多个(例如，640×480)像素(液晶元 件)。偏振光束分光器152具有已知的结构。从光源发射的非偏振光与偏 振光束分光器152相遇。在偏振光束分光器152中，P偏振(P-polarized)分 量从偏振光束分光器中穿过，并且发射到外部。同时，S偏振(S-polarized) 分量在偏振光束分光器152中被反射，入射到液晶显示器151上，在液晶 显示器151内部被反射，并且接着从液晶显示器151中发射出去。这里， 在从液晶显示器151中发射的光中，大量的P偏振分量被包含在从用于显 示“白色”的像素输出的光中，并且大量的S偏振分量被包含在从用于显 示“黑色”的像素输出的光中。因此，从液晶显示器151发射并与偏振光 束分光器152相遇的光中的P偏振分量穿过偏振光束分光器152，并被引导 至光学系统112。同时，S偏振分量在偏振光束分光器152中被反射，并且 返回光源153。光学系统112例如包括凸透镜。图像形成装置111(更具体地， 液晶显示器151)被布置在光学系统112中的焦距的位置中，以便生成平行 光。
由眼镜型框架形成的框架10包括前部11、两个边撑部13以及端盖部 (也被称为末端、耳套或耳垫)14，其中，前部11被设置在观察者20的前方 处，两个边撑部13通过铰链12被可旋转地安装在前部11的相对两端，并 且端盖部14被安装在每个边撑部13的末端部中。另外，还可安装有鼻垫 (未示出)。即，框架10与鼻垫的组装件基本上具有与普通眼镜大体相同的 结构。另外，每个壳体113可通过安装件19以可拆卸的方式被安装至边撑 部13中或被固定于边撑部13。框架10由金属或塑料形成。每个壳体113可 通过安装件19以不能从边撑部13拆卸的方式被安装在边撑部13中。另外， 针对拥有并佩戴眼镜的观察者20，每个壳体113可通过安装件19以可拆卸 的方式被安装在观察者20所拥有的框架的边撑部处。另外，每个壳体113 可被安装在边撑部13的外侧，或者可以被安装在边撑部13的内侧。
另外，从一个图像形成装置111A延伸的配线(信号线、电源线等)15 经由边撑部13和端盖部14的内侧从端盖部14的末端部向外侧延伸，并且 与控制装置(控制电路或控制部)18连接。另外，图像形成装置111A和111B 各者包括耳机部16，并且从图像形成装置111A和111B各者延伸的耳机部 配线17经由边撑部13和端盖部14的内侧从端盖部14的末端部向耳机部16 延伸。更具体地，耳机部配线17从端盖部14的末端部向耳机部16延伸， 以环绕耳廓。采用这种构造，能够在不造成耳机部16或耳机部配线17的 布置方式混乱的印象的前提下，实现整洁的显示设备。
示例1的调光器700是通过由液晶遮光器制成的光学遮光器形成的， 具体地，示例1的调光器700以如下方式形成：光传输控制材料层705由液 晶材料层制成。即，调光器700由如下部件形成：面对光学装置120的透 明第一基板701、面对第一基板701的透明第二基板703、分别被设置在第 一基板701和第二基板703中的电极702和704，以及被密封在第一基板701 和第二基板703之间的光传输控制材料层705。
这里，第一基板701和第二基板703由塑料材料形成。另外，第一电 极702和第二电极704是通过由铟锡氧化物(ITO)制成的透明电极形成的， 并且是基于诸如溅射法之类的PVD法与剥离法的组合形成的。另外，光 传输控制材料层705是通过由TN(扭转向列)液晶材料形成的液晶材料层 形成的。第一电极702和第二电极704未被图案化，并且是所谓的实体电 极(solid electrode)。第一电极702和第二电极704通过连接器或配线(未示 出)连接到光控装置18A。两个基板701和703的外缘部分被密封剂706密 封。另外，调光器700的第一基板701和(用于保护导光板121的)保护元件 126通过粘合剂707彼此粘附。另外，虽然，偏振膜被连接到第一基板701 和第二基板703的外表面。然而，省略了偏振膜的图示。调光器700的第 一基板701短于导光板121，并且调光器700的第一基板701通过粘合剂707 被固定至保护元件126。粘合剂707被布置在第一基板701的外边缘部分 上。这同样适于下述示例2至15。从观察者侧开始依次布置光学装置120 和调光器700。
调光器700的透光率可由被施加至第一电极702和第二电极704的电 压控制。具体地，例如，在将电压施加至第一电极702而将第二电极704 接地时，用于形成光传输控制材料层705的液晶材料层中的液晶的排列状 态发生改变，从而液晶材料层的透光率发生改变(参见图4A和4B)。
光控装置18A根据光接收元件711的接收光量测量结果来计算接收光 量变化率，根据接收光量变化率来确定调光器700的透光率变化率，并且 根据所确定的透光率变化率来控制调光器700的透光率。
另外，光控装置18A根据光接收元件711的接收光量测量结果来确定 接收光量的变化的开始时间(接收光量开始变化的时间)，并且在从接收光 量的变化的开始时间经过预定时间之后，开始对调光器700的透光率进行 控制。
光接收元件711在光学装置120、320或520中测量与待被观察者20观 察的图像的背景相对应的外部区域(例如，图5中由“A”所表示的空白区) 的光量。光接收元件711具有相对于待接收的光的方向性(directivity)。具 体地，通过在光接收元件711的光入射侧上布置透镜(未示出)，可向光接 收元件711提供相对于待接收的光的方向性。
光控装置18A包括如下表，该表与接收光量变化率和调光器700的透 光率变化率之间的关系相关。
该表是根据观察者20的瞳孔(瞳孔直径)随从外部入射的光量的变化 而发生的变化来创建的。具体地，通过使用能够检测人体瞳孔(瞳孔直径) 针对光刺激的变化且被称为红外线电子瞳孔仪(iriscorder)的光学装置，或 者根据由红外摄像机进行的简化测量，来检查光量变化和瞳孔(瞳孔直径) 变化之间的关系，获得有关接收光量变化率和调光器700的透光率变化率 之间的关系的表，并且可将该表存储在光控装置18A的存储器中。
用于控制光接收元件711和调光器700的光控装置18A由接收光量操 作电路、存储器和透光率控制电路形成。接收光量操作电路从光接收元 件711接收接收光量测量值，获取接收光量(照度)，并进一步获取接收光 量变化率ΔQL。存储器存储了接收光量变化率ΔQL和调光器的透光率变 化率ΔTr之间的关系的有关表。透光率控制电路根据接收光量变化率ΔQL 来确定透光率变化率ΔTr，并且根据所确定的透光率变化率ΔTr来控制调 光器的透光率。另外，必要时，光控装置18A可采用如下构造，该构造包 括：用于将所获取的接收光量(照度)与标准值进行比较的比较操作电路和 用于根据通过比较操作电路获得的值来控制调光器和/或图像形成装置 111或211的第二控制电路。这些电路可由已知电路形成。在对调光器700 进行控制时，控制调光器700的透光率。同时，在对图像形成装置111或 211进行控制时，控制待形成在图像形成装置111或211中的图像的亮度。 可单独地或整体地执行对调光器700的透光率的控制和对图像形成装置 111或211中的图像的亮度的控制。
图10中示出了用于说明确定调光器的透光率的步骤的流程图。在示 例1的显示设备中，根据光接收元件711的接收光量QL计算接收光量变化 率ΔQL。具体地，例如，由光接收元件711以每Δt＝0.1秒对接收光量QL 进行测量。然后，使接收光量QL在Δt＝0.1秒期间的的变化量成为接收光 量变化率ΔQL。即，光控装置18A的接收光量操作电路获取接收光量QL 在Δt＝0.1秒期间的的变化量，以将其作为接收光量变化率ΔQL。对于接 收光量变化率和调光器的透光率变化率之间的关系的表，预先获取或确 定在接收光量出现变化后接收光量每0.1秒的变化量ΔQLt与调光器的透 光率变化率ΔTrt之间的关系[t、ΔQLt、ΔTrt]，并且例如可将该表存储在光 控装置18A中的存储器中。光控装置18A通过确定接收光量变化率ΔQL是 否为预先设置的接收光量变化率的阈值ΔQLth或以上来确定接收光量是 否出现变化。具体地，在光控装置18A的透光率控制电路确定接收光量变 化率ΔQL为预先设置的阈值ΔQLth或以上时，透光率控制电路从用于存储 接收光量变化率ΔQL和调光器的透光率变化率ΔTr之间的关系[t、ΔQLt、 ΔTrt]所述的表中读出透光率变化率ΔTrt。然后，透光率控制电路根据所 确定的透光率Tr来控制调光器700的透光率。
另外，根据光接收元件711的接收光量QL的测量结果来确定接收光 量的变化的开始时间。在这种情况下，在从光接收元件711的接收光量QL 的测量结果中获得的接收光量变化率ΔQL为预先设置的阈值ΔQLth或以 上时，使接收光量的变化的开始时间为“0”。在从接收光量的变化的开 始时间经过预定时间之后，开始对调光器700的透光率的控制。这里，预 定时间(时间滞后)为0.3秒。但是，该值不限于本示例。
图6A、6B、7A、7B、8A、8B、9A和9B的上部示例地示出了接收光 量和接收光量变化率的各种变化状态，并且图6A、6B、7A、7B、8A、 8B、9A和9B的下部示例地示出了透光率和透光率变化率的变化状态。应 当注意，在附图中，由平滑曲线表示接收光量和接收光量变化率的变化 状态以及透光率和透光率变化率的变化状态。然而，实际上它们以步进 方式(stepwise)变化。
在下文中，通过将图6A所示的示例划分为第一阶段(图6A中的“a” 至“b”的时段)、第二阶段(图6A中的“b”至“c”的时段)、第三阶段(图 6A中的“c”至“d”的时段)、第四阶段(图6A中的“d”至“e”的时段)、 第五阶段(图6A中的“e”至“f”的时段)、第六阶段(图6A中的“f”至“g” 的时段)以及第七阶段(图6A中的“g”至“h”的时段)来进行说明。例如， 可假定行进中的车辆行驶出隧道并紧接着又进入隧道的状态、瞬间接收 光的状态或瞬间瞥见在反光镜或玻璃上反射的阳光的状态。
[第一阶段]
在第一阶段(图6A中的“a”至“b”的时段)中，接收光量从初始状 态的接收光量QL0(这里，ΔQLt≈0)急剧增加到QL1。在所示示例中，第一 阶段的时间长度为0.1秒。由“a”表示的时间对应于接收光量的变化的第 一开始时间。在下面的说明中，所经过的时间的参考为接收光量的变化 的第一开始时间。透光率取值为初始状态的值Tr0。
[第二阶段]
在第二阶段(图6A中的“b”至“c”的时段，并且在经过0.1秒后至经 过0.3秒)中，接收光量QL1未出现变化。第一和第二阶段对应于预定时间 (时间滞后)，并且第一和第二阶段的总时间长度为0.3秒。透光率保持初 始状态的值Tr0。
[第三阶段]
在第三阶段(图6A中的“c”至“d”的时段，并且在经过0.3秒后至经 过1.0秒)中，接收光量QL1未出现变化。同时，在该阶段开始时，|ΔTrt| 的值急剧变化。接着，|ΔTrt|的值持续变化直至第三阶段结束，并且|ΔTrt| 的值缓慢而持续降低。在第三阶段结束时，透光率从初始状态的值Tr0变 化成值Tr1。
[第四阶段]
在第四阶段(图6A中的“d”至“e”的时段，并且在经过1.0秒后至经 过2.0秒)中，接收光量QL1未出现变化，并且透光率保持为值Tr1。
[第五阶段]
在第五阶段(图6A中的“e”至“f”的时段，并且在经过2.0秒后至经 过2.1秒)中，接收光量从接收光量QL1急剧降低到QL0。由“e”表示的时 间对应于接收光量的变化的第二开始时间。透光率保持为值Tr1。
[第六阶段]
在第六阶段(图6A中的“f”至“g”的时段，并且在经过2.1秒后至经 过2.3秒)中，接收光量QL0未出现变化。透光率保持为值Tr1。第五和第六 阶段对应于预定时间(时间滞后)，并且第五和第六阶段的总时间长度为 0.3秒。
[第七阶段]
在第七阶段(图6A中的“g”至“h”的时段，并且在经过2.3秒后至 经过5.0秒后)中，透光率Tr的值缓慢增加，并且在第七阶段结束时，透光 率Tr的值恢复为初始状态的值Tr0。第七阶段中的值|ΔTrt|的变化比第三阶 段中的值|ΔTrt|的变化更加缓慢。
进行各种测试，并且确定出调光器的第一电极702的电压施加状态， 并将其存储在光控装置18A的存储器中，使得可获得上述各状态中的透光 率变化率(透光率的变化)。
相对于图6A示出的示例，图6B所示的示例示出了接收光量和接收光 量变化率的变化状态以及透光率和透光率变化率的变化状态的相反的增 加/减小状态。
下面，通过将图7A所示的示例划分为第一阶段(图7A中的“a”至“b” 的时段)、第二阶段(图7A中的“b”至“c”的时段)、第三阶段(图7A中的 “c”至“d”的时段)以及第四阶段(图7A中的“d”的时段以及后续时段) 来进行说明。例如，可假定行进中的车辆行驶出隧道的状态、行进中的 车辆进入隧道的状态、持续接收光的状态或持续观察在反光镜或玻璃上 反射的阳光的状态。
[第一阶段]
在第一阶段(图7A中的“a”至“b”的时段)中，接收光量从初始状 态的接收光量QL0(这里，ΔQLt≈0)急剧增加到QL1。在所示示例中，第一 阶段的时间长度为0.1秒。由“a”表示的时间对应于接收光量的变化的开 始时间。在下面的说明中，所经过的时间的参考为接收光量的变化的开 始时间。透光率取值为初始状态的值Tr0。
[第二阶段]
在第二阶段(图7A中的“b”至“c”的时段，并且在经过0.1秒后至经 过0.3秒)中，接收光量QL1未出现变化。第一和第二阶段对应于预定时间 (时间滞后)，并且第一和第二阶段的总时间长度为0.3秒。透光率保持初 始状态的值Tr0。
[第三阶段]
在第三阶段(图7A中的“c”至“d”的时段，并且在经过0.3秒后至经 过1.0秒)中，接收光量QL1未出现变化。同时，在该阶段开始时，|ΔTrt| 的值急剧变化。接着，|ΔTrt|的值持续变化直至第三阶段结束，并且|ΔTrt| 的值缓慢而持续降低。在第三阶段结束时，透光率从初始状态的值Tr0变 化成值Tr1。
[第四阶段]
在第四阶段(图7A中的“d”的时段，并且在经过1.0秒后)中，接收光 量QL1未出现变化，并且透光率保持为值Tr1。
进行各种测试，并且确定调光器的第一电极702的电压施加状态，并 将其存储在光控装置18A的存储器中，使得可获得上述各状态中的透光率 变化率(透光率的变化)。
相对于图7A示出的示例，图7B所示的示例示出了接收光量和接收光 量变化率的变化状态以及透光率和透光率变化率的变化状态的相反的增 加/减小状态。
下面，通过将图8A所示的示例划分为第一阶段(图8A中的“a”至“b” 的时段)、第二阶段(图8A中的“b”至“c”的时段)、第三阶段(图8A中的 “c”至“d”的时段)、第四阶段(图8A中的“d”至“e”的时段)以及第 五阶段(图8A中的“e”至“f”的时段)来进行说明。
[第一阶段]
在第一阶段(图8A中的“a”至“b”的时段)中，接收光量QL从初始 状态的接收光量QL0(这里，ΔQLt≈0)开始增加。应当注意，|ΔQLt|小于在 图6A示出的示例的第一阶段(图6A中的”a”至“b”的时段)中的|ΔQLt|。 在所示示例中，第一阶段的时间长度为0.3秒。由“a”表示的时间对应于 接收光量的变化的第一开始时间。在下面的说明中，所经过的时间的参 考为接收光量的变化的第一开始时间。透光率取值为初始状态的值Tr0。
[第二阶段]
在第二阶段(图8A中的“b”至“c”的时段，并且在经过0.3秒后至经 过2.0秒)中，接收光量QL持续增加，并且在第二阶段结束时变成QL1。在 第二阶段开始时，值|ΔTrt|开始变化。应当注意，|ΔTrt|小于在图6A示出的 示例的第三阶段(图6A中的“c”至“d”的时段)中的|ΔTrt|。从第二阶段 开始到第二阶段结束，透光率的值从Tr0降低至Tr1。
[第三阶段]
在第三阶段(图8A中的“c”至“d”的时段，并且在经过2.0秒后至经 过2.3秒)中，接收光量QL开始降低。由“c”表示的时间对应于接收光量 的变化的第二开始时间。透光率的值缓慢而持续降低。
[第四阶段]
在第四阶段(图8A中的“d”至“e”的时段，并且在经过2.3秒后至经 过5.0秒)中，接收光量QL1持续降低，并且在第四阶段结束时变为接收光 量QL0。透光率的值Tr缓慢增加。第四阶段中的值|ΔTrt|的变化比第二阶段 中的值|ΔTrt|的变化更加缓慢。
[第五阶段]
在第五阶段(图8A中的“e”至“f”的时段，并且在经过4.0秒后至经 过5.0秒)中，接收光量QL0未发生变化。透光率Tr的值缓慢增加，并且在 第五阶段结束时透光率Tr恢复至作为初始值的值Tr0。
进行各种测试，并且确定调光器的第一电极702的电压施加状态，并 将其存储在光控装置18A的存储器中，使得可获得上述各状态中的透光率 变化率(透光率的变化)。
相对于图8A示出的示例，图8B所示的示例示出了接收光量和接收光 量变化率的变化状态以及透光率和透光率变化率的变化状态的相反的增 加/减小状态。
下面，通过将图9A所示的示例划分为第一阶段(图9A中的“a”至“b” 的时段)、第二阶段(图9A中的“b”至“c”的时段)以及第三阶段(图9A 中的“c”的时段和后续时段)来进行说明。
[第一阶段]
在第一阶段(图9A中的“a”至“b”的时段)中，接收光量QL从初始 状态的接收光量QL0(这里，ΔQLt≈0)开始增加。应当注意，|ΔQLt|小于在 图7A示出的示例的第一阶段(图7A中的“a”至“b”的时段)中的|ΔQLt|。 在所示示例中，第一阶段的时间长度为0.3秒。由“a”表示的时间对应于 接收光量的变化的开始时间。在下面的说明中，所经过的时间的参考为 接收光量的变化的开始时间。透光率取值为初始状态的值Tr0。
[第二阶段]
在第二阶段(图9A中的“b”至“c”的时段，并且在经过0.3秒后至经 过2.0秒)中，接收光量QL持续增加，并且在第二阶段结束时变成QL1。在 第二阶段开始时，值|ΔTrt|开始变化。应当注意，|ΔTrt|小于在图7A示出的 示例的第三阶段(图7A中的“c”至“d”的时段)中的|ΔTrt|。从第二阶段 开始到第二阶段结束，透光率的值从Tr0降低至Tr1。
[第三阶段]
在第三阶段(图9A中的“c”的时段和后续时段，并且在经过2.0秒后) 中，接收光量QL未发生变化，并且透光率Tr的值Tr1也未发生变化。
进行各种测试，并且确定调光器的第一电极702的电压施加状态，并 将其存储在光控装置18A的存储器中，使得可获得上述各状态中的透光率 变化率(透光率的变化)。
相对于图9A示出的示例，图9B所示的示例示出了接收光量和接收光 量变化率的变化状态以及透光率和透光率变化率的变化状态的相反的增 加/减小状态。
可通过光接收元件711或不同于光接收元件711的照度传感器(环境 照度测量传感器)对显示设备的放置环境的照度进行测量，可根据测量结 果由比较操作电路和第二控制电路对调光器700的透光率进行控制，并且 可根据光接收元件711或环境照度测量传感器的测量结果共同地或单独 地对由图像形成装置111或211形成的图像的亮度进行控制。例如，环境 照度测量传感器可被布置在光学装置120或320的端部的外侧(具体地，导 光板121或321的端部的外侧)。
具体地，在天刚亮的状态、或傍晚天变暗的状态中，接收光量变化 率ΔQL不超过预先设定的阈值ΔQLth，但是接收光量QL逐渐变化。即，初 始状态的接收光量QL0发生变化。在这种情况下，在光控装置18A的比较 操作电路中，对所获取的接收光量(照度)与标准值进行比较，并且根据由 比较操作电路所获取的值可通过第二控制电路对调光器700的透光率进 行控制。例如，在光接收元件711的接收光量测量结果为预定值(第一照 度测量值)或以上时，使调光器700的透光率为预定值(第一透光率)或以 下。同时，在光接收元件711的测量结果为预定值(第二照度测量值)或以 下时，使调光器700的透光率为预定值(第二透光率)或以上。这里，可将 第一照度测量值设定为10lux，可将第一透光率设定为1％至20％之间的任 意值，可将第二照度测量值设定为0.01lux，并且可将第二透光率设定为 30％至99％之间的任意值。
应当注意，在上述控制中，在对调光器700的透光率进行控制时，可 执行对形成在图像形成装置111或211中的图像的亮度的控制。对调光器 700的透光率的控制和对图像形成装置111或211中的图像亮度的控制可 单独地或共同地进行。这样，如果根据光接收元件711或环境照度测量传 感器的测量结果对调光器的透光率进行控制以及对由图像形成装置形成 的图像的亮度进行控制，那么不仅向观察者20所观察的图像提供高的对 比度，还可以根据显示设备的外部环境的照度来优化图像的观察状态。
在示例1的显示设备中，光控装置根据光接收元件的接收光量测量结 果计算接收光量变化率，根据接收光量变化率确定调光器的透光率变化 率，并接着根据所确定的透光率变化率控制调光器的透光率。因此，即 使在来自外部的入射光量发射变化时，仍可提供一种如下显示设备，该 显示设备可为佩戴显示设备的观察者提供舒适的感觉，并且也不会强迫 眼睛承受很大负担。另外，光控装置根据光接收元件的接收光量测量结 果确定接收光量的变化的开始时间，并且在从接收光量的变化的开始时 间经过预定时间之后开始对调光器的透光率进行控制。因此，即使在来 自外部的入射光量发生变化时，仍可提供一种如下显示设备，该显示设 备可为佩戴显示设备的观察者提供舒适的感觉，并且也不会强迫眼睛承 受很大负担。另外，根据光接收元件的接收光量测量结果来控制调光器 的透光率。因此，可简化显示设备的整体结构，并且可向观察者所观察 的图像提供高的对比度。此外，例如，可根据显示设备的外部环境的照 明度来优化图像的观察状态。
示例2
示例2是示例1的变形例。图11是示出了根据示例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。在第二实施例中，图像形成 装置211包括第二构造的图像形成装置。即，图像形成装置211包括光源 251以及用于扫描从光源251发射的平行光的扫描部253。更具体地，图像 形成装置211包括：(i)光源251，(ii)准直光学系统252，其用于将从光源251 输出的光准直成平行光，(iii)扫描部253，其用于扫描从准直光学系统252 发射的平行光，以及(iv)中继光学系统254，其中继被扫描部253扫描的平 行光，并接着将最终的光发射出去。整个图像形成装置211被容纳在壳体 213(在图11中由虚线表示)中，开口部(未示出)形成在壳体213中，并且光 通过开口部从中继光学系统254中发射出去。另外，各壳体213通过安装 元件19被可拆卸地安装在边撑部13中。
光源251包括用于发射白色光的发光元件。另外，从光源251发射的 光入射到在整体上具有正光焦距的准直光学系统252上，并接着作为平行 光被输出。另外，该平行光被全反射镜256反射，并且通过包括MEMS(在 MEMS中，在双向的方向上可旋转地布置有微镜，并且能够以双向方式 对入射的平行光进行扫描)的扫描部253对平行光进行水平扫描和垂直扫 描，以使平行光变为某种二维图像，进而生成虚拟像素(其中，例如，像 素的个数可与示例1中的相同)。另外，来自虚拟像素的光穿过由已知中 继光学系统形成的中继光学系统(平行光发射光学系统)254，并且被准直 成平行光的光通量入射到光学装置120上。
由于在其上入射有被中继光学系统254准直成平行光的光通量、在其 中对光进行引导，并且将光从其中发射的光学装置120具有与示例1所述 的光学装置相同的构造或结构，因此将省略其详细说明。另外，由于除 如上所述的使用了不同类型的图像形成装置211外，根据示例2的显示设 备具有与第一实施例中的显示设备大体相同的构造或结构，因此，将省 略其详细说明。
示例3
示例3是示例1的变形例。图12是示出了根据示例3的显示设备(头戴 式显示器)中的图像显示装置300的概念图。另外，图13是示意地示出了 反射型体积全息衍射光栅的一部分的放大剖面图。在示例3中，与示例1 的方式相似，图像形成装置111包括第一构造的图像形成装置。另外，除 使用了不同构造或结构的第一偏转单元和第二偏转单元外，光学装置320 基本上具有与示例1中的光学装置120相同的基本构造或结构。
在示例3中，第一偏转单元和第二偏转单元被布置在导光板321的前 表面(具体地，导光板321的第二表面323)上。另外，第一偏转单元衍射入 射到导光板321上的光，并且第二偏转单元衍射通过多次全反射在导光板 内传播的光。这里，第一偏转单元和第二偏转单元包括衍射光栅元件， 具体地包括反射型衍射光栅，并且更具体地包括反射型体积全息衍射光 栅。在下面的说明中，为便于说明，将由反射型体积全息衍射光栅形成 的第一偏转单元称为“第一衍射光栅元件330”，并将由反射型体积全息 衍射光栅形成的第二偏转单元称为“第二衍射光栅元件340”。
另外，在示例3或下面说明的示例4中，在第一衍射光栅元件330和第 二衍射光栅元件340的构造中层叠有一层衍射光栅层。与一类波段(波长) 相对应的干涉条纹形成在每个由光聚合物材料制成且由相关技术的方法 制造的衍射光栅层中。形成在衍射光栅层(衍射光学元件)中的干涉条纹的 间距是常数，并且干涉条纹是线性的并与Z轴平行。这里，第一衍射光栅 元件330和第二衍射光栅元件340的轴线与X轴平行，并且它们的法线与Y 轴平行。
图13是示意地示出了反射型体积全息衍射光栅的一部分的放大剖面 图。具有倾斜角φ的干涉条纹形成在反射型体积全息衍射光栅中。这里， 倾斜角φ代表由反射型体积全息衍射光栅的前表面和干涉条纹形成的角 度。干涉条纹从反射型体积全息衍射光栅的内侧形成在前表面上。干涉 条纹满足布拉格条件(Bragg condition)。这里，布拉格条件是指满足以下 方程式(A)的条件。在方程式(A)中，m是正整数，λ是波长，d是光栅表面 的间距(包括干涉条纹的虚拟平面在法线方向上的间隔)，并且Θ是相对干 涉条纹的入射角的互补角。此外，在光以入射角ψ进入衍射光栅元件的 情况下，Θ、倾斜角φ以及入射角ψ之间的关系为如方程式(B)所示。
m·λ＝2·d·sin(Θ)(A)
Θ＝90°-(φ+ψ)(B)
如上所述，第一衍射光栅元件330被布置在(被结合至)导光板321的第 二表面323上，并且入射到导光板321上的平行光束被衍射和反射，使得 通过第一表面322入射到导光板321上的平行光在导光板321内部被完全 反射。另外，如上所述，第二衍射光栅元件340被布置在(被结合至)导光 板321的第二表面323上，并且通过全反射在导光板321内部传播的平行光 束被多次衍射和反射，并保持原样地通过第一表面322从导光板321发射。
另外，在导光板321中，平行光通过全反射在导光板内部传播，并且 接着从导光板中被发射出去。这里，由于导光板321薄，并且导光板321 内部的光路长，因此直到第二衍射光栅元件340的全反射的次数根据每个 视场角而不同。更具体地，在入射到导光板321上的平行光束中，以沿接 近第二衍射光栅元件340方向的方向的角度入射的平行光的反射次数低 于以沿远离第二衍射光栅元件340方向的方向的角度入射的平行光束的 反射次数。原因在于：当在导光板321内部传播的光与导光板321的内表 面相遇时，对于由第一衍射光栅元件330衍射和反射的平行光(其是以沿 接近第二衍射光栅元件340方向的方向的角度入射到导光板321的平行 光)而言，与以沿相反方向的角度入射到导光板321上的平行光相比，其 相对于导光板321的法线形成了更小的角度。此外，相对于与导光板321 的轴线垂直的虚拟平面，在第二衍射光栅元件340中形成的干涉条纹的形 状和在第一衍射光栅元件330中形成的干涉条纹的形状具有对称关系。第 一衍射光栅元件330和第二衍射光栅元件340的不面对导光板321的表面 被覆盖有保护元件(保护板)326，以防止对第一衍射光栅元件330和第二衍 射光栅元件340造成损害。导光板321和保护元件326利用粘合剂在外围处彼此粘结。此外，可将透明保护膜接合到第一表面322以保护导光板321。
根据下述示例4的导光板321基本具有与上述导光板321相同的构造 或结构。
由于除上述使用不同结构的光学装置320外，根据示例3的显示设备 基本具有与根据示例1和2的显示设备大体相同的构造或结构，因此将省 略其详细描述。
示例4
示例4是示例3的变形例。图14是示出了根据示例4的显示设备(头戴 式显示器)的图像显示装置的概念图。根据示例4的图像显示装置400中的 光源21、准直光学系统252、扫描部253、平行光发射光学系统(中继光学 系统)254等具有与示例2相同的构造或结构(第二构造的图像形成装置)。 另外，示例4的光学装置320具有与示例3的光学装置320相同的构造或结 构。由于除上述区别外，根据示例4的显示设备具有与根据示例2和3的显 示设备大体相同的构造或结构，因此将省略其的详细说明。
示例5
示例5是根据示例1至4的变形例。图15是示出了从前方观察到的根据 示例5的显示设备的示意图，并且图16是示出了从上部观察到的根据示例 5的显示设备的示意图。
在示例5中，用于形成图像显示装置500的光学装置520包括半透射 镜，其中，从图像形成装置111A和111B发射的光入射到半透射镜上，并 且该光被从半透射镜向观察者20的瞳孔21发射。在示例5中，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元件521内 部传播，并接着入射到光学装置520(半透射镜)上，但其也可在空气中传 播，并且接着入射到光学装置520上。另外，图像形成装置可与示例2所 述的图像形成装置211相同。
例如，图像形成装置111A和111B各者通过螺钉被安装在前部11中。 另外，元件521被安装在图像形成装置111A和111B各者中，光学装置 520(半透射镜)被安装在元件521中，并且调光器700被安装在光学装置 520(半透射镜)中。另外，遮光部被安装在框架中。由于除上述区别外， 根据示例5的显示设备具有与根据示例1至4的显示设备大体相同的构造或结构，因此，将省略其的详细说明。
示例6
示例6是示例1至5的变形例。在示例6中，光控装置还包括用于计算 显示设备的移动速度的移动速度计算单元，并且该光控装置根据由移动 速度计算单元计算出的移动速度开始对调光器的透光率进行控制。另外， 光控装置根据由移动速度计算单元计算出的显示设备的移动速度确定调 光器的透光率变化率。移动速度计算单元可由速度/加速传感器以及用于 基于来自速度/加速传感器的数据获取移动速度的计算单元形成。速度/ 加速传感器和计算单元是已知的速度/加速传感器和计算单元。可选地， 移动速度计算单元可由全球定位系统(GPS)和用于基于来自全球定位系 统(GPS)的数据获取移动速度的计算单元形成。应当注意，全球定位系统 (GPS)和计算单元是已知的全球定位系统(GPS)和计算单元。在显示设备 的移动速度快时，将值|ΔTrt|设置成大。在显示设备的移动速度快时，将预定时间(时间滞后)设置成短。显示设备的移动速度和值|ΔTrt|之间的增 加率的关系以及显示设备的移动速度和预定时间的减少程度可被存储在 光控装置18A的存储器中。
由于除上述区别外，根据示例6的显示设备具有与根据示例1至5的显 示设备相同的构造或结构，因此将省略其详细描述。
示例7
示例7是示例1至6的变形例。图17是示出了从顶部观察到的根据示例 7的显示设备的示意图。
根据示例7的显示设备还包括照度传感器(传播光照度测量传感 器)712，照度传感器712根据从外部环境穿过调光器的光来测量照明度 (即，测量穿过调光器的环境光是否被调节成所希望强度的光以及是否入 射)，并且显示设备根据传播光照度测量传感器712的测量结果控制调光 器700的透光率。另外，额外地或单独地，根据传播光照度测量传感器712 的测量结果对由图像形成装置111或211形成的图像的亮度进行控制。具 有已知构造或结构的传播光照度测量传感器712被布置成比光学装置 120、320或520更靠近观察者侧。具体地，传播光照度测量传感器712可 被布置在导光板121或321的位于观察者侧上的表面上。传播光照度测量 传感器712通过连接器或配线(未示出)连接到光控装置18A。用于控制传 播光照度测量传感器712的电路被包含在光控装置18A中。用于控制传播 光照度测量传感器712的电路包括用于接收来自传播光照度测量传感器 712的测量值的照度操作电路、用于将由照度操作电路所计算的照明度值 与标准值进行比较的比较操作电路以及用于根据比较操作电路所获得的 值来控制调光器700和/或图像形成装置111或211的传播光照度测量传感 器控制电路。这些电路可由已知电路形成。在控制调光器700时，对调光器700的透光率进行控制，而在控制图像形成装置111或211时，对由图像 形成装置111或211形成的图像的亮度进行控制。可单独地或共同地执行 对控制调光器700的透光率的控制和对图像形成装置111或211中的图像 的亮度的控制。另外，当在考虑到环境照度测量传感器(未示出)的照明度 的情况下而没有将传播光照度测量传感器712的测量结果控制成多达所 希望的照明度时，即，在传播光照度测量传感器712的测量结果不是所希 望的照明度的情况下，或在需要进一步细微照度调节的情况下，可在监 控传播光照度测量传感器712的值的同时对调光器的透光率进行调节。
示例8
示例8是根据示例1至7的图像显示装置的变形例。图18A和18B是示 出了用于形成根据示例8的显示设备中的图像显示装置的导光板的布置 状态等的概念图，并且图19是示出了从侧面观察到的根据示例8的显示设 备的示意图。应当注意，在图19和20B中省略了对调光器和光接收元件的 图示。
如图20A所示，在示例1至7中，在图像显示装置100或300中，从图像 形成装置111或211的中心发射并穿过光学系统112或254的位于图像形成 装置侧的节点的中心入射光线CL与导光板121或321垂直相遇。即，中心 入射光线CL以0度入射角入射在导光板121或321上。另外，在这种情况 下，所显示的图像的中心与导光板121或321的第一表面122或322的垂直 方向一致。
即，如图20A所示，在由图像显示装置100代表的图像显示装置中， 从被布置在准直光学系统112的光轴上的图像形成装置111或211的中心 发射的中心入射光线CL被准直光学系统112转换成大致平行光，并接着垂 直地入射到导光板121的第一表面(入射表面)122上。另外，中心入射光线 CL在被第一偏转单元130在第一表面122和第二表面123之间完全反射的 同时沿传播方向A行进。接着，中心入射光线CL被第二偏转单元140反射 和衍射，被从导光板121的第一表面122垂直地发射，并接着到达观察者 20的瞳孔21。
在看穿型(see-through type)显示设备中，在观察者20对位于水平方向 上的观察目标进行观察时，为了不干扰光学装置120、320或520，优选地， 参照观察者20在水平方向上的视线(观察者20的水平方向视线)，使光学装 置120、320或520的布置向下偏移。在这种情况下，整个图像显示装置100 或300被布置在观察者20的水平视线下方。另外，在这种构造中，如图20B 所示，需要使整个图像显示装置100以角度θ”倾斜。由于与用于观察者20的头部上的安装的眼镜型框架的安装部(边撑部)的关系，图像显示装置 100倾斜的角度θ”可受到限制，或者设计自由度可被降低。因此，为避免 对观察者20的水平视线造成障碍，还期望提供一种能够高自由度进行布 置并且具有高设计自由度的显示设备。
在示例8中，中心入射光线CL以非0度角度(θ)与XY平面相交。另外， 中心入射光线CL被包含在YZ平面中。另外，在示例8或下述示例9中，光 学系统112或254的光轴被包含在YZ平面中，并且以非0度角度与XY平面 相交，具体地，以角度θ与XY平面相交(参见图18A和18B)。另外，在示 例8或下面所述的示例9中，在假设XY平面与水平面重合时，中心入射光线CL与XY平面相交的角度θ为仰角。即，中心入射光线CL可从XY平面 下侧指向XY平面，并与XY平面相遇。另外，XY平面以非0度角度与垂 直面相交，具体地，XY平面以角度θ与垂直面相交。
在示例8中，θ是5度。更具体地，在这种构造中，中心入射光线CL(由 图19的虚线所表示)被包含在水平面中。另外，光学装置120、320或520 相对于垂直面以角度θ倾斜。换句话说，光学装置120、320或520相对于 水平面以角度(90-θ)倾斜。另外，从光学装置120、320或520输出的中心 入射光线CL'(由图19中的点划线所表示)相对于水平面以角度2θ倾斜。即， 在观察者20在水平方向上观察被放置无穷远侧上的物体时，从光学装置 120、320或520发射并且入射到观察者20的瞳孔21上的中心入射光线CL' 形成俯角θ'(＝2θ)(参见图19)。由中心入射光线CL'和光学装置120、320或 520的法线形成的角度为θ。在图18A或下述图21A中，中心入射光线CL' 从光学装置120、320或520发射的点被标识为“O'”，与穿过点“O'”的X 轴、Y轴和Z轴平行的轴线被表示为X'轴、Y'轴以及Z'轴。
在根据示例8的图像显示装置中，中心入射光线CL以非0度的角度(θ) 与XY平面相交。这里，从光学装置发射并入射到观察者20的瞳孔21上的 中心入射光线CL'形成俯角θ'，其中建立了关系θ'＝2θ。同时，在图20B所 示的示例中，在可以获得相同俯角的情况下，需要使整个图像显示装置 以角度θ”倾斜。这里，θ”和θ之间的关系为θ”＝2θ。因此，对于图20B所示 的示例，光学装置应当相对于垂直面以2θ倾斜。同时，在示例8中，可使 光学装置相对于垂直面以θ倾斜，并且可将图像形成装置保持在水平方向 中。因此，在将图像显示装置安装在眼镜型框架的安装部中时，能够降 低对图像显示装置的安装角度的限制，并且获得设计的高自由度。另外， 由于光学装置相对于垂直面的倾斜小于图20B所示的示例的倾斜，因此难 以出现外部光被光学装置反射并入射到观察者20的瞳孔21上的现象。因 此，能够进行高质量的图像显示。
由于除上述区别外，根据示例8的显示设备具有与根据示例1至7的显 示设备相同的构造或结构，因此将省略其详细描述。
示例9
示例9是根据示例8的图像显示装置的变形例。图21A和图21B是示出 了用于构成根据示例9的图像显示装置的导光板等的布置状态的概念图。 这里，在示例9中，光学系统(平行光发射光学系统或准直光学系统)112 的光轴平行于YZ平面和XY平面，并且穿过从图像形成装置111或211的中 心分离的位置。使用这种构造，中心入射光线CL被包含在YZ中，并且以 仰角θ与XY平面相交。由于除上述区别外，根据示例9的显示设备具有与 根据示例1至8的显示设备相同的构造或结构，因此将省略其详细描述。
示例10
示例10是根据示例1至9的显示设备的变形例。在示例1至9中，光传 输控制材料层由液晶材料层形成。同时，在示例10的显示设备中，调光 器由液晶遮光器形成，在该液晶遮光器中，光传输控制材料层由通过电 致变色(electrochromic)材料的氧化还原反应产生的物质形成。这里，光传 输控制材料由IrOx/Ta2O5/WO3的层叠结构或通过在水或非水溶液(例如， 诸如乙腈、二甲亚砜或甲醇之类的有机溶剂)中溶解硫氰酸盐(AgSCN)或 卤化银(AgX：X是卤素原子)而获取的材料形成。由于除上述区别点外， 示例10的显示设备具有与示例1至9的显示设备相同的构造或结构，因此 将省略其详细描述。与示例1类似，调光器的第一基板与保护元件通过粘 合剂彼此粘结。
示例11
示例11是根据示例1至9的显示设备的变形例。在示例11的显示设备 中，调光器由光学遮光器形成，在该光学遮光器中，光传输控制材料层 由无机电致发光材料层形成。这里，将氧化钨(WO3)用作形成无机电致 发光材料层的材料。另外，用于形成调光器的第一基板和第二基板由诸 如钠钙玻璃(sodalime glass)或白板玻璃之类的透明玻璃基板制成，并且第 二基板被制作成薄于第一基板。具体地，第二基板的厚度为0.2mm，而 第一基板的厚度为0.4mm。由于除上述区别点外，示例11的显示设备具 有与示例1至9的显示设备相同的构造或结构，因此将省略其详细描述。 与示例1类似，调光器的第一基板与保护元件通过粘合剂彼此粘结。
示例12
示例12涉及根据本发明的第三实施例的显示设备。图22是示例12的 图像显示装置的概念图，图23是从上部观察到的示例12的显示设备的示 意图(具体地，头戴式显示器，HMD)，并且图24是从侧面观察到的示意 图。应当注意，在图24中，遮挡元件和光接收元件由虚线表示。
示例12或下述示例13至15的显示设备和图像显示装置100、200、300、 400或500具有与示例1至11所述的显示设备和图像显示装置大体相同的 构造或结构。即，显示设备包括调光器700，其中调光器700被布置在光 学装置的至少发射光的区域中并且调节从外部入射的光量。另外，与示 例1至11大体相同，从来自外部的光量开始变化经过预定时间之后，调光 器700使透光率开始变化。
在示例12的显示设备中，用于遮挡入射到光学装置120的光的遮挡元 件810被布置在光学装置120的入射有从图像形成装置111A或111B发射的 光的区域中，更具体地被设置在设置有第一偏转单元130的区域中。这里， 光学装置120的入射有从图像形成装置111A或111B发射的光线的区域被 包含在遮挡元件810在光学装置120上的投影图像中。另外，调光器700的 端部在光学装置120上的投影图像被包含在遮挡元件810在光学装置120 上的投影图像中。
在示例12中，遮挡元件810在光学装置120的与图像形成装置111A或 111B相反的侧上被布置成与光学装置120彼此远离。例如，遮挡元件810 由不透明塑料材料制成，并且遮挡元件810从图像显示装置111A或111B 的壳体113一体地延伸，被安装至图像显示装置111A或111B的壳体113， 从框架10一体地延伸，或者可被安装至框架10。应当注意，在所示的示 例中，遮挡元件810从图像显示装置111A或111B的壳体113一体地延伸。
在示例12的显示设备中，用于遮挡入射到光学装置的光的遮挡元件 被布置在光学装置的入射有从图像形成装置发射的光的区域中。因此， 即使由于调光器的操作而造成从外部入射的光量发生变化，来自外部的 光也不入射到光学装置的入射有从图像形成装置发射的光的区域上，具 体地，不会入射到第一偏转单元上。因此，不会发生不希望的杂散光， 并且也不会引起显示设备中的图像显示质量的下降。
应当注意，可适当地将示例12的显示设备或下面所述的示例13至15 的显示设备与示例1至11所述的显示设备进行组合。
示例13
示例13是根据示例12的显示设备的变形例。如图25的概念图所示， 在示例13的显示设备中，与示例12不同，遮挡元件820被布置在光学装置 120的位于与图像形成装置111A或111B相反的一侧上的一部分中。具体 地，通过将不透明墨印刷到光学装置120(具体地，印刷到保护元件126的 内表面)上，可形成遮挡元件820。除上述区别点外，示例13的显示设备 具有与示例12的显示设备相同的构造或结构，因此将省略其详细描述。 应当注意，可将示例13的遮挡元件820和示例12的遮挡元件810进行组合。 应当注意，遮挡元件820可形成在保护元件126的外表面上。
示例14
示例14是根据示例12的显示设备的变形例。如图26或27的概念图所 示，与示例12和13不同，在示例14的显示设备中，遮挡元件830被布置在 调光器700中。具体地，通过通过将不透明墨印刷到光调光器700上，可 形成遮挡元件830。应当注意，在图26的示例中，遮挡元件830形成在调 光器700的第一基板701的外表面上，而在图27的示例中，遮挡元件830形成在调光器700的第一基板701的内表面上。除上述区别点外，示例14的 显示设备具有与示例12的显示设备相同的构造或结构，因此将省略其详 细描述。应当注意，可将示例14的遮挡元件830和示例12的遮挡元件810 进行组合，可将示例14的遮挡元件830和示例13的遮挡元件820进行组合， 或可将示例14的遮挡元件830、示例12的遮挡元件810和示例13的遮挡元 件820进行组合。
示例15
示例15涉及根据本发明的第四实施例的显示设备。如图28的概念图 所示，示例15的显示设备的调光器700'包括：面对光学装置120的第一基 板701'和面对第一基板701'的第二基板703'；分别被设置在第一基板701' 和第二基板703'中的电极702'和704'；以及被密封在第一基板701'和第二 基板703'之间的光传输控制材料层705'。另外，第一基板701'也用作光学 装置120的部件(具体地，保护元件126)。即，第一基板701'和保护元件126 为共享的公共元件。
这样，在示例15中，第一基板701'也用作用于形成调光器700'的光学 装置120的部件(保护元件126)。因此，可降低显示设备的整体重量，并且 不可能为显示设备的用户带来不舒适的感觉。
除上述区别点外，示例15的显示设备具有与示例1至11的显示设备相 同的构造或结构，因此将省略其详细描述。另外，如图29所示，遮挡元 件可被布置在示例15的显示设备中。在这种情况下，显示设备可具有与 示例12至14相同的构造或结构，从而因此省略其详细说明。
在上文中，虽然根据优先实施例对本发明进行了说明，但是本发明 不限于此。根据实施例的显示设备(头戴式显示器)和图像显示装置仅为示 例性的，并且可进行适当地修改。例如，表面中继型全息图(surface relay type hologram)(参见US 20040062505A1)可被布置在导光板上。在光学装 置320中，衍射光栅元件可由透射式衍射光栅元件形成，或者第一偏转单 元和第二偏转单元任一者可由反射型衍射光栅元件形成而另一者可由透射式衍射光栅元件形成。另外，衍射光栅元件也可由反射型闪耀衍射光 栅元件(reflective blazed diffraction grating element)形成。
调光器可以可拆卸的方式被安装在光学装置的发射光的区域中。在 这种情况下，例如，为可拆卸地安装调光器，可使用由透明塑料制成的 螺栓将调光器安装在光学装置中，调光器可通过连接器或配线连接至用 于控制调光器的透光率的控制电路(例如，被包含在用于控制图像形成装 置的控制装置18中)。
另外，可按照下述方式修改示例1至15所述的图像显示装置。即，如 图30示出的从侧面观察到的示例1至4的显示设备的变形例中的光学装置 和调光器的一部分的示意图，调光器700可位于第二偏转单元140或340的 投影图像中。这里，可在光学装置120或320的面对调光器700的一部分中 进行各种类型的显示。
另外，如图31所示，保护元件326被设置成具有与导光板321大体相 等的长度，并且保护元件326通过密封元件713被固定于导光板321。密封 元件713可被布置在保护元件326的外缘部分上。调光器700被布置在导光 板321和观察者20之间。可选地，如图32所示，调光器700的第二基板703 被设置成具有与导光板321大体相等的长度，并且调光器700的第二基板 703通过密封元件714被固定于导光板321。密封元件714可被布置在第二 基板703的外缘部分上。另外，图33示出了从上部观察到的示例12所述的 遮挡元件810被应用至示例5所述的显示设备的示例的示意图。
应当注意，本发明可按照以下构造实施。
(1)一种显示设备，其包括：
第一图像显示装置，其包括导光板；
调光器；以及
光控装置，其被配置成：
识别所述显示设备接收的光量的变化的开始时间；并且
在从所述开始时间经过预定时间量之后，根据所述显示设备接 收的光量控制所述调光器的透光率。
(2)如(1)所述的显示设备，其中，所述光控装置被配置成根据所述 显示设备的移动速度进一步控制所述调光器的透光率。
(3)如(1)或(2)所述的显示设备，其中，所述光控装置被配置成计算 所述显示设备的移动速度。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的显示设备，其中，所述光控装置被配 置成：
确定穿过所述调光器的光量的变化率；并且
根据所确定的光量的变化率进一步控制所述调光器的透光率。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的显示设备，其中，所述光控装置被配 置成至少部分地通过使用如下表来控制所述调光器的透光率，所述表针 对光量的多个变化率中的每者存储了用于表示所述调光器的透光率的相 应变化率的值。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的显示设备，其中，所述光控装置被配 置成将所述开始时间识别为在所述显示设备接收的光量超过阈值时的时 间。
(7)如(1)至(6)中任一项所述的显示设备，其中，所述显示设备还包 括：
框架，其被配置成被安装在用户的头部上，
其中，所述第一图像显示装置被安装在所述框架中。
(8)如(1)至(7)中任一项所述的显示设备，其中，所述显示设备还包 括：
第二图像显示装置，
其中，所述第一图像显示装置被配置成向用户的一只眼睛提供光， 且所述第二图像显示装置被配置成向所述用户的另一只眼睛提供光。
(9)如(1)至(8)中任一项所述的显示设备，其中，所述第一图像显示 装置包括：
图像形成装置，所述图像形成装置包括多个像素，且所述图像形成 装置被配置成显示图像。
(10)如(1)至(9)中任一项所述的显示设备，其中，所述第一图像显示 装置还包括：
光学系统，其被配置成对从所述图像形成装置发射的光进行准直。
(11)如(1)至(10)中任一项所述的显示设备，其中，所述第一图像显 示装置还包括：
光学装置，其被配置成接收从所述图像形成装置发射的光，并向用 户的眼睛发射光，
其中，所述光学装置包括所述导光板。
(12)如(1)至(11)中任一项所述的显示设备，其中，所述光学装置还 包括：
第一偏转单元，其被配置成使入射到所述导光板上的光偏转，使得 入射到所述导光板上的光在所述导光板内部大体上被反射。
(13)如(1)至(12)中任一项所述的显示设备，其中，所述光学装置还 包括：
第二偏转单元，其使通过多次全反射在所述导光板内部传播的光偏 转，以便使在所述导光板内部传播的光被从所述导光板发射出去。
(14)如(1)至(13)中任一项所述的显示设备，其中，所述第一偏转单 元和所述第二偏转单元被布置在所述导光板内部。
(15)如(1)至(14)中任一项所述的显示设备，还包括：
遮挡元件，其被配置成遮挡入射至所述光学装置的光，
其中，所述遮挡元件被布置在所述光学装置的如下区域中，在该区 域上被入射有从所述图像形成装置发射的光。
(16)如(1)至(15)中任一项所述的显示设备，其中，所述调光器被布 置在与所述图像形成装置大体上相反的侧上，并与所述遮挡元件重叠。
(17)如(1)至(16)中任一项所述的显示设备，其中，所述调光器包括 光学遮光器。
(18)如(1)至(17)中任一项所述的显示设备，其中，所述显示设备为 头戴式显示设备。
(19)一种与显示设备一起使用的方法，所述显示设备包括图像显示 装置和调光器，所述图像显示装置包括导光板，该方法包括：
识别所述显示设备接收的光量的变化的开始时间；以及
在从所述开始时间经过预定时间量之后，根据所述显示设备接收的 光量控制所述调光器的透光率。
(20)至少一个非易失性计算机可读存储媒介，其用于存储处理器可 执行指令，所述存储器可执行指令在被至少一个处理器执行时使所述至 少一个处理器执行与显示设备一起使用的方法，所述显示设备包括图像 显示装置和调光器，所述图像显示装置包括导光板，该方法包括：
识别所述显示设备接收的光量的变化的开始时间；以及
在从所述开始时间经过预定时间量之后，根据所述显示设备接收的 光量控制所述调光器的透光率。
还应当注意，本发明可按照以下构造实施例。
[1]一种显示设备，其包括：
(i)框架，其适于被安装在观察者的头部上；和
(ii)图像显示装置，其被安装至所述框架，
其中，所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置，和
(B)光学装置，从所述图像形成装置发射的光入射在所述光学装置 上，并被从所述光学装置向所述观察者的瞳孔发射，
所述显示设备还包括：
(iii)调光器，其被布置在所述光学装置的发射光的区域中，并且适于 调节来自外部的入射光的量，
(iv)光控装置，和
(v)光接收元件，其适于测量来自外部的光量，
所述光控装置根据所述光接收元件的接收光量测量结果计算接收光 量变化率，根据所述接收光量变化率确定所述调光器的透光率变化率， 并且根据所确定的透光率变化率控制所述调光器的透光率。
[2]根据[1]所述的显示设备，其中，所述光控装置包括如下表，该 表与所述接收光量变化率和所述调光器的所述透光率变化率之间的关系 相关。
[3]根据[2]所述的显示设备，其中，所述表是根据所述观察者的瞳 孔直径随着从外部入射的光量的变化而发生的变化被创建的。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的显示设备，其中，所述光控装置进 一步根据所述光接收元件的接收光量测量结果确定接收光量的变化的开 始时间，并且在从所述接收光量的变化的开始时间经过预定时间之后， 开始对所述调光器的透光率进行控制。
[5]根据[4]所述的显示设备，其中，所述光控装置还包括适于计算 所述显示设备的移动速度的移动速度计算单元，并且所述光控装置进一 步根据由所述移动速度计算单元计算的所述显示设备的移动速度开始对 所述调光器的透光率进行控制。
[6]根据[1]至[3]中任一项所述的显示设备，其中，所述光控装置还 包括适于计算显示设备的移动速度的移动速度计算单元，并且所述光控 装置进一步根据由所述移动速度计算单元计算的所述显示设备的移动速 度确定所述调光器的透光率。
[7]根据[6]所述的显示设备，其中，所述光控装置进一步根据所述 光接收元件的接收光量测量结果确定接收光量的变化的开始时间，并且 在从所述接收光量的变化的开始时间经过预定时间之后，开始对所述调 光器的透光率进行控制。
[8]根据[7]所述的显示设备，其中，所述光控装置进一步根据由所 述移动速度计算单元计算的所述显示设备的移动速度开始对所述调光器 的透光率进行控制。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的显示设备，其中，所述光接收元件 在光学装置中测量与所述观察者所观察的图像的背景相对应的外部区域 的光量。
[10]根据[9]所述的显示设备，其中，所述光接收元件具有相对于接 收的光的方向性。
[11]根据[1]至[10]中任一项所述的显示设备，其中，由所述图像形 成装置形成的图像的亮度是根据所述光接收元件的接收光量测量结果进 行控制的。
[12]根据[1]至[11]中任一项所述的显示设备，其中，所述光接收元 件被布置在所述光学装置的外侧。
[13]根据[1]至[12]中任一项所述的显示设备，其还包括用于根据通 过调光器从外部传播的光来测量照度的照度传感器，并且根据所述照度 测量传感器的测量结果来对所述调光器的透光率进行控制。
[14]根据[13]所述的显示设备，其中，由所述图像形成装置形成的 图像的亮度是基于所述照度传感器的测量结果进行控制的。
[15]根据[13]或[14]所述的显示设备，其中，所述照度测量传感器被 布置在所述观察者的侧上而非所述调光器的侧上。
[16]根据[1]至[15]中任一项所述的显示设备，其中，所述光学装置 包括：
(a)导光板，其中，入射光通过全反射在所述导光板中传播，并且之 后被从所述导光板发射出去，
(b)第一偏转单元，其适于偏转入射在所述导光板上的光，使得入射 到所述导光板上的光在所述导光板中被全反射，以及
(c)第二偏转单元，其适于偏转通过多次全反射在所述导光板中传播 的光，使得通过全反射在所述导光板中传播的光被从导光板中发射出去。
[17]根据[16]所述的显示设备，其中，所述第二偏转单元被放置在 所述调光器的投影图像中。
[18]根据[17]所述的显示设备，其中，所述第二偏转单元被所述调 光器覆盖。
[19]根据[1]至[18]中任一项所述的显示设备，其中，所述调光器由 光学遮光器形成，所述光学遮光器采用液晶遮光器或者采用因电致变色 材料的氧化还原反应而产生的物质的色变。
[20]一种显示设备，其包括：
(i)框架，其适于被安装在观察者的头部上；和
(ii)被安装在框架上的图像显示装置，
其中，所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置，和
(B)光学装置，从所述图像形成装置发射的光入射在所述光学装置 上，并且光从所述光学装置向所述观察者的瞳孔发射，
所述显示设备还包括：
(iii)调光器，其被布置在所述光学装置的发射光的区域中，并且适于 调节来自外部的入射光量，
(iv)光控装置，和
(v)光接收元件，其适于测量来自外部的光量，并且
所述光控装置根据所述光接收元件的接收光量测量结果确定接收光 量的变化的开始时间，并且从所述接收光量的变化的开始时间经过预定 时间后，开始对所述调光器的透光率进行控制。
[21]根据[20]所述的显示设备，其中，所述光控装置还包括适于计 算所述显示设备的移动速度的移动速度计算单元，并且所述光控装置进 一步根据由所述移动速度计算单元计算的所述显示设备的移动速度开始 对所述调光器的透光率进行控制。
[22]根据[20]或[21]所述的显示设备，其中，所述光接收元件在所述 光学装置中测量与所述观察者观察的图像的背景相对应的外部区域的光 量。
[23]根据[22]所述的显示设备，其中，所述光接收元件具有相对于 接收的光的方向性。
[24]根据[20]至[23]中任一项所述的显示设备，其中，由所述图像形 成装置所形成的图像的亮度是根据所述光接收元件的接收光量测量结果 进行控制的。
[25]根据[20]至[24]中任一项所述的显示设备，其中，所述光接收元 件被布置在所述光学装置的外侧。
[26]根据[20]至[25]中任一项所述的显示设备，其还包括用于根据通 过所述调光器从外部传播的光来测量照度的照度传感器，并且根据所述 照度测量传感器的测量结果来对所述调光器的透光率进行控制。
[27]根据[26]所述的显示设备，其中，由所述图像形成装置形成的 图像的亮度是基于所述照度传感器的测量结果进行控制的。
[28]根据[26]或[27]所述的显示设备，其中，所述照度测量传感器被 布置在所述观察者的侧上而非所述调光器的侧上。
[29]根据[20]至[28]中任一项所述的显示设备，其中，所述光学装置 包括：
(a)导光板，其中，入射光通过全反射在所述导光板中传播，并且之 后被从所述导光板中发射出去，
(b)第一偏转单元，其适于偏转入射在所述导光板上的光，使得入射 到所述导光板上的光在所述导光板中被全反射，以及
(c)第二偏转单元，其适于偏转通过多次全反射在所述导光板中传播 的光，使得通过全反射在所述导光板中传播的光被从所述导光板中发射 出去。
[30]根据[29]所述的显示设备，其中，所述第二偏转单元被放置在 所述调光器的投影图像中。
[31]根据[30]所述的显示设备，其中，所述第二偏转单元被所述调 光器覆盖。
[32]根据[20]至[31]中任一项所述的显示设备，其中，所述调光器由 光学遮光器形成，所述光学遮光器采用液晶遮光器或采用因电致变色材 料的氧化还原反应而产生的物质的色变。
[33]一种显示设备，其包括：
(i)框架，其适于被安装在观察者的头部上；和
(ii)被安装在所述框架上的图像显示装置，
其中，所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置，和
(B)光学装置，从所述图像形成装置发射的光入射在所述光学装置 上，并且被从所述光学装置向所述观察者的瞳孔发射，
所述显示设备还包括：
(iii)调光器，其被布置在所述光学装置的至少发射光的区域中，并且 适于调节来自外部的入射光量，以及
(iv)遮挡元件，其被布置在所述光学装置的入射有从所述图像形成装 置发射的光的区域中，并且适于遮挡从外部入射到所述光学装置上的光，
在从来自外部的光量的变化的开始时间经过预定时间之后，所述调 光器的透光率开始改变。
[34]根据[33]所述的显示设备，其中，所述光学装置的被入射有从 所述图像形成装置发射的光的区域被包含在所述遮光元件在所述光学装 置上的投影图像中。
[35]根据[33]或[34]所述的显示设备，其中，所述遮挡元件被布置在 所述光学装置的与所述图像形成装置相反的侧上，并与所述光学装置彼 此远离。
[36]根据[33]至[35]中任一项所述的显示设备，其中，所述遮挡元件 被布置在所述光学装置的位于与所述图像形成装置相反的侧上的一部分 上。
[37]根据[33]至[35]中任一项所述的显示设备，其中，所述遮挡元件 被布置在所述调光器中。
[38]根据[33]至[36]中任一项所述的显示设备，其中，所述调光器的 端部在所述光学装置上的投影图像被包含在所述遮挡元件在所述光学装 置上的投影图像中。
[39]根据[33]至[38]中任一项所述的显示设备，其还包括：
(v)光控装置，以及
(ⅵ)用于测量来自外部的光量的光接收元件，
其中，所述光控装置根据所述光接收元件的接收光量测量结果确定 接收光量的变化的开始时间，并且在从所述接收光量的变化的开始时间 经过预定时间之后，开始对所述调光器的透光率进行控制。
[40]根据[39]所述的显示设备，其中，所述光控装置进一步包括用 于计算所述显示设备的移动速度的移动速度计算单元，并且所述光控装 置进一步根据由所述移动速度计算单元计算出的所述显示设备的移动速 度开始对所述调光器的透光率进行控制。
[41]根据[39]或[40]所述的显示设备，其中，所述光接收元件在所述 光学装置中测量与所述观察者观察的图像的背景相对应的外部区域的光 量。
[42]根据[41]所述的显示设备，其中，所述光接收元件具有相对于 接收的光的方向性。
[43]根据[39]至[42]中任一项所述的显示设备，其中，由所述图像形 成装置形成的图像的亮度是基于所述光接收元件的接收光量测量结果进 行控制的。
[44]根据[39]至[43]中任一项所述的显示设备，其中，所述光接收元 件被布置在所述光学装置的外侧。
[45]根据[39]至[44]中任一项所述的显示设备，其还包括用于根据通 过所述调光器从外部传播的光来测量照度的照度传感器，并且根据所述 照度测量传感器的测量结果来对所述调光器的透光率进行控制。
[46]根据[45]所述的显示设备，其中，由所述图像形成装置形成的 图像的亮度是基于所述照度传感器的测量结果进行控制的。
[47]根据[45]或[46]所述的显示设备，其中，所述照度测量传感器被 布置在所述观察者的侧上而非所述调光器的侧上。
[48]根据[33]至[47]中任一项所述的显示设备，其中，所述光学装置 包括：
(a)导光板，其中，入射光通过全反射在所述导光板中传播，并且之 后被从所述导光板发射出去，
(b)第一偏转单元，其适于偏转入射在所述导光板上的光，使得入射 到所述导光板上的光在所述导光板中被全反射，以及
(c)第二偏转单元，其适于偏转通过多次全反射在所述导光板中传播 的光，使得通过全反射在所述导光板中传播的光被从导光板发射出去。
[49]根据[48]所述的显示设备，其中，所述第二偏转单元被放置在 所述调光器的投影图像中。
[50]根据[49]所述的显示设备，其中，所述第二偏转单元被所述调 光器覆盖。
[51]根据[39]至[50]中任一项所述的显示设备，其中，所述调光器由 光学遮光器形成，所述光学遮光器采用液晶遮光器或因电致变色材料的 氧化还原反应而产生的物质的色变。
[52]一种显示设备，其包括：
(i)框架，其适于被安装在观察者的头部上；和
(ii)被安装在所述框架上的图像显示装置，
其中，所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置，和
(B)光学装置，从所述图像形成装置中发射的光入射在所述光学装置 上，并且被从所述光学装置向所述观察者的瞳孔发射，
所述显示设备还包括：
(iii)调光器，其被布置在所述光学装置的至少发射光的区域中，并且 适于调节来自外部的入射光量，并且调光器包括：
面对所述光学装置的第一基板和面对所述第一基板的第二基板、
分别被设置在所述第一基板和所述第二基板中的电极，以及
被封装在所述第一基板和所述第二基板之间的光传输控制材料层， 所述第一基板也用作所述光学装置的部件，并且
在从来自外部的光量的变化的开始时间经过预定时间之后，所述调 光器的透光率开始变化。
[53]根据[52]所述的显示设备，其中，所述第二基板比所述第一基 板薄。
本领域技术人员应当理解，只要在随附要求或其等效物的范围内， 可根据设计需要和其他因素发生多种变形、组合、子组合以及变更。
某些实施例可包括被编码有至少一个如下程序(例如，多个处理器可 执行指令)的非易失性计算机可读存储媒介(或多个非易失性计算机可读 存储媒介)(例如，计算机内存、至少一个软盘、激光唱片(CD)、光盘、数 码影碟(DVD)、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其他半导体装置的电 路构造，或其他有形计算机存储媒介)，所述程序在被一个或多个计算机 或其它处理器执行时执行实施了述各种实施例的方法。如从上述示例中 显而易见，非易失性计算机可读存储媒介可将信息保留充足的时间，以 便以非易失的形式提供计算机可执行指令。
权利要求中用于修饰权利要求元素的诸如“第一”、“第二”、“第三” 等之类的序数词的使用本身不隐含优选、优先，或者一个要求元件与其 他要求元件的顺序，或者执行方法的时间顺序。这种序数词仅用做标签 以区分具有某名称的要求元件和具有相同名称(除序数词的使用外)的另 一元件，从而区分要求元件。
另外，这里所使用的名词和术语是出于说明的目的，并且不应当被 视为受限制的。“包括”、“包含”或“具有”、“容纳”、“涉及”以及其变 形词的使用表示包括在其后列出的项和其等效物以及至少一个额外项。
附图标记列表
10 框架
11 前部
12 铰链
13 边撑部
14 端盖部
15 配线(信号线、电源线等)
16 耳机部
17 耳机部配线
18 控制装置(控制电路)
18A 光控装置
19 安装元件
20 观察者
21 瞳孔
100、200、300、400以及500 图像显示装置
111、111A、111B、211 图像形成装置
112 光学系统(准直光学系统)
113、213 壳体
120、320 光学装置(导光单元)
121、321 导光板
122、322 导光板的第一表面
123、323 导光板的第二表面
124、125 导光板的一部分
126、326 保护元件(保护板)
127、327 粘合元件
130 第一偏转单元
140 第二偏转单元
330 第一偏转单元(第一衍射光栅元件)
340 第二偏转单元(第二衍射光栅元件)
150 透射式空间光调制器
151 液晶显示装置(LCD)
152 振光束分光器
153 光源
251 光源
252 准直光学系统
253 扫描部
254 光学系统(中继光学系统)
255 正交棱镜
256 全反射镜
520 光学装置(半透射镜)
521 透明元件
700、700A、700' 调光器
701、701A、701' 第一基板
702、702A、702' 第一电极
703、703A、703' 第二基板
704、704A、704' 第二电极
705、705A、705' 光传输控制材料层
706 密封剂
707 粘合剂
711 光接收元件
712 照度传感器(传播光照度测量传感器)
713、714 密封元件
810、820、830 遮挡元件
Claims (15)
1.一种显示设备，其包括：
第一图像显示装置；
光接收元件，配置为接收外部环境的光；
调光器；以及
光控装置，所述光控装置被配置成：
识别所述显示设备接收的光量的变化的开始时间；
确定所述光接收元件接收的光量的变化率；并且
根据所述显示设备在从所述开始时间经过预定时间量之后接收的光量、所确定的光量的所述变化率，并且通过使用如下表来控制所述调光器的透光率，所述表针对光量的多个变化率中的每个变化率存储了用于表示所述调光器的透光率的相应变化率的值。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述光控装置被配置为以比所述光接收元件接收的光量的所述变化率慢的速率来改变所述调光器的透光率。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述光控装置被配置成将所述开始时间识别为在所述显示设备接收的光量超过阈值时的时间。
4.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述显示设备还包括：
框架，其被配置成被安装在用户的头部上，
其中，所述第一图像显示装置被安装在所述框架中。
5.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述显示设备还包括：
第二图像显示装置，
其中，所述第一图像显示装置被配置成向用户的一只眼睛提供光，且所述第二图像显示装置被配置成向所述用户的另一只眼睛提供光。
6.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述第一图像显示装置包括：
图像形成装置，所述图像形成装置包括多个像素，且所述图像形成装置被配置成显示图像。
7.如权利要求6所述的显示设备，其中，所述第一图像显示装置还包括：
光学系统，其被配置成对从所述图像形成装置发射的光进行准直。
8.如权利要求6所述的显示设备，其中，所述第一图像显示装置还包括：
光学装置，其被配置成接收从所述图像形成装置发射的光，并向用户的眼睛发射光，
其中，所述光学装置包括导光板。
9.如权利要求8所述的显示设备，其中，所述光学装置还包括：
第一偏转单元，其被配置成使入射到所述导光板上的光偏转，使得入射到所述导光板上的光所述导光板内部被反射。
10.如权利要求9所述的显示设备，其中，所述光学装置还包括：
第二偏转单元，其被配置成使通过多次全反射在所述导光板内部传播的光偏转，以便使在所述导光板内部传播的光被从所述导光板发射出去。
11.如权利要求10所述的显示设备，其中，所述第一偏转单元和所述第二偏转单元被布置在所述导光板内部。
12.如权利要求11所述的显示设备，其还包括：
遮挡元件，其被配置成遮挡入射至所述光学装置的光，
其中，所述遮挡元件被布置在所述光学装置的如下区域中，在该区域上被入射有从所述图像形成装置发射的光。
13.如权利要求12所述的显示设备，其中，所述调光器被布置在与所述图像形成装置相反的侧上，以便与所述遮挡元件重叠。
14.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述调光器包括光学遮光器。
15.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述显示设备为头戴式显示设备。
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