CN109416474B

CN109416474B - 调光装置、图像显示装置和显示装置

Info

Publication number: CN109416474B
Application number: CN201780042004.8A
Authority: CN
Inventors: 角野宏治; 町田暁夫; 澤野亮介
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: JP6988803B2; EP3486708A1; US20190227309A1; EP3486708A4; US10831025B2; EP3486708B1; CN109416474A; JPWO2018012108A1; WO2018012108A1

Abstract

一种图像显示装置，包括：图像形成装置；具有虚拟图像形成区域的光学装置(120、320)，在虚拟图像形成区域中基于从图像形成装置射出的光而形成虚拟图像；和调光装置(700)，用于调整从外部入射的外部光的光量，调光装置(700)被设置为面向虚拟图像形成区域且与光学装置分离开。调光装置(700)包括：透明保护基板(720)，外部光入射在该保护基板(720)上；形成在保护基板(720)的面向光学装置(120、320)的表面上的调光层(710)；和形成在调光层(710)上的水分保持层(730)。

Description

调光装置、图像显示装置和显示装置

技术领域

本公开涉及调光装置、包括所述调光装置的图像显示装置、及包括所述图像显示装置的显示装置，更具体涉及用于头戴式显示器(HMD，head mounted display)的显示装置。

背景技术

近年，以电子信息的形式将虚拟物体和各种信息作为附加信息合成并呈现到真实环境(或者其一部分)中的增强现实技术(AR技术：Augmented Reality)已引起关注。为了实现这种增强现实技术，例如，已研究头戴式显示器作为用于呈现视觉信息的装置。此外，作为应用领域，已预期在真实环境中支持工作，其示例包括例如提供道路引导信息，和向进行维护等的技术人员提供技术信息，等等。具体地，头戴式显示器不占用双手，因而是非常方便的。此外，即使在一个人想要在户外移动的同时欣赏视频和图像的情况中，此人也能在视野中同时看到视频/图像与外部环境。因此，此人能顺利地移动。

虚拟图像显示装置(显示装置)是已知的，所述虚拟图像显示装置用于使观察者以被虚拟图像光学系统放大的虚拟图像的方式观察图像形成装置形成的二维图像。从而，通过在该显示装置中形成基于二维图像的虚拟图像，外部世界的图像与所形成的虚拟图像能够重叠并被观察者看到。通过这种方式，不利的是，在显示装置周围的环境非常亮的情况中，或根据所形成的虚拟图像的内容，不能给予观察者所观察的虚拟图像充分的对比度。因此，用于解决这种问题的手段，即包括调光装置的虚拟图像显示装置(显示装置)例如可从日本专利申请特开第2012-252091号中获知。

然而，在构成调光装置的调光层由电致变色材料构成，且通过应用由电致变色材料的氧化还原反应产生的物质的颜色变化而改变透光率的情况中，若调光层内部水分消失，则会出现调光层中不发生颜色变化的现象。

日本专利申请特开第2007-101947号的权利要求1公开了一种透射型电致变色元件，可通过在透明基板上顺序地层叠第一透明导电膜、多孔质电子泄露性固体电解质膜、电子泄露性电致变色膜和第二透明导电膜，并经由透明密封材料将透明密封基板贴合到第二透明导电膜上而获得该透射型电致变色元件。进一步来讲，密封材料是具有吸湿性的密封材料，密封材料的厚度是50μm或更大，优选是50至500μm(参见日本专利申请特开第2007-101947号的权利要求6)，并且具有吸湿性的密封材料是环氧树脂、PVA和PVB中的任一种(参见日本专利申请特开第2007-101947号的权利要求7)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开第2012-252091号

专利文献2：日本专利申请特开第2007-101947号

发明内容

本发明要解决的问题

在日本专利申请特开第2007-101947号中公开的技术中，密封材料可在内部保留H₂O、H⁺和OH^-。结果，通过电致变色元件的着色/脱色而从固体电解质膜产生的O₂气或H₂气的一部分透过电致变色膜和透明导电膜或反射膜兼电极膜，变成在内部保留H₂O、H⁺和OH^-的密封材料内的H₂O。因此，认为从固体电解质膜产生的O₂气或H₂气难以在固体电解质膜与电致变色膜之间的界面处蓄积，因此在固体电解质膜与电致变色膜之间的界面处几乎不会发生膜剥离。然而，在日本专利特开第2007-101947号中公开的密封材料仅吸收电致变色元件内部产生的O₂气或H₂气的一部分。日本专利申请特开第2007-101947号没有提到用于抑制发生当电致变色元件内部水分消失时电致变色元件中不发生颜色变化的现象的任何手段。

因此，本公开的一个目的是提供一种具有能够抑制发生当调光层内部水分消失时调光层中不发生颜色变化的现象的构造和结构的调光装置、包括所述调光装置的图像显示装置和包括所述图像显示装置的显示装置。

解决问题的方案

本公开的用于实现上述目的的图像显示装置包括：

(a)图像形成装置；

(b)光学装置，所述光学装置具有虚拟图像形成区域，在所述虚拟图像形成区域中基于从所述图像形成装置射出的光而形成虚拟图像；和

(c)调光装置，所述调光装置被设置为面向所述虚拟图像形成区域且与所述光学装置分离开，所述调光装置用于调整从外部入射的外部光的光量。

所述调光装置包括：

(c-1)透明保护基板，外部光入射在所述保护基板上；

(c-2)调光层，形成在所述保护基板的面向所述光学装置的表面上；和

(c-3)水分保持层，形成在所述调光层上。

本公开的用于实现上述目的的显示装置包括：

(A)框架，用于穿戴在观察者的头部上；和

(B)图像显示装置，被附装至所述框架。

所述图像显示装置包括：

(a)图像形成装置；

所述调光装置包括：

(c-1)透明保护基板，外部光入射在所述保护基板上；

(c-3)水分保持层，形成在所述调光层上。

本公开的用于实现上述目的的调光装置包括：

透明保护基板，外部光入射在所述保护基板上；

调光层，形成在所述保护基板上；

水分保持层，形成在所述调光层上；和

水蒸气透过性透明基板，所述水蒸气透过性透明基板设置在所述水分保持层上或上方。

发明的效果

本公开的调光装置、图像显示装置和显示装置的每一个都包括水分保持层。因此，可抑制发生当调光装置内水分消失时调光装置中不发生颜色变化的现象。注意，本说明书记载的效果仅是例示性的，而不是限制性的。此外，可存在额外的效果。

附图说明

[图1]图1A和1B分别是通过沿着XZ平面切断实施例1的图像显示装置及其变形例的一部分而获得的示意截面图。

[图2]图2A和2B分别是通过沿着XZ平面切断实施例1的图像显示装置的变形例的一部分而获得的示意截面图。

[图3]图3A和3B分别是通过沿着XZ平面切断实施例1的图像显示装置的变形例的一部分而获得的示意截面图。

[图4]图4A和4B分别是通过沿着XZ平面切断实施例1的图像显示装置的变形例的一部分而获得的示意截面图。

[图5]图5A和5B分别是通过沿着XZ平面切断实施例1的图像显示装置的变形例的一部分而获得的示意截面图。

[图6]图6A和6B分别是通过沿着XZ平面切断实施例1的图像显示装置的变形例的一部分而获得的示意截面图。

[图7]图7A是从正面观看调光装置的示意图。图7B是通过沿着箭头B-B(沿着YZ平面)切断实施例1的图像显示装置的一部分而获得的示意截面图。

[图8]图8A是通过沿着XZ平面切断调光装置的一部分而获得的示意截面图。图8B是从侧面观看的显示装置的示意图。

[图9]图9是实施例1的图像显示装置的概念图。

[图10]图10是以放大方式示出反射型体积全息衍射光栅的一部分的示意截面图。

[图11]图11是从上方观看的实施例1的显示装置的示意图。

[图12]图12是从正面观看的实施例1的显示装置的示意图。

[图13]图13是实施例2的图像显示装置的概念图。

[图14]图14是实施例3(实施例1的变形例)的图像显示装置的概念图。

[图15]图15是实施例3(实施例2的变形例)的图像显示装置的概念图。

[图16]图16是实施例4的显示装置中的图像显示装置的概念图。

[图17]图17A是从上方观看的实施例5的显示装置的示意图。图17B是用于控制照度传感器的电路的示意图。

[图18]图18A是从上方观看的实施例6的显示装置的示意图。图18B是用于控制照度传感器的电路的示意图。

[图19]图19是从上方观看的实施例7的显示装置的示意图。

[图20]图20是图19所示的实施例7的显示装置中的光学装置和调光装置的示意正视图。

[图21]图21是从上方观看的实施例7的另一显示装置的示意图。

[图22]图22是实施例8的图像显示装置的概念图。

[图23]图23是实施例8的图像显示装置的概念图。

[图24]图24是用于说明实施例8的图像显示装置的变形例中的光学系统的概念图。

[图25]图25A和25B是从上方观看的实施例9的显示装置中的光学装置的示意图。

[图26]图26A和26B分别是从上方观看和从侧面观看的实施例9的显示装置的变形例中的光学装置的示意图。

[图27]图27A和27B是实施例10的调光装置的示意截面图。

[图28]图28A和28B是实施例10的调光装置的示意截面图。

[图29]图29是调光装置的变形例的示意正视图。

具体实施方式

以下，将参照附图基于实施例说明本公开。然而，本公开不限于实施例，且实施例中的各种数值和材料是例示性的。注意，将按照以下顺序进行说明。

1.本公开的调光装置、图像显示装置和显示装置的概括说明

2.实施例1(本公开的图像显示装置和显示装置、具有第1-B结构的光学装置/具有第一构造的图像形成装置、和本公开的调光装置)

3.实施例2(实施例1的变形、具有第1-B结构的光学装置/具有第二构造的图像形成装置)

4.实施例3(实施例1和实施例2的变形、具有第1-A结构的光学装置/具有第一构造和第二构造的图像形成装置)

5.实施例4(实施例2和实施例3的变形、具有第二结构的光学装置/具有第二构造的图像形成装置)

6.实施例5(实施例1至实施例4的变形)

7.实施例6(实施例1至实施例5的变形)

8.实施例7(实施例1至实施例6的变形)

9.实施例8(实施例1至实施例7的变形)

10.实施例9(实施例4的变形)

11.实施例10(本公开的调光装置)

12.其他

<本公开的调光装置、图像显示装置和显示装置的概括说明>

在本公开的显示装置中，至少保护基板的边缘部可固定至框架(具体地，例如边框部)。从而，在此情况中，保护基板的边缘部可经由能够使水蒸气透过的粘合剂而固定至框架(具体地，例如边框部)。或者，调光装置与光学装置之间的空间可与外部连通。能够使水蒸气透过的粘合剂的示例可包括以非极性材料为主要成分的粘合剂，所述非极性材料比如是具有高水蒸气扩散性的硅酮基材料或乙烯乙烯醇基共聚物，或苯乙烯基丁二烯等。所述粘合剂的水分透过率(moisture transmittance)的值例如可以是2×10g/m²·日至1.1×10³g/m²·日。注意，水分透过率的测量可基于JIS K7129:2008进行，并且可以相对于50mm×50mm的测试片，在测试温度25℃±0.5℃和相对湿度90±2％的条件下进行测试。使用干湿传感器进行测量。

在本公开的调光装置中，可通过密封构件将保护基板的外边缘和水蒸气透过性透明基板的外边缘彼此密封。从而，在包含此优选形式的本公开的调光装置中，水蒸气透过性透明基板可设置在水分保持层上方。换句话说，在水蒸气透过性透明基板与水分保持层之间可存在空间。密封构件可由上述的能够使水蒸气透过的粘合剂构成。或者，水蒸气透过性透明基板与水分保持层之间存在的空间可与外部连通，在此情况中，可在密封构件中形成通孔。密封构件(亦称为密封剂)的示例可包括各种树脂，比如环氧基树脂、聚氨酯基树脂、丙烯酸树脂、醋酸乙烯酯基树脂、烯硫醇基树脂、硅酮基树脂或改性聚合物树脂等等的热固化型树脂、光固化型树脂、湿气固化型树脂和厌氧固化型树脂。

在本公开的图像显示装置、或者包含上述优选形式的构成本公开显示装置的图像显示装置、或者包含上述优选形式的本公开的调光装置(以下，这些可统称为“本公开的图像显示装置等”)中，构成保护基板的材料的水分透过率可为10^-2g/m²·日或更小。构成保护基板的材料的水分透过率的测量、或者构成后文所述的水蒸气透过性透明基板的材料的水分透过率的测量，可基于上述的JIS标准进行。

此外，在包含上述优选形式的本公开的图像显示装置、以及包含上述优选形式的本公开的显示装置中，调光装置可进一步包括

(c-4)设置在水分保持层上的水蒸气透过性透明基板。此外，在此情况中，构成水蒸气透过性透明基板的材料的水分透过率优选为构成保护基板的材料的水分透过率的10被或更多。此外，在这些情况中，水蒸气透过性透明基板可包含聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、环烯烃基树脂、丙烯酸酯基树脂、聚氨酯基树脂、苯乙烯基树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂或聚酰亚胺树脂。

此外，在包含上述优选形式的本公开的图像显示装置等中，水分保持层可包含从包括以下材料的组中选择的至少一种材料：环氧基树脂、诸如聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛之类的聚乙烯基树脂、包含水分的凝胶和多孔材料。包含水分的凝胶的示例包括聚丙烯酸钠和在其端部具有树突基团的聚乙烯二醇的混合物。多孔材料的示例包括用有机硅烷化合物进行表面改性后的硅石等等。

此外，在包含上述优选形式的本公开的图像显示装置等中，水蒸气阻挡层可被设置在保护基板与调光层之间。此外，在此情况中，水蒸气阻挡层可包含从包括以下材料的组中选择的至少一种材料：诸如氧化铝、氧化硅、氮化硅或氧化铌之类的无机材料；诸如偏氯乙烯或聚丙烯酸酯之类的有机材料；和铝箔。可基于例如PVD方法、CVD方法、激光烧蚀方法或原子层沉积方法(ALD方法)进行水蒸气阻挡层的形成。

此外，在包含上述优选形式的本公开的图像显示装置等中，调光层可包括电致变色材料层。此外，在此情况中，调光层可具有第一电极、电致变色材料层和第二电极的层叠结构，电致变色材料层可具有还原着色层、电解质层和氧化着色层的层叠结构。例如，可基于简单的矩阵方法来控制遮光率。

第一电极可包括沿第一方向延伸的多个带状的第一电极段，

第二电极可包括沿不同于第一方向的第二方向延伸的多个带状的第二电极段，并且

可基于对施加至第一电极段和第二电极段的电压的控制，来控制调光装置的与第一电极段与第二电极段之间的重叠区域(调光装置的遮光率变化的最小单位区域)对应的部分的遮光率。第一方向和第二方向可例如互相正交。或者，为了控制调光装置的遮光率变化的最小单位区域的遮光率，可在每个最小单位区域中设置薄膜晶体管(TFT)。换句话说，可基于有源矩阵方法控制遮光率。或者，第一电极或第二电极中的至少之一可以是所谓的固体电极(未图案化的电极)。

此外，在包含上述优选形式的本公开的图像显示装置等中，保护基板可由诸如钠钙玻璃或白板玻璃之类的透明玻璃基板、塑料基板、塑料片或塑料膜构成。这里，塑料的示例包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚萘二甲酸乙二醇酯；聚碳酸酯；诸如乙酸纤维素之类的纤维素酯；诸如聚偏氟乙烯、或聚四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物之类的碳氟聚合物；诸如聚甲醛、聚缩醛、聚苯乙烯之类的聚醚；诸如聚乙烯、聚丙烯之类的聚烯烃；或甲基戊烯聚合物；诸如聚酰胺亚胺或聚醚酰亚胺之类的聚酰亚胺；聚酰胺；聚醚砜；聚苯硫；聚偏二氟乙烯；四乙酰纤维素；溴化苯氧基；聚芳酯；聚砜等等。注意，如果必要，如上文所述，可在保护基板与调光层之间设置水蒸气阻挡层。这使保护基板整体难以让水蒸气透过。换句话说，保护基板作为整体满足水分透过率为10^-2g/m²·日或更小。在保护基板的外表面上，可形成由有机/无机混合层构成的硬涂层、或包含氟基树脂的抗反射膜。

此外，在包含上述优选形式的本公开的的图像显示装置和包含上述优选形式的本公开的的显示装置中，光学装置可包括：

(b-1)导光板，从图像形成装置入射的光通过全反射而传播通过所述导光板内部，然后朝向观察者射出；

(b-2)第一偏转单元，用于使入射到所述导光板上的光偏转，以使得入射到所述导光板上的光在所述导光板内部被全反射；和

(b-3)第二偏转单元，用于使通过全反射而传播通过所述导光板内部的光偏转，并从所述导光板射出，并且

所述第二偏转单元构成光学装置的虚拟图像形成区域。为简便起见，此种光学装置被称作“具有第一结构的光学装置”。注意，术语“全反射”意指内部全反射，或者导光板内部的全反射。第二偏转单元(虚拟图像形成区域)位于调光装置的投影图像内。

在调光装置中设定高遮光率值的区域可以是调光装置的部分区域。换句话说，可控制面向实际形成虚拟图像的第二偏转单元的区域(例如第二偏转单元的部分区域)的调光装置的区域的调光率。换句话说，如果基于从图像形成装置射出的光在虚拟图像形成区域的一部分中形成虚拟图像，则调光装置可进行控制，使得包含虚拟图像在调光装置上的投影图像的调光装置的虚拟图像投影区域(与光学装置中的虚拟图像形成区域对应的调光装置的区域)的遮光率高于调光装置的其他区域的遮光率。注意，在调光装置中，虚拟图像投影区域的位置不一定是固定的，而是可根据虚拟图像的形成位置而变化。此外，虚拟图像投影区域的数量也可根据虚拟图像的数量(或者一系列虚拟图像组的数量、分块的虚拟图像组的数量，等等)而变化。

在调光装置的操作期间，若包含虚拟图像在调光装置上的投影图像的调光装置的虚拟图像投影区域的遮光率被假设为“1”，则调光装置的其他区域的遮光率例如是0.95或更低。或者，调光装置的其他区域的遮光率例如是30％或更低。而另一方面，在调光装置的操作期间，调光装置的虚拟图像投影区域的遮光率是35％至99％，例如80％。如上所述，虚拟图像投影区域的遮光率可以是恒定的，或可根据显示装置所处环境的亮度而变化。

若在光学装置中的虚拟图像形成区域的横向方向上的像素数量由M₀表示，纵向方向上的像素数量由N₀表示，则调光装置的遮光率变化的最小单位区域的数量M₁×N₁在M₁/M₀＝k且N₁/N₀＝k'的情况下，可满足例如M₀＝M₁(也就是k＝1)且N₀＝N₁(也就是k'＝1)。然而，本公开不限于此，而是可满足1.1≤k，优选1.1≤k≤1.5，更优选1.15≤k≤1.3，且可满足1.1≤k'，优选1.1≤k'≤1.5，更优选1.15≤k'≤1.3。k和k'的值可彼此相同或不同。

调光装置可由光学快门构成，在所述光学快门中应用了通过包含无机或有机电致变色材料的电致变色材料层的氧化还原反应产生的物质的颜色变化。具体地，调光层可包括包含无机或有机电致变色材料的电致变色材料层。如上所述，电致变色材料层可由还原着色层、电解质层和氧化着色层构成。还原着色层的示例包括诸如氧化钨、氧化钼或氧化钒之类的无机材料，和诸如紫精衍生物(viologen derivative)、聚噻吩衍生物或普鲁士蓝衍生物之类的有机材料。电解质层的示例包括氧化钽、碳酸丙烯、离子性液体和离子性聚合物等。氧化着色层的示例包括诸如氧化铱基材料、氧化镍、氧化锆、磷酸锆、氢氧化镍、氧化铬或氯化铜之类的无机材料，诸如胺衍生物、吩嗪或紫精衍生物之类的有机材料、聚合物、有机金属混合物，等等。更具体地，例如，从第一电极侧起，调光装置可具有诸如WO₃层/Ta₂O₅层/Ir_XSn_1-XO层的无机电致变色材料层的层叠结构，或诸如WO₃层/Ta₂O₅层/IrO_X层的无机电致变色材料层的层叠结构。替代WO₃层，依据上文所述，可使用MoO₃层或V₂O₅层。此外，替代IrO_X层，依据上文所述，可使用ZrO₂层或磷酸锆层，或者亦可使用普鲁士蓝络合物/镍取代普鲁士蓝络合物，等等。作为构成有机电致变色材料层的材料，例如，也可使用日本专利特开第2014-111710和2014-159385号中公开的电致变色材料。

第一电极可被图案化或不必图案化。第二电极可被图案化或不必图案化。构成第一电极和第二电极的材料的示例包括透明导电材料，更具体的示例包括铟锡合成氧化物(氧化铟锡(ITO)，包含Sn掺杂的In₂O₃、结晶性ITO和非晶ITO)、氟掺杂的SnO₂(FTO)、F掺杂的In₂O₃(IFO)、锑掺杂的SnO₂(ATO)、SnO₂、ZnO(包含Al掺杂的ZnO和B掺杂的ZnO)、铟锌合成氧化物(氧化铟锌(IZO))、尖晶石型氧化物、具有YbFe₂O₄结构的氧化物，以及诸如聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩之类的导电聚合物等等，但不限于此，而且可组合使用其中的两种或更多种。或者，可由诸如金、银、铜、铝、镍或钽等金属或合金构成细线状的第一电极和第二电极。可基于诸如真空气相沉积方法或溅射方法等物理气相沉积方法(PVD方法)、各种化学气相沉积方法(CVD方法)、各种涂布等等，形成第一电极和第二电极。可通过任何方法进行电极的图案化，所述方法诸如蚀刻方法、剥离方法或使用各种掩模的方法。

在包含上述各种优选形式的本公开的显示装置(以下，这些可统称为“本公开的显示装置等”)中，框架包括设置在观察者正面的正前部、经由铰链可旋转地附装至正前部的两端的两个支腿部(temple portion)和鼻垫。调光装置可设置在正前部中。此外，在此情况中，光学装置可附装至调光装置或可附装至正前部。此外，在这些情况中，正前部可具有边框部，调光装置可嵌入边框部中，或者光学装置可嵌入在边框部中。在本公开的显示装置等中，从观察者侧起，可按照光学装置和调光装置的顺序设置，或者可按照调光装置和光学装置的顺序设置。

在本公开的显示装置等中，遮光率可逐渐地变化(也就是可连续地变化)，可根据电极的布置状态和形状而逐阶段地变化，或可从一恒定值开始连续地或逐阶段地变化。换句话说，调光装置可处于具有色阶的状态，可处于其中颜色逐阶段地变化的状态，或可处于其中颜色从具有一恒定颜色的状态连续或逐阶段地变化的状态。可通过施加至第一电极和第二电极的电压控制遮光率。可控制第一电极与第二电极之间的电位差，或可独立地控制施加至第一电极的电压和施加至第二电极的电压。在调整遮光率的情况中，可在光学装置上显示测试图案。

本公开的显示装置等可进一步包括用于测量显示装置所处环境的照度的环境照度测量传感器，且可基于环境照度测量传感器的测量结果而控制调光装置的遮光率。或者，所述显示装置等可进一步包括用于测量显示装置所处环境的照度的环境照度测量传感器，且可基于环境照度测量传感器的测量结果而控制由图像形成装置形成的图像的亮度。这些形式可彼此组合。

或者，所述显示装置等可进一步包括用于基于从外部环境透过调光装置的光而测量照度的透射光照度测量传感器，且可基于透射光照度测量传感器的测量结果而控制调光装置的遮光率。或者，所述显示装置等可进一步包括用于基于从外部环境透过调光装置的光而测量照度的透射光照度测量传感器，且可基于透射光照度测量传感器的测量结果而控制由图像形成装置形成的图像的亮度。透射光照度测量传感器理想地设置成比光学装置更靠近观察者侧。可设置至少两个透射光照度测量传感器，且可测量基于穿过高调光率部分的光的照度和基于穿过低遮光率部分的光的照度。这些形式可彼此结合。此外，这些形式可与上述的基于环境照度测量传感器的测量结果进行控制的形式结合。

照度传感器(环境照度测量传感器或透射光照度测量传感器)仅需由已知的照度传感器构成，且仅需基于已知的控制电路控制照度传感器。

调光装置的最高透光率可为50％或更高，调光装置的最低透光率可为30％或更低。调光装置的最高透光率的上限值可为99％，调光装置的最低透光率的下限值可为1％。这里，存在关系：

(透光率)＝1-(遮光率)。

仅需要将连接器附装至调光装置，以及经由所述连接器和配线将调光装置电连接至用于控制调光装置的遮光率(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中)。

在一些情况中，穿过调光装置的光可被调光装置着色为所需颜色。此外，在此情况中，被调光装置着色的颜色可以是可变的或固定的。在前者情况中，例如，仅需层叠用于着色为红色的调光装置、用于着色为绿色的调光装置和用于着色为蓝色的调光装置。此外，在后者情况中，被调光装置着色的颜色不受限制，例如可为茶色。

此外，在一些情况中，调光装置可被可拆卸地设置。为了可拆卸地设置调光装置，例如可使用由透明塑料制造的螺钉将调光装置附装于例如框架。或者，可通过在框架中形成沟槽并将调光装置啮合到所述沟槽中或通过将磁铁附装至框架，将调光装置附装于框架。或者，可通过在框架中形成滑动部分，将调光装置嵌入所述滑动部分中。

光学装置是半透射型(透视(see-through)型)装置。具体地，光学装置的至少面向观察者的眼球(瞳孔)的部分被制成半透射(透视)的，从而能通过光学装置的所述部分以及调光装置而观看外景。可通过观察者观察穿过调光装置和光学装置的光的亮度、并且通过观察者操作开关、按钮、拨盘、滑动件、旋钮等，手动地控制及调整遮光率。或者，可基于前述的用于基于从外部环境透过调光装置的光而测量照度的透射光照度测量传感器的测量结果，控制及调整遮光率。具体地，仅需通过控制施加至第一电极和第二电极的电压来执行遮光率的控制和调整。可设置至少两个透射光照度测量传感器，且可测量基于穿过高遮光率部分的光的照度和基于穿过低遮光率部分的光的照度。显示装置可包括一个图像显示装置(单眼型)或两个图像显示装置(双眼型)。在显示装置包括两个图像显示装置的情况中，可以通过分别在一个调光装置和另一调光装置中各自调整施加至第一电极和第二电极的电压，使一个调光装置的遮光率与另一调光装置的遮光率均等。一个调光装置的遮光率和另一调光装置的遮光率，可例如基于前述的用于基于从外部环境透过调光装置的光而测量照度的透射光照度测量传感器的测量结果来控制，或可通过观察者观察穿过一个调光装置和光学装置的光的亮度和穿过另一调光装置和光学装置的光的亮度、并且通过观察者操作开关、按钮、拨盘、滑动件、旋钮等来手动地控制及调整。在调整遮光率的情况中，可在光学装置上显示测试图案。

这里，可使用“半透射”，术语“半透射”并非意指一半(50％)的入射光被透射或反射，而是意指入射光的一部分被透射，而剩余光被反射。

在具有第一结构的光学装置中，如上所述，第一偏转单元可反射入射到导光板上的光，第二偏转单元可透射及反射(多次)通过全反射而传播通过导光板内部的光。此外，在此情况中，第一偏转单元可起反射镜的作用，第二偏转单元可起半透射镜的作用。为简便起见，此种具有第一结构的光学装置被称作“具有第1-A结构的光学装置”。

在此种具有第1-A结构的光学装置中，第一偏转单元例如可由光反射膜(一种反射镜)或衍射光栅(例如全息衍射光栅膜)构成，所述光反射膜由包含合金的金属构成且对入射到导光板上的光进行反射，所述衍射光栅对入射到导光板上的光进行衍射。或者，第一偏转单元例如可由其中层叠多个介电层叠膜的多层层叠结构体、半反射镜或偏振分束器构成。此外，第二偏转单元可由其中层叠多个介电层叠膜的多层层叠结构体、半反射镜、偏振分束器或全息衍射光栅膜构成。此外，第一偏转单元和第二偏转单元设置在导光板内部(被组合到导光板内部)。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，从而在导光板内部被全反射。同时，在第二偏转单元中，通过全反射而传播通过导光板内部的平行光被反射或衍射(多次)，且以平行光的状态从导光板射出。

或者，第一偏转单元可对入射到导光板上的光进行衍射及反射，且第二偏转单元可对通过全反射而传播通过导光板内部的光进行衍射及反射。此外，在此情况中，第一偏转单元和第二偏转单元可由衍射光栅元件构成。此外，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构成。或者，衍射光栅元件中的一个可由反射型衍射光栅元件构成，而衍射光栅元件中的另一个可由透射型衍射光栅元件构成。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。反射型体积全息衍射光栅意指用于仅衍射及反射第+1阶衍射光的全息衍射光栅。为简便起见，由全息衍射光栅构成的第一偏转单元可被称作“第一衍射光栅构件”，且为简便起见，由全息衍射光栅构成的第二偏转单元可被称作“第二衍射光栅构件”。此外，为简便起见，此种具有第一结构的光学装置被称作“具有第1-B结构的光学装置”。

本公开的显示装置等中的图像显示装置能显示单一颜色(例如绿色)的图像。此外，在此情况中，例如，通过将视角分为例如两个部分(更具体地，例如通过将视角分为两个相等部分)，第一偏转单元可通过层叠与分为两个部分的视角组中的每一部分对应的两个衍射光栅构件而形成。或者，在显示彩色图像的情况中，第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件可通过层叠P层衍射光栅层(每个衍射光栅层包括全息衍射光栅)而形成，以对应于具有不同的P种类型(例如P＝3，红色、绿色和蓝色三种类型)的波长带域(或波长)的P种类型的光的衍射反射。在每个衍射光栅层中，形成对应于一种类型的波长带域(或波长)的干涉条纹。或者，包括一个衍射光栅层的第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件中可形成P种类型的干涉条纹，以对应于具有不同的P种类型的波长带域(或波长)的P种类型的光束的衍射反射。或者，例如，在第一导光板上可设置由包括用于衍射及反射具有红色波长带域(或波长)的光的全息衍射光栅的衍射光栅层构成的衍射光栅构件，在第二导光板上可设置由包括用于衍射及反射具有绿色波长带域(或波长)的光的全息衍射光栅的衍射光栅层构成的衍射光栅构件，在第三导光板上可设置包括由用于衍射及反射具有蓝色波长带域(或波长)的光的全息衍射光栅的衍射光栅层构成的衍射光栅构件，且所述第一导光板、第二导光板和第三导光板可在其间具有间隙的情况下堆叠。或者，例如将视角分为三个相等部分，并且可层叠与所分的各个视角对应的衍射光栅层以构成第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件。此外，通过采用这些构造，在具有各波长带域(或波长)的光被第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件衍射或反射时，可增加衍射效率，增加衍射接收角，以及使衍射角最佳化。优选设置保护构件，以使得观察者不触碰全息衍射光栅。

构成第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件的材料的示例包括光聚合物材料。包括全息衍射光栅的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件的每一个的构成材料和基本结构，仅需与传统全息衍射光栅的构成材料和基本结构相同。干涉条纹形成为从衍射光栅构件的内部直到衍射光栅构件的表面。用于形成所述干涉条纹本身的方法仅需与传统形成方法相同。具体地，例如，仅需要通过从一侧的第一预定方向用物光照射构成衍射光栅构件的材料(例如光聚合物材料)，并且同时从另一侧的第二预定方向用参照光照射构成衍射光栅构件的材料，可将通过物光和参照光形成的干涉条纹记录到构成衍射光栅构件的材料的内部。通过合适地选择第一预定方向、第二预定方向及物光和参照光的波长，可获得在衍射光栅构件的表面上的干涉条纹的所需节距、干涉条纹的所需倾角(倾斜角)。干涉条纹的倾角意指由衍射光栅构件(或衍射光栅层)的表面与干涉条纹形成的角。在第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件分别由P层衍射光栅层(每个衍射光栅层包括全息衍射光栅)的层叠结构构成的情况中，仅需通过分别单独制造P层衍射光栅层的每一层、然后使用例如紫外线固化型粘合剂来层叠(粘合)P层衍射光栅层，来进行此种衍射光栅层的层叠。此外，可通过使用具有粘合性的光聚合物材料制造单层的衍射光栅层、然后在所述单层的衍射光栅层上顺序地粘贴具有粘合性的光聚合物以制造衍射光栅层，制造P层衍射光栅层。若需要，通过用能量射线照射所制造的衍射光栅层，光聚合物材料中的当用物光和参照光照射衍射光栅层时未被聚合的剩余单体可被聚合及固定。此外，若需要，可进行热处理以用于稳定。

或者，在本公开的显示装置等中的图像显示装置等中，光学装置可由半透视镜构成，从图像形成装置射出的光入射到所述半透视镜中、并朝向观察者的瞳孔射出，或者光学装置可由偏振分束器(PBS)构成。半透视镜或偏振分束器构成光学装置的虚拟图像形成区域。从图像形成装置射出的光可在空气中传播，并入射到半透射镜或偏振分束器上。例如，光可传播通过诸如玻璃板或塑料板等透明构件(具体地，由与构成后文所述的导光板的材料类似的材料构成的构件)的内部，并入射到半透射镜或偏振分束器上。半透射镜或偏振分束器可经由此透明构件而贴附至图像形成装置，或者可经由不同于此透明构件的其他构件而贴附至图像形成装置。为简便起见，此种光学装置被称作“具有第二结构的光学装置”。半透射镜可由具有第1-A结构的光学装置中的第一偏转单元构成，例如由包含合金的金属构成的反射光的光反射膜(一种反射镜)，或衍射光栅(例如全息衍射光栅膜)。或者，光学装置可由棱镜构成，其中从图像形成装置射出的光入射到所述棱镜上并且朝向观察者的瞳孔射出。

在包含上述各种优选形式和构造的本公开的显示装置等中的图像显示装置中，图像形成装置可具有以二维矩阵形状排列的多个像素。为简便起见，图像形成装置的此种构造被称作“具有第一构造的图像形成装置”。

具有第一构造的图像形成装置的示例包括：包括反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置；包括透射型空间光调制装置和光源的图像形成装置；和包括诸如有机电致发光(EL)、无机EL、发光二极管(LED)或半导体激光元件等发光元件的图像形成装置。在这些装置中，优选的是包括有机EL发光元件的图像形成装置(有机EL显示装置)和包括反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置。空间光调制装置的示例包括光阀、诸如硅上液晶(LCOS)等透射型或反射型液晶显示装置、和数字微镜装置(DMD)。光源的示例包括发光元件。此外，反射型空间光调制装置可包括液晶显示装置和偏振分束器，所述偏振分束器用于对从光源射出的光的一部分进行反射并将光引导至液晶显示装置、并且使得由液晶显示装置反射的光的一部分穿过以将光引导至光学装置(例如导光板)。构成光源的发光元件的示例包括红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。或者，可通过使用光导管对从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件射出的红色光、绿色光和蓝色光进行混色并均匀化亮度，获得白色光。发光元件的示例包括半导体激光元件、固体激光器和LED。像素的数量仅需基于图像显示装置所需的规格而确定，像素数量的具体值的示例包括320×240、432×240、640×480、1024×768、1920×1080等。在具有第一构造的图像形成装置中，可在透镜系统(下文中将描述)的前焦点(图像形成装置侧的焦点)的位置处设置光圈，此光圈对应于从图像形成装置射出图像的图像射出部。

或者，在包含上述优选形式和构造的本公开的显示装置等中的图像显示装置中，图像形成装置可包括光源、和用于对从光源射出的光进行扫描以形成图像的扫描单元。为简便起见，此种图像形成装置被称作“具有第二构造的图像形成装置”。

在具有第二构造的图像形成装置中的光源的示例包括发光元件，其具体示例包括红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。或者，可通过使用光导管对从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件射出的红色光、绿色光和蓝色光进行混色并均匀化亮度，获得白色光。发光元件的示例包括半导体激光元件、固体激光器和LED。在具有第二构造的图像形成装置中的像素(虚拟像素)的数量仅需基于图像显示装置所需的规格而确定，像素(虚拟像素)数量的具体值的示例包括320×240、432×240、640×480、1024×768、1920×1080等。此外，在显示彩色图像的情况中及在光源包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件的情况中，优选使用例如正交棱镜进行颜色合成。扫描单元的示例包括对从光源射出的光进行水平扫描及垂直扫描的、例如具有可在二维方向上旋转的微镜的微机电系统(MEMS)反射镜和检流计反射镜。在具有第二构造的图像形成装置中，MEMS反射镜或检流计反射镜可设置在透镜系统(下文中将描述)的前焦点(图像形成装置侧的焦点)的位置处，所述MEMS反射镜或检流计反射镜对应于从图像形成装置射出图像的图像射出部。

在包括具有第一结构的光学装置的图像显示装置中的具有第一构造的图像形成装置或具有第二构造的图像形成装置中，通过透镜系统(用于将射出光转化成平行光的光学系统)而转化为多个平行光的光被入射到光学装置(例如导光板)上。此种对获得平行光的需要是基于以下必要性：所述光入射到光学装置上时的光波面信息，即使在光经由第一偏转单元和第二偏转单元从光学装置射出后也仍然需要保存。为了产生多个平行光，具体地，如上所述，例如仅需将图像形成装置的光射出部定位在透镜系统中的焦距的地方(位置)处。透镜系统具有将像素的位置信息转化为光学装置中的角度信息的功能。透镜系统的示例是整体具有正光功率的光学系统，比如凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜、全息透镜单独或者组合。在透镜系统与光学装置之间可设置具有开口部的遮光部，以避免不想要的光从透镜系统射出并入射到光学装置上。

导光板具有与导光板的轴线(长侧方向或水平方向，相当于X轴方向)平行延伸的两个平行表面(第一表面和第二表面)。导光板的宽度方向(高度方向或垂直方向)相对于Y方向。若导光板的光入射到其上的表面被称为导光板入射表面，导光板的光从其射出的表面被称为导光板射出表面，则第一表面可构成导光板入射表面和导光板射出表面，或者第一表面可构成导光板入射表面且第二表面可构成导光板射出表面。第一偏转单元设置在导光板的第一表面或第二表面上，第二偏转单元设置在导光板的第一表面或第二表面上。衍射光栅构件的干涉条纹基本上平行于Y方向延伸。构成导光板的材料的示例包括：玻璃，包括诸如石英玻璃或BK7等光学玻璃、钠钙玻璃、白板玻璃；和塑料材料(例如PMMA、聚碳酸酯树脂、聚碳酸酯树脂和丙烯酸树脂的层叠结构、丙烯酸基树脂、环烯烃聚合物、非晶态聚丙烯基树脂、和包含AS树脂的苯乙烯基树脂)。导光板的形状不限于平板，可为弯曲形状。调光装置可为弯曲的。

在本公开的显示装置等中，在光学装置的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域中，可设置用于遮挡外部光入射到光学装置上的遮光构件。通过在光学装置的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域中设置用于遮挡外部光入射到光学装置上的的遮光构件，即使外部光的入射光量由于调光装置的操作而变化，首先，外部光不入射到光学装置的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域上。因此，不会发生由于不想要的杂散光等的产生而导致显示装置的图像显示品质的劣化。光学装置的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域优选被包含遮光构件在光学装置上的投影图像内。

或者，在本公开的显示装置等中，在第一偏转单元的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域中，可设置用于遮挡外部光入射到第一偏转单元上的遮光构件。通过在导光板的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域中设置用于遮挡外部光入射到导光板上的遮光构件，外部光不入射到导光板的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域中。因此，不会发生由于不想要的杂散光等的产生而导致显示装置的图像显示品质的劣化。导光板的从图像形成装置射出的光入射到其上的区域优选被包含遮光构件在导光板上的正投影图像内。

遮光构件可在与在光学装置(导光板)的设置图像形成装置的一侧相对的一侧上设置为与光学装置(导光板)分离开。在具有此种构造的显示装置中，遮光构件仅需例如由不透明塑料材料制造。此种遮光构件可从图像形成装置的壳体一体地延伸，或者可附装至图像形成装置的壳体，或者可从框架一体地延伸，或者可附装至框架。或者，遮光构件可设置在光学装置(导光板)的与设置图像形成装置的一侧相对的一侧的一部分中，或者，遮光构件可设置在调光装置中。例如，可基于物理气相沉积方法(PVD方法)或化学气相沉积方法(CVD方法)、印刷方法等，在光学装置(导光板)的表面上形成由不透明材料构成的遮光构件。或者，可将包括不透明材料(塑料材料、金属材料、合金材料等)的膜、片或箔贴合至光学装置(导光板)的表面。调光装置的端部在光学装置(导光板)上的投影图像优选被包含在遮光构件在光学装置(导光板)上的投影图像内。

在本公开的显示装置等中，如上所述，框架可包括设置在观察者正面的正前部、和经由铰链可旋转地附装至正前部的两端的两个支腿部。在每个支腿部的末端部，附装有顶端部(modern portion)。图像显示装置附装到框架。具体地，例如，仅需将图像形成装置附装至支腿部。此外，正前部和两个支腿部可一体地形成。换句话说，当观看本公开的显示装置等的整体时，框架具有与普通眼镜基本上相同的结构。构成包含垫部的框架的材料可以是与构成普通眼镜的材料相同的材料，诸如金属、合金、塑料或上述项的组合。此外，鼻垫可附装至正前部。也就是说，当观看本公开的显示装置等的整体时，框架(包括边框部)和鼻垫的组合体具有与普通眼镜基本上相同的结构。鼻垫也可具有已知的构造和结构。

此外，在本公开的显示装置等中，从设计或易于穿戴的观点来看，来自一个或两个图像形成装置的配线(信号线、电源线等)从顶端部的末端部经由支腿部以及顶端部的内部延伸到外部，以连接至控制装置(控制电路或控制单元)。此外，每个图像形成装置可包括耳机部，并且来自每个图像形成装置的耳机部配线可从顶端部的末端部经由支腿部以及顶端部的内部延伸至耳机部。耳机部的示例包括内耳型(inner ear type)耳机部和耳道型(canal type)耳机部。更具体地，耳机部配线优选从顶端部的末端部延伸至耳机部，以围绕耳廓(耳被囊)的后侧。此外，相机(摄像装置)可附装至正前部的中央部分。具体地，相机例如可包括由CCD或CMOS传感器构成的固态摄像元件和透镜。来自相机的配线仅需例如经由正前部连接至图像显示装置(或图像形成装置)中的一个，进一步来讲，该配线仅需被包含在从图像显示装置(或图像形成装置)延伸的配线中。

本公开的显示装置可从外部接收用于在图像显示装置中显示图像的信号(用于在光学装置(例如导光板)中形成虚拟图像的信号)。在此种形式中，关于要在图像显示装置上显示的图像的信息和数据例如被记录、存储及保存在所谓的云计算机或服务器中。通过在显示装置中包括诸如移动电话或智能手机等通信单元，或者通过将显示装置与通信单元结合，可在云计算机或服务器与显示装置之间传输和交换各种信息和数据，并且可接收基于各种信息和数据的信号，即用于在图像显示装置中显示图像的信号(用于在光学装置中形成虚拟图像的信号)。或者，可将用于在图像显示装置中显示图像的信号(用于在光学装置中形成虚拟图像的信号)存储在显示装置中。在图像显示装置上显示的图像中，可包含各种信息和各种数据。或者，显示装置可包括相机(摄像装置)。由相机拍摄的图像可经由通信单元被发送至云计算机或服务器。可在云计算机或服务器中检索与由相机拍摄的图像对应的各种信息和数据。检索到的各种信息和数据可经由通信单元发送至显示装置。检索到的各种信息和数据的图像可显示在图像显示装置上。

当由相机(摄像装置)拍摄的图像经由通信单元发送至云计算机或服务器时，由相机拍摄的图像可被显示在图像显示装置上，且可在光学装置(例如导光板)上确认。具体地，由相机拍摄的空间区域的外边缘可在调光装置中以框架形状显示。或者，调光装置的与由相机拍摄的空间区域对应的区域的遮光率可高于调光装置的与由相机拍摄的空间区域的外侧对应的区域的遮光率。以此形式，观察者看到由相机拍摄的空间区域比由相机拍摄的空间区域的外侧暗。或者，调光装置的与由相机拍摄的空间区域对应的区域的遮光率可低于调光装置的与由相机拍摄的空间区域的外侧对应的区域的遮光率。以此形式，观察者看到由相机拍摄的空间区域比由相机拍摄的空间区域的外侧亮。从而，这使得观察者能够容易地且可靠地识别相机所拍摄的外部的何处位置。

优选对调光装置的与由相机拍摄的空间区域对应的区域的位置进行校正。具体地，例如，通过在显示装置中包括移动电话或智能手机、或通过将显示装置与移动电话、智能手机或个人计算机结合，能够在移动电话、智能手机或个人计算机中显示由相机拍摄的空间区域。此外，在移动电话、智能手机或个人计算机上显示的空间区域、与调光装置的与由相机拍摄的空间区域对应的区域之间存在差异的情况中，通过使用用于控制调光装置的遮光率(透光率)的控制电路(能由移动电话、智能手机或个人计算机替代)移动/旋转或放大/缩小调光装置的与由相机拍摄的空间区域对应的区域，仅需消除在移动电话、智能手机或个人计算机上显示的空间区域、与调光装置的与由相机拍摄的空间区域对应的区域之间的差异。

包含上述各种变形例的本公开的显示装置例如可用于接收/显示电子邮件；显示在因特网上的各种网站中的各种信息等；显示在对各种装置等观察对象物进行驾驶、操作、保养或拆解时的各种说明、记号、符号、标记、徽章、图案等；显示与人物或物品等观察对象物相关的各种说明、记号、符号、标记、徽章、图案等；显示移动图像和静止图像；显示电影等的字幕；显示与视频同步的关于视频的说明性文字和隐藏字幕；及显示关于演剧、歌舞伎、能乐、狂言、歌剧、音乐会、芭蕾、各种戏剧、游乐园、博物馆、观光景点、度假胜地、旅游信息等中的观察对象物的各种说明，和用于说明其内容、进行状况、背景等的说明性文字等，且可用于显示隐藏字幕。在演剧、歌舞伎、能乐、狂言、歌剧、音乐会、芭蕾、各种戏剧、游乐园、博物馆、观光景点、度假胜地、旅游信息等中，仅需在合适的时间在显示装置上将与观察对象物相关的文字显示为图像。具体地，例如，根据电影等的进行状况，或根据演剧等的进行状况，基于预定时刻表或时间分配，通过操作者的操作或在计算机等的控制下，将图像控制信号发送至显示装置，且在显示装置上显示图像。此外，显示关于诸如各种装置、人物或物品等观察对象物的各种说明。如果通过相机对诸如各种装置、人物或物品等观察对象物拍照(摄像)，且在显示装置中分析拍照(摄像)内容，则显示装置能显示预先制作的关于诸如各种装置、人物或物品等观察对象物的各种说明。

送往图像形成装置的图像信号可不仅包括图像信号(例如文字数据)，而且包含例如关于所要显示的图像的亮度数据(亮度信息)、色度数据(色度信息)、或亮度数据和色度数据。亮度数据可以是与包含透过光学装置(例如导光板)看到的观察对象物的预定区域的亮度对应的亮度数据。色度数据可以是与包含透过光学装置看到的观察对象物的预定区域的色度对应的色度数据。以此方式，通过包含关于图像的亮度数据，可控制显示的图像的亮度(明亮度)。通过包含关于图像的色度数据，可控制显示的图像的色度(颜色)。通过包含关于图像的亮度数据和色度数据，可控制显示的图像的亮度(明亮度)和色度(颜色)。在亮度数据与包含透过光学装置看到的观察对象物的预定区域的亮度对应的情况中，仅需设定亮度数据的值，使得包含透过光学装置看到的观察对象物的预定区域的亮度值越大，图像的亮度值越大(也就是，图像被显示得越明亮)。此外，在色度数据与包含透过光学装置看到的观察对象物的预定区域的色度对应的情况中，仅需设定色度数据的值，使得包含透过光学装置看到的观察对象物的预定区域的色度与所要显示的图像的色度具有大致互补色关系。互补色指在色相环(color circle)中具有彼此相反的相对位置关系的颜色的组合。互补色亦意指相补色，例如绿色对红色、紫色对黄色、橙色对蓝色等。互补色亦意指通过将某种颜色与另一颜色以适宜的比例混合而导致色饱和度降低的颜色，例如在光的情况中为白色，在物体的情况中为黑色。然而，并行放置时的视觉效果上的相补性不同于混合时的相补性。互补色亦称为余色、对照色或相反色。然而，相反色直接表示与互补色相对的颜色，而由互补色表示的范围稍宽。互补色的颜色组合具有突出相互色的增强效果，这被称为互补色调和。

本公开的显示装置等例如可构成头戴式显示器(HMD)。此外，这使的能够减小显示装置的重量和大小，能够大幅减少装戴显示装置时的不适感，并进一步降低制造成本。或者，本公开的显示装置等能被应用于设置在车辆或飞机的驾驶舱等中的平视显示器(HUD)。具体地，在其中基于从图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域设置在车辆或飞机的驾驶舱等的挡风玻璃上的HUD中，或者在其中具有基于从图像形成装置射出的光形成虚拟图像的虚拟图像形成区域的组合器设置在车辆或飞机的驾驶舱等的挡风玻璃上的HUD中，所述虚拟图像形成区域和组合器仅需与调光装置的至少一部分重叠。本公开的显示装置等亦可用作为立体显示装置。在此情况中，若必要，仅需将偏振板或偏振膜可拆卸地附装至光学装置(例如导光板)，或将偏振板或偏振膜贴合至光学装置。

实施例1

实施例1涉及本公开的图像显示装置以及本公开的显示装置(具体地，头戴式显示器(HMD))，具体涉及具有第一结构的光学装置(更具体地，具有第1-B结构的光学装置)以及包括具有第一构造的图像形成装置的显示装置。此外，实施例1涉及本公开的调光装置。图1A示出沿XZ平面切断实施例1的图像显示装置的一部分而获得的示意截面图。图7A示出从正面观看调光装置的示意图。图7B示出沿箭头B-B切断(即，沿YZ平面切断)实施例1的图像显示装置的一部分而获得的示意截面图。此外，图8A示出调光装置的一部分的示意截面图。图8B示出从侧面观看显示装置的示意图。此外，图9示出实施例1的图像显示装置的概念图。图10示出以放大方式示出反射型体积全息衍射光栅的一部分的示意截面图。图11示出从上方观看实施例1的显示装置的示意图。图12示出从正面观看实施例1的显示装置的示意图。

实施例1或者后文所述的实施例2至实施例8的图像显示装置100、200、300、400、500包括：

(a)图像形成装置110、210；

(b)具有虚拟图像形成区域的光学装置120、320、520，在所述虚拟图像形成区域中基于从图像形成装置110、210射出的光而形成虚拟图像；和

(c)调光装置700，被设置为面向所述虚拟图像形成区域且与光学装置120、320、520分离开，用于调整从外部入射的外部光的光量。

此外，调光装置700包括：

(c-1)透明的保护基板(支撑基板)720，外部光入射在所述保护基板720上；

(c-2)调光层710，形成在保护基板720的面向光学装置120、320、520的表面上；和

(c-3)水分保持层730，形成在调光层710上。

光学装置120、320、520是透视型(半透射型)装置。此外，图像形成装置110、210显示单一颜色(例如绿色)的图像(虚拟图像)。在调光装置700上附装有连接器(未示出)，且调光装置700经由所述连接器和配线电连接至用于控制调光装置700的遮光率的控制电路(具体地，后文所述的控制装置18)。

此外，实施例1或者后文所述的实施例2至实施例4的显示装置更具体是头戴式显示器(HMD)，且包括：

(A)穿戴在观察者20的头部上的框架10(例如眼镜型框架10)；和

(B)附装至框架10的图像显示装置。

图像显示装置由实施例1或者后文所述的实施例2至实施例4的图像显示装置100、200、300、400构成。这些实施例的显示装置的每一个具体是包括两个图像显示装置的双眼型装置，或者也可以是包括一个图像显示装置的单眼型装置。所述显示装置是用于在观察者20的瞳孔21上直接描绘图像的直描型显示装置。

此外，至少保护基板720的边缘部被固定至框架10(具体地，例如边框部11')。此外，保护基板720的所述边缘部经由能够使水蒸气透过的粘合剂801而固定(粘合)至框架10(具体地，边框部11')。后文所述的导光板121、321的边缘部亦经由能够使水蒸气透过的粘合剂802而固定(粘合)至框架10(具体地，边框部11')。粘合剂801、802由例如硅酮橡胶基粘合剂构成。粘合剂801、802的水分透过率的值是2.6×10²g/m²·日。

在实施例1或者后文所述的实施例2至实施例8中，光学装置120、320、520与作为一种光学快门的调光装置700的至少一部分重叠。具体地，在图1A中的示例中，光学装置120、320、520与调光装置700重叠。换句话说，导光板121、321具有与保护基板720相同(或基本相同)的外形形状。然而，本公开不限于此。光学装置120、320、520可与调光装置700的一部分重叠，或者调光装置700可与光学装置120、320、520的一部分重叠。调光装置700与导光板121、321的大部分重叠。此外，从观察者侧起，按照光学装置120、320、520和调光装置700的顺序布置它们，或者也可以按照调光装置700和光学装置120、320、520的顺序布置它们。

保护基板720例如由厚度0.5mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂构成，且所述保护基板720的水分透过率为10^-2g/m²·日或更小，特别为2×10^-4g/m²·日。此外，水分保持层730包含环氧基树脂(包含胺基固化剂)，且吸水率例如为0.5质量％至2质量％。在实施例1中，在保护基板720与调光层710之间，形成包含例如厚度50nm的氧化铝(Al₂O₃)的水蒸气阻挡层721。在保护基板720的外表面上，形成包含丙烯酸改性胶态氧化硅颗粒、二苯酮基和丙烯酸基有机物、以及甲基乙基酮的硬涂层722。

调光装置700包括光学快门，所述光学快门应用了由于电致变色材料的氧化还原反应而发生的物质的颜色变化。具体地，调光层包含电致变色材料。换句话说，构成调光装置700的调光层710包括电致变色材料层。具体地，调光层710具有第一电极711、电致变色材料层713和第二电极712的叠层结构。电致变色材料层713具有还原着色层714、电解质层715和氧化着色层716的叠层结构。更具体地，第一电极711和第二电极712的每一个由诸如ITO之类的透明导电材料构成。还原着色层714由WO₃层构成。电解质层715由Ta₂O₅层构成。氧化着色层716由Ir_XSn_1-XO层构成。WO₃层还原显色。此外，Ir_XSn_1-XO层氧化显色。由ITO构成的第一电极711和第二电极712未被图案化，而是所谓的固体电极。第一电极711和第二电极712经由配线层(未图示)连接至连接器(未图示)，且进一步经由配线(未图示)电连接至控制装置18。

在Ir_XSn_1-XO层中，Ir和H₂O发生反应，并存在为氢氧化铱Ir(OH)_n。若向第一电极711施加负电位，并向第二电极712施加正电位，则质子H⁺从Ir_XSn_1-XO层移动到Ta₂O₅层，电子被释放到第二电极712，继续进行接下来的氧化反应，Ir_XSn_1-XO层着色。

Ir(OH)_n→IrO_X(OH)_n-X(着色)+X·H⁺+X·e^-

而另一方面，Ta₂O₅层中的质子H⁺移动到WO₃层中，电子从第一电极711注入到WO₃层中。在WO₃层中，继续进行接下来的还原反应，WO₃层着色。

WO₃+X·H⁺+X·e^-→H_XWO₃(着色)

与之相反地，若向第一电极711施加正电位，向第二电极712施加负电位，则在Ir_XSn_1-XO层中，沿与上述相反的方向进行还原反应，并发生消色。在WO₃层中，沿与上述相反的方向进行氧化反应，并发生消色。Ta₂O₅层包含H₂O。通过向第一电极和第二电极施加电压而将H₂O电离。从而，Ta₂O₅层处于包含质子H⁺和OH^-离子的状态，有助于着色反应和消色反应。

实施例1或者后文所述的实施例2至实施例4的光学装置120、320具有第一结构，且包括：

(b-1)导光板121、321，从图像形成装置110、210入射的光通过全反射而传播通过导光板121、321内部，然后朝向观察者20射出；

(b-2)第一偏转单元130、330，用于使入射到导光板121、321上的光偏转，以使得入射到导光板121、321上的光在导光板121、321内部被全反射；和

(b-3)第二偏转单元140、340，用于使得通过全反射而传播通过导光板121、321内部的光偏转并从导光板121、321射出。

此外，第二偏转单元140、340构成光学装置的虚拟图像形成区域。此外，第二偏转单元(虚拟图像形成区域)140、340位于调光装置700的投影图像内。

在实施例1或者后文所述的实施例2至实施例8中，包含光学玻璃或塑料材料的导光板121、321具有与由于导光板121、321的内部全反射而产生的光传播方向(X方向)平行地延伸的两个平行表面(第一表面122、322和第二表面123、323)。第一表面122、322与第二表面123、323相对。此外，平行光从对应于光入射表面的第一表面122、322入射，通过全反射传播通过内部，然后从对应于光射出表面的第一表面122、322射出。然而，本公开不限于此。光入射表面可由第二表面123、323构成，光射出表面可由第一表面122、322构成。

在实施例1中，光学装置是具有第1-B结构的光学装置，图像显示装置是具有第一构造的图像形成装置。具体地，第一偏转单元和第二偏转单元设置在(具体地，贴合至)导光板121的表面(具体地，导光板121的第二表面123)。从而，第一偏转单元对入射在导光板121上的光进行衍射及反射，第二偏转单元对通过全反射而传播通过导光板121内部的光进行衍射及反射。第一偏转单元和第二偏转单元的每一个由衍射光栅元件构成，具体由反射型衍射光栅元件构成，更具体由反射型体积全息衍射光栅构成。在下面的说明中，为简便起见，由全息衍射光栅构成的第一偏转单元被称为“第一衍射光栅构件130”，为简便起见，由全息衍射光栅构成的第二偏转单元被称为“第二衍射光栅构件140”。

此外，在实施例1或者后文所述的实施例2中，第一衍射光栅构件130和第二衍射光栅构件140的每一个由单层的衍射光栅层构成。在包含光聚合物材料的每个衍射光栅层中，形成对应于一种类型的波长带域(或波长)的干涉条纹，且通过常规方法制造。在衍射光栅层(衍射光学元件)中形成的干涉条纹的间距是恒定的，且干涉条纹为直线形，并且平行于Y方向。第一衍射光栅构件130和第二衍射光栅构件140的轴线平行于X方向，法线平行于Z轴。

图10示出了以放大方式示出反射型体积全息衍射光栅的一部分的示意截面图。在反射型体积全息衍射光栅中，形成具有倾角(倾斜角)φ的干涉条纹。倾角φ表示在反射型体积全息衍射光栅的表面与干涉条纹之间形成的角。干涉条纹形成为从反射型体积全息衍射光栅的内部直到表面。干涉条纹满足布拉格条件。布拉格条件意指满足下面的式(A)的条件。在式(A)中，m表示正整数，λ表示波长，d表示光栅平面的间距(包含干涉条纹的假想平面的法线方向上的间隔)，Θ表示入射到干涉条纹上的角度的余角。此外，在光以入射角ψ进入衍射光栅构件的情况中，Θ、倾角φ和入射角ψ之间的关系如式(B)中所示。

m·λ＝2·d·sin(Θ) (A)

Θ＝90°-(φ+ψ) (B)

如上所述，第一衍射光栅构件130设置在(粘合至)导光板121的第二表面123上，并衍射及反射从第一表面122入射到导光板121上的平行光，使得入射到导光板121上的所述平行光在导光板121内部被全反射。此外，如上所述，第二衍射光栅构件140设置在(粘合至)导光板121的第二表面123上，衍射及反射通过全反射传播通过导光板121内部的所述平行光，并同样以平行光的形式从导光板121的第一表面122射出。

此外，平行光通过全反射传播通过导光板121内部，然后射出。此时，导光板121较薄，光在导光板121内部行进通过的光路较长。因此，在光到达第二衍射光栅构件140之前的全反射的次数，根据各个视角而不同。更详细来讲，在入射到导光板121上的平行光之中，以靠近第二衍射光栅构件140的方向上的角度入射的平行光的反射次数，小于以远离第二衍射光栅构件140的方向上的角度入射到导光板121上的平行光的反射次数。这是因为，由第一衍射光栅构件130衍射及反射、并以靠近第二衍射光栅构件140的方向上的角度入射到导光板121上的平行光，和以与之相反的方向上的角度入射到导光板121上的平行光相比，在传播通过导光板121内部的光碰撞到导光板121的内表面时与导光板121的法线形成的角度较小。此外，在第二衍射光栅构件140内部形成的干涉条纹的形状、与在第一衍射光栅构件130内部形成的干涉条纹的形状，相对于与导光板121的轴线垂直的假想平面具有对称关系。第一衍射光栅构件130和第二衍射光栅构件140的每一个的不面向导光板121的表面可被透明树脂板或透明树脂膜覆盖，从而可避免损伤第一衍射光栅构件130和第二衍射光栅构件140。此外，可在第一表面122上贴合透明的保护膜以保护导光板121。

后文所述的实施例2中的导光板121基本上也具有与以上说明的导光板121的构造和结构相同的构造和结构。

在实施例1或者后文所述的实施例3中，图像形成装置110是具有第一构造的图像形成装置，且具有排列成二维矩阵形状的多个像素。具体地，图像形成装置110由有机EL显示装置111构成。从有机EL显示装置111射出的图像穿过构成透镜系统的第一凸透镜113A，进一步穿过构成透镜系统的第二凸透镜113B，被转化为平行光，朝向导光板121行进。第二凸透镜113B的前焦点f_2F位于第一凸透镜113A的后焦点f_1B处。此外，光圈114设置在第一凸透镜113A的后焦点f_1B的位置处(第二凸透镜113B的前焦点f_2F)。光圈114对应于图像射出部。整个图像形成装置110被容纳在壳体115中。有机EL显示装置111包括排列成二维矩阵形状的多个(例如640×480个)像素(有机EL元件)。

框架10包括设置在观察者20的正面的正前部11、经由铰链12可旋转地附装至正前部11的两端处的两个支腿部13，和附装在每个支腿部13的末端部处的顶端部(亦称为引线单元、耳罩或耳垫)14。此外，还附装有鼻垫10'(参照图12)。换句话说，框架10和鼻垫10'的组合体基本上具有与普通眼镜大致相同的结构。此外，每个壳体115通过附装构件19附装至相应支腿部113。框架10由金属或塑料制造。每个壳体115可通过附装构件19以可拆卸的方式附装至相应支腿部113。此外，对于拥有眼镜并且佩戴着眼镜的观察者来说，每个壳体115可通过附装构件19以可拆卸的方式附装至观察者所拥有的眼镜的框架10的相应支腿部113。每个壳体115可附装至相应支腿部113的外侧，或者可附装至相应支腿部113的内侧。或者，导光板121可嵌入在正前部11中包括的边框部11'中。

此外，从图像形成装置110、210之一延伸出的配线(信号线、电源线等)15经由每个支腿部13以及顶端部14的内部，从顶端部14的末端部延伸到外部，以连接至控制装置(控制电路或控制单元)18。每个图像形成装置110、210包括耳机部16。从每个图像形成装置110、210延伸出的耳机部用配线16'从顶端部14的末端部经由每个支腿部13以及先端部14的内部延伸至耳机部16。更具体地，耳机部用配线16'从顶端部14的末端部延伸至耳机部16，以围绕耳廓(耳被囊)的后侧。通过这种构造，不会产生耳机部16或耳机部用配线16'被杂乱布置的印象，可获得清爽整洁的显示装置。如上所述，配线(信号线、电源线等)15连接至控制装置(控制电路)18，在控制装置18中执行用于图像显示的处理。控制装置18可由已知的电路构成。

在正前部11的中央部分处，如果必要的话，可提供合适的附装构件(未示出)以附装相机17，所述相机17包括由CCD或CMOS传感器构成的固态摄像元件和透镜(这些未示出)。来自相机17的信号经由从相机17延伸出的配线(未示出)而发送至控制装置(控制电路)18。

例如，调光装置700可由以下方法制造。即，首先，制备其上形成有硬涂层722和水蒸气阻挡层721的保护基板720。然后，在水蒸气阻挡层721上形成厚度为0.35μm的由ITO构成的第一电极711。接着，基于反应性溅射方法，在第一电极711上形成厚度为0.12μm的由Ir_XSn_1-XO层(氧化铱层)构成的氧化着色层716，且进一步在氧化着色层716上形成厚度为0.40μm的由Ta₂O₅层(氧化钽)715构成的电解质层715。接着，基于反应性溅射方法，形成具有0.40μm厚的由WO₃层(氧化钨)构成的还原着色层714。氧化着色层716、电解质层715和还原着色层714也可通过磁控溅射方法、阳极氧化方法、等离子体CVD方法、溶胶凝胶方法等形成。在膜形成期间，可利用金属掩模形成氧化着色层716、电解质层715和还原着色层714。然后，在还原着色层714上，形成厚度为0.25μm的由ITO构成的第二电极712。第一电极711和第二电极712可基于诸如离子镀法或真空气相沉积方法之类的PVD方法、溶胶凝胶方法或CVD方法形成。在膜形成期间，可利用金属掩模形成第一电极711和第二电极712。然后，通过电子束气相沉积方法，形成厚度为0.35μm的由镍构成的配线层(未示出)。接着，将环氧基树脂与胺基固化剂混合，所得混合物在10^-2Pa或更低的减压环境下去除泡沫达30分钟。然后，例如使用分配器将所得产物涂布到第二电极712上，并在大气中在常温下进行固化，以形成水分保持层730。亦可使用流动涂布机、旋涂机、丝网印刷、凹版涂布机等涂布所得产物。以此方式，可获得调光装置700。所获得的调光装置700例如在常温/常湿的环境中存放达12小时。在至此为止的工序中，水分保留在水分保持层730中。此外，实现水分可传输到外部环境并且水分可从外部环境传输进来的状态。

在实施例1的显示装置中，通过在第一电极711与第二电极712之间施加1.8V的直流电压达30秒，可见光域中的总透光率从76％降低到4％。然后，当中止施加电压至第一电极711和第二电极712时，即使在经过一小时后，总透光率仍保持在8％。在该状态下，当施加电压时，消色侧发生消色。具体地，通过施加1.8V的直流电压达4秒，总透光率回到76％。

进行如下循环测试：以60秒为周期，在第一电极711与第二电极712之间连续施加1.8V或-1.8V的恒定电压。结果，即使在3万次循环后仍未观察到调光装置的劣化，重复着色/消色。

此外，当在手套箱(glove box)内形成具有露点-40℃的干燥环境时，显示装置被存放在手套箱内达30天。然后，在手套箱内驱动显示装置。此时，确认可见光域中的总透光率是5％或更低。

此外，显示装置被存放在60℃或更高且10％RH或更低的环境中达32小时，然后在第一电极711与第二电极712之间施加1.8V的直流电压达30秒。此时，可见光域中的总透光率降低到7％。然后，显示装置被存放在常温/常湿的环境中达10小时，然后在第一电极711与第二电极712之间施加1.8V的直流电压达30秒。此时，可见光域中的总透光率降低到4％。换句话说，显示装置恢复到初始状态。

如上所述，在本公开的图像显示装置、和显示装置的每一个中，包括水分保持层。因此，可抑制当调光装置内水分消失时调光装置中不发生颜色变化的现象。因此，可提供具有高度的长时间可靠性的调光装置、图像显示装置和显示装置。注意，即使调光装置的侧表面被框架覆盖，水分仍能够容易地与外部环境交换。用于保护基板的材料的选择项不受限制。此外，可容易地在保护基板上形成硬涂层、抗反射层等。

在以上说明的调光装置700中，保护基板720的边缘部经由能够使水蒸气透过的粘合剂801而固定(粘合)至框架10(具体地，边框部11')。然而，如图1B中沿XZ平面切断调光装置700时的示意截面图所示，与上述形式相结合地，或者在不使用上述能够使水蒸气透过的粘合剂801的情况中，可在框架10(具体地，边框部11')中形成穿孔803，调光装置700与光学装置120、320之间的空间可与外部连通。

或者，如图2A和2B中沿XZ平面切断调光装置700时的示意截面图所示，例如，可在水分保持层730上设置包含聚碳酸树脂(水分透过率：5×10g/m²·日)的水蒸气透过性透明基板740。构成水蒸气透过性透明基板740的材料的水分透过率是构成保护基板720的材料的水分透过率的10倍或更多。在水分保持层730固化时，水蒸气透过性透明基板740被粘贴至水分保持层730。在粘贴时，仅需使用例如辊向平面内施加均匀压力即可。此外，也可使用用于显示装置或触摸面板的贴合设备进行贴合。

即，图2A和2B中示出的调光装置700是本公开的调光装置，包括：

透明的保护基板720，外部光入射在保护基板720上；

调光层710，形成在保护基板720上；

水分保持层730，形成在调光层710上；和

水蒸气透过性透明基板740，设置在水分保持层730上或上方。

在图示的例子中，水蒸气透过性透明基板740设置在水分保持层730上。

或者，如图3A、3B、4A、4B、5A、5B、6A和6B中沿XZ平面切断调光装置700时的示意截面图所示，调光装置700被设置为与基于从图像形成装置射出的光而形成虚拟图像的虚拟图像形成区域(第二偏转单元140、340)大致重叠。换句话说，调光层710的尺寸可被设定为能够形成与最大虚拟图像形成区域对应的虚拟图像投影区域的尺寸，或比所述尺寸稍大的尺寸(例如约110％至150％的尺寸)。此外，如图5A、5B、6A、和6B中沿XZ平面切断调光装置700时的示意截面图所示，水分保持层730和水蒸气透过性透明基板740可设置在调光层710上或其附近。

关于在图像显示装置100、200、300、400、500上显示的图像的信息和数据、或者接收装置所要接收的信号，可被记录、存储及保存在例如所谓的云计算机或服务器中。通过在显示装置中包括诸如移动电话或智能手机之类的通信单元(发送/接收装置)，或通过将通信单元(接收装置)并入控制装置(控制电路或控制单元)18，可经由通信单元在云计算机或服务器与显示装置之间传输和交换各种信息、数据和信号，可接收基于各种信息和数据的信号，即用于在图像显示装置100、200、300、400、500中显示图像的信号，且接收装置可接收信号。

具体地，若观察者在移动电话或智能手机中输入对要获得的“信息”的请求，移动电话或智能手机可访问云计算机或服务器，以从云计算机或服务器获得“信息”。以此方式，控制装置18接收用于在图像显示装置100、200、300、400、500中显示图像的信号。控制装置18基于此信号执行已知的图像处理，并在图像形成装置110中将“信息”显示为图像。在导光板121、321中，基于从图像形成装置110、210射出的光，在由控制装置18控制的预定位置处，以虚拟图像的方式将所述“信息”显示为图像。即，在虚拟图像形成区域(第二偏转单元140、340等)的一部分中形成虚拟图像。

此外，在设置调光装置700的情况中，调光装置700被控制为使得包含有调光装置700上的虚拟图像的投影图像的调光装置700的虚拟图像投影区域的遮光率比调光装置700的其他区域的遮光率高。具体地，控制装置18控制施加至第一电极711和第二电极712的电压。这里，基于用于在图像形成装置110中显示图像的信号，确定调光装置700的虚拟图像投影区域的尺寸和位置。

根据情形，用于在图像显示装置100、200、300、400、500中显示图像的信号可存储在显示装置(具体地，控制装置18)中。

或者，由在显示装置中包括的相机17拍摄的图像可经由通信单元而发送至云计算机或服务器。云计算机或服务器可检索与由相机17拍摄的图像对应的各种信息和数据。所检索的各种信息和数据可经由通信单元而被发送至显示装置。所检索的各种信息和数据的图像可显示在图像显示装置100、200、300、400、500中。此外，若“信息”的输入与此种形式一起进行，由于例如诸如观察者所在的场所等或观察者所朝向的方向等的信息可被加重，因此可以更高的精确度在图像形成装置110、210上显示“信息”。

在基于从图像形成装置110、210射出的光在导光板121、321上形成虚拟图像之前，可增加调光装置700的虚拟图像投影区域的遮光率。从调光装置700的虚拟图像投影区域的遮光率增加直到形成虚拟图像为止的时间例如可为0.5秒至30秒，但不限于此。以此方式，观察者能够预先获知虚拟图像何时在导光板的何处形成，因此可提高观察者的虚拟图像可视性。调光装置700的虚拟图像投影区域的遮光率可随着时间的经过而顺次增加。即，可形成所谓的淡入状态。

在没有形成虚拟图像的情况中，整个调光装置700的遮光率仅需被设定为与调光装置700的其他区域的遮光率相同的值即可。在完成虚拟图像的形成、且虚拟图像消失后，包含有调光装置700上的虚拟图像的投影图像的调光装置700的虚拟图像投影区域的遮光率可立即设定为与调光装置700的其他区域的遮光率相同的值，或者可被控制为经过一段时间后(例如在三秒内)达到与调光装置700的其他区域的遮光率相同的值。即，可形成所谓的淡出状态。

假设如下情形：基于从图像形成装置110、210射出的光在导光板121、321上形成一个虚拟图像，接着形成不同于所述一个虚拟图像的后续虚拟图像。在此情况中，若调光装置700的对应于所述一个虚拟图像的虚拟图像投影区域的面积由S₁表示，且调光装置700的对应于所述后续虚拟图像的虚拟图像投影区域的面积由S₂表示，则：

在S₂/S₁<0.8或1<S₂/S₁的情况中，调光装置700的其上形成有所述后续虚拟图像的虚拟图像投影区域可以是调光装置700的包含有调光装置700上的后续虚拟图像的投影图像的区域，且

在0.8≤S₂/S₁≤1的情况中，调光装置700的其上形成有所述后续虚拟图像的虚拟图像投影区域可以是调光装置700的包含有调光装置700上的所述一个虚拟图像的投影图像的区域。

即，从形成所述一个虚拟图像直到形成所述后续虚拟图像，在虚拟图像投影区域的面积减少0％至20％的情况中，可保持与所述一个虚拟图像对应的虚拟图像投影区域。

此外，当假设与在导光板121、321中形成的虚拟图像外接的虚拟矩形时，调光装置700的虚拟图像投影区域可以比所述虚拟矩形大。从而，在此情况中，如果与在导光板121、321中形成的虚拟图像外接的所述虚拟矩形在横向方向和纵向方向中的长度分别由L_1-T和L_1-L表示，且调光装置700的虚拟图像投影区域的形状设为在横向方向和纵向方向中的长度分别为L_2-T和L_2-L的矩形形状，则优选满足

1.0≤L_2-T/L_1-T≤1.5且

1.0≤L_2-L/L₁-L≤1.5。

调光装置700可一直处于操作状态，也可通过观察者的指示(操作)规定处于操作/非操作(ON/OFF)状态，或者也可通常处于非操作状态但基于用于在图像显示装置100、200、300、400、500中显示图像的信号而开始操作。为了通过观察者的指示(操作)规定处于操作/非操作状态，例如，显示装置仅需进一步包括麦克风，并且通过经由所述麦克风输入声音来控制调光装置700的操作即可。具体地，仅需通过基于观察者的人声的指示来控制调光装置700的操作/非操作的转换即可。或者，可通过声音输入来输入要获得的信息。或者，显示装置仅需进一步包括红外输入/输出装置，并且通过所述红外输入/输出装置来控制调光装置700的操作即可。具体地，仅需通过由红外输入/输出装置检测观察者的眨眼来控制调光装置700的操作/非操作的转换即可。

实施例2

实施例2是实施例1的变形，且涉及具有第1-B结构的光学装置和具有第二构造的图像形成装置。如在图13中的实施例2的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置200的概念图所示，在实施例2中，图像形成装置210由具有第二构造的图像形成装置构成。换句话说，图像形成装置210包括光源211、用于扫描从光源211射出的平行光的扫描单元212、和用于将从光源211射出的光转化为平行光的透镜系统213。整个图像形成装置210被容纳在壳体215内，在所述壳体215中形成开口部(未示出)，来自透镜系统213的光经由所述开口部射出。此外，每个壳体215通过附装构件19以可拆卸的方式附装至每个支腿部13。此外，在图13、14、15、22、23、25A、25B、26A和26B中，省略了调光装置的图示。

光源211由例如半导体激光元件构成。此外，从光源211射出的光通过透镜(未示出)转化为平行光。通过包括MEMS反射镜的扫描单元12对所述平行光进行水平扫描及垂直扫描以形成一种二维图像，从而产生虚拟像素(像素的数量例如可与实施例1的相同)，所述MEMS反射镜能够使微镜在二维方向上可旋转且能够二维地扫描入射的平行光。然后，来自虚拟像素(对应于图像射出部的扫描单元12)的光穿过具有正光功率的透镜系统213，使得已被转化为平行光的光束入射在导光板121上。

光学装置120具有与实施例1中说明的光学装置相同的构造和结构。因此，将省略其详细说明。此外，实施例2的显示装置除了如上所述的图像形成装置210的差别之外，具有与实施例1的显示装置实质相同的构造和结构，因此将省略其详细说明。

实施例3

实施例3也是实施例1的变形，但涉及具有第1-A结构的光学装置和具有第一或第二构造的图像形成装置。

如在图14中的实施例3的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置300的概念图所示，在实施例3中，第一偏转单元330和第二偏转单元340设置在导光板321的内部。此外，第一偏转单元330对入射到导光板321上的光进行反射，第二偏转单元340对通过全反射传播通过导光板321的内部的光进行多次透射及反射。换句话说，第一偏转单元330用作为反射镜，第二偏转单元340用作为半透射镜。更具体地，设置在导光板321内部的第一偏转单元330通过由铝(Al)构成、且对入射到导光板321上的光进行反射的光反射膜(一种反射镜)构成。而另一方面，设置在导光板321内部的第二偏转单元340由其中层叠多个介电层叠膜的多层层叠结构构成。介电层叠膜包括例如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。关于其中层叠多个介电层叠膜的多层层叠结构，PCT国际申请第2005-521099号的日文译文中已公开。在图中示出六层的介电层叠膜，但本公开不限于此。包含与构成导光板321的材料相同的材料的薄片被夹在各介电层叠膜之间。在第一偏转单元330中，入射到导光板321上的平行光被反射，以使得入射到导光板321上的平行光在导光板321内部被全反射。另一方面，在第二偏转单元340中，通过全反射传播通过导光板321内部的平行光被反射多次，并以平行光的状态从导光板321朝向观察者20的瞳孔21射出。

关于第一偏转单元330，仅需进行以下操作。也就是，通过切除导光板321的用于设置第一偏转单元330的部分324，在导光板321中形成用于形成第一偏转单元330的斜面，通过真空气相沉积方法在该斜面上形成光反射膜，然后导光板321的切除部分324被粘贴至第一偏转单元330。此外，关于第二偏转单元340，仅需进行以下操作。也就是，制造通过层叠多个与构成导光板321的材料相同的材料(例如玻璃)和介电层叠膜(例如介电层叠膜可通过真空气相沉积方法形成)而获得的多层层叠结构，切除导光板321的用于设置第二偏转单元340的部分325以形成斜面，将多层层叠结构粘贴至所述斜面，进行抛光等，以调整外形。以此方式，能获得其中在导光板321的内部设置第一偏转单元330和第二偏转单元340的光学装置320。

或者，图15示出实施例3的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置400的概念图。在图15所示的实施例中，图像形成装置210以类似于实施例2的方式由具有第二构造的图像形成装置构成。

除了上述差别，实施例3的显示装置具有与实施例1和实施例2的显示装置实质相同的构造和结构，因此，将省略其详细说明。

实施例4

实施例4是实施例2和实施例3的图像显示装置的变形，并涉及具有第二结构的光学装置和具有第二构造的图像形成装置。图16示出从上方观看的实施例4的显示装置的示意图。

在实施例4中，构成图像显示装置500的光学装置520包括半透射镜530A、530B，从光源射出的光入射到半透射镜530A、530B上，并且朝向观察者20的瞳孔21射出。在实施例4中，分别从设置在壳体215A和215B内的各自光源211A和211B射出的光传播通过光纤(未示出)的内部，并入射到例如附装至边框部11'的鼻垫附近部分的扫描单元212A和212B，并且被扫描单元212A和212B扫描后的光分别入射到半透射镜530A和530B上。或者，分别从设置在壳体215A和215B内的各自光源211A和211B射出的光传播通过光纤(未示出)的内部，并入射到例如附装至边框部11'的分别与双眼对应的部分上方的扫描单元212A和212B，并且被扫描单元212A和212B扫描的光分别入射到半透射镜530A和530B上。或者，分别从设置在壳体215A和215B内的各自光源211A和211B射出、然后入射到设置在壳体215A和215B内的扫描单元212A和212B上、然后被扫描单元212A和212B扫描后的光，直接分别入射到半透射镜530A和530B上。然后，被半透射镜530A和530B反射的光入射在观察者20的瞳孔21上。图像形成装置210A、210B可实质上是实施例2中说明的图像形成装置210。除了上述差别，实施例4的显示装置具有与实施例2和实施例3的显示装置实质相同的构造和结构，因此，将省略其详细说明。

实施例5

实施例5是实施例1的变形。图17A示出从上方观看的实施例5的显示装置的示意图。此外，图17B示出用于控制照度传感器的电路示意图。

实施例5的显示装置进一步包括用于测量显示装置所处环境的照度的环境照度测量传感器751，并基于环境照度测量传感器751的测量结果控制调光装置700的遮光率。同时地、或单独地，实施例5的显示装置基于环境照度测量传感器751的测量结果，控制由图像形成装置110、210形成的图像的亮度。具有已知的构造和结构的环境照度测量传感器751仅需被设置在例如调光装置700的外侧端部处。环境照度测量传感器751经由未示出的连接器和配线连接至控制装置18。控制装置18包含用于控制环境照度测量传感器751的电路。所述用于控制环境照度测量传感器751的电路包括用于从环境照度测量传感器751接收测量值以确定照度的照度计算电路，用于比较由照度计算电路确定的照度值和标准值的比较计算电路，和用于基于由比较计算电路确定的值来控制调光装置700和/或图像形成装置110、210的环境照度测量传感器控制电路。这些电路可由已知的电路构成。在控制调光装置700时，控制调光装置700的遮光率。另一方面，在控制图像形成装置110、210时，控制由图像形成装置110、210形成的图像的亮度。调光装置700中的遮光率的控制和图像形成装置110、210中的图像的亮度的控制可分别独立进行，或相关地进行。

例如，当环境照度测量传感器751的测量结果变成预定值(第一照度测量值)或更大时，调光装置700的遮光率被设定为预定值(第一遮光率)或更大。同时，当环境照度测量传感器751的测量结果变成预定值(第二照度测量值)或更小时，调光装置700的遮光率被设定为预定值(第二遮光率)或更小。第一照度测量值例如可为10勒克斯。第一遮光率例如可为99％至70％的任意值。第二照度测量值例如可为0.01勒克斯。第二遮光率例如可为49％至1％的任意值。

实施例5中的环境照度测量传感器751可应用于实施例2至实施例4的任一个中说明的显示装置。此外，在显示装置包括相机17的情况中，环境照度测量传感器751可由包括在相机17中的用于曝光测量的光接收元件构成。

在实施例5或后文所述的实施例6的显示装置中，基于环境照度测量传感器的测量结果来控制调光装置的遮光率；基于环境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；基于透射光照度测量传感器的测量结果来控制调光装置的遮光率；基于透射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。因此，不仅可对由观察者观察的虚拟图像赋予高对比度，而且可根据显示装置周围的环境的照度最佳化虚拟图像的观察状态。

实施例6

实施例6也是实施例1的变形。图18A示出从上方观看的实施例6的显示装置的示意图。此外，图18B示出用于控制第二照度传感器的电路示意图。

实施例6的显示装置进一步包括透射光照度测量传感器752，用于基于从外部环境透过调光装置后的光来测量照度，也就是，用于测量环境光是否在透过调光装置后被调整至所需照度并入射，并且实施例6的显示装置基于透射光照度测量传感器752的测量结果控制调光装置700的遮光率。同时地或单独地，实施例6的显示装置基于透射光照度测量传感器752的测量结果控制由图像形成装置110、210形成的图像的亮度。具有已知的构造和结构的透射光照度测量传感器752被设置为比光学装置120、320更靠近观察者侧。具体地，仅需将透射光照度测量传感器752设置在例如壳体115、215的内侧表面上或导光板121、321的观察者侧的表面上。透射光照度测量传感器752经由未示出的连接器和配线连接至控制装置18。控制装置18包含用于控制透射光照度测量传感器752的电路。所述用于控制透射光照度测量传感器752的电路包括用于从透射光照度测量传感器752接收测量值以确定照度的照度计算电路，用于比较由照度计算电路确定的照度值和标准值的比较计算电路，和用于基于由比较计算电路确定的值来控制调光装置700和/或图像形成装置110、210的透射光照度测量传感器控制电路。这些电路可由已知的电路构成。在控制调光装置700时，控制调光装置700的遮光率。另一方面，在控制图像形成装置110、210时，控制由图像形成装置110、210形成的图像的亮度。调光装置700中的遮光率的控制和图像形成装置110、210中的图像的亮度的控制可分别独立地进行，或相关地进行。此外，在透射光照度测量传感器752的测量结果鉴于环境照度测量传感器751的照度而不能被控制到所需照度时，也就是，在透射光照度测量传感器752的测量结果不是所需照度的情况中，或者在需要更精细的照度调整的情况中，仅需在监测透射光照度测量传感器752的值的同时来调整调光装置的遮光率。可设置至少两个透射光照度测量传感器752，且可测量基于穿过高遮光率部分的光的照度和基于穿过低遮光率部分的光的照度。

实施例6中的透射光照度测量传感器752可应用至实施例2至实施例4的任一个中说明的显示装置。或者，实施例6中的透射光照度测量传感器752和实施例5中的环境照度测量传感器751可互相结合。在此情况中，可进行各种测试，调光装置700中的遮光率的控制和图像形成装置110、210中的图像的亮度的控制可分别独立地进行，或相关地进行。在右眼调光装置和左眼调光装置的每个中，通过调整施加至的第一电极和第二电极的电压，可使右眼调光装置和左眼调光装置中的遮光率均等化。可控制第一电极与第二电极之间的电位差，或者可独立控制施加至第一电极的电压和施加至第二电极的电压。右眼调光装置和左眼调光装置中的遮光率可例如基于透射光照度测量传感器752的测量结果来控制，或者可通过观察者观察穿过右眼调光装置和光学装置的光的明亮度以及穿过左眼调光装置和光学装置的光的明亮度，通过观察者操作开关、按钮、拨盘、滑动件、旋钮等，手动地控制及调整。

实施例7

实施例7是实施例1至6的变形。图19示出从上方观看的实施例7的显示装置的示意图。图20示出实施例7的光学装置和调光装置的示意正视图。在实施例7的显示装置中，在调光装置700的面向第一偏转单元130、330的外表面上形成遮光构件761，以避免光泄露到导光板121、321的外部而降低光利用效率。或者，如图21中从上方观看的示意图所示，在导光板121、321的第二表面123、323的外侧设置遮光构件762，以覆盖第一偏转单元130、330。第一偏转单元130、330在导光板121、321上的正投影图像被包含在遮光构件761、762在导光板121、321上的正投影图像中。具体地，例如，在导光板121、321的从图像形成装置110、210射出的光入射到其上的区域中，更具体地，在设置第一偏转单元130、330的区域中，设置遮光构件761、762，用于遮挡外部光入射在导光板121、321上。导光板121、321的从图像形成装置110、210射出的光入射到其上的区域被包含在遮光构件761、762在导光板121、321上的正投影图像内。

在导光板121、321的与设置图像形成装置110、210的一侧相对的一侧上设置遮光构件761、762，并与导光板121、321分离开。遮光构件761设置在保护基板720的一部分上。具体地，可通过在保护基板720上印刷不透明墨水，形成遮光构件761。遮光构件762由例如不透明塑料材料制造。遮光构件762从图像形成装置110、210的壳体115、215一体地延伸，或者被附装至图像形成装置110、210的壳体115、215，或者从框架10一体地延伸，或者被附装至框架10，或者被附装至导光板121、321。在图示的示例中，遮光构件762从图像形成装置110、210的壳体115、215一体地延伸。以此方式，在导光板121、321的从图像形成装置110、210射出的光入射到其上的区域中设置遮光构件761、762，用于遮挡外部光入射在导光板121、321上。因此，由于外部光不会入射到导光板121、321的从图像形成装置110、210射出的光入射到其上的区域(具体地，第一偏转单元130、330)上，所以不会发生由于不需要的杂散光等的产生而导致显示装置的图像显示品质的劣化。遮光构件761可与遮光构件762结合。

实施例8

实施例8是实施例2的变形。如图22或23中的实施例8的图像显示装置的概念图中所示，可在光学装置120上设置光学构件151以面向第二偏转单元140。来自图像形成装置210的光在第一偏转单元130中被偏转(或被反射)，通过全反射传播通过导光板121的内部，在第二偏转单元140中被偏转，入射到光学构件151上。光学构件151将入射光朝向观察者20的瞳孔21射出。穿过第二偏转单元140的光的大部分不满足第二偏转单元140中的衍射条件，因此不会被第二偏转单元140衍射或反射，而是入射在观察者20的瞳孔21上。光学构件151由例如全息透镜构成，被设置在例如导光板121的第二表面侧上。第二偏转单元140设置在导光板121的第二表面侧上(参照图22)或第一表面侧上(参照图23)。

此外，在此情况中，可进一步包括透镜系统213，来自图像形成装置210的光入射到透镜系统213上且朝向导光板121射出。图像形成装置210可与观察者20的瞳孔21为共轭关系。透镜系统213和光学构件151可形成双侧远心系统。或者，将图像从图像形成装置210射出的图像射出部可位于具有正光学功率的透镜系统213的前焦点处，观察者20的瞳孔21(更具体的，水晶体)可位于具有正光学功率的光学构件151的后焦点处，且光学构件151的前焦点可位于透镜系统213的后焦点处。这里，当图像形成装置210与观察者20的瞳孔21为共轭关系时，若图像形成装置210放置在观察者20的瞳孔21的位置处，则在图像形成装置210的原位置处形成图像。此外，当透镜系统213与光学构件151形成两侧远心系统时，透镜系统213的入射瞳孔位于无限远处，光学构件151的射出瞳孔位于无限远处。

如上所述，透镜213的示例包括整体具有正光功率的光学系统，比如凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜、全息透镜单独或者组合。透镜系统213所具有的正光学功率的值可大于光学构件151所具有的正光学功率的值。光学功率是焦距的倒数。因此，换句话说，光学构件151的焦距可比透镜系统213的焦距长。在一些情况中，在透镜系统213的前焦点(图像形成装置侧的焦点)的位置处设置光圈114。在一些情况中，光学构件151构成一种凹面镜，观察者20的瞳孔21(具体地，观察者的水晶体)位于光学构件151的后焦点的位置处。

构成全息透镜的材料的示例包括光聚合物材料。全息透镜的构成材料和基本结构仅需与常规的全息透镜相同。在全息透镜中形成用于发挥透镜(更具体地，凹面镜)的作用的干涉条纹。用于形成所述干涉条纹本身的方法仅需与传统形成方法相同。具体地，例如，仅需要通过从一侧的第一预定方向用物光照射构成全息透镜的材料(例如光聚合物材料)，并且同时从另一侧的第二预定方向用参照光照射构成全息透镜的材料，可将通过物光和参照光形成的干涉条纹记录到构成全息透镜的材料的内部。例如，物光和参照光中的一个是发散光束，另一个是聚焦光束。通过合适地选择第一预定方向、第二预定方向及物光和参照光的波长，可在全息透镜中形成合适的干涉条纹，因此能施加所需的正光学功率。

如图24中的说明光学系统的概念图所示，如上所述，可列举出其中图像形成装置210(具体地，图像射出部)与观察者20的瞳孔21(具体地，水晶体)处于共轭关系、且透镜系统213和光学构件151形成两侧远心系统的结构。或者，从图像形成装置210射出图像的图像射出部(具体地，扫描单元212)可位于具有正光学功率的透镜系统213的前焦点f_1F处，观察者20的瞳孔21(具体地，水晶体)可位于具有正光学功率的光学构件151的后焦点f_2B处，且光学构件151的前焦点f_2F可位于透镜系统213的后焦点f_1B处。此外，如上所述，透镜系统213和光学构件151具有正光学功率。此外，在此情况中，透镜系统213所具有的正光学功率的值可大于光学构件151所具有的正光学功率的值。换句话说，光学构件151的焦距(f_2B)可比透镜系统213的焦距(f_1F)长。这里，与图像射出部对应的扫描单元212被设置在透镜系统213的前焦点f_1F(图像形成装置侧的焦点)的位置处。另一方面，光学构件151构成一种凹面镜，观察者20的瞳孔21(具体地，水晶体)位于光学构件151的后焦点f_2B的位置处。

在具有这种结构和构造的图像显示装置中，如上所述，在某一瞬间从光源211射出的光(例如对应于一个像素或一个子像素的大小)被转化成平行光，所述平行光被扫描单元212扫描，并仍以平行光的形式入射在透镜系统213上。从透镜系统213射出的光一旦在透镜系统213的后焦点(也是光学构件151的前焦点)处形成图像，便入射到光学构件151上。从光学构件151射出的光被转化为平行光，并仍以平行光的形式到达观察者20的瞳孔21(具体地，水晶体)。然后，已穿过水晶体的光最终在观察者20的瞳孔21的视网膜上形成图像。

当然，以上说明的实施例8的图像显示装置的构造和结构也可应用于实施例1和实施例3至实施例7。

实施例9

实施例9是构成实施例4中说明的具有第二结构的光学装置的光学装置的变形。图25A和25B示出从上方观看的实施例9的显示装置的示意图。

在图25A所示的实施例中，从光源601射出的光进入导光构件602并与设置在导光构件602内的偏振分束器603碰撞。在从光源601射出并与偏振分束器603碰撞的光中，P偏振分量穿过偏振分束器603，S偏振分量被偏振分束器603反射以朝向作为光阀的由LCOS构成的液晶显示装置(LCD)604行进。液晶显示装置(LCD)604形成图像。由于被液晶显示装置(LCD)604反射的光的偏振分量被P偏振分量占据，所以被液晶显示装置(LCD)604反射的光穿过偏振分束器603、605，穿过四分之一波板606，与反射板607碰撞并被反射板607反射，穿过四分之一波板606，并朝向偏振分束器605行进。由于此时的光的偏振分量被S偏振分量占据，所以光被偏振分束器605反射并朝向观察者的瞳孔21行进。如上所述，图像形成装置包括光源601和液晶显示装置(LCD)604。光学装置包括导光构件602、偏振分束器603、605、四分之一波板606和反射板607。偏振分束器605对应于光学装置的虚拟图像形成区域。

在图25B所示的实施例中，来自图像形成装置611的光行进通过导光构件612，并与半透射镜613碰撞。一部分光穿过半透射镜613，与反射板614碰撞并被反射板614反射，并再次与半透射镜613碰撞。一部分光被半透射镜613反射，并朝向观察者的瞳孔21行进。如上所述，光学装置包括导光构件612、半透射镜613和反射板614。半透射镜613对应于光学装置的虚拟图像形成区域。

或者，图26A和26B分别示出从上方观看和从侧面观看的实施例9的显示装置的变形例的示意图。此光学装置包括六面体棱镜622和凸透镜625。从图像形成装置621射出的光入射在棱镜622上，与棱镜表面623碰撞并被棱镜表面623反射，行进穿过棱镜622，与棱镜表面624碰撞并被棱镜表面624反射，并经由凸透镜625而到达观察者的瞳孔21。棱镜表面623和棱镜表面624在相对的方向上倾斜，棱镜622的平面形状是梯形的，特别是等腰梯形。在棱镜表面623、624上，涂布镜涂层。若棱镜622的面向瞳孔21的部分的厚度(高度)比4mm更薄(4mm是人的平均瞳孔直径)，则观察者能观看到外界图像与来自棱镜622的虚拟图像重叠。

实施例10

在实施例1中，已经说明了组合到图像显示装置中的调光装置，但本公开的调光装置也可以不组合到图像显示装置中，而是单独使用。也就是说，本公开的此种调光装置700A能应用于例如窗，且如图27A中的示意截面图中所示，包括：

透明保护基板720，外部光入射在保护基板720上；

形成在保护基板720上的调光层710；

形成在调光层710上的水分保持层730；和

设置在水分保持层730上或上方的水蒸气透过性透明基板740。

这里，在所示的实施例中，水蒸气透过性透明基板740设置在水分保持层730上方。此外，保护基板720的外边缘和水蒸气透过性的透明基板740的外边缘例如使用水蒸气透过性的密封构件804而彼此密封，所述水蒸气透过性的密封构件804由例如硅酮橡胶基粘合剂(水分透过率：2.6×10²g/m²·日)构成。或者，如图27B中的示意截面图所示，水蒸气透过性透明基板740与水分保持层730之间存在的空间经由形成在密封构件804中的通孔805而与外部连通。注意，在形成通孔805的情况中，在一些情况下密封构件不要求具有上述水分透过率。或者，如图28A中的示意截面图所示，保护基板720的外边缘和水蒸气透过性透明基板740的外边缘经由前述的能够使水蒸气透过的粘合剂801而附装至密封构件806。或者，如图28B中的示意截面图所示，水蒸气透过性透明基板740与水分保持层730之间存在的空间经由形成在密封构件806中的通孔805而与外部连通。本公开的此种调光装置700A可应用于例如窗、镜子、反射镜、各种显示装置、和屏幕。

至此，已基于优选实施例说明了本公开。然而，本公开不限于这些实施例。实施例中说明的显示装置(头戴式显示器)、图像显示装置和图像形成装置的构造和结构是例示性的，且可被适宜地改变。例如，可在导光板上设置表面浮凸型全息图(参照U.S.专利第20040062505A1号)。在光学装置中，衍射光栅元件可由透射型衍射光栅元件构成。或者，第一偏转单元和第二偏转单元中的一个可由反射型衍射光栅元件构成，另一个可由透射型衍射光栅元件构成。或者，衍射光栅元件可以是反射型闪耀衍射光栅构件。本公开的显示装置也可用作为立体显示装置。在此情况中，如必须，仅需将偏振板或偏振膜以可拆卸的方式附装至光学装置，或将偏振板或偏振膜贴合至光学装置。

可通过上述的水蒸气透过性的密封构件，在导光板和调光装置之间具有间隙的情况下将导光板和调光装置彼此贴合。

在实施例中，已经说明了图像形成装置110、210显示单一颜色(例如绿色)的图像，但图像形成装置110、210也能显示彩色图像。在此情况中，仅需光源包括分别用于射出例如红色、绿色和蓝色的光的光源。具体地，例如，仅需通过使用光导管对分别从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件射出的红色光、绿色光和蓝色光进行混色、并均匀化亮度来获得白色光。在一些情况中，穿过调光装置的光可通过调光装置而被着色为所需颜色。在此情况中，通过调光装置而被着色的光的颜色可以是可变的。具体地，例如，仅需层叠用于将光着色为红色的调光装置、用于将光着色为绿色的调光装置和用于将光着色为蓝色的调光装置。

或者，可在第一导光板上设置由包括用于对具有红色波长带域(或波长)的光进行衍射及反射的全息衍射光栅的衍射光栅层构成的衍射光栅构件(红色衍射光栅构件)，可在第二导光板上设置由包括用于对具有绿色波长带域(或波长)的光进行衍射及反射的全息衍射光栅的衍射光栅层构成的衍射光栅构件(绿色衍射光栅构件)，可在第三导光板上设置由包括用于对具有蓝色波长带域(或波长)的光进行衍射及反射的全息衍射光栅的衍射光栅层构成的衍射光栅构件(蓝色衍射光栅构件)，并且在所述第一导光板、第二导光板和第三导光板之间具有间隙的情况下层叠这些导光板。或者，可在第一导光板上设置红色衍射光栅构件、绿色衍射光栅构件和蓝色衍射光栅构件中的一种衍射光栅构件，可在第一导光板的与其上设置所述衍射光栅构件的表面不同的表面上，设置红色衍射光栅构件、绿色衍射光栅构件和蓝色衍射光栅构件中的剩余两种之中的一种衍射光栅构件，可在第二导光板上设置红色衍射光栅构件、绿色衍射光栅构件和蓝色衍射光栅构件中的剩余的一种衍射光栅构件，并且在所述第一导光板和第二导光板之间具有间隙的情况下层叠这些导光板。

调光装置中的遮光率可例如基于简单矩阵方法来控制。换句话说，如图29中的示意平面图所示，

第一电极711包括沿第一方向延伸的多个带状第一电极段711A，

第二电极712包括沿不同于第一方向的第二方向延伸的多个带状第二电极段712A，并且

基于对施加至第一电极段711A和第二电极段712A的电压的控制，来控制调光装置的与第一电极段711A与第二电极段712A之间的重叠区域(调光装置的遮光率变化的最小单位区域710A)对应的部分的遮光率。第一方向与第二方向正交。具体地，第一方向沿横向方向(X方向)延伸，第二方向沿纵向方向(Y方向)延伸。

注意，本公开可具有以下构造。

[A01]<<图像显示装置>>

一种图像显示装置，包括：

(a)图像形成装置；

(c)调光装置，所述调光装置被设置为面向所述虚拟图像形成区域且与所述光学装置分离开，所述调光装置用于调整从外部入射的外部光的光量，其中

所述调光装置包括：

(c-1)透明保护基板，外部光入射在所述保护基板上；

(c-2)调光层，形成在所述保护基板的面向所述光学装置的表面上；和(c-3)水分保持层，形成在所述调光层上。

[A02]根据[A01]的图像显示装置，其中构成所述保护基板的材料的水分透过率为10^-2g/m²·日或更小。

[A03]根据[A01]或[A02]的图像显示装置，其中所述调光装置进一步包括(c-4)设置在所述水分保持层上的水蒸气透过性透明基板。

[A04]根据[A03]的图像显示装置，其中构成所述水蒸气透过性透明基板的材料的水分透过率是构成所述保护基板的材料的水分透过率的10倍或更多。

[A05]根据[A03]或[A04]的图像显示装置，其中所述水蒸气透过性透明基板包含聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、环烯烃基树脂、丙烯酸酯基树脂、聚氨酯基树脂或苯乙烯基树脂。

[A06]根据[A01]至[A05]的任一项的图像显示装置，其中所述水分保持层包含从由以下项构成的组中选择出的至少一种材料：环氧基树脂、聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛。

[A07]根据[A01]至[A06]的任一项的图像显示装置，其中在所述保护基板与所述调光层之间设置水蒸气阻挡层。

[A08]根据[A07]的图像显示装置，其中所述水蒸气阻挡层包含从由以下项构成的组中选择出的至少一种材料：氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化铌、偏氯乙烯、聚丙烯酸酯和铝箔。

[A09]根据[A01]至[A08]的任一项的图像显示装置，其中所述调光层包括电致变色材料层。

[A10]根据[A09]的图像显示装置，其中

所述调光层具有第一电极、电致变色材料层和第二电极的叠层结构，并且

所述电致变色材料层具有氧化着色层、电解质层和还原着色层的叠层结构。

[A11]根据[A01]至[A10]的任一项的图像显示装置，其中所述保护基板包含聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂或玻璃。

[A12]根据[A01]至[A11]的任一项的图像显示装置，其中所述光学装置包括：

(b-1)导光板，从所述图像形成装置入射的光通过全反射而传播通过所述导光板内部，然后朝向观察者射出；

所述第二偏转单元构成所述光学装置的所述虚拟图像形成区域。

[A13]根据[A01]至[A12]的任一项的显示装置，进一步包括用于测量所述显示装置所处环境的照度的环境照度测量传感器，其中

所述显示装置基于所述环境照度测量传感器的测量结果而控制所述调光装置的遮光率。

[A14]根据[A01]至[A13]的任一项的显示装置，进一步包括用于测量所述显示装置所处环境的照度的环境照度测量传感器，其中

所述显示装置基于所述环境照度测量传感器的测量结果而控制由所述图像形成装置形成的图像的亮度。

[A15]根据[A01]至[A14]的任一项的显示装置，进一步包括用于基于从外部环境透过所述调光装置的光而测量照度的透射光照度测量传感器，其中

所述显示装置基于所述透射光照度测量传感器的测量结果而控制所述调光装置的遮光率。

[A16]根据[A01]至[A15]的任一项的显示装置，进一步包括用于基于从外部环境透过所述调光装置的光而测量照度的透射光照度测量传感器，其中

所述显示装置基于所述透射光照度测量传感器的测量结果而控制由所述图像形成装置形成的图像的亮度。

[A17]根据[A15]或[A16]的显示装置，其中所述透射光照度测量传感器被设置为比所述光学装置更靠近观察者侧。

[A18]根据[A01]至[A17]的任一项的显示装置，其中穿过所述调光装置的光被所述调光装置着色为所需颜色。

[A19]根据[A18]的显示装置，其中被所述调光装置着色的光的颜色是可变的。

[A20]根据[A18]的显示装置，其中被所述调光装置着色的光的颜色是固定的。

[B01]<<显示装置>>

一种显示装置，包括：

(A)框架，用于穿戴在观察者的头部上；和

(B)图像显示装置，被附装至所述框架，其中

所述图像显示装置包括：

(a)图像形成装置；

(c)调光装置，所述调光装置被设置为面向所述虚拟图像形成区域且与所述光学装置分离开，所述调光装置用于调整从外部入射的外部光的光量，并且

所述调光装置包括：

(c-1)透明保护基板，外部光入射在所述保护基板上；

(c-2)调光层，所述调光层形成在所述保护基板的面向所述光学装置的表面上；和

(c-3)水分保持层，所述水分保持层形成在所述调光层上。

[B02]<<显示装置>>

一种显示装置，包括：

(A)框架，用于穿戴在观察者的头部上；和

(B)图像显示装置，被附装至所述框架，其中

所述图像显示装置由根据[A01]至[A20]的任一项的图像显示装置构成。

[B03]根据[B01]或[B02]的显示装置，其中至少所述保护基板的边缘部被固定至所述框架。

[B04]根据[B03]的显示装置，其中所述保护基板的所述边缘部经由能够使水蒸气透过的粘合剂而固定至所述框架。

[B05]根据[B03]的显示装置，其中所述调光装置与所述光学装置之间的空间与外部连通。

[C01]<<调光装置>>

一种调光装置，包括：

透明保护基板，外部光入射在所述透明保护基板上；

调光层，所述调光层形成在所述保护基板上；和

水分保持层，所述水分保持层形成在所述调光层上；和

[C02]根据[C01]的调光装置，其中所述保护基板的外边缘和所述水蒸气透过性透明基板的外边缘通过密封构件而彼此密封。

[C03]根据[C01]或[C02]的调光装置，其中所述水蒸气透过性透明基板设置在所述水分保持层上方。

[C04]根据[C01]至[C03]中的任一项的调光装置，其中构成所述保护基板的材料的水分透过率为10^-2g/m²·日或更小。

[C05]根据[C01]至[C04]中的任一项的调光装置，其中构成所述水蒸气透过性透明基板的材料的水分透过率是构成所述保护基板的材料的水分透过率的10倍或更多。

[C06]根据[C01]至[C05]的任一项的调光装置，其中所述水蒸气透过性透明基板包含聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、环烯烃基树脂、丙烯酸酯基树脂、聚氨酯基树脂或苯乙烯基树脂。

[C07]根据[C01]至[C06]的任一项的调光装置，其中所述水分保持层包含从由以下项构成的组中选择出的至少一种材料：环氧基树脂、聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛。

[C08]根据[C01]至[C07]的任一项的调光装置，其中在所述保护基板与所述调光层之间设置水蒸气阻挡层。

[C09]根据[C08]的调光装置，其中所述水蒸气阻挡层包含从由以下项构成的组中选择出的至少一种材料：氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化铌、偏氯乙烯、聚丙烯酸酯和铝箔。

[C10]根据[C01]至[C09]的任一项的调光装置，其中所述调光层包括电致变色材料层。

[C11]根据[C10]的调光装置，其中

[C12]根据[C01]至[C11]的任一项的调光装置，其中所述保护基板包含聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂或玻璃。

[C13]根据[C01]至[C12]的任一项的显示装置，其中穿过所述调光装置的光被所述调光装置以所需颜色着色。

[C14]根据[C13]的显示装置，其中被所述调光装置着色的光的颜色是可变的。

[C15]根据[C13]的显示装置，其中被所述调光装置着色的光的颜色是固定的。

符号列表

10 框架

10' 鼻垫

11 正前部

11' 边框部

12 铰链

13 支腿部

14 顶端部

15 配线(信号线、电源线或类似物)

16 耳机部

16' 耳机部配线

17 相机

18 控制装置(控制电路控制单元)

19 附装构件

20 观察者

21 瞳孔

100,200,300,400,500 图像显示装置

110,210 图像形成装置

111 有机EL显示装置

211,211A,211B 光源

212 扫描单元

113A,113B,213 透镜系统

114 光圈

115,215 壳体

120,320,520 光学装置

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

324,325 导光板的一部分

130 第一偏转单元(第一衍射光栅构件)

140 第二偏转单元(第二衍射光栅构件，虚拟图像形成区域)

330 第一偏转单元

340 第二偏转单元(虚拟图像形成区域)

151 光学构件(全息透镜)

530A,530B 半透射镜

601 光源

602 导光构件

603,605 偏振分束器

604 液晶显示装置

606 四分之一波板

607 反射板

611 图像形成装置

612 导光构件

613 半透射镜

614 反射板

621 图像形成装置

622 棱镜

623,624 棱镜表面

625 凸透镜

700,700A 调光装置

710 调光层

711 第一电极

712 第二电极

713 电致变色材料层

714 还原着色层(WO₃层)

715 电解质层(Ta₂O₅层)

716 氧化着色层(Ir_XSn_1-XO层)

720 保护基板(支撑基板)

721 水蒸气阻挡层

722 硬涂层

730 水分保持层

740 水蒸气透过性透明基板

751 环境照度测量传感器

752 透射光照度测量传感器

761,762 遮光构件

801,802 粘合剂

803,805 通孔

804,806 密封构件

Claims

1.一种图像显示装置，包括：

图像形成装置；

光学装置，所述光学装置具有虚拟图像形成区域，在所述虚拟图像形成区域中基于从所述图像形成装置射出的光而形成虚拟图像；和

调光装置，所述调光装置被设置为面向所述虚拟图像形成区域且与所述光学装置分离开，所述调光装置用于调整从外部入射的外部光的光量，

其中，所述调光装置包括：

透明的保护基板，所述外部光入射在所述保护基板上；

调光层，形成在所述保护基板的面向所述光学装置的表面上，所述调光层包括依次层叠的第一电极、电致变色材料层和第二电极；和

水分保持层，形成在所述调光层的所述第二电极的与所述电致变色材料层相反的一侧上

其中所述调光装置与所述光学装置之间的空间与外部连通。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中

构成所述保护基板的材料的水分透过率为10^-2g/m²·日或更小。

3.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中

所述调光装置进一步包括设置在所述水分保持层上的水蒸气透过性透明基板。

4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中

构成所述水蒸气透过性透明基板的材料的水分透过率是构成所述保护基板的材料的水分透过率的10倍或更多。

5.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中

所述水蒸气透过性透明基板包含聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、环烯烃基树脂、丙烯酸酯基树脂、聚氨酯基树脂或苯乙烯基树脂。

6.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中

所述水分保持层包含从由以下项构成的组中选择出的至少一种材料：环氧基树脂、聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛。

7.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中

在所述保护基板与所述调光层之间设置水蒸气阻挡层。

8.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中

所述水蒸气阻挡层包含从由以下项构成的组中选择出的至少一种材料：氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化铌、偏氯乙烯、聚丙烯酸酯和铝箔。

9.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中

所述调光层包括电致变色材料层。

10.根据权利要求9所述的图像显示装置，其中

11.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中

所述保护基板包含聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂或玻璃。

12.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中

所述光学装置包括：

导光板，从所述图像形成装置入射的光通过全反射而传播通过所述导光板内部，然后朝向观察者射出；

第一偏转单元，用于使入射到所述导光板上的光偏转，以使得入射到所述导光板上的光在所述导光板内部被全反射；和

第二偏转单元，用于使通过全反射而传播通过所述导光板内部的光偏转，并从所述导光板射出，并且

13.一种显示装置，包括：

框架，用于穿戴在观察者的头部上；和

图像显示装置，被附装至所述框架，

其中，所述图像显示装置包括：

图像形成装置；

其中，所述调光装置包括：

透明的保护基板，所述外部光入射在所述保护基板上；

调光层，所述调光层形成在所述保护基板的面向所述光学装置的表面上，所述调光层包括依次层叠的第一电极、电致变色材料层和第二电极；和

水分保持层，所述水分保持层形成在所述调光层的所述第二电极的与所述电致变色材料层相反的一侧上；并且

其中所述调光装置与所述光学装置之间的空间与外部连通。

14.根据权利要求13所述的显示装置，其中至少所述保护基板的边缘部被固定至所述框架。

15.根据权利要求14所述的显示装置，其中所述保护基板的所述边缘部经由能够使水蒸气透过的粘合剂而固定至所述框架。

16.一种用于调整从外部入射的外部光的光量的调光装置，包括：

透明的保护基板，外部光入射在所述保护基板上；

调光层，所述调光层形成在所述保护基板上，所述调光层包括依次层叠的第一电极、电致变色材料层和第二电极；和

水分保持层，所述水分保持层形成在所述调光层的所述第二电极的与所述电致变色材料层相反的一侧上；和

水蒸气透过性透明基板，所述水蒸气透过性透明基板设置在所述水分保持层上或上方，

其中所述调光装置被设置为面向光学装置的虚拟图像形成区域且与所述光学装置分离开，并且

其中所述调光装置与所述光学装置之间的空间与外部连通。

17.根据权利要求16所述的调光装置，其中所述保护基板的外边缘和所述水蒸气透过性透明基板的外边缘通过密封构件而彼此密封。

18.根据权利要求16所述的调光装置，其中所述水蒸气透过性透明基板设置在所述水分保持层上方。