[0187] 调光设备700可以总是开（ON)、可以响应于观察者的命令（操作）运行/未运行 (打开/关闭）、或可以在正常情况下是关（OFF)并且可以响应于用于在图像显示设备100、 200、300、400或500上显示图像的信号开始运行。例如，为了响应于观察者的命令（操作） 而运行/未运行，显示装置可以进一步包括麦克风，并且可以响应于经由麦克风的音频输 入来控制调光设备700的运行。具体地，可以响应于由观察者的语音发出的命令来控制调 光设备运行/未运行。可替换地，显示装置可以进一步包括红外光输入/输出单元，并且可 以使用这个红外光输入/输出单元控制调光设备700的运行。即，可以使用红外光输入/ 输出单元检测观察者的眨眼以控制调光设备700运行/未运行。
[0188] 实施方式1和随后将描述的实施方式2至14的图像显示设备100、200、300、400 和500中的每一个包括：
[0189] ⑷图像形成单元111或211 ;
[0190] (B)导光单元120、320或520,被配置为输入、引导、并且输出从图像形成单元111 或211输出的光；以及
[0191] (C)光学系统（平行光输出光学系统）112或254,被配置为将从图像形成单元111 或211输出的光改变为平行光，其中，在光学系统112或254中改变为平行光的光通量被输 入至导光单元120、320或520、被引导通过该穿过该导光单元并且从该导光单元输出。
[0192] 图像显示设备100、200、300、400或500可以以固定方式或可拆卸地附接至框架。 本文中，光学系统112或254被布置在图像形成单元111或211与导光单元120、320或520 之间。在光学系统112或254中改变为平行光的光通量被输入至导光单元120、320或520、 被引导通过该导光单元并且从该导光单元输出。此外，导光单元120、320或520是半透射 型（透视型）。具体地，至少与观察者20的双眼相对的导光单元的部分（更具体地，随后将 描述的导光板121或321和第二偏振单元140或340)是半透射的（透视）。
[0193] 在实施方式1或随后将描述的实施方式2至14中，在从图像形成单元111或211 的中心输出并且穿过光学系统112或254的图像形成单元侧的结点的光束（中心入射光波 束CL)中，假设垂直输入至导光单元120或320的中心入射光束被输入至导光单元120、320 或520的点是导光单元中心点0,穿过导光单元中心点0并且平行于导光单元120、320或 520的轴方向的轴是X轴，以及穿过导光单元中心点0并且与导光单元120、320或520的 法线相一致的轴是Z轴。应注意，随后将描述的第一偏振单元130或330的中心点是导光 单元中心点0。换言之，如图5中所示，在图像显示设备100、200、300、400或500中，从图 像形成单元111或211的中心输出并且穿过光学系统112或254的图像形成单元侧的结点 的中心入射光束CL垂直撞击在导光板121或321上。换言之，中心入射光束CL以0度的 入射角输入至导光板121或321。在这种情况下，所显示的图像的中心与导光板121或321 的第一表面122或322的垂直方向相一致。
[0194] 在实施方式1和随后将描述的实施方式2至4和实施方式6至14中的导光单元 120和320中的每一个包括：
[0195] (a)导光板121或321，被配置为在输入光通过全反射在导光板内部被传播之后输 出光；
[0196] (b)第一偏振单元130或330,被配置为使输入至导光板121或321的至少部分光 偏振，以使输入至导光板121或321的光在导光板121或321内部全反射；以及（c)第二偏 振单元140或340,被配置为使通过全反射在导光板121或321内部传播的光偏振，以从导 光板121或321输出通过全反射在导光板121或321内部传播的光。
[0197] 在实施方式1或随后将描述的实施方式2至14中，被配置为调整来自外部的外部 光的光量的调光设备700在未设置图像形成单元111或211的一侧设置至导光单元120、 320或520。具体地，使用粘合剂707将作为一种光闸的调光设备700固定至导光单元120、 320或520,具体地，固定至保护导光板121或321或半透射镜520的保护构件（保护板）126 或326。调光设备700在与观察者20相对的一侧上设置至导光单元120、320或520的区 域。应注意，使用粘合剂127或327将保护构件（保护板）126或326粘合至导光板121或 321的第二表面123或323,并且保护构件（保护板）126或326覆盖第一偏振单元130或 330和第二偏振单元126或326。第二偏振单元140或340被放置在调光设备700的投影 图像中。
[0198] 在此，在实施方式1中，第一偏振单元130和第二偏振单元140被布置在导光板 121内部。第一偏振单元130反射输入至导光板121的光，并且第二偏振单元140多次透射 并且反射通过全反射在导光板121内部传播的光。换言之，第一偏振单元130起到反射镜 的作用并且第二偏振单元140起到半透射镜的作用。更具体地，设置在导光板121内部的 第一偏振单元130由铝（A1)制成，并且由反射输入到导光板121的光的光反射膜（一种反 射镜）形成。然而，设置在导光板121内部的第二偏振单元140由层压多个介电层压薄膜 的多层层压结构形成。例如，介电层压薄膜包括高介电材料的Ti0 2 (二氧化钛）层和低介电 材料的Si02 (二氧化硅）层。在日本未经审查专利申请公开第2005-521099中描述了层压 多个介电层压薄膜的多层层压结构。在图中示出的六个介电层压薄膜是示例性的，但并非 限制性的。在该结构中，介电层压薄膜和另一个介电层压薄膜包括介于其间的由与导光板 121相同的材料制成的非常薄的层。在第一偏振单元130中，为了使输入至导光板121的平 行光在导光板121的内部被全反射，故输入至导光板121的平行光被反射（或衍射）。然 而，在第二偏振单元140中，通过全反射在导光板121内部传播的平行光被反射（或衍射） 多次并且以平行光的状态从导光板121朝向观察者20的瞳孔21输出。
[0199] 第一偏振单元130可以通过以下步骤形成：裁剪（cut out)部分124,在该部分中 将设置导光板121的第一偏振单元130 ;设置斜面，在斜面上，第一偏振单元130被设置至 导光板121 ;在斜面上执行真空沉积以获得光反射膜；并且然后将导光板121的裁剪部分 124粘合到第一偏振单元130。此外，可以通过以下步骤形成第二偏振单元140 :制造层压 了由与导光单元121相同材料（例如，玻璃）制成的多个介电层压膜（例如，通过气相沉积 形成）的多层层压结构；裁剪部分125,在该部分中设置导光板121的第二偏振单元140,以 获得斜面；将多层层压结构粘合至斜面；以及通过磨蚀使轮廓成型。这允许获得导光单元 120,导光单元120设置有包括第一偏振单元130和第二偏振单元140的导光板121。
[0200] 在此，在实施方式1或随后将描述的实施方式2至4和实施方式6至14中，由光学 玻璃或塑料材料制成的导光板121或321包括通过导光板121或321的内部全反射而平行 于光传播方向（X轴）延伸的两个平行表面（第一表面122或322和第二表面123或323)。 第一表面122或322和第二表面123或323彼此相对。在通过全反射在导光板121的内部 传播之后，平行光从与光输入表面相对应的第一表面122或322输入，并且从与光输出表面 相对应的第一表面122或322输出。应注意，导光板121或321不限于这个结构，并且光输 入表面可以由第二表面123或323形成，并且光输出表面可以由第一表面122或322形成。
[0201] 在实施方式1或随后将描述的实施方式3中，图像形成单元111是具有第一配置 的图像形成单元并且包括布置在二维矩阵中的多个像素。具体地，图像形成单元111包括 反射式空间光调制设备150和由发射白色光的发光二极管形成的光源153。整个图像形成 单元111被收纳在壳体113中（在图1中，由交替的长和短的虚线表示）。这种壳体113设置 有开口（未不出），并且光通过开口从光学系统（平行光输出光学系统，校准光学系统）112 输出。反射式空间光调制设备150包括由LC0S作为光阀形成的液晶显示器（LCD) 151和偏 振光束分光器152。偏振光束分光器152反射来自光源153的部分光并且将光引导到液晶 显示单元151，并且透射由液晶显示器151反射的部分光并且将光引导至光学系统112。液 晶显示器151包括被布置在二维矩阵中的多个（例如，640*480)像素（液晶单元）。偏振 光束分光器152具有众所周知的配置和结构。从光源153输出的非偏振光撞击在偏振光 束分光器152上。在偏振光束分光器152中，P偏振光部分穿过其中并且输出到系统外部。 另一方面，S偏振光成分在偏振光束分光器152上被反射、输入到液晶显示单元151，在液晶 显示单元151内部被反射并且从液晶显示器151输出。本文中，在从液晶显示器151输出 的光中，从用于显示"白色"的像素输出的光束包含高比例的P偏振光成分，然而，从用于显 示"黑色"的像素输出的光束包含高比例的S偏振光成分。所以，从液晶显示器151输出并 且撞击在偏振光束分光器152上的光的P偏振光成分穿过偏振光束分光器152并且被引导 到光学系统112。另一方面，S偏振光成分在偏振光束分光器152上被反射并且送回到光源 153。光学系统112由凸透镜形成，例如，并且为了产生平行光，图像形成单元111 (更具体 地，液晶显示器151)在光学系统112中被布置在焦距的点（位置）处。
[0202] 框架10包括：正面部11，布置在观察者20的正面；两个镜腿部13,经由铰链12可 旋转地附接至正面部11的两端；以及听筒部（也称作末端单元、耳机、或耳垫）14,附接至 相应镜腿部13的末端。此外，鼻垫（在图2中未示出）附接至框架10。换言之，基本上，框 架10和鼻垫的装配体具有与标准的眼镜的结构基本上相同的结构。此外，外壳113利用安 装构件19可拆卸地附接至镜腿部13。框架10由金属或塑料制成。应注意，各壳体113可 以利用安装构件19附接至镜腿部13以便不脱离。此外，对于佩带他/她自己的眼镜的观 察者，各壳体113可以利用安装构件19可拆卸地附接至观察者所拥有的眼镜的框架的镜腿 部。每个壳体113可以附接至镜腿部13的外侧或镜腿部13的内侧。
[0203] 此外，从图像形成单元111A延伸的配线（信号线、电源线等）15通过镜腿部13和 听筒部14的内部从听筒部14的末端延伸到外部并且被连接到控制设备（控制电路或控制 单元）18。此外，每个图像形成单元111A和111B包括耳机部16。从相应的图像形成单元 111A和111B延伸出的耳机部配线16'通过镜腿部13和听筒部14的内部从听筒部14的 末端延伸到耳机部16。更具体地，每个耳机部配线16'延伸至耳机部16以便从听筒部14 的末端绕过耳廓（外耳）的后侧。这种配置可以提供简洁设计的显示装置而不会给耳机部 16和耳机部配线16'的带来凌乱布置的印象。
[0204] 配线（信号线、电源线等）15被连接到如上所述的控制设备（控制电路）18。例 如，控制设备18设置有图像信息存储单元18A。控制设备18执行用于图像显示的处理。控 制设备18和图像信息存储单元18A均可以由众所周知的电路形成。
[0205] 包括固态摄像设备和透镜（未示出）的摄像设备17利用足够的安装构件（未示 出）被附接至正面部11的中心部分11'。固态摄像设备由C⑶或CMOS传感器形成。例如， 从摄像设备17提供的信号经由从摄像设备17延伸的配线（未示出）而被发送至图像形成 单元111A。根据实施方式1的调光设备700由光闸形成，在光闸中，光透射控制材料层705 由液晶材料层形成。具体地，调光设备700包括透明的第一基板701，与导光单元120相对； 透明的第二基板703,与第一基板701相对；第一电极702和第二电极704,分别被设置在第 一基板701和第二基板703 ;以及光透射控制材料层705,密封在第一基板701与第二基板 703之间。本文中，第一基板701和第二基板703均由塑料材料制成。第一电极702和第二 电极704均由氧化铟锡（IT0)制成的透明电极形成并且均由诸如溅射和剥离的PVD的组合 形成。具体地，光透射控制材料层705由TN(扭曲向列）液晶材料制成的液晶材料层形成。 通过图案化设置第一电极702和第二电极704,调光设备700的部分区域708的透光率可以 改变为不同于另一个区域的透光率。第一电极702和第二电极704经由连接器和配线（未 示出）连接到控制设备18。使用密封剂706将两个基板701和703在外缘部分处密封在一 起。调光设备700的第一基板701和保护构件126通过粘合剂707彼此粘合。此外，偏光 器膜被粘贴至第一基板701和第二基板703的外表面，但未示出那些偏光器膜。调光设备 700中的第一基板701比导光板121短，并且使用粘合剂707将调光设备700的第一基板 701固定到保护构件126。粘合剂707被设置在第一基板701的外缘部分处。这还可应用 于以下描述的其他实施方式。以这种顺序从观察者侧布置导光单元120和调光设备700。
[0206] 可以通过施加于第一电极702和第二电极704的电压来控制调光设备700的透光 率。具体地，例如，当利用接地的第二电极704将电压施加于第一电极702时，这引起在形 成光透射控制材料层705的液晶材料层中液晶取向的变化，使得改变液晶材料层的透光率 (参见图4A和图4B)。对于施加于第一电极702和第二电极704的电压，观察者可以操作 设置至控制设备18的控制旋钮。即，观察者可以在观察由导光单元120或320提供的图像 的同时调整调光设备700的透光率。
[0207] 如上所述，在实施方式1的显示装置中，因为基于用于在图像显示设备上显示图 像的信号来改变调光设备部分区域的透光率，所以这允许观察者容易地、可靠地并且立即 识别出显示图像。可替换地，这允许观察者容易地并且可靠地识别出将被显示的图像。可替 换地，在实施方式1的光学装置中，因为基于通过接收设备接收到的信号来改变调光设备 部分区域的透光率，所以这允许观察者容易地、可靠地并且立即识别出接收设备接收信号。
[0208] 应注意，在上述实施方式1中，调光设备700附接至图像显示设备100,即具体地， 调光设备700附接至导光板121。可替换地，调光设备700可以附接至框架10或附接至壳 体 113〇
[0209] 此外，在实施方式1至14中的每一个光学装置中，调光设备可以附接至框架而不 用提供图像显示设备（例如，参见图30)。换言之，调光设备可以包括：第一基板；第二基 板，与第一基板相对；第一电极和第二电极，分别设置至第一基板和第二基板；以及光透射 控制材料层，密封在第一基板与第二基板之间，并且第一基板和第二基板中的至少一个可 以附接至框架。这同样适用于稍后描述的实施方式15。调光设备可以附接至通常的眼镜的 透镜，或透镜和调光设备可以并置并且附接至框架。
[0210] [实施方式2]
[0211] 实施方式2是实施方式1的变形例。如图6示出了实施方式2的显示装置（头戴 式显示器）中的图像显示设备200的概念图，在实施方式2中的图像形成单元211由具有 第二配置的图像形成单元形成。换言之，图像形成单元211包括光源251和扫描单元253， 该扫描单元被配置为扫描从光源251输出的平行光。更具体地，图像形成单元211包括：
[0212] ⑴光源 251;
[0213] (ii)校准光学系统252,被配置为将从光源251输出的光改变为平行光；
[0214] (iii)扫描单元253,被配置为扫描从校准光学系统252输出的平行光；以及
[0215] (iv)中继光学系统254,被配置为中继通过扫描单元253扫描的平行光，用于从该 中继光学系统输出。应注意，整个图像形成单元211被收纳在壳体213中（在图6中，由交 替的长和短的虚线表示）。这种壳体213设置有开口（未示出），并且光通过开口从中继光 学系统254输出。各壳体213利用安装构件19可拆卸地附接至镜腿部13。
[0216] 光源251由发射白色光的发光二极管形成。从光源251输出的光作为一个整体输 入至具有正的光焦度的校准光学系统252并且输出为平行光。在全反射镜256上反射平行 光。通过包括MEMS的扫描单元253执行水平扫描和垂直扫描。MEMS包括在二维方向上可 旋转的微镜，并且能够利用该微镜以二维方式扫描入射的平行光。通过该扫描，平行光被转 换为一种二维图像，导致产生虚拟像素（例如，像素数与实施方式1相同）。来自虚拟像素 的光穿过由众所周知的中继光学系统形成的中继光学系统（平行光输出光学系统）254,并 且被改变为平行光的光通量被输入至导光单元120。
[0217] 在中继光学系统254中被改变为的平行光的光通量被输入至导光单元120、光通 量被引导通过该导光单元、并且从导光单元输出光通量的导光单元具有与实施方式1中描 述的导光单元相同的配置和结构，并且因此将省略其详细说明。此外，如上所述，除了在图 像形成单元211上的差异之外，实施方式2的显示装置还具有与实施方式1的显示装置基 本相同的配置和结构，并且因此将省略其详细说明。
[0218] [实施方式3]
[0219] 实施方式3也是实施方式1的变形例。图7是在实施方式3的显示装置（头戴式 显示器）中的图像显示设备300的概念图。图8是以局部放大形式的反射式体全息衍射光 栅的示意性截面示图。在实施方式3中，类似于实施方式1，图像形成单元111由具有第一 配置的图像形成单元形成。除了在第一偏振单元和第二偏振单元的结构和配置方面的差异 之外，就结构和配置而言，导光单元320与实施方式1的导光单元120基本上相同。
[0220] 在实施方式3中，第一偏振单元和第二偏振单元被布置在导光板321的表面上 (具体地，在导光板321的第二表面323上）。第一偏振单元衍射并且反射输入至导光板 321的光，并且第二偏振单元140多次衍射并且反射通过全反射在导光板321内部传播的 光。本文中，第一偏振单元和第二偏振单元均是衍射光栅元件、具体的是反射式衍射光栅元 件、并且更具体的是反射式体全息衍射光栅。在以下描述中，为了方便起见，由反射式体全 息衍射光栅形成的第一偏振单元被称为"第一衍射光栅构件330"，并且为了方便起见，由反 射式体全息衍射光栅形成的第二偏振单元被称为"第二衍射光栅构件340"。
[0221] 在随后将描述的实施方式3或实施方式4中，第一衍射光栅构件330和第二衍射 光栅构件340均是单个衍射光栅层的层状结构。各衍射光栅层由光致聚合物制成，并且设 置有被形成对应于一种类型波长带（或波长）的干涉图案。通过现有技术中的方法制造衍 射光栅层。形成在衍射光栅层（衍射光学元件）上的干涉图案在节距上是恒定的，并且是线 性的且平行于Y轴。第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340的轴均平行于X轴， 并且至其的法线平行于Z轴。
[0222] 图8是局部放大形式的反射式体全息衍射光栅的示意性截面示图。在反射式体全 息衍射光栅中，形成具有倾斜角（倾角）巾的干涉条纹。本文中，倾斜角巾意指由反射式 体全息衍射光栅的表面与干涉条纹所形成的角。干涉条纹形成在反射式体全息衍射光栅的 内部和表面上方。干涉条纹满足布拉格定律（Bragg's Law)。本文中，布拉格定律指示满足 以下表达式（A)的条件，在此，m表示正整数，A表示波长，d表示晶格面（lattice plane) 的节距（包括干涉条纹的虚拟平面的法线方向的间隔），并且0表示入射角与干涉条纹的 互补角。此外，当光以入射角步进入衍射光栅构件时，在互补角0、倾斜角巾和入射角步 之间的关系由以下表达式（b)表示。
[0223] m?入= 2*d* sin ( 9 ) (A)
[0224] 0=90°- (cp+V) CB)
[0225] 如上所述，第一衍射光栅构件330被布置在（粘合至）导光板321的第二表面323 上，并且为了在导光板321内部全反射从第一表面322输入至导光板321的平行光，第一衍 射光栅构件330衍射并且反射输入至导光板321的平行光。此外，如上所述，第二衍射光栅