显示装置和光学装置的制造方法_5

文档序号:9216254阅读:来源:国知局
构件340被布置在(粘合至)导光板321的第二表面323上,并且多次衍射并且反射通过 全反射在导光板321内部传播的平行光,并且输出这样的来自导光板321的第一表面322 的平行光。
[0226] 同样在导光板321中,平行光通过全反射在导光板321内部传播,然后从其输出。 在那时,因为导光板321是薄的并且在导光板321内部行进的光学路径是长的,所以直至光 达到第二衍射光栅构件340而发生全反射的次数根据每个视角而不同。更具体地,在输入 至导光板321的平行光中,以接近于第二衍射光栅构件340的方向的角度输入的平行光的 反射次数小于以远离第二衍射光栅构件340的方向的角度输入到导光板321的平行光的反 射次数。这是因为在第一衍射光栅构件330中衍射并且反射并且以接近于第二衍射光栅构 件340的方向的角度输入至导光板321的平行光比以与接近于第二衍射光栅构件340的方 向相反的方向的角度输入至导光板321的平行光具有当在导光板321内部传播的光紧密接 触导光板321的内部表面时与导光板321的法线一起形成的更小的角度。此外,形成在第 二衍射光栅构件340中的干涉条纹和形成在第一衍射光栅构件330中的干涉条纹相对于垂 直于导光板321的轴的虚拟平面是对称的。不与导光板321相反的第一衍射光栅构件330 和第二衍射光栅构件340的表面均被覆盖保护构件(保护板)326,从而防止第一衍射光栅 构件330和第二衍射光栅构件340被损坏。应注意,利用粘合剂327将导光板321与保护 构件326在它们的外周部彼此粘合。可替换地,可以通过将透明保护膜附接至第一表面322 保护导光板321。
[0227] 随后将描述的实施方式4中的导光板321在结构和配置方面与上述导光板321基 本上相同。
[0228] 如上所述,除了在导光单元320方面的差异之外,实施方式3的显示装置具有与实 施方式1的显示装置基本上相同的结构和配置,并且因此将省略其详细说明。
[0229] [实施方式4]
[0230] 实施方式4是实施方式3的变形例。图9是在实施方式4的显示装置(头戴式显 示器)中的图像显示设备的概念图。在实施方式4中的图像显示设备400中的部件,即,光 源251、校准光学系统252、扫描单元253、平行光输出光学系统(中继光学系统254)等在结 构和配置方面与实施方式2 (第具有第二配置的图像形成单元)中的那些相同。实施方式 4的导光单元320具有与在实施方式3中的导光单元320相同的结构和配置。除了上述差 异之外,实施方式4的显示装置具有与实施方式2的显示装置基本上相同的结构和配置,并 且因此将省略其详细说明。
[0231] [实施方式5]
[0232] 实施方式5也是实施方式1至4的图像显示设备的变形例。图10是当从正面进 行观察的实施方式5的显示装置的示意图,并且图11是当从上方进行观察的显示装置的示 意图。
[0233] 在实施方式5中,形成图像显示设备500的导光单元520由半透射镜形成。从图 像形成单元111A或111B输出的光输入至半透射镜并且从其中输出至观察者20的瞳孔21。 应注意,实施方式5具有其中从图像形成单元111A或111B输出的光在由玻璃板、塑料板等 制成的透明构件521内部传播并且输入至导光单元520(半透射镜)的结构,但是可以具有 其中光在空气中传播并且输入至导光单元520的结构。此外,图像形成单元可以是在实施 方式2中描述的图像形成单元211。
[0234] 例如,图像形成单元111A和111B中的每一个利使用螺丝附接至正面部11。此外, 构件521附接至图像形成单元111A和111B中的每一个,导光单元520 (半透射镜)附接至 构件521,并且调光设备700附接至导光单元520 (半透射镜)。除了如上所述的差异之外, 实施方式5的显示装置还具有与实施方式1至4的显示装置基本上相同的配置和结构,并 且因此将省略其详细说明。
[0235] [实施方式6]
[0236] 实施方式6也是实施方式1至4的变形例。图12A是从上方观察的实施方式6的 显示装置的示意图,并且图12B是用于控制亮度传感器的电路的示意图。实施方式6的显示 装置进一步包括传感器801,该传感器测量外部环境中的亮度。基于在通过传感器801 (在 下文中,为了方便起见而称之为"第一亮度传感器")获得的外部环境中的亮度的测量结果 来改变调光设备700的部分区域的透光率。
[0237] 换言之,实施方式6的显示装置进一步包括第一亮度传感器(环境亮度测量传感 器)801,该第一亮度传感器测量在布置了显示装置的环境中的亮度。显示装置基于第一亮 度传感器801的测量结果来控制调光设备700的透光率。与对透光率的控制一起或独立控 制,显示装置基于第一亮度传感器801的测量结果来控制通过图像形成单元111或211形 成的图像的亮度。众所周知的结构和配置中的第一亮度传感器801可以被设置至导光单 元120或320的外侧端部,或设置至调光设备的外侧端部。第一亮度传感器801经由连接 器和配线(未示出)连接至控制设备18。控制设备18包括用于控制第一亮度传感器801 的电路。用于控制第一亮度传感器801的这种电路包括亮度计算电路、比较计算电路和环 境亮度测量传感器控制电路。亮度计算电路基于由第一亮度传感器801提供的测量值来计 算亮度。比较计算电路将亮度计算电路的结果(即,亮度值)与标准值进行比较。环境亮 度测量传感器控制电路基于通过比较计算电路获得的值控制调光设备700和/或图像形成 单元111或211。那些电路可以均由众所周知的电路形成。为了控制调光设备700,控制在 其中的透光率,并且为了控制图像形成单元111或211,控制由此形成的图像的亮度。应注 意,可以分开执行或彼此相关地执行对调光设备700中的透光率的控制和对通过图像形成 单元111或211形成的图像的亮度的控制。
[0238] 例如,当第一亮度传感器801显示测量结果为预定值(第一亮度测量值)以上时, 调光设备700被调整为具有预定值(第一透光率)以下的透光率。另一方面,当第一亮度传 感器801显示测量结果为预定值(第二亮度测量值)以下时,调光设备700被调整为具有预 定值(第二透光率)以上的透光率。此处,例如,第一亮度测量值可以是10勒克斯(lux), 第一透光率可以采用包括在从1 %到30%的范围内的任何值,第二亮度测量值可以是0.01 勒克斯,并且第二透光率可以采用包括在从51 %到99%的范围内的任何值。
[0239] 实施方式6中的第一亮度传感器(环境亮度测量传感器)801适用于在实施方式2 至5中描述的显示装置。在显示装置设置有摄像设备时,第一亮度传感器801可以由设置 至用于曝光测量的摄像设备的光接收元件形成。
[0240] 在接下来将描述的实施方式6或实施方式7中的显示装置中,基于第一亮度传感 器(环境亮度测量传感器)的测量结果来控制调光器设备的透光率,并且还基于第一亮度 传感器的测量结果来控制通过图像形成单元形成的图像的亮度。另外,如接下来将描述的, 基于第二亮度传感器(透射光亮度测量传感器)的测量结果来控制调光器设备的透光率, 并且还基于第二亮度传感器的测量结果来控制通过图像形成单元形成的图像的亮度。这能 够为由观察者所观察到的图像提供高对比度,并且取决于在布置了显示装置的周围环境中 的亮度的同时还优化了用于观察者的图像观察的环境条件。
[0241] [实施方式7]
[0242] 实施方式7也是实施方式1至4的变形例。图13A是从上方观察的实施方式7的 显示装置的示意图,并且图13B是用于控制亮度传感器的电路的示意图。
[0243] 实施方式7的显示装置进一步包括第二亮度传感器(透射光亮度测量传感 器)802,该第二亮度传感器基于从外部环境穿过调光设备的光来测量亮度,即,测量环境光 的亮度,即在穿过调光设备之后测量光是否被调整为具有期望值的亮度。第二亮度传感器 802的测量结果被用作控制调光设备700的透光率的基础。与对透光率的控制一起或分开 控制,显示装置基于第二亮度传感器802的测量结果来控制通过图像形成单元111或211 所形成的图像的亮度。处于众所周知的结构和配置中的第二亮度传感器802相对于导光单 元120、320或520而被布置为更接近于观察者的一侧。具体地,第二亮度传感器802可以在 观察者的一侧被布置为面向导光单元121或321的表面。第二亮度传感器802经由连接器 和配线(未示出)连接至控制设备18。该控制设备18包括用于控制第二亮度传感器802 的电路。用于控制第二亮度传感器802的这种电路包括亮度计算电路、比较计算电路和透 射光亮度测量传感器控制电路。亮度计算电路基于由第二亮度传感器802提供的测量值来 计算亮度。比较计算电路将亮度计算电路的计算结果(即,亮度值)与标准值进行比较。透 射光亮度测量传感器控制电路基于通过比较计算电路所获得的值来控制调光设备700和/ 或图像形成单元111或211。那些电路可以均由众所周知的电路形成。为了控制调光设备 700,控制在其中的透光率,并且为了控制图像形成单元111或211,控制由此形成的图像的 亮度。应注意,可以分开执行或彼此相关地执行对调光设备700中的透光率的控制和对通 过图像形成单元111或211形成的图像的亮度的控制。考虑通过第一亮度传感器801所测 量的亮度,当第二亮度传感器802的测量结果示出不控制亮度以获得期望值的亮度,即,第 二亮度传感器802的测量结果不是期望值的亮度,或当微小亮度调整依然是所预期的时, 调光设备可以在监测第二亮度传感器802的值的同时调整透光率。
[0244] 实施方式7中的第二亮度传感器(发送光亮度测量传感器)802适用于在实施方 式2至4中描述的显示装置。可替换地,实施方式7中的第二亮度传感器802可以与实施 方式6中的第一亮度传感器801结合使用。如果是这种情形,则利用不同的测试,对调光设 备700中的透光率的控制可以与对通过图像形成单元111或211形成的图像的亮度的控制 分开地执行或相关地执行。
[0245] [实施方式8]
[0246] 实施方式8是实施方式1至7的变形例并且涉及根据本公开第二实施方式的显示 装置。图14是实施方式8的图像显示设备的概念图。图15是从上方观察的实施方式8的 显示装置(具体地,头戴式显示器(HMD))的示意图。图16A是当从侧向进行观察时的显示 装置的示意图。图16B是当从正面进行观察时包括在显示装置中的导光单元和调光设备的 一部分的示意图。在图16A中,遮光构件由虚线表示。此外,图17是实施方式8的显示装 置的变形例的概念图。在图15中示出的实施例是实施方式1至4的显示装置的变形例,并 且在图17中示出的实施例是实施方式5的显示装置的变形例。
[0247] 在实施方式8中的显示装置中,遮光构件710被设置至输入从图像形成单元111A 或111B输出的光的导光单元120的区域,具体地被设置至设置第一偏振单元130的区域。 这个遮光构件710用于使导光单元120遮住外部光。本文中,遮光构件710朝向导光单元 120的投影图像包括输入从图像形成单元111A或111B输出的光的导光单元120的区域。 遮光构件710朝向导光单元120的投影图像还包括调光设备700朝向导光单元120的端部 的投影图像。
[0248] 在实施方式8中,遮光构件710在没有设置图像形成单元111A或111B的一侧设 置至导光单元120,并且设置为与导光单元120相距一距离。例如,遮光构件710由非透明 塑料材料制成。这个遮光构件710从图像显示设备111A或111B的壳体113 -体地延伸, 或附接至图像显示设备111A或111B的壳体113。可替换地,遮光构件710从框架10 -体 地延伸,或附接至框架10。在所示出的示例中,遮光构件710从图像形成单元111A或111B 的壳体113 -体地延伸。
[0249] 在实施方式8的显示装置中,遮光构件设置至输入从图像形成单元输出的光的导 光单元的区域。这个遮光构件用于遮挡导光单元远离外部光。因此,因为在第一位置中没 有外部光进入输入从图像形成单元输出的光的导光单元的区域(即,第一偏振单元130), 所以即使调光设备的操作改变了入射外部光的量,但是这没有在显示装置上引起图像质量 方面的劣化。
[0250] [实施方式9]
[0251] 实施方式9是实施方式8的变形例。如在图18的概念图中所示,与实施方式8 中的显示装置不同,实施方式9中的显示装置包括遮光构件720,该遮光构件处于导光单元 120未设置有图像形成单元111A或111B的一侧的一部分中。具体地,遮光构件720可以通 过使用非透明油墨在导光单元120 (具体地,在保护构件126的内表面)上印刷形成。除了 以上之外,实施方式9的显示装置具有与实施方式8的显示装置相同的结构和配置,并且因 此将省略其详细说明。实施方式9的遮光构件720可以与实施方式8的遮光构件710结合 使用。遮光构件720可以形成在保护构件126的外表面上。
[0252] [实施方式10]
[0253] 实施方式10也是实施方式8的变形例。如在图19或图20的概念图中所示,不同 于实施方式8和9的显示装置,实施方式10的显示装置包括在调光设备700中的遮光构件 730。具体地,遮光构件730可以通过使用非透明油墨在调光设备700上印刷形成。在图19 的示例中,遮光构件730形成在调光设备700中的第一基板701的外表面,并且在图20的 示例中,遮光构件730形成在调光设备700中的第一基板701的内表面。除了以上之外,实 施方式10的显示装置具有与实施方式8的显示装置相同的结构和配置,并且因此将省略其 详细说明。实施方式10的遮光构件730可以与实施方式8的遮光构件710结合使用,实施 方式10的遮光构件730可以与实施方式9的遮光构件720结合使用,或实施方式10的遮 光构件730可以与实施方式8和9的遮光构件710和720结合使用。
[0254] [实施方式11]
[0255] 实施方式11是实施方式1至10的变形例。在实施方式1至10中,光透射控制材 料层705由液晶材料层形成。然而,如在图21的概念图中所示,在实施方式11的显示装 置中的调光设备700'中,光透射控制材料层705'是由无机EL材料层形成的光闸。此处, 无机EL材料层由三氧化钨(W0 3)制成。同样在调光设备700'中,第一基板701'和第二基 板703'均是诸如钠钙玻璃(soda lime glass)或超白玻璃的透明玻璃基板,并且第二基板 703'比第一基板701'薄。具体地,第二基板703'形成具有0.2mm的厚度,并且第一基板 701'形成具有0.4mm的厚度。除了以上之外,实施方式11的显示装置具有与实施方式8至 10的显示装置相同的结构和配置,并且因此将省略其详细说明。应注意,在调光设备700' 中的第一基板701'使用类似于实施方式8的粘合剂707粘合到保护构件126。
[0256] [实施方式12]
[0257] 实施方式12涉及根据本公开的第一实施方式的显示装置并且是实施方式11的变 形例。如在图22的概念图中所示,在实施方式12的显示装置中,调光设备700〃包括:
[0258] 第一基板701〃和第二基板703〃,第一基板701〃与导光单元120相对,第二基板 703〃与第一基板701〃相对;
[0259] 电极702〃和电极704〃,分别设置至第一基板701〃和第二基板703〃 ;以及
[0260] 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。第一基板 701〃还用作导光单元120的组成构件(具体地,保护构件126)。即,第一基板701〃和保护 构件126是一个专用构件,并且用于共享使用。
[0261] 如上所述,在实施方式12中,形成调光设备700〃的第一基板701〃还用作导光单 元120的组成构件(保护构件126)。这减少了显示装置的总重量,使得这没有给显示装置 的用户带来不适感。
[0262] 除了上述之外,实施方式12的显示装置具有与实施方式11的显示装置相同的结 构和配置,并且因此将省略其详细说明。另外,在实施方式12的显示装置中的遮光构件具 有与在实施方式8至10的显示装置中的每一个相同的结构和配置,并且因此将省略其详细 说明。
[0263] [实施方式13]
[0264] 实施方式13是实施方式1至12的变形例。图23是从正面观察的实施方式13的 头戴式显示器的示意图。图24是(在假设移除框架的状态下)从正面观察的实施方式13 的头戴式显示器的示意图。此外,图25是当从上方进行观察时的实施方式13的头戴式显示 器的示意图。图26是示出了当从上方进行观察时的实施方式13的头戴式显示器被佩戴在 观察者20头部的状态下的示图。应注意,图26仅示出了图像显示设备,并且为了方便起见 而省略了框架的示意图。此外,在以下描述中,通过图像显示设备100表示图像显示设备, 但无需说明的是,图像显示设备200、300、400或500能够被应用于图像显示设备。在实施 方式13和14中,省略了调光设备700的说明图。
[0265] 实施方式13的头戴式显示器进一步包括连接构件160,该连接构件连接两个图像 显示设备100。例如,连接构件160利用螺丝(未示出)在位于观察者20的两个瞳孔21之 间(即,附接在观察者20和框架10之间)的中心部分10C处附接至框架10的面向观察者 的一侧。另外,连接构件160的投影图像被包括在框架10的投影图像中。换言之,当从观察 者20的正面观察头戴式显示器时,连接构件160被隐藏在框架10后面,并且不能视觉识别 连接构件160。此外,两个图像显示设备100利用连接构件160彼此连接,但是具体地,图像 形成单元111A和111B被收纳在相应的壳体113中,并且壳体113附接至连接构件160的 两端,使得能够调整安装状态。图像形成单元111A和111B相对于观察者20的瞳孔21位 于外部。具体地,满足以下表达式:
[0266] a = 〇? 1*L;
[0267] 0 = 〇? 5*L;以及
[0268] y= 0. 9*L,
[0269] 在此,由a表示从一个图像形成单元111A的安装部的中心111AC至框架10的一 端(在一侧的端片)的距离,由0表示从连接构件160的中心160 c至框架10的一端(在 一侧的端片)的距离,由y表示从另一图像形成单元111B的安装部的中心111B。至框架 10的一端(在一侧的端片)的距离以及由L表示框架10的长度。
[0270] 例如,将图像形成单元(具体地,图像形成单元111A和111B)安装到连接构件160 两端被具体地执行如下:三个通孔(未示出)被设置在连接构件的端部中的每一个的三个 位置处;对应于通孔的螺纹孔部(tapped hole portion)(螺旋嗤合部(未示出))被设置 至图像形成单元111A和111B ;以及将螺丝(未示出)插入相应的通孔并且拧入设置至图 像形成单元111A和111B的孔部。预先将弹簧插入各螺丝与对应的孔部之间。以这种方 式,能够基于螺丝的紧固状态来调整图像形成单元的安装状态(图像形成单元相对于连接 构件的倾斜)。在安装之后,通过帽(未示出)隐藏螺丝。应注意,在图24和图28中,为了 清晰地指明连接构件160和170,连接构件160和170是阴影线的。连接构件160被附接至 位于观察者20的两个瞳孔21之间的框架10的中心部分10C。中心部分10C对应于在通常 的眼镜中的镜梁部分。此外,鼻垫10'附接至面向观察者20的连接构件160的一侧。应注 意,在图25和图29中,省略了鼻垫10'的示意图。框架10和连接构件160由金属或塑料 制成,并且连接构件160的形状是弯曲的棒状形状。
[0271] 以这种方式,在实施方式13的头戴式显示器(HMD)中,连接构件160连接两个图 像显示设备100,并且连接构件160附接至位于观察者20的两个瞳孔21之间的框架10的 中心部分10C。换言之,图像显示设备100中的每一个未直接附接至框架10。所以,当框架 10被安装在观察者20头部时,镜腿部13向外延伸。因此,即使框架10变形,框架10的这 种变形不会引起图像形成单元111A或111B的位移(位置变化)、或如果有的话引起较小位 移。由于那个缘故,能够在某种程度上防止改变左和右图像的辐辏角。另外,因为无
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