需增强 框架10的正面部11的刚性，所以可以避免引起框架10的重量上的增加、设计质量的下降 和成本上升。同时，因为图像显示设备100未直接附接于眼镜类型的框架10,故能够根据观 察者的喜好自由地选择框架10的设计、颜色等，并且因此在实施在框架10的设计方面存在 很少的限制，并且在设计基准方面的自由度较高。此外，当从观察者的正面观察头戴式显示 器时，连接构件160被隐藏在框架10的后面。所以能够为头戴式显示器给出高设计质量。
[0272] [实施方式14]
[0273] 实施方式14是实施方式13的变形例。图27是当从正面进行观察时的实施方式 14的头戴式显示器的示意图，并且图28是当从正面进行观察时的实施方式14的头戴式显 示器的另一个示意图（在假设移除框架的状态下）。图29是当从上方进行观察时的实施方 式14的头戴式显示器的示意图。
[0274] 在实施方式14的头戴式显示器中，不同于在实施方式13中，棒状连接构件170连 接两个导光单元120而不是连接两个图像形成单元111A和111B。应注意，可以一体地制造 两个导光单元120,并且连接构件170可以附接至一体地制造的这种导光单元120。
[0275] 同样，在实施方式14的头戴式显示器中，例如，利用螺丝将连接构件170在位于观 察者20的两个瞳孔21之间的中心部分10C处附接至框架10。图像形成单元111位于相对 于观察者20的瞳孔21的外侧。应注意，每个图像形成单元111附接至导光单元120的端 部。假设从连接构件170的中心170。至框架10的端部的距离是0，并且框架10的长度是 L，则满足以下表达式=0. 5*L。应注意，在实施方式14中a'和Y'的值与在实施方 式13中a和丫的值相同。
[0276] 在实施方式14中，框架10和图像显示设备具有与在实施方式13中描述的框架10 和图像显示设备相同的结构和配置，并且因此将省略其详细说明。除了上述差异之外，实施 方式14的头戴式显示器还具有与实施方式13的头戴式显示器基本上相同的结构和配置， 并且因此将省略其详细说明。
[0277] [实施方式15]
[0278] 实施方式15涉及根据本公开的第一实施方式的光学装置。图30和图31均是当 从正面进行观察时的实施方式15的光学装置等的示意图。
[0279] 实施方式15的光学装置包括：
[0280] ⑴框架10,佩戴至观察者20的头部上；
[0281] (ii)摄像设备17A，附接至框架10 ;以及
[0282] (iii)调光设备740,附接至框架10并且被配置为调整来自外部的外部光的光量。 通过摄像设备17A所拍摄的空间区域被显示在调光设备740上。应注意，区域741和742 均是与通过摄像设备17A所拍摄的并且显示在调光设备740上的空间区域相对应的区域。 例如，调光设备740被布置在观察者20的右眼侧。例如，透明透镜744在观察者20的左眼 侧上附接至框架10。
[0283] 本文中，在图30中示出的实施例中，在调光设备中以框架741的形式显示通过摄 像设备17A所拍摄的空间区域的外部边缘。可替换地，如在图31中所示，调光设备中与通 过摄像设备17A所拍摄的空间区域相对应的区域742的透光率可以被制成低于或高于与通 过摄像设备17A所拍摄的空间区域相对应的区域743的透光率。
[0284] 实施方式15的光学装置可以进一步包括调光设备控制设备，并且可以通过调光 设备控制设备校正均在调光设备中与通过摄像设备所拍摄的空间区域相对应的区域741 和742的位置。具体地，例如，当实施方式15的光学装置包括移动电话或智能电话时，或当 光学装置结合移动式电话、智能电话或个人计算机时，可以在移动式电话、智能电话或个人 计算机上显示通过摄像设备17A所拍摄的空间区域。在显示在移动式电话、智能电话或个 人计算机上的空间区域与调光设备中与通过摄像设备17A所拍摄的空间区域相对应的区 域741或742之间存在差异的情况下，使用能够通过移动式电话、智能电话或个人计算机替 代的调光设备控制设备来移动/旋转或放大/收缩调光设备中与通过摄像设备17A所拍摄 的空间区域相对应的区域741或742。因此，可以消除在移动电话、智能电话或个人计算机 上显示的空间区域和调光设备中与通过摄像设备17A所拍摄的空间区域相对应的区域741 或742之间的差异。
[0285] 在实施方式15的光学装置中，在调光设备上显示通过摄像设备所拍摄的空间区 域。这允许观察者容易并且可靠地识别出通过摄像设备所拍摄的外部的一部分。
[0286] 在实施方式1至14中描述的显示装置和光学装置均可应用于实施方式15的光学 装置。此外，根据本公开的第二实施方式的光学装置还可应用于实施方式15的光学装置。 换言之，例如，光学装置可以包括类似于在实施方式1中描述的接收设备，并且可以基于通 过接收设备接收到的信号来改变调光设备740的区域741或742的透光率。
[0287] 在上文中，已经基于期望的实施方式描述了本公开，但本公开不限于那些实施方 式。在以上实施方式中描述的显示装置（头戴式显示器）和图像显示设备的配置和结构 仅仅是示例性的配置和结构并且可以适当修改。例如，表面起伏全息图（surface relief hologram)(参见美国专利申请第20040062505A1号）可以被布置在导光板上。在导光单 元中，衍射光栅元件可以由透射式衍射光栅元件形成。可替换地，第一偏振单元或第二偏 振单元可以由反射式衍射光栅元件形成，并且剩下的偏振单元可以由透射式衍射光栅元 件形成。可替换地，衍射光栅元件可以是反射式闪耀衍射光栅元件（reflective blazed diffraction grating element)〇
[0288] 调光设备可以可拆卸地设置在导光单元的从其发射光的区域中。为了可拆卸地设 置调光设备，例如，调光设备可以使用由透明塑料制成的螺丝附接至导光单元。然后，调光 设备可以经由连接器和配线连接到控制电路。例如，这个控制电路用于控制调光设备的透 光率，并且设置在控制图像形成单元的控制设备18中。
[0289] 在一些情况下，可以由响应于金属（例如，银颗粒）的可逆的氧化还原所发生的电 沉积/析出的应用来使用光闸。具体地，预先在有机溶剂中溶解A g+ (银）和r(碘），并且通 过将适当的电压施加至电极而由Ag+的还原沉淀Ag，使得调光设备在透光率上下降。另一方 面，Ag被氧化并且被溶解为Ag+，使得调光设备在透光率上增加。可替换地，在一些情况下， 可以由响应于电致变色材料的氧化还原所发生的物质的颜色变化的应用来使用光闸。具体 地，设置第一电极和第二电极，并且第一电致变色材料层和第二电致变色材料层夹在第一 电极与第二电极之间。例如，第一电致变色材料层由普鲁士蓝金属络合物形成，并且例如， 第二电致变色材料层由取代镍的普鲁士蓝金属络合物（Prussian blue metal complex)形 成。在其他情况下，可以使用通过电润湿来控制透光率的光闸。具体地，设置了第一电极 和第二电极，并且在第一电极与第二电极之间的间隙填充绝缘的第一液体和导电的第二液 体。通过在第一电极与第二电极之间施加电压，第一液体和第二液体之间的接触面在形状 上变化，例如，从平坦的至弯曲的，从而控制透光率。
[0290] 在实施方式中，图像形成单元111或211被描述为显示单色（例如，绿色）图像的 图像形成单元，但是图像形成单元111或211还能够显示彩色图像。在这种情况下，例如， 光源仅需要由输出红光、绿光和蓝光的光源形成。具体地，例如，可以通过使用光管使用分 别从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件输出的红光、绿光和蓝光来实现混色和 亮度均匀性，从而获得白光。
[0291] 作为由发光元件和光阀形成的图像形成单元或光源，除了作为一个整体发射白色 光的背光和包括红色发光像素、绿色发光像素和蓝色发光像素的液晶显示器的组合之外， 还可以举例说明以下配置。
[0292] 作为图像形成单元的变形例，例如，如在图32的概念图中所示，可以提供包括发 光面板的有源矩阵式图像形成单元，在该发光面板上以二维矩阵布置由半导体激光元件形 成的发光元件601。在有源矩阵式图像形成单元中，控制发光元件601的发光/未发光的状 态并且可以直接观察发光元件601的发光状态，并且因此显示图像。从这个图像形成单元 输出的光经由校准光学系统112被输入到导光板121。同样在以下描述中，发光元件由半导 体激光元件形成。
[0293] 可替换地，如在图33的概念图中所示，可以提供用于彩色显示器的图像形成单 元，包括：
[0294] (a )红色发光面板611R，在该红色发光面板上，发红光的红色发光元件601R被布 置在二维矩阵中；
[0295] ( 0 )绿色发光面板611G，在该绿色发光面板上，发绿光的绿色发光元件601G被布 置在二维矩阵中；
[0296] ( Y )蓝色发光面板611B，在该蓝色发光面板上，发蓝光的蓝色发光元件601B被布 置在二维矩阵中；以及
[0297] ( S )用于将从相应的红色发光面板611R、绿色发光面板611G和蓝色发光面板 611B输出的光束收集至一个光学路径的单元（例如，二向色棱镜603)，其中，控制红色发光 元件601R、绿色发光元件601G和绿色发光元件601B的发光/未发光的状态。从图像形成 单元输出的光还经由校准光学系统112被输入到导光板121。应注意，显微透镜612被配置 为收集从发光元件输出的光束。
[0298] 可替换地，可以提供一种图像形成单元，如在图34的概念图中所示，包括，分别在 发光面板611R、611G、和611B上被布置在二维矩阵中的发光元件601R、601G和601B。由光 通路控制设备604R、604G和604B控制从发光面板611R、611G和611B输出的光束的通过/ 不通过，并且光束被输入到二向色棱镜603。那些光束的光学路径被收集至一个光学路径并 且经由校准光学系统112输入到导光板121。
[0299] 可替换地，可以提供一种图像形成单元，如图35的概念图中所示，包括分别被布 置在二维矩阵中的发光元件601R、601G和601B。从发光面板611R、611G和611B输出的光 束被输入到二向色棱镜603，并且那些光束的光学路径被收集到一个光学路径。从二向色棱 镜603输出的光束的通过/不通过由光通路控制设备604控制，并且光束经由校准光学系 统112被输入到导光板121。
[0300] 可替换地，如在图36中所示，可以提供一种图像形成单元，包括：发红光的发光元 件601R，;作为一种光阀的光通路控制设备（例如，液晶显示器604R)，被配置为控制从发射 红光的发光元件601R输出的输出光的通过/不通过；发绿光的发光元件601G ;作为一种光 阀的光通路控制设备（例如，液晶显示器604G)，被配置为控制从发射绿光的发光元件601G 输出的输出光的通过/不通过；发蓝光的发光元件601B ;作为一种光阀的光通路控制设备 (例如，液晶显示器604B)，被配置为控制从发射绿光的发光元件601B输出的输出光的通过 /不通过；光引导构件602,被配置为引导从发光元件601R、601G和601B输出的光束；以及 用于将光束收集到一个光学路径的单元（例如，二向色棱镜603)。从二向色棱镜603输出 的那些光束经由校准光学系统112而被输入到导光板121。
[0301] 应注意，本发明公开还可以具有下述配置。
[0302] [A01](显示装置）
[0303] 一种显示装置，包括：
[0304] (i)框架，佩戴至观察者的头部上；
[0305] (ii)图像显示设备，附接至框架；以及
[0306] (iii)调光设备，被配置为调整从外部入射的外部光的光量，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的部分区域的透光率。
[0307] [A02]根据[A01]的显示装置，其中，
[0308] 图像显示设备包括：
[0309] (A)图像形成单元；以及
[0310] ⑶导光单元，被配置为输入、引导以及输出从图像形成单元输出的光。
[0311] [A03]根据[A02]的显示装置，其中，
[0312] 导光单元包括：
[0313] (a)导光板，导光板，被配置为在输入光通过全反射在所述导光板内部传播之后输 出光；
[0314] (b)第一偏振单元，被配置为使输入至所述导光板的光的至少一部分偏振，以在所 述导光板内部全反射输入至所述导光板的光；以及
[0315] (c)第二偏振单元，被配置为使通过全反射在导光板内部传播的光偏振，以从导光 板输出通过全反射在导光板内部传播的光。
[0316] [A04]根据[A01]至[A03]中任一项的显示装置，其中，
[0317] 从外部接收用于在图像显示设备上显示图像的信号。
[0318] [A05]根据[A04]的显示装置，进一步包括通信单元。
[0319] [A06]根据[A01]至[A03]中任一项的显示装置，其中，
[0320] 图像显示设备被配置为存储用于在图像显示设备上显示图像的信号。
[0321] [A07]根据[A01]至[A06]中任一项的显示装置，进一步包括传感器，该传感器被 配置为测量外部环境中的亮度，其中，
[0322] 基于通过传感器对外部环境中的亮度的测量结果进一步改变调光设备的部分区 域的透光率。
[0323] [A08]根据[A01]至[A07]中任一项的显示装置，其中，
[0324] 调光设备附接至图像显示设备。
[0325] [A09]根据[A01]至[A07]中任一项的显示装置，其中，
[0326] 调光设备附接至框架。
[0327] [B01](光学装置：第一实施方式）
[0328] -种光学装置，包括：
[0329] (i)框架，佩戴至观察者的头部上；
[0330] (ii)摄像设备，附接至框架；以及
[0331] (iii)调光设备，附接至框架并且被配置为调整从外部入射的外部光的光量，在调 光设备上显示通过摄像设备所拍摄的空间区域。
[0332] [B02]根据[B01]的光学装置，其中，
[0333] 调光设备被配置为以框架的形式显示通过摄像设备所拍摄的空间区域的外部边 缘。
[0334] [B03]根据[B01]的光学装置，其中，
[0335] 使得调光设备中与通过摄像设备拍摄的空间区域相对应的区域的透光率低于调 光设备中与通过摄像设备所拍摄的空间区域的外侧相对应的区域的透光率。
[0336] [B04]根据[B01]的光学装置，其中，
[0337] 使得调光设备中与通过摄像设备所拍摄的空间区域相对应的区域的透光率高于 调光设备中与通过摄像设备所拍摄的空间区域的外侧相对应的区域的透光率。
[0338] [B05]根据[B01]至[B04]中任一项的光学装置，进一步包括调光设备控制设备， 该调光设备控制设备被配置为校正调光设备中与通过摄像设备所拍摄的空间区域相对应 的区域的位置。
[0339] [C01](光学装置：第二实施方式）
[0340] 一种光学装置，包括：
[0341] (i)框架，佩戴至观察者的头部上；
[0342] (ii)接收设备；以及
[0343] (iii)调光设备，附接至框架并且被配置为调整从外部入射的外部光的光量，基于 通过接收设备接收到的信号来改变调光设备的透光率。
[0344] 本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素，可进行各种修改、组合、子 组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。
【主权项】
1. 一种显示装置，包括： 框架，佩戴至观察者的头部上； 图像显示设备，附接至所述框架；以及 调光设备，被配置为调整从外部入射的外部光的光量，基于用于在所述图像显示设备 上显示图像的信号来改变所述调光设备的部分区域的透光率。2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中， 所述图像显示设备包括： 图像形成单元；以及 导光单元，被配置为输入、引导以及输出从所述图像形成单元输出的光。3. 根据权利要求2所述的显示装置，其中， 所述导光单元包括： 导光板，被配置为在输入的光通过全反射在所述导光板内部传播之后输出光； 第一偏振单元，被配置为使输入至所述导光板的光的至少一部分偏振，以在所述导光 板内部全反射输入至所述导光板的光；以及 第二偏振单元，被配置为使通过全反射在所述导光板内部传播的光偏振，以从所述导 光板输出通过全反射在所述导光板内部传播的光。4. 根据权利要求1所述的显示装置，其中， 从所述外部接收用于在所述图像显示设备上显示图像的所述信号。5. 根据权利要求4所述的显示装置，进一步包括通信单元。6. 根据权利要求1所述的显示装置，其中， 所述图像显示设备被配置为存储用于在所述图像显示设备上显示图像的所述信号。7. 根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括传感器，所述传感器被配置为测量外 部环境中的亮度，其中， 基于通过所述传感器对所述外部环境中的亮度的测量结果进一步改变所述调光设备 的部分区域的透光率。8. 根据权利要求1所述的显示装置，其中， 所述调光设备附接至所述图像显示设备。9. 根据权利要求1所述的显示装置，其中 所述调光设备附接至所述框架。10. 根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述调光设备包括： 第一基板和第二基板，所述第一基板与所述导光单元相对，所述第二基板与所述第一 基板相对； 第一电极和第二电极，分别设置在所述第一基板和所述第二基板；以及 光透射控制材料层，密封在所述第一基板与所述第二基板之间。11. 一种光学装置，包括： 框架，佩戴至观察者的头部上； 摄像设备，附接至所述框架；以及 调光设备，附接至所述框架并且被配置为调整从外部入射的外部光的光量，在所述调 光设备上显示通过所述摄像设备拍摄的空间区域。12. 根据权利要求11所述的光学装置，其中， 所述调光设备被配置为以框架的形式显示通过所述摄像设备拍摄的所述空间区域的 外部边缘。13. 根据权利要求11所述的光学装置，其中， 使得所述调光设备中与通过所述摄像设备拍摄的所述空间区域相对应的区域的透光 率低于所述调光设备中与通过所述摄像设备拍摄的所述空间区域的外侧相对应的区域的 透光率。14. 根据权利要求11所述的光学装置，其中， 使得所述调光设备中与通过所述摄像设备拍摄的所述空间区域相对应的区域的透光 率高于所述调光设备中与通过所述摄像设备拍摄的所述空间区域的外侧相对应的区域的 透光率。15. 根据权利要求11所述的光学装置，进一步包括调光设备控制设备，所述调光设备 控制设备被配置为校正所述调光设备中与通过所述摄像设备拍摄的所述空间区域相对应 的区域的位置。16. -种光学装置，包括： 框架，佩戴至观察者的头部上； 接收设备；以及 调光设备，附接至所述框架并且被配置为调整从外部入射的外部光的光量，基于通过 所述接收设备接收到的信号来改变所述调光设备的透光率。17. -种显示装置，包括： 框架； 图像显示设备，附接至所述框架； 调光设备，附接至所述框架；以及 接收设备， 所述图像显示设备被配置为基于经由所述接收设备获取的数据来显示图像，所述调光 设备被配置为在所述图像显示设备显示所述图像之前改变所述调光设备的至少部分区域 的透光率。
【专利摘要】本公开涉及显示装置和光学装置。该显示装置包括框架、图像显示设备以及调光设备。该框架被佩戴至观察者的头部上。该图像显示设备被附接至该框架。该调光设备被配置为调整来自外部的外部光的光量。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。
【IPC分类】G02B5/32, G02B27/01, G02B6/00
【公开号】CN104932102
【申请号】CN201510105367
【发明人】武川洋
【申请人】索尼公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月10日
【公告号】EP2930552A2, US20150260995