显示设备的制作方法
本公开内容涉及显示设备，且更具体地，涉及用作头戴式显示器(hmd)的显示设备。
背景技术：
近年来，一种将虚拟对象或各种信息项作为附加电子信息项合成并呈现到真实环境(或其一部分)中的增强现实(ar)技术受到关注。例如，为了实现增强现实技术，研究了头戴式显示器作为呈现视觉信息项的设备。此外，作为其应用领域，期望在真实环境中提供工作支持。例如，可提及提供道路引导信息项，以及向执行维护的工程师提供技术信息项和类似方面。尤其是，头戴式显示器是免提的，因此非常有用。此外，当观察者想要在户外运动时欣赏视频或图像时，视频或图像可以与视野内的外部环境一起被识别。因此，观察者可以平稳地运动。
举例而言，根据日本专利申请待审公开no.2006-162767，已知一种虚拟图像显示设备(显示设备)，其用于使观察者能够观察由图像形成设备形成的二维图像，作为由虚拟图像光学系统放大的虚拟图像。
如图29的概念图中所示，该图像显示设备100′包括：图像形成设备111，其包括以二维矩阵排列的多个像素；准直光学系统112，其将从图像形成设备111的像素发射的光束转换为平行光束；和光学设备120，其中输入由准直光学系统112转换成平行光束的光束，并且光学设备120引导和发射平行光束。光学设备120包括：导光板121，其中输入光束通过其中的全反射传播然后发射；第一偏转装置130(例如，由单层光反射膜构成)，其偏转输入到导光板121的光束，使得输入到导光板的光束在导光板121中被全反射；和第二偏转装置140(例如，由具有多层层压结构的光反射多层膜构成)，其使得通过导光板121中的全反射传播的光束从导光板121发射。此外，当hmd例如由这样的图像显示设备100'构成时，hmd可以减小尺寸并减轻重量。注意，关于图29中表示其他部件的附图标记，参考图6描述的实施方式1的图像显示设备的那些附图标记。
此外，根据日本专利申请待审公开no.2007-094175，已知另一种虚拟图像显示设备(显示设备)，其使用全息衍射光栅，以使观察者能够观察由图像形成设备形成的二维图像，作为由虚拟图像光学系统放大的虚拟图像。
如图30的概念图中所示，该图像显示设备300′基本上包括：显示图像的图像形成设备111；准直光学系统112；以及光学设备320，从图像形成设备111发射的光束输入该光学设备，且该光学设备将光束引导到观察者的瞳孔21。在这种情况下，光学设备320包括导光板321、第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340，每个衍射光栅构件都由设置在导光板321上的反射体全息衍射光栅构成。此外，从图像形成设备111的像素发射的光束被输入到准直光学系统112。准直光学系统112产生相对于导光板321的入射角彼此不同并且被输入到导光板321的多个平行光束。平行光束通过导光板321的第一表面322输入和发射。此外，第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340附接至导光板321的第二表面323，第二表面323平行于导光板321的第一表面322。注意，关于图30中表示其他部件的附图标记，参考图17描述的实施方式3的图像显示设备的那些附图标记。
接下来，当在这些图像显示设备100'和300'中形成基于图像的虚拟图像时，观察者可以以叠加的方式观看外界的图像和所形成的虚拟图像。
顺便提及，当图像显示设备100'和300'的周围环境非常明亮时，或者取决于所形成的虚拟图像的内容，可能会出现观察者观察到的虚拟图像无法呈现足够对比度的问题。作为对策，例如，根据日本专利申请待审公开no.2012-252091，已知包括用于解决这些问题的装置的虚拟图像显示设备(显示设备)，即调光设备。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请待审公开no.2006-162767
专利文献2：日本专利申请待审公开no.2007-094175
专利文献3：日本专利申请待审公开no.2012-252091
技术实现要素：
技术问题
在这种情况下，显示设备通常需要使使用显示设备的观察者不仅能够在可靠地识别外部环境的同时通过视觉可靠地识别虚拟图像，而且还能够在真实环境中安全地行动。
鉴于这种情况，本公开内容的目的在于提供一种显示设备，其所具有的配置和结构使得观察者观察到的虚拟图像呈现高对比度，并且使得使用该显示设备的观察者能够在可靠地识别外部环境的同时在真实环境中安全地行动。
解决问题的方案
为了实现上述目的，根据本公开内容，提供一种显示设备，包括：
(a)安装在观察者头部的框架；
(b)附接至框架的图像显示设备；和
(c)调光设备，其调节从外部进入的外部光束的光强度，
所述图像显示设备包括：
(a)图像形成设备，和
(b)具有虚拟图像形成区域的光学设备，虚拟图像基于从图像形成设备发射的光束而形成于该虚拟图像形成区域中，
所述光学设备与所述调光设备的至少一部分重叠，
在将观察者的鼻侧称为内侧，将观察者的耳侧称为外侧，且将与光学设备的虚拟图像形成区域面对的调光设备的区域称为虚拟图像形成区域面对区域时，
当所述调光设备工作时，
(i)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小，
(ii)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小，
(iii)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的内侧区域减小，
(iv)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的上部区域减小，或者
(v)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外边缘区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小。
本发明的有益效果
根据本公开内容的显示设备包括调光设备，其使得观察者观察到的虚拟图像呈现高对比度。此外，使用该显示设备的观察者能够可靠地识别外部环境。此外，每个调光设备的遮光率被设定为从虚拟图像形成区域面对区域的第一预定区域开始朝虚拟图像形成区域面对区域的第二预定区域减小。因此，通过具有适当色调的虚拟图像形成区域面对区域，使用该显示设备的观察者能够在可靠地识别外部环境的同时在真实环境中安全地行动。注意，这里描述的优点仅仅是示例，因此并不限于此。因此，可以获得其他优点。
附图说明
[图1]图1a是根据实施方式1的显示设备中的光学设备和调光设备的示意性前视图，图1b是沿图1a中的箭头b-b截取的光学设备和调光设备的示意性剖视图。
[图2]图2a是根据实施方式1的显示设备的变形例中的光学设备和调光设备的示意性前视图，图2b是沿图2a中的线b-b截取的光学设备和调光设备的示意性剖视图。
[图3]图3是从正面观看的本公开内容的调光设备和光学设备的示意图。
[图4]图4a是沿图1a中的箭头b-b截取的根据实施方式1的显示设备中的调光设备的示意性剖视图，图4b是根据实施方式1的显示设备的示意性侧视图。
[图5]图5a是在根据实施方式1的显示设备中的调光设备在操作之前的示意性前视图，图5b是调光设备在其操作期间的示意性前视图。
[图6]图6是实施方式1的显示设备中的图像显示设备的概念图。
[图7]图7是图示根据实施方式1的显示设备中的图像显示设备的变形例的概念图。
[图8]图8是从上方观看的根据实施方式1的显示设备的示意图。
[图9]图9是根据实施方式1的显示设备的另一变形例中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图10]图10a和图10b是根据实施方式1的显示设备的又一变形例(具体地，根据第一实施方式的显示设备)中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图11]图11a、图11b和图11c是根据实施方式1的显示设备的再一变形例(具体地，根据第一实施方式的显示设备)中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图12]图12a和图12b是根据实施方式1的显示设备的再一变形例(具体地，根据第二实施方式的显示设备)中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图13]图13a、图13b和图13c是根据实施方式1的显示设备的再一变形例(具体地，根据第二实施方式的显示设备)中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图14]图14a、图14b和图14c是根据实施方式1的显示设备的再一变形例(具体地，根据第三实施方式的显示设备)中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图15]图15a、图15b和图15c是根据实施方式1的显示设备的再一变形例(具体地，根据第四实施方式的显示设备、根据第五实施方式的显示设备和根据第六实施方式的显示设备)中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图16]图16是根据实施方式2的显示设备中的图像显示设备的概念图。
[图17]图17是根据实施方式3的显示设备中的图像显示设备的概念图。
[图18]图18是以放大比例图示根据实施方式3的显示设备中的反射体全息衍射光栅的一部分的示意性剖视图。
[图19]图19是根据实施方式4的显示设备中的图像显示设备的概念图。
[图20]图20是从上方观看的根据实施方式5的显示设备的示意图。
[图21]图21a是从上方观看的根据实施方式6的显示设备的示意图，图21b是控制照度传感器的电路的示意图。
[图22]图22a是从上方观看的根据实施方式7的显示设备的示意图，图22b是控制其他照度传感器的电路的示意图。
[图23]图23是图示从上方观看的实施方式1的显示设备的再一变形例的示意图。
[图24]图24是图23中所示的根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备和调光设备的示意性前视图。
[图25]图25是根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备的概念图。
[图26]图26a、图26b、图26c、图26d、图26e、图26f、图26g和图26h分别是根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备的概念图。
[图27]图27a和图27b分别是从上方观看的根据实施方式5的显示设备的变形例中的光学设备的示意图。
[图28]图28a和图28b分别是从上方和从侧面观看的根据实施方式5的显示设备的另一变形例中的光学设备的示意图。
[图29]图29是现有技术的显示设备中的图像显示设备的概念图。
[图30]图30是现有技术的显示设备的变形例中的图像显示设备的概念图。
具体实施方式
现在，参照附图描述本公开内容的实施方式。本公开内容不限于这些实施方式，即，实施方式中的各种数值和材料仅仅是示例。应注意，描述按以下顺序进行。
1.根据本公开内容的显示设备及其一般描述
2.实施方式1(根据本公开内容的显示设备、根据第一实施方式至第七实施方式的显示设备、具有结构1-a的光学设备、以及具有第一配置的图像形成设备)
3.实施方式2(实施方式1的变形例、具有结构1-a的光学设备、以及具有第二配置的图像形成设备)
4.实施方式3(实施方式1的另一变形例、具有结构1-b的光学设备、以及具有第一配置的图像形成设备)
5.实施方式4(实施方式1的又一变形例、具有结构1-b的光学设备、以及具有第二配置的图像形成设备)
6.实施方式5(实施方式1的再一变形例、具有第二结构的光学设备、以及具有第二配置的图像形成设备)
7.实施方式6(实施方式1至实施方式5的变形例)
8.实施方式7(实施方式1至实施方式5的变形例)
9.实施方式8(实施方式1至实施方式7的变形例)
10.实施方式9(实施方式8的变形例)
11.其他
<根据本公开内容的显示设备的一般描述>
在根据本公开内容的显示设备中，每个调光设备可包括：
第一基板，
面向第一基板的第二基板，
第一透明电极，其设置成面向第一基板的面对表面，第一基板的面对表面面向第二基板，
第二透明电极，其设置成面向第二基板的面对表面，第二基板的面对表面面向第一基板，和
夹在第一透明电极和第二透明电极之间的调光层。注意，每个调光设备可进一步包括形成在第一透明电极的一部分上的第一电极。在这种情况下，第一电极可直接连接至控制电路(调光设备控制电路)，用于控制相应的一个调光设备的遮光率。必要时，可以提供连接至第一电极的第一连接部分，并且第一连接部分可连接至调光设备控制电路。或者，在不设置第一连接部分的情况下，第一电极和第一透明电极可以彼此直接连接。此外，可以提供与第二透明电极的一部分保持接触的第二连接部分，并且第二连接部分可连接至调光设备控制电路。或者，每个调光设备可进一步包括形成在第二透明电极的一部分上的第二电极。此外，第二电极可以直接连接至调光设备控制电路。必要时，可以提供连接至第二电极的第二连接部分，并且第二连接部分可连接至调光设备控制电路。合适的是以这样的方式在第一基板的面向第二基板的面对表面上提供第一连接部分，使连接部分以外的部分不与第一透明电极接触。合适的是以这样的方式在第二基板的面向第一基板的面对表面上提供第二连接部分，使连接部分以外的部分不与第二透明电极接触。
从调光设备控制电路经由第一电极(根据情况也可以是第一连接部分和第一电极两者)向第一透明电极施加电压，并且从调光设备控制电路经由第二电极(根据情况也可以是第二连接部分和第二电极两者)向第二透明电极施加电压。根据第一透明电极的特定部分(为了方便起见，称为“部分-a”)与第二透明电极的面向部分-a的部分(为了方便起见，称为“部分-b”)之间的电位差，控制调光层中夹在部分-a和部分-b之间的区域的遮光率。部分-a的电位由取决于第一连接部分(或第一电极)与第一透明电极的部分-a之间的距离的电阻确定，部分-b的电位由取决于第二连接部分(或第二电极)与第二透明电极的部分-b之间的距离的电阻确定。因此，仅通过适当地确定第一连接部分相对于第一透明电极的连接位置(或第一电极的位置和长度)以及第二连接部分相对于第二透明电极的连接位置(或第二电极的位置和长度)来建立上述(i)、(ii)、(iii)、(iv)或(v)的遮光率降低状态。
此外，在这些情况下，可以采用这样的配置，其中调光设备由光学快门构成，该光学快门利用通过无机或有机电致变色材料的氧化还原反应产生的物质的颜色变化。具体地，在该配置中，调光层可包含无机或有机电致变色材料。此外，调光层可具有无机电致变色材料层的层压结构，诸如从第一透明电极侧起的wo3层/ta2o5层/irxsn1-xo层，或者无机电致变色材料层的层压结构，诸如从第一透明电极侧起的wo3层/ta2o5层/irox层。代替wo3层，可以使用moo3层或v2o5层。此外，代替irox层，可以使用zro2层、磷酸锆层或普鲁士蓝复合物/镍取代的普鲁士蓝复合物。作为有机电致变色材料的实例，可以使用日本专利申请待审公开no.2014-111710和日本专利申请待审公开no.2014-159385中披露的电致变色材料。
在根据本公开内容的包括上述各种优选配置的显示设备中，可以采用其中光学设备附接至相应的一个调光设备的配置。注意，光学设备可以与之紧密接触地附接至相应的一个调光设备，或者可以在其间具有间隙的情况下附接至相应的一个调光设备。
此外，在根据本公开内容的包括上述各种优选配置的显示设备中，可以采用以下配置，其中：
框架包括：
布置在观察者正面的正面部，
经由铰链以自由枢转的方式附接至正面部的两端的两个镜腿部，和
鼻垫；并且
调光设备布置在正面部。此外，在这种配置中，
正面部可包括边缘；并且
调光设备可以装配在边缘中。此外，在根据本公开内容的包括上述各种优选配置的显示设备中，光学设备和调光设备可以从观察者一侧按此顺序布置，或者调光设备和光学设备可以从观察者一侧按此顺序布置。
此外，在根据本公开内容的包括上述各种优选配置的显示设备中，可以采用以下配置，其中
光学设备包括
(b-1)导光板，从图像形成设备输入的光束在导光板中通过全反射传播后朝向观察者发射，
(b-2)第一偏转装置，其使输入到导光板的光束偏转，从而使得输入到导光板的光束在导光板中被全反射，和
(b-3)第二偏转装置，其使由导光板中的全反射传播的光束偏转，从而使得由导光板中的全反射传播的光束从导光板发射，并且
光学设备中的虚拟图像形成区域由第二偏转装置形成。在此，为了方便起见，将这种光学设备称为“具有第一结构的光学设备”。注意，术语“全反射”是指导光板中的内部全反射或全反射。第二偏转装置(虚拟图像形成区域)位于相应的一个调光设备中的投影图像内。此外，在这种配置中，第二偏转装置或第一偏转装置和第二偏转装置两者可以由构成相应的一个调光设备的基板之一覆盖。
在根据本公开的包括上述各种优选配置的显示设备中(下文中，统称为“根据本公开内容的显示设备或类似者”)，在操作调光设备时，例如，施加至第一透明电极的电压高于施加至第二透明电极的电压。
在根据本公开内容的显示设备或类似者中，每个调光设备的遮光率从第一预定区域朝向第二预定区域变化，其可以逐渐变化(即，连续变化)。取决于电极和连接部分的布置图案或形状，可以采用这样的配置，其中遮光率从某个值以分级方式变化，或者连续地或以分级方式变化。换句话说，调光设备可以保持在显示色阶的状态，或者进入颜色以分级方式变化的状态。或者，已经着色为某种颜色的调光设备可进入颜色连续变化或以分级方式变化的状态。可以利用待施加至第一电极和第二电极的电压来控制遮光率。可以控制第一透明电极和第二透明电极之间的电位差，或者可以彼此独立地控制待施加至第一电极的电压和待施加至第二电极的电压。在调节遮光率时，可以在光学设备上显示测试图案。
下文中，为了简化描述，光学设备中的虚拟图像形成区域、每个调光设备的外部形状、以及每个调光设备中的虚拟图像形成区域面对区域的平面形状均为四边形。
此外，在虚拟图像形成区域面对区域中，为了方便起见，将上侧边(为了方便起见，称为“上侧边(a)”)与外侧侧边(为了方便起见，称为“外侧侧边(a)”)之间的角部称为“第一角部(a)”。为了方便起见，将下侧边(为了方便起见，称为“下侧边(a)”)与外侧侧边(a)之间的角部称为“第二角部(a)”。为了方便起见，将下侧边(a)与内侧侧边(为了方便起见，称为“内侧侧边(a)”)之间的角部称为“第三角部(a)”。为了方便起见，将上侧边(a)与内侧侧边(a)之间的角部称为“第四角部(a)”。
此外，在每个调光设备中，为了方便起见，将上侧边(为了方便起见，称为“上侧边(b)”)与外侧侧边(为了方便起见，称为“外侧侧边(b)”)之间的角部称为“第一角部(b)”。为了方便起见，将下侧边(为了方便起见，称为“下侧边(b)”)与外侧侧边(b)之间的角部称为“第二角部(b)”。为了方便起见，将下侧边(b)和内侧侧边(为了方便起见，称为“内侧侧边(b)”)之间的角部称为“第三角部(b)”。为了方便起见，将上侧边(b)与内侧侧(b)之间的角部称为“第四角部(b)”。
这些四边形的四个边可以各自由线段形成，或者可以各自由曲线的一部分形成。这些四边形的顶点可以是圆形的。注意，光学设备中的虚拟图像形成区域的平面形状和每个调光设备的外部形状不限于此。当虚拟图像形成区域的平面形状不是四边形时，合适的是假定围绕虚拟图像形成区域的轮廓的矩形，将该假定矩形(称为“虚拟矩形”)的对角线与虚拟图像形成区域的轮廓彼此相交的四个点定义为虚拟顶点(角部)，并且虚拟图像形成区域的轮廓的将虚拟顶点彼此连接的部分分别定义为侧边(虚拟图像形成区域的上侧边、下侧边、外侧侧边和内侧侧边)。当每个调光设备的外部形状不是四边形时，合适的是假定围绕每个调光设备的轮廓的调光设备虚拟矩形，将该调光设备矩形的对角线与相应的一个调光设备的轮廓彼此相交的四个点定义为虚拟顶点(角部)，并且相应的一个调光设备的轮廓的将虚拟顶点彼此连接的部分分别定义为侧边(相应的一个调光设备的上侧边、下侧边、外侧侧边和内侧侧边)。每个调光设备的上侧边和下侧边延伸的方向被称为“水平方向”，并且每个调光设备的内侧侧边和每个调光设备的外侧侧边延伸的方向被称为“垂直方向”。
调光设备和光学设备在图3的示意图中示出。关于第一电极，在虚拟图像形成区域面对区域的上侧边(a)上，当该上侧边的从第一角部(a)到第四角部(a)的长度是l11-up时，从第一角部(a)至上侧边(a)上的位置k11-up的长度的百分比由k11-up(＝k11-up/l11-up×100％)表示。调光设备的上侧边(b)上延伸穿过上侧边(a)上的位置k11-up并且沿垂直方向延伸的直线与上侧边(b)相交的位置由k12-up表示。在虚拟图像形成区域面对区域的下侧边(a)上，当下侧边的从第二角部(a)到第三角部(a)的长度是l11-dn时，从第二角部(a)至下侧边(a)上的位置k11-dn的长度的百分比由k11-dn(＝k11-dn/l11-dn×100％)表示。调光设备的下侧边(b)上延伸穿过下侧边(a)上的位置k11-dn并且沿垂直方向延伸的直线与下侧边(b)相交的位置由k12-dn表示。在虚拟图像形成区域面对区域的外侧侧边(a)上，当从第一角部(a)到第二角部(a)的外侧侧边的长度是l11-out时，从第一角部(a)至外侧侧边(a)上的位置k11-out的长度的百分比由k11-out(＝k11-out/l11-out100％)表示。调光设备的外侧侧边(b)上延伸穿过外侧侧边(a)上的位置k11-out并且沿水平方向延伸的直线与外侧侧边(b)相交的位置由k12-out表示。相对于第一角部(a)计算长度百分比k11-up和k11-dn的值。这些值中的正值对应于朝向内侧侧边的方向，并且这些值中的负值对应于朝向外侧侧边的方向。还相对于第一角部(a)计算长度百分比k11-out的值。这些值中的正值对应于向下方向，并且这些值中的负值对应于向上方向。
在这种情况下，(i)当调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小时，遮光率在从例如调光设备的第一角部(b)基本朝向例如调光设备的第三角部(b)的方向上减小。注意，为了方便起见，这种显示设备被称为“根据第一实施方式的显示设备”。第一电极沿着调光设备的上侧边(b)布置，并且沿着调光设备的上侧边(b)从调光设备的第一角部(b)朝向内侧延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极的内侧方向端部的位置k12-up的示例，可以提及对应于k11-up值10％至100％的位置。此外，第一电极沿着外侧侧边(b)从第一角部(b)向下延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极的向下方向端部的位置k12-out的示例，可以提及对应于k11-out值10％至70％的位置。可以在朝向下侧边(b)的方向上从第一电极提供一个或多个第一电极分支电极。当提供第一连接部分时，适当的是将第一连接部分连接至例如第一电极的外侧侧边(b)上的部分。
此外，关于第一电极，适当的是在获得使得调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极。具体地说，适当的是，例如，在第三角部(b)处或下侧边(b)上设置第二连接部分。或者，适当的是，从第三角部(b)至下侧边(b)和至内侧侧边(b)、在第三角部(b)一侧的下侧边(b)上、在第三角部(b)一侧的内侧侧边(b)上、从第二角部(b)至下侧边(b)和至外侧侧边(b)、或在第二角部(b)一侧的下侧边(b)上设置第二电极。
或者，(ii)当调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小时，遮光率从调光设备的第二角部(b)基本朝向例如调光设备的第四角部(b)的方向上减小。注意，为了方便起见，这种显示设备被称为“根据第二实施方式的显示设备”。第一电极沿着调光设备的下侧边(b)布置，并且沿着调光设备的下侧边(b)从调光设备的第二角部(b)朝向内侧延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极的内侧方向端部的位置k12-dn的示例，可以提及对应于k11-dn值10％至100％的位置。此外，第一电极沿着外侧侧边(b)从第二角部(b)向上延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极的向上方向端部的位置k12-out的示例，可以提及对应于k11-out值30％至90％的位置。可以在朝向上侧边(b)的方向上从第一电极提供一个或多个第一电极分支电极。当提供第一连接部分时，适当的是将第一连接部分连接至例如第一电极的外侧侧边(b)上的部分。
此外，关于第一电极，适当的是在获得使得调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极。具体地说，适当的是，例如，在第四角部(b)处或上侧边(b)上设置第二连接部分。或者，可以从第四角部(b)至上侧边(b)和至内侧侧边(b)、在第四角部(b)一侧的上侧边(b)上、在第四角部(b)一侧的内侧侧边(b)上、从第一角部(b)至上侧边(b)和至外侧侧边(b)、或在第一角部(b)一侧的上侧边(b)上设置第二电极。
此外，(iii)当调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的内侧区域减小时，调光设备的遮光率基本上沿水平方向减小。注意，为了方便起见，这种显示设备被称为“根据第三实施方式的显示设备”。第一电极沿着调光设备的外侧侧边(b)布置，并且沿着调光设备的外侧侧边(b)从调光设备的外侧侧边(b)的中央部向上和向下延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极的向上方向端部的位置k12-out的示例，可以提及对应于k11-out值0％至30％的位置。作为该部分处的第一电极的向下方向端部的位置k12-out的示例，可以提及对应于k11-out值70％至100％的位置。第一电极的向上方向端部可位于调光设备的上侧边(b)，第一电极的向下方向端部可以位于调光设备的下侧边(b)。当提供第一连接部分时，适当的是将第一连接部分连接至例如第一电极的外侧侧边(b)上的部分。此外，关于第一电极，适当的是在获得使得调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的内侧区域减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极。具体地说，适当的是，例如，在内侧侧边(b)的中央部处设置第二连接部分。或者，适当的是，在内侧侧边(b)上，或从内侧侧边(b)至上侧边(b)和从内侧侧边(b)至下侧边(b)设置第二电极。
或者，适当的是，将第一电极布置在调光设备的第一角部侧的上侧边(b)上，和布置在调光设备的第一角部(b)侧的下侧边(b)上。必要时，适当的是，将第二电极布置在调光设备的第一角部(b)侧的上侧边(b)上，和调光设备的第一角部(b)侧的下侧边(b)上。或者，可以采用这样的结构，其中第一连接部分连接至第一透明电极的外侧侧边(b)上的部分，并且第二连接部分连接至第二透明电极的外侧侧边(b)上的部分。
或者，(iv)当调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的上部区域减小时，调光设备的遮光率基本上沿垂直方向减小。注意，为了方便起见，这种显示设备被称为“根据第四实施方式的显示设备”。第一电极布置在调光设备的下侧边(b)上。具体地说，作为该部分处的第一电极的内侧方向端部的位置k12-dn的示例，可以提及对应于k11-dn值100％至120％的位置。可以在朝向上侧边(b)的方向上从第一电极提供一个或多个第一电极分支电极。第一连接部分可连接至第一电极。
此外，关于第一电极，适当的是在获得使得调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的上部区域减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极。具体地说，适当的是，例如，在上侧边(b)上设置第二连接部分。或者，适当的是，在上侧边(b)上设置第二电极。
或者，(v)当调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外边缘区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小时，适当的是，在调光设备的上侧边(b)、外侧侧边(b)、下侧边(b)和内侧侧边(b)上设置第一电极，即，在调光设备的外周部分上设置第一电极。在这种情况下，待设置的第一电极可以是连续的，或者待设置的第一电极可以是不连续的。在后一种情况下，适当的是将第一电极的区段与第一连接部分彼此连接。此外，关于第一电极，适当的是在获得使得调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外边缘区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极。具体地说，适当的是，例如，在调光设备的周边部分设置多个第二连接部分。
或者，必要时，(vi)可以采用这样的配置，其中调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的下部区域减小。在这种情况下，调光设备的遮光率基本上沿垂直方向减小。注意，为了方便起见，这种显示设备被称为“根据第六实施方式的显示设备”。第一电极沿着调光设备的上侧边布置。具体地说，作为该部分处的第一电极的内侧方向端部的位置k12-up的示例，可以提及对应于k11-up值100％至120％的位置。可以在朝向下侧边(b)的方向上从第一电极提供一个或多个第一电极分支电极。第一连接部分可连接至第一电极。此外，关于第一电极，适当的是在获得使得调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的下部区域减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极。具体地说，适当的是例如在下侧边(b)上设置第二连接部分。或者，适当的是，在下侧边(b)上设置第二电极。
此外，必要时，可以采用这样的配置，其中，当基于从图像形成设备发射的光束在虚拟图像形成区域的一部分中形成虚拟图像时，调光设备的遮光率从调光设备中的面向虚拟图像形成区域的一部分(在该部分中形成虚拟图像)的区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小。注意，为了方便起见，这种显示设备被称为“根据第七实施方式的显示设备”。
可以采用这样的配置，其中根据本公开内容的显示设备或类似者进一步包括测量显示设备的周围环境中的照度的照度传感器(环境照度测量传感器)；并且，其中，基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果，根据本公开内容的显示设备或类似者控制调光设备的遮光率。或者，可以采用这样的配置，其中根据本公开内容的显示设备或类似者进一步包括测量显示设备的周围环境中的照度的照度传感器(环境照度测量传感器)；并且，其中，基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果，根据本公开内容的显示设备或类似者控制由图像形成设备形成的图像的亮度。这些配置可以彼此组合。
或者，可以采用这样的配置，其中根据本公开内容的显示设备或类似者进一步包括第二照度传感器(为了方便起见，有时称为“透射光照度测量传感器”)，其基于已透射穿过调光设备的来自外部环境的光束测量照度；并且，其中，基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果，根据本公开内容的显示设备或类似者控制调光设备的遮光率。或者，可以采用这样的配置，其中根据本公开内容的显示设备或类似者进一步包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，其基于已透射穿过调光设备的来自外部环境的光束测量照度；并且，其中，基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果，根据本公开内容的显示设备或类似者控制要由图像形成设备形成的图像的亮度。注意，在该配置中，希望第二照度传感器(透射光照度测量传感器)相对于光学设备布置在观察者侧。可以布置至少两个第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，使得基于已穿过对应于高遮光率的部分的光束测量照度，并且基于已穿过对应于低遮光率的部分的光束测量照度。这些配置可以彼此组合。此外，这些配置与上述每一个都基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果执行控制的配置可以彼此组合。
适当的是，提供已知的照度传感器作为所述照度传感器(环境照度测量传感器和透射光照度测量传感器)并且利用已知的控制电路来控制所述照度传感器。
可以采用这样的配置，其中调光设备的最大透光率为50％或更大，并且调光设备的最小透光率为30％或更小。注意，调光设备的最大透光率的上限值可以是99％，并且调光设备的最小透光率的下限值可以是1％。在这种情况下，关系
(透光率)＝1-(遮光率)
成立。
适当的是，将连接器连接至调光设备(具体地，将连接器连接至第一电极、第二电极、第一连接部分和第二连接部分)，使得经由这些连接器和布线，调光设备电连接至用于控制调光设备的遮光率的控制电路(调光设备控制电路，其例如安装在用于控制图像形成设备的控制设备中)。
必要时，可以采用这样的配置，其中穿过调光设备的光束藉由调光设备着色为期望的颜色。此外，在该配置中，可以改变调光设备要呈现的颜色，或者可以固定调光设备要呈现的颜色。注意，在前一种情况下，适当的是，将着色为红色的调光设备、着色为黄色的调光设备和着色为蓝色的调光设备层压。此外，在后一种情况下，尽管没有限制，但作为调光设备要呈现的颜色的另一示例，可以提及棕色。
代替其中根据本公开内容的显示设备或类似者中提供的调光设备中的调光层包含电致变色材料的配置，可以采用其中调光层包含电泳分散液的配置。或者，可以采用这样的配置，其中调光设备由电沉积型(电场沉积)的光学快门构成，该光学快门利用金属(诸如银颗粒)的可逆氧化还原反应引起的电沉积/离解现象，即，调光层包含含有金属离子的电解质。
在这种情况下，电泳分散液含有大量带电电泳颗粒和颜色不同于电泳颗粒的分散介质。例如，电泳颗粒带负电，第一透明电极被图案化，且第二透明电极未被图案化(具有所谓的固体电极配置)。在这种情况下，当对第一透明电极施加相对负电压，对第二透明电极施加相对正电压时，带负电的电泳颗粒以覆盖第二透明电极的方式迁移。因此，调光设备的遮光率的值增加。同时，与此相反，当对第一透明电极施加相对正电压，对第二透明电极施加相对负电压时，电泳颗粒以覆盖第一透明电极的方式迁移。因此，调光设备的遮光率的值降低。通过适当地对透明电极施加这样的电压，可以控制调光设备的遮光率。电压可以是直流电，或者可以是交流电。适当的是，将第一透明电极图案化为便于电泳颗粒以覆盖第一透明电极的方式迁移的形状，并且调光设备的遮光率的值由此降低，从而优化调光设备的遮光率。适当的是通过各种测试来确定这种形状。必要时，可以在透明电极上形成绝缘层。作为这些绝缘层的材料的示例，可提及无色透明的绝缘树脂。具体地，可提及例如丙烯酸树脂、环氧树脂、氟树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂和聚苯乙烯树脂。
作为电泳分散液中电泳颗粒的量与分散液(分散介质)的量的比的例子，相对于100质量份的分散液(分散介质)，可提及0.1质量份至15质量份，优选1质量份至10质量份的电泳颗粒。作为使电泳颗粒分散的分散液(分散介质)的示例，可提及具有高绝缘性能的无色透明液体，具体地，非极性分散介质，更具体地，脂族烃、芳烃、卤代烃和硅油。在本文中，作为脂族烃的示例，可提及戊烷、己烷、环己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十二烷、石油醚、溶剂石脑油、煤油、正链烷烃和异链烷烃。此外，作为芳烃的示例，可提及苯、甲苯、二甲苯和烷基苯。作为硅油，可提及包括改性硅油在内的各种二甲基聚硅氧烷。更具体地，可提及例如由exxonmobilcorporation制造的isoparg、isoparh、isoparl、isoparm、exxsold30、exxsold40、exxsold80、exxsold110、和exxsold130，由idemitsupetrochemicalco.,ltd.制造的ipsolvent1620、ipsolvent2028、和ipsolvent2835，由shellchemicalsjapanltd.制造的shellsol70、shellsol71、shellsol72、shellsola、和shellsolab，以及由nipponoilcooperation制造的naphthesoll、naphthesolm、和naphthesolh。注意，这些可以单独使用，或者可以通过彼此混合使用它们中的两种或更多种。
可以采用其中电泳分散液被密封在微胶囊中的结构。微胶囊可通过已知方法诸如界面聚合法、原位聚合法和凝聚法获得。微胶囊材料需要优异的透光性能。具体地，作为这些材料的示例，可提及脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、明胶或其共聚物。将微胶囊布置在基板上的方法没有特别限制，并且可以提及例如喷墨法。注意，为了防止布置在基板上的微胶囊的错位，可以使用透光粘合剂树脂将微胶囊固定在基板上。作为透光粘合剂树脂的示例，可提及水溶性聚合物，更具体地，例如，聚乙烯醇、聚氨酯、聚酯、丙烯酸树脂和硅树脂。
对于电泳颗粒，无需特别使用电荷控制剂。然而，当使用正电荷控制剂使电泳颗粒带正电时，作为正电荷控制剂的示例，可提及苯胺黑染料诸如nigrosinebaseex(由orientchemicalindustriesco.,ltd.制造)，季铵盐诸如p-51(由orientchemicalindustriesco.,ltd.制造)和copychargepxvp435(由hoechstjapanco.,ltd.制造)，烷氧基化胺，烷基酰胺，钼酸螯合颜料，咪唑化合物诸如plz1001(由shikokuchemicalscorporation制造)和透明或白色鎓化合物。注意，作为鎓化合物，可以从铵化合物、锍化合物和鏻化合物中自由选择伯胺化合物至季铵化合物。例如，与氮原子、硫原子或磷原子键合的取代基是烷基或芳基。作为盐，优选由氯代表的卤族元素、羟基和羧酸基团作为抗衡离子。然而，盐不限于此。其中，特别优选伯胺盐至叔胺盐、以及季铵盐。当使用负电荷控制剂使电泳颗粒带负电时，作为负电荷控制剂的示例，可以提及金属络合物诸如bontrons-22、bontrons-34、bontrone-81、和bontrone-84(均由orientchemicalindustriesco.,ltd.制造)以及spironblacktrh(由hodogayachemicalco.,ltd.制造)，硫靛蓝颜料，季铵盐诸如copychargenxvp434(由hoechstjapanco.,ltd.制造)，杯芳烃化合物诸如bontrone-89(由orientchemicalindustriesco.,ltd.制造)，硼化合物诸如lr147(由japancarlitco.,ltd.制造)，氟化合物诸如氟化镁和氟化碳，已知的金属皂诸如硬脂酸铝、硬脂酸钙、月桂酸铝、月桂酸钡、油酸钠、辛酸锆和环烷酸钴，与吖嗪化合物的水杨酸基金属络合物，以及苯酚基缩合物。作为电荷控制剂的添加量，相对于100质量份的电泳颗粒，可以提及100质量份至300质量份。
作为构成电泳分散液的分散液(分散介质)，可以使用非离子表面活性剂，诸如脱水山梨糖醇脂肪酸酯(例如脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇倍半油酸酯和脱水山梨糖醇三油酸酯)；聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯(例如，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯)；聚乙二醇脂肪酸酯(例如，聚氧乙烯单硬脂酸酯和聚乙二醇二异硬脂酸酯)；聚氧乙烯烷基苯基醚(例如，聚氧乙烯壬基苯基醚和聚氧乙烯辛基苯基醚)；和脂肪族二乙醇酰胺。此外，作为聚合物分散剂的示例，可提及苯乙烯-马来酸树脂，苯乙烯-丙烯酸树脂，松香，聚氨酯基聚合物化合物byk-160、byk-162、byk-164和byk-182(由byk-chemiegmbh制造)，聚氨酯基分散剂efka-47和lp-4050(由efkachemicalsbv制造)，聚酯基聚合物化合物solsperse24000(由zenecaco.ltd.制造)和脂肪族二乙醇酰胺基聚合物化合物solsperse17000(由zenecaco.ltd.制造)。此外，作为聚合物分散剂的其它示例，可提及具有以下单体的无规共聚物：能够形成可以溶剂化到分散介质中的链段的单体，诸如甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和甲基丙烯酸十六烷基酯；能够形成难以溶剂化到分散介质中的链段的单体，诸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、苯乙烯和乙烯基甲苯；和具有极性官能团的单体，以及日本专利申请待审公开no.3-188469中披露的接枝共聚物。作为具有极性官能团的单体，可提及具有酸性官能团的单体，诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸和苯乙烯磺酸；具有碱性官能团的单体，诸如甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷、乙烯基哌啶和乙烯基内酰胺；它们的盐；苯乙烯-丁二烯共聚物，以及在日本专利申请待审公开no.60-10263中披露的苯乙烯与长链甲基丙烯酸烷基酯的嵌段共聚物。此外，可以加入分散剂，诸如日本专利申请待审公开no.3-188469中披露的接枝共聚物。作为分散剂的添加量，相对于100质量份的电泳颗粒，可以提及0.01质量份至5质量份。可添加离子表面活性剂，以更有效地引起电泳颗粒的电泳运动。作为阴离子表面活性剂的具体示例，可提及十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基萘磺酸钠和二烷基磺基琥珀酸钠。此外，作为阳离子表面活性剂的具体示例，可提及烷基苯二甲基氯化铵、烷基三甲基氯化铵和二硬脂基氯化铵。此外，可以添加可溶于非极性分散介质的离子添加剂，诸如三氟磺酰亚胺盐、三氟乙酸盐和三氟硫酸盐。作为离子添加剂的添加量，相对于100质量份的电泳颗粒，可以提及1质量份至10质量份。
作为电泳颗粒的示例，可提及炭黑(黑色)、各种金属氧化物、酞菁染料(青色)、直接蓝199(projectcyan)、magenta377(品红色)、活性红29(品红色)、活性红180(品红色)和偶氮染料(黄色，更具体地，黄色104、ilfordag、ruedel'industrie、ch-1700fribourg、switzerland)。
当调光层由含有金属离子的电解质层构成时，希望金属离子是银离子，并且电解质含有选自由lix、nax和kx(注意，x是氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)构成的组的至少一种盐(称为“支持电解质盐”)。
电解质含有金属离子作为着色材料，其通过电化学还原和氧化以及由此产的生沉积/溶解呈现其颜色。此外，通过金属离子的电化学沉积/溶解反应产生着色和脱色。由此，调光设备的遮光率发生变化。换句话说，可以说，显示设备中的调光设备的这种操作是通过可逆地引起通过电解电镀的金属沉积反应和所沉积金属的洗脱反应的操作。作为能够以这种方式通过电化学沉积/溶解引起着色和脱色的金属离子的示例，尽管没有特别限制，但是除了上述银(ag)之外，还可以有铋(bi)、铜(cu)、钠(na)、锂(li)、铁(fe)、铬(cr)、镍(ni)和镉(cd)的离子和这些离子的组合。其中，特别优选的金属离子是银(ag)和铋(bi)离子。银和铋能够使可逆反应容易地进行，并且在沉积时具有高变色度。
在本文中，关于电解质中包含的金属离子，具体地，含有金属离子的物质溶解在电解质中。更具体地，作为含有金属离子的物质的示例，可以提及至少一种卤化银，诸如agf、agcl、agbr和agi，优选agi或agbr。含有这些金属离子的物质溶解在电解质中。作为卤化银浓度的示例，可以提及0.03mol/l至2.0mol/l。
含有金属离子的电解质被密封在第一基板与第二基板之间。在这种情况下，电解质可以是电解液或聚合物电解质。具体地，作为电解液，可以使用通过将金属盐或烷基季铵盐溶解在溶剂中而获得的那些电解液。具体地说，作为电解质，可以使用水、乙醇、异丙醇、2-乙氧基乙醇、2-甲氧基乙醇、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、乙腈、环丁砜、二甲氧基乙烷、二甲基甲酰胺(dmf)、二乙基甲酰胺(def)、二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基乙酰胺(dmaa)、n-甲基丙酸酰胺(mpa)、n-甲基吡咯烷酮(mp)、二氧戊环(dol)、乙酸乙酯(ea)、四氢呋喃(thf)、甲基四氢呋喃(methf)、或它们的混合物。此外，作为用作聚合物电解质的基质(基材)聚合物，可提及在主骨架单元或侧链单元中，或者在主骨架单元和侧链单元二者中具有环氧烷、亚烷基亚胺或亚烷基硫醚的重复单元的聚合物材料、含有多个不同单元的这些化合物的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯衍生物、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯衍生物或它们的混合物。当电解质由聚合物电解质形成时，电解质可以是单层，或者可具有其中层压有多个聚合物电解质的层压结构。
也可以使用通过添加水或有机溶剂而溶胀的基质聚合物。特别是，例如当需要响应速度时，通过向基质聚合物中加入水或有机溶剂，使电解质中含有的金属离子更容易移动。
注意，根据基质聚合物的性质和期望何种类型的电化学反应，当需要亲水性时，优选加入水、乙醇、异丙醇或其混合物。当需要疏水性时，优选加入碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、乙腈、环丁砜、二甲氧基乙烷、乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或其混合物。
如上所述，通过向第一电极和第二电极施加电压而在第二电极上沉积金属并使金属溶解到电解质中，引起调光设备(具体地，电沉积型调光设备)的着色和脱色。在这种情况下，一般来说，由沉积在与电解质保持接触的第二电极(金属层)上的金属形成的层的表面是不均匀的，并呈现黑色。同时，与第二电极保持接触的金属层的另一表面具有镜面形状。因此，在用作调光设备时，期望与电解质保持接触的金属层的表面面向观察者侧。换句话说，优选采用这样的配置，其中第一基板相对于第二基板布置在观察者侧上。
如上所述，当将包含与待沉积或溶解的金属离子种类不同的离子种类的盐(支持电解质盐)添加到电解质中时，可以更有效和稳定地进行电化学沉积/溶解反应。作为这样的支持电解质盐，可提及上述锂盐、钾盐、钠盐和四烷基季铵盐。在本文中，作为锂盐的示例，具体地，可提及licl、libr、lii、libf4、liclo4、lipf6和licf3so3。此外，作为钾盐，具体地，可提及kcl、ki和kbr。此外，作为钠盐，具体地，可提及nacl、nai和nabr。此外，作为四烷基季铵盐，具体地，可提及四乙基氟硼酸铵、四乙基高氯酸铵、四丁基氟硼酸铵、四丁基高氯酸铵和四丁基卤化铵盐。注意，上述季铵盐的烷基链长可以彼此不同。适当的是，例如以浓度为含有金属离子的物质的浓度的约1/2倍至5倍添加支持电解质盐。此外，无机颗粒可以作为着色剂混合到由聚合物电解质形成的电解质中。
此外，为了可逆且有效地进行电化学反应，特别是金属的沉积/溶解，可向电解质中添加诸如生长抑制剂、应力抑制剂、光亮剂、络合剂和还原剂中的至少一种添加剂。作为这样的添加剂，优选包括具有氧原子或硫原子的基团的有机化合物。例如，优选地添加选自由以下构成的组中的至少一种：硫脲、1-芳基-2-硫脲、巯基苯并咪唑、香豆素、邻苯二甲酸、琥珀酸、水杨酸、乙醇酸、二甲胺硼烷(dmab)、三甲胺硼烷(tmab)、酒石酸、草酸、和d-葡萄糖-1,5-内酯。具体地，优选地添加基于巯基烷基咪唑的巯基苯并咪唑，因为可逆性增加，并且因为可以显著提高长期储存稳定性和高温储存稳定性的优点。
作为构成调光设备的透明第一基板和透明第二基板的材料，具体地，可提及透明玻璃基板(例如钠钙玻璃或白板玻璃)、塑料基板、塑料片和塑料膜。在本文中，作为塑料的示例，可提及聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、纤维素酯(诸如乙酰纤维素)、氟化聚合物(诸如聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物)、聚醚(诸如聚甲醛)、聚烯烃(诸如聚缩醛、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和甲基戊烯聚合物)、聚酰亚胺(诸如聚酰胺酰亚胺或聚醚酰亚胺)、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、四乙酰纤维素、溴化苯氧基、聚芳酯和聚砜。塑料片或塑料膜可以是刚性的，以便不易弯曲，或者可以是柔性的。当第一基板和第二基板由透明塑料基板构成时，可以预先在基板的内表面上形成各自由无机材料或有机材料制成的阻挡层。
第一基板和第二基板沿其外缘部分密封并粘合。作为也称为密封剂的密封构件，可使用各种树脂，诸如热固性树脂、光固化树脂、湿固化树脂和厌氧可固化树脂，具体而言，可使用环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙烯酯树脂、烯硫醇基树脂、硅氧烷基树脂或改性聚合物树脂。
当构成调光设备的基板之一被配置为兼作光学设备的部件时，可以减轻整个显示设备的重量。此外，不存在显示设备的用户感到不适的风险。注意，另一个基板可被配置为比其中一个基板薄。
第一透明电极可以被图案化，或者不一定需要被图案化。第二透明电极也可以被图案化，或者不一定需要被图案化。作为第一透明电极和第二透明电极的材料，具体地，可提及氧化铟锡(ito，包括sn掺杂的in2o3、结晶ito和非晶ito)、氟掺杂的sno2(ftc)、ifo(f掺杂的in2o3)、锑掺杂的sno2(ato)、sno2、zno(包括al掺杂的zno和b掺杂的zno)、氧化铟锌(izo)、尖晶石型氧化物、具有ybfe2o4结构的氧化物、以及导电聚合物(诸如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩)。然而，这些材料不限于此，也可以使用其两种或更多种的组合。例如，每个都具有细线平面形状的第一电极和第二电极，或者第一连接部分和第二连接部分中的一个可以由诸如金、银、铜、铝、镍、和钛之类的金属或其合金制成。第一电极和第二电极两者，或第一连接部分和第二连接部分之一，要求电阻低于第一透明电极和第二透明电极。第一透明电极、第二透明电极、第一电极、第二电极、第一连接部分和第二连接部分可通过诸如真空沉积方法和溅射方法之类的物理气相沉积方法(pvd方法)、各种化学气相沉积方法(cvd方法)、或各种类型的涂覆形成。电极、透明电极和连接部分可以通过任意方法图案化，诸如蚀刻方法、剥离方法和使用各种类型掩模的方法。
光学设备是透射反射型(透视型)。具体地，面向观察者的眼球(瞳孔)的光学设备的至少一部分被配置为透射反射式(透视式)，使得观察者可以通过光学设备和调光设备的该部分看到外部场景。观察者可以观察穿过调光设备和光学设备的光束的亮度，并且观察者可以通过操作开关、按钮、转盘、滑块、旋钮或类似者手动控制和调节遮光率。或者，可以基于上述第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果来控制和调节遮光率，该第二照度传感器基于已透射穿过调光设备的来自外部环境的光束测量照度。注意，为了控制和调节遮光率，具体而言，适当的是控制要施加到第一电极和第二电极的电压。所述至少两个第二照度传感器(透射光照度测量传感器)可被布置成使得基于已经穿过对应于高遮光率的部分的光束来测量照度，并且照度是基于已经穿过对应于低遮光率的部分的光束来测量的。显示设备可包括一个图像显示设备，或者可包括两个图像显示设备。当提供两个图像显示设备时，在一个调光设备和另一个调光设备中，通过调节要施加到第一电极和第二电极的电压，可使其中一个调光设备的遮光率与另一个调光设备的遮光率彼此相等。可以基于例如上述第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果来控制其中一个调光设备的遮光率和另一个调光设备的遮光率，该第二照度传感器基于已透射穿过调光设备的来自外部环境的光束测量照度。或者，这些遮光率可通过观察者操作开关、按钮、转盘、滑块、旋钮或类似者进行手动控制和调节，观察者观察已穿过其中一个调光设备和相应的一个光学设备的光束的亮度，以及已穿过另一个调光设备和相应的另一个光学设备的光束的亮度。在调节遮光率时，可以在光学设备上显示测试图案。
本文有时使用的术语“透射反射式”并不意味着透射或反射待输入的光束的1/2(50％)，而是意味着透射待输入的光束之一，并反射另一个。
在本文中，在具有第一结构的光学设备中，如上所述，可采用这样的配置，其中第一偏转装置使输入到导光板的光束偏转，第二偏转装置使通过导光板中的全反射传播的光束偏转。此外，在这种配置中，第一偏转装置可以用作反射镜，第二偏转装置可以用作透射反射镜。注意，为了方便起见，这种具有第一结构的显示设备被称为“具有结构1-a的光学设备”。
在具有结构1-a的这种光学设备中，第一偏转装置可由光反射膜(反射镜类型)构成，该光反射膜例如由包括合金的金属制成并且反射输入到导光板的光束，或者由衍射光栅(诸如全息衍射光栅膜)构成，该衍射光栅将输入到导光板的光束衍射。或者，第一偏转装置可以由例如其中层压有大量介电层压膜的多层层压结构、半反射镜或偏振分束器构成。此外，第二偏转装置可以由层压有大量介电层压膜的多层层压结构、半反射镜、偏振分束器或全息衍射光栅构成。此外，第一偏转装置和第二偏转装置布置在导光板中(内置在导光板中)。在第一偏转装置中，为了使输入到导光板的平行光束在导光板中全反射，输入到导光板的平行光束被反射或衍射。同时，在第二偏转装置中，由导光板中的全反射传播的平行光束被反射或衍射多次，并且以来自导光板的平行光束的状态发射。
或者，可以采用这样的配置，其中第一偏转装置将输入到导光板的光束衍射，第二偏转装置将由导光板中的全反射传播的光束衍射。此外，在该配置中，第一偏转装置和第二偏转装置可各自由衍射光栅元件构成。更具体地，衍射光栅元件可以由反射型衍射光栅元件或透射型衍射光栅元件构成。或者，其中一个衍射光栅元件可以由反射型衍射光栅元件构成，另一个衍射光栅元件可以由透射型衍射光栅元件构成。注意，作为反射型衍射光栅元件，可提及反射体全息衍射光栅。为了方便起见，由反射体全息衍射光栅构成的第一偏转装置有时被称为“第一衍射光栅构件”，并且为了方便起见，由反射体全息衍射光栅构成的第二偏转装置有时被称为“第二衍射光栅构件”。此外，为了方便起见，将这种具有第一结构的光学设备称为“具有结构1-b的光学设备”。
根据本公开内容的显示设备或类似者中的图像显示设备可以显示单色(例如，绿色)图像。此外，在这种情况下，可以采用这样的配置，其中视角被划分为例如两部分(更具体地，例如，二等分)，并且第一偏转装置通过层压分别对应于由划分形成的两个视角组的两个衍射光栅构件而形成。或者，可以采用这样的配置，其中，在显示彩色图像时，通过层压p(例如，p＝3，其对应于红、绿、蓝三种类型)个衍射光栅层形成第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件，所述衍射光栅层各自由反射体全息衍射光栅形成，以适应p类波长带(或波长)中不同p类光束的衍射。在每个衍射光栅层中形成对应于一种波长带(或波长)类型的干涉条纹。或者，为了适应p类波长带(或波长)中不同p类光束的衍射，可以采用其中在由单个衍射光栅层形成的第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件中形成p类干涉条纹的配置。或者，可以采用这样的结构，其中，例如，第一导光板、第二导光板和第三导光板层压，其间具有间隙，第一导光板设有由衍射红色波长带(或波长)的光束的反射体全息衍射光栅形成的衍射光栅层构成的衍射光栅构件，第二导光板设有由衍射绿色波长带(或波长)的光束的反射体全息衍射光栅形成的衍射光栅层构成的衍射光栅构件，第三导光板设有由衍射蓝色波长带(或波长)的光束的反射体全息衍射光栅形成的衍射光栅层构成的衍射光栅构件。或者，可以采用这样的配置，其中，例如，视角被三等分，并且第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件通过层压分别对应于视角的衍射光栅层形成。在本文中，通过采用这样的配置，可以当相应波长带(或波长)中的光束由第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件衍射时实现衍射效率的提高、衍射接收角的增加、以及衍射角的优化。优选地布置保护构件，使得反射体全息衍射光栅不直接暴露于大气。构成调光设备的第一基板和第二基板之一可以兼作此类保护构件。
作为第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件的材料，可提及光聚合物材料。适当的是使用现有技术的反射体全息衍射光栅的构成材料或结构原样作为各自由反射体全息衍射光栅构成的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件每一者的构成材料或基本结构。反射体全息衍射光栅是指仅衍射+一阶衍射光束的全息衍射光栅。干涉条纹从衍射光栅构件的内部到其表面形成。即使这些干涉条纹本身是通过现有技术的形成方法形成的，也没有问题。具体地说，适当的是，例如，在一侧用沿第一预定方向的目标光束照射构成衍射光栅构件的构件(诸如光聚合物材料)，并且同时在另一侧用沿第二预定方向的参考光束照射构成衍射光栅构件的构件，使得由目标光和参考光形成的干涉条纹被记录在构成衍射光栅构件的构件中。通过适当地选择第一预定方向、第二预定方向、目标光束的波长和参考光束的波长，可以相对于衍射光栅构件的表面设置干涉条纹的期望间距和干涉条纹的期望倾角(倾斜角)。干涉条纹的倾角是指在衍射光栅构件(或衍射光栅层)的表面与每个干涉条纹之间形成的角度。当第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件由各自由反射体全息衍射光栅形成的p个衍射光栅层的层压结构构成时，在层压这些衍射光栅层时，适当的是，分别制备p个衍射光栅层，然后使用例如uv可固化粘合剂将p个衍射光栅层层压(粘合)。或者，可以通过使用粘合剂光聚合物材料制备一个衍射光栅层，然后在其上依次施加粘合剂光聚合物材料，来制备p个衍射光栅层。
或者，在根据本公开内容的显示设备或类似者中的图像显示设备中，可以采用这样的配置，其中光学设备由透射反射镜构成，从图像形成设备发射的光束输入该透射反射镜，并且光束从该透射反射镜向观察者的瞳孔发射。可以采用其中光学设备由偏振分束器(pbs)构成的配置。光学设备中的虚拟图像形成区域由透射反射镜或偏振分束器形成。可以采用这样的结构，其中从图像形成设备发射的光束在空气中传播，然后进入透射反射镜或偏振分束器。可以采用这样的结构，其中光束例如在诸如玻璃板或塑料板之类的透明构件(具体地，由与下面描述的导光板的材料类似的材料制成的构件)中传播，然后进入透射反射镜或偏振分束器。透射反射镜或偏振分束器可以经由透明构件附接至图像形成设备，或者透射反射镜或偏振分束器可以经由除透明构件之外的构件附接至图像形成设备。在此，为了方便起见，将这种光学设备称为“具有第二结构的光学设备”。透射反射镜可由具有结构1-a的光学设备中的第一偏转装置构成，具体地，由光反射膜(反射镜类型)构成，该光反射膜例如由包括合金的金属制成并且反射光束，或者由衍射光栅(诸如全息衍射光栅膜)构成。或者，可以采用这样的配置，其中光学设备由棱镜构成，从图像形成设备发射的光束输入到该棱镜中，并且光束从该棱镜向观察者的瞳孔发射。
关于根据本公开内容的包括上述各种优选实施方式和各种优选配置的显示设备或类似者中的图像显示设备，可以采用这样的配置，其中图像形成设备包括以二维矩阵排列的多个像素。注意，为了方便起见，将图像形成设备的这种配置称为“具有第一配置的图像形成设备”。
作为具有第一配置的图像形成设备的示例，可提及：包括反射空间光调制器和光源的图像形成设备；包括透射空间光调制器和光源的图像形成设备；以及包括诸如有机el(电致发光)元件、无机el元件、发光二极管(led)或半导体激光元件之类的发光元件的图像形成设备。其中，优选包括反射空间光调制器和光源的图像形成设备，或包括有机el元件的图像形成设备。作为空间光调制器，可提及光阀，例如透射式或反射式液晶显示设备，诸如lcos(硅上液晶)和数字微镜装置(dmd)。作为光源，可提及发光元件。此外，可以采用这样的配置，其中反射空间光调制器由偏振分束器构成，该偏振分束器反射来自液晶显示设备和光源的其中一些光束，将所述其中一些光束引导到液晶显示设备，允许被液晶显示设备反射的另一些光束穿过，并将所述另一些光束引导到光学系统。作为构成光源的发光元件，可提及红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。或者，可以通过使用光管将从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发射的红色光束、绿色光束和蓝色光束的颜色混合并且使它们的亮度相互均衡来产生白色光束。作为发光元件的示例，可提及半导体激光元件、固态激光器和led。适当的是，基于图像显示设备所需的规格确定像素的数量。作为像素数量的具体值的示例，可提及320×240、432×240、640×480、1024×768和1920×1080。
或者，关于根据本公开内容的包括上述优选实施方式和优选配置的显示设备或类似者中的图像显示设备，可以采用这样的配置，其中图像形成设备包括光源和扫描从光源发出的平行光束的扫描装置。注意，为了方便起见，将图像形成设备的这种配置称为“具有第二配置的图像形成设备”。
作为具有第二配置的图像形成设备中的光源，可提及发光元件。具体地，可提及红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件。或者，可以通过使用光管将从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发射的红色光束、绿色光束和蓝色光束的颜色混合并且使它们的亮度相互均衡来产生白色光束。作为发光元件的示例，可提及半导体激光元件、固态激光器和led。适当的是，基于图像显示设备所需的规格确定具有第二配置的图像形成设备中的像素(虚拟像素)的数量。作为像素(虚拟像素)数量的具体值的示例，可提及320×240、432×240、640×480、1024×768和1920×1080。此外，在显示彩色图像时，当光源包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件时，优选地使用例如十字棱镜将颜色彼此混合。作为扫描装置的示例，可提及mems(微机电系统)和镜式检流计，每个都具有水平和垂直地扫描从光源发射的光束的微镜，该微镜可以在二维方向上旋转。
在包括具有第一结构的光学设备的图像显示设备中的具有第一配置的图像形成设备或具有第二配置的图像形成设备中，光学系统(将发射的光束转换为平行光束的光学系统，有时被称为“平行发光光学系统”，特别是例如准直光学系统或中继光学系统)允许作为多个平行光束的光束被输入到导光板。需要以这种方式产生平行光束，因为即使在光束经由第一偏转装置和第二个偏转装置从导光板发射之后，也需要保持光束进入导光板时的光学波前信息项。注意，为了产生多个平行光束，具体地，适当的是，例如，将图像形成设备的发光部分定位在例如平行发光光学系统的焦距处的位置(点)处。平行发光光学系统具有将像素的位置信息项转换为光学设备的光学系统中的角度信息项的功能。作为平行发光光学系统的一个示例，可以提及整体上具有正光功率的光学系统，其由凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜和全息透镜中的任何一种或任意组合形成。具有开口部分的遮光部分可布置在平行发光光学系统和导光板之间，使得从平行发光光学系统发射的不期望的那些光束不进入导光板。
导光板具有两个平行表面(第一表面和第二表面)，其平行于导光板的轴线(纵向和水平方向，对应于x轴)延伸。注意，导光板的宽度方向(高度方向和垂直方向)对应于y轴，并且导光板的厚度方向对应于z轴。当接收光束的导光板的表面被称为导光板光入射表面时，发射光束的导光板的另一表面被称为导光板光发射表面，导光板光入射表面和导光板光发射表面都可以由第一表面构成。或者，导光板光入射表面可以由第一表面构成，并且导光板光发射表面可以由第二表面构成。衍射光栅构件的干涉条纹实质上平行于y轴延伸。作为导光板的材料，可提及玻璃，包括诸如石英玻璃和bk7之类的光学玻璃，以及塑料材料(诸如pmma、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、非结晶聚丙烯基树脂、和包括as树脂在内的苯乙烯树脂)。导光板的形状不限于平板形状，也可以是弯曲形状。
在根据本公开内容的显示设备或类似者中，可以采用这样的配置，其中，在光学设备中的输入从图像形成设备发射的光束的区域中，布置有阻挡外部光束进入光学设备的遮光构件。通过在光学设备中的输入从图像形成设备发射的光束的区域中，布置阻挡外部光束进入光学设备的遮光构件，外部光束不进入光学设备中的输入从图像形成设备发射的光束的区域。因此，即使当外部光束的光强度由于调光设备的操作而变化时，也不会出现诸如由于产生例如不希望有的杂散光束而导致在显示设备上显示的图像质量下降之类的问题。注意，优选采用这样的配置，其中光学设备中的输入从图像形成设备发射的光束的区域位于遮光构件在光学设备上的投影图像内。
可以采用这样的配置，其中遮光构件在光学设备的相对侧上远离光学设备布置，相对侧与其上布置有图像形成设备的一侧相对。在具有这种配置的显示设备中，适当的是由例如不透明塑料材料制备遮光构件。在这种配置中，这种遮光构件可以从图像显示设备的壳体整体延伸，附接至图像显示设备的壳体，从框架整体延伸，或者附接至框架。或者，在这种配置中，遮光构件可以布置在光学设备的相对于其上布置有图像形成设备的一侧的相对侧上的一部分上，或者遮光构件可以布置在调光设备中。注意，由不透明材料制成的遮光构件可以例如通过物理气相沉积方法(pvd方法)或化学气相沉积方法(cvd方法)形成在光学设备的表面上，或者可以是例如通过印刷方法形成。或者，可以应用由不透明材料(诸如塑料材料、金属材料或合金材料)制成的膜、片或箔。优选采用这样的配置，其中调光设备的端部在光学设备上的投影图像位于遮光构件在光学设备上的投影图像内。
在根据本公开内容的显示设备或类似者中，可以采用这样的配置，其中，如上所述，框架包括布置在观察者正面的正面部，以及经由铰链以自由枢转的方式附接至正面部的两端的两个镜腿部。注意，现代部附接至镜腿部的远端部分。适当的是，将附接至框架的图像显示设备附接至具体而言例如相应的一个镜腿部。此外，可以采用这样的配置，其中，正面部和两个镜腿部彼此一体化。换句话说，在根据本公开内容的显示设备或类似者的整体视图中，框架具有与典型眼镜的结构基本相同的结构。包括垫部分的框架可以由与典型眼镜相同的材料制成，诸如金属、合金、塑料及其组合。此外，可以采用其中鼻垫附接至正面部的配置。换句话说，在根据本公开内容的显示设备或类似者的整体视图中，框架(包括边缘)和鼻垫的组件具有与典型眼镜的组件基本相同的结构。鼻垫也可具有已知的配置和结构。
此外，在根据本公开内容的显示设备或类似者中，从设计或易于佩戴的角度来看，期望采用这样的配置，其中来自一个或两个图像形成设备的布线(诸如信号线或电源线)穿过镜腿部和现代部，从现代部的远端部分延伸到外部，并连接至控制设备(控制电路或控制装置)。此外，可以采用这样的配置，其中图像形成设备每个都包括耳机单元，并且来自每个图像形成设备的耳机单元线穿过镜腿部和现代部，并且从现代部的远端部分延伸到耳机单元。作为耳机单元的示例，可以提及耳塞式耳机单元和耳道式耳机单元。更具体地，优选采用这样的配置，其中耳机单元线以围绕耳廓(外耳)的后部缠绕的方式从现代部的远端部分延伸到耳机单元。此外，可以采用这样的配置，其中成像设备附接至正面部的中央部。具体地，成像设备包括透镜和由例如ccd传感器或cmos传感器构成的固态图像拾取元件。例如，适当的是，将来自成像设备的布线经由正面部连接至图像显示设备之一，并将该布线与来自图像显示设备(或图像形成设备)的布线捆在一起。
根据本公开内容的显示设备或类似者可以构成例如头戴式显示器(hmd)。此外，这样，可以减小显示设备的尺寸并减轻重量。可以显著降低佩戴显示设备时的不适感，并且此外，可以降低制造成本。此外，根据本公开内容的显示设备或类似者可应用于安装在例如车辆或飞机的驾驶舱中的平视显示器(hud)。具体地，hud将虚拟图像形成区域投射到例如车辆或飞机的驾驶舱的挡风玻璃上，在该虚拟图像形成区域中基于从图像形成设备发射的光束形成虚拟图像，或者hud包括相对于例如车辆或飞机的驾驶舱的挡风玻璃布置的组合器，并且所述组合器包括虚拟图像形成区域，在该虚拟图像形成区域中基于从图像形成设备发射的光束形成虚拟图像。关于这些hud，适当的是，使虚拟图像形成区域或组合器与调光设备的至少一部分重叠。
实施方式1
实施方式1涉及根据本公开内容的显示设备(具体地，涉及头戴式显示器(hmd))。更具体地，实施方式1涉及根据第一实施方式的显示设备，其包括具有第一结构的光学设备(更具体地，具有结构1-a的光学设备)，以及具有第一配置的图像形成设备。图1a是根据实施方式1的显示设备中的光学设备和调光设备(每个用于右眼)的示意性前视图。图1b是沿图1a中的箭头b-b截取的示意性剖视图。图4a是沿图1a中的箭头b-b截取的调光设备的示意性剖视图。图4b是从左眼侧观察显示设备的显示设备(主要用于右眼)的示意性侧视图。此外，图5a是在根据实施方式1的显示设备中操作之前的调光设备的示意性前视图，图5b是调光设备在其操作期间的示意性前视图。此外，图6和图7分别是根据实施方式1的显示设备中的图像显示设备的概念图，图8是从上方观看的根据实施方式1的显示设备的示意图。注意，在图5b的示意图中，与调光设备中的较高遮光率相对应的区域更精细地绘制细线。注意，实际上，遮光率不是如图5b中所示意性示出的那样以分级方式变化，而是逐渐变化。换句话说，调光设备进入显示色阶的状态。注意，取决于电极或连接部分的布置图案或形状，可以采用其中遮光率以分级方式变化的配置。换句话说，调光设备可以保持在颜色以分级方式变化的状态。
根据实施方式1的显示设备，或者下面描述的根据实施方式2至实施方式9的显示设备各自包括：
(a)安装在观察者头部的框架10，
(b)附接至框架10的图像显示设备100、200、300、400或500，和
(c)调光设备700，调节从外部进入的外部光束的光强度。注意，尽管根据这些实施方式的显示设备各自是包括两个图像显示设备的双目类型，但是显示设备也可各自是包括一个图像显示设备的单目类型。此外，图像形成设备111和图像形成设备211显示单色图像。
然后，下面描述的实施方式1或实施方式2至实施方式9的图像显示设备100、200、300、400和500各自包括：
(a)图像形成设备111或211，和
(b)具有虚拟图像形成区域的光学设备120或320或光学设备520，在所述虚拟图像形成区域中基于从图像形成设备111或211发射的光束形成虚拟图像。此外，下面描述的实施方式1、实施方式2至实施方式4、或实施方式6至实施方式9的图像显示设备100、200、300和400各自包括：
(c)光学系统(平行发光光学系统)112或光学系统(平行发光光学系统)254，其将从图像形成设备111或211发射的光束转换成平行光束。由光学系统112或254转换成平行光束的光通量被输入到光学设备120或320，并由光学设备120或320引导和发射。
下面描述的实施方式1、实施方式2至实施方式4，或下面描述的实施方式6至实施方式9的光学设备120和320各自具有第一结构，即，分别包括：
(b-1)导光板121和321，从图像形成设备111或211输入的光束通过其中的全反射而在该导光板中传播后朝向观察者发射，
(b-2)第一偏转装置130和330，其使输入到导光板121和321的光束偏转，从而使得输入到导光板121和321的光束在导光板121和321中被全反射，和
(b-3)第二偏转装置140和340，其使通过导光板121和321中的全反射传播的光束偏转，从而使得通过导光板121和321中的全反射传播的光束从导光板121和321发射。此外，每个光学设备中的虚拟图像形成区域由第二偏转装置140和340中的相应一个形成。此外，第二偏转装置(虚拟图像形成区域)140和340各自位于相应的一个调光设备700中的投影图像内。此外，第二偏转装置140和340每个都由构成相应的一个调光设备700的基板之一覆盖。光学设备120和320是透视型(透射反射型)。
在本文中，在实施方式1中，第一偏转装置130和第二偏转装置140布置在导光板121中。此外，第一偏转装置130反射输入到导光板121的光束，第二偏转装置140多次透射和反射由导光板121中的全反射传播的光束。换句话说，第一偏转装置130用作反射镜，第二偏转装置140用作透射反射镜。更具体地，设置在导光板121中的第一偏转装置130由铝(al)制成，并且由对输入到导光板121的光束进行反射的光反射膜(反射镜类型)构成。此外，设置在导光板121中的第二偏转装置140由其中层压有大量介电层压膜的多层层压结构构成。介电层压膜包括作为高介电材料的tio2膜和作为低介电材料的sio2膜。在pct国际申请no.2005-521099中披露了其中层压有大量介电层压膜的多层层压结构。介电层压膜的数量不限于图中所示的六个。由与导光板121的材料相同的材料制成的薄片插置在介电层压膜之间。注意，在第一偏转装置130中，为了使输入到导光板121的平行光束在导光板121中被全反射，输入到导光板121的平行光束被反射(或衍射)。同时，在第二偏转装置140中，由导光板121中的全反射传播的平行光束被多次反射(或衍射)，并且以平行光束的状态从导光板121朝向观察者的瞳孔21发射。
仅通过以下方式形成第一偏转装置130：切除导光板121的待设置第一偏转装置130的一部分124，从而提供将在其上形成第一偏转装置130的倾斜表面；在真空中将光反射膜沉积在该倾斜表面上；然后，将导光板121的切口部分124粘合到第一偏转装置130上。此外，仅通过以下方式形成第二偏转装置140：制备多层层压结构，其中层压有大量与导光板121相同材料(诸如玻璃)的片和大量的介电层压膜(例如，其可通过真空沉积法形成)；切除导光板121的待设置第二偏转装置140的一部分125，从而形成倾斜表面；将多层层压结构粘合到该倾斜表面上；例如通过抛光使剖面平滑。以这种方式，获得包括其中设置有第一偏转装置130和第二偏转装置140的导光板121在内的光学设备120。
在本文中，在实施方式1中，在下面描述的实施方式2至实施方式4中，或者在下面描述的实施方式6至实施方式9中，由光学玻璃或塑料材料制成的导光板121和321各自具有两个平行表面(第一表面122和第一表面322，以及第二表面123和第二表面323)，该平行表面平行于通过导光板121和321中的全反射的光传播方向(x轴)延伸。第一表面122和322与第二表面123和323彼此面对。此外，在平行光束从与光入射表面对应的每个第一表面122和322的一部分输入且然后通过其中的全反射传播之后，平行光束从与光发射表面对应的第一表面122和322的另一部分发射出。注意，替代地，光入射表面可以由第二表面123和323构成，并且光发射表面可以由第一表面122和322构成。
在下面描述的实施方式1或实施方式3中，图像形成设备111是具有第一配置的图像形成设备，其包括以二维矩阵排列的多个像素。具体地，如图6所示，图像形成设备111包括反射空间光调制器150和光源153，光源153包括发射白光束的发光二极管。整个图像形成设备111包含在壳体113中(在图6中，由单点划线表示)。开口部分(未示出)设置成穿过该壳体113，并且来自光学系统(平行发光光学系统或准直光学系统)112的光束穿过该开口部分发射。反射空间光调制器150包括由作为光阀的lcos构成的液晶显示(lcd)设备151，以及偏振分束器152，偏振分束器152将来自光源153的一些光束反射并引导到液晶显示设备151，并且允许由液晶显示设备151反射的另一些光束从其中穿过，从而将所述另一些光束引导到光学系统112。液晶显示设备151包括以二维矩阵排列的多个(例如，640×480)像素(液晶单元)。偏振分束器152具有已知的配置和已知的结构。从光源153发射的未偏振的光束照射在偏振分束器152上。p偏振光分量通过偏振分束器152，并发射到系统的外部。同时，s偏振光分量被偏振分束器152反射，进入液晶显示设备151，在液晶显示设备151中被反射，然后从液晶显示设备151发射。在本文中，在从液晶显示设备151发射的光束中，从显示“白色”的像素发射的光束包含大量的p偏振光分量，并且从显示“黑色”的像素发射的光束包含大量的s偏振光分量。因此，在从液晶显示设备151发射并照射在偏振分束器152上的光束中，p偏振光分量通过偏振分束器152，从而被引导到光学系统112。同时，s偏振光分量被偏振分束器152反射，从而返回到光源153。光学系统112例如由凸透镜构成。为了产生平行光束，图像形成设备111(更具体地，液晶显示设备151)布置在光学系统112的焦距处的点(位置)处。
或者，如图7所示，图像形成设备111'由有机el显示设备150'构成。从有机el显示设备150'发射的光束穿过凸透镜112转换为平行光束，然后朝向导光板121前进。有机el显示设备150'包括以二维矩阵排列的多个(例如，640×480)像素(有机el元件)。
框架10包括布置在观察者正面的正面部11、经由铰链12以自由枢转的方式附接至正面部11的两端的两个镜腿部13、以及分别附接至镜腿部13的远端部分的现代部(也称为尖端单元、耳片或耳垫)14。此外，附接有鼻垫(未示出)。换句话说，框架10和鼻垫的组件具有与典型眼镜基本相同的结构。此外，壳体113经由附接构件19以可自由拆卸的方式附接至每个镜腿部13。框架10由金属或塑料制成。注意，壳体113可以经由附接构件19固定到每个镜腿部13，因而不可拆卸。此外，尽管图示中的壳体113附接至每个镜腿部13的内侧，但是壳体113可以附接至每个镜腿部13的外侧。
此外，从一侧的图像形成设备111a延伸的布线(例如信号线或电源线)15穿过镜腿部13和现代部14，从现代部14的远端部分延伸到外部，并连接至控制设备18(控制电路或控制装置)。此外，图像形成设备111a和图像形成设备111b均包括耳机单元16，并且从每个图像形成设备111a和111b延伸出的耳机单元线17穿过镜腿部13和现代部14，并从现代部14的远端部分延伸到耳机单元16。更具体地说，耳机单元线17以围绕耳廓(外耳)的后部缠绕的方式从现代部14的远端部分延伸到耳机单元16。利用这样的配置，可以提供一种整洁的显示设备，而不会有耳机单元16和耳机单元线17不整齐的印象。
在本文中，在根据实施方式1的显示设备中，或者在根据下面描述的实施方式2至实施方式9的显示设备中，调光设备700布置在正面部11处。此外，光学设备120和320附接至相应的一个调光设备700。正面部11包括边缘11'，并且调光设备700装配在边缘11'中。来自下面描述的第一电极716a和第二电极716b的投影图像包含在边缘11'中的投影图像中。尽管光学设备120或320和调光设备700从观察者侧按此顺序布置，但是这些设备可以从观察者侧以调光设备700和光学设备120或320这样的另一顺序布置。
在下面描述的实施方式1、或实施方式2至实施方式9中，光学设备120、320和520各自与作为光学快门类型的调光设备700的至少一部分重叠。具体地，在图1a和图1b所示的示例中，光学设备120、320和520各自与调光设备700的至少一部分重叠。注意，替代地，光学设备120、320和520可以各自覆盖在调光设备700上。换句话说，光学设备120、320和520(更具体地，构成光学设备的导光板121和321)和导光构件602、612和622可以每个都形成为与调光设备700的外部形状相同的外部形状。图2a是以这种形式的(即，根据实施方式1的显示设备的变形例)的光学设备和调光设备的示意性前视图，图2b是沿图2a中的线b-b截取的光学设备和调光设备的示意性剖视图。在该变形例中，在调光设备700与每个导光板121和321之间提供间隙，并且调光设备700和每个导光板121和321藉由粘合剂719d沿其外周部分粘合。这同样适用于下文描述的实施方式。此外，这样，每个导光板121和321的外周被下面描述的边缘11'覆盖，使得每个导光板121和321的外周不被视觉识别。
在此，观察者的鼻侧被称为内侧，观察者的耳侧被称为外侧，调光设备700中的面向光学设备的虚拟图像形成区域(每个第二偏转装置140和340)的区域被称为虚拟图像形成区域面对区域701。此外，在实施方式1中，调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小。
在根据实施方式1的显示设备中，或者在根据下面描述的实施方式2至实施方式9的显示设备中，调光设备700包括：
第一基板711a，
面向第一基板711a的第二基板711b，
第一透明电极712a，设置为面向第一基板711a的面对表面，第一基板711a的该面对表面面向第二基板711b，
第二透明电极712b，设置为面向第二基板711b的面对表面，第二基板711b的该面对表面面向第一基板711a，和
夹在第一透明电极712a和第二透明电极712b之间的调光层。在实施方式1中，调光设备700进一步包括形成在第一透明电极712a的一部分上的第一电极716a。此外，第一电极716a经由连接器(未示出)直接连接至控制电路(调光设备控制电路)，用于控制调光设备700的遮光率。此外，调光设备700进一步包括：形成在第二基板711b的一部分上的第二电极716b，以及连接至第二电极716b的第二连接部分(未示出)，并且第二连接部分被设置用于保持除该连接部分之外的部分不与第二电极716b接触。第二连接部分经由连接器(未示出)连接至调光设备控制电路。必要时，可以提供连接至第一电极716a的第一连接部分，并且第一连接部分可以连接至调光设备控制电路。或者，在必要时，第二电极716b可以直接连接至调光设备控制电路，或者第二连接部分可被设置为保持与第二透明电极712b的一部分接触，并且第二连接部分可以连接至调光设备控制电路。
调光设备700由光学快门构成，该光学快门利用通过电致变色材料的氧化还原反应产生的物质的颜色变化。具体地，调光层包含电致变色材料。更具体地，调光层具有层压结构，该层压结构从第一透明电极侧起包括wo3层713/ta2o5层714/irxsn1-xo层715。wo3层713通过还原发出颜色。此外，ta2o5层714构成固体电解质，并且irxsn1-xo层715通过氧化发出颜色。在第一基板711a与第一透明电极712a和第一电极716a的组件之间，形成由sin层、sio2层、al2o3层和tio2层构成或者由这些层的层压膜构成的保护层719a。当形成保护层719a时，可以赋予调光设备抑制离子迁移的离子阻挡性能、防水性能、防潮性能和抗划伤性。在第二基板711b和第二透明电极712b之间形成基础层719b。此外，第一基板711a和第二基板711b沿着它们的外缘部分被密封构件719c密封，密封构件719c由紫外线固化环氧树脂制成，紫外线固化树脂诸如通过紫外线固化的环氧树脂、或通过加热固化的热固性树脂。第一基板711a和第二基板711b各自由以下材料制成：pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)树脂、pes(聚醚砜)树脂、cop(环烯烃聚合物)、无色透明聚酰亚胺树脂、tac膜或高度透明的自粘丙烯酸膜，但材料不限于此。每个都由ito制成的第一透明电极712a和第二透明电极712b是所谓的未图案化的固体电极。此外，每个图案化为细线形状的第一电极716a和第二电极716b由诸如镍、铜、钛和al/ni层压结构之类的金属材料制成。调光设备700本身可以通过已知方法制造。
在irxsn1-xo层715中，ir和h2o彼此反应，并以氢氧化铱ir(oh)n存在。当对第一电极716a施加负电位，并且对第二电极716b施加正电位时，质子h+从irxsn1-xo层715移动到ta2o5层714，并且电子从其发射到第二透明电极712b。由此，随后进行氧化反应以使irxsn1-xo层715着色。
ir(oh)n->irox(oh)n-x(着色)+x·h++x·e-
同时，质子h+移动到wo3层713中，并且电子从第一透明电极712a注入到wo3层713中。在wo3层713中，随后进行还原反应以使wo3层713着色。
wo3+x·h++x·e-->hxwo3(着色)
相反，当对第一电极716a施加正电位，并且对第二电极716b施加负电位时，在irxsn1-xo层715中，还原反应在与上述反应方向相反的方向上进行，并且irxsn1-xo层715被脱色。在wo3层713中，氧化反应在与上述氧化反应相反的方向上进行，并且wo3层713被脱色。注意，h2o包含在ta2o5层714中。当向第一电极716a和第二电极716b施加电压时，h2o离解成质子h+和oh-离子。该状态有助于着色反应和脱色反应。
或者，根据实施方式1的显示设备是这样的显示设备，其包括：
(a)安装在观察者头部的框架10，
(b)附接至框架10的图像显示设备100、200、300、400或500，和
(c)调光设备700，其调节从外部进入的外部光束的光强度。此外，图像显示设备100、200、300、400和500各自包括：
(a)图像形成设备111或211，和
(b)具有虚拟图像形成区域的光学设备120、320或520，在该虚拟图像形成区域中基于从图像形成设备111或121发射的光束形成虚拟图像。此外，调光设备700各自包括：
第一基板711a，
面向第一基板711a的第二基板711b，
第一透明电极712a，设置为面向第一基板711a的面向第二基板711b的面对表面，
第二透明电极712b，设置为面向第二基板711b的面向第一基板711a的面对表面，
形成为与第一透明电极712a的一部分接触的第一电极716a，
形成为与第二基板711b的一部分接触的第二电极716b，和
夹在第一透明电极712a和第二透明电极712b之间的调光层。在本文中，光学设备120、320和520各自与相应的一个调光设备700的至少一部分重叠。从第一电极716a到第一基板711a的投影图像与从第二电极716b到第一基板711a的投影图像彼此不重叠。此外，从虚拟图像形成区域(每个第二偏转装置140和340)到第一基板711a上的投影图像位于从第一电极716a到第一基板711a的投影图像与从第二电极716b到第一基板711a的投影图像之间。此外，实施方式1中描述的各种配置和结构可应用于第一电极716a和第二电极716b的配置和结构。
在根据实施方式1的显示设备中，或者在根据下面描述的实施方式2至实施方式9的显示设备中，光学设备中的虚拟图像形成区域140和340的平面形状，以及每个调光设备700中的虚拟图像形成区域面对区域701的平面形状均为矩形。此外，每个调光设备700的外部形状是由四个侧边形成的四边形，并且四边形的顶点是圆形的。注意，光学设备中的虚拟图像形成区域140和340的平面形状以及每个调光设备的外部形状并不限于此。为了方便起见，形成每个调光设备700的外部形状的四边形中的一个侧边，其面向虚拟图像形成区域面对区域701的上侧边，被称为相应的一个调光设备的上侧边。为了方便起见，形成每个调光设备700的外部形状的四边形中的另一侧边，其面向虚拟图像形成区域面对区域701的下侧边，被称为相应的一个调光设备的下侧边。为了方便起见，形成每个调光设备700的外部形状的四边形中的另一侧边，其面向虚拟图像形成区域面对区域701的内侧侧边，被称为相应的一个调光设备的内侧侧边。为了方便起见，形成每个调光设备700的外部形状的四边形中的另一侧边，其面向虚拟图像形成区域面对区域701的外侧侧边，被称为相应的一个调光设备的外侧侧边。注意，虚拟图像形成区域面对区域701的上侧边和下侧边沿水平方向(x轴方向)延伸，并且虚拟图像形成区域面对区域701的内侧侧边和外侧侧边沿垂直方向(y轴方向)延伸。
在根据实施方式1的显示设备中，在操作调光设备时，向第二电极716b施加比施加至第一电极716a的电压更高的电压。此外，调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小。具体地，遮光率在从例如调光设备700的第一角部(b)基本朝向例如调光设备700的第三角部(b)的方向上减小。如图3的示意图中所示，其中从正面观察调光设备700、导光板121或321、以及其他部件。第一电极716a沿着调光设备700的上侧边(b)布置，并且沿着调光设备700的上侧边(b)从调光设备700的第一角部(b)朝向内侧延伸。作为该部分处的第一电极716a的内侧方向端部的位置k12-up的示例，可提及对应于k11-up值10％至100％的位置。此外，第一电极716a沿着外侧侧边(b)从第一角部(b)向下延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极716a的向下方向端部的位置k12-out的示例，可以提及对应于k11-out值10％至70％的位置。连接器(未示出)连接至第一电极716a的外侧侧边(b)上的部分。
此外，关于第一电极716a，适当的是在获得使得调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小的电位梯度的位置处设置第二电极716b。具体地说，如图1a中所示，适当的是，例如，从第三角部(b)至下侧边(b)和至内侧侧边(b)设置第二电极716b。
根据实施方式1的显示设备包括调光设备，其使得观察者观察到的虚拟图像能够呈现高对比度。此外，使用显示设备的观察者能够通过虚拟图像形成区域面对区域可靠地识别外部环境。此外，调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的第一预定区域(诸如上部区域和外侧区域)朝向虚拟图像形成区域面对区域的第二预定区域(诸如中央部)减小。在本文中，当优选增加虚拟图像形成区域面对区域701的角度，使得虚拟图像形成在虚拟图像形成区域面对区域701的外侧区域(即，在外侧侧边(a)附近)或其下部区域(即，下侧边(a)附近)中时，在这些区域中形成的虚拟图像能够呈现高对比度。此外，使用根据第一实施方式至第四实施方式的显示设备的观察者能够通过视觉可靠地识别他/她的脚和他/她的身体的中心侧。通过这种方式，观察者能够在真实环境中安全地行动。
顺便提及，当在第一电极和第二电极之间施加电压时，在第一透明电极和第二透明电极之间产生电位差。在这种情况下，由于在透明电极之间产生的电位梯度，在第一透明电极和第二透明电极之间产生的电位差随着与第一电极的距离的增加而减小。此外，在第一透明电极和第二透明电极之间仅产生少量漏电流。当调光层包含电致变色材料时，产生漏电流的现象十分明显。因此，这些结果表明，仅通过优化设置第一电极的位置和部分，以及设置第二电极的位置和部分，具体地，通过将第一电极和第二电极布置成使得例如从第一电极到第一基板的投影图像和从第二电极到第一基板的投影图像彼此不重叠，即可使调光设备的遮光率以从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小的方式变化。换句话说，结果表明，即使具有非常简单的配置和结构，也可以使调光装置的遮光率可靠地从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部变化。换句话说，调光设备进入呈现色阶的状态。
现在，描述根据实施方式1的显示设备的另一变形例。
如图9的示意性前视图所示，在光学设备和显示设备中，可以从第一电极716a沿朝向下侧边的方向设置一个或多个第一电极分支电极717a。
如上所述，关于第一电极716a，适当的是，在获得使得调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极716b。具体地说，如图9中所示，适当的是，例如，从第三角部(b)至下侧边(b)和至内侧侧边(b)设置第二电极716b。或者，如图10a和图10b中所示，第二电极716b可以设置在第三角部(b)一侧的下侧边(b)上，或者设置在第三角部分(b)一侧的内侧侧边(b)上。如图11a所示，第二电极716b可以从第二角部(b)至下侧边(b)和至外侧侧边(b)设置。如图11b和图11c所示，第二连接部分718b可以设置在第三角部(b)处或下侧边(b)上。注意，在图11b和图11c中，仅示出了与第二电极716b接触的第二连接部分718b的相应部分。
或者，可以采用这样的结构，其中调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的下部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小。在这种情况下，遮光率在从调光设备700的第二角部(b)基本朝向例如调光设备700的第四角部(b)的方向上减小。如图12a所示，第一电极716a沿着调光设备700的下侧边(b)布置，并且沿着调光设备700的下侧边(b)从调光设备700的第二角部(b)朝向内侧延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极716a的内侧方向端部的位置k12-dn的示例，可提及对应于k11-dn值10％至100％的位置。此外，第一电极716a沿着外侧侧边(b)从第二角部(b)向上延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极716a的向上方向端部的位置k12-out的示例，可以提及对应于k11-out值30％至90％的位置。连接器(未示出)连接至第一电极716a的外侧侧边(b)上的部分。可以从第一电极716a沿朝向上侧边(b)的方向设置一个或多个第一电极分支电极717a。
此外，关于第一电极716a，适当的是，在获得使得调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的下部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分718b或第二电极716b。具体地说，如图12a和图12b中所示，适当的是，例如，在第四角部(b)处或在上侧边(b)上设置第二电极716b。或者，如图13a所示，第二电极716b可以从第四角部(b)至上侧边(b)和至内侧侧边(b)设置，或者设置在第四角部(b)一侧的上侧边(b)上。如图13b所示，第二电极716b可以设置在第四角部(b)一侧的内侧侧边(b)上。如图13c所示，适当的是从第一角部(b)至上侧边(b)和至外侧侧边(b)设置第二电极716b。
或者，调光设备700的遮光率可以从虚拟图像形成区域面对区域701的外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的内侧区域减小。在这种情况下，调光设备700的遮光率基本上沿水平方向减小。如图14a所示，第一电极716a布置在调光设备700的外侧侧边(b)上，并且从调光设备700的外侧侧边(b)的中央部沿着调光设备700的外侧侧边(b)向上和向下延伸。具体地说，作为该部分处的第一电极716a的向上方向端部的位置k12-out的示例，可提及对应于k11-out值0％至30％的位置。作为该部分处的第一电极716a的向下方向端部的位置k12-out的示例，可提及对应于k11-out值70％至100％的位置。第一电极716a的向上方向端部可位于调光设备700的上侧边(b)上，并且第一电极716a的向下方向端部可位于调光设备700的下侧边(b)上。
此外，关于第一电极716a，适当的是在获得使得调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的内侧区域减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极716b。具体地说，适当的是，例如，在内侧侧边(b)的中央部处设置第二连接部分。或者，如图14a所示，适当的是，在内侧侧边(b)上设置第二电极716b，或者从内侧侧边(b)至上侧边(b)和从内侧侧边(b)至下侧边(b)设置第二电极716b。
或者，如图14b所示，适当的是，将第一电极716a布置在调光设备的第一角部(b)一侧的上侧边(b)上，和布置在调光设备的第二角部(b)一侧的下侧边(b)上。必要时，将第二电极716b布置在调光设备的第一角部(b)一侧的上侧边(b)上，和调光设备的第一角部(b)一侧的下侧边(b)上。或者，如图14c所示，可以采用这样的配置，其中第一连接部分718a连接至第一透明电极的外侧侧边(b)上的部分，并且第二连接部分(与第一连接部分重叠，因此未在图14c中示出)连接至第二透明电极的外侧侧边(b)上的部分。
或者，调光设备700的遮光率可以从虚拟图像形成区域面对区域701的下部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域减小。在这种情况下，调光设备700的遮光率基本上沿垂直方向减小。如图15a所示，第一电极716a沿着调光设备700的下侧边(b)布置。具体地说，作为该部分处的第一电极716a的内侧方向端部的位置k12-dn的示例，可提及对应于k11-dn值100％至120％的位置。第一连接部分连接至第一电极716a。可以在朝向上侧边(b)的方向上从第一电极716a提供一个或多个第一电极分支电极。此外，关于第一电极716a，适当的是，在获得使得调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的下部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极716b。具体地说，适当的是，例如在上侧边(b)上设置第二连接部分。或者，如图15a所示，适当的是，在上侧边(b)上设置第二电极716b。
或者，调光设备700的遮光率可以从虚拟图像形成区域面对区域701的外边缘区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小。在这种情况下，如图15b所示，适当的是，在调光设备700的上侧边(b)、外侧侧边(b)、下侧边(b)和内侧侧边(b)上设置第一电极716a，即在调光设备700的外周部分上设置第一电极716a。在这种情况下，待设置的第一电极716a可以是连续的，或者待设置的第一电极716a可以是不连续的。在后一种情况下，适当的是将第一电极的区段与第一连接部分彼此连接。此外，关于第一电极716a，适当的是，在获得使得调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的外边缘区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极716b。具体地说，适当的是，例如在调光设备700的周边部分设置多个第二连接部分。必要时，适当的是，在调光设备700的外侧侧边(b)、上侧边(b)和内侧侧边(b)上设置第一电极716a，即在调光设备700的外周部的一部分上设置第一电极716a。
或者，必要时，(vi)可以采用这样的配置，其中调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的下部区域减小。在这种情况下，调光设备700的遮光率基本上沿垂直方向减小。如图15c所示，第一电极716a沿着调光设备700的上侧边(b)布置。具体地说，作为该部分处的第一电极716a的内侧方向端部的位置k12-up的示例，可提及对应于k11-up值100％至120％的位置。第一连接部分连接至第一电极716a。可以在朝向下侧边(b)的方向上从第一电极716a提供一个或多个第一电极分支电极。此外，关于第一电极716a，适当的是，在获得使得调光设备700的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域701的上部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的下部区域减小的电位梯度的位置处设置第二连接部分或第二电极716b。具体地，适当的是，例如在下侧边(b)上设置第二连接部分。或者，如图15c所示，适当的是，在下侧边(b)上设置第二电极716b。
此外，必要时，可以采用这样的配置，其中，当基于从图像形成设备发射的光束而在虚拟图像形成区域的一部分中形成虚拟图像时，调光设备700的遮光率从调光设备700中的面向虚拟图像形成区域的所述一部分(在该部分中形成虚拟图像)的区域朝向虚拟图像形成区域面对区域701的中央部减小。
实施方式2
实施方式2作为实施方式1的变形例，涉及具有结构1-a的光学设备和具有第二配置的图像形成设备。如图16的概念图所示，在根据实施方式2的显示设备(头戴式显示器)中的图像显示设备200中，在实施方式2中，图像形成设备211由具有第二配置的图像形成设备构成。具体地，图像形成设备211包括光源251和扫描从光源251发出的平行光束的扫描装置253。更具体地，图像形成设备211包括：
光源251，
准直光学系统252，其将从光源251发出的光束转换成平行光束，
扫描装置253，其扫描从准直光学系统252发出的平行光束，和
中继光学系统254，其中继和发射由扫描装置253扫描的平行光束。注意，整个图像形成设备211包含在壳体213中(在图16中，由单点划线表示)。开口部分(未示出)设置成穿过该壳体213，并且来自中继光学系统254的光束通过该开口部分发射。此外，壳体213经由附接构件19以可自由拆卸的方式附接至每个镜腿部13。
光源251包括发射白光束的发光二极管。此外，从光源251发射的光束进入整体上具有正光功率的光学系统的准直光学系统252，然后作为平行光束发出。然后，这些平行光束被全反射镜256反射，然后由扫描装置253水平和垂直地扫描，扫描装置253由能够使用可在二维方向上旋转的微镜对输入的平行光束进行二维扫描的mems构成。这样，平行光束被转换为一种二维图像，并且生成虚拟像素(例如，可以将像素的数量设定为与实施方式1中的相同)。接下来，来自虚拟像素的光束穿过由已知的中继光学系统构成的中继光学系统(平行发光光学系统)254，并且转换为平行光束的光通量进入光学设备120。
接收、引导和发射由中继光学系统254转换为平行光束的光通量的光学设备120具有与实施方式1中描述的光学设备相同的配置和相同的结构。因此，省略其详细描述。此外，如上所述，除了设置不同的图像形成设备211之外，根据实施方式2的显示设备也具有与根据实施方式1的显示设备基本相同的配置和相同的结构。因此，省略其详细描述。
实施方式3
实施方式3作为实施方式1的另一变形例，涉及具有结构1-b的光学设备和具有第一配置的图像形成设备。在图17的概念图中示出了根据实施方式3的显示设备(头戴式显示器)中的图像显示设备300。此外，在图18的示意性剖视图中以放大比例示出了反射体全息衍射光栅的一部分。在实施方式3中，如同实施方式1中一样，图像形成设备111'由有机el显示设备150'构成。此外，除了第一偏转装置和第二偏转装置具有不同的配置和结构之外，光学设备320基本上具有与实施方式1的光学设备120相同的配置和相同的结构。
在实施方式3中，第一偏转装置和第二偏转装置布置在导光板321的表面上(具体地，在导光板321的第二表面323上)。此外，第一偏转装置使输入到导光板321的光束衍射，第二偏转装置使由导光板321中的全反射传播的光束衍射。在本文中，第一偏转装置和第二偏转装置各自由衍射光栅元件构成，具体地，由反射衍射光栅元件构成，更具体地，由反射体全息衍射光栅构成。在下面的描述中，为了方便起见，将由反射体全息衍射光栅构成的第一偏转装置称为“第一衍射光栅构件330”，并且为了方便起见，将由反射体全息衍射光栅构成的第二偏转装置称为“第二衍射光栅构件340”。
此外，在下面描述的实施方式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均通过层压一个衍射光栅层而形成。注意，对应于一种波长带(或波长)类型的干涉条纹形成在衍射光栅层中，该衍射光栅层由光聚合物材料制成并通过现有技术方法制备。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。干涉条纹以平行于y轴的直线图案形成。注意，第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340的轴线平行于x轴，并且它们的法线平行于z轴。
在图18的示意性局部剖视图中以放大比例示出了反射体全息衍射光栅。在反射体全息衍射光栅中形成的干涉条纹各自具有倾角(倾斜角)
m·λ＝2·d·sin(θ)(a)
如上所述，第一衍射光栅构件330布置在(结合至)导光板321的第二表面323上。第一衍射光栅构件330衍射(具体地，衍射和反射)通过第一表面322输入到导光板321的平行光束，使得输入到导光板321的这些平行光束在导光板321中全反射。此外，如上所述，第二衍射光栅构件340布置在(结合至)导光板321的第二表面323上。第二衍射光栅构件340衍射(具体地，衍射和反射多次)通过导光板321中的全反射传播的这些平行光束，并且通过第一表面322从导光板321原样发射这些平行光束。
此外，同样从导光板321，这些平行光束在通过其中的全反射传播之后被发射出。导光板321较薄，并且在导光板321中前进的光束的路径较长。因此，此时，在到达第二衍射光栅构件340之前，光束被全反射的次数随视角不同而不同。更具体地，在进入导光板321的平行光束中，以接近第二衍射光栅构件340的方向上的角度进入导光板321的平行光束被全反射的次数小于以远离第二衍射光栅构件340的方向上的角度进入导光板321的平行光束被反射的次数。这是因为，在由第一衍射光栅构件330衍射的平行光束中，当在导光板321中传播的光束照射到导光板321的内表面上时，以接近第二衍射光栅构件340的方向上的角度进入导光板321的平行光束相对于导光板321的法线的角度比以与其相反的方向上的角度进入导光板321的平行光束的角度小。此外，在第二衍射光栅构件340中形成的干涉条纹的图案和在第一衍射光栅构件330中形成的干涉条纹的图案相对于与导光板321轴线垂直的虚拟平面具有对称关系。可以采用这样的结构，其中第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340的不面向导光板321的表面覆盖有透明树脂板或透明树脂膜，以防止对第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340的损坏。此外，可以将透明保护膜施加到第一表面322上以保护导光板321。
下面描述的实施方式4的导光板321基本上具有与上述导光板321的配置和结构相同的配置和相同的结构。
如上所述，除了设置不同的光学设备320之外，根据实施方式3的显示设备基本上具有与根据实施方式1的显示设备实质相同的配置和相同的结构。因此，省略其详细描述。
实施方式4
实施方式4作为实施方式1的又一变形例，涉及具有结构1-b的光学设备和具有第二配置的图像形成设备。在图19的概念图中示出了根据实施方式4的显示设备(头戴式显示器)中的图像显示设备300。实施方式4的图像显示设备400中的光源251、准直光学系统252、扫描装置253、平行发光光学系统(中继光学系统254)和类似者均具有与实施方式2中的那些部件(与具有第二配置的图像形成设备中的那些部件)相同的配置和相同的结构。此外，实施方式4的光学设备320具有与实施方式3的光学设备320相同的配置和相同的结构。除了这些不同之外，根据实施方式4的显示设备基本上具有与根据实施方式1的显示设备相同的配置和相同的结构。因此，省略其详细描述。
实施方式5
实施方式5作为实施方式1的再一变形例，涉及具有第二结构的光学设备和具有第二配置的图像形成设备。在图20的示意图中示出了从上方观看的根据实施方式5的显示设备。
在实施方式5中，构成图像显示设备500的光学设备520分别包括透射反射镜530a和530b，从光源251a和251b发射的光束输入到透射反射镜530a和530b，并且这些光束从透射反射镜530a和530b向观察者的瞳孔发射。注意，在实施方式5中，从布置在壳体213中的光源251a和251b发射的光束通过光纤(未示出)传播，并且接收这些光束的扫描装置备253例如附接至边缘11'的鼻垫附近的部分。由扫描装置253扫描的光束进入透射反射镜530a和530b。或者，从布置在壳体213中的光源251a和251b发射的光束通过光纤(未示出)传播，并且接收这些光束的扫描装置253例如附接至边缘11'上的分别对应于双眼的部分。由扫描装置253扫描的光束进入透射反射镜530a和530b。或者，接收从布置在壳体213中的光源251a和251b发射的光束的扫描装置253布置在壳体213中，并且由扫描装置253扫描的光束直接进入透射反射镜530a和530b。然后，由透射反射镜530a和530b反射的光束进入观察者的瞳孔。图像形成设备可以实质上是实施方式2中描述的图像形成设备211。除了这些差异之外，根据实施方式5的显示设备基本上具有与根据实施方式1的显示设备相同的配置和相同的结构。因此，省略其详细描述。
实施方式6
实施方式6是实施方式1的再一变形例。在图21a的示意图中示出了从上方观看的根据实施方式6的显示设备。此外，在图21b的示意图中示出了控制照度传感器的电路。
根据实施方式6的显示设备进一步包括照度传感器(环境照度测量传感器)721，其测量显示设备的周围环境中的照度。基于照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果，显示设备控制调光设备700的遮光率。共同或独立地，基于照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果，显示设备控制待由图像形成设备111和211形成的图像的亮度。适当的是，将每个都具有已知配置和已知结构的环境照度测量传感器721例如分别布置在调光设备700的外侧端部。环境照度测量传感器721经由连接器和布线(均未示出)连接至控制设备18。控制设备18包括控制环境照度测量传感器721的电路。控制环境照度测量传感器721的电路包括：照度计算电路，其从环境照度测量传感器721接收测量值并计算照度；比较计算电路，其将由照度计算电路计算的照度的值与标准值进行比较；和环境照度测量传感器控制电路，其基于由比较计算电路计算的值，控制调光设备700和/或图像形成设备111和211。这些电路可以由已知电路构成。作为对调光设备700的控制，对调光设备700的遮光率进行控制。同时，作为对图像形成设备111和211的控制，对待由图像形成设备111和211形成的图像的亮度进行控制。注意，对调光设备700的遮光率的控制，以及对待由图像形成设备111和211形成的图像的亮度的控制可以彼此独立地或相关地进行。
例如，当照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果各自为预定值(第一照度测量值)或更大时，调光设备700的遮光率各自被设定为预定值(第一遮光率)或更高。同时，当照度传感器(环境照度测量传感器)721的测量结果各自为另一预定值(第二照度测量值)或更小时，调光设备700的遮光率各自被设定为另一预定值(第二阻光率)或更低。具体地，可以提及10勒克斯作为第一照度测量值的示例，可以提及99％至70％的任何值作为第一遮光率的示例，可以提及0.01勒克斯作为第二照度测量值的示例，并且可以提及49％至1％的任何值作为第二遮光率的示例。
注意，实施方式6的照度传感器(环境照度测量传感器)721可应用于实施方式2至实施方式5中所描述的显示设备。此外，当显示设备包括成像设备时，照度传感器(环境照度测量传感器)721可以由提供给成像设备的曝光测量光接收元件构成。
在根据实施方式6的显示设备中，或者在下面描述的实施方式7的显示设备中，基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果来控制调光设备的遮光率。此外，基于照度传感器(环境照度测量传感器)的测量结果来控制待由图像形成设备形成的图像的亮度。此外，基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果来控制调光设备的遮光率。此外，基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)的测量结果来控制待由图像形成设备形成的图像的亮度。由此，观察者观察到的虚拟图像能够呈现高对比度。此外，根据显示设备的周围环境中的照度，可以优化其中观察到虚拟图像的状态。
实施方式7
实施方式7是实施方式1的再一变形例。在图22a的示意图中示出了从上方观看的根据实施方式7的显示设备。此外，在图22b的示意图中示出了控制第二照度传感器的电路。
根据实施方式7的显示设备进一步包括第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722，其基于已透射穿过调光设备700的来自外部环境的光束测量照度，即，测量环境光束是否藉由透射穿过调光设备而已被调整到预定照度。基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722的测量结果，显示设备控制调光设备700的遮光率。共同或独立地，基于第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722的测量结果，显示设备控制待由图像形成设备111和211形成的图像的亮度。每个都具有已知配置和已知结构的透射光照度测量传感器722相对于光学设备120、320和520布置在观察者侧。具体地，适当的是，将透射光照度测量传感器722布置在例如壳体113和213的内侧表面上。透射光照度测量传感器722经由连接器和布线(均未示出)连接至控制设备18。控制设备18包括控制透射光照度测量传感器722的电路。控制透射光照度测量传感器722的电路包括：照度计算电路，其从透射光照度测量传感器722接收测量值并计算照度；比较计算电路，其将由照度计算电路计算的照度的值与标准值进行比较；和透射光照度测量传感器控制电路，其基于由比较计算电路计算的值，控制调光设备700和/或图像形成设备111和211。这些电路可以由已知电路构成。作为对调光设备700的控制，对调光设备700的遮光率进行控制。同时，作为对图像形成设备111和211的控制，对待由图像形成设备111和211形成的图像的亮度进行控制。注意，对调光设备700的遮光率的控制，以及对待由图像形成设备111和211形成的图像的亮度的控制可以彼此独立地或相关地进行。此外，当获得与由环境照度测量传感器721测量的照度相比未能被控制到期望照度的照度作为透射光照度测量传感器722的测量结果时，即，当作为透射光照度测量传感器722的测量结果，未能获得所需的照度，或者当需要更精细的照度调节时，适当的是在监控来自透射光照度测量传感器722的值的同时，调节调光设备的遮光率。可以布置至少两个第二照度传感器(透射光照度测量传感器)，使得基于已穿过对应于高遮光率的部分的光束测量照度，并且基于已穿过对应于低遮光率的部分的光束测量照度。
注意，实施方式7的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722可应用于实施方式2至实施方式5中所描述的显示设备。或者，实施方式7的第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722与实施方式6的照度传感器(环境照度测量传感器)721可以一起使用。在这种情况下，可以执行各种测试，并且对调光设备700的遮光率的控制，以及对待由图像形成设备111和211形成的图像的亮度的控制可以彼此独立地或相关地进行。在用于右眼的调光设备和用于左眼的调光设备的每一个中，通过调节待施加至第一电极和第二电极的电压，可以使用于右眼的调光设备的遮光率与用于左眼的调光设备的遮光率彼此相等。可以控制第一电极和第二电极之间的电位差，并且可以彼此独立地控制待施加至第一电极的电压和待施加至第二电极的电压。用于右眼的调光设备的遮光率和用于左眼的调光设备的遮光率可以基于例如第二照度传感器(透射光照度测量传感器)722的测量结果来控制。或者，这些遮光率可通过观察者操作开关、按钮、转盘、滑块、旋钮或类似者进行手动控制和调节，观察者观察已穿过用于右眼的调光设备和光学设备的光束的亮度以及已穿过用于左眼的调光设备和光学设备的光束的亮度。
实施方式8
实施方式8是实施方式1至实施方式7的变形例。在实施方式8中，调光层由电泳分散液形成。现在，描述制备电泳分散液的方法。
首先，通过以下方法制备溶液-a：将10g炭黑(由mitsubishichemicalcorporation制造的#40)作为电泳颗粒添加到1l纯水中，搅拌炭黑和纯水，然后向其中添加1cm3的37质量％的盐酸和0.2g的4-乙烯基苯胺。同时，通过以下方法制备溶液-b：将0.3g亚硝酸钠溶解在10cm3纯水中，然后将亚硝酸钠和纯水加热至40℃。然后，将溶液-b缓慢加入溶液-a中，并搅拌10小时。接着，将通过反应获得的产物进行离心分离，得到固体产物。之后，通过包括用纯水洗涤的方法洗涤固体产物，分散到丙酮中，然后进行离心分离。然后，将固体产物用设定温度为50℃的真空干燥器干燥过夜。
接下来，将5g固体产物、100cm3甲苯、15cm3甲基丙烯酸2-乙基己酯和0.2g偶氮二异丁腈(aibn)放入具有氮气吹扫设备、电磁搅拌器和回流柱的反应烧瓶中并混合。之后，在将反应烧瓶搅拌的同时，用氮气吹扫30分钟。然后，将反应烧瓶放入油浴中，并在连续搅拌的同时逐渐加热至80℃。该状态保持10小时。接下来，将反应烧瓶冷却至室温，并将固体产物进行离心分离。通过执行包括将固体产物与四氢呋喃(thf)和乙酸乙酯一起离心分离的操作三次来洗涤固体产物。接下来，取出固体产物并在设定温度为50℃的真空干燥器中干燥过夜。以此方式，获得4.7g棕色电泳颗粒。
同时，作为绝缘液体的分散液(分散介质)，制备含有总共0.5％的n,n-二甲基丙-1,3-二胺、1,2-羟基十八酸和甲氧基磺酰氧基甲烷(由lubrizoljapanco.制造的solsperse17000)，并且含有1.5％的脱水山梨糖醇三油酸酯(span85)的isoparg溶液(由exxonmobilcorporation制造)。然后，将0.1g电泳颗粒加入到9.9g分散介质中，并用珠磨机搅拌5分钟。接下来，用离心机(转速为2,000rpm)将混合溶液离心分离5分钟，然后除去珠粒。以这种方式，成功地获得了电泳分散液。注意，电泳颗粒带正电。
在实施方式8的调光设备700中，每个由厚度为0.5mm的玻璃制成的第一基板711a和第二基板711b之间的间隙设定为50μm。每个都由氧化铟锡(ito)制成的第一透明电极712a和第二透明电极712b通过剥离方法和pvd方法(诸如溅射方法)的组合形成。第一透明电极712a被图案化为梳状电极。同时，第二透明电极712b未被图案化，即，所谓的固体电极。第一透明电极712a和第二透明电极712b经由连接器和布线(均未示出)连接至控制设备18。
可以利用待施加至第一透明电极712a和第二透明电极712b的电压来控制调光设备700的遮光率(透光率)。具体地，当对第一透明电极712a施加相对正电压，并且对第二透明电极712b施加相对负电压时，带正电的电泳颗粒以覆盖第二透明电极712b的方式迁移。因此，调光设备700的遮光率的值增加。同时，相反，当对第一透明电极712a施加相对负电压，并且对第二透明电极712b施加相对正电压时，电泳颗粒以覆盖第一透明电极712a的方式迁移。因此，调光设备700的遮光率的值降低。当观察者操作提供给控制设备18的控制旋钮时，可以执行对施加至第一透明电极712a和第二透明电极712b的电压的控制。换句话说，适当的是，在观察者观察到这些虚拟图像之后，通过调节调光设备700的遮光率，增加来自调节光学设备120和320的虚拟图像的对比度。
实施方式9
实施方式9是实施方式8的变形例。在实施方式8中，将调光设备700呈现的颜色固定为黑色。同时，在实施方式9中，通过调光设备的光束被调光设备着色成所需的颜色。此外，调光设备所呈现的颜色是可变的。具体地，调光设备通过层压用于着色为红色的调光设备、用于着色为黄色的调光设备和用于着色为蓝色的调光设备构成。在本文中，通过将作为电泳颗粒的颗粒分散到isoparg(由exxonmobilcorporation制造)的溶液中来获得用于着色为红色的调光设备中的电泳分散液，该颗粒是通过以下方式获得的：用亨舍尔混合机将苯乙烯树脂和c.i.颜料红122预先混合，然后用双螺杆挤出机熔融和捏合所得混合物，将熔融和捏合的混合物冷却，将冷却的混合物用锤磨机粗粉碎，然后将粗粉碎的混合物用喷射磨机细粉碎，isoparg溶液含有总共0.5％的n,n-二甲基丙-1,3-二胺、1,2-羟基十八酸和甲氧基磺酰氧基甲烷(由lubrizoljapanco.制造的solsperse17000)，并且含有1.5％的脱水山梨糖醇三油酸酯(span85)。此外，通过将作为电泳颗粒的颗粒分散到isoparg(由exxonmobilcorporation制造)的溶液中来获得用于着色为黄色的调光设备中的电泳分散液，该颗粒是通过以下方式获得的：用亨舍尔混合机将苯乙烯树脂和c.i.颜料黄12预先混合，然后用双螺杆挤出机熔融和捏合所得混合物，将熔融和捏合的混合物冷却，将冷却的混合物用锤磨机粗粉碎，然后将粗粉碎的混合物用喷射磨机细粉碎，isoparg溶液含有总共0.5％的n,n-二甲基丙-1,3-二胺、1,2-羟基十八酸和甲氧基磺酰氧基甲烷(由lubrizoljapanco.制造的solsperse17000)，并且含有1.5％的脱水山梨糖醇三油酸酯(span85)。此外，通过将作为电泳颗粒的颗粒分散到isoparg(由exxonmobilcorporation制造)的溶液中来获得用于着色为蓝色的调光设备中的电泳分散液，该颗粒是通过以下方式获得的：用亨舍尔混合机将苯乙烯树脂和c.i.颜料蓝1预先混合，然后用双螺杆挤出机熔融和捏合所得混合物，将熔融和捏合的混合物冷却，将冷却的混合物用锤磨机粗粉碎，然后将粗粉碎的混合物用喷射磨机细粉碎，isoparg溶液含有总共0.5％的n,n-二甲基丙-1,3-二胺、1,2-羟基十八酸和甲氧基磺酰氧基甲烷(由lubrizoljapanco.制造的solsperse17000)，并且含有1.5％的脱水山梨糖醇三油酸酯(span85)。此外，通过控制待施加至每个调光设备的电极的电压，可以将从三层调光设备发射的外部光束着色成所需的颜色。
除了上述特征之外，根据实施方式9的显示设备的配置和结构与实施方式8中描述的显示设备的配置和结构相同。因此，省略其详细描述。
在上文中，基于优选实施方式描述了本公开内容，但是本公开内容不限于这些实施方式。实施方式中描述的显示设备(头戴式显示器)和图像显示设备的配置和结构仅仅是示例，因此可以适当地改变。例如，表面浮雕全息图(参见美国专利no.20040062505a1)可以布置在导光板上。在光学设备320中，衍射光栅元件可以由透射衍射光栅元件构成。或者，可以采用这样的配置，其中第一偏转装置和第二偏转装置中的任何一个由反射衍射光栅元件构成，而另一个可由透射衍射光栅元件构成。或者，衍射光栅元件可包括反射闪耀衍射光栅元件。根据本公开内容的显示设备可以用作立体显示设备。在这种情况下，必要时，适当的是，将偏振板或偏振膜以可自由拆卸的方式附接至光学设备，或者将偏振板或偏振膜施加到光学设备上。
根据框架和边缘的形状和结构，框架和边缘可包括具有高曲率(小曲率半径)的部分。此外，由第一电极和第二电极形成的电场易于集中在这些部分上。作为对策，必要时，适当的是，在框架和边缘的这些高曲率部分处提供第一电极段和第二电极段而不形成第一电极和第二电极，并且将第一电极段和第二电极段与第一连接部分和第二连接部分连接。
实施方式中描述的图像形成设备111和211显示单色(例如，绿色)图像，但是图像形成设备111和211能够显示彩色图像。在这种情况下，适当的是，提供例如分别发射红光束、绿光束和蓝光束的光源作为光源。具体地，为了发射白光束，适当的是，使用例如光管以将分别从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发射的红色光束、绿色光束和蓝色光束的颜色混合并且使它们的亮度相互均衡。必要时，可以采用这样的配置，其中穿过调光设备的光束由调光设备着色成所需的颜色。在这种情况下，可以改变藉由调光设备呈现的颜色。具体而言，适当的是，将用于着色成红色的调光设备、用于着色成黄色的调光设备、和用于着色成蓝色的调光设备层压。
此外，可以如下所述修改实施方式1至实施方式9中描述的图像形成设备。具体地，如从上方观看的图23的示意图所示，并且如图24的示意性前视图所示，在光学设备和调光设备中，在每个调光设备700的面向第一衍射光栅构件330的外表面上形成遮光构件731，用于防止由于光束泄漏到导光板321外部而导致光束利用效率降低。
可以如下所述修改实施方式3和实施方式4中描述的图像显示设备。具体地，如图25的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的又一变形例中的光学设备和调光设备中，可以提供第一反射体全息衍射光栅351、第二反射体全息衍射光栅352和第三反射体全息衍射光栅353。在第一反射体全息衍射光栅351中，衍射光栅构件的干涉条纹实质上平行于y轴延伸。在第二反射体全息衍射光栅352中，衍射光栅构件的干涉条纹沿倾斜方向延伸。在第三反射体全息衍射光栅353中，衍射光栅构件的干涉条纹实质上平行于x轴延伸。从图像形成设备111、111'和211发射的光束通过第一反射体全息衍射光栅351在x轴方向上衍射，在导光板321中传播，并进入第二反射体全息衍射光栅352。然后，光束被第二反射体全息衍射光栅352斜向下衍射，并进入第三反射体全息衍射光栅353。接下来，光束通过第三反射体全息衍射光栅353在z轴方向上衍射，并进入观察者的瞳孔。
或者，可以如下所述修改实施方式3和实施方式4中描述的图像显示设备中的光学设备。具体地，如图26a的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置透射衍射光栅元件362作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置反射衍射光栅元件363作为全息衍射光栅。注意，光束进入透射衍射光栅元件362侧，并且光束在反射衍射光栅元件363侧发射。或者，如图26b的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置反射衍射光栅元件361作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置透射衍射光栅元件364作为全息衍射光栅。或者，如图26c的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置透射衍射光栅元件362作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置透射衍射光栅元件364作为全息衍射光栅。或者，如图26d的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置反射衍射光栅元件361和透射衍射光栅元件362作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置反射衍射光栅元件363作为全息衍射光栅。或者，如图26e的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置反射衍射光栅元件361和透射衍射光栅元件362作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置透射衍射光栅元件364作为全息衍射光栅。或者，如图26f的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置反射衍射光栅元件361作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置反射衍射光栅元件363和透射衍射光栅元件364作为全息衍射光栅。或者，如图26g的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置透射衍射光栅元件362作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置反射衍射光栅元件363和透射衍射光栅元件364作为全息衍射光栅。或者，如图26h的概念图所示，在根据实施方式1的显示设备的再一变形例中的光学设备中，可以在光入射侧上设置反射衍射光栅元件361和透射衍射光栅元件362作为全息衍射光栅，并且在光发射侧上设置反射衍射光栅元件363和透射衍射光栅元件364作为全息衍射光栅。
在图27a和图27b的示意图中示出了构成如实施方式5中所描述的具有第二配置的图像形成设备的从上方观看的光学设备的第二结构的变形例。
在图27a所示的示例中，来自光源601的光束进入导光构件602，并且照射在设置在导光构件602中的偏振分束器603上。照射在偏振分束器603上的来自光源601的光束中的p偏振光分量穿过偏振分束器603，并且其中的s偏振光分量被偏振分束器603反射，并朝向由作为光阀的lcos构成的液晶显示设备(lcd)604前进。由液晶显示(lcd)设备604形成图像。p偏振分量占据由液晶显示(lcd)设备604反射的光束的偏振光分量。因此，由液晶显示(lcd)设备604反射的光束穿过偏振分束器603和另一个偏振分束器605，穿过1/4波长板606，通过照射在反射板607上而被反射，穿过1/4波长板606，并且朝向偏振分束器605前进。此时占据偏振光分量的s偏振光分量由偏振光分束器605反射，并向观察者的瞳孔21前进。这样，图像形成设备包括光源601和液晶显示(lcd)设备604，并且光学设备包括导光构件602、偏振分束器603和605、1/4波长板606和反射板607。偏振分束器605对应于光学设备中的虚拟图像形成区域。
在图27b所示的示例中，来自图像形成设备611的光束在导光构件612中前进，并且照射在透射反射镜613上。其中一些光束穿过透射反射镜613，通过照射在反射板614上而被反射，并再次照射在透射反射镜613上。另一些光束由透射反射镜613反射，并向观察者的瞳孔21前进。这样，光学设备包括图像形成设备611、导光构件612、透射反射镜613和反射板614。透射反射镜613对应于光学设备中的虚拟图像形成区域。
作为其他示例，分别在图28a和图28b的示意图中示出了从上方和从侧面观看的根据实施方式5的显示设备的变形例中的光学设备。该光学设备包括六面体棱镜622和凸透镜625。从图像形成设备621发射的光束进入棱镜622，通过照射在棱镜表面623上而被反射，在棱镜622中前进，并通过照射在棱镜表面624上而被反射。以这种方式，光束通过凸透镜625到达观察者的瞳孔21。棱镜表面623和棱镜表面624在彼此面对的方向上倾斜。棱镜622具有平面梯形形状，具体地，平面等腰梯形形状。棱镜表面623和624经受镜面涂覆。当棱镜622的面向瞳孔21的部分的厚度(高度)被设定为小于4mm(人的瞳孔的平均直径)时，观察者能够以叠加的方式观看外界的图像和来自棱镜622的虚拟图像。
必要时，可以采用这样的配置，其中，通过将第一透明电极和/或第二透明电极划分成多个块，并控制这些块中的相应遮光率，在调光设备中的从虚拟图像形成区域面对区域的第一预定区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的第二预定区域的遮光率得以控制。或者，可以采用这样的配置，其中，通过提供条形电极或网状电极作为第一透明电极或第二透明电极，或者通过在第一透明电极或第二透明电极上形成条形辅助电极或网状辅助电极，调光设备中的多个区域的遮光率被彼此独立地控制，从而得以控制调光设备中从虚拟图像形成面对区域的第一预定区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的第二预定区域的遮光率。或者，可以采用这样的配置，其中，例如，在不改变图1a中的第一电极716a的位置的情况下，第二电极716b被设置为与第一电极716a重叠，使得虚拟图像形成区域面对区域的上部区域和外侧区域中的阻光率增加，并且使得虚拟图像形成区域面对区域的中央部处的阻光率减小。必要时，为了控制调光设备中从虚拟图像形成区域面对区域的第一预定区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的第二预定区域的遮光率，调光设备可以由有源矩阵系统或简单矩阵系统驱动的液晶显示设备构成。
注意，本公开内容还可以采用以下配置。
[a01]<<显示设备>>
一种显示设备，包括：
(a)安装在观察者头部的框架；
(b)附接至框架的图像显示设备；和
(c)调光设备，其调节从外部进入的外部光束的光强度，
所述图像显示设备包括：
(a)图像形成设备，和
(b)具有虚拟图像形成区域的光学设备，在该虚拟图像形成区域中基于从图像形成设备发射的光束形成虚拟图像，
光学设备与调光设备的至少一部分重叠，
在将观察者的鼻侧称为内侧，将观察者的耳侧称为外侧，且将与光学设备的虚拟图像形成区域面对的调光设备的区域称为虚拟图像形成区域面对区域时，
当调光设备工作时，
(i)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的上部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小，
(ii)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域和外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小，
(iii)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外侧区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的内侧区域减小，
(iv)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的下部区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的上部区域减小，或者
(v)调光设备的遮光率从虚拟图像形成区域面对区域的外边缘区域朝向虚拟图像形成区域面对区域的中央部减小。
[a02]根据[a01]项的显示设备，其中
所述调光设备包括：
第一基板，
面向第一基板的第二基板，
第一透明电极，其设置成面向第一基板的面对表面，第一基板的该面对表面面向第二基板，
第二透明电极，其设置成面向第二基板的面对表面，第二基板的该面对表面面向第一基板，和
夹在第一透明电极与第二透明电极之间的调光层。
[a03]根据[a02]项的显示设备，其中
所述调光层含有电致变色材料。
[a04]根据[a03]项的显示设备，其中
所述调光层具有层压结构，该层压结构从第一透明电极侧起包括
wo3层、
ta2o5层、和
irxsn1-xo层。
[a05]根据[a01]至[a04]项中任一项所述的显示设备，其中，
所述光学设备附接至所述调光设备。
[a06]根据项[a01]至[a05]中任一项所述的显示设备，其中，
所述框架包括：
布置在观察者正面的正面部，
经由铰链以自由枢转的方式附接至正面部的两端的两个镜腿部，和
鼻垫；并且
所述调光设备布置在所述正面部处。
[a07]根据[a06]项的显示设备，其中
所述正面部包括边缘，并且
所述调光设备装配在所述边缘中。
[a08]根据项[a01]至[a07]中任一项所述的显示设备，其中，
所述光学设备包括：
(b-1)导光板，从图像形成设备输入的光束在导光板中通过全反射传播后朝向观察者发射，
(b-2)第一偏转装置，其使输入到导光板的光束偏转，从而使得输入到导光板的光束在导光板中被全反射，和
(b-3)第二偏转装置，其使由导光板中的全反射传播的光束偏转，从而使得由导光板中的全反射传播的光束从导光板发射，并且
所述光学设备中的虚拟图像形成区域由第二偏转装置形成。
附图标记列表
10框架
11正面部
11’边缘
12铰链
13镜腿部
14现代部
15布线(诸如信号线或电源线)
16耳机单元
17耳机单元线
18控制设备(控制电路或控制装置)
19附接构件
21瞳孔
100、200、300、400、500图像显示设备
111、111a、111b、111'、211、211a、211b图像形成设备
112光学系统(准直光学系统)
113、213壳体
120、320、520光学设备
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
130第一偏转装置
140第二偏转装置(虚拟图像形成区域)
330第一偏转装置(第一衍射光栅构件)
340第二偏转装置(第二衍射光栅构件)
351第一反射体全息衍射光栅
352第二反射体全息衍射光栅
353第三反射体全息衍射光栅
361、363反射衍射光栅元件
362、364透射衍射光栅元件
150反射空间光调制器
150’有机el显示设备
151液晶显示设备(lcd)
152偏振分束器(pbs)
153光源
251、251a、251b光源
252准直光学系统
253扫描装置
254光学系统(中继光学系统)
256全反射镜
530a、530b透射反射镜
601光源
602导光构件
603、605偏振分束器
604液晶显示设备
6061/4波长板
607反射板
611图像形成设备
612导光构件
613透射反射镜
614反射板
621图像形成设备
622棱镜
623、624棱镜表面
625凸透镜
700调光设备
701虚拟图像形成区域面对区域
711a第一基板
711b第二基板
712a第一透明电极
712b第二透明电极
713wo3层
714ta2o5层
715irxsn1-xo层
716a第一电极
716b第二电极
717a第一电极分支电极
718a第一连接部分
718b第二连接部分
719a保护层
719b基础层
719c密封构件
719d粘合剂
721照度传感器(环境照度测量传感器)
722第二照度传感器(透射光照度测量传感器)
731遮光构件
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