УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ
DISPLAY DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится к устройству отображения и, более конкретно, к устройству отображения, использующему шлем-дисплей (HMD).
Уровень техники
В последние годы внимание привлекла технология объединения компьютерных данных с реальным миром (технология AR), которая объединяет виртуальные объекты или различного рода информацию, как дополнительную информацию, с реальной средой (или ее частью) в виде электронной информации и предоставляет объединенную информацию. Чтобы успешно реализовать технологию объединения компьютерных данных с реальным миром, в качестве устройства для представления визуальной информации был исследован, например, шлем-дисплей. Ожидается, что шлем-дисплей должен найти применение в работах по обслуживанию в реальной среде. Например, шлем-дисплей может применяться для обеспечения информации по направлению маршрута и для предоставления технической информации инженеру, например, проводящему техническое обслуживание. В частности, шлем-дисплей очень удобен, поскольку руки остаются свободными. Кроме того, даже при использовании видео или изображения во время движения вне помещения, пользователь может одновременно видеть видео или изображение и внешнюю среду. Поэтому пользователь может двигаться беспрепятственно.
Например, документ JP 2006-162767 А раскрывает устройство отображения виртуального изображения (устройство отображения изображения), в котором оптическая система виртуального изображения изменяет двумерное изображение, сформированное устройством формирования изображения, в увеличенное виртуальное изображение, такое, что наблюдатель может видеть виртуальное изображение.
Как показано на фиг. 34, являющемся концептуальной схемой, устройство 100' отображения изображения содержит устройство 111 формирования изображения, содержащее множество пикселей, расположенных в виде двумерной матрицы, коллиматорную оптическую систему 112, преобразующую свет, излучаемый пикселями устройства 111 формирования изображения, в параллельный свет, и оптическое устройство 120 (световодный блок), на которое падает параллельный свет, преобразованный в коллиматорной оптической системе 112, в которую свет направляется и из которой свет излучается. Оптическое устройство 120 содержит световодную пластину 121, в которой падающий свет распространяется, полностью отражаясь, и из которой свет излучается, первый отклоняющий блок 130 (например, однослойная светоотражающая пленка), который отражает свет, падающий на световодную пластину, так чтобы он полностью отражался в световодной пластине 121, и второй отклоняющий блок 140 (например, многослойная светоотражающая пленка, имеющая многослойную структуру), позволяющий свету, прошедшему световодную пластину 121 с полным отражением, излучаться из световодной пластины 121. Например, когда HMD образуется устройством 100' отображения изображения, вес и размеры устройства могут быть уменьшены. Обратимся к устройству отображения изображения, соответствующему примеру 1 и показанному на фиг. 1 со ссылкой на ссылочные позиции, обозначающие другие компоненты, показанные на фиг. 34.
Кроме того, например, документ JP 2007-94175 А раскрывает устройство отображения виртуального изображения (устройство отображения изображения), использующее голографическую дифракционную решетку, в котором оптическая система виртуального изображения изменяет двумерное изображение, сформированное устройством формирования изображения, в увеличенное виртуальное изображение, такое, что наблюдатель может видеть виртуальное изображение.
Как показано на фиг. 35, который является концептуальной схемой, устройство 300' отображения изображения содержит, главным образом, устройство 111 формирования изображения, которое отображает изображение, коллиматорную оптическую систему 112 и оптическое устройство (световодный блок) 320, на который падает свет, отображаемый на устройстве 111 формирования изображения, и который направляет свет в зрачок 21 наблюдателя. Здесь оптическое устройство 320 содержит световодную пластину 321 и первый и второй элементы 330 и 340 дифракционной решетки, являющиеся отражающими объемными голографическими дифракционными решетками, обеспечиваемыми на световодной пластине 321. Свет, излучаемый каждым пикселем устройства 111 формирования изображения, падает на коллиматорную оптическую систему 112 и коллиматорная оптическая система 112 формирует множество параллельных световых лучей с разными углами падения, которые затем должны падать на световодную пластину 321 и падают на световодную пластину 321. Параллельный свет падает на первую поверхность 322 световодной пластины 321 и затем излучается из нее. При этом первый элемент 330 дифракционной решетки и второй элемент 340 дифракционной решетки прикрепляются ко второй поверхности световодной пластины 321, которая параллельна первой поверхности 322 световодной пластины 321. Обратимся к устройству отображения изображения, соответствующему примеру 3 со ссылкой на фиг.12 со ссылочными позициями, обозначающими другие компоненты, показанные на фиг. 35.
Когда изображения отображаются на устройствах 100' и 300' отображения изображения, наблюдатель может видеть отображаемое изображение и внешнее изображение, наложенные друг на друга.
Однако изображению, наблюдаемому пользователем, не может быть придана достаточно высокая контрастность, когда яркость окружающей среды, в которой расположены устройства 100' и 300' отображения изображения, очень высокая или зависит от содержания отображаемого изображения.
Документ JP 2004-101197 А, например, раскрывает средство решения этой проблемы. В технологии, раскрытой в JP 2004-101197 А, жидкокристаллический затвор управляет количеством падающего света, попадающего на зрачок наблюдателя снаружи.
Перечень литературы
Патентная литература
PTL 1: JP 2006-162767 А
PTL 2: JP 2007-94175 А
PTL3: JP 2004-101197 А
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Когда количество падающего снаружи света внезапно изменяется, например, когда движущийся автомобиль въезжает в туннель, количество падающего снаружи света резко снижается. Поэтому в технологии, описанной в документе JP 2004-101197 А, жидкокристаллический затвор изменяет состояние с закрытого в некоторой степени на резко открываемое. Поэтому зрачку наблюдателя трудно отследить такую быструю операцию жидкокристаллического затвора. Поэтому такая быстрая операция не только вызывает неприятное ощущение у наблюдателя, который носит устройство отображения, но также создает значительную нагрузку на глаза.
Дополнительно, когда жидкокристаллический затвор, раскрытый в JP 2004-101197 А, применяется в описанном выше устройстве 100' или 300', могут возникать проблемы, подобные нижеследующим. То есть в результате изменения количества падающего снаружи света за счет работы жидкокристаллического затвора существует изменение количества света, падающего снаружи на первый отклоняющий блок 130 или на первый элемент 330 дифракционной решетки. Поэтому возникает нежелательный рассеянный свет и в устройстве отображения виртуального изображения (устройстве отображения изображения) может происходить ухудшение качества отображения изображения. Дополнительно, поскольку в устройстве отображения виртуального изображения (устройстве отображения изображения) устанавливается затемнитель, общий вес устройства отображения виртуального изображения (устройства отображения изображения) увеличивается и это может вызвать у пользователя устройства отображения виртуального изображения (устройства отображения изображения) неприятное ощущение.
Поэтому, первая задача настоящего раскрытия состоит в обеспечении устройства отображения, создающего у наблюдателя, на которого надето устройство отображения, менее неприятное ощущение и которое не вынуждает глаза воспринимать значительную нагрузку, даже если количество падающего извне света изменяется. Дополнительно, в дополнение к первой задаче настоящего раскрытия в отношении устройства отображения, вторая задача настоящего раскрытия состоит в обеспечении устройства отображения, не вызывающего падения качества отображения изображения за счет падающего извне света. Дополнительно, в дополнение к первой задаче настоящего раскрытия, третья задача настоящего раскрытия состоит в обеспечении устройства отображения, обладающего конфигурацией или структурой, способной сдерживать увеличение общего веса.
Решение проблемы
Некоторые варианты осуществления направлены на обеспечение устройства отображения, содержащего первое устройство отображения изображения, содержащее светонаправляющую пластину, затемнитель и устройство управления светом. Устройство управления светом выполнено с возможностью идентификации времени начала изменения количества света, принятого устройством отображения, и управления пропусканием затемнителя, основываясь на количестве света, принятом устройством отображения после того, как прошло заданное время после времени начала.
Некоторые варианты осуществления относятся к способу использования вместе с устройством отображения, содержащим устройство отображения изображения и затемнитель, причем устройство отображения изображения содержит световодную пластину и способ содержит этапы, на которых идентифицируют время начала изменения количества света, принятого устройством отображения, и управляют пропусканием затемнителя, основываясь на количестве света, принятом устройством отображения после того, как прошло заданное время после времени начала.
Некоторые варианты осуществления относятся по меньшей мере к одному непереносному считываемому компьютеру носителю для хранения данных, хранящему исполняемые процессором команды, которые, когда исполняются по меньшей мере одним процессором, заставляют по меньшей мере один процессор выполнять способ для использования вместе с устройством отображения, содержащим устройство отображения изображения и затемнитель, причем устройство отображения изображения содержит световодную пластину. Способ содержит этапы, на которых идентифицируют время начала изменения количества света, принятого устройством отображения, и управляют пропусканием затемнителя, основываясь на количестве света, принятом устройством отображения после того, как прошло заданное время после времени начала. Преимущества использования изобретения
В устройстве отображения, соответствующем первому варианту осуществления настоящего раскрытия, устройство управления светом вычисляет скорость изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, определяет скорость изменения пропускания света затемнителем, основываясь на скорости изменения количества принятого света, и управляет пропусканием света затемнителем, основываясь на определенной скорости изменения пропускания света. Поэтому может быть обеспечено устройство отображения, дающее наблюдателю, который носит устройство отображения, менее неприятное ощущение и которое не вынуждает глаза воспринимают значительную нагрузку, даже если количество падающего извне света изменяется. Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем второму варианту осуществления настоящего раскрытия, устройство управления светом определяет время начала изменения количества принятого света, основываясь на. результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и начинает управление пропусканием света затемнителем по истечении заданного времени со времени начала изменения количества принятого света. Поэтому может быть обеспечено устройство отображения, дающее наблюдателю, который носит устройство отображения, менее неприятное ощущение и которое не вызывает значительных нагрузок для глаз, даже если количество падающего извне света изменяется. Дополнительно, пропускание света затемнителем управляется, основываясь на результате измерения количества света, принятого светоприемным элементом. Поэтому общая структура устройства отображения может быть упрощена и для изображения, видимого наблюдателю, может быть обеспечена высокая контрастность. Кроме того, например, состояние наблюдения изображения может быть оптимизировано в зависимости от освещенности окружающей среды устройства отображения.
В устройстве отображения, соответствующем третьему или четвертому варианту осуществления настоящего раскрытия, затемнитель начинает изменение пропускания света по истечении заданного времени после начала изменения количества света снаружи. Поэтому может быть обеспечено устройство отображения, дающее наблюдателю, который носит устройство отображения, менее неприятное ощущение и которое не вызывает значительных нагрузок для глаз, даже если количество падающего извне света изменяется. Кроме того, в устройстве отображения, соответствующем третьему варианту осуществления настоящего раскрытия, в области оптического устройства, на которую падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, устанавливается экранирующий элемент, который экранирует свет, падающий на оптическое устройство. Поэтому, даже если существует изменение количества падающего снаружи света за счет работы затемнителя, свет снаружи не падает на область оптического устройства, на которую падает свет, излучаемый устройством формирования изображения. Поэтому нежелательный рассеянный свет не возникает и ухудшение качества отображения изображения в устройстве отображения не происходит. Кроме того, в устройстве отображения, соответствующем четвертому варианту осуществления настоящего раскрытия, первая подложка, которая формирует затемнитель, также служит в качестве составляющего элемента оптического устройства. Поэтому общий вес устройства отображения может быть уменьшен и вероятность предоставления пользователю устройства отображения, создающего неприятное ощущение, является малой.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1А и. 1В - схематическое изображение вида сверху устройства отображения, соответствующее примеру 1, и блок-схема устройства управления светом, соответственно.
Фиг. 2 - концептуальная схема устройства отображения изображения в устройстве отображения, показанном на примере 1.
Фиг. 3А и 3В - схематическое изображение вида сбоку устройства отображения, соответствующего примеру 1, и схематическое изображение вида спереди оптического устройства и части затемнителя в устройстве отображения, соответствующем примеру 1, соответственно.
Фиг. 4А и 4В - схематические виды в разрезе, показывающие поведение затемнителя в устройстве отображения, соответствующем примеру 1.
Фиг. 5 - вид сверху в состоянии, в котором устройство отображения, соответствующее примеру 1, монтируется на голове наблюдателя (заметим, что показано только устройство отображения изображения, а изображение кадра не показано).
Фиг. 6А и 6В - схематичное изображение изменения во времени количества принятого света и пропускания света затемнителем.
Фиг. 7А и 7В - схематичное изображение изменения во времени количества принятого света и пропускания света затемнителем.
Фиг. 8А и 8В - схематичное изображение изменения во времени количества принятого света и пропускания света затемнителем.
Фиг. 9А и 9В - схематичное изображение изменения во времени количества принятого света и пропускания света затемнителем.
Фиг. 10 - блок-схема последовательности выполнения операций процедуры определения пропускания света затемнителем.
Фиг.11 - концептуальная схема устройства отображения изображения в устройстве отображения, показанном на примере 2.
Фиг. 12 - концептуальная схема устройства отображения изображения в устройстве отображения, показанном на примере 3.
Фиг. 13 -схематичный вид в разрезе увеличенной части отражающей объемной голографической дифракционной решетки в устройстве отображения, показанном в примере 3.
Фиг. 14 - концептуальная схема устройства отображения изображения в устройстве отображения, показанном на примере 4.
Фиг. 15 - схематичный вид спереди устройства отображения, показанного в примере 5.
Фиг. 16 - схематичный вид сверху устройства отображения, показанного в примере 5.
Фиг. 17 - схематичный вид сверху устройства отображения, показанного в примере 7.
Фиг. 18А и 18В - схематичное представление распространения света в световодной пластине, образующей устройство отображения изображения в устройстве отображения, показанном в примере 8, и концептуальная схема состояния расположения световодной пластины и т.п.
Фиг. 19 - схематичный вид сбоку устройства отображения, показанного в примере 8.
Фиг. 20А и 20В - схематичное представление распространения света в световодной пластине, образующей устройство отображения изображения в устройстве отображения, показанном в примерах 1-7, и схематичный вид шлема-дисплея, показанного в примерах 1-7, в сравнении с примером 8, и вид сбоку, соответственно.
Фиг. 21А и 21В - схематичное представление распространения света в световодной пластине, образующей устройство отображения изображения в устройстве отображения, показанном в примере 9, и концептуальная схема состояния расположения световодной пластины и т.п.
Фиг. 22 - концептуальная схема устройства отображения, показанного в примере 12.
Фиг. 23 - схематичный вид сверху устройства отображения, показанного в примере 12.
Фиг. 24 - схематичный вид сбоку устройства отображения, показанного в примере 12.
Фиг. 25 - концептуальная схема устройства отображения, показанного в примере 13.
Фиг. 26 - концептуальная схема устройства отображения, показанного в примере 14.
Фиг. 27 - концептуальная схема примера модификации устройства отображения, показанного в примере 14.
Фиг. 28 - концептуальная схема устройства отображения изображения в устройстве отображения, показанного в примере 15.
Фиг. 29 - концептуальная схема примера модификации устройства отображения, показанного в примере 15.
Фиг. 30 - схематичный вид спереди оптического устройства и затемнителя в примере модификации устройства отображения, показанного в примерах 1-4.
Фиг. 31 - концептуальная схема другого примера модификации устройства отображения, показанного в примерах 1-4.
Фиг. 32 - концептуальная схема еще одного примера модификации устройства отображения, показанного в примерах 1-4.
Фиг. 33 - схематичный вид сверху устройства отображения, полученного при применении экранирующего элемента, описанного в примере 12, в устройстве отображения, описанном в примере 5.
Фиг. 34 - концептуальная схема устройства отображения изображения в устройстве отображения предшествующего уровня техники.
Фиг. 35 - концептуальная схема устройства отображения изображения в примере модификации устройства отображения предшествующего уровня техники.
Осуществление изобретения
Здесь далее настоящее раскрытие будет описано, основываясь на примерах и со ссылкой на чертежи. Однако настоящее раскрытие не ограничивается примерами и различные числовые значения или материалы приведены для иллюстрации. Настоящее раскрытие будет описываться в следующем порядке:
1. Общее описание устройств отображения, соответствующих первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия.
2. Пример 1 (устройство отображения, соответствующее первому и второму вариантам осуществления настоящего раскрытия).
3. Пример 2 (пример модификации примера 1).
4. Пример 3 (пример другой модификации примера 1).
5. Пример 4 (пример модификации примера 3).
6. Пример 5 (пример модификации примеров 1-4).
7. Пример 6 (пример модификации примеров 1-5).
8. Пример 7 (пример модификации примеров 1-6).
9. Пример 8 (пример модификации примеров 1-7).
10. Пример 9 (пример модификации примера 8).
11. Пример 10 (пример модификации примеров 1-9).
12. Пример И (пример другой модификации примеров 1-9).
13. Пример 12 (устройство отображения, соответствующее третьему варианту осуществления настоящего раскрытия).
14. Пример 13 (пример модификации примера 12).
15. Пример 14 (пример другой модификации примера 12).
16. Пример 15 (устройство отображения, соответствующее четвертому варианту осуществления настоящего раскрытия) и другие.
Общее описание устройств отображения, соответствующих первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия.
В устройстве отображения, соответствующем первому варианту осуществления настоящего раскрытия, устройство управления светом может содержать таблицу, относящуюся к соотношению между скоростью изменения количества принятого света и скоростью изменения пропускания света в затемнителе. Здесь предпочтительно создать таблицу, основанную на изменении зрачка (диаметра зрачка) наблюдателя, который следит за количеством света, падающего снаружи. Используя такой вариант осуществления, содержащий таблицу, нет необходимости измерять изменение зрачка (диаметра зрачка) наблюдателя, например, с помощью камеры и общая структура устройства может быть упрощена, вес устройства может быть уменьшен и потребление энергии может быть снижено.
В устройстве отображения, соответствующем первому варианту осуществления, который содержит описанные выше различные варианты осуществления, устройство управления светом может дополнительно определять время начала изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и может начинать управление пропусканием света по истечении заданного времени после времени начала изменения количества принятого света. Дополнительно, в этом случае устройство управления светом дополнительно содержит блок вычисления скорости движения, вычисляющий скорость движения устройства отображения, и устройство управления светом может дополнительно начинать управление пропусканием света затемнителем, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше различные предпочтительные варианты осуществления, устройство управления светом может дополнительно содержать блок вычисления скорости движения, вычисляющий скорость движения устройства отображения, и устройство управления светом может дополнительно определять скорость изменения пропускания света в затемнителе, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
Дополнительно, в этом случае устройство управления светом может дополнительно определять время начала изменения количества принятого света, основываясь на значении результата измерения принятого света светоприемным элементом, и устройство управления светом может дополнительно начинать управление пропусканием света затемнителем, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
В устройстве отображения, соответствующем третьему варианту осуществления настоящего раскрытия, область оптического устройства, на которую падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, предпочтительно должна содержаться в проекционном изображении экранирующего элемента на оптическое устройство.
В устройстве отображения, соответствующем третьему варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше различные предпочтительные варианты осуществления, экранирующий элемент может располагаться на пути прохождения оптического устройства на стороне, противоположной устройству формирования изображения. Заметим, что в такой конфигурации экранирующий элемент может изготавливаться из непрозрачного пластмассового материала и такой экранирующий элемент может полностью выступать из корпуса устройства отображения изображения, может быть установлен в корпусе устройства отображения изображения, может полностью выступать из рамы или может устанавливаться в раме. Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем третьему варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше различные предпочтительные варианты осуществления, экранирующий элемент может располагаться на участке оптического устройства со стороны, противоположной устройству формирования изображения, и экранирующий элемент может располагаться в затемнителе. Заметим, что в такой конфигурации экранирующий элемент, изготовленный из непрозрачного материала, может быть выполнен, например, на поверхности оптического устройства, основываясь на способе физического осаждения из паровой фазы (способ PVD) или на способе химического осаждения из паровой фазы (способ CVD), может быть выполнен печатным способом и т.п., или может быть выполнен наложением пленки, листа или фольги из непрозрачного материала (пластмассового материала, металлического материала или материала из сплавов и т.п.).
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем третьему варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше различные предпочтительные варианты осуществления, предпочтительно должно содержаться проекционное изображение концевого участка затемнителя на оптическое устройство в проекционном изображении экранирующего элемента на оптическое устройство.
В устройстве отображения, соответствующем четвертому варианту осуществления настоящего раскрытия, вторая подложка может быть тоньше, чем первая подложка.
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем третьему-четвертому варианта осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше предпочтительные варианты осуществления, устройство отображения дополнительно содержит:
(v) устройство управления светом,
(vi) светоприемный элемент, измеряющий количество света, принимаемого снаружи, и
устройство управления светом может определять время начала изменения количества принятого света, основываясь на значении результата измерения света светоприемным элементом, и может начинать управление пропусканием света затемнителем по истечении заданного времени, считая от времени начала изменения количества принятого света.
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем второму варианту осуществления настоящего раскрытия, или в благоприятной конфигурации устройства осуществления, соответствующего третьему-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, устройство управления светом может дополнительно содержать блок вычисления скорости движения, вычисляющий скорость движения устройства отображения, и устройство управления светом может дополнительно начинать управление пропусканием света затемнителем, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
В устройстве отображения, соответствующем первому или второму варианту осуществления, которое содержит описанные выше различные предпочтительные варианты осуществления или конфигурации, или в предпочтительное варианте осуществления или структуре устройства отображения, соответствующих третьему-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, количество света от внешней среды может быть измерено светоприемным элементом. Однако дополнительно предпочтительно, чтобы светоприемный элемент измерял количество света внешней области, соответствующей фону изображения, наблюдаемому наблюдателем в оптическом устройстве. Дополнительно, в последнем случае предпочтительно, чтобы светоприемный элемент имел направленность для принятого света. Примеры способа обеспечения светоприемного элемента с направленностью к свету, который должен приниматься, содержат способ расположения линзы на стороне падения света светоприемного элемента, способ расположения апертуры на стороне падения света светоприемного элемента и способ обеспечения щели на стороне падения света светоприемного элемента и экранирования рассеянного света со стороны.
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит предпочтительные варианты осуществления и конфигурации, описанные выше, оптическое устройство может содержать:
(a) световодную пластину, в которой падающий свет распространяется внутри с помощью полного отражения и из которой падающий свет затем излучается,
(b) первый отклоняющий блок, отклоняющий свет, падающий на световодную пластину, так что свет, падающий на световодную пластину, полностью отражается внутри световодной пластины,
(c) второй отклоняющий блок, отклоняющий свет, распространяющийся внутри световодной пластины с помощью полного многократного отражения, так чтобы позволить свету, распространяющемуся внутри световодной пластины с помощью полного отражения, выводиться из световодной пластины. Заметим, что термин "полное отражение" означает полное внутреннее отражение или полное отражение внутри световодной пластины. Здесь далее это значение применяется подобным образом. Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому и второму вариантам осуществления настоящего раскрытия, второй отклоняющий блок может располагаться в проекционном изображении затемнителя или может располагаться в проекционном изображении второго отклоняющего блока. Дополнительно, по меньшей мере второй отклоняющий блок (конкретно, второй отклоняющий блок или первый отклоняющий блок и второй отклоняющий блок) может быть покрыт затемнителем (конкретно, одной (первой подложкой) из подложек, которые образуют затемнитель, описанный ниже).
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше предпочтительные варианты осуществления, затемнитель может быть выполнен в виде оптического затвора, применяющего жидкокристаллический затвор, или изменяющего цвет вещества, создаваемого при окислительно-восстановительной реакции электрохромного материала. То есть затемнитель может быть выполнен в виде оптического затвора, в котором слой материала, управляющего прохождением света, изготавливается в виде слоя жидкокристаллического материала, или оптического затвора, в котором слой материала, управляющего прохождением света, изготавливается из вещества, создаваемого с помощью окислительно-восстановительной реакции электрохромного материала. Заметим, что затемнитель не ограничивается описанными выше примерами и затемнитель может быть выполнен в виде оптического затвора, в котором слой материала, управляющий прохождением света, изготавливается в виде слоя неорганического электролюминесцентного материала, оптического затвора, изготавливаемого из электрофоретической дисперсионной жидкости, в которой слой материала, управляющего прохождением света, выполнен в виде множества заряженных электрофоретических частиц и дисперсионной среды, имеющей различную окраску за счет заряженных электрофоретических частиц, оптического затвора, выполненного способом электроосаждения (гальванического покрытия), использующего явление электроосаждения/диссоциации, вызванного не имеющей потерь окислительно-восстановительной реакцией металла (например, частиц серебра), или оптического затвора, управляющего прохождением света посредством явления электросмачивания.
x
2
5
3
3
Здесь, в случае, когда затемнителем является оптический затвор, в котором слой материала, управляющего прохождением света, выполнен в виде слоя жидкокристаллического материала, примерами материала, образующего слой материала, управляющего прохождением света, являются, в частности, скрученный жидкий кристалл нематического (TN) типа и суперскрученный жидкий кристалл нематического (STN) типа. Дополнительно, в случае, когда затемнитель является оптическим затвором, в котором слой материала, управляющего прохождением света, создается веществом, образующимся в результате окислительно-восстановительной реакции электрохромного материала, слой материала, управляющего пропусканием света, может быть выполнен в виде слоистой структуры из IrO/TaO/WO или слой материала, управляющего пропусканием света, может быть выполнен из материала, полученного растворением тиоцианата (AgSCN) или халида серебра (AgX: X является атомом галогена) в воде или в безводном растворе (например, в органическом растворителе, таком как ацетонитрил, диметилсульфоксид или метанол). Дополнительно, в случае, когда затемнителем является оптический затвор, в котором слой материала, управляющего прохождением света, выполнен из слоя неорганического электролюминесцентного материала, материалом, образующим слой материала, управляющего прохождением света, является, например, в частности, оксид вольфрама (WO).
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому-третьему вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит предпочтительные варианты осуществления и конфигурации, описанные выше, затемнитель устройство может быть изготовлен конкретно в виде
первой подложки, обращенной к оптическому устройству, и второй подложки, обращенной к первой подложке,
электродов, соответственно обеспечиваемых в первой подложке и во второй подложке, и
слоя материала, управляющего пропусканием света, герметично заделанного между первой подложкой и второй подложкой.
Заметим, что в этом случае вторая подложка может быть тоньше, чем первая подложка, и, дополнительно, первая подложка может также служить в качестве составляющего элемента оптического устройства.
Примерами материалов, образующих первую и вторую подложки, являются, конкретно, прозрачная стеклянная подложка, такая как натриево-кальциево-силикатное стекло или прозрачное зеркальное стекло, пластмассовый лист или пластмассовая пленка. Здесь примерами пластмасс являются эфир целлюлозы, такой как полизтилентерефталат, полиэтиленнафталат, поликарбонат или ацетилцеллюлоза; фторполимер, такой как сополимер поливинилиден фторид или политетрафторэтилен и гексафторпропилен; полиэфир, такой как полиоксиметилен, полиолефин, такой как полиацеталь, полистирол, полиэтилен, полипропилен или полимер метилпентана; полиимид, такой как полиамидоимид или полиэтиленимид; полиамид; полиэфирсульфон; полифенилсульфид; поливинилиденхлорид; тетраэтилцеллюлоза; или бромированный феноксил; полиарилат; полисульфон. Пластмассовый лист и пластмассовая пленка могут иметь жесткость, не позволяющую легко их изгибать, но также могут обладать гибкостью. В случае, когда первая подложка и вторая подложка изготавливаются из прозрачной пластмассовой подложки, барьерный слой, изготавливаемый из неорганического материала или из органического материала, может формироваться на внутренней поверхности подложки.
2
3
2
2
3
2
2
2
4
В качестве первого и второго электродов может использоваться так называемый прозрачный электрод. Конкретно, для него могут применяться проводящий полимер, такой как оксид индия-олова (ITO, содержащий InO с присадкой Sn, кристаллический ITO и аморфный ITO), SnO с присадкой фтора (FTO), IFO (InO с присадкой фтора), SnO с присадкой сурьмы (АТО), SnO, ZnO (содержащий ZnO с присадкой Al или ZnO с присадкой В), оксид индия-цинка (IZO), оксид типа шпинеля, оксид, имеющий структуру YbFeO, полианилин, полипинол или политиофен. Однако примеры не ограничиваются этими материалами и можно также использовать материал, полученный объединением двух или более типов материалов из числа перечисленных. Первый и второй электроды могут изготавливаться, основываясь на способе физического осаждения паров (способ PVD, таком как вакуумное осаждение или напыление, различных способах химического осаждения паров (способ CVD) или различных способах покрытия. Нанесение рисунка электродов не является обязательно необходимым. Однако, если по запросу нанесение рисунка выполняется, может использоваться любой способ, такой как способ травления, способ обратной литографии или способ с использованием различных масок.
Первая и вторая подложки герметизируются герметиком по внешнему краю и склеиваются друг с другом. Примерами герметика, называемого средством герметизации, являются различные смолы термореактивного типа, светоотверждаемого типа, влагоотверждаемого типа, анаэробно отверждаемого типа и т.п., такие как эпоксидная смола, смола на уретановой основе, смола на акриловой основе, смола на винилацетатной основе, смола на энтиоловой основе, смола на кремниевой основе, смола с вырождением полимера и т.п.
В устройстве отображения, соответствующем первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше предпочтительные варианты осуществления, яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, может управляться, основываясь на результате измерения количества света, принятого светоприемным элементом. Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому-четвертому варианта осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше предпочтительные варианты осуществления, светоприемный элемент может располагаться снаружи оптического устройства. Дополнительно, устройство отображения, соответствующем первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше предпочтительные варианты осуществления, дополнительно содержит датчик освещенности (может упоминаться как "датчик измерения освещенности проходящим светом"), измеряющий освещенность, основываясь на свете, прошедшем через затемнитель снаружи, и пропускание света затемнителем может управляться, основываясь на результате измерения датчика измерения освещенности проходящим светом, и/или яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, может управляться, основываясь на результате измерения датчика измерения освещенности проходящим светом. Если яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, управляется, основываясь на результате измерения светоприемным элементом, пропускание света затемнителем управляется, основываясь на результате измерения датчика измерения освещенности проходящим светом, и яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения управляется, основываясь на результате измерения, то для изображения, видимого наблюдателю, может быть обеспечена высокая контрастность и состояние наблюдения изображения может оптимизироваться в зависимости от освещенности окружающей среды устройства отображения. Здесь датчик измерения освещенности проходящим светом может быть расположен на стороне наблюдателя, отличной от затемнителя.
-3
Когда результат измерения светоприемным элементом становится равным или большим, чем заданное значение (для удобства описания может упоминаться как "первое значение измерения освещенности"), пропускание света затемнителем может быть равно или меньше заданного значения (для удобства описания может упоминаться как "первое значение пропускания света"). Альтернативно, когда результат измерения светоприемным элементом становится равным или меньшим, чем заданное значение (для удобства описания может упоминаться как "второе значение измерения освещенности"), пропускание света затемнителем может быть равно или больше заданного значения (для удобства описания может упоминаться как "второе значение пропускания света"). Дополнительно, при рассмотрении результата измерения светоприемным элементом, в случае, когда результат измерения светоприемным элементом не достигает желаемого значения принятого света (освещенности), или в случае, когда необходима более тонкая регулировка освещенности, пропускание света затемнителем может регулироваться, контролируя в то же время значение датчика освещенности (датчика измерения освещенности проходящим светом). Здесь, первое значение измерения освещенности может устанавливаться равным 10 люкс, первое значение пропускания света может устанавливаться равным любому значению в пределах 1-20%, второе значение измерения освещенности может устанавливаться равным 0,01 люкс и второе значение пропускания света может устанавливаться равным любому значению в пределах 30-99%. Дополнительно, в случае, когда значение измерения освещенности количества принятого света (освещенности) светоприемного элемента равно, например, 1×10 люкс или меньше, предпочтительно управлять напряжением запуска затемнителя, чтобы уменьшать время запуска и увеличивать прохождение света затемнителя как можно быстрее.
В устройствах отображения, соответствующих первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше различные предпочтительные варианты осуществления или конфигурации, предпочтительно расположить оптическое устройство и затемнитель по порядку, считая от стороны наблюдателя. Однако затемнитель и оптическое устройство могут располагаться в этом порядке. Дополнительно, светоприемный элемент в устройстве отображения, соответствующем первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше различные предпочтительные варианты, может формироваться из известного светоприемного элемента (например, фотодиода) и светоприемный элемент и датчик освещенности (датчик измерения освещенности проходящим светом) могут управляться, например, устройством управления светом. Само устройство управления светом может быть построено как известная схема управления.
В устройстве отображения, соответствующем первому варианту осуществления настоящего раскрытия, значение скорости изменения принятого света вычисляется, основываясь на значении результата измерения принятого света светоприемным элементом.
t
t
t
t
th
Здесь, конкретно, значение QL принятого света может измеряться светоприемным элементом для каждых Δt секунд (например, 0,1 секунды). Величина изменения количества принятого света в течение Δt секунд (например, 0,1 секунды) должна служить значением скорости изменения ΔQL количества принятого света. В качестве таблицы, связанной с соотношением между значением скорости изменения принятого света и скоростью изменения прохождения света в затемнителе, соотношение (t, ΔQL и ΔTr) между значением скорости изменения принятого света для каждых 0,1 секунд после изменения обуславливается в количестве принятого света (значение скорости изменения принятого света от t секунд после того, как вызывается изменение в количестве принятого света, до (t+0,1) секунд, выражается в ΔQL), и скорость ΔTr изменения пропускания света в затемнителе после t секунд до (t+0,1) секунд получается или определяется заранее и может быть сохранена в энергонезависимой памяти, такой как постоянное запоминающее устройство (ROM), флэш-память или электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM). Определяя, равно ли значение скорости ΔQL изменения принятого света порогу ΔQL или больше его, можно определить, существует ли изменение скорости количества принятого света.
t
0
1
0
1
0
0
1
Обычно предпочтительно делать значение |ΔTr| больше по мере того, как делается больше значение |ΔQL|. Плюс и минус ΔQL противоположны плюсу и минусу ΔTr. Дополнительно, даже если значение |ΔQL|, которое не больше "0", является постоянным в определенном диапазоне, может быть предпочтительным делать значение |ΔTr| меньше по мере того, как значение t становится больше. Когда |ΔQL| резко изменяется и затем в |ΔQL| не происходит никакого изменения, может быть предпочтительным резко изменить значение |ΔTr| и затем медленно менять значение и, в конечном счете, не менять значение. Когда результат измерения количества принятого света светоприемного элемента изменяется от значения QL до значения QL и затем резко обратно до значения QL, может быть предпочтительным, чтобы значение |ΔTr|, когда значение возвращается от QL к QL, делалось меньше, чем значение |ΔTr|, когда значение изменяется от QL до QL. Обычно, в случае, когда скорость движения устройства отображения быстрая, предпочтительно делать значение |ΔTr| большим. Обработка может применяться к значению ΔTr, так чтобы значение ΔTr могло изменяться плавно (вид процесса сглаживания).
th
В устройстве отображения, соответствующем второму варианту осуществления настоящего раскрытия или предпочтительному варианту или конфигурации устройств отображения, соответствующих первому, третьему и четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, время начала изменения количества принятого света (момент времени, когда изменение количества принятого света началось) определяется, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом. В этом случае, когда скорость ΔQL изменения количества принятого света, полученная из результата измерения количества принятого света, становится равной порогу ΔQL или больше, время начала изменения количества принятого света может быть принато равным "0". Управление пропусканием света затемнителя начинается после истечения заданного времени, начиная от времени начала изменения количества принятого света. Здесь в качестве заданного времени (так называемой временной задержки) может использоваться 0,2-0,3 секунды. Обычно, когда скорость движения устройства отображения быстрая, заданное время может делаться коротким.
В устройствах отображения, соответствующих первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит различные предпочтительные варианты осуществления и конфигурации, описанные выше, наибольшее пропускание света затемнителем может составить 30% и более, а наименьшее пропускание света затемнителем может составить 20% и менее. Верхний предел наибольшего пропускания света затемнителем может составить 99% а нижний предел наименьшего пропускания затемнителем может равняться 1%.
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит описанные выше предпочтительные варианты осуществления, в некоторых случаях свет, проходящий через затемнитель, может окрашиваться в желаемый цвет. В этом случае цвет, в который должна производиться окраска затемнителем, может меняться или цвет, в который должна производиться окраска затемнителем, может быть фиксированным. В первом случае затемнитель может быть образован жидкокристаллическим затвором, который может быть цветным дисплеем, или затемнитель может быть окрашен в красный цвет, затемнитель может быть окрашен в зеленый цвет и затемнитель может быть окрашен в синий цвет и быть слоистым. В последнем случае цвет, в который должен окрашиваться затемнитель, не ограничивается, и может использоваться, например, коричневый цвет.
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит различные предпочтительные варианты осуществления и конфигурации, описанные выше, затемнитель может устанавливаться съемным или может закрепляться в области оптического устройства, из которой излучается свет. Чтобы установить затемнитель съемным, затемнитель может устанавливаться в оптическом устройстве, используя винт, изготовленный из прозрачной пластмассы, или Затемнитель может устанавливаться в раму, используя винт. Дополнительно, в раме может прорезаться канавка и затемнитель может затем входить в зацепление с канавкой. Дополнительно, в раме может устанавливаться магнит и затемнитель может затем устанавливаться в раму. Дополнительно, в раме может обеспечиваться скользящая секция и затемнитель может затем вставляться в скользящую секцию. Дополнительно, в затемнителе может устанавливаться соединитель и затемнитель может затем электрически соединяться с устройством управления светом (например, содержащимся в устройстве управления, которое управляет устройством формирования изображения) через соединитель и провода. Светоприемный элемент может устанавливаться в затемнитель, в оптическое устройство или в раму и способ установки может быть способом, пригодным для использования светоприемного элемента. Датчик измерения освещенности проходящим светом может устанавливаться в оптическое устройство или в раму и способ установки может быть способом, пригодным для использования датчика измерения освещенности проходящим светом.
В устройствах отображения, соответствующих первому-четвертому вариантам осуществления настоящего раскрытия, которое содержит различные предпочтительные варианты осуществления и конфигурации, описанные выше, (здесь далее они могут просто и все вместе называться "устройство отображения, соответствующее настоящему раскрытию"), оптическое устройство является устройством полупропускающего типа (смотрите "сквозной тип"). Конкретно, по меньшей мере, участок оптического устройства, который обращен к глазам наблюдателя, выполнен с возможностью быть полупропускающим (смотрите "сквозного типа") и через этот участок оптического устройства можно видеть внешнюю сцену. Устройство отображения может иметь одно или более устройств отображения изображения.
Здесь первый отклоняющий блок может отражать свет, падающий на световодную пластину и второй отклоняющий блок может пропускать и отражать свет, распространяющийся внутри световодной пластины с помощью полного многократного отражения. Дополнительно, в этом случае первый отклоняющий блок может функционировать как отражающее зеркало и второй отражающий блок может функционировать как полупропускающее зеркало.
В такой конфигурации первый отражающий блок может быть изготовлен из металла, в том числе, например, сплава, или может изготавливаться с использованием светоотражающей пленки (вид зеркала), которая отражает свет, падающий на световодную пластину или дифракционную решетку (например, голографическая пленка с дифракционной решеткой), которая дифрагирует свет, падающий на световодную пластину. Дополнительно, второй отражающий блок может быть изготовлен в виде многослойной структуры, в которой множество диэлектрических пленок укладываются слоями, полузеркала, делителя поляризованного пучка или голографической пленки с дифракционной решеткой. Дополнительно, первый и второй отклоняющие блоки располагаются внутри световодной пластины (вводятся внутрь световодной пластины). В первом отклоняющем блоке параллельный свет, падающий на световодную пластину, отражается или дифрагируется так, что параллельный свет, падающий на световодную пластину, полностью отражается внутри световодной пластины. При этом во втором отклоняющем блоке параллельный свет, распространяющийся внутри световодной пластины с помощью полного отражения, многократно отражается или дифрагируется и затем излучается из световодной пластины в состоянии параллельного света.
Дополнительно, первый отклоняющий блок может дифрагировать свет, падающий на световодную пластину, и второй отклоняющий блок может дифрагировать свет, распространяющийся внутри световодной пластины с полным многократным отражением. Дополнительно, в этом случае первый и второй отклоняющие блоки могут содержать конфигурацию элемента дифракционной решетки. Здесь элемент дифракционной решетки может быть образован отражающим элементом дифракционной решетки или пропускающим элементом дифракционной решетки. Дополнительно, один элемент дифракционной решетки может изготавливаться из отражающего элемента дифракционной решетки и другой элемент дифракционной решетки может изготавливаться из пропускающего элемента дифракционной решетки. Дополнительно, пример отражающего элемента дифракционной решетки содержит отражающую объемную топографическую дифракционную решетку. Для удобства описания первый отклоняющий блок, образованный отражающей объемной голографической дифракционной решеткой, может упоминаться как "первый элемент дифракционной решетки" и второй отклоняющий блок, образованный отражающей объемной голографической дифракционной решеткой, может упоминаться как "второй элемент дифракционной решетки".
Одноцветное устройство отображения (например, зеленое) может быть выполнено как устройство отображения изображения, соответствующее варианту осуществления настоящего раскрытия. Когда производится отображение цветного изображения, первый элемент дифракционной решетки или второй элемент дифракционной решетки могут иметь конфигурацию, образуемую слоями дифракционной решетки из Р слоев, изготовленных из слоистой отражающей объемной голографической дифракционной решетки, чтобы соответствовать дифракции и отражению Р-типов света, имеющего полосы длин волн (или длину волны) различных Р-типов (например, Р=3, и три типа: красный, зеленый и синий). Интерференционные полосы, соответствующие одному типу полосы длин волн (или длине волны), формируются в каждом слое дифракционной решетки. Дополнительно, чтобы соответствовать Р-типам дифракций и отражений света, имеющим Р типов различных полос длин волн (или длин волн), Р-типы интерференционных полос могут формироваться на первом элементе дифракционной решетки или на втором элементе дифракционной решетки, содержащей один слой дифракционной решетки. Дополнительно, угол зрения может равномерно поделен, например, на три, и первый элемент дифракционной решетки или второй элемент дифракционной решетки могут иметь конфигурацию, образованную слоями дифракционной решетки, соответствующими различным поделенным углам зрения. Например, первый элемент дифракционной решетки и второй элемент дифракционной решетки, образованные отражающей объемной голографической дифракционной решеткой, которая дифрагирует и отражает свет, имеющий полосу длин волн (или длину волны) красного света, могут располагаться в первой световодной пластине, первый элемент дифракционной решетки и второй элемент дифракционной решетки, образованные слоем дифракционной решетки, отражающей объемной голографической дифракционной решеткой, которая дифрагирует и отражает свет, имеющий полосу длин волн (или длину волны) зеленого света, могут располагаться во второй световодной пластине, и первый элемент дифракционной решетки и второй элемент дифракционной решетки, образованные слоем дифракционной решетки, отражающей объемной голографической дифракционной решеткой, которая дифрагирует и отражает свет, имеющий полосу длин волн (или длину волны) синего света, могут располагаться в третьей световодной пластине, и эти первая световодная пластина, вторая световодная пластина и третья световодная пластина могут располагаться слоями с определенным зазором. Используя такую конфигурацию, эффективность дифракции и угол дифракционного приема могут быть увеличены и угол дифракции может быть оптимизирован, когда свет, имеющий каждую из полос длин волн (или длину волны) дифрагирует и отражается в первом элементе дифракционной решетки или во втором элементе дифракционной решетки. Предпочтительно расположить защитный элемент так, чтобы отражающая объемная голографическая дифракционная решетка не контактировала непосредственно с воздухом.
Примером материала, образующего первый и второй элементы дифракционной решетки, является фотополимерный материал. Материал базовой структуры, образующей первый и второй элементы дифракционной решетки, изготовленные для отражающей объемной голографической дифракционной решетки, может быть тем же самым, что и элементов отражающей объемной голографической дифракционной решетки на предшествующем уровне техники. Отражающая объемная голографическая дифракционная решетка является голографической дифракционной решеткой, которая дифрагирует и отражает только положительный первичный дифрагированный свет. В элементе дифракционной решетки интерференционные полосы формируются на передней поверхности внутрь и способ формирования интерференционных полос может быть тем же самым, что и способ формирования на предшествующем уровне техники. Конкретно, например, элемент (например, фотополимерный материал), формирующий элемент дифракционной решетки, может облучаться светом от объекта с первого заданного направления на одной стороне и в то же время элемент, формирующий элемент дифракционной решетки, может облучаться опорным светом со второго заданного направления на другой стороне и интерференционные полосы, образованные светом от объекта и опорным светом, могут регистрироваться внутри элемента, формирующего элемент дифракционной решетки. Выбирая соответствующим образом первое заданное направление, второе заданное направление и длины волн света от объекта и опорного света, можно получить желаемый шаг и желаемый угол наклона (угол скольжения) интерференционных полос на передней поверхности элемента дифракционной решетки. Угол наклона интерференционных полос относится к углу, который формируется передней поверхностью элемента дифракционной решетки (или слоя дифракционной решетки) и интерференционными полосами. В случае, когда первый и второй элементы дифракционной решетки формируются в виде слоистой структуры из Р-слоев дифракционной решетки, изготовленных из отражающей объемной голографической дифракционной решетки, такая слоистая структура из слоев дифракционной решетки может быть получена путем индивидуально изготавливаемых Р слоев дифракционной решетки и затем создания слоистой структуры (склеивания) дифракционной решетки из Р слоев, используя, например, клей, отверждаемый ультрафиолетовым излучением. Дополнительно, дифракционная решетка из Р слоев может изготавливаться путем изготовления одного слоя дифракционной решетки, использующего клейкий фотополимерный материал и затем последовательно накладывая на него клейкий фотополимерный материал.
Дополнительно, в устройстве отображения изображения, соответствующем варианту осуществления настоящего раскрытия, оптическое устройство может содержать полупропускающее зеркало, на которое падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, и от которого свет затем излучается в направлении зрачка наблюдателя. Здесь, свет, излучаемый от устройства формирования изображения, может распространяться в воздухе и падать на полупропускающее зеркало. Например, свет может распространяться внутри прозрачного элемента, такого как стеклянная пластина или пластмассовая пластина (конкретно, элемента, изготовленного из того же самого материала, что и материал, из которого изготавливается световодная пластина, описанная ниже), и может затем падать на полупропускающее зеркало. Полупропускающее зеркало может быть установлено в устройство формирования изображения через этот прозрачный элемент или может быть установлено в устройство формирования изображения через элемент, отличный от прозрачного элемента.
В устройстве формирования изображения, соответствующем варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит различные предпочтительные варианты осуществления и конфигурации, описанные выше, устройство формирования изображения может иметь множество пикселей, расположенных в виде двумерной матрицы. Заметим, что для удобства описания конфигурация устройства формирования изображения упоминается как "устройство формирования изображения в первой конфигурации".
В качестве устройства формирования изображения в первой конфигурации может использоваться, например, устройство формирования изображения, состоящее из пространственного модулятора отраженного света и источника света; устройство формирования изображения, состоящее из пространственного модулятора проходящего света и источника света; или устройство формирования изображения, состоящее из светоизлучающего элемента, такого как органический EL (Electro Luminescence, электролюминесцентный), неорганический EL или светодиод (LED) Среди них предпочтительно используется устройство формирования изображения, состоящее из пространственного модулятора отраженного света и источника света. В качестве пространственного модулятора света может использоваться пропускающий или отражающий жидкокристаллический дисплей, такой как, например, электролампа или устройство LCOS (Liquid Crystal On Silicon, жидкокристаллическое на кремнии), или цифровое микрозеркальное устройство (DMD). Дополнительно, в качестве источника света может использоваться светоизлучающий элемент. Дополнительно, пространственный модулятор отраженного света может состоять из светоделителя поляризованного пучка, который отражает часть света от жидкокристаллического дисплея, и источника света, и направляет часть света на жидкокристаллический дисплей и пропускает часть света, отраженного жидкокристаллическим дисплеем, и направляет ее в оптическую систему. В качестве светоизлучающего элемента, образующего источник света, может использоваться красный светоизлучающий элемент, зеленый светоизлучающий элемент, синий светоизлучающий элемент и белый светоизлучающий элемент. Дополнительно, красный свет, зеленый свет и синий свет, излучаемые красным светоизлучающим элементом, зеленым светоизлучающим элементом и синим светоизлучающим элементом, могут смешиваться и униформизироваться по яркости, используя световод, чтобы таким образом получить белый свет. В качестве светоизлучающего элемента может использоваться, например, полупроводниковое лазерное устройство, твердотельный лазер или светодиод. Количество пикселей может быть определено, основываясь на требуемых технических характеристиках устройства отображения изображения. В качестве конкретного значения количества пикселей могут использоваться 320×240, 432×240, 640×480, 1024×768, 1920×1080 и т.п.
Дополнительно, в устройстве формирования изображения, соответствующем варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит различные предпочтительные варианты осуществления и конфигурации, описанные выше, устройство формирования изображения может иметь конфигурацию, содержащую источник света и секцию сканирования, сканирующую параллельный свет, излучаемый источником света. Заметим, что для удобства описания конфигурация устройства формирования изображения упоминается как "устройство формирования изображения во второй конфигурации".
В качестве источника света в устройстве формирования изображения во второй конфигурации может использоваться светоизлучающий элемент. Конкретно, могут использоваться красный светоизлучающий элемент, зеленый светоизлучающий элемент, синий светоизлучающий элемент и белый светоизлучающий элемент. Дополнительно, красный свет, зеленый свет и синий свет, излучаемые красным светоизлучающим элементом, зеленым светоизлучающим элементом и синим светоизлучающим элементом, смешиваются и униформизуются по яркости, используя световод, чтобы таким образом получить белый свет. В качестве светоизлучающего элемента может использоваться, например, полупроводниковое лазерное устройство, твердотельный лазер или светодиод. Количество пикселей (виртуальных пикселей) в устройстве формирования изображения во второй конфигурации может определяться, основываясь на требуемых технических характеристиках устройства отображения изображения. В качестве конкретного значения количества пикселей (виртуальных пикселей) могут использоваться 320×240, 432×240, 640×480, 1024×768, 1920×1080 и т.п. Дополнительно, в случае, когда выполняется отображение цветного изображения, при котором источник света формируется, например, красным светоизлучающим элементом, зеленым светоизлучающим элементом и синим светоизлучающим элементом, цветовая композиция предпочтительно выполняется, используя скрещенную призму. В качестве секции сканирования могут использоваться, например, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems, микроэлектромеханические системы), которые сканируют свет, излучаемый источником света, по горизонтали и по вертикали, и имеют микрозеркала или гальванозеркала, способные вращаться в двумерных направлениях.
В устройстве формирования изображения в первой конфигурации и в устройстве формирования изображения во второй конфигурации свет, коллимированным во множество параллельных лучей света, используя оптическую систему (оптическую систему, коллимирующую излученный свет в параллельный свет, которая может упоминаться как "оптическая система, излучающая параллельный свет" и, конкретно, например, коллимирующая оптическая система или релейная оптическая система), которые падают на световодную пластину, но такая потребность в параллельном свете основывается на том факте, что необходимо, чтобы информация о поверхности световой волны во времени, когда свет падает на световодную пластину, сохранялась даже после того, как свет излучается из световодной пластины через первый отклоняющий блок и через второй отклоняющий блок. Заметим, что для формирования множества параллельных лучей света, конкретно, например, секция вывода света устройства формирования изображения может располагаться, например, как раз в месте расположения фокусного расстояния в оптической системе, излучающей параллельный свет. Оптическая система излучения параллельного света в оптической системе оптического устройства имеет функцию преобразования пиксельной информации положения в угловую информацию. В качестве оптической системы излучения параллельного света может использоваться оптическая система, обычно обладающая положительной оптической силой, которая индивидуально использует или объединяет в себе выпуклую линзу, вогнутую линзу, призму с поверхностью произвольной формы и голографическую линзу. Секция экранирования света, содержащая открытую секцию, может располагаться между оптической системой излучения параллельного света и световодной пластиной, чтобы предотвратить излучение нежелательного света из оптической системы излучения параллельного света и его падение на световодную пластину
Световодная пластина содержит две параллельные поверхности (первую поверхность и вторую поверхность), проходящие параллельно осевой линии (оси X) световодной пластины. Когда поверхность световодной пластины, на которую падает свет, упоминается как поверхность падения световодной пластины, и поверхность световодной пластины, из которой излучается свет, упоминается как излучающая поверхность световодной пластины, поверхность падения световодной пластины и излучающая поверхность световодной пластины могут формироваться первой поверхностью или поверхность падения световодной пластины может формироваться первой поверхностью, а излучающая поверхность световодной пластины может формироваться второй поверхностью. Примерами материала, из которого изготавливают световодную пластину, являются стекло, в том числе, оптическое стекло, такое как кварцевое стекло или BK7, и пластмасса (например, РММА, поликарбонатная смола, смола на акриловой основе, смола на основе аморфного полипропилена или смола на основе стирола, которая содержит смолу AS). Световодная пластина не ограничивается плоской пластиной и может быть изогнутой пластиной.
В устройстве отображения, соответствующем варианту осуществления настоящего раскрытия, рама предпочтительно формуется в виде пары стекол (тип очковой оправы), и конкретно, рама может быть выполнена в виде передней секции, расположенной перед наблюдателем, и двух височных секций, прикрепленных с возможностью вращения к обоим концам передней секции через петли. Секция торцевой крышки прикрепляется к концевому участку каждой височной секции. Устройство отображения изображения устанавливается в раму. Конкретно, например, устройство формирования изображения может устанавливаться в височную секцию. Дополнительно, передняя секция и две височные секции могут формироваться как единое целое. То есть, когда устройство отображения, соответствующее настоящему раскрытию, просматривается полностью, рама имеет ту же самую структуру, что и обычные стекла. Материалом, из которого изготавливается рама, содержащая секцию прокладки, может быть тот же самый материал, из которого изготавливаются обычные очки, такой как металл, сплав, пластмасса или их комбинация. Дополнительно, в передней секции может устанавливаться носовая прокладка. То есть, когда устройство отображения, соответствующее настоящему раскрытию, просматривается полностью, сборочный узел рамы и носовая прокладка имеют ту же самую структуру, что и обычные очки, за исключением того, что нет обода. Носовая прокладка может иметь известную конфигурацию или структуру.
Дополнительно, в устройстве отображения, соответствующем варианту осуществления настоящего раскрытия, с точки зрения конструкции или пригодности для установки, предпочтительно, чтобы провода (сигнальные линии, линии подачи электропитания и т.п.) от одного или более устройств формирования проходили снаружи от концевого участка секции торцевой крышки через височную секцию и внутри секции торцевой крышки и присоединялись к устройству управления (схеме управления или секции управления). Дополнительно, каждое устройство формирования изображения содержит секцию наушников и провод для секции наушников от устройства формирования изображения может проходить к секции наушников от участка торцевой крышки секции торцевой крышки через височную секцию и внутри секции торцевой крышки. В качестве секции наушников может использоваться, например, секция наушников типа ушного вкладыша или канального типа. Более конкретно, предпочтительно, чтобы провод секции наушников проходил к секции наушников, накручиваясь вокруг ушной раковины от участка конца наконечника секции торцевой крышки.
Дополнительно, устройство получения изображения может устанавливаться в центральной части передней секции. Конкретно, устройство получения изображения может быть образовано твердотельным устройством формирования изображения, выполненным на основе, например, прибора с зарядовой связью (CCD) или КМОП (CMOS)-датчика и линзы. Провод от устройства получения изображения может подключаться к одному устройству отображения изображения (или устройству формирования изображения), например, через переднюю секцию и может дополнительно объединяться с проводом, проходящим от устройства отображения изображения (или устройства формирования изображения).
Световые лучи, излучаемые из центра устройства формирования изображения и проходящие через узел оптической системы на стороне устройства формирования изображения, также называют "центральными световыми лучами". Световой луч из числа центральных световых лучей, перпендикулярно падающий на оптическое устройство, называют "центральным падающим световым лучом". Дополнительно, точка оптического устройства, на которую падает центральный падающий световой луч, представляется как центральная точка оптического устройства, осевая линия, которая проходит через центральную точку оптического устройства и параллельна линейному осевому направлению оптического устройства (чтобы быть конкретным, световодной пластины), представляется как ось X и осевая линия, проходящая через центральную точку оптического устройства и совпадающая с линией нормали оптического устройства (чтобы быть конкретным, световодной пластины), представляется как ось Y. Горизонтальное направление в устройстве отображения, соответствующем варианту осуществления настоящего раскрытия, является направлением, параллельным оси X и может упоминаться как "направление оси X". Здесь оптическая система располагается между устройством формирования изображения и оптическим устройством и коллимирует свет, излучаемый устройством формирования изображения, в параллельный свет. Дополнительно, световой поток, коллимированный оптической системой как параллельный свет, падает на оптическое устройство, направляется им и затем излучается из него. Центральная точка первого отклоняющего блока упоминается как "центральная точка оптического устройства".
В устройствах отображения, соответствующих варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит различные модификации, описанные выше, хотя оно не ограничивается устройством отображения изображения, центральный падающий световой луч может пересекать плоскость XY под углом (θ), отличным от 0 градусов. Соответственно, ограничение на угол установки устройства отображения изображения, когда устройство отображения изображения устанавливается в секцию установки рамы, может быть снижено и может быть достигнута высокая степень свободы конструкции. Дополнительно, в этом случае центральный падающий световой луч может вводиться в плоскость YZ, которая благоприятна с точки зрения простоты обращения, настройки или установки устройства отображения изображения. Дополнительно, оптическая ось оптической системы может вводиться в плоскость YZ и может пересекаться с плоскостью XY под углом, отличным от 0 градусов. Дополнительно, оптическая ось оптической системы может быть параллельна плоскости YZ и плоскости XY и может проходить через место, расположенное на удалении от центра устройства формирования изображения. Дополнительно, когда предполагается, что плоскость XY совпадает с горизонтальной плоскостью, угол θ, под которым центральный падающий световой луч пересекает плоскость XY, может быть углом возвышения. То есть центральный падающий световой луч может быть направлен на плоскость XY снизу плоскости XY и может сталкиваться с плоскостью XY. Дополнительно, в этом случае плоскость XY предпочтительно пересекает вертикальную плоскость под углом, отличным от 0 градусов, и плоскость Y предпочтительнее пересекает вертикальную плоскость под углом θ'. Максимальное, значение угла θ' может составлять 5 градусов, хотя оно не ограничивается этим значением. Здесь горизонтальная плоскость является плоскостью, в которой линия зрения ("горизонтальная линия зрения наблюдателя"), когда наблюдатель смотрит на объект (например, на объект на неопределенном расстоянии вбок в горизонтальном направлении, таком как линия горизонта или береговая линия), расположенный в горизонтальном направлении, и в которой два зрачка наблюдателя располагаются горизонтально. Дополнительно, вертикальная плоскость является плоскостью, перпендикулярной горизонтальной плоскости. Дополнительно, когда наблюдатель смотрит на объект (например, объект на неопределенном удалении в сторону в горизонтальном направлении, таком как линия горизонта или береговая линия), расположенный в горизонтальном направлении, центральный падающий световой луч, излучаемый оптическим устройством и падающий на зрачки наблюдателя, может формировать угол снижения. В качестве угла снижения относительно горизонтальной плоскости может использоваться, например, угол 5-45 градусов.
Устройство отображения, соответствующее варианту осуществления настоящего раскрытия, которое содержит различные примеры модификации, описанные выше, может использоваться, например, для отображения различных объяснений, отметок, символов, знаков, эмблем, конструкций и т.п. при работе, манипуляции, техническом обслуживании разборке и т.п. объектов наблюдения, таких как различная аппаратура; картографический дисплей; для отображения дорожной информации, информации о направлении маршрута или информации о трафике; для отображения различных объяснений, отметок, символов, знаков, эмблем, конструкций и т.п., относящихся к объектам наблюдения, таким как люди или товары; для отображения движущихся изображений или неподвижных изображений; для отображения субтитров в кинофильмах и т.п.; для отображения пояснений или кодированных титров между кадрами, относящихся к изображениям, которые синхронизируются с изображениями; или для отображения различных разъяснений, относящихся к объектам наблюдения, или разъяснений и т.п. для описания их содержания, прогресса, фона и т.п. в пьесах или театре Кабуки, Нох, комедиях Нох, опере, концертах, балетах, различных пьесах, развлекательных парках, художественных музеях, местах достопримечательностей, туристических курортах, информации о посетителях, или может также использоваться для отображения кодированных титров между кадрами, относящихся к изображениям. Заметим, что различное содержание, описанное выше, может соответствовать информации, относящейся к данным, связанным с объектами наблюдения. В пьесах или театре Кабуки, Нох, комедиях Нох, опере, концертах, балетах, различных пьесах, развлекательных парках, художественных музеях, местах достопримечательностей, туристических курортах, информации о посетителях и т.п.символы могут отображаться на устройстве отображения как изображения, относящиеся к объектам наблюдения в соответствующее время. Конкретно, например, сигнал управления изображением передается на устройство отображения посредством действия оператора или под управлением компьютера и т.п., основываясь на заданном графике или распределении времени, в соответствии с прохождением фильма, пьесы и т.п., так чтобы изображение отображалось на устройстве отображения. Дополнительно, в случае, когда различные разъяснения, относящиеся к объектам наблюдения, таким как различная аппаратура, люди или товары, выполняются посредством получения изображения объектов наблюдения (объектов), таких как различная аппаратура, люди или товары, устройством получения изображения и анализа фотографического содержания на устройстве отображения, можно на устройстве отображения отображать различные разъяснения, которые были созданы заранее и относятся к объектам наблюдения (объектам), таким как различная аппаратура, люди или товары. Дополнительно, устройство отображения, соответствующее варианту осуществления настоящего раскрытия, может использоваться в качестве устройства стереоскопического отображения. В этом случае, если необходимо, поляризационная пластина или поляризационная пленка могут устанавливаться в оптическое устройство с возможностью снятия или могут постоянно крепиться к оптическому устройству.
Как описано выше, сигнал изображения, введенный в устройство формирования изображения, может содержать данные яркости (информация яркости) или данные цветности (информация цветности), связанные с изображениями, которые должны отображаться, или данные яркости и данные цветности вместе, в дополнение к сигналу изображения (например, данные символов). Данные яркости могут быть данными яркости, соответствующими яркости заданной области, содержащей объект наблюдения, который виден через оптическое устройство, и данные цветности могут быть данными цветности, соответствующими цветности заданной области, содержащей объект изображения, который виден через оптическое устройство. Таким образом, вводя данные яркости, связанные с изображением, можно управлять яркостью (освещенностью) изображения, которое должно отображаться. Дополнительно, вводя данные цветности, связанные с изображением, можно управлять цветностью (цветом) изображения, которое должно отображаться. Дополнительно, вводя данные яркости и данные цветности, связанные с изображением, можно управлять яркостью (освещенностью) и цветностью (цветом) изображения, которое должно отображаться. В случае, когда данные яркости являются данными яркости, соответствующими яркости заданной области, которая содержит объект наблюдения, если смотреть через оптическое устройство, значение данных яркости может быть установлено просто таким образом, что значение яркости изображения становится высоким (то есть так, чтобы изображение отображалось ярким), так что значение яркости заданной области, содержащей объект наблюдения, если смотреть через оптическое устройство, становится выше. Дополнительно, в случае, когда данные цветности являются данными цветности, соответствующими цветности заданной области, содержащей объект наблюдения, если смотреть через оптическое устройство, значение данных цветности может устанавливаться просто таким образом, что цветность заданной области, содержащей объект наблюдения, если смотреть через оптическое устройство, и цветность изображения, которое должно отображаться, формируют приблизительно комплиментарное соотношение цветов. Здесь комплиментарные цвета представляют набор цветов, имеющих взаимосвязанность противоположных позиций в цветовом круге. Например, красный и зеленый, желтый и фиолетовый, синий и оранжевый или т.п. формируют комплиментарные цвета. Как понятно из цветов, вызывающих снижение цветности по мере того, как свет становится белым, изделие становится черным, когда конкретный цвет и другие цвета смешиваются друг с другом в соответствующем соотношении, и комплиментарность визуального эффекта, когда цвета располагаются параллельно, отличается от комплиментарности визуального эффекта, когда цвета смешиваются друг с другом. Эти цвета называются комплиментарными цветами, контрастными цветами или противоположными цветами. Здесь, поскольку противоположные цвета непосредственно указывают цвет, который противоположен комплиментарному цвету, диапазон цветов, указываемый комплиментарными цветами, несколько расширяется. Объединение комплиментарных цветов обладает синергическим эффектом использования взаимных цветов, который называется комплиментарной цветовой гармонией.
Пример 1
Пример 1 относится к устройству отображения, соответствующему первому и второму вариантам осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 1А показано схематическое изображение устройства отображения, соответствующего примеру 1 (конкретно, шлем-дисплею, HMD), если смотреть сверху, на фиг. 1В показана блок-схема устройства управления светом (схемы управления цветом), на фиг. 2 показана концептупальная схема устройства отображения изображения, показанного в примере 1, на фиг. 3А показана его схематическое изображение вида сбоку, на фиг. 3В показано схематическое изображение спереди оптического устройства и части затемнителя, на фиг. 4А и 4В показаны схематичные виды в разрезе затемнителя, схематично показывающие поведение затемнителя в устройстве отображения, показанном в примере 1, на фиг. 5 показана диаграмма состояния, когда устройство отображения, показанное в примере 1, устанавливается на голове наблюдателя, если смотреть сверху (заметим, что показано только устройство отображения изображения, а рама и т.п. отсутствуют).
Устройство отображения, соответствующее примеру 1 или примерам 2-15, описанным ниже, содержит:
(i) раму 10 (конкретно раму типа очковой рамы), устанавливаемую на голову наблюдателя 20, и
(ii) устройство 100, 200, 300, 400 или 500 отображения изображения, устанавливаемое в раме 10.
Устройство отображения, соответствующее примеру 1 или любому из примеров 2-15, описанных ниже, является устройством бинокулярного типа, содержащим два устройства отображения изображения, но может быть устройством монокулярного типа, содержащим одно устройство отображения изображения. Дополнительно, устройство 111 или 211 формирования изображения отображает одноцветное цветное изображение.
Устройство 100, 200, 300, 400 или 500 отображения изображения, соответствующее примеру 1 или любому из примеров 2-15, описанных ниже, содержит:
(A) устройство 111 или 211 формирования изображения,
(B) оптическое устройство 120, 320 или 520, на которое падает свет, излучаемый устройством 111 или 211 формирования изображения, и из которого свет излучается в зрачок 21 наблюдателя 20, и
(C) оптическую систему (оптическую систему, излучающую параллельный свет) 112 или 254, которая коллимирует свет, излучаемый устройством 111 или 211 формирования изображения, в параллельный свет,
в котором световой поток, коллимированный как параллельный свет оптической системой 112 или 254, падает на оптическое устройство 120, 320 или 520, направляется им и затем излучается из него.
В дополнение к этому, устройство отображения, соответствующее примеру 1 или любому из примеров 2-15, описанных ниже, содержит:
(iii) затемнитель 700, расположенный в области оптического устройства 120, 320 или 520, из которой излучается свет, и управляющий количеством света, падающего снаружи,
(v) устройство 18А управления светом, и
(vi) светоприемный элемент 711, измеряющий количество света, принимаемое снаружи.
Устройство 18А управления светом содержится в устройстве 18 управления (схема управления, секция управления), описанном ниже.
Для конкретности, затемнитель 700 располагается на стороне, противоположной устройству 111 или 211 формирования изображения оптического устройства 120, 320 или 520. Для конкретности, затемнитель 700, являющийся некоторого рода оптическим затвором, крепится к оптическому устройству 120, 320 или 520 (конкретно, к защитному элементу (защитной пластине) 126 или 326, которая защищает световодную пластину 121 или 321, или полупроводящее зеркало 520), используя клей 707. Дополнительно, затемнитель располагается в области оптического устройства 120, 320 или 520 на стороне, противоположной наблюдателю 20. Защитный элемент (защитная пластина) 126 или 326 приклеивается ко второй поверхности 123 или 323 световодной пластины 121 или 321 с помощью клейкого элемента 127 или 327. Дополнительно, светоприемный элемент 711, образованный фотодиодом, располагается на внешней концевой части оптического устройства 120 или 320 (конкретно, на внешней концевой части световодной пластины 121 или 321). Светоприемный элемент 711 присоединяется к устройству 18А управления светом через соединитель или провод (не показан). Конкретные операции светоприемного элемента 711 и затемнителя 700 будут описаны ниже.
Оптическое устройство 120 или 320, соответствующее примеру 1 или любому из примеров 2-4 и 6-15, описываемых ниже, содержит
(a) световодную пластину, в которой падающий свет распространяется внутри с помощью полного отражения и из которой падающий свет затем излучается,
(b) первый отклоняющий блок 130 или 330, который отклоняет свет, падающий на световодную пластину 121 или 321, так что свет, падающий на световодную пластину 121 или 321 полностью отражается внутри световодной пластины 121 или 321, и
(c) второй отклоняющий блок 140 или 340, отклоняющий свет, распространяющийся внутри световодной пластины 121 или 321 с помощью полного многократного отражения, так чтобы позволить свету, распространяющемуся внутри световодной пластины 121 или 321 с помощью полного отражения, излучаться из световодной пластины 121 или 321. Дополнительно, второй отклоняющий блок 140 и 340 располагается в спроектированном изображении затемнителя 700. Дополнительно, второй отклоняющий блок 140 или 340 покрывается по меньшей мере одной (первой подложкой 701) из подложек, которая формирует затемнитель 700. Оптическое устройство 120 или 320 является устройством прозрачного типа (полупропускающего типа).
2
2
Здесь, в примере 1, первый отклоняющий блок 130 и второй отклоняющий блок 140 располагаются внутри световодной пластины 121. Дополнительно, первый отклоняющий блок отражает свет, падающий на световодную пластину 121, и второй отклоняющий блок пропускает и отражает свет, распространяющийся внутри световодной пластины 121 с помощью полного многократного отражения. То есть первый отклоняющий блок 130 функционирует как отражающее зеркало и второй отражающий блок 140 функционирует как полупропускающее зеркало. Более конкретно, первый отклоняющий блок 130, установленный в световодной пластине 121, образуется светоотражающим слоем (типа зеркала), изготовленным из алюминия (А1), и отражает свет, падающий на световодную пластину 121. Между тем, второй отражающий блок 140, обеспечиваемый внутри световодной пластины 121, образуется многослойной структурой, в которой множество диэлектрических пленок расположены слоями. Диэлектрическая пленка, например, содержит пленку из TiO, являющуюся материалом с высокой диэлектрической пронизаемостью, и пленку из SiO, являющуюся материалом с низкой диэлектрической проницаемостью. Многослойная структура, в которой множесто диэлектрических пленок расположены слоями, раскрывается в JP 2005-521099 W. На чертеже показаны 6-тислойные пленки, но этом пример не является ограничением. Тонкий кусок, изготовленный из того же самого материала, что и материал, из которого изготавливается световодная пластина 121, вставляется между диэлектрическими пленками. В первом отклоняющем блоке 130 параллельный свет, падающий на световодную пластину 121, отражается (или дифрагирует) так, что параллельный свет, падающий на световодную пластину 121, полностью отражается внутри световодной пластины 121. При этом во втором отклоняющем блоке 140 параллельный свет, распространяющийся внутри световодной пластины 121 с помощью полного отражения, многократно отражается (или дифрагирует) и излучается из световодной пластины 121 в направлении зрачка 21 наблюдателя 20 в состоянии параллельного света.
Первый отклоняющий блок 130 может устанавливаться, разрезая участок 124 световодной пластины 121, где первый отклоняющий блок 130 должен устанавливаться, чтобы формировать наклонную поверхность, на которой первый отклоняющий блок 130 должен быть сформирован в световодной пластине 121, нанося светоотражающую пленку на наклонную поверхность посредством вакуумного осаждения, и затем позволяя приклеивать разрезанный участок 124 световодной пластины 121 к первому отклоняющему блоку 130. Дополнительно, второй отклоняющий блок 140 может устанавливаться, изготавливая многослойную структуру, получаемую расположением слоями множества комбинаций одного и того же материала (например, стекла) в качестве материала, образующего световодную пластину 121, и диэлектрической пленки (которая может изготавливаться, например, посредством вакуумного осаждения), разрезая участок 125 световодной пластины 121, где второй отклоняющий блок 140 должен устанавливаться так, чтобы формировать наклонную поверхность, позволяя приклеивать многослойную структуру к наклонной поверхности, и полировать или подобным образом формировать ее внешний вид. Таким образом, может быть получено оптическое устройство 120, в котором первый отклоняющий блок 130 и второй отклоняющий блок 140 располагаются внутри световодной пластины 121.
Здесь, в примере 1 или в любом из примеров 2-4 и 6-15, описанных ниже, световодная пластина 121 или 321, выполненная из оптического стекла или пластмассового материала, содержит две параллельные поверхности (первую поверхность 122 или 322 и вторую поверхность 123 или 323), проходящие параллельно в направлении распространения света (ось X) внутри световодной пластины 121 или 321 за счет полного отражения. Первая поверхность 122 или 322 обращена ко второй поверхности 123 или 323. Дополнительно, параллельный свет падает на первую поверхность 122 или 322, соответствующую поверхности падения света, распространяется внутри за счет полного отражения и затем излучается через первую поверхность 122 и 322, соответствующую светоизлучающей поверхности. Здесь, конфигурация этим не ограничивается и, таким образом, поверхность падения света может формироваться второй поверхностью 123 или 323 и светоизлучающая поверхность может формироваться первой поверхностью 122 или 322.
В примере 1 или примерах 3 и 12, описанных ниже, устройство 111 формирования изображения является устройством формирования изображения в первой конфигурации и содержит множество пикселей, расположенных в форме двумерной матрицы. Для конкретности, устройство 111 формирования изображения содержит пространственный модулятор 150 отраженного света и источник 153 света, содержащий светоизлучающий диод, который излучает белый свет. Каждое устройство 111 формирования изображения заключено внутри корпуса 113 (показан пунктирной линией на фиг.1) и секция открывания (не показана) формируется в корпусе 113. Свет излучается из оптической системы 112 (оптической системы, излучающей параллельный свет, коллимирующей оптической системы) через секцию открывания. Пространственный модулятор 150 отраженного света содержит жидкокристаллический дисплей (LCD) 151, образованный LCOS, который является электрической лампой, и делитель 152 поляризованного пучка, отражающий часть света от источника 153 света, чтобы направить отраженный свет на жидкокристаллический дисплей 151, пропускает часть света, отраженного жидкокристаллическим дисплеем 151 и направляет пропущенный свет в оптическую систему 112. Жидкокристаллический дисплей 151 содержит множество (например, 640×480) пикселей (жидкокристаллических ячеек), расположенных в форме двумерной матрицы. Делитель 152 поляризованного пучка имеет известную структуру. Неполяризованный свет, излучаемый источником 153 света, попадает на делитель 152 поляризованного пучка. В делителе 152 поляризованного пучка Р-поляризованная составляющая проходит через него и излучается наружу. При этом S-поляризованная составляющая отражается в делителе 152 поляризованного пучка, падает на жидкокристаллический дисплей 151, отражается внутри жидкокристаллического дисплея и затем излучается из жидкокристаллического дисплея 151. Здесь, в свете, излучаемом из жидкокристаллического дисплея 151, большой объем Р-поляризованных составляющих содержится в свете, выводимом из пикселей, которые отображают "белый" цвет, и большой объем S-поляризованных составляющих содержится в свете, выводимом из пикселей, отображающих "черный" цвет. Соответственно, Р-поляризованные составляющие в свете, излучаемом из жидкокристаллического дисплея 151 и взаимодействующем с делителем 152 поляризованного пуска, проходят через делитель 152 поляризованного пучка и направляются в оптическую систему 112. При этом S-поляризованные составляющие отражаются в делителе 152 поляризованного пучка и возвращаются к источнику 153 света. Оптическая система 112 содержит, например, выпуклую линзу. Устройство 111 формирования изображения (более конкретно, жидкокристаллический дисплей 151) располагается в месте фокусного расстояния в оптической системе 112, чтобы формировать параллельный свет.
Рама 10, выполненная по типу очковой оправы, содержит переднюю секцию 11, расположенную перед наблюдателем 20, две височные секции 13, которые с возможностью вращения установлены на противоположных концах передней секции 11 через петли 12, и секцию 14 торцевой крышки (также упоминаемую как наконечник, заглушка или вкладыш), которая устанавливается на торцевом участке наконечника каждой височной секции 13. Дополнительно устанавливается носовая прокладка (не показана). То есть сборочный узел рамы 10 и носовой прокладки, в основном, имеет ту же самую конструкцию, что и обычные очки. Дополнительно, каждый корпус 113 устанавливается съемным образом или крепится в височной секции 13 с помощью установочного элемента 19. Рама изготавливается из металла или пластмассы. Каждый корпус 113 может устанавливаться в височную секцию 13 посредством установочного элемента 19, так чтобы он не мог сниматься с височной секции 13. Дополнительно, в отношении наблюдателя 20, который владеет очками и носит очки, каждый корпус 113 может устанавливаться съемным образом в височной секции рамы, принадлежащей владельцу 20, посредством установочного элемента 19. Дополнительно, каждый корпус 113 может устанавливаться снаружи височной секции 13 или может устанавливаться внутри височной секции 13.
Дополнительно, провод (сигнальная линия, линия электропитания и т.п.) 15, который проходит от одного устройства 111А формирования изображения, проходит снаружи от торцевого участка наконечника секции 14 торцевой крышки через височную секцию и внутри секции 14 торцевой крышки и соединяется с устройством управления (схемой управления, секцией управления) 18. Дополнительно, каждое устройство формирования изображения 111А и 111В содержит секцию 16 наушников и провод 17 для секции наушников, который проходит от каждого из устройств 111А и 111В, далее проходит к секции 16 наушников от участка торцевого наконечника секции 14 торцевой крышки через височную секцию 13 и внутри секции 14 торцевой крышки. Более конкретно, провод 17 секции наушников проходит к секции 16 наушников, так чтобы накручиваться вокруг ушной раковины от участка торцевого наконечника секции 14 торцевой крышки. При такой конфигурации, не создавая впечатления, что секция 16 наушников или провод 17 секции наушников расположены беспорядочно, можно получить аккуратное устройство отображения.
Затемнитель в примере 1 формируется в виде оптического затвора, изготовленного из жидкокристаллического затвора, для конкретности, изготовленного таким образом, что слой 705 материала, управляющего пропусканием света, формируется из слоя жидкокристаллического материала. То есть затемнитель 700 формируется из
прозрачной первой подложки 701, обращенной к оптическому устройству 120, и прозрачной второй подложки 703, обращенной к первой подложке 701,
электродов 702 и 704, соответственно обеспечиваемых в первой подложке 701 и во второй подложке 703, и
слоя 705 материала, управляющего пропусканием света, герметично заделанного между первой подложкой 701 и второй подложкой 703.
Здесь, первая подложка 701 и вторая подложка 703 изготавливаются из пластмассового материала. Дополнительно, первый электрод 702 и второй электрод 704 изготавливаются в виде прозрачного электрода из оксида индия и олова (ITO) на основе объединения способа PVD, такого как способ напыления, и способа обратной литографии. Дополнительно, слой 705 материала, управляющего пропусканием света, изготавливается из жидкокристаллического слоя, выполненного из скрученного нематического (TN) жидкокристаллического материала. Первый электрод 702 и второй электрод 704 не формуются и являются так называемыми твердотельными электродами. Первый электрод 702 и второй электрод 704 присоединяются к устройству 18А управления светом через соединитель или провод (не показан). Участки внешних краев двух подложек 701 и 703 герметизируются герметиком 706. Дополнительно, первая подложка 701 и защитный элемент 126 (защищающий световодную пластину 121) затемнителя 700 склеиваются друг с другом клеем 707. Кроме того, к внешним поверхностям первой подложки 701 и второй подложки 703 прикрепляются поляризационные пленки. Однако на чертеже поляризационные пленки не показаны. Первая подложка 701 затемнителя 700 изготавливается более короткой, чем световодная пластина 121, и первая подложка 701 затемнителя 700 крепится к защитному элементу 126 клеем 707. Клей 707 располагается на участке внешнего края первой подложки 701. То же самое применимо к описанным ниже примерам 2-15. Оптическое устройство 120 и затемнитель 700 располагаются в этом порядке, считая от стороны наблюдателя.
Пропускание света затемнителем 700 может управляться напряжением, приложенным к первому электроду 702 и второму электроду 704. Для конкретности, например, когда напряжение прикладывается к первому электроду 702 в то время как второй электрод 704 заземлен, состояние расположения жидкого кристалла в слое жидкокристаллического материала, образующего слой 705 материала, управляющего пропусканием света, изменяется и пропускание света слоем жидкокристаллического материала изменяется (смотрите фиг. 4А и 4В).
Устройство 18А управления светом вычисляет скорость изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом 711, определяет скорость изменения пропускания света в затемнителе 700, основываясь на скорости изменения количества принятого света, и управляет пропусканием света затемнителем 700, основываясь на определенной скорости изменения пропускания света.
Дополнительно, устройство 18А управления светом определяет время начала изменения количества принятого света (время, когда начинается изменение количества принятого света), основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и начинает управление пропусканием света затемнителем 700 по истечении заданного времени, считая от времени начала изменения количества принятого света.
Светоприемный элемент 711 измеряет количество света от внешней области, соответствующее фону изображения, которое должно наблюдаться наблюдателем 20 в оптическом устройстве 120, 320 или 520 (например, область пространства, указанная как "А" на фиг. 5). Светоприемный элемент 711 обладает направленностью к принимаемому свету. Конкретно, располагая линзу (не показана) на стороне падения света светоприемного элемента 711, в светоприемном элементе обеспечивается направленность к принимаемому свету.
Устройство 18А управления светом содержит таблицу соотношения между скоростью изменения количества принятого света и скоростью изменения пропускаания света в затемнителе 700.
Эта таблицу создается, основываясь на изменении зрачка (диаметра зрачка) наблюдателя 20, который следит за количеством света, падающим снаружи. Конкретно, соотношение между изменением количества света и изменением зрачка (диаметра зрачка) проверяется, используя оптическое устройство, называемое "ирискордер", которое может измерять изменение зрачка (диаметра зрачка) человека в ответ на фотостимуляцию или основываясь на упрощенном измерении инфракрасной камерой, получают таблицу, связанную с соотношением между скоростью изменения количества принятого света и скоростью измерения пропускания света в затемнителе 700, и таблица может сохраняться в памяти устройства 18А управления светом.
Устройство 18А управления светом, управляющее светоприемным элементом 711 и затемнителем 700, формируется схемой операции с количеством принятого света, памятью и схемой управления пропусканием света. Схема операции с количеством принятого света принимает значение измерения количества принятого света от светоприемного элемента 711, получает количество принятого света (освещенность) и дополнительно получает скорость ΔQL изменени количества принятого света. В памяти хранится таблица соотношения между скоростью ΔQL изменения количества принятого света и скоростью ΔTr изменения пропускания света в затемнителе. Схема управления пропусканием света определяет скорость ΔTr изменения пропускания света, основываясь на скорости ΔQL изменения количества принятого света, и управляет пропусканием света затемнителем, основываясь на определенной скорости ΔTr изменения пропускания света. Дополнительно, по мере необходимости, устройство 18А управления светом может использовать конфигурацию, содержащую схему операции сравнения, которая сравнивает полученное количество принятого света (освещенность) и стандартное значение, и вторую схему управления, управляющую затемнителем 700, и/или устройство 111 или 211 формирования изображения, основываясь на значении, полученном схемой операции сравнения. Эти схемы могут быть образованы известной схемой. При управлении затемнителем 700 управляют пропусканием света затемнителем 700. При этом, во время управления устройством 111 или 211 формирования изображения управляют яркостью изображения, которое должно формироваться в устройстве 111 или 211 формирования изображения. Управление пропусканием света в затемнителе 700 и управление яркостью изображения в устройстве 111 или 211 формирования изображения могут выполняться независимо или могут выполняться совместно.
t
t
t
th
th
t
t
t
На фиг. 10 представлена блок-схема последовательности выполнения операций процедуры определения пропускания света затемнителем. В устройстве отображения, соответствующем примеру 1, скорость ΔQL изменения количества принятого света вычисляется, основываясь на количестве света QL, принятого светоприемным элементом 711. Конкретно, например, значение принятого света QL измеряется светоприемным элементом 711 для каждых Δt=0,1 секунды. Затем, величина изменения количества принятого света QL в течение Δt секунд (например, 0,1 секунды) должна служить скоростью ΔQL изменения количества принятого света. То есть схема операции с количеством принятого света устройства 18А управления светом получает величину изменения количества принятого света QL за время Δt=0,1 секунды в качестве скорости ΔQL изменения количества принятого света. В качестве таблицы взаимосвязи между скоростью изменения количества принятого света и скоростью изменения пропускания света в затемнителе, соотношение (t, ΔQL, и ΔTr) между величиной ΔQLt изменения принятого света для каждых 0, 1 секунды после изменения, вызванного в количестве принятого света, и скоростью ΔTr изменения пропускания света получается заранее или определяется заранее и таблица, например, сохраняется в памяти, предусмотренной в устройстве 18А управления светом. Независимо от того, вызвано ли изменение в количестве принятого света, устройством 18А управления светом, определяется, становится ли скорость ΔQL изменения принятого света равной или больше порога ΔQL скорости изменения количества принятого света, установленного заранее. Конкретно, когда схема управления пропусканием света устройства 18А управления светом определяет, что скорость ΔQL изменения количества принятого света стала равной порогу ΔQL, установленному заранее или выше его, схема управления пропусканием света считывает скорость ΔTr изменения пропускания света из таблицы, в которой хранится соотношение (t, ΔQL и ΔTr) между скоростью ΔQL изменения количества принятого света и скоростью ΔTr изменения пропускания света затемнителем, и определяет пропускание Tr света. Схема управления пропусканием света затем управляет пропусканием света затемнителем 700, основываясь на определенном пропускании Tr света.
th
Дополнительно время начала изменения количества принятого света определяется, основываясь на результате измерения количества принятого света QL светоприемным элементом 711. В этом случае, когда скорость ΔQL изменения количества принятого света, полученная из результата измерения количества принятого света светоприемным элементом 711, становится равной порогу ΔQL, установленному заранее, или больше, время начала изменения количества принятого света может быть принято равным "0". Управление пропусканием света в затемнителе 700 начинается после истечения заданного времени, начиная от времени начала изменения количества принятого света. Здесь заданное время (временная задержка) составляет 0,3 секунды. Однако это не является ограничением примера.
Различные состояния изменения количества принятого света и скорости изменения количества принятого света в качестве примера показаны в верхних частях фиг. 6А, 6В, 7А, 7В, 8А, 8В, 9А и 9В, а состояния изменения пропускания света и скорости изменения пропускания света в качестве примера показаны в нижних частях фиг. 6А, 6В, 7А, 7В, 8А, 8В, 9А и 9В. Заметим, что на чертежах состояние изменения количества принятого света и скорости изменения количества принятого света и состояние изменения пропускания света и скорости изменения пропускания света показаны сглаженными кривыми линиями. Однако на деле они изменяются ступенчатым образом.
Здесь далее будет приведено описание с разделением примера, показанного на фиг.6А, на этапы следующим образом: первый этап (период "а"-"b" на фиг. 6А); второй этап (период "b"-"с" на фиг. 6А); третий этап (период "c"-"d" на фиг. 6А); четвертый этап (период "d"-"e" на фиг. 6А); пятый этап (период "e"-"f на фиг. 6А); шестой этап (период "f"-"g" на фиг. 6А); и седьмой этап (период "g"-"h" на фиг. 6А). Например, могут быть приняты состояние, в котором движущийся автомобиль выезжает из туннеля и сразу после этого попадает в туннель снова, состояние моментально принятого света или состояние моментального скользящего солнечного света, отражающегося на зеркале или стекле.
Первый этап
0
t
1
0
На первом этапе (период "а"-"b" на фиг. 6А), количество принятого света резко возрастает от количества принятого света QL в начальном состоянии (здесь ΔQL≈0) до QL. В показанном примере продолжительность первого этапа составляет 0,1 секунды. Время, отмеченное буквой "а", соответствует первому времени начала изменения количества принятого света. В последующем описании ссылка на прошедшее время является первым временем начала изменения количества принятого света. Пропускание света принимает в начальном состоянии значение Tr.
Второй этап
1
0
На втором этапе (период "b"-"с" на фиг. 6А и по истечении 0,1 секунды до истечения 0,3 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL. Первый и второй этапы соответствуют заданному времени (времени задержки) и общая продолжительность первого и второго этапов составляет 0,3 секунды. Пропускание света поддерживается на значении Tr, соответствующем начальному состоянию.
Третий этап
1
t
t
t
0
1
На третьем этапе (период "c"-"d" на фиг. 6А и по истечении 0,3 секунды до истечения 1,0 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL. При этом в начале этого периода значение |ΔTr| резко изменяется. Затем значение |ΔTr| непрерывно изменяется до конца третьего этапа и значение |ΔTr| медленно и постепенно снижается. Пропускание света изменяется от значения Tr в начальном состоянии до значения Tr в конце третьего этапа.
Четвертый этап
1
1
На четвертом этапе (период "d"-"e" на фиг. 6А и по истечении 1,0 секунды до истечения 2,0 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL и пропускание света поддерживается равным Tr.
Пятый этап
1
0
1
На пятом этапе (период "e"-"f' на фиг. 6А и по истечении 2,0 секунды до истечения 2,1 секунды) количество принятого света резко снижается от количества принятого света QL до QL. Время, отмеченное буквой "е" соответствует второму времени начала изменения количества принятого света. Пропускание света поддерживается равным Tr.
Шестой этап
0
1
На шестом этапе (период "f"-"g" на фиг. 6А и по истечении 2,1 секунды до истечения 2,3 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL. Пропускание света поддерживается равным Tr. Первый и второй этапы соответствуют заданному времени (времени задержки) и общая продолжительность первого и второго этапов составляет 0,3 секунды.
Седьмой этап
0
t
t
На седьмом этапе (период "g"-"h" на фиг. 6А и по истечении 2,3 секунды до истечения 5,0 секунды) значение Tr пропускания света медленно увеличивается и в конце седьмого этапа значение Tr пропускания света возвращается к значению Tr, соответствующему начальному состоянию. Изменение значения |ΔTr| на седьмом этапе происходит более плавно, чем изменение значения |ΔTr| на третьем этапе.
При проведении различных испытаний состояние при приложении напряжения к первому электроду 702 затемнителя определяется и сохраняется в памяти устройства 18А управления светом, так чтобы в описанных выше состояниях могла быть получена скорость изменения пропускания света (изменение пропускания света).
Пример на фиг. 6В показывает состояние увеличения/уменьшения, обратное состоянию изменения количества принятого света и скорости изменения количества принятого света, и пример на фиг. 6А показывает состояние изменения пропускания света и скорости изменения пропускания света.
Далее будет приведено описание с разделением примера, показанного на фиг. 7А, на: первый этап (период "а"-"b" на фиг. 7А); второй этап (период "b"-"с" на фиг. 7А); третий этап (период "c"-"d" на фиг. 7А); и четвертый этап (период "d" и последующий период на фиг. 7А). Например, могут быть предположены состояние, в котором движущийся автомобиль выезжает из туннеля, состояние, в котором движущийся автомобиль въезжает в туннель, состояние непрерывно принимаемого света или состояние непрерывного просмотра солнечного света, отражающегося на зеркале или стекле.
Первый этап
0
t
1
0
На первом этапе (период "а"-"b" на фиг. 7А), количество принятого света резко возрастает от количества принятого света QL в начальном состоянии (здесь ΔQL≈0) до QL. В показанном примере продолжительность первого этапа составляет 0,1 секунды. Время, отмеченное буквой "а" соответствует времени начала изменения количества принятого света. В последующем описании точкой отсчета для прошедшего времени является первое время начала изменения количества принятого света. Пропускание света принимает в начальном состоянии значение Tr.
Второй этап
1
0
На втором этапе (период "b"-"с" на фиг. 7А и по истечении 0,1 секунды до истечения 0,3 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL. Первый и второй этапы соответствуют заданному времени (времени задержки) и общая продолжительность первого и второго этапов составляет 0,3 секунды. Пропускание света поддерживается на значении Tr, соответствующем начальному состоянию.
Третий этап
1
t
t
t
0
1
На третьем этапе (период "c"-"d" на фиг. 7А и по истечении 0,3 секунды до истечения 1,0 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL. При этом, в начале этого периода значение |ΔTr| резко изменяется. Затем значение |ΔTr| непрерывно изменяется до конца третьего этапа и значение |ΔTr| медленно и постепенно снижается. Пропускание света изменяется от значения Tr в начальном состоянии до значения Tr в конце третьего этапа.
Четвертый этап
1
1
На четвертом этапе (период "d" на фиг. 7А и по истечении 1,0 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL и пропускание света поддерживается равным Tr.
При проведении различных испытаний состояние при приложении напряжения к первому электроду 702 затемнителя определяется и сохраняется в памяти устройства 18А управления светом, так чтобы могла быть получена скорость изменения пропускания света (изменение пропускания света) в описанных выше состояниях.
Пример на фиг. 7В показывает состояние увеличения/уменьшения, обратное состоянию изменения количества принятого света и скорости изменения количества принятого света, и пример на фиг. 7А показывает состояние изменения пропускания света и скорости изменения пропускания света.
Далее будет приведено описание с разделением примера, показанного на фиг. 8А, на: первый этап (период "а"-"b" на фиг. 8А); второй этап (период "b"-"с" на фиг. 8А); третий этап (период "c"-"d" на фиг. 8А); четвертый этап (период "d"-"e" на этапе фиг. 8А) и пятый этап (период "е"-"f" на фиг. 8А).
Первый этап
0
t
t
t
0
На первом этапе (период "а"-"b" на фиг. 8А), количество принятого света QL возрастает от количества принятого света QL в начальном состоянии (здесь ΔQL≈0). Заметим, что |ΔQL| меньше, чем, |ΔQL| на первом этапе (период "а"-"b" на фиг. 6А) в примере, показанном на фиг. 6А. В показанном примере продолжительность первого этапа составляет 0,3 секунды. Время, отмеченное буквой "а" соответствует первому времени начала изменения количества принятого света. В последующем описании ссылка на прошедшее время является первым временем начала изменения количества принятого света. Пропускание света принимает в начальном состоянии значение Tr.
Второй этап
1
t
t
tt
0
На втором этапе (период "b"-"с" на фиг. 8А) и по истечении 0,3 секунды до истечения 2,0 секунды) количество принятого света QL постепенно растет и в конце второго этапа становится равны QL. Когда второй этап начат, значение |ΔTr| начинается меняться. Заметим, что |ΔTr| меньше, чем |ΔTr| на третьем этапе (период "c"-"d" на фиг. 6А) в примере, показанном на фиг. 6А. Значение пропускания света снижается с Tr до Tr, с начала до конца второго этапа.
Третий этап
На третьем этапе (период "c"-"d" на фиг. 8А и по истечении 2,0 секунды до истечения 2,3 секунды) количество принятого света QL начинается снижаться. Время, отмеченное буквой "с", соответствует второму времени начала изменения количества принятого света. Значение пропускания света медленно и непрерывно снижается.
Четвертый этап
1
0
t
t
На четвертом этапе (период "d"-"e" на фиг. 8А и по истечении 2,3 секунды до истечения 4,0 секунды) количество принятого света QL постепенно непрерывно снижается и в конце четвертого этапа количество принятого света становится равны QL. Значение пропускания света Tr медленно увеличивается. Значение |ΔTr| на четвертом этапе изменяется более медленно, чем |ΔTr| на втором этапе.
Пятый этап
0
0
На пятом этапе (период "e"-"f" на фиг. 8А и по истечении 4,0 секунды до истечения 5,0 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL. Значение пропускания Tr света увеличивается медленно и пропускание света Tr возвращается к значению Tr, как к начальному значению, в конце пятого этапа.
При проведении различных испытаний состояние при приложении напряжения к первому электроду 702 затемнителя определяется и сохраняется в памяти устройства 18А управления светом, так чтобы могла быть получена скорость изменения пропускания света (изменение пропускания света) в описанных выше состояниях.
Пример на фиг. 8В показывает состояние увеличения/уменьшения, обратное состоянию изменения количества принятого света и скорости изменения количества принятого света, и пример на фиг. 8А показывает состояние изменения пропускания света и скорости изменения пропускания света.
Далее будет приведено описание с разделением примера, показанного на фиг. 9А, на: первый этап (период "а"-"b" на фиг. 9А); второй этап (период "b"-"с" на фиг. 9А); и третий этап (период "с" и последующий период на фиг. 9А).
Первый этап
0
t
t
t
0
На первом этапе (период "а"-"b" на фиг. 9А), количество принятого света QL возрастает от количества принятого света QL в начальном состоянии (здесь ΔQL≈0). Заметим, что |ΔQL| меньше, чем |ΔQL| на первом этапе (период "а"-"b" на фиг. 7А) в примере, показанном на фиг. 7А. В показанном примере продолжительность первого этапа составляет 0,3 секунды. Время, отмеченное буквой "а" соответствует времени начала изменения количества принятого света. В последующем описании точкой отсчета для прошедшего времени является первое время начала изменения количества принятого света. Пропускание света принимает в начальном состоянии значение Tr.
Второй этап
1
t
t
tt
0
На втором этапе (период "b"-"с" на фиг. 9А) и по истечении 0,3 секунды до истечения 2,0 секунды) количество принятого света QL постепенно растет и в конце второго этапа становится равны QL. Когда второй этап начат, значение |ΔTr| начинается меняться. Заметим, что |ΔTr| меньше, чем |ΔTr| на третьем этапе (период "c"-"d" на фиг. 7А) в примере, показанном на фиг. 7А. Значение пропускания света снижается с Tr до Tr, с начала до конца второго этапа.
Третий этап
На третьем этапе (период "с" на фиг. 9А и в последующем периоде и по истечении 2,0 секунды) не существует изменения в количестве принятого света QL и не существует изменения в значении Tr, пропускания света Tr.
При проведении различных испытаний состояние при приложении напряжения к первому электроду 702 затемнителя определяется и сохраняется в памяти устройства 18А управления светом, так чтобы могла быть получена скорость изменения пропускания света (изменение пропускания света) в описанных выше состояниях.
Пример на фиг. 9В показывает состояние увеличения/уменьшения, обратное состоянию изменения количества принятого света и скорости изменения количества принятого света, и пример на фиг. 9А показывает состояние изменения пропускания света и скорости изменения пропускания света.
Освещенность окружающей среды, в которую помещено устройство отображения, может измеряться светоприемным элементом 711 или датчиком освещенности (датчиком измерения освещенности окружающей среды), который отличается от светоприемного элемента 711, пропускание света затемнителем 700 может управляться схемой операции сравнения и второй схемой управления, основываясь на результате измерения, и яркость изображения, сформированного устройством 111 или 211 формирования изображения может управляться вместе или независимо, основываясь на результате измерения светоприемным элементом 711 или датчиком измерения освещенности окружающей среды. Датчик 711 измерения освещенности окружающей среды может располагаться, например, на внешней концевой части оптического устройства 120 или 320 (конкретно, на внешней концевой части световодной пластины 121 или 321).
th
0
Конкретно, в состоянии, когда нарушается дневная освещенность, или в состоянии наступления темноты вечером, скорость ΔQL изменения количества принятого света не превышает порога ΔQL, установленного заранее, но количество принятого света light QL постепенно изменяется. То есть изменение происходит в количестве принятого света QL, соответствующего начальному состоянию. В этом случае полученное количество принятого света (освещенность) сравнивается со стандартным значением в схеме операции сравнения устройства 18А управления светом и пропускание света затемнителем 700 может управляться второй схемой управления, основываясь на значении, полученном схемой операции сравнения. Например, когда результат измерения количества принятого света светоприемного элемента 711 равен заданному значению (первое значение измерения освещенности) или больше, пропускание света затемнителем 700 производится до заданного значения (первого значения пропускания света) или меньше. При этом, когда результат измерения количества принятого света светоприемным элементом 711 равен заданному значению (второе значение измерения освещенности) или меньше, пропускание света затемнителем 700 производится до заданного значения (второго значения пропускания света) или больше. Здесь, первое значение измерения освещенности может устанавливаться равным 10 люкс, первое значение пропускания света может устанавливаться равным любому значению в пределах 1-20%, второе значение измерения освещенности может устанавливаться равным 0,01 люкс и второе значение пропускания света может устанавливаться равным любому значению в пределах 30-99%.
Заметим, что при описанном выше управлении, хотя управляют пропусканием света затемнителя 700, можно управлять яркостью изображения, сформированного в устройстве 111 или 211 формирования изображения. Управление пропусканием света в затемнителе 700 и управление яркостью изображения в устройстве 111 или 211 формирования изображения могут выполняться независимо или могут выполняться совместно. В этом случае, при управлении прохождением света затемнителя и управлении яркостью изображения, сформированного устройством формирования изображения, основываясь на результате измерения светоприемного элемента 711 или датчика измерения освещенности окружающей среды, в изображении, наблюдаемом наблюдателем 20, может обеспечиваться не только высокая контрастность, но состояние наблюдения изображения может также оптимизироваться в зависимости от освещенности окружающей среды устройства отображения.
В устройстве отображения, соответствующем примеру 1, устройство управления светом вычисляет скорость изменения значения принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света, определяет скорость изменения пропускания света затемнителе, основываясь на скорости изменения количества принятого света, и управляет пропусканием света затемнителем, основываясь на определенной скорости изменения пропускания света. Поэтому устройство отображения, дающее наблюдателю, который носит устройство отображения, менее неприятное ощущение и которое не вынуждает глаза нести значительное бремя, может быть обеспечено, даже если количество падающего извне света изменяется. Дополнительно, устройство управления светом определяет время начала изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и начинает управление пропусканием света затемнителем по истечении заданного времени, считая от времени начала изменения количества принятого света. Поэтому может быть обеспечено устройство отображения, дающее наблюдателю, который носит устройство отображения, менее неприятное ощущение и которое не вынуждает глаза нести значительное бремя, даже если количество падающего извне света изменяется. Дополнительно, пропускание света затемнителем управляется, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом. Поэтому общая структура устройства отображения может быть упрощена и для изображения, видимого наблюдателю, может быть обеспечена высокая контрастность. Кроме того, например, состояние наблюдения изображения может быть оптимизировано в зависимости от освещенности окружающей среды устройства отображения.
Пример 2
Пример 2 является примером модификации примера 1. На фиг. 11 представлена концептуальная схема устройства 200 отображения изображения в устройстве отображения (шлем-дисплей), показанном на примере 2. Во втором варианте осуществления устройство 211 формирования изображения содержит устройство формирования изображения во второй конфигурации. То есть устройство 211 формирования изображения содержит источник 251 света и секцию 253 сканирования, сканирующую параллельный свет, излучаемый источником 251 света. Более конкретно, устройство 253 формирования изображения содержит
(i) источник 251 света,
(ii) коллиматорную оптическую систему 252, которая коллимирует свет, выходящий из источника 251 света, в параллельный свет,
(iii) секцию 253 сканирования, которая сканирует параллельный свет, излучаемый коллиматорной оптической системой 252, и
(iv) релейную оптическую систему 254, которая переключает параллельный свет, сканируемый секцией 253 сканирования, и затем излучает результат. Все устройство 211 формирования изображения заключено внутри корпуса 213 (показан пунктирной линией на фиг. 11), секция открывания (не показана) формируется в корпусе 213 и свет излучается из релейной оптической системы 254 через секцию открывания. Дополнительно, каждый корпус 213 съемным образом устанавливается в височную секцию 13 с помощью установочного элемента 19.
Источник света 251 содержит светоизлучающий элемент, излучающий белый свет. Дополнительно, свет, излучаемый источником света 251, падает на коллиматорную оптическую систему 252, обладающую, в целом, положительной оптической силой, и затем выводится в качестве параллельного света. Дополнительно, этот параллельный свет отражается зеркалом 256 полного отражения и подвергается горизонтальному сканированию и вертикальному сканированию секцией 253 сканирования, содержащей MEMS, в которой зеркала расположены с возможностью вращения в двунаправленных направлениях и падающий параллельный свет может сканироваться двунаправленным образом, чтобы становиться некоторого рода двумерным изображением для создания виртуальных пикселей (где количество пикселей может быть таким же, как, например, в примере 1). Дополнительно, свет от виртуальных пикселей проходит через релейную оптическую систему (оптическую систему излучения параллельного света) 254, которая представляет собой известную релейную оптическую систему, и световой поток, коллимированный в параллельный свет, падает на оптическое устройство 120.
Поскольку оптическое устройство 120, на которое падает световой поток, коллимированный в параллельный пучок релейной оптической системой 254, в котором свет направляется и из которого свет излучается, имеет ту же самую конфигурацию или структуру, что и оптическое устройство, описанное в примере 1, его подробное описание не приводится. Дополнительно, поскольку устройство отображения, соответствующее примеру 2, имеет, по существу, ту же самую конфигурацию или структуру, что и устройство отображения в первом варианте осуществления, за исключением того, что используется устройство 211 формирования другого типа, как описано выше, его подробное описание не приводится.
Пример 3
Пример 3 является примером модификации примера 1. На фиг. 12 представлена концептуальная схема устройства 300 отображения изображения в устройстве отображения (шлем-дисплей), соответствующем примеру 3. Дополнительно на фиг. 13 показан увеличенный вид в разрезе, схематично показывающий часть отражающей объемной голографической дифракционной решетки. В примере 3, подобно примеру 1, устройство 111 формирования изображения содержит устройство формирования изображения в первой конфигурации. Дополнительно, оптическое устройство 320 имеет, по существу, ту же самую базовую конфигурацию или структуру, что и оптическое устройство в примере 1, за исключением того, что используются первый отклоняющий блок и второй отклоняющий блок в другой конфигурации или структуре.
В примере 3 первый отклоняющий блок и второй отклоняющий блок располагаются на передней поверхности (конкретно, на второй поверхности световодной пластины 321) световодной пластины 321. Дополнительно, первый отклоняющий блок дифрагирует свет, падающий на световодную пластину 321, и второй отклоняющий блок дифрагирует свет, распространяющийся внутри световодной пластины 321 с полным многократным отражением. Здесь, первый отклоняющий блок и второй отклоняющий блок содержат элемент дифракционной решетки, конкретно, отражающий элемент дифракционной решетки и, более конкретно, отражающую объемную голографическую дифракционную решетку. В последующем описании для удобства первый отклоняющий блок, образованный отражающей объемной голографической дифракционной решеткой, упоминается как "первый элемент 330 дифракционной решетки" и второй отклоняющий блок, образованный отражающей объемной голографической дифракционной решеткой, упоминается как "второй элемент 340 дифракционной решетки".
Дополнительно в примере 3 или в примере 4, описанных ниже, первый элемент 330 дифракционной решетки и второй элемент 340 дифракционное решетки имеют конфигурацию, в которой один слой дифракционной решетки располагается в виде слоя. Интерференционные полосы, соответствующие одному типу полосы длин волн (или длины волны), формируются в каждом слое дифракционной решетки, изготовленной из фотополимерного материала, производимого способом, существующим на предшествующем уровне техники. Шаг интерференционных полос, формируемых в слое дифракционной решетки (оптическом элементе дифракции), является постоянным и интерференционные полосы являются линейными и параллельными оси Z. Здесь, осевые линии первого элемента 330 дифракционной решетки и второго элемента 340 дифракционной решетки параллельны оси X и их линии нормалей параллельны оси Y.
На фиг. 13 показан увеличенный вид в разрезе, схематично показывающий часть отражающей объемной голографической дифракционной решетки. Интерференционные полосы, имеющие угол φ наклона, формируются в отражающей объемной голографической дифракционной решетке. Здесь, угол φ наклона представляет угол, образованный передней поверхностью отражающей объемной голографической дифракционной решетки и интерференционными полосами. Интерференционные полосы образуются на передней поверхности изнутри отражающей объемной голографической дифракционной решетки. Интерференционные полосы удовлетворяют условию Брэгга. Здесь, условие Брэгга относится к условию, удовлетворяющему нижеследующей формуле (А). В формуле (А) является положительным целым числом, λ - длина волны, d - шаг поверхности решетки (промежуток виртуальной плоской поверхности, содержащей интерференционные полосы в направлении линии нормали) и θ - комплиментарный угол угла падения к интерференционным полосам. Дополнительно, в случае, когда свет падает на элемент дифракционной решетки под углом падения ψ, соотношение между θ, углом наклона φ и углом падения ψ представляется формулой (В).
Как описано выше, первый элемент 330 дифракционной решетки располагается (прикрепляется) на второй поверхности 323 световодной пластины 321 и параллельный свет, падающий на световодную пластину, дифрагирует и отражается так, что параллельный свет, падающий на световодную пластину 321 через первую поверхность 322, полностью отражается внутри световодной пластины 321. Дополнительно, как описано выше, второй элемент 340 дифракционной решетки располагается (прикрепляется) на второй поверхности 323 световодной пластины 321 и параллельный свет, распространяющийся внутри световодной пластины 321 с помощью полного отражения, дифрагирует и многократно отражается и фактически излучается из световодной пластины 321 через первую поверхность 322.
Дополнительно, в световодной пластине 321 параллельный свет распространяется внутри с помощью полного отражения и затем излучается из нее. Здесь, поскольку световодная пластина 321 является тонкой и оптический путь внутри световодной пластины 321 длинный, количество полных отражений до второго элемента 340 дифракционной решетки варьируется в зависимости от каждого полевого угла. Более конкретно, в параллельном свете, падающем на световодную пластину 321 количество отражений параллельного света, падающего под углом в направлении, близком к направлению второго элемента 340 дифракционной решетки, меньше, чем количество отражений параллельного света, падающего на световодную пластину 321 под углом в направлении, удаленном от второго элемента 340 дифракционной решетки. Это происходит потому, что параллельный свет, который дифрагирует и отражается в первом элементе 330 дифракционной решетки, который является параллельным светом, падающим на световодную пластину 321 под углом в направлении, близком к направлению второго элемента 340 дифракционной решетки, имеет малый угол, образованный по отношению к линии нормали световодной пластины 321, когда свет, распространяющийся внутри световодной пластины 321, падает на внутреннюю поверхность световодной пластины 321, по сравнению с параллельным светом, падающим на световодную пластину 321 под углом в обратном направлении. Дополнительно, форма интерференционных полос, сформированных внутри второго элемента 340 дифракционной решетки, и форма интерференционных полос, сформированных внутри первого элемента 330 дифракционной решетки, имеют симметричное соотношение относительно виртуальной поверхности, перпендикулярной осевой линии световодной пластины 321. Поверхности первого элемента 330 дифракционной решетки и второго элемента 340 дифракционной решетки, которые не обращены к сетоводной пластине 321, покрываются защитным элементом 326 (защитной пластиной), чтобы избежать повреждения первого элемента 330 дифракционной решетки и второго элемента 340 дифракционной решетки. Световодная пластина 321 и защитная пластина 326 приклеиваются друг к другу по внешней периферии клеем 327. Дополнительно, к первой поверхности 322 может прикрепляться прозрачная защитная пленка, чтобы защитить световодную пластину 321.
Световодная пластина 321, соответствующая примеру 4, описанному ниже, содержит, в основном, ту же самую конфигурацию или структуру, что и световодная пластина 321, описанная выше.
Поскольку устройство отображения, соответствующее примеру 3, имеет, по существу, ту же самую конфигурацию или структуру, что и устройство отображения, соответствующее примерам 1 и 2, за исключением того, что в нем используется оптическое устройство 320 с другой структурой, как описано выше, его подробное описание не приводится.
Пример 4
Пример 4 является примером модификации примера 3. На фиг. 14 представлена концептуальная схема устройства отображения изображения в устройстве отображения (шлем-дисплей), соответствующем примеру 4. Источник 251 света, коллиматорная оптическая система 252, секция 253 сканирования, оптическая система 254 излучения параллельного света (релейная оптическая система) и т.п. в устройстве 400 отображения изображения, соответствующем примеру 4, имеют ту же самую конфигурацию или структуру (устройства формирования изображения во второй конфигурации), что и в примере 2. Дополнительно, оптическое устройство 320, соответствующее примеру 4, имеет ту же самую конфигурацию или структуру, что и оптическое устройство 320 в примере 3. Поскольку устройство отображения, соответствующее примеру 4, имеет, по существу, ту же самую конфигурацию или структуру, что и устройство отображения, соответствующее примерам 2 и 3, за исключением описанных выше отличий, его подробное описание не приводится.
Пример 5
Пример 5 является примером модификации, соответствующим примерам 1-4. На фиг. 15 схематично представлено устройство отображение, соответствующее примеру 5, если смотреть на него спереди, и на фиг. 16 схематично представлено устройство отображения, соответствующее примеру 5, если смотреть на него сверху.
В примере 5 оптическое устройство 520, которое формирует устройство 500 отображения изображения, содержит полупропускающее зеркало, на которое падает свет, излучаемый устройствами 111А и 111В формирования изображения, и из которого свет излучается в зрачок 21 наблюдателя 20. В примере 5 свет, выводимый из устройств 111А и 111B формирования изображения, распространяется внутри прозрачного элемента 521, такого как стеклянная пластина или пластмассовая пластина, и затем падает на оптическое устройство 520 (полупропускающее зеркало), но может распространяться в воздухе и может затем падать на оптическое устройство 520. Дополнительно, устройство формирования изображения может быть тем же самым, что и устройство 211 формирования изображения, описанное в примере 2.
Каждое из устройств 111А и 111В формирования изображения устанавливается в передней секции 11, используя, например, винты. Дополнительно, элемент 521 устанавливается в каждом из устройств 111А и 111В формирования изображения, оптическое устройство 520 (полупропускающее зеркало) устанавливается в элемент 521 и затемнитель 700 устанавливается в оптическое устройство 520 (полупропускающее зеркало). Дополнительно, в раму устанавливается секция экранирования света. Поскольку устройство отображения, соответствующее примеру 5, имеет, по существу, ту же самую конфигурацию или структуру, что и устройство отображения, соответствующее примерам 1-4, за исключением описанных выше отличий, его подробное описание не приводится.
Пример 6
t
t
Пример 6 является примером модификации примеров 1-5. В примере 6 устройство управления светом дополнительно содержит блок вычисления скорости движения, вычисляющий скорость движения устройства отображения и начинающий управление пропусканием света затемнителем, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения. Дополнительно, устройство управления светом определяет скорость изменения пропускания света в затемнителе, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения. Блок вычисления скорости движения может состоять из датчика скорости/ускорения и арифметического блока, получающего скорость движения, основываясь на данных от датчика скорости/ускорения. Датчик скорости/ускорения и арифметический блок могут быть известными датчиком скорости/ускорения и арифметическим блоком. Альтернативно, блок вычисления скорости движения может состоять из глобальной системы навигации и определения положения (GPS) и арифметического блока, получающего скорость движения, основываясь на данных от глобальной системы навигации и определения положения (GPS). Заметим, что глобальная система навигации и определения положения (GPS) и арифметический блок могут быть известными глобальной системой навигации и определения положения и арифметическим блоком. Когда скорость движения устройства отображения является высокой, значение |ΔTr| делается большим. Когда скорость движения устройства отображения высокая, заданное время (временная задержка) делается коротким. Соотношение скорости увеличения между скоростью движения и значением |ΔTr| устройства отображения и степень сокращения скорости движения устройства отображения и заданное время может храниться в памяти устройства 18А управления светом.
Поскольку устройство отображения, соответствующее примеру 6, имеет ту же самую конфигурацию или структуру, что и устройство отображения, соответствующее примерам 1-5, за исключением описанных выше отличий, его подробное описание не приводится.
Пример 7
Пример 7 является примером модификации примеров 1-6. На фиг. 17 схематично представлен вид сверху устройств отображения, соответствующего примеру 7.
Устройство отображения, соответствующее примеру 7, дополнительно содержит датчик 712 освещенности (датчик измерения освещенности проходящим светом), измеряющий интенсивность освещенности, основываясь на свете, который падает и проходит через затемнитель, то есть датчик, который измеряет, регулируется ли окружающий свет, проходящий через затемнитель, до желаемой интенсивности, и пропускание света затемнителем 700 управляется, основываясь на результате измерения датчика 712 измерения освещенности проходящим светом. Дополнительно, вдобавок или независимо, яркость изображения, сформированного устройством 111 или 211 формирования изображения управляется, основываясь на результате измерения датчика 712 измерения освещенности проходящим светом. Датчик 712 измерения освещенности проходящим светом, имеющий известную конфигурацию или структуру, располагается ближе к боковой стороне наблюдателя, чем оптическое устройство 120, 320 или 520. Конкретно, датчик 712 измерения освещенности проходящим светом может располагаться на поверхности световодной пластины 121 или 321 со стороны наблюдателя. Датчик 712 измерения освещенности проходящим светом присоединяется к устройству 18А управления светом через соединитель или провод (не показан). Схема, управляющая датчиком 712 измерения освещенности проходящим светом, содержится в устройстве 18А управления светом. Схема, управляющая датчиком 712 измерения освещенности проходящим светом содержит схему операции с освещенностью, которая принимает измеренное значение от датчика 712 измерения освещенности проходящим светом и вычисляет интенсивность освещенности, схему операции сравнения, которая сравнивает значение интенсивности освещенности, вычисленное схемой операции, с освещенностью, со стандартным значением, и схему управления датчиком датчиком измерения освещенности проходящим светом, которая управляет затемнителем 700, и/или устройство 111 или 211 формирования изображения, основываясь на значении, полученном схемой операции сравнения. Эти схемы могут быть образованы известной схемой. При управлении затемнителем 700 управляют пропусканием света затемнителем 700, причем при управлении устройством 111 или 211 формирования изображения управляют яркостью изображения, сформированного устройством 111 или 211 формирования изображения. Управление пропусканием света в затемнителе 700 и управление яркостью изображения в устройстве 111 или 211 формирования изображения могут выполняться независимо или могут выполняться совместно. Дополнительно, в случае, когда результат измерения датчика 712 измерения освещенности проходящим светом не управляется до желаемой интенсивности освещенности с учетом интенсивности освещенности датчика измерения освещенности окружающей среды (не показан), то есть в случае, когда результат измерения датчика 712 не является желаемой интенсивностью освещенности, или в случае, когда необходима дополнительная тонкая регулировка освещенности, пропускание света затемнителем может регулироваться одновременно с контролем значения датчика 712 измерения освещенности проходящим светом.
Пример 8
Пример 8 является примером модификации устройства отображения изображения, соответствующего примерам 1-7. На фиг. 18А и 18В представлены концептуальные схемы, показывающие этап размещения световодной пластины и т.п., которая формирует устройство отображения изображения в устройстве отображения, соответствующем примеру 8, и фиг. 19 является схематическим представлением, показывающим устройство отображения, соответствующее примеру 8, на виде сбоку. Заметим, что изображения затемнителя и светоприемного элемента на фиг. 19 и 20В не приводятся.
В примерах 1-7, показанных на фиг. 20А, в устройстве 100 или 300 отображения изображения центральный падающий световой луч CL, излучаемый из центра устройства 111 или 211 формирования изображения и проходящий перпендикулярно через узел оптической системы 112 или 254 на стороне устройства формирования изображения, падает на световодную пластину 121 или 321. То есть центральный падающий световой луч CL падает на световодную пластину 121 или 321 с углом падения 0 градусов. Дополнительно, в этом случае центр отображаемого изображения совпадает с направлением, перпендикулярным первой поверхности 122 или 322 световодной пластины 121 или 321.
То есть в устройстве отображения изображения, представленном устройством 100 отображения изображения, показанным на фиг. 20А, центральный падающий световой луч CL, излучаемый из центра устройства 111 или 211 формирования изображения, который расположен на оптической оси коллиматорной оптической системы 112, преобразуется в приблизительно параллельный свет коллиматорной оптической системой 112 и затем перпендикулярно падает на первую поверхность (поверхность падения) 122 световодной пластины 121. Дополнительно, центральный падающий световой луч CL проходит вдоль направления А распространения, распространяясь, в целом, между первой поверхностью 122 и второй поверхностью 123 посредством первого отклоняющего блока 130. Вслед за этим, центральный падающий луч CL света отражается и дифрагируется вторым отклоняющим блоком 140, излучается перпендикулярно из первой поверхности 122 световодной пластины 121 и затем достигает зрачка 21 наблюдателя 20.
В устройстве отображения прозрачного типа, когда наблюдатель 20 видит цель наблюдения, которая расположена в горизонтальном направлении, чтобы не взаимодействовать с оптическим устройством 120, 320 или 520, предпочтительно сместить оптическое устройство 120, 320 или 520 вниз для расположения относительно линии видения (горизонтальное направление зрения наблюдателя 20) наблюдателя 20 в горизонтальном направлении. В таком случае, все устройство 100 или 300 отображения изображения располагается ниже горизонтальной линии видения наблюдателя 20. Таким образом, в этой конфигурации, как показано на фиг. 20В, необходимо наклонить все устройство 100 отображения изображения на угол θ". Благодаря взаимосвязи с секцией установки (височная секция) рамы очкового типа для установки на участок головы наблюдателя 20, угол θ", под которым наклоняется устройство 100 отображения изображения, может быть ограничен или степень свободы конструкции может быть уменьшена. Таким образом, чтобы предотвратить препятствие по горизонтальной линии видения наблюдателя 20, дополнительно желательно обеспечить устройство отображения изображения, которое может быть размещено с высокой степенью свободы и обладает высокой степенью свободы конструкции.
В примере 8 центральный падающий световой луч CL пересекает плоскость XY под углом (θ), отличным от 0 градусов. Дополнительно, центральный падающий световой луч CL входит в плоскость YZ. Дополнительно, в примере 8 или примере 9, описанных ниже, оптическая ось оптической системы 112 или 254 входит в плоскость YZ и пересекает плоскость XY под углом, отличным от 0 градусов, конкретно, под углом θ (смотрите фиг. 18А и 18В). Дополнительно, в примере 8 или примере 9, описанных ниже, когда предполагается, что плоскость XY совпадает с горизонтальной плоскостью, угол θ, под которым центральный падающий световой луч пересекает плоскость XY, может быть углом возвышения. То есть центральный падающий световой луч CL может быть направлен на плоскость XY с нижней стороны плоскости XY и может падать на плоскость XY. Дополнительно, плоскость XY пересекает вертикальную плоскость под углом, отличным от 0, конкретно, под углом θ.
В примере 8 угол θ равен 5°. Более конкретно, в такой конфигурации центральный падающий световой луч CL (указан пунктирной линией на фиг. 19) содержится в горизонтальной плоскости. Дополнительно, оптическое устройство 120, 320 или 520 наклонено под углом θ относительно горизонтальной плоскости. Другими словами, оптическое устройство 120, 320 или 520 наклонено под углом (90 - θ) относительно горизонтальной плоскости. Дополнительно, оптическое устройство 120, 320 или 520 наклонено под углом θ относительно горизонтальной плоскости. То есть, когда наблюдатель 20 видит объект, расположенный на неопределенном расстонии в сторону горизонтального направления, центральный падающий световой луч CL', который излучается из оптического устройства 120, 320 или 520 и падает на зрачок 21 наблюдателя 20, формирует угол снижения θ' (=2θ) (смотрите фиг. 19). Угол, сформированный центральным падающим световым лучом CL' и линией нормали оптического устройства 120, 320 или 520, равен θ. На фиг. 18А или 21А, описанных ниже, точка из которой центральный падающий световой луч CL' излучается из оптического устройства 120, 320 или 520 указывается как "0"', осевые линии, параллельные оси X, оси Y и оси Z, проходящие через точку "0"', are представляются как ось X', ось Y' и ось Z'.
В устройстве отображения изображения, соответствующем примеру 8, центральный падающий световой луч CL пересекает плоскость XY под углом (θ), отличным от 0 градусов. Здесь центральный падающий световой луч CL', излучаемый из оптического устройства и падающий на зрачок 21 наблюдателя 20, формирует угол снижения θ', для которого устанавливается соотношение θ'=2θ. При этом, в примере, показанном на фиг. 20В, в случае, когда должен быть получен тот же самый угол наклона, необходимо наклонить все устройство отображения изображения на угол θ''. Здесь, соотношением между θ'' и θ является θ''=2θ. В результате, в примере, показанном на фиг. 20В, оптическое устройство должно быть наклонено на угол 2θ относительно вертикальной плоскости. При этом, как показано в примере 8, оптическое устройство может быть наклонено на угол θ относительно вертикальной плоскости и устройство формирования изображения может сохраняться в горизонтальном направлении. Соответственно, можно уменьшить ограничение на угол установки устройства отображения изображения, когда устройство отображения изображения устанавливается в секцию установки рамы очкового типа и получить высокую степень свободы конструкции. Дополнительно, поскольку наклон оптического устройства относительно вертикальной плоскости меньше, чем в примере, показанном на фиг. 20В, явление, при котором внешний свет отражается оптическим устройством и падает на зрачок 21 наблюдателя, возникает в очень малой степени. Таким образом, можно выполнить отображение изображения с высоким качеством.
Поскольку устройство отображения, соответствующее примеру 8, имеет ту же самую конфигурацию или структуру, что и устройство отображения, соответствующее примерам 1-7, за исключением описанных выше отличий, его подробное описание не приводится.
Пример 9
Пример 9 является примером модификации устройства отображения изображения, соответствующего примеру 8. На фиг. 21А и 21В представлены концептуальные изображения состояния размещения световодной пластины и т.п., образующей устройство отображения изображения, соответствующее примеру 9. Здесь, в соответствии с примером 9, оптическая ось оптической системы (оптической системы, излучающей параллельный свет или коллиматорной оптической системы) 112, параллельна плоскости YZ и плоскости XY и проходит через место, которое отделено от центра устройства 111 или 211 формирования изображения. При такой конфигурации центральный падающий световой луч CL содержится в плоскости YZ и пересекает плоскость XY под углом возвышения 9. Поскольку устройство отображения, соответствующее примеру 9, имеет ту же самую конфигурацию или структуру, что и устройство отображения, соответствующее примерам 1-8, за исключением описанных выше отличий, его подробное описание не приводится.
Пример 10
x
2
5
3
Пример 10 является примером модификации устройства отображения изображения, соответствующего примерам 1-9. В примерах 1-9 слой материала, управляющего пропусканием света формируется из слоя жидкокристаллического материала. При этом, устройство отображения, соответствующее примеру 10, затемнитель формируется в виде оптического затвора, в котором слой материала, управляющего пропусканием света, формируется из вещества, образующегося путем окислительно-восстановительной реакции электрохромного материала. Здесь материал, управляющий пропусканием света формируется в виде слоистой структуры из IrO/ТаО/WO или материала, полученного растворением тиоцианата (AgSCN) или халида серебра (AgX: X является атомом галогена) в воде или в безводном растворе (например, в органическом растворителе, таком как ацетонитрил, диметилсульфоксид или метанол). Устройство отображения, соответствующее примеру 10, имеет конфигурацию или структуру, схожую с устройством отображения, соответствующим примерам 1-9, исключая приведенные выше пункты, и поэтому его подробное описание не приводится. Первая подложка и защитный элемент затемнителя склеиваются друг с другом посредством клея, аналогично примеру 1.
Пример 11
3
Пример 11 является примером модификации устройства отображения изображения, соответствующего примерам 1-9. В устройстве отображения, соответствующем примеру 11, затемнитель формируется в виде оптического затвора, в котором слой материала, управляющего пропусканием света, формируется из слоя неорганического электролюминесцентного материала. Здесь в качестве материала, формирующего слой неорганического электролюминесцентного материала, используются оксиды вольфрама (WO). Дополнительно, первая подложка и вторая подложка, образующие затемнитель, изготавливаются из прозрачной стеклянной подложки, такой как натриево-кальциево-силикатное стекло или белое листовое стекло, и вторая подложка изготавливается более тонкой, чем первая подложка. Конкретно, толщина второй подложки составляет 0,2 мм, а толщина первой подложки составляет 0,4 мм. Устройство отображения, соответствующее примеру 11, имеет конфигурацию или структуру, схожую с устройством отображения, соответствующим примерам 1-9, исключая приведенные выше пункты, и поэтому его подробное описание не приводится. Первая подложка и защитный элемент затемнителя склеиваются друг с другом посредством клея, аналогично примеру 1.
Пример 12
Пример 12 относится к устройству отображения, соответствующему третьему варианту осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 22 приведена концептуальная схема устройства отображения изображения, соответствующего примеру 12, на фиг. 33 приведено схематичное изображение сверху устройства отображения, соответствующего примеру 12 (конкретно, шлем-дисплей, HMD), и на фиг. 24 представлен схематичный вид сбоку. Заметим, что на фиг. 24 экранирующий элемент и светоприемный элемент указываются пунктирной линией.
Устройство отображения, соответствующее примеру 12 или примеру 13-15, описанным ниже, и устройство 100, 200, 300, 400 или 500 отображения изображения имеет, по существу, конфигурацию или структуру, схожую с устройством отображения и устройством отображения изображения, описанными в примерах 1-11. То есть устройство отображения содержит затемнитель 700, расположенный в области оптического устройства, из которого, по меньшей мере, излучается свет и которое регулирует количество света, падающего снаружи. Дополнительно, затемнитель 700 начинает изменение пропускания света после истечения заданного времени, считая от начала изменения количества света снаружи, по существу, аналогично примерам 1-11.
В устройстве отображения, показанном на фиг. 12, экранирующий элемент, который экранирует падающий на оптическое устройство 120 свет, располагается в области оптического устройства 120, на которую падает свет, излучаемый устройством 111А или 111В формирования изображения, чтобы быть более конкретным, в области, где обеспечивается первый отклоняющий блок 130. Здесь область оптического устройства 120, на которую падает свет, излучаемый устройством 111А или 111В формирования изображения, содержится в проекционном изображении экранирующего элемента 810 на оптическое устройство 120. Дополнительно, проекционное изображение торцевого участка затемнителя 700 на оптическое устройство 120 содержится в проекционном изображении экранирующего элемента 810 на оптическое устройство 120.
В примере 12 экранирующий элемент 810 расположен на удалении от оптического устройства 120 со стороны, противоположной устройству 111А или 111В формирования изображения. Экранирующий элемент 810 изготавливается, например, из непрозрачного пластмассового материала и экранирующий элемент 810 интегрально выступает из корпуса 113 устройства 111А или 111В отображения изображения, устанавливается в корпус 113 устройства 111А или 111В отображения изображения, интегрально выступает из рамы или устанавливается в раму 10. Заметим, что в представленном примере экранирующий элемент интегрально выступает из корпуса 113 устройства 111А или 111В отображения изображения.
В устройстве отображения, соответствующем примеру 12, экранирующий элемент, который экранирует падающий на оптическое устройство свет, устанавливается в области оптического устройства, на которую падает свет, излучаемый устройством формирования изображения. Поэтому, даже если существует изменение количества падающего снаружи света за счет работы затемнителя, свет снаружи не падает на область оптического устройства, на которую падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, конкретно, на первый отклоняющий блок. Поэтому не возникает нежелательный рассеянный свет и ухудшение качества отображения изображения в устройстве отображения не происходит.
Заметим, что устройство отображения, соответствующее примеру 12, или устройство отображения, соответствующее примерам 13-15, описанным ниже, и устройство отображения, описанное в примерах 1-11, могут должным образом объединяться.
Пример 13
Пример 13 является примером модификации устройства отображения изображения, соответствующего примеру 12. Согласно концептуальной схеме, показанной на фиг. 25, в устройстве отображения, соответствующем примеру 13, в отличие от примера 12, экранирующий элемент 820 располагается на участке оптического устройства 120 со стороны, противоположной устройству 111А или 111В формирования изображения. Для конкретности, с помощью печати непрозрачными чернилами на оптическом устройстве 120 (конкретно, на внутренней поверхности защитного элемента 126) может быть сформирован экранирующий элемент 820. Устройство отображения, соответствующее примеру 13, имеет конфигурацию или структуру, схожую с устройством отображения, соответствующим примеру 12, исключая приведенные выше пункты, и поэтому его подробное описание не приводится. Заметим, что экранирующий элемент 820, соответствующий примеру 13, и экранирующий элемент 810, соответствующий примеру 12, могут объединяться. Заметим, что экранирующий элемент 820 может быть сформирован на внешней поверхности защитного элемента 126.
Пример 14
Пример 14 является примером модификации устройства отображения изображения, соответствующего примеру 12. Согласно концептуальной схеме, показанной на фиг. 26 или 27, в отличие от примеров 12 и 13, в устройстве отображения, соответствующем примеру 14, экранирующий элемент 830 располагается в затемнителе 700. Для конкретности, экранирующий элемент 830 может формироваться посредством печати непрозрачными чернилами на затемнителе 700. Заметим, что в случае примера, показанного на фиг. 26, экранирующий элемент 830 формируется на внешней поверхности первой подложки 701 затемнителя 700, а в примере, показанном на фиг. 27, экранирующий элемент 830 формируется на внутренней поверхности первой подложки 701 затемнителя 700. Устройство отображения, соответствующее примеру 14, имеет конфигурацию или структуру, схожую с устройством отображения, соответствующим примеру 12, исключая приведенные выше пункты, и поэтому его подробное описание не приводится. Заметим, что экранирующий элемент 830 в примере 14 и экранирующий элемент 810 в примере 12 могут объединяться, экранирующий элемент 830 в примере 14 и экранирующий элемент 820 в примере 13 могут объединяться или экранирующий элемент 830 в примере 14, экранирующий элемент 810 в примере 12 и экранирующий элемент 820 в примере 13 могут объединяться.
Пример 15
Пример 15 относится к устройству отображения, соответствующему четвертому варианту осуществления настоящего раскрытия. Согласно концептуальной схеме, показанной на фиг. 28, затемнитель 700' в устройстве отображения в примере 15 содержит
первую подложку 701', обращенную к оптическому устройству 120, и вторую подложку 703', обращенную к первой подложке 701',
электроды 702' и 704', соответственно обеспечиваемые в первой подложке 701' и во второй подложке 703', и
слой 705' материала, управляющего пропусканием света, герметично заделанного между первой подложкой 701' и второй подложкой 703'. Дополнительно, первая подложка 701' также служит в качестве составляющего элемента (конкретно, защитного элемента 126) оптического устройства 120. То есть первая подложка 701' и защитная подложка являются общими элементами и используются совместно.
Таким образом, в примере 15 первая подложка 701' также служит в качестве составляющего элемента (защитного элемента 126) оптического устройства 120, образующего затемнитель 700'. Поэтому общий вес устройства отображения может быть уменьшен и вероятность предоставления пользователю устройства отображения с неприятным ощущением является малой.
Устройство отображения, соответствующее примеру 15, имеет конфигурацию или структуру, схожую с устройством отображения, соответствующим примерам 1-11, исключая приведенные выше пункты, и поэтому его подробное описание не приводится. Дополнительно, как показано на фиг. 29, экранирующий элемент может располагаться в устройстве отображения, соответствующем примеру 15. В этом случае, устройство отображения может иметь конфигурацию или структуры, схожую с примерами 12-14, и поэтому его подробное описание не приводится.
Здесь далее настоящее раскрытие было описано, основываясь на предпочтительных вариантах осуществления, но настоящее раскрытие этим не ограничивается. Конфигурации или структуры устройства отображения (шлема-дисплея) и устройства отображения изображения, соответствующие вариантам осуществления, являются лишь примерами, которые могут соответственно модифицироваться. Например, голограмма поверхностного релейного типа (смотрите документ US 20040062505 А1) может располагаться на световодной пластине. В оптическом устройстве 320 элемент дифракционной решетки может формироваться из проходного элемента дифракционной решетки или первый отклоняющий блок или второй отклоняющий блок могут формироваться из отражающего элемента дифракционной решетки, а другие элементы могут формироваться из проходного элемента дифракционной решетки. Дополнительно, элемент дифракционной решетки может также формироваться из отражающего элемента концентрирующей дифракционной решетки.
Затемнитель может устанавливаться с возможностью снятия в области оптического устройства, из которой излучается свет. Таким образом, чтобы с возможностью снятия установить затемнитель, затемнитель может, например, устанавливаться в оптическое устройство, используя винты, изготовленные из прозрачной пластмассы, которые могут через соединитель или провод соединяться со схемой управления (например, содержащейся в устройстве 18 управления для управления устройством формирования изображения) для управления пропусканием света затемнителем.
Дополнительно, устройство отображения изображения, описанное в примерах 1-15, может модифицироваться, как описано ниже. То есть, как показано на фиг.30, где схематично представлено оптическое устройство и часть затемнителя схематично представлено в примерах модификации устройства отображения, показанного на фиг. 1-4, если смотреть сбоку, затемнитель 700 может располагаться в проецированном изображении второго отклоняющего блока 140 или 340. Здесь, различные типы дисплея могут выполняться на участке оптического устройства 120 или 320, обращенном к затемнителю 700.
Дополнительно, как показано на фиг. 31, защитный элемент 326 устанавливается так, чтобы иметь приблизительно ту же самую длину, что и световодная пластина 321, и защитный элемент 326 крепится к световодной пластине 321 герметизирующим элементом 713. Герметизирующий элемент 713 может располагаться на участке внешнего края защитного элемента 326. Затемнитель 700 располагается между световодной пластиной 321 и наблюдателем 20. Дополнительно, как показано на фиг. 32, вторая подложка 703 затемнителя 700 устанавливается так, чтобы иметь ту же самую длину, что и световодная пластина 321, и вторая подложка 703 затемнителя 700 крепится к световодной пластине 321 герметизирующим элементом 714. Герметизирующий элемент 714 может располагаться на участке внешнего края второй подложки 703. Дополнительно, на фиг. 33 схематично показан вида сверху пример, в котором экранирующий элемент 810, описанный в примере 12, применяется к устройству отображения, описанному в примере 5.
Заметим, что настоящее раскрытие может реализовываться в следующих конфигурациях.
(1) Устройство отображения, содержащее:
первое устройство отображения изображения, содержащее световодную пластину; затемнитель; и
устройство управления светом, выполненное с возможностью:
идентификации времени начала изменения количества света, принятого устройством отображения; и
управления пропусканием затемнителя, основываясь на количестве света, принятого устройством отображения, после истечения заданного времени после времени начала.
(2) Устройство отображения по п. (1), в котором устройство управления светом выполнено с возможностью дополнительного управления пропусканием затемнителя, основываясь на скорости движения устройства отображения.
(3) Устройство отображения по п. (1) или (2), в котором устройство управления светом выполнено с возможностью вычисления скорости движения устройства отображения.
(4) Устройство отображения по любому из пл. (1)-(3), в котором устройство управления светом выполнено с возможностью:
определения скорости изменения количества света, проходящего через затемнитель; и
дополнительного управления пропусканием затемнителя, основываясь на определенной скорости изменения количества света.
(5) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(4), в котором устройство управления светом выполнено с возможностью управления пропусканием затемнителя, по меньшей мере частично с использованием таблицы, хранящей соответствующее значение, указывающее скорость изменения пропускания затемнителя для каждой из множества скоростей изменения количества света.
(6) Устройство по любому из пл. (1)-(5), в котором устройство управления светом выполнено с возможностью идентификации времени начала, когда количество света, принятое устройством отображения, превышает порог.
(7) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(6), в котором устройство отображения дополнительно содержит:
раму, выполненную с возможностью установки на голову пользователя, при этом в раму установлено первое устройство отображения изображения.
(8) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(7), в котором устройство отображения дополнительно содержит:
второе устройство отображения изображения, при этом
первое устройство отображения изображения выполнено с возможностью обеспечения света для глаза пользователя, а второе устройство отображения выполнено с возможностью обеспечения света для другого глаза пользователя.
(9) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(8), в котором первое устройство отображения изображения содержит:
устройство формирования изображения, содержащее множество пикселей, причем устройство формирования изображения выполнено с возможностью отображения изображения.
(10) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(9), в котором первое устройство отображения изображения дополнительно содержит:
оптическую систему, выполненную с возможностью коллимирования света, излучаемого первым устройством формирования изображения.
(11) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(10), в котором первое устройство отображения изображения дополнительно содержит:
оптическое устройство, выполненное с возможностью приема света, излучаемого устройством формирования изображения, и обеспечения света для глаза пользователя, в котором оптическое устройство содержит световодную пластину.
(12) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(11), в котором оптическое устройство дополнительно содержит:
первый отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, падающего на световодную пластину, так чтобы свет, падающий на световодную пластину, по существу, отражался внутри световодной пластины.
(13) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(12), в котором оптическое устройство дополнительно содержит:
второй отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, распространяющегося внутри световодной пластины с помощью полного многократного отражения, так чтобы позволить свету, распространяющемуся внутри световодной пластины, излучаться из световодной пластины.
(14) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(13), в котором первый и второй отклоняющие блоки располагаются внутри световодной пластины.
(15) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(14), дополнительно содержащее:
экранирующий элемент, выполненный с возможностью экранирования света, падающего на оптическое устройство, при этом
экранирующий элемент расположен в области оптического устройства, на который падает свет, излучаемый устройством формирования изображения.
(16) Устройство отображения по любому из п.п. (1)-(15), в котором затемнитель располагается на боковой стороне, по существу, напротив устройства формирования изображения, так что наложен на экранирующий элемент.
(17) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(16), в котором затемнитель содержит оптический затвор.
(18) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(17), в котором устройство отображения является устройством шлем-дисплея.
(19) Способ, используемый в отношении устройства отображения, содержащего устройство отображения изображения и затемнитель, причем устройство отображения изображения содержит световодную пластину, содержащий этапы, на которых:
идентифицируют время начала изменения количества света, принятого устройством отображения; и
управляют пропусканием затемнителя, основываясь на количестве света, принятого устройством отображения, после истечения заданного количества времени после времени начала.
(20) По меньшей мере один энергонезависимый считываемый компьютером носитель, хранящий исполняемые процессором команды, вызывающие при исполнении по меньшей мере одним процессором, выполнение указанным по меньшей мере одним процессором способа, используемого в отношении устройства отображения, содержащего устройство отображения изображения и затемнитель, причем устройство отображения изображения содержит светонаправляющую пластину, при этом способ содержит этапы, на которых:
идентифицируют время начала изменения количества света, принятого устройством отображения; и
управляют пропусканием затемнителя, основываясь на количестве света, принятого устройством отображения, после истечения заданного количества времени после времени начала.
Дополнительно заметим, что настоящее раскрытие может реализовываться в следующих конфигурациях.
(1) Устройство отображения, содержащее:
(i) раму, выполненную с возможностью установки на голову пользователя, и
(ii) устройство отображения изображения, устанавливаемое в раму,
при этом устройство отображения изображения содержит
(A) устройство формирования изображения, и
(B) оптическое устройство, на которое падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, и из которого свет излучается в зрачок 21 наблюдателя 20, причем
устройство отображения, дополнительно содержит:
(iii) затемнитель, расположенный в области оптического устройства, из которой излучается свет, и выполненный с возможностью регулировки количества света, падающего снаружи,
(iv) устройство управления светом, и
(v) светоприемный элемент, выполненный с возможностью измерения количества света, принятого снаружи,
причем устройство управления светом выполнено с возможностью вычисления скорости изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света, определения скорости изменения пропускания света в затемнителе, основываясь на скорости изменения количества принятого света, и управления пропусканием света затемнителем, основываясь на определенной скорости изменения пропускания света.
(2) Устройство отображения по п. (1), в котором устройство управления светом содержит таблицу, относящуюся к соотношению между скоростью изменения количества принятого света и скоростью изменения прохождения света в затемнителе.
(3) Устройство отображения по п. (2), в котором таблица создана, основываясь на изменении диаметра зрачка наблюдателя, наблюдающего изменение количества света, падающего снаружи.
(4) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(3), в котором устройство управления светом выполнено с возможностью определения времени начала изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и начала управления пропусканием света затемнителем по истечении заданного времени, отсчитываемого от времени начала изменения количества принятого света.
(5) Устройство отображения по п. (4), в котором устройство управления светом дополнительно содержит блок вычисления скорости движения, выполненный с возможностью вычисления скорости движения устройства отображения, при этом
устройство управления светом дополнительно выполнено с возможностью определения скорости изменения пропускания света в затемнителе, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
(6) Устройство отображения по п. (1), в котором устройство управления светом дополнительно содержит блок вычисления скорости движения, выполненный с возможностью вычисления скорости движения устройства отображения, при этом
устройство управления светом дополнительно выполнено с возможностью определения скорости изменения пропускания света в затемнителе, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
(7) Устройство отображения по п. (6), в котором устройство управления светом дополнительно выполнено с возможностью определения времени начала изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и начала управления пропусканием света затемнителем по истечении заданного времени, отсчитываемого от времени начала изменения количества принятого света.
(8) Устройство отображения по п. (7), в котором устройство управления светом дополнительно выполнено с возможностью начала управления пропусканием света затемнителем, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
(9) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(8), в котором светоприемный элемент выполнен с возможностью измерения, в оптическом устройстве, количества света внешней области, соответствующей фону изображения, наблюдаемого наблюдателем.
(10) Устройство отображения по п. (9), в котором светоприемный элемент обладает направленностью для принимаемого света.
(11) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(10), в котором яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, управляется, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом.
(12) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(11), в котором светоприемный элемент расположен внутри оптического устройства.
(13) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(12), дополнительно содержащее датчик освещенности, выполненный с возможностью измерения освещенности, основываясь на свете, проходящем снаружи через затемнитель, а
управление пропусканием света затемнителем выполняется, основываясь на результате измерения датчика освещенности.
(14) Устройство отображения по п. (13), в котором яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, управляется, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом.
(15) Устройство отображения по п. (13) или (14), в котором датчик освещенности расположен с любой стороны наблюдателя относительно затемнителя.
(16) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(15), в котором оптическое устройство содержит
(a) световодную пластину, в которой падающий свет распространяется внутри с помощью полного отражения и из которой падающий свет затем излучается,
(b) первый отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, падающего на световодную пластину, так чтобы свет, падающий на световодную пластину, полностью отражался внутри световодной пластины, и
(c) второй отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, распространяющегося внутри световодной пластины с помощью полного многократного отражения, так чтобы позволить свету, распространяющемуся внутри световодной пластины с помощью полного отражения, излучаться из световодной пластины.
(17) Устройство отображения по п. (16), в котором второй отклоняющий блок располагается в проецированном изображении затемнителя.
(18) Устройство отображения по п. (17), в котором второй отклоняющий блок покрывается затемнителем.
(19) Устройство отображения по любому из пп. (1)-(18), котором затемнитель формируется оптическим затвором, применяя жидкокристаллический затвор или изменение цвета вещества, создаваемого при окислительно-восстановительной реакции электрохромного материала.
(20) Устройство отображения, содержащее:
(i) раму, выполненную с возможностью установки на голову пользователя, и
(ii) устройство отображения изображения, устанавливаемое в раму, при этом устройство отображения изображения содержит
(A) устройство формирования изображения, и
(B) оптическое устройство, на которое падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, и из которого свет излучается в зрачок наблюдателя, при этом
устройство отображения, дополнительно содержит:
(iii) затемнитель, расположенный в области оптического устройства, из которой излучается свет, и выполненный с возможностью регулировки количества света, падающего снаружи,
(iv) устройство управления светом, и
(v) светоприемный элемент, выполненный с возможностью измерения количества света, принятого снаружи, причем
устройство управления светом выполнено с возможностью определения времени начала изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и начала управления пропусканием света затемнителем по истечении заданного времени, считая от времени начала изменения количества принятого света.
(21) Устройство отображения по п. (20), в котором устройство управления светом дополнительно содержит блок вычисления скорости движения, выполненный с возможностью вычисления скорости движения устройства отображения, а
устройство управления светом дополнительно выполнено с возможностью начала управления пропусканием света затемнителем, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
(22) Устройство отображения по п. (20) или (21), в котором светоприемный элемент выполнен с возможностью измерения в оптическом устройстве количества света внешней области, соответствующей фону изображения, наблюдаемого наблюдателем.
(23) Устройство отображения по п. (22), в котором светоприемный элемент обладает направленностью для принимаемого света.
(24) Устройство отображения по любому из пп. (20)-(23), в котором яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, управляется, основываясь на результате измерения количества света, принятого светоприемным элементом.
(25) Устройство отображения по любому из пп. (20)-(24), в котором светоприемный элемент расположен внутри оптического устройства.
(26) Устройство отображения по любому из пп. (20)-(25), дополнительно содержащее датчик освещенности, выполненный с возможностью измерения освещенности, основываясь на свете, проходящем снаружи через затемнитель, а
управление пропусканием света затемнителем выполняется, основываясь на результате измерения датчика освещенности.
(27) Устройство отображения по п. (26), в котором яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, управляется, основываясь на результате измерения датчиком освещенности.
(28) Устройство отображения по п. (26) или (27), в котором датчик освещенности расположен сбоку от наблюдателя, а не от затемнителя.
(29) Устройство отображения по любому из пп. (20)-(28), в котором оптическое устройство содержит
(a) световодную пластину, в которой падающий свет распространяется внутри с помощью полного отражения и из которой падающий свет затем излучается,
(b) первый отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, падающего на световодную пластину, так чтобы свет, падающий на световодную пластину, полностью отражался внутри световодной пластины, и
(c) второй отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, распространяющегося внутри световодной пластины с помощью полного многократного отражения, так чтобы позволить свету, распространяющемуся внутри световодной пластины с помощью полного отражения, излучаться из световодной пластины.
(30) Устройство отображения по п. (29), в котором второй отклоняющий блок расположен в проецированном изображении затемнителя.
(31) Устройство отображения по п. (30), в котором второй отклоняющий блок покрывается затемнителем.
(32) Устройство отображения по любому из пп. (20)-(31), котором затемнитель формируется оптическим затвором, с использованием жидкокристаллического затвора или изменение цвета вещества, создаваемого при окислительно-восстановительной реакции электрохромного материала.
(33) Устройство отображения, содержащее:
(i) раму, выполненную с возможностью установки на голову пользователя, и
(ii) устройство отображения изображения, устанавливаемое в раму,
при этом устройство отображения изображения содержит
(A) устройство формирования изображения, и
(B) оптическое устройство, на которое падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, и из которого свет излучается в зрачок наблюдателя, при этом
устройство отображения, дополнительно содержит:
(iii) затемнитель, расположенный в области оптического устройства, из которой излучается свет, и выполненный с возможностью регулировки количества света, падающего снаружи, и
(iv) экранирующий элемент, расположенный в области оптического устройства, на которую падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, и выполненный с возможностью экранирования света, падающего снаружи, который должен падать на оптическое устройство, при этом
затемнитель выполнен с возможностью изменения пропускания света по истечении заданного времени, начиная от времени начала изменения количества света, поступающего снаружи.
(34) Устройство отображения по п. (33), в котором область оптического устройства, на которую падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, содержится в проекционном изображении экранирующего элемента на оптическое устройство.
(35) Устройство отображения по п. (33) или (34), в котором экранирующий элемент расположен на удалении от оптического устройства на стороне, противоположной устройству формирования изображения.
(36) Устройство отображения по пп. (33)-(35), в котором экранирующий элемент расположен на участке оптического устройства на стороне, противоположной устройству формирования изображения.
(37) Устройство отображения по любому из пп. (33)-(35), в котором экранирующий элемент расположен в затемнителе.
(38) Устройство отображения по пп. (33)-(36), в котором проекционное изображение торцевого участка затемнителя на оптическое устройство содержится в проекционном изображении экранирующего элемента на оптическое устройство.
(39) Устройство отображения, соответствующее любому из пп. (33)-(38), дополнительно содержащее:
(v) устройство управления светом, и
(vi) светоприемный элемент, выполненный с возможностью измерения количества света, падающего снаружи, при этом
устройство" управления светом выполнено с возможностью определения времени начала изменения количества принятого света, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом, и начинает управление пропусканием света затемнителем по истечении заданного времени, считая от времени начала изменения количества принятого света.
(40) Устройство отображения по п. (39), в котором устройство управления светом дополнительно содержит блок вычисления скорости движения, выполненный с возможностью вычисления скорости движения устройства отображения, и
устройство управления светом дополнительно начинает управлять пропусканием света затемнителем, основываясь на скорости движения устройства отображения, вычисленной блоком вычисления скорости движения.
(41) Устройство отображения по п. (39) или (40), в котором светоприемный элемент измеряет в оптическом устройстве количество света, падающего из внешней области, соответствующей фону изображения, наблюдаемого наблюдателем.
(42) Устройство отображения по п. (41), в котором светоприемный элемент обладает направленностью для принимаемого света.
(43) Устройство отображения по любому из пп. (39)-(42), в котором яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, управляется, основываясь на результате измерения количества принятого света светоприемным элементом.
(44) Устройство отображения по любому из пп. (39)-(43), в котором светоприемный элемент расположен снаружи оптического устройства.
(45) Устройство отображения по любому из пп. (39)-(44), дополнительно содержащее датчик освещенности, который измеряет освещенность, основываясь на свете, проходящем снаружи через затемнитель, и
управление пропусканием света затемнителем выполняется, основываясь на результате измерения датчика освещенности.
(46) Устройство отображения по п. (45), в котором яркость изображения, сформированного устройством формирования изображения, управляется, основываясь на результате измерения датчиком освещенности.
(47) Устройство отображения по п. (45) или (46), в котором датчик освещенности расположен сбоку от наблюдателя, а не от затемнителя.
(48) Устройство отображения по любому из пп. (33)-(47), в котором оптическое устройство содержит
(a) световодную пластину, в которой падающий свет распространяется внутри с помощью полного отражения и из которой падающий свет затем излучается,
(b) первый отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, падающего на световодную пластину, так чтобы свет, падающий на световодную пластину, полностью отражался внутри световодной пластины, и
(c) второй отклоняющий блок, выполненный с возможностью отклонения света, распространяющегося внутри световодной пластины с помощью полного многократного отражения, так чтобы позволить свету, распространяющемуся внутри световодной пластины с помощью полного отражения, излучаться из световодной пластины.
(49) Устройство отображения по п. (48), в котором второй отклоняющий блок располагается в проецированном изображении затемнителя.
(50) Устройство отображения по п. (49), в котором второй отклоняющий блок покрывается затемнителем.
(51) Устройство отображения по любому из пп. (39)-(50), котором затемнитель формируется оптическим затвором, применяя жидкокристаллический затвор или изменение цвета вещества, создаваемого при окислительно-восстановительной реакции электрохромного материала.
(52) Устройство отображения, содержащее:
(i) раму, выполненную с возможностью установки на голову пользователя, и
(ii) устройство отображения изображения, устанавливаемое в раму, при этом устройство отображения изображения содержит
(A) устройство формирования изображения, и
(B) оптическое устройство, на которое падает свет, излучаемый устройством формирования изображения, и из которого свет излучается в зрачок наблюдателя,
устройство отображения, дополнительно содержит:
(iii) затемнитель, расположенный в области оптического устройства, из которой излучается свет, и выполненный с возможностью регулировки количества света, падающего снаружи, и
затемнитель содержит
первую подложку, обращенную к оптическому устройству, и вторую подложку, обращенной к первой подложке,
электроды, соответственно обеспечиваемые в первой подложке и во второй подложке, и
слой материала, управляющего пропусканием света, герметично заделанного между первой подложкой и второй подложкой,
причем первая подложка также служит в качестве составляющего элемента оптического устройства, и
затемнитель выполнен с возможностью начала изменения пропускания света по истечении заданного времени, начиная от времени начала изменения количества света, падающего снаружи.
(53) Устройство отображения по п. (52), в котором вторая подложка тоньше, чем первая подложка.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что в зависимости от конструктивных требований и других факторов любого рода, в пределах объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов могут быть сделаны различные модификации, комбинации, субкомбинации и изменения.
Некоторые варианты осуществления могут содержать непередаваемый считываемый компьютером носитель для хранения данных (или многочисленные непередаваемые считываемые компьютером носители) (например, компьютерная память, одна или более дискет, компакт-диски (CD), оптические диски, цифровые видеодиски (DVD), магнитные ленты, флэш-камеры, схемные конфигурации в программируемых логических интегральных схемах (Field Programmable Gate Arrays) или другие полупроводниковые устройства или другие физические компьютерные носители для хранения данных), кодированных одной или более программами (например, множеством исполняемых процессором команд), которые, когда исполняются на одном или более компьютерах или других процессорах, выполняют способы, реализующие различные варианты осуществления, описанные выше. Как очевидно из приведенных выше примеров, непередаваемый считываемый компьютером носитель для хранения данных может восстанавливать информацию на время, достаточное для обеспечения предоставления исполняемых компьютером команд в непередаваемой форме.
Использование порядковых числительных, таких как "первый", "второй", "третий" и т.д. в формуле изобретения для модификации элемента формулы изобретения само по себе не представляет никакого приоритета, прецедента или порядка или временного порядка элементов формулы изобретения относительно друг друга, в котором выполняются этапы способа. Такие порядковые числительные используются просто в качестве меток, чтобы различать один элемент формулы изобретения, имеющий определенное название, от другого элемента, имеющего то же самое название (но для использования порядкового числительного), чтобы различать элементы формулы изобретения.
Также, используемые здесь фразеология и терминология служат для цели описания и не должны рассматриваться как ограничение. Использование выражений "содержит", "включает" или "имеет", "содержит", "включает в себя" и их вариации, применяемые здесь, означает охватывание позиций, перечисленных после этого, и их эквивалентов, а также одной или многочисленных дополнительных позиций.
Перечень ссылочных позиций
10 Рама
11 Передняя секция
12 Петля
13 Височная секция
14 Секция торцевой крышки
15 Провод (сигнальная линия, линия электропитания и т.п.)
16 Секция наушников
17 Провод секции наушников
18 Устройство управления (схема управления)
18А Устройство управления светом
19 Установочный элемент
20 Наблюдатель
21 Зрачок
100, 200, 300,400 и 500 Устройство отображения изображения
111, 111А, 111В, 211 Устройство формирования изображения
112 Оптическая система (коллиматорная оптическая система)
113 и 213 Корпус
120 и 320 Оптическое устройство (световодный блок)
121 и 321 Световодная пластина
122 и 322 Первая поверхность световодной пластины
123 и 323 Вторая поверхность световодной пластины
124 и 125 Часть световодной пластины
126 и 326 Защитный элемент (защитная пластина)
127 и 327 Клейкий элемент
130 Первый отклоняющий блок
140 Второй отклоняющий блок
330 Первый отклоняющий блок (первый элемент дифракционной решетки)
340 Второй отклоняющий блок (второй элемент дифракционной решетки)
150 Пространственный модулятор отраженного света
151 Жидкокристаллическое устройство (LCD)
152 Делитель поляризованного пучка
153 Источник света
251 Источник света
252 Коллиматорная оптическая система
253 Секция сканирования
254 Оптическая система (релейная оптическая система)
255 Перекрестная призма
256 Зеркало с полным отражением
520 Оптическое устройство (полупроводящее зеркало)
521 Прозрачный элемент
700, 700А и 700' Затемнитель
701, 701А и 701' Первая подложка
702, 702А и 702' Первый электрод
703, 703А и 703' Вторая подложка
704, 704А и 704' Второй электрод
705, 705А и 705' Слой материала, управляющего пропусканием света
706 Герметик
707 Клей
711 Светоприемный элемент
712 Датчик освещенности (датчик измерения освещенности проходящим светом)
713 и 714 Герметизирующий элемент
810, 700А и 830 Экранирующий элемент