CN104914577B - 光学装置及其组装方法、头戴式显示器及对准装置 - Google Patents

光学装置及其组装方法、头戴式显示器及对准装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了光学装置及其组装方法、头戴式显示器及对准装置。在一些实施方式中，提供了一种头戴式显示器，其包括导光件、至少第一和第二衍射光栅、与第一衍射光栅相关联的对准记号A1和B1以及与第二衍射光栅相关联的对准记号A2和B2。所述第一衍射光栅可以设置在导光件的第一表面上，所述第一表面背朝入射光。所述第二衍射光栅可以设置在导光件的第二表面上，所述第二表面朝向入射光。所述第二衍射光栅可以被适配为衍射入射在导光件内的至少一些光，并且所述第一衍射光栅可以被适配为将透射穿过导光件的至少一些光衍射回导光件内。

Description

光学装置及其组装方法、头戴式显示器及对准装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月14日提交的日本优先权专利申请JP2014-052043的权益，其全部内容通过引用结合于本文中。
技术领域
本公开涉及一种光学装置及其组装方法、一种头戴式显示器。更具体而言，本公开涉及一种光学装置及其在用作(例如)头戴式显示器(HMD)的显示装置内的组装方法，并且涉及一种全息衍射光栅、一种显示装置以及一种对准装置。
背景技术
为了让观察者通过虚拟图像光学系统以放大的形式观察由图像形成装置形成的二维图像，众所周知的是使用全息衍射光栅的虚拟图像显示装置(图像显示装置)。如在图1的概念图中所示，图像显示装置100基本上包括图像形成装置111、准直光学系统112以及光学装置(导光单元)120。图像形成装置111显示图像。光学装置120接收在图像形成装置111中显示的光并且将光导向观察者的瞳孔21中。光学装置120包括导光板121、第一衍射光栅部件130以及第二衍射光栅部件140。第一衍射光栅部件130和第二衍射光栅部件140由提供至导光板121的全息衍射光栅构成。从图像形成装置111的像素中出射的光束入射在准直光学系统112中，并且通过准直光学系统112生成入射至导光板121的角度彼此不同的多个平行光束，并且将这些平行的光束入射导光板121中。多个平行的光束从导光板121的第二表面123中入射并且然后被出射。形成第一衍射光栅部件130和第二衍射光栅部件140的第一全息衍射光栅131附接至导光板121的第一表面122。另一方面，形成第一衍射光栅部件130的第二全息衍射光栅135附接至导光板121的第二表面123。第二表面123与导光板121的第一表面122平行。在实施方式1中将描述上面描述的图像显示装置100的细节。
为了组装具有这种配置和结构的光学装置120，需要使第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135彼此精确地对准。尤其地，重要的是，在形成在第一全息衍射光栅131内的第一干涉条纹的延伸方向以及形成在第二全息衍射光栅135内的第二干涉条纹的延伸方向上，控制和管理平行性。
从日本专利申请公开号09-068705中，众所周知由干涉条纹或衍射光栅构成的并且与全息图或衍射光栅一起设置在一个基板上的对准记号。在日本专利申请公开号09-068705中公开的技术中，对准记号14和相对对准记号16的图像由照相机18和19拍摄并且在监视屏20上显示。对准记号14由干涉条纹或衍射光栅构成并且设置至全息图10。相对对准记号16由不透明的模式(该模式由金属等制成)构成并且提供给目标基板15，该基板是用于液晶显示装置的基板。随后，调整全息图10和目标基板15的相对位置，以便对准记号14的图像14'的中心和相对的对准记号16的图像16'的中心彼此匹配。能够由透明的相位模式构成相对的对准记号16，与对准记号14一样。
发明内容
然而，在日本专利申请公开号09-068705中，在相对的对准记号16和对准记号14由相同的透明全息图构成的情况下，即，在两个对准记号由透明全息图构成的情况下，没有具体描述对准记号的位置调整方法、对准记号的形状以及对准记号之间的相互布置关系。
因此，期望提供一种在包括两个全息衍射光栅的光学装置中能够确定地并且精确地使这两个全息衍射光栅彼此对准的光学装置、光学装置的组装方法、形成光学装置的全息衍射光栅、包括光学装置的显示装置、以及被适配为执行光学装置的组装方法的对准装置。
根据本公开的第一和第二实施方式，提供了一种用于光学装置的组装方法，所述光学装置包括：
(a)导光板，被配置为在光入射在导光板中并且通过全反射在导光板内传播之后出射光，
(b)第一偏转单元，其被配置为偏转入射在导光板中的光，以便在导光板内部全反射入射在导光板中的光，以及
(c)第二偏转单元，其被配置为偏转在导光板内部通过全反射传播的光，以便从导光板中出射通过全反射在导光板内部传播的部分光，
所述第一偏转单元包括第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅，
所述第一全息衍射光栅包括形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
所述第二全息衍射光栅包括形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
所述第一全息衍射光栅包括在第一干涉条纹的延伸方向上在第一干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第一A对准记号和第一B对准记号，所述第一干涉条纹形成区域夹在其间，
所述第二全息衍射光栅包括在第二干涉条纹的延伸方向上在第二干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第二A对准记号和第二B对准记号，所述第二干涉条纹形成区域夹在其间。
根据本公开的第一实施方式的用于光学装置的组装方法包括：
光学上检测第一A对准记号和第二A对准记号；
光学上检测第一B对准记号和第二B对准记号；
获得连接第一A对准记号和第一B对准记号的第一直线；
获得连接第二A对准记号和第二B对准记号的第二直线；并且
使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准，以便在第一直线和第二直线投射在虚拟平面上时，由第一直线和第二直线形成的角度降低为低于规定值。在本文中，术语“全反射”表示全内反射或者在导光板内造成的全衍射。
而且，在根据本公开的第二实施方式的用于光学装置的组装方法中，第一A对准记号和第一B对准记号中的每个包括与提供给第一干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，并且第二A对准记号和第二B对准记号中的每个包括与提供给第二干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹。所述组装方法进一步包括：
由于所述第二全息衍射光栅由支撑件支撑，所以将光从导光板的端面入射在导光板中，并且在光学上检测由第一A对准记号和第一B对准记号衍射和反射的光；并且将光从支撑件的端面入射在支撑件中，并且在光学上检测由第二A对准记号和第二B对准记号衍射和反射的光，以便使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准。
根据本公开的另一个实施方式，提供了一种全息衍射光栅，包括：
干涉条纹形成区域，干涉条纹形成在其内；以及
两个对准记号，在干涉条纹的延伸方向上在干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对，所述干涉条纹形成区域夹在其间，
每个对准记号包括与提供给干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
每个对准记号在平面图中具有环形形状。
根据本公开的另一个实施方式，提供了一种光学装置，包括：
(a)导光板，其被配置为在光入射在导光板中并且通过全反射在导光板内部传播之后出射光；
(b)第一偏转单元，其被配置为偏转入射在导光板中的光，以便在导光板内部全反射入射在导光板中的光；以及
(c)第二偏转单元，其被配置为偏转通过全反射在导光板内部传播的光，以便从导光板中出射通过全反射在导光板内部传播的部分光，
所述第一偏转单元包括第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅，
所述第一全息衍射光栅包括在其内形成第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
所述第二全息衍射光栅包括在其内形成第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
所述第一全息衍射光栅包括在第一干涉条纹的延伸方向上在第一干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第一A对准记号和第一B对准记号，所述第一干涉条纹形成区域夹在其间，
所述第二全息衍射光栅包括在第二干涉条纹的延伸方向上在第二干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第二A对准记号和第二B对准记号，所述第二干涉条纹形成区域夹在其间，
第一A对准记号和第一B对准记号中的每个包括与提供给第一干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
第二A对准记号和第二B对准记号中的每个包括与提供给第二干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
在所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅完成相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号中的每个具有第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的形状，并且第一B对准记号和第二B对准记号中的每个具有第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的形状，或者在所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅完成相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号设置在第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的位置，并且第一B对准记号和第二B对准记号设置在第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的位置。
根据本公开的另一个实施方式，提供了一种显示装置，包括：
(i)框架，其安装在观察者的头上(例如，眼镜型框架)；以及
(ii)图像显示装置，其连接至所述框架，所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置，以及
(B)光学装置，被配置为从所述图像形成装置中出射的光入射在所述光学装置上并且出射所述光，所述光学装置包括根据上面描述的本公开的实施方式的光学装置。
根据本公开的另一个实施方式，提供了一种对准装置，包括：
平台，其在X方向、Y方向以及Z方向可移动并且在X-Y平面中可转动；
第一光源，其放在所述平台上并且被配置为将光从导光板的端面入射在导光板中，第一全息衍射光栅设置在导光板上；
第二光源，其被配置为将光从支撑件的端面入射在支撑件中，所述支撑件被配置为在第一全息衍射光栅之上支撑第二全息衍射光栅；
第一成像装置，其被配置为根据从第一光源中入射的并且由第一A对准记号衍射和反射的光，检测提供给第一全息衍射光栅的第一A对准记号的光学图像，并且根据从第二光源中入射的并且由第二A对准记号衍射和反射的光，检测提供给第二全息衍射光栅的第二A对准记号的光学图像；以及
第二成像装置，其被配置为根据从第一光源中入射的并且由第一B对准记号衍射和反射的光，检测提供给第一全息衍射光栅的第一B对准记号的光学图像，并且根据从第二光源中入射的并且由第二B对准记号衍射和反射的光，检测提供给第二全息衍射光栅的第二B对准记号的光学图像。
在根据本公开的第一实施方式的用于光学装置的组装方法中，获得连接第一A对准记号和第一B对准记号的第一直线，获得连接第二A对准记号和第二B对准记号的第二直线，并且使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准，以便在第一直线和第二直线投射在虚拟平面上时，由第一直线和第二直线形成的角度降低为低于规定值。因此，可以根据简化方法，进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。而且，在根据本公开的第二实施方式的用于光学装置的组装方法中，由于第二全息衍射光栅由支撑件支撑，所以将光从导光板的端面入射在导光板中，并且在光学上检测由第一A对准记号和第一B对准记号衍射和反射的光，并且将光从支撑件的端面入射在支撑件中，并且在光学上检测由第二A对准记号和第二B对准记号衍射和反射的光。因此，使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准。因此，可以根据简化方法，进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。而且，在根据本公开的一个实施方式的全息衍射光栅中，每个对准记号包括与提供给干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，并且每个对准记号在平面图中具有环形形状。在根据本公开的一个实施方式的光学装置中，或者在根据本公开的一个实施方式的显示装置中，在所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅完成相对对准的状态中，规定第一A对准记号、第二A对准记号、第一B对准记号以及第二B对准记号的形状，或者，规定那些对准记号的设置。因此，第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅可以根据简化方法确定地并且容易地彼此相对对准。根据本公开的一个实施方式的对准装置包括：第一光源，其放在所述平台上并且被配置为将光从导光板的端面入射在导光板中，第一全息衍射光栅设置在导光板上；以及第二光源，其被配置为将光从支撑件的端面入射在支撑件中，所述支撑件被配置为在第一全息衍射光栅之上支撑第二全息衍射光栅，因此，可以确定地、精确地并且容易地检测对准记号。应注意的是，在本文中描述的效果仅仅是示例性效果，并且不进行限制。而且，可以产生额外效果。
在一些实施方式中，提供了一种光学装置，包括：导光件，其包括入射区域和出射区域，其中，所述导光件被适配为在入射区域接收光并且在出射区域出射至少一些所接收的光；以及至少第一和第二衍射光栅，其中：所述第一衍射光栅设置在导光件的第一表面上，所述第一表面背朝入射光，所述第二衍射光栅设置在导光件的第二表面上，所述第二表面朝向入射光，所述第二衍射光栅设置在导光件的入射区域上并且被适配为衍射入射在导光件内的至少一些光，并且所述第一衍射光栅被适配为将透射穿过导光件的至少一些光衍射回导光件内。
在一些实施方式中，提供了一种头戴式显示器，包括：导光件，其包括入射区域和出射区域，其中，所述导光件被适配为在入射区域接收光并且在出射区域出射至少一些所接收的光；至少第一和第二衍射光栅，其中：所述第一衍射光栅设置在导光件的第一表面上，所述第一表面朝向远离入射光，所述第二衍射光栅设置在导光件的第二表面上，所述第二表面朝向入射光，所述第二衍射光栅设置在导光件的入射区域上并且被适配为衍射和反射入射在导光件内的至少一些光，以便在导光件内部朝着出射区域传播，并且所述第一衍射光栅被适配为将透射穿过导光件的至少一些光衍射和反射回导光件内；对准记号A1和B1，其与第一衍射光栅相关联；以及对准记号A2和B2，其与第二衍射光栅相关联。
在一些实施方式中，提供了一种头戴式显示器，包括：导光件；至少第一和第二衍射光栅，其中：所述第一衍射光栅设置在导光件的第一表面上，所述第一表面朝向远离入射光，所述第二衍射光栅设置在导光件的第二表面上，所述第二表面朝向入射光，所述第二衍射光栅被适配为衍射和反射入射在导光件内的至少一些光，以便在光内部传播，并且所述第一衍射光栅被适配为将透射穿过导光件的至少一些光衍射和反射回导光件内；对准记号A1和B1，其与第一衍射光栅相关联；以及对准记号A2和B2，其与第二衍射光栅相关联。
如在附图中所述，鉴于其最佳实施方式的以下详细描述，本公开的这些和其他目标、特征以及优点更加显而易见。
附图说明
图1为实施方式1的显示装置中的图像显示装置的概念图；
图2A和图2B分别为在从观察者的相反侧观看时示出的实施方式1的显示装置中的导光板的示意图以及在从与观察者相同的一方观看时示出的导光板的示意图；
图3A和图3B为导光板等的示意性局部平面图，用于描述第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的对准；
图4A和图4B为在图3A和图3B中所示的示例的变形例中的导光板等的示意性局部平面图，用于描述第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的对准；
图5A和图5B为导光板等的示意性局部剖视图，用于描述第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的对准；
图6为在实施方式1的显示装置中具有局部放大形式的反射型体积全息衍射光栅的示意性剖视图；
图7为在从上面观看时实施方式1的显示装置的示意图；
图8为在从前面观看时实施方式1的显示装置的示意图；
图9A和图9B分别为在从侧方观看时的实施方式1的显示装置的示意图以及示出在形成图像显示装置的导光板中的光传播的示意图；
图10为在实施方式2的显示装置中的图像显示装置的概念图；
图11为在从前面观看时实施方式3的显示装置的示意图；
图12为在从前面观看时实施方式3的显示装置的示意图(在假设去除框架的状态中)；
图13为在从上面观看时实施方式3的显示装置的示意图；
图14为示出在从上面观看时实施方式3的显示装置安装在观察者的头上的状态的示图(仅仅示出了图像显示装置并且省略了框架的说明)；
图15为在从前面观看时实施方式4的显示装置的示意图；
图16为在从前面观看时实施方式4的显示装置的示意图(在假设去除框架的状态中)；
图17为在从上面观看时实施方式4的显示装置的示意图；
图18为适用于实施方式1到4中的图像形成装置的变形例的概念图；
图19为适用于实施方式1到4中的图像形成装置的另一个变形例的概念图；
图20为适用于实施方式1到4中的图像形成装置的另一个变形例的概念图；
图21为适用于实施方式1到4中的图像形成装置的另一个变形例的概念图；以及
图22为适用于实施方式1到4中的图像形成装置的另一个变形例的概念图。
具体实施方式
在后文中，将基于参照示图的实施方式描述本公开，但是本公开不限于这些实施方式。在实施方式中的各种数值和材料仅仅是示例性数值和材料。应注意的是，按照以下顺序提供描述。
1、对根据本公开的实施方式的光学装置、根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法、根据本公开的实施方式的全息衍射光栅、根据本公开的实施方式的显示装置以及根据本公开的实施方式的对准装置进行的总体描述
2、实施方式1(根据本公开的实施方式的光学装置、根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法、根据本公开的实施方式的全息衍射光栅、根据本公开的实施方式的显示装置以及根据本公开的实施方式的对准装置)
3、实施方式2(实施方式1的变形例)
4、实施方式3(实施方式1和2的变形例)
5、实施方式4(实施方式3的变形例)以及其他
【对根据本公开的实施方式的光学装置、根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法、根据本公开的实施方式的全息衍射光栅、根据本公开的实施方式的显示装置以及根据本公开的实施方式的对准装置进行的总体描述】
在根据本公开的第一和第二实施方式中的每一个的用于光学装置的组装方法中，可以提供以下形式：由于第一全息衍射光栅设置在导光板上，第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准，并且第二全息衍射光栅设置在导光板上。在这种情况下，由于第一全息衍射光栅设置在导光板上，所以可取地相对于第二全息衍射光栅移动导光板。而且，在那些情况下，在第一全息衍射光栅结合至导光板或者形成在导光板上之后，第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准，并且第二全息衍射光栅粘合至导光板。然而，本公开不限于以上配置。
在包括上面描述的各种可取形式的根据本公开的第一实施方式的用于光学装置的组装方法中，可以提供以下形式：由于所述第二全息衍射光栅由支撑件支撑，所以第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准。在这种情况下，第一A对准记号和第一B对准记号具有与提供给第一干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，第二A对准记号和第二B对准记号具有与提供给第二干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，将光从导光板的端面入射在导光板中，光学地检测在第一A对准记号和第一B对准记号上衍射和反射的光，将光从光支撑件的端面入射在支撑件中，并且光学地检测在第二A对准记号和第二B对准记号上衍射和反射的光。
而且，在包括上面描述的各种可取形式的根据本公开的第一实施方式的用于光学装置的组装方法中或者在根据本公开的第二实施方式的用于光学装置的组装方法中的上面描述的配置中，可以提供以下形式：在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号中的每个具有第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的形状，并且第一B对准记号和第二B对准记号中的每个具有第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的形状。
或者，可以提供以下形式：在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号设置在第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的位置，并且第一B对准记号和第二B对准记号设置在第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的位置。
可取地采用以下形式：在根据本公开的第一和第二实施方式中的每个的用于光学装置的组装方法中或者在根据本公开的实施方式的对准装置中，从第一光源中，在第一A对准记号和第一B对准记号上衍射和反射入射在第一A对准记号和第一B对准记号中的光束，并且出射从导光板以出射角iout出射的这种光；并且从第二光源中，在第二A对准记号和第二B对准记号上衍射和反射入射在第二A对准记号和第二B对准记号中的光束，并且出射从导光板以出射角iout出射的这种光。在此处，出射角iout的实例包括0度。而且，为了获得这种状态，仅仅需要选择从第一光源中出射的光的波长以及在导光板上的入射角，或者为了获得这种状态，仅仅需要选择从第二光源出射的光的波长以及在支撑件上的入射角。而且，期望从第一光源中出射平行光，并且从第二光源中出射平行光。
此外，在包括上面描述的各种可取的形式和配置的根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法中、在根据本公开的实施方式的光学装置中并且在根据本公开的实施方式的显示装置中，可以提供以下形式：第一A对准记号和第二A对准记号由第一成像装置成像；并且第一B对准记号和第二B对准记号由第二成像装置成像。成像装置可以是具有众所周知的配置和结构的成像装置。
此外，在包括上面描述的各种可取的形式和配置的根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法中、在根据本公开的实施方式的光学装置中并且在根据本公开的实施方式的显示装置中，可以提供以下形式：第一全息衍射光栅设置在导光板的第一表面上；并且第二全息衍射光栅设置在导光板的第二表面上，所述第二表面与所述第一表面相对。
此外，在包括上面描述的各种可取的形式和配置的根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法中、在根据本公开的实施方式的光学装置中并且在根据本公开的实施方式的显示装置中，可以提供满足以下表达式的形式：
P1≠P2并且
P1＝P2并且或
P1≠P2并且
其中，所述第一干涉条纹的节距是P1，所述第一干涉条纹的倾斜角是所述第二干涉条纹的节距是P2，并且所述第二干涉条纹的倾斜角是
此外，在包括上面描述的各种可取的形式和配置的根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法中、在根据本公开的实施方式的光学装置中并且在根据本公开的实施方式的显示装置中，可以提供以下形式：第一A对准记号、第一B对准记号、第二A对准记号以及第二B对准记号均设置在导光板的端部上。
此外，在包括上面描述的各种可取的形式和配置的根据本公开的第一实施方式的用于光学装置的组装方法中，期望规定值具有100秒的最大值，但是本公开不限于此。
此外，在包括上面描述的各种可取的形式和配置的根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法中、在根据本公开的实施方式的光学装置中并且在根据本公开的实施方式的显示装置中，可以提供以下形式：第二偏转单元包括全息衍射光栅。在这种情况下，期望的是，第二偏转单元具有比第一偏转单元的衍射效率值更小的衍射效率值。使第二偏转单元的衍射效率值小于第一偏转单元的衍射效率值，因此，可以使观察者沿着导光板的轴向观察的图像均匀。为了使第二偏转单元的衍射效率值小于第一偏转单元的衍射效率值，例如，仅仅需要使形成第二偏转单元的全息衍射光栅的厚度小于形成第一偏转单元的全息衍射光栅的厚度。应注意的是，在后文中，为了简单起见，形成第二偏转单元的全息衍射光栅可以称为“第三全息衍射光栅”。
而且，在根据本公开的一个实施方式的全息衍射光栅中，可以提供以下形式：在干涉条纹形成区域的一部分的出射光的相对侧上，将每个对准记号设置至一部分干涉条纹形成区域的外面。
在包括上面描述的各种可取的形式和配置的根据本公开的一个实施方式的光学装置中、在根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法中、在根据本公开的一个实施方式的全息衍射光栅中并且在根据本公开的一个实施方式的显示装置中，全息衍射光栅的实例包括反射型体积全息衍射光栅。反射型体积全息衍射光栅表示仅仅衍射和反射第一阶正衍射光的全息衍射光栅。在第一偏转单元中，为了在导光板内部全反射入射给导光板的平行光，衍射并且反射入射给导光板的平行光的至少一部分。另一方面，在第二偏转单元中，通过全反射在导光板内部传播的平行光被衍射并且反射多次，并且以平行光的状态从导光板中出射。
由根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法组装的光学装置可以形成显示装置，例如，头戴式显示器(HMD)，并且例如，根据本公开的一个实施方式的显示装置可以形成头戴式显示器(HMD)。这允许减小显示装置的重量并且缩小显示装置的尺寸，允许在安装显示装置时大幅减少不舒服的感觉。而且，这允许降低制造成本。
在根据本公开的一个实施方式的显示装置中，光学装置可以是透射型或者半透射型(透明型)。具体而言，可以使与观察者的瞳孔相对的至少一部分光学装置透射或者半透射(透明)，因此，可以通过这部分光学装置观看风景。显示装置可以包括一个图像显示装置(单眼型)或两个图像显示装置(双眼型)。
在本说明书中，在某些情况下，使用术语“半透射”。使用这个术语，并非表示透射或反射入射光的1/2(50％)，而是表示透射一部分入射光，并且反射入射光的剩余部分。
根据本公开的一个实施方式的光学装置或者根据本公开的一个实施方式的显示装置允许单色(例如，绿色)图像显示器。在这种情况下，视角分成(例如)两个(更具体而言，例如，分成两半)，并且第一偏转单元可以由与分成两个的视角的相应组对应的两个全息衍射光栅的层压板构成。或者，在彩色图像显示器的情况下，为了与具有不同的P个类型(例如，P＝3，即，红色、绿色以及蓝色这三种类型)的波长带(或波长)的P个类型的光束的衍射反射对应，第一偏转单元和第二偏转单元中的每个可以是P层全息衍射光栅的层压板。在这种情况下，对于每个全息衍射光栅，形成与一种波长带(或波长)对应的干涉条纹。或者，例如，可以采用以下结构：在第一导光板上设置使具有红色波长带(或波长)的光衍射和反射的全息衍射光栅；在第二导光板上设置促使具有绿色波长带(或波长)的光衍射和反射的全息衍射光栅；在第三导光板上设置促使具有蓝色波长带(或波长)的光衍射和反射的全息衍射光栅；并且那些第一导光板、第二导光板以及第三导光板以之间具有间隙的方式层压。采用这种配置，允许在全息衍射光栅中衍射和反射具有各个波长带(或波长)的光束时，增大衍射效率，增大衍射接收角，并且优化衍射-反射角。可以基于根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法，使用根据本公开的一个实施方式的对准装置，进行全息衍射光栅的层压，并且全息衍射光栅可以由根据本公开的一个实施方式的全息衍射光栅构成。期望设置保护器，以便全息衍射光栅不与空气进行直接接触。
形成全息衍射光栅的材料的实例包括光聚合物材料。全息衍射光栅的组成材料和基本结构可以与在相关技术中的全息衍射光栅的组成材料和基本结构相同。虽然在全息衍射光栅内部和表面之上形成干涉条纹，但是形成干涉条纹的方法可以与在相关技术中的形成方法相同。具体而言，例如，物光可以在一侧上从第一预定的方向施加于构成全息衍射光栅(例如，光聚合物材料)的部件中，并且参考光可以同时在另一侧上从第二预定的方向施加于构成全息衍射光栅的部件中，以便在构成全息衍射光栅的部件中记录由物光和参考光构成的干涉条纹。在适当地选择第一预定方向、第二预定方向以及物光和参考光的波长时，可以获得全息衍射光栅的表面上的干涉条纹的期望节距以及干涉条纹的期望倾斜角(倾斜角)。干涉条纹的倾斜角表示由全息衍射光栅的表面和干涉条纹构成的角度。
例如，可以由以下方法制造光学装置。
(A-1)在用于制造的基板(在某些情况下，该基板兼作支撑件)的第一表面上，形成第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅。
(A-2)在用于制造的基板的第二表面上，形成第二全息衍射光栅。
(A-3)将在用于制造的基板的第一表面上形成的第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅转印至导光板的第一表面，并且将在用于制造的基板的第二表面上形成的第二全息衍射光栅转印至导光板的第二表面。
或者，可以由以下方法制造光学装置。
(B-1)在导光板的第一表面上，形成第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅。
(B-2)在用于制造的基板(在某些情况下，该基板兼作支撑件)上，形成第二全息衍射光栅。
(B-3)将在用于制造的基板上形成的第二全息衍射光栅转印至导光板的第二表面。
或者，可以由以下方法制造光学装置。
(C-1)在导光板的第二表面上，形成第二全息衍射光栅。
(C-2)在用于制造的基板(在某些情况下，该基板兼作支撑件)上，形成第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅。
(C-3)将在用于制造的基板上形成的第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅转印至导光板的第一表面。
或者，可以由以下方法制造光学装置。
(D-1)在用于制造的第一基板上，形成第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅。
(D-2)在用于制造的第二基板(在某些情况下，该基板兼作支撑件)上，形成第二全息衍射光栅。
(D-3)将在用于制造的第一基板上形成的第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅转印至导光板的第一表面，并且将在用于制造的第二基板上形成的第二全息衍射光栅转印至导光板的第二表面。
或者，可以由以下方法制造光学装置。
(E-1)在用于制造的第一基板上，形成第一全息衍射光栅。
(E-2)在用于制造的第二基板(在某些情况下，该基板兼作支撑件)上，形成第二全息衍射光栅。
(E-3)在用于制造的第三基板上，形成第三全息衍射光栅。
(E-4)将在用于制造的第一基板上形成的第一全息衍射光栅以及在用于制造的第三基板上形成的第三全息衍射光栅转印至导光板的第一表面，并且将在用于制造的第二基板上形成的第二全息衍射光栅转印至导光板的第二表面。
在图像显示装置中，图像形成装置可以具有包括布置成二维矩阵的多个像素的形式。应注意的是，为了简单起见，具有这种配置的图像形成装置称为“具有第一配置的图像形成装置”。
具有第一配置的图像形成装置的实例包括：包括反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置；包括透射型空间光调制装置和光源的图像形成装置；以及图像形成装置，其包括发光部件(例如，发光二极管(LED))、半导体激光部件、有机EL(电致发光)部件或无机EL部件。在这些图像形成装置之中，期望使用包括反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置。空间光调制装置的实例包括光阀，例如，透射型或反射型液晶显示装置(例如，LCOS(硅上液晶))以及数字微镜装置(DMD)。光源的实例包括上述发光部件。而且，反射型空间光调制装置可以包括液晶显示装置和偏振分束器。偏振分束器反射来自光源的光的一部分，并且将光导向液晶显示装置中，并且促使由液晶显示装置反射的这部分光穿过，以导向该光进入光学系统中。构成光源的发光部件的实例包括红色发光部件、绿色发光部件、蓝色发光部件以及白色发光部件。或者，分别从红色发光部件、绿色发光部件以及蓝色发光部件中出射的红光、绿光以及蓝光可以用于通过使用光导管来实现颜色混合以及亮度的均匀性，以便获得白光。发光部件的实例包括半导体激光部件、固态激光器以及LED。例如，可以根据图像显示装置所要求的规格，确定像素的数量，并且该数量采用特定值，例如，320*240、432*240、640*480、854*480、1024*768以及1920*1080。稍后描述的准直光学系统具有在导光单元的光学系统中将像素的位置信息转换成角度信息的功能。准直光学系统的实例包括光学系统，该光学系统单独地或者相结合地包括凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜以及全息透镜，并且总体上具有正屈光力。
或者，在图像显示装置中，图像形成装置可以具有一种形式，该形式包括光源以及扫描从光源中出射的平行光的扫描单元。应注意的是，为了简单起见，具有这种配置的图像形成装置称为“具有第二配置的图像形成装置”。
具有第二配置的图像形成装置中的光源的实例包括发光部件，具体而言，包括红色发光部件、绿色发光部件、蓝色发光部件以及白色发光部件。或者，分别从红色发光部件、绿色发光部件以及蓝色发光部件中出射的红光、绿光以及蓝光可以用于通过使用光导管来实现颜色混合以及亮度的均匀性，以便获得白光。发光部件的实例包括半导体激光部件、固态激光器以及LED。例如，也可以根据图像显示装置所要求的规格，确定在具有第二配置的图像形成装置中的像素(虚拟像素)的数量，并且该数量采用特定值，例如，320*240、432*240、640*480、854*480、1024*768以及1920*1080。而且，例如，在彩色图像显示器的情况下并且在光源包括红色发光部件、绿色发光部件以及蓝色发光部件的情况下，期望使用正交棱镜进行色彩合成。扫描单元的实例包括MEMS(微机电系统)，该MEMS包括在二维方向可旋转的并且水平和垂直地扫描从光源中出射的光的微镜以及电流计镜。稍后描述的中继光学系统可以由众所周知的中继光学系统构成。
在具有第一配置的图像形成装置或具有第二配置的图像形成装置中，在光学系统中变成多个平行光束的光入射至导光板中。这种光学系统是一种光学系统，在该光学系统中，假设出射光是平行光，在某些情况下，该光学系统称为“平行光出射光学系统”，并且具体而言，例如，该光学系统包括准直光学系统或中继光学系统。通过这种方式，甚至在通过第一偏转单元和第二偏转单元从导光板出射那些光束之后，根据保留在那些光束入射在导光板中时获得的光波前信息的必要性，请求平行光。为了生成多个平行光束，具体而言，例如，可以在(例如)平行光出射光学系统中的焦距的点(位置)处，设置图像形成装置的光出射单元。平行光出射光学系统具有将光学装置的光学系统中像素的位置信息转换成角度信息的功能。平行光出射光学系统的实例包括光学系统，该光学系统单独地或者相结合地包括凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜以及全息透镜，并且总体上具有正屈光力。具有开口的遮光单元可以设置在平行光出射光学系统与导光板之间，以便防止不期望光从平行光出射光学系统中出射且入射导光板中。
或者，例如，除了总体上发射白光的背光和包括红色发光像素、绿色发光像素以及蓝色发光像素的液晶显示装置的组合以外，包括发光部件和光阀的光源或图像形成装置的实例包括以下配置。
【图像形成装置A】
图像形成装置A包括：
(α)第一图像形成装置，其包括第一发光面板，在该面板上，发射蓝光的第一发光部件布置成二维矩阵，
(β)第二图像形成装置，其包括第二发光面板，在该面板上，发射绿光的第二发光部件布置成二维矩阵，
(γ)第三图像形成装置，其包括第三发光面板，在该面板上，发射红光的第三发光部件布置成二维矩阵，以及
(δ)用于将从第一图像形成装置、第二图像形成装置以及第三图像形成装置中出射的光束会聚在一个光学路径的单元(例如，该单元对应于二向色棱镜；这同样适用于以下描述)，其中
控制第一发光部件、第二发光部件以及第三发光部件的发光/不发光状态。
【图像形成装置B】
图像形成装置B包括：
(α)第一图像形成装置，其包括发射蓝光的第一发光部件以及用于控制从发射蓝光的第一发光部件中出射的出射光的通过/不通过的第一光通过控制装置，第一光通过控制装置是一种光阀并且包括(例如)液晶显示装置、数字微镜装置(DMD)以及LCOS；这同样适用于以下描述，
(β)第二图像形成装置，其包括发射绿光的第二发光部件以及用于控制从发射绿光的第二发光部件中出射的出射光的通过/不通过的第二光通过控制装置(光阀)，
(γ)第三图像形成装置，其包括发射红光的第三发光部件以及用于控制从发射红光的第三发光部件中出射的出射光的通过/不通过的第三光通过控制装置(光阀)，以及
(δ)用于将穿过第一光通过控制装置、第二光通过控制装置以及第三光通过控制装置的光束会集在一个光学路径的单元，
其中，从那些发光部件中出射的出射光束的通过/不通过由光通过控制装置控制，从而显示图像。用于引导从第一发光部件、第二发光部件以及第三发光部件中出射的出射光束的单元(即，光引导部件)的实例包括导光部件、微透镜阵列、反射镜或反射板以及聚光透镜。
【图像形成装置C】
图像形成装置C包括：
(α)第一图像形成装置，其包括第一发光面板以及用于控制从第一发光面板中出射的出射光的通过/不通过的蓝光通过控制装置(光阀)，在第一发光面板上，发射蓝光的第一发光部件布置成二维矩阵，
(β)第二图像形成装置，其包括第二发光面板以及用于控制从第二发光面板中出射的出射光的通过/不通过的绿光通过控制装置(光阀)，在第二发光面板上，发射绿光的第二发光部件布置成二维矩阵，
(γ)第三图像形成装置，其包括第三发光面板以及用于控制从第三发光面板中出射的出射光的通过/不通过的红光通过控制装置(光阀)，在第三发光面板上，发射红光的第三发光部件布置成二维矩阵，以及
(δ)用于将穿过蓝光通过控制装置、绿光通过控制装置以及红光通过控制装置的光束会集在一个光学路径的单元，
其中，从那些第一发光面板、第二发光面板以及第三发光面板中出射的出射光束的通过/不通过由光通过控制装置(光阀)控制，从而显示图像。
【图像形成装置D】
图像形成装置D是用于场序制系统的彩色显示的图像形成装置，包括：
(α)第一图像形成装置，其包括发射蓝光的第一发光部件，
(β)第二图像形成装置，其包括发射绿光的第二发光部件，
(γ)第三图像形成装置，其包括发射红光的第三发光部件，
(δ)用于将从第一图像形成装置、第二图像形成装置以及第三图像形成装置中出射的光束会集在一个光学路径内的单元，以及
(ε)光通过控制装置(光阀)，用于控制从用于将光束会聚在一个光学路径内的单元中出射的光的通过/不通过，
其中，从那些发光部件中出射的出射光束的通过/不通过由光通过控制装置控制，从而显示图像。
【图像形成装置E】
图像形成装置E也是用于场序制系统的彩色显示的图像形成装置，包括：
(α)第一图像形成装置，其包括第一发光面板，在该面板上，发射蓝光的第一发光部件布置成二维矩阵，
(β)第二图像形成装置，其包括第二发光面板，在该面板上，发射绿光的第二发光部件布置成二维矩阵，
(γ)第三图像形成装置，其包括第三发光面板，在该面板上，发射红光的第三发光部件布置成二维矩阵，
(δ)用于将从各个第一图像形成装置、第二图像形成装置以及第三图像形成装置中出射的光束会集在一个光学路径的单元，以及
(ε)光通过控制装置(光阀)，用于控制从用于将光束会聚在一个光学路径内的单元中出射的光的通过/不通过，
其中，从那些发光面板中出射的出射光束的通过/不通过由光通过控制装置控制，从而显示图像。
【图像形成装置F】
图像形成装置F是用于无源矩阵类型或有源矩阵类型的彩色显示的图像形成装置，其中，通过控制第一发光部件、第二发光部件以及第三发光部件的发光/非发光状态，来显示图像。
【图像形成装置G】
图像形成装置G是用于场序制系统的彩色显示的图像形成装置，包括：
光通过控制装置(光阀)，用于控制来自布置成二维矩阵的发光部件单元的出射光束的通过/不通过，
其中，根据时分控制发光部件单元中的第一发光部件、第二发光部件以及第三发光部件的发光/非发光状态，而且，从第一发光部件、第二发光部件以及第三发光部件中出射的出射光束的通过/不通过由光通过控制装置控制，从而显示图像。
导光板具有与导光板的轴(该轴与纵向或水平方向对应，并且为了简单起见，称为“x轴”)平行延伸的两个平行表面(第一表面和第二表面)。应注意的是，为了简单起见，与高度方向或垂直方向对应的导光板的宽度方向称为“y轴”。假设导光板的光入射至的表面是导光板的入射表面，并且导光板的出射光的表面是导光板的出射表面，导光板的入射表面和导光板的出射表面可以由第二表面构成。或者，导光板的入射表面可以有第一表面构成，并且导光板的出射表面可以由第二表面构成。全息衍射光栅的干涉条纹与y轴基本上平行地延伸。
在第一干涉条纹的延伸方向上，第一A对准记号和第一B对准记号在第一干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对，同时在其间夹入第一干涉条纹形成区域。然而，具体而言，第一A对准记号和第一B对准记号可以包括在第一干涉条纹形成区域的x-z平面上的投射图像内，或者可以包括在导光板相对于第一干涉条纹形成区域的端部上的第一全息衍射光栅一部分的x-z平面上的投射图像(为了简单起见，在某些情况下，这部分称为“第一全息衍射光栅的端部区域”)内。同样，在第二干涉条纹的延伸方向，第二A对准记号和第二B对准记号在第二干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对，同时在其间夹入第二干涉条纹形成区域。然而，具体而言，第二A对准记号和第二B对准记号可以包括在第二干涉条纹形成区域的x-z平面上的投射图像内，或者可以包括在导光板相对于第二干涉条纹形成区域的端部上的第二全息衍射光栅的一部分(为了简单起见，在某些情况下，这部分称为“第二全息衍射光栅的端部区域”)的x-z平面上的投射图像内。
形成导光板的材料的实例包括包含光学玻璃的玻璃(例如，石英玻璃或BK7)以及塑料材料(例如，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、非晶聚丙烯树脂以及包括AS树脂的苯乙烯树脂(丙烯腈苯乙烯共聚体))。导光板的形状不限于平坦形状，并且可以是弯曲形状。形成支撑件的材料的实例包括形成导光板的材料、其他塑料薄膜以及切割胶带(切割薄膜)。
在根据本公开的一个实施方式的显示装置中，框架包括设置在观察者正面的前部分以及通过铰链可转动地连接至前部分的两端的两个镜腿部分。应注意的是，耳承部分连接至各个镜腿部分的先端部。图像显示装置连接至框架。具体而言，例如，图像形成装置仅仅需要连接至镜腿部分。而且，可以采用包含前部分和两个镜腿部分的配置。换言之，在观看根据本公开的一个实施方式的整个显示装置时，通常，框架具有与普通眼镜的结构基本上相同的结构。形成包括衬垫部分的框架的材料可以与形成普通眼镜的材料相同，例如，金属、合金、塑料及其组合。而且，可以采用鼻垫连接至前部分的配置。换言之，在观看根据本公开的一个实施方式的整个显示装置时，框架和鼻垫的组装主体具有与普通眼镜的结构基本上相同的结构，除了没有框边以外。鼻垫可以具有众所周知的配置和结构。
此外，在根据本公开的一个实施方式的显示装置中，期望采用一种形式，其中，从设计或者容易安装的角度来看，从一个或两个图像形成装置中延伸的配线(信号线、电源线等)通过镜腿部分和耳承部分的内部从耳承部分的先端部延伸到外面，并且连接至控制装置(用于控制单元的控制电路)。而且，每个图像形成装置包括耳机部分并且可以具有一种形式，其中，从各个图像形成装置中延伸的耳机部分配线通过镜腿部分和耳承部分的内部从耳承部分的先端部延伸到耳机部分。耳机部分的实例包括内耳型耳机部分和耳道型耳机部分。更具体而言，期望采用一种形式，其中，耳机部分配线延伸从耳承部分的先端部延伸到耳机部分，以便围绕耳廓(外耳)的后侧。
能够采用一种形式，其中，成像装置连接至前部分的中心部分。具体而言，成像装置包括固态成像装置，例如，该装置具有CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器以及透镜。成像装置的配线仅仅需要通过(例如)前部分连接至一个图像显示装置(或图像形成装置)，并且仅仅需要进一步包含在从图像显示装置(或图像形成装置)延伸的配线内。
从图像形成装置的中心出射并且穿过光学系统的图像形成装置侧的上节点的光束称为“中心光束”，并且中心光束中的垂直入射至光学装置的光束称为“中心入射光束”。假设中心入射光入射至光学装置的点是光学装置中心点，穿过光学装置中心点并且与光学装置的轴方向平行的轴是x轴，并且穿过光学装置中心点并且与光学装置的法线一致的轴是z轴。在根据本公开的一个实施方式的显示装置中的水平方向是与x轴平行的方向，并且在某些情况下，在后文中称为“x轴方向”。在此处，光学系统设置在图像形成装置与光学装置之间，并且改变从图像形成装置中出射的光为平行光。随后，在光学系统中变成平行光的光通量入射光学装置中，被导向光学装置中，并且从光学装置中出射。而且，第一偏转单元的中心点称为“光学装置中心点”。
或者，在显示装置是双眼型的情况下，显示装置可以具有以下配置：导光板总体上相对于图像形成装置设置在观察者的脸部的中心上；进一步设置用于连接两个图像显示装置的连接部件；该连接部件连接至框架的一侧，该侧在位于观察者的两个瞳孔之间的中心部分处朝着观察者；并且在框架的投射图像内包含连接部件的投射图像。
通过这种方式，由于连接部件连接至位于观察者的两个瞳孔之间的框架的中心部分的结构，即，没有图像显示装置直接连接至框架的结构，所以在观察者的头上安装框架时，镜腿部分朝外扩展。结果，如果框架变形，那么框架的这种变形没有造成图像形成装置或导光板位移(位置变化)，或者如果有的话，那么造成很小的位移。由于这个原因，可以必定防止左右图像的会聚角改变。而且，由于不需要增强框架的前部分的刚度，所以能够避免框架的重量增大，设计质量降低以及成本提高。此外，由于图像显示装置不直接连接至眼镜型框架，所以可以根据观察者的偏好，自由地选择框架的设计、颜色等，因此，对框架的设计所施加的限制很少，并且根据设计的自由度较高。此外，连接部件设置在观察者与框架之间，而且，在框架的投射图像内包含连接部件的投射图像。换言之，在从观察者的前面观看头戴式显示器时，连接部件隐藏在框架的后面。因此，可以为头戴式显示器提供高设计质量。
期望的是，连接部件连接至位于观察者的两个瞳孔之间的前部分的中心部分的朝着观察者的一侧。该部分与在普通眼镜中的鼻架部分对应。
这两个图像显示装置通过连接部件彼此连接。具体而言，提供以下形式：图像形成装置连接至连接部件的两端，以便可以调整安装状态。在这种情况下，期望的是，每个图像形成装置期望相对于观察者的瞳孔位于外面。而且，在这种配置中，期望满足：
0.01*L≤α≤0.30*L，期望0.05*L≤α≤0.25*L；
0.35*L≤β≤0.65*L，期望0.45*L≤β≤0.55*L；以及
0.70*L≤γ≤0.99*L，期望0.75*L≤γ≤0.95*L，
其中，从一个图像形成装置的安装部分的中心到框架的一端(在一侧上的末端(endpiece))的距离由α表示，从连接部件的中心到框架的一端(在一侧上的末端)的距离由β表示，从另一个图像形成装置的安装部分的中心到框架的一端(在一侧上的末端)的距离由γ表示，并且框架的长度由L表示。具体而言，图像形成装置如下安装到连接部件的两端，例如：在连接部件的每个端部的三个位置上设置三个通孔；将与通孔对应的螺丝接合部分设置至图像形成装置；并且将螺丝插入各个通孔内并且拧入设置至图像形成装置的螺丝接合部分内。弹簧插在每个螺丝与相应的螺丝接合部分之间。通过这种方式，可以根据螺丝的紧固状态，调整图像形成装置的安装状态(图像形成装置相对于连接部件的倾斜)。
在此处，图像形成装置的安装部分的中心表示一部分的沿着框架的轴方向的平分点，该部分是在图像形成装置连接至连接部件的状态下，通过在虚拟平面上投射图像形成装置和框架所获得的图像形成装置的投射图像叠加在框架的投射图像上所在的部分。而且，连接部件的中心表示一部分的沿着框架的轴方向的平分点，该部分是在连接部件连接至框架的状态中，连接部件与框架接触所在的部分。在框架弯曲的情况下，框架的长度表示框架的投射图像的长度。应注意的是，投射方向是与观察者的脸部垂直的方向。
或者，这两个图像显示装置通过连接部件彼此连接，并且具体而言，可以采用以下形式：两个导光板通过连接部件彼此连接。具有完整地制造两个导光板的情况，并且在这种情况下，连接部件连接至这种完整地制造的导光板。这种形式还包含在连接部件使这两个导光板彼此连接的形式中。假设从一个图像形成装置的中心到框架的一端的距离是α'，并且从另一个图像形成装置的中心到框架的一端的距离是γ'，α'和γ'的值期望设为与上述α和γ的值相同。应注意的是，图像形成装置的中心表示一部分的沿着框架的轴方向的平分点，该部分是在图像形成装置连接至导光板的状态中，在框架的投射图像上叠加通过在虚拟平面上投射图像形成装置和框架所获得的图像形成装置的投射图像所在的部分。
只要连接部件的投射图像包含在框架的投射图像内，连接部件的形状基本上是可选的。连接部件的形状的实例包括条状形状和带状形状。形成连接部件的材料的实例包括金属、合金、塑料及其组合。
【实施方式1】
实施方式1涉及根据本公开的一个实施方式的光学装置、根据本公开的第一和第二实施方式中的每个的用于光学装置的组装方法、根据本公开的一个实施方式的全息衍射光栅、根据本公开的一个实施方式的显示装置(具体而言，头戴式显示器(HMD))、以及根据本公开的一个实施方式的对准装置。图1为在实施方式1的显示装置中的图像显示装置的概念图。图2A和图2B分别为在从观察者的相对侧观看时示出实施方式1的显示装置中的导光板的示意图以及在从与观察者相同侧观看时示出导光板的示意图。应注意的是，在图2A和2B中，为了清晰地指定第一干涉条纹形成区域和第二干涉条纹形成区域，第一干涉条纹形成区域和第二干涉条纹形成区域具有阴影线。进一步地，图6为实施方式1的显示装置中具有局部放大形式的反射型体积全息衍射光栅的示意性剖视图。图7为在从上面观看时实施方式1的显示装置的示意图。图8为在从前面观看时实施方式1的显示装置的示意图。图9A为在从侧面观看时的实施方式1的显示装置的示意图。图9B为示出在形成图像显示装置的导光板中的光传播的示意图。
更具体而言，稍后描述的根据实施方式1或实施方式2的显示装置是头戴式显示器(HMD)，包括：
(i)框架(例如，眼镜型框架10)，其安装在观察者20的头上；以及
(ii)图像显示装置100和200，其连接至所述框架100。而且，稍后描述的根据实施方式1或实施方式2的显示装置100和200均包括：
(A)图像形成装置111、111A、111B以及211，
(B)光学装置(导光单元)，从所述图像形成装置111、111A、111B以及211出射的光入射至光学装置和从光学装置出射所述光，以及
(C)光学系统(平行光出射光学系统)112和254，其将从图像形成装置111和211中出射的光变成平行光，其中，在光学系统112和254中变成平行光的光通量入射至光学装置120中并且出射。光学装置包括根据实施方式1的光学装置120。具体而言，稍后描述的根据实施方式1或实施方式2的显示装置是包括两个图像显示装置的双眼型，但是可以是包括一个图像显示装置的单眼型。例如，图像形成装置111和211显示单色(例如，绿色)图像。
图像显示装置100和200可以通过固定的方式或者可拆卸地连接至框架10。光学系统112和254设置在图像形成装置111和211与光学装置120之间。在光学系统112和254中变成平行光的光通量入射至光学装置120中并且出射。而且，光学装置120是半透射型(透明型)。具体而言，至少与观察者20的双眼相对的光学装置的一部分(更具体而言，稍后描述的导光板121和第二偏转单元140)是半透射(透明)的。
在稍后描述的实施方式1或实施方式2中，在从每个图像形成装置111和211的中心中出射的并且穿过每个光学系统112和254的图像形成装置侧上的节点的光束中，假设垂直地入射至光学装置120中的中心入射光束入射在光学装置120中的点是光学装置中心点O，穿过光学装置中心点O并且与光学装置120的轴方向平行的轴是y轴，并且穿过光学装置中心点O并且与光学装置120的法线一致的轴是z轴。应注意的是，第一偏转单元130的中心点是光学装置中心点O。换言之，如图9B中所示，在图像显示装置100和200中，从每个图像形成装置111和211的中心中出射的并且穿过每个光学系统112和254的图像形成装置侧上的节点的中心入射光束CL垂直地入射至导光板121上。换言之，中心入射光束CL以0度入射角入射在导光板121中。在这种情况下，所显示的图像的中心与导光板121的第二表面123的垂线的方向一致。
在根据本公开的一个实施方式的光学装置、在根据本公开的一个实施方式的显示装置中的光学装置以及根据本公开的第一和第二实施方式的用于光学装置的组装方法中，稍后描述的根据实施方式1或实施方式2的光学装置120包括
(a)导光板121，其被配置为在光入射至导光板中并且通过全反射在导光板内部传播之后出射光，
(b)第一偏转单元130，其被配置为偏转入射在导光板121中的光，以便在导光板121内部全反射入射在导光板121中的光，以及
(c)第二偏转单元140，其被配置为偏转通过全反射在导光板121内部传播的光，以便从导光板121出射通过全反射在导光板121内部传播的部分光。在此处，第一偏转单元130和第二偏转单元140中的每个由反射型体积全息衍射光栅构成。换言之，第一偏转单元130和第二偏转单元140用作一种半透射镜。
而且，第一偏转单元130由第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135构成。第一全息衍射光栅131包括形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域132。第二全息衍射光栅135包括形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域136。
而且，第一全息衍射光栅131设置有第一A对准记号134A和第一B对准记号134B，第一A对准记号134A和第一B对准记号134B在第一干涉条纹的延伸方向上在第一干涉条纹形成区域132的外侧133上设置为彼此相对，同时，第一干涉条纹形成区域132夹在其间，另一方面，第二全息衍射光栅135设置有第二A对准记号138A和第二B对准记号138B，第二A对准记号138A和第二B对准记号138B在第二干涉条纹的延伸方向上在第二干涉条纹形成区域136的外侧137上设置为彼此相对，同时，第二干涉条纹形成区域136夹在其间。而且，第一A对准记号134A和第一B对准记号134B均设置有与第一干涉条纹形成区域132的干涉条纹相同的干涉条纹，并且第二A对准记号138A和第二B对准记号138B均设置有与第二干涉条纹形成区域136的干涉条纹相同的干涉条纹。
而且，在根据本公开的一个实施方式的光学装置中并且在根据本公开的一个实施方式的显示装置中，在完成第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135相对对准的状态中，第一A对准记号134A和第二A对准记号138A中的每个具有第一A对准记号134A和第二A对准记号138A不重叠的形状，并且第一B对准记号134B和第二B对准记号138B中的每个具有第一B对准记号134B和第二B对准记号138B不重叠的形状。或者，同时，在完成第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135相对对准的状态中，第一A对准记号134A和第二A对准记号138A设置在第一A对准记号134A和第二A对准记号138A不重叠的位置，并且第一B对准记号134B和第二B对准记号138B设置在第一B对准记号134B和第二B对准记号138B不重叠的位置。
在稍后描述的实施方式1或实施方式2中，第一偏转单元130设置在导光板121的第一表面122和第二表面123的每个上，并且由第三全息衍射光栅构成的第二偏转单元140设置在导光板121的第一表面122上。换言之，第一全息衍射光栅131设置在导光板121的第一表面122上，并且第二全息衍射光栅135设置在与导光板121的第一表面122相对的第二表面123上。第一偏转单元130衍射并且反射入射在导光板121的至少一部分光，以便在导光板121内部全反射入射在导光板121的平行光。第二偏转单元140衍射并且反射多次通过全反射在导光板121内部传播的平行光，并且以平行光的状态从导光板121的第二表面123中出射。在第一偏转单元130中，为了在导光板121内部全反射入射在导光板121的平行光，入射在导光板121的平行光被衍射并且反射。另一方面，在第二偏转单元140中，通过全反射在导光板121内部传播的平行光被衍射和反射多次，并且以平行光的状态从导光板121朝着观察者20的瞳孔21出射。第二偏转单元140的衍射效率值小于第一偏转单元130的衍射效率值。具体而言，形成第二偏转单元140的第三全息衍射光栅的厚度小于形成第一偏转单元130的第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的厚度。
在稍后描述的实施方式1或实施方式2中，假设在第一全息衍射光栅131中形成的第一干涉条纹的节距是P1，倾斜角是在第二全息衍射光栅135中形成的第二干涉条纹的节距是P2，并且倾斜角是例如，建立以下关系：P1＝P2和由于这个原因，在第一干涉条纹和第二干涉条纹中衍射和反射具有相同波长的光，但是衍射效率变得最大的入射角不同，即，第一全息衍射光栅131上的入射角和第二全息衍射光栅135上的入射角不同。因此，衍射和反射的光的光强度达到峰值的衍射-反射角彼此不同。而且，第一A对准记号134A、第一B对准记号134B、第二A对准记号138A以及第二B对准记号138B设置在导光板121的一端上。
与在根据实施方式1的显示装置中一样，在单色(例如，绿色)图像显示的情况下，期望的是，视角分成(例如)两个(例如，分成两半)，并且第一偏转单元130由与分成两个的视角的各个组对应的两个全息衍射光栅131和135的层压板构成。换言之，假设在入射在导光板121的平行光中，以接近第二偏转单元140的方向的角度入射的平行光的视角是负视角，并且以远离第二偏转单元140移动的方向的角度入射的平行光的视角是正视角，例如，具有正视角的平行光主要由第一全息衍射光栅131衍射和反射，并且具有负视角的平行光主要由第二全息衍射光栅135衍射和反射。通过这种方式，第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135衍射和反射具有相同波长的光，但是主要具有不同的入射角，衍射和反射的光以这些入射角入射至第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135。在这种第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135以其间具有导光板121的方式层压时，能够增大衍射效率，增大衍射接收角，并且在全息衍射光栅中衍射和反射具有预定的波长带(或波长)的光时，优化衍射-反射角。
应注意的是，具有正视角的平行光的条件(晶格面的波长、入射角、节距)满足在第一全息衍射光栅131中发生衍射反射的布拉格条件，但是不满足在第二全息衍射光栅135中发生衍射反射的布拉格条件。因此，具有正视角的平行光主要在第一全息衍射光栅131中衍射和反射，但是不在第二全息衍射光栅135中衍射和反射，并且穿过第二全息衍射光栅135。类似地，具有负视角的平行光的条件(晶格面的波长、入射角、节距)满足主要在第二全息衍射光栅135中发生衍射反射的布拉格条件，但是不满足在第一全息衍射光栅131中发生衍射反射的布拉格条件。因此，具有负视角的平行光主要在第二全息衍射光栅135中衍射和反射，但是不在第一全息衍射光栅131中衍射和反射，并且穿过第一全息衍射光栅131。
而且，实施方式1的全息衍射光栅131和135是包括形成有干涉条纹的干涉条纹形成区域132和136的全息衍射光栅。在干涉条纹的延伸方向，两个对准记号134A和134B在干涉条纹形成区域的外侧133设置为彼此相对，同时，干涉条纹形成区域132夹在其间。在干涉条纹的延伸方向上，两个对准记号138A和138B在干涉条纹形成区域的外侧137设置为彼此相对，同时，干涉条纹形成区域136夹在其间。与设置至干涉条纹形成区域132的干涉条纹相同的干涉条纹形成在对准记号134A和134B内，并且其形状在平面图中是环形(环形)。与设置至干涉条纹形成区域136的干涉条纹相同的干涉条纹形成在对准记号138A和138B内，并且其形状在平面图中是环形(环形)。应注意的是，在出射光的干涉条纹形成区域132和136的部分的相对侧上，对准记号134A、134B、138A以及138B设置至干涉条纹形成区域132和136的部分的外面。
更具体而言，如图3A和图3B中所示，第一全息衍射光栅的一部分(这部分与第一全息衍射光栅的端部区域133'对应)在x-z平面上的投射图像内，包括第一A对准记号134A和第一B对准记号134B，这部分位于导光板相对于第一干涉条纹形成区域132的端部上，并且第二全息衍射光栅的一部分(这部分与第二全息衍射光栅的端部区域137'对应)在x-z平面上的投射图像内，包括第二A对准记号138A和第二B对准记号138B，这部分位于导光板相对于第二干涉条纹形成区域136的端部上。或者，如图4A和图4B中所示，第一干涉条纹形成区域132在x-z平面上的投射图像内，包括第一A对准记号134A和第一B对准记号134B，并且第二干涉条纹形成区域136在x-z平面上的投射图像内，包括第二A对准记号138A和第二B对准记号138B。
均由光聚合物材料制成的第一全息衍射光栅131、第二全息衍射光栅135以及第二偏转单元(第三全息衍射光栅)140设置有干涉条纹(每个干涉条纹与一种波长带(或波长)对应)，并且由在相关技术中的一种方法制造。在全息衍射光栅内形成的干涉条纹的节距恒定，并且干涉条纹是线性的并且与y轴基本上平行。第一全息衍射光栅131和第二偏转单元140设置在(粘合至)导光板121的第一表面122，并且第二全息衍射光栅135设置在(粘合至)导光板121的第二表面123。
图6为局部放大形式的反射型体积全息衍射光栅的示意性剖视图。在反射型体积全息衍射光栅中，形成具有倾斜角(倾斜角)的干涉条纹。在此处，倾斜角表示由反射型体积全息衍射光栅的表面和干涉条纹形成的角度。在反射型体积全息衍射光栅内部和表面之上形成干涉条纹。干涉条纹满足布拉格条件。在此处，布拉格条件表示满足以下表达式(A)的条件，其中，m表示正整数，λ表示波长，d表示晶格面的节距(包括干涉条纹的虚拟平面的法线方向的间距)，并且θ表示干涉条纹的入射角的余角(补角，complementary angle)。而且，在光以入射角ψ入射至反射型体积全息衍射光栅时，θ、倾斜角以及入射角ψ之间的关系由以下表达式(B)表示。
m·λ＝2·d·sin(θ) (A)
在导光板121中，平行光通过全反射在导光板121内部传播，然后出射。此时，由于导光板121较薄并且在导光板121内部传播的光学路径较长，所以在光到达第二偏转单元140之前发生全反射的次数取决于每个视角。更具体而言，在入射在导光板121中的平行光中，以接近第二偏转单元140的方向的角度入射的平行光的反射数量小于以远离第二偏转单元140移动的方向的角度入射在导光板121中的平行光的反射数量。这是因为与以与接近第二偏转单元140的方向相对的方向的角度入射在导光板121中的平行光相比，在第一偏转单元130中衍射和反射的并且以接近第二偏转单元140的方向入射至导光板121的平行光与在导光板121内部传播的光入射至导光板121的内表面时的导光板121的法线所形成的角度更小。
在稍后描述的实施方式1或实施方式2中，导光板121由光学玻璃或塑料材料制成。在稍后描述的实施方式1或实施方式2中，导光板121包括与通过导光板121的全内反射的光传播方向(x轴)平行延伸的两个平行表面(第一表面122和第二表面123)。第一表面122和第二表面123彼此相对。在通过全反射在导光板121内部传播之后，平行光从与光入射的表面对应的第二表面123中入射，并且从与光出射表面对应的第二表面123中出射。然而，导光板121不限于这种配置，并且光入射在表面可以由第一表面122构成，并且光出射表面可以由第二表面123构成。
在实施方式1中，图像形成装置111是具有第一配置的图像形成装置并且包括布置成二维矩阵的多个像素。具体而言，图像形成装置111包括反射型空间光调制装置150以及由发射白光的发光二极管构成的光源153。整个图像形成装置111容纳在外壳113内(在图1中，由交错的长短虚线表示)。这种外壳113设置有开口(未显示)，并且通过开口从光学系统(平行光出射光学系统、准直光学系统)112中出射光。反射型空间光调制装置150包括由作为光阀的LCOS构成的液晶显示装置(LCD)151和偏振分束器152。偏振分束器152反射来自光源153的光的一部分，将光导向液晶显示装置151中，透射由液晶显示装置151反射的一部分光，并且将光导向光学系统112中。液晶显示装置151包括布置成二维矩阵的多个(例如，640*480个)像素(液晶单元)。偏振分束器152具有众所周知的配置和结构。从光源153中出射的非偏振光入射至偏振分束器152。在偏振分束器152中，P偏振光分量穿过并且出射到系统的外面。另一方面，S偏振光分量在偏振分束器152上反射，入射在液晶显示装置151中，在液晶显示装置151内部反射，并且从液晶显示装置151中出射。在此处，在从液晶显示装置151中出射的光中，从用于显示“白色”的像素中出射的光束包含高比例的P偏振光分量，而从用于显示“黑色”的像素中出射的光束包含高比例的S偏振光分量。因此，在从液晶显示装置151中出射的并且入射在偏振分束器152的光之中，P偏振光分量穿过偏振分束器152并且导向光学系统112中。另一方面，S偏振光分量在偏振分束器152上反射并且返回光源153中。光学系统112由(例如)凸透镜构成，并且为了生成平行光，图像形成装置111(更具体而言，液晶显示装置151)设置在光学系统112内的焦距的点(位置)上。而且，一个像素由用于发射红光的红色发光子像素、用于发射绿光的绿色发光子像素以及用于发射蓝光的蓝色发光子像素构成。
框架10包括设置在观察者20的正面的前部分11、通过铰链12可转动地连接至前部分11的两端的两个镜腿部分13以及连接至各个镜腿部分13的先端部的耳承部分(也称为先端部单元、耳承或耳垫)14。而且，鼻垫10'连接至框架10。换言之，基本上，框架10和鼻垫10'的组装主体具有与普通眼镜的结构基本上相同的结构。而且，外壳113通过安装部件19可拆卸地连接至镜腿部分13。框架10由金属或塑料构成。应注意的是，每个外壳113可以通过安装部件19连接至镜腿部分13，以便不被拆卸。而且，为了让观察者佩戴自己的眼镜，每个外壳113可以通过安装部件19可拆卸地连接至观察者拥有的眼镜的框架的镜腿部分。每个外壳113可以连接至镜腿部分13的外侧或者镜腿部分13的内侧。
而且，从一个图像形成装置111A中延伸的配线(信号线、电源线等)15通过镜腿部分13和耳承部分14的内部从耳承部分14的先端部延伸到外面，并且连接至控制装置(用于控制单元的控制电路)18。而且，每个图像形成装置111A和111B包括耳机部分16。从各个图像形成装置111A和111B中延伸的耳机部分配线16'通过镜腿部分13和耳承部分14的内部从耳承部分14的先端部延伸到耳机部分16。更具体而言，耳机部分配线16'从耳承部分14的先端部延伸到耳机部分16，以便围绕耳廓(外耳)的后侧。这种配置可以提供整洁设计的显示装置，而不提供耳机部分16和耳机部分配线16'的混乱设置的印象。
如上所述，配线(信号线、电源线等)15连接至控制装置(控制电路)18。控制装置18进行处理，用于进行图像显示。控制装置18可以由众所周知的电路构成。
而且，包括固态成像装置和透镜(未显示)的成像装置17通过适当的安装部件(未显示)连接至前部分11的中心部分11'。固态成像装置由CCD或CMOS传感器构成。通过从成像装置17中延伸的配线(未显示)，将来自成像装置17的信号传输给(例如)图像形成装置111A。
在后文中，参照图3A、3B、4A、4B、5A以及5B，描述实施方式1的光学装置的组装方法，这些图是导光板121等的示意性局部平面图，用于描述第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的对准。
在此处，如图5A和5B中所示，实施方式1的对准装置包括平台160、第一光源161、第二光源162、第一成像装置163以及第二成像装置164。平台160在X方向、Y方向以及Z方向可移动并且在X-Y平面中可转动。第一光源161放在所述平台160上并且被配置为将光从导光板121的端面中入射在导光板121中，第一全息衍射光栅131设置在该端面上。第二光源162被配置为将光从支撑件124的端面中入射在支撑件124中，所述支撑件在第一全息衍射光栅131之上支撑第二全息衍射光栅135。第一成像装置163被配置为根据从第一光源161中入射的并且由第一A对准记号134A衍射和反射的光，检测设置至第一全息衍射光栅131的第一A对准记号134A的光学图像，并且根据从第二光源162中入射的并且由第二A对准记号138A衍射和反射的光，检测设置至第二全息衍射光栅135的第二A对准记号138A的光学图像。第二成像装置164被配置为根据从第一光源161中入射的并且由第一B对准记号134B衍射和反射的光，检测设置至第一全息衍射光栅131的第一B对准记号134B的光学图像，并且根据从第二光源162中入射的并且由第二B对准记号138B衍射和反射的光，检测设置至第二全息衍射光栅135的第二B对准记号138B的光学图像。
由第一A对准记号134A和第一B对准记号134B衍射和反射入射在第一A对准记号134A和第一B对准记号134B中的光束，并且从第一光源161中出射以出射角iout从导光板121中出射的这种光(见图5A和5B)。此外，由第二A对准记号138A和第二B对准记号138B衍射和反射入射在第二A对准记号138A和第二B对准记号138B中的光束，并且从第二光源162中出射以出射角iout从导光板121中出射的这种光。在此处，出射角iout的实例包括0度。应注意的是，仅仅需要选择从第一光源161中出射的光的波长以及在导光板121上的入射角，以便满足布拉格条件1，用于获得这种状态，并且仅仅需要选择从第二光源162中出射的光的波长以及在支撑件124上的入射角，以便满足布拉格条件2，用于获得这种状态。而且，从第一光源161中出射平行光，并且从第二光源162中出射平行光。应注意的是，可以选择入射角以及具有同时满足布拉格条件1和布拉格条件2的光的波长的光源，因此，第一光源161和第二光源162可以是相同的平行光源。
在用于实施方式1的光学装置的组装方法中，光学上检测第一A对准记号134A和第二A对准记号138A(见图3A、4A以及5A)。同时，光学上检测第一B对准记号134B和第二B对准记号138B(见图3A、4A以及5B)。随后，获得连接第一A对准记号134A和第一B对准记号134B的第一直线L1，并且获得连接第二A对准记号138A和第二B对准记号138B的第二直线L2(见图3A和4A)。接下来，使第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135彼此相对对准，以便在第一直线L1和第二直线L2投射在虚拟平面上时，由第一直线L1和第二直线L2形成的角度θ0降低为低于规定值θPD(见图3B和4B)。
或者，在用于实施方式1的光学装置的组装方法中，在第二全息衍射光栅135由支撑件124支撑的状态中，将光从导光板121的端面中入射在导光板121中，在光学上检测由第一A对准记号134A和第一B对准记号134B衍射和反射的光，将光从支撑件124的端面中入射在支撑件124中，并且在光学上检测由第二A对准记号138A和第二B对准记号138B衍射和反射的光。因此，使第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135彼此相对对准。
在此处，在实施方式1的用于光学装置120的组装方法中，由于第一全息衍射光栅131设置在导光板121上，所以第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135彼此相对对准，并且第二全息衍射光栅135设置在导光板121上。在这种情况下，由于第一全息衍射光栅131设置在导光板121上，所以导光板121相对于第二全息衍射光栅135移动。而且，在第一全息衍射光栅131粘合至导光板121之后，所述第一全息衍射光栅131和所述第二全息衍射光栅135彼此相对对准，并且所述第二全息衍射光栅135粘合至导光板121。
而且，在实施方式1的用于光学装置120的组装方法中，由于所述第二全息衍射光栅135由支撑件124支撑，所以所述第一全息衍射光栅131和所述第二全息衍射光栅135彼此相对对准。应注意的是，如上所述，第一A对准记号134A和第一B对准记号134B设置有与在第一干涉条纹形成区域132中设置的干涉条纹相同的干涉条纹，第二A对准记号138A和第二B对准记号138B设置有与在第二干涉条纹形成区域136中设置的干涉条纹相同的干涉条纹，将光从导光板121的端面中入射在导光板121中，在光学上检测在第一A对准记号134A和第一B对准记号134B上衍射和反射的光，将光从支撑件124的端面中入射在支撑件124中，并且在光学上检测在第二A对准记号138A和第二B对准记号138B衍射和反射的光。在此处，在完成所述第一全息衍射光栅131和所述第二全息衍射光栅135相对对准的状态中，第一A对准记号134A和第二A对准记号138A中的每个具有第一A对准记号134A和第二A对准记号138A不重叠的形状，并且第一B对准记号134B和第二B对准记号138B中的每个具有第一B对准记号134B和第二B对准记号138B不重叠的形状。或者，在完成所述第一全息衍射光栅131和所述第二全息衍射光栅135相对对准的状态中，第一A对准记号134A和第二A对准记号138A设置在第一A对准记号134A和第二A对准记号138A不重叠的位置，并且第一B对准记号134B和第二B对准记号138B设置在第一B对准记号134B和第二B对准记号138B不重叠的位置。
具体而言，例如，根据众所周知的方法，在用于制造的基板(未显示)的第一表面上，形成构成第一偏转单元130的第一全息衍射光栅131和构成第二偏转单元140的第三全息衍射光栅。而且，根据众所周知的方法，在用于制造的基板的第二表面上，形成构成第一偏转单元130的第二全息衍射光栅135。
将在用于制造的基板的第一表面上形成的第一全息衍射光栅131和第二偏转单元140转印至第一切割胶带，并从用于制造的基板的第一表面中剥离。随后，将转印至第一切割胶带的第一全息衍射光栅131和第二偏转单元140转印至并且粘合至导光板121的第一表面122，然后，从第一切割胶带中剥离。通过这种方式，第一全息衍射光栅131和第二偏转单元140可以设置在导光板121的第一表面122上。
接下来，将在用于制造的基板的第二表面上形成的第二全息衍射光栅135转印至第二切割胶带，并且从用于制造的基板的第二表面中剥离。第二切割胶带对应于支撑件124。将导光板121以第二表面123朝上的方式放在平台160上。具有第二全息衍射光栅135被转印至的下表面的支撑件124设置在导光板121之上，以便第二全息衍射光栅135与第一全息衍射光栅131相对。在图5A和5B中显示了这种状态。
随后，如上所述，在光学上检测第一A对准记号134A和第二A对准记号138A，同时，在光学上检测第一B对准记号134B和第二B对准记号138B(见图3A、4A、5A以及5B)。换言之，第一A对准记号134A和第二A对准记号138A由第一成像装置163成像，并且第一B对准记号134B和第二B对准记号138B由第二成像装置164成像。获得连接第一A对准记号134A和第一B对准记号134B的第一直线L1，并且获得连接第二A对准记号138A和第二B对准记号138B的第二直线L2。平台160在X方向和Y方向移动并且在X-Y平面中转动，以便在第一直线L1和第二直线L2投射在虚拟平面上时，由第一直线L1和第二直线L2形成的角度θ0降低为低于规定值θPD。因此，第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135彼此相对对准(见图3B和4B)。随后，平台160升高(在Z方向移动)，形成第一偏转单元130的第二全息衍射光栅135转印至导光板130的第二表面123，粘合至导光板130的第二表面123，然后，从第二切割胶带(支撑件124)中剥离。
举例而言，最大规定值θPD是100秒。具体而言，假设以下图像：以每个视角度规则的间距为设置五条垂直线(在y轴中延伸的黑线)。而且，在第一干涉条纹形成区域132和第二干涉条纹形成区域136的y轴方向上的长度设为20mm。在这种条件下，使设置至第一全息衍射光栅131的第一干涉条纹的延伸方向和设置至第二全息衍射光栅135的第二干涉条纹的延伸方向与y轴平行，并且在这个时间的图像对比度设为“1.00”。第二全息衍射光栅135相对于第一全息衍射光栅131转动，并且获得图像对比度为“0.95”的角度θ0。结果，获得±50秒的值。根据上述结果，最大规定值θPD设为100秒(秒钟，second)。
甚至在第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135在x轴方向或y轴方向相互移动时，第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135进行的衍射反射未造成任何特定的变化，换言之，由第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135衍射和反射的光的衍射-反射角未造成任何变化。因此，观察者要观察的图像未造成图像质量退化。另一方面，在第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相互位置关系中造成某个角度θ0的转动偏移的情况下，由第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135衍射和反射的光的衍射-反射角改变。结果，观察者要观察的图像产生图像质量退化(图像对比度降低并且图像失真)。
如上所述，在实施方式1的用于光学装置的组装方法中，获得连接第一A对准记号和第一B对准记号的第一直线，获得连接第二A对准记号和第二B对准记号的第二直线，并且使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准，以便在第一直线和第二直线投射在虚拟平面上时，由第一直线和第二直线形成的角度降低为低于规定值。因此，可以根据简化方法，使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅相对对准。或者，在实施方式1的用于光学装置的组装方法中，由于第二全息衍射光栅由支撑件支撑，所以将光从导光板的端面中入射在导光板中，在光学上检测由第一A对准记号和第一B对准记号衍射和反射的光，将光从支撑件的端面中入射在支撑件中，并且在光学上检测由第二A对准记号和第二B对准记号衍射和反射的光。因此，使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准。因此，可以根据简化方法，使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅相对对准。而且，在实施方式1的全息衍射光栅中，对准记号设置有与设置至干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，并且对准记号的形状在平面图中是环形。在该光学装置或实施方式1的光学装置中，在完成所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅相对对准的状态中，规定第一A对准记号、第二A对准记号、第一B对准记号以及第二B对准记号的形状，或者，规定那些对准记号的设置。因此，第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅可以根据简化方法确定地并且容易地彼此相对对准。而且，实施方式1的对准装置包括：第一光源，其放在所述平台上并且被配置为将光从导光板的端面中入射在导光板中，第一全息衍射光栅设置在导光板上；以及第二光源，其被配置为将光从支撑件的端面中入射在支撑件中，所述支撑件在第一全息衍射光栅之上支撑第二全息衍射光栅，因此，可以确定地、精确地并且容易地检测对准记号。
【实施方式2】
实施方式2是实施方式1的变形例。由于图10显示了在实施方式2的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置200的概念图，所以在实施方式2中，图像形成装置211包括具有第二配置的图像形成装置。换言之，图像形成装置211包括光源251以及扫描从光源251中出射的平行光的扫描单元253。更具体而言，图像形成装置211包括：
(i)光源251，
(ii)准直光学系统252，其被配置为将从光源251中出射的光变成平行光，
(iii)扫描单元253，其被配置为扫描从准直光学系统252中出射的平行光，以及
(iv)中继光学系统254，其被配置为中继由扫描单元253扫描的平行光，用于出射。应注意的是，整个图像形成装置211容纳在外壳213内(在图10中，由交错的长短虚线表示)。这种外壳213设置有开口(未显示)，并且通过开口从中继光学系统254中出射光。每个外壳113通过安装部件19可拆卸地连接至镜腿部分13。
从光源251中出射的光入射在总体上具有正屈光力的准直光学系统252中，并且作为平行光出射。在全反射镜256上反射平行光。由包括MEMS的扫描单元253进行水平扫描和垂直扫描。MEMS包括微镜，该微镜在二维方向上可旋转，并且通过该微镜，可以通过二维的方式扫描入射的平行光。通过扫描，平行光转换成一种二维图像，造成生成虚拟像素(例如，像素的数量与在实施方式1中相同)。来自虚拟像素的光穿过由众所周知的中继光学系统构成的中继光学系统(平行光出射光学系统)254，并且变成平行光的光通量入射在光学装置120中。
在中继光学系统254中变成平行光的光通量入射至的光学装置120具有与在实施方式1中描述的光学装置的配置和结构相同的配置和结构，因此，不对其进行详细描述，通过该光学装置120，引导光通量，并且从该光学装置120中出射光通量。而且，如上所述，实施方式2的显示装置还具有与实施方式1的显示装置的配置和结构基本上相同的配置和结构，除了在图像形成装置211上的差异以外，因此，不对其进行详细描述。
【实施方式3】
实施方式3是实施方式1和2的变形例。图11为在从前面观看时实施方式3的头戴式显示器的示意图。图12为在从前面观看时实施方式3的头戴式显示器的示意图(在假设去除框架的状态中)。而且，图13为在从上面观看时实施方式3的头戴式显示器的示意图。图14为示出在从上面观看时实施方式3的头戴式显示器安装在观察者20的头上的状态的示图。应注意的是，为了简单起见，图14仅仅示出了图像显示装置并且省略了框架的说明。此外，在以下描述中，图像显示装置由图像显示装置100代表，但是勿庸置疑，图像显示装置200可应用于图像显示装置中。
实施方式3的头戴式显示器进一步包括连接两个图像显示装置100的连接部件300。连接部件300(例如)使用螺丝(未显示)连接至框架10的在位于观察者20的两个瞳孔21之间的中心部分10C处朝着观察者的一侧(即，在观察者20与框架10之间连接)。而且，在框架10的投射图像内包含连接部件300的投射图像。换言之，在从观察者20的前面观看头戴式显示器时，连接部件300隐藏在框架10之后，并且在视觉上识别不出连接部件300。此外，这两个图像显示装置100通过连接部件300彼此连接。具体而言，图像形成装置111A和111B储存在各个外壳113内，并且外壳113连接至连接部件300的两端，以便可以调整安装状态。每个图像形成装置111A和111B相对于观察者20的瞳孔21位于外面。具体而言，满足以下表达式：
α＝0.1*L；
β＝0.5*L；以及
γ＝0.9*L，
其中，从一个图像形成装置111A的安装部分的中心111AC到框架10的一端(在一侧上的末端)的距离由α表示，从连接部件300的中心300C到框架10的一端(在一侧上的末端)的距离由β表示，从另一个图像形成装置111B的安装部分的中心111BC到框架10的一端(在一侧上的末端)的距离由γ表示，并且框架10的长度由L表示。
具体而言，图像形成装置(具体而言，图像形成装置111A和111B)如下安装到连接部件300的两端，例如：在连接部件的每个端部的三个位置上设置三个通孔(未显示)；将与通孔对应的螺纹孔部分(螺丝接合部分(未显示))设置至图像形成装置111A和111B；并且将螺丝(未显示)插入各个通孔内并且拧入设置至图像形成装置111A和111B的孔部分内。弹簧插在每个螺丝与相应的孔部分之间。通过这种方式，可以根据螺丝的紧固状态，调整图像形成装置的安装状态(图像形成装置相对于连接部件的倾斜)。在安装之后，螺丝由螺帽(未显示)隐藏。应注意的是，在图12和16中，为了清晰地指出连接部件300和400，连接部件300和400具有阴影线。连接部件300连接至位于观察者20的两个瞳孔21之间的框架10的中心部分10C。中心部分10C与普通眼镜中的鼻架部分对应。而且，鼻垫10'连接至连接部件300的朝着观察者20的侧边。应注意的是，在图13和17中，省略了鼻垫10'的描述。框架10和连接部件300由金属或塑料制成，并且连接部件300的形状是弯曲的条状。
通过这种方式，在实施方式3的头戴式显示器(HMD)中，连接部件300连接两个图像显示装置100并且连接至位于观察者20的两个瞳孔21之间的框架10的中心部分10C。换言之，图像显示装置100不直接连接至框架10。因此，在框架10安装在观察者20的头上时，镜腿部分13朝外扩展。结果，如果框架10变形，那么框架10的这种变形不会造成图像形成装置111A和111B位移(位置变化)，或者如果有的话，那么造成很小的位移。由于这个原因，可以确定地防止左右图像的会聚角改变。而且，由于不需要增强框架10的前部分11的刚度，所以能够避免造成框架10的重量增大，设计质量降低以及成本提高。此外，由于图像显示装置100不直接连接至眼镜型框架10，所以可以根据观察者的偏好，自由地选择框架10的设计、颜色等，因此，对框架10的设计所施加的限制很少，并且根据设计的自由度较高。此外，在从观察者的前面观看头戴式显示器时，连接部件300隐藏在框架10的后面。因此，可以为头戴式显示器提供高的设计质量。
【实施方式4】
实施方式4是实施方式3的变形例。图15为在从前面观看时实施方式4的显示装置的示意图。图16为在从前面观看时实施方式4的显示装置的示意图(在假设去除框架的状态中)。图17为在从上面观看时实施方式4的显示装置的示意图。
在实施方式4的头戴式显示器中，条状连接部件400连接两个光学装置120，代替连接两个图像形成装置111A和111B，与实施方式3不同。应注意的是，还可以采用以下形式：整体地制造两个光学装置120，并且连接部件400连接至这样整体地制造的光学装置120。
在此处，还在实施方式4的头戴式显示器中，连接部件400(例如)使用螺丝(未显示)连接至位于观察者20的两个瞳孔21之间的框架10的中心部分10C。每个图像形成装置111相对于观察者20的瞳孔21位于外面。应注意的是，图像形成装置111连接至光学装置120的端部。满足以下表达式：
β＝0.5*L，
其中，从连接部件400的中心400C到框架10的一端的距离由β表示，并且框架10的长度由L表示。应注意的是，在实施方式4中的值α'和γ'与在实施方式3中的值α和γ相同。
在实施方式4中，框架10和图像显示装置具有与在实施方式3中描述的框架10和图像显示装置的配置和结构相同的配置和结构。由于这个原因，不对框架10和图像显示装置进行详细描述。而且，实施方式4的头戴式显示器还具有与实施方式3的头戴式显示器的配置和结构基本上相同的配置和结构，除了上述差异以外，因此，不对其进行详细描述。
在上文中，根据可取的实施方式，描述了本公开，但是本公开不限于那些实施方式。在以上实施方式中描述的显示装置(头戴式显示器)、图像显示装置、光学装置以及全息衍射光栅的配置和结构仅仅是实例，并且可以适当地改变。在根据本公开的一个实施方式的用于光学装置的组装方法中的各种工艺步骤也是示例性步骤，并且可以适当地改变。例如，表面凹凸全息图(见美国专利申请20040062505A1)可以设置在导光板上。或者，全息衍射光栅可以是反射型闪烁衍射光栅部件或表面凹凸型全息图。在实施方式中，仅仅描述包括两个图像显示装置的双眼类型，但是可以采用包括一个图像显示装置的单眼类型。
关于在图像形成装置中显示的图像的信息或数据可以储存在显示装置内或者可以记录在所谓的云计算机内。在后一种情况下，在显示装置具有通信单元(例如，移动电话或智能电话)时，或者在显示装置与通信单元相结合时，可以提供和接收各种类型的信息或数据，或者可以在云计算机与显示装置之间交换该信息或数据。
在实施方式中，描述了图像形成装置111和211，作为显示单色(例如，绿色)图像的装置，但是图像形成装置111和211可以显示彩色图像。在这种情况下，光源仅仅需要由出射红光、绿光以及蓝光的光源构成。具体而言，例如，分别从红色发光部件、绿色发光部件以及蓝色发光部件中出射的红光、绿光以及蓝光可以用于通过使用光导管来实现颜色混合以及亮度的均匀性，以便获得白光。
例如，除了总体上发射白光的背光和包括红色发光像素、绿色发光像素以及蓝色发光像素的液晶显示装置的组合以外，包括发光部件和光阀的光源或图像形成装置的实例包括以下配置。
具体而言，例如，如图18示出的概念图，能够提供包括发光面板的有源矩阵型图像形成装置，在该面板上，发光部件501布置成二维矩阵。在有源矩阵型图像形成装置中，控制发光部件501的发光/非发光状态，并且直接观察发光部件501的发光状态，从而显示图像。通过准直光学系统112将从这个图像形成装置中出射的光入射在导光板121中。
或者，如图19示出的概念图，可以提供一种图像形成装置，用于进行颜色显示，包括：
(α)红色发光面板511R，在该面板上，发射红光的红色发光部件501R布置成二维矩阵，
(β)绿色发光面板511G，在该面板上，发射绿光的绿色发光部件501G布置成二维矩阵，
(γ)蓝色发光面板511B，在该面板上，发射蓝光的蓝色发光部件501B布置成二维矩阵，以及
(δ)用于将从各个红色发光面板511R、绿色发光面板511G以及蓝色发光面板511B中出射的光束会集在一个光学路径的单元(例如，二向色棱镜503)，
其中，控制红色发光部件501R、绿色发光部件501G以及蓝色发光部件501B的发光/非发光状态。也通过准直光学系统112将从图像形成装置中出射的光入射在导光板121中。应注意的是，微透镜512被配置为会聚从发光部件中出射的光束。
或者，如作为概念图的图20中所示，可以提供一种图像形成装置，包括发光面板511R、511G以及511B，发光部件501R、501G以及501B分别在这些面板上布置成二维矩阵。从发光面板511R、511G以及511B中出射的光束的通过/不通过由光通过控制装置504R、504G以及504B控制，并且将光束入射在二向色棱镜503中。那些光束的光学路径会聚到一个光学路径内，并且通过准直光学系统112入射在导光板121中。
或者，如作为概念图的图21中所示，可以提供一种图像形成装置，包括发光面板511R、511G以及511B，发光部件501R、501G以及501B分别在这些面板上布置成二维矩阵。从发光面板511R、511G以及511B中出射的光束入射在二向色棱镜503中并且会聚到一个光学路径内。从二向色棱镜503中出射的光束的通过/不通过由光通过控制装置504控制，并且通过准直光学系统112将这些光束入射在导光板121中。
或者，可以提供一种图像形成装置，如图22中所示，包括：发射红光的发光部件501R；作为一种光阀的光通过控制装置(例如，液晶显示装置504R)，被配置为控制从发射红光的发光部件501R中出射的出射光的通过/不通过；发射绿光的发光部件501G；作为一种光阀的光通过控制装置(例如，液晶显示装置504G)，被配置为控制从发射绿光的发光部件501G中出射的出射光的通过/不通过；发射蓝光的发光部件501B；作为一种光阀的光通过控制装置(例如，液晶显示装置504B)，被配置为控制从发射绿光的发光部件501B中出射的出射光的通过/不通过；光引导部件502，其被配置为引导从发光部件501R、501G以及501B中出射的光束；以及用于将光束会聚在一个光学路径内的单元(例如，二向色棱镜503)。从二向色棱镜503中出射的那些光束通过准直光学系统112入射在导光板121中。
应注意的是，本公开可以具有以下配置。
(1)一种光学装置，包括：导光件，其包括入射区域和出射区域，其中，所述导光件被适配为在入射区域接收光并且在出射区域出射至少一些所接收的光；以及至少第一和第二衍射光栅，其中：所述第一衍射光栅设置在导光件的第一表面上，所述第一表面远离地面向入射光，所述第二衍射光栅设置在导光件的第二表面上，所述第二表面面朝着入射光，所述第二衍射光栅设置在导光件的入射区域上并且被适配为衍射入射在导光件内的至少一些光，并且所述第一衍射光栅被适配为将透射穿过导光件的至少一些光衍射回导光件内。
(2)根据配置(1)所述的光学装置，其中，所述第二衍射光栅被适配为衍射和反射入射在导光件内的至少一些光，以便朝着出射区域在导光件内部传播。
(3)根据任何前述配置所述的光学装置，其中，所述第一衍射光栅设置在入射区域中，以将透射穿过导光件的至少一些光衍射和反射回导光件内，以便在导光件内部朝着出射区域传播。
(4)根据任何前述配置所述的光学装置，其中，所述入射光包括第一和第二部分，所述第一和第二部分具有不同的视角，并且其中，所述第二衍射光栅被适配为允许第一部分穿过但是衍射和反射第二部分。
(5)根据任何前述配置所述的光学装置，其中，所述第二衍射光栅被适配为使以远离导光件的出射区域的角度入射的光入射的第一部分透过，并且衍射和反射以朝着导光件的出射区域的角度入射的光入射的第二部分。
(6)根据任何前述配置所述的光学装置，进一步包括由干涉条纹或衍射光栅构成的至少一个对准记号，所述至少一个对准记号至少与第一衍射光栅或第二衍射光栅相关联。
(7)根据配置(1)到(5)中任一项所述的光学装置，进一步包括与第一衍射光栅相关联的对准记号A1和B1以及与第二衍射光栅相关联的对准记号A2和B2。
(8)根据配置(7)所述的光学装置，其中，
角度θ由直线L1和L2构成，所述直线L1连接第一衍射光栅的对准记号A1和B1，所述直线L2连接第一衍射光栅的对准记号A2和B2；并且
所述角度θ小于所选择的角度阈值。
(9)根据配置(7)或(8)所述的光学装置，其中，所述第一衍射光栅包括第一干涉条纹，所述第一干涉条纹设置在对准记号A1和B1之间。
(10)根据配置(7)到(9)中任一项所述的光学装置，其中，所述第二衍射光栅包括第二干涉条纹，所述第二干涉条纹设置在对准记号A2和B2之间。
(11)根据配置(7)到(10)中任一项所述的光学装置，其中，所述对准记号A1包括第三干涉条纹，所述第一和第三干涉条纹具有相同的图案。
(12)根据配置(7)到(11)中任一项所述的光学装置，其中，所述对准记号B1包括第四干涉条纹，所述第一、第三以及第四干涉条纹具有相同的图案。
(13)根据配置(8)到(12)中任一项所述的光学装置，其中，所述选择的角度阈值是100秒。
(14)根据配置(8)到(12)中任一项所述的光学装置，其中，选择所述选择的角度阈值，以便获得高于所选择的图像对比度阈值的图像对比度。
(15)根据配置(14)所述的光学装置，其中，所述选择的图像对比度阈值是0.95。
(16)根据配置(1)到(5)中任一项所述的光学装置，进一步包括与第一衍射光栅相关联的对准记号A1和B1以及与第二衍射光栅相关联的对准记号A2和B2，其中：
所述对准记号A1不与对准记号A2重叠；并且
所述对准记号B1不与对准记号B2重叠。
(17)根据配置(16)所述的光学装置，其中，所述对准记号A1和A2是环形。
(18)根据配置(16)或(17)所述的光学装置，其中，所述对准记号A1的半径大于所述对准记号A2的半径。
(19)根据任何前述配置所述的光学装置，进一步包括第三衍射光栅，所述第三衍射光栅设置在导光件的出射区域上并且被适配为衍射由第一衍射光栅和第二衍射光栅衍射的至少一些光。
(20)一种头戴式显示器，包括：
导光件，其包括入射区域和出射区域，其中，所述导光件被适配为在入射区域接收光并且在出射区域出射至少一些所接收的光；
至少第一和第二衍射光栅，其中：
所述第一衍射光栅设置在导光件的第一表面上，所述第一表面面向远离入射光，
所述第二衍射光栅设置在导光件的第二表面上，所述第二表面朝向入射光，
所述第二衍射光栅设置在导光件的入射区域上并且被适配为衍射和反射入射在导光件内的至少一些光，以便在导光件内部朝着出射区域传播，并且
所述第一衍射光栅被适配为将透射穿过导光件的至少一些光衍射和反射回导光件内；
对准记号A1和B1，其与第一衍射光栅相关联；以及
对准记号A2和B2，其与第二衍射光栅相关联。
(21)根据配置(20)所述的头戴式显示器，其中，
角度θ由直线L1和L2构成，所述直线L1连接第一衍射光栅的对准记号A1和B1，所述直线L2连接第一衍射光栅的对准记号A2和B2；并且
所述角度θ小于所选择的角度阈值。
(22)根据配置(20)所述的头戴式显示器，其中，
所述对准记号A1不与对准记号A2重叠；并且
所述对准记号B1不与对准记号B2重叠。
(23)一种头戴式显示器，包括：
导光件；
至少第一和第二衍射光栅，其中：
所述第一衍射光栅设置在导光件的第一表面上，所述第一表面面向远离入射光，
所述第二衍射光栅设置在导光件的第二表面上，所述第二表面朝向入射光，
所述第二衍射光栅被适配为衍射和反射入射在导光件内的至少一些光，以便在导光件内部传播，并且
所述第一衍射光栅被适配为将透射穿过导光件的至少一些光衍射和反射回导光件内；
对准记号A1和B1，其与第一衍射光栅相关联；以及
对准记号A2和B2，其与第二衍射光栅相关联。
(24)根据配置(23)所述的头戴式显示器，其中，
所述导光件包括入射区域和出射区域；
所述导光件被适配为在入射区域接收光并且在出射区域出射至少一些所接收的光；并且
所述第一衍射光栅设置在入射区域上，以将透射穿过导光件的至少一些光衍射和反射回导光件内，以便朝着出射区域在导光件内部传播。
而且，应注意的是，本公开可以具有以下配置。
(1’)一种用于光学装置的组装方法，所述光学装置包括：
导光板，其被配置为在光入射在导光板中并且通过全反射在导光板内部传播之后出射光，
第一偏转单元，其被配置为偏转入射在导光板中的光，以便在导光板内部全反射入射在导光板中的光，以及
第二偏转单元，其被配置为偏转通过全反射在导光板内部传播的光，以便从导光板中出射通过全反射在导光板内部传播的部分光，
所述第一偏转单元包括第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅，
所述第一全息衍射光栅包括形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
所述第二全息衍射光栅包括形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
所述第一全息衍射光栅包括在第一干涉条纹的延伸方向在第一干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第一A对准记号和第一B对准记号，所述第一干涉条纹形成区域夹在其间，
所述第二全息衍射光栅包括在第二干涉条纹的延伸方向在第二干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第二A对准记号和第二B对准记号，所述第二干涉条纹形成区域夹在其间，
所述组装方法包括：
在光学上检测第一A对准记号和第二A对准记号；
在光学上检测第一B对准记号和第二B对准记号；
获得连接第一A对准记号和第一B对准记号的第一直线；
获得连接第二A对准记号和第二B对准记号的第二直线；并且
使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准，以便在第一直线和第二直线投射在虚拟平面上时，由第一直线和第二直线形成的角度降低为低于规定值。
(2’)根据(1’)所述的用于光学装置的组装方法，其中，
由于第一全息衍射光栅设置在导光板上，所以第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准，并且第二全息衍射光栅设置在导光板上。
(3’)根据(2’)所述的用于光学装置的组装方法，其中，
由于第一全息衍射光栅设置在导光板上，所以导光板相对于第二全息衍射光栅移动。
(4’)根据(2’)或(3’)所述的用于光学装置的组装方法，其中，
在第一全息衍射光栅粘合至导光板或者形成在导光板上之后，所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅彼此相对对准，并且所述第二全息衍射光栅粘合至导光板。
(5’)根据(1’)到(4’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
由于所述第二全息衍射光栅由支撑件支撑，所以所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅彼此相对对准。
(6’)根据(5’)所述的用于光学装置的组装方法，其中，
第一A对准记号和第一B对准记号中的每个包括与设置至第一干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，并且
第二A对准记号和第二B对准记号中的每个包括与设置至第二干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
所述组装方法进一步包括：
将光从导光板的端面中入射在导光板中，并且在光学上检测由第一A对准记号和第一B对准记号衍射和反射的光；并且
将光从支撑件的端面中入射在支撑件中，并且在光学上检测由第二A对准记号和第二B对准记号衍射和反射的光。
(7’)根据(6’)所述的用于光学装置的组装方法，其中，
在完成所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号中的每个具有第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的形状，并且第一B对准记号和第二B对准记号中的每个具有第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的形状。
(8’)根据(6’)或(7’)所述的用于光学装置的组装方法，其中，
在完成所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号设置在第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的位置，并且第一B对准记号和第二B对准记号设置在第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的位置。
(9’)根据(1’)到(8’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
所述第一A对准记号和所述第二A对准记号由第一成像装置成像，并且所述第一B对准记号和所述第二B对准记号由第二成像装置成像。
(10’)根据(1’)到(9’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
所述第一全息衍射光栅设置在导光板的第一表面上，并且所述第二全息衍射光栅设置在导光板的第二表面上，所述第二表面与所述第一表面相对。
(11’)根据(1’)到(10’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
满足以下表达式：
P1≠P2并且
P1＝P2并且或
P1≠P2并且
其中，所述第一干涉条纹的节距是P1，所述第一干涉条纹的倾斜角是所述第二干涉条纹的节距是P2，并且所述第二干涉条纹的倾斜角是
(12’)根据(1’)到(11’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
所述第一A对准记号、第一B对准记号、第二A对准记号以及第二B对准记号均设置在导光板的端部上。
(13’)根据(1’)到(12’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
所述规定值具有100秒的最大值。
(14’)根据(1’)到(13’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
所述第二偏转单元包括全息衍射光栅。
(15’)根据(1’)到(14’)中任一项所述的用于光学装置的组装方法，其中，
所述第二偏转单元具有比第一偏转单元的衍射效率值更小的衍射效率值。
(16’)一种用于光学装置的组装方法，所述光学装置包括：
导光板，其被配置为在光入射在导光板中并且通过全反射在导光板内部传播之后出射光，
第一偏转单元，其被配置为偏转入射在导光板中的光，以便在导光板内部全反射入射在导光板中的光，以及
第二偏转单元，其被配置为偏转通过全反射在导光板内部传播的光，以便从导光板中出射通过全反射在导光板内部传播的部分光，
所述第一偏转单元包括第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅，
所述第一全息衍射光栅包括在其内形成第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
所述第二全息衍射光栅包括在其内形成第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
所述第一全息衍射光栅包括在第一干涉条纹的延伸方向在第一干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第一A对准记号和第一B对准记号，所述第一干涉条纹形成区域夹在其间，
所述第二全息衍射光栅包括在第二干涉条纹的延伸方向在第二干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第二A对准记号和第二B对准记号，所述第二干涉条纹形成区域夹在其间，
第一A对准记号和第一B对准记号中的每个包括与设置至第一干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
第二A对准记号和第二B对准记号中的每个包括与设置至第二干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
所述组装方法包括：
由于第二全息衍射光栅由支撑件支撑，所以将光从导光板的端面中入射在导光板中，并且在光学上检测由第一A对准记号和第一B对准记号衍射和反射的光，并且将光从支撑件的端面中入射在支撑件中，并且在光学上检测由第二A对准记号和第二B对准记号衍射和反射的光，以便使第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此相对对准。
(17’)一种全息衍射光栅，包括：
干涉条纹形成区域，干涉条纹形成在其内；以及
两个对准记号，在干涉条纹的延伸方向上在干涉条纹形成区域的外面所述对准记号设置为彼此相对，所述干涉条纹形成区域夹在其间，
每个对准记号包括与设置至干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
每个对准记号在平面图中具有环形形状。
(18’)一种光学装置，包括：
导光板，其被配置为在光入射在导光板中并且通过全反射在导光板内部传播之后出射光；
第一偏转单元，其被配置为偏转入射在导光板中的光，以便在导光板内部全反射入射在导光板中的光；以及
第二偏转单元，其被配置为偏转通过全反射在导光板内部传播的光，以便从导光板中出射通过全反射在导光板内部传播的部分光，
所述第一偏转单元包括第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅，
所述第一全息衍射光栅包括在其内形成第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
所述第二全息衍射光栅包括在其内形成第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
所述第一全息衍射光栅包括在第一干涉条纹的延伸方向上在第一干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第一A对准记号和第一B对准记号，所述第一干涉条纹形成区域夹在其间，
所述第二全息衍射光栅包括在第二干涉条纹的延伸方向上在第二干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第二A对准记号和第二B对准记号，所述第二干涉条纹形成区域夹在其间，
第一A对准记号和第一B对准记号中的每个包括与设置至第一干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
第二A对准记号和第二B对准记号中的每个包括与设置至第二干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
在完成所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号中的每个具有第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的形状，并且第一B对准记号和第二B对准记号中的每个具有第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的形状，或者在所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅完成相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号设置在第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的位置，并且第一B对准记号和第二B对准记号设置在第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的位置。
(19’)一种显示装置，包括：
框架，其安装在观察者的头上；以及
图像显示装置，其连接至所述框架，所述图像显示装置包括：
图像形成装置，以及
光学装置，其被配置为从所述图像形成装置中出射的光入射在所述光学装置上并且出射所述光，所述光学装置包括：
导光板，其被配置为在光入射在导光板中并且通过全反射在导光板内部传播之后出射光；
第一偏转单元，其被配置为偏转入射在导光板中的光，以便在导光板内部全反射入射在导光板中的光；以及
第二偏转单元，其被配置为偏转通过全反射在导光板内部传播的光，以便从导光板中出射通过全反射在导光板内部传播的部分光，
所述第一偏转单元包括第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅，
所述第一全息衍射光栅包括在其内形成第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
所述第二全息衍射光栅包括在其内形成第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
所述第一全息衍射光栅包括在第一干涉条纹的延伸方向上在第一干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第一A对准记号和第一B对准记号，所述第一干涉条纹形成区域夹在其间，
所述第二全息衍射光栅包括在第二干涉条纹的延伸方向上在第二干涉条纹形成区域的外面设置为彼此相对的第二A对准记号和第二B对准记号，所述第二干涉条纹形成区域夹在其间，
第一A对准记号和第一B对准记号中的每个包括与设置至第一干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
第二A对准记号和第二B对准记号中的每个包括与设置至第二干涉条纹形成区域的干涉条纹相同的干涉条纹，
在所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅完成相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号中的每个具有第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的形状，并且第一B对准记号和第二B对准记号中的每个具有第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的形状，或者在所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅完成相对对准的状态中，第一A对准记号和第二A对准记号设置在第一A对准记号和第二A对准记号不重叠的位置，并且第一B对准记号和第二B对准记号设置在第一B对准记号和第二B对准记号不重叠的位置。
(20’)一种对准装置，包括：
平台，其在X方向、Y方向以及Z方向可移动并且在X-Y平面中可转动；
第一光源，其放在所述平台上并且被配置为将光从导光板的端面中入射在导光板中，第一全息衍射光栅设置在导光板上；
第二光源，其被配置为将光从支撑件的端面中入射在支撑件中，所述支撑件被配置为将第二全息衍射光栅支撑为在第一全息衍射光栅上方；
第一成像装置，其被配置为根据从第一光源中入射在的并且由第一A对准记号衍射和反射的光，检测设置至第一全息衍射光栅的第一A对准记号的光学图像，并且根据从第二光源中入射在的并且由第二A对准记号衍射和反射的光，检测设置至第二全息衍射光栅的第二A对准记号的光学图像；以及
第二成像装置，其被配置为根据从第一光源中入射在的并且由第一B对准记号衍射和反射的光，检测设置至第一全息衍射光栅的第一B对准记号的光学图像，并且根据从第二光源中入射在的并且由第二B对准记号衍射和反射的光，检测设置至第二全息衍射光栅的第二B对准记号的光学图像。

Claims (20)

1.一种光学装置，包括：
导光件，包括入射区域和出射区域，其中，所述导光件被适配为在所述入射区域接收光并且在所述出射区域出射至少一些所接收的光；以及
至少第一衍射光栅和第二衍射光栅，其中：
所述第一衍射光栅设置在所述导光件的第一表面上，所述第一表面背朝入射光，
所述第二衍射光栅设置在所述导光件的第二表面上，所述第二表面朝向所述入射光，
所述第二衍射光栅设置在所述导光件的所述入射区域上并且被适配为衍射入射至所述导光件内的至少一些光，并且
所述第一衍射光栅被适配为将透射穿过所述导光件的至少一些光衍射回所述导光件内，
与所述第一衍射光栅相关联的对准记号A1和B1以及与所述第二衍射光栅相关联的对准记号A2和B2，其中：
所述对准记号A1不与所述对准记号A2重叠；并且
所述对准记号B1不与所述对准记号B2重叠，
角度θ由直线L1和L2构成，所述直线L1连接所述第一衍射光栅的所述对准记号A1和B1，所述直线L2连接所述第一衍射光栅的所述对准记号A2和B2；并且
所述角度θ小于选择的角度阈值。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第二衍射光栅被适配为衍射和反射入射至所述导光件内的至少一些光，以在所述导光件内部朝着所述出射区域传播。
3.根据权利要求2所述的光学装置，其中，所述第一衍射光栅设置在所述入射区域以将透射通过所述导光件的至少一些光衍射和反射回到所述导光件内，以在所述导光件内部朝着所述出射区域传播。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其中，所述入射光包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分具有不同的视角，并且其中，所述第二衍射光栅被适配为允许所述第一部分穿过但是衍射和反射所述第二部分。
5.根据权利要求4所述的光学装置，其中，所述第二衍射光栅被适配为使所述入射光的以远离所述导光件的所述出射区域的角度入射的的所述第一部分通过，并且衍射和反射所述入射光的以朝着所述导光件的所述出射区域的角度入射的所述第二部分。
6.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述对准记号A1和B1以及A2和B2由干涉条纹或衍射光栅构成。
7.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一衍射光栅包括第一干涉条纹，所述第一干涉条纹设置在所述对准记号A1和B1之间。
8.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述第二衍射光栅包括第二干涉条纹，所述第二干涉条纹设置在所述对准记号A2和B2之间。
9.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述对准记号A1包括第三干涉条纹，所述第一干涉条纹和所述第三干涉条纹具有相同的图案。
10.根据权利要求9所述的光学装置，其中，所述对准记号B1包括第四干涉条纹，所述第一干涉条纹、所述第三干涉条纹以及所述第四干涉条纹具有相同的图案。
11.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述选择的角度阈值是100秒。
12.根据权利要求1所述的光学装置，其中，选择所述选择的角度阈值，以获得高于选择的图像对比度阈值的图像对比度。
13.根据权利要求12所述的光学装置，其中，所述选择的图像对比度阈值是0.95。
14.根据权利要求13所述的光学装置，其中，所述对准记号A1和A2是环形的。
15.根据权利要求13所述的光学装置，其中，所述对准记号A1的半径大于所述对准记号A2的半径。
16.根据权利要求6所述的光学装置，进一步包括第三衍射光栅，所述第三衍射光栅设置在所述导光件的所述出射区域上并且被适配为衍射由所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅衍射的至少一些光。
17.一种头戴式显示器，包括：
导光件，包括入射区域和出射区域，其中，所述导光件被适配为在所述入射区域接收光并且在所述出射区域出射至少一些所接收的光；
至少第一衍射光栅和第二衍射光栅，其中：
所述第一衍射光栅设置在所述导光件的第一表面上，所述第一表面背朝入射光，
所述第二衍射光栅设置在所述导光件的第二表面上，所述第二表面朝向所述入射光，
所述第二衍射光栅设置在所述导光件的所述入射区域上并且被适配为将入射至所述导光件内的至少一些光衍射和反射，以在所述导光件内部朝着所述出射区域传播，并且
所述第一衍射光栅被适配为将透射通过所述导光件的至少一些光衍射和反射回到所述导光件内；
对准记号A1和B1，与所述第一衍射光栅相关联；以及
对准记号A2和B2，与所述第二衍射光栅相关联，
所述对准记号A1不与所述对准记号A2重叠；并且
所述对准记号B1不与所述对准记号B2重叠，
角度θ由直线L1和L2构成，所述直线L1连接所述第一衍射光栅的所述对准记号A1和B1，所述直线L2连接所述第一衍射光栅的所述对准记号A2和B2；并且
所述角度θ小于选择的角度阈值。
18.一种头戴式显示器，包括：
导光件；
至少第一衍射光栅和第二衍射光栅，其中：
所述第一衍射光栅设置在所述导光件的第一表面上，所述第一表面背朝入射光，
所述第二衍射光栅设置在所述导光件的第二表面上，所述第二表面朝向所述入射光，
所述第二衍射光栅被适配为衍射和反射入射至所述导光件内的至少一些光，以在所述导光件内部传播，并且
所述第一衍射光栅被适配为将透射通过所述导光件的至少一些光衍射和反射回到所述导光件内；
与所述第一衍射光栅相关联的对准记号A1和B1；以及
与所述第二衍射光栅相关联的对准记号A2和B2，
所述对准记号A1不与所述对准记号A2重叠；并且
所述对准记号B1不与所述对准记号B2重叠，
角度θ由直线L1和L2构成，所述直线L1连接所述第一衍射光栅的所述对准记号A1和B1，所述直线L2连接所述第一衍射光栅的所述对准记号A2和B2；并且
所述角度θ小于选择的角度阈值。
19.根据权利要求18所述的头戴式显示器，其中，
所述导光件包括入射区域和出射区域；
所述导光件被适配为在所述入射区域接收光并且在所述出射区域出射至少一些所接收的光；并且
所述第一衍射光栅设置在所述入射区域上，以将透射通过所述导光件的至少一些光衍射和反射回到所述导光件内，以在所述导光件内部朝着所述出射区域传播。
20.根据权利要求18所述的头戴式显示器，其中，所述入射光包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分具有不同的视角，并且其中，所述第二衍射光栅被适配为允许所述第一部分穿过但是衍射和反射所述第二部分。
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