CN107003528A - 光学装置和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种显示装置，其中，由观察者观看到的图像是亮的并且该图像的亮度尽可能均匀。该显示装置包括框架(10)和图像显示装置(100)，图像显示装置(100)设置有图像形成装置(111)和光学装置(120)。光学装置(120)设置有导光板(121)、由第一全息衍射光栅(131)和第二全息衍射光栅(135)构成的第一偏转装置(130)、以及由第三全息衍射光栅(141)构成的第二偏转装置(140)。第一全息衍射光栅(131)、第二全息衍射光栅(135)和第三全息衍射光栅(141)的倾斜角和间距满足预定关系。
Description
技术领域
本公开涉及光学装置和配备有该光学装置的显示装置，并且更具体地，涉及用作头戴式显示器(HMD)的显示装置和在显示装置中使用的光学装置。
背景技术
已知使用全息衍射光栅的虚拟图像显示装置(图像显示装置)允许观察者能够通过虚拟图像光学系统观察作为由图像形成设备形成的二维(2D)图像的放大虚拟图像。如图46的概念图所示，图像显示装置1100基本上包括显示图像的图像形成设备1111、准直光学系统1112以及由图像形成设备1111显示的光入射在其上并且其将光引导至观察者的瞳孔21的光学装置(导光单元)1120。光学装置1120包括导光板1121和各自配置有设置在导光板1121上的全息衍射光栅的第一偏转单元1130和第二偏转单元1140。然后，从图像形成设备1111的像素发射的光入射到准直光学系统1112上，并且在导光板1121上具有不同入射角的多个平行光束由准直光学系统1112生成并入射在导光板1121上。平行光从导光板1121的第二表面1123入射并发射。第一偏转单元1130和第二偏转单元1140附接到导光板1121的第一表面1122。参考标号1150指示反射空间光调制器，参考标号1151指示液晶显示装置(LCD)，参考标号1152指示偏振光分束器，以及参考标号1153指示光源。
作为虚拟图像显示装置所需的重要特性，观察者观看的图像的亮度需要尽可能地高且均匀。能够满足这样的需求的虚拟图像显示装置从例如JP5119667B可知。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 5119667B
发明内容
技术问题
图43A、图43B和图43C是用于描述入射到现有技术的显示装置中的光学装置上的光与观察者观察到的图像的亮度之间的关系的示意图。在图43A、图43B和图43C中，入射到光学装置1120上的光的光谱由曲线“A”指示，并且衍射效率相对于入射在第一偏转单元1130上的光的波长的变化由被称为“衍射效率变化曲线”E的曲线“E”指示。同时，当希望增加由观察者观看到的图像的亮度时，通常，增加配置有全息衍射光栅的第一偏转单元1130的厚度以增加第一偏转单元1130的衍射效率。然而，当采用此对策时，衍射效率变化曲线E具有尖锐的峰值。在配置有全息衍射光栅的第一偏转单元1130的厚度薄且第一偏转单元1130的衍射效率低的情况下的衍射效率变化曲线由图43A中的曲线“F”指示。如果入射在第一偏转单元1130上的光的峰值波长由λLS-0指示，则光学装置1120被设计为使得衍射效率变化曲线E的峰值与图46的光束LBC中的波长λLS-0相同。光束LBC指示来自图像的与观察者的瞳孔21的光轴一致的中心的光束(0视角、即中心视角的光束)。在光学装置1120中，对于图46中的光束LBL或光束LBR，衍射效率变化曲线E的峰值偏离波长λLS-0(参见图43B和43图C)。在这里，在图43A、图43B和图43C中，阴影区域为入射在光学装置1120上的光的对观察者观看到的图像的亮度有贡献的部分。因此，由于观察者观看到的图像的亮度在图像右侧、图像中心和图像左侧显著变化，所以不能满足图像的亮度尽可能均匀的要求。
鉴于此，本公开的目的是提供能够满足对于观察者观看到的图像的亮度是亮的且图像的亮度尽可能均匀的要求的显示装置以及在显示装置中使用的光学装置。
问题的解决方案
为解决上述问题，根据本公开的第一或第二方面的光学装置包括：
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射；以及
(c)第二偏转单元，被配置为使通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射。
第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，以及
在第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹。
在这里，术语“全反射”指示导光板内的全内反射或全反射。在下文中同样适用。
此外，在根据本公开的第一方面的光学装置中，满足
φ2<φ3<φ1和P1＝P3＝P2
的关系。在这里，
φ1表示第一干涉条纹的倾斜角，
φ2表示第二干涉条纹的倾斜角，
φ3表示第三干涉条纹的倾斜角，
P1表示第一干涉条纹的间距，
P2表示第二干涉条纹的间距，以及
P3表示第三干涉条纹的间距。
另外，在根据第二方面的光学装置中，
满足
λ2<λ3<λ1
的关系，
其中，
λ1表示入射在导光板上并被第一全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，
λ2表示入射在导光板上并被第二全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，以及
λ3表示被第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅偏转、通过全反射在导光板内传播、并然后被第三全息衍射光栅偏转的光的峰值波长。
为了实现以上目的，根据本公开的第一方面、第二方面或第三方面的显示装置为这样的显示装置，包括：
(i)被配置成佩戴在观察者的头部上的框架；以及
(ii)被配置成安装在框架上的图像显示装置，
其中，该图像显示装置包括
(A)图像形成设备，以及
(B)从图像形成设备发射的光入射并发射的光学装置。
此外，在根据本公开的第一方面的显示装置中，光学装置配置有根据本公开的第一方面的光学装置，并且在根据本公开的第二方面的显示装置中，光学装置配置有根据本公开的第二方面的光学装置。
此外，在根据第三方面的显示装置中，
光学装置包括
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，并且
图像形成设备包括具有峰值波长λLS-1的第一光源和具有峰值波长λLS-2的第二光源，以及
图像形成设备基于来自第一光源的光和来自第二光源的光形成图像。本发明的有益效果
在根据本公开的第一方面的光学装置或根据本公开的第一方面的显示装置中，指定三个全息衍射光栅的干涉条纹的倾斜角和间距的关系，并且在根据本公开的第二方面的光学装置或根据本公开的第二方面的显示装置中，指定由三个全息衍射光栅偏转的光的峰值波长的关系。此外，在根据本公开的第三方面的显示装置中，图像形成设备包括两个光源，并且基于来自光源的光形成图像。因此，可以增加由观察者观看到的图像的亮度，并且尽可能地增加图像的亮度的均匀性。然而，本说明书中描述的效果不旨在是限制性的，而仅仅是示例，并且可能还有另外的效果。
附图说明
[图1]图1是在根据第一实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图2]图2是根据第一实施方式的显示装置的示意性顶视图。
[图3]图3是根据第一实施方式的显示装置的示意性前视图。
[图4]图4A和4B是示出第一实施方式的显示装置的示意性侧视图，以及示意性地示出构成图像显示装置的导光板中的光的传播的示意图。
[图5]图5是示出反射型体积全息衍射光栅的一部分的示意性放大截面图。
[图6]图6是在根据第二实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图7]图7是根据第三实施方式的显示装置的示意性前视图。
[图8]图8是(在假设去除了框架的状态下的)根据第三实施方式的显示装置的示意性前视图。
[图9]图9是根据第三实施方式的显示装置的示意性顶视图。
[图10]图10是示出其中第三实施方式的显示装置佩戴在观察者的头部上的状态的顶视图(这里仅示出了图像显示装置，省略了框架的图示)。
[图11]图11是第四实施方式的显示装置的示意性前视图。
[图12]图12是(在假设去除了框架的状态下的)第四实施方式的显示装置的示意性前视图。
[图13]图13是第四实施方式的显示装置的示意性顶视图。
[图14]图14是在根据第五实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图15]图15是示出全息衍射光栅的衍射效率与半值宽度之间的膜厚依赖关系的曲线图。
[图16]图16A、16B、16C、16D、16E和16F是在根据第六实施方式的显示装置中的光学装置的概念图。
[图17]图17是在根据第七实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图18]图18是在根据第七实施方式的显示装置的变型例中的图像显示装置的概念图。
[图19]图19是在根据第八实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图20]图20是根据第八实施方式的显示装置的示意性顶视图。
[图21]图21是根据第八实施方式的显示装置的示意性侧视图。
[图22]图22是在根据第八实施方式的显示装置中的图像显示装置的变型例的概念图。
[图23]图23是在根据第九实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图。
[图24]图24是根据第九实施方式的显示装置的示意性侧视图。
[图25]图25A和25B是根据第九实施方式的显示装置的示意性侧视图以及在根据第九实施方式的显示装置中的光学装置和调光器的示意性前视图。
[图26]图26A和26B是在根据第九实施例的显示装置中的调光器的示意性剖视图以及调光器的示意性前视图。
[图27]图27A、图27B和图27C是示意性地示出调光器等的虚拟图像投影区域的变化的示意图。
[图28]图28是示意性地示出外接在光学装置中形成的虚拟图像上的虚拟矩形以及调光器的虚拟图像投影区域的矩形形状的示意图。
[图29]图29A和29B是根据第十实施方式的显示装置的示意性顶视图以及控制环境照度测量传感器的电路的示意图。
[图30]图30A和30B是根据第十一实施方式的显示装置的示意性顶视图以及控制透射光照度测量传感器的电路的示意图。
[图31]图31A和31B是从与观察者相反的一侧观看到的在根据第十二实施方式的显示装置中的导光板的示意图以及从与观察者相同的一侧观看到的示意图。
[图32]图32A和32B是用于描述第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅之间的对准的导光板等的示意性局部平面图。
[图33]图33A和33B是用于描述在图32A和32B所示示例的变型例中的第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅之间的对准的导光板等的示意性局部平面图。
[图34]图34A和34B是用于描述第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅之间的对准的导光板等的示意性局部截面图。
[图35]图35是适用于第一至第十二实施方式的图像形成设备的变型例的概念图。
[图36]图36是示出适用于第一至第十二实施方式的图像形成设备的另一变型例的概念图。
[图37]图37是示出适用于第一至第十二实施方式的图像形成设备的又一变型例的概念图。
[图38]图38是示出适用于第一至第十二实施方式的图像形成设备的又一变型例的概念图。
[图39]图39是示出适用于第一至第十二实施方式的图像形成设备的又一变型例的概念图。
[图40]图40A、40B和40C是用于描述入射在根据第一实施方式的显示装置中的光学装置上的光与由观察者观察到的图像的亮度之间的关系的示意图。
[图41]图41是获得在第一实施方式和现有技术的显示装置中的视角与质心波长之间的关系的曲线图。
[图42]图42A、42B和42C是用于描述入射在第七实施方式的显示装置中的光学装置上的光与观察者观察到的图像的亮度之间的关系的示意图。
[图43]图43A、43B和43C是用于描述入射在现有技术的显示装置中的光学装置上的光与观察者观察到的图像的亮度之间的关系的示意图。
[图44]图44A是示出其中用能量线照射感光材料层并且在加热时再现中心波长(衍射中心波长)从“A”状态移到“B”状态的状态的曲线图，并且图44B是示出能量线的照射量与加热后的倾斜角的变化量之间的关系的曲线图。
[图45]图45是示意性地示出通过堆叠两个光聚合物层而获得的衍射光栅构件的波长与效率之间的关系的示意图。
[图46]图46是在现有技术的虚拟图像显示装置中的图像显示装置的概念图。
具体实施方式
在下文中，将基于实施方式参考附图来描述本公开，但是本公开不限于该实施方式，并且实施方式中的各种数值和材料仅为示例。此外，将按照以下顺序进行描述。
1.根据本公开的第一和第二方面的光学装置以及与本公开的第一至第三方面相关的显示装置的总体描述
2.第一实施方式(根据本公开的第一和第二方面的光学装置和根据本公开的第一和第二方面的显示装置)
3.第二实施方式(第一实施方式的变型)
4.第三实施方式(第一实施方式的另外变型)
5.第四实施方式(第一实施方式的另外变型)
6.第五实施方式(第一至第四实施方式的变型)
7.第六实施方式(第一至第五实施方式的变型)
8.第七实施方式(根据本公开的第三方面的显示装置)
9.第八实施方式(第一至第七实施方式的变型)
10.第九实施方式(第一至第八实施方式的变型)
11.第十实施方式(第九实施方式的变型)
12.第十一实施方式(第九实施方式的另外变型)
13.第十二实施方式(第一至第十一实施方式的变型)
14.其他
<根据本公开的第一和第二方面的光学装置和根据本公开的第一至第三方面的显示装置的总体描述>
在涉及本公开的第一方面的显示装置中，优选地，当由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅偏转的光的峰值波长通过全反射在导光板内传播并然后被由λ3指示的第三全息衍射光栅偏转时，图像形成设备包括但不限于发射具有峰值波长λ3的光的光源。此外，在根据本公开的第二方面的显示装置中，期望地，图像形成设备包括但不限于发射具有峰值波长λ3的光的光源。
此外，在根据本公开的第三方面的显示装置中，期望满足
0nm<|λLS-2-λLS-1|≤60nm，
并且在根据具有以上配置的根据本公开的第三方面的显示装置中，优选地，图像显示装置控制来自第一光源的光的强度和来自第二光源的光的强度。通过采用这种配置，即使当从第一光源发射的光的光强度和从第二光源发射的光的光强度存在变化时，也可以进行控制使得变化被消除，或者是可以控制入射在光学装置上的光的组合光谱。还可以进行用于优化受第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的制造误差影响的图像的亮度平衡的调整。
根据本公开的第一方面的光学装置或在根据本公开的第一方面的显示装置中的光学装置(在下文中，光学装置也被统称为“根据本公开的第一方面的光学装置等”)虽然不限于此，但优选满足
0.7°≤|φ2-φ1|≤4.7°。
根据本公开的第二方面的光学装置或在根据本公开的第二方面的显示装置中的光学装置(在下文中，光学装置也被统称为“根据本公开的第二方面的光学装置等”)虽然不限于此，但优选满足
0nm<|λ3-λ1|≤40nm和0nm<|λ2-λ3|≤40nm。
在根据包括以上优选配置的本公开的第二方面的光学装置等中，当第一全息衍射光栅的衍射效率为η1、第二全息衍射光栅的衍射效率为η2、并且第三全息衍射光栅的衍射效率为η3时，
η1/η3≥1.0，η2/η3≥1.0。
优选地，可以满足
η1/η3>1.0和η2/η3>1.0。
当第三全息衍射光栅的衍射效率被设定为小于或等于第一全息衍射光栅的衍射效率和第二全息衍射光栅的衍射效率时，优选的是小于第一全息衍射光栅的衍射效率和第二全息衍射光栅的衍射效率，可以进一步使观察者沿着导光板的轴向方向观察到的图像均匀化。更加期望的是η3的值满足
η3≤0.25。
η1的值和η2的值可以相同或不同。在后一种情况下，η1>η2是期望的。此外，当入射在全息衍射光栅上的光的光强度为I0时，衍射效率由I1/I0指示，并且由全息衍射光栅衍射的第+1阶衍射光的光强度为I1。根据本公开的第一方面，上述规则也可以应用于光学装置等。
此外，在具有上述各种优选配置的根据本公开的第二方面的光学装置等中，当第一全息衍射光栅的厚度为T1、第二全息衍射光栅的厚度为T2以及第三全息衍射光栅为T3时，期望满足
1.0μm≤T1，T2≤10μm，T1≥T3，以及T2≥T3，并且优选地，T1>T3和T2>T3。
当将第三全息衍射光栅的厚度设定为小于或等于第一全息衍射光栅的厚度和第二全息衍射光栅的厚度，优选地小于第一全息衍射光栅的厚度和第二全息衍射光栅的厚度时，可以沿着导光板的轴向方向进一步使观察者观察到的图像均匀化。期望T3的值满足
T3≤2.0μm，
并且优选地
T3≤1.6μm。
T1的值和T2的值可以相同或不同。在后一种情况下，期望T1>T2。上述规则也可以应用于根据本公开的第一方面的光学装置等。
此外，在具有上述各种优选配置的根据本公开的第二方面的光学装置等中，当第一干涉条纹的间距为P1、其倾斜角为φ1，第二干涉条纹的间距为P2并且其倾斜角为φ2时，期望满足
φ1≠φ2和P1＝P2，
并且在这种情况下，当第三干涉条纹的间距为P3、并且其倾斜角为φ3时，期望满足
φ2<φ3<φ1和P1＝P2＝P3。
当光入射的表面被定义为导光板的第二表面并且将导光板的面对第二表面的表面定义为第一表面时，可以提供第一全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上并且第二全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上的配置，或者第一全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上并且第二全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上的配置。第三全息衍射光栅可以布置在导光板的第一表面上或者可以布置在导光板的第二表面上。在这里，导光板的面对图像形成设备的表面被假设为该导光板的第二表面，并且导光板的第一表面面对导光板的第二表面。图像形成设备和观察者位于导光板的第二表面侧上。然而，图像形成设备可以位于导光板的第二表面侧上，并且观察者可以位于导光板的第一表面侧上。
此外，在具有上述各种优选的模式和配置的根据本公开的第一和第二方面的光学装置等中，
在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域的衍射效率可以比位于靠近第一偏转单元的区域高。可替换地，
在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域可以比位于靠近第一偏转单元的区域厚。通过采用此配置，可以进一步使观察者沿着导光板的轴向方向观察到的图像均匀化。此外，在这种情况下，第三全息衍射光栅的厚度可以逐步改变，或者该厚度可以逐渐增加(厚度持续变化的状态)。在这种情况下，期望在第三全息衍射光栅中倾斜角为恒定而没有改变。
具体地，第三全息衍射光栅配置有位于靠近第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离第一偏转单元的第3B全息衍射光栅，
当第3A全息衍射光栅的衍射效率为η3A，并且第3B全息衍射光栅的衍射效率为η3B时，期望满足
η3B>η3A，
或者
当第3A全息衍射光栅的厚度为T3A，并且第3B全息衍射光栅的厚度为T3B时，期望满足
T3B>T3A
在这种情况下，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面并且导光板的面对第二表面的表面被定义为第一表面时，可以提供第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上的配置，可以提供第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上的配置，可以提供第3A全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上的配置，或者可以提供第3A全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上的配置。然而，第三全息衍射光栅不限于配置有两个全息衍射光栅，并且可以配置有三个以上全息衍射光栅。当第三全息衍射光栅配置有两个以上全息衍射光栅时，一个全息衍射光栅(或一个全息衍射光栅组)布置在导光板的第一表面上，其他全息衍射光栅(或其他全息衍射光栅组)布置在导光板的第二表面上，一个全息衍射光栅(或一个全息衍射光栅组)至导光板的正交投影图像和其他全息衍射光栅(或其他全息衍射光栅组)至导光板的正交投影图像可以处于其中在正交投影图像之间没有间隙的状态，或者其中正交投影图像可以在它们彼此面对的边界部分中彼此重叠的状态。此外，在这种情况下，期望第3A全息衍射光栅的倾斜角与第3B全息衍射光栅的倾斜角相同。
此外，在具有上述各种优选配置的根据本公开的第一和第二方面的光学装置等中，在对应于中心视角的入射光中，具有峰值波长λ1的入射光(主要)由第一全息衍射光栅而不是第二全息衍射光栅衍射，并且在对应于中心视角的入射光中，具有峰值波长λ2的入射光(主要)由第二全息衍射光栅而不是第一全息衍射光栅衍射。
此外，在具有上述各种优选的模式和配置的根据本公开的第一和第二方面的光学装置等中，可以设置有这样的配置，其中
第一全息衍射光栅具有其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域和设置在第一干涉条纹形成区域的外侧的对准标记，以及
第二全息衍射光栅具有其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域和设置在第二干涉条纹形成区域的外侧的对准标记。
此外，在具有上述各种优选的模式和配置的根据本公开的第一和第二方面的光学装置等中，可以设置有这样的配置，其中
第一全息衍射光栅布置在导光板的一个表面上，并且
第二全息衍射光栅布置在导光板的与该一个表面相对的另一表面上。通过此配置，也就是说，由于第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅彼此分开布置，所以由第一全息衍射光栅衍射的光入射到第二全息衍射光栅上以及由第二全息衍射光栅衍射的光入射到第一全息衍射光栅上的可能性低，并因此可以防止所谓的杂散光的生成。然而，本公开不限于该配置，并且第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅可以以堆叠状态或者两者之间具有间隙的状态形成在导光板的一个表面或另一表面上。第三全息衍射光栅可以设置在导光板的一个表面上或者可以设置在导光板的另一表面上。
在根据本公开的第三方面的显示装置中，第一偏转单元和第二偏转单元中的每一个可以配置有全息衍射光栅。
在下文中，根据本公开的第三方面的显示装置中的光学装置，诸如具有上述各种优选模式和配置的根据本公开的第一和第二方面的光学装置等可以被统称为“根据本公开的光学装置等”。
在下文中，具有上述各种优选模式和配置的根据本公开的第一至第三方面的显示装置可以被统称为“根据本公开的显示装置等”。
在根据本公开的光学装置等中，全息衍射光栅可以配置有反射型全息衍射光栅，或者可以配置有透射型全息衍射光栅，或者一些全息衍射光栅可以配置有具有反射型全息衍射光栅，且其余的全息衍射光栅可以配置有透射型全息衍射光栅。在全息衍射光栅中，入射光被衍射并反射。此外，可以使用反射型体积全息衍射光栅，作为反射型全息衍射光栅。反射型体积全息衍射光栅指示衍射并仅反射第+1阶衍射光的全息衍射光栅。在第一偏转单元中，入射在导光板上的多个平行光中的至少一些平行光被衍射并反射，使得入射在导光板上的多个平行光在导光板内被全反射。另一方面，在第二偏转单元中，通过全反射在导光板内传播的平行光被多次衍射并反射，并且然后以平行光的状态从导光板发射。
通过根据本公开的显示装置等，可以减轻显示装置的重量并减小其大小，可以显著降低佩戴显示装置时的不适感，并且此外，可以降低制造成本。例如，头戴式显示器(HMD)可以配置有根据本公开的显示装置等。
在根据本公开的显示装置等中，光学装置可以为透射型或半透射型(透视型)。具体地，面对观察者的瞳孔的光学装置(更具体地，第二偏转单元)的至少一部分可以为透射型或半透射型(透视型)，并且可以通过该光学装置的部分看到外面。显示装置可以具有一个图像显示装置(单眼型)或两个图像显示装置(双眼型)。
在本说明书中，可以使用术语“半透射”，但并不意味着入射光的一半(50％)被透射或反射，而是意味着入射光的一部分被透射并且其余的光被反射。
可以由根据本公开的光学装置等或根据本公开的显示装置等进行单一颜色(例如，绿色)的图像显示。在这种情况下，例如，将视角分割为两个(更具体地，例如分成两半)，并且衍射光栅构件可以被配置成使得与已分割的视角相对应的两个衍射光栅构件被堆叠。此外，当进行彩色图像显示时，衍射光栅构件可以被配置成使得由反射型体积全息衍射光栅形成的P衍射光栅层被堆叠，以便对应于具有P型的不同波段(或波长)的P型光的衍射反射(例如，P＝3，红、绿和蓝三种类型)。在每个衍射光栅层中，形成对应于一种类型的波段(或波长)的干涉条纹。可替换地，可以设置其中P型干涉条纹形成在由一个衍射光栅形成的衍射光栅构件中以便对应于具有P型的不同波段(或波长)的P型光的衍射反射的配置。可替换地，可以采用如下的结构：其中，衍射并反射具有红波段(或波长)的光的全息衍射光栅布置在第一导光板上，衍射并反射具有绿波段(或波长)的光的全息衍射光栅布置在第二导光板上，衍射并反射具有蓝波段(或波长)的光的全息衍射光栅布置在第三导光板上，并且第一导光板、第二导光板导光板和第三导光板以其间具有间隙的方式堆叠。可替换地，在衍射并反射具有红波段(或波长)的光的全息衍射光栅、衍射并反射具有绿波段(或波长)的光的全息衍射光栅以及衍射并反射具有蓝波段(或波长)的光的全息衍射光栅中的两种类型的全息衍射光栅可以布置在第一导光板上，并且其余的全息衍射光栅可以布置在第二导光板上。通过采用该配置，可以增加衍射效率、增加衍射接收角、优化当具有每个波段(或波长)的光被全息衍射光栅衍射并反射时的衍射反射角。
作为用来制备衍射光栅构件的方法，可以基于涂覆技术按期望顺序依次使用形成干膜状光聚合物层的方法，在由玻璃、塑料等制成的支撑体上形成光聚合物层的方法等。作为涂覆光聚合物的方法，可以使用已知的涂覆技术，诸如模涂技术、凹版涂覆技术、辊涂技术、刮刀涂覆技术、幕涂技术、浸涂技术、旋涂技术、印刷技术等。此外，除了单层涂覆技术之外，也可以采用同时涂覆多层的方法，例如多层滑动涂覆技术。根据需要，可以通过已知的涂覆装置或层压技术将钝化层(间隔层)设置在光聚合物层之间。
在制造衍射光栅构件时，通过用参考激光束和对象激光束照射光聚合物层，干涉条纹基于折射率调制而被记录在全息材料(光聚合物)上。换句话说，形成具有期望的表面间距Λ和倾斜角φ的干涉条纹。具体地，优选地，将由对象激光束和参考激光束形成的干涉条纹记录在光聚合物层中。例如，使得光聚合物层在一侧上由第一预定方向的对象激光束照射，同时光聚合物层在另一侧上由第二预定方向的参考激光束照射。通过适当选择第一预定方向、第二预定方向以及对象激光束和参考激光束的波长，可以获得干涉条纹的期望的表面间距Λ和干涉条纹的期望的倾斜角(倾角)φ。在这里，干涉条纹的倾斜角是指由衍射光栅构件的表面和干涉条纹形成的角度。当形成多个光聚合物层时，期望分配设置在两个玻璃板上的光聚合物层。例如，当四个光聚合物层应该形成为衍射光栅构件时，期望在一个玻璃板上布置和制备两个光聚合物层，并且在这种情况下，可以确保衍射光栅构件的光学特性的制造稳定性。为了将衍射光栅构件的波长分布设定为期望值，可以使两个玻璃板在全息曝光之后在紫外线照射量上具有差异。
只要配置有至少可光聚合的化合物、粘合剂树脂和光聚合引发剂，任何光聚合物材料都可以用作光聚合物材料。例如，作为可光聚合的化合物，可以使用诸如丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体、苯乙烯单体、丁二烯单体、乙烯基单体、环氧单体等的已知可光聚合的化合物。这些化合物可以为共聚物或可以为非官能的或多官能的。这些单体可以单个使用或多个使用。也可以使用已知的粘合剂树脂作为粘合剂树脂，并且具体地，可以使用醋酸纤维素系树脂、丙烯酸系树脂、丙烯酸酯系树脂、甲基丙烯酸树脂、环氧系树脂、氨基甲酸酯系树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯醚树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙酸乙烯酯、氯乙烯树脂、尿素树脂、苯乙烯树脂、丁二烯树脂、天然橡胶树脂、聚乙烯咔唑、聚乙二醇、酚醛树脂或其共聚物、明胶等。粘合剂树脂可单次或多次使用。可以使用任何已知的光聚合引发剂作为光聚合引发剂。光聚合引发剂可单个或多个使用，也可以与一或多种光敏染料组合使用。可将增塑剂、链转移剂或其它添加剂适当地添加到光聚合物层中。作为构成钝化层的材料，可以使用任何材料，只要其是透明的，并且钝化层可以通过涂覆形成，或者预成膜材料可以被层压在光聚合物层上。构成钝化层的材料的示例包括聚乙烯醇(PVA)树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、三乙酰纤维素(TAC)树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、聚丙烯树脂、聚碳酸酯树脂和聚氯乙烯树脂。
如上所述，在制造衍射光栅构件的方法中，通过用参考激光束和对象激光束照射光聚合物层，干涉条纹基于折射率调制而记录在全息材料(光聚合物)上。然后，用来自光聚合物层的一个表面侧的能量线照射光聚合物层，并因此，在光聚合物材料中残留的没有聚合的单体在激光照射时被聚合和固定。此后，通过加热来放大折射率调制程度。在加热中，在增加折射率调制程度的同时，干涉条纹的倾斜角(倾斜角)受热应力而变化。在该变化中，倾斜角φ仅在保持光聚合物层的表面上的表面间距值Λ的状态下变化，并因此如图44A所示，再现中心波长(衍射中心波长)从“a”状态迁移到“b”状态。
如上所述，通过用来自光聚合物层的一个表面侧的能量线照射光聚合物层并然后加热它，可以使堆叠的光聚合物层的倾斜角在保持光聚合物层表面上的表面间距值Λ的状态下而彼此不同，并因此不增加步数、生产率高，并且不发生在衍射光栅构件中形成不良的干涉条纹的问题。此外，在制造过程中，不大可能发生气泡等进入衍射光栅构件的问题。此外，由于可以容易地制造多层化光聚合物层，因此可以进一步增加衍射光栅构件的衍射波段，并且容易增加图像显示装置的图像的亮度。此外，如图45所示，可以任意设计期望的再现中心波长(衍射中心波长)及其带宽，只要事先记录了其中预期了光聚合物层的再现中心波长的迁移量的干涉条纹。此外，当使用这种方法制造光学装置时，随着第一偏转单元和第二偏转单元的堆叠数量增加，更可能发生特性变化。因此，当在两个玻璃板上分开形成偏转单元时，堆叠的数量变为1/2，并且可以减少特性的变化。
可以基于根据要使用的能量线照射装置(例如，紫外线灯)的适当方法来进行能量线的照射。加热方法也可以通过使用加热灯、加热板或加热炉的适当方法来进行，并且加热温度和加热时间可以根据形成感光材料层的材料适当地确定。通常，如图44B所示，随着通过能量线的照射而施加到感光材料层的能量的量增加，加热后的倾斜角的变化量减小。期望根据感光材料的特性适当地决定要使用的紫外光的波长、照射能量、照射时间等。电子束也可以用作能量线。
透明保护构件可以被布置成使得全息衍射光栅不与大气直接接触以保护全息衍射光栅。具体地，导光板的外边缘和透明保护构件的外边缘可以通过密封构件密封或粘合。作为也称为密封剂的密封构件，可以使用各种树脂，诸如热固性树脂、光固化树脂、湿固化树脂，以及厌氧固化树脂，诸如环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙烯酯类树脂、乙烯树脂、有机硅树脂和改性聚合物树脂。
例如，光学装置可以通过以下方法制造。(A-1)在制造基板(在某些情况下可兼作支撑体)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)在制造基板的第二表面上形成第二全息衍射光栅。(A-3)在制造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被转移到导光板的第一表面上，以及在制造基板的第二表面上形成的第二全息衍射光栅被转移到导光板的第二表面上。在这里，稍后将描述支撑体。
可替换地，
(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)在制造基板(在某些情况下，可兼作支撑体)上形成第二全息衍射光栅。(B-3)在制造基板上形成的第二全息衍射光栅被转移到导光板的第二表面上。
可替换地，
(C-1)在导光板的第二表面上形成第二全息衍射光栅。(C-2)在制造基板(在某些情况下可兼作支撑体)上形成第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅。(C-3)在制造基板上形成的第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅被转移到导光板的第一表面上。
可替换地，
(D-1)在第一制造基板上形成第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅。(D-2)在第二制造基板(在某些情况下可兼作支撑体)上形成第二全息衍射光栅。(D-3)在第一制造基板上形成的第一全息衍射光栅和第三全息衍射光栅被转移到导光板的第一表面上，以及在第二制造基板上形成的第二全息衍射光栅被转移到导光板的第二表面上。
可替换地，
(E-1)在第一制造基板上形成第一全息衍射光栅。(E-2)在第二制造基板(在某些情况下可兼作支撑体)上形成第二全息衍射光栅。(E-3)在第三制造基板上形成第三全息衍射光栅。(E-4)在第一制造基板上形成的第一全息衍射光栅和在第三制造基板上形成的第三全息衍射光栅被转移到导光板的第一表面上，以及在第二制造基板上形成的第二全息衍射光栅被转移到导光板的第二表面上。
在图像显示装置中，图像形成设备可被配置成具有以二维矩阵形式布置的多个像素。这里，为了方便起见，此图像形成设备的配置被称为“第一配置的图像形成设备”。
第一配置的图像形成设备的示例包括配置有反射空间光调制器和光源的图像形成设备、配置有透射空间光调制器和光源的图像形成设备、配置有无机电致发光(EL)元件或无机EL元件的图像形成设备、配置有无机EL的图像形成设备、配置有发光二极管(LED)的图像形成设备以及配置有半导体激光元件的图像形成设备。在图像形成设备之中，期望使用配置有LED的图像形成设备或配置有反射空间光调制器和光源的图像形成设备。在根据本公开的第三方面的显示装置中，期望使用配置有空间光调制器和光源的图像形成设备。作为空间光调制器，可以使用光阀，例如，诸如硅上液晶(LCOS)或数字微镜装置(DMD)的透射或反射型液晶显示装置，并且可以使用发光元件来作为光源。此外，反射空间光调制器可以配置有偏振光分束器，其将来自液晶显示装置和光源的光的一部分反射，将该光引导至液晶显示装置并使由液晶显示装置反射的光的一部分透射，并将光引导至光学系统。作为构成光源的发光元件，可以使用红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件，或者白光可以通过使用光阀混合从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发射的红光、绿光和蓝光并然后进行亮度均匀化来获得。发光元件的示例包括半导体激光元件、固体激光器和LED。期望基于图像显示装置中要求的规格来决定像素的数量，像素数的具体值包括320×240、432×240、640×480、854×480、1024×768和1920×1080。稍后将描述的准直光学系统具有将像素的位置信息转换为光导单元中的角度信息的功能。作为准直光学系统，可以使用作为整体具有正光焦度的系统，该系统配置有凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜和全息透镜中的一个或多个。
可替换地，在图像显示装置中，图像形成设备可以配备有光源和扫描从光源发射的平行光的扫描单元。此外，为了方便起见，这种图像形成设备的配置被称为“第二配置的图像形成设备”。
作为第二配置的图像形成设备中的光源，可以使用发光元件，并且具体地，可以使用红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件，或者白光可以通过使用光阀混合从红色发光元件、绿色发光元件、以及蓝色发光元件发射的红光、绿光和蓝光并然后进行亮度均匀化来获得。发光元件的示例包括半导体激光元件、固体激光器和LED。在第二配置的图像形成设备中，期望基于图像显示装置中要求的规格来决定像素(虚拟像素)的数量，并且像素数的具体值包括320×240、432×240、640×480、854×480、1024×768和1920×1080。此外，在进行彩色图像显示的情况下，当光源配置有红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件时，例如，期望使用十字棱镜进行颜色组合。作为扫描单元，可以使用水平和垂直地扫描从光源发射的光并且具有可在二维方向上旋转的微镜的微机电系统(MEMS)镜或电流镜。下面将描述的中继光学系统可以配置有公知的中继光学系统。
在第一配置的图像形成设备或第二配置的图像形成设备中，被转换为多个平行光的光通过光学系统(其是将入射光转换为平行光并可被称为“平行光发光光学系统”的光学系统，并且具体地，例如为准直光学系统或中继光学系统)入射到导光板，但是对于平行光的请求是基于当光入射到导光板上时，即使在光经由第一偏转单元和第二偏转单元从导光板发射之后，也有必要存储光波前信息。为了生成多个平行光，具体地，例如，期望将例如图像形成设备的发光部分定位在平行光发光光学系统中的前焦点的位置处。平行光发光光学系统具有将像素的位置信息转换为光学装置的光学系统中的角度信息的功能。作为平行发光光学系统，可以使用作为整体具有正光焦度的光学系统，该光学系统配置有凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜和全息透镜中的一个或多个。具有开口的遮光部件可以布置在平行光发光光学系统和导光板之间，以便防止不期望的光从平行光发光光学系统发射并入射在导光板上。
可替换地，例如，作为配置有发光元件和光阀的图像形成设备或光源，除了作为整体发射白光的背光以及包括红色发光像素、绿色发光像素和蓝色发光像素的液晶显示装置的组合，还可以提供以下配置。
[图像形成设备-A]
图像形成设备-A包括
(α)包括第一发光面板的第一成像设备，其中，发射蓝光的第一发光元件以二维矩阵形式布置，
(β)包括第二发光面板的第二成像设备，其中，发射绿光的第二发光元件以二维矩阵形式布置，
(γ)包括第三发光面板的第三成像设备，其中，发射红光的第三发光元件以二维矩阵形式布置，以及
(δ)将从第一成像设备发射的光、从第二成像设备发射的光与从第三成像设备发射的光组合到一个光学路径中的装置(例如，二向色棱镜。与下面的描述相同)，
其中，控制第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件中的每一个的发光/不发光状态。
[图像形成设备-B]
图像形成设备-B包括
(α)包括发射蓝光的第一发光元件的第一图像形成设备和控制从发射蓝光的第一发光元件发射的发射光的透射/非透射的第一光通控制装置(一种光阀，并且配置有例如液晶显示装置、数字微镜装置(DMD)或LCOS。在下面的描述中相同)，
(β)包括发射绿光的第二发光元件的第二图像形成设备和控制从发出绿光的第二发光元件发射的发射光的透射/非透射的第二光通控制装置，
(γ)包括发射红光的第三发光元件的第三图像形成设备和控制从发射红光的第三发光元件发射的发射光的透射/非透射的第三光通控制装置，以及
(δ)将通过第一光通控制装置的光、通过第二光通控制装置的光和通过第三光通控制装置的光组合到一个光学路径中的装置，
其中，通过控制通过光通控制装置从发光元件发射的发射光的透射/非透射来显示图像。导光构件、微透镜阵列、反射镜或反射器或聚光透镜可以被用作这样的装置(导光构件)，其将从第一发光元件发射的发射光、从第二发光发光元件发射的发射光和从第三发光元件发射的发射光引导至光通控制装置。
[图像形成设备-C]
图像形成设备-C包括
(Α)包括第一发光面板的第一图像形成设备和控制从第一发光面板发射的发射光的透射/非透射的蓝色光通控制装置(光阀)，在第一发光面板中发射蓝光的第一发光元件以二维矩阵形式布置，
(B)包括第二发光面板的第二图像形成设备和控制从第二发光面板发射的发射光的透射/非透射的绿色光通控制装置(光阀)，在第二发光面板中发射绿光的第二发光元件以二维矩阵形式布置，
(γ)包括第三发光面板的第三图像形成设备和控制从第三发光面板发射的发射光的透射/非透射的红色光通控制装置(光阀)，在第三发光面板中发射红光的第三发光元件以二维矩阵形式布置，以及
(δ)将通过蓝色光通控制装置的光、通过绿色光通控制装置的光和通过红色光通控制装置的光组合到一个光学路径中的装置，
其中，通过控制通过光通控制装置(光阀)从第一发光面板发射的发射光、从第二发光面板发射的发射光以及从第三发光面板发射的发射光的透射/非透射来显示图像。
[图像形成设备-D]
图像形成设备-D是场序方案的彩色显示图像形成设备，并且包括
(α)包括发射蓝光的第一发光元件的第一成像设备，
(β)包括发射绿光的第二发光元件的第二成像设备，
(γ)包括发射红光的第三发光元件的第三成像设备，
(δ)将从第一成像设备发射的光、从第二成像设备发射的光与从第三成像设备发射的光组合到一个光学路径中的装置，
(ε)控制从组合到一个光学路径中的装置发射的光的透射/非透射的光通控制装置(光阀)，
其中，通过控制通过光通控制装置从发光元件发射的发射光的透射/非透射来显示图像。
[图像形成设备-E]
图像形成设备E也是场序方案的彩色显示图像形成设备，并且包括
(α)包括第一发光面板的第一成像设备，在第一发光面板中发射蓝光的第一发光元件以二维矩阵形式布置，
(β)包括第二发光面板的第二成像设备，在第二发光面板中发射绿光的第二发光元件以二维矩阵形式布置，
(γ)包括第三发光面板的第三成像设备，在第三发光面板中发射红光的第三发光元件以二维矩阵形式布置，
(δ)将从第一成像设备发射的光、从第二成像设备发射的光与从第三成像设备发射的光组合到一个光学路径中的装置，
(ε)控制从组合到一个光学路径中的装置发射的光的透射/非透射的光通控制装置(光阀)，
其中，通过控制通过光通控制装置从发光面板发射的发射光的透射/非透射来显示图像。
[图像形成设备-F]
图像形成设备-F是通过控制第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件的发光/非发光状态来显示图像的无源矩阵型或有源矩阵型彩色显示图像形成设备。
[图像形成设备-G]
图像形成设备-G是场序方案的彩色显示图像形成设备，其包括：光通控制装置(光阀)，其控制从以二维矩阵形式布置的发光元件单元发射的发射光的透射/非透射，并且通过以时分方式控制发光单元中的第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件的发光/不发光状态来显示图像，并且通过光通控制装置控制从第一发光元件发射的发射光、从第二发光元件发射的发射光以及从第二发光元件发射的发射光的透射/非透射来显示图像。
导光板具有平行于导光板的轴线(纵向方向或水平方向，为方便起见，水平方向被称为“x轴”)延伸的两个平行表面(第一表面和第二表面)。为方便起见，导光板的宽度方向(高度方向或垂直方向)被称为“y轴”。导光板的光入射在其上的表面被定义为导光板入射表面，并且导光板的光从其出射的表面为导光板发射表面，导光板入射表面和导光板发射表面可以由第二表面配置，或者导光板入射表面可以由第二表面配置并且导光板发射表面可以由第一表面配置。全息衍射光栅的干涉条纹通常平行于y轴延伸。
作为形成导光板的材料，可以使用石英玻璃、诸如BK7或SK5的光学玻璃、钠钙玻璃(蓝色平板玻璃)、白色平板玻璃、硼硅酸盐玻璃、各种钢化玻璃或经过化学处理的玻璃(例如，包括可从康宁公司商购获得的gorilla(注册商标)和Eagle XG(注册商标)的各种类型的玻璃)。通过施加化学处理，可以增加特定的离子密度并增强玻璃板。可替换地，作为形成导光板的材料，可以使用塑料材料(例如，PMMA、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、无定形聚丙烯树脂或含有AS树脂的苯乙烯树脂)。导光板的形状不限于平板并且可以具有弯曲形状。作为形成支撑体的材料，可以使用形成导光板的材料、其他塑料膜或切割带(切割膜)。
遮光构件可以布置在导光板的第一表面的外侧，以覆盖第一偏转单元。在这种情况下，第一偏转单元至导光板的正交投影图像可以被包含在遮光构件至导光板的正交投影图像中。
可替换地，可以在光学装置的从图像形成设备发射的光入射在其上的区域中布置遮挡外部光入射到该光学装置的遮光构件。由于遮挡外部光入射到光学装置上的遮光构件设置在光学装置的从图像形成设备发射的光入射在其上的区域中，所以外部光不进入光学装置的从图像形成设备发射的光入射至的区域中，并因此可以防止不良的杂散光等的生成和显示装置中的图像显示质量的劣化。在这里，期望光学装置的从图像形成设备发射的光入射在其上的区域被包含在遮光构件至光学装置的正交投影图像中。
具体地，遮光构件可以布置在远离光学装置的导光板的第一表面侧上。在具有这种配置的显示装置中，遮光构件可由例如不透明的塑料材料制成。遮光构件可以从图像显示装置的壳体一体地延伸、可以附接至图像显示装置的壳体、可以从框架一体地延伸或可以附接至框架。可替换地，遮光构件可以附接至光学装置、可以附接至或布置在光学装置的与设置有图像形成设备的一侧相对的部分上，以及遮光构件可以布置在如下所述的调光器中。在这种情况下，期望调光器的端部至光学装置的正交投影图像被包含在遮光构件至光学装置的正交投影图像中。例如，由不透明材料制成的遮光构件可以基于物理气相沉积(PVD)技术或化学气相沉积(CVD)技术形成在光学装置的表面上，可以通过印刷技术等形成，或者可以粘合由不透明材料(塑料材料、金属材料、合金材料等)制成的薄膜、片材或箔片。期望调光器的端部至光学装置的投影图像被包含在遮光构件至光学装置的投影图像中。
调光器可以布置在导光板的第一表面侧上。例如，调光器包括
第一基板，
与第一基板相对的第二基板，
设置在与第二基板相对的第一基板的相对表面上的第一透明电极，
设置在与第一基板相对的第二基板的相对表面上的第二透明电极，
夹在第一透明电极和第二透明电极之间的调光层。在这种情况下，例如，
第一透明电极配置有沿第一方向延伸的多个带状的第一透明电极段，
第二透明电极配置有沿与第一方向不同的第二方向延伸的多个带状的第二透明电极段，
调光器的与第一透明电极段和第二透明电极段的重叠区域(调光器的遮光率变化的最小单位区域)相对应的一部分的遮光率的控制基于对施加于第一透明电极段和第二透明电极段的电压的控制来进行。换句话说，遮光率基于简单矩阵方案来控制。第一方向和第二方向可以彼此正交。
可替换地，可在最小单位区域中的每一个内设置薄膜晶体管(TFT)，以用于控制其中调光器的遮光率变化的最小单位区域的遮光率。换句话说，遮光率可基于有源矩阵方法来控制。可替换地，第一透明电极和第二透明电极中的至少一者可以为所谓的固体电极(未图案化的电极)。
导光板可以被配置为使第一基板加倍，并且通过该配置，可以减少整个显示装置的重量，并且不存在使显示装置的用户有不舒服的感觉的可能性。第二基板可以形成为比第一基板薄。在配备有调光器的显示装置中，基于用于在图像形成设备中显示图像的信号来决定调光器的实际调光区域的大小和位置。调光器的大小可以与导光板相同、比导光板更大或更小。简而言之，期望第二偏转单元(或虚拟图像形成区域)位于调光器的正交投影图像中。
调光器的最大透光率为50％或以上，并且调光器的最小透光率为30％以下。此外，调光器的最大透光率的上限可以为99％，以及调光器的最小透光率的下限可以为1％。在这里，保持(透光率)＝1-(遮光率)的关系。
在一些情况下，通过调光器的光可以通过调光器以所期望颜色着色。在这种情况下，要通过调光器着色的颜色可以为可变的，或者要通过调光器着色的颜色可以被固定。在前一种情况下，例如，可以堆叠进行红色着色的调光器、进行绿色着色的调光器以及进行蓝色着色的调光器。在后一种情况下，棕色可以被用作要通过调光器着色的颜色，不过不限于此。
此外，在一些情况下，调光器可以被可拆卸地布置。为了可拆卸地设置调光器，例如，调光器可以例如使用由透明塑料制成的螺钉而附接至框架，或者可以在框架中形成凹槽，并且调光器可以与凹槽接合，或者可通过将磁体附接到框架来将调光器附接到框架，或者可将滑动部件附接到框架中，并且调光器可以被插入到滑动部件中。此外，期望连接器被附接到调光器，并且调光器被电连接到控制电路，该控制电路经由连接器和布线来控制调光器(例如，调光器被包含在控制图像形成设备和移动装置的控制装置中)的遮光率(透光率)。调光器可被弯曲。
根据本公开的配备有调光器的显示装置等可以进一步包括环境照度测量传感器，该环境照度测量传感器测量放置有显示装置的环境的照度，并且调光器的遮光率可以基于环境照度距离测量传感器的测量结果来控制。可替换地，根据本公开的配备有调光器的显示装置等可以进一步包括环境照度测量传感器，其测量放置有显示装置的环境的照度，并且由图像形成设备形成的图像的亮度可以基于环境照度测量传感器的测量结果来控制。上述配置可被组合。
可替换地，根据本公开的配备有调光器的显示装置等可以进一步包括透射光照度测量传感器，其基于来自外部环境的通过调光器的光来测量照度，并且调光器的遮光率可以基于透射光照度测量传感器的测量结果来控制。可替换地，根据本公开的配备有调光器的显示装置等可以进一步包括透射光照度测量传感器，其基于来自外部环境的通过调光器的光来测量照度，并且由图像形成设备形成的图像的亮度可以基于透射光照度测量传感器的测量结果来控制。期望透射光照度测量传感器布置在观察者侧而不是光学装置上。至少两个透射光照度测量传感器可以被布置成基于通过具有高遮光率的部分的光来测量照度并且基于通过具有低遮光率的部分的光来测量照度。上述配置可被组合。此外，上述配置可以与基于环境照度测量传感器的测量结果进行控制的配置组合。
环境照度测量传感器和透射光照度测量传感器可以配置有公知的照度传感器，并且环境照度测量传感器的控制和透射光照度测量传感器的控制可以基于公知的控制电路来进行。
如上所述，光学装置为半透射型(透视型)。具体地，面对观察者的瞳孔的光学装置的至少一部分可以是半透射的(透视的)，并且可以通过光学装置的这一部分(当布置有调光器时，以及通过调光器)看到外部。根据本公开的显示装置等可以具有一个图像显示装置(单眼型)或两个图像显示装置(双眼型)。当调光器以双眼型方式布置时，基于用于显示图像的信号，调光器的一些区域的透光率可以在两个图像显示装置中改变，或者调光器的一些区域的透光率可以在一个图像显示装置中改变。在本说明书中，可以使用术语“半透射”，但并不意味着入射光的一半或(50％)被透射或反射，而是意味着入射光的一部分被透射并且其余的光被反射。
当设置有调光器时，调光器可以布置在前部中。此外，光学装置可以附接至调光器。光学装置可以紧密接触地附接至调光器，或者可在其间具有间隙的状态下附接至调光器。此外，调光器可被装配在边缘中。可替换地，第一基板和第二基板中的至少一者可被附接至例如框架。不过，本公开不限于此。从观察者侧，光学装置和调光器可按照所述的顺序布置，或者调光器和光学装置可按照所述的顺序布置。
在根据本公开的显示装置等中，框架可以配置有布置在观察者前面的前部和经由铰链可枢转地附接至前部的两端的两个镜腿部。耳垫部(modern section)被附接至每个镜腿部的前端。前部可以有边缘。图像显示装置被附接至框架，但具体地，例如，图像形成设备优选地附接至镜腿部。此外，前部和两个镜腿部一体形成。换句话说，当观看根据本公开的整个显示装置等时，框架具有与普通眼镜基本相同的结构。形成包括垫部分的框架的材料可以由与形成普通眼镜的材料(诸如金属、合金、塑料或其组合)相同的材料制成。此外，鼻垫可被附接至前部。换句话说，当观看根据本公开的显示装置等时，框架(其可包括边缘)和鼻垫的组件具有与普通眼镜基本相同的结构。鼻垫可具有公知的配置和结构。
此外，在根据本公开的显示装置等中，在设计或安装的容易性方面，期望来自一或两个图像形成设备的布线(信号线、电力线等)从耳垫部的前端经由镜腿部和耳垫部的内部延伸至外部，并连接至控制装置(控制电路或控制单元)。此外，每个图像形成设备可以包括耳机单元，并且来自每个图像形成设备的耳机单元布线可经由镜腿部和耳垫部的内部从耳垫部的前端延伸至耳机单元。作为耳机单元，例如可以使用内耳型耳机单元或耳道型耳机单元。更具体地，期望耳机单元布线从耳垫部的前端延伸至耳机单元，以便绕在耳廓(耳壳)的后面。
成像装置可被附接至前部的中间部分。具体地，成像装置例如由包括CCD传感器或CMOS传感器的固体成像元件和透镜构成。例如，优选地，来自成像装置的布线经由例如前部连接至一个图像显示装置(或图像形成设备)，并且被包含在从图像显示装置(或图像形成设备)延伸的布线中。成像装置可被附接至框架的中间部分或端部或可附接至镜腿部。
从图像形成设备的中心发射并通过图像形成设备侧的节点的光束被称为“中心光束”，并且在中心光束之中，垂直地入射到光学装置上的光束被称为“中心入射光束”。
然后，中心入射光束入射到光学装置上的点被称为“光学装置中心点”，穿过光学装置中心点并平行于光学装置的轴向方向的轴线被称为“x轴”，并且穿过光学装置中心点并平行于光学装置的法线的轴线被称为“z轴”。
与x轴和z轴正交的轴为y轴，并且正交坐标系由x轴、y轴和z轴形成。在根据本公开的显示装置等中，水平方向为与x轴平行的方向，并且在下文中也被称为“x轴方向”。
在这里，光学系统布置在图像形成设备和光学装置之间，并且将从图像形成设备发射的光转换为平行光。然后，通过光学系统转换为平行光的光束入射到光学装置上，并被引导和发射。此外，第一偏转单元的中心点被称为“光学装置中心点”。
可替换地，当显示装置为双眼型时，
导光板作为整体被布置成比图像形成设备更靠近观察者脸部的中心侧，
提供了耦合两个图像显示装置的耦接构件，
耦接构件被附接至位于观察者的两个瞳孔之间并且面对观察者的框架的中间部分的侧面。耦接构件的投影图像可被包含在框架的投影图像中。
如上所述，由于采用了将耦合构件附接至位于观察者的两个瞳孔之间的框架的中间部分的结构，即除非图像显示装置具有直接附接至框架的结构，否则当观察者将框架佩戴在头上时，镜腿部分向外扩展，并因此，即使当框架变形时，图像形成设备也不会由于框架的变形而发生位移(位置变化)，并且即使发生位移，位移也是非常小的。因此，可以可靠地防止左右图像的收敛角变化。此外，由于不需要增加框架的前部的刚性，所以不会引起框架的重量增加、设计性能的劣化和成本增加。此外，由于图像显示装置没有直接附接至眼镜型框架，因此可以根据观察者的偏好自由地选择框架的设计或颜色，并且对框架的设计的约束也小且设计的自由度很高。此外，耦接构件位于观察者和框架之间，并且耦接构件的投影图像被包含在框架的投影图像中。换句话说，当在观察者的前面观看头戴式显示器时，耦接构件被框架隐藏。因此，可以实现具有高设计性能的头戴式显示器。
耦接构件优选被附接至位于观察者的两个瞳孔之间的面对观察者的前部的中间部分(对应于普通眼镜上的桥形件)的侧面。
此外，虽然两个图像显示装置通过耦接构件耦接，但是具体地，图像形成设备可以被附接至到耦接构件的每个端部，使得可以调整安装状态。在这种情况下，期望每个图像形成设备位于比观察者的瞳孔更向外。此外，通过此配置，如果一个图像形成设备的安装部分中心与框架的一个端部(一端)之间的距离由α指示，从耦接构件的中心至框架的一个端部(一端)由β指示，另一图像形成设备的安装部分中心与框架的一个端部(一端)之间的距离由γ指示，并且框架的长度由L指示，则期望满足0.01×L≤α≤0.30×L，优选地，0.05×L≤α≤0.25×L，0.35×L≤β≤0.65×L，优选地，0.45×L≤β≤0.55×L，0.70×L≤γ≤0.99×L，优选地，0.75×L≤γ≤0.95×L。具体地，进行图像形成设备至耦接构件的每个端部的安装，例如使得可以在耦接构件的每个端部上的三个位置处形成通孔，在图像形成设备中形成对应于通孔的螺纹部分，并且将螺钉插入相应的通孔中并拧入在图像形成设备中形成的螺纹部分中。在螺钉和螺纹部分之间插入弹簧。因此，可以根据螺钉的紧固状态来调整图像形成设备的安装状态(图像形成设备相对于耦接构件的倾斜度)。
在这里，图像形成设备的安装部中心是指在被附接至耦接构件的图像形成设备与框架的投影图像在该框架的轴向方向上重叠的状态下，在该图像形成设备和框架被投影到虚拟平面上时获得的图像形成设备的投影图像的部分的中间点。耦接构件的中心是指在该耦接构件在框架的轴向方向上附接至框架的状态下，该耦接构件与框架接触的部分的中间点。框架的长度是当框架弯曲时该框架的投影图像的长度。投影方向为垂直于观察者的脸部的方向。
可替换地，两个图像显示装置通过耦接构件耦接，但具体地，耦接构件可耦接两个导光板。在这里，存在两个导光板一体制造的情况，并且在这种情况下，耦接构件被附接至一体制造的导光板上，但是此配置也被包含在耦接构件耦接两个导光板的配置中。如果一个图像形成设备的中心与框架的一端之间的距离为α'，并且另一图像形成设备的中心与框架的一端之间的距离为γ'，则期望α'和γ'被设定为与上述α和γ的值相同。在这里，图像形成设备的中心是指在被附接至导光板的图像形成设备与框架的投影图像在该框架的轴向方向上重叠的状态下，在该图像形成设备和框架被投影到虚拟平面上时获得的图像形成设备的投影图像的部分的中间点。
耦接构件的形状是固有地任意的，只要耦接构件的投影图像被包含在框架的投影图像中，并且可使用例如条形或细长板形状。形成耦接构件的材料可以是金属、合金、塑料或其组合。
同时，在根据本公开的第一和第二方面的光学装置等中，其中，第一全息衍射光栅布置在导光板的一个表面上，并且第二全息衍射光栅布置在另一表面上，将第一全息衍射光栅与第二全息衍射光栅精确对准是必要的。具体地，重要的是控制和管理在第一全息衍射光栅中形成的第一干涉条纹的延伸方向与在第二全息衍射光栅中形成的第二干涉条纹的延伸方向之间的平行度。
如上所述，在根据本公开的第一和第二方面的光学装置等的优选配置中，第一全息衍射光栅具有其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域和设置在第一干涉条纹形成区域的外侧的对准标记，并且第二全息衍射光栅具有其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域和设置在第二干涉条纹形成区域的外侧的对准标记，但更具体地，设置在光学装置中的对准标记，
第一全息衍射光栅具有其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，并且第二全息衍射光栅具有其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
在第一全息衍射光栅中，在第一干涉条纹形成区域的在第一干涉条纹延伸的方向上的外侧，将第1A对准标记和第1B对准标记设置成彼此面对插入其间的第一干涉条纹形成区域，
在第二全息衍射光栅中，在第二干涉条纹形成区域的在第二干涉条纹延伸的方向上的外侧，将第2A对准标记和第2B对准标记设置成彼此面对插入其间的第二干涉条纹形成区域，
在第1A对准标记和第1B对准标记中形成与在第一干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，以及
在第2A对准标记和第2B对准标记中形成与在第二干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹。此外，可以提供以下的配置，其中
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记具有第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的形状，并且第1B对准标记和第2B对准标记具有第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的形状，以及
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记布置在第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的位置处，以及第1B对准标记和第2B对准标记布置在第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的位置处。
具有其中形成有干涉条纹的干涉条纹形成区域的全息衍射光栅可以具有以下配置，其中
两个对准标记被设置成在干涉条纹延伸的方向上在干涉条纹形成区域的外侧彼此面对插入在它们之间的干涉条纹形成区域，
在对准标记中的每一个内，形成与在干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，以及
对准标记中的每一个的平面形状为环形的形状(环形)。
在组装根据第一或第二方面的光学装置的方法中，
第一全息衍射光栅具有其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
第二全息衍射光栅具有其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
在第一全息衍射光栅中，在第一干涉条纹形成区域的在第一干涉条纹延伸的方向上的外侧，将第1A对准标记和第1B对准标记设置成彼此面对插入其间的第一干涉条纹形成区域，以及
在第二全息衍射光栅中，在第二干涉条纹形成区域的在第二干涉条纹延伸的方向上的外侧，将第2A对准标记和第2B对准标记设置成彼此面对插入其间的第二干涉条纹形成区域。
组装根据第一方面的光学装置的方法可以包括
光学检测第1A对准标记和第2A对准标记并且光学检测第1B对准标记和第2B对准标记，
获得连接第1A对准标记和第1B对准标记的第一直线，并且获得连接第2A对准标记和第2B对准标记的第二直线，以及
进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准，使得当第一直线和第二直线被投影到虚拟平面上时，由第一直线和第二直线形成的角度在指定值内。
此外，组装根据第二方面的光学装置的方法可以包括
形成与在第1A对准标记和第1B对准标记中的第一干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
形成与在第2A对准标记和第2B对准标记中的第二干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，以及
在第二全息衍射光栅由支撑体支撑的状态下，使光从导光板的端面入射到该导光板上，光学检测由第1A对准标记和第1B对准标记衍射并反射的光，使光从支撑体的端面入射到该支撑体上，光学检测由第2A对准标记和第2B对准标记衍射并反射的光，并且进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。
此外，对准装置包括
可在X方向、Y方向和Z方向上移动并且可在XY平面上旋转的平台，
第一光源(第一对准光源)，使光从放置在该平台上的导光板的端面入射到该导光板上，并且布置有第一全息衍射光栅，
第二光源(第二对准光源)，使光从支撑在第一全息衍射光栅上方的第二全息衍射光栅的支撑体的端面入射到该支撑体上，
第一成像装置，基于从第一光源入射并由设置在第一全息衍射光栅中的第1A对准标记衍射并反射的光来检测第1A对准标记的光学图像，并且基于从第二光源入射并由设置在第二全息衍射光栅中的第2A对准标记衍射并反射的光来检测第2A对准标记的光学图像，以及
第二成像装置，基于从第一光源入射并由设置在第一全息衍射光栅中的第1B对准标记衍射并反射的光来检测第1B对准标记的光学图像，并且基于从第二光源入射并由设置在第二全息衍射光栅中的第2B对准标记衍射并反射的光来检测第2B对准标记的光学图像。
如上所述，在组装根据第一方面的光学装置的方法中，获得连接第1A对准标记和第1B对准标记的第一直线，获得连接第2A对准标记和第2B对准标记的第二直线，并且进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准，使得当第一直线和第二直线被投影到虚拟平面上时，由第一直线和第二直线形成的角度在指定值内。因此，可以基于简化的方法来进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅之间的相对对准。此外，在组装根据第二方面的光学装置的方法中，在第二全息衍射光栅由支撑体支撑的状态下，使光从导光板的端面入射到该导光板上，光学检测由第1A对准标记和第1B对准标记衍射并反射的光，并且使光从支撑体的端面入射到该支撑体上，光学检测由第2A对准标记和第2B对准标记衍射并反射的光，并且进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。因此，可以基于简化的方法来进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。此外，在以上全息衍射光栅中，在对准标记中形成与在干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，对准标记的平面形状为环状，并且在根据本公开的光学装置等或根据本公开的显示装置等的优选配置中，在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅之间的相对对准的状态下，指定第1A对准标记、第2A对准标记、第1B对准标记和第2B对准标记的形状，或指定对准标记的布置。因此，可以基于简化的方法来可靠和容易地进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。在对准装置中，由于设置了使光从布置有平台和布置有第一全息衍射光栅的导光板的端面入射到该导光板上的第一光源(第一对准光源)和使光从支撑在第一全息衍射光栅上方的第二全息衍射光栅的支撑体的端面入射到该支撑体上的第二光源(第二对准光源)，因此可以可靠、准确和容易地检测对准标记。
在组装根据上述第一和第二方面的光学装置的方法中，在第一全息衍射光栅被设置在导光板上的状态下，可以进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准，并且第二全息衍射光栅可以设置在导光板上。在这种情况下，优选地，在第一全息衍射光栅布置在导光板中的状态下，导光板相对于第二全息衍射光栅移动。此外，在这种情况下，在第一全息衍射光栅被附接至导光板上或形成在导光板上之后，可以进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准，并且第二全息衍射光栅可以被附接至导光板，但本公开不限于此。
在组装具有上述各种优选配置的根据第一方面的光学装置的方法中，
优选地，在第二全息衍射光栅由支撑体支撑的状态下进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。在这种情况下，优选地，
在第1A对准标记和第1B对准标记中形成与在第一干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
在第2A对准标记和第2B对准标记中形成与在第二干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
使光从导光板的端面入射到导光板上，并且光学检测由第1A对准标记和第1B对准标记衍射并反射的光，并且
使光从支撑体的端面入射到支撑体上，并且光学检测由第2A对准标记和第2B对准标记衍射并反射的光。
此外，在包括以上各种优选配置的组装根据第一方面的光学装置的方法或组装根据第二方面的光学装置的方法的上述配置中，
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记可以具有第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的形状，以及第1B对准标记和第2B对准标记可以具有第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的形状，或
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅之间的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记可以布置在第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的位置处，并且第1B对准标记和第2B对准标记可以布置在第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的位置处。
优选地，在组装根据第一和第二方面的光学装置或对准装置中的第一光源的方法中，入射在第1A对准标记和第1B对准标记上、由第1A对准标记和第1B对准标记衍射并反射、并以发射角度iout从导光板发射的光从第一光源发射，并且入射在第2A对准标记和第2B对准标记、由第2A对准标记和第2B对准标记衍射并反射、并以发射角度iout从导光板发射的光从第二光源发射。在这里，可以使用0°作为发射角度iout的示例。此外，期望选择从第一光源发射的光的波长和导光板上的入射角以获得这种状态，并且期望选择从第二光源发射的光的波长和支撑体上的入射角，以获得这种状态。此外，优选地，平行光从第一光源发射，以及平行光从第二光源发射。
此外，在组装具有上述各种优选模式和配置的根据第一和第二方面的光学装置的方法、根据本公开的光学装置等以及根据本公开的显示装置等中，第1A对准标记和第2A对准标记可以通过第一成像装置来成像，并且第1B对准标记和第2B对准标记可以通过第二成像装置来成像。成像装置可为具有公知的配置和结构的成像装置。
此外，在组装具有上述各种优选模式和配置的根据第一和第二方面的光学装置的方法、根据本公开的光学装置等、根据本公开的显示装置等中，第1A对准标记、第1B对准标记、第2A对准标记和第2B对准标记可以布置在导光板的端侧上。
此外，在组装具有上述各种优选模式和配置的根据第一方面的光学装置的方法中，期望指定值的最大值为100秒，但是本公开不限于此。
此外，在全息衍射光栅中，每个对准标记可以设置在干涉条纹形成区域的与发射光的干涉条纹形成区域的部分相对的部分的外侧。
第1A对准标记和第1B对准标记被布置成在第一干涉条纹形成区域的在第一干涉条纹延伸的方向上的外侧上，彼此面对插入其间的第一干涉条纹形成区域，但具体地，第1A对准标记和第1B对准标记可以被包含在第一干涉条纹形成区域的xz平面上的投影图像中，或第1A对准标记和第1B对准标记可以被包含在位于比第一干涉条纹形成区域更靠近导光板的端部侧的第一全息衍射光栅的部分(为了方便起见，也称为“第一全息衍射光栅的端部区域”)的xz平面上的投影图像中。类似地，第2A对准标记和第2B对准标记被布置成在第二干涉条纹形成区域的在第二干涉条纹延伸的方向上的外侧上，彼此面对插入其间的第二干涉条纹形成区域，但具体地，第2A对准标记和第2B对准标记可以被包含在第二干涉条纹形成区域的xz平面上的投影图像中，或第2A对准标记和第2B对准标记可以被包含在位于比第二干涉条纹形成区域更靠近导光板的端部侧的第二全息衍射光栅的部分(为了方便起见，也称为“第二全息衍射光栅的端部区域”)的xz平面上的投影图像中。
在根据本公开的显示装置等中，可以设置从外部接收用于在图像显示装置中显示图像的信号(用于在光学装置中形成虚拟图像的信号)的配置。通过该配置，与要在图像显示装置上显示的图像相关的信息和数据可以记录、保存和存储在例如所谓的云计算机或服务器中，并且当显示装置配备有诸如移动电话或智能电话的通信装置时，或者当并入了通信装置和显示装置时，可以在云计算机或服务器与显示装置之间进行各种信息或数据的接收和交换，并且可以基于各种信息或数据接收信号，即，用于在图像显示装置上显示图像的信号(用于在光学装置中形成虚拟图像的信号)。可替换地，在图像显示装置中，用于显示图像的信号(用于在光学装置中形成虚拟图像的信号)可以存储在显示装置中。此外，各种信息或各种数据被包含要在图像显示装置上显示的图像中。可替换地，显示装置包括成像装置，并且由成像装置拾取的图像经由通信装置发送至云计算机或服务器，在云计算机或服务器中搜索与由成像装置捕获的图像相对应的各种信息或数据，将所搜索的各种信息或数据通过通信装置发送至显示装置，并且在图像显示装置上显示指示所搜索的各种信息或数据的图像。
当由成像装置捕获的图像通过通信装置发送至云计算机或服务器时，由成像装置捕获的图像可以显示在图像显示装置上并在光学装置上确认。具体地，由成像装置成像的空间区域的外边缘可以在调光器中以框架形状显示。可替换地，与由成像装置成像的空间区域相对应的调光器的区域的遮光率可以被设定为高于与由成像装置成像的空间区域的外侧相对应的调光器的区域的遮光率。在该配置中，对于观察者，看到由成像装置成像的空间区域比由成像装置成像的空间区域的外侧暗。可替换地，与由成像装置成像的空间区域相对应的调光器的区域的遮光率可以被设定为低于与由该成像装置成像的空间区域的外侧相对应的调光器的区域的遮光率。在该配置中，对于观察者，看到由成像装置成像的空间区域比由成像装置成像的空间区域的外侧亮。因此，观察者可以容易且肯定地识别由成像装置成像的外部部分。
期望校正与由成像装置成像的空间区域相对应的调光器的区域的位置。具体地，当显示装置配备有例如移动电话或智能电话时，或者当显示装置与移动电话、智能电话或个人计算机组合时，由成像装置成像的空间区域可以显示在移动电话、智能电话或个人计算机中。然后，当在移动电话、智能电话或个人计算机中显示的空间区域和与由成像装置成像的空间区域相对应的调光器的区域之间存在差异时，可以使用控制电路来移动、旋转、放大或缩小与由成像装置成像的空间区域相对应的调光器的区域，该控制电路按顺序控制调光器的遮光率(调光器可以用移动电话、智能电话或个人计算机代替)以便消除在移动电话、智能电话或个人计算机中显示的空间区域和与由成像装置成像的空间区域相对应的调光器的区域之间的差异。
例如，可以使用包括上述各种变型例的根据本公开的显示装置等，用于接收和显示电子邮件，显示互联网上各种站点上的各种信息，显示诸如各种装置的观察对象在驱动、操作、维护、拆卸等时的各种描述、符号、标志、标记、徽章、图案等，显示与诸如人物或货物的观察对象相关的各种描述、符号、标志、标记、徽章、图案等，显示运动图像或静止图像，显示电影字幕等，显示与视频同步的与视频相关的描述性文字或隐藏式字幕，或显示与戏曲、歌舞伎、能剧(Noh)、狂言(Kyogen)、歌剧、音乐节、芭蕾舞、各种剧院、游乐园、博物馆、观光景点、游览场所、旅游信息等中的观察对象相关的各种描述或用于描述其内容或进展状态、背景等的描述性文字等，或者可以用于显示隐藏式字幕。
在戏曲、歌舞伎、能剧(Noh)、狂言(Kyogen)、歌剧、音乐节、芭蕾舞、各种剧院、游乐园、博物馆、观光景点、游览场所、旅游信息等中，优选地，用作与观察对象相关联的图像的文字在适当的时机显示在显示装置上。具体地，例如，根据电影的进展状况等，或者根据戏曲的进展状况等，基于预定的时间表和时间分配，根据操作者的操作或者在计算机等的控制下，将图像控制信号发送至显示装置，并且在显示装置上显示图像。此外，显示与诸如各种装置、人物或货物的观察对象相关的各种描述，但是通过成像装置拍摄(成像)诸如各种装置、人物或货物的观察对象并在显示装置中分析拍摄(成像)内容，与诸如各种装置、人物或货物的预先创建的观察对象相关的各种描述可以显示在显示装置上。
除了图像信号(例如，文本数据)之外，至图像形成设备的图像信号还包括，与例如待显示的图像相关的亮度数据(亮度信息)、色度数据(色度信息)或亮度数据和色度数据。亮度数据可以是与包括通过光学装置观看的观察对象的预定区域的亮度相对应的亮度数据，并且色度数据可以是与包括通过光学装置观看的观察对象的预定区域的色度相对应的色度数据。如上所述，由于包含与图像相关的亮度数据，因此可以控制待显示的图像的亮度，由于包含与图像相关的色度数据，因此可以控制待显示的图像的色度，并且由于包含与图像相关的色度数据和色度数据，因此可以控制待显示的图像的亮度和色度。在与包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的亮度相对应的亮度数据的情况下，期望将亮度数据的值设定为使得包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的亮度的值增加、图像的亮度的值增加(即，使得图像显示得更亮)。此外，在与包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的色度相对应的色度数据的情况下，期望将色度数据的值设定为使得包括通过图像显示装置观看的观察对象的预定区域的色度和待显示的图像的色度具有基本上互补色关系。互补色是指具有其中位于色圈中的相对位置的关系的颜色的组合。绿色是红色的互补色、紫色是黄色的互补色、橙色是蓝色的互补色。它还指的是当某种颜色以适当的比例与另一种颜色混合时致使颜色饱和度降低的颜色，例如在光的情况下为白色和在物体的情况下为黑色，但当平行布置时的视觉效果的互补性与混合时的互补性不同。它也被称为多余色、对比色或相反色。然而，相反色直接指示与互补色相反的颜色，但互补色所指示的范围略大。互补色的颜色组合具有在于颜色是互补的协同效果，并且它被称为互补色和谐。
例如，头戴式显示器(HMD)可以配置有根据本公开的显示装置等。因此，可以减轻显示装置的重量并减小其大小，可以显著降低佩戴显示装置时的不适感，并且此外，可以降低制造成本。根据本公开的显示装置等也可以用作立体显示装置。在这种情况下，偏振片或偏振膜可以可拆卸地附接至光学装置，或者在必要时，偏振片或偏振膜可以被粘合至光学装置。[第一实施方式]
第一实施方式涉及根据本公开的第一和第二方面的光学装置以及根据本公开的第一和第二方面的显示装置。图1是在根据第一实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图，图2是根据第一实施方式的显示装置的示意性顶视图，图3是根据第一实施方式的显示装置的示意性前视图，图4A是根据第一实施方式的显示装置的示意性侧视图，图4B示意性地示出在构成图像显示装置的导光板中的光的传播。图5是示出反射型体积全息衍射光栅的一部分的示意性放大截面图。
更具体地，第一实施方式或稍后将描述的第二至第十二实施方式的显示装置是头戴式显示器(HMD)，并且包括
(a)佩戴在观察者20的头部上的框架(例如，眼镜型框架10)，以及
(b)安装在框架10上的图像显示装置100、200、300A和300B，
根据第一实施方式或稍后将描述的第二至第十二实施方式的图像显示装置100、200、300A和300B包括
(a)图像形成设备111、111A、111B、211、111'和211'，以及
(b)从图像形成设备111、111A、111B、211、111'和211'发射的光入射并从其发射的光学装置(导光单元)120和320。
图像显示装置100、200、300A和300B进一步包括
(c)将从图像形成设备111、111A、111B、211、111'和211'发射的光转换为平行光的光学系统(平行发光光学系统)112和254，以及
通过光学系统112和254转换为平行光的光束入射在光学装置120和320上并从其发射。具体地，第一实施方式或稍后将描述的第二至第十二实施方式的显示装置是包括两个图像显示装置的双眼型，但也可以是包括一个图像显示装置的单眼型。例如，图像形成设备111、211、111'和211'显示单色(例如，绿色)的图像。
图像显示装置100、200、300A和300B可以被固定附接至框架10，或者可以可拆卸地附接至框架10。光学系统112和254布置在图像形成设备111、211、111'和211'与光学装置120和320之间。然后，通过光学系统112和254转换为平行光的光束入射在光学装置120和320上并发射。此外，光学装置120和320是半透射型(透视型)。具体地，面对观察者20的双眼的光学装置的至少部分(更具体地，稍后将描述的导光板121和321以及第二偏转单元140和340)是半透射(透视)的。
在第一实施方式或稍后将描述的第二至第十二实施方式中，在从图像形成设备111、211、111'和211'的中心发射并通过图像形成设备侧上的光学系统112和254的节点入射在光学装置120和320上的光束(中心光束CL)之中，其中中心入射光束在其处垂直入射在光学装置120和320上的的点被称为“光学装置中心点O”，将穿过光学装置中心点O并与光学装置120和320的轴向方向一致的轴线称为“y轴”，并将穿过光学装置中心点O并平行于光学装置120和320的法线的轴线称为“z轴”。第一偏转单元130和330的中心点是光学装置中心点O。换句话说，如图4B所示，在图像显示装置100、200、300A和300B中，从图像形成设备111、211、111'和211'的中心发射并穿过在图像形成设备侧上的光学系统112和254的节点中心入射光束CL垂直照射在导光板121和321上。换句话说，中心入射光束CL以0°的入射角进入导光板121和321中。在这种情况下，所显示图像的中心与导光板121和321的第二表面123和323的垂直方向一致。
根据第一实施方式或稍后将描述的第二至第六实施方式的光学装置120包括
(a)导光板121，使入射光通过全反射在其内传播并然后发射，
(b)第一偏转单元130，使入射在导光板121上的光偏转，使得入射在导光板121上的光在导光板121内全反射，以及
(c)第二偏转单元140，使已通过全反射在导光板121内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板121内传播的光的一部分从导光板121发射。
在这里，第一偏转单元130配置有第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135，并且第二偏转单元140配置有第三全息衍射光栅141。全息衍射光栅131、135和141中的每一个配置有反射型体积全息衍射光栅。换句话说，第一偏转单元130和第二偏转单元140用作一种半透明反射镜。
第一干涉条纹形成在第一全息衍射光栅131中，第二干涉条纹形成在第二全息衍射光栅135中，并且第三干涉条纹形成在第三全息衍射光栅141中。
此外，
满足φ2<φ3<φ1以及P1＝P3＝P2的关系。
在这里，
φ1：第一干涉条纹的倾斜角
φ2：第二干涉条纹的倾斜角
φ3：第三干涉条纹的倾斜角
P1：第一干涉条纹的间距
P2：第二干涉条纹的间距
P3：第三干涉条纹的间距
可替换地，
满足λ2<λ3<λ1的关系。
此外，
满足φ1≠φ2以及P1＝P2，以及
此外，
满足φ2<φ3<φ1以及P1＝P2＝P3。
在这里，
λ1：入射在导光板上并被第一全息衍射光栅131偏转的光的峰值波长
λ2：入射在导光板上并被第二全息衍射光栅135偏转的光的峰值波长
λ3：被第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135偏转、通过全反射在导光板内传播、并然后被第三全息衍射光栅141偏转的光的峰值波长
此外，根据第一实施方式或稍后将描述的第二至第六实施方式的显示装置包括根据上述第一实施方式的光学装置。
在这里，在对应于中心视角的入射光中，具有峰值波长λ1的入射光(主要)由第一全息衍射光栅131而不是第二全息衍射光栅135衍射，并且在对应于中心视角的入射光中，具有峰值波长λ2的入射光(主要)由第二全息衍射光栅135而不是第一全息衍射光栅131衍射。
换句话说，入射在导光板121上的平行光的一部分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(波长、入射角和光栅平面间距)，但是不满足在第二全息衍射光栅135中发生反射的布拉格条件。此外，入射在导光板121上的平行光的其他部分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(波长、入射角和光栅平面间距)，但是不满足在第一全息衍射光栅131中发生反射的布拉格条件。因此，入射在导光板121上的平行光的一部分主要在第一全息衍射光栅131中衍射并反射，但是不在第二全息衍射光栅135中衍射或反射，而是穿过第二全息衍射光栅135。类似地，入射在导光板121上的平行光的其他部分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，入射在导光板121上的平行光的其他部分主要被第二全息衍射光栅135衍射并反射，但是不被第一全息衍射光栅131衍射或反射，而是穿过第一全息衍射光栅131。
在第一实施方式或稍后将描述的第二至第四实施方式以及第六实施方式中，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上。包括第三全息衍射光栅141的第二偏转单元140设置在导光板121的第一表面122上。换句话说，第一全息衍射光栅131布置在导光板121的第二表面123上，以及第二全息衍射光栅135布置在导光板121的面对第二表面123的第一表面122上。第一偏转单元130衍射并反射入射在导光板121上的光的至少一部分，使得入射到导光板121上的多个平行光在导光板121内全反射，并且第二偏转单元140使已通过全反射在导光板121内传播的光衍射并反射两次以上，并且使平行光从导光板121的第二表面123发射而没有改变。换句话说，在第一偏转单元130中，入射在导光板121上的多个平行光被衍射并反射，使得入射在导光板121上的平行光在导光板121内全反射。另一方面，在第二偏转单元140中，通过全反射在导光板121内传播的平行光被衍射并反射两次以上，并然后以平行光的状态从导光板121朝向观察者20的瞳孔21发射。如上所述，第二偏转单元140的衍射效率η3的值低于第一偏转单元130的衍射效率η1和η2的值。具体地，构成第二偏转单元140的第三全息衍射光栅141的厚度T3小于构成第一偏转单元130的第一全息衍射光栅131的厚度T1和第二全息衍射光栅135的厚度T2。
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、第三全息衍射光栅141中的每一个形成对应于一种波段(或波长)的干涉条纹并通过现有技术的方法来制造。在全息衍射光栅中形成的干涉条纹的间距是恒定的，并且干涉条纹是线性的并且近似平行于y轴。如上所述，第二全息衍射光栅135和第三全息衍射光栅141被设置(粘附)至导光板121的第一表面122，并且第一全息衍射光栅131被设置(粘附)至导光板121的第二表面123。
在这里，满足
0.7°≤|φ2-φ1|≤4.7°。
可替换地，满足
0nm<|λ3-λ1|≤40nm以及0nm<|λ2-λ3|≤40nm。
此外，当第一全息衍射光栅131的衍射效率为η1、第二全息衍射光栅135的衍射效率为η2、并且第三全息衍射光栅141的衍射效率为η3时，
满足η1/η3≥1.0以及η2/η3≥1.0，
并且优选地，满足
η3≤0.25，
并且如果第一全息衍射光栅131的厚度由T1指示、第二全息衍射光栅135的厚度由T2指示、并且第三全息衍射光栅141的厚度由T3指示，
则满足1.0μm≤T1，T2≤10μm，T1≥T3以及T2≥T3，
并且期望T3的值满足
T3≤2.0μm，
优选地，
T3≤1.6μm。
φ1、φ3、φ2、P1＝P3＝P2，λ1、λ3、λ2、η1、η2、η3、T1、T2和T3的值如下表1所示来设定，但不限于此。
[表1]
在这里，当由第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135偏转、通过全反射在导光板121内传播并然后被第三全息衍射光栅141偏转的光的峰值波长由λ3表示时，图像形成设备111和211包括发射具有峰值波长λ3的光的光源153和251。
图5为反射型体积全息衍射光栅的局部放大截面图。在反射型体积全息衍射光栅中，形成具有倾斜角φ的干涉条纹。在这里，倾斜角φ是指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。干涉条纹从反射型体积全息衍射光栅的内侧到表面形成。干涉条纹满足布拉格条件。在图5中，“φ”为倾斜角φ，“ψ”为入射角，“Θ”为入射角相对于干涉条纹的互补角，“P”为光栅平面的间距(包括干涉条纹的虚拟平面在法线方向上的间隔)，并且“Λ”是衍射光栅构件的表面上的干涉条纹的间距。如果假定光进入反射型体积全息衍射光栅的角度和光被反射型体积全息衍射光栅衍射并反射并从反射型体积全息衍射光栅发射的角度没有变化，并且倾斜角φ的值增加，则光路长度增加。因此，满足衍射谐振条件的波长λ的值增加。换句话说，随着倾斜角φ的值增加，波长λ的值增加。
在第一实施方式或稍后将描述的第二至第十二实施方式中，导光板121和321由光学玻璃或塑料材料制成。在第一实施方式或稍后将描述的第二至第十二实施方式中，导光板121和321具有平行于通过导光板121和321的全内反射的光传播方向(x轴)延伸的两个平行表面(第一表面122和322以及第二表面123和323)。第一表面122和322以及第二表面123和323彼此面对。此外，平行光从对应于光入射表面的第二表面123和323入射、通过全反射传播在内部传播并然后从对应于光发射表面的第二表面123和323发射。然而，本发明不限于此，并且光入射表面可以配置有第二表面123和323，以及光发射表面可以配置有第一表面122和322。
在第一实施方式中，图像形成设备111是第一配置的图像形成设备，并且包括以二维矩阵形式布置的多个像素。具体地，图像形成设备111包括反射空间光调制器150和光源153，其配置有发射波长为λ3的绿光的发光二极管(LED)。整个图像形成设备111容纳在壳体113(由图1中的虚线表示)中，在壳体113中设置有开口(未示出)，并且光经由该开口从光学系统112(平行发光光学系统和准直光学系统)发射。反射空间光调制器150包括配置有用作光阀的LCOS的液晶显示装置(LCD)151和偏振光分束器152，其反射从光源153发射的光的一部分并将其引导至液晶显示装置151并且将通过液晶显示装置151反射的光的一部分透射以被引导至光学系统112。液晶显示装置151包括以二维矩阵形式布置的多个像素(液晶单元)(例如，640×480像素)。偏振光分束器152具有已知的配置和结构。从光源153发射的非偏振光与偏振光分束器152相撞。偏振光分束器152将待发射的P偏振光分量透射到系统的外部。另一方面，S偏振光分量被偏振光分束器152反射、进入液晶显示装置151、在液晶显示装置151内被反射并从液晶显示装置151发射。在从液晶显示装置151发射的光中，从显示“白色”的像素发射的光包括许多P偏振光分量，以及从显示“黑色”的像素发射的光包括S偏振光分量的对数。因此，在从液晶显示装置151发射并与偏振光分束器152碰撞的光中，P偏振光分量通过偏振光分束器152并被引导至光学系统112。另一方面，S偏振光分量被偏振光分束器152反射并返回至光源153。光学系统112配置有例如凸透镜，并且图像形成设备111(更具体地，液晶显示装置151)被设置在光学系统112的焦距的位置，以便生成平行光。此外，一个像素配置有发射绿光的绿光发射像素。
框架10包括布置在观察者20的前面的前部11，经由铰链12可枢转地附接至前部11的两端的两个镜腿部13和附接至镜腿部13的前端的耳垫部14(也称为“尖端单元”或“耳垫”)。此外，附接鼻垫10'。换句话说，框架10和鼻垫10'的组件基本上具有与普通眼镜基本相同的结构。此外，每个壳体113通过安装构件19可拆卸地附接至镜腿部13。框架10由金属或塑料制成。每个壳体113可以通过安装构件19不可拆卸地附接至镜腿部13。对于拥有并佩戴眼镜的观察者，每个壳体113可以通过安装构件19可拆卸地附接至由观察者拥有的眼镜框架的镜腿部。每个壳体113可以附接至镜腿部13的外部，或者可以附接至镜腿部13的内部。
此外，从一个图像形成设备111A延伸的布线(信号线、电力线等)15从耳垫部14的前端延伸至镜腿部13和耳垫部14内的外侧，并且连接至控制装置18(控制电路或控制单元)。此外，图像形成设备111A和111B中的每一个包括耳机单元16，并且从图像形成设备111A和111B中的每一个延伸的耳机单元布线16'从耳垫部14的前端延伸至在镜腿部13和耳垫部14内的耳机单元16。更具体地，耳机单元布线16'从耳垫部14的前端延伸至耳机单元16，以便绕在耳廓(耳壳)的后面。通过采用这种配置，可以提供整洁的显示装置，而不会给人以耳机单元16和耳机单元布线16'乱七八糟地布置的印象。
布线15(信号线、电力线等)连接至控制装置(控制电路)18。控制装置18配备有例如图像信息存储装置18A。此外，在控制装置18中进行图像显示处理。控制装置18和图像信息存储装置18A可配置有公知的电路。
此外，配置有包括CCD或CMOS传感器和透镜(未示出)的固态成像装置的成像装置17通过合适的安装构件(未示出)被附接至前部11的中间部11'。例如，来自成像装置17的信号经由从成像装置17延伸的布线(未示出)输出至图像形成设备111A。
在根据第一实施方式或稍后将描述的第二至第六实施方式的光学装置或显示装置中，指定三个全息衍射光栅131、135和141的干涉条纹的倾斜角φ1、φ2、和φ3与间距P1、P2、和P3的关系，或定义由三个全息衍射光栅131、135和141偏转的光的峰值波长λ1、λ2和λ3之间的关系。
图40A、图40B和图40C是用于描述入射在根据第一实施方式的显示装置中的光学装置上的光与由观察者观察到的图像的亮度之间的关系的示意图。在图40A、图40B和图40C中，入射在光学装置120上的光的光谱由曲线“A”指示，基于第一全息衍射光栅131的衍射效率变化曲线由“C”指示，并且基于第二全息衍射光栅135的“衍射效率变化曲线”由“B”指示，以及基于第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的组合衍射效率变化曲线由“D”指示。如上所述，当期望增加观察者观看的图像的亮度时，增加全息衍射光栅的厚度以提高整个第一偏转单元的衍射效率。当第一偏转单元配置有一个全息衍射光栅时，衍射效率变化曲线E(参见图43A、图43B和图43C)相对于入射在第一偏转单元上的光的波长具有尖锐的峰值。然而，根据第一实施方式或稍后将描述的第二至第六实施方式的光学装置，第一偏转单元130配置有如上所述具有不同衍射特性的两个全息衍射光栅131和135。因此，如果入射在光学装置120上的光的峰值波长由λLS-0(＝λ3)指示，则图1所示的所有光束LBC、光束LBL和光束LBR与基于两个全息衍射光栅131和135的衍射效率变化曲线D的高效率部分重叠(参见图40A、图40B和图40C)。在这里，光束LBC、光束LBL和光束LBR位于穿过光学装置中心点O的xy平面中。换句话说，入射到光学装置120的光的光谱(参见曲线“A”)的峰值(或其附近)可以位于基于第一全息衍射光栅131的衍射效率变化曲线C中的峰值(或其附近)与基于第二全息衍射光栅135的衍射效率变化曲线B中的峰值(或其附近)之间。在这里，在图40A、图40B和图40C中，阴影区域为入射在光学装置120上的光对观察者观看到的图像的亮度有贡献的部分。因此，观察者观看到的图像的亮度在图像右侧、图像中心和图像左侧上没有显著变化，并因此可以使图像的亮度尽可能均匀。
在根据其中第一偏转单元130配置有两个全息衍射光栅131和135的第一实施方式的光学装置中的视角和质心波长之间的关系以及在其中第一偏转单元配置有一个全息衍射光栅的现有技术的光学装置中的视角和质心波长之间的关系(参见图46)在图41的曲线图中示出。在图41中，实线指示第一实施方式的结果，并且虚线(基本上与实线重叠)指示现有技术的示例的结果。在图41中，水平轴线指示视角，以及竖直轴线指示质心波长。此外，如图46所示，视角指的是在由光束LBC(中心视角的光束)和入射在观察者的瞳孔21上的光束形成的水平面中的角度。参考图41，无论第一偏转单元配置有两个全息衍射光栅还是一个全息衍射光栅，都不会识别出质心波长的差异。换句话说，无论第一偏转单元配置有两个全息衍射光栅还是一个全息衍射光栅，应理解所获得的图像的颜色基本上没有差异。
在根据第一实施方式或稍后将描述的第二至第六实施方式的光学装置和显示装置中，光源153和251可以配置有两个光源，即第一光源和第二光源，并且入射在第一偏转单元130上的光的组合光谱可以通过控制来自第一光源的光的强度和来自第二光源的光的强度而控制。在这种情况下，从两个光源发射的光的组合光谱中的峰值波长优选为λ3。
[第二实施方式]
第二实施方式是第一实施方式的变型。如图6所示，该图为在根据第二实施方式的显示装置(头戴式显示器)中的图像显示装置200的概念图，根据第二实施方式的图像形成设备211配置有具有第二配置的图形形成设备。换句话说，提供了光源251和扫描从光源251发射的平行光的扫描单元253。更具体地，图像形成设备211包括
(a)光源251，
(b)将从光源251发射的光转换为平行光的准直光学系统252，
(c)扫描从准直光学系统252发射的平行光的扫描单元253，以及
(d)中继并发射由扫描单元253扫描的平行光的中继光学系统254。
在这里，整个图像形成设备211容纳在壳体213(图6中的虚线所示)中，在壳体213中设置有开口(未示出)，并且光经由开口从中继光学系统254发射。每个壳体213通过安装构件19可拆卸地附接至镜腿部13。
从包括发光二极管(LED)的光源251发射的波长λ3的绿光进入作为整体具有正光焦度的准直光学系统252并然后作为平行光发射。平行光被全反射镜256反射，经受由扫描单元253进行的水平扫描和垂直扫描，扫描单元253配置有能够在二维方向上自由旋转微镜并且二维扫描入射的平行光的MEMS，并且该平行光被转换为一种二维图像，从而生成虚拟像素(例如，像素的数量可以被设定为与第一实施方式中的像素数量相同)。然后，来自虚拟像素的光通过配置有公知的中继光学系统的中继光学系统(平行光发光光学系统)254，并且被转换为平行光的光束入射在光学装置120上。
由于引导并发射被转换为平行光的光束的光学装置120具有与第一实施方式中所述的光学装置相同的配置和结构，因此省略其详细描述，其中平行光由中继光学系统254发射并入射在光学装置120上。此外，如上所述，除了图像形成设备211不同之外，根据第二实施方式的显示装置具有与根据第一实施方式的显示装置基本相同的配置和结构，并因此省略其详细描述。
[第三实施方式]
第三实施方式是第一和第二实施方式的变型。图7是根据第三实施方式的头戴式显示器的示意性前视图，以及图8是根据第三实施方式的头戴式显示器的示意性前视图(在这里，为假设框架被移除的状态)。图9示出了根据第三实施方式的头戴式显示器的示意性顶视图，以及图10是示出其中第三实施方式的头戴式显示器佩戴在观察者20的头部上的状态的顶视图。在图10中，为了方便起见，仅示出了图像显示装置，并省略了框架的图示。在下面的描述中，图像显示装置被描述为图像显示装置100的代表，但是应理解，可以应用图像显示装置200。
根据第三实施方式的头戴式显示器进一步包括耦接两个图像显示装置100的耦接构件30。耦接构件30使用例如螺钉(未示出)附接至框架10的位于观察者20的两个瞳孔21之间(即，在观察者20和框架10之间)的面对该观察者的中间部分10C的一侧。此外，耦接构件30的投影图像被包含在框架10的投影图像中。换句话说，当在观察者20的前方观察头戴式显示器时，耦接构件30被框架10隐藏，并且耦接构件30不被视觉识别。此外，尽管两个图像显示装置100通过耦接构件30耦接，但具体地，图像形成设备111A和111B中的每一个被存储在壳体113中，并且壳体113被附接至耦接构件30的每个端部，使得可以调整安装状态。图像形成设备111A和111B中的每一个位于比观察者20的瞳孔21更向外的位置。具体地，如果一个图像形成设备111A的安装部分中心111AC与框架10的一个端部(一端)10A之间的距离由α指示，从耦接构件30的中心30C到框架10的一个端部(一端)10A的距离由β指示，另一图像形成设备111B的安装部中心111BC与框架10的一个端部(一端)10A之间的距离由γ指示，并且框架10的长度由L指示，则保持以下的关系：
α＝0.1×L
β＝0.5×L
γ＝0.9×L
具体地，进行图像形成设备(具体地，图像形成设备111A和111B)到耦接构件30的各个端部的安装，例如，使得在耦接构件的每个端部上的三个位置处形成通孔(未示出)，在图像形成设备111A和111B中形成与通孔相对应的螺孔(螺纹部分)(未示出)，并且将螺钉(未示出)插入到相应的通孔并拧入形成在图像形成设备111A和111B中的孔内。在螺钉和孔之间插入弹簧。因此，可以根据螺钉的紧固状态来调整图像形成设备的安装状态(图像形成设备相对于耦接构件的倾斜)。在安装后，螺钉被盖(未示出)隐藏。在图8和图12中，为了清楚地示出耦接构件30和40，耦接构件30和40为阴影线。耦接构件30被附接至框架10的位于观察者20的两个瞳孔21之间的中间部分10C(对应于普通眼镜中的桥形件)。鼻垫10'被附接至面对观察者20的耦接构件30的侧面。在图9和图13中，省略了鼻垫10'的图示。框架10和耦接构件30由金属或塑料制成，并且耦接构件30的形状为弯曲的杆状。
如上所述，在根据第三实施方式的头戴式显示器(HMD)中，耦接构件30耦接两个图像显示装置100，并且耦接构件30附接至框架10的位于观察者20的两个瞳孔21之间的中间部分10C。换句话说，每个图像显示装置100不直接附接至框架10。因此，当观察者20在头上佩戴框架10时，镜腿部13向外扩展，并因此，即使在框架10变形的情况下，图像形成设备111A和111B也不会承受由框架10的变形引起的位移(位置变化)，并且即使发生位移，它也是非常小的。因此，可以可靠地防止左右图像的收敛角变化。此外，由于不需要增加框架10的前部11的刚性，所以不会引起框架10的重量增加、设计性能的劣化和成本增加。此外，由于图像显示装置100未被直接附接至眼镜型框架10，因此可以根据观察者的偏好自由地选择框架10的设计或颜色，并且对框架10的设计的约束也很小且设计自由度很高。此外，当在观察者的前面观看头戴式显示器时，耦接构件30被框架10隐藏。因此，可以实现具有高设计性能的头戴式显示器。
[第四实施方式]
第四实施方式是第三实施方式的变型。图11是根据第四实施方式的头戴式显示器的示意性前视图，图12是根据第四实施方式的头戴式显示器的示意性前视图(在这里，为假设去除了框架的状态)。图13是根据第四实施方式的头戴式显示器的示意性顶视图。
在根据第四实施方式的头戴式显示器中，不同于第三实施方式，杆状耦接构件40耦接两个光学装置120而不是耦接两个图像形成设备111A和111B。此外，两个光学装置120一体形成的配置，并且耦接构件40附接至集成的光学装置120。
在这里，即使在第四实施方式的头戴式显示器中，例如，也使用螺钉将耦接构件40附接至框架10的位于观察者20的两个瞳孔21之间的中间部分10C，并且每个图像形成设备111位于比观察者20的瞳孔21更向外的位置。此外，每个图像形成设备111附接至光学装置120的端部。如果从耦接构件40的中心40C至框架10的一端的距离由β指示，并且框架10的长度由L指示，则满足β＝0.5×L。在这里，第四实施方式中的α'的值和γ'的值与第三实施方式中的α和γ的值相同。
在第四实施方式中，框架10和每个图像显示装置具有与第三实施方式中所描述的框架10和图像显示装置相同的配置和结构。因此，省略其详细描述。此外，除了上述差异之外，第四实施方式的头戴式显示器还具有与第三实施方式的头戴式显示器基本相同的配置和结构，并因此省略了详细说明。
[第五实施方式]
第五实施方式是第一至第四实施方式的变型。图14是在根据第五实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图。根据第五实施方式的显示装置具有这样的配置，即根据图1所示的第一实施方式的显示装置的第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的布置位置彼此交换。根据本发明人的实验，当全息衍射光栅的厚度增加时，这种配置可以抑制分辨率的下降。在第五实施方式的情况下，φ1、φ2、φ3，P1＝P3＝P2，λ1、λ3、λ2，η1、η2、η3，T1、T2和T3的值具有如表1所示的值，但不限于此。第一实施方式和第五实施方式之间的差异通过着色第五实施方式的列来指示。在第五实施方式中，第一全息衍射光栅131的膜厚度T1和第二全息衍射光栅135的膜厚度T2比第一实施方式中的膜厚度更厚。因此，第一全息衍射光栅131的衍射效率η1和第二全息衍射光栅135的衍射效率η2是高的。在第五实施方式中，第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135由光聚合物材料制成，并且η1>η2。在这里，在由光聚合物材料制成的全息衍射光栅中，通常，随着波长减小，衍射效率趋于下降。因此，当具有比第一全息衍射光栅更小的峰值波长的第二全息衍射光栅配置有具有低衍射效率的全息衍射光栅时，更容易制造全息衍射光栅。
表1示出了参考示例5A和5B中诸如φ1的各种参数的值。参考示例5A对应于图1所示的配置，即其中第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的布置位置与第五实施方式相反的配置。第五实施方式和参考示例5A之间的差异通过着色参考示例5A的列来说明。此外，参考示例5B对应于图1所示的配置，但与参考示例5A不同之处在于第一全息衍射光栅131的膜厚度T1和第二全息衍射光栅135的膜厚度T2薄，并且第一全息衍射光栅131的衍射效率η1和第二全息衍射光栅135的衍射效率η2下降。参考示例5A和参考示例5B之间的差异通过着色参考示例5B的列来说明。
在第五实施方式中，基于MTF来评估参考示例5A和参考示例5B中的光学装置的分辨率。在这里，MTF为基于对比度再现比的性能评估方法，在特定空间频率的MTF对应于分辨率，并且分辨率随着值的增加而增加。对于水平方向，MTF在图1所示的光束LBC、光束LBL和光束LBR(位于通过光学装置中心点O的xy平面中)中测量。此外，对于垂直方向，MTF在对应于y轴方向中的正侧的图1的光束LBC的上端侧、在对应于y轴零点的中心部位上以及对应于y轴中的负侧的下端侧上测量。结果如下表2所示。表2示出了当假设从参考示例5B的光学装置输出的观察图像的亮度为1.0时，第五实施方式和参考示例5A的亮度值。
[表2]
如果将第五实施方式与参考示例5A进行比较，则尽管具有相同的亮度，但MTF值提高约10％。原因估计如下。换句话说，在第一偏转单元130中的全息衍射光栅中，由第一表面122侧上的全息衍射光栅衍射的光不会到达全息衍射光栅的表面，并且不会在该表面上反射，而由第二表面123侧上的全息衍射光栅衍射的光在该全息衍射光栅的表面(为了方便起见，称为“相对表面”)上反射。由于全息衍射光栅的表面在平坦度上比玻璃表面低，所以MTF值由于光在第二表面123侧的全息衍射光栅的相对表面上反射而降低。然而，当设定η1>η2时，第二全息衍射光栅135的衍射相对于总光量的贡献小于第一全息衍射光栅131的衍射相对于总光量的贡献。此外，由于可以发生的其中可以在全息衍射光栅的表面上发生光反射的第二全息衍射光栅135的衍射贡献小，所以MTF值被相应地提高。
如果将参考示例5A与参考示例5B进行比较，则当第一全息衍射光栅131的厚度T1和第二全息衍射光栅135的厚度T2从3.0μm增加到4.0μm时，亮度变为1.2倍。然而，当全息衍射光栅的膜厚度增加时，分辨率趋于下降，如从表2可以看出。作为对策，如第五实施方式那样，交换第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的布置位置是有效的。
根据本发明人的实验，当T2的值超过3.0μm时，与图1所示的配置相比，图14所示的配置的MTF改善效果较高。这是因为由于全息衍射光栅的表面平坦度趋于劣化，假设全息衍射光栅的膜厚度超过3.0μm。
此外，第三全息衍射光栅141的膜厚度优选为2.0μm以下，更优选为1.6μm以下。如果超过2.0μm，则光束LBL和光束LBR的亮度相对于光束LBC的亮度的降低增加，并且平衡变差。此外，当膜厚度设定为1.6μm以下时，可以保持高分辨率。根据各种实验，当第三全息衍射光栅141的膜厚度从1.0μm变为1.4μm时，衍射效率约为1.1倍，但是MTF值基本上没有变化。然而，当膜厚度为1.4μm至1.7μm时，衍射效率约为1.1倍，并且MTF值下降约10％。这是因为薄全息衍射光栅和厚全息衍射光栅的MTF值的理论边界值约为1.6μm，或者因为当膜厚度超过1.6μm时，推测全息衍射光栅的表面平坦度容易下降。
即使当设定T1>T2时，也可以实现η1>η2，并且可以确认与上述相同的现象和相同的效果。
此外，参考示例5A和参考示例5B，或在稍后将描述的参考示例6A至6F的情况下，也被包含在本公开的光学装置中，并且应理解，这些特性几乎没有问题。
[第六实施方式]
第六实施方式是第一至第五实施方式的变型。假设由导光板121引导的光与第二偏转单元140相撞，并且光提取发生三次。当以这种方式进行两次以上的光提取时，从儿童到成人的任何人，即从具有小瞳孔距的观察者到具有大瞳距的观察者可以观察图像。例如，如果第二偏转单元的衍射效率是20％，则在100％(＝I0)的光之中，光以下列比率到达观察者的瞳孔：
第一光提取率：20％(＝I1＝I0×0.2)；
第二光提取率：16％(＝I2＝{I0-I1}×0.2}；以及
第三光提取率：13％(＝I3＝{I0-I1-I2}×0.2}，
并且图像朝向光传播方向变暗。此外，如果第二偏转单元的衍射效率是15％，则光以下列比率到达观察者的瞳孔：
第一光提取率：15％(＝I1＝I0×0.15)；
第二光提取率：13％(＝I2＝{I0-I1}×0.15}；以及
第三光提取率：11％(＝I3＝{I0-I1-I2}×0.15}。
通常，为了增加可以观察到的图像的范围，第二偏转单元140的衍射效率被设计为低。然而，如上所述，随着第二偏转单元140的区域距第一偏转单元130的距离增加，图像的亮度变得更暗。为了提高图像的亮度，必需增加光源的亮度，但是这导致整个显示装置的功耗的增加。
图15示出全息衍射光栅的衍射效率与半值宽度的膜厚度依赖关系。在这里，折射率调制程度的值Δn为0.045。应理解，通过将全息衍射光栅的厚度增加0.2μm，可以将衍射效率提高约5％。
此外，在第六实施方式中，第二全息衍射光栅135和第三全息衍射光栅141被设置(粘附)到导光板121的第一表面122，并且第一全息衍射光栅131被设置(粘附)到导光板121的第二表面123。此外，在第三全息衍射光栅141中，位于远离第一偏转单元130的区域具有比位于靠近第一偏转单元130的区域高的衍射效率。可替换地，在第三全息衍射光栅141中，位于远离第一偏转单元130的区域比位于靠近第一偏转单元130的区域厚。具体地，第三全息衍射光栅的厚度是逐步改变的。通过此配置，可以获得由观察者沿着导光板121的轴向方向观察到的更均匀的图像。
更具体地，当第三全息衍射光栅141配置有位于靠近第一偏转单元130的第3A全息衍射光栅141A和位于更远离第一偏转单元130的第3B全息衍射光栅141B时，
第3A全息衍射光栅141A的衍射效率由η3A指示，并且第3B全息衍射光栅141B的衍射效率由η3B指示，
则满足η3B>η3A。
可替换地，
如果第3A全息衍射光栅141A的厚度由T3A指示，并且第3B全息衍射光栅141B的厚度由T3B指示，
则满足T3B>T3A。
此外，可以提供其中在导光板121的第一表面122上布置有第3A全息衍射光栅141A和第3B全息衍射光栅141B的配置(参见图16A)、其中在第二表面123上布置有第3A全息衍射光栅141A和第3B全息衍射光栅141B的配置(参见图16B)、其中在导光板121的第二表面123上布置有第3A全息衍射光栅141A并且在导光板121的第一表面122上布置有第3B全息衍射光栅141B的配置(参见图16C)，或者其中在导光板121的第一表面122上布置有第3A全息衍射光栅141A并且在导光板121的第二表面123上布置有第3B全息衍射光栅141B的配置(参见图16D)。然而，第三全息衍射光栅141不限于具有两个全息衍射光栅141A和141B的配置，而是第三全息衍射光栅141也可以配置有三个以上全息衍射光栅。当第三全息衍射光栅配置有两个以上全息衍射光栅时，一个全息衍射光栅(或一个全息衍射光栅组)布置在导光板121的第一表面122上，而其他全息衍射光栅(或其他全息衍射光栅组)布置在导光板121的第二表面123上，一个全息衍射光栅(或一个全息衍射光栅组)至导光板121的正交投影图像和其他全息衍射光栅(或其他全息衍射光栅组)至导光板121的正交投影图像可以处于其中正交投影图像之间没有间隙的状态(参见图16A、图16B、图16C和图16D)，或者正交投影图像可以在它们彼此面对的边界部分中彼此重叠(参见图16E和图16F)。此外，在这种情况下，期望第3A全息衍射光栅141A的倾斜角与第3B全息衍射光栅141B的倾斜角相同。在图16A至图16F中，示出了要强调的全息衍射光栅的厚度，并且在图16E和图16F中，示出了要强调的其中正交投影图像在它们彼此面对的边界部分中重叠的状态。
第六实施方案A至F中的衍射效率和光提取率以及参考示例6A至6F中的衍射效率和光提取率在表3A和表3B中示出，并且在第六实施方式中，可以理解为可以获得由观察者沿着导光板121的轴向方向观察到的更均匀的图像。在表3A和表3B中，“η”指示衍射效率，并且“I”指示光提取率。
[表3A]
[表3B]
[第七实施方式]
第七实施方式涉及根据本公开的第三方面的显示装置。在根据第七实施方式的显示装置中的图像显示装置的概念图在图17(在根据第一实施方式的显示装置中的图像显示装置的变型)或图18(在根据第二实施方式的显示装置中的图像显示装置的变型)中示出。根据第七实施方式的光学装置与第一至第六实施方式的光学装置之间的差异在于，第一偏转单元配置有一个全息衍射光栅(第一全息衍射光栅)，并且图像形成设备包括具有峰值波长λLS-1的第一光源和具有峰值波长λLS-2的第二光源。
换句话说，在根据第七实施方式的显示装置中，光学装置包括
(a)导光板321，允许入射光通过全反射在内部传播并然后发射，
(b)第一偏转单元330，使入射在导光板321上的光偏转，使得入射在导光板321上的光在导光板321内全反射，以及
(c)第二偏转单元340，使已通过全反射在导光板321内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板321内传播的光的一部分从导光板321发射，以及
图像形成设备111'和211'包括具有峰值波长λLS-1(例如，配置有绿色发光LED)的第一光源和具有峰值波长λLS-2的第二光源(例如，配置有与第一光源相同颜色或相同系统的绿色发光LED)，并且图像形成设备111'和211'基于从第一光源发射的光和从第二光源发射的光形成图像。在图17和图18中，从第一光源发射的光和从第二光源发射的光由一个光源153'或251'示出，但是第一光源和第二光源可以分开布置。换句话说，第一光源和第二光源的布置是固有任意的。
在这里，满足
0nm<|λLS-2-λLS-1|≤60nm，
并且具体地，
λLS-1＝540nm
λLS-2＝510nm，
图像显示装置300A和300B控制(具体地，独立地控制)来自第一光源的光的强度和来自第二光源的光的强度。
第一偏转单元330和第二偏转单元340配置有第一全息衍射光栅331和第二全息衍射光栅341，并且具体地，全息衍射光栅331和341中的每一个配置有反射型体积全息衍射光栅。在第一全息衍射光栅331中形成的干涉条纹的倾斜角和间距由φ1'和P1'指示，在第二全息衍射光栅341中形成的干涉条纹的倾斜角和间距由φ2'和P2'指示，并且由第一偏转单元330偏转、通过全反射在导光板321内传播并然后被第二偏转单元340偏转的光的峰值波长由λ'指示。在这种情况下，
φ1'＝φ2'并且P1'＝P2'，以及
λLS-2<λ'<λLS-1
此外，如果第一全息衍射光栅331的衍射效率是η1'并且第二全息衍射光栅135的衍射效率是η2'，
则η1'≥η2'
优选地，
η1'>η2'，
并且如果第一全息衍射光栅331的厚度是T1'，以及第二全息衍射光栅341的厚度为T2'，
则T1'≥T2'
优选地，
T1'>T2'
φ1'＝φ2'、P1'＝P2'、λ'、λLS-1、λLS-2、η1'、η2'、T1'和T2'的值如下表4所示设定，但不限于这些值。
[表4]
φ1'＝φ2'＝33.0°
P1'＝P2'＝0.330μm
η1'＝0.60
η2 ’＝0.15
T1'＝3.0μm
T2'＝1.0μm
λLS-1＝540nm
λLS-2＝510nm
λ'＝520nm
除了上述点之外，可以使根据第七实施方式的光学装置和显示装置的配置和结构类似于在第一至第六实施方式中描述的光学装置和显示装置的配置和结构，并因此省略其详细描述。
在根据第七实施方式的图像显示装置300A和300B中，图像形成设备111'和211'包括两个光源，并且基于从光源发射的光形成图像。图42A、图42B和图42C是用于描述入射在根据第七实施方式的显示装置中的光学装置上的光与由观察者观察到的图像的亮度之间的关系的示意图。在图42A、图42B、图42C中，曲线“c”指示从具有峰值波长λLS-1的第一光源发射的光的光谱，具有峰值波长λLS-2的曲线“b”指示从第二光源发射的光谱，以及曲线“d”指示从第一光源和第二光源发射的光的组合光谱。此外，根据第七实施方式的图像显示装置300A和300B，在图17和图18所示的所有光束LBC、光束LBR和光束LBL中，基于第一全息衍射光栅131的衍射效率变化曲线“a”的峰值与组合光谱d的高光强度部分重叠(参见图42A、图42B和图42C)。换句话说，期望基于全息衍射光栅131的衍射效率变化曲线(参见曲线“a”)的峰值(或其附近)位于从第一光源发射的光的光谱曲线c中的峰值(或其附近)和从第二光源发射的光的光谱曲线b中的峰值(或其附近)之间。在图42A、图42B和图42C中，阴影区域是入射在光学装置320上的光的对观察者观看到的图像的亮度有贡献的部分。因此，观察者观看到的图像的亮度在图像右侧、图像中心和图像左侧上没有显著变化，并因此可以使图像的亮度尽可能均匀。
[第八实施方式]
第八实施方式是第一至第七实施方式的变型。在图19中示出图像显示装置的概念图，在图20中示出显示装置的示意性顶视图，在图21中示出显示装置的示意性侧视图，并且在根据第八实施方式的显示装置中，遮光构件401被布置或设置在导光板121的第一表面122的外侧以覆盖第一偏转单元130、第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135(以下统称为“第一偏转单元130等”)。在这里，第一偏转单元130等至导光板121的正交投影图像被包含在遮光构件401至导光板121的正交投影图像中。此外，第八至第十一实施方式的以下描述将基于在第一实施方式中描述的光学装置和显示装置来进行，但是将理解，第八实施方式可以应用于其他实施方式。
具体地，例如，遮蔽外部光入射到光学装置120上的遮光构件401布置在光学装置120的从图像形成设备111发射的光入射至的区域中，具体地，设置有第一偏转单元130等的区域中。在这里，光学装置120中的从图像形成设备111发射的光入射至的区域被包含在遮光构件401至光学装置120的投影图像内。遮光构件401被远离光学装置120设置在与布置有光学装置120的图像形成设备111的一侧相对的侧上。例如，遮光构件401由不透明的塑料材料制成，并且遮光构件401从图像形成设备111的壳体113一体地延伸、附接至图像形成设备111的壳体113、从框架10一体地延伸或者附接至框架10或光学装置120。在所示示例中，遮光构件401从图像形成设备111的壳体113一体地延伸。如上所述，由于遮蔽外部光入射在光学装置120上的遮光构件401被设置在光学装置120的从图像形成设备发射的光入射至的区域中，因此外部光不进入光学装置120的从图像形成设备111发射出的光入射至的区域，具体地，第一偏转单元130等的区域，并从而可以防止不良的杂散光等的生成和显示装置中的图像显示质量的劣化。
可替换地，如图22所示，遮光构件402布置在光学装置120的与设置有图像形成设备111的一侧相对的一侧上的部分中。具体地，遮光构件402可以通过在光学装置120(具体地，覆盖导光板121的第一表面122的透明保护构件125)上印刷不透明油墨来形成。导光板121的外边缘和透明保护构件125的外边缘由密封构件126密封或粘合。在这里，可以将遮光构件401与遮光构件402组合。
[第九实施方式]
第九实施方式为第一至第八实施方式的变型。图23是根据第九实施方式的图像显示装置的概念图，图24是第九实施方式的显示装置的示意性顶视图，图25A是根据第九实施方式的显示装置的示意性侧视图。图25B是光学装置和调光器的示意性前视图，图26A是调光器的示意性截面图，图26B是调光器的示意性平面图。
在第九实施方式中，调光器500布置在导光板121的第一表面侧上。调光器500调节从外部入射的外部光的量。光学装置120的虚拟图像形成区域与调光器500重叠，并且当基于从图像形成设备111发射的光而在虚拟图像形成区域的部分中形成虚拟图像时，调光器500被控制为使得其中虚拟图像至调光器500的投影图像的调光器500的虚拟图像投影区域511的遮光率高于调光器500的其余区域512的遮光率。在调光器500中，虚拟图像投影区域511的位置不是固定的，而是根据虚拟图像的形成位置而变化，并且虚拟图像投影区域511的数量也根据虚拟图像的数量(或一系列虚拟图像组的数量，被阻挡的虚拟图像组的数量等)而变化。
当调光器500工作时，当包括虚拟图像至调光器500的投影图像的调光器500的虚拟图像投影区域的遮光率被设定为“1”时，调光器500的其余区域512的遮光率为例如0.95以下。可替换地，调光器500的其他区域的遮光率为例如30％以下。另一方面，当调光器500工作时，调光器500的虚拟图像投影区域511的遮光率被设定为35％至99％，例如80％。如上所述，虚拟图像投影区域511的遮光率可以是恒定的，或如稍后所述可以根据放置显示装置的环境的照度而变化。
在第九实施方式或稍后将描述的第十和第十一实施方式中，作为调整从外部入射的外部光的量的一种光学快门的调光器500，布置在与布置有光学装置120的图像形成设备111的一侧相对的一侧上。换句话说，调光器500布置在光学装置120的与观察者20相对的一侧上的区域中。如上所述，光学装置120和调光器500从观察者侧按上述顺序布置，但是调光器500和光学装置120可以按照所描述的顺序布置。此外，透明保护构件125兼作调光器500的第一基板501，并因此可以降低整个显示装置的重量，并且不可能使显示装置的用户有不舒服的感觉。此外，第二基板503可以形成为比透明保护构件125薄。这同样适用于第十和第十一实施方式。然而，本发明不限于此，并且调光器500的透明保护构件125和第一基板501可以分别配置有不同的构件。调光器500的大小可以与导光板121的大小相同、大于或小于导光板121的大小。简而言之，虚拟图像形成区域(第二偏转单元140、第三全息衍射光栅141、第3A全息衍射光栅141A和第3B全息衍射光栅141B，以下统称为“第二偏转单元140等”)可以与调光器500的投影图像一起定位。连接器(未示出)被附接至调光器500，并且调光器500经由连接器和布线电连接至控制调光器500的遮光率的控制电路(具体地，控制装置18)。
在第九实施方式或稍后将描述的第十和第十一实施方式中，如作为示意性截面图的图26A和作为示意性平面图的图26B所示，调光器500包括
第一基板501，
与第一基板501相对的第二基板503，
设置在与第二基板503相对的第一基板501的相对表面上的第一透明电极502，
设置在与第一基板501相对的第二基板503的相对表面上的第二透明电极504，
夹在第一透明电极502与第二透明电极504之间的调光层505。
第一透明电极502配置有沿第一方向延伸的多个带状的第一透明电极段502A，
第二透明电极504配置有沿与第一方向不同的第二方向延伸的多个带状的第二透明电极段504A，
对调光器的与第一透明电极段502A和第二透明电极段504A的重叠区域相对应的一部分(调光器的遮光率变化的最小单位区域508)的遮光率的控制，基于控制施加于第一透明电极段502A和第二透明电极段504A的电压来进行。换句话说，遮光率基于简单矩阵方案来控制。第一方向和第二方向彼此正交，并且具体地，第一方向在水平方向(x轴方向)上延伸，并且第二方向在垂直方向(y轴方向)上延伸。
第二基板503由塑料材料制成。第一透明电极502和第二透明电极504由铟锡复合氧化物(ITO)构成的透明电极形成，并且基于PVD技术(诸如喷镀技术和剥离技术)的组合形成。在第二透明电极504和第二基板503之间形成由SiN层、SiO2层、Al2O3层、TiO2层或其堆叠膜形成的钝化层506。由于形成了钝化层506，所以可以赋予调光器500以防止离子来回的离子阻挡特性、防水性、防潮性、以及耐擦伤性。透明保护构件125(第一基板501)和第二基板503通过密封材料507密封在外边缘部分上，密封构件507由紫外线可固化环氧树脂、紫外线可固化树脂(诸如可通过紫外线和热量固化的环氧树脂)、或热固性树脂制成。第一透明电极502和第二透明电极504经由连接器(未示出)和布线连接至控制装置18。
调光器500的遮光率(透光率)可以根据施加至第一透明电极502和第二透明电极504的电压来控制。具体地，例如，当在第一透明电极502接地的状态下对第二透明电极504施加电压时，调光层505的遮光率变化。第一透明电极502和第二透明电极504之间的电位差可以被控制，或施加至第一透明电极502的电压和施加至第二透明电极504的电压可以被单独控制。
如果调光器500中的虚拟图像形成区域(第二偏转单元140等)的水平方向上的像素数由M0指示，并且垂直方向上的像素数由N0指示，则当M1/M0＝k并且N1/N0＝k'时，调光器500遮光率变化的最小单位区域508的数量(M1×N1)为，例如，M0＝M1(即k＝1)，N0＝N1(即，k'＝1)。然而，本发明不限于此，并且可以提供满足1.1≤k，优选地1.1≤k≤1.5，更优选地1.15≤k≤1.3，1.1≤k'，优选地1.1≤k'≤1.5，更优选地，1.15≤k'≤1.3的配置。k的值和k'的值可以相同或不同，并且在本实施方式中，k＝k'＝1。
在第九实施方式或稍后将描述的第十和第十一实施方式中，调光器500配置有施加了通过电致变色材料的氧化还原反应所生成的物质的颜色变化的光学快门。具体地，调光层包括电致变色材料。更具体地，调光层具有来自第二透明电极侧的WO3层505A/Ta2O5层505B/IrXSn1-XO层505C的堆叠结构。WO3层505A进行还原和颜色生成。此外，Ta2O5层505B构成固体电解质，以及IrXSn1-XO层505C进行氧化和颜色生成。
在IrXSn1-XO层中，Ir和H2O反应并作为氢氧化铱Ir(OH)n存在。如果向第二透明电极504施加负电位，并且向第一透明电极502施加正电位，则发生质子H+从IrXSn1-XO层向Ta2O5层的迁移并且发生向第一透明电极502的电子发射，进行下一次氧化反应，并将IrXSn1-XO着色。
Ir(OH)n→IrOX(OH)n-X(着色)+X·H++X·e-
另一方面，Ta2O5层中的质子H+迁移到WO3层，并且电子从第二透明电极504注入WO3层中，并且在WO3层中，进行下一次还原反应，并且WO3层被着色。
WO3+X·H++X·e-→HXWO3(着色)
相反，如果向第二透明电极504施加正电位，并向第一透明电极502施加负电位，则在IrXSn1-XO层中，以与上述反应相反的方向进行还原反应，并进行脱色，并且在WO3层中，以与上述还原反应相反的方向进行氧化反应，并进行脱色。此外，H2O包含在Ta2O5层中，并且当向第一透明电极和第二透明电极施加电压时，进行电离，并且包含质子H+和OH-离子的状态，并且有助于着色反应和脱色反应。
可替换地，第一电致变色材料层和第二电致变色材料层可以被夹在第一电极和第二电极之间。例如，第一电致变色材料层由普鲁士蓝复合物构成，并且例如，第二电致变色材料层由镍取代的普鲁士蓝复合物构成。
与要在图像显示装置100上显示的图像相关的信息和数据或要由接收装置接收的信号被记录、保存和存储在例如所谓的云计算机或服务器中，并且当显示装置配备有诸如移动电话或智能电话的通信装置(收发装置)或者当通信装置(接收装置)被并入在控制装置(控制电路或控制单元)18中时，可以通过通信装置在云计算机或服务器与显示装置之间进行各种信息、数据和信号的接收和交换，可以基于各种信息或数据接收信号，即用于在图像显示装置100上显示图像的信号，并且接收装置可以接收该信号。
具体地，当观察者进行请求向移动电话或智能电话获取“信息”的输入时，移动电话或智能电话访问云计算机或服务器并从云计算机或服务器获取“信息”。因此，控制装置18接收用于在图像显示装置100上显示图像的信号。控制装置18基于该信号进行公知的图像处理，并使“信息”作为图像显示在图像形成设备111中。基于从光学装置120中的图像形成设备111发射的光，“信息”图像作为虚拟图像显示在由控制装置18控制的预定位置处。换句话说，虚拟图像形成在虚拟图像形成区域(第二偏转单元140等)的一部分中。
然后，当设置有调光器500时，调光器500被控制为使得调光器500的包括虚拟图像至调光器500的投影图像的虚拟图像投影区域511的遮光率高于调光器500的其余区域512的遮光率。具体地，施加到第一透明电极502和第二透明电极504的电压由控制装置18控制。在这里，基于用于在图像形成设备111中显示图像的信号来决定调光器500的虚拟图像投影区域511的大小和位置。
在一些情况下，用于在图像显示装置100中显示图像的信号可以存储在显示装置(具体地，控制装置18或图像信息存储装置18A)中。
可替换地，由显示装置配备的成像装置17所捕获的图像经由通信装置发送至云计算机或服务器，在云计算机或服务器中搜索与由成像装置17捕获的图像相对应的各种信息或数据，搜索的各种信息或数据通过通信装置发送至显示装置，并且指示所搜索的各种信息或数据的图像显示在图像显示装置100上。此外，当这样的配置和“信息”的输入被一起使用时，例如，诸如观察者所在的地点和观察者面对的方向的信息可以被加权，并因此“信息”可以以更高的精度显示在图像形成设备111中。
可以采用在基于从图像形成设备111发射的光而在光学装置120上形成虚拟图像之前，增加调光器500的虚拟图像投影区域511的遮光率的配置。调光器500的虚拟图像投影区域511的遮光率的增加与形成虚拟图像之间的时间可以为例如0.5至30秒，但本发明不限于该值。以这种方式，观察者可以预先知道在光学装置中形成虚拟图像的位置和时间，并因此可以提高观察者的虚拟图像可见度。可以采用调光器500的虚拟图像投影区域511的遮光率随时间依次增加的配置。换句话说，可以设定所谓的淡入状态。
如果未形成虚拟图像，则整个调光器500的遮光率可被设定为与调光器500的其余区域的遮光率相同的值。当完成虚拟图像的形成并且虚拟图像消失时，调光器500的包括虚拟图像至调光器500的投影图像的虚拟图像投影区域511的遮光率可以被立即设定为与调光器500的其余区域的遮光率相同的值，但可以被控制为随时间(例如，3秒内)与调光器500的其余区域的遮光率相同的值。换句话说，可以设定所谓的淡出状态。
可以基于从图像形成设备111发射的光在光学装置120上形成一个虚拟图像，并然后可以形成与一个虚拟图像不同的下一虚拟图像。在这种情况下，如果调光器500的与一个虚拟图像相对应的虚拟图像投影区域511的面积由S1指示，并且调光器500的与下一虚拟图像相对应的虚拟图像投影区域511的面积由S2指示，
则在S2/S1<0.8或1<S2/S1的情况下，调光器500的在其上形成下一虚拟图像的虚拟图像投影区域511可以是调光器500的包括下一虚拟图像至调光器500的投影图像的区域(参见图27A、27B和27C)，以及
在0.8≤S2/S1≤1的情况下，调光器500的在其上形成下一虚拟图像的虚拟图像投影区域511可以是调光器500的包括一个虚拟图像至调光器500的投影图像的区域。换句话说，与形成一个虚拟图像相比，当在形成下一虚拟图像中虚拟图像投影区域的面积减少了0％至20％时，与一个虚拟图像相对应的虚拟图像投影区域可以被保持(即，图27A所示的状态)。
此外，如图28所示，如果假设有与在光学装置120中形成的虚拟图像相切的虚拟矩形513，则调光器500的虚拟图像投影区域511可以被配置为大于虚拟矩形513。在这种情况下，与光学装置120中形成的虚拟图像在水平方向和垂直方向上相切的虚拟矩形513的长度由L1-T和L1-L指示，并且调光器500的虚拟图像投影区域511具有其中横向方向和垂直方向上的长度由L2-T和L2-L指示的矩形形状，期望满足：
1.0≤L2-T/L1-T≤1.5；以及
1.0≤L2-L/L1-L≤1.5。
图28示出形成为虚拟图像的“ABCD”的状态。
调光器500可以持续处于操作状态，操作/非操作(开/关)状态可根据观察者的指令(操作)来指定，或者调光器500可以在正常情况下处于非操作状态，并且基于用于在图像显示装置100中显示图像的信号开始操作。为了根据观察者的指令(操作)来指定操作/非操作状态，例如，显示装置可以进一步包括麦克风，并且调光器500的操作可以根据经由麦克风输入的语音来控制。具体地，调光器500的操作/非操作之间的切换可以根据观察者的语音来控制。可替换地，待获取的信息可以通过语音输入来输入。可替换地，显示装置可以进一步包括红外输入/输出装置，并且调光器500的操作可以通过红外输入/输出装置来控制。具体地，调光器500的操作/非操作之间的切换可以通过利用红外线输入/输出装置检测观察者的眨眼来控制。
如上所述，在根据第九实施方式的显示装置中，当虚拟图像基于从图像形成设备发射的光而形成在虚拟图像形成区域的一部分中时，调光器被控制为使得调光器的包括虚拟图像至调光器的投影图像的虚拟图像投影区域的遮光率比调光器的其余区域的遮光率高，并因此可以赋予观察者观察到的虚拟图像高的对比度，并且高遮光率的区域不是整个调光器，而是仅是窄区域，诸如调光器的包括虚拟图像至调光器的投影图像的虚拟图像投影区域，由此使用显示装置的观察者可以可靠并安全地识别外部环境。
框架可以包括布置在观察者的前面的前部、经由铰链可枢转地附接到前部的两端的两个镜腿部、以及鼻垫，并且可以采用调光器500可布置在前部中。此外，光学装置可以被附接在调光器500上。此外，光学装置可以以紧密接触的状态附接至调光器500，或者可以在其间具有间隙的状态下附接至调光器500。此外，在这些情况下，如上所述，前部可以具有边缘；调光器500可以被装配到边缘中，或者导光板121(第一基板501)和第二基板503中的至少一个可以被装配到边缘中，调光器500和导光板121可以被装配到边缘中，或导光板121可以被装配到边缘中。
调光层505可以包括配置有液晶显示装置的光学快门。具体地，在这种情况下，调光层505可以由例如由扭曲向列(TN)型液晶材料或超扭曲向列(STN)型液晶材料制成的液晶材料层配置。第一透明电极502和第二透明电极504被图案化，并且调光器500的一部分的区域512的遮光率(透光率)可以被改变成与其余区域的遮光率不同的状态。可替换地，第一透明电极502和第二透明电极504中的一个是未图案化的所谓固体电极，并且另一个被图案化且另一个被连接至TFT。调光器500的遮光率变化的最小单位区域508的遮光率由TFT控制。换句话说，遮光率可以基于有源矩阵方法来控制。应理解，可以将基于有源矩阵方法的遮光率的控制应用于在第九实施方式中或稍后将描述的第十和第十一实施方式中描述的调光器500。
此外，可使用通过电润湿现象来控制遮光率(透光率)的光学快门。具体地，可以采用其中设置有第一透明电极和第二透明电极、并且在第一透明电极和第二透明电极之间的空隙填充有绝缘的第一液体和导电的第二液体的结构。然后，遮光率(透光率)可被控制为使得当在第一透明电极和第二透明电极之间施加电压时，由第一液体和第二液体形成的界面的形状例如从平面形状改变到弯曲状态。可替换地，可以使用基于通过金属(例如银颗粒)的可逆的氧化还原反应而发生的电沉积/解离现象的电沉积技术(电沉积和电场沉积)的光学快门。具体地，通过将Ag+和I-溶解在有机溶剂中、向电极施加适当的电压、还原Ag+并沉淀Ag来降低调光器的遮光率(透光率)，并且通过氧化Ag和溶解Ag+来增加调光器的遮光率(透光率)。
在一些情况下，可以采用其中通过调光器的光通过调光器以期望的颜色着色的配置，并且在这种情况下，用于调光器着色的颜色可以是可变的。具体地，例如，着色为红色的调光器、着色为绿色的调光器和着色为蓝色的调光器可被堆叠。
调光器可以可拆卸地布置在光学装置的发射光的区域中。如上所述，为了可拆卸地布置调光器，例如，调光器可以使用由透明塑料制成的螺钉附接至光学装置，并经由连接器和布线连接至用于控制调光器的透光率的控制电路(其被包含在例如控制图像形成设备的控制装置18中)。
[第十实施方式]
第十实施方式是第九实施方式的变型。图29A是根据第十实施方式的显示装置的示意性顶视图。图29B是控制环境照度测量传感器的电路的示意图。
根据第十实施方式的显示装置进一步包括环境照度测量传感器521，其测量放置有显示装置的环境的照度，并且基于环境照度测量传感器521的测量结果来控制调光器500的遮光率。同时或单独地，基于环境照度测量传感器521的测量结果来控制由图像形成设备111形成的图像的亮度。例如，具有公知的配置和结构的环境照度测量传感器521可以布置在光学装置120的外端部分或调光器500的外端部分。环境照度测量传感器521经由连接器(未示出)和布线连接至控制装置18。控制装置18包括控制环境照度测量传感器521的电路。控制环境照度测量传感器521的电路包括从环境照度测量传感器521接收测量值并获得照度的照度计算电路，将由照度计算电路所获得的照度值与标准值进行比较的比较运算电路，以及基于通过比较运算电路所获得的值来控制调光器500和/或图像形成设备111的环境照度测量传感器控制电路，但是这些电路可以被配置为公知的电路。在控制调光器500时，控制调光器500的遮光率，而在控制图像形成设备111时，控制由图像形成设备111形成的图像的亮度。调光器500中的遮光率的控制和图像形成设备111中的图像的亮度的控制可单独或彼此相关地来进行。
例如，当环境照度测量传感器521的测量结果为预定值(第一照度测量值)以上时，调光器500的遮光率被设定为预定值(第一遮光率)以上。另一方面，当环境照度测量传感器521的测量结果为预定值(第二照度测量值)以下时，调光器500的遮光率被设定为预定值(第二遮光率)以下。在这里，可以使用10勒克斯作为第一照度测量值的示例，可以使用99％至70％中的任何一个值作为第一遮光率的示例，可以使用0.01勒克斯作为第二照度测量值的示例，并且可以使用49％至1％中的任何一个值作为第二遮光率的示例。
在这里，根据第十实施方式的环境照度测量传感器521可以被应用于第一至第八实施方式中描述的显示装置。此外，当显示装置配备有成像装置17时，环境照度测量传感器521可配置有用于暴露测量的光接收元件，成像装置17配备有光接收元件。
在以下要描述的第十实施方式或第十一实施方式的显示装置中，由于调光器的遮光率基于环境照度测量传感器的测量结果来控制，所以由图像形成设备形成的图像的亮度基于环境照度测量传感器的测量结果来控制，调光器的遮光率基于透光照度测量传感器的测量结果来控制，并且由图像形成设备形成的图像的亮度基于透光照度测量传感器的测量结果来控制，可以对观察者观察到的虚拟图像赋予高对比度，并且可以根据放置有显示装置的周围环境的照度来优化虚拟图像的观察状态。
[第十一实施方式]
第十一实施方式也是第九实施方式的变型。图30A是根据第十一实施方式的显示装置的示意性顶视图。图30B是控制透射光照度测量传感器的电路的示意图。
根据第十一实施方式的显示装置进一步包括透射光照度测量传感器522，其基于来自外部环境已通过调光器的光来测量照度，即测量环境光在通过调光器并然后入射时是否被调节以具有期望的照度，并且调光器500的遮光率基于透射光照度测量传感器522的测量结果来控制。并且同时或单独地，由图像形成设备111形成的图像的亮度基于透射光照度测量传感器522的测量结果来控制。具有公知的配置和结构的透射光照度测量传感器522被布置成比光学装置120更靠近观察者侧。具体地，例如，透射光照度测量传感器522可以布置在壳体113的内表面或导光板121的观察者侧表面上。透射光照度测量传感器522经由连接器(未示出)和布线连接至控制装置18。控制装置18包括控制透射光照度测量传感器522的电路。控制透射光照度测量传感器522的电路包括从透射光照度测量传感器522接收测量值并获得照度的照度计算电路，将由照度计算电路所获得的照度值与标准值进行比较的比较运算电路，以及基于通过比较运算电路所获得的值来控制调光器500和/或图像形成设备111的透射光照度测量传感器控制电路，但是这些电路可被配置为公知的电路。在控制调光器500时，控制调光器500的遮光率，而在控制图像形成设备111时，控制由图像形成设备111形成的图像的亮度。调光器500中的遮光率的控制和图像形成设备111中的图像的亮度的控制可以单独或彼此相关地来进行。此外，当不能根据环境照度测量传感器521的照度来将透射光照度测量传感器522的测量结果控制为期望照度时，即当透射光照度测量传感器522的测量结果不是期望的照度或当期望更精细的照度调节时，可以调节调光器的遮光率，同时监测透射光照度测量传感器522的值。可以布置至少两个透射光照度测量传感器，并且可以进行基于通过具有高遮光率的部分的光的照度的测量和基于通过具有低遮光率的部分的光的照度的测量。
根据第十一实施方式的透射光照度测量传感器522可以应用于第一至第八实施方式中描述的显示装置。可替换地，根据第十一实施方式的透射光照度测量传感器522可以与根据第十实施方式的环境照度测量传感器521组合，并且在这种情况下，可以进行各种实验，调光器500中的遮光率和在图像形成设备111中的图像的照度的控制可以独立地或彼此相关地进行。通过调节施加到右眼调光器和左眼调光器中的每一个的第一透明电极和第二透明电极的电压，可以使右眼调光器中的遮光率和左眼调光器中的遮光率均匀化。第一透明电极和第二透明电极之间的电位差可以被控制，或施加至第一透明电极的电压和施加至第二透明电极的电压可以被独立地控制。例如，右眼调光器中的遮光率和左眼调光器中的遮光率可基于透射光照度测量传感器522的测量结果来控制，或者观察者可以观察通过右眼调光器和光学装置的光的亮度以及通过左眼调光器和光学装置的光的亮度，并且观察者可以通过操作开关、按钮、表盘、滑块、旋钮等手动进行控制和调节。
[第十二实施方式]
第十二实施方式是第一至第十一实施方式中的光学装置的变型，具体地，第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的变型。此外，第十二实施方式涉及组装光学装置和对准装置的方法。图31A和图31B是从与观察者相对的一侧和从与观察者相同的一侧观看的根据第十二实施方式的显示装置中的导光板的示意图。在图31A和图31B中，为了清楚地示出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为阴影线。
在第十二实施方式中，第一全息衍射光栅131具有其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域132，并且对准标记134A和134B被设置在第一干涉条纹形成区域的外侧，以及第二全息衍射光栅135具有其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域136，并且对准标记138A和138B被设置在第二干涉条纹形成区域的外侧。
具体地，在第一全息衍射光栅131中，在第一干涉条纹形成区域132在第一干涉条纹延伸的方向上的外侧133上，将第1A对准标记134A和第1B对准标记134B设置成彼此面对插入其间的第一干涉条纹形成区域132。另一方面，在第二全息衍射光栅135中，在第二干涉条纹形成区域136在第二干涉条纹延伸的方向上的外侧137上，将第2A对准标记138A和第2B对准标记138B设置成彼此面对插入其间的第二干涉条纹形成区域136。此外，与在第一干涉条纹形成区域132中形成的干涉条纹相同的干涉条纹形成在第1A对准标记134A和第1B对准标记134B中，并且与在第二干涉条纹形成区域136中形成的干涉条纹相同的干涉条纹形成在第2A对准标记138A和第2B对准标记138B中。
此外，在根据第十二实施方式的光学装置和显示装置中，在完成在第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135之间的相对对准的状态下，第1A对准标记134A和第2A对准标记138A具有其中第1A对准标记134A和第2A对准标记138A不重叠的形状，并且第1B对准标记134B和第2B对准标记138B具有其中第1B对准标记134B和第2B对准标记138B不重叠的形状。可替换地或同时，在完成第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准的状态下，第1A对准标记134A和第2A对准标记138A布置在第1A对准标记134A和第2A对准标记138A不重叠的位置处，并且第1B对准标记134B和第2B对准标记138B布置在第1B对准标记134B和第2B对准标记138不重叠的位置处。此外，第1A对准标记134A、第1B对准标记134B、第2A对准标记138A和第2B对准标记138B布置在导光板121的端部侧上。
根据第十二实施方式的全息衍射光栅131和135为具有其中形成有干涉条纹的干涉条纹形成区域132和134的全息衍射光栅。两个对准标记134A和134B以及两个对准标记138A和138B被设置成在干涉条纹形成区域在干涉条纹延伸的方向上的外侧133和137上，彼此面对插入在它们之间的干涉条纹形成区域132和136。在对准标记134A、134B、138A和138B中的每一个中，形成与在干涉条纹形成区域132、136中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，并且对准标记134A、134B、138A和138B中的每一个的平面形状是环形的形状(环形)。对准标记134A、134B、138A和138B中的每一个被设置在干涉条纹形成区域132和136的与干涉条纹形成区域132和136的发射光的部分相对的部分的外侧。
更具体地，如图32A和32B所示，第1A对准标记134A和第1B对准标记134B被包含在位于比第一干涉条纹形成区域132更靠近导光板的端部侧的第一全息衍射光栅的部分(第一全息衍射光栅的端部区域133')的xz平面上的投影图像中，以及第2A对准标记138A和第2B对准标记138B被包含在位于比第二干涉条纹形成区域136更靠近导光板的端部侧的第二全息衍射光栅的部分(第二全息衍射光栅的端部区域137')的xz平面上的投影图像中。可替换地，如图33A和33B所示，第1A对准标记134A和第1B对准标记134B被包含在第一干涉条纹形成区域132的xz平面上的投影图像中，以及第2A对准标记标记138A和第2B对准标记138B被包含在第二干涉条纹形成区域136的xz平面上的投影图像中。
下面将参考图32A、图32B、图33A和图33B以及图34A和图34B来描述组装根据第十二实施方式的光学装置的方法，图32A、图32B、图33A和图33B是用于描述在第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135之间的对准的导光板121等的示意性局部平面图，并且图34A和图34B是导光板等的示意性局部截面图。
在这里，如图34A和图34B所示，根据第十二实施方式的对准装置包括
可在X方向、Y方向和Z方向上移动并且可在XY平面内旋转的平台160，
第一光源(第一对准光源)161，使光从放置有平台160和布置有第一全息衍射光栅131的导光板121的端面入射在导光板121上，
第二光源(第二对准光源)162，使光从支撑在第一全息衍射光栅131上方的第二全息衍射光栅135的支撑体124的端面入射在该支撑体124上，
第一成像装置(第一对准成像装置)163，基于从第一光源161入射并由设置在第一全息衍射光栅131中的第1A对准标记134A衍射并反射的光来检测第1A对准标记134A的光学图像，并且基于从第二光源162入射并由设置在第二全息衍射光栅135中的第2A对准标记138A衍射并反射的光来检测第2A对准标记138A的光学图像，以及
第二成像装置(第一对准成像装置)164，基于从第一光源161入射并由设置在第一全息衍射光栅131中的第1B对准标记134B衍射并反射的光来检测第1B对准标记134B的光学图像，并且基于从第二光源162入射并由设置在第二全息衍射光栅135中的第2B对准标记138B衍射并反射的光来检测第2B对准标记138B的光学图像。
此外，入射在第1A对准标记134A和第1B对准标记134B上、被第1A对准标记134A和第1B对准标记134B衍射并反射并以出射角度iout从导光板121发射的光，从第一光源161发射(参见图34A和34B)。此外，入射在第2A对准标记138A和第2B对准标记138B上、被第2A对准标记138A和第2B对准标记138B衍射并反射并以出射角度iout从导光板121发射的光，从第二光源162发射(参见图34A和34B)。在这里，可使用0°作为发射角度iout的示例。在这里，期望选择从第一光源161发射的光的波长和在导光板121上的入射角以满足用于获得此状态的布拉格条件1，并且期望选择从第二光源162发射的光的波长和在支撑体124上的入射角，以满足用于获得此状态的布拉格条件2。此外，平行光从第一光源161发射，并且平行光从第二光源162发射。通过选择发射具有满足布拉格条件1和布拉格条件2的光的波长和入射角的光的光源，可以使用同一平行光源作为第一光源161和第二光源162。
在组装根据第十二实施方式的光学装置的方法中，对第1A对准标记134A和第2A对准标记138A进行光学检测(参见图32A、图33A和图34A)。同时，对第1B对准标记134B和第2B对准标记138B进行光学检测(参见图32A、图33A和图34B)。然后，获得将第1A对准标记134A与第1B对准标记134B连接的第一直线L1，并且获得将第2A对准标记138A与第2B对准标记138B连接的第二直线L2(参见图32A和图33A)。然后，进行第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准，使得当第一直线L1和第二直线L1被投影到虚拟平面上时，由第一直线L1和第二直线L2形成的角度θ0在指定值θPD内(参见图32B和图33B)。
可替换地，在组装根据第十二实施方式的光学装置的方法中，在第二全息衍射光栅135由支撑体124支撑的状态下，使光从该导光板121的端面入射到该导光板121上，光学检测由第1A对准标记134A和第1B对准标记134B衍射并反射的光，并且使光从支撑体124的端面入射到该支撑体124上，光学检测由第2A对准标记138A和第2B对准标记138B衍射并反射的光，并且进行第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准。
在这里，在组装根据第十二实施方式的光学装置120的方法中，在第一全息衍射光栅131设置在导光板121中的状态下，进行第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准，并且第二全息衍射光栅135被设置在导光板121上。在这种情况下，在第一全息衍射光栅131布置在导光板121上的状态下，导光板121相对于第二全息衍射光栅135移动。此外，在将第一全息衍射光栅131附接至导光板121之后，进行第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准，并且将第二全息衍射光栅135附接至导光板121。
此外，在组装根据第十二实施方式的光学装置120的方法中，在第二全息衍射光栅135由支撑体124支撑的情况下，进行第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准。如上所述，与在第一干涉条纹形成区域132中形成的干涉条纹相同的干涉条纹形成在第1A对准标记134A和第1B对准标记134B中，与在第二干涉条纹形成区域136形成的干涉条纹相同的干涉条纹形成在第2A对准标记138A和第2B对准标记138B中，使光从导光板121的端面入射到导光板121上，光学检测由第1A对准标记134A和第1B对准标记134B衍射并反射的光，并且使光从支撑体124的端面入射到支撑体124上，并且光学检测由第2A对准标记138A和第2B对准标记138B衍射并反射的光。在这里，在完成第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准的状态下，第1A对准标记134A和第2A对准标记138A具有其中第1A对准标记134A和第2A对准标记138A不重叠的形状，以及第1B对准标记134B和第2B对准标记138B具有其中第1B对准标记134B和第2B对准标记138B不重叠的形状。可替换地，在完成第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准的状态下，第1A对准标记134A和第2A对准标记138A布置在第1A对准标记134A和第2A对准标记138A不重叠的位置处，以及第1B对准标记134B和第2B对准标记138B布置在第1B对准标记134B和第2B对准标记138不重叠的位置处。
具体地，例如，构成第一偏转单元130的第一全息衍射光栅131和第三全息衍射光栅141基于公知的方法形成在制造基板(未示出)的第一表面上。此外，构成第一偏转单元130的第二全息衍射光栅135基于公知的方法形成在制造基板的第二表面上。
然后，在制造基板的第一表面上形成的第一全息衍射光栅131和第三全息衍射光栅141被转移到第一切割带上，并将第一全息衍射光栅131和第三全息衍射光栅141从制造基板的第一表面剥离。然后，转移到第一切割带上的第一全息衍射光栅131和第三全息衍射光栅141被转移到导光板121的第一表面122上，第一全息衍射光栅131和第三全息衍射光栅141被粘附至导光板121的第一表面122，并且然后将第一全息衍射光栅131和第三全息衍射光栅141从第一切割带剥离。因此，第一全息衍射光栅131和第三全息衍射光栅141可以布置在导光板121的第一表面122上。
然后，将在制造基板的第二表面上形成的第二全息衍射光栅135转移到第二切割带上，并且将第二全息衍射光栅135从制造基板的第二表面剥离。第二切割带对应于支撑体124。此外，导光板121被放置在平台160上，使得第二表面123为上侧。然后，将第二全息衍射光栅135放置成面对第一全息衍射光栅131，并且将其中第二全息衍射光栅135被转移到其下表面上的支撑体124布置在导光板121的上面。该状态如图34A和图34B所示。
然后，如上所述，对第1A对准标记134A和第2A对准标记138A进行光学检测，同时对第1B对准标记134B和第2B对准标记138B进行光学检测(参见图32A、33A、34A和34B)。换句话说，第1A对准标记134A和第2A对准标记138A通过第一成像装置163成像，并且第1B对准标记134B和第2B对准标记138B通过第二成像装置164成像。然后，获得将第1A对准标记134A与第1B对准标记134B连接的第一直线L1，获得将第2A对准标记138A与第2B对准标记138B连接的第二直线L2，并且通过在X方向和Y方向上移动平台160并在XY平面内旋转平台160来进行第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的相对对准，使得当第一直线L1和第二直线L2被投影到虚拟平面上时，由第一直线L1和第二直线L2形成的角度θ0在指定值θPD内(参见图32B和33B)。然后，将平台160提起(沿Z方向移动)，构成第一偏转单元130的第二全息衍射光栅135被转移至导光板121的第二表面123上，第二全息衍射光栅135被粘附至导光板121的第二表面123，并且将第二全息衍射光栅135从第二切割带(支撑体124)剥离。
作为示例，可以使用100秒作为指定值θPD的最大值。具体地，以1°的视角以规则的间隔布置五条垂直线(在y轴方向上延伸的黑线)的图像。此外，第一干涉条纹形成区域132和第二干涉条纹形成区域136在y轴方向上的长度被设定为20mm。在此条件下，在第一全息衍射光栅131中形成的第一干涉条纹延伸的方向和在第二全息衍射光栅135中形成的第二干涉条纹延伸的方向平行于y轴，并且此时的图像对比度被设定为“1.00”。然后，第二全息衍射光栅135相对于第一全息衍射光栅131旋转，并作为当图像的对比度为“0.95”时获得角度θ0的结果，获得±50秒的值。从以上结果，可以将指定值θPD的最大值设定为100秒。
在这里，尽管第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135在x轴方向和y轴方向上彼此偏离，但是由于第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135的衍射反射没有特别的变化，也就是说，由于被第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135衍射并反射的光的衍射反射角度没有变化，所以由观察者观察到的图像的图像质量不会劣化。另一方面，当在第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135之间的相互位置关系中发生一定角度θ0的旋转偏离时，如果由第一全息衍射光栅131和第二全息衍射光栅135衍射并反射的光的衍射反射角度有变化，则在观察者观察到的图像中发生图像质量的劣化(图像对比度降低或图像失真)。
如上所述，在组装根据第十二实施方式的光学装置的方法中，获得连接第1A对准标记和第1B对准标记的第一直线，获得连接第2A对准标记和第2B对准标记的第二直线，并且进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准，使得当第一直线和第二直线被投影到虚拟平面上时，由第一直线第二直线形成的角度在指定值内。因此，可以基于简化的方法来进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。可替换地，在组装根据第十二实施方式的光学装置的方法中，在第二全息衍射光栅由支撑体支撑的状态下，使光从导光板的端面入射到该导光板上，光学检测由第1A对准标记和第1B对准标记衍射并反射的光，并且使光从支撑体的端面入射到该支撑体上，光学检测由第2A对准标记和第2B对准标记衍射并反射的光，并且进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。因此，可以基于简化的方法来进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。此外，在根据第十二实施方式的全息衍射光栅中，在对准标记中形成与在干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，对准标记的平面形状为环状，并且在根据第十二实施方式的光学装置等或显示装置中，在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅之间的相对对准的状态下，指定第1A对准标记、第2A对准标记、第1B对准标记和第2B对准标记的形状，或指定对准标记的布置。因此，可以基于简化的方法来可靠和容易地进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。此外，在根据第十二实施方式的对准装置中，由于提供了使光从放置在平台上并包括第一全息衍射光栅的导光板的端面入射到该导光板上的第一光源(第一对准光源)和使光从支撑在第一全息衍射光栅上方的第二全息衍射光栅的支撑体的端面入射到该支撑体上的第二光源(第二对准光源)，因此可以可靠、准确和容易地检测对准标记。
以上已基于优选实施方式描述了本公开，但是本公开不限于上述实施方式。在实施方式中所描述的显示装置(头戴式显示器)、图像显示装置、光学装置和全息衍射光栅的配置和结构为示例并且可以适当地改变。例如，表面浮雕型全息图(参见US20040062505A1)可以布置在导光板上。在光学装置中，全息衍射光栅可配置有透射型体积全息衍射光栅，或者第一偏转单元和第二偏转单元中的一者可配置有反射型体积全息衍射光栅，并且另一者可配置有透射型体积全息衍射光栅。可替换地，全息衍射光栅可以是反射闪耀衍射光栅元件或表面浮雕型全息图。在实施方式中，已经描述了包括两个图像显示装置的双眼型，但是可以使用包括一个图像显示装置的单眼型。在一些情况下，第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅可以布置在导光板的第一表面或导光板的第二表面上。此外，第一全息衍射光栅、第二全息衍射光栅和第三全息衍射光栅可以具有单层配置或堆叠有多个层的配置。
在第一至第六实施方式和第八至第十一实施方式中描述的光学装置和显示装置可与第七实施方式中描述的光学装置和显示装置组合。在第一至第十一实施方式中描述的光学装置和显示装置中，第一全息衍射光栅可以布置在导光板的第二表面上，并且第二全息衍射光栅可以布置在第一表面上。第三全息衍射光栅可以布置在导光板的第二表面上。在实施方式中，从光源发射的光的颜色为绿色，但不限于此。
在第六实施方式中描述的第二偏转单元140配置有第3A全息衍射光栅141A和第3B全息衍射光栅141B的配置可以应用于图46所示的现有技术的光学装置。换句话说，图46所示的现有技术的光学装置中的第二偏转单元1140可以用第六实施方式中描述的第3A全息衍射光栅141A和第3B全息衍射光栅141B代替。因此，可以进一步使观察者沿着导光板121的轴向方向观察到的图像均匀化。
与要显示在图像形成设备中的图像相关的信息或数据可以存储在显示装置中，或者信息或数据可被记录在所谓的云计算机中。在后一种情况下，当显示装置配备有例如蜂窝电话或智能电话的通信装置时，或者当显示装置和通信装置组合时，可以在云计算机和显示装置之间传送或交换各种信息或数据。
在实施方式中，图像形成设备111、211、111'和211'已被描述为显示单色(例如，绿色)图像，但是图像形成设备111、211、111'和211'可以显示彩色图像，并且在这种情况下，例如，期望由发射红色、绿色和蓝色的光源构成光源。具体地，例如，期望通过混合从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发射的红色光、绿色光和蓝色光来获得白色光，并使用光管进行亮度均匀化。
例如，作为配置有发光元件和光阀的图像形成设备或光源，除了作为整体发射白光的背光以及包括红色发光像素、绿色发光像素和蓝色发光像素的液晶显示装置的组合之外，还可以使用以下配置作为示例。在这里，在下面的描述中，将以光学装置120为例进行描述，但是应理解，该光学装置可以应用于光学装置320。
换句话说，例如，如图35的概念图所示，可以提供有源矩阵型图像形成设备，其包括其中发光元件601以二维矩阵形式布置的发光面板，并控制发光元件601中的每一个的发光/不发光状态且通过直接可视化发光元件601的发光状态来显示图像。从图像形成设备发射的光经由准直光学系统112入射在导光板121上。在这里，例如，发光元件由半导体激光元件配置。样本适用于以下描述。
可替换地，如图36的概念图所示，可以提供彩色显示图像形成设备，其包括
(α)红色发光面板611R，其中，发射红光的红色发光元件601R以二维矩阵形式布置，
(β)绿色发光面板611G，其中，发射绿光的绿色发光元件601G以二维矩阵形式布置，
(γ)蓝色发光面板611B，发射蓝光的蓝色发光元件601B以二维矩阵的形式布置，以及
(δ)用于将从红色发光面板611R、绿色发光面板611G和蓝色发光面板611B发射的光组合到一个光学路径中的装置(例如，二向色棱镜603)，
其中，图像形成设备控制红色发光元件601R、绿色发光元件601G和蓝色发光元件601B中的每一个的发光/不发光状态。从图像形成设备发射的光也经由准直光学系统112入射在导光板121上。在这里，参考标号612指示使从发光元件发射的光会聚的微透镜。
可替换地，图37是包括其中发光元件601R、601G和601B以二维矩阵形式布置的发光面板611R、611G、611B等的图像形成设备的概念图，并且根据光通控制装置604R、604G和604B控制从发光面板611R、611G和611B发射的光通过还是不通过，并且该光进入二向色棱镜603，光的光学路径被组合成一个光学路径，并且光经由准直光学系统112入射到导板121上。
图38是包括发光面板611R、611G、611B等的图像形成设备的概念图，在发光面板中，发光元件601R、601G、601B以二维矩阵形式布置，从发光面板611R、611G和611B发射的光入射到二向色棱镜603，光的光学路径被组合成一个光学路径，并且从二向色棱镜603发射的光根据光通控制装置604控制通过或不通过，并且光经由准直光学系统112入射在导光板121上。
可替换地，如图39所示，可以提供配备有以下装置的图像形成设备：发射红光的发光元件601R和作为控制从发射红光的发光元件601R发射的发射光通过还是不通过的一种光阀的光通控制装置(例如，液晶显示装置604R)，发射绿光的发光元件601G和作为控制从发射绿光的发光元件601G发射的发射光通过还是不通过的一种光阀的光通控制装置(例如，液晶显示装置604G)，发射蓝光的发光元件601B和作为控制从发射蓝光的发光元件601G发射的发射光通过还是不通过的一种光阀的光通控制装置(例如，液晶显示装置604B)，引导从发光元件601R、601G和601B发射的光的导光构件602以及将光路组合成一个光路的装置(例如，二向色棱镜603)。此外，从二向色棱镜603发射的光经由准直光学系统112入射在导光板121上。
另外，本技术也可以如下配置。
[A01]<<根据第一方面的光学装置>>
光学装置，包括：
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射；以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，
其中，第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，并且
满足
φ2<φ3<φ1和P1＝P3＝P2
的关系，
其中，
φ1表示第一干涉条纹的倾斜角，
φ2表示第二干涉条纹的倾斜角，
φ3表示第三干涉条纹的倾斜角，
P1表示第一干涉条纹的间距，
P2表示第二干涉条纹的间距，以及
P3表示第三干涉条纹的间距。
[A02]
根据[A01]所述的光学装置，
其中，满足0.7°≤|φ2-φ1|≤4.7°。
[A03]
根据[A01]或[A02]所述的光学装置，
其中，满足η1/η3≥1.0和η2/η3≥1.0，
其中，η1表示第一全息衍射光栅的衍射效率，η2表示第二全息衍射光栅的衍射效率，以及η3表示第三全息衍射光栅的衍射效率。
[A04]
根据[A01]至[A03]中任一项所述的光学装置，
其中，满足η1>η2，
其中，η1表示第一全息衍射光栅的衍射效率，以及η2表示第二全息衍射光栅的衍射效率。
[A05]
根据[A01]至[A04]中任一项所述的光学装置，
其中，满足1.0μm≤T1，T2≤10μm以及T1≥T3，T2≥T3，
其中，T1表示第一全息衍射光栅的厚度，T2表示第二全息衍射光栅的厚度，以及T3表示第三全息衍射光栅的厚度。
[A06]
根据[A05]所述的光学装置，
其中，满足T3≤2.0μm，优选地，T3≤1.6μm。
[A07]
根据[A01]至[A05]中任一项所述的光学装置，
其中，满足T1>T2，
其中，T1表示第一全息衍射光栅的厚度，并且T2表示第二全息衍射光栅的厚度。
[A08]
根据[A01]至[A07]中任一项所述的光学装置，
其中，第一全息衍射光栅布置在导光板的一个表面上，以及
第二全息衍射光栅布置在导光板的与该一个表面相对的另一表面上。
[A09]
根据[A08]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅布置在导光板的一个表面上。
[A10]
根据[A08]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅布置在导光板的另一表面上。
[A11]
根据[A01]至[A07]中任一项所述的光学装置，
其中，在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域的衍射效率高于位于靠近第一偏转单元的区域的衍射效率。
[A12]
根据[A01]至[A07]中任一项所述的光学装置，
其中，在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域比位于靠近第一偏转单元的区域厚。
[A13]
根据[A12]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅的厚度逐步变化或逐渐增加。
[A14]
根据[A11]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅由位于靠近第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离第一偏转单元的第3B全息衍射光栅构成，以及
满足η3B>η3A，其中，η3A表示第3A全息衍射光栅的衍射效率，并且η3B表示第3B全息衍射光栅的衍射效率。
[A15]
根据[A13]或[A14]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅由位于靠近第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离第一偏转单元的第3B全息衍射光栅构成，以及
满足T3B>T3A，其中，T3A表示第3A全息衍射光栅的厚度，并且T3B表示第3B全息衍射光栅的厚度。
[A16]
根据[A14]或[A15]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上。
[A17]
根据[A14]或[A15]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上。
[A18]
根据[A14]或[A15]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上，并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上。
[A19]
根据[A14]或[A15]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上，并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上。
[A20]
根据[A18]或[A19]所述的光学装置，
其中，第3A全息衍射光栅至导光板的正交投影图像和第3B全息衍射光栅至该导光板的正交投影图像在该正交投影图像彼此面对的边界部分中彼此重叠。
[A21]
根据[A14]至[A20]中任一项所述的光学装置，
其中，第3A全息衍射光栅的倾斜角与第3B全息衍射光栅的倾斜角相同。
[B01]<<根据第二方面的光学装置>>
光学装置，包括：
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，
其中，第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，以及
满足
λ2<λ3<λ1
的关系，
其中，
λ1表示入射在导光板上并被第一全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，
λ2表示入射在导光板上并被第二全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，以及
λ3表示由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅偏转、通过全反射在导光板内传播、并然后被第三全息衍射光栅偏转的光的峰值波长。
[B02]
根据[B01]所述的光学装置，
其中，满足0nm<|λ3-λ1|≤40nm以及0nm<|λ2-λ3|≤40nm。
[B03]
根据[B01]或[B02]所述的光学装置，
其中，满足η1/η3≥1.0和η2/η3≥1.0，
其中，η1表示第一全息衍射光栅的衍射效率，η2表示第二全息衍射光栅的衍射效率，以及η3表示第三全息衍射光栅的衍射效率。
[B04]
根据[B01]至[B03]中任一项所述的光学装置，
其中，满足η1>η2，
其中，η1表示第一全息衍射光栅的衍射效率，以及η2表示第二全息衍射光栅的衍射效率。
[B05]
根据[B01]至[B04]中任一项所述的光学装置，
其中，满足1.0μm≤T1，T2≤10μm以及T1≥T3，T2≥T3，
其中，T1表示第一全息衍射光栅的厚度，T2表示第二全息衍射光栅的厚度，以及T3表示第三全息衍射光栅的厚度。
[B06]
根据[B05]所述的光学装置，
其中，满足T3≤2.0μm，优选地，T3≤1.6μm。
[B07]
根据[B01]至[B05]中任一项所述的光学装置，
其中，满足T1>T2，
其中，T1表示第一全息衍射光栅的厚度，T2表示第二全息衍射光栅的厚度。
[B08]
根据[B01]至[B07]中任一项所述的光学装置，
其中，满足P1＝P2和φ1≠φ2，
其中，P1表示第一干涉条纹的间距，φ1表示第一干涉条纹的倾斜角，P2表示第二干涉条纹的间距，以及φ2表示第二干涉条纹的倾斜角。
[B09]
根据[B08]所述的光学装置，
其中，满足φ2<φ3<φ1，P1＝P2＝P3，
其中，P3表示第三干涉条纹的间距，并且φ3表示第三干涉条纹的倾斜角。
[B10]
根据[B01]至[B09]中任一项所述的光学装置，
其中，第一全息衍射光栅布置在导光板的一个表面上，以及
第二全息衍射光栅布置在导光板的与该一个表面相对的另一表面上。
[B11]
根据[B10]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅布置在导光板的一个表面上。
[B12]
根据[B10]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅布置在导光板的另一表面上。
[B13]
根据[B01]至[B09]中任一项所述的光学装置，
其中，在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域的衍射效率高于位于靠近第一偏转单元的区域的衍射效率。
[B14]
根据[B01]至[B09]中任一项所述的光学装置，
其中，在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域比位于靠近第一偏转单元的区域厚。
[B15]
根据[B14]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅的厚度逐步变化或逐渐增加。
[B16]
根据[B13]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅由位于靠近第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离第一偏转单元的第3B全息衍射光栅构成，并且
满足η3B>η3A，其中，η3A表示第3A全息衍射光栅的衍射效率，并且η3B表示第3B全息衍射光栅的衍射效率。
[B17]
根据[B15]或[B16]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅由位于靠近第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离第一偏转单元的第3B全息衍射光栅构成，并且
满足T3B>T3A，其中，T3A表示第3A全息衍射光栅的厚度，并且T3B表示第3B全息衍射光栅的厚度。
[B18]
根据[B16]或[B17]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上。
[B19]
根据[B16]或[B17]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上。
[B20]
根据[B16]或[B17]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上，并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上。
[B21]
根据[B16]或[B17]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上，并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上。
[B22]
根据[B20]或[B21]所述的光学装置，
其中，第3A全息衍射光栅至导光板的正交投影图像和第3B全息衍射光栅至该导光板的正交投影图像在该正交投影图像彼此面对的边界部分中彼此重叠。
[B23]
根据[B16]至[B22]中任一项所述的光学装置，
其中，第3A全息衍射光栅的倾斜角与第3B全息衍射光栅的倾斜角相同。
[C01]
根据[A01]至[B23]中任一项所述的光学装置，
其中，在对应于中心视角的入射光中，具有峰值波长λ1的入射光主要由第一全息衍射光栅而不是第二全息衍射光栅衍射，以及
在对应于中心视角的入射光中，具有峰值波长λ2的入射光主要由第二全息衍射光栅而不是第一全息衍射光栅衍射。
[C02]
根据[A01]至[C01]中任一项所述的光学装置，
其中，第一全息衍射光栅具有其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域和设置在第一干涉条纹形成区域的外侧的对准标记，以及
第二全息衍射光栅具有其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域和设置在第二干涉条纹形成区域的外侧的对准标记。
[D01]
根据[A01]至[C02]中任一项所述的光学装置，
其中，第一全息衍射光栅包括其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
第二全息衍射光栅包括其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
在第一全息衍射光栅中，在第一干涉条纹形成区域的在第一干涉条纹延伸方向上的外侧上，将第1A对准标记和第1B对准标记设置成彼此面对插入其间的第一干涉条纹形成区域，
在第二全息衍射光栅中，在第二干涉条纹形成区域的在第二干涉条纹延伸方向上的外侧上，将第2A对准标记和第2B对准标记设置成彼此面对插入其间的第二干涉条纹形成区域，
在第1A对准标记和第1B对准标记中形成与在第一干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
在第2A对准标记和第2B对准标记中形成与在第二干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记具有其中第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的形状，以及第1B对准标记和第2B对准标记具有其中第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的形状，或
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记布置在第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的位置处，以及第1B对准标记和第2B对准标记布置在第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的位置处。
[D02]
根据[D01]所述的光学装置，
其中，第1A对准标记、第1B对准标记、第2A对准标记和第2B对准标记布置在导光板的端部侧上。
[E01]<<根据第一方面的显示装置>>
显示装置，包括：
(i)被配置成佩戴在观察者的头部上的框架；以及
(ii)被配置成安装在框架上的图像显示装置，
其中，该图像显示装置包括
(A)图像形成设备，以及
(B)被配置为使从图像形成设备发射的光入射并发射的光学装置，
光学装置包括
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光，
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，
第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，以及
满足
φ2<φ3<φ1和P1＝P3＝P2
的关系，
其中，
φ1表示第一干涉条纹的倾斜角，
φ2表示第二干涉条纹的倾斜角，
φ3表示第三干涉条纹的倾斜角，
P1表示第一干涉条纹的间距，
P2表示第二干涉条纹的间距，以及
P3表示第三干涉条纹的间距。
[E02]
根据[E01]所述的显示装置，
其中，当λ3表示被第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅偏转、通过全反射在导光板内传播、并然后被第三全息衍射光栅偏转的光的峰值波长时，图像形成设备包括发射具有峰值波长λ3的光的光源。
[E03]
根据[E01]或[E02]所述的光学装置，
其中，图像形成设备包括第一光源和第二光源。
[E04]
根据引用[E02]的[E03]的显示装置，
其中，从两个光源发射的光的组合光谱中的峰值波长为λ3。
[E05]<<根据第二方面的显示装置>>
显示装置，包括：
(i)被配置成佩戴在观察者的头部上的框架；以及
(ii)被配置成安装在框架上的图像显示装置，
其中，该图像显示装置包括
(A)图像形成设备，以及
(B)被配置为使从图像形成设备发射的光入射并发射的光学装置，
光学装置包括
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，
第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，以及
满足
λ2<λ3<λ1
的关系，
其中，
λ1表示入射在导光板上并被第一全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，
λ2表示入射在导光板上并被第二全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，以及
λ3表示被第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅偏转、通过全反射在导光板内传播、并然后被第三全息衍射光栅偏转的光的峰值波长。
[E06]
根据[E05]所述的显示装置，
其中，图像形成设备包括发射具有峰值波长λ3的光的光源。
[E07]
根据[E05]或[E06]所述的显示装置，
其中，图像形成设备包括第一光源和第二光源。
[E08]
根据引用[E06]的[E07]的显示装置，
其中，从两个光源发射的光的组合光谱中的峰值波长为λ3。
[E09]<<根据第三方面的显示装置>>
显示装置，包括：
(i)被配置成佩戴在观察者的头部上的框架；以及
(ii)被配置成安装在框架上的图像显示装置，
其中，该图像显示装置包括
(A)图像形成设备，以及
(B)被配置为使从图像形成设备发射的光入射并发射的光学装置，
光学装置包括
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，以及
图像形成设备包括具有峰值波长λLS-1的第一光源和具有峰值波长λLS-2的第二光源，以及
图像形成设备基于来自第一光源的光和来自第二光源的光形成图像。
[E10]
根据[E09]所述的显示装置，
其中，满足0nm<|λLS-2-λLS-1|≤60nm。
[E11]
根据[E09]或[E10]所述的显示装置，
其中，图像显示装置控制来自第一光源的光的强度和来自第二光源的光的强度。
[F01]
根据[E01]至[E08]中任一项所述的显示装置，
其中，第一全息衍射光栅包括其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域，
第二全息衍射光栅包括其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域，
在第一全息衍射光栅中，在第一干涉条纹形成区域的在第一干涉条纹延伸方向上的外侧，将第1A对准标记和第1B对准标记设置成彼此面对插入其间的第一干涉条纹形成区域，
在第二全息衍射光栅中，在第二干涉条纹形成区域的在第二干涉条纹延伸方向上的外侧，将第2A对准标记和第2B对准标记设置成彼此面对插入其间的第二干涉条纹形成区域，
在第1A对准标记和第1B对准标记中形成与在第一干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
在第2A对准标记和第2B对准标记中形成与在第二干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记具有其中第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的形状，以及第1B对准标记和第2B对准标记具有其中第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的形状，或
在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记布置在第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的位置处，以及第1B对准标记和第2B对准标记布置在第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的位置处。
[F02]
根据[F01]所述的显示装置，
其中，第1A对准标记、第1B对准标记、第2A对准标记和第2B对准标记布置在导光板的端部侧上。
[G01]<<全息衍射光栅>>
全息衍射光栅，包括：
其中形成有干涉条纹的干涉条纹形成区域；以及
在干涉条纹形成区域的在干涉条纹延伸的方向的外侧上设置有彼此面对插入其间的干涉条纹形成区域的两个对准标记，
其中，在对准标记中的每一个中形成与在干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，以及
对准标记中的每一个的平面形状是环形的。
[G02]
根据[G01]所述的全息衍射光栅，
其中，对准标记中的每一个可以被设置在干涉条纹形成区域中的与干涉条纹形成区域的发射光的部分相对的部分的外侧。
[H01]<<对准装置>>
对准装置，包括：
可在X方向、Y方向和Z方向上移动并且可在XY平面上旋转的平台；
第一光源(第一对准光源)，使光从放置在该平台上并且布置有第一全息衍射光栅的导光板的端面入射到该导光板上；
第二光源(第二对准光源)，使光从支撑在第一全息衍射光栅上方的第二全息衍射光栅的支撑体的端面入射到该支撑体上；
第一成像装置，基于从第一光源入射并由设置在第一全息衍射光栅中的第1A对准标记衍射并反射的光来检测第1A对准标记的光学图像，并且基于从第二光源入射并由设置在第二全息衍射光栅中的第2A对准标记衍射并反射的光来检测第2A对准标记的光学图像；以及
第二成像装置，基于从第一光源入射并由设置在第一全息衍射光栅中的第1B对准标记衍射并反射的光来检测第2B对准标记的光学图像，并且基于从第二光源入射并由设置在第二全息衍射光栅中的第2B对准标记衍射并反射的光来检测第2B对准标记的光学图像。
[J01]<<组装光学装置的方法：第一方面>>
根据[D01]或[D02]所述的组装光学装置的方法，包括：
光学检测第1对准标记和第2对准标记并光学检测第1B对准标记和第2B对准标记；
获得连接第1A对准标记和第1B对准标记的第一直线并获得连接第2A对准标记和第2B对准标记的第二直线；以及
进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准，使得当第一直线和第二直线被投影到虚拟平面上时，由第一直线和第二直线形成的角度在指定值内。
[J02]<<组装光学装置的方法：第二方面>>
根据[D01]或[D02]所述的组装光学装置的方法，包括：
形成与在第1A对准标记和第1B对准标记中的第一干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹；
形成与在第2A对准标记和第2B对准标记中的第二干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹；以及
在第二全息衍射光栅由支撑体支撑的状态下，使光从导光板的端面入射到该导光板上，光学检测由第1A对准标记和第1B对准标记衍射并反射的光，使光从支撑体的端面入射到该支撑体上，光学检测由第2A对准标记和第2B对准标记衍射并反射的光，并进行第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准。
[J03]
根据[J01]或[J02]所述的组装光学装置的方法，
其中，在第一全息衍射光栅设置在导光板上的状态下，进行第一全息衍射光栅与第二全息衍射光栅的相对对准，并且第二全息衍射光栅被设置在导光板中。
[J04]
根据[J03]所述的组装光学装置的方法，
其中，在第一全息衍射光栅布置在导光板中的状态下，导光板相对于第二全息衍射光栅移动。
[J05]
根据[J03]或[J04]所述的组装光学装置的方法，
其中，在第一全息衍射光栅附接至导光板之后，进行第一全息衍射光栅与第二全息衍射光栅的相对对准，并且第二全息衍射光栅被附接至导光板。
[J06]
根据[J01]至[J05]中任一项所述的组装光学装置的方法，
其中，第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准在第二全息衍射光栅由支撑体支撑的状态下进行。
[J07]
根据[J06]所述的组装光学装置的方法，
其中，在第1A对准标记和第1B对准标记中形成与在第一干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
在第2A对准标记和第2B对准标记中形成与在第二干涉条纹形成区域中形成的干涉条纹相同的干涉条纹，
使光从导光板的端面入射到导光板上，并且光学检测由第1A对准标记和第1B对准标记衍射并反射的光，并且
使光从支撑体的端面入射到支撑体上，并且光学检测由第2A对准标记和第2B对准标记衍射并反射的光。
[J08]
根据[J07]所述的组装光学装置的方法，
其中，在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记具有其中第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的形状，并且第1B对准标记和第2B对准标记具有其中第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的形状。
[J09]
根据[J07]所述的组装光学装置的方法，
其中，在完成第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅的相对对准的状态下，第1A对准标记和第2A对准标记被设置在第1A对准标记和第2A对准标记不重叠的位置处，以及第1B对准标记和第2B对准标记被设置在第1B对准标记和第2B对准标记不重叠的位置处。
[J10]
根据[J01]至[J09]中任一项所述的组装光学装置的方法，
其中，第1A对准标记和第2A对准标记通过第一成像装置成像，并且第1B对准标记和第2B对准标记通过第二成像装置成像。
[J11]
根据[J01]至[J10]中任一项所述的组装光学装置的方法，
其中，第1A对准标记、第1B对准标记、第2A对准标记和第2B对准标记布置在导光板的端部侧上。
[J12]
根据[J01]至[J11]中任一项所述的组装光学装置的方法，
其中，指定值的最大值为100秒。
[K01]<<根据第四方面的光学装置>>
光学装置，包括：
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射；以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，
其中，第一偏转单元由第一全息衍射光栅构成，以及
第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，并且
在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域的衍射效率高于位于靠近第一偏转单元的区域的衍射效率。
[K02]<<根据第五方面的光学装置>>
光学装置，包括：
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在导光板上的光偏转，使得入射在导光板上的光在导光板内全反射；以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在导光板内传播的光的一部分从导光板发射，
其中，第一偏转单元由第一全息衍射光栅构成，以及
第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，并且
在第三全息衍射光栅中，位于远离第一偏转单元的区域比位于靠近第一偏转单元的区域厚。
[K03]
根据[K02]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅的厚度逐步变化或逐渐增加。
[K04]
根据[K01]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅由位于靠近第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离第一偏转单元的第3B全息衍射光栅构成，以及
满足η3B>η3A，其中，η3A表示第3A全息衍射光栅的衍射效率，并且η3B表示第3B全息衍射光栅的衍射效率。
[K05]
根据[K02]或[K03]所述的光学装置，
其中，第三全息衍射光栅由位于靠近第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离第一偏转单元的第3B全息衍射光栅构成，以及
满足T3B>T3A，其中，T3A表示第3A全息衍射光栅的厚度，并且T3B表示第3B全息衍射光栅的厚度。
[K06]
根据[K04]或[K05]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上。
[K07]
根据[K04]或[K05]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅和第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上。
[K08]
根据[K04]或[K05]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上，并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上。
[K09]
根据[K04]或[K05]所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为导光板的第二表面，并且该导光板的与第二表面相对的表面被定义为第一表面时，第3A全息衍射光栅布置在导光板的第一表面上，并且第3B全息衍射光栅布置在导光板的第二表面上。
[K10]
根据[K08]或[K09]所述的光学装置，
其中，第3A全息衍射光栅至导光板的正交投影图像和第3B全息衍射光栅至该导光板的正交投影图像在该正交投影图像彼此面对的边界部分中彼此重叠。
[K11]
根据[B01]至[K10]中任一项所述的光学装置，
其中，满足η1/η3>1.0，
其中，η1表示第一全息衍射光栅的衍射效率，并且η3表示第三全息衍射光栅的衍射效率。
[K12]
根据[K01]至[K10]中任一项所述的光学装置，
其中，满足T1>T3，
其中，T1表示第一全息衍射光栅的厚度，并且T3表示第三全息衍射光栅的厚度。
[K13]
根据[K12]所述的光学装置，
其中，满足T3≤2.0μm，优选地，T3≤1.6μm。
参考标号列表
10框架 10'鼻垫 11前部 11'前部的中间部分 12铰链 13镜腿部 14耳垫部 15布线(信号线、电力线等) 16耳机单元 16'耳机单元布线 17成像装置 18控制装置(控制电路、控制单元) 18A图像信息存储装置 19安装构件 20观察者 21瞳孔 30、40耦接构件100、200、300A、300B图像显示装置 111、111A、111B、111'、211、211'图像形成设备 112光学系统(准直光学系统) 113、213壳体 120、320光学装置(导光单元) 121、321导光板 122、322导光板的第一表面 123、323导光板的第二表面 124支撑体 125透明保护构件 126密封构件 130、330第一偏转单元 131、331第一全息衍射光栅 132第一干涉条纹形成区域 133第一干涉条纹形成区域的外侧区域 133'第一全息衍射光栅的端部区域 134A第1A对准标记 134B第1B对准标记 135第二全息衍射光栅 136第二干涉条纹形成区域 137第二干涉条纹形成区域的外侧区域 137'第二全息衍射光栅的端部区域 138A第2A对准标记 138B第2B对准标记 140、340第二偏转单元 141、341第三全息衍射光栅 141A第3A全息衍射光栅141B第3B全息衍射光栅 150反射空间光调制器 151液晶显示装置(LCD) 152偏振光分束器153、153'、251、251'光源 252准直光学系统 253扫描单元 254光学系统(中继光学系统)255交叉棱镜 256全反射镜 160平台 161对准装置中的第一光源(第一对准光源) 162对准装置中的第二光源(第二对准光源) 163第一成像装置(第一对准成像装置) 164第二成像装置(第二对准成像装置) 401、402遮光构件 500调光器 501第一基板(由透明保护构件共享) 502第一透明电极 502A第一透明电极段 503第二基板 504第二透明电极 504A第二透明电极段 505调光层 505A WO3层 505B Ta2O5层 505C IrXSn1-XO层 506钝化层 507密封材料 508调光器的遮光率改变的最小单位区域 511虚拟图像投影区域 512调光器的其他区域 513虚拟矩形 521环境照度测量传感器 522透射光照度测量传感器 601、601R、601G、601B发光元件 602导光构件 603二向色棱镜 604、604R、604G、604B光通控制装置 611R、611G、611B发光面板 612微透镜。
Claims (28)
1.一种光学装置，包括：
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在所述导光板内传播并然后发射光；
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在所述导光板上的光偏转，使得入射在所述导光板上的光在所述导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在所述导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在所述导光板内传播的光的一部分从所述导光板发射，
其中，所述第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
所述第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在所述第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在所述第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在所述第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，并且
满足
φ2<φ3<φ1和P1＝P3＝P2
的关系，
其中，
φ1表示所述第一干涉条纹的倾斜角，
φ2表示所述第二干涉条纹的倾斜角，
φ3表示所述第三干涉条纹的倾斜角，
P1表示所述第一干涉条纹的间距，
P2表示所述第二干涉条纹的间距，
P3表示所述第三干涉条纹的间距。
2.根据权利要求1所述的光学装置，
其中，满足0.7°≤|φ2-φ1|≤4.7°。
3.一种光学装置，包括：
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在所述导光板内传播并然后发射光，
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在所述导光板上的光偏转，使得入射在所述导光板上的光在所述导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在所述导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在所述导光板内传播的光的一部分从所述导光板发射，
其中，所述第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
所述第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在所述第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在所述第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在所述第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，并且
满足
λ2<λ3<λ1
的关系，
其中，
λ1表示入射在所述导光板上并被所述第一全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，
λ2表示入射在所述导光板上并被所述第二全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，以及
λ3表示被所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅偏转、通过全反射在所述导光板内传播并然后被所述第三全息衍射光栅偏转的光的峰值波长。
4.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，满足0nm<|λ3-λ1|≤40nm和0nm<|λ2-λ3|≤40nm。
5.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，满足η1/η3≥1.0和η2/η3≥1.0，
其中，η1表示所述第一全息衍射光栅的衍射效率，η2表示所述第二全息衍射光栅的衍射效率，并且η3表示所述第三全息衍射光栅的衍射效率。
6.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，满足η1>η2，
其中，η1表示所述第一全息衍射光栅的衍射效率，并且η2表示所述第二全息衍射光栅的衍射效率。
7.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，满足1.0μm≤T1，T2≤10μm以及T1≥T3，T2≥T3，
其中，T1表示第一全息衍射光栅的厚度，T2表示第二全息衍射光栅的厚度，以及T3表示第三全息衍射光栅的厚度。
8.根据权利要求7所述的光学装置，
其中，满足T3≤1.6μm。
9.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，满足T1>T2，
其中，T1表示所述第一全息衍射光栅的厚度，以及T2表示所述第二全息衍射光栅的厚度。
10.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，满足P1＝P2和φ1≠φ2，
其中，P1表示所述第一干涉条纹的间距，φ1表示所述第一干涉条纹的倾斜角，P2表示所述第二干涉条纹的间距，以及φ2表示所述第二干涉条纹的倾斜角。
11.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，满足φ2<φ3<φ1和P1＝P2＝P3，
其中，P3表示第三干涉条纹的间距，并且φ3表示第三干涉条纹的倾斜角。
12.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，在所述第三全息衍射光栅中，位于远离所述第一偏转单元的区域具有比位于靠近所述第一偏转单元的区域的衍射效率高的衍射效率。
13.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，在所述第三全息衍射光栅中，位于远离所述第一偏转单元的区域比位于靠近所述第一偏转单元的区域厚。
14.根据权利要求3所述的光学装置，
其中，所述第三全息衍射光栅的厚度以逐步方式变化。
15.根据权利要求13所述的光学装置，
其中，所述第三全息衍射光栅由位于靠近所述第一偏转单元的第3A全息衍射光栅和位于远离所述第一偏转单元的第3B全息衍射光栅构成，并且
满足T3B>T3A，其中T3A表示所述第3A全息衍射光栅的厚度，并且T3B表示所述第3B全息衍射光栅的厚度。
16.根据权利要求15所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为所述导光板的第二表面，并且所述导光板的与所述第二表面相对的表面被定义为第一表面时，所述第3A全息衍射光栅和所述第3B全息衍射光栅布置在所述导光板的所述第一表面或所述第二表面上。
17.根据权利要求15所述的光学装置，
其中，当光入射的表面被定义为所述导光板的第二表面，并且所述导光板的与所述第二表面相对的表面被定义为第一表面时，所述第3A全息衍射光栅布置在所述导光板的一个表面上，并且所述第3B全息衍射光栅布置在所述导光板的另一表面上。
18.根据权利要求17所述的光学装置，
其中，所述第3A全息衍射光栅至所述导光板的正交投影图像和所述第3B全息衍射光栅至所述导光板的正交投影图像在其中正交投影图像彼此面对的边界部分中彼此重叠。
19.根据权利要求1或3所述的光学装置，
其中，在对应于中心视角的入射光中，具有峰值波长λ1的入射光主要由所述第一全息衍射光栅而不是所述第二全息衍射光栅衍射，并且
在对应于所述中心视角的入射光中，具有峰值波长λ2的入射光主要由所述第二全息衍射光栅而不是所述第一全息衍射光栅衍射。
20.根据权利要求1或3所述的光学装置，
其中，所述第一全息衍射光栅具有其中形成有第一干涉条纹的第一干涉条纹形成区域和设置在所述第一干涉条纹形成区域的外侧的对准标记，以及
所述第二全息衍射光栅具有其中形成有第二干涉条纹的第二干涉条纹形成区域和设置在所述第二干涉条纹形成区域的外侧的对准标记。
21.根据权利要求1或3所述的光学装置，
其中，所述第一全息衍射光栅布置在所述导光板的一个表面上，并且
所述第二全息衍射光栅布置在所述导光板的与所述一个表面相对的另一表面上。
22.一种显示装置，包括：
(i)被配置为佩戴在观察者的头部上的框架；以及
(ii)被配置为安装在所述框架上的图像显示装置，
其中，所述图像显示装置包括
(A)图像形成设备，以及
(B)光学装置，被配置为使从所述图像形成设备发射的光入射并发射，
所述光学装置包括
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在所述导光板内传播并然后发射光，
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在所述导光板上的光偏转，使得入射在所述导光板上的光在所述导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在所述导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在所述导光板内传播的光的一部分从所述导光板发射，
所述第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
所述第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在所述第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在所述第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在所述第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，并且
满足
φ2<φ3<φ1和P1＝P3＝P2
的关系，
其中，
φ1表示所述第一干涉条纹的倾斜角，
φ2表示所述第二干涉条纹的倾斜角，
φ3表示所述第三干涉条纹的倾斜角，
P1表示所述第一干涉条纹的间距，
P2表示所述第二干涉条纹的间距，
P3表示所述第三干涉条纹的间距。
23.根据权利要求22所述的显示装置，
其中，当λ3表示被所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅偏转、通过全反射在所述导光板内传播并然后被所述第三全息衍射光栅偏转的光的峰值波长时，所述图像形成设备包括发射具有峰值波长λ3的光的光源。
24.一种显示装置，包括：
(i)被配置为佩戴在观察者的头部上的框架；以及
(ii)被配置为安装在所述框架上的图像显示装置，
其中，所述图像显示装置包括
(A)图像形成设备，以及
(B)光学装置，被配置为使从所述图像形成设备发射的光入射并发射，
所述光学装置包括
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在所述导光板内传播并然后发射光，
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在所述导光板上的光偏转，使得入射在所述导光板上的光在所述导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在所述导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在所述导光板内传播的光的一部分从所述导光板发射，
所述第一偏转单元由第一全息衍射光栅和第二全息衍射光栅构成，
所述第二偏转单元由第三全息衍射光栅构成，
在所述第一全息衍射光栅中形成第一干涉条纹，
在所述第二全息衍射光栅中形成第二干涉条纹，
在所述第三全息衍射光栅中形成第三干涉条纹，并且
满足
λ2<λ3<λ1
的关系，
其中，
λ1表示入射在所述导光板上并被所述第一全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，
λ2表示入射在所述导光板上并被所述第二全息衍射光栅偏转的光的峰值波长，以及
λ3表示被所述第一全息衍射光栅和所述第二全息衍射光栅偏转、通过全反射在所述导光板内传播、并然后被所述第三全息衍射光栅偏转的光的峰值波长。
25.根据权利要求24所述的显示装置，
其中，所述图像形成设备包括发射具有峰值波长λ3的光的光源。
26.一种显示装置，包括：
(i)被配置为佩戴在观察者的头部上的框架；以及
(ii)被配置为安装在所述框架上的图像显示装置，
其中，所述图像显示装置包括
(A)图像形成设备，以及
(B)光学装置，被配置为使从所述图像形成设备发射的光入射并发射，
所述光学装置包括
(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在所述导光板内传播并然后发射光，
(b)第一偏转单元，被配置为使入射在所述导光板上的光偏转，使得入射在所述导光板上的光在所述导光板内全反射，以及
(c)第二偏转单元，被配置为使已通过全反射在所述导光板内传播的光偏转，使得已通过全反射在所述导光板内传播的光的一部分从所述导光板发射，以及
所述图像形成设备包括具有峰值波长λLS-1的第一光源和具有峰值波长λLS-2的第二光源，以及
所述图像形成设备基于来自所述第一光源的光和来自所述第二光源的光形成图像。
27.根据权利要求26所述的显示装置，
其中，满足0nm<|λLS-2-λLS-1|≤60nm。
28.根据权利要求26所述的显示装置，
其中，所述图像显示装置控制来自所述第一光源的光的强度和来自第二光源的光的强度。
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