光学装置、光学装置的制造方法以及图像显示装置与流程

1.本技术涉及光学装置、用于制造光学装置的方法和图像显示装置。


背景技术：

2.近年来，注意力被聚焦在与显示器(例如，头戴式显示器(hmd))相关的技术，该显示器在设置在观察者眼睛前方的光学装置上显示来自图像形成设备的图像。
3.例如，专利文献1提出了一种与显示器相关的技术，该显示器包括平坦的光波导部分、输入衍射光栅、中间衍射光栅和输出衍射光栅。在该技术中，输入衍射光栅被定位成完全位于中间衍射光栅的地理区域中，并且输入衍射光栅的光栅矢量和中间衍射光栅的光栅矢量被定向在不同方向上。
4.引文列表
5.专利文献
6.专利文献1：日本公开专利公开no.2017-504063


技术实现要素：

7.本发明要解决的问题
8.但是，在专利文献1所提出的技术中，有时难以使形成在光波导部分(导光板)中的衍射光栅(光学元件)的光栅矢量的和为零，并且存在不能实现光学特性的进一步改善的可能性。
9.因此，本技术鉴于上述情况而完成，其主要目的在于提供一种以下的光学装置、该光学装置的制造方法以及具备该光学装置的图像显示装置，该光学装置能够容易地使布置在导光板上的光学元件的光栅矢量的和为零，并且能够实现光学特性的进一步提高。
10.问题的解决方案
11.作为为解决上述目的而进行的深入研究的结果，本发明人令人惊奇地成功实现了光学特性的进一步改善，并完成了本技术。
12.即，在根据本技术的第一方面中，提供了一种光学装置，包括：
13.导光板，全反射并引导入射光；
14.第一光学元件，设置在所述导光板上；
15.输入光学元件，设置在所述导光板上并将所述入射光引入所述导光板；
16.第二光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光弯曲到与所述光的方向不同的方向上；以及
17.输出光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光出射到所述导光板的外部，其中，
18.所述第一光学元件具有与所述输入光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，以及
19.所述第一光学元件和所述输入光学元件被设置为隔着所述第二光学元件彼此面
对。
20.根据本技术的第一方面的光学装置还可以包括：
21.多个第一光学元件；多个输入光学元件；多个第二光学元件；以及多个输出光学元件。
22.所述多个第一光学元件、所述多个输入光学元件、所述多个第二光学元件和所述多个输出光学元件中的每一个可以具有层叠结构。
23.在根据本技术的第一方面的光学装置中，
24.所述导光板可以具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，
25.所述第一光学元件、所述输入光学元件以及所述输出光学元件可以被设置在所述导光板的第一表面上，且
26.所述第二光学元件可以被设置在所述导光板的第二表面上。
27.根据本技术的第一方面的光学装置还可以包括：
28.多个第一光学元件；多个输入光学元件；多个第二光学元件；以及多个输出光学元件。
29.所述输入光学元件、所述第二光学元件和所述第一光学元件可以以此顺序设置在所述导光板上，
30.可以重复设置包括所述输入光学元件、所述第二光学元件和所述第一光学元件的一组，以及
31.多个输出光学元件可以具有层叠结构。
32.根据本技术的第一方面的光学装置还可以包括：
33.多个第一光学元件；以及多个输入光学元件。
34.所述多个第一光学元件和所述多个输入光学元件可以被设置为隔着所述第二光学元件彼此面对。
35.在根据本技术的第一方面的光学装置中，
36.所述导光板可以具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，
37.所述输入光学元件可以被设置在所述导光板的第一表面上，
38.所述第一光学元件可以被设置在所述导光板的第二表面上，
39.所述第二光学元件可以被设置在所述导光板内，且
40.所述第一光学元件和所述输入光学元件可以被设置为隔着所述第二光学元件彼此面对。
41.此外，在根据本技术的第二方面中，提供了一种光学装置，包括：
42.导光板，全反射并引导入射光；
43.第一光学元件，设置在所述导光板上；
44.输入光学元件，设置在所述导光板上并且将所述入射光引入所述导光板；
45.第二光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光弯曲到与所述光的方向不同的方向上；以及
46.输出光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光出射到所述导光板的外部，其中
47.所述第一光学元件具有与所述输出光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，以
及
48.所述第一光学元件和所述输出光学元件被设置为隔着所述第二光学元件彼此面对。
49.在根据本技术的第一方面的光学装置和根据第二方面的光学装置中，
50.所述输入光学元件可以包括光反射构件。
51.在根据本技术的第一方面的光学装置和根据第二方面的光学装置中，
52.所述第二光学元件可以包括反射型或透射型体积全息图。
53.此外，在根据本技术的第三方面中，提供了一种光学装置，包括：
54.导光板，全反射并引导入射光；
55.第一光学元件，设置在所述导光板上；
56.输入光学元件，设置在所述导光板上并且将所述入射光引入所述导光板；
57.第二光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光弯曲到与所述光的方向不同的方向上；
58.第三光学元件，设置在所述导光板上；以及
59.输出光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光出射到所述导光板的外部，其中
60.所述第一光学元件具有与所述第二光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，
61.所述第三光学元件具有与所述输入光学元件的光栅向量基本相同的光栅向量，以及
62.所述第一光学元件和所述第三光学元件与所述第二光学元件和所述输入光学元件被设置为隔着所述输出光学元件彼此面对。
63.在根据本技术的第三方面的光学装置中，
64.所述输入光学元件可以包括光反射构件。
65.在根据本技术的第三方面的光学装置中，所述输出光学元件可以包括反射型或透射型体积全息图。
66.在根据本技术的第四方面中，提供了一种图像显示装置，包括：
67.图像形成设备；以及
68.光学装置，从所述图像形成设备出射的光在所述光学装置处入射、被引导和出射，其中，
69.所述光学装置由根据本技术的第一方面的光学装置、根据本技术的第二方面的光学装置、或者根据本技术的第三方面的光学装置构成。
70.此外，在根据本技术的第五方面中，提供了一种制造光学装置的方法，包括：
71.在导光板上形成输入光学元件；
72.在所述导光板上形成第一光学元件，所述第一光学元件具有与所述输入光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；
73.在所述导光板上形成输出光学元件；以及
74.通过使用第一衍射光和第二衍射光之间的干涉来形成第二光学元件，所述第一衍射光是当具有与再现参考光中所包括的矢量基本相反的矢量的参考光入射到所述第一光学元件上时获得的，所述第二衍射光是当具有与再现光中所包括的矢量基本相反的矢量的
物光入射到所述输出光学元件上时获得的。
75.在根据本技术的第六方面中，提供了一种制造光学装置的方法，包括：
76.在导光板上形成输入光学元件；
77.在所述导光板上形成输出光学元件；
78.在所述导光板上形成第一光学元件，所述第一光学元件具有与所述输出光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；以及
79.通过使用第三衍射光和第四衍射光之间的干涉来形成第二光学元件，所述第三衍射光是当具有与再现光的矢量基本相同的矢量的物光入射到所述第一光学元件上时获得的，所述第四衍射光是当具有与再现参考光的矢量基本相同的矢量的参考光入射到所述输入光学元件上时获得的。
80.在根据本技术的第七方面中，提供了一种制造光学装置的方法，包括：
81.在导光板上形成输入光学元件；
82.在所述导光板上形成第二光学元件；
83.在所述导光板上形成第一光学元件，所述第一光学元件具有与所述第二光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；
84.在所述导光板上形成第三光学元件，所述第三光学元件具有与所述输入光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；以及
85.通过使用第五衍射光和物光之间的干涉来形成输出光学元件，所述第五衍射光是当具有与再现参考光的矢量基本相反的矢量的参考光入射到所述第三光学元件上并且从所述第三光学元件发射的光入射到所述第一光学元件上时获得的，所述物光具有与所述再现光的矢量基本相反的矢量。
86.根据本技术，能够容易地使设置在导光板上的光学元件的光栅矢量的和为零，并且能够进一步改善光学特性。注意，本文所述的效果不一定是限制性的，并且可以是本公开中所述的任何效果。
附图说明
87.图1是示出应用本技术的第一实施例的光学装置的配置示例的图。
88.图2是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第八实施例的图像显示装置(再现光学系统)的配置示例的图。
89.图3是用于说明从图像形成设备(光源)出射的光(光束)入射在应用了本技术的第一实施例的光源装置上、在光源装置中被引导、并且被出射到光源装置的外部的图。
90.图4是示出在图2和图3所示的第八实施例的图像显示装置(再现光学系统)中形成的光栅矢量的图。
91.图5是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输入光学元件的光路的示例的图。
92.图6的(a)是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输入光学元件的光路的示例的图，并且图6的(b)是图6的(a)中所示的输入光学元件的光路的矢量图。
93.图7的(a)是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输入光学元件的光路的示例的图，并且图7的(b)是图7的(a)中所示的输入光学元件的光路的矢量图。
94.图8的(a)是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输入光学元件的光路的示例的图，图8的(b)是图8的(a)中所示的输入光学元件的光路的矢量图，并且图8的(c)是图8的(a)中所示的输入光学元件的光路的矢量图。
95.图9是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第二光学元件的光路的示例的图。
96.图10的(a)是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第二光学元件的光路的示例的图，图10的(b)是图10的(a)中所示的第二光学元件的光路的矢量图，并且图10的(c)是图10的(a)中所示的第二光学元件的光路的矢量图。
97.图11的(a)是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第二光学元件的光路的示例的图，图11的(b)是图11的(a)中所示的第二光学元件的光路的矢量图，并且图11的(c)是图11的(a)中所示的第二光学元件的光路的矢量图。
98.图12是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第二光学元件的光路的示例的图。
99.图13的(a)是图12所示的第二光学元件的光路的矢量图，图13的(b)是图12所示的第二光学元件的光路的矢量图，图13的(c)是图12所示的第二光学元件的光路的矢量图。
100.图14是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输出光学元件的光路的示例的图。
101.图15的(a)是示出包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输出光学元件的光路的示例的图，图15的(b)是图15的(a)中所示的输出光学元件的光路的矢量图，并且图15的(c)是图15的(a)中所示的输出光学元件的光路的矢量图。
102.图16是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输出光学元件的产生光路的示例的图。
103.图17的(a)是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输出光学元件的产生光路的示例的图，并且图17的(b)是来自图17的(a)中示出的输出光学元件的产生光路的矢量图。
104.图18的(a)是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输出光学元件的产生光路的示例的图，并且图18的(b)是来自图18的(a)中示出的输出光学元件的产生光路的矢量图。
105.图19是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的输出光学元件的产生光路的示例的图。
106.图20的(a)是来自图19所示的输出光学元件的产生光路的矢量图，图20的(b)是来自图19所示的输出光学元件的产生光路的矢量图，图20的(c)是来自图19所示的输出光学元件的产生光路的矢量图。
107.图21是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第一光学元件的产生光路的示例的图。
108.图22的(a)是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第一光学元件的产生光路的示例的图，并且图22的(b)是来自图22的(a)中示出的第一光学元件的产生光路的矢量图。
109.图23的(a)是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第一光学
元件的产生光路的示例的图，并且图23的(b)是来自图23的(a)中示出的第一光学元件的产生光路的矢量图。
110.图24是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第一光学元件的产生光路的示例的图，并且图24的(b)是来自图24的(a)中示出的第一光学元件的产生光路的矢量图。
111.图25是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第一光学元件的产生光路的示例的图，并且图25的(b)是来自图25的(a)中示出的第一光学元件的产生光路的矢量图。
112.图26是示出来自包括在应用本技术的第一实施例的光学装置中的第一光学元件的产生光路的示例的图。
113.图27的(a)是来自图26所示的第一光学元件的产生光路的矢量图，图27的(b)是来自图26所示的第一光学元件的产生光路的矢量图，图27的(c)是来自图26所示的第一光学元件的产生光路的矢量图。
114.图28是在产生第二光学元件时的矢量图。
115.图29是示出应用本技术的第二实施例的光学装置的配置示例的图。
116.图30是示出应用本技术的第三实施例的光学装置的配置示例的图。
117.图31是示出应用本技术的第四实施例的光学装置的配置示例的图。
118.图32是示出应用本技术的第五实施例的光学装置的配置示例的图。
119.图33的(a)是示出应用本技术的第六实施例的光学装置的配置示例的图，并且图33的(b)是示出应用本技术的第七实施例的光学装置的配置示例的图。
具体实施方式
120.以下，将描述用于实施本技术的优选模式。以下描述的实施例示出了本技术的代表性实施例的示例，并且本技术的范围不被实施例狭义地解释。注意，在使用附图的描述中，相同或等效的元件或部件由相同的附图标记表示，并且省略了冗余的描述。此外，在每个矢量图中示出的圆的尺寸仅表示用于比较一个图中的多个矢量的尺寸的基准，而不表示用于比较图之间的多个矢量的尺寸的基准。
121.注意，将按以下顺序给出描述。
122.1.本技术的概述
123.2.第一实施例(光学装置的示例1和用于制造光学装置的方法的示例1)
124.3.第二实施例(光学装置的示例2)
125.4.第三实施例(光学装置的示例3)
126.5.第四实施例(光学装置的示例4)
127.6.第五实施例(光学装置的示例5)
128.7.第六实施例(光学装置的示例6和用于制造光学装置的方法的示例2)
129.8.第七实施例(光学装置的示例7和用于制造光学装置的方法的示例3)
130.9.第八实施例(图像显示装置的示例)
131.《1.本技术的概述》
132.首先，将描述本技术的概述。本技术涉及光学装置、用于制造光学装置的方法和图
像显示装置。
133.首先，将描述与本技术不同的技术的示例。
134.作为该不同技术的示例1，存在一种用于减少导光板中的光学特性的劣化的技术，所述光学特性例如单色偏心像差和衍射色差。
135.在示例1中，在导光板中捕获和发射光的反射型体积全息光栅隔着预定对称面对称地布置，从而补偿由于衍射引起的像差并减少光学特性的劣化。当对称关系被破坏时，补偿效果丧失，并且光学特性劣化。如何实现对称布置并不清楚。
136.作为不同技术的示例2，存在一种在导光板中的单板全色中获得宽视角的技术。
137.示例2包括用于在单个波导中对于多个不同波长实现大fov(例如，45
×
30
°
)的设计。形成在导光板(波导)上的衍射光学元件(doe)的光栅矢量的和变为零。然而，不清楚如何闭合光栅矢量。
138.作为不同技术的示例3，存在在导光板中产生样品时在对准光栅矢量的同时调整光栅矢量的技术。
139.示例3是在所谓的双轴光导系统中调整每个光栅矢量的方法的技术。此外，还存在一种通过按压具有共同取向的一个整体光栅结构来试图减小光栅矢量的未对准的技术。然而，在上述方法中，必须用反射镜改变矢量的方向，并且必须在波导末端制备高度精确的反射表面。在这点上，在示例3中，从导光板的背面产生输入所需的衍射光学元件(doe)结构(不需要反射镜)，在制造时引导多个光束，并且在观察出射光的状态的同时执行对准，从而减少未对准并抑制光学特性的劣化。
140.如上所述，存在一种通过关于预定对称面对称地布置反射型体积全息图来抑制导光板中的像差的技术。此外，存在一种技术，其可以通过使布置在导光板上的doe的光栅矢量的和为零来实现单板、全色和高视角。另外，为了降低亮度不均匀和颜色不均匀，存在连续改变干涉条纹的倾斜以满足布拉格条件的技术。
141.在这些技术中，通过进行布置使得形成在导光板上的光学元件的光栅矢量的和变为零，可以获得期望的效果。但是，在各技术中，用于使光栅矢量的和为零的具体方法并不清楚。为了使光栅矢量的和为零，需要高精度地产生光栅矢量的技术和使各光栅矢量的相对位置关系对准的技术，并且存在难以形成体积全息图和doe的情况。
142.如上所述，作为用于减小光栅矢量的未对准的技术，存在一种用于在观察再现光的同时形成doe的技术。通过使用uv(紫外线)固化树脂和压印工艺，在未固化状态下进行对准，并且执行固化以形成光栅矢量。然而，仍然需要高对准精度。另外，在压印处理中，需要在对准之后剥离原板，并且可以想到，在该处理中原板从对准位置移位。因此，在许多情况下，难以将该技术应用于复杂形状，例如难以脱模的倾斜干涉条纹。
143.本技术是鉴于上述情况而作出的。
144.在本技术中，输入光学元件、第二光学元件(在一些情况下称为中间光栅)(在下文中相同)、输出光学元件和第一光学元件被布置在导光板上。然后，输入光学元件、第二光学元件、输出光学元件和第一光学元件中的至少一个光学元件可以在导光板上形成为单独的元件，或者可以形成为与导光板集成的元件(例如，包括形成在导光板上的不平坦部分的元件)。
145.在本技术中，第一光学元件可以具有与输入光学元件的光栅矢量基本相同的光栅
矢量，并且被设置为隔着第二光学元件面对输入光学元件。此时，不必进行对称布置，并且如果进行该布置使得通过输入光学元件和第一光学元件引入到导光板中的光的矢量在第二光学元件上彼此重叠，就足够了。此外，在本技术中，第一光学元件可以具有与输出光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，并且被设置为隔着第二光学元件面对输出光学元件，或者，第一光学元件可以具有与第二光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，并且被设置为隔着输出光学元件面对第二光学元件。
146.此外，在本技术中，例如，第二光学元件可以包括体积全息图，并且在这种情况下，除了第二光学元件之外的每个光学元件不受限制，只要可以在导光板中全反射光线并使光线出射到导光板的外部即可。输入光学元件和第一光学元件(在一些情况下称为产生光学元件)期望是具有高的到导光板的光耦合效率的元件，并且期望是其中在doe上沉积金属膜的衍射元件。然后，第二光学元件、输入光学元件和输出光学元件的光栅矢量的和为零(光栅矢量是闭合的)。此外，在本技术中，例如，输出光学元件可以包括体积全息图，并且在这种情况下，反射型体积全息图是期望的，以便防止由于外部光引起的杂散光。
147.作为构成体积全息图的材料(在用物光和参照光照射之前构成感光材料前体层的感光聚合物材料)，可以使用任意的感光聚合物材料，只要材料至少含有光聚合性化合物、粘合剂树脂和光聚合引发剂。
148.作为光聚合性化合物，例如可以使用丙烯酸系单体、甲基丙烯酸系单体、苯乙烯系单体、丁二烯系单体、乙烯基系单体、环氧系单体等公知的光聚合性化合物。所述化合物可以是共聚物或者可以是单官能或多官能的。此外，这些单体可以单独或组合使用。对于粘合剂树脂，可以使用任何已知的粘合剂树脂，并且其具体示例包括乙酸纤维素树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、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、或其共聚物或明胶。
149.粘合剂树脂可以单独使用或组合使用。作为光聚合引发剂，可以使用公知的光聚合引发剂。
150.光聚合引发剂可以单独使用，也可以多种光聚合引发剂组合使用，或者与多种或单一的光敏染料组合使用。
151.可以将增塑剂、链转移剂和其它添加剂适当地加入到感光材料前体层中。作为构成用于保护体积全息衍射光栅的保护层的材料，可以使用任何材料，只要该材料是透明的，并且该材料可以通过涂布形成，或者可以将预先形成的膜层压在感光材料前体层上。构成保护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。
152.根据本技术，能够以自形成方式产生一种结构，在该结构中，光学元件的光栅矢量的和相对于在再现时使用的再现参考光变为零。结果，本技术可以实现能够减少亮度不均匀、颜色不均匀等而没有由于光栅矢量未对准而导致的图像质量劣化的优异光学特性。此外，根据本技术，不存在对准光栅矢量的处理，因此与现有技术相比，可以缩短制造节拍时间，并且可以实现高质量和低成本两者。
153.注意，本技术不仅可以应用于双轴光导系统，而且可以应用于单轴光导系统。在本
技术被应用于单轴光导系统的情况下，第一光学元件、输入光学元件和输出光学元件可以被用在根据本技术的光学装置中。
154.接下来，将参考附图详细描述用于执行本技术的具体实施例。以下描述的第一至第八实施例是本技术的代表性实施例的示例，并且本技术的范围不被这些实施例狭义地解释。
155.《2.第一实施例(光学装置的示例1和用于制造光学装置的方法的示例)》
156.将参考图1至图28描述根据本技术的第一实施例的光学装置和用于制造该光学装置的方法(光学装置的示例1和用于制造该光学装置的方法的示例)。
157.首先，将参考图1描述根据本技术的第一实施例的光学装置的配置。图1是根据本技术的第一实施例的光学装置100的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
158.光学装置100包括全反射并引导入射光的导光板1、设置在导光板1上的第一光学元件5、设置在导光板1上并将入射光引入导光板1的输入光学元件2、设置在导光板1上并将在导光板1中通过全反射传播的光弯曲到与该光的方向不同的方向的第二光学元件3、以及设置在导光板1上并使在导光板1中通过全反射传播的光出射到导光板1外部的输出光学元件4。在光学装置100中，第一光学元件5具有与输入光学元件2的光栅矢量基本相同的光栅矢量。然后，第一光学元件5和输入光学元件2被设置成隔着第二光学元件3彼此面对。
159.将参考图2至图4描述图像显示装置(再现光学系统)。注意，将在根据稍后描述的本技术的第八实施例(图像显示装置的示例)的部分中描述图像显示装置(再现光学系统)的配置的细节。图2是示出包括在根据本技术的第一实施例的光学装置100中的图像显示装置(再现光学系统)1000的图。图3是用于说明从图像形成设备(光源)出射的光(光束)入射在光源设备100上，在光源设备100中被引导，并且出射到光源设备100的外部的图。
160.如图2所示，图像显示装置1000包括图像形成设备200和光学装置100。图像形成设备200至少包括光源6和投影光学系统7。
161.参照图3进行说明。从光源6发射的光束由投影光学系统7整形后作为再现参照光l1入射到输入光学元件2。在输入光学元件2中，朝向导光板1的内侧产生衍射光l2。衍射光l2在导光板1中被全反射的同时入射到第二光学元件3。在第二光学元件3中，朝向输出光学元件4产生衍射，并且发射经放大的光l3。放大的光l3在导光板1内全反射的同时被引导，并入射到输出光学元件4。该光被输出光学元件4衍射到介质外，并且获得再现光l4。再现光l4到达观察者的瞳孔(眼球)500。
162.图4是示出在图像显示装置(再现光学系统)1000中形成的光栅矢量的图。图4是由kx轴(图4中的水平方向)和ky轴(图4中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。光栅矢量(k矢量
输入
)v12以原点(kx轴与ky轴的交点)为起点沿 y方向，光栅矢量(k矢量
中间
)v13以光栅矢量(k矢量
输入
)v12的终点为起点沿 x-y方向，光栅矢量(k矢量
输出
)v14以光栅矢量(k矢量
中间
)v13的终点为起点以原点为终点在-x方向。即，由光栅矢量(k矢量
输入
)v12、光栅矢量(k矢量
中间
)v13、光栅矢量(k矢量
输出
)v14构成三角形，从原点开始，返回到原点，光栅矢量闭合。因此，获得了具有与入射到导光板1上的再现参考光l1基本相反的矢量的再现光l4。
163.然后，在光栅矢量(k矢量
输入
)v12、光栅矢量(k矢量
中间
)v13和光栅矢量(k矢量
输出
)v14之间建立以下等式。
164.光栅矢量(k矢量
输入
)v12 光栅矢量(k矢量
中间
)v13 光栅矢量(k矢量
输出
)v14＝0...(1)
165.将参考图5至图8详细描述包括在光学装置100中的输入光学元件2的功能。
166.图5是示出包括在光学装置100中的输入光学元件2的光路的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
167.图6的(a)是示出包括在光学装置100中的输入光学元件2的光路-1的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。图6的(b)是图6的(a)所示的输入光学元件2的光路-1的矢量图。图6的(b)是由ky轴(图6的(b)中的水平方向)和kz轴(图6的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。
168.图7的(a)是示出包括在光学装置100中的输入光学元件2的光路-2的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。图7的(b)是图7的(a)所示的输入光学元件2的光路-2的矢量图。图7的(b)是由ky轴(图7的(b)中的水平方向)和kz轴(图7的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。
169.图8的(a)是示出通过组合包括在光学装置100中的输入光学元件2的光路-1和光路-2而获得的光路-12的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。图8的(b)是图8的(a)所示的输入光学元件2的光路-12的矢量图。图8的(b)是由ky轴(图8的(b)中的水平方向)和kz轴(图8的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。图8的(c)是图8的(a)中所示的输入光学元件2的光路-12的矢量图(光栅矢量图)。图8的(c)是由ky轴(图8的(c)中的水平方向)和kz轴(图8的(c)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。
170.如图6的(a)、图7的(a)和图8所示，按照从图6的(a)、图7的(a)和图8的左侧的顺序，第一光学元件5设置在导光板1上(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图6的(a)、图7的(a)和图8中的上表面)，第二光学元件3设置在导光板1上(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图6的(a)、图7的(a)和图8中的上表面)，并且输入光学元件2设置在导光板1上(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图6的(a)、图7的(a)和图8中的上表面)。
171.当再现参考光l1入射到输入光学元件5上时，产生衍射光l2。光栅矢量v15(这里为k矢量'
输入
)可以由再现参考光l1的矢量vl1与衍射光l2的矢量vl2之间的关系来表达，并且在图6的(b)中示出。
172.衍射光l2在导光板1中被全反射，并且作为反射光的反射光l5入射在第二光学元件3上。如图7的(b)所示，在全反射中，x和y方向上的波矢量分量不变。如图8的(b)所示，光栅矢量v17(由k矢量”输入
表示)可以由再现参考光l1的矢量vl1和反射光l5的矢量vl5之间的关系来表示。如图8的(c)所示，光栅矢量(k矢量
输入
)v12和光栅矢量v17(由k矢量”输入
表示)在kz轴方向的大小不同，但是在kx轴-ky轴(在kx-ky平面)上，光栅矢量(k矢量
输入
)v12和光栅矢量v17(由k矢量”输入
表示)彼此一致。
173.将参考图9到图13详细描述包括在光学装置100中的第二光学元件3的功能。
174.图9是示出包括在光学装置100中的第二光学元件3的光路的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
175.图10的(a)是示出包括在光学装置100中的第二光学元件3的光路-3的截面图(x轴方向和z轴方向的视图(x-z平面图))。图10的(b)是图10的(a)中所示的第二光学元件3的光路-3的矢量图。图10的(b)是由x轴(图10的(b)中的水平方向)和ky轴(图10的(b)中的垂直
方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。图10的(c)是图10的(a)中所示的第二光学元件3的光路-3的矢量图。图10的(c)是由x轴(图10的(c)中的水平方向)和kz轴(图10的(c)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。
176.图11的(a)是示出包括在光学装置100中的第二光学元件3的光路-4的截面图(x轴方向和z轴方向的视图(x-z平面图))。图10的(b)是图10的(a)中所示的第二光学元件3的光路-4的矢量图。图11的(b)是由kx轴(图11的(b)中的水平方向)和kz轴(图11的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。图11的(c)是图11的(a)中所示的第二光学元件3的光路-4的矢量图。图11的(c)是由kx轴(图11的(c)中的水平方向)和ky轴(图10的(c)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。
177.图12是示出通过组合包括在光学装置100中的第二光学元件3的光路-3和光路-4而获得的光路-34的截面图(x轴方向和z轴方向的视图(x-z平面图))。
178.图13的(a)是图12所示的第二光学元件3的光路-34的矢量图。图13的(a)是由kx轴(图13的(a)中的水平方向)和kz轴(图13的(a)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。图13的(b)是图12所示的第二光学元件2的光路-34的矢量图(光栅矢量图)。图13的(b)是由kx轴(图13的(b)中的水平方向)和kz轴(图13的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。图13的(c)是图12所示的第二光学元件2的光路-34的矢量图。图13的(c)是由kx轴(图13的(c)中的水平方向)和ky轴(图13的(c)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。
179.如图10的(a)、图11的(a)和图12所示，从图10的(a)、图11的(a)和图12的左侧开始，输出光学元件4设置在导光板1上(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图10的(a)、图11的(a)和图12中的上表面)，并且第二光学元件3设置在导光板1上(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图10的(a)、图11的(a)和图12中的上表面)。
180.当反射光l5入射(从图10的(a)中的纸的背面入射)在第二光学元件3上时，产生放大的光l3，如图10的(a)所示。如图10的(b)所示，光栅矢量v13(k矢量
中间
)可以由反射光l5的矢量vl5和放大的光vl3之间的关系来表示。
181.如图11的(a)所示，类似于上述输入光学元件2的情况，以全反射执行传播，但是放大的光l3的矢量vl3和反射光l6的矢量vl6的kx和ky分量的大小不变(图11的(b)和图11的(c))。
182.从反射光l5入射到第二光学元件3上到入射到输出光学元件4上的矢量被组合，如图12和图13所示。如图13的(a)所示，光栅矢量v32(称为k矢量'
中间
)可以由反射光l5的矢量vl5和反射光l6的矢量vl6来表示。如图4、图13的(b)和图13的(c)所示，光栅矢量v13(k矢量
中间
)和光栅矢量v32(称为k矢量'
中间
)在kx和ky分量中彼此一致。
183.将参考图14和图15详细描述包括在光学装置100中的输出光学元件4的功能。
184.图14是示出包括在光学装置100中的输出光学元件4的光路的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
185.图15的(a)是表示由图14所示的观察者的眼睛501沿箭头p14的方向观察时的光学装置100所包含的输出光学元件4的光路-5的截面图(x轴方向和z轴方向的图(x-z平面图))。图15的(b)是图15的(a)所示的输出光学元件4的光路-5的矢量图。图15的(b)是由kx轴(图15的(b)中的水平方向)和kz轴(图15的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz
坐标系。图15的(c)是图15的(a)所示的输出光学元件4的光路-5的矢量图(光栅矢量图)。图15的(c)是由kx轴(图15的(c)中的水平方向)和ky轴(图15的(c)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。
186.如图15的(a)所示，从图15的(a)的左侧开始依次在导光板1(图15的(a)中为x轴方向及y轴方向的面并且是上表面)上配置输出光学元件4，在导光板1(图15的(a)中为x轴方向及y轴方向的面并且是上表面)上配置第二光学元件3。
187.当反射光l6入射到输出光学元件4上时，产生如图14和图15的(a)所示的再现光l4。如图15的(b)所示，光栅矢量(k矢量
输出
)v14可以由反射光l6的矢量vl6和再现光l4的矢量vl4之间的关系来表示。然后，如图15的(c)所示，光栅矢量(k矢量
输出
)v14以原点(kx轴和ky轴的交点)为起点沿-x方向，并且与图4所示的光栅矢量一致。
188.如上所述，如图4所示，配置在导光板1上的光学元件(输入光学元件2、第二光学元件(中间光栅)3和输出光学元件4)的光栅矢量是闭合的(和为零)，并且有发射具有与入射到导光板1上的光束基本相反的矢量的光束的功能。
189.接下来，将参考图16至图28描述根据本技术的第一实施例的光学装置的制造方法。根据本技术的第一实施例的光学装置的制造方法的特征之一是通过使用第一光学元件5形成图4中所示的光栅矢量。
190.首先，将参考图16至图20描述来自输出光学元件4的产生光路。
191.图16是示出来自包括在光学装置100中的输出光学元件4的产生光路的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
192.图17的(a)是示出当由图16所示的观察者的眼睛501在箭头p16的方向观察时来自包括在光学装置100中的输出光学元件4的产生光路-11的截面图(x轴方向和z轴方向的视图(x-z平面图))。图17的(b)是图17的(a)所示的输出光学元件4的光路-11的矢量图。图17的(b)是由kx轴(图17的(b)中的水平方向)和kz轴(图17的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。
193.图18的(a)是示出当由图16所示的观察者的眼睛501在箭头p16的方向观察时来自包括在光学装置100中的输出光学元件4的产生光路-12的截面图(x轴方向和z轴方向的视图(x-z平面图))。图18的(b)是来自图18的(a)所示的输出光学元件4的产生光路-12的矢量图。图18的(b)是由kx轴(图18的(b)中的水平方向)和kz轴(图18的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。
194.图19是示出通过组合来自包括在光学装置100中的输出光学元件4的产生光路-11和产生光路-12而获得的产生光路-1112的截面图(x轴方向和z轴方向的视图(x-z平面图))。
195.图20的(a)是来自图19所示的输出光学元件4的产生光路-1112的矢量图。图20的(a)是由kx轴(图20的(a)中的水平方向)和kz轴(图20的(a)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。图20的(b)是来自图19所示的输出光学元件4的产生光路-1112的矢量图。图20的(b)是由kx轴(图20的(b)中的水平方向)和kz轴(图20的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxkz坐标系。图20的(c)是来自图19所示的输出光学元件4的产生光路-1112的矢量图。图20的(c)是由kx轴(图20的(c)中的水平方向)和ky轴(图20的(c)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。
196.如图17的(a)、图18的(a)和图19所示，按照从图17的(a)、图18的(a)和图19中的左侧的顺序，输出光学元件4设置在导光板1上(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图17的(a)、图18的(a)和图19中的上表面)，并且第二光学元件3设置在导光板1上(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图17的(a)、图18的(a)和图19中的上表面)。
197.当具有与再现光l4基本相反的矢量的物光m1入射到输出光学元件4上时，如图16和图17的(a)所示产生衍射光m2。
198.如图17的(b)所示，光栅矢量(这里为k矢量'
输出
)v19可以由物光m1的矢量vm1和衍射光m2的矢量vm2来表示。
199.如图18的(a)所示，与上述输入光学元件2的情况类似，传播以全反射进行，但是衍射光m2的矢量vm2和反射光m3的矢量vm3的kx和ky分量的大小不变(图11的(b))。
200.从物光m1入射在输出光学元件4上到入射在第二光学元件3上的矢量被组合，如图19所示。如图20的(a)所示，光栅矢量(这里为k矢量”输出
)v29可以由物光m1的矢量vm1和反射光m3的矢量vm3来表示。然后，在光栅矢量(k矢量'
输出
)v19和光栅矢量(k矢量”输出
)v29中，kx分量具有基本相同的大小和基本相同的方向，并且在光栅矢量(k矢量'
输出
)v19和光栅矢量(k矢量”输出
)v29以及光栅矢量(k矢量
输出
)v14中，kx分量具有基本相同的大小但基本相反的方向。
201.当入射在第二光学元件3上的反射光m3的矢量vm3在kx轴上的正斜影被设置为矢量vm3-1时，矢量vm3-1可以在kx/ky空间(x-y坐标系)中表示，如图20的(c)所示。
202.将参考图21至图27描述来自第一光学元件5的产生光路。
203.图21是示出来自包括在光学装置100中的第一光学元件5的产生光路的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
204.图22的(a)是示出当由图21所示的观察者的眼睛501在箭头p21的方向观察时来自包括在光学装置100中的第一光学元件5的产生光路-13的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。图22的(b)是来自图22的(a)所示的第一光学元件5的产生光路-13的矢量图。图22的(b)是由ky轴(图22的(b)中的水平方向)和kz轴(图22的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。
205.图23的(a)是示出当由图21所示的观察者的眼睛501在箭头p21的方向观察时来自包括在光学装置100中的第一光学元件5的产生光路-14的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。图23的(b)是来自图23的(a)所示的第一光学元件5的产生光路-14的矢量图。图23的(b)是由ky轴(图23的(b)中的水平方向)和kz轴(图23的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。
206.图24的(a)是示出当由图21所示的观察者的眼睛501在箭头p21的方向观察时来自包括在光学装置100中的第一光学元件5的产生光路-15的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。图24的(b)是来自图24的(a)所示的第一光学元件5的产生光路-15的矢量图。图24的(b)是由ky轴(图24的(b)中的水平方向)和kz轴(图24的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。
207.图25的(a)是示出当由图21所示的观察者的眼睛501在箭头p21的方向观察时来自包括在光学装置100中的第一光学元件5的产生光路-16的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。图25的(b)是来自图25的(a)所示的第一光学元件5的产生光路-16的矢量
图。图25的(b)是由ky轴(图25的(b)中的水平方向)和kz轴(图25的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。
208.图26是示出通过组合来自包括在光学装置100中的第一光学元件5的产生光路-13到产生光路-16而获得的产生光路-1316的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。
209.图27的(a)是来自图26所示的第一光学元件5的产生光路-1316的矢量图。图27的(a)是由ky轴(图27的(a)中的水平方向)和kz轴(图27的(a)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。图27的(b)是来自图26所示的第一光学元件5的产生光路-1316的矢量图。图27的(b)是由ky轴(图27的(b)中的水平方向)和kz轴(图27的(b)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kykz坐标系。图27的(c)是来自图26所示的第一光学元件5的产生光路-1316的矢量图。图27的(c)是由kx轴(图27的(c)中的水平方向)和ky轴(图27的(c)中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。
210.如图22的(a)、图23的(a)、图24的(a)、图25的(a)和图26所示，按照从图22的(a)、图23的(a)、图24的(a)、图25的(a)和图26的左侧的顺序，第一光学元件5设置在导光板1(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图22的(a)、图23的(a)、图24的(a)、图25的(a)和图26中的上表面)上，第二光学元件3设置在导光板1(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图22的(a)、图23的(a)、图24的(a)、图25的(a)和图26中的上表面)上，并且输入光学元件2设置在导光板1(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图22的(a)、图23的(a)、图24的(a)、图25的(a)和图26中的上表面)上。
211.当具有与再现参考光l1基本相反的矢量的参考光n1入射在第一光学元件5上时，如图22的(a)所示产生衍射光n2。
212.如图22的(b)所示，光栅矢量v51(这里为k矢量
产生
)可以由参考光n1的矢量vn1和衍射光n2的矢量vn2之间的关系来表示。
213.如图23的(a)所示，与上述输入光学元件2的情况类似，以全反射进行传播，但是衍射光n2的矢量vn2和反射光n3的矢量vn3的kx和ky分量的大小不变(图23的(b))。
214.此外，如图24(a)所示，类似于上述输入光学元件2的情况，以全反射进行传播，但是反射光n3的矢量vn3和反射光n4的矢量vn4的kx和ky分量的大小不变(图24的(b))。
215.此外，如图25的(a)所示，类似于上述输入光学元件2的情况，以全反射进行传播，但是反射光n4的矢量vn4和反射光n5的矢量vn5的kx和ky分量的大小不变(图25的(b))。
216.入射到第一光学元件5上到被第二光学元件3反射的参考光n1被组合，如图26所示。如图27的(a)所示，光栅矢量(这里为k矢量'
产生
)v27可以由参考光n1的矢量vn1和反射光n5的矢量vn5来表示。在光栅矢量v17(由k矢量”输入
表示)和光栅矢量(k矢量'
产生
)v27中，ky分量具有基本相同的大小，但是基本相反的方向。
217.此外，当从第二光学元件3发射的反射光n5在ky轴上的矢量vn5的正斜影被设置为矢量vn5-1时，矢量vn5-1可以在kx轴/ky轴空间中表示，如图27的(c)所示。
218.最后，将参考图28中所示的矢量图来描述第二光学元件的形成。
219.图28是在产生第二光学元件3时的矢量图，并且是由kx轴(图28中的水平方向)和ky轴(图28中的垂直方向)这两个坐标轴表示的kxky坐标系。
220.当再现时具有基本上彼此相反的矢量的物光m1和参考光n1入射在输出光学元件4
和第一光学元件5的每一个上时，具有图20的(c)所示的矢量vm3-1的光和具有图27的(c)所示的矢量vn5-1的光入射在第二光学元件3上。
221.通过使用第二光学元件3作为体积全息图，上述两束光(具有矢量vm3-1的光和具有矢量vn5-1的光)之间的干涉形成具有图28所示的光栅矢量v30(k矢量'
中间
)(光栅矢量v30(k矢量'
中间
)＝矢量vn5-1-矢量vm3-1)的干涉条纹。图4所示的光栅矢量v30(k矢量'
中间
)和光栅矢量(k矢量
中间
)v13是基本相反的矢量，并且可以理解，基于干涉条纹的共轭特性形成具有相同功能的干涉条纹。
222.作为根据本技术的第一实施例的光学装置(光学装置的示例1和用于制造光学装置的方法的示例1)的第一变形例，在根据本技术的第一实施例的光学装置的每个光学元件的至少一部分(图像显示装置的视角的至少一部分)中，再现时的光栅矢量可以不是闭合的(光栅矢量的和可以不为零)。
223.根据本技术的第一实施例的光学装置(光学装置的示例1和用于制造光学装置的方法的示例1)的第二变形例是这样一种光学装置，其中，导光板1具有第一表面和面对第一表面的第二表面，输入光学元件2设置在导光板1的第一表面上，第一光学元件5设置在导光板1的第二表面上，第二光学元件3设置在导光板1中，并且第一光学元件5和输入光学元件2设置成隔着第二光学元件3彼此面对。在根据本技术的第一实施例的光学装置的第二变形例中，可以不使用导光板1中的全反射，并且入射到每个光学元件上的光(光束)的衍射光可以直接入射到下一个光学元件上。
224.在根据本技术的第一实施例的光学装置的第三变形例(光学装置的示例1和用于制造光学装置的方法的示例1)中，输入光学元件2包括光反射部件(例如，反射镜)。在根据本技术的第一实施例的光学装置的第三变形例中，使用由包括在输入光学元件2中的光反射构件反射的光。注意，在根据本技术的第二至第八实施例的光学装置的任何一个实施例中，输入光学元件2可以包括光反射构件。
225.如上所述，除非存在特定的技术矛盾，否则针对根据本技术的第一实施例的光学装置(光学装置的示例1和用于制造光学装置的方法的示例1)和用于制造光学装置的方法描述的内容可以应用于根据本技术的稍后描述的第二至第五实施例的光学装置、第六和第七光学装置以及用于制造光学装置的方法。
226.《3.第二实施例(光学装置的示例2)》
227.将参考图29描述根据本技术的第二实施例的光学装置(光学装置的示例2)。
228.图29是示出根据本技术的第二实施例的光学装置(光学装置200)(光学装置的示例2)的配置示例的图。图29的(a)是根据本技术的第二实施例的光学装置200的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))，并且图29的(b)是根据本技术的第二实施例的光学装置200在由图29的(a)中示出的观察者的眼睛501沿箭头p29的方向观察时的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。
229.如图29的(a)所示，光学装置200包括全反射并引导入射光的导光板12、设置在导光板12上的第一光学元件的层叠体52、设置在导光板12上并将入射光引入导光板12的输入光学元件的层叠体22、设置在导光板12上并使在导光板12中通过全反射传播的光沿与光的方向不同的方向弯曲的第二光学元件的层叠体32、以及设置在导光板12上并使在导光板12中通过全反射传播的光出射到导光板12外部的输出光学元件的层叠体42。在光学装置200
中，第一光学元件的层叠体52具有与输入光学元件的层叠体22的光栅矢量基本相同的光栅矢量。然后，第一光学元件的层叠体52和输入光学元件的层叠体22被设置为隔着第二光学元件的层叠体32彼此面对。
230.如图29的(b)所示，第一光学元件的层叠体52包括第一光学元件52-1和第一光学元件52-2，第二光学元件的层叠体32包括第二光学元件32-1和第二光学元件32-2，输入光学元件的层叠体22包括输入光学元件22-1和输入光学元件22-2。
231.第一光学元件52-1和第一光学元件52-2以此顺序(z轴方向)层叠在导光板12(其为x轴方向和y轴方向上的表面，并且为图29的(b)中的上表面)上，第二光学元件32-1和第二光学元件32-2以此顺序(z轴方向)层叠在导光板12(其为x轴方向和y轴方向上的表面，并且为图29的(b)中的上表面)上，并且输入光学元件22-1和输入光学元件22-2以此顺序(z轴方向)层叠在导光板12(其为x轴方向和y轴方向上的表面，并且为图29的(b)中的上表面)上。另外，虽然在图29的(b)中未图示，但输出光学元件的层叠体42也是在导光板12(图29的(b)中，x轴方向及y轴方向的面为上表面)上，在z轴方向层叠多个输出光学元件而构成的。
232.根据光学装置200，第一光学元件被配置为层叠体52，第二光学元件被配置为层叠体32，输入光学元件被配置为层叠体22，输出光学元件被配置为层叠体42。因此，通过共享导光板12上的坐标可以实现空间节省。
233.如上所述，除非存在特定的技术矛盾，否则针对根据本技术的第二实施例的光学装置(光学装置的示例2)描述的内容可以应用于根据本技术的上述第一实施例的光学装置和用于制造光学装置的方法，并且进一步应用于根据本技术的稍后描述的第三至第五实施例的光学装置、第六和第七光学装置以及用于制造光学装置的方法。
234.《4.第三实施例(光学装置的示例3)》
235.将参考图30描述根据本技术的第三实施例的光学装置(光学装置的示例3)。
236.图30是示出根据本技术的第三实施例的光学装置(光学装置300)(光学装置的示例3)的配置示例的图。图30的(a)是根据本技术的第三实施例的光学装置300的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))，并且图30的(b)是根据本技术的第三实施例的光学装置300在由图30的(a)中示出的观察者的眼睛501沿箭头p30的方向观察时的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。
237.如图30的(a)所示，光学装置300包括全反射并引导入射光的导光板13、设置在导光板13上的第一光学元件53、设置在导光板13上并将入射光引入导光板13的输入光学元件23、设置在导光板13上并使在导光板13中通过全反射传播的光沿与该光的方向不同的方向弯曲的第二光学元件33、以及设置在导光板13上并使在导光板13中通过全反射传播的光出射到导光板13外部的输出光学元件43。在光学装置300中，第一光学元件53具有与输入光学元件22的光栅矢量基本相同的光栅矢量。然后，第一光学元件53和输入光学元件23被设置成隔着第二光学元件33彼此面对。
238.第一光学元件53设置在导光板13的上表面s3-1(其为x轴方向和y轴方向上的表面，并且为图30的(b)中的上表面)上，输入光学元件23设置在导光板13的上表面s3-1(其为x轴方向和y轴方向上的表面，并且为图30的(b)中的上表面)上。另一方面，第二光学元件33设置在导光板13的下表面s3-2(其为x轴方向和y轴方向上的表面，并且为图30的(b)中的下表面)上。另外，虽然在图30的(b)中未图示，但在导光板13的上表面s3-1(在图30的(b)中为
x轴方向及y轴方向的面，即上表面)上配置有输出光学元件43。
239.根据光学装置300，第一光学元件53与输入光学元件23配置于导光板13的上表面s3-1，而第二光学元件33配置于导光板13的下表面s3-2。因此，通过共享导光板13上的坐标，可达到节省空间的目的。
240.如上所述，除非存在特定的技术矛盾，否则针对根据本技术的第三实施例的光学装置(光学装置的示例3)描述的内容可以应用于根据本技术的第一实施例的光学装置和上述用于制造光学装置的方法以及根据本技术的第二实施例的光学装置，并且进一步应用于根据本技术的稍后描述的第四和第五实施例的光学装置、第六和第七光学装置以及用于制造光学装置的方法。
241.《5.第四实施例(光学装置的示例4)》
242.将参考图31描述根据本技术的第四实施例的光学装置(光学装置的示例4)。
243.图31是示出根据本技术的第四实施例的光学装置(光学装置400)(光学装置的示例4)的配置示例的图。图31的(a)是根据本技术的第四实施例的光学装置400的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))，并且图31的(b)是根据本技术的第四实施例的光学装置400在由图31的(a)中示出的观察者的眼睛501沿箭头p31的方向观察时的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。
244.如图31的(a)所示，光学装置400包括全反射并引导入射光的导光板14、设置在导光板14上的两个第一光学元件54-1和54-2、设置在导光板14上并将入射光引入导光板14的两个输入光学元件24-1和24-2、设置在导光板14上并使在导光板14中通过全反射传播的光沿与光的方向不同的方向弯曲的两个第二光学元件34-1和34-2、以及设置在导光板14上并使在导光板14中通过全反射传播的光出射到导光板14外部的输出光学元件的层叠体44。在光学装置400中，第一光学元件54-1和54-2具有与输入光学元件24-1和24-2的光栅矢量基本相同的光栅矢量。然后，第一光学元件54-1和输入光学元件24-1隔着第二光学元件34-1彼此面对地设置，并且第一光学元件54-2和输入光学元件24-2隔着第二光学元件34-2彼此面对地设置。
245.从图31的(a)的上侧开始依次配置输入光学元件24-1、第二光学元件34-1和第一光学元件54-1，并且由输入光学元件24-1、第二光学元件34-1和第一光学元件54-1构成一组。然后，从图31的(a)的上侧开始依次配置输入光学元件24-2、第二光学元件34-2和第一光学元件54-2，并且由输入光学元件24-2、第二光学元件34-2和第一光学元件54-2构成另一组。这两组在图31的(a)中沿垂直方向配置。注意，尽管图31的(a)示出了如上所述的两组，但是光学装置400可以包括三组或更多组。
246.第一光学元件54-2设置在导光板14(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图31的(b)中的上表面)上。输出光学元件的层叠体44包括输出光学元件44-1和44-2，并且输出光学元件44-1和输出光学元件44-2依次层叠(沿z轴方向层叠)在导光板14(其为沿x轴方向和y轴方向的表面，并且为图31的(b)中的上表面)上。注意，尽管在图31的(b)中未示出，但是第二光学元件34-2、输入光学元件24-2、第一光学元件54-1、第二光学元件34-1和输入光学元件24-1中的每一个都设置在导光板14(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图31的(b)中的上表面)上。
247.在光学装置400中，输入光学元件24-1、第二光学元件34-1、第一光学元件54-1、输
入光学元件24-2、第二光学元件34-2、第一光学元件54-2、以及输出光学元件的层叠体44以多个光栅矢量的和为零(光栅矢量接近)的方式配置在导光板14上。
248.如上所述，除非存在特定的技术矛盾，否则针对根据本技术的第四实施例的光学装置(光学装置的示例4)描述的内容可以应用于根据本技术的上述第一实施例的光学装置和用于制造光学装置的方法以及根据本技术的第二和第三实施例的光学装置，并且还可以应用于根据稍后描述的本技术的第五实施例的光学装置、第六和第七光学装置以及用于制造光学装置的方法。
249.《6.第五实施例(光学装置的示例5)》
250.将参考图32描述根据本技术的第五实施例的光学装置(光学装置的示例5)。
251.图32是示出根据本技术的第五实施例的光学装置(光学装置500)(光学装置的示例5)的配置示例的图。图32的(a)是根据本技术的第五实施方式的光学装置500的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))，并且图32的(b)是根据本技术的第五实施方式的光学装置500在由图32的(a)中示出的观察者的眼睛501沿箭头p32的方向观察时的截面图(y轴方向和z轴方向的视图(y-z平面图))。
252.如图32的(a)所示，光学装置500包括全反射并引导入射光的导光板15、设置在导光板15上的两个第一光学元件55-1和55-2、设置在导光板15上并将入射光引入导光板15的两个输入光学元件25-1和25-2、设置在导光板14上并使在导光板15中通过全反射传播的光沿与光的方向不同的方向弯曲的第二光学元件35、以及设置在导光板15上并使在导光板15中通过全反射传播的光出射到导光板14外部的输出光学元件45。在光学装置500中，第一光学元件55-1和55-2具有与输入光学元件25-1和25-2的光栅矢量基本相同的光栅矢量。然后，两个第一光学元件55-1和55-2以及两个输入光学元件25-1和25-2隔着第二光学元件35彼此面对地设置。
253.第一光学元件55-2设置在导光板15(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图32的(b)中的上表面)上，第二光学元件35设置在导光板15(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图32的(b)中的上表面)上，并且输入光学元件25-2设置在导光板15(其是x轴方向和y轴方向上的表面，并且是图32的(b)中的上表面)上。另外，虽然在图32的(b)中未图示，但第一光学元件55-1、输入光学元件25-1及输出光学元件45分别配置在导光板15(在图32的(b)中为x轴方向及y轴方向的面，且为上面)上。
254.在光学装置500中，通过使用从两个第一光学元件55-1和55-2中的每一个出射的光，可以在第二光学元件35中形成至少两种类型的干涉条纹(所谓的多次曝光)。注意，例如，可以通过使用至少两个第一光学元件的多次曝光在输出光学元件中形成至少两种类型的干涉条纹。此外，如上所述的图29所示，例如，通过使用第一光学元件的层叠体52的多次曝光，可以在构成第一光学元件的层叠体32的第一光学元件32-1和第二光学元件32-2中分别形成彼此不同的干涉条纹。
255.如上所述，除非存在特定的技术矛盾，否则针对根据本技术的第五实施例的光学装置(光学装置的示例5)描述的内容可以应用于根据本技术的第一实施例的光学装置和上述用于制造光学装置的方法以及根据本技术的第二至第四实施例的光学装置，并且还可以应用于稍后描述的第六和第七光学装置以及用于制造光学装置的方法。
256.《7.第六实施例(光学装置的示例6和用于制造光学装置的方法的示例2)》
257.将参考图33的(a)描述根据本技术的第六实施例的光学装置和用于制造该光学装置的方法(光学装置的示例6和用于制造该光学装置的方法的示例2)。
258.图33的(a)是示出根据本技术的第六实施例的光学装置(光学装置700-1)(光学装置的示例6)的配置示例的图。图33的(a)是根据本技术的第六实施例的光学装置700-1的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
259.光学装置700-1包括全反射并引导入射光的导光板17-1、设置在导光板17-1上的第一光学元件57-1-1、设置在导光板17-1上并将入射光引入导光板17-1的输入光学元件27-1、设置在导光板17-1上并使在导光板17-1中通过全反射传播的光沿与光的方向不同的方向弯曲的第二光学元件37-1、设置在导光板17-1上的第三光学元件57-1-2、以及设置在导光板17-1上并使在导光板17-1中通过全反射传播的光出射到导光板17-1外部的输出光学元件47-1。第一光学元件57-1-1具有与第二光学元件37-1的光栅矢量基本相同的光栅矢量，并且第三光学元件57-1-2具有与输入光学元件27-1的光栅矢量基本相同的光栅矢量。然后，第一光学元件57-1-1和第三光学元件57-1-2与第二光学元件37-1和输入光学元件27-1被设置为隔着输出光学元件47-1彼此面对。
260.首先，光学装置700-1的制造方法包括在导光板17-1上形成输入光学元件27-1的步骤、在导光板17-1上形成第二光学元件37-1的步骤、在导光板17-1上形成具有与输入光学元件27-1的光栅矢量基本相同的光栅矢量的第三光学元件57-1-2的步骤、以及在导光板17-1上形成具有与第二光学元件37-1的光栅矢量基本相同的光栅矢量的第一光学元件57-1-1的步骤。
261.然后，在用于制造光学装置700-1的方法中，输出光学元件47-1可以通过使用衍射光(第五衍射光)和物光之间的干涉来形成，其中衍射光是当具有与再现参考光的矢量基本相反的矢量的参考光入射到第三光学元件57-1-2上时获得的，并且从第三光学元件57-1-2出射的光入射到第一光学元件57-1-1上时获得的，物光具有与再现光的矢量基本相反的矢量。输出光学元件47-1可以是体积全息图。
262.如上所述，除非存在特定的技术矛盾，否则针对根据本技术的第六实施例的光学装置(光学装置的示例6)描述的内容可以应用于根据本技术的第一实施例的光学装置和上述用于制造光学装置的方法以及根据本技术的第二至第五实施例的光学装置，并且还可以应用于稍后描述的第七光学装置和用于制造光学装置的方法。
263.《8.第七实施例(光学装置的示例7)》
264.将参考图33的(b)描述根据本技术的第七实施例的光学装置和用于制造该光学装置的方法(光学装置的示例7和用于制造该光学装置的方法的示例3)。
265.图33的(b)是示出根据本技术的第七实施例的光学装置(光学装置700-2)(光学装置的示例7)的配置示例的图。图33的(b)是根据本技术的第七实施例的光学装置700-2的平面图(平面布局图，x轴方向和y轴方向的视图(x-y平面图))。
266.光学装置700-2包括全反射并引导入射光的导光板17-2、设置在导光板17-2上的第一光学元件57-2、设置在导光板17-2上并将入射光引入导光板17-2的输入光学元件27-2、设置在导光板17-2上并使在导光板17-2中通过全反射传播的光沿与光的方向不同的方向弯曲的第二光学元件37-2、以及设置在导光板17-2上并使在导光板17-2中通过全反射传播的光出射到导光板17-2外部的输出光学元件47-2。第一光学元件57-2具有与输出光学元
件47-2的光栅矢量基本相同的光栅矢量。然后，第一光学元件57-2和输出光学元件47-2被设置成隔着第二光学元件37-2彼此面对。
267.首先，光学装置700-2的制造方法包括在导光板17-2上形成输入光学元件27-2的步骤、在导光板17-2上形成输出光学元件47-2的步骤、以及在导光板17-2上形成具有与输出光学元件47-2的光栅矢量基本相同的光栅矢量的第一光学元件57-2的步骤。
268.而且，在光学装置700-2的制造方法中，也可以利用使与再现光的矢量大致相同的矢量的物光入射到第一光学元件57-2时获得的衍射光(第三衍射光)与使与再现参考光的矢量大致相同的矢量的参考光入射到输入光学元件27-2时获得的衍射光(第四衍射光)干涉，形成第二光学元件37-2。第二光学元件37-2也可以是体积全息图。
269.如上所述，除非存在特定的技术矛盾，否则针对根据本技术的第七实施例的光学装置(光学装置的示例7)描述的内容可以应用于根据本技术的上述第一和第六实施例的光学装置以及制造光学装置的方法，并且进一步应用于根据本技术的第二至第五实施例的光学装置。
270.《9.第八实施例(图像显示装置的示例)》
271.将参考图2描述根据本技术的第八实施例的图像显示装置(图像显示装置的示例)。
272.图2是示出根据本技术的第八实施例(图像显示装置的示例)的图像显示装置1000的图。如上所述，图像显示装置(再现光学系统)1000包括图像形成设备200和光学装置100。图像形成设备200至少包括光源6和投影光学系统7，并且还可以包括诸如液晶显示装置的空间光调制设备。图像显示装置1000例如能够应用于眼镜显示器、头戴式显示器等。
273.光源6可以由发光元件构成，发光元件的具体示例可以包括红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件和白色发光元件，并且可以通过使用光管并且使亮度均匀来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，从而获得白光。作为发光元件，例如可以举出半导体激光元件、固体激光器、led等。例如，可以使用准直从光源6发射的光的准直光学系统作为投影光学系统7。
274.注意，除了光学装置100之外，光学装置200、光学装置300、光学装置400、光学装置500、光学装置700-1或光学装置700-2也可以应用于图像显示装置1000。
275.注意，根据本技术的实施例不限于上述实施例，并且在不脱离本技术的主旨的情况下可以进行各种修改。
276.本说明书中描述的效果仅仅是示例，而不是限制，并且可以提供其他效果。
277.本技术还可以具有以下配置。
278.1.279.一种光学装置，包括：
280.导光板，全反射并引导入射光；
281.第一光学元件，设置在所述导光板上；
282.输入光学元件，设置在所述导光板上并将所述入射光引入所述导光板；
283.第二光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光弯曲到与所述光的方向不同的方向上；以及
284.输出光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光
出射到所述导光板的外部，其中，
285.所述第一光学元件具有与所述输入光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，以及
286.所述第一光学元件和所述输入光学元件被设置为隔着所述第二光学元件彼此面对。
287.2.288.根据[1]所述的光学装置，还包括：
[0289]
多个第一光学元件；多个输入光学元件；多个第二光学元件；以及多个输出光学元件，其中
[0290]
所述多个第一光学元件、所述多个输入光学元件、所述多个第二光学元件和所述多个输出光学元件中的每一个具有层叠结构。
[0291]
[3]
[0292]
根据[1]所述的光学装置，其中，
[0293]
所述导光板具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，
[0294]
所述第一光学元件、所述输入光学元件以及所述输出光学元件被设置在所述导光板的第一表面上，且
[0295]
所述第二光学元件被设置在所述导光板的第二表面上。
[0296]
[4]
[0297]
根据[1]所述的光学装置，还包括：
[0298]
多个第一光学元件；多个输入光学元件；多个第二光学元件；以及多个输出光学元件，其中，
[0299]
所述输入光学元件、所述第二光学元件和所述第一光学元件以此顺序设置在所述导光板上，
[0300]
重复设置包括所述输入光学元件、所述第二光学元件和所述第一光学元件的一组，以及
[0301]
多个输出光学元件具有层叠结构。
[0302]
[5]
[0303]
根据[1]所述的光学装置，还包括：
[0304]
多个第一光学元件；以及多个输入光学元件，其中，
[0305]
所述多个第一光学元件和所述多个输入光学元件被设置为隔着所述第二光学元件彼此面对。
[0306]
[6]
[0307]
根据[1]所述的光学装置，其中，
[0308]
所述导光板具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，
[0309]
所述输入光学元件被设置在所述导光板的第一表面上，
[0310]
所述第一光学元件被设置在所述导光板的第二表面上，
[0311]
所述第二光学元件被设置在所述导光板内，且
[0312]
所述第一光学元件和所述输入光学元件被设置为隔着所述第二光学元件彼此面对。
[0313]
[7]
[0314]
一种光学装置，包括：
[0315]
导光板，全反射并引导入射光；
[0316]
第一光学元件，设置在所述导光板上；
[0317]
输入光学元件，设置在所述导光板上并且将所述入射光引入所述导光板；
[0318]
第二光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光弯曲到与所述光的方向不同的方向上；以及
[0319]
输出光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光出射到所述导光板的外部，其中
[0320]
所述第一光学元件具有与所述输出光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，以及
[0321]
所述第一光学元件和所述输出光学元件被设置为隔着所述第二光学元件彼此面对。
[0322]
[8]
[0323]
根据[1]至[7]中的任一项所述的光学装置，其中，所述输入光学元件包括光反射构件。
[0324]
[9]
[0325]
根据[1]至[8]中的任一项所述的光学装置，其中，所述第二光学元件是反射型或透射型体积全息图。
[0326]
[10]
[0327]
一种光学装置，包括：
[0328]
导光板，全反射并引导入射光；
[0329]
第一光学元件，设置在所述导光板上；
[0330]
输入光学元件，设置在所述导光板上并且将所述入射光引入所述导光板；
[0331]
第二光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光弯曲到与所述光的方向不同的方向上；
[0332]
第三光学元件，设置在所述导光板上；以及
[0333]
输出光学元件，设置在所述导光板上并且使在所述导光板中通过全反射传播的光出射到所述导光板的外部，其中
[0334]
所述第一光学元件具有与所述第二光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量，
[0335]
所述第三光学元件具有与所述输入光学元件的光栅向量基本相同的光栅向量，以及
[0336]
所述第一光学元件和所述第三光学元件与所述第二光学元件和所述输入光学元件被设置为隔着所述输出光学元件彼此面对。
[0337]
[11]
[0338]
根据[10]所述的光学装置，其中，所述输入光学元件包括光反射构件。
[0339]
[12]
[0340]
根据[10]或[11]所述的光学装置，其中，所述输出光学元件是反射型或透射型体积全息图。
[0341]
[13]
[0342]
一种图像显示装置，包括：
[0343]
图像形成设备；以及
[0344]
光学装置，从所述图像形成设备出射的光在所述光学装置处入射、被引导和出射，其中，
[0345]
所述光学装置由根据[1]至[12]中的任一项所述的光学装置构成。
[0346]
[14]
[0347]
一种制造光学装置的方法，包括：
[0348]
在导光板上形成输入光学元件；
[0349]
在所述导光板上形成第一光学元件，所述第一光学元件具有与所述输入光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；
[0350]
在所述导光板上形成输出光学元件；以及
[0351]
通过使用第一衍射光和第二衍射光之间的干涉来形成第二光学元件，所述第一衍射光是当具有与再现参考光中所包括的矢量基本相反的矢量的参考光入射到所述第一光学元件上时获得的，所述第二衍射光是当具有与再现光中所包括的矢量基本相反的矢量的物光入射到所述输出光学元件上时获得的。
[0352]
[15]
[0353]
一种制造光学装置的方法，包括：
[0354]
在导光板上形成输入光学元件；
[0355]
在所述导光板上形成输出光学元件；
[0356]
在所述导光板上形成第一光学元件，所述第一光学元件具有与所述输出光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；以及
[0357]
通过使用第三衍射光和第四衍射光之间的干涉来形成第二光学元件，所述第三衍射光是当具有与再现光的矢量基本相同的矢量的物光入射到所述第一光学元件上时获得的，所述第四衍射光是当具有与再现参考光的矢量基本相同的矢量的参考光入射到所述输入光学元件上时获得的。
[0358]
[16]
[0359]
一种制造光学装置的方法，包括：
[0360]
在导光板上形成输入光学元件；
[0361]
在所述导光板上形成第二光学元件；
[0362]
在所述导光板上形成第一光学元件，所述第一光学元件具有与所述第二光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；
[0363]
在所述导光板上形成第三光学元件，所述第三光学元件具有与所述输入光学元件的光栅矢量基本相同的光栅矢量；以及
[0364]
通过使用第五衍射光和物光之间的干涉来形成输出光学元件，所述第五衍射光是当具有与再现参考光的矢量基本相反的矢量的参考光入射到所述第三光学元件上并且从所述第三光学元件发射的光入射到所述第一光学元件上时获得的，所述物光具有与所述再现光的矢量基本相反的矢量。
[0365]
附图标记列表
[0366]
1、12、13、14、15、17-1、17-2 导光板
[0367]
2、22-1、22-2、23、24-1、24-2、25-1、25-2、27-1、27-2 输入光学元件
[0368]
3、32-1、32-2、33、34-1、34-2、35、37-1、37-2 第二光学元件
[0369]
4、42、43、44-1、44-2、45、47-1、47-2输出光学元件
[0370]
5、52-1、52-2、53、54-1、54-2、55-1、55-2、57-1-1、57-2 第一光学元件
[0371]
6 光源
[0372]
7 投影光学系统
[0373]
22 输入光学元件的层叠体
[0374]
32 第二光学元件的层叠体
[0375]
42、44 输出光学元件的层叠体
[0376]
52 第一光学元件的层叠体
[0377]
57-1-2 第三光学元件
[0378]
100、200、300、400、500、700-1、700-2 光学装置
[0379]
200 图像形成设备
[0380]
500 瞳孔(眼球)
[0381]
501 观察者的眼睛
[0382]
1000 图象显示装置
[0383]
l1 再现参考光
[0384]
l2 衍射光
[0385]
l3 放大光
[0386]
l4 再现光
[0387]
s3-1 导光板的第一表面
[0388]
s3-1 导光板的第二表面