本发明涉及用于增强现实(ar)或虚拟现实(vr)显示器的衍射波导组合器。特别地，本发明的一方面涉及波导，在该波导中耦入波导中的光通过衍射光学元件在两个维度上扩展，以及朝向观察者耦出波导。这可以允许在增强现实或虚拟现实显示器中的光瞳复制、眼动范围扩展和投影图像的中继。
背景技术：
1、增强现实显示器为用户或观察者提供了他们的真实世界环境与其他图像(例如，由计算机化显示系统人工生成的图像)组合的视野。通常，叠加的图像提供了与真实世界环境相关的信息。例如，在交通应用中，叠加的图像可以提供导航辅助或关于危险的信息。在医疗应用中，例如在手术室中的医疗应用，叠加图像可以提供关于患者的实时信息，例如心率和血氧水平，或者提供辅助数据例如x射线图像或其他医学扫描以帮助外科医生。在视频游戏应用中，叠加图像可以包括计算机生成的角色或对象，这些角色或对象然后可以响应于从其他传感器(例如，摄像装置)收集的数据好似与包括观察者的真实世界进行交互。
2、在一些增强现实显示系统中，提供给观察者的整个图像是在监视器或其他视觉显示屏上的计算机生成的显示器输出的形式。在这些系统中，使用摄像装置来捕获真实世界环境的图像，然后将这些图像与计算机生成的图像组合，并且使用计算机化显示系统的图像处理软件和硬件将所得的组合显示给观察者。合适的显示系统是广泛可用的，并且通常存在于个人计算机、智能电话、平板电脑以及组合计算处理、图像捕获和视觉显示屏的其他设备中。
3、在其他增强现实显示系统中，观察者通过透明或半透明的光学设备(通常被称为组合器)直接观察真实世界。组合器提供了一种手段，通过这种手段可以将另外的图像叠加在该真实世界视图上。这些图像通常将由连接到合适的图像投影硬件例如基于微型显示器的投影仪的计算机化显示系统生成。
4、向观察者提供对真实世界环境的直接观察而不是经由图像捕获和重新显示的方式提供了多个优点，例如：真实世界观察的视场、分辨率和动态范围大大超过了目前可用的任何人工显示硬件的能力；消除了在观察者前面放置显示屏的需要可以为显示系统带来更小且更容易被社会接受的形状因子；以及真实世界观察包含已知对于长期佩戴和避免眼睛疲劳而言重要的三维数据和聚焦诱导。
5、将真实世界环境的直接观察与另外生成的图像组合的增强现实显示系统可以被固定到更大的设施例如飞机的驾驶舱(在这种情况下它们通常被称为平视显示器(或hud))，或固定到由观察者佩戴的便携式设备的一部分(在这种情况下它们通常被称为头戴式显示器(hmd))。
6、虚拟现实显示器是一种观察者所看到的整个图像由人工生成的显示器。也可以简单地通过抑制对真实世界的观察(例如，通过在组合器与真实世界之间，而不是在组合器与观察者的眼睛之间使用不透明的黑屏)来将ar-hmd中使用的组合器配置成用于虚拟现实头戴式显示器(vr-hmd)。
7、存在可以将计算机生成的图像与真实世界的视野进行光学组合的几种不同的方法。一种简单的方法是将组合器制成部分反射的玻璃片，并将其以倾斜角度放置，使得来自玻璃的反射允许观察者看到否则将在他们视场之外的图像。这是在许多自动提示器系统中使用的方法，其中倾斜的玻璃片为观察者提供了从玻璃反射的显示屏上的书写文本的视野，以及经由来自真实世界的光透过玻璃对真实世界的直接视图。此处，来自显示屏的反射光看起来叠加在真实世界环境的视野上。
8、对于增强现实头戴式显示器(ar-hmd)，如果显示器对于用户来说不太大且不太笨重是有利的，特别是在预期长期佩戴的情况下。该要求使得简单的、倾斜的部分反射屏幕的使用对于除了叠加图像的小视场之外的任何情况都不切实际。
9、us 4,711,512描述了一种光学设备，其使用衍射光栅和光的波导传输来实现用于增强现实显示器的组合器。在这种方法中，组合器包括由透光材料例如合适的玻璃或塑料制成的平面平板波导。波导被放置在用户的一个眼睛(或两个眼睛)前，投影仪被提供到波导的一侧并在用户的直接视场之外。来自投影仪的光通过从在投影仪前面的区域的波导表面上或嵌入在投影仪前面的区域的波导中的衍射光栅散射而耦入波导。衍射光栅被设计成使得被散射的投影光将在波导内被全内反射，并且通常被导向用户眼睛前面的波导区域。然后，通过从另一个衍射光栅进行散射，光被耦出波导，使得其可以被用户观察到。投影仪可以提供增强用户对真实世界的视野的信息和/或图像。
10、ar-hmd的眼动范围是可以由观察者的眼睛观看到由显示器输出的投影图像的空间区域的度量。通常期望ar-hmd具有明显大于眼睛瞳孔大小(通常为2mm至8mm)的眼动范围，以为显示系统的佩戴位置提供一定程度的公差。如果观察者的眼睛没有准确地在正确的位置，太小的眼动范围将会导致可能容易消失的图像，从而导致受挫和压力。为了直接观察投影仪，眼动范围的大小由投影仪出射光瞳的大小和位置以及眼睛相对于投影仪的位置确定。增加眼动范围大小需要降低投影仪的f值，这不仅使其设计变得复杂，而且增加了整个系统的重量和体积，如果要保持紧凑的形状因子，这两者都不是期望的。衍射波导组合器(dwc)——是指使用衍射光栅和波导来工作的组合器——可以提供一种替选方法来增加显示系统眼动范围的大小。
11、在us 4,711,512中，用于输出耦合波导传输的光的衍射光栅(以下称为输出光栅)被设计成仅耦出入射在其上的光束能量的一部分。每当光束与输出光栅相互作用时，它就分成至少两束——从波导射出的输出耦合束和继续在波导内传播的束。保持波导传输的光在经过从波导表面反射所需的距离之后将再次与输出光栅相互作用，在大小允许的情况下，可能会多次与输出光栅相互作用。以这种方式，可以多次输出单个输入光束。如果其可以布置成波导光瞳的大小大于或相当于与输出光栅的连续相互作用之间的距离，则由多个交叠束组成的来自束的总输出将在某种程度上合成大得多的输出束。因此，输出束的大小不再仅仅取决于投影仪的出射光瞳的大小。这种现象被称为光瞳复制，并且可以用于在扩展的空间区域上输出投影光，并且因此提供比将另外可能的眼动范围更大的眼动范围。在us 4,711,512中，束的多次复制仅在来自输入光栅的波导光的传播方向上是可能的。这将眼动范围的扩展限制为仅沿该方向。此外，对应于输出视场中的不同点的束将沿稍微不同的方向扩展。这将限制可以同时观察显示系统的整个投影视场的眼动范围的大小。
12、在wo 2016/020643中公开了作为实现用于增强现实显示器的组合器的一部分的一种光学设备，其特征是光瞳复制以及在两个维度上的眼动范围扩展。在wo 2016/020643中，提供了输入衍射光学元件，以将来自投影仪的光耦入透光平面板基板内的波导传播中。光学设备包括由彼此上下叠加的两个衍射光学元件组成的输出元件，使得每个衍射光学元件可以接收来自输入衍射光学元件的光，并将其朝向衍射光学元件对中的另一个衍射光学元件耦合。这些衍射元件可以散射入射光的一部分，使得其保持波导传输但改变方向，并且根据光束的方向，散射一部分入射光，使得其在可以被观察到的地方耦出波导。通过将光束在不同方向上的转向和耦出波导两者的组合，衍射元件提供了在多于一个方向上的光瞳复制，因而提供了在两个维度上的眼动范围的扩展。
13、在wo 2016/020643的一些实施方式中，在光子晶体中设置彼此上下叠加的两个衍射光学元件。这可以通过布置在波导内的平面上的柱阵列来实现，其中柱与周围的波导介质相比具有不同的折射率。替选地，柱可以构成为布置在波导的外表面之一上的表面浮雕结构。在wo 2016/020643中，当在波导平面中观察时，柱被描述为具有圆形截面形状。已经发现这种布置在同时在两个维度上扩展光和将光耦出波导方面非常有效。与其他衍射组合器相比，wo 2016/02/0643的实施方式还可以提供波导上的空间的更有效的使用，这可以降低制造成本。
14、在wo 2018/178626中公开了一种光学设备，其特征是带有具有菱形截面形状的光学结构的输出元件。还公开了修改的菱形截面形状，其中修改的菱形特征是在菱形轮廓的两个相对顶点中切割的切口。与圆形结构相比，具有这种修改的菱形形状的光学结构可以表现出沿着输出元件的中心光带，其相对于输出元件的其余部分具有更加平衡的亮度。这可以减少否则可能会在输出图像中出现的不期望的“条纹”效应，，并且因此改善来自组合器的输出的亮度均匀性。
15、在wo 2016/020643的光子晶体实施方式中以及在wo 2018/178626中，衍射光学特征被布置在具有六边对称性的二维周期性阵列中。与该阵列相关联的两个光栅矢量和与一维输入衍射元件相关联的光栅矢量的矢量和为零。如在wo 2018/178626和wo 2016/020643中所公开的，该布置可以提供二维的光瞳复制和眼动范围扩展，以及将光向观察者耦出波导。
16、尽管wo 2018/178626的修改的菱形结构是有效的，但是它们容易存在一些缺点。
17、首先，需要确保修改的菱形被精确地定尺寸，包括特征例如切口的尺寸。在形状上与预期设计的小偏差可能会导致不期望的散射属性。例如，来自菱形形状的变化可以修改耦合到各个方向中的光的相对比例，这可以在观察到的图像中产生明亮的中心带。这给形成这些结构的制造工艺带来了挑战性的公差。
18、第二，修改的菱形结构的形状具有窄范围内的尺寸的要求限制了光学元件可以相对于位置变化的程度。不是改变结构以具有对于每个位置最佳的散射属性，而是必须将修改的菱形结构设计为在整个光学元件上所需的属性的折衷。
19、第三，对修改的菱形结构的形状的严格限制也限制了考虑其他考虑因素可以优化结构的程度。例如，尽管衍射波导组合器被特别设计和制造成接收来自投影仪的承载图像的光的输入光瞳，并且然后将该单个输入光瞳跨设备的输出区域传播，以产生允许用户在透过波导观看时在一定角度位置范围内感知图像的眼动范围；相同的衍射元件还可能会引起外部环境光(例如阳光或电照明)的不希望的衍射，可能导致设备的佩戴者在眼动范围内出现彩虹伪影，因为由于从衍射光栅散射的光的色散性质，对于典型光源来说光谱宽带的外部光被分成其分量颜色。这些彩虹伪影可能具有彩虹色的条纹或光带的外观，这些条纹或光带可能出现在用户的整个视场中，并且因此可能由于使用户从观看预期的投影图像和/或真实世界分心而对用户体验产生不利影响。因此，需要一种改进的波导，该波导至少在佩带者最有可能观察投影图像的波导的眼动范围区域的中心部分内不易出现彩虹伪影。对于许多用例来说，使这种伪影最小化是期望的。然而，如果光学结构具有严格限制的形状和尺寸，则可以通过该结构实现这的程度是有限的。
20、最后，在wo 2018/178626和wo 2016/020643两者中描述的光学元件要求在尺寸上扩展输出元件，使得二维扩展可以对角地散开，以在与从输入光栅到输出光栅的方向正交的方向上满足设计的眼动范围。与给定眼动范围所需的最小尺寸相比，这增加了设备的尺寸。
21、本发明的目的是克服这些问题和限制中的一个或更多个。
技术实现思路
1、根据本发明的第一方面，提供了一种衍射光栅，用作用于增强现实(ar)或虚拟现实(vr)显示器的衍射波导组合器的输出元件，该衍射光栅包括：
2、布置在平面上的光学结构的第一周期性阵列；
3、布置在平面上的光学结构的第二周期性阵列；
4、其中，第一周期性阵列和第二周期性阵列各自根据倾斜的公共单位栅元来布置，衍射光栅的第一周期由第一周期性阵列和第二周期性阵列中的一个周期性阵列的相邻光学结构之间沿公共单位栅元的第一边的间距来定义，并且衍射光栅的第二周期由第一周期性阵列和第二周期性阵列中的一个周期性阵列的相邻光学结构之间沿公共单位栅元的与第一边相邻的第二边的间距来定义，光学结构的第一周期性阵列在平面中叠加在光学结构的第二周期性阵列上，使得阵列在平面上彼此在空间上偏移；
5、其中，光学结构的第一周期性阵列和光学结构的第二周期性阵列在至少一个特性上彼此不同，并且/或者光学结构的第一周期性阵列相对于光学结构的第二周期性阵列偏移与衍射光栅的第一周期或第二周期的一半不同的因子，使得光学结构的第一周期性阵列和光学结构的第二周期性阵列被配置成接收来自输入方向的光，并且在与输入方向成角度的方向上耦合光的各阶并且朝向观察者耦出光的各阶。
6、就“倾斜”而言，其是指单位栅元具有带有非成直角的顶点的平行四边形的形状，该术语也被用于晶体学领域以描述二维单斜晶格。因此，这种类型的光栅可以被称为交错偏斜的矩形光栅。应当理解，光学结构的两个阵列布置在同一倾斜单位栅元上，但是第一阵列的光学结构在单位栅元内的横向位置与第二阵列的光学结构在单位栅元内的横向位置不同，从而导致了以上提及的两个阵列之间的偏移。由于两个阵列两者基于同一单位栅元，因此它们将具有彼此相同的周期性(其是作为整体的光栅的周期性)。然而，阵列的周期可能在不同方向上是不同的——也就是说，光栅的第一周期可能与光栅的第二周期相同或不同。如果第一周期和第二周期相等，则单位栅元是菱形的(这是“倾斜”的特殊情况)。就阵列的“相邻光学结构之间的间距”而言，将理解的是，其是指相邻结构中的每一个上的相同点(例如，每个结构的中间)之间的距离，即，重复图案的间距。
7、通过将光栅的单位栅元布置成倾斜的，将附加的设计自由度引入到光栅中，即，在单位栅元的边之间不再是90度的角。这使得能够根据需要控制和配置光栅的平面中的光瞳复制的方向，例如以确保眼动范围区域的充分利用。这可以在要实现复杂的波导几何形状(例如，拐角(corner)注入布置)的情况下特别有用。使用本文中公开的种类的交错偏斜矩形光栅还提供了对由观察者将感知彩虹伪影的位置的附加控制。此外，已经发现交错偏斜矩形光栅使得提高了整个眼动范围区域上的亮度的均匀性。
8、光栅可以具有以重复图案布置的光学结构阵列，其中，第一阵列的光学结构与第二阵列的光学结构交叠。光学结构的两个阵列被布置成使得它们形成的图案的取向彼此相同。通过使光学结构交叠，光学结构的第一阵列散布在围绕光学结构的第二阵列的光学结构的平面中或平面上。在一些实施方式中，光学结构的阵列可以包括聚合物层内的孔阵列。例如，光学结构可以是填充有空气的孔，使得在空气与周围聚合物层之间存在折射率差。在其他实施方式中，光学结构可以包括表面浮雕结构。
9、优选地，光学结构的第一阵列和光学结构的第二阵列被配置成接收来自输入方向的光，并在与输入方向成角度的方向上耦合光的各阶从而提供光的二维扩展，并且朝向观察者耦出光的各阶。
10、优选地，第一周期性阵列形成具有倾斜对称性的第一2d栅格，并且第二周期性阵列形成具有倾斜对称性的第二2d栅格。光栅可以具有物理上可实现的有限范围。因此，第一周期性阵列和第二周期性阵列可以被截断成与光栅相关联的平面内的区域或一组不同的区域。这些区域中的每一个都可以由限定光栅将存在于其内的形状的闭合轮廓来描述，并且注意，虽然第一周期性阵列和第二周期性阵列的空间范围可以接近相同，但是阵列之间的偏移要求它们不能在平面内被裁剪成完全相同的轮廓，但是这可以在每个周期性方向上的一个周期内完成，并且这将对光栅的光散射属性的影响可以忽略不计。
11、光栅可以用作波导的输出元件。这可以是用于ar或vr显示器的衍射波导组合器(dwc)。被配置为dwc的输出元件的交错偏斜光栅将根据来自周期性结构的衍射原理来散射(衍射)入射光。具体地，这意味着入射的单色光束将在各个方向上散射，如由从交错偏斜光栅的周期性得到的衍射阶所描述的。
12、改变光的方向但不将光耦出波导的衍射阶被称为转向阶，而将光耦出波导的衍射阶被称为入眼阶。如在wo 2016/020642中所述，转向阶和入眼阶一起可以提供光瞳复制、眼动范围扩展和输出耦合的功能。为了使借助这些原理操作的装置良好运行，重要的是这些衍射阶相对于彼此以及相对于入射光束的方向、波长和偏振在强度上平衡。
13、光栅的某些特性可以根据光栅矢量来描述。因此，倾斜的公共单位栅元的第一对平行边定义了衍射光栅的第一输出光栅矢量，第一输出光栅矢量的方向与第一对平行边的方向垂直，并且第一输出光栅矢量的幅度与第一对平行边之间沿第一输出光栅矢量的方向的间距成反比。公共单位栅元的第二对平行边定义了衍射光栅的第二输出光栅矢量，第二输出光栅矢量的方向与第二对平行边的方向垂直，并且第二输出光栅矢量的幅度与在第二对平行边之间沿第二输出光栅矢量的方向的间距成反比。根据本发明，第一输出光栅矢量和第二输出光栅矢量彼此不平行并且不垂直。优选地，第一输出光栅矢量和第二输出光栅矢量的各自的幅度相同或不同；以及/或者第一输出光栅矢量与第二输出光栅矢量之间的角度大于90度，并且小于或等于150度，更优选小于或等于135度。
14、通过参考单位栅元本身来描述光栅的一些特性也是有用的。在该平面中，定义了称为光栅的a方向的第一方向以及称为光栅的b方向的第二方向，该第一方向被布置成平行于公共单位栅元的边中的一个边(例如，第一对平行边中的一个边)，该第二方向被布置成平行于单位栅元的相邻边中的一个边(例如，第二对平行边中的一个边)。a方向与b方向之间的角将不为零并且不垂直。光栅的z方向可以被定义为在垂直于光栅的平面(即，与a方向和b方向垂直)的方向上。以这种方式，a周期(其可以是以上提及的光栅的“第一周期”)可以被定义为如沿着a方向测量的第一周期性阵列的光学结构的最近对(即，相邻光学结构)上的匹配点之间的间隔。b周期(其可以是以上提及的光栅的“第二周期”)被定义为如沿着b方向测量的第一周期性阵列的光学结构的最近对(即，相邻光学结构)上的匹配点之间的间隔。第二周期性阵列具有与第一周期性阵列相同的a周期和b周期，所述a周期和b周期分别由如沿着a方向和b方向测量的第二周期性阵列的光学结构的最近对之间的距离确定。应当理解，a周期不等于沿着第一输出光栅矢量的方向的单位栅元的成对的平行边之间的间距，并且b周期也不等于沿着第二输出光栅矢量的方向的单位栅元的成对的平行边之间的间距。因此，a周期和b周期与第一输出光栅矢量和第二输出光栅矢量的幅度不具有直接关系(尽管改变a周期和/或b周期当然可能导致这些幅度的变化)。
15、第一周期性阵列与第二周期性阵列之间的偏移可以是a偏移，其被定义为如沿着a方向测量的第一矩形阵列的光学结构之一上的固定点与第二矩形阵列的光学结构之一上的固定点之间的间隔。替选地，偏移可以是b偏移，其被定义为如沿着b方向测量的第一矩形阵列的光学结构之一上的固定点与第二矩形阵列的光学结构之一上的固定点之间的间隔。因子可以包括描述在第一矩形阵列与第二矩形阵列之间在b方向上的偏移的第一参数和/或描述在第一矩形阵列与第二矩形阵列之间在b方向上的偏移的第二参数。以这种方式，与周期的一半不同的偏移可以与在a方向上周期的一半和/或在b方向上周期的一半不同。
16、优选地，在彼此最靠近的第一阵列的光学结构与第二阵列的光学结构之间测量偏移。为了方便，可以选择固定点，但是如以上提及的，对于简单的光学结构，固定点通常将是结构的中心。
17、因此，在一些示例中，通过具有光学结构的第一阵列从光学结构的第二阵列偏移不同于光栅的第一周期或第二周期的一半的因子并且结构的第二阵列以其他方式与第一阵列相同的光栅，可以确保存在入眼阶。这些入眼阶的方向属性和幅度将取决于偏移与周期的一半不同的程度。具体地，在a偏移不同于a周期的一半以及/或者b偏移不同于b周期的一半的情况下，可以确保存在入眼阶，其中入眼阶的方向属性和幅度将取决于a偏移不同于a周期的一半以及/或者b偏移不同于b周期的一半的程度。以这种方式，用作输出元件的这样的光栅的散射(衍射)属性可以根据需要而变化。
18、通过具有第一周期性阵列的光学结构通过至少一个特性与第二周期性阵列的光学结构不同的光栅，这也可以确保存在入眼阶。
19、光栅的转向阶也可以取决于第一周期性阵列和第二周期性阵列的光学结构的形状和材料组成以及这些阵列之间的偏移。
20、如果第一周期性阵列和第二周期性阵列的光学结构是相同的，并且a偏移和b偏移分别等于a周期和b周期的一半，则这可以确保不存在入眼阶，并且将仅允许转向阶。因此，通过利用各种转向阶和入眼阶如何取决于光学结构的形状、a偏移和b偏移的差异，以及第一阵列和第二阵列的光学结构之间的特性的差异，用作dwc的输出元件的光栅的散射属性可以根据需要变化。特别地，可以使用转向阶跨交错偏斜矩形光栅在两个维度上分布光，并且因此提供光瞳复制的功能，以扩展所提供的眼动范围，同时还使用入眼阶朝向观察者输出光，使得可以看到适当输入耦合到dwc中的投影图像。
21、在优选的实施方式中，第一周期性阵列的光学结构可以与第二周期性阵列的光学结构通过以下中的一个或更多个在至少一个特性上不同：
22、第一阵列的光学结构在平面中具有与第二阵列中的光学结构不同的形状；
23、第一阵列的光学结构在平面中具有与第二阵列中的光学结构不同的尺寸；
24、第一阵列的光学结构在平面中具有与第二阵列中的光学结构不同的取向；
25、第一阵列的光学结构在垂直于平面的方向上具有与第二阵列中的光学结构不同的物理范围或高度；以及
26、第一阵列的光学结构具有与第二阵列中的光学结构不同的闪耀。
27、通过第一阵列的光学结构在平面中具有与第二阵列中的光学结构不同的形状，光学结构可以在至少一个特性上彼此不同。通过为第一阵列或第二阵列的光学结构提供与另一阵列的光学结构不同的形状，可以实现入眼阶。即使a偏移和b偏移分别等于a周期和b周期的一半，情况也是如此，因为对称性被打破并且没有形成具有半周期的光栅。形状可以是平面中的截面形状。例如，第一阵列中的光学结构可以具有圆形截面，而第二阵列中的光学结构可以具有矩形截面。替选地，第一阵列中的光学结构可以具有圆形截面，而第二阵列中的光学结构可以由具有三角形截面的多个元件组成。可以设想任何形状和形状的任何组合，只要它们在阵列之间是不同的。这意味着可以使用诸如圆形、正方形、矩形、三角形或任何其他可以想到的形状，并且构成阵列中的每个的光学结构的元件的数量可以是一个、两个或更多个。
28、替选地或附加地，第一阵列和第二阵列的光学结构可以在包括折射率、电容率、磁导率、吸收率和/或双折射的至少一个固有光学属性上彼此不同。以这种方式，第一阵列的光学结构可以由具有与第二阵列的折射率、电容率、磁导率、吸收率和/或双折射不同的折射率、电容率、磁导率、吸收率和/或双折射的材料组成。两个阵列的光学结构可以由各种不同的材料组成。只要与第二阵列相比，对于第一阵列的结构来说，这些材料的折射率、电容率、磁导率、吸收率和/或双折射的空间分布不相同，则可能存在具有非零散射强度的入眼阶。
29、替选地或附加地，通过第一阵列的光学结构在平面中具有与第二阵列的光学结构不同的尺寸，光学结构可以在至少一个特性上彼此不同。当在平面中观察时，尺寸可以是光学结构的截面的尺寸。例如，第一阵列的光学结构的尺寸可以小于第二阵列的光学结构。
30、替选地或附加地，通过第一阵列的光学结构在平面中具有与第二阵列的光学结构不同的取向，光学结构可以在至少一个特性上彼此不同。例如，第一阵列的光学结构可以相对于第二阵列的光学结构在平面中以一定角度定向。它们可以彼此成30°、45°或90°的角度定向。替选地，它们可以相对于彼此以任何其他角度定向。在一些布置中，第一阵列的光学结构可以是第二阵列的光学结构的镜像。
31、在其他布置中，除了上述之外或代替上述，由于第一阵列的光学结构在垂直于平面的方向上具有与第二阵列的光学结构不同的高度或物理范围，光学结构可以在至少一个特性上彼此不同。光学结构具有三维轮廓。高度垂直于如上所述的截面面积。这可能在z方向上。例如，与第二阵列的光学结构相比，第一阵列的光学结构可以在与平面正交的方向上延伸更大的量，反之亦然。
32、在一些布置中，不同的物理范围可以包括第一阵列的光学结构具有与第二阵列的光学结构不同的闪耀。例如，第一阵列和/或第二阵列中的光学结构中的至少一个可以在垂直于平面的方向上具有沿着平面变化的高度或物理范围。以这种方式，可以形成闪耀光栅。在一些布置中，这可能仅适用于第一阵列的光学结构。在其他布置中，它可以适用于两个阵列的光学结构，只要在每个阵列的两个光学结构之间的高度变化之间存在差异，或者由于如在本文中描述的不同特性。这可以实现对方向散射属性的进一步控制。高度变化可以沿着平面的单个轴，或者沿着平面的多个轴。
33、第一周期性阵列与第二周期性阵列之间的上述不同特性可以被选择成实现对从由这样的交错偏斜矩形光栅组成的衍射波导组合器的输出光栅散射的光的衍射阶的控制。
34、在一些布置中，光学结构的第二阵列可以在a方向上从光学结构的第一阵列偏移不同于a周期的一半的距离，并且可以在b方向上从光学结构的第一阵列偏移等于b周期的一半的距离。替选地，光学结构的第二阵列可以在b方向上从光学结构的第一阵列偏移不同于b周期的一半的距离，并且可以在a方向上从光学结构的第一阵列偏移等于a周期的一半的距离。在另一变型中，光学结构的第二阵列可以在a方向上从光学结构的第一阵列偏移不同于a周期的一半的距离，并且可以在b方向上从光学结构的第一阵列偏移不同于b周期的一半的距离。以这种方式，不同于周期的一半的偏移可以在a方向、b方向或两个方向上。
35、已经发现，当仅在单个轴的方向上偏移不同于周期的一半的因子时，则产生关于垂直于偏移与周期的一半不同的方向的平面对称的转向阶。如果衍射阶的符号被翻转并且光的方向相对于对称平面成镜像，则对称转向阶是散射(衍射)属性相同的转向阶。而当在两个方向上偏移不同于周期的一半的因子时，可以发现可以产生在转向阶之间的强度方面的更多的方向差异。这可以提供调整输出元件的灵活性，以改变特定转向阶的强度。
36、已经发现，如果第一阵列和第二阵列的光学结构是相同的，则当a偏移为零并且b偏移等于周期的一半时，则在b方向上将没有入眼阶。在a方向上的入眼阶可能仍然存在。仅在b方向上可以允许的衍射阶是第零阶和将光束在b方向上转向回的衍射阶。如果这样的布置要被用在被配置为dwc的输出元件的光栅的边缘处，则它可以用来获取否则将会朝向dwc的边缘逃逸的光，并将光朝向光栅的内部区域发送回，然后在该内部区域处可以将光朝向观察者输出。对否则将会损失的光的这种再循环可以用来增加光栅的光学效率。
37、类似地，还已经发现当b偏移为零并且a偏移等于周期的一半时，则在a方向上将没有入眼阶。在b方向上的入眼阶可能仍然存在。仅在a方向上可以允许的衍射阶是第零阶和将光束在a方向上转向回的衍射阶。这种回转阶可以用于将光朝向光栅的内部区域重新引导回，然后在该内部区域处可以将光朝向观察者输出。通过选择性地在光栅的边缘处将光栅配置有在a方向或b方向上提供光的转向回的区域，这取决于根据在光栅的特定部分光的主要方向，哪一个是有利的，则可以增加光可以从波导输出的光学效率。
38、第一阵列中的光学结构的周期跨平面是恒定的，而第二阵列中的光学结构的周期跨平面是恒定的。这意味着两个阵列的光学结构在a方向和b方向两者上都具有跨波导的长范围周期性。
39、在一些布置中，第一阵列和/或第二阵列的光学结构可以形成连续的结构。以这种方式，第一阵列的光学结构不必是不同的实体，而是可以结合在一起来形成连续的结构或一系列连续的结构。对于第二阵列的光学结构也可能是这种情况。从概念上讲，在具有倾斜阵列的周期性的光学结构与由在阵列的每个节点处重复的离散结构组成并且具有使得当重复时它们彼此邻近的形状的倾斜阵列之间没有差异。
40、交错偏斜矩形光栅也可以通过用除了使结构交叠以外的方法组合光学结构的第一阵列和光学结构的第二阵列来创建。如果光学结构的第一阵列和第二阵列可以各自表示为相同材料的表面浮雕结构阵列，表面浮雕结构具有随着位置而变化的(如相对于参考平面测量的)高度，则交错偏斜矩形光栅可以以多种方式被创建为在平面中的给定位置处具有一定高度的表面浮雕结构，该高度取决于在该位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的高度。具有如此创建的表面浮雕结构的交错偏斜矩形光栅的参考平面上的给定位置处的所得高度的可能值包括但不限于：
41、在参考平面中的位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的高度之和；
42、在参考平面中的位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的高度的平均值；
43、在参考平面中的位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的高度的最大值；
44、在参考平面中的位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的高度的最小值；
45、在参考平面中的位置处的第一阵列的光学结构的高度，除非它为零，其中，高度将是第二阵列的光学结构的高度；
46、在参考平面中的位置处的第二阵列的光学结构的高度，除非它为零，其中，高度将是第二阵列的光学结构的高度；或者
47、在参考平面中的位置处的第一阵列的光学结构与第二阵列的光学结构相比的高度的差并且在该差可以是从第一阵列的光学结构的高度中减去第二阵列的光学结构的高度的情况下，从第二阵列的光学结构的高度中减去第一阵列的光学结构的高度，或者从第二阵列的光学结构的高度中减去第一阵列的光学结构的高度的差的绝对值。
48、应当注意，在此，光学结构的第一阵列和第二阵列之间的任何a偏移和/或b偏移将在它们被组合之前被应用于光学结构的相关阵列。
49、替选地，如果光学结构的第一阵列和第二阵列两者都是可以使用三维几何描述(例如网格表面、诸如长方体、圆柱体、椭圆体和四面体的几何图元的集合、或者其他)来表示的形状阵列，则可以用作为光学结构的第一阵列和第二阵列之间的几何并集、几何交集或几何差运算的应用结果的表示来创建交错偏斜矩形光栅。同样，应当注意，在此，光学结构的第一阵列和第二阵列之间的任何a偏移和/或b偏移将在它们被组合之前被应用于光学结构的相关阵列。
50、替选地，如果光学结构的第一阵列和第二阵列两者都被表示为描述了相对于位置结构的光学属性的三维体积函数或三维体素的阵列，则可以用作为基于体积函数或体素的描述的表示来创建交错偏斜矩形光栅，其中，由三维空间中的给定位置处的函数或体素描述的光学属性取决于数学关系，该数学关系涉及表示该位置处的光学结构的第一阵列和第二阵列的相应体积函数或三维体素的光学属性。利用这种方法，交错偏斜矩形光栅在给定位置处的光学属性的可能值包括但不限于：
51、在该位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的对应光学属性的值的和；
52、在该位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的对应光学属性的值的平均值；
53、在该位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的对应光学属性的值的最大值；
54、在该位置处的第一阵列和第二阵列的光学结构的对应光学属性的值的最小值；
55、在该位置处的第一阵列的光学结构的对应光学属性的值，除非它们是真空的对应光学属性的值，在这种情况下对应光学属性的值将是第二阵列的光学结构的对应光学属性的值；
56、在该位置处的第二阵列的光学结构的对应光学属性的值，除非它们是真空的对应光学属性的值，在这种情况下对应光学属性的值将是第一阵列的光学结构的对应光学属性的值；或者
57、在该位置处的第一阵列的光学结构与在该位置处的第二阵列的光学结构相比的对应光学属性的值的差，并且在该差可以通过从第二阵列的值中减去第一阵列的值来计算的情况下，从第一阵列的值中减去第二阵列的值或者两个阵列之间的值的差的绝对值。
58、同样，应当注意，在此，光学结构的第一阵列和第二阵列之间的任何a偏移和/或b偏移将在它们被组合之前被应用于光学结构的相关阵列。
59、由光学结构的两个阵列的组合产生的交错偏斜矩形光栅可以通过在结构表面上施加涂层中的一层或更多层来修改。涂层中的每一层可以具有不同于涂层中的其他层和/或在其顶部上施加涂层的光学结构的光学属性。对于多层光学结构以及在彼此的顶部上形成的多层涂层，还可以创建具有多层结构的交错偏斜矩形光栅。
60、根据本发明的另外的方面，提供了用于增强现实或虚拟现实显示器的衍射波导组合器，该衍射波导组合器包括波导，该波导是被配置成传输光的基板，在波导中或波导上布置有：
61、输出光栅，其是根据以上方面的衍射光栅，其中，公共单位栅元的第一对平行边定义了衍射光栅的第一输出光栅矢量，第一输出光栅矢量的方向垂直于第一对平行边的方向，并且第一输出光栅矢量的幅度与第一对平行边之间沿第一输出光栅矢量的方向的间距成反比，并且公共单位栅元的第二对平行边定义了衍射光栅的第二输出光栅矢量，第二输出光栅矢量的方向垂直于第二对平行边的方向，并且第二输出光栅矢量的幅度与第二对平行边之间沿着第二输出光栅矢量的方向的间距成反比，由此，第一输出光栅矢量和第二输出光栅矢量彼此不平行且不垂直；以及
62、输入光栅，用于将光朝向输出光栅耦入波导，其中，输入光栅包括沿输入方向定义输入光栅矢量的光学结构的第三周期性阵列，输入方向平行于第三周期性阵列的周期性的方向，并且第三光栅矢量的幅度沿输入光栅矢量的方向与第三周期性阵列的周期成反比。
63、基板可以是平面的。波导可以是平面平板波导。输出光栅可以放置在波导中或波导上。例如，它可以被放置在平板的外表面中的一个外表面上。替选地，只要光栅的光学结构的折射率不同于平板的折射率，它就可以放置在平板内。波导的平面可以与其上布置有第一周期性阵列和第二周期性阵列的平面相同。
64、该波导可以包括：透明光学材料的平面平板，该平面平板由折射率低于平面平板折射率的介质包围，使得被布置成具有足够大入射角的光将通过全内反射在垂直于平板的平面的面的方向上被限制在平板内。优选地，平板的平面的面平行于输出光栅的平面。
65、输出光栅不需要覆盖平板的整个空间范围。然而，在一些布置中，可以将输出光栅需要覆盖平板的整个空间范围，使得平板具有至少输出光栅的尺寸的有限空间范围。优选地，输出光栅具有可选地带有一个或更多个截顶拐角基本矩形(例如，正方形)的外围。这是可期望的，因为在许多情况下，要显示的图像将具有矩形格式。同样优选地，输出光栅具有基本上与dwc的全局轴线对准的边缘。
66、输出光栅被配置成接收来自输入方向的光，并且将光朝向观察者的眼睛或多个眼睛衍射出。以这种方式，它用作波导组合器的输出元件。波导组合器还包括输入光栅(即，另一衍射光学元件)，该输入光栅被配置成将光耦入波导中，并且在输入方向上将光提供给光学结构的第一阵列和第二阵列。优选地，输入光栅是在波导的一个表面中包括周期性凹槽的一维衍射光栅。输入光栅可以是如wo 2016/020643中所述的输入光栅。
67、优选地，输入光栅具有用于将光耦入到波导中的高效率。可以实现这一点的一种方式是通过使衍射光栅的结构闪耀，使得光优先地被引导朝向交错的偏斜矩形光栅。
68、在特别优选的实施方式中，输入光栅矢量和第一输出光栅矢量彼此平行，并且具有彼此相同的幅度。有利的是，将输出光栅矢量中的一个输出光栅矢量与输入光栅矢量对准，使得将光耦入波导组合器并耦出到眼睛的任何一组衍射相互作用的和等于零。这对于将光经由输入光栅耦入波导中的tir中并且经由输出光栅耦出波导的任何一组衍射相互作用而言将是真实的，并且确保输入图像的角度和色度属性被保存。然而，另一个(第二)输出光栅矢量可以以任意角度定位(经受设计约束)。正是这样的改变输出光栅矢量中的一个输出光栅矢量的方向(相对于输出光栅矢量中的另一个输出光栅矢量)的自由度，其使得能够根据需要配置光瞳扩展的图案，例如使得更高效地使用输出光栅区域。
69、这在复杂的波导几何结构中特别有用。为了比较，常规的波导通常包括具有基本上正方形或矩形的外围的输出光栅，以及被布置成从一侧(“侧向注入”)或从上方(“顶部注入”)将光引导朝向输出光栅的输入光栅。通常，正方形或矩形输出光栅的(直)边缘与波导的正交x轴和y轴对准，在波导处于使用中时，这两个轴(分别)旨在基本水平地和垂直地放置。输入光栅被配置成沿着x轴或y轴将光引导朝向输出光栅。如果使用交错偏斜矩形光栅(即，没有任何偏斜)作为输出光栅，则其光栅矢量中的一个将与输入矢量对准，并且另一个光栅矢量将是垂直的。以这种方式，光瞳沿着x轴和y轴之一传播，并且在x轴和y轴中的另一个轴上被复制，从而导致良好的光瞳扩展，其在该标准几何形状中填充眼动范围。
70、然而，在一些情况下，将期望的是，利用不同成形或定向的输出光栅(在其外围方面)以及/或者允许输入光栅和输出光栅的不同相对位置。特别地，拐角注入提供了具有许多优点，包括改善外围视觉，因为输入光栅(和伴随的光学器件)可以远离佩戴者的主视场定位。此外，对于头戴式耳机的某些设计，例如在光投影仪要被结合到护目镜框的臂中的情况下，拐角注入可能是优选的，因为输入光栅然后可以被放置得更靠近投影仪，从而简化或甚至消除了任何中间光学器件。在拐角注入配置中，光将沿着与波导的x轴或y轴不平行的输入方向从输入光栅引导至输出光栅。因此，如果输出光栅基本上是其边缘与x轴和y轴平行的矩形，则使用具有其光栅矢量中的与输入矢量对准的一个光栅矢量以及与输入矢量垂直的另一个光栅矢量的交错矩形光栅(即，没有偏斜)导致眼动范围的非均匀照明。通过代替地使用如以上定义的交错偏斜矩形光栅，可以修正这个问题，因为两个输出光栅矢量不再垂直，因此可以根据需要重新定向光瞳复制方向以填充眼动范围。
71、因此，在一些优选的实施方式中，输出光栅在波导的平面上具有包括第一边缘的外围，并且输出光栅和输入光栅相对于彼此布置，使得在使用中，来自输入光栅的光通过穿过第一边缘进入输出光栅，输入方向以与第一边缘的方向不垂直的角度与第一边缘相交，并且其中，优选地，第二输出光栅矢量基本上与第一边缘的方向平行。如果第一边缘是直的，则“第一边缘的方向”是指平行于第一边缘的方向。如果第一边缘是弯曲的，则第一边缘的方向是它在交点处的切线。如果第一边缘由多个段组成(例如，正弦曲线边缘或“z字形”)，则第一边缘的方向是相关的其整体方向，例如与连接第一边缘的两端的直线平行的方向。由于第二输出光栅矢量遵循第一边缘的方向，因此出射光瞳也沿着该方向被复制，从而使得眼动范围区域的填充得到改善。输出光栅外围可以具有任何形状(例如，正方形、长方形、三角形、圆形、多边形、不规则形)，并且可以位于波导的平面上的任何取向。
72、优选地，输出光栅在波导的平面中具有外围，该外围包括沿着基本上正交的方向布置的四个基本上直的边缘，输出光栅的外围优选地基本上是矩形的。在这种情况下，输出光栅例如可以是常规定向的基本上正方形或矩形区域(可选地具有一个或更多个截顶拐角)，并且输入光栅可以定位成提供拐角注入(即，不提供侧向注入或顶部注入)。
73、例如，在优选的实施方式中，输出光栅的第一中心轴线平行于外围的两个相对的直边缘延伸并在外围的两个相对的直边缘之间等距，并且输出光栅的第二中心轴线平行于外围的另外两个相对的直边缘延伸并在外围的另外两个相对的直边缘之间等距，第一中心轴线和第二中心轴线在输出光栅的中心处彼此相交，并且输入光栅既不位于输出光栅的第一中心轴线上，也不位于输出光栅的第二中心轴线上。优选地，第一中心轴线与波导的x轴平行，并且第二中心轴线与波导的y轴平行。因此，输入光栅的从输入光栅的中心到输出光栅的中心的输入方向不平行于波导的x轴或y轴。
74、有利地，连接输出光栅的中心和输入光栅的中心的线与衍射波导组合器的第一全局轴线成偏斜角该第一全局轴线在该波导的平面中并且被设计成在使用中基本上水平地放置，该偏斜角是非零的并且非成直角的，其中，优选地，该第一输出光栅矢量与第二输出光栅矢量之间的角(γskew)由下式给出：优选地，第一全局轴线是衍射波导组合器的x轴。期望的是，输出光栅具有包括与第一全局轴线平行或垂直的至少一个基本直边缘的外围。例如，输出光栅可以是与x轴和y轴对准的基本上正方形或矩形光栅。
75、通过以这种方式将第一输出光栅矢量与第二输出光栅矢量之间的角(γskew)链接至偏斜角可以可靠地用出射光瞳填充眼动范围。
76、优选地，波导包括根据上述方面的多个输出光栅，其中，多个输出光栅在波导的平面中至少部分地交叠，并且在与波导的平面垂直的方向上彼此偏移。在一些布置中，当投影到平行于光栅的平面的平面上时，由光栅覆盖的区域可以至少在某种程度上交叠，优选地完全交叠。
77、在一些布置中，多个输出光栅中的每一个的第一矩形阵列和第二矩形阵列的周期是相同的。这些光栅的平面可以彼此平行。各个光栅可以位于波导的相对表面上或者嵌入在波导内。光栅的平面可以偏移比光的波长长得多的距离。在一些布置中，优选的是，这些不同的光栅之间的间隔长于来自投影仪的光的相干长度。
78、优选地，多个输出光栅之间的光学结构的布置彼此不同。通过在多个输出光栅之间具有不同的光学结构布置(例如，第一阵列与第二阵列之间的不同偏移，或不同特性)，多个输出光栅中的每个可以被定制，使得它具有不同的衍射特性。在一些布置中，多个输出光栅中的第一多个输出光栅的光学结构的布置可以使得第一多个输出光栅主要提供光的二维扩展，而多个输出光栅中的第二多个输出光栅的光学结构的布置可以使得第二多个输出光栅主要朝向观察者耦出光的各阶。
79、优选地，波导包括根据上述方面的多个输出光栅，其中，多个输出光栅中的每个的第一周期性阵列和第二周期性阵列的周期是相同的。
80、优选地，波导包括根据上述方面的多个输出光栅，每个输出光栅具有形成光栅对的相关联输入光栅，其中，每个光栅对被配置成与特定波长范围的光相互作用。
81、优选地，输出衍射波导组合器包括在彼此的顶部上布置的多个波导，从而形成波导的复合堆叠。
82、优选地，波导包括彼此相邻的多个波导。
83、优选地，输出光栅和/或输入光栅由波导上的表面浮雕结构或波导中的嵌入结构形成。
84、优选地，输出光栅的光学结构由位于垂直于波导平面的不同位置处的多个不同元件组成。
85、优选地，输出光栅由相对于周围波导具有光学属性的变化的在波导内的层组成。
86、本发明的另一方面提供了一种头戴式耳机，该头戴式耳机包括根据以上方面的衍射波导组合器以及安装件，该安装件被配置成在人的眼睛中的至少一个眼睛的前方与衍射波导组合器一起使用时将头戴式耳机支承在人的头部上，这是衍射波导组合器的使用中取向，衍射波导组合器的第一全局轴线和第二全局轴线被定义为分别在使用中取向上与水平方向和垂直方向基本上平行并位于衍射波导组合器的平面中，并且第三全局轴线被定义为与第一全局轴线和第二全局轴线正交，其中，输入光栅沿第一全局轴线和第二全局轴线相对于输出光栅的中心偏移，输入光栅优选地位于衍射波导组合器的角部中。设想的头戴式耳机的形式包括：一副眼镜(护目镜)、一副太阳镜、面甲、头盔、面罩、帽子、头带等。优选地，第一全局轴线和第二全局轴线分别是波导的x轴和y轴，并且优选地，第三全局轴线是z轴。应当理解，第一全局轴线和第二全局轴线在使用中可能例如由于波导的包裹和/或全景倾斜而不完全水平和/或垂直。
87、优选地，连接输出光栅的中心和输入光栅的中心的线与第一全局轴线成偏斜角偏斜角是非零且非成直角的，其中，优选地，第一输出光栅矢量与第二输出光栅矢量之间的角(γskew)由下式给出：这在输出光栅区域基本上是正方形或矩形并且具有与第一全局轴线和第二全局轴线对准的其边缘的情况下是特别有益的，如通常是优选的那样。
88、优选地，头戴式耳机还包括投影仪，该投影仪被配置成基本上沿着第三全局轴线朝向输入光栅投影图像。将理解的是，投影仪可以包括光学器件，用于根据需要重新引导由投影仪的光源生成的图像，以便以期望的位置和角度入射到输入光栅上。投影仪可以是多色的，并且以使得投影仪的光轴位于波导的平面之外的取向设置。
89、根据本发明的另外的方面，可以提供一种增强现实或虚拟现实显示器，其包括上述相关方面的衍射波导组合器或头戴式耳机。
90、根据另一方面，提供了一种制造用于增强现实或虚拟现实显示器的衍射光栅的方法，包括以下步骤：提供多个光学结构；以及如上所述的那样布置多个光学结构。
91、该方法可以被配置成提供具有以上提及的任何优选特征的衍射光栅。
92、根据另外的方面，提供了一种制造增强现实或虚拟现实显示器的衍射波导组合器的方法，该方法包括以下的步骤：提供波导，该波导是被配置成传输光的基板，在波导中或波导上布置有：输出光栅，其是以上方面中的任何一个的衍射光栅；以及输入光栅，其用于将光朝向输出光栅耦入波导中。
93、该方法可以被配置成提供具有以上提及的任何优选特征的衍射波导组合器。
1.一种衍射光栅，其用作用于增强现实或虚拟现实显示器的衍射波导组合器的输出元件，所述衍射光栅包括：
2.根据权利要求1所述的衍射光栅，其中，所述倾斜公共单位栅元的第一对平行边定义了所述衍射光栅的第一输出光栅矢量，所述第一输出光栅矢量的方向垂直于所述第一对平行边的方向，并且所述第一输出光栅矢量的幅度与所述第一对平行边之间沿所述第一输出光栅矢量的方向的间距成反比，并且所述公共单位栅元的第二对相对边定义了所述衍射光栅的第二输出光栅矢量，所述第二输出光栅矢量的方向垂直于所述第二对平行边的方向，并且所述第二输出光栅矢量的幅度与所述第二对平行边之间沿所述第二输出光栅矢量的方向的间距成反比，由此，所述第一输出光栅矢量和所述第二输出光栅矢量彼此不平行且不垂直；并且，其中：
3.根据权利要求1或2所述的衍射光栅，其中，所述第一周期性阵列的光学结构与所述第二周期性阵列的光学结构通过以下中的一个或更多个在至少一个特性上不同：
4.一种用于增强现实或虚拟现实显示器的衍射波导组合器，其包括波导，所述波导是被配置成传输光的基板，在所述波导中或所述波导上布置有：
5.根据权利要求4所述的衍射波导组合器，其中，所述输入光栅矢量和所述第一输出光栅矢量彼此平行并且具有彼此相同的幅度。
6.根据权利要求4或5所述的衍射波导组合器，其中，所述输出光栅在所述波导的平面中具有包括第一边缘的外围，并且所述输出光栅和所述输入光栅相对于彼此布置，使得在使用中，来自所述输入光栅的光通过穿过所述第一边缘而进入所述输出光栅，所述输入方向以与所述第一边缘的方向不垂直的角度与所述第一边缘相交，并且其中，优选地，所述第二输出光栅矢量与所述第一边缘的方向基本上平行。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的衍射波导组合器，其中，所述输出光栅在所述波导的平面中具有包括四个基本直的边缘的外围，所述四个基本直的边缘沿基本正交的方向布置，优选地，所述输出光栅的外围基本上是矩形的。
8.根据权利要求7所述的衍射波导组合器，其中，所述输出光栅的第一中心轴线平行于所述外围的两个相对的直边缘延伸并并且在所述外围的两个相对的直边缘之间等距，并且所述输出光栅的第二中心轴线平行于所述外围的另外两个相对的直边缘延伸并在所述外围的另外两个相对的直边缘之间等距，所述第一中心轴线与所述第二中心轴线在所述输出光栅的中心处彼此相交，并且所述输入光栅既不位于所述输出光栅的第一中心轴线上，也不位于所述输出光栅的第二中心轴线上。
9.根据权利要求4至7中任一项所述的衍射波导组合器，其中，连接所述输出光栅的中心和所述输入光栅的中心的线与所述衍射波导组合器的第一全局轴线成偏斜角(φskew)，所述全局轴线处于所述波导的平面中并且在使用中被设计为基本上水平平放，所述偏斜角(φskew)是非零且非成直角的，其中，优选地，所述第一输出光栅矢量与所述第二输出光栅矢量之间的角(γskew)由下式给出：
10.根据权利要求9所述的衍射波导组合器，其中，所述输出光栅具有以下外围，所述外围包括与所述第一全局轴线平行或垂直的至少一个基本直的边缘，优选地与所述第一全局轴线平行的第一基本直的边缘和与所述第一全局轴线垂直的第二基本直的边缘。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的衍射波导组合器，其中，所述波导包括多个各自根据权利要求1至3中任一项所述的输出光栅，其中，所述多个输出光栅在所述波导的平面中至少部分交叠，并且在垂直于所述波导的平面的方向上彼此偏移。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的衍射波导组合器，其中，所述输出光栅和/或所述输入光栅由所述波导上的表面浮雕结构或所述波导中的嵌入结构形成、或者包括位于与所述波导的平面正交的不同位置处的多个不同元件、或者包括所述波导内的具有相对于周围波导的光学属性的变化的层。
13.一种头戴式耳机，包括根据权利要求4至12中任一项所述的衍射波导组合器以及安装件，所述安装件被配置成与所述衍射波导组合器一起使用时在人的眼睛中的至少一个眼睛的前方将所述头戴式耳机支承在所述人的头部上，这是所述衍射波导组合器的使用中取向，所述衍射波导组合器的第一全局轴线和第二全局轴线被定义为分别在使用中取向上与水平方向和垂直方向基本上平行并位于所述衍射波导组合器的平面中，并且第三全局轴线被定义为与所述第一全局轴线和所述第二全局轴线正交，其中，所述输入光栅沿所述第一全局轴线和所述第二全局轴线相对于所述输出光栅的中心偏移，所述输入光栅优选地位于所述衍射波导组合器的角部中。
14.根据权利要求13所述的头戴式耳机，其中，连接所述输出光栅的中心和所述输入光栅的中心的线与所述第一全局轴线成偏斜角(φskew)，所述偏斜角(φskew)是非零且非成直角的，其中，优选地，所述第一输出光栅矢量与所述第二输出光栅矢量之间的角(γskew)由下式给出：
15.根据权利要求13或14所述的头戴式耳机，还包括投影仪，所述投影仪被配置成基本上沿着所述第三全局轴线朝向所述输入光栅投影图像。
16.一种增强现实或虚拟现实显示器，其包括根据权利要求4至12中任一项所述的衍射波导组合器或根据权利要求13至15中任一项所述的头戴式耳机。
17.一种制造用于增强现实或虚拟现实显示器的衍射光栅的方法，包括以下步骤：
18.一种用于增强现实或虚拟现实显示器的衍射波导的制造的方法，包括以下步骤：
