JP2021535414A - 表示装置および表示システム - Google Patents

Abstract

視域に複数の視点を設けるように構成された３次元表示装置であって、複数の第１のサブ画像を表示するように構成された複数の第１のサブ画素と、複数の第２のサブ画像を表示するように構成された複数の第２のサブ画素とを備える指向性表示構造と、光線を回折させて前記複数の第１のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第１の格子構造と、光線を回折させて前記複数の第２のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第２の格子構造とを備える複数の格子構造と、前記指向性表示構造と前記視域との間に配置され、第１の視点に指向的に伝送される前記第１のサブ画像、および第２の視点に指向的に伝送される前記第２のサブ画像を反射することにより３次元画像を表示するように構成された反射器とを備える、３次元表示装置。前記第１のおよび前記第２の視点は異なることができるが、同一の視域内にある。

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年８月２８日に提出された中国特許出願２０１８１０９８６３３８．７号の優先権を主張し、そのすべての公開内容をここに援用する。

本開示は、一般的に表示技術の分野に関し、特に、表示装置および表示システムに関する。

人の典型的な視力がかかわる状況では、一定の距離から物体を観察するとき、単眼の焦点位置と両眼の輻輳位置が一致し、観察されている物体の上に両方とも位置する。

第１の方面では、視域に複数の視点を設けるように構成された３次元表示装置であって、

複数の第１のサブ画像を表示するように構成された複数の第１のサブ画素と、複数の第２のサブ画像を表示するように構成された複数の第２のサブ画素とを備える指向性表示構造と、

光線を回折させて前記複数の第１のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第１の格子構造と、光線を回折させて前記複数の第２のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第２の格子構造とを備える複数の格子構造と、

前記指向性表示構造と前記視域との間に配置され、第１の視点に指向的に伝送される前記複数の第１のサブ画像の各々を反射し、第２の視点に指向的に伝送される複数の前記第２のサブ画像の各々を反射することにより３次元画像を表示するように構成され、前記第１の視点および前記第２の視点は同一の視域内にあり、前記第２の視点は前記第１の視点と異なる反射マスクとを備える、３次元表示装置を提供する。

いくつかの実施形態において、前記指向性表示構造は、

前記複数の第１のサブ画素および前記複数の第２のサブ画素を備え、前記複数の格子構造が発光側に配置された表示パネルと、

前記表示パネルにコリメート光を供給するように構成されたコリメートバックライト構造とをさらに備える。

いくつかの実施形態において、前記指向性表示構造は、

前記複数の第１のサブ画素および前記複数の第２のサブ画素を備える表示パネルと、

前記表示パネルにコリメート光を供給するように構成されたコリメートバックライト構造とをさらに備え、

前記複数の格子構造は、前記表示パネルと前記コリメートバックライト構造との間に配置される。

いくつかの実施形態において、

前記コリメートバックライト構造は、導光パネルと、前記導光パネルの側面に沿って配置されるコリメート光源とを備えるサイドエントリー型のコリメートライト構造であり、

前記複数の格子構造は、前記導光パネルの発光側に配置される。

いくつかの実施形態において、前記コリメートバックライト構造は、

層状に配置された少なくとも２つの導光パネルと、

各導光パネルの対向する側面に沿ってそれぞれ配置される複数のコリメート光源とを備え、

前記複数の格子構造は、各導光パネルの発光面に設けられ、

異なる導光パネルに対応する前記コリメート光源によって出射される光線の複数の色は異なり、

前記複数のコリメート光源によって出射される光線の前記複数の色は、白色光に混合されることができる。

いくつかの実施形態において、前記コリメートバックライト構造は、隣接する導光パネルを接着するように構成された低屈折率の接着層をさらに備える。

いくつかの実施形態において、

前記複数の第１のサブ画素は、前記複数の第１の格子構造と一対一で対応し、

前記複数の第２のサブ画素は、前記複数の第２の格子構造と一対一で対応する。

いくつかの実施形態において、前記複数の第１のサブ画素の各々および前記複数の第２のサブ画素の各々は交互に配置される。

いくつかの実施形態において、前記複数の視点は、直線、十字、矩形、または星の形状に配置される。

いくつかの実施形態において、

前記表示パネルは、前記表示パネルの前記発光側に構成された上偏光子を備え、

前記複数の格子構造は、前記上偏光子の発光側または入光側に位置する。

いくつかの実施形態において、

前記表示パネルは、前記複数の第１のおよび第２のサブ画素に隣接して配置される下偏光子をさらに備え、

前記下偏光子は、前記表示パネルの基板として構成され、それによりガラス基板の必要性を低減する。

いくつかの実施形態において、

前記複数の視点は、第１の視点グループおよび第２の視点グループを含み、

前記第１の視点グループに対応する前記格子構造の間において、格子方向は隣接する格子構造の間で徐々に変化し、

前記第１の視点グループおよび前記第２の視点グループの間では、格子方向が実質的に急激に変化する。

いくつかの実施形態において、第１の視点グループおよび第２の視点グループはそれぞれ異なる視域内にある。

いくつかの実施形態において、格子方向角および格子周期は、以下により決定され、

は光線波ベクトルであり、ｎは対応する媒体の屈折率であり、λは波長であり、

は光線の方向を記述する単位ベクトルであり、

は格子ベクトルであり、

は格子線の法線方向の単位ベクトルであり、ｇは格子周期であり、ｍは格子の回折次数である。

いくつかの実施形態において、

前記複数の第１のサブ画素の各々は、前記複数の第１の格子構造のうちの少なくとも２つに対応し、

前記複数の第１の格子構造のうちの前記少なくとも２つは、前記複数の第１のサブ画素のうちの１つからの光線を回折させて前記複数の第１のサブ画素のうちの１つにより表示される第１のサブ画像を異なる視点に伝送するように構成され、

前記複数の第２のサブ画素の各々は、前記複数の第２の格子構造のうちの少なくとも２つと対応し、

前記複数の第２の格子構造のうちの前記少なくとも２つは、前記複数の第２のサブ画素のうちの１つからの光線を回折させて前記複数の第２のサブ画素のうちの１つにより表示される第２のサブ画像を異なる視点に伝送するように構成される。

いくつかの実施形態において、

目の単一の瞳孔内に少なくとも２つの視点が存在し、前記少なくとも２つの視点は異なる関連するサブ画素グループに対応し、

１組の第１の主視点について異なる画像が取り込まれ、

隣接する１組の第１の二次視点について共通画像が取り込まれる。

いくつかの実施形態において、前記光学部品はレンズまたは自由曲面の反射パネルを備える。

いくつかの実施形態において、

前記光線はランバート体で記述されるより小さい発散角で所定の設計方向に従って出射され、

前記光学部品は、前記表示パネルの虚像を虚像面に形成し、

前記光線の前記虚像面における発散角は前記光線の前記表示パネルにおける発散角より小さい。

いくつかの実施形態において、

前記表示パネルはカラーフィルム層を備え、

前記複数の格子構造は、前記カラーフィルム層の発光側に配置される。

いくつかの実施形態において、前記複数の格子構造は、格子線が直立したエッチング格子構造、格子線が傾斜したエッチング格子構造、または露光されたホログラム材料により形成されたブラッグ格子構造のうちの少なくとも１つを備える。

別の方面において、上記装置を２つ備え、前記２つの表示装置は、ユーザの左目と右目にそれぞれ対応する、表示システムを提供する。

いくつかの実施形態において、前記表示システムは、ユーザの目をトラッキングして視点情報のリアルタイム更新を容易にすることで前記ユーザの目が視点間を移動することに起因するエラー情報を補正するように構成されたカメラをさらに備える。

いくつかの実施形態において、前記表示装置は、前記ユーザの未矯正の視力に適合するように構成される。

いくつかの実施形態において、前記指向性表示構造は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイパネルまたは有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイパネルのうちの少なくとも１つを備える。

いくつかの実施形態において、前記２つの表示装置のうちの１つの左目または右目に対応する単眼の焦点距離と、前記２つの表示装置の両眼の輻輳距離とが実質的に等しい。

いくつかの実施形態において、前記光学部品は、調節可能な透過率を有する。

いくつかの実施形態において、前記表示システムは、実シーンの画像をキャプチャするように構成されたカメラをさらに備え、前記指向性表示構造は、前記実シーンのキャプチャされた画像および虚像の両方を表示するように構成される。

他の実施形態および実装は、以下の説明および添付の図面を考慮すれば明らかになるであろう。

いくつかの実施形態をより明確にするために、以下、図面について簡単に説明する。

以下の説明における図面は、いくつかの実施形態を例示したものにすぎない。当業者には、これらの図面に基づいて他の実施形態の他の図面が明らかになるであろう。

通常のビジョンまたはサイトシナリオにおける単眼の焦点位置もしくは距離および両眼の輻輳位置もしくは距離を示す概略図である。 視差３Ｄ技術における単眼の焦点位置および両眼の輻輳位置を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による表示装置の概略構成図である。 本開示のいくつかの実施形態による視点配置図である。 本開示のいくつかの実施形態による別の視点配置図である。 本開示のいくつかの実施形態による指向性表示構造の概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による指向性表示構造の概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による指向性表示構造の概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による別の指向性表示構造の概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による他の指向性表示構造の概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による他の指向性表示構造の概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による回折格子パターンの概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による表示装置の光路図である。 本開示のいくつかの実施形態による表示装置の応用シナリオの図である。 図８Ａの表示装置の光路図である。 本開示のいくつかの実施形態による表示装置のライトフィールド表示の実裝を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による表示装置のライトフィールド表示の別の実裝を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による表示システムのライトフィールド表示の実裝を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による表示システムの実際の光路と虚像の光路を比較した図である。 いくつかの実施形態による格子回転角の方向および格子周期の決定について示す図である。 ２つの視点を例として用いた、いくつかの実施形態によるパネル画素−格子の配置を示す図である。 ２つにグループ分けした８つの視点を例として用いた、いくつかの実施形態によるパネル画素−格子の配置を示す図である。

以下に示す実施形態は、当業者による実施形態の実施を可能にするのに必要な情報を表し、実施形態を実施する最良の形態を示す。当業者は、添付の図面に照らして以下の説明を読むことで、本開示の概念を理解し、本明細書では具体的に扱わないこれらの概念の用途を認識するであろう。これらの概念および用途は、本開示および添付の特許の請求範囲内にあることを理解すべきである。

本明細書では第１の、第２のといった用語を用いて様々な要素を説明する場合があるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されないことが理解されよう。これらの用語は、１つの要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で用いられるように、「および/または」という用語は、列挙する１つ以上の関連アイテムの任意かつすべての組み合せを含む。

層、領域または他の構造などの要素が別の要素の「上」にあり、または別の要素上に延在すると記載されるとき、その要素は別の要素上に直接あり、あるいは別の要素上に直接延在し、または介在要素が存在する場合もあることが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素上に「直接あり」、または「直接」延在すると記載されるとき、介在要素は存在しない。

同様に、層、領域または基板などの要素が別の要素を「覆う」、または別の要素を「覆う」ように延在すると記載されるとき、その要素は別の要素を直接覆い、または直接覆うように延在し、または介在要素が存在する場合もあることが理解される。対照的に、ある要素が別の要素上を「直接覆い」、または別の要素を「直接覆うように」延在すると記載されるとき、介在要素は存在しない。ある要素が別の要素に「接続され」、または別の要素に「結合される」と記載されるとき、その要素は別の要素に直接接続されもしくは結合され、または介在要素が存在する場合もあることも理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接接続される」または「直接結合される」と記載されるとき、介在要素は存在しない。

本明細書において、「の下」もしくは「の上」、または「上方」もしくは「下方」、または「水平」もしくは「水平」などの相対的用語は、図に示すように、１つの要素、層または領域の別の要素、層または領域との関係を説明するために使用する場合がある。これらの用語および以上で述べた用語は、図で示した方向に加えて、装置の異なる方向を包含することが意図されていることが理解される。

本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で用いられるように、文脈上別段の明確な指示がない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの(ａｎ)」、「その（ｔｈｅ）」は複数形も含むことが意図される。本明細書で用いられるとき、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」および／または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、説明する特徴、全体、ステップ、動作、要素および／またはコンポーネントが存在することを指すが、１つ以上の他の特徴、全体、ステップ、動作、要素、コンポーネントおよび／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことも理解されよう。

別途定義されない限り、本明細書で用いられるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で明示的に定義されない限り、本明細書で用いられる用語は、理想的または過度に形式的意味ではなく、本明細書の文脈および関連分野におけるものと一致する意味を有すると解釈されるべきことも理解されよう。

本開示の様々な実施形態は、接眼型ディスプレイにおいて単眼の焦点距離と両眼の輻輳距離とが一致する、表示装置および表示システムを提供する。従来のシステムでは、それに先立つ違和感や単眼および両眼との間の焦点距離が異なるために、視聴者が不快感を覚えたり、酔ったりしてしまうという従来の視差３Ｄ技術における問題を効果的に解消することができる。

明確にするために、「輻輳」という用語は、単一両眼視を取得または保持するための両眼の反対方向への同時移動を説明するのに用いてよい。

しかし、従来の視差３Ｄ技術では、表示画面は観察される物体を表すライトフィールドの両眼視差画像情報しか提供せず、単眼合焦に必要な対応する光線方向などのライトフィールド情報を提供しないため、単眼の焦点位置は常に表示画面上にあるが、両眼の焦点は、表示画面から一定の距離に表示された仮想物体に輻輳する。

それ故、この両眼視差画像情報のために、単眼の焦点距離と両眼の輻輳距離が異なるのに起因して違和感が生じ、視聴者は酔ったり、不快感を覚えたりする場合がある。

このように視覚的な違和感があり、視聴者の快適性および経験が損なわれるために、仮想現実および拡張現実における視差３Ｄ技術の適用が制限され、仮想現実および拡張現実が自然に見えるのが阻害されると認識されてきた。

両眼視の生物が物体を見るとき、目は、画像の投影が両眼の網膜の中心に位置するように、水平軸の周りを回転しなければならない。

例えば、目は、物体を近くに見るために互いに向かって回転し、すなわち、輻輳し、遠くから物体を見るために互いに離れるように回転し、すなわち、開散する。

しかし、個人の目の個別の焦点距離と両眼に関連する輻輳焦点位置の不調和は、寄り目で物体を見るときに一部の人々が感じるのに似た酔った感じをもたらすことがある。

第一の方面では、３次元表示装置を提供する。この３次元表示装置は、視域に複数の視点を設けるように構成されることができる。

３Ａに示すように、３次元表示装置１０は、指向性表示構造１を備えることができる。この指向性表示構造は、例えば、複数の第１のサブ画像を表示するように構成された複数の第１のサブ画素と、複数の第２のサブ画像を表示するように構成された複数の第２のサブ画素とを備えることができる。

この３次元表示装置は、光学部品２をさらに備えることができる。いくつかの実施形態において、光学部品２は、指向性表示構造１の発光側に位置することができる。

光学部品２は、光学部品の発光側に光線が達すると、複数の位置で光線を輻輳するように構成されることができる。

図３Ａおよび図４Ａに示すように、いくつかの実施形態において、３次元表示装置は、複数の格子構造４３を備えることができる。複数の格子構造４３は、例えば、光線を回折させて複数の第１のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第１の格子構造と、光線を回折させて複数の第２のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第２の格子構造とを備えることができる。

いくつかの実施形態において、指向性表示構造１は、複数のサブ画素１１と、さらに、サブ画素１１の各々に対応する複数の格子構造４３とを備えることができる。いくつかの別の実施形態において、複数の格子構造４３は必ずしも指向性表示構造１の一部ではない。

図４Ａおよび図３Ａに示すように、複数の格子構造４３は、少なくとも１つの所定の発光方向に光線を出射して、指向性表示構造１から出射される光線が光学部品２を透過した後で少なくとも２つの第１の視点５に達し、隣り合う第１の視点５同士の距離が人の瞳孔径以下であるように構成されることができる。

図３Ａに示す本開示のいくつかの実施形態による表示装置１０の概略構成図は、指向性表示構造１と、指向性表示構造１の発光側に位置する光学部品２とを備えてよい。図示のように、光学部品２は、光学部品２に達する光線により画像を形成するように採用されてよい。

図３Ａに示す具体例において、指向性表示構造１は、複数のサブ画素１１と、複数の格子構造４３とをさらに備えることができる。格子構造４３は、様々な構成であってよいことが分かり、そのいくつかは図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示した。

例えば、画素１１の各々は、関連する格子構造４３を有してよい。さらに、複数の格子構造４３の各々は、少なくとも１つの所定の発光方向に光線を出射して、指向性表示構造１から出射された光線が光学部品２を透過した後少なくとも２つの第１の視点５に達するように構成されることができる。

いくつかの実施形態において、隣接する第１の視点５同士の距離は、目３の瞳孔４の直径以下である。一般に、人の瞳孔径は２ｍｍと５ｍｍの間である。いくつかの実施形態において、平均的な瞳孔径に対応させるため、場合によっては隣接する第１の視点５同士の距離を、例えば、２．５ｍｍの値に設定することができる。

いくつかの実施形態によれば、表示ユニットの単独で制御可能な最小ユニットはサブ画素であることが理解されよう。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）について言えば、サブ画素は、単独で制御可能な赤色（Ｒ）サブ画素、緑色（Ｇ）サブ画素または青色（Ｂ）サブ画素を指す。

サブ画素１１の各々には、対応する格子構造４３を設けることができ、つまり、サブ画素１１の各々は下方に位置する格子構造４３に対応する。

いくつかの実施形態において、ディスプレイはＬＣＤに限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、マイクロＬＥＤ（μＬＥＤ）ディスプレイ、量子ドットＬＥＤ（ＱＬＥＤ）などの他の種類のディスプレイを採用することができる。表示装置は、ＶＲ／ＡＲデバイス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）デバイス、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）デバイス、スマートアイウェア（例えば、メガネ）などの態様のものを採用することができる。

画素の制御は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、またはフレキシブル電子機器などの他の電子機器構成により実現されてよい。

いくつかの実施形態において、格子構造４３の各々は同様に少なくとも１つの所定の発光方向に対応することができ、格子構造４３の各々は、格子構造４３に入射した光線が所望のまたは所定の発光方向に対応する方向に出射するように採用されることができる。

例えば、格子構造４３の各々は、少なくとも１つの対応する所定の発光方向にしたがって光線を出射するように構成されることができる。それ故、指向性表示構造１から出射された光線は光学部品２を透過した後少なくとも２つの第１の視点５に達することができる。

言い換えれば、いくつかの格子構造４３から出射される光線は、最終的に少なくとも２つの第１の視点５のうちの１つに達してよく、いくつかの他の格子構造４３から出射される光線は、最終的に少なくとも２つの第１の視点５のうちのもう１つの第１の視点に達することができる。

様々なサブ画素１１および第１の視点５のうちの１つで光線をガイドする対応する格子構造４３を有し、様々なサブ画素および対応する格子構造は代替的な隣接する第１の視点５で光線をガイドすることにより、および２つの隣接する第１の視点５同士の距離が目３の瞳孔４の直径以下であるという事実のために、隣接する第１の視点５に異なる画像を投影することができる。

こうして、目が瞳孔内の少なくとも２つの視点を通して少なくとも２つの視差なし画像を同時に見ることができるように、共通の焦点位置および輻輳焦点位置を有する２つの視差なし画像を片目に提示することができる。こうして、表示される同一のシーンに対し、本明細書に例示する表示装置は、単眼の焦点距離と両眼の輻輳距離とを一致させることができ、それ故、視聴者がしばしば酔ってしまうという従来の視差３Ｄ技術における問題が効果的に解決される。

本開示のいくつかの代替実施形態において、異なる視点に対応するサブ画素−格子開口部を単独で制御することができる。それ故、サブ画素の各々に対応する格子構造４３の各々の所定の発光方向を単独で制御することができる。また、異なる視点に対応する画像がパネル全体に均一に分布するように、少なくとも２つの第１の視点５に対応するサブ画素を交互に配置することができる。

例えば、図７に示すように、サブ画素がアレイ状に配置可能である場合において、２つの第１の視点５１および５２が存在するとき、奇数行のサブ画素に対応する格子構造４３から出射される光線は、第１の視点５１に向かうように格子状に出射され、偶数行のサブ画素に対応する格子構造４３から出射される光線は、もう１つのまたは隣接する第１の視点５２に向かうように格子状に出射される。

言い換えれば、奇数列のサブ画素に対応する格子構造４３から出射された光線は、最終的に合焦して第１の視点５１に達し、偶数列のサブ画素に対応する格子構造４３から出射された光線は、最終的に合焦してもう１つのまたは隣接する第１の視点５２に達する。

サブ画素を交互に分布する具体的な方法は、実際の必要に応じて選択してよく、したがって、サブ画素の具体的な数およびそれに関連する焦点は限定されない。少なくとも様々な第１の視点５に対応するサブ画素を交互に分布することによって、異なる第１の視点５に対応する画像がパネル全体で均一に分布するようにしてもよい。

本開示のいくつかの実施形態によれば、サブ画素がアレイ状に配置されている場合において、２行２列に配置された４つの第１の視点が存在するとき、同一行の第１の視点に対応するサブ画素は、サブ画素が位置する行列において、同一行に交互に配置され、同一列の第１の視点に対応するサブ画素は、サブ画素が位置するマトリクスにおいて、同一列に交互に配置されることができる。

さらに別の実施形態において、様々な第１の視点５は、図３Ｂに示すように直線、十字、矩形または星を形成するように配置されてよく、本明細書ではこれについて限定しないが、ただし、必要な視差なし画像を形成するに必要なユーザの目の直径、および指向性表示構造１に設けられるサブ画素１１の数については制限する。

本開示の別のいくつかの実施形態によれば、および前述のように、サブ画素１１の各々は１つの格子構造４３に対応し、サブ画素の各々の対応する開口部も同様に１つの格子構造４３に対応する。この格子構造４３は、特定の格子構造４３から出射される光線が特に光学部品２を透過した後、隣接する視点の対応領域に入らない発光角度を可能にする。

光学部品２がレンズとして提供される場合、格子構造には、光線の出射を可能にする所定の発光方向および関連するスペックルの拡散範囲があることができ、レンズを介して特定の焦点で合焦するが、格子構造４３および焦点距離のために隣接する焦点から見えない。

場合によっては、サブ画素開口部の回折およびコリメートバックライト構造４２の発散角のために、単一のサブ画素−格子の開口部により出射される光線は、通常、完全にコリメートされない。むしろ、光線は特定の発散角を有することができる。このため、対応する視点に対応する光線が達すると、点ではなく、有限半径を有するスペックルが形成される。

本開示のいくつかの実施形態によれば、例えばレンズなどの光学部品２は、瞳孔４上の同一の発散スペックルに対応するディスプレイ構造上の発散角が大きい光錐を、ディスプレイ構造の虚像面上の発散角が小さい光錐に変換するように配置することができる。

それ故、ライトフィールド表示の光線角度の調整精度が大幅に改善され、すなわち、レンズによって、指向性表示構造１のサブ画素の発光角度の精度を補正することができ、こうして、ライトフィールド表示の効果が大幅に改善される。

さらに別の実施形態において、サブ格子構造４３は少なくとも２つのサブ格子構造４３を有し、複数の格子構造４３の格子周期は異なることができる。

このような実施形態において、サブ格子構造４３の各々は、所定の発光方向に対応することができる。複数のサブ格子構造４３は、サブ格子構造４３に対応する所定の発光方向にのみに光の出射を可能にし、それにより、指向性表示構造１により出射された光線は、光学部品２を透過した後少なくとも２つの第２の視点に達するように配置し、採用さることができる。

本実施形態において、第２の視点は第１の視点に含まれることができ、隣接する視点同士の距離は、人の目の瞳孔径より大きくすることができる。これにより、隣接する第１の視点について異なる画像を取り込むことができるため、隣接する第１の視点に対応するサブ画素は異なることができる。

言い換えれば、隣接する第１の視点に対応するサブ画素が同一の場合、瞳孔４に入る２つの隣接する第１の視点により取り込まれる画像も同一となり、単眼合焦による３Ｄ効果が得られない。それ故、隣接する第２の視点に同一の画像を取り込むことができ、目が移動したときに同一の画素情報を見ることができる。こうして、この例では、Ｅｙｅｂｏｘの範囲、または光学部品２に対するユーザの目の特定の配置を拡張することができる。

なお、本実施形態では、図３Ｂおよび３Ｃと比較して示されるように、第１の視点をアレイ状またはマトリクス状に配置し、すべての視点を共通かつ適切に離間させることができる。しかし、図３Ｃに示すように、視点は代替的に主視点５３および二次視点５４を１組以上含んでよく、主視点５４は、第１の画像または画像の第１の態様に関連することができ、１組以上の二次視点５４は第２の画像または画像の第２の態様に関連する。

本実施形態において、主視点は二次視点と区別される。しかし、アレイ状に互いに重なるように合焦することができる。主視点を二次視点と区別するのは、第１の視点の特性を共通に持ちながらも、視認されるときにそれらが組み合わせる包括的な画像の関連するアスペクトをそれぞれ有する様々な視点の組、つまり、主視点と二次視点に分岐できることを説明しやすいようにするためである。

本開示のいくつかの実施形態によれば、単一のサブ画素開口部は複数のサブ格子構造４３に対応することができる。可視領域であるＥｙｅｂｏｘを拡大させ、画素の使用効率を向上させるために、本明細書では単一のサブ画素開口部が複数のサブ格子構造４３に対応可能な設計を用いる。

この構成では、特定のライトフィールド表示を実現するために、異なるサブ画素の開口部に対応する格子構造４３を設けることができる。こうして、同一サブ画素の開口部における異なる格子周期の異なるサブ格子構造４３は、同一サブ画素上の情報を近傍の視点にコピーして、可視領域を増大させることができ、目の移動に伴う連続的な視認が実現される。

図３Ｃを参照すると、本明細書に示すように、二重視点グループの情報を例にとることができる。本明細書において示すように、図中の実線はライトフィールド情報の特定のグループに対応し、中空線はライトフィールド情報または視点の別のグループに対応し、前述のように、異なる実線および中空線はそれぞれ単一のサブ画素の開口部に対応する異なる格子周期の複数のサブ格子構造４３によって実現される。

目３が視点間を移動する際に、視点情報の反転により誤った情報がもたらされるのを回避するために、アイトラッキング技術を用いてもよく、視点情報をリアルタイムで更新して(視点位置はまだ変わらず、視点に投影される画像情報が更新される)補正することができる。視点情報の更新は、ディスプレイ構造上に取り込まれたライトフィールド画像を調整することによって達成することができ、更新された正しい視点情報が目の前方にある視点に追加される。

２組を超える視点グループの情報が存在する場合には、同様に実現してよい。

いくつかの実施形態において、指向性表示構造は、複数の第１のサブ画素および複数の第２のサブ画素を備え、複数の格子構造が表示パネルの発光側に配置された表示パネルと、表示パネルにコリメート光を供給するように構成されたコリメートバックライト構造とをさらに備える。

いくつかの実施形態において、表示パネルとコリメートバックライト構造との間に複数の格子構造を配置することができる。

例えば、図４Ａ〜４Ｃに示すように、指向性表示構造１は、コリメートバックライト構造４２および表示パネルを備えることができる。サブ画素は表示パネルに配置することができ、格子構造４３は、表示パネル内、または表示パネルの発光側、またはコリメートバックライト構造４２上に配置されることができる。

例えば、２種類の指向性表示構造１を設けることができる。１種類目の指向性表示構造１は、偏光格子を組み合わせたコリメートバックライト構造を備える。これらの実施形態において、コリメートバックライト構造から出射された光線は、ＬＣＤで変調された後、偏向格子で回折されて所望の所定の発光方向が生成される。

コリメートバックライト構造と偏向格子を組み合わせた構造において、格子構造４３は、図４Ａに示すようにＬＣＤパネル４１の外面に設けたり、配置され、または図４Ｂに示すようにＬＣＤパネル４１の基板上に直接配置され、そのうえで、他の充填材料で覆われてよい。この場合、偏光子は格子構造４３の外側に位置する。格子構造４３の偏光解消機能を低減するために、偏光子は液晶セル内に配置されてもよい。

さらに別の実施形態において、ＬＣＤパネル４１の基板上に接着される前に、格子構造４３は、別の基材上に設けたり、配置されてもよい。格子構造は、ＬＣＤパネル４１の内部かつカラーフィルムの上方または下方に配置されてもよく、すなわち、表示パネルはカラーフィルム層４５を備える。

このようないくつかの実施形態において、格子構造４３はカラーフィルム層４５の発光側または入光側に配置されることができる。図４Ｃでは、格子構造４３は、カラーフィルム層４５の発光側に配置される。

本開示のいくつかの実施形態によれば、図４Ａに示すように、表示パネルは、表示パネルの発光側付近、または発光側に配置された上偏光子４４を備え、格子構造４３は、上偏光子４４の発光側に配置される。そのような場合、偏光板を透過した後で格子構造４３を透過するように光線を構成または設計することができ、それ故、格子構造４３の偏光解消効果は表示効果に影響を与えない。

いくつかの実施形態において、コリメートバックライト構造は、導光パネルと、導光パネルの側面に沿って配置されたコリメート光源とを含むサイドエントリー型のコリメート光構造である。複数の格子構造は、導光パネルの発光側に配置される。

例えば、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、２つ目の種類の指向性表示構造１は、サイドエントリー型の導波格子を備えてよい。本実施形態において、ＬＣＤパネル４１で変調させた後、導波層の表面である導光パネル４７の表面に位置する光取り出し用格子構造４３は、導波層を伝送してきたコリメート光を格子構造４３に対応した所定の方向に回折させ出射させて、対応する画像を生成する。

サイドエントリー型の導波格子について、格子構造４３は、図５Ａおよび図５Ｃに示すように、導波路表面に配置されてもよいし、導波路表面を直接エッチングすることによって形成されてもよい。場合によっては、格子構造４３の表面は空気に露出されてもよく、その後、位置決めおよび接着によりＬＣＤパネル４１と統合させることができる。

あるいは、格子構造４３の表面にも低屈折率の保護層を塗布し、位置決め、接着によりＬＣＤパネル４１と統合させるか、または低屈折率の保護層を塗布した後、（図５Ｂに示すように)そのままＬＣＤパネル４１の基板として用いて、後続のＬＣＤパネル４１のパネルの作製を行ってもよい。

格子構造４３の材質としては、回折効率を上げるために、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘまたは樹脂材料などの透明な材料を用いてよい。他の材料を用いてもよく、本明細書では限定しない。

格子構造４３の格子周期は、所定の発光方向および光の色によって決定される。

図６に示すように、格子のｍ次回折波の回折角θは、格子周期ｇ、入射波の波長λおよび入射角θ_０によって決まり、格子周期ｇは、以下の式により決定されてよい。

ｎ_ｄｉｆｆ ^＊ｓｉｎθ−ｎ_ｉｎ ^＊ｓｉｎθ_０＝ｍλ／ｇ（ｍ＝０、±１、±２…）。 （１）

回折角θは、サブ画素の位置、第１の視点５の位置および光学部品２の光の偏向角度に関係し、入射光の波長λは、各サブ画素から格子構造４３に伝送される光の波長であることが分かる。

偏光格子を組み合わせたコリメートバックライト構造の場合、入射角θ_０は、コリメートバックライト構造４２の発光角度であり、サイドエントリー型の導波格子の場合、入射角θ_０は、導光パネル４７に入射した後の導光パネル４７内の光源の伝送角度であり、ｎ_iｎは、入射波が位置する媒体の屈折率であり、ｎ_ｄｉｆｆは、出射波が位置する媒体の屈折率である。

一般に、格子構造４３は、１次回折に設定され、場合によっては、デューティ比０．５である。しかし、実際の使用においては、例えば、発光強度の調整、表示パネルの異なる位置による輝度の違いのバランシング、処理条件などの理由により、デューティ比の値は０．５からずれてもよい。

格子構造４３の高さは１００〜１０００ｎｍの範囲に構成され、処理において実現しやすいように、表示コンポーネント全体で同一フィルム層の格子構造４３は同一の高さとすることができる。

格子構造は、上記のような格子線が直立したエッチング格子構造のほか、格子線が傾斜したエッチング格子構造、露光されたホログラム材料により形成されたブラッグ格子構造などを用いてもよく、それ故、格子構造の回折効率を向上させ、迷光の発生を低減させることができる。

光線が異なるフィルム層間を一定の角度で伝送するため、格子構造４３の指向性部分、すなわち、格子構造４３の格子の各々と、ＬＣＤパネル４１のカラーフィルム層４５との間に一定の距離があり、それにより、ＬＣＤパネル４１のサブ画素と格子構造４３の指向性部分との正確な位置決めの問題があることが理解されよう。

光線はカラーフィルム層４５から垂直に出射されず、一定の角度で傾くため、サブ画素と格子構造４３の指向性部分との間を若干ずらして構成することが必要とされる場合がある。このため、格子構造４３の指向性部分を設計する際、指向性部分をサブ画素の直上に位置するように構成できない。

本開示のいくつかの実施形態によれば、格子構造は、格子線が直立したエッチング格子構造、格子線が傾斜したエッチング格子構造、または露光されたホログラム材料により形成されたブラッグ格子構造のうちの少なくとも１つを備えることができ、それ故、格子の回折効率を向上させ、迷光の発生を低減させることができる。

本開示のいくつかの実施形態によれば、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、コリメートバックライト構造１２は、導光パネル４７と、導光パネル４７の側方に設けられたコリメート光源４９とを備えるサイドエントリー型のコリメートバックライト構造として設けることができ、格子構造４３は、導光パネル４７の発光面上に設けられる。

具体的には、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、サイドエントリー型の導波格子では、サイドエントリー型のコリメート光源４９が用いられる。コリメート光源４９は、混合、デコヒーレンス、ビーム拡大およびコリメーションのプロセスを経て、赤色、緑色および青色の半導体レーザチップにより作製されてよい。コリメート光源は、混合、ビーム拡大およびコリメーションのプロセスを経て、赤色、緑色および青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）により作製されてもよい。

あるいは、コリメート光源は、ビーム拡大およびコリメートのプロセスを経て白色ＬＥＤにより作製することができる。実施形態において、このシステムは下偏光子４６を備えすることができる。

いくつかの実施形態において、下偏光子４６は、表示パネルの下側基板として機能することができ、したがって、表示パネルの作製におけるガラス基板の必要性が低減される。

いくつかの実施形態において、コリメートバックライト構造は、層状に配置された少なくとも２つの導光パネルと、各導光パネルの対向する側面に沿ってそれぞれ配置される複数のコリメート光源とを備える。複数の格子構造は、各導光パネルの発光面に設けることができる。

異なる導光パネルに対応するコリメート光源によって出射される光線の複数の色は異なることができる。複数のコリメート光源により出射される光線の複数の色は、白色光に混合されることができる。

例えば、５Ａ〜５Ｃに示すように、コリメートバックライト構造４２は、層状に設けられた３枚の導光パネル４７を備えてよく、コリメート光源４９は導光パネル４７各々の側方に設けられてよく、格子構造４３はすべての導光パネル４７の発光面に設けることができる。

本実施形態において、コリメート光源４０により出射される光線の色は異なる導光パネルに対応して異なることができ、すべてのコリメート光源４９から出射される光線は混合されて白色光を形成することができる。

図５Ｃに示すように、３つの導光パネル４７の側面に設けられた３つのコリメート光源４９は、それぞれ赤色光、青色光、緑色光を出射することができる。赤色光が入射する導光パネル４７には、赤色サブ画素に対応する格子構造４３が設けられる。青色光が入射される導光パネル４７には、青色サブ画素に対応する格子構造４３が設けられる。緑色光が入射する導光パネル４７には、緑色のサブ画素に対応する格子構造４３が設けられる。

図５Ｃに示すように、システムには３つの導波層を設けることができ、これを接着層４８として設けることができる。これらの接着層４８は各々低屈折率を有し、各導波層の間に設けることができる。一般に、低屈折率の（厚みが約１〜２００μｍの）透明可塑材または（厚みが約０．１〜１ｍｍの）フィルム材を用いてよい。

いくつかの実施形態において、低屈折率の接着層４８は導波層より屈折率が小さい。

いくつかの実施形態において、接着層の上下面は平坦かつ互いに平行に作製することができる。

低屈折率の接着層は、それ自体の導波路内で光線の全反射を維持できる。いくつかの別の実施形態において、導波層間をフレーム接着して、様々な導波層間に空気層を残すことができる。

導波路層または導光パネル４７の屈折率は、隣接するフィルム層構造の屈折率より大きくすることができる。このようにして、フィルム層構造は、導光パネル４７内の光線のエバネッセント波の影響を受け得るが、格子構造４３は含まない。

より良好な効果を得るため、屈折率を１．６〜２．０に設定することができ、導波層は透明であるのが好ましいが本明細書では限定しない。導波路層の厚みを０．１ｍｍ〜２ｍｍとすることもできる。適切な厚みを選択するにあたり、十分な光効率、および部品の薄型化と軽量化のバランスを考慮しなければならない。

本開示のいくつかの実施形態によれば、光学部品２は、レンズまたは自由曲面の反射面を備えることができる。

レンズは、焦点距離の範囲が約４０ｍｍ〜８０ｍｍであり、通常５０ｍｍ〜６０ｍｍが用いられ、直径が３０ｍｍ〜５０ｍｍであり、通常３５ｍｍ〜４５ｍｍが用いられる従来の仮想現実（ＶＲ）製品の接眼レンズであってよい。レンズタイプは非球面または平凸レンズであってよく、レンズの材質は軽量材料の光学樹脂材料またはガラス材質であってよい。

基本的な結像光路は、図７に示す通りであり、以下の結像公式を満たす。

場合によっては、虚像−レンズ距離（すなわち、レンズと指向性表示構造の虚像面６との距離）を画像距離ｌ’と呼ぶ。画像距離ｌ’は、例えば、１ｍ〜６ｍとすることができる。ｌ’の具体的な値は、結像の品質と視野サイズとのバランス、および具体的な応用シナリオのニーズに応じて決定することができる。

画像距離ｌ’を決定した後、パネル−レンズ距離（すなわち、指向性表示構造１とレンズとの距離、この距離を物体距離ｌと呼ぶ）は、上式により決定することができる。画像距離ｌ’は物体距離ｌより大きく、ｌはレンズの焦点距離ｆとほぼ等しいことが分かる。

いくつかの実施形態において、反射器は、指向性表示構造と視域との間に配置され、第１の視点に指向的に伝送される複数の第１のサブ画像の各々を反射し、第２の視点に指向的に伝送される複数の第２のサブ画像の各々を反射することにより３次元画像を表示するように構成されることができる。

第１の視点および第２の視点は同一の視域内にあることができる。第２の視点は第１の視点と異なることができる。

いくつかの実施形態において、図８Ａに示すように、反射器は、拡張現実(ＡＲ)のシナリオで使用される自由曲面の反射マスクなどの反射マスクであることができる。

自由曲面反射マスクは、光学樹脂などの透明で軽量の材質から作製することができ、ガラス材質から作製してもよく、厚みは１ｍｍ〜５ｍｍである。自由曲面反射マスクと指向性表示構造１との間の光路は、図７に示した同軸結像光路に等しく、上記結像式を満たす。

図８Ａに示すように、ＡＲヘルメットＡは、自由曲面の反射マスクを備える光学部品２を備える。自由曲面の反射マスクは自由曲面の反射パネルと呼んでもよい。

自由曲面の反射マスクは、光路を軸から外すことができ、マスク前方の透視シーンの視認にも適合する。マスク前方の透視シーンの視認に影響しないように、マスクを両面同一のデザインとするのが一般的である。

指向性表示構造体１から出射される光線に対する反射マスクの反射率、および環境光の透過率を向上させるために、マスクの表面にコーティングを施してよい。

また、マスクは、指向性表示構造１の表示パネルの輝度が不十分である場合に、環境光の輝度を低下させてもよい。

図８Ｂは、格子構造の配置と視点の配置との対応関係を示す。図８Ｂの例における光学部品２は自由曲面反射マスクである。

以下、レンズが光学部品２である場合を例として、上記表示装置におけるライトフィールド表示の実現について説明する。

この光路は、図９に示すように、主に表示パネルおよびレンズから構成され、レンズは予め設計された虚像平面が位置している場所に表示パネルの画像を形成させるが、この位置では表示パネルに特別な設計が適用されるため、表示パネルのすべてのサブ画素の発光角度の分布がランバート体ではなく設計方向に小さな発散角で出射されるとともに、光学システムのエタンデュの保存法則に基づいて、表示パネルの対応する虚像平面上のサブ画素は、レンズの拡大作用によって、より小さな発散角で特定方向に光線を出射し（一般に、設計を調整することにより、ほぼコリメートされた出射が実現される）、一連の視点が人の目３の前方に正確に形成される。

指向性出射サブ画素アレイの配置および視点アレイの配置ならびそれら同士の対応関係を調整することで、目３の単一の瞳孔４内に少なくとも２つの視点が存在し、それら２つの視点が異なるサブ画素グループ(同一視点に対応するサブ画素を同一のサブ画素グループとみなす)に対応するため、２つの視点にそれぞれ異なる画像を取り込むことができる。この場合、表示装置全体は、虚像面上に位置する、光線を正確に制御でき、正確に変調されたライトフィールドを生成可能な表示パネルに等しい。

対応する画像レンダリング技術と組み合わせて、異なる視点に対応するサブ画素に、対応するライトフィールド画像を取り込むことができ、それ故、表示装置は、単眼合焦による３Ｄ効果を有するライトフィールド表示を実現できる。

また、このライトフィールド表示の実現は、可変の外部光学部品２によらず、表示パネルの画像の更新と完全に同期することができ、したがって、表示装置の応答速度の向上に有利である。この技術は、既存のＶＲディスプレイ製品の快適性を大幅に向上させ、ＶＲ技術アプリケーションのさらなる普及を促進することができる。

図１０に示すように、表示パネルの対応する虚像面上のサブ画素は、ほぼコリメートに(虚像面の大きさ、および目３からの距離がいずれも瞳孔３の直径４よりはるかに大きいため、ほぼコリメートとみなせる)光線を出射し、異なる視点に対応するサブ画素グループに対応する光線は、それぞれ異なる視点に輻輳する。

異なる視点に対応する光線グループは、表示パネルの虚像と目３との間の空間内で互いに交差し、これらの交点は、ライトフィールド表示によって表示される仮想表示シーンを形成する(仮想シーンのある点から出射される光線に等しい)。

表示パネルの虚像より遠いシーンでは、仮想表示シーンと目３との距離が、単眼の視野の感度範囲を超えているため、従来のＶＲ／ＡＲ製品の方法に準じて２次元画像を表示してよいので、ここではその説明を省略する。

別の方面において、上記実施形態の２つの表示装置を備える表示システムを提供する。２つの表示装置は、それぞれ左目および右目に対応して、左目の位置に少なくとも２つの第１の視点５を、および右目の位置に少なくとも２つの第１の視点５をそれぞれ形成するように採用される。

本開示の実施形態によれば、目の各々に表示装置を用い、左右の目にそれぞれ少なくとも２つの第１の視点５を形成する。図１１に示すように、図９に示すライトフィールド表示を両眼に適用し、左右の目の各視点において、対応するライトフィールド情報を適用する。両眼視差３Ｄ技術と組み合わせることで、表示される同一シーンについて単眼の焦点距離を両眼の輻輳距離に調整することで、単眼の焦点距離と両眼の輻輳距離が一致し、それにより現在の視差３Ｄ技術において視聴者が経験する可能性のある酔いの問題が効果的に解決される。

近視、乱視、遠視、老眼などの要素をライトフィールド情報に考慮すると、取り込まれたライトフィールド情報に対応する調整を行うことにより、近視、乱視、遠視、老視などの要素を矯正することができ、追加で眼鏡を着用することなく、装置を直接着用することができる。

図１２は、本開示のいくつかの実施形態による表示システムの実際の光路１２０２と仮想の光路１２０４を比較した図である。

実際の光路１２０２において、指向性表示パネル１２０６から出射される光線は自由曲面の反射パネル２からユーザの目に向かって反射されることができる。自由曲面の反射パネル２は制御可能な透過率を有することができる。例えば、自由曲面の反射パネル２は、実シーンにおける実物体１２０８がユーザの目によって視認可能となるように、実質的に透明であることができる。

仮想光路１２０４において、指向性表示パネル１２０６の虚像１２１２によって表示されたかのように、虚像または仮想シーン１２１０をユーザの目に提示することができる。したがって、仮想シーン１２１０を実物体１２０８に適用することができる。いくつかの実装において、自由曲面の反射パネル２は、仮想シーン１２１０により実物体１２０８を置き換え可能となるように、実質的に不透明であることができる。

実際の光路１２０２または仮想光路１２０４を調整して視認矯正に対するユーザのニーズにあわせることができ、それにより表示システムを用いるときに通常の視認矯正アイウェアは不要となる。

いくつかの実装において、表示システムは、実物体１２０８の画像をキャプチャするように適合されたカメラをさらに備える。キャプチャされた実物体１２０８の画像は、ユーザの未矯正の視力をもとに矯正されて、指向性表示パネル１２０６および自由曲面の反射パネル２により表示することができるため、ユーザは実シーンを見るときでも矯正メガネを着用する必要がない。

いくつかの実施形態において、図１３を参照すると、以下の方程式により格子の方位角および格子周期を決定できる。

ここで、

は光線波ベクトルであり、ｎは対応する媒体の屈折率であり、λは波長であり、

は光線の方向を記述する単位ベクトルであり、

は格子ベクトルであり、

は格子線の法線方向の単位ベクトルであり、ｇは格子周期であり、ｍは格子の回折次数であり、一般に１または−１とする。

光線の入射方向

は、図１および２に示すように、コリメートされたバックライトにより、または導波路のコリメート方向に伝送する光線の方向により決定される。

光線の出射方向

は、格子が位置する画素の中心点（格子は画素の中央にあると想定する）、および（図１〜５に示す画像システムにおいて、画素から視点に向かう）画素に対応する視点の位置により決定される。

格子ベクトル

の振幅および方向は、上記の最後のベクトル方程式（６）から得られる。

図１３に示す格子の周期ｇおよび回転角

の方向は、上記の方程式（５）から得られる。

上記の方程式において、一般に、

は、（

が位置する媒体に対応する）コリメートされたバックライトまたは導波路の屈折率であり、

は空気の屈折率であり、約１である。

図１４は、いくつかの実施形態によるパネル画素−格子の配置を示し、２つの視点を例として設けており、各視点は８つのサブ画素からなるグループに対応する。

図１４における単一の視点グループのサブ画素は、図１〜５Ｃに示す光学システムにより撮像され、ユーザの目の瞳孔前方の一点に合焦され、図１４では撮像時の光の屈折は無視されている。

したがって、上記の方法により回転角および格子周期を決定できる。なお、図面に示す画素アレイの数および格子の回転角は例示のためのものにすぎず、限定のためのものではない。

格子の配置は画素の配置と同様であることができ、画素は、格子状のマトリクスに配置され、または三角形/六角形マトリクスの格子であることができる。異なる視点の画素は、一般に交互に分布され、具体的な実装において適宜調整できる。

図１５は、２つの異なるグループにおけるパネル画素−格子の配置を示す概略図である。図１〜７に対応する８つの視点が分布された例を提供し、この設計において、単一の画素の開口部は複数の格子要素に対応する。

８つの視点はＡおよびＢの２つのグループに分けられる。ＡおよびＢグループにおける画素は異なるライトフィールド情報を有するが、ＡおよびＢ自体の画素開口部の各々は４つの異なる格子に対応し、４つの格子は同一の画素情報に対応する。

４組の格子は情報を異なる視点に拡張/コピーしてユーザの目の視認可能な領域を拡大する役割を担う。

一般に、異なる視点ＡおよびＢ自体は隣接できず、つまり、視点ＡおよびＢは交互に配置される必要がある。また、ＡグループおよびＢグループの視点情報は同時にユーザの片目に入ることができず、つまり、Ａグループの異なる視点は同時にユーザの目に入ることができず、Ｂグループの異なる視点は同時にユーザの目に入ることができないが、ユーザの目はＡグループおよびＢから同時に情報を受け入れる必要がある。

図１５に示すように、ＡグループとＢグループなどの同一の視点グループにおける格子構造の間において、格子方向は隣接する格子構造の間で徐々に変化する。例えば、格子方向は、２０度未満または１０度未満など、３０度以下で変化する。

他方、ＡグループとＢグループの間では、格子方向は、例えば、３０を超えて実質的に急激に変化する。

本開示のいくつかの実施形態によれば、第１の視点グループおよび第２の視点グループはそれぞれ異なる視域内にある。

ユーザの目が視点間を移動する際に視点情報が反転してエラー情報がもたらされるのを回避するため、アイトラッキング技術を用いて、視点情報をリアルタイムで更新する、すなわち、ＡグループとＢグループの視点情報を適宜交換して補正することができる。

いくつかの実施形態において、ユーザの目をトラッキングするための表示装置または表示システムにカメラを備えることができる。

画像の補正は、ソフトウェアまたはハードウェアまたはそれらの組み合わせにより行うことができる。いくつかの実施形態において、制御および/またはインタフェースソフトウェアまたはアプリケーション（アプリ）は、命令が記憶された非一時的なコンピュータ可読記録媒体の形式により提供できる。

本開示で説明する主題および動作は、デジタル電子回路において、または本明細書で説明する構造およびそれらの構造等価物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウェアもしくはハードウェア、またはそれらの１つ以上の組み合せにより実現できる。本開示で説明する主題は、１つ以上のコンピュータプログラム、つまり、データ処理装置により実行されるために、またはデータ処理装置の動作を制御するために１つ以上のコンピュータ記憶媒体に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つ以上のモジュールとして実現できる。

あるいは、または加えて、プログラム命令は、データ処理装置により実行されるために適切な受信装置に送信するための情報を符号化すべく生成された人工的に生成された伝搬信号、例えば、機械により生成された電気、光または電磁信号に符号化できる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶装置、コンピュータ可読記憶基板、ランダムもしくはシリアルアクセスメモリアレイまたは装置、またはそれらを１つ以上組み合わせたもの、またはそれらに組み込まれることができる。

さらに、コンピュータ記憶媒体は伝搬信号ではないが、人工的に生成された伝搬信号に符号化されたコンピュータプログラム命令のソースまたは宛先であることができる。コンピュータ記憶媒体は、１つ以上の個別の部品または媒体（例えば、複数のＣＤ、ディスク、ドライブまたは他の記憶装置）であり、またはそれらに組み込まれてもよい。したがって、コンピュータ記憶媒体は有形であることができる。

本開示で説明する動作は、１つ以上の非一時的コンピュータ可読記憶装置に記憶されたか、または他のソースから受信したデータに対してデータ処理装置により実行される処理として実現できる。

例えば、非一時的なコンピュータ可読記録媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、磁気テープ、フロッピーディスク、光学的データ記憶装置、ＵＳＢドライブまたはＳＤカードなどのフラッシュドライブなどであってよい。

本開示の装置は、例えば、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの専用ロジック回路を備えることができる。

この装置は、ハードウェアに加えて、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想マシン、またはそれらの１つ以上の組み合わせを構成するコードなどの該当するコンピュータプログラムの実行環境を形成するコードも備えてよい。これらの装置および実行環境は、ウェブサービス、分散コンピューティングおよびグリッド・コンピューティング・インフラストラクチャなどの様々な異なるコンピューティング・モデル・インフラストラクチャを実現できる。例えば、これらの装置は、インターネットを介して、スマートフォン、タブレットコンピュータまたは他の種類のコンピュータ上で、Ｗｅｂベースのグラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）により遠隔制御が可能である。

（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリ、スクリプトまたはコードとしても知られる）コンピュータプログラムは、コンパイルまたは解釈された言語、宣言型または手続き型言語を含む、あらゆる形式のプログラミング言語で記述でき、スタンドアロン・プログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、物体、またはコンピューティング環境での使用に適したその他のユニットとして任意の形式により展開することができる。

コンピュータプログラムは、ファイルシステム中のファイルに対応してよいが、必須ではない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの部分（例えば、マークアップ言語ドキュメントに記憶された１つ以上のスクリプト）、該当するプログラム専用の単一ファイル、または複数の協調ファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶するファイル）に記憶することができる。コンピュータプログラムは、１つのサイトに位置するかまたは複数のサイトを跨いで分布し、通信ネットワークによって相互接続された１つ以上のコンピュータで実行されるように展開することができる。

本開示で説明する処理および論理フローは、入力データ上で動作し出力を生成してアクションを実行するために、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行することができる。処理および論理フローは、また、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどの専用ロジック回路によって実行することができ、この装置をＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどの専用ロジック回路として実現することができる。

コンピュータプログラムを実行するのに適したプロセッサには、例えば、汎用および専用マイクロプロセッサ、ならびに任意の種類のデジタルコンピュータの１つ以上のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは読み取り専用メモリもしくはランダムアクセスメモリ、または両者から命令およびデータを受信する。コンピュータの要素として、命令にしたがってアクションを実行するように構成されたプロセッサと、命令およびデータを記憶する１つ以上のメモリ装置とを備えることができる。

一般に、コンピュータは、データを格納するための１つ以上の大容量記憶装置、例えば、磁気、光磁気ディスク、または光ディスクからデータを受信し、もしくはこれらにデータを伝搬し、または両者を実行するために、これをさらに備え、またはこれらに動作可能に結合される。しかし、コンピュータはこれらの装置を必要としない。さらに、コンピュータは、少例だけ挙げると、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、モバイルオーディオまたはビデオプレーヤ、ゲームコンソール、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機、またはポータブルストレージデバイス（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ）などの別の装置に内蔵されることができる。

コンピュータプログラム命令およびデータを記憶するのに適した装置には、すべての形式の不揮発性メモリ、媒体およびメモリ装置を含み、例示的な半導体メモリ装置の例を挙げると、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ装置、例えば、内蔵ハードディスクもしくはリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクがある。プロセッサおよびメモリは、専用ロジック回路により補助され、またはこれに組み込むことができる。

ユーザとのインタラクションを提供するために、本明細書で説明される主題は、コンピュータおよび／またはディスプレイ装置、例えば、ＶＲ／ＡＲデバイス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）デバイス、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）デバイス、スマートアイウェア（メガネなど）、ＣＲＴ（ブラウン管）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、プラズマ、その他の柔軟な構成、またはユーザに対し情報を表示するための任意の他のモニタ、ならびに、例えば、キーボード、マウス、トラックボールなどのポインティングデバイス、またはユーザがコンピュータに入力を提供できるタッチスクリーン、タッチパッドなどで実現することができる。

ユーザとのインタラクションを提供するのに他の種類の装置も使用できる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、例えば、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバックまたは触覚的フィードバックなどの任意の形式の感覚フィードバックであることができ、ユーザからの入力は、音声、スピーチまたは触覚入力を含む任意の形式であることができる。一実施例において、ユーザは、装置に周囲の光の輝度を決定する命令を話し、様々な操作を実行させることができる。

本明細書で説明する主題の実装は、データサーバーなどのバックエンドコンポーネント、またはアプリケーションサーバーなどのミドルウェアコンポーネントを含むバックエンドコンポーネント、またはそれにより本明細書で説明する主題の実装とユーザがインタラクションすることができる、グラフィカルユーザインターフェイスまたはウェブブラウザを備えたクライアントコンピュータなどのフロントエンドコンポーネント含むバックエンドコンポーネント、またはそのようなバックエンド、ミドルウェアもしくはフロントエンドコンポーネントの組み合わせを備えるコンピュータシステムで実現できる。

このシステムのコンポーネントは、任意の形式により、または通信ネットワークなどのデジタルデータ通信の媒体によって相互接続することができる。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）およびワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、インターネットワーク（例えば、インターネット）、およびピアツーピアネットワーク（例えば、アドホックピアツーピアネットワーク）が含まれる。

本明細書で開示した特徴は、ホームまたはオフィスの様々な電子デバイスとは個別にもしくは統合して、スマートホームまたはスマートオフィス設計の一部として実現されてよい。

例えば、スマートホームまたはスマートオフィスにおける制御または表示の機能は、前述の表示装置において実現されてよく、インターネット接続をより伝統的なテレビ番組ソース（例えば、ケーブル、衛星、無線、または他の信号を介して受信される）と統合するように構成された処理回路を備える、スマートテレビ（または接続されたテレビ、ハイブリッドテレビなど）として、またはその一部として構成されてよい。

スマートテレビは、テレビセットに物理的に組み込むことも、セットトップボックス、ブルーレイまたは他のデジタルメディアプレーヤ、ゲームコンソール、ホテルのテレビシステム、および他のコンパニオンデバイスなどの別のデバイスを備えることもできる。スマートテレビは、視聴者がウェブ、ローカルケーブルテレビチャンネル、衛星テレビチャンネルにおける、またはローカルハードドライブに記憶されたビデオ、映画、写真、および他のコンテンツを検索し見つけられるように構成されてよい。

本明細書には多くの具体的な実現の詳細が含まれるが、これらは任意の請求項を制限するものと解釈されるべきではなく、特定の実現に固有の特徴に対する説明として解釈されるべきである。個別に実現する文脈において本明細で説明する特定の特徴は、単一の実現と組み合わせて実現することもできる。逆に、単一の実現の文脈で説明されている様々な特徴は、複数の実現において個別に実現することも、適切な下位組み合わせにより実現することもできる。

さらに、特徴は特定の組み合わせで動作するものとして上記で説明され、最初にそのように請求するが、場合によっては、請求した組み合わせから１つ以上の特徴を外し、請求した組み合わせは下位組み合わせまたは下位組み合わせの変形を対象とすることができる。

同様に、特定の順序で動作を図示したが、望ましい結果を達成するために、そのような動作を特定の順序でまたは順次で実行すること、またはすべての図示された動作を実行することが必要とされるものと理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスクと平行処理が有利な場合がある。さらに、上記の実現における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実現においてそのような分離が必要とされると理解されるべきではなく、説明されたプログラムコンポーネントおよびシステムは、一般に単一のソフトウェア製品に統合するか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化できることが理解されなければならない。

したがって、主題を具体的に実施することについて説明した。他の実施は以下の特許の請求範囲内にある。場合によっては、請求項に記載のアクションは、異なる順序で実行されても依然として望ましい結果を達成することができる。また、添付の図面に示される処理は、所望の結果を達成するために必ずしも示された特定の順序または順次を必要としない。特定の実現では、マルチタスクと平行処理を利用してよい。

本明細書および実施形態は、例としてのみ考慮されることが意図されている。本開示の他の実施形態は、本開示の明細書および図面から当業者に明らかであろう。つまり、特定の実施形態について上記で詳細に説明したが、説明は例示のためのものにすぎない。したがって、上記で説明した多くの方面は、別に明記されていない限り、必要または不可欠な要素として意図されていないことが分かる。

当業者であれば、本明細書で説明した実施形態は実施形態の一部にすぎず、関連するアクションおよび部分は様々な実施形態の機能を実現するために必ずしもすべて必要とされないことも理解するであろう。

本明細書の様々な実施形態は、いくつかの実施形態の説明は他の実施形態との相違点に焦点を当てて段階を追って説明しており、異なる実施形態における同じまたは同様の部分は、１つの実施形態でともに説明する場合がある。

なお、本開示では、第１のおよび第２のなどの関係用語は、１つのエンティティまたは動作を別のエンティティまたは動作と区別するためにのみ使用され、それらのエンティティがそのような順序または順次を有するのを必ずしも必要としない。これらのエンティティまたは動作の間にそのような実際の関係または順序が存在することを必ずしも必要としまたは示唆するものではない。

さらに、「含む（」またはそれらの変形は、非排他的な包含を網羅することを意図しており、処理、方法、物品または装置が明記されないものを含む列記された要素も含み、またはそのような処理、方法、物品または装置に固有の要素を備えることを意味する。

それ以上限定しない場合、「・・・を含む」という文により定義される要素は、処理、方法、物品または装置における他の同一要素、またはエレメントを含む装置の存在を排除するものではない。

以上、本開示のいくつかの実施形態による、単眼の焦点距離と両眼の輻輳距離が一致する表示装置および表示システムに関して詳細な説明を提供した。本明細書では、特定の実施例を用いていくつかの実施形態の原理および実現について説明した。説明は、可能な方法と概念の一部を理解するのを手助けするためにのみ用いられる。また、当業者は、本開示の概念に基づいて、特定の実現方法および適用範囲を変更してよい。したがって、本明細書の内容は、本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。

説明では、装置、組、構造、システムなどに関して、様々な実施形態に関する説明において、いくつかのケースでは単数形を用い、他のいくつかのケースでは複数の形を用いた。しかし、単数形または複数形は限定するためのものではなく、説明のためのものである。単一の装置、組またはシステムなどが採用されていることが明示的に記載されない限り、または複数の装置、組またはシステムなどが用いられていることが明示的に記載されない限り、装置、組、構造、システムなどは単数または複数であることができる。

本開示の様々な実施形態に基づいて、開示された装置、デバイスおよび方法は、他の方法で実現されてもよい。

端末またはデバイスを異なる「部分」、「ユニット」、「コンポーネント」などに分割することは、いくつかの実施形態による様々な論理機能を反映したものにすぎず、実際の実現にあたっては、上記の同様の機能を実現するのに「部分」、「ユニット」、「コンポーネント」を他の方法で分割することができ、または分割しないこともできる。例えば、複数の部分、ユニット、コンポーネントを組み合わせてもよく、または別のシステムに統合することもできる。加えて、いくつかの特性を省略することができる。

当業者であれば、上記の様々な実施形態によって提供される、デバイス内のモジュール、回路、ユニット、部分またはコンポーネントを、上記の１つ以上のデバイス内に構成できることが分かる。それらは、上記のまたは添付の図面に示されている例示的な実施形態と異なる１つ以上のデバイス内に位置することもできる。例えば、上記の様々な実施形態におけるモジュール、回路、ユニット、部分またはコンポーネントは、１つのモジュールに統合するか、またはいくつかのサブモジュールに分割することができる。

なお、様々なデバイス、コンポーネント、ユニット、ブロックもしくは部分はモジュールの構成であるか、または個別のコンポーネントからなってよいが、一般に、いずれの場合も「モジュール」と呼んでよい。言い換えれば、本明細における「モジュール」、「ユニット」はモジュール形式であってもそうでなくてもよい。

上記の様々な実施形態を記載した順序は、説明のみを目的とし、実施形態の優先順位を表すものではない。

特定の実施形態について上記で詳細に説明したが、説明は例示のためのものにすぎない。したがって、上記で説明した多くの方面は、別に記載されていない限り、必要または不可欠な要素として意図されていないことが分かる。

当業者は、本開示の利益を受けて、上述したものに加え、例示的な実施形態の開示された方面に対応する様々な変形および同等の行為を、以下の特許請求の範囲で定義される本開示の精神および範囲から逸脱することなく行うことができる。以下の特許請求の範囲は、かかる修正および同等の構造を包含するように最も広く解釈される。

Claims (27)

1. 視域に複数の視点を設けるように構成された３次元表示装置であって、
   複数の第１のサブ画像を表示するように構成された複数の第１のサブ画素と、複数の第２のサブ画像を表示するように構成された複数の第２のサブ画素とを備える指向性表示構造と、
   光線を回折させて前記複数の第１のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第１の格子構造と、光線を回折させて前記複数の第２のサブ画像を指向的に伝送するように構成された複数の第２の格子構造とを備える複数の格子構造と、
   前記指向性表示構造と前記視域との間に配置され、第１の視点に指向的に伝送される前記複数の第１のサブ画像の各々を反射し、第２の視点に指向的に伝送される複数の前記第２のサブ画像の各々を反射することにより３次元画像を表示するように構成され、前記第１の視点および前記第２の視点は同一の視域内にあり、前記第２の視点は前記第１の視点と異なる反射マスクとを備える、３次元表示装置。
2. 前記指向性表示構造は、
   前記複数の第１のサブ画素および前記複数の第２のサブ画素を備え、前記複数の格子構造が発光側に配置された表示パネルと、
   前記表示パネルにコリメート光を供給するように構成されたコリメートバックライト構造とをさらに備える、請求項１に記載の３次元表示装置。
3. 前記指向性表示構造は、
   前記複数の第１のサブ画素および前記複数の第２のサブ画素を備える表示パネルと、
   前記表示パネルにコリメート光を供給するように構成されたコリメートバックライト構造とをさらに備え、
   前記複数の格子構造は、前記表示パネルと前記コリメートバックライト構造との間に配置される、請求項１に記載の３次元表示装置。
4. 前記コリメートバックライト構造は、導光パネルと、前記導光パネルの側面に沿って配置されるコリメート光源とを備えるサイドエントリー型のコリメートライト構造であり、
   前記複数の格子構造は、前記導光パネルの発光側に配置される、請求項３に記載の３次元表示装置。
5. 前記コリメートバックライト構造は、
   層状に配置された少なくとも２つの導光パネルと、
   各導光パネルの対向する側面に沿ってそれぞれ配置される複数のコリメート光源とを備え、
   前記複数の格子構造は、各導光パネルの発光面に設けられ、
   異なる導光パネルに対応する前記コリメート光源によって出射される光線の複数の色は異なり、
   前記複数のコリメート光源によって出射される光線の前記複数の色は、白色光に混合されることができる、請求項３に記載の３次元表示装置。
6. 前記コリメートバックライト構造は、隣接する導光パネルを接着するように構成された低屈折率の接着層をさらに備える、請求項５に記載の３次元表示装置。
7. 前記複数の第１のサブ画素は、前記複数の第１の格子構造と一対一で対応し、
   前記複数の第２のサブ画素は、前記複数の第２の格子構造と一対一で対応する、請求項１に記載の３次元表示装置。
8. 前記複数の第１のサブ画素の各々および前記複数の第２のサブ画素の各々は交互に配置される、請求項１に記載の３次元表示装置。
9. 前記複数の視点は、直線、十字、矩形、または星の形状に配置される、請求項１に記載の３次元表示装置。
10. 前記表示パネルは、前記表示パネルの前記発光側に構成された上偏光子を備え、
    前記複数の格子構造は、前記上偏光子の発光側または入光側に位置する、請求項２に記載の３次元表示装置。
11. 前記表示パネルは、前記複数の第１のおよび第２のサブ画素に隣接して配置される下偏光子をさらに備え、
    前記下偏光子は、前記表示パネルの基板として構成され、それによりガラス基板の必要性を低減する、請求項１０に記載の３次元表示装置。
12. 前記複数の視点は、第１の視点グループおよび第２の視点グループを含み、
    前記第１の視点グループに対応する前記格子構造の間において、格子方向は隣接する格子構造の間で徐々に変化し、
    前記第１の視点グループおよび前記第２の視点グループの間では、格子方向が実質的に急激に変化する、請求項１に記載の３次元表示装置。
13. 前記第１の視点グループおよび前記第２の視点グループはそれぞれ異なる視域内にある、請求項１２に記載の３次元表示装置。
14. 格子方向角および格子周期は、以下により決定され、
    

    

    

    

    

    

    は光線波ベクトルであり、ｎは対応する媒体の屈折率であり、λは波長であり、
    

    

    は光線の方向を記述する単位ベクトルであり、
    

    

    は格子ベクトルであり、
    

    

    は格子線の法線方向の単位ベクトルであり、ｇは格子周期であり、ｍは格子の回折次数である、請求項１２に記載の３次元表示装置。
15. 前記複数の第１のサブ画素の各々は、前記複数の第１の格子構造のうちの少なくとも２つに対応し、
    前記複数の第１の格子構造のうちの前記少なくとも２つは、前記複数の第１のサブ画素のうちの１つからの光線を回折させて前記複数の第１のサブ画素のうちの１つにより表示される第１のサブ画像を異なる視点に伝送するように構成され、
    前記複数の第２のサブ画素の各々は、前記複数の第２の格子構造のうちの少なくとも２つと対応し、
    前記複数の第２の格子構造のうちの前記少なくとも２つは、前記複数の第２のサブ画素のうちの１つからの光線を回折させて前記複数の第２のサブ画素のうちの１つにより表示される第２のサブ画像を異なる視点に伝送するように構成される、請求項１に記載の３次元表示装置。
16. 目の単一の瞳孔内に少なくとも２つの視点が存在し、前記少なくとも２つの視点は異なる関連するサブ画素グループに対応し、
    １組の第１の主視点について異なる画像が取り込まれ、
    隣接する１組の第１の二次視点について共通画像が取り込まれる、請求項１から１５のいずれか一項に記載の３次元表示装置。
17. レンズまたは自由曲面の反射パネルを備える光学部品をさらに備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載の３次元表示装置。
18. 前記光線はランバート体で記述されるより小さい発散角で所定の設計方向に従って出射され、
    前記光学部品は、前記表示パネルの虚像を虚像面に形成し、
    前記光線の前記虚像面における発散角は前記光線の前記表示パネルにおける発散角より小さい、請求項１から１５のいずれか一項に記載の３次元表示装置。
19. 前記表示パネルはカラーフィルム層を備え、
    前記複数の格子構造は、前記カラーフィルム層の発光側に配置される、請求項２に記載の３次元表示装置。
20. 前記複数の格子構造は、格子線が直立したエッチング格子構造、格子線が傾斜したエッチング格子構造、または露光されたホログラム材料により形成されたブラッグ格子構造のうちの少なくとも１つを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載の３次元表示装置。
21. 請求項１から２０のいずれか一項に記載の３次元表示装置を２つ備え、前記２つの表示装置は、ユーザの左目と右目にそれぞれ対応する、表示システム。
22. ユーザの目をトラッキングして視点情報のリアルタイム更新を容易にすることで前記ユーザの目が視点間を移動することに起因するエラー情報を補正するように構成されたカメラをさらに備える、請求項２１に記載の表示システム。
23. 前記表示装置は、前記ユーザの未矯正の視力に適合するように構成された、請求項２１に記載の表示システム。
24. 前記指向性表示構造は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイパネルまたは有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイパネルのうちの少なくとも１つを備える、請求項２１に記載の表示システム。
25. 前記２つの表示装置のうちの１つの左目または右目に対応する単眼の焦点距離と、前記２つの表示装置の両眼の輻輳距離とが実質的に等しい、請求項２１に記載の表示システム。
26. 前記光学部品は、調節可能な透過率を有する、請求項２１に記載の表示システム。
27. 実シーンの画像をキャプチャするように構成されたカメラをさらに備え、前記指向性表示構造は、前記実シーンのキャプチャされた画像および虚像の両方を表示するように構成される、請求項２１に記載の表示システム。

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