特開 2024-78780 立体映像表示システム、ヘッドマウントディスプレイ、要素画像群生成装置及びそのプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024078780

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】立体映像表示システム、ヘッドマウントディスプレイ、要素画像群生成装置及びそのプログラム

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240604BHJP

   H04N 13/122 20180101ALI20240604BHJP

   H04N 13/344 20180101ALI20240604BHJP

   H04N 13/376 20180101ALI20240604BHJP

   H04N 13/38 20180101ALI20240604BHJP

   H04N 13/378 20180101ALI20240604BHJP

   H04N 13/339 20180101ALI20240604BHJP

   H04N 13/307 20180101ALI20240604BHJP

   G02B 3/00 20060101ALN20240604BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N13/122

H04N13/344

H04N13/376

H04N13/38

H04N13/378

H04N13/339

H04N13/307

G02B3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022191336

(22)【出願日】2022-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 恭孝

(72)【発明者】

【氏名】小出 大一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 久幸

(72)【発明者】

【氏名】久富 健介

(72)【発明者】

【氏名】半田 拓也

【テーマコード（参考）】

2H199

5C061

【Ｆターム（参考）】

2H199CA04

2H199CA23

2H199CA25

2H199CA42

2H199CA43

2H199CA58

2H199CA93

2H199CA97

5C061AA01

5C061AB12

5C061AB16

(57)【要約】

【課題】計算コストが少なく、簡易な構成で奥行き再現範囲が向上する立体映像表示システムを提供する。
【解決手段】立体映像表示システム１は、ヘッドマウントディスプレイ２が、異なる焦点距離の要素レンズが少なくとも一方向で隣り合うように配列されたレンズアレイ２２を備え、要素画像群生成装置３が、光線の始点位置及び光線が通過した要素レンズの焦点距離に基づいて、要素レンズの焦点距離毎に定まる集光面の何れに接触位置が最も近くなるかを判定し、最も近い集光面を通過する光線を出射する要素画像の画素に接触位置の色情報を割り当てる画素割当手段３３を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

人物の頭部に装着されるライトフィールド方式のヘッドマウントディスプレイと、要素画像で構成されている要素画像群を生成する要素画像群生成装置とを備える立体映像表示システムであって、
前記ヘッドマウントディスプレイは、
前記人物の頭部運動情報を計測するセンサと、
前記要素画像群生成装置が生成した要素画像群を表示する表示手段と、
前記要素画像に対応する要素光学素子を有し、異なる焦点距離の前記要素光学素子が少なくとも一方向で隣り合うように配列された光学素子アレイと、を備え、
前記要素画像群生成装置は、
前記要素画像の画素毎に、前記要素光学素子を通過して前記人物の眼球で再帰反射されて前記要素画像群のオブジェクトに接触する光線を生成する光線生成手段と、
前記人物の頭部運動情報に基づいて、前記光線を回転及び並進させる回転・並進手段と、
前記回転・並進手段で回転及び並進させた光線を直進させて前記オブジェクトと接触する場合、前記光線の始点位置から前記オブジェクトまでの距離と、前記オブジェクトと前記光線との接触位置の色情報とを求める光線追跡手段と、
前記光線の始点位置から前記オブジェクトまでの距離、及び、前記光線が通過した要素光学素子の焦点距離に基づいて、前記要素光学素子の焦点距離毎に定まる集光面の何れに前記接触位置が最も近くなるかを判定し、最も近い前記集光面を通過する光線を出射する前記要素画像の画素に前記接触位置の色情報を割り当てる画素割当手段と、を備えることを特徴とする立体映像表示システム。

【請求項2】

前記ヘッドマウントディスプレイは、前記光学素子アレイの前方に配置された接眼レンズ、をさらに備え、
前記光線生成手段は、前記要素画像の画素毎に、前記要素光学素子を通過して前記接眼レンズで屈折された後、前記人物の眼球で再帰反射されて前記要素画像群のオブジェクトに接触する光線を生成し、
前記画素割当手段は、前記接眼レンズから前記オブジェクトまでの距離、及び、前記光線が通過した前記要素光学素子の焦点距離に基づいて、前記接触位置が前記集光面の何れに最も近くなるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示システム。

【請求項3】

前記光学素子アレイは、前記焦点距離が異なる２種類の前記要素光学素子で構成され、２種類の前記要素光学素子が市松模様状に配列されたことを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示システム。

【請求項4】

人物の頭部に装着されるライトフィールド方式のヘッドマウントディスプレイであって、
前記人物の頭部運動情報を計測するセンサと、
要素画像で構成されている要素画像群を表示する表示手段と、
前記要素画像に対応する要素光学素子を有し、異なる焦点距離の前記要素光学素子が隣り合うように配列された光学素子アレイと、を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。

【請求項5】

人物の頭部に装着され、異なる焦点距離の要素光学素子が隣り合うように配列された光学素子アレイを備えるライトフィールド方式のヘッドマウントディスプレイに表示するために、要素画像で構成されている要素画像群を生成する要素画像群生成装置であって、
前記要素画像の画素毎に、前記要素光学素子を通過して前記人物の眼球で再帰反射されて前記要素画像群のオブジェクトに接触する光線を生成する光線生成手段と、
前記人物の頭部運動情報に基づいて、前記光線を回転及び並進させる回転・並進手段と、
前記回転・並進手段で回転及び並進させた光線を直進させて前記オブジェクトと接触する場合、前記光線の始点位置から前記オブジェクトまでの距離と、前記オブジェクトと前記光線との接触位置の色情報とを求める光線追跡手段と、
前記光線の始点位置から前記オブジェクトまでの距離、及び、前記光線が通過した要素光学素子の焦点距離に基づいて、前記要素光学素子の焦点距離毎に定まる集光面の何れに前記接触位置が最も近くなるかを判定し、最も近い前記集光面を通過する光線を出射する前記要素画像の画素に前記接触位置の色情報を割り当てる画素割当手段と、を備えることを特徴とする要素画像群生成装置。

【請求項6】

コンピュータを、請求項５に記載の要素画像群生成装置として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立体映像表示システム、ヘッドマウントディスプレイ、要素画像群生成装置及びそのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、教育、医療、娯楽などの様々な分野でバーチャルリアリティー（ＶＲ：Virtual Reality）及び拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）の活用が広がりつつある。ＶＲ用及びＡＲ用の表示装置として、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）が利用されている。ヘッドマウントディスプレイは、その使用者がバーチャル空間内で高い没入感及び臨場感を得られるように、高精細で広視野なデバイスの開発が進められている。

【0003】

一般的なヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイと接眼レンズで構成されており、接眼レンズを通して、拡大されたディスプレイの虚像を使用者が見ることができる。そして、このヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイに左右で視差のある映像を表示することで、使用者が立体感を感じることができる。

【0004】

このヘッドマウントディスプレイの問題として、長時間使用時の視覚疲労や不快感が挙げられる。その原因は、焦点調節機能により眼が焦点を合わせる位置と、輻輳機能により両眼の視線方向が交差する位置とが一致していないことと言われている。そして、この問題は、仮想的に３次元物体から目に届くまでの光線を再生するライトフィールド方式のヘッドマウントディスプレイで改善できる（非特許文献１）。

【0005】

図１９（ａ）及び図１９（ｂ）には、ライトフィールド方式に対応したＶＲ用のヘッドマウントディスプレイ９を図示した。このヘッドマウントディスプレイ９は、ディスプレイ９０と、レンズアレイ９１とを備える。また、ヘッドマウントディスプレイ９を装着する使用者の眼球１００と、オブジェクト（例えば、人間）の３次元像Ｔとを図示した。以後、眼球１００に対応させて、左右方向（水平方向）をｘ軸、上下方向（垂直方向）をｙ軸、奥行き方向をｚ軸とする座標系とする。
なお、図２０に示すように、ヘッドマウントディスプレイ９は、左右の眼球１００Ｒ，１００Ｌに対応するように、２組のディスプレイ９０及びレンズアレイ９１を備えてもよい。

【0006】

ディスプレイ９０は、要素画像ｅがアレイ状に配列された要素画像群Ｅを表示するものである。それぞれの要素画像ｅには、異なる視点で３次元像Ｔの一部が表示されている。レンズアレイ９１は、微小な要素レンズ９２が２次元のアレイ状に配列された光学素子である。ディスプレイ９０とレンズアレイ９１の距離は、レンズアレイ９１の焦点距離より短くなるように配置する。図１９（ａ）に示すように、ディスプレイ９０の複数の画素から要素レンズ９２の中心を通過した主光線（実線）は、３次元像Ｔを構成する点から眼球１００の異なる場所に入射する光線（一点鎖線）を再現することになる。

【0007】

図１９（ａ）に示すように、眼球１００の焦点調節機能により眼球１００が焦点を合わせる位置（焦点調節面Ｃ）が３次元像Ｔの点に一致する場合、眼球１００に入射した光線は、水晶体１０１によって網膜１０２上で１点に集光する。一方、図１９（ｂ）に示すように、眼球１００の焦点調節面Ｃとは異なる奥行き位置の点から出て眼球１００に入射した光線は、網膜１０２上で集光せずに広がりを持つ状態となる。図２０に示すように、焦点調節面Ｃは、輻輳機能により左右の眼球１００Ｒ，１００Ｌの視線方向が交差する位置と一致するので、視覚疲労や不快感を軽減できる。

【0008】

また、特許文献１および非特許文献２には、図２１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ９Ｂが記載されている。ヘッドマウントディスプレイ９Ｂは、ライトフィールド方式に対応しており、ディスプレイ９０と、レンズアレイ９１と、接眼レンズ９３とを備える。このヘッドマウントディスプレイ９Ｂでは、ディスプレイ９０及びレンズアレイ９１が使用者の側頭部付近に位置し、接眼レンズ９３が使用者の両眼正面に位置するように配置される。ここで、ヘッドマウントディスプレイ９Ｂでは、ディスプレイ９０に要素画像群Ｅを表示すると、レンズアレイ９１と接眼レンズ９３との間にオブジェクトの中間像Ｔ´が形成される。そして、ヘッドマウントディスプレイ９Ｂでは、接眼レンズ９３を通して、中間像Ｔ´が拡大された３次元像（虚像）Ｔを再現できる。

【0009】

なお、要素レンズ９２から眼球１００へ到達する光線は、要素レンズ９２の中心以外を通る光線も存在し、ディスプレイ９０のある点から出た光線が拡散光として眼球１００に到達する。また、接眼レンズ９３で屈折された光線を進行方向とは逆にたどると、１点に集光する面（集光面）が存在する。この集光面以外では、光線が広がりを持つため、３次元像Ｔの形成位置が集光面から離れるほど、３次元像Ｔを構成する点が大きくなり、３次元像Ｔの鮮明さが低下したり、３次元像Ｔの形状に歪が生じたりする。なお、集光面近傍でこれらの影響が生じない、又は、影響の少ない範囲を一般的に奥行き再現範囲と呼ぶ。

【0010】

奥行き再現範囲を向上させる手法として、可変焦点レンズを用いて集光面を動的に操作する手法が知られている（非特許文献２、非特許文献３）。また、要素レンズの焦点距離を中心部と周辺部とで異なるレンズアレイを用いて、開口アレイにより光の通過面を時分割で制御する手法も知られている（非特許文献４）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特許第６９６５３３０号公報

【非特許文献】

【0012】

【非特許文献1】D. Lanman and D. Luebke, "Near-Eye Light Field Displays," ACM Trans. Graph., 32, 6, 1-10 (2013).

【非特許文献2】H. Huang and H. Hua, "High-performance integral-imaging-based light field augmented reality display using freeform optics," Opt. Express, 26, 17578-17590 (2018).

【非特許文献3】X. Shen and B. Javidi, "Large depth of focus dynamic micro integral imaging for optical see-through augmented reality display using a focus-tunable lens," Appl. Opt. 57, B184-B189 (2018).

【非特許文献4】X. Wang and H. Hua, "Depth-enhanced head-mounted light field displays based on integral imaging," Opt. Lett., 46, 985-988 (2021).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

非特許文献２，３に記載の手法では、集光面を移動させる駆動系が必要となり、構造が複雑になるという問題がある。また、非特許文献４に記載の手法では、時分割で光の通過面を制御するため、非常に高速に駆動するディスプレイ及び開口アレイが必要になり、構造が複雑になってしまう。さらに、非特許文献４に記載の手法では、ディスプレイに表示する要素画像群を時分割の各状態でそれぞれ生成させる必要があるため、計算コストが非常に大きくなるという問題がある。

【0014】

そこで、本発明は、計算コストが少なく、簡易な構成で奥行き再現範囲が向上する立体映像表示システム、ヘッドマウントディスプレイ、要素画像群生成装置及びそのプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

前記課題を解決するため、本発明に係る立体映像表示システムは、人物の頭部に装着されるライトフィールド方式のヘッドマウントディスプレイと、要素画像で構成されている要素画像群を生成する要素画像群生成装置とを備える構成とした。

【0016】

かかる構成によれば、ヘッドマウントディスプレイは、人物の頭部運動情報を計測するセンサと、要素画像群生成装置が生成した要素画像群を表示する表示手段と、要素画像に対応する要素光学素子を有し、異なる焦点距離の要素光学素子が少なくとも一方向で隣り合うように配列された光学素子アレイと、を備える。

【0017】

また、要素画像群生成装置は、要素画像の画素毎に、要素光学素子を通過して人物の眼球で再帰反射されて要素画像群のオブジェクトに接触する光線を生成する光線生成手段と、人物の頭部運動情報に基づいて、光線を回転及び並進させる回転・並進手段と、回転・並進手段で回転及び並進させた光線を直進させてオブジェクトと接触する場合、光線の始点位置からオブジェクトまでの距離と、オブジェクトと光線との接触位置の色情報とを求める光線追跡手段と、光線の始点位置からオブジェクトまでの距離、及び、光線が通過した要素光学素子の焦点距離に基づいて、要素光学素子の焦点距離毎に定まる集光面の何れに接触位置が最も近くなるかを判定し、最も近い集光面を通過する光線を出射する要素画像の画素に接触位置の色情報を割り当てる画素割当手段と、を備える。

【0018】

ここで、集光面の近傍では３次元像を鮮明に表示することができ、要素光学素子の焦点距離に応じて集光面の位置が変化する。また、立体映像表示システムは、焦点距離の異なる要素光学素子を備えるので、集光面が焦点距離毎に存在し、光線が通過する要素光学素子の焦点距離に応じて適切な集光面が決まる。すなわち、立体映像表示システムでは、オブジェクトの奥行き位置によって、オブジェクト像を形成する光線が通過する要素光学素子を変えることで、奥行き再現範囲を向上させることができる。
さらに、立体映像表示システムは、時分割処理を行わないので計算コストが少なく、集光面を移動させる駆動系を必要としないので簡易な構成を実現することができる。

【0019】

なお、本発明は、前記したヘッドマウントディスプレイ又は要素画像群生成装置として実現することもできる。
また、本発明は、コンピュータを前記した要素画像群生成装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、計算コストが少なく、簡易な構成で奥行き再現範囲を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態に係る立体映像表示システムの構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの外観図である。

【図3】実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの概略図であり、（ａ）は側面視した状態を表し、（ｂ）は上面視した状態を表す。

【図4】実施形態において、レンズアレイを説明する説明図であり、（ａ）は正面視した状態を表し、（ｂ）は側面視した状態を表す。

【図5】実施形態において、レンズアレイを説明する説明図であり、（ａ）は正面視した状態を表し、（ｂ）は側面視した状態を表す。

【図6】実施形態において、ヘッドマウントディスプレイと中間像面及び集光面との関係を説明する説明図である。

【図7】実施形態において、光線の生成を説明する説明図である。

【図8】実施形態において、長い焦点距離の要素レンズを光線が通過するときの色情報の割り当てを説明する説明図であり、（ａ）は色情報を割り当てる状態を表し、（ｂ）は色情報を割り当てない状態を表す。

【図9】実施形態において、短い焦点距離の要素レンズを光線が通過するときの色情報の割り当てを説明する説明図であり、（ａ）は色情報を割り当てる状態を表し、（ｂ）は色情報を割り当てない状態を表す。

【図10】実施形態において、光線が各要素レンズを通過するときの色情報の割り当てを説明する説明図である。

【図11】実施形態に係る要素画像群生成装置の動作を示すフローチャートである。

【図12】変形例１において、レンズアレイを説明する説明図である。

【図13】（ａ）及び（ｂ）は、変形例２においてレンズアレイを説明する説明図である。

【図14】（ａ）及び（ｂ）は、変形例３においてレンズアレイを説明する説明図である。

【図15】実施例において、奥行き再現範囲のシミュレーションを説明する説明図である。

【図16】（ａ）～（ｄ）は、比較例のシミュレーション結果を示す画像である。

【図17】（ａ）～（ｄ）は、実施例のシミュレーション結果を示す画像である。

【図18】（ａ）は比較例における輝度をプロットしたグラフであり、（ｂ）は実施例における輝度をプロットしたグラフである。

【図19】従来のヘッドマウントディスプレイを説明する説明図であり、（ａ）は焦点調節面が３次元像の点に一致する場合を表し、（ｂ）は焦点調節面が３次元像の点に一致しない場合を表す。

【図20】従来のヘッドマウントディスプレイにおいて、焦点調節面を説明する説明図である。

【図21】従来のヘッドマウントディスプレイを説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

【0023】

［立体映像表示システムの構成］
図１を参照し、立体映像表示システム１の構成について説明する。
立体映像表示システム１は、人物Ｈ（図２）の頭部に装着されるライトフィールド方式のヘッドマウントディスプレイ２と、要素画像ｅ（図３）で構成されている要素画像群Ｅを生成する要素画像群生成装置３とを備えるものである。そして、立体映像表示システム１は、人物Ｈの頭部の向きに応じて、要素画像群生成装置３が要素画像群Ｅをヘッドマウントディスプレイ２に表示させる。

【0024】

＜ヘッドマウントディスプレイ＞
ヘッドマウントディスプレイ２は、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）用の表示装置である。図２に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、ゴーグル形状の筐体２００にディスプレイ２１等を内蔵しており、装着バンド２０１によって、人物Ｈの頭部に装着される。また、ヘッドマウントディスプレイ２は、スピーカ２０２を備え、立体映像に連動してスピーカ２０２が音声を再生してもよい。

【0025】

図１及び図３（ａ）に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、トラッキングセンサ（センサ）２０と、ディスプレイ（表示手段）２１と、レンズアレイ（光学素子アレイ）２２と、接眼レンズ２４とを備える。図３（ｂ）に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２は、左右の眼球１００Ｌ，１００Ｒ用として、同一構成のディスプレイ２１及びレンズアレイ２２を計二個ずつ備える。図３（ａ）はヘッドマウントディスプレイ２を側面視したときの図であり、図３（ｂ）はヘッドマウントディスプレイ２を上面視したときの図である。なお、ヘッドマウントディスプレイ２では、ディスプレイ２１及びレンズアレイ２２を１個ずつ備え、それぞれの左右半分を左右の眼球１００Ｌ，１００Ｒ用として用いてもよい（不図示）。

【0026】

ここで、眼球１００に対応させて、左右方向（水平方向）をｘ軸、上下方向（垂直方向）をｙ軸、奥行き方向をｚ軸とする座標系とする。また、奥行き方向において、眼球１００が位置する方向を前方（手前側）とし、眼球１００の反対方向を後方（奥側）とする。
また、説明をわかりやすくするため、要素画像群Ｅが厚みを有するように図示したが、実際にはディスプレイ２１に表示される画像であって厚みを有していない。

【0027】

トラッキングセンサ２０は、人物Ｈの頭部運動情報を計測するものである。頭部運動情報は、頭部の回転を表す回転運動情報、及び、頭部の移動（水平方向、垂直方向及び奥行き方向）を表す並進運動情報からなる。例えば、回転運動情報は、加速度センサ、ジャイロセンサ及び地磁気センサで計測できる。また、並進運動情報は、ステレオカメラの撮影映像に含まれる特徴点から奥行き情報を推定し、推定した奥行き情報から算出できる。つまり、トラッキングセンサ２０は、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ステレオカメラなどの複数のセンサ群で構成されている。

【0028】

なお、トラッキングセンサ２０は、頭部運動情報として、回転運動情報だけを計測してもよい。この場合、ヘッドマウントディスプレイ２が表示する映像は、人物Ｈの頭部の回転運動のみに対応するので、人物Ｈの頭部の並進運動には対応しない。

【0029】

ディスプレイ２１は、後記する要素画像群生成装置３が生成した要素画像群Ｅを表示するものである。つまり、ディスプレイ２１は、左右の眼球１００Ｒ，１００Ｌに対応した要素画像ｅを２次元状に配列した要素画像群Ｅを表示する。要素画像ｅは、異なる視点での３次元像の一部の画像である。例えば、ディスプレイ２１は、画素を２次元状（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に配列した液晶パネルや有機ＥＬ（Electronic Luminescent）パネル等の直視型ディスプレイである。

【0030】

レンズアレイ２２は、要素画像ｅに対応する要素レンズ（要素光学素子）２３を有し、異なる焦点距離の要素レンズ２３が少なくとも一方向で隣り合うように配列されたものである。ここで、レンズアレイ２２は、ディスプレイ２１の前方に配置され、要素画像ｅに対応するように、要素レンズ２３が２次元状（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に配列されている。

【0031】

要素レンズ２３は、微小な平凸レンズ又は両凸レンズである。また、要素レンズ２３の形状としては、正方形、長方形又は円形があげられる。また、要素レンズの種類としては、球面レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズがあげられる。

【0032】

本実施形態では、レンズアレイ２２は、焦点距離が異なる２種類の要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌで構成され、２種類の要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌが市松模様状に配列されている（図４及び図５参照）。本実施形態では、要素レンズ２３_Lの焦点距離ｆ´_{ａｒｒａｙ}が要素レンズ２３_Ｓの焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}より長いこととする（ｆ_{ａｒｒａｙ}＜ｆ´_{ａｒｒａｙ}）。図４（ａ）に示すように、レンズアレイ２２を正面視すると、長い焦点距離ｆ´_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｌと短い焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｓとが、ｘ軸方向及びｙ軸方向で隣り合うように配列されている。図４（ｂ）に示すように、レンズアレイ２２を側面視すると、長い焦点距離ｆ´_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｌと短い焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｓとが垂直方向に並んでいる。

【0033】

図４（ａ）に示すように、要素レンズ２３が正方形であってもよく、図５（ａ）に示すように、要素レンズ２３が円形であってもよい。要素レンズ２３が円形の場合でも、長い焦点距離ｆ´_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｌと短い焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｓとが、水平方向及び垂直方向で隣り合うように配列されている。

【0034】

接眼レンズ２４は、レンズアレイ２２の前方に配置されており、ディスプレイ２１及びレンズアレイ２２によって形成される中間像を拡大して人物Ｈに提示するものである。例えば、接眼レンズ２４は、平凸レンズ又は両凸レンズである。また、接眼レンズ２４の種類としては、球面レンズ、非球面レンズ又はフレネルレンズがあげられる。

【0035】

このような構成により、ヘッドマウントディスプレイ２では、ディスプレイ２１に表示される要素画像群Ｅで再生される３次元像の中間像がディスプレイ２１よりも奥側に形成され、接眼レンズ２４を通して、中間像が拡大された３次元像（虚像）として再現される。

【0036】

＜＜中間像面、集光面の位置関係＞＞
図６を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２と中間像面Ｂ，Ｂ´及び集光面Ａ，Ａ´との関係について説明する。
ヘッドマウントディスプレイ２では、ディスプレイ２１とレンズアレイ２２との距離ａを、要素レンズ２３_Ｌ，２３_Ｓのうちの短い方の焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}よりも小さくする。ディスプレイ２１に表示する要素画像群Ｅ及びレンズアレイ２２によって形成される中間像は、虚像としてディスプレイ２１の後方に形成される。このとき、ディスプレイ２１の共役面である中間像面Ｂ，Ｂ´は、要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌの焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}，ｆ´_{ａｒｒａｙ}に応じて奥行き方向で位置が異なる。

【0037】

レンズアレイ２２と中間像面Ｂ，Ｂ´との距離をそれぞれｂ，ｂ´とする。ディスプレイ２１からレンズアレイ２２までの距離a、レンズアレイ２２と中間像面Ｂとの距離ｂ、及び、要素レンズ２３_Ｓの焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}の関係は、以下の式（１）で表される。また、距離a、レンズアレイ２２と中間像面Ｂ´との距離ｂ´、及び、要素レンズ２３_Ｌの焦点距離ｆ´_{ａｒｒａｙ}の関係は、以下の式（２）で表される。

【0038】

【数1】

【0039】

レンズアレイ２２と接眼レンズ２４との距離をcとし、接眼レンズ２４の焦点距離をｆ_ｅｙｅとする。ヘッドマウントディスプレイ２では、中間像面Ｂと接眼レンズ２４との距離ｂ＋ｃ及び中間像面Ｂ´と接眼レンズ２４との距離ｂ´＋ｃを、接眼レンズ２４の焦点距離ｆ_ｅｙｅよりも短くする。これにより、中間像と接眼レンズ２４によって形成される３次元像は、虚像として中間像より後方に形成される。このとき、ディスプレイ２１の共役面である集光面Ａ，Ａ´は、中間像面Ｂ，Ｂ´の後方に形成される。接眼レンズ２４と集光面Ａ，Ａ´との距離をｄ，ｄ´とする。この場合、中間像面Ｂと接眼レンズ２４との距離ｂ＋ｃと、距離ｄと、接眼レンズ２４の焦点距離ｆ_ｅｙｅとの関係は、以下の式（３）で表される。また、この場合、中間像面Ｂ´と接眼レンズ２４との距離ｂ´＋ｃと、距離ｄ´と、焦点距離ｆ_ｅｙｅとの関係は、以下の式（４）で表される。

【0040】

【数2】

【0041】

＜要素画像群生成装置＞
図１に戻り、要素画像群生成装置３を説明する。
図１に示すように、要素画像群生成装置３は、光線生成手段３０と、回転・並進手段３１と、光線追跡手段３２と、画素割当手段３３とを備える。なお、要素画像群生成装置３において、画素割当手段３３以外の各手段は、一般的な光線追跡法と同様である。

【0042】

光線生成手段３０は、要素画像ｅの画素毎に、要素レンズ２３を通過して接眼レンズ２４で屈折された後、人物Ｈの眼球１００で再帰反射されて要素画像群Ｅのオブジェクトに接触する光線を生成するものである。つまり、光線生成手段３０は、オブジェクトの３次元像を表示するため、要素画像ｅの画素からオブジェクトの３次元像に到達する光線を算出する。

【0043】

＜＜光線生成手段による光線の生成＞＞
図７を参照し、光線生成手段３０による光線の生成を具体的に説明する。
ディスプレイ２１の画素の中心位置を（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）とし、要素レンズ２３の中心位置を（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）とする。図７に示すように、ディスプレイ２１から出射して要素レンズ２３の中心位置（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）を通過する光線ｖ_ｉｎは、以下の式（５）に示すようにベクトルで定義される。

【0044】

【数3】

【0045】

なお、ｔは、任意の実数である。また、式（５）の右辺第１項が光線ｖ_ｉｎの始点位置に対応し、右辺第２項が光線ｖ_ｉｎの方向ベクトルに対応する。このとき、通過した要素レンズ２３の焦点距離の数値を保持しておく。

【0046】

次に、式（５）で定義された光線を直進させ、接眼レンズ２４と接触した位置で光線ｖ_ｉｎを屈折させる。光線ｖ_ｉｎと接眼レンズ２４との接触位置を（ｘ_３，ｙ_３，ｚ_３）とする。このとき、接眼レンズ２４で屈折後の光線ｖ_ｒｅｆは、以下の式（６）で表される。

【0047】

【数4】

【0048】

接眼レンズ２４で屈折された光線ｖ_ｒｅｆを眼球１００で再帰反射させて、３次元像からのどのような光線を再現しているかを調べる。再帰反射後の光線ｖ_ｏｕｔは、以下の式（７）で表される。

【0049】

【数5】

【0050】

このように、光線生成手段３０は、式（５）～式（７）を用いて、要素レンズ２３を通過して人物Ｈの眼球１００で再帰反射され、オブジェクトの３次元像Ｔに接触する光線ｖ_ｏｕｔを生成できる。

【0051】

図１に戻り、要素画像群生成装置３の説明を続ける。
回転・並進手段３１は、人物Ｈの頭部運動情報に基づいて、光線ｖ_ｏｕｔを回転及び並進させるものである。つまり、回転・並進手段３１は、光線生成手段３０が生成した光線ｖ_ｏｕｔに対して、人物Ｈの頭部運動情報に応じた回転処理及び並進処理を行う。具体的には、回転・並進手段３１は、光線ｖ_ｏｕｔの方向ベクトルに対して回転処理を行い、光線ｖ_ｏｕｔの始点位置に並進座標を付加すればよい。なお、トラッキングセンサ２０が回転運動情報のみを計測した場合、並進座標をゼロとして扱えばよい。

【0052】

ここで、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの回転角度をθ_ｘ、θ_ｙ、θ_ｚとし、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの回転行列をＲ_ｘ、Ｒ_ｙ、Ｒ_ｚとし、並進移動ベクトルをｂ´とする。この場合、回転処理及び並進処理後の光線ｖ´_ｏｕｔは、以下の式（８）で表される。このように、回転・並進手段３１は、式（８）を用いて、頭部運動情報に応じて回転処理及び並進処理が行われた光線ｖ´_ｏｕｔを生成できる。

【0053】

【数6】

【0054】

光線追跡手段３２は、回転・並進手段３１が回転及び並進させた光線ｖ´_ｏｕｔを直進させてオブジェクトと接触する場合、光線ｖ´_ｏｕｔの始点位置からオブジェクトまでの距離と、オブジェクトと光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置の色情報とを求めるものである。つまり、光線追跡手段３２は、光線ｖ´_ｏｕｔがオブジェクトに到達する場合、光線ｖ´_ｏｕｔがオブジェクトに到達した位置の色情報を求める。

【0055】

具体的には、光線追跡手段３２には、オブジェクトの情報が外部から入力される。例えば、コンテンツ制作者が手動でオブジェクトの情報を光線追跡手段３２に入力する。このオブジェクトの情報は、メッシュ情報（頂点座標、法線ベクトル、色情報）が含まれており、ｏｂｊ、ｆｂｘ、ｇｌｂなどのファイル形式で記述できる。また、光線追跡手段３２は、光線ｖ´_ｏｕｔを直進させて、３次元像Ｔとの接触判定を行う。ここで、光線ｖ´_ｏｕｔが３次元像Ｔと接触した場合、光線追跡手段３２は、光線の始点位置ｖ´_ｏｕｔから３次元像Ｔまでの距離と、３次元像Ｔと光線ｖ´_ｏｕｔの接触位置の色情報とを求める。なお、光線ｖ´_ｏｕｔの始点位置は、式（８）で定義される光線の始点位置、つまり、接眼レンズ２４での屈折位置となる。

【0056】

画素割当手段３３は、光線ｖ´_ｏｕｔの始点位置からオブジェクトまでの距離、及び、光線ｖ´_ｏｕｔが通過した要素レンズ２３の焦点距離に基づいて、接触位置が集光面の何れに最も近くなるかを判定するものである。つまり、画素割当手段３３は、光線ｖ´_ｏｕｔがオブジェクトに到達した位置が、集光面の何れに最も近くなるかを判定する。そして、画素割当手段３３は、最も近い集光面を通過する光線を出射する要素画像ｅの画素に接触位置の色情報を割り当てる。

【0057】

＜＜画素割当手段による色情報の割り当て＞＞
図８～図１０を参照し、画素割当手段３３による色情報の割り当てを詳細に説明する。
前記したように、接眼レンズ２４から２つの集光面Ａ，Ａ´までの距離ｄ，ｄ´は、式（３）及び式（４）から分かる。さらに、集光面Ａ，Ａ´に対応する要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌの焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}，ｆ´_{ａｒｒａｙ}は、式（１）及び式（２）から分かる。

【0058】

集光面付近では、オブジェクトの３次元像Ｔを鮮明に表示できるため、光線ｖ´_ｏｕｔの始点位置（つまり、接眼レンズ２４の屈折位置）から３次元像Ｔまでの距離に応じて、より近い集光面Ａ，Ａ´に対応する要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌで３次元像Ｔを形成すればよい。

【0059】

ここで、前方にリンゴの３次元像Ｔ_１が位置し、後方に人型の３次元像Ｔ_２が配置されていることとする。また、説明を分かりやすくするため、光線ｖ_ｉｎが要素レンズ２３_Ｌを通過する場合を図８に図示し、光線ｖ_ｉｎが要素レンズ２３_Ｓを通過する場合を図９に図示した。

【0060】

まず、要素画像ｅから出射した光線ｖ_ｉｎが、長い焦点距離ｆ´_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｌを通過する場合を考える。図８（ａ）に示すように、３次元像Ｔ_１と光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置が後方の集光面Ａ´より前方の集光面Ａに近くなる。従って、画素割当手段３３は、長い焦点距離ｆ´_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｌを光線ｖ_ｉｎが通過するとき、３次元像Ｔ_１と光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置の色情報を割り当てる。一方、図８（ｂ）に示すように、画素割当手段３３は、この光線ｖ_ｉｎについては、後方の集光面Ａ´に近い３次元像Ｔ_２と光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置の色情報を割り当てない（例えば、黒色にする）。

【0061】

次に、要素画像ｅから出射した光線ｖ_ｉｎが、短い焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｓを通過する場合を考える。図９（ａ）に示すように、３次元像Ｔ_２と光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置が前方の集光面Ａより後方の集光面Ａ´に近くなる。従って、画素割当手段３３は、短い焦点距離ｆ_{ａｒｒａｙ}の要素レンズ２３_Ｓを光線ｖ_ｉｎが通過するとき、３次元像Ｔ_２と光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置の色情報を割り当てる。一方、図９（ｂ）に示すように、画素割当手段３３は、この光線ｖ_ｉｎについては、前方の集光面Ａに近い３次元像Ｔ_１と光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置の色情報を割り当てない（例えば、黒色にする）。

【0062】

なお、説明を分かりやすくするため、光線ｖ_ｉｎが要素レンズ２３_Ｌ，２３_Ｓを通過する場合に分けて説明したが、この限りでない。実際には、要素画像ｅの画素位置毎に、光線ｖ´_ｏｕｔと３次元像Ｔ_１，Ｔ_２との接触位置が異なるので、図１０に示すように、画素割当手段３３は、３次元像Ｔ_１，Ｔ_２の両方から色情報を割り当てる。このようにして、要素画像群生成装置３は、３次元像Ｔ_１，Ｔ_２の両方を表示できる。

【0063】

すなわち、ディスプレイ２１の点光源から出た光は、通過する要素レンズ２３_Ｌ，２３_Ｓによって、異なる集光面Ａ，Ａ´で集光する。そして、要素画像群生成装置３は、３次元像Ｔの奥行き位置に近い集光面に対応する光線で３次元像Ｔを形成することで、従来よりも広い奥行きの範囲に鮮明な３次元像を形成できる。

【0064】

なお、要素画像群生成装置３は、要素画像ｅの全画素に対して、前記した処理をフレーム毎に適用することで、要素画像群Ｅを生成できる。このとき、光線生成手段３０については、計算コストを低減できるので、先頭フレームで１回だけ処理してもよい（特開２０２２－０５０７６８号公報参照）。

【0065】

［要素画像群生成装置の動作］
図１１を参照し、要素画像群生成装置３の動作について説明する。
図１１に示すように、ステップＳ１において、光線生成手段３０は、要素画像ｅの画素毎に光線ｖ_ｏｕｔを生成する。
ステップＳ２において、回転・並進手段３１は、ステップＳ１で生成した光線ｖ_ｏｕｔに対して、人物Ｈの頭部運動情報に応じた回転処理及び並進処理を行う。

【0066】

ステップＳ３において、光線追跡手段３２は、ステップＳ２で回転処理及び並進処理を行った光線ｖ´_ｏｕｔを直進させて、オブジェクトとの接触判定を行う（光線追跡）。そして、光線追跡手段３２は、この光線ｖ´_ｏｕｔがオブジェクトと接触する場合、光線ｖ´_ｏｕｔの始点位置からオブジェクトまでの距離と、オブジェクトと光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置の色情報とを求める。

【0067】

ステップＳ４において、画素割当手段３３は、ステップＳ３で求めた距離及び焦点距離に基づいて、オブジェクトと光線ｖ´_ｏｕｔとの接触位置が集光面Ａ，Ａ´の何れに最も近くなるかを判定する。そして、画素割当手段３３は、最も近い集光面を通過する光線を出射する要素画像の画素に接触位置の色情報を割り当てる。

【0068】

［作用・効果］
以上のように、実施形態に係る立体映像表示システム１は、焦点距離の異なる要素レンズ２３_Ｌ，２３_Ｓを備えるので、集光面が焦点距離毎に存在し、光線が通過する要素レンズ２３によって適切な集光面が決まる。すなわち、立体映像表示システム１では、オブジェクトの奥行き位置によって、オブジェクトの３次元像を形成する光線の通過する要素レンズ２３を変えることで、奥行き再現範囲を向上させることができる。さらに、立体映像表示システム１は、時分割処理と集光面を移動させる駆動系を必要としないので、計算コストが少なく、簡易な構成を実現することができる。

【0069】

すなわち、ヘッドマウントディスプレイ２は、レンズアレイ２２を構成する要素レンズ２３を交互に異なる焦点距離にするという簡易な構成であるため、従来技術と比べ、装置全体が複雑化することはなく、要素画像ｅの描画速度の低下やフレームレートの低下を抑えることができる。

【0070】

以上、実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0071】

（変形例１）
前記した実施形態では、図４及び図５に示すように、ｘ軸方向及びｙ軸方向の両方向で要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌを交互に配列することとして説明したが、これに限定されない。例えば、図１２に示すように、一方向（例えば、ｙ軸方向）のみで要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌを交互に配列してもよい。

【0072】

（変形例２）
前記した実施形態では、レンズアレイ２２が、焦点距離が異なる２種類の要素レンズ２３_Ｓ，２３_Ｌを備えることとして説明したが、これに限定されない。例えば、図１３に示すように、レンズアレイ２２Ｂが、焦点距離が異なる３種類の要素レンズ２３_１～２３_３を備えてもよい。この場合、図１３（ａ）に示すように、ｘ軸方向及びｙ軸方向で、３種類の要素レンズ２３_１～２３_３を順に配列してもよい。また、図１３（ｂ）に示すように、一方向（例えば、ｙ軸方向）のみで３種類の要素レンズ２３_１～２３_３を順に配列してもよい。

【0073】

（変形例３）
さらに、図１４に示すように、レンズアレイ２２Ｃが、焦点距離が異なる４種類の要素レンズ２３_１～２３_４を備えてもよい。この場合、図１４（ａ）に示すように、ｘ軸方向及びｙ軸方向で、４種類の要素レンズ２３_１～２３_４を順に配列してもよい。また、図１４（ｂ）に示すように、２種類の要素レンズ２３_１，２３_２の組又は要素レンズ２３_３，２３_４の組からなる列をｙ軸方向で順に配列してもよい。

【0074】

（変形例４）
前記した実施形態では、ヘッドマウントディスプレイが接眼レンズを備えることとして説明したが、接眼レンズを備えずともよい。この場合、オブジェクトの中間像がそのまま３次元像として再現されることになる。このとき、光線生成手段では、式（５）の光線ｖ_ｉｎを人物の眼球でそのまま再帰反射させることで、光線ｖ_ｏｕｔを生成する。従って、光線_ｏｕｔの始点位置は、ディスプレイの画素の中心位置を（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）となる。

【0075】

（その他変形例）
前記した実施形態では、ヘッドマウントディスプレイがＶＲ用の表示装置であることとして説明したが、ＡＲ用の表示装置であってもよい。例えば、ＡＲ用のヘッドマウントディスプレイでは、ヘッドマウントディスプレイの接眼レンズの前方にハーフミラーを配置する。そして、ＡＲ用のヘッドマウントディスプレイでは、接眼レンズを介して出射する光線を、ハーフミラーで反射して両眼に到達させ、前景の光をハーフミラーを透過して両眼に到達させればよい。また、ＡＲ用のヘッドマウントディスプレイでは、接眼レンズの代わりに、自由曲面プリズム又は導光板を用いてもよい。これによって、ＡＲ用のヘッドマウントディスプレイにおいても、奥行き再現範囲を向上させることができる。

【0076】

画素割当手段における色情報の割り当て判定は、前方又は後方の集光面のどちらに近いかという条件以外、所定の奥行き位置に基準面を設定し、その基準面に対して接触位置が前方か後方かで判定してもよい。

【0077】

前記した実施形態では、要素画像群生成装置が独立したハードウェアであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、前記した要素画像群生成装置として機能させるためのプログラムで実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ－ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。

【実施例0078】

以下、図１５～図１８を参照し、立体映像表示システムの実施例について説明する。
本実施例では、ヘッドマウントディスプレイ２を以下の表１のように構成した。この表１の構成を実施例とする。また、レンズアレイ２２を構成する要素レンズ２３を全て焦点距離１９ミリメートルとした構成を比較例とする。この比較例では、レンズアレイ２２と中間像面との距離を１５３ミリメートルとし、接眼レンズ２４と集光面との距離を１１００ミリメートルとした。

【0079】

【表1】

【0080】

前記した実施例及び比較例について奥行き再現範囲のシミュレーションを以下のとおり行った。図１５に示すように、白黒のテクスチャを貼り付けたプレートＰを被写体として異なる奥行き位置に配置し、ディスプレイ２１に表示する要素画像群Ｅを生成した。このとき、奥行き位置は接眼レンズ２４から４００ミリメートル、７００ミリメートル及び２０００ミリメートルとし、各プレートＰは、眼球面で見たときの視角が一定となる大きさとした。そして、ディスプレイ２１で表示する要素画像群Ｅをレンズアレイ２２及び接眼レンズ２４を通して見たときのプレートＰを光学シミュレーションにより生成した。

【0081】

図１６～図１８にシミュレーション結果を示した。図１６は、比較例のシミュレーション結果である。図１６（ａ）は、４００ミリメートル、７００ミリメートル及び２０００ミリメートルの奥行き位置にプレートＰを配置したときの要素画像群Ｅ（一番左）を表す。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の各要素画像群Ｅについて、奥行き位置４００ミリメートルで目の焦点を合わせたときの３次元像を表す。図１６（ｃ）は、図１６（ａ）の各要素画像群Ｅについて、奥行き位置７００ミリメートルで目の焦点を合わせたときの３次元像を表す。図１６（ｄ）は、図１６（ａ）の各要素画像群Ｅについて、奥行き位置２０００ミリメートルで目の焦点を合わせたときの３次元像を表す。

【0082】

図１６に示すように、７００ミリメートルや２０００ミリメートルの奥行きに焦点を合わせたときに３次元像は鮮明に見えているが、４００ミリメートルに焦点を合わせたときは、テクスチャのエッジがぼけて鮮明さが低下している。比較例では、集光面を１１００ミリメートルの奥行きに設定しているため、そこから離れた位置に３次元像を形成させたことで光線の広がりが発生し、３次元像の鮮明さが低下したことによるものである。

【0083】

図１７は、図１６の比較例と同様、実施例のシミュレーション結果を表す。図１７に示すように、実施例では、７００ミリメートルや２０００ミリメートルの奥行きに焦点を合わせたとき、比較例と同様に３次元像が鮮明に見えている。さらに、実施例では、４００ミリメートルに焦点を合わせたときも、３次元像が鮮明に見えている。

【0084】

実施例では、集光面を４５０ミリメートルと１１００ミリメートルの奥行きに設定している。そして、４００ミリメートルの奥行きに配置したプレートＰで４５０ミリメートルの奥行きにある集光面の光線で３次元像を形成し、７００ミリメートル及び２０００ミリメートルの奥行きに配置したプレートＰで１１００ミリメートルの奥行きにある集光面の光線で３次元像を形成する。従って、実施例では、比較例よりも広い奥行きで鮮明な３次元像を表示することができる。

【0085】

図１８は、図１６及び図１７に示す画像の直線部分の輝度値をプロットしたものであり、（ａ）が比較例を表し、（ｂ）が実施例を表す。図１８（ａ）に示すように、比較例では、３次元像の鮮明さが低下し、７００ミリメートルや２０００ミリメートルに比べて、４００ミリメートルでエッジが丸くなっているのが分かる。一方、図１８（ｂ）に示すように、実施例では、何れの奥行きにおいてもエッジがシャープな形状を維持しているのが分かる。このように、実施例では、焦点距離が異なる要素レンズで構成されたレンズアレイを用いることで、比較例に比べて、奥行き再現範囲を向上させることができる。

【符号の説明】

【0086】

１ 立体映像表示システム
２ ヘッドマウントディスプレイ
２０トラッキングセンサ（センサ）
２１ ディスプレイ（表示手段）
２２ レンズアレイ（光学素子アレイ）
２３ 要素レンズ（要素光学素子）
２４ 接眼レンズ
３ 要素画像群生成装置
３０ 光線生成手段
３１ 回転・並進手段
３２ 光線追跡手段
３３ 画素割当手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】