WO2023021732A1

WO2023021732A1 - 表示装置及び表示方法

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Publication number: WO2023021732A1
Application number: PCT/JP2022/006519
Authority: WO
Inventors: 俊明空華
Original assignee: Sony Group Corp
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2023-02-23
Anticipated expiration: 2024-02-20
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Abstract

視野を制限することなく、３次元画像を高解像度且つ高い奥行再現性で表示することができる表示装置を提供する。　本技術の表示装置は、ユーザの両眼の各々に対応する複数の３次元画像表示装置を有し、前記複数の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系を備える。本技術によれば、視野を制限することなく、３次元画像を高解像度且つ高い奥行再現性で表示することができる表示装置を提供できる。

Description

表示装置及び表示方法

　本開示に係る技術（以下「本技術」とも呼ぶ）は、表示装置及び表示方法に関する。

　従来、３次元画像表示装置からの光線群をユーザの眼に導いて３次元画像を表示する表示装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特表２０１７－５１５１６２号公報

　しかしながら、従来の表示装置では、視野を制限することなく、３次元画像を高解像度且つ高い奥行再現性で表示することに関して改善の余地があった。

　そこで、本技術は、視野を制限することなく、３次元画像を高解像度且つ高い奥行再現性で表示することができる表示装置を提供することを主目的とする。

　本技術は、ユーザの両眼の各々に対応する複数の３次元画像表示装置を有し、前記複数の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系を備える、表示装置を提供する。
　複数の前記視点群は、重ならないことが好ましい。
　複数の前記視点群を構成する複数の視点のうち少なくとも２つの視点が前記眼に生成されることが好ましい。
　複数の前記視点群のうち少なくとも一の視点群の隣り合う２つの視点間に他の視点群の視点が生成されてもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、要素画像表示装置と、マイクロレンズアレイと、を含んでいてもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、前記要素画像表示装置と前記マイクロレンズアレイとの間に配置されたアパーチャアレイを更に含んでいてもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記光線群の射出方向が交差する第１及び第２の３次元画像表示装置の組を少なくとも１組有し、前記視点群生成系は、前記複数の３次元画像表示装置の各々からの前記光線群を導光する光学系を含んでいてもよい。
　前記光学系は、前記第１の３次元画像表示装置からの前記光線群である第１光線群及び前記第２の３次元画像表示装置からの前記光線群である第２光線群の進行方向を揃える第１光学素子を有していてもよい。
　前記光学系は、前記第１の３次元画像表示装置と、前記第１光学素子との間に配置され、前記第１光線群の中間像を生成する第１リレー光学系と、前記第２の３次元画像表示装置と、前記第１光学素子との間に配置され、前記第２光線群の中間像を生成する第２リレー光学系と、の少なくとも一方を更に有していてもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記第１及び第２の３次元画像表示装置の組を１組有し、前記第１光学素子は、第１及び第２光線群の進行方向を前記眼に向かう方向に揃えてもよい。
　前記第１光学素子は、ビームスプリッタであってもよい。
　前記光学系は、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群が入射される接眼光学素子を更に有していてもよい。
　前記第１光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムであってもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記第１及び第２の３次元画像表示装置の組を複数組有し、前記第１光学素子は、前記複数組の各組毎に設けられ、前記複数の第１光学素子のうち一の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む一の光線群対の進行方向と、他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む他の光線群対の進行方向とが交差し、前記光学系は、前記一及び他の光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有していてもよい。
　前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方は、ビームスプリッタであってもよい。
　前記光学系は、前記第２光学素子からの前記一及び他の光線群対が入射される接眼光学素子を更に有していてもよい。
　前記第２光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムであってもよい。
　前記光学系は、前記一の第１光学素子と前記第２光学素子との間に配置され、前記一の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成する第１リレー光学系と、前記他の第１光学素子と前記第２光学素子との間に配置され、前記他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成する第２リレー光学系と、の少なくとも一方を更に有していてもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置は、第３の３次元画像表示装置を更に有し、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む光線群対の進行方向と、前記第３の３次元画像表示装置からの光線群である第３光線群の進行方向とが交差し、前記光学系は、前記光線群対及び前記第３光線群の進行方向を揃える第２光学素子を更に有していてもよい。
　前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方は、ビームスプリッタであってもよい。
　前記ユーザの両眼の各々に対応する２次元画像表示装置を更に備え、前記２次元画像表示装置から射出された光線群の進行方向と、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む光線群対の進行方向とが交差し、前記光学系は、前記光線群及び前記光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有していてもよい。
　前記光学系は、前記第１及び第２光学素子の間に配置され、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成するリレー光学系を更に有していてもよい。
　前記第２光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムであってもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々の前記要素画像表示装置は、ディスプレイを含んでいてもよい。
　複数の前記ディスプレイは、積層されていてもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記マイクロレンズアレイを共有していてもよい。
　前記視点群生成系は、前記複数のディスプレイの各々からの光線群が入射される接眼光学素子を含んでいてもよい。
　複数の前記ディスプレイの少なくとも１つは、光源及び空間変調器を含んでいてもよい。
　前記複数のディスプレイは、反射型空間変調器を有する第１ディスプレイと、透過型空間変調器を有する第２ディスプレイとを含み、前記反射型空間変調器及び前記透過型空間変調器は、光線群の射出方向が交差し、前記光学系は、前記反射型空間変調器からの前記光線群の進行方向を前記透過型空間変調器からの前記光線群の進行方向に揃える光学素子を有していてもよい。
　前記空間変調器は、液晶素子であってもよい。
　前記空間変調器は、透過型であってもよい。
　前記空間変調器は、反射型であってもよい。
　前記空間変調器は、ＦＬＣＯＳ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）であってもよい。
　前記空間変調器は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。
　複数の前記ディスプレイの少なくとも１つは、自発光型の表示素子を含んでいてもよい。
　前記表示素子は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、又はＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を有していてもよい。
　本技術は、前記ユーザの視線を検出する視線検出系を更に備え、前記視点群生成系は、前記視線検出系の検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御してもよい。
　前記表示装置は、頭部装着型であってもよい。
　本技術は、ユーザの両眼の各々に対応する３次元画像表示装置と接眼光学素子を含む光学系とを有し、前記３次元画像表示装置から射出され前記光学系を介した光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系と、
　前記ユーザの視線を検出する視線検出系と、
　を備え、
　前記視点群生成系は、前記視線検出系の検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、表示装置も提供する。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、要素画像表示装置と、マイクロレンズアレイと、を含んでいてもよい。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、前記要素画像表示装置と前記マイクロレンズアレイとの間に配置されたアパーチャアレイを更に含んでいてもよい。
　前記視線検出系は、非可視光を射出する光源部と、前記光源部から射出され前記両眼の一方の眼で反射された前記非可視光を受光する受光部と、を含んでいてもよい。
　前記視線検出系は、前記一方の眼に対応する前記接眼光学素子に設けられていてもよい。
　前記視線検出系は、前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置に設けられていてもよい。
　前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置からの前記光線群の射出方向と、前記光源部からの前記非可視光の射出方向とが交差し、前記光学系は、前記光線群及び前記非可視光の進行方向を揃える光学素子を更に有していてもよい。
　前記光源部から射出された前記非可視光は、前記光学素子及び前記接眼光学素子をこの順に介して前記一方の眼に照射され、前記受光部は、前記一方の眼で反射された前記非可視光を前記接眼光学素子及び前記光学素子をこの順に介して受光してもよい。
　前記光学素子は、ビームスプリッタであってもよい。
　前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置からの前記光線群の射出方向と、前記光源部からの前記非可視光の射出方向とが交差し、前記接眼光学素子は、前記光線群及び前記非可視光の進行方向を揃える自由曲面プリズムであってもよい。
　前記光源部から射出された前記非可視光は、前記接眼光学素子を介して前記一方の眼に照射され、前記受光部は、前記一方の眼で反射された前記非可視光を前記接眼光学素子を介して受光してもよい。
　前記表示装置は、頭部装着型であってもよい。
　本技術は、ユーザの両眼の各々に対応する複数の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法も提供する。
　本技術は、ユーザの視線を検出する工程と、
　前記ユーザの両眼の各々に対応する３次元画像表示装置から射出され接眼光学素子を含む光学系を介した光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する工程と、
　を含み、
　前記視点群を生成する工程では、前記検出する工程での検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、表示方法も提供する。

輻輳調節矛盾について説明するための図である。図２Ａ及び図２Ｂは、奥行きの再現方法について説明するための図である。ライトフィールドについて説明するための図(論文：Marc Levoy and Pat Hanrahan, 1996,「Light Field Rendering」から引用)である。図４Ａ及び図４Ｂは、視点について説明するための図である。図５Ａ及び図５Ｂは、視点について説明するための図である。図６Ａ及び図６Ｂは、２視点の場合の焦点調整ボケが生じる原理について説明するための図である。多視点の場合の焦点調整ボケが生じる原理について説明するための図である。インテグラルイメージングを模式的に示す図(論文：M.G.Lippman, 1908,「Epreuves Reversibles Donnant la Sensation du Relief」から引用)である。ライトフィールドの仮想的な画素サイズを示す図である。単一のライトフィールド再生装置を用いて視点群を生成する例を説明するための図である。２つのライトフィールド再生装置を用いて視点群を生成する例を説明するための図である。図１２Ａ及び図１２Ｂは、単一のライドフィールド再生装置及びアイトラッキング装置を用いる例を説明するための図である。図１３Ａ及び図１３Ｂは、単一のライトフィールド再生装置のみを用いる場合のアイボックスの大きさについて説明するための図である図１４Ａ及び図１４Ｂは、単一のライトフィールド再生装置及びアイトラッキング装置を用いる場合のアイボックスの大きさについて説明するための図である。要素画像の中心位置のシフト量の計算方法について説明するための図である。本技術の一実施形態の実施例１の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例２の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例３の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例４の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例５の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例６の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例６の表示装置の機能を示すブロック図である。本技術の一実施形態の実施例６の表示装置の動作を説明するためのフローチャートである。本技術の一実施形態の実施例６の表示装置における要素画像のシフトを説明するための図である。本技術の一実施形態の実施例６の表示装置における要素画像のシフトを説明するための図である。図２６Ａ及び図２６Ｂは、比較例の表示装置について説明するための図である。図２７Ａ～図２７Ｃは、アイトラッキング装置を有する表示装置の作用を説明するための図である。本技術の一実施形態の実施例７の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例８の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例９の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例１０の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例１１の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例１２の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例１３の表示装置の構成を示す図である。本技術の一実施形態の実施例１４の表示装置の構成を示す図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。
なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。本明細書において、本技術に係る表示装置及び表示方法が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る表示装置及び表示方法は、少なくとも１つの効果を奏すればよい。本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。

　また、以下の順序で説明を行う。
１．導入
２．本技術の原理
３．本技術の一実施形態の表示装置
（１）実施例１の表示装置
（２）実施例２の表示装置
（３）実施例３の表示装置
（４）実施例４の表示装置
（５）実施例５の表示装置
（６）実施例６の表示装置
（７）実施例７の表示装置
（８）実施例８の表示装置
（９）実施例９の表示装置
（１０）実施例１０の表示装置
（１１）実施例１１の表示装置
（１２）実施例１２の表示装置
（１３）実施例１３の表示装置
（１４）実施例１４の表示装置
４．本技術の変形例

＜１．導入＞
　近年、ユーザの眼の前にある現実の風景などの外界の光景に画像（映像）を重ねて表示する技術（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）や、ユーザの眼の前にある現実とは異なる仮想的な空間を画像（映像）として表示する技術（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ　：仮想現実）に注眼が集まっている。近年、小型ディスプレイの著しい高性能化により、拡張現実や仮想現実を実現する製品として、左右眼に視差画像を表示する頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ　Ｍｏｕ　ｎｔｅｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ）が市場に投入された。頭部装着型ディスプレイは、ユーザの頭部に装着して使用される。

　従来の頭部装着型ディスプレイは、ユーザに視差画像を提示するため、左右眼の輻輳が誘発されるが、焦点調節はディスプレイ面に固定されるため、輻輳調節矛盾（ＶＡＣ：　Ｖｅｒｇｅｎｃｅ　Ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｌｉｃｔ）を引き起こすことが知られている（図１参照）。ＶＡＣは３Ｄ酔いや、眼精疲労や、頭痛等の原因となることが知られており、使用年齢や使用時間に制限が設けられている。

　ＶＡＣを解決する方法として、光線情報を再生するライトフィールド方式や超多眼方式、光波面を再生するホログラム方式、時間的・空間的に虚像面を多重化する多重虚像面方式等、輻輳調節矛盾を解決する種々の技術が報告されている。

　ライトフィールド方式は光線の２次元位置と２次元方向の計４次元情報を再生する方法である。ＨＭＤとして用いる場合、映像的に５次元眼の情報を表現することで、５次元情報を再現でき、現実空間に限りなく近い仮想空間を構築することが理論上可能となる。しかし、４次元の光線情報を再現するためには膨大なデータが必要であり、現在の技術ではディスプレイの解像度等ハードウェアの性能や、伝送能力や計算能力などコンピュータの性能が不足している。

　ＶＡＣを解決するためには、再生する光線の密度を高くする必要があり、２次元的な解像度または視野とのトレードオフが生じる。また、ＨＭＤとして用いる場合、再生する光線の密度は、アイボックスの広さともトレードオフの関係にあり、眼球回旋やＨＭＤの掛けズレ等を考慮した光学設計が困難となる。

　特許文献１（特表２０１７－５１５１６２号公報）は、ＡＲに関する技術であり、接眼レンズを通して再生されたライトフィールドを実世界に重畳して表示する。ライトフィールドは、要素画像を表示するディスプレイとマイクロレンズアレイから構成されるインテグラルイメージングを用いて再生される。ライトフィールドを再生する領域を視野の中心のみに限ることで、高い視点密度（高い奥行再現性）と高い解像度を実現している。しかし、例えばＶＲで用いる際には視野の広さが十分ではなく、没入感が得られない可能性が高い。すなわち、特許文献１では、視野を制限することなく、３次元画像を高解像度且つ高い奥行再現性で表示することに関して改善の余地があった。

　参考文献１（特表２０１５－５２１２９８号公報）は、ＶＲに関する技術であり、接眼レンズを通して再生されたライトフィールドを表示する。ライトフィールドは、要素画像を表示するＬＥＤエミッタとマイクロレンズアレイから構成されるインテグラルイメージングを用いて再生される。ＬＥＤエミッタには微小なＬＥＤ光源が配列されており、ディスプレイとして用いることができる。表示する画像に同期させて、ＬＥＤエミッタを光軸と垂直な方向に高速に動かすことで高解像度な映像を表示することが可能となる。しかし、駆動部が必要であり、システムが大型化・複雑化する恐れがある。また、時分割で映像を表示するためには高いリフレッシュレートが必要となり、伝送コスト及び計算コストが膨大になる可能性がある。

　参考文献２（特表２０２０－５１３５９５号公報）は、配列された点光源と、コリメータレンズと、反射型の空間変調器と、ビームスプリッタと、接眼レンズで構成される。発光される光源の位置と、反射型の空間変調器で表示される視差画像を同期させることで、時分割でユーザの両眼の瞳面上の異なる位置に視点を生成する。高速に多視点を両眼の瞳面上に生成することで、ユーザは奥行のある映像を視認することが可能となる。この方法では、時間方向に情報を分散することで、高い視点密度と高い解像度を実現している。しかし、高いリフレッシュレートを実現できる空間変調器が限られる、最終的なリフレッシュレートが低くなる、伝送コスト及び計算コストが膨大になる可能性がある。

　参考文献３（特表２０２０－５２０４７５号公報）は、要素画像を表示するディスプレイとマイクロレンズアレイから構成されるインテグラルイメージングでライトフィールドを再生する、Ｎｅａｒ　Ｅｙｅ　Ｄｉｓｐｌａｙに関する技術である。視点を生成する範囲であるアイボックスの広さに対して、視点密度や解像度はトレードオフの関係にある。この技術では、アイトラッキングを用い、眼の位置に合わせてライトフィールドを再生することでフレーム毎のアイボックスの範囲を狭め、解像度や視点密度を向上させることができる。しかし、この技術で示される適用範囲はＮｅａｒ　Ｅｙｅ　Ｄｉｓｐｌａｙに限られ、接眼光学素子（例えば接眼レンズ）を用いるＨＭＤにはそのままでは適用できない。

　上記のように、ライトフィールドを用いることでＶＡＣを解決できるが、再現する情報量が多いために、視点密度や、解像度や、アイボックスや、リフレッシュレートや、伝送コストや、計算コストのいずれかが犠牲になるなど課題が残る。また、アイトラッキングを用いることで、フレーム毎にアイボックスの範囲を効率的に決めることができるが、本技術でターゲットにしているＨＭＤでは参考文献３の技術はそのままでは使えない。

　そこで、発明者は、視点密度と解像度の更なる向上の実現や、没入感のさらなる実現や、レンダリングコストや伝送コストの更なる抑制を目的として、本技術の表示装置及び表示方法を開発した。

＜２．本技術の原理＞
　ところで、立体表示における奥行の再現方式は、図２Ａに示す３Ｄ（ｘ、ｙ、ｚ）を再現する３Ｄ再現方式と、図２Ｂに示す４Ｄ（ｘ、ｙ、ｕ、ｖ）を再現する４Ｄ再現方式に分類される。

　３Ｄ再現方式では、（ｘ、ｙ、ｚ）に情報量を制限でき、高い奥行再現性と高解像度化を実現できるが、焦点ボケを再現するために装置が大型化する懸念がある。３Ｄ再現方式の具体例として、例えば虚像位置可変方式、多重虚像面方式等が挙げられる。

　４Ｄ再現方式では、焦点ボケ、ＢＲＤＦ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、スペキュラー成分（鏡面反射成分）が再現されるが、情報量が多く、高い奥行再現性と高解像度化がトレードオフの関係にある。４Ｄ再現方式として、例えばライトフィールド方式、ホログラム方式等が挙げられる。

　本技術では、ライトフィールド方式を採用している。ライトフィールド方式は、図３に示すように、光線の強度Ｌを位置と方向を表す４つのパラメータ（ｕ、ｖ、ｓ、ｔ）で表す方法であり、減衰、回折等の影響が無視できる環境下では４次元を再生することができる。ライトフィールド方式に既存の２次元画像表示装置を用いる場合には、２次元分の情報量を増やす必要があるが、解像度、時間分解能、視野等とのトレードオフとなる。

（ライトフィールドの基本原理）
　通常、物点からは無数の光線が眼に入射するが、先ず、図４Ａに示すように、便宜上、主光線（瞳の中心を通る光線）とマージナル光線（瞳のエッジを通る光線）のみに着目する。図４Ａにおいて、眼Ｅは、点Ｐに焦点を合わせている（点Ｐからの主光線及びマージナル光線が網膜上に集光している）ため、点Ｑ及び点Ｒにはボケが生じている。

　次いで、図４Ｂに示すように、主光線のみに着目すると、眼Ｅの瞳の中心で点Ｐ、点Ｑ、点Ｒからの主光線が集光され（マクセル視と同等の光路）、その集光点は、１個の視点と見なせる。

　同様に、図５Ａに示すように、点Ｐ、点Ｑ、点Ｒから眼Ｅの瞳の同一のエッジに集光されるマージナル光線に着目すると、その集光点も１つの視点と見なせる。

（ライトフィールドにおいてボケが生じる原理）
　先ず、２視点の場合にボケが生じる原理について説明する。図６Ａでは、眼Ｅは、物体Ｐに焦点を合わせているため、物体Ｐの網膜上での像Ｐ’にはボケが生じておらず、物体Ｑの網膜上での像Ｑ’’にはボケが生じている（像Ｑ”が２重像となっている）。図６Ｂでは、眼Ｅは、物体Ｑに焦点を合わせているため、物体Ｑの網膜上での像Ｑ’にはボケが生じておらず、物体Ｐの網膜上での像Ｐ”にはボケが生じている（像Ｐ”が２重像となっている）。

　次に、多視点の場合にボケが生じる原理について説明する。図７では、眼Ｅは、物体Ｐに焦点を合わせているため、物体Ｐの網膜上での像Ｐ’にはボケが生じておらず、物体Ｑの網膜上での像Ｑ”にはボケが生じている（像Ｑ”が多重像となっている）。

　図８に、インテグラルイメージングによりライトフィールドを再生する方法が示されている。写真乾板の各点ａからの光線群をマイクロレンズアレイＭＬＡの対応するレンズにより視点Ａに結像させることで、水平と垂直の両方の視差を表現することができる。写真乾板の代わりに要素画像表示装置（２次元画像表示装置）を用いても、インテグラルイメージングによりライトフィールドを再生することができる。

（ライトフィールドの仮想的な画素サイズ）
　ライトフィールドの仮想的な画素サイズΔＺ（視点上での画素サイズ）は、要素画像表示装置ＥＩＤＤ(Elemental Images Displayed Device)の各画素が画素サイズΔsで表示される表示面からマイクロレンズアレイＭＬＡの光学面までの距離ｇと、マイクロレンズアレイＭＬＡの光学面から該画素に対応する視点が生成される面までの距離ｌとを用いて、
ΔＺ＝ｌ／ｇ×Δｓ・・・（１）
で表せる。

　上記（１）式から、ｌを小さくするほど、ΔＺを小さくすることができ、解像度を高くすることができるが、下記（２）式により表される視点数Ｎ_Ｖを少なくする必要がある。

　但し、上記（２）式において、ｄ_ｖは隣接する視点のピッチであり、Ｐ_ＭＬＡはマイクロレンズのピッチであり、ｆ_ｅｐは接眼レンズＥＰの焦点距離である。
　なお、上記（２）式は下記論文からの引用である。
Hekun Huang and Hong Hua 2019,「Generalized methods and strategies for modeling and optimizing the optics of 3D head-mounted light field displays」
Hekun Huang and Hong Hua, 2018,「High-performance integral-imaging-based light field augmented reality display using freeform optics」

　上記（１）式から、ｇを大きくするほど、解像度を高くすることができるが、下記（３）式により表されるアイボックスのサイズＤｖを小さくする必要がある。

　但し、上記（３）式において、Ｐ_ＥＩは要素画像のピッチを表す。
　なお、上記（３）式は下記論文からの引用である。
Hekun Huang and Hong Hua 2019,「Generalized methods and strategies for modeling and optimizing the optics of 3D head-mounted light field displays」

　上記（２）式及び（３）式に用いられている各パラメータは、図１３～図１５に示されている。

　以上のように、ライトフィールドにおいて、視点数及びアイボックスのサイズと、解像度とは、トレードオフの関係にあることがわかる。

（単一のライトフィールド再生装置を用いて複数の視点を生成する例）
　単一のライトフィールド再生装置を用いてインテグラルイメージングによりライトフィールドを再生して複数の視点を生成する例について図１０を参照して説明する。

　ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤは、図１０に示すように、要素画像表示装置ＥＩＤＤ、マイクロレンズアレイＭＬＡ、接眼レンズＥＰを含む。要素画像表示装置ＥＩＤＤは、例えば３つの光線群ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３を射出する。各光線群は、例えば３つの光線を含む。

　ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤにおいて、要素画像表示装置ＥＩＤＤから射出された光線群ＲＧ１の３つの光線は、それぞれマイクレンズアレイＭＬＡの対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶに集光される。

　ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤにおいて、要素画像表示装置ＥＩＤＤから射出された光線群ＲＧ２の３つの光線は、それぞれマイクロレンズアレイＭＬＡの対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶに集光される。

　ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤにおいて、要素画像表示装置ＥＩＤＤから射出された光線群ＲＧ３の３つの光線は、それぞれマイクロレンズアレイＭＬＡの対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶに集光される。

　以上のように、各視点ＰＯＶは、各光線群の対応する光線により生成される。これにより、各視点ＰＯＶにユーザの眼Ｅが位置するときに、ユーザは各光線群の光線が重畳された３次元画像を視認することができる。
　但し、この例では、単一のライトフィールド再生装置を用いて視点群を生成するため、視点数を増やして高い奥行再現性を得るためには、該ライトフィールド再生装置により生成される３次元画像（ライトフィールド）の解像度を下げざるを得ない。

（２つのライトフィールド再生装置を用いて複数の視点を生成する例）
　２つのライトフィールド再生装置（第１及び第２ライトフィールド再生装置）を用いてインテグラルイメージングによりライトフィールドを再生して複数の視点を生成する例について図１１を参照して説明する。

　第１ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ１は、図１１に示すように、要素画像表示装置ＥＩＤＤ１、マイクロレンズアレイＭＬＡ１、接眼レンズＥＰを含む。要素画像表示装置ＥＩＤＤ１は、例えば３つの光線群ＲＧ１－１、ＲＧ２－１、ＲＧ３－１を射出する。各光線群は、例えば３つの光線を含む。

　第２ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ２は、要素画像表示装置ＥＩＤＤ２、マイクロレンズアレイＭＬＡ２、接眼レンズＥＰを含む。要素画像表示装置ＥＩＤＤ２は、例えば３つの光線群ＲＧ１－２、ＲＧ２－２、ＲＧ３－２を射出する。各光線群は、例えば３つの光線を含む。

　第１ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ１において、要素画像表示装置ＥＩＤＤ１から射出された光線群ＲＧ１－１の３つの光線は、それぞれマイクレンズアレイＭＬＡ１の対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶ１に集光される。

　第１ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ１において、要素画像表示装置ＥＩＤＤ１から射出された光線群ＲＧ２－１の３つの光線は、それぞれマイクレンズアレイＭＬＡ１の対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶ１に集光される。

　第１ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ１において、要素画像表示装置ＥＩＤＤ１から射出された光線群ＲＧ３－１の３つの光線は、それぞれマイクレンズアレイＭＬＡ１の対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶ１に集光される。

　以上のように、各視点ＰＯＶ１は、要素画像表示装置ＥＩＤＤ１からの各光線群の対応する光線により生成される。これにより、各視点ＰＯＶ１にユーザの眼Ｅが位置するときに、ユーザは各光線群の光線が重畳された３次元画像を視認することができる。

　第２ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ２において、要素画像表示装置ＥＩＤＤ２から射出された光線群ＲＧ１－２の３つの光線は、それぞれマイクレンズアレイＭＬＡ２の対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶ２に集光される。

　第２ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ２において、要素画像表示装置ＥＩＤＤ２から射出された光線群ＲＧ２－２の３つの光線は、それぞれマイクレンズアレイＭＬＡ２の対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶ２に集光される。

　第２ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤ２において、要素画像表示装置ＥＩＤＤ２から射出された光線群ＲＧ３－２の３つの光線は、それぞれマイクレンズアレイＭＬＡ２の対応するレンズ、接眼レンズＥＰをこの順に介して異なる３つの視点ＰＯＶ２に集光される。

　以上のように、各視点ＰＯＶ２は、要素画像表示装置ＥＩＤＤ２からの各光線群の対応する光線により生成される。これにより、各視点ＰＯＶ２にユーザの眼Ｅが位置するときに、ユーザは各光線群の光線が重畳された３次元画像を視認することができる。

　この例では、２つのライトフィールド再生装置を用いて対応する２つの視点群を生成するため、各ライトフィールド再生装置により生成される３次元画像（ライトフィールド）の解像度を下げることなく、視点数を増やして高い奥行再現性を得ることができる。

（単一のライトフィールド再生装置とアイトラッキング装置を用いて複数の視点を生成する例）
　図１２Ａに示すライトフィールド再生装置ＬＦＰＤでは、要素画像表示装置ＥＩＤＤから射出されマイクロレンズアレイＭＬＡを介した光線群ＲＧの各光線は、接眼レンズＥＰを介して眼Ｅ近傍の対応する視点に集光される。この際、アイトラッキング装置ＥＴＤにより眼球Ｅの向きが検出され、その検出結果に応じて要素画像表示装置ＥＩＤＤにより表示される要素画像の表示が制御される。これにより、視点数を減らすことなく、ライトフィールド再生装置ＬＦＰＤにより生成される３次元画像の解像度を上げることができる。

　具体的には、例えば眼Ｅが正面を向いているとき（眼Ｅがライトフィールド再生装置ＬＦＰＤに正対しているとき）に表示される要素画像がＥＩ１（図１２Ｂ参照）であり、眼Ｅが回転したときにその回転後の位置に応じた位置に表示される要素画像がＥＩ２（図１２Ｂ参照）である。図１２Ａには、要素画像ＥＩ２が表示されたときのアイボックスＥＢ２が、要素画像ＥＩ１が表示されたときのアイボックスＥＢ１に対して全画像分シフトされた状態が示されている。図１２Ｂには、要素画像ＥＩ２が要素画像ＥＩ１に対して僅かに（例えば１画素未満だけ）シフトされた状態が示されている。

（単一のライトフィールド再生装置のみを用いる場合のアイボックスサイズ）
　アイトラッキング装置を用いない場合には、図１３Ａ、１３Ｂに示すように、眼Ｅの向きによらずアイボックスＥＢ内に眼Ｅの瞳が位置するようにアイボックスＥＢを大きくする必要がある。

（単一のライトフィールド再生装置とアイトラッキング装置を用いる場合のアイボックスサイズ）
　アイトラッキング装置を用いる場合には、図１４Ａに示すように、眼Ｅが回転して瞳がアイボックスＥＢから外れそうになったときでも、図１４Ｂに示すように、アイトラッキング装置により検出した眼Ｅの向きに応じた位置にアイボックスＥＢを生成することによりアイボックスＥＢ内に眼Ｅの瞳を位置させることができる。

（眼の回転に応じた要素画像のシフト量の求め方）
　図１５に示す、アイトラッキングを行う場合の眼Ｅの移動量ΔＹに対する要素画像のシフト量Δｙは、下記（４）式により求めることができる。

　但し、上記（４）式において、ｆ_ｅｐは、接眼レンズＥＰの焦点距離である。

＜３．本技術の一実施形態の表示装置＞
　以下、本技術の一実施形態の実施例１～１４の表示装置について説明する。

（１）実施例１の表示装置
［表示装置の構成］
　図１６は、実施例１の表示装置１０１の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１０１は、図１６に示すように、左眼用の表示装置１０１－Ｌと右眼用の表示装置１０１－Ｒとから構成される。表示装置１において、一例として、表示装置１０１－Ｌ、１０１－Ｒは左右対称にレイアウトされる。表示装置１０１は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１０１は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１０１は、ユーザの両眼の各々に対応する複数（例えば２つ）の３次元画像表示装置を有する。
　詳述すると、表示装置１０１－Ｌは、ユーザの左眼５０－Ｌに対応する第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１１－Ｌを有する。表示装置１０１－Ｒは、ユーザの右眼５０－Ｒに対応する第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１１－Ｒを有する。

　表示装置１０１は、ユーザの両眼の各々に対応する複数（例えば２つ）の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群によりユーザの両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系を備える。

　詳述すると、表示装置１０１－Ｌの視点群生成系は、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌから射出された光線群によりユーザの左眼５０－Ｌに対して複数の視点Ｓ１０－Ｌを含む第１視点群を生成するとともに、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌから射出された光線群によりユーザの左眼５０－Ｌに対して複数の視点Ｓ１１－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０１－Ｒの視点群生成系は、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒから射出された光線群によりユーザの右眼５０－Ｒに対して複数の視点Ｓ１０－Ｒを含む第１視点群を生成するとともに、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒから射出された光線群によりユーザの右眼５０－Ｒに対して複数の視点Ｓ１１－Ｒを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０１－Ｌ、１０１－Ｒの視点群生成系の各構成要素は、一例として、ユーザの頭部に装着される眼鏡フレームに設けられる。

（３次元画像表示装置）
　表示装置１０１Ｌの第１の３次元画像表示装置１０－Ｌは、要素画像表示装置１０－１－Ｌと、マイクロレンズアレイ１０－３－Ｌとを含む。

　表示装置１０１Ｌの第２の３次元画像表示装置１１－Ｌは、要素画像表示装置１１－１－Ｌと、マイクロレンズアレイ１１－３－Ｌとを含む。

　表示装置１０１Ｒの第１の３次元画像表示装置１０－Ｒは、要素画像表示装置１０－１－Ｒと、マイクロレンズアレイ１０－３－Ｒとを含む。

　表示装置１０１Ｒの第２の３次元画像表示装置１１－Ｒは、要素画像表示装置１１－１－Ｒと、マイクロレンズアレイ１１－３－Ｒとを含む。

　すなわち、各３次元画像表示装置は、一例として、インテグラルイメージング方式でライトフィールドを再生するライトフィールド再生装置である。

　各要素画像表示装置は、２次元画像表示装置であり、一例として、自発光型の表示素子を含む。当該表示素子は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）アレイ、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）アレイを有していてもよい。

　各要素画像表示装置は、２次元画像表示装置であり、一例として、光源及び空間変調器を含んでいてもよい。当該光源は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、冷陰極管等であってもよい。当該空間変調器は、液晶素子（例えばＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）であってもよい。当該空間変調器は、透過型（例えば透過型の液晶素子）であってもよい。

　表示装置１０１Ｌの第１の３次元画像表示装置１０－Ｌは、要素画像表示装置１０－１－Ｌとマイクロレンズアレイ１０－３－Ｌとの間に配置されたアパーチャアレイ１０－２－Ｌを更に含む。

　表示装置１０１Ｌの第２の３次元画像表示装置１１－Ｌは、要素画像表示装置１１－１－Ｌとマイクロレンズアレイ１１－３－Ｌとの間に配置されたアパーチャアレイ１１－２－Ｌを更に含む。

　表示装置１０１Ｒの第１の３次元画像表示装置１０－Ｒは、要素画像表示装置１０－１－Ｒとマイクロレンズアレイ１０－３－Ｒとの間に配置されたアパーチャアレイ１０－２－Ｒを更に含む。

　表示装置１０１Ｌの第２の３次元画像表示装置１１－Ｒは、要素画像表示装置１１－１－Ｒとマイクロレンズアレイ１１－３－Ｒとの間に配置されたアパーチャアレイ１１－２－Ｒを更に含む。

　表示装置１０１Ｌの第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１１－Ｌの各要素画像表示装置から射出された光線群の各光線は、対応するアパーチャアレイを介して対応するマイクロレンズアレイに入射され、３Ｄ空間を構成する無数の点に集光した後、後述する第１光学系に入射される。

　表示装置１０１Ｒの第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１１－Ｒの各要素画像表示装置から射出された光線群の各光線は、対応するアパーチャアレイを介して対応するマイクロレンズアレイに入射され、３Ｄ空間を構成する無数の点に集光した後、後述する第２光学系に入射される。

　表示装置１０１－Ｌの複数の３次元画像表示装置は、光線群の射出方向が交差する第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１１－Ｌの組を少なくとも１組（例えば１組）有する。具体的には、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌからの光線群の射出方向である第１射出方向が左眼５０－Ｌに向いており、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌからの光線群の射出方向である第２射出方向が第１射出方向に略直交している。

　表示装置１０１－Ｒの複数の３次元画像表示装置は、光線群の射出方向が交差する第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１１－Ｒの組を少なくとも１組（例えば１組）有する。具体的には、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒからの光線群の射出方向である第３射出方向が右眼５０－Ｒに向いており、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒからの光線群の射出方向である第４射出方向が第３射出方向に略直交している。

（光学系）
　表示装置１０１－Ｌの視点群生成系は、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１１－Ｌの各々からの光線群を導光する第１光学系を含む。

　第１光学系は、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌからの光線群である第１光線群及び第２の３次元画像表示装置１１－Ｌからの光線群である第２光線群の進行方向を揃える光学素子３０－Ｌを有する。光学素子３０－Ｌは、入射された第１及び第２光線群の進行方向を左眼５０－Ｌに向かう方向に揃える。光学素子３０－Ｌは、一例として、ビームスプリッタである。当該ビームスプリッタは、例えばハーフミラーである。なお、当該ビームスプリッタとして、例えば偏光ビームスプリッタを用いてもよい。但し、この場合には、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１１－Ｌの各々からの光線群の偏光方向を互いに直交させる必要がある。

　なお、無偏光の光線群を偏光ビームスプリッタへ入射させることとしてもよい。その場合、偏光ビームスプリッタは、各３次元画像表示装置からの５０％の光線群を透過または反射する。

　第１光学系は、光学素子３０－Ｌからの第１及び第２光線群が入射される接眼光学素子４０－Ｌを更に有する。接眼光学素子４０－Ｌは、例えば接眼レンズである。

　第１光学系では、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌからの第１光線群のうち光学素子３０－Ｌを透過し接眼光学素子４０－Ｌを介したものが、複数の視点Ｓ１０－Ｌを含む第１視点群を生成する。

　第１光学系では、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌからの第２光線群のうち光学素子３０－Ｌで反射され接眼光学素子４０－Ｌを介したものが、複数の視点Ｓ１１－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０１－Ｒの視点群生成系は、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１１－Ｒの各々からの光線群を導光する第２光学系を含む。

　第２光学系は、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒからの光線群である第１光線群及び第２の３次元画像表示装置１１－Ｒからの光線群である第２光線群の進行方向を揃える光学素子３０－Ｒを有する。光学素子３０－Ｒは、入射された第１及び第２光線群の進行方向を右眼５０－Ｒに向かう方向に揃える。光学素子３０－Ｒは、一例として、ビームスプリッタである。当該ビームスプリッタは、例えばハーフミラーである。なお、当該ビームスプリッタとして、例えば偏光ビームスプリッタを用いてもよい。但し、この場合には、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１１－Ｒの各々からの光線群の偏光方向を互いに直交させる必要がある。

　第２光学系は、光学素子３０－Ｒからの第１及び第２光線群が入射される接眼光学素子４０－Ｒを更に有する。接眼光学素子４０－Ｒは、例えば接眼レンズである。

　第２光学系では、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒからの第１光線群のうち光学素子３０－Ｒを透過し接眼光学素子４０－Ｒを介したものが、複数の視点Ｓ１０－Ｒを含む第１視点群を生成する。

　第２光学系では、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌからの第２光線群のうち光学素子３０－Ｒで反射され接眼光学素子４０－Ｒを介したものが、複数の視点Ｓ１１－Ｒを含む第２視点群を生成する。

　ここで、表示装置１０１－Ｌにより生成される第１及び第２視点群は、重ならない。すなわち、当該第１及び第２視点群は、表示装置１０１－Ｌにより異なる位置に生成される。具体的には、第１視点群の隣り合う２つの視点Ｓ１０－Ｌ間に第２視点群の視点Ｓ１１－Ｌが生成される。詳述すると、第１視点群の視点Ｓ１０－Ｌと第２視点群の視点Ｓ１１－Ｌとが交互に並べて生成される。なお、当該第１及び第２視点群が重ならなければよく、第１視点群の視点Ｓ１０－Ｌと第２視点群の視点Ｓ１１－Ｌとが交互に並べて生成されなくてもよい。

　ここでは、第１視点群の複数の視点Ｓ１０－Ｌが所定ピッチで並び、且つ、第２視点群の複数の視点Ｓ１１－Ｌが該所定ピッチで並ぶことにより、隣接する視点Ｓ１０－Ｌ、Ｓ１１－Ｌのピッチが一定になっているが、これに限らない。例えば、隣接する視点Ｓ１０－Ｌ、Ｓ１１－Ｌのピッチが一定にならなくてもよい。この場合に、隣接する視点Ｓ１０－Ｌ、Ｓ１１－Ｌのピッチは、規則的であってもよいし、ランダムであってもよい。

　同様に、表示装置１０１－Ｒにより生成される第１及び第２視点群は、重ならない。当該第１及び第２視点群は、表示装置１０１－Ｒにより異なる位置に生成される。具体的には、第１視点群の視点Ｓ１０－Ｒと第２視点群の視点Ｓ１１－Ｒとが交互に並べて生成される。なお、当該第１及び第２視点群が重ならなければよく、第１視点群の視点Ｓ１０－Ｒと第２視点群の視点Ｓ１１－Ｒとが交互に並べて生成されなくてもよい。

　ここでは、第１視点群の複数の視点Ｓ１０－Ｒが所定ピッチで並び、且つ、第２視点群の複数の視点Ｓ１１－Ｒが該所定ピッチで並ぶことにより、隣接する視点Ｓ１０－Ｒ、Ｓ１１－Ｒのピッチが一定になっているが、これに限らない。例えば、隣接する視点Ｓ１０－Ｒ、Ｓ１１－Ｒのピッチが一定でなくてもよい。この場合に、隣接する視点Ｓ１０－Ｒ、Ｓ１１－Ｒのピッチは、規則的であってもよいし、ランダムであってもよい。

　表示装置１０１－Ｌは、第１及び第２視点群を構成する複数の視点のうち少なくとも２つの視点Ｓ１０－Ｌ、Ｓ１１－Ｌを左眼５０－Ｌの瞳孔径内に生成する。

　表示装置１０１－Ｒは、第１及び第２視点群を構成する複数の視点のうち少なくとも２つの視点Ｓ１０－Ｒ、Ｓ１１－Ｒを右眼５０－Ｒの瞳孔径内に生成する。

［表示装置の作用］
　表示装置１０１Ｌにおいて、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌから放射された第１光線群が、光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第１光線群は左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１０－Ｌを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０１Ｌにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌから放射された第２光線群が、光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第２光線群は左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０１Ｒにおいて、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒから放射された第１光線群が、光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第１光線群は右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１０－Ｒを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０１Ｒにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒから放射された第２光線群が、光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第２光線群は右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｒを含む第２視点群を生成する。

　以上のように、表示装置１０１を用いて、ユーザの両眼の各々に対応する第１及び第２の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法が実現される。

［表示装置の効果］
　ところで、一般的に３次元画像表示装置では、眼の瞳面上での視点密度を高くすることで、ライトフィールドで再生する３次元空間の奥行方向の再現性を高くすることができる。しかし、視点密度と３次元空間の縦横方向の解像度はトレードオフの関係にあり、視点密度が高くなるほど解像度が低くなる。

　実施例１の表示装置１０１では、両眼の各々に対応する第１及び第２の３次元画像表示装置の各々で異なる位置に視点群を生成することにより、両眼の各々の瞳面上での高い視点密度を維持したまま（高い奥行再現性を維持したまま）、各３次元画像表示装置で生成する視点群の視点密度を低くすることができる。また、この結果として、各３次元画像表示装置で再生するライトフィールドの解像度を向上させることが可能となる。

　実施例１の表示装置１０１は、これまでのＶＡＣを改善するＨＭＤとして前述した特許文献１、参考文献１～３に比べ、視野を制限することなく、且つ、駆動部等が無く比較的簡易な構成で、高い視点密度と高い解像度を両立することが可能である。また、表示する画像の解像度は高々２倍程度であり、リフレッシュレートに影響を与えることなく、伝送コストや計算コストを抑制することができる。

　結果として、実施例１の表示装置１０１によれば、視野を制限することなく、３次元画像を高解像度且つ高い奥行再現性で表示することができる。

（２）実施例２の表示装置
［表示装置の構成］
　図１７は、実施例２の表示装置１０２の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１０２は、左眼用の表示装置１０２－Ｌと右眼用の表示装置１０２－Ｒとから構成される。表示装置１０２において、表示装置１０２－Ｌと表示装置１０２－Ｒは、左右対称にレイアウトされる。表示装置１０２は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１０２は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　実施例２の表示装置１０２は、図１７に示すように、表示装置１０２－Ｌの光学系（第１光学系）が第１リレー光学系２０－Ｌ及び第２リレー光学系２１－Ｌを有し、且つ、表示装置１０２－Ｒの光学系（第２光学系）が第１リレー光学系２０－Ｒ及び第２リレー光学系２１－Ｒを有する点を除いて、実施例１の表示装置１０１と同様の構成を有する。

　第１リレー光学系２０－Ｌは、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌと、光学素子３０－Ｌとの間に配置され、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌからの第１光線群の中間像を生成する。

　第２リレー光学系２１－Ｌは、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌと、光学素子３０－Ｌとの間に配置され、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌからの第２光線群の中間像を生成する。

　第１リレー光学系２０－Ｒは、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒと、光学素子３０－Ｒとの間に配置され、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒからの第１光線群の中間像を生成する。

　第２リレー光学系２１－Ｒは、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒと、光学素子３０－Ｒとの間に配置され、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒからの第２光線群の中間像を生成する。

　表示装置１０２において、各リレー光学系は、一例として、少なくとも１つのレンズエレメントを含むリレーレンズで構成されている。

［表示装置の作用］
　表示装置１０２－Ｌにおいて、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２０－Ｌと、光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第１光線群は左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１０－Ｌを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０２－Ｌにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌから放射された第２光線群が、第２リレー光学系２１－Ｌと、光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第２光線群は左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０２－Ｒにおいて、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２０－Ｒと、光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第１光線群は右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１０－Ｒを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０２－Ｒにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒから放射された第２光線群が、第２リレー光学系２１－Ｒと、光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第２光線群は右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｒを含む第２視点群を生成する。

　以上のように、表示装置１０２を用いて、ユーザの両眼の各々に対応する第１及び第２の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法が実現される。

［表示装置の効果］
　実施例２の表示装置１０２によれば、実施例１の表示装置１０１と同様の効果を得ることができ、且つ、各３次元画像表示装置と対応する光学素子との間にリレーレンズを設けることにより、光学系が大型化する可能性もあるが、接眼レンズだけでは補正できない各種収差を補正することが可能となり、高品質な３次元画像をユーザに提供することができる。また、リレーレンズを設けることにより光路を長くすることができ、該光路上に各種フィルタなどを設置することも容易となる。

　なお、表示装置１０２－Ｌは、第１及び第２リレー光学系２０－Ｌ、２１－Ｌの一方のみを有していてもよい。表示装置１０２－Ｒは、第１及び第２リレー光学系２０－Ｒ、２１－Ｒの一方のみを有していてもよい。

（３）実施例３の表示装置
［表示装置の構成］
　図１８は、実施例３の表示装置１０３の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１０３は、左眼用の表示装置１０３－Ｌと右眼用の表示装置１０３－Ｒとから構成される。表示装置１０３において、表示装置１０３－Ｌと表示装置１０３－Ｒは、左右対称にレイアウトされる。表示装置１０３は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１０３は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　実施例３の表示装置１０３では、図１８に示すように、左眼５０－Ｌに対応する表示装置１０３－Ｌの複数の３次元画像表示装置が第１及び第２の３次元画像表示装置の組を複数組（例えば２組）有し、且つ、右眼５０－Ｒに対応する表示装置１０３－Ｒの複数の３次元画像表示装置が第１及び第２の３次元画像表示装置の組を複数組（例えば２組）有している。詳述すると、表示装置１０３－Ｌは、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１２－Ｌの組と、第１及び第２の３次元画像表示装置１３－Ｌ、１１－Ｌの組とを有している。表示装置１０３－Ｒは、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１２－Ｒの組と、第１及び第２の３次元画像表示装置１３－Ｒ、１１－Ｒの組とを有している。

　表示装置１０３Ｌの第２の３次元画像表示装置１２－Ｌは、一例として、要素画像表示装置１２－１－Ｌと、マイクロレンズアレイ１２－３－Ｌと、これらの間に配置されたアパーチャアレイ１０－２－Ｌとを含む。

　表示装置１０３Ｌの第１の３次元画像表示装置１３－Ｌは、一例として、要素画像表示装置１３－１－Ｌと、マイクロレンズアレイ１３－３－Ｌと、これらの間に配置されたアパーチャアレイ１３－２－Ｌとを含む。

　表示装置１０３Ｒの第１の３次元画像表示装置１２－Ｒは、一例として、要素画像表示装置１２－１－Ｒとマイクロレンズアレイ１２－３－Ｒと、これらの間に配置されたアパーチャアレイ１２－２－Ｒとを含む。

　表示装置１０３Ｌの第２の３次元画像表示装置１３－Ｒは、一例として、要素画像表示装置１３－１－Ｒとマイクロレンズアレイ１３－３－Ｒと、これらの間に配置されたアパーチャアレイ１３－２－Ｒとを含む。

　表示装置１０３－Ｌでは、第１及び第２の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群の進行方向を揃える第１光学素子が、複数組の第１及び第２の３次元画像表示装置の各組毎に設けられている。詳述すると、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１２－Ｌの組に対して第１光学素子３１－Ｌが設けられ、且つ、第１及び第２の３次元画像表示装置１３－Ｌ、１１－Ｌの組に対して第１光学素子３２－Ｌが設けられている。

　表示装置１０３－Ｌは、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌと第１光学素子３１－Ｌとの間に第１リレー光学系２０－Ｌを有し、第２の３次元画像表示装置１２－Ｌと第１光学素子３１－Ｌとの間に第２リレー光学系２２－Ｌを有し、第１の３次元画像表示装置１３－Ｌと第１光学素子３２－Ｌとの間に第１リレー光学系２３－Ｌを有し、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌと第２光学素子３２－Ｌとの間に第２リレー光学系２１－Ｌを有している。

　表示装置１０３－Ｒでは、第１及び第２の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群の進行方向を揃える第１光学素子が、複数組の第１及び第２の３次元画像表示装置の各組毎に設けられている。詳述すると、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１２－Ｒの組に対して第１光学素子３１－Ｒが設けられ、且つ、第１及び第２の３次元画像表示装置１３－Ｒ、１１－Ｒの組に対して第１光学素子３２－Ｒが設けられている。

　表示装置１０３－Ｒは、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒと第１光学素子３１－Ｒとの間に第１リレー光学系２０－Ｒを有し、第２の３次元画像表示装置１２－Ｒと第１光学素子３１－Ｒとの間に第２リレー光学系２２－Ｒを有し、第１の３次元画像表示装置１３－Ｒと第１光学素子３２－Ｒとの間に第１リレー光学系２３－Ｒを有し、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒと第２光学素子３２－Ｒとの間に第２リレー光学系２１－Ｒを有している。

　表示装置１０３－Ｌは、複数（例えば２つ）の第１光学素子のうち一の第１光学素子からの第１及び第２光線群を含む一の光線群対の進行方向と、他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む他の光線群対の進行方向とが交差し、光学系は、一及び他の光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する。

　詳述すると、表示装置１０３－Ｌでは、第１光学素子３１－Ｌからの第１及び第２光線群を含む一の光線群対の進行方向と、第１光学素子３２－Ｌからの第１及び第２光線群を含む他の光線群対の進行方向とが交差（例えば略直交）し、光学系は、一及び他の光線群対の進行方向を揃える第２光学素子３０－Ｌを有する。

　表示装置１０３－Ｒは、複数（例えば２つ）の第１光学素子のうち一の第１光学素子からの第１及び第２光線群を含む一の光線群対の進行方向と、他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む他の光線群対の進行方向とが交差し、光学系は、一及び他の光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する。

　詳述すると、表示装置１０３－Ｒでは、第１光学素子３１－Ｒからの第１及び第２光線群を含む一の光線群対の進行方向と、第１光学素子３２－Ｒからの第１及び第２光線群を含む他の光線群対の進行方向とが交差（例えば略直交）し、光学系は、一及び他の光線群対の進行方向を揃える第２光学素子３０－Ｒを有する。

　表示装置１０３において、各第１光学素子及び各第２光学素子は、一例として、前述したビームスプリッタ（例えばハーフミラー、偏光ビームスプリッタ等）である。

　表示装置１０３－Ｌの光学系は、第１光学素子３１－Ｌと第２光学素子３０－Ｌとの間に配置され、第１光学素子３１－Ｌからの第１及び第２光線群の中間像を生成するリレー光学系２４－Ｌと、第１光学素子３２－Ｌと第２光学素子３０－Ｌとの間に配置され、第１光学素子３２－Ｌからの第１及び第２光線群の中間像を生成するリレー光学系２５－Ｌとを更に有する。

　表示装置１０３－Ｒの光学系は、第１光学素子３１－Ｒと第２光学素子３０－Ｒとの間に配置され、第１光学素子３１－Ｒからの第１及び第２光線群の中間像を生成するリレー光学系２４－Ｒと、第１光学素子３２－Ｒと第２光学素子３０－Ｒとの間に配置され、第１光学素子３２－Ｒからの第１及び第２光線群の中間像を生成するリレー光学系２５－Ｒとを更に有する。

　表示装置１０３において、各リレー光学系は、一例として、少なくとも１つのレンズエレメントを含むリレーレンズで構成されている。

　表示装置１０３－Ｌの光学系は、第２光学素子３０－Ｌからの第１及び第２光線群が入射される接眼光学素子４０－Ｌ（例えば接眼レンズ）を更に有する。

　表示装置１０３－Ｒの光学系は、第２光学素子３０－Ｒからの第１及び第２光線群が入射される接眼光学素子４０－Ｒ（例えば接眼レンズ）を更に有する。

［表示装置の作用］

　表示装置１０３－Ｌにおいて、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２０－Ｌと、第１光学素子３１－Ｌと、リレー光学系２４－Ｌと、第２光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第１光線群は、左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点群Ｓ１０－Ｌを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｌにおいて、第２の３次元画像表示装置１２－Ｌから放射された第２光線群が、第１リレー光学系２２－Ｌと、第１光学素子３１－Ｌと、リレー光学系２４－Ｌと、第２光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第２光線群は、左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１２－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｌにおいて、第１の３次元画像表示装置１３－Ｌから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２３－Ｌと、第１光学素子３２－Ｌと、リレー光学系２５－Ｌと、第２光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第１光線群は、左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１３－Ｌを含む第３視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｌにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌから放射された第２光線群が、第１リレー光学系２１－Ｌと、第１光学素子３２－Ｌと、リレー光学系２５－Ｌと、第２光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第２光線群は、左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｌを含む第４視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｌにおいて、上記第１～第４視点群は、異なる位置に生成され、互いに重ならない。ここでは、第１～第４視点群は、４つの視点Ｓ１０－Ｌ、Ｓ１１－Ｌ、Ｓ１２－Ｌ、Ｓ１３－Ｌがこの順に等ピッチで並んで構成される繰り返し単位が複数単位（図１８では１単位のみを図示）となるように生成されているが、これに限られない。例えば、第１～第４視点群は、４つの視点Ｓ１０－Ｌ、Ｓ１１－Ｌ、Ｓ１２－Ｌ、Ｓ１３－Ｌが、別の規則性を有して並ぶように生成されてもよいし、ランダムに並ぶように生成されてもよい。

　表示装置１０３－Ｒにおいて、第１の３次元画像表示装置１０－Ｒから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２０－Ｒと、第１光学素子３１－Ｒと、リレー光学系２４－Ｌと、第２光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第１光線群は、右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点群Ｓ１０－Ｒを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｒにおいて、第２の３次元画像表示装置１２－Ｒから放射された第２光線群が、第１リレー光学系２２－Ｒと、第１光学素子３１－Ｒと、リレー光学系２４－Ｒと、第２光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第２光線群は、右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１２－Ｒを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｒにおいて、第１の３次元画像表示装置１３－Ｒから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２３－Ｒと、第１光学素子３２－Ｒと、リレー光学系２５－Ｒと、第２光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第１光線群は、右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１３－Ｒを含む第３視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｒにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒから放射された第２光線群が、第１リレー光学系２１－Ｒと、第１光学素子３２－Ｒと、リレー光学系２５－Ｒと、第２光学素子３０－Ｒと、接眼光学素子４０－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第２光線群は、左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｒを含む第４視点群を生成する。

　表示装置１０３－Ｒにおいて、上記第１～第４視点群は、異なる位置に生成され、互いに重ならない。ここでは、第１～第４視点群は、４つの視点Ｓ１０－Ｒ、Ｓ１１－Ｒ、Ｓ１２－Ｒ、Ｓ１３－Ｒがこの順に等ピッチで並んで構成される繰り返し単位が複数単位（図１８では１単位のみを図示）となるように生成されているが、これに限られない。例えば、第１～第４視点群は、４つの視点Ｓ１０－Ｒ、Ｓ１１－Ｒ、Ｓ１２－Ｒ、Ｓ１３－Ｒが、別の規則性を有して並ぶように生成されてもよいし、ランダムに並ぶように生成されてもよい。

　以上のように、表示装置１０３を用いて、ユーザの両眼の各々に対応する複数組（例えば２組）の第１及び第２の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法が実現される。

［表示装置の効果］
　実施例３の表示装置１０３によれば、実施例２の表示装置１０２と同様の効果を得ることができるとともに、両眼の各々に対応する表示装置が、第１及び第２の３次元画像表示装置の組を複数組（例えば２組）有しているので、より高密度な視点数とより高い解像度を得ることができる。

　表示装置１０３において、リレー光学系を図１８のように配置することで、光学系が大型化する可能性もあるが、接眼光学素子だけでは補正できない各種収差を補正することが可能となり、高品質な３次元画像をユーザに提供することができる。また、リレー光学系を設ける分だけ光路を長くできるので該光路上に各種フィルタなどを設置することが容易になる。

　実施例３の表示装置１０３では、両眼の各々に対応する表示装置が、４つの３次元画像表示装置を有しているが、これに限らず、３つの３次元画像表示装置を有していてもよいし、４つ以上の３次元画像表示装置を有していてもよい。この場合に、３次元画像表示装置と第１光学素子との間や、第１及び第２光学素子の間に、適宜、リレー光学系（例えばリレーレンズ）を配置してもよい。

　実施例３の表示装置１０３において、第２光学素子に接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムを用いてもよい。この自由曲面プリズムは、第２光学素子としてのビームスプリッタと及び接眼光学素子としての接眼レンズの機能を兼ねる。

　なお、表示装置１０３－Ｌは、リレー光学系２４－Ｌ、２５－Ｌの一方のみを有していてもよいし、いずれも有していなくてもよい。表示装置１０３－Ｒは、リレー光学系２４－Ｒ、２５－Ｒの一方のみを有していてもよいし、いずれも有していなくてもよい。

（４）実施例４の表示装置
［表示装置の構成］
　図１９は、実施例４の表示装置１０４の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１０４は、図１９に示すように、左眼用の表示装置１０４－Ｌと右眼用の表示装置１０４－Ｒとから構成される。表示装置１０４において、表示装置１０４－Ｌ及び表示装置１０４－Ｒは、左右対称にレイアウトされる。表示装置１０４は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１０４は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１０４－Ｌは、実施例３の表示装置１０３－Ｌ（図１８参照）の第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１２－Ｌと、第１及び第２リレー光学系２０－Ｌ、２２－Ｌと、第１光学素子３１－Ｌと、リレー光学系２４－Ｌとを含む構成を左眼用の２次元画像表示装置６０－Ｌで置き換え、且つ、第２光学素子３０－Ｌ及び接眼光学素子４０－Ｌを含む構成を自由曲面プリズム４１－Ｌで置き換えた構成を有する。

　自由曲面プリズム４１－Ｌは、２次元画像表示装置６０－Ｌからの光線群を左眼５０－Ｌに向けて透過させるとともに、第１光学素子３２－Ｌからの第１及び第２光線群を左眼５０－Ｌに向けて反射させる。

　表示装置１０４－Ｒは、実施例３の表示装置１０３－Ｒ（図１８参照）の第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｒ、１２－Ｒと、第１及び第２リレー光学系２０－Ｒ、２２－Ｒと、第１光学素子３１－Ｒと、リレー光学系２４－Ｒとを含む構成を右眼用の２次元画像表示装置６０－Ｒで置き換え、且つ、第２光学素子３０－Ｒ及び接眼光学素子４０－Ｒを含む構成を自由曲面プリズム４１－Ｒで置き換えた構成を有する。

　自由曲面プリズム４１－Ｒは、２次元画像表示装置６０－Ｒからの光線群を右眼５０－Ｒに向けて透過させるとともに、第１光学素子３２－Ｒからの第１及び第２光線群を右眼５０－Ｒに向けて反射させる。

　各２次元画像表示装置（２次元表示ディスプレイ）は、２次元映像を対応する眼の視野の少なくとも一部に表示してもよいし、左右眼の視差を利用したステレオ立体映像を表示するための視差画像を対応する眼の視野の少なくとも一部に表示してもよい。

　なお、各自由曲面プリズムに対する、第１及び第２の３次元画像表示装置と第１光学素子とを含む構成と、２次元画像表示装置との位置関係を逆にしてもよい。

［表示装置の作用］
　表示装置１０４－Ｌにおいて、第１の３次元画像表示装置１３－Ｌから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２３－Ｌと、第１光学素子３２－Ｌと、リレー光学系２５－Ｌと、自由曲面プリズム４１－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第１光線群は左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１３－Ｌを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０４－Ｌにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌから放射された第２光線群が、第２リレー光学系２１－Ｌと、第１光学素子３２－Ｌと、リレー光学系２５－Ｌと、自由曲面プリズム４１－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第２光線群は左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０４－Ｒにおいて、第１の３次元画像表示装置１３－Ｒから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２３－Ｒと、第１光学素子３２－Ｒと、リレー光学系２５－Ｒと、自由曲面プリズム４１－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第１光線群は右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１３－Ｒを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０４－Ｒにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒから放射された第２光線群が、第２リレー光学系２１－Ｒと、第１光学素子３２－Ｒと、リレー光学系２５－Ｒと、自由曲面プリズム４１－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第２光線群は右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｒを含む第２視点群を生成する。

　例えば、表示装置１０４において、各２次元画像表示装置が左右眼の視差を利用したステレオ立体映像を視野全域に表示し、且つ、対応する第１及び第２の３次元画像表示装置がライトフィールドを用いて奥行情報を有し焦点調節が誘発される立体画像（立体映像）を対応する眼の視野中心の限られた範囲に表示してもよい。２次元画像表示装置と３次元画像表示装置とが提供する画像（映像）は、光学系を通ることで重畳されてユーザに視認される。

　以上のように、表示装置１０４を用いて、ユーザの両眼の各々に対応する第１及び第２の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法が実現される。

［表示装置の効果］
　実施例４の表示装置１０４は、前述したＶＡＣを改善するためのＨＭＤの従来技術に比べ、シンプルな構成で、広視野・高解像度を達成し、かつ、レンダリングコストや伝送コストを抑制することが可能である。人間の眼は視野の中心領域の視力が最も高く、それ以外の領域では低い。したがって、人間は視野周辺領域における画質劣化には鈍感である。

　この特性を利用し、高解像度で奥行情報を有する３次元画像（３次元映像）を視野の中心に表示し、低解像度で広視野の２次元画像（２次元映像）を視野全域に表示することで、人間が高い没入感を得るために必要な解像度および視野の広さを満たすことができる。また、限られたリソースで高い奥行再現性を得るためには、奥行を再現する視野範囲を制限することが有効である。さらに、３次元画像（３次元映像）を表示する範囲を限定することで、３次元画像（３次元映像）をレンダリングするために必要な計算コストや伝送コストを抑制することができる。

（５）実施例５の表示装置
［表示装置の構成］
　図２０は、実施例５の表示装置１０５の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１０５は、図２０に示すように、左眼用の表示装置１０５－Ｌと右眼用の表示装置１０５－Ｒとから構成される。表示装置１０５において、表示装置１０５－Ｌ及び表示装置１０５－Ｒは、左右対称にレイアウトされる。表示装置１０５は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１０５は、例えばユーザにＡＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１０５は、２次元画像表示装置６０－Ｌ、６０－Ｒ（図１９参照）が設けられていない点を除いて、実施例４の表示装置１０４と同様の構成を有する。

［表示装置の作用］
　表示装置１０５－Ｌにおいて、第１の３次元画像表示装置１３－Ｌから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２３－Ｌと、第１光学素子３２－Ｌと、リレー光学系２５－Ｌと、自由曲面プリズム４１－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第１光線群は、左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１３－Ｌを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０５－Ｌにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌから放射された第２光線群が、第２リレー光学系２１－Ｌと、第１光学素子３２－Ｌと、リレー光学系２５－Ｌと、自由曲面プリズム４１－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第２光線群は、左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０５－Ｌにおいて、自由曲面プリズム４１－Ｌを介して、実世界からの光線が、左眼５０－Ｌに入射する。

　表示装置１０５－Ｒにおいて、第１の３次元画像表示装置１３－Ｒから放射された第１光線群が、第１リレー光学系２３－Ｒと、第１光学素子３２－Ｒと、リレー光学系２５－Ｒと、自由曲面プリズム４１－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第１光線群は、右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１３－Ｒを含む第１視点群を生成する。

　表示装置１０５－Ｒにおいて、第２の３次元画像表示装置１１－Ｒから放射された第２光線群が、第２リレー光学系２１－Ｒと、第１光学素子３２－Ｒと、リレー光学系２５－Ｒと、自由曲面プリズム４１－Ｒと、をこの順で介して、ユーザの右眼５０－Ｒに入射する。このとき、第２光線群は、右眼５０－Ｒの瞳面上に、複数の視点Ｓ１１－Ｒを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１０５－Ｒにおいて、自由曲面プリズム４１－Ｒを介して、実世界からの光線が、右眼５０－Ｒに入射する。

　以上のように、表示装置１０５を用いて、ユーザの両眼の各々に対応する第１及び第２の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法が実現される。

［表示装置の効果］
　表示装置１０５によれば、実施例１の表示装置１０１と同様の効果を得ることができるとともに、各眼に対応する第１及び第２の３次元画像表示装置により生成された、奥行情報を有し焦点調節が誘発される立体画像（立体映像）を、該眼の視野の中心などの限られた範囲に表示し、実世界からの光線と重畳することで、ＶＡＣの改善されたシースルー性能を有した３Ｄ拡張現実ディスプレイを提供することができる。

（６）実施例６の表示装置
　図２１は、実施例６の表示装置１０６の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１０６は、図２１に示すように、左眼用の表示装置１０６－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１０６において、表示装置１０６－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１０６－Ｌについて説明する。表示装置１０６は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１０６は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１０６－Ｌは、視点群生成系と視線検出系とを備える。なお、表示装置１０６の右眼用の表示装置は、視線検出系を有していてもよいし、有していなくてもよい。
　表示装置１０６－Ｌの視点群生成系は、ユーザの左眼５０－Ｌに対応する３次元画像表示装置１０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌ（例えば接眼レンズ）を含む光学系とを有し、３次元画像表示装置１０－Ｌから射出され該光学系を介した光線群により左眼５０－Ｌに対して視点群を生成する。このとき、視点群を構成する複数の視点のうち少なくとも２つの視点が左眼５０－Ｌに生成されることが好ましい。

　表示装置１０６を用いて、ユーザの視線を検出する工程と、ユーザの両眼の各々に対応する３次元画像表示装置から射出され接眼光学素子４０－Ｌを含む光学系を介した光線群により両眼の対応する眼に対して視点群を生成する工程と、を含み、視点群を生成する工程では、検出する工程での検出結果に基づいて視点群の生成位置を制御する、表示方法を実現することができる。

　表示装置１０６－Ｌの３次元画像表示装置１０－Ｌは、一例として、要素画像表示装置１０－１－Ｌと、アパーチャアレイ１０－２－Ｌと、マイクロレンズアレイ１０－３－Ｌと、を備え、インテグラルイメージング方式でライトフィールドを再生する。

　表示装置１０６－Ｌの視線検出系は、アイトラッキング装置７０－Ｌを備える。
　アイトラッキング装置７０－Ｌは、左眼５０－Ｌの向き（視線）を検出するカメラ７０－１－Ｌ（受光部）と、照明用の光源７０－２－Ｌ（光源部）と、を有する。

　カメラ７０－１－Ｌ及び光源７０－２－Ｌは、一例として、左眼５０－Ｌに対向するように接眼光学素子４０－Ｌの外縁部に設けられている。

　カメラ７０－１－Ｌは、一例として、イメージセンサ等の受光素子（撮像素子）を含む。

　光源７０－２－Ｌは、一例として非可視光（例えば赤外光）を射出する。光源７０－２－Ｌとして、例えば発光ダイオード、レーザ等を用いることができる。

　アイトラッキング装置７０－Ｌでは、光源７０－２－Ｌから射出され左眼５０－Ｌで反射された非可視光をカメラ７０－１－Ｌで撮像（受光）する。

　ここで、「アイボックス」は、ライトフィールドを適切に視認できる範囲であって、３次元画像表示装置により視点が生成される範囲である。

　表示装置１０６では、アイトラッキング装置を用い、フレーム毎に適切な範囲にアイボックスを生成する。図２１において、符号Ｅ２１１－Ｌ、Ｅ２１０－Ｌは、異なるフレームでのアイボックスを示す。インテグラルイメージングにおいて、アイボックスの位置を変えるためには要素画像に表示される画像（映像）を変える必要がある。

　アイボックスの広さと、視点密度と、解像度と、はそれぞれトレードオフの関係にある。アイトラッキング装置を用いることで、アイボックスの範囲を瞳の周辺のみに制限し狭めることができ、視点密度を維持したまま、高い解像度を得られる。

　図２２は、表示装置１０６の機能を示すブロック図である。表示装置１０６の視点群生成系は、図２２に示すように、視線検出系の検出結果である、アイトラッキング装置７０－Ｌの出力に基づいて視点群の生成位置を制御する制御装置１０００を更に有する。制御装置１０００は、一例として、ＣＰＵ、チップセット等を含むハードウェアにより実現される。

　制御装置１０００は、主制御部と、要素画像シフト情報算出部１０００ａとを有する。要素画像シフト情報算出部１０００ａは、アイトラッキング装置７０－Ｌの出力に基づく左眼５０－Ｌの向きから、要素画像のシフト情報（シフト方向及びシフト量）を算出し、その算出結果を要素画像表示装置１０－１－Ｌに出力する。要素画像表示装置１０－１－Ｌは、そのシフト情報に応じた要素画像を生成する。

　以下に、表示装置１０６の動作（表示装置１０６を用いる表示方法）を、図２３を参照して説明する。図２３のフローチャートは、制御装置１０００の主制御部によって実行される処理アルゴリズムに基づいている。

　最初のステップＳ１では、主制御部が、ｎに１をセットする。

　次のステップＳ２では、主制御部が、第ｎフレームに表示する映像コンテンツを決定する。

　次のステップＳ３では、主制御部が、ユーザの視線方向を同定する。具体的には、主制御部は、アイトラッキング装置７０－Ｌの出力からユーザの左眼５０－Ｌの向き（視線方向）を同定し、その同定された左眼５０－Ｌの向きを要素画像シフト情報算出部１０００ａへ送る。

　次のステップＳ４では、要素画像シフト情報算出部１０００ａが、要素画像のシフト方向及びシフト量を算出する。具体的には、要素画像シフト情報算出部１０００ａは、同定された左眼５０－Ｌの向きに応じた位置にアイボックスが生成されるように要素画像のシフト方向及びシフト量を算出する。例えば、あるフレームで、図２１に示すアイボックスＥ２１０－Ｌの範囲（左眼５０－Ｌが３次元画像表示装置１０－Ｌに正対する範囲）に視点を生成する場合、図２４Ａに示す要素画像Ｙ３１０－Ｌを表示する。また、他のあるフレームで、図２１に示すアイボックスＥ２１１－Ｌの範囲に視点を生成する場合、例えば図２４に示すような要素画像Ｙ３１０－Ｌをシフトさせた要素画像Ｙ３１１－Ｌを表示する。

　ここで、上記（４）式における各パラメータは、図２５に示す通りである。上記（４）式はｙ方向に対してのみ示した式であるが、ｘ方向についても同様である。(Δｘ、Δｙ)を計算することで要素画像をシフトする量と方向を決定することができる。

　次のステップＳ５では、主制御部が、要素画像をレンダリングする。具体的には、例えば、主制御部は、要素画像Ｙ３１１－Ｌを、要素画像Ｙ３１０－Ｌに対して、上記（４）式により表される量と方向にシフトされてレンダリングされた映像データを生成する。

　次のステップＳ６では、主制御部が、要素画像を表示する。具体的には、主制御部が、ステップＳ５で生成された映像データに基づいて要素画像表示装置１０－１－Ｌを駆動して、要素画像を表示する。これにより、ライトフィールドが再生され、例えばアイボックスＥ２１１－Ｌの範囲に複数の視点が生成される（図２５参照）。

　次のステップＳ７では、主制御部が、処理を継続するか否かを判断する。具体的には、主制御部は、表示装置１０６の電源がオフとなったときに処理を継続しないと判断し、それ以外のときは処理を継続すると判断する。ステップＳ７での判断が肯定されるとステップＳ８に移行し、否定されるとフローが終了する。

　ステップＳ８では、主制御部が、ｎをインクリメントする。すなわち、次のフレームでもステップＳ２～Ｓ７の一連の動作が行われる。ステップＳ８が実行されると、ステップＳ２に戻る。

　以上説明した実施例６の表示装置１０６によれば、視野を制限することなく、３次元画像を高解像度且つ高い奥行再現性で表示することができる。

（補足説明）
　ここで、図２６Ａ及び図２６Ｂに示す比較例の画像表示装置１０８－Ｌは、３次元画像表示装置１０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌ（例えば接眼レンズ）と、を備える。アイトラッキング装置を用いない場合、眼球回旋やＨＭＤの掛けズレ等を考慮してアイボックスの範囲を広く取る必要がある。図２６Ａでは、ユーザの左眼５１－Ｌが正面を向いており、アイボックスの範囲Ｅ２２０－Ｌの中に瞳があるため、ユーザはライトフィールドを正常に視認することができる。図２６Ｂでは、ユーザの左眼５１－Ｌは回旋し、左を向いているが、アイボックスの範囲Ｅ２２０－Ｌを広く取っているため、瞳がアイボックスの範囲内にあり、ユーザはライトフィールドを正常に視認することができる。しかし、この比較例では、アイボックスサイズが大きいため、視点密度を維持しながらライトフィールドの解像度を向上させることはできない。

　図２７Ａ～図２７Ｃに示す画像表示装置１１０－Ｌは、３次元画像表示装置１０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌ（例えば接眼レンズ）と、アイトラッキング装置７０－Ｌと、を備える。アイトラッキング装置７０－Ｌを用いる場合、眼球の位置に合わせてアイボックスの位置を決めることができ、アイボックスの範囲を瞳の周辺に制限して狭めることができる。図２７Ａでは、ユーザの左眼５１－Ｌが正面を向いており、アイボックスの範囲Ｅ２３０－Ｌに瞳があるため、ユーザはライトフィールドを正常に視認することができる。一方、図２７Ｂでは、ユーザの左眼５１－Ｌは回旋しており、アイボックスの範囲Ｅ２３０－Ｌから瞳が外れているため、ライトフィールを正常に視認することができない。このため、アイボックスの範囲を、眼の向きに合わせて変える必要があり、アイトラッキング装置を用いて眼の向きを同定し、図２７Ｃのようにアイボックスの位置をＥ２３１－Ｌに移動することで、ユーザは正常なライトフィールドを視認することが可能となる。このように、アイトラッキング装置７０－Ｌを用いて、アイボックスの範囲を眼の位置に合わせて変更することにより、フレーム毎に生成するアイボックスの範囲を狭くすることができ、結果として、視点密度を維持しながらライトフィールドの解像度を向上させることができる。

（７）実施例７の表示装置
　図２８は、実施例７の表示装置１１３の基本的な構成を説明する概要図である。表示装置１１３は、図２８に示すように、左眼用の表示装置１１３－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１１３において、表示装置１１３－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１１３－Ｌについて説明する。表示装置１１３は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１１３は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１１３では、左眼５０－Ｌに対応する３次元画像表示装置１０－Ｌからの光線群の射出方向と、光源７０－１－Ｌ（光源部）からの非可視光の射出方向とが交差し、接眼光学素子４０－Ｌ（例えば接眼レンズ）を含む光学系が該光線群及び該非可視光の進行方向を揃える光学素子３０－Ｌを更に有する点を除いて、実施例６の表示装置１０６と同様の構成を有する。光学素子３０－Ｌは、一例としてビームスプリッタ（例えばハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー等）である。

　表示装置１１３では、アイトラッキング装置７０－Ｌは、一例として、眼鏡フレームのテンプルに設けられる。

　光源７０－１－Ｌから射出された非可視光は、光学素子３０－Ｌ及び接眼光学素子４０－Ｌをこの順に介して左眼５０－Ｌに照射される。カメラ７０－２－Ｌ（受光部）は、左眼５０－Ｌで反射された非可視光を接眼光学素子４０－Ｌ及び光学素子３０－Ｌをこの順に介して受光する。

　ここでは、一例として、３次元画像表示装置１０－Ｌからの光線群が光学素子３０－Ｌを透過し接眼光学素子４０－Ｌを介して視点群を生成し、光源７０－１－Ｌからの非可視光が光学素子３０－Ｌで反射され接眼光学素子４０－Ｌを介して左眼５０－Ｌに照射される。左眼５０－Ｌで反射された非可視光は、接眼光学素子４０－Ｌを介し光学素子３０－Ｌで反射されてカメラ７０－２－Ｌに入射される。

　なお、３次元画像表示装置１０－Ｌ及びアイトラッキング装置７０－Ｌの光学素子３０－Ｌに対する位置関係を逆にしてもよい。

　表示装置１１３によれば、実施例６の表示装置１０６と同様の効果を得ることができるとともに、光学素子３０－Ｌを用いることにより、光源７０－１－Ｌからの非可視光の左眼５０－Ｌでの反射光を接眼光学素子４０－Ｌの光軸上でカメラ７０－２－Ｌを用いて撮像することが可能である。この場合、接眼光学素子４０－Ｌによる歪曲収差の影響は受けるが、眼を正面から観測することができ、精度の高いアイトラッキングが可能となる。また、例えば接眼光学素子４０－Ｌの外縁にアイトラッキング装置７０－Ｌを設ける場合に比べて、視野やアイリリーフを制限しない。

　なお、光学素子３０－Ｌ及び接眼光学素子４０－Ｌに代えて、３次元画像表示装置１０－Ｌからの光線群及び光源７０－１－Ｌからの非可視光の進行方向を揃える自由曲面プリズムを設けてもよい。当該自由曲面プリズムは、ビームスプリッタ及び接眼レンズの機能を併有する。この場合、光源７０－１－Ｌから射出された非可視光は、自由曲面プリズムを介して左眼５０－Ｌに照射され、カメラ７０－２－Ｌは、左眼５０－Ｌで反射された非可視光を自由曲面プリズムを介して受光する。

（８）実施例８の表示装置
　図２９は、実施例８の表示装置１１４の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１１４は、左眼用の表示装置１１４－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１１４において、表示装置１１４－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１１４－Ｌについて説明する。表示装置１１４は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１１４は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１１４－Ｌでは、一例として、アイトラッキング装置７０－Ｌが３次元画像表示装置１０－Ｌの外縁部に設けられている点を除いて、実施例６の表示装置１０６と同様の構成を有する。

　表示装置１１４－Ｌでは、３次元画像表示装置１０－Ｌに並べてアイトラッキング装置７０－Ｌを配置することで、接眼光学素子４０－Ｌによる歪曲収差の影響は受けるが、例えば接眼光学素子４０－Ｌの外縁にアイトラッキング装置を設ける場合に比べて、視野やアイリリーフを制限しない。

（９）実施例９の表示装置
　図３０は、実施例９の表示装置１１５の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１１５は、左眼用の表示装置１１５－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１１５において、表示装置１１５－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１１５－Ｌについて説明する。表示装置１１５は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１１５は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１１５は、アイトラッキング装置７０－Ｌを備える点を除いて、実施例１の表示装置１０１と同様の構成を有する。すなわち、表示装置１１５では、ユーザの視線を検出するアイトラッキング装置７０－Ｌを含む視線検出系を更に備え、視点群生成系は、視線検出系の検出結果に基づいて視点群の生成位置を制御する。

　表示装置１１５－Ｌによれば、第１及び第２の３次元画像表示装置１０－Ｌ、１１－Ｌ及びアイトラッキング装置７０－Ｌを用いることで、より高い視点密度と、より高い解像度を実現することができる。

（１０）実施例１０の表示装置
　図３１は、実施例１０の表示装置１１６の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１１６は、左眼用の表示装置１１６－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１１６において、表示装置１１６－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１１６－Ｌについて説明する。表示装置１１６は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１１６は、例えばユーザにＡＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１１６は、接眼光学素子４０－Ｌ（例えば接眼レンズ）に代えて、ビームスプリッタ及び接眼レンズの機能を併せ持つ自由曲面プリズム４１－Ｌを用いている点を除いて、実施例６の表示装置１０６と概ね同様の構成を有する。

　表示装置１１６では、左眼５０－Ｌに対向する自由曲面プリズム４１－Ｌの側方に３次元画像表示装置１１－１－Ｌが配置されている。このため、表示装置１１６－Ｌにおいて、自由曲面プリズム４１－Ｌを介して実世界の光線が左眼５０－Ｌに入射する。したがって、表示装置１１６－Ｌにおいては、３次元画像（３次元映像)と、実世界からの光線と、が重畳して表示され、ＶＡＣの改善されたシースルー性能を有した３Ｄ拡張現実ディスプレイを提供することができる。

（１１）実施例１１の表示装置
　図３２は、実施例１１の表示装置１１７の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１１７は、左眼用の表示装置１１７－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１１７において、表示装置１１７－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１１７－Ｌについて説明する。表示装置１１７は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１１７は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１１７－Ｌは、１つ又は複数（例えば２つ）の３次元画像表示装置を含む３次元画像表示装置群１４－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌ（例えば接眼レンズ）と、備える。

　３次元画像表示装置群１４－Ｌの各３次元画像表示装置は、要素画像表示装置と、共通のアパーチャアレイ１４－２－Ｌと、共通のマイクロレンズアレイ１４－３－Ｌと、を備え、インテグラルイメージング方式でライトフィールドを再生する。

　各３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、一例として、ディスプレイ１４－１－Ｌを有し、複数のディスプレイ１４－１－Ｌが積層されている。

　具体的には、例えば、各３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、共通の光源（例えばバックライト）と、ディスプレイ１４－１－Ｌとしての透過型空間変調器とを含み、複数の透過型空間変調器は、光源の射出方向に並べて配置（積層）されていてもよい。
　当該透過型空間変調器として、例えば液晶素子（ＬＣＤ）が用いられる。

　例えば、各３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、一例として、ディスプレイ１４－１－Ｌとしての自発光型の表示素子を含み、複数の表示素子は、光線群の射出方向に並べて配置（積層）されていてもよい。
　当該表示素子として、例えばmicro ＬＥＤアレイ、ＯＬＥＤアレイ等が用いられる。

　例えば、３次元画像表示装置群１４－Ｌの一の３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、一例として、ディスプレイ１４－１－Ｌとしての透過型空間変調器及び光源（例えばバックライト）を含み、他の３次元画像表示装置は、ディスプレイ１４－１－Ｌとしての自発光型の表示素子を含み、透過型空間変調器及び表示素子は、積層されていてもよい。当該透過型空間変調器として、例えば液晶素子（ＬＣＤ）が用いられる。当該表示素子として、例えばmicro ＬＥＤアレイ、ＯＬＥＤアレイ等が用いられる。

　以上のように構成される表示装置１１７－Ｌにおいて、３次元画像表示装置群１４－Ｌの各３次元画像表示装置から放射された光線群が、接眼光学素子４０－Ｌを介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、光線群は左眼５０－Ｌの瞳面上に、視点群をアイボックスの範囲に生成する。

　表示装置１１７－Ｌは、各々のディスプレイ１４－１－Ｌ（透過型空間変調器又は表示素子）が積層された複数の３次元画像表示装置１４－Ｌを用いることで、参考文献４（Cascaded Displays: Spatiotemporal Superresolution using Offset Pixel Layers.）のようにＣａｓｃａｄｅｄ　Ｄｉｓｐｌａｙを用いて高解像度な要素画像を表示し、高解像度なライトフィールドを再生できる。また、参考文献４（特表２０２０－５２１１７４号公報）のように、最表面のディスプレイに届く光量をピクセル毎にコントロールすることで、コントラストを向上させることができる。

（１２）実施例１２の表示装置
　図３３は、実施例１２の表示装置１１８の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１１８は、左眼用の表示装置１１８－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１１８において、表示装置１１８－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１１８－Ｌについて説明する。表示装置１１８は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１１８は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１１８－Ｌは、第１の３次元画像表示装置１０－Ｌの代わりに複数（例えば２つ）の第１の３次元画像表示装置を含む第１の３次元画像表示装置群１４－Ｌが設けられ、且つ、第２の３次元画像表示装置１１－Ｌの代わりに複数の第２の３次元画像表示装置群１５－Ｌが設けられている点を除いて、実施例１の表示装置１０１－Ｌ（図１６参照）と同様の構成を有する。

　第１の３次元画像表示装置群１４－Ｌの各３次元画像表示装置は、要素画像表示装置と、共通のアパーチャアレイ１４－２－Ｌと、共通のマイクロレンズアレイ１４－３－Ｌと、を備え、インテグラルイメージング方式でライトフィールドを再生する。

　第１の３次元画像表示装置群１４－Ｌの各３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、一例として、ディスプレイ１４－１－Ｌを有し、複数のディスプレイ１４－１－Ｌが積層されている。

　第２の３次元画像表示装置群１５－Ｌの各３次元画像表示装置は、要素画像表示装置と、共通のアパーチャアレイ１５－２－Ｌと、共通のマイクロレンズアレイ１５－３－Ｌと、を備え、インテグラルイメージング方式でライトフィールドを再生する。

　第２の３次元画像表示装置群１５－Ｌの各３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、一例として、ディスプレイ１５－１－Ｌを有し、複数のディスプレイ１５－１－Ｌが積層されている。

　具体的には、例えば、第１及び第２の３次元画像表示装置群１４－Ｌ、１５－Ｌの各々の各３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、共通の光源と、ディスプレイとしての透過型空間変調器とを含み、複数の透過型空間変調器は、光源の射出方向に並べて配置（積層）されていてもよい。当該透過型空間変調器として、例えば液晶素子（ＬＣＤ）が用いられる。

　例えば、第１及び第２の３次元画像表示装置群１４－Ｌ、１５－Ｌの各々の各３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、一例として、ディスプレイとしての自発光型の表示素子を含み、複数の表示素子は、光線群の射出方向に並べて配置（積層）されていてもよい。当該表示素子として、例えばmicro ＬＥＤアレイ、ＯＬＥＤアレイ等が用いられる。

　例えば、第１及び第２の３次元画像表示装置群１４－Ｌ、１５－Ｌの各々の一の３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、一例として、ディスプレイとしての透過型空間変調器及び光源（例えばバックライト）を含み、他の３次元画像表示装置は、ディスプレイとしての自発光型の表示素子を含み、透過型空間変調器及び表示素子は、積層されていてもよい。当該透過型空間変調器として、例えば液晶素子（ＬＣＤ）が用いられる。当該表示素子として、例えばmicro ＬＥＤアレイ、ＯＬＥＤアレイ等が用いられる。

　以上のように構成される表示装置１１８－Ｌにおいて、第１の３次元画像表示装置群１４－Ｌから放射された第１光線群及び第２の３次元画像表示装置群１５－Ｌから放射された第２光線群が、光学素子３０－Ｌと、接眼光学素子４０－Ｌと、をこの順で介して、ユーザの左眼５０－Ｌに入射する。このとき、第１光線群及び第２光線群はそれぞれ左眼５０－Ｌの瞳面上に、複数の視点Ｓ１４－Ｌを含む第１視点群及び複数の視点Ｓ１５－Ｌを含む第２視点群を生成する。

　表示装置１１８－Ｌによれば、実施例１の表示装置１０１－Ｌの効果及び実施例１１の表示装置１１７－Ｌの効果を得ることができる。

（１３）実施例１３の表示装置
　図３４は、実施例１３の表示装置１１９の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１１９は、左眼用の表示装置１１９－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１１９において、表示装置１１９－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１１９－Ｌについて説明する。表示装置１１９は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１１９は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１１９Ｌは、アイトラッキング装置７０－Ｌを含む視線検出系を備える点を除いて、実施例１１の表示装置１１７Ｌ（図３２参照）と同様の構成を有する。

　表示装置１１９Ｌのアイトラッキング装置７０－Ｌは、一例として、実施例６の表示装置１０６Ｌのアイトラッキング装置７０－Ｌと同様にレイアウトされる。

　表示装置１１９Ｌによれば、実施例１１の表示装置１１７Ｌの効果及び実施例６の表示装置の効果を得ることができる。

（１４）実施例１４の表示装置
　図３５は、実施例１４の表示装置１２０の基本的な構成を示す概要図である。表示装置１２０は、図３５に示すように、左眼用の表示装置１２０－Ｌと右眼用の表示装置とから構成される。表示装置１２０において、表示装置１２０－Ｌ及び該右眼用の表示装置は、左右対称にレイアウトされるため、主として表示装置１２０－Ｌについて説明する。表示装置１２０は、一例として、ユーザの頭部に装着される頭部装着型の表示装置（ＨＭＤ）である。表示装置１２０は、例えばユーザにＶＲを提供するのに用いられる。

　表示装置１２０－Ｌでは、３次元画像表示装置群１６－Ｌに含まれる第１の３次元画像表示装置の要素画像表示装置が、光源１６－１－Ｌ及び反射型空間変調器１６－５－Ｌ（例えばＤＭＤ、ＦＬＣＯＳ等）を含み、３次元画像表示装置群１６－Ｌに含まれる第２の３次元画像表示装置の要素画像表示装置が、光源１６－１－Ｌ及び透過型空間変調器１６－９－Ｌ（例えばＬＣＤ等）を含む。

　反射型空間変調器１６－５－Ｌ及び透過型空間変調器１６－９－Ｌは、光線群の射出方向が交差（例えば略直交）し、光学系は、反射型空間変調器１６－５－Ｌからの光線群の進行方向を透過型空間変調器１６－５－Ｌからの光線群の進行方向に揃える光学素子１６－３－Ｌを有する。光学素子１６－３－Ｌは、一例として、偏光ビームスプリッタである。

　さらに、第１の３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、光学素子１６－３－Ｌと反射型空間変調器１６－５－Ｌとの間に１／４波長板１６－４－Ｌを有し、光学素子１６－３－Ｌの透過型空間変調器１６－９－Ｌ側とは反対側にミラー１６－８－Ｌを有し、ミラー１６－８－Ｌと光学素子１６－３－Ｌとの間にレンズ１６－６－Ｌを有し、ミラー１６－８－Ｌとレンズ１６－６－Ｌとの間に１／４波長板１６－７－Ｌを有している。

　第１及び第２の３次元画像表示装置の要素画像表示装置は、光源１６－１－Ｌと光学素子１６－３－Ｌとの間に共通の偏光板１６－２－Ｌを有している。

　第１及び第２の３次元画像表示装置は、透過型空間変調器１６－９－Ｌと接眼光学素子４０－Ｌとの間に共通のマイクロレンズアレイ１６－１１－Ｌを有し、透過型空間変調器１６－９－Ｌとマイクロレンズアレイ１６－１１－Ｌとの間に共通のアパーチャアレイ１６－１０－Ｌを有する。

　表示装置１２０－Ｌにおいて、光源１６－１－
Ｌから射出された光のうち所定の偏光方向の第１直線偏光が光学素子１６－３－Ｌを透過し、１／４波長板１６－４－Ｌに入射される。１／４波長板１６－４－Ｌに入射された第１直線偏光は、円偏光に変換され、反射型空間変調器１６－５－Ｌに入射される。反射型空間変調器１６－５－Ｌで反射されつつ生成された光線群は、円偏光の回転方向が逆向きとなり、１／４波長板１６－４－Ｌで偏光方向が第１直線偏光と直交する第２直線偏光に変換され、光学素子１６－３－Ｌに入射される。光学素子１６－３－Ｌに入射された光線群は、光学素子１６－３－Ｌでレンズ１６－６－Ｌに向けて反射される。レンズ１６－６－Ｌを介した光線群は、１／４波長板１６－７－Ｌで円偏光に変換され、ミラー１６－８－Ｌに入射される。ミラー１６－８－Ｌで反射された光線群は、円偏光の回転方向が逆向きになり、１／４波長板１６－７－Ｌで第１直線偏光に変換され、レンズ１６－６－Ｌ、光学素子１６－３－Ｌをこの順に透過し、透過型空間変調器１６－９－Ｌに入射される。透過型空間変調器１６－９－Ｌを介した光線群の各光線は、アパーチャアレイ１６－１０－Ｌ、マイクロレンズアレイ１６－１１－Ｌ及び接眼光学素子４０－Ｌをこの順に介して、対応する視点に集光され、視点群が生成される。

　表示装置１２０－Ｌによれば、実施例１１の表示装置１１７（図３２参照）と同様の効果を得ることができるとともに、反射型空間変調器及び透過型空間変調器を組み合わせることで、透過型空間変調器を積層する場合に比べ、高い透過率を実現することが可能となる。

＜４．本技術の変形例＞
　以上説明した本技術の各実施例及び各変形例の表示装置の構成は、適宜変更可能である。

　例えば、上記各実施例及び各変形例では、インテグラルイメージングによりライトフィールドを再生する表示装置を例にとって説明したが、本技術の表示装置は、例えば、ディスプレイとレンチキュラレンズとを組み合わせてライトフィールドを再生する表示装置や、ディスプレイとパララックスバリアとを用いてライトフィールドを再生する表示装置にも適用可能である。

　例えば、上記実施例１～３、１１、１２、１４では、接眼光学素子（例えば接眼レンズ）が設けられていなくてもよい。

　例えば、第１光学素子、第２光学素子及び光学素子の少なくとも１つは、ビームスプリッタでなくてもよい。

　例えば、上記各実施例及び各変形例の表示装置の３次元画像表示装置は、アパーチャアレイ及びマイクロレンズアレイの少なくとも一方を有していなくてもよい。当該３次元画像表示装置は、マイクロレンズアレイを有していない場合には、レンチキュラレンズ又はパララックスバリアを有していることが好ましい。

　例えば、上記各実施例及び各変形例の表示装置の３次元画像表示装置は、接眼光学素子として接眼ミラーを有していてもよい。

　例えば、上記各実施例及び各変形例の表示装置の３次元画像表示装置は、両眼の少なくとも一方に単一の視点を形成してもよい。

　例えば、リレー光学系は、ミラーを含んで構成されてもよい。

　本技術の表示装置は、頭部装着型以外の表示装置、例えば裸眼型の表示装置にも応用可能である。

　例えば、上記各実施例及び各変形例の構成の少なくとも一部を相互に矛盾しない範囲で組み合わせてもよい。例えば、実施例１、２において、ビームスプリッタ及び接眼レンズの組み合わせに代えて、自由曲面プリズムを用いてもよい。例えば、実施例３において、ビームスプリッタ及び接眼レンズの組み合わせに代えて、自由曲面プリズムを用いてもよい。例えば、複数の３次元画像表示装置は、第３の３次元画像表示装置を更に有し、第１光学素子（例えばビームスプリッタ）からの第１及び第２光線群を含む光線群対の進行方向と、第３の３次元画像表示装置からの光線群である第３光線群の進行方向とが交差し、光線群対及び第３光線群の進行方向を第２光学素子（例えばビームスプリッタ、自由曲面プリズム等）で揃えてもよい。

　また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）ユーザの両眼の各々に対応する複数の３次元画像表示装置を有し、前記複数の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系を備える、表示装置。
（２）複数の前記視点群は、重ならない、（１）に記載の表示装置。
（３）複数の前記視点群を構成する複数の視点のうち少なくとも２つの視点が前記眼に生成される、（１）又は（２）に記載の表示装置。
（４）複数の前記視点群のうち少なくとも一の視点群の隣り合う２つの視点間に他の視点群の視点が生成される、（１）～（３）のいずれか１つに記載の表示装置。
（５）前記複数の３次元画像表示装置の各々は、要素画像表示装置と、マイクロレンズアレイと、を含む、（１）～（４）のいずれか１つに記載の表示装置。
（６）前記複数の３次元画像表示装置の各々は、前記要素画像表示装置と前記マイクロレンズアレイとの間に配置されたアパーチャアレイを更に含む、（５）に記載の表示装置。
（７）前記複数の３次元画像表示装置は、前記光線群の射出方向が交差する第１及び第２の３次元画像表示装置の組を少なくとも１組有し、前記視点群生成系は、前記複数の３次元画像表示装置の各々からの前記光線群を導光する光学系を含む、（１）～（６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（８）前記光学系は、前記第１の３次元画像表示装置からの前記光線群である第１光線群及び前記第２の３次元画像表示装置からの前記光線群である第２光線群の進行方向を揃える第１光学素子を有する、（７）に記載の表示装置。
（９）前記光学系は、前記第１の３次元画像表示装置と、前記第１光学素子との間に配置され、前記第１光線群の中間像を生成する第１リレー光学系と、前記第２の３次元画像表示装置と、前記第１光学素子との間に配置され、前記第２光線群の中間像を生成する第２リレー光学系と、の少なくとも一方を更に有する、（８）に記載の表示装置。
（１０）前記複数の３次元画像表示装置は、前記第１及び第２の３次元画像表示装置の組を１組有し、前記第１光学素子は、第１及び第２光線群の進行方向を前記眼に向かう方向に揃える、（８）又は（９）に記載の表示装置。
（１１）前記第１光学素子は、ビームスプリッタである、（８）～（１０）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１２）前記光学系は、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群が入射される接眼光学素子を更に有する、（８）～（１１）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１３）前記第１光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムである、（８）～（１０）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１４）前記複数の３次元画像表示装置は、前記第１及び第２の３次元画像表示装置の組を複数組有し、前記第１光学素子は、前記複数組の各組毎に設けられ、前記複数の第１光学素子のうち一の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む一の光線群対の進行方向と、他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む他の光線群対の進行方向とが交差し、前記光学系は、前記一及び他の光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する、（８）又は（９）に記載の表示装置。
（１５）前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方は、ビームスプリッタである、（１４）に記載の表示装置。
（１６）前記光学系は、前記第２光学素子からの前記一及び他の光線群対が入射される接眼光学素子を更に有する、（１４）又は（１５）に記載の表示装置。
（１７）前記第２光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムである、（１４）又は（１５）に記載の表示装置。
（１８）前記光学系は、前記一の第１光学素子と前記第２光学素子との間に配置され、前記一の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成する第１リレー光学系と、前記他の第１光学素子と前記第２光学素子との間に配置され、前記他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成する第２リレー光学系と、の少なくとも一方を更に有する、（１４）～（１７）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１９）前記複数の３次元画像表示装置は、第３の３次元画像表示装置を更に有し、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む光線群対の進行方向と、前記第３の３次元画像表示装置からの光線群である第３光線群の進行方向とが交差し、前記光学系は、前記光線群対及び前記第３光線群の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する、（８）～（１８）のいずれか１つに記載の表示装置。
（２０）前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方は、ビームスプリッタである、（１９）に記載の表示装置。
（２１）前記ユーザの両眼の各々に対応する２次元画像表示装置を更に備え、前記２次元画像表示装置から射出された光線群の進行方向と、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む光線群対の進行方向とが交差し、前記光学系は、前記光線群及び前記光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する、（８）～（２０）に記載の表示装置。
（２２）前記光学系は、前記第１及び第２光学素子の間に配置され、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成するリレー光学系を更に有する、（２１）に記載の表示装置。
（２３）前記第２光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムである、（２１）又は（２２）に記載の表示装置。
（２４）前記複数の３次元画像表示装置の各々の前記要素画像表示装置は、ディスプレイを含む、（５）～（２３）のいずれか１つに記載の表示装置。
（２５）複数の前記ディスプレイは、積層されている、（２４）に記載の表示装置。
（２６）前記複数の３次元画像表示装置は、前記マイクロレンズアレイを共有する、（２４）又は（２５）に記載の表示装置。
（２７）前記視点群生成系は、前記複数のディスプレイの各々からの光線群が入射される接眼光学素子を含む、（２４）～（２６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（２８）複数の前記ディスプレイの少なくとも１つは、光源及び空間変調器を含む、（２４）～（２７）のいずれか１つに記載の表示装置。
（２９）前記複数のディスプレイは、反射型空間変調器を有する第１ディスプレイと、透過型空間変調器を有する第２ディスプレイとを含み、前記反射型空間変調器及び前記透過型空間変調器は、光線群の射出方向が交差し、前記光学系は、前記反射型空間変調器からの前記光線群の進行方向を前記透過型空間変調器からの前記光線群の進行方向に揃える光学素子を有する、（２８）に記載の表示装置。
（３０）前記空間変調器は、液晶素子である、（２８）又は（２９）に記載の表示装置。
（３１）前記空間変調器は、透過型である、（２８）又は（３０）に記載の表示装置。
（３２）前記空間変調器は、反射型である、（２８）又は（３０）に記載の表示装置。
（３３）前記空間変調器は、ＦＬＣＯＳ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）である、（３２）に記載の表示装置。
（３４）前記空間変調器は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）である、（３２）に記載の表示装置。
（３５）複数の前記ディスプレイの少なくとも１つは、自発光型の表示素子を含む、（２４）～（２７）のいずれか１つに記載の表示装置。
（３６）前記表示素子は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、又はＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を有する、（３５）に記載の表示装置。
（３７）前記ユーザの視線を検出する視線検出系を更に備え、前記視点群生成系は、前記視線検出系の検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、（１）～（３６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（３８）頭部装着型である、（１）～（３７）のいずれか１つに記載の表示装置。
（３９）ユーザの両眼の各々に対応する３次元画像表示装置と接眼光学素子を含む光学系とを有し、前記３次元画像表示装置から射出され前記光学系を介した光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系と、
　前記ユーザの視線を検出する視線検出系と、
　を備え、
　前記視点群生成系は、前記視線検出系の検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、表示装置。
（４０）前記複数の３次元画像表示装置の各々は、要素画像表示装置と、マイクロレンズアレイと、を含む、（３９）に記載の表示装置。
（４１）前記複数の３次元画像表示装置の各々は、前記要素画像表示装置と前記マイクロレンズアレイとの間に配置されたアパーチャアレイを更に含む、（４０）に記載の表示装置。
（４２）前記視線検出系は、非可視光を射出する光源部と、前記光源部から射出され前記両眼の一方の眼で反射された前記非可視光を受光する受光部と、を含む、（３９）～（４１）のいずれか１つに記載の表示装置。
（４３）前記視線検出系は、前記両眼の一方の眼に対応する前記接眼光学素子に設けられている、（３９）～（４２）のいずれか１つに記載の表示装置。
（４４）前記視線検出系は、前記両眼の一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置に設けられている、（３９）～（４２）のいずれか１つに記載の表示装置。
（４５）前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置からの前記光線群の射出方向と、前記光源部からの前記非可視光の射出方向とが交差し、前記光学系は、前記光線群及び前記非可視光の進行方向を揃える光学素子を更に有する、（４２）に記載の表示装置。
（４６）前記光源部から射出された前記非可視光は、前記光学素子及び前記接眼光学素子をこの順に介して前記一方の眼に照射され、前記受光部は、前記一方の眼で反射された前記非可視光を前記接眼光学素子及び前記光学素子をこの順に介して受光する、（４５）に記載の表示装置。
（４７）前記光学素子は、ビームスプリッタである、（４５）又は（４６）に記載の表示装置。
（４８）前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置からの前記光線群の射出方向と、前記光源部からの前記非可視光の射出方向とが交差し、前記接眼光学素子は、前記光線群及び前記非可視光の進行方向を揃える自由曲面プリズムである、（４２）に記載の表示装置。
（４９）前記光源部から射出された前記非可視光は、前記接眼光学素子を介して前記一方の眼に照射され、前記受光部は、前記一方の眼で反射された前記非可視光を前記接眼光学素子を介して受光する、（４８）に記載の表示装置。
（５０）頭部装着型である、（３９）～（４９）のいずれか１つに記載の表示装置。
（５１）ユーザの両眼の各々に対応する複数の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法。
（５２）ユーザの視線を検出する工程と、
　前記ユーザの両眼の各々に対応する３次元画像表示装置から射出され接眼光学素子を含む光学系を介した光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する工程と、
　を含み、
　前記視点群を生成する工程では、前記検出する工程での検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、表示方法。

　１０－Ｌ、１０－Ｒ、１１－Ｌ、１１－Ｒ、１２－Ｌ、１２－Ｒ、１３－Ｌ、１３－Ｒ：３次元画像表示装置、１０－１－Ｌ、１０－１－Ｒ、１１－１－Ｌ、１１－１－Ｒ、１２－１－Ｌ、１２－１－Ｒ、１３－１－Ｌ、１３－１－Ｒ：要素画像表示装置、１０－２－Ｌ、１０－２－Ｒ、１１－２－Ｌ、１１－２－Ｒ、１２－２－Ｌ、１２－２－Ｒ、１３－２－Ｌ、１３－２－Ｒ、１４－２－Ｌ、１５－２－Ｌ、１６－１０－Ｌ：アパーチャアレイ、１０－３－Ｌ、１０－３－Ｒ、１１－３－Ｌ、１１－３－Ｒ、１２－３－Ｌ、１２
－３－Ｒ、１３－３－Ｌ、１３－３－Ｒ、１４－３－Ｌ、１５－３－Ｌ、１－１１－Ｌ：マイクロレンズアレイ、１４－１－Ｌ、１５－１－Ｌ：ディスプレイ、１６－５－Ｌ：反射型空間変調器、１６－９－Ｌ：透過型空間変調器、２０－Ｌ、２０－Ｒ、２３－Ｌ、２３－Ｒ：第１リレー光学系、２１－Ｌ、２１－Ｒ、２２－Ｌ、２２－Ｒ：第２リレー光学系、２４－Ｌ、２４－Ｒ：リレー光学系（第１リレー光学系）、２５－Ｌ、２５－Ｒ：リレー光学系（第２リレー光学系）、３０－Ｌ、３０－Ｒ：光学素子（第１光学素子）、３１－Ｌ、３１－Ｒ、３２－Ｌ、３２－Ｒ：第１光学素子、３０－Ｌ、３０－Ｒ：第２光学素子、４０－Ｌ、４０－Ｒ：接眼光学素子、４１－Ｌ、４１－Ｒ：自由曲面プリズム、６０－Ｌ、６０－Ｒ：２次元画像表示装置、７０－Ｌ：アイトラッキング装置（視線検出系の少なくとも一部）、７０－１－Ｌ：光源（光源部）、７０－２－Ｌ：カメラ（受光部）、Ｓ１０－Ｌ、Ｓ１０－Ｒ、Ｓ１１－Ｌ、Ｓ１１－Ｒ、Ｓ１２－Ｌ、Ｓ１２－Ｒ、Ｓ１３－Ｌ、Ｓ１３－Ｒ：視点（視点群の一部）。

Claims

　ユーザの両眼の各々に対応する複数の３次元画像表示装置を有し、前記複数の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系を備える、表示装置。
　複数の前記視点群は、重ならない、請求項１に記載の表示装置。
　複数の前記視点群を構成する複数の視点のうち少なくとも２つの視点が前記眼に生成される、請求項１に記載の表示装置。
　複数の前記視点群のうち少なくとも一の視点群の隣り合う２つの視点間に他の視点群の視点が生成される、請求項１に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、
　要素画像表示装置と、
　マイクロレンズアレイと、
　を含む、請求項１に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、前記要素画像表示装置と前記マイクロレンズアレイとの間に配置されたアパーチャアレイを更に含む、請求項５に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記光線群の射出方向が交差する第１及び第２の３次元画像表示装置の組を少なくとも１組有し、
　前記視点群生成系は、前記複数の３次元画像表示装置の各々からの前記光線群を導光する光学系を含む、請求項１に記載の表示装置。
　前記光学系は、前記第１の３次元画像表示装置からの前記光線群である第１光線群及び前記第２の３次元画像表示装置からの前記光線群である第２光線群の進行方向を揃える第１光学素子を有する、請求項７に記載の表示装置。
　前記光学系は、
　前記第１の３次元画像表示装置と、前記第１光学素子との間に配置され、前記第１光線群の中間像を生成する第１リレー光学系と、
　前記第２の３次元画像表示装置と、前記第１光学素子との間に配置され、前記第２光線群の中間像を生成する第２リレー光学系と、
　の少なくとも一方を更に有する、請求項８に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記第１及び第２の３次元画像表示装置の組を１組有し、
　前記第１光学素子は、第１及び第２光線群の進行方向を前記眼に向かう方向に揃える、請求項８に記載の表示装置。
　前記第１光学素子は、ビームスプリッタである、請求項１０に記載の表示装置。
　前記光学系は、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群が入射される接眼光学素子を更に有する、請求項１１に記載の表示装置。
　前記第１光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムである、請求項１０に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記第１及び第２の３次元画像表示装置の組を複数組有し、
　前記第１光学素子は、前記複数組の各組毎に設けられ、
　前記複数の第１光学素子のうち一の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む一の光線群対の進行方向と、他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む他の光線群対の進行方向とが交差し、
　前記光学系は、前記一及び他の光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する、請求項８に記載の表示装置。
　前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方は、ビームスプリッタである、請求項１４に記載の表示装置。
　前記光学系は、前記第２光学素子からの前記一及び他の光線群対が入射される接眼光学素子を更に有する、請求項１４に記載の表示装置。
　前記第２光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムである、請求項１４に記載の表示装置。
　前記光学系は、
　前記一の第１光学素子と前記第２光学素子との間に配置され、前記一の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成する第１リレー光学系と、
　前記他の第１光学素子と前記第２光学素子との間に配置され、前記他の第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成する第２リレー光学系と、
　の少なくとも一方を更に有する、請求項１４に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置は、第３の３次元画像表示装置を更に有し、
　前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む光線群対の進行方向と、前記第３の３次元画像表示装置からの光線群である第３光線群の進行方向とが交差し、
　前記光学系は、前記光線群対及び前記第３光線群の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する、請求項８に記載の表示装置。
　前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方は、ビームスプリッタである、請求項１９に記載の表示装置。
　前記ユーザの両眼の各々に対応する２次元画像表示装置を更に備え、
　前記２次元画像表示装置から射出された光線群の進行方向と、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群を含む光線群対の進行方向とが交差し、
　前記光学系は、前記光線群及び前記光線群対の進行方向を揃える第２光学素子を更に有する、請求項８に記載の表示装置。
　前記光学系は、前記第１及び第２光学素子の間に配置され、前記第１光学素子からの前記第１及び第２光線群の中間像を生成するリレー光学系を更に有する、請求項２１に記載の表示装置。
　前記第２光学素子は、接眼光学素子としても機能する自由曲面プリズムである、請求項２１に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々の前記要素画像表示装置は、ディスプレイを含む、請求項５に記載の表示装置。
　複数の前記ディスプレイは、積層されている、請求項２４に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置は、前記マイクロレンズアレイを共有する、請求項２４に記載の表示装置。
　前記視点群生成系は、複数の前記ディスプレイの各々からの光線群が入射される接眼光学素子を含む、請求項２４に記載の表示装置。
　複数の前記ディスプレイの少なくとも１つは、光源及び空間変調器を含む、請求項２４に記載の表示装置。
　前記複数のディスプレイは、反射型空間変調器を有する第１ディスプレイと、透過型空間変調器を有する第２ディスプレイとを含み、
　前記反射型空間変調器及び前記透過型空間変調器は、光線群の射出方向が交差し、
　前記光学系は、前記反射型空間変調器からの前記光線群の進行方向を前記透過型空間変調器からの前記光線群の進行方向に揃える光学素子を有する、請求項２８に記載の表示装置。
　前記空間変調器は、液晶素子である、請求項２８に記載の表示装置。
　前記空間変調器は、透過型である、請求項２８に記載の表示装置。
　前記空間変調器は、反射型である、請求項２８に記載の表示装置。
　前記空間変調器は、ＦＬＣＯＳ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）である、請求項３２に記載の表示装置。
　前記空間変調器は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）である、請求項３２に記載の表示装置。
　複数の前記ディスプレイの少なくとも１つは、自発光型の表示素子を含む、請求項２４に記載の表示装置。
　前記表示素子は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、又はＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を有する、請求項３５に記載の表示装置。
　前記ユーザの視線を検出する視線検出系を更に備え、
　前記視点群生成系は、前記視線検出系の検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、請求項１に記載の表示装置。
　頭部装着型である、請求項１に記載の表示装置。
　ユーザの両眼の各々に対応する３次元画像表示装置と接眼光学素子を含む光学系とを有し、前記３次元画像表示装置から射出され前記光学系を介した光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する視点群生成系と、
　前記ユーザの視線を検出する視線検出系と、
　を備え、
　前記視点群生成系は、前記視線検出系の検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、
　要素画像表示装置と、
　マイクロレンズアレイと、
　を含む、請求項３９に記載の表示装置。
　前記複数の３次元画像表示装置の各々は、前記要素画像表示装置と前記マイクロレンズアレイとの間に配置されたアパーチャアレイを更に含む、請求項４０に記載の表示装置。
　前記視線検出系は、
　非可視光を射出する光源部と、
　前記光源部から射出され前記両眼の一方の眼で反射された前記非可視光を受光する受光部と、
　を含む、請求項３９に記載の表示装置。
　前記視線検出系は、前記一方の眼に対応する前記接眼光学素子に設けられている、請求項３９に記載の表示装置。
　前記視線検出系は、前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置に設けられている、請求項３９に記載の表示装置。
　前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置からの前記光線群の射出方向と、前記光源部からの前記非可視光の射出方向とが交差し、
　前記光学系は、前記光線群及び前記非可視光の進行方向を揃える光学素子を更に有する、請求項４２に記載の表示装置。
　前記光源部から射出された前記非可視光は、前記光学素子及び前記接眼光学素子をこの順に介して前記一方の眼に照射され、
　前記受光部は、前記一方の眼で反射された前記非可視光を前記接眼光学素子及び前記光学素子をこの順に介して受光する、請求項４５に記載の表示装置。
　前記光学素子は、ビームスプリッタである、請求項４５に記載の表示装置。
　前記一方の眼に対応する前記３次元画像表示装置からの前記光線群の射出方向と、前記光源部からの前記非可視光の射出方向とが交差し、
　前記接眼光学素子は、前記光線群及び前記非可視光の進行方向を揃える自由曲面プリズムである、請求項４２に記載の表示装置。
　前記光源部から射出された前記非可視光は、前記接眼光学素子を介して前記一方の眼に照射され、
　前記受光部は、前記一方の眼で反射された前記非可視光を前記接眼光学素子を介して受光する、請求項４８に記載の表示装置。
　頭部装着型である、請求項３９に記載の表示装置。
　ユーザの両眼の各々に対応する複数の３次元画像表示装置の各々から射出された光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する、表示方法。
　ユーザの視線を検出する工程と、
　前記ユーザの両眼の各々に対応する３次元画像表示装置から射出され接眼光学素子を含む光学系を介した光線群により前記両眼の対応する眼に対して視点群を生成する工程と、
　を含み、
　前記視点群を生成する工程では、前記検出する工程での検出結果に基づいて前記視点群の生成位置を制御する、表示方法。