三次元画像表示装置及び三次元画像の表示方法
【課題】画像が多重化することを防止した三次元画像表示装置を提供する。
【解決手段】三次元画像表示装置においては、各要素画像が視差成分画像の集合で構成される複数の要素画像が表示される。射出瞳アレイが前記表示面に対向して配置され、そのアレイの複数の射出瞳が要素画像の夫々に対応し、射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が画素の水平又は垂直ピッチの整数倍はたは整数倍弱に定められ、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する射出瞳を介して異なる方向に向けられ、各射出瞳を介する視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される。要素画像中には、互いに隣接する視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分が含まれ、射出瞳を介して当該同一の視差画像成分が異なる方向に向けられている。
【解決手段】三次元画像表示装置においては、各要素画像が視差成分画像の集合で構成される複数の要素画像が表示される。射出瞳アレイが前記表示面に対向して配置され、そのアレイの複数の射出瞳が要素画像の夫々に対応し、射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が画素の水平又は垂直ピッチの整数倍はたは整数倍弱に定められ、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する射出瞳を介して異なる方向に向けられ、各射出瞳を介する視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される。要素画像中には、互いに隣接する視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分が含まれ、射出瞳を介して当該同一の視差画像成分が異なる方向に向けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三次元画像表示装置及び三次元画像の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、裸眼で観察可能な三次元画像（立体画像）を表示する装置が開発されている。この裸眼式の三次元画像を表示する装置として、二眼式或いは多眼式が知られている。二眼式或いは多眼式の三次元画像の表示装置では、いずれも表示装置の表示面にギャップを空けてレンチキュラー・シート（水平方向のみレンズ特性を有する平凸ロッド・レンズ・アレイ）或いはパララックス・バリアといった光線制御素子が対向して配置されている。このような装置では、視差を与える二次元画像が左右の眼に分離して入射され、観察者に「一方向からのみ立体を知覚できる立体画像」を知覚させている。二眼式の三次元画像の表示では、２つの二次元画像が１方向の視点からのみ観察者によって観察されて三次元画像が観察者に知覚させている。二眼式の三次元画像の表示では、視点は固定されていることから、観察者が移動すると三次元画像を知覚することができなくなる。これに対して、一例として、３方向の視点で三次元画像を観察することができる多眼式の三次元画像の表示方法では、４つの二次元画像が用意され、３方向の視点の夫々から視点に対応する２つの二次元画像が観察者によって観察され、視点毎に立体画像を知覚させることができる。従って、観察者が移動しても、不連続ではあるが運動視差を観察者に与えることができる。ここで、運動視差は、事物の像が身体の移動方向とは、逆方向に移動して見える現象として定義される。
【０００３】
運動視差をより良く与えることができる立体画像を表示する方式として、ＩＩ（インテグラル・イメージング）方式が知られている。このＩＩ方式は、立体写真の撮影・再生技術に関する１９０８年に非特許文献１に提案された所謂インテグラル・フォトグラフィー（ＩＰ）方式を基にしている。このＩＰ方式では、立体写真の画素に相当するようなレンズ・アレイが用意され、このレンズ・アレイの焦点距離にフィルムが位置されて表示すべき被写体が撮影され、撮影されたたフィルム上に撮影に用いたレンズ・アレイが配置されて被写体の像が立体、即ち、三次元的に再生される。このＩＰ方式では、レンズを介してフィルム上に記録された光線情報には、撮影時における光線進行方向が含まれることから、表示時には、この撮影時の光線進行方向が逆転されてフィルムから空間に向けて光線が射出され、三次元画像が再生される。このプロセスから明らかなように、空間中の観察位置が限定されず、フィルムの解像度が十分に高ければ、ホログラフィと同様に完全な空中像を再生することができる。このＩＰ方式は、観察位置が限定されずに空間に立体画像を表示できる理想的な立体画像の表示方式とされている。
【０００４】
ＩＩ方式の三次元画像表示装置では、フィルムに代えてフラット・パネル・ディスプレイとしての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が用いられ、この液晶ディスプレイの前方に間隙を空けて光線制御素子としてレンズ・アレイが配置される。液晶ディスプレイの画素から発せられる光線は、レンズに入射され、このレンズで進行方向が制限されて空間に向けて射出されて三次元立体像がディスプレイ前方の空間或いは背後に表示される。このＩＩ方式の三次元画像表示装置においては、非特許文献２に開示されるように、レンズの背面の画素数、即ち、視差画像情報（見る角度によって見え方が変わる視差成分画像）の数が増加すると、三次元画像が表示されるディスプレイの前方或いは奥側（背面側）の表示範囲が広くなるが、ＬＣＤの解像度が一定とした場合にはレンズ・ピッチが大きくなり、結果として、三次元画像の解像度が低下される。特に、水平方向にのみ視差情報を与える一次元ＩＩ（１Ｄ−ＩＩ）方式では、多眼式と同様にレンチキュラー・シートを利用することから、多眼式とは異なる方式にも拘わらず、その分類上多眼式と混同される傾向がある。
【０００５】
しかしながら、ＩＩ方式では、視点画像の精細度の低下に配慮しながら、可能な範囲で視差数を増加し、かつ、光線設計時に観察者の位置を仮定しない、即ち、観察時の両眼に集光点を設けないことを特徴としている。この特徴は、視点画像の精細度の低下を抑制するために視差数を２〜４と低く抑え、両眼に相当する位置に集光点を設けて立体画像を知覚させるという多眼式の設計とは決定的に異なっている。
【０００６】
具体的には，多眼式では，水平方向に沿ったレンズ・ピッチ（Ps）が水平画素ピッチ（Pp）の整数倍（ｍ×Pp：ｍは３以上の自然数）より小さく設計される。また，その比は，レンズ・アレイの焦点距離ｇと観察視距離Lの比から決まる．すなわち，
Ps：ｍ×Pp＝L：（L+g）：ｍは３以上の整数・・・（１）
（１）式の関係により，観察視距離Lにｍ個の集光点が発生する．この集光点の間は眼間距離に等しくすることから，必然的にｇが決まる．
一方、ＩＩ方式では、水平方向に沿ったレンズ・ピッチ（Ps）或いはその整数倍（ｎ×Ps：ｎは１以上の整数）が水平画素ピッチ（Pp）の整数倍（ｍ×Pp：ｍは３以上の自然数）に設計される。すなわち、
Ps＝ｍ／ｎ×Pｐ：ｎは１以上の整数，ｍは３以上の整数・・・（２）
（１）式の関係が成立することで、複数のレンズから平行な関係が成立するように光線が射出される．すなわち，視距離に光線が集光するような特殊な集光点を設けない。このために，任意の観察位置において，目に入射した光線の和により略その位置から見えるべき三次元映像を観察できる．すなわち，連続的な運動視差が実現できる．尚、集光点を観察距離より十分に離した場合も同様の効果が期待できる。
【０００７】
このように，ＩＩ方式においては、実際に物があったときの表面からの光線が離散的に抽出されるように光線が再現される。従って、視差数がある程度以上に多くなれば、観察者は、観察範囲中で略その観察位置から見える両眼視点画像を視認できるとともに、連続的な運動視差を得ることができる。多眼式では、視点画像の精細度が重視される結果、運動視差が不完全となる。これに対して、特殊な集光点を設けないという１Ｄ−ＩＩ方式では、両眼視差と運動視差のバランスを考慮して設計されることから、より自然で疲れにくい三次元画像が表示される。
【０００８】
このように、ＩＩ方式の三次元画像を表示する表示装置は、その視差数が多いことが特徴の一つとなっている。視差数が多いということは、（ａ）三次元画像の画素に相当するレンズの隣接レンズ間の間隔が大きく、即ち、レンズ・ピッチが大きく設定され、また、（ｂ）三次元画像を表示するための視差情報の取得方向が多いことを意味している。前者（ａ）については、特許文献１に記述されるように視差情報を提示する水平ピッチがサブ画素（各Ｒ，Ｇ，Ｂ画素）の間隔に設定されることで隣接レンズ間の間隔が抑制される。また、後者（ｂ）については、特許文献２に開示されるように、観察領域で集光点が発生することを防ぎつつも、効率よく視差情報を獲得するために、光線が互いに略平行に射出される設計が採用される。この設計では、光線方向が平行の関係にある画素に表示する視差情報は、平行投影の視点画像により効率よく獲得することができる。
【０００９】
このような平行投影II方式において、特許文献３には、有限の視距離で、三次元画像を観察できる領域、即ち、視域を広げるために、三次元画像表示装置の表示面上のレンズの位置に依存して、レンズに対応する要素画像が表示される表示用画素群のレイアウト及び表示用画素群に表示される視差情報を最適化する方法が開示されている。ここで、要素画像とは、単一のレンズに対応した視差成分画像の集合を意味している。この特許文献３に開示される表示装置では、視点画像を獲得する方向の数が増えてしまう問題がある。この多視点画像の取得方向の増加は、各視点画像をＣＧでレンダリングする場合にレンダリング負荷の増大を招き、リアルタイム・レンダリングなど処理速度が要求されるシーンでは問題になる場合がある。また、実写においても、多視点画像の取得方向の増大は、撮影負荷の増加につながり好ましくない。
【００１０】
視点数を抑制する方法として、特許文献４に、ＩＩ方式における視差成分画像の一部が２眼又は多眼用の画像で代用される方法が提案されている。即ち、特許文献４に開示される方法では、要素画像が表示される表示用画素群において、同一位置にある３つ以上の画素同士に、同一の透視投影視点画像からの視差情報が割り振られている。しかし、この方法は、厳密には、光線の方向と視差情報が一致していないことから、画質の低下が避けられない。一般に、表示パネルの前方にレンズが配置された場合にあっても、また、スリットが配置された場合にあっても、像面湾曲或いは開口率の問題から、観察者からひとつの射出瞳を介して観察される画素、即ち、視差情報を１つに制限することは難しい。即ち、観察者からは、ひとつの射出瞳を介して観察される画素は、実際には２画素以上になる問題がある。このように射出瞳を介して観察される画素が２以上となることをＩＩ方式におけるクロストークと称している。特許文献４の提案では、クロストークを考慮して、同一の視差情報を割り付ける画素数を３画素以上としている。
【００１１】
一方、上述した問題とは、異なる問題として、非特許文献２で定義されるような、飛び出し或いは奥行き限界を超えた画像が、多重像として視認されるという問題がある。これは飛び出し或いは奥行きの大きい三次元画像を表示するには、視差情報を提示する間隔（角度）を狭くする必要があるが、この間隔（角度）が不足していることに基づいている。ところが、前述のクロストークがあることから、その視差が大きいと、３次元画像は、多重化して見えてしまう。
【非特許文献１】M. G. Lippmann、 Comptes Rendus de l'Academie des Sciences、 Vol.146、 pp.446-451(1908).IP
【非特許文献２】H. Hoshino、 F. Okano、 H. Isono、 and I. Yuyama、 J. Opt. Soc. Am. A.、 Vol.15、 pp.2059-2065(1998).NHK
【特許文献１】特開Ｐ２００４−０４０７２２
【特許文献２】特開Ｐ２００３−２８８６１２
【特許文献３】特開Ｐ２００４−２１２６６６
【特許文献４】特開２００５−３３１８４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように、ＩＩ方式において、多視差を利用する三次元画像の表示方式では、ディスプレイ・パネルに表示する二次元画像を作成する負荷が大きい問題がある。また、裸眼で立体視する為に多視差を与える三次元画像表示装置では、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えて表示すると画像が多重化する問題がある。即ち、ＩＩ方式の三次元画像表示装置において、光線相互の関係を略平行に設定している為に視点画像の取得方向が増加し、レンダリング負荷が増加する問題がある。
【００１３】
この発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、二次元画像を作成する負荷を低減し、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えても画像が多重化することを防止したＩＩ方式の三次元画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【００１５】
また、この発明によれば、
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍より小さくに定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が観察視距離において少なくとも２点以上に集光されるように射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記視差成分画像がある集光位置から取得した一つの視点画像から配分されて生成され、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【００１６】
更に、この発明によれば、
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
を具備する三次元画像表示装置に前記要素画像を表示させる表示方法において、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させることを特徴とする三次元画像の表示方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明のＩＩ方式の三次元画像表示装置によれば、二次元画像を作成する負荷が低減され、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えても画像が多重化することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る三次元画像表示装置、三次元画像の表示方法並びに三次元画像を表示する為の多視点画像の作成方法を説明する。尚、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、この発明の一実施の形態が適用される三次元画像表示装置を概要的に示す斜視図である。
【００２０】
図１に示されるように、三次元画像表示装置１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラット・パネル・ディスプレイ、即ち、表示部２を備え、このフラット・パネル・ディスプレイ２の前方に所定のギャップを空けて光線制御素子３が配置されている。この光線制御素子３は、２次元ＩＩ方式にあっては、マトリックス状にセグメントレンズ３Ａが配列されたレンズ・アレイ或いはピン・ホールがアレイ状に配列されているピンホール・アレイが相当する。また、光線制御素子３は、１次元ＩＩ方式にあっては、垂直方向に延出され、水平方向に配列されたシリンドリカル・レンズ３からなるレンチュキュラー・シート或いは垂直方向に延出され、水平方向に配列されたスリットを有するスリット・プレートが相当する。この光線制御素子３Ａは、レンズ・アレイ、レンチュキュラー・シート及びスリット・プレートにあっても、光学的には、各レンズ３Ａ或いはスリットは、光学的開口部の射出瞳として取り扱うことができる。
【００２１】
フラット・パネル・ディスプレイ（表示部）２の表示面には、画素が略一定の水平ピッチpp及び垂直ピッチでマトリクス状に配列されている。画素を構成する絵素（ＲＧＢサブピクセル）上には、夫々対応する縦ストライプ・カラー・フィルターが配列されて高精細液晶パネル・モジュールに構成されている。このパネル・モジュールには、後に説明するような視差成分画像から成る要素画像が表示されて立体像が表示される。
【００２２】
このような構造の立体画像表示装置において、観察者が立体画像表示装置を観察する位置を視域面内の位置近傍に想定すると、表示部２の前面及び背面の近傍に立体映像を観察することができる。即ち、視差成分画像の集合としての要素画像が各射出瞳に対応した表示部２の画素に表示され、要素画像からの光線は、射出瞳で制御或いは規制されて観察者に向けられる。観察者が位置する方向に向けられた光線で視差成分画像が送られ、観察者がこの視差成分画像を認識することによって立体画像が認識される。即ち、要素画像からの光線は、光線制御素子３と観察者との間に表示される立体画像或いは表示部２の背後に表示される立体画像の形成に寄与することとなる。
【００２３】
ＩＰ方式においては、水平面内において、各射出瞳に対応する要素画像が定められている。多眼方式と異なり、ＩＰ方式では、射出瞳からは、互いに平行な関係にある光線が視域に向けて射出されて立体像が視域に形成される。ＩＰ方式においても、また、多眼方式においても、要素画像から対応する射出瞳を介して射出される光線は、射出瞳で規制を受けるが、発散されるように視域に向けられる。しかし、ＩＰ方式では、１つの射出瞳からある方向に向けられる１つの光線に着目すると、この光線に平行な複数の光線が他の射出瞳の夫々から同様に射出される。これに対して、多眼方式においては、光学的開口からの光線は、観察基準線上の３点以上の集束点に向けて集束される。多眼方式では、その集束点に観察者の２眼が位置する限り、立体像を観察することができるが、集束点から目が外れると立体像を観察することができなくなる。これに対して、ＩＰ方式では、観察者が視域内に位置する限り、観察者の位置に応じた視差成分画像が光学的開口からの光線で観察者に伝達され、視差成分画像の集合として立体像が観察者によって認識される。従って、各要素画像は、後に説明するように視差成分画像の集合として定義され、視差成分画像からの光線が対応する射出瞳で制御されて所定方向に向けられ、視域内の観察者に視差を与えている。表示部２には、要素画像の集合としての視差合成画像が表示され、視域内の観察者の位置に応じて観察者の目には、視差成分画像が入射され、結果として、観察者は、立体画像を認識することができる。
【００２４】
この発明の実施の形態に係るＩＩ方式の三次元画像表示装置においては、下記で説明する特定モデルに関しては、図２に示されるように複数方向から取得する必要のある視点画像の取得方向（視差番号-4,-3,-2,-1,1,2,3,4に相当する視差取得方向）が図３に示されるようにひとつおき又はそれ以下の視点画像の取得方向に減少され、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられている。一例として、図３では、ひとつおきの視点画像の取得方向（視差番号-3,-1,1,3に相当する視差取得方向に減少され、同一視点の視差成分画像（視差番号-3,-1,1,3に相当する視差成分画像）が隣接した２つの視差成分画像が表示される領域に表示される。即ち、図２に示す視差番号-4,-3が表示される領域には、図３に示すように視差番号-3が表示され、図２に示す視差番号-2,-1が表示される領域には、図３に示すように視差番号-1が表示され、図２に示す視差番号1,2が表示される領域には、図３に示すように視差番号1が表示され、また、図２に示す視差番号4,3が表示される領域には、図３に示すように視差番号3が表示される。従って、表示部２に表示する２次元表示データでは、視差情報取得の為の負荷が１／２またはそれ以下に低減される。
【００２５】
図２に示される例では、ある要素画像が表示される表示領域に視差番号-4から視差番号４までの８個視差成分画像が表示されているが、図３に示すと同様に視差番号-Nc/２から視差番号Nc/２までのNc個視差成分画像が表示される例に関しても、同様に奇数番号或いは偶数番号の視差番号を有するNc/2個視差成分画像が連続して隣接配置されるように２次元表示装置２の表示面に表示される。ここで、Ncは、整数であって、後に述べるように多視点カメラ数に相当する。
【００２６】
尚、視差成分画像数が十分に多い場合には、通常のモデルであれば、異なる視差番号を有する視差成分画像が本来表示されるべき２以上の領域、例えば、異なる視差番号を有する視差成分画像が本来表示されるべき３つの領域に、下記に述べるような特殊なモデルにあっては、同一の視差成分画像がこの２以上の領域、例えば、３つの領域に表示されても良い。このような表示によって、三次元画像の多重化を防止することができる。
【００２７】
動画であれば、通常のモデルに係る表示に下記で述べるような特殊なモデルが含まれるあるフレームに切り替わった時点で、上述したように、視差成分画像は、ひとつおき又はそれ以下の視点画像の取得方向に相当する視差成分画像に制限され、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられる。
【００２８】
上述したように、隣接した表示領域に同一の視差情報を提示ことによって、飛び出し及び奥行き限界を超えた三次元画像の多重化を防止することができる。しかし、ＩＩ方式のメリットである連続的な運動視差が失われ、観察位置の移動に対して三次元画像がフリップする（不完全な運動視差）という問題が生じる。これらの問題点を考慮して、本発明の実施例に係る三次元画像を表示する表示装置は、好ましくは、下記に例示するモデルの表示時に、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられるように視差成分画像の割り当てが変更される。
【００２９】
（１） 飛び出し及び奥行きの大きなモデル
観察視距離をL，光線制御子と表示面の間隔をｇ，サブ画素幅をPp，モデルの空間周波数をβuserとしたときに、
ｚ（表示位置）≧Dn（飛び出し限界）＝L/(2×((L+g)/L)×Pp/g×βuser +1)．．．（３）
を飛び出しの大きなモデル，
表示位置≦Df（奥行き限界）＝-L/(2×((L+g)/L)×Pp/g×βuser-1)．．．（４）
を奥行きの大きなモデルとすることができる．ここで，βuserはモデルの周波数のため任意に設定可能だが，300〜350cprに設定すると実感に合いやすい． ただし，βuserは，三次元画像表示装置のレンズ・ピッチから決まる最大表示可能周波数（βmax）を超えて設定することはできない（表１）。
【００３０】
（２） リアルタイム・レンダリングにおいて、レンダリングに対する負荷が高いモデル
サブ画素毎に視差情報を配置した場合のフレームレートをｆｏ［ｆｐｓ］とすると、同一視差情報を表示するサブ画素数をｘ、多視点カメラ台数に依存する割合をｙとすると、最終的なフレームレートをｆ［ｆｐｓ］は、
ｆ＝Ｆ（ｘ、ｙ）
＝ｆo×１／（（１−ｙ）＋ｙ×１／ｘ）．．．（１）
で与えられる．所望のフレームレートになるように，ｘを調整する．レンダリング負荷が高い（フレームレートを落としやすい）モデルの典型的なものとしては，ポリゴン数が多いものをあげることができる。
【００３１】
（１）の飛び出し及び奥行きの大きなモデルに関しては、表示される三次元画像に運動視差が与えられるが運動視差が不連続となる。しかし、飛び出し及び奥行きの大きなモデル（表示画像）では、運動視差が不連続となっても、多重化が抑制された画像の方が視覚上好ましい。この視覚上の理由に基づいて、（１）の飛び出し及び奥行きの大きなモデルに関して、本発明の実施例に係る表示装置係る表示が適用される。
【００３２】
また、（２）のレンダリングに対する負荷が高いモデルに関しては、連続的な運動視差は、特に高品質な三次元画像であって、しかも、静止画の三次元画像に要求される特性である。フレーム表示期間内に観察者が観察位置を変えるようなことが殆どおきない動画の表示においては、連続的な運動視差への要請が低下する反面、高いリフレッシュレートが要求される。
【００３３】
視点画像の取得方向（視差取得方向）が間引かれても、上述したようなモデルであれば、画質に悪影響をもたらさず、クロストークを低減することができる。
【００３４】
次に、このように隣接した表示領域に同一の視差情報、即ち、視差成分画像を提示するとの発想に至る発明者の着想をＩＩ方式における３次元画像を表示為の原理を参照しながら以下に説明する。
【００３５】
下記の説明においては、説明を簡素化するために、一次元ＩＩ方式（１Ｄ−ＩＩ方式）について説明する。
【００３６】
１Ｄ−ＩＩ方式（一次元ＩＩ方式）では、ＩＩ方式の視差情報、即ち、視差成分画像が水平方向に沿って画素に振り分けられ、垂直方向に関しては、２眼或いは多眼の視差情報、即ち、視差成分画像が与えられている。ＩＩ方式における視差情報に関しては、水平断面図のみで説明することができる。従って、この発明の着想を二次元ＩＩ方式（２Ｄ−ＩＩ方式）に適用する場合には、水平方向における視差成分画像の割り当て変更の概念が垂直方向についても同様適用されれば良い。
【００３７】
まず、（１）の効果について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）には、１Ｄ−ＩＩ方式における視差情報の見え方（水平断面図）が図示されている。パネルの前面には、レンチュキュラー・レンズ３Ａが配置される。図４（ａ）〜（ｃ）には、観察者７がレンズ３Ａを介して観察できる視差情報の範囲が模擬的に示されている。観察者が左右に移動するとレンズ３Ａを介して観察されるサブ画素（Ｒ，Ｇ，Ｂ絵素）が変化される。１Ｄ−ＩＩ方式にあっては、レンズ３Ａから射出される光線は、互いに平行となる関係にあることから、観察者が透視投影的に観察すると、レンズ３Ａ越しに見える位置がレンズ３Ａ（レンチュキュラー・シートの各レンズ３Ａ）毎に少しずつ異なる。換言すれば、レンズ３Ａごとに視差情報を提示する位置が表示パネル上でレンズ・ピッチだけずれ表示される。また、有限の視距離における視域幅を最大にするためには、レンズ３Ａに対応した要素画像を表示するための要素画像表示用画素群のレイアウトもレンズ３Ａの位置に応じて異なっている。
【００３８】
図４（ａ）では、図１に示す表示装置における表示面端に表示され、ある１つのレンズ３Ａに対応する要素画像が当該レンズ３Ａより外側にレイアウトされて表示パネルに表示される様子を示している。また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、各レンズ３Ａに対応する視差情報が表示面上に提示される位置の相違に基づいて、設定した視距離における視域が変化される様子を定性的に示している。図４（ｂ）に示されるように視域を最大に確保するために視距離が短く設定される場合には、図４（ｂ）との比較から明らかなように、対応するレンズ３Ａと要素画像を表示する為の画素群の位置との間がより乖離される関係、即ち、より離れる関係にあることが判る。
【００３９】
図５は、比較例に係る３次元表示装置における１Ｄ−ＩＩ方式に特有の各レンズ３Ａから与えられる視差情報が視域面１２において提示される位置がずれて見えることを説明する模式図を示している。図５においては、表示パネル２の表示面に視差情報が与えられて各画素に視差情報、即ち、視差成分画像が表示される。視差情報は、撮影方向に対応する視差方向で特定される。図５では、８つの撮影番号に相当する８視差方向を示す視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)で視差情報が特定されている。視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)を有する視差情報、即ち、視差成分画像が画素群４としての表示パネル２上の画素に与えられ、この画素群４に対応してレンズ３Ａが配置され、このレンズ３Ａを通過してレンズ３Ａから視距離Ｌだけ離れた視域面１２に視差情報１５が投影される。
【００４０】
図５には、視域面１２は、画素群４に表示された要素画像が投影される視域幅１４が示され、この視域幅１４で定まる範囲内において、正常な３次元像を観測することができる。画素群４を構成する画素からの視差情報を含む主光線１３は、レンズ３Ａの主点１３Ｐ０を通過して視域面１２に向けられることから、表示パネル２の表示面に表示される視差情報とは、反転された視差番号（-4,-3,-2,-1,1,2,3,4)を有する視差情報１５として投影される。視域面１２を含む観察側では、１つのレンズ３Ａから視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)を有する視差成分画像が投影されて視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)を有する視差情報１５として投影視差成分画像１５Ａが生ずる。同様に隣接するレンズ３Ａから投影視差成分画像１５Ａが生じ、視域面には、レンズ３Ａの数だけ投影視差成分画像１５Ａが生ずることとなる。
【００４１】
同一視差番号で指定される主光線１３は、互いに略平行にレンズ３Ａから射出されるように、レンズ３の射出瞳のピッチが同一方向の画素幅のｎ倍（ｎ：２以上の自然数）、またはｍ/ｎ倍（ｍ：１以上の自然数）に設定されている。図５に示される例では、視差番号（-4,-3,-2,-1,1,2,3,4)を有する視差情報１７、即ち、視差成分画像が表示される８画素で画素群４が構成されることから、画素幅の８倍（ｎ＝８）でレンズ３Ａの射出瞳が配列されるようにレンチュキュラー・シート上にレンズ３Ａが配列される。他の光学開口、例えば、アパーチャーにあっても同様にアパーチャー・ピッチが画素幅のｎ倍（ｎ：２以上の自然数）、またはｍ/ｎ倍（ｍ：１以上の自然数）に設定される。また、ｍ/ｎ倍にあっても、ｎ/ｍ個毎に射出瞳と画素が同一のレイアウトになる関係となる。
【００４２】
レンズ３Ａから射出する同一視差番号で特定される主光線は、互いに平行の関係にあることから、その主光線は、射出瞳のピッチだけずれている互いに平行に視域に向けられるような軌跡を描いている。即ち、画素幅のｎ倍（ｎ：２以上の自然数）、又は、ｍ/ｎ倍（ｍ：１以上の自然数）の値Δshiftだけ主光線１３の軌跡がずれ、即ち、主光線１３がシフトされて視域に向けられる。換言すれば、視域面上では、ある基準線Ａ（一例として光軸）で特定される画素群４及びこの画素群４に対応するレンズ３Ａを基準とすると、この画素群４に隣接する画素群は、隣接するレンズ３Ａを通過して同一の視域面１２に投影されることから、図５に示すように視域面１２上では、画素群が値Δshiftだけシフトして視差成分画像が投影されることとなる。従って、観察者側から見ると、図５に示したように、視距離Ｌにおいて、あるレンズ３Ａで拡大されて観察される画素境界があるとすると、そのとなりのレンズ３Ａで拡大されて見える部分は、画素境界から少しずれて観察される。即ち、観察者から見ると、レンズ３Ａごとに拡大されて見える位置が少しずつシフトされて視域面上では、投影視差成分画像１５Ａがシフトされて生ずることとなる。レンズ瞳と画素中心を結ぶ線が画素から射出する光線の主光線１３に相当することから、その射出方向（視差番号の方向でもある）が決定される。即ち、その画素に表示するべき画像の取得方向が決定される。
【００４３】
１Ｄ−ＩＩ方式においては、レンズ３Ａに対応する画素群が固定され、画素群には異なる視差成分画像が与えられている。ここで、単一の平行投影（水平平行投影）で取得した画像から視差情報が分離されて夫々異なる画素群に与えられる。即ち、観察者側からみると、ディスプレイ表示領域内で、複数レンズ３Ａ毎に同一の視差番号に由来する視差情報が表示され、かつ、その視差番号で指定される視差情報１５は、画面内で水平方向に連続的に変化して見える。図５に示される基準線Ａの位置から片目で観察すると、正面のレンズ３Ａによって視差情報（視差成分画像）の境界が拡大して観察され、正面から右側のレンズ３Ａによって−１番の視差番号の画像の表示が観察され、正面から右に移動するに従って、視差番号が減少された画像が観察される。また、正面から左のレンズ３Ａによって、＋１番の視差番号の視差成分画像が拡大表示されて観察され、正面から左に移動するに従って、視差番号は増大して観察される。観察者が観察位置を右にずらせば、各レンズ３Ａを介して観察できる視差番号は増加し、左にずらせば、各レンズ３Ａを介して観察できる視差番号は減少される。図５では、レンズ３Ａの背面の視差成分画像は、右側がマイナス、左側がプラスになるように配され、プラスの視差成分画像は、ディスプレイ中央に対面した観察者から見て右側から、マイナスの視差成分画像は左側から取得されている。このため、観察位置が右にずれると、視差番号が増加する関係となる。
【００４４】
視距離が短ければ、同一の視差番号で指定される視差情報を投影することができるレンズ３Ａの数は減少し、多くの平行投影画像から１つの略透視投影的画像が構成される。視距離が長くなれば、同一の視差画像番号で指定される視差情報を投影することができるレンズ３Ａの数は増大し、無限遠から観察すれば、単一の視差画像番号の画像（即ち、平行投影画像）を観察することになる。
【００４５】
図６（ａ）を参照して、クロストークに関係するレンズ３Ａを介して観察されるサブ画素の数に依存して三次元画像がどのように見えるかを説明する。クロストークは、レンズ３Ａ３においては、レンズ３Ａのデフォーカスの程度或いは像面湾曲、また、スリットにおいては、スリットの開口幅に依存して発生される。レンズを介して観察される領域を無限小とすることはできず、実際は、二次元画像表示装置におけるブラック・マトリクスなどの画素境界部がレンズで拡大されることによって生ずる輝度ムラ、即ち、モアレイの防止及びレンズを介して観察される画素、即ち、カメラ番号（視差番号に相当する。）の切り替わりを連続的にするために、１つのレンズから見える領域には、有限の幅を与えている。例えば、その領域の幅がサブ画素の水平幅に完全に一致（ｃ＝１）させたとしても、１Ｄ−ＩＩ方式の場合は、これまでに述べたようなレンズ３Ａを介して観察される視差番号が切り替わる現象に基づいて、画面前面においてクロストークが発生される。
【００４６】
図６（ａ）では、表示部２の中心を基準に対称に視差番号が割り振られている。しかし、観察側では、投影視差成分画像１５Ａ中に、例えば、あるレンズ３Ａからは−２番の視差情報、視差成分画像が見えたとしても、その隣のレンズ３Ａからは同時に−３番の視差情報も少し見える。また、さらに位置をずらしたレンズ３Ａからは、投影視差成分画像１５Ａ中に、−２番と−３が５０％ずつ見え、さらに離れたレンズ３Ａからは、投影視差成分画像１５Ａ中に、−３番の視差情報のみが見え、更に、隣接したレンズ３Ａでは−４番の視差情報も同時に見えることとなる。即ち、画面の略全領域でカメラ番号が変化しながらも平均として２つの視差情報（視差成分画像）が見えることとなる。即ち、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）においても、画面としてのクロストークＣ’が２（Ｃ’＝２）となり、図６（ｂ）に示すように各レンズ３Ａを介して符号２０で示すような表示面１９上の範囲１８（領域）で２視差成分画像が観察される。同様に、１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）の場合は、画面としてのクロストークＣ’が３（Ｃ’＝３）となり、図４（ｃ）に示すように各レンズ３Ａを介して符号２０で示すような表示面１９上の範囲１８（領域）で３視差成分画像が観察される。画面としてクロストークが存在することで、視差情報の切り替わりが滑らかになり、観察者の両眼には、略その位置から見た視差情報が見えることになる。但し、飛び出し、奥行きが大きく、視差情報同士の差（視差）が大きいと、視差情報同士が融合できず、Ｃ’＝２のときは、二重像、Ｃ’＝３のときは、三重像として見えてしまう。
【００４７】
尚、特許文献５では、視差情報、視差成分画像を表示しない画素を提示することを述べている。図７（ａ）には、この特許文献５に開示される視差成分画像を表示しない画素が符号Ｂで示されている。表示しない画素を設けることにより、各レンズ３Ａ越しに見える視差情報の数が減らされ、画面全体のクロストーク量が減らされる。図７（ｂ）に示すように、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）においても、画面としてのクロストークＣ’を１（Ｃ’＝１）とすることができ、符号２１で示されるように二重像に見えていた多重化を解消することができる。しかし、表示しない画素を設ける場合には、符号２２で示されるように視差番号の切り替わり位置にある像を不連続に見せることとなる。ところがこの手法は輝度低下に繋がるとともに、レンズ３Ａごとの明るさのムラを生じることから、モアレイが発生し画質の低下が著しい。図７（ｃ）に示すように、ある１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）においても、視差番号の切り替わり部分の二重像が残るとともに、モアレイも相変わらず発生して、このままでは観賞に耐えない。
【００４８】
これに対し、図３に示すように同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられているこの発明の実施の形態においては、このような問題を解決することができる。
【００４９】
図８（ａ）には、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられている場合における観察位置からの視差成分画像の見え方が示されている。また、図８（ｂ）及び（ｃ）には、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）及びある１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）における表示部２の画面全体の見え方を示している。図８（ａ）に示すように表示面に視差番号-ｎ〜１〜ｎを有する視差成分画像が表示される場合において、例えば、視差番号−５〜５を有する視差成分画像が表示される例では、視差成分画像が間引かれ、例えば、視差番号−４，―２，１，３を有する視差成分画像が間引かれ、とびとびの視差番号−５，―３，―１，２、４を有する視差成分画像が連続する表示領域に表示される。従って、８（ｂ）及び（ｃ）に示す例では、観察側では、とびとびの視差番号−５，―３，―１，２、４を有する視差成分画像が投影され、観察される。この実施例においては、よれば、画面のクロストーク（像の多重化）が抑えられるとともに、モアレイも発生されない。
【００５０】
但し、この実施例に係る視差情報を間引くこの方法には、次のようなデメリットもある。丸みを帯びた（垂直方向に連続的に奥行きが変わるような）モデルが次第に書き割り（平面画像が奥行き方向に重ねて配置された映像）的に見えてくる問題がある。視差情報の提示間隔が開くために、連続的な奥行き変化が表現できない（エッジの表現だけになる）ということから当然ではあるが、この問題を考慮すると、視差情報を間引く本手法が有効なのは、飛び出し、奥行き限界を超えて、クロストークが多重像という弊害を引き起こす領域であることがわかる（飛び出し奥行きの小さいモデルで、像が多重化して見えるという問題が発生していない領域は、視差情報がモデルを正しく表現するために役立っているために、間引かないほうが良い）。
【００５１】
次に、比較例としてＩＩにおける多眼的配置について説明する。ここで、ＩＩにおける多眼的配置とは、１Ｄ−ＩＩ方式三次元画像表示装置において、全要素画像を構成する視差番号を略同一にする手法である。略同一ということは、視域幅が最大になるように設定した視距離において、ある位置から片目で観察した場合に、画面全体に視認される視差番号が単一になるようにレイアウトすることを意味する。略同一とは、１Ｄ−ＩＩ方式では、有限の視距離で視域幅を最大化する場合に、Ｎｐを２以上の自然数とした場合に、要素画像が画素数Ｎｐ及び（Ｎｐ＋１）の２値で構成されても、ある位置から片目で観察した場合に、画面全体に視認される視差番号が単一と見なすことを意味している。ここで、（Ｎｐ＋１）画素からなる要素画像の数が増えれば増えるほど、視域の形状は図４（ｃ）から図４（ｂ）と変化される。特許文献４に開示されるように多眼的レイアウトでは、視距離から光線間隔で水平方向が透視投影的に撮影した視差成分画像から要素画像アレイを作成するとより正確な三次元画像を表示することができる。図９には、ＩＩにおける多眼的方式の表示装置におけるある視距離での見え方が示されているが、図最下段の視差情報の配列が図８（ａ）と異なり、ある位置から観察した場合の全レンズ３Ａから見える視差番号が略同一に保たれている。このようなレイアウトで視差成分画像を配置することを“ＩＩにおける多眼的配置”と称する。このように、ＩＩにおける多眼的配置では、観察者が視距離の一点から（片目で）観察する視差番号は略１つとなることから、水平方向が平行投影の視差成分画像を用い、１点から（片目で）観察して連続的に視差画像番号が画面内で切り替わることによって透視投影的な画像が見える１Ｄ−ＩＩ方式とは、ハードウェアに変化がないが、視差成分画像の作成方法と視差番号（カメラ番号）のレイアウトのみが異なっている。
【００５２】
このようなＩＩにおける多眼的配置においても、複数サブ画素に同一視差情報を提示することで、画面全体のクロストークを低減することができる。
【００５３】
ＩＩにおける多眼的配置において、視差成分画像が間引かれ、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられている例が図１０（ａ）に示されている。ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）において、図１０（ｂ）或いは（ｃ）に示すように画面としてのクロストークＣ’を１（Ｃ’＝１）とすることができ、奥行き手前の表示領域を超えた三次元画像についても完全に多重化を防ぐことができる。しかしながら、観察位置が左右にずれたときにはその運動視差は当然ながら不連続（フリッピング）となり、多眼表示に近いものとなる。
【００５４】
尚、図１０（ｂ）及び（ｃ）は、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）及びある１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）における表示部２の画面全体の見え方を示している。
【００５５】
上述した考察では、１Ｄ−ＩＩ方式について説明されているが、実はクロストークのある多眼式にも同様の考察を適用することができる。即ち、複数画素に同一視差情報を提示することは、飛び出し奥行き限界を超えた三次元画像の多重化による画像劣化を抑制する効果がある。
【００５６】
次に、（２）のレンダリングに対する負荷が高いモデルに対する効果について説明する。複数画素に同一画像が表示されることによって犠牲になるのは、丸みをおびた正しい立体表現と運動視差である。ここで、丸みを有するモデル画像は、連続した面で表示されず、丸みを有するモデルが複数の片に分割されて見え、しかも、複数の片は、不連続として表示される。このような表示は、丸みを有するモデルに対する書き割り効果と称せられる。また、運動視差は、観察位置が水平にずれたときの視差の変化、又は、動画において、モデルが水平に移動するときに位置の変化を意味し、運動視差に伴い立体画像が正常に観察されない虞がある。書き割り効果及び運動視差に基づく結果は、静止画では認識しやすいが、動画においては認識しづらくなる。なぜなら、丸みを帯びた表現或いは正しい運動視差は、観察者が対象をじっくり見る場合に重視されるものであり、画像のほうが刻々と変化し、観察者がモデルを回りこんで観察することが殆どないといっていい動画においては、この手の劣化は目立ちにくい傾向にある。一方、多視点レンダリングは画像作成における重大な負荷となり、リアルタイム・レンダリングにおける主要なリフレッシュレート低下原因となりうる。リフレッシュレートの低下は非常に認識されやすい画質の低下となっている。つまり、動画においては、視点数の低下よりもリフレッシュレートの維持が望まれるシーンがしばしば発生する。
【００５７】
図１１は、この発明の実施の形態に係る画像の処理手順を示すフローチャートである。画像処理に基本的な流れでは、画像装置の情報、即ち、ディスプレイの情報、例えば、表１に示される二次元ディスプレイ・パラメータ、鑑賞パラメータＤｎ、Ｄｆ及びレンチュキュラー・シート・パラメータが予め用意され、図１１（ａ）に示す記憶部１００に格納される。次に、これら情報が反映された多視点画像が多視点画像取得部１０２で作成される。具体的には、多視点カメラで被写体としての立体物が撮影され、或いは、リアルタイム・レンダリングによって多視点画像が作成される。その後、要素画像作成部１０４において、多視点カメラの画像が要素画像に変換される。即ち、視差番号で指定される多視点カメラの画像が視差成分画像に分割され、視差番号で夫々指定される視差成分画像が集められて要素画像が生成される。作成された要素画像は、画像表示部１０５の表示面に射出瞳に対応して表示され、要素画像が射出瞳を介して視域に投影されることによって立体画像が視域内から観察される。
【００５８】
図１１（ｂ）に示されるように、ディスプレイ情報記憶部１００に加えて表示モデル毎の 観察者側の表面（ｚ＿ｍ）及びモデルの重心位置（ｚ＿o）が格納されているモデル情報記憶部１０６並びにフレームレートを定めるフレームレート入力部１０７を備え、これらのディスプレイ情報記憶部１００、モデル情報記憶部１０６及びフレームレート入力部１０７からデータが要素画像作成部１０４に供給されている。
【００５９】
この要素画像を作成する要素画像作成部１０４は、図１０（ｂ）に示すようにしきい値を決定するしきい値決定部１１０、このしきい値決定部１１０で決定されたしきい値に基づいて同一視差情報を表示するモデル或いはエリアを判定する同一視差情報表示エリア判定部１１２、同一視差情報を表示するサブ画素数を決定する同一視差情報表示サブ画素数決定部を備えている。しきい値及び同一視差情報を表示するエリアの決定には、ディスプレイ情報（Ｄｎ，Ｄｆ，Ｃ（クロストーク量））が必要とされ、このディスプレイ情報（Ｄｎ，Ｄｆ，Ｃ（クロストーク量））がディスプレイ情報記憶部１００から供給される。また、同一視差情報を表示するモデルを決めたり、領域を決めたりするためには、モデルの表示位置情報も必要とされ、モデル表示位置情報（ｚ＿ｍ，ｚ＿ｏ）は、モデル情報記憶部１０６から供給される。また、所望のフレームレートが入力された場合は、そこから同一視差情報を表示するサブ画素数が逆算されるが、同一視差情報を表示するエリアは自動的に全画面に設定され、この結果は、多視点画像取得部に反映される。
【００６０】
本実施例に係る表示装置及び比較例に係る表示装置では、表１に示した二次元画像表示用の液晶パネル２（解像度：ＷＵＸＧＡ）及びレンチキュラー・シート３から構成されている。レンチキュラー・シートの種類によって、その三次元画像表示装置の性能が変化される。表１中では、レンチキュラー・シートの種類が下記に記載されるようなＰＴ（パネルタイプ）で特定されている。また、垂直レンズ３Ａとは、レンチキュラー・シートのシリンドリカル・レンズ３Ａの稜線が液晶パネル（ＬＣＤ）の垂直方向に一致するように配置されたレンチキュラー・シートを意味している。斜めレンズ３Ａとは、レンチキュラー・シートのシリンドリカル・レンズ３Ａの稜線が液晶パネル（ＬＣＤ）の垂直方向に対して角度θを為して配置されたレンチキュラー・シートを意味している。
【表１】
【００６１】
ＩＩ方式における垂直レンズ３Ａは、ＰＴ＝０（角度θ=０）で表され、
ＩＩ方式における斜めレンズ３Ａであって、角度θ=atan(1/4)での配置は、ＰＴ＝４で表され、
ＩＩ方式における斜めレンズ３Ａであって、角度θ=atan(1/5)での配置は、ＰＴ＝５で表される。
【００６２】
また、多眼式における垂直レンズ３Ａは、ＰＴ＝１００００で表され、
多眼式における斜めレンズ３Ａであって、
角度θ=atan(1/4)での配置は、ＰＴ＝１０００４で表され、
多眼式におけるレンズ３Ａであって、
角度θ=atan(1/5)での配置は、ＰＴ＝１０００５で表される。
【００６３】
従って、ＰＴ＜１００００は、ＩＩ方式を意味し、ＰＴ≧１００００は、多眼方式を意味している。また、０＜ＰＴ＜１００００は、ＩＩ方式における斜めレンズ３Ａの採用を意味し、１００００＜ＰＴは、多眼方式における斜めレンズ３Ａの採用を意味している。
【００６４】
表１に記載されるように使用される二次元ディスプレイ・パネルは、水平画素数ｎｘ及び垂直画素数ｎｙを有し、表示面の幅（パネル幅）Ｗ及び表示面の高さ（パネル高さ）Ｈを有し、画素の配列ピッチ（ピクセルピッチpp）が水平方向では、水平方向ピッチＷ／ｎｘ及び垂直方向では、垂直方向ピッチＨ／ｎｙと設定されて画素が表示面に配置されている。
【００６５】
視差数ｎｘとは、視差情報の数で、水平方向にのみ視差情報を与える場合について説明する。即ち、レンズ３Ａ背面の表示面には、視差情報がサブ画素ピッチ（ｐｐ／３）で与えられる。実施例では、垂直レンズ３Ａにあっては、視差数１２について、垂直方向に対してある角度を成し、斜めに配置された斜めレンズ３Ａ（θ＝ａｔａｎ（１／４））にあっては、視差数１６について説明する。斜めレンズ３Ａの場合は、視差情報は、水平方向のみでなく、垂直方向にも割りふることができ、表１からも明らかなように、垂直レンズ３Ａ及び斜めレンズ３Ａでは、レンズ３Ａの水平ピッチｐｅ（水平幅ｐｅに相当している。）の算出式が異なっている。具体的には、角θ＝ａｔａｎ（１／４）で傾けて配置された斜めレンズ３Ａは、水平方向の視差情報の配分ピッチを４／３倍に増加することができ、実質的に水平サブ画素ピッチが狭くなることに相当している。斜めレンズ３Ａで１６視差を配分する場合における水平レンズ・ピッチは、垂直レンズ３Ａで１２視差配分する場合のレンズ・ピッチに相当している。また、１Ｄ−ＩＩ方式ではレンズ水平幅は、集光点を設けないためにレンズ３Ａの水平ピッチｐｅがｐｐ／３の整数倍（視差数倍）に設定されているのに対し、多眼式では集光点を設けるように、光線制御子と二次元ディスプレイ・パネルの間の距離をｇ，観察距離をＬとしたときに，ｐｐ／３の整数倍（視差数倍）のＬ／（Ｌ＋ｇ）倍に設定される。
空気換算ギャップ（ｇ）は、レンズ３Ａの射出瞳から二次元画像表示装置の画素面までのギャップであるが、レンズ３Ａ本体、液晶ディスプレイを構成するガラス或いは偏光板のような光学部材の屈折率を考慮した値であり、ギャップｇから三次元画像表示装置の視域（θ）が定まる。即ち、ギャップｇが大きければ視域が狭く、視差数が同一の場合、視域θが小さくなった結果、光線間隔が密になり、奥行き手前の表示範囲（Ｄｎ、Ｄｆ）が広くなる。
【００６６】
視距離（L）はディスプレイ表面から観察者までの距離である。１Ｄ−ＩＩ方式では集光点を設ける必要はないが、特許文献３に記載されるように観賞距離で視域幅を最大にするためにその位置を仮定する必要がある。要素画像の幅Ｐとは、レンズ３Ａひとつに対応する視差情報群である要素画像を表示する数のサブ画素群の幅に相当している。多眼式では、レンズ３Ａの背面の各レンズ３Ａに対応する画素数は、整数になる。一方、レンズ幅をサブ画素の整数倍として、光線自体は平行の関係にしながら、レンズ３Ａに対応する要素画像表示用画素群のレイアウトだけで視域を広げる１Ｄ−ＩＩ方式の場合、視距離が短い場合は、レンズ３Ａに対応する要素画像の配置は、三次元画像表示装置の中心に対して外側になり、視距離が長い場合は、レンズ３Ａの真後ろに配置される関係となっている。即ち、視距離が長いと、要素画素幅Ｐがレンズ・ピッチに近づき、視距離が短いと、要素画素幅Ｐは大きくなる。１Ｄ−ＩＩ方式では、要素画素幅Ｐは非整数になるが、サブ画素は当然ながら整数値しかとりえない。よって、特許文献３に記載されるように離散的に（Ｎｐ＋１）画素からなる要素画像を発生することによって、非整数値を実現することができる。
【００６７】
視域については先に述べた。空間周波数βは、三次元画像表示装置に表示されるモデルの空間周波数に関するパラメータである。最大表示可能周波数は、非特許文献２に記載されるように水平レンズ・ピッチのナイキスト周波数から定まる。これに対して、表示される三次元画像の保証周波βuserが別に定義される。保証周波βuserが空間周波数βmaxより低ければ問題ないが、空間周波数βmaxより高ければその三次元画像は折り返しなく表示することができない。この表示可能周波数は、非特許文献２に記載されるように飛び出し奥行き量が大きくなるにつれて減少する。保証周波数βuserを補償する範囲が飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆである。
【００６８】
飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆは、視差情報が提示される間隔、即ち、レンズ３Ａ背面の水平方向のサブ画素数に依存する。よって、飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆの算出式は、垂直レンズ３Ａと水平レンズ３Ａで変わってくる。さらに、飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆには表示されるモデルの空間周波数（β）には、依存性がある。即ち、三次元画像表示装置において、その最大表現可能周波数は、ディスプレイ表面のレンズ３Ａ・ピッチで規定される。非特許文献２に開示されるようにディスプレイ表面から離れるにつれて表現可能な周波数が減少するが、表示したいモデルの空間周波数が高ければ表示可能範囲は狭く、表示したいモデルの空間周波数が低ければ広くなる。すなわち，βmax＞βuserのときは，βuserを用いてで表示範囲（Ｄｎ，Ｄｆ）を計算すればよい．仮に表示したいモデルの周波数をβmaxとすれば、表示位置はレンズ３Ａから射出した光線の間隔が、レンズ・ピッチに等しい範囲に限定される。さらに、βmaxより高い周波数のモデルについては、本発明の実施の形態に係る三次元画像表示装置では表示できない。
【００６９】
カメラ間隔（ｎｃ）は視距離（Ｌ）との比で与えられ、具体的には視距離における視差情報の提示間隔に相当する。
【００７０】
最後にカメラ台数について述べる。レンズ３Ａひとつに対して、液晶パネルの複数の画素がレイアウトされ、これを要素画像表示用の画素群と称する。要素画像表示用画素群を構成する画素数に限りがあることから、レンズ３Ａごとの視域にも制限がある。光線同士を並行に保ちつつ、レンズ３Ａごとの視域を仮定した視距離でオーバーラップさせるために、仮定した視距離が短ければ、要素画像表示用画素群は、図２（ｂ）に示されるように画面中心を基準として外側にレイアウトされ、仮定した視距離が長くなるにつれて、図２（ｃ）に示されるようにレンズ３Ａの真後ろにレイアウトされるようになる。要素画像表示用画素群の射出瞳に対するレイアウトが変更されるということは、要素画像作成用の視差情報を取得するための平行投影視点画像番号が変わることを意味する。具体的には、ディスプレイ中央より左側にあるレンズ群のための要素画像は、より右方向から取得した視点画像からの視差情報を必要とし、ディスプレイ中央より右側にあるレンズ群のための要素画像は、より左方向から取得した視点画像が必要になる。この結果、特許文献３に記載されるように視点画像数が要素画像表示用画素群の構成画素数より多くなる。このように１Ｄ−ＩＩ方式にあっては、多視点カメラ台数は視距離に依存しているが、視距離で集光点を設ける多眼式ではカメラ台数は視差数に一致する。
【００７１】
以上、この表に示した関係式で表される三次元画像表示装置において、当該発明を適用した実施例について説明する。
【００７２】
実施例 １（１Ｄ−ＩＩ方式垂直レンズ、表示位置依存）
表１において、PT＝０（垂直レンズ３Ａ）、視差数１２とした場合について説明する。観察距離は700mmとしている。視差数は１２であるが、観察距離700mmで視域幅を最大にするために、１画面を構成するために必要な多視点カメラは22台となる．ここでは詳細な説明を省く。この三次元画像表示装置において、表示するモデルの空間周波数を320cprとすると、手前側の表示限界（Ｄｎ）は23.7 mm、奥側の表示限界（Ｄｆ）は25.4 mmしかないこととなる。この三次元画像表示装置において，視距離から観察した場合に１つのレンズ３Ａから観察される画素数が平均で２サブ画素（Ｃ＝２）であることを確認した。このとき、画面のクロストーク量（Ｃ’）は、図４（ｃ）に示されるように３となる。この三次元画像表示装置において表示されるモデルのうち、観察者側の表面（ｚ＿ｍ）が飛び出し表示限界Ｄｎ、または、奥行き表示限界Ｄｆを越えた位置に表示される図１２に符号２２又は２５で示されるようなモデルに関しては，複数画素に同一視差成分画像表示を行うという判定がなされ、従来（３ｎ＋２）、（３ｎ＋３）番目（ｎ≧０）の視差情報を提示していたサブ画素には，（３ｎ＋１）番目の視差情報を提示し、３サブ画素ごと同一の視差情報を提示している。さらに，観察者側の表面が１／２×Ｄｎ、又は、Ｄｆを越えた位置に表示される図１０に符号２２又は２５で示されるようなモデルに関しては、（２ｎ＋２）番目の視差情報を提示していたサブ画素には、（２ｎ＋１）番目の視差情報を提示し、２サブ画素ごと同一の視差情報を提示している。この結果、飛び出し、奥行きが大きな三次元画像の多重化を自然に抑制することができた。この判定式が以下に示されている
ｚ＿ｍ＞Ｄｎ または ｚ＿ｍ＜Ｄｆ → ３サブ画素同一視差情報表示
Ｄｎ＞ｚ＿ｍ＞１／２×Ｄｎ 又は
１／２×Ｄｆ＜ｚ＿ｍ＜Ｄｆ → ２サブ画素同一視差情報表示
１／２×Ｄｆ≦ｚ＿ｍ≦１／２×Ｄｎ １サブ画素ごと視差情報表示
ここで、モデルの観察者側の表面（ｚ＿ｍ）を求めるのが難しければ，簡易的に、モデルの重心位置（ｚ＿o）で代用する方法もある。また、飛び出し限界及び奥行き限界Ｄｎ，Ｄｆは、表１に示したように飛び出し限界及び奥行き限界算出用周波数βの関数であり、モデルの空間周波数が高いと小さい値に、低いと大きい値になる。飛び出し限界及び奥行き限界算出用周波数βはモデルごとに決定しても良いが、モデル全体を代表する値としても良い．また，ここでは、飛び出し限界及び奥行き限界Ｄｎ，Ｄｆの値そのものを同一視差情報提示サブ画素数を決める際の敷居値として利用したが、これに順ずる値であっても良い。
実施例 ２
実施例１とクロストーク量のみＣ＝１と異なる三次元画像表示装置において，
ｚ＿ｍ＞Ｄｎ または ｚ＿ｍ＜Ｄｆ → ２サブ画素同一視差情報表示
としたところ，多重化を無くすことができた。
【００７３】
実施例 ３（１Ｄ−ＩＩ方式斜めレンズ、レンダリングスピード依存）
表１において、ＰＴ＝４（斜めレンズ３Ａ）、視差数１６とした場合について説明する。観察距離は７００ｍｍとした。視差数は１６だが、観察距離７００ｍｍで視域幅を最大にするために、１画面を構成するために必要な多視点カメラは３０台となる。ここでは詳細な説明を省略する。この三次元画像表示装置において、観察者の操作に応じて表示を変えるために、リアルタイム・レンダリングを実施した。DirectXベースで作成したＣＧモデルを操作すると、毎回３０台のカメラから３０枚の多視点画像を生成し、これをソフトウェアでサブ画素単位の並び替え処理を行い、要素画像とする。これを二次元画像表示装置に表示することで、レンズ３Ａ越しに三次元画像が表示される。多視点画像を並び替える作業などがあるので、カメラ台数が１／２になったからといって単純にフレームレートは２倍にはならない。（１）式に従って，本実施例においては、カメラ台数に依存する部分としてｙ＝０．５、２サブ画素ごと同一画像を表示したことから、ｙ＝０．５，２サブ画素ごと同一画像を表示したことから、
ｆ＝ｆｏ×（０．５＋０．５×１／２）
＝ｆｏ／０．７５
とすることができた（ｆｏはシーンによって変化する。ポリゴン数の多い部分では小さく、少ない部分では大きくなる）。
【００７４】
実施例 ４
実施例１と略同一の三次元画像表示装置で，レンズ３Ａの水平ピッチのみ0.688733149と，サブ画素の水平幅（pp/3）の12倍より若干狭くした。これによって視距離に集光点が発生し、クロストークのある（C=２）多眼式となった．この三次元画像表示装置において、表示されるモデルで飛び出しまたは奥行きがＤｎまたはＤｆを超えるような表示を行うのは画面の中央に集中し、これを越える表示がなかったことから、図１３に示される２次元表示面内の領域２６、即ち、画面の高さの１／２、幅の１／２の領域については、２サブ画素ごと同一の視差情報を提示し、これ以外の領域においては、１サブ画素ごとに視差成分画像を提示したところ、全画面において像の多重化が抑制された。
【００７５】
実施例 ５
実施例３と略同一の三次元画像表示装置で、レンズ３Ａの水平ピッチのみ0.688733149として、サブ画素の水平幅（pp/3）の12倍より若干狭くした。これによって視距離に集光点が発生し、クロストークのある（C=２）多眼式となった。この三次元画像表示装置において、ｆが３０ｆｐｓを越えないように、（１）式から画面全体における同一画像を表示するサブ画素数ｘを決めたところ、どのようなシーンにおいても、リアルタイム表示において３０ｆｐｓを維持することができた。
【００７６】
以上説明したように、本発明の実施例に係る三次元画像を表示する表示装置は、特定のモデルの表示時に視差成分画像の割り当てが変更される。
【００７７】
背景技術の説明に記載されるように、飛び出し及び奥行きの大きなモデルに関係する提案として、特許文献５があるが、上述したように、この発明の実施の形態に係る表示装置とは、非表示及び同一視差情報を与える手法の点で、基本的手法が異なっている。また、レンダリングに対する負荷が高いモデルに関係する提案としては特許文献４がある。この特許文献４は、あくまでも多眼用の視点数が不足した画像をＩＩ方式に適用するための方法であり、しかも、クロストークを考慮して３視差以上であることを前提とした提案技術に関して記述している。
【００７８】
この発明の実施の形態に係る表示装置では、同一画像を表示する画素が２画素であっても、ＣＧレンダリングにおけるレンダリング負荷或いは実写における撮影負荷は１／２に激減される。そして、２画素に同一視差成分画像を表示することは、運動視差のフリップを抑えるためにも最適とされる。また、この発明の実施の形態に係る表示装置と特許文献４に開示された表示装置とは、レンダリング負荷、又は飛び出し奥行き限界を考慮して同一視差表示の是非を判定するプロセス並びにそのための機構が異なっている。
【００７９】
以上のように、この発明によれば、二次元画像を作成する負荷を低減し、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えても画像が多重化することを防止したＩＩ方式三次元画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の一実施例に係る三次元画像表示装置を概要的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す表示装置において、比較例として示す視差成分画像の取得方向を示す説明図である。
【図３】図１に示される三次元画像表示装置において、この発明の一実施例に係る三次元画像表示方法で視差成分画像が間引かれた場合における視差成分画像の取得方向を示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示される三次元画像表示装置における視域幅の説明図であって、（ａ）は、レンズ３Ａと背面に用意された画素群と、画素から射出する光線の方向との関係を示し、（ｂ）は、短視距離で視域幅を最大にした場合のレンズ３Ａと要素画像の位置関係を示し、（ｃ）は、長い視距離で視域幅を最大にした場合のレンズ３Ａと要素画像の位置関係を示している。
【図５】図１に示される表示装置において、ＩＩ方式における視差情報の見え方を説明する説明図である。
【図６】ＩＩ方式における視差情報の見え方と、画面の見え方の相関図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図７】ＩＩ方式において、比較例に係る方法を適用した場合の視差情報の見え方と、画面の見え方の相関図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図８】図１に示した表示装置において、この発明の実施例に係る方法をＩＩ方式に適用した場合の視差情報の見え方と、画面の見え方の相関図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図９】図１に示した表示装置において、比較例に係るＩＩ方式におけるＩＩにおける多眼的表示における視差情報の見え方示す説明図である。
【図１０】図１に示した表示装置において、この発明の実施例に係る方法をＩＩ方式におけるＩＩにおける多眼的表示に適用した場合における視差情報の見え方示す説明図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図１１】（ａ）は、図１に示す表示装置に表示される要素画像の生成過程を示すフローチャートを示し、（ｂ）は、（ａ）の生成過程におけるフローチャートを改良したこの発明の実施の形態に係る要素画像の生成過程を示すフローチャートを示す。
【図１２】図１に示す表示装置に表示されるモデルの表示位置を説明するための説明図である。
【図１３】図１に示す表示装置において、特定の表示領域にこの発明の実施の形態に係る表示方法を適用した例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１．．．三次元画像表示装置、２．．．二次元画像表示装置、３．．．光線制御子、３Ａ．．．レンズ、６．．．ディスプレイの視域射出瞳、７．．．観察者、８．．．画像取得方向、９．．．撮影距離、１０．．．撮影間隔、１１．．．間引かれた画像取得方向、１２．．．設定視距離、１３．．．主光線、１４．．．視域幅、１８．．．開口部概念、１９．．．表示面、２１．．．単眼で観察した三次元画像
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三次元画像表示装置及び三次元画像の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、裸眼で観察可能な三次元画像（立体画像）を表示する装置が開発されている。この裸眼式の三次元画像を表示する装置として、二眼式或いは多眼式が知られている。二眼式或いは多眼式の三次元画像の表示装置では、いずれも表示装置の表示面にギャップを空けてレンチキュラー・シート（水平方向のみレンズ特性を有する平凸ロッド・レンズ・アレイ）或いはパララックス・バリアといった光線制御素子が対向して配置されている。このような装置では、視差を与える二次元画像が左右の眼に分離して入射され、観察者に「一方向からのみ立体を知覚できる立体画像」を知覚させている。二眼式の三次元画像の表示では、２つの二次元画像が１方向の視点からのみ観察者によって観察されて三次元画像が観察者に知覚させている。二眼式の三次元画像の表示では、視点は固定されていることから、観察者が移動すると三次元画像を知覚することができなくなる。これに対して、一例として、３方向の視点で三次元画像を観察することができる多眼式の三次元画像の表示方法では、４つの二次元画像が用意され、３方向の視点の夫々から視点に対応する２つの二次元画像が観察者によって観察され、視点毎に立体画像を知覚させることができる。従って、観察者が移動しても、不連続ではあるが運動視差を観察者に与えることができる。ここで、運動視差は、事物の像が身体の移動方向とは、逆方向に移動して見える現象として定義される。
【０００３】
運動視差をより良く与えることができる立体画像を表示する方式として、ＩＩ（インテグラル・イメージング）方式が知られている。このＩＩ方式は、立体写真の撮影・再生技術に関する１９０８年に非特許文献１に提案された所謂インテグラル・フォトグラフィー（ＩＰ）方式を基にしている。このＩＰ方式では、立体写真の画素に相当するようなレンズ・アレイが用意され、このレンズ・アレイの焦点距離にフィルムが位置されて表示すべき被写体が撮影され、撮影されたたフィルム上に撮影に用いたレンズ・アレイが配置されて被写体の像が立体、即ち、三次元的に再生される。このＩＰ方式では、レンズを介してフィルム上に記録された光線情報には、撮影時における光線進行方向が含まれることから、表示時には、この撮影時の光線進行方向が逆転されてフィルムから空間に向けて光線が射出され、三次元画像が再生される。このプロセスから明らかなように、空間中の観察位置が限定されず、フィルムの解像度が十分に高ければ、ホログラフィと同様に完全な空中像を再生することができる。このＩＰ方式は、観察位置が限定されずに空間に立体画像を表示できる理想的な立体画像の表示方式とされている。
【０００４】
ＩＩ方式の三次元画像表示装置では、フィルムに代えてフラット・パネル・ディスプレイとしての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が用いられ、この液晶ディスプレイの前方に間隙を空けて光線制御素子としてレンズ・アレイが配置される。液晶ディスプレイの画素から発せられる光線は、レンズに入射され、このレンズで進行方向が制限されて空間に向けて射出されて三次元立体像がディスプレイ前方の空間或いは背後に表示される。このＩＩ方式の三次元画像表示装置においては、非特許文献２に開示されるように、レンズの背面の画素数、即ち、視差画像情報（見る角度によって見え方が変わる視差成分画像）の数が増加すると、三次元画像が表示されるディスプレイの前方或いは奥側（背面側）の表示範囲が広くなるが、ＬＣＤの解像度が一定とした場合にはレンズ・ピッチが大きくなり、結果として、三次元画像の解像度が低下される。特に、水平方向にのみ視差情報を与える一次元ＩＩ（１Ｄ−ＩＩ）方式では、多眼式と同様にレンチキュラー・シートを利用することから、多眼式とは異なる方式にも拘わらず、その分類上多眼式と混同される傾向がある。
【０００５】
しかしながら、ＩＩ方式では、視点画像の精細度の低下に配慮しながら、可能な範囲で視差数を増加し、かつ、光線設計時に観察者の位置を仮定しない、即ち、観察時の両眼に集光点を設けないことを特徴としている。この特徴は、視点画像の精細度の低下を抑制するために視差数を２〜４と低く抑え、両眼に相当する位置に集光点を設けて立体画像を知覚させるという多眼式の設計とは決定的に異なっている。
【０００６】
具体的には，多眼式では，水平方向に沿ったレンズ・ピッチ（Ps）が水平画素ピッチ（Pp）の整数倍（ｍ×Pp：ｍは３以上の自然数）より小さく設計される。また，その比は，レンズ・アレイの焦点距離ｇと観察視距離Lの比から決まる．すなわち，
Ps：ｍ×Pp＝L：（L+g）：ｍは３以上の整数・・・（１）
（１）式の関係により，観察視距離Lにｍ個の集光点が発生する．この集光点の間は眼間距離に等しくすることから，必然的にｇが決まる．
一方、ＩＩ方式では、水平方向に沿ったレンズ・ピッチ（Ps）或いはその整数倍（ｎ×Ps：ｎは１以上の整数）が水平画素ピッチ（Pp）の整数倍（ｍ×Pp：ｍは３以上の自然数）に設計される。すなわち、
Ps＝ｍ／ｎ×Pｐ：ｎは１以上の整数，ｍは３以上の整数・・・（２）
（１）式の関係が成立することで、複数のレンズから平行な関係が成立するように光線が射出される．すなわち，視距離に光線が集光するような特殊な集光点を設けない。このために，任意の観察位置において，目に入射した光線の和により略その位置から見えるべき三次元映像を観察できる．すなわち，連続的な運動視差が実現できる．尚、集光点を観察距離より十分に離した場合も同様の効果が期待できる。
【０００７】
このように，ＩＩ方式においては、実際に物があったときの表面からの光線が離散的に抽出されるように光線が再現される。従って、視差数がある程度以上に多くなれば、観察者は、観察範囲中で略その観察位置から見える両眼視点画像を視認できるとともに、連続的な運動視差を得ることができる。多眼式では、視点画像の精細度が重視される結果、運動視差が不完全となる。これに対して、特殊な集光点を設けないという１Ｄ−ＩＩ方式では、両眼視差と運動視差のバランスを考慮して設計されることから、より自然で疲れにくい三次元画像が表示される。
【０００８】
このように、ＩＩ方式の三次元画像を表示する表示装置は、その視差数が多いことが特徴の一つとなっている。視差数が多いということは、（ａ）三次元画像の画素に相当するレンズの隣接レンズ間の間隔が大きく、即ち、レンズ・ピッチが大きく設定され、また、（ｂ）三次元画像を表示するための視差情報の取得方向が多いことを意味している。前者（ａ）については、特許文献１に記述されるように視差情報を提示する水平ピッチがサブ画素（各Ｒ，Ｇ，Ｂ画素）の間隔に設定されることで隣接レンズ間の間隔が抑制される。また、後者（ｂ）については、特許文献２に開示されるように、観察領域で集光点が発生することを防ぎつつも、効率よく視差情報を獲得するために、光線が互いに略平行に射出される設計が採用される。この設計では、光線方向が平行の関係にある画素に表示する視差情報は、平行投影の視点画像により効率よく獲得することができる。
【０００９】
このような平行投影II方式において、特許文献３には、有限の視距離で、三次元画像を観察できる領域、即ち、視域を広げるために、三次元画像表示装置の表示面上のレンズの位置に依存して、レンズに対応する要素画像が表示される表示用画素群のレイアウト及び表示用画素群に表示される視差情報を最適化する方法が開示されている。ここで、要素画像とは、単一のレンズに対応した視差成分画像の集合を意味している。この特許文献３に開示される表示装置では、視点画像を獲得する方向の数が増えてしまう問題がある。この多視点画像の取得方向の増加は、各視点画像をＣＧでレンダリングする場合にレンダリング負荷の増大を招き、リアルタイム・レンダリングなど処理速度が要求されるシーンでは問題になる場合がある。また、実写においても、多視点画像の取得方向の増大は、撮影負荷の増加につながり好ましくない。
【００１０】
視点数を抑制する方法として、特許文献４に、ＩＩ方式における視差成分画像の一部が２眼又は多眼用の画像で代用される方法が提案されている。即ち、特許文献４に開示される方法では、要素画像が表示される表示用画素群において、同一位置にある３つ以上の画素同士に、同一の透視投影視点画像からの視差情報が割り振られている。しかし、この方法は、厳密には、光線の方向と視差情報が一致していないことから、画質の低下が避けられない。一般に、表示パネルの前方にレンズが配置された場合にあっても、また、スリットが配置された場合にあっても、像面湾曲或いは開口率の問題から、観察者からひとつの射出瞳を介して観察される画素、即ち、視差情報を１つに制限することは難しい。即ち、観察者からは、ひとつの射出瞳を介して観察される画素は、実際には２画素以上になる問題がある。このように射出瞳を介して観察される画素が２以上となることをＩＩ方式におけるクロストークと称している。特許文献４の提案では、クロストークを考慮して、同一の視差情報を割り付ける画素数を３画素以上としている。
【００１１】
一方、上述した問題とは、異なる問題として、非特許文献２で定義されるような、飛び出し或いは奥行き限界を超えた画像が、多重像として視認されるという問題がある。これは飛び出し或いは奥行きの大きい三次元画像を表示するには、視差情報を提示する間隔（角度）を狭くする必要があるが、この間隔（角度）が不足していることに基づいている。ところが、前述のクロストークがあることから、その視差が大きいと、３次元画像は、多重化して見えてしまう。
【非特許文献１】M. G. Lippmann、 Comptes Rendus de l'Academie des Sciences、 Vol.146、 pp.446-451(1908).IP
【非特許文献２】H. Hoshino、 F. Okano、 H. Isono、 and I. Yuyama、 J. Opt. Soc. Am. A.、 Vol.15、 pp.2059-2065(1998).NHK
【特許文献１】特開Ｐ２００４−０４０７２２
【特許文献２】特開Ｐ２００３−２８８６１２
【特許文献３】特開Ｐ２００４−２１２６６６
【特許文献４】特開２００５−３３１８４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように、ＩＩ方式において、多視差を利用する三次元画像の表示方式では、ディスプレイ・パネルに表示する二次元画像を作成する負荷が大きい問題がある。また、裸眼で立体視する為に多視差を与える三次元画像表示装置では、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えて表示すると画像が多重化する問題がある。即ち、ＩＩ方式の三次元画像表示装置において、光線相互の関係を略平行に設定している為に視点画像の取得方向が増加し、レンダリング負荷が増加する問題がある。
【００１３】
この発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、二次元画像を作成する負荷を低減し、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えても画像が多重化することを防止したＩＩ方式の三次元画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【００１５】
また、この発明によれば、
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍より小さくに定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が観察視距離において少なくとも２点以上に集光されるように射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記視差成分画像がある集光位置から取得した一つの視点画像から配分されて生成され、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【００１６】
更に、この発明によれば、
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
を具備する三次元画像表示装置に前記要素画像を表示させる表示方法において、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させることを特徴とする三次元画像の表示方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明のＩＩ方式の三次元画像表示装置によれば、二次元画像を作成する負荷が低減され、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えても画像が多重化することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る三次元画像表示装置、三次元画像の表示方法並びに三次元画像を表示する為の多視点画像の作成方法を説明する。尚、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、この発明の一実施の形態が適用される三次元画像表示装置を概要的に示す斜視図である。
【００２０】
図１に示されるように、三次元画像表示装置１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラット・パネル・ディスプレイ、即ち、表示部２を備え、このフラット・パネル・ディスプレイ２の前方に所定のギャップを空けて光線制御素子３が配置されている。この光線制御素子３は、２次元ＩＩ方式にあっては、マトリックス状にセグメントレンズ３Ａが配列されたレンズ・アレイ或いはピン・ホールがアレイ状に配列されているピンホール・アレイが相当する。また、光線制御素子３は、１次元ＩＩ方式にあっては、垂直方向に延出され、水平方向に配列されたシリンドリカル・レンズ３からなるレンチュキュラー・シート或いは垂直方向に延出され、水平方向に配列されたスリットを有するスリット・プレートが相当する。この光線制御素子３Ａは、レンズ・アレイ、レンチュキュラー・シート及びスリット・プレートにあっても、光学的には、各レンズ３Ａ或いはスリットは、光学的開口部の射出瞳として取り扱うことができる。
【００２１】
フラット・パネル・ディスプレイ（表示部）２の表示面には、画素が略一定の水平ピッチpp及び垂直ピッチでマトリクス状に配列されている。画素を構成する絵素（ＲＧＢサブピクセル）上には、夫々対応する縦ストライプ・カラー・フィルターが配列されて高精細液晶パネル・モジュールに構成されている。このパネル・モジュールには、後に説明するような視差成分画像から成る要素画像が表示されて立体像が表示される。
【００２２】
このような構造の立体画像表示装置において、観察者が立体画像表示装置を観察する位置を視域面内の位置近傍に想定すると、表示部２の前面及び背面の近傍に立体映像を観察することができる。即ち、視差成分画像の集合としての要素画像が各射出瞳に対応した表示部２の画素に表示され、要素画像からの光線は、射出瞳で制御或いは規制されて観察者に向けられる。観察者が位置する方向に向けられた光線で視差成分画像が送られ、観察者がこの視差成分画像を認識することによって立体画像が認識される。即ち、要素画像からの光線は、光線制御素子３と観察者との間に表示される立体画像或いは表示部２の背後に表示される立体画像の形成に寄与することとなる。
【００２３】
ＩＰ方式においては、水平面内において、各射出瞳に対応する要素画像が定められている。多眼方式と異なり、ＩＰ方式では、射出瞳からは、互いに平行な関係にある光線が視域に向けて射出されて立体像が視域に形成される。ＩＰ方式においても、また、多眼方式においても、要素画像から対応する射出瞳を介して射出される光線は、射出瞳で規制を受けるが、発散されるように視域に向けられる。しかし、ＩＰ方式では、１つの射出瞳からある方向に向けられる１つの光線に着目すると、この光線に平行な複数の光線が他の射出瞳の夫々から同様に射出される。これに対して、多眼方式においては、光学的開口からの光線は、観察基準線上の３点以上の集束点に向けて集束される。多眼方式では、その集束点に観察者の２眼が位置する限り、立体像を観察することができるが、集束点から目が外れると立体像を観察することができなくなる。これに対して、ＩＰ方式では、観察者が視域内に位置する限り、観察者の位置に応じた視差成分画像が光学的開口からの光線で観察者に伝達され、視差成分画像の集合として立体像が観察者によって認識される。従って、各要素画像は、後に説明するように視差成分画像の集合として定義され、視差成分画像からの光線が対応する射出瞳で制御されて所定方向に向けられ、視域内の観察者に視差を与えている。表示部２には、要素画像の集合としての視差合成画像が表示され、視域内の観察者の位置に応じて観察者の目には、視差成分画像が入射され、結果として、観察者は、立体画像を認識することができる。
【００２４】
この発明の実施の形態に係るＩＩ方式の三次元画像表示装置においては、下記で説明する特定モデルに関しては、図２に示されるように複数方向から取得する必要のある視点画像の取得方向（視差番号-4,-3,-2,-1,1,2,3,4に相当する視差取得方向）が図３に示されるようにひとつおき又はそれ以下の視点画像の取得方向に減少され、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられている。一例として、図３では、ひとつおきの視点画像の取得方向（視差番号-3,-1,1,3に相当する視差取得方向に減少され、同一視点の視差成分画像（視差番号-3,-1,1,3に相当する視差成分画像）が隣接した２つの視差成分画像が表示される領域に表示される。即ち、図２に示す視差番号-4,-3が表示される領域には、図３に示すように視差番号-3が表示され、図２に示す視差番号-2,-1が表示される領域には、図３に示すように視差番号-1が表示され、図２に示す視差番号1,2が表示される領域には、図３に示すように視差番号1が表示され、また、図２に示す視差番号4,3が表示される領域には、図３に示すように視差番号3が表示される。従って、表示部２に表示する２次元表示データでは、視差情報取得の為の負荷が１／２またはそれ以下に低減される。
【００２５】
図２に示される例では、ある要素画像が表示される表示領域に視差番号-4から視差番号４までの８個視差成分画像が表示されているが、図３に示すと同様に視差番号-Nc/２から視差番号Nc/２までのNc個視差成分画像が表示される例に関しても、同様に奇数番号或いは偶数番号の視差番号を有するNc/2個視差成分画像が連続して隣接配置されるように２次元表示装置２の表示面に表示される。ここで、Ncは、整数であって、後に述べるように多視点カメラ数に相当する。
【００２６】
尚、視差成分画像数が十分に多い場合には、通常のモデルであれば、異なる視差番号を有する視差成分画像が本来表示されるべき２以上の領域、例えば、異なる視差番号を有する視差成分画像が本来表示されるべき３つの領域に、下記に述べるような特殊なモデルにあっては、同一の視差成分画像がこの２以上の領域、例えば、３つの領域に表示されても良い。このような表示によって、三次元画像の多重化を防止することができる。
【００２７】
動画であれば、通常のモデルに係る表示に下記で述べるような特殊なモデルが含まれるあるフレームに切り替わった時点で、上述したように、視差成分画像は、ひとつおき又はそれ以下の視点画像の取得方向に相当する視差成分画像に制限され、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられる。
【００２８】
上述したように、隣接した表示領域に同一の視差情報を提示ことによって、飛び出し及び奥行き限界を超えた三次元画像の多重化を防止することができる。しかし、ＩＩ方式のメリットである連続的な運動視差が失われ、観察位置の移動に対して三次元画像がフリップする（不完全な運動視差）という問題が生じる。これらの問題点を考慮して、本発明の実施例に係る三次元画像を表示する表示装置は、好ましくは、下記に例示するモデルの表示時に、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられるように視差成分画像の割り当てが変更される。
【００２９】
（１） 飛び出し及び奥行きの大きなモデル
観察視距離をL，光線制御子と表示面の間隔をｇ，サブ画素幅をPp，モデルの空間周波数をβuserとしたときに、
ｚ（表示位置）≧Dn（飛び出し限界）＝L/(2×((L+g)/L)×Pp/g×βuser +1)．．．（３）
を飛び出しの大きなモデル，
表示位置≦Df（奥行き限界）＝-L/(2×((L+g)/L)×Pp/g×βuser-1)．．．（４）
を奥行きの大きなモデルとすることができる．ここで，βuserはモデルの周波数のため任意に設定可能だが，300〜350cprに設定すると実感に合いやすい． ただし，βuserは，三次元画像表示装置のレンズ・ピッチから決まる最大表示可能周波数（βmax）を超えて設定することはできない（表１）。
【００３０】
（２） リアルタイム・レンダリングにおいて、レンダリングに対する負荷が高いモデル
サブ画素毎に視差情報を配置した場合のフレームレートをｆｏ［ｆｐｓ］とすると、同一視差情報を表示するサブ画素数をｘ、多視点カメラ台数に依存する割合をｙとすると、最終的なフレームレートをｆ［ｆｐｓ］は、
ｆ＝Ｆ（ｘ、ｙ）
＝ｆo×１／（（１−ｙ）＋ｙ×１／ｘ）．．．（１）
で与えられる．所望のフレームレートになるように，ｘを調整する．レンダリング負荷が高い（フレームレートを落としやすい）モデルの典型的なものとしては，ポリゴン数が多いものをあげることができる。
【００３１】
（１）の飛び出し及び奥行きの大きなモデルに関しては、表示される三次元画像に運動視差が与えられるが運動視差が不連続となる。しかし、飛び出し及び奥行きの大きなモデル（表示画像）では、運動視差が不連続となっても、多重化が抑制された画像の方が視覚上好ましい。この視覚上の理由に基づいて、（１）の飛び出し及び奥行きの大きなモデルに関して、本発明の実施例に係る表示装置係る表示が適用される。
【００３２】
また、（２）のレンダリングに対する負荷が高いモデルに関しては、連続的な運動視差は、特に高品質な三次元画像であって、しかも、静止画の三次元画像に要求される特性である。フレーム表示期間内に観察者が観察位置を変えるようなことが殆どおきない動画の表示においては、連続的な運動視差への要請が低下する反面、高いリフレッシュレートが要求される。
【００３３】
視点画像の取得方向（視差取得方向）が間引かれても、上述したようなモデルであれば、画質に悪影響をもたらさず、クロストークを低減することができる。
【００３４】
次に、このように隣接した表示領域に同一の視差情報、即ち、視差成分画像を提示するとの発想に至る発明者の着想をＩＩ方式における３次元画像を表示為の原理を参照しながら以下に説明する。
【００３５】
下記の説明においては、説明を簡素化するために、一次元ＩＩ方式（１Ｄ−ＩＩ方式）について説明する。
【００３６】
１Ｄ−ＩＩ方式（一次元ＩＩ方式）では、ＩＩ方式の視差情報、即ち、視差成分画像が水平方向に沿って画素に振り分けられ、垂直方向に関しては、２眼或いは多眼の視差情報、即ち、視差成分画像が与えられている。ＩＩ方式における視差情報に関しては、水平断面図のみで説明することができる。従って、この発明の着想を二次元ＩＩ方式（２Ｄ−ＩＩ方式）に適用する場合には、水平方向における視差成分画像の割り当て変更の概念が垂直方向についても同様適用されれば良い。
【００３７】
まず、（１）の効果について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）には、１Ｄ−ＩＩ方式における視差情報の見え方（水平断面図）が図示されている。パネルの前面には、レンチュキュラー・レンズ３Ａが配置される。図４（ａ）〜（ｃ）には、観察者７がレンズ３Ａを介して観察できる視差情報の範囲が模擬的に示されている。観察者が左右に移動するとレンズ３Ａを介して観察されるサブ画素（Ｒ，Ｇ，Ｂ絵素）が変化される。１Ｄ−ＩＩ方式にあっては、レンズ３Ａから射出される光線は、互いに平行となる関係にあることから、観察者が透視投影的に観察すると、レンズ３Ａ越しに見える位置がレンズ３Ａ（レンチュキュラー・シートの各レンズ３Ａ）毎に少しずつ異なる。換言すれば、レンズ３Ａごとに視差情報を提示する位置が表示パネル上でレンズ・ピッチだけずれ表示される。また、有限の視距離における視域幅を最大にするためには、レンズ３Ａに対応した要素画像を表示するための要素画像表示用画素群のレイアウトもレンズ３Ａの位置に応じて異なっている。
【００３８】
図４（ａ）では、図１に示す表示装置における表示面端に表示され、ある１つのレンズ３Ａに対応する要素画像が当該レンズ３Ａより外側にレイアウトされて表示パネルに表示される様子を示している。また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、各レンズ３Ａに対応する視差情報が表示面上に提示される位置の相違に基づいて、設定した視距離における視域が変化される様子を定性的に示している。図４（ｂ）に示されるように視域を最大に確保するために視距離が短く設定される場合には、図４（ｂ）との比較から明らかなように、対応するレンズ３Ａと要素画像を表示する為の画素群の位置との間がより乖離される関係、即ち、より離れる関係にあることが判る。
【００３９】
図５は、比較例に係る３次元表示装置における１Ｄ−ＩＩ方式に特有の各レンズ３Ａから与えられる視差情報が視域面１２において提示される位置がずれて見えることを説明する模式図を示している。図５においては、表示パネル２の表示面に視差情報が与えられて各画素に視差情報、即ち、視差成分画像が表示される。視差情報は、撮影方向に対応する視差方向で特定される。図５では、８つの撮影番号に相当する８視差方向を示す視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)で視差情報が特定されている。視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)を有する視差情報、即ち、視差成分画像が画素群４としての表示パネル２上の画素に与えられ、この画素群４に対応してレンズ３Ａが配置され、このレンズ３Ａを通過してレンズ３Ａから視距離Ｌだけ離れた視域面１２に視差情報１５が投影される。
【００４０】
図５には、視域面１２は、画素群４に表示された要素画像が投影される視域幅１４が示され、この視域幅１４で定まる範囲内において、正常な３次元像を観測することができる。画素群４を構成する画素からの視差情報を含む主光線１３は、レンズ３Ａの主点１３Ｐ０を通過して視域面１２に向けられることから、表示パネル２の表示面に表示される視差情報とは、反転された視差番号（-4,-3,-2,-1,1,2,3,4)を有する視差情報１５として投影される。視域面１２を含む観察側では、１つのレンズ３Ａから視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)を有する視差成分画像が投影されて視差番号（4,3,2,1,-1,-2,-3,-4)を有する視差情報１５として投影視差成分画像１５Ａが生ずる。同様に隣接するレンズ３Ａから投影視差成分画像１５Ａが生じ、視域面には、レンズ３Ａの数だけ投影視差成分画像１５Ａが生ずることとなる。
【００４１】
同一視差番号で指定される主光線１３は、互いに略平行にレンズ３Ａから射出されるように、レンズ３の射出瞳のピッチが同一方向の画素幅のｎ倍（ｎ：２以上の自然数）、またはｍ/ｎ倍（ｍ：１以上の自然数）に設定されている。図５に示される例では、視差番号（-4,-3,-2,-1,1,2,3,4)を有する視差情報１７、即ち、視差成分画像が表示される８画素で画素群４が構成されることから、画素幅の８倍（ｎ＝８）でレンズ３Ａの射出瞳が配列されるようにレンチュキュラー・シート上にレンズ３Ａが配列される。他の光学開口、例えば、アパーチャーにあっても同様にアパーチャー・ピッチが画素幅のｎ倍（ｎ：２以上の自然数）、またはｍ/ｎ倍（ｍ：１以上の自然数）に設定される。また、ｍ/ｎ倍にあっても、ｎ/ｍ個毎に射出瞳と画素が同一のレイアウトになる関係となる。
【００４２】
レンズ３Ａから射出する同一視差番号で特定される主光線は、互いに平行の関係にあることから、その主光線は、射出瞳のピッチだけずれている互いに平行に視域に向けられるような軌跡を描いている。即ち、画素幅のｎ倍（ｎ：２以上の自然数）、又は、ｍ/ｎ倍（ｍ：１以上の自然数）の値Δshiftだけ主光線１３の軌跡がずれ、即ち、主光線１３がシフトされて視域に向けられる。換言すれば、視域面上では、ある基準線Ａ（一例として光軸）で特定される画素群４及びこの画素群４に対応するレンズ３Ａを基準とすると、この画素群４に隣接する画素群は、隣接するレンズ３Ａを通過して同一の視域面１２に投影されることから、図５に示すように視域面１２上では、画素群が値Δshiftだけシフトして視差成分画像が投影されることとなる。従って、観察者側から見ると、図５に示したように、視距離Ｌにおいて、あるレンズ３Ａで拡大されて観察される画素境界があるとすると、そのとなりのレンズ３Ａで拡大されて見える部分は、画素境界から少しずれて観察される。即ち、観察者から見ると、レンズ３Ａごとに拡大されて見える位置が少しずつシフトされて視域面上では、投影視差成分画像１５Ａがシフトされて生ずることとなる。レンズ瞳と画素中心を結ぶ線が画素から射出する光線の主光線１３に相当することから、その射出方向（視差番号の方向でもある）が決定される。即ち、その画素に表示するべき画像の取得方向が決定される。
【００４３】
１Ｄ−ＩＩ方式においては、レンズ３Ａに対応する画素群が固定され、画素群には異なる視差成分画像が与えられている。ここで、単一の平行投影（水平平行投影）で取得した画像から視差情報が分離されて夫々異なる画素群に与えられる。即ち、観察者側からみると、ディスプレイ表示領域内で、複数レンズ３Ａ毎に同一の視差番号に由来する視差情報が表示され、かつ、その視差番号で指定される視差情報１５は、画面内で水平方向に連続的に変化して見える。図５に示される基準線Ａの位置から片目で観察すると、正面のレンズ３Ａによって視差情報（視差成分画像）の境界が拡大して観察され、正面から右側のレンズ３Ａによって−１番の視差番号の画像の表示が観察され、正面から右に移動するに従って、視差番号が減少された画像が観察される。また、正面から左のレンズ３Ａによって、＋１番の視差番号の視差成分画像が拡大表示されて観察され、正面から左に移動するに従って、視差番号は増大して観察される。観察者が観察位置を右にずらせば、各レンズ３Ａを介して観察できる視差番号は増加し、左にずらせば、各レンズ３Ａを介して観察できる視差番号は減少される。図５では、レンズ３Ａの背面の視差成分画像は、右側がマイナス、左側がプラスになるように配され、プラスの視差成分画像は、ディスプレイ中央に対面した観察者から見て右側から、マイナスの視差成分画像は左側から取得されている。このため、観察位置が右にずれると、視差番号が増加する関係となる。
【００４４】
視距離が短ければ、同一の視差番号で指定される視差情報を投影することができるレンズ３Ａの数は減少し、多くの平行投影画像から１つの略透視投影的画像が構成される。視距離が長くなれば、同一の視差画像番号で指定される視差情報を投影することができるレンズ３Ａの数は増大し、無限遠から観察すれば、単一の視差画像番号の画像（即ち、平行投影画像）を観察することになる。
【００４５】
図６（ａ）を参照して、クロストークに関係するレンズ３Ａを介して観察されるサブ画素の数に依存して三次元画像がどのように見えるかを説明する。クロストークは、レンズ３Ａ３においては、レンズ３Ａのデフォーカスの程度或いは像面湾曲、また、スリットにおいては、スリットの開口幅に依存して発生される。レンズを介して観察される領域を無限小とすることはできず、実際は、二次元画像表示装置におけるブラック・マトリクスなどの画素境界部がレンズで拡大されることによって生ずる輝度ムラ、即ち、モアレイの防止及びレンズを介して観察される画素、即ち、カメラ番号（視差番号に相当する。）の切り替わりを連続的にするために、１つのレンズから見える領域には、有限の幅を与えている。例えば、その領域の幅がサブ画素の水平幅に完全に一致（ｃ＝１）させたとしても、１Ｄ−ＩＩ方式の場合は、これまでに述べたようなレンズ３Ａを介して観察される視差番号が切り替わる現象に基づいて、画面前面においてクロストークが発生される。
【００４６】
図６（ａ）では、表示部２の中心を基準に対称に視差番号が割り振られている。しかし、観察側では、投影視差成分画像１５Ａ中に、例えば、あるレンズ３Ａからは−２番の視差情報、視差成分画像が見えたとしても、その隣のレンズ３Ａからは同時に−３番の視差情報も少し見える。また、さらに位置をずらしたレンズ３Ａからは、投影視差成分画像１５Ａ中に、−２番と−３が５０％ずつ見え、さらに離れたレンズ３Ａからは、投影視差成分画像１５Ａ中に、−３番の視差情報のみが見え、更に、隣接したレンズ３Ａでは−４番の視差情報も同時に見えることとなる。即ち、画面の略全領域でカメラ番号が変化しながらも平均として２つの視差情報（視差成分画像）が見えることとなる。即ち、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）においても、画面としてのクロストークＣ’が２（Ｃ’＝２）となり、図６（ｂ）に示すように各レンズ３Ａを介して符号２０で示すような表示面１９上の範囲１８（領域）で２視差成分画像が観察される。同様に、１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）の場合は、画面としてのクロストークＣ’が３（Ｃ’＝３）となり、図４（ｃ）に示すように各レンズ３Ａを介して符号２０で示すような表示面１９上の範囲１８（領域）で３視差成分画像が観察される。画面としてクロストークが存在することで、視差情報の切り替わりが滑らかになり、観察者の両眼には、略その位置から見た視差情報が見えることになる。但し、飛び出し、奥行きが大きく、視差情報同士の差（視差）が大きいと、視差情報同士が融合できず、Ｃ’＝２のときは、二重像、Ｃ’＝３のときは、三重像として見えてしまう。
【００４７】
尚、特許文献５では、視差情報、視差成分画像を表示しない画素を提示することを述べている。図７（ａ）には、この特許文献５に開示される視差成分画像を表示しない画素が符号Ｂで示されている。表示しない画素を設けることにより、各レンズ３Ａ越しに見える視差情報の数が減らされ、画面全体のクロストーク量が減らされる。図７（ｂ）に示すように、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）においても、画面としてのクロストークＣ’を１（Ｃ’＝１）とすることができ、符号２１で示されるように二重像に見えていた多重化を解消することができる。しかし、表示しない画素を設ける場合には、符号２２で示されるように視差番号の切り替わり位置にある像を不連続に見せることとなる。ところがこの手法は輝度低下に繋がるとともに、レンズ３Ａごとの明るさのムラを生じることから、モアレイが発生し画質の低下が著しい。図７（ｃ）に示すように、ある１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）においても、視差番号の切り替わり部分の二重像が残るとともに、モアレイも相変わらず発生して、このままでは観賞に耐えない。
【００４８】
これに対し、図３に示すように同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられているこの発明の実施の形態においては、このような問題を解決することができる。
【００４９】
図８（ａ）には、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられている場合における観察位置からの視差成分画像の見え方が示されている。また、図８（ｂ）及び（ｃ）には、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）及びある１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）における表示部２の画面全体の見え方を示している。図８（ａ）に示すように表示面に視差番号-ｎ〜１〜ｎを有する視差成分画像が表示される場合において、例えば、視差番号−５〜５を有する視差成分画像が表示される例では、視差成分画像が間引かれ、例えば、視差番号−４，―２，１，３を有する視差成分画像が間引かれ、とびとびの視差番号−５，―３，―１，２、４を有する視差成分画像が連続する表示領域に表示される。従って、８（ｂ）及び（ｃ）に示す例では、観察側では、とびとびの視差番号−５，―３，―１，２、４を有する視差成分画像が投影され、観察される。この実施例においては、よれば、画面のクロストーク（像の多重化）が抑えられるとともに、モアレイも発生されない。
【００５０】
但し、この実施例に係る視差情報を間引くこの方法には、次のようなデメリットもある。丸みを帯びた（垂直方向に連続的に奥行きが変わるような）モデルが次第に書き割り（平面画像が奥行き方向に重ねて配置された映像）的に見えてくる問題がある。視差情報の提示間隔が開くために、連続的な奥行き変化が表現できない（エッジの表現だけになる）ということから当然ではあるが、この問題を考慮すると、視差情報を間引く本手法が有効なのは、飛び出し、奥行き限界を超えて、クロストークが多重像という弊害を引き起こす領域であることがわかる（飛び出し奥行きの小さいモデルで、像が多重化して見えるという問題が発生していない領域は、視差情報がモデルを正しく表現するために役立っているために、間引かないほうが良い）。
【００５１】
次に、比較例としてＩＩにおける多眼的配置について説明する。ここで、ＩＩにおける多眼的配置とは、１Ｄ−ＩＩ方式三次元画像表示装置において、全要素画像を構成する視差番号を略同一にする手法である。略同一ということは、視域幅が最大になるように設定した視距離において、ある位置から片目で観察した場合に、画面全体に視認される視差番号が単一になるようにレイアウトすることを意味する。略同一とは、１Ｄ−ＩＩ方式では、有限の視距離で視域幅を最大化する場合に、Ｎｐを２以上の自然数とした場合に、要素画像が画素数Ｎｐ及び（Ｎｐ＋１）の２値で構成されても、ある位置から片目で観察した場合に、画面全体に視認される視差番号が単一と見なすことを意味している。ここで、（Ｎｐ＋１）画素からなる要素画像の数が増えれば増えるほど、視域の形状は図４（ｃ）から図４（ｂ）と変化される。特許文献４に開示されるように多眼的レイアウトでは、視距離から光線間隔で水平方向が透視投影的に撮影した視差成分画像から要素画像アレイを作成するとより正確な三次元画像を表示することができる。図９には、ＩＩにおける多眼的方式の表示装置におけるある視距離での見え方が示されているが、図最下段の視差情報の配列が図８（ａ）と異なり、ある位置から観察した場合の全レンズ３Ａから見える視差番号が略同一に保たれている。このようなレイアウトで視差成分画像を配置することを“ＩＩにおける多眼的配置”と称する。このように、ＩＩにおける多眼的配置では、観察者が視距離の一点から（片目で）観察する視差番号は略１つとなることから、水平方向が平行投影の視差成分画像を用い、１点から（片目で）観察して連続的に視差画像番号が画面内で切り替わることによって透視投影的な画像が見える１Ｄ−ＩＩ方式とは、ハードウェアに変化がないが、視差成分画像の作成方法と視差番号（カメラ番号）のレイアウトのみが異なっている。
【００５２】
このようなＩＩにおける多眼的配置においても、複数サブ画素に同一視差情報を提示することで、画面全体のクロストークを低減することができる。
【００５３】
ＩＩにおける多眼的配置において、視差成分画像が間引かれ、同一視点の視差成分画像が隣接した２つ又はそれ以上の視差成分画像が表示される表示部２上の表示領域に割り当てられている例が図１０（ａ）に示されている。ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）において、図１０（ｂ）或いは（ｃ）に示すように画面としてのクロストークＣ’を１（Ｃ’＝１）とすることができ、奥行き手前の表示領域を超えた三次元画像についても完全に多重化を防ぐことができる。しかしながら、観察位置が左右にずれたときにはその運動視差は当然ながら不連続（フリッピング）となり、多眼表示に近いものとなる。
【００５４】
尚、図１０（ｂ）及び（ｃ）は、ある１つのレンズ３Ａで１つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝１）及びある１つのレンズ３Ａで２つの視差成分画像を観察することを想定している場合（Ｃ＝２）における表示部２の画面全体の見え方を示している。
【００５５】
上述した考察では、１Ｄ−ＩＩ方式について説明されているが、実はクロストークのある多眼式にも同様の考察を適用することができる。即ち、複数画素に同一視差情報を提示することは、飛び出し奥行き限界を超えた三次元画像の多重化による画像劣化を抑制する効果がある。
【００５６】
次に、（２）のレンダリングに対する負荷が高いモデルに対する効果について説明する。複数画素に同一画像が表示されることによって犠牲になるのは、丸みをおびた正しい立体表現と運動視差である。ここで、丸みを有するモデル画像は、連続した面で表示されず、丸みを有するモデルが複数の片に分割されて見え、しかも、複数の片は、不連続として表示される。このような表示は、丸みを有するモデルに対する書き割り効果と称せられる。また、運動視差は、観察位置が水平にずれたときの視差の変化、又は、動画において、モデルが水平に移動するときに位置の変化を意味し、運動視差に伴い立体画像が正常に観察されない虞がある。書き割り効果及び運動視差に基づく結果は、静止画では認識しやすいが、動画においては認識しづらくなる。なぜなら、丸みを帯びた表現或いは正しい運動視差は、観察者が対象をじっくり見る場合に重視されるものであり、画像のほうが刻々と変化し、観察者がモデルを回りこんで観察することが殆どないといっていい動画においては、この手の劣化は目立ちにくい傾向にある。一方、多視点レンダリングは画像作成における重大な負荷となり、リアルタイム・レンダリングにおける主要なリフレッシュレート低下原因となりうる。リフレッシュレートの低下は非常に認識されやすい画質の低下となっている。つまり、動画においては、視点数の低下よりもリフレッシュレートの維持が望まれるシーンがしばしば発生する。
【００５７】
図１１は、この発明の実施の形態に係る画像の処理手順を示すフローチャートである。画像処理に基本的な流れでは、画像装置の情報、即ち、ディスプレイの情報、例えば、表１に示される二次元ディスプレイ・パラメータ、鑑賞パラメータＤｎ、Ｄｆ及びレンチュキュラー・シート・パラメータが予め用意され、図１１（ａ）に示す記憶部１００に格納される。次に、これら情報が反映された多視点画像が多視点画像取得部１０２で作成される。具体的には、多視点カメラで被写体としての立体物が撮影され、或いは、リアルタイム・レンダリングによって多視点画像が作成される。その後、要素画像作成部１０４において、多視点カメラの画像が要素画像に変換される。即ち、視差番号で指定される多視点カメラの画像が視差成分画像に分割され、視差番号で夫々指定される視差成分画像が集められて要素画像が生成される。作成された要素画像は、画像表示部１０５の表示面に射出瞳に対応して表示され、要素画像が射出瞳を介して視域に投影されることによって立体画像が視域内から観察される。
【００５８】
図１１（ｂ）に示されるように、ディスプレイ情報記憶部１００に加えて表示モデル毎の 観察者側の表面（ｚ＿ｍ）及びモデルの重心位置（ｚ＿o）が格納されているモデル情報記憶部１０６並びにフレームレートを定めるフレームレート入力部１０７を備え、これらのディスプレイ情報記憶部１００、モデル情報記憶部１０６及びフレームレート入力部１０７からデータが要素画像作成部１０４に供給されている。
【００５９】
この要素画像を作成する要素画像作成部１０４は、図１０（ｂ）に示すようにしきい値を決定するしきい値決定部１１０、このしきい値決定部１１０で決定されたしきい値に基づいて同一視差情報を表示するモデル或いはエリアを判定する同一視差情報表示エリア判定部１１２、同一視差情報を表示するサブ画素数を決定する同一視差情報表示サブ画素数決定部を備えている。しきい値及び同一視差情報を表示するエリアの決定には、ディスプレイ情報（Ｄｎ，Ｄｆ，Ｃ（クロストーク量））が必要とされ、このディスプレイ情報（Ｄｎ，Ｄｆ，Ｃ（クロストーク量））がディスプレイ情報記憶部１００から供給される。また、同一視差情報を表示するモデルを決めたり、領域を決めたりするためには、モデルの表示位置情報も必要とされ、モデル表示位置情報（ｚ＿ｍ，ｚ＿ｏ）は、モデル情報記憶部１０６から供給される。また、所望のフレームレートが入力された場合は、そこから同一視差情報を表示するサブ画素数が逆算されるが、同一視差情報を表示するエリアは自動的に全画面に設定され、この結果は、多視点画像取得部に反映される。
【００６０】
本実施例に係る表示装置及び比較例に係る表示装置では、表１に示した二次元画像表示用の液晶パネル２（解像度：ＷＵＸＧＡ）及びレンチキュラー・シート３から構成されている。レンチキュラー・シートの種類によって、その三次元画像表示装置の性能が変化される。表１中では、レンチキュラー・シートの種類が下記に記載されるようなＰＴ（パネルタイプ）で特定されている。また、垂直レンズ３Ａとは、レンチキュラー・シートのシリンドリカル・レンズ３Ａの稜線が液晶パネル（ＬＣＤ）の垂直方向に一致するように配置されたレンチキュラー・シートを意味している。斜めレンズ３Ａとは、レンチキュラー・シートのシリンドリカル・レンズ３Ａの稜線が液晶パネル（ＬＣＤ）の垂直方向に対して角度θを為して配置されたレンチキュラー・シートを意味している。
【表１】
【００６１】
ＩＩ方式における垂直レンズ３Ａは、ＰＴ＝０（角度θ=０）で表され、
ＩＩ方式における斜めレンズ３Ａであって、角度θ=atan(1/4)での配置は、ＰＴ＝４で表され、
ＩＩ方式における斜めレンズ３Ａであって、角度θ=atan(1/5)での配置は、ＰＴ＝５で表される。
【００６２】
また、多眼式における垂直レンズ３Ａは、ＰＴ＝１００００で表され、
多眼式における斜めレンズ３Ａであって、
角度θ=atan(1/4)での配置は、ＰＴ＝１０００４で表され、
多眼式におけるレンズ３Ａであって、
角度θ=atan(1/5)での配置は、ＰＴ＝１０００５で表される。
【００６３】
従って、ＰＴ＜１００００は、ＩＩ方式を意味し、ＰＴ≧１００００は、多眼方式を意味している。また、０＜ＰＴ＜１００００は、ＩＩ方式における斜めレンズ３Ａの採用を意味し、１００００＜ＰＴは、多眼方式における斜めレンズ３Ａの採用を意味している。
【００６４】
表１に記載されるように使用される二次元ディスプレイ・パネルは、水平画素数ｎｘ及び垂直画素数ｎｙを有し、表示面の幅（パネル幅）Ｗ及び表示面の高さ（パネル高さ）Ｈを有し、画素の配列ピッチ（ピクセルピッチpp）が水平方向では、水平方向ピッチＷ／ｎｘ及び垂直方向では、垂直方向ピッチＨ／ｎｙと設定されて画素が表示面に配置されている。
【００６５】
視差数ｎｘとは、視差情報の数で、水平方向にのみ視差情報を与える場合について説明する。即ち、レンズ３Ａ背面の表示面には、視差情報がサブ画素ピッチ（ｐｐ／３）で与えられる。実施例では、垂直レンズ３Ａにあっては、視差数１２について、垂直方向に対してある角度を成し、斜めに配置された斜めレンズ３Ａ（θ＝ａｔａｎ（１／４））にあっては、視差数１６について説明する。斜めレンズ３Ａの場合は、視差情報は、水平方向のみでなく、垂直方向にも割りふることができ、表１からも明らかなように、垂直レンズ３Ａ及び斜めレンズ３Ａでは、レンズ３Ａの水平ピッチｐｅ（水平幅ｐｅに相当している。）の算出式が異なっている。具体的には、角θ＝ａｔａｎ（１／４）で傾けて配置された斜めレンズ３Ａは、水平方向の視差情報の配分ピッチを４／３倍に増加することができ、実質的に水平サブ画素ピッチが狭くなることに相当している。斜めレンズ３Ａで１６視差を配分する場合における水平レンズ・ピッチは、垂直レンズ３Ａで１２視差配分する場合のレンズ・ピッチに相当している。また、１Ｄ−ＩＩ方式ではレンズ水平幅は、集光点を設けないためにレンズ３Ａの水平ピッチｐｅがｐｐ／３の整数倍（視差数倍）に設定されているのに対し、多眼式では集光点を設けるように、光線制御子と二次元ディスプレイ・パネルの間の距離をｇ，観察距離をＬとしたときに，ｐｐ／３の整数倍（視差数倍）のＬ／（Ｌ＋ｇ）倍に設定される。
空気換算ギャップ（ｇ）は、レンズ３Ａの射出瞳から二次元画像表示装置の画素面までのギャップであるが、レンズ３Ａ本体、液晶ディスプレイを構成するガラス或いは偏光板のような光学部材の屈折率を考慮した値であり、ギャップｇから三次元画像表示装置の視域（θ）が定まる。即ち、ギャップｇが大きければ視域が狭く、視差数が同一の場合、視域θが小さくなった結果、光線間隔が密になり、奥行き手前の表示範囲（Ｄｎ、Ｄｆ）が広くなる。
【００６６】
視距離（L）はディスプレイ表面から観察者までの距離である。１Ｄ−ＩＩ方式では集光点を設ける必要はないが、特許文献３に記載されるように観賞距離で視域幅を最大にするためにその位置を仮定する必要がある。要素画像の幅Ｐとは、レンズ３Ａひとつに対応する視差情報群である要素画像を表示する数のサブ画素群の幅に相当している。多眼式では、レンズ３Ａの背面の各レンズ３Ａに対応する画素数は、整数になる。一方、レンズ幅をサブ画素の整数倍として、光線自体は平行の関係にしながら、レンズ３Ａに対応する要素画像表示用画素群のレイアウトだけで視域を広げる１Ｄ−ＩＩ方式の場合、視距離が短い場合は、レンズ３Ａに対応する要素画像の配置は、三次元画像表示装置の中心に対して外側になり、視距離が長い場合は、レンズ３Ａの真後ろに配置される関係となっている。即ち、視距離が長いと、要素画素幅Ｐがレンズ・ピッチに近づき、視距離が短いと、要素画素幅Ｐは大きくなる。１Ｄ−ＩＩ方式では、要素画素幅Ｐは非整数になるが、サブ画素は当然ながら整数値しかとりえない。よって、特許文献３に記載されるように離散的に（Ｎｐ＋１）画素からなる要素画像を発生することによって、非整数値を実現することができる。
【００６７】
視域については先に述べた。空間周波数βは、三次元画像表示装置に表示されるモデルの空間周波数に関するパラメータである。最大表示可能周波数は、非特許文献２に記載されるように水平レンズ・ピッチのナイキスト周波数から定まる。これに対して、表示される三次元画像の保証周波βuserが別に定義される。保証周波βuserが空間周波数βmaxより低ければ問題ないが、空間周波数βmaxより高ければその三次元画像は折り返しなく表示することができない。この表示可能周波数は、非特許文献２に記載されるように飛び出し奥行き量が大きくなるにつれて減少する。保証周波数βuserを補償する範囲が飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆである。
【００６８】
飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆは、視差情報が提示される間隔、即ち、レンズ３Ａ背面の水平方向のサブ画素数に依存する。よって、飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆの算出式は、垂直レンズ３Ａと水平レンズ３Ａで変わってくる。さらに、飛び出し限界Ｄｎ及び奥行き限界Ｄｆには表示されるモデルの空間周波数（β）には、依存性がある。即ち、三次元画像表示装置において、その最大表現可能周波数は、ディスプレイ表面のレンズ３Ａ・ピッチで規定される。非特許文献２に開示されるようにディスプレイ表面から離れるにつれて表現可能な周波数が減少するが、表示したいモデルの空間周波数が高ければ表示可能範囲は狭く、表示したいモデルの空間周波数が低ければ広くなる。すなわち，βmax＞βuserのときは，βuserを用いてで表示範囲（Ｄｎ，Ｄｆ）を計算すればよい．仮に表示したいモデルの周波数をβmaxとすれば、表示位置はレンズ３Ａから射出した光線の間隔が、レンズ・ピッチに等しい範囲に限定される。さらに、βmaxより高い周波数のモデルについては、本発明の実施の形態に係る三次元画像表示装置では表示できない。
【００６９】
カメラ間隔（ｎｃ）は視距離（Ｌ）との比で与えられ、具体的には視距離における視差情報の提示間隔に相当する。
【００７０】
最後にカメラ台数について述べる。レンズ３Ａひとつに対して、液晶パネルの複数の画素がレイアウトされ、これを要素画像表示用の画素群と称する。要素画像表示用画素群を構成する画素数に限りがあることから、レンズ３Ａごとの視域にも制限がある。光線同士を並行に保ちつつ、レンズ３Ａごとの視域を仮定した視距離でオーバーラップさせるために、仮定した視距離が短ければ、要素画像表示用画素群は、図２（ｂ）に示されるように画面中心を基準として外側にレイアウトされ、仮定した視距離が長くなるにつれて、図２（ｃ）に示されるようにレンズ３Ａの真後ろにレイアウトされるようになる。要素画像表示用画素群の射出瞳に対するレイアウトが変更されるということは、要素画像作成用の視差情報を取得するための平行投影視点画像番号が変わることを意味する。具体的には、ディスプレイ中央より左側にあるレンズ群のための要素画像は、より右方向から取得した視点画像からの視差情報を必要とし、ディスプレイ中央より右側にあるレンズ群のための要素画像は、より左方向から取得した視点画像が必要になる。この結果、特許文献３に記載されるように視点画像数が要素画像表示用画素群の構成画素数より多くなる。このように１Ｄ−ＩＩ方式にあっては、多視点カメラ台数は視距離に依存しているが、視距離で集光点を設ける多眼式ではカメラ台数は視差数に一致する。
【００７１】
以上、この表に示した関係式で表される三次元画像表示装置において、当該発明を適用した実施例について説明する。
【００７２】
実施例 １（１Ｄ−ＩＩ方式垂直レンズ、表示位置依存）
表１において、PT＝０（垂直レンズ３Ａ）、視差数１２とした場合について説明する。観察距離は700mmとしている。視差数は１２であるが、観察距離700mmで視域幅を最大にするために、１画面を構成するために必要な多視点カメラは22台となる．ここでは詳細な説明を省く。この三次元画像表示装置において、表示するモデルの空間周波数を320cprとすると、手前側の表示限界（Ｄｎ）は23.7 mm、奥側の表示限界（Ｄｆ）は25.4 mmしかないこととなる。この三次元画像表示装置において，視距離から観察した場合に１つのレンズ３Ａから観察される画素数が平均で２サブ画素（Ｃ＝２）であることを確認した。このとき、画面のクロストーク量（Ｃ’）は、図４（ｃ）に示されるように３となる。この三次元画像表示装置において表示されるモデルのうち、観察者側の表面（ｚ＿ｍ）が飛び出し表示限界Ｄｎ、または、奥行き表示限界Ｄｆを越えた位置に表示される図１２に符号２２又は２５で示されるようなモデルに関しては，複数画素に同一視差成分画像表示を行うという判定がなされ、従来（３ｎ＋２）、（３ｎ＋３）番目（ｎ≧０）の視差情報を提示していたサブ画素には，（３ｎ＋１）番目の視差情報を提示し、３サブ画素ごと同一の視差情報を提示している。さらに，観察者側の表面が１／２×Ｄｎ、又は、Ｄｆを越えた位置に表示される図１０に符号２２又は２５で示されるようなモデルに関しては、（２ｎ＋２）番目の視差情報を提示していたサブ画素には、（２ｎ＋１）番目の視差情報を提示し、２サブ画素ごと同一の視差情報を提示している。この結果、飛び出し、奥行きが大きな三次元画像の多重化を自然に抑制することができた。この判定式が以下に示されている
ｚ＿ｍ＞Ｄｎ または ｚ＿ｍ＜Ｄｆ → ３サブ画素同一視差情報表示
Ｄｎ＞ｚ＿ｍ＞１／２×Ｄｎ 又は
１／２×Ｄｆ＜ｚ＿ｍ＜Ｄｆ → ２サブ画素同一視差情報表示
１／２×Ｄｆ≦ｚ＿ｍ≦１／２×Ｄｎ １サブ画素ごと視差情報表示
ここで、モデルの観察者側の表面（ｚ＿ｍ）を求めるのが難しければ，簡易的に、モデルの重心位置（ｚ＿o）で代用する方法もある。また、飛び出し限界及び奥行き限界Ｄｎ，Ｄｆは、表１に示したように飛び出し限界及び奥行き限界算出用周波数βの関数であり、モデルの空間周波数が高いと小さい値に、低いと大きい値になる。飛び出し限界及び奥行き限界算出用周波数βはモデルごとに決定しても良いが、モデル全体を代表する値としても良い．また，ここでは、飛び出し限界及び奥行き限界Ｄｎ，Ｄｆの値そのものを同一視差情報提示サブ画素数を決める際の敷居値として利用したが、これに順ずる値であっても良い。
実施例 ２
実施例１とクロストーク量のみＣ＝１と異なる三次元画像表示装置において，
ｚ＿ｍ＞Ｄｎ または ｚ＿ｍ＜Ｄｆ → ２サブ画素同一視差情報表示
としたところ，多重化を無くすことができた。
【００７３】
実施例 ３（１Ｄ−ＩＩ方式斜めレンズ、レンダリングスピード依存）
表１において、ＰＴ＝４（斜めレンズ３Ａ）、視差数１６とした場合について説明する。観察距離は７００ｍｍとした。視差数は１６だが、観察距離７００ｍｍで視域幅を最大にするために、１画面を構成するために必要な多視点カメラは３０台となる。ここでは詳細な説明を省略する。この三次元画像表示装置において、観察者の操作に応じて表示を変えるために、リアルタイム・レンダリングを実施した。DirectXベースで作成したＣＧモデルを操作すると、毎回３０台のカメラから３０枚の多視点画像を生成し、これをソフトウェアでサブ画素単位の並び替え処理を行い、要素画像とする。これを二次元画像表示装置に表示することで、レンズ３Ａ越しに三次元画像が表示される。多視点画像を並び替える作業などがあるので、カメラ台数が１／２になったからといって単純にフレームレートは２倍にはならない。（１）式に従って，本実施例においては、カメラ台数に依存する部分としてｙ＝０．５、２サブ画素ごと同一画像を表示したことから、ｙ＝０．５，２サブ画素ごと同一画像を表示したことから、
ｆ＝ｆｏ×（０．５＋０．５×１／２）
＝ｆｏ／０．７５
とすることができた（ｆｏはシーンによって変化する。ポリゴン数の多い部分では小さく、少ない部分では大きくなる）。
【００７４】
実施例 ４
実施例１と略同一の三次元画像表示装置で，レンズ３Ａの水平ピッチのみ0.688733149と，サブ画素の水平幅（pp/3）の12倍より若干狭くした。これによって視距離に集光点が発生し、クロストークのある（C=２）多眼式となった．この三次元画像表示装置において、表示されるモデルで飛び出しまたは奥行きがＤｎまたはＤｆを超えるような表示を行うのは画面の中央に集中し、これを越える表示がなかったことから、図１３に示される２次元表示面内の領域２６、即ち、画面の高さの１／２、幅の１／２の領域については、２サブ画素ごと同一の視差情報を提示し、これ以外の領域においては、１サブ画素ごとに視差成分画像を提示したところ、全画面において像の多重化が抑制された。
【００７５】
実施例 ５
実施例３と略同一の三次元画像表示装置で、レンズ３Ａの水平ピッチのみ0.688733149として、サブ画素の水平幅（pp/3）の12倍より若干狭くした。これによって視距離に集光点が発生し、クロストークのある（C=２）多眼式となった。この三次元画像表示装置において、ｆが３０ｆｐｓを越えないように、（１）式から画面全体における同一画像を表示するサブ画素数ｘを決めたところ、どのようなシーンにおいても、リアルタイム表示において３０ｆｐｓを維持することができた。
【００７６】
以上説明したように、本発明の実施例に係る三次元画像を表示する表示装置は、特定のモデルの表示時に視差成分画像の割り当てが変更される。
【００７７】
背景技術の説明に記載されるように、飛び出し及び奥行きの大きなモデルに関係する提案として、特許文献５があるが、上述したように、この発明の実施の形態に係る表示装置とは、非表示及び同一視差情報を与える手法の点で、基本的手法が異なっている。また、レンダリングに対する負荷が高いモデルに関係する提案としては特許文献４がある。この特許文献４は、あくまでも多眼用の視点数が不足した画像をＩＩ方式に適用するための方法であり、しかも、クロストークを考慮して３視差以上であることを前提とした提案技術に関して記述している。
【００７８】
この発明の実施の形態に係る表示装置では、同一画像を表示する画素が２画素であっても、ＣＧレンダリングにおけるレンダリング負荷或いは実写における撮影負荷は１／２に激減される。そして、２画素に同一視差成分画像を表示することは、運動視差のフリップを抑えるためにも最適とされる。また、この発明の実施の形態に係る表示装置と特許文献４に開示された表示装置とは、レンダリング負荷、又は飛び出し奥行き限界を考慮して同一視差表示の是非を判定するプロセス並びにそのための機構が異なっている。
【００７９】
以上のように、この発明によれば、二次元画像を作成する負荷を低減し、飛び出し或いは奥行きの表示限界を超えても画像が多重化することを防止したＩＩ方式三次元画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の一実施例に係る三次元画像表示装置を概要的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す表示装置において、比較例として示す視差成分画像の取得方向を示す説明図である。
【図３】図１に示される三次元画像表示装置において、この発明の一実施例に係る三次元画像表示方法で視差成分画像が間引かれた場合における視差成分画像の取得方向を示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示される三次元画像表示装置における視域幅の説明図であって、（ａ）は、レンズ３Ａと背面に用意された画素群と、画素から射出する光線の方向との関係を示し、（ｂ）は、短視距離で視域幅を最大にした場合のレンズ３Ａと要素画像の位置関係を示し、（ｃ）は、長い視距離で視域幅を最大にした場合のレンズ３Ａと要素画像の位置関係を示している。
【図５】図１に示される表示装置において、ＩＩ方式における視差情報の見え方を説明する説明図である。
【図６】ＩＩ方式における視差情報の見え方と、画面の見え方の相関図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図７】ＩＩ方式において、比較例に係る方法を適用した場合の視差情報の見え方と、画面の見え方の相関図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図８】図１に示した表示装置において、この発明の実施例に係る方法をＩＩ方式に適用した場合の視差情報の見え方と、画面の見え方の相関図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図９】図１に示した表示装置において、比較例に係るＩＩ方式におけるＩＩにおける多眼的表示における視差情報の見え方示す説明図である。
【図１０】図１に示した表示装置において、この発明の実施例に係る方法をＩＩ方式におけるＩＩにおける多眼的表示に適用した場合における視差情報の見え方示す説明図であって、（ａ）は、ある視距離からの視差成分画像の見え方を示し、（ｂ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが１の場合）を示し、（ｃ）は、ある視距離からの画面の見え方（射出瞳のクロストークが２の場合）を示している。
【図１１】（ａ）は、図１に示す表示装置に表示される要素画像の生成過程を示すフローチャートを示し、（ｂ）は、（ａ）の生成過程におけるフローチャートを改良したこの発明の実施の形態に係る要素画像の生成過程を示すフローチャートを示す。
【図１２】図１に示す表示装置に表示されるモデルの表示位置を説明するための説明図である。
【図１３】図１に示す表示装置において、特定の表示領域にこの発明の実施の形態に係る表示方法を適用した例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１．．．三次元画像表示装置、２．．．二次元画像表示装置、３．．．光線制御子、３Ａ．．．レンズ、６．．．ディスプレイの視域射出瞳、７．．．観察者、８．．．画像取得方向、９．．．撮影距離、１０．．．撮影間隔、１１．．．間引かれた画像取得方向、１２．．．設定視距離、１３．．．主光線、１４．．．視域幅、１８．．．開口部概念、１９．．．表示面、２１．．．単眼で観察した三次元画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項２】
前記表示画像生成部は、前記互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２つの前記画素領域に実質的に同一の視差画像成分を表示させことを特徴とする請求項１の三次元画像表示装置。
【請求項３】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍より小さくに定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が観察視距離において少なくとも２点以上に集光されるように射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記視差成分画像がある集光位置から取得した一つの視点画像から配分されて生成され、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項４】
前記表示画像生成部は、前記互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２つの前記画素領域に実質的に同一の視差画像成分を表示させことを特徴とする請求項３の三次元画像表示装置。
【請求項５】
前記表示画像生成部は、表示される三次元画像の奥行または手前位置に応じて、前記同一視差成分画像を表示する前記領域数Ｎを決定することを特徴とする請求項１又は請求項３の三次元画像表示装置。
【請求項６】
前記表示画像生成部は、表示される三次元画像の奥行または手前位置に応じて、前記Ｎ個の領域が配置されるべき前記表示面上の範囲を決定することを特徴とする請求項５の三次元画像表示装置。
【請求項７】
前記表示画像生成部は、リアルタイム・レンダリングで前記要素画像を生成し、必要なリフレッシュレートを充足するように前記同一視差成分画像を表示する前記領域数Ｎを決定することを特徴とする請求項１又は請求項３の三次元画像表示装置。
【請求項８】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
を具備する三次元画像表示装置に前記要素画像を表示させる表示方法において、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させることを特徴とする三次元画像の表示方法。
【請求項９】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍より小さくに定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が観察視距離において少なくとも２点以上に集光されるように射出される射出瞳アレイと、
を具備する三次元画像表示装置に前記要素画像を表示させる表示方法において、
前記視差成分画像がある集光位置から取得した一つの視点画像から配分されて生成され、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させることを特徴とする三次元画像の表示方法。
【請求項１】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項２】
前記表示画像生成部は、前記互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２つの前記画素領域に実質的に同一の視差画像成分を表示させことを特徴とする請求項１の三次元画像表示装置。
【請求項３】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍より小さくに定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が観察視距離において少なくとも２点以上に集光されるように射出される射出瞳アレイと、
前記要素画像を前記二次元画像表示装置に表示させる表示画像生成部であって、前記視差成分画像がある集光位置から取得した一つの視点画像から配分されて生成され、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させる表示画像生成部と、
を具備することを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項４】
前記表示画像生成部は、前記互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２つの前記画素領域に実質的に同一の視差画像成分を表示させことを特徴とする請求項３の三次元画像表示装置。
【請求項５】
前記表示画像生成部は、表示される三次元画像の奥行または手前位置に応じて、前記同一視差成分画像を表示する前記領域数Ｎを決定することを特徴とする請求項１又は請求項３の三次元画像表示装置。
【請求項６】
前記表示画像生成部は、表示される三次元画像の奥行または手前位置に応じて、前記Ｎ個の領域が配置されるべき前記表示面上の範囲を決定することを特徴とする請求項５の三次元画像表示装置。
【請求項７】
前記表示画像生成部は、リアルタイム・レンダリングで前記要素画像を生成し、必要なリフレッシュレートを充足するように前記同一視差成分画像を表示する前記領域数Ｎを決定することを特徴とする請求項１又は請求項３の三次元画像表示装置。
【請求項８】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍に定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が互いに略平行に射出される射出瞳アレイと、
を具備する三次元画像表示装置に前記要素画像を表示させる表示方法において、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させることを特徴とする三次元画像の表示方法。
【請求項９】
多数の画素がマトリックス状に所定の水平及び垂直ピッチで配列されている表示面を有する二次元画像表示装置であって、前記表示面には、複数の要素画像が表示され、各要素画像は、視差成分画像の集合で構成される二次元画像表示装置と、
前記要素画像の夫々に対応して設けられた複数の射出瞳を有し、前記表示面に対向して配置される射出瞳アレイであって、前記射出瞳の垂直又は水平ピッチ或いは垂直又は水平ピッチの整数倍が前記画素の水平又は垂直ピッチの整数倍より小さくに定められ、前記要素画像が当該要素画像に対応する前記各射出瞳を介して前記表示面前方に定められた視域に向けて投影され、各要素画素中の視差成分画像が夫々対応する前記射出瞳を介して異なる方向に向けられ、前記各射出瞳を介する前記視差成分画像からの主光線が観察視距離において少なくとも２点以上に集光されるように射出される射出瞳アレイと、
を具備する三次元画像表示装置に前記要素画像を表示させる表示方法において、
前記視差成分画像がある集光位置から取得した一つの視点画像から配分されて生成され、前記要素画像中に互いに隣接する前記視差画像成分が表示される２以上の画素領域に実質的に同一の視差画像成分を含ませ、前記射出瞳を介して当該同一の視差画像成分を異なる方向に投影させることを特徴とする三次元画像の表示方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２４９８０９（Ｐ２００８−２４９８０９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８７８６４（Ｐ２００７−８７８６４）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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