(57)【要約】【課題】立体像の視域を拡大することができる立体像表示装置などを提供する。【解決手段】立体像表示装置１は、複数の要素画像Ｅを表示する表示部１０と、表示部１０上に２次元状に配置された複数の射出瞳（マイクロレンズ２１）を有し、表示された要素画像Ｅの光線の射出方向を制御する光線制御部２０と、光線制御部２０の上又は下に配置され、射出瞳毎に光線を透過又は遮断する光線遮断部３０と、多視点画像群から複数の要素画像Ｅを生成して射出瞳に対応させて配置する要素画像配置部４１と、表示部１０における要素画像Ｅの表示と、光線遮断部３０における光線の透過又は遮断とを同期させる同期制御部４２とを備え、要素画像配置部４１は、光線遮断部３０により光線が透過される射出瞳に対応する領域と、光線遮断部３０により光線が遮断される射出瞳に対応する領域とを加えた領域に要素画像Ｅを配置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の要素画像を表示する表示部と、
前記表示部上に２次元状に配置された複数の射出瞳を有し、前記表示された要素画像の光線の射出方向を制御する光線制御部と、
前記光線制御部の上又は下に配置され、前記射出瞳毎に前記光線を透過又は遮断する光線遮断部と、
多視点画像群から前記複数の要素画像を生成して前記射出瞳に対応させて配置する要素画像配置部と、
前記表示部における前記要素画像の表示と、前記光線遮断部における前記光線の透過又は遮断とを同期させる同期制御部とを備え、
前記要素画像配置部は、前記光線遮断部により光線が透過される射出瞳に対応する領域と、前記光線遮断部により光線が遮断される射出瞳に対応する領域とを加えた第１の領域に前記要素画像を配置する
立体像表示装置。
【請求項２】
前記光線遮断部は、前記射出瞳の１列おき又は１行おきの少なくともいずれかで前記光線を遮断する
請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項３】
前記表示部は前記複数の要素画像を表示する表示領域を有し、
前記要素画像は複数の部分要素画像を含み、
前記要素画像配置部は、前記表示領域の辺と略直交する方向から俯瞰して立体像を観察する複数の立体像観察領域に対応させて前記複数の部分要素画像を配置する
請求項１又は請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項４】
前記要素画像配置部は、前記表示領域の縦横比に基づいて、前記部分要素画像を配置する
請求項３に記載の立体像表示装置。
【請求項５】
前記部分要素画像の形状は３角形又は矩形である
請求項３又は請求項４に記載の立体像表示装置。
【請求項６】
前記射出瞳は正六角形であって、前記光線制御部は複数の前記射出瞳によるハニカム構造を備える
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の立体像表示装置。
【請求項７】
前記光線制御部のマイクロレンズの曲率半径と前記マイクロレンズのピッチとが略等しい
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の立体像表示装置。
【請求項８】
前記光線遮断部の前記射出瞳毎に前記光線を遮断する領域のピッチの大きさが、前記射出瞳のピッチの大きさ以下である
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の立体像表示装置。
【請求項９】
前記第１の領域に配置された前記要素画像の幅が、前記表示部を構成する画素の奇数個分の長さである
請求項１又は請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１０】
前記第１の領域に配置された前記要素画像の水平方向の幅が、前記表示部を構成する画素の奇数個分の長さである
請求項９に記載の立体像表示装置。
【請求項１１】
前記射出瞳は、予め定められた視距離から観察して当該射出瞳に前記画素の全てが表示されるように、設計される
請求項９又は請求項１０に記載の立体像表示装置。
【請求項１２】
前記光線遮断部は、光線が透過される前記射出瞳と隣り合う前記射出瞳を遮蔽する
請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の立体像表示装置。
【請求項１３】
前記射出瞳は正六角形であって、前記光線制御部は複数の前記射出瞳によるハニカム構造を備える
請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の立体像表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の立体像表示装置と、
前記多視点画像群を撮像する複数の撮像装置と
を備える立体像生成表示システム。
【請求項１５】
複数の要素画像を表示する表示部と、
前記表示部上に２次元状に配置された複数の射出瞳を有し、前記表示された要素画像の光線の射出方向を制御する光線制御部と、
前記光線制御部の上又は下に配置され、前記射出瞳毎に前記光線を透過又は遮断する光線遮断部とを備えた立体像表示装置の立体像表示方法であって、
多視点画像群から前記複数の要素画像を生成して、前記光線遮断部により光線が透過される射出瞳に対応する領域と、前記光線遮断部により光線が遮断される射出瞳に対応する領域とを加えた領域に配置するステップと、
前記表示部における前記要素画像の表示と、前記光線遮断部における前記光線の遮断又は透過とを同期させるステップと
を有する立体像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体像表示装置、立体像表示方法及び立体像生成表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インテグラルフォトグラフィ法を用いて立体像を表示することが行われている。例えば、特許文献１には、インテグラルフォトグラフィ法は立体像を観察できる視野範囲（視域）が狭いという課題に対応して、立体像表示装置において、ディスプレイを平面上に配置し、観察方向に向けられる光線群の方向を当該平面の垂線方向に対して観察方向側に傾かせること、すなわち、メインローブと呼ばれる視域からではなくサイドローブと呼ばれる視域から立体像を観察できるようにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４３４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、更に、ディスプレイに表示する多視点画像を、観察者から遠いほど観察方向に対して単調に伸張して補正すること、液晶ブラインドを用いて、変形した立体像が結像しないようにしつつ、補正した正しい立体像を時分割表示して複数人に見せることなどが記載されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術を用いても、上記複数人のそれぞれの視域自体は限られている。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、立体像の視域を拡大することができる立体像表示装置、立体像表示方法及び立体像生成表示システム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】
【０００６】
本発明に係る立体像表示装置は、複数の要素画像を表示する表示部と、表示部上に２次元状に配置された複数の射出瞳を有し、表示された要素画像の光線の射出方向を制御する光線制御部と、光線制御部の上又は下に配置され、射出瞳毎に光線を透過又は遮断する光線遮断部と、多視点画像群から複数の要素画像を生成して射出瞳に対応させて配置する要素画像配置部と、表示部における要素画像の表示と、光線遮断部における光線の透過又は遮断とを同期させる同期制御部とを備え、要素画像配置部は、光線遮断部により光線が透過される射出瞳に対応する領域と、光線遮断部により光線が遮断される射出瞳に対応する領域とを加えた領域に要素画像を配置するものである。
【０００７】
また、本発明に係る立体像表示方法は、複数の要素画像を表示する表示部と、表示部上に２次元状に配置された複数の射出瞳を有し、表示された要素画像の光線の射出方向を制御する光線制御部と、光線制御部の上又は下に配置され、射出瞳毎に光線を透過又は遮断する光線遮断部とを備えた立体像表示装置の立体像表示方法であって、多視点画像群から複数の要素画像を生成して、光線遮断部により光線が透過される射出瞳に対応する領域と、光線遮断部により光線が遮断される射出瞳に対応する領域とを加えた領域に配置するステップと、表示部における要素画像の表示と、光線遮断部における光線の遮断又は透過とを同期させるステップとを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、立体像の視域を拡大する立体像表示装置、立体像表示方法及び立体像生成表示システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る立体像の観察方法を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る視域を説明するための図である。
【図３】実施の形態１に係る視域を説明するための別の図である。
【図４】実施の形態１に係る立体像表示装置１の概略構成を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に係る光線制御部２０を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に係る光線遮断部３０を説明するための図である。
【図７】実施の形態１に係る要素画像Ｅを説明するための図である。
【図８】実施の形態１に係る部分要素画像ＰＥと立体像観察領域ＯＡとの対応関係を説明するための図である。
【図９】第１変形例に係る光線遮断部３０を説明するための図である。
【図１０】第１変形例に係る要素画像Ｅを説明するための図である。
【図１１】第１変形例に係る視域を説明するための図である。
【図１２】第２変形例に係る要素画像Ｅを説明するための図である。
【図１３】第２変形例に係る視域を説明するための図である。
【図１４】実施の形態２の概念を説明するための図である。
【図１５】本実施の形態にかかる立体像表示装置による立体像の表示原理を説明するための図である。
【図１６】本実施の形態にかかる立体像表示装置による立体像の表示原理を説明するための図である。
【図１７】本実施の形態にかかる立体像表示装置による立体像の表示原理を説明するための図である。
【図１８】本実施の形態にかかる立体像表示装置による立体像の表示原理を説明するための図である。
【図１９】実施の形態２にかかる光線制御部がピンホールアレイで実現される場合の例を示す図である。
【図２０】図１９に示したピンホールアレイの拡大図である。
【図２１】実施の形態２にかかる光線制御部がマイクロレンズアレイで実現される場合の例を示す図である。
【図２２】実施の形態２にかかる立体像表示装置の設計条件について説明するための図である。
【図２３】実施の形態２にかかる、レンズピッチと画素拡大像との関係について示す図である。
【図２４】実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。
【図２５】実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。
【図２６】実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。
【図２７】実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。
【図２８】実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。
【図２９】実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。
【図３０】実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。
【図３１】従来の立体像表示装置において、モアレの発生原理について説明するための図である。
【図３２】実施の形態２にかかる立体像表示装置を示す図である。
【図３３】実施の形態２にかかる立体像表示装置を示す図である。
【図３４】実施の形態２にかかる立体像表示装置における、モアレの視認を低減する原理を説明するための図である。
【図３５】実施の形態２にかかる、多視点画像と要素画像との関係について説明するための図である。
【図３６】実施の形態２にかかる、多視点画像と要素画像との関係について説明するための図である。
【図３７】実施の形態２にかかる、カメラと要素画像との関係を説明するための図である。
【図３８】実施の形態２にかかる、カメラと要素画像との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、原則として、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
実施の形態１に係る立体像表示装置及び立体像表示方法について説明する前に、当該装置又は当該方法に係る立体像の観察方法について簡単に説明する。
図１は、実施の形態１に係る立体像の観察方法を説明するための図である。
立体像表示装置１上に表示された林檎の立体像２を、ユーザ６、７は視域（図示せず）内から楽な姿勢で俯瞰する。
なお、本明細書では、立体像表示装置１の表面と垂直な方向において、対象物よりも立体像を視るユーザに近い側を「対象物の上」、また、対象物よりも当該ユーザから遠い側を「対象物の下」というように上下関係を定義して、以下説明する。
【００１１】
立体像２は立体像表示装置１からの光線３の集合として構成されている。人間は、両眼を使って対象を見ることで起こる両眼視差、すなわち、左右の目における網膜像の差異によって奥行きを知覚する。また、運動視差、すなわち、観察者と対象物との相対的な運動によって生じる網膜像の変化によっても奥行きを知覚する。このため、ユーザ６、７は立体像２を観察することができる。
【００１２】
ユーザ６、７は、視域内で頭を上下左右に動かしたときに、それぞれの位置で異なる立体像２を観察することができる。図１には対面するユーザ６、７が示されているが、ユーザ６、７は異なる方向から立体像を観察しているため、それぞれ異なる立体像を観察することができる。例えば、立体像として麻雀牌を表示しているときに、ユーザ６、７はそれぞれ自分の牌の絵柄面を観察することはできるが相手の牌の絵柄面を観察することはできない。立体像表示装置１には次に説明するように４つの視域があるため、４人のユーザが立体像表示装置１を囲んで４方向から同時に立体像を観察することができる。
【００１３】
図２は、実施の形態１に係る視域を説明するための図である。図２は、立体像表示装置１及び視域を斜め上方向から視たときの図である。
また、図３は、実施の形態１に係る視域を説明するための別の図である。図３は、視域を上から視たときの図である。
【００１４】
立体像表示装置１の垂直方向（法線方向）には、メインローブ（主ローブ）と呼ばれる視域ＭＬ１が形成され、メインローブＭＬ１の周囲にはサイドローブ（副ローブ）と呼ばれる視域ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４が形成される。なお、サイドローブは、メインローブＭＬ１の斜め方向にも形成されるが、ここでは、図示及び説明を省略する。
【００１５】
実施の形態１に係る観察方法では、ユーザは、サイドローブＳＬ１〜ＳＬ４中の３角形で示した４つの領域ＯＡ１、ＯＡ２、ＯＡ３、ＯＡ４（以下、「立体像観察領域」という。）からそれぞれ異なる、歪みのない立体像を観察することができる。なお、ユーザは、サイドローブＳＬ１〜ＳＬ４中の立体像観察領域以外で立体像を観察しようとすると、本来意図していたものとは異なる立体像を観察することになる。
【００１６】
実施の形態１に係る立体像表示装置１及び立体像表示方法では、メインローブＭＬ１、サイドローブＳＬ１〜ＳＬ４が従来技術に係る視域と比べて広くなっており、結果として、立体像観察領域ＯＡ１〜ＯＡ４も広くすることができる。
【００１７】
次に、実施の形態１に係る立体像表示装置１及び立体像表示方法について、以下、図面を参照して説明する。
図４は、実施の形態１に係る立体像表示装置１の概略構成を説明するための図である。
立体像表示装置１は、表示部１０、光線制御部２０、光線遮断部３０、制御部４０などを備える。
【００１８】
表示部１０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode：有機発光ダイオード）などであって、その表示領域の形状は４角形であり、複数の画素１１（表示画素）を有し、後述する複数の要素画像を表示する。表示部１０が表示する画像は、動画、静止画のどちらでも良い。
【００１９】
光線制御部２０は、表示部１０上に２次元状に配置された複数のマイクロレンズ２１を有するマイクロレンズアレイであって、表示部１０に表示された要素画像の光線の射出方向を制御する。
【００２０】
図５は、実施の形態１に係る光線制御部２０を説明するための図である。図５は、光線遮断部３０がない状態の光線制御部２０を上から視たときの図である。光線制御部２０は、正六角形のマイクロレンズ２１を隙間なく並べたハニカム構造を有している。このような構造とすることにより、マイクロレンズ２１の密度を上げ、表示する立体像の解像感を上げることができる。また、マイクロレンズ２１の曲率半径とピッチとをおおよそ等しくしてマイクロレンズ２１のパワーを大きくし、視域を拡げている。
【００２１】
なお、光線制御部２０は、マイクロレンズアレイに代えて、複数のピンホールを有する、例えば、ハニカム構造のピンホールアレイであっても良い。マイクロレンズアレイ自体又はピンホールアレイ自体は小型であり、また、水平及び垂直に視差を与えることができる。また、マイクロレンズ及びピンホールの形状は正六角形以外、例えば、正方形などであっても良い。本明細書では、１つのマイクロレンズ又は１つのピンホールのことを「射出瞳」と呼ぶことがある。
【００２２】
光線遮断部３０は、光線制御部２０上に配置された、例えば、液晶材料を用いたアクティブシャッタであって、射出瞳からの光線を射出瞳毎に時分割で透過又は遮断（遮蔽）する。
図６は、実施の形態１に係る光線遮断部３０を説明するための図である。図６は、光線制御部２０上に配置された光線遮断部３０を上から視たときの図である。ハッチングを付した領域３１は、光線遮断部３０が光線を遮断する領域を示し、ハッチングが付されていない領域３２は、光線遮断部３０が光線を透過する領域を示す。
【００２３】
また、格子状の太線Ａは、この太線Ａで囲まれる領域のそれぞれが、光線遮断部３０により光線が透過される１つのマイクロレンズ２１に対応する要素画像の領域に相当することを示す。光線遮断部３０に実際にこのような太線が存在する訳ではない。
実施の形態１では、光線遮断部３０を設けることにより、１つの要素画像の領域を、従来の１つのマイクロレンズ２１に対応する領域から、マイクロレンズ２１に対応する領域と、光線を遮断する領域３１（図６ではマイクロレンズ２１の左右の領域）の一部に対応する領域とを加えた領域にまで拡げることができる。その結果、立体像表示装置１では、メインローブＭＬ１及びサイドローブＳＬ１〜ＳＬ４を拡大することができる。
【００２４】
また、光線遮断部３０は、マイクロレンズ２１の１列おきに表示部１０からの光線を遮断（又は、透過）する。光線遮断部３０は、１つのマイクロレンズ２１について、光線の透過と遮断とを交互に行う。例えば、光線を１／６０秒間透過させ、次に光線を１／６０秒間遮断することを毎秒３０回繰り返す。光線を透過又は遮断する時間を更に短くして毎秒当たりの繰り返し回数を更に多くしても良い。
【００２５】
表示部１０による表示と光線遮断部３０による透過又は遮断とを同期させて高速で駆動することにより、ユーザは遮断領域の変化を知覚することができず、立体像の画素数を射出瞳の数とすることができ、ユーザの解像感を低下させることはない。
なお、ここでは、光線遮断部３０の光線を遮断する領域のピッチを、射出瞳のピッチ以下としている。これにより、表示部１０の表示領域中心部の光線を遮断する領域は射出瞳の領域とおおよそ一致するが、表示領域端部になるにつれて光線を遮断する領域は射出瞳の領域よりも表示領域中心部側にずれている。このような構成により、立体像をより効率的に表示させている。
【００２６】
また、光線遮断部３０は、光線制御部２０の下に設けられても良いし、光線遮断部３０には、液晶によるアクティブシャッタに代えて、機械的なアクティブシャッタなどを用いても良い。
制御部４０は、立体像表示装置１の動作を制御するもので、立体像を表示するために、要素画像配置部４１、同期制御部４２などを有する。
【００２７】
要素画像配置部４１は、多視点画像群から要素画像を生成し、当該要素画像をマイクロレンズ２１に対応させて配置する。このとき、要素画像配置部４１は、上述したように、光線が透過されるマイクロレンズ２１に対応する要素画像を、当該マイクロレンズ２１に対応する領域と、隣接する光線が遮断されるマイクロレンズ２１の一部に対応する領域とを加えた領域に配置する。要素画像の配置方法については、次に説明する。
【００２８】
同期制御部４２は、上述したように表示部１０における要素画像の表示と、光線遮断部３０における射出瞳毎の光線の透過（又は、遮断）とを同期させる。
実施の形態１に係る立体像表示装置１は、このような構成により、薄型でありながら視域を拡大させることができる。
【００２９】
なお、制御部４０が実現する各構成要素は、例えば、コンピュータである制御部４０が備える演算装置（図示せず）の制御によって、プログラムを実行することにより実現できる。
より具体的には、制御部４０は、記憶部（図示せず）に格納されたプログラムを主記憶装置（図示せず）にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせなどにより実現しても良い。
【００３０】
上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、制御部４０に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。
【００３１】
非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００３２】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によって制御部４０に供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバなどの有線通信路、または無線通信路を介して、プログラムを制御部４０に供給できる。
【００３３】
次に、実施の形態１に係る立体像表示装置１の動作、すなわち、立体像表示方法について説明する。
立体像表示装置１が動作を開始すると、要素画像配置部４１が多視点の撮像装置群から多視点画像群を入力する。多視点の撮像装置群は、各撮像装置が前述の立体像観察領域における各視点と対応するように設置されている。そして、要素画像配置部４１は当該多視点画像群から複数の要素画像を生成し、個々のマイクロレンズ２１に対応するように当該要素画像を配置する。
【００３４】
図７は、実施の形態１に係る要素画像Ｅを説明するための図である。格子状の太線Ａで囲まれた領域のそれぞれが、光線遮断部３０により光線が透過される１つのマイクロレンズ２１に対応する要素画像Ｅである。すなわち、図７に示した格子状の太線Ａで囲まれた領域Ｅと、図６に示した格子状の太線Ａで囲まれた領域とが対応する。図７には、横３画像×縦３画像＝計９画像の要素画像Ｅ１〜Ｅ９が示されている。
【００３５】
実施の形態１に係る要素画像Ｅは、９６視点の多視点画像群の各画像から１画素ずつ選択した９６視点の画素（横１２画素×縦８画素）で構成されている。
なお、表示部１０では、それぞれの画像規格に見合う数の要素画像Ｅを表示する。例えば、ＶＧＡカメラで多視点画像群を撮像したときは、横６４０要素画像×縦４８０要素画像を表示する。すなわち、１つの要素画像Ｅ及び１つのマイクロレンズ２１がカメラの１画素に対応する。
【００３６】
また、各要素画像Ｅは４つの部分要素画像ＰＥ１〜ＰＥ４を有している。各部分要素画像ＰＥは、図２、３に示した４つの立体像観察領域ＯＡ１〜ＯＡ４からそれぞれ立体像を観察するときのそれぞれの立体像を構成する光線に対応する画像である。すなわち、要素画像配置部４１は、要素画像Ｅを４分割し、４方向からそれぞれ異なる立体像を同時に観察できるようにしている。なお、図２、３及び図７では、対応する立体像観察領域ＯＡ及び部分要素画像ＰＥに同じハッチングを付している。例えば、立体像観察領域ＯＡ１、及び、立体像観察領域ＯＡ１から立体像を観察するための部分要素画像ＰＥ１にはそれぞれ右上から左下への斜線パターンのハッチングを付している。このことは、図１０及び図１１のハッチング、図１２及び図１３のハッチングにおいても同様である。
【００３７】
このような構成によって、メインローブ内、及び、サイドローブ内の立体像観察領域ＯＡ１〜ＯＡ４以外の領域からは歪みのない立体像を観察することができないが、４つの立体像観察領域ＯＡ１〜ＯＡ４からは両眼視差又は運動視差により立体像を観察することができる。
図８は、実施の形態１に係る部分要素画像ＰＥと立体像観察領域ＯＡとの対応関係を説明するための図である。図８は、図７に示した要素画像Ｅ１〜Ｅ９を表示部１０に表示したときの、図７のＶ−Ｖ’線に沿った断面図である。
【００３８】
要素画像Ｅ４の部分要素画像ＰＥ２からの光線は、隣の要素画像Ｅ５上のマイクロレンズ２１を通って立体像観察領域ＯＡ２のユーザにより立体像として観察される。また、要素画像Ｅ６の部分要素画像ＰＥ４からの光線は、やはり隣の要素画像Ｅ５上のマイクロレンズ２１を通って立体像観察領域ＯＡ４のユーザにより立体像として観察される。すなわち、ユーザは、斜め４５度よりも少し高い位置から立体像を俯瞰することができる。
【００３９】
なお、図５に示したようなハニカム構造にすると、実効的な要素画像は、水平方向の要素画像幅が垂直方向の要素画像幅よりも短くなる。しかし、図６に示したように、光線を遮断する領域を左右に配置すれば、垂直方向の要素画像幅を維持したまま、水平方向の要素画像幅を倍にして、水平方向の幅を垂直方向の幅よりも長くできる。このため、要素画像の離散的配置として、両方にまたがるような位置（要素画像の４つの角）は図７に示すように優先的に縦方向、すなわち、部分要素画像ＰＥ２、ＰＥ４に割り振っている。
【００４０】
そして、上述したように、同期制御部４２は、光線遮断部３０における時分割的な光線の透過又は遮断と、表示部１０における要素画像又は部分要素画像の表示する領域及び表示する内容の変更とを同期させる。
このように、実施の形態１に係る立体像表示装置及び立体像表示方法は、ユーザが楽な姿勢で立体像を観察できるように立体像の視域を拡大することができる。
【００４１】
なお、実施の形態１に係る立体像表示装置又は立体像表示方法では、種々の変更、変形が可能である。
例えば、上記の実施の形態１では、光線遮断部３０が１列おきにマイクロレンズ２１からの光線を透過又は遮断したが、１行おきに透過又は遮断しても良いし、１列おきかつ１行おきに透過又は遮断しても良い。
【００４２】
図９は、第１変形例に係る光線遮断部３０を説明するための図である。図９は、やはり、光線制御部２０上に配置された光線遮断部３０を上から視たときの図である。ハッチングを付した領域３１は、光線遮断部３０が光線を遮断する領域を示し、ハッチングが付されていない領域３２は、光線遮断部３０が光線を透過する領域を示す。
【００４３】
第１変形例において、光線遮断部３０は、マイクロレンズ２１からの光線を１列おきかつ１行おきに透過又は遮断する、すなわち、４つのマイクロレンズ２１のうちの１つのマイクロレンズ２１からの光線を透過し、残りの３つのマイクロレンズ２１からの光線を遮断する。また、光線遮断部３０は、光線を透過するマイクロレンズ２１を順次変更して、４つのマイクロレンズ２１からの光線を順番に透過する。
このとき、要素画像配置部４１は、光線が透過される１つのマイクロレンズ２１に対応する要素画像を、当該マイクロレンズ２１に対応する領域と、その周囲の光線が遮断されるマイクロレンズ２１に対応する領域とを加えた領域に配置する。
【００４４】
図１０は、第１変形例に係る要素画像Ｅを説明するための図である。やはり、格子状の太線Ａで囲まれた領域のそれぞれが、光線遮断部３０により光線が透過される１つのマイクロレンズ２１に対応する要素画像Ｅである。図１０にも、横３画像×縦３画像＝計９画像の要素画像Ｅ１１〜Ｅ１９が示されている。また、各要素画像Ｅ１１〜Ｅ１９は、部分要素画像ＰＥ１１〜ＰＥ１４で構成されている。
【００４５】
図１１は、第１変形例に係る視域を説明するための図である。図１１は、やはり、視域を上から視たときの図である。メインローブＭＬ１１の周囲に４つのサイドローブＳＬ１１〜ＳＬ１４が形成され、更に、サイドローブＳＬ１１〜ＳＬ１４内に４つの立体像観察領域ＯＡ１１〜ＯＡ１４が形成されている。
【００４６】
第１変形例では、ユーザは、表示部１０に表示された要素画像Ｅ１４の部分要素画像ＰＥ１４を立体像観察領域ＯＡ１２から観察する。また、ユーザは、表示部１０に表示された要素画像Ｅ１６の部分要素画像ＰＥ１２を立体像観察領域ＯＡ１４から観察する。
このように、第１変形例に係る立体像表示装置及び立体像表示方法でも、ユーザが楽な姿勢で立体像を観察できるように立体像の視域を拡大することができる。
【００４７】
また、上記の実施の形態１又は変形例では、部分要素画像の形状を３角形としたが、４角形としても良い。ディスプレイには横長のものが多いので、要素画像配置部４１はディスプレイの縦横比に対応させて部分要素画像を配置する。
【００４８】
図１２は、第２変形例に係る要素画像Ｅを説明するための図である。やはり、格子状の太線Ａで囲まれた領域のそれぞれが、光線遮断部３０により光線が透過される１つのマイクロレンズ２１に対応する要素画像Ｅである。光線遮断部３０は、図９に示したものと同様に、マイクロレンズ２１からの光線を１列おきかつ１行おきに透過又は遮断する。図１２にも、横３画像×縦３画像＝計９画像の要素画像Ｅ２１〜Ｅ２９が示されている。また、各要素画像Ｅ２１〜Ｅ２９は、部分要素画像ＰＥ２１〜ＰＥ２４で構成されている。
【００４９】
図１３は、第２変形例に係る視域を説明するための図である。図１３は、やはり、視域を上から視たときの図である。メインローブＭＬ２１の周囲に４つのサイドローブＳＬ２１〜ＳＬ２４が形成され、更に、サイドローブＳＬ２１〜ＳＬ２４内に４つの立体像観察領域ＯＡ２１〜ＯＡ２４が形成されている。
【００５０】
第２変形例では、ユーザは、表示部１０に表示された要素画像Ｅ２４の部分要素画像ＰＥ２２を立体像観察領域ＯＡ２２から観察する。また、ユーザは、表示部１０に表示された要素画像Ｅ２６の部分要素画像ＰＥ２４を立体像観察領域ＯＡ２４から観察する。
このように、第２変形例に係る立体像表示装置及び立体像表示方法でも、ユーザが楽な姿勢で立体像を観察できるように立体像の視域を拡大することができる。
【００５１】
また、上記の実施の形態１では、表示部１０の表示領域の形状が４角形であって、ユーザは表示領域の各辺と略直交する方向に設けられた４方向の立体像観察領域から立体像を観察するようにしたが、ユーザは表示領域の辺と略直交する方向に設けられた１〜３方向の立体像観察領域から立体像を観察するようにしても良い。この場合には、要素画像配置部４１は、それぞれの立体像観察領域から歪みのない立体像を観察できるように、要素画像又は複数の部分要素画像を配置する。
【００５２】
また、上記の実施の形態１では、表示部１０の表示領域の形状は４角形であったが、表示領域の形状は多角形、矩形又は円形であっても良く、この場合にも、要素画像配置部４１は、それぞれの立体像観察領域から歪みのない立体像を観察できるように、要素画像又は複数の部分要素画像を配置する。
【００５３】
また、上記の実施の形態１では、要素画像配置部４１は、俯瞰する立体像の要素画像又は部分要素画像を、それらからの光線を透過するマイクロレンズ２１の隣（又は、周辺）のマイクロレンズ２１の下に配置したが、要素画像配置部４１は、俯瞰する立体像の要素画像又は部分要素画像を、それらからの光線を透過するマイクロレンズ２１の下に更に配置しても良い。例えば、上記の実施の形態１では、図８に示した立体像観察領域ＯＡ２において、要素画像Ｅ４の部分要素画像ＰＥ２からの光線による立体像を観察したが、要素画像Ｅ４の部分要素画像ＰＥ２、ＰＥ４、及び、要素画像Ｅ５の部分要素画像ＰＥ２からの光線による立体像を観察するようにしても良い。
【００５４】
また、上記の実施の形態１では、要素画像配置部４１を立体像表示装置１の構成の１つとしたが、要素画像配置部４１を立体像表示装置１とは別の構成としても良い。すなわち、立体像表示装置１は、立体像表示装置１の外部の要素画像配置装置などから図７，１０、１２に示した要素画像を入力しても良い。
また、上記の実施の形態１に係る立体像表示装置１を、立体像表示装置１と、多視点画像群を撮像する複数の撮像装置とを備える立体像生成表示システム、例えば、ＴＶ会議システムなどとして構成しても良い。
また、上記の実施の形態１に係る立体像表示装置１又は立体像生成表示システムを、ゲーム機器、インテリアなどとして構成しても良い。
【００５５】
以上、説明したように、本実施の形態１に係る立体像表示装置１は、複数の要素画像Ｅを表示する表示部１０と、表示部１０上に２次元状に配置された複数の射出瞳（マイクロレンズ２１）を有し、表示された要素画像Ｅの光線の射出方向を制御する光線制御部２０と、光線制御部２０の上又は下に配置され、射出瞳（マイクロレンズ２１）毎に光線を透過又は遮断する光線遮断部３０と、多視点画像群から複数の要素画像Ｅを生成して射出瞳（マイクロレンズ２１）に対応させて配置する要素画像配置部４１と、表示部１０における要素画像Ｅの表示と、光線遮断部３０における光線の透過又は遮断とを同期させる同期制御部４２とを備え、要素画像配置部４１は、光線遮断部３０により光線が透過される射出瞳（マイクロレンズ２１）に対応する領域と、光線遮断部３０により光線が遮断される射出瞳（マイクロレンズ２１）に対応する領域とを加えた領域に要素画像Ｅを配置するものである。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。実施の形態２は、ユーザが立体像を視認する際にモアレを視認することを抑制するように、構成されている。
【００５７】
図１４は、実施の形態２の概念を説明するための図である。立体像表示装置１においてマイクロレンズ２１を通して立体像を観察する場合、観察位置によっては、（Ａ）で示すように、モアレと呼ばれる、観察を妨害する斑が発生する可能性がある。モアレ（３Ｄモアレ）は、周期的な輝度のムラである。図１４の（Ａ）では、立体像表示装置１の中央の領域Ｒ１が暗く、両端の領域Ｒ１，Ｒ３が明るくなっている。このモアレは非常に大きな周期の斑であるため、視認し易い。
【００５８】
一方、実施の形態２にかかる立体像表示装置１は、（Ｂ）で示すように、この大きな周期の斑を細かい周期に分散して視認されるように、構成されている。これにより、ユーザが立体像を視認する際にモアレを視認することが抑制される。詳しくは後述する。
【００５９】
図１５〜図１８は、本実施の形態にかかる立体像表示装置１による立体像の表示原理を説明するための図である。なお、図１５〜図１８を用いて説明する原理は、上述した実施の形態１においても適用され得る。なお、図１５〜図１８は、光線遮断部３０（シャッタ）によって視域を拡大していない一般的な場合の例である。
【００６０】
図１５に示すように、立体像表示装置１は、複数のマイクロレンズ２１（射出瞳）を有する光線制御部２０（マイクロレンズアレイ）と、複数の画素１１（画素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）を有する表示部１０とを有する。図１５に示すように、画素１１の上にマイクロレンズ２１を配置することによって、画素１１からの光が、指向性を有するようになる。例えば、画素１１とマイクロレンズ２１の主点との距離がマイクロレンズ２１の焦点距離である場合、画素１１からの光は、マイクロレンズ２１を通して、平行光として発せられる。
【００６１】
図１５の例では、マイクロレンズ２１−１の下において、中央にある画素１１Ａからの光は、実線で示されるように、上方向に発せられる。また、右側にある画素１１Ｂからの光は、破線で示されるように、左上方向に発せられる。また、左側にある画素１１Ｃからの光は、一点鎖線で示されるように、右上方向に発せられる。このように、マイクロレンズ２１の下の画素１１からの光は、それぞれ、ある方向の光として表現され得る。
【００６２】
図１５に示すように、画素１１からの光が指向性を有するため、図１６に示すように、画素１１ごとの光線の集合として、１点の奥行きのある点を表現できる。たとえば、点ＰＡは、各マイクロレンズ２１の下の画素１１Ａからの光が集まった点である。点ＰＢは、各マイクロレンズ２１の下の画素１１Ｂからの光が集まった点である。なお、各マイクロレンズ２１の下の画素１１Ａは撮影された物体の同じ位置に対応し、その位置は点ＰＡで再現される。同様に、各マイクロレンズ２１の下の画素１１Ｂは撮影された物体の同じ位置に対応し、その位置は点ＰＢで再現される。このように、本実施の形態にかかる立体像表示装置１は、３次元の奥行きを持った点を、空間上のある１点に集光される光で表現している。
【００６３】
ここで、各マイクロレンズ２１の下の画素１１の数は有限である。図１７に示す例では、説明のため、各マイクロレンズ２１の下には、画素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの３つの画素１１があるとしている。例えば、マイクロレンズ２１−１の下には、画素１１Ａ−１、１１Ｂ−１、１１Ｃ−１の３つの画素１１がある。そして、隣のマイクロレンズ２１では、隣のマイクロレンズ２１の下の画素１１によって光線が表現される。したがって、１つのマイクロレンズ２１−１では、そのマイクロレンズ２１−１の直下の要素画像の範囲で、光線が表現されることとなる。つまり、このマイクロレンズ２１−１で表現できる点の範囲は、このマイクロレンズ２１−１の主点と要素画像の幅とによって決まる角度の範囲（視域角θ）となる。視域角θの外については、隣のマイクロレンズ２１の下の要素画像による光が現れる。したがって、意図した立体像を表現することができない。
【００６４】
したがって、要素画像からマイクロレンズ２１を通して表示される表示範囲が重なる範囲が、観察できる範囲（視域）となる。図１８の例では、ハッチングされた領域Ｖｒが、表示部１０の画面の端から端までの表示範囲が重なる部分にあたる視域を表している。
【００６５】
ここで、実施の形態２にかかる光線制御部２０（射出瞳）がマイクロレンズアレイ及びピンホールアレイで実現される場合について、図面を用いて説明する。
図１９は、実施の形態２にかかる光線制御部２０がピンホールアレイで実現される場合の例を示す図である。また、図２０は、図１９に示したピンホールアレイの拡大図である。ピンホールアレイで構成された光線制御部２０は、表示部１０を覆うので、ピンホールアレイのサイズは、表示部１０のサイズと実質的に同等となる。
【００６６】
図１９に示すように、ピンホールアレイで構成された光線制御部２０は、多数のピンホール２２を有する。図１９及び図２０に示すように、ピンホール２２は、例えば正六角形で形成される。また、図２０に示すように、ピンホール２２は、隣り合うピンホール２２と、互いに６０度の角度で配置されている。また、ピンホール２２の水平方向（横方向）の長さを水平開口幅Ｈｗとする。また、ピンホール２２の垂直方向（縦方向）の長さを垂直開口幅Ｈｈとする。また、隣り合うピンホール２２との水平方向（横方向）の距離（中心間距離）を水平ピッチＨｐｈとする。また、隣り合うピンホール２２との垂直方向（縦方向）の距離（中心間距離）を垂直ピッチＨｐｖとする。
【００６７】
ここで、水平方向のピンホール２２の数（水平透過開口数）は、立体像を表示するときの水平画素数（水平方向の３Ｄ画素数）に対応する。同様に、垂直方向のピンホール２２の数（垂直透過開口数）は、立体像を表示するときの垂直画素数（垂直方向の３Ｄ画素数）に対応する。また、各ピッチは、それぞれの方向における要素画像の幅と視域の角度（視域角）とによって決まる。そして、開口幅は、表示される画素の１つの光が透過するサイズとなる。つまり、開口幅は、サブピクセルを表示するトリプレット（１組のＲＧＢサブピクセル）のサイズとなる。このようにすることで、色の分布を崩すことが抑制されるので、ユーザは、視差のモアレを感じにくくなる。
【００６８】
図２１は、実施の形態２にかかる光線制御部２０がマイクロレンズアレイで実現される場合の例を示す図である。マイクロレンズアレイで構成された光線制御部２０は、表示部１０を覆うので、マイクロレンズアレイのサイズは、表示部１０のサイズと実質的に同等となる。
【００６９】
図５に示したものと同様に、マイクロレンズアレイで構成された光線制御部２０は、正六角形のマイクロレンズ２１を隙間なく並べたハニカム構造を有している。したがって、図２１は、ハニカムレンズの開口形状を示す。このような構造とすることにより、正六角形のマイクロレンズ２１が互い違いに配置されるので、効率よくマイクロレンズ２１を配置することができる。これにより、立体像の見た目の解像度を向上させることができる。また、このようにマイクロレンズ２１を配置することにより、レンズの効率を高めることができる。
【００７０】
また、図２１において、マイクロレンズ２１の上端から下端までの距離が、垂直方向（縦方向）の３Ｄ画素ピッチＬｐｖとなる。また、隣り合うマイクロレンズ２１の水平方向（横方向）の中心間距離が、水平方向の３Ｄ画素ピッチＬｐｈとなる。ここで、マイクロレンズアレイにおいて、マイクロレンズ２１の山の数は、立体像を表示するときの３Ｄ画素数に対応する。そして、ピンホールアレイの場合と同様に、垂直方向のマイクロレンズ２１の山の数は、立体像を表示するときの垂直画素数（垂直方向の３Ｄ画素数）に対応する。また、水平方向のマイクロレンズ２１の山の数は、立体像を表示するときの水平画素数（水平方向の３Ｄ画素数）に対応する。
【００７１】
図２２は、実施の形態２にかかる立体像表示装置１の設計条件について説明するための図である。図２２は、光線制御部２０がマイクロレンズアレイで実現される場合について示す。まず、レンズ画素間距離ｄの算出方法について説明する。要素画像幅Ｅｐは、画素ピッチＰｐ（画素幅）を用いて以下の式１で表すことができる。ここで、ｎｖは、視差数である。
Ｅｐ＝ｎｖ×Ｐｐ  ・・・（１）
【００７２】
レンズ画素間距離ｄは、図１７から、視域角θを用いて以下の式２で表すことができる。
ｄ＝ｔａｎ（θ／２）×Ｅｐ／２  ・・・（２）
ここで、式２は、式１より、以下の式３のように表すことができる。
ｄ＝ｔａｎ（θ／２）×ｎｖ×Ｐｐ／２  ・・・（３）
【００７３】
次に、レンズピッチＬｐの算出方法について説明する。視域をレンズ（マイクロレンズ２１）からユーザ視点Ｐｖまでの距離（視距離Ｌ）の位置で最適化するために、レンズを、視距離Ｌの要素画像の光がある丸用に設計する。このように設計することにより、折り返しの視域も視距離Ｌの位置で最適化できる。
【００７４】
レンズピッチＬｐは、要素画像幅Ｅｐ、視距離Ｌ、レンズ画素間距離ｄ、要素画像ピッチ（要素画像幅）Ｅｐとして、図２２より、幾何学的な手法によって、次の式４によって求めることができる。
Ｌｐ＝Ｅｐ×Ｌ／（Ｌ＋ｄ）  ・・・（４）
なお、俯瞰表示の場合、ユーザは、腕の長さの距離を視距離Ｌとして観察することが多い。つまり、視距離Ｌは、腕の長さ等に応じて、予め定められ得る。成人の腕の長さは約６００ｍｍ程度であるので、例えばＬ＝６００ｍｍ程度として、レンズピッチＬｐを設計するとよい。
【００７５】
次に、マイクロレンズ２１の曲率半径の算出方法について説明する。図２３は、実施の形態２にかかる、レンズピッチと画素拡大像との関係について示す図である。図２３において、画素１１がマイクロレンズ２１によって拡大された像が表示されている。画素１１は、赤サブピクセル１１ｒと、緑サブピクセル１１ｇと、青サブピクセル１１ｂとで構成されるトリプレットである。ＲＧＢのトリプレットが全て画素として表示されることで、色を表示できる。また、このようにすることで、正面以外の位置から観察したときも隣の視差の画素が順次観察されるようになり、モアレが観察されづらくなる。このように、図２３で示すように、レンズ内に画素のトリプレット全てが観察されるようになるための条件から、レンズの倍率を求める。
【００７６】
倍率ｍは、レンズピッチＬｐ及び画素ピッチＰｐから、以下の式５によって求められる。
ｍ＝Ｌｐ／Ｐｐ  ・・・（５）
【００７７】
焦点距離ｆは、レンズ画素間距離ｄを用いて、画素を拡大した像面の位置をｄ’として、以下の式６で表すことができる。
ｆ＝ｄ×ｄ’／（ｄ’＋ｄ）
ｆ＝ｄ／（１＋ｄ／ｄ’）  ・・・（６）
【００７８】
ここで、倍率ｍは、以下の式７で表すこともできる。
ｍ＝ｄ’／ｄ  ・・・（７）
この式を式６の結像式に代入すると、以下の式８が得られる。
ｆ＝ｄ／（１＋１／ｍ）
ｆ＝ｄ／（１＋Ｐｐ／Ｌｐ）  ・・・（８）
【００７９】
また、マイクロレンズ２１を平凸レンズとすると、曲率半径ｒは、屈折率ｎとして、以下の式９で求められる。
ｒ＝ｆ×（ｎ−１）  ・・・（９）
ここで、式９に式８を代入すると、以下の式１０が得られる。
ｒ＝ｄ／（１＋Ｐｐ／Ｌｐ）×（ｎ−１）  ・・・（１０）
【００８０】
以上のようにして、マイクロレンズアレイを設計することができる。なお、光線制御部２０をピンホールアレイで実現する場合も同様にして、ピンホールアレイを設計することができる。この場合、曲率半径の代わりに開口幅をＲＧＢトリプレットのサイズとなるように設計すればよい。
【００８１】
次に、実施の形態２にかかるアクティブシャッタ（光線遮断部３０）の動作について、図を用いて説明する。実施の形態２にかかる光線遮断部３０の動作によって、フィールドシーケンシャル方式が実現される。
【００８２】
図２４〜図３０は、実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作を説明するための図である。図２４〜図２７は、ある瞬間において光線遮断部３０がマイクロレンズ２１を遮蔽している状態を示している。ここで、図２４から図２７の順で、光線遮断部３０の遮断が高速に（例えば２４０Ｈｚで）切り替わるとする。また、図２８は、図２４及び図２６におけるＡ−Ａ’線断面を示す図である。また、図２９は、図２５及び図２７におけるＢ−Ｂ’線断面を示す図である。
【００８３】
あるタイミング（瞬間）の時刻ｔ１で、図２４のように光線遮断部３０がマイクロレンズ２１を遮蔽する。これにより、領域３１で光線が遮断され、「１」が付された領域３２では、マイクロレンズ２１−１を介して光線が透過する。ここで、マイクロレンズ２１−１と隣り合うマイクロレンズ２１が遮蔽されている。したがって、マイクロレンズ２１−１から透過される１つの要素画像の領域を、従来の１つのマイクロレンズ２１に対応する領域（図２８の領域Ｅ１’）から、マイクロレンズ２１に対応する領域と、その領域と互いに隣り合い光線を遮断する領域３１の一部に対応する領域とを加えた第１の領域（図２４及び図２８の領域Ｅ１）にまで拡げることができる。これは、上述した要素画像ピッチ（要素画像幅）Ｅｐを、この拡げられた要素画像Ｅ１の幅に対応するようにマイクロレンズ２１を設計することで、実現可能である。このことは、後述する図２５〜図２７でも同様である。
【００８４】
時刻ｔ１の次のタイミング（瞬間）の時刻ｔ２で、図２５のように光線遮断部３０がマイクロレンズ２１を遮蔽する。これにより、領域３１で光線が遮断され、「２」が付された領域３２では、マイクロレンズ２１−２を介して光線が透過する。ここで、マイクロレンズ２１−２と隣り合うマイクロレンズ２１が遮蔽されている。したがって、マイクロレンズ２１−２から透過される１つの要素画像の領域を、従来の１つのマイクロレンズ２１に対応する領域（図２９の領域Ｅ２’）から、マイクロレンズ２１に対応する領域と、その領域と互いに隣り合い光線を遮断する領域３１の一部に対応する領域とを加えた第１の領域（図２５及び図２９の領域Ｅ２）にまで拡げることができる。
【００８５】
時刻ｔ２の次のタイミング（瞬間）の時刻ｔ３で、図２６のように光線遮断部３０がマイクロレンズ２１を遮蔽する。これにより、領域３１で光線が遮断され、「３」が付された領域３２では、マイクロレンズ２１−３を介して光線が透過する。ここで、マイクロレンズ２１−３と隣り合うマイクロレンズ２１が遮蔽されている。したがって、マイクロレンズ２１−３から透過される１つの要素画像の領域を、従来の１つのマイクロレンズ２１に対応する領域（図２８の領域Ｅ３’）から、マイクロレンズ２１に対応する領域と、その領域と互いに隣り合い光線を遮断する領域３１の一部に対応する領域とを加えた第１の領域（図２６及び図２８の領域Ｅ３）にまで拡げることができる。
【００８６】
時刻ｔ３の次のタイミング（瞬間）の時刻ｔ４で、図２７のように光線遮断部３０がマイクロレンズ２１を遮蔽する。これにより、領域３１で光線が遮断され、「４」が付された領域３２では、マイクロレンズ２１−４を介して光線が透過する。ここで、マイクロレンズ２１−４と隣り合うマイクロレンズ２１が遮蔽されている。したがって、マイクロレンズ２１−４から透過される１つの要素画像の領域を、従来の１つのマイクロレンズ２１に対応する領域（図２９の領域Ｅ４’）から、マイクロレンズ２１に対応する領域と、その領域と互いに隣り合い光線を遮断する領域３１の一部に対応する領域とを加えた第１の領域（図２７及び図２９の領域Ｅ４）にまで拡げることができる。
【００８７】
また、時刻ｔ４の次のタイミング（瞬間）では、再び、図２５のように光線遮断部３０がマイクロレンズ２１を遮蔽する。以後、図２４から図２７の順序で、光線遮断部３０は、マイクロレンズ２１の遮蔽を繰り返す。なお、図２４〜図２９で明らかなように、時刻ｔ１〜ｔ４における要素画像Ｅ１〜Ｅ４を構成する画素１１は、互いに独立しておらず、１つの画素１１が複数の要素画像Ｅ１〜Ｅ４のそれぞれを構成し得る。
【００８８】
図３０は、実施の形態２にかかるアクティブシャッタの動作により、ユーザが知覚する像を示す図である。図３０において、「１」が付されたマイクロレンズ２１（要素画像）は、図２４に示すマイクロレンズ２１−１（要素画像Ｅ１）に対応する。また、「２」が付されたマイクロレンズ２１（要素画像）は、図２５に示すマイクロレンズ２１−２（要素画像Ｅ２）に対応する。また、「３」が付されたマイクロレンズ２１（要素画像）は、図２６に示すマイクロレンズ２１−３（要素画像Ｅ３）に対応する。また、「４」が付されたマイクロレンズ２１（要素画像）は、図２７に示すマイクロレンズ２１−４（要素画像Ｅ４）に対応する。
【００８９】
上記のように、時系列でシャッタ（光線遮断部３０）を切り替えることで、全てのマイクロレンズ２１から、光線が透過され、対応する画像が表示される。ここで、光線遮断部３０及び画素１１が高速に（例えば２４０Ｈｚ等の数百Ｈｚで）駆動できる場合、人間の能力では、その切り替えを知覚できない。したがって、ユーザは、図３０で示すように、全てのマイクロレンズ２１からの光として、画像を知覚（錯覚）する。つまり、ユーザは、３Ｄの画素数を、マイクロレンズ２１の数として、立体像を観察できる。言い換えると、ユーザは、図２４〜図２７で透過された画像が重ね合わされた画像を知覚することとなる。したがって、限られた画素１１の数で、視域が拡げられた要素画像を、ユーザにとって違和感なく、知覚することができる。
【００９０】
図３１は、従来の立体像表示装置１において、モアレの発生原理について説明するための図である。図３１に示す従来の立体像表示装置１は、光線遮断部３０を有していない。また、説明のため、図３１に示す従来の表示部１０は、各要素画像Ｅにおいて、横方向（水平方向）に６個の画素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆを有する。また、同じハッチングが施された画素１１は、多視点の撮像装置群における同じ位置の画素に対応する。
【００９１】
光線制御部２０によって表示部１０の一部を拡大して指向性を与える立体像表示装置１では、画素の周期と、周期性のある光線制御部２０（マイクロレンズアレイ又はピンホールアレイ）とが干渉する。言い換えると、画素ピッチとレンズピッチとが干渉する。これにより、画素間の非表示領域であるブラックマトリクス（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ；ＢＭ）による、周期的な大きな斑（モアレ）が観察されることがある。
【００９２】
具体的に説明する。マイクロレンズ２１によって指向性を与えられた画素１１の光線が交わる点で、繰り返す画素１１（周期的に配置された対応する複数の画素１１の光線）が重なりあい画素の輝度分布に起因した光強度分布１２が現れる。図３１の例では、周期的に配置された複数の画素１１Ｂの光線が交わる点Ｐｆｂで、繰り返す画素１１Ｂが重なりあい画素の輝度分布に起因した光強度分布１２Ｂが現れる。同様に、周期的に配置された複数の画素１１Ｃの光線が交わる点Ｐｆｃで、繰り返す画素１１Ｃが重なりあい画素の輝度分布に起因した光強度分布１２Ｃが現れる。また、周期的に配置された複数の画素１１Ｄの光線が交わる点Ｐｆｄで、繰り返す画素１１Ｄが重なりあい画素の輝度分布に起因した光強度分布１２Ｄが現れる。ここで、設計された視距離Ｌ（光線が交わる点）で観察すれば、画面が一様に観察され得る。しかしながら、観察距離が設計された視距離Ｌからずれると、光強度分布１２のブラックマトリクス１３が、画面内の斑として認識される。
【００９３】
例えば、光線が交わる点Ｐｆｄを視点（観察位置）とすると、光強度分布１２Ｄに対応する色が画面全体に見える。一方、この光線が交わる点Ｐｆｄから視距離Ｌの方向にずれた位置を視点（観察位置）とすると、光強度分布１２Ｄと光強度分布１２Ｃとの間のブラックマトリクス１３が視認されるようになる。ここで、図２２を参照すると、観察距離が設計された視距離Ｌから長くなると、幾何学的な関係により、みかけの要素画像幅Ｅｐ’が、設計上の要素画像幅Ｅｐよりも短くなる。また、観察距離が設計された視距離Ｌから短くなると、幾何学的な関係により、みかけの要素画像幅Ｅｐ’が、設計上の要素画像幅Ｅｐよりも長くなる。このような、みかけの要素画像幅Ｅｐ’と設計上の要素画像幅Ｅｐとのずれによって、周期的な画素ピッチと周期的なレンズピッチとの干渉が発生し、モアレが視認される。
【００９４】
なお、水平視差のみ与える立体像表示装置では、垂直方向に画素の斑を分散させるために、レンズを斜めにしたり、画素側を斜めにしたりすることが行われてきた。実施の形態２にかかる立体像表示装置１は、以下に説明するように、光線遮断部３０を用いて、斑（モアレ）の視認を低減する。これにより、実施の形態２にかかる立体像表示装置１は、特殊な画素形状、又は光学拡散構造等の特殊な構造を必要としないで、モアレの視認を低減することができる。
【００９５】
図３２及び図３３は、実施の形態２にかかる立体像表示装置１を示す図である。説明を明確にするため、図３２及び図３３では、立体像表示装置１の水平方向（横方向）について考えるとする。なお、図３２及び図３３の構造は、立体像表示装置１の垂直方向（縦方向）に対応するとしてもよい。また、説明を明確にするため、図３２及び図３３では、光線遮断部３０は、マイクロレンズアレイの奇数列（左又は右から奇数番目の列）のマイクロレンズ２１と、偶数列（左又は右から偶数番目の列）のマイクロレンズ２１とを、交互に遮蔽するとする。
【００９６】
また、説明のため、図３２及び図３３では、４つのマイクロレンズ２１−１Ａ、２１−２Ａ，２１−１Ｂ，２１−２Ｂが示されている。マイクロレンズ２１−１Ａ、２１−１Ｂは奇数列のマイクロレンズ２１であり、マイクロレンズ２１−２Ａ，２１−２Ｂは偶数列のマイクロレンズ２１であるとする。
【００９７】
図３２及び図３３に示すように、マイクロレンズ２１−１Ａ及びマイクロレンズ２１−２Ａが互いに隣り合っている。また、マイクロレンズ２１−２Ａ及びマイクロレンズ２１−１Ｂが互いに隣り合っている。また、マイクロレンズ２１−１Ｂ及びマイクロレンズ２１−２Ｂが互いに隣り合っている。そして、図３２では、マイクロレンズ２１−２Ａ及びマイクロレンズ２１−２Ｂが光線遮断部３０によって遮蔽されている。一方、図３３では、マイクロレンズ２１−１Ａ及びマイクロレンズ２１−１Ｂが光線遮断部３０によって遮蔽されている。
【００９８】
また、表示部１０は、互いに隣り合っている画素１１Ａａ，１１Ｂａ，１１Ｃａ，１１Ｄａ，１１Ｅａ，１１Ｆａ，１１Ｇａ，１１Ｈａ，１１Ｉａ，１１Ｊａ，１１Ｋａを有する。また、表示部１０は、互いに隣り合っている画素１１Ａｂ，１１Ｂｂ，１１Ｃｂ，１１Ｄｂ，１１Ｅｂ，１１Ｆｂ，１１Ｇｂ，１１Ｈｂ，１１Ｉｂ，１１Ｊｂ，１１Ｋｂを有する。また、表示部１０は、互いに隣り合っている画素１１Ａｃ，１１Ｂｃ，１１Ｃｃ，１１Ｄｃ，１１Ｅｃ，１１Ｆｃを有する。なお、画素１１Ｋａ及び画素１１Ａｂは互いに隣り合っており、画素１１Ｋｂ及び画素１１Ａｃは互いに隣り合っている。
【００９９】
ここで、実施の形態２にかかる立体像表示装置１（表示部１０）は、１つのマイクロレンズ２１で覆われている画素幅が、画素１１のＮ＋１／２（Ｎは１以上の整数）個分の長さとなるように構成されている。図３２及び図３３の例では、１つのマイクロレンズ２１で覆われている画素幅は、画素１１の５．５個分の長さに相当する。
【０１００】
ここで、上述したように、本実施の形態では、１つの要素画像Ｅの領域を、光線遮断部３０によって遮蔽されたマイクロレンズ２１に対応する領域の一部にまで拡大している。したがって、上述した構成により、１つのマイクロレンズ２１で透過される要素画像Ｅの幅は、画素１１の２×（Ｎ＋１／２）＝（２Ｎ＋１）個分となる。つまり、要素画像Ｅの幅は、表示部１０を構成する画素１１の奇数個分の長さとなる。図３２及び図３３の例では、１つの要素画像の幅は、画素１１の１１個分の長さに相当する。このように画素１１を配列することによって、要素画像は、隣接するマイクロレンズ２１ごとに要素画像の幅の半分ずつずれるように構成されている。
【０１０１】
そして、図３２の状態では、光線遮断部３０によって遮蔽されていないマイクロレンズ２１−１Ａに対応する要素画像Ｅ１Ａは、画素１１Ａａ，１１Ｂａ，１１Ｃａ，１１Ｄａ，１１Ｅａ，１１Ｆａ，１１Ｇａ，１１Ｈａ，１１Ｉａ，１１Ｊａ，１１Ｋａに対応する。また、光線遮断部３０によって遮蔽されていないマイクロレンズ２１−１Ｂに対応する要素画像Ｅ１Ｂは、画素１１Ａｂ，１１Ｂｂ，１１Ｃｂ，１１Ｄｂ，１１Ｅｂ，１１Ｆｂ，１１Ｇｂ，１１Ｈｂ，１１Ｉｂ，１１Ｊｂ，１１Ｋｂに対応する。なお、同じハッチングが施された画素１１は、多視点の撮像装置群における同じ位置の画素に対応する（後述する図３７及び図３８でも同様）。
【０１０２】
一方、図３３の状態では、光線遮断部３０によって遮蔽されていないマイクロレンズ２１−２Ａに対応する要素画像Ｅ２Ａは、画素１１Ｇａ，１１Ｈａ，１１Ｉａ，１１Ｊａ，１１Ｋａ，１１Ａｂ，１１Ｂｂ，１１Ｃｂ，１１Ｄｂ，１１Ｅｂ，１１Ｆｂに対応する。また、光線遮断部３０によって遮蔽されていないマイクロレンズ２１−２Ｂに対応する要素画像Ｅ２Ｂは、画素１１Ｇｂ，１１Ｈｂ，１１Ｉｂ，１１Ｊｂ，１１Ｋｂ，１１Ａｃ，１１Ｂｃ，１１Ｃｃ，１１Ｄｃ，１１Ｅｃ，１１Ｆｃに対応する。
【０１０３】
また、上述したように、マイクロレンズ２１によって指向性を与えられた画素１１の光線が交わる点で、繰り返す画素１１（周期的に配置された対応する複数の画素１１の光線）が重なりあい画素の輝度分布に起因する光強度分布１２が現れる。図３２の例では、要素画像Ｅ１（Ｅ１Ａ，Ｅ１Ｂ）における画素１１Ｇ（１１Ｇａ，１１Ｇｂ）の光線が交わる点Ｐｆｇで、繰り返す画素１１Ｇが重なりあい画素の輝度分布に起因する光強度分布１２Ｇが現れる。また、要素画像Ｅ１（Ｅ１Ａ，Ｅ１Ｂ）における画素１１Ｆ（１１Ｆａ，１１Ｆｂ）の光線が交わる点Ｐｆｆで、繰り返す画素１１Ｆが重なりあい画素の輝度分布に起因する光強度分布１２Ｆが現れる。また、要素画像Ｅ１（Ｅ１Ａ，Ｅ１Ｂ）における画素１１Ｅ（１１Ｅａ，１１Ｅｂ）の光線が交わる点Ｐｆｅで、繰り返す画素１１Ｅが重なりあい画素の輝度分布に起因する光強度分布１２Ｅが現れる。
【０１０４】
また、図３３の例では、要素画像Ｅ２（Ｅ２Ａ，Ｅ２Ｂ）における画素１１Ｂ（１１Ｂｂ，１１Ｂｃ）の光線が交わる点Ｐｆｂで、繰り返す画素１１Ｂが重なりあい画素の輝度分布に起因する光強度分布１２Ｂが現れる。また、要素画像Ｅ２（Ｅ２Ａ，Ｅ２Ｂ）における画素１１Ａ（１１Ａｂ，１１Ａｃ）の光線が交わる点Ｐｆａで、繰り返す画素１１Ａが重なり合い画素の輝度分布に起因する光強度分布１２Ａが現れる。また、要素画像Ｅ２（Ｅ２Ａ，Ｅ２Ｂ）における画素１１Ｋ（１１Ｋａ，１１Ｋｂ）の光線が交わる点Ｐｆｋで、繰り返す画素１１Ｋが重なり合い画素の輝度分布に起因する光強度分布１２Ｋが現れる。
【０１０５】
ここで、上述したように、要素画像Ｅの幅が、表示部１０を構成する画素１１の奇数個分の長さとなるように構成することによって、シャッタ（光線遮断部３０）を切り替えると、画素１１の光線が交わる点で現れる画素１１の輝度分布に起因する光強度分布１２が、互いに半位相ずれた位置に現れることになる。図３２及び図３３に示すように、図３２で現れる光強度分布１２Ｇ，１２Ｆ，１２Ｅで構成される光強度分布群１２−１が現れる位置は、図３３で現れる光強度分布１２Ｂ，１２Ａ，１２Ｋで構成される光強度分布群１２−２が現れる位置と、互いに半位相ずれている。
【０１０６】
つまり、光強度分布群１２−１を構成する光強度分布１２Ｇ，１２Ｆ，１２Ｅそれぞれの中央の位置は、光強度分布群１２−２を構成する光強度分布１２Ｂ，１２Ａ，１２Ｋのブラックマトリクス１３の位置に対応することとなる。例えば、光強度分布１２Ｇの中央の位置は、光強度分布１２Ｂと光強度分布１２Ａとの間のブラックマトリクス１３の位置に対応する。また、光強度分布１２Ｆの中央の位置は、光強度分布１２Ａと光強度分布１２Ｋとの間のブラックマトリクス１３の位置に対応することとなる。また、光強度分布１２Ａの中央の位置は、光強度分布１２Ｇと光強度分布１２Ｆとの間のブラックマトリクス１３の位置に対応する。また、光強度分布１２Ｋの中央の位置は、光強度分布１２Ｆと光強度分布１２Ｅとの間のブラックマトリクス１３の位置に対応する。
【０１０７】
このように構成することで、奇数列のマイクロレンズ２１を遮蔽した場合と、偶数列のマイクロレンズ２１を遮蔽した場合とで、ブラックマトリクス１３が現れる位置が、半位相ずれることとなる。つまり、奇数列のマイクロレンズ２１を遮蔽した場合と、偶数列のマイクロレンズ２１を遮蔽した場合とで、画素１１の周期と、周期性のある光線制御部２０（マイクロレンズアレイ又はピンホールアレイ）とが干渉する位相が、半位相ずれることとなる。したがって、ブラックマトリクス１３によって観察されるモアレの強弱の位相も、両者で半位相ずれることとなる。これにより、以下に説明するように、実施の形態２にかかる立体像表示装置１は、モアレの視認を低減することができる。
【０１０８】
図３４は、実施の形態２にかかる立体像表示装置１における、モアレの視認を低減する原理を説明するための図である。図３４は、図３２及び図３３における光線が交わる点Ｐｆｇから、視距離Ｌの方向にずれた位置を観察位置とした場合の例である。この例において、図３２及び図３３について、観察位置は同じとする。
【０１０９】
図３２の例の場合、観察位置から真下の方向は、光強度分布１２Ｇの中央に対応するので、明るく見える。一方、真下の方向から水平方向に離れると、光強度分布１２Ｇの両端に近づくので、ブラックマトリクス１３の影響が高くなり、暗く見えてくる。グラフＧｒ１は、図３２の例の場合の、画面位置に対する光の強度を示す。グラフＧｒ１に示すように、図３２の例の場合、画面の中央近傍の光の強度が高く、両端に向かうにつれて光の強度が低くなる。したがって、モアレ分布Ｍｏ１で示すように、画面の中央近傍が明るく、両端に向かうにつれて暗くなるようなモアレが視認される。
【０１１０】
図３３の例の場合、観察位置から真下の方向は、光強度分布１２Ｂと光強度分布１２Ａとの間のブラックマトリクス１３に対応するので、暗く見える。一方、真下の方向から水平方向に離れると、当該ブラックマトリクス１３の影響が低くなるので、明るく見えてくる。グラフＧｒ２は、図３３の例の場合の、画面位置に対する光の強度を示す。グラフＧｒ２に示すように、画面の中央近傍の光の強度が低く、両端に向かうにつれて光の強度が高くなる。したがって、モアレ分布Ｍｏ２で示すように、画面の中央近傍が暗く、両端に向かうにつれて明るくなるようなモアレが視認される。
【０１１１】
ここで、上述したように、実施の形態２にかかる立体像表示装置１において、光線遮断部３０は、マイクロレンズ２１の１列おきに表示部１０からの光線を遮断又は透過する。そして、光線遮断部３０は、１つのマイクロレンズ２１について、光線の透過と遮断とを交互に行う。これにより、ユーザの知覚では、モアレ分布Ｍｏ１とモアレ分布Ｍｏ２とが重ね合わされたモアレが視認される。したがって、ユーザには、モアレ分布Ｍｏ３で示すように、斑が分散されて知覚される。グラフＧｒ３は、モアレ分布Ｍｏ３に対応する光の強度を示す。このように、ユーザに視認される画面では、光の強度が分散されている。
【０１１２】
上述したように、互いに隣り合うマイクロレンズ２１を交互に遮蔽するごとに、ブラックマトリクス１３が現れる位置が、半位相ずれることとなる。したがって、ブラックマトリクス１３によって観察されるモアレの強弱の位相も、半位相ずれることとなる。これにより、ユーザの知覚により斑が重ね合わされると、その強弱の周期の位相が半位相ずれているので、光の強度を互いに打ち消し合うこととなる。したがって、ユーザの知覚では、画面位置に対して概ね平均化された強度の光が観察される。なお、斑があった場合でもマイクロレンズ２１を通して表示できる一番細かい空間周波数の斑になるため、人間が斑を知覚しづらくすることができる。したがって、実施の形態２にかかる立体像表示装置１は、特殊な画素形状、又は光学拡散構造等の特殊な構造を必要としないで、モアレの知覚を低減することが可能となる。
【０１１３】
また、上述したように、実施の形態２にかかる立体像表示装置１では、奇数列のマイクロレンズ２１と、偶数列のマイクロレンズ２１とで、要素画像が別個のタイミングで表示される。そして、シャッタ（光線遮断部３０）で遮蔽していないマイクロレンズ２１に対応する画素とシャッタで遮蔽したマイクロレンズ２１に対応する画素とで構成される要素画像の幅は、常に、画素の奇数個分つまり整数個分（２Ｎ＋１；上述した例では１１個分）の長さとなる。これにより、多視点画像を要素画像として効率よく表示できる（半端なく表示できる）効果がある。
【０１１４】
次に、多視点画像と要素画像との関係について説明する。図３５及び図３６は、実施の形態２にかかる、多視点画像と要素画像との関係について説明するための図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするため、水平方向について考える。
【０１１５】
図３５は、多視点画像を撮影する方法について説明するための図である。要素画像幅に対応する画素数に対応する数のカメラ５０によって、物体９０の多視点画像が撮影される。上述した例では、要素画像幅は画素１１個分の長さであるので、１１方向の多視点画像が必要となる。したがって、１１方向を撮影するカメラ５０Ａ〜５０Ｋによって、物体９０を１１方向から撮影した１１方向の多視点画像が撮影される。
【０１１６】
図３６は、多視点画像によって立体像を再現した状態を示す図である。上述したように、要素画像配置部４１（図４）は、多視点のカメラ５０Ａ〜５０Ｋから多視点画像群を入力する。要素画像配置部４１は、多視点のカメラ５０Ａ〜５０Ｋの画像を、複数の要素画像Ｅに配置する。これにより、要素画像Ｅから発せられる、カメラ５０Ａ〜５０Ｋに対応する光線３Ａ〜３Ｋにより、立体像２が再現される。なお、実写撮影だけでなく、コンピュータグラフィックスでも、同様に、要素画像幅に対応する画素数に対応する数と同じ数のカメラ５０が必要になる。
【０１１７】
図３７及び図３８は、実施の形態２にかかる、カメラ５０と要素画像Ｅとの関係を説明するための図である。図３７は、奇数列のマイクロレンズ２１−１，２１−３，２１−５が遮蔽されていない（つまり、奇数列のマイクロレンズ２１−１，２１−３，２１−５が光線を透過する）状態を示す。図３８は、偶数列のマイクロレンズ２１−２，２１−４が遮蔽されていない（つまり、偶数列のマイクロレンズ２１−２，２１−４が光線を透過する）状態を示す。
【０１１８】
また、図３７に示すように、マイクロレンズ２１−１によって透過される要素画像Ｅ１Ａは、画素１１Ａａ〜１１Ｋａに対応する。マイクロレンズ２１−３によって透過される要素画像Ｅ１Ｂは、画素１１Ａｂ〜１１Ｋｂに対応する。マイクロレンズ２１−５によって透過される要素画像Ｅ１Ｃは、画素１１Ａｃ〜１１Ｋｃに対応する。
【０１１９】
また、図３８に示すように、マイクロレンズ２１−２によって透過される要素画像Ｅ２Ａは、画素１１Ｆａ〜１１Ｋａ，１１Ａｂ〜１１Ｅｂに対応する。マイクロレンズ２１−４によって透過される要素画像Ｅ２Ｂは、画素１１Ｆｂ〜１１Ｋｂ，１１Ａｃ〜１１Ｅｃに対応する。
【０１２０】
また、図３７（奇数列のマイクロレンズ２１が透過される場合）では、カメラ５０Ａ〜５０Ｋは、それぞれ、画素１１Ａ〜１１Ｋに対応する。また、図３８（偶数列のマイクロレンズ２１が透過される場合）では、カメラ５０Ａ〜５０Ｆ，５０Ｇ〜５０Ｋは、それぞれ、画素１１Ｆ〜１１Ｋ，１１Ａ〜１１Ｅに対応する。このように、実施の形態２にかかる立体像表示装置１では、奇数列のマイクロレンズ２１が透過される場合と、偶数列のマイクロレンズ２１が透過される場合とで、各カメラ５０が対応する画素１１は異なる。
【０１２１】
インテグラルフォトグラフィ法では、撮影された環境と表示される環境とを対応させることで、歪みのない立体像を表示することができる。したがって、各要素画像Ｅを構成する各画素１１から各マイクロレンズ２１を介して発せられた光線が交わる点に、その画素１１に対応するカメラ５０を配置する。
【０１２２】
ここで、実施の形態２では、図３２及び図３３から分かるように、奇数列のマイクロレンズ２１が光線を透過するか偶数列のマイクロレンズ２１が光線を透過するかによって、光線が交わる点がずれるようになっている。例えば、光線が交わる点Ｐｆｇの位置は、光線が交わる点Ｐｆｂと異なる位置である。したがって、奇数列のマイクロレンズ２１に対応する多視点画像（要素画像）を撮影する場合と、偶数列のマイクロレンズ２１に対応する多視点画像（要素画像）を撮影する場合とで、カメラ５０の位置が異なるようにする。これにより、光線の方向のバリエーションが増加するので、立体像の表示の品質を向上させることができる。
【０１２３】
さらに、実施の形態２では、シャッタ（光線遮断部３０）によって奇数列のマイクロレンズ２１と偶数列のマイクロレンズ２１とを交互に遮蔽する。言い換えると、光線遮断部３０は、光線が透過される射出瞳（マイクロレンズ２１）と隣り合う射出瞳（マイクロレンズ２１）を遮蔽する。したがって、奇数列のマイクロレンズ２１に対応する多視点画像（要素画像）を撮影する場合と、偶数列のマイクロレンズ２１に対応する多視点画像（要素画像）を撮影する場合とで、異なるカメラ５０で撮影する必要はない。
【０１２４】
つまり、図３７に示すように、奇数列のマイクロレンズ２１に対応する多視点画像（要素画像）を撮影する場合、カメラ５０Ａ〜５０Ｋは、それぞれ、位置Ｐｃａ〜Ｐｃｋで多視点画像を撮影する。そして、図３８に示すように、偶数列のマイクロレンズ２１に対応する多視点画像（要素画像）を撮影する場合に、カメラ５０Ａ〜５０Ｋの位置を、それぞれ、位置Ｐｃａ’〜Ｐｃｋ’に移動させる。そして、カメラ５０Ａ〜５０Ｋは、それぞれ、位置Ｐｃａ’〜Ｐｃｋ’ で多視点画像を撮影する。
【０１２５】
このように、シャッタを用いて遮蔽するマイクロレンズ２１を切り替えることで、カメラ５０を増加させることなく、多くの多視点画像（要素画像）を撮影することができる。言い換えると、同じ数の多視点画像（要素画像）を撮影するのに、カメラ５０の数を少なくすることができる。
【０１２６】
また、コンピュータグラフィックスでは、同時に撮影するカメラを多く設定すると、多視点画像の生成負荷が重くなる。一方、実施の形態２のように、それぞれのフィールドで同じカメラを使用して多視点画像を撮影することにより、多視点画像の生成負荷を軽減することができる。
【０１２７】
なお、上述した例では、水平方向の光線の配置について考慮した。一方、垂直方向の光線の配置については、光線制御部２０（射出瞳）の形状によって定められ得る。つまり、射出瞳が正六角形であるので、射出瞳（マイクロレンズ２１）を、水平方向に最適化したレンズピッチで設計し、その水平方向のレンズピッチに合うように、垂直方向の光線を配置すればよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１    立体像表示装置
２    立体像
３    光線
６、７    ユーザ
１０    表示部
１１    画素
１２    光強度分布
１３    ブラックマトリクス
２０    光線制御部
２１    マイクロレンズ（射出瞳）
３０    光線遮断部
３１    マイクロレンズ２１からの光線を遮断する領域
３２    マイクロレンズ２１からの光線を透過する領域
４０    制御部
４１    要素画像配置部
４２    同期制御部
５０    カメラ
ＭＬ    メインローブ
ＳＬ    サイドローブ
ＯＡ    立体像観察領域
Ｅ    要素画像
ＰＥ    部分要素画像
【図１】
2020140192.tif 000003
【図２】
2020140192.tif 000004
【図３】
2020140192.tif 000005
【図４】
2020140192.tif 000006
【図５】
2020140192.tif 000007
【図６】
2020140192.tif 000008
【図７】
2020140192.tif 000009
【図８】
2020140192.tif 000010
【図９】
2020140192.tif 000011
【図１０】
2020140192.tif 000012
【図１１】
2020140192.tif 000013
【図１２】
2020140192.tif 000014
【図１３】
2020140192.tif 000015
【図１４】
2020140192.tif 000016
【図１５】
2020140192.tif 000017
【図１６】
2020140192.tif 000018
【図１７】
2020140192.tif 000019
【図１８】
2020140192.tif 000020
【図１９】
2020140192.tif 000021
【図２０】
2020140192.tif 000022
【図２１】
2020140192.tif 000023
【図２２】
2020140192.tif 000024
【図２３】
2020140192.tif 000025
【図２４】
2020140192.tif 000026
【図２５】
2020140192.tif 000027
【図２６】
2020140192.tif 000028
【図２７】
2020140192.tif 000029
【図２８】
2020140192.tif 000030
【図２９】
2020140192.tif 000031
【図３０】
2020140192.tif 000032
【図３１】
2020140192.tif 000033
【図３２】
2020140192.tif 000034
【図３３】
2020140192.tif 000035
【図３４】
2020140192.tif 000036
【図３５】
2020140192.tif 000037
【図３６】
2020140192.tif 000038
【図３７】
2020140192.tif 000039
【図３８】
2020140192.tif 000040