(57)【要約】【課題】注目すべきオブジェクトの立体感を損なうことなく、三次元空間全体の奥行きを適切に表現した立体視の実現。【解決手段】三次元仮想空間における仮想視点からの奥行き値Ｚａを、適切な立体視を観察可能な範囲である立体視適正範囲（Ｚｍｉｎ〜Ｚｍａｘ）に対応付けた対応関係に従って変換し、変換後の奥行き値Ｚｂを用いて立体視画像を生成する。この対応関係は、仮想視点からの注視オブジェクトの代表点の奥行き値Ｚｏを立体視適正範囲の中央値とし、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａでは、本来の奥行き値Ｚａと変換後の奥行き値Ｚｂとがほぼ正比例関係となるように定められる。また、奥行き値Ｚａは、注視オブジェクトの奥方になるほど、立体視適正範囲の奥側の限度値Ｚｍａｘに緩やかに増加して近づくとともに、注視オブジェクトの手前側になるほど、立体視適正範囲の手前側の限度値Ｚｍｉｎに緩やかに減少して近づくように定められる。【選択図】図６
2011210168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成させるためのプログラムであって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有するように前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項２】
コンピュータに、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成させるためのプログラムであって、
前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いが緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有するように前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項３】
コンピュータに、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成させるためのプログラムであって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにし、且つ、前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有するように前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項４】
前記三次元仮想空間中の注視オブジェクトを設定する注視オブジェクト設定手段として前記コンピュータを機能させ、
前記設定変更手段が、前記視点から前記注視オブジェクトまでの奥行き値に応じて前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定するように前記コンピュータを機能させるための請求項１〜３の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項５】
前記設定変更手段が、前記立体視適正範囲の手前側の前記対応関係を、前記視点から前記注視オブジェクトまでの奥行き値に応じて、（１）前記変換前後の奥行き値野対応関係が比例関係となるように設定する、或いは、（２）前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように設定する、に変更するように前記コンピュータを機能させる、
ための請求項４に記載のプログラム。
【請求項６】
前記対応関係設定手段が、前記立体視適正範囲の中央部については、前記対応関係を比例関係と同等の対応関係に設定する、ように前記コンピュータを機能させるための請求項４又は５に記載のプログラム。
【請求項７】
前記対応関係設定手段が、前記視点から前記注視オブジェクトまでの奥行き値の変換後の奥行き値が前記立体視適正範囲の中央部の値となるように前記対応関係を設定するように前記コンピュータを機能させるための請求項６に記載のプログラム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体。
【請求項９】
ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成する立体視画像生成装置であって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段と、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段と、
を備えるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有する立体視画像生成装置。
【請求項１０】
ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成する立体視画像生成装置であって、
前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いが緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段と、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段と、
を備えるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有する立体視画像生成装置。
【請求項１１】
ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成する立体視画像生成装置であって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにし、且つ、前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段と、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段と、
を備えるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有する立体視画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体視画像を生成する立体視画像生成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているとおり、立体視表示方式にはさまざまな方式があり、大きく分けてメガネ式と裸眼式とが知られている。メガネ式は、画像を表示するスクリーンと、観察者が着用するメガネとで構成され、右眼用の画像が観察者の左眼には見えず、左眼用の画像が右目には見えないような仕組みを用いるものであり、分光方式や偏光方式、時分割方式等が知られている。また、これに類似するものとして、左右別々の画面を目の前に表示する、いわゆるスコープ方式（ヘッドマウントディスプレイ等）も知られている。また、裸眼式としては、ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイとレンズアレイ（例えば、レンチキュラレンズアレイや蝿の目レンズアレイ）やバリアアレイ（例えば、パララックスバリアアレイやピンホールアレイ）等の光学素子群を組み合わせることで立体視表示装置を作成することができる。その方式には、多眼方式（２眼を含む）や超多眼方式、ＩＰ（Integral Photography）方式、光線再生法等といった方式が知られている。
【０００３】
なお、他の分類方法としては、全ての光線がいくつかの視点に集まる、或いは、いくつかの平行光線群に分類できる「ビューベース」の方式と、そうでない「レイベース」の方式とがある。ビューベース方式の例としては、２眼メガネ式や多眼式が挙げられる。また、レイベース方式の例としては、フラクショナル・ビュー方式といったものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
立体視画像を生成する方法としては、ビューベース方式では、図２０に示すように、複数視点それぞれに基づく視点画像を平面視と同様の方法で生成し、これらをインターリーブ処理することで立体視画像を生成するという方法が用いられていた。この方法の実行の際に発生する冗長な計算の軽減や描画と合成との同時処理は、かつてはハードウェアによって実現されていたが、近年ではプログラマブルシェーダ機能の搭載により汎用的なＧＰＵでも実現可能になっている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この方法は、ビューの数が多くなるにつれて効率が悪くなり、また、レイベース方式の場合には、そもそも視点毎の描画を行うこと自体が困難であった。
【０００５】
そこで、一つの視点からのカラー画像と奥行き画像とから、簡易的に立体視画像を生成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法は、視点数が多い場合や視点が限定されない方法に特に有効である。
【０００６】
図２１に、カラー画像と奥行き画像とから立体視画像を生成する方法を示す。同図（ａ）は、同図（ｃ）に示すカラー画像の各画素の奥行き値を表した奥行き画像であり、同図（ｂ）は、この奥行き画像においてスキャンラインＡ−Ａ’における奥行き値をｘ−ｚ座標に変換した奥行き情報モデルである。同図（ｄ）に示すように、この奥行き情報モデルと、画素の代表点から射出される光線との交点Ｘを決定し、この交点Ｘの位置に対応するカラー画像の色情報を、該画素の色情報とすることで、立体視画像を生成する。なお、この方法の適用範囲は、レイベース方式に限定されず、ビューベース方式に適用することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−０４８６５９号公報
【特許文献２】特許第４２６７３６４号公報
【特許文献３】特開２００７−２００３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、立体視表示装置は、物理的・構造的な仕様（具体的には、メガネ式では画面サイズ等、裸眼式では表示装置の画素ピッチやレンズ板のレンズピッチ等）、更には、観察者の生理的・心理的要因（両眼距離や視力、立体視装置への慣れ等）により、観察者が適切に表現できる奥行き範囲（以下、「立体視適正範囲」という）に限界がある。この限界を超える奥行きを表現しようとすると、像がぼやける等して正しい立体視が困難になるという現象が起きる。
【０００９】
三次元仮想空間を立体視表示装置で立体視させようとする際、この立体視適正範囲の限界が問題となる。立体視適正範囲の限界を超える奥行き表現が困難なため、立体視できる三次元仮想空間の奥行きに限界が生じるからである。そこで、例えば、三次元仮想空間の奥行き全体を線形に圧縮して立体視適正範囲内に収めるような方法や、三次元仮想空間内の全奥行きのうち、立体視適正範囲を超える奥行きについてはその限界値でクランプしたり、或いは、クリッピングして描画しないといった方法が考えられる。
【００１０】
例えば、図２２〜図２５は、何れも、三次元仮想空間における奥行き値と、観察される奥行き値との対応関係を示す図である。何れの図においても、原点Ｏを三次元空間中の注視点とし、横軸は三次元仮想空間における奥行き値Ｚａであり、縦軸は観察される奥行き値Ｚｂである。図２２は、三次元仮想空間における奥行き値Ｚａと観察される奥行き値Ｚｂとが正比例関係にあり、観察される奥行き値Ｚが立体視適正範囲を超える例である。そして、図２３は、図２２に示す例に対して、観察される奥行き値Ｚｂが立体視適正範囲内となるよう、三次元仮想空間の奥行き全体Ｚａを線形圧縮した例である。また、図２４は、図２２に示す例に対して、三次元仮想空間における奥行き値Ｚａを立体視適正範囲の限界値でクランプした例であり、立体視適正範囲外の奥行き値Ｚｂはその限界値として観察される。また、図２５は、図２２に示す例に対して、立体視適正範囲外の奥行き値Ｚａをその限界値でクリッピングした例であり、立体視適正範囲外の奥行き値Ｚｂは観察されない。
【００１１】
しかし、三次元空間全体の奥行きを線形に圧縮する方法（図２３参照）では、視点位置からの無限遠までの奥行き全体が線形に圧縮されるため、個々のオブジェクトの奥行き方向の幅が小さくなってしまい、注目すべきオブジェクトが前後に圧縮されて充分な立体感が得られなくなったり、奥行き方向の長さが小さくなるために扁平な形状に見えてしまうという問題があった。また、立体視適正範囲を超える奥行きをクランプする方法（図２４参照）では、その限界値の部分で折れ曲がったような不自然な立体感となったり、クリッピングして描画しないという方法（図２５参照）では、立体視適正範囲外のオブジェクトが描画されないという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、注目すべきオブジェクトの立体感を損なうことなく、三次元仮想空間全体の奥行きを適切に表現した立体視を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するための第１の発明は、
コンピュータに、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成させるためのプログラムであって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有するように前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。
【００１４】
また、他の発明として
ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成する立体視画像生成装置であって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段と、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段と、
を備えるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有する立体視画像生成装置を構成しても良い。
【００１５】
この第１の発明等によれば、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き範囲との対応関係を用いて、視点からの奥行き値が変換され、変換された奥行き値を用いて立体視表示装置に表示される立体視画像が生成される。また、立体視適正範囲と奥行き範囲との対応関係は、視点からの奥行き値が奥方になるほど、立体視適正範囲の奥側限界値に近づくとともに、奥側限界値に近づくほど、漸近度合いが緩やかとなるように設定されている。例えば、三次元仮想空間の奥行きが無限遠の場合、その無限遠の奥行きが奥側限界値を超えないような奥行き値に変換されるとともに、無限遠に近づくほど奥側限界値に近づく漸近度合いが緩やかとなる。このため、三次元仮想空間の奥行き全体を立体視適正範囲内に収めることと、立体視される三次元仮想空間全体として無理のない奥行き感を表現することの両立が可能となる。
【００１６】
更に、奥側限界値に近づけるときの漸近度合いを適宜変更して、立体視適正範囲値と奥行き値との対応関係を再設定する機能を有する。これにより、例えば、注目すべきオブジェクトの奥行き幅に対して多くの奥行き範囲を割り当ててその立体感を強調するといったことや、オブジェクトの立体感を多少損なっても三次元仮想空間全体で線形な奥行き感を得たいといった、様々な要望に対処した立体視が実現可能となる。
【００１７】
第２の発明は、
コンピュータに、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成させるためのプログラムであって、
前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いが緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有するように前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。
【００１８】
また、他の発明として、
ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成する立体視画像生成装置であって、
前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いが緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段と、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段と、
を備えるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有する立体視画像生成装置を構成しても良い。
【００１９】
この第２の発明等によれば、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き範囲との対応関係を用いて、視点からの奥行き値が変換され、変換された奥行き値を用いて立体視表示装置に表示される立体視画像が生成される。また、立体視適正範囲と奥行き範囲との対応関係は、視点からの奥行き値が手前になるほど、立体視適正範囲の手前側限界値に近づくとともに、手前側限界値に近づくほど、漸近度合いが緩やかとなるように設定されている。例えば、三次元仮想空間の手前側の奥行き値が立体視適正範囲を超える場合、その超える奥行きが手前側限界値を超えないような奥行き値に変換されるとともに、手前に近づくほど手前側限界値に近づく漸近度合いが緩やかとなる。このため、三次元仮想空間の奥行き全体を立体視適正範囲内に収めることと、立体視される三次元仮想空間全体として無理のない奥行き感を表現することとの両立が可能となる。
【００２０】
更に、手前側限界値に近づけるときの漸近度合いを適宜変更して、立体視適正範囲値と奥行き値との対応関係を再設定する機能を有する。これにより、例えば、注目すべきオブジェクトの奥行き幅に対して多くの奥行き範囲を割り当ててその立体感を強調するといったことや、オブジェクトの立体感を多少損なっても三次元仮想空間全体で線形な奥行き感を得たいといった、様々な要望に対処した立体視が実現可能となる。
【００２１】
第３の発明は、
コンピュータに、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成させるためのプログラムであって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにし、且つ、前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有するように前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。
【００２２】
また、他の発明として、
ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き値範囲とを対応させ、前記立体視表示装置に表示させる前記視点から見た前記三次元仮想空間の立体視画像を生成する立体視画像生成装置であって、
前記視点からの奥行き値が奥方になるほど前記立体視適正範囲の奥側限界値に近づけるとともに、当該奥側限界値に近づくほど漸近度合い緩やかにし、且つ、前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記立体視適正範囲の手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように、前記奥行き値範囲と前記立体視適正範囲との対応関係を設定する対応関係設定手段と、
前記対応関係設定手段により設定された対応関係を用いて、前記視点からの奥行き値を変換する奥行き値変換手段と、
前記奥行き値変換手段により変換された奥行き値を用いて前記立体視画像を生成する立体視画像生成手段と、
を備えるとともに、
前記対応関係設定手段が、前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定する設定変更手段を有する立体視画像生成装置を構成しても良い。
【００２３】
この第３の発明等によれば、ユーザが立体視として視認可能な奥行きの許容範囲であり、立体視表示装置の構造上の特性として定められる立体視適正範囲と、所与の視点からの三次元仮想空間の奥行き範囲との対応関係を用いて、視点からの奥行き値が変換され、変換された奥行き値を用いて立体視表示装置に表示される立体視画像が生成される。また、立体視適正範囲と奥行き範囲との対応関係は、視点からの奥行き値が奥方になるほど立体視適正範囲の奥側限界値に近づくとともに、奥側限界値に近づくほど漸近度合いが緩やかとなり、且つ、視点からの奥行き値が手前になるほど立体視適正範囲の手前側限界値に近づくとともに、手前側限界値に近づくほど漸近度合いが緩やかとなるように設定されている。例えば、三次元仮想空間の奥行きが無限遠の場合、その無限遠の奥行きが奥側限界値を超えないような奥行き値に変換されるとともに、無限遠に近づくほど奥側限界値に近づく漸近度合いが緩やかとなる。また、三次元仮想空間の手前側の奥行き値が立体視適正範囲を超える場合、その超える奥行き手前側限界値を超えないような奥行き値に変換されるとともに、手前側に近づくほど手前側限界値に近づく漸近度合いが緩やかとなる。このため、三次元仮想空間の奥行き全体を立体視適正範囲内に収めることと、立体視される三次元仮想空間全体として無理のない奥行き感を表現することとの両立が可能となる。
【００２４】
更に、奥側限界値及び手前側限界値それぞれに近づけるときの漸近度合いを適宜変更して、立体視適正範囲値と奥行き値との対応関係を再設定する機能を有する。これにより、例えば、注目すべきオブジェクトの奥行き幅に対して多くの奥行き範囲を割り当ててその立体感を強調するといったことや、オブジェクトの立体感を多少損なっても三次元仮想空間全体で線形な奥行き感を得たいといった、様々な要望に対処した立体視が実現可能となる。
【００２５】
第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明のプログラムであって、
前記三次元仮想空間中の注視オブジェクトを設定する注視オブジェクト設定手段として前記コンピュータを機能させ、
前記設定変更手段が、前記視点から前記注視オブジェクトまでの奥行き値に応じて前記漸近度合いを変更して前記対応関係を再設定するように前記コンピュータを機能させるためのプログラムを構成しても良い。
【００２６】
この第４の発明によれば、三次元仮想空間中の注視オブジェクトが設定され、立体視適正範囲と奥行き値との対応関係が、視点からこの注視オブジェクトまでの奥行き値に応じて再設定される。これにより、視点と注視オブジェクトの間の距離（奥行き値の大小）や三次元仮想空間全体の奥行き範囲に対する注視オブジェクトの奥行き範囲の割合の多少の関わらず、注視オブジェクトの奥行き表現に必要な奥行き範囲を割り当て、より本来の立体感に近い奥行き表現を確保するといったことが可能となる。
【００２７】
第５の発明として、第４の発明のプログラムであって、
前記設定変更手段が、前記立体視適正範囲の手前側の前記対応関係を、前記視点から前記注視オブジェクトまでの奥行き値に応じて、（１）前記変換前後の奥行き値の対応関係が比例関係となるように設定する、或いは、（２）前記視点からの奥行き値が手前になるほど前記手前側限界値に近づけるとともに、当該手前側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように設定する、に変更するように前記コンピュータを機能させる、
ためのプログラムを構成しても良い。
【００２８】
この第５の発明によれば、立体視適正範囲の手前側の立体視適正範囲と三次元仮想空間の奥行き範囲との対応関係が、視点から注視オブジェクトまでの奥行き値に応じて、（１）変換前後の奥行き値の対応関係が比例関係となるように設定される、或いは、（２）視点からの奥行き値が手前になるほど手前側限界値に近づけるとともに、手前側限界値に近づくほど漸近度合いを緩やかにするように設定される。これにより、例えば視点から注視オブジェクトが近い場合など、手前側の奥行きが有限且つ手前側限界値以下の場合には、（１）変換前後の奥行き値の対応関係を比例関係となるように設定することで、少なくとも、手前側については本来の立体感を表現することができる。
【００２９】
第６の発明として、第４又は第５の発明のプログラムであって、
前記対応関係設定手段が、前記立体視適正範囲の中央部については、前記変換前後の奥行き値の対応関係を比例関係と同等の対応関係に設定する、ように前記コンピュータを機能させるためのプログラムを構成しても良い。
【００３０】
この第６の発明によれば、立体視適正範囲の中央部については、変換前後の奥行き値の対応関係が比例関係と同等の対応関係に設定される。これにより、例えば、注視オブジェクトの奥行き値を立体視適正範囲の中央部分に対応付けることで、該注視オブジェクトについて優先的に本来の立体感を表現させることが可能となる。
【００３１】
具体的には、第７の発明のように、
前記対応関係設定手段が、前記視点から前記注視オブジェクトまでの奥行き値の変換後の奥行き値が前記立体視適正範囲の中央部の値となるように前記対応関係を設定するように前記コンピュータを機能させるためのプログラムを構成しても良い。
【００３２】
第８の発明として、第１〜第７の何れかの発明のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体を構成しても良い。ここでいう「情報記憶媒体」とは、例えば磁気ディスクや光学ディスク、ＩＣメモリなどを含む。そして、この第８の発明によれば、第１〜第７の発明の何れかのプログラムをコンピュータに読み取らせて実行させることによって、コンピュータに第１〜第７の発明と同様の効果を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ゲームシステムの外観例。
【図２】ゲーム画面例。
【図３】仮想視点の設定例。
【図４】視点切り替えの説明図。
【図５】三次元仮想空間における奥行き範囲と立体視適正範囲との対応関係の一例。
【図６】変換パターンの一例。
【図７】変換パターンの一例。
【図８】ゲームシステムの機能構成図。
【図９】視点切替テーブルのデータ構成例。
【図１０】仮想視点設定データのデータ構成例。
【図１１】諸元テーブルのデータ構成例。
【図１２】変換パターンデータ群のデータ構成例。
【図１３】変換パターンの一例。
【図１４】変換パターンの一例。
【図１５】変換パターンの一例。
【図１６】ゲーム処理のフローチャート。
【図１７】奥行き値の変換パターンの他の例。
【図１８】奥行き値の変換パターンの他の例。
【図１９】奥行き値の変換パターンの他の例。
【図２０】ビューベース方式における立体視画像の生成方法の説明図。
【図２１】カラー画像と奥行き画像とに基づく立体視画像の生成方法の説明図。
【図２２】三次元仮想空間における奥行き値と観察される奥行き値との対応関係例。
【図２３】三次元仮想空間における奥行き値と観察される奥行き値との対応関係例。
【図２４】三次元仮想空間における奥行き値と観察される奥行き値との対応関係例。
【図２５】三次元仮想空間における奥行き値と観察される奥行き値との対応関係例。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明を家庭用のゲームシステムに適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００３５】
［外観例］
図１は、本発明を適用した家庭用のゲームシステムの一例を示す図である。同図に示すように、家庭用のゲームシステム１０００は、本体装置１１００と、プレーヤがゲーム操作を入力するためのゲームコントローラ１２００と、スピーカ１３０４が一体形成された立体視表示装置１３００とを備えて構成される。
【００３６】
立体視表示装置１３００は、ＬＣＤやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等であるディスプレイの表示面に、該表示面と略平行にレンズ板が取り付けられて構成されている。レンズ板は、一方の面が、断面半円筒状（かまぼこ型）若しくはこれと光学的に等価な光学素子であるマイクロレンズ（以下、単に「レンズ」という）が連接して成る凹凸面であり、他方の面が略平面状のレンチキュラレンズアレイである。レンズ板の各レンズは、ディスプレイの各画素から射出される光線に指向性を与える。なお、レンズ板は、レンチキュラレンズアレイに限らず、蝿の目レンズアレイ等の他のレンズアレイや、パララックスバリアアレイやピンホールアレイ等のバリアアレイといった、立体視表示装置１３００と組み合わせて立体視表示装置を構成可能なものであれば何れでも良い。例えば、ディスプレイをＬＣＤで構成するのであれば、液晶層を２層に構成して一方の液晶層を光学的な指向性を与えるパララックスバリア用に用いる構成としても良い。また、メガネ有り（偏光式や時分割式、分光式等）の立体視用の表示装置でも構わないし、ヘッドマウントディスプレイ等のスコープ式立体視用表示装置であっても良い。要は、立体視表示装置１３００は公知の立体視表示装置で構成することができる。
【００３７】
本体装置１１００がゲーム処理を行うために必要なプログラムやデータを含むゲーム情報は、例えば本体装置１１００に着脱自在な情報記憶媒体である光学ディスク１１２２やメモリカード１１２４に格納されている。すなわち、プレーヤは、この光学ディスク１１２２等を交換することで異なるゲームを楽しむことができる。なお、このゲーム情報は、本体装置１１００が備える通信装置１１１２を介して通信回線Ｎに接続し、外部装置からダウンロードして取得することにしても良い。ここで、通信回線Ｎはデータ授受が可能な通信路を意味する。すなわち、通信回線Ｎとは、直接接続のための専用線（専用ケーブル）やイーサネット（登録商標）等によるＬＡＮ（Local Area Network）の他、電話通信網やケーブル網、インターネット等の通信網を含む意味であり、また、通信方法については有線／無線を問わない。
【００３８】
また、本体装置１１００は、例えばＣＰＵや画像処理用ＬＳＩ、ＩＣメモリ等が実装された制御ユニット１１１０と、光学ディスク１１２２やメモリカード１１２４といった情報記憶媒体の読取装置１１０２，１１０４を備える。そして、制御ユニット１１１０に実装されたＣＰＵは、光学ディスク１１２２やメモリカード１１２４から読み出したゲーム情報や、ゲームコントローラ１２００からの操作信号等に基づいて各種のゲーム演算を実行し、ゲーム画面の画像信号及びゲーム音の音信号を生成して所与のビデオゲームを実行する。生成されたゲーム画像やゲーム音は、画像信号及び音信号を伝送可能な信号ケーブルを介して立体視表示装置１３００及びスピーカ１３０４それぞれに出力される。プレーヤは、立体視表示装置１３００に表示される立体的なゲーム画像を立体視しつつ、スピーカ１３０４から出力されるＢＧＭや効果音といったゲーム音を聞きながら、ゲームコントローラ１２００を操作してゲームを楽しむ。
【００３９】
［ゲーム概要］
本実施形態では、ゲームシステム１０００では、球オブジェクトを操作対象とし、球オブジェクトに衝突（接触）した他のオブジェクトを雪ダルマ式にその表面に結合させ、制限時間内にいかに大きくするかを競う「大玉転がし」ゲームが実行される。
【００４０】
図２（ａ）は、ゲーム画面の一例を示す図である。ゲーム画面は、三次元仮想空間であるゲーム空間内を、プレーヤの視点を想定した所与の仮想視点（仮想カメラ）から見た立体視画像として表示される。本実施形態のゲームは、プレーヤはキャラクタＣとなって、接触した物体をその表面に結合させる不思議な球Ｂを転がして歩く設定となっている。
【００４１】
プレーヤは、ゲーム空間として設定された街中に配置されている様々な配置物Ｅに上手く球Ｂを衝突させてその表面に結合させながら、図２（ｂ）に示すように、球Ｂを雪ダルマ式に大きくしてゆく。球Ｂは、その大きさに対して所定の大きさ以上のものを結合することができるが、所定の大きさを超えるものは結合できない。例えば、図２の場合では、リンゴや空き缶といった比較的小さなものは結合できるが、段ボール箱や塀、電柱、トラック、家屋などは、球Ｂより大きいため結合できない。
【００４２】
［原理］
本実施形態では、ゲーム画像は立体視画像として生成される。立体視画像は、一つの視点に基づく平面視画像（カラー画像）と奥行き画像とから生成される。具体的には、奥行き画像を生成し、その後、生成した奥行き画像における奥行き値を立体視適正範囲内に変換する。そして、奥行き値を立体視適正範囲内に変換した後の奥行き値画像と平面視画像とから立体視画像を生成するが、この立体視画像生成処理については、例えば特許文献３に開示されている従来の方法によって実現することができる。
【００４３】
先ず、図３に示すように、ゲーム空間に仮想視点ＣＭが設定される。仮想視点ＣＭは、球Ｂを押すキャラクタＣの後方に追従するように設定される。そして、この仮想視点ＣＭに基づくカラー画像と奥行き画像とが生成され、これらから立体視画像が生成される。
【００４４】
また、本実施形態のゲームでは、ゲームの進行に伴って球Ｂの大きさが大きくなる。このため、ゲーム画面中に占める球Ｂの割合を一定以下に保つよう、球Ｂの大きさに応じた視点切り替えが行われる。
【００４５】
図４は、本実施形態における視点切り替えの概念を示す図である。同図（ａ）に示すように、仮想視点ＣＭは、球Ｂを押すキャラクタＣの後方に、視線方向を球Ｂに向けて設定される。従って、ゲーム画面のほぼ中央に球Ｂが表示されるとともに、この球Ｂを押すキャラクタＣの後ろ姿が表示されることになる。そして、球Ｂの大きさの変化に伴って（Ｂａ〜Ｂｂ〜・・・）、仮想視点ＣＭの配置位置が変更されて視点が切り替えられる（ＣＭａ〜ＣＭｂ〜・・・）。
【００４６】
具体的には、同図（ｂ），（ｃ）は、視点ＣＭａに基づくゲーム画面である。ゲームの進行とともに球Ｂの大きさはＢａからＢｂに大きくなり、同図（ｃ）では、球Ｂがゲーム画面内を占める割合が増して前方が見難くなっている。そこで、視点がＣＭａからＣＭｂに切り替えられる。同図（ｄ），（ｅ）は、視点ＣＭｂに基づくゲーム画面である。同図（ｄ）は、視点ＣＭｂに切り替えた直後のゲーム画面であり、このときのゲーム画面中での球Ｂの大きさは、同図（ｂ）とほぼ同一の大きさで表示されている。
【００４７】
更に、ゲーム進行とともに、球Ｂの大きさがＢｂからＢｃに大きくなると、視点ＣＭｂからその後方の視点ＣＭｃに切り替えられる。この場合も、視点ＣＭｃに切り替えられた直後のゲーム画面中に占める球Ｂの大きさは、同図（ｂ），（ｄ）のときとほぼ同一の大きさで表示される。
【００４８】
ところで、立体視表示装置には、物理的・構造的な仕様（具体的には、メガネ式では画面サイズ等、裸眼式では表示装置の画像ピッチやレンズ板のレンズピッチ等）、更には、観察者の生理的・心理的要因（両眼距離や視力、立体視装置への慣れ等）により、観察者が適切に観察できる奥行きの範囲（立体視適正範囲）に限界がある。この限界を超える奥行きを表現しようとすると、像がぼやける等して正しい立体視が困難になるという現象が起きる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、三次元仮想空間における奥行き範囲と、立体像を適正に観察可能な範囲である立体視適正範囲とを適切に対応付け、この対応関係に従って奥行き値Ｚを変換することで、自然な立体像が観察されるようにする。
【００５０】
図５は、本実施形態における奥行き範囲と立体視適正範囲との対応関係を示す図である。同図では、三次元仮想空間中の注視点を原点Ｏとし、横軸は三次元仮想空間における奥行き値Ｚａを示し、縦軸は観察される奥行き値（奥行き値）Ｚｂを示している。同図において、注視点の手前側の限界値Ｚｍｉｎから奥側の限界値Ｚｍａｘまでの範囲が、立体像が適切に観察される奥行き範囲（立体視適正範囲）である。注視点を基準とした適切に観察される奥行きの範囲を「±Ｄ」とすると、この対応関係を示す関係式は、例えば次式（１）で与えられる。
【数１】
2011210168.tif 000003
式（１）において、「α」は原点Ｏにおける傾きである。
【００５１】
図５に示す対応関係では、注視点（原点Ｏ）付近では、三次元仮想空間における奥行き値Ｚａと観察される奥行き値Ｚｂとはほぼ正比例関係にあり、この比例関係を示す比例係数は、原点Ｏでの傾き「α」となる。そして、注視点の奥側では、三次元仮想空間における奥行き値Ｚａが増加するにつれて、観察される奥行き値Ｚｂは立体視適正範囲の奥側限界値Ｚｍａｘに漸次近づくように増加する。すなわち、注視点から奥側に離れるにつれて、観察される奥行き値Ｚｂが奥側限界値Ｚｍａｘに近づくように変化するとともに、近づく程度が緩やかになる。一方、注視点の手前側では、三次元仮想空間における奥行き値Ｚａが減少（負方向へ増加）するにつれて、観察される奥行き値Ｚｂは立体視適正範囲の手前側限界値Ｚｍｉｎに漸次近づくように減少する。すなわち、注視点から手前側に近づくにつれて、観察される奥行き値Ｚｂが手前側限界値Ｚｍｉｎに近づくように変化するとともに、この近づく程度が緩やかになる。
【００５２】
ところで、三次元仮想空間における仮想視点からの奥行き値は、注視点から手前側は有限（最小値は、仮想視点と同一の奥行き値）であり、奥側は可変となる。また、本実施形態では、仮想視点の視線方向は球Ｂに向けられる。すなわち、立体視の注視点は球Ｂに設定される。このことから、本実施形態では、奥行き値の変換パターンとして図６に示す変換パターンを用いる。
【００５３】
図６は、奥行き値の変換パターン（変換関数とも言える）の一例を示す図である。同図に示すように、変換パターンは、仮想視点の位置を原点Ｏとして定める。そして、横軸は仮想視点からの奥行き値（変換前の奥行き値）Ｚａであり、縦軸は変換後の奥行き値Ｚｂである。
【００５４】
変換パターンは、仮想視点から注視オブジェクト（本実施形態では、球Ｂ）の代表点（本実施形態では、球Ｂの中心）までの奥行き値Ｚｏが、立体視適正範囲の中央値となるように定められる。また、注視オブジェクト全体の奥行き幅を含む三次元仮想空間内の奥行き範囲Ａでは、変換前の奥行き値Ｚｂと変換後の奥行き値Ｚａとが正比例関係となるように定められる。このときの比例係数αは、奥行き範囲Ａを変換した奥行き範囲（観察される奥行き範囲に相当）Ｂの立体視適正範囲（図６中のＺｍｉｎ〜Ｚｍａｘ）に占める割合が、所定割合（例えば、半分）以下となるように定められる。
【００５５】
具体的には、例えば図４の視点ＣＭａにおいては、ゲーム画像中で球Ｂが最も大きく表示されるのは図４（ｃ）のＢｂの状態である。よって、Ｂｂの状態での球Ｂの奥行き幅を含む奥行き範囲Ａを変換した奥行き範囲Ｂの立体視適正範囲に示す割合を半分以下とするのである。このように、奥行き範囲Ａを広めに想定しておくのは、ゲーム進行に伴って球Ｂの大きさが大きくなるからである。
【００５６】
なお、変換パターンは、図４に示した仮想視点ＣＭａ，ＣＭｂ、・・・によってことなる。図４（ａ）に示すとおり、仮想三次元空間における仮想視点ＣＭと球Ｂとの距離が変わることによって、ゲーム画像として表示する仮想三次元空間内の縮尺が変わるためである。
【００５７】
また、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａについては、変換前の奥行き値Ｚａと変換後の奥行き値Ｚｂとの対応関係を比例関係とすることで、注視オブジェクト（球Ｂ）の本来の立体感を損なわないように（奥行き方向に扁平に見せないように）立体視させることができる。
【００５８】
なお、注視オブジェクトの手前側の奥行き値Ｚａは有限である。このため、図７に示すように、注視オブジェクトの手前側については、仮想視点の位置（原点Ｏ）での変換後の奥行き値Ｚｂが立体視適正範囲内となるならば、変換前の奥行き値Ｚａと変換後の奥行き値Ｚｂとの対応関係を、比例係数αの正比例関係としても良い。
【００５９】
［機能構成］
図８は、本実施形態のゲームシステム１０００の機能構成を示すブロック図である。同図によれば、ゲームシステム１０００は、機能的には、操作入力部１００と、処理部２００と、通信部３００と、立体視表示装置４００と、音出力部５００と、記憶部６００とを備えて構成される。
【００６０】
操作入力部１００は、プレーヤによる操作入力を受け付け、操作に応じた操作信号を処理部２００に出力する。この機能は、例えばプッシュボタンやレバー、タッチパッド、ダイヤル、キーボード、マウス等の入力装置によって実現される。図１では、ゲームコントローラ１２００がこれに該当する。
【００６１】
処理部２００は、記憶部６００から読み出したプログラムやデータ、操作入力部１００から入力された操作信号等に基づいて、ゲームシステム１０００の全体制御やゲーム進行、画像生成等の各種演算処理を行う。この機能は、例えばＣＰＵやＧＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＩＣメモリ等によって実現される。図１では、制御ユニット１１１０がこれに該当する。また、処理部２００は、ゲーム演算部２１０と、立体視画像生成部２２０と、音生成部２３０とを有する。
【００６２】
ゲーム演算部２１０は、ゲームの進行にかかる処理を実行する。例えば、三次元仮想空間にステージデータ６２１に基づくゲームステージ（街中）を配置してゲーム空間を形成する処理や、このゲーム空間中にプレーヤキャラクタＣ等のキャラクタを配置する処理、キャラクタの移動及び動作制御処理、オブジェクト間のヒット判定処理、物理演算処理、ゲーム結果の算出処理といった各種の演算処理が含まれる。また、本実施形態では、ゲーム演算部２１０は、球制御部２１１と、仮想視点設定部２１２とを有する。
【００６３】
球制御部２１１は、ゲーム空間に配置された球Ｂを制御する。具体的には、操作入力部１００からの操作入力に従って、球Ｂを転がしながら移動するように制御する。また、球Ｂが配置物に衝突すると、その配置物を表面に結合させることで球Ｂの大きさを増加させる。球Ｂと配置物とが衝突したかの判定は、例えば、球Ｂと配置物とのバウンダリングボックスが衝突したかによって判定する。また、球Ｂに配置物を結合するかは、球Ｂの現在の大きさに対する該配置物の大きさの比率が所定比率（例えば、２割）以下であるかによって判定する。なお、球Ｂの現在の位置や大きさ等についてのデータは、球データ６３１に格納される。
【００６４】
仮想視点設定部２１２は、ゲーム空間に仮想視点ＣＭを設定する。仮想視点ＣＭは、球Ｂの後方であって球Ｂから所定の距離の位置に、視線方向を球Ｂに向けて設定される。
【００６５】
また、仮想視点設定部２１２は、球Ｂの大きさに応じて視点を切り替える。具体的には、視点切替テーブル６２３を参照して、球Ｂの現在の大きさに対応する追従距離Ｌを判断し、球Ｂの後方であってこの距離Ｌだけ離れた位置に、仮想視点ＣＭを設定する。
【００６６】
図９は、視点切替テーブル６２３のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、視点切替テーブル６２３は、視点の切替条件として、注視オブジェクトの大きさ６２３ａと、注視オブジェクトから視点までの距離６２３ｂと、表示レベル６２３ｃとを対応付けて格納している。
【００６７】
また、各仮想視点の設定値についてのデータは、仮想視点設定データ６３２に格納される。図１０は、仮想視点設定データ６３２のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、仮想視点設定データ６３２は、仮想視点の現在の設定として、位置６３２ａと、視線方向６３２ｂと、画角６３２ｃとを格納している。
【００６８】
立体視画像生成部２２０は、平面視画像生成部２２１と、奥行き値変換部２２２とを有し、立体視画像生成プログラム６１１に従った立体視画像生成処理を実行することで、ゲーム演算部２１０により設定されたゲーム空間の立体視画像を生成し、生成した立体視画像を立体視表示装置４００に表示させる。
【００６９】
平面視画像生成部２２１は、ゲーム空間に設定された仮想視点ＣＭに基づく奥行き情報を含む平面視画像を生成する。生成された画像のデータのうち、各画素の奥行き値（Ｚ値）はＺバッファ６３３ａに格納され、色情報（ＲＧＢ値）はＲＧＢバッファ６３３ｂに格納される。
【００７０】
奥行き値変換部２２２は、平面視画像生成部２２１によって生成された平面視画像の各画素の奥行き値（Ｚ値）を、所定の変換パターンに従って変換する。すなわち、変換パターンデータ群６２４のうちから、立体視表示装置４００の立体視適正範囲、及び、現在の表示レベルに対応する変換パターンデータ６２５を選択し、選択した変換パターンに従って奥行き値（Ｚ値）の変換を行う。
【００７１】
なお、平面視画像生成部２２１によってＺバッファ６３３ａに格納される平面視画像の各画素の奥行き値は、立体視画像生成部２２０の仕様によっては、三次元仮想空間における本来の奥行き値そのものとは限らず、例えばその逆数が格納されている場合もある。この場合、奥行き値変換部２２２は、先ずは本来の奥行き値に変換してから、選択した変換パターンに従って奥行き値の変換を行う。
【００７２】
表示レベルは、視点切替テーブル６２３にて定められており、球Ｂの現在の大きさによって決まる。図４における視点ＣＭａ，ＣＭｂ，・・・が表示レベルに相当し、ゲーム画像として表示する三次元仮想空間の縮尺ともいえる。
【００７３】
また、立体視適正範囲は、立体視表示装置４００の諸元（具体的には、立体視表示装置４００を構成するディスプレイやレンズ板の諸元）の組合せによって決まり、諸元テーブル６２２にて予め定められている。図１１は、立体視表示装置の諸元テーブル６２２のデータ構成の一例を示す図である。同図によれば、諸元テーブル６２２は、立体視表示装置４００の型番６２２ａ毎に、立体視適正範囲６２２ｂを対応付けて格納している。つまり、立体視表示装置４００の形式（ディスプレイやレンズ板の組合せ）から、当該立体視表示装置４００における立体視適正範囲を判断できる。
【００７４】
変換パターンデータ群６２４は、図１２に示すように、複数の立体視適正範囲それぞれについて、表示レベル毎の変換パターンデータ６２５を含んで構成される。各変換パターンデータ６２５は、図６，図７に一例を示した変換パターンについてのデータであり、例えば、対応関係を示すグラフ式（関数式）や、変換前の奥行き値（仮想三次元空間における奥行き値）と変換後の奥行き値とを対応付けたデータテーブルとして格納されている。
【００７５】
変換パターンの形状は、立体視適正範囲及び表示レベルによって決まる。すなわち、該当する表示レベルでの注視オブジェクトから仮想視点ＣＭまでの距離Ｌが、注視オブジェクトの奥行き値Ｚｏとなる。また、該当する表示レベルでの注視オブジェクトの大きさ（球Ｂの直径）の最大値が、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａとなる。そして、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａの比例係数αは、該当する表示レベルでの注視オブジェクトの大きさの最大値によって決まり、具体的には、変換後の注視オブジェクトの奥行き範囲Ｂが所定範囲内（例えば、立体視適正範囲の１／２以下）となるように定められる。
【００７６】
球Ｂの仮想視点の切り替えが、例えば図９に示した視点切替テーブル６２３のように定められている場合、変換パターンは図１３〜図１５のように定められる。図１３〜図１５は、変換パターンの一例を示す図である。但し、何れも、立体視適正範囲が「５０ｃｍ」の場合を示している。
【００７７】
図１３は、表示レベルが「１」の変換パターンである。表示レベル「１」では、仮想視点から注視オブジェクトまでの距離が「２５ｃｍ」であるから、仮想視点からの注視オブジェクトの奥行き値Ｚｏは「２５ｃｍ」である。つまり、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａは、この奥行き値Ｚｏ「２５ｃｍ」を中心とした範囲となる。また、表示レベル「１」での注視オブジェクトの大きさの最大値は「直径１０ｃｍ」であるから、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａは「１０ｃｍ」である。そして、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａでの比例係数αは「１」である。従って、変換後の注視オブジェクトの奥行き範囲Ｂは「１０ｃｍ」となる。
【００７８】
また、仮想視点からの注視オブジェクトの奥行き値Ｚｏ「２５ｃｍ」が、適切に観察される手前側への奥行きである「２５ｃｍ（＝５０ｃｍ／２）」を超えていないことから、注視オブジェクトの手前側では、変換前の奥行き値Ｚａと変換後の奥行き値Ｚｂとは正比例関係となっており、この比例係数は、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａと同じ「１」である。
【００７９】
図１４は、表示レベルが「２」の変換パターンを示す図である。表示レベル「２」では、注視オブジェクトから仮想視点までの距離Ｌは「５０ｃｍ」であるから、注視オブジェクトの奥行き値Ｚｏは「５０ｃｍ」である。また、表示レベル「２」での注視オブジェクトの大きさの最大値は「直径２５ｃｍ」であるから、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａは「２５ｃｍ」であり、この奥行き範囲Ａでの比例係数αは「１」である。従って、変換後の注視オブジェクトの奥行き範囲Ｂは「２５ｃｍ」となる。
【００８０】
図１５は、表示レベルが「３」の変換パターンを示す図である。表示レベル「３」では、注視オブジェクトから仮想視点までの距離Ｌは「２ｍ」であるから、注視オブジェクトの奥行き値Ｚｏは「２ｍ」である。また、表示レベル「３」での注視オブジェクトの大きさの最大値は「直径５０ｃｍ」であるから、奥行き範囲Ａは「５０ｃｍ」であり、この奥行き範囲Ａでの比例係数αは「１／２」である。従って、変換後の注視オブジェクトの奥行き範囲Ｂは「２５ｃｍ」となる。つまり、表示レベル「３」では、三次元仮想空間において「直径５０ｃｍ」の球の奥行き値がゲーム画像において「２５ｃｍ」として観察される。但し、この表示レベル「３」におけるゲーム画像が三次元仮想空間を縮尺１／２で表した画像となるように視点設定（追従距離Ｌや画角）することで、注視オブジェクトの立体形状をより正確に立体視させることができる。
【００８１】
更に、不図示であるが、表示レベル４では、注視オブジェクトから仮想視点までの距離Ｌは「５ｍ」であるから、注視オブジェクトの奥行き値Ｚｏは「５ｍ」である。また、表示レベル「４」での注視オブジェクトの大きさの最大値は「直径１００ｃｍ」であるから、奥行き範囲Ａは「１００ｃｍ」であり、この奥行き範囲Ａの比例係数αは、「１／４」である。従って、変換後の注視オブジェクトの奥行き範囲Ｂは「２５ｃｍ」となる。つまり、表示レベル「４」では、三次元仮想空間において「直径１００ｃｍ」の球の奥行き値がゲーム画像において「２５ｃｍ」として観察される。なお、ゲーム画像として表現される三次元仮想空間の縮尺を合わせるように視点設定することで注視オブジェクトの立体形状をより正確に立体視させることができるのは、表示レベル「３」の場合と同様である。
【００８２】
そして、立体視画像生成部２２０は、平面視画像生成部２２１によって生成された平面視画像と、該平面視画像の各画素の奥行き値が奥行き値変換部２２２によって変換された後の奥行き画像とを用いて立体視画像を生成し、生成した立体視画像を立体視表示装置４００に表示させる。ここで、立体視画像の生成方法としては、例えば上述の特許文献３に開示されている公知の方法を用いることができる。この方法は公知であるため、詳細な処理内容の説明は省略する。
【００８３】
立体視表示装置４００は、立体視画像生成部２２０により生成された立体視画像を表示し、観察者に立体像を認識せしめる表示装置である。この立体視表示装置４００は、例えばＣＲＴやＬＣＤ、ＥＬＤ、ＰＤＰ等の表示装置と、レンチキュラレンズ等の光学素子群との組合せによって構成される。図１では、立体視表示装置１３００がこれに該当する。
【００８４】
音生成部２３０は、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）や音声合成ＩＣなどのプロセッサ、音声ファイル再生可能なオーディオコーデックによって実現され、ゲーム演算部２１０による処理結果に基づいてゲームに係る効果音やＢＧＭ、各種操作音の音信号を生成し、音出力部５００に出力する。音出力部５００は、音生成部２３０から入力される音信号に基づいてＢＧＭや効果音等のゲーム音声を出力する。この機能は、例えばスピーカ等の音声出力装置によって実現される。図１では、スピーカ１３０４がこれに該当する。
【００８５】
通信部３００は、通信回線Ｎと接続して通信を実現する。この機能は、例えば無線通信機、モデム、ＴＡ（ターミナルアダプタ）、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等によって実現される。図１では、通信装置１１１２がこれに該当する。
【００８６】
記憶部６００は、処理部２００にゲームシステム１０００を統合的に制御させるための諸機能を実現させるためのシステムプログラムや、ゲームを実行させるために必要なゲームプログラム、各種データ等を記憶する。また、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果や操作入力部１００から入力される入力データ等を一時的に記憶する。この機能は、例えばＲＡＭやＲＯＭなどのＩＣメモリ、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどの光学ディスクなどによって実現される。図１では制御ユニット１１１０が搭載するＩＣメモリ等がこれに該当する。本実施形態では、記憶部６００には、プログラムとして、処理部２００をゲーム演算部２１０として機能させるためのゲームプログラム６１０と、立体視画像生成部２２０として機能させるための立体視画像生成プログラム６１１とが記憶されるとともに、データとして、ステージデータ６２１と、諸元テーブル６２２と、視点切替テーブル６２３と、変換パターンデータ群６２４と、球データ６３１と、仮想視点設定データ６３２とが記憶されるとともに、平面視画像のデータを格納する画像バッファ６３３が形成される。画像バッファ６３３は、該平面視画像の各画素の奥行き値（Ｚ値）を格納するＺバッファ６３３ａと、色情報（ＲＧＢ値）を格納するＲＧＢバッファ６３３ｂとを含んでいる。
【００８７】
［処理の流れ］
図１６は、ゲーム処理の流れを説明するフローチャートである。同図によれば、先ず、初期設定として、諸元テーブル６２２を参照し、立体視表示装置４００の諸元から立体視適正範囲を設定する（ステップＡ１）。立体視表示装置４００の種類（型番）の選択は、プレーヤ（観察者）が手動で選択することにしても良いし、立体視表示装置４００との間で通信処理を行って自動認識することにしても良い。
【００８８】
その後、所定のフレーム時間（例えば、１／６０秒）間隔でループＡの処理を繰り返す。ループＡでは、操作入力部１００からプレーヤによる球Ｂの操作指示が入力されると（ステップＡ３）、入力指示に従って球Ｂを転動させる（ステップＡ５）。次いで、球Ｂが配置物に衝突したか否かを判断し、衝突したならば（ステップＡ７：ＹＥＳ）、該衝突した配置物を球Ｂに結合させる結合処理を行う（ステップＡ９）。続いて、配置物の結合後の球Ｂの大きさをもとに、仮想視点ＣＭを再設定する（ステップＡ１１）。また、球Ｂの大きさに対応する表示レベルを判断する（ステップＡ１３）。
【００８９】
次いで、立体視画像生成部２２０が立体視画像生成処理を行う。すなわち、仮想視点ＣＭからゲーム空間を見た奥行き値を含む平面視画像を生成する（ステップＡ１５）。また、変換パターンデータ群６２４から、立体視適正範囲及び現在の表示レベルに対応する変換パターンを選択する（ステップＡ１７）。そして、生成した平面視画像について、各画素の奥行き値（Ｚ値）を選択した変換パターンに従って変換する（ステップＡ１９）。その後、平面視画像と、該平面視画像の各画素の奥行き値（Ｚ値）を変換した後の奥行き画像とから立体視画像を生成し（ステップＡ２１）、生成した立体視画像を立体視表示装置４００に表示させる（ステップＡ２３）。
【００９０】
その後、ゲーム演算部２１０は、特定の配置物を結合したことや所定の制限時間の終了による当該ステージの終了かを判断し、終了ならば（ステップＡ２５：ＹＥＳ）、ループＡを終了してゲーム処理を終了する。
【００９１】
［作用・効果］
このように、本実施形態では、仮想視点ＣＭに基づく平面視画像における各画素の奥行き値（Ｚ値）が、三次元仮想空間における奥行き範囲と適切な立体視が観察可能な立体視適正範囲とを対応付けた所定の変換パターンに従って変換され、この奥行き値が変換された後の奥行き画像と平面視画像（カラー画像）とを用いて立体視画像が生成される。変換パターンは、仮想視点からの注視オブジェクトの代表点の奥行き値Ｚｏを立体視適正範囲の中央値とし、注視オブジェクトの奥行き範囲Ａでは、本来の奥行き値Ｚａと変換後の奥行き値Ｚｂとがほぼ比例関係となるように定められている。そして、仮想視点からの奥行き値Ｚａは、注視オブジェクトから離れるほど、立体視適正範囲の奥側の限度値Ｚｍａｘに緩やかに増加して近づくとともに、注視オブジェクトの手前側に近づくほど、立体視適正範囲の手前側の限度値Ｚｍｉｎに緩やかに減少して近づくように定められている。これにより、注視オブジェクトについては本来の立体感を確保したまま、注視オブジェクト以外のオブジェクトについては、本来の立体感よりも少ないけれども多少なりとも立体感を与えることができ、三次元仮想空間全体としてより自然な奥行きを表現することが可能となる。
【００９２】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００９３】
（Ａ）変換パターンの形状
例えば、奥行き値の変換パターンの形状は、図５に示した形状に限らず、奥行き値の増加に対して単調増加であり、且つ滑らかな変化をする形状であれば良い。また、例えば注視オブジェクトの奥側と手前側とで、例えば立体視適正範囲の限度値Ｚｍａｘ／Ｚｍｉｎに近づく度合い（漸近度合い）が異なるといったような変化をしても良い。
【００９４】
但し、変換パターンは、視差「０」の位置（原点Ｏ）で滑らか（微分可能）につながることが望ましい。例えば、図１７は、原点Ｏ付近で滑らかにつながっている例である。この例では、注視点の奥側では奥行き値を漸近的に変換し、一方、注視点の手前側では奥行き値を正比例変換し、手前側の限界値Ｚｍｉｎでクリッピングしている。また、図１８，図１９は、ともに、原点Ｏ付近が滑らかにつながっていない例である。
【００９５】
（Ｂ）立体視適正範囲
また、上述の実施形態では、立体視適正範囲となる注視点から手前側の限界値Ｚｍｉｎまでの範囲「−Ｄ」と、注視点から奥側の限界値Ｚｍａｘまでの範囲「＋Ｄ」とを同じとしたが、手前側と奥側とで異なることとしても良い。
【００９６】
（Ｃ）立体視の方式
また、立体視の表示方式は、二眼式や多眼式等のビューベース方式でも良いし、上述のレイベース方式であっても良い。
【００９７】
（Ｄ）立体視画像の生成方法
また、上述の実施形態では、立体視画像の生成方法として、上述の特許文献３に開示されている方法（カラー画像と奥行き画像とを用いる方法）としたが、これ以外の方法でも良い。例えば、二眼式や多眼式で用いられる複数仮想視点それぞれの画像を生成する方法の場合、先ず、上述の実施形態における奥行き値の変換パターンに従って、描画するオブジェクトを非線形に歪める処理を行ってから各視点画像を描画し、それらをインターリーブ処理することで立体視画像を生成する。
【００９８】
（Ｅ）視点切り替えの連続性
また、上述の実施形態では、図４のように、仮想視点ＣＭとして、各仮想視点ＣＭａ，ＣＭｂ，ＣＭｃを非連続に切り替える方法を示したが、仮想視点ＣＭが連続的に移動する場合にも同様に適用できる。具体的には、例えば、現在の球Ｂの大きさに応じて、仮想視点ＣＭと該球Ｂ間の距離を所定の関係式によって算出し、その距離に応じた位置に仮想視点ＣＭを配置することで、連続的に視点を移動させることができる。それとともに、所定の関係式に従って立体視適視範囲及び変換パターンを連続的に変化させることで、仮想視点ＣＭの移動に対して立体視画像を滑らかにアニメーションさせることができる。
【００９９】
（Ｆ）ゲームの種類
また、上述したゲーム以外にも本実施形態の適用は可能である。例えば、一人称視点のシューティングゲームやレースゲーム、複数のキャラクタが格闘する様子を横方から撮影した三人称視点の格闘ゲーム等にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１０００  ゲームシステム
１００  操作入力部
２００  処理部
２１０  ゲーム演算部
２１１  球制御部、２１２  仮想視点設定部
２２０  立体視画像生成部
２２１  平面視画像生成部、２２２  奥行き値変換部
４００  立体視表示装置
６００  記憶部
６１０  ゲームプログラム、６１１  立体視画像生成プログラム
６２１  ステージデータ、６２２  諸元テーブル、６２３  視点切替テーブル
６２４  変換パターンデータ群、６２５  変換パターンデータ
６３１  球データ、６３２  仮想視点設定データ
６３３  画像バッファ、６３３ａ  Ｚバッファ、６３３ｂ  ＲＧＢバッファ
Ｂ  球（注視オブジェクト）
ＣＭ  仮想視点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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