(57)【要約】【課題】光軸方向に異なる位置に形成される立体像の解像度が劣化しないＩＰ方式の立体像表示装置を提供する。【解決手段】立体像表示装置１は、要素画像群を表示する表示手段１１と、要素画像群からの光を投影する投影レンズ（投影レンズ系）１２と、投影レンズ１２の主点の位置に焦点を有する投射光学系１３と、投射光学系１３からの光を反射する複数のマイクロミラー（ミラー）を有するミラー群１６と、投影光学系１３からミラー群１６への光の光路上及びミラー群１６の反射光の光路上に設置され、要素画像の各点からの光を集光する複数の要素光学レンズ（要素光学レンズ系）Ｌ、Ｌ、…を同一平面上に配列した要素光学レンズ群１５とを備え、立体像が形成される位置に各々のマイクロミラーに入射する要素画像の各点からの光が集光されるように、マイクロミラーが光軸方向に異なる位置に設置されることを特徴とする。【選択図】図１
2008040170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体像の各点の三次元位置の情報と輝度の情報とに基づいて生成された複数の要素画像からなる要素画像群を投影して前記立体像を表示する立体像表示装置であって、
前記要素画像群を表示する表示手段と、
この表示手段に表示された要素画像群からの光を投影する投影レンズ系と、
この投影レンズ系の光軸上に設置され、当該投影レンズ系の主点の位置に焦点を有する投射光学系と、
この投射光学系から出射した前記要素画像群からの光を反射する複数のミラーを有するミラー群と、
前記投影光学系から前記ミラー群へ入射する光の光路上及び前記ミラー群から反射した光の光路上に設置されるとともに、対応する前記要素画像からの光が入射され、当該要素画像の各々の点からの光を集光する複数の要素光学レンズ系を、当該要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上に配列した要素光学レンズ群と、
を備え、
前記立体像が形成される位置に、前記要素光学レンズ系によって各々の前記ミラーに入射する前記要素画像の各点からの光が集光されるように、当該ミラーが、前記要素光学レンズ系からの光軸方向の距離が異なる位置に設置されることを特徴とする立体像表示装置。
【請求項２】
各々の前記ミラーで反射された光によって形成される前記立体像の各点の前記要素光学レンズ系からの光軸方向の距離を示す情報である距離情報が外部から入力され、当該距離情報に基づいて、各々の前記ミラーの前記光軸方向の距離を調整するミラー調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体像の映像を表示する技術に係り、特に、ＩＰ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ；インテグラルフォトグラフィ）方式の立体像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、任意の視点から観察することができる立体テレビジョン方式の１つとして平面状あるいは球面状に配列されたレンズ群やピンホール群を用いた、いわゆるインテグラルフォトグラフィ（ＩＰ；Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）方式が開発されている。
【０００３】
以下、図７を参照して、ＩＰ方式の原理を説明する。図７は、従来のＩＰ方式を説明するための説明図、（ａ）は、従来のＩＰ方式によって要素画像群を撮影する装置の構成を模式的に示す模式図、（ｂ）は、従来のＩＰ方式によって立体像を表示する装置の構成を模式的に示す模式図、（ｃ）は、従来のＩＰ方式によって奥行き方向の凹凸の正しい立体像を表示する装置の構成を模式的に示す模式図である。
【０００４】
図７（ａ）に示すように、撮影装置１００は、同一平面上にアレイ状に配列された複数の要素光学レンズＬ、Ｌ、…からなるレンズ群１０１と、被写体Ｓ側から見てこのレンズ群１０１の後ろに設置された撮像部１０２とから構成され、レンズ群１０１の前に設置された被写体Ｓを撮影する。この撮像部１０２には、各要素光学レンズＬ、Ｌ、…によって被写体Ｓの像Ｉ、Ｉ、…が形成され、撮影される。ここで撮影された被写体Ｓの像Ｉ、Ｉ、…の各々の画像を要素画像という。
【０００５】
次に、図７（ｂ）に示すように、表示装置１１０は、撮影装置１００［図７（ａ）］のレンズ群１０１と同じレンズ群１１１（要素光学レンズＬ’、Ｌ’、…）と、レンズ群１１１の後ろに撮像部１０２と同じ位置に設置された表示部１１２とから構成され、撮影装置１００によって撮影された画像を表示部１１２に表示すると、レンズ群１１１の前方の観察者Ｏからは被写体Ｓの立体再生像Ｓ’を観察できる。ここで観察者Ｏから観察される立体再生像Ｓ’の映像情報（輝度と色）は、撮影時に被写体Ｓをレンズ群１０１や撮像部１０２の側（後ろ側）から見たものとなり、奥行き（凹凸）は撮影時に観察者Ｏの側（前側）から見たものとなる。そのため、被写体Ｓの正しい立体像とはならず、奥行きが反転した立体再生像Ｓ’（逆奥行き像）となる。
【０００６】
これを解決するためには、表示装置１１０によって表示される立体再生像Ｓ’を、撮影装置１００で再度撮影し、ここで撮影された要素画像群を表示装置１１０で表示する必要がある。また、立体再生像Ｓ’の再撮影の過程を電子的な変換処理によって行うことも可能である。すなわち、各々の要素画像を、対応する各要素光学レンズＬ、Ｌ、…の光軸の位置を中心に点対称になるように反転させる。この要素画像の変換処理を図形の変換として行うことが報告されている（非特許文献１参照）。そして、図７（ｃ）に示すように、被写体の像Ｉ、Ｉ、…の要素画像からなる要素画像群を、前記のようにして再撮影あるいは変換して生成された被写体の像Ｉ’、Ｉ’、…の要素画像からなる要素画像群を表示装置１１０の表示部１１２に表示する。そうすると、観察者Ｏからは、撮影時に被写体Ｓをレンズ群１０１や撮像部１０２の側（後ろ側）から見たものと同じ映像情報及び奥行きをもつ立体再生像Ｓ”を観察することができる。
【非特許文献１】山田光穂、「インテグラル立体テレビ」、月間ディスプレイ、ｖｏｌ．７、Ｎｏ．６、ｐ．２９−３４、２００１年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＩＰ方式の撮影装置では、レンズ群から光軸方向に所定の距離の位置にある被写体については高い解像度で撮像することができ、また、表示装置においては高い解像度で立体再生像を表示することができるが、別の距離の位置にある被写体については、撮像された要素画像群の解像度が劣化するとともに、表示された立体再生像も解像度が劣化する。
【０００８】
ここで、図８を参照して、光軸方向に異なる距離の位置に２つの被写体が存在する場合における、従来のＩＰ方式の撮影装置によって撮像される要素画像群、及び、表示装置によって表示される立体再生像について説明する。図８は、従来のＩＰ方式の撮影装置によって撮像される要素画像群、及び、表示装置によって表示される立体再生像を模式的に示した模式図、（ａ）は、従来のＩＰ方式の撮影装置によって撮像される要素画像群を模式的に示した模式図、（ｂ）は、従来のＩＰ方式の表示装置によって表示される立体再生像を模式的に示した模式図である。
【０００９】
図８（ａ）に示すように、撮影装置１００は、異なる位置にある２つの被写体Ｓ１、Ｓ２を撮像するものである。この撮影装置１００の撮像部１０２には、レンズ群１０１の各々の要素光学レンズＬによって形成された被写体Ｓ１、Ｓ２の像Ｉ１、Ｉ２が結像する。ここで、被写体Ｓ１に合焦するように、レンズ群１０１の焦点距離及び、当該レンズ群１０１と撮像部１０２の配置が設定されているとする。そうすると、レンズ群１０１から光軸方向に被写体Ｓ１より離れた位置にある被写体Ｓ２は、レンズ群１０１と撮像部１０２の間に結像し、撮像部１０２によってピントのずれた被写体Ｓ２が撮像される。これによって、撮影装置１００によって、被写体Ｓ１は高い解像度で撮像されるが、被写体Ｓ２は解像度が低下する。
【００１０】
一方、撮影装置１００によって撮像された要素画像群の各々の要素画像を点対称に変換した画像を、図８（ｂ）に示す表示装置１１０の表示部１１２に表示する。ここで、要素光学レンズＬと、要素光学レンズＬ’との焦点距離は同一であり、また、レンズ群１０１と撮像部１０２との距離、及び、レンズ群１１１と表示部１１２との距離は等しい。そのため、像Ｉ１’からの光は立体再生像Ｓ１”に合焦し、立体再生像Ｓ１”は鮮明な像となるが、像Ｉ２’からの光は立体再生像Ｓ２”には合焦せず、立体再生像Ｓ２”は解像度の低い像となる。
【００１１】
なお、表示部１１２に表示する要素画像群は、被写体の三次元的な構造の情報に基づいて計算機等によって生成されたものとしてもよい。なお、以下では、被写体の三次元的な構造の情報は、被写体を構成する各点の三次元位置の情報に加え、被写体を構成する各点での輝度情報も含むものとする。この要素画像群は図８（ａ）の撮影装置１００によって撮像されたものと異なり、すべての被写体（図示せず）の解像度を高くすることができるが、表示装置１１０によって表示する際には、被写体の位置によって解像度の劣化が生じる。
【００１２】
本発明は、前記従来技術の問題を解決するために成されたもので、光軸方向に異なる位置に形成される立体像の解像度を劣化させずに表示できるＩＰ方式の立体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】
【００１３】
前記問題を解決するため、請求項１に記載の立体像表示装置は、立体像の各点の三次元位置の情報と輝度の情報とに基づいて生成された複数の要素画像からなる要素画像群を投影して前記立体像を表示する立体像表示装置であって、前記要素画像群を表示する表示手段と、この表示手段に表示された要素画像群からの光を投影する投影レンズ系と、この投影レンズ系の光軸上に設置され、当該投影レンズ系の主点の位置に焦点を有する投射光学系と、この投射光学系から出射した前記要素画像群からの光を反射する複数のミラーを有するミラー群と、前記投射光学系から前記ミラー群へ入射する光の光路上及び前記ミラー群から反射した光の光路上に設置されるとともに、対応する前記要素画像からの光が入射され、当該要素画像の各々の点からの光を集光する複数の要素光学レンズ系を、当該要素光学レンズ系の光軸に対して直交する同一平面上に配列した要素光学レンズ群とを備え、前記立体像が形成される位置に、前記要素光学レンズ系によって各々の前記ミラーに入射する前記要素画像の各点からの光が集光されるように、当該ミラーが、前記要素光学レンズ系からの光軸方向の距離が異なる位置に設置されることとした。
【００１４】
かかる構成によれば、立体像表示装置は、表示手段に表示され、投影レンズ系によって投影された要素画像群からの光のうち、投影レンズ系の主点を通る光を投射光学系によって平行光に変換する。更に、立体像表示装置は、要素光学レンズ群から出射してミラー群に入射した後にミラー群によって反射した光を再度入射させる。これによって立体像表示装置は観察者に対して立体像を表示することができる。
【００１５】
また、ミラー群は複数のミラーから構成されている。そして、このミラーから要素光学レンズ系までの光軸方向の距離を変えると、投影レンズ系によって要素画像が投影された位置から、光がミラーで反射して再度要素光学レンズ系に入射するまでの光路長を変化させることができる。これによって、ミラーで反射された要素画像のある点からの光を、要素光学レンズ系によって集光する位置を変化させることができる。そのため、各々のミラーを、要素画像の各点からの光が当該ミラーにおいて反射した後に、要素光学レンズ群によって立体像の形成される位置に集光されるように配置することで、光軸方向に異なる位置に形成される立体像を、当該立体像のすべての点において合焦させることができる。
【００１６】
更に、請求項２に記載の立体像表示装置は、請求項１に記載の立体像表示装置において、各々の前記ミラーで反射された光によって形成される前記立体像の各点の前記要素光学レンズ系からの光軸方向の距離を示す情報である距離情報が外部から入力され、当該距離情報に基づいて、各々の前記ミラーの前記光軸方向の距離を調整するミラー調整手段を備えることとした。
【００１７】
かかる構成によれば、立体像表示装置は、ミラー調整手段によって、距離情報に基づいて、立体像が形成される位置に当該立体像の各点を形成する要素画像群のそれぞれの点からの光が集光するように各々のミラーの位置を調整することができる。これによって立体像表示装置は、表示手段に表示された要素画像群に応じてミラーの位置を調整し、光軸方向に異なる位置に形成される立体像を、当該立体像のすべての点において合焦させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る立体像表示装置では、以下のような優れた効果を奏する。請求項１に記載の発明によれば、光軸方向に異なる位置に形成される立体像を、当該立体像のすべての点において合焦させることができるため、高い解像度の立体像を表示することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、入力された要素画像群に応じてミラーの位置を調整し、当該要素画像によって示される立体像を、すべての点において高い解像度で表示することができる。また、表示手段に要素画像群の映像が表示された場合にも、当該映像に合わせてミラーの位置を調整し、時間とともに変化する立体像の映像を、当該立体像のすべての点において高い解像度で表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［立体像表示装置の構成（第一の実施の形態）］
まず、図１を参照して、本発明の第一の実施の形態である立体像表示装置１の構成について説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態である立体像表示装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、表示手段１１に表示された複数の要素画像の両端にある要素画像の中心の画素からの光の光路を模式的に図示した。
【００２１】
立体像表示装置１は、要素画像群を投射し、立体像を表示するものである。立体像表示装置１は、表示手段１１と、投影レンズ１２と、投射光学系１３と、ハーフミラー１４と、要素光学レンズ群１５と、ミラー群１６と、マイクロミラー調整手段１７とを備える。
【００２２】
表示手段１１は、要素画像群を表示するものである。ここでは、表示手段１１は、液晶表示パネルから構成されることとした。表示手段１１は、図示しない光源によって背面から光を照射され、表示された要素画像群からの光を投影レンズ１２に出射する。
【００２３】
なお、要素画像群は、ＩＰ方式によって立体像を表示するための画像であり、後記する要素光学レンズ群１５の各々の要素光学レンズＬに対応する複数の要素画像を有する。この要素画像群は、被写体の三次元的な構造の情報に基づいて計算機等によって生成されたものである。そして、要素画像には必要な反転処理が施されているものとする。ここでは、表示手段１１に、要素画像群の映像が表示されることとしたが、要素画像群の静止画が表示されることとしてもよい。
【００２４】
投影レンズ（投影レンズ系）１２は、表示手段１１から入射した光を投影するものである。ここで投影レンズ１２は、例えば、凸レンズ等から構成される。
【００２５】
投射光学系１３は、投影レンズ１２の主点を通った光を光軸Ａに平行な光に変換するものである。この投射光学系１３は、投影レンズ１２と同一の光軸Ａ上に設けられ、投影レンズ１２の主点と投射光学系１３の焦点とが一致する。これによって、投影レンズ１２の主点を通った要素画像群からの光（主光線）は光軸Ａに平行な光に変換される。
【００２６】
ここで、投射光学系１３が、要素画像群からの主光線を平行光に変換することで、後記するミラー群１６での反射の前と後とで、それぞれの要素画像からの光を対応する要素光学レンズＬに入射させることができる。
【００２７】
ハーフミラー１４は、後記するミラー群１６に入射する光と、当該ミラー群１６で反射した光の光路を分離するものである。ここで、ハーフミラー１４は、投影レンズ１２から出射した光の一部を反射し、一部を透過する。そして、当該ハーフミラー１４で反射した反射光の光路上には後記する要素光学レンズ群１５と、ミラー群１６とが設置され、反射光は要素光学レンズ群１５に入射した後にミラー群１６によって反射される。そして、ミラー群１６によって反射した光は、要素光学レンズ群１５に入射した後にハーフミラー１４によって、光の一部が反射され、一部が透過される。このようにハーフミラー１４を設置することで、投射光学系１３から出射した光と、ミラー群１６において反射した光との光路を分離でき、観察者Ｏがミラー群１６に正対する方向に観察すると、当該立体像表示装置１によって表示された立体像を観察することができる。
【００２８】
要素光学レンズ群１５は、要素画像群からの光から立体像（図示せず）を生成するものである。この要素光学レンズ群１５は、投影レンズ１２によって投影された要素画像の像が形成される平面上に配列された複数の要素光学レンズＬ、Ｌ、…から構成される。
【００２９】
要素光学レンズ（要素光学レンズ系）Ｌは、投影レンズ１２によって投影され、投射光学系１３を介して入射した光を透過するとともに、後記するミラー群１６によって反射した対応する要素画像の各々の点からの光を、集光するものである。ここで、各々の要素光学レンズＬは、表示手段１１に表示された複数の要素画像の各々に対応する。更に、ミラー群１６において反射した光によって、各々の要素光学レンズＬの内部には、対応する要素画像の像（実像）が形成される。この要素画像の像の配列間隔と、対応する要素光学レンズＬの配列間隔は一致し、かつ、要素光学レンズＬの光軸は、対応する要素画像の中心を通るものとする。
【００３０】
ミラー群１６は、要素光学レンズ群１５から入射した光を反射して、要素光学レンズ群１５に出射するものである。ここでは、ミラー群１６は、要素光学レンズＬの光軸に直交する２次元方向に配置された複数のマイクロミラーＭ、Ｍ、…（図３（ｂ）参照）から構成され、それぞれのマイクロミラーＭは、入力される要素画像群に応じて、要素光学レンズ群１５から光軸方向に異なる距離となる位置に設置される。
【００３１】
マイクロミラー（ミラー）Ｍは、要素光学レンズ群１５の各々の要素光学レンズＬの光軸に直交する鏡面を有する微小のミラー素子である。ここでは、マイクロミラーＭは、表示手段１１の各々の画素に対応し、対応する画素からの光を反射する。このマイクロミラーＭ、Ｍ、…の各々は、後記するマイクロミラー調整手段１７のマイクロミラー制御手段１７ｂによって光軸方向に移動され、要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離が調整される。
【００３２】
ここで、図２及び図３を参照して、マイクロミラーＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２）と要素光学レンズ群１５との光軸方向の距離について説明する。図２は、要素光学レンズとマイクロミラーと立体像との位置を模式的に示す模式図である。図３は、複数のマイクロミラーの配置と立体像とを模式的に示す模式図、（ａ）は、要素光学レンズとマイクロミラーとによって生成される立体像を模式的に示す模式図、（ｂ）は、複数のマイクロミラーの配置の例を示す断面図である。
【００３３】
図２に示すように、立体像又は立体像（図示せず）の一部である像ｓを構成する複数の要素画像（図示せず）のうちの２つの要素画像の１つの画素（図示せず）からの光が、それぞれ要素光学レンズＬ１、Ｌ２に入射するとする。画素からの光は、主光線が要素光学レンズＬ１、Ｌ２の光軸に平行であり、それぞれ要素光学レンズＬ１、Ｌ２上に集光される。
【００３４】
そして、要素光学レンズＬ１、Ｌ２によって主光線が光軸よりに屈折し、画素からの光は、対応するマイクロミラーＭ１、Ｍ２において反射する。そして、反射した光は要素光学レンズＬ１、Ｌ２に入射し、像ｓの位置において集光される。このように、像ｓが生成される位置、つまり、像ｓを構成する要素画像の画素からの主光線がすべて収束する位置において、それぞれの画素から出射した光束が集光するようにすることで、像ｓの解像度の劣化を防ぐことができる。
【００３５】
ここで、既知である被写体の三次元的な構造の情報に基づいて、像ｓに対応する輝度情報が要素画像の各画素として投射される。この要素画像は、被写体の三次元的な構造の情報に基づいて求められる像ｓの三次元位置の情報と、当該像ｓに対応する被写体の輝度情報とに基づいて計算機等によって生成することができる。例えば、要素光学レンズＬ１に対応する要素画像は、像ｓの三次元位置の情報に基づいて、この位置から要素光学レンズＬ１に対して共役になる要素光学レンズＬ１上の点ｍ１の位置を求めることで、像ｓに対応する被写体上の点の輝度情報を要素光学レンズＬ１に投影された要素画像内における点ｍ１の位置の画素の輝度情報とすることで生成することができる。
【００３６】
ここで、マイクロミラーＭ１において反射し、要素光学レンズＬ１の主点を通って像ｓを形成する光の、当該要素光学レンズＬ１上に集光した点ｍ１のマイクロミラーＭ１による虚像ｍ１’から要素光学レンズＬ１の主点までの光路長ｇは、以下の式（１）によって表される。ここで、ｆは、要素光学レンズＬ１の焦点距離、ｂは、要素光学レンズＬ１の主点から像ｓまでの光路長である。
ｇ＝ｆ・ｂ／（ｆ−ｂ）      …（１）
【００３７】
また、マイクロミラーＭ１から要素光学レンズＬ１の主点までの光路長ａは、以下の式（２）によって表される。ここで、ｗは、要素光学レンズＬ１の主点から点ｍ１までの距離である。
ａ＝｛（ｇ２−ｗ２）１／２｝／２      …（２）
【００３８】
そして、この光路長ａから、マイクロミラーＭ１と要素光学レンズ群１５との光軸方向の距離が求められる。ここでは、マイクロミラーＭ１と要素光学レンズＬ１と像ｓとの場合を例に挙げて説明したが、各々のマイクロミラーと要素光学レンズと像とについて式（１）及び式（２）の関係が成立する。なお、図２において、マイクロミラーＭ１、Ｍ２に入射する光と要素光学レンズＬ１、Ｌ２について、マイクロミラーＭ１、Ｍ２の鏡面を含む平面ｐに対して反転させた光路及び要素光学レンズＬ１’、Ｌ２’を模式的に点線で示した。そして、マイクロミラーＭ１、Ｍ２において反射して要素光学レンズＬ１、Ｌ２に再度入射する光は、この点線で示した光が入射した場合と同じ光路を辿ることとなる。
【００３９】
そして、図３（ａ）に示すように、２つの立体像又は立体像（図示せず）の２つの部分である像ｓ１、ｓ２を構成する複数の要素画像（図示せず）のうちの２つの要素画像の１つの画素（図示せず）からの光が、それぞれ要素光学レンズＬ１、Ｌ２に入射するとする。像ｓ１を構成する光（図３（ａ）において光路を実線で示す）は、要素光学レンズＬ１、Ｌ２を通過し、マイクロミラーＭ１１、Ｍ２１において反射した後に、再度要素光学レンズＬ１、Ｌ２に入射して、像ｓ１の位置において集光される。同様に、像ｓ２を構成する光（図３（ａ）において光路を点線で示す）は、要素光学レンズＬ１、Ｌ２を通過し、マイクロミラーＭ１２、Ｍ２２において反射した後に、再度要素光学レンズＬ１、Ｌ２に入射して、像ｓ２の位置において集光される。そして、マイクロミラーＭ１１、Ｍ２１は、マイクロミラーＭ１２、Ｍ２２より、要素光学レンズＬ１、Ｌ２の主点からの光軸方向の離れた位置に設置されているため、マイクロミラーＭ１１、Ｍ２１において反射した各々の光は、マイクロミラーＭ１２、Ｍ２２において反射した光より要素光学レンズＬ１、Ｌ２の主点から光軸方向に近い位置に集光される。
【００４０】
このように、要素光学レンズＬ１、Ｌ２の主点から光軸方向に異なる距離の位置にある像ｓ１、ｓ２に、各々の像ｓ１、ｓ２を構成する光が集光するように、各々のマイクロミラーＭ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２の要素光学レンズＬ１、Ｌ２の主点からの光軸方向の距離を調整することで、光軸方向に位置の異なる立体像（像ｓ１、ｓ２）の解像度の劣化を防ぐことができる。
【００４１】
そして、他のマイクロミラー（図示せず）についても前記の式（１）及び式（２）に基づいて配置することで、要素光学レンズ群１５（図１参照）に入射したすべての光を、各々のマイクロミラーにおいて反射した後に立体像（図示せず）を形成する位置に集光させることができる。このとき、例えば、図３（ｂ）に示すように、ミラー群１６はマイクロミラーＭ、Ｍ、…を階段状に配置したものとなる。このマイクロミラーＭ、Ｍ、…の配置は立体像の位置に応じて変化し、式（１）及び式（２）に基づいて、後記するマイクロミラー調整手段１７によって算出され、制御される。
【００４２】
図１に戻って説明を続ける。マイクロミラー調整手段（ミラー調整手段）１７は、各々のマイクロミラーＭによって反射する光によって形成される立体像の各点の、要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離を示す情報である距離情報に基づいて、マイクロミラーＭ、Ｍ、…の位置を制御するものである。マイクロミラー調整手段１７は、マイクロミラー距離算出手段１７ａと、マイクロミラー制御手段１７ｂとを備える。
【００４３】
マイクロミラー距離算出手段１７ａは、外部から入力された距離情報に基づいて、マイクロミラーＭ、Ｍ、…の要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離を算出するものである。このマイクロミラー距離算出手段１７ａは、距離情報に基づいて前記の式（１）及び式（２）によって、各々のマイクロミラーＭの要素光学レンズＬの主点からの距離を算出して、各々のマイクロミラーＭの要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離を算出する。ここで算出された距離の情報は、マイクロミラー制御手段１７ｂに出力される。
【００４４】
なお、距離情報は、各々のマイクロミラーＭに対応した、当該マイクロミラーＭによって反射した光によって形成される立体像の各点の三次元位置の情報であってもよい。また、距離情報を、要素画像群を撮像する際の被写体の各点の三次元位置の情報とし、マイクロミラー距離算出手段１７ａが、撮像時の各要素光学レンズの位置と被写体の位置とに基づいて、撮像された要素画像の各画素に対応する被写体の点の要素光学レンズ系からの光軸方向の距離を算出することとしてもよい。また、距離情報を要素画像群とし、マイクロミラー距離算出手段１７ａが、各々の要素画像に対して、例えばブロックマッチングによって立体像の各々の点の各要素画像内における位置を求めて、すべての要素画像の各画素に対応する立体像の各点の、各要素光学レンズＬの主点からの距離を算出することとしてもよい。
【００４５】
マイクロミラー制御手段１７ｂは、マイクロミラー距離算出手段１７ａから入力された各々のマイクロミラーＭの要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離の情報に基づいて、各マイクロミラーＭの位置を制御するものである。このマイクロミラー制御手段１７ｂには、表示手段１１に要素画像群が表示されるたびにマイクロミラー距離算出手段１７ａから各マイクロミラーＭの距離の情報が入力され、マイクロミラー制御手段１７ｂは、この情報に基づいてそれぞれのマイクロミラーＭの位置を光軸方向に移動させる。
【００４６】
そして、ここでは、ミラー群１６とマイクロミラー制御手段１７ｂとが、Julie A. Perreault, et al., "Adaptive optic correction using microelectromechanical deformable mirrors", Optical Engineering, Vol.41, No.3, March 2002に記載されるような複数の平面鏡と、各々の平面鏡を鏡面に直交する方向に移動させる制御手段とを有するデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ；Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）から構成されることとした。
【００４７】
なお、立体像表示装置１は、ミラー群１６及びマイクロミラー制御手段１７ｂの代わりに、例えば、Julie A. Perreault, et al., "Adaptive optic correction using microelectromechanical deformable mirrors", Optical Engineering, Vol.41, No.3, March 2002に記載されるような連続した曲面の鏡面を有するミラー群１６’（図４（ａ）参照）及びミラー制御手段１７ｂ’（図４（ｂ）参照）を備えることとしてもよい。図４は、ミラー群の他の構成を模式的に示す模式図、（ａ）は、ミラー群の他の構成の例を示す断面図、（ｂ）は、ミラー群とミラー制御手段の一部を拡大した部分破断図である。なお、図４において、（ａ）では水平方向を要素光学レンズＬ（図１参照）の光軸方向とし、（ｂ）では、鏡面ｍに直交する方向を光軸方向とする。
【００４８】
図４（ｂ）に示すように、ミラー群１６’は、表面に鏡面ｍを有する膜１６ａ’と、鏡面ｍの形成されていない面に等間隔で設けられた支柱１６ｂ’、１６ｂ’、…とから構成される。この支柱１６ｂ’、１６ｂ’、…の先端は、後記するミラー制御手段１７ｂ’の微小板Ｄ、Ｄ、…に接続されている。
【００４９】
ミラー制御手段１７ｂ’は、ミラー群１６’の各々の支柱１６ｂ’に対応して、複数の微小板Ｄ、Ｄ、…と微小電極Ｅ、Ｅ、…とを有する。そして、この微小電極Ｅ、Ｅ、…に通電することで対応する微小板Ｄ、Ｄ、…が静電力によって湾曲する。そうすると、各々の微小板Ｄ、Ｄ、…に接続された支柱１６ｂ’、１６ｂ’、…の位置が移動し、この支柱１６ｂ’、１６ｂ’、…に取り付けられた膜１６ａ’の一部分が湾曲する。これによって、ミラー群１６’は、例えば、図４（ａ）に示すように曲面となる。
【００５０】
そして、ミラー制御手段１７ｂ’が、式（１）及び式（２）に基づいて、支柱１６ｂ’、１６ｂ’、…が設けられた膜１６ａ’のそれぞれの微小部分（ミラー、図示せず）を光軸方向に移動させることで、ミラー群１６’は、それぞれの微小部分において反射した光を、立体像が形成される位置において集光することができる。なお、ここで、ミラー制御手段１７ｂ’は、ミラー群１６’の湾曲した各々の微小部分の中心部の光軸方向の距離を式（１）及び式（２）に基づいて制御する。
【００５１】
なお、本発明の立体像表示装置１（図１参照）は、表示手段１１（図１参照）に表示される要素画像の複数の画素を１つのマイクロミラーＭに対応させることとしてもよい。また、表示手段１１が、例えば、要素画像群（図示せず）を撮像した写真フィルムであってもよく、このとき、ミラー群１６のマイクロミラーＭ、Ｍ、…は、各々のマイクロミラーＭに入射する写真フィルムの要素画像の微小区間からの光によって形成される立体像の要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離に基づいて、マイクロミラー調整手段１７によって位置が制御される。
【００５２】
［立体像表示装置の動作（第一の実施の形態）］
次に、図１を参照して、本発明の第一の実施の形態である立体像表示装置１が、立体像を表示する動作について説明する。
【００５３】
まず、立体像表示装置１の表示手段１１に要素画像群（フレーム画像）を表示する。そうすると、表示手段１１からの光は、投影レンズ１２に入射する。この光は、投影レンズ１２によって投影され、更に投射光学系１３に入射して、主光線が平行な光線群に変換される。
【００５４】
その後、投射光学系１３から出射した光はハーフミラー１４に入射して、一部が反射され、要素光学レンズ群１５に入射する。ここで、要素光学レンズ群１５は、複数の要素光学レンズＬ、Ｌ、…が当該要素光学レンズＬ、Ｌ、…の光軸に直交する平面上に配列されて構成され、表示手段１１に表示された複数の要素画像からの光が、それぞれ対応する要素光学レンズＬ上に結像する。そして、要素光学レンズ群１５上に結像した要素画像群からの光は要素光学レンズ群１５から出射した後にミラー群１６に入射する。
【００５５】
ここで、ミラー群１６を構成する複数のマイクロミラーＭ、Ｍ、…（図３（ｂ）参照）は、マイクロミラー調整手段１７によって要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離が調整されている。このマイクロミラー調整手段１７には、表示手段１１に要素画像群が入力されるのと同時に、各々のマイクロミラーＭによって反射される光に対応する立体像の点の、要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離を示す距離情報が入力されており、マイクロミラー距離算出手段１７ａによって、この距離情報に基づいて、式（１）及び式（２）から、各々のマイクロミラーＭの要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離が算出される。そして、ここで算出された距離の情報はマイクロミラー制御手段１７ｂに出力され、マイクロミラー制御手段１７ｂによって、マイクロミラーＭの要素光学レンズ群１５からの光軸方向の距離が調整される。
【００５６】
これによって要素光学レンズ群１５からミラー群１６に入射した光は、各々のマイクロミラーＭにおいて反射し、再度要素光学レンズ群１５に入射する。そして、各画素からの光は要素光学レンズ群１５によって立体像が形成される位置において集光される。以上の動作によって、立体像表示装置１は、すべての位置において焦点の合う立体像を表示することができる。
【００５７】
そして、表示手段１１に次の要素画像群（フレーム画像）が表示され、マイクロミラー調整手段１７に、当該要素画像群に対応した距離情報が入力されると、立体像表示装置１は前記の動作によって当該要素画像群による立体像を表示する。
【００５８】
なお、ここでは、表示手段１１に要素画像群の映像が表示されることとしたが、要素画像群の静止画が表示され、この要素画像群に対応してマイクロミラー調整手段１７が、式（１）を満たす位置にマイクロミラーＭ、Ｍ、…を移動させることとしてもよい。
【００５９】
また、立体像表示装置１は、マイクロミラー調整手段１７を備えず、表示手段１１に特定の要素画像群の静止画を表示し、ミラー群１６のマイクロミラーが、この要素画像群に対して式（１）を満たす位置に予め固定されて形成されることとしてもよい。
【００６０】
［立体像表示装置の構成（第二の実施の形態）］
次に、図５を参照（適宜図１参照）して、本発明の第二の実施の形態である立体像表示装置１Ａの構成について説明する。図５は、本発明の第二の実施の形態である立体像表示装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、表示手段１１の表示された複数の要素画像の両端にある要素画像の中心の画素からの光の光路を模式的に図示した。図５に示すように、立体像表示装置１Ａは、要素画像群を投射し、立体像を表示するものである。
【００６１】
立体像表示装置１Ａは、立体像表示装置１（図１参照）のハーフミラー１４を備えず、投影レンズ１２に代えて投影レンズ１２Ａを、投射光学系１３に代えて投射光学系１３Ａを備える。立体像表示装置１Ａ内の投影レンズ１２Ａ及び投射光学系１３Ａ以外の構成は、図１に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
投影レンズ（投影レンズ系）１２Ａは、表示手段１１からの光を投射するものである。投射光学系１３Ａは、投影レンズ１２Ａの主点を通った光を光軸に平行な光に変換するものである。ここで、表示手段１１の中心と投影レンズ１２Ａの主点と投射光学系１３Ａの主点は、要素光学レンズＬ、Ｌ、…の光軸に対して角度θだけ傾斜した直線上に配置されている。これによって、投射光学系１３Ａは、表示手段１１に表示された要素画像群からの光の主光線をこの直線に平行な光に変換する。
【００６３】
ここで、投射光学系１３Ａから出射した光の主光線は、ミラー群１６の鏡面（図示せず）の垂線に対して角度θだけ（図５では斜め上方向）傾斜しているため、要素光学レンズ群１５の要素光学レンズＬ、Ｌ、…に入射した後に、ミラー群１６によって反射し、鏡面の垂線に対して反対方向（図５では斜め下方向）に角度θだけ傾斜した光線となる。そして、隣接する要素光学レンズＬ、Ｌ、…（図５では１つ下の要素光学レンズＬ、Ｌ、…）に入射する。そして、ミラー群１６のマイクロミラーＭ、Ｍ、…は、前記の式（１）を満たす位置に設置されているため、要素画像群の各画素から出射した光は、それぞれ立体像が形成される位置において集光される。
【００６４】
このように主光線を角度θだけ傾斜させてミラー群１６に入射させることで、立体像表示装置１Ａは、ミラー群１６に対する入射光と反射光との光路を変えることができ、ハーフミラー１４を介在させる必要がなくなる。なお、図５では要素光学レンズＬに入射した光がミラー群１６によって反射された後に隣接する要素光学レンズＬに入射するように角度θを設定したが、例えば、反射した後に２つ以上隣の要素光学レンズＬに入射するようにしてもよいし、斜めの位置にある要素光学レンズＬに入射するようにしてもよい。
【００６５】
［立体像表示装置の構成（第三の実施の形態）］
次に、図６を参照（適宜図１参照）して、本発明の第三の実施の形態である立体像表示装置１Ｂの構成について説明する。図６は、本発明の第三の実施の形態である立体像表示装置の構成を模式的に示した模式図である。なお、ここでは、表示手段１１の表示された複数の要素画像の両端にある要素画像の中心の画素からの光の光路を模式的に図示した。図６に示すように、立体像表示装置１Ｂは、要素画像群を投射し、立体像を表示するものである。
【００６６】
立体像表示装置１Ｂは、立体像表示装置１（図１参照）の投射光学系１３に代えて投射光学系１３Ｂを備える。立体像表示装置１Ｂ内の投射光学系１３Ｂ以外の構成は、図１に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
投射光学系１３Ｂは、投影レンズ１２の主点を通った光を光軸に平行な光に変換するとともに、投影レンズ１２の主点を通り、ミラー群１６において反射された後に、要素光学レンズ群１５を通過した光を一点に収束させるものである。このように、観察者Ｏの位置にすべての主光線を収束させることによって、立体像表示装置１Ｂは、観察者Ｏが立体像を正しく観察できる範囲である視域を広くすることができる。なお、投射光学系１３Ｂは、要素光学レンズ群１５とミラー群１６との間に設置されることとしてもよい。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、立体像表示装置１、１Ａ、１Ｂの投影レンズ１２、１２Ａ、投射光学系１３、１３Ａ、１３Ｂ及び要素光学レンズＬは、光ファイバレンズ等のレンズからなることとしてもよいし、複数のレンズを組み合わせて構成されることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第一の実施の形態である立体像表示装置の構成を模式的に示した模式図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態である立体像表示装置の要素光学レンズとマイクロミラーと立体像との位置を模式的に示す模式図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態である立体像表示装置の複数のマイクロミラーの配置と立体像とを模式的に示す模式図、（ａ）は、要素光学レンズとマイクロミラーとによって生成される立体像を模式的に示す模式図、（ｂ）は、複数のマイクロミラーの配置の例を示す断面図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態である立体像表示装置のミラー群の他の構成を模式的に示す模式図、（ａ）は、ミラー群の他の構成の例を示す断面図、（ｂ）は、ミラー群とミラー制御手段の一部を拡大した部分破断図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態である立体像表示装置の構成を模式的に示した模式図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態である立体像表示装置の構成を模式的に示した模式図である。
【図７】従来のＩＰ方式を説明するための説明図、（ａ）は、従来のＩＰ方式によって要素画像群を撮影する装置の構成を模式的に示す模式図、（ｂ）は、従来のＩＰ方式によって立体像を表示する装置の構成を模式的に示す模式図、（ｃ）は、従来のＩＰ方式によって奥行き方向の凹凸の正しい立体像を表示する装置の構成を模式的に示す模式図である。
【図８】従来のＩＰ方式の撮影装置によって撮像される要素画像群、及び、表示装置によって表示される立体再生像を模式的に示した模式図、（ａ）は、従来のＩＰ方式の撮影装置によって撮像される要素画像群を模式的に示した模式図、（ｂ）は、従来のＩＰ方式の表示装置によって表示される立体再生像を模式的に示した模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
１、１Ａ、１Ｂ  立体像表示装置
１１    表示手段
１２、１２Ａ  投影レンズ（投影レンズ系）
１３、１３Ａ、１３Ｂ  投射光学系
１５    要素光学レンズ群
Ｌ      要素光学レンズ（要素光学レンズ系）
１６、１６’  ミラー群
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２  マイクロミラー（ミラー）
１７    マイクロミラー調整手段
【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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