(57)【要約】【課題】  ２次元画像表示モードと３次元画像表示モードを自由に切り替えて、容易に適切な表示方法を用いて作業を行う立体表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  入力された画像を書き込むメインバッファと、このイメージバッファに書き込まれた画像を取得するキャプチャと、このキャプチャで取得した画像を２Ｄ画像から３Ｄ画像にフォーマットを画像変換する画像変換部と、画像変換された画像を書き込むオーバーレイバッファと、メインバッファまたはオーバーレイバッファに書き込まれた画像を表示するディスプレイと、入力された画像が２Ｄ画像か３Ｄ画像かによって、メインバッファと前記オーバーレイバッファに書き込まれた画像の表示を切り替える切替部とを備える。【選択図】      図１
2008244835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体画像を表示する装置であって、
入力された画像を書き込むメインバッファと、
前記イメージバッファに書き込まれた画像を取得するキャプチャと、
前記キャプチャで取得した画像を２Ｄ画像から３Ｄ画像にフォーマットを画像変換する
画像変換部と、
前記画像変換された画像を書き込むオーバーレイバッファと、
前記メインバッファまたは前記オーバーレイバッファに書き込まれた画像を表示するデ
ィスプレイと、
入力された画像が２Ｄ画像か３Ｄ画像かによって、前記メインバッファと前記オーバー
レイバッファに書き込まれた画像の表示を切り替える切替部とを備えたことを特徴とする
立体画像表示装置。
【請求項２】
立体画像を表示する装置であって、
入力された画像が２Ｄ画像か３Ｄ画像かによって切り替える切替部と、
前記切替部で切り替えられた２Ｄ画像を取得するキャプチャと、
前記キャプチャで取得した画像を書き込む２Ｄ画像用イメージバッファと、
２Ｄ画像から３Ｄ画像にフォーマットを画像変換する画像変換部と、
前記画像変換部で画像変換された画像、または前記切替部で切り替えた３Ｄ画像を書き
込む３Ｄ画像用イメージバッファと、
前記３Ｄ画像用イメージバッファに書き込まれた画像を表示する表示部とを備えたこと
を特徴とする立体画像表示装置。
【請求項３】
立体画像を表示する装置であって、
入力された画像が２Ｄ画像か３Ｄ画像かによって切り替える切替部と、
前記切替部で切り替えられた２Ｄ画像を取得するキャプチャと、
前記キャプチャで取得した画像を書き込む２Ｄ画像用イメージバッファと、
２Ｄ画像から３Ｄ画像にフォーマットを画像変換する画像変換部と、
前記画像変換部で画像変換された画像、または入力された３Ｄ画像を書き込む３Ｄ画像
用イメージバッファと、
前記切替部で切り替えた３Ｄ画像、または前記３Ｄ画像用イメージバッファに書き込ま
れた画像を表示する表示部とを備えたことを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項４】
立体画像を表示する装置であって、
入力された２Ｄ画像を書き込む２Ｄ画像用イメージバッファと、
２Ｄ画像から３Ｄ画像にフォーマットを画像変換する画像変換部と、
前記画像変換部で画像変換された画像、または前記切替部で切り替えた３Ｄ画像を書き
込む３Ｄ画像用イメージバッファと、
入力された３Ｄ画像と位置情報とからフォーマット変換する座標変換部と、
前記３Ｄ画像用イメージバッファに書き込まれた画像、または前記座標変換部によりフ
ォーマット変換した画像を表示する表示部とを備えたことを特徴とする立体画像表示装置
。
【請求項５】
立体画像を表示する方法であって、
入力された画像が２Ｄ画像か３Ｄ画像かを切替部で切り替えるステップと、
前記切替部で切り替えた２Ｄ画像をキャプチャで取得するステップと、
前記キャプチャで取得した画像を画像変換部により２Ｄ画像から３Ｄ画像にフォーマッ
トを画像変換するステップと、
前記切替部で切り替えた３Ｄ画像、または前記画像変換部でフォーマット変換した３Ｄ
画像を表示部で表示するステップとを含むことを特徴とする立体画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像を表示する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な方式の立体ディスプレイが開発、実用化されている。左右の２枚の画像を
、光学的に左右の目で観察するようにして、立体写真を楽しんだりすることは数１０年前
より可能であったし、ホログラムのように元の物体の光線再生を忠実に再現することで立
体映像を表示する技術も古い。最近は電子ディスプレイと組み合わせて、動画をはじめと
して様々な立体画像コンテンツを楽しめるような環境ができつつある。
【０００３】
例えば、垂直レンチキュラーレンズを用いた立体画像表示装置がある。これはレンズの
１ピッチに１８個のサブピクセル（つまり６画素）が入っており、この１８個のサブピク
セルからの光線がレンズにより、観察空間の１８方向に配分される。全てのレンズからこ
のように分離された光線が表示されることで、目の位置により異なる像が観察される立体
画像表示装置が可能になる。この方式はインテグラルイメージング方式と呼ばれ、自然な
立体画像が表示できる特徴を持っている。（例えば、特許文献１を参照）
【特許文献１】特開２００６−９８７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
立体画像表示装置に出力する画像は、独自のフォーマット形式である必要がある。複数
の視点から見た画像をインターリーブして表示する必要があるため、例えば、ある視点か
らの画像のあるピクセルが、立体画像表示装置上では、ある場所の縦に並んだ３つのサブ
ピクセルとして配置される。インターリーブされた画像は、レンチキュラーレンズを外し
た状態では、正しい画像としては観察できない。これは、逆に言うと通常の２次元画像は
レンチキュラーレンズを介して観察すると正常な画像として観察できないことを示してい
る。
【０００５】
立体画像表示システムはＰＣ（パーソナルコンピュータ）など、何らかのコンピュータ
システム上に構築されることが多い。ＰＣでは、代表的なＯＳとしてウィンドウを用いる
システム（以下、ウインドウシステムとする）が使われているが、これらはもちろん２次
元画像で構成されている。従って、ウィンドウシステムの操作を行う場合に表示されるウ
ィンドウなどは正しく観察することができず、その操作性に重大な問題を残してしまう。
【０００６】
この発明は、上記問題を考慮してなされたものであり、２次元画像表示モードと３次元
画像表示モードを自由に切り替えて、容易に適切な表示方法を用いて作業を行う立体表示
装置または立体表示方法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】
【０００７】
本願発明によれば、入力された画像を書き込むメインバッファと、前記イメージバッフ
ァに書き込まれた画像を取得するキャプチャと、前記キャプチャで取得した画像を２Ｄ画
像から３Ｄ画像にフォーマットを画像変換する画像変換部と、前記画像変換された画像を
書き込むオーバーレイバッファと、前記メインバッファまたは前記オーバーレイバッファ
に書き込まれた画像を表示するディスプレイと、入力された画像が２Ｄ画像か３Ｄ画像か
によって、前記メインバッファと前記オーバーレイバッファに書き込まれた画像の表示を
切り替える切替部とを備えたことを特徴とする立体画像表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
これらの手段により、２次元画像表示モードと３次元画像表示モードを自由に切り替え
て、容易に適切な表示方法を用いて作業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図１〜図１３を用いて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例の立体画像表示装置１００の構成を表している。立体画
像表示装置１００は、切替部１０１、イメージバッファ１０２、表示部１０３、キャプチ
ャ１０４、画像変換部１０５から構成される。
【００１０】
ここでは、一般的なウィンドウを用いるシステム（以下、ウィンドウシステムとする）
でＰＣを動作させており、その環境下で３次元画像（３Ｄ画像）の表示を行うシステムで
ある。ウィンドウシステム自体は２次元画像（２Ｄ画像）であり、その上で立体画像表示
用のアプリケーションを立ち上げて立体画像表示を行う。また、立体画像表示アプリケー
ションを使用していないときには、ウィンドウシステムそのものやメニュー、アイコンな
どが２次元画像として観察できることが必要である。
【００１１】
まず、ウィンドウシステムには、その表示している画像データを格納するイメージバッ
ファ１０２が関連づけられており、ウィンドウシステムを構成する２次元画像はイメージ
バッファ１０２のメインバッファ１０２１に書き込まれる。キャプチャ１０４はこのメイ
ンバッファ１０２１から、ウィンドウ画面の２次元画像を取得する。そして、２次元画像
を立体画像表示装置に表示するために画像変換部１０５（ここでは、以下、２Ｄ−３Ｄ変
換とする）は、このキャプチャ１０４が取得した２次元画像をフォーマット変換し、立体
画像表示装置１００上で正しく観察できるような画像を作成する。作成された画像を表示
部１０３で表示するのであるが、この作成方法に関しては後で詳しく説明する。
【００１２】
このときに、入力画像を取得したメインバッファ１０２１とは異なるオーバーレイバッ
ファ１０２２へ画像変換部１０５で２Ｄ−３Ｄ変換された画像を書き込む。例えば、一般
的なウィンドウシステムでは、エージェント（アプリケーションの使用の手助けをしてく
れるキャラクターアニメーション）や、アイコンやマウスカーソルなどの陰などを効果的
に表示するために、透明度情報付きで、ウィンドウシステムに関連付けられたメインバッ
ファ１０２１に重ねて表示するための、レイヤードウィンドウというものが用意されてい
る。このレイヤードウィンドウによりメインバッファ１０２１に重ねて表示するために、
２Ｄ−３Ｄ変換された画像はオーバーレイバッファ１０２２に書き込まれ、表示部１０３
で表示される。このとき透明度を０（メインバッファ１０２１に書き込まれた画像を透過
しない）に設定しておけば、オリジナルのウィンドウ画面は見えず、立体画像表示装置１
００で観察できるよう変換された画像だけが表示される。
【００１３】
このように、メインバッファ１０２１からオリジナル画像を取得し、変換した画像をレ
イヤードウィンドウに表示することにはいくつかのメリットがある。まず、この２Ｄ−３
Ｄ変換は、アプリケーションプログラムの一部として実装することが可能であるが、アプ
リケーションからウィンドウシステムの画面をキャプチャする手段は少ない。しかし、表
示されたウィンドウをキャプチャする手段を持っているため、この時、オーバーレイバッ
ファ１０２２からの画像は取り込まず、メインバッファ１０２１からの画像を取り込むこ
とができる。
【００１４】
従って、２Ｄ−３Ｄ変換された画像をレイヤードウィンドウにより表示しても、２Ｄ−
３Ｄ変換手段は、次の新しいウィンドウシステムの画像を取得することができる。もし２
Ｄ−３Ｄ変換された画像を元のメインバッファ１０２１上に書き戻してしまうと、次のウ
ィンドウシステムの画像を取得するときに、２Ｄ−３Ｄ変換された画像を取得してしまう
ことになり、乱れた表示となってしまう。
【００１５】
立体画像表示装置はその特性上、パネルの画素数に対して、立体表示したときの有効解
像度が低くなる。例えば、垂直１２視差のインテグラルイメージング方式の立体画像表示
装置では、パネルの画素数が１９２０×１２００画素である場合、サブ画素単位で視差を
割り当てる方式を用いると、立体画像の解像度は、４８０×４００となる。また２Ｄ−３
Ｄ変換して表示するときに限り、４８０×４００または倍の９６０×４００の解像度が可
能となる。いずれにしろ、もとのウィンドウサイズが１９２０×１２００画素なのに対し
て、その全画面を同時に表示することはできない。従って、その一部をキャプチャして、
立体画像表示装置１００に表示するという工夫が必要である。マウスを動かすことによっ
て、キャプチャする位置を変えれば、同時にではないが、ウィンドウシステムの全範囲を
観察することは可能である。
【００１６】
しかしながら、常にこの２Ｄ−３Ｄ変換した画像の表示を有効にしておくのは適切でな
い。立体画像コンテンツを表示するときは、もともとレンチキュラーレンズ越しに正しく
立体画像として観察される画像を表示するのであるから、これを２Ｄ−３Ｄ変換してしま
うと正しく立体画像として観察できない。従って、このようなときは２Ｄ−３Ｄ変換した
画像の表示を無効にする必要がある。この２Ｄ−３Ｄ変換した画像表示の切替えを切替部
１０１で行っている。
【００１７】
この切替えは、ユーザーが明示的に指示をしても良いし、自動化してもよい。例えば、
立体画像を表示するアプリケーションが立ち上がったら、切替部１０１が２Ｄ−３Ｄ変換
した画像の表示を無効にするように切替える。そのアプリケーションが終了したら、切替
部１０１は２Ｄ−３Ｄ変換した画像の表示を有効にするように切替える。また、アプリケ
ーションの起動／終了ではなく、立体コンテンツの再生開始／停止をトリガーにしても良
い。
【００１８】
立体画像表示アプリケーションにも、数々のメニューなどがあり、それらを操作すると
きには、２Ｄ−３Ｄ変換表示してくれた方が便利なことがあるからである。このような切
替部１０１を備えていることによって、適切なタイミングで自動／手動でそのモードを切
り替え、２次元画像であっても３次元画像コンテンツであっても適切に表示することが可
能となる。
【００１９】
ここで、２Ｄ−３Ｄ変換の詳細について述べる。立体画像表示装置１００においては、
３Ｄ画像コンテンツは、視差数分の画像がタイル上に組み合わされたフォーマットをして
おり、これを適切な変換をすることで、ひとつのレンチキュラーレンズで視差分解する要
素画像をアレイ化した画像（要素画像アレイ）を得て、これをレンチキュラーレンズ越し
に観察することで立体視ができる。これに関して説明する。
【００２０】
図２は、立体画像表示装置１００の全体を概略的に示す斜視図である。図２に示す立体
画像を表示する表示装置は、平面画像としての視差合成画像を表示する平面型表示部３３
１を備えている。この平面型表示部３３１の前面には、この表示部３３１からの光線を制
御する視差バリア３３２として図３（ａ）に示すレンチキュラーシート３３４或いは図３
（ｂ）に示すスリット板３３３が配置されている。ここで、レンチキュラーシート３３４
或いはスリット板３３３は、総称して視差バリア３３２と称する。ここで、視差バリアは
、光学的開口を備え、視差バリアがレンチキュラーシート３３４であれば、光学的開口は
、各シリンドリカルレンズに相当し、視差バリアがスリット板３３３であれば、光学的開
口は、スリット板３３３に設けられたスリットに相当する。この視差バリア３３２の光学
的開口は、立体画像が表示される視域に向けられる表示部３３１からの光線を実質的に制
限し、表示部３３１上に表示される２次元的な画像を構成する各要素画像に対応して設け
られている。従って、表示部３３１上に表示される視差合成画像は、視差バリア３３２の
光学的開口の数に対応した数の要素画像から構成されている。その結果、要素画像が夫々
視差バリア３３２の光学的開口を介して視域内の空間に向けて投影されることによって立
体画像が立体画像表示装置の前面或いは背面に表示される。
【００２１】
尚、立体画像表示装置１００においては、必要に応じて拡散シート３０１が平面画像表
示部３３１と視差バリア３３２との間に設けられても良い。また、視差バリア３２２が、
平面画像表示部３３１の背面側に設置されていてもよい。
【００２２】
この立体画像表示装置１００は、１次元インテグラルイメージング方式（以下、ＩＩ方
式）であって、この１次元ＩＩ方式においては、想定視距離Ｌ上の視点３４３から見ると
、水平視差３４１が与えられるが、垂直視差３４２が与えられていない立体画像が観察さ
れる。ここで、図４（ａ）は、立体画像表示装置１００の前面を示し、図４（ｂ）は、立
体画像表示装置の水平面内における光学系の配置並びに要素画像平均幅Ｐｅ、第２水平ピ
ッチ（視差バリアの開口部の水平ピッチ）Ｐｓ、視距離Ｌ、視域幅Ｗの関係を示す作図線
（直線群３４６）を示し、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す立体画像表示装置の表示部３
３１を基準とする視域空間における垂直面内の画角を概略的に示している。
【００２３】
図２及び図４（ｂ）に示すように、立体画像表示装置は、上述したように液晶表示素子
等の平面画像を表示する平面型表示部３３１及び光学的開口を有する視差バリア３３２を
備えている。視差バリア３３２は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すような垂直方向に光学的
開口が直線状に伸び水平方向に周期的に配列される形状のレンチュキュラーシート３３４
或いはスリット板３３３で構成される。投射型の表示装置にあっては、この視差バリア３
３２は、曲面鏡アレイなどで構成される。この立体画像表示装置においては、水平方向の
視角３４１及び垂直方向の視角３４２の範囲内において、眼の位置から視差バリア３３２
を介して表示装置３３１が観察されて表示部３３１の前面及び背面に立体像を観察するこ
とができる。ここでは、平面画像表示部３３１の画素数は、正方形となる最小単位の画素
【００２４】
群で数えた場合の一例として横方向（水平方向）が１９２０であり、縦方向（垂直方向）
が１２００である。ここで、各最小単位の画素群は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画
素を含んでいるものとする。尚、この明細書において「画素」とは、表示面の１フレーム
内で独立に輝度を制御できる最小単位を意味し、通常の直視透過型液晶パネルにおける赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のサブ画素が「画素」に該当する。
【００２５】
図４（ｂ）において、視差バリア３３２から視距離面３４３までの間の距離（想定視距
離）Ｌ、視差バリアピッチ（視差バリア３３２の光学的開口の水平ピッチ）Ｐｓ、視差バ
リアギャップｄが定められれば、各要素画像の幅が定められる。即ち、要素画像の平均ピ
ッチＰｅは、視距離面３４３上の視点からアパーチャ（視差バリア３３２の光学的開口）
の中心に向かう直線に沿ってアパーチャ中心を表示装置の表示面上に投影した点の間隔に
より決定される。符号３４６は、視点位置と各アパーチャ中心とを結ぶ線を示し、視域幅
Ｗは、表示装置の表示面上で要素画像が互いに重なり合わないとの条件から決定される。
既に説明したように、要素画像とは、視差バリア３３２のある光学的開口を通過して視差
バリア３３２と視距離面３４３上との間の視域に向けられる光線束を発生する画素の集合
によって表示される２次元的な合成画像（視差合成画像の一部）に相当する。複数の要素
画像が表示部３３１に表示されてこれが投影されることによって立体画像が表示される。
【００２６】
アパーチャの水平ピッチＰｓが画素ピッチＰｐの整数倍に定められている平行光線１次
元ＩＩ方式においては、各アパーチャに対応して定められる立体画像の表示に寄与する要
素画像の平均ピッチＰｅは、画素ピッチＰｐの整数倍とはならず、この整数倍の値に端数
を伴う。アパーチャの水平ピッチＰｓが画素ピッチＰｐの整数倍に定められていない（平
行光線群を形成しない）広義の１次元ＩＩ方式にあっても、一般的に要素画像の平均ピッ
チＰｅは、同様に画素ピッチＰｐの整数倍からずれた端数を伴う。これに対して、多眼方
式では、要素画像の平均ピッチＰｅは、画素ピッチＰｐの整数倍に定められる。１次元Ｉ
Ｉ方式において、アパーチャの水平ピッチＰｓを画素ピッチＰｐで除した整数を「視差数
」と呼ぶことにする。
【００２７】
各要素画像は、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明するように各平行光線群
の方向に対応する視差成分画像４２６から抜き出された画素列の集合で構成される。また
、明らかなように１枚の立体画像を表示する為の視差合成画像は、要素画像の集合（要素
画像アレイとも称する）でもあり、この要素画像を構成する多数の視差成分画像４２６の
集合（インターリーブ状に合成された集合）でもある。
【００２８】
図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、平行光線１次元ＩＩ方式における視差成分画像に基
づく視差合成画像の構成方法を示している。図５（ａ）に示されるように、表示される物
体（被写体）４２１は、実際に立体画像表示装置の視差バリア３３２が置かれる面に配置
される投影面４２２に投影される。１次元ＩＰにおいては、垂直方向が透視投影となり、
水平方向が平行投影となるように、投影面４２２に平行な面で、且つ、視距離Ｌの面の中
央に定められ投影中心線４２３に向かう投影線４２５に向けて投影される。この投影では
、投影線が水平方向では互いに交わらないが、垂直方向では投影中心線で交わる。この投
影法により、投影面４２２上に、垂直方向が透視投影され、水平方向が平行投影された図
５（ｂ）に示されるような被写体の像４２４が作成される。図５（ｂ）に示される被写体
の像４２４は、図５（ａ）においては、符号１で示される投影方向４２８に投影される像
に相当し、１次元ＩＩにあっては、図５（ａ）に示されるように複数の方向に投影される
被写体の像４２４が必要とされる。
【００２９】
投影面４２２上に垂直方向が透視投影され、水平方向が平行投影される一方向分の画像
に相当する投影画像すなわち視差成分画像４２６は、図５（ｂ）に示すように、垂直方向
に沿う各画素列に分割され、各光学的開口（アパーチャ）に対応させる各要素画像に分配
され、視差合成画像４２７内に配置される。視差成分画像４２６は、表示装置の表示面４
２７における長さでいえば、アパーチャピッチＰｓ（光学的開口のピッチＰｓ）の間隔（
視差数と同じ数のサブ画素列間隔）だけ間隔が空けられ、互いに分離して配置される。
【００３０】
図５（ａ）に示される各投影方向は、視差番号で特定される視差成分画像４２６を観察
する視差方向に対応し、各方向は、等角度と成すようには定められず、視距離面上で投影
中心（カメラ位置）の間隔が等間隔になるように設定される。即ち、カメラを投影中心線
４２３上で等間隔に平行移動（向きは一定）して撮影することによって、投影中心の間隔
が等間隔に設定される。
【００３１】
図６は、立体画像表示装置の一部分の構成を概略的に示す斜視図である。液晶パネルな
どの平面状の視差画像表示部の表示面の前面に、視差バリア３３２として光学開口が垂直
方向に延びるシリンドリカルレンズからなるレンチキュラーシート３３４が配置されてい
る場合を示している。この視差バリア３３２の光学開口は、図６に示されるように直線状
に延出される場合に限らず、斜め、或いは、階段状に配置形成されも良い。図６に示され
るように表示装置の表示面には、縦横比が３：１の画素３４が横方向及び縦方向に夫々直
線状にマトリクス状に配置され、各画素３４は、同一行及び列内で横方向に赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）が交互に並ぶように配列されている。この色配列は、一般にモザイク配
列と呼ばれる。
【００３２】
図６に示される表示画面では、１８列６行の画素３４で１実効画素４３（この１実効画
素４３は、図６において黒枠で示されている）、或いは、１８列３行の画素３４で１実効
画素が構成される。このような表示部の構造では、水平方向に１８視差を与える立体画像
表示が可能となる。
【００３３】
もともと２次元画像を立体画像表示装置１００で観察するには、全ての視差画像が同じ
画像であると考えて、要素画像アレイを作成すればよい。それによって、表示パネル上に
置かれた平面を立体視しているような画像が観察される。つまり立体空間上の平面を観察
することになる。このとき、この２次元画像は、立体画像と同じ解像度で表現されるが、
前述のように、立体画像の解像度はもともとの表示パネルのそれより低くなってしまう。
例えば、１２視差斜めレンチキュラーレンズを用いた立体画像表示装置では、パネル解像
度が１９２０×１２００の時、立体画像の解像度は、４８０×４００となる。しかし、こ
のレンズはモアレを除去するためにクロストークを持ったレンズとして設計されており、
このクロストークを用いることで、２次元画像を表示するときに限り、倍の解像度９６０
×８００で表示することが可能である。４８０×４００の解像度では、ウィンドウシステ
ムを操作するにはかなり狭い解像度となるが、９６０×８００の解像度があれば、ウィン
ドウシステムも十分操作することが可能となる。倍解像度で２次元画像を表示する際には
、その平面は表示パネル面上ではなく、少し手前に浮いた面、もしくは沈んだ面として表
現される。高解像度な２次元平面を生成するための詳しい方法について説明する。
【００３４】
立体画像表示装置１００の構成を図７（ａ）、（ｂ）に示す。図７（ａ）は、立体画像
表示装置の構成を示す平面図である。立体画像表示装置１００は、２次元画像表示装置１
と、光線制御素子２とを備えている。２次元画像表示装置１は、例えば、液晶表示装置で
あって、複数の画素を有し２次元画像を表示する表示面を備えている。光線制御素子２は
、２次元画像表示装置１の前面に設けられ複数のレンズを有し上記表示面の複数の画素か
らの光線の方向を制御する。
【００３５】
立体画像表示装置においては、文字表示あるいは２次元画像を表示する時に、光線制御
素子２から表示される２次元画像の表示位置までの距離ｚｏｐｔは、以下の条件を満たし
ている。
【００３６】
０＜ｚｏｐｔ＜Ｌ／（１＋Ｄ）／２        （１）
ここで、Ｌは観測者から光線制御素子２までの距離すなわち視距離を示し、Ｄはデプス
ファクタと呼ばれ、次の（５）式から求められる。
Ｄ＝Ｌ／８／（Ｌ／２／ｌｐ）２／tan（θ）／ｐｐ        （２）
ここで、ｌｐは光線制御素子２のレンズピッチ、ｐｐは画素ピッチ、θは視域角の半分
を示す。以下、（１）式と、（２）式の導出について説明する。
先に述べたように、IＩ方式はある開口部から観測者の位置に関係なく、光線制御素子
により、ある複数の決まった視差角度に光線を振り分けることにより、両眼視差を利用し
て立体視させる方式である。レンチキュラーレンズを光線制御素子として利用する場合、
図７（ａ）における視差画像の割り当て方法として、レンチキュラーレンズ２を表示装置
１の前面に置き、レンズの焦点を表示装置１のピクセル位置におくことにより、レンズ２
の曲率により、角度に応じた平行光線を一つのレンズ２から放射する。この時、視域角を
２θ、視差数をＮとすると、１視差あたりの視域角度は、
【００３７】
１視差あたりの視域角度＝２θ／Ｎ          （３）
となる。
ところで、隣接視差からの光線は、通常、瞳に一本しか入らないと考えられていた。１
本以上入ることをクロストークと呼び、画質を劣化させる原因となる。しかし、液晶ディ
スプレイの高精細化が進み、１０視差以上の多視差も実現できるようになり、１視差あた
りの視域角度が小さくなってきている。視差数の増加に加えて、２次元画像表示装置１と
しての液晶表示装置の画素幅、モアレ防止用拡散フィルム、レンズのデフォーカスの影響
も加味して光線が広がり、人間の瞳４の中に隣接視差画像も見えてくる。
【００３８】
図７（ａ）において、符号１１は２次元画像表示装置１の表示面における視差画像を示
し、符号１９は飛び出し領域に表示した２次元の文字または画像を示す。画像１１には、
ＲＮＡ、ＭＡ、ＬＮＡ、ＲＮＢ、ＭＢ、ＬＮＢからなる視差画像がある。ＭＡはあるレン
ズ２のメイン画像であり、ＲＮＡはメイン画像ＭＡの右側に隣接する画像であり、ＬＮＡ
は、メイン画像ＭＡの左側に隣接する画像である。ＭＢは、画像ＭＡをメイン画像とする
レンズ２の隣のレンズのメイン画像であり、ＲＮＢはメイン画像ＭＢの右側に隣接する画
像であり、ＬＮＢは、メイン画像ＭＢの左側に隣接する画像である。
【００３９】
図７（ｂ）に、主光線７による像と隣接視差による像の瞳４に入ってくる割合を示す。
図７（ｂ）は、一つのレンズからの光線として、本来割り当てられた視差角度の主光線を
中心として、互いに主光線に接する二つの隣接視差画像光線が見えている場合を示してい
る。隣り合う主光線間に見える主光線も含めた視差数をｘ（視差）とし、主光線７の占め
る割合をＹ０（＝１視差）、片側の隣接視差画像の占める割合をＹ１（視差）とすると、
【００４０】
主光線による像：隣接視差光線による像＝１：２＊Ｙ１＝１：（ｘ−１）
となる。クロストーク量として、隣接視差画像のみえる割合とすると
クロストーク量＝ｘ−１／ｘ        （４）
となる。図７（ｂ）をから分かるように、隣接視差画像のみえる位置に、隣り合う主光線
の点を補間する点の情報を表示すると、解像度の向上した文字を見ることができる。
【００４１】
まず、隣接視差画像が主光線７を補間する場合、隣接視差光線は少なくとも図７におい
て隣り合う主光線７の中点より主光線に近い側を通らなければならない。なぜなら、立体
表示位置での隣接視差光線と主光線とのずれｔが、レンズピッチｌｐの半分より大きくな
ると、隣り合うレンズからの隣接視差光線９が観測者４の目の位置で交差することになり
、像としては二重像にみえるからである。そこで、図７（ａ）の幾何学的条件より、２次
元文字あるいは画像を表示する最適位置ｚｏｐｔは、あるレンズからの隣接視差光線９が
隣接するレンズからの主光線７と交わる飛び出し位置をｚｎとすると、
【００４２】
ｚｏｐｔ＜ｚｎ／２          （５）
となる条件が必要である。ここで、ｚｎの求め方を述べる。そこで、ｚｎの定義として
、視距離で３次元ディスプレイを見た場合、レンズピッチから決まる解像度（ナイキスト
周波数）と、一つのレンズから放射される光線密度から決まる解像度が同じになるところ
である。主光線７と隣接視差画像の光線９の視差角度は常に同じなので、正面からだけで
はなく、見る角度を変えても、２次元文字あるいは画像を得ることができる。
【００４３】
デプスファクタＤを
Ｄ＝αimax／βnyq              （６）
と定義する。ｚｎは飛び出し量の場合、次の式を満たす。
αimax×ｚｎｏ／｜Ｌ−ｚｎｏ｜＝βnyq        （７）
ここで、図７（ａ）に視距離Ｌを示したが、視距離とは観察者４と光線制御素子２との
距離である。視距離とは、３次元体画像を表示するために、２次元表示装置に表示する２
次元マッピングデータを作成する時の計算上の視距離で画像データに固有の値であり、任
意の観察者の位置を示しているわけではない。ここで、飛び出し領域において、
【００４４】
βnyq＝βimax
となる位置ｚｎは、Ｌ−ｚｎｏ＞０の条件から、（７）式を変形して、
Ｄ×ｚｎｏ／（Ｌ−ｚｎｏ）＝１
すなわち、
Ｄ×ｚｎｏ＝Ｌ−ｚｎｏ
したがって、
ｚｎｏ＝Ｌ／（１＋Ｄ）              （８）
となる。基準を観測者４からの位置ではなく、表示面上、あるいは表示面下の光線制御素
子２からの飛び出し量ｚｎに書き直すと
ｚｎ＝Ｌ・ｚｎｏ＝Ｌ×Ｄ／（１＋Ｄ）
を満たす飛び出し量が、図１に示すｚｎとほぼ同等となる。
最大のピクセルピッチにおいて、
Ｄ＝Ｌ／８／（Ｌ／２／ｌｐ）２／tan（θ）／ｐｐ      （９）
となる。すなわち、（３）式になる。
そこで、（５）式に（８）式を代入して、２次元文字の最適位置は、前述したように、
０＜ｚｏｐｔ＜Ｌ／（１＋Ｄ）／２
Ｄ＝Ｌ／８／（Ｌ／２／ｌｐ）２／tan（θ）／ｐｐ
となる。
今まで、飛び出し領域において、隣接視差画像が主光線どうしの間を補間する位置にな
るように、飛び出し位置を決めることについて述べてきた。
次に、具体的な文字を用いて、飛び出し領域に表示した立体文字と、観測者の目に入る
像が左右同じ方向のものなので、なめらかで見やすい表示となることについて、図８を用
いて説明する。文字表示領域の奥行き限界については、後に説明する。
【００４５】
図８（ａ）に、飛び出し領域に２次元文字、あるいは２次元画像を表示した時に、それ
らが、２次元表示装置１上の視差番号のどこに投影されるか、また、観測者の瞳４上でど
のようにみえるかを示した。ただし、主光線７の視差番号を６視差、隣接する左の隣接視
差番号を５視差、隣接する右の隣接視差番号を７視差とする。中央のレンズをＢ、左のレ
ンズをＡ、右のレンズをＣとする。
【００４６】
２次元表示装置１である液晶ディスプレイ上で、
５Ａ  ６Ａ  ７Ａ  …５Ｂ  ６Ｂ  ７Ｂ…５Ｃ  ６Ｃ  ７Ｃ
の順にマッピングされた画像データは、飛び出し領域の立体表示物体において
７Ａ  ６Ａ  ５Ａ  …７Ｂ  ６Ｂ  ５Ｂ…７Ｃ  ６Ｃ  ５Ｃ
の位置に相当する。観察者の目の位置でもそれらの位置関係が保たれるため、瞳４に入っ
てくる光線は隣接視差画像データも含んで
７Ａ  ６Ａ  ５Ａ  …７Ｂ  ６Ｂ  ５Ｂ…７Ｃ  ６Ｃ  ５Ｃ
となり、立体表示物体で、正しい補間画像が見られる。なお、図８（ａ）において、符号
３は隣接視差光線が主光線同士の間隔の１／２以内である領域を示し、符号５は主光線７
が主に見える領域を示し、符号６は隣接視差が主に見える領域を示し、符号９は、隣接視
差光線の中央部の軌跡を示し、符号１０は隣接視差光線の広がりによる主光線７が見える
領域を示し、符号１１は２次元表示装置１の表示面に表示される視差画像を示し、符号１
３は２次元文字を表示する位置とその視差番号割り当てを示し、符号１５は隣接視差画像
と主光線７が交わる位置を示す。
【００４７】
図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に、例として、Ｅという文字を表したときに、それらが２
次元表示装置１上でどのようにあらわされるか（図８（ｂ）参照）、また、観測者の目に
どのように映るか（図８（ｄ）参照）も示す。図８（ｃ）より、主光線はＥという文字の
中を一つしか通っていないが、隣接視差光線を含めると３本の視差光線がＥという文字の
中に通っている。図８（１２）にそれらを２次元表示装置上に投影したパタ―ン像を示す
が、レンチキュラーレンズの中の一つのレンズにおいて、左右の視差画像が反対になった
像となる。これらをレンズ越しに観測者の位置からみると、図８（ｄ）のように、飛び出
し領域に示した文字と同じように、正常な文字として観測できる。また、隣接視差画像が
主光線を補って、字として認識できることが分かる。
【００４８】
ここで、図９を用いて第１の実施例の処理の流れを説明する。例えば、アプリケーショ
ンの起動／終了、または３Ｄコンテンツの再生開始／停止に応じて、切替部１０１で入力
される画像を切り替える（Ｓ９０１）と、２Ｄ画像の場合には、キャプチャ１０４がイメ
ージバッファ１０２のメインバッファ１０２１に書き込まれた２Ｄ画像をキャプチャ（取
得）する（Ｓ９０２）。そして、２次元画像を立体画像表示装置で表示するために画像変
換部１０５で、このキャプチャ１０４がキャプチャした２Ｄ画像を２Ｄ−３Ｄ画像変換し
（Ｓ９０３）、立体画像表示装置１００上で正しく観察できるような画像を作成する。こ
の作成された画像は立体画像表示装置１００で観察できるようにディスプレイ１０３で表
示される（Ｓ９０４）。一方３Ｄ画像の場合には、２Ｄ−３Ｄ変換する必要がなく、その
ままディスプレイ１０３で表示される（Ｓ９０４）。
【００４９】
このように、３Ｄ画像表示アプリケーションにも、数々のメニューなどがあり、それら
を操作するときには、２Ｄ−３Ｄ変換表示してくれた方が便利なことがあり、このような
切替部１０１を備えていることによって、適切なタイミングで自動／手動でそのモードを
切り替え、２Ｄ画像であっても３Ｄ画像コンテンツであっても適切に表示することが可能
となる。
【００５０】
（変形実施例）
これまでに述べた構成例は比較的実装が容易ではあるが、パフォーマンスがあまり高く
ない場合がある。ウィンドウシステムのイメージバッファからのデータ取得がそれほど高
速に行えない場合があるからである。より良いパフォーマンスを実現するための構成は以
下の通りいくつかある。
【００５１】
実施例の形態として、図１０に示される立体画像表示装置１００のように切替部１００
１、キャプチャ１００２、及びディスプレイ１００５から構成され、更にディスプレイ１
００５はディスプレイドライバ１００３、表示部１００４から構成される２Ｄ−３Ｄ変換
機能をディスプレイドライバに組み込む方法である。
【００５２】
切替部１００１で２Ｄ画像であると切り替えられた場合に、キャプチャ１０２で取得し
た２Ｄ画像は、ディスプレイドライバ１００３ａを構成する２Ｄ画像用イメージバッファ
に書き込まれる。画像変換部１００３ｂはこの２Ｄ画像用イメージバッファに書き込まれ
た２Ｄ画像を立体画像表示装置に表示するために２Ｄ画像をフォーマット変換し３Ｄ画像
を生成する。生成された３Ｄ画像を３Ｄ画像用イメージバッファ１００３ｃに書き込まれ
、表示部１００４で表示される。
【００５３】
一方、切替部１００１で３Ｄ画像であると切り替えられた場青には、３Ｄ画像が３Ｄ画
像用イメージバッファ１００３ｃに書き込まれ、表示部１００４で表示される。このため
には、ディスプレイドライバ自体をこの立体画像表示装置１００専用に構成される。
【００５４】
また、他の実施例の形態として、図１１に示される立体画像表示装置１００のように切
替部１００１、キャプチャ１００２、及びディスプレイ１００５から構成され、更にディ
スプレイ１００５はディスプレイドライバ１００３、表示部１００４、フィルタドライバ
１００６から構成される２Ｄ−３Ｄ変換機能をフィルタドライバに組み込む方法である。
ＯＳの種類によってはドライバをレイヤ構造で構成することができ、ディスプレイドライ
バの前にフィルタドライバと呼ばれるドライバを挿入することが可能である。そしてこの
フィルタドライバのレベルで２Ｄ−３Ｄ変換を実装する。
【００５５】
切替部１００１で２Ｄ画像であると切り替えられた場合に、キャプチャ１０２で取得し
た２Ｄ画像は、フィルタドライバ１００６ａを構成する２Ｄ画像用イメージバッファに書
き込まれる。画像変換部１００６ｂはこの２Ｄ画像用イメージバッファに書き込まれた２
Ｄ画像を立体画像表示装置に表示するために２Ｄ画像をフォーマット変換し３Ｄ画像を生
成する。生成された３Ｄ画像を３Ｄ画像用イメージバッファ１００６ｃに書き込まれ、デ
ィスプレイドライバ１００３を介して表示部１００４で表示される。
【００５６】
一方、切替部１００１で３Ｄ画像であると切り替えられた場青には、３Ｄ画像が３Ｄ画
像用イメージバッファ１００３ｃに書き込まれ、表示部１００４で表示される。このため
には、ディスプレイドライバ自体をこの立体画像表示装置１００専用に構成される。
【００５７】
上記２つの実施例の形態では、ドライバ内部では使える関数に制限があるため、２Ｄ−
３Ｄ変換のような計算負荷が重い処理を行わせるとパフォーマンスが出ない場合がある。
そのような場合は、２Ｄ−３Ｄ変換部分を別プログラムとして作成しておき、フィルタド
ライバからそのプログラムにデータを送り、２Ｄ−３Ｄ変換を行うことも可能である。
【００５８】
このような他の実施例の形態として、図１２に示される立体画像表示装置１００のよう
に切替部１００１、キャプチャ１００２、及びディスプレイ１００５から構成され、更に
ディスプレイ１００５は、ディスプレイドライバ１００３、表示部１００４から構成され
、仮想ドライバ１００７及び画像変換プログラム１００８により実現する仮想ドライバを
用いる方法がある。仮想ドライバとは、実際のハードウエアを持たない仮想的なドライバ
である。仮想ディスプレイドライバに表示されたウィンドウ画面を、画像変換プログラム
に転送し、２画像変換プログラムは、変換済みの画像をディスプレイに対し描画する。
【００５９】
このような構成により、２次元画像表示モードと３次元画像表示モードを自由に切り替
えて、容易に適切な表示方法を用いて作業を行うことができる。
（第２の実施例）
次に第２の実施例について説明する。第１の実施例においては、２Ｄ−３Ｄ変換して２
次元画像を立体表示装置に出力する、もしくは、立体画像コンテンツを立体画像として出
力する、のいずれかであった。しかし、全体としては２次元のウィンドウシステムがきち
んと立体画像表示装置上で表示されており、なおかつその中に立体画像表示アプリケーシ
ョンがウィンドウモードで動作しているとき、その立体画像も正しく表示されている、と
いう使い方が望ましい場合もある。以下に述べる方法によってそれが実現される。
【００６０】
図１３（ａ）に示される立体画像表示装置１００のようにディスプレイドライバ１００
３、表示部１００４、フィルタドライバ１００６から構成され、更にフィルタドライバ１
００６は、２Ｄ画像用に２Ｄ画像用イメージバッファ１００６ａ、画像変換部１００６ｂ
、３Ｄ画像用イメージバッファ１００６ｃ、３Ｄ画像用に座標変換部１００６ｄから構成
される。
【００６１】
２Ｄ画像、フィルタドライバ１００６ａを構成する２Ｄ画像用イメージバッファに書き
込まれる。画像変換部１００６ｂはこの２Ｄ画像用イメージバッファに書き込まれた２Ｄ
画像を立体画像表示装置に表示するために２Ｄ画像をフォーマット変換し３Ｄ画像を生成
する。生成された３Ｄ画像を３Ｄ画像用イメージバッファ１００６ｃに書き込まれ、ディ
スプレイドライバ１００３を介して表示部１００４で表示される。このように立体画像表
示装置上に、２Ｄ画像として表示されている。
【００６２】
一方、このフィルタドライバ１００６には、３Ｄ画像表示アプリケーションの３Ｄ画像
表示部分の位置情報が入力され、３Ｄ画像表示部分は２Ｄ−３Ｄ変換を行わない。３Ｄ画
像表示アプリケーションは、３Ｄ画像表示するためのフォーマット変換をした３Ｄ画像を
、フィルタドライバ１００６で２Ｄ−３Ｄ変換処理をせず、そのままディスプレイドライ
バに入力される。このとき、３Ｄ画像表示の画素でのデスクトップ上のウィンドウ位置と
、表示画面上での表示位置は座標が異なる。そのため、フィルタドライバ１００６に入力
された位置情報を座標変換部１００６ｄで表示画面上での位置情報に座標変換して表示す
る。
【００６３】
ここでは、表示例として図１３（ｂ）に示したように、例えば、斜め１２視差用レンチ
キュラーレンズを用いた立体画像表示装置で説明する。パネル解像度が１９２０×１２０
０のとき、立体画像解像度は４８０×４００である。そして、２Ｄ−３Ｄ変換で表示でき
る解像度は、９６０×８００である。いま、ウィンドウシステムのデスクトップサイズを
９６０×８００とする。フィルタドライバ１００６を用いて２Ｄ−３Ｄ変換を実装し、デ
スクトップ自体は２Ｄ−３Ｄ変換されて、立体画像表示装置上に、２次元画像として表示
されている。このフィルタドライバ１００６の座標変換部１００６ｄには、３Ｄ画像表示
アプリケーションの３Ｄ画像表示部分の位置情報が入力され、３Ｄ画像表示部分は２Ｄ−
３Ｄ変換が行われない。３Ｄ画像表示アプリケーションは、３Ｄ画像表示するためのフォ
ーマット変換をした後、フィルタドライバ１００６は２Ｄ−３Ｄ変換処理をせず、そのま
まディスプレイドライバ１００３に入力される。このとき、もとの９６０×８００画素の
デスクトップ上でのウィンドウ位置と、表示画面上での表示位置は座標が異なる。従って
、その座標変換をフィルタドライバが行い、適切な位置に表示される。
【００６４】
このような構成により、必要以上に３Ｄ画像用のコンテンツを作ることなく、２Ｄ画像
、３Ｄ画像を組み合わせたコンテンツを簡単に作ることができる。また、２Ｄ画像ベース
の既存のウィンドウシステムなども適切に表示でき、その上で立体画像表示も可能である
ため、既存のＰＣシステムをベースにして、３Ｄ画像表示システムを構築しやすいという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施例を表す構成図。
【図２】立体画像表示の全体概略を示す斜視図。
【図３】視差バリアとしてレンチキュラーシート及びスリット板を概略的に示す斜視図。
【図４】立体表示画像を模式的に示した図。
【図５】平行光線１次元ＩＩ方式における視差成分画像に基づく視差合成画像の構成方法を示す説明図。
【図６】立体画像表示装置の一部分の構成を概略的に示す斜視図。
【図７】立体画像表示装置の構成を示す図。
【図８】２次元文字または２次元画像を表示した場合に２次元表示装置上の視差番号のどこに投影されたかを説明する図。
【図９】第１の実施例の処理フローを示す図。
【図１０】他の実施例を表す構成図。
【図１１】他の実施例を表す構成図。
【図１２】他の実施例を表す構成図
【図１３】第２の実施例を表す構成図
【符号の説明】
【００６６】
１００  立体画像表示装置
１０１  切替部
１０２  イメージバッファ
１０３  ディスプレイ
１０４  キャプチャ
１０５  画像変換部
１０２１  メインバッファ
１０２２  オーバーレイバッファ
【図１】
2008244835.tif 000003
【図２】
2008244835.tif 000004
【図３】
2008244835.tif 000005
【図４】
2008244835.tif 000006
【図５】
2008244835.tif 000007
【図６】
2008244835.tif 000008
【図７】
2008244835.tif 000009
【図８】
2008244835.tif 000010
【図９】
2008244835.tif 000011
【図１０】
2008244835.tif 000012
【図１１】
2008244835.tif 000013
【図１２】
2008244835.tif 000014
【図１３】
2008244835.tif 000015