(57)【要約】【課題】フルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で提供する。【解決手段】多数の角柱ミラー４１は、一定周期で回転しており、被写体からの光線を、その側面で反射する。カメラ４３は、角柱ミラー４１で反射された被写体からの光線を受光することにより、被写体の画像を撮像する。一方、多数の角柱ミラー５１は、角柱ミラー４１と同一位相で、かつ同一周期で回転しており、プロジェクタ５３が発する、カメラ４３で撮像された被写体の画像に対応する光線を反射する。ユーザは、角柱ミラー５１で反射された光線に対応する画像を観察する。本発明は、画像を撮像する撮像装置と、撮像装置で撮像された画像を表示する表示装置に適用することができる。【選択図】　　　図６
2004023203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光線を反射または透過する撮像光学系と、
前記撮像光学系を周期運動させる制御を行う撮像制御手段と、
前記撮像制御手段による制御にしたがい、前記撮像光学系を駆動する撮像駆動手段と、
周期運動する前記撮像光学系を介して入射する前記被写体からの光線を受光することにより、前記被写体の画像を撮像する撮像手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像光学系は、角柱状のミラーである角柱ミラーを複数配列した角柱ミラー群を有し、
前記撮像制御手段は、前記角柱ミラー群を構成する各角柱ミラーを、その２つの底面の重心を通る軸を回転軸として、同位相で、かつ一定角速度で回転させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記角柱ミラー群は、複数の前記角柱ミラーを、その回転軸を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列することにより構成され、
前記角柱ミラーは、前記被写体から入射する各方向の光線を、前記撮像手段の方向に反射する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像光学系は、かまぼこ型レンズを複数配列したレンチキュラレンズを有し、
前記撮像制御手段は、前記レンチキュラレンズを、そのレンチキュラレンズを構成する各かまぼこ型レンズの位置が周期的に移動するように周期運動させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像光学系は、前記被写体から入射して、前記かまぼこ型レンズを透過する光線を通過させるスリットをさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記レンチキュラレンズは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列して構成されており、
前記撮像制御手段は、前記レンチキュラレンズを、水平方向に、周期的に振動させる
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記レンチキュラレンズは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を半径方向に向けて、円状に配列して円形状に構成されており、前記撮像制御手段は、円形状の前記レンチキュラレンズを所定周期で回転させる
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記レンチキュラレンズは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を垂直方向に向けて、円筒状に配列して円筒形状に構成されており、
前記撮像制御手段は、円筒形状の前記レンチキュラレンズを所定周期で回転させる
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記被写体は、円筒形状の前記レンチキュラレンズの外側に存在し、
前記撮像手段は、円筒形状の前記レンチキュラレンズの内側に配置され、前記被写体から、前記レンチキュラレンズを介して入射する光線を受光する
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記被写体は、円筒形状の前記レンチキュラレンズの内側に存在し、
前記撮像手段は、円筒形状の前記レンチキュラレンズの外側に配置され、前記被写体から、前記レンチキュラレンズを介して入射する光線を受光する
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
複数の前記撮像手段を備え、
複数の前記撮像手段それぞれは、円筒形状の前記レンチキュラレンズの外側に配置され、前記被写体から、前記レンチキュラレンズを介して入射する光線を受光する
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記被写体から、前記レンチキュラレンズを介して入射する光線を、前記撮像手段の方向に反射する反射手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像駆動手段が前記撮像光学系を駆動するタイミングを表す駆動データを、前記撮像手段が前記被写体の画像を撮像することにより得られる前記被写体の画像データとともに出力する出力手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を表示する表示装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記表示装置は、
前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像に対応する光線を発光する発光手段と、
前記発光手段において発光された光線を反射または透過する表示光学系と、
前記表示光学系を周期運動させる制御を行う表示制御手段と、
前記表示制御手段による制御にしたがい、前記表示光学系を駆動する表示駆動手段と
を有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記表示装置は、周期運動する前記表示光学系を介して入射する前記被写体の画像に対応する光線を散乱することにより、前記被写体の画像を表示する散乱手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記撮像光学系は、角柱状のミラーである角柱ミラーを複数配列した第１の角柱ミラー群を有し、
前記撮像制御手段は、前記第１の角柱ミラー群を構成する各角柱ミラーを、その２つの底面の重心を通る軸を回転軸として、同位相で、かつ一定角速度で回転させる制御を行い、
前記表示光学系は、前記第１の角柱ミラー群と同一構成の第２の角柱ミラー群を有し、
前記表示制御手段は、前記第２の角柱ミラー群を構成する各角柱ミラーを、その２つの底面の重心を通る軸を回転軸として、前記第１の角柱ミラー群を構成する角柱ミラーと同位相で、かつ一定角速度で回転させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記第１と第２の角柱ミラー群は、複数の前記角柱ミラーを、その回転軸を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列することにより構成され、
前記第１の角柱ミラー群を構成する角柱ミラーは、前記被写体から入射する各方向の光線を、前記撮像手段の方向に反射し、
前記第２の角柱ミラー群を構成する角柱ミラーは、前記発光手段が発光する光線を反射する
ことを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記撮像光学系は、かまぼこ型レンズを複数配列した第１のレンチキュラレンズを有し、
前記撮像制御手段は、前記第１のレンチキュラレンズを、その第１のレンチキュラレンズを構成する各かまぼこ型レンズの位置が周期的に移動するように周期運動させる制御を行い、
前記表示光学系は、前記第１のレンチキュラレンズと同一構成の第２のレンチキュラレンズを有し、
前記表示制御手段は、前記第２のレンチキュラレンズを、その第２のレンチキュラレンズを構成する各かまぼこ型レンズの位置が、前記第１のレンチキュラレンズを構成する各かまぼこ型レンズの位置と同位相で周期的に移動するように周期運動させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項２０】
前記表示光学系は、前記発光手段において発光され、前記第２のレンチキュラレンズを構成するかまぼこ型レンズを透過する光線を通過させるスリットをさらに有する
ことを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置。
【請求項２１】
前記第１と第２のレンチキュラレンズそれぞれは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列して構成されており、
前記撮像制御手段は、前記第１のレンチキュラレンズを、水平方向に、周期的に振動させ、
前記表示制御手段は、前記第２のレンチキュラレンズを、水平方向に、前記第１のレンチキュラレンズと同一位相で振動させる
ことを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置。
【請求項２２】
前記第１と第２のレンチキュラレンズそれぞれは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を半径方向に向けて、円状に配列して円形状に構成されており、
前記撮像制御手段は、円形状の前記第１のレンチキュラレンズを所定周期で回転させ、
前記表示制御手段は、円形状の前記第２のレンチキュラレンズを、前記第１のレンチキュラレンズと同一周期で回転させる
ことを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置。
【請求項２３】
前記第１と第２のレンチキュラレンズそれぞれは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を垂直方向に向けて、円筒状に配列して円筒形状に構成されており、
前記撮像制御手段は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズを所定周期で回転させ、
前記表示制御手段は、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズを、前記第１のレンチキュラレンズと同一周期で回転させる
ことを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置。
【請求項２４】
前記被写体は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの外側に存在し、
前記撮像手段は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの内側に配置され、前記被写体から、前記第１のレンチキュラレンズを介して入射する光線を受光し、
前記発光手段は、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズの内側に配置され、前記被写体の画像に対応する光線を発光する
ことを特徴とする請求項２３に記載の撮像装置。
【請求項２５】
前記被写体は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの内側に存在し、
前記撮像手段は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの外側に配置され、前記被写体から、前記第１のレンチキュラレンズを介して入射する光線を受光し、
前記発光手段は、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズの内側に配置され、前記被写体の画像に対応する光線を発光する
ことを特徴とする請求項２３に記載の撮像装置。
【請求項２６】
複数の前記撮像手段を備え、
複数の前記撮像手段それぞれは、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの外側に配置され、前記被写体から、前記第１のレンチキュラレンズを介して入射する光線を受光し、
前記表示装置は、複数の前記撮像手段と同一数の複数の前記発光手段を有し、
複数の前記発光手段それぞれは、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズの内側に配置され、複数の前記撮像手段のうちの対応する撮像手段において撮像された前記被写体の画像に対応する光線を発光する
ことを特徴とする請求項２５に記載の撮像装置。
【請求項２７】
前記被写体から、前記第１のレンチキュラレンズを介して入射する光線を、前記撮像手段の方向に反射する反射手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項２５に記載の撮像装置。
【請求項２８】
前記撮像駆動手段が前記撮像光学系を駆動するタイミングを表す駆動データを、前記撮像手段が前記被写体の画像を撮像することにより得られる前記被写体の画像データとともに出力する出力手段をさらに備え、
前記表示制御手段は、前記駆動データにしたがい、前記表示駆動手段に、前記表示光学系を駆動させる
ことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項２９】
前記撮像光学系が、前記被写体からの光線を１８０度反射したときに、または前記被写体からの光線をそのまま透過したときに、前記撮像手段が撮像した前記被写体の画像を検出する画像検出手段をさらに備え、
前記表示制御手段は、前記画像検出手段による前記被写体の画像の検出結果に基づいて、前記表示駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項３０】
被写体からの光線を反射または透過する撮像光学系を周期運動させる制御を行い、
その制御にしたがい、前記撮像光学系を駆動し、
周期運動する前記撮像光学系を介して入射する前記被写体からの光線を受光することにより、前記被写体の画像を撮像する
ことを特徴とする撮像方法。
【請求項３１】
撮像装置で撮像された被写体の画像を表示する表示装置であって、
前記撮像装置で撮像された前記被写体の画像に対応する光線を発光する発光手段と、
前記発光手段において発光された光線を反射または透過する表示光学系と、
前記表示光学系を周期運動させる制御を行う表示制御手段と、
前記表示制御手段による制御にしたがい、前記表示光学系を駆動する表示駆動手段と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項３２】
周期運動する前記表示光学系を介して入射する前記被写体の画像に対応する光線を散乱することにより、前記被写体の画像を表示する散乱手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項３１に記載の表示装置。
【請求項３３】
前記撮像装置は、
被写体からの光線を反射または透過する撮像光学系と、
前記撮像光学系を周期運動させる制御を行う撮像制御手段と、
前記撮像制御手段による制御にしたがい、前記撮像光学系を駆動する撮像駆動手段と、
周期運動する前記撮像光学系を介して入射する前記被写体からの光線を受光することにより、前記被写体の画像を撮像する撮像手段と
を有し、
前記表示制御手段は、前記表示光学系に、前記撮像光学系と同一の周期運動を行わせる制御を行う
ことを特徴とする請求項３１に記載の表示装置。
【請求項３４】
前記撮像光学系は、角柱状のミラーである角柱ミラーを複数配列した第１の角柱ミラー群を有し、
前記撮像制御手段は、前記第１の角柱ミラー群を構成する各角柱ミラーを、その２つの底面の重心を通る軸を回転軸として、同位相で、かつ一定角速度で回転させる制御を行い、
前記表示光学系は、前記第１の角柱ミラー群と同一構成の第２の角柱ミラー群を有し、
前記表示制御手段は、前記第２の角柱ミラー群を構成する各角柱ミラーを、その２つの底面の重心を通る軸を回転軸として、前記第１の角柱ミラー群を構成する角柱ミラーと同位相で、かつ一定角速度で回転させる制御を行う
ことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
【請求項３５】
前記第１と第２の角柱ミラー群は、複数の前記角柱ミラーを、その回転軸を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列することにより構成され、
前記第１の角柱ミラー群を構成する角柱ミラーは、前記被写体から入射する各方向の光線を、前記撮像手段の方向に反射し、
前記第２の角柱ミラー群を構成する角柱ミラーは、前記発光手段が発光する光線を反射する
ことを特徴とする請求項３４に記載の表示装置。
【請求項３６】
前記撮像光学系は、かまぼこ型レンズを複数配列した第１のレンチキュラレンズを有し、
前記撮像制御手段は、前記第１のレンチキュラレンズを、その第１のレンチキュラレンズを構成する各かまぼこ型レンズの位置が周期的に移動するように周期運動させる制御を行い、
前記表示光学系は、前記第１のレンチキュラレンズと同一構成の第２のレンチキュラレンズを有し、
前記表示制御手段は、前記第２のレンチキュラレンズを、その第２のレンチキュラレンズを構成する各かまぼこ型レンズの位置が、前記第１のレンチキュラレンズを構成する各かまぼこ型レンズの位置と同位相で周期的に移動するように周期運動させる制御を行う
ことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
【請求項３７】
前記表示光学系は、前記発光手段において発光され、前記第２のレンチキュラレンズを構成するかまぼこ型レンズを透過する光線を通過させるスリットをさらに有する
ことを特徴とする請求項３６に記載の表示装置。
【請求項３８】
前記第１と第２のレンチキュラレンズそれぞれは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列して構成されており、
前記撮像制御手段は、前記第１のレンチキュラレンズを、水平方向に、周期的に振動させ、
前記表示制御手段は、前記第２のレンチキュラレンズを、水平方向に、前記第１のレンチキュラレンズと同一位相で振動させる
ことを特徴とする請求項３６に記載の表示装置。
【請求項３９】
前記第１と第２のレンチキュラレンズそれぞれは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を半径方向に向けて、円状に配列して円形状に構成されており、
前記撮像制御手段は、円形状の前記第１のレンチキュラレンズを所定周期で回転させ、
前記表示制御手段は、円形状の前記第２のレンチキュラレンズを、前記第１のレンチキュラレンズと同一周期で回転させる
ことを特徴とする請求項３６に記載の表示装置。
【請求項４０】
前記第１と第２のレンチキュラレンズそれぞれは、複数の前記かまぼこ型レンズを、その長手方向を垂直方向に向けて、円筒状に配列して円筒形状に構成されており、
前記撮像制御手段は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズを所定周期で回転させ、
前記表示制御手段は、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズを、前記第１のレンチキュラレンズと同一周期で回転させる
ことを特徴とする請求項３６に記載の表示装置。
【請求項４１】
前記被写体は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの外側に存在し、
前記撮像手段は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの内側に配置され、前記被写体から、前記第１のレンチキュラレンズを介して入射する光線を受光し、
前記発光手段は、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズの内側に配置され、前記被写体の画像に対応する光線を発光する
ことを特徴とする請求項４０に記載の表示装置。
【請求項４２】
前記被写体は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの内側に存在し、
前記撮像手段は、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの外側に配置され、前記被写体から、前記第１のレンチキュラレンズを介して入射する光線を受光し、
前記発光手段は、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズの内側に配置され、前記被写体の画像に対応する光線を発光する
ことを特徴とする請求項４０に記載の表示装置。
【請求項４３】
前記撮像装置は、複数の前記撮像手段を有し、
複数の前記撮像手段それぞれは、円筒形状の前記第１のレンチキュラレンズの外側に配置され、前記被写体から、前記第１のレンチキュラレンズを介して入射する光線を受光する
場合において、
複数の前記撮像手段と同一数の複数の前記発光手段を備え、
複数の前記発光手段それぞれは、円筒形状の前記第２のレンチキュラレンズの内側に配置され、複数の前記撮像手段のうちの対応する撮像手段において撮像された前記被写体の画像に対応する光線を発光する
ことを特徴とする請求項４２に記載の表示装置。
【請求項４４】
前記撮像装置は、前記撮像駆動手段が前記撮像光学系を駆動するタイミングを表す駆動データを、前記撮像手段が前記被写体の画像を撮像することにより得られる前記被写体の画像データとともに出力する出力手段をさらに有し、
前記表示制御手段は、前記駆動データにしたがい、前記表示駆動手段に、前記表示光学系を駆動させる
ことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
【請求項４５】
前記撮像光学系が、前記被写体からの光線を１８０度反射したときに、または前記被写体からの光線をそのまま透過したときに、前記撮像手段が撮像した前記被写体の画像を検出する画像検出手段をさらに備え、
前記表示制御手段は、前記画像検出手段による前記被写体の画像の検出結果に基づいて、前記表示駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
【請求項４６】
撮像装置で撮像された被写体の画像を表示する表示方法であって、
前記撮像装置で撮像された前記被写体の画像に対応する光線を反射または透過する表示光学系を周期運動させる制御を行い、
その制御にしたがい、前記表示光学系を駆動する
ことを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置および撮像方法、並びに表示装置および表示方法に関し、被写体を任意の視点から見た空間解像度の高い画像を実時間で提供することができるようにする撮像装置および撮像方法、並びに表示装置および表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ユーザの視点から被写体を見た画像を提示する、視点選択が可能な、いわゆるフルパララックス（ｆｕｌｌ　ｐａｒａｌｌａｘ）な画像提示システムとしては、例えば、ＮＨＫ（日本放送協会）が開発したＩＰ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）立体画像システムがある。
【０００３】
図１は、ＩＰ立体画像システムの一例の構成を示している。
【０００４】
ＩＰ立体画像システムでは、カメラ（ビデオカメラ）２によって、被写体が、複眼レンズ１を介して撮像される。
【０００５】
ここで、複眼レンズ１は、図２Ａの平面図と、図２Ｂの断面図に示すように、多数の小レンズを平面状に配置して構成されるものであり、従って、カメラ２では、この多数の小レンズそれぞれ越しに見た被写体の画像が撮像される。
【０００６】
そして、ＩＰ立体画像システムでは、カメラ２で撮像された画像が、例えば、液晶ディスプレイなどの表示装置３で表示される。表示装置３の表示画面の前面には、複眼レンズ１と同一構成の複眼レンズ４が配置されており、ユーザは、その複眼レンズ４越しに、表示装置３に表示された画像を見る。これにより、ユーザは、その視点から見た被写体の像を見ることができる。
【０００７】
即ち、カメラ２で撮像される画像は、複眼レンズ１を構成する各小レンズから被写体を見たものであるから、各小レンズ越しに見える被写体の画像（以下、適宜、小レンズ画像という）の集合になっている。従って、表示装置３に表示される画像も、小レンズ画像の集合になっているが、これを、ある視点から、複眼レンズ１と同一構成の複眼レンズ４を介して見ることにより、その視点から見た被写体の画像（像）が、複眼レンズ４を構成する各小レンズを介して見える、各小レンズ画像を構成する画素によって形成される。
【０００８】
従って、ＩＰ立体画像システムによれば、ユーザの視点から見た画像を提示することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＰ立体画像システムでは、簡単には（あるいは、観念的には）、ある視点から見た被写体の画像が、その画像を構成する各画素を、複眼レンズ４を構成する各小レンズによって、各小レンズ画像から集めることによって形成される。
【００１０】
従って、ユーザに提示される画像の解像度は、複眼レンズ１および４を構成する小レンズによって決まるが、小レンズの小型化や、複眼レンズ１および４を構成させる小レンズの個数には限界がある。従って、ユーザに提示される画像を、高い空間解像度の画像とすることが困難であった。
【００１１】
具体的には、ＩＰ立体画像システムには、選択可能な視線方向の数と、１画面（１フレームまたは１フィールド）の画像の空間解像度との積を、表示装置３の空間解像度を超える値とすることができないという制限があるため、視点の自由度を大きくすると、画像の空間解像度が劣化することとなる。
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、フルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で提供することができるようにするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、被写体からの光線を反射または透過する撮像光学系と、撮像光学系を周期運動させる制御を行う撮像制御手段と、撮像制御手段による制御にしたがい、撮像光学系を駆動する撮像駆動手段と、周期運動する撮像光学系を介して入射する被写体からの光線を受光することにより、被写体の画像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の撮像方法は、被写体からの光線を反射または透過する撮像光学系を周期運動させる制御を行い、その制御にしたがい、撮像光学系を駆動し、周期運動する撮像光学系を介して入射する被写体からの光線を受光することにより、被写体の画像を撮像することを特徴とする。
【００１５】
本発明の表示装置は、撮像装置で撮像された被写体の画像に対応する光線を発光する発光手段と、発光手段において発光された光線を反射または透過する表示光学系と、表示光学系を周期運動させる制御を行う表示制御手段と、表示制御手段による制御にしたがい、表示光学系を駆動する表示駆動手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の表示方法は、撮像装置で撮像された被写体の画像に対応する光線を反射または透過する表示光学系を周期運動させる制御を行い、その制御にしたがい、表示光学系を駆動することを特徴とする。
【００１７】
本発明の撮像装置および撮像方法においては、被写体からの光線を反射または透過する撮像光学系を周期運動させる制御が行われ、その制御にしたがい、撮像光学系が駆動される。そして、その周期運動する撮像光学系を介して入射する被写体からの光線を受光することにより、被写体の画像が撮像される。
【００１８】
本発明の表示装置および表示方法においては、撮像装置で撮像された被写体の画像に対応する光線を反射または透過する表示光学系を周期運動させる制御が行われ、その制御にしたがい、表示光学系が駆動される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明を適用した撮像表示システム（システムとは、複数の装置が論理的に集合した物をいい、各構成の装置が同一筐体中にあるか否かは問わない）の一実施の形態の構成例を示している。
【００２０】
図３の実施の形態において、撮像表示システムは、撮像装置１１と表示装置１２とから構成されている。
【００２１】
撮像装置１１は、撮像光学系２１、撮像部２２、駆動部２３、およびコントローラ２４から構成され、被写体の画像を撮像し、その画像データを出力する。
【００２２】
即ち、撮像光学系２１は、被写体からの光線を、撮像部２２に反射または透過する。撮像部２２は、撮像光学系２１を介して入射する被写体からの光線を受光することにより、その被写体の画像を撮像し、その結果得られる被写体の画像データを、コントローラ２４に供給する。駆動部２３は、コントローラ２４の制御にしたがい、撮像光学系２１を駆動する。コントローラ２４は、撮像光学系２１が周期運動を行うように、駆動部２３を制御する。また、コントローラ２４は、駆動部２３に撮像光学系２１を駆動させるタイミングを表す駆動データを生成する。そして、コントローラ２４は、その駆動データと、撮像部２２から供給される被写体の画像データとを多重化し、その結果得られる多重化データを出力する。
【００２３】
コントローラ２４が出力する多重化データは、例えば、衛星回線や、地上波、電話回線、インターネット、ＣＡＴＶ（Ｃａｂｌｅ　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）網、その他の無線または有線の伝送媒体１３を介して伝送され、あるいは、例えば、半導体メモリや、磁気ディスク、光磁気ディスク、その他の記録媒体１４に記録される。
【００２４】
表示装置１２は、表示部３１、表示光学系３２、駆動部３３、コントローラ３４、および散乱部３５から構成され、伝送媒体１３を介して伝送されてくる多重化データ、あるいは記録媒体１４から再生されて供給される多重化データにおける画像データを表示する。
【００２５】
即ち、表示部３１には、コントローラ３４から画像データが供給されるようになっており、表示部３１は、その画像データに対応する光線を、表示光学系３２に向けて発光する。表示光学系３２は、撮像光学系２１と同様に構成されるもので、表示部３１で発光された光線を、散乱部３５の方向に反射または透過する。駆動部３３は、コントローラ３４の制御にしたがい、表示光学系３２を駆動する。コントローラ３４は、伝送媒体１３または記録媒体１４から供給される多重化データを、被写体の画像データと駆動データに分離し、そのうちの画像データを、表示部３１に供給する。また、コントローラ３４は、表示光学系３２が撮像光学系２１と同様の周期運動を行うように、駆動部３３を制御する。
【００２６】
なお、コントローラ３４は、多重化データから分離した駆動データにしたがって、駆動部３３を制御し、これにより、表示光学系３２に、撮像光学系２１と同一の周期運動を行わせるようになっている。
【００２７】
散乱部３５は、例えば、すりガラスなどの光線を受光して散乱する部材で構成されており、表示光学系３２で反射または透過された光線を散乱することにより、その光線に対応する画像を表示する。
【００２８】
なお、撮像部２２に対する撮像光学系２１の光学的な位置関係と、表示部３１に対する表示光学系３２の光学的な位置関係とは、基本的に同一になっている。
【００２９】
次に、図４のフローチャートを参照して、図３の撮像装置１１により行われる、被写体の画像を撮像する撮像処理について説明する。
【００３０】
まず最初に、ステップＳ１において、コントローラ２４は、駆動部２３を制御することにより、撮像光学系２１の駆動を開始させ、これにより、撮像光学系２１は、所定の周期での周期運動を開始する。
【００３１】
そして、ステップＳ２に進み、撮像部２２は、被写体の画像の撮像を開始する。即ち、被写体からの光線は、ステップＳ１で周期運動を開始した撮像光学系２１において反射または透過され、撮像部２２に入射する。撮像部２２は、撮像光学系２１を介して入射する被写体からの光線を受光、光電変換し、その結果得られる被写体の画像データを、例えば、１フレーム単位で、コントローラ２４に供給する。
【００３２】
コントローラ２４は、ステップＳ３において、撮像部２２から供給される１フレームの画像データを受信し、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、コントローラ２４は、駆動部２３に撮像光学系２１を駆動させるタイミングを表す駆動データを生成する。さらに、ステップＳ４では、コントローラ２４は、駆動データと、ステップＳ３で受信した画像データとを多重化して、多重化データとし、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、コントローラ２４は、多重化データを、伝送媒体１３を介して伝送、または記録媒体１４に記録し、ステップＳ６に進む。
【００３３】
ステップＳ６では、コントローラ２４が、ユーザによって、図示せぬ操作部が、画像データの撮像を終了するように操作（以下、適宜、撮像終了操作という）されたか否かを判定する。
【００３４】
ステップＳ６において、撮像終了操作がされていないと判定された場合、撮像部２２からコントローラ２４に対して、次のフレームの画像データが供給されるのを待って、ステップＳ３に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
【００３５】
また、ステップＳ６において、撮像終了操作がされたと判定された場合、ステップＳ７に進み、撮像部２２は、被写体の画像の撮像を停止し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、コントローラ２４が、撮像光学系２１の駆動を停止するように、駆動部２３を制御し、これにより、撮像光学系２１が、周期運動を停止して、撮像処理を終了する。
【００３６】
次に、図５のフローチャートを参照して、図３の表示装置１２により行われる、被写体の画像を表示する表示処理について説明する。
【００３７】
まず最初に、ステップＳ１１において、コントローラ３４は、駆動部３３を制御することにより、表示光学系３２の駆動を開始させ、これにより、表示光学系３２は、所定の周期での周期運動を開始する。
【００３８】
ここで、コントローラ３４は、表示光学系３２を、撮像光学系２１の周期運動と同一の周期で周期運動させるように、駆動部３３を制御する。撮像光学系２１および表示光学系３２を周期運動させる周期は、例えば、コントローラ２４と３４に、あらかじめ設定されているものとする。但し、本実施の形態では、表示装置１２に供給される多重化データに含まれる駆動データが、撮像光学系２１の駆動タイミングを表すものであり、従って、コントローラ３４では、その駆動データに基づいて、撮像光学系２１の周期運動の周期を認識するようにすることが可能である。
【００３９】
その後、ステップＳ１２に進み、コントローラ３４は、伝送媒体１３または記録媒体１４から供給される１フレーム分の多重化データを受信し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、コントローラ３４が、ステップＳ１２で受信した多重化データを、１フレームの画像データと駆動データに分離し、画像データを、表示部３１に供給して、ステップＳ１４に進む。
【００４０】
ステップＳ１４では、コントローラ３４が、ステップＳ１３で多重化データから分離した駆動データにしたがい、駆動部３３による表示光学系３２の駆動を制御する。即ち、コントローラ３４は、駆動データにしたがい、表示光学系３２の（位置の）位相が、その駆動データと多重化されていた画像データの撮像が行われたときの撮像光学系２１の位相と同一となるように、駆動部３３による表示光学系３２の駆動を制御する。これにより、表示光学系３２の位相は、撮像装置１１において被写体の画像が撮像されたときの撮像光学系２１と同一位相となる。
【００４１】
ステップＳ１４では、さらに、表示部３１が、コントローラ３４から供給される画像データに対応する光線を発光する。この光線は、表示光学系３２で反射または透過され、散乱部３５に入射する。散乱部３５では、表示光学系３２からの光線が散乱され、これにより、その光線に対応する画像が表示される。
【００４２】
その後、ステップＳ１５に進み、コントローラ３４は、次の多重化データが、伝送媒体１３または記録媒体１４を介して送信されてきたかどうかを判定し、送信されてきたと判定した場合、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、コントローラ３４は、ユーザによって、図示せぬ操作部が、画像データの表示を終了するように操作（以下、適宜、表示終了操作という）されたか否かを判定する。
【００４３】
ステップＳ１６において、表示終了操作がされていないと判定された場合、ステップＳ１２に戻り、コントローラ３４は、伝送媒体１３または記録媒体１４から次に送信されてくる多重化データを受信し、以下、同様の処理を繰り返す。
【００４４】
一方、ステップＳ１５において、次の多重化データが、伝送媒体１３または記録媒体１４を介して送信されてこないと判定されるか、または、ステップＳ１６において、表示終了操作がされたと判定された場合、ステップＳ１７に進み、コントローラ３４が、表示光学系３２の駆動を停止するように、駆動部３３を制御し、これにより、表示光学系３２が、周期運動を停止して、表示処理を終了する。
【００４５】
次に、図６は、撮像光学系２１および表示光学系３２の第１実施の形態を示す斜視図であり、図７は、その断面図である。
【００４６】
なお、以下の実施の形態では、例えば、図６に示すように、撮像部２２は、画像を撮像するカメラ４３で構成され、表示部３１は、画像に対応する光線を発光するプロジェクタ５３で構成されるものとする。
【００４７】
図６および図７の実施の形態では、撮像光学系２１は、角柱ミラー群４０とハーフミラー４２で構成される。
【００４８】
角柱ミラー群４０は、角柱状のミラーである角柱ミラー４１を複数配列して構成されている。即ち、角柱ミラー４１は、その２つの底面の重心を通る軸を回転軸として回転可能なように構成されており、角柱ミラー群４０は、そのような複数の角柱ミラー４１を、その回転軸を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列することにより構成されている。
【００４９】
なお、駆動部２３は、コントローラ２４の制御にしたがい、角柱ミラー群４０を構成する各角柱ミラー４１を、同位相で、かつ一定角速度で回転させる。
【００５０】
ハーフミラー４２は、角柱ミラー群４０の右側に、その反射面が、角柱ミラー群４０を構成する複数の角柱ミラー４１が配列されている平面に対して、４５度の角度を形成するように配置されている。
【００５１】
そして、カメラ４３は、ハーフミラー４２の下部に、その光軸が、角柱ミラー群４０を構成する複数の角柱ミラー４１それぞれの回転軸と平行になるように配置されている。また、被写体は、ハーフミラー４２の右側に、その被写体と角柱ミラー群４０とで、ハーフミラー４２を挟む形に配置されている。
【００５２】
また、図６および図７の実施の形態では、表示光学系３２は、角柱ミラー群５０とハーフミラー５２で構成されている。
【００５３】
角柱ミラー群５０は、撮像光学系２１の角柱ミラー群４０と同一構成となっており、また、角柱ミラー群５０とハーフミラー５２の配置も、撮像光学系２１の角柱ミラー群４０とハーフミラー４２の配置と同一になっている。
【００５４】
即ち、角柱ミラー群５０は、角柱状のミラーである角柱ミラー５１を複数配列して構成されている。具体的には、角柱ミラー５１は、その２つの底面の重心を通る軸を回転軸として回転可能なように構成されており、角柱ミラー群５０は、そのような複数の角柱ミラー５１を、その回転軸を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列することにより構成されている。
【００５５】
なお、駆動部３３は、コントローラ３４の制御にしたがい、角柱ミラー群５０を構成する各角柱ミラー５１を、同位相で、かつ一定角速度で回転させるとともに、撮像光学系２１の角柱ミラー群４０を構成する角柱ミラー４１とも、同位相で、かつ一定角速度で回転させる。
【００５６】
ハーフミラー５２は、角柱ミラー群５０の左側に、その反射面が、角柱ミラー群５０を構成する複数の角柱ミラー５１が配列されている平面に対して、４５度の角度を形成するように配置されている。
【００５７】
そして、プロジェクタ５３は、ハーフミラー５２の下部に、その光軸が、角柱ミラー群５０を構成する複数の角柱ミラー５１それぞれの回転軸と平行になるように配置されている。
【００５８】
以上のように構成される撮像光学系２１を有する撮像装置１１と、表示光学系３２を有する表示装置１２では、次のようにして、画像の撮像と表示が行われる。
【００５９】
即ち、図７に示すように、撮像装置１１では、被写体からの光線（被写体を照射する照明が、被写体で反射されることにより得られる反射光）は、ハーフミラー４２を透過して、角柱ミラー群４０に入射する。角柱ミラー群４０は、被写体からの光線を反射し、その反射光は、ハーフミラー４２に向かう。ハーフミラー４２は、角柱ミラー群４０からの反射光を、撮像部２２としてのカメラ４３の方向に反射し、カメラ４３は、その反射光を受光することにより、被写体の画像を撮像する。
【００６０】
一方、表示装置１２では、プロジェクタ５３が、上述したようにして撮像装置１１のカメラ４３で撮像された被写体の画像に対応する光線を発し、この光線は、ハーフミラー５２に入射する。ハーフミラー５２は、プロジェクタ５３からの光線を、角柱ミラー群５０の方向に反射する。角柱ミラー群５０は、ハーフミラー５２からの光線を反射し、その反射光は、ハーフミラー５２に入射する。ハーフミラー５２では、角柱ミラー群５０からの反射光が透過され、その透過光は、散乱部３５で受光される。
【００６１】
即ち、図７の実施の形態では、散乱部３５が、例えば、平板形状のすりガラスでなるスクリーンパネル５４によって構成されている。ユーザは、ハーフミラー５２の、角柱ミラー群５０が配置されている側と反対側の任意の位置において、スクリーンパネル５４を手に持って、ハーフミラー５２の方向に翳し、そのスクリーンパネル５４を観察することにより、被写体の画像を観察することができる。
【００６２】
即ち、角柱ミラー群５０で反射され、ハーフミラー５２を透過した光線は、ユーザが手に持っているスクリーンパネル５４で受光、拡散され、これにより、スクリーンパネル５４には、その光線に対応する画像、つまり、カメラ４３で撮像された被写体の画像が表示される。
【００６３】
ここで、図７の実施の形態では、ユーザが手に持って移動することが可能なスクリーンパネル５４によって、散乱部３５を構成するようにしたが、散乱部３５は、その他、固定されたスクリーンによって構成することが可能である。
【００６４】
即ち、散乱部３５は、例えば、図８に示すように、ハーフミラー５２を、水平方向に覆うような、平板形状のスクリーンを湾曲させた円筒型スクリーンパネル５６によって構成することができる。
【００６５】
ここで、図９は、円筒型スクリーンパネル５６の構成例を示している。なお、図９は、円筒型スクリーンパネル５６の断面の一部を示している。
【００６６】
図９の実施の形態では、円筒型スクリーンパネル５６は、その外側（ハーフミラー５２側と反対側）に、光を散乱する散乱板５６Ｂを配置するとともに、その内側（ハーフミラー５２側）に、光学フィルタフィルム５６Ａを配置することによって構成されている。
【００６７】
光学フィルタフィルム５６Ａは、例えば、図１０の斜視図に示すように、いわゆるルーバー構造を有するシート状の光学フィルタで、遮光性を有する長方形状の多数の微小フィルムが、その面どうしが対向するように、微小間隔で配置されており、これにより、微小フィルムどうしの間にスリットが形成されている。
【００６８】
いま、光学フィルタフィルム５６Ａを構成する多数の微小フィルムの面と平行な方向を、正面方向というものとすると、光学フィルタフィルム５６Ａは、例えば、図１１に示すような光学特性を有する。
【００６９】
即ち、光学フィルタフィルム５６Ａは、正面方向の光線のみをそのまま透過（通過）させ、正面方向からずれた光線（微小フィルムの面と交わる光線）ほど、透過する光量を小さくする光学特性を有する。従って、光学フィルタフィルム５６Ａを、正面から見た場合には、向こう側が見えるが、正面からずれた方向（いわゆる斜め方向）から、光学フィルタフィルム５６Ａを見た場合には、向こう側が見えなくなる。
【００７０】
ここで、上述のような光学特性を有する光学フィルタフィルム５６Ａとしては、例えば、住友スリーエム社のライトコントロールフィルムなどを採用することができる。
【００７１】
図９の円筒型スクリーンパネル５６においては、その内側に、上述のような光学特性を有する光学フィルタフィルム５６Ａが、そのスリットが垂直方向に並ぶように配置されている。
【００７２】
従って、ハーフミラー５２から、円筒型スクリーンパネル５６に入射する光線のうち、円筒型スクリーンパネル５６に対する水平方向の入射角が９０度の光線は、光学フィルタフィルム５６Ａを透過するが、水平方向の入射角が他の角度の光線は、（理想的には、そのすべてが）光学フィルタフィルム５６Ａによって遮断される。その結果、円筒型スクリーンパネル５６の外側の散乱板５６Ｂには、円筒型スクリーンパネル５６に対する水平方向の入射角が９０度の光線だけが到達することから、円筒型スクリーンパネル５６の外側では、（理想的には）そのような光線に対応する画像が表示されることになる。
【００７３】
次に、図１２は、図６および図７の角柱ミラー群４０の第１の構成例を示す上面図である。
【００７４】
図１２の実施の形態では、角柱ミラー群４０を構成する複数の角柱ミラー４１それぞれは、正６角柱形状のミラーで、その側面に入射する光を反射する。
【００７５】
また、複数の角柱ミラー４１それぞれは、上述したように、同一位相で、かつ同一角速度で回転する。
【００７６】
ここで、図７の実施の形態において、ハーフミラー４２について、カメラ４３と線対称の位置に、仮想的なカメラ（以下、適宜、仮想カメラという）を想定すると、角柱ミラー群４０で反射され、さらに、ハーフミラー４２で反射された光線を受光するカメラ４３と、ハーフミラー４２が存在しないとして、角柱ミラー群４０で反射された光線を受光する仮想カメラとは、いわば光学的に等価なカメラとして扱うことができる。
【００７７】
そこで、ここでは、説明を簡単にするために、角柱ミラー群４０で反射された光線を受光することにより撮像される被写体の画像と、角柱ミラー群４０を構成する角柱ミラー４１の回転との関係を、仮想カメラを用いて説明する。
【００７８】
仮想カメラでは、例えば、その光軸と平行な方向から入射する光線が受光され、その光線に対応する画像が撮像される。
【００７９】
従って、回転する角柱ミラー４１のある側面（の法線）が、図１２Ａに示すように、仮想カメラの光軸方向とほぼ同一の方向を向いている場合には、仮想カメラの光軸方向とほぼ同一の方向から角柱ミラー４１に入射する光線が、仮想カメラの光軸方向に反射される。
【００８０】
また、回転する角柱ミラー４１のある側面が、図１２Ｂに示すように、仮想カメラの光軸方向からやや右に傾いた方向を向いている場合には、仮想カメラの光軸方向からやや右に傾いた方向から角柱ミラー４１に入射する光線が、仮想カメラの光軸方向に反射される。
【００８１】
さらに、回転する角柱ミラー４１のある側面が、図１２Ｃに示すように、仮想カメラの光軸方向から大きく右傾いた方向を向いている場合には、仮想カメラの光軸方向から大きく右に傾いた方向から角柱ミラー４１に入射する光線が、仮想カメラの光軸方向に反射される。
【００８２】
従って、仮想カメラで受光される被写体からの光線の方向は、角柱ミラー４１の側面の向きによって異なる。即ち、図１２の実施の形態では、角柱ミラー４１が、図１２Ａに示した状態にある場合、被写体からの光線のうち、仮想カメラの光軸とほぼ同一の方向から入射する光線が、角柱ミラー４１で、仮想カメラ４１の光軸方向に反射され、仮想カメラにおいて受光される。その結果、例えば、図７において、角柱ミラー群４０側から、仮想カメラの光軸の方向に沿って被写体を見た場合を、正面方向というものとすると、角柱ミラー４１が、図１２Ａに示した状態にある場合には、仮想カメラでは、被写体をほぼ正面方向から見たときに視覚に映る画像が撮像される。
【００８３】
また、角柱ミラー４１が、図１２Ｂに示した状態にある場合、被写体からの光線のうち、仮想カメラの光軸からやや右に傾いた方向から入射する光線が、角柱ミラー４１で、仮想カメラの光軸方向に反射され、仮想カメラにおいて受光される。その結果、角柱ミラー４１が、図１２Ｂに示した状態にある場合には、仮想カメラでは、被写体を正面方向からやや左に移動した位置から見たときに視覚に映る画像が撮像される。
【００８４】
さらに、角柱ミラー４１が、図１２Ｃに示した状態にある場合、被写体からの光線のうち、仮想カメラの光軸から大きく右に傾いた方向から入射する光線が、角柱ミラー４１で、仮想カメラの光軸方向に反射され、仮想カメラにおいて受光される。その結果、角柱ミラー４１が、図１２Ｃに示した状態にある場合には、仮想カメラでは、被写体を正面方向から大きく左に移動した位置から見たときに視覚に映る画像が撮像される。
【００８５】
従って、角柱ミラー群４０を構成する複数の角柱ミラー４１それぞれが、例えば、図１２Ａ乃至図１２Ｃに示すように、反時計回りに回転し、さらに、角柱ミラー４１の側面を区別しない場合に、角柱ミラー４１が、例えば、４フレームごとに同一姿勢になるものとすると、仮想カメラでは、４フレームごとに、４つの方向から被写体を見たときの画像が撮像されることになる。
【００８６】
その結果、例えば、いま、仮想カメラが、例えば、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　ＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）方式などの３０フレーム／秒のフレームレートのカメラであるとすると、仮想カメラでは、４つの方向それぞれについての被写体の画像が、７．５フレーム／秒（＝３０フレーム／秒÷４）のフレームレートで撮像されることになる。
【００８７】
以上のようにして、仮想カメラ、即ち、撮像装置１１のカメラ４３では、水平方向（左右方向）の複数の視点から被写体を見た画像それぞれが数フレームおきに撮像される。従って、撮像装置１１では、いわば時間解像度（フレームレート）を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が撮像される。その結果、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で撮像することができる。
【００８８】
ここで、撮像装置１１で撮像する画像は、モノクロであっても、カラーであっても問題ない。
【００８９】
なお、上述した場合には、６角柱の角柱ミラー４１が、４フレームごとに同一姿勢となるから、角柱ミラー４１は、２４（＝６×４）フレームで１回転する角速度で回転させる必要がある。
【００９０】
従って、６角柱の角柱ミラー４１が、例えば、５フレームごとに同一姿勢となるようにして、５つの方向から被写体を見たときの画像を撮像する場合には、角柱ミラー４１は、３０（＝６×５）フレームで１回転する角速度で回転させる必要がある。なお、この場合、例えば、ＮＴＳＣ方式では、５つの方向それぞれについての被写体の画像が、６（＝３０／５）フレーム／秒のフレームレートで撮像されることになる。
【００９１】
次に、表示装置１２の角柱ミラー群５０は、上述したように、撮像装置１１の角柱ミラー群４０と同一構成となっており、さらに、角柱ミラー群５０を構成する角柱ミラー５１は、角柱ミラー群４０を構成する角柱ミラー４１と同一位相で、かつ同一角速度で回転する。
【００９２】
従って、撮像装置１１の角柱ミラー群４０が、図１２に示したように構成される場合には、表示装置１２の角柱ミラー群５０も、図１２に示したように構成される。
【００９３】
ここで、表示装置１２について、撮像装置１１に想定した仮想カメラと同様に、仮想的なプロジェクタ（以下、適宜、仮想プロジェクタという）を想定する。
【００９４】
即ち、図７の実施の形態において、ハーフミラー５２について、プロジェクタ５３と線対称の位置に、仮想プロジェクタを想定し、ハーフミラー５２が存在しないものとすると、仮想プロジェクタが発する光線は、角柱ミラー群５０に入射して反射される。この場合、ハーフミラー５２で反射され、さらに、角柱ミラー５０で反射され、続いて、ハーフミラー５２を透過する光線を発するプロジェクタ５３と、ハーフミラー５２が存在しないとして、角柱ミラー群５０で反射される光線を発する仮想プロジェクタとは、いわば光学的に等価なプロジェクタとして扱うことができる。
【００９５】
そこで、ここでは、説明を簡単にするために、角柱ミラー群５０で反射された光線を受光することにより表示される被写体の画像と、角柱ミラー群５０を構成する角柱ミラー５１の回転との関係を、仮想プロジェクタを用いて説明する。
【００９６】
仮想プロジェクタでは、図１２で説明したようにして撮像された各方向から被写体を見たときの画像に対応する光線が、仮想プロジェクタの光軸方向と平行な方向に射出される。仮想プロジェクタが射出する光線は、角柱ミラー群５０に入射し、そこで反射される。
【００９７】
角柱ミラー群５０を構成する角柱ミラー５１は、角柱ミラー群４０を構成する角柱ミラー４１と同一位相で、かつ同一角速度で回転しているから、仮想プロジェクタが射出した光線は、図１２に示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、角柱ミラー５１で反射される。
【００９８】
従って、図７において、ユーザが、仮想プロジェクタの光軸方向とほぼ同一の方向のある位置から、仮想プロジェクタ（または角柱ミラー群５０）の方向に向けて、スクリーンパネル５４を翳（かざ）した場合において、角柱ミラー５１が図１２Ａに示した姿勢にあるときには、仮想プロジェクタが発する光線のうち、図１２Ａに示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、角柱ミラー５１で反射される光線が、スクリーンパネル５４で受光される。その結果、スクリーンパネル５４には、角柱ミラー４１が、図１２Ａに示した状態にある場合に、仮想カメラで撮像された被写体の画像、即ち、被写体をほぼ正面方向から見たときの画像が表示される。
【００９９】
また、ユーザが、仮想プロジェクタの光軸方向からやや左に移動した位置から、仮想プロジェクタの方向に向けて、スクリーンパネル５４を翳した場合において、角柱ミラー５１が図１２Ｂに示した姿勢にあるときには、仮想プロジェクタが発する光線のうち、図１２Ｂに示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、角柱ミラー５１で反射される光線が、スクリーンパネル５４で受光される。その結果、スクリーンパネル５４には、角柱ミラー４１が、図１２Ｂに示した状態にある場合に、仮想カメラで撮像された被写体の画像、即ち、被写体を正面方向からやや左に移動した位置から見たときの画像が表示される。
【０１００】
さらに、ユーザが、仮想プロジェクタの光軸方向から大きく左に移動した位置から、仮想プロジェクタの方向に向けて、スクリーンパネル５４を翳した場合において、角柱ミラー５１が図１２Ｃに示した姿勢にあるときには、仮想プロジェクタが発する光線のうち、図１２Ｃに示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、角柱ミラー５１で反射される光線が、スクリーンパネル５４で受光される。その結果、スクリーンパネル５４には、角柱ミラー４１が、図１２Ｃに示した状態にある場合に、仮想カメラで撮像された被写体の画像、即ち、被写体を正面方向から大きく左に移動した位置から見たときの画像が表示される。
【０１０１】
以上のように、ユーザは、各位置において、その位置から被写体を実際に見たときに視覚に映る画像を観察することができる。即ち、表示装置１２でも、撮像装置１１における場合と同様に、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が表示される。その結果、ユーザは、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で観察することができる。
【０１０２】
ここで、表示装置１２で表示する画像は、モノクロであっても、カラーであっても問題ない。さらに、表示装置１２で表示する画像は、撮像装置１１で撮像された実写の画像であっても良いし、コンピュータグラフィクスやアニメーションなどであっても良い。但し、コンピュータグラフィクスやアニメーションは、撮像装置１１で得られるような、時間解像度を犠牲にして、複数の視点から見た画像それぞれを、所定フレーム数おきに配置した画像である必要がある。
【０１０３】
なお、撮像装置１１で撮像される画像は、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が撮像される。従って、選択可能な視点（視線方向）の数を増やすと、時間解像度が劣化し、時間解像度をある程度維持しようとすれば、選択可能な視点の数が制限される。従って、選択可能な視点の数と、時間解像度とは、例えば、被写体の性質その他を考慮して設定するのが望ましい。
【０１０４】
即ち、例えば、被写体が動きのほとんどないものである場合には、時間解像度を犠牲にして、選択可能な視点の数を多くすることができる。また、例えば、被写体が動きの大きいものである場合には、選択可能な視点の数を制限して、時間解像度をある程度維持するのが望ましい。
【０１０５】
また、図１２の実施の形態では、角柱ミラー４１を、正６角形の角柱形状のミラーによって構成することとしたが、角柱ミラー４１は、その他の角柱形状のミラーによって構成することが可能である。
【０１０６】
即ち、角柱ミラー４１は、例えば、図１３に示すように、底面を正方形とする角柱状のミラーによって構成することが可能である。角柱ミラー４１を、図１３に示したように、正方形の角柱状のミラーによって構成した場合も、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示すように、その角柱ミラー４１が回転することによって、図１２における場合と同様に、カメラ４３において、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像を撮像することができる。
【０１０７】
なお、撮像装置１１の角柱ミラー４１が、図１３に示したように構成される場合には、表示装置１２の角柱ミラー５１も、角柱ミラー４１と同様に、底面を正方形とする角柱状のミラーによって構成する必要がある。
【０１０８】
また、角柱ミラー４１および５１は、その他、例えば、３角柱状のミラーなどで構成することも可能である。
【０１０９】
次に、図１４は、撮像光学系２１および表示光学系３２の第２実施の形態を示す斜視図である。
【０１１０】
図１４の実施の形態では、撮像光学系２１は、レンズプレート６０とスリット板６２で構成される。
【０１１１】
レンズプレート６０は、図１５に示すように、かまぼこ型レンズ６１を複数配列したレンチキュラレンズで構成されている。即ち、レンズプレート６０は、複数のかまぼこ型レンズ６１を、その長手方向を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列したレンチキュラレンズで構成されている。
【０１１２】
ここで、図１５Ａは、レンズプレート６０の平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示したレンズプレート６０を水平方向の線に沿って切断したときの切断面を表す断面図である。
【０１１３】
かまぼこ型レンズ６１は、光線が入射する位置によって、その光線を屈折させる方向（角度）が異なるものであるから、レンチキュラレンズであるレンズプレート６０を介して被写体を見た場合、複数のかまぼこ型レンズ６１それぞれには、広い視野角の被写体の像が映る。さらに、複数のかまぼこ型レンズ６１それぞれには、図１５Ｂに斜線を付して示すように、各かまぼこ型レンズ６１の位置から見た被写体の像が映る。
【０１１４】
図１４の実施の形態では、駆動部２３は、コントローラ２４の制御にしたがい、レンズプレート６０を、そのレンズプレート６０を構成する各かまぼこ型レンズ６１の位置が周期的に移動するように駆動する。即ち、図１４の実施の形態では、駆動部２３は、レンズプレート６０を、水平方向に、周期的に振動させる。
【０１１５】
スリット板６２は、レンズプレート６０の右側に、そのレンズプレート６０とほぼ接するような形に配置されており、かまぼこ型レンズ６１の長手方向、即ち、垂直方向に沿った形の多数のスリット６２Ａを有している。なお、上述したように、レンズプレート６０は振動するが、スリット板６２は固定されている。また、スリット６２Ａは、例えば、かまぼこ型レンズ６１の配置間隔と同一の間隔で設けられている。
【０１１６】
そして、被写体は、レンズプレート６０の、スリット板６２が配置されている側とは反対側に配置され、撮像部２２としてのカメラ４３は、スリット板６２の右側に、その光軸が、レンズプレート６０およびスリット板６２と直交するように配置されている。
【０１１７】
なお、レンズプレート６０およびスリット板６２は、例えば、カメラ４３の視野角を十分カバーすることができる大きさであるものとする。
【０１１８】
また、図１４の実施の形態では、表示光学系３２は、レンズプレート７０とスリット板７２で構成されている。
【０１１９】
レンズプレート７０とスリット板７２は、撮像光学系２１のレンズプレート６０とスリット板６２とそれぞれ同一構成となっており、また、レンズプレート７０とスリット板７２の配置も、撮像光学系２１のレンズプレート６０とスリット板６２の配置と同一になっている。
【０１２０】
即ち、レンズプレート７０も、図１５に示したレンズプレート６０と同様に、複数のかまぼこ型レンズ７１を、その長手方向を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列したレンチキュラレンズで構成されている。
【０１２１】
そして、図１４の実施の形態では、駆動部３３は、コントローラ３４の制御にしたがい、駆動部２３と同様に、レンズプレート７０を、水平方向に、周期的に振動させる。但し、駆動部３３は、レンズプレート７０を、レンズプレート６０と同一位相で、かつ同一周期で振動させる。
【０１２２】
なお、ここでは、撮像装置１１が有するレンズプレート６０と、表示装置１２が有するレンズプレート７０の位相とは、例えば、被写体側から見たレンズプレート６０と７０の位置として捉えることができる。
【０１２３】
スリット板７２は、レンズプレート７０の左側に、そのレンズプレート７０とほぼ接するような形に配置されており、スリット板６２のスリット６２Ａと同一のスリット、即ち、垂直方向に沿った形の多数のスリットを有している。なお、上述したように、レンズプレート７０は振動するが、スリット板７２は固定されている。
【０１２４】
そして、表示部３１としてのプロジェクタ５３は、スリット板７２の左側に、その光軸が、レンズプレート７０およびスリット板７２と直交するように配置されている。
【０１２５】
なお、図１４の実施の形態では、ユーザは、レンズプレート７０の、スリット板７２が配置されている側とは反対側の位置で、散乱部３５としてのスクリーンパネル５４（図７）を翳して、画像を観察する。
【０１２６】
また、レンズプレート７０およびスリット板７２は、例えば、プロジェクタ５３が発する光線に対応する画像の視野角を十分カバーすることができる大きさであるものとする。
【０１２７】
以上のように構成される撮像光学系２１を有する撮像装置１１と、表示光学系３２を有する表示装置１２では、次のようにして、画像の撮像と表示が行われる。
【０１２８】
即ち、撮像装置１１では、被写体からの光線が、レンズプレート６０を透過し、さらに、スリット板６２のスリット６２Ａを通過して、カメラ４３に入射する。カメラ４３は、このようにして入射する光線を受光することにより、被写体の画像を撮像する。
【０１２９】
一方、表示装置１２では、プロジェクタ５３が、上述したようにして撮像装置１１のカメラ４３で撮像された被写体の画像に対応する光線を発し、この光線は、レンズプレート７０を透過し、さらに、スリット板７２のスリットを通過する。そして、このスリット板７２のスリットを通過した光線が、ユーザが翳す散乱部３５としてのスクリーンパネル５４（図７）で受光されることにより、その光線に対応する画像が表示される。
【０１３０】
次に、図１６を参照して、レンズプレート６０およびスリット板６２のスリット６２Ａを透過した光線を受光することによりカメラ４３で撮像される被写体の画像と、レンズプレート６０を構成するかまぼこ型レンズ６１の位置との関係を説明する。なお、図１６は、レンズプレート６０およびスリット板６２を水平方向に沿って切断した場合の断面を示している。
【０１３１】
かまぼこ型レンズ６１が、例えば、その水平方向の振動範囲の中心に位置する場合、図１６Ａに示すように、かまぼこ型レンズ６１に入射する被写体からの光線は、カメラ４３の光軸方向と同一方向の光線となって、かまぼこ型レンズ６１を透過し、スリット板６２に入射する。スリット板６２では、振動範囲の中心に位置するかまぼこ型レンズ６１を透過した光線のうち、カメラ４３の光軸方向と同一方向の光線としてかまぼこ型レンズ６１に入射した光線ＢＣのみが、そのスリット６２Ａを通過し、カメラ４３に到達する。
【０１３２】
従って、この場合、カメラ４３では、被写体からの光線のうち、カメラ４３の光軸方向と同一方向の光線ＢＣのみが受光される。その結果、図１４において、カメラ４３側から、その光軸の方向に沿って被写体を見た場合を、正面方向というものとすると、かまぼこ型レンズ６１が、図１６Ａに示したように、その水平方向の振動範囲の中心に位置する場合には、カメラ４３では、被写体を正面方向から見たときの画像（カメラ９３の光軸に対して、右方向から入射する光線に対応する画像）が撮像される。
【０１３３】
また、かまぼこ型レンズ６１が、例えば、図１６Ａに示す位置から左方向に移動した場合、図１６Ｂに示すように、かまぼこ型レンズ６１に入射する被写体からの光線は、カメラ４３の光軸方向と同一方向の光線となって、かまぼこ型レンズ６１を透過し、スリット板６２に入射する。スリット板６２では、振動範囲の左側に位置するかまぼこ型レンズ６１を透過した光線のうち、カメラ４３の光軸方向から右に傾いた方向の光線としてかまぼこ型レンズ６１に入射した光線ＢＲのみが、そのスリット６２Ａを通過し、カメラ４３に到達する。
【０１３４】
従って、この場合、カメラ４３では、被写体からの光線のうち、カメラ４３の光軸方向から右に傾いた方向の光線ＢＲのみが受光される。その結果、かまぼこ型レンズ６１が、図１６Ｂに示したように、その水平方向の振動範囲の左側に位置する場合には、カメラ４３では、被写体を正面方向から左に移動した位置から見たときの画像（カメラ４３の光軸に対して、右方向から入射する光線に対応する画像）が撮像される。
【０１３５】
さらに、かまぼこ型レンズ６１が、例えば、図１６Ａに示す位置から右方向に移動した場合、図１６Ｃに示すように、かまぼこ型レンズ６１に入射する被写体からの光線は、カメラ４３の光軸方向と同一方向の光線となって、かまぼこ型レンズ６１を透過し、スリット板６２に入射する。スリット板６２では、振動範囲の右側に位置するかまぼこ型レンズ６１を透過した光線のうち、カメラ４３の光軸方向から左に傾いた方向の光線としてかまぼこ型レンズ６１に入射した光線ＢＬのみが、そのスリット６２Ａを通過し、カメラ４３に到達する。
【０１３６】
従って、この場合、カメラ４３では、被写体からの光線のうち、カメラ４３の光軸方向から左に傾いた方向の光線ＢＬのみが受光される。その結果、かまぼこ型レンズ６１が、図１６Ｃに示したように、その水平方向の振動範囲の右側に位置する場合には、カメラ４３では、被写体を正面方向から右に移動した位置から見たときの画像（カメラ４３の光軸に対して、左方向から入射する光線に対応する画像）が撮像される。
【０１３７】
以上のように、図１４の撮像装置１１でも、かまぼこ型レンズ６１の位置によって、カメラ４３に入射する被写体からの光線の方向が変化するので、レンズプレート６０が、水平方向に、一定周期で振動することにより、カメラ４３では、やはり、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が撮像される。従って、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で撮像することができる。
【０１３８】
なお、レンズプレート６０および７０は、例えば、少なくとも、かまぼこ型レンズ６１（７１）の配置間隔（かまぼこ型レンズ６１（７１）の幅）を振動範囲として、振動可能なようになっている。
【０１３９】
次に、図１４の実施の形態において、表示装置１２のレンズプレート７０は、上述したように、撮像装置１１のレンズプレート６０と同一構成となっており、さらに、レンズプレート７０を構成するかまぼこ型レンズ７１は、レンズプレート６０を構成するかまぼこ型レンズ６１と同一位相で、かつ同一周期で振動する。
【０１４０】
一方、プロジェクタ５３では、図１６で説明したようにしてカメラ４３で撮像された、各方向から被写体を見たときの画像に対応する光線が、プロジェクタ５３の光軸方向と平行な方向に射出される。プロジェクタ５３が射出する光線は、スリット板７２のスリットを通過（透過）し、さらに、レンズプレート７０を透過して、ユーザが翳すスクリーンパネル５４で受光される。
【０１４１】
レンズプレート７０を構成するかまぼこ型レンズ７１は、レンズプレート６０を構成するかまぼこ型レンズ６１と同一位相で、かつ同一周期で振動しているから、プロジェクタ５３が射出した光線は、図１６に示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、スリット板７２およびかまぼこ型レンズ７１を透過する。
【０１４２】
従って、図１４において、ユーザが、プロジェクタ５３の光軸方向と同一の方向のある位置から、プロジェクタ５３の方向に向けて、スクリーンパネル５４を翳した場合において、かまぼこ型レンズ７１が図１６Ａに示した位置にあるときには、プロジェクタ５３が発する光線のうち、図１６Ａに示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、スリット板７２およびかまぼこ型レンズ７１を透過する光線が、スクリーンパネル５４で受光される。その結果、スクリーンパネル５４には、かまぼこ型レンズ６１が、図１６Ａに示した状態にある場合に、カメラ４３で撮像された被写体の画像、即ち、被写体を正面方向から見たときの画像が表示される。
【０１４３】
また、ユーザが、プロジェクタ５３の光軸方向から左に移動した位置から、プロジェクタ５３の方向に向けて、スクリーンパネル５４を翳した場合において、かまぼこ型レンズ７１が図１６Ｂに示した位置にあるときには、プロジェクタ５３が発する光線のうち、図１６Ｂに示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、スリット板７２およびかまぼこ型レンズ７１を透過する光線が、スクリーンパネル５４で受光される。その結果、スクリーンパネル５４には、かまぼこ型レンズ６１が、図１６Ｂに示した状態にある場合に、カメラ４３で撮像された被写体の画像、即ち、被写体を正面方向から左に移動した位置から見たときの画像が表示される。
【０１４４】
さらに、ユーザが、プロジェクタ５３の光軸方向から右に移動した位置から、プロジェクタ５３の方向に向けて、スクリーンパネル５４を翳した場合において、かまぼこ型レンズ７１が図１６Ｃに示した位置にあるときには、プロジェクタ５３が発する光線のうち、図１６Ｃに示した光線の軌跡を逆向きに辿る形で、スリット板７２およびかまぼこ型レンズ７１を透過する光線が、スクリーンパネル５４で受光される。その結果、スクリーンパネル５４には、かまぼこ型レンズ６１が、図１６Ｃに示した状態にある場合に、カメラ４３で撮像された被写体の画像、即ち、被写体を正面方向から右に移動した位置から見たときの画像が表示される。
【０１４５】
以上のように、ユーザは、各位置において、その位置から被写体を実際に見たときに視覚に映る画像を観察することができる。即ち、図１４の表示装置１２でも、レンズプレート７０が、水平方向に、一定周期で振動することにより、撮像装置１１における場合と同様に、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が表示される。その結果、ユーザは、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で観察することができる。
【０１４６】
ここで、図１６の実施の形態では、レンチキュラレンズとしてのレンズプレート６０の凹凸がある方の面（かまぼこ型レンズ６１の凸になっている部分が集合している面）でない方の面を、スリット板６２側に向けるようにしたが、レンズプレート６０は、その凹凸がある方の面を、スリット板６２側に向けて配置することが可能である。この場合も、レンズプレート６０を水平方向に振動させることによって、図１７Ａ乃至図１７Ｃに示すように、被写体からの光線を、その方向別に、カメラ４３の光軸と同一方向の光線として、カメラ４３に入射させることができる。このことは、レンズプレート７０についても同様である。なお、図１７では、スリット板６２の図示を省略してある。
【０１４７】
また、図１４の実施の形態では、スリット板６２を、レンズプレート６０とカメラ４３との間に配置するようにしたが、スリット板６２は、被写体とレンズプレート６０との間に配置することが可能である。同様に、スリット板７２も、プロジェクタ５３とレンズプレート７０との間ではなく、レンズプレート７０の右側に配置することが可能である。
【０１４８】
次に、図１８は、撮像光学系２１および表示光学系３２の第３実施の形態を示す斜視図である。なお、図中、図１４における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。即ち、図１８では、撮像光学系２１が、レンズプレート６０に代えて、ディスク状レンズプレート８０を設けて構成され、表示光学系３２が、レンズプレート７０に代えて、ディスク状レンズプレート９０を設けて構成されている他は、基本的に、図１４における場合と同様に構成されている。
【０１４９】
図１９は、図１８のディスク状レンズプレート８０の構成例を示している。
【０１５０】
ディスク状レンズプレート８０も、図１４のレンズプレート６０と同様に、かまぼこ型レンズ６１を複数配列したレンチキュラレンズで構成されている。但し、ディスク状レンズプレート８０は、複数のかまぼこ型レンズ６１を、その長手方向を半径方向に向けて、円状に配列したディスク形状のレンチキュラレンズで構成されている。
【０１５１】
この場合、駆動部２３は、ディスク形状のレンチキュラレンズとしてのディスク状レンズプレート８０の中心部分に配置されており、ディスク状レンズプレート８０を、一定角速度で回転させる。
【０１５２】
なお、ディスク状レンズプレート８０の半径は、そのディスク状レンズプレート８０を構成するかまぼこ型レンズ６１の幅（図１９において、ディスク状レンズプレート８０の円周方向に沿ったかまぼこ型レンズ６１の長さ）に比較して、十分大になっており、従って、ディスク状レンズプレート８０において、スリット板６２と対向する部分は、図１５に示したレンズプレート６０と同様に、複数のかまぼこ型レンズ６１を、その長手方向を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列したレンチキュラレンズとみなせることができるようになっている。
【０１５３】
以上のように構成されるディスク状レンズプレート８０が、一定角速度で回転されることにより、そのディスク状レンズプレート８０において、スリット板６２と対向する部分のかまぼこ型レンズ６１の位置は、図１４のレンズプレート６０を構成するかまぼこ型レンズ６１と同様に、周期的に変化する。従って、図１８の撮像装置１１でも、図１４における場合と同様に、かまぼこ型レンズ６１の位置が周期的に変化することによって、カメラ４３に入射する被写体からの光線の方向も、周期的に変化し、これにより、カメラ４３では、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が撮像される。従って、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で撮像することができる。
【０１５４】
図１８に戻り、表示装置１２が有するディスク状レンズプレート９０は、撮像装置１１が有するディスク状レンズプレート８０と同一構成となっており、駆動部３３（図３）は、コントローラ３４の制御にしたがい、ディスク状レンズプレート９０を、ディスク状レンズプレート８０と同一位相で、かつ同一角速度で回転駆動する。
【０１５５】
なお、ディスク状レンズプレート９０は、ディスク状レンズプレート８０を構成するかまぼこ型レンズ６１と同一の数のかまぼこ型レンズ７１で構成されるが、ここでいう同一位相とは、ディスク状レンズプレート８０を構成する、あるかまぼこ型レンズ６１の位置と、そのかまぼこ型レンズ６１に対応する、ディスク状レンズプレート９０を構成するかまぼこ型レンズ７１の位置とが、例えば、被写体側から見て同一である必要はない。即ち、ここでいう同一位相とは、ディスク状レンズプレート８０を構成する、あるかまぼこ型レンズ６１の位置と、ディスク状レンズプレート９０を構成する任意のかまぼこ型レンズ７１の位置とが、例えば、被写体側から見て同一であれば足りる。
【０１５６】
また、ここでは、撮像装置１１が有するディスク状レンズプレート８０と、表示装置１２が有するディスク状レンズプレート９０の位相とは、例えば、被写体側から見たディスク状レンズプレート８０と９０を構成する各かまぼこ型レンズ６１と７１の位置として、それぞれ捉えることができる。
【０１５７】
以上のように、ディスク状レンズプレート９０が、ディスク状レンズプレート８０と同一位相で、かつ同一角速度で回転されることにより、そのディスク状レンズプレート９０において、スリット板７２と対向する部分のかまぼこ型レンズ７１の位置は、図１４のレンズプレート７０を構成するかまぼこ型レンズ７１と同様に、周期的に変化する。従って、図１８の表示装置１２でも、図１４における場合と同様に、かまぼこ型レンズ７１の位置が周期的に変化することによって、そのかまぼこ型レンズ７１を透過するプロジェクタ５３からの光線が、カメラ４３で受光された被写体からの光線の方向ごとに、いわば振り分けられる。これにより、図１８の表示装置１２では、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が表示される。即ち、ユーザが、ディスク状レンズプレート９０の、スリット板７２が配置されている側とは反対側の位置から、スクリーンパネル５４（図７）を翳すことにより、スクリーンパネル５４には、その位置から見た被写体の画像が表示される。その結果、ユーザは、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で観察することができる。
【０１５８】
なお、図１４の実施の形態では、レンズプレート６０および７０を、水平方向に振動させるのに対して、図１８の実施の形態では、ディスク状レンズプレート８０および９０が、一定方向に回転される。従って、図１４の実施の形態における場合には、レンズプレート６０および７０の振動方向が、左から右方向に、または右から左方向に切り替わるときに、大きな負荷がかかることになる。これに対して、図１８の実施の形態における場合には、ディスク状レンズプレート８０および９０の回転方向を切り替えずに済むので、ディスク状レンズプレート８０および９０を、安定かつ高速に駆動することができる。
【０１５９】
次に、図２０は、撮像光学系２１および表示光学系３２の第４実施の形態を示す斜視図である。なお、図中、図１４における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。即ち、図１８では、撮像光学系２１が、レンズプレート６０に代えて、レンズドラム１００を設けて構成され、表示光学系３２が、レンズプレート７０に代えて、レンズドラム１１０を設けて構成されている他は、基本的に、図１４における場合と同様に構成されている。
【０１６０】
レンズドラム１００も、図１４のレンズプレート６０と同様に、かまぼこ型レンズ６１を複数配列したレンチキュラレンズで構成されている。但し、レンズドラム１００は、複数のかまぼこ型レンズ６１を、その長手方向を垂直方向に向けて、円筒状に配列した円筒形状のレンチキュラレンズで構成されている。即ち、レンズドラム１００は、円筒の側面として、かまぼこ型レンズ６１を複数配列して構成されるレンチキュラレンズで構成されている。
【０１６１】
なお、図２０の実施の形態において、スリット板６２およびカメラ４３は、円筒形状のレンズドラム１００の内側に配置されている。また、被写体は、円筒形状のレンズドラム１００の外側に配置されており、従って、カメラ４３では、レンズドラム１００の外側にある被写体からの光線のうちの、レンズドラム１００を構成するかまぼこ型レンズ６１およびスリット板６２のスリット６２Ａを透過した光線が受光される。
【０１６２】
また、レンズドラム１００の底面の半径は、十分に大きく、従って、レンズドラム１００において、スリット板６２と対向する部分は、図１５に示したレンズプレート６０と同様に、複数のかまぼこ型レンズ６１を、その長手方向を垂直方向に向けて、同一平面上に並列に配列したレンチキュラレンズとみなせることができるようになっている。
【０１６３】
図２０の実施の形態において、駆動部２３（図３）は、レンズドラム１００を、その２つの底面の中心を通る線を回転軸として、一定角速度で回転させる。
【０１６４】
この場合、レンズドラム１００において、スリット板６２と対向する部分のかまぼこ型レンズ６１の位置は、図１４のレンズプレート６０を構成するかまぼこ型レンズ６１と同様に、周期的に変化する。従って、図２０の撮像装置１１でも、図１４における場合と同様に、かまぼこ型レンズ６１の位置が周期的に変化することによって、カメラ４３に入射する被写体からの光線の方向も、周期的に変化し、これにより、カメラ４３では、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が撮像される。従って、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で撮像することができる。
【０１６５】
一方、表示装置１２が有するレンズドラム１１０は、撮像装置１１が有するレンズドラム１００と同一構成となっており、駆動部３３（図３）は、コントローラ３４の制御にしたがい、レンズドラム１１０を、レンズドラム１００と同一位相で、かつ同一角速度で回転駆動する。
【０１６６】
なお、レンズドラム１１０は、レンズドラム１００を構成するかまぼこ型レンズ６１と同一の数のかまぼこ型レンズ７１で構成されるが、ここでいう同一位相とは、レンズドラム１００を構成する、あるかまぼこ型レンズ６１の位置と、そのかまぼこ型レンズ６１に対応する、レンズドラム１１０を構成するかまぼこ型レンズ７１の位置とが、例えば、被写体側から見て同一である必要はない。即ち、ここでいう同一位相とは、レンズドラム１００を構成する、あるかまぼこ型レンズ６１の位置と、レンズドラム１１０を構成する任意のかまぼこ型レンズ７１の位置とが、例えば、被写体側から見て同一であれば足りる。
【０１６７】
また、ここでは、撮像装置１１が有するレンズドラム１００と、表示装置１２が有するレンズドラム１１０の位相とは、被写体側から見たレンズドラム１００と１１０を構成する各かまぼこ型レンズ６１と７１の位置として、それぞれ捉えることができる。
【０１６８】
以上のように、レンズドラム１１０が、レンズドラム１００と同一位相で、かつ同一角速度で回転されることにより、そのレンズドラム１１０において、スリット板７２と対向する部分のかまぼこ型レンズ７１の位置は、図１４のレンズプレート７０を構成するかまぼこ型レンズ７１と同様に、周期的に変化する。従って、図２０の表示装置１２でも、図１４における場合と同様に、かまぼこ型レンズ７１の位置が周期的に変化することによって、そのかまぼこ型レンズ７１を透過するプロジェクタ５３からの光線が、カメラ４３で受光された被写体からの光線の方向ごとに、いわば振り分けられる。これにより、図２０の表示装置１２では、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が表示される。即ち、ユーザが、レンズドラム１１０の外側の位置（但し、プロジェクタ５３が発した光線が、スリット板７２およびレンズドラム１１０を透過して到達する範囲内の位置）から、スクリーンパネル５４（図７）を翳すことにより、スクリーンパネル５４には、その位置から見た被写体の画像が表示される。その結果、ユーザは、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で観察することができる。
【０１６９】
なお、図２０の実施の形態でも、図１８の実施の形態における場合と同様に、レンズドラム１００および１１０は、一定方向に回転され、その回転方向を切り替えずに済むので、レンズドラム１００および１１０を、安定かつ高速に駆動することができる。
【０１７０】
次に、図２１は、撮像光学系２１および表示光学系３２の第５実施の形態を示す上面図である。なお、図中、図２０における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
【０１７１】
図２１の実施の形態では、撮像光学系２１において、図２０に示したスリット板６２が設けられておらず、スリット板１２２が新たに設けられている。
【０１７２】
スリット板１２２は、円筒形状をしており、その２つの底面の中心を通る線と平行なスリットが、多数、側面に設けられている。また、円筒形状のスリット板１２２の底面の半径は、円筒形状のレンズドラム１００の底面の半径よりやや大きく、スリット板１２２は、レンズドラム１００の外側に、レンズドラム１００を覆うように設けられている。なお、円筒形状のスリット板１２２の底面の半径は、円筒形状のレンズドラム１００の底面の半径よりやや小さくし、スリット板１２２は、レンズドラム１００の内側に設けるようにすることが可能である。
【０１７３】
被写体は、レンズドラム１００およびスリット板１２２の内側に配置されている。また、図２１の実施の形態では、撮像部２２（図３）として、複数としての、例えば、４台のカメラ４３１乃至４３４が設けられている。なお、カメラ４３１乃至４３４それぞれは、例えば、図２０のカメラ４３と同様に構成されるものである。
【０１７４】
そして、４台のカメラ４３１乃至４３４は、レンズドラム１００およびスリット板１２２の外側に、被写体を囲み、かつ被写体に向かって配置されている。なお、図２１の実施の形態では、４台のカメラ４３１乃至４３４は、被写体の周囲に、例えば、等間隔（等角度）、即ち、９０度間隔で配置されている。また、４台のカメラ４３１乃至４３４は、例えば、それぞれの光軸が、同一平面上に存在し、かつ、その平面上のある点で交わるように配置されている。但し、撮像部２２として設けるカメラの台数は４台に限定されるものではなく、また、撮像部２２としての複数のカメラを被写体の周囲に配置する方法も、上述したものに限定されるものではない。
【０１７５】
図２１の表示光学系３２では、図２０に示したスリット板７２が設けられておらず、スリット板１３２が新たに設けられている。
【０１７６】
スリット板１３２は、撮像光学系２１のスリット板１２２と同様に円筒形状をしており、その側面には、やはり、スリット板１２２と同様に、多数のスリットが設けられている。但し、円筒形状のスリット板１３２の底面の半径は、円筒形状のレンズドラム１１０の底面の半径よりやや小さく、スリット板１３２は、レンズドラム１１０の内側に、レンズドラム１１０によって覆われた状態に設けられている。なお、円筒形状のスリット板１３２の底面の半径は、円筒形状のレンズドラム１１０の底面の半径よりやや大きくし、スリット板１３２は、レンズドラム１１０の外側に設けるようにすることが可能である。
【０１７７】
図２１の実施の形態では、表示部３１（図３）として、撮像部２２としてのカメラ４３１乃至４３４と同一台数である４台のプロジェクタ５３１乃至５３４が設けられている。なお、プロジェクタ５３１乃至５３４それぞれは、図２０のプロジェクタ５３と同様に構成されるものである。
【０１７８】
プロジェクタ５３ｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、例えば、カメラ４３ｉで撮像された被写体の画像に対応する光線を発するようになっている。また、４台のプロジェクタ５３１乃至５３４は、それぞれの光軸どうしの関係が、カメラ４３１乃至４３４それぞれの光軸どうしの関係と同一となるように配置されている。
【０１７９】
従って、図２１の実施の形態では、４台のプロジェクタ５３１乃至５３４は、４台のカメラ４３１乃至４３４と同様に、それぞれの光軸が、同一平面上に存在し、かつ、その平面上のある点で交わるように配置されている。また、図２１の実施の形態では、カメラ４３２の光軸が、カメラ４３１の光軸を、反時計回りに９０度回転したものと、カメラ４３３の光軸が、カメラ４３２の光軸を、反時計回りに９０度回転したものと、カメラ４３４の光軸が、カメラ４３３の光軸を、反時計回りに９０度回転したものと、それぞれなっており、このため、プロジェクタ５３１乃至５３４の光軸についても、プロジェクタ５３２の光軸は、プロジェクタ５３１の光軸を、反時計回りに９０度回転したものと、プロジェクタ５３３の光軸は、プロジェクタ５３２の光軸を、反時計回りに９０度回転したものと、プロジェクタ５３４の光軸は、プロジェクタ５３３の光軸を、反時計回りに９０度回転したものと、それぞれなっている。
【０１８０】
但し、カメラ４３１乃至４３４は、レンズドラム１００およびスリット板１２２の外側に、被写体に向かって、即ち、レンズドラム１００（またはスリット板１２２）の２つの底面の中心を通る線上の点に向かって配置されているが、プロジェクタ５３１乃至５３４は、レンズドラム１１０およびスリット板１３２の内側に、レンズドラム１１０（またはスリット板１３２）の２つの底面の中心を通る線上の点から外側に向かって配置されている。
【０１８１】
従って、仮に、撮像光学系２１および表示光学系３２が存在しないものとすれば、カメラ４３ｉは、その配置位置に到達する被写体からの光線を受光することにより、被写体の画像を撮像する。そして、プロジェクタ５３ｉは、カメラ４３ｉで撮像された被写体の画像に対応する光線を発するから、プロジェクタ５３ｉが発する光線は、カメラ４３ｉの配置位置に到達する被写体からの光線に等価である。即ち、プロジェクタ５３ｉが発する光線を、光を散乱する部材としての、例えば、すりガラスで受光し、そのすりガラスを、プロジェクタ５３ｉが発する光線が受光された面とは反対側の面から観察した場合には、カメラ４３ｉの配置位置から被写体を見た場合に視覚に映る画像と同一の画像を観察することができる。
【０１８２】
図２１の実施の形態では、散乱部３５（図３）として、円筒型スクリーンパネル１３６が設けられている。
【０１８３】
円筒型スクリーンパネル１３６は、光を散乱させる円筒形の部材としての、例えば、すりガラスと、その円筒形のすりガラスの側面の内側に、図９乃至図１１で説明した光学フィルタフィルム５６Ａと同一の光学フィルタフィルムを貼付して構成されている。なお、円筒型スクリーンパネル１３６において、光学フィルタフィルムは、そのスリット（図１０）が、垂直方向（円筒型スクリーンパネル１３６の高さ方向）と平行になるように貼付されている。そして、円筒形スクリーンパネル１３６は、その底面の半径が、円筒形状のレンズドラム１１０の底面の半径より大きくなっており、レンズドラム１１０の外側に、レンズドラム１１０を覆うように設けられている。従って、プロジェクタ５３１乃至５３４が発する光線のうち、スリット板１３２およびレンズドラム１１０を透過し、さらに、円筒型スクリーンパネル１３６の側面に対して垂直な方向の光線のみが、その内側に設けられた光学フィルタフィルムを通過（透過）し、円筒型スクリーンパネル１３６のすりガラスで受光される。
【０１８４】
なお、レンズドラム１００と１１０は、図２０で説明したように、同一位相で、かつ同一角速度で回転するが、スリット板１２２と１３２は、固定されている。
【０１８５】
以上のように構成される撮像光学系２１および表示光学系３２では、被写体からの光線のうち、レンズドラム１００を透過し、さらに、スリット板１２２を透過（通過）した光線が、カメラ４３１乃至４３４で受光され、その光線に対応する被写体の画像が撮像される。
【０１８６】
一方、プロジェクタ５３１乃至５３４それぞれは、カメラ４３１乃至４３４でそれぞれ撮像された画像に対応する光線を発光する。プロジェクタ５３１乃至５３４それぞれが発した光線のうち、スリット板１３２を透過（通過）し、さらに、レンズドラム１１０を透過した光線が、円筒型スクリーンパネル１３６で受光される。そして、円筒形スクリーンパネル１３６において、その受光した光線に対応する画像が表示される。
【０１８７】
図２１の実施の形態において、カメラ４３ｉから被写体の方向を見ると、カメラ４３ｉと被写体との間には、スリット板１２２、レンズドラム１００という並びが存在する。
【０１８８】
一方、図２０の実施の形態において、カメラ４３から被写体の方向を見ると、カメラ４３と被写体との間には、スリット板６２、レンズドラム１００という並びが存在する。
【０１８９】
従って、図２１のカメラ４３１乃至４３４それぞれでは、図２０のカメラ４３と同様に、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が撮像される。従って、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で撮像することができる。
【０１９０】
また、図２１の実施の形態において、プロジェクタ５３ｉから円筒形スクリーンパネル１３６の方向を見ると、プロジェクタ５３ｉと円筒形スクリーンパネル１３６との間には、スリット板１３２、レンズドラム１１０という並びが存在する。
【０１９１】
一方、図２０の実施の形態において、プロジェクタ５３から、ユーザがスクリーンパネル５４（図７）を翳す方向（レンズドラム１１０の外側）を見ると、プロジェクタ５３とスクリーンパネル５４との間には、スリット板７２、レンズドラム１１０という並びが存在する。
【０１９２】
従って、図２１の表示装置１２では、図２０における場合と同様に、時間解像度を犠牲にして、水平方向の複数の視点から被写体を見た画像が表示される。即ち、ユーザが、円筒型スクリーンパネル１３６の外側の位置から、円筒型スクリーンパネル１３６を見た場合、円筒型スクリーンパネル１３６には、その位置から被写体を実際に見た場合と同様の画像が表示される。その結果、ユーザは、水平方向の視点選択が可能なフルパララックスで、空間解像度の高い画像を、実時間で観察することができる。
【０１９３】
但し、図２０の実施の形態では、１台のカメラ４３によって、レンズドラム１００およびスリット板６２を介して入射する被写体からの光線が受光される。従って、カメラ４３で撮像される被写体の画像は、被写体の、カメラ４３と対向する側の所定の範囲に制限され、極端には、例えば、カメラ４３から見て、被写体の裏側の画像を撮像することはできない。このため、図２０の実施の形態において、表示装置１２で表示される被写体の画像も、カメラ４３で撮像される被写体の範囲に制限される。即ち、極端には、例えば、図２０において、プロジェクタ５３の、スリット板７２が配置されている側とは反対側の位置で、ユーザがスクリーンパネル５４を翳したとしても、スクリーンパネル５４には、被写体の画像は表示されない。
【０１９４】
これに対して、図２１の実施の形態では、撮像装置１１において、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像が撮像されるので、表示装置１２でも、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像が表示される。
【０１９５】
即ち、図２１の実施の形態では、複数としての４台のカメラ４３１乃至４３４によって、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像が撮像される。そして、複数としての４台のプロジェクタ５３１乃至５３４それぞれが、カメラ４３１乃至４３４それぞれで撮像された画像に対応する光線を発光する。その結果、円筒型スクリーンパネル１３６には、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像が表示される。
【０１９６】
従って、図２１の実施の形態によれば、ユーザに、水平方向の視点選択が、より広い範囲で可能な、空間解像度の高い画像を、実時間で提示することができる。
【０１９７】
次に、図２２は、撮像光学系２１および表示光学系３２の第６実施の形態を示す断面図である。なお、図中、図２０または図２１における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。
【０１９８】
図２２の実施の形態においては、撮像光学系２１は、レンズドラム１００およびスリット板１２２の他に、円すい形ミラー１４１が新たに設けられて構成されている。
【０１９９】
円すい形ミラー１４１は、円すい形を、その底面と平行な平面で二分して得られる上下の部分のうちの下側の部分の形状をしたミラーで、スリット板１２２の外側に、スリット板１２２を囲むように固定されている。また、円すい形ミラー１４１は、その側面の内側がミラーになっており、円筒形のスリット板１２２およびレンズドラム１００の側面に対して、例えば、４５度の角度を形成している。
【０２００】
従って、被写体からの光線のうち、レンズドラム１００およびスリット板１２２を透過した光線は、円すい形ミラー１４１に入射し、その円すい形ミラー１４１で、上方向に反射される。
【０２０１】
図２２の実施の形態では、撮像光学系２１の上方向に、撮像部２２としての１台のカメラ４３が配置されており、円すい形ミラー１４１において反射された被写体からの光線は、このカメラ４３によって受光される。
【０２０２】
円すい形ミラー１４１は、被写体が、その３６０度の周囲に射出する光線のうち、レンズドラム１００およびスリット板１２２を透過した光線を、上方向、即ち、カメラ４３の方向に反射するから、１台のカメラ４３によって、被写体の周囲３６０度の画像が撮像されることになる。
【０２０３】
なお、図２２のカメラ４３では、被写体の周囲３６０度の画像が、いわゆるドーナツ状に撮像される。
【０２０４】
一方、図２２において、表示光学系は、レンズドラム１１０およびスリット板１３２の他に、山型ミラー１５１が新たに設けられて構成されている。
【０２０５】
山型ミラー１５１は、円すい形を、その底面と平行な平面で切断して得られる上下の部分のうちの上側の部分の形状をしたミラーで、スリット板１３２の内側に、スリット板１３２によって囲まれるように固定されている。また、山型ミラー１５１は、その側面の外側がミラーになっており、円筒形のスリット板１３２およびレンズドラム１１０の側面に対して、例えば、４５度の角度を形成している。
【０２０６】
また、図２２の実施の形態では、表示光学系３２の上方向に、表示部３１としての１台のプロジェクタ５３が配置されており、プロジェクタ５３は、カメラ４３で撮像された画像に対応する光を、山型ミラー１５１に向かって発光する。
【０２０７】
山型ミラー１５１は、プロジェクタ５３が発光する光線を、スリット板１３２の方向に反射する。山型ミラー１５１で反射された光線のうち、スリット板１３２およびレンズドラム１１０を透過した光線は、円筒型スクリーンパネル１３６で受光され、これにより、円筒型スクリーンパネル１３６では、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像が表示される。
【０２０８】
即ち、レンズドラム１００およびスリット板１２２を透過する被写体からの光線と、山型ミラー１５１で反射され、スリット板１３２およびレンズドラム１１０を透過して、円筒型スクリーンパネル１３６で受光される光線とは、実質的に同一であり、これにより、円筒型スクリーンパネル１３６では、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像が表示される。
【０２０９】
従って、図２２の実施の形態では、１台のカメラ４３によって、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像を撮像することができ、さらに、１台のプロジェクタ５３によって、被写体を、その周囲３６０度の方向から見た画像を表示することができる。
【０２１０】
但し、図２２の実施の形態において、山型ミラー１５１が反射した光線に対応する画像は、被写体が射出する光線に対応する画像の上下を逆さまにしたものとなっているので、表示装置１２において、上下を維持した画像を表示するには、例えば、山型ミラー１５１から円筒型スクリーンパネル１３６までの間に、光線の上下を逆転させる光学系を挿入する必要がある。
【０２１１】
次に、図３の実施の形態では、撮像装置１１において、コントローラ２４が、駆動部２３に撮像光学系２１を駆動させるタイミングを表す駆動データを生成し、表示装置１２において、コントローラ３４が、その駆動データにしたがって、駆動部３３を制御することにより、表示光学系３２に、撮像光学系２１と同一位相の周期運動を行わせるようにしたが、表示光学系３２には、駆動データなしでも、撮像光学系２１と同一位相の周期運動を行わせることが可能である。
【０２１２】
即ち、例えば、図６および図７に示したように、撮像光学系２１が角柱ミラー群４０を設けて構成されるとともに、表示光学系３２が角柱ミラー群５０を設けて構成される場合には、角柱ミラー群４０を構成する角柱ミラー４１の側面が、カメラ４３と光学的に等価な、上述した仮想カメラの光軸と垂直になり、角柱ミラー４１において、被写体からの光線が１８０度反射されるときに、カメラ４３において、そのカメラ４３で、被写体を、直接撮像して得られる画像と同一の画像が撮像される。いま、この被写体の画像を、被写体の正面方向の画像というものとすると、この被写体の正面方向の画像は、例えば、図２３Ａに示すように、被写体を、ユーザが、直接観察したときに視覚に映る画像と同一になる。
【０２１３】
一方、角柱ミラー４１において、被写体からの光線が１８０度以外の角度だけ反射されるときにカメラ４３で撮像される画像（以下、適宜、被写体の斜め方向の画像という）は、図２３Ｂに示すように、図２３Ａに示した被写体の正面方向の画像に比較して、水平方向に、いわば間延びした画像となる。
【０２１４】
従って、カメラ４３で撮像された被写体の画像のフレームから、被写体の正面方向の画像が表示されているフレームを検出すれば、そのフレームのタイミングは、角柱ミラー群４０を構成する角柱ミラー４１の側面が、仮想カメラの光軸と垂直になったタイミングを表す。
【０２１５】
また、図６および図７の実施の形態において、表示光学系３２の位相を、撮像光学系２１の位相と同一にするには、角柱ミラー群４０を構成する角柱ミラー４１の側面が、仮想カメラの光軸と垂直になり、角柱ミラー４１において、被写体からの光線が１８０度反射される状態となっているときに、角柱ミラー群５０を構成する角柱ミラー５１の側面が、プロジェクタ５３と光学的に等価な、上述した仮想プロジェクタの光軸と垂直になり、角柱ミラー５１において、プロジェクタ５３からの光線が１８０度反射される状態となれば良い。
【０２１６】
以上から、プロジェクタ５３において、被写体の正面方向の画像に対応する光線が発光されるタイミングにおいて、角柱ミラー群５０を構成する角柱ミラー５１の側面が、仮想プロジェクタの光軸と垂直になるように、角柱ミラー５１を回転させることにより、表示光学系３２に、撮像光学系２１と同一位相の周期運動を行わせることができる。
【０２１７】
そこで、表示装置１２では、コントローラ３４が、撮像装置１１で撮像された被写体の画像のフレームの中から、被写体の正面方向の画像のフレームを検出し、そのフレームのタイミングで、角柱ミラー５１の側面が、仮想プロジェクタの光軸と垂直になるように角柱ミラー５１を回転させるように、駆動部３３を制御する。
【０２１８】
なお、角柱ミラー４１と５１の回転速度は、あらかじめ、同一の速度に設定されているものとする。
【０２１９】
コントローラ３４は、撮像装置１１で撮像された被写体の画像のフレームの中から、被写体の正面方向の画像のフレームを、例えば、次のようにして検出する。
【０２２０】
即ち、撮像装置１１で撮像された被写体の画像の各フレームについて、その水平方向の自己相関（例えば、ある水平ライン上の画素の自己相関）を求めると、その自己相関は、例えば、図２４に示すような凸形状のものとなる。
【０２２１】
但し、被写体の正面方向の画像のフレームについての水平方向の自己相関は、図２４Ａに示すように、ある程度急峻な変化を有するものとなるのに対して、被写体の斜め方向の画像のフレームについての水平方向の自己相関は、その画像が水平方向に間延びしたものとなるために、図２４Ｂに示すように、値の変化が緩やかなものとなる。
【０２２２】
従って、ある程度のずらし量ｊについての被写体の正面方向の画像の自己相関関数値ｒ１（ｊ）は、同一のずらし量ｊについての被写体の斜め方向の画像の自己相関関数値ｒ２（ｊ）よりも小さくなることから、例えば、ずらし量ｊについての自己相関関数値が最小のフレームを検出すれば、そのフレームが、被写体の正面方向の画像が表示されたフレームということになる。
【０２２３】
そこで、コントローラ３４は、撮像装置１１で撮像された被写体の画像の各フレームについて、水平方向の自己相関を求め、あるずらし量ｊについての自己相関関数値が最小（極小）のフレームを、被写体の正面方向の画像のフレームとして検出する。なお、さらに、自己相関関数値が最小のフレームの同期を検出することにより、角柱ミラー４１の回転周期を求めることができる。
【０２２４】
以上のように、コントローラ３４において、被写体の正面方向の画像のフレームを検出し、その検出された被写体の正面方向の画像に対応する光線をプロジェクタ５３が発光するタイミングにおいて、角柱ミラー群５０を構成する角柱ミラー５１の側面が、仮想プロジェクタの光軸と垂直になるように角柱ミラー５１を回転させるように駆動部３３を制御することにより、駆動データなしで、表示光学系３２の角柱ミラー５１を、撮像光学系２１の角柱ミラー４１と同一位相で回転させることができる。
【０２２５】
なお、例えば、図１４に示したように、撮像光学系２１がかまぼこ型レンズ６１でなるレンズプレート６０を設けて構成されるとともに、表示光学系３２がかまぼこ型レンズ７１でなるレンズプレート７０を設けて構成される場合には、被写体からの光線が、そのまま方向を変えることなく、レンズプレート６０を構成するかまぼこ型レンズ６１を透過して、カメラ４３で受光されたときに、そのカメラ４３で撮像される被写体の画像が、被写体の正面方向の画像となる。
【０２２６】
従って、図１４の実施の形態では、表示装置１２のコントローラ３４（図３）において、撮像装置１１で撮像された画像のフレームの中から、被写体の正面方向の画像のフレームを検出し、プロジェクタ５３が、その被写体の正面方向の画像に対応する光線を発するタイミングで、かまぼこ型レンズ７１が、プロジェクタ５３からの光線を、そのまま方向を変えることなく透過させる位置に移動するように、レンズプレート７０を駆動することによって、表示装置１２では、駆動データなしで、レンズプレート７０を、撮像装置１１のレンズプレート６０と同一位相で運動させることができる。
【０２２７】
次に、上述したコントローラ２４および３４が行う一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。
【０２２８】
そこで、図２５は、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。
【０２２９】
プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としてのハードディスク２０５やＲＯＭ２０３に予め記録しておくことができる。
【０２３０】
あるいはまた、プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ），ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｏｐｔｉｃａｌ）ディスク，ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体２１１に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体２１１は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。
【０２３１】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体２１１からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを、通信部２０８で受信し、内蔵するハードディスク２０５にインストールすることができる。
【０２３２】
コンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２０２を内蔵している。ＣＰＵ２０２には、バス２０１を介して、入出力インタフェース２１０が接続されており、ＣＰＵ２０２は、入出力インタフェース２１０を介して、ユーザによって、キーボードや、マウス、マイク等で構成される入力部２０７が操作等されることにより指令が入力されると、それにしたがって、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０３に格納されているプログラムを実行する。あるいは、また、ＣＰＵ２０２は、ハードディスク２０５に格納されているプログラム、衛星若しくはネットワークから転送され、通信部２０８で受信されてハードディスク２０５にインストールされたプログラム、またはドライブ２０９に装着されたリムーバブル記録媒体２１１から読み出されてハードディスク２０５にインストールされたプログラムを、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０４にロードして実行する。これにより、ＣＰＵ２０２は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、ＣＰＵ２０２は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース２１０を介して、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）やスピーカ等で構成される出力部２０６から出力、あるいは、通信部２０８から送信、さらには、ハードディスク２０５に記録等させる。
【０２３３】
ここで、本明細書において、コンピュータに各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。
【０２３４】
また、プログラムは、１のコンピュータにより処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
【０２３５】
なお、プロジェクタ５３（および５３１乃至５３４）としては、例えば、液晶プロジェクタや、ＤＭＤ（商標）（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰ（商標）（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）技術によるＤＬＰプロジェクタ、ＩＬＡ（登録商標）（Ｉｍａｇｅ　Ｌｉｇｈｔ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いたプロジェクタその他を用いることが可能である。
【０２３６】
また、例えば、図１４の実施の形態では、レンズプレート６０として、多数のかまぼこ型レンズ６１からなるレンチキュラレンズを採用することとしたが、レンズプレート６０としては、レンチキュラレンズの他、透過する光線を屈折する向きを、いわば周期的に変化させる光学素子を利用することができる。
【０２３７】
即ち、かまぼこ型レンズ６１は、光線を、その光線が入射する位置ごとに異なる方向に屈折して透過させる。従って、そのようなかまぼこ型レンズ６１を多数配置して構成されるレンズプレート６０は、水平方向に、かまぼこ型レンズ６１の幅だけ離れた位置に入射する光線を、同一の方向に屈折して透過させる。
【０２３８】
レンズプレート６０は、上述のように、透過する光線を屈折する向きを周期的に変化させる光学素子であれば良く、多数のかまぼこ型レンズ６１からなるレンチキュラレンズの他、例えば、屈折率分布レンズなどを採用することができる。また、レンズプレート６０としては、その他、例えば、フレネルレンズのような、透明な板状の部材の一部を周期的に除去して細かい起伏をつけたものなどを採用することも可能である。レンズプレート７０や、ディスク状レンズプレート８０および９０、レンズドラム１００および１１０についても、同様である。
【０２３９】
ここで、本実施の形態では、カメラ４３（および４３１乃至４３４）における露出時間（あるいは、シャッタースピード）について、特に言及しなかったが、カメラ４３の露出時間は、角柱ミラー４１および５１の回転周期や、かまぼこ型レンズ６１および７１の回転（移動）周期よりも、十分短い時間とするのが望ましい。
【０２４０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、視点選択が可能で、空間解像度の高い画像を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＰ立体画像システムの一例の構成を示す図である。
【図２】複眼レンズ１および４の構成例を示す平面図と断面図である。
【図３】本発明を適用した撮像表示システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図４】撮像装置１１の処理を説明するフローチャートである。
【図５】表示装置１２の処理を説明するフローチャートである。
【図６】撮像光学系２１および表示光学系３２の第１実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図７】撮像光学系２１および表示光学系３２の第１実施の形態の構成例を示す断面図である。
【図８】円筒型スクリーンパネル５６でなる散乱部３５の構成例を示す斜視図である。
【図９】円筒型スクリーンパネル５６の構成例を示す断面図である。
【図１０】光学フィルタフィルム５６Ａを示す斜視図である。
【図１１】光学フィルタフィルム５６Ａの光学特性を示す図である。
【図１２】角柱ミラー群４０の第１の構成例を示す上面図である。
【図１３】角柱ミラー群４０の第２の構成例を示す上面図である。
【図１４】撮像光学系２１および表示光学系３２の第２実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図１５】レンズプレート６０の構成例を示す平面図と断面図である。
【図１６】レンズプレート６０およびスリット板６２を透過する光線を示す図である。
【図１７】レンズプレート６０を透過する光線を示す図である。
【図１８】撮像光学系２１および表示光学系３２の第３実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図１９】ディスク状レンズプレート８０の構成例を示す平面図である。
【図２０】撮像光学系２１および表示光学系３２の第４実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図２１】撮像光学系２１および表示光学系３２の第５実施の形態の構成例を示す上面図である。
【図２２】撮像光学系２１および表示光学系３２の第５実施の形態の構成例を示す断面図である。
【図２３】被写体の正面方向の画像と、被写体の斜め方向の画像とを示す図である。
【図２４】被写体の正面方向の画像と、被写体の斜め方向の画像とについての自己相関を示す図である。
【図２５】コントローラ２４および３４の処理を行うコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１　撮像装置，　１２　表示装置，　１３　伝送媒体，　１４　記録媒体，２１　撮像光学系，　２２　撮像部，　２３　駆動部，　２４　コントローラ，　３１　表示部，　３２　表示光学系，　３３　駆動部，　３４　コントローラ，　３５　散乱部，　４０　角柱ミラー群，　４１　角柱ミラー，　４２　ハーフミラー，　４３，４３１乃至４３４　カメラ，　５０　角柱ミラー群，　５１角柱ミラー，　５２　ハーフミラー，　５３，５３１乃至５３４　プロジェクタ，　５６　円筒型スクリーンパネル，　５６Ａ　光学フィルタフィルム，　５６Ｂ　散乱板，　６０　レンズプレート，　６１　かまぼこ型レンズ，　６２　スリット板，　６２Ａ　スリット，　７０　レンズプレート，　７１　かまぼこ型レンズ，　７２　スリット板，　８０，９０　ディスク状レンズプレート，　１００，１１０　レンズドラム，　１２２，１３２　スリット板，　１３６　円筒型スクリーンパネル，　１４１　円すい型ミラー，　１５１　山型ミラー，　２０１　バス，　２０２　ＣＰＵ，　２０３　ＲＯＭ，　２０４　ＲＡＭ，　２０５　ハードディスク，　２０６　出力部，　２０７　入力部，　２０８　通信部，　２０９　ドライブ，　２１０　入出力インタフェース，　２１１　リムーバブル記録媒体
【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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