(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した２次元像を、前記複数の表示面のそれぞれに表示し、当該表示される２次元像の輝度または透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させて、３次元立体像を生成する３次元表示方法であって、
前記３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配ステップと、
ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正ステップと、
前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像のそれぞれについて、加算平均処理を行い、前記ｎ個の前面２次元像を加算平均処理した後の２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像を加算平均処理した後の２次元像を、それぞれ前記第１表示面と第２表示面に表示する加算平均ステップとを備えることを特徴とする３次元表示方法。
【請求項２】
観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した２次元像を、前記複数の表示面のそれぞれに表示し、当該表示される２次元像の輝度または透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させて、３次元立体像を生成する３次元表示方法であって、
前記３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配ステップと、
ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正ステップと、
前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像のそれぞれについて提示時間を決定し、その提示時間に従いｎ個の前面２次元像と後面２次元像を時分割で、前記第１表示面と第２表示面に表示する時分割表示ステップとを備えることを特徴とする３次元表示方法。
【請求項３】
観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した２次元像を、前記複数の表示面のそれぞれに表示し、当該表示される２次元像の輝度または透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させて、３次元立体像を生成する３次元表示方法であって、
前記３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配ステップと、
ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正ステップと、
前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像を、ｍ（ｍ＜ｎ）個のグループにグループ分けするグループ分けステップと、
前記ｍ個のグループ毎に、当該グループ内の前記前面２次元像と、前記後面２次元像のそれぞれについて、加算平均処理を行う加算平均ステップと、
前記ｍ個のグループ毎のそれぞれについて提示時間を決定し、その提示時間に従いｍ個のグループ毎に、当該グループ内の前面２次元像を加算平均処理した後の２次元像と、当該グループ内の後面２次元像を加算平均処理した後の２次元像を、前記第１表示面と第２表示面に表示する時分割表示ステップとを備えることを特徴とする３次元表示方法。
【請求項４】
前記３次元立体像の少なくとも一部が、前記第１表示面、あるいは、前記第２表示面にある場合に、前記輝度分配ステップにおいて、前記３次元立体像の少なくとも一部について、前記３次元立体像の少なくとも一部が表示位置となる表示面以外の表示面に表示する２次元像の輝度または透過度の計算を省略することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の３次元表示方法。
【請求項５】
観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した２次元像を、前記複数の表示面のそれぞれに表示し、当該表示される２次元像の輝度または透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させて、３次元立体像を生成する３次元表示装置であって、
前記３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配手段と、
ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正手段と、
前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像のそれぞれについて、加算平均処理を行い、前記ｎ個の前面２次元像を加算平均処理した後の２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像を加算平均処理した後の２次元像を、それぞれ前記第１表示面と第２表示面に表示する加算平均手段とを備えることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項６】
観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した２次元像を、前記複数の表示面のそれぞれに表示し、当該表示される２次元像の輝度または透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させて、３次元立体像を生成する３次元表示装置であって、
前記３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配手段と、
ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正手段と、
前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像のそれぞれについて提示時間を決定し、その提示時間に従いｎ個の前面２次元像と後面２次元像を時分割で、前記第１表示面と第２表示面に表示する時分割表示手段とを備えることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項７】
前記３次元立体像の少なくとも一部が、前記第１表示面、あるいは、前記第２表示面にある場合に、前記輝度分配手段は、前記３次元立体像の少なくとも一部について、前記３次元立体像の少なくとも一部が表示位置となる表示面以外の表示面に表示する２次元像の輝度または透過度の計算を省略することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の３次元表示装置。
【請求項８】
前記請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の３次元表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元表示方法に係り、特に、ＤＦＤ（Depth Fused 3D）方式の３次元表示方法において、視点位置の制約を受けずに、３次元立体像を観察する際に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の立体表示方式として、前後２面の輝度（あるいは透過度）比の変化のみで連続的な奥行きを表現できるＤＦＤ（Depth Fused 3D）方式が提案されている。（下記、非特許文献１、非特許文献２参照）
図９は、従来のＤＦＤ方式の３次元表示装置の一例を示す図である。
同図において、９０１が透過型表示装置（前面）、９０２が透過型表示装置（後面）、９０３がバックライト、９０４が画素である。
図１０は、従来のＤＦＤ方式の３次元表示方法を説明するための図である。
同図において、１００１は透過型表示面（前面）、１００２は透過型表示面（後面）、１００３は前面表示画像、１００４は後面表示画像、１００５は３次元立体像（即ち、知覚される立体表示物）を表している。１００６は観察視点であり、通常、観察者の両眼の中央の点である。
図１０に図示するように、観察視点１００６から３次元立体像１００５を、前面の透過型表示面１００１、あるいは後面の透過型表示面１００２に射影する２次元像を、それぞれ前面表示画像１００３の絵柄、後面表示画像１００４の絵柄としている。
また、前面表示画像１００３および後面表示画像１００４のそれぞれの輝度は、３次元立体像１００５の表示位置に応じて輝度分配される。
図９に示すＤＦＤ方式の３次元表示装置では、３次元立体像１００５の表示位置に応じて、透過型表示装置（前面）９０１に表示する２次元像、および透過型表示装置（後面）９０２に表示する２次元像の透過度を、３次元立体像１００５の表示位置に応じて変化させることにより、前述の輝度分配を行う。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【非特許文献１】高田英明、陶山史朗、大塚作一、上平員丈、酒井重信、「新方式メガネなし３次元ディスプレイ」、３次元画像コンファレンス2000講演論文集、4-5、pp.99-102（2000）
【非特許文献２】陶山史朗、高田英明、「新現象に基づく３Ｄディスプレイを開発」、ＮＴＴ技術ジャーナル、2002.8、Vol.14 No.8、pp．74-77
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の非特許文献１、あるいは、非特許文献２に記載のＤＦＤ方式の３次元表示装置は、基本的に２枚の積層した表示面の間に３次元立体像が表示される奥行き表現型の立体表示方式であり、前面の表示面に表示した２次元像と後面の表示面に表示した２次元像がある視点から見た場合一つに重なる（即ち、融合して知覚される）提示条件にて、３次元の立体表示を行うものである。
このため、ＤＦＤ方式の３次元表示装置では、前面に表示した２次元像（表示位置にも依存）と後面に表示した２次元像（表示位置にも依存）と視点位置に制約を受け、視野角の広い立体表示は困難であるという課題があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ＤＦＤ方式の３次元表示方法および装置において、視野角特性の広い高画質な３次元画像を表示することが可能となる技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前述の３次元表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前記目的を達成するために、本発明は、ＤＦＤ方式の３次元表示方法において、３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配ステップと、ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正ステップと、前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像のそれぞれについて、加算平均処理を行い、前記ｎ個の前面２次元像を加算平均処理した後の２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像を加算平均処理した後の２次元像を、それぞれ前記第１表示面と第２表示面に表示する加算平均ステップとを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、ＤＦＤ方式の３次元表示方法において、３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配ステップと、ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正ステップと、前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像のそれぞれについて提示時間を決定し、その提示時間に従いｎ個の前面２次元像と後面２次元像を時分割で、前記第１表示面と第２表示面に表示する時分割表示ステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、ＤＦＤ方式の３次元表示方法において、３次元立体像の表示位置を挟む一対の表示面の、前記観察者に近い側の表示面を第１表示面、前記観察者から遠い側の表示面を第２表示面とするとき、テクスチャ画像情報と奥行き情報とに基づき、前記第１表示面に表示する２次元像の輝度または透過度と、前記第２表示面に表示する２次元像の輝度または透過度を計算する輝度分配ステップと、ｎ個（ｎは自然数）の視点位置座標値と、前記３次元立体像の表示位置から、前記第１表示面に表示するｎ個の前面２次元像と、前記第２表示面に表示するｎ個の後面２次元像を求める視点位置補正ステップと、前記ｎ個の前面２次元像と、前記ｎ個の後面２次元像を、ｍ（ｍ＜ｎ）個のグループにグループ分けするグループ分けステップと、前記ｍ個のグループ毎に、当該グループ内の前記前面２次元像と、前記後面２次元像のそれぞれについて、加算平均処理を行う加算平均ステップと、前記ｍ個のグループ毎のそれぞれについて提示時間を決定し、その提示時間に従いｍ個のグループ毎に、当該グループ内の前面２次元像を加算平均処理した後の２次元像と、当該グループ内の後面２次元像を加算平均処理した後の２次元像を、前記第１表示面と第２表示面に表示する時分割表示ステップとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前述の各３次元表示方法において、３次元立体像の少なくとも一部が、前記第１表示面、あるいは、前記第２表示面にある場合に、前記輝度分配ステップにおいて、前記３次元立体像の少なくとも一部について、前記３次元立体像の少なくとも一部が表示位置となる表示面以外の表示面に表示する２次元像の輝度または透過度の計算を省略することを特徴とする。
また、本発明は、前述の３次元表示方法を実行するための３次元表示装置である。
また、本発明は、前述の３次元表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明のＤＦＤ方式の３次元表示方法および装置によれば、視野角特性を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の３次元表示方法を説明するための図である。
同図において、１０１は透過型表示装置であり、前面の表示面を構成する。１０２は透過型表示装置であり、後面の表示面を構成する。
透過型表示装置（１０１，１０２）としては、透過型液晶ディスプレイ、例えば、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘電液晶ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、ホログラフィック高分子分散型液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせなどを使用することができるが、透過型表示装置の条件は、透過型であれば表示素子（有機ＥＬ、無機ＥＬ、液晶表示素子）はどのようなものであってもその機能実現には支障とならない。
【００１１】
観察者の視点１から表示したい３次元立体像（以下、立体表示物という）１０３を観察する場合には、前面の透過型表示装置１０１に、立体表示物１０３を前面の透過型表示装置１０１に対して、視点１に向けて射影するように前面表示画像（２次元像）１１１を表示する。ここで、観察者の視点１は、透過型表示装置（１０１，１０２）の正面の位置に相当し、観察視点は、通常、観察者の両眼の中央の点である。
前面表示画像１１１の表示輝度は、非特許文献１、非特許文献２に記載の通り、ＤＦＤ表示現象に基づき、立体表示物の表示位置に基づき、前面の透過型表示装置１０１に表示する前面表示画像１１１の透過度を変化させることにより、立体表示物の表示位置に応じて輝度分配して表示する。
同様に、後面の透過型表示装置１０２に表示する後面表示画像１１２は、立体表示物１０３を視点１から後面の透過型表示装置１０２に射影するように表示する。後面表示画像１１２の表示輝度は、前面表示画像１１１と同様、立体表示物の表示位置に基づき、後面の透過型表示装置１０２に表示する後面表示画像１１２の透過度を変化させることにより、立体表示物１０３の表示位置に応じて輝度分配して表示する。
前述の処理により表示された前面表示画像１１１と後面表示画像１１２を視点１から観察すると、人間の網膜像には一つの物体として融合されて知覚され、立体表示物１０３の奥行き位置に立体像が知覚される。
【００１２】
前述した３次元表示方法は、従来のＤＦＤ表示方式の３次元表示方法と同じであるが、本実施例では、視点１とは異なる視点２からの画像（前面表示画像１２１、後面表示画像１２２）も同様に生成し、視点１と視点２の前面画像、後面画像それぞれについて、加算平均をとり、それを新たにそれぞれ前面画像、後面画像とするものである。
視点１だけでなく視点２の画像も同時に（加算平均画像として）、表示面に表示するため、視野角範囲を相対的に拡大することができる。
図１に示した実施例は、本特許の最も基本的な考え方を示したものであるが、視点数を２点だけに限定すると前面表示画像、後面表示画像ともに視点１と視点２の画像の重なった２重像となってしまう。
なお、前述の実施例、および後述する各実施例においては、表示面を構成する透過型表示装置が２つの場合で、かつ観察者に提示する立体表示物１０３が２つの透過型表示装置の間にある場合について説明するが、透過型表示装置の個数がこれよりも多く、あるいは提示する立体表示物１０３の位置が異なる場合であっても、同様な構成が可能であることは明らかである。即ち、表示面が、前面、後面の２枚だけでなく、表示面がＮ枚（Ｎ＞２）構成についても、本実施例の３次元表示方法は実施可能である。
さらに、観察者から見て最も奥に位置する表示装置（図１では、透過型表示装置１０２）は、透過型の表示装置でなく、自発光型の表示装置であっても構わない。
【００１３】
図２は、本発明の実施例１の変形例の３次元表示方法を説明するための図である。
図２に示す３次元表示方法は、視点数が、ｎ（ｎは自然数）個と複数になっている点が、図１に示す３次元表示方法と異なっている。
視点数がｎ個になるため、そのそれぞれの視点の位置に応じて、それぞれ前面表示画像１ｎ１、後面表示画像１ｎ２が得られるが、そのそれぞれの画像の加算平均を前面画像、後面画像とする。この場合では、ｎ個の視点位置に対応した前面画像と後面画像がそれぞれ合成されて表示されるため、立体として知覚できる視野角範囲を拡大することができる。
ここで選択するｎ個の視点位置については、全く任意で良く、観察者の見る位置の頻度が高い視点位置を選択することができる。
図７は、ＤＦＤ方式の３次元表示装置を観察する場合の視点位置座標の分布例を示す図である。７０１が３次元表示装置（立体表示装置、または、ＤＦＤ透過型表示装置）であり、７０３−ｉのプロットがそれぞれｉ番目の視点位置座標である。
視点位置座標の分布は、３次元表示装置の用途によって異なり、例えば、パーソナルな用途では、視点位置が固定されるため、その位置座標分布の分散値は小さくなるが、一方、多人数でみる用途では、視点位置座標値の分散値は大きくなる。
このように、視点位置座標の分布は、３次元表示装置の用途によって異なるが、その傾向には特徴があるため、その特徴を予め把握し、その用途に応じた輝度分配画像（前面画像および後面画像）を生成することで、より立体感が高く、視野角依存性の少ないＤＦＤ表示が可能となる。
【００１４】
図５は、図２に示す３次元表示方法を実施するための画像処理手順を示すフローチャートである。
入力として、テクスチャとなる画像（ＲＧＢ画像）と、奥行き画像（Ｚ画像）を１組用意する。また、視点位置の座標値をｎ個準備する（ステップ５０）。
図１１の（ａ）に、入力となるテクスチャ画像（ＲＧＢ）と奥行き画像（Ｚ）の一例を示す。なお、奥行き画像は、Depth Map画像とも呼ばれる。また、本実施例では、テクスチャ情報と奥行き情報との一例として、ＲＧＢからなるテクスチャ画像と奥行き画像（Ｚ画像）が別々である場合をあげているが、テクスチャ情報と奥行き情報が与えられれば別の形態であっても構わない。
前記の入力値が準備できた後に、輝度分配処理を実行する。即ち、立体表示物１０３の奥行き位置（Ｚ）から前面表示画像の画素の輝度と、後面表示画像の画素の輝度を計算する（ステップ５３）。
図１１（ｂ）に、テクスチャ画像と奥行き画像から、前面表示画像と後面表示画像を生成する処理（＝輝度分配処理）の一例を示す。
次に、視点位置補正処理を実行する。即ち、立体表示物１０３の奥行き位置（Ｚ）と、各視点位置座標から、拡大・縮小・位置補正により、前面表示画像の画素の表示位置と、後面表示画像の画素の表示位置を計算する（ステップ５４）。
ステップ５２〜ステップ５５により、前述の処理を全画素について行った後、各視点毎に前面画像および後面画像の結果を記憶する（ステップ５６）。
また、ステップ５１〜ステップ５７により、前述の処理を各視点毎に行い、その後、得られた前面画像と後面画像について加算平均処理を行い、その結果を前面画像と後面画像として出力する（ステップ５８）。
なお、図５に示すフローチャートは、図１の実施例に適用することも可能である。
【００１５】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２の３次元表示方法を説明するための図である。
視点１による前面表示画像３１１、及び視点２による前面表示画像３２１、そして、視点１による後面表示画像３１２、及び視点２による後面表示画像３２２の画像生成方法は、前述の実施例と同様であるが、本実施例は、各視点毎の画像（前面表示画像と後面表示画像）を時分割方式で、観察者に提示している点で、前述の実施例と異なっている。いわば、前述の実施例１は、各視点の画像の加算平均となるため、空間多重方式の提示方法となる。
各視点の画像の提示時間（例えば、視点１ではＴ１、視点２ではＴ２）の長短を変えることで、各視点の提示時間の重み付けが可能である。多くの透過型表示装置では、この提示時間を、フレーム周期やフィールド周期の整数倍として用いることが一般的に可能である。
図４は、本発明の実施例２の変形例の３次元表示方法を説明するための図である。
図４に示す変形例は、図３に示す視点の数をｎ個に拡張した実施例である。図４に示す変形例においても、各視点の提示時間の重み付けが可能である。
図４に示す実施例においても、図７で説明したように、用途毎の視点位置分布を予め把握しておくことで、その用途に合った視野角特性のＤＦＤ透過型表示装置を提供することができる。
また、図４の時分割方式を用いた画像の提示方法では、前面表示画像と後面表示画像はもとのテクスチャ（ＲＧＢ）画像の絵柄をそのまま保持しているので、解像度の低下や多重像の影響を少なくすることができる。
【００１６】
図６に、図４に示す３次元表示方法を実施するための画像処理手順を示すフローチャートである。
入力として、テクスチャとなる画像（ＲＧＢ画像）と、奥行き画像（Ｚ画像）を１組用意する。また、視点位置の座標値をｎ個準備する（ステップ６０）。
前記の入力値が準備できた後に、輝度分配処理を実行する。即ち、立体表示物１０３の奥行き位置（Ｚ）から前面表示画像の画素の輝度と、後面表示画像の画素の輝度を計算する（ステップ６３）。
次に、視点位置補正処理を実行する。即ち、立体表示物１０３の奥行き位置（Ｚ）と、各視点位置座標から、拡大・縮小・位置補正により、前面表示画像の画素の表示位置と、後面表示画像の画素の表示位置を計算する（ステップ６４）。
ステップ６２〜ステップ６５により、前述の処理を全画素について行った後、各視点毎に前面画像および後面画像の結果を記憶する（ステップ６６）。
また、ステップ６１〜ステップ６７により、前述の処理を各視点毎に行い、その後、得られた前面画像と後面画像について、それぞれの提示時間を決定し、その提示時間に従い、各視点毎の前面画像と後面画像を、時分割で繰り返し出力する（ステップ６８）。
なお、図６に示すフローチャートは、図３の実施例に適用することも可能である。
【００１７】
本実施例は、前述の実施例１のように、ｎ個の視点に対応した画像の加算平均処理が無く、単純にｎ個の視点に対応した画像を切り替えて表示するだけであるため、演算量が少なく第１の実施例に比較して高速に処理できる点に特徴がある。
前述に示した第１の実施例、及び、第２の実施例において、観察者の視点位置を予め把握する方法を示したが、観察者の視点位置をリアルタイムに把握できる場合には、その視点位置を入力値にフィードバックすることで、前面画像と後面画像を動的に処理することはもちろん可能である。
図５、及び、図６に、本実施例の画像処理手順のフローチャートを示したが、この処理の中で視点位置補正処理の計算量を大幅に削減できる場合について、図８に示す。
図８（ａ）に示すように、立体表示物１０３が、前面の透過型表示装置１０１上にある場合（表示位置の比ｒ＝１の時）は、視点位置がどこにあろうとも、前面画像はそのまま立体表示物１０３の画像となるため、ｎ個の視点位置それぞれについて前面画像を生成（射影画像を得る処理）する必要はない。
また、この場合は、後面画像の輝度は０となるため、例えば、ｎ個の各視点に応じた後面画像（立体表示物１０３の後面の透過型表示装置面への射影画像）を生成しても、その輝度は必ず０（ＤＦＤの輝度分配処理）となるため、その計算は省略できる。
【００１８】
同様の理由により、図８（ｂ）に示すように、立体表示物１０３が後面の透過型表示装置１０２上にある場合（表示位置の比ｒ＝０の時）は、どのような視点位置においても、後面画像はそのまま立体表示物１０３の画像となり、前面画像は画像無しとなる。
前述の２つの場合については、フローチャート内に場合分けを加えることで、計算量を削減することができる。
さらに、ＤＦＤコンテンツを作製する場合に、例えば、背景となる画像は、後面表示に集約する、あるいは、前面に表示したい物体は前面にできる限り集約することにより、本発明の計算量を大幅に削減できる利点がある。さらに、このようなＤＦＤコンテンツでは、表示画像の解像度も低下しないため高画質なＤＦＤ画像を表示することができる。
なお、前述の説明では、立体表示物１０３が、前面の透過型表示装置１０１上、あるいは、後面の透過型表示装置１０２上にある場合について説明したが、立体表示物１０３の少なくとも一部が、あるいは、後面の透過型表示装置１０２上にある場合にも、計算量を少なくできることはいうまでもない。
【００１９】
前述した計算量を削減できる条件とは主旨は異なるが、図８（ｃ）に示すように、立体表示物１０３の前後の動きが大きく速い場合は、視点位置を正面の位置に限定して、前後画像を計算した方が効率的である。
立体表示物１０３の動き（＝位置座標変化）が、周期的な場合は、予め予測が可能であるので、視点ｎ点毎の計算は、ある程度意味をなすが、動きがランダムな場合は、そもそもＤＦＤ方式の表示条件が頻繁に変化するため、本実施例の処理自体の意味をなさなくなるため、従来どおりの画像処理方法を用いた方が、効率的となる。この具体的な場合分けの条件の明確化は難しいが、本実施例の画像処理量を削減する目的では、この考え方は効果的である。
また、前述の実施例１と実施例２とを組み合わせて使用することも可能である。この場合には、ステップ５５、ステップ６６により、ｎ個の視点毎に前面画像および後面画像の結果を記憶した後に、ｎ個の視点毎のそれぞれの前面画像および後面画像を、ｍ（ｍ＜ｎ）個のグループにグループ分けを行う。この各グループ内の、各視点毎の前面画像および後面画像の数は、同じ数でも、異なっていてもよい。
そして、ｍ個のグループ毎に、当該グループ内の各視点毎の前面画像および後面画像のそれぞれについて、加算平均処理を行った後、ｍ個のグループ毎のそれぞれについて提示時間を決定し、その提示時間に従いｍ個のグループ毎に、当該グループ内の各視点毎の前面画像および後面画像を加算平均処理した後の前面画像および後面画像を、時分割で繰り返し出力すればよい。
【００２０】
なお、本実施例の３次元表示方法は、コンピュータに実行させることも可能であり、その場合に、本実施例の３次元表示方法は、コンピュータ内のハードディスクなどに格納されるプログラムを、コンピュータが実行することにより行われる。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは、ネットワークを介したダウンロードにより供給される。
以上説明したように、本実施例では、ＤＦＤ方式の３次元表示方法および装置において、視野角特性を改善することが可能となる。また、本発明の実施例２によれば、画像処理の負荷が軽減でき、高速なＤＦＤ方式の３次元表示にも対応できる。
さらに、各視点に応じた画像（前面画像、後面画像）の表示方法に、時分割方式を採用すると、多重像の課題が改善でき、解像度の低下のない高画質で視野角の広いＤＦＤ方式の３次元表示が可能となる。
さらに、本実施例の画像処理において、立体表示物が前面透過型表示装置、あるいは、後面透過型表示装置の表示面上にある場合には、視点位置補正処理を大幅に軽減でき、高画質かつ高速な処理が可能となる。この結果は、視野角が広く高画質なＤＦＤコンテンツの作成指針となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１の３次元表示方法を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１の変形例の３次元表示方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例２の３次元表示方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例２の変形例の３次元表示方法を説明するための図である。
【図５】図２に示す３次元表示方法を実施するための画像処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図４に示す３次元表示方法を実施するための画像処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ＤＦＤ方式の３次元表示装置を観察する場合の視点位置座標の分布例を示す図である。
【図８】本発明の各実施例の３次元表示方法において、視点位置補正処理を簡略化できる場合を説明するための図である。
【図９】従来のＤＦＤ方式の３次元表示装置の一例を示す図である。
【図１０】従来のＤＦＤ方式の３次元表示方法を説明するための図である。
【図１１】入力となるテクスチャ（ＲＧＢ）画像と奥行き（Ｚ）画像の一例と、輝度分配処理後の前面表示画像と後面表示画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０１，９０１  透過型表示装置（前面）
１０２，９０２  透過型表示装置（後面）
１０３  ３次元立体像（立体表示物）
１１１，１２１，１ｎ１，３１１，３２１，３ｎ１  前面表示画像
１１２，１２２，１ｎ２，３１２，３２２，３ｎ２  後面表示画像
７０１  ３次元表示装置（立体表示装置、または、ＤＦＤ透過型表示装置）
９０３  バックライト
９０４  画素
１００１  透過型表示面（前面）
１００２  透過型表示面（後面）
１００３  前面表示画像
１００４  後面表示画像
１００５  ３次元立体像（即ち、知覚される立体表示物）
１００６  観察視点
【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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