(57)【要約】【課題】複数の３次元表示画素からなる立体像を得るための要素画像を作成する際にデータ容量やメモリ容量および処理時間が少なくかつ一定で済み、不自然さのない立体像が観察できる立体像表示装置の立体像要素画像作成表示方法および立体像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】マイクロ凸レンズ２次元アレイ１と、その焦点面に設置された２次元画像表示デバイス２とを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの２次元表示画像デバイス２表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として２次元画像表示デバイス２上に立体像の要素画像の作成または表示を行う。【選択図】図１
2007101930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像要素画像作成表示方法。
【請求項２】
マイクロ凸レンズ２次元アレイと、その焦点面に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの前記２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
【請求項３】
ピンホール２次元アレイと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの前記２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
【請求項４】
レンティキュラレンズアレイと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの前記２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
【請求項５】
パララックスバリアと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、
立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの前記２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする立体像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元表示画素データから立体像を得るための立体像要素画像作成表示方法および立体像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体感を与える画像は、例えば（非特許文献１）や（非特許文献２）などに記載されているように、立体感を得る視覚効果によりいくつかの種類に分類される。その中でも、実際に物体を見るときと同じ視覚効果を再現することで立体像を観察できるホログラフィ等が、一般的に知られている。
【０００３】
これらの方式の一つとして、インテグラル・フォトグラフィ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ、以下「ＩＰ」と略す。）方式や、レンティキュラ方式等が知られている。これは密に並べられたフライアイ・レンズアレイやレンティキュラレンズアレイを通して立体像の撮影・表示を行ったりするものや、非特許文献３に記述されているピンホールアレイ等を通して立体像の撮影・表示を行うものがあり、特殊なメガネなどを装着せずに自然な立体像が観察できることから注目されている。
【０００４】
ここでＩＰを例に取り、立体像を撮影・表示するための基本原理を図７に示す。
【０００５】
図７は、従来の立体像表示装置を説明する図である。撮影には小さい凸レンズを規則的に配列したフライアイ・レンズ（ハエの目レンズ）と呼ばれるフライアイ・レンズアレイ（複眼状の凸レンズ）３１を用いる。フライアイ・レンズアレイ３１の各凸レンズ毎に、物体３３の要素画像３４がフィルム３２上に結像することで記録される。再生時にはフィルム３２を現像し、そのまま元の位置に置き、背面から照明してフライアイ・レンズアレイ３１越しにフィルム３２に記録された要素画像３４を観察すると、観察者３５は立体像３６を見ることができる。フィルム３２上に記録された要素画像３４の各点は、表示に際してはフライアイ・レンズアレイ３１の各凸レンズを介して元の物体３３があった位置に集束するため、観察者３５から見ると実際にその点から光が発しているように見える。つまり、観察者３５には物体３３があった空間に実像が形成され、あたかもそこに実物があるように見え、視線の動きに応じてこの立体像３６の見える部分が変化するように見える。
【０００６】
但し、このままでは立体像３６の奥行きが逆転する現象が生じる。すなわち凹凸が逆の像が得られる。これは再現された光線が立体像３６の方に逆行し、図７において物体３３の右側から撮影したのに関わらず、左側から観察することになるからである。このため、図８に示された要素画像３４を変換する手順を追加する。つまり、単なる凸レンズでは倒立像になるので、正立像に変換する処理を光軸に対称に行う。
【０００７】
ＩＰ方式では立体像３６の解像度の上限は観察者３５から見たフライアイ・レンズアレイ３１のレンズ密度で決まるため、画質の確保にはフライアイ・レンズアレイ３１を構成する多数のレンズ（つまり多数の要素画像３４）が必要である。また、各要素画像３４にも一定の画素数が必要になるため、全体として多くの画素が必要となる。
【０００８】
このようなＩＰ方式を始めとする立体像を得るための２次元画像表示デバイスに表示する画像（以下「要素画像」という）は、レンジファインダ、ステレオカメラ、ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ）、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）等の医療機器などにより取得された３次元座標の各座標成分（例えばＸ，Ｙ，Ｚ）や各物体の色情報（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）等の固有情報で構成される多次元データ、すなわちボクセルデータを作成した後、そのボクセルデータにレンダリングと呼ばれる画像処理を施すことにより要素画像が得られる。この要素画像のレンダリングは、前述のフィルム３２と実際の物体３３を用いて行う光学的なアナログ処理に相当する部分を、数学的な計算を用いたデジタル処理によってボクセルデータに対し擬似的に行うものである。例えばコンピュータ上で動作するプログラムや専用のハードウェア回路等により以下のように実現される。
【０００９】
すなわち、デジタル処理は、まず、２次元画像表示デバイス上にある２次元表示画素を選択する。次に、その「２次元表示画素」と「レンズ主点またはピンホール位置」の２点を通る直線上のボクセルデータを求める。そして、そのボクセルデータのうち最も観察者側寄りのボクセルデータを探索し、そのボクセルデータの色情報を、選択した２次元表示画素の色情報とするという処理により行われる。つまり、立体像表示時に再生される光線の方向に従って探索し、「２次元画像表示デバイスの画素の位置情報」、「レンズ主点位置またはピンホール位置」をもとに２次元画像表示デバイスの色情報を求めるという処理を、２次元画像表示デバイスの全２次元表示画素について順次実施している。
【００１０】
以下、図９および図１０を用いて従来の立体像表示装置による要素画像のレンダリング方法の一例（例えば、特許文献１参照。）について説明する。
【００１１】
図９は、従来の他の立体像表示装置であり、マイクロ凸レンズ２次元アレイ１１および２次元画像表示デバイスの一つである仮想感光体２２から構成されている。図１０は、従来の他の立体表示装置における立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャートである。
【００１２】
まず、Ｓ１０１にて、Ｐａを選択する。次に、Ｓ１０２にてＰａとマイクロ凸レンズ２次元アレイ１１のうちの一つの凸レンズの主点（レンズ中心で、直線Ｐａ−Ｓａ、直線Ｐｂ−Ｓｂ、直線Ｐｃ−Ｓｃの交点。）を結ぶ直線Ｐａ−Ｓａをまず求める。Ｓ１０３にて、この直線Ｐａ−Ｓａ上の３次元画素２ヶ所のうち、観察者側の画素Ｆａの色情報であるＲＧＢ値を、２次元表示画素Ｐａの色情報のＲＧＢ値とする。以下、Ｓ１０４にて残りの「２次元表示画像データ」の有無をチェックする。Ｓ１０４にて、残りの「２次元表示画像データ」が無い場合には処理を終了し、有る場合には、Ｓ１０１へ移行する。そして、Ｓ１０１へ移行したらＰｂについて直線Ｐｂ−Ｓｂ上の３次元画素を探索し、３次元画素ＦｂのＲＧＢ値を２次元表示画素ＰｂのＲＧＢ値とする。同様にＰｃについても、直線Ｐｃ−Ｓｃ上の３次元画素を探索し、３次元画素ＦｃのＲＧＢ値を２次元表示画素ＰｃのＲＧＢ値する。このようにして、全２次元表示画素についてＳ１０１からＳ１０３まで順次繰り返す。すなわち、基本的には、２次元画像表示デバイスの画素数分の基本処理が行われる。
【００１３】
Ｓ１０３において最も観察者側の画素を見つける処理においては、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ・・・で示される最遠点から数画素刻みで探索直線上をそれぞれ二次元表示画素側であるＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ・・・の方向に繰り返し探索し、立体像の内側に入ったら、逆方向に１画素ずつ探索するという処理を行っている。
【００１４】
すなわち、選択した１つの２次元画素から、探索直線上にあって、必要となる最も観察者側の３次元画素を求めるために、繰り返し処理が行われている。
【００１５】
このようにして得られた要素画像により自然な立体像がフライアイ・レンズまたはピンホールを通して観察でき、高い臨場感や没入感が体験できる。
【特許文献１】特開２００３−１０９０４２号公報
【非特許文献１】大越孝敬著、「３次元画像工学」（版数）、朝倉書店、（発行年月日）、（ページ）
【非特許文献２】井上弘著、「立体視の不思議を探る」、（版数）、オプトロニクス社、（発行年月日）、（ページ）
【非特許文献３】谷中一寿，佐々木晋，春日秀雄，星野坦之著、「インクジェットプリンタを用いた立体表示」、電子情報通信学会技術研究報告、（発行年月日）、１０２巻、第６４２号、ｐ．１７−２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ボクセルデータすなわち３次元画素データは、データ取得に多大な演算量ならびに多大なデータ保存領域が必要となるため、一般にこれらの３次元表示画素数は要素画像をレンダリングする２次元画像表示デバイス上の画素数と比較するとそう大きくはない。
【００１７】
例えば、医療画像で一般に用いられる３次元表示画素数は５１２×５１２×５１２または５１２×５１２×２５６である。立体像表示には、表示される立体内部の画素は不要で、表面の画素があれば良いので実際に必要となる画素数は、５１２×５１２画素の平面の６面分、つまり５１２×５１２×６と考えられる。
【００１８】
それに対して、この立体像を表示することに使用される２次元画像表示デバイスの画素数は、使用する２次元画像表示デバイスが高解像度フィルムだと７６００×９２００画素（１０１６ｐｐｉ、８×１０インチサイズフィルム）、非特許文献３のインクジェットプリンタでの印刷の場合だと５７６０×５７６０画素（７２０ｐｐｉ、Ａ４サイズ）である。最近登場し始めた立体表示可能な液晶ディスプレイでも３８４０×２４００画素（２０４ｐｐｉ、２２インチ液晶）であり、これは前記の「立体像表示に必要とされる表面のみの３次元表示画素数５１２×５１２×６」の約６倍である。
【００１９】
また、自然な立体感を得るためには、非特許文献３に記載されているように３２×３２＝１０２４方向の画像を２次元画像表示デバイスへ表示するためには、５１２×５１２×１０２４の２次元表示画素が必要となり、これは前記の「立体像表示に必要とされる表面のみの３次元表示画素数５１２×５１２×６」の約１７０倍である。
【００２０】
ハイビジョンや地上デジタル放送、高画質ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）による映画鑑賞といった高画質映像ソフトの普及に向けての技術開発により、２次元画像表示デバイスの高解像度化は今後も進んでいくと考えられるが、前述のように３次元表示画素と比較して２次元画像表示デバイス上の画素数が少なくとも約６倍以上と大きいため、従来のレンダリング方法では基本処理の回数がかなり多くなる上、さらに各基本処理内の３次元画素探索処理に繰り返し回数不確定の探索処理が実施されるので、多大な演算が必要となる。
【００２１】
すなわち、（１）平面上の２次元表示画素から、空間上の３次元表示画素を探索するという処理において、目的とする３次元表示画素を求めるために、２次元表示画素とレンズ主点またはピンホール位置の２点を通る探索直線上で、繰り返し回数不確定の繰り返し探索処理が必要で、各２次元表示画素の色情報算出処理そのものの演算量も多くなる。（２）３次元表示画素データの取得には高演算量が必要となることや自然な立体感を得るためには多方向からの視差画像が必要となるため、一般的に、３次元表示画素数に対して、要素画像の２次元表示画素数のほうが多くなる。（３）高解像度の２次元画像表示デバイスを使用すると、「２次元画素数が倍になれば演算量も倍になる」という具合に、前記（１）の「各２次元表示画素の色情報算出処理」の演算回数も単純に増加する、という問題点があり、高画質化と高速処理の両立が困難である。
【００２２】
そこで本発明は、複数の３次元表示画素からなる立体像を得るための要素画像を作成する際にデータ容量やメモリ容量および処理時間が少なくかつ一定で済み、不自然さのない立体像が観察できる立体像要素画像作成表示方法および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】
【００２３】
上記目的を達成するために本発明は、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素形状の２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の立体像要素画像作成表示方法によれば、立体像表示の基本処理は立体画素数の回数となり、従来方法が２次元画素数の回数の基本処理であったことに対し、演算回数の削減が実現できる。
【００２５】
また、２次元画像表示デバイスがより高解像度のものになっても、３次元表示画素形状の２次元画像表示面への投影領域内の２次元表示画素群の色情報を一括取得するという処理であるため、画素数増加による演算時間の増加は、画素数分メモリに色情報を書き込む回数が増加するだけとなり、演算時間に大きな変化が無く高解像度化を実現できる。
【００２６】
また、不確定な繰り返し演算処理が発生しないため、常に同じ処理時間で立体像要素画像を得ることができる。
【００２７】
すなわち、立体像の３次元表示画素形状の２次元画像表示デバイス表示面への投影領域から要素画像の２次元表示画素の色情報を求めるため、以下の効果を奏する。
【００２８】
（１）一般的に２次元画像表示デバイスの画素数より少ない３次元表示画素数分の繰り返し処理で済む。
【００２９】
（２）繰り返し回数不確定の繰り返し処理による探索ではなく、「『空間上の３次元表示画素形状の各頂点』と『レンズ主点位置またはピンホール位置』の２点を通る探索直線」と「２次元画像表示デバイスの表示面」の交点を求めるという単純計算で、３次元表示画素形状の「２次元画像表示デバイス表示面」への投影領域内の「複数の２次元表示画素」（以下、２次元表示画素群と称す。）の色情報を一括取得できるという、演算量削減効果および処理時間一定化の効果がある。
【００３０】
（３）前記（２）のように投影領域内の２次元画素群の色情報を一括取得できるため２次元画像表示デバイスが高解像度化し画素数が増えても演算量が大きく変化しない。
【００３１】
（４）あらかじめボクセルデータを観察者奥行方向の奥から手前の順にソートしておき、そのソートされたボクセルデータを奥のデータから順にレンダリングすることで影になる部分に手前の画像が上書きされていくことで自然に陰面処理が可能である、という利点もあり、立体像表示において高画質と高速処理の両立に効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本願の第１の発明は、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素形状の２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。
【００３３】
これにより、立体像表示の基本処理は立体画素数の回数となり、従来方法が２次元画素数の回数の基本処理であったことに対し、演算回数の削減が実現できる。
【００３４】
また、２次元画像表示デバイスがより高解像度のものになっても、３次元表示画素形状の２次元画像表示面への投影領域内の２次元表示画素群の色情報を一括取得するという処理であるため、画素数増加により演算時間の増加は、画素数分メモリに色情報を書き込む回数が増加するだけとなり、演算時間に大きな変化が無く高解像度化を実現できる。
【００３５】
また、不確定な繰り返し演算処理が発生しないため、常に同じ処理時間で立体像要素画像を得ることができる。
【００３６】
本願の第２の発明は、マイクロ凸レンズ２次元アレイと、その焦点面に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。
【００３７】
マイクロ凸レンズ２次元アレイと、その焦点面に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置としたことで、２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。
【００３８】
本願の第３の発明は、ピンホール２次元アレイと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの前記２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報をその３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。
【００３９】
ピンホール２次元アレイと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体画像表示装置としたことで、２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。
【００４０】
本願の第４の発明は、レンティキュラレンズアレイと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの前記２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。
【００４１】
レンティキュラレンズアレイと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体画像表示装置としたことで、２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。
【００４２】
本願の第５の発明は、パララックスバリアと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体像表示装置において、立体像の構成要素である画素位置情報および画素色情報からなる３次元表示画素データを順次選択し、選択された３次元表示画素データの前記２次元表示画像デバイス表示面への投影領域内の画素群の色情報を、その３次元表示画素データの色情報として前記２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行うことを特徴としたものである。
【００４３】
パララックスバリアと、それと平行に設置された２次元画像表示デバイスとを有する立体画像表示装置としたことで、２次元画像表示デバイス上に立体像の要素画像の作成または表示を行う立体像表示装置を作成することができ、より自然で解像度の高い立体像を、常に同じ処理時間で得ることができる。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態に係る立体像表示装置を図面に基づいて説明する。
【００４５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における立体像要素画像作成表示方法で表示する立体像表示装置を説明する図である。図１に示すように、本実施の形態に係る立体像表示装置は、マイクロ凸レンズ２次元アレイ１と、２次元画像表示デバイス２とを備えている。
【００４６】
マイクロ凸レンズ２次元アレイ１は、２次元画像表示デバイス２から発する光線の方向をレンズに対する画素位置に応じた方向に変化させる作用を有している。なお、本実施の形態では、マイクロ凸レンズ２次元アレイ１として、ピンホール２次元アレイでも使用することができる。また、視差方向が１方向のみで良い用途であれば、マイクロ凸レンズ２次元アレイ１は、レンティキュラレンズやパララックスバリアでも使用することができる。マイクロ凸レンズ２次元アレイ１として、ピンホール２次元アレイやレンティキュラレンズやパララックスバリアとするときは、２次元画像表示デバイス２を平行に設置する。
【００４７】
２次元画像表示デバイス２は、マイクロ凸レンズ２次元アレイ１の焦点面に設置され、マイクロ凸レンズ２次元アレイ１へ立体像のもととなる光線を放出する作用を有している。なお、２次元画像表示デバイス２は、フィルムやプリンタでの印刷シートと平面光源との組み合わせや、液晶ディスプレイやプロジェクタでの表示スクリーンでもよい。また、背面からの発光でなくとも観察者側からの反射光によってマイクロ凸レンズ２次元アレイ１へ光線を放出可能とすれば、２次元画像表示デバイス２は、単なるフィルム、プリンタやオフセット印刷等での印刷物でもよい。
【００４８】
本実施の形態に係る立体像表示装置は、任意の空間に立体像５を表示させるために、その立体像５を微小な直方体の集合として表すための３次元表示画素（以下、「ボクセル」と称す。）の原点４と、本装置全体の位置関係を表すために２次元画像表示デバイス２上に置いたグローバル座標原点３とが定義されている。
【００４９】
観察者６は、２次元画像表示デバイス２に対して、マイクロ凸レンズ２次元アレイ１側から２次元画像表示デバイス２の方向を観察する。ここで、２次元画像表示デバイス２の表示面と平行で、かつ水平方向をＸ方向とし、同様に鉛直方向をＹ方向とし、そして、２次元画像表示デバイス２の表示面と垂直で、かつ２次元画像表示デバイス２の表示面からマイクロ凸レンズ２次元アレイ２への方向をＺ方向とする。
【００５０】
本発明の実施の形態での立体像要素画像作成表示方法を図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態での立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャートである。
【００５１】
まず、ボクセルデータをそれぞれの奥行データ成分の順にソートする。本実施の形態の場合では、Ｚデータの値により昇順に並び替え、観察者奥側から観察者手前側へボクセルデータをソートする（Ｓ２０１処理）。
【００５２】
次に、ソートされた順番に１つのボクセルデータを選択し（Ｓ２０２処理）、光線を再生するレンズをマイクロ凸レンズ２次元アレイ１の中から選択する（Ｓ２０３処理）。本実施の形態の場合、各ボクセルは立方体であるため（図５における符号７２、７５および図６における符号８２、８５に示されるが、詳細は後述する。）、そのボクセルデータは８つの頂点の各座標データおよび色データの集合体である。
【００５３】
次に、Ｓ２０２で選択されたボクセルデータの８頂点のそれぞれとＳ２０３で選択されたレンズの主点とを結ぶ各直線をそれぞれ延長し、これらの延長直線と２次元画像表示デバイス２の表示面との交点を求める（Ｓ２０４処理）。これらの８つの交点により形成される２次元画像表示デバイス２の表示面上に投影された領域は通常六角形である。つまり、ボクセルデータの８頂点のうち少なくとも２頂点は、他の６頂点を結ぶ領域の中に投影される。もしＳ２０２で選択されたボクセルがＳ２０３で選択されたレンズと正対していれば、２次元画像表示デバイス２の表示面上に投影された領域は正方形となる。
【００５４】
このように２次元画像表示デバイス２の表示面上に投影された領域のうち、Ｓ２０３で選択されたレンズ領域内の２次元表示画素群の色情報データＲＧＢ値をＳ２０２で選択したボクセルデータの色情報ＲＧＢ値とする（Ｓ２０５）。
【００５５】
ここで、Ｓ２０４およびＳ２０５の処理の内容を図３および図４に基づいて詳細に説明する。図３および図４は、図１のＡ方向から見た断面図である。
【００５６】
まず図３において、ボクセルの断面５４の各頂点からレンズ主点５３へ直線を引き、２次元画像表示デバイス２との交点を求めると、２次元表示画素５５がボクセルの断面５４の投影領域として求められる。図４に示すように、次に奥行データ、すなわちＺデータ値が異なる２つのボクセルの断面６２と断面６５の場合を比較する。それぞれボクセルの断面６２に対してレンズ主点６１、ボクセルの断面６５に対してレンズ主点６４での２次元画像表示デバイス２の表示面上への投影領域を求めると、それぞれ５画素分の２次元表示画素群６３と、本来は１画素分にも満たない投影領域しか持たない２次元表示画素６６とが得られる。
【００５７】
図４からわかるように、同じ大きさのボクセルであっても、レンズ主点面５２の近傍ほど大きな投影領域となり、レンズ主点面５２から遠くなるにつれて小さな投影領域となる。
【００５８】
そのためＳ２０５の処理では、レンズの主点面近傍にあるボクセルほど多数の２次元画素に一括して同じ色情報データ（例えばＲＧＢ）が書き込むことができる。
【００５９】
また、Ｓ２０５のような多数の２次元画素への一括書き込み処理においては、選択したボクセルの８頂点より算出される２次元画像表示デバイス２表示面上の投影点座標の算出計算量は投影領域の大小に関係なく一定のため、２次元画素群の画素数増加による処理時間の増加は色情報データＲＧＢ値のメモリへの書き込み時間の増加のみで済む。Ｓ２０５におけるメモリへの書き込み時間は通常、Ｓ２０２〜Ｓ２０４に示す投影座標計算処理時間と比較すると微々たるものなので、たとえ２次元画像表示デバイス２表面上の解像度を増加させても、図２に示す全体の処理時間はさほど大きくならない。
【００６０】
以下、Ｓ２０６で残りのレンズの有無をチェックし、Ｓ２０７で残りのボクセルデータの有無を行うことで、順次同様の処理が行われる。
【００６１】
このように、Ｓ２０２からＳ２０７までの繰り返し処理回数は、一般的に２次元表示画素数より少ないボクセル画素数の回数となる。また、Ｓ２０２〜Ｓ２０４に示す処理（選択された各ボクセルの８頂点からの２次元画像表示デバイス２表示面上の投影点座標の算出処理）は、繰り返し回数が不確定な探索処理ではなく、あらかじめ数式化しておくことが可能なため、並列処理等の高速化も容易である。これによりさらに処理時間の短縮が可能である。
【００６２】
次に、表示される立体画像の画質向上のため高解像度の２次元画像表示デバイス２を使用したときの演算処理時間の比較を行う。従来の方法では２次元表示画素数が基本的に必要な処理の回数となっていたため、高解像度の２次元画像表示デバイスを使用して画素数が２倍になれば通常は単純に２倍の演算処理時間となっていた。しかし本実施の形態に係る立体像要素画像作成表示方法では、３次元表示画素数（ボクセル数）が基本的に必要な処理の回数であり、更に１つのボクセルデータからその２次元画像表示デバイス２表示面上への投影領域内にある２次元表示画素群への一括書き込み処理も可能である。
【００６３】
このことを示したものが図５および図６である。図６は、図５と比較して縦横で２倍、面積で４倍の画素数を有する高解像度２次元画像表示デバイス２使用時の２次元表示画素の表示状態を示したものである。レンズ主点近傍のボクセル７２およびボクセル８２と、レンズ主点から遠いボクセル７５およびボクセル８５とを比較する。各ボクセル形状の２次元画像表示デバイス２表示面への投影領域は実線で示すように、図５と図６との場合で同じ大きさおよび形状の六角形となる。
【００６４】
なお、図５および図６において実線により示されている投影領域は、レンダリング時の内部処理で行われる投影点位置座標計算の結果を説明のために仮想的に図示したものであり、実際に２次元画像表示デバイス２上に表示されるものではない。実際の表示では斜線部の画素群が対応する各ボクセルの色情報データＲＧＢ値の色で表示される。図５および図６での差異は、この六角形の投影領域内に含まれる２次元表示画素の大小差による投影領域内画素数の差のみである。そのため、２次元画素の画素数が増えても、ボクセルの２次元画像表示デバイス２上への投影点座標自体の算出計算量は投影領域の大小に関係なく一定のため、２次元画素群の画素数増加による処理時間の増加は色情報データＲＧＢ値のメモリへの書き込み時間の増加のみである。メモリへの書き込み時間は投影座標の計算処理時間と比較すると微々たるものなので、２次元画像表示デバイス２の画素数増加による演算時間の増加は少くて済む。以上のことから、本実施の形態に係る立体像要素画像作成表示方法は、従来方法と比較して高解像度化と高速処理の両立に有利であると言うことができる。
【００６５】
以上のように本発明の実施の形態の立体像要素画像作成表示方法によれば、立体像表示の基本的に必要な処理の回数は、立体画素数（ボクセル数）となり、従来方法が２次元画素数の回数の基本処理であったことに対し、演算回数の削減が実現できる。
【００６６】
また、２次元画像表示デバイス２がより高解像度のものになっても、３次元表示画素形状の２次元画像表示面への投影領域内の２次元表示画素群の色情報を一括取得するという処理であるため、画素数増加により演算時間の増加は、画素数分メモリに色情報を書き込む回数が増加するだけとなり、演算時間がさほど大きくならずに高解像度化を実現できる。
【００６７】
また、不確定な繰り返し演算処理が発生しないため、常に同じ処理時間で立体像要素画像を得ることができる。更には、より自然で解像度の高い立体像を常に同じ処理時間で得ることができる。
【００６８】
なお、ここでは、マイクロ凸レンズ２次元アレイのように２方向に視差を有する場合を示したが、レンティキュラレンズアレイやパララックスバリアのように１方向のみの視差しか有しない場合には、図３および図４のような断面が、視差を生じない方向、すなわち通常では鉛直方向の３次元表示画素数（ボクセル数）存在すると考えれば良く、同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように本発明に係る立体像要素画像作成表示方法は、３次元表示画素データから立体画像を表示する際に、高解像度化と高速処理を両立させる効果が有るため、例えば立体ディスプレイ装置や立体画像を提供するサービスおよびそのサービスに用いられる立体画像受信端末、ホログラム表示装置、建築・デザイン・機構向けホログラムＣＡＤ、コンピュータ上で動作する立体画像生成ソフトウェアなどへの利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態における立体像要素画像作成表示方法で表示する立体像表示装置を説明する図
【図２】本発明の実施の形態での立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャート
【図３】図１のＡ方向から見た断面図
【図４】図１のＡ方向から見た断面図
【図５】本発明の実施の形態における２次元表示画素の表示状態を示す図
【図６】本発明の実施の形態における高解像度２次元画像表示デバイス使用時の２次元表示画素の表示状態を示す図
【図７】従来の立体像表示装置を説明する図
【図８】従来の立体表示装置における立体像要素画像作成表示方法の処理を示す図
【図９】従来の他の立体像表示装置を説明する図
【図１０】従来の他の立体表示装置における立体像要素画像作成表示方法の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００７１】
１    マイクロ凸レンズ２次元アレイ
２    ２次元画像表示デバイス
３    グローバル座標原点
４    ３次元表示画素（ボクセル）の原点
５    立体像
６    観察者
５２    レンズ主点面
５３    レンズ主点
５４    断面
５５    ２次元表示画素
６１    レンズ主点
６２    ボクセルの断面
６３    ２次元表示画素群
６４    レンズ主点
６５    ボクセルの断面
６６    ２次元表示画素
７２    ボクセル
７５    ボクセル
８２    ボクセル
８５    ボクセル
【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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