JP2001103515A - 立体画像表示装置および立体画像表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーンの任意の方向に対して隠面消去処
理の施された立体画像の表示を行うこと。 【解決手段】 表示対象物３００を上方側から見たとき
の、表示対象物３００の所定の原点Ｐ０を中心として所
定角度幅ごとに放射状に分割された複数の領域Ｒ１〜Ｒ
８のそれぞれについて仮想的な視点である代表点Ｐ１〜
Ｐ８を設定する。立体表示に先立って、各代表点Ｐ１〜
Ｐ８から表示対象物３００を見たときの隠面を消去処理
を行い、立体表示像を各領域Ｒ１〜Ｒ８から観察すると
きの投影用画像となる２次元的な隠面消去画像を予め生
成しておく。そして、立体表示の際に、立体画像表示装
置の周囲のどの領域に観察者が位置するかをカメラ画像
等に基づいて特定し、その領域についての隠面消去画像
を投影用画像としてスクリーンに投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、所定空間を周期
的に走査するスクリーンに対して投影用画像を投影する
ことによって、残像効果を生じさせて表示対象物の立体
画像を表示する立体画像表示装置および立体画像表示シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より発明・考案されてきた立体画像
の表示方法の一つとして、人間の眼の残像効果を利用す
る体積走査法と呼ばれるものがある。

【０００３】従来の体積走査法による表示装置の一つ
に、スクリーンをその投影面に垂直な方向に高速で直進
移動させ、投影面の位置に応じて物体の断面の２次元像
あるいは断面の輪郭を時々刻々と変化させつつ投影する
ものがあった。この装置は、高速移動するスクリーンを
目視することによって、人間の眼に残像効果がもたらさ
れ、断面画像が配置されて全体として立体像が表示され
ているように見えるのである。

【０００４】また、別の表示装置として、スクリーンを
回転させ、投影面の回転角に応じて物体の断面の２次元
像あるいは断面の輪郭を時々刻々と変化させつつ投影す
るものもあった。この装置も人間の眼に残像効果を生じ
させ、立体画像が表示されているように見えるのであ
る。この装置では、回転スクリーンの周囲の任意の方向
から立体画像を視認することができるという点でメリッ
トが大きい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような装置で
は、スクリーンに対して３次元的な物体（表示対象物）
の断面の２次元像あるいは輪郭をそのまま表示するた
め、表示される立体画像は半透明像となり、本来なら、
観察者の位置からは見えるはずのない物体の隠面までも
が見えてしまうことになる。

【０００６】このため、スクリーンに対して画像を投影
する際に、３次元形状である表示対象物の投影用画像に
おいて、実際には隠れて見えない面を表示しないように
する隠面消去処理を施しておくことが必要である。

【０００７】ここで、体積走査法による立体画像表示装
置おいて、隠面消去処理を適用する際には、スクリーン
の周囲の任意の方向に対して隠面消去処理の施された立
体画像を瞬時に表示することが必要である。また、隠面
消去処理を行う際には観察者が表示対象物をどの視点か
ら観察しているかが重要な要素となるため、観察者の位
置に応じて隠面消去された立体画像を表示することも必
要である。

【０００８】特に、上記の回転スクリーン方式の場合に
は、回転スクリーンの周囲の任意の位置から表示対象物
の周囲を良好に観察することができる必要があり、観察
者の位置に応じた隠面消去表示をリアルタイムで行うこ
とが望ましい。

【０００９】そこで、この発明は、人間の眼の残像効果
を利用する体積走査法において、スクリーンの任意の方
向に対して隠面消去処理の施された立体画像の表示を行
うことのできる立体画像表示装置および立体画像表示シ
ステムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、所定空間を周期的に走査
するスクリーンに対して表示対象物から得られる投影用
画像を投影することによって、残像効果を生じさせて前
記表示対象物の立体画像を表示する立体画像表示装置で
あって、前記スクリーンの周囲を所定角度幅で分割して
得られた複数の領域のうちからいずれか１つの領域を選
択する選択手段と、選択された前記領域内の代表点を基
準として前記表示対象物に関する画像に隠面消去処理を
施して得られた隠面消去画像を前記投影用画像として前
記スクリーンに投影する手段とを備えている。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の立体画像表示装置において、前記選択手段が、前記立
体画像を観察する観察者の位置する方向を特定する手段
を備え、前記複数の領域のうちから、特定された前記観
察者の位置が含まれる領域を選択することを特徴として
いる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の立体画像表示装置において、前記選択手段が、所定時
間ごとに繰り返し前記観察者の位置を特定することを特
徴としている。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の立体画像表示装置におい
て、前記隠面消去画像が、前記立体画像の表示に先立っ
て、前記複数の領域のそれぞれについて予め生成されて
いることを特徴としている。

【００１４】請求項５に記載の発明は、所定空間を周期
的に走査するスクリーンに対して表示対象物から得られ
る投影用画像を投影することによって、残像効果を生じ
させて前記表示対象物の立体画像を表示する立体画像表
示装置であって、前記立体画像を観察する観察者の位置
する方向を特定する手段と、特定された前記観察者の位
置を基準として前記表示対象物に関する画像に隠面消去
処理を施して得られた隠面消去画像を前記スクリーンに
投影する手段とを備えている。

【００１５】請求項６に記載の発明は、立体画像表示シ
ステムであって、表示対象物の３次元画像を供給する手
段と、前記３次元画像に基づいて、前記表示対象物の周
囲を所定角度ごとに分割して得られる複数の領域のそれ
ぞれに対して所定の代表点を設定し、該代表点を基準と
して隠面消去処理を施した３次元隠面消去画像を複数生
成する手段と、前記複数の３次元隠面消去画像のそれぞ
れを複数の面で切断した隠面消去画像を生成する手段
と、前記複数の領域のうちから１の領域を選択し、選択
された領域に対応付けられる前記隠面消去画像を、所定
空間を周期的に走査するスクリーンに対して順次に投影
することで前記表示対象物に関する隠面消去処理の施さ
れた立体画像を表示する立体画像表示装置とを備えてい
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】＜１．全体のシステム構成＞この
発明に係る立体画像表示システムの実施の形態として、
立体画像表示システムの全体的な構成を図１に示す。こ
の立体画像表示システム１は、体積走査法によって表示
対象物の立体表示を行う立体画像表示装置１００と、立
体画像表示装置１００に対して３次元的な表示対象物か
ら得られる投影用画像としての２次元画像データを供給
するホストコンピュータ３と、観察者の位置に応じて隠
面消去された立体画像を行うために観察者の位置を検出
する検出手段となるカメラ１０とを備えて構成されてい
る。

【００１７】立体画像表示装置１００は、後述するよう
に所定の回転軸を中心に高速で回転するスクリーンに対
して表示対象物の断面画像を断続的に投影することによ
って残像効果を発生させて立体画像を表示する。そし
て、回転するスクリーンの位置（角度）に応じて投影用
画像を高速で更新していくことにより、様々な表示対象
物の立体像を表示する。

【００１８】ホストコンピュータ３は、ＣＰＵ３ａとデ
ィスプレイ３ｂとキーボード３ｃとマウス３ｄとを含ん
で構成されるいわゆる一般的なコンピュータシステムで
ある。このホストコンピュータ３には、予め入力されて
いる表示対象物の３次元画像データからスクリーンが回
転する際の各角度に対応する断面画像の２次元画像デー
タを生成する処理、および、表示対象物の３次元画像デ
ータに対して隠面消去処理を施したデータ（３次元隠面
消去画像データ）からスクリーンが回転する際の各角度
に対応する断面画像の２次元画像データ（隠面消去画像
データ）を生成する処理を行うソフトウェアが組み込ま
れている。このため、ホストコンピュータ３は、表示対
象物の３次元画像データからスクリーンの回転角度に応
じてスクリーン上に投影すべき表示対象物の断面画像に
関する２次元画像データを生成することができ、その生
成された２次元画像データを投影用の画像データとして
立体画像表示装置１００に供給する。

【００１９】ホストコンピュータ３と立体画像表示装置
１００との間では、オンラインによるデータの受け渡し
が可能であるとともに、可搬型の記録メディア４を介し
てのオフラインによるデータの受け渡しも可能である。
記録メディア４としては、光磁気ディスク（ＭＯ）、コ
ンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、ディジタルビデオデ
ィスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）、メモリカード等がある。

【００２０】そして立体画像表示装置１００では、隠面
消去処理が施された隠面消去画像と、隠面消去処理の施
されていない断面画像とのいずれかを選択的に投影用画
像としてスクリーン上に投影することができるように構
成されている。

【００２１】図２は、カメラ１０と立体画像表示装置１
００との設置関係の一例を示す図である。カメラ１０
は、立体画像表示装置１００が設置される部屋５の天井
部分５ａに設置される。立体画像表示装置１００は部屋
５の中央に設置され、カメラ１０はその視野範囲の中心
に立体画像表示装置１００を撮像することができるよう
に設置される。カメラ１０の視野範囲は、部屋５内の任
意の位置の観察者を撮像することができるように設定す
ることが望ましい。そして、カメラ１０によって得られ
る画像データは伝送線１１を介して立体画像表示装置１
００に導かれる。なお、ホストコンピュータ３は部屋５
内に設置されてもよいし、外部に配置されてもよい。

【００２２】＜２．立体画像表示装置＞次に、立体画像
表示装置１００の一実施形態について説明する。図３
は、立体画像表示装置１００の概観を示す図である。こ
の立体画像表示装置１００は、スクリーン３８に断面画
像を投影するための光学系や各種データ処理を行うため
の制御機構が内蔵されたハウジング２０と、そのハウジ
ング２０の上部側に設けられて内部に回転するスクリー
ンを収容する円筒状の風防２０ａとを備えている。

【００２３】風防２０ａはガラスやアクリル樹脂等の透
明な材質で形成されており、内部側で回転するスクリー
ン３８に投影される画像を外部より視認することができ
るように構成されている。また、風防２０ａは内部空間
を密封しており、そのことによってスクリーン３８の回
転の安定化や回転駆動するモータの消費電力の低減を図
っている。

【００２４】ハウジング２０の前面側には液晶ディスプ
レイ（ＬＣＤ）２１、着脱可能な操作スイッチ２２、記
録メディア４の着脱口２３が配置されており、また側面
側にはディジタル入出力端子２４が設けられている。液
晶ディスプレイ２１は、操作入力を行う際の操作案内画
面の表示手段及び表示対象物のインデックスのための２
次元画像の表示手段として用いられる。ディジタル入出
力端子２４はＳＣＳＩ端子あるいはＩＥＥＥ１３９４端
子等である。さらにハウジング２０の外周面の４箇所に
は音声出力のためのスピーカ２５が配置されている。

【００２５】図４は、着脱可能な操作スイッチ２２の拡
大図である。この操作スイッチ２２は、各種動作パラメ
ータを入力するための操作入力手段として機能させるべ
く、電源ボタン２２１、スタートボタン２２２、ストッ
プボタン２２３、カーソルボタン２２４、セレクトボタ
ン２２５、キャンセルボタン２２６、メニューボタン２
２７、ズームボタン２２８、音量調節ボタン２２９等の
各種ボタンが配置されている。

【００２６】スクリーン３８による立体画像の表示は、
操作スイッチ２２の各ボタン２２１〜２２７を操作する
ことによって記録メディア４に記録されているデータフ
ァイルから立体表示を行いたい２次元画像データを選択
したり、又はホストコンピュータ３側に保存されている
データファイルから２次元画像データを選択することに
より開始される。

【００２７】次に、立体画像表示装置１００においてス
クリーン３８上に投影用画像を投影するための光学系に
ついて説明する。図５は、立体画像表示装置１００にお
ける光学系を含む構成を示す図である。図５に示すよう
に立体画像表示装置１００における光学系は、照明光学
系４０と投影光学系５０とＤＭＤ（ディジタル・マイク
ロミラー・デバイス）３３とＴＩＲプリズム４４とを備
えて構成される。

【００２８】まず、ＤＭＤ３３について説明する。ＤＭ
Ｄ３３は、スクリーン３８に投影する投影用画像を生成
する画像生成手段として機能するものであり、１辺が１
６μｍ程度の矩形の金属片（例えばアルミニウム片）の
極めて小さなミラーを１画素として１チップあたり数十
万枚の規模で平面に敷き詰めた構造を有し、各画素直下
に配置されたＳＲＡＭ出力の静電電界作用により各ミラ
ーの傾斜角を個々に±１０度で制御できるデバイスであ
る。なお、ミラーの角度制御は、ＳＲＡＭ出力の
「１」、「０」に対応して、ＯＮ／ＯＦＦのバイナリ制
御であり、光源からの光が当たると、ＯＮ（またはＯＦ
Ｆ）の方向を向いているミラーで反射した光だけが投影
光学系５０の方向に進み、ＯＦＦ（またはＯＮ）の方向
を向いているミラーで反射した光は有効な光路から外れ
投影光学系５０の方向には進まない。このミラーのＯＮ
／ＯＦＦ制御により、ＯＮ／ＯＦＦのミラー分布に対応
した断面画像が生成されてスクリーン３８に投影される
ことになる。

【００２９】なお、各ミラーの傾斜角を制御して反射す
る光の方向を切り換えるが、この切り換え時間の調整
（反射する時間の長さ）により各画素の濃淡（階調）を
表現することができ、１色につき２５６階調が表現でき
る。そして、光源からの白色光を周期的に切り替わるＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のカラーフィルター
に通し、通過した各色にＤＭＤチップを同期させること
でカラー画像を形成したり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色ごとにＤ
ＭＤチップを準備して３色の光を同時に投影することで
カラー画像を形成することができる。

【００３０】このようなＤＭＤ３３は、第一に光利用効
率が非常に高いこと、第二に高速応答性を有することの
２つの大きな特徴を有しており、一般にはその高い光利
用効率を活かしてビデオプロジェクタ等の用途に使用さ
れている。

【００３１】この実施形態においては、ＤＭＤ３３のも
う一つの大きな特徴である高速応答性を利用することに
より、残像効果を利用する体積走査法において表示対象
物の立体画像（立体的静止画像および立体的動画像を含
む）を適切に表示することができるように実現される。

【００３２】ＤＭＤ３３は一枚一枚のミラーの偏向の応
答性が約１０μｓｅｃであることと、画像データの書き
込みが一般的なＳＲＡＭとほぼ同様の方法でできること
から、１枚の画像を生成するのに要する時間は１ｍｓｅ
ｃあるいはそれ以下ときわめて高速である。仮に１ｍｓ
ｅｃであるとすると、残像効果を実現するために１／１
８ｓｅｃで１８０゜（すなわち毎秒９回転）の体積走査
を行う場合に生成できる断面画像の数は約６０枚とな
る。従来の体積走査法で画像生成手段として使用されて
いたＣＲＴや液晶ディスプレイ等と比較すると、ＤＭＤ
３３は単位時間当たりはるかに多くの投影用画像をスク
リーン３８上に投影することができ、非回転対称形状の
立体的静止画像の表示のみならず、立体的動画像の表示
にも対応することができるのである。

【００３３】また、ＤＭＤ３３の特徴の１つである光の
利用効率の高さも、より明るい投影用画像をスクリーン
３８上に投影することで残像効果を高めることに寄与
し、ＣＲＴ方式等と比較して高品位の立体画像の表示を
可能にする。

【００３４】なお、図５に示すようにＤＭＤ３３の画像
生成面側には、照明光学系４０からの照明光を各微小ミ
ラーに導くとともに、ＤＭＤ３３で生成された投影用画
像を投影光学系５０に導くためにＴＩＲプリズム４４が
配設されている。

【００３５】照明光学系４０は、白色光源４１と照明レ
ンズ系４２とを有しており、白色光源４１からの照明光
は照明レンズ系４２により平行光とされる。照明レンズ
系４２はコンデンサレンズ４２１、インテグレータ４２
２、カラーフィルタ４３およびリレーレンズ４２３によ
り構成される。白色光源４１からの照明光はコンデンサ
レンズ４２１により集光されてインテグレータ４２２に
入射する。そして、インテグレータ４２２によって光量
分布が均一な状態とされた照明光は、回転式のカラーフ
ィルタ４３によってＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色成分に分
光される。分光された照明光はリレーレンズ４２３によ
り平行光とされた上で、ＴＩＲプリズム４４に入射し、
ＤＭＤ３３上に照射される。

【００３６】ＤＭＤ３３は、ホストコンピュータ３から
与えられる２次元画像データに基づいて個々の微小ミラ
ーの傾斜角度を変化させることにより照明光のうちの投
影用画像を投影するのに必要な光成分のみを投影光学系
５０に向けて反射させる。

【００３７】投影光学系５０は投影レンズ系５１とスク
リーン３８とを有している。投影レンズ系５１は両テレ
セントリックレンズ５１１と投影レンズ５１３と投影ミ
ラー３６，３７と像回転補償機構３４とを備えており、
このうち投影レンズ５１３と投影ミラー３６，３７はス
クリーン３８を回転軸Ｚのまわりに回転させる回転部材
３９の内部側に配置されている。

【００３８】ＤＭＤ３３で反射された光（投影用画像）
は両テレセントリックレンズ５１１により平行光にさ
れ、投影用画像の回転補償を行うために像回転補償機構
３４を通過する。そして、像回転補償機構３４において
回転補償が行われた光束は投影ミラー３６、投影レンズ
５１３、投影ミラー３７を経由して最終的にスクリーン
３８の主面（投影面）上に投影される。したがって、投
影光学系５０とＤＭＤ３３とで、複数の投影用画像を２
次元画像データに基づいて順次に生成し、スクリーン３
８の回転走査に同期して複数の投影用画像をスクリーン
上に順次に投影する投影手段を形成する。

【００３９】この光学系において、投影ミラー３６、投
影レンズ５１３、投影ミラー３７及びスクリーン３８は
回転部材３９に固定されており、回転部材３９の回転と
ともにスクリーン３８の中心軸を含む垂直な回転軸Ｚの
回りに角速度Ωで回転する。つまり、体積走査を行うた
めにスクリーン３８を回転させる際には、回転部材３９
内部に配置された投影ミラー３６、投影レンズ５１３及
び投影ミラー３７もスクリーン３８と一体となって回転
するため、スクリーン３８がいかなる角度となっても常
にその正面側から投影用画像の投影を行うことができる
のである。

【００４０】なお、スクリーン５３の回転角度は位置検
出器７３により常に検出されている。

【００４１】こうしてＤＭＤ３３において生成された投
影用画像がスクリーン３８上に投影される。投影レンズ
５１３の役割は、光束がスクリーン３８上に至るところ
で適切な画像サイズをなすようにすることである。ま
た、投影ミラー３７はスクリーン３８に投影される立体
像を観察する際に観察者の視線を妨げないように、スク
リーン３８の正面の斜め下方向（図５の場合は回転部材
３９の内部側）から断面画像を投影するように配置され
ている。なお、投影レンズ５１３の投影ミラー３６及び
３７に対する位置的な順序関係は必ずしも本実施形態に
とらわれるものではない。

【００４２】ここで、像回転補償機構３４について説明
する。図５に示す像回転補償機構３４は、いわゆるイメ
ージローテータの構成によって実現されている。スクリ
ーン３８が取り付けられている回転部材３９がある回転
角度に位置する場合に、スクリーン３８上に投影されて
いる投影用画像を基準像とする。もし像回転補償機構３
４を用いないとすると、回転部材３９が回転するにつれ
て投影用画像はスクリーン３８上で面内回転し、回転部
材３９が１８０゜回転したところで投影用画像は基準像
に対し上下が逆転した像になってしまう。この現象を防
ぐものが像回転補償機構３４である。

【００４３】図５に示す像回転補償機構３４は複数のミ
ラーを組み合わせて構成されるイメージローテータを使
用している。イメージローテータを光軸まわりに回転さ
せると、入射画像に対する出射画像がイメージローテー
タの角速度の２倍の角速度で回転して出射される性質が
ある。したがって、スクリーン３８が取り付けられてい
る回転部材３９の角速度の１／２の角速度でイメージロ
ーテータを回転させることによって、スクリーンの回転
にかかわらず正立した投影用画像を常に投影できる。

【００４４】なお、像回転補償機構としてはイメージロ
ーテータ以外にダブ（タイプ）プリズムを使用しても同
様の効果が得られる。また、ここに説明した像回転補償
機構３４を使用せず、ＤＭＤ３３の表面上に生成する投
影用画像をスクリーン３８の回転角度に応じて光軸まわ
りに回転するような画像とすることで投影用画像の回転
を打ち消すようにしても良い。

【００４５】すなわち、ＤＭＤ３３の表面上で生成され
る投影用画像が、体積走査の開始時では正立像（あるい
は倒立像）であり、スクリーン３８の回転とともに自転
して体積走査が完了した時点では倒立像（あるいは正立
像）となるように投影用画像の生成のための２次元画像
データを、ＤＭＤ３３に与える前の段階で補正するよう
にしても良い。

【００４６】ここで、スクリーン３８および回転部材３
９の斜視概観図の一例を図６に示す。図６に示すように
回転部材３９は円盤形状をなし、その側面に回転駆動手
段となるモータ７４の回転軸が接することによって回転
駆動される。なお、回転部材３９の中心軸にモータを直
結したり、歯車やベルトを介して駆動させるようにして
も良い。

【００４７】図６に示すようにスクリーン３８がある回
転角度θ１にあるとき、θ１に対応した表示対象物の断
面の投影用画像Ｇ１（ＤＭＤ３３で生成）が、図５に示
した投影ミラー３６と投影レンズ５１３と投影ミラー３
７とを経由してスクリーン３８上に投影される。そこか
ら微小時間が経過してスクリーン３８が回転し、その回
転角度がθ２になったとき、今度はθ２に対応した表示
対象物の断面の投影用画像Ｇ２（ＤＭＤ３３で生成）
が、図５に示した投影ミラー３６と投影レンズ５１３と
投影ミラー３７とを経由してスクリーン３８上に投影さ
れる。

【００４８】投影ミラー３６、投影レンズ５１３および
投影ミラー３７はスクリーン３８に対して一定の位置関
係を保ったまま共に回転するので、スクリーン３８上に
は回転にかかわらず常に投影用面像が投影され続ける。
そして、静止画像を表示する場合には、回転部材３９を
１８０゜回転（若しくは３６０°回転）させた時点で再
び始めと同じ投影用画像が現れ、１回の体積走査が完了
する。以上の動作を回転部材３９の回転の速度を残像効
果が起きるように十分に速く、かつ、スクリーン３８が
１回転する間に投影される画像の枚数を十分に多くする
ことによって、観察者は投影用画像の包絡として表示対
象物の立体像を視認することができるのである。

【００４９】次に投影用画像の大きさ（解像度）につい
て述べる。図７はスクリーン３８に投影される投影用画
像の大きさを示す図である。投影用画像は２５６画素
（水平方向）×２５６画素（垂直方向）の大きさで、ス
クリーン３８の回転軸に対して対称に投影される。すな
わち、回転軸を中心として周方向に向かって左右１２８
画素の大きさとなる。投影される画像はスクリーン３８
と一定の関係を保ったまま共に回転するので、スクリー
ン３８の回転にかかわらず、投影される画像の大きさは
一定である。なお、図７に示す投影用画像の大きさは単
なる一例であり、使用されるＤＭＤ３３に設けられた微
小ミラーの数に応じて任意の大きさが設定可能である。

【００５０】＜３．立体画像表示システムにおける制御
機構＞次に、この立体画像表示システム１において立体
画像を表示するための制御機構について説明する。

【００５１】図８は、立体画像表示システム１の機能構
成を示すブロック図である。図８において実線矢印は電
気信号の流れを示しており、破線矢印は光の流れを示し
ている。なお、図８に示す照明光学系４０および投影光
学系５０は上述した内容のものである。

【００５２】表示対象物の投影用画像に関する２次元画
像データはディジタル入出力端子２４を経由してホスト
コンピュータ３からインタフェース６６に入力された
り、あるいは記録メディア４からインタフェース６６に
入力される。

【００５３】一般に画像データは他の種類のデータに比
べデータ量が多いため、インタフェース６６に入力され
る２次元画像データにはＭＰＥＧ２方式等によるデータ
圧縮が施されている場合も多い。この場合は、圧縮され
た２次元画像データを伸張（復元）する必要がある。そ
こで、図８の構成では圧縮された２次元画像データを伸
張するためのデータ伸張器６５が設けられている。な
お、インタフェース６６に入力される２次元画像データ
にデータ圧縮が施されていない場合ではデータ伸張器６
５を設ける必要性はない。

【００５４】伸張された２次元画像データは、ＤＭＤ３
３における投影用画像の生成を制御するＤＭＤ駆動部６
０に与えられる。ＤＭＤ駆動部６０はＤＭＤ３３とＤＭ
Ｄコントローラ６２とメモリ６３ａ，６３ｂとを備えて
いる。メモリ６３ａ及び６３ｂはそれぞれ独立に書き込
み又は読み出しが制御されるように構成され、それぞれ
が複数の２次元画像データを記憶する記憶手段として機
能する。ＤＭＤコントローラ６２はＤＭＤ３３に対して
階調信号を与えたり、位置検出器７３で検出されるスク
リーン３８の回転角度に応じてカラーフィルタ４３を駆
動するためのドライバ７１を制御するとともにメモリ６
３ａ，６３ｂにおける書き込み動作と読み出し動作とを
制御する。

【００５５】ここで、記憶手段となるメモリの構成につ
いて説明する。上述した例示のように体積走査を行う場
合にＤＭＤ３３で生成できる投影用画像の数を６０枚と
する。立体表示を行うには投影用画像をスクリーン３８
の回転角度に応じて断続的に投影するので、６０枚の投
影用画像群を１シーンとするとその投影用画像群に含ま
れる２次元画像データを順次に繰り返してＤＭＤ３３に
データ転送する必要がある。このため、ＤＭＤ３３に２
次元画像データを供給するためのメモリの記憶容量は、
少なくとも１シーンに相当する６０枚分の２次元画像デ
ータを記憶しておくことのできるメモリサイズが必要に
なる。

【００５６】つまり、２次元画像データ用のメモリサイ
ズが小さい場合、例えば６０枚に満たない画像分の２次
元画像データしかメモリに記憶することができない場合
は、ホストコンピュータ３あるいは記録メディア４から
画像ごとに２次元画像データを繰り返し転送し続けない
と静止画像ですら適切に立体表示することができない。
一般にはホストコンピュータ３あるいは記録メディア４
から２次元画像データを転送する際の速度はメモリから
ＤＭＤ３３に対して２次元画像データを供給する際の速
度に比べて低速であるため、高速回転するスクリーン３
８の回転位置に応じた２次元画像データの供給が間に合
わないという事態が生じ、適切な立体表示ができなくな
るのである。

【００５７】これに対して、６０枚分以上のメモリサイ
ズがあれば、１シーンを構成する投影用画像群について
の２次元画像データを全てメモリに格納しておくことが
できるので、一旦メモリに２次元画像データを格納して
おけば、このメモリからスクリーン３８の回転位置に応
じて２次元画像データを順次にＤＭＤ３３に与えること
によって適切に立体画像の表示を行うことができるので
ある。

【００５８】以上のことは、立体表示を行う際に静止画
像を表示する場合であっても動画像を表示する場合であ
っても同様である。

【００５９】そして次に、動画像を表示する場合のメモ
リ構成について説明する。カラー表示を行うためにＲ，
Ｇ，Ｂの各色成分ごとの画像を構成すると、これらＲ，
Ｇ，Ｂ画像が一組で１枚の投影用画像を構成することに
なる。したがって、６０枚分をＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に
対応させると各色成分ごとの画像は２０枚の構成とな
る。このため、１枚の立体表示を行うために必要なメモ
リサイズは、上記図７に示した投影用画像の大きさにつ
いて考えると、２５６×２５６×３×２０＝３．７５Ｍ
Ｂｙｔｅ（＝３０Ｍｂｉｔ）となる。

【００６０】図９は、メモリの構成例を示す図である。
図９（ａ）はＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像ごとに１つの
メモリを使用する例を示しており、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応す
る３つのメモリで１つの投影用画像についての２次元画
像データを記憶する。したがって、図９（ａ）の場合は
個々のメモリのメモリサイズは小さくてもよいが１シー
ン分の２次元画像データを記憶するために少なくとも６
０個のメモリが必要となる。また、図９（ｂ）は１つの
メモリで構成した例を示しており、図９（ｃ）は２つの
メモリで構成した例を示している。

【００６１】表示する立体画像が静止画像であれば、図
９（ｂ）のようにメモリ１つの構成で１シーン全ての投
影用画像群に関する２次元画像データを記憶しておき、
それを順次に繰り返してＤＭＤ３３に出力することによ
り立体表示することができる。しかしながら、動画像を
表示する場合には、スクリーン３８の回転に伴って１シ
ーンとして表示すべき投影用画像の内容が時々刻々と変
化していくため、メモリ内の２次元画像データを順次に
更新していく必要がある。つまり、動画像を扱う場合に
は、２次元画像データの読み出し（表示）と書き込み
（更新）とを並列的に同時に行うことが必要である。こ
のため、図９（ｂ）に示すようなメモリ１つの構成では
記憶された２次元画像データの読み出しと新たな２次元
画像データの書き込みとを同時に行うことができず、動
画像表示に対応することができない。

【００６２】一方、図９（ａ）および（ｃ）に示すよう
に複数のメモリを備える構成の場合は、読み出し対象と
なるメモリと書き込み対象となるメモリとを順次に切り
換えていくようにすれば、２次元画像データの読み出し
と書き込みとを時間的に並行して行うことができ、動画
像表示に対応することができる。

【００６３】そこで、図９（ａ）と（ｃ）とのメモリ構
成を比較した場合、（ａ）の構成では６０個のメモリが
存在するため、装置構成が複雑化するとともに、読み出
し対象となるメモリと書き込み対象となるメモリとを順
次に切り換えていく際のメモリ制御も複雑化するのに対
し、（ｃ）の構成では２つのメモリで読み出し対象と書
き込み対象とを交互に切り換えていけばよいため構成お
よびメモリ制御が比較的簡単になる。このため、この実
施形態では表示対象物の動画像を立体表示することので
きるメモリ構成として図９（ｃ）のメモリ構成を採用し
たものを一例として図８に示している。

【００６４】ところが、図９（ｃ）に示すメモリ構成を
採用するにあたってはデータ転送速度の問題を解決する
必要がある。図９（ｃ）の構成の場合は、１シーン分の
２５６×２５６×３×２０Ｂｙｔｅの２次元画像データ
を２つのメモリで分離して記憶する。この場合は、第１
メモリに格納された２５６×２５６×３×１０Ｂｙｔｅ
の２次元画像データを読み出してＤＭＤ３３に供給して
いる間に第２メモリに対して次の２５６×２５６×３×
１０Ｂｙｔｅの２次元画像データを格納しなければなら
ない。既述したようにホストコンピュータ３あるいは記
録メディア４から２次元画像データを転送する際の速度
はメモリからＤＭＤ３３に対して２次元画像データを供
給する際の速度に比べて低速であるため、一方のメモリ
からの１／２シーン分の２次元画像データを読み出して
いる間に他方のメモリに次の１／２シーン分の２次元画
像データの書き込みが完了しないことも考えられる。こ
のような事態が発生すると、スクリーン３８が１回転す
るときの後半部分については投影用画像の投影ができな
くなるのである。

【００６５】この問題を解決するために、この実施形態
においては図９（ｃ）に示すメモリ構成を採用するにあ
たって、各メモリの記憶容量を少なくとも１シーン分の
２次元画像データを記憶することができるように構成す
る。例えば、図１０に示すようにそれぞれのメモリにつ
いて２５６×２５６×３×２０Ｂｙｔｅのメモリサイズ
を確保し、それぞれのメモリで１シーン分の２次元画像
データを記憶することができるように構成するのであ
る。このような構成を採用することによって、一方のメ
モリからの１シーン分の２次元画像データ（先に入力し
た先行データ群）を読み出している間に他方のメモリに
次の１シーン分の２次元画像データ（先行データ群より
も後に入力される後続データ群）の書き込みが完了して
いない場合には、もう一度繰り返して前回と同じシーン
を表示することができるのである。この結果、投影用画
像がとぎれることなくスクリーン３８上に投影され続け
るため、残像効果を維持することができる。

【００６６】したがって、この実施形態では図８に示す
メモリ６３ａとメモリ６３ｂとのそれぞれは、１シーン
分、すなわち、表示対象物の立体画像を表示するのに必
要な投影用画像群の全ての２次元画像データを記憶する
ことができるメモリサイズを有するように構成される。

【００６７】図８の説明に戻り、システムコントローラ
６４は、投影レンズ系５１における像回転補償機構３４
の回転動作及びモータ７４の動作を制御するスクリーン
コントローラ７２に対して駆動指令を与える。また、シ
ステムコントローラ６４は白色光源４１を駆動するドラ
イバ７０の制御や、インタフェース６６及びデータ伸張
器６５を管理・制御してＤＭＤ駆動部６０に対する２次
元画像データの供給状況等のＤＭＤコントローラ６２へ
の伝達等を行う。

【００６８】また、システムコントローラ６４は、表示
対象物についての立体表示の形態を隠面消去処理が施さ
れていない半透明像とするか、隠面消去処理を施した表
面のみ視認可能とするかの切り換え制御も行う。隠面消
去処理を施した立体画像を表示する際には、システムコ
ントローラ６４がカメラ１０から得られる画像に基づい
て立体画像表示装置１に対する観察者の位置する方向を
特定し、それによってスクリーン３８の周囲のどの位置
を基準として隠面消去処理が施された立体表示を行うか
を特定する。そして、システムコントローラ６４は、特
定された位置を基準として隠面消去処理された投影用画
像に関する２次元画像データをメモリ６３ａ，６３ｂに
格納させるように動作する。この処理の詳細については
後述する。

【００６９】さらに、システムコントローラ６４はキャ
ラクタジェネレータ６９に対して液晶ディスプレイ２１
の画面上に適切な文字や記号等を表示させるための指示
を与えるとともに、着脱可能な操作スイッチ２２からの
入力情報をも入力することができるように構成されてい
る。操作スイッチ２２と立体画像表示装置１００とは赤
外線通信を行うように構成されており、立体画像表示装
置１００側には赤外線通信用の送受信部７５ａとドライ
バ７５ｂとを有し、操作スイッチ２２側には送受信部７
６ａとドライバ７６ｂとを有している。

【００７０】なお、２次元画像データに含まれる音声デ
ータは、データ伸張器６５の内部に設けられた図示しな
いオーディオデコーダによって復元され、そこで得られ
た音声データはＤ／Ａ変換器６８ａとアンプ部６８ｂと
を経由してスピーカ２５から出力される。また、電源６
７は図８に示す立体画像表示装置１００の各部に対して
電源供給を行う。

【００７１】図１１は、図８に示した構成のうちのメモ
リの読み出し及び書き込みの制御を行うための要部を抜
き出した図である。上述したようにこの実施形態におい
ては表示対象物の立体像を時々刻々と変化させて表示対
象物に関する動画像を表示させるために２個のメモリ６
３ａ，６３ｂを設け、一方のメモリへの書き込み動作と
他方のメモリからの読み出し動作とを時間的に並行して
行うような構成とされている。具体的には、ＤＭＤコン
トローラ６２内におけるメモリ制御部６２ａが読み出し
対象となるメモリと書き込み対象となるメモリとを切り
換える制御手段として機能し、位置検出器７３によって
得られるスクリーン３８の回転角度に応じてメモリ６３
ａ及び６３ｂの読み出し動作と書き込み動作とを交互に
切り換える。なお、このメモリ制御部６２ａと２個のメ
モリ６３ａ，６３ｂが一体となって表示対象物の１シー
ンの全体を複数の投影用画像によって集合的に表現した
２次元画像データ群を入力した際に一時的にバッファす
るバッファ手段として機能する。

【００７２】データ伸張器６５から供給される２次元画
像データはメモリ６３ａ，６３ｂの双方に供給される
が、２つのメモリのうちのメモリ制御部６２ａによって
書き込み指令の与えられたメモリのみが指定されたアド
レスから順次２次元画像データを書き込んでいく（又は
更新していく）。その一方で、メモリ制御部６２ａから
読み出し指令の与えられたメモリは既に格納している複
数の２次元画像データをメモリ制御部６２ａからの指令
に基づいて順次に出力してＤＭＤ３３に与える。

【００７３】メモリ制御部６２ａは位置検出器７３から
得られる回転角度に基づいてＤＭＤ３３において投影用
画像の生成を行わせるべく、一方のメモリ６３ａ（又は
６３ｂ）に対して読み出しアドレスを指定することによ
って２次元画像データの読み出し動作を制御することに
より、投影用画像の表示を制御する。そして、１シーン
分の投影用画像群の投影を完了したときに、他方のメモ
リ６３ｂ（又は６３ａ）に対する次の１シーン分の２次
元画像データの書き込みが終了しているかどうかを調
べ、終了している場合には読み出し対象と書き込み対象
とのメモリを切り換え、終了していない場合には読み出
し対象である一方のメモリ６３ａ（又は６３ｂ）から再
度繰り返して同じシーンを投影させるべく、１シーン分
の２次元画像データを順次読み出すように制御する。

【００７４】図１２はこのようなメモリ６３ａ，６３ｂ
における動作の一例を示すタイミング図である。なお、
図１２に示す「Ｗ」は１シーン分の書き込み動作時間を
示しており、「Ｒ」は１シーン分の読み出し動作時間を
示している。上記のように１シーン分の２次元画像デー
タ群を一方のメモリに書き込んでいる間は他方のメモリ
からの読み出し動作を繰り返し行うようにすると、メモ
リ６３ａ，６３ｂのタイミング動作は図１２（ａ）と
（ｂ）との２つのパターンが考えられる。図１２（ａ）
では書き込み対象となっているメモリへの１シーン分の
２次元画像データの書き込みが終了した時点で直ちに書
き込み対象と読み出し対象とのメモリを切り換えるので
はなく、読み出し対象のメモリがその時点で読み出し動
作を行っている１シーン分の２次元画像データを全て読
み出した後の時点で切り換えを行うようなタイミング動
作となっている。一方、図１２（ｂ）では書き込み対象
となっているメモリへの１シーン分の２次元画像データ
の書き込みが終了した時点で直ちに書き込み対象と読み
出し対象とのメモリを切り換えるようなタイミング動作
となっている。

【００７５】これらいずれのタイミング動作もメモリ制
御部６２ａによる制御で実現可能であるが、図１２
（ｂ）の場合は書き込み対象となっているメモリへの１
シーン分の２次元画像データの書き込みが終了した時点
で直ちに切り換えを行うため、その時点で表示中である
表示対象物の１シーンがとぎれてしまうとともに、シー
ンごとの表示における原点角度がずれてしまうことにな
る。このような不都合は、表示対象物の形状等によって
は特に問題とならないこともあると考えられるが、図１
２（ａ）のようなタイミング動作を行うように制御すれ
ば予めそのような不都合を回避することができるので好
ましい。

【００７６】このような制御を行うメモリ制御部６２ａ
の詳細を機能ブロック図として示すと図１３に示すよう
になる。すなわち、位置検出器７３から得られる回転角
度に応じたパルス信号をカウンタ８１がカウントしてそ
の結果を読み出しアドレス発生部８２と切換部８４に送
る。読み出しアドレス発生部８２では、カウント結果に
基づいてスクリーン３８の現在位置に適した断面画像を
特定してその２次元画像データを読み出すための読み出
しアドレスを発生させる。一方、書き込みアドレス発生
部８３は、システムコントローラ６４から伝達されるデ
ータ伸張器６５からの２次元画像データの供給状況に基
づいて供給される２次元画像データの書き込みアドレス
を発生させる。読み出しアドレス発生部８２と書き込み
アドレス発生部８３とで発生するアドレスはそれぞれ切
換部８４に導かれる。そして切換部８４はカウンタ８１
からの回転角度に基づいて１シーン分の投影用画像群の
投影を完了したと判断したときに他方のメモリに対する
次の１シーン分の２次元画像データの書き込みが終了し
ているかどうかを調べて、終了している場合には読み出
し対象と書き込み対象とのメモリを切り換えて読み出し
アドレスと書き込みアドレスとの送出先を切り換え、終
了していない場合には切り換え動作を行わない。

【００７７】このような構成および制御を行うことによ
り、スクリーン３８の回転に伴ってスクリーン３８上に
投影される投影用画像を更新していくことができ、体積
走査による立体表示において表示対象物の動画像をも表
示することが可能になる。また、読み出し対象となって
いるメモリから１シーン分の投影用画像群に関する２次
元画像データの読み出しが終了したときに、ホストコン
ピュータ３等からの入力又はデータ伸張器６５における
伸張処理が未だ終了しておらず、他方のメモリに対する
２次元画像データの書き込み（更新）が完了していない
場合であっても、スクリーン３８上に投影される投影用
画像がとぎれることを回避することができ、常に適切な
立体表示を維持することが可能になる。

【００７８】次に、投影用画像に関する２次元画像デー
タの生成について説明する。図１４は図８のホストコン
ピュータ３における機能構成を示すブロック図である。
ホストコンピュータ３のＣＰＵ３ａは、立体データ記憶
部９１、立体表示条件入力部９２、断面画像演算部９
３、隠面処理部９４として機能する。そして、表示対象
物の３次元画像データ及び表示対象物の３次元画像デー
タに対して隠面消去処理を施した３次元隠面消去画像デ
ータから、スクリーン３８の回転角度に対応させた断面
画像ごとに２次元画像データを導出することで、予め断
面画像および隠面消去画像を生成して、それらの画像デ
ータを立体画像表示装置１００側に供給する。

【００７９】立体データ記憶部９１は表示対象物の３次
元画像データを記憶する。表示対象物の形態が時間的に
変化するような場合、立体データ記憶部９１に記憶され
る３次元画像データは表示対象物の動画像についてのデ
ータとなる。一例を挙げると、表示対象物の初期状態か
ら最終状態に至るまでの各形態をそれぞれ１つの３次元
画像データとして立体データ記憶部９１に格納すること
によって、表示対象物の動画像に関する３次元画像デー
タを記憶させておくことができる。

【００８０】立体表示条件入力部９２は表示対象物をど
のような大きさや姿勢で表示するかについての表示条件
等を設定入力するためのものである。

【００８１】隠面処理部９４は立体データ記憶部９１に
記憶されている表示対象物の３次元画像データに対して
隠面消去処理を施して所定の視点を基準として隠面消去
のされた３次元画像データ、すなわち３次元隠面消去画
像データを生成する。

【００８２】隠面消去処理を行う際には、表示対象物の
周囲のどの視点を基準として隠面消去を行うかが重要な
要素となる。一方、立体画像表示装置１００は回転する
スクリーン３８の周囲の任意の位置から表示対象物に関
する立体像を視認することができる。したがって、隠面
処理部９４は、図１５に示すように表示対象物３００を
上方側から見たときの、表示対象物３００の外形の中心
位置に原点Ｐ０を設定し、その原点Ｐ０を中心として所
定角度幅ごとに放射状に分割された複数の領域Ｒ１〜Ｒ
８を設定する。なお、分割によって生成される領域の数
は任意であるが、この実施の形態では８個の場合を例示
して説明する。図１５に示すように、表示対象物３００
の中心を基準として放射状に設定された複数の領域Ｒ１
〜Ｒ８のそれぞれに一つの代表点が設定されている。代
表点は各領域における観察者の視点を仮定するための点
であり、各領域Ｒ１〜Ｒ８にはそれぞれ代表点Ｐ１〜Ｐ
８が設定されている。なお、各代表点Ｐ１〜Ｐ８は、そ
れぞれの領域Ｒ１〜Ｒ８において原点Ｐ０から均等な距
離であって、かつ、原点Ｐ０を通って各領域Ｒ１〜Ｒ８
を等分するような線上に定められる。

【００８３】そして、隠面処理部９４は、上記のように
設定された各領域Ｒ１〜Ｒ８のそれぞれについて、代表
点から表示対象物を見たときの隠面を消去するための処
理を行い、３次元隠面消去画像データを生成する。すな
わち、３次元隠面消去画像データは、各領域Ｒ１〜Ｒ８
のそれぞれについて生成されるのである。

【００８４】３次元隠面消去画像データの生成について
説明する。図１６は３次元隠面消去画像データを生成す
るための概念を示す図である。なお、図１６では、図１
５における領域Ｒ５における代表点Ｐ５を基準として隠
面消去処理を施す場合について例示している。図１６
（ａ）に示すように、代表点Ｐ５から３次元画像データ
で規定される表示対象物に対して多数の仮想線３０１を
設定する。そして、代表点Ｐ５を起点として表示対象物
３００に向かって各仮想線３０１を探索していき、最初
に表示対象物３００の表面と交差する点Ｑを特定する。
この交点Ｑが代表点Ｐ５を視点として表示対象物３００
を観察したときに観察者によって視認される点となる。
したがって、このような交点Ｑの集合を用いて３次元デ
ータを表現すると、３次元画像データのうちの代表点Ｐ
５からは見えない部分についてはデータが無効とされた
３次元隠面消去画像データが生成される。なお、仮想線
３０１の数は多いほど３次元隠面消去画像データの精度
が向上することは明らかである。この結果、図１６
（ｂ）に示すように表示対象物３００のうち代表点Ｐ５
から視認できる部分（実線部分）については有効な３次
元画像データとなり、代表点Ｐ５からは視認できない部
分（点線部分）については無効な３次元画像データとな
って、有効な３次元画像データのみで構成された３次元
隠面消去画像データが生成される。

【００８５】なお、上記図１６においては、領域Ｒ５の
代表点Ｐ５を例示して説明したが、他の全ての領域につ
いても同様の手順で各代表点を基準とした３次元隠面消
去画像データが生成される。また、動画像の場合は、表
示対象物の初期状態から最終状態に至るまでの各形態の
それぞれについて上記のような隠面消去処理を行い、そ
れぞれの形態について３次元隠面消去画像データが生成
される。

【００８６】図１４に戻り、断面画像演算部９３は立体
データ記憶部９１から与えられる３次元画像データ、お
よび、隠面処理部９４から与えられる３次元隠面消去画
像データに対して、立体表示条件入力９２から得られる
表示条件に基づいて所定の角度刻みごとに表示対象物を
切断した断面画像の２次元画像データを生成する。つま
り、３次元画像データに基づいて２次元画像データを生
成すると、その２次元画像データは隠面消去処理の施さ
れていない表示対象物の断面画像を表現するものである
のに対し、３次元隠面消去画像データに基づいて２次元
画像データを生成すると、その２次元画像データは隠面
消去処理の施された表示対象物の断面画像（隠面消去画
像）を表現するものとなる。

【００８７】図１７は、断面画像演算部９３において行
われる３次元画像データから２次元画像データへの変換
過程を示す図である。まず、図１７（ａ）のような表示
対象物の３次元画像データ（３次元隠面消去画像データ
を含む）に対して、回転表示を行う際の中心軸となる回
転軸を設定する。この状態が図１７（ｂ）である。そし
て、３次元画像データを１回転で何分割するかを設定
し、図１７（ｃ）に示すように分割数に応じて表示対象
物をほぼ均等な角度ごとの放射面状に切断する。この切
断によって導かれる表示対象物の断面像を画像データと
して表現することにより、図１７（ｄ）に示すような所
定角度ごとに切断された表示対象物の断面画像に関する
２次元画像データが生成される。

【００８８】図１７（ｄ）に示すような１回転する際に
表示対象物の立体画像を表示するのに必要な断面画像群
の全ての２次元画像データが１シーン分の２次元画像デ
ータとなる。この１シーン分の２次元画像データに基づ
いて立体表示を行うことにより、表示対象物がある一つ
の状態にあるときの立体画像を投影することができるの
である。そして、動画像の場合は、断面画像演算部９３
において表示対象物の初期状態から最終状態に至るまで
の各形態のそれぞれについて、１シーンを１つのまとま
りとする２次元画像データが複数シーン分順次に導出さ
れていき、それらデータが順次に立体画像表示装置１０
０側に供給されていくのである。

【００８９】なお、３次元隠面消去画像データに対して
も上記と同様の処理を行うことにより、断面画像におい
て隠面が消去された隠面消去画像に関する２次元画像デ
ータが生成される。

【００９０】図１８は、上記のようなホストコンピュー
タ３の処理によるデータフローを示す図である。図１８
に示すように、ホストコンピュータ３は表示対象物に関
する３次元画像データＷＤを入力すると、その３次元画
像データＷＤから複数の領域のそれぞれを基準として隠
面消去処理した３次元画像データＨＤ１，ＨＤ２，…，
ＨＤ８が生成される。そして断面画像演算部９３にて、
３次元画像データＷＤからは２次元画像データＷＣが生
成され、隠面消去処理された複数の３次元画像データＨ
Ｄ１〜ＨＤ８のそれぞれからは２次元画像データＨＣ
１，ＨＣ２，…，ＨＣ８が生成される。そして、２次元
画像データＷＣ，ＨＣ１，ＨＣ２，…，ＨＣ８は、それ
ぞれ所定角度ごとに切断された断面画像に関する複数の
２次元画像データを含むことになる。

【００９１】なお、導出された２次元画像データは必要
に応じてＭＰＥＧ２等の方式によりデータ圧縮が行われ
る。

【００９２】＜４．立体表示における隠面消去表示＞次
に、立体画像表示システム１での立体像の隠面消去表示
のための制御機構について説明する。

【００９３】既述したように、システムコントローラ６
４には、カメラ１０によって得られる画像が入力されて
おり、システムコントローラ６４はこの画像に基づいて
観察者の位置を特定する。

【００９４】図１９は、立体画像表示装置１００におけ
る観察者の位置を特定するための概念を示す図である。
図１９（ａ）は部屋５内に観察者がいない状態でカメラ
１０が取り込んだ画像Ｇ１０を示しており、その中央部
分には立体画像表示装置１００を上方側から撮像した画
像が含まれる。また、図１９（ｂ）は複数の観察者が部
屋５内に存在する状態でカメラ１０が取り込んだ画像Ｇ
２０を示しており、図１９（ｃ）はシステムコントロー
ラ６４によって生成される観察者特定のための画像Ｇ３
０を示している。

【００９５】まず、図１９（ａ）に示すようにシステム
コントローラ６４は観察者のいない状態で部屋５内を撮
像した画像Ｇ１０を記憶しておく。そして、システムコ
ントローラ６４は、画像Ｇ１０に対し、３次元隠面消去
画像データを生成するときと同様に、立体画像表示装置
１００の中心位置、すなわちスクリーン３８の回転軸を
基準にして、その周囲を所定角度幅ごとに放射状に分割
された複数の領域Ｒ１〜Ｒ８を設定する。この複数の領
域Ｒ１〜Ｒ８は図１５に示した複数の領域と対応するよ
うに設定される。

【００９６】そして、観察者Ｂが部屋５内に存在する状
態で得られた画像Ｇ２０を入力すると、システムコント
ローラ６４は画像Ｇ１０と画像Ｇ２０との画像成分の差
分を求めることによって画像Ｇ３０を生成する。すなわ
ち、画像Ｇ３０＝画像Ｇ２０−画像Ｇ１０となる。この
演算によって、部屋５内に存在する固定配置されたもの
については画像Ｇ３０からは除去されるため、観察者Ｂ
の分布状態のみが画像Ｇ３０の構成要素となる。

【００９７】したがって、システムコントローラ６４は
画像Ｇ３０における複数の領域Ｒ１〜Ｒ８のうちのどの
領域に観察者Ｂが位置するかを特定することができる。
ただし、複数の観察者Ｂが存在する場合には、図１９
（ｃ）に示すように複数の領域に観察者Ｂが位置する場
合がある。その場合、システムコントローラ６４は複数
の領域Ｒ１〜Ｒ８のうちのどの領域に観察者が最も多い
かを特定する。このため、図１９（ｃ）の場合には、領
域Ｒ２が特定されることになる。換言すれば、システム
コントローラ６４はスクリーン３８の周囲を所定角度幅
で分割して得られた複数の領域Ｒ１〜Ｒ８のうちからい
ずれか１つの領域を選択するのである。この選択される
領域は、立体像の隠面消去表示を行うための基準となる
視点が含まれる領域である。

【００９８】そして、システムコントローラ６４は立体
表示における隠面消去表示を行う際に、選択された領域
Ｒ２について隠面消去処理の施された２次元画像データ
（２次元隠面消去画像データ）をメモリ６３ａ，６３ｂ
に供給するように動作する。

【００９９】具体的には、図８に示す記録メディア４に
２次元画像データおよび各領域ごとの２次元隠面消去画
像データが記録されている場合は、システムコントロー
ラ６４が記録メディア４から領域Ｒ２に関する２次元隠
面消去画像データを読み出すように指令することで、記
録メディア４からデータ伸張器６５を介してメモリ６３
ａ，６３ｂに導かれる投影用画像のデータが観察者の位
置に応じて隠面消去処理された２次元隠面消去画像デー
タとなるように制御される。

【０１００】一方、ホストコンピュータ３から直接的に
投影用画像に関するデータを入力する場合には、システ
ムコントローラ６４はホストコンピュータ３に対し、供
給するデータを領域Ｒ２についての２次元隠面消去画像
データとするように指令する。この指令によって、ホス
トコンピュータ３は投影用画像として立体画像表示装置
１００に対して供給する画像を領域Ｒ２の代表点Ｐ２を
基準として生成された隠面消去画像とし、その隠面消去
画像についての２次元隠面消去画像データを供給する。

【０１０１】ここで、この実施の形態では、隠面消去さ
れた立体表示と隠面消去のされていない立体表示との双
方を行うことができるように構成されており、いずれの
形態で立体表示を行うかは、表示モードの切り換えによ
って行われる。この表示モードの切り換えは、観察者が
操作スイッチ２２に対して所定の操作を行うことにより
システムコントローラ６４が行う。

【０１０２】まず、静止画像の場合のモード切り換え制
御について説明する。

【０１０３】例えば、隠面消去のされていない表示対象
物に関する静止画像を表示しているときの表示モードの
切り換えにおいては、モード切り換え操作が行われたと
きに、システムコントローラ６４が記録メディア４等か
ら隠面消去画像についての２次元画像データを読み出し
てメモリ６３ａ（又は６３ｂ）に対して供給する。メモ
リ６３ａ，６３ｂのうちの一方には、現在表示中の隠面
消去のされていない２次元画像データが格納されている
ため、メモリ制御部６２ａは他方のメモリに対して書き
込みアドレスを発生させて記録メディア４等から供給さ
れる隠面消去された２次元画像データの書き込みを制御
する。そして、他方のメモリへの書き込み動作が終了す
ると、メモリ制御部６２ａが読み出し対象のメモリを隠
面消去された２次元画像データが格納されたメモリに切
り換えることによって、隠面消去された２次元画像デー
タがＤＭＤ３３に供給されることとなり、隠面消去画像
が投影用画像としてスクリーン３８に投影されることに
なる。なお、隠面消去画像の立体表示中に隠面消去され
ていない立体表示に表示モードを切り換える制御動作も
上記と同様にして行うことができる。

【０１０４】次に、動画像の場合のモード切り換え制御
について説明する。

【０１０５】例えば、隠面消去のされていない表示対象
物に関する動画像の表示中は、記録メディア４等からメ
モリ６３ａ，６３ｂに対して順次に連続するシーンの２
次元画像データが供給され続けている。そして、モード
切り換え操作が行われると、システムコントローラ６４
は、記録メディア４等からの読み出し対象となる２次元
画像データを隠面消去されていない断面画像から隠面消
去画像に切り換える。このとき、動画像表示がｎ番目
（ｎは任意の数）のシーンまで進んでいるときには、隠
面消去画像の動画像は（ｎ＋１）番目のシーンから読み
出しが行われる。こうすることによって、一連の動画像
の再生の途中における表示モードの切り換えが良好に行
えることになる。具体的には、隠面消去されていない動
画像の立体表示中においてメモリ６３ａ，６３ｂに対し
て連続するシーンが順次に与えられており、書き込み対
象となるメモリと読み出し対象となるメモリが図１２に
示したように順次に切り換えられている。そして、例え
ば、メモリ６３ａに対してｎ番目のシーンの隠面消去さ
れていない２次元画像データが書き込まれているとき
に、モード切り換え操作が行われると、次にメモリ６３
ｂには（ｎ＋１）番目のシーンの隠面消去画像に関する
２次元画像データが書き込まれていくのである。このよ
うに制御することによって、隠面消去された動画像に関
する２次元画像データがＤＭＤ３３に供給されることと
なり、隠面消去画像が投影用画像としてスクリーン３８
に投影されることになる。なお、隠面消去画像の立体表
示中に隠面消去されていない立体表示に表示モードを切
り換える制御動作も上記と同様にして行うことができ
る。

【０１０６】このようにこの実施の形態では、隠面消去
された立体表示と隠面消去されていない立体表示とを表
示モードの切り換えによって選択的に行うことが可能と
なっている。一般に、隠面消去された立体像は既述のよ
うに表面のみ視認可能となるため、表示対象物の外観形
象を立体表示するような場合に適しているのに対し、隠
面消去されていない立体像は既述のように半透明像とな
るため、表示対象物の内部構造等を把握するための立体
表示に適している。したがって、この実施の形態のよう
に表示モードの切り換えを行うことができるように構成
することによって、観察者が所望の表示形態を選択する
ことが可能である。

【０１０７】＜５．投影用画像の補正＞次に、投影用画
像の補正の必要性について説明する。投影用画像を補正
することが必要な点として、２つの点がある。第１に
は、スクリーン３８への投影用画像の投影においてスク
リーン３８の上方と下方との間での光路長の相違による
投影用画像のひずみを補正することである。第２には、
スクリーン３８を１８０゜回転させた時点で１回の体積
走査が完了するようにした場合に、スクリーン３８の投
影面が観察者に対して前面側にあるときと裏面側にある
ときとで、投影する投影用画像を左右反転させることで
ある。

【０１０８】まず、第１の投影用画像の補正について説
明する。立体画像表示装置１００においては立体像の観
察に際して観察者の視線を防げないために、図５に示す
ように、投影ミラー３７はスクリーン３８の正面よりも
斜め下方にずらした位置に配置されている。従ってスク
リーン３８の上方と下方とで光路長が異なり、スクリー
ン３８の下方に比べて上方では断面像が相対的に大きく
拡大されて投影されることになる。この状態では立体像
がいびつになるので、投影用画像のスケールの差違を補
正する必要がある。

【０１０９】投影用画像の補正方法の一例としては、Ｄ
ＭＤ３３で生成される投影用画像に、予め像の上方と下
方とでスケールに差を与える補正を施す方法がある。具
体的には、実際に投影したい投影用画像Ｇ３が図２０
（ａ）に示すような矩形環状であるとき、ＤＭＤ３３で
生成される投影用画像Ｇ４は、図２０（ｂ）に示すよう
に下方に比べ上方でスケールを縮小した台形環状の像と
なるようにＤＭＤ３３に与える２次元画像データを補正
しておく。この補正を行う補正手段としては、ホストコ
ンピュータ３側で２次元画像データを生成する際に下方
に比べて上方のスケールを縮小するようにしてホストコ
ンピュータ３自体を補正手段としてもよく、また図８に
示すデータ伸張器６５において伸張を行う際に補正する
ようにしてデータ伸張器６５を補正手段としてもよく、
さらにはデータ伸張器６５の後段側に上記のようは補正
を行う補正手段を単体で設けてもよい。なお、スケール
の縮小率は、スクリーン３８への投影の際の拡大係率を
打ち消すように設定することが好ましいため、補正手段
は立体画像表示装置１００側に設けることが好ましい。

【０１１０】また、投影用画像の補正方法の他の例とし
ては、例えば、光軸に対して非対称な屈折特性を有する
レンズ系（上方側には倍率が小さく、下方側には倍率が
大きくなるレンズ系）を投影光学系に配置する方法があ
る。この場合、当該レンズ系は、投影ミラー３６と投影
ミラー３７の間、投影ミラー３７とスクリーン３８との
間、ＤＭＤ３３と像回転補償機構の間に配設することが
できる。

【０１１１】また、投影ミラー３６と投影ミラー３７の
いずれかを上方側に投影される光に対しては像を縮小
し、下方側に投影される光に対しては像を拡大するよう
な複数の曲率を有する曲面ミラーにする方法を採用して
も良い。なお、投影ミラー３６と投影ミラー３７をとも
に曲面ミラーにして、最終的にスクリーン３８に投影す
る際に、上方側に投影される光に対しては像を縮小し、
下方側に投影される光に対しては像を拡大するようにし
ても良い。

【０１１２】次に、第２の投影用画像の補正について説
明する。スクリーン３８が３６０°回転する際に投影す
る投影用画像群の全ての２次元画像データをメモリ６３
ａ，６３ｂに格納し、スクリーン３８の３６０°回転を
１回の体積走査とする場合はスクリーン３８の投影面が
観察者に対して前面側と裏面側のいずれにあるときでも
適切な投影用画像の投影を行うことができる。

【０１１３】しかしながら、スクリーン３８が１８０°
回転する際に投影する投影用画像群の２次元画像データ
をメモリ６３ａ，６３ｂに格納し、スクリーン３８の１
８０°回転を１回の体積走査とする場合はスクリーン３
８上に非回転対称の立体像を投影する際には投影面が前
面側にあるときと裏面側にあるときとで投影用画像を左
右反転させることが必要になる。なぜなら、例えば表示
対象物としてコーヒーカップの立体像を表示させようと
して左右反転を行わない場合には表示対象物のコーヒー
カップには取っ手部分が１つしかないにもかかわらず、
立体表示される表示像には回転軸に対して対称な位置関
係に２つの取っ手部分が表示されることになるからであ
る。

【０１１４】この左右反転を行う方法の一例として、メ
モリ６３ａ，６３ｂからＤＭＤ３３に対して２次元画像
データを供給する際におけるメモリ６３ａ，６３ｂの読
み出しアドレスをスクリーン３８の回転角度に応じて切
り換える方法がある。この方法では、スクリーン３８が
１８０°回転するごとに投影用画像を反転させるため
に、投影用画像における水平方向についてのデータ読み
出し順序を切り換えるだけでよく、投影用画像の垂直方
向については変更する必要がない。

【０１１５】例えば、投影用画像の大きさが図７に示し
たような２５６画素（水平方向）×２５６画素（垂直方
向）である場合、各メモリ６３ａ，６３ｂから２次元画
像データを読み出す際の水平アドレスは８ビットとな
り、水平方向の０番目〜２５５番目までの画素を指定す
ることができる。そして、図１１に示したメモリ制御部
６２ａが位置検出器７３から得られるスクリーン３８の
回転角度に応じてメモリ６３ａ，６３ｂからＤＭＤ３３
に与える２次元画像データの水平方向の読み出し順序を
切り換える。

【０１１６】図２１は、スクリーン３８の回転角度θに
応じてメモリ６３ａ，６３ｂからの読み出し順序を示す
図である。図２１に示すように、メモリ６３ａ，６３ｂ
にはスクリーン３８が１８０°回転する際に投影する投
影用画像群としてｎ枚分の２次元画像データが格納され
る。そして図２１（ａ）に示すようにスクリーン３８の
回転角度θが０°≦θ＜１８０°の範囲内である場合に
は、ｎ枚分の２次元画像データはそれぞれ水平方向の右
方向に順次１画素ずつの画像データＤ０、Ｄ１、Ｄ２、
…、Ｄ２５５が読み出されてＤＭＤ３３に供給される。
これに対し、図２１（ｂ）に示すようにスクリーン３８
の回転角度θが１８０°≦θ＜３６０°の範囲内である
場合には、ｎ枚分の２次元画像データはそれぞれ水平方
向の左方向に順次１画素ずつの画像データＤ２５５、Ｄ
２５４、Ｄ２５３、…、Ｄ０が読み出されてＤＭＤ３３
に供給される。

【０１１７】つまり、スクリーン３８の回転角度θが０
°≦θ＜１８０°の範囲内である場合には第１の読み出
しモードとして２次元画像データのそれぞれの画像デー
タを回転軸Ｚに直交する水平方向の右方向に順次読み出
していくのに対し、スクリーン３８の回転角度θが１８
０°≦θ＜３６０°の範囲内である場合には第２の読み
出しモードとして２次元画像データのそれぞれの画像デ
ータを回転軸Ｚに直交する水平方向の左方向に順次読み
出していくのである。

【０１１８】このような読み出し順序を切り換えるため
の制御機構の一例を図２２に示す。図２２には図１３に
示した読み出しアドレス発生部８２の詳細構成を示して
いる。図２２に示すように読み出しアドレス発生部８２
は第１アドレス発生部８２ａと第２アドレス発生部８２
ｂとアドレス選択部８２ｃとを備える。第１アドレス発
生部８２ａはスクリーン３８の回転角度θが０°≦θ＜
１８０°の範囲内にあるときの読み出しアドレスを発生
し、第２アドレス発生部８２ｂはスクリーン３８の回転
角度θが１８０°≦θ＜３６０°の範囲内にあるときの
読み出しアドレス（すなわち第１アドレス発生部８２ａ
で発生される水平方向の読み出し順序を逆順序に設定し
た読み出しアドレス）を発生する。第１アドレス発生部
８２ａおよび第２アドレス発生部８２ｂは双方ともカウ
ンタ８１から得られるカウント結果に基づいてスクリー
ン３８の現在位置に適した投影用画像を特定してその２
次元画像データを読み出すための読み出しアドレスを常
時発生させる。

【０１１９】図２３はこれらのアドレス発生部８２ａ，
８２ｂで発生される８ビットの水平アドレス信号の一例
を示す図である。図２３において、（ａ）は第１アドレ
ス発生部８２ａで発生されるアドレス信号を示してお
り、（ｂ）は第２アドレス発生部８２ｂで発生されるア
ドレス信号を示している。なお、図２３（ａ），（ｂ）
においてＡ０〜Ａ７はビット単位ごとの信号を示してい
る。

【０１２０】図２３に示すように、スクリーン３８の回
転角度が０°≦θ＜１８０°の範囲内にあるときと１８
０°≦θ＜３６０°の範囲内にあるときとでは各ビット
信号Ａ０〜Ａ７はレベル反転した関係にある。この結
果、０°≦θ＜１８０°の範囲内にあるときには図２１
（ａ）に示した順序で１画素ごとのデータが読み出され
ていき、１８０°≦θ＜３６０°の範囲内にあるときに
は図２１（ｂ）に示した順序で１画素ごとのデータが読
み出されていく。なお、図２３に示すように２次元画像
データの２ライン目以降についても１ライン目と同様の
読み出し手順（方向）で読み出しアドレスを設定する。

【０１２１】このようにして第１アドレス発生部８２ａ
と第２アドレス発生部８２ｂとの双方で発生された読み
出しアドレスはアドレス選択部８２ｃに導かれる。アド
レス選択部８２ｃではカウンタ８１から得られる回転角
度θが０°≦θ＜１８０°の範囲と１８０°≦θ＜３６
０°の範囲とのいずれの範囲内にあるかを調べ、０°≦
θ＜１８０°の範囲内にある場合には第１アドレス発生
部８２ａで発生されたアドレス信号（図２３（ａ）参
照）を上述した切換部８４に供給し、また、１８０°≦
θ＜３６０°の範囲内にある場合には第２アドレス発生
部８２ｂで発生されたアドレス信号（図２３（ｂ）参
照）を上述した切換部８４に供給する。

【０１２２】以上のような構成を採用することにより、
メモリ６３ａ又は６３ｂから２次元画像データを読み出
す際に投影用画像の水平方向に相当する読み出し順序を
スクリーン３８の回転角度に応じて反転させる（切り換
える）ことが可能になる。この結果、ＤＭＤ３３に与え
られる２次元画像データはスクリーン３８の１８０°回
転ごとに左右の反転されたデータとなり、スクリーン３
８上に投影される投影用画像も１８０°回転ごとに左右
反転が行われる。そして、スクリーン３８の１８０°回
転を１回の体積走査とする場合における投影用画像の左
右反転を実現することが可能になり、投影用画像の補正
が良好に行えるのである。

【０１２３】＜６．立体画像表示装置１００における処
理手順の概要＞次に、立体画像表示装置１００において
実際に立体画像を表示する際の処理手順の概要について
説明する。図２４ないし図２６はこの処理手順を示すフ
ローチャートであり、特に図２５は隠面消去されていな
い静止画像の表示から隠面消去表示に表示モードを切り
換える処理に関するフローチャートであり、図２６は隠
面消去されていない動画像の表示から隠面消去表示に表
示モードを切り換える処理に関するフローチャートであ
る。

【０１２４】図２４のフローチャートにおいて、まず初
期設定が行われる（ステップＳ１）。この初期設定の内
容には電源の安定化や各種処理条件に関するパラメータ
の初期化等が含まれる。

【０１２５】そしてステップＳ２に進み、観察者（操作
者）は操作スイッチ２２からデータファイルの選択のた
めの入力を行う。例えば、図８の構成において２次元画
像データが記録メディア４内に格納されている場合に
は、その２次元画像データに関するファイル名等が液晶
ディスプレイ２１上に表示され、観察者はこの液晶ディ
スプレイ２１の表示内容を視認しながら所望するデータ
ファイルの選択を行う。また、２次元画像データがホス
トコンピュータ３側に格納されている場合には、システ
ムコントローラ６４の指令の下に立体画像表示装置１０
０とホストコンピュータ３との間でデータ通信が行わ
れ、ホストコンピュータ３において格納されている２次
元画像データに関するファイル名等が液晶ディスプレイ
２１上に表示される。その結果、観察者はこの液晶ディ
スプレイ２１の表示内容を視認しながら所望するデータ
ファイルの選択を行う。

【０１２６】そして、データファイルの選択が行われる
とステップＳ３に進み、ステップＳ２で選択されたデー
タファイルのヘッダファイルの入力が行われる。すなわ
ち、システムコントローラ６４が記録メディア４又はホ
ストコンピュータ３からヘッダファイルを取得する。こ
のヘッダファイルには、投影用画像の大きさ、すなわち
投影用画像の水平方向および垂直方向がそれぞれ何画素
で構成されているかという情報、１シーンを構成する投
影用画像の数、１回の体積走査が１８０°回転とするか
３６０°回転とするかという情報、動画像の場合におけ
るシーン数、２次元画像データが静止画像形式であるか
動画像形式であるかを示すデータ形式、隠面消去処理が
施されているか否か等の立体表示のために必要な各種情
報が含まれている。

【０１２７】そしてステップＳ４に進み、システムコン
トローラ６４はヘッダファイルからデータ形式を識別
し、表示すべき立体像が静止画像であるのか動画像であ
るのかを識別する。そして上記各種情報を各部に伝達し
て立体表示の準備段階に入る。

【０１２８】その後、操作スイッチ２２からの入力待機
状態となり（ステップＳ５）、観察者からの表示開始指
示（すなわちスタートボタン２２２の操作）があった場
合にはステップＳ６に進み、表示開始指示がない場合に
はステップＳ２に戻る。なお、観察者は静止画像につい
ての表示開始指示を入力する場合にはその静止画像の表
示時間の設定をも行うものとする。

【０１２９】ステップＳ６では、ステップＳ４で識別し
たデータ形式が静止画像であるか動画像であるかを判断
し、静止画像である場合はステップＳ７に進んで静止画
像を表示するための処理を行い、動画像である場合はス
テップＳ８に進んで動画像を表示するための処理を行
う。

【０１３０】ここで、静止画像表示処理中（ステップＳ
７）において観察者より表示モード切り換えの操作があ
った場合には、割り込み処理（ステップＳ１０）が作用
して、図２５のフローチャートに示す処理が開始され
る。

【０１３１】図２５に示すように、静止画像隠面消去表
示モードに入ると、まず、システムコントローラ６４が
カメラ１０から得られる画像に基づいて観察者が立体画
像表示装置１００の周囲のどの位置にいるかを特定する
（ステップＳ１１）。そしてステップＳ１２に進み、シ
ステムコントローラ６４は特定された観察者の位置に応
じて装置の周囲を分割した複数の領域Ｒ１〜Ｒ８のうち
から１つの領域を選択する。次に、システムコントロー
ラ６４は選択された領域についての隠面消去画像を投影
用画像としてスクリーン３８に投影するように制御する
ことで、観察者の位置から見て隠面消去された立体像を
表示する（ステップＳ１３）。そしてステップＳ１４に
おいてシステムコントローラ６４は観察者より立体表示
を終了させるための操作入力があったか否かを判断し、
操作入力がない場合には上記ステップＳ１１〜Ｓ１３の
処理を繰り返し行う。つまり、継続して隠面消去された
静止画像の立体表示を行う際には、システムコントロー
ラ６４が所定の時間ごとに観察者の位置を特定するよう
になっている。したがって、隠面消去された立体像の表
示中に観察者が移動した場合であっても、観察者の移動
に伴って、異なる視点を基準として隠面消去された立体
像を表示することが可能になっている。なお、既述のよ
うに隠面消去された隠面消去画像に関する２次元画像デ
ータはホストコンピュータ３にて予め生成されているた
め、基準となる視点の切り換えを比較的短時間で行うこ
とができるので、観察者の移動に応じてリアルタイムで
隠面消去された立体表示を行うことが可能になる。

【０１３２】また、動画像表示処理中（ステップＳ８）
において観察者より表示モード切り換えの操作があった
場合にも、割り込み処理（ステップＳ２０）が作用し
て、図２６のフローチャートに示す処理が開始される。

【０１３３】図２６に示すように、動画像隠面消去表示
モードに入ると、まず、システムコントローラ６４がカ
メラ１０から得られる画像に基づいて観察者が立体画像
表示装置１００の周囲のどの位置にいるかを特定する
（ステップＳ２１）。そしてステップＳ２２に進み、シ
ステムコントローラ６４は特定された観察者の位置に応
じて装置の周囲を分割した複数の領域Ｒ１〜Ｒ８のうち
から１つの領域を選択する。次に、システムコントロー
ラ６４は選択された領域についての隠面消去画像を投影
用画像として順次にスクリーン３８に投影するように制
御することで、観察者の位置から見て隠面消去された立
体像を表示する（ステップＳ２３）。このとき、割り込
み処理が作用するまでに既に投影されたシーン番号を取
得し、それ以降のシーンに関する隠面消去画像を投影す
ることによって動画像の連続的な表示を継続させる。そ
してステップＳ１４に進み、システムコントローラ６４
は動画像を構成する全てのシーンの投影が終了したか否
かを判断し、終了していない場合には上記ステップＳ２
１〜Ｓ２３の処理を繰り返し行う。つまり、静止画像の
場合と同様に、隠面消去された動画像の立体表示を行う
際には、システムコントローラ６４が所定の時間ごとに
観察者の位置を特定するようになっている。したがっ
て、隠面消去された立体像の表示中に観察者が移動した
場合であっても、観察者の移動に伴って、異なる視点を
基準として隠面消去された立体像を表示することが可能
になっている。なお、動画像の場合でも、隠面消去され
た隠面消去画像に関する２次元画像データはホストコン
ピュータ３にて予め生成されているため、基準となる視
点の切り換えを比較的短時間で行うことができるので、
観察者の移動に応じてリアルタイムで隠面消去された立
体表示を行うことが可能になる。

【０１３４】＜７．特徴的作用効果＞以上説明したよう
に、この実施形態における立体画像表示装置１００にお
いては、スクリーン３８の周囲を所定角度幅で分割して
得られた複数の領域Ｒ１〜Ｒ８のうちからいずれか１つ
の領域を選択し、その選択された領域内の代表点を基準
として表示対象物に関する画像に隠面消去処理を施して
得られた隠面消去画像を投影用画像としてスクリーン３
８に投影するように構成されている。したがって、スク
リーン３８周囲の任意の方向に対して隠面消去処理の施
された立体画像の表示を行うことが可能となっている。
また、各領域は所定角度幅を有するように構成されてい
るため、同一の角度範囲内に対応する隠面消去画像は同
一画像を用いることができ、立体画像表示装置にて取り
扱うデータ量を低減することができる。また、その角度
幅で同一の隠面消去画像を用いることにより、不必要な
隠面消去画像の切り換えを行う必要がなく、立体表示の
際のちらつき等を防止することも可能である。

【０１３５】また、１つの領域を選択する際に、立体画
像を観察する観察者の位置する方向を特定し、その特定
された観察者の位置が含まれる領域を選択するように構
成されているので、観察者の位置に応じて隠面消去され
た立体画像を表示することが可能となっており、観察者
の視点位置との整合性を図ることができる。

【０１３６】また、観察者の位置を所定時間ごとに特定
することで、立体表示中に観察者が移動した場合であっ
ても、その移動に応じてリアルタイムで、隠面消去され
た立体画像の表示状態を変更することが可能になる。

【０１３７】また、立体画像の表示に先立って、隠面消
去画像を、複数の領域のそれぞれについて予め生成して
おくようにすることで、立体表示中の表示モードの切り
換え処理を短時間で行うことが可能になっている。

【０１３８】＜８．変形例＞以上、この発明に係る立体
画像表示装置および立体画像表示システムについての一
実施形態を詳細に説明したが、この発明は上記説明した
ものに限定されるものではない。

【０１３９】例えば、上記実施の形態においては、主と
して所定の回転軸Ｚを中心に回転するスクリーン上に投
影用画像を投影することによって表示対象物の立体像を
表示する形態について説明したが、この発明はこれに限
定されるものではなく、スクリーンの投影面に対して垂
直な方向に直進移動するような体積走査であってもよ
い。つまり、スクリーンが３次元的な所定空間内を周期
的に走査するものであればよいのである。

【０１４０】また、上記実施の形態においては、観察者
の位置を特定するための方法として、立体画像表示装置
１００の上方位置にカメラ１０を設置し、このカメラ１
０から得られる画像に対して所定の画像処理を行うこと
によって観察者の位置を特定する形態について説明した
が、他の形態を採用してもよい。以下に、立体画像を観
察する観察者の位置を特定するためのいくつかの変形例
について説明する。

【０１４１】まず、第１には、立体画像表示装置の周囲
に複数のカメラを配置することで装置周囲の観察者を検
出することができるため、それによって観察者の位置を
特定することができる。図２７は、このような立体画像
表示装置１００ａを示す図である。なお、（ａ）は斜視
図であり、（ｂ）は上方側から見た図である。図２７
（ａ）に示すように立体画像表示装置１００ａのハウジ
ングの側面部にほぼ等間隔で複数のカメラ１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄ，…を配置する。なお、図２７にお
いては側面部の全周にカメラ１０ａ〜１０ｈが８台設置
される場合を例示している。各カメラは、図２７（ｂ）
に示すように立体画像表示装置１００ａの周囲を所定角
度幅で分割して得られた複数の領域Ｒ１〜Ｒ８のうちの
１つの領域を撮影するように設置されている。そして、
各カメラの撮影した画像をシステムコントローラ６４に
入力すれば、観察者の位置を特定することが可能にな
る。

【０１４２】例えば、図２７の立体画像表示装置１００
ａで、図１９（ｂ）に示すように観察者Ｂが分布する状
態を撮影すると、各カメラで得られる画像は図２８に示
すようになる。図２８（ａ）〜（ｈ）に示すような各画
像に対して周知の画像認識処理等を施せば、いずれの画
像に観察者が最も多く含まれているかを容易に判定する
ことができ、観察者の位置を特定することが可能にな
る。

【０１４３】次に、第２には、立体画像表示装置周囲の
観察者を光ビームや赤外線等を用いて検出し、それによ
って観察者の位置を特定することもできる。例えば、図
２７に示した複数のカメラ１０ａ〜１０ｈの代わりに、
立体画像表示装置の側面部に複数の光センサを設置する
のである。そして、各光センサから放射状に光ビームや
赤外線光等を投射すれば、その光路上に観察者が位置す
る場合に反射光を検出することができる。したがって、
複数の光センサのうち反射光を検出した光センサに対向
する位置に観察者が位置すると判定することができ、観
察者の位置を特定することが可能になる。また、光セン
サ以外に熱センサ等を用いても同様に観察者の位置を特
定することが可能になる。このようにセンサからの出力
を用いて観察者の位置を特定するように構成すれば、画
像処理を行う場合に比べて比較的高速に特定を行うこと
ができる。

【０１４４】さらに、第３には、観察者が所定の操作を
行うことにより、立体画像表示装置にその位置を特定さ
せることもできる。例えば、上述の操作スイッチ２２は
着脱可能でありリモート操作が可能なようになっている
ため、立体画像表示装置１００の全周に操作スイッチ２
２との送受信部を設けておき、周囲のどの位置から操作
スイッチ２２に対する操作が行われたかを判定すること
によって観察者の位置を特定することもできる。また、
立体画像表示装置１００の全周に観察者が直接操作する
スイッチを複数個ほぼ等間隔で設置しておき、観察者の
操作したスイッチの位置を特定することによって観察者
の位置を特定するようにしてもよい。

【０１４５】このように、上記のいずれを採用しても立
体画像表示装置のシステムコントローラ６４において観
察者の位置を特定することが可能であるため、観察者を
検出するための構成（検出手段等）は上記のうちのいず
れを採用してもよい。また、立体画像表示装置の周囲に
おいて、観察者の位置が特定できれば十分であるため、
上記以外の他の形態を採用してもよいことは明らかであ
る。

【０１４６】また、上記実施の形態においては、スクリ
ーンの周囲を所定角度幅で分割して得られた複数の領域
から１つの領域を選択して、その領域に対して予め生成
された隠面消去画像を投影する場合について説明した
が、ホストコンピュータ３において２次元画像データを
生成する際の負荷を低減するためには、観察者の位置が
特定された際にその特定された位置を基準に隠面消去処
理のされた隠面消去画像を生成するようにしてもよい。
この場合、立体表示の切り換えには時間がかかることと
なるが、観察者の位置に応じて任意の方向に対する隠面
消去表示を行うことは可能である。

【０１４７】なお、上記実施の形態においては、スクリ
ーン３８の材質については特に言及しなかったが、スク
リーン３８の材質を工夫することで立体画像が表示され
ているデューティー比を倍増させることができる。

【０１４８】すなわち、スクリーン３８を１８０゜回転
させることで体積走査が完了するが、スクリーン３８が
不透明な材質で構成されている場合、投影用画像が投影
されているスクリーンの投影面が観察者から見て裏面側
（反対側）に向いている間は投影用画像を視認すること
ができない。従って、立体画像が表示されているデュー
ティー比は１／２となる。このため、体積走査終了後、
観察者の眼に残像があるうちにさらにスクリーン３８を
回転させて、結果的に３６０゜回転させる必要がある。

【０１４９】しかし、スクリーン３８の材質として、投
影用画像が投影側から十分に視認できるだけの拡散反射
性能を有すると同時に、その像をスクリーン３８の裏側
の方向からも視認できるような光透過性を有する材質を
採用することで、スクリーン３８の表裏両方から投影像
を視認することが可能となる。したがって、スクリーン
３８の角度にかかわらず投影用画像を視認することがで
き、立体画像表示のデューティー比は１となる。このた
め、残像効果を維持できる時間内にスクリーン３８を回
転させなければならない角度は１８０゜で済む。これに
より、スクリーン３８の回転数を１／２に抑えることが
可能となり、その分だけ投影用画像の角度刻みを細かく
でき、投影用画像の数を増して表示される立体画像の品
位を向上させることができる。

【０１５０】スクリーン３８の材質としては、例えば、
すりガラスや、透明樹脂板の表面をすりガラス状に加工
して白く曇らせたものや、薄い紙などのように半透明の
材質を利用すれば良い。

【０１５１】

【発明の効果】本発明に係る請求項１に記載の立体画像
表示装置によれば、スクリーンの周囲を所定角度幅で分
割して得られた複数の領域のうちからいずれか１つの領
域を選択し、その選択された領域内の代表点を基準とし
て表示対象物に関する画像に隠面消去処理を施して得ら
れた隠面消去画像を投影用画像としてスクリーンに投影
するように構成されているため、スクリーンの周囲の任
意の方向に対して隠面消去処理の施された立体画像の表
示を行うことが可能である。

【０１５２】請求項２に記載の立体画像表示装置によれ
ば、選択手段が立体画像を観察する観察者の位置する方
向を特定する手段を備えており、複数の領域のうちか
ら、特定された観察者の位置が含まれる領域を選択する
ように構成されているため、観察者の位置に応じて隠面
消去された立体画像を表示することが可能である。

【０１５３】請求項３に記載の立体画像表示装置によれ
ば、観察者の位置を所定時間ごとに繰り返して特定する
ため、観察者の移動に応じて隠面消去された立体画像の
表示を行うことができる。

【０１５４】請求項４に記載の立体画像表示装置によれ
ば、隠面消去画像は、立体画像の表示に先立って、複数
の領域のそれぞれについて予め生成されているため、隠
面消去表示の切り換え処理を短時間で行うことが可能で
ある。

【０１５５】請求項５に記載の立体画像表示装置によれ
ば、立体画像を観察する観察者の位置する方向を特定
し、その特定された観察者の位置を基準として表示対象
物に関する画像に隠面消去処理を施して得られた隠面消
去画像をスクリーンに投影するように構成されているた
め、観察者の位置に応じてスクリーンの周囲の任意の方
向に対して隠面消去処理の施された立体画像の表示を行
うことが可能である。

【０１５６】請求項６に記載の立体画像表示システムに
よれば、スクリーンの任意の方向に対して隠面消去処理
の施された立体画像の表示を瞬時に行うことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る立体画像表示シス
テムの全体的な構成を示す図である。

【図２】カメラと立体画像表示装置との設置関係の一例
を示す図である。

【図３】立体画像表示装置の概観を示す図である。

【図４】着脱可能な操作スイッチの拡大図である。

【図５】立体画像表示装置における光学系を含む構成を
示す図である。

【図６】スクリーンおよび回転部材の斜視概観図であ
る。

【図７】スクリーンに投影される投影用画像の大きさ
（解像度）を示す図である。

【図８】立体画像表示システムの機能構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】メモリの構成例を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態におけるメモリの構成
例を示す図である。

【図１１】図８に示した構成のうちのメモリの読み出し
及び書き込みの制御を行うための要部を抜き出した図で
ある。

【図１２】メモリの切り換えタイミングを示す図であ
る。

【図１３】メモリ制御部の詳細を示すブロック図であ
る。

【図１４】ホストコンピュータにおける機能構成を示す
ブロック図である。

【図１５】領域分割および代表点の概念を示す図であ
る。

【図１６】３次元隠面消去画像データを生成するための
概念を示す図である。

【図１７】３次元画像データから２次元画像データへの
変換過程を示す図である。

【図１８】ホストコンピュータの処理によるデータフロ
ーを示す図である。

【図１９】立体画像表示装置における観察者の位置を特
定するための概念を示す図である。

【図２０】投影用画像の補正の一例を示す図である。

【図２１】スクリーンの回転角度θに応じたメモリから
の読み出し順序を示す図である。

【図２２】２次元画像データの読み出し順序を切り換え
るための制御機構の一例を示す図である。

【図２３】アドレス発生部で発生される８ビットの水平
アドレス信号の一例を示す図である。

【図２４】立体画像表示装置において実際に立体画像を
表示する際の処理手順を示すフローチャートである。

【図２５】隠面消去されていない静止画像の表示から隠
面消去表示に表示モードを切り換える処理に関するフロ
ーチャートである。

【図２６】隠面消去されていない動画像の表示から隠面
消去表示に表示モードを切り換える処理に関するフロー
チャートである。

【図２７】立体画像表示装置の周囲に複数のカメラを配
置した例を示す図である。

【図２８】図２７の立体画像表示装置の複数のカメラか
ら得られる画像の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 立体画像表示システム ３ ホストコンピュータ １０ カメラ ３３ ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイ
ス） ３８ スクリーン ６２ ＤＭＤコントローラ ６２ａ メモリ制御部 ６３ａ，６３ｂ メモリ ６４ システムコントローラ ９１ 立体画像データ記憶部 ９３ 断面画像演算部 ９４ 隠面処理部 １００，１００ａ 立体画像表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 誠 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C061 AA06 AA29 AB08 AB12 AB14 AB16 AB17 AB24 5C082 AA27 BA20 BA34 BA35 BA46 BB15 BB26 CB01 MM05 MM10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定空間を周期的に走査するスクリーン
   に対して表示対象物から得られる投影用画像を投影する
   ことによって、残像効果を生じさせて前記表示対象物の
   立体画像を表示する立体画像表示装置であって、 前記スクリーンの周囲を所定角度幅で分割して得られた
   複数の領域のうちからいずれか１つの領域を選択する選
   択手段と、 選択された前記領域内の代表点を基準として前記表示対
   象物に関する画像に隠面消去処理を施して得られた隠面
   消去画像を前記投影用画像として前記スクリーンに投影
   する手段と、を備えることを特徴とする立体画像表示装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の立体画像表示装置にお
   いて、 前記選択手段は、 前記立体画像を観察する観察者の位置する方向を特定す
   る手段を備え、 前記複数の領域のうちから、特定された前記観察者の位
   置が含まれる領域を選択することを特徴とする立体画像
   表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の立体画像表示装置にお
   いて、 前記選択手段は、所定時間ごとに繰り返し前記観察者の
   位置を特定することを特徴とする立体画像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の立体画像表示装置において、 前記隠面消去画像は、前記立体画像の表示に先立って、
   前記複数の領域のそれぞれについて予め生成されている
   ことを特徴とする立体画像表示装置。
5. 【請求項５】 所定空間を周期的に走査するスクリーン
   に対して表示対象物から得られる投影用画像を投影する
   ことによって、残像効果を生じさせて前記表示対象物の
   立体画像を表示する立体画像表示装置であって、 前記立体画像を観察する観察者の位置する方向を特定す
   る手段と、 特定された前記観察者の位置を基準として前記表示対象
   物に関する画像に隠面消去処理を施して得られた隠面消
   去画像を前記スクリーンに投影する手段と、を備えるこ
   とを特徴とする立体画像表示装置。
6. 【請求項６】 立体画像表示システムであって、 表示対象物の３次元画像を供給する手段と、 前記３次元画像に基づいて、前記表示対象物の周囲を所
   定角度ごとに分割して得られる複数の領域のそれぞれに
   対して所定の代表点を設定し、該代表点を基準として隠
   面消去処理を施した３次元隠面消去画像を複数生成する
   手段と、 前記複数の３次元隠面消去画像のそれぞれを複数の面で
   切断した隠面消去画像を生成する手段と、 前記複数の領域のうちから１の領域を選択し、選択され
   た領域に対応付けられる前記隠面消去画像を、所定空間
   を周期的に走査するスクリーンに対して順次に投影する
   ことで前記表示対象物に関する隠面消去処理の施された
   立体画像を表示する立体画像表示装置と、を備えること
   を特徴とする立体画像表示システム。