JP2001119724A

JP2001119724A - 立体画像表示システム、断面画像生成方法および断面画像生成装置

Info

Publication number: JP2001119724A
Application number: JP29529099A
Authority: JP
Inventors: Ken Yoshii; 謙吉井; Manami Kuiseko; 真奈美杭迫; Makoto Miyazaki; 誠宮崎
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】所定空間を周期的に走査するスクリーンに対
して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におい
て、表示対象物に含まれる複数のオブジェクトをスクリ
ーンの走査空間内のどの位置に配置するかを設定可能と
すること。【解決手段】オブジェクト配置部９３が、配置条件入
力部９２から得られる任意の配置条件に基づいて、表示
対象物に含まれる複数のオブジェクトのそれぞれについ
てのスクリーンの走査空間内での配置を決定する。そし
て、その配置に基づいて表示対象物に関する３次元画像
データを生成し、断面画像生成部９５に与える。断面画
像生成部９５では、決定された配置に基づいて、スクリ
ーンの各走査位置に対応させて、複数のオブジェクトを
含む表示対象物の複数の断面画像を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立体画像を表示する
立体画像表示システムに関し、特に、その立体表示の際
にスクリーンに投影される表示対象物の断面画像生成技
術に関する。

【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は、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表示対象物の断面の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
ものであった。そして、高速移動するスクリーンの走査
空間内を外部側より見ることによって、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、スクリーンを回転させ、投影面の回
転角に応じて表示対象物の断面の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。この従来技術も人間の眼の残像効果により走査空間
内に立体像が表示されているように見える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の体積走査法によ
る表示装置では、スクリーンが移動（走査）することに
よって形成される走査空間内の中心位置に表示対象物の
立体像が表示されるように構成されている。

【０００６】しかしながら、従来の装置は、単一のオブ
ジェクトを表示するものであり、複数のオブジェクトを
表示する点については提案されていない。

【０００７】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、走査空間内における立
体像の位置を設定することのできる立体画像表示システ
ム、そのような立体表示のための断面画像生成方法およ
び断面画像生成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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画像を投影することによって、
残像効果を生じさせ、表示対象物の立体画像を表示する
立体画像表示システムであって、前記表示対象物に含ま
れる複数のオブジェクトのそれぞれについての前記スク
リーンの走査空間内での配置を決定する配置決定手段
と、前記配置に基づき、前記スクリーンの各走査位置に
対応させて、前記複数のオブジェクトを含む前記表示対
象物の複数の断面画像を生成する断面画像生成手段と、
前記複数の断面画像を、前記スクリーンの各走査位置に
対応させて順次に投影する投影手段とを備えている。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の立体画像表示システムにおいて、前記スクリーンが所
定の回転軸を中心に回転走査するとともに、前記複数の
オブジェクトが平面オブジェクトを含んでおり、前記配
置決定手段が、前記平面オブジェクトを前記走査空間内
において前記回転軸を含む平面に配置することを特徴と
している。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の立体画像表示システムにおいて、前記スクリーンが所
定の回転軸を中心に回転走査するとともに、前記複数の
オブジェクトが平面オブジェクトを含んでおり、前記配
置決定手段が、前記平面オブジェクトを前記走査空間の
外縁に曲面状に配置することを特徴としている。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の立体画像表示システムにおいて、前記配置決定手段
が、前記走査空間内において前記複数のオブジェクトを
分散配置することを特徴としている。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の立体画像表示システムにおいて、前記配置決定手段
が、前記複数のオブジェクトのうちの指定されたオブジ
ェクトを前記走査空間の中心位置に配置することを特徴
としている。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の立体画像表示システムにおいて、前記複数のオブジェ
クトが静止オブジェクトと動体オブジェクトとを含み、
前記配置決定手段が、前記静止オブジェクトと前記動体
オブジェクトとのそれぞれの前記スクリーンの走査空間
内での配置を決定することを特徴としている。

【００１４】請求項７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所定の表示対象物の断
面画像を順次に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ために、投影用
となる前記断面画像を生成する方法であって、前記表示
対象物に含まれる複数のオブジェクトのそれぞれについ
ての前記スクリーンの走査空間内での配置を決定する工
程と、前記配置に基づき、前記スクリーンの各走査位置
に対応させて、前記複数のオブジェクトを含む前記表示
対象物の複数の断面画像を生成する工程とを有してい
る。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の断面画像生成方法において、前記スクリーンが所定の
回転軸を中心に回転走査するとともに、前記複数のオブ
ジェクトが平面オブジェクトを含んでおり、前記平面オ
ブジェクトが、前記走査空間内において前記回転軸を含
む平面内に配置されることを特徴としている。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項７に記載
の断面画像生成方法において、前記スクリーンが所定の
回転軸を中心に回転走査するとともに、前記複数のオブ
ジェクトが平面オブジェクトを含んでおり、前記平面オ
ブジェクトが、前記走査空間の外縁に曲面状に配置され
ることを特徴としている。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、請求項７に記
載の断面画像生成方法において、前記複数のオブジェク
トが、前記走査空間内において分散配置されることを特
徴としている。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、請求項７に記
載の断面画像生成方法において、前記複数のオブジェク
トのうちの指定されたオブジェクトが、前記走査空間の
中心位置に配置されることを特徴としている。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、請求項７に記
載の断面画像生成方法において、前記複数のオブジェク
トには静止オブジェクトと動体オブジェクトとが含まれ
ており、前記静止オブジェクトと前記動体オブジェクト
とのそれぞれが前記スクリーンの走査空間内で配置され
ることを特徴としている。

【００２０】請求項１３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所定の表示対象物の
断面画像を順次に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ために、投影
用となる前記断面画像を生成する装置であって、前記表
示対象物に含まれる複数のオブジェクトのそれぞれにつ
いての前記スクリーンの走査空間内での配置を決定する
手段と、前記配置に基づき、前記スクリーンの各走査位
置に対応させて、前記複数のオブジェクトを含む前記表
示対象物の複数の断面画像を生成する手段とを備えてい
る。

【００２１】

【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に対して表示対象物の断面画像を
生成し、その断面画像に関する２次元画像データを立体
画像表示装置１００に対して供給するホストコンピュー
タ３とから構成されている。すなわち、ホストコンピュ
ータ３は、立体表示のための断面画像を生成する断面画
像生成装置として機能する。

【００２２】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角度（走査位置）に応じて投
影する断面画像を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。

【００２３】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
いる表示対象物の立体的な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、表示対象物に
関する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
次元画像データを立体画像表示装置１００に供給する。

【００２４】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。

【００２５】＜２．立体画像表示装置＞次に、立体画像
表示装置１００の一形態について説明する。図２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２
０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。

【００２６】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に投影される断面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。

【００２７】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。

【００２８】図３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。

【００２９】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。

【００３０】次に、立体画像表示装置１００においてス
クリーン３８上に断面画像を投影するための光学系につ
いて説明する。図４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４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。

【００３１】まず、ＤＭＤ３３について説明する。ＤＭ
Ｄ３３は、スクリーン３８に投影する断面画像を生成す
る画像生成手段として機能するものであり、１辺が１６
μｍ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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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
物の動画像をも表示することができるように実現され
る。

【００３５】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断面画像をスクリ
ーン３８上に投影することができ、非回転対称形状の立
体の表示のみならず、動画像の表示にも対応することが
できるのである。

【００３６】また、ＤＭＤ３３の特徴の１つである光の
利用効率の高さも、より明るい断面画像をスクリーン３
８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。

【００３７】なお、図４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で生成された断面画像
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。

【００３８】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。

【００３９】ＤＭＤ３３は、ホストコンピュータ３から
与えられる断面画像に関する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
照明光のうちの断面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。

【００４０】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。

【００４１】ＤＭＤ３３で反射された光（断面画像）は
両テレセントリックレンズ５１１により平行光にされ、
断面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５１
３、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。

【００４２】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
にその正面側から断面画像の投影を行うことができるの
である。

【００４３】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。

【００４４】こうしてＤＭＤ３３において生成された断
面画像がスクリーン３８上に投影される。投影レンズ５
１３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４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。

【００４５】ここで、像回転補償機構３４について説明
する。図４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
いる断面画像を基準像とする。もし像回転補償機構３４
を用いないとすると、回転部材３９が回転するにつれ投
影される断面画像はスクリーン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される断面
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。

【００４６】図４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断面像を常に投影できる。

【００４７】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断
面画像をスクリーン３８の回転角度に応じて光軸まわり
に回転する像とすることで投影像の回転を打ち消すよう
にしても良い。

【００４８】すなわち、ＤＭＤ３３の表面上で生成され
る断面画像が、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）となるように断面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。

【００４９】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５に示す。図５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。

【００５０】図５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
面画像Ｐ１（ＤＭＤ３３で生成）が、図４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。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
断面画像Ｐ２（ＤＭＤ３３で生成）が、図４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。

【００５１】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断面画像が投影され続ける。そ
して回転部材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断面画像が現れ、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、かつ投
影する断面像の枚数を十分に多くすることによって、観
察者は断面画像の包絡としてスクリーン３８の走査空間
内に表示対象物の立体像を視認することができるのであ
る。

【００５２】次に断面画像の大きさ（解像度）について
述べる。図６はスクリーン３８に投影される断面画像の
大きさを示す図である。断面画像は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。投影される断面画像はスクリーン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３
８の回転にかかわらず、投影される断面画像の大きさは
一定である。なお、図６に示す断面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。

【００５３】＜３．ホストコンピュータ＞次に、上記の
ような立体画像表示装置１００に対し、スクリーン３８
に投影するための断面画像を生成して供給するホストコ
ンピュータ３の構成例および断面画像生成の際の処理形
態について説明する。

【００５４】図７は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、配置条件入力部
９２、オブジェクト配置部９３、立体表示条件入力部９
４、断面画像生成部９５として機能する。そして、表示
対象物の立体的な形状等に関する立体データから、表示
対象物に含まれる複数のオブジェクトの配置を決定し、
その配置に基づいてスクリーン３８の走査空間内に各オ
ブジェクトが表示されるように、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
出し、当該データを立体画像表示装置１００側に供給す
る。

【００５５】立体データ記憶部９１は表示対象物の立体
的なデータを記憶する。ここで記憶される立体データは
表示対象物の各オブジェクトについての３次元座標値が
示された３次元画像データであったり、また、視差画像
データであったりする。視差画像とは、いわゆる両眼立
体視のように、例えば２台のカメラを所定の距離を隔て
て設置し、表示対象物となる被写体を撮影して得られる
２つの画像をいい、両画像間にはカメラ間の距離に応じ
て一定の視差が生じている。また、表示対象物に含まれ
る複数のオブジェクトは、静止的な立体オブジェクトで
あってもよいし、動的な立体オブジェクトであってもよ
い。また、立体オブジェクトに限らず、平面的なオブジ
ェクトであってもよい。

【００５６】配置条件入力部９２は、表示対象物に含ま
れる各オブジェクトの配置条件を設定入力する手段であ
り、配置条件はホストコンピュータ３のキーボード３ｃ
やマウス３ｄ等を介して入力される（図１参照）。

【００５７】オブジェクト配置部９３は、配置条件入力
部９２から得られる各オブジェクトの配置条件に基づい
て各オブジェクトをスクリーン３８の走査空間内のどの
位置に配置するかを決定し、各オブジェクトの位置を確
定させる。そして、各オブジェクトの配置に基づいて各
オブジェクトの３次元座標値が求められ、走査空間内に
おける各オブジェクトの位置や大きさ等が確定される。

【００５８】立体表示条件入力部９４は、表示対象物を
何枚の断面画像を用いて立体表示するか等についての表
示条件を設定する手段である。

【００５９】そして、断面画像生成部９５は立体表示条
件入力部９４から得られる表示条件に基づいて、オブジ
ェクト配置部９３で生成される３次元画像データからス
クリーン３８の各走査位置に対応させて表示対象物の断
面画像を生成する。

【００６０】表示対象物に複数のオブジェクトが含まれ
ている場合、各オブジェクトをスクリーン３８の走査空
間内へどのように配置するかということに関しては、多
様な配置形態が考えられる。以下、いくつかの配置形態
についてのホストコンピュータ３の処理について説明す
る。

【００６１】まず、第１の配置形態について説明する。
第１の配置形態は、立体データ記憶部９１に記憶される
立体データが複数の立体オブジェクトを含む場合であっ
て、それぞれのオブジェクトが３次元座標値として表現
されている場合の配置形態である。

【００６２】図８は、表示対象物に含まれる複数の立体
オブジェクトを走査空間内に分散配置する例を示す図で
ある。まず、図８（ａ），（ｂ）は表示対象物６を示し
ており、（ａ）は表示対象物６を正面側から見た図であ
り、（ｂ）は表示対象物６を上方から見た図である。図
８（ａ），（ｂ）に示すように、表示対象物６には表示
対象として、３体の人形の立体的なオブジェクト６ａ，
６ｂ，６ｃが含まれており、各オブジェクト６ａ〜６ｃ
は互いに近接した分布状態となっている。そして、立体
データ記憶部９１は表示対象物６に含まれる各オブジェ
クト６ａ〜６ｃの形状等が３次元座標値で表現された３
次元画像データを記憶している。

【００６３】図８（ａ），（ｂ）に示すような分布状態
をそのままスクリーン３８の走査空間に配置すると、図
８（ｃ）に示すようになる。図８（ｃ）はスクリーン３
８が回転することによって形成される走査空間３８ａを
上方から見た図である。すなわち、互いに近接した分布
状態となっているオブジェクト６ａ〜６ｃをそのまま走
査空間３８ａ内に配置すると、立体表示される際に各オ
ブジェクト６ａ〜６ｃは互いに近接した状態で立体表示
される。このような表示形態は、走査空間３８ａを有効
に利用しているとは言えず、観察者からオブジェクト６
ｂ，６ｃの立体像を観察しようとすると、オブジェクト
６ａの陰となって視認することが困難な表示形態とな
る。

【００６４】そこで、そのような場合には、断面画像を
生成する際に、配置条件入力部９２より表示対象物６に
含まれる複数のオブジェクト６ａ〜６ｃを走査空間３８
ａ内に分散して配置するように配置条件を設定する。そ
して、オブジェクト配置部９３が、配置条件に求められ
る分散配置指令に基づいて、立体データ記憶部９１から
得られる各オブジェクト６ａ〜６ｃを走査空間３８ａ内
に分散配置させる。

【００６５】この分散配置処理について説明する。オブ
ジェクト配置部９３は、まず、各オブジェクト６ａ〜６
ｃの３次元座標値を取得すると、図８（ｄ）に示すよう
な各オブジェクト６ａ〜６ｃを内包する包絡線７を演算
により求める。そして、その包絡線７内における各オブ
ジェクト６ａ〜６ｃの位置関係を記憶しておく。

【００６６】その包絡線７を走査空間３８ａ内に配置す
る。このとき、オブジェクト配置部９３は、図８（ｅ）
に示すように包絡線７が走査空間３８ａの外縁に内接す
るように包絡線７を任意の方向に伸縮させて配置する。
包絡線７が伸縮されて走査空間３８ａ内に配置される
と、包絡線７の伸縮によって各オブジェクト６ａ〜６ｃ
の分布状態も伸縮される。つまり、包絡線７が伸長され
る場合は、各オブジェクトの配置間隔は伸長されること
になるのであり、逆に包絡線７が収縮される場合は、各
オブジェクトの配置間隔は短縮されることになる。

【００６７】そして、包絡線７が伸縮されて配置された
状態における各オブジェクト６ａ〜６ｃの配置位置に各
オブジェクトの３次元座標値を設定するのである。つま
り、包絡線７内での記憶した各オブジェクトの相対的位
置関係に基づいて、各オブジェクトを配置し、その配置
位置における３次元座標値を演算によって求めるのであ
る。この結果、表示対象物６に含まれる複数のオブジェ
クトが走査空間３８ａに分散して配置されることにな
り、走査空間３８ａ全体を有効に利用した立体表示が可
能になるのである。

【００６８】したがって、包絡線７が伸長される場合に
は、各オブジェクトの間隔を大きくすることができ、各
オブジェクトの立体像を視認し易くすることが可能にな
る。

【００６９】また、包絡線７が収縮される場合には、本
来なら全てのオブジェクトを走査空間３８ａに表示する
ことができないような分布状態であるものを、走査空間
３８ａ内に収めることができ、スクリーン３８の走査空
間３８ａ内において全てのオブジェクトの立体表示を行
うことが可能になるのである。

【００７０】なお、図８（ｄ）および（ｅ）では、走査
空間３８ａを上方から見た概念を示しているが、走査空
間３８ａは立体的なものであるので、上記の手法を適用
する際、厳密には包絡線７は３次元的な面状となる。

【００７１】以上は、表示対象物に含まれる複数の立体
オブジェクトを走査空間内に分散配置する例であるが、
上記のような複数のオブジェクトのうちでも特に注目し
たいオブジェクトが存在する場合がある。そこで、この
ような特に注目したいオブジェクトが存在する場合の配
置処理について説明する。

【００７２】この実施の形態のスクリーン３８の走査は
回転走査であるため、スクリーン３８の各走査位置に対
応させて断面画像を投影する場合、走査空間の外周部よ
りも回転中心付近の方が立体像の解像度は高くなる。な
ぜなら、図５に示した回転角度θ１で断面画像Ｐ１を投
影し、θ２で断面画像Ｐ２を投影する場合、回転軸によ
り近い位置の方がスクリーン３８の変位量が少ないから
である。

【００７３】したがって、表示対象物に含まれる複数の
オブジェクトのうちに特に注目したいオブジェクトが存
在する場合には、そのオブジェクトを回転中心位置、す
なわち走査空間の中心位置に配置することが望ましい。
走査空間の中心位置に配置することによって注目したい
オブジェクトを最も高解像度で立体表示することができ
るからである。

【００７４】図９は、表示対象物に含まれる複数の立体
オブジェクトを走査空間内の中心に配置する例を示す図
である。特に注目したいオブジェクトが存在する場合に
は、断面画像の生成の際に、予めその旨をキーボード３
ｃ等より入力しておく。配置条件入力部９２は、注目オ
ブジェクトを走査空間の中心に配置するモードであるこ
とをオブジェクト配置部９３に指令する。オブジェクト
配置部９３は、立体データ記憶部９１より複数のオブジ
ェクトについての立体データを取得すると、各オブジェ
クトの配置状態をディスプレイ３ｂに表示させる。例え
ば、図８（ａ），（ｂ）に示した表示対象物６をディス
プレイ３ｂに表示すると、図９（ａ）に示すような表示
画面となる。このような表示画面においてホストコンピ
ュータ３の操作者がマウス３ｄ等を用いて複数のオブジ
ェクトのうちから注目オブジェクトを１つ選択指定す
る。そして、指定された注目オブジェクトは配置条件入
力部９２からオブジェクト配置部９３に伝達される。つ
まり、注目オブジェクトを走査空間内の中心位置に配置
することが配置条件であるとして、配置条件入力部９２
からオブジェクト配置部９３に配置条件の指令が行われ
るのである。

【００７５】注目オブジェクトは、所定の条件によって
自動で指定されるようにしてもよい。例えば、観察者に
最も近いオブジェクトや最も大きなオブジェクトを自動
指定するようにしてもよい。

【００７６】例えば、図９（ａ）に示す表示画面におい
て、複数のオブジェクト６ａ〜６ｃから注目オブジェク
トとしてオブジェクト６ａが指定されたとする。する
と、オブジェクト配置部９３は、図９（ｂ）に示すよう
にオブジェクト６ａを走査空間３８ａの中心位置に配置
する。この結果、表示対象物に含まれるオブジェクト６
ａ〜６ｃのうちのオブジェクト６ａが走査空間３８ａの
中心位置に配置される。そして、その後の他のオブジェ
クト６ｂ，６ｃが配置される。

【００７７】具体的には、配置前の段階での各オブジェ
クトの位置関係を記憶しておき、注目オブジェクトを走
査空間３８ａの中心位置に配置した後に、注目オブジェ
クトの位置を基準として他のオブジェクトを配置するの
である。そして、配置終了後に、各オブジェクトの配置
位置に基づいて３次元座標値を求めることによって、注
目オブジェクトが走査空間の中心位置に配置された状態
での３次元画像データを得ることが可能になる。

【００７８】このようにして得られた３次元画像データ
に基づいて断面画像を生成して、スクリーン３８に投影
すれば、複数のオブジェクトのうちの特に注目したい１
つのオブジェクトを走査空間３８ａ内に配置して立体表
示することができ、その注目したいオブジェクトを最も
高解像度で立体表示することが可能である。

【００７９】次に、第２の配置形態について説明する。
第２の配置形態は、立体データ記憶部９１に記憶される
立体データが視差画像データである場合の配置形態であ
る。

【００８０】図１０はいわゆる両眼立体視による視差画
像データを得るための原理を示す図である。図１０に示
すように、表示対象物となる被写体を所定間隔Ｌだけ隔
てて設置された２台のカメラ１０ａ，１０ｂによって撮
影する。図１１は、各カメラ１０ａ，１０ｂにて得られ
る視差画像を示す図である。図１１（ａ）はカメラ１０
ａで得られる画像（右画像）であり、図１１（ｂ）はカ
メラ１０ｂで得られる画像（左画像）である。

【００８１】図１１に示すような視差画像では、そのま
までは表示対象物の３次元座標を特定することができな
いため、まず、図１１（ａ），（ｂ）の２枚の視差画像
に基づいて表示対象物の３次元座標値を求めることが必
要になる。このため、オブジェクト配置部９３は、立体
データ記憶部９１から視差画像データを入力すると、視
差画像中から各オブジェクトを抽出するとともに、各オ
ブジェクトについての３次元座標値を求める処理を行
う。

【００８２】図１１に示す２枚の視差画像において、カ
メラ１０ａ，１０ｂに対して比較的近い距離にあるオブ
ジェクトの画像は間隔Ｌによる視差の影響が大きくな
る。一方、カメラ１０ａ，１０ｂから遠方に離れたオブ
ジェクトについては視差の影響は無視することができる
程度に小さなものとなる。つまり、図１１の視差画像に
おける背景部分は右画像と左画像とにおいて同一である
と考えることができる。

【００８３】そこで、オブジェクト配置部９３は、オブ
ジェクトの配置に先立って、図１１に示す２枚の視差画
像から背景部分を分離する。この結果、図１２に示すよ
うに、背景画像（図１２（ａ））と、右画像に含まれる
オブジェクトの画像（図１２（ｂ））と、左画像に含ま
れるオブジェクトの画像（図１２（ｃ））との３つの画
像に分離される。なお、背景画像（図１２（ａ））は視
差画像とは別に立体データ記憶部９１に記憶されていて
もよい。

【００８４】オブジェクト配置部９３は図１２（ａ）の
ような背景画像を２次元的な平面オブジェクトとして取
り扱う。一方、右画像と左画像とに含まれる立体的なオ
ブジェクトについては、両画像におけるオブジェクトの
結像位置等から３次元座標値が求められる。

【００８５】右画像と左画像との両画像からオブジェク
トの３次元座標値を求める手法は、いわゆる両眼立体視
あるいは三角測量法と呼ばれる手法によって行われる。
簡単に説明すると、図１０に示すカメラ１０ａと１０ｂ
との間隔（基線長）Ｌと、右画像と左画像とにおいて対
応するそれぞれの点が画像中のどの位置にあるかによっ
て決定される視線方向とによって１つの三角形が特定さ
れるため、それによって右画像と左画像との対応点の３
次元座標値を求めることができる。この処理を、オブジ
ェクトに関する全ての対応点について行うことでオブジ
ェクト全体についての３次元座標値が求められるのであ
る。

【００８６】次に、オブジェクト配置部９３は、上記の
ようにして得られた２次元的な背景画像と立体オブジェ
クトとを走査空間内に配置する。配置条件入力部９２は
背景画像と立体オブジェクトとの走査空間内における配
置条件をオブジェクト配置部９３に与える。背景画像は
平面的な画像であるため、例えば、背景画像を走査空間
のセンター位置、すなわち回転軸Ｚを含む平面に配置し
たり、走査空間の外縁に曲面状に配置したりすることが
できる。

【００８７】背景画像を走査空間のセンター位置に配置
する場合について説明する。図１３は、この場合におけ
る走査空間３８ａを上方から見た図である。図１３に示
すように背景画像をセンター位置に配置するように配置
条件が指定された場合には、背景画像の平面オブジェク
ト６ｅは走査空間３８ａの回転軸Ｚを含む平面内に配置
される。一方、立体オブジェクト６ｄについては背景画
像の配置位置よりも前方側であって、かつ、走査空間３
８ａ内に配置される。

【００８８】次に背景画像を走査空間の外縁に配置する
場合について説明する。図１４は、この場合における走
査空間３８を上方から見た図である。図１４に示すよう
に背景画像を走査空間の外縁に配置するように配置条件
が指定された場合には、背景画像の平面オブジェクトは
走査空間３８ａの外縁に沿って曲面状に配置される。そ
して、立体オブジェクト６ｄは背景画像の配置位置より
も前方側であって、かつ、走査空間３８ａ内に配置され
る。このとき、立体オブジェクト６ｄを走査空間３８ａ
の中心に配置すれば、最も高い解像度で立体表示を行う
ことができる。

【００８９】このようにオブジェクト配置部９３は配置
条件に基づいて平面オブジェクトと立体オブジェクトと
を走査空間３８ａ内に配置する。そして、そして、配置
終了後に、各オブジェクトの配置位置に基づいて３次元
座標値を求めることによって、視差画像に含まれる複数
のオブジェクトが走査空間内に配置された状態での３次
元画像データを得る。

【００９０】したがって、立体データ記憶部９１に視差
画像が記憶されている場合であっても、その視差画像に
含まれるオブジェクトを走査空間内の任意の位置に配置
することができ、その配置での適切な立体表示を行うこ
とができるのである。

【００９１】次に、第３の配置形態について説明する。
第３の配置形態は、表示対象物に静止オブジェクトと動
体オブジェクトとが含まれる場合の配置形態である。

【００９２】図１５は、静止オブジェクトと動体オブジ
ェクトとの概念を示す図である。図１５（ａ）は静止オ
ブジェクトを示しており、水槽内の岩や水草等の複数の
立体オブジェクトを含む例について示している。また、
図１５（ｂ）は動体オブジェクトを示しており、水槽内
を泳ぐ魚をオブジェクトとしており、立体的形態が時間
的に変化する。立体データ記憶部９１には図１５
（ａ），（ｂ）に示すような静止オブジェクトと動体オ
ブジェクトとに関する立体データが個別に記憶されてお
り、オブジェクト配置部９３は静止オブジェクトと動体
オブジェクトとの配置位置を決定する。

【００９３】図１６は静止オブジェクトと動体オブジェ
クトとの配置位置の一例を示す図である。配置条件入力
部９２は、走査空間３８ａ内における静止オブジェクト
の配置条件と動体オブジェクトの配置条件とを定め、そ
れをオブジェクト配置部９３に与える。例えば、静止オ
ブジェクトの配置条件としては、各立体オブジェクトが
走査空間３８ａ内に配置されることが配置条件となり、
動体オブジェクトの配置条件としては、動体オブジェク
トが静止オブジェクトの各立体オブジェクトと立体表示
において重なりを生じないことが配置条件となる。

【００９４】オブジェクト配置部９３は、配置条件入力
部９２より静止オブジェクトおよび動体オブジェクトに
関する配置条件を取得すると、静止オブジェクトに関し
ては、図１６に示すように各立体オブジェクトを走査空
間３８ａ内に配置する。すなわち、静止オブジェクトの
各立体オブジェクト間の距離が長く、または、各立体オ
ブジェクトのサイズが大きい場合であって、３次元座標
値に基づいて配置を行うと走査空間３８ａ内に配置する
ことができない場合には、各オブジェクト間の距離を短
縮したり、各オブジェクトを縮小したりすることで、走
査空間３８ａ内への配置を行う。そして、その配置に基
づいて、静止オブジェクトに関する３次元画像データを
生成する。

【００９５】一方、動体オブジェクトに関しては、図１
６に示すように、初期状態から最終状態に至るまでの動
体オブジェクトが配置される動体表示空間３８ｂを走査
空間３８ａ内に設定する。上記の例の場合では、動体オ
ブジェクトが静止オブジェクトの各立体オブジェクトと
立体表示において重なりを生じないことが配置条件とな
っているため、動体表示空間３８ｂは静止オブジェクト
を含まないように設定される。なお、図１６においては
動体表示空間３８ｂは円筒状空間で示されているが、こ
れに限定されるものではなく、３次元的な任意の空間で
あってよい。そして、動体表示空間３８ｂの設定が終了
すると、その動体表示空間３８ｂ内に動体オブジェクト
の初期形態から最終形態までの立体像が収まるように各
形態の立体オブジェクトが配置され、その配置に基づい
て各形態についての動体オブジェクトに関する３次元画
像データが生成される。

【００９６】そして、断面画像生成部９５においては、
静止オブジェクトに関する３次元画像データから静止オ
ブジェクトを立体表示するための断面画像を生成し、ま
た、動体オブジェクトに関する３次元画像データから動
体オブジェクトを立体表示するための断面画像が各形態
ごとに生成される。そして、立体画像表示装置１００側
にて静止画像と動画像との合成を行って、１つの断面画
像を生成し、それを投影することによって、図１７に示
すように動体オブジェクトが含まれる表示対象物の立体
表示が可能になる。

【００９７】以上、表示対象物に含まれる複数のオブジ
ェクトの配置形態として３つの形態を示したが、他の配
置形態を採用してもよいことは勿論である。

【００９８】次に、各オブジェクトの配置が行われて生
成された３次元画像データから断面画像に関する２次元
画像データを生成する処理について説明する。

【００９９】図１８は、断面画像生成部９５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１８（ａ）のような表示
対象物の３次元画像データに対して、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１８
（ｂ）である。そして、立体表示条件入力部９４からの
指令に基づいて３次元画像データを１回転で何分割する
かを設定し、図１８（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１８（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。すなわち、図１
８（ｄ）に示すような複数の２次元画像データが、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
１シーン分の断面画像群の全ての２次元画像データとな
る。そして、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。

【０１００】そして、動体オブジェクトの場合は、上記
のような１シーンの２次元画像データが連続するシーン
ごと（各形態ごと）に生成されることになり、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１００側に供給されていくのであ
る。

【０１０１】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。

【０１０２】上記のような複数のオブジェクトの配置処
理を、ホストコンピュータ３に適用する際のホストコン
ピュータ３の処理手順の一例を示すと図１９ないし図２
２に示すフローチャートのようになる。

【０１０３】まず、図１９に示すように、ホストコンピ
ュータ３にて処理が開始されると、立体データ記憶部９
１に記憶されている立体データの形式がどのような形式
であるかが判定される（ステップＳ１）。つまり、ステ
ップＳ１では、表示対象物についての立体データが、静
止立体オブジェクトが３次元座標値で表現されたデータ
であるか、視差画像データであるか、動体オブジェクト
を含む各オブジェクトが３次元座標値で表現されたデー
タであるかを判定する。そして、立体データ記憶部９１
に記憶されている立体データが、静止立体オブジェクト
についてのデータである場合にはステップＳ２に進み、
視差画像データである場合にはステップＳ３に進み、動
体オブジェクトを含むデータである場合にはステップＳ
４に進む。

【０１０４】静止立体オブジェクトである場合の処理
は、図２０に示すフローチャートである。

【０１０５】まず、ステップＳ５において、ホストコン
ピュータ３の操作者がキーボード３ｃ等を操作すること
によって配置条件入力部９２に対して配置条件を入力す
る。操作者が入力する配置条件は、デフォルト配置、分
散配置、注目オブジェクトの中心位置への配置のうちの
いずれかである。そして、ステップＳ６にて、入力され
た配置条件を判定し、上記の配置条件に応じてステップ
Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１のうちのいずれかに処理を進め
る。

【０１０６】入力された配置条件がデフォルト配置の場
合には、オブジェクト配置部９３は表示対象物に含まれ
る立体オブジェクトの各３次元座標値に基づいてそのま
ま配置を行う。すなわち、各オブジェクトに対する特別
な配置調整を行うことなく、立体データ記憶部９１に記
憶されている３次元画像データをそのまま断面画像生成
用に使用するのである。

【０１０７】そして、ステップＳ１１にて３次元画像デ
ータから断面画像データを生成し、ステップＳ１２にて
静止画像であるか動画像であるかを示す情報等を含むヘ
ッダファイルを作成し、そのヘッダファイルを断面画像
データの先頭に付与する。

【０１０８】また、入力された配置条件が分散配置の場
合には、ステップＳ２１に進み、オブジェクト配置部９
３が複数のオブジェクトを包含する包絡線を求める。そ
して、ステップＳ２２にて包絡線が表示領域の外周に接
するように、すなわち、走査空間の外縁に内接するよう
に包絡線を修正する。そして、修正後の包絡線に基づい
て各オブジェクトを配置し、その配置結果に基づいて３
次元画像データを求める（図８参照）。

【０１０９】そして、ステップＳ２３に進み、断面画像
生成部９５が３次元画像データから断面画像データを生
成し、その後、ステップＳ２４にてヘッダファイルを作
成し、そのヘッダファイルを断面画像データの先頭に付
与する。

【０１１０】また、入力された配置条件が注目オブジェ
クトの中心位置への配置である場合には、ステップＳ３
１に進み、まず、注目オブジェクトの指定が行われる。
そして、ステップＳ３２にて指定オブジェクトを注目オ
ブジェクトとして走査空間の中心位置に配置し、ステッ
プＳ３３にて他のオブジェクトを各オブジェクトの位置
関係に基づいて配置する。各オブジェクトの配置が完了
すると、その配置に基づいて３次元画像データを生成す
る（図９参照）。そして、ステップＳ３４にて３次元画
像データから断面画像データを生成し、ステップＳ３５
にてヘッダファイルを作成して断面画像データの先頭に
付与する。

【０１１１】また、立体データの形式が視差画像データ
である場合の処理は、図２１に示すフローチャートであ
る。

【０１１２】まず、オブジェクト配置部９３が視差画像
データから表示対象物に含まれるオブジェクトの立体デ
ータ（３次元座標値にて表現された３次元画像データ）
を生成する。そして、ステップＳ８において、ホストコ
ンピュータ３の操作者が配置条件入力部９２に対して配
置条件を入力する。操作者が入力する配置条件は、デフ
ォルト配置、背景画像のセンター配置、背景画像の外縁
配置、注目オブジェクトの中心位置への配置のうちのい
ずれかである。そして、ステップＳ９にて、入力された
配置条件を判定し、上記の配置条件に応じてステップＳ
４１，Ｓ５１，Ｓ６１，Ｓ７１のうちのいずれかに処理
を進める。

【０１１３】入力された配置条件がデフォルト配置の場
合には、ステップＳ１１の場合と同様に、各オブジェク
トに対する特別な配置調整を行うことなく、各オブジェ
クトの３次元画像データをそのまま断面画像生成用に使
用する。そして、断面画像およびヘッダファイルが生成
される（ステップＳ４１，Ｓ４２）。

【０１１４】入力された配置条件が背景画像のセンター
配置である場合には、背景画像を回転軸Ｚを含む平面に
配置し（ステップＳ５１）、その前方側に他のオブジェ
クトを配置する（ステップＳ５２）。この配置に基づい
て３次元画像データを生成し（図１３参照）、断面画像
およびヘッダファイルを生成する（ステップＳ５３，Ｓ
５４）。

【０１１５】入力された配置条件が背景画像の外縁配置
である場合には、背景画像を走査空間の外縁に配置し
（ステップＳ６１）、その前方側に他のオブジェクトを
配置する（ステップＳ６２）。そして、この配置に基づ
いて３次元画像データを生成し（図１４参照）、断面画
像およびヘッダファイルを生成する（ステップＳ６３，
Ｓ６４）。

【０１１６】入力された配置条件が注目オブジェクトの
中心位置への配置である場合には、ステップＳ３１〜Ｓ
３５と同様の処理が行われ、指令したオブジェクトにつ
いての断面画像およびヘッダファイルが生成される（ス
テップＳ７１〜７５）。

【０１１７】また、立体データの形式が動体オブジェク
トを含むデータである場合の処理は、図２２に示すフロ
ーチャートである。

【０１１８】まず、オブジェクト配置部９３が静止オブ
ジェクトと動体オブジェクトとのそれぞれを入力し（ス
テップＳ８１）、各オブジェクトについての走査空間内
における配置を決定する（ステップＳ８２）。そして、
その配置に基づいて静止オブジェクトと動体オブジェク
トとのそれぞれについて３次元画像データを生成する。
このとき、動画像オブジェクトについては各形態につい
て複数の３次元画像データが生成される。そして、各３
次元画像データから断面画像が生成されて（ステップＳ
８３）、ヘッダファイルが付与される（ステップＳ８
４）。

【０１１９】図２３は、動体オブジェクトについての処
理（ステップＳ４）が行われて最終的に生成されるデー
タの構造を示す図である。図２３に示すように、データ
の先頭位置にはヘッダファイルが格納されており、次に
静止オブジェクトについての１シーン分の断面画像が格
納されている。その静止オブジェクトの断面画像の後段
側に動体オブジェクトについての連続するシーンごとの
断面画像が連続的に格納されている。

【０１２０】上記のような処理を行うことにより、ホス
トコンピュータ３において断面画像を生成する際に、表
示対象物に含まれる複数のオブジェクトを任意の位置に
配置することが可能になり、そのような配置が反映され
た断面画像が生成される。

【０１２１】＜４．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。

【０１２２】図２４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２４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２４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。

【０１２３】表示対象物の断面画像に関する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。

【０１２４】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必要に応じてＭＰＥＧ２方式等
によるデータ圧縮が施されている。この場合、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２４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。

【０１２５】伸張された２次元画像データは、ＤＭＤ３
３における断面画像の生成を制御するＤＭＤ駆動部６０
に与えられる。ＤＭＤ駆動部６０はＤＭＤ３３とＤＭＤ
コントローラ６２とメモリ６３ａ，６３ｂ，６３ｃとを
備えている。メモリ６３ａ、６３ｂ及び６３ｃ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１シーン分の断面画像の２次元画像デ
ータを記憶することができる記憶容量を有する記憶手段
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６３ａ，６３ｂ，６３ｃにおける書き込み動作と
読み出し動作とを制御する。

【０１２６】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。

【０１２７】また、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。

【０１２８】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２４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。

【０１２９】図２５は、図２４に示した構成のうちのメ
モリ制御に関する要部を抜き出した図である。この実施
形態においては、メモリ６３ａ，６３ｂは動画像、すな
わち動体オブジェクトの表示用として設けられており、
メモリ６３ｃは静止オブジェクトの表示用として設けら
れている。

【０１３０】また、メモリ６３ａ，６３ｂの出力とメモ
リ６３ｃの出力とを加算する加算器６１が設けられてお
り、動体オブジェクトに関する断面画像を構成するデー
タと静止オブジェクトに関する断面画像を構成するデー
タとが画素ごとに加算される。

【０１３１】表示対象物に動体オブジェクトを含まない
場合は、メモリ６３ｃに１シーン分の断面画像に関する
複数の２次元画像データがメモリ６３ｃにのみ有効なデ
ータが格納され、メモリ６３ａ，６３ｂには有効なデー
タは格納されない。このため、加算器６１からの出力
は、メモリ６３ｃに格納されている２次元画像データが
そのまま出力されることになり、静止オブジェクトにつ
いての２次元画像データがＤＭＤ３３に供給される。

【０１３２】一方、表示対象物に動体オブジェクトを含
む場合は、図２３に示したようなデータ構造のデータが
入力されるため、ヘッダファイルの次に入力する静止オ
ブジェクトの断面画像に関する２次元画像データがメモ
リ６３ｃに格納され、それ以後に入力する動体オブジェ
クトの断面画像に関する２次元画像データが各シーンご
とにメモリ６３ａ，６３ｂに対して交互に格納される。
すなわち、動体オブジェクトを表示するために２個のメ
モリ６３ａ，６３ｂが設けられているので、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。

【０１３３】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、メモリ６３ａ，６３ｂの
うちで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６３ａ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。

【０１３４】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，６３ｃの全てに供給
されるが、３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６２
ａ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加算器６１に与える。

【０１３５】そして、動体オブジェクトを含む表示対象
物の立体像を表示させる際には、メモリ制御部６２ａ
は、スクリーン３８が１回転するごとに、メモリ６３ｃ
に格納されている静止オブジェクトについての断面画像
を１シーンの先頭から順次読み出すように制御するとと
もに、メモリ６３ａ，６３ｂに格納されている動体オブ
ジェクトについての断面画像の読み出し対象となるメモ
リを切り換える。

【０１３６】そして、加算器６１にて動体オブジェクト
についての断面画像と静止オブジェクトについての断面
画像とが合成された断面画像が生成され、合成によって
生成された断面画像に関する２次元画像データがＤＭＤ
３３に供給されることになる。

【０１３７】この結果、ＤＭＤ３３は、静止オブジェク
トと動体オブジェクトとが所定位置に配置された投影用
の断面画像を生成し、その断面画像がスクリーン３８に
投影されることになる。

【０１３８】なお、メモリ６３ａ，６３ｂに対するメモ
リ制御を行う際において、データ伸張器６５から供給さ
れる次の１シーン分の２次元画像データの書き込みが終
了していない場合、少なくともその書き込み動作が終了
するまでの間はメモリの切り換え制御を行わないように
構成すれば、繰り返し断面画像を投影することができる
ので、立体表示中に投影像がとぎれることを回避するこ
とができる。

【０１３９】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２６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。

【０１４０】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。切換部８４は、静止オブジェクトの
２次元画像データの入力中であるときにはメモリ６３ｃ
に書き込みアドレスを送出し、動体オブジェクトの２次
元画像データを順次に入力中であるときにはメモリ６３
ａ，６３ｂに対する書き込みアドレスと読み出しアドレ
スとの送出先をスクリーン３８の回転に同期させて切り
換えるとともに、メモリ６３ｃに対しては読み出しアド
レスを送出し続ける。

【０１４１】このような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
断面画像を更新していくことができ、静止オブジェクト
についての立体像が常に表示されるとともに、動体オブ
ジェクトについての立体像が時々刻々と変化しつつ表示
される。

【０１４２】以上は、表示対象物が動体オブジェクトを
含む場合であるが、表示対象物が静止オブジェクトのみ
で構成される場合は、スクリーン３８の回転に同期させ
てメモリ６３ｃに読み出しアドレスを与えるだけでよ
い。その結果、メモリ６３ｃに格納されている１シーン
分の断面画像をスクリーン３８の回転に同期させて繰り
返し投影することができ、静止オブジェクトについての
立体像が常に表示されることになる。

【０１４３】＜５．投影像の補正＞次に、投影像の補正
の必要性について説明する。投影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への断面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断面画像のひずみ
を補正することである。第２には、スクリーン３８を１
８０゜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
断面画像を左右反転させることである。

【０１４４】まず、第１の投影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４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３
８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、投影像のスケールの差違を補正する必
要がある。

【０１４５】投影像の補正方法の一例としては、ＤＭＤ
３３で生成される断面画像に、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、実際に投影したい断面画像Ｐ３が図２７（ａ）に示
すような矩形環状であるとき、ＤＭＤ３３で生成される
断面画像Ｐ４は、図２７（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Ｄ
ＭＤ３３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
側で断面画像に関する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
２４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。

【０１４６】また、投影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。

【０１４７】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。

【０１４８】次に、第２の投影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断
面画像群の全ての２次元画像データをメモリ６３ａ，６
３ｂ，６３ｃ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
も適切な断面画像の投影を行うことができる。

【０１４９】しかしながら、スクリーン３８が１８０°
回転する際に投影する断面画像群の２次元画像データを
メモリ６３ａ，６３ｂ，６３ｃに格納し、スクリーン３
８の１８０°回転を１回の体積走査とする場合はスクリ
ーン３８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断面画像
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。

【０１５０】この左右反転を行う方法の一例として、メ
モリ６３ａ，６３ｂ，６３ｃ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，６
３ｂ，６３ｃ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°回転するごとに断面画像を反
転させるために、断面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、断面画像
の垂直方向については変更する必要がない。

【０１５１】例えば、断面画像の大きさが図６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，６３ｃ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２５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，６３ｃ
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。

【０１５２】図２８は、スクリーン３８の回転角度θに
応じたメモリ６３ａ，６３ｂ，６３ｃからの読み出し順
序を示す図である。図２８に示すように、メモリ６３
ａ，６３ｂ，６３ｃにはスクリーン３８が１８０°回転
する際に投影する断面画像群としてｎ枚分の２次元画像
データが格納される。そして図２８（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Ｄ
０、Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ２５５が読み出されてＤＭＤ３
３に供給される。これに対し、図２８（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、Ｄ２５４、Ｄ２５３、…、Ｄ０が読み出
されてＤＭＤ３３に供給される。

【０１５３】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。

【０１５４】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２９に示す。図２９には図２６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２９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常時
発生させる。

【０１５５】図３０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３０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３０（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。

【０１５６】図３０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２８
（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２８（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３０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。

【０１５７】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３０（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３０（ｂ）参
照）を上述した切換部８４に供給する。

【０１５８】以上のような構成を採用することにより、
メモリ６３ａ，６３ｂ，６３ｃから２次元画像データを
読み出す際に断面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３８上に投影される断面画像も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断面画像の左
右反転を実現することが可能になり、投影像の補正が良
好に行えるのである。

【０１５９】＜６．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システムにおい
ては、配置決定手段として機能するオブジェクト配置部
９３が、入力される配置条件に基づいて表示対象物に含
まれる複数のオブジェクトのそれぞれに対して、スクリ
ーン３８の走査空間内での配置を決定し、その配置に基
づいて断面画像生成部９５がスクリーン３８の各走査位
置に対応させて、複数のオブジェクトを含む表示対象物
の複数の断面画像を生成する。そして、立体画像表示装
置１００において、複数の断面画像をスクリーン３８の
各走査位置に対応させて順次に投影するように構成され
ているので、スクリーン３８の走査空間内において複数
のオブジェクトに関する立体像の配置位置を設定するこ
とが可能となっている。また、オブジェクト配置部９３
は入力される配置条件に基づいて複数のオブジェクトの
配置を行うように構成されているので、配置条件を変更
することにより、各オブジェクトの走査空間内における
位置を自由に設定することが可能である。

【０１６０】また、複数のオブジェクトに平面オブジェ
クトが含まれる場合において、その平面オブジェクトを
スクリーン３８の回転軸を含む平面内に配置することに
よって、平面オブジェクトを走査空間の中心位置に立体
表示することができる。また、平面オブジェクトを走査
空間の外縁に曲面状に配置することによって、他のオブ
ジェクトを走査空間の中心位置に立体表示することもで
きる。

【０１６１】また、配置条件の設定によっては、オブジ
ェクト配置部９３が走査空間内において複数のオブジェ
クトを分散させて配置するので、走査空間を有効に利用
した立体表示が可能となる。

【０１６２】また、複数のオブジェクトのうちの指定さ
れたオブジェクトを走査空間の中心位置に配置するよう
にすれば、指定されたオブジェクトを最も高解像度で表
示することが可能になる。

【０１６３】さらに、複数のオブジェクトが静止オブジ
ェクトと動体オブジェクトとを含んでいる場合であって
も、オブジェクト配置部９３が、静止オブジェクトと動
体オブジェクトとのそれぞれの走査空間内での配置を決
定するため、表示対象物が動体オブジェクトを含む場合
であっても動体オブジェクトを常に走査空間内に立体表
示することが可能になっている。

【０１６４】＜７．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。

【０１６５】例えば、第１の配置形態で、３つの立体オ
ブジェクト間の位置関係が予め決められている場合につ
いて説明したが、各オブジェクトは別途、独立した３次
元データとして供給されるようにしてもよい。

【０１６６】また、第２の配置形態で、平面オブジェク
トと立体オブジェクトを配置する実施例として、両オブ
ジェクトを視差画像から取得する例について説明した
が、それらは別途、独立して供給されるようにしてもよ
い。

【０１６７】また、上記実施例では、断面画像の生成を
ホストコンピュータ内で行うように構成した例を説明し
たが、立体画像表示装置内で行うようにしてもよい。

【０１６８】また、上記実施例では、種々の配置条件に
基づいて配置するように構成したが、手動で配置条件を
決定するようにしてもよい。また、特定のオブジェクト
について手動で配置し、その他のオブジェクトを自動で
配置するようにしてもよい。

【０１６９】また、例えば、上記説明においては、読み
出し対象となるメモリから与えられる２次元画像データ
に基づいてスクリーン３８に投影する断面画像を生成す
る手段の一例としてＤＭＤ３３を例示したが、ＤＭＤ３
３以外の素子を使用してもよい。

【０１７０】また、上記説明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断面画像を投
影することによって表示対象物の立体像を表示する構成
例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
直進走査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。

【０１７１】なお、上記説明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３
８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。

【０１７２】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、断面画像が投影さ
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）に向いている間は断面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。

【０１７３】しかし、スクリーン３８の材質として、投
影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断面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、その分だけ投影する断面画像の角度刻みを細かく
でき、断面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。

【０１７４】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。

【０１７５】

【発明の効果】請求項１ないし請求項６に記載の発明に
よれば、スクリーンの走査空間内において複数のオブジ
ェクトを配置した立体表示を行うことが可能になる。

【０１７６】特に、請求項２に記載の発明によれば、複
数オブジェクトのうちの平面オブジェクトを走査空間の
中心位置に配置することができる。

【０１７７】また、請求項３に記載の発明によれば、複
数のオブジェクトのうちの平面オブジェクトを走査空間
の外縁に配置することができる。

【０１７８】また、請求項４に記載の発明によれば、複
数のオブジェクトを走査空間内に分散配置することがで
き、走査空間を有効に利用した立体表示が可能となる。

【０１７９】また、請求項５に記載の発明によれば、複
数のオブジェクトのうちの指定されたオブジェクトを走
査空間の中心位置に配置することができる。そして、ス
クリーンが回転走査する場合には、指定されたオブジェ
クトを高解像度で立体表示することが可能になる。

【０１８０】さらに、請求項６に記載の発明によれば、
静止オブジェクトと動体オブジェクトとが、スクリーン
の走査空間内に配置された立体表示が可能になる。

【０１８１】また、請求項７ないし請求項１３に記載の
発明によれば、スクリーンの走査空間内に複数のオブジ
ェクトを配置した立体画像表示用の断面画像を生成する
ことができる。

【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】立体画像表示装置の概観を示す図である。

【図３】着脱可能な操作スイッチの拡大図である。

【図４】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５】スクリーンおよび回転部材の斜視概観図であ
る。

【図６】スクリーンに投影される断面画像の大きさ（解
像度）を示す図である。

【図７】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８】表示対象物に含まれる複数の立体オブジェクト
を走査空間内に分散配置する例を示す図である。

【図９】表示対象物に含まれる複数の立体オブジェクト
を走査空間内の中心に配置する例を示す図である。

【図１０】視差画像データを得るための原理を示す図で
ある。

【図１１】各カメラにて得られる視差画像を示す図であ
る。

【図１２】視差画像から分離される複数のオブジェクト
を示す図である。

【図１３】背景画像を走査空間のセンター位置に配置す
る場合の走査空間を上方から見た図である。

【図１４】背景画像を走査空間の外縁に配置する場合の
走査空間を上方から見た図である。

【図１５】静止オブジェクトと動体オブジェクトとの概
念を示す図である。

【図１６】静止オブジェクトと動体オブジェクトとの配
置位置の一例を示す図である。

【図１７】動体オブジェクトが含まれる表示対象物の立
体表示の一例を示す図である。

【図１８】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１９】ホストコンピュータにおける処理手順の一例
を示すフローチャートである。

【図２０】ホストコンピュータにおける処理手順の一例
を示すフローチャートである。

【図２１】ホストコンピュータにおける処理手順の一例
を示すフローチャートである。

【図２２】ホストコンピュータにおける処理手順の一例
を示すフローチャートである。

【図２３】動体オブジェクトについての処理が行われて
最終的に生成されるデータの構造を示す図である。

【図２４】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２５】図２４に示した構成のうちのメモリ制御に関
する要部を抜き出した図である。

【図２６】メモリ制御部の詳細を示すブロック図であ
る。

【図２７】断面画像（投影像）の補正の一例を示す図で
ある。

【図２８】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２９】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３０】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。

【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（断面画像生成装置）９１立体データ記憶部９２配置条件入力部９３オブジェクト配置部９４立体表示条件入力部９５断面画像生成部１００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） 5B050 BA08 EA13 FA06 5C061 AA06 AA23 AA29 AB12 AB14 AB16 AB24 5C082 AA01 AA27 BA12 BA47 BB15 BB25 CA76 DA01 MM10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定空間を周期的に走査するスクリーン
に対して画像を投影することによって、残像効果を生じ
させ、表示対象物の立体画像を表示する立体画像表示シ
ステムであって、前記表示対象物に含まれる複数のオブジェクトのそれぞ
れについての前記スクリーンの走査空間内での配置を決
定する配置決定手段と、前記配置に基づき、前記スクリーンの各走査位置に対応
させて、前記複数のオブジェクトを含む前記表示対象物
の複数の断面画像を生成する断面画像生成手段と、前記複数の断面画像を、前記スクリーンの各走査位置に
対応させて順次に投影する投影手段と、を備えることを
特徴とする立体画像表示システム。
【請求項２】請求項１に記載の立体画像表示システム
において、前記スクリーンは所定の回転軸を中心に回転走査すると
ともに、前記複数のオブジェクトは平面オブジェクトを
含んでおり、前記配置決定手段は、前記平面オブジェクトを前記走査
空間内において前記回転軸を含む平面に配置することを
特徴とする立体画像表示システム。
【請求項３】請求項１に記載の立体画像表示システム
において、前記スクリーンは所定の回転軸を中心に回転走査すると
ともに、前記複数のオブジェクトは平面オブジェクトを
含んでおり、前記配置決定手段は、前記平面オブジェクトを前記走査
空間の外縁に曲面状に配置することを特徴とする立体画
像表示システム。
【請求項４】請求項１に記載の立体画像表示システム
において、前記配置決定手段は、前記走査空間内において前記複数
のオブジェクトを分散配置することを特徴とする立体画
像表示システム。
【請求項５】請求項１に記載の立体画像表示システム
において、前記配置決定手段は、前記複数のオブジェクトのうちの
指定されたオブジェクトを前記走査空間の中心位置に配
置することを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項６】請求項１に記載の立体画像表示システム
において、前記複数のオブジェクトは静止オブジェクトと動体オブ
ジェクトとを含み、前記配置決定手段は、前記静止オブジェクトと前記動体
オブジェクトとのそれぞれの前記スクリーンの走査空間
内での配置を決定することを特徴とする立体画像表示シ
ステム。
【請求項７】所定空間を周期的に走査するスクリーン
に対して所定の表示対象物の断面画像を順次に投影する
ことによって、残像効果を生じさせて表示対象物の立体
画像を表示するために、投影用となる前記断面画像を生
成する方法であって、前記表示対象物に含まれる複数のオブジェクトのそれぞ
れについての前記スクリーンの走査空間内での配置を決
定する工程と、前記配置に基づき、前記スクリーンの各走査位置に対応
させて、前記複数のオブジェクトを含む前記表示対象物
の複数の断面画像を生成する工程と、を有することを特
徴とする断面画像生成方法。
【請求項８】請求項７に記載の断面画像生成方法にお
いて、前記スクリーンは所定の回転軸を中心に回転走査すると
ともに、前記複数のオブジェクトは平面オブジェクトを
含んでおり、前記平面オブジェクトは、前記走査空間内において前記
回転軸を含む平面内に配置されることを特徴とする断面
画像生成方法。
【請求項９】請求項７に記載の断面画像生成方法にお
いて、前記スクリーンは所定の回転軸を中心に回転走査すると
ともに、前記複数のオブジェクトは平面オブジェクトを
含んでおり、前記平面オブジェクトは、前記走査空間の外縁に曲面状
に配置されることを特徴とする断面画像生成方法。
【請求項１０】請求項７に記載の断面画像生成方法に
おいて、前記複数のオブジェクトは、前記走査空間内において分
散配置されることを特徴とする断面画像生成方法。
【請求項１１】請求項７に記載の断面画像生成方法に
おいて、前記複数のオブジェクトのうちの指定されたオブジェク
トが、前記走査空間の中心位置に配置されることを特徴
とする断面画像生成方法。
【請求項１２】請求項７に記載の断面画像生成方法に
おいて、前記複数のオブジェクトには静止オブジェクトと動体オ
ブジェクトとが含まれており、前記静止オブジェクトと
前記動体オブジェクトとのそれぞれが前記スクリーンの
走査空間内で配置されることを特徴とする断面画像生成
方法。
【請求項１３】所定空間を周期的に走査するスクリー
ンに対して所定の表示対象物の断面画像を順次に投影す
ることによって、残像効果を生じさせて表示対象物の立
体画像を表示するために、投影用となる前記断面画像を
生成する装置であって、前記表示対象物に含まれる複数のオブジェクトのそれぞ
れについての前記スクリーンの走査空間内での配置を決
定する手段と、前記配置に基づき、前記スクリーンの各走査位置に対応
させて、前記複数のオブジェクトを含む前記表示対象物
の複数の断面画像を生成する手段と、を備えることを特
徴とする断面画像生成装置。