JP2003288612A

JP2003288612A - 画像形成方法、画像形成プログラム及び画像形成装置

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Publication number: JP2003288612A
Application number: JP2002092455A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Hirayama; 雄三平山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP4184690B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インテグラルフォトグラフィー（ＩＰ）法あ
るいは光線再生法において用いるパターン画像のための
画像形成方法、画像形成プログラム及び画像形成装置を
堤供することを目的とする。【解決手段】画像ディスプレイ（３０１）のいずれ
かピクセル（４０１Ａ）と、いずれかのピンホールまた
はレンズ中心（３０２Ａ）とを結ぶ視線（５０１Ａ）の
延長上に視点（６０１Ａ）を決定する第１のプロセス
と、表示すべき対象（３０３）を前記視線の方向に平行
投影して、前記視点を含む平面（３０４）上に前記対象
の投影図を形成する第２のプロセスと、前記平面上に形
成した前記投影図において、前記視点及びそこから縦横
に一定の周期で画素データをサンプリングして格納する
第３のプロセスと、を備え、前記第１乃至第３のプロセ
スを繰り返すことにより前記画像ディスプレイの全ての
ピクセルについて、前記画素データを取得することを特
徴とする画像形成方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成方法、画
像形成プログラム及び画像形成装置に関し、特に、イン
テグラルフォトグラフィー（ＩＰ）法あるいは光線再生
法により立体的な画像を表示させるためのパターン画像
データを形成する画像形成方法、画像形成プログラム及
びこれらにより形成されたパターン画像を用いて立体画
像を表示する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータ及びその関連技術の
急速な発展に伴い、画像表示技術も急速に進歩してい
る。そして、例えば、アミューズメント、インターネッ
トショッピング、携帯端末、医療、バーチャルリアリテ
ィ、広告看板などの各種の用途において、立体画像を表
示する技術の開発が望まれつつある。

【０００３】立体画像を表示する方法としては、これま
でに、いくつかの方法が提案されている。例えばその１
つに、「体積表示方法」と呼ばれるものがある。この体
積表示方法は、三次元空間内に複数の断層情報を文字通
り体積表示するもので、自然な立体視が可能である。た
だし、この方法では、断層情報が表示された表示面を機
械的に高速で動かす必要があり、その物理的な機構の実
現が容易でないという問題がある。

【０００４】他の方法として、複数の視差画像を表示
し、それらを再構成することにより立体感を得る方法も
ある。この方法のうちで最も簡単な例である「２眼式」
の場合、右目用の情報と左眼用の情報とを観察者に提示
することにより立体感を与えることができる。しかし、
この２眼式では、焦点位置はディスプレイ面にあり、こ
の焦点位置と注視物体のある輻輳位置との間には空間的
な「ずれ」が生ずる。このため、いわゆる焦点調節と輻
輳距離の不一致が生じ、観察者にとって再現される空間
に違和感があり、観察者に疲労を与えやすいという問題
がある。

【０００５】これらの問題を解決する立体表示方法とし
て、非常に多くの視差画像を用いる「インテグラルフォ
トグラフィー（ＩＰ）法」あるいは「光線再生法」が知
られている。ここで、「インテグラルフォトグラフィー
（ＩＰ）法」及び「光線再生法」は、立体表示方法とし
て、その用語の意味が正確には確立されていないが、ほ
ぼ同一の原理に基づくものである点を明記しておく。そ
して、以下の説明においては、光線再生法を含む概念と
して「インテグラルフォトグラフィー（ＩＰ）法」と称
し、このインテグラルフォトグラフィー（ＩＰ）法につ
いて説明する。

【０００６】インテグラルフォトグラフィー（ＩＰ）法
では、図７に例示したように画像ディスプレイ３０１と
ピンホールアレイ板３０２とからなる簡単な光学系によ
り、自然な三次元像を再生できる。ここで、画像ディス
プレイ３０１は、例えば、液晶ディスプレイやプラズマ
ディスプレイなどの各種の２次元表示装置を用いること
ができる。

【０００７】画像ディスプレイ３０１には、視差画像群
に相当する多数のパターンが表示される。本願において
は、これを「パターン画像」と称する。そして、ピンホ
ールが二次元配列されたピンホールアレイ板３０２を介
してこれらのパターンを観察すると、画像ディスプレイ
３０１の背後に三次元虚像が形成され、ピンホールアレ
イ板３０２の前面に、三次元実像３０３が形成される。

【０００８】すなわち、観察者からピンホールアレイ板
３０２のピンホールを介して画像ディスプレイ３０１上
のパターンに向かう視差画像光線群によって三次元虚像
が形成され、画像ディスプレイ３０１上に表示されるパ
ターン画像からピンホールアレイ板３０２のピンホール
を介して観察者に向かう視差画像光線群の交点４０４に
よって三次元実像３０３が形成される。ここで、観察者
に対しては、三次元虚像を背景としてその前面に実像が
形成されるように表示することができ、あるいは、実像
または虚像のいずれかのみが観察されるように表示する
こともできる。

【０００９】インテグラルフォトグラフィー（ＩＰ）法
は、このように比較的簡単な構成で自然な立体像を形成
することができる。このインテグラルフォトグラフィー
（ＩＰ）法において、画像ディスプレイ３０１上に表示
すべきパターン画像を作成するには、表示すべき対象物
を実写することにより実写ベースで行うこともできる。
しかし、この場合には再生立体像の遠近が逆になる「裏
返しの像」の問題があった。

【００１０】これに対して、画像データを処理するコン
ピュータグラフィックス（ＣＧ）ベースによれば、この
ような問題を解決でき、さらに実写画像を取り込むこと
もできる。コンピュータグラフィックス（ＣＧ）を用い
てパターン画像を作成する場合には、「光線追跡法」と
呼ばれる方法が用いられている。光線追跡法は、「レイ
・トレーシング（ray tracing）法」とも呼ばれ、観察
者の眼に入ってくる光の進路を逆向きに追跡（トレー
ス）する方法である。その概要は、以下に説明するよう
に、表示画面を構成する各ピクセルに注目し、それに与
えるべき色を１つずつ調べていくというものである。

【００１１】図８は、レイ・トレーシング法を説明する
ための概念図である。

【００１２】すなわち、レイ・トレーシング法において
は、以下の手順が採られる。

【００１３】（１）画像ディスプレイ３０１上の各ピク
セルについて、視点３１１から始まってそのピクセルを
通る視線５０１を作る。そして、この視線５０１が、物
体３０３の存在するシーン内において、その物体３０３
とぶつかるか否かを交差判定しながら追跡する。

【００１４】（２）視線５０１が物体３０３にぶつかっ
たら、その物体の観察者３１１の側の表面の点５０２の
幾何的性質と視線の方向、およびそのシーンに置かれた
光源の位置を基にして、そのピクセルに与える色を決定
する。

【００１５】しかし、以上の方法による場合、物体３０
３の全体についてレイ・トレーシングを行うためには、
例えば次のような量の計算手続が必要とされる。（交差判定処理×図形数＋ピクセルの色を求める処理）
×視差数×ピンホール数この方法の場合、そもそも交差判定処理が煩雑であり、
処理時間がかかりやすい。特に、シーン内に複数の物体
３０３を配置し、その表現色も多様なものとすると、交
差判定処理が複雑であるとともに全体の計算量が多く、
処理時間が非常に長くなるという問題があった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、インテグラ
ルフォトグラフィー（ＩＰ）法は、簡単な構成で自然な
立体像を形成できる点で優れるが、画像ディスプレイ３
０１上に表示すべきパターン画像を作成するために、従
来は光線追跡法が用いられていた。しかし、この方法で
は、必要とされる計算処理量が膨大であり、従って処理
時間が非常に長いという問題があった。その結果とし
て、リアルタイムで処理をしながら画像表示を行うこと
は現状でも困難である。

【００１７】また、このような画像データ処理のための
専用のＬＳＩを作成することも考えられるが、これは非
常に高価となるために実用に供することが容易でなく、
立体画像表示の普及には寄与しにくい。

【００１８】以上説明したように、インテグラルフォト
グラフィー（ＩＰ）法のような理想に近い立体像表示方
法が提案されているにもかかわらず、インテグラルフォ
トグラフィー（ＩＰ）用の画像データをリアルタイムで
作成することは困難であった。

【００１９】本発明はかかる課題の認識に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、インテグラルフォトグラ
フィー（ＩＰ）法あるいは光線再生法において用いるパ
ターン画像のための画像形成方法、画像形成プログラム
及び画像形成装置を堤供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の画像形成方法は、画像ディスプレイ
と前記画像ディスプレイの前面に設けられたピンホール
板またはレンズアレイとを用いて立体的な画像を表示す
る画像形成装置の前記画像ディスプレイに表示させるパ
ターン画像データを形成する画像形成方法であって、前
記画像ディスプレイのいずれかピクセルと、前記ピンホ
ール板のいずれかのピンホールまたは前記レンズアレイ
のいずれかのレンズ中心とを結ぶ視線の延長上に視点を
決定する第１のプロセスと、表示すべき対象を前記視線
の方向に平行投影して、前記視点を含む平面上に前記対
象の投影図を形成する第２のプロセスと、前記平面上に
形成した前記投影図において、前記視点及びそこから縦
横に一定の周期で画素データをサンプリングして格納す
る第３のプロセスと、を備え、前記第１乃至第３のプロ
セスを繰り返すことにより前記画像ディスプレイの全て
のピクセルについて、前記画素データを取得することを
特徴とする。

【００２１】上記構成によれば、従来よりも大幅に処理
時間を短縮してパターン画像データを形成できる。その
結果として、汎用の演算処理装置に用いても、リアルタ
イムで動画レベルの立体画像を表示することも可能とな
る。

【００２２】また、本発明の第２の画像形成方法は、画
像ディスプレイと前記画像ディスプレイの前面に設けら
れたピンホール板またはレンズアレイとを用いて立体的
な画像を表示する画像形成装置の前記画像ディスプレイ
に表示させるパターン画像データを形成する画像形成方
法であって、表示すべき対象と観察者との間に投影平面
を設定する第１のプロセスと、前記画像ディスプレイの
ピクセルと、前記ピンホール板のいずれかのピンホール
または前記レンズアレイのいずれかのレンズ中心とを結
ぶ視線を決定する第２のプロセスと、表示すべき対象を
前記視線の方向に平行投影して、前記投影平面上に前記
対象の投影図を形成する第３のプロセスと、前記投影平
面上に形成した前記投影図において、前記視線との交点
及びそこから縦横に一定の周期で画素データをサンプリ
ングして格納する第４のプロセスと、を備え、前記第２
乃至第４のプロセスを繰り返すことにより前記画像ディ
スプレイの全てのピクセルについて、前記画素データを
取得することを特徴とする。

【００２３】上記構成によっても、従来よりも大幅に処
理時間を短縮してパターン画像データを形成できる。そ
の結果として、汎用の演算処理装置に用いても、リアル
タイムで動画レベルの立体画像を表示することも可能と
なる。

【００２４】ここで、前記一定の周期は、前記ピンホー
ル板のピンホールあるいは前記レンズアレイにおけるレ
ンズ中心の配列の周期に対応するものとすることができ
る。

【００２５】また、前記投影図の形成は、Ｘ座標および
Ｙ座標に沿って２次元的に配列される画素の画像データ
を格納する画像データバッファと、それぞれの画素のＺ
座標値を格納するデプスバッファと、をそれぞれ用意
し、前記対象を構成する全ての画素について、その画素
のＺ座標値が、その画素のＸ座標及びＹ座標に対応した
前記デプスバッファに格納されている前記Ｚ座標値より
も観察者に近い位置を表示する場合には、その画素の画
像データを前記画像データバッファに格納し、その画素
のＺ座標値を前記デプスバッファに格納し、これとは反
対に、その画素のＺ座標値が、その画素のＸ座標及びＹ
座標に対応した前記デプスバッファに格納されている前
記Ｚ座標値よりも観察者から遠い位置を表示する場合に
は、前記画像データバッファ及びデプスバッファにその
画素のデータを格納しない処理を実行するプロセスを含
むものとすることができる。

【００２６】この方法によれば、さらに高速な処理が可
能となる。

【００２７】また、前記Ｚ座標の座標軸は、前記平行投
影する前記視線の方向に対して平行であるものとすれ
ば、正確な投影図の形成が可能である。

【００２８】一方、本発明の画像形成プログラムは、上
記のいずれかの画像形成方法をコンピュータに実行可能
とさせたことを特徴とする。

【００２９】一方、本発明の画像形成装置は、上記のい
ずれかの画像形成方法を実行するパターン画像データ形
成部と、画像ディスプレイと、前記画像ディスプレイの
前面に設けられたピンホール板またはレンズアレイと、
を備え、前記パターン画像形成部により形成された前記
パターン画像データを前記画像ディスプレイに表示させ
ることにより、前記対象の立体画像を表示可能としたこ
とを特徴とする。

【００３０】上記構成によれば、従来よりも大幅に処理
時間を短縮してパターン画像データを形成できる。その
結果として、汎用の演算処理装置に用いても、リアルタ
イムで動画レベルの立体画像を表示することも可能とな
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施の形態について詳細に説明する。

【００３２】図１は、本発明の画像形成方法を説明する
ための概念図である。

【００３３】本発明は、インテグラルフォトグラフィ法
により立体画像を表示するためのパターン画像データを
形成する。従って、図１に例示した如く、液晶ディスプ
レイなどの２次元画像ディスプレイ３０１と、その全面
に配置されたピンホール板３０２と、を想定する。但
し、ピンホール板３０２は、ピンホールの代わりにレン
ズが２次元的に配置されたレンズアレイ板でもよい。

【００３４】図２は、本発明の画像形成方法のアルゴリ
ズムを例示するフローチャートである。

【００３５】本発明においては、まず、ステップＳ１０
２において、シーン内に物体３０３を配置する。ここ
で、「物体」とは、表示すべき対象（オブジェクト）の
ことであり、必ずしも実在する物体である必要はない。
例えば、コンピュータグラフィクスにより立体的に表示
させる仮想のオブジェクトであってもよい。また、「シ
ーン」とは、対象となる立体画像を表示する空間に対応
する。

【００３６】次に、ステップＳ１０４において、表示画
面上のピクセルとピンホールあるいはレンズ中心を結ぶ
線（視線）の延長上に視点を決める。例えば、図１にお
いて、画像ディスプレイ３０１のピクセル４０１Ａと、
ピンホール板３０２のピンホール３０２Ａとを結ぶ視線
５０１Ａを形成し、その延長上に視点６０１Ａを決め
る。

【００３７】次に、ステップＳ１０６において、視点を
含む平面上に視線の方向に物体を平行投影して、その投
影図を書く。例えば、図１において、視点６０１Ａを含
む平面３０４を想定し、視線５０１Ａの方向に沿って、
この平面３０４の上に物体３０３を平行投影する。ここ
で行う平行投影は、観察者３１１が視線５０１Ａの方向
に沿って物体３０３を眺めた場合の像を平面３０４の上
に形成することに対応する。

【００３８】このようにして平面３０４の上に投影図を
描いたら、次に、ステップＳ１０８において、最初に着
目したピクセルから縦横に一定の周期でサンプリングし
て別の画面に画素データを転送する。例えば、図１にお
いて、平面３０４の上に描かれた物体３０３の投影図の
うちで、視点６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃ、６０１Ｄ
・・・における画素データをサンプリングして、コンピ
ュータの画像メモリに転送する。これら視点６０１Ａ、
６０１Ｂ、６０１Ｃ、６０１Ｄ・・・は、それぞれピク
セル４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄ・・・
と、ピンホール３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２
Ｄ・・と、を結ぶ視線５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、
５０１Ｄ・・が平面３０４の上に形成する画素データに
対応する。つまり、これらの画素データは、観察者３１
１が視線５０１Ａ〜Ｄの方向から物体３０３を見た画像
を表示させるために、ピクセル４０１Ａ〜Ｄに表示すべ
き画素データに対応する。

【００３９】従って、このステップにおけるサンプリン
グの周期は、ピンホール板３０２のピンホールの配列ピ
ッチに対応するものである。

【００４０】このようにしてサンプリングされた画素デ
ータは、具体的には、例えば、各ピクセルに表示すべき
色データと輝度データとを有する。そして、これらの画
素データは、例えば、コンピュータにより画像データを
格納すべき画像メモリ空間が確保された半導体メモリや
ハードディスクなどに転送され格納される。

【００４１】このようにして、ある方向の視線に沿った
画素データを取得したら、次に、ステップＳ１０４に戻
り、再び、表示画面上のピクセルとピンホールあるいは
レンズ中心を結ぶ線（視線）の延長上に視点を決める。
例えば、図１において、画像ディスプレイ３０１のピク
セル４０２Ａと、ピンホール板３０２のピンホール３０
２Ａとを結ぶ視線５０２Ａを形成し、その延長上に視点
６０２Ａを決める。

【００４２】次に、ステップＳ１０６において、視点６
０２Ａを含む平面３０４を想定し、視線５０２Ａの方向
に沿って、この平面３０４の上に物体３０３を平行投影
する。

【００４３】そして、ステップＳ１０８において、平面
３０４の上に描かれた物体３０３の投影図のうちで、視
点６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ・・・にお
ける画素データをサンプリングして、コンピュータの画
像メモリなどに転送する。

【００４４】このようにして、観察者３１１が視線５０
２Ａ〜Ｄの方向から物体３０３を見た画像を表示させる
ために、ピクセル４０２Ａ〜Ｄに表示すべき画素データ
を生成し、画像メモリなどに格納する。

【００４５】これ以降、順次、ステップＳ１０４〜Ｓ１
０８を繰り返す。そして、要素画像を構成する全てのピ
クセルに関してこれらの処理を繰り返したら、ステップ
Ｓ１１０において終了する。このようにして駆られた画
素データを合成すれば、物体３０３をシーンに立体表示
するために画像ディスプレイ３０１に表示すべきパター
ン画像を得られる。

【００４６】ここで、本発明においては、ピクセルとピ
ンホールとの対応関係を予め決めておいてもよい。すな
わち、ピンホール毎にピクセルを割り当てておくことが
できる。

【００４７】図３は、ピクセルの割り当てを説明する概
念図である。すなわち、同図に表した具体例の場合、画
像ディスプレイ３０１に設けられているピクセルＰＸ
は、ピクセル群ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３・・・のような
グループに分けられている。そして、例えば、ピクセル
群ＰＧ１に属するピクセルは、ピンホールＰ１に割り当
てられ、ピクセル群ＰＧ２に属するピクセルは、ピンホ
ールＰ２に割り当てられ、ピクセル群ＰＧ３に属するピ
クセルは、ピンホールＰ３に割り当てられている。

【００４８】例えば、ステップＳ１０４において、ピク
セル群ＰＧ１のピクセルＡを選択すると、このピクセル
が割り当てられたピンホールＰ１を通る視線５００の延
長上に視点が決定される。そして、ステップＳ１０８に
おいて、これと平行な視線５００を有するピクセル群Ｐ
Ｇ２とＰＧ３のピクセルＡについての画素データが生成
される。つまり、各ピクセル群において、平行な視線を
有するピクセルについての画素データが生成される。

【００４９】従って、図３のようにピクセルをピンホー
ル毎に割り当てた場合には、ステップＳ１０４において
選択するピクセルは、未だ画素データが生成されていな
いピクセルとすればよい。

【００５０】次に、ステップＳ１０８における物体３０
３の投影図の形成処理に用いて好適なアルゴリズムにつ
いて、図４を参照しつつ説明する。

【００５１】図４は、ステップＳ１０８における物体３
０３の投影図の形成処理に用いて好適なアルゴリズムを
例示するフローチャートである。

【００５２】このアルゴリズムは、物体３０３を視線の
方向に沿って観察者３１１の側から眺めた投影図を形成
するための方法を表す。つまり、物体３０３のうちで、
観察者３１１の側の表面が投影された投影図を形成する
ものである。またここで、物体３０３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ座
標のような３次元的な位置データと関連づけられた画素
（点）毎のカラー値データ群として与えられるものとす
る。

【００５３】図４に表した具体例の場合、まず、ステッ
プＳ１０８Ａとして、画素のＺ（深さ）座標値を、画素
のカラー値を記憶するメモリ上のカラーバッファと１対
１に対応した専用のメモリ上のデプスバッファに記憶さ
せる。

【００５４】すなわち、Ｘ座標とＹ座標との２次元的な
画像データを格納するカラーバッファと、そのカラーバ
ッファに格納されるそれぞれの画素のカラー値のデータ
に対応させてそのＺ座標値を２次元的に格納したデプス
バッファを用意する。

【００５５】そして、物体３０３を構成する画素（点）
のいずれかについて、その画素（点）のカラー値のデー
タをそのＸ座標とＹ座標とに基づいたカラーバッファの
アドレスに格納し、このデータと対応づけて、その画素
（点）のＺ座標値のデータをデプスバッファに格納す
る。ここで、Ｚ座標値は、ステップＳ１０８における投
影方向、すなわち視線の方向に沿って設定する。

【００５６】次に、ステップＳ１０８Ｂとして、メモリ
上のデプスバッファに記憶されているＺ値がこれから描
画しようとするＺ値よりも観察者に近い場合には画素を
メモリ上のカラーバッファに描画してメモリ上のデプス
バッファの値も更新する。メモリ上のデプスバッファに
記憶されているＺ値がこれから描画しようとするＺ値よ
りも近傍である場合には何もしない。

【００５７】すなわち、物体３０３の任意の画素（点）
を順次選択し、この画素のＸ座標とＹ座標とに基づい
て、デプスバッファに格納されているＺ座標値データ
と、新たに選択したこの画素のＺ座標値とを比較する。
そして、新たに選択した画素（点）の方が観察者３１１
に近い場合には、そのカラー値をカラーバッファのその
ＸＹ座標値に対応するアドレスに格納する。つまり、新
たに選択した画素（点）がバッファに格納されている同
一のＸＹ座標の画素（点）よりも観察者に近い場合に
は、カラー値とＺ座標値のデータをそれぞれ書き換え
る。

【００５８】逆に、この新たに選択した画素（点）が、
同一のＸＹ座標値に対応するデプスバッファに格納され
ているＺ座標値と比較して、観察者３１１から遠い場合
には、カラーバッファには格納しない。つまり、新たに
選択した画素（点）がバッファに格納されている同一の
ＸＹ座標の画素（点）よりも観察者から遠い場合には、
カラー値とＺ座標値のデータを書き換えない。

【００５９】そして、ステップＳ１０８Ｃに表したよう
に、物体３０３の全ての画素（点）について、ステップ
Ｓ１０８Ｂを繰り返す。

【００６０】以上説明したアルゴリズムは、半導体メモ
リ上にデータを展開することにより簡単に実現できる。

【００６１】すなわち、図５に概念的に例示したよう
に、カラーバッファ２０１とデプスバッファ２０２およ
び、仮想画面用のバッファ２０３を準備する。カラーバ
ッファ２０１上の、あるアドレスのカラー値を決めるの
にデプスバッファ２０２の情報を使うわけである。カラ
ーバッファ２０１のすべてのアドレス上の値が確定した
のち、特定のアドレスのカラー値を仮想画面用のバッフ
ァ２０３にデータ転送する。これを繰り返すことで、仮
想画面用バッファ２０３のすべてのアドレス上のカラー
値が決まるわけである。最後に、仮想画面バッファ２０
３のデータを用いて投影画面を表示することができる。

【００６２】図４に表したアルゴルズムを用いて本発明
を実施したところ、ほぼリアルタイムで、画像ディスプ
レイ３０１に表示させるべきパターン画像を計算するこ
とが可能であり、三次元虚像および三次元実像からなる
シーンの動画が再生可能であった。

【００６３】図６は、本発明の画像形成方法を実行可能
な画像形成装置を例示する模式図である。

【００６４】すなわち、本発明の画像形成方法を実施す
る第１の手段として、図２あるいは図４に例示したよう
なアルゴリズムを実行することが可能な演算回路をハー
ドウエアとして設けることができる。

【００６５】また、本発明の画像形成方法を実施する第
２の手段として、図２あるいは図４に例示したアルゴリ
ズムに基づくコンピュータ・プログラムをソフトウエア
として、コンピュータにインストールし実行させること
もできる。

【００６６】すなわち、図６に例示したものは、画像形
成装置のうちの、パターン画像を生成するコンピュータ
部分であり、このコンピュータにより形成されたパター
ン画像が、例えば、図１に例示したような画像ディスプ
レイ３０１に出力されて、所望の立体画像を表示するこ
とができる。

【００６７】図５に例示したコンピュータ８０の本体
は、本発明の画像形成方法を実行可能なハードウエア回
路が設けられ、あるいはソフトウエアがインストールさ
れている。

【００６８】このようなソフトウエアは、例えば、磁気
ディスクあるいは光磁気ディスク８３に格納した状態
で、ドライブ８１により読み取り、インストールが可能
である。または、ＣＤ（compact disk）やＤＶＤ（digi
tal versatile disk）などの光ディスク８４に格納さ
れ、ドライブ８２により読み取り、インストールも可能
である。

【００６９】また、所定の入力装置を接続することによ
り、例えばメモリ装置としてのＲＯＭ８５や、磁気テー
プ８６を用いることもできる。

【００７０】さらにまた、通信回線８８を介して本発明
のプログラムをダウンロードし、インストールすること
も可能である。

【００７１】そして、図６に表した装置により形成され
たパターン画像は、例えば、図１に例示したような表示
装置に供給されてインテグラルフォトグラフィ法により
立体画像を表示させることができる。

【００７２】また、図６に表した装置により形成された
パターン画像を、一旦、記録媒体やメモリなどに格納
し、これを別の装置で再生して立体画像を表示させるこ
とも同様に可能である。

【００７３】さらにまた、形成したパターン画像を、イ
ンターネットあるいはイントラネットなどの各種の通信
回線を介して送信し、受信者がこれを用いて立体画像を
表示することも可能である。

【００７４】いずれの場合であっても、本発明によれ
ば、インテグラルフォトグラフィ法により立体画像を表
示するためのパターン画像を、従来よりも大幅に短縮さ
れた処理時間で形成することが可能となる。その結果と
して、汎用のパーソナル・コンピュータやこれに準ずる
性能の演算装置を用いて、リアルタイムで動画レベルの
立体画像の表示が可能となる。

【００７５】以上、具体例を例示しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、上述した各
具体例に限定されるものではない。

【００７６】例えば、画素データのカラー値やＺ座標
値、あるいはパターン画像のデータなどを格納するため
に、メモリのかわりに磁気ディスクや光ディスクを始め
とする各種のストレージデバイスを用いてもよい。その
他、その詳細は、仕様に応じて適宜変更することもでき
る。

【００７７】また、例えば、図２に表したアルゴリズム
のステップＳ１０４において視点を決定し、ステップＳ
１０６においてその視点を含む平面を得る代わりに、最
初から平面３０４を決定しておいてもよい。この場合に
は、ステップＳ１０４においては、視線が予め決定した
平面３０４と交わる点が視点となる。

【００７８】また一方、ステップＳ１０６において物体
の全体を平行投影し、ステップＳ１０８においてそれを
一定の周期でサンプリングする代わりに、ステップＳ１
０６において物体のうちの視線と交差する部分のみを平
面３０４の上に投影してもよい。すなわち、ピクセルと
ピンホールにより形成される視線の上のみについて、物
体の画素データを平面３０４の上に投影すれは、物体の
全体を平行投影するよりも処理時間が短く、さらにステ
ップＳ１０８においてサンプリングする必要もなくな
る。

【００７９】その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない
範囲において、種々変形して実施することができ、これ
らの実施例も本発明の範囲に包含される。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡便かつ低コストな手法により、インテグラルフォトグ
ラフィや光線再生法による立体視装置で用いるためのパ
ターン画像を生成することができる。

【００８１】その結果として、自然な動画での立体視が
可能な装置を低コストで実現でき、またその信頼性も高
く、産業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法を説明するための概念図
である。

【図２】本発明の画像形成方法のアルゴリズムを例示す
るフローチャートである。

【図３】ピクセルの割り当てを説明する概念図である。

【図４】ステップＳ１０８における物体３０３の投影図
の形成処理に用いて好適なアルゴリズムを例示するフロ
ーチャートである。

【図５】カラーバッファ２０１とデプスバッファ２０２
および、仮想画面用のバッファ２０３を表す概念図であ
る。

【図６】本発明の画像形成方法を実行可能な画像形成装
置を例示する模式図である。

【図７】インテグラルフォトグラフィー（ＩＰ）法を説
明するための概念図である。

【図８】レイ・トレーシング法を説明するための概念図
である。

【符号の説明】

８０コンピュータ８１、８２ドライブ８３磁気ディスク８４光ディスク８５ＲＯＭ８６磁気テープ８８通信回線２０１カラーバッファ２０２デプスバッファ２０３仮想画面用バッファ３０１画像ディスプレイ３０２ピンホール板３０２Ａピンホール３０３物体（三次元実像）３０４平面３１１観察者４０１Ａ〜Ｄ、４０２Ａ〜Ｄピクセル４０４交点５００、５０１Ａ〜Ｄ、５０２Ａ〜Ｄ視線６０１Ａ、６０２Ａ視点Ｐ１〜Ｐ３ピンホールＰＧ１〜ＰＧ３ピクセル群ＰＸピクセル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像ディスプレイと前記画像ディスプレイ
の前面に設けられたピンホール板またはレンズアレイと
を用いて立体的な画像を表示する画像形成装置の前記画
像ディスプレイに表示させるパターン画像データを形成
する画像形成方法であって、前記画像ディスプレイのい
ずれかピクセルと、前記ピンホール板のいずれかのピン
ホールまたは前記レンズアレイのいずれかのレンズ中心
とを結ぶ視線の延長上に視点を決定する第１のプロセス
と、表示すべき対象を前記視線の方向に平行投影して、前記
視点を含む平面上に前記対象の投影図を形成する第２の
プロセスと、前記平面上に形成した前記投影図において、前記視点及
びそこから縦横に一定の周期で画素データをサンプリン
グして格納する第３のプロセスと、を備え、前記第１乃至第３のプロセスを繰り返すことにより前記
画像ディスプレイの全てのピクセルについて、前記画素
データを取得することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】画像ディスプレイと前記画像ディスプレイ
の前面に設けられたピンホール板またはレンズアレイと
を用いて立体的な画像を表示する画像形成装置の前記画
像ディスプレイに表示させるパターン画像データを形成
する画像形成方法であって、表示すべき対象と観察者との間に投影平面を設定する第
１のプロセスと、前記画像ディスプレイのピクセルと、前記ピンホール板
のいずれかのピンホールまたは前記レンズアレイのいず
れかのレンズ中心とを結ぶ視線を決定する第２のプロセ
スと、表示すべき対象を前記視線の方向に平行投影して、前記
投影平面上に前記対象の投影図を形成する第３のプロセ
スと、前記投影平面上に形成した前記投影図において、前記視
線との交点及びそこから縦横に一定の周期で画素データ
をサンプリングして格納する第４のプロセスと、を備え、前記第２乃至第４のプロセスを繰り返すことにより前記
画像ディスプレイの全てのピクセルについて、前記画素
データを取得することを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】前記一定の周期は、前記ピンホール板のピ
ンホールあるいは前記レンズアレイにおけるレンズ中心
の配列の周期に対応することを特徴とする請求項１また
は２に記載の画像形成方法。
【請求項４】前記投影図の形成は、Ｘ座標およびＹ座標に沿って２次元的に配列される画素
の画像データを格納する画像データバッファと、それぞ
れの画素のＺ座標値を格納するデプスバッファと、をそ
れぞれ用意し、前記対象を構成する全ての画素について、その画素のＺ
座標値が、その画素のＸ座標及びＹ座標に対応した前記
デプスバッファに格納されている前記Ｚ座標値よりも観
察者に近い位置を表示する場合には、その画素の画像デ
ータを前記画像データバッファに格納し、その画素のＺ
座標値を前記デプスバッファに格納し、これとは反対
に、その画素のＺ座標値が、その画素のＸ座標及びＹ座
標に対応した前記デプスバッファに格納されている前記
Ｚ座標値よりも観察者から遠い位置を表示する場合に
は、前記画像データバッファ及びデプスバッファにその
画素のデータを格納しない処理を実行するプロセスを含
むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載
の画像形成方法。
【請求項５】前記Ｚ座標の座標軸は、前記平行投影する
前記視線の方向に対して平行であることを特徴とする請
求項４記載の画像形成方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像
形成方法をコンピュータに実行可能とさせたことを特徴
とするプログラム。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像
形成方法を実行するパターン画像データ形成部と、画像ディスプレイと、前記画像ディスプレイの前面に設けられたピンホール板
またはレンズアレイと、を備え、前記パターン画像形成部により形成された前記パターン
画像データを前記画像ディスプレイに表示させることに
より、前記対象の立体画像を表示可能としたことを特徴
とする画像形成装置。