JP2004198971A

JP2004198971A - 立体視用表示装置及び立体視用表示方法

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Publication number: JP2004198971A
Application number: JP2002370463A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Toyama; 茂樹遠山; Atsushi Miyazawa; 篤宮澤
Original assignee: Namco Ltd
Current assignee: Namco Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP4218937B2

Abstract

【課題】俯瞰視点で見た場合にも適切な立体視を実現できる立体視用表示装置及び立体視用表示方法を提供すること。
【解決手段】立体視用表示装置は、立体視用画像を表示するディスプレイと、ディスプレイの左目用画像の像光と右目用画像の像光を分離して異なる場所に導光する立体視用光学デバイス（レンチキュラーレンズ）を含む。立体視用光学デバイスは、表示画面を俯瞰する視点ＶＰから見たときの焦点を、表示画面の手前側領域と奥側領域の両方において表示画面に合わせるデバイスである。立体視用光学デバイスとしては、表示画面の奥側領域での厚さが手前側領域での厚さよりも薄いレンズや、奥側領域での曲率半径が手前側領域での曲率半径よりも大きいレンズを用いる。或いは俯瞰視点からの左右視線方向を含む面で切ったときの断面形状が奥側領域と手前側領域とで同じ断面形状になるレンズを用いる。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立体視用表示装置及び立体視用表示方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、レンチキュラーレンズ（lenticular lens）などの特殊レンズを用いて立体視を実現する方式が知られている。この立体視方式では、視差のついた画像である左目用画像、右目用画像からの像光を、特殊レンズを用いて観者の左目位置、右目位置に導光させて、立体視を実現する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２７５０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の立体視方式には次のような課題がある。
【０００５】
即ち、人間が物体の立体感を感じるのは、（１）左右の目が空間的に離れていることに起因して網膜の結像がずれる両眼視差（視線角度のずれ）、（２）左右の目が内側に向く機能である輻輳（ふくそう）、（３）水晶体の厚さが物体までの距離に応答するピント調整（焦点距離）という３つの生理的機能に起因する。そして人間は、これらの３つの生理的機能である両眼視差、輻輳、ピント調整を脳内で処理して立体感を感じている。
【０００６】
そして、これらの３つの生理的機能の関係は、通常、脳内において関連づけられている。従って、この関係に誤差や矛盾が生じると、脳が無理に立体と関連づけようとして、不自然さを感じたり、或いは立体として認知できなかったりする事態が生じる。
【０００７】
ところが、従来の立体視方式では、両眼視差や輻輳だけを利用して、立体視を表現していた。このため、ピント（焦点距離）は、立体視用画像（表示画面、印刷面）の面内においてほぼ一定なのに対し、両眼視差や輻輳のずれは、立体視用画像のほとんどの場所において生じており、人間の脳に無理の無い立体視を実現できなかった。
【０００８】
また従来の立体視方式では、観者は、立体視用画像が表示される表示画面や立体視用画像が印刷される印刷面を正対して見ることが予定されていた。従って、これらの表示画面や印刷面を、俯瞰視点（表示画面や印刷面に対して視線方向が斜めになる視点）で見ると、視点から見て奥側にある立体視表示物が不自然に見えてしまうという課題がある。
【０００９】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、俯瞰視点で見た場合にも適切な立体視を実現できる立体視用表示装置及び立体視用表示方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、立体視用の表示装置であって、立体視用画像を表示するディスプレイと、ディスプレイの左目用画像の像光とディスプレイの右目用画像の像光とを分離して異なる場所に導光する立体視用光学デバイスとを含み、前記立体視用光学デバイスは、ディスプレイの表示画面を俯瞰する視点から見たときの焦点を、表示画面の手前側領域と奥側領域の両方においてディスプレイの表示画面に合わせる光学デバイスである立体視用表示装置に関係する。
【００１１】
本発明では、左目用画像（第１の画像）の像光（光束）と、右目用画像（第１の画像に対して視差のある第２の画像）の像光が分離されて、異なる場所（左目視点位置、右目視点位置）に導光される。そして本発明では、表示画面を俯瞰する視点（斜め視線方向）から見たときの焦点が、手前側領域のみならず奥側領域においても表示画面に合うようになる。従って本発明によれば、俯瞰視点から表示画面を見た場合にも、焦点のずれがない適切な立体視を実現できる。
【００１２】
なお左目用画像、右目用画像の各々は、視点位置（想定視点位置）が異なる複数の画像でもよい。また手前側領域、奥側領域は、視点から見て手前側、奥側の表示画面領域である。
【００１３】
また本発明では、前記立体視用光学デバイスは、表示画面の奥側領域での厚さが、手前側領域での厚さよりも薄いレンズであってもよい。
【００１４】
このように奥側領域でのレンズの厚さを薄くすれば、奥側領域での焦点距離が短くなってしまった場合にも、奥側領域での表示画面に焦点を合わせることが可能になる。
【００１５】
また本発明では、前記立体視用光学デバイスは、表示画面の奥側領域での曲率半径が、手前側領域での曲率半径よりも大きいレンズであってもよい。
【００１６】
このように奥側領域での曲率半径（レンズの長手方向に直交する面で切ったときの断面形状における曲率半径）を大きくすれば、奥側領域の表示画面に焦点を合わせることが可能になる。
【００１７】
また本発明では、前記立体視用光学デバイスは、俯瞰視点からの左右視線方向を含む面で切ったときの断面形状が、表示画面の奥側領域と手前側領域とで同じ断面形状になるレンズであってもよい。
【００１８】
このようにすれば、俯瞰視点からの左右視線方向（左目視点の視線方向、右目視点の視線方向）を含む面で切った時の断面形状の曲率半径などを同じにすることができ、手前側領域のみならず奥側領域においても表示画面に焦点を合わせることが可能になる。
【００１９】
また本発明では、前記ディスプレイは、その表示画面が水平面に対して平行に設定配置されるディスプレイ、或いはその表示画面が水平面に対して角度α（０度＜α≦４５度）をなすように設定配置されるディスプレイであってもよい。
【００２０】
このようにすれば、表示画面を見る視点が俯瞰視点となる立体視を容易に実現できる。
【００２１】
また本発明では、表示画面を見る位置として設定される俯瞰視点側に設けられ、観者が表示装置を操作するための操作部を更に含んでもよい。
【００２２】
このようにすることで、観者は、表示画面を俯瞰しながら、操作部を操作して、種々の操作を行うことが可能になる。
【００２３】
また本発明では、前記ディスプレイが、前記立体視用画像として、案内図又はメニューの画像を表示するようにしてもよい。
【００２４】
なお立体視用画像として表示される画像は、案内図やメニューの画像に限られない。
【００２５】
また本発明では、前記ディスプレイが、第２の左目用画像と第２の右目用画像により生成される立体視用画像を表示し、前記第２の左目用画像が、第１の左目用画像の基準面での画像のパースペクティブを無くすための補正処理を、第１の左目用画像に対して施すことで生成され、前記第２の右目用画像が、第１の右目用画像の基準面での画像のパースペクティブを無くすための補正処理を、第１の右目用画像に対して施すことで生成されていてもよい。
【００２６】
本発明によれば、基準面での画像（例えば基準面自体の画像や、基準面に接する部分での物体の画像等）のパースペクティブを無くすための補正処理を行うことで、第１の左目用画像から第２の左目用画像が生成され、第１の右目用画像から第２の右目用画像が生成される。そしてこれらの第２の左目用画像、第２の右目用画像に基づいて、立体視用画像が生成される。これにより、ピント調整や奥行き感の矛盾が少なく、より自然な立体視を実現できる。
【００２７】
なお第１の左目用画像は、左目視点位置に設定されたカメラ（実カメラ又は仮想カメラ）を用いて生成でき、第１の右目用画像は、右目視点位置に設定されたカメラ（実カメラ又は仮想カメラ）を用いて生成できる。
【００２８】
また本発明では、前記ディスプレイが、左目用画像と右目用画像により生成される立体視用画像を表示し、前記左目用画像が、オブジェクト空間内の左目用視点位置とオブジェクトの各点を結ぶ投影方向で、視線方向に非直交の基準面に対してオブジェクトの各点を投影して基準面にレンダリングすることで生成され、前記右目用画像が、オブジェクト空間内の右目用視点位置とオブジェクトの各点を結ぶ投影方向で、視線方向に非直交の基準面に対してオブジェクトの各点を投影して基準面にレンダリングすることで生成されていてもよい。
【００２９】
このようにすれば、ピント調整や奥行き感の矛盾が少なく、より自然な立体視を実現できる。なお、基準面は、例えば視線方向（左目用視点位置と右目用視点位置の中点と仮想カメラの注視点を結ぶ方向）とは直交しない面である。別の言い方をすれば、視線方向と直交する透視変換スクリーンとは異なる面である。
【００３０】
また本発明は、立体視用の表示方法であって、立体視用画像を表示するディスプレの左目用画像の像光とディスプレイの右目用画像の像光とを分離して異なる場所に導光すると共に、ディスプレイの表示画面を俯瞰する視点から見たときの焦点を、表示画面の手前側領域と奥側領域の両方においてディスプレイの表示画面に合わせ、立体視用画像の表示を行う立体視用表示方法に関係する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本実施形態について説明する。
【００３２】
なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３３】
１．表示装置の構成
図１（Ａ）（Ｂ）に本実施形態の立体視用表示装置（以下、適宜、単に表示装置と呼ぶ）の例を示す。なお図１（Ａ）（Ｂ）等において、Ｘ、Ｙ軸は水平面に平行な軸であり、Ｚ軸は鉛直面に平行な軸である。例えば表示装置を見る観者（狭義にはプレーヤ）を基準にすると、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、各々、左右方向、前後方向、上下方向に沿った軸になる。
【００３４】
この表示装置（筺体）は、立体視用画像を表示するディスプレイ１０を含む。ディスプレイ１０は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機ＥＬ表示装置、無機ＥＬ表示装置、プラズマディスプレイ装置、或いはＣＲＴ（ブラウン管）などのハードウェアにより実現できる。そしてディスプレイ１０には、例えば後述する立体視方式などにより生成された立体視用画像（立体視表示物を仮想表示するための最終合成画像。立体視を可能にする画像）が表示される。この立体視用画像は視差のある左目用画像、右目用画像（視差のある第１、第２の画像）により生成される。また立体視用画像は、カメラによる実写画像を用いて生成してもよいし、ＣＧ（コンピュータグラフィックス）画像を用いて生成してもよい。
【００３５】
本実施形態では、このような立体視用画像を表示するディスプレイ１０を設けることで、ディスプレイ１０の表示画面側の空間（ディスプレイ１０の上方の空間）に、立体視表示物ＳＯＢが仮想表示される。即ち立体視表示物ＳＯＢが、プレーヤの視点から見て、あたかも本物の立体のように浮き上がって見える。この立体視表示物ＳＯＢは、ディスプレイ１０の表示画面上の表示物（立体視処理された表示物）に対応するものであり、例えばゲームに登場するキャラクタなどのオブジェクト、ビルなどの建物、メニューに表示される商品、或いは実写された人間などを表す表示物である。但し、ＳＯＢは現実に表示画面側空間内に実存するわけではない。即ち立体視表示物ＳＯＢは、人間の視差による錯覚により、あたかも表示画面側空間に実存するかのように仮想表示（仮想設定、仮想配置）されるものである。
【００３６】
なお、ディスプレイ１０の代わりに印刷物（立体視用印刷物）を用いることもできる。即ち印刷媒体（紙、レンズシート等）に立体視用画像が印刷された印刷物を、図１（Ａ）のディスプレイ１０の位置に配置する。そしてこの立体視用印刷物を用いて、印刷面側の空間に立体視表示物ＳＯＢを仮想表示するようにしてもよい。従って本明細書中においては、「ディスプレイ」「表示画面」という用語は「印刷物」「印刷面」という用語に置き換えることができ、逆に「印刷物」「印刷面」という用語は「ディスプレイ」「表示画面」という用語に置き換えることができる。
【００３７】
表示装置は操作部４０を含む。この操作部４０は観者（プレーヤ）の俯瞰視点側（図１（Ａ）の手前側）に設けられる。また操作部４０には、ディスプレイ１０に表示される立体視用画像の切り替えを指示するボタン、レバーや、ゲームに登場するキャラクタを操作するためのボタン、レバーや、ゲーム開始を指示するボタンや、コイン（広義には対価）の投入口などを設けることができる。なお操作部４０を構成する部材（ボタン、レバー）の種類や形状は任意である。また音声認識操作により操作部２０の操作機能を実現してもよい。また本実施形態の表示装置では操作部４０を設けない構成とすることもできる。
【００３８】
図１（Ｂ）に示すように表示装置は、レンチキュラーレンズ（レンズアレイ）などの特殊なレンズ２０（広義には立体視用光学デバイス、或いは視差のある複数の画像の像光を分離して異なる場所に導光する光学デバイス。明細書中の他の説明でも同様）を備える。即ちＬＣＤなどで構成されるディスプレイ１０（表示パネル）の一方側（例えば上側）にレンズ２０が設けられる。またディスプレイ１０の他方側（例えば下側）にはバックライト３０が設けられる。そしてバックライト３０から出射した光は、ディスプレイ１０（ＬＣＤ）を通過し、レンズ２０により屈折されて、左目視点位置、右目視点位置に導光される。
【００３９】
なおレンチキュラーレンズは、半円筒形レンズ（蒲鉾型レンズ）を所定ピッチで所定方向（例えばＸ軸方向）に配列したアレイ、或いはこれと光学的に等価なレンズアレイである。
【００４０】
また本実施形態では図１（Ｂ）においてバックライト３０を省く構成にしてもよい。またレンズ２０をディスプレイ１０とバックライト３０の間に設けるリアレンチキュラー方式を採用してもよい。また立体視表示と２次元表示を自在に切り替える部材（例えば光を拡散するフィルタ）を更に設けてもよい。またレンズ２０として、レンチキュラーレンズ以外の特殊レンズを用いてもよい。例えば蠅の目レンズ（複眼レンズ）を用いてもよいし、またそれがインテグラル方式であってもよい。また複数の特殊レンズ（例えば横レンチキュラーレンズ、縦レンチキュラーレンズ）を組み合わせて、立体視を実現してもよい。
【００４１】
レンズ２０の焦平面となる表示画面には、ストライプ状（縦又は横ストライプ状）の左目用画像（Ｌ）、右目用画像（Ｒ）が表示される。即ち左目用画像のピクセル列画像と右目用画像のピクセル列画像が交互に短冊状に配列されて表示される。この場合のピクセル列画像間のピッチ幅は、レンズ２０を構成する半円筒形レンズ（蒲鉾型レンズ）間のピッチ幅の１／２倍（広義には１／（２×Ｎ）倍）になる。そして図２に示すように、レンズ２０は、これらの左目用画像（第１の画像）の像光（光束）と、右目用画像（第２の画像）の像光とを分離し、異なる場所（ＥＬ、ＥＲ）に導光する。
【００４２】
より具体的には、ディスプレイ１０に表示される左目用画像（Ｌ）からの像光（バックライト３０からの光による像光）は、レンズ２０により屈折されて、観者の左目視点ＥＬ（左目視点として想定される位置）に導光される。またディスプレイ１０に表示される右目用画像（Ｒ）からの像光は、レンズ２０により屈折されて、観者の右目視点ＥＲ（右目視点として想定される位置）に導光される。これにより観者の左目、右目に対して、視差のついた左目用画像、右目用画像の像光が入力されるようになり、立体視が実現される。
【００４３】
図３に左目用画像ＬＶと右目用画像ＲＶにより生成される立体視用画像の例を示す。例えば左目用画像ＬＶの第１のピクセル（サブピクセル）列画像Ｌ１の隣には、右目用画像ＲＶの第１のピクセル列画像Ｒ１が配置される。また、Ｒ１の隣には、左目用画像ＬＶの第２のピクセル列画像Ｌ２が配置され、Ｌ２の隣には、右目用画像ＲＶの第２のピクセル列画像Ｒ２が配置される。このように左目用画像ＬＶ、右目用画像ＲＶのピクセル列画像を交互にストライプ状（短冊状）に所定ピッチで配列することで、立体視用画像が生成される。なおこの場合に、２眼式のみならず、３眼式、４眼式などの多眼式方式で立体視を行う場合も本発明の範囲に含まれる。
【００４４】
２．焦点の補正
さて、これまでの立体視方式では図４（Ａ）に示すように、ディスプレイ１０は、その表示画面が鉛直面に平行になるように配置され、観者が、ディスプレイ１０を正対して見ることが想定されていた。従って図１（Ａ）に示すようにディスプレイ１０を水平面に平行に配置すると、以下のような問題が生じることが判明した。
【００４５】
例えば図４（Ｂ）に、表示画面を俯瞰する視点ＶＰの左右視点（左目視点ＥＬ、右目視点ＥＲ）を含む面で、レンズ２０（レンズアレイの１列に相当するレンズエレメントＬＥ。明細書中の他の説明でも同様）を切った時の断面形状を示す。図４（Ｂ）から明からなように、視点ＶＰから見て手前側の断面形状ＣＶＮと奥側の断面形状ＣＶＦは異なった形状になる。より具体的には、奥側の断面形状ＣＶＦでは手前側の断面形状ＣＶＮに比べて、レンズの曲率半径が小さくなる。このため、焦点の位置が表示画面の上側（Ｚ軸の負側）方向にずれてしまう。従って、例えば表示画面の手前側においては焦点が表示画面（立体視用画像が表示される面）に合ったとしても、表示画面の奥側では焦点が表示画面に合わなくなる。このため、表示画面の奥側領域において、画像の焦点がぼけて見えたり、左目用画像と右目用画像とが混ざり合って見えてしまうなどの事態が生じ、良好な立体視を実現できない。
【００４６】
そこで本実施形態では図５に示すように、立体視を実現するレンズ２０として、表示画面を俯瞰（鳥瞰）する視点ＶＰから見たときの焦点を、手前側領域のみならず奥側領域においても表示画面に合わせるレンズ（光学デバイス）を採用している。より具体的には、俯瞰視点ＶＰから見たときの焦点を、表示画面の手前側領域から奥側領域に亘って合わせるレンズ（光学デバイス）を採用している。ここで表示画面を俯瞰する視点ＶＰとは、その視線方向が表示画面に対して斜めに方向になる視点である。より具体的には、視点ＶＰからの直線ＬＮ（視線方向）と表示画面とのなす角度θが、０度＜θ＜９０度となるような視点である。
【００４７】
このような構成のレンズ２０を採用すれば、観者が表示画面を俯瞰視点ＶＰで見た場合に、手前側領域のみならず奥側領域においても焦点が合うようになるため、奥側領域において、焦点がぼけて見えたり、左目用画像と右目用画像とが混ざり合って見えてしまうなどの事態を防止できる。これにより、俯瞰視点ＶＰで見た場合に最適な立体視を実現できる。
【００４８】
特に本実施形態では、後述するように、表示画面を俯瞰する視点で見た場合にも、ピント調整と両眼視差の関係に矛盾が生じない立体視方式を採用している。従って、この後述する本実施形態の立体視方式と、図５で説明した構成のレンズ２０（光学デバイス）とを組み合わせれば、ピント調整と両眼視差の関係に矛盾が生じない画像が、表示画面の手前側から奥側に亘って表示されるようになり、より自然で実在感のある立体視を実現できる。
【００４９】
なお、レンズ２０の焦点は、手前側領域と奥側領域において完全に厳密に合っている必要はなく、レンズの解像度などを考慮して、立体視に支障の無い程度に焦点が合っていればよい。また本実施形態の手法を実現する光学デバイスはレンズであることが望ましいが、例えばパララックス・バリア（アパーチャグリル）、プリズム、光変調素子（例えば光の屈折率が場所毎に異なる素子）などの種々の光学デバイスを用いることができる。
【００５０】
３．具体例
次に図５の本実施形態の手法を実現するレンズ（光学デバイス）の具体例について説明する。
【００５１】
３．１レンズの厚さによる調整
図６（Ａ）のレンズ２０（レンズエレメントＬＥ）は、表示画面の奥側領域での厚さＤＦが、手前側領域での厚さＤＮよりも薄いレンズとなっている。このようなレンズ２０を用いれば、図５で説明したように、表示画面の手前側領域と奥側領域の両方において表示画面に焦点を合わせることができ、俯瞰視点で見たときに好適な立体視を実現できる。即ち図６（Ａ）のようにレンズ２０の厚さ（Ｚ軸方向での厚さ。レンズの底辺から円弧の頂部までの長さ）を設定すれば、図４（Ｂ）のように奥側領域での断面形状ＣＶＦの曲率半径が大きくなったとしても、厚さＤＦが短いため、焦点を表示画面上に合わせることができる。そして、レンズ２０の厚さをＤＮからＤＦに連続的に変化させれば、手前側領域から奥側領域に亘って表示画面に焦点を合わせることが可能になり、俯瞰視点ＶＰで見た場合に最適な立体視を実現できる。
【００５２】
なお図６（Ａ）に示すレンズ２０は、図６（Ｂ）に示すように、蒲鉾型レンズ（半円筒形レンズ、半楕円筒形レンズ）を所定ピッチで所定方向（例えばＸ軸方向）に並べたレンズアレイの１列に相当するレンズエレメントＬＥである（他の図面でも同様）。
【００５３】
３．２レンズの曲率半径による調整
図７（Ａ）（Ｂ）のレンズ２０（レンズエレメントＬＥ）は、表示画面の奥側領域での曲率半径ＲＦが、手前側領域での曲率半径ＲＮよりも大きなレンズになっている。即ち鉛直面で切った時のレンズ２０の断面形状における曲率半径が、図７（Ｂ）に示すように手前側領域では小さく、奥側領域では大きくなっている。別の言い方をすれば、奥側領域では、レンズ２０の円弧が、よりなだらかになっている。
【００５４】
図７（Ａ）（Ｂ）のようにレンズ２０の曲率半径（鉛直面で切ったときの断面形状における曲率半径）を設定すれば、図４（Ｂ）のように俯瞰視点ＶＰで見た場合にも、レンズ２０の焦点を、手前側領域と奥側領域の両方において表示画面に合わせることができる。そして、レンズ２０の曲率半径をＲＮからＲＦに連続的に変化させれば、手前側領域から奥側領域に亘って表示画面に焦点を合わせることが可能になり、俯瞰視点ＶＰで見た場合に最適な立体視を実現できる。
【００５５】
なお図６（Ａ）のようにレンズ２０の厚さを調整する手法と、図７（Ａ）（Ｂ）のようにレンズ２０の曲率半径を調整する手法の両方を組み合わせて、レンズ２０の焦点を表示画面に合わせるようにしてもよい。またレンズの厚さや曲率半径により調整される焦点は、手前側領域と奥側領域において、完全に厳密に合っている必要はなく、立体視に支障が無い程度に焦点が合っていればよい。また手前側領域から奥側領域に亘って焦点を表示画面に合わせるレンズは、例えば半楕円型レンズのアレイを用いて実現することもできる。
【００５６】
３．３レンズの断面形状による調整
図８のレンズ２０（レンズエレメントＬＥ）は、俯瞰視点ＶＰからの左右視線方向（左目視点からの視線方向、右目視点からの視線方向）を含む面で切ったときのレンズの断面形状が、表示画面の奥側領域と手前側領域とで同じ断面形状（ほぼ同じ断面形状であればよい）になるレンズとなっている。
【００５７】
即ち図８において、ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４、ＣＳ５は、俯瞰視点ＶＰからの左右視線方向を含む面（表示画面を斜め方向に切る面。左目視点、右目視点を含む面）に相当する。そして図８では、これらの面ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４、ＣＳ５でレンズ２０（ＬＥ）を切った時の断面形状ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３、ＣＶ４、ＣＶ５が、同じ断面形状（ほぼ同じ断面形状）になっている。即ちレンズ２０（ＬＥ）は、図８の断面形状ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３、ＣＶ４、ＣＶ５を包絡線で結んだ形状になる。
【００５８】
レンズ２０を図８のような形状に設定すれば、俯瞰視点ＶＰから見たときの焦点を、手前側領域から奥側領域に亘って表示画面（図８の面ＳＦ）に合わせることが可能になる。なぜならば、図８では断面形状ＣＶ１〜ＣＶ５が同一形状であるため、面ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４、ＣＳ５に平行な像光（光束）の焦点は、各々、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ５の位置に合うようになるからである。従って、レンズ２０の焦点が表示画面に理想的に合うようになり、俯瞰視点ＶＰで見た場合に最適な立体視を実現できる。
【００５９】
４．ディスプレイの配置
さて本実施形態の表示装置のディスプレイ１０は、図９（Ａ）に示すように、その表示画面が水平面に対して平行になるように、表示装置の筺体に対して設定配置できる。例えば、表示装置を地面などに設置した場合に、表示画面が水平面に平行になるように、表示装置の筺体にディスプレイ１０を取り付ける。
【００６０】
即ち従来の立体視では図４（Ａ）に示すように、観者がディスプレイ１０を正対して見ることが予定されていた。これに対して本実施形態では後述するように、ディスプレイ１０を俯瞰視点で見た場合にも、ピント調整と両眼視差の関係に矛盾が生じない立体視方式を採用している。従って、この後述する本実施形態の立体視方式を用いれば、図９（Ａ）に示すようにディスプレイ１０を配置しても、ピント調整と両眼視差の関係に矛盾が生じない実在感のある立体視を実現できることになる。しかも、この際に、図５〜図８で説明した構成のレンズ２０（光学デバイス）を用いれば、図９（Ａ）のように俯瞰視点で表示画面を見た場合にも、手前側領域と奥側領域の両方において焦点を表示画面に合わせることができる。従って、図９（Ａ）のように表示画面が水平になるようにディスプレイ１０を配置すると共に図５〜図８のようなレンズ２０をディスプレイ１０に取り付けることで、ピント調整と両眼視差の関係に矛盾が生じない立体視表示物の画像が、焦点が狂うことなく、表示画面の手前側領域から奥側領域に亘って表示されるようになる。これにより、自然で実在感のある立体視を実現できる。
【００６１】
なお図９（Ｂ）に示すように、その表示画面が水平面に対して角度α（例えば０度＜α≦４５度）をなすように、表示装置の筺体に対してディスプレイ１０を取り付けてもよい。即ち、表示装置を地面などに設置した場合に、表示画面が水平面に対して角度αをなすように、表示装置の筺体にディスプレイ１０を取り付ける。
【００６２】
またディスプレイ１０に加えて第２のディスプレイを設けてもよい。この場合、第２のディスプレイは、その表示画面が鉛直面に平行になるように設定配置することができる。
【００６３】
なお本実施形態の表示装置は種々の装置に適用できる。例えば業務用や家庭用のゲーム装置、携帯型ゲーム装置、電子案内図、電子メニュー、電子広告、写真撮影装置、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、カーナビゲータ、電子手帳、電子辞書、電子百科事典、携帯機器、医療機器、ワードプロセッサ、パチンコ装置、メダルゲーム装置、カードゲーム装置、或いはスロットマシーンなどの種々の装置に適用できる。
【００６４】
例えば図１０（Ａ）に、地図などの案内図の画像を表示する電子案内図に本実施形態の表示装置を適用した場合の例を示す。図１０（Ａ）に示すように、本実施形態によれば、案内図において指標や目印となる建物等が立体視表示されるため、ユーザにわかりやすい電子案内図を提供できる。また前述のように本実施形態では、俯瞰視点の時に好適な立体視を実現できる。従って、図１０（Ａ）のような電子案内図に好適な表示装置を提供できる。
【００６５】
また図１０（Ｂ）に、食べ物、商品などのメニューの画像を表示する電子メニューに本実施形態の表示装置を適用した場合の例を示す。図１０（Ｂ）に示すように、本実施形態によれば、メニューに表示される食べ物、商品等が立体視表示されるため、視覚効果や演出効果が高い電子メニューを提供できる。また前述のように本実施形態では、俯瞰視点の時に好適な立体視を実現できる。従って、図１０（Ｂ）のような街頭に設置したり机の上に置く電子メニューに好適な表示装置を提供できる。
【００６６】
なお本実施形態の表示装置の形状も、図１（Ａ）や図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す形状に限定されない。例えばフラット・パネル型の薄型の表示装置でもよい。
【００６７】
またディスプレイ１０に表示される画像は、ゲーム画像のような動画像（リアルタイム動画像、ムービ）であってもよいし、静止画像であってもよい。
【００６８】
またディスプレイ１０に表示される画像は、後述するような画像生成部（立体視用画像生成部）により生成できる。また画像データ（例えば立体視用画像データ）を記憶する画像メモリと、この画像メモリから画像データを読み出す画像読み出し部を設けることで、ディスプレイ１０に立体視用画像を表示できる。
【００６９】
５．立体視方式の詳細
次に本実施形態の立体視方式の詳細について説明する。本実施形態では以下に説明する２つの方式で立体視を実現している。
【００７０】
５．１第１の立体視方式
図１１に本実施形態の第１の立体視方式のフローチャートを示す。
【００７１】
まず、立体視のための第１の左目用画像ＩＬ１と第１の右目用画像ＩＲ１を生成する（ステップＳ１、Ｓ２）。具体的には、左目用視点位置ＶＰＬから見える左目用画像ＩＬ１と、右目用視点位置ＶＰＲから見える右目用画像ＩＲ１を生成する。
【００７２】
ここで左目用、右目用視点位置ＶＰＬ、ＶＰＲは、図１２に示すように、観者（viewer）の左目、右目の位置として想定される位置である。例えば、カメラ（デジタルカメラ）による実写により左目用、右目用画像ＩＬ１、ＩＲ１を生成する場合には、これらのＶＰＬ、ＶＰＲの位置にカメラを配置して、左目用、右目用画像ＩＬ１、ＩＲ１を撮影する。この場合、２台のカメラをＶＰＬ、ＶＰＲに配置して同時に撮影してもよいし、１台のカメラの位置を変えて撮影してもよい。
【００７３】
一方、ＣＧ（コンピュータグラフィックス）画像やゲーム画像（リアルタイム動画像）を生成するシステムにより左目用、右目用画像ＩＬ１、ＩＲ１を生成する場合には、これらのＶＰＬ、ＶＰＲの位置に仮想カメラを配置して左目用、右目用画像ＩＬ１、ＩＲ１を生成する。即ち、オブジェクト空間においてＶＰＬ、ＶＰＲから見える画像を生成する。
【００７４】
図１３、図１４に左目用画像ＩＬ１、右目用画像ＩＲ１の一例を示す。これらは、カメラ（デジタルカメラ）による実写によりＩＬ１、ＩＲ１を生成した場合の例である。基準面（景品などの物体が置かれる載置面）の上には、ミカン、箱、ボールペン、ステープラーなどの種々の物体（狭義には被写体又はオブジェクト。以下の説明でも同様）が配置されている。そして左目用画像ＩＬ１は、左目用視点位置ＶＰＬにカメラを配置して、物体（注視点、物体の代表点）の方にカメラの視線（方向）を向けて撮影したものである。また右目用画像ＩＲ１は、右目用視点位置ＶＰＲにカメラを配置して、物体の方にカメラの視線を向けて撮影したものである。そして図１３、図１４に示すように、これらの左目用、右目用画像ＩＬ１、ＩＲ１では視線角度（見え方）がずれており、この視線角度のずれによる両眼視差を利用して、立体視が実現される。
【００７５】
なお本実施形態では、立体視用画像が表示されるディスプレイの表示画面や印刷物の印刷面に対応する位置の面を、基準面として設定できる。
【００７６】
また、ＣＧやゲームの場合には、オブジェクト空間内に設定された基準面の上に、オブジェクト（ミカン、箱、ボールペン、ステープラー等をモデル化したオブジェクト）を配置し、ＶＰＬ、ＶＰＲに仮想カメラを配置する。そして、仮想カメラの視線（方向）をオブジェクト（注視点、オブジェクトの代表点）の方に向けて、仮想カメラから見える画像を生成することで、図１３、図１４と同様な画像を生成できる。
【００７７】
次に図１１のステップＳ３に示すように、基準面ＢＳでの画像のパースペクティブ（perspective）を無くすための補正処理を、ステップＳ１で得られた第１の左目用画像ＩＬ１に施し、第２の左目用画像ＩＬ２を生成する。またステップＳ４に示すように、基準面ＢＳでの画像のパースペクティブ（遠近感）を無くすための補正処理を、ステップＳ２で得られた第１の右目用画像ＩＲ１に施し、第２の右目用画像ＩＲ２を生成する。
【００７８】
図１５、図１６に、補正処理により得られた左目用画像ＩＬ２、右目用画像ＩＲ２の一例を示す。例えば図１３、図１４では、基準面ＢＳに描かれている長方形ＲＴＧ（正方形も含む広義の意味の長方形。以下の説明でも同様）にパースペクティブがついている。これに対して図１５、図１６では、長方形ＲＴＧのパースペクティブが無くなっている。
【００７９】
ここで、本実施形態におけるパースペクティブを無くす補正処理とは、図１８（Ａ）に示すように、基準面ＢＳ自体の画像や、基準面に描かれている画像ＩＭ１や、物体ＯＢ（オブジェクト）の画像のうち基準面ＢＳに接する部分の画像のパースペクティブ（奥行き感）を無くす処理である。即ち図１８（Ａ）のＢ１では、視点から奥側に行くほど、頂点間の距離が狭まるが、図１８（Ａ）のＢ２では、視点から奥側に行っても、頂点間の距離が変わらない。このような補正処理を行うことで、基準面ＢＳの画像については、あたかも真上から見たような画像が生成されるようになる。なお、この補正処理により、パースペクティブが完全に厳密に無くなる必要はなく、立体視に違和感が生じない程度にパースペクティブが無くなればよい。
【００８０】
次に図１１のステップＳ５に示すように、第２の左目用画像ＩＬ２と第２の右目用画像ＩＲ２に基づき、立体視用画像（画像データ）を生成する。より具体的には、ＩＬ２（ＬＶ）とＩＲ２（ＲＶ）とに基づき、図３に示すような処理を行って立体視用画像を生成する。
【００８１】
そして、この立体視用画像（実写画像又はＣＧ画像）を、インクジェット方式やレーザプリンタ方式などのプリンタを用いて、印刷媒体（紙、レンズシート）に印刷することで、立体視用印刷物を製造できる。なお、プリンタにより印刷された原盤となる立体視用印刷物を複製することで、立体視用印刷物を製造してもよい。このようにすれば、立体視用印刷物を短期間で大量に製造できるという利点がある。
【００８２】
また立体視用画像を、表示装置（画像生成装置）のディスプレイに表示すれば、表示画像（動画像）のリアルタイム生成などが可能になる。
【００８３】
図１７に、図１５、図１６の左目用、右目用画像ＩＬ２、ＩＲ２を重ねて合成した画像を示す。
【００８４】
この図１７の画像は、左目用画像ＩＬ２（ＩＬ）と右目用画像ＩＲ２（ＩＲ）を含む。そして左目用画像ＩＬ２と右目用画像ＩＲ２は、各々、基準面ＢＳに配置された物体ＯＢの画像を含む。また基準面ＢＳの画像も含む。
【００８５】
そして図１９のＡ１に示すように、左目用画像ＩＬ２の物体画像と右目用画像ＩＲ２の物体画像は、基準面ＢＳの位置において一致している（但し必ずしも完全に一致している必要はない）。即ち、左目用画像ＩＬ２の物体画像の表示位置（印刷位置）と右目用画像の物体画像ＩＲ２の表示位置（印刷位置）が、基準面ＢＳにおいて一致している。
【００８６】
一方、図１９のＡ２に示すように、基準面ＢＳから離れるほど左目用画像ＩＬ２の物体画像と、右目用画像ＩＲ２の物体画像のずれが大きくなっている。より具体的には、物体ＯＢの部分のうち基準面ＢＳから上方に位置する部分の画像ほど、左目用画像ＩＬ２での表示位置（印刷位置）と、右目用画像ＩＲ２での表示位置（印刷位置）とがずれている。
【００８７】
さて、これまでの立体視では図１８（Ｂ）に示すように、立体視用のディスプレイＰＭ（或いは立体視用の印刷物。以下の説明でも同様）を、その表示画面が鉛直面に対して平行になるように配置し、観者が、ディスプレイＰＭ（表示画面）を正対して見ることが想定されていた。このため、例えば図１５、図１６のような左目用、右目用画像ＩＬ１、ＩＲ１に何ら補正処理を行うことなく、立体視用画像を生成して、ディスプレイＰＭに表示していた。そして、図１５、図１６の画像ではパースペクティブが残っているため、図１８（Ｂ）のようにディスプレイＰＭを正対して見た場合に、遠近感に関する限りは、正しい画像になる。
【００８８】
しかしながら図１８（Ｂ）のように観者がディスプレイＰＭを正対して見た場合に、ピント（焦点距離）については、表示画面の全面において同一になってしまう。従って、人間の脳内において、ピント調整と、両眼視差、輻輳との関係に矛盾や誤差が生じてしまう。従って、脳が無理に立体と関連づけようとして、不自然さを感じたり、立体として認知できなくなってしまう。また、従来の方式で作成された画像を表示するディスプレイＰＭを、水平面に平行になるように机に配置して見てしまうと、奥行き感に矛盾が生じ、不自然な立体視になってしまう。即ち図１５、図１６の長方形ＲＴＧは、高さが零の平面であり、この長方形ＲＴＧが立体に見えてはいけないからである。
【００８９】
そこで本実施形態では、図１８（Ｃ）に示すように、ディスプレイＰＭを、観者が机（水平面に平行な基準面ＢＳ）の上に配置して見ることを想定するようにしている。即ち、このような配置が本方式のデフォルトの配置となる。そして、このように水平面に平行にディスプレイＰＭを配置した場合に、図１３、図１４の画像をそのまま合成して立体視用画像を生成し、ディスプレイＰＭに表示すると、遠近感に矛盾が生じる。
【００９０】
そこで本実施形態では図１５、図１６、図１８（Ａ）で説明したように、基準面の画像のパースペクティブを無くす補正処理を行う。そして基準面でのパースペクティブを無くした補正後の図１５、図１６の画像に基づいて、立体視用画像を生成し、生成された立体視用画像が表示されたディスプレイＰＭを図１８（Ｃ）のように水平面に平行に配置すれば、基準面の画像（長方形ＲＴＧ）には適正なパースペクティブがつくようになる。また、図１８（Ｃ）のように配置すれば、ディスプレイＰＭの表示画面上の各点の焦点距離が同一ではなく異なるようになる。このため、ピント調整についても現実世界のピント調整と近いものになる。従って、ピント調整と、両眼視差や輻輳との間の関係のずれも軽減され、より自然で、実在感のある立体視を実現できる。
【００９１】
なお、本実施形態の立体視方式では、物体の高さが高い場合に奥行き感等にずれが生じる可能性がある。このような場合には例えば図２０に示すように、２つの基準面ＢＳ１、ＢＳ２（広義には複数の基準面）を設ければよい。
【００９２】
ここで基準面ＢＳ１は例えば水平面に平行な面である。一方、基準面ＢＳ２は、基準面ＢＳ１と所定の角度（例えば直角）をなす面である。そして、基準面ＢＳ１、ＢＳ２は境界ＢＤにおいて連結されている。
【００９３】
物体ＯＢ（オブジェクト）は、基準面ＢＳ１の上方で且つ基準面ＢＳ２の手前側（ＶＰＬ、ＶＰＲ側）に配置する。そして図１１の代わりに図２１に示す処理を行う。
【００９４】
図２１のステップＳ１１、Ｓ１２は、図１１のステップＳ１、Ｓ２と同様である。そしてステップＳ１３では、基準面ＢＳ１でのパースペクティブを無くすための補正処理を、左目用画像ＩＬ１の基準面ＢＳ１に対応する領域（ＩＬ１のうち境界ＢＤを基準にしてＢＳ１側の第１の領域）に対して施す。また、基準面ＢＳ２でのパースペクティブを無くすための補正処理を、ＩＬ１の基準面ＢＳ２に対応する領域（ＩＬ１のうち境界ＢＤを基準にしてＢＳ２側の第２の領域）に対して施す。そして、これらの補正処理により生成された画像を繋げた画像である左目用画像ＩＬ２を生成する。
【００９５】
またステップＳ１４では、基準面ＢＳ１でのパースペクティブを無くすための補正処理を、右目用画像ＩＲ１の基準面ＢＳ１に対応する領域（ＩＲ１のうち境界ＢＤを基準にしてＢＳ１側の第１の領域）に対して施す。また、基準面ＢＳ２でのパースペクティブを無くすための補正処理を、ＩＲ１の基準面ＢＳ２に対応する領域（ＩＲ１のうち境界ＢＤを基準にしてＢＳ２側の第２の領域）に対して施す。そして、これらの補正処理により生成された画像を繋げた画像である右目用画像ＩＲ２を生成する。
【００９６】
そして最後にステップＳ１５のように、ＩＬ２、ＩＲ２に基づき立体視用画像を生成する。そして、得られた立体視用画像を、印刷媒体に印刷して立体視用印刷物を製造したり、ディスプレイに表示する。
【００９７】
このようにすることで図２２に示すように、ＯＢが、基準面ＢＳ１からの高さが高い物体である場合にも、より自然で、実在感のある立体視を実現できる。即ち、物体ＯＢの足下付近の領域（境界ＢＳの下側の第１の領域）では、基準面ＢＳ１を利用した立体視の処理により、奥行き感やピント調整に無理の無い立体視を実現できる。一方、それ以外の領域（境界ＢＳの上側の第２の領域）では、基準面ＢＳ２を利用した立体視の処理により、奥行き感に無理の無い立体視を実現できる。
【００９８】
なお、基準面は２つに限定されず、３つ以上の基準面（連結された複数の基準面）を用いてもよい。
【００９９】
５．２第２の立体視方式
図２３に本実施形態の第２の立体視方式のフローチャートを示す。前述の図１１の方式は、カメラにより実写した画像を用いて立体視用画像を生成するのに最適な方式であるのに対して、図２３の方式は、ＣＧ画像を用いて立体視用画像を生成するのに最適な方式である。
【０１００】
まず、左目用視点位置ＶＰＬとオブジェクトＯＢの各点を結ぶ投影方向で、基準面ＢＳ（ＢＳ１又はＢＳ２）にＯＢの各点を投影して基準面ＢＳにレンダリングし、左目用画像ＩＬを生成する（ステップＳ２１）。
【０１０１】
次に、右目用視点位置ＶＰＲとオブジェクトＯＢの各点を結ぶ投影方向で、基準面ＢＳ（ＢＳ１又はＢＳ２）にＯＢの各点を投影して基準面ＢＳにレンダリングし、右目用画像ＩＲを生成する（ステップＳ２２）。なお、基準面ＢＳは、例えば視線方向（視点位置と注視点を結ぶ方向）に直交しない面である。即ち、基準面ＢＳは、視線方向に常に直交する透視投影スクリーンとは異なる面である。
【０１０２】
ステップＳ２１、Ｓ２２の処理では、ＶＰＬ（或いはＶＰＲ）からオブジェクトＯＢの方に向かって仮想的な光を投射し、その光を用いて、ＯＢの画像を基準面ＢＳ（ＢＳ１又はＢＳ２）である仮想紙に焼き付けるようにして、仮想紙にレンダリングする。これにより、図２４（Ａ）に示すように、オブジェクトＯＢの点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の画像（色等のプロパティ）が、基準面ＢＳ上の投影点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’にレンダリングされる。なお、基準面ＢＳ上の点Ｐ５、Ｐ６の画像については、そのまま、その点Ｐ５、Ｐ６の位置にレンダリングされる。そして例えば図２４（Ｂ）に示すように、基準面ＢＳ（仮想紙）の全面をラスタスキャンするようにレンダリングすることで、図１５、図１６のＩＬ２、ＩＲ２と同様の左目用画像ＩＬ、右目用画像ＩＲを生成できる。即ち、基準面の画像のパースペクティブが無くなった左目用、右目用画像ＩＬ、ＩＲを生成できる。
【０１０３】
そして、これらの左目用、右目用画像ＩＬ、ＩＲ（ＬＶ、ＲＶ）に基づき、図３に示すような処理を行って立体視用画像を生成する（ステップＳ２３）。そして、得られた立体視用画像を、印刷媒体に印刷して立体視用印刷物を製造したり、ディスプレイに表示する。
【０１０４】
そして例えば図２４（Ｃ）に示すようにディスプレイＰＭ（或いは立体視用の印刷物）を水平面（基準面）に平行になるように配置して見ることで、より自然で実在感のある立体視を実現できる。
【０１０５】
例えば図２５（Ａ）では、オブジェクトＯＢを透視投影スクリーンＳＣＲ（視線方向に直交する面）に透視投影して左目用画像、右目用画像を生成している。そして、得られた左目用画像、右目用画像を合成して立体視用画像を生成する。そして図２５（Ｂ）に示すように、観者は、ディスプレイＰＭに正対して表示画面を見ることになる。
【０１０６】
この図２５（Ａ）の方式では、オブジェクトＯＢの点Ｐ２、Ｐ３は、投影投影スクリーンＳＣＲ上の点Ｐ２”、Ｐ３”に投影される。そして、ディスプレイＰＭを図２５（Ｂ）のように正対して見ることになるため、Ｐ２”、Ｐ３”の焦点距離差Ｌ２が０になってしまう。即ち、実際の点Ｐ２、Ｐ３の焦点距離差Ｌ１は０ではないのに、Ｌ２が０となるため、ピント調整が実際のものと異なってしまう。従って、ピント調整と両眼視差の関係に矛盾が生じ、人間の脳に混乱が生じ、違和感のある立体視になってしまう。
【０１０７】
これに対して本実施形態では、ディスプレイＰＭを図２４（Ｃ）に示すように机（水平面）に置いて見ることになるため、図２４（Ａ）に示すように、点Ｐ２’、Ｐ３’の焦点距離差Ｌ２は、実際の点Ｐ１、Ｐ２の焦点距離差Ｌ１と同様に、０ではない。従って手前の部分（点Ｐ２）は手前に見え、奥にある部分（点Ｐ３）は奥に見えるようになるため、ピント調整と両眼視差の関係に矛盾が生じず、人間の脳に混乱が生じないため、より自然な立体視を実現できる。
【０１０８】
即ち本実施形態は、ディスプレイＰＭを机に置いて斜めから見る方式であるため、机の面と、立体視の対象となるオブジェクトＯＢが載っている基準面ＢＳ（零面）とは、同一面となり、現実的であり、立体視に無理が生じない。そして、オブジェクトＯＢが、基準面ＢＳ（零面）に対して、数センチメートルだけ浮き上がって見える様子を表現できればよいため、奥行き方向についての矛盾はほとんど生じない。しかも、基準面ＢＳが机の面であるため、あたかも机の上に本当に立体の物体が配置されているかのように見え、物体の実在感が向上する。即ち従来の図２５（Ａ）、（Ｂ）の方式では、基準面があやふやであるため、立体感は確かにあるが、物体の実在感が幻のようにしかならなかったのである。
【０１０９】
なお、図２３の方式においても、図２０で説明したように、複数の基準面を設定して立体視用画像を生成してもよい。この場合には、図２３のステップＳ２１、Ｓ２２において、基準面ＢＳ１に投影される点については基準面ＢＳ１にレンダリングし、基準面ＢＳ２に投影される点については基準面ＢＳ２にレンダリングすればよい。
【０１１０】
５．３視点位置の設定
次に視点位置の設定手法について説明する。
【０１１１】
図１２、図２０の左目用、右目用視点位置ＶＰＬ、ＶＰＲは、立体視用表示画面や立体視用印刷物を観者が実際に見る時の観者の左目、右目の想定位置に基づいて配置することが望ましい。例えば図１２、図２０において、物体ＯＢ（オブジェクト、被写体）と観者の目との間の距離ＤＶＢ（例えば４０ｃｍ）、視線角度θ（視線方向ＳＬ）、両眼間の距離ＤＬＲ（例えば７ｃｍ）に基づいて、左目用、右目用視点位置ＶＰＬ、ＶＰＲを設定する。
【０１１２】
但し、縮小表示や拡大表示を行う場合には、縮小率や拡大率に応じてＶＰＬ、ＶＰＲの位置を移動させる。この場合には図２６に示すような手法で視点位置を移動させることが望ましい。
【０１１３】
例えば物体ＯＢ（被写体、オブジェクト）と視点位置（ＶＰＬとＶＰＲの中点ＣＰ）と間の距離ＤＶＢを長くした場合には、その長さの変化（比）に応じて、左目用視点位置ＶＰＬと右目用視点位置ＶＰＲとの間の距離ＤＬＲを長くする。即ち例えばＤＶＢの長さの変化に比例してＤＬＲを長くする。
【０１１４】
また物体ＯＢ（被写体、オブジェクト）と視点位置（ＶＰＬとＶＰＲの中点ＣＰ）との間の距離ＤＶＢを変化させる場合に、基準面ＢＳに対して所定の角度θをなす直線ＬＮ（視線方向）に沿って移動するように、視点位置（中点ＣＰ、ＶＰＬ、ＶＰＲ）を移動させる。
【０１１５】
このようにすることで、ＶＰＬ、ＶＰＲを移動させた場合にも、距離ＤＶＢや距離ＤＬＲが等倍比で変化するようになるため、立体感に破綻が生じる事態を防止できる。これにより、適正な立体感を維持しながら縮小表示や拡大表示を実現できるようになる。
【０１１６】
５．４画像生成装置
図２７に、立体視用画像を生成（表示）する画像生成装置（表示装置）のブロック図の例を示す。なお、画像生成装置は、図２７の構成要素（各部）を全て含む必要はなく、その一部を省略した構成としてもよい。
【０１１７】
この画像生成装置は、ディスプレイの表示画像を生成する装置として用いることができる。また、ＣＧ画像により立体視用画像を作成し、立体視用印刷物を作成するための画像生成装置（ＣＧツール）としても用いることができる。また、カメラで撮った実写画像を取り込み、この実写画像により立体視用画像を作成し、立体視用印刷物を作成するための画像生成装置（パーソナルコンピュータ）としても用いることができる。
【０１１８】
操作部１６０（レバー、ボタン）は、プレーヤ（観者）が操作データを入力するためのものである。記憶部１７０（ＲＡＭ）は、処理部１００や通信部１９６などのワーク領域となるものである。情報記憶媒体１８０（ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＲＯＭなどのコンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものである。この情報記憶媒体１８０には、本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）が記憶される。
【０１１９】
ディスプレイ１９０は画像を表示するものでり、音出力部１９２は音声、ゲーム音などの音を出力するものである。携帯型情報記憶装置１９４は、プレーヤの個人データやゲームのセーブデータなどが記憶されるものである。
【０１２０】
印刷部１９５は、立体視用画像を印刷媒体に印刷する処理を行う。この場合の印刷方式としてはインクジェット方式、レーザプリント方式などの種々の方式がある。通信部１９６は、インターネットなどのネットワークを介して通信を行うための各種の制御を行うものである。この通信部１９６を用いることで、生成された立体視用画像データをネットワークを介して送信することができる。
【０１２１】
処理部１００（プロセッサ）は、操作部１６０からの操作データやプログラムなどに基づいて、ゲーム処理、画像生成処理、或いは音生成処理などの各種の処理を行う。この場合、処理部１００は、記憶部１７０内の主記憶部１７２をワーク領域として使用して、各種の処理を行う。この処理部１００の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）又はＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラム（ゲームプログラム）により実現できる。
【０１２２】
処理部１００は、ゲーム処理部１１０、画像生成部１２０、音生成部１３０を含む。
【０１２３】
ここでゲーム処理部１１０は、操作部１６０（ゲームコントローラ）からの操作データに基づいて種々のゲーム処理を行う。このゲーム処理としては、ゲーム開始条件に基づいてゲームを開始する処理、ゲームを進行させる処理、ゲームに登場するオブジェクト（表示物）を配置する処理、オブジェクトの移動情報（位置、速度、加速度）や動作情報（モーション情報）を求める処理、オブジェクトを表示するための処理、ゲーム結果を演算する処理、或いはゲーム終了条件が満たされた場合にゲームを終了させる処理などがある。
【０１２４】
画像生成部１２０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて画像を生成し、ディスプレイ１９０に出力する。音生成部１３０は、処理部１００で行われる種々の処理の結果に基づいて音処理を行い、ＢＧＭ、効果音、又は音声などのゲーム音を生成し、音出力部１９２に出力する。
【０１２５】
画像生成部１２０は立体視用画像生成部１２２を含む。立体視用画像生成部１２２は、左目用視点位置（左目用仮想カメラ）から見える画像である第１の左目用画像に対して、基準面での画像のパースペクティブを無くすための補正処理を施して、第２の左目用画像を生成する。また、右目用視点位置（右目用仮想カメラ）から見える画像である第１の右目用画像に対して、基準面での画像のパースペクティブを無くすための補正処理を施して、第２の右目用画像を生成する。
【０１２６】
この場合の補正処理は、テクスチャマッピング部１２４が図２８に示すようなテクスチャマッピング処理を行うことで実現される。
【０１２７】
即ち、パースペクティブのついたテクスチャ画像ＴＥＸ（第１の左目用画像、第１の右目用画像）を、長方形（正方形を含む広義の意味の長方形）のポリゴンＰＬＧ（プリミティブ面）にマッピングする。具体的には、テクスチャ画像ＴＥＸのテクスチャ座標（ＴＸ１、ＴＹ１）、（ＴＸ２、ＴＹ２）、（ＴＸ３、ＴＹ３）、（ＴＸ４、ＴＹ４）を、ポリゴンＰＬＧの頂点ＶＸ１、ＶＸ２、ＶＸ３、ＶＸ４にコーディネートして、テクスチャ画像ＴＥＸをポリゴンＰＬＧにマッピングする。これにより、基準面の画像のパースペクティブが無くなった画像を生成できる。そして、このようなテクスチャマッピング処理を、第１の左目用画像、第１の右目用画像のそれぞれについて行うことで、立体視用画像生成のための第２の左目用画像、第２の右目用画像を生成する。
【０１２８】
なお、立体視用画像生成部１２２は、左目用視点位置とオブジェクトの各点を結ぶ投影方向で、基準面に対してオブジェクトの各点を投影してレンダリングすることで、左目用画像を生成し、右目用視点位置とオブジェクトの各点を結ぶ投影方向で、基準面に対してオブジェクトの各点を投影してレンダリングすることで、右目用画像を生成してもよい。
【０１２９】
次に立体視用画像生成部１２２は、第２の左目用画像（左目用画像）と第２の右目用画像（右目用画像）とに基づいて立体視用画像を生成する。例えば、第２の左目用画像（左目用画像）と第２の右目用画像（右目用画像）を合成して、立体視用画像を生成し、ディスプレイ１９０や印刷部１９５に出力する。より具体的には、第２の左目用画像（左目用画像）のピクセル列画像と第２の右目用画像（右目用画像）のピクセル列画像を交互に短冊状に配置することで、立体視用画像を生成し、ディスプレイ１９０や印刷部１９５に出力する。そしてレンチキュラーレンズなどの特殊レンズが取り付けられたディスプレイ１９０により立体視用画像を表示することで、立体視を実現する。また、印刷部１９５が印刷媒体に立体視用画像を印刷し、この印刷媒体に特殊レンズ（レンチキュラーレンズ）を取り付ける（接着する）ことで、立体視用印刷物を作成する。或いは、印刷媒体として機能する特殊レンズ（レンチキュラーレンズ）に印刷部１９５が立体視用画像を直接に印刷することで、立体視用印刷物を作成する。
【０１３０】
なお本発明は、上記実施形態で説明したものに限らず、種々の変形実施が可能である。
【０１３１】
例えば、明細書又は図面中の記載において広義な用語（光学デバイス、レンズ、観者等）として引用された用語（レンズ、レンチキュラーレンズ、プレーヤ等）は、明細書又は図面中の他の記載においても広義な用語に置き換えることができる。
【０１３２】
また、左目用画像、右目用画像、立体視用画像の生成手法も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【０１３３】
また本実施形態で説明した第１、第２の立体視方式と均等な方式で、立体視用画像を生成する場合も本発明の範囲に含まれる。
【０１３４】
また本発明の表示装置では、第１、第２の立体視方式以外の方式で立体視用画像を生成して、表示或いは印刷してもよい。
【０１３５】
まず立体視用光学デバイスの構造についても種々の変形実施が可能である。
【０１３６】
また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。また、本発明の１の独立請求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）（Ｂ）は本実施形態の表示装置の例である。
【図２】レンチキュラーレンズの説明図である。
【図３】立体視用画像の説明図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は従来の立体視方式の問題点の説明図である。
【図５】手前側領域から奥側領域に亘って表示画面に焦点を合わせる本実施形態の手法の説明図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）は本実施形態の手法を実現するレンズの一例である。
【図７】図７（Ａ）（Ｂ）も本実施形態の手法を実現するレンズの一例である。
【図８】本実施形態の手法を実現するレンズの一例である。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）はディスプレイの配置手法の説明図である。
【図１０】図１０（Ａ）（Ｂ）は種々の形態の表示装置の例である。
【図１１】第１の立体視方式のフローチャートである。
【図１２】第１の立体視方式の説明図である。
【図１３】左目用画像ＩＬ１の一例である。
【図１４】右目用画像ＩＲ１の一例である。
【図１５】左目用画像ＩＬ２の一例である。
【図１６】右目用画像ＩＲ２の一例である。
【図１７】左目用画像と右目用画像を重ね合わせた画像の例である。
【図１８】図１８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はパースペクティブを無くす補正処理の説明図である。
【図１９】立体視用画像の特徴の説明図である。
【図２０】複数の基準面を設ける手法の説明図である。
【図２１】複数の基準面を設ける手法のフローチャートである。
【図２２】複数の基準面を設ける手法の説明図である。
【図２３】第２の立体視方式の説明図である。
【図２４】図２４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第２の立体視方式の説明図である。
【図２５】図２５（Ａ）（Ｂ）は従来の方式の説明図である。
【図２６】視点位置の設定手法の説明図である。
【図２７】画像生成装置（表示装置）の構成例である。
【図２８】テクスチャマッピングを用いた補正処理の説明図である。
【符号の説明】
１０ディスプレイ、２０レンズ（立体視用光学デバイス）、
３０バックライト、４０操作部、
ＳＯＢ立体視表示物、
ＶＰＬ左目用視点位置、ＶＰＲ右目用視点位置、ＶＰ俯瞰視点、
ＯＢ物体（オブジェクト、被写体）、ＢＳ（ＢＳ１、ＢＳ２）基準面、
ＩＬ１第１の左目用画像、ＩＲ１第１の右目用画像、
ＩＬ２第２の左目用画像、ＩＲ２第２の右目用画像、
ＩＬ左目用画像、ＩＲ右目用画像、

Claims

立体視用の表示装置であって、
立体視用画像を表示するディスプレイと、
ディスプレイの左目用画像の像光とディスプレイの右目用画像の像光とを分離して異なる場所に導光する立体視用光学デバイスとを含み、
前記立体視用光学デバイスは、
ディスプレイの表示画面を俯瞰する視点から見たときの焦点を、表示画面の手前側領域と奥側領域の両方においてディスプレイの表示画面に合わせる光学デバイスであることを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１において、
前記立体視用光学デバイスは、
表示画面の奥側領域での厚さが、手前側領域での厚さよりも薄いレンズであることを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１又は２において、
前記立体視用光学デバイスは、
表示画面の奥側領域での曲率半径が、手前側領域での曲率半径よりも大きいレンズであることを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１において、
前記立体視用光学デバイスは、
俯瞰視点の左右視線方向を含む面で切ったときの断面形状が、表示画面の奥側領域と手前側領域とで同じ断面形状になるレンズであることを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記ディスプレイは、
その表示画面が水平面に対して平行に設定配置されるディスプレイ、或いはその表示画面が水平面に対して角度α（０度＜α≦４５度）をなすように設定配置されるディスプレイであることを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
表示画面を見る位置として設定される俯瞰視点側に設けられ、観者が表示装置を操作するための操作部を更に含むことを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記ディスプレイが、
前記立体視用画像として、案内図又はメニューの画像を表示することを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記ディスプレイが、
第２の左目用画像と第２の右目用画像により生成される立体視用画像を表示し、
前記第２の左目用画像が、
第１の左目用画像の基準面での画像のパースペクティブを無くすための補正処理を、第１の左目用画像に対して施すことで生成され、
前記第２の右目用画像が、
第１の右目用画像の基準面での画像のパースペクティブを無くすための補正処理を、第１の右目用画像に対して施すことで生成されていることを特徴とする立体視用表示装置。
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記ディスプレイが、
左目用画像と右目用画像により生成される立体視用画像を表示し、
前記左目用画像が、
オブジェクト空間内の左目用視点位置とオブジェクトの各点を結ぶ投影方向で、視線方向に非直交の基準面に対してオブジェクトの各点を投影して基準面にレンダリングすることで生成され、
前記右目用画像が、
オブジェクト空間内の右目用視点位置とオブジェクトの各点を結ぶ投影方向で、視線方向に非直交の基準面に対してオブジェクトの各点を投影して基準面にレンダリングすることで生成されていることを特徴とする立体視用表示装置。
立体視用の表示方法であって、
立体視用画像を表示するディスプレの左目用画像の像光とディスプレイの右目用画像の像光とを分離して異なる場所に導光すると共に、
ディスプレイの表示画面を俯瞰する視点から見たときの焦点を、表示画面の手前側領域と奥側領域の両方においてディスプレイの表示画面に合わせ、立体視用画像の表示を行うことを特徴とする立体視用表示方法。