JP4357814B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンティキュラレンズを用いた画像の表示装置に関し、特に超多眼画像の画像の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンティキュラレンズを用いた立体画像表示装置は広く知られている。従来のレンティキュラレンズを用いた立体画像装置の原理を図１２を用いて簡単に説明する。図１２（ａ）はレンティキュラレンズの背面に配置される画像を模式的に示した正面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の平面図である。図における最小の正方形の枠が単位画素を示している。レンティキュラレンズＬは二点鎖線で示され、かまぼこ状のシリンドリカルレンズを配列した形態をしている。図では一つのシリンドリカルレンズの幅が４画素分の幅と一致している。このシリンドリカルレンズの配列方向に並ぶ４つの画素は原則としてそれぞれ視差が異なる位置から撮像された画像データから取り出されたもので、レンティキュラレンズＬを通してみると立体画像が得られるように公知の配置方法により配置される。図では太線で囲まれる４つの画素群が一単位となって縦横に配列されている。本願では、この視差が異なる画像データより抽出されて一定規則で配列される画素群の最小単位を「単位画素群」と称することとする。なお、画像の端等においては単位画素群に同一の視差より撮像された画像中の画素が含まれる場合もある。このように構成される立体表示装置を見ると、レンティキュラレンズＬによって見る位置に応じて眼に入る画素が異なり、位置に応じて異なる立体画像を見ることが可能となる。また、このようなレンティキュラレンズを用いた画像表示装置は立体画像表示のほかにモーフィングやアニメーションの画像表示などにも利用されている。
【０００３】
以上の説明のような構成でレンティキュラレンズを用いた立体画像表示装置はできているが、従来の立体画像表示装置は片方の眼（単眼）に入る画素は１つもしくは隣接する２つが限度であり通常視差の異なる複数の画素が単眼に入ることはない。ところで、近年の研究によると単眼の中に視差のある画素を複数入れることにより、眼の焦点調整動作がある程度再現されてよりリアルな画像が体感できることがわかってきている（梶木義裕「自然な立体視を目指した立体表示技術の動向」画像電子学会研究会予行99-04-48、阪本邦夫他「単眼ステレオ立体視ディスプレイの試作」論文小特集、３次元映像情報メディア技術 等参照）。このように単眼に複数の画素を入力させるような画像は超多眼画像と呼ばれている。
【０００４】
超多眼画像を実現するためには、両眼間の距離を約６４ｍｍとして単位画素群に少なくとも３０画素を配列する必要がある。しかしながら、単位画素群中の画素をレンティキュラレンズのシリンドリカルレンズ方向に並べるには回折、収差などのために限界がある（大越孝敬「三次元画像工学」朝倉書店 参照）。このために、超多眼を実現する方法として扇型の大型ディスプレイなどが提案されている（本田捷雄「２０１０年の３次元映像の技術予測」電子映像学会第２９巻第１号（２０００）参照）。しかし、このような扇型のディスプレイを用いると立体画像表示装置の形状が限定されてしまいどうしてもかさばることになってしまう。
【０００５】
一方、特表平１０−５０５６８９号公報に視差のある画素を斜めに、列方向に重なるように配置することが示されている。図１３に同公報で示されている、画素を列方向に重なるように斜めに配置した状態を模式的に表した図を示す。このように斜めに配置するとシリンドリカルレンズ方向に並べることができる画素数を増やすことができると考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特表平１０−５０５６８９号公報に示される発明はアクティブマトリックス液晶表示パネルにおけるブラックマスクが画素間に存在するために、レンティキュラレンズを通して見た場合に視差のある画素の間にブラックマスク部分が入ってしまい連続した視差にならないことを防止するものであって、超多眼という観点はない。そのために、図１３に示すように斜め配置をしているのにもかかわらず連続しない画素同士は重なりあわないように配置がされている。
超多眼を形状的な制約を少なくしながら実現するためには可能な限りレンティキュラレンズの配列方向に視差のある画素を並べることが必要であるが、上記公報に示される発明では不十分である。
そこで、本発明はレンティキュラレンズを用いた画像表示において形状的な制約を少なくしながら超多眼画像を実現することを課題とし、さらに、そのために、レンティキュラレンズの配列方向に対して視差のある画素を斜めに配置することとする場合に可能な限り密度を高くすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有する。請求項１に記載の発明は、以下の（１０１）〜（１０６）の要件を満たす画像表示装置である。
（１０１）レンティキュラレンズを有する。
（１０２）複数の視差のある画像データ群より得られる画素を所定の順に配置した単位画素群を配列した画像を表示する背面画像表示体を有する。
（１０３）前記レンティキュラレンズは、前記背面画像表示体上に配置される。
（１０４）前記背面画像表示体は画像生成時に水平方向に画素が配置されて画像が生成されるものである。
（１０５）前記背面画像表示体が表示する画像は前記水平方向に対して画像全体の本来の水平方向を斜めに生成したものである。
（１０６）前記レンティキュラレンズは、前記背面画像表示体に前記画像全体の本来の水平方向と、レンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向が一致するように配置される。
【０００８】
なお、複数の視差のある画像データ群とは、同一の被写体に対して異なる視点から撮像して得られる複数の画像データをいう。また、所定の順とはレンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配置方向に対する配置順である。シリンドリカルレンズはここでは、レンティキュラレンズを構成する各単位レンズを意味しシリンドリカルレンズの形状の変異は問わない。また、本願においてレンティキュラレンズはＨＯＥ（Holographic Optical Element）によりレンティキュラレンズの特性を実現したものも含む。また、レンティキュラレンズの背面形状は曲面であっても差し支えはない。さらに、画素が配置される際の水平方向は、画像を形成する装置が画像形成面を走査して行く方向に一致する。また、形成される画像自体の水平方向を意味するものではない。
上記のような構成により、背面画像表示体に表示される画像の画素の密度はマトリックス上に画素を配置した場合と変わらないまま画素の配列がレンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向に対して斜めになるので、シリンドリカルレンズの配列方向に対して画素が高密度に配列できることになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は請求項１に記載の画像表示装置において、さらに、以下の（２０１）の要件を満たす画像表示装置である。
（２０１）前記背面画像表示体が生成する画像は画像全体の本来の水平方向と、画像生成時に画素が配置される水平方向との角度が
Ｔａｎ-1（Ａ・ｍ／ｎ）
（但し、ｍ、ｎは自然数、Ａは画像生成時における水平方向の画素間の距離に対する垂直方向の画素間の距離の比率）
で表される。Ａは具体的には、画像生成時における垂直方向の画素間の距離をｓ、水平方向の距離をｒとすると、Ａ＝ｒ／ｓで表される。
このように構成すると、画素は必ず背面画像表示体の水平方向にも並ぶことになり、縦に並ぶ単位画素群同士が背面画像表示体の水平方向で容易に分けられることになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記背面画像表示体は平面体に画素を印刷したものである請求項１又は２に記載の画像表示装置である。ここに、平面体とは紙、合成樹脂板、金属板、木板等、おおよそ印刷が可能な平面部分を有する物が該当する。また、本願における印刷とは、主としてプリンタやプロッタにより画像データをハードコピーとして生成することを意味する。なお、印刷が可能であれば多少の曲面は許容される。さらに印刷後ならば自由に曲面に加工してもよい。また、平面体としてレンティキュラレンズの背面に直接印刷することも考えられる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記背面画像表体は電気的に画素を表示するディスプレイ装置である請求項１又は２に記載の画像表示装置である。このようなディスプレイ装置としてはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、液晶プロジェクタ等が例示される。また、電子ペーパーなど常時通電していなくても画像形成時に電気的に画素が表示されるものも含まれる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は請求項１から４のいずれか１項に記載の背面画像表示体である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１に実施の形態１にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す。これらの画素により構成される画像は背面画像表示体としての紙上に印刷されるものとする。図で示す太線で囲まれる部分が単位画素群Ｐを構成する。各単位画素群Ｐは１〜７５の画素により構成される。各単位画素群Ｐは図のＸ方向を横方向としてＹ方向を縦方向としてマトリックス状に配列され一つの画像を構成する。図面自体は印刷における縦方向および横方向に一致しているので、印刷される画像は紙面に対して斜めに形成されることになる。即ち、印刷は紙面の水平方向へ画素を配置しながら行われ、画像本来の水平方向はこれに対して斜めに形成される。また、図の二点鎖線が配置されるレンティキュラレンズＬを示しており、２本の二点差線がレンティキュラレンズＬを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応している。即ち、一つのシリンドリカルレンズ間の単位画素群Ｐには７５画素が含まれることになる。
【００２０】
詳しく説明すると、ここでは印刷データは６００ｄｐｉ（dot per inch）であり、レンティキュラレンズＬは４０ｌｐｉ(lens per inch)のものを使用している。即ち、従来の方法で画像表示装置を形成すると、一つのシリンドリカルレンズ中には１５（＝６００／４０）画素だけ配列可能である。一方、図中の三点ＡＢＣにより構成される三角形に注目すると、ＡＢ間は４画素（距離４／６００Inch）、ＢＣ間は３画素（距離３／６００inch）、Ｂは直角に交わっているのでＡＣ間は５画素分（５／６００inch）距離の長さであることがわかる。図のＸ方向に三角形ＡＢＣは丁度３つできるので１５画素分の長さとなる。また、Ｙ方向にも画素が配置される結果７５画素を一つのシリンドリカルレンズ中に入れることが可能となっている。このように形成された画像に図のようにレンティキュラレンズを配置すれば実施の形態１と同様に超多眼の画像表示装置を形成することができる。
【００２１】
また、画素が生成される際の水平方向（図のＸ’の方向）と、画像本来の水平方向（図のＸの方向）のなす角度は図からＴａｎ-1（４／３）で表される。画像が生成される際の画像の傾きをこの角度とすると、３：４：５の直角三角形の斜辺がシリンドリカルレンズの配列方向に直角になるようにできるので、単位画素群同士の境界の最も外側を結ぶ線分もしくは最も内側を結ぶ線分を、シリンドリカルレンズの配列方向に直角になるように切り分けることができる。一般的には画素間の距離をｄとして画像が生成される際の水平方向の画素数をｎ、画像が生成される際の垂直方向の画素数をｍとする直角三角形を考えると、画素が生成される際の水平方向（図のＸ’の方向）と、画像本来の水平方向（図のＸの方向）のなす角度をＴａｎ-1（ｄ・ｍ／ｄ・ｎ）＝Ｔａｎ-1（ｍ/ｎ）とすることができる。
なお、ここでは画素間の距離が縦横一定の場合を示しているが、図２に示すように画素間の距離が縦横で違う場合は、水平方向の画素間の距離をｄ1、垂直方向の画素間の距離をｄ２とすると、画素が生成される際の水平方向（図のＸ’の方向）と、画像本来の水平方向（図のＸの方向）のなす角度はからＴａｎ-1（ｄ2・ｍ／ｄ2・ｎ）＝Ｔａｎ-1（ｄ2/ｄ1）・（ｍ/ｎ）＝Ｔａｎ-1（Ａ・ｍ／ｎ）と表すことができる。但し、Ａはｄ２に対するｄ１の比率である。
【００２２】
次に、背面画像表示体である紙上に上記のような画像を形成する方法について簡単に説明する。まず、被写体を異なる視点から撮像し、異なる視差をもつ画像データを取得する。ここでは、７５眼なので７５個のデジタル画像データを取得する。この得られた７５個のデジタル画像データから、立体画像が得られるような画素の配置に従って、一単位画素群Ｐを形成する画素を図１に示す番号順に並べていく。以下、すべての単位画素群について同様の操作を行う。なお、一単位画素群はＸ方向に１５画素、Ｙ方向に５画素分の幅があるので各画素へもとの画像データから画素を配列する場合にはＸ方向について１４画素、Ｙ方向について４画素分を間引くことになる。これにより、図１に示すような画像データがデジタルデータとして得られるので、これをプリンタによりそのまま印刷すれば求める背面画像表示体が得られる。実際には斜めに画像が印刷されているので、画像部分のみを切り取った後にレンティキュラレンズの背面に画像自体の水平方向をシリンドリカルレンズの配列方向に一致するように配置して画像表示装置を得ることができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１では紙に印刷したものを示したがＣＲＴ等のディスプレイに表示することも可能である。この場合画像は斜めに表示されるのでディスプレイを画像がまっすぐになるように斜めに傾ければよい。もっとも、図１に示すような画像だとかなり大きくディスプレイを傾けなければならず、また、画面の余白部分が大きくなる。そこで、図３に示すような単位画素群Ｐの構成をとることもできる。この単位画素群はＮ２＋１（Ｎ：自然数）の画素により構成されるもので、やはり二点鎖線がレンティキュラレンズＬの配置を示す。この配置方法では、画素が生成される際の水平方向と、画像本来の水平方向のなす角度はＴａｎ- １（１／Ｎ）で表すことができるので、Ｎが増えると画像の傾きは小さくなる。図では具体例としてＮを６にし、３７画素を単位画素群Ｐとしている。このような構成にすることで画面の傾きは小さくでき、画面の余白部分も少なくできるので画面を有効に利用することができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。これらの画素により構成される画像はここでは背面画像表示体としての紙上に印刷したものである。図の太線で囲まれる部分が単位画素群Ｐであり、Ａａ１〜Ａａ３２までが一つの単位画素群Ｐを構成する画素である。このような３２画素を構成画素とする単位画素群Ｐが縦横に配列されて一つの画像を形成している。また、図の二点鎖線がレンティキュラレンズＬを示しており、図で表れる２本の二点差線はレンティキュラレンズＬを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応する。従来のレンティキュラレンズを用いた画像表示装置ではこれらのＡａ１〜Ａａ３２の画素はこの順に単位画素群Ｐを構成する画素は水平方向に一列に配置されるものであるが、ここでは、シリンドリカルレンズの配列方向に対して斜めに配置されている。
【００２５】
即ち、Ａａ１〜Ａａ４までを縦方向に重ねるとともに、それぞれ少しずつ右方向にずらし、次に並ぶＡａ５をＡａ１に可能な限り隣接させて配置する。なお、Ａａ１からＡａ４のそれぞれのずれ幅はＡａ４がＡａ５よりも右にこないように適宜さだめられる。正確には、ずれ幅は画素間の距離をＤとすると、Ｄ／４にしている。これによりＡａ１〜Ａａ４までのずれ幅がＤ／４になることはもちろん、Ａａ４とＡａ５とのずれ幅もＤ／４となる。以下、Ａａ５〜Ａａ８はそれぞれＡａ１〜Ａａ４に可能な限り隣接するように配置し、続くＡａ９〜Ａａ１２、Ａａ１３〜Ａａ１６、・・・・と４組ずつ可能な限り隣接させるように配置する。上述したようにずれ幅をＤ／４とすることで列の一番下と隣の列の一番上とのずれ幅もＤ／４となるので、結果としてＡａ１〜Ａａ３２までの各画素がこの番号の順にシリンドリカルレンズの配列方向に等間隔に並ぶことになる。一般に、単位画素群の列中の画素数がＮの場合に、ずれ幅をＤ／Ｎとするとすべての画素は横方向に等間隔に配列できることになる。また、一列中の最も大きなずれ量は、先頭を除いたＮ−１個目の画素のずれ幅である Ｄ・（Ｎ−１）／Ｎ で表すことができる。
【００２６】
なお、ここでは、列方向の画素は下に向かって右方向に等間隔にずれるように設定しているが、列中の画素はランダムにずれてもかまわない。具体例を図５に示す。図５に示す配列ではＡａ１〜Ａａ４の画素は２番目の画素が一番左なのでＡａ１に設定され、Ａａ１に最もに隣接する一番上の画素がＡａ２に設定され、Ａａ２に最も隣接する一番下の画素がＡａ３に設定され、Ａａ３に隣接する３番目の画素がＡａ４に設定されている。このように列中の画素に重なりがなく、ずれていれば必ず、横方向に並ぶ順番が決まるのでそれに対応させて画素を配列すれば足りる。要は単位画素群Ｐを構成する画素がシリンドリカルレンズの配列方向に定められた順に並べば足りる。
【００２７】
また、ずれ幅も等間隔でなくても画素を視差があるように配列することが可能である。また、上述のように等間隔で並ぶ場合は、ランダムであっても各画素は、一番左の画素に対してＤ／４、Ｄ・２／４、Ｄ・３／４、の何れかのずれ幅を持つ。一般には、等間隔で並ぶ場合は、列中の画素数をＮとすると、必ず、列中の各画素同士は、Ｄ・ｘ／Ｎ（但し、ｘはＮ以下の自然数）で表されるずれ量を持つことになる。なお、列の捉え方は設計者が任意に決めることができ、図５においては、Ａａ３〜Ａａ６を一列と捉えることも可能である。この場合、すくなくとも、列中のすべての画素が、隣接する列中の画素をこの隣接する列のある方向に越えることはないようにする必要がある。
【００２８】
このように単位画素群Ｐを構成する画素を斜めに配置し、列同士を可能な限り隣接させることにより一つのシリンドリカルレンズの幅におさまる単位画素群Ｐの中に多くの構成画素を並べることができる。また、人間の目では微小な縦方向のずれは認識ができないため図のような縦方向の４画素の幅は認識できない。その結果、従来と同じ画素のピッチ間隔で一般的なレンティキュラレンズを用いても超多眼を実現することが可能となる。
【００２９】
次に、画像表示体である紙上に上記のような画像を形成する方法について説明する。まず、被写体を異なる視点から撮像し、異なる視差をもつ画像データを取得する。具体的には、水平方向にデジタルカメラを移動させながら３２の位置で被写体を撮像することで３２個のデジタル画像データを取得する。この得られた３２個のデジタル画像データから、一単位画素群Ｐを形成する画素を図６に示すように４×８のマトリックス状に配置していく。一単位画素群Ｐを形成する画素の割り当ては従来のレンティキュラレンズを用いた立体画像装置における割り当てと同様なので説明は省略する。なお、横に８画素、縦に４画素分の幅を取るので元の画素データから横は７画素、縦には３画素間引いて配置していく。また、レンティキュラレンズは上記のような一単位画素群に水平方向に１／４の大きさの画素を３２個並べた長さを１レンズピッチとするようなものを用いる。このように配列して印刷すべき画像データが得られる。
【００３０】
これを印刷することにより図４に示すような斜め方向に画素がずれた画像を得るわけであるが、このためにプリンタの階調表現機能を利用する。即ち、一般的なプリンタは印刷上の複数画素が印刷データの一画素となっておりこれにより細かな階調を実現している。具体的にはＮ×Ｎピクセルで構成されるサブマトリックスを印刷データの一画素に割り当てており、マトリックス内の１ピクセルが表現できる階調数が少なくてもサブマトリックス全体として多彩な階調を表現できるようになっている。そこで、サブマトリックスで構成される印刷データの一画素は構成単位であるピクセルの幅だけずらすことが可能である。具体的例を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）における最小の正方形がプリンタで印刷できる１ピクセルであり、太い線で構成される正方形が印刷データの一画素を示している。図に示すように下方の画素をプリンタの制御ソフトウエアにより縦方向に一画素下がった印刷をするときには１ピクセル分ずらすようにし、４画素分縦方向に下がったところで元の位置から印刷をするようにさせる。以下同様の動作を繰り替えさせることで、図６（ａ）に示す画像データを印字すれば図１に示すような印刷画像が得られることになる。この得られた画像が印刷された紙にレンティキュラレンズを重ねると超多眼を実現する画像表示装置が得られる。
【００３１】
なお、ここではプリンタのサブマトリックスによる階調表示機能を利用しているが、例えばドットプリンタの場合においてドットの直径で階調を表現するような場合には、この機能を利用することが可能である。即ち、ドットの直径で階調を表現する機能をもつプリンタのドットピッチはドットの直径よりも小さく設定されているので、シリンドリカルレンズの配列方向にはドットの径を超えない範囲で画素を斜めに配列することで上記と同様の配列が可能となる。
【００３２】
ところで、実施の形態１では紙に印刷したものを示したが、ＣＲＴ等のディスプレイ装置を背面画像表示体とすることも可能である。この場合、上記のようにプリンタの階調表示機能を利用することができない。そこで、ディスプレイ装置ではＲＧＢの各蛍光体のずれを利用することが考えられる。この場合は一単位画素群は縦に３行の幅を持つことになる。ここでは横方向は８列のままとして一単位画素群には２４画素が含まれるものとする。印刷の場合と同様にしてここでは２４個のデジタル画像データより得られる一単位画素群当り２４個の画素を、図７（ａ）に示すように３×８のマトリクス状に配置していく。そして、これを表示する際にＲＧＢの幅だけずらして表示する。図７（ｂ）に具体例を示す。図７（ｂ）はアパ−チャグリル方式のＣＲＴの画面の拡大状態を示した模式図である。一組のＲＧＢの蛍光体が表示上の一画素を構成する。ＲＧＢは順番は問わないので、図に示すように縦方向に一画素下がったものについては蛍光体の位置を一つずらしたものを一画素として表示する。３画素分下がったところで、横方向のもとの位置から一画素として表示するようにする。具体的には、ＣＲＴへ入力する画像信号を電子ビームの操作に同期させて一ライン下がる際に一蛍光体分だけずれるようにすればよい。また、ここではアパ−チャグリル方式のＣＲＴを例に挙げているが、シャドウマスク方式のＣＲＴであっても蛍光体ごとにずらすことが可能であり、同様の表示方法が可能である。
【００３３】
（実施の形態３）
図８に実施の形態３にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す。これらの画素により構成される画像はここでも背面画像表示体としての紙上に印刷されるものとする。図で示す太線で囲まれる部分が単位画素群Ｐを構成する。Ａａ１〜Ａａ３２までが一つの単位画素群Ｐを構成する画素である。このような３２画素を構成画素とする単位画素群Ｐが斜めに配列されて一つの画像を形成している。また、図の二点鎖線がレンティキュラレンズＬを示しており、図で表れる２本の二点差線はレンティキュラレンズＬを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応する。実施の形態２では、単位画素群を構成する画素が斜めにずれて配列されたが、本実施の形態では各単位画素群内の画素は縦横にマトリックス状に配置される。一方でレンティキュラレンズのシリンドリカルレンズの配列方向は画像の本来の水平方向に対して斜めになるように配置されている。そして、各単位画素群はこのシリンドリカルレンズの長手方向に沿って斜めに配列される。このようにレンティキュラレンズを斜めにすることによっても観察者に対して各単位画素群中の各画素を視差をもって提示することが可能である。
【００３４】
このことを図９を用いて説明する。図９は画像表示装置の一部を模式的に立体化した状態を示す図である。図９においてレンティキュラレンズＬを構成するシリンドリカルレンズの主点を結んだ線分をＬｍで表している。シリンドリカルレンズ背面の単位画素群Ｐ上の各点からの光は、シリンドリカルレンズにより線分Ｌｍを通る面に平行な光として屈折することになる。即ち、各画素の中心点からの光は図における複数の平面が存する方向に進むことになる（実際の光はシリンドリカルレンズの幅を持った平行光線となる）。図において各平面には対応する画素名を示している。図９に示すようにシリンドリカルレンズを単位画素群Ｐに対して斜めに配置することで、各画素のシリンドリカルレンズの一方の縁から他方の縁へ向かう方向に画素が等間隔で並ぶことになる。図からわかるように各画素の中心点からの光が通る平面は線分Ｌｍを通り、一縁から他縁に並ぶ各画素に対応して線分Ｌｍの周りを同じ角度でまわるように並ぶことになる。即ち、各画素群は観察者から見ると一列に視差のある画素として捉えられることになる。
【００３５】
次に、上記のような画像表示装置の製造方法について説明する。まず、画像表示体である紙上に画像を形成する前の印刷データを生成する。そのために被写体を異なる視点から撮像し、異なる視差をもつ画像データを取得する。具体的には、水平方向にデジタルカメラを移動させながら３２の位置で被写体を撮像することで３２個のデジタル画像データを取得する。この得られた３２個のデジタル画像データから、一単位画素群Ｐを形成する画素を４×８のマトリックス状に配置していく。なお、横に８画素、縦に４画素分の幅を取るので元の画素データから横は７画素、縦には３画素間引いて配置していく。このように配列して印刷すべき画像データ（図６（ａ）に示すものと同じ）が得られる。次に、これを紙上に印刷する。ここで実施の形態２では単位画素群中の画素が斜めになるように印刷したが、本実施の形態では単位画素群中の画素はそのままで、単位画素群が斜めになるように印刷していく。
【００３６】
図１０に印刷される単位画素群の配置を示す。図１０において一番小さな長方形が単位画素群Ｐを示している。そして、太い線により挟まれた単位画素群Ｐの縦の並びｖ1、ｖ２、・・・・が印刷前の画像データにおいて同一の列に並んでいた単位画素群の列を示す。図に示すように単位画素群Ｐは縦方向にずれながら配置される。ここでのずれ幅は１画素分である。ただし、縦に８段ずれるごとに次の単位画素群Ｐの位置はもとの位置（８段上の単位画素群Ｐと同じ位置）に配置される。このように配置することで、単位画素群Ｐの縦方向の配置は斜めであるけれども巨視的に見ると画像はまっすぐに見えることになる。
【００３７】
また、単位画素群Ｐの横幅は８画素分であり、縦に向かうごとに１画素分ずつずれるので図に示すように、例えばｖ1列の９番目の単位画素群Ｐは、隣のｖ2列の８番目の画素から１画素左にずれた位置に一致する。ｖ1列の１０番目から１６番目の単位画素群もやはり左に１画素ずれて配置されるので単位画素群Ｐは、ｖ2列の１番目から８番目、ｖ1列の９番目から１６番目は、同じずれ幅で斜めに配列されることになる。単位画素群Ｐは規則的に配置されるので、単位画素群Ｐは１画素ずつ左にずれならがら斜めにまっすぐ配置される第２の列が形成される。従って、この第２の列にシリンドリカルレンズが沿うようにレンティキュラレンズを配置すれば、一つのシリンドリカルレンズ内に単位画素群Ｐが並ぶことになる。そこで、印刷された画像にこの方向にレンティキュラレンズを各単位画素Ｐがシリンドリカルレンズ内に収まるように配置することで本実施の形態に係る画像表示装置が得られる。
【００３８】
（実施の形態４）
上記各実施の形態では画素を斜めに配置することで、シリンドリカルレンズの配列方向の画素密度を高くしたが、本実施の形態では時間をずらして表示することでシリンドリカルレンズの配列方向の画素密度を高くする。時間的にずらして表示するためには動的に画素の状態を変化できる表示装置を利用する必要がある。ここでは、アパ−チャグリル方式のＣＲＴを用いるものとする。
図１１（ａ）〜（ｃ）は実施の形態３にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体としてのＣＲＴに表示される画像の画素の表示順を示す図である。図で示す太線で囲まれる長方形部分が単位画素群Ｐであり、各単位画素群は８つの画素により構成される。このような単画素群Ｐが縦横に配列されて一つの画像が形成される。また、図の二点鎖線がレンティキュラレンズＬをを示しており、２本の二点鎖線はレンティキュラレンズを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応している。また、図の点線で表された縦長の長方形の一つ一つがＣＲＴの一つの蛍光体に対応し、それぞれがＲ・Ｇ・Ｂのいずれかの色を表す。図１０（ａ）〜（ｃ）は９０Ｈｚの周期で順に切り替わって行くものとする。
【００３９】
図１１の「Ａａ●●」で表わされる画素群により構成される単位画素群Ｐについて表示動作を説明する。なお、Ａａの後の番号は画素の配列順を示しており仮に従来のように単位画素群中の画素を横一列に並べるならば、各番号が画素の左側からの位置を表すことになる。まず、図１１（ａ）の状態の時は「Ａａ１」、「Ａａ４」、「Ａａ７」、「Ａａ１０」、「Ａａ１３」、「Ａａ１６」、「Ａａ１９」、「Ａａ２２」の画素が表示される。即ち、「Ａａ１」から３つずつ飛ばした位置の画素が表示されている。
次に、図１１（ｂ）では「Ａａ２」、「Ａａ５」、「Ａａ８」、「Ａａ１１」、「Ａａ１４」、「Ａａ１７」、「Ａａ２０」、「Ａａ２３」の画素が表示される。これは、「Ａａ２」から３つ飛ばした位置の画素群である。また、図１１（ａ）に比べて全体にＣＲＴの一蛍光体分だけ左にずれている。最後に、図１１（ｃ）では「Ａａ３」、「Ａａ６」、「Ａａ９」、「Ａａ１２」、「Ａａ１５」、「Ａａ１８」、「Ａａ２１」、「Ａａ２４」の画素が表示される。これは、「Ａａ３」から３つ飛ばした位置の画素群である。また、図１１（ｂ）に比べて全体にやはりＣＲＴの一蛍光体分だけ左にずれている。
このように時間差をもって図１１（ａ）〜（ｃ）の画面に切り替わることによって、残像効果により一単位画素群の表示範囲（実際には左右に振動している）にはＡａ１〜Ａａ２４の２４の画素がこの順でならんで表示されているのと同じ効果を生じる。即ち、狭い範囲内において超多眼を実現することが可能となる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態において示した各単位画素群の画素配置は一例であり単位画素群中の画素配置方法とレンティキュラレンズの組み合わせは様々なものが実現可能である。また、上記実施の形態では単位画素群はＸ方向には平行に形成されているが、斜めに形成されても問題はない。
また、上記各実施の形態における画像表示装置は特に立体画像の表示に好適であるが、見る位置によって画像が変化するアニメーションやモーフィングなどに利用することもできる。
さらに、上記各実施の形態では背景画像表示体として印刷媒体や電気的に画像を表示するＣＲＴを挙げているが、この他にも光だけで画像を表示する光デバイス装置なども利用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から本発明は次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明は、画素の密度はマトリックス上に画素を配置した場合と変わらないままで画素の配列がレンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向に対して斜めになるので、結果として、シリンドリカルレンズの配列方向に対して画素が高密度に配列でき、レンティキュラレンズを用いた画像表示において形状的な制約を少なくしながら超多眼画像が実現されることになる。
【００４２】
請求項２に記載の発明は、画素は必ず背面画像表示体の水平方向にも並ぶことになり、縦に並ぶ単位画素群同士が背面画像表示体の水平方向で容易に分けられることになるので、単位画素群の配置設計を容易に行うことができる。
【００４４】
請求項３に記載の発明は、背面画像表示体を平面体に画素を印刷したものとすることで電力等の供給無しに常に超多眼の立体画像を表示する画像表示装置を実現できる。
請求項４に記載の発明は、背面画像表示体を電気的に画素を表示するディスプレイ装置とすることで、適宜表示画像を切り替えることができ超多眼の立体動画像を表示させることも可能となる。
【００４５】
請求項５に記載の発明は適切なレンティキュラレンズを配置することで超多眼を実現する画像表示装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。
【図２】縦横の画素間の違う画像を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態２にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成の他の例を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成の他の例を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は図１に示す画像を印刷する前に生成される画像データの画素の配置構成を模式的に示す図であり、（ｂ）はプリンタにより印刷される場合の印刷データの画素を一ピクセル分ずらした状態を模式的に示す図である。
【図７】（ａ）はディスプレイにより表示される前に生成される画像データの画素の配置構成を模式的に示す図であり、（ｂ）はディスプレイにより表示される場合の表示データの画素を蛍光体分だけずらした状態を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態３にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。
【図９】実施の形態３にかかる画像表示装置における光の進み方を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態３における単位画素群の配置構成を模式的に示す図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は実施の形態４にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の表示順を示す図である。
【図１２】（ａ）は従来のレンティキュラレンズの背面に配置される画像を模式的に示した正面図であり、（ｂ）は（ａ）の画像にレンティキュラレンズを設置した状態を模式的に示す平面図である。
【図１３】従来のレンティキュラレンズの背面に配置される画素が斜めに配置された画像の例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
Ｐ 単位画素群
Aa1〜Aa32、1〜75、1〜37 画素
Ｌ レンティキュラレンズ
【発明の属する技術分野】
本発明はレンティキュラレンズを用いた画像の表示装置に関し、特に超多眼画像の画像の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンティキュラレンズを用いた立体画像表示装置は広く知られている。従来のレンティキュラレンズを用いた立体画像装置の原理を図１２を用いて簡単に説明する。図１２（ａ）はレンティキュラレンズの背面に配置される画像を模式的に示した正面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の平面図である。図における最小の正方形の枠が単位画素を示している。レンティキュラレンズＬは二点鎖線で示され、かまぼこ状のシリンドリカルレンズを配列した形態をしている。図では一つのシリンドリカルレンズの幅が４画素分の幅と一致している。このシリンドリカルレンズの配列方向に並ぶ４つの画素は原則としてそれぞれ視差が異なる位置から撮像された画像データから取り出されたもので、レンティキュラレンズＬを通してみると立体画像が得られるように公知の配置方法により配置される。図では太線で囲まれる４つの画素群が一単位となって縦横に配列されている。本願では、この視差が異なる画像データより抽出されて一定規則で配列される画素群の最小単位を「単位画素群」と称することとする。なお、画像の端等においては単位画素群に同一の視差より撮像された画像中の画素が含まれる場合もある。このように構成される立体表示装置を見ると、レンティキュラレンズＬによって見る位置に応じて眼に入る画素が異なり、位置に応じて異なる立体画像を見ることが可能となる。また、このようなレンティキュラレンズを用いた画像表示装置は立体画像表示のほかにモーフィングやアニメーションの画像表示などにも利用されている。
【０００３】
以上の説明のような構成でレンティキュラレンズを用いた立体画像表示装置はできているが、従来の立体画像表示装置は片方の眼（単眼）に入る画素は１つもしくは隣接する２つが限度であり通常視差の異なる複数の画素が単眼に入ることはない。ところで、近年の研究によると単眼の中に視差のある画素を複数入れることにより、眼の焦点調整動作がある程度再現されてよりリアルな画像が体感できることがわかってきている（梶木義裕「自然な立体視を目指した立体表示技術の動向」画像電子学会研究会予行99-04-48、阪本邦夫他「単眼ステレオ立体視ディスプレイの試作」論文小特集、３次元映像情報メディア技術 等参照）。このように単眼に複数の画素を入力させるような画像は超多眼画像と呼ばれている。
【０００４】
超多眼画像を実現するためには、両眼間の距離を約６４ｍｍとして単位画素群に少なくとも３０画素を配列する必要がある。しかしながら、単位画素群中の画素をレンティキュラレンズのシリンドリカルレンズ方向に並べるには回折、収差などのために限界がある（大越孝敬「三次元画像工学」朝倉書店 参照）。このために、超多眼を実現する方法として扇型の大型ディスプレイなどが提案されている（本田捷雄「２０１０年の３次元映像の技術予測」電子映像学会第２９巻第１号（２０００）参照）。しかし、このような扇型のディスプレイを用いると立体画像表示装置の形状が限定されてしまいどうしてもかさばることになってしまう。
【０００５】
一方、特表平１０−５０５６８９号公報に視差のある画素を斜めに、列方向に重なるように配置することが示されている。図１３に同公報で示されている、画素を列方向に重なるように斜めに配置した状態を模式的に表した図を示す。このように斜めに配置するとシリンドリカルレンズ方向に並べることができる画素数を増やすことができると考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特表平１０−５０５６８９号公報に示される発明はアクティブマトリックス液晶表示パネルにおけるブラックマスクが画素間に存在するために、レンティキュラレンズを通して見た場合に視差のある画素の間にブラックマスク部分が入ってしまい連続した視差にならないことを防止するものであって、超多眼という観点はない。そのために、図１３に示すように斜め配置をしているのにもかかわらず連続しない画素同士は重なりあわないように配置がされている。
超多眼を形状的な制約を少なくしながら実現するためには可能な限りレンティキュラレンズの配列方向に視差のある画素を並べることが必要であるが、上記公報に示される発明では不十分である。
そこで、本発明はレンティキュラレンズを用いた画像表示において形状的な制約を少なくしながら超多眼画像を実現することを課題とし、さらに、そのために、レンティキュラレンズの配列方向に対して視差のある画素を斜めに配置することとする場合に可能な限り密度を高くすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有する。請求項１に記載の発明は、以下の（１０１）〜（１０６）の要件を満たす画像表示装置である。
（１０１）レンティキュラレンズを有する。
（１０２）複数の視差のある画像データ群より得られる画素を所定の順に配置した単位画素群を配列した画像を表示する背面画像表示体を有する。
（１０３）前記レンティキュラレンズは、前記背面画像表示体上に配置される。
（１０４）前記背面画像表示体は画像生成時に水平方向に画素が配置されて画像が生成されるものである。
（１０５）前記背面画像表示体が表示する画像は前記水平方向に対して画像全体の本来の水平方向を斜めに生成したものである。
（１０６）前記レンティキュラレンズは、前記背面画像表示体に前記画像全体の本来の水平方向と、レンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向が一致するように配置される。
【０００８】
なお、複数の視差のある画像データ群とは、同一の被写体に対して異なる視点から撮像して得られる複数の画像データをいう。また、所定の順とはレンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配置方向に対する配置順である。シリンドリカルレンズはここでは、レンティキュラレンズを構成する各単位レンズを意味しシリンドリカルレンズの形状の変異は問わない。また、本願においてレンティキュラレンズはＨＯＥ（Holographic Optical Element）によりレンティキュラレンズの特性を実現したものも含む。また、レンティキュラレンズの背面形状は曲面であっても差し支えはない。さらに、画素が配置される際の水平方向は、画像を形成する装置が画像形成面を走査して行く方向に一致する。また、形成される画像自体の水平方向を意味するものではない。
上記のような構成により、背面画像表示体に表示される画像の画素の密度はマトリックス上に画素を配置した場合と変わらないまま画素の配列がレンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向に対して斜めになるので、シリンドリカルレンズの配列方向に対して画素が高密度に配列できることになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は請求項１に記載の画像表示装置において、さらに、以下の（２０１）の要件を満たす画像表示装置である。
（２０１）前記背面画像表示体が生成する画像は画像全体の本来の水平方向と、画像生成時に画素が配置される水平方向との角度が
Ｔａｎ-1（Ａ・ｍ／ｎ）
（但し、ｍ、ｎは自然数、Ａは画像生成時における水平方向の画素間の距離に対する垂直方向の画素間の距離の比率）
で表される。Ａは具体的には、画像生成時における垂直方向の画素間の距離をｓ、水平方向の距離をｒとすると、Ａ＝ｒ／ｓで表される。
このように構成すると、画素は必ず背面画像表示体の水平方向にも並ぶことになり、縦に並ぶ単位画素群同士が背面画像表示体の水平方向で容易に分けられることになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記背面画像表示体は平面体に画素を印刷したものである請求項１又は２に記載の画像表示装置である。ここに、平面体とは紙、合成樹脂板、金属板、木板等、おおよそ印刷が可能な平面部分を有する物が該当する。また、本願における印刷とは、主としてプリンタやプロッタにより画像データをハードコピーとして生成することを意味する。なお、印刷が可能であれば多少の曲面は許容される。さらに印刷後ならば自由に曲面に加工してもよい。また、平面体としてレンティキュラレンズの背面に直接印刷することも考えられる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記背面画像表体は電気的に画素を表示するディスプレイ装置である請求項１又は２に記載の画像表示装置である。このようなディスプレイ装置としてはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、液晶プロジェクタ等が例示される。また、電子ペーパーなど常時通電していなくても画像形成時に電気的に画素が表示されるものも含まれる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は請求項１から４のいずれか１項に記載の背面画像表示体である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１に実施の形態１にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す。これらの画素により構成される画像は背面画像表示体としての紙上に印刷されるものとする。図で示す太線で囲まれる部分が単位画素群Ｐを構成する。各単位画素群Ｐは１〜７５の画素により構成される。各単位画素群Ｐは図のＸ方向を横方向としてＹ方向を縦方向としてマトリックス状に配列され一つの画像を構成する。図面自体は印刷における縦方向および横方向に一致しているので、印刷される画像は紙面に対して斜めに形成されることになる。即ち、印刷は紙面の水平方向へ画素を配置しながら行われ、画像本来の水平方向はこれに対して斜めに形成される。また、図の二点鎖線が配置されるレンティキュラレンズＬを示しており、２本の二点差線がレンティキュラレンズＬを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応している。即ち、一つのシリンドリカルレンズ間の単位画素群Ｐには７５画素が含まれることになる。
【００２０】
詳しく説明すると、ここでは印刷データは６００ｄｐｉ（dot per inch）であり、レンティキュラレンズＬは４０ｌｐｉ(lens per inch)のものを使用している。即ち、従来の方法で画像表示装置を形成すると、一つのシリンドリカルレンズ中には１５（＝６００／４０）画素だけ配列可能である。一方、図中の三点ＡＢＣにより構成される三角形に注目すると、ＡＢ間は４画素（距離４／６００Inch）、ＢＣ間は３画素（距離３／６００inch）、Ｂは直角に交わっているのでＡＣ間は５画素分（５／６００inch）距離の長さであることがわかる。図のＸ方向に三角形ＡＢＣは丁度３つできるので１５画素分の長さとなる。また、Ｙ方向にも画素が配置される結果７５画素を一つのシリンドリカルレンズ中に入れることが可能となっている。このように形成された画像に図のようにレンティキュラレンズを配置すれば実施の形態１と同様に超多眼の画像表示装置を形成することができる。
【００２１】
また、画素が生成される際の水平方向（図のＸ’の方向）と、画像本来の水平方向（図のＸの方向）のなす角度は図からＴａｎ-1（４／３）で表される。画像が生成される際の画像の傾きをこの角度とすると、３：４：５の直角三角形の斜辺がシリンドリカルレンズの配列方向に直角になるようにできるので、単位画素群同士の境界の最も外側を結ぶ線分もしくは最も内側を結ぶ線分を、シリンドリカルレンズの配列方向に直角になるように切り分けることができる。一般的には画素間の距離をｄとして画像が生成される際の水平方向の画素数をｎ、画像が生成される際の垂直方向の画素数をｍとする直角三角形を考えると、画素が生成される際の水平方向（図のＸ’の方向）と、画像本来の水平方向（図のＸの方向）のなす角度をＴａｎ-1（ｄ・ｍ／ｄ・ｎ）＝Ｔａｎ-1（ｍ/ｎ）とすることができる。
なお、ここでは画素間の距離が縦横一定の場合を示しているが、図２に示すように画素間の距離が縦横で違う場合は、水平方向の画素間の距離をｄ1、垂直方向の画素間の距離をｄ２とすると、画素が生成される際の水平方向（図のＸ’の方向）と、画像本来の水平方向（図のＸの方向）のなす角度はからＴａｎ-1（ｄ2・ｍ／ｄ2・ｎ）＝Ｔａｎ-1（ｄ2/ｄ1）・（ｍ/ｎ）＝Ｔａｎ-1（Ａ・ｍ／ｎ）と表すことができる。但し、Ａはｄ２に対するｄ１の比率である。
【００２２】
次に、背面画像表示体である紙上に上記のような画像を形成する方法について簡単に説明する。まず、被写体を異なる視点から撮像し、異なる視差をもつ画像データを取得する。ここでは、７５眼なので７５個のデジタル画像データを取得する。この得られた７５個のデジタル画像データから、立体画像が得られるような画素の配置に従って、一単位画素群Ｐを形成する画素を図１に示す番号順に並べていく。以下、すべての単位画素群について同様の操作を行う。なお、一単位画素群はＸ方向に１５画素、Ｙ方向に５画素分の幅があるので各画素へもとの画像データから画素を配列する場合にはＸ方向について１４画素、Ｙ方向について４画素分を間引くことになる。これにより、図１に示すような画像データがデジタルデータとして得られるので、これをプリンタによりそのまま印刷すれば求める背面画像表示体が得られる。実際には斜めに画像が印刷されているので、画像部分のみを切り取った後にレンティキュラレンズの背面に画像自体の水平方向をシリンドリカルレンズの配列方向に一致するように配置して画像表示装置を得ることができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１では紙に印刷したものを示したがＣＲＴ等のディスプレイに表示することも可能である。この場合画像は斜めに表示されるのでディスプレイを画像がまっすぐになるように斜めに傾ければよい。もっとも、図１に示すような画像だとかなり大きくディスプレイを傾けなければならず、また、画面の余白部分が大きくなる。そこで、図３に示すような単位画素群Ｐの構成をとることもできる。この単位画素群はＮ２＋１（Ｎ：自然数）の画素により構成されるもので、やはり二点鎖線がレンティキュラレンズＬの配置を示す。この配置方法では、画素が生成される際の水平方向と、画像本来の水平方向のなす角度はＴａｎ- １（１／Ｎ）で表すことができるので、Ｎが増えると画像の傾きは小さくなる。図では具体例としてＮを６にし、３７画素を単位画素群Ｐとしている。このような構成にすることで画面の傾きは小さくでき、画面の余白部分も少なくできるので画面を有効に利用することができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図４は実施の形態２にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。これらの画素により構成される画像はここでは背面画像表示体としての紙上に印刷したものである。図の太線で囲まれる部分が単位画素群Ｐであり、Ａａ１〜Ａａ３２までが一つの単位画素群Ｐを構成する画素である。このような３２画素を構成画素とする単位画素群Ｐが縦横に配列されて一つの画像を形成している。また、図の二点鎖線がレンティキュラレンズＬを示しており、図で表れる２本の二点差線はレンティキュラレンズＬを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応する。従来のレンティキュラレンズを用いた画像表示装置ではこれらのＡａ１〜Ａａ３２の画素はこの順に単位画素群Ｐを構成する画素は水平方向に一列に配置されるものであるが、ここでは、シリンドリカルレンズの配列方向に対して斜めに配置されている。
【００２５】
即ち、Ａａ１〜Ａａ４までを縦方向に重ねるとともに、それぞれ少しずつ右方向にずらし、次に並ぶＡａ５をＡａ１に可能な限り隣接させて配置する。なお、Ａａ１からＡａ４のそれぞれのずれ幅はＡａ４がＡａ５よりも右にこないように適宜さだめられる。正確には、ずれ幅は画素間の距離をＤとすると、Ｄ／４にしている。これによりＡａ１〜Ａａ４までのずれ幅がＤ／４になることはもちろん、Ａａ４とＡａ５とのずれ幅もＤ／４となる。以下、Ａａ５〜Ａａ８はそれぞれＡａ１〜Ａａ４に可能な限り隣接するように配置し、続くＡａ９〜Ａａ１２、Ａａ１３〜Ａａ１６、・・・・と４組ずつ可能な限り隣接させるように配置する。上述したようにずれ幅をＤ／４とすることで列の一番下と隣の列の一番上とのずれ幅もＤ／４となるので、結果としてＡａ１〜Ａａ３２までの各画素がこの番号の順にシリンドリカルレンズの配列方向に等間隔に並ぶことになる。一般に、単位画素群の列中の画素数がＮの場合に、ずれ幅をＤ／Ｎとするとすべての画素は横方向に等間隔に配列できることになる。また、一列中の最も大きなずれ量は、先頭を除いたＮ−１個目の画素のずれ幅である Ｄ・（Ｎ−１）／Ｎ で表すことができる。
【００２６】
なお、ここでは、列方向の画素は下に向かって右方向に等間隔にずれるように設定しているが、列中の画素はランダムにずれてもかまわない。具体例を図５に示す。図５に示す配列ではＡａ１〜Ａａ４の画素は２番目の画素が一番左なのでＡａ１に設定され、Ａａ１に最もに隣接する一番上の画素がＡａ２に設定され、Ａａ２に最も隣接する一番下の画素がＡａ３に設定され、Ａａ３に隣接する３番目の画素がＡａ４に設定されている。このように列中の画素に重なりがなく、ずれていれば必ず、横方向に並ぶ順番が決まるのでそれに対応させて画素を配列すれば足りる。要は単位画素群Ｐを構成する画素がシリンドリカルレンズの配列方向に定められた順に並べば足りる。
【００２７】
また、ずれ幅も等間隔でなくても画素を視差があるように配列することが可能である。また、上述のように等間隔で並ぶ場合は、ランダムであっても各画素は、一番左の画素に対してＤ／４、Ｄ・２／４、Ｄ・３／４、の何れかのずれ幅を持つ。一般には、等間隔で並ぶ場合は、列中の画素数をＮとすると、必ず、列中の各画素同士は、Ｄ・ｘ／Ｎ（但し、ｘはＮ以下の自然数）で表されるずれ量を持つことになる。なお、列の捉え方は設計者が任意に決めることができ、図５においては、Ａａ３〜Ａａ６を一列と捉えることも可能である。この場合、すくなくとも、列中のすべての画素が、隣接する列中の画素をこの隣接する列のある方向に越えることはないようにする必要がある。
【００２８】
このように単位画素群Ｐを構成する画素を斜めに配置し、列同士を可能な限り隣接させることにより一つのシリンドリカルレンズの幅におさまる単位画素群Ｐの中に多くの構成画素を並べることができる。また、人間の目では微小な縦方向のずれは認識ができないため図のような縦方向の４画素の幅は認識できない。その結果、従来と同じ画素のピッチ間隔で一般的なレンティキュラレンズを用いても超多眼を実現することが可能となる。
【００２９】
次に、画像表示体である紙上に上記のような画像を形成する方法について説明する。まず、被写体を異なる視点から撮像し、異なる視差をもつ画像データを取得する。具体的には、水平方向にデジタルカメラを移動させながら３２の位置で被写体を撮像することで３２個のデジタル画像データを取得する。この得られた３２個のデジタル画像データから、一単位画素群Ｐを形成する画素を図６に示すように４×８のマトリックス状に配置していく。一単位画素群Ｐを形成する画素の割り当ては従来のレンティキュラレンズを用いた立体画像装置における割り当てと同様なので説明は省略する。なお、横に８画素、縦に４画素分の幅を取るので元の画素データから横は７画素、縦には３画素間引いて配置していく。また、レンティキュラレンズは上記のような一単位画素群に水平方向に１／４の大きさの画素を３２個並べた長さを１レンズピッチとするようなものを用いる。このように配列して印刷すべき画像データが得られる。
【００３０】
これを印刷することにより図４に示すような斜め方向に画素がずれた画像を得るわけであるが、このためにプリンタの階調表現機能を利用する。即ち、一般的なプリンタは印刷上の複数画素が印刷データの一画素となっておりこれにより細かな階調を実現している。具体的にはＮ×Ｎピクセルで構成されるサブマトリックスを印刷データの一画素に割り当てており、マトリックス内の１ピクセルが表現できる階調数が少なくてもサブマトリックス全体として多彩な階調を表現できるようになっている。そこで、サブマトリックスで構成される印刷データの一画素は構成単位であるピクセルの幅だけずらすことが可能である。具体的例を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）における最小の正方形がプリンタで印刷できる１ピクセルであり、太い線で構成される正方形が印刷データの一画素を示している。図に示すように下方の画素をプリンタの制御ソフトウエアにより縦方向に一画素下がった印刷をするときには１ピクセル分ずらすようにし、４画素分縦方向に下がったところで元の位置から印刷をするようにさせる。以下同様の動作を繰り替えさせることで、図６（ａ）に示す画像データを印字すれば図１に示すような印刷画像が得られることになる。この得られた画像が印刷された紙にレンティキュラレンズを重ねると超多眼を実現する画像表示装置が得られる。
【００３１】
なお、ここではプリンタのサブマトリックスによる階調表示機能を利用しているが、例えばドットプリンタの場合においてドットの直径で階調を表現するような場合には、この機能を利用することが可能である。即ち、ドットの直径で階調を表現する機能をもつプリンタのドットピッチはドットの直径よりも小さく設定されているので、シリンドリカルレンズの配列方向にはドットの径を超えない範囲で画素を斜めに配列することで上記と同様の配列が可能となる。
【００３２】
ところで、実施の形態１では紙に印刷したものを示したが、ＣＲＴ等のディスプレイ装置を背面画像表示体とすることも可能である。この場合、上記のようにプリンタの階調表示機能を利用することができない。そこで、ディスプレイ装置ではＲＧＢの各蛍光体のずれを利用することが考えられる。この場合は一単位画素群は縦に３行の幅を持つことになる。ここでは横方向は８列のままとして一単位画素群には２４画素が含まれるものとする。印刷の場合と同様にしてここでは２４個のデジタル画像データより得られる一単位画素群当り２４個の画素を、図７（ａ）に示すように３×８のマトリクス状に配置していく。そして、これを表示する際にＲＧＢの幅だけずらして表示する。図７（ｂ）に具体例を示す。図７（ｂ）はアパ−チャグリル方式のＣＲＴの画面の拡大状態を示した模式図である。一組のＲＧＢの蛍光体が表示上の一画素を構成する。ＲＧＢは順番は問わないので、図に示すように縦方向に一画素下がったものについては蛍光体の位置を一つずらしたものを一画素として表示する。３画素分下がったところで、横方向のもとの位置から一画素として表示するようにする。具体的には、ＣＲＴへ入力する画像信号を電子ビームの操作に同期させて一ライン下がる際に一蛍光体分だけずれるようにすればよい。また、ここではアパ−チャグリル方式のＣＲＴを例に挙げているが、シャドウマスク方式のＣＲＴであっても蛍光体ごとにずらすことが可能であり、同様の表示方法が可能である。
【００３３】
（実施の形態３）
図８に実施の形態３にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す。これらの画素により構成される画像はここでも背面画像表示体としての紙上に印刷されるものとする。図で示す太線で囲まれる部分が単位画素群Ｐを構成する。Ａａ１〜Ａａ３２までが一つの単位画素群Ｐを構成する画素である。このような３２画素を構成画素とする単位画素群Ｐが斜めに配列されて一つの画像を形成している。また、図の二点鎖線がレンティキュラレンズＬを示しており、図で表れる２本の二点差線はレンティキュラレンズＬを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応する。実施の形態２では、単位画素群を構成する画素が斜めにずれて配列されたが、本実施の形態では各単位画素群内の画素は縦横にマトリックス状に配置される。一方でレンティキュラレンズのシリンドリカルレンズの配列方向は画像の本来の水平方向に対して斜めになるように配置されている。そして、各単位画素群はこのシリンドリカルレンズの長手方向に沿って斜めに配列される。このようにレンティキュラレンズを斜めにすることによっても観察者に対して各単位画素群中の各画素を視差をもって提示することが可能である。
【００３４】
このことを図９を用いて説明する。図９は画像表示装置の一部を模式的に立体化した状態を示す図である。図９においてレンティキュラレンズＬを構成するシリンドリカルレンズの主点を結んだ線分をＬｍで表している。シリンドリカルレンズ背面の単位画素群Ｐ上の各点からの光は、シリンドリカルレンズにより線分Ｌｍを通る面に平行な光として屈折することになる。即ち、各画素の中心点からの光は図における複数の平面が存する方向に進むことになる（実際の光はシリンドリカルレンズの幅を持った平行光線となる）。図において各平面には対応する画素名を示している。図９に示すようにシリンドリカルレンズを単位画素群Ｐに対して斜めに配置することで、各画素のシリンドリカルレンズの一方の縁から他方の縁へ向かう方向に画素が等間隔で並ぶことになる。図からわかるように各画素の中心点からの光が通る平面は線分Ｌｍを通り、一縁から他縁に並ぶ各画素に対応して線分Ｌｍの周りを同じ角度でまわるように並ぶことになる。即ち、各画素群は観察者から見ると一列に視差のある画素として捉えられることになる。
【００３５】
次に、上記のような画像表示装置の製造方法について説明する。まず、画像表示体である紙上に画像を形成する前の印刷データを生成する。そのために被写体を異なる視点から撮像し、異なる視差をもつ画像データを取得する。具体的には、水平方向にデジタルカメラを移動させながら３２の位置で被写体を撮像することで３２個のデジタル画像データを取得する。この得られた３２個のデジタル画像データから、一単位画素群Ｐを形成する画素を４×８のマトリックス状に配置していく。なお、横に８画素、縦に４画素分の幅を取るので元の画素データから横は７画素、縦には３画素間引いて配置していく。このように配列して印刷すべき画像データ（図６（ａ）に示すものと同じ）が得られる。次に、これを紙上に印刷する。ここで実施の形態２では単位画素群中の画素が斜めになるように印刷したが、本実施の形態では単位画素群中の画素はそのままで、単位画素群が斜めになるように印刷していく。
【００３６】
図１０に印刷される単位画素群の配置を示す。図１０において一番小さな長方形が単位画素群Ｐを示している。そして、太い線により挟まれた単位画素群Ｐの縦の並びｖ1、ｖ２、・・・・が印刷前の画像データにおいて同一の列に並んでいた単位画素群の列を示す。図に示すように単位画素群Ｐは縦方向にずれながら配置される。ここでのずれ幅は１画素分である。ただし、縦に８段ずれるごとに次の単位画素群Ｐの位置はもとの位置（８段上の単位画素群Ｐと同じ位置）に配置される。このように配置することで、単位画素群Ｐの縦方向の配置は斜めであるけれども巨視的に見ると画像はまっすぐに見えることになる。
【００３７】
また、単位画素群Ｐの横幅は８画素分であり、縦に向かうごとに１画素分ずつずれるので図に示すように、例えばｖ1列の９番目の単位画素群Ｐは、隣のｖ2列の８番目の画素から１画素左にずれた位置に一致する。ｖ1列の１０番目から１６番目の単位画素群もやはり左に１画素ずれて配置されるので単位画素群Ｐは、ｖ2列の１番目から８番目、ｖ1列の９番目から１６番目は、同じずれ幅で斜めに配列されることになる。単位画素群Ｐは規則的に配置されるので、単位画素群Ｐは１画素ずつ左にずれならがら斜めにまっすぐ配置される第２の列が形成される。従って、この第２の列にシリンドリカルレンズが沿うようにレンティキュラレンズを配置すれば、一つのシリンドリカルレンズ内に単位画素群Ｐが並ぶことになる。そこで、印刷された画像にこの方向にレンティキュラレンズを各単位画素Ｐがシリンドリカルレンズ内に収まるように配置することで本実施の形態に係る画像表示装置が得られる。
【００３８】
（実施の形態４）
上記各実施の形態では画素を斜めに配置することで、シリンドリカルレンズの配列方向の画素密度を高くしたが、本実施の形態では時間をずらして表示することでシリンドリカルレンズの配列方向の画素密度を高くする。時間的にずらして表示するためには動的に画素の状態を変化できる表示装置を利用する必要がある。ここでは、アパ−チャグリル方式のＣＲＴを用いるものとする。
図１１（ａ）〜（ｃ）は実施の形態３にかかる画像表示装置のレンティキュラレンズの背面に設置される背面画像表示体としてのＣＲＴに表示される画像の画素の表示順を示す図である。図で示す太線で囲まれる長方形部分が単位画素群Ｐであり、各単位画素群は８つの画素により構成される。このような単画素群Ｐが縦横に配列されて一つの画像が形成される。また、図の二点鎖線がレンティキュラレンズＬをを示しており、２本の二点鎖線はレンティキュラレンズを構成する一つのシリンドリカルレンズに対応している。また、図の点線で表された縦長の長方形の一つ一つがＣＲＴの一つの蛍光体に対応し、それぞれがＲ・Ｇ・Ｂのいずれかの色を表す。図１０（ａ）〜（ｃ）は９０Ｈｚの周期で順に切り替わって行くものとする。
【００３９】
図１１の「Ａａ●●」で表わされる画素群により構成される単位画素群Ｐについて表示動作を説明する。なお、Ａａの後の番号は画素の配列順を示しており仮に従来のように単位画素群中の画素を横一列に並べるならば、各番号が画素の左側からの位置を表すことになる。まず、図１１（ａ）の状態の時は「Ａａ１」、「Ａａ４」、「Ａａ７」、「Ａａ１０」、「Ａａ１３」、「Ａａ１６」、「Ａａ１９」、「Ａａ２２」の画素が表示される。即ち、「Ａａ１」から３つずつ飛ばした位置の画素が表示されている。
次に、図１１（ｂ）では「Ａａ２」、「Ａａ５」、「Ａａ８」、「Ａａ１１」、「Ａａ１４」、「Ａａ１７」、「Ａａ２０」、「Ａａ２３」の画素が表示される。これは、「Ａａ２」から３つ飛ばした位置の画素群である。また、図１１（ａ）に比べて全体にＣＲＴの一蛍光体分だけ左にずれている。最後に、図１１（ｃ）では「Ａａ３」、「Ａａ６」、「Ａａ９」、「Ａａ１２」、「Ａａ１５」、「Ａａ１８」、「Ａａ２１」、「Ａａ２４」の画素が表示される。これは、「Ａａ３」から３つ飛ばした位置の画素群である。また、図１１（ｂ）に比べて全体にやはりＣＲＴの一蛍光体分だけ左にずれている。
このように時間差をもって図１１（ａ）〜（ｃ）の画面に切り替わることによって、残像効果により一単位画素群の表示範囲（実際には左右に振動している）にはＡａ１〜Ａａ２４の２４の画素がこの順でならんで表示されているのと同じ効果を生じる。即ち、狭い範囲内において超多眼を実現することが可能となる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態において示した各単位画素群の画素配置は一例であり単位画素群中の画素配置方法とレンティキュラレンズの組み合わせは様々なものが実現可能である。また、上記実施の形態では単位画素群はＸ方向には平行に形成されているが、斜めに形成されても問題はない。
また、上記各実施の形態における画像表示装置は特に立体画像の表示に好適であるが、見る位置によって画像が変化するアニメーションやモーフィングなどに利用することもできる。
さらに、上記各実施の形態では背景画像表示体として印刷媒体や電気的に画像を表示するＣＲＴを挙げているが、この他にも光だけで画像を表示する光デバイス装置なども利用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から本発明は次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明は、画素の密度はマトリックス上に画素を配置した場合と変わらないままで画素の配列がレンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向に対して斜めになるので、結果として、シリンドリカルレンズの配列方向に対して画素が高密度に配列でき、レンティキュラレンズを用いた画像表示において形状的な制約を少なくしながら超多眼画像が実現されることになる。
【００４２】
請求項２に記載の発明は、画素は必ず背面画像表示体の水平方向にも並ぶことになり、縦に並ぶ単位画素群同士が背面画像表示体の水平方向で容易に分けられることになるので、単位画素群の配置設計を容易に行うことができる。
【００４４】
請求項３に記載の発明は、背面画像表示体を平面体に画素を印刷したものとすることで電力等の供給無しに常に超多眼の立体画像を表示する画像表示装置を実現できる。
請求項４に記載の発明は、背面画像表示体を電気的に画素を表示するディスプレイ装置とすることで、適宜表示画像を切り替えることができ超多眼の立体動画像を表示させることも可能となる。
【００４５】
請求項５に記載の発明は適切なレンティキュラレンズを配置することで超多眼を実現する画像表示装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。
【図２】縦横の画素間の違う画像を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態２にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成の他の例を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成の他の例を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は図１に示す画像を印刷する前に生成される画像データの画素の配置構成を模式的に示す図であり、（ｂ）はプリンタにより印刷される場合の印刷データの画素を一ピクセル分ずらした状態を模式的に示す図である。
【図７】（ａ）はディスプレイにより表示される前に生成される画像データの画素の配置構成を模式的に示す図であり、（ｂ）はディスプレイにより表示される場合の表示データの画素を蛍光体分だけずらした状態を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態３にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の配置構成を模式的に示す図である。
【図９】実施の形態３にかかる画像表示装置における光の進み方を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態３における単位画素群の配置構成を模式的に示す図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は実施の形態４にかかる背面画像表示体に表示される画像の画素の表示順を示す図である。
【図１２】（ａ）は従来のレンティキュラレンズの背面に配置される画像を模式的に示した正面図であり、（ｂ）は（ａ）の画像にレンティキュラレンズを設置した状態を模式的に示す平面図である。
【図１３】従来のレンティキュラレンズの背面に配置される画素が斜めに配置された画像の例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
Ｐ 単位画素群
Aa1〜Aa32、1〜75、1〜37 画素
Ｌ レンティキュラレンズ
Claims (5)
- 以下の（１０１）〜（１０６）の要件を満たす画像表示装置。
（１０１）レンティキュラレンズを有する。
（１０２）複数の視差のある画像データ群より得られる画素を所定の順に配置した単位画素群を配列した画像を表示する背面画像表示体を有する。
（１０３）前記レンティキュラレンズは、前記背面画像表示体上に配置される。
（１０４）前記背面画像表示体は画像生成時に水平方向に画素が配置されて画像が生成されるものである。
（１０５）前記背面画像表示体が表示する画像は前記水平方向に対して画像全体の本来の水平方向を斜めに生成したものである。
（１０６）前記レンティキュラレンズは、前記背面画像表示体に前記画像全体の本来の水平方向と、レンティキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向が一致するように配置される。 - 請求項１に記載の画像表示装置において、さらに、以下の（２０１）の要件を満たす画像表示装置。
（２０１）前記背面画像表示体が生成する画像は画像全体の本来の水平方向と、画像生成時に画素が配置される水平方向との角度が
Ｔａｎ-1 （Ａ・ｍ／ｎ）
（但し、ｍ、ｎは自然数、Ａは水平方向の画素間の距離に対する垂直方向の画素間の距離の比率）で表される。 - 前記背面画像表示体は平面体に画素を印刷したものである請求項１又は２に記載の画像表示装置。
- 前記背面画像表示体は電気的に画素を表示するディスプレイ装置である請求項１又は２に記載の画像表示装置。
- 請求項１から４のいずれか１項に記載の背面画像表示体。
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