JP4672461B2 - 画像生成装置、電子機器、印刷加工物、画像生成方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画素が配置された画素パネルと、該画素パネルの各画素に指向性を与える光学素子群とを備えた立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成装置等に関する。

従来から知られているとおり、ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイとレンズアレイ（例えば、レンチキュラレンズアレイや蝿の目レンズアレイ）やバリアアレイ（例えば、パララックスバリアアレイやピンホールアレイ）等の光学素子群を組み合わせることで立体視映像表示装置を作成することができる。その方式には、多眼方式（２眼を含む）や超多眼方式、ＩＰ（Integral Photography）方式、光線再生法等が知られており、例えば非特許文献１や非特許文献２に開示されている。
高木康博，「６４眼式三次元カラーディスプレイとコンピュータ合成した三次元物体の表示」，３次元画像コンファレンス２００２講演論文集，３次元画像コンファレンス２００２実行委員会，２００２年７月４日，ｐ．８５−８８ 尾西明洋、武田勉、谷口英之、小林哲郎，「光線再生法による三次元動画ディスプレイ」，３次元画像コンファレンス２００１講演論文集，３次元画像コンファレンス２００１実行委員会，２００１年７月４日，ｐ．１７３−１７６

多眼方式では、図４５に示すように、立体視画像が表示された表示面の各画素から射出され、光学素子群（同図では、レンチキュラレンズアレイ）により指向性が与えられた光線が、設定された複数（同図では、４つ）の視点位置に集まるように設計されている。そして、解像度は光学素子のピッチに依存し、視点（ビュー）の数は画素ピッチと光学素子のピッチとの比に依存している。そのため、視点数が少ない多眼方式においては、各視点での解像度は比較的高いが、視点数が少ないため自然な立体感が得られないという欠点があった。

そこで、多眼方式を改良し、左右両眼の視差の内側にも非常に多くの視点を設定することで自然な立体感を得られるようにしたものが、図４６に示す超多眼方式である。しかし、超多眼方式では、視点数を非常に多くした結果、解像度の低下が著しいという欠点があり、満足な解像度を得るためには非常に高解像度の画素パネルを用いる必要があった。即ち、解像度と視点数とがトレードオフの関係にあった。

また、多眼方式及び超多眼方式では、想定した複数の視点位置それぞれから描画を行う（画像を生成する）こととしていた。このため、光学素子のピッチと画素ピッチとが正確に合うように設計を行う必要があった。

ＩＰ（Integral Photography）方式及び光線再生法では、図４７、４８に示すように、各画素から射出され、光学素子群により指向性を与えられた光線が、物体のサンプリングされた点群に集まるように設計されており、これを、更に遠くの視点から観察することによって立体視を実現している。図４７はＩＰ方式の場合を示しており、図４８は光線再生法の場合を示している。

そして、解像度は、物体のサンプリング点の数に依存し、各サンプリング点の視線数は、そのサンプリング点に集まる光線の数に依存している。つまり、サンプリング点の数が少ない程、各サンプリング点に多くの光線を集めることができる、即ち自然な立体感の再現が可能となるが、サンプリング点が少ないために解像度が低くなる。また、解像度を高くするためサンプリング点の数を増加させると、各サンプリング点には少数の光線しか集めることができず、自然な立体視が不可能となる。

特に、ＩＰ方式では、図４７に示すように、自然な距離感を観察できる位置が描画面（立体視画像の表示面）に平行な結像面に限られ、それ以外の位置での物体の距離感は不自然に観察される。一方、光線再生法は、ＩＰ方式に比較して自由な距離で結像を行うことができるものである。

また、ＩＰ方式には、レンズアレイを用いるものとピンホールアレイを用いるものとがあるが、図４７に示したように、レンズアレイを用いた場合には、描画面と結像面との間の距離がレンズの焦点距離に依存する。即ち、図４９に示すように、レンズの焦点面と表示面との間の距離をＡ、レンズの焦点面と結像面との間の距離をＢ、レンズの焦点距離をＦとすると、良く知られているように、次式の関係があるため、結像位置（描画面からの距離）を同時に２つ以上設定することができない。
（１／Ａ）＋（１／Ｂ）＝（１／Ｆ）

一方、光線再生法は、図４８に示すように、レンズアレイでなくピンホールアレイを用いていることで、結像距離を同時に２つ以上設定することができる（同図では、２つ）が、ピンホールアレイを用いているために画面が暗く、点列が並んだような映像となってしまう欠点がある。

また、ＩＰ方式及び光線再生法では、原理上、非常に多くの光線を集める必要があるため、サンプリング点が疎ら、即ち解像度の低いものが一般的である。つまり、満足な解像度を得るためには、超多眼方式の場合と同様に、非常に高解像度な画素パネルを用いる必要があった。即ち、多眼方式や超多眼方式とは尺度が異なるが、解像度と視点数とがトレードオフの関係にあったといえる。

また、ＩＰ方式及び光線再生法では、各結像位置と各光学素子の位置関係、或いは、各結像位置と各画素との位置関係によって視線（視点）の位置及び方向を決定していた。具体的には、光学素子群を先に用意し、視線を結像位置と各光学素子の位置関係で決定する場合には、光学素子群に合わせて画素の配置を決定せねばならず、また、画素パネルを先に用意し、視線を各結像位置と各画素との位置関係で決定する場合には、画素パネルに合わせて光学素子群の配置を決定せねばならない。何れにしても、光学素子のピッチと画素のピッチを合わせる設計を行う必要があった。

何れの方式にせよ、従来の立体視映像表示装置では、光学素子群の光学素子ピッチと画素パネルの画素ピッチとを合わせる必要があり、光学素子群と画素パネルのどちらのピッチを他方に合わせて決定するかは、主に、両者のコスト関係によって決定される。

例えば、古くから知られている、立体視画像を印刷した印刷物（紙やプラスチックカード等）とレンチキュラレンズアレイ等の光学素子を組み合わせた立体視用の印刷加工物においては、立体視画像が印刷された印刷物の印刷面に光学素子群（レンズアレイやバリアアレイ等）を貼付等して装着されており、印刷物に印刷された立体視画像の各ドットの反射光線が光学素子群によって指向性が与えられることで立体視が実現される。このような印刷加工物の場合には、印刷する立体視画像のドットの配置変更が容易であるため、光学素子群に合わせて印刷する立体視画像のドットのピッチが決定される。また、コンピュータのディスプレイ等を画素パネルとして用いる場合には、その画素ピッチに合わせた専用の光学素子群（例えば、レンチキュラレンズアレイ）を設計・製作して用いていた。

本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、従来の立体視の方式のような視点の数と映像解像度とのトレードオフの関係を打破し、自然な立体感と高い解像度を両立させることのできる新しい立体視の方式を提供するとともに、画素パネルと光学素子群のどちらか一方を他方に合わせて専用に設計しなくなてはならないといった制約を排除することである。

以上の課題を解決するための手段を以下説明するが、本発明の立体視の方式は、従来の多眼式及び超多眼式の発展形と考えられるので、主に、多眼式及び超多眼式と比較対照してそれらからの優位性について述べる。

立体視映像表示装置の画素パネルに表示することのできる情報量は一定であるため、従来では、解像度と視点数がトレードオフの関係にあるのは当然の前提と考えられていた。つまり、自然な立体感と高い解像度とを両立させるためには、解像度と視点数以外の要素を導入する必要がある。そこで、本発明では、像の正確さという要素を導入した。

従来の立体視の方式は、各視点で視認される映像（像）を念頭において立体視画像を生成している。即ち、先ず各視点の映像となる画像（以下、「個別視点画像」という）を生成し、生成した個別視点画像をインターリーブ処理等することで立体視画像を生成するという過程を経る。各視点で視認される映像となる画像を基にして立体視画像が生成されるため、各視点の映像は当然に正確な像となる。

本発明によって生成される立体視画像を立体視した場合、各視点で視認される映像は、従来の映像に比べて若干正確さに劣る。しかし、以下の実施形態において詳述する原理の通りに、本発明によって生成される立体視画像は十分に像として視認できる明確性を有している。

一方、本発明によって従来方式では実現できなかった、視点の数及び当該各視点での映像解像度の両者の向上を図ることができたとする点は、以下、各発明に沿って説明する。

第１の発明は、
画素を配置した画素パネル（例えば、図２、４の画素パネル２０）と、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群（例えば、図２、４のレンズ板３０）とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素に対する視角を対画素視角σ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域（例えば、図２、４の表示面２２）に対する視角を対描画領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置（例えば、図２の立体視映像表示装置２００Ａ、図４の立体視映像表示装置２００Ｂ、図２１の立体視映像表示装置２００）に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成装置（例えば、図２１の立体視画像生成装置１）であって、
前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線（例えば、実施形態での代表光線ＰＲ）の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成装置である。

また、第２３の発明は、
画素を配置した画素パネル（例えば、図２、４の画素パネル２０）と、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群（例えば、図２、４のレンズ板３０）とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素に対する視角を対画素視角σ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域（例えば、図２、４の表示面２２）に対する視角を対描画領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置（例えば、立体視映像表示装置２００）に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成方法であって、
前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線（例えば、実施形態での代表光線ＰＲ）の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。

また、第４１の発明は、
画素を配置した画素パネル（例えば、図２、４の画素パネル２０）と、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群（例えば、図２、４のレンズ板３０）とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素に対する視角を対画素視角σ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域（例えば、図２、４の表示面）に対する視角を対描画領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置（例えば、図２の立体視映像表示装置２００Ａ、図４の立体視映像表示装置２００Ｂ、図２１の立体視映像表示装置２００）に表示させる三次元仮想空間の立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラム（例えば、図２１の立体視画像生成プログラム４１０）であって、
前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線（例えば、実施形態での代表光線ＰＲ）の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段（例えば、図２１の立体視画像生成部３２０）として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。

この第１、２３又は４１の発明によれば、いわゆる「ピッチが合わない」立体視映像表示装置に表示させる立体視画像が次のように生成される。即ち、立体視映像表示装置の画素パネル中の立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで生成される。

従って、生成された立体視画像が上記立体視映像表示装置に表示された場合、画素パネルの各画素には、当該画素の上記光線の方向に基づいた三次元仮想空間の色情報が表されるため、該光線の数ほどに視点がある、即ち画素の数ほどに視点があるといえる。故に、従来の多眼方式のように、想定する視点位置に観察者の目が位置しなくてはならないといったことがなく、超多眼方式のように、一定の領域内に観察者が位置すればどの位置に目があっても良好に立体視することができる。

一方、画素パネルの各画素の上記光線は画素毎に別個な方向ではある。しかし、その光線の方向を辿った場合、観察者の左目及び左目それぞれの位置近傍を通過する光線はほぼ均一な方向となる。従って、観察者が視認する像は、その眼の位置から見た正確な色情報ではないものの、一定の明確性を有して視認される。そして、画素面の位置における像の解像度は光学素子１つの幅程度となるため、超多眼式のような著しい解像度の劣化には至らない。

第２の発明は、第１の発明の画像生成装置であって、
前記立体視映像表示装置は、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ（但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数）が更に成立しないことを特徴とする画像生成装置である。

また、第２４の発明は、第２３の発明の画像生成方法であって、
前記立体視映像表示装置は、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ（但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数）が更に成立しないことを特徴とする画像生成方法である。

また、第４２の発明は、第４１の発明のプログラムであって、
前記立体視映像表示装置は、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ（但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数）が更に成立しないことを特徴とするプログラムである。

この第２、２４又は４２の発明によれば、立体視映像表示装置が「ピッチが合わない」こととして、更に、想定観察位置が無限遠の位置と同視できる位置、即ち観察者の視線方向が画素パネルの立体視画像描画領域に対して垂直且つ平行とみなせる場合が定義され得る。

第３の発明は、
画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成装置であって、
前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成装置である。

また、第２５の発明は、
画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成方法であって、
前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。

また、第４３の発明は、
画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とするプログラムである。

この第３、２５又は４３の発明によれば、いわゆる「ピッチが合わない」立体視映像表示装置に表示させる立体視画像が次のように生成される。即ち、立体視映像表示装置の画素パネル中の立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで生成される。

従って、生成された立体視画像が上記立体視映像表示装置に表示された場合、画素パネルの各画素には、当該画素の上記光線の方向に基づいた三次元仮想空間の色情報が表されるため、該光線の数ほどに視点がある、即ち画素の数ほどに視点があるといえる。故に、従来の多眼方式のように、想定する視点位置に観察者の目が位置しなくてはならないといったことがなく、超多眼方式のように、一定の領域内に観察者が位置すればどの位置に目があっても良好に立体視することができる。

一方、画素パネルの各画素の上記光線は画素毎に別個な方向ではある。しかし、その光線の方向を辿った場合、観察者の左目及び左目それぞれの位置近傍を通過する光線はほぼ均一な方向となる。従って、観察者が視認する像は、その眼の位置から見た正確な色情報ではないものの、一定の明確性を有して視認される。そして、画素面の位置における像の解像度は光学素子１つの幅程度となるため、超多眼式のような著しい解像度の劣化には至らない。

第４の発明は、
画素を配置した画素パネル（例えば、図２、４の画素パネル２０）と、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群（例えば、図２、４のレンズ板３０）とを備えた立体視映像表示装置（例えば、図２の立体視映像表示装置２００Ａ、図４の立体視映像表示装置２００Ｂ、図２１の立体視映像表示装置２００）に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成装置（例えば、図２１の立体視画像生成装置１）であって、
前記画素パネルの各画素の色情報を、当該画素と、当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線（例えば、実施形態での代表光線ＰＲ）の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成装置である。

また、第２６の発明は、
画素を配置した画素パネル（例えば、図２、４の画素パネル２０）と、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群（例えば、図２、４のレンズ板３０）とを備えた立体視映像表示装置（例えば、図２の立体視映像表示装置２００Ａ、図４の立体視映像表示装置２００Ｂ、図２１の立体視映像表示装置２００）に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成方法であって、
前記画素パネルの各画素の色情報を、当該画素と、当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線（例えば、実施形態での代表光線ＰＲ）の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。

また、第４４の発明は、
画素を配置した画素パネル（例えば、図２、４の画素パネル２０）と、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群（例えば、図２、４のレンズ板３０）とを備えた立体視映像表示装置（例えば、図２の立体視映像表示装置２００Ａ、図４の立体視映像表示装置２００Ｂ、図２１の立体視映像表示装置２００）に表示させる三次元仮想空間の立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラム（例えば、図２１の立体視画像生成プログラム４１０）であって、
前記画素パネルの各画素の色情報を、当該画素と、当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線（例えば、実施形態での代表光線ＰＲ）の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段（例えば、図２１の立体視画像生成部３２０）として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。

この第２、２６又は４４の発明によれば、立体視映像表示装置の画素パネル中の立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、該立体視映像表示装置に表示させる立体視画像が生成される。

従って、生成された立体視画像が上記立体視映像表示装置に表示された場合、画素パネルの各画素には、当該画素の上記光線の方向に基づいた三次元仮想空間の色情報が表されるため、該光線の数ほどに視点がある、即ち画素の数ほどに視点があるといえる。故に、従来の多眼方式のように、想定する視点位置に観察者の目が位置しなくてはならないといったことがなく、超多眼方式のように、一定の領域内に観察者が位置すればどの位置に目があっても良好に立体視することができる。

一方、画素パネルの各画素の上記光線は画素毎に別個な方向ではある。しかし、その光線の方向を辿った場合、観察者の左目及び左目それぞれの位置近傍を通過する光線はほぼ均一な方向となる。従って、観察者が視認する像は、その眼の位置から見た正確な色情報ではないものの、一定の明確性を有して視認される。そして、画素面の位置における像の解像度は光学素子１つの幅程度となるため、超多眼式のような著しい解像度の劣化には至らない。

第５の発明は、
第１〜４の何れかの発明の画像生成装置であって、
前記画素パネルの各画素に対応する画素別視点として、当該画素の代表点と、当該画素の代表点からの射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線（例えば、実施形態の代表光線ＰＲ）の逆方向を当該画素に対応する画素別視点の視線方向として算出する画素別視点算出手段（例えば、図２１の画素別視点設定部３２２）を更に備え、
前記画素別視点算出手段により算出された画素別視点を基に前記三次元仮想空間をレンダリングすることで該画素別視点に対応する画素の色情報を求めることを特徴とする画像生成装置である。

また、第２７の発明は、第２３〜２６の発明の画像生成方法であって、
前記画素パネルの各画素に対応する画素別視点として、当該画素の代表点と、当該画素の代表点からの射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線の逆方向を当該画素に対応する画素別視点の視線方向として算出し、算出した各画素別視点を基に前記三次元仮想空間をレンダリングして該画素別視点に対応する画素の色情報を求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。

この第５又は２７の発明によれば、上記光線の逆方向を当該画素に対応する画素別視点の視線方向として定め、この画素別視点に基づいて三次元仮想空間をレンダリングすることで当該画素の色情報が決定される。このレンダリング手法は公知の何れの手法を用いても良いが、当該画素の色情報のみが決定されれば良いため、当該画素別視点から見た三次元仮想空間全体の色情報を求める必要はない。よって、例えばレイトレーシング法等が好適である。

第６の発明は、第５の発明の画像生成装置であって、
前記画素別視点算出手段は、前記画素毎の画素別視点の視線方向を、観察者の前記立体視映像表示装置に対する想定観察位置（例えば、実施形態の想定観察位置４０）に基づいて可変することを特徴とする画像生成装置である。

また、第２８の発明は、第２７の発明の画像生成方法であって、
前記画素毎の画素別視点の視線方向を、観察者の前記立体視映像表示装置に対する想定観察位置に基づいて可変する、ことを特徴とする画像生成方法である。

この第６又は第２８の発明によれば、観察者の想定観察位置が変われば画素別視点の視線方向が変わることになる。即ち、立体視映像表示装置においては、画素パネルの画素ピッチと光学素子群の光学素子ピッチとが固定であるため、想定観察位置が変われば各画素の射出光線に指向性を与える光学素子が変わるためである。従って、観察者の想定観察位置に応じた立体視画像を生成することができるようになる。

具体的には、第７の発明として、第６の発明の画像生成装置を、
前記画素別視点算出手段が、
前記想定観察位置と前記立体視映像表示装置との相対位置関係から、前記画素パネルの各画素の代表点からの射出光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定める選定手段を有し、
前記画素パネルの各画素の代表点から、前記選定手段により定められた光学素子の代表点を通過した後の光線の逆方向を当該画素に対する画素別視点の視線方向とする、
ように構成しても良い。

また、第２９の発明として、第２８の発明の画像生成方法において、
前記想定観察位置と前記立体視映像表示装置との相対位置関係から、前記画素パネルの各画素の代表点からの射出光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定め、前記画素パネルの各画素の代表点から、前記定めた光学素子の代表点を通過した後の光線の逆方向を当該画素に対する画素別視点の視線方向とする、こととしても良い。

また更に、第８の発明として、第７の発明の画像生成装置を、
前記選定手段が、前記想定観察位置から前記各光学素子を前記画素パネルへ投影した場合の投影領域と前記画素パネルの各画素との重畳関係に基づいて、前記画素パネルの各画素の代表点からの射出光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定めるように構成しても良い。

また、第３０の発明として、第２９の発明の画像生成方法において、
前記想定観察位置から前記各光学素子を前記画素パネルへ投影した場合の投影領域と前記画素パネルの各画素との重畳関係に基づいて、前記画素パネルの各画素の代表点からの射出光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定める、こととしても良い。

第９の発明は、第５〜８の何れか一つの発明の画像生成装置であって、
前記画素別視点算出手段は、前記画素パネルの各画素に対応する画素別視点として、当該画素内の複数の異なる代表点それぞれと、当該画素の複数の異なる代表点それぞれらかの射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線の逆方向を視線方向とする複数の画素別視点を求める複数視点算出手段を有し、
前記画素別視点算出手段により１つの画素に対して複数の画素別視点を求め、前記三次元仮想空間中の当該複数の画素別視点それぞれを基に求めた色情報を合成することで当該画素に対応する色情報を算出する合成算出手段（例えば、図２１の色情報算出部３２４）を更に備える、
ことを特徴とする画像生成装置である。

また、第３１の発明は、第２７〜３０の何れか一つ発明の画像生成方法であって、
前記画素パネルの各画素に対応する画素別視点として、当該画素内の複数の異なる代表点それぞれと、当該画素の複数の異なる代表点それぞれからの射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線の逆方向を視線方向とする複数の画素別視点を求め、前記三次元仮想空間中の当該複数の画素別視点それぞれを基に求めた色情報を合成することで当該画素に対応する色情報を算出する、ことを特徴とする画像生成方法である。

各画素に対応する画素別視点の視線方向は画素毎に異なり、また、観察者の想定位置が変われば視線方向も異なる。このため、この第９又は３１の発明のように、各画素に対して複数の画素別視点を求め、これら複数の画素別視点それぞれの視線方向の色情報を合成して当該画素の色情報とすることで、例えば物体の周辺部分に生じるジャギーを抑制することが可能となる。

また、第１０の発明として、第１〜９の何れか一つの発明の画像生成装置の前記光学素子群を、レンチキュラレンズアレイ、蝿の目レンズアレイ、パララックスバリアアレイ、又はピンホールアレイとしても良い。

また、第１１の発明として、第１〜９の何れか一つの発明の画像生成装置の前記光学素子群を、光学素子としてレンズが複数連接されたレンチキュラレンズアレイ又は蝿の目レンズアレイとし、
当該光学素子群を、前記画素パネルの表示面と前記光学素子群の主点面との間の距離が前記レンズの焦点距離に一致するように前記画素パネルと観察者との間に設置することとしても良い。

また、第１２の発明として、第１〜９の何れか一つの発明の画像生成装置の前記光学素子群を、光学素子としてレンズが複数連接されたレンチキュラレンズアレイ又は蝿の目レンズアレイとし、
当該光学素子群を、前記画素パネルの画素表示面と前記光学素子群の主点面との間の距離をＤ、前記レンズの焦点距離をＦ、前記画素の水平走査方向のピッチをＳ、前記レンズの水平走査方向のピッチをＬとしたとき、（Ｌ−Ｓ）・Ｆ／Ｌ≦Ｄ≦（Ｌ＋Ｓ）・Ｆ／Ｌ、が成立するように前記画素パネルと観察者との間に設置することとしても良い。

また、第１３の発明として、第１０〜１２の何れか一つの発明の画像生成装置の前記光学素子群を、光学素子配列方向が前記画素パネルの画素配列方向に対して斜めとなるように配置することとしても良い。

第１４の発明は、
画素を配置した画素パネル（例えば、図２、４の画素パネル２０）と、
前記画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群（例えば、図２、４のレンズ板３０）と、
前記画素パネルに表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する第１〜１３の何れか一つの発明の画像生成装置と、
を備える電子機器である。

この第１４の発明によれば、第１〜１３の何れかの発明と同様の作用効果を有する電子機器を実現できる。

第１５の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットに対する視角を対ドット視角σ、前記印刷物中の画像印刷領域に対する視角を対印刷領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない印刷加工物であって、
前記印刷物には、各ドットの色情報が、当該ドットの代表点と、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理することで求められた立体視画像が印刷されていることを特徴とする印刷加工物である。

また、第３２の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットに対する視角を対ドット視角σ、前記印刷物中の画像印刷領域に対する視角を対印刷領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像を生成する画像生成方法であって、
各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。

また、第４５の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットに対する視角を対ドット視角σ、前記印刷物中の画像印刷領域に対する視角を対印刷領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。

この第１５、３２又は４５の発明によれば、いわゆる「ピッチが合わない」立体視映像表示装置に準ずる印刷加工物に印刷させる立体視画像が次のように生成される。即ち、各ドットの色情報を、当該ドットの代表点と当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて三次元仮想空間をレンダリング処理することで生成される。

そして、生成された立体視画像が上記印刷加工物に印刷された場合、該印刷された画像の各ドットには、当該ドットの上記光線の方向に基づいた三次元仮想空間の色情報が表されるため、該光線の数ほどに視点がある、即ちドットの数ほどに視点があるといえる。故に、従来の多眼方式のように、想定する視点位置に観察者の目が位置しなくてはならないといったことがなく、超多眼方式のように、一定の領域内に観察者が位置すればどの位置に目があっても良好に立体視することができる。

一方、印刷物に印刷された立体視画像の各ドットの上記光線はドット毎に別個な方向ではある。しかし、その光線の方向を辿った場合、観察者の左目及び左目それぞれの位置近傍を通過する光線はほぼ均一な方向となる。従って、観察者が視認する像は、その眼の位置から見た正確な色情報ではないものの、一定の明確性を有して視認される。そして、画素面における像の解像度は光学素子１つの幅程度となるため、超多眼式のような著しい解像度の劣化には至らない。

第１６の発明は、第１５の発明の印刷加工物であって、
一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ（但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数）が更に成立しないことを特徴とする印刷加工物である。

第３３の発明は、第３２の発明の画像生成方法であって、
一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ（但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数）が更に成立しないことを特徴とする画像生成方法である。

第４６の発明は、第４５の発明のプログラムであって、
一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ（但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数）が更に成立しないことを特徴とするプログラムである。

この第１６、３３又は４６の発明によれば、印刷加工物が「ピッチが合わない」こととして、更に、想定観察位置が無限遠の位置と同視できる位置、即ち観察者の視線方向が印刷物の画像印刷領域に対して垂直且つ平行とみなせる場合が定義され得る。

第１７の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない印刷加工物であって、
前記印刷物には、各ドットの色情報が、当該ドットの代表点と、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理することで求められた立体視画像が印刷されていることを特徴とする印刷加工物である。

第３４の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像を生成する画像生成方法であって、
各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法。

第４７の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。

この第１７、３又は４７によれば、いわゆる「ピッチが合わない」印刷加工物の印刷物に印刷される立体視画像が次のように生成される。即ち、印刷物中の画像印刷領域内の各ドットの色情報を、当該ドットの代表点と当該ドットの射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで生成される。

従って、生成された立体視画像が上記印刷物に印刷された場合、立体視画像の各ドットには、当該ドットの上記光線の方向に基づいた三次元仮想空間の色情報が表されるため、該光線の数ほどに視点がある、即ちドットの数ほどに視点があるといえる。故に、従来の多眼方式のように、想定する視点位置に観察者の目が位置しなくてはならないといったことがなく、超多眼方式のように、一定の領域内に観察者が位置すればどの位置に目があっても良好に立体視することができる。

一方、印刷された立体視画像の各ドットの上記光線はドット毎に別個な方向ではある。しかし、その光線の方向を辿った場合、観察者の左目及び左目それぞれの位置近傍を通過する光線はほぼ均一な方向となる。従って、観察者が視認する像は、その眼の位置から見た正確な色情報ではないものの、一定の明確性を有して視認される。そして、画素面の位置における像の解像度は光学素子１つの幅程度となるため、超多眼式のような著しい解像度の劣化には至らない。

第１８の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備えた印刷加工物であって、
前記印刷物には、各ドットの色情報が、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理することで求められた立体視画像が印刷されていることを特徴とする印刷加工物である。

また、第３５の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備えた印刷加工物に印刷する前記立体視画像を生成する画像生成方法であって、
各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。

また、第４８の発明は、
三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備えた印刷加工物に印刷する前記立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラムである。

この第１８、３５又は４８の発明によれば、立体視映像表示装置に順ずる印刷加工物に印刷させる立体視画像が次のように生成される。即ち、各ドットの色情報を、当該ドットの代表点と当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで生成される。

そして、生成された立体視画像が上記印刷加工物に印刷された場合、該印刷された画像の各ドットには、当該ドットの上記光線の方向に基づいた三次元仮想空間の色情報が表されるため、該光線の数ほどに視点がある、即ち画素の数ほどに視点があるといえる。故に、従来の多眼方式のように、想定する視点位置に観察者の目が位置しなくてはならないといったことがなく、超多眼方式のように、一定の領域内に観察者が位置すればどの位置に目があっても良好に立体視することができる。

一方、印刷された立体視画像の各ドットの上記光線はドット毎に別個な方向ではある。しかし、その光線の方向を辿った場合、観察者の左目及び左目それぞれの位置近傍を通過する光線はほぼ均一な方向となる。従って、観察者が視認する像は、その眼の位置から見た正確な色情報ではないものの、一定の明確性を有して視認される。そして、画素面における像の解像度は光学素子１つの幅程度となるため、超多眼式のような著しい解像度の劣化には至らない。

また、第１９の発明として、第１５〜１８の発明の印刷加工物の前記光学素子群を、レンチキュラレンズアレイ、蝿の眼レンズアレイ、パララックスバリアアレイ又はピンホールアレイとしても良い。

また、第２０の発明として、第１５〜１８の発明の印刷加工物の前記光学素子群を、光学素子としてレンズが複数連接されたレンチキュラレンズアレイ又は蝿の目レンズアレイとし、
当該光学素子群を、前記印刷物の印刷面と前記光学素子群の主点面との間の距離が前記レンズの焦点距離に一致するように前記印刷物と観察者との間に設置することとしても良い。

また、第２１の発明として、第１５〜１８の発明の印刷加工物の前記光学素子群を、光学素子としてレンズが複数連接されたレンチキュラレンズアレイ又は蝿の目レンズアレイとし、
当該光学素子群を、前記印刷物の印刷面と前記光学素子群の主点面との間の距離をＤ、前記レンズの焦点距離をＦ、前記立体視画像のドットの水平走査方向のピッチをＳ、前記レンズの水平走査方向のピッチをＬとしたとき、（Ｌ−Ｓ）・Ｆ／Ｌ≦Ｄ≦（Ｌ＋Ｓ）・Ｆ／Ｌ、が成立するように前記印刷物と観察者との間に設置することとしても良い。

また、第２２の発明として、第１３〜２１の何れか一つの発明の印刷加工物の前記光学素子群を、光学素子配列方向が前記印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの配列方向に対して斜めとなるように配置することとしても良い。

第３６の発明は、第３２〜３５の発明の画像生成方法であって、
前記各ドットに対応するドット別視点として、当該ドットの代表点と、当該ドットの代表点からの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線の逆方向を当該ドットに対応するドット別視点の視線方向として算出し、算出した各ドット別視点を基に前記三次元仮想空間をレンダリングして該ドット別視点に対応するドットの色情報を求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。

この第３６の発明によれば、上記光線の逆方向を当該ドットに対応するドット別視点の視線方向として定め、このドット別視点に基づいて三次元仮想空間をレンダリングすることで当該ドットの色情報が決定される。このレンダリング手法は公知の何れの手法を用いても良いが、当該画素の色情報のみが決定されれば良いため、当該画素別視点から見た三次元仮想空間全体の色情報を求める必要はない。よって、例えばレイトレーシング法等が好適である。

第３７の発明は、第３６の発明の画像生成方法であって、
前記ドット毎のドット別視点の視線方向を、観察者の前記印刷加工物に対する想定観察位置に基づいて可変する、ことを特徴とする画像生成方法である。

この第３７の発明によれば、観察者の想定観察位置が変わればドット別視点の視線方向が変わることになる。即ち、印刷加工物においては、印刷された立体視画像のドットのピッチと光学素子群の光学素子ピッチとを固定とした場合、想定観察位置が変われば各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子が変わるためである。従って、観察者の想定観察位置に応じた立体視画像を生成することができるようになる。

具体的には、第３８の発明として、第３７の発明の画像生成方法において、
前記想定観察位置と前記印刷加工物との相対位置関係から、前記印刷物に印刷される立体視画像の各ドットの代表点からの射出光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定め、前記印刷物に印刷される立体視画像の各ドットの代表点から前記定めた光学素子の代表点を通過した後の光線の逆方向を当該ドットのドット別視点の視線方向とする、こととしても良い。

また更に、第３９の発明として、第３８に記載の画像生成方法において、
前記想定観察位置から前記各光学素子を前記印刷物の印刷面へ投影した場合の投影領域と前記各ドットとの重畳関係に基づいて、当該ドットの代表点からの反射光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定める、こととしても良い。

第４０の発明は、第３６〜３９の何れかの発明の画像生成方法であって、
各ドットに対応するドット別視点として、当該ドット内の複数の異なる代表点それぞれと、当該ドットの複数の異なる代表点それぞれからの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線の逆方向を視線方向とする複数のドット別視点を求め、前記三次元仮想空間中の当該複数のドット別視点それぞれを基に求めた色情報を合成することで当該画素に対応する色情報を算出する、ことを特徴とする画像生成方法である。

各ドットに対応するドット別視点の視線方向はドット毎に異なり、また、観察者の想定位置が変われば視線方向も異なる。このため、この第４０の発明のように、各ドットに対して複数のドット別視点を求め、これら複数のドット別視点それぞれの視線方向の色情報を合成して当該ドットの色情報とすることで、例えば物体の周辺部分に生じるジャギーを抑制することが可能となる。

本発明によれば、像の正確さを立体視に支障のない程度に劣化させることで、画素パネルの全画素数に相当する視点がありながらも、映像の解像度を光学素子１つ分の幅程度に保つことができる新たな立体視の方式を実現できるとともに、画素パネルと光学素子群のどちらか一方を他方に合わせて専用に設計しなくてはならないといった制約を排除することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。尚、各図面では、光線の方向を明確に示すためにあえてハッチングを描いていない。また、以下では、光学素子群としてレンチキュラレンズアレイを用いた立体視映像表示装置に表示させる立体視画像を生成する場合について説明するが、本発明の適用がこれに限定されるものではない。

［立体視画像の生成原理］
図１は、本実施形態における立体視画像生成の概要を示す図であり、表示面２２に対する垂直断面図を示している。同図に示すように、本実施形態では、表示面２２の画素ＰＥ毎に、（１）該画素ＰＥの代表点（例えば、画素ＰＥの中心）と該画素ＰＥに対応するレンズ（光学素子）の主点とを通過した後の光線の逆方向を視線方向とする視線Ｖを決定し、（２）決定した視線Ｖの視線方向にある物体の色情報を該画素ＰＥの色情報とする（レンダリング）、ことで立体視画像を生成する。

（１）視線Ｖの決定
視線Ｖは、立体視画像を表示させることとなる立体視映像表示装置の構成パラメータ（後述するように、画素パネルとレンズ板との相対的な配置関係や画素パネルの画素ピッチ、レンズ板のレンズピッチや焦点距離等）と、想定した観察者の位置（以下、「想定観察位置」という）とに基づいて決定する。具体的には、画素ＰＥ毎に、立体視映像表示装置の構成パラメータ及び想定観察位置に基づいて該画素ＰＥに対応するレンズ（光学素子）を決定し、該画素ＰＥの代表点と決定した該画素ＰＥに対応するレンズの主点とを通過した後の光線（代表光線）を算出する。そして、その代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を該画素の視線Ｖとして決定する。尚、想定観察位置は、立体視映像表示装置の表示面に対する相対的な観察者の視点の位置とする。

ここで、本実施形態で扱う立体視映像表示装置について説明する。本実施形態では、レンチキュラ方式の立体視映像表示装置に表示させる立体視画像を生成する。レンチキュラ方式の立体視映像表示装置とは、光学素子群としてレンチキュラレンズアレイを用いた立体視映像表示装置であり、平面液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの表示面から一定の距離にレンチキュラレンズアレイが装着され、観察者がレンチキュラレンズアレイを介して表示面に表示された画像を見る（観察）することで、観察者に立体視を認識せしめる表示装置である。

また、立体視映像表示装置は、表示面とレンチキュラレンズアレイとの配置関係によって、（Ａ）垂直レンチキュラ方式、（Ｂ）斜めレンチキュラ方式、の２種類に分類される。

（Ａ）垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置
図２は、垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａの概略構造を示す図である。同図（ａ）は、立体視映像表示装置２００Ａの表示面に対する横方向（水平走査方向）断面図を示し、同図（ｂ）は、観察者側から見た平面図を示している。

同図によれば、立体視映像表示装置２００Ａは、主に、バックライト１０と、画素パネル２０と、レンズ板３０とを備えて構成される。バックライト１０、画素パネル２０及びレンズ板３０は、それぞれ板状体であって互いに平行に配置されている。

バックライト１０は光を出射し、その光は画素パネル２０とレンズ板３０とを通過して立体視映像表示装置２００Ａの外に進行する。即ち、観察者は、レンズ板３０を介して画素パネル２０に表示される画像を見ることになる。

画素パネル２０は、画素（ピクセル）が一定の配列で配置されたカラー表示可能なディスプレイであり、レンズ板３０と組み合わせることで立体視が可能となるものであれば種類は問わない。例えば、カラーフィルタ方式の液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ或いは有機ＥＬディスプレイ等がある。また、カラーフィルタを用いないものでも、単色発光素子を配列した有機ＥＬディスプレイやＬＥＤディスプレイのように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）等の単色に自発光する素子を配置したディスプレイであっても適用可能である。また、いわゆる同色に発光する画素が配置されたモノクロディスプレイであっても構わず、更には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）以外の色の画素を持ったディスプレイであっても構わない。また、画素の配置については、格子状は勿論、画素の代表点の座標を求めることが可能なものであれば、デルタ配列やその他の配列であっても構わない。

レンズ板３０は、一方の面が、断面半円筒状（蒲鉾型）若しくはこれと光学的に等価な光学素子であるマイクロレンズ（以下、単に「レンズ」という）３２が連接して成る凹凸面であり、他方の面が略平面状のレンチキュラレンズアレイである。レンズ板３０の各レンズ３２は、表示面２２の各画素ＰＥから射出される光線（射出光線）に指向性を与える働きをする。

また、レンズ板３０は、平面が画素パネル２０の表示面２２に対向し、且つ、レンズ板３０の主点面と表示面２２との間の距離Ｇが各レンズ３２の焦点距離Ｆにほぼ一致するように配置されている。尚、この距離Ｇは、焦点距離Ｆに完全に一致せず、ある程度の誤差があっても良い。例えば図４０（ａ）は、Ｇ＝Ｆ、とした状態であり、特定の方向から見ると、１つの画素ＰＥがレンズ３２いっぱいに広がって観察される。また、距離Ｇが焦点距離Ｆから少し離れた位置、即ち同図（ｂ）、（ｃ）に示す状態でも、特定の方向から見ると、１つの画素ＰＥがレンズ３２いっぱいに広がって観察される。しかし、距離Ｇが焦点距離Ｆからこれ以上離れた位置になると、レンズ３２がその隣の画素ＰＥをも映してしまうため、立体視の画質が損なわれる。即ち、画素パネル２０のサブピクセル単位での画素ピッチの長さをＳ、レンズ板３０のレンズピッチの長さをＬとすると、距離Ｇが次式（１）を満たすように配置されていれば、そうでない場合よりも画質の良い立体視を実現することができる。
（Ｌ−Ｓ）・Ｆ／Ｌ≦Ｇ≦（Ｌ＋Ｓ）・Ｆ／Ｌ ・・・（１）

尚、ＩＰ方式では、像を一定距離Ｃに結像させるため、距離Ｇが焦点距離Ｆよりも長くなっている。つまり、次式が成立する。この点において、本実施形態における方式は、ＩＰ方式とは原理的に異なる。
１／Ｇ＋１／Ｃ＝１／Ｆ、即ち、Ｇ＝（Ｃ・Ｆ）／（Ｃ−Ｆ）＞Ｆ
また、光線再生法では、複数の距離で結像させるため、光学素子にレンズを用いることができず、ピンホールを用いている。この点において、本方式は光線再生法とも原理的に異なる。

表示パネル２０及びレンズ板３０をこのように配置させることで、各レンズ３２の焦点が画素パネル２０の表示面２２の一点に位置し、該焦点が位置する画素ＰＥがレンズ３２によって拡大されて見えることになる。尚、光学的にほぼ等価であるとみなせる場合には、レンズ板３０の凹凸面を画素パネル２０の表示面２２に対向するように配置しても良い。

また、レンズ板３０は、図２（ｂ）に示すように、各レンズ３２の主点線３６（主点の集合。レンチキュラレンズ板のマイクロレンズは断面円筒形状（蒲鉾型）であるため、主点の集合は直線となる）の方向が画素パネル２０の縦方向の画素配列方向（鉛直走査方向）に一致するように配置される。同図（ｂ）において、線３２ａはレンズ板３０の各レンズ３２の端部を示している。

ところで、従来のレンチキュラ方式の立体視映像表示装置では、レンズ板のレンズピッチと画素パネルの画素ピッチとが合う（以下、単に「ピッチが合う」という）ように設計される。即ち、ｎ眼式の場合には次式（２）が成立する。
Ｌ＝ｎ・Ｓ ・・・（２）

しかし、本実施形態では、レンズ板３０は、レンズピッチが画素パネル２０の画素ピッチとが合わない（以下、単に「ピッチが合わない」という）ように設計されている。即ち、次式（３）が成立しない。
Ｌ＝ｎ・Ｓ ・・・（３）
但し、ｎは自然数である。

ところで、実際に観察者が立体視映像表示装置に表示された立体視画像を見る場合には、その観察者の視点は表示面２２から有限距離に位置する。即ち、図３に示すように、表示面２２の場所によって観察者の視点の視線方向が異なり、このため、レンズ３２と画素ＰＥとの対応関係がずれることになる。つまり、実質的なレンズピッチＬ´は次式（４）で与えられる。尚、同図は、本実施形態の立体視映像表示装置の表示面に対する横方向断面図を示している。
Ｌ´＝Ｌ×（Ｄ＋Ｆ）／Ｄ ・・・（４）
但し、Ｄは、観察者の視点と表示面との間の距離である。

従って、厳密には、次式（５）が成立することが「ピッチが合う」状態であり、成立しないことが「ピッチが合わない」状態であるといえる。
Ｌ´＝ｎ・Ｓ ・・・（５）

また、「ピッチが合う／合わない」ことは、実際（或いは、想定した）の観察者の視点から見た１つの画素ＰＥに対する視角（対画素視角）σと、この画素ＰＥの射出光線に指向性を与える１つのレンズ３２に対する視角（対レンズ視角）λとによっても表現される。対画素視角σは式（６ａ）で与えられ、対レンズ視角λは次式（６ｂ）で与えられる。
tanσ＝Ｓ／（Ｄ＋Ｆ） ・・・（６ａ）
tanλ＝Ｌ／Ｄ ・・・（６ｂ）

そして、次式（７）が成立することが「ピッチが合う」状態であり、成立しないことが「ピッチが合わない」状態である。
λ＝ｎ・σ ・・・（７）
但し、ｎは自然数である。

つまり、式（７）が成立するのは、対レンズ視角λのｍ倍が対画素視角σのｎ倍に一致する、即ちレンズピッチＬ´のｍ倍が画素ピッチＳのｎ倍に一致する場合であり、その場合が「ピッチが合う」状態であるといえる。

尚、式（７）の条件は、従来の多眼式或いは超多眼式の立体視において、各視点間の距離を人間の両眼距離と一致させる必要を考慮しない場合の条件である。各視点間の距離を人間の両眼距離と一致させるためには、図４１に示すように、観察距離Ｄと、両眼距離Ｅと、画素ピッチＳと、レンズの焦点距離Ｆとの間に次式（８）が成立する必要がある。
Ｅ／Ｄ＝Ｓ／Ｆ ・・・（８）
即ち、従来の各視点間の距離を人間の両眼距離と一致させた多眼式の場合には、式（７）及び式（８）を同時に満たす必要がある。そのため、従来の多眼式では、正確なレンズ設計が必要であった。

（Ｂ）斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置
図４は、斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ｂの概略構造を示す図である。同図（ａ）は、立体視映像表示装置２００Ｂの表示面に対する横方向（水平走査方向）断面図を示し、同図（ｂ）は、観察者側から見た平面図を示している。

斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置では、画素パネル２０の画素配列方向に対してレンズ板３０の主点線３６の方向（レンズ３２の端部３２ａ）が斜めに配置されるため、レンズ板３０を介して画素パネル２０を見たときに視認される映像に生じるモアレを分散させて目立たなくさせることが知られている。

同図によれば、立体視映像表示装置２００Ｂは、垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａと同様に、主に、板状体であって互いに平行配置されたバックライト１０と、画素パネル２０と、レンズ板３０と、を備えて構成される。

そして、斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ｂでは、レンズ板３０は、同図（ｂ）に示すように、主点線３６の方向が画素パネル２０の縦方向の画素配列方向（鉛直走査方向）に対して角度θを成すように配置されている。従って、同図（ａ）に示す断面図におけるレンズピッチ（画素パネル２０の画素ピッチ方向に沿ったレンズの幅）Ｍは、次式（９）で与えられる。
Ｍ＝Ｌ／cosθ ・・（９）

また、レンズ板３０は、同図（ａ）に示す断面図におけるレンズピッチＭと画素パネル２０の画素ピッチＳとが合わないように配置されている。即ち、次式（１０）が成立しない。
Ｍ＝ｎ・Ｓ ・・・（１０）
但し、ｎは自然数である。

より詳細には、（Ａ）垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａと同様に、実際の（或いは、想定した）観察者の視点の位置によって実質的なレンズピッチＭ´が変化し、そのレンズピッチＭ´は次式（１１）で与えられる。
Ｍ´＝Ｍ×（Ｄ＋Ｆ）／Ｄ ・・・（１１）

また、式（６ｂ）において、Ｌ←Ｍ、として与えられる対レンズ視角λを用いて式（７）が成立する状態が、斜めレンチキュラレンズ方式の立体視映像表示装置２００Ｂにおいて「ピッチが合わない」ことに相当する。

尚、従来の斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置では、図５（ａ）に示すように、５眼式ではあるが、レンズピッチＭ´が画素ピッチＳの２．５倍に一致させた方式や、同図（ｂ）に示すように、７眼式ではあるが、レンズピッチＭ´が画素ピッチＳの３．５倍に一致させた方式が用いられることがある。

しかし、例えば同図（ａ）に示すような画素配置（５眼式）の場合、後述する図１９（ｂ）に示すような画素配置であるとみなして描画を行っているため、実際の配置との差異により、１つの眼に視差が異なる２つビューの状態が混じって観察されて物体が二重に見えるクロストークが顕著になるという問題がある。

尚、図５に示すような従来の斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置（多眼式）では、式（７）は次式のようになる。
λ＝２．５σ、即ち、λ：σ＝５：２ （図５（ａ）の場合）
λ＝３．５σ、即ち、λ：σ＝７：２ （図５（ｂ）の場合）
このように、従来の多眼式では、水平方向で一定の長さ毎に同じ視点の繰り返しが発生している。また、これらの多眼式では、予め設定されたｎ個の視点（個別視点）に基づく画像（個別視点画像）を生成し、それらの画像を視点の繰り返しパターンに合わせて再配置（インターリーブ）することで立体視画像を生成している。

しかしながら、本実施形態の画像生成方法では、以上のような同じ視点の繰り返しが発生しない場合にこそ、良い立体視画像が得られることを特徴としている。ここで、水平方向に同じ視点の繰り返しが発生する条件とは、前述の対画素視角σと対レンズ視角λとの間に、次式（１２）の関係が成立することであるといえる。
λ：σ＝ｎ：ｍ ・・・（１２）
但し、ｎ、ｍは自然数である。

つまり、式（１２）が成立しないときが、「同じ視点の繰り返しが発生しない」、即ち「ピッチが合わない状態となる。但し、この同じ視点の繰り返しは、少なくとも立体視画像の画像表示領域内で発生しなければ良いので、それを考慮した「同じ視点の繰り返しが発生しない」、即ち「ピッチが合わない」条件は、式（１２）において、「ｍがΦ／λ未満の自然数」であることである。但し、Φは、実際の（或いは想定した）観察者の視点から見た表示面２２中の立体視画像が表示される領域（立体視画像表示領域）に対する視角（対表示領域視角）である。

このように、本実施形態は、ピッチが合っていない（即ち、式（１２）が成立しない）立体視映像表示装置とし、この立体視映像表示装置に表示させる立体視画像を生成するものとする。つまり、従来のレンチキュラ方式の立体視映像表示装置では、立体視可能とするためにはレンズピッチと画素ピッチが合うように設計する必要があるが、本実施形態は、ピッチが合っていない立体視映像表示装置において立体視を可能ならしめる。従って、個々のディスプレイの画素ピッチに合ったレンチキュラレンズ板を製造する必要が無くなり、既製のレンチキュラレンズ板を種々のディスプレイに適用できることとなって、レンズ板のコストを大幅に下げるという効果が得られる。また、選択可能な複数のレンズ板から最も目的に合ったものを選ぶこともできる。更には、斜めレンチキュラ方式を採用する場合に、斜めの角度θも自由に設定できる。具体的には、新たなレンズを製造することなく、画素パネルに対するレンズ板の斜めの配置角度θを調節するだけで、モアレや色縞を軽減することができる。

続いて、表示面２２の各画素ＰＥの視線Ｖの決定方法を説明するが、その前に、表示面２２の座標系を図６に示すように定義する。即ち、表示面２２の水平走査方向（横方向）に沿った方向をｘ軸方向とし、鉛直走査方向（縦方向）に沿った方向をｙ軸方向とし、表示面２２から観察者側へ垂直に向かう方向をｚ軸正方向とする。

先ず、本方式おける視線Ｖの決定方法の内、最も基本となる方法について説明する。この方法は、観察者の視線が表示面２２の「正面」（表示面２２の中心Ｏを通過する観察視線方向が表示面２２に対して垂直となる位置）で、且つ「無限遠」にあると想定した方法であり、非立体視画像の描画方法でいえば「直投影」に相当する。また、ここでは、立体視映像表示装置が上述した垂直／斜めレンチキュラ方式のそれぞれである場合の視線Ｖの決定方法について説明する。尚、以下では、１つの画素ＰＥについての視線Ｖの決定方法を説明するが、他の画素ＰＥについても勿論同様に決定できる。

（Ａ）垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置
立体視映像表示装置が垂直レンチキュラ方式である場合の視線Ｖの決定方法を、図７を参照して説明する。図７は、垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａの概略三面図であり、同図（ａ）は、ｘ−ｚ平面に平行な断面図（水平走査方向断面図）を示し、同図（ｂ）は、ｙ−ｚ平面に平行な断面図（鉛直走査方向断面図）を示し、同図（ｃ）は、ｘ−ｙ平面図を示している。

先ず、視線Ｖを決定する画素（以下、「対象画素」という）ＰＥに対応するレンズ３２を決定する。図７（ａ）において、レンズ板３０の各レンズ３２を画素パネル２０の表示面２２に平行投影して（即ち、各レンズ３２の端部３２ａを通過する表示面２２に垂直な直線によって）、表示面２２を各レンズ３２の投影領域に分割する。そして、対象画素ＰＥの代表点（ここでは、画素の中心とする）が属する投影領域のレンズ３２を対象画素ＰＥに対応するレンズ３２とする。但し、同図（ａ）は、対象画素ＰＥの代表点を通過する断面図である。

同図（ａ）では、表示面２２は、レンズ３２−１の投影領域２６−１と、レンズ３２−２の投影領域２６−２と、・・・、に分割される。そして、対象画素ＰＥの代表点は投影領域２６−１に属しているので、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２はレンズ３２−１となる。

次いで、対象画素ＰＥの代表点と、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点とを通過した後の光線（以下、「代表光線」という）ＰＲを算出し、その代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を対象画素ＰＥの視線Ｖとする。具体的には、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２−１の主点線３６の内、ｙ座標が対象画素ＰＥの代表点のｙ座標に等しい点を算出し、これを代表主点３６ａとする。そして、対象画素ＰＥの代表点と、この代表主点３６ａとを通過した後の代表光線ＰＲを算出し、この代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を対象画素ＰＥに対応する視線Ｖとする。ここでは、簡明のため、対象画素ＰＥの代表点から対象画素ＰＥに対応するレンズ３２の代表主点に向かう方向を代表光線ＰＲの方向とする。

（Ｂ）斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置
次に、立体視映像表示装置が斜めレンチキュラ方式の場合の視線Ｖの決定方法を、図８を参照して説明する。図８は、斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ｂの概略三面図であり、同図（ａ）は、ｘ−ｚ平面に平行な断面図（横方向断面図）を示し、同図（ｂ）は、ｙ−ｚ平面に平行な断面図（縦方向断面図）を示し、同図（ｃ）は、ｘ−ｙ平面図を示している。

かかる装置での視線Ｖの決定方法は、上述した（Ａ）垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａの場合と同様である。即ち、同図（ａ）において、レンズ板３０を画素パネル２０の表示面２２に平行投影して、表示面２２を各レンズ３２の投影領域に分割する。そして、対象画素ＰＥの代表点が属する投影領域のレンズ３２を、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２とする。但し、同図（ａ）は、対象画素ＰＥの代表点を通過する断面図（横方向断面図）である。

同図（ａ）では、表示面２２は、レンズ３２−４の投影領域２６−４と、レンズ３２−４の投影領域２６−４と、・・・、に分割される。そして、対象画素ＰＥの代表点は投影領域２６−４に属しているので、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２はレンズ３２−４となる。

次いで、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点線３６の内、ｙ座標が対象画素ＰＥの代表点のｙ座標に等しい点を算出し、これを代表主点３６ｂとする。そして、対象画素ＰＥの代表点と、この代表主点３６ｂとを通過した後の代表光線ＰＲを算出し、この代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を対象画素ＰＥに対応する視線Ｖとする。

以上説明したこの方法は、観察者の視点が無限遠にあることを想定したものだが、実際の立体視画像の観察時には、観察者の視点は無限遠ではないため、後述する方法に対して、特に近距離から観察した場合、遠近法（パース）の掛かり具合に違和感を感じることがある。しかし、各視線Ｖの決定方法が簡単であるため、計算負荷を軽減することができる等といった利点がある。

次に、上述した方法に比較してより自然な立体視が可能となる視線Ｖの決定方法を説明する。この方法は、観察者の視点を一定の位置に想定した描画方法であり、非立体画像の描画方法でいえば「透視投影」に相当する。

ここでは、想定観察位置４０を、図９に示すように、立体視映像表示装置の表示面２２に対して「正面」に設定する。「正面」の想定観察位置４０とは、表示面２２の中心Ｏを通過する観察視線方向が、表示面２２に対して垂直となる位置である。以下、この想定観察位置４０と表示面２２との間の距離Ｄを「想定観察距離Ｄ」という。そして、想定観察位置４０を「正面且つ有限距離の定位置」とした場合の視線Ｖの決定方法を、垂直／斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置それぞれについて説明する。

（Ａ）垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置
立体視映像表示装置が垂直レンチキュラ方式である場合の視線Ｖの決定方法を、図１０、１１を参照して説明する。図１０は、垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａの部分概略斜視図である。また、図１１は、立体視映像表示装置２００Ａの概略三面図であり、同図（ａ）は、図１０のｘ−ｚ平面に平行なＡ−Ａ´位置での断面図（水平走査方向断面図）を示し、図１１（ｂ）は、図１０のｙ−ｚ平面に平行なＢ−Ｂ´位置での断面図（鉛直方向断面図）を示し、図１１（ｃ）は、ｘ−ｙ平面図を示している。尚、レンズ板３０及び画素パネル２０は、レンズ板３０の各レンズ３２の焦点距離Ｆを隔てて平行配置されている。

先ず、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２を決定する。具体的には、図１１（ａ）において、想定観察位置４０からレンズ板３０の各レンズ３２を画素パネル２０の表示面２２に投影して（即ち、想定観察位置４０から各レンズ３２の端部へと向かう直線によって）、表示面２２を各レンズ３２の投影領域に分割する。そして、対象画素ＰＥの代表点がどの投影領域に属するかによって対応するレンズ３２を決定する。但し、同図（ａ）は、対象画素ＰＥの代表点を通過する断面図である。

同図（ａ）では、表示面２２は、レンズ３２−７の投影領域２６−７と、レンズ３２−８の投影領域２６−８と、レンズ３２−９の投影領域２６−９と、・・・、に分割される。そして、対象画素ＰＥの代表点は投影領域２６−７に属しているので、この対象画素ＰＥに対応するレンズ３２はレンズ３２−７となる。

次に、対象画素ＰＥの代表点と、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点とを通過した後の代表光線を算出し、算出した代表光線と位置は同じで方向を逆にした視線を対象画素の視線Ｖとする。具体的には、図１１（ｂ）において、対象画素ＰＥの代表点と想定観察位置４０とを結ぶ直線ＬＮ１と、レンズ板３０の主点面（各レンズ３２の主点を含む面。表示面２２に平行な平面である）３５との交点のｙ座標を算出する。算出したｙ座標を「ｙ１」とする。但し、同図（ｂ）は、対象画素ＰＥの代表点を通過する断面図である。次いで、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２−１の主点線３６の内、ｙ座標が「ｙ１」である点を算出し、これを代表主点３６ｃとする。そして、対象画素ＰＥの代表点と、この代表主点３６ｃとを通過した後の代表光線ＰＲを算出し、この代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を対象画素ＰＥに対応する視線Ｖとする。

（Ｂ）斜めレンチキュラ方式
次に、立体視映像表示装置が斜めレンチキュラ方式である場合の視線Ｖの決定方法を、図１２、１３を参照して説明する。図１２は、斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ｂの部分概略斜視図である。また、図１３は、立体視映像表示装置２００Ｂの概略三面図であり、同図（ａ）は、図１２のｘ−ｚ平面に平行なＣ−Ｃ´位置での断面図（横方向断面図）を示し、図１３（ｂ）は、図１２のｙ−ｚ平面に平行なＤ−Ｄ´位置での断面図（縦方向断面図）を示し、図１３（ｃ）は、ｘ−ｙ平面図を示している。尚、画素パネル２０及びレンズ板３０は、レンズ板３０の各レンズ３２の焦点距離Ｆを隔てて平行配置されている。

先ず、図１３（ｂ）において、対象画素ＰＥの代表点と想定観察位置４０とを結ぶ直線ＬＮ２と、レンズ板３０の主点面３５との交点のｙ座標を算出する。算出したｙ座標を「ｙ２」とする。但し、同図（ｂ）は、対象画素ＰＥの代表点を通過する断面図である。

次いで、図１３（ａ）において、想定観察位置４０から各レンズ３２を表示面２２に投影して、表示面２２を各レンズ３２の投影領域に分割する。そして、対象画素ＰＥの代表点がどの投影領域に属するかによって対応するレンズ３２を決定する。但し、同図（ａ）は、ｙ座標が先に算出した「ｙ２」である断面図である。

同図（ａ）では、表示面２２は、レンズ３２−１０の投影領域２６−１０と、レンズ３２−１１の投影領域２６−１１と、レンズ３２−１２の投影レンズ３２−１２と、・・・、に分割される。そして、対象画素ＰＥの代表点は投影領域２６−１０に属しているので、この対象画素ＰＥに対応するレンズ３２はレンズ３２−１０となる。

続いて、対象画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点線３６の内、ｙ座標が「ｙ２」である点を算出し、これを代表主点３６ｄとする。そして、対象画素ＰＥの代表点と、この代表主点３６ｄとを通過した後の代表光線ＰＲを算出し、この代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を対象画素ＰＥの視線Ｖとする。

以上、想定観察位置が「正面且つ無限遠」及び「正面且つ有限距離の定位置」のそれぞれである場合の、表示面２２の各画素ＰＥの視線Ｖの決定方法を説明した。尚、以上では、各レンズ３２に入射する光線は屈折を起こさない（即ち、対象画素ＰＥの代表点から対象画素ＰＥに対応するレンズ３２の代表主点に向かう方向が代表光線ＰＲの方向に一致する）ものとして説明したが、厳密には、図１４に示すように、屈折作用によって、代表光線ＰＲは、対象画素ＰＥの代表点と対象画素ＰＥに対応するレンズ３２の代表主点とを結ぶ直線に対してｙ座標位置が僅かにずれて一致しない。そこで、このずれを算出して補正することにより、各画素ＰＥの視線Ｖを正確に求めることとすればより好適である。

また、各画素ＰＥに対するレンズ３２の決定を、図１０、１１を参照して説明したように、想定観察位置４０を「有限距離の定位置」として行うことで、遠近法（パース）の掛かり具合が自然になること以外にも、想定観察位置４０周辺での観察範囲が広くなるという効果を得ることができる。その効果を、図４１を参照して説明する。

図４１に示すように、一つのレンズに対応する全画素の射出光線が拡がる角度αと、レンズの焦点距離Ｆと、レンズの水平方向のピッチＬとの間には、概ね次式（１３）の関係がある。
tan（α／２）＝Ｌ／（２Ｆ） ・・・（１３）
そして、図４２に示すように、レンズ板の全てのレンズから拡がる角度αの範囲内に観察者の両眼（視点）が位置するとき、好適な立体視が可能となる。

また、図４２は、各画素に対応するレンズの決定を、想定観察位置４０を「正面且つ無限遠」として行った場合の図であるが、各画素に対応するレンズの決定を、想定観察位置４０を「有限距離の定位置」として行うことで、図４３に示すように、想定観察位置４０周辺での適視範囲を広げることができる。但し、この効果は、あくまでも想定観察位置４０周辺でのみ得られるものであり、それ以外の場所ではむしろ画質が悪くなることがある。そこで、例えば観察者が複数想定される場合等、観察位置を一箇所に特定（想定）できない場合には、各画素に対応するレンズの決定を、想定観察位置を「正面且つ無限遠」として行い、その後の視線Ｖの決定は、想定観察位置４０を「正面且つ有限距離の定位置」として行っても良い。

このように、各画素に対応する視線Ｖを決定した後、図１５に示すように、決定した視線Ｖを基に、仮想カメラに相当する画素別視点ＣＭを画素ＰＥ毎に設定する。尚、ここでは、画素ＰＥに該画素ＰＥに対応する画素別視点ＣＭを設定するが、画素別視点ＣＭを特に設定せず、全画素ＰＥについての視線Ｖに共通なｚ方向の描画範囲を設定し、各視線Ｖについて描画を行うこととしても良い。

図１５は、画素別視点ＣＭの設定を説明するための図であり、表示面２２の一部横方向断面図を示している。同図に示すように、各画素ＰＥ（ＰＥ１，ＰＥ２，・・・）の画素別視点ＣＭ（ＣＭ１，ＣＭ２，・・・）は、その視線方向が対応する視線Ｖ（Ｖ１，Ｖ２，・・・）となるように設定する。また、各画素別視点ＣＭと表示面２２との間の距離は、例えば同図に示すように、表示面２２に平行な同一平面上に位置するように設定する。

同図では、画素ＰＥ１，ＰＥ２，・・・、のそれぞれの視線Ｖは視線Ｖ１，Ｖ２，・・・、である。従って、画素ＰＥ１の画素別視点ＣＭは、視線Ｖ１がその視線方向の画素別視点ＣＭ１となる。また、画素ＰＥ２の画素別視点ＣＭは、視線Ｖ２がその視線方向の画素別視点ＣＭ２となる。更に、画素ＰＥ３，ＰＥ４，・・・、についても同様に、それぞれの画素別視点ＣＭは、視線Ｖ３，Ｖ４，・・・、がその視線方向の画素別視点ＣＭ３，ＣＭ４，・・・、となる。

（２）レンダリング
各画素ＰＥの画素別視点ＣＭを設定した後、設定した各画素別視点ＣＭを基に三次元仮想空間をレンダリングすることで立体視画像を生成する。具体的には、画素ＰＥ毎に、該画素ＰＥに対応する画素別視点ＣＭの視線方向のオブジェクト空間の色情報（ＲＧＢ値やα値等）を算出し、算出した色情報を該画素ＰＥの色情報とすることで立体視画像を生成する。

図１６は、色情報の算出を説明する図であり、表示面２２の一部横方向断面図を示している。同図に示すように、表示面２２の各画素ＰＥについて、対応する画素別視点ＣＭの視線方向のオブジェクト空間の色情報を算出し、算出した色情報を該画素ＰＥの色情報とする。色情報の算出方法としては、例えば画素別視点ＣＭからその視線方向に沿った光線を基に決定する、いわゆるレイトレーシング法等によって実現される。

同図では、画素ＰＥ１，ＰＥ２，・・・、のそれぞれの画素別視点は画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，・・・、である。従って、画素ＰＥ１の色情報は、画素別視点ＣＭ１の視線方向のオブジェクト空間の色情報となり、また、画素ＰＥ２の色情報は、画素別視点ＣＭ２の視線方向のオブジェクト空間の色情報となる。更に、画素ＰＥ３，ＰＥ４，・・・、のそれぞれについても同様に、対応する画素別視点ＣＭ３，ＣＭ４，・・・、の視線方向のオブジェクト空間の色情報が該画素ＰＥ３，ＰＥ４，・・・、の色情報となる。

このように、本実施形態では、表示面の画素ＰＥ毎に、（１）視線Ｖを決定し、（２）決定した視線Ｖの視線方向の色情報を該画素ＰＥの色情報とする（レンダリングする）、ことで立体視画像を生成する。

尚、このように生成した画像を立体視画像として本実施形態の立体視映像表示装置に表示させた場合、観察者によって視認される映像は、従来の立体視映像と比べて若干正確さに欠く像となる。

図１７は、本実施形態の立体視映像が若干正確さに欠けることを説明するための図であり、表示面２２の横方向一部断面図を示している。同図において、観察者の右目ＥＹ１から立体視映像表示装置を見ると、レンズ３２−１を介して画素ＰＥ１が見え、レンズ３２−２を介して画素ＰＥ２が見え、レンズ３２−３を介して画素ＰＥ３が見える。

ところで、画素ＰＥ１の色情報は、画素別視点ＣＭ１の視線方向のオブジェクト空間の色情報であり、画素ＰＥ２の色情報は、画素別視点ＣＭ２の視線方向のオブジェクト空間の色情報であり、また、画素ＰＥ３の色情報は、画素別視点ＣＭ３の視線方向のオブジェクト空間の色情報である。即ち、右目ＥＹ１と画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３とは一致しないため、観察者によって認識される各画素ＰＥの色情報は、その位置から見た正確な色情報とはならない。

しかしながら、画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３の位置は右目ＥＹ１の近傍であり、また、それらの視線方向は、右目ＥＹ１がレンズ３２−１，３２−２，３２−３を介して画素ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３を見る視線方向とは僅かにずれる程度である。このため、観察者の右目ＥＹ１で視認される像（色情報）は、その位置から見た正確な像（色情報）ではないものの、一定の明確性を有して視認される。

また、本実施形態によれば、視点（ビュー）の数が極めて多く、自然な立体視が可能となる。このことを、従来の多眼方式の立体視と比較した図１８、１９、２０を参照して説明する。

図１８は、従来の多眼方式の立体視の概略（イメージ）を示す図であり、３眼式の場合を示している。同図上側に示すように、従来の３眼式の立体視では、オブジェクト空間において、適当な距離を隔てて３つの個別視点１，２，３を設定し、個別視点１，２，３のそれぞれから見たオブジェクト空間の個別視点画像１，２，３を生成する。そして、これら３つの個別視点画像１，２，３をインターリーブ処理することで立体視画像を生成する。尚、同図において、立体視画像の各画素の数字は対応する個別視点画像（個別視点）の番号を表している。また、各画素別視点ＣＭの位置及び視線方向は、概略図（イメージ図）であるために大凡であり、正確なものではない。

そして、同図下側に示すように、生成した立体視画像を従来の３眼式の立体視映像表示装置に表示させて適視位置１，２，３のそれぞれから見ると、適視位置１では個別視点画像１が見え、適視位置２では個別視点画像２が見え、適視位置３では個別視点画像３が見える。より詳細には、適視位置１をほぼ中心とする適視範囲１では個別視点画像１が見え、適視位置２をほぼ中心とする適視範囲２では個別視点画像２が見え、適視位置３をほぼ中心とする個別視点適視範囲３では画像３が見える。但し、同図において、適視範囲は概略図（イメージ図）であるために大凡のものであり、正確なものではない。

即ち、観察者ＯＢが、右目ＥＹ１が適視位置２にほぼ一致し、左目ＥＹ２が適視位置１にほぼ一致する位置で立体視画像を見ると、右目ＥＹ１では個別視点画像２が見え、左目ＥＹ２では個別視点画像１が見えることで立体視映像を認識する。つまり、右目ＥＹ１を個別視点２とし、左目ＥＹ２を個別視点１としてオブジェクト空間を見た状態に相当する。

また、観察者ＯＢの位置が、立体視画像に対して右方向へ移動すると、右目ＥＹ１或いは左目ＥＹ２が適視範囲の境界部分を通過する際に、該右目ＥＹ１或いは左目ＥＹ２で見える画像が急に切り換わる。具体的には、例えば右目ＥＹ１が適視範囲２と適視範囲３との境界部分を通過する際に、右目ＥＹ１に見える画像が個別視点画像２から個別視点画像３に切り換わる。また、左目ＥＹ２が適視範囲１と適視範囲２との境界部分を通過する際に、左目ＥＹ２に見える画像が個別視点画像１から個別画像２に切り換わる。

これは、従来の多眼方式の立体視では、ｎ個の個別視点から見た各個別視点画像をインターリーブ処理して立体視画像を生成し、これを、ピッチが合うように設計されたｎ眼式の立体視映像表示装置に表示させることで立体視を実現しているためである。即ち、従来の立体視映像表示装置では、立体視画像を、レンチキュラレンズ板によって各個別視点画像に分離しているためである。

また更に、従来の斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置では、実際には図１９（ａ）に示すような画素配置となっているところを、同図（ｂ）に示すような画素配置になっているものとみなして描画処理を行っている。そのため、実際の配置との差異によるクロストーク（隣の視点位置の画像が混じって見える現象）が起こり、個別視点画像の分離性が良くないという問題が発生していた。

図２０は、本実施形態の立体視の概要（イメージ）を示す図である。本実施形態では、上述のように、画素ＰＥ毎に画素別視点ＣＭを設定し、各画素別視点ＣＭの視線方向のオブジェクト空間の色情報を対応する画素ＰＥの色情報とすることで立体視画像を生成している。即ち、同図上側に示すように、画素数に等しい画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，・・・を設定し、設定した画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，・・・、のそれぞれの視線方向の色情報を画素ＰＥ１，ＰＥ２，・・・、の色情報として立体視画像を生成している。尚、同図において、立体視画像の各画素ＰＥの数字は、対応する画素別視点ＣＭの番号を表している。

このように生成された立体視画像を、例えば図２に示した本実施形態の立体視映像表示装置２００Ａに表示させ、観察者ＯＢが、同図下側に示す位置で立体視画像を見る。すると、左目ＥＹ２には、画素ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３，・・・、から構成される画像Ａが見え、右目ＥＹ１には、画素ＰＥ１１，ＰＥ１２，ＰＥ１３，・・・、から構成される画像Ｂが見える。つまり、左目ＥＹ２を、画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，・・・，ＣＭ１０、から成る視点群とし、右目ＥＹ１を、画素別視点ＣＭ１１，ＣＭ１２，・・・，ＣＭ２０、から成る視点群としてオブジェクト空間を見ている状態に相当する。

そして、観察者ＯＢの位置が、立体視画像に対して少し右方向に移動すると、観察者の左目ＥＹ２に見える画像が、画像Ａの一部の画素ＰＥが隣の画素ＰＥに入れ替わった画像Ａ´に変化し、右目ＥＹ１に見える画像が、画素Ｂの一部の画素ＰＥが隣の画素ＰＥに入れ替わった画像Ｂ´に変化する。

このように、本実施形態では、立体視画像を見る観察者の位置（観察位置）が変化すると、この変化に伴って右目ＥＹ１及び左目ＥＹ２のそれぞれに見える画像が少しずつ変化する。詳細には、幾つかの画素がその近隣の画素に入れ替わった画像に変化する。従って、観察者ＯＢの右目ＥＹ１及び左目ＥＹ２のそれぞれに見える画像が少しづつ変化することで、認識される映像が少しずつ変化する。

このため、例えば図１８に示した従来の多眼方式の立体視映像のように、適視範囲の境界部分で見える画像が急に切り変わる（即ち、認識される立体視映像が急に変化する）といった現象が生じず、観察位置の変化に伴って少しづつ変化する自然な立体視映像を実現できるとともに、観察者により視認される像の明確性が一定以上に保たれる。

尚、上述のように、観察者ＯＢの右目ＥＹ１及び左目ＦＹ２の各目に見える画像は、実際の画像とは若干正確さに欠く映像となる。しかし、各目が各画素を見る視線方向は、図２０下側に示すように、該画素の画素別視点ＣＭの視線方向にほぼ沿った方向となっている。即ち、左目ＥＹ２が画像Ａの各画素ＰＥ１，ＰＥ２，・・・、を見る視線方向は、これら各画素ＰＥ１，ＰＥ２，・・・、に対応する画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，・・・、の視線方向にほぼ沿った方向となっている。また、右目ＥＹ１についても同様に、画像Ｂの各画素ＰＥ１１，ＰＥ１２，・・・、を見る視線方向は、これら各画素ＰＥ１１，ＰＥ１２，・・・、に対応する画素別視点ＣＭ１１，ＣＭ１２，・・・、の視線方向にほぼ沿った方向となっている。このため、観察者に視認される映像は、若干正確さに欠くものの、像として視認できる明確性を有したものとなる。また、前述のように、観察者の位置が変化しても、視認される像の明確性が一定以上に保たれる。

また、本実施形態において観察者に認識される立体視映像は、従来の多眼方式の立体視映像と同程度の解像度が得られる。例えば図２に示す立体視映像表示装置２００Ａでは、レンズピッチＬはサブピクセル単位での画素ピッチＳの３〜４倍である。従って、かかる立体視映像表示装置２００では、画素パネル２０の解像度の１／３〜１／４程度の解像度、即ち、従来の３〜４眼式の立体視映像と同程度の解像度が得られることになる。

このように、本実施形態による立体視では、認識される立体視映像の正確さが僅かに欠けるけれども、従来の多眼方式の立体視映像と同程度の解像度を有しつつ、且つ、視点（ビュー）の数が膨大になったような自然な立体視映像を実現できる。

［立体視画像生成装置］
次に、上述した原理に基づく立体視画像生成装置について説明する。かかる立体視画像生成装置は、動画の立体視を実現する立体視画像を生成するものである。

図２１は、本実施形態における立体視画像生成装置１の構成を示すブロック図である。同図によれば、立体視画像生成装置１は、入力部１００と、立体視映像表示装置２００と、処理部３００と、記憶部４００と、を備えて構成される。

入力部１００は、ユーザによる操作指示を受け付け、操作に応じた操作信号を処理部３００に出力する。この機能は、例えばボタンスイッチやレバー、ジョイスティック、ダイヤル、マウス、トラックボール、キーボード、タブレット、タッチパネル、各種センサ等の入力装置によって実現される。

立体視映像表示装置２００は、立体視画像生成部３２０により生成された立体視画像を表示して観察者に立体視映像を認識せしめる表示装置である。本実施形態では、例えば図２に示した垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａ、或いは、例えば図４に示した斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ｂの何れかにより実現される。

処理部３００は、立体視画像生成装置１全体の制御や画像生成等の各種演算処理を行う。この機能は、例えばＣＰＵ（ＣＩＳＣ型、ＲＩＳＣ型）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）等の演算装置やその制御プログラムにより実現される。特に、本実施形態では、処理部３００は、三次元仮想空間であるオブジェクト空間を設定するオブジェクト空間設定部３１０と、オブジェクト空間設定部３１０により設定されたオブジェクト空間の立体視画像を生成する立体視画像生成部３２０と、を含む。

立体視画像生成部３２０は、画素別視点設定部３２２と、色情報算出部３２４とを含み、記憶部４００に記憶されている立体視画像生成プログラム４１０に従った処理を実行することで、オブジェクト空間設定部３１０により設定されたオブジェクト空間の立体視画像を生成し、生成した立体視画像を立体視映像表示装置２００に表示させる。

画素別視点設定部３２２は、表示装置データ４２０及び想定観察位置データ４３０を参照してオブジェクト空間に画素別視点ＣＭを設定する。具体的には、立体視映像表示装置２００の表示面２２の画素ＰＥ毎に、表示装置データ４２０及び想定観察位置データ４３０を参照して対応するレンズ３２を決定する。そして、該画素ＰＥの代表点と、該画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点（詳細には、代表主点）とを通過した後の代表光線ＰＲを算出し、この代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を該画素ＰＥの視線Ｖとする。

このとき、画素ＰＥに対応するレンズ３２及び視線Ｖの決定は、立体視映像表示装置２００に応じた方法で行う。即ち、垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａであれば、図１０、１１を参照して説明したように行い、斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ｂでれば、図１２、１３を参照して説明したように行う。

そして、画素別視点設定部３２２は、各画素ＰＥについて、算出した視線Ｖを視線方向とする画素別視点ＣＭを設定する。また、画素別視点ＣＭの位置は、立体視画像生成部３２０によって決定された設定基準位置を基に設定する。具体的には、例えば図１６に示したように、表示面２２に平行な同一面上に各画素別視点ＣＭを設定する。

ここで、表示装置データ４２０とは、立体視映像表示装置２００の構成パラメータのデータである。図２２に、表示装置データ４２０のデータ構成の一例を示す。同図によれば、表示装置データ４２０は、立体視映像表示装置２００を構成する画素パネル２０の画素ピッチ（４２１）と、レンズ板３０のレンズピッチ（４２２）及び焦点距離（４２３）と、画素パネル２０に対するレンズ板３０の配置角度（４２４）と、を格納する。

配置角度（４２４）は、画素パネル２０の画素ピッチ方向とレンズ板３０のレンズピッチ方向とが成す角度θの値を格納する。即ち、配置角度（４２４）は、立体視映像表示装置２００が垂直／斜めレンチキュラ方式の何れであるかを示すデータであり、垂直レンチキュラ方式の場合には、θ＝０゜となり、斜めレンチキュラ方式の場合には、θ＝０゜以外となる。尚、この表示装置データ４２０は、固定的なデータとして予め記憶されていることとするが、後述のように、入力部１００からのユーザ入力に従って設定されることとしても良い。

また、想定観察位置データ４３０とは、想定観察位置４０のデータであり、具体的には、立体視映像表示装置２００の画素パネル２０の表示面と、想定した観察者の視点（想定観察位置）４０との間の想定観察距離Ｄの値を格納する。尚、この想定観察位置データ４３０は、固定的なデータとして予め記憶されていることとするが、入力部１００からのユーザ入力によって設定されることとしても良い。想定観察位置データ４３０をユーザ入力により設定できるようにすることで、想定視点位置を変更したい場合にも容易に対応できる。また、入力装置としてヘッドトラッキング装置を用いて、観察位置が自動的にフィードバック（入力）されるようにしても良い。

また、画素別視点設定部３２２によって設定された各画素ＰＥの画素別視点ＣＭのデータは画素別視点データ４４０に格納される。図２３に、画素別視点データ４４０のデータ構成の一例を示す。同図によれば、画素別視点データ４４０は、立体視映像表示装置２００の画素パネル２０の画素（４４１）毎に、設定された画素別視点（４４２）を対応付けて格納している。画素別視点（４２２）には、対応する画素別視点ＣＭを表すデータとして視線Ｖのデータが格納される。

色情報算出部３２４は、画素別視点設定部３２２により設定された画素別視点ＣＭに基づいて各画素ＰＥの色情報を算出する。具体的には、各画素ＰＥについて、画素別視点データ４４０に格納されている対応する画素別視点ＣＭの視線方向のオブジェクト空間の色情報を算出し、算出した色情報を該画素ＰＥの色情報とする。色情報算出部３２４により算出された各画素ＰＥの色情報は、フレームバッファ４５０の該当位置に書き込まれる。

記憶部４００は、処理部３００に立体視画像生成装置１の統合的に制御させるためのシステムプログラムやデータ等を記憶するとともに、処理部３００の作業領域として用いられ、処理部３００が各種プログラムに従って実行した演算結果や入力部１００から入力される入力データ等を一時的に記憶する。この機能は、例えば各種ＩＣメモリやハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ、ＲＡＭ、ＶＲＡＭ等によって実現される。

特に、本実施形態では、記憶部４００は、処理部３００を立体視画像生成部３２０として機能させるための立体視画像生成プログラム４１０と、表示装置データ４２０と、想定観察位置データ４３０と、画素別視点データ４４０と、を記憶するとともに、立体視画像生成部３２０により生成された画像のデータを格納するフレームバッファ４５０を備えている。

フレームバッファ４５０は、立体視画像生成部３２０により生成された１フレーム分の画像データ（詳細には、各画素の色情報）を格納するメモリであり、立体視映像表示装置２００の画素パネル２０の解像度や色数に応じて用意される。

［処理の流れ］
次に、処理の流れを説明する。
図２４は、本実施形態における立体視画像生成処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、１フレーム毎に立体視画像を生成して表示させる、即ちリアルタイムな動画の立体視を実現させる処理であり、立体視画像生成部３２０が記憶部４００の立体視画像生成プログラム４１０を実行することで実現される。

同図によれば、立体視画像生成処理では、立体視画像生成部３２０は、先ず、画素別視点ＣＭの設定位置の基準となる基準位置（設定基準位置）を決定する（ステップＳ１１）。次いで、表示面２２の各画素ＰＥを対象としてループＡの処理を実行することで、各画素ＰＥの画素別視点ＣＭをオブジェクト空間に設定する。

ループＡでは、画素別視点設定部３２２が、処理対象となっている画素ＰＥ（以下、「該画素」という）に対応するレンズ３２を決定する（ステップＳ１３）。次いで、該画素ＰＥの代表点と、該画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点（代表主点）とを通過した後の光線（代表光線）ＰＲを算出し、その代表光線ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を視線Ｖとする（ステップＳ１５）。そして、その視線Ｖの方向を視線方向とする画素別視点ＣＭを設定する（ステップＳ１７）。ループＡはこのように実行される。

表示面２２の全画素ＰＥを処理対象としてループＡの処理を行うと、ループＡを終了する。ループＡを終了すると、立体視画像生成部３２０は、続いて、１フレーム（例えば、１／６０秒）毎にループＢの処理を実行する。

ループＢでは、先ず、オブジェクト空間設定部３１０によりオブジェクト空間が設定される（ステップＳ１９）。その後、立体視画像生成部３２０は、表示面２２の各画素ＰＥを対象としてループＣの処理を実行する。ループＣでは、色情報算出部３２４が、処理対象となっている画素ＰＥ（該画素）の画素別視点ＣＭの視線方向のオブジェクト空間の色情報を算出し、算出した色情報を該画素ＰＥの色情報としてフレームバッファ４５０の該当位置に書き込む（ステップＳ２１）。ループＣはこのように実行される。

そして、表示面２２の全画素ＰＥを対象としてループＣの処理を行うと、ループＣを終了する。ループＣが終了すると、次いで、立体視画像生成部３２０は、フレームバッファ４５０に格納されている１フレーム分の画像を、立体視画像として立体視映像表示装置２００に表示させる（ステップＳ２３）。

このように、１フレーム毎にループＢの処理を繰り返し実行することで、動画の立体視が実現される。そして、例えば入力部１００から立体視画像の生成終了指示が入力される等して立体視画像の生成終了が指示されると、立体視画像生成部３２０はループＢを終了し、本実施形態における立体視画像生成処理は終了となる。

［作用・効果］
以上のように、本実施形態によれば、表示面２２の画素ＰＥ毎に画素別視点ＣＭを設定し、設定した画素別視点ＣＭの視線方向のオブジェクト空間の色情報を該画素ＰＥの色情報とすることで立体視画像を生成している。

従って、画素ＰＥの数程度の画素別視点ＣＭが設定される、即ち画素ＰＥの数程度の視点（ビュー）が存在するため、従来の多眼方式の立体視のように、想定する観察位置（個別視点）に目が位置しなくてはならないといった必要が無く、従来の超多眼方式のように、一定の領域内であればどの位置に目があっても立体視可能となる。

また、各画素ＰＥの画素別視点ＣＭは、想定観察位置４０を基に該画素ＰＥに対応するレンズ３２を決定し、該画素ＰＥの代表点と該画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点とを通過した後の光線（代表光線）ＰＲの逆方向が視線方向となるように決定している。従って、観察者がレンズ３２を介して視認する各画素ＰＥに対応する画素別視点ＣＭの視線方向は、観察者の視線方向にほぼ沿った方向となり、このため、観察者によって視認される像（色情報）は、その位置から見た正確な像（色情報）ではないものの、十分に視認できる程度の明確性を持つ。

また、像の解像度は、レンズ板３０で分離される程度の解像度となるため、従来の多眼方式の立体視と同程度の解像度となり、従来の超多眼方式のような著しい解像度の劣化は生じない。

更に、本実施形態は、ピッチが合っていない立体視映像表示装置に表示させる立体視画像を生成するものである。言い換えれば、ピッチが合っていない立体視映像表示装置でも立体視を可能ならしめる。従って、ディスプレイ毎にピッチが合ったレンチキュラレンズ板を製造する必要が無く、１つのレンチキュラレンズ板を画素ピッチが異なる他のディスプレイに適用して立体視映像表示装置を製作できるため、立体視映像表示装置の製造にかかるコストを大幅に削減できる。

［変形例］
尚、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、次の変形例が挙げられる。

（Ａ）想定観察位置
上述した実施形態では、想定観察位置４０を表示面２２に対して「正面」としたが、これを「斜め」としても良い。

想定観察位置４０が「斜め」とは、図２５に示す状態をいう。即ち、「斜め」の想定観察位置４０とは、表示面２２の中心Ｏを通過する観察視線方向が表示面２２に対して垂直とならない位置である。「斜め」の想定観察位置４０は、表示面２２と該想定観察位置４０との間の距離（想定観察距離）Ｄと、同図（ｂ）のｘ−ｚ平面図に示す、視線方向が表示面２２の垂直方向に対して成す角度γxと、同図（ｃ）のｙ−ｚ平面図に示す、視線方
向が表示面２２の垂直方向に対して成す角度γyと、によって表現される。尚、この場合
の表示面２２の各画素ＰＥの視線Ｖの決定方法は、図１０、１１、或いは、図１２、１３に示した方法と同様に行うことができる。

またこの場合、視点が無限遠にあることを想定しても良い。この場合の各画素ＰＥの視線Ｖの決定方法は、図７、８に示した方法と同様に行うことができる。但し、各画素ＰＥに対応するレンズ３２を決定するときに、図７（ａ）において、レンズ板３０の各レンズ３２を画素パネル２０の表示面２２に斜投影して表示面２２を各レンズ３２の投影領域に分割し、対象画素ＰＥの代表点が属する投影領域のレンズ３２を対象画素ＰＥに対応するレンズ３２とすれば良い。尚、想定観察位置４０が「斜め」でその位置が無限遠の場合は、非立体視画像の描画方法では「斜投影」に相当する。

想定観察位置４０を「斜め」とすることで、例えば図２６に示すように、立体視映像表示装置を、その表示面２２が水平且つ上方を向くように机の上に置き、観察者ＯＢが斜め上方から表示面２２を見るような場合に適した立体視画像の生成を実現できる。

（Ｂ）レンズ板
また、上述した実施形態では、光学素子群としてレンチキュラレンズアレイを用いた立体視映像表示装置の場合を説明したが、これを、（Ｂ−１）蝿の目レンズアレイを用いた立体視映像表示装置としても良いし、（Ｂ−２）パララックスバリアアレイを用いた立体視映像表示装置としても良いし、（Ｂ−３）ピンホールアレイを用いた立体視映像表示装置としても良い。この場合、表示面２２の各画素ＰＥの視線Ｖは次のように決定する。

（Ｂ−１）蝿の目レンズアレイ
蝿の目レンズアレイとは、図２７に示すように、格子状の単位レンズが縦横に連続して配置された（連接された）レンズアレイ（レンズ板）のことである。蝿の目レンズアレイを用いた立体視映像表示装置では、蝿の目レンズアレイは、単位レンズの横方向の連接方向が画素パネル２０の画素ピッチ方向（水平走査方向）と平行になるように配置される。またこのとき、蝿の目レンズアレイは、単位レンズのレンズピッチと画素パネル２０の画素ピッチとが合わないように設計されている。即ち、単位レンズのレンズピッチをＬとすると、式（１２）が成立しない。

図２８は、蝿の目レンズアレイを用いた立体視映像表示装置２００Ｃでの視線Ｖの決定方法を説明するための図であり、立体視映像表示装置２００Ｃの概略三面図を示している。同図（ａ）は、対象画素ＰＥの代表点を通るｘ−ｚ平面に平行な水平走査方向断面図を示し、同図（ｂ）は、対象画素ＰＥの代表点を通るｙ−ｚ平面に平行な鉛直走査方向断面図を示し、同図（ｃ）は、ｘ−ｙ平面図を示している。尚、想定観察位置４０は「正面」である。

先ず、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、想定観察位置４０から、蝿の目レンズアレイで実現されるレンズ板６０の各単位レンズ６２を画素パネル２０の表示面２２に投影して（即ち、想定観察位置４０から各単位レンズ６２の端部へ向かう直線によって）、表示面２２を各単位レンズ６２の投影領域に分割する。そして、対象画素ＰＥの代表点が属する投影領域の単位レンズ６２−１を、該対象画素ＰＥに対応する単位レンズとする。そして、対象画素ＰＥの代表点と、対象画素ＰＥに対応する単位レンズ６２−１の主点（単位レンズの中心）とを通過した後の光線（代表光線）ＰＲと位置は同じで方向を逆にした視線を対象画素ＰＥの視線Ｖとする。

尚、同図では、レンズ板６０を、単位レンズ６２の横方向の連接方向が画素パネル２０の画素ピッチ方向と平行になるように配置することとしたが、これを、図２９に示すように、蝿の目レンズアレイの横方向の連接方向と画素パネル２０の画素ピッチ方向とが角度θを成すよう、斜めに配置することとしても良い。

また、蝿の目レンズを構成する単位レンズを、格子形状（四角形）ではなく、例えば三角形や、図３０に示す六角形等の多角形としても良い。何れの場合も、表示面２２の各画素ＰＥの視線Ｖの決定方法は、図２８に示した場合と同様である。

（Ｂ−２）パララックスバリアアレイ
パララックスバリアアレイとは、図３１に示すように、光を遮蔽する遮光板（バリア）に光を透過させるためのスリット状のバリア開口部（光学素子）が等間隔で多数設けられたものである。即ち、スリット状のバリア開口部を有する単位パララックスバリアを連接させたバリアアレイであり、バリア開口部によって画素パネル２０の各画素ＰＥから射出される光線（射出光線）に指向性を与える。これによって、レンチキュラレンズアレイを用いた立体視映像表示装置と同様に立体視映像を認識させることが可能となる。尚、同図中、黒い或いは灰色の部分がバリア部分（遮光部分）である。このとき、パララックスバリアアレイは、バリア開口部が画素パネル２０の鉛直走査方向と平行になるように配置される。また、パララックスバリアアレイは、単位パララックスバリアのピッチをＬとしたとき、上述した式（１２）が成立しない（即ち、ピッチが合わない）ように設計されている。

従って、この場合、各画素ＰＥの視線Ｖの決定は、上述した実施形態におけるレンチキュラレンズアレイの場合と同様に実現できる。具体的には、パララックスバリアアレイを、バリア開口部が画素パネル２０の鉛直走査方向と平行になるように配置した場合には、上述した実施形態における（Ａ）垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ａに相当する。また、パララックスバリアアレイを、バリア開口部が画素パネル２０の鉛直走査方向に対して角度θを成すように斜めに配置した場合には、（Ｂ）斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置２００Ｂに相当する。

また、パララックスバリアアレイを、図３２に示すように、バリア開口部が斜めに形成された斜めパララックスバリアとしても良い。このような斜めパララックスバリアを用いた場合は、上述したパララックスバリアアレイ（図３１参照）を画素パネル２０に対して斜めに配置した場合に相当する。

また、パララックスバリアアレイを、図３３に示すように、横方向に連接された複数の単位パララックスバリアが、縦方向に所定量ずつずらして階段状に配置された階段パララックスバリアアレイとしても良い。このような階段パララックスバリアを用いた立体視映像表示装置では、階段パララックスバリアは、バリア開口部が画素パネル２０の鉛直走査方向と平行になるように配置される。

（Ｂ−３）ピンホールアレイ
ピンホールアレイとは、図３４に示すように、光を遮断する遮断板（バリア）に光を透過させる孔状のピンホール（光学素子）が等間隔で多数設けられたものである。即ち、ピンホールを有する格子状の単位ピンホールバリアを縦横に連続して配置させた（連接させた）バリアアレイであり、ピンホールによって画素パネル２０の各画素ＰＥの射出光線に指向性を与える。尚、同図中、灰色の部分が遮光部分（バリア部分）である。このとき、ピンホールアレイは、単位ピンホールバリアの横方向が画素パネル２０の画素ピッチ方向（水平走査方向）と平行になるように配置される。また、ピンホールアレイは、単位ピンホールバリアのピッチをＬとすると、式（１２）が成立しないように設計されている。

そして、ピンホールアレイを用いた立体視映像表示装置では、次のように画素パネル２０の各画素ＰＥの視線Ｖが決定される。即ち、想定観察位置４０からピンホールアレイの各単位ピンホールバリアを画素パネル２０の表示面２２に投影して、表示面２２を各単位ピンホールバリアの投影領域に分割する。そして、各画素ＰＥの代表点が属する投影領域の単位ピンホールバリアを該画素ＰＥに対応する単位ピンホールバリアとする。そして、各画素ＰＥについて、該画素ＰＥの代表点と、該画素ＰＥに対応する単位ピンホールバリアのピンホールを通過した後の光線（代表光線）と位置は同じで方向を逆にした視線を該画素ＰＥの視線Ｖとする。

また、ピンホールアレイを構成する単位ピンホールバリアを、格子形状（四角形）ではなく、三角形や、例えば図３５に示す六角形等の多角形としても良い。何れの場合も、各画素ＰＥの視線Ｖの決定方法は、上述した格子形状の場合と同様である。

尚、パララックスバリアアレイやピンホールアレイは、通常、単位バリアを示す境界線が明示されていないが、バリアアレイ上の任意の点から最も距離の近いスリット或いはピンホールを求め、そのスリット或いはピンホールによってバリア板を領域分割することで、単位バリア毎の境界線を設定することができる。

（Ｃ）画素ＰＥの色情報の算出
また、上述した実施形態では、１画素につき１つの画素別視点ＣＭを設定し、設定した画素別視点ＣＭの視線方向のオブジェクト空間の色情報を該画素の色情報としたが、これを、１画素につき複数の画素別視点ＣＭを設定し、各画素別視点ＣＭの視線方向の色情報を平均（相加平均又は加重平均等）することで該画素の色情報を算出しても良い。

図３６は、１つの画素ＰＥに３つの画素別視点ＣＭを設定する場合を示す図であり、表示面２２の一部横方向断面図を示している。同図に示すように、先ず、対象とする１つの画素ＰＥの３つの代表点１，２，３を決定する。同図では、画素ＰＥの中心を代表点１とし、ｘ軸の正／負方向それぞれに所定距離だけ離れた点を代表点２，３としている。

次いで、これら各代表点１，２，３それぞれについて、該代表点と、該画素ＰＥに対応するレンズ３２の主点（代表主点）とを通過した後の光線（代表光線）を算出し、その各代表光線と位置は同じで方向を逆にした視線を該画素ＰＥの視線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とする。そして、その視線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のそれぞれを視線方向とする画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３を設定する。その後、設定した画素別視点ＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３のそれぞれの視線方向のオブジェクト空間の色情報を算出し、算出した各色情報を合成（相加平均や、例えば画素別視点ＣＭの色情報を５０％とし、他の画素別視点ＣＭ２，ＣＭ３の色情報を２５％として加算する加重平均等）した値を、該画素ＰＥの色情報とする。このようにすることで、生成した画像において物体の周辺部分に発生するジャギーを抑制することが可能となる。

（Ｄ）生成した立体視画像の扱い
また、上述した実施形態では、立体視画像生成装置１は、１フレーム毎に立体視画像の生成（描画）して表示させる、即ちリアルタイムな立体視の動画を実現することとしたが、生成した立体視画像を直ぐに表示させずに蓄積記憶しておき、全フレームの画像生成が終了した後、蓄積画像をムービー画像として順次表示させることとしても良い。

（Ｅ）立体視映像表示装置を別装置とする
また、上述した実施形態では、立体視画像生成装置１は、立体視映像表示装置２００の一部として説明したが、立体視映像表示装置２００を別装置として構成し、生成した立体視画像を、接続されている立体視映像表示装置２００に出力して表示させることとしても良い。

図３７は、立体視映像表示装置を別装置とした立体視画像生成装置３の構成を示すブロック図である。同図によれば、立体視画像生成装置３は、入力部１００と、処理部３００と、記憶部４００と、を備えて構成される。かかる立体視画像生成装置３では、接続される立体視映像表示装置２００に合わせて表示装置データ４２０を設定する必要がある。

従って、立体視画像生成部３２０は、画像生成の際には、先ず、例えばユーザにより入力部１００から入力された立体視映像表示装置２００の型番（詳細には、画素パネル２０やその上面に配置されているレンズ板３０の型番）に基づいて、記憶部４００に記憶されている画素パネルデータ４６０及びレンズ板データ４７０のそれぞれから適切なデータを選択し、表示装置データ４２０として設定する。

画素パネルデータ４６０とは、立体視映像表示装置２００に用いられ得る画素パネル２０の物理パラメータを格納したデータテーブルである。図３８（ａ）に、画素パネルデータ４６０のデータ構成の一例を示す。同図（ａ）によれば、画素パネルデータ４６０は、立体視映像表示装置２００に用いられ得る画素パネル２０の種類（種別）毎に、その型番（４６１）と、画素ピッチ（４６２）を対応付けて格納している。

また、レンズ板データ４７０とは、立体視映像表示装置２００に用いられ得るレンズ板３０の物理パラメータを格納したデータテーブルである。図３８（ｂ）に、レンズ板データ４７０のデータ構成の一例を示す。同図（ｂ）によれば、レンズ板データ４７０は、立体視映像表示装置２００に用いられ得るレンズ板３０の種類（種別）毎に、その型番（４７１）と、レンズピッチ（４７２）と、焦点距離（４７３）と、配置角度（４７４）と、を対応付けて格納している。

また、入力部１００を、立体視画像生成装置と別装置としても良い。例えば、図３９に示すように、入力部１００及び立体視映像表示装置２００を立体視映像生成装置と別装置とする。即ち、立体視画像生成装置５は、処理部３００と、記憶部４００とを備えて構成される。このような構成には、例えば携帯電話機等の通信端末装置のディスプレイに立体視画像を表示させたい場合等が考えられる。即ち、入力部１００及び立体視映像表示装置２００を備えた通信端末装置等の外部装置７から、レンズピッチＬやディスプレイ（画素パネル２０）に対する光学素子群（レンズ板３０）の配置角度θ、焦点距離Ｆ等のレンズに関する情報と、画素ピッチＳ等のディスプレイに関する情報と、想定観察位置４０等の観察者に関する情報とを画像生成装置５に送信する。そして、画像生成装置５では、受信したそれらの情報に基づいて立体視画像を生成し、生成した立体視画像を外部装置７に送信する、或いは、生成した画像を蓄積記憶した後、動画として該部装置７に送信する。

（Ｆ）印刷加工物
また、上述した実施形態では、フラットパネルディスプレイ等の画素パネル２０を備えた立体視映像表示装置に表示させる立体視画像を生成する場合を説明したが、画素パネル２０の代わりに立体視画像が印刷された紙やプラスチックカード等の印刷物を用いた印刷加工物についても同様に適用可能である。かかる印刷加工物では、立体視画像が印刷された印刷物の印刷面に、光学素子群（レンズアレイやピンホールアレイ等）が貼付等によって装着されており、印刷されている画像の各ドットの反射光線が光学素子群によって指向性が与えられることで、立体視が実現される。

このような立体視用の印刷加工物に印刷する画像を生成する場合、従来の方法では、従来の多眼式の立体視映像表示装置の場合と同様に、一定数の視点を設定してその視点毎に画像（画素別視点）を生成し、それらの画像を一定のパターンに応じて再配置（インターリーブ）することで印刷する画像を生成している。

印刷加工物では、既製の光学素子に合わせて、生成・印刷する立体視画像の解像度（即ち、画像の各ドットの位置や大きさ）を自由に設定・変更できる。また、生成・印刷する立体視画像の解像度を大きくすることで、視点が比較的多い場合であっても、視認される立体視映像の解像度を充分な大きさにすることができる。但しその場合、立体視画像のデータサイズが、解像度に比例して大きなものとなってしまうという問題はある。

このような印刷加工物に本実施形態を適用する場合には、印刷の対象である立体視画像の各ドットを画素パネル２０の各画素ＰＥとして扱うことで、上述した実施形態と同様に立体視画像を生成できる。具体的には、印刷加工物における立体視画像の印刷領域の大きさ、及び、印刷する立体視画像の解像度が決まっていれば、印刷対象の立体視画像の各ドットの位置及び大きさは一意に決まる。このため、立体視画像の各ドットを、上述した実施形態における表示パネル２０の各画素ＰＥと同様に扱うことができる。

つまり、例えば光学素子群としてレンチキュラレンズアレイを用いる場合には、先ず、立体視画像のドット毎に対応するレンズ（光学素子）を決定する。次いで、各ドットについて、該ドットの代表点（例えば、中心）と、該ドットに対応するレンズの主点とを通過した後の光線（代表光線ＰＲ）を算出し、その光線と位置が同じで方向が逆の視線を該ドットの視線Ｖとして決定する。その後、各ドットについて、視線Ｖの視線方向の色情報を該ドットの色情報とすることで、立体視画像を生成する。

また、印刷加工物は、光学素子群としてレンズアレイを用いている場合には、印刷されている立体視画像の各ドットのピッチをＳとすると、印刷面とレンズアレイの主点面との間の距離Ｇが上式（１）を満たすように構成されることで、より画質の良い立体視を実現できる。

本実施形態の描画方法によれば、従来の方法よりも低い解像度で、即ち従来の方法よりも小さい画像データサイズで、上述した作用効果を奏する立体視印刷加工物に印刷する立体視画像を生成することができる。

（Ｇ）想定する観察者の位置
また、上述した実施形態では、観察者の想定位置を基に、立体視映像表示装置における「ピッチが合う／合わない」状態がより正確に定義できるように説明した。しかし、同様の作用効果が発揮され得る限りにおいては、かかる定義は拡大解釈され得、均等であることはいうまでもない。例えば、多眼方式や超多眼方式において、観察者の視点の想定位置を、画素パネル２０の表示面２２から無限遠の位置と同視できる位置であるように設定する場合がある。このとき、各画素から射出され、レンズの主点を通過する代表光線の方向は、視点毎に平行となる。

従って、垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置の場合、図５０に示すように、画素パネル２０のサブピクセル単位での画素ピッチの長さをＳ、レンズ板３０のレンズピッチの長さをＬとすると、ｎ眼式の場合、次式（１５）が成立することが「ピッチが合う」状態であり、成立しないことが「ピッチが合わない」状態となる。
Ｌ＝ｎ・Ｓ ・・（１５）
但し、図５０は、垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置の表示面２２に対する横方向（水平走査方向）断面図を示している。

また、斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置の場合、画素パネル２０の画素ピッチ方向に沿ったレンズ３２の幅であるレンズピッチＭは、式（９）で与えられる。従って、ｎ眼式の場合、次式（１６）が成立することが「ピッチが合う」状態であり、成立しないことが、「ピッチが合わない」状態となる。
Ｍ＝ｎ・Ｓ ・・（１６）
但し、図４に示したように、レンズ板３０は主点線３６の方向が画素パネル２０の縦方向の画素配列方向（鉛直走査方向）に対して角度θを成すように配置されていることとする。

また、段落［０１２６］−［０１３０］に述べたことと同様に、同じ視点の繰り返し、即ち平行な射出光線の繰り返しが発生する条件は、レンズの水平方向のピッチをＬ、画素の水平方向のピッチをＳとしたとき、次式（１７）の関係が成立することであるといえる。但し、ｏ，ｐは自然数である。
Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ ・・（１７）
また、平行な射出光線の繰り返しが発生しない、即ち「ピッチが合わない」状態となる条件は、画素パネル２０中の立体視画像が表示される領域（立体視画像表示領域）の水平方向の幅をＲとしたとき、次式（１８）の成立しないことであるといえる。但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数である。
Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ ・・（１８）

ところで、多眼方式においては、このように視点位置を無限遠に設定した場合であっても、実際には有限距離から観察することになるので、観察される立体視の画質は適切であるとはいえなくなる。しかしながら、多眼方式の初期の時代においては、レンズ製造や印刷の精度があまり高くなく、技術的に未成熟であったため、このようにレンズのピッチと画素のピッチとが、一定距離の視点から見込む角度ではなく実測長で整数比となる方法が用いられたことがあった。また、現在においても、設計を簡易化するため等の理由でこの方法が用いられることがある。一方、超多眼方式のように、左右両眼の視差の内側にも多くの視点を設定する場合においては、視点数が非常に多いため、観察距離が変化しても適切な光源が眼に入る効果が得られる。そのため、視点位置を無限遠に設定して生成した立体視画像を有限距離から観察しても、違和感のない立体視画像が得られる。そこで、計算量をより少なくする等の目的で、このように視点位置が無限遠になるように、即ちレンズの水平方向のピッチと画素の水平方向のピッチとが実測長で整数比となるように設定することも多くなっている。

本件発明を、レンズと画素の「ピッチが合う／合わない」ことを以上のようにレンズのピッチと画素のピッチの実測長で論じたとしても、本願発明で言わんとする「ピッチが合わない」ことの技術的範囲内であることはいうまでもない。

実施形態における立体視画像生成の概要図。 垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置の概略構成図。 「ピッチが合う／合わない」ことの説明図。 斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置の概略構成図。 従来の、（ａ）斜め５眼式、（ｂ）斜め７眼式、のレンチキュラレンズ方式の立体視映像表示装置における画素パネル及びレンズ板の配置関係図。 表示面に対する座標系設定の説明図。 垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置における想定観察位置が「正面且つ無限遠」での視線決定の説明図。 斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置における想定観察位置が「正面且つ無限遠」での視線決定の説明図。 想定観察位置が「正面」の状態を示す図。 垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置における想定観察位置が「有限距離の定位置」での視線決定の説明図。 垂直レンチキュラ方式の立体視映像表示装置における想定観察位置が「有限距離の定位置」での視線決定の説明図。 斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置における想定観察位置が「有限距離の定位置」での視線決定の説明図。 斜めレンチキュラ方式の立体視映像表示装置における想定観察位置が「有限距離の定位置」での視線決定の説明図。 レンズ板による屈折作用の説明図。 画素別視点設定の説明図。 画素の色情報算出の説明図。 視認される画素の色情報が若干正確さに欠けることの説明図。 従来の多眼方式（ｎ眼式）の立体視の概要図。 従来の斜めレンチキュラレンズ方式の立体視映像表示装置においてクロストークが生じることの説明図。 本実施形態での立体視の概要図。 立体視画像生成装置の構成図。 表示装置データのデータ構成例。 画素別視点データのデータ構成例。 立体視画像生成処理の流れを示すフローチャート。 想定観察位置が「斜め」の状態を示す図。 画素パネルを斜め上方から見た場合の図。 蝿の眼レンズアレイの平面図。 蝿の目レンズアレイを用いた立体視映像表示装置における視線決定の説明図。 蝿の眼レンズアレイを斜め配置した場合の平面図。 単位レンズを六角形とした蝿の眼レンズアレイの平面図。 パララックスバリアの平面図。 斜めパララックスバリアの平面図。 階段パララックスバリアの平面図。 ピンホールバリアの平面図。 単位ピンホールバリアを六角形としたピンホールバリアの平面図。 １画素に複数の画素別視点を設定する場合の説明図。 立体視映像表示装置を別装置とした立体視画像生成装置の構成図。 画素パネルデータ及びレンズ板データのデータ構成例。 入力部及び立体視映像表示装置を別装置（外部装置）とした立体視画像生成装置の構成図。 適切な画素パネルとレンズ板との間の距離の説明図。 両眼距離を考慮した場合の説明図。 １つのレンズによる光線の拡がりの説明図。 想定観察位置を「正面かつ無限遠」として画素に対応するレンズを決定した場合の適視範囲の説明図。 想定観察位置を「正面且つ有限距離の定位置」として画素に対するレンズを決定した場合の適視範囲の説明図。 多眼式の立体視の概念図。 超多眼式の立体視の概念図。 ＩＰ方式の立体視の概念図。 光線再生法の立体視の概念図。 表示面と結像面との間の距離がレンズの焦点距離に依存することの説明図。 想定する観察者の位置を無限遠とした場合の「ピッチが合う／合わない」ことの説明図。

符号の説明

１、３、５ 立体視画像生成装置
１００ 入力部
３００ 処理部
３１０ オブジェクト空間設定部
３２０ 立体視画像生成部
３２２ 画素別視点設定部
３２４ 色情報算出部
４００ 記憶部
４１０ 立体視画像生成プログラム
４２０ 表示装置データ
４３０ 想定観察位置データ
４４０ 画素別視点データ
４５０ フレームバッファ
２００ 立体視映像表示装置
１０ バックライト
２０ 画素パネル
２２ 表示面
ＥＬ 画素
３０ レンズ板（レンチキュラレンズ板）
３２ レンズ（マイクロレンズ）
４０ 想定観察位置
ＰＥ 画素
Ｖ 視線
ＣＭ 画素別視点

Claims (23)

1. 画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素に対する視角を対画素視角σ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域に対する視角を対描画領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成装置であって、
   前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成装置。
2. 請求項１に記載の画像生成装置であって、
   前記立体視映像表示装置は、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｏ：ｐ（但し、ｏは自然数、ｐはＲ／Ｌ未満の自然数）が更に成立しないことを特徴とする画像生成装置。
3. 画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成装置であって、
   前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の画像生成装置であって、
   前記画素パネルの各画素に対応する画素別視点として、当該画素の代表点と、当該画素の代表点からの射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線の逆方向を当該画素に対応する画素別視点の視線方向として算出する画素別視点算出手段を更に備え、
   前記画素別視点算出手段により算出された画素別視点を基に前記三次元仮想空間をレンダリングすることで該画素別視点に対応する画素の色情報を求めることを特徴とする画像生成装置。
5. 請求項４に記載の画像生成装置であって、
   前記画素別視点算出手段は、前記画素毎の画素別視点の視線方向を、観察者の前記立体視映像表示装置に対する想定観察位置に基づいて可変することを特徴とする画像生成装置。
6. 請求項５に記載の画像生成装置であって、
   前記画素別視点算出手段は、
   前記想定観察位置と前記立体視映像表示装置との相対位置関係から、前記画素パネルの各画素の代表点からの射出光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定める選定手段を有し、
   前記画素パネルの各画素の代表点から、前記選定手段により定められた光学素子の代表点を通過した後の光線の逆方向を当該画素に対する画素別視点の視線方向とする、
   ことを特徴とする画像生成装置。
7. 請求項６に記載の画像生成装置であって、
   前記選定手段は、前記想定観察位置から前記各光学素子を前記画素パネルへ投影した場合の投影領域と前記画素パネルの各画素との重畳関係に基づいて、前記画素パネルの各画素の代表点からの射出光線に指向性を与える前記想定観察位置に適した光学素子を定めることを特徴とする画像生成装置。
8. 請求項４〜７の何れか一項に記載の画像生成装置であって、
   前記画素別視点算出手段は、前記画素パネルの各画素に対応する画素別視点として、当該画素内の複数の異なる代表点それぞれと、当該画素の複数の異なる代表点それぞれからの射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過した後の光線の逆方向を視線方向とする複数の画素別視点を求める複数視点算出手段を有し、
   前記画素別視点算出手段により１つの画素に対して複数の画素別視点を求め、前記三次元仮想空間中の当該複数の画素別視点それぞれを基に求めた色情報を合成することで当該画素に対応する色情報を算出する合成算出手段を更に備える、
   ことを特徴とする画像生成装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の画像生成装置であって、
   前記光学素子群は、レンチキュラレンズアレイ、蝿の目レンズアレイ、パララックスバリアアレイ、又はピンホールアレイであることを特徴とする画像生成装置。
10. 請求項１〜８の何れか一項に記載の画像生成装置であって、
    前記光学素子群は、光学素子としてレンズが複数連接されたレンチキュラレンズアレイ又は蝿の目レンズアレイであり、
    当該光学素子群は、前記画素パネルの表示面と前記光学素子群の主点面との間の距離が前記レンズの焦点距離に一致するように前記画素パネルと観察者との間に設置されている、
    ことを特徴とする画像生成装置。
11. 請求項１〜８の何れか一項に記載の画像生成装置であって、
    前記光学素子群は、光学素子としてレンズが複数連接されたレンチキュラレンズアレイ又は蝿の目レンズアレイであり、
    当該光学素子群は、前記画素パネルの表示面と前記光学素子群の主点面との間の距離をＤ、前記レンズの焦点距離をＦ、前記画素の水平走査方向のピッチをＳ、前記レンズの水平走査方向のピッチをＬとしたとき、（Ｌ−Ｓ）・Ｆ／Ｌ≦Ｄ≦（Ｌ＋Ｓ）・Ｆ／Ｌ、が成立するように前記画素パネルと観察者との間に設置されている、
    ことを特徴とする画像生成装置。
12. 請求項９〜１１の何れか一項に記載の画像生成装置であって、
    前記光学素子群は、光学素子配列方向が前記画素パネルの画素配列方向に対して斜めとなるように配置されていることを特徴とする画像生成装置。
13. 画素を配置した画素パネルと、
    前記画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群と、
    前記画素パネルに表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する請求項１〜１２の何れか一項に記載の画像生成装置と、
    を備える電子機器。
14. 立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備えた印刷加工物であって、
    前記印刷物には、各ドットの色情報が、当該ドットの代表点と、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理することで求められた立体視画像が印刷されており、
    前記光学素子群が、
    所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットに対する視角を対ドット視角σ、前記印刷物中の画像印刷領域に対する視角を対印刷領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない関係に配置構成されてなる、
    印刷加工物。
15. 立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの射出光線に指向性を与える光学素子群とを備えた印刷加工物であって、
    前記印刷物には、各ドットの色情報が、当該ドットの代表点と、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理することで求められた立体視画像が印刷されており、
    前記光学素子群が、
    一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない関係に配置構成されてなる、
    印刷加工物。
16. 画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素に対する視角を対画素視角σ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域に対する視角を対描画領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成方法であって、
    前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
17. 画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像を生成する画像生成方法であって、
    前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
18. 三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットに対する視角を対ドット視角σ、前記印刷物中の画像印刷領域に対する視角を対印刷領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像を生成する画像生成方法であって、
    各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
19. 三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像を生成する画像生成方法であって、
    各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とする画像生成方法。
20. 画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素に対する視角を対画素視角σ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域に対する視角を対描画領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
    前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
21. 画素を配置した画素パネルと、該画素パネルの各画素の射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一の画素の水平方向幅をＳ、前記画素パネル中の立体視画像描画領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない立体視映像表示装置に表示させる三次元仮想空間の立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
    前記立体視画像描画領域内の各画素の色情報を、当該画素の代表点と当該画素の射出光線に指向性を与える光学素子の代表点とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成することを特徴とするプログラム。
22. 三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの反射光線に指向性を与える光学素子群とを備え、所定の想定観察位置における一の光学素子に対する視角を対光学素子視角λ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットに対する視角を対ドット視角σ、前記印刷物中の画像印刷領域に対する視角を対印刷領域視角Φとしたとき、λ：σ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはΦ／λ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
    各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。
23. 三次元仮想空間を描画した所定解像度の立体視画像が印刷された印刷物と、該印刷物に印刷されている立体視画像の各ドットの射出光線に指向性を与える光学素子群とを備え、一の光学素子の水平方向幅をＬ、前記一の光学素子により指向性が与えられる一のドットの水平方向幅をＳ、前記印刷物中の画像印刷領域の水平方向幅をＲとしたとき、Ｌ：Ｓ＝ｎ：ｍ（但し、ｎは自然数、ｍはＲ／Ｌ未満の自然数）が成立しない印刷加工物に印刷する前記立体視画像をコンピュータに生成させるためのプログラムであって、
    各ドットの色情報を、当該ドットと、当該ドットの反射光線に指向性を与える光学素子とを通過する光線の方向に基づいて前記三次元仮想空間をレンダリング処理して求めることで、立体視画像を生成する手段として前記コンピュータを機能させるためのプログラム。

Images