JP6826278B2 - 立体画像制作支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体画像の制作を支援する立体画像制作支援装置に関する。

立体画像を提示する種々の立体ディスプレイが開発されている。特許文献１および２に記載された立体ディスプレイにおいては、錐体形状の光線制御子が配置される。光線制御子の周囲に配置された複数の走査型プロジェクタが、複数の光線からなる光線群を光線制御子の外周面にそれぞれ照射する。光線制御子が各走査型プロジェクタから照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させることにより、立体画像が光線制御子の上方および内部に表示される。

特許文献３には、立体ディスプレイに提示される立体画像を制作するための立体画像制作支援装置が記載されている。立体画像制作支援装置は、予め定義された視域、スクリーンの形状およびスクリーンの寸法等により定まる特定の領域を提示する。立体画像の制作者は、提示された領域内に立体画像を配置する。これにより、観察者は視域上のあらゆる位置から立体ディスプレイにより提示される立体画像を視認することができる。

特開２０１０−３２９５２号公報 特開２０１１−４８２７３号公報 特開２０１３−２１５２２号公報

視域上の特定の位置に存在する観察者には視認可能であるが、視域上の他の位置に存在する観察者には視認不可能な立体画像を立体ディスプレイにより提示したい場合がある。このような立体画像を特許文献３の立体画像制作支援装置を用いて作成する場合、立体画像の作成処理における演算時に視域上の位置に応じた条件判定を行う必要がある。そのため、立体画像の作成処理が複雑化する。

本発明の目的は、視域上の特定の位置に存在する観察者が視認することができ、かつ視域上の他の位置に存在する観察者の視認が制限される立体画像を簡単な処理で作成することを可能にする立体画像制作支援装置を提供することである。

（１）本発明に係る立体画像制作支援装置は、上下方向の中心軸を取り囲む形状を有するスクリーンを含む立体ディスプレイにより提示されるとともに中心軸を取り囲むように環状に定義された視域において観察可能な立体画像の制作を支援する立体画像制作支援装置であって、スクリーンの形状、視域の形状および視域とスクリーンとの相対的な位置関係を示す情報を取得する取得部と、取得部により取得された情報に基づいて、立体ディスプレイにより提示される立体画像が視域上の任意の位置において観察されるために立体画像を配置すべき３次元領域を共有領域として作成する共有領域作成部と、取得部により取得された情報に基づいて、立体ディスプレイにより提示される立体画像が視域上の予め定められた第１の固有位置において観察されるために立体画像を配置すべき３次元領域を第１の固有領域として作成する固有領域作成部と、共有領域作成部により作成された共有領域を示すデータと固有領域作成部により作成された第１の固有領域を示すデータとを生成する生成部とを備え、固有領域作成部は、第１の固有位置からスクリーンの内面における視認可能な範囲を視認可能範囲として特定し、視認可能範囲に基づいて第１の固有位置から観察可能な立体画像を配置すべき３次元領域を第１の配置領域として特定し、第１の配置領域のうち共有領域作成部により作成される共有領域を除外した部分を第１の固有領域として作成する。

この立体画像制作支援装置においては、スクリーンの形状、視域の形状および視域とスクリーンとの相対的な位置関係を示す情報が取得される。取得された情報に基づいて、立体ディスプレイにより提示される立体画像が視域上の任意の位置において観察されるために立体画像を配置すべき共有領域が作成される。また、取得された情報に基づいて、立体ディスプレイにより提示される立体画像が視域上の第１の固有位置において観察されるために立体画像を配置すべき第１の固有領域が作成される。作成された共有領域を示すデータと第１の固有領域を示すデータとが生成される。

第１の固有領域の作成においては、第１の固有位置からスクリーンの内面における視認可能な視認可能範囲が特定される。視認可能範囲に基づいて第１の固有位置から観察可能な立体画像の第１の配置領域が特定される。第１の配置領域のうち共有領域を除外した部分が第１の固有領域として作成される。

この場合、生成部により生成されるデータに基づいて、立体画像の制作者に共有領域および第１の固有領域を認識させることが可能となる。これにより、立体画像の制作者は、立体画像の制作の際に、視域上の任意の位置において観察されるべき立体画像を共有領域内に容易に配置することができる。また、立体画像の制作者は、立体画像の制作の際に、視域上の第１の固有位置において観察されるべき立体画像を第１の固有領域内に容易に配置することができる。

共有領域に配置された立体画像は、視域上の任意の位置に存在する観察者が観察可能である。一方、第１の固有領域に配置された立体画像は、視域上の特定の位置に存在する観察者が視認可能であるが、視域上の他の位置に存在する観察者が視認できるとは限らない。この構成によれば、立体画像の制作の際に複雑な処理を行う必要がない。これにより、視域上の特定の位置に存在する観察者が視認することができ、かつ視域上の他の位置に存在する観察者の視認が制限される立体画像を簡単な処理で作成することができる。

（２）固有領域作成部は、予め定められた第２の固有位置からスクリーンの内面における視認可能な範囲を視認可能範囲として特定し、視認可能範囲に基づいて第２の固有位置から観察可能な立体画像を配置すべき３次元領域を第２の配置領域として特定し、第１の配置領域のうち共有領域および第２の配置領域を除外した部分を第１の固有領域として作成してもよい。この場合、第１の固有位置に存在する観察者が視認することができ、かつ第２の固有位置に存在する観察者が視認することができない立体画像を簡単な処理で作成することができる。

（３）固有領域作成部は、第２の配置領域のうち共有領域および第１の配置領域を除外した部分を第２の固有領域として作成し、生成部は、前記固有領域作成部により作成された前記第２の固有領域を示すデータをさらに生成してもよい。この場合、第２の固有位置に存在する観察者が視認することができ、かつ第１の固有位置に存在する観察者が視認することができない立体画像を簡単な処理でさらに作成することができる。

（４）共有領域作成部は、中心軸を含む仮想平面でスクリーンおよび視域を切断し、仮想平面と視域との交点として、中心軸に関して互いに反対側に位置する第１および第２の交点を特定し、仮想平面とスクリーンとの交線として、１または複数の交線を特定し、１または複数の交線のうち第１の交点から視認可能な範囲を第１の視認可能線として特定し、１または複数の交線のうち第２の交点から視認可能な範囲を第２の視認可能線として特定し、第１の交点から第１の視認可能線の一端を通って直線状に延びる第１の線、第１の交点を通って第１の視認可能線の他端を通って直線状に延びる第２の線、第２の交点から第２の視認可能線の一端を通って直線状に延びる第３の線、第２の交点から第２の視認可能線の他端を通って直線状に延びる第４の線により囲まれる平面領域を作成し、平面領域を中心軸を中心として回転させることにより平面領域が通過した領域を共有領域として作成してもよい。この場合、共有領域を容易に作成することができる。

（５）固有領域作成部は、第１の固有位置からスクリーンの一端の任意の部分を通って直線状に延びる第５の線を特定し、第１の固有位置を支点として第５の線をスクリーンの一端上で掃引することにより第５の線により囲まれる領域を第１の配置領域として特定してもよい。この場合、第１の配置領域を容易に特定することができる。

（６）第１の固有領域は、第１の固有位置から見てスクリーンよりも手前に配置される第１の部分領域と、第１の固有位置から見てスクリーンよりも奥に配置される第２の部分領域とを含んでもよい。この場合、第１の固有領域を容易に大型化することができる。また、スクリーンよりも手前に配置させたい立体画像をスクリーンよりも手前に配置し、スクリーンよりも奥に配置させたい立体画像をスクリーンよりも奥に配置することが可能になる。

本発明によれば、視域上の特定の位置に存在する観察者のみが視認することができる立体画像を簡単な処理で作成することができる。

本実施の形態に係る立体画像制作支援装置の構成を示すブロック図である。 図１の立体画像制作支援装置の全体の概略動作を示すフローチャートである。 立体ディスプレイの模式的断面図である。 図３の立体ディスプレイの模式的平面図である。 図３および図４の立体ディスプレイに用いられる光線制御子の斜視図である。 図５の円錐形状のスクリーンにおける共有領域および複数の固有領域の作成手順の詳細を示すフローチャートである。 共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。 共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。 共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。 共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。 隣り合う占有領域に対応する固有領域の作成手順を説明するための図である。 第１の変形例における光線制御子の斜視図である。 円筒形状のスクリーンにおける共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。 円筒形状のスクリーンにおける共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。 円板形状のスクリーンにおける共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。 円板形状のスクリーンにおける共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。

（１）立体画像制作支援装置の全体構成
以下、本発明の一実施の形態に係る立体画像制作支援装置について図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る立体画像制作支援装置は、立体ディスプレイにより提示される立体画像の制作を支援する。図１は、本実施の形態に係る立体画像制作支援装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、立体画像制作支援装置１００は、記憶部１１０、演算処理部１２０、入力部１３０および出力部１４０を含む。

記憶部１１０は、例えばハードディスクまたはメモリカード等の記憶装置を含む。記憶部１１０には、立体画像制作支援処理を行う立体画像制作支援プログラムおよび後述する各種情報が記憶される。立体画像制作支援プログラムの詳細は後述する。記憶部１１０に、３次元モデラ等の外部の立体画像制作ソフトウエアが記憶されてもよい。この場合、立体画像制作支援プログラムが立体画像制作ソフトウエアに組み込まれてもよい。

演算処理部１２０は、情報取得部１２１、共有領域作成部１２２、固有領域作成部１２３およびデータ生成部１２４を含む。演算処理部１２０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）により構成される。ＲＯＭにはシステムプログラムが記憶される。ＣＰＵが記憶部１１０に記憶される立体画像制作支援プログラムをＲＡＭ上で実行することにより、情報取得部１２１、共有領域作成部１２２、固有領域作成部１２３およびデータ生成部１２４の機能が実現される。

情報取得部１２１は、後述するスクリーン情報と視域情報とを取得する。共有領域作成部１２２は、後述する共有領域を作成する。固有領域作成部１２３は、後述する固有領域を作成する。データ生成部１２４は、共有領域データおよび固有領域データを生成するとともに、出力部１４０に与える。

入力部１３０は、例えばマウス等のポインティングデバイスおよびキーボードを含む。立体ディスプレイの製造者は、入力部１３０を用いて後述する情報を予め演算処理部１２０に入力する。入力部１３０は、ＣＤ（コンパクトディスク）またはＲＡＭ等の外部記憶媒体からデータを読み込み可能な読込装置を含んでもよいし、インターネットに接続可能なインターフェイスを含んでもよい。この場合、入力部１３０は、外部記憶媒体に予め記憶された情報またはインターネットから送信される情報を取得し、演算処理部１２０に入力することができる。

出力部１４０は、データ出力回路および画像表示装置を含む。この出力部１４０は、後述する各種データをデータ出力回路から出力するとともに、各種データに基づく画像を画像表示装置に表示する。画像表示装置としては、例えば液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルが用いられる。

出力部１４０は、各種データを例えば外部の立体画像制作装置に出力してもよく、ＣＤ（コンパクトディスク）またはＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）等の記憶媒体に出力してもよい。あるいは、出力部１４０が有線通信または無線通信により各種データを外部の立体画像制作装置に送信してもよい。

（２）立体画像制作支援装置の全体の概略動作
図２は、図１の立体画像制作支援装置１００の全体の概略動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、水平視差のみを有する立体ディスプレイを対象とする。また、立体画像制作支援装置１００により制作される立体画像は、視域上の任意の位置に存在する観察者が視認可能な共有立体画像と、視域上の特定の位置に存在する観察者のみが視認可能な固有立体画像とを含む。ここで、視域上のある位置に観察者が存在するとは、視域上のある位置に観察者の眼が存在することを意味する。

立体ディスプレイの製造者は、入力部１３０を用いてスクリーン情報を予め入力している。スクリーン情報とは、立体ディスプレイのスクリーンの形状および寸法に関する情報である。スクリーン情報は、スクリーンの複数の部分の位置、特定の部分の形状および寸法等の種々のパラメータで表される。ここで、スクリーンは、空間に立体画像を提示するための複数の光線を発生する面である。例えば、スクリーンの複数の部分の位置は実世界座標系で表されてもよい。演算処理部１２０は、入力されたスクリーン情報を取得する（ステップＳ１）。

また、立体ディスプレイの製造者は、入力部１３０を用いて視域情報を予め入力している。視域情報とは、観察者の想定される視域、およびその視域と立体ディスプレイのスクリーンとの相対的な位置関係を示す情報である。ここで、視域は、観察者の視点の集合であり、複数の観察者に割り当てられる複数の占有領域を含む。例えば、視域が実世界座標系で表されてもよい。あるいは、視域が立体ディスプレイのスクリーンに対する相対的な座標で表されてもよい。演算処理部１２０は、入力された視域情報を取得する（ステップＳ２）。

次に、演算処理部１２０は、取得したスクリーン情報および視域情報に基づいて、共有領域および複数の固有領域を作成する（ステップＳ３）。ここで、共有領域は、立体画像の制作者が立体画像制作ソフトウエアまたは立体画像制作装置により立体画像を制作する際に共有立体画像を配置すべき３次元領域である。各固有領域は、立体画像の制作者が立体画像制作ソフトウエアまたは立体画像制作装置により立体画像を制作する際にいずれかの固有立体画像を配置すべき３次元領域である。複数の固有領域は、共有領域とは重複しないように視域の複数の占有領域にそれぞれ対応して設けられる。なお、本実施の形態においては、複数の固有領域が作成されるが、１つの固有領域が作成されてもよい。

共有領域内に共有立体画像を配置することにより、立体ディスプレイにより共有立体画像が提示される。観察者は、視域のどの位置から見ても当該共有立体画像を違和感なく立体視することができる。一方、いずれかの固有領域内に固有立体画像を配置することにより、立体ディスプレイにより固有立体画像が提示される。当該固有領域に対応する占有領域に存在する観察者は、占有領域のどの位置から見ても当該固有立体画像を違和感なく立体視することができる。他の占有領域に存在する観察者は、当該固有立体画像を視認することができない。共有領域および固有領域の詳細な作成方法については後述する。

その後、演算処理部１２０は、作成した共有領域の形状および大きさを示す共有領域データを生成するとともに、作成した複数の固有領域の形状および大きさをそれぞれ示す複数の固有領域データを生成する（ステップＳ４）。さらに、演算処理部１２０は、共有領域データおよび複数の固有領域データを出力部１４０に出力する（ステップＳ５）。それにより、共有領域データに基づいて、画像表示装置に共有領域を示す画像が表示される。また、複数の固有領域データに基づいて、画像表示装置に複数の固有領域を示す画像が表示される。

例えば、記憶部１１０に立体画像制作用ソフトウエアが記憶されている場合には、立体画像の制作者は、立体画像制作用ソフトウエアを用いて制作する共有立体画像を画像表示装置に表示された共有領域の画像内に容易に配置することができる。同様に、立体画像の制作者は、立体画像制作用ソフトウエアを用いて制作する固有立体画像を画像表示装置に表示されたいずれかの固有領域の画像内に容易に配置することができる。

立体画像制作支援プログラムが立体画像制作ソフトウエアに組み込まれている場合には、演算処理部１２０により生成された共有領域データおよび複数の固有領域データが立体画像制作ソフトウエアに与えられる。それにより、立体画像制作ソフトウエアの表示機能を用いて共有領域データに基づく共有領域の画像および複数の固有領域データにそれぞれ基づく固有領域の画像が画像表示装置に表示される。

（３）立体ディスプレイの構成
図３は、立体ディスプレイの模式的断面図である。図４は、図３の立体ディスプレイ２００の模式的平面図である。図５は、図３および図４の立体ディスプレイ２００に用いられる光線制御子ＲＣの斜視図である。

図３に示すように、立体ディスプレイ２００は、スクリーン１、複数の光線発生器２、制御装置３および記憶装置４により構成される。スクリーン１は、円錐形状の光線制御子ＲＣの内周面に形成される。各光線発生器２は、例えば走査型プロジェクタである。図３および図４の立体ディスプレイ２００は、テーブル５に設けられる。テーブル５は、天板５１および複数の脚５２からなる。天板５１は円形孔部を有する。

図５に示すように、光線制御子ＲＣは、上下方向の軸Ｚを中心として回転対称な円錐形状を有する。光線制御子ＲＣの底部は開口している。光線制御子ＲＣは、入射した光線が稜線方向Ｔにおいては拡散して透過しかつ軸Ｚを中心とする円周方向Ｒにおいてはほとんど拡散せずに直進して透過するように形成されている。

図３に示すように、光線制御子ＲＣは、底部開口が上方を向くように天板５１の円形孔部に嵌め込まれる。テーブル５の周囲にいる観察者１０は、テーブル５の天板５１の斜め上方から光線制御子ＲＣの内周面を観察することができる。本例においては、テーブル５の周囲に２人の観察者１０が存在する。２人の観察者１０をそれぞれ観察者１０Ａ，１０Ｂと呼ぶ。観察者１０Ａは日本語の読解が得意であり、観察者１０Ｂは英語の読解が得意であると仮定する。

図４に示すように、視域Ｐｓは軸Ｚを中心とする円周で表される。視域Ｐｓは、軸Ｚを中心に等分された複数（図４の例では８個）の占有領域Ｐ１〜Ｐ８を有する。占有領域Ｐ１〜Ｐ８は、平面視において反時計周りにこの順で配置される。したがって、占有領域Ｐ１と占有領域Ｐ５とが軸Ｚを挟んで対向し、占有領域Ｐ２と占有領域Ｐ６とが軸Ｚを挟んで対向する。また、占有領域Ｐ３と占有領域Ｐ７とが軸Ｚを挟んで対向し、占有領域Ｐ４と占有領域Ｐ８とが軸Ｚを挟んで対向する。本実施の形態においては、占有領域Ｐ１〜Ｐ８は互いに重ならないが、隣り合う占有領域Ｐ１〜Ｐ８の一部が互いに重なってもよい。観察者１０Ａ，１０Ｂは、占有領域Ｐ１，Ｐ５にそれぞれ存在する。

テーブル５の下方には、複数の光線発生器２が光線制御子ＲＣの軸Ｚを中心とする円周上に配置されている。複数の光線発生器２は、光線制御子ＲＣの斜め下方から光線制御子ＲＣの外周面に光線を照射するように設けられる。各光線発生器２は、光線を出射するとともにその光線を水平面内および垂直面内で偏向させることができる。それにより、各光線発生器２は、光線で光線制御子ＲＣの外周面を走査することができる。ここで、光線とは、拡散しない直線で表される光をいう。

記憶装置４には、立体画像３００を提示するための立体形状データが記憶される。本例では、立体画像３００は、図形を表す共有立体画像３１０と、日本語の文字列を表す固有立体画像３２０と、英語の文字列を表す固有立体画像３３０とを含む。制御装置３は、例えばパーソナルコンピュータからなる。制御装置３は、記憶装置４に記憶される立体形状データに基づいて複数の光線発生器２を制御する。それにより、光線制御子ＲＣの上方に立体画像３００が提示される。

（４）共有領域および固有領域の作成手順
図６は、図５の円錐形状のスクリーン１における共有領域および複数の固有領域の作成手順の詳細を示すフローチャートである。図７、図８、図９および図１０は、共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。以下、図６〜図１０を用いて、図２のステップＳ３における共有領域および複数の固有領域の作成手順の詳細を説明する。

まず、図１の演算処理部１２０は、ディスプレイ情報に基づいてスクリーン１の形状および寸法を特定する（ステップＳ１１）。また、演算処理部１２０は、視域情報に基づいて視域Ｐｓの位置および寸法を特定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１の処理とステップＳ１２の処理とは、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。次に、演算処理部１２０は、視域Ｐｓとスクリーン１との相対的な位置関係を特定する（ステップＳ１３）。特定された視域Ｐｓとスクリーン１との相対的な位置関係は、以下の処理において用いられる。

演算処理部１２０は、図７に示すように、軸Ｚを含む仮想的な平面（以下、仮想平面と呼ぶ。）ＰＬを想定する（ステップＳ１４）。本例では、仮想平面ＰＬは、平面視において図４の占有領域Ｐ１の中心および占有領域Ｐ５の中心を通る。仮想平面ＰＬと占有領域Ｐ１との交点に観察者１０Ａの視点Ｐｅ１が位置し、仮想平面ＰＬと占有領域Ｐ５との交点に観察者１０Ｂの視点Ｐｅ２が位置することを仮定する。演算処理部１２０は、２つの視点Ｐｅ１，Ｐｅ２を特定する（ステップＳ１５）。

また、仮想平面ＰＬとスクリーン１との間には、２つの交線が存在する。視点Ｐｅ１から視認可能な一方の交線の範囲を視認可能線１ａと呼び、視点Ｐｅ２から視認可能な他方の交線の範囲を視認可能線１ｂと呼ぶ。演算処理部１２０は、２つの視認可能線１ａ，１ｂを特定する（ステップＳ１６）。次に、演算処理部１２０は、各視認可能線１ａ，１ｂの上端および下端の位置を特定する（ステップＳ１７）。

ここで、天板５１の上面上におけるスクリーン１の上端部のうち、視点Ｐｅ１から最も遠い部分を端部Ｓｍと呼び、視点Ｐｅ１から最も近い部分を端部Ｓｎと呼ぶ。すなわち、天板５１の上面上におけるスクリーン１の上端部のうち、端部Ｓｍは視点Ｐｅ２から最も近い部分であり、端部Ｓｎは視点Ｐｅ２から最も遠い部分である。視点Ｐｅ１からスクリーン１の上端である端部Ｓｍを視認することが可能である。そのため、端部Ｓｍが視認可能線１ａの上端となる。

一方、スクリーン１の手前の部分で遮られることにより、視点Ｐｅ１からスクリーン１の下端である頂点Ｓｆを視認することは不可能である場合がある。そのため、視点Ｐｅ１からスクリーン１の頂点Ｓｆを視認できない場合には、視点Ｐｅ１および端部Ｓｎを通る直線が視認可能線１ａと交差する点Ｓｇが視認可能線１ａの下端となる。視点Ｐｅ１からスクリーン１の頂点Ｓｆを視認できる場合には、頂点Ｓｆが視認可能線１ａの下端となる。

同様に、端部Ｓｎが視認可能線１ｂの上端となる。視点Ｐｅ２からスクリーン１の頂点Ｓｆを視認できない場合には、視点Ｐｅ２および端部Ｓｍを通る直線が視認可能線１ｂと交差する点Ｓｈが視認可能線１ｂの下端となる。一方、視点Ｐｅ２からスクリーン１の頂点Ｓｆを視認できる場合には、頂点Ｓｆが視認可能線１ｂの下端となる。

その後、演算処理部１２０は、第１〜第４の直線Ｌ１〜Ｌ４を特定する（ステップＳ１８）。第１の直線Ｌ１は、視点Ｐｅ１から視認可能線１ａの上端を通って光線発生器２の光出射部まで延びる直線であり、第２の直線Ｌ２は、視点Ｐｅ１から視認可能線１ａの下端を通って光線発生器２の光出射部まで延びる直線である。第３の直線Ｌ３は、視点Ｐｅ２から視認可能線１ｂの上端を通って光線発生器２の光出射部まで延びる直線であり、第４の直線Ｌ４は、視点Ｐｅ２から視認可能線１ｂの下端を通って光線発生器２の光出射部まで延びる直線である。

次に、演算処理部１２０は、第１〜第４の直線Ｌ１〜Ｌ４により囲まれる平面領域Ａ１を特定する（ステップＳ１９）。図７においては、平面領域Ａ１がドットパターンで示される。続いて、演算処理部１２０は、軸Ｚを中心に平面領域Ａ１を１８０°回転させる（ステップＳ２０）。その後、演算処理部１２０は、図８に示すように、回転により平面領域Ａ１が通過した立体領域（空間）を共有領域Ｖ１として作成する（ステップＳ２１）。視点Ｐｅ１，Ｐｅ２から頂点Ｓｆを視認できない場合、共有領域Ｖ１の下部の円錐状の外周面はスクリーン１と一致しない。図８〜図１０においては、共有領域Ｖ１がドットパターンで示される。

次に、演算処理部１２０は、図９に示すように、視点Ｐｅ１を支点として第１の直線Ｌ１をスクリーン１の上端の円周上で掃引する（ステップＳ２２）。続いて、演算処理部１２０は、掃引された第１の直線Ｌ１により囲まれる立体領域を視点Ｐｅ１から観察可能な立体画像３００を配置すべき配置領域Ｖｘとして特定する（ステップＳ２３）。図９においては、配置領域Ｖｘが第１のハッチングパターンで示される。

その後、演算処理部１２０は、配置領域Ｖｘのうち、共有領域Ｖ１を除外した部分を占有領域Ｐ１に対応する固有領域Ｖ２として作成する（ステップＳ２４）。図８においては、固有領域Ｖ２が第１のハッチングパターンで示される。固有領域Ｖ２は、視点Ｐｅ１から見て、スクリーン１の手前に位置する部分領域Ｖ２ａとスクリーン１の奥に位置する部分領域Ｖ２ｂとを含む。

ステップＳ２２，Ｓ２３において、第１の直線Ｌ１が掃引されることにより配置領域Ｖｘが特定されるが、本発明はこれに限定されない。第２の直線Ｌ２が掃引されることにより配置領域Ｖｘが作成されてもよい。あるいは、視点Ｐｅ１からスクリーン１の上端の任意の点を通って光線発生器２の光出射部まで延びる直線が掃引されることにより固有領域Ｖ２が作成されてもよい。すなわち、視点Ｐｅ１からスクリーン１の内面における視認可能な範囲が視認可能範囲として特定され、視認可能範囲に基づいて配置領域Ｖｘが特定されてもよい。

同様に、演算処理部１２０は、図１０に示すように、視点Ｐｅ２を支点として第３の直線Ｌ３をスクリーン１の上端の円周上で掃引する（ステップＳ２５）。続いて、演算処理部１２０は、掃引された第３の直線Ｌ３により囲まれる立体領域を視点Ｐｅ２から観察可能な立体画像３００を配置すべき配置領域Ｖｙとして特定する（ステップＳ２６）。図１０においては、配置領域Ｖｙが第２のハッチングパターンで示される。

その後、演算処理部１２０は、配置領域Ｖｙのうち、共有領域Ｖ１を除外した部分を占有領域Ｐ５に対応する固有領域Ｖ３として作成する（ステップＳ２７）。図８においては、固有領域Ｖ３が第２のハッチングパターンで示される。固有領域Ｖ３は、視点Ｐｅ２から見て、スクリーン１の手前に位置する部分領域Ｖ３ａと奥に位置する部分領域Ｖ３ｂとを含む。

ステップＳ２５，Ｓ２６において、第３の直線Ｌ３が掃引されることにより固有領域Ｖ３が作成されるが、本発明はこれに限定されない。第４の直線Ｌ４が掃引されることにより固有領域Ｖ３が作成されてもよい。あるいは、視点Ｐｅ２からスクリーン１の上端の任意の点を通って光線発生器２の光出射部まで延びる直線が掃引されることにより固有領域Ｖ３が作成されてもよい。すなわち、視点Ｐｅ２からスクリーン１の内面における視認可能な範囲が視認可能範囲として特定され、視認可能範囲に基づいて配置領域Ｖｙが特定されてもよい。ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理とステップＳ２５〜Ｓ２７の処理とは、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。

このようにして作成された共有領域Ｖ１内に共有立体画像３１０が提示されると、観察者１０はその共有立体画像３１０を視域Ｐｓ上のあらゆる位置から視認することができる。そのため、立体画像３００の制作者は、共有立体画像３１０を共有領域Ｖ１内に配置することにより、視域Ｐｓ上のあらゆる位置から視認可能な共有立体画像３１０を容易に制作することができる。

一方、作成された固有領域Ｖ２内に固有立体画像３２０が提示されると、観察者１０Ａはその固有立体画像３２０を占有領域Ｐ１の所定の位置から視認することができるが、観察者１０Ｂは、当該固有立体画像３２０を視認することができない。同様に、作成された固有領域Ｖ３内に固有立体画像３３０が提示されると、観察者１０Ｂはその固有立体画像３３０を占有領域Ｐ５の所定の位置から視認することができるが、観察者１０Ａは、当該固有立体画像３３０を視認することができない。

このように、立体画像３００の制作者は、固有立体画像３２０を固有領域Ｖ２内に配置することにより、観察者１０Ａのみが視認可能な固有立体画像３２０を容易に制作することが可能になる。また、立体画像３００の制作者は、固有立体画像３３０を固有領域Ｖ３内に配置することにより、観察者１０Ｂのみが視認可能な固有立体画像３３０を容易に制作することが可能になる。

さらに、上記の構成によれば、日本語の読解が得意である観察者１０Ａは、英語の文字列状の固有立体画像３３０を視認することなく、日本語の文字列状の固有立体画像３２０を視認する。そのため、観察者１０Ａは、ストレスを感じることなく固有立体画像３２０を読解することができる。同様に、英語の読解が得意である観察者１０Ｂは、日本語の文字列状の固有立体画像３２０を視認することなく、英語の文字列状の固有立体画像３３０を視認する。そのため、観察者１０Ｂは、ストレスを感じることなく固有立体画像３３０を読解することができる。

上記の手順においては、占有領域Ｐ１，Ｐ５にそれぞれ対応する固有領域Ｖ２，Ｖ３のみが作成されるが、本発明はこれに限定されない。上記の手順と同様の手順により、他の占有領域Ｐ２〜Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ８に対応する固有領域の一部または全部が作成されてもよい。図１１は、隣り合う占有領域Ｐ１，Ｐ２に対応する固有領域の作成手順を説明するための図である。図１１の例においては、以下の点が図７〜図１０の例と異なる。

図１１に示すように、観察者１０Ｂは占有領域Ｐ５ではなく占有領域Ｐ１に隣り合う占有領域Ｐ２に存在する。この場合、配置領域Ｖｘと配置領域Ｖｙとは、互いに重複する干渉領域Ｖｚを有する。図１１においては、観察者１０Ａの視点Ｐｅ１に対応する配置領域Ｖｘが第１のハッチングパターンで示され、観察者１０Ｂの視点Ｐｅ２に対応する配置領域Ｖｙが第２のハッチングパターンで示される。また、干渉領域Ｖｚがドットパターンで示される。なお、共有領域Ｖ１は干渉領域Ｖｚの一部と重複する。

干渉領域Ｖｚに配置された立体画像３００は、観察者１０Ａ，１０Ｂの両者が観察可能である。そこで、固有領域Ｖ２に配置される固有立体画像３２０を観察者１０Ｂに観察させたくない場合は、配置領域Ｖｘから共有領域Ｖ１とともに干渉領域Ｖｚを除外した部分を固有領域Ｖ２としてもよい。同様に、固有領域Ｖ３に配置される固有立体画像３３０を観察者１０Ａに観察させたくない場合は、配置領域Ｖｙから共有領域Ｖ１とともに干渉領域Ｖｚを除外した部分を固有領域Ｖ３としてもよい。

（５）変形例
（ａ）第１の変形例
上記実施の形態においては、光線制御子ＲＣは円錐形状を有するが、本発明はこれに限定されない。光線制御子ＲＣは他の形状を有してもよい。図１２は、第１の変形例における光線制御子ＲＣの斜視図である。図１２に示すように、光線制御子ＲＣは、上下方向の軸Ｚを中心として回転対称な円筒形状を有する。スクリーン１は、光線制御子ＲＣの内周面に形成される。

光線制御子ＲＣの上底部および下底部は開口している。光線制御子ＲＣは、入射した光線が上下方向Ｈにおいては拡散して透過しかつ軸Ｚを中心とする円周方向Ｒにおいては拡散せずに直進して透過するように形成されている。光線制御子ＲＣは、上底部開口が上方を向くように図３の天板５１の円形孔部に嵌め込まれる。図４のテーブル５の周囲にいる観察者１０は、テーブル５の天板５１の斜め上方から光線制御子ＲＣの内周面を観察することができる。

図１３および図１４は、円筒形状のスクリーン１における共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。図６のフローチャートならびに図１３および図１４を用いて、円筒形状のスクリーン１における共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明する。円筒形状のスクリーン１におけるステップＳ１１〜Ｓ１６の処理は、円錐形状のスクリーン１におけるステップＳ１１〜Ｓ１６の処理と同様である。

ステップＳ１７の処理において、演算処理部１２０は、各視認可能線１ａ，１ｂの上端および下端の位置を特定する。ここで、スクリーン１の下端部のうち、視点Ｐｅ１から最も遠い部分を端部Ｓｏと呼び、視点Ｐｅ１から最も近い部分を端部Ｓｐと呼ぶ。すなわち、スクリーン１の下端部のうち、端部Ｓｏは視点Ｐｅ２から最も近い部分であり、端部Ｓｐは視点Ｐｅ２から最も遠い部分である。

スクリーン１の手前の部分で遮られることにより、視点Ｐｅ１からスクリーン１の端部Ｓｏを視認することは不可能である場合がある。そのため、視点Ｐｅ１からスクリーン１の端部Ｓｏを視認できない場合には、視点Ｐｅ１および端部Ｓｎを通る直線が視認可能線１ａと交差する点Ｓｇが視認可能線１ａの下端となる。視点Ｐｅ１からスクリーン１の端部Ｓｏを視認できる場合には、端部Ｓｏが視認可能線１ａの下端となる。

同様に、視点Ｐｅ２からスクリーン１の端部Ｓｐを視認できない場合には、視点Ｐｅ２および端部Ｓｍを通る直線が視認可能線１ｂと交差する点Ｓｈが視認可能線１ｂの下端となる。一方、視点Ｐｅ２からスクリーン１の端部Ｓｐを視認できる場合には、端部Ｓｐが視認可能線１ｂの下端となる。

円筒形状のスクリーン１におけるステップＳ１８〜Ｓ２７の処理は、円錐形状のスクリーン１におけるステップＳ１８〜Ｓ２７の処理と同様である。これにより、共有領域Ｖ１および固有領域Ｖ２，Ｖ３が作成される。

（ｂ）第２の変形例
第２の変形例における光線制御子は、円板形状を有する。図１５および図１６は、円板形状のスクリーンにおける共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明するための図である。図１５に示すように、円板形状を有する光線制御子ＲＣが天板５１の円形孔部に嵌め込まれる。光線制御子ＲＣの上方に立体画像が提示される。本例では、光線制御子ＲＣの一面がスクリーン１である。

図６のフローチャートならびに図１５および図１６を用いて、円板形状のスクリーン１における共有領域および複数の固有領域の作成手順を説明する。円板形状のスクリーン１におけるステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は、円錐形状のスクリーン１におけるステップＳ１１〜Ｓ１５の処理と同様である。

ステップＳ１６の処理において、演算処理部１２０は、２つの視認可能線１ａ，１ｂを特定する。ここで、スクリーン１と仮想平面ＰＬとの交線が視認可能線１ａ，１ｂである。すなわち、本例においては、視認可能線１ａと視認可能線１ｂとは互いに重なる。

次に、ステップＳ１７の処理において、演算処理部１２０は、各視認可能線１ａ，１ｂの上端および下端の位置を特定する。本例では、視認可能線１ａ，１ｂは水平である。そこで、視認可能線１ａの一端部を視認可能線１ａの上端に相当するとみなし、視認可能線１ａの他端部を視認可能線１ａの下端に相当するとみなす。同様に、視認可能線１ｂの一端部を視認可能線１ｂの上端に相当するとみなし、視認可能線１ｂの他端部を視認可能線１ｂの下端に相当するとみなす。

図１５の例では、視認可能線１ａの一端部および視認可能線１ｂの他端部がスクリーン１の端部Ｓｍに位置する。また、視認可能線１ａの他端部および視認可能線１ｂの一端部がスクリーン１の端部Ｓｎに位置する。

円板形状のスクリーン１におけるステップＳ１８〜Ｓ２７の処理は、円錐形状のスクリーン１におけるステップＳ１８〜Ｓ２７の処理と同様である。これにより、共有領域Ｖ１および固有領域Ｖ２，Ｖ３が作成される。

（６）効果
本実施の形態に係る立体画像制作支援装置１００においては、データ生成部１２４により生成されるデータに基づいて、立体画像３００の制作者に共有領域Ｖ１および固有領域Ｖ２，Ｖ３を認識させることが可能となる。これにより、立体画像３００の制作者は、制作の際に、視域Ｐｓ上の任意の位置において観察されるべき共有立体画像３１０を共有領域Ｖ１内に容易に配置することができる。また、立体画像３００の制作者は、制作の際に、視点Ｐｅ１，Ｐｅ２においてそれぞれ観察されるべき固有立体画像３２０，３３０を固有領域Ｖ２，Ｖ３内に容易に配置することができる。

共有領域Ｖ１に配置された共有立体画像３１０は、視域Ｐｓ上の任意の位置に存在する観察者１０が観察可能である。一方、固有領域Ｖ２に配置された固有立体画像３２０は、視点Ｐｅ１に存在する観察者１０Ａのみが視認可能であり、視点Ｐｅ２に存在する観察者１０Ｂが視認することができない。同様に、固有領域Ｖ３に配置された固有立体画像３３０は、視点Ｐｅ２に存在する観察者１０Ｂのみが視認可能であり、視点Ｐｅ１に存在する観察者１０Ａが視認することができない。

この構成によれば、立体画像３００の制作の際に複雑な処理を行う必要がない。これにより、視点Ｐｅ１に存在する観察者１０Ａのみが視認することができる固有立体画像３２０を簡単な処理で作成することができる。また、視点Ｐｅ２に存在する観察者１０Ｂのみが視認することができる固有立体画像３３０を簡単な処理で作成することができる。

本実施の形態においては、固有領域Ｖ２は部分領域Ｖ２ａ，Ｖ２ｂを含み、固有領域Ｖ３は部分領域Ｖ３ａ，Ｖ３ｂを含む。そのため、固有領域Ｖ２，Ｖ３を容易に大型化することができる。

また、立体画像３００の制作者は、固有立体画像３２０を部分領域Ｖ２ａに配置することにより固有立体画像３２０を共有立体画像３１０よりも手前に表示させることが可能になる。立体画像３００の制作者は、固有立体画像３２０を部分領域Ｖ２ｂに配置することにより固有立体画像３２０を共有立体画像３１０よりも奥に表示させることが可能になる。

同様に、立体画像３００の制作者は、固有立体画像３３０を部分領域Ｖ３ａに配置することにより固有立体画像３３０を共有立体画像３１０よりも手前に表示させることが可能になる。立体画像３００の制作者は、固有立体画像３３０を部分領域Ｖ３ｂに配置することにより固有立体画像３３０を共有立体画像３１０よりも奥に表示させることが可能になる。

（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、軸Ｚが中心軸の例であり、スクリーン１がスクリーンの例であり、立体ディスプレイ２００が立体ディスプレイの例であり、視域Ｐｓが視域の例であり、立体画像３００が立体画像の例である。立体画像制作支援装置１００が立体画像制作支援装置の例であり、情報取得部１２１が取得部の例であり、共有領域Ｖ１が共有領域の例であり、共有領域作成部１２２が共有領域作成部の例である。視点Ｐｅ１，Ｐｅ２がそれぞれ第１および第２の固有位置の例であり、固有領域Ｖ２，Ｖ３がそれぞれ第１および第２の固有領域の例であり、固有領域作成部１２３が固有領域作成部の例であり、データ生成部１２４が生成部の例である。

配置領域Ｖｘ，Ｖｙがそれぞれ第１および第２の配置領域の例であり、仮想平面ＰＬが仮想平面の例であり、視点Ｐｅ１，Ｐｅ２がそれぞれ第１および第２の交点の例であり、視認可能線１ａ，１ｂがそれぞれ第１および第２の視認可能線の例である。直線Ｌ１〜Ｌ４がそれぞれ第１〜第４の線の例であり、平面領域Ａ１が平面領域の例であり、第１の直線Ｌ１が第５の線の例であり、部分領域Ｖ２ａ，Ｖ２ｂがそれぞれ第１および第２の部分領域の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

本発明は、立体画像を表示する種々の立体ディスプレイに有効に利用することができる。

１ スクリーン
１ａ，１ｂ 視認可能線
２ 光線発生器
３ 制御装置
４ 記憶装置
５ テーブル
１０，１０Ａ，１０Ｂ 観察者
５１ 天板
５２ 脚
１００ 立体画像制作支援装置
１１０ 記憶部
１２０ 演算処理部
１２１ 情報取得部
１２２ 共有領域作成部
１２３ 固有領域作成部
１２４ データ生成部
１３０ 入力部
１４０ 出力部
２００ 立体ディスプレイ
３００ 立体画像
３１０ 共有立体画像
３２０，３３０ 固有立体画像
Ａ１ 平面領域
Ｈ 上下方向
Ｌ１〜Ｌ４ 直線
Ｐ１〜Ｐ８ 占有領域
Ｐｅ 視点
ＰＬ 仮想平面
Ｐｓ 視域
Ｒ 円周方向
ＲＣ 光線制御子
Ｓｆ 頂点
Ｓｇ，Ｓｈ 点
Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｏ，Ｓｐ 端部
Ｔ 稜線方向
Ｖ１ 共有領域
Ｖ２，Ｖ３ 固有領域
Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ，Ｖ３ａ，Ｖ３ｂ 部分領域
Ｖｘ，Ｖｙ 配置領域
Ｖｚ 干渉領域
Ｚ 軸

Claims (6)

1. 上下方向の中心軸を取り囲む形状を有するスクリーンを含む立体ディスプレイにより提示されるとともに前記中心軸を取り囲むように環状に定義された視域において観察可能な立体画像の制作を支援する立体画像制作支援装置であって、
   前記スクリーンの形状、前記視域の形状および前記視域と前記スクリーンとの相対的な位置関係を示す情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された情報に基づいて、立体ディスプレイにより提示される立体画像が前記視域上の任意の位置において観察されるために立体画像を配置すべき３次元領域を共有領域として作成する共有領域作成部と、
   前記取得部により取得された情報に基づいて、立体ディスプレイにより提示される立体画像が前記視域上の予め定められた第１の固有位置において観察されるために立体画像を配置すべき３次元領域を第１の固有領域として作成する固有領域作成部と、
   前記共有領域作成部により作成された前記共有領域を示すデータと前記固有領域作成部により作成された前記第１の固有領域を示すデータとを生成する生成部とを備え、
   前記固有領域作成部は、前記第１の固有位置から前記スクリーンの内面における視認可能な範囲を視認可能範囲として特定し、前記視認可能範囲に基づいて前記第１の固有位置から観察可能な立体画像を配置すべき３次元領域を第１の配置領域として特定し、前記第１の配置領域のうち前記共有領域作成部により作成される前記共有領域を除外した部分を前記第１の固有領域として作成する、立体画像制作支援装置。
2. 前記固有領域作成部は、予め定められた第２の固有位置から前記スクリーンの内面における視認可能な範囲を視認可能範囲として特定し、前記視認可能範囲に基づいて前記第２の固有位置から観察可能な立体画像を配置すべき３次元領域を第２の配置領域として特定し、前記第１の配置領域のうち前記共有領域および前記第２の配置領域を除外した部分を前記第１の固有領域として作成する、請求項１記載の立体画像制作支援装置。
3. 前記固有領域作成部は、前記第２の配置領域のうち前記共有領域および前記第１の配置領域を除外した部分を第２の固有領域として作成し、
   前記生成部は、前記固有領域作成部により作成された前記第２の固有領域を示すデータをさらに生成する、請求項２記載の立体画像制作支援装置。
4. 前記共有領域作成部は、前記中心軸を含む仮想平面で前記スクリーンおよび前記視域を切断し、前記仮想平面と前記視域との交点として、前記中心軸に関して互いに反対側に位置する第１および第２の交点を特定し、前記仮想平面と前記スクリーンとの交線として、１または複数の交線を特定し、前記１または複数の交線のうち前記第１の交点から視認可能な範囲を第１の視認可能線として特定し、前記１または複数の交線のうち前記第２の交点から視認可能な範囲を第２の視認可能線として特定し、前記第１の交点から前記第１の視認可能線の一端を通って直線状に延びる第１の線、前記第１の交点を通って前記第１の視認可能線の他端を通って直線状に延びる第２の線、前記第２の交点から前記第２の視認可能線の一端を通って直線状に延びる第３の線、前記第２の交点から前記第２の視認可能線の他端を通って直線状に延びる第４の線により囲まれる平面領域を作成し、前記平面領域を前記中心軸を中心として回転させることにより前記平面領域が通過した領域を前記共有領域として作成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の立体画像制作支援装置。
5. 前記固有領域作成部は、前記第１の固有位置から前記スクリーンの一端の任意の部分を通って直線状に延びる第５の線を特定し、前記第１の固有位置を支点として前記第５の線を前記スクリーンの一端上で掃引することにより前記第５の線により囲まれる領域を前記第１の配置領域として特定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の立体画像制作支援装置。
6. 前記第１の固有領域は、前記第１の固有位置から見て前記スクリーンよりも手前に配置される第１の部分領域と、前記第１の固有位置から見て前記スクリーンよりも奥に配置される第２の部分領域とを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の立体画像制作支援装置。

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