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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-08
(45)【発行日】2025-01-17
(54)【発明の名称】全周型立体表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 30/10 20200101AFI20250109BHJP
G02B 30/54 20200101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
G02B30/10
G02B30/54
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021102147
(22)【出願日】2021-06-21
(65)【公開番号】P2023001432
(43)【公開日】2023-01-06
【審査請求日】2024-05-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】洗井 淳
(72)【発明者】
【氏名】河北 真宏
(72)【発明者】
【氏名】片山 美和
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 久幸
(72)【発明者】
【氏名】岡市 直人
(72)【発明者】
【氏名】加納 正規
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 隼人
(72)【発明者】
【氏名】大村 拓也
【審査官】植田 裕美子
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０３９６９８３８（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４９７７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２９４５０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／２２０３２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国実用新案第２１０５７５００１（ＣＮ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２０２４／０２１９７４６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００８－２７８０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１４７４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－００８２９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０７６７３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３４８５３４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ３０／００－３０／６０
Ｈ０４Ｎ １３／００－１３／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インテグラル方式の要素画像を表示する表示素子と、前記表示素子からの光を出射するレンズアレイと、前記レンズアレイからの光を反射する反射手段との組である立体表示基本セットを１以上備える全周型立体表示装置であって、前記立体表示基本セットにおいて、前記表示素子及び前記レンズアレイが平行に配置され、前記レンズアレイに対して、前記反射手段の一端側が近く、かつ、他端側が遠くなるように前記反射手段が斜めに配置され、
前記表示素子及び前記レンズアレイに平行な平面の法線を回転軸とし、前記一端側が前記回転軸側で前記他端側が前記回転軸に対して外周側となるように、前記立体表示基本セットを回転させる回転機構と、
観察者の視点位置、及び、前記立体表示基本セットの回転角度が入力され、入力された前記視点位置及び前記回転角度に応じて、前記要素画像を前記表示素子に表示させる制御手段と、
を備えることを特徴とする全周型立体表示装置。
【請求項2】
前記立体表示基本セットにおいて、前記表示素子及び前記レンズアレイが水平に配置され、前記レンズアレイに対して、前記反射手段が斜め４５度に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の全周型立体表示装置。
【請求項3】
前記制御手段は、光線追跡法で生成した前記要素画像を前記表示素子に表示させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の全周型立体表示装置。
【請求項4】
前記反射手段は、反射鏡又はハーフミラーであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の全周型立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インテグラル方式の全周型立体表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、３６０度の全周囲から立体像を観察できる技術として、高速に回転するスクリーンに同期させて画像を投射するスクリーン回転型画像投射装置が知られている（非特許文献１）。
【0003】
図９に示すように、スクリーン回転型画像投射装置１００は、画像投射部１０１と、反射鏡１０２と、スクリーン１０３と、回転ステージ１０４とを備える。画像投射部１０１は、所望の画像を投射するプロジェクタである。反射鏡１０２は、画像投射部１０１からの投射光を反射鏡１０２ｂに向けて反射する反射鏡１０２ａと、反射鏡１０２ａからの反射光をスクリーン１０３に向けて反射する反射鏡１０２ｂとを備える。スクリーン１０３は、反射鏡１０２からの反射仮を表示するものである。回転ステージ１０４は、画像投射部１０１、反射鏡１０２及びスクリーン１０３が平坦面に配置された台座である。
【0004】
ここで、回転ステージ１０４は、図示を省略した回転モータにより、画像投射部１０１、反射鏡１０２及びスクリーン１０３が一体となるように高速に回転する。図９の例では、回転ステージ１０４は、回転軸Ａを中心に時計回りで回転する。このとき、画像投射部１０１は、反射鏡１０２を介して、スクリーン１０３の回転角度に対応した画像をスクリーン１０３に投射する。このようにして、スクリーン回転型画像投射装置１００は、３６０度の全周囲に立体像Ｂを表示できる。
【0005】
非特許文献１に記載の技術では、スクリーン１０３に平面画像を投射するため、観察者が立体感を得ることができない。そこで、非特許文献１に記載の技術において、スクリーン１０３に指向性を持たせると共に、画像投射部１０１が右眼画像及び左眼画像を高速に切り替えることで、観察者が両眼視差による立体感を得られるようにする（以後、「従来技術」と表記）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【文献】Gregg Favalora et al., “Volumetric three-dimensional display system with rasterization hardware,” Proc. SPIE 4297, Stereoscopic Displays and Virtual Reality Systems VIII, pp. 227-235, 2001
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記した従来技術では、観察者の左眼及び右眼に異なる画像を提示するため、スクリーン１０３の回転軸Ａに対して、観察者の左眼及び右眼が垂直に位置する必要がある。つまり、この従来技術では、観察者の左眼及び右眼が水平に並んでいる必要がある。従って、従来技術では、観察者の両眼の配列方向が水平方向に制限されるため、両眼が水平に並んでいない場合、観察者が立体感を得られないという問題がある。なお、両眼の配列方向は、左右両眼の中心を結ぶ直線の方向を表している。
【0008】
本発明は、観察者の両眼の配列方向が制限されない全周型立体表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するため、本発明に係る全周型立体表示装置は、インテグラル方式の要素画像を表示する表示素子と、表示素子からの光を出射するレンズアレイと、レンズアレイからの光を反射する反射手段との組である立体表示基本セットを１以上備える全周型立体表示装置であって、回転機構と、制御手段と、を備える構成とした。
【0010】
立体表示基本セットにおいて、表示素子及びレンズアレイが平行に配置され、レンズアレイに対して、反射手段の一端側が近く、かつ、他端側が遠くなるように反射手段が斜めに配置される。
また、回転機構は、表示素子及びレンズアレイに平行な平面の法線を回転軸とし、一端側が回転軸で他端側が回転軸に対して外周側となるように、立体表示基本セットを回転させる。
そして、制御手段は、観察者の視点位置、及び、立体表示基本セットの回転角度が入力され、入力された視点位置及び回転角度に応じて、要素画像を表示素子に表示させる。
また、回転機構は、表示素子及びレンズアレイに平行な平面の法線を回転軸とし、一端側が回転軸で他端側が回転軸に対して外周側となるように、立体表示基本セットを回転させる。
そして、制御手段は、観察者の視点位置、及び、立体表示基本セットの回転角度が入力され、入力された視点位置及び回転角度に応じて、要素画像を表示素子に表示させる。
【0011】
かかる構成によれば、全周型立体表示装置は、回転する立体表示基本セットの内側に、円柱状の立体像の虚像が形成される。このとき、全周型立体表示装置は、インテグラル方式が２次元方向（水平方向及び垂直方向）に視域を有するので、立体像の虚像を観察する際、観察者の両眼の配列方向が水平方向に制限されない。
【0012】
また、参考例としての全周型立体表示装置は、インテグラル方式の要素画像を表示する表示素子と、表示素子からの光を出射するレンズアレイと、レンズアレイからの光を反射する反射手段との組である立体表示基本セットを複数備える全周型立体表示装置であって、制御手段、を備える構成とした。
【0013】
立体表示基本セットにおいて、表示素子及びレンズアレイが平行に配置され、レンズアレイに対して、反射手段の一端側が近く、かつ、他端側が遠くなるように反射手段が斜めに配置される。
また、複数の立体表示基本セットは、表示素子及びレンズアレイに平行な平面の法線を中心とし、一端側が法線側で他端側が法線に対して外側となるように放射状に配置される。
そして、制御手段は、観察者の視点位置が入力され、入力された視点位置、及び、平面上における立体表示基本セットの角度に応じて、要素画像を表示素子に表示させる。
また、複数の立体表示基本セットは、表示素子及びレンズアレイに平行な平面の法線を中心とし、一端側が法線側で他端側が法線に対して外側となるように放射状に配置される。
そして、制御手段は、観察者の視点位置が入力され、入力された視点位置、及び、平面上における立体表示基本セットの角度に応じて、要素画像を表示素子に表示させる。
【0014】
かかる構成によれば、全周型立体表示装置は、放射状に並んだ立体表示基本セットの内側に、角柱状の虚像が形成される。このとき、全周型立体表示装置は、インテグラル方式が２次元方向に視域を有するので、立体像の虚像を観察する際、観察者の両眼の配列方向が水平方向に制限されない。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、観察者の両眼の配列方向が制限されない。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１実施形態に係る全周型立体表示システムの概略構成図である。
【図2】第１実施形態において、立体表示基本セットによる立体像の形成を説明する説明図である。
【図3】第１実施形態において、要素画像の表示を説明する説明図である。
【図4】第１実施形態において、領域ごとの色情報の割り当てを説明する説明図である。
【図5】第１実施形態において、領域ごとの色情報と表示素子の色情報との対応関係を説明する説明図である。
【図6】第２実施形態に係る全周型立体表示システムの概略構成図である。
【図7】第２実施形態において、立体表示基本セットによる立体像の形成を説明する説明図である。
【図8】変形例に係る全周型立体表示システムの概略構成図である。
【図9】従来のスクリーン回転型画像投射装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【0018】
（第１実施形態）
［全周型立体表示システムの構成］
図１を参照し、第１実施形態に係る全周型立体表示システム１の構成について説明する。
全周型立体表示システム１は、全周囲でインテグラル方式の立体表示を行うものである。つまり、全周型立体表示システム１では、観察者（不図示）が３６０度の全方向から立体像を観察することができる。図１に示すように、全周型立体表示システム１は、視点位置検出装置２と、全周型立体表示装置３とを備える。
［全周型立体表示システムの構成］
図１を参照し、第１実施形態に係る全周型立体表示システム１の構成について説明する。
全周型立体表示システム１は、全周囲でインテグラル方式の立体表示を行うものである。つまり、全周型立体表示システム１では、観察者（不図示）が３６０度の全方向から立体像を観察することができる。図１に示すように、全周型立体表示システム１は、視点位置検出装置２と、全周型立体表示装置３とを備える。
【0019】
視点位置検出装置２は、観察者の視点位置（左右両眼の位置）を検出するものである。例えば、視点位置検出装置２は、全周型立体表示装置３の周囲にいる観察者の視点位置を検出できるように天井に取り付けられている。そして、視点位置検出装置２は、１秒間に２４０回、観察者の視点位置を検出する。本実施形態では、視点位置検出装置２は、赤外線による視点位置検出処理、カメラ画像からの視点位置処理など、一般的な視点位置検出処理を行う。そして、視点位置検出装置２は、検出した観察者の視点位置を全周型立体表示装置３に出力する。本実施形態では、視点位置の検出対象となる観察者が一人であることとする。
【0020】
なお、視点位置検出装置２は、有線又は無線を問わず、任意の手法で全周型立体表示装置３（正確には制御手段５０）と通信できる。本実施形態では、視点位置検出装置２は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信回線を介して、全周型立体表示装置３と通信する。
【0021】
全周型立体表示装置３は、高速で回転することで３６０度の全周囲に立体映像を表示するものである。以下、図１を参照し、全周型立体表示装置３の構成を具体的に説明する。図１に示すように、全周型立体表示装置３は、１組の立体表示基本セット３０と、回転機構４０と、制御手段５０とを備える。
なお、図１には、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸、奥行き方向をｚ軸とする３次元座標系を図示した。この３次元座標系の原点Ｏは、後記する虚像Ｓの中心であることとする。
なお、図１には、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸、奥行き方向をｚ軸とする３次元座標系を図示した。この３次元座標系の原点Ｏは、後記する虚像Ｓの中心であることとする。
【0022】
［全周型立体表示装置の構成］
立体表示基本セット３０は、ｘ－ｚ面（水平面）に沿って時計回りに高速で回転することで、その残像効果により全周囲に立体像を形成するものである。図１に示すように、立体表示基本セット３０は、表示素子３１と、レンズアレイ３２と、反射手段３３との組である。
立体表示基本セット３０は、ｘ－ｚ面（水平面）に沿って時計回りに高速で回転することで、その残像効果により全周囲に立体像を形成するものである。図１に示すように、立体表示基本セット３０は、表示素子３１と、レンズアレイ３２と、反射手段３３との組である。
【0023】
表示素子３１は、インテグラル方式の要素画像を表示するものである。例えば、表示素子３１は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの一般的なフラットパネルディスプレイである。本実施形態では、表示素子３１は、長方形の形状を有しており、後記する制御手段５０から入力された要素画像を表示する。
【0024】
レンズアレイ３２は、表示素子３１からの光を出射するものである。つまり、レンズアレイ３２は、インテグラル方式で一般的なレンズアレイであり、表示素子３１からの光線方向を制御する。例えば、レンズアレイ３２は、円形の微小な凸レンズである要素レンズ３２ａが、ｘ軸及びｚ軸方向で２次元アレイ状に配列されている。また、レンズアレイ３２は、長方形の形状を有しており、表示素子３１と略同一のサイズである。
【0025】
反射手段３３は、レンズアレイ３２からの光を反射するものである（例えば、一般的な反射鏡）。本実施形態では、レンズアレイ３２は、垂直方向から入射する光を観察者がいる水平方向に反射する。また、反射手段３３は、長方形の形状を有しており、垂直方向から見て、表示素子３１及びレンズアレイ３２と略同一のサイズである。
【0026】
なお、図１には、反射手段３３により形成される表示素子３１の虚像３１Ｋ、反射手段３３により形成されるレンズアレイ３２の虚像３２Ｋ、及び、円柱状の虚像Ｓを細線で図示した（詳細を後記）。
【0027】
図１に示すように、立体表示基本セット３０において、表示素子３１及びレンズアレイ３２が、平行（例えば、水平）に配置されている。また、立体表示基本セット３０において、反射手段３３が、レンズアレイ３２に対して、反射手段３３の一端側３３ｎが近く、かつ、反射手段３３の他端側３３ｆが遠くなるように斜め（例えば、斜め４５度）に配置されている。なお、立体表示基本セット３０は、表示素子３１、レンズアレイ３２及び反射手段３３を保持する保持部材（不図示）を備えてもよい。
【0028】
回転機構４０は、表示素子３１及びレンズアレイ３２に平行な平面（ｘ－ｚ面）の法線を回転軸Ａとし、一端側３３ｎが回転軸Ａ側（中心側）で他端側３３ｆが回転軸Ａに対して外周側となるように、立体表示基本セット３０を回転させるものである。
【0029】
図１に示すように、回転機構４０は、回転モータ４１と、支持アーム４２とを備える。
回転モータ４１は、回転軸Ａを中心として、支持アーム４２に支持された立体表示基本セット３０を回転させるものである。本実施形態では、回転モータ４１は、１秒間に６０回、立体表示基本セット３０を時計回りに回転させる。例えば、回転モータ４１は、エンコーダ付きの回転モータであり、立体表示基本セット３０の回転角度θ（図２）を制御手段５０に出力する。
回転モータ４１は、回転軸Ａを中心として、支持アーム４２に支持された立体表示基本セット３０を回転させるものである。本実施形態では、回転モータ４１は、１秒間に６０回、立体表示基本セット３０を時計回りに回転させる。例えば、回転モータ４１は、エンコーダ付きの回転モータであり、立体表示基本セット３０の回転角度θ（図２）を制御手段５０に出力する。
【0030】
支持アーム４２は、立体表示基本セット３０を支持する逆Ｌ字状のアームである。具体的には、支持アーム４２は、回転モータ４１に取り付けられており、水平方向に延長された後、所定位置で直角に折れ曲がっている。
【0031】
制御手段５０は、視点位置検出装置２から観察者の視点位置が入力され、回転機構４０から立体表示基本セット３０の回転角度θが入力される。そして、制御手段５０は、入力された視点位置及び回転角度θに応じて、要素画像を表示素子３１に表示させるものである。本実施形態では、制御手段５０は、後記するように、光線追跡法で生成した要素画像を表示素子３１に表示させる。
【0032】
なお、制御手段５０は、表示素子３１の裏面側（図面下側）に配置されているが、その配置位置は特に制限されない。例えば、制御手段５０は、一般的なコンピュータのように床に配置してもよい（不図示）。
【0033】
＜立体表示基本セットによる立体像の形成＞
図２を参照し、立体表示基本セット３０による立体像の形成を詳細に説明する。なお、図２では、図面を見やすくするため、視点位置検出装置２及び制御手段５０の図示を省略した。
図２を参照し、立体表示基本セット３０による立体像の形成を詳細に説明する。なお、図２では、図面を見やすくするため、視点位置検出装置２及び制御手段５０の図示を省略した。
【0034】
図２に示すように、表示素子３１が表示した要素画像の光Ｌは、レンズアレイ３２を構成する要素レンズ３２ａに入射する。要素レンズ３２ａに入射した光Ｌは、反対側のレンズ面から出射して垂直方向に進行し、反射手段３３により水平方向に反射される。その後、反射手段３３で反射されたＬは、観察者の両眼に入射する。この反射手段３３で反射された光Ｌは、観察者から見て、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫを出射して水平に進行する光と等価である。このようにして、立体表示基本セット３０Ｂでは、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫが形成される。
【0035】
前記したように、立体表示基本セット３０は、回転軸Ａを中心として、時計回りに高速で回転する。ここで、各要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫにおいて、回転軸Ａに直交する辺の中点を結ぶ線Ｃに着目する。立体表示基本セット３０の高速回転に伴って、線Ｃの軌跡は、円柱状の虚像Ｓを形成することになる。この虚像Ｓは、全周囲に形成された要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫであるため、観察者の肉眼には立体像として映る。
【0036】
なお、回転角度θは、ｘ－ｚ面上において、立体表示基本セット３０が回転した角度のことであり、所定の方向（例えば、ｚ軸）に対する立体表示基本セット３０の位置を表している。図２には、立体表示基本セット３０が０度から９０度まで回転した状態を図示した。
【0037】
＜視点位置及び回転角度に応じた要素画像の表示＞
図３～図５を参照し、視点位置及び回転角度θに応じた要素画像の表示を説明する。
本実施形態では、制御手段５０は、視点位置及び回転角度θに応じた要素画像を生成し、生成した要素画像を表示素子３１に出力する。このとき、制御手段５０は、光線追跡法を用いて、被写体の３次元モデルＭから、視点位置及び回転角度θに応じた要素画像を生成することとする。このように、制御手段５０が３次元モデルＭの立体像を光線によって生成するため、観察者の両眼の配列方向に制限を加えることなく、３６０度の全周囲で観察者に立体感を与えることができる。
図３～図５を参照し、視点位置及び回転角度θに応じた要素画像の表示を説明する。
本実施形態では、制御手段５０は、視点位置及び回転角度θに応じた要素画像を生成し、生成した要素画像を表示素子３１に出力する。このとき、制御手段５０は、光線追跡法を用いて、被写体の３次元モデルＭから、視点位置及び回転角度θに応じた要素画像を生成することとする。このように、制御手段５０が３次元モデルＭの立体像を光線によって生成するため、観察者の両眼の配列方向に制限を加えることなく、３６０度の全周囲で観察者に立体感を与えることができる。
【0038】
光線追跡法で要素画像を生成する際、制御手段５０は、単一の視点位置ごとに色情報を割り当てるだけでなく、複数の視点位置を含む領域ごとに色情報を割り当ててもよい。ここでは、視点位置ごとの色情報の割り当て、又は、領域ｗごとの色情報の割り当ての何れを実行するかは、全周型立体表示システム１の利用者が、手動で設定する。
【0039】
＜＜視点位置ごとの色情報の割り当て＞＞
図３を参照し、視点位置ｐごとの色情報の割り当てを説明する。
まず、制御手段５０は、立体表示基本セット３０の回転角度θに基づいて、図３における表示素子３１の虚像３１Ｋ、及び、レンズアレイ３２の虚像３２Ｋの位置を求める。具体的には、制御手段５０は、立体表示基本セット３０の回転角度θから表示素子３１及びレンズアレイ３２の位置を求める。そして、制御手段５０は、表示素子３１及びレンズアレイ３２の位置に対して、反射手段３３の面対称となる位置を、表示素子３１の虚像３１Ｋ、及び、レンズアレイ３２の虚像３２Ｋの位置として求める。
図３を参照し、視点位置ｐごとの色情報の割り当てを説明する。
まず、制御手段５０は、立体表示基本セット３０の回転角度θに基づいて、図３における表示素子３１の虚像３１Ｋ、及び、レンズアレイ３２の虚像３２Ｋの位置を求める。具体的には、制御手段５０は、立体表示基本セット３０の回転角度θから表示素子３１及びレンズアレイ３２の位置を求める。そして、制御手段５０は、表示素子３１及びレンズアレイ３２の位置に対して、反射手段３３の面対称となる位置を、表示素子３１の虚像３１Ｋ、及び、レンズアレイ３２の虚像３２Ｋの位置として求める。
【0040】
ここで、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫの主点を通過し、ある視点位置ｐで観察される光線Ｌ１に着目する。次に、制御手段５０は、３次元モデルＭと光線Ｌ１との交点となる画素を求め、その画素の色情報ｅ１（例えば、輝度値、ＲＧＢ値）を３次元モデルＭから抽出する。また、制御手段５０は、抽出した色情報ｅ１を表示素子３１の虚像３１Ｋで対応する画素位置の色情報ｅ２として割り当てる。そして、制御手段５０は、全ての要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫについて、光線Ｌ１と同様の処理を行う。
【0041】
なお、一点鎖線で図示した光線Ｌ２については、３次元モデルＭとの交点が存在しないため、色情報を割り当てることができない。この場合、３次元モデルＭの背景を表す色情報として、表示素子３１の虚像３１Ｋで対応する画素位置に「黒」を割り当ててもよい。また、点線で図示した光線Ｌ３については、表示素子３１の虚像３１Ｋで対応する画素位置が存在しないため、色情報を割り当てることができない。
【0042】
＜＜領域ごとの色情報の割り当て＞＞
図４を参照し、領域ｗごとの色情報の割り当てを説明する。
図４に示すように、制御手段５０は、視点位置ｐがｚ軸上に存在する場合、視点位置ｐを含み、ｘ－ｙ平面に平行な領域ｗを設定する。ここでは、平面状の領域ｗを設定したが、制御手段５０は、視点位置ｐを含む曲面を領域ｗとして設定してもよい。そして、この視点位置ｐにおいて、制御手段５０は、図３と同様の手順で色情報を割り当てる。さらに、別の視点位置ｐｉにおいても、制御手段５０は、図３と同様の手順で色情報を割り当てる。
図４を参照し、領域ｗごとの色情報の割り当てを説明する。
図４に示すように、制御手段５０は、視点位置ｐがｚ軸上に存在する場合、視点位置ｐを含み、ｘ－ｙ平面に平行な領域ｗを設定する。ここでは、平面状の領域ｗを設定したが、制御手段５０は、視点位置ｐを含む曲面を領域ｗとして設定してもよい。そして、この視点位置ｐにおいて、制御手段５０は、図３と同様の手順で色情報を割り当てる。さらに、別の視点位置ｐｉにおいても、制御手段５０は、図３と同様の手順で色情報を割り当てる。
【0043】
領域ｗに９個の視点位置を設定した場合を考える。この場合、制御手段５０は、１個の虚像３２ａＫに対して、９個の色情報ｅ２ｉを割り当てる（ｉ＝１，２，…，９）。図５には、１個の虚像３２ａＫに割り当てる色情報ｅ２ｉと、表示素子３１に表示された９個の色情報ｅ３ｉとの対応関係を図示した。図５に示すように、色情報ｅ２ｉ，ｅ３ｉは、１対１で対応する。
【0044】
［作用・効果］
以上のように、第１実施形態に係る全周型立体表示装置３は、回転する立体表示基本セット３０の内側に、円柱状の虚像Ｓが形成される。このとき、全周型立体表示装置３は、インテグラル方式が２次元方向に視域を有するので、観察者の両眼の配列方向が水平方向に制限されない。つまり、全周型立体表示装置３では、観察者が虚像Ｓを観察した際、従来技術のように両眼が水平に並んでいなくても立体感を得られる。
以上のように、第１実施形態に係る全周型立体表示装置３は、回転する立体表示基本セット３０の内側に、円柱状の虚像Ｓが形成される。このとき、全周型立体表示装置３は、インテグラル方式が２次元方向に視域を有するので、観察者の両眼の配列方向が水平方向に制限されない。つまり、全周型立体表示装置３では、観察者が虚像Ｓを観察した際、従来技術のように両眼が水平に並んでいなくても立体感を得られる。
【0045】
以上、第１実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
前記した実施形態では、反射手段３３が反射鏡であることとして説明したが、ハーフミラー（半透鏡）であってもよい。この場合、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）を実現し、観察者が立体像を実際の背景に重なった状態で観察できる。
前記した実施形態では、反射手段３３が反射鏡であることとして説明したが、ハーフミラー（半透鏡）であってもよい。この場合、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）を実現し、観察者が立体像を実際の背景に重なった状態で観察できる。
【0046】
前記した実施形態では、立体表示基本セット３０が１組であることとして説明したが、立体表示基本セット３０は複数組であってもよい。例えば、全周型立体表示装置３は、対向するように２組の立体表示基本セット３０を備えてもよい。この場合、全周型立体表示装置３は、立体表示基本セット３０の回転速度を低下させることができる。
【0047】
前記した実施形態では、観察者が一人であることとして説明したが、観察者は複数であってもよい。観察者が複数の場合、全周型立体表示装置３は、観察者の人数に応じて、要素画像を時分割表示すればよい。
【0048】
前記した実施形態では、３６０度の全周囲で立体表示を行うこととして説明したが、全周囲ではなく所望の範囲内のみで立体表示を行ってもよい。
【0049】
（第２実施形態）
［全周型立体表示システムの構成］
図６を参照し、第２実施形態に係る全周型立体表示システム１Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第１実施形態では、１組の立体表示基本セット３０（図１）を高速で回転させることで、全周囲の立体表示を実現した。これに対し、第２実施形態では、複数組の立体表示基本セット３０Ｂを放射状に配置することで、全周囲の立体表示を実現する点が第１実施形態と異なる。
［全周型立体表示システムの構成］
図６を参照し、第２実施形態に係る全周型立体表示システム１Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第１実施形態では、１組の立体表示基本セット３０（図１）を高速で回転させることで、全周囲の立体表示を実現した。これに対し、第２実施形態では、複数組の立体表示基本セット３０Ｂを放射状に配置することで、全周囲の立体表示を実現する点が第１実施形態と異なる。
【0050】
図６に示すように、全周型立体表示システム１Ｂは、視点位置検出装置２と、全周型立体表示装置３Ｂとを備える。
視点位置検出装置２は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
視点位置検出装置２は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【0051】
［全周型立体表示装置の構成］
以下、図６を参照し、全周型立体表示装置３の構成を具体的に説明する
全周型立体表示装置３Ｂは、放射状に配置された立体表示基本セット３０Ｂにより、３６０度の全周囲に立体映像を表示するものである。図６に示すように、全周型立体表示装置３Ｂは、複数組（例えば、８組）の立体表示基本セット３０Ｂ（３０Ｂ１～３０Ｂ８）と、制御手段５０Ｂとを備える。なお、全周型立体表示装置３Ｂは、回転機構４０（図１）を備える必要はない。
以下、図６を参照し、全周型立体表示装置３の構成を具体的に説明する
全周型立体表示装置３Ｂは、放射状に配置された立体表示基本セット３０Ｂにより、３６０度の全周囲に立体映像を表示するものである。図６に示すように、全周型立体表示装置３Ｂは、複数組（例えば、８組）の立体表示基本セット３０Ｂ（３０Ｂ１～３０Ｂ８）と、制御手段５０Ｂとを備える。なお、全周型立体表示装置３Ｂは、回転機構４０（図１）を備える必要はない。
【0052】
複数組の立体表示基本セット３０Ｂは、表示素子３１及びレンズアレイ３２と平行な平面（ｘ－ｚ面）において、互いに等間隔となるように放射状に配置されている。図６の例では、立体表示基本セット３０Ｂが８組なので、ｘ－ｚ面上において、隣接する立体表示基本セット３０Ｂの間隔が４５度となる（後記する角度φが４５度間隔）。
【0053】
図６に示すように、立体表示基本セット３０Ｂは、表示素子３１と、レンズアレイ３２と、反射手段３３Ｂとの組である。なお、表示素子３１及びレンズアレイ３２は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【0054】
反射手段３３Ｂは、隣接する反射手段３３Ｂ同士で隙間なく配置するため、逆台形状の形状を有する。従って、反射手段３３Ｂは、垂直方向から見て、表示素子３１及びレンズアレイ３２より大きなサイズとなる。他の点、反射手段３３Ｂは、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。
【0055】
ここで、立体表示基本セット３０Ｂにおいて、表示素子３１及びレンズアレイ３２が、平行（例えば、水平）に配置されている。また、立体表示基本セット３０Ｂにおいて、反射手段３３Ｂが、レンズアレイ３２に対して、反射手段３３Ｂの一端側３３ｎが近く、かつ、反射手段３３Ｂの他端側３３ｆが遠くなるように斜め（例えば、斜め４５度）に配置されている。従って、複数の立体表示基本セット３０Ｂが、表示素子３１及びレンズアレイ３２に平行な平面の法線Ｄを中心とし、一端側３３ｎが法線Ｄ側（中心側）で他端側３３ｆが法線Ｄに対して外側となるように放射状に８組配置されている。
【0056】
制御手段５０Ｂは、視点位置検出装置２から観察者の視点位置が入力される。そして、制御手段５０Ｂは、入力された視点位置、及び、平面上における立体表示基本セットの角度φに応じて、要素画像を表示素子３１に表示させるものである。
【0057】
前記した第１実施形態では、制御手段５０（図１）は、立体表示基本セット３０が高速で回転しているため、その回転角度θから表示素子３１の虚像３１Ｋ、及び、レンズアレイの虚像３２Ｋの位置を求めた。これに対し、制御手段５０Ｂは、立体表示基本セット３０Ｂの角度φが予め決まっているため、この角度φから表示素子３１の虚像３１Ｋ、及び、レンズアレイの虚像３２Ｋの位置を定めればよい。他の点、制御手段５０Ｂは、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。
【0058】
なお、立体表示基本セット３０Ｂの角度φは、ｘ－ｚ面上において、所定の方向（例えば、ｚ軸）を基準としたときの立体表示基本セット３０Ｂの角度を表す。
【0059】
＜立体表示基本セットによる立体像の形成＞
図７を参照し、立体表示基本セット３０Ｂによる立体像の形成を詳細に説明する。図７に示すように、立体表示基本セット３０Ｂ１において、表示素子３１が表示した要素画像の光Ｌは、レンズアレイ３２を構成する要素レンズ３２ａに入射する。要素レンズ３２ａに入射した光Ｌは、反対側のレンズ面から出射して垂直方向に進行し、反射手段３３Ｂにより水平方向に反射される。その後、反射手段３３Ｂで反射されたＬは、観察者の両眼に入射する。この反射手段３３Ｂで反射された光Ｌは、観察者から見て、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫを出射して水平に進行する光と等価である。このようにして、立体表示基本セット３０Ｂ１では、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫが形成される。
図７を参照し、立体表示基本セット３０Ｂによる立体像の形成を詳細に説明する。図７に示すように、立体表示基本セット３０Ｂ１において、表示素子３１が表示した要素画像の光Ｌは、レンズアレイ３２を構成する要素レンズ３２ａに入射する。要素レンズ３２ａに入射した光Ｌは、反対側のレンズ面から出射して垂直方向に進行し、反射手段３３Ｂにより水平方向に反射される。その後、反射手段３３Ｂで反射されたＬは、観察者の両眼に入射する。この反射手段３３Ｂで反射された光Ｌは、観察者から見て、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫを出射して水平に進行する光と等価である。このようにして、立体表示基本セット３０Ｂ１では、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫが形成される。
【0060】
他の立体表示基本セット３０Ｂ２～３０Ｂ８においても、立体表示基本セット３０Ｂ１と同様、要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫが形成される。結果として、８つの立体表示基本セット３０Ｂ１～３０Ｂ８によって、八角柱状の虚像Ｔが形成される。この虚像Ｔは、全周囲に形成された要素レンズ３２ａの虚像３２ａＫであるため、観察者の肉眼には立体像として映る。
【0061】
［作用・効果］
かかる構成によれば、全周型立体表示装置３Ｂは、放射状に並んだ立体表示基本セット３０Ｂの内側に、反射手段３３が角柱状の虚像Ｔを形成する。このとき、全周型立体表示装置３Ｂは、インテグラル方式が２次元方向に視域を有するので、観察者が立体像の虚像を観察する際、観察者の両眼の配列方向が水平方向に制限されない。つまり、全周型立体表示装置３Ｂでは、観察者が虚像Ｔを観察した際、従来技術のように両眼が水平に並んでいなくても立体感を得られる。
かかる構成によれば、全周型立体表示装置３Ｂは、放射状に並んだ立体表示基本セット３０Ｂの内側に、反射手段３３が角柱状の虚像Ｔを形成する。このとき、全周型立体表示装置３Ｂは、インテグラル方式が２次元方向に視域を有するので、観察者が立体像の虚像を観察する際、観察者の両眼の配列方向が水平方向に制限されない。つまり、全周型立体表示装置３Ｂでは、観察者が虚像Ｔを観察した際、従来技術のように両眼が水平に並んでいなくても立体感を得られる。
【0062】
以上、第２実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【0063】
前記した実施形態では、立体表示基本セット３０Ｂが８組であることとして説明したが、２組以上（例えば、４組）であればよい。ここで、立体表示基本セット３０Ｂがｎ組の場合、隣接する立体表示基本セット３０Ｂ同士の角度φが３６０／ｎ度となる。
【0064】
前記した実施形態では、８組の立体表示基本セット３０Ｂにおいて、表示素子３１及びレンズアレイ３２が別々であることとして説明したが、これに限定されない。つまり、図８に示すように、表示素子３１Ｃ及びレンズアレイ３２Ｃを一体化してもよい。図８の表示素子３１Ｃ及びレンズアレイ３２Ｃは、図６の表示素子３１及びレンズアレイ３２を一枚で形成したものである。
【符号の説明】
【0065】
１，１Ｂ 全周型立体表示システム
２ 視点位置検出装置
３，３Ｂ 全周型立体表示装置
３０，３０Ｂ 立体表示基本セット
３１ 表示素子
３２ レンズアレイ
３２ａ 要素レンズ
３３，３３Ｂ 反射手段
４０ 回転機構
４１ 回転モータ
４２ 支持アーム
５０，５０Ｂ 制御手段
２ 視点位置検出装置
３，３Ｂ 全周型立体表示装置
３０，３０Ｂ 立体表示基本セット
３１ 表示素子
３２ レンズアレイ
３２ａ 要素レンズ
３３，３３Ｂ 反射手段
４０ 回転機構
４１ 回転モータ
４２ 支持アーム
５０，５０Ｂ 制御手段
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】