(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実物体に合わせて観察領域で対話型表示効果を発生するための娯楽表示システムであって、
前記実物体と前記観察領域との間に設けられ、前記観察領域と前記実物体との相対的な位置関係を追跡することに用いる追跡モジュールと、
前記相対的な位置関係によって、少なくとも１つの立体仮想物体の表示パラメーターを算出する演算モジュールと、
前記少なくとも１つの立体仮想物体を表示するための透明表示装置と、前記透明表示装置と前記実物体との間に位置するように前記透明表示装置に隣接して設けられ、前記立体仮想物体と前記実物体との被写界深度順序によって、遮光開閉状態を切り替える遮光構造と、を含み、前記実物体と前記観察領域との間に設けられる立体表示モジュールと、
それぞれ左眼画像及び右眼画像に対応する複数の画像フレームを、タイミングによって前記透明表示装置に別々に伝送する駆動モジュールと、を備え、
前記透明表示装置に表示された前記各画像フレームは、少なくとも２つのサブフレームを含み、第１サブフレームにおいて、前記遮光構造は、遮光機能を全面的に起動して、第２サブフレームにおいて、前記遮光構造は、前記被写界深度順序によって、選択的に前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域で遮光機能を部分的に起動する娯楽表示システム。
【請求項２】
前記透明表示装置の表示平面に、横軸及び縦軸があり、前記観察領域から前記透明表示装置の表示平面の投影まで線を連結すると、垂直の法線となり、前記相対的な位置関係は、前記観察領域から前記実物体まで連結した線が前記垂直の法線に対して、前記横軸に沿ってシフトした第１相対角度と、前記縦軸に沿ってシフトした第２相対角度と、前記垂直の法線において前記観察領域から前記実物体までの相対的な水平距離と、を含む請求項1に記載の娯楽表示システム。
【請求項３】
前記演算モジュールは、前記第１相対角度及び前記第２相対角度により、物体原型の立体仮想物体視角を算出し、前記相対的な水平距離により、前記物体原型の立体仮想物体の大きさを算出する請求項２に記載の娯楽表示システム。
【請求項４】
前記立体仮想物体は前記実物体と重畳し、且つ前記被写界深度順序において、前記実物体の方が前記観察領域に近い場合、第１サブフレームにおいて、前記遮光構造は、遮光機能を全面的に起動して、前記透明表示装置に前記立体仮想物体の前記実物体と重畳しない部分を表示し、第２サブフレームにおいて、前記遮光構造は、遮光機能を起動せず、前記透明表示装置を透明状態に切り替える請求項１に記載の娯楽表示システム。
【請求項５】
前記立体仮想物体が前記実物体と重畳し、且つ前記被写界深度順序において、前記立体仮想物体が前記観察領域に近い場合、第１サブフレームにおいて、前記遮光構造は、遮光機能を全面的に起動して、前記透明表示装置に前記立体仮想物体を表示し、第２サブフレームにおいて、前記遮光構造は、前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域のみで遮光機能を部分的に起動して、前記透明表示装置を透明状態に切り替える請求項１に記載の娯楽表示システム。
【請求項６】
前記透明表示装置は、能動発光式表示装置であり、又は光源を含む請求項1に記載の娯楽表示システム。
【請求項７】
実物体に合わせて観察領域で対話型表示効果を発生して、前記実物体と前記観察領域との間に透明表示装置及び遮光構造が設けられる対話型立体表示方法であって、
前記観察領域と前記実物体との相対的な位置関係を追跡するステップと、
前記相対的な位置関係によって、少なくとも１つの立体仮想物体の表示パラメーターを算出するステップと、
前記透明表示装置に前記立体仮想物体を表示するステップと、
前記立体仮想物体と前記実物体との被写界深度順序によって、前記遮光構造の遮光開閉状態を切り替えるステップと、
それぞれ左眼画像及び右眼画像に対応する複数の画像フレームを、タイミングによって前記透明表示装置に別々に生成するステップとを備え、
前記透明表示装置に表示された各画像フレームは、少なくとも２つのサブフレームを含み、前記被写界深度順序は、前記実物体が前記観察領域に近い場合、前記対話型立体表示方法は、第１サブフレームにおいて、前記遮光構造を起動して全面的に遮光して、前記透明表示装置に前記立体仮想物体の前記実物体と重畳しない部分を表示するステップと、第２サブフレームにおいて、前記遮光構造を閉じて、前記透明表示装置を透明状態に切り替えるステップとを有する対話型立体表示方法。
【請求項８】
前記透明表示装置の表示平面に、横軸及び縦軸があり、前記観察領域から前記透明表示装置の表示平面の投影まで線を連結すると、垂直の法線となり、前記相対的な位置関係は、前記観察領域から前記実物体まで連結した線が前記垂直の法線に対して、前記横軸に沿ってシフトした第１相対角度と、前記縦軸に沿ってシフトした第２相対角度と、前記垂直の法線において前記観察領域から前記実物体までの相対的な水平距離と、を含み、少なくとも１つの立体仮想物体の表示パラメーターを算出するステップは、
前記第１相対角度及び前記第２相対角度によって、物体原型の立体視角を算出するステップと、
前記相対的な水平距離によって、前記物体原型の立体物体の大きさを算出するステップと、
前記物体原型の算出した結果によって、前記少なくとも１つの立体仮想物体を得るステップと、
を含む請求項７に記載の対話型立体表示方法。
【請求項９】
実物体に合わせて観察領域で対話型表示効果を発生して、前記実物体と前記観察領域との間に透明表示装置及び遮光構造が設けられる対話型立体表示方法であって、
前記観察領域と前記実物体との相対的な位置関係を追跡するステップと、
前記相対的な位置関係によって、少なくとも１つの立体仮想物体の表示パラメーターを算出するステップと、
前記透明表示装置に前記立体仮想物体を表示するステップと、
前記立体仮想物体と前記実物体との被写界深度順序によって、前記遮光構造の遮光開閉状態を切り替えるステップと、
それぞれ左眼画像及び右眼画像に対応する複数の画像フレームを、タイミングによって前記透明表示装置に別々に生成するステップとを備え、
前記透明表示装置に表示された各画像フレームは、少なくとも２つのサブフレームを含み、前記被写界深度順序は、前記実物体が前記観察領域に近い場合、前記対話型立体表示方法は、
第１サブフレームにおいて、前記遮光構造を起動して全面的に遮光して、前記透明表示装置に前記立体仮想物体の前記実物体と重畳しない部分を表示するステップと、
第２サブフレームにおいて、前記遮光構造を起動して前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域で部分的に遮光して、前記透明表示装置を透明状態に切り替えるステップと、
を備える対話型立体表示方法。
【請求項１０】
前記立体仮想物体が前記実物体と重なる場合、前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域に対して、輝度を補償する請求項７又は９に記載の対話型立体表示方法。
【請求項１１】
前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域において、第１サブフレームと第２サブフレームに対して、それぞれ均等の輝度で前記立体仮想物体の重畳部分を前記透明表示装置に表示するステップを更に備える請求項１０に記載の対話型立体表示方法。
【請求項１２】
第１サブフレームにおいて、強めた輝度で前記立体仮想物体の重畳部分を前記透明表示装置に表示するステップを更に備える請求項１０に記載の対話型立体表示方法。
【請求項１３】
前記各画像フレームの間に、空き領域を更に含み、前記透明表示装置は、黒い画面を前記空き領域に表示するステップを更に備える請求項１２に記載の対話型立体表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、娯楽表示システム及び表示方法に関し、特に、対話型効果を有する娯楽表示システム及び表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対話型表示効果を有するデジタル表示装置は、様々な分野に広く用いられている。例として、利用者の観賞角度によって広告内容を変えるデジタル広告板、又は、利用者の動作と視角によってゲームの表示効果を変えるゲーム筐体等がある。
【０００３】
従来の対話型表示システムを例として、従来の対話型表示システム１００を示す模式図である図１を参照する。図１に示すように、対話型表示システム１００は、内容を表示するための実物体（例えば、本例における回転輪構造１２０）と、別の情報を表示するための透明ディスプレイ１４０と、を備える。基本的に、回転輪構造１２０は背景として、主に、ゲームの内容情報を表示するために用いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、透明ディスプレイ１４０は、表示前景として、回転輪構造１２０と利用者観察領域２００との間に設けられる。透明ディスプレイ１４０は、別の動的情報を表示することに用いることができる。
【０００５】
これにより、前景としての透明ディスプレイ１４０を、実物体（即ち、回転輪構造１２０）に合わせて表示して、前景と背景の２つのレイヤ（layer）を形成して、対話型表示システム１００の画面をより多様化することができる。前記の例において、正確に位置を合わせて最適の効果に達するように、利用者観察領域２００は、回転輪構造１２０における物体と透明ディスプレイ１４０における対応の表示効果（例えば、数字１２２とパターン１４２）に対して、一直線上になければならない。図２を参照して、実際には、利用者観察視角は、全く不変のものではなく、例えば、利用者の高さ又は立っている位置によって、利用者の視角が最適の観察領域２００ａの位置に配置できないこともある。例えば、他の観察領域２００ｂ、２００ｃの位置に配置されることもある。
【０００６】
一方、従来技術において、例えば、図１に示した回転輪構造１２０及び透明ディスプレイ１４０による表示効果は、２次元の内容の組み合わせのみに限られる。また、近年、立体表示の技術は次第に飛躍的に進み、立体映画、立体テレビ等の適用が市場に出始めている。立体ディスプレイは、異なる視角の左眼画像と右眼画像を、同時に視聴者の両眼に別々に独立して映すことで、両眼で見る時に目の間隔による被写界深度効果を模倣することができる。そのため、立体表示技術を如何にして前記の透明ディスプレイに統合して、より多様化な対話型表示効果を持たせるかが、現在、業界における重要な発展課題になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本開示は、娯楽表示システム及び対話型立体表示方法を提供する。娯楽表示システムは、実物体と利用者観察位置との間に設けられる透明表示装置を備え、実物体と利用者観察位置との相対的な位置関係を追跡して、角度を算出して修正することにより、立体仮想物体を生成して、透明表示装置に表示することで、利用者観察位置の変化によるアライメント不正の問題を回避することができる。また、透明表示装置に隣接する遮光構造を更に備え、遮光構造は、遮光開閉状態を選択的に切り替えることにより、立体仮想物体と実物体との被写界深度順序関係（例えば、立体仮想物体は前景にあり、実物体は背景にある、又は実物体は前景にあり、立体仮想物体は背景にある）を模擬する（シミュレートする）ことで、立体仮想物体の仮想位置は、実際に設置した前後関係に限定されず、実物体の前又はその後に設けることができる。
【０００８】
本開示の一態様は、実物体に合わせて観察領域で対話型表示効果を発生するための娯楽表示システムであって、追跡モジュールと、演算モジュールと、立体表示モジュールと、駆動モジュールを備える娯楽表示システムを提供する。追跡モジュールは、前記観察領域と前記実物体との相対的な位置関係を追跡することに用いられる。演算モジュールは、前記相対的な位置関係によって、少なくとも１つの立体仮想物体を生成する。立体表示モジュールは、前記立体仮想物体を表示するための透明表示装置と、前記透明表示装置と前記実物体との間に位置するように前記透明表示装置に隣接して設けられ、前記立体仮想物体と前記実物体との間の仮想被写界深度順序によって、遮光開閉状態を切り替える遮光構造と、を含み、前記実物体と前記観察領域との間に設けられる。駆動モジュールは、それぞれ左眼画像及び右眼画像に対応する複数の画像フレームを、タイミングによって前記透明表示装置に別々に伝送する。前記透明表示装置に表示された前記各画像フレームは、少なくとも２つのサブフレームを含み、第１サブフレームにおいて、前記遮光構造は、遮光機能を全面的に起動して、第２サブフレームにおいて、前記遮光構造は、前記被写界深度順序によって、選択的に前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域で遮光機能を部分的に起動する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
下記の図面の説明は、本開示の前記または他の目的、特徴、メリット、実施例をよりわかりやすくするためのものである。
【００１０】
【図１】従来の対話型表示システムを示す模式図である。
【図２】図１に示した対話型表示システムの画面内容を示す模式図である。
【図３】本開示の一実施例による娯楽表示システムを示す機能ブロック図である。
【図４Ａ】本開示の一実施例による立体表示モジュール、観察領域、実物体を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した実施例において、実物体と立体表示モジュールに表示された立体仮想物体を示す模式図である。
【図４Ｃ】本開示の一実施例による立体表示モジュール、観察領域、実物体を示す模式図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに示した実施例において、実物体と立体表示モジュールに表示された立体仮想物体を示す模式図である。
【図４Ｅ】本開示の一実施例による立体表示モジュール、観察領域、実物体を示す模式図である。
【図４Ｆ】図４Ｅに示した実施例において、実物体と立体表示モジュールに表示された立体仮想物体を示す模式図である。
【図４Ｇ】本開示の一実施例による立体表示モジュール、観察領域、実物体を示す模式図である。
【図４Ｈ】図４Ｇに示した実施例において、実物体と立体表示モジュールに表示された立体仮想物体を示す模式図である。
【図５Ａ】本開示の一実施例による、立体仮想物体に対して両眼の視差を算出して、利用者の左眼と右眼に対応する２組の画像を生成することを示す模式図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した左眼画像を示す模式図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示した右眼画像を示す模式図である。
【図６Ａ】一実施例において、立体仮想物体と実物体の一部が重なる場合を示す模式図である。
【図６Ｂ】一実施例において、立体仮想物体と実物体の一部が重なる場合を示す模式図である。
【図６Ｃ】一実施例において、立体仮想物体と実物体の一部が重なる場合を示す模式図である。
【図７Ａ】別の実施例において、立体仮想物体と実物体の一部が重なる場合を示す模式図である。
【図７Ｂ】別の実施例において、立体仮想物体と実物体の一部が重なる場合を示す模式図である。
【図７Ｃ】別の実施例において、立体仮想物体と実物体の一部が重なる場合を示す模式図である。
【図８Ａ】本開示の一実施例による輝度補償機構を示す図である。
【図８Ｂ】本開示の一実施例による輝度補償機構を示す図である。
【図９Ａ】本開示の一実施例による別の輝度補償機構を示す図である。
【図９Ｂ】本開示の一実施例による別の輝度補償機構を示す図である。
【図１０】本開示の別の実施例による対話型立体表示方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の一実施例による娯楽表示システム３００を示す機能ブロック図である図３を参照する。図３に示す実施例において、娯楽表示システム３００は、追跡モジュール３２０と、演算モジュール３４０と、立体表示モジュール３６０と、を備える。演算モジュール３４０は、追跡モジュール３２０と、駆動モジュール３８０を介して立体表示モジュール３６０に結合される。娯楽表示システム３００は、実物体（例えば、商品、広告物品又はゲーム道具等）に合わせて利用者の両眼に対応する観察領域で対話型表示効果を発生することに用いられる。娯楽表示システム３００は、例えば、立体表示モジュールを有するゲーム筐体である。
【００１２】
図４Ａ及び図４Ｂを合わせて参照する。図４Ａは、本開示の一実施例による立体表示モジュール３６０、観察領域４００、実物体４２０を示す模式図である。図４Ｂは、図４Ａの実施例において、実物体４２０と立体表示モジュール３６０に表示された立体仮想物体３６６を示す模式図である。
【００１３】
追跡モジュール３２０は、観察領域４００と実物体４２０の実際座標を追跡して、それらの相対的な位置関係を演算することに用いる。観察領域４００は、例えば、利用者の目である。例として、追跡モジュール３２０は、娯楽表示システム３００の利用者が表示画面を見ることに影響しない位置、例えば、娯楽表示システム３００の隅、上下底面又は側面の少なくとも１つの凹溝に配置される。娯楽表示システム３００に含まれる少なくとも１つの感応ユニット（例えば、撮影レンズ、赤外線追跡装置）によって、別々に観察領域４００及び実物体４２０の方向から画像画面を取得した後、画像処理（例えば、背景消し、物体識別等）によって観察領域４００と実物体４２０の位置する位置座標を取得し、更に、観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係を算出することに用いる。演算モジュール３４０は、相対的な位置関係によって、立体仮想物体３６６（図４Ｂに示すように）を生成する。立体仮想物体３６６の生成については、以下で詳しく説明する。
【００１４】
立体表示モジュール３６０は、立体仮想物体３６６を表示するための透明表示装置３６２と、遮光構造３６４と、を含み、実物体４２０と観察領域４００との間に設けられる。
【００１５】
ここで、立体仮想物体３６６とは、実物体４２０に合わせるための視覚画像であり、立体表示モジュール３６０における透明表示装置３６２によって表示される。実際の適用において、立体仮想物体３６６は、ゲーム画像において、実物体４２０に合わせる付加的ゲーム情報、又は動画効果等であってよい。この実施例において、例を挙げて分かりやすく説明するために、実物体４２０は、球体であり、且つ立体仮想物体３６６は、視覚上において、球体（実物体４２０）の下方に位置する立方形物体であるが、本発明は、前記列挙した３次元形状に限定されない。
【００１６】
注意すべきなのは、本開示における立体仮想物体３６６の形状、外観、表示順序は、観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係によって動的に変化する。つまり、立体仮想物体３６６の表示内容（形状、外観、表示順序）は、利用者の観察領域４００の位置の変化、又は実物体４２０の移動によって変化することで、対話型効果を達成する。以下の段落で、対話型効果の発生の機構について更に説明する。
【００１７】
図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、図４Ｆ、図４Ｇ、図４Ｈを合わせて参照する。図４Ｃ、図４Ｅ、図４Ｇは、それぞれ本開示の他の実施例による観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係を示す模式図である。図４Ｄは、図４Ｃの相対的な位置関係における実物体４２０と立体表示モジュール３６０に表示された立体仮想物体３６６を示す模式図である。図４Ｆは、図４Ｅの相対的な位置関係における実物体４２０と立体表示モジュール３６０に表示された立体仮想物体３６６を示す模式図である。図４Ｈは、図４Ｇの相対的な位置関係における実物体４２０と立体表示モジュール３６０に表示された立体仮想物体３６６を示す模式図である。
【００１８】
図４Ａ〜図４Ｈに示すように、透明表示装置３６２の表示平面に、横軸Ａｘ（水平方向に沿って伸びる）及び縦軸Ａｙ（垂直方向に沿って伸びる）があり、また、観察領域４００から表示平面の投影まで線を連結すると、垂直の法線Ａｚとなる。
【００１９】
本開示において、観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係は、観察領域から実物体まで連結した線が垂直の法線Ａｚに対して、横軸Ａｘに沿ってシフトした第１相対角度θａ（図４Ａに示すように）と、縦軸Ａｙに沿ってシフトした第２相対角度θｂ（図４Ｃに示すように）と、垂直の法線Ａｚにおいて観察領域４００から実物体４２０までの相対的な水平距離Ｄｓ（図４Ｅに示すように）と、を含む。
【００２０】
演算モジュール３４０は、第１相対角度θａ及び前記第２相対角度θｂによって、物体原型の立体視角効果を修正する。また、この実施例において、物体原型は立方形物体を例として、相対水平距離Ｄｓによって、前記物体原型（立方形物体）の立体物体の大きさを修正し、更に立体仮想物体３６６（例えば、図４Ｂ、図４Ｄ、図４Ｆ、図４Ｈに示した立体仮想物体３６６）を生成する。
【００２１】
図４Ａ及び図４Ｂは、観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係が、実物体４２０から観察領域４００まで連結した線が垂直の法線Ａｚに対して、横軸Ａｘに沿って左側にシフトする場合を説明するために用いられる。そのため、演算モジュール３４０は、第１相対角度θａによって、物体原型の立体視角効果を修正して、図４Ｂに示した立体仮想物体３６６を生成する。第１相対角度θａでシフトするため、この例において、利用者が観察領域４００で見られる立体仮想物体３６６は、右から左への視角であり、図４Ｂの例における利用者が立体仮想物体３６６の右半側表面の大きい領域と、左半側表面の小さい領域だけを見ることになる。
【００２２】
図４Ｃ及び図４Ｄの例は、観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係が、実物体４２０から観察領域４００まで連結した線が垂直の法線Ａｚに対して、縦軸Ａｙに沿って上方にシフトする場合を説明することに用いられる。そのため、演算モジュール３４０は、第２相対角度θｂによって、物体原型の立体視角効果を修正して、図４Ｄに示した立体仮想物体３６６を生成する。第２相対角度θｂでシフトするため、この例において、利用者が観察領域４００で見られる立体仮想物体３６６は、下から上への視角であり、図４Ｄの例における立体仮想物体３６６が上方に伸びることになる。
【００２３】
図４Ｅ及び図４Ｆの例は、観察領域４００と実物体４２０の両者の間の相対水平距離Ｄｓを説明することに用いられる。演算モジュール３４０は、相対水平距離Ｄｓによって、この物体原型（立方形物体）の立体物体の大きさを修正して、図４Ｆに示した立体仮想物体３６６を生成する。相対水平距離Ｄｓが遠いほど、図４Ｆの例における利用者が見られる立体仮想物体３６６の物体は小さくなり、これに対して、相対水平距離Ｄｓが近いほど、利用者が見られる立体仮想物体３６６は、対応して大きくなる。
【００２４】
前記図４Ａ〜図４Ｆは、第１相対角度θａ、第２相対角度θｂ又は相対水平距離Ｄｓの何れか一つが変化する時、物体原型を修正して立体仮想物体３６６を生成する場合のみを示す模式図である。実際の適用において、観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係に含まれる第１相対角度θａ、第２相対角度θｂ、相対水平距離Ｄｓ等の３つの要素において、少なくとも２つが同時に変化する可能性があり、演算モジュール３４０は、その変化量を別々に算出して対応の立体仮想物体３６６を生成する必要があり、仮想物体３６６の映す方向、角度、座標位置等の何れにも修正を加えることができる。図４Ｇと図４Ｈの例を参照する。実物体４２０が左上方にシフトした遠い所に位置する図４Ｇの例において、演算モジュール３４０によって、第１相対角度θａ、第２相対角度θｂ、相対水平距離Ｄｓを同時に考量して生成される、対応の立体仮想物体３６６は、右下方から左上方へ観察する視角であり、且つ小さい物体の大きさを有する。以上、図４Ａ〜図４Ｇにおいて、例を挙げて本願の観察領域４００と実物体４２０との相対的な位置関係を説明したが、実際の適用において、相対的な位置関係の様々な可能性をこれによって類推することが可能であり、前記の各例示に限定されない。
【００２５】
前記例において、立体仮想物体３６６の実際の表示位置は、何れも透明表示装置３６２の表示平面にあり、演算モジュール３４０は、相対的な位置関係によって、立体仮想物体３６６の視角の上下、左右、大小、遠近を変え、立体仮想物体３６６を視覚上に実物体４２０に合わせて、対話型効果を達成する。実物体４２０の位置の変化に伴って、立体仮想物体３６６の映す形状の大きさを変化させることができる。
【００２６】
また、娯楽表示システム３００は、主に、演算モジュール３４０の算出した立体仮想物体３６６によって、立体表示モジュール３６０における各表示ユニットを駆動して立体視覚の画像効果を発生させるために用いられ、演算モジュール３４０と立体表示モジュール３６０との間に結合される駆動モジュール３８０を更に備えることができる。図４Ａ〜図４Ｇに示す例において、単一の視点で立体仮想物体３６６の形状を例示的に説明したが、実際の適用において、利用者の両眼に一定の視差があるため、立体表示モジュール３６０に立体仮想物体３６６を表示する時に、利用者の左眼と右眼に別々に対応して、視差のある２組の画像を別々に提供することが必要である。
【００２７】
本開示の一実施例による立体仮想物体に対して両眼の視差を算出して、利用者の左眼と右眼に対応する２組の画像を生成することを示すための模式図である図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照する。図５Ａは、この実施例において、観察領域４００で利用者の両眼がそれぞれ異なる位置に位置するため、実物体４２０と立体仮想物体３６６を観察する角度に差（いわゆる両眼の視差）があることを示す。そのため、演算モジュール３４０が相対的な位置関係によって立体仮想物体３６６の座標位置を生成した後、駆動モジュール３８０は、更に、両眼の視差によって、図５Ｂに示した左眼画像３６６Ｌ及び図５Ｃに示した右眼画像３６６Ｒを生成して、透明表示装置３６２に表示することができる。図５Ａ〜図５Ｃでは、大きな視差で解説したが、本発明はこれに限定されず、実際の適用においては、両眼の視差で形成した２組の画像が小さな差だけを有する場合が大半である。
【００２８】
立体表示方式として、タイミング分離、光偏光分離又は他の各種の立体表示技術を用いて利用者の左右両眼に伝達できることは、当業者に熟知されているので、ここで詳しくは述べない。この実施例において、駆動モジュール３８０は、それぞれ左眼画像及び右眼画像に対応することで立体的な画像効果を達成可能な複数の画像フレームを、タイミングによって透明表示装置３６２に別々に伝送するが、本発明はこれに限定されない。
【００２９】
更に説明すべきなのは、立体表示モジュール３６０の表示した画面では（図４Ｂ、図４Ｄ、図４Ｆ、図４Ｈに示すように）、立体仮想物体３６６と実物体４２０について、一定の前景と後景の順序関係が存在する可能性があり、立体仮想物体３６６と実物体４２０との両者の間に重畳部分がある場合、両者の前後面の被写界深度順序によって観察領域４００に近い方が他方をカバーしないと、リアルな立体的な被写界深度効果は形成できないということである。
【００３０】
そのため、この娯楽表示システム３００の立体表示モジュール３６０には、遮光構造３６４が設けられる。遮光構造３６４は、透明表示装置３６２と実物体４２０との間に位置するように透明表示装置３６２に隣接して設けられ、立体仮想物体３６６と実物体４２０との被写界深度順序によって、遮光開閉状態を切り替える。
【００３１】
それぞれ一実施例において、立体仮想物体３６６と実物体４２０の一部が重なる場合を示す模式図である図６Ａ〜図６Ｃを合わせて参照する。図６Ａと図６Ｂは、それぞれこの実施例において、２つのサブフレーム（第１サブフレームと第２サブフレーム）における遮光構造３６４の遮光開閉状態を示す模式図である。図６Ｃは、前記２つのサブフレームが視覚的持続により生成した合併画像を示す模式図である。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｃに示した実施例において、観察領域４００の視角に対して、立体仮想物体３６６と実物体４２０の一部が重なる場合、両者の重畳領域ＯＬＰに対して、被写界深度順序において、実物体４２０が観察領域４００に近く（前景）、立体仮想物体３６６が観察領域４００から離れる（遠景）。
【００３３】
一方のサブフレーム（例えば、図６Ａに示した第１サブフレーム）において、遮光構造３６４は、遮光機能を全面的に起動して、透明表示装置３６２に前記立体仮想物体３６６の前記実物体４２０と重畳しない部分を表示する（つまり、立体仮想物体３６６から重畳領域ＯＬＰを除いたものを表示する）。このように、遮光構造３６４は、背景からの光と画像を遮断し、透明表示装置３６２のみによって、前記立体仮想物体３６６の前記実物体４２０と重畳しない部分を表示し、重畳領域ＯＬＰから立体仮想物体３６６を排除し、立体仮想物体３６６が遠景に位置する効果を達成する。この実施例において、透明表示装置３６２は、能動発光式表示装置等の表示パネルで、光透過率が実質上８０％を超えた表示装置であってよく、又は、側光型バックライト（図示せず）を含むことで、背景光源のない場合でも、立体仮想物体３６６を表示することができる。遮光構造３６４は、例えば、部分的に作動可能な能動発光式表示装置等の表示パネルで、光透過率が実質上８０％を超えた表示装置であってよく、且つ部分的な作動機能によって、表示パネルにおいて、光を一部から透過させ、別の部分からは透過させないようにして、実物体４２０の光が前記遮光構造３６４を透過できるようにする。
【００３４】
他方のサブフレーム（例えば、図６Ｂに示した第２サブフレーム）において、前記遮光構造３６４は、遮光機能を起動せず、透明表示装置３６２を透明状態に切り替えることで、利用者が実物体４２０を直接観察できるようにする。そのため、重畳領域ＯＬＰで立体仮想物体３６６を排除して、実物体４２０がその上を覆うようにして、立体仮想物体３６６が遠景に位置し、実物体４２０が前景に位置する効果を達成する。これにより、２つのサブフレームが視覚的持続により生成した合併画像の効果を図６Ｃに示す。
【００３５】
それぞれ別の実施例において、立体仮想物体３６６と実物体４２０の一部が重なる場合を示す模式図である図７Ａ〜図７Ｃを合わせて参照する。図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれこの実施例において、２つのサブフレーム（第１サブフレーム及び第２サブフレーム）における遮光構造３６４の遮光開閉状態を示す模式図である。図７Ｃは、前記２つのサブフレームが視覚的持続により生成した合併画像を示す模式図である。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｃの実施例において、観察領域４００の視角に対して、立体仮想物体３６６及び実物体４２０の一部が重なる場合、両者の重畳領域ＯＬＰに対して、被写界深度順序によって、立体仮想物体３６６が観察領域４００に近くなり（前景）、実物体４２０が観察領域４００から離れる（遠景）。
【００３７】
一方のサブフレーム（例えば、図７Ａに示した第１サブフレーム）において、遮光構造３６４は、遮光機能を全面的に起動して、透明表示装置３６２に立体仮想物体３６６を表示する。このようにして、遮光構造３６４は、背景からの光と画像を遮断し、透明表示装置３６２のみによって、前記立体仮想物体３６６を表示し、重畳領域ＯＬＰから実物体４２０を排除して、立体仮想物体３６６が前景に位置するように表示される効果を達成することができる。この実施例において、透明表示装置３６２は、能動発光式表示装置であってよく、又は、側光型バックライト（図示しない）を含むことで、背景光源のない場合でも、立体仮想物体３６６を表示することができる。
【００３８】
他方のサブフレーム（例えば、図７Ｂに示した第２サブフレーム）において、遮光構造３６４は、立体仮想物体３６６と実物体４２０との重畳領域ＯＬＰ部分のみで遮光機能を起動し、透明表示装置３６２を透明状態に切り替えることで、利用者が実物体４２０を直接観察できるようにする。これにより、２つのサブフレームが、視覚的持続により生成した合併画像の効果を図７Ｃに示す。
【００３９】
また、図７Ａ〜図７Ｃの実施例において、第１サブフレームにおいて遮光構造３６４が遮光機能を全面的に起動し、第２サブフレームにおいて立体仮想物体３６６と実物体４２０との重畳領域ＯＬＰに対しても遮光すると、重畳領域ＯＬＰの表示輝度が特に低くなり、立体仮想物体３６６の他の重畳しない部分と調和がとれないことがある。そのため、本開示における娯楽表示システム３００は、更に、立体仮想物体３６６と実物体４２０との重畳領域ＯＬＰに対して輝度補償を行うことができる。
【００４０】
例えば、それぞれのサブフレームに対して透明表示装置３６２の輝度を調整して、重畳領域ＯＬＰの輝度補償を行う。本開示の一実施例による輝度補償機構を示す図８Ａ及び図８Ｂを参照する。図８Ａに示すように、第１サブフレームの開く時間において、遮光構造３６４は、遮光機能を全面的に起動して、立体仮想物体３６６を透明表示装置３６２に表示する。立体仮想物体３６６と実物体４２０が重畳しない領域で、透明表示装置３６２の表示輝度を１００％に設定して、重畳領域ＯＬＰで透明表示装置３６２の表示輝度を５０％に設定する。図８Ｂに示すように、第２サブフレームにおいて、重畳領域ＯＬＰに対して遮光せず、且つ透明表示装置３６２が重畳領域ＯＬＰにおいて、５０％の表示輝度で立体仮想物体３６６の重畳部分を続けて表示するように設定する。このようにして、第１サブフレームと第２サブフレームにおいて、それぞれ均等の輝度（５０％の表示輝度）で立体仮想物体３６６の重畳部分を透明表示装置３６２に表示することによって、重畳領域ＯＬＰに対して輝度を補償する。このように、第１サブフレームは遮光機能を起動して、第２サブフレームは遮光機能を起動しない。そして、立体仮想物体３６６の重畳しない領域は、第１サブフレームの時間において１００％の表示輝度を有し、立体仮想物体３６６の重畳領域ＯＬＰは、１つの画像フレームの時間（即ち、第１サブフレーム及び第２サブフレーム）において、５０％の表示輝度を有することで、輝度の補償を完成し、輝度のバラツキの現象を避けることができる。また、各画像フレームの間に、空き領域を更に含むことができる。透明表示装置３６２は、黒い画面を空き領域に表示して、フレームの間の妨害を避けることができるが、本実施例はこれに限定されない。
【００４１】
本開示の一実施例による別の輝度補償機構を示す図９Ａ及び図９Ｂを参照する。図９Ａに示すように、第１サブフレームにおいて、遮光構造３６４は、遮光機能を全面的に起動して、透明表示装置３６２に立体仮想物体３６６を表示する。立体仮想物体３６６と実物体４２０が重畳しない領域において、透明表示装置３６２の表示輝度を１００％に設定して、重畳領域ＯＬＰにおいて、透明表示装置３６２の表示輝度を２００％に設定する。図９Ｂに示すように、第２サブフレームにおいて、重畳領域ＯＬＰに対して遮光する。つまり、第１サブフレームにおいて、前記遮光構造３６４を起動して全面的に遮光し、透明表示装置３６２の輝度（例えば、２００％の表示輝度）を強めて立体仮想物体３６２の重畳部分を表示する。これにより、輝度補償を達成することもでき、輝度のバラツキ現象を避けることができる。
【００４２】
一方、本開示の別の実施例による対話型立体表示方法を示すフローチャートである図１０を合わせて参照する。対話型立体表示方法は、実物体に対応して観察領域に対話型表示効果を発生し、前記実物体と前記観察領域との間に透明表示装置及び遮光構造が設けられ、前記物体及び構造については、前記実施例及び図面の説明を参照することができ、ここでは詳しくは述べない。
【００４３】
図１０に示すように、対話型立体表示方式は、まず、前記観察領域及び前記実物体の座標位置を追跡して、観察領域と前記実物体との相対的な位置関係を生成するステップＳ１００を実行する。前記相対的な位置関係は、観察領域を基準点として、観察領域に対する実物体が第１方向軸と挟まれる第１相対角度と、第１方向軸に垂直する第２方向軸と挟まれる第２相対角度と、観察領域に対する実物体の相対水平距離と、を含む（図４Ａ〜図４Ｆ参照）。
【００４４】
次に、相対的な位置関係によって、少なくとも１つの立体仮想物体を生成するステップＳ１０２を実行する。少なくとも１つの立体仮想物体を生成するステップＳ１０２は、更に、前記第１相対角度及び前記第２相対角度によって、物体原型の立体視角効果を修正し、前記相対水平距離によって、前記物体原型の立体物体の大きさを修正し、また、前記物体原型修正の結果によって、前記立体仮想物体を生成することができる（図４Ａ〜図４Ｆ参照）。
【００４５】
次に、透明表示装置に立体仮想物体を表示するステップＳ１０４を実行する。このステップにおいて、それぞれ左眼画像及び右眼画像に対応することで立体仮想物体の立体視覚効果を形成する複数の画像フレームを、タイミングによって透明表示装置に別々に生成することができる。
【００４６】
そして、立体仮想物体と実物体との被写界深度順序によって、遮光構造の遮光開閉状態を切り替える（図６Ａ〜図６Ｃ及び図７Ａ〜図７Ｃ参照）ステップＳ１０６を実行する。
【００４７】
また、ステップＳ１０２を完成して立体仮想物体を生成した後、対話型立体表示方式は、更に、立体仮想物体に対して両眼の視差を算出して、左眼と右眼に別々に対応する画像を生成する（図５Ａ〜図５Ｃに示すように）ステップＳ１０３を実行することができる。
【００４８】
透明表示装置に表示された各画像フレームは、少なくとも２つのサブフレームを含む。この被写界深度順序について、前記実物体の方が前記観察領域に近い場合、一方のサブフレームでは、前記遮光構造を起動して全面的に遮光して、前記透明表示装置に前記立体仮想物体の前記実物体と重畳しない部分を表示する。他方のサブフレームでは、前記遮光構造を閉じて、前記透明表示装置を透明状態に切り替える（図６Ａ〜図６Ｃ参照）。
【００４９】
前記被写界深度順序について、前記立体仮想物体の方が前記観察領域に近い場合、一方のサブフレームにおいて、前記遮光構造を起動して全面的に遮光して、前記透明表示装置に前記立体仮想物体を表示する。他方のサブフレームにおいて、前記遮光構造を起動して前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域で部分的に遮光して、前記透明表示装置を透明状態に切り替える（図７Ａ〜図７Ｃ参照）。
【００５０】
重畳領域の表示輝度が低くなり、他の重畳しない部分と調和がとれないことを避けるために、本開示における対話型立体表示方法は、更に、立体仮想物体と実物体との重畳領域に対して輝度補償を行うことができる。例えば、前記立体仮想物体と前記実物体との重畳領域において、第１サブフレーム及び第２サブフレームに対して、それぞれ均等の輝度で前記立体仮想物体の重畳部分を前記透明表示装置に表示し（図８Ａ〜図８Ｂ及び前記対応の実施例参照）、又は、第１サブフレームにおいて、前記遮光構造を起動して全面的に遮光して、強めた輝度で前記立体仮想物体の重畳部分を前記透明表示装置に表示する（図９Ａ〜図９Ｂ及び前記対応の実施例参照）。輝度補償についての細部は、前記実施例に記載したが、ここでは詳しくは述べない。
【００５１】
以上をまとめると、本開示は、娯楽表示システム及び対話型立体表示方法を提供する。娯楽表示システムは、実物体と観察領域との間に設けられる透明表示装置を備え、実物体と観察領域との相対的な位置関係を追跡して、立体仮想物体を生成して、透明表示装置に表示することで、利用者観察位置の変化によるアライメント不正の問題を避けることができる。また、透明表示装置に隣接する遮光構造が更に設けられており、遮光構造は、遮光開閉状態を選択的に切り替えることにより、立体仮想物体と実物体との被写界深度順序関係（例えば、立体仮想物体は前景にあり、実物体は遠景にある、又は、実物体は前景にあり、立体仮想物体は遠景にある）を模擬することで、立体仮想物体の仮想位置は、実際に設置した前後関係に限定されず、実物体の前又はその後に設けることができる。
【００５２】
本開示では実施形態を前述の通りに開示したが、これは本開示を限定するものではなく、当業者であれば、本開示の精神と範囲から逸脱しない限り、多様な変更や修正を加えることができる。従って、本開示の保護範囲は、下記特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００５３】
１００  対話型表示システム
１２０  回転輪構造
１２２  数字
１４０  透明ディスプレイ
１４２  パターン
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ  観察領域
３００  娯楽表示システム
３２０  追跡モジュール
３４０  演算モジュール
３６０  立体表示モジュール
３６２  透明表示装置
３６４  遮光構造
３６６  立体仮想物体
３６６Ｌ  左眼画像
３６６Ｒ  右眼画像
３８０  駆動モジュール
４００  観察領域
４２０  実物体
ＯＬＰ  重畳領域
Ｓ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０６  ステップ
【図１】
0005555750.tif 000002
【図２】
0005555750.tif 000003
【図３】
0005555750.tif 000004
【図４Ａ】
0005555750.tif 000005
【図４Ｂ】
0005555750.tif 000006
【図４Ｃ】
0005555750.tif 000007
【図４Ｄ】
0005555750.tif 000008
【図４Ｅ】
0005555750.tif 000009
【図４Ｆ】
0005555750.tif 000010
【図４Ｇ】
0005555750.tif 000011
【図４Ｈ】
0005555750.tif 000012
【図５Ａ】
0005555750.tif 000013
【図５Ｂ】
0005555750.tif 000014
【図５Ｃ】
0005555750.tif 000015
【図６Ａ】
0005555750.tif 000016
【図６Ｂ】
0005555750.tif 000017
【図６Ｃ】
0005555750.tif 000018
【図７Ａ】
0005555750.tif 000019
【図７Ｂ】
0005555750.tif 000020
【図７Ｃ】
0005555750.tif 000021
【図８Ａ】
0005555750.tif 000022
【図８Ｂ】
0005555750.tif 000023
【図９Ａ】
0005555750.tif 000024
【図９Ｂ】
0005555750.tif 000025
【図１０】
0005555750.tif 000026