(57)【要約】  映像を表示するのに使用される変調器とシステムが提供される。本設計は、シート偏光子と定常状態（ノン・スイッチング）モードで作動するように構成されたＳＭＤ電気光学変調器とを備える。本変調器は、２枚の実質的に平行な比較的透明なプレート、例えば、ガラスと、前記実質的に平行な比較的透明なプレートの間に配置された透明導電体、例えば、インジウム錫酸化物の２層のコーティングと、前記透明導電体の２層のコーティング間に配置された２枚のポリアミド層と、前記２枚のポリアミド層の間に配置された液晶材料の膜とから形成される。
2009529149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート偏光子と、
定常状態モードで作動するように構成された表面モードデバイス（ＳＭＤ）電気光学変調器と、
を備え、
前記シート偏光子とＳＭＤ電気光学変調器とが、検光子を備える少なくとも１個の選択器具と共に採用されるように構成され、前記ＳＭＤ電気光学変調器が、前記選択器具の検光子に対応する波長に対してチューニングされることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、前記ＳＭＤ電気光学変調器が、
２枚の実質的に平行な比較的透明なプレートと、
前記２枚の実質的に平行な比較的透明なプレートの間に配置された透明導電体の２層のコーティングと、
前記透明導電体の２層のコーティング間に配置された２つのポリアミド層と、
前記２つのポリアミド層の間に配置された液晶材料の膜と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１の装置において、前記装置が、フレーム分離を行うように構成された複数のデジタルプロジェクタとともに採用されるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１の装置において、前記シート偏光子とＳＭＤ電気光学変調器とが、相互に所定の角度だけ傾けられて配向され、前記シート偏光子とＳＭＤ電気光学変調器とに伝達された光エネルギーが、前記シート偏光子とＳＭＤ電気光学変調器とから伝達される円偏光された光のエネルギーに変換されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１の装置が、前記シート偏光子に近接して配置された少なくとも一個の光学デバイスをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５の装置において、前記光学デバイスがプリズムを備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５の装置において、前記光学デバイスがレンズを備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１の装置において、前記選択器具が、前記シート偏光子とＳＭＤ電気光学変調器とを経由してスクリーンに投写された映画を視るためにユーザが装着し得る一組の眼鏡を備えることを特徴とする装置。
【請求項９】
シート偏光子を組み合わせて使用して、円偏光された光を生成するように構成された表面モードデバイス（ＳＭＤ）と、
投写スクリーン用バインダ材料を含む投写スクリーンと、
ユーザが装着し得る選択器具である眼鏡であって、前記ＳＭＤを使用して投写スクリーン上に投写された映像を視るように使用し得る少なくとも一個の検光子を備える眼鏡と、
を備え、
前記ＳＭＤを前記各検光子の波長に対して実質的にチューニングすることが可能な定常状態で前記ＳＭＤが作動されるように構成されることによって、投写スクリーン用バインダ材料によって生成された複屈折から生ずる位相シフトに対して補正が可能となることを特徴とする投写システム。
【請求項１０】
請求項９の投写システムにおいて、前記ＳＭＤが、
２枚の実質的に平行な比較的透明なプレートと、
前記２枚の実質的に平行な比較的透明なプレートの間に配置された透明導電体の２層のコーティングと、
前記透明導電体の２層のコーティング間に配置された２つのポリアミド層と、
前記２とのポリアミド層の間に配置された液晶材料の膜と、
を備えることを特徴とする投写システム。
【請求項１１】
請求項１０の投写システムにおいて、前記透明導電体がインジウム錫酸化物を含むことを特徴とする投写システム。
【請求項１２】
請求項１０の投写システムにおいて、前記ポリアミド層が製造工程でラビングされることを特徴とする投写システム。
【請求項１３】
請求項１０の投写システムにおいて、前記液晶材料の膜が電界中で自然に整列する複数の双極子から成ることを特徴とする投写システム。
【請求項１４】
複数のプロジェクタと、
少なくとも１個のプロジェクタから光エネルギーを受容するように構成された少なくとも１個のシート偏光子と、
前記シート偏光子に対して所定の角度だけ傾けて配向され、定常状態で作動し、少なくとも１個のシート偏光子から投写された画像を受容して円偏光された光エネルギーを伝達するように構成された少なくとも１個の変調器と、
前記少なくとも１個の変調器から円偏光された光エネルギーを受容するように構成されたスクリーンと、を備える表示システム。
【請求項１５】
請求項１４の表示システムが、検光子を備える少なくとも１個の選択器具をさらに備え、前記選択器具にある検光子に関連した波長に対してチューニングされることを特徴とする表示システム。
【請求項１６】
請求項１４の表示システムにおいて、前記変調器が、
２枚の実質的に平行な比較的透明なプレートと、
前記２枚の実質的に平行な比較的透明なプレートの間に配置された透明導電体の２層のコーティングと、
前記透明導電体の２層のコーティング間に配置された２つのポリアミド層と、
前記２つのポリアミド層の間に配置された液晶材料の膜と、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項１７】
請求項１４の表示システムにおいて、前記少なくとも１個のプロジェクタが、フレーム分離を行うように構成されたデジタルプロジェクタを備えることを特徴とする表示システム。
【請求項１８】
請求項１４の表示システムにおいて、前記所定の角度が、約４５°であることを特徴とする表示システム。
【請求項１９】
請求項１４の表示システムが、少なくとも１個のプロジェクタと少なくとも１個の変調器との間に配置された少なくとも１個の光学デバイスをさらに備えることを特徴とする表示システム。
【請求項２０】
請求項１９の表示システムにおいて、前記光学デバイスがプリズムを備えることを特徴とする表示システム。
【請求項２１】
請求項１９の表示システムにおいて、前記光学デバイスがレンズを備えることを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、映画投写技術に関し、特に、多重のプロジェクタまたは多重の投写レンズなどの光学部品を使用して映像用に立体視画像選択が行えるチューニングされた円偏光を得る装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光を使用して立体映画を投写することは、多くの貢献者のお陰でよく確立された技術である。商業的なマイルストーンは、1939年のニューヨーク世界博覧会で達成され、立体映像の投写は、３５ｍｍプロジェクタを使用して画像選択には直線偏光シートフィルタを用いて行われた。そのシステムは、比較的軽微な修正だけで、現在に至るまでも使用されている。この設計は、1950年代初期にはシネマ上映館で３−Ｄ映画投写用に使用され、以来過去約２０年間各地のエンターテインメントやテーマパークで使用されている。
【０００３】
場合によっては３５ｍｍプロジェクタの代わりに７０ｍｍプロジェクタも使用されており、最近ではデジタルプロジェクタも採用されている。映像フィルムを投写するに当たって、左と右とのプロジェクタを注意深く位置合わせし、機械的にあるいは電気的に連動させる。軸が直交する２個の直線偏光子を使用し、左右の投写レンズの前に設置して、観客各自はすべて直線偏光検光子を備えた眼鏡を掛けて、画像を分離して視ることが多い。偏光を保存するスクリーンには、例外なくアルミ顔料がコーティングまたは塗布されている。
【０００４】
1980年代始め劇場シネマ向けに円偏光を使用する試みがある程度行われた。しかし、報告によれば、画像にクロストーク現象が多々生じ適切な映像が得られないということであった。画像分離用に円偏光された光を使用すれば、観客が頭を相当の角度で傾けても良好な画像が見られる能力が向上する。
【０００５】
最近、劇場シネマ用途では、前述の1939年設計からの修正が行われている。今日、多くの映画劇場は、立体視画像形成用にフィールドシーケンシャル(field sequential)方式を使用する単一のデジタルプロジェクタを備える。このフィールドシーケンシャル方式は、投写レンズの前に配置された円偏光変調器に関し十分に高いフィールド速度で左右の画像を順次に次々と生成することによって行われる。この配置では、画像が偏光保存スクリーンから反射されるので、観客各自は円偏光検光子付眼鏡を通して画像を視るのである。円偏光を使用すると、ヘッドチッピング、すなわち、頭の位置自由度を大きく保てる能力が向上し得るので、特に長編フィルムを視るとき顕著な改良となる。視るという経験の気持ち良さと楽しさとが強化されるからである。
【０００６】
単一式プロジェクタを使用する技法が複式投写に比較して限定的であるのは、主として単一式投写では明るさが減少することである。フィールドシーケンシャル、すなわち、時分割多重技法は、光量が約５０％に減少するデューティサイクルを有する。さらに、円偏光プロセス自体も光を吸収するので、正味の結果としては、利用可能のプロジェクタ光の大略１５％が各眼に到達することになる。利得２のスクリーンならば、この状況は改善され、平面モードに比較して実効３０％の光伝達が得られる。この単一プロジェクタ技法を使用してスクリーンに投射し得る光の量は、非常に少なくなるので、良好な画像を得るに十分な光で大きなスクリーンを満たすことは極めて困難となる恐れがある。現在では、このプロセスに使用し得る最大の劇場スクリーンは、円レンズによる投写に対しては大略４０フィート幅、アナモルフィック（円柱）レンズによる投写に対しては大略４７フィート幅のものである。このことが意味するのは、より大きなスクリーン（最大では６０フィート幅のスクリーンも多い）を備える劇場は、この単一プロジェクタプロセスを使用したのでは、フィールドシーケンシャル方式三次元映画を成功裡に投射し得ないということである。
【０００７】
また、アルミ塗布投写スクリーンに関連する品質劣化効果という問題がある。この問題は、いわゆる「シルバースクリーン」に使用されるペイント顔料のバインダから生じ得る。このバインダにより、位相偏移または複屈折効果が生じ、反射された円偏光の波長の最適値が変化し得るのである。この効果故に、円偏光の源をチューニングして、スクリーンバインダ効果にマッチングさせたり、あるいはそれを相殺したりするフレキシブルな技法が有利となってくる。
【０００８】
さらに、眼鏡に用いられる円偏光検光子は、製品毎に、また製造元毎に品質が変化する。円偏光子の遅延（retarder）成分の値は、波長最適化の際に変わり得る。スクリーンバインダによる複屈折と検光子位相差板のバラツキとは、左右のチャネル分離度を低下させる結果となる。そのような分離低下が生じると、画像に不愉快なゴースト現象が生じ、立体映画を視る楽しみを減らしてしまう恐れがある。
【０００９】
従来の二基式投写用偏光子では、相異なるスクリーンバインダと円偏光検光子における眼鏡の製品毎の相違とから生じる位相偏移に対する補正は、容易には行い得ない。各劇場設備としては、スクリーンバインダ材料の複屈折効果を考慮して眼鏡附属の検光子とプロジェクタ偏光子とを適切にマッチングするためには、それぞれ相異なる値の遅延成分を備えた多数の円シート偏光子を入手可能にしておく必要があるといえる。最大限にチャネル分離するようにシステムをチューニングするのに最良の方法は、プロジェクタまたは投写レンズに係わる円偏光子の遅延成分波長の値を連続的に変化し得ることである。そのような手順をとれば、オペレータは補正の最適点を通過した場合でも、次にはその最適点に戻ることが可能なので、最適化を確実に達成し得る。
【００１０】
従って、有益なことは、比較的大きなスクリーンを採用して、特に立体視画像や立体映画の映像品質を向上することによって、劇場で視る経験の楽しさを強化し得る総括的設計を提供することである。そのような設計は、既知のシステムに存在する欠点を克服し、特に左右のチャネル分離に関する本明細書に記載のネガティブな挙動を示す装置に対して改良された機能を示すので、有益であるといえよう。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５，４８１，３２１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８１３，７７１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２２５７２６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８４３，３３３号明細書
【発明の開示】
【００１２】
本発明設計の態様の一つに基づけば、シート偏光子と定常状態モードで作動するように構成された表面モードデバイス（ＳＭＤ）電気光学変調器とを備える装置が提供される。シート偏光子とＳＭＤ電気光学変調器とは、検光子を備える少なくとも一個の選択器具と共に採用されるように構成され、定常状態ＳＭＤ電気光学変調器は、前記選択器具の検光子に対応する波長に対してチューニングされる。さらに、ＳＭＤ電気光学変調器は、実施の形態によるが例えばそのような変調器２個は、偏光保存の劇場スクリーンの複屈折特性を考慮するようにチューニングし得る。
【００１３】
本発明のこれらと他の利点は、本発明の以下の詳細な説明と添付の図面を吟味すれば当業者にはより明快になると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の設計は表面モードデバイス（ＳＭＤ）を使用する。円偏光された光が、シート偏光子を使用してＳＭＤと組み合わせて生成される。この電気光学変調器は、定常状態で作動されるので、選択器具である眼鏡にある検光子の正確な波長に合わせてデバイスをチューニング（調整）し、画像選択を最適化し、クロストークを減少することが可能である。さらに、チューニングは、投写スクリーンバインダ材料に起因して生成する複屈折から生じる位相偏移を補正するのにも必要といえる。
【００１５】
ＳＭＤは、文献ではπセルとしても知られている。前記ＳＭＤは、本明細書では、単にＳＭＤ、または変調器、あるいは電気光学変調器、またはこれらいずれかの組み合わせ、と表す。
【００１６】
前述のように、ある種の投写明るさに係わる制約のため、スクリーン寸法はこれまで限定されていた。スクリーン寸法の限定に対する解決法の一つは、２基のプロジェクタを使用することによって、光の出力を２倍にすることであり、これは、本開示で取るアプローチでもある。本設計は、複式投写またはツインのレンズまたは光学的方式を用いて画像選択に必要な高品質の円偏光を提供する。円偏光された光の源をチューニングし、その位相差を、全光学系の特性に正確、または殆ど正確にマッチングさせる。このような方法を用いて減衰を最適化し、チャネル分離を最大化する。
【００１７】
良好なチャネル分離は、左眼の画像が右眼の画像に、そして右眼の画像が左眼の画像に、殆どまたは全く、漏れないようにすることであるが、これは、よく設計された立体投写システムの最重要品質の一つである。チャネル分離が貧弱ならば、画像はあたかも２重露光で得られたかのように見え、視るのに疲れを覚える。
【００１８】
投写システムでは、直線偏光に関連して１／４波長遅延子(quarter wave retarder)を使用して円偏光された光が生成されるとき、光は、単一の波長、すなわち、遅延子の波長に対してのみに最適化される。円偏光に対しては、直線偏光子の軸は、１／４波長遅延子の軸に対して４５°傾いている。この偏光子を通過し、次いで１／４波長遅延子を通過する光は、円偏光された光であるが、ただ一つの特別な波長、すなわち、位相差板の波長に対して完全に円偏光されている。最適な光減衰（消光）が起こるようにするために、偏光子と検光子とは波長がマッチングしている。この場合の光減衰は、一つの偏光方向の光が反対の偏光方向の検光子を通過しようとする場合に偏光子と検光子を通過する光の透過(transmission)として定義される。これについては、図３Ａと３Ｂに関してさらに議論される。
【００１９】
プロジェクタまたは眼鏡附属の円偏光子のためのシート遅延子の製造は、プラスチック材料を引き延ばすプロセスを含むが、同プロセスは、引き延ばしプロセスが本質的に不均一性であることから制御困難となりがちである。プロジェクタに使用される円偏光子は、眼鏡に使用される検光子にマッチングするものであることが好ましい。そうすれば、可能な最良の光減衰、従って、可能な最良のチャネル分離が得られ、最終的に可能な最良の立体視画像が生成する。偏光子と検光子とのそのようなマッチングは、電気光学的に達成可能であり、このマッチングにより、システムのトータルの偏光特性に対して、そして遅延子製造の変動によって引き起こされる検光子材料の製造バッチ毎のバラツキに対してさえも、補正が可能になる。
【００２０】
ＳＭＤに印加される電圧をチューニングすることにより、特定の波長に対する円偏光の値をチューニングし、スクリーン特性と検光子特性とをマッチングさせることが可能である。そのようなチューニングは、投写された試験ターゲットを円偏光検光子で視ることによって、実際に試験しながら行い得る。ＳＭＤ変調器に印加されたバイアス電圧は調節可能であるから、観客は、実際に試験を行いながらチャネル分離の最大化を確立できる。左右のチャネル間にクロストークが多すぎる場合は、折角の立体視経験が、特に最も劇的なオフスクリーン(off-screen)効果に対して不満足な結果となる。
【００２１】
本設計は、特定の劇場スクリーンと劇場備品に使用される選択器具との要求事項に対して正確にチューニングされた円偏光投写光を提供するデバイスを備える。このデバイスは、液晶ＳＭＤを使用するが、その変調器は、既往の設計で採用されたものとは相異なる方法で電気的に駆動される。本デバイスは、スイッチングモードでなく定常モードで駆動される。
【００２２】
図１Ａは、表面モード変調器の構成を示す。直線シート偏光子(linear sheet polarizer)１０１は、部分的に隠れている矢印ラインで示される軸１０４（このケースでは水平方向に対して平行）を有する。無偏光の光１０２は、その偏光子をまさに通過しようとしており、矢印ライン１０２で示されている。ＳＭＤ１０３は、１／４波長の遅延を生起し得る位相シフトデバイスである。ＳＭＤ１０３の軸１０５は、水平に対して４５°の角度を成して示され、水平からは時計回りに回転しており、従って直線偏光子軸１０４に対して４５°の角度を成している。無偏光の光１０２が、直線偏光子１０１を通過すると、光は、直線偏光子１０１の軸１０４に整合した面に直線的に偏光される。この偏光された光は、次いでＳＭＤ１０３に入射する。このＳＭＤ１０３は、１／４λ、すなわち１／４波長、すなわち１／４波長遅延、で作動しているとき、出射する光線の方向を示す矢印ライン１０７で示される、ある偏光方向の円偏光された光を生成する。
【００２３】
図１Ｂは、表面モード変調器の別法の構成を示す。直線シート偏光子１０１は、軸１０４（これも、図１Ａに示されるように水平方向に対して平行）を有し、この軸は部分的に隠れている矢印ラインで示されている。無偏光の光１０２は、直線シート偏光子１０１をまさに通過しようとしており、矢印のラインで示されている。ＳＭＤ１０３’は、１／４波長の遅延を生起し得る位相シフトデバイスである。ＳＭＤ１０３’の軸１０６は、軸１０４を参照すると、水平に対して４５°の角度を成して示され、直線偏光子軸１０４に対して水平であった最初の水平位置を仮定すると、その水平から反時計回りに４５°回転した状態である。従って、軸１０６は、軸１０５に直交している。
【００２４】
一旦、無偏光の光１０２が直線シート偏光子１０１を通過すると、光は、直線偏光子の軸１０４に整合した面に直線的に偏光された状態になる。この偏光された光は、次いでＳＭＤ１０３’に入射する。このＳＭＤ１０３’は、１／４λ、すなわち１／４波長、すなわち１／４波長遅延、で作動しているとき、出射する光線の方向を示す矢印ライン１０８で示される、ある偏光方向に円偏光された光を生成する。しかし、図１ＢのＳＭＤ軸の方位は、図１Ａの同じ部分の軸に直交しているから、得られた円偏光された光は、図１Ａで示された配置構成で生成されたものとは反対の偏向方向にあることになる。
【００２５】
偏光子と変調器の軸角度との間の関係は、相対的であり、絶対的ではない。配置構成全体は、当該デバイスの平面内でどのような量だけ回転させてもよく、しかも結果として得られる出力は依然として円偏光された光とすることができる。本設計は、直線偏光子の成分の軸が水平方向に対して平行であるに限定されない。さらに、眼鏡の円偏光検光子は、普通、そのダイナミックレンジを最適化するために、検光すべき光に直交する直線偏光成分軸を有する。
【００２６】
表面モード変調器の構造については、図４に関して議論されるが、同図は、図１Ａと１Ｂに図示の円偏光された光を生成するに必要な位相シフトを創り出すプロセスの具体的な内容も含んでいる。
【００２７】
図４では、ＳＭＤセル４１１は、２枚のガラス製平行プレート４０５と僅か数μｍ（普通は４〜６μｍ）の厚さの液晶材料４０４（角括弧で示す）の膜とから構成される。図４は、部分ごとに縮尺がまちまちであるが、これは部品の構造の理解を容易にするために示されている。左右に面する密に斑点が入った層４０６は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）製透明導電体のコーティングである。駆動電圧はこの導電体に印加される。左右のポリアミド層４０７は、左右のインジウム錫酸化物層４０６上にコーティングされ、液晶材料４０４と接触している。ポリアミド層４０７は、ディレクタ（director）整合層と称され、普通、製造プロセス中に擦ったり（ラビング処理したり）、バフ処理したりされる。この操作で顕微鏡的な微細な溝が形成され、溝は液晶ディレクタ４０８を位置決めするのに役立つ。さらに、液晶ディレクタ４０８が、ディレクタ位置決め層（４０７）と直に接触しているディレクタを示す斜線ハッチング部を用いて、ディレクタ位置決め層４０７の左右表面に示されている。この斜線ハッチング部は、液晶ディレクタの傾き、すなわち、チルト角度を示す。本発明のＳＭＤは、表面効果を用いて作動する。このことは、液晶ディレクタ（４０８）のバルク４０９に全く依存する他の大抵の方法で製造された液晶部とは異なる。液晶ディレクタの水平ハッチング域４０９は、液晶材料のディレクタ分子の配向方向を示す。液晶ディレクタ４０８は、双極子の集合であって、電界を印加すると自然と整列する。
【００２８】
本ＳＭＤは、三つの状態を有する。第一状態は、停止状態であり、その間はセルに電圧が全く印加されない。第二と第三の状態は、二つの作動状態であり、高電圧またはゼロ電圧に近い低電圧が印加される。これらの第二と第三の状態がここでは興味ある状態である。
【００２９】
高電圧が印加されるときは、第二状態で、当該デバイスは等方性であり、位相シフトは生じない。表面ディレクタ４０８は、バルクのディレクタ４０４すなわち水平の破線４０９に対し整列されるからである。結果として位相シフトは起こらない。
【００３０】
ゼロ電圧に近い低電圧（普通は約１ボルトまたは２ボルト）がＩＴＯ層に印加されるときは、第三状態で、このゼロ電圧に近い低電圧がディレクタ４０８の配向すなわち傾きを制御する。表面ディレクタの傾きは、印加電圧に比例する。この構成における電圧は、位相シフト効果を制御するので、電圧と位相シフト間の既知の関係を用いて、当該デバイスをチューニングし、特定の波長に対する遅延を創り出すことによって、プロジェクタの偏光された光を検光子とスクリーンの特性にマッチングさせることができる。
【００３１】
光４０２は、無偏光であり、図１Ａと図１Ｂの無偏光の光に相当する。光４０３は、直線偏光子４０１を通過した後であり、図１Ａと図１Ｂに示された方位（配向）に従って直線偏光している。偏光は、図１Ａと図１Ｂに示された方位に従いっていてもよいが、その場合、位相シフトの量は、ＳＭＤ４１１に印加された電圧で制御される。ＳＭＤ４１１から出射する光は、矢印ライン４１０で示されるが、円偏光されており、左手方向または右手方向のいずれかに円偏光されているのであるが、その方向は、ＳＭＤの軸が円偏光子の軸に対して４５°であるか１３５°であるかによる。ＳＭＤ４１１に入射する直線偏光された光４０３は、二つの直交成分に分解されたものから得られたと考え得る。成分の一つは他の成分より高速で進むので、ＳＭＤ４１１から出射する二つの直交する偏光された波の間には位相シフトが生じる結果となる。位相シフトされた光波は、次いで、ベクトルの和をとって再び一緒にされ、円偏光された光となる。この位相シフトは、実際、電圧で制御されるので、この円偏光された光を特定の波長に関してチューニングすることが可能である。
【００３２】
液晶ディレクタ４０８（斜線ハッチング域）は、ラビング（rubbing：擦り）層４０７に隣接する。これらの液晶ディレクタ４０８は、ラビング層で部分的に決定されるチルト角度を有する。液晶ディレクタのバルク（個々のディレクタ４０９を備える括弧枠内４０４）は、ラビング層には影響されない。表面上の液晶ディレクタ４０８のみが影響される。電圧は、ＩＴＯ層４０６経由でデバイスに印加される。電圧が高いほど、表面のディレクタ４０８は、バルク（括弧枠領域４０４内にあるディレクタ（４０９）に対して平行に、またはラビング層に対して垂直になる。十分に高い電圧では、液晶部はすべて等方性となり、位相シフト特性はすべて喪失する。ＳＭＤの非等方性は、電圧を変えることによって制御して所望の結果を得ることができる。チルトの程度は、印加される電圧に比例する。位相シフトの量は電圧変化で変え得る。このように電圧を変えれば、円偏光を得るための遅延量をチューニングし、図３Ｂに示されるような検光子眼鏡に使用される遅延子に採用される正確な値に調整または加減することができる。
【００３３】
図３Ａは、左右の映像を個々に投写している２基のプロジェクタを示す。図３Ａに示される方法での投写については、一般にフィールド作業者は理解している。２基のプロジェクタのフィールド速度（レート）は同期され、フィールドは同位相にある。左右の画像は、それぞれ左右のプロジェクタ３０１と３０２から出射される。一般に、左手のプロジェクタは右側の画像、そして右手のプロジェクタは左側の画像を投写し得る。左右の画像はレンズ３０３と３０４からスクリーン３１２に投写される。画像は、観客３１１が選択器具３１０を使用して視ることができる。図３Ｂに詳細が示される選択器具３１０は２個の円形の検光子３１４と３１５を備える。変調器３０５と３０７は、図１Ａと１Ｂを参照して記載されたアセンブリに対応する。これらの変調器３０５と３０７は、定常状態で、またはキャリア変調電圧で作動される。詳細は本明細書で図２に関連して説明した通りである。変調器３０５と３０７は、ケーブル３０６と３１３経由でエレクトロニクス装置３０８と３０９で駆動される。個々のエレクトロニクス駆動装置を使用し、各変調器を調節して最適性能を得る。図１Ａと１Ｂの教示に従ってプロジェクタの一つが左手側の円偏光された光を出力し、他方のプロジェクタが右手側の円偏光された光を出力する。
【００３４】
図２は、ＳＭＤ（複数）にエレクトロニクス装置３０８と３０９から印加される電圧の波形を示す。２基の装置に印加する電圧は、キャリア変調される。キャリアは定常状態を得るために供給し得る。そのようなキャリアを供給すると、ＳＭＤの寿命の保護になり得るからである。ＤＣオフセットがゼロである限り、電気光学分解または焼き付きは生じないですむ。デバイスを相当程度のＤＣオフセットで作動させると、ＳＭＤの性能が劣化する恐れがある。そのような劣化は焼き付きによって引き起こされ、結果として同時に性能が低下し得る。従って、本デバイスは、正味のＤＣオフセットがゼロの状態で作動するのが好ましい。このことは、キャリアの使用を示唆するものである。広範囲のキャリア周波数を採用し得る。しかし、実際には、数千ＫＨｚ、例えば、１〜３ＫＨｚのキャリア周波数を採用し得る。
【００３５】
周期Ｔは、キャリア周波数の逆数である。Ｔは、図２では、２０３の箇所に示されている。ライン２０２は時間軸で、ライン２０１は電圧軸で、Ｈは電圧を示す。Ｈの値を変えつつも、キャリアを変化しないようにしておくと、プロジェクタの円偏光の正確なチューニングが可能である。そのようなチューニングを行えば、左右の検光子眼鏡を使用する映画劇場の要求事項を満たすことができる。検光子に使用される１／４波長遅延子の値は、製造中に制御するのは困難である。複屈折または位相シフトは、また、スクリーンで反射される偏光に影響し得る。スクリーン表面に使用される金属ペイントに使用されるバインダ材料がその原因である。従って、本発明を使用すれば、検光子材料の特定の製品や状況次第の劇場のスクリーンに対してもプロジェクタセットアップを最適化できる。
【００３６】
実施の形態の別の一つの関連クラスは、図５Ａと５Ｂと５Ｃに関して説明される。ＳＭＤも、２枚レンズ投写システム、または同じようなプリズムまたはミラーボックス装置を使用して円偏光をチューニングするのに使用できる。本デバイスでは、実装に成功するには二つの光学系が必要である。これらの二つの光学系は、２基のプロジェクタを用いて、または単一のプロジェクタを適切な光学部品及び画像フォーマットと組み合わせて用いて、実現し得る。この単一プロジェクタの配置では、左右の画像が単一の画像形成表面上に配置され、次いでこれらがスクリーン表面に光学的にスーパーインポーズされて投写される。当業者は、多岐にわたる相異なるデバイスを記載するのに「フレームスプリッタ」という術語を使用することが多い。ここでは簡単のため、二つのタイプのフレームスプリッタのみを記載するが、当業者ならば、必要となる原理と機能、すなわち、ＳＭＤ（複数を含む）能力を投写スクリーンと選択器具との要求事項へとチューニングするのに適用するということ、を容易に理解するであろう。
【００３７】
図５Ａと５Ｂは、分離フレームフォーマット５０１を使用して立体視ペアの左右の画像を投写するためのプロジェクタと関連光学部品の部分の内部を示す断面概要図である。例えば、分離フレームフォーマット５０１は、図５ｃでは５０１’として前面が示されている。５０１’と５０１は、二つのサブフレームに分割することができる。例えば、一つは左（５０２’）、一つは右（５０３’）のサブフレームである。頂部のサブフレームを左の投写図とし、底部のサブフレームを右の投写図とし得るが、その逆にもし得る。あるいは画像を横方向に配列することもできる。多くの可能な構成が利用可能であり、本明細書に記載の教示は、一般性を失うことなく、同様な設計に適用可能である。
【００３８】
図５Ａで、画像表面５０１は、投写レンズ５０４で撮像された二つのサブフレーム５０２と５０３から成る。破線５１１は、頂部サブフレーム５０２の画像光線を示し、破線５１２は、底部サブフレーム５０３の画像光線を示す。プリズム５０９と５１０は、サブフレームの画像光線を曲げる役目をし、最終的に当該光線が投写スクリーン（図示せず）上で一致するようにする。プリズムまたは同様な光学部品を立体視投写用途に使用することは、一般に、既知であり、例えば、ベルミエール（Bermier）の教示に記載がある。
【００３９】
部品５０７と５０８は、本明細書に記載の定常状態表面モード変調器である。定常状態表面モード変調器５０７と５０８は、プリズム５０９と５１０の後に配置して示されているが、プリズムの前で、かつ投写レンズの直後に配置した場合もある。
【００４０】
図５Ｂで、画像表面５０１は、投写レンズ５０５と５０６で撮像された二つのサブフレーム５０２と５０３から成る。そのようなレンズは、多岐にわたる参考文献、例えば、コンドン(Condon)の文献に記載され、図５Ａに示された投写レンズと２個のプリズムとを組み合わせたものと同じ機能を果たす。部品を前記のように組み合わせたものは、ブリュースター(Brewster)が設計したレンチキュラ型ステレオスコープにも似ている。破線５１３は、頂部サブフレーム５０２の画像光線を示し、破線５１４は、底部サブフレーム５０３の画像光線を示す。レンズ５０５と５０６は、サブフレームの画像光線を再びセンターに集める役目をし、最終的に当該光線が投写スクリーン（図示せず）上で一致するようにする。また、定常状態表面モード変調器５０７と５０８は、本明細書に記載のデバイスを示す。定常状態表面モード変調器５０７と５０８は、ここではレンズ５０５と５０６の後に配置して示されているが、画像表面と投写レンズとの間に直ぐ配置することもできる。
【００４１】
図５Ａと５Ｂに図示の両ケースで、それら電気光学変調器及びＳＭＤは、適切にチューニングされた円偏光を出力し、劇場スクリーンと選択器具検光子との要求事項にマッチングさせる役目を果たす。電力がＳＭＤ（複数）に供給されるが、そのような電源は図示していない。
【００４２】
フレーム分離は、フィールドシーケンシャル方式を採用するのに十分な高速で作動するようにプロジェクタのフィールド速度を調節できない場合のデジタルプロジェクタの状況で採用される。２個のプロジェクタを採用すると、フィールドシーケンシャルモードの明るさの２倍が得られるので、より大きなスクリーン上に投写することが可能となる。
【００４３】
以上、円偏光された光を生成し得る定常状態ＳＭＤ変調器について、立体映画の投写に用いられるツインレンズ光学系に関連して説明した。これらＳＭＤは、光学計器を用いたり、あるいは劇場の要求事項に対して人間の眼を用いたりして正確にチューニングできる。前記表面モード円偏光変調器は、例えば、テスト目標を使用して劇場で実際に試験しながらチューニングできる。従って、選択器具のダイナミックレンジの最適化を行い、ゴースト現象やクロストークを減少し得る。このように、円偏光された光を用いる複式投写セットアップを使用すれば、映像を視る観客に極めて良好な経験を与え得る。
【００４４】
本明細書に記載された設計と説明された具体的な態様とは、限定を意味するのではなく、本発明の教示と利点を依然として採用しながらも、別のコンポーネントを備え得る。本発明は、具体的な実施の形態に関連して記載されたけれども、本発明はさらに部分的修正も可能なことが理解されるであろう。本出願は、本発明の原理に一般に従ったいかなる変形、使用または適用を網羅するものであり、本発明に関する技術内で既知であり慣行的に実施されているときには本開示から逸脱したものをも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】チューニング可能の円偏光を生成する定常状態ＳＭＤ変調器の成分を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されるものと反対の偏光方向を有するチューニング可能の円偏光を生成する定常状態ＳＭＤ変調器の成分を示す図である。
【図２】定常状態変調器を駆動するのに使用される駆動波形を示す図である。
【図３Ａ】劇場環境でＳＭＤ変調器を使用する複式投写セットアップを示す図である。
【図３Ｂ】円偏光検光子付眼鏡を示す図である。
【図４】ＳＭＤの概略図である。
【図５Ａ】収束プリズムと定常状態ＳＭＤとを使用する複式画像投写システムを示す概略図である。
【図５Ｂ】ツインレンズと定常状態ＳＭＤとを使用する複式画像投写システムを示す概略図である。
【図５Ｃ】図５Ａと５Ｂに示される配置で投写される立体視ペアの画像フォーマットを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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