(57)【要約】  本発明は、立体結像システムから受け取られた画像を見るための立体視認補助具に関係し、結像システムは、２つの異なる波長範囲セットを有する画像を提供する２つのチャネルを備える。視認補助具は２つのフィルタリング手段を備え、第１のフィルタリング手段は第１の波長セット内の光を透過させ、第２のフィルタリング手段は第２の波長セット内の光を透過させる。これらのフィルタリング手段のそれぞれは、選択された焦点距離を対応する波長において有する第１の光学デバイスを備える。
2013536454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体結像システムから受け取られた画像を見るための立体視認補助具であって、前記立体結像システムが、２つの異なる波長範囲セットを有する画像を提供する２つのチャネルを備え、前記立体視認補助具が２つのフィルタリング手段を備え、第１のフィルタリング手段が第１の波長セット内の光を透過させ、第２のフィルタリング手段が第２の波長セット内の光を透過させ、前記フィルタリング手段のそれぞれが、選択された焦点距離を対応する波長において有する第１の光学デバイスを備えることを特徴とする立体視認補助具。
【請求項２】
前記フィルタリング手段が、前記第１の光学デバイスの後に配置された、前記波長セットのうちの一方の内の光を透過させる誘電フィルタを備え、前記第１の光学デバイスが、前記フィルタ上の入射角を低減するように負の焦点距離を有することを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項３】
前記第１の光学デバイスが、前記立体結像システムからフィルタ上への光と、前記立体結像システムからの入射光の方向を本質的に再確立するための第２のレンズが備わる第２のフィルタ面との間の角度を低減するように、前記立体結像システムからの前記光を視準するための、第１の面上の第１のレンズであることを特徴とする請求項２に記載の立体視認補助具。
【請求項４】
前記第１および第２のレンズがフレネルレンズによって構成されることを特徴とする請求項２に記載の立体視認補助具。
【請求項５】
前記第１および第２のレンズが回折レンズであることを特徴とする請求項２に記載の立体視認補助具。
【請求項６】
組み合わせられた前記第１および第２のレンズが無限焦点システムであることを特徴とする請求項２に記載の立体視認補助具。
【請求項７】
組み合わせられた前記第１および第２のレンズが、視覚補正を提供する焦点システムであることを特徴とする請求項２に記載の立体視認補助具。
【請求項８】
前記第１の光学デバイスが、前記波長セットのうちの一方の内で前記選択された焦点距離を有して前記波長セット外の光を散乱させそれにより前記光のフィルタリングを提供する回折フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項９】
前記立体結像システムからの前記波長範囲内の入射光の方向を本質的に再確立するための第２の光学デバイスを備えることを特徴とする請求項８に記載の立体視認補助具。
【請求項１０】
追加のフィルタを備えることを特徴とする請求項８に記載の立体視認補助具。
【請求項１１】
前記波長セットにおいて反対の焦点距離を有する２つの光学デバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、立体３Ｄ表示装置のための視認補助具として使用されるアイウェアに関し、より詳細には、波長分割多重化に基づく立体３Ｄ表示装置を見るのに使用されるアイウェアに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置を見ているときに立体３Ｄ画像を提供するための方法としては、シャッタ眼鏡（２つの画像が次々に示され、どちらの画像をどちらの目に見せるかを決定するシャッタが眼鏡中に配置される）や、偏光眼鏡およびプロジェクタまたは画面（眼鏡は、右もしくは左の画像のみを、対応する目に透過させる）など、いくつかの異なる方法がある。シャッタ眼鏡の欠点は、眼鏡が能動的であり（電池を必要とする）、暗く（可視光透過率２０％）、リフレッシュレートが限られていることを要する。偏光眼鏡の欠点は、画面中で偏光を保持する必要があること（これにより、高いステレオ消光比が得にくくなる）、および、眼鏡中の可視光透過率が比較的低いこと（４０〜４５％）である。より有望な方法は、本明細書で「インフィテック（Infitec）」方法または手法と呼ぶものであり、複数の参考文献（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５）ならびに参考記事（非特許文献１、非特許文献２）で論じられている。立体３Ｄ表示装置に対するインフィテック手法は、表示装置中での波長分割多重化と眼鏡中での多重分離とのために、干渉フィルタを使用する。インフィテックは、受動的な眼鏡、標準的な投影画面の使用、および優れたステレオ消光比を含めた、いくつかの良い特性を有する。従来技術には、投影タイプと透過タイプの両方の波長分割多重化立体３Ｄ表示装置が存在する（参考文献を参照されたい）。しかし、インフィテック手法および他の類似の解決法で使用されるフィルタは、角度の影響を受けやすい。この角度依存性は、アイウェアの設計に大きな制約を課す。というのは、入射光の入射角は、全ての視認方向に対してできるだけ直角に近くなければならないからである。従来技術では、この問題は、目から離れた位置に湾曲レンズを有すること（特許文献６、特許文献７）、または視野の狭い平面レンズを有することによって回避される。いくつかの従来技術は、眼鏡中の透過スペクトルの角度依存性シフトを補償するために、左目の透過スペクトルと右目の透過スペクトルとの間に、大きな保護帯域を含む。角度依存性は、表示輝度の損失、画面外の物体を見たときの色歪み、および左目画像と右目画像との間の共通色域の減少を伴う、設計選択につながる。インフィテック干渉フィルタの角度依存性はさらに、表示装置またはプロジェクタの光路におけるフィルタの位置を制約する。インフィテック手法のさらに他の欠点は、偏光ベースの立体３Ｄ表示装置で使用される眼鏡と比較して、眼鏡のコストが相対的に高いことである。従来技術のインフィテック眼鏡のコストが高いのは、高いステレオ消光比を得るのに必要とされる誘電層の数が多い（約５０〜１００層）からである。干渉フィルタを備えるコーティング眼鏡のコストは、誘電層の数と、これらの層全てを合わせた厚さとに大まかに比例し、したがって、層の数が多ければ眼鏡のコストは高くなる。よって、表示装置／プロジェクタおよび視認補助具の設計の自由度をより高くすることができるとともに、インフィテック方法の良い特性を保持し、上に論じた欠点を低減または除去することができる、立体３Ｄ表示装置のための視認補助具が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，００１，０２１（Ｂ２）号
【特許文献２】ＥＰ１８３０５８５  Ａ２
【特許文献３】ＷＯ２００４／０３８４５７  Ａ２
【特許文献４】ＷＯ２００８／０６１５１１  Ａ１
【特許文献５】ＷＯ２００９／０２６８８８  Ａ１
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／０２３６８０９（Ａ１）号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０２７８８０７（Ａ１）号
【特許文献８】ＷＯ２０１０／０５９４５３  Ａ２
【特許文献９】米国特許第３，４９７，２８３号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００７／０１８８７１１（Ａ１）号
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００８／０２８４９８２（Ａ１）号
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００７／０２４７７０９（Ａ１）号
【特許文献１３】米国特許第５，５８９，９８２号
【特許文献１４】米国特許第７，３５９，４２０（Ｂ２）号
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００８／００１９１４７（Ａ１）号
【特許文献１６】米国特許出願公開第２０１０／００１４０２７（Ａ１）号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＬＥＤ−Ｂａｓｅｄ  ３Ｄ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｆｉｔｅｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
【非特許文献２】Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−Ｆｉｌｔｅｒ−Ｂａｓｅｄ  Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ３Ｄ  ＬＣＤ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、立体３Ｄ表示装置、特に波長分割多重化を使用するこのような表示装置のための視認補助具として使用されるアイウェアにおける、従来技術に対する改良を提供することである。本発明のさらに他の目的は、立体３Ｄ表示装置一般における従来技術に対する改良を提供することである。これらの目的は、上に述べた、かつ独立請求項に定義されるように特徴付けられた、アイウェアによって得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、立体３Ｄ表示装置を見るためのアイウェアを提供し、この表示装置は波長分割多重化を使用する。本発明は、波長選択フィルタリングのための光学アセンブリをアイウェア中に設ける。本発明の例示的な実施形態では、表示装置と、アイウェア中の光学アセンブリとの両方が、薄膜干渉フィルタ、ルゲート（ｒｕｇａｔｅ）ノッチフィルタ、またはホログラフィックノッチフィルタを備える。これらのフィルタタイプは、フィルタに対する入射角への依存性の高い透過スペクトルを有する。この角度依存性は、従来技術における問題であり、アイウェア設計と、表示装置またはプロジェクタの光路におけるフィルタの位置との両方に対して厳しい制約を課す。本発明の例示的な実施形態は、アイウェア中のフィルタに対する入射角ができるだけ垂直（０度入射）に近くなることを確実にするアイウェアを提供し、それにより、アイウェア中でこのようなフィルタを使用する立体３Ｄ表示装置に関する従来技術の問題のいくつかを回避する。従来技術における第２の問題は、アイウェアフィルタ中で高いステレオ消光比が必要であること、したがってフィルタ中で多数の誘電層が必要であることである。この問題は、アイウェアの両方のレンズを通して左目画像と右目画像を見るときに、これらの画像に均等に焦点が合わせられることによる。本発明の例示的な実施形態は、アイウェアの右目レンズ中の左目画像、およびアイウェアの左目レンズ中の右目画像の波長選択脱焦を伴うアイウェアを提供する。相補的な画像の波長選択脱焦により、左目画像および右目画像、ならびに立体的に融合した画像の対の、知覚される画質は、従来技術で使用されるよりも低いステレオ消光比でも、高画質となることができる。
【０００７】
本発明の例示的な一実施形態では、アイウェアは、立体３Ｄ前面投影表示装置を見るのに適する。本発明の別の例示的な実施形態では、アイウェアは、狭帯域ＬＥＤまたはレーザ照明を使用するエッジ照明（ｅｄｇｅ−ｌｉｔ）バックライティングユニット（ＢＬＵ）を備える立体３Ｄ透過フラットパネル表示装置を見るのに適する。
【発明の効果】
【０００８】
したがって本発明は、アイウェアの透過スペクトルの角度依存性を低減すること、およびフィルタ中の非常に多くの層の必要性を低減することによる、インフィテック手法に勝る改良である。本発明はさらに、輝度が上昇し、色域がより大きく、可視光透過がより高く、色歪みがより少ない、表示装置とアイウェアフィルタとのセットの選択に関して、より高い設計自由度を可能にすることにより、従来技術を改良する。
【０００９】
次に、添付の図に関して本発明を述べるが、添付の図は、本発明を例によって示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】立体３Ｄ表示装置のブロック図である。
【図２】投影表示装置の表示ユニットのブロック図である。
【図３】バックライト式透過表示タイプの表示ユニットのブロック図である。
【図４】図２の立体３Ｄ投影表示システムおよび図３の立体３Ｄバックライト式透過表示システム中で使用されるステレオ照明ユニットのブロック図である。
【図５】図４のステレオ照明ユニットのための制御信号の図である。
【図６】本発明の例示的な一実施形態による、表示ユニット結像面と視認補助具との関係を示す図である。
【図７】本発明の例示的な一実施形態による、照明結合器および視認補助具の透過スペクトルを示す図である。
【図８】本発明の例示的な一実施形態による、照明結合器および視認補助具の透過スペクトルを示す図である。
【図９】従来技術のインフィテックタイプの波長多重分離眼鏡の写真を示す図である。
【図１０】従来技術の眼鏡の概略図である。
【図１１】本発明の例示的な一実施形態による、図６に示すアイウェアのレンズの平面タイプのレンズアセンブリを示す図である。
【図１２】本発明の例示的な一実施形態による、図６に示すアイウェアのレンズの湾曲タイプのレンズアセンブリを示す図である。
【図１３】本発明の例示的な一実施形態による、図６に示すアイウェアのレンズのレンズアセンブリの一領域の動作を示す図である。
【図１４】本発明の例示的な一実施形態による、図１１のレンズアセンブリ中における２つのフレネルレンズの使用を示す図である。
【図１５】本発明の例示的な一実施形態による、図１１のレンズアセンブリ中における２つのフレネルレンズの使用を示す図である。
【図１６】本発明の例示的な一実施形態による、図１１のレンズアセンブリ中における２つのフレネルレンズの使用を示す図である。
【図１７】本発明の例示的な一実施形態による、図１１のレンズアセンブリ中における２つのフレネルレンズの使用を示す図である。
【図１８】本発明の例示的な一実施形態による、図１１のレンズアセンブリ中における２つの回折レンズの使用を示す図である。
【図１９】本発明の例示的な一実施形態による、図１１のレンズアセンブリ中における２つの回折レンズの使用を示す図である。
【図２０】本発明の例示的な一実施形態による、図１１のレンズアセンブリ中における２つの回折レンズの使用を示す図である。
【図２１】本発明の例示的な一実施形態による、例示的なフィルタセットに含まれる表示装置フィルタの透過スペクトルを示す図である。
【図２２】本発明の例示的な一実施形態による、例示的なレンズセットに含まれる第１の多次数回折レンズの回折効率を示す図である。
【図２３】本発明の例示的な一実施形態による、例示的なレンズセットに含まれる第２の多次数回折レンズの回折効率を示す図である。
【図２４】本発明の例示的な一実施形態による、例示的なフィルタセットに含まれる左目表示装置フィルタおよび右目アイウェアフィルタの透過スペクトルを示す図である。
【図２５】本発明の例示的な一実施形態による、例示的なフィルタセットに含まれる右目表示装置フィルタおよび左目アイウェアフィルタの透過スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に、立体３Ｄ表示システム１０の一般的な図解を示す。左画像データ１１および右画像データ１２が、表示ユニット１３に入力される。表示ユニット１３は、波長分割多重化および時分割多重化を用いて、左画像データ１１と右画像データ１２を同じかまたはほぼ同じ空間結像グリッド上に表示する。アイウェア１４が、波長選択フィルタリングを実施し、確実に左目１５が左画像データ１１を観察し右目１６が右画像データ１２を観察するようにする。
【００１２】
本発明の一実施形態では、表示ユニット１３は投影表示装置である。図２に、投影表示タイプの表示ユニット１３を示す。ステレオ照明ユニット１０１が、照明の波長分割多重化および時分割多重化を実施する。照明光学系１０２が、照明を１つまたは複数の空間光変調器１０３上に結像する。投影光学系１０４が、１つまたは複数の空間光変調器１０３の表面を投影画面１０５上に結像する。
【００１３】
表示ユニット１３は、別法として、バックライト式透過表示装置とすることもできる。図３に、バックライト式透過タイプの表示ユニット１３を示す。１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１が、照明の波長分割多重化および時分割多重化を実施する。バックライト照明光学系１１２が、ステレオ照明ユニット１０１からの照明が透過表示パネル１１３の背面に確実に送達されるようにする。図４に、ステレオ照明ユニット１０１の例示的な一実施形態を示す。ステレオ照明ユニット１０１は、照明の波長分割多重化および時分割多重化を実施する。左目照明源２０１が、左目照明２１１を照明結合器２０３に送達する。右目照明源２０２が、右目照明２１２を照明結合器２０３に送達する。照明結合器２０３は、左目照明２１１および右目照明２１２を出力照明２１３に送達し、出力照明２１３が左目照明２１１および右目照明２１２と同じかまたはほぼ同じエタンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）を確実に有するようにする。照明光学系１０２は、図２に示すように、出力照明２１３を１つまたは複数の空間光変調器１０３上に結像する。
【００１４】
図５に、左目照明源２０１および右目照明源２０２への制御信号を示すが、これは、時分割多重化される解決法を示している。左目照明制御信号２２１が、左目照明源２０１からの左目照明２１１の発光を制御する。右目照明制御信号２２２が、右目照明源２０２からの右目照明２１２の発光を制御する。左目照明源２０１と右目照明源２０２とは、個別に制御可能であることが好ましい。この２つの照明源の時分割多重化は、任意の１つの期間に照明源２０１と２０２のうちのほぼ一方だけが照明を発するように制御信号２２１および２２２を設定することによって、行われる。図５では、この時分割多重化は、４つの時間期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、およびＴ４について、時間期間Ｔ１およびＴ３で左目照明制御信号２２１が「オン」状態であり、この２つの時間期間で右目照明制御信号が「オフ」であり、また、時間期間Ｔ２およびＴ４で右目照明制御信号２２２が「オン」状態であり、この２つの時間期間で左目照明制御信号が「オフ」であることによって示される。左画像データ１１と右画像データ１２との表示の時分割多重化は、表示ユニット１３が、左目照明制御信号２２１が「オン」状態である時間期間に左画像データ１１を表示し、右目照明制御信号２２２が「オン」状態である時間期間に右画像データ１２を表示することによって達成されることが好ましい。表示ユニット１３は、左目照明制御信号２２１が「オン」状態である時間期間中は、ほぼ左画像データ１１のみを表示し、右目照明制御信号２２２が「オン」状態である時間期間中は、ほぼ右画像データ１２のみを表示することができる。例として、左画像データ１１と右画像データ１２との間に共通性がある場合があり、この例では、左目照明制御信号２２１と右目照明制御信号２２２が両方とも「オン」状態である時間間隔がある場合がある。これらの時間間隔では、左画像データ１１と右画像データ１２との間の共通画像データを表示することができる。この例の利点は、両方の照明源のデューティサイクルが増大すること、したがって表示輝度が高くなることである。
【００１５】
図７および図８を参照すると、ステレオ照明ユニット１０１における波長分割多重化は、照明結合器２０３の中を通って出力照明２１３に波長多重化される際に左目照明２１１によって見られる左目照明結合器透過スペクトル１５０１を特徴とすることができ、同様に、照明結合器２０３の中を通って出力照明２１３に波長多重化される際に右目照明２１２によって見られる右目照明結合器透過スペクトル１５０２を特徴とすることができる。したがって、左目照明制御信号２２１が「オン」状態であり右目照明制御信号２２２が「オフ」状態であるとき、ステレオ照明ユニット１０１の出力照明２１３のスペクトルは、左目照明結合器透過スペクトル１５０１を乗じた左目照明２１１のスペクトルと厳密にまたはおよそ等しい。したがって同様に、右目照明制御信号２２２が「オン」状態であり左目照明制御信号２２１が「オフ」状態であるとき、ステレオ照明ユニット１０１の出力照明２１３のスペクトルは、右目照明結合器透過スペクトル１５０２を乗じた右目照明２１２の発光スペクトルと厳密にまたはおよそ等しい。
【００１６】
アイウェア１４における対応する波長選択フィルタリングは、アイウェア１４の左目レンズ２００１の左目レンズ透過スペクトル２４０１を特徴とすることができ、同様に、アイウェア１４の右目レンズ２００２の右目レンズ透過スペクトル２４０２を特徴とすることができる。図７および図８には、左目レンズ透過スペクトル２４０１および右目レンズ透過スペクトル２４０２の例示的な実施形態もまた示されている。この２つの図については、後続の段落で説明する。
【００１７】
立体３Ｄ表示システム１０の動作は、図６のように例示することができる。表示ユニット結像面１３０は、表示ユニット１３の結像面である。表示ユニット１３の投影表示の実施形態では、表示ユニット結像面１３０は、前面または背面投影の投影画面とすることができる。表示ユニット１３のバックライト式透過表示の実施形態では、表示ユニット結像面１３０は、透過表示パネル１１３の可視面とすることができる。空間結像素子２１００または画素は、表示ユニット結像面１３０の小領域である。本発明の一実施形態では、空間結像素子２１００は、左画像データ１１と右画像データ１２の両方からの、波長分割多重化および時分割多重化された結像素子を表示する。左目を標的とする光線束２１０１は、空間結像素子２１００から発せられる光線束であり、左目レンズ２００１を透過した後で左目１５に到達する。右目を標的とする光線束２１０２は、空間結像素子２１００から発せられる光線束であり、右目レンズ２００２を透過した後で右目１６に到達する。レンズ２００１および２００２を透過する前の光線束２１０１および２１０２の、目の時間的な積分時間にわたって測定されるスペクトルは、厳密にまたはほぼ、２つのスペクトルの重ね合わせであり、第１のスペクトルは、左目照明結合器透過スペクトル１５０１を乗じた左目照明２１１のスペクトルであり、第２のスペクトルは、右目照明結合器透過スペクトル１５０２を乗じた右目照明２１２のスペクトルである。可能な一解決法によれば、左目レンズ２００１は透過スペクトル２４０１を有し、それにより、左目照明結合器透過スペクトル１５０１の透過帯域外の、左目を標的とする光線束２１０１のスペクトルの領域が、確実に左目レンズ２００１中でブロックされるかまたはほぼブロックされるようにする。したがって、空間結像素子２１００に表示された右画像データ１２を左目１５の視界からブロックし、したがってまた、空間結像素子２１００に表示された左画像データ１１を左目レンズ２００１に透過させる。同様に、可能な一解決法によれば、右目レンズ２００２は透過スペクトル２４０２を有し、それにより、右目照明結合器透過スペクトル１５０２の透過帯域外の、右目を標的とする光線束２１０２のスペクトルの領域が、確実に右目レンズ２００２中でブロックされるかまたはほぼブロックされるようにする。したがって、空間結像素子２１００に表示された左画像データ１１を右目１６の視界からブロックし、したがってまた、空間結像素子２１００に表示された右画像データ１２を右目レンズ２００２に透過させる。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態と共に使用される表示装置によれば、照明結合器２０３は、スペクトル相補的であるかまたはほぼスペクトル相補的な透過スペクトル１５０１および１５０２を有し、照明結合器２０３の出力照明２１３は、左目照明２１１または右目照明２１２と同じかまたはほぼ同じエタンデュを有する。本発明のいくつかの実施形態と共に使用される表示装置では、このエタンデュは、透過スペクトル１５０１中の通過帯域のカットオン／カットオフと、透過スペクトル１５０２中の隣接通過帯域のカットオフ／カットオンとの間で保護帯域を必要としないかまたはほぼ必要としなくても、保存されるかまたはほぼ保存される。照明結合器２０３は、従来技術の参考文献（特許文献８、特許文献９）で提示されているタイプのものとすることができる。
【００１９】
本発明の実施形態はまた、ステレオ照明ユニット１０１中の照明結合器２０３を有さない表示装置でも使用することができる。このような表示装置の例は、フィルタホイールベースの投影システム表示装置（特許文献２）およびバックライトタイプの透過表示装置（特許文献１０）である。照明結合器２０３を備えない表示装置で使用されるとき、透過スペクトル１５０１は、左画像データ１１を表示するのに使用される表示照明をフィルタリングするものとして定義することができ、透過スペクトル１５０２は、右画像データ１２を表示するのに使用される表示照明をフィルタリングするものとして定義することができる。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、左目レンズ透過スペクトル２４０１は、左目レンズ２００１に対する、左目を標的とする光線束２１０１の入射角から、独立しているかまたはほぼ独立している。本発明の一実施形態では、右目レンズ透過スペクトル２４０２は、右目レンズ２００２に対する、右目を標的とする光線束２１０２の入射角から、独立しているかまたはほぼ独立している。この角度独立性は、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２がそれぞれレンズアセンブリ２０００を備えることによって達成される。レンズアセンブリ２０００およびその動作については、いくつかの図に示し、後続の段落で述べる。レンズアセンブリ２０００の透過スペクトルの実質的な角度独立性の結果、透過スペクトル１５０１中の通過帯域のカットオン／カットオフと、透過スペクトル１５０２中の隣接通過帯域のカットオフ／カットオンとの間で、保護帯域が必要とされないかまたはほぼ必要とされなくなる。同様に、レンズアセンブリ２０００の透過スペクトルの実質的な角度独立性の結果、透過スペクトル２４０１中の通過帯域のカットオン／カットオフと、透過スペクトル２４０２中の隣接通過帯域のカットオフ／カットオンとの間で、保護帯域が必要とされないかまたはほぼ必要とされなくなる。レンズアセンブリ２０００は、特許文献５、特許文献２、および他の参考文献に記載の、図９に示されるインフィテックタイプの眼鏡アイウェア中で使用されるいくつかの従来技術レンズよりも優れた、透過スペクトル角度独立性を有する。
【００２１】
図７に戻ると、スペクトルは、ほぼ均等に分散した通過帯域を有し、各透過スペクトル中に４つの通過帯域がある。左目照明結合器スペクトル１５０１は、波長領域Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５、およびＷ７中に通過帯域を有する。右目照明結合器スペクトル１５０２は、波長領域Ｗ２、Ｗ４、Ｗ６、およびＷ８中に通過帯域を有する。図７の例示的な実施形態では、透過スペクトル２４０１および２４０２は、透過スペクトル１５０１および１５０２と同様だが、レンズアセンブリ２０００中における透過スペクトル２４０１および２４０２のフィルタ実装形態の（従来技術と比較して）低い角度依存性を考慮に入れるために、わずかな違いがある。図７の図解と同様の例示的な実施形態は、広域スペクトルＬＥＤ照明、狭域スペクトルＬＥＤ照明、および広域スペクトルランプ照明に適する。
【００２２】
従来技術（特許文献１１）で論じられているように、透過スペクトル１５０１、１５０２、２４０１、または２４０２中で４つ以上の通過帯域を使用することにより、左画像データ１１と右画像データ１２の両方を表示するためのより大きい共通色域を可能にすることができる。
【００２３】
図８に示す例示的な一実施形態では、左目照明結合器透過スペクトル１５０１および右目照明結合器透過スペクトル１５０２のそれぞれにおいて、３つの狭い通過帯域がある。透過スペクトル１５０１は、波長領域Ｗ１、Ｗ３、およびＷ５中に通過帯域を有する。透過スペクトル１５０２は、波長領域Ｗ２、Ｗ４、およびＷ６中に通過帯域を有する。図８の例示的な実施形態では、左目レンズ透過スペクトル２４０１は、波長領域Ｗ２、Ｗ４、およびＷ６にノッチが位置するマルチノッチフィルタであり、右目レンズ透過スペクトル２４０２は、波長領域Ｗ１、Ｗ３、およびＷ５にノッチが位置するマルチノッチフィルタである。図８の図解と同様の例示的な実施形態は、狭域フィルタリングされる広域スペクトルＬＥＤ照明、狭域スペクトルＬＥＤ照明、狭域フィルタリングされる広域スペクトルランプ照明、およびレーザ照明に適する。図８に示す実施形態と同様の例示的な実施形態では、透過スペクトル２４０１および２４０２の高い可視光透過率により、画面外の物体をほぼクリアに見ることができる。例として、狭帯域ＲＧＢ  ＬＥＤ照明では、７０％の可視光透過率が可能であり、ＲＧＢレーザ照明では、９０％よりも高い可視光透過率が可能である。
【００２４】
左目照明結合器透過スペクトル１５０１の通過帯域と右目照明結合器透過スペクトル１５０２の通過帯域との間の狭い保護帯域により、スペクトル１５０１、１５０２、２４０１、２４０２のフィルタ実装形態の製造公差内で、かつレンズアセンブリ２０００中における透過スペクトル２４０１および２４０２のフィルタ実装形態の低い角度依存性の内で、ステレオクロストークがほとんどまたは全くないことが確実になる。例として、レンズアセンブリ２０００中におけるフィルタ実装形態で、±３０度以内の全ての視認方向について、かつ、±１０ｍｍの眼間距離変動および±５ｍｍの焦点位置変動で、角度シフトを５度未満とすることが可能である。
【００２５】
例として、前述のフィルタ実装形態１５０１、１５０２、２４０１、および２４０２のいくつかは、メタメリック波長分割多重化またはメタメリック波長分割多重分離を実施するものとして特徴付けることができる。メタメリズムとは、２つの異なるスペクトルが同じ知覚色を有しうることを含意する。メタメリック波長分割多重化の場合、同じかまたはほぼ同じ原色をそれぞれが有する、２つのほぼ相補的なスペクトルが結合される。この原理は、従来技術（特許文献１１、特許文献１０）でも一部論じられているが、知覚される色が画面上と画面外とで同じかまたはほぼ同じであるように立体波長分割多重化を達成できることを含意する。しかし、本発明の実施形態は、メタメリック波長分割多重化を可能にするフィルタを備えることに限定されない。
【００２６】
図９に、インフィテックタイプの干渉フィルタを使用する、立体３Ｄ表示システムのための従来技術の波長分割多重分離眼鏡の写真を示す。従来技術のこれらの眼鏡は、２つの主要タイプ、すなわち平面レンズおよび湾曲レンズのものである。従来技術の平面レンズ眼鏡を、図９のＡおよびＢで示される２つの左端の眼鏡に例示する。従来技術の湾曲レンズ眼鏡を、図９のＣで示される右端の眼鏡に例示する。従来技術の波長多重分離眼鏡で使用される薄膜干渉フィルタは角度の影響を受けやすいため、図９のＡおよびＢに示されるような狭い視野の眼鏡には、平面レンズ眼鏡が最も適する。図９のＣに示されるものなどの湾曲レンズ眼鏡は、増大した視野を有する。図１０に、上述した両タイプの従来技術の眼鏡のレンズの半径断面の概略図を示す。平面レンズタイプの眼鏡は、平坦なフィルタ基板２２２０上に付着させたフィルタ２２１０を備える平面レンズ２２０１を含む。このインフィテックタイプのフィルタは、薄膜干渉フィルタだが、ルゲートノッチフィルタまたはホログラフィックノッチフィルタであってもよい（特許文献１２）。前述のフィルタは角度の影響を受けやすく、透過スペクトルは、フィルタに対する入射角（ＡＯＩ）が増大するのに伴って短波長にシフトする。パーセントで表した相対的な波長シフトは、以下の式によって見出される。
【００２７】
【数１】
2013536454.tif 000003
【００２８】
上式で、θはＡＯＩであり、ｎ＊は有効屈折率である。フィルタの有効屈折率はおよそ、最低屈折率、またはフィルタ中の最低屈折率層の屈折率である。ＳｉＯ２を最低屈折率層とする典型的な多層薄膜干渉フィルタ（５５５ｎｍで屈折率１．４８）の場合、波長シフトは、１５度のＡＯＩで約１．５％であり、これは５５５ｎｍで約８．５ｎｍの透過スペクトルのシフトに対応する。したがって、１５度の視野の場合、平面レンズ２２０１中のフィルタ２２１０は、左目透過スペクトルの各通過帯域と、右目透過スペクトルの隣接通過帯域との間に、少なくとも１．５％の保護帯域を有さなければならない。狭帯域ＬＥＤなどの狭帯域照明源の場合、このような大きい保護帯域の結果として輝度が著しく損失し、輝度の損失は、通過帯域の数に比例して増大する。ＡＯＩと相対的な波長シフトとの関係は非線形であること、および、例えば、ＡＯＩを１５度から５度まで３分の１に低減すると、相対的な波長シフトは約１．５％から約０．１７％まで約９分の１に減少することに留意されたい。したがって、フィルタに対するＡＯＩを低減することが望ましいことは自明である。
【００２９】
フィルタに対するＡＯＩを低減する方法の１つは、湾曲した基板上にこれらのフィルタを付着させることである。図１０に示す従来技術（特許文献７、特許文献６）の湾曲レンズ２２０２は、この手法を使用する。湾曲レンズタイプの眼鏡は、湾曲したフィルタ基板２２４０上に付着させたフィルタ２２３０を備える湾曲レンズ２２０２を含む。湾曲レンズ２２０２が、目の回転中心からこの湾曲レンズまでの距離と等しい曲率半径を有する場合、見える全ての光線のＡＯＩは約０度である。したがって理想的にはこれは良い解決法と思われるが、このような理想的なレンズは、曲率および／またはサイズが大きいため、人間工学的には不利であろう。従来技術（特許文献６）は、誘電多層フィルタを柔軟性のある基板上にロールコーティング付着させることにより、コスト効果の高い一軸湾曲レンズ製造を可能にする解決法を有する。より一般的な二軸湾曲レンズの場合は、ランオフ（ｒｕｎｏｆｆ）と呼ばれる効果を受けるようにして、平坦な基板用に設計された付着システム中で薄膜干渉フィルタを１層ずつ付着させる。ランオフは、曲率が増加するにつれてこれらの層の厚さが減少し、したがって曲率が増加するにつれてフィルタを通る光路長もまた減少することを含意する。このような光路長の減少の結果、相対的な波長シフトは短波長に向かう。直径５０ｍｍ、曲率半径１２０ｍｍの湾曲レンズの縁部における例示的なランオフは、１．０％である。直径５０ｍｍ、曲率半径９０ｍｍの湾曲レンズの縁部における例示的なランオフは、１．５％である。したがって、目の瞳孔から９０ｍｍ離れた曲率半径９０ｍｍの完璧な湾曲レンズを用いても、透過スペクトル中にはかなりの量の波長シフトがある。従来技術では、高品質のステレオ画像視認を提供するには、ステレオクロストークが約０．５％以下であることが必要とされ、したがって、多くの層、およびコストのかかるフィルタを要する。従来技術でステレオクロストークが少量である必要があるのは、両目用のアイウェアレンズを通して見るときに左目画像と右目画像の両方に焦点が合うからである。従来技術の前述の弱点は、立体３Ｄ表示システムのためのアイウェア中における波長選択フィルタリングのためのレンズ設計に向けた新しい手法への動機となる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態による視認補助具は、したがって、フィルタリング効率を改善するようにフィルタ上の入射角が調整される解決法に関係する。アイウェア１４の一実施形態によれば、左目レンズ２００１と右目レンズ２００２の両方がレンズアセンブリ２０００を備え、このレンズアセンブリはほぼ平坦であり、このレンズアセンブリは、図１１に示すように、外側光学アセンブリ２０１０および内側光学アセンブリ２０３０を備える。同図で、外側光学アセンブリ２０１０と内側光学アセンブリ２０３０とは、幾何学面２００５で結合され、幾何学面２００５は、この実施形態では平面である。アイウェア１４の代替の一実施形態では、左目レンズ２００１と右目レンズ２００２の両方がレンズアセンブリ２０００を備え、このレンズアセンブリはほぼ湾曲を有し、このレンズアセンブリは、図１２に示すように、外側光学アセンブリ２０１０および内側光学アセンブリ２０３０を備える。同図で、外側光学アセンブリ２０１０と内側光学アセンブリ２０３０とは、幾何学面２００５で結合され、幾何学面２００５は、この実施形態ではほぼ湾曲を有する。本発明のいくつかの実施形態では、左目レンズ２００１に備わるレンズアセンブリ２０００の実施形態におけるフィルタ２０２０は、左目レンズ２００１の透過スペクトル２４０１と等しいかまたはほぼ同様の透過スペクトルを有する。本発明のいくつかの実施形態では、右目レンズ２００２に備わるレンズアセンブリ２０００の実施形態におけるフィルタ２０２０は、右目レンズ２００２の透過スペクトル２４０２と等しいかまたはほぼ同様の透過スペクトルを有する。平易に言えば、このことは、フィルタ２０２０がレンズアセンブリ２０００の透過スペクトルの形状に最も貢献し、光学アセンブリ２０１０および２０３０中の残りの構成要素は可視スペクトル中でほぼクリアであることを意味する。
【００３１】
図１３にレンズアセンブリ２０００の動作を示すが、レンズアセンブリ２０００の一実施形態の動作の例示において、この図は、図１１に示したほぼ平坦なレンズアセンブリ２０００の半径断面の一部の分解組立図の例示として理解される。別の実施形態では、図１３にレンズアセンブリ２０００の動作を示すが、レンズアセンブリ２０００の一実施形態の動作の例示において、この図は、図１２に示したほぼ湾曲したレンズアセンブリ２０００の半径断面の一部の分解組立図の例示として理解される。レンズアセンブリ２０００のこれらの実施形態の主な目的は、表示ユニット結像面１３０上の結像素子２１００から立体３Ｄ表示システム１０の視認者の目の瞳孔２０４０を透過する全てまたはほぼ全ての光線が、目に見える光学的歪みなしでまたはほぼなしで、レンズアセンブリ２０００を確実に透過するようにすること、および、このような光線の全てまたはほぼ全てが、０度に等しいかまたはほぼ近いＡＯＩで、幾何学面２００５を確実に透過するようにすることである。入射光線２０５０が、図６に示した左目を標的とする光線束２１０１または右目を標的とする光線束２１０２から生じる。例として、入射光線２０５０は、外側光学アセンブリ２０１０に対して、０度とは異なる入射角を有する場合がある。本発明の一実施形態の動作の例示において、入射光線２０５０は、固定法線ベクトルに対して相対的な入射光線角度２０８０を有し、この光線は、外側光学アセンブリ２０１０に入り、外側光学アセンブリ２０１０を透過し、補正済み光線２０５５として光学アセンブリ２０１０を出て（ＡＯＩは幾何学面２００５に対してほぼ垂直である）、内側光学アセンブリ２０３０に入り、内側光学アセンブリ２０３０を透過し、退出光線２０７０として内側光学アセンブリを出て（退出光線角度は入射光線角度２０８０とほぼ同じである）、目の瞳孔２０４０をまたはそのほぼ近くを通る。退出光線２０７０は、入射光線２０５０がレンズアセンブリ２０００に入ってきた方向に逆投影することができ、逆投影された退出光線２０７０と入射光線２０５０との間のオフセットとして、歪みオフセット２０９５を見出すことができる。例として、歪みオフセット２０９５は、外側光学アセンブリ２０１０および内側光学アセンブリ２０３０の一部の光学的厚さを最小限にすることによって、最小限に抑えることができる。
【００３２】
立体３Ｄ表示システム１０の視認者が視覚補正を必要としない場合、またはこの視認者が視覚補正アイウェアもしくはコンタクトレンズを装着している場合は、レンズアセンブリ２０００は、無限焦点システムとすることができる。レンズアセンブリ２０００の好ましい一実施形態では、内側光学アセンブリ２０３０は２５〜５０ｍｍの間の焦点距離を有し、外側光学アセンブリ２０１０は−２５〜−５０ｍｍの間の焦点距離を有し、また、焦点距離は、レンズアセンブリ２０００が１にできるだけ近い倍率の無限焦点システムであるように、２つの光学アセンブリ間の距離に応じて選択される。
【００３３】
立体３Ｄ表示システム１０の視認者が視覚補正を必要とする場合、またはこの視認者が追加の視覚補正アイウェアもしくはコンタクトレンズを装着していない場合は、レンズアセンブリ２０００は、焦点システムとすることができる。レンズアセンブリ２０００の好ましい一実施形態では、内側光学アセンブリ２０３０は２５〜５０ｍｍの間の焦点距離を有し、外側光学アセンブリ２０１０は−２５〜−５０ｍｍの間の焦点距離を有し、また、焦点距離は、レンズアセンブリ２０００が、視覚補正を提供する、かつ１にできるだけ近い倍率の焦点システムであるように、２つの光学アセンブリ間の距離に応じて選択される。
【００３４】
図１４に例示される、かつ説明のためにレンズアセンブリ厚さおよびフレネルファセット高さを誇張して示される、ほぼ平坦なレンズアセンブリ２０００の例示的な一実施形態では、外側光学アセンブリ２０１０は、凹側が幾何学面２００５により近い平凹外側フレネルレンズ２０１１を備え、内側光学アセンブリ２０３０は、幾何学面２００５上に配置されたフィルタ２０２０と、フィルタ基板２０２１と、凸側が幾何学面２００５により近い平凸内側フレネルレンズ２０３１とを備え、この２つのフレネルレンズのレンズプロファイルは、ほぼ同じである。例として、この２つのフレネルレンズは、公称眼間距離、およびレンズから目までの公称距離で、かつ、投影軌跡が目の瞳孔２０４０を通るような全ての入射光線２０５０に対する３０度の視野全体にわたり、フィルタ２０２０に対する全ての補正済み光線２０５５の入射角が０度であるように、設計することができる。さらに例として、この２つのフレネルレンズは、±３０度以内の全ての視認方向について、かつ、公称眼間距離からの偏差±１０ｍｍおよびレンズから目までの公称距離からの偏差±５ｍｍで、フィルタ２０２０に対する全ての補正済み光線２０５５のＡＯＩが±５度以内であるように、設計することができる。例として、この結果、透過スペクトル２４０１および２４０２における最大相対波長シフトは、０度のＡＯＩのこれらの透過スペクトルに対してわずか０．２％である。
【００３５】
図１５に例示される、かつ説明のためにレンズアセンブリ厚さおよびフレネルファセット高さを誇張して示される、本発明のほぼ平坦なレンズアセンブリ２０００の例示的な一実施形態では、外側光学アセンブリ２０１０は、平坦な側が幾何学面２００５により近い平凹外側フレネルレンズ２０１１と、外側フレネルレンズ２０１１のための基板２１５０と、低屈折率層２１４０と、幾何学面２００５上に配置されたフィルタ２０２０と、フィルタ基板２０２１とを備える。この実施形態では、内側光学アセンブリ２０３０は、平坦な側がフィルタ２０２０により近い平凸内側フレネルレンズ２０３１を備え、この２つのフレネルレンズのレンズプロファイルは、ほぼ同じである。
【００３６】
図１６に例示される、かつ説明のためにレンズアセンブリ厚さおよびフレネルファセット高さを誇張して示される、本発明のほぼ平坦なレンズアセンブリ２０００の例示的な一実施形態では、外側光学アセンブリ２０１０は、平坦な側が幾何学面２００５により近い平凹外側フレネルレンズ２０１１と、低屈折率層２１４０と、幾何学面２００５上に配置されたフィルタ２０２０と、フィルタ基板２０２１とを備える。この実施形態では、内側光学アセンブリ２０３０は、平坦な側がフィルタ２０２０により近い平凸内側フレネルレンズ２０３１を備え、この２つのフレネルレンズのレンズプロファイルは、ほぼ同じである。
【００３７】
本発明のレンズアセンブリ２０００の一実施形態では、低屈折率層２１４０の機能は、光線または光波面を全内部反射または減衰全内部反射によって向け直すことであり、この光は、瞳孔２０４０に到達しないようにフレネルファセットの影側に入射する。この機能は、例として、フレネルレンズの動作が理想的なレンズの望ましい動作にできるだけ近くなるようにすることによって、レンズアセンブリ２０００を通して知覚される画像中の散乱またはぼけを低減することができる。
【００３８】
例として、低屈折率層２１４０は、エアギャップ、低屈折率ナノ多孔性コーティング、浸透しきい値前後で動作する超薄金属膜、低屈折率ナノニードルコーティング、または低屈折率光学メタマテリアルとすることができる。例として、低屈折率層２１４０の屈折率は、フレネルレンズファセットのドラフト側に入射する全ての光が全内部反射によって反射されるように、外側フレネルレンズ２０１１または外側フレネルレンズ基板２１５０の屈折率に応じて選択することができる。例として、これらのフレネルレンズおよび基板は、屈折率１．６とすることができ、低屈折率層２１４０は、屈折率１．２５未満とすることができる。
【００３９】
レンズアセンブリ２０００はまた、図１７に示すように、低屈折率層２１４０なしで製造することもできる。
【００４０】
湾曲タイプのレンズアセンブリ２０００の実施形態も、図１４、図１５、図１６、または図１７に示した平面タイプのレンズアセンブリ２０００の実施形態と同様に作成することができる。これは、一方の側が平滑で湾曲しており、他方の側が同様に湾曲しているがファセット付きであるレンズを、外側光学アセンブリ２０１０と内側光学アセンブリ２０３０の両方が備えることによって可能である。
【００４１】
図１８に例示される、かつ説明のためにレンズアセンブリ厚さを誇張して示される、ほぼ平坦なレンズアセンブリ２０００の例示的な一実施形態では、外側光学アセンブリ２０１０は、外側レンズ体２３１１と外側回折面２３１２とを備え、内側光学アセンブリ２０３０は、内側レンズ体２３２１と、内側回折面２３２２と、幾何学面２００５上に配置されたフィルタ２０２０と、フィルタ基板２０２１とを備える。これらの外側回折面２３１２および内側回折面２３２２は、本発明の好ましい一実施形態では、多次数回折レンズである（特許文献１３）。左目レンズ２００１中のレンズアセンブリ２０００の好ましい一実施形態では、外側回折面２３１２と内側回折面２３２２は両方とも多次数回折レンズであり、それぞれの設計波長および回折次数は、表示装置フィルタ１５０１中の通過帯域に対応する波長領域については高く、表示装置フィルタ１５０２中の通過帯域に対応する波長領域については低い結合回折効率をレンズアセンブリ２０００に提供するように選択される。同様に、右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００の場合、外側回折面２３１２と内側回折面２３２２は両方とも多次数回折レンズであり、それぞれの設計波長および回折次数は、表示装置フィルタ１５０２中の通過帯域に対応する波長領域については高く、表示装置フィルタ１５０１中の通過帯域に対応する波長領域については低い結合回折効率をレンズアセンブリ２０００に提供するように選択される。平易に言えば、このことは、左目レンズを通して表示装置を見るときには合焦した左目画像および脱焦した右目画像を提供し、他方の目についてはその逆であるように、左目と右目の多次数回折レンズの対の設計波長および回折次数を選択することができることを意味する。このことの利点は、反対の目の画像がぼけた焦点ずれ画像として見られるときの知覚されるステレオクロストークが低減されるせいで、フィルタ２０２０中のステレオ消光比に対する要件が低くなることである。ステレオ消光比に対する要件がより低いことは、フィルタ２０２０中で必要とされる誘電層がより少なく、したがってこれらのフィルタの製造コストが削減されることを含意する。
【００４２】
図１９に例示される、かつ説明のためにレンズアセンブリ厚さを誇張して示される、ほぼ平坦なレンズアセンブリ２０００の例示的な一実施形態では、外側光学アセンブリ２０１０は、フィルタ２０２０と、外側レンズ体２３１１と、外側回折面２３１２とを備え、内側光学アセンブリ２０３０は、内側レンズ体２３２１と内側回折面２３２２とを備え、幾何学面２００５は、外側回折面２３１２と内側回折面２３２２との間に位置する。これらの外側回折面２３１２および内側回折面２３２２は、本発明の好ましい一実施形態では、多次数回折レンズである（特許文献１３）。図１９の例示的な実施形態は、前の段落で述べた、低減されたステレオ消光要件を利用する。低減されたステレオ消光要件、および反対の目の画像の脱焦は、局所的に低減された画像コントラストが許容できる適用例で、フィルタ２０２０をレンズ体２３１１の外側表面上に配置することの結果として透過スペクトルの角度依存性が生じるにもかかわらずそのように配置することを可能にする。図１９の実施形態は、部品がより少なく、また、図１８の実施形態よりも薄い可能性があり、これは適用例によっては利点であることがある。
【００４３】
図２０に例示される、かつ説明のためにレンズアセンブリ厚さを誇張して示される、ほぼ平坦なレンズアセンブリ２０００の例示的な一実施形態では、外側光学アセンブリ２０１０は、外側レンズ体２３１１と外側回折面２３１２とを備え、内側光学アセンブリ２０３０は、内側レンズ体２３２１と内側回折面２３２２とを備え、幾何学面２００５は、外側回折面２３１２と内側回折面２３２２との間に位置する。これらの外側回折面２３１２および内側回折面２３２２は、本発明の好ましい一実施形態では、多次数回折レンズである（特許文献１３）。図２０の例示的な実施形態は、前の段落で述べた、低減されたステレオ消光要件を利用する。低減されたステレオ消光要件、および反対の目の画像の脱焦は、局所的に低減された画像コントラストが許容できる適用例で、フィルタ２０２０をレンズアセンブリ２０００から除去することを可能にする。左目レンズ２００１および右目レンズ２００２のレンズアセンブリ２０００中で、複合レンズの光学的伝達関数に関する既知の情報を使用して左目画像データ１１および右目画像データ１２中で補償することを適用して、局所的な画像コントラストを改善することができる。図２０の実施形態は、部品がより少なく、また、図１８の実施形態よりも薄い可能性がある。図２０の実施形態のさらに他の利点は、フィルタ２０２０がなく、したがって多層誘電フィルタを付着させるコストが省かれることである。
【００４４】
湾曲タイプのレンズアセンブリ２０００の実施形態も、図１８、図１９、または図２０に示した平面タイプのレンズアセンブリ２０００の実施形態と同様に作成することができる。これは、一方の側が平滑で湾曲しており、他方の側が同様に湾曲しているが回折面のあるレンズ体を、外側光学アセンブリ２０１０と内側光学アセンブリ２０３０の両方が備えることによって可能である。
【００４５】
本発明の実施形態が、図１４〜２０に示した構成に限定されず、反対の焦点距離の２つのレンズを備えるレンズアセンブリ２０００の追加の可能な実施形態があり、これらのレンズが回折性または屈折性であってよいことを、当業者なら理解するであろう。本発明の実施形態の選択は、製造の複雑さと画質との間で選択されるトレードオフなどの要因に依存することがある。
【００４６】
屈折または回折レンズを備える本発明のレンズアセンブリ２０００の一実施形態では、これらのレンズは、例として、ダイヤモンド旋削、ｅビームリソグラフィ、またはイオンビームリソグラフィによってマスタモールドが作成されるプロセスを使用して製造することができる。例として、このようなプロセスは、射出成形、圧縮成形、ホットエンボッシング、または、ＵＶ硬化可能ポリマーを使用するＵＶエンボッシングとすることができる。例として、これらの回折レンズはそれぞれ、ガラスやアクリル樹脂などの材料中の、１つのモノリシック要素中で複製することができ、または、ガラスやアクリル樹脂などの事前作成された基板上に微細構造として複製することができる。例として、これらのレンズのファセット高さは、０．５μｍ〜３０μｍの間である。
【００４７】
本発明が、モールドのダイヤモンド旋削またはｎステップリソグラフィエッチング、および平面回折もしくは屈折レンズまたは湾曲回折もしくは屈折レンズの成形による手段以外の手段で製造されたレンズアセンブリ２０００を含みうることを、当業者なら理解するであろう。例として、このレンズアセンブリは、空間的に変動する屈折率および空間的に変動する回折を伴うレンズを備えてよく、これらのレンズは、屈折率分布型材料、光学メタマテリアル、および、微細構造パターンまたは容積ホログラフィック要素の複製を使用して作成することができる。
【００４８】
立体３Ｄ表示システム１０の好ましい一実施形態では、表示ユニット１３は投影表示装置であり、ステレオ照明ユニット１０１は、左目照明源２０１および右目照明源２０２中に発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。この実施形態のさらに他の変形では、ＬＥＤは、狭帯域単色ＬＥＤである。例として、これらの単色ＬＥＤは、Ｌｕｍｉｎｕｓ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｌｔｄ．によって製造されたＰＴ−１２０タイプのものである。狭帯域単色ＬＥＤを使用することの利点は、大きい色域が可能になることである。狭帯域単色ＬＥＤを使用することのさらに他の利点は、色中立かつ明所視で重み付けされた約７５％の透過率を有するほぼクリアな眼鏡を備える波長選択フィルタリングアイウェア１４の使用が可能になることである。このクリアな眼鏡は、図８に示した上記の透過スペクトルと同様の、左目照明結合器透過スペクトル１５０１、右目照明結合器透過スペクトル１５０２、左目レンズ透過スペクトル２４０１、および右目レンズ透過スペクトル２４０２によって可能になる。
【００４９】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３は投影表示装置であり、ステレオ照明ユニット１０１は、左目照明源２０１および右目照明源２０２中に固体レーザを備える。例として、固体レーザは、固体半導体レーザである。例として、これらの固体レーザは、垂直拡張キャビティレーザ（ＶＥＣＳＥＬ、ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｃａｖｉｔｙ  ｌａｓｅｒ）のアレイである（特許文献１４）。レーザを使用することにより、大きい色域が可能になり、さらに、色中立かつ明所視で重み付けされた９０％よりも高い透過率を有するほぼクリアな眼鏡を備える波長選択フィルタリングアイウェア１４の使用が可能になる。このクリアな眼鏡は、図８に示した上記の透過スペクトルと同様の、左目照明結合器透過スペクトル１５０１、右目照明結合器透過スペクトル１５０２、左目レンズ透過スペクトル２４０１、および右目レンズ透過スペクトル２４０２によって可能になる。例として、これらの透過スペクトルは、スペクトル結合器１０００中のマルチバンドパス薄膜干渉フィルタ１００２および１００３と、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００のフィルタ２０２０中のマルチノッチ薄膜干渉フィルタとを使用して得られる。別の例として、これらの透過スペクトル２４０１および２４０２は、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００のフィルタ２０２０中でルゲートノッチフィルタを使用して得られる。別の例として、これらの透過スペクトル２４０１および２４０２は、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００のフィルタ２０２０中でホログラフィックノッチフィルタを使用して得られる。例として、このレンズアセンブリ２０００によって可能となる、フィルタ２０２０に対する５度未満のＡＯＩにより、ルゲートノッチフィルタやホログラフィックノッチフィルタなど、狭いノッチを有する進化型ノッチフィルタの使用が可能になる。
【００５０】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３は投影表示装置であり、空間光変調器１０３は、照明の空間変調が可能な単一の空間光変調器であり、この空間変調は、この照明の偏光状態の影響を受けないかまたはほぼ受けない。例として、この単一の空間光変調器は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．によって製造されたタイプのディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）であり、左画像データ１１および右画像データ１２はそれぞれ３つの色チャネルを含み、この単一の空間光変調器は、左画像データ１１と右画像データ１２の両方のこれら３つの色チャネル全てを変調する。表示ユニット１３中で、ステレオ照明ユニット１０１中のＬＥＤと、空間光変調器１０３としてのＤＭＤとを使用して、ほぼフリッカのない立体３Ｄ表示が可能である。例として、ＬＥＤおよび固体半導体レーザの切替時間は、１マイクロ秒である。例として、ＤＭＤは、毎秒約３００００個の２値フレームを変調する。
【００５１】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３は投影表示装置であり、空間光変調器１０３は、２つまたはそれ以上の空間光変調器である。例として、これらの空間光変調器は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．によって製造されたタイプのディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。
【００５２】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３はバックライト式透過表示装置であり、ステレオ照明ユニット１０１は、左目照明源２０１および右目照明源２０２中に発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、これらのＬＥＤは、左目照明２１１および右目照明２１２中の照明の実質的なソースである。この実施形態の一変形では、左目照明源２０１は、赤として知覚される照明、緑として知覚される照明、および青として知覚される照明を含む左目照明２１１を発する。この実施形態の一変形では、右目照明源２０２は、赤として知覚される照明、緑として知覚される照明、および青として知覚される照明を含む右目照明２１２を発する。この実施形態のさらに他の変形では、ＬＥＤは、狭帯域単色ＬＥＤである。例として、これらの単色ＬＥＤは、Ｌｕｍｉｎｕｓ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｌｔｄ．によって製造されたＰＴ−１２０タイプのものである。例として、狭帯域単色ＬＥＤを使用することにより、大きい色域が可能になる。例として、狭帯域単色ＬＥＤを使用することにより、色中立かつ明所視で重み付けされた７５％よりも高い透過率を有するほぼクリアな眼鏡を備える波長多重分離フィルタリングアイウェア１４の使用が可能になる。例として、このクリアな眼鏡は、図８に示した上記の透過スペクトルと同様の、左目照明結合器透過スペクトル１５０１、右目照明結合器透過スペクトル１５０２、左目レンズ透過スペクトル２４０１、および右目レンズ透過スペクトル２４０２によって可能になる。例として、これらの透過スペクトルは、スペクトル結合器１０００中のマルチバンドパス薄膜干渉フィルタ１００２および１００３と、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００のフィルタ２０２０中のマルチノッチ薄膜干渉フィルタとを使用して得られる。
【００５３】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３はバックライト式透過表示装置であり、ステレオ照明ユニット１０１は、左目照明源２０１および右目照明源２０２中に固体レーザを備え、これらの固体レーザは、左目照明２１１および右目照明２１２中の照明の実質的なソースである。この実施形態の一変形では、左目照明源２０１は、赤として知覚される照明、緑として知覚される照明、および青として知覚される照明を含む左目照明２１１を発する。この実施形態の一変形では、右目照明源２０２は、赤として知覚される照明、緑として知覚される照明、および青として知覚される照明を含む右目照明２１２を発する。例として、これらの固体レーザは、固体半導体レーザである。例として、これらの固体レーザは、垂直拡張キャビティレーザ（ＶＥＣＳＥＬ）のアレイである（特許文献１４）。レーザを使用することにより、大きい色域が可能になり、さらに、色中立かつ明所視で重み付けされた９０％よりも高い透過率を有するほぼクリアな眼鏡を備える波長多重分離アイウェア１４の使用が可能になる。例として、このクリアな眼鏡は、図８に示した上記の透過スペクトルと同様の、左目照明結合器透過スペクトル１５０１、右目照明結合器透過スペクトル１５０２、左目レンズ透過スペクトル２４０１、および右目レンズ透過スペクトル２４０２によって可能になる。例として、これらの透過スペクトルは、スペクトル結合器１０００中のマルチバンドパス薄膜干渉フィルタ１００２および１００３と、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００のフィルタ２０２０中のマルチノッチ薄膜干渉フィルタとを使用して得られる。別の例として、これらの透過スペクトル２４０１および２４０２は、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００のフィルタ２０２０中でルゲートノッチフィルタを使用して得られる。別の例として、これらの透過スペクトル２４０１および２４０２は、左目レンズ２００１および右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００のフィルタ２０２０中でホログラフィックノッチフィルタを使用して得られる。例として、このレンズアセンブリ２０００によって可能となる、フィルタ２０２０に対する５度未満のＡＯＩにより、ルゲートノッチフィルタやホログラフィックノッチフィルタなど、狭いノッチを有する進化型ノッチフィルタの使用が可能になる。
【００５４】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３は透過表示装置であり、透過表示パネル１１３は、照明の空間変調が可能な透過表示パネルであり、この空間変調は、この照明の偏光状態の影響を受けないかまたはほぼ受けない。例として、この透過表示パネルは、Ｐｉｘｔｒｏｎｉｘ  Ｉｎｃ．によって製造されたディジタルマイクロシャッタ（ＤＭＳ）タイプのＭＥＭＳパネルであり、左画像データ１１および右画像データ１２はそれぞれ３つの色チャネルを含み、この透過表示パネルは、左画像データ１１と右画像データ１２の両方のこれら３つの色チャネル全てを、フィールド順次方式で変調する。表示ユニット１３中で、ステレオ照明ユニット１０１中のＬＥＤまたは固体半導体レーザと、透過表示パネル１１３としてのＤＭＳパネルとを使用して、ほぼフリッカのない立体３Ｄ表示が可能である。例として、ＬＥＤおよび固体半導体レーザの切替時間は、１マイクロ秒である。例として、ＤＭＳパネル中のマイクロシャッタの応答時間は、約１００マイクロ秒である。例として、表示ユニット１３は、エッジ照明バックライティングユニット（ＢＬＵ）として構成された、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１およびバックライト照明光学系１１２を備え、さらに例として、このＢＬＵは、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１を収容するように修正が加えられた、特許文献１５に記載のタイプの一変形である。
【００５５】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３は透過表示装置であり、透過表示パネル１１３は、照明の空間変調が可能な透過表示パネルであり、この空間変調は実質的に、２つの直交する偏光状態のうちの一方の照明に対してのみ有効である。例として、この透過表示パネルは、薄膜トランジスタ液晶表示（ＴＦＴ−ＬＣＤ）パネルであり、左画像データ１１および右画像データ１２はそれぞれ３つの色チャネルを含み、この透過表示パネルは、左画像データ１１と右画像データ１２の両方のこれら３つの色チャネル全てを、フィールド順次方式で変調する。例として、このＴＦＴ−ＬＣＤパネルは、少なくとも３６０Ｈｚのフィールドレートを有し、これは毎秒少なくとも６０個のカラーステレオ画像を表示するのに十分な高さである。例として、表示ユニット１３は、エッジ照明バックライティングユニット（ＢＬＵ）として構成された、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１およびバックライト照明光学系１１２を備え、さらに例として、このＢＬＵは、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１を収容するように修正が加えられた、特許文献１５に記載のタイプの一変形である。
【００５６】
立体３Ｄ表示システム１０の一実施形態では、表示ユニット１３は透過表示装置であり、透過表示パネル１１３は、照明の空間変調が可能な透過表示パネルであり、この空間変調は本質的に、２つの直交する偏光状態のうちの一方の照明に対してのみ有効である。例として、この透過表示パネルは、薄膜トランジスタ液晶表示（ＴＦＴ−ＬＣＤ）パネルであり、左画像データ１１および右画像データ１２はそれぞれ３つの色チャネルを含み、この透過表示パネルは、３つの色チャネル全てを同時に表示し、この透過表示パネルは、左画像データ１１および右画像データ１２をフィールド順次方式で変調する。例として、このＴＦＴ−ＬＣＤパネルは、少なくとも１２０Ｈｚのフィールドレートを有し、これは毎秒少なくとも６０個のカラーステレオ画像を表示するのに十分な高さである。例として、表示ユニット１３は、エッジ照明バックライティングユニット（ＢＬＵ）として構成された、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１およびバックライト照明光学系１１２を備え、さらに例として、このＢＬＵは、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１を収容するように修正が加えられた、特許文献１５に記載のタイプの一変形である。ＬＥＤをより短いデューティサイクルの間にかなり高い輝度でパルシングできることにより、ステレオ照明ユニット１０１を使用する本発明のＬＥＤ照明またはレーザ照明による立体３Ｄバックライト式透過３色ＴＦＴ−ＬＣＤ表示装置は、液晶シャッタ眼鏡または切替可能偏光回転子を使用する同様のＬＥＤ照明またはレーザ照明による立体３Ｄ表示装置よりも、かなり高い輝度を有することができる。
【００５７】
表示ユニット１３が、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１を備える透過表示装置である、本発明の好ましい一実施形態では、バックライト照明光学系１１２は、参考文献の特許文献１６に記載のものと同様のエッジ照明タイプのものである。この参考文献を参照し、ＡＸＸＸがこの参考文献中の番号付きアイテムを表すものとする。この好ましい実施形態では、Ａ１０１の番号が付されたエッジ照明器は、あるステレオ照明ユニット１０１から生じる入力照明Ａ４０１と、別のステレオ照明ユニット１０１から生じる入力照明Ａ４０２とを有する。特許文献５におけるエッジ照明実施形態と比較して、この好ましい実施形態の利点は、ステレオ照明ユニット１０１が、左目照明２１１と右目照明２１２とをほぼ同じ光路に結合し、したがって、エタンデュを保存し、特許文献５と比較して所与の受容角度内の照明の量を倍増することである。
【００５８】
表示ユニット１３が、１つまたは複数のステレオ照明ユニット１０１を備える透過表示装置である、本発明の好ましい一実施形態では、バックライト照明光学系１１２は、参考文献の特許文献１５に記載のものと同様のエッジ照明タイプのものである。この参考文献を参照し、ＢＸＸＸがこの参考文献中の番号付きアイテムを表すものとする。この好ましい実施形態では、ＬＥＤ  Ｂ６を含むＬＣＤシステムＢ３中の位置が、ＬＥＤ照明によるステレオ照明ユニット１０１を備える。
【００５９】
エッジ照明バックライティングユニットの利点は、比較的単純で低コストであることである。コストの問題を解決できれば、本発明の一実施形態は、透過表示タイプの表示ユニット１３を含んでよく、この場合、バックライト照明光学系１１２は、多数のステレオ照明ユニット１０１を含む直接照明（ｄｉｒｅｃｔ−ｌｉｔ）タイプのものである。参考記事（非特許文献２）に記載の従来技術と比較して、この手法の利点は、左目照明２１１と右目照明２１２とをほぼ同じ光路に結合しそれによりエタンデュを保存することによる、輝度の増加および照明の均一性である。従来技術で周知の直接照明バックライティングの利点は、局所的な調光によって得られる非常に高い静的コントラスト比が可能なことである。エッジ照明バックライティングユニットを備える表示装置は、通常、透過表示パネルのコントラスト比によって静的コントラスト比が制限される。
【００６０】
例示的なフィルタおよび回折レンズのセット  図２１〜２５
この例示的なフィルタセットは、狭帯域ＲＧＢ  ＬＥＤと共に使用されるよう意図され、色中立の眼鏡中で高い可視光透過率を提供しながらもなお大きいステレオ色域を有するように最適化される。このフィルタセットは、左目表示装置フィルタ中の３つの通過帯域、右目表示装置フィルタ中の３つの通過帯域、左目アイウェアフィルタ中の４つの通過帯域、および右目アイウェアフィルタ中の４つの通過帯域を有する。このフィルタセットを、実際の干渉フィルタ設計によって例示する。
【００６１】
図２１に、赤、緑、青のＰＴ−１２０  ＬＥＤ（Ｌｕｍｉｎｕｓ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｉｎｃ．  ＭＡ  ＵＳＡ）の発光スペクトルと共に、左目表示装置フィルタ１５０１および右目表示装置フィルタ１５０２の透過スペクトルを示す。フィルタ１５０１と１５０２は両方とも、３つの通過帯域を有する。
【００６２】
図２４に、左目表示装置フィルタ１５０１および右目アイウェアフィルタ２４０２の透過スペクトルを示す。アイウェアフィルタ２４０２は、４つの通過帯域を有する３重ノッチフィルタである。図２５に、右目表示装置フィルタ１５０２および左目アイウェアフィルタ２４０１の透過スペクトルを示す。アイウェアフィルタ２４０１は、４つの通過帯域を有する４重ノッチフィルタであり、これらのノッチのうちの３つは表示装置フィルタ１５０２の通過帯域をブロックし、１つのノッチは蛍光光源中の発光ピークを減衰させる。
【００６３】
左目色域は、右目色域とほぼ同様である。少量の色補正が必要であり、原色の相対的なルミナンスは、２０〜２５％の間であり、この結果、色補正後のステレオルーメン効率は約１０％である。フィルタセットは、大幅な色歪みがないように設計される。光源にかかわらず、３つの三刺激値の全てについて可視光透過率は約７０±１０％である。これらのアイウェアフィルタは、大幅な色歪みなしに画面外の物体をクリアに見ることを可能にする。
【００６４】
図２２に、左目レンズ２００１中のレンズアセンブリ２０００中で使用される多次数回折レンズの例示的な一実施形態の回折効率を示す。回折効率は、左目表示装置フィルタ透過スペクトル１５０１中の全ての通過帯域については１に近く、右目表示装置フィルタ透過スペクトル１５０２中の全ての通過帯域についてはかなり低減される。図２３に、右目レンズ２００２中のレンズアセンブリ２０００中で使用される多次数回折レンズの例示的な一実施形態の回折効率を示す。回折効率は、右目表示装置フィルタ透過スペクトル１５０２中の全ての通過帯域については１に近く、左目表示装置フィルタ透過スペクトル１５０１中の全ての通過帯域についてはかなり低減される。平易に言えば、このことは、左目レンズを通して表示装置を見るときには合焦した左目画像および脱焦した右目画像を提供し、他方の目についてはその逆であるように、左目と右目の多次数回折レンズの対の設計波長および回折次数を選択することができることを意味する。
【００６５】
図２４および図２５に示す例示的なフィルタセットの眼鏡フィルタ２４０１および２４０２の欠点は、消光比の高いノッチフィルタを設計することの複雑さである。反対の目の画像がぼけた焦点ずれ画像として見られるときの知覚されるステレオクロストークが低減されるせいで、フィルタ２０２０中のステレオ消光比に対する要件が低くなることを利用することにより、満足できる画質を得るのにフィルタ２０２０中で必要とされる誘電層はより少なく、したがってこれらのフィルタを製造するコストが削減される。また、本発明のいくつかの実施形態では、表示装置フィルタの左目透過スペクトル１５０１および右目透過スペクトル１５０２によって例示される、表示装置中のフィルタリング手段と、図２２および図２３の多次数回折レンズの回折効率によって例示される、視認補助具中の回折フィルタリング手段との組合せは、比較的コストのかかる誘電多層フィルタを視認補助具中で使用せずに、許容できる立体画像を提供するのに十分であることを理解されたい。したがって、同じ表示装置フィルタと共に使用される、ハイエンドと通常の両方の眼鏡の可能性がある。
【００６６】
他の表示装置
本発明が、図２の結像投影表示装置または図３の透過フラットパネル表示装置以外のタイプの表示ユニット１３を含みうることを、当業者なら理解するであろう。例として、表示ユニット１３は、レーザ照明の位相、またはレーザ照明の位相と大きさとの両方を空間変調する空間光変調器を備えるホログラフィック画像投影タイプのものとすることができ、この例では、この空間光変調器によって空間変調されたレーザ照明の位相および／または大きさのフーリエ変換を実施して、このフーリエ変換された空間変調済みレーザ照明を視認可能表示面上に投影する、ホログラフィック投影光学系があってよい。例として、この空間光変換器は、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）に類似するが一軸ホログラフィック画像投影モードで動作する、位相変調素子と走査デバイスとの１Ｄアレイであってよく、それにより、ＧＬＶ  ＭＥＭＳは、１Ｄアレイによって位相変調されたレーザ照明のフーリエ変換が左画像１１または右画像１２の垂直または水平走査線と等しいかまたはほぼ等しいようにして、そのアレイ素子の位置または状態を変調する。例として、この走査デバイスは、機械的に回転するミラー、振動共振モードＭＥＭＳミラー、または、関連する光学系を備える固体ホログラフィック走査デバイスとすることができる。例として、この固体ホログラフィック走査デバイスは、レーザ照明の位相変調のための第２の１Ｄアレイを備えてよい。例として、この空間光変調器は、Ｌｉｇｈｔ  Ｂｌｕｅ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｔｄ．によって開発されたシステムと同様の、レーザ照明の位相を変調する２Ｄ強誘電性液晶オンシリコン（ＦＬＣＯＳ）マイクロディスプレイとすることができる。例として、この空間光変調器は、例えば望遠鏡中の適応光学系システムに現在適用されているマイクロディスプレイと同様の、２Ｄ位相変調ＭＥＭＳマイクロディスプレイとすることができる。
【００６７】
したがって要約すると、本発明は、立体結像システムから受け取られた画像を見るための立体視認補助具に関係し、結像システムは、２つの異なる波長範囲セットを有する画像を提供する２つのチャネルを備える。この視認補助具は、それぞれの目に１つずつの、２つのフィルタリング手段を備え、第１のフィルタリング手段は第１の波長セット内の光を透過させ、第２のフィルタリング手段は第２の波長セット内の光を透過させて、２つの立体チャネルの画像を表す。各フィルタリング手段は、視認補助具の面２００５に対して相対的な、結像システムからの光の入射角を変えるために、対応する波長で所定の焦点距離を有する第１の光学デバイスまたはアセンブリ２０１０、２０１１、２０１３、２３１２を備える。この表面は、湾曲していてよく、または平面を構成してよい。
【００６８】
好ましくは、焦点距離は負であり、それにより、入射角を低減し、したがってまた結像システムの種々の部分からの光の方向差も低減する。このことは、上記の第１の光学デバイスの後に配置された、上記の波長セットのうちの一方の内の光を透過させる誘電フィルタ２０２０を、フィルタリング手段が備え、それにより上記の光学デバイスが、このフィルタに対する入射角を低減し、したがってまたフィルタリングされた光の波長の変動も低減する場合に、特に有利である。
【００６９】
好ましくは、第１の光学デバイスは、結像システムからフィルタ上への光と、結像システムからの入射光の方向を本質的に再確立するための第２のレンズ２０３１および２３２２が備わる第２の光学デバイスまたはアセンブリ２０３０の面との間の角度を低減するための、第１の面上の第１のレンズである。この実施形態では、第１および第２のレンズは、フレネルレンズ２０１１および２０３１によって構成されることが好ましいが、回折および屈折レンズ、ならびにこのようなレンズの組合せもまた可能である。組み合わせられた第１および第２のレンズは、無限焦点システムを構成することができる。
【００７０】
一実施形態によれば、組み合わせられた第１および第２のレンズは、視覚補正を提供する焦点システムであり、それによりユーザは、自分の目に適合する特別設計の３Ｄ眼鏡を有することができ、したがって、３Ｄ画像を見るときに２組の視認補助具を同時に使用する必要がなくなる。
【００７１】
第１の光学デバイス／アセンブリ２０１０には、別法として、上記の波長セットのうちの一方の内で焦点距離を有し、この波長セット外の光を散乱させるかまたは選択された波長外の光を拡散させる、第１の回折フィルタ２３１２が備わってもよい。このようにして、レンズ間の誘電フィルタなしに、この光のフィルタリングが得られる。好ましくは、このシステムはまた、結像システムからの上記の波長セット内の入射光の方向を実質的に再構築するための、第２の回折面２３２２によって構成される第２の光学デバイスを備える。このシステムはまた、光の全てではないがほとんどを除去ししたがって回折フィルタまたは誘電フィルタの必要を低減する、コース誘電フィルタを備えてもよい。
【００７２】
前述のように、２つの光学デバイスが使用される場合、これらの光学デバイスは逆の焦点距離を有してもよく、または、個々のユーザの目に合致するように結合焦点距離が選択されてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０  立体３Ｄ表示システム
１１  左画像データ
１２  右画像データ
１３  表示ユニット
１５  左目
１６  右目
１０１  ステレオ照明ユニット
１０２  照明光学系
１０３  空間光変調器
１０４  投影光学系
１０５  投影画面
２０１  左目照明源
２０２  右目照明源
２０３  照明結合器
２１１  左目照明
２１２  右目照明
２１３  出力照明
２２１  左目照明制御信号
２２２  右目照明制御信号
【図１】
2013536454.tif 000004
【図２】
2013536454.tif 000005
【図３】
2013536454.tif 000006
【図４】
2013536454.tif 000007
【図６】
2013536454.tif 000008
【図１１】
2013536454.tif 000009
【図１２】
2013536454.tif 000010
【図１３】
2013536454.tif 000011
【図１４】
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【図１５】
2013536454.tif 000013
【図１６】
2013536454.tif 000014
【図１７】
2013536454.tif 000015
【図１８】
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【図１９】
2013536454.tif 000017
【図２０】
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【図５】
2013536454.tif 000019
【図７】
2013536454.tif 000020
【図８】
2013536454.tif 000021
【図９】
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【図１０】
2013536454.tif 000023
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2013536454.tif 000027
【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年4月30日(2012.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体結像システムから受け取られた画像を見るための立体視認補助具であって、前記立体結像システムが、２つの異なる波長範囲セットを有する画像を提供する２つのチャネルを備え、前記立体視認補助具が２つのフィルタリング手段を備え、第１のフィルタリング手段が第１の波長セット内の光を透過させ、第２のフィルタリング手段が第２の波長セット内の光を透過させ、前記フィルタリング手段のそれぞれが、選択された焦点距離を対応する波長において有する第１の光学デバイスを備え、前記フィルタリング手段が、前記第１の光学デバイスの後に配置された、前記波長セットのうちの一方の内の光を透過させる誘電フィルタを備え、前記第１の光学デバイスが、前記フィルタ上の入射角を低減するように負の焦点距離を有し、前記立体視認補助具が、各フィルタリング手段の反対側に正の焦点距離を有する第２の光学デバイスも備えることを特徴とする立体視認補助具。
【請求項２】
前記第１の光学デバイスが、前記立体結像システムからフィルタ上への光と、前記立体結像システムからの入射光の方向を本質的に再確立するための第２のレンズが備わる第２のフィルタ面との間の角度を低減するように、前記立体結像システムからの前記光を視準するための、第１の面上の第１のレンズであることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項３】
前記第１および第２のレンズがフレネルレンズによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項４】
前記第１および第２のレンズが回折レンズであることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項５】
組み合わせられた前記第１および第２のレンズが無限焦点システムであることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項６】
組み合わせられた前記第１および第２のレンズが、視覚補正を提供する焦点システムであることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項７】
前記光学デバイスのうちの一方が、前記波長セットのうちの一方の内のみで前記選択された焦点距離を有する回折フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項８】
前記立体結像システムからの前記波長範囲内の入射光の方向を本質的に再確立するための第２の光学デバイスを備えることを特徴とする請求項８に記載の立体視認補助具。
【請求項９】
追加のフィルタを備えることを特徴とする請求項８に記載の立体視認補助具。
【請求項１０】
前記２つの光学デバイスが前記波長セットにおいて反対の焦点距離を有することを特徴とする請求項１に記載の立体視認補助具。
【請求項１１】
立体結像システムから受け取られた画像を見るための立体視認補助具であって、前記立体結像システムが、２つの異なる波長範囲セットを有する画像を提供する２つのチャネルを備え、前記立体視認補助具が２つのフィルタリング手段を備え、第１のフィルタリング手段が第１の波長セット内の光を透過させ、第２のフィルタリング手段が第２の波長セット内の光を透過させ、前記フィルタリング手段のそれぞれが、選択された焦点距離を前記対応する波長セット中のみで有する回折レンズによって構成されることを特徴とする立体視認補助具。
【請求項１２】
第２の焦点距離を有する第２のレンズが各フィルタリング手段に備わることを特徴とする請求項１１に記載の視認補助具。
【請求項１３】
前記第２のレンズが前記回折レンズと反対の焦点距離を有することを特徴とする請求項１２に記載の視認補助具。
【請求項１４】
前記第２のレンズが、選択された焦点距離を前記対応する波長セット内のみで有する回折レンズであることを特徴とする請求項１２に記載の視認補助具。
【国際調査報告】
2013536454.tif 000029
2013536454.tif 000030
2013536454.tif 000031
2013536454.tif 000032
2013536454.tif 000033