(57)【要約】  立体画像を形成する方法は、画像フレームの第１の端から第２の端に順次順序付けされた左目画像のラインのデータを提供することによって前記左目画像を形成し、前記左目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、第１ポジションから第２ポジションに表示面上で前記変調光のラインを漸進的にスキャンし、前記画像フレームの前記第２の端から前記第１の端に順次順序付けされた右目画像のラインのデータを提供することによって前記右目画像を形成し、前記右目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、前記第２ポジションから前記第１ポジションに前記表示面上で前記変調光のラインを漸進的にスキャンすることからなる繰り返しサイクルにより別々の前記左目画像と前記右目画像とを形成するステップと、少なくとも１人の視聴のために前記左目画像と前記右目画像とを区別するステップとを有する。
2011523715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体画像を形成する方法であって、
ａ）（ｉ）画像フレームの第１の端から第２の端に順次順序付けされた左目画像のラインのデータを提供することによって前記左目画像を形成し、前記左目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、第１ポジションから第２ポジションに表示面上で前記変調光のラインを漸進的にスキャンし、（ｉｉ）前記画像フレームの前記第２の端から前記第１の端に順次順序付けされた右目画像のラインのデータを提供することによって前記右目画像を形成し、前記右目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、前記第２ポジションから前記第１ポジションに前記表示面上で前記変調光のラインを漸進的にスキャンすることからなる繰り返しサイクルにより別々の前記左目画像と前記右目画像とを形成するステップと、
ｂ）少なくとも１人の視聴のために前記左目画像と前記右目画像とを区別するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記左目画像の変調光のラインの少なくとも一部は、同一の波長を有し、前記右目画像の変調光のラインの一部として同一のリニア光変調装置を用いて形成される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記左目画像の変調光の一部は、第１リニアアレイを用いて形成され、
前記右目画像の変調光の一部は、第２リニアアレイを用いて形成され、
前記第１リニアアレイと前記第２リニアアレイとは、同一の基板上にある、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記左目画像のラインは、第１波長であり、
前記右目画像のラインは、第２波長であり、
前記第１波長は、前記第２波長の４０ｎｍ内である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記左目画像の変調光のラインと、前記右目画像の変調光のラインとは、循環的に偏光される、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記左目画像の変調光のラインは、グレイティング電気機械システムデバイスを用いて形成される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
偏光分離デバイスが、左目画像と右目画像とからの光を区別するのに用いられる、請求項２記載の方法。
【請求項８】
変調視聴眼鏡が、左目画像と右目画像とからの光を区別するのに用いられる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
シャッタ眼鏡が、左目画像と右目画像とからの光を区別するのに用いられる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
スペクトルフィルタが、左目画像と右目画像とからの光を区別するのに用いられる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記変調光のラインをスキャンするステップは、フォワード方向又はリバース方向の何れかにスキャニング要素を回転することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記回転するスキャニング要素は、ガルバノメトリックミラーである、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記左目画像と前記右目画像とは、カラー画像である、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記左目画像と前記右目画像とのラインのデータの提供は、フレームバッファにおいてデータを構成することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
（ｉ）スキャニング要素を第１ポジションから第２ポジションにフォワード方向に回転させながら、表示面に対して変調光のラインを漸進的にスキャンする繰り返しシーケンスによって２次元画像を形成することと、
（ｉｉ）スキャニング要素を第１ポジションから第２ポジションに回転させながら、表示面に対して変調光のラインを漸進的にスキャンすることによって前記左目画像を形成し、前記スキャニング要素を前記第２ポジションから前記第１ポジションに回転させながら、前記表示面に対して変調光のラインを漸進的にスキャンすることによって前記右目画像を形成する繰り返しのステップによって、左目画像と右目画像とからなる立体画像を形成することと、
の間で切り替えることによって２つのモードの何れかにより前記表示面に画像を表示する方法。
【請求項１６】
前記切替は、投射装置に関する制御論理により自動的に実行される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記切替はさらに、前記立体画像を形成するためクロックタイミングを変更することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記２次元画像の変調光のスキャニングラインの本数は、前記左目画像と前記右目画像とのそれぞれの変調光のスキャニングラインの少なくとも２倍である、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記立体画像の画像フレーム毎のピクセルオン時間は、前記２次元画像の画像フレーム毎のピクセルオン時間を超える、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
（ｉ）画像フレームの第１の端から第２の端に順次順序付けされた２次元画像のラインのデータを提供し、前記２次元画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、スキャニング要素を第１ポジションから第２ポジションにフォワード方向に回転させながら、表示面に前記変調光のラインを漸進的にスキャンすることと、
（ｉｉ）（ａ）画像フレームの第１の端から第２の端に順次順序付けされた左目画像のラインのデータを提供することによって前記左目画像を形成し、前記左目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、スキャニング要素を第１ポジションから第２ポジションにフォワード方向に回転させながら、表示面に前記変調光のラインを漸進的にスキャンし、（ｂ）前記画像フレームの前記第１の端から前記第２の端に順次順序付けされた右目画像のラインのデータを提供することによって前記右目画像を形成し、前記右目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、前記スキャニング要素を前記第２ポジションから前記第１ポジションにリバース方向に回転させながら、前記表示面に前記変調光のラインを漸進的にスキャンし、（ｃ）少なくとも１人の視聴者のために前記左目画像と前記右目画像とを区別することからなるサイクルにより別々の前記左目画像と前記右目画像とを形成することと、
の間で切り替えることによって２つのモードの何れかにより表示面上に画像を表示する方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの光変調チャネルを有する投射装置であって、
変調光のラインを形成するため起動可能なリニア光変調アレイに光を導くよう配置される光源と、
表示面に変調光を導くための投射レンズからの変調光のパス上の往復スキャナであって、第１ドライブ波形又は第２ドライブ波形の信号に従って前記変調光をフォワード方向又はリバース方向にスキャンするよう駆動可能な往復スキャナと、
前記第１ドライブ波形と前記第２ドライブ波形の何れを提供するよう選択的に動作可能な制御回路と、
を有し、
前記第１ドライブ波形の信号は、それのフォワード方向とバックワード方向の双方向で前記表示面に変調光を導く前記往復スキャナを駆動し、
前記第２ドライブ波形の信号は、それのフォワード方向とバックワード方向の一方向のみで前記表示面に変調光を導く前記往復スキャナを駆動する投射装置。
【請求項２２】
前記往復スキャナは、ガルバノメトリック駆動ミラーである、請求項２１記載の投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にリニア光変調装置を用いた表示装置に関し、より詳細には表示面上でカラー毎に１回に１つのラインで変調された光をスキャンすることによって、立体画像を形成する表示装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニア光変調装置は、画像の各ラインが、スキャン素子からの反射又は他のタイプのリダイレクションによって、個別に形成され、スクリーン又は他の表示面に提供される高速な繰り返しのシーケンスによって画像を形成する。このように動作するタイプのリニア光変調装置は、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍａｃｈｉｎｅｓによって提供され、米国特許第６，２１５，５７９号（Ｂｌｏｏｍ  ｅｔ  ａｌ．）などに記載されるグレイティング光バルブ（ＧＬＶ）構成などのデバイスを含む。ＧＬＶデバイスに基づく表示システムは、例えば、米国特許第５，９８２，５５３号（Ｂｌｏｏｍ  ｅｔ  ａｌ．）などに開示されている。
【０００３】
改良タイプのリニア光変調装置は、同一出願人による米国特許第６，３０７，６６３号（Ｋｏｗａｒｚ）に開示されたグレイティング電気機械システム（ＧＥＭＳ）デバイスなどである。コンフォーマルＧＥＭＳデバイスのリニアアレイに基づく表示システムが、同一出願人による米国特許第６，４１１，４２５号及び第６，４７６，８４８号（共にＫｏｗａｒｚ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。ＧＥＭＳデバイスアーキテクチャ及び動作のさらなる詳細な説明が、米国特許第６，６６３，７８８（Ｋｏｗａｒｚ  ｅｔ  ａｌ．）及び第６，８０２，６１３号（Ａｇｏｓｔｉｎｅｌｌｉ  ｅｌ  ａｌ．）を含むいくつかの同一出願人による米国特許及び公開出願に与えられている。ＧＥＭＳデバイスでは、光は回折により変調される。ＧＥＭＳチップでは、単一基板上に形成されたコンフォーマル電気機械リボンエレメントのリニアアレイは、ラインスキャンされたプロジェクションディスプレイの各ピクセルラインを形成するため、１以上の回折された光のオーダを提供する。
【０００４】
ＧＬＶ及びＧＥＭＳカラー表示システムのアーキテクチャは、一般に赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）の３つの独立したカラーパスを利用し、各カラーパスが電気機械グレイティングデバイスのリニアアレイに与えられる。起動されると、電気機械グレイティングデバイスの各リニアアレイは、同時に画像の１つのラインを形成するため、それのコンポーネントの赤色、緑色又は青色レーザ光を変調する。その後、結果として得られる各カラーの変調された光ラインが同一の出力軸上で合成され、その後に表示スクリーンにスキャンされるフルカラー画像を提供する。
【０００５】
一般に、リニア光変調アレイは、高解像度、低コスト及び簡単な照明光学系のため、それらのエリアアレイ空間光変調装置（ＳＬＭ）の対応するものに対して有利である。ＧＬＶ及びＧＥＭＳデバイスは、高速切替速度により動作するよう起動可能であり、レーザ光を変調可能である。ＧＬＶ及びＧＥＭＳデバイスは、高解像度、高ネイティブビットデプス、可変的スペクト比及び動きアーチファクトからの自由度に対して、他のタイプの空間光変調装置と比較して優位性を有する。しかしながら、これらのデバイスを利用する表示手段については、固有の制約がある。表示面上の変調された光をスキャンするのに従来利用される電流により駆動されるスキャニングミラーは、単一の２Ｄ（２次元）画像フレームを形成するため小さな角度範囲上で回転することによってスキャンし、その後に次のスキャン位置に回転を戻してリセットされる必要がある。このリセット時間中、標準的なスキャン方式を利用して、画像コンテンツを投射することはできない。その時間の約１５〜２５％の間、ミラーは次のスキャン位置に戻される。これは、利用可能な光出力を減少させ、取得可能な光の効率を限定する。スキャニングミラーのミラーリセット時間と加速及び減速時間によって、変調された光をこのようなシステムに提供するための有効なデューティサイクル、いわゆる、“ピクセルオン”時間は、約７２〜８２％以下となる。
【０００６】
効率性を向上させるための必要性に対する１つの応答は、ミラーサイクルタイミングを変更し、各方向へのスキャニングミラーの回転中に画像コンテンツを投射することであった。この戦略は、米国特許第７，０５３，９３０号（Ｗｅｂｂ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。このアプローチは、追加的な時間で変調された光を投射し、以前のタイミングサイクルに対して５〜１０％の効率性を向上させるが、投射中に同じ画像フレームの複数回のリフレッシュを必要とする。２Ｄ画像形成のための双方向スキャニングはまた、特に高解像度を有するディスプレイに対して、実際上はやや画像解像度を損なう。
【０００７】
立体画像投射は、映画投射全体の特に関心のあるエリアの１つである。ステレオ投射の従来の構成は、一方が左目で他方が右目のための２つのプロジェクタを利用する構成を含む。この基本モデルは、Ｂａｒｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎなどのベンダからのデジタル投射装置と共に、従来のフィルムベースシステムを用いて適用されてきた。このような２つのプロジェクタによる構成は立体画像形成システムにより提供される実現可能性と画像形成能力の向上を良好に示してきたが、これらのシステムは高価であって、互いに正確な配置を必要とし、劇場の設計やレイアウトにさらなる要求を課すものである。立体画像表示方法は通常は交互に左目の画像と右目の画像とを異なる時間で提供するため、それらは、典型的には、同一の輝度を実現するため、２Ｄディスプレイの名目的な光出力の２倍以上を必要とする。立体画像手段は、１つのプロジェクタを用いて実現されているが、一般には光出力の低下を犠牲としている。光源数を２倍にすることや光変調装置数を２倍にすることなどの従来の手段が実現可能であるが、コストのかかる非実践的なものである。
【０００８】
２Ｄ画像形成に利用されてきた従来の変調方式は、立体画像又は３Ｄ（３次元）画像形成の要求に容易には適応しない。フレームリフレッシュレートを単に６０Ｈｚから１２０Ｈｚに２倍にし、左目の画像サブフレームと右目の画像サブフレームとを交互にすることは、所望の解決手段とはなりえない。充足することが困難である、より高いフレームレートが、ガルバノメトリックスキャナなどのスキャニング装置に要求される。従来技術を用いた立体画像形成に必要なより高いフレームレートは、プロジェクタエレクトロニクスの帯域幅要求を増大させ、パルス幅変調された光バルブアレイの最小のピクセルドライブパルス幅を減少させる。
【０００９】
これらの困難に直面して、リニア光変調装置は、立体画像形成市場の競争相手となりえないかもしれない。左目と右目の変調光を調整及び投射するのに必要とされる複雑なデータパス、配置及びタイミングと左目及び右目画像を独立に提供するため互いにレジスタリングされた複数のプロジェクタデバイスを提供する過大なコストは、デュアルプロジェクタ手段を魅力的なものとせず、低コストの装置の価格範囲から排除する。１つのプロジェクタを用いた立体画像ディスプレイの他の従来アプローチは、かなりの複雑さを要求し、表示出力の輝度を少なくとも部分的に失望させるため、表示される最終的な画像の良好な結果をもたらすものでない。
【００１０】
従って、立体画像を形成するためのＧＥＭＳ、ＧＬＶ及び他のリニア光変調装置
【発明の概要】
【００１１】
本発明の課題は、立体画像投射装置を向上させることに関する。この課題のため、本発明は、立体画像を形成する方法であって、ａ）（ｉ）画像フレームの第１の端から第２の端に順次順序付けされた左目画像のラインのデータを提供することによって前記左目画像を形成し、前記左目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、第１ポジションから第２ポジションに表示面上で前記変調光のラインを漸進的にスキャンし、（ｉｉ）前記画像フレームの前記第２の端から前記第１の端に順次順序付けされた右目画像のラインのデータを提供することによって前記右目画像を形成し、前記右目画像のラインの提供されたデータの順序付けされたシーケンスに従って変調光の連続するラインを形成し、前記第２ポジションから前記第１ポジションに前記表示面上で前記変調光のラインを漸進的にスキャンすることからなる繰り返しサイクルにより別々の前記左目画像と前記右目画像とを形成するステップと、ｂ）少なくとも１人の視聴のために前記左目画像と前記右目画像とを区別するステップとを有する方法を提供する。
【００１２】
他の態様から、本発明は、（ｉ）スキャニング要素を第１ポジションから第２ポジションにフォワード方向に回転させながら、表示面に対して変調光のラインを漸進的にスキャンする繰り返しシーケンスによって２次元画像を形成することと、（ｉｉ）スキャニング要素を第１ポジションから第２ポジションに回転させながら、表示面に対して変調光のラインを漸進的にスキャンすることによって前記左目画像を形成し、前記スキャニング要素を前記第２ポジションから前記第１ポジションに回転させながら、前記表示面に対して変調光のラインを漸進的にスキャンすることによって前記右目画像を形成する繰り返しのステップによって、左目画像と右目画像とからなる立体画像を形成することと、の間で切り替えることによって２つのモードの何れかにより前記表示面に画像を表示する方法を提供する。
【００１３】
本発明の一特徴は、同一のスキャンリニアアレイ装置と電子処理回路とを用いて、単一の投射装置の２Ｄ投射又は３Ｄ立体画像投射の間のモード選択を可能にすることである。
【００１４】
本発明の効果は、立体画像表示用の従来の方法に対して有効デューティサイクルを向上させることが可能である。
【００１５】
本発明の効果は、従来構成に対して低い複雑さと光配置要求とによって３以上のソリッドステート光源を用いて立体画像投射を提供することである。
【００１６】
本発明の上記及び他の態様、課題、特徴及び効果は、添付した図面を参照して好適な実施例の詳細な説明と添付した請求項とを参照することによりより明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本明細書は、本発明の主題を特に指摘し、明確に請求する請求項によって終了するが、本発明は、添付した図面と共に以下の説明から良好に理解されると考えられる。
【図１】図１は、本発明の一実施例による立体画像表示装置を示す概略ブロック図である。
【図２】図２は、スキャニングミラーによる従来のスキャンニングのためのスキャンシーケンスを示すブロック図である。
【図３】図３は、スキャニング要素による従来のスキャニングのためのタイミング図である。
【図４】図４は、各種実施例で用いられる左目と右目の画像表示を交互にする双方向スキャンシーケンスを示すブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、スキャニング要素による左目と右目の交互画像表示のスキャニングのための双方向スキャンシーケンスと２Ｄスキャンシーケンスとを比較するタイミング図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、スキャニング要素による左目と右目の交互画像表示のスキャニングのための双方向スキャンシーケンスと２Ｄスキャンシーケンスとを比較する他のタイミング図である。
【図６】図６は、極性切替を利用する本発明の他の実施例の立体画像表示装置を示す概略ブロック図である。
【図７】図７は、２つの代替的な光源の何れかを用いるリニア光変調装置の照射を示す概略図である。
【図８】図８は、各種実施例の表示装置の動作を制御するための制御ロジックコンポーネントを示す概略ブロック図である。
【図９Ａ】図９Ａは、双方向スキャニングのための画像データ構成を概略的に示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、一方向スキャニングのための図９Ａと同一の画像データ構成を概略的に示す平面図である。
【図１０】図１０は、バイリニア光変調装置を用いた立体画像表示装置を示す概略ブロック図である。
【図１１】図１１は、２つの交互の光源を用いたバイリニア光変調装置の照射を示す概略図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、トリリニア光変調装置を用いた立体画像表示装置を示す概略ブロック図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、１つのレーザを用いた立体画像ディスプレイを示す概略ブロック図である。
【図１３】図１３は、デュアルビューワアプリケーションにおいて表示装置を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、図７の実施例と同様に左目と右目の双方の画像形成のために１つのリニア変調装置を使用する際の左目と右目の投射のためのタイミングチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示は、特に本発明による装置の一部を構成する、又はより直接的に協調する要素に関する。具体的に図示又は説明されない要素は当業者に周知な各種形態をとりうることが理解されるべきである。ここに図示及び記載される図面は、本発明の処理の主要な原理を説明するために与えられたものであり、実際のサイズ又はスケールを示すことを意図して示されたものでない。相対的な空間関係又は動作原理を強調するため、誇張が必要であるかもしれない。
【００１９】
以下の開示では、“左目画像”という表現は、表示装置により形成され、視聴者の左目により観察される画像を示す。同様に、“右目画像”という表現は、視聴者の右目から観察される別の画像を表す。“立体画像”及び“３Ｄ”という表現は、等価なものとみなされる。
【００２０】
本発明では、“スペクトル範囲”という用語は、約４０ｎｍ以下の相対的に狭い波長範囲又は単一の波長を表す。スペクトルステレオビジョン分離の実施例は、各原色（Ｒ、Ｇ又はＢと従来呼ばれる赤色、緑色又は青色）の異なる波長により左目画像と右目画像とを投射し、フィルタ要素を用いて各カラーの左目画像と右目画像のコンテンツを分離する。
【００２１】
各画像を分離したものとして区別するため、本発明の他の実施例は、左目画像と右目画像との間の区別する特徴として直交偏光された光を利用する。偏光は、右目の変調光に関して直交偏光された左目の変調光によるリニア、楕円又は円状とすることが可能である。
【００２２】
本発明の実施例は、マルチリニアＧＥＭＳ（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス、ＧＬＶデバイス及び他のタイプのリニア変調装置などのリニア光変調装置を利用する。ＧＥＭＳや他のタイプのリニア光変調装置は、単一のプロジェクタからのレーザ光源の利用性の向上や輝度の増大及び以前に提案されたより複雑さの低い光学設計を利用するなどの効果を可能にする立体画像表示装置を提供する。
【００２３】
本発明に関して、“チップ”という用語は、マイクロ電気機械デバイスの当業者によってよく用いられるために使用される。チップという用語は、上述された同一出願人による米国特許第６，４１１，４２５号（Ｋｏｗａｒｚ  ｅｔ  ａｌ．）において詳細に説明されるコンフォーマルグレイティングデバイスなど、単一の基板上に形成される１以上のリニア光変調アレイを有する一片の電気機械回路パッケージを表す。ＧＥＭＳチップは、光反射及び解析のための光変調格子を形成する細長いリボン要素を有するだけでなく、これらのリボン要素を起動するのに用いられる静電気力を印加する基礎となる回路を含む。製造中、Ｋｏｗａｒｚらによる’４２５特許に示されるＧＥＭＳチップなどのチップを形成する小さな電子及び機械コンポーネントが、単一の基板上に製造される。チップパッケージはまた、回路ボードや他の適切な面上に相互接続及び搭載するための信号リードを有する。
［立体画像投射のためのアプローチ］
共通のディスプレイスクリーン上に合成され、視聴者の適切な左目と右目のための左目画像と右目画像との間の区別又は分離を可能にするため、あるタイプの分離機構が求められる。左目画像と右目画像とは、時間について分離可能であり、互いに相対的に直交した異なる偏光を有することが可能であり、又は異なる波長を有することが可能である。
【００２４】
時間シーケンシングシステムは、左目画像と右目画像とを分離するための“ページフリッピング”技術を利用する。ページフリッピングは、ディスプレイリフレッシュレートに同期したシャッター眼鏡を装着した１以上の視聴者にステレオ画像を提供するため、左目画像と右目画像とを交互に表示する。立体画像を複数の視聴者に提供するよう構成されるこのタイプのディスプレイシステムの一例が、米国特許第６，５３５，２４１号（ＭｃＤｏｗａｌｌ  ｅｔ  ａｌ．）に与えられる。各視聴者が各画像フレームを見るのに利用可能な限られた時間が、このアプローチの効用を制限する。
【００２５】
偏光の相違を利用した立体画像システムは、それぞれ直交した偏光の光を利用する左目画像と右目画像とを提供する。視聴者には、これらの左目画像と右目画像とを区別するための偏光眼鏡が提供される。リニア偏光された光を利用したこのタイプのディスプレイシステムの一例は、米国特許第７，２０４，５９２号（Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ．）に与えられる。左回転偏光と右回転偏光を利用した立体画像表示装置は、米国特許第７，１８０，５５４号（Ｄｉｖｅｌｂｉｓｓ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。
【００２６】
立体画像システムは、波長によって分離した左目画像と右目画像とを区別し、視聴者に各目に適した画像を区別するのに適切に設計されたフィルタ眼鏡を提供する。このタイプのスペクトル分離表示システムの一例は、米国特許第７，００１，０２１号（Ｊｏｒｋｅ）に与えられる。
【００２７】
本発明の実施例による方法及び装置は、左目画像と右目画像とを区別するため、時間シーケンシング、偏光ベース又はスペクトルベース分離方法を利用して立体画像を表示するための方法を提供する。以降の記載は、各方法を利用する実施例を示す。
【００２８】
図１を参照して、赤色チャネル２０ｒと、緑色チャネル２０ｇと、青色チャネル２０ｂとの３つのカラーチャネルのそれぞれにおけるリニア光変調装置としてＧＥＭＳデバイスを利用する立体画像表示システム１０が示される。赤色変調について、典型的にはレーザ又はレーザアレイである赤色光源７０ｒは、球面レンズ７２ｒとシリンドリカルレンズ７４ｒとを介し調整され、回転ミラー８２ｒに向けられる照射を提供する。回転ミラー８２ｒから反射された光は、電気機械グレイティング光変調装置として図示及び説明されるリニア光変調装置８５ｒにおいて回折により変調される。リニア光変調装置８５ｒからの変調された回折光は、回転ミラー８２ｒを通過し、Ｘキューブや他の二色性合成装置などのカラー合成装置１００に回折される。その後、カラー合成装置１００からの光の変調されたラインが、レンズ７５によって任意的なクロスオーダフィルタ（図示せず）を介して、表示面９０への投射のためスキャニング要素７７に向けられる。スキャニング要素７７は、スキャニングミラー、回転プリズム若しくはポリゴン又は１以上の結合された反射面を有し、左目画像及び右目画像の入射した変調ラインを表示面９０に向ける装置などの他の適切な光リダイレクションスキャニング要素とすることが可能である。緑色変調は、典型的にはレンズ又はレンズアレイであって、球面レンズ７２ｇ及びシリンドリカルレンズ７４ｇを介し照射を提供し、回転ミラー８２ｇに向けられた緑色光源７０ｇによる光をカラー合成装置１００に提供するための同様のコンポーネントセットを利用する。回転ミラー８２ｇから反射された光は、リニア光変調装置８５ｇとして用いられる電気機械グレイティング光変調装置において回折によって変調される。リニア光変調装置８５ｇからの変調された回折光は、回転ミラー８２ｇを通過して、カラー合成装置１００に回折される。同様に、典型的にはレーザ又はレーザアレイである青色光源７０ｂは、球面レンズ７２ｂとシリンドリカルレンズ７４ｂを介し照射を提供し、回転ミラー８２ｂに光を向ける。回転ミラー８２ｂから反射された光は、リニア光変調装置８５ｂとして用いられる電気機械グレイティング光変調装置において回折により変調され、回転ミラー８２ｂを通過して回折され、カラー合成装置１００に光ラインとして送信される。
【００２９】
復号化装置は、視聴者の左目がオウト右目画像とを区別するのに用いられる。図１の実施例は、復号化装置として眼鏡６６を示す。このタイプの眼鏡６６は、各視聴者により装着され、左目画像と右目画像とを区別するためのシャッタ、フィルタ又はポラライザなどの左識別要素２２ｌと右識別要素２２ｒが適切に設けられる。眼鏡６６は、左目画像と右目画像との分離に利用可能である、いくつかの可能なタイプの復号化装置の１つであることに留意されたい。図１の実施例について、眼鏡６６には、左目画像と右目画像との表示を交互にするシャッタが設けられ、適切な時点でシャッタを起動する同期要素２４が設けられる。同期要素２４は、例えば、後述されるようなプロジェクタロジック回路から提供される無線同期信号によって制御される回路とすることが可能である。
【００３０】
図１の実施例が各カラーチャネルにおいて１つのＧＥＭＳ変調装置又は他のタイプのリニア光変調装置８５しか利用しない立体画像ディスプレイをどのように提供するかのより良好な理解のため、スキャンタイミングの実行方法とスキャニング要素７７のレスポンス動作を考慮することが役立つ。図２は、スキャニング要素７７に提供されるタイミング制御信号であるドライブ信号３０のライジング又は書き込み部分Ａとフォーリング又はリトレース部分Ｂにおいて起きることを表す従来のスキャンタイミングを示す。２つの隣接する信号曲線部分Ａ及びＢは、スキャニング要素７７の動きの１回のサイクルに対応する。リニア光変調装置８５ｒ，８５ｇ，８５ｂを用いたスクリーンへのデータの書き込みは、本例では、スキャニング要素７７がドライブ信号３０の部分Ａ中に表示面９０に画像フレーム９２を生成する変調光ラインを左から右への連続する位置にリダイレクトするときに実行される。図２のリトレース部分Ｂ中、スキャナはスキャンの書き込み部分中に移動するよりも高速に右から左に移動し、リトレース部分Ｂ中にはスクリーンにデータは書き込まれない。図２の上方部分は、それぞれ７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄとして示されるスキャニング要素の連続する位置におけるスキャニングの進捗のスナップショットを示す。
【００３１】
図３のグラフは、スキャニングサイクルの書き込み部分Ａとリトレース部分Ｂとによるタイミング図を示す。データ書き込み曲線８０は、書き込みデータが変調及びスキャニングのために提供されるとき、タイミングの“データオン”又は“ピクセルオン”部分（“１”の値として示される）を示す。このタイミングの“データオフ”又は“ピクセルオフ”部分（“０”の値として示される）は、スキャニング要素７７（図１）が減速又は加速するため、リトレース実行中及びリトレース直前後に現れる。
【００３２】
従来のスキャンタイミングを利用した立体画像視聴のため、左目画像と右目画像とがインタリーブされる。左目画像は１サイクルおきの書き込み部分Ａ中にスキャンされ（例えば、サイクル１，３，５，７，．．．など）、右目画像は他方のサイクル中にスキャンされる（例えば、サイクル２，４，６，８，．．．など）。眼鏡６６は、シャッタ眼鏡とすることが可能であり、又は他のタイプの左目画像と右目画像との識別方式を利用することも可能である。この構成を利用して、フリッカを低減するのに十分頻繁に画像をリフレッシュするため、１つのオプションは図２及び３を参照して説明される処理を高速化することである。これは名目的に、ドライブ信号３０のタイミングパルスの頻度を２倍にすること、スキャニング要素７７の回転速度を２倍にすること、及び処理及び画像形成処理においてデータをより高速に移動することを意味する。しかしながら、このアプローチによると、ミラー質量を加速させるための能力に関してガルバノメータや他の往復スキャニング要素からのより高いパフォーマンスを要求する、より高いデューティサイクルが維持される必要がある。要求される高いパフォーマンスは、スキャニングコンポーネントのサイズ、ドライブ電流、廃熱及びコストを増大させ、ミラーに競合する制約を課す。より高い加速は、より大きな剛性を要求し、質量を増大させることを意味する。あるいは、この問題は、ミラー設計のより大きな複雑さによって、特殊なミラー物質を利用することによって、又は異なるスキャニング機構によって対処可能であるが、これらのアプローチはコストを増大させる。全体的には、投射される画像輝度を最大化するため、十分大きな書き込みデューティサイクルを維持することが重要である。
【００３３】
本発明の方法は、ドライブ信号のタイミングを変更し、曲線の書き込み部分とリトレース部分との双方において画像ラインをスキャンすることによって、立体画像表示のタスクを解決する。図４のタイミング例を参照して、両目のスキャンシーケンスが概略される。Ｓにより図示されるスキャニングサイクルは、フォワード部分（Ａ）とリトレース部分（Ｂ）との両方を有する。左目画像は、ガルバノメータドライブ信号３２の部分Ａ中に図４において左から右に示される方向でスキャニング要素７７が漸進的にスキャンするときに形成される。この動きは、画像Ｅ１の第１エッジから第２エッジＥ２にスキャンする。
【００３４】
図４に示されるリトレース部分Ｂは、図２及び３を参照して説明されたものから抽出され、これにより、波形は図示されるように三角形（すなわち、対称的）となる。その後、右目画像は、このＢ部分中に反対（リトレース）方向に漸進的にスキャンすることによって形成される。この動きは、画像の第２エッジＥ２から第１エッジＥ１にスキャンする。一実施例では、シャッタ眼鏡６６が使用され、左目画像と右目画像とを循環的に識別するためのスキャンタイミングにより同期され、意図する画像を視聴者の適切な目に向け、他方の画像をブロックする。タイミングドライブ信号３２が６０Ｈｚである場合、両目の間で切り替えるシャッタ眼鏡は１２０Ｈｚで行われる。連続する各左目又は右目画像の送信間のサイクルはまた、６０Ｈｚとなる。
【００３５】
図５Ａ及び５Ｂのタイミング図は、スキャニング要素による左目画像の表示と右目画像の表示とのスキャニングを交互にする２つの交互双方向スキャンシーケンスと従来の２Ｄスキャンシーケンスとを比較する。この比較を実行するため、いくつかのタイミング図が互いに重ねられる。図５Ａに示されるタイミング図は、本発明の方法による左目画像と右目画像とをスキャンする合計時間が２Ｄ画像を形成するために従来利用されるもの（図２の鋸歯状のドライブ信号波形により示される）と同じである実施例のスキャニングミラードライブ信号とデータタイミングとを示す。スキャニングミラードライブ信号３０とデータ書き込み曲線８０とは２Ｄ表示の実施例に対応し、ドライブ信号３２とデータタイミングとは３Ｄ表示の実施例に対応する。この場合、２Ｄ及び３Ｄ投射のためのピクセル単位の時間インターバル又は“ピクセルオン”時間は同じになる。効果的には、画像データの各ラインをリニア光変調装置に提供するためのクロックタイミングは、画像が１つの方向のスキャンにより形成される２Ｄの実施例に用いられるクロックタイミングと同じにすることが可能である。
【００３６】
図５Ｂに示されるタイミング図は、左目画像と右目画像とを形成するのに用いられる合計時間が対応する２Ｄ画像のもの（データ書き込み曲線８０による鋸歯状）より長い他の実施例を比較して示す。このアプローチの１つの効果は、より長い“ピクセルオン”デューティサイクルに関する。この結果、図５Ｂに示されるタイミングを利用することは、より高い３Ｄ輝度を実現する。さらにこの場合、３Ｄ投射のためのピクセル単位の時間は、２Ｄ投射に用いられるピクセルオンインターバルより長くなりうる。この場合のため、画像データの各ラインをリニア光変調装置に提供するためのクロックタイミングは、従来の２Ｄ表示のために用いられるクロックタイミングと異なる。３Ｄデータ書き込み曲線８４ａ，８４ｂは、書き込みデータが変調及びスキャニングのために提供されるときの“ピクセルオン”タイミング部分（“１．１”の値により示される）を示す。３Ｄデータ書き込み曲線８４ａ，８４ｂの“ピクセルオフ”タイミング部分は、“０．１”の値により示される。上述されるように、左目画像（Ｌ）はガルバノメータドライブ信号３２の部分Ａ中に投射され、右目画像じゃガルバノメータドライブ信号３２の部分Ｂ中に投射される。何れのケースでも、画像データは左目画像と右目画像との間の切替インターバル中は瞬間的にブランクとされることに留意されたい。
【００３７】
図４，５Ａ及び５Ｂに示される基本シーケンスについていくつか観察することが有用である。
【００３８】
ａ）このタイミング構成の利用は、当初は２次元画像形成に利用可能であって、シャッタ眼鏡を用いて立体画像形成にも利用される図１のハードウェア構成を可能にする。入力データのフォーマットは、動作時間の半分で左目画像のデータを送信し、残りの半分で右目画像のデータを送信するため、２次元のケース（すなわち、図２，３に示されるタイミングから）から変更される必要がある。スキャニング要素７７の処理は、ドライブ信号３０の鋸歯状のタイミング（図２）をドライブ信号３２の三角形状のタイミング（図４）に変更することによって変更される必要がある。これらいくつかの直接的な変更によって、同じハードウェアが２Ｄと立体画像、すなわち、３Ｄ画像形成モードの双方で利用可能である。
【００３９】
ｂ）フリッカのない３Ｄ立体画像視聴が、２Ｄに用いられる同じ６０Ｈｚのスキャン周波数により実現可能である。さらに、三角形の波形への変更はより適度な加速をもたらし、図５Ｂに示されるような２Ｄケースに対してデューティサイクルを増大させることを可能にする。これは、３Ｄ投射が本来的により低い全体的な光効率を有する場合に役立つ。
【００４０】
ｃ）左目画像のデータ順序は、右目画像のデータ順序に対して反対とされる。右目画像のラインのデータは、左目画像のラインのデータのシーケンシングに対して反対又はミラー順序でシーケンス化される。これは、以降においてより詳細に説明される。
【００４１】
ｄ）１つのパスにおいて各目について画像の半分をスキャンするなど、各種インタリーブ方式が可能である。これは、例えば、左から右へのスキャニング要素７７の１回のトラバースにおいて左目画像の画像データの偶数ラインを提供し、ミラーの次の左から右へのトラバースにおいて左目画像の画像データの奇数ラインを提供することを意味する。その後、同じインタリーブ処理が、右目画像に利用可能である。
【００４２】
ｅ）左目画像が右目画像と区別される。これらは、同一の画像フレーム内に形成される２つの別々の画像であり、これらの画像は関連し、同一画像ではないが一部のコンテンツ要素を共有しうる。実際、立体画像の様相と適切な深さ認知とは、各画像フレームにおける左目画像と右目画像の視聴のために表示されるオブジェクトの間の不一致が存在することを要求する。
【００４３】
ｆ）各目に入る画像情報は、単一のスキャン方向に対応する。図４の例では、左目は左から右にスキャンされた画像を見て、右目は右から左にスキャンされた画像を見る。左目画像と右目画像との間のフレーム内の正確なピクセル単位のレジストレーションは不要であり、コストと複雑さが低減する。
【００４４】
図６のブロック図は、３つのＧＥＭＳデバイスを有する表示システム１０が左目画像と右目画像とを識別するため偏光を利用することを可能にする実施例を示す。各カラーチャネル２０ｒ、２０ｇ、２０ｂは、左目画像と右目画像の形成のためのデータに同期して、直交偏光状態の間をスイッチする偏光交代デバイス３８を有する。図４を参照して上述された同じタイミングが適用される。一実施例では、偏光交代デバイス３８は、左目画像と右目画像とがそれぞれ６０Ｈｚで提供されるように、１２０Ｈｚでスイッチする。偏光交代デバイス３８のタイプは、回転フィルタホイール構成などを含む。眼鏡６６又は他の復号化装置は、左識別要素２２ｌと右識別要素２２ｒとしてポラライザ又は偏光子を利用する。
【００４５】
図７のブロック図は、立体画像表示のためカラーチャネル２０において照射を提供するための他の構成を示す。この構成を利用する一実施例では、光源７０ｐ、７０ｓは直交偏光状態を有する。これは、例えば、偏光された光源の前に１／２波板（図示せず）を挿入することによって実現されてもよい。ビームスプリッタ１１５は、光源７０ｐ、７０ｓからの光を反射空間フィルタ１０８及びリニア光変調装置８５の適切なタイプであるグレイティング光変調装置に対して同一照射パス上に向けるよう配置された偏光ビームスプリッタである。光源７０ｐ、７０ｓは、典型的には６０Ｈｚであるフレームリフレッシュ周波数により５０％のデューティサイクルによってスイッチのオン・オフがされ、左目画像と右目画像とがそれぞれこの周波数により提供される。
【００４６】
他の実施例では、空間分離は左目画像と右目画像とを区別するのに利用可能である。このような場合、図７の構成は、異なる波長を有する光源７０ｐ、７０ｓからの異なるカラーの照射を提供する図６の基本的構成と共に利用可能である。一実施例では、カラーチャネル２０が赤色チャネル２０ｒを提供する場合、光源７０ｐは左目のための第１赤色波長（６２０ｎｍなど）の光を有する。光源７０ｓは、右目のための第２赤色波長（６４０ｎｍなど）の光を放射する。緑色及び青色チャネルは、同様に異なる波長の光源により構成される。本実施例では、ビームスプリッタ１１５は、光源７０ｐから光を送信し、光源７０ｓからの光を反射することが可能なコーティングにより製造される二色性ビームスプリッタである。このとき、眼鏡６６（図５）は、左識別要素２２ｌと右識別要素２２ｒとして異なるフィルタを利用する。偏光交代デバイス３８は、スペクトル分離実施例については利用されない。
【００４７】
図１４は、図７の照射構成を利用する際の左目及び右目画像投射のためのタイミングチャートを示す。本例では、光源７０ｓの起動は、画像フレーム９２の左目画像を形成するため、フォワード方向（右に向かう矢印により示される）にスキャンすることに対応する。その後、画像フレーム９２の右目画像を形成するため、光源７０ｓが非アクティブ化され、光源７０ｐがスキャニング要素７７の反対のスキャン中にアクティブ化される。
【００４８】
図１及び６は、レーザから変調コンポーネント、合成コンポーネント、スキャニング要素及び最終的に表示面に延びる光路に着目した。しかしながら、図２〜４の説明として、スクリーンにスキャンされる画像の各ラインの形成を同期化するため、必要とされる基礎となるタイミング及び制御論理回路がある。図８のブロック図は、一実施例では、シャッタ眼鏡、偏光分離及びスペクトル分離方式に必要とされるコンポーネントを含む立体画像形成をサポートする制御回路及びタイミングコンポーネントの構成を示す。制御論理プロセッサ４０は、表示用の画像データを取得し、説明される実施例では電気機械グレイティング光変調装置であるリニア光変調装置８５ｒ，８５ｇ及び８５ｂに１回に１ラインの各カラーのデータを提供する。制御論理プロセッサ４０はまた、リニア光変調装置へのデータ送信のタイミングと同調して、上述されるようなドライブ信号３０又は３２を提供するガルボモータ３６又は他の適切なタイプのアクチュエータのための制御コンポーネントとやりとりする。使用される右目／左目分離方式に依存して、制御論理プロセッサ４０は、各方式についてスイッチされる対応する信号の切替を制御する。シャッタ眼鏡６６が使用される場合、例えば、制御論理プロセッサ４０は、シャッタアクションを制御する同期要素２４を制御する。シャッタ眼鏡６６は、例えば、駆動用のＲＦ信号を用いて無線制御することが可能であり、又は左目及び右目画像の投射のために用いられるタイミングと同期することも可能である。あるいは、これらの識別方式が利用される偏光及び波長切替を調整するための信号が提供可能である。図８は、３つの分離方式のそれぞれをサポートするのに用いられる複数の切替機構及び信号を示す。実際的には、左目画像と右目画像とを区別するための１つの分離技術しか典型的には使用されない。
【００４９】
図１及び６に示される実施例の１つの効果は、２Ｄと３Ｄの双方の画像形成のためのハードウェア構成の適応性に関する。本発明の一実施例では、これは、システムハードウェアを再構成することなく、必要に応じて２Ｄと３Ｄ画像形成モードの切替を可能にする。制御論理プロセッサ４０（図８）は、ドライブ信号３０の鋸歯状の波形（図２及び３）又はドライブ信号３２の三角形の波形（図４）の何れかを利用したモードに対してガルボモータ３６を動作させることが可能である。あるいは、ドライブ信号３２の三角形の波形は、上述した米国特許第７，０５３，９３０号に示されるものなどのタイミングを用いた変調光のラインの書き込みの２Ｄ画像形成に利用可能である。しかしながら、三角形のガルバノメータ波形は、これが双方のスキャン方向への正確なピクセルの重ね合わせの厳格な要求のため、２Ｄ処理には不利となる。３Ｄモードでは、目に入る画像情報は１つのスキャン方向に対応するため（他方の目は反対のスキャン方向からの画像しか見ない）、各スキャン方向に対応するサブ画像が正確にレジスタリングされることの要求が、本発明の実施例を利用す際に大きく緩和される。この緩和された精度要求は、さらにシステムの複雑さとスキャナコストを低下を可能にする。
【００５０】
２Ｄ又は３Ｄモードにより三角形ドライブ信号３２を使用する際、リトレース部分Ｂ中に提供される画像データが、書き込み部分Ａ中に提供される画像データに対して反転又はミラーリングされる。図９Ａは、１回のサイクルにおける双方向のスキャニングのための順序付けされたシーケンスに構成される画像データバッファ５０の全体構成を示す。本実施例では、画像データバッファ５０は、１９２０本のラインを有し、Ａにおいて示される画像フレーム９２（図１４）の左目画像のシーケンシャルなデータライン（ライン１〜９３０）と、Ｂにおいて示される右目画像のシーケンシャルなデータライン（ライン９９１〜１９２０）と、左目画像と右目画像との間のデッドバンドのシーケンシャルなデータライン（ライン９３１〜９９０）とを格納する。画像データバッファ５０内において、画像データのシーケンスは、画像データが図示されるように表示されるように、右目画像について反転される。他の実施例では、デッドバンド４２は、画像データバッファ５０のリードアウトにおけるタイミング遅延を用いて削除可能であり、これにより、３Ｄ解像度を向上させることが可能である。
【００５１】
図９Ａの画像データバッファ５０について、画像書き込み及びデータ提供は、左から右に移動する。デッドバンド４２中（この図で陰影が付された）、スキャニング要素７７が急に減速、停止及び加速するスキャン距離のエンド近くにうるタイミングサイクルの部分に対応して、変調画像データは提供されない（ヌルデータ）。デッドバンド４２は、本実施例では、６０ラインの厚さを有する。この同じ画像データバッファ５０が２Ｄスキャンニングに用いられる場合、図９Ｂに示されるような立体画像の視聴における右目画像に必要とされるミラーリングなしに、フル画像が格納され、リニア空間光変調装置に連続的に書き込み可能である。この場合、１９２０本のすべてのデータラインが、２Ｄ画像を形成するため利用可能である。
【００５２】
双方向スキャニングが用いられる立体画像アプリケーションについて、入力画像データのフォーマット及び解像度に依存して、スキャニング要素の１回のサイクルにおいて画像の１つおきのスキャンラインを格納及び形成することが効果的である。図９Ａ及び９Ｂに関して、２Ｄ又は３Ｄ画像データのすべて又は半分（１つおきのライン）が、書き込み部分Ａ又はリトレース部分Ｂのそれぞれに対して提供することが可能である。
【００５３】
すべてのデータが左目フレームと右目フレームのそれぞれに対して提供される実施例では、デバイスドライブ回路の電子帯域幅は、２Ｄ鋸歯状スキャナドライブ処理に関して２倍とされる。しかしながら、設計の複雑さとコストを低減するため、２Ｄと３Ｄ処理の双方について同じ電子回路、タイミング及び処理を維持することが一般に望ましい。この場合、所望の帯域幅の低減を可能にするため、フル個数の垂直ピクセルを提供し、水平ピクセルをサブサンプリングすることが可能である。あるいは、スキャンのＡ部分とＢ部分のそれぞれについて垂直ピクセルの１／２（すなわち、交互の偶数又は奇数ピクセル）を提供することが可能である。
【００５４】
図９Ａに示される画像データ構成は、スキャン方向（この場合、水平）に１９２０ピクセルを有し、１０８０ピクセルの長さ（図９Ａにおいて垂直軸として示される）の３Ｄ表示のため、リニア光変調アレイ８５を用いたディスプレイの実施例をサポートする。図９Ａに示される画像データ構成は、図５Ａに示される３Ｄデータ書き込み曲線８４ａにより動作する。
【００５５】
図５Ａを参照して、データ書き込み曲線８４ａは、異なる意味を有する上方遷移（０から１）又は下方遷移（１から０）の２つの状態の何れかを有する。左から動作すると、図５Ａのデータ書き込み曲線８４ａの第１の上方遷移は、図９Ａに示されるフレームバッファのさらに左端から始まるラインデータコンテンツを用いたラインスキャニングの開始に対応する。図５Ａのデータ書き込み曲線８４ａの下方遷移（１から０）は、スキャンの部分Ａ及びＢ中に形成される形状の各右端を示す。
【００５６】
図９Ａのフレームバッファ構成を用いて投射スクリーンに３Ｄ画像を書き込む際、スキャニング方向ピクセルの合計の最大でも１／２が左目画像の書き込みに利用され、スキャニング方向ピクセルの合計の１／２が表示面９０への右目画像の書き込みに利用される。図９Ａの画像データバッファ５０の構成を有する実施例では、順序付けされたシーケンスにより容易に提供され、画像フレームの一端から他方の端への適切なスキャニング方向にスキャンされることを可能にするため、左目画像と右目画像の画像データが格納される。同様の目的のため、画像フレームの第１の端から第２の端に順序付けされた左目画像のラインのデータを提供し、画像フレームの第２の端から第１の端に順序付けされた右目画像のラインのデータを提供する他の方法が利用可能である。
【００５７】
テーブル１は、リニア光変調アレイのピクセルによる長さとして規定される１０８０ピクセル要素×スキャン方向の１９２０ピクセルの６０Ｈｚフレームレートの投射ディスプレイのための一例となるパフォーマンスデータを示す。フォワードスキャン方向（サイクルの書き込み部分Ａ）は、２Ｄ投射モードに利用する際は８０％であり、３Ｄ投射モードに利用する際は５０％のデューティサイクルを有する。ガルバノメータミラー速度が一定であるサイクルの一部である、ガルバノメータモータのリニアスキャン範囲は、すべてのケースにおいて同一であり、９６．８％である。すべてのケースにおいて、フレーム毎の合計時間は一定である。画像フレーム毎のピクセルオン時間の合計は、２Ｄ投射の０．０１２９秒から、図５Ｂに示される３Ｄ拡張された時間投射実施例の０．０１５９秒に変化し、フレーム毎に表示面の光に２３．２％の増加をもたらす。また、図５Ａに示される同一のタイミングシーケンスのものと比較して、図５Ｂの延長されたスキャンタイミングシーケンスを利用するとき、各目について投射された画像のアクティブなピクセルラインの個数は、本実施例では９３０から９４５に増加可能であり、フレームデータの中央のブランクのピクセルラインの個数は６０から３０に減少させることが可能である。スクリーン上の画像データのデューティサイクルの合計のピクセルオン時間は、２Ｄ投射については７７．５％であり、図５Ｂに示されるタイミングシーケンスによる３Ｄ投射については９５．４％である。
【００５８】
【表１】
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図６及び７を参照して説明されたように、偏光分離方式とスペクトル分離方式の双方が、図６の照射構成を改良し、異なる偏光又はやや異なる波長の２つの交互の光源が１つのリニア光変調装置８５を照射することを可能にすることによって、可能となる。しかしながら、後述されるように、特にこれらの分離技術について、チップ毎に２以上のリニアアレイを用いる実施例にはさらなる効果がある。
［マルチリニアアレイを利用した実施例］
マルチリニアＧＥＭＳチップが、立体画像表示アプリケーションについて特に効果的である。同一出願人による米国特許出願公報第２００７／００４７０６１号（Ｋｏｗａｒｚ）に記載されるように、バイリニアＧＥＭＳデバイスは、２つの異なる電気機械グレイティング光変調アレイ部、すなわち、１つの基板上に形成されるコンフォーマル電気機械グレイティングデバイスの２つのリニアアレイを提供する。米国特許第７，２７４，５００号（Ｋｏｗａｒｚ）に記載されるトリリニアＧＥＭＳデバイスは、３つの異なる電気機械グレイティング光変調アレイ部、すなわち、１つの基板上に形成されたコンフォーマル電気機械グレイティングデバイスの３つのリニアアレイを提供する。バイリニアデバイスとトリリニアデバイスの双方において、１つのチップ上の光変調デバイスの各リニアアレイは、個別に変調可能である。典型的には、マルチリニアＧＥＭＳアレイの各光変調デバイスは、自らの付属の電子ドライバチャネルを有する。
【００５９】
図１０を参照して、それぞれがカラーチャネルに対応する光変調モジュール１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂとして示される３つの光変調サブシステムを有する多色性表示装置１０の実施例が示される。各変調モジュール１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂはそれぞれ、バイリニアＧＥＭＳ空間光変調チップ１１０ｒ、１１０ｇ、１１０ｂを利用する。各バイリニアＧＥＭＳ空間光変調チップは、１つが左目画像用で他方が右目画像用の２つのレーザ光源からの光を変調する。これら２つのレーザ光源の第１のものからの光はリニア光変調装置８５ｘに入射するリニア照射を形成し、第２のものからの光はリニア光変調装置８５ｙに入射するリニア照射を形成する。図１０の実施例では、バイリニアＧＥＭＳ空間光変調チップ１１０ｒは、赤色レーザ１１２ｒ１、１１２ｒ２から入射するリニア照射を変調する。バイリニアＧＥＭＳ空間光変調チップ１１０ｇは、緑色レーザ１１２ｇ１，１１２ｇ２から入射するリニア照射を変調する。バイリニアＧＥＭＳ空間光変調チップ１１０ｂは、青色レーザ１１２ｂ１，１１２ｂ２から入射するリニア照射を変調する。それらを機能をより明確に示すため、リニア光変調装置８５ｘ、８５ｙは図１０の概略図において誇張された空間分離により示されていることに留意されたい。一実施例では、リニア光変調装置８５ｘ，８５ｙのリニアアレイ間の実際の距離は、１ｍｍのオーダである。各リニア光変調装置８５ｘ，８５ｙは、各目の画像を生成する。従って、例えば、リニア光変調装置８５ｘのリニアアレイが左目画像を生成する場合、リニア光変調装置８５ｙのリニアアレイは、右目画像を生成する。
【００６０】
各光変調モジュール１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂでは、交互の反射部と透過部とを有するパターン化されたミラーなどの空間フィルタ１０８が設けられる。空間フィルタ１０８の反射部は、各レーザ光源からの照射をバイリニアＧＥＭＳ空間光変調チップ上の対応する光変調装置のアレイに向ける。空間フィルタ１０８の透過部は、バイリニアＧＥＭＳ空間光変調装置からの変調光を、図１０に示され、電子投射分野の当業者に知られるＸキューブなどの合成装置６４に送る。バイリニアＧＥＭＳ空間光変調装置からの所望されないゼロオーダの反射光がまた、空間フィルタ１０８によりブロックされる。
【００６１】
各光変調モジュール１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂからの変調されたレーザビームは、合成装置６４により合成され、光路Ｏに沿って誘導される。その後、投射光学系１２０が、図１〜６の実施例を参照して上述されるように、第１回転方向とその反対の第２回転方向とに沿って変調光を誘導する。画像が表示面９０に形成される。表示面９０は、左目及び右目画像識別のために偏光が利用されるとき、偏光保存表示面である。このタイプの偏光分離実施例では、合成装置６４は、直交偏光状態の光に対して実質的に同じ光透過又は反射動作を提供する実質的に偏光に影響されないものである。
【００６２】
本発明の双方向スキャニングシーケンスを利用するとき、同じバイナリＧＥＭＳチップに複数の光源を向けるためのいくつかの選択肢がある。１つの方法は、図１０に示される実施例により示唆されるように、サイド毎に構成される異なるソースからのレーザ光源を若干異なる角度により導く。図１１の概略ブロック図は、本例では光変調モジュール１０４ｒである１つのカラーチャネルのコンポーネントと共に用いられる他の実施例を示す。ここで、ビームスプリッタ１１５は、光源１１２ｒ１，１１２ｒ２からの光を合成する。光源１１２ｒ１，１１２ｒ２の波長が異なる場合、ビームスプリッタ１１５は二色性ビームスプリッタである。光源１１２ｒ１，１１２ｒ２の偏光状態が異なる場合、ビームスプリッタ１１５は偏光ビームスプリッタである。
【００６３】
図１０及び１１の構成を用いて左目画像と右目画像とを切り替えるため、図１４を参照して上述されたように、光源は適切な時間中に変調をオンオフ切り替えすることができる。あるいは、光源が連続的にアクティブ化され、対応するリニアアレイが、光が使用されないとき、適切な１／２のサイクル期間中に投射コンポーネントから離れて入射光を導くことができる。
［トリリニア実施例］
図１２Ａを参照して、対応するトリリニアＧＥＭＳ空間光変調チップ１４０を備える光変調モジュール１０４を用いた表示装置１０の他の実施例が示される。図示された実施例では、シャッタ眼鏡が、左目画像と右目画像とを区別するのに用いられる。
【００６４】
図１２Ｂを参照して、レーザ１１２を備える単一のリニア光変調装置８５を用いる光変調モジュール１０４を備えた表示装置１０が示される。この構成は、単色性立体画像表示を可能にする。
【００６５】
緑色のカラーチャネルが照射のために、従って知覚される画像解像度のために特に重要であり、赤色と青色のカラーチャネルがこの目的のためにはそれほど重要でないことは、電子カラー投射分野の当業者に知られている。本発明のさらなる実施例は、異なる解像度により異なるカラーチャネルの変調を提供することによって、この性質を利用することができる。例えば、緑色のカラーチャネルはフル解像度とされる。赤色と青色のカラーチャネルはそれぞれ、アレイ軸に沿って、任意的にはさらにスキャン軸に沿って緑色のカラーチャネルの１／２の解像度とされる。
【００６６】
解像度が低減された構成は、いくつかの方法で効果的である。マルチリニアＧＥＭＳ空間光変調チップのためのレスポンスタイミング要求が、緩和することができる。さらに、製造要求が軽減可能であり、フル解像度バイリニア及びトリリニア設計により制約を受ける可能性のあるマルチリニアＧＥＭＳ基板の制御信号トレースのルーティングのためのさらなるスペースが可能となる。
【００６７】
本発明の実施例の表示装置１０の光源としてのレーザが示される。レーザは、それの相対的なスペクトル純度と空間コヒーランスとのため効果的である。左目画像と右目画像とを区別するためスペクトル分離が利用される場合には、レーザは特に効果的である。投射アプリケーションのために特に注目されるレーザアレイは、カリフォルニア州のサニーベールのＡｒａｓｏｒからのＮｏｖａｌｕｘ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ（ＮＥＣＳＥＬ）やＶｅｒｔｉｃａｌ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ（ＶＥＣＳＥＬ）を含む各種タイプのＶｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ（ＶＣＳＥＬ）アレイである。しかしながら、他のタイプの光源が、ＧＥＭＳ空間光変調チップにリニア照射を提供するのに利用可能である。単一の光源から２つの直交偏光状態の光を提供する方法は、電子画像形成分野の当業者に周知である。
【００６８】
マルチリニア電気機械アレイを用いたいくつかのさらなる立体画像形成が本発明の範囲内にあることが理解できるであろう。さらなる原色が、さらなるバイリニア又はトリリニアアレイと組み合わせて利用することにより追加可能である。
【００６９】
図１、６，１０，１２Ａ及び１２Ｂに示される立体画像の実施例は、モードの切り替えが可能であり、３次元立体画像モード又は２次元立体画像モードの何れかにより動作する。図６に関して、たとえば、偏光又はスペクトルの相違が視聴者に可視的なものとならないように、左目画像と右目画像との双方について同じ画像コンテンツを利用することが効果的となりうる。そのとき、立体画像コンテンツが利用可能な場合、画像形成モードはこれに応じて切り替え可能である。眼鏡６６又は他のタイプの復号化装置は、立体画像形成部分についてのみ分離した右目画像と左目画像とを区別するのに利用可能である。切り替えは、制御論理プロセッサ４０（図８）における３D画像形成データの有無の検知などによって自動的に実行可能であり、又は視聴者による起動のためのスイッチを提供することによって実行可能である。
[デュアルビューワ実施例]
あるいは、立体画像表示装置１０は、デュアルビューワ投射のために利用可能である。ゲームやシミュレーションアプリケーションのための大きな関心のある主題であるデュアルビューワ処理は、視聴者エンドにおけるわずかな変更のみによって、立体画像投射装置及び技術を利用した立体画像処理の一変形である。デュアルビューワモードについて、この変更は直接的なものであり、すなわち、“左目画像”と呼ばれたものはここでは第１視聴者であり、“右目画像”と呼ばれたものは第２視聴者のものとなる。
【００７０】
図１３は、一実施例によるデュアルビューワ表示システム１９０を示す。立体画像表示装置１０は、図１、６、１０、１２A及び１２Bに示される実施例を参照して上述されたものと同じように動作し、左目画像と右目画像とを提供する。第１視聴者１７０ａは、眼鏡６６ａ又は両目の前に設置された識別要素２２ｌを備えた他のタイプの復号化装置を有し、左目画像のみを視聴する。同様に、第２視聴者１７０ｂは、両目の識別要素１７０ｂを備えた眼鏡６６ｂを用いて右目画像のみを視聴する。図１３から理解されるように、デュアルビューイングのために立体画像表示システムに必要とされる変更は、図１、５、９及び１１に示される眼鏡６６の眼鏡６６ａと６６ｂ（又は他の適切な復号化装置）を取り替えることだけである。この構成は異なる２つのビューを可能にし、これにより、１以上の視聴者１７０ａが左視聴者画像を視聴し（図１、６、１０及び１２Ａの実施例の左目画像に対応する）、１以上の視聴者１７０ｂが右視聴者画像を視聴することができる（図１、６、１０及び１２Ａの実施例の右目画像に対応する）。
【００７１】
コンシューマ表示装置に特に関心があるものとして、デュアルビューワ処理は、２人の視聴者が同時に異なるプログラムを楽しむことを可能にし、また２人の競合するゲームプレイヤーが同じゲームのフルスクリーンの別々のものを見ることを可能にする。複数の視聴者には、デュアルビューワ表示用の眼鏡６６ａと６６ｂを提供することが可能である。
【００７２】
本発明が好適な実施例を参照して詳細に説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって添付した請求項に記載され、上述された発明の範囲内で各種変形及び改良が可能であることは理解されるであろう。たとえば、ここに記載された実施例ではＧＥＭSデバイスが示されたが、他のタイプのリニア光変調装置の利用が想起可能である。あるいは、グレイティング光バルブ（ＧＬV）コンポーネントが、一部の実施例における左目ライン画像と右目ライン画像とを形成するのに利用可能である。左目画像又は右目画像のミラー検出は、図示されたものから変更可能である。他のタイプのスキャニングデバイスが利用可能である。スキャンラインは、垂直又は水平に配置可能である。単色性又は多色性画像が表示可能である。
【００７３】
立体画像投射のためのマルチリニア電気機械グレイティング装置又は他のタイプのリニア光変調装置を利用するための装置及び方法が提供される。
【符号の説明】
【００７４】
１０  表示システム
２０  カラーチャネル
２０ｒ  赤色カラーチャネル
２０ｇ  緑色カラーチャネル
２０ｂ  青色カラーチャネル
２２ｌ  左識別要素
２２ｒ  右識別要素
２４  同期要素
３０  ドライブ信号
３２  ドライブ信号
３６  ガルボモータ
３８  偏光交代装置
４０  制御論理プロセッサ
４２  デッドバンド
５０  画像データバッファ
６４  合成装置
６６  眼鏡
７０  光源
７２  球面レンズ
７４  シリンドリカルレンズ
７５  レンズ
７７  スキャニング要素
８０  データ書き込み曲線
８２  回転ミラー
８４  ３Ｄデータ書き込み曲線
８５  リニア光変調装置
９０  表示面
９２  画像フレーム
１００  カラー合成装置
１０４  光変調モジュール
１０６  照射光学系
１０８  空間フィルタ
１１０  バイリニアＧＥＭS空間光変調チップ
１１２  レーザ
１１５  ビームスプリッタ
１２０  投射光学系
１４０  トリリニアＧＥＭS空間光変調チップ
１７０  視聴者
１９０  デュアルビューワ表示システム
Ｅ１，Ｅ２  端
Ｏ  光路
Ａ  書き込み部分
Ｂ  リトレース部分
Ｓ  スキャンサイクル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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