【手続補正書】
【提出日】平成24年7月11日(2012.7.11)
【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】
シーンの物体光点を三次元再構成するホログラフィック再構成システムであって、
照明手段(LQ1…LQ4)が放射する干渉の発生が可能な光波を、少なくとも一つのビデオホログラムにより変調する空間光変調器手段(SLM)と、
前記変調された光波をフォーカスして、観察者の眼の少なくとも一つの眼の位置(EPR/EPL)に物体光点(OLP)を再構成する光学フォーカス手段(LA)と、
前記物体光点を再構成する、前記フォーカスされた変調光波を前記少なくとも一つの眼の位置（EPR/EPL）に誘導し、前記眼の位置の変化に前記変調光波を追従させる、システム制御器(SC)によって制御される電気光学偏向手段(DM)とを有し、
前記電気光学偏向手段(DM)は、電気的にアドレス指定が可能なマイクロセル(DMC)であって、コヒーレント照明下で面が可変のレリーフ構造をもたらす制御可能な回折格子の機能を実現する、個別に制御可能な前記マイクロセル(DMC)の周期的な構造をもつセルグリッドを有する偏向手段のアレイであり、
前記システム制御器(SC)は、前記面のレリーフ構造の回折スペクトルにおける回折次数内の光回折挙動を変化させることを特徴とするホログラフィック再構成システム。
【請求項２】
前記偏向手段のアレイは、変調波場を誘導する際に、光損失を最小限にするため、位相格子として動作する請求項1に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項３】
前記システム制御器(SC)は、前記偏向手段のアレイの格子回折スペクトルにおける最大の回折効率を示す格子回折次数が現在の眼の位置(EP)のターゲット方向に最接近するように、前記偏向手段のアレイの前記マイクロセル(DMC)のプリズム角を制御し、
前記システム制御器(SC)は、前記ターゲット方向からの前記格子回折次数の偏差を最小にするように、前記照明手段(LQ1…LQ4)の入射角を変動させて、干渉の発生が可能な、出力される波場を所望の眼の位置に誘導する請求項1に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項４】
前記システム制御器は、所望するターゲット方向からの前記格子回折次数の偏差を補償するために、前記照明手段(LQ1…LQ4)を移動する請求項3に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項５】
前記システム制御器は、優先間隔を低減して前記回折次数の間の偏向値を制御するために、制御可能な位相グリッドを形成するように複数のマイクロセルを組み合わせて、前記回折スペクトルにおける隣接する回折次数の間で干渉の発生が可能な前記光波の偏向を変動させる請求項3に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項６】
前記偏向手段のアレイは液滴駆動セルを備える請求項1に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項７】
前記液滴駆動セルの側壁は反射拡散光を吸収するように設計されている請求項6に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項８】
前記液滴駆動セルの側壁は疎水性、かつ、電気絶縁性である請求項6に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項９】
前記液滴駆動セルの間を静電遮蔽する手段を備える請求項6に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項１０】
前記液滴駆動セルの蓋の役割を果たす透明導電手段を備える請求項6に記載されたホログラフィック再構成システム。
【請求項１１】
前記液滴駆動セルを温度補償する手段を備える請求項6に記載されたホログラフィック再構成システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
制御可能な電気光学セル、所謂液滴駆動(electrowetting)セルが国際公開第WO2004/099847号「Electrowetting cell」によって知られている。これらセルは、静電位を用いて液体の表面張力を変化させ、光の屈折の挙動を制御するために、毛細管作用(capillary effect)と液滴駆動作用の長所を利用する。液滴駆動セルは、基本的に、電極間が油のような疎水性の液体と水に満たされたキャパシタを有し、一つの電極は疎水性の材料に覆われる。電界が加えられない場合、油は被覆電極を膜として覆い、電界が加えられると、電界が水面の双極子の分極を補償するため、水が油膜を変位させる。セルは、電子制御される光学レンズと、1mm2未満の表面積を有するプリズム素子を実現することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
国際公開第WO2004/075526号「Autostereoscopic display」にかかる裸眼立体(autostereoscopic)画像表示装置は、追跡装置なしに、多数の方向に水平に画像光点(image light points)を放射する。この画像表示装置は、画像再現装置の画像光点を介して、動的制御が可能な偏向挙動を行う光学偏向手段のアレイに向かって伝播する平行光を放射するバックライトを有する。とくに、光学素子は、制御可能なレンズとして使用され、動的に調整可能なビーム制御器を実現する液滴駆動セルである。観察者の現在の眼の位置を追跡すべき画像再現を避けるため、システム制御器は、光学偏向手段の制御可能なアレイを使用して、各ビデオ画像期間に光の出射角と画像再現装置の画像コンテンツを頻繁に変更する。それにより、空間分割多重化と時分割多重化の組み合せを用いて各ビデオ画像期間に最大百の放射方向が提供され、放射方向は、水平方向に並行に近接し、画像セクタの形式を有するから、観察者の各眼は追跡を必要とせずに視差が異なるビデオ画像(images)を見ることができる。光学偏向手段は、並行に近接する多数の画像セクタに亘って、画像表現装置により時間的に異なる変調が施されたビームをパンする。この公開公報は、光学偏向手段のアレイを使用して干渉の発生が可能な変調波場(modulated wave field)を偏向することが可能なシステム制御器を説明する如何なる技術手段も開示しない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
さらに、液滴駆動セルの境界域における非線形な伝達挙動は、干渉の発生が可能な変調光波の伝播に影響を及ぼし、再構成システムの干渉挙動と、そして再構成の質を実質的に擾乱する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明によれば、電気光学偏向手段は、少なくとも一つの、制御可能なマイクロセルによる偏向手段のアレイを有し、前記アレイは、個別に制御可能な光偏向が知られている、規則的に配置された多数の液滴駆動セルを有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
偏向手段のアレイにおける規則的に配置された液滴駆動セルが数μmのセルピッチを示せば、マイクロセルのアレイは、コヒーレント照明下で変化する面のレリーフ構造を有する制御可能な回折格子(diffraction grating)のように機能する。この回折格子は、振幅格子構造、または、好ましくは回折次数が多次の周期的な回折スペクトルにおいてコヒーレント光を偏向する位相格子構造としての役割を果たすように、システム制御器によって制御される。光回折格子のうち、制御可能な位相格子は、光の振幅の代わりに光の位相に影響する利点を有する。理想的な位相格子において光強度は低下しない。光損失がないことが理想的である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
液滴駆動セルの欠点は、光の大部分が拡散するため、偏向角が広がるに連れて伝達率が低下することである。ある傾斜角において異なる屈折率を示す光学媒体に光が入射すると、それら光学媒体は光の一部のみを伝達する。入射角が全反射角より大きい場合、光は全く伝達されない。プリズム角が増加するに連れ、マイクロセルにおいて、多数の反射により、その機能を擾乱する、さらに多くの拡散光が発生し、ホログラフィック再構成に悪影響を及ぼす。本発明によれば、マイクロセルの側壁は、所謂光トラップとして反射拡散光を吸収するように設計される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
液滴駆動セルのさらなる欠点は、その関数が無視できない温度依存性を示すことである。光学材料の屈折率は温度に依存し、つまりn=n(T)である。例えば、油は、考慮と補償が必要な屈折率の変化を示す。マイクロセルの温度変化は、マイクロセルを満たす材料の屈折率nも変化させる。これは、セルを通過する光の光路を変化させる。その結果、マイクロセルの温度変化は、位相挙動と光の伝播角に影響を及ぼす。屈折率の変化は、格子中のセルそれぞれの表面を跨いで実現される位相関数の勾配の変化に対応する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
製造工程にある理由により、液体セルは無視できない位相の変動(fluctuation)を示すことがある。液滴駆動セルのアレイを液体成分で満たせば、例えば、一つの液晶のみを有する位相変調光変調器よりも、充填レベルが変動する傾向にある。個々のセルの間の位相または位相オフセットの変動は、物体の再構成に悪影響を及ぼす。二つの光学媒体による個々のマイクロセルの不均一な充填は、セルを貫通する光の不規則な光路に起因する。これは、マイクロセルの個々のコンポーネントの充填容量の変動が、セルを貫通して伝播する光の位相の変動に対応することを意味する。不均一に充填されたセルの偏向電界は、位相の不規則なシフトを実行する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
スイッチング周波数が高い場合、液滴駆動セルは固有共振(intrinsic resonance)を示すことがあり、通常、界面の振動を示す。これは、スイッチング周波数が高い場合、大きい振幅を有する界面の振動が発生し、セルが時間平均で規定された位相ウェッジのみを実現することを意味する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
さらに、液滴駆動セルは、例えば、化学反応に起因するエージング効果を示す。疎水性プラスチック材料は、500nm未満の考慮される層の厚さにおいて僅かに多孔質である。例えば、テフロン（登録商標）は油に触れると膨張を示す。これは、低下した電気絶縁に対応し、スイッチング周波数に依存して電力損失が増加し、つまり、液体セルの面における熱の発生に寄与する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
コスト削減と製造プロセスの簡略化のために、例えば銅の金属電極を使用することが好ましい。しかし、水および/または油との接触は、そのような電極の腐食に起因する。さらに、金属イオンなど、電極に拡散するイオンは化学ポテンシャルを変化させて、液滴駆動セルの関数を変化させる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
拡散防止層の役割を果たす電極上の電気絶縁層の堆積は、電力損失を低減し、液滴駆動セルの液体と電極の間で発生する酸化プロセスを防ぐ。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
実施例において、偏向手段のアレイは、光を透過する液体により満たされた中空体の液滴駆動セルを備える。液体の表面は、その中空体の壁に接触して特定の接触角を有する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
経時的に幾何学的な変化がない所定の材料と条件について、中空体における液体の接触角は一定であり、ヤングの式を使用して見出すことができる。例えば液体と中空体の一つの壁の間、または、中空体の対向する側壁の間の誘電系に電界が加えられると、平衡条件が変化して、液体の表面と中空体の側壁の間に形成される接触角が変化する。液滴駆動効果はリップマンの式を使用して記述可能である。接触角と液体表面の形状は、一つまたは複数の電界を変動させることにより修正され、これにより、屈折光の法則に従い伝達される光ビームの偏向を変える。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
拡張された光線の束に関するプリズム関数を実現する場合、光線の束の全径に亘り、液滴駆動セルの一定のプリズム角が要求される。これを達成するため、対向する電極の接触角は、ある電圧によって対向電極を制御することにより、互いに独立に調整される。制御電圧は、例えば、二つの対向する接触角がともに90度になるように選択される。その場合、プリズム効果、つまり共面素子としての液滴駆動セル機能はない。例えば、二つの対向する接触角は異なるが、その合計が180度になるような制御電圧の他のペアがある。その場合、素子はプリズムのように機能する。x方向とy方向の偏向が実現されて、観察者に対して視界領域が二次元に追従するように、電極はペアでスイッチされることが好ましい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
別の実施例によれば、液滴駆動セルは、光を透過する複数の不混和性(immiscible)液体により満たされた中空体をも備えることができる。液体の界面において屈折率が変化し、伝達される光が偏向される。複数の液体、好ましくは二つの液体を使用する利点は、液体が封入される(encapsulate)ことである。これは、セル本体が完全に閉じられ、液体によって完全に満たされることを意味する。さらに、適切な密度の液体を選択することによって重力の問題を防ぐことができる。これは、両方の液体がほぼ同じ密度をもつ場合、液滴駆動セルが移動された場合、あるいは、衝撃または振動などが与えられた場合、セル本体内の液体の構成は重力によって変化しないか、僅かに変化するだけであることを意味する。さらに、セル本体の底面は必ずしも矩形である必要はなく、六角形または八角形でもよい。また、そのような液体セルを光の伝播方向に向かって直列接続すること、つまり複数の液体セルを前後に配置することも可能である。