(57)【要約】  本発明は、立体ビデオデバイスに関し、平面視映像を観察する可能性を維持しながら、立体テレビおよびモニタを設計するために使用することができる。この方法およびデバイスにおいて、このような可能性は、空間周期的偏光セレクタを用いて左眼および右眼の観察エリアの左眼および右眼映像を得ることができる映像時間的スキャン信号の二乗振幅間の代数的関係から、ａｒｃｔｇ、ａｒｃｃｔｇ、ａｒｃｃｏｓ、ａｒｃｓｉｎ（またはその組み合わせ）などの逆三角関数によって決定される偏光変調パラメータを有する光束楕円偏光変調器によって提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
各映像について最大解像度で立体映像を観察する方法であって、マトリクスアドレス型偏光符号化光変調器または発生器を用いて、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、前記偏光符号化光変調器のローおよびカラムの数とするとき、断面光束の第ｍｎ画素において、３次元情景の左眼（Ｌ）および右眼（Ｒ）映像の第ｍｎ画素の積分光度ＢmnL およびＢmnR が同時に示され、光偏光の符号化楕円変調のパラメータが、ＢmnL およびＢmnR との間の代数的関係の逆三角関数の形態で設定されることによって、振幅および偏光の複雑な変調を有する光束が形成されることと、位相および／または偏光セレクタを用いて、左眼および右眼映像に対応する前記部分光束が分離され、左眼および右眼の観察エリアに送られることから成る方法において、前記偏光符号化光変調器の第ｎカラムにおいて、前記左眼および右眼映像の第ｎカラムに関する情報を運ぶ第ｎグループの第１および第２の部分光束が形成され、偏光符号化楕円変調の前記パラメータが、前記第ｎグループの２つの部分光束の間および第ｎグループの部分光束と第（ｎ＋１）グループの部分光束との間で相互に直交するように設定され、復号面において、位相および／または偏光復号器を用いて前記映像が復号され、偏光フィルタを用いて前記光束が偏光によってフィルタにかけられ、前記復号面が、符号化楕円偏光変調の同様なパラメータを有する部分光束の中心軸の交点に配置される対称軸を有するカラムに分割され、前記光波の位相δが、前記復号面の隣接する第ｉカラムと第（ｉ＋１）カラムとの間の差分値Δδi＝ｇπ／４によってシフトされるか、および／または前記光波の偏光状態が、前記復号面の隣接する第ｉカラムおよび第（ｉ＋１）カラムについて相互に直交するように設定される（ｇ＝１，２，・・、ｉ＝１，２，・・）方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
光束の振幅および偏光の複雑な変調が、マトリクス電気的アドレス型光変調器または光強度発生器を使用して前記光強度を変調または生成することによって、前記偏光面の制御回転の効果を有する前記マトリクス電気的アドレス型光変調器を使用して前記光偏光の前記楕円変調を符号化することによって実施され、前記映像が、前記偏光面の制御回転の効果を有する前記カラム電気的アドレス型光変調器を使用して、前記光変調器の前記隣接する第ｉカラムと第（ｉ＋１）カラム（ｉ＝１，２，・・）の各ペアについて、前記偏光面回転角の相互に直交する値ψi を設定することによって復号される方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
光束の振幅および偏光の複雑な変調が、マトリクス電気的アドレス型光変調器または光強度発生器を使用して光強度を変調または生成することによって、さらに、制御複屈折効果を有するマトリクス電気的アドレス型光変調器を用いて光偏光の前記楕円変調を符号化することによって実現され、前記位相の復号が、前記制御複屈折効果を有する前記カラム電気的アドレス型光変調器によって、前記光変調器の前記隣接する第ｉカラムと第（ｉ＋１）カラムに常光線と異常光線との間の前記位相シフトΔδi ＝ｇπ／４（ｇ＝１，２，・・、ｉ＝１，２，・・）を設定することによって実施される方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、
光束振幅および偏光の複雑な変調が、連続して光学的に接続される、１つの偏光子および２つのマトリクス電気的アドレス型位相および／または偏光光変調器によって実施され、制御複屈折効果を有する２つの光変調器を使用する場合には、前記第１の光変調器が、常光線と異常光線との間の前記位相Δδ1 を設定し、前記第２の光変調器が、前記位相シフトΔδ2 を設定し、その差Δδ1 −Δδ2 が両光変調器の奇数２ｎ−１カラムおよび偶数２ｎカラムに使用され、制御偏光面回転効果を有する２つの光変調器を使用する場合には、前記第１の光変調器が、光偏光面回転角ψ1 を設定し、前記第２の光変調器が、前記回転角ψ2 を設定し、その差ψ1 −ψ2 が両光変調器の奇数２ｎ−１カラムおよび偶数２ｎカラムに使用され、制御複屈折効果を有する光変調器の一方と制御偏光面回転の効果を有する他方の光変調器を使用する場合には、常光線と異常光線との間の位相シフトが、前記第１の光変調器の奇数２ｎ−１カラムおよび偶数２ｎカラムに使用され、前記偏光面回転の前記角度が、前記第２の光変調器の奇数２ｎ−１カラムおよび偶数２ｎカラムに使用される方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、
偏光復号および偏光フィルタリングが、前記復号面の前記隣接する第ｉカラムと第（ｉ＋１）カラム（ｉ＝１，２，・・）との間に直線または円偏光の相互に直交する状態を生成する制御または静的偏光フィルタによって同時に実施される方法。
【請求項６】
各映像について最大解像度で立体映像を観察するデバイスであって、立体ビデオ信号源と、電子機能モジュールと、１つの同一の光軸に連続して配置される電気的制御マトリクスアドレス型偏光符号化光変調器および偏光セレクタとを含み、前記偏光セレクタの出力が左眼および右眼の観察エリアに光学的に接続され、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、前記偏光符号化光変調器のローおよびカラムの数とするとき、前記偏光符号化光変調器については、その第ｍｎ画素の変換特性が、（ＳmnL ）2 と（ＳmnR ）2 との線形結合の比の逆三角関数によって決定され、このときのＳmnL およびＳmnR は、左眼および右眼映像の第ｍｎピクセルのＢmnL およびＢmnR の値に対応する二乗振幅を有する信号であり、前記立体ビデオ信号源の出力が、前記偏光符号化光変調器の電気的入力と前記電気的機能ブロックの電気的入力とに接続され、前記電気的機能ブロックの出力が、前記偏光セレクタの電気的入力に接続されるデバイスにおいて、前記偏光符号化光変調器が、第ｎカラムおよび第（ｎ＋１）カラムの各ペアについて、２つの相互に直交する方向の作動媒体の光学異方性を有する可能性を有して実施され、前記偏光セレクタが、連続して光学的に接続される位相および／または偏光復号器および偏光フィルタの形態を有し、前記偏光復号器が、層全体で１つの同一初期方向の光学異方性を有する作動媒体層のカラムに基づいた電気的アドレス指定を有し、さらに、隣接するカラムの各ペアにおいて、２つの相互に直交する方向の前記作動媒体の光学異方性を有する可能性を有して実施されるか、あるいは、前記隣接するカラムが相互に直交する初期方向の媒体光学異方性を有する前記作動媒体層のカラム配列を有して実施され、ｄ＝Ｄｐ／ｂで、Ｄは前記偏光符号化光変調器から前記観察エリアまでの距離、ｐは前記偏光符号化光変調器のＮ個のカラムの空間的周期、ｂはいずれか２つの隣接する観察エリアの中心点間の距離とするとき、前記偏光復号器の前記作動媒体層の平面は、前記偏光符号化光変調器の前記作動媒体層の平面から距離ｄに配置されるデバイス。
【請求項７】
請求項６記載のデバイスにおいて、
前記偏光符号化光変調器が、連続して配置される光強度変調器および光楕円偏光変調器の形態を有し、前記光楕円偏光変調器が、偏光面の制御回転の効果または制御複屈折の効果を有する少なくとも１つの液晶層を含み、前記偏光復号器が、前記偏光面の制御回転の効果または制御複屈折の効果を有する前記カラム電気的アドレス指定液晶層を有して実施され、前記光楕円偏光変調器および前記偏光復号器に前記偏光面の前記制御回転の効果を有する前記液晶層を使用する場合、液晶分子の最初のねじれ方向が、これらの層で相互に相反し、前記光楕円偏光変調器および前記偏光復号器に前記制御複屈折効果を有する前記液晶層を使用する場合、屈折率楕円体の前記同様な軸の最初の方向が、これらの層で相互に直交しているデバイス。
【請求項８】
請求項６記載のデバイスにおいて、
前記偏光符号化光変調器が、連続して配置される１つの直線または円偏光子および２つの液晶位相変調器の形態を有し、前記２つの液晶位相変調器が、偏光面の制御回転の効果または制御複屈折効果を有し、前記偏光面の前記制御回転の効果を使用する場合、前記第１および第２の位相変調器が、相互に反対方向の液晶分子のねじれを有し、前記制御複屈折を使用する場合、前記第１および第２の位相変調器が、相互に直交する方向の屈折率楕円体の同様な軸を有し、前記偏光復号器が、制御複屈折効果または前記偏光面の制御回転の効果を有するカラム電気的アドレス指定液晶層を有するデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元映像化に関し、さらに詳細には、立体ビデオ映像化に関し、２次元映像を観察する可能性を維持しながら、眼鏡なしでもパッシブ方式の（切替可能でない）立体眼鏡を使用してでも立体映像を観察する可能性のある立体テレビおよびコンピュータ用モニタを設計するために使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
Surman教授らの刊行物である「Surman Ph. Et al, "The construction and performance of a multi view 3-D television display," Journal of the SID, 2005, Vol. 13, No. 4, pp. 329」（非特許文献１）から、眼鏡なしの立体映像の観察方法が知られている。この方法は、マトリクスアドレス型光変調器または発生器の奇数カラムおよび偶数カラムのグループが形成する光束の強度をｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、ＭおよびＮは、マトリクス光変調器（発生器）のローおよびカラムの数とするとき、立体映像の左眼（Ｌ）映像の積分光度ＢmnL に正比例し、さらに右眼（Ｒ）映像の積分光度ＢmnR に正比例するようにそれぞれ変調され、円筒レンズのラスタによって生成される光路の空間周期的変調を用いて、断面の奇数カラムおよび偶数カラムのグループに対応する部分光束が、左眼および右眼の観察エリアに偏向されることを含む。
【０００３】
この周知の方法の利点は、観察者が快適に利用できるように、眼鏡なしで立体映像を観察する可能性があり得ることである。この周知の方法の欠点は、各映像の空間解像度がＭ（Ｎ／Ｓ）値まで１／２に減少する可能性があり、そのため最大光変調器解像度Ｍ×Ｎの１／２となる。さらに、各映像はＮ／２カラムを有しても再生映像のローの数Ｍは変化しないので、再生映像の画素数が映像座標系の一方のみに沿って減少することになり、映像の必要なアスペクト比を維持する上でさらに問題となる。例えば、この方法では、解像度Ｍ×Ｎ＝７２０×５７６画素を有する液晶ディスプレイ（ＰＡＬおよびＳＥＣＡＭシステムの場合）は、解像度（Ｎ／２）Ｍ＝３６０×５７６が各映像について１／２となるため、７２０×５７６画素を有する立体映像の再生には使用することができない。さらに、アスペクト比が２：３に等しい３６０×５７６画素を有する映像に関して必要な最初の映像のアスペクト比４：３を各映像で維持することは不可能である。この方法を用いてアスペクト比４：３を有する２つの映像の同時再生を行うために、非標準アスペクト比８：３を有する特別なマトリクスアドレス型光変調器を作製する場合、必要な４：３の映像比率がそれらで保持されないために、標準平面視（単眼視）映像を再生する場合にはこの解決策が問題となる。通常の円筒レンズのラスタの動作を電気的に切ることができないことに加え、この問題によって周知の方法を使用して平面視映像化との互換性を確保することが実際には不可能になる。さらに、平面視映像を見るためにレンズのラスタを一時的に機械的に取り外して（取り外し可能にする）ことは、この取り外しの度に後でレンズラスタの３次元位置の正確な位置合わせが必要となるため、実際には不可能であることも考慮に入れるべきである。
【０００４】
ロシア特許第２３０６６８０号（特許文献１）には、各映像について最大解像度を有する立体映像観察方法が記載され、この方法は、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、偏光符号化光変調器のローおよびカラムの数とするとき、振幅の複雑な変調を用いて光束が形成され、後者によって、３次元情景の左眼映像の積分光度ＢmnL および右眼映像の積分光度ＢmnR は、光束断面の第ｍｎ画素に同時に導入される一方で、光偏光の符号化楕円変調のパラメータは、ＢmnL とＢmnR との間の代数的関係から逆三角関数の形態で示され、パッシブ方式の立体眼鏡として作製される偏光フィルタを用いて、左眼および右眼映像の部分光束は分離され、左眼および右眼観察エリアに送られることを含む。
【０００５】
さらに、特許文献１は、各映像で２倍の解像度を有し平面視映像を見る可能性も有する多眼視映像観察のためのデバイスについての記載も含む。このデバイスは、多眼視ビデオ信号源と、電子機能モジュールと、１つの同一の光軸に連続して配置される電気的制御マトリクスアドレス型偏光符号化光変調器および２つの窓が相互に直交する偏光状態を有する２つの偏光フィルタを含むパッシブ式立体眼鏡の形態をとる偏光セレクタとを含む。偏光符号化光変調器については、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、偏光符号化光変調器のローおよびカラムの数とするとき、その第ｍｎ画素の変換特性は、（ＳmnL ）2 と（ＳmnR ）2 との線形結合の比から逆三角関数によって決定され、このときのＳmnL およびＳmnR は、その二乗振幅が左眼および右眼映像の第ｍｎピクセルのＢmnL およびＢmnR の値に対応する信号である一方で、立体ビデオ信号源の出力は、偏光符号化光変調器の電気的入力および電子機能モジュールの電気的入力に接続され、電子機能モジュールの出力は偏光セレクタの入力に接続される。
【０００６】
この周知の方法およびデバイスの利点は、観察者に示される２つの立体映像の各映像に対して、両方の映像がともに（同時に）同一画面で再生されるという事実にもかかわらず、偏光符号化光変調器（発生器）の最大空間解像度Ｍ×Ｎが使用されることである。さらに、平面視映像の観察に転換するためには、立体眼鏡を取り外し、デバイスを平面視映像形成モードに切り換えれば充分である。
【０００７】
立体眼鏡を使用することで、観察者はかなり自由に移動することができるようになる（この場合、立体眼鏡の窓の位置によって定義される観察エリアが観察者とともに自動的に移動するため）。しかし、立体眼鏡が必ず必要となることで、この周知の方法およびデバイスを用いて立体映像を観察する場合の快適さは損なわれる。
【０００８】
本発明の主題は、眼鏡なしの立体映像化を確立することを基にして、この方法およびデバイスの機能性を拡張することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ロシア特許第２３０６６８０号
【特許文献２】米国特許第４，８８４，８７６号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Surman Ph. Et al, "The construction and performance of a multi view 3-D television display," Journal of the SID, 2005, Vol. 13, No. 4, pp. 329
【非特許文献２】Amimori I. et at., "Deformed nanostructure of photo-induced biaxial cholesteric films and their application in VA-mode LCDs", Journal of the SID, 2005, Vol. 13, No. 9, pp.799
【非特許文献３】Lung-Shiang Luh L. et  al., "A broadband circularly polarized film," Journal of the SID, 2003, Vol. 11, No. 3, pp.457
【非特許文献４】Ezhov V.A., Studentsov S.A., "Volume(or stereoscopic)images on the screens of standard computer and television displays," Proc. SPIE, 2005, Vol. 5821, pp. 105
【発明の概要】
【００１１】
所与の作業は以下のように解決される。マトリクスアドレス型偏光符号化光変調器または発生器を用いて、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、偏光符号化光変調器のローおよびカラムの数とするとき、光束の第ｍｎ画素において、３次元情景の左眼（Ｌ）および右眼（Ｒ）映像の第ｍｎピクセルの断面積分光度ＢmnL およびＢmnR が同時に示され、光偏光の符号化楕円変調のパラメータが、ＢmnL およびＢmnR の代数的関係の逆三角関数の形態で設定されることで複雑な振幅変調を有する光束が形成され、位相および／または偏光セレクタを用いて、左眼および右眼映像に対応する部分光束が分離され、左眼および右眼の観察エリアに送られる方法において、本発明によれば、偏光符号化光変調器の第ｎカラムにおいて、それぞれ左眼および右眼映像の第ｎカラムに関する情報を運ぶ第ｎグループの第１および第２の部分光束が形成される一方で、偏光符号化楕円変調のパラメータが、第ｎグループの２つの部分光束の間および第ｎグループの部分光束と第（ｎ＋１）グループの部分光束との間で相互に直交するように決定され、位相および／または偏光セレクタを用いて、映像が復号面内で復号された後に偏光によってフィルタにかけられる一方で、復号面が、対称軸が符号化楕円偏光変調の同様なパラメータを有する部分光束の中心軸の交点に配置されるカラムに分割され、隣接カラムの各ペアにおいて、光波の位相δが復号面の隣接する第ｉカラムと第（ｉ＋１）カラムとの間の差異Δδi ＝ｇπ／４によってシフトされるか、あるいは、復号面の隣接する第ｉカラムおよび第（ｉ＋１）カラムについて２つの相互に直交する偏光状態を実施することによって、光波偏光状態が変化する（ｇ＝１，２，・・、ｉ＝１，２，・・）。
【００１２】
所与の作業は以下によっても解決される。立体ビデオ信号源と、電子機能モジュールと、１つの同一の光軸に連続して配置される電気的制御マトリクスアドレス型偏光符号化光変調器および偏光セレクタとを含み、後者の出力が左眼および右眼の観察エリアに光学的に接続される一方で、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、偏光符号化光変調器のローおよびカラムの数とするとき、偏光符号化光変調器については、その第ｍｎ画素の変換特性が、（ＳmnL ）2 と（ＳmnR ）2 との線形結合の比の逆三角関数によって決定され、このときのＳmnL およびＳmnR は、その二乗振幅が左眼および右眼映像の第ｍｎピクセルのＢmnL およびＢmnR の値に対応する信号である一方で、立体ビデオ信号源の出力が、偏光符号化光変調器の電気的入力および電子機能モジュールの電気的入力に接続され、電子機能モジュールの出力が偏光セレクタの入力に接続されるデバイスにおいて、本発明によれば、偏光符号化光変調器が、第ｎカラムおよび第（ｎ＋１）カラムの各ペアについて、２つの相互に直交する方向の作動媒体光学異方性を有する可能性を有して実施され、偏光セレクタが、層全体で同一初期方向の光学異方性を有するその作動媒体層のカラムに基づいた電気的アドレス指定を有し、さらに、その隣接するカラムの各ペアにおいて、２つの相互に直交する初期方向の作動媒体光学異方性を実施する可能性を有して実施されるか、あるいは、隣接するカラムが相互に直交する初期方向の作動媒体光学異方性を有する作動媒体層のカラム構造を有して実施され、ｄ＝Ｄｐ／ｂで、Ｄは偏光符号化光変調器と観察エリアとの間の距離、ｐは偏光符号化光変調器のＮ個のカラムの空間的周期、ｂはいずれか２つの隣接する観察エリアの中心点間の距離とするとき、偏光セレクタの作動媒体層の平面は、偏光符号化光変調器の作動媒体層の平面から距離ｄに配置される。
【００１３】
（周期構造を有する偏光および／または位相セレクタを用いて実施される）光偏光および／または位相の空間的周期変調が存在することで、本方法および本デバイスにおいて眼鏡なしの立体映像観察が行われ、これによって部分光束が分離されて、左眼および右眼映像を左眼および右眼観察エリアに運ぶことになる。
【００１４】
本方法および本デバイスの利点は、最大表示解像度Ｍ×Ｎに等しい各映像において立体映像の解像度が最大となることである。
本方法および本デバイスの第１の実施形態の実施に関する利点は、光強度変調器、光楕円偏光発生器および偏光セレクタのような、ネマティック液晶（ＬＣ）の９０°ねじれ液晶構造（ねじれ構造）に基づく類似構造を有する作動層を有する３つの光変調器を使用する可能性から来る製造性である。さらなる利点は、初期偏光面回転角が反対符号（２つの液晶層の液晶分子のねじれ方向が反対符号）であるために光楕円偏光変調器および偏光セレクタにおける光分散を相互に補償する可能性によって映像品質が向上することである。
【００１５】
本方法および本デバイスの第２の実施形態の実施に関する利点は、一方のデバイスの作動媒体の層を伝播する異常光線を他方のデバイスの作動媒体の層を伝播する常光線と光学的に結合させることによって（２つの作動媒体の層のネマティック液晶配向ダイレクタの相互直交性によって）、光楕円偏光変調器および偏光セレクタにおける光分散を相互に補償する結果として映像品質が向上することである。
【００１６】
本デバイスの第３、第４および第５の実施形態の利点は、偏光符号化光変調器の作動媒体の位相符号化および復号層を使用するだけで、さらに、位相セレクタを使用することで、デバイスの光学的配置全体に対して２つの偏光子のみ、すなわち、入力光束の初期偏光用および出力光束の偏光解析用の偏光子を使用するだけでよくなるために、光効率が向上することである。
【００１７】
本発明は、図面に関連する次の詳細な記載から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本方法の実施を示す図である。
【図２】本方法の実施を示す図である。
【図３】本方法の実施を示す図である。
【図４】本方法の実施を示す図である。
【図５】偏光面の制御回転の効果に基づく偏光符号化光変調器および復号偏光セレクタを使用する、デバイスの第１の実施形態およびその方法の実施を示す図である。
【図６】電気的制御複屈折効果に基づく偏光符号化変調器および偏光セレクタを使用する、デバイスの第２の実施形態およびその方法の実施を示す図である。
【図７】デバイスの第１の実施形態について偏光符号化光変調器のカラムの偏光状態を示す図である。
【図８】デバイスの第１の実施形態について偏光符号化光変調器のローの正面映像の一部を示す図である。
【図９】映像の偏光選択を例としてデバイスの第１の実施形態のブロック図の一部を示す図である。
【図１０】相互に直交する偏光方向を有する縞状直線偏光子の集合体の形態をとる偏光セレクタの特定の実施形態の一例を示す図である。
【図１１】図１０の点線部分の拡大像を示す図である。
【図１２】デバイスの第２の実施形態について偏光符号化光変調器のカラムの偏光状態を示す図である。
【図１３】デバイスの第２の実施形態について偏光符号化光変調器のローの正面映像の一部を示す図である。
【図１４】映像の偏光選択を例としてデバイスの第２の実施形態のブロック図の一部を示す図である。
【図１５】様々な液晶（ＬＣ）構造型を有するネマティックＬＣのカラム電気的アドレス指定層の形態をとる偏光セレクタの実施形態の一例を示す図である。
【図１６】様々なＬＣ構造型を有するネマティックＬＣのカラム電気的アドレス指定層の形態をとる偏光セレクタの実施形態の一例を示す図である。
【図１７】様々なＬＣ構造型を有するネマティックＬＣのカラム電気的アドレス指定層の形態をとる偏光セレクタの実施形態の一例を示す図である。
【図１８】様々なＬＣ構造型を有するネマティックＬＣのカラム電気的アドレス指定層の形態をとる偏光セレクタの実施形態の一例を示す図である。
【図１９】デバイスの第３の実施形態について偏光符号化光変調器のカラムの偏光状態を示す図である。
【図２０】デバイスの第３の実施形態について偏光符号化光変調器のローの映像の一部およびブロック図を示す図である。
【図２１】偏光面の制御回転の効果および制御複屈折効果を有する１つの偏光子および２つのＬＣ層の形態をとる偏光符号化変調器の特定の実施形態の例を示す図である。
【図２２】デバイスの第４の実施形態について偏光符号化光変調器のカラムの偏光状態を示す図である。
【図２３】デバイスの第４の実施形態について偏光符号化光変調器のローの映像の一部およびブロック図を示す図である。
【図２４】偏光面の制御回転の効果を有する１つの偏光子および２つのＬＣ層の形態をとる偏光符号化変調器の特定の実施形態の例を示す図である。
【図２５】偏光符号化光変調器の２つの隣接するＬＣ層におけるＬＣ分子の相反するねじれ方向を示す図である。
【図２６】偏光符号化光変調器の画素内のカラーピクセルの付着を示す図である。
【図２７】デバイスの第５の実施形態について偏光符号化光変調器のカラムの偏光状態を示す図である。
【図２８】デバイスの第５の実施形態について偏光符号化光変調器のローの映像の一部およびブロック図を示す図である。
【図２９】制御複屈折効果を有する１つの偏光子および２つのＬＣ層の形態をとる偏光符号化変調器の実施形態の例を示す図である。
【図３０】偏光符号化光変調器の２つの隣接するＬＣ層内のＬＣ分子配向の互いに直交する方向を示す図である。
【図３１】偏光符号化光変調器の２つの隣接するＬＣ層内のＬＣ分子配向の互いに直交する方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
立体映像観察方法（図１）は、以下を含む。マトリクスアドレス型偏光符号化光変調器（発生器）１を用いて、複雑な振幅変調を有する光束が形成される一方で、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、偏光符号化光変調器のローおよびカラムの数とするとき、光束断面の第ｍｎ画素において、３次元情景の左眼（Ｌ）および右眼（Ｒ）映像の第ｍｎピクセルの積分光度ＢmnL およびＢmnR が同時に示され、光偏光の符号化楕円変調のパラメータがＢmnL およびＢmnR の代数的関係の逆三角関数の形態で与えられ、偏光符号化光変調器の第ｎカラムにおいては、それぞれ左眼および右眼映像の第ｎカラムに関する情報を運ぶ第ｎグループの第１および第２の部分光束が形成され、偏光符号化楕円変調のパラメータが、第ｎグループの２つの部分光束の間および第ｎグループと部分光束と第（ｎ＋１）グループの部分光束との間で相互に直交するように設定され、復号面Ｐ−Ｐ’内では、位相および／または偏光復号器２ψを使用して映像が復号され、偏光フィルタ２P によって光束の偏光フィルタリングが実施される一方で、復号面は、対称軸が符号化楕円偏光変調器の同様なパラメータを有する部分光束の中心軸の交点に配置されるカラムに分割され、隣接カラムの各ペアにおいて、光波の位相δが復号面の隣接する第ｉカラムと第（ｉ＋１）カラムとの間の差異Δδi ＝ｇπ／４によってシフトされるか、あるいは、復号面の隣接する第ｉカラムおよび第（ｉ＋１）カラムについて２つの相互に直交する偏光状態を設定することによって、光波偏光状態が変化する（ｇ＝１，２，・・、ｉ＝１，２，・・）。
左眼ＥL および右眼ＥR の観察者の目は、左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアにそれぞれ配置される。
【００２０】
偏光符号化光変調器１の第１のカラムを使用して、２つの部分光束１(R) および１(L) を含む変調された光束１(R) (L) が得られ（図２）、右眼映像の第１のカラムの映像に対応する第１の光束は、垂直方向に（図面の平面に直交して）偏光され上段記号(R) に対応し、左眼映像の第１のカラムの映像に対応する第２のカラムは、水平方向に（図面の平面内で）偏光され下段記号(L) に対応する。同様に、第２のカラムを使用して、２つの部分光束２(L) および２(R) を含む変調された光束２(L) (R) が得られ、左眼映像の第２のカラムの映像に対応する第１の光束は、垂直方向に偏光され、右眼映像の第２のカラムの映像に対応する第２の光束は、水平方向に偏光される。したがって、部分光束１(L) 、３(L) ・・・および２(R) 、４(R) は、偏光には影響がない復号面のカラムを通過するため、最初の水平の偏光方向を変化させないで左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアにそれぞれ入射する。部分光束１(R) 、３(R) ・・・および２(L) 、４(L) は、偏光復号器２ψの画素として一般的になっている、空間復号面Ｐ−Ｐ’内のこれらの光束の軸の交点に配置される９０°偏光回転子の影響下で最初の偏光方向が垂直から水平方向に変化して左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアにそれぞれ入射する。２P 偏光フィルタ（説明に役立つため、水平偏光方向を有する直線偏光子の形態でのみ示される）は、水平偏光方向のみを有する部分光束を透過させ、偏光セレクタ２の画素を通過後の垂直偏光方向を有するすべてのクロスバー光束を遮断する。図３に、クロスバー光束のフィルタリングがより詳細に示されるが、ここでは、部分光束１L false 、１R false および２L false 、２R false が、右眼ＳR （左眼ＳL ）の観察エリアの方向に光束を伝播させない直線偏光子２P に入射するとき、これらの光束が排除されることが、直線偏光の一連の（図面の平面に対して）垂直な方向として拡大スケールで示される。
【００２１】
部分光束の全開口部についての空間フィルタリングの幾何学的配置が図４に示される。
デバイス（図５および図６）は、立体ビデオ信号源３と、電子機能モジュール４と、１つの同一の光軸に連続して配置される電気的制御マトリクスアドレス型偏光符号化光変調器１および偏光セレクタ２とを含み、後者の出力が左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアに光学的に接続され、立体ビデオ信号源３の出力が、偏光符号化光変調器１および電子機能ブロック４の電気的入力に接続され、さらに後者の出力が、偏光セレクタ２の電気的入力に接続され、偏光符号化光変調器１については、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとし、Ｍ×Ｎは、第ｎカラムおよび第（ｎ＋１）カラムの各ペアについて作動媒体の２つの相互に直交する方向の光学異方性を有する可能性を有して実施される偏光符号化光変調器１のローおよびカラムの数とするとき、その第ｍｎ画素の変換特性が、（ＳmnL ）2 と（ＳmnR ）2 との線形結合の比の逆三角関数によって決定され、このときのＳmnL およびＳmnR は、左眼および右眼映像の第ｍｎピクセルのＢmnL およびＢmnR の値に対応する二乗振幅を有する信号である。偏光セレクタ２（図６）は、連続して光学的に接続される位相および／または偏光復号器２F と、偏光フィルタ２P とを含む。偏光復号器２F は、層全体で１つおよび同一初期方向の光学異方性を有する作動媒体層のカラム電気的アドレス指定を有し、さらに、その隣接するカラムの各ペアにおいて、２つの相互に直交する方向の作動媒体の光学異方性を提供する可能性を有して実施されるか、あるいは、相互に直交する初期方向の作動媒体の光学異方性が隣接するカラムに対応している、作動媒体層のカラム構造を有して実施される。ｄ＝Ｄｐ／ｂで、Ｄは偏光符号化光変調器と観察エリアとの間の距離、ｐは偏光符号化光変調器のＮ個のカラムの空間的周期、ｂはいずれか２つの隣接する観察エリアの中心点間の距離とするとき、偏光復号器２F の作動媒体層の平面は、偏光符号化光変調器の作動媒体層の平面から距離ｄに配置される。
【００２２】
デバイスの第１の実施形態（図５）では、偏光符号化光変調器１は、連続して配置される光強度変調器１J および楕円光偏光符号化変調器１ψの形態を有し、後者は、角度ψの偏光面の制御回転を有する少なくとも１つの作動媒体層を有し、偏光セレクタ２は、様々な偏光方向を有する直線偏光子である。光強度変調器１J のどの第ｍｎ画素も、楕円光偏光符号化変調器１ψの対応する第ｍｎ画素と光学的に接続される。光強度変調器１J の第ｍｎ画素の光透過率Ｔmnは、以下の数式によって決定される。
2010525393.tif 000002
ただし、（ＳmnL ）2 および（ＳmnR ）2 は、左眼および右眼映像の第ｍｎピクセルの光度ＢmnL およびＢmnR 、すなわち、
2010525393.tif 000003
に対応する信号の平均二乗値である。ここで、ｃ’は、比例定数である。
【００２３】
例えば、左眼映像の第ｍｎ画素の積分光度ＢmnL および右眼映像の第ｍｎ画素の積分光度ＢmnR の光電記録を使用して（例えば、３次元の情景の２つの左眼および右眼映像を得るために、２つの異なるデータ検索点に配置される２つのビデオカメラの開口部に、対応するフォトセンサを使用して）、信号（ＳmnL ）2 および（ＳmnR ）2 が得られる。条件（２）下で、偏光符号化光変調器１の対応する画素によって放出された結果得られる光束ＪmnL およびＪmnR は、表示される３次元情景の左眼および右眼映像の第ｍｎ画素の対応する映像の光度の値ＢmnL およびＢmnR に線形的に関連している。
【００２４】
楕円光偏光変調器１ψの奇数（１，・・，２ｎ−１，・・）カラムについての偏光特性ψmnは、以下の数式によって決定される。
2010525393.tif 000004
さらに、偶数（２，・・，２ｎ，・・）カラムについては、以下の数式で決定される。
2010525393.tif 000005
偏光特性ψmnは、角度ψの値を決定し、これによって、光偏光面は、楕円光偏光変調器１ψの第ｍｎ画素を通過した後に回転される。
【００２５】
デバイスの第２の実施形態（図６）では、楕円光偏光符号化変調器１Δは、常光線と異常光線との間の位相シフトΔを生成する可能性のある制御複屈折効果を有する少なくとも１つの作動媒体層を有し、偏光セレクタ２は、連続して配置される、制御複屈折効果を有する位相復号器２F および直線偏光子２P の形態で実施される一方で、位相復号器２F は、奇数カラムでπ、および偶数カラムでそのゼロ値に等しい位相シフトを生成する可能性を有する。光強度変調器１J の光透過率Ｔmnは、数式（１）によって決定され、その奇数カラムについての光楕円偏光変調器１Δの偏光特性は、以下の数式によって決定される。
2010525393.tif 000006
さらに、偶数カラムについては、以下の数式によって決定される。
2010525393.tif 000007
ここで、ｆ＝１，２，３として追加位相シフトΔ0 ＝π（ｆ−１）／４を含めることができる。図５のデバイスの第１の実施形態の場合、従来、矢印は、楕円偏光符号化変調器１ψの１つのローに沿って、数式（３）および（４）に対応する直線偏光の相互に直交する方向を示す一方で、後者のアドレス指定された各画素は、偏光面の回転効果をサポートする。図６は、デバイスの第２の実施形態について偏光符号化変調器１ψの１つのローについての楕円偏光の相互に直交する状態を示す一方で、後者のアドレス指定された各画素は、制御複屈折効果を発生させる。図７では、デバイスの第１の実施形態の偏光符号化変調器１ψの開口部全体についての直線偏光方向のマップを見ることができる。図８および図９では、偏光符号化変調器１ψの１つのローの偏光状態およびデバイスの光軸に平行でこのローを通過する平面による、デバイスの第１の実施形態の構成要素の対応する断面を見ることができる。隣接するカラムの相互に直交する偏光方向を有する直線偏光子の縞状の（カラムに平行な）構造２S の形態をとる偏光セレクタ２の特定の実施例である（図１０および図１１）。
【００２６】
デバイスの第２の実施形態について、図１２は、数式（５）、（６）に対応する偏光符号化光変調器１Δの開口部の偏光状態を示し、図１３は、後者の１つのローの楕円偏光の配向を示し、さらに図１４は、デバイスの光軸に平行で特定のローを通過する平面によるデバイスの第２の実施形態の構成要素の断面を示す。制御複屈折効果を有する光楕円偏光符号化変調器１Δの作動媒体層の特定の実施形態の例として、これは、ガラス基板６および７の間に配置され、縞状電極８とゼロ電位を有する共通電極９との間に電位差Ｅ＝Ｅ0を印加することでカラムによって電気的にアドレス指定されるＬＣ層５（図１５）に基づいている。特に、ＬＣ層５は、負の誘電異方性を有するＬＣのための均一構造（図１６）、または超ねじれ構造（図１７）、または負の誘電異方性を有するＬＣのためのホメオトロピック構造（図１８）を有するネマティックＬＣ層の形態を有する。楕円光偏光および偏光面の制御回転を使用する偏光符号化変調器１Δの作動媒体層の特定の実施形態の例は、９０°ねじれ構造を有するカラム電気的アドレス指定ネマティックＬＣ層の形態を有する（図１７）。
【００２７】
デバイスの第３の実施形態（図１９〜図２１）では、偏光符号化光変調器１は、連続して光学的に接続される、制御偏光面回転を有する光変調器１ψおよび２つの直線偏光子１０と２Pとの間に配置される制御複屈折効果を有する位相光変調器１Δ（図２０）の形態を有する。特に、偏光符号化光変調器１ψおよび位相光変調器１Δは、それぞれ正の誘電異方性を有するネマティックＬＣのマトリクス電気的アドレス指定層１１および１２（図２１）の形態を有し、その第１の変調器はねじれ構造を有し、第２の変調器は均一配向構造を有する。
【００２８】
デバイスの第４の実施形態（図２２〜図２４）では、偏光符号化光変調器１は、２つの連続して光学的に接続される、２つの直線偏光子１０と２P との間に配置される制御偏光面回転の効果を有する光変調器１ψ1 および１ψ2 （図２３）の形態を有する。特定の実施例では、光変調器１ψ1 および１ψ2 は、それぞれ相互に相反するねじれ方向のＬＣ分子を特徴とするねじれ構造（図２５）を有する正の誘電異方性を有するネマティックＬＣのマトリクス電気的アドレス指定層１３および１４（図２４）の形態を有する。
【００２９】
カラー映像化の場合には、偏光符号化光変調器１は、カラーピクセルの垂直または水平多重化のために、ローまたはカラムによる個別電気的アドレス指定を有する３つのカラーフィルタピクセルＲmn、Ｇmn、Ｂmnのグループをそれぞれ各第ｍｎ画素に含む。
【００３０】
デバイスの第５の実施形態（図２７〜図３１）では、偏光符号化光変調器１は、２つの連続して光学的に接続される、２つの直線偏光子１０および２P の間に配置される制御複屈折効果を有する光変調器１Δ1 および１Δ2 （図２８）の形態を有する。特に、光変調器１Δ1 および１Δ2 は、第１および第２のＬＣ層１５および１６の位相シフトΔ1 およびΔ2 （屈折率ｎe1およびｎe2）の周波数分散を相互に補償することに対応する、相互に直交する初期配向のＬＣ分子を有するホメオトロピック配向構造（図３０）によって示される、正の誘電異方性を有するネマティックＬＣのマトリクス電気的アドレス指定層１５および１６（図２９）の形態をそれぞれ有する。相互に補償する理由は、位相シフトΔ1 およびΔ2 の形成に関与する異常光線ｅ1 およびｅ2 （図３１）の伝播方向が空間的に分離され（他のＬＣ層の常光線ｏ2 およびｏ1 の伝播方向と一致し）、これらの初期位相シフト間の差異が光波長に対する依存性をもはや含まないためである。要件Δε＝√ｎo −√ｎe によって決定されるＬＣ層の誘電異方性Δεは、ＬＣ材料に依存する正のΔε＞０か負のΔε＜０のいずれかであってもよい。負のΔεを有するＬＣ分子は、印加される電界Ｅ＝Ｅ0 に沿ったその長軸と常に方向が合わされ、正のΔεを有するＬＣ分子は、電界を横切る方向に常に合わされる。したがって、ＬＣ層の電気的制御複屈折の実現につながる外部電界の影響下でのＬＣ分子の回転を実施する場合、第１の場合には、ＬＣ層の初期配向は均一に選択され（ＬＣ分子の長軸はガラス基板と平行な一方向に合わされる）、第２の場合には、ホメオトロピックに選択される（ＬＣ分子の長軸はガラス基板に直交する方向に合わされる）。２つのＬＣ層の屈折率楕円体の同様な軸は、同様な屈折率に対応する軸である（楕円体の同様な軸は、異常光線の屈折率ｎe または常光線の屈折率ｎ0 に対応する２つのＬＣ層の軸である）。
【００３１】
デバイスは、以下のように動作する。
デバイスの第１の実施形態および方法の第１の実施形態（図５）の動作は、左眼ＳL および右眼ＳR の観察窓における分離の例で、映像の第２のカラムの第ｍｎ画素からの部分光束と見なされ、その場合、（楕円変調のパラメータでは）左眼および右眼映像のＳm(2)L およびＳm(2)R 信号の第ｍ画素は、ともに以下の数式に従って符号化される。
2010525393.tif 000008
この数式は、数式（３）の特定の場合に対応する（Ｓm(2)L とＳm(2)R との両方に）共通な光束の直線偏光回転の角度を決定する。数式（６）によって決定される偏光変調のパラメータは、楕円偏光符号化変調器１ψ（図５、図７および図８）によって設定される。したがって、特定の全体の（集計した）光束の強度Ｊm(1)L+R は、以下の数式によって決定される。
2010525393.tif 000009
さらに、この値が光強度変調器１J によって設定される。
【００３２】
偏光符号化光変調器１の第２のカラムから右眼の観察エリアＳR への光束の経路に沿って位置する偏光復号器２ψの偏光カラム画素２(2i)ψは、Ｘ軸に沿った偏光方向を特徴とし（図９）、偏光符号化光変調器１の第２のカラムから左眼の観察エリアＳL への光束の経路に位置する偏光カラム画素２(2i-1)ψは、Ｙ軸に沿った偏光方向を特徴とする。Ｘ軸およびＹ軸に対する直線偏光傾斜角度ψm(2)は、光強度Ｊm(2)x とＪm(2)y との間の関係を以下のように決定する。
2010525393.tif 000010
【００３３】
強度Ｊm(2)x およびＪm(2)y は、偏光符号化変調器１の第２のカラムからそれぞれ右眼ＳR および左眼ＳL の観察エリアに至る部分光束の強度を決定する。（７）、（８）および（９）から、以下の連立方程式を得ることができる。
2010525393.tif 000011
（１０）からＪm(2)x ＝Ｂm(2)R およびＪm(2)y ＝Ｂm(2)L となる。これは、左眼および右眼観察エリアにおいて、強度Ｊm(2)y およびＪm(2)x を有する光束は、偏光符号化変調器１の第２のカラムで同時に示される映像の左眼映像の光度Ｂm(2)L および右眼映像の光度Ｂm(2)R にそれぞれ等しいことを証明している。このような論理の流れは、映像のＭ個のローのそれぞれについても当てはまる。
【００３４】
デバイスの第２の実施形態および方法の第２の実施形態（図６および図１２〜図１４）の動作は、偏光符号化光変調器１の第２のカラムから左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアへの部分光束の分散トポロジの第１の実施形態と同様であると見なされる。強度変調器１J がデバイスの第１の実施形態のものと同じであるため、関係（８）は維持される。異常光線と常光線との間に位相シフトΔδm(2)が生じることによって位相光変調器１Δによって形成される符号化楕円変調は、以下の数式によって決定される。
2010525393.tif 000012
【００３５】
楕円偏光の一般方程式を使用して観察エリアに至る光束の強度を以下のように決定する。
2010525393.tif 000013
ただし、Ｅm(2)x およびＥm(2)y は光波電気ベクトルのｘおよびｙ成分、Ｅ0 は光波振幅、Δδm(2)は異常光線と常光線との間の制御遅延によって生じる光波電気ベクトルのｘ成分とｙ成分との間の位相シフトである。
【００３６】
ｙ＝ｘ方向に沿った偏光軸配向を有する直線偏光子２P （図１２および図１３）を使用できることで、偏光符号化光変調器１の第２のカラムから右眼ＳR の観察エリアに至る部分光束に対する以下の第１の偏光解析条件が得られる。
2010525393.tif 000014
【００３７】
左眼の観察エリアの同じカラムからの部分光束の経路に沿ったπに等しい追加の位相遅延をさらに使用できることは、垂直方向の直線偏光子を使用することと等価であり、すなわち、これによって、以下の偏光解析の第２の要件が得られる。
2010525393.tif 000015
数式（１２）に（１３）および（１４）を代入して、代入による計算結果の間の比を考慮に入れると、以下が得られる。
2010525393.tif 000016
ただし、
2010525393.tif 000017
である。
【００３８】
（１５）に（１１）を代入すると、計算結果Ｊmnx=y ／Ｊx=-y＝Ｂm(2)L ／Ｂm(2)R が得られ、（８）を考慮すると、関係Ｊm(2)x=-y＝Ｂm(2)R およびＪm(2)y=x ＝Ｂm(2)L となり、これは、強度Ｊm(2)y=x およびＪm(2)x=-yを有する光束が、偏光符号化変調器１の第２のカラムで同時に示され左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアに送られる映像の左眼映像の光度Ｂm(2)L および右眼映像の光度Ｂm(2)R にそれぞれ等しいことを証明し、これは映像のＭ個のローのそれぞれについても当てはまる。
【００３９】
デバイスの第３の実施形態（図６および図１９〜図２１）の動作は、映像の同じ第２のカラム（ｎ＝２）について、デバイスの第１および第２の実施形態と同様と見なされる一方で、楕円偏光の方程式は以下のようになると考えられる。
2010525393.tif 000018
その解は、条件（１３）および（１４）のもとで求められ、特定の左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアの光束Ｊmnx=y およびＪmnx=-yの強度を決定する。（１６）に（１３）を代入すると、以下の数式が得られる。
2010525393.tif 000019
ただし、ｔ+ψの値は、以下の数式によって決定される。
2010525393.tif 000020
（１６）に（１４）を代入すると、以下の数式が得られる。
2010525393.tif 000021
ただし、ｔ-ψの値は、以下のように決定される。
2010525393.tif 000022
（１７）と（１９）との間の関係に（１０）を考慮すると、以下が得られる。
2010525393.tif 000023
これから、ψm(2)の必要値は、以下のようになる。
2010525393.tif 000024
（１７）と（１９）とを合計すると、以下のようになる。
2010525393.tif 000025
ただし、Ａm(2)は、以下の数式で決定される。
2010525393.tif 000026
【００４０】
（２３）から位相シフトの値Δm(2)が決定され、（１０）を考慮すると以下のようになると考えられる。
2010525393.tif 000027
（２２）から決定され、光変調器１ψ（図２０）を用いて得られる偏光面回転角ψm(2)の値とともに、（２５）から決定され、光変調器１Δを用いて得られる位相遅延Δm(2)の値によって、左眼ＳL および右眼ＳR の観察エリアにおいて、（左眼および右眼映像の第２カラムの画素の光度Ｂm(2)L およびＢm(2)R によって決定される強度を有する）対応する部分光束が形成される。
【００４１】
デバイスの第４の実施形態（図６および図２２〜図２５）の動作は、以下の種類の楕円偏光方程式によって記述される。
2010525393.tif 000028
ただし、Δm(2)ψは、第１の光変調器１ψ1 の偏光面回転角と第２の光変調器１ψ2 の偏光面回転角との間の差異（Δm(2)ψ＝ψm(2)1 −ψm(2)2 ）である。
この方程式の解は、関係（１０）を考慮して、角度ψm(2)1 およびψm(2)2 の必要値（光変調器１ψ1 および１ψ2 の伝達関数）が得られる。
【００４２】
デバイスの第５の実施形態（図６および図２７〜図３１）の動作は、以下の種類の楕円偏光方程式に対応している。
2010525393.tif 000029
ただし、Δm(2)1 −Δm(2)2 は、それぞれ制御複屈折を有する、第１の光変調器１Δ1 の位相遅延と第２の光変調器１Δ2 の位相遅延との間の差異である。
この方程式の解は、関係（１０）を考慮すると、位相遅延Δm(2)1 およびΔm(2)2 の必要値（光変調器１Δ1 および１Δ2 の伝達関数）が得られる。
【００４３】
デバイスのすべての実施形態では、偏光符号化光変調器１は、最新の液晶マトリクス（その圧倒的多数に９０°ねじれネマティックＬＣ構造が使用されている）に基づいて、あるいは、正の誘電異方性を有するホメオトロピック構造を有する新しいＬＣマトリクス（ＶＡ、すなわち垂直整列ディスプレイ、「Amimori I. et at., "Deformed nanostructure of photo-induced biaxial cholesteric films and their application in VA-mode LCDs", Journal of the SID, 2005, Vol. 13, No. 9, pp.799」（非特許文献２）を参照）を使用して設計することができる。（有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）に基づくディスプレイを含む）どんな発光ダイオードディスプレイも、マトリクスアドレス型光強度発生器１Jとして使用することができる。
【００４４】
従来の直線偏光子が、非偏光の光束に基づいて作動する場合、その結果生じる強度の損失は約５０％である。デバイスの第３、第４および第５の実施形態では、偏光子１０として、従来の直線偏光子だけでなくコレステリック膜に基づく円偏光子も使用することが可能であり、これにより、理論的には限界の１００％に近い非偏光光変換の光効率を得ることが可能になり（「Lung-Shiang Luh L. et  al., "a broadband circularly polarized film," Journal of the SID, 2003, Vol. 11, No. 3, pp.457 」（非特許文献３）を参照）、デバイス全体の光効率が最大となる。その理由は、デバイスの示される実施形態の全ての構成要素（最終の偏光子を除く）が、偏光面配向におけるその動作によって位相または光学的に完全に活性状態となる、すなわち、偏光光束強度の実質的な吸収なしにその機能を実行するためである。
【００４５】
位相光変調器１Δとして、例えば、πセルに基づくスタティックＬＣパネル（「Ezhov V.A., Studentsov S.A., "Volume(or stereoscopic)images on the screens of standard computer and television displays," Proc. SPIE, 2005, Vol. 5821, pp. 105」（非特許文献４）を参照）、または表面モードに基づくセル（米国特許第４，８８４，８７６号を参照）を利用することも有効である。
【００４６】
本発明は、映像観察の他の方法についても用いられる。立体映像の観察は、眼鏡を用いない方法だけでなく、相互に直交する偏光フィルタを有するパッシブ方式の偏光立体眼鏡を用いても可能である（許容できる表示開口角内で使用者の位置の制約のない観察が必要な場合）。そのため、偏光セレクタ２の位相または偏光の不均一性は、電気的にスイッチが切られ、偏光フィルタ２P の動作は、フィルタを機械的に取り外すことによって除外される（電気的にスイッチを切ることができない場合、後者の場合においてフィルタは取り外し可能に製作される）。さらに、フィルタは空間的に均一であるため、再び取り付けるときに空間的な位置合わせが必要ない。
【００４７】
（眼鏡なしの）平面視映像に転換するためには、偏光セレクタ２の位相または偏光不均一性のスイッチを電気的に切り、偏光符号化変調器１に平面視映像を送れば充分である。
左眼および右眼映像ではなく２つの映像が提供される場合には、２人の観察者が、各映像に対して（ディスプレイ画面の解像度に等しい）最大解像度で１つのディスプレイで同時に２つの全く異なった平面視映像を観察することが可能である。
【図１】
2010525393.tif 000030
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１４】
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【図１５−１６】
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【図１７】
2010525393.tif 000038
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４−２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2010525393.tif 000048
【図２９−３０】
2010525393.tif 000049
【図３１】
2010525393.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月9日(2010.2.9)
【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】
立体視装置であって、
（Ａ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有するマトリクス偏光符号化装置と、
（Ｂ）前記マトリクス偏光符号化装置と同じ光軸上に連続して配置される偏光セレクタと、を含み、
（ａ）前記セレクタの出力が、左眼および右眼観察エリアに光学的に接続され、
（ｂ）ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎとするとき、前記マトリクス偏光符号化装置の第ｍｎ画素の変換特性が、それぞれ投影される３次元映像の左眼および右眼映像の第ｍｎピクセルの強度値であるＢmnL とＢmnR との代数的関係の比の逆三角関数によって決定され、
（ｃ）前記マトリクス偏光符号化装置が、前記マトリクス偏光符号化装置の隣接するカラムの各ペアについて相互に直交する方向の光学異方性を有する作動媒体を含み、
（ｄ）前記偏光セレクタが、以下の条件、
（ｉ）前記偏光セレクタの最初の光学異方性状態が、前記偏光セレクタの作動媒体のすべてのカラムが同じ光学異方性方向を有するようになり、前記偏光セレクタのその後の光学異方性状態が、前記偏光セレクタの作動媒体の２つの隣接するカラムがそれぞれ相互に直交する光学異方性方向を有するようになっているか、あるいは、
（ｉｉ）前記偏光セレクタの最初の光学異方性状態が、前記偏光セレクタの前記作動媒体の２つの隣接するカラムが、それぞれ相互に直交する光学異方性方向を有するようになっているか、のうちの１つを満足するように電気的にアドレス指定可能なカラムを含む前記作動媒体を含む装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
立体ビデオ信号源と、電気的機能モジュールと、をさらに含み、前記立体ビデオ信号源の出力が、前記マトリクス偏光符号化装置の電気的入力と、前記電気的機能ブロックの電気的入力とに接続され、前記電気的機能ブロックの出力が、前記偏光セレクタの電気的入力に接続される装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記マトリクス偏光符号化装置は、電気的制御マトリクスアドレス指定可能偏光符号化光変調器であり、ｄ＝Ｄｐ／ｂで、Ｄは前記偏光符号化光変調器から観察エリアまでの距離、ｐは前記偏光符号化光変調器のカラムの空間的周期、ｂは隣接する観察エリアの中心点間の距離とするとき、前記偏光セレクタの作動媒体の平面が、前記偏光符号化光変調器の作動媒体の平面から距離ｄに配置される装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記偏光符号化光変調器が、（ａ）光強度変調器と、（ｂ）制御偏光面回転を有する少なくとも１つの作動媒体を含む楕円光偏光符号化変調器とを含み、前記偏光セレクタが、直線偏光子を含み、前記光強度変調器と前記楕円光偏光変調器とが、前記光強度変調器の第ｍｎ画素が前記楕円光偏光変調器の第ｍｎ画素に対応するように連続して配置される装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、
前記偏光符号化光変調器が、連続して配置される（ａ）光強度変調器と、（ｂ）制御複屈折を有する少なくとも１つの作動媒体を含む楕円光偏光符号化変調器とを含み、前記偏光セレクタが、連続して配置される（ｉ）制御複屈折を有する位相復号器と、（ｉｉ）直線偏光子とを含み、前記位相復号器が、前記復号器の奇数カラムでπ、偶数カラムでゼロに等しい常光線と異常光線との間の位相シフトを生成するように構成される装置。
【請求項６】
請求項３記載の装置において、
前記偏光符号化光変調器が、（ａ）偏光子と、（ｂ）第１の位相および／または偏光光変調器と、（ｃ）第２の位相および／または偏光光変調器とを含み、前記偏光子、前記第１の変調器および前記第２の変調器が、連続して光学的に接続される装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記第１の変調器は制御偏光面回転を有する光変調器であり、前記第２の変調器は制御複屈折を有する位相光変調器である装置。
【請求項８】
請求項６記載の装置において、
前記第１の変調器および前記第２の変調器は、それぞれ制御偏光面回転を有する光変調器である装置。
【請求項９】
請求項６記載の装置において、
前記第１の変調器および前記第２の変調器は、それぞれ制御複屈折を有する光変調器である装置。
【請求項１０】
請求項６記載の装置において、
前記偏光子は、直線または円偏光子である装置。
【請求項１１】
立体視の方法であって、
（Ａ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有する第１の装置を使用して、ｍ＝１，２，・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・，Ｎをそれぞれ前記第１の装置のローおよびカラムの数とするとき、前記光束の断面の第ｍｎ画素が、投影される３次元映像の左眼および右眼映像の第ｍｎピクセルの強度値であるＢmnL およびＢmnR を同時に示し、前記変調光束の偏光変調パラメータが、ＢmnL およびＢmnR との間の代数的関係の逆三角関数として設定されるように、強度および偏光の複雑な変調を有する変調光束を形成するステップであって、Ｎ個のグループの前記変調光束を形成することを含み、前記第１の装置の第ｎカラム上に形成される前記Ｎ個のグループの第ｎグループが、投影される３次元映像の前記左眼および右眼映像の第ｎカラムに関する情報をそれぞれ運ぶ左眼および右眼用部分光束を含み、前記変調光束の前記偏光変調パラメータが、（ｉ）前記Ｎ個のグループのそれぞれについて前記左眼用部分光束と前記右眼用部分光束との間、および（ｉｉ）第ｎグループの部分光束と前記第ｎグループに隣接する第（ｎ＋１）グループの部分光束との間で相互に直交している、形成するステップと、
（Ｂ）前記Ｎ個のグループのそれぞれについて、第２の装置を使用して、前記形成された変調光束から前記左眼用部分光束および前記右眼用部分光束を分離して、前記左眼用および右眼用部分光束を左眼および右眼観察エリアにそれぞれ向かわせるステップであって、前記第２の装置が復号器と偏光フィルタとを含み、さらに、
（ｉ）前記復号器の復号面で前記変調光束の左眼および右眼映像を復号するステップと、
（ｉｉ）前記復号光束をフィルタリングするステップであって、前記復号器の復号面が、カラムに分割され、前記カラムのそれぞれが、同じ楕円偏光変調パラメータを有する部分光束の中心軸の交点で対称軸を有し、前記復号器の復号面の前記カラムが、以下の条件、
（ａ）前記復号面内の隣接するカラムの各ペアの間の位相シフトが、π／４に正の整数を掛けたものであるか、あるいは、
（ｂ）前記復号面の隣接するカラムが、変調状態の相互に直交する変化を発生させるか、のうちの１つを満足するようにする、フィルタリングするステップと、が含まれる、向かわせるステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の装置は、マトリクスアドレス指定可能偏光符号化光変調器である方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、
（ａ）前記変調光束を形成するステップが、各奇数（２ｎ−１）番目のカラムの偏光面回転角が、
2010525393.tif 000051
となり、各偶数２ｎ番目のカラムの偏光面回転角が、
2010525393.tif 000052
となるようにＮ個のカラムを含む制御偏光面回転を有するマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器を使用して、前記変調光束の楕円偏光変調を符号化するステップを含み、前記形成された変調光束の断面の第ｍｎ画素の光強度が、ＢmnL とＢmnR との合計に対応し、
（ｂ）前記復号するステップが、制御偏光面回転を有するカラムによる電気的アドレス指定可能光変調器を使用して、前記カラムによる電気的アドレス指定可能光変調器の隣接するカラムの各ペアの偏光面回転角度の値を相互に直交するように設定することによって実施される方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法において、
（ａ）前記変調光束を形成するステップが、Ｎ個のカラムを含む制御複屈折を有するマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器を使用して、各奇数（２ｎ−１）番目のカラムの常光線と異常光線との間の位相シフトΔδm(2n-1) 、および各偶数２ｎ番目のカラムの常光線と異常光線との間の位相シフトΔδm(2n) が、ＢmnL とＢmnR との代数的関係の比のａｒｃｃｏｓおよびａｒｃｓｉｎ関数に、π／４に０以上の整数を掛けた値を加えたものになるようにそれぞれ設定されるように、前記変調光束の楕円偏光変調を符号化するステップを含み、前記形成された変調光束の断面の第ｍｎ画素の光強度が、ＢmnL とＢmnR との合計に対応し、
（ｂ）前記復号するステップが、制御複屈折を有するカラムによる電気的アドレス指定可能光変調器を使用して、隣接するカラムの各ペアについて常光線と異常光線との間の位相シフトの差異の値をπ／４に正の整数を掛けた値になるように設定することによって実施される方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の方法において、
前記変調光束を形成するステップが、連続して設置され光学的に接続される（ｉ）偏光子、（ｉｉ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有する制御複屈折を有する第１のマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器、および（ｉｉｉ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有する制御複屈折を有する第２のマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器を使用して、前記変調光束の楕円偏光変調を符号化するステップを含み、前記第１の光変調器と前記第２の光変調器との両方の各奇数（２ｎ−１）番目のカラムの常光線と異常光線との間の得られる位相シフトΔδm(2n-1) 1 −Δδm(2n-1) 2 、および各偶数２ｎ番目のカラムの常光線と異常光線との間の得られる位相シフトΔδm(2n) 1 −Δδm(2n) 2 が、ＢmnL とＢmnR との代数的関係の比のａｒｃｃｏｓおよびａｒｃｓｉｎ関数にπ／４に０以上の整数を掛けた値を加えたものにそれぞれ設定される方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の方法において、
前記変調光束を形成するステップが、連続して設置され光学的に接続される（ｉ）偏光子、（ｉｉ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有する制御偏光回転を有する第１のマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器、および（ｉｉｉ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有する制御偏光回転を有する第２のマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器を使用して実施され、前記第１の光変調器と前記第２の光変調器との両方の各奇数（２ｎ−１）番目のカラムの得られる偏光面回転角度ψm(2n-1) 1 −ψm(2n-1) 2 、および各偶数２ｎ番目のカラムの得られる偏光面回転角度ψm(2n) 1 −ψm(2n) 2 が、
2010525393.tif 000053
になるようにそれぞれ設定される方法。
【請求項１７】
請求項１１記載の方法において、
前記変調光束を形成するステップが、連続して設置され光学的に接続される（ｉ）偏光子、（ｉｉ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有する制御偏光回転を有する第１のマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器、および（ｉｉｉ）Ｍ個のローおよびＮ個のカラムを有する制御複屈折を有する第２のマトリクス電気的アドレス指定可能光変調器を使用して実施される方法。
【請求項１８】
請求項１１記載の方法において、
前記復号するステップが、前記復号面の隣接するカラムの間に相互に直交する偏光状態を生成する制御または静的偏光フィルタを使用して実施される方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、
前記偏光フィルタは、（ａ）前記復号面の隣接するカラムの間に相互に直交する直線偏光状態を生成する直線偏光フィルタか、あるいは（ｂ）前記復号面の隣接するカラムの間に相互に直交する円偏光状態を生成する円偏光フィルタかである方法。
【国際調査報告】
2010525393.tif 000054
2010525393.tif 000055
2010525393.tif 000056
2010525393.tif 000057