(57)【要約】【構成】２つ以上の透視図がアクティブマトリックスＬＣＤのような１つの透過型表示スクリーンによって生成される裸眼立体画像の表示のための装置および方法が提供される。スクリーンの後ろの構造化光源は、異なった表示素子の組を通して対応する異なったビューイングゾーンに光を向ける。構造化光源は、円柱収束光学素子の２つの交差するアレイに加えて、収束アレイおよびＬＣＤの第１の偏光子と関連して光が表示素子の特定の組を通過して間違ったビューイングゾーンに到達するのを防止する偏光変更素子の２つの直線アレイを含む。いくつかの実施形態においては、偏光変更素子のアレイの１つまたは両方をプログラムすることができる。観察者の座標データにより、正しいビューイングゾーンを観察者の対応する眼のそれぞれと同一場所に配置することができる。【選択図】図３
2004503802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある場面の少なくとも２つの透視図を有する裸眼立体画像の表示のための装置であって、光源（５８）と、観察者と前記光源の中間の複数の光変調素子（３０Ｌ、３０Ｒ）を平面に有する空間光変調器（ＳＬＭ）（２４、４７）と、前記場面の第１の透視図が前記観察者の一方の眼に見え、前記場面の第２の透視図が前記観察者の他方の眼に見えるように光を構造化するための手段（２０、２５、２８、２９、３８、３９、５１、５２）とを含み、前記光構造化手段が光変更領域の第１の直線アレイ（２０、５１）および光変更領域の第２の直線アレイ（２５、３９）を有する集光構成を含み、前記第１のアレイは前記第２のアレイから離間されていて第１の方向に実質的に配置された光変更領域を有しており、前記第２のアレイは第２の方向に実質的に配置された光変更領域を有しており、前記第１の方向は前記第２の方向と直交しており、これにより、使用の際に、前記アレイと前記光変調素子との中間の偏光素子（２３）と関連して、前記光構造化手段が、画像のそれぞれのビューについて、それぞれ１組（３０Ｌ、３０Ｒ）の前記ＳＬＭの素子に実質的に写像される１組の垂直に離間された集光部（３３Ｌ、３３Ｒ）を形成することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記光変更領域の第１の直線アレイ（２０、５１）が、そこから出射される光を第１の偏光方向に偏光させる第１の組の偏光領域（２２Ｌ）およびそこから出射される光を第２の偏光方向に偏光させる第２の組の偏光領域（２２Ｒ）を含み、前記第１の偏光方向が前記第２の偏光方向と直交する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のアレイの奇数のものが前記第１の組の偏光領域を含み、前記アレイの偶数のものが前記第２の組の偏光領域を含むように、前記第１の組の偏光領域および前記第２の組の偏光領域が互いにかみ合っている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記光変更領域が実質的に水平方向に延びており、前記光変更領域のそれぞれが第１の収束素子アレイ（２９、５２）内の少なくとも１つの対応する垂直収束素子（３４）と関連し、前記第１の収束素子アレイは、前記光変更領域の平面における点からの光が前記少なくとも１つの垂直収束素子によって前記ＳＬＭの平面に垂直面で実質的に再投影されるように前記ＳＬＭの光変調素子と前記第１の直線アレイの中間に位置決めされている請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の偏光方向が時計回りであり、前記第２の偏光方向が反時計回りである請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記光変更領域の第１のアレイ内の領域が、スペクトル範囲の選択された部分の光を前記第１の方向に偏光し、前記スペクトル範囲の他の部分を前記第２の方向に偏光する請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記光変更領域の第１の直線アレイ内の隣接した領域の対応する端と端の間の垂直間隔ＶＳおよび前記領域の垂直幅ＶＷが、不等式ＶＳ／２≦ＶＷ≦ＶＳによって関係づけられる請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のアレイの素子が垂直幅ＶＷを有する開口部および／または光透過領域（２０Ｌ、２０Ｒ）を含む反射表面（２１）を含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記光変更領域の第２の直線アレイ（２５、３９）が、入射して通過した光の偏光面を９０°転回させる１組の偏光回転領域（２６）を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記回転領域が、入射光の偏光を実質的に変えない領域（２７）によって離間される請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記回転領域が実質的に垂直方向に延びており、関連する第２の収束素子アレイ（３５、３８）内の対応する垂直に延びる水平収束素子をさらに含み、前記第２の収束アレイは、使用の際に前記偏光回転領域内の点からの光が前記水平収束素子によって水平面で実質的に平行化されるように前記ＳＬＭと前記第２の直線アレイの中間に位置決めされている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記偏光回転領域がテーパー状であり、テーパーが前記垂直に延びる水平収束素子のテーパーに対応している請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
観察者の位置に応じて前記垂直に延びる水平収束素子に対して前記第２の直線アレイを移動させるための手段を含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記光構造化手段からの観察者の距離が、前記水平収束素子の延びる方向に実質的に一致した垂直軸に沿った前記第２の直線アレイと前記垂直に延びる水平収束素子との相対的な動きによって追跡される請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記光構造化手段に対する観察者の横位置が、水平面においての前記水平収束素子の延びる方向に実質的に一致した垂直軸と直交する方向での前記第２の直線アレイと前記垂直に延びる水平収束素子との相対的な動きによって追跡される請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
使用の際に、前記偏光回転領域のそれぞれが、観察者の位置に応じて制御手段（４０）によって偏光回転となるように選択された複数の並列された個々にプログラム可能な素子からなる請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記光構造化手段からの観察者の距離が、前記制御手段によって、実質的に、前記偏光回転領域のパターンの繰り返しの周期（Ｐ）を設定することによって追跡される請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記光構造化手段の中心線に対する観察者の横位置（Ｘ）が、前記制御手段によって、実質的に、それに対応する距離（Ｄ）で前記偏光回転領域の公称境界を位置決めすることによって追跡される請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
さらなる観察者が、前記制御手段によって、前記さらなる観察者の位置に対応する偏光回転領域のさらなる公称境界の位置決めによって追跡される請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記偏光回転領域の公称境界が前記プログラム可能な素子内にあり、前記素子が、偏光回転領域の状態（Ｒ）と透過した光の偏光を変えないこれに隣接した領域の状態（Ｎ）の中間の状態を採用するようにプログラムされている請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記素子が透過した光の偏光を回転させるようにプログラムされている時間の割合が前記公称境界と偏光回転となるようにプログラムされた隣接素子との中間にある前記素子の割合に実質的に一致するように、前記中間の状態が時間的ディザリングによって達成される請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
使用の際に、前記第１の偏光方向に偏光された光を提供する領域が前記第２の偏光方向に偏光された光を提供する領域となり、その逆もまた同様であるように、前記第１および第２の光変更直線アレイの少なくとも１つがプログラム可能である請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記直線アレイのうちの１つのアレイの前記プログラムされた切換えによって、前記ＳＬＭが２次元画像をその最大解像度まで提供することが可能となる請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ＳＬＭが液晶ディスプレイである請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記第２の収束素子アレイがレンチキュラースクリーン（２８、３８）を含む請求項１１に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２の収束素子アレイがレンチキュラースクリーン（２８、３８）を含む請求項１１に記載の装置。
【請求項２７】
光源（５８）を提供する工程と；前記光源からの光を構造化する工程であって、第１の平面内で第１の方向に離間されていて前記光の経路に位置する領域において前記光を第１に変更することを特徴とする工程と；前記第１の平面から離間された第２の平面内で前記第１の方向と直交する第２の方向に離間された領域において前記光をさらに変更する工程と；前記第１の平面における点からの光を前記第１の方向に集光および／または平行化する工程と；前記第２の平面における点からの光を前記第２の方向に集光および／または平行化する工程とを含む構造化光を提供するための方法。
【請求項２８】
前記光を変更する工程が、前記光を少なくとも１つのスペクトル成分について偏光する工程および／または前記光の偏光面を回転させる工程を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
光源（５８）を提供する工程と；前記光源を複数の光変調素子（３０Ｌ、３０Ｒ）を平面に有する空間光変調器（ＳＬＭ）（２４、４７）の後ろに位置決めする工程と；ある場面の第１の透視図が観察者の一方の眼に見え、前記場面の第２の透視図が前記観察者の他方の眼に見えるように前記光源からの光を構造化する工程であって、前記光源と前記光変調素子との中間に第１の方向に離間された光変更領域を含む第１の直線アレイ（２０、５１）を位置決めすることを特徴とする工程と；前記第１の直線アレイから離間して前記第１の方向と直交する第２の方向に離間された光変更領域を含む第２の直線アレイ（２５、３９）を位置決めする工程と；前記第１のアレイの平面における点からの光を前記第１の方向に集光する工程と；前記第２のアレイの平面における点からの光を前記第２の方向に実質的に平行化する工程と；前記観察者に画像が見えるように前記光変調素子と前記直線アレイとの中間の光偏光素子（２３）を提供する工程とを含む裸眼立体画像を表示するための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造化光の分野に関し、具体的には観察者が特別なメガネ類を装着する必要のない立体画像を提供する際に用いられる構造化光源の提供に関する。このような画像は通常、裸眼立体（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）と呼ばれている。
【０００２】
【従来の技術】
特許出願ＷＯ９７／２２０３３号（ストリート（Ｓｔｒｅｅｔ））では、１つのＬＣＤスクリーンが裸眼立体画像対の両方の画像を提供する。これは構造化光源によって可能となっている。この光源は、１つの典型的には格子模様のような模様の入ったマスクおよび標準のバックライトと組み合わせて、それぞれが他方と実質的に直交する円柱レンズ素子を有する２つのレンチキュラースクリーンを合体させることによって構成されている。この構成により、ＬＣＤ画像を含む画素のアレイ内の素子の１つおきの列からの光の少なくとも特有のスペクトル範囲が実質的に観察者の一方の眼にだけ到達し、画素のその他のラインからの同等の光が実質的にその観察者の他方の眼にだけ到達する。
【０００３】
このような構成は、模様の入ったマスクが遮断アレイであり、かつ／または構造的理由のために（例えば観察者の追跡のための動作要件により）バックライトから分離されている場合、バックライトからの光の維持の点で本質的に非効率である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、１つのＬＣＤスクリーンを用いて裸眼立体画像を見るための構造化光源の一部としての非常に効率的なバックライトを提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、潜在的に大きな像域とともに小型の照明システムを提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、ＬＣＤの列に対する構造化光源の垂直の位置合わせに影響を及ぼすことなくディスプレイからの観察者の視距離の変化および横位置の変化に備えることである。
【０００７】
また、本発明の目的は、ＬＣＤの固有の解像度を失うことなくＬＣＤスクリーンが従来の２次元ディスプレイとして動作するモードを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、１つの模様の入ったマスクの代わりに２つの離間された交差する構造を用いる。第１は、垂直に離間された水平に延伸する開口部のアレイを含んでいる。１つおきの開口部を通過した光は、介在する開口部を通過した光と直交するように偏光される。第２の構造は、それぞれが通過させる光の偏光面を９０°回転させる実質的に垂直に延伸する領域の水平に離間されたアレイである。１つの側から観察されるのは、このような組み合わせを他方の側から照明した場合は、裸眼立体画像を提供するためにＬＣＤを照明するのに適した偏光構造を有する光源である。
【０００９】
従来技術と比べてこの構成の利点の１つは、第１のアレイを通過しない光が都合良くバックライト（ライトボックス）へと反射されることである。第１のアレイをこのライトボックスの前面窓上に形成するのが好都合である。
【００１０】
このように、本発明によると、ある場面の少なくとも２つの透視図を有する裸眼立体画像の表示のための装置であって、光源と、観察者と光源の中間の複数の光変調素子を平面に有する空間光変調器（ＳＬＭ）と、場面の第１の透視図が観察者の一方の眼に見え、場面の第２の透視図が観察者の他方の眼に見えるように光を構造化するための手段とを含み、前記光構造化手段が光変更領域の第１の直線アレイおよび光変更領域の第２の直線アレイを有する集光構成を含み、前記第１のアレイは前記第２のアレイから離間されていて第１の方向に実質的に配置された光変更領域を有しており、前記第２のアレイは第２の方向に実質的に配置された光変更領域を有しており、前記第１の方向は前記第２の方向と直交しており、これにより、使用の際に、前記アレイと前記光変調素子との中間の偏光素子と関連して、前記光構造化手段が、画像のそれぞれのビュー（ｖｉｅｗ）について、それぞれ１組のＳＬＭの素子に実質的に写像される１組の垂直に離間された集光部を形成することを特徴とする装置が提供される。
【００１１】
本明細書中、用語「垂直」は、眼が水平に離間した観察者に対して用いられることが理解される。
【００１２】
本発明のさらなる局面によると、光変更領域の第１の直線アレイは、そこから出射される光を第１の偏光方向に偏光させる第１の組の偏光領域およびそこから出射される光を第２の偏光方向に偏光させる第２の組の偏光領域を含み、第１の偏光方向は前記第２の偏光方向と直交する。第１のアレイの奇数のものが前記第１の組の偏光領域を含み、前記アレイの偶数のものが前記第２の組の偏光領域を含むように、第１の組の偏光領域および第２の組の偏光領域が互いにかみ合っているのが好ましい。各光変更領域は、実質的に水平方向に延びており、第１の収束素子アレイ内の少なくとも１つの対応する垂直収束素子と関連しており、前記第１の収束素子アレイは、光変更領域の平面における点からの光が前記少なくとも１つの垂直収束素子によってＳＬＭの光変調素子の平面に垂直面で実質的に再投影されるようにＳＬＭと第１の直線アレイの中間に位置決めされている。
【００１３】
本発明によると、時計回りの円偏光は、反時計回りの円偏光と直交するように偏光される。
【００１４】
第１の光変更素子アレイの領域は、スペクトル範囲の選択された部分の光を第１の方向に偏光し、スペクトル範囲の他の部分を第２の方向に偏光することができる。
【００１５】
本発明のさらなる局面によると、第１の直線アレイ内の隣接した領域の対応する端と端の間の垂直間隔ＶＳおよび前記領域の垂直幅ＶＷは、不等式ＶＳ／２≦ＶＷ≦ＶＳによって関係づけられる。第１の直線アレイは、前記第１のアレイの領域が垂直幅ＶＷを有する開口部および／または光透過領域を含む反射表面を含むのが好ましい。
【００１６】
本発明の別の局面によると、光変更領域の第２の直線アレイは、入射して通過した光の偏光面を９０°回転させる１組の偏光回転領域を含む。使用の際、前記回転領域は、入射光の偏光を実質的に変えない領域によって離間される。各偏光回転領域は、実質的に垂直方向に延びており、関連する第２の収束素子アレイ内の対応する垂直に延びる水平収束素子を有し、前記第２の収束アレイは、前記偏光回転領域内の点からの光が前記水平収束素子によって水平面で実質的に平行化されるようにＳＬＭと第２の直線アレイの中間に位置決めされている。
【００１７】
本発明のある実施形態において、偏光回転領域はテーパー状であり、テーパーは垂直に延びる水平収束素子のテーパーに対応している。
【００１８】
観察者の位置は、観察者の座標データに応じて光構造化手段からの光の水平面における方向を制御することによって追跡されるのが好ましい。
【００１９】
本発明の一実施形態においては、これは垂直に延びる水平収束素子に相対して第２の直線アレイを移動させることによって行われる。光構造化手段からの観察者の距離は、水平収束素子の延びる方向に実質的に一致した垂直軸に沿った第２の直線アレイと垂直に延びる水平収束素子との相対的な動きによって追跡される。光構造化手段に対する観察者の横位置は、水平面においての水平収束素子の延びる方向に実質的に一致した垂直軸と直交する方向での第２の直線アレイと垂直に延びる水平収束素子との相対的な動きによって追跡される。
【００２０】
本発明の別の実施形態においては、各偏光回転領域は、観察者の位置に応じて制御手段によって偏光回転となるように選択された複数の並列された個々にプログラム可能な素子からなる。光構造化手段からの観察者の距離は、制御手段によって、実質的に、偏光回転領域のパターンの繰り返しの周期を設定することによって追跡される。光構造化手段の中心線に対する観察者の横位置は、制御手段によって、実質的に、それに対応する距離で偏光回転領域の公称境界を位置決めすることによって追跡される。一定の条件下では、さらなる観察者を、制御手段によって、前記さらなる観察者の位置に対応する偏光回転領域のさらなる公称境界の位置決めによって追跡することができる。
【００２１】
一般的に、偏光回転領域の公称境界はプログラム可能な素子内にあり、前記素子は、偏光回転領域と透過した光の偏光を変えないこれに隣接した領域の状態の中間の状態を採用するようにプログラムされている。
【００２２】
前記素子が透過した光の偏光を回転させるようにプログラムされている時間の割合が、公称境界と偏光回転となるようにプログラムされた隣接素子との中間にある前記素子の割合に一致するように、中間の状態は、時間的ディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）によって達成されるのが好ましい。
【００２３】
本発明のさらなる局面によると、使用の際に、第１の偏光方向に偏光された光を提供する領域が第２の偏光方向に偏光された光を提供する領域となり、その逆もまた同様であるように、第１および第２の光変更直線アレイの少なくとも１つがプログラム可能である。使用の際、直線アレイのうちの１つのアレイのプログラムされた切換えによって、ＳＬＭが２次元画像をその最大解像度まで提供することが可能となる。
【００２４】
好適な実施形態において、ＳＬＭは液晶ディスプレイである。
【００２５】
収束光学素子の各アレイがレンチキュラースクリーンを含むのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１〜３を参照して本発明を説明する。図において、
図１は、従来技術によって構成された構造化光源を図示し、
図２（Ａ）は、本発明によって構成された構造化光源を垂直断面で示し、
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の構造化光源を水平断面で示し、
図３は、観察者の縦横両方の位置の追跡が要素の１つの適切なプログラミングによって達成される本発明の一実施形態を図示する。
【００２７】
米国特許第５，９３６，７７４号（ストリート（Ｓｔｒｅｅｔ））に開示されているように、図１ではＬＣＤ１はライトボックス２の形態のバックライトの前にある。ボックス２からの光の構造化は、それがＬＣＤ１に到達する以前に、格子模様のマスク３の前にあるレンズ素子の垂直収束アレイ４とレンズ素子の水平収束アレイ５との組み合わせによって達成される。マスク３の平面における点は、アレイ４によって垂直面でＬＣＤ１の平面に実質的に投影され、アレイ５によって観察者の水平に離間した眼８および９と同一場所に配置された２つのビューイングゾーン（ｖｉｅｗｉｎｇ ｚｏｎｅ）に向かって水平面で実質的に平行化（わずかに収束）される。赤外線カメラ１０を用いて観察者の位置を判断することにより、ビューイングゾーンに観察者の場所を追跡させることができる。これは、格子模様のマスク３に対する水平収束アレイ５の動きによって達成される。テーパー状の構造を有するアレイ５の垂直の動き１２が観察者の距離の変化への適応を確実にし、一方、観察者の水平の動きは格子模様のマスク３の水平の動きによって追跡される。
【００２８】
図１の構成は有効ではあるが、いくつかのさらなる利点を有する素子の別の組み合わせを代わりに用いることができる。図２（Ａ）に新しい構成を垂直断面で示し、図２（Ｂ）に水平断面で示す。図１の格子模様のマスク３の機能は３つの要素の組み合わせによって果たされる。図２（Ａ）を見ると、これらの１つ目は、鏡面２１において、垂直に離間された水平のスリット状の開口部、または光透過領域２０Ｌおよび２０Ｒを含む光変更素子の第１の直線アレイ２０を含んでいる。各素子は、それぞれが開口部２０Ｌおよび２０Ｒのうちの対応する１つの前にある一連の偏光素子２２Ｌおよび２２Ｒのうちの１つを含んでおり、これにより、１つおきの開口部から出てくる光は、確実にその最も近傍の開口部からの光と直交するように偏光される。一般的に、これらの偏光方向のうちの１つは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２４の形態において、空間光変調器（ＳＬＭ）の入力偏光子２３の偏光方向と一致している。光透過スリット間の表面２１の鏡部分をこの鏡部分に透過スリットの垂直幅までの垂直幅をもたせて残すことが有利であることがわかる。言い換えれば、スリット２０Ｌおよび２０Ｒの垂直幅ＶＷは、隣接するスリットの対応する端と端の間のピッチＶＳの半分より大きいか等しいのが好ましい。
【００２９】
鏡面が非常に効率的であってライトボックス（図示せず）の前面に組み込まれていれば、それが反射する光はライトボックス内に再分配され、一部分は最終的にスリットの１つから出て行き、この構成を非常に光効率の良いものにする。
【００３０】
２つ目の要素は、互い違いに偏光されたスリット２０Ｌおよび２０Ｒのアレイと関連して格子模様のマスクと同様の機能を提供するものであり、図２（Ｂ）に最良に図示されているように、特殊目的のために分割された液晶パネル２５の形態をなし、偏光回転領域の水平に離間されたアレイを含んでいる。これは、偏光の入射面を変えない領域２７とマーク対スペース比（ｍａｒｋ ｔｏ ｓｐａｃｅ ｒａｔｉｏ）５０：５０で交互配置された偏光の入射面を９０°回転する領域２６とを含む。いずれのタイプの領域も一般にテーパー状であって、図１のマスクの縦の列に適用される原理によってレンチキュラーアレイ２８のテーパーと一致し、それぞれが実質的に垂直方向に延伸している。アレイ２８の各レンズの幅は、パネル２５内の１つの領域２６と隣接する領域２７とを合わせた幅とほぼ一致する。テーパーによって、装置からの観察者の距離の変化に適応するために局部的な規模の微調整が可能となる。
【００３１】
偏光子２３を介したＬＣＤ２４の中心面のいかなる点からもわかるように、収束レンチキュラーアレイ２８および第２の収束アレイ２９の作用なしで、互い違いに直交するように偏光された水平のスリットからなるアレイ２０の複合作用によって、パネル２５とともに、光の最後の偏光が偏光子２３の方向に一致した明るい領域とこれらが交差する暗い領域とを有する格子模様のアレイまたはパターンが得られる。実際に、偏光子２３は、図１の光を遮る格子模様のマスク３の機能を提供するのに必要な３つ目の要素を含む。このパターンは、明るい領域のそれぞれが開口部２０Ｒまたは２０Ｌの平面において規定された水平境界を有し、垂直境界はパネル２５の平面において規定される点で従来技術とは区別される。１組の垂直に収束する水平に延伸するレンズ素子３４を含む第２の収束アレイ２９は、アレイ２０の平面における点が垂直面でＬＣＤ２４の中心面における点に再投影されるように位置決めされ、焦点距離を有している。米国特許第５，９３６，７７４号に開示されているのと同様にして、アレイ２０のスリット開口部間のピッチをアレイ２９の隣接するレンズ素子３４間のピッチおよびＬＣＤ２４の光変調素子（画素）の隣接する列間の垂直ピッチと関連させて配置することにより、１つおきのスリット２０Ｌおよび２０ＲがそれぞれＬＣＤ２４の１つおきの列３０Ｌおよび３０Ｒを照らす。隣接するスリット開口部２０Ｌおよび２０Ｒの垂直ピッチＶＳ、ＬＣＤ２４の隣接する列の垂直ピッチＰＴおよびレンチキュラースクリーン２９の隣接するレンズ素子３４の垂直ピッチＰＬが、かなりの近似で以下の関係に従っていなければならないことを示すことができる：
ＶＳ＝（ＰＴ×ＰＬ）／（Ｎ×ＰＴ−ＰＬ）、式中Ｎは整数である。
【００３２】
収束素子の焦点距離は、システムの３つの要素間の間隔から得られ、スリット開口部のアレイが確実にＬＣＤの中心面に正しく投影されるようにする。
【００３３】
アレイ２８のテーパー状収束素子３５は、領域２６内の点からの光３１が概して観察者の右眼に向かって平行化されるように偏光回転領域２６の平面に対して焦点距離を有し、位置決めされる。同様に、中間の領域２７内の点からの光３２は概して観察者の左眼に向かって平行化される。
【００３４】
図２（Ａ）に戻ると、スリット２０Ｌおよび２０Ｒは対応する偏光子２２Ｌおよび２２Ｒを介して直交するように偏光された光を提供するので、列３０Ｌに入射する光のパターンは、列３０Ｒに入射するものと相補的であることが当業者に理解されるであろう。一般的に、図示された実施形態において、スリット２０Ｌからの光はＬＣＤの列３０Ｌに入射し、最終的に観察者の左眼に画像内容を提供する。逆に、スリット２０Ｒからの光はＬＣＤの列３０Ｒに入射し、観察者の右眼に画像内容を提供する。確実にＶＷ＜ＶＳとなるようにすることによって、０．５×ＶＳという低い値が実用的であって一般的な値は０．７５×ＶＳとなり、スリット２０Ｌの１つからの光がＬＣＤ２４の間違った画素列３０Ｒに侵入することなく、アレイ２９のレンズ素子３４の像面湾曲および収差によって課される制限に適応する。第１の直線アレイ内の素子の垂直間隔ＶＳおよびこれらの素子の垂直幅ＶＷは、以下の不等式によって関係づけられる。
【００３５】
ＶＳ／２≦ＶＷ≦ＶＳ
この構成の効果は、左右の眼のそれぞれについて、それぞれ１組のＬＣＤ２４の素子に実質的に写像される１組の垂直方向に離間された集光部３３Ｌおよび３３Ｒを形成し、左右の眼のビューがその１つおきの画素列に同時に表示されるのを可能にすることである。
【００３６】
図２の実施形態において、直交するように方向づけられた偏光子２２Ｌおよび２２Ｒの２つのアレイは、それらに対応するスリット状開口部２０Ｌおよび２０Ｒの前で互いにかみ合うようにして構成されている。これらの素子の代わりに１つの入力偏光シートおよび垂直に離間された領域が水平に延伸しているさらなる液晶パネルを用いることが、同様に有効であることは明らかである。１つおきのスリットから出てくる光の偏光に適宜回転を与えることにより同様の結果が得られ、それにより本発明によって光変更領域の第１の直線アレイが提供される。離間された開口部２０Ｌおよび２０Ｒから円偏光を提供することが好都合な場合もある。これらは、一般的に、互い違いに時計回りおよび反時計回りとなり、この２つの状態が直交するように偏光されるのが効果的である。光を適切な方向に偏光する４分の１波長板を通過させることによって、２つの直交する直線偏光状態が得られる。
【００３７】
本発明の他の実施形態においては、色選択的偏光子を用いてもよいので、いかなる水平スリットからの光も、可視スペクトルの一部または第１のスペクトル成分は１つの方向に、第２の相補的なスペクトル成分は直交する方向に偏光される。この構成を採用すると、ＬＣＤの列３０Ｌに入射するスリット２０Ｌからの光は、第１のスペクトル成分については観察者の左眼に画像内容を、第２のスペクトル成分については観察者の右眼に画像内容を提供する働きをする。逆に、スリット２０Ｒからの光はＬＣＤの列３０Ｒに入射し、第１のスペクトル成分については観察者の右眼に画像内容を、第２のスペクトル成分については観察者の左眼に画像内容を提供する。
【００３８】
本発明は、従来技術と比較すると、要素の位置合わせおよび観察者の追跡に関して特定の利点を提供する。観察者の眼（図１における８および９）と同一場所に配置するために必要なビューイングゾーンの動きが図２の実施形態における２つのテーパー状構造、すなわちテーパー状レンチキュラースクリーン２８ならびにテーパー状領域２６および２７を有する液晶パネル２５の相対的な動きによってもたらされることは、当業者には明らかである。表示された画像からの観察者の距離の追跡は、スクリーンの個々のレンズ素子の円柱軸に実質的に一致した垂直軸３６に沿ったパネル２５とスクリーン２８との相対的な動きによって行われる。観察者の横の位置は、上記の垂直軸に直交する方向３７におけるスクリーン２８に対するパネル２５の相対的な動きによって追跡される。この動きがスクリーン２８の素子の像面湾曲とそれらの間のテーパーとの両方に適応し、パネルに対するスクリーンの正しい位置合わせを維持するのが理想的である。ＬＣＤ２４に対する構造化光の位置合わせは、ＬＣＤ２４およびレンチキュラーアレイ２９の両方に対するスリット状開口部２０のアレイの正確な位置決めおよび位置合わせによって左右される。一旦位置合わせするとこれらを移動させる必要はない。本発明は２つの重要な位置合わせ要件を分けているが、１つの格子模様のマスクを使用する従来技術は４つの要素を１回の操作で位置合わせすることを必要とする。
【００３９】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照してこれまでに説明した本発明の実施形態においては、観察者の追跡は、テーパー状の垂直に延びる領域２６および２７を有するのが好ましい液晶パネル２５の形態における第２の直線アレイの、対応するテーパー状レンチキュラースクリーン２８に対する機械的動きによって行われる。２つの自由度３６および３７によって、アセンブリからの観察者の距離およびそれに対する横の位置に確実に適応することができる。図３は、機械的動きなしでこれを達成し、レンチキュラースクリーン３８の水平収束レンチキュラー素子がテーパー状構造を有するのを必要としない本発明の一実施形態を図示する。簡単な液晶パネル３９は、水平方向に狭く並列された垂直に延びる多数の素子３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃなどを含む。各素子は２つの状態の間を切換えることができる。１つの状態では素子を通過する光の偏光は変えられない。他方の状態では偏光は９０°回転される。この素子は、それぞれが単一の素子よりも大きな幅のバンドまたは領域を含むひとまとまりで制御装置４０によってプログラムされる。既に記載した本発明の実施形態におけるように、各領域は入射光の偏光を回転させる（状態Ｒ）かこれを変えない（状態Ｎ）かのいずれかを行う。図３においては、これらの２つの状態はパネル３９に沿った位置の関数としてトレース３９Ｔによって示される。制御装置４０は、既知の原理によって観察者の位置を突き止めるために配置された赤外線カメラまたは同様の装置（図示せず）から入力を受け、この情報がバンドの幅および位置を決めるのに用いられる。バンド４１のような状態Ｒのバンドのそれぞれは、レンズ４２のような対応するレンチキュラーレンズによって観察者の右眼４４Ｒが位置するビューイングゾーン４３Ｒに拡大される。観察者の左眼４４Ｌのための第２のビューイングゾーン４３Ｌは、バンド４５のような状態Ｎのバンドに対応している。パネル３９の不連続な性質（ｄｉｓｃｒｅｅｔ ｎａｔｕｒｅ）のために、パネル３９は一般的に、バンド４１と４５の間の素子３９Ｄのような、このような２つの領域間の４６のような理論的境界にまたがる素子を有している。この境界はバンド４１と４５との間には図示されていない。代わりに、トレース３９Ｔが素子３９Ｄの２つの実際の境界の位置を示している。
【００４０】
理論的境界の位置は、制御装置４０内の簡単な計算手段によって判断される。以下の式が適用される。
【００４１】
Ｄ＝Ｘ×（Ｕ／Ｖ）かつ
Ｐ＝Ｗ×（Ｕ＋Ｖ）／Ｖ
式中、Ｘは表示された画像の中心に対する観察者の横のずれであり、Ｕはスクリーン３８のレンズ素子の主平面とパネル３９の平面との間の距離であり、Ｖはレンズの主平面からの観察者の距離であり、Ｗはスクリーン３８のレンズ素子の幅またはそれらの間のピッチであり、Ｐはバンドまたは領域のパターン（１つのバンドが状態Ｒであり、１つが状態Ｎである）の１周期の幅である。
【００４２】
実際には観察者の眼が理論的境界にまたがる素子に対応する位置になく、このような素子の状態は中間のままであるかもしれない。しかしながら、本発明の好適な実施形態においては、これらは、その素子を透過した光の適切な割合がＬＣＤ４７を規定する画像に入射するとき、適切な偏光状態になるように、アナログまたは時間的ディザリング手段によって中間の状態を有するように構成されている。これは、左右の眼の眺めのそれぞれにＬＣＤ４７から均等に光を提供し、それにより望ましくないアーティファクトの危険を減少させるためである。それぞれの眼のビューイングゾーンの端を観察者の眼の間の間隔の２５％以内までに定めると、十分に分けられた左右の眼の画像を観察者の位置に提供するのに困難はない。
【００４３】
４１および４５のようなバンドの幅および位置を変え、それにより横位置を移動させてパターン全体の規模をレンチキュラースクリーン３８の素子の規模に対して調節する効果は、図２（Ｂ）のテーパー状の細長い素子２６および２７をレンチキュラースクリーン２８のテーパー状レンズ素子３５に対して移動させる効果と同様である。
【００４４】
図３の実施形態は、それぞれ観察者の左右の眼４４ｌおよび４４Ｒのためのビューイングゾーン４４Ｌおよび４４Ｒの有効位置の別々の制御を提供する。既に記載したように、各ビューイングゾーンの端の位置は、レンチキュラースクリーン３８の素子４２のような対応するレンズ素子によって拡大された後のパネル３９の１つの素子の幅までだけに定められる。この点をさらに説明するために、４８、４８Ａおよび４８Ｂのような光線の３つの群を、スクリーン３８の３つのレンズ素子４２、４２Ａおよび４２Ｂのそれぞれと関連する各バンドの各境界について示す。具体的には、光線４８は状態Ｒのバンド４９と状態Ｎのバンド５０との間の理論的境界からの光線であり、光線４８Ａおよび４８Ｂはその理論的境界にまたがるパネル３９の個々の素子の実際の端に関連する光線である。パネル３９のバンドの幅および位置をプログラムすることによって提供される追跡能力を最適化するため、この要素の固有の水平解像度は、スクリーン３８のための適切なレンチキュラー素子幅を選択することによってビューイングゾーンの縦横の位置制御に分配される。例えば、パネル３９が８００の水平方向に並列された素子（図の便宜上、図３では少なく図示されており、それに応じて少ないレンズ素子）を含む場合、これを約１６の素子がスクリーン３８の各レンズ素子に対向した位置に分けて配置すると好都合である。この場合、レンチキュラースクリーンは約５０のレンズ素子を含むことになる。（図３では、スクリーン３８の１５のレンズ素子のそれぞれにつきパネル３９の約１２の素子が対向して図示されている。）スクリーン３８のレンズの主平面からの観察者の距離Ｖが減少すると、１対の状態Ｒおよび状態Ｎのバンドに寄与するパネル３９の素子の数が増加する。言い換えれば、観察者の視距離が減少すると、図２（Ａ）および図２（Ｂ）の実施形態における液晶パネル２５によって提供されるテーパー状パターンの相対的な規模と同様に、上記の式に従ってバンドの幅（Ｐ／２）が増加する。その場合は、これは、対応するテーパー状レンチキュラースクリーン２８に対する垂直の機械的動き３６によって行われる。
【００４５】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）の実施形態ならびに米国特許第５，９３６，７７４号の教示と同様に、図３の実施形態によって提供される構造化光は、異なる左右の眼の画像を提供するために、２つのさらなる要素、つまりアレイ５１およびレンチキュラースクリーン５２の助けを借りて、ＬＣＤ４７の画像を１ラインごとに垂直に分割する。図２（Ａ）におけるＬＣＤ２４の場合と同様に、ＬＣＤ４７の入力偏光子は別個には図示されていない。アレイ５１は、垂直に離間された水平に延伸する開口部を含み、その１つおきの開口部がその他の互いにかみ合った開口部を透過した光と直交するように偏光された光を透過させる。光５３は、従来の蛍光バックライト（図示せず）によって提供される。なお、レンズ素子４２のようなスクリーン３８の素子の幅は、観察者が見るために主要なＬＣＤ４７上に提供される画像の水平解像度によって左右されるわけではない。観察者は、数ミリメートルの幅であり得るスクリーン３８の素子の前の、対象となる画素（一般的にはそれぞれが数分の１ミリメートルの幅を有する）のすべてをそれぞれの眼で見る。
【００４６】
図３は、１人の観察者を追跡するのに必要な構成を図示している。４２、４２Ａおよび４２Ｂのようなスクリーン３８のレンズ素子の幅が増加してその数が減少するとこのようなレンズ素子のそれぞれに関連するパネル３９の素子の数もまた増加することは、当業者にとって明らかである。このような素子が十分にあり、ビューイング位置においてこの群または領域が１人より多くの観察者に必要な空間を上回るように拡大される場合には、本発明によって、個々に観察者を追跡することができ、観察者のそれぞれに対応するこの群の中の状態Ｒおよび状態Ｎのバンドの提供が可能になる。
【００４７】
本発明のさらなる利点は、液晶パネルを用いることにより、回転偏光および不変偏光が組み合わされて縞模様の領域が形成されることにある。適切に配置された電極を用いて液晶パネルの異なる領域の状態をプログラムしたり切換えたりすることにより、通常ならば左眼の画像となるものが右眼によって観察され、その逆もまた同様となるように構造化光源を切換えることができる。この装置の主な利点は、このようにして素早く切換えることによって、図２（Ａ）および図２（Ｂ）のＬＣＤ２４ならびに図３のＬＣＤ４７を従来の（２次元の）方式で最大解像度まで用いることができることである。これは高品質の図形およびテキストを表示する場合に特に適切である。このモードを適切に分割することによってＬＣＤ２４およびＬＣＤ４７がそれぞれ２Ｄ用の部分および３Ｄ画像表示用の他の部分を有することができることもまた当業者にとって明らかである。
【００４８】
ＷＯ００／４１０２６号（ストリート（Ｓｔｒｅｅｔ））においては、２つの要素、つまりレンチキュラースクリーンおよびバリアスクリーンのような模様の入ったスクリーンの相対的な位置決めは、特に、３Ｄ画像表示用に正しく配置されたビューイングゾーンを提供するために、パターン自体の部分からの光がレンチキュラースクリーンの少なくとも１つのレンズ素子を通過した後でＣＣＤのような検出器アレイの少なくとも１つに入射する光フィードバックを用いることによって達成される。同様のアプローチを、パネル３９のパターンの部分が所要の１つまたは複数のパターンを提供するようプログラムされている本発明に必要に応じて採用してもよい。偏光が変えられる本発明の場合には、このようなパターンは偏光フィルターを通して対応する検出器アレイに投影されるので、必要に応じてパターンの画像が検出される。
【００４９】
図３の図示された実施形態においては制御手段４０は、観察者位置探知サブシステムから受け取ったデータによって制御されると想定されているが、簡単な実施形態においては、観察者による直接の制御を介してこの全部または一部を提供することができる。
【００５０】
本発明の原理が主要な投影要素としてＬＣＤに基づいた３次元表示に用いるための偏光の構造化アレイの提供への応用に限定されないことは、当業者にとって明らかである。適切な偏光子によって支援され、左右の眼の画像データが適切に構成された静的カラートランスペアレンシー（ｓｔａｔｉｃ ｃｏｌｏｕｒ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）のようなその他の透過型表示を、本発明の教示に従ってこれをバックライティングすることによって、メガネなしで立体的に見ることができる。
【００５１】
本発明によって構成された構造化光源の別の応用例は、この構造化光源によって提供されてアレイに入射する偏光の方向が位置合わせ処理の際にアレイ内の素子の偏光軸の方向を制御する偏光素子のアレイを作成するための位置合わせ手段としてである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術によって構成された構造化光源を示す図である。
【図２】
（Ａ）は、本発明によって構成された構造化光源を垂直断面で示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の構造化光源を水平断面で示す図である。
【図３】
観察者の縦横両方の位置の追跡が要素の１つの適切なプログラミングによって達成される本発明の一実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年10月14日(2002.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼が水平方向に離間した観察者が見るためのある場面の少なくとも２つの透視図を有する裸眼立体画像の表示のための装置であって、光源（５３）と；使用の際に前記観察者と前記光源の中間に配置され、それぞれ前記観察者の第１の眼および前記観察者の第２の眼で見るための画像内容を提供するための第１の組の光変調素子（３０Ｌ）および第２の組の光変調素子（３０Ｒ）を平面に有する空間光変調器（２４、４７）と；光を構造化するための手段（２０、２５、２８、２９、３８、３９、５１、５２）であって、
収束光学素子（２８、２９、３８、５２）を有する集光構成と；
使用の際に少なくともそのスペクトル範囲の第１の部分について出射される光を第１の偏光方向に偏光させる第１の組の偏光変更領域（２２Ｌ）と、使用の際に出射される光のスペクトル範囲の前記第１の部分を前記第１の偏光方向と直交する第２の方向に偏光させる第２の組の偏光変更領域（２２Ｒ）とを含む光偏光変更領域の第１の直線アレイ（２０、５１）であって、前記第１のアレイの奇数のものが前記第１の組の偏光変更領域を含み、前記第１のアレイの偶数のものが前記第２の組の偏光変更領域を含むように前記第２の組の偏光変更領域が前記第１の組の偏光変更領域と交互配置され、前記第１の組の偏光変更領域および前記第２の組の偏光変更領域のそれぞれが実質的に第１の軸に沿って離間された構成要素を有しているアレイと；
前記第１のアレイから離間されていて、直交する１組の光偏光変更領域（２６）を含み、前記直交する１組の光偏光変更領域内の領域が前記第１の軸と直交する第２の軸に実質的に沿って離間されている光偏光変更領域の第２の直線アレイ（２５、３９）とを含む手段とを含み、
前記第２の直線アレイ（２５、３９）が第４の組の領域と交互配置された第３の組の領域を含み、前記第３および第４の組の領域のうちの１つ目が前記直交する１組の偏光変更領域（２６）を含むことと；
前記第３および第４の組の領域に入射する以前には同じ入射偏光方向を有する光について、前記直交する１組の偏光変更領域が、そこに入射した後の前記光の偏光方向を前記第３および第４の組の領域のうちの２つ目に入射した後の前記光の偏光方向と直交させるように構成されており、
そのため、使用の際に、前記直線アレイと前記光変調素子の中間の偏光素子（２３）と関連して、前記光構造化手段が、前記場面の第１の透視図および第２の透視図のそれぞれならびにスペクトル範囲の前記第１の部分について、それぞれ前記第１の組の光変調素子（３０Ｌ）および前記第２の組の光変調素子（３０Ｒ）に実質的に写像される１組の垂直に離間された集光部（３３Ｌ、３３Ｒ）を形成し、これにより、前記第１の透視図が前記観察者の第１の眼に見え、前記第２の透視図が前記観察者の第２の眼に見えることとを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第３および第４の組の領域のうちの２つ目が、そこに入射する光の入射偏光を入射後も実質的に変えない請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の軸が垂直方向に実質的に一致し、前記第１のアレイの光偏光変更領域が実質的に水平方向に延びており、前記第１の直線アレイの光偏光変更領域のそれぞれが前記収束素子（２９、５２）の第１のアレイ内の少なくとも１つの対応する垂直収束素子（３４）と関連し、前記第１の収束素子アレイは、前記第１の直線アレイの光偏光変更領域の平面における点からの光が前記少なくとも１つの垂直収束素子によって前記空間光変調器の平面に垂直面で実質的に再投影されるように前記空間光変調器の光変調素子と前記第１の直線アレイの中間に位置決めされている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記偏光が直線偏光であり、前記第２の偏光方向が前記第１の偏光方向に対して９０°である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記偏光が円偏光であり、前記第１の偏光方向が時計回りであり、前記第２の偏光方向が反時計回りである請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光偏光変更領域の第１のアレイ内の領域が、スペクトル範囲の前記第１の部分の光を前記第１の偏光方向に偏光させ、前記スペクトル範囲の第２の部分を前記第２の偏光方向に偏光させる請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記光偏光変更領域の第１の直線アレイ内の隣接した領域の対応する端と端の間の垂直間隔ＶＳおよび前記領域の垂直幅ＶＷが、不等式ＶＳ／２≦ＶＷ≦ＶＳによって関係づけられる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のアレイの素子が垂直幅ＶＷを有する開口部および／または光透過領域（２０Ｌ、２０Ｒ）を含む反射表面（２１）を含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記直交する１組の偏光変更領域（２６）が、偏光回転であり、入射および／または通過後の光の偏光面を９０°回転させる請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の軸が水平方向に実質的に一致し、偏光回転領域が、実質的に垂直方向に延びており、収束素子（３５）の第２のアレイ（２８、３８）内の対応する垂直に延びる水平収束素子をさらに含み、前記第２の収束アレイは、使用の際に前記偏光回転領域内の点からの光が前記水平収束素子によって水平面で実質的に平行化されるように前記空間光変調器と前記第２の直線アレイの中間に位置決めされている請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記偏光回転領域がテーパー状であり、テーパーが前記垂直に延びる水平収束素子のテーパーに対応している請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
観察者の位置に応じて前記垂直に延びる水平収束素子に対して前記第２の直線アレイを移動させるための手段を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記光構造化手段からの観察者の距離が、前記水平収束素子の延びる方向に実質的に一致した垂直軸に沿った前記第２の直線アレイと前記垂直に延びる水平収束素子との相対的な動きによって追跡される請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記光構造化手段に対する観察者の横位置が、水平面においての前記水平収束素子の延びる方向に実質的に一致した垂直軸と直交する方向での前記第２の直線アレイと前記垂直に延びる水平収束素子との相対的な動きによって追跡される請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
使用の際に、前記偏光回転領域のそれぞれが、観察者の位置に応じて制御手段（４０）によって偏光回転となるように選択された複数の並列された個々にプログラム可能な素子からなる請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記光構造化手段からの観察者の距離（Ｖ）が、前記制御手段によって、実質的に、前記偏光回転領域のパターンの繰り返しの周期（Ｐ）を設定することによって追跡される請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記光構造化手段の中心線に対する観察者の横位置（Ｘ）が、前記制御手段によって、実質的に、それに対応する距離（Ｄ）で前記偏光回転領域の公称境界を位置決めすることによって追跡される請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
さらなる観察者が、前記制御手段によって、前記さらなる観察者の位置に対応する偏光回転領域のさらなる公称境界の位置決めによって追跡される請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記偏光回転領域の公称境界が前記プログラム可能な素子内にあり、前記素子が、偏光回転領域の状態（Ｒ）と光の偏光を入射後も変えないこれに隣接した領域の状態（Ｎ）の中間の状態を採用するようにプログラムされている請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記素子が透過した光の偏光を回転させるようにプログラムされている時間の割合が前記公称境界と偏光回転となるようにプログラムされた隣接素子との中間にある前記素子の割合に実質的に一致するように、前記中間の状態が時間的ディザリングによって達成される請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
使用の際に、前記第１の偏光方向に偏光された光を提供する領域が前記第２の偏光方向に偏光された光を提供する領域となり、その逆もまた同様であるように、前記光偏光変更領域の第１および第２の直線アレイの少なくとも１つがプログラム可能である請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記直線アレイのうちの１つのアレイをプログラムすることおよび／または切換えることによって、前記空間光変調器が２次元画像を前記空間光変調器の最大解像度まで提供することが可能となる請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記空間光変調器が液晶ディスプレイである請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の収束素子アレイがレンチキュラースクリーン（２９、５２）を含む請求項３に記載の装置。
【請求項２５】
前記第２の収束素子アレイがレンチキュラースクリーン（２８、３８）を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項２６】
眼が水平方向に離間した観察者に裸眼立体画像を提供するために光を構造化する方法であって、
光源（５３）を提供する工程と；
前記観察者と前記光源の中間に第１の組の光変調素子（３０Ｌ）および第２の組の光変調素子（３０Ｒ）を平面に含む空間光変調器（２４、４７）を位置決めする工程と；
前記第１の組の変調素子を動作させることによって前記観察者の第１の眼で見るためのある場面の第１の透視図の画像内容を提供する工程と；
前記第２の組の変調素子を動作させることによって前記観察者の第２の眼で見るための前記場面の第２の透視図の画像内容を提供する工程と；
前記空間光変調器と前記光源の中間の平面に配置された収束光学素子（２８、２９、３９、５２）を有する集光構成を位置決めする工程と；
前記集光構成の平面および前記光源から離間されたそれらの中間にある第１の平面に光偏光変更領域の第１の直線アレイ（２０、５１）を位置決めする工程と；
前記第１の直線アレイの第１の組の偏光変更領域（２２Ｌ）を、少なくともそのスペクトル範囲の第１の部分について、そこから出射される光を第１の偏光方向に偏光させるように配置する工程と；
前記第１のアレイの第２の組の偏光変更領域（２２Ｒ）を、そこから出射される光のスペクトル範囲の前記第１の部分を前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向に偏光させるように配置する工程と；
前記第１のアレイの奇数のものが前記第１の組の偏光変更領域を含み、前記第１のアレイの偶数のものが前記第２の組の偏光変更領域を含み、前記各組の偏光変更領域が実質的に第１の軸に沿って離間されるように、前記第１の組の偏光変更領域を前記第２の組の偏光変更領域と交互配置する工程と；
前記空間光変調器の平面と前記光源の中間にあって前記第１の平面から離間された第２の平面に直交する１組の偏光変更領域（２６）を含む第２の直線アレイ（２５、３９）を位置決めし、前記直交する１組の偏光変更領域を含む領域を前記第１の軸と直交する第２の軸に沿って離間する工程とを含み、
前記第２の直線アレイ内に第３の組の領域および第４の組の領域を提供し、前記第３の組を含む領域が前記第４の組を含む領域と交互配置され、前記第３および第４の組のうちの１つ目が前記直交する１組の偏光変更領域（２６）を含むように配置する工程と；
前記第３および第４の組の領域に入射する以前には同じ入射偏光方向を有する光について、前記直交する１組の偏光変更領域（２６）を、そこに入射した後の前記光の偏光方向を前記第３および第４の組の領域のうちの２つ目に入射した後の前記光の偏光方向と直交させるように配置する工程と；
前記直線アレイと前記空間光変調器の前記光変調素子の中間に偏光素子（２３）を位置決めし、そこで１つの方向の光を遮断する工程と；
これにより、前記場面の第１の透視図および第２の透視図ならびにスペクトル範囲の前記第１の部分について１組の垂直に離間された集光部（３３Ｌ、３３Ｒ）を形成し、前記離間された集光部をそれぞれ前記第１の組の光変調素子（３０Ｌ）および前記第２の組の光変調素子（３０Ｒ）に実質的に写像し、前記場面の第１の透視図が前記観察者の第１の眼に見え、前記場面の第２の透視図が前記観察者の第２の眼に見えるようにする工程とをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記第３および第４の組の領域のうちの２つ目を、そこに入射する光の入射偏光を入射後も実質的に変えないように構成する工程を含む請求項２６に記載の方法。
【国際調査報告】
2004503802.tif 000030
2004503802.tif 000031
2004503802.tif 000032