DE3607629A1

DE3607629A1 - Stereoskopisches abbildungssystem mit passiver betrachtungseinrichtung

Info

Publication number: DE3607629A1
Application number: DE19863607629
Authority: DE
Inventors: Philip J. Portland Oreg. Bos
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1986-10-30
Also published as: US4719507A; JPH0731307B2; GB2175171B; DE3607629C2; JPS61250613A; GB8610158D0; GB2175171A

Description

Stereoskopisches Abbildungssystem mit
passiver Betrachtungseinrichtung

Die Erfindung betrifft Abbildungssysteme und insbesondere

ein stereoskopisches Abbildungssystem, das eine variable, optische Verzögerungsvorrichtung zusammen mit einer passiven Betrachtungseinrichtung verwendet, um abwechselnd eine perspektivische Bildansicht einer Szene für jedes Auge eines Beobachters zu übertragen und zu unterdrücken, um somit den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes einer

Szene zu erzeugen.

\aJ Variable, optische Verzögerungsvorrichtungen sind bereits in stereoskopischen Abbildungssystemen verwendet worden.

Beispielsweise beschreibt der Aufsatz von Roese und Khalafalla "Stereoscopic Viewing With PLZT Ceramics" Ferroelectrics, Band 10, 1976, Seiten 47-51, ein stereospkopisches Betrachtungssystem, das ferroelektrische Blei-Lanthan-Zirkunat-Titanat-(PLZT)-Keramik verwendet. Das stereoskopische Betrachtungssystem weist ein Paar von PLZT-Vorrichtungen auf, die die Okulare einer von einem Beobachter getragenen Brille bilden. Jede derartige Vorrichtung ist vor einem Auge des Beobachters angeordnet und besitzt eine optisch zementierte Anordnung von antireflektierendem beschichtetem Glas, einen vorderen Polarisator, das PLZT-Keramikplättchen und einen hinteren Polarisator. Eine schaltbare Versorgungsquelle legt selektiv 0 V und 500 V an jede PLZT-Vorrichtung, um deren Doppelbrechung zu ändern und damit die Richtung der Polarisation des auf sie

-Jt -

auffallenden Lichts. Die Änderung der Polarisationsrichtung des Lichts durch die PLZT-Vorrichtung bewirkt entweder ein Durchlassen oder Auslöschen des das Bild tragenden Lichts, bevor es die Augen des Beobachters erreicht.
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Auf Seite 49 gibt der Aufsatz an, daß das Abbildungssystem nicht funktionsfähig wäre, wenn der vordere Polarisator der PLZT-Vorrichtungsanordnung entfernt und ein polarisierendes Blatt auf dem Schirm der Abbildungsquelle aufgebracht würde. Der Grund dafür ist, daß das sich ergebende Abbildungssystem ein sehr enges Betrachtungsfeld haben würde, und zwar aufgrund der Verschlechterung im optischen Kontrastverhältnis, da sich der Betrachtungswinkel von der normalen zu der rückwärtigen Polarisatorfläche ändert.

Das von Roese u.a. beschriebene Betrachtungssystem ist auch mit einem Sicherheitsproblem behaftet, da es bei der Verwendung einer Betrachtungsvorrichtung erforderlich ist, daß eine verhältnismäßig hohe Spannung an die vom Beobachter getragene Betrachtungsvorrichtung angelegt wird.

In dem Aufsatz von Balasubramonian und Gunasekaran "On the Merits of Bicircular Polarization for Stereo Color TV", IEEE Transactions on Consumer Electrics, Band CE-28, Nr. 4 (November 1962), Seiten 638-650, ist ein dreidimensionales Betrachtungssystem beschrieben, das auf der Verwendung von links- und rechtszirkular polarisiertem Licht zur Darstellung von Bildern basiert, das von den Schirmen zweier Farbkathodenstrahlröhren ausgeht. Die Farbkathodenstrahlröhren stellen zusammen linke und rechte Perspektivansichtsbilder einer Szene dar. Ein neutrales, lineares Polarisationsfilter und eine feste /l/4-Platte sind vor dem Schirm jeder Farbkathodenstrahlröhre angeordnet. Die optischen Achsen der % /4-Platten sind zueinander parallel und die Übertragungsachsen der Polaristaionsfi1ter sind

zueinander senkrecht. Die Perspektivansichtsbilder gehen in 1inkszirkular polarisiertem Licht von der einen Farbkathodenstrahlröhre und in rechtszirkular polarisiertem Licht von der anderen Farbkathodenstrahlröhre aus.
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Das Abbildungssystem verwendet eine passive Betrachtungseinrichtung, mit zwei Okularen von denen jedes eine % /4-Platte und einen neutralen linearen Polarisator aufweist, um die zirkuläre Polarisation zu entfernen und die linke

Ansicht dem linken Auge und die rechte Ansicht dem rechten Auge zuzuführen. Die optischen Achsen der % /4-Platten sind zueinander parallel und parallel zu den optischen Achsen der % /4-Platten, die vor den Farbkathodenstrahlröhren angeordnet sind. Die neutralen lineraren Polarisatoren haben zueinander rechtwinklig ausgerichtete Absorptionsachsen. Der Aufsatz gibt an, daß die Verwendung von links- und rechtszirkularer Polarisation einen dreidimensionalen Eindruck ergibt, der unbeschränkt für Bewegungen des Kopfes des Beobachters ist.

Das System von Balasubramonian u.a. leidet an dem Nachteil, daß zwei Farbkathodenstrahlröhren zur Erzeugung eines stereoskopischen Bildes erforderlich sind.

Die US-PS 4 281 341 beschreibt einen Empfänger in einem stereoskopischen Fernsystem, der eine nematische Drehflüssigkristallzelle verwendet, um die Polarisationsrichtung des die Perspektivansichtsbilder tragenden Lichtes zu ändern, welche Bilder von einer Farbkathodenstrahlröhre in einem Halbbild-(Feld)-folgeformat abgegeben werden. ₌ Die nematische Drehvorrichtung ist nach einem linearen Polarisationsfilter angeordnet, das vor dem Schirm der Farbkathodenstrahlröhre vorgesehen ist und dessen Durchlaßachse in vertikaler Richtung ausgerichtet ist. Der Beobachter trägt eine passive Brille mit zwei Okularen, von

denen jedes aus einem neutralen Polarisationsfilter besteht. Die Polarisationsachsen der neutralen Polarisationfilter sind zueinander rechtwinklig ausgerichtet, wobei eine parallel zu dem Polarisationsfilter ausgerichtet ist, das vor dem Farbkathodenstrahlröhrenschirm angeordnet ist.

Dieses bekannte System besitzt den Nachteil, daß eine verhältnismäßig hohe Spannung an die nematische Drehzelle angelegt werden muß, um die Polarisationsrichtung des die Perspektivansichtsbilder tragenden Lichtes rasch zu ändern. Die Verwendung einer derartigen Vorrichtung bei niedrigen Schaltgeschwindigkeiten führt zu Bildflackern und die Verwendung einer langsamen Vorrichtung bei verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten ergibt ein Bild mit niedrigem Kontrast.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem stereoskopischen Abbildungssystem einen Bildkodierer anzugeben, der eine variable optische Verzögerungsvorrichtung aufweist, die stirnseitig der Bildquelle gegenüberliegt, und einen BiIddekodierer, der nur passive, optische Elemente besitzt.

Ferner soll das erfindungsgemäße Abbildungssystem zur Verwendung mit Leuchtstoffen für eine BreitbandbiIdquelle und zur Verarbeitung von Perspektivbildern in vollen Farben geeignet sein. Es soll nur eine einzige Abbildungsquelle erforderlich sein. Außerdem sollen die Perspektivansichtbilder in Halbbild-(Feld)-folgeformat auftreten, mit einem hohen Bildkontrast bei Schaltgeschwindigkeiten, die größer sind als die Flackerrate.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Stereoskopen Abbildungs-

systems zur Veranschaulichung der einem derartigen

System innewohnenden Probleme bei Verwendung einer

variablen optischen Verzögerungsvorrichtung und einer passiven Betrachtungseinrichtung,

Fig. 2A

2B das optische Ansprechverhalten des Systems nach Fig. 1 mit der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung im EIN-bzw. AUS-Zustand,

Fig. 3 eine Darstellung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Stereoskopen Abbildungssystems gemäß der Erfindung,

Fig. 4A

4B das optische Verhalten des Abbildungssystems nach Fig. 3 im EIN-bzw. AUS-Zustand,

Fig. 5A

-5C einen Vergleich zwischen dem optischen Verhalten der Abbildungssysteme nach Fig. 1 und 3 für Lichtwellenlängen von 440 nm, 513 nm bzw. 620 nm gesehen mit einem Auge des Betrachters,

Fig. 6 eine Darstellung einer zweiten bevorzugten AusfUhrungsform eines Stereoskopen Abbildungssystems der Erfindung,

Fig. 7 das optische Verhalten des Abbildungssystems nach Fig. 6 gesehen mit einem Auge des Betrachters,

Fig. 8 eine schematische Schnittseitenansicht der Flüssig-

kristailzelle, die als eine variable optische

Verzögerungsvorrichtung bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung Verwendung

findet und

Fig. 9A

-9C schematische Darstellungen der Direktor-Ausrichtungskonfiguration der FlUssigkristallzelle der variablen optischen Verzögerungsvorrichtungen der bevorzugten AusfUhrungsformen des erfindungsgemä'ßen Stereoskopen Abbildungssystems im EIN-, AUS-bzw. ZWISCHEN-Zustand.

Figur 1 ist eine Darstellung eines Stereoskopen Abbildungssystems, die beispielhaft die Probleme aufzeigt, die derartigen Systemen innewohnen, welche eine variable optische Verzögerungsvorrichtung und eine passive Betrachtungseinrichtung verwenden.

Gemäß Figur 1 besitzt ein stereoskopes Abbildungssystem 10 eine Lichtquelle 12, etwa eine Farbkathodenstrahlröhre, die eine abwechselnde Folge von ersten und zweiten Perspektivansichten einer Szene erzeugt. Ein erstes Polarisationsfilter 14 ist stirnseitig vor einem Schirm 16 der Farbkathodenstrahlröhre 12 angeordnet und polarisiert die von dem Schirm 16 ausgehenden Lichtstrahlen in einen vorbestimmten Polarisationszustand. Das Polarisationsfilter 14 ist ein neutraler linearer Polarisator mit einer vertikalen Absorptionsachse 18 und einer horizontalen Durchlaßachse 20.

Die das erste und zweite Bild tragenden Lichtstrahlen

verlassen das Polarisationsfilter 14 durch seine Durchlaßachse 20 und fallen auf eine variable optische Verzöge-

rungsvorrichtung 22, die auf eine Verzögerung um eine halbe Periode für grünes Licht abgestimmt ist. Die optische Achse 23 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 nimmt bezüglich der Polarisationsachsen 18 und 20 des Polarisationsfilters 14 im wesentlichen einen Winkel von 45° ein. Ein Empfänger 24 legt an die Farbkathodenstrahlröhre 12 Bildinformation entsprechend der ersten und zweiten Ansicht der Szene und gibt Signale an einen Schaltkreis 26 synchron mit dem Anlegen dieser Information.

Der Schaltkreis 26 legt Ausgangssignale an die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22, um eine optische Verzögerung um einen ersten bzw. zweiten Wert zu bewirken. Die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 bewirkt im wesentlichen keine Verzögerung in einem Feldausrichtungsoder EIN-Zustand, um horizontal polarisierte Lichtstrahlen des ersten Bildes durchzulassen und im wesentlichen eine Halbperiodenverzögerung in einem teilweise entspannten oder AUS-Zustand, um vertikal polarisiertes Licht des zweiten

Bildes durchzulassen.

Das Polarisationsfilter 14 und die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 stellen eine Bildkodiereinrichtung dar, die das erste Bild im Licht einer ersten Polarisationsrichtung, das heißt, einer Horizontalpolarisation, und das zweite Bild im Licht einer zweiten Polarisationsrichtung, das heißt, einer Vertikalpolarisation kodiert. Die die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 erregenden Lichtstrahlen laufen durch ein Übertragungsmedium 28, etwa Luft, und fallen auf eine erste und zweite Betrachtungsvorrichtung 30 bzw. 32, die nebeneinander angeordnet sind und die Okulare für eine Brille bilden, die von einem Betrachter getragen wird. Die erste Betrachtungsvorrichtung 30 weist ein zweites neutrales lineares

Polarisationsfilter mit einer vertikalen Durchlaßachse 34

und einer horizontalen Absorptionsachse 36 auf, während die zweite Betrachtungsvorrichtung 32 ein drittes neutrales lineares Polarisationsfilter mit einer Absorptionsachse 38 und einer Durchlaßachse 40 besitzt. In dem Anzeigesystem 10 ist die Absorptionsachse 38 und die Durchlaßachse 40 in der vertikalen bzw. horizontalen Richtung orientiert.

Bewirkt die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 im EIN-Zustand eine Verzögerung von im wesentlichen 0, dann laufen die das erste Bild tragenden horizontal polarisierten Lichtstrahlen durch das Übertragungsmedium 28 und fallen auf die Polarisierfilter 30 und 32. Die Absorptionsachse 36 des Polarisationsfilters 30 blockiert das erste Bild vom linken Auge 42 des Betrachters, während die Durchlaßachse 40 des Polarisationsfilters 32 das erste Bild zum rechten Auge 44 des Betrachters durchläßt.

Bewirkt die variable optische Verzögerungsvorrichtung 20 im AUS-Zustand eine Verzögerung von im wesentlichen einer halben Periode, dann laufen die das zweite Bild tragenden vertikal polarisierten Lichtstrahlen durch das Übertragungsmedium 26 und fallen auf die Polarisationsfilter 30 und 32. Die Durchlaßachse 34 des Polarisationsfilters 30 läßt das zweite Bild zu dem linken Auge 42 des Betrachters durch, während die Absorptionsachse 38 des Polarisationsfilters 32 das zweite Bild vom rechten Auge 44 des Betrachters fernhält.

Die Polarisationsfilter 30 und 32 stellen eine BiIddekodiervorrichtung dar, die das erste und zweite Bild dem rechten Auge 44 bzw. dem linken Auge 42 des Betrachters darbietet. Das abwechselnde Blockieren und Durchlassen des Perspektivbildes für jedes Auge erzeugt den visuellen Effekt eines dreidimensionalen Bildes der Szene.
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Das einem derartigen Stereoskopen Abbildungssystem 10 innewohnende Problem besteht darin, daß die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 eine geringe Restverzögerung im EIN-Zustand besitzt und im AUS-Zustand eine exakte Halbperiodenverzögerung im wesentlichen nur für Licht einer Farbe bewirkt. Diese Ungenauigkeiten in der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 führen zu folgenden Effekten:

Im EIN-Zustand bewirkt die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 keine exakte horizontale Orientierung der das erste Bild tragenden Lichtstrahlen, so daß es durch die vertikale Durchlaßachse 34 des Polarisationsfilters 30 geringfügig hindurchtreten kann und zum linken Auge 42 des

Betrachters gelangt.

Im AUS-Zustand bewirkt die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 die im wesentlichen vertikale Orientierung des Lichtes nur für eine Farbe des zweiten Bildes, das geringfügig durch die Durchlaßachse 40 des Polarisationsfilters 32 zum rechten Auge 44 des Betrachters gelangt, wenn ein breitbandiger Leuchtstoff, beispielsweise P-4-Leuchtstoff im Schirm 16 der Farbkathodenstrahlröhre 12 verwendet wird.

Die Figuren 2A und 2B zeigen optische Kennlinien 46 und 48 der Polarisationsfilter 30 und 32, wenn die das erste und zweite Bild tragenden Lichtstrahlen auf sie auffallen.

Gemäß Figur 2A zeigt die Kurve 46 an, daß von T₁ bis T₂ der Betrachter mit seinem linken Auge das zweite Bild mit verhältnismäßig hoher Lichtstärke sieht und von T₂ bis T₃ der Betrachter mit seinem linken Auge das erste Bild nur mit verhältnismäßig niedriger Lichtstärke empfängt. Die

Kurve 48 der Figur 2B zeigt an, daß von T₁ bis T₂ der

Betrachter mit seinem rechten Auge das zweite Bild mit verhältnismäßig niedriger Lichtstärke und von T₂ bis T₃ mit seinem rechten Auge das erste Bild mit verhältnismäßig hoher Intensität sieht.
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Das Durchsickern des ersten Bildes zum linken Auge zwischen T₂ bis T₃ resultiert von der Restverzögerung, die von der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 im EIN-Zustand bewirkt wird, und das Durchsickern des zweiten Bildes zum rechten Auge zwischen Τ·| und T₂ resultiert daraus, daß die Halbperiodenverzögerung des Lichtes von der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 im AUS-Zustand im wesentlichen nur für eine Farbe erreicht wird. Die Figuren 2A und 2B stellen die Funktionstüchtigkeit des Abbildungssystems 10 dar, das 470 nm-Licht empfängt und eine variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 verwendet die auf eine Halbperiodenverzögerung von 513 nm-Licht (grün) abgestimmt ist. Figur 2A zeigt 5% Durchlaß von Licht zum linken Auge zwischen T₂ und T₃, während Figur 2B etwa 5-10% Durchlassen von Licht zum rechten Auge zwischen T-, und T₂ veranschaulicht.

Figur 3 ist eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Stereoskopen Abbildungssystems 50 der vorliegenden Erfindung, mit der die anhand des Abbildungssystems 10 vorstehend beschriebenen Probleme beseitigt werden.

Figur 3 zeigt eine Einrichtung zum Erzeugen der ersten und zweiten Perspektivbilder einer Szene und den Bildkodierer mit dem Polarisationsfilter 14 und der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 ,wie beim zuvor beschriebenen Anzeigesystem 10 der Figur 1. Die Bilddekodiervorrichtung des Abbildungssystems 50 besitzt eine erste und zweite

Betrachtungsvorrichtung 52 und 54, die vor dem linken Auge 42 bzw. dem rechten Auge 44 des Betrachters angeordnet sind.

Die Betrachtungsvorrichtung 52 ist derart aufgebaut, daß sie das zweite Bild vom linken Auge 42 fernhält, wenn sich die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 im EIN-Zustand befindet. Dies wird erreicht durch Subtrahieren der Restverzögerung, hervorgerufen durch die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 im EIN-Zustand am linken Auge des Betrachters unter Verwendung einer ersten optischen Verzögerungsvorrichtung, die ein Paar fester Verzögerungsplatten 56 und 58 aufweist, deren entsprechende optischen Achsen 60 und 62 zueinander rechtwinklig ausgerichtet sind.

Die Verzögerungsplatten 56 und 58 werden derart gewählt, daß die Differenz in der Verzögerung zwischen ihnen gleich der Restverzögerung der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 im EIN-Zustand ist. Die Verzögerung der Verzögerungsplatte 58 ist somit größer als diejenige der Verzögerungsplatte 56. Die optische Achse 60 der Verzögerungsplatte 56 ist parallel zur optischen Achse 23 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22. Die Verzögerungsplatten 56 und 58 sind stirnseitig zum Polarisationsfilter 30 angeordnet, auf derjenigen Seite, die vom linken Auge des Betrachters entfernt liegt.

Die Verzögerungsplatten 56 und 58 können auch zu einer einzigen Verzögerungsplatte kombiniert werden, deren Verzögerung gleich etwa dem Wert der Restverzögerung der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 im EIN-Zustand ist. Die optische Achse einer derartigen einzigen Verzögerungsplatte würde senkrecht zur optischen Achse 23 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 sein.

Die Orientierung des Polarisationsfilters 30 bezüglich des Polarisationsfilters 14 ist die gleiche in beiden Abbildungssystemen 10 und 50.

Die Betrachtungsvorrichtung 54 ist derart aufgebaut, daß sie das erste Bild von dem rechten Auge 44 fernhält, wenn sich die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 im AUS-Zustand befindet. Dies wird durch Verwendung einer zweiten optischen Verzögerungsvorrichtung erreicht, die eine feste Halbperiodenverzögerungsplatte 64 vor dem rechten Auge des Betrachters aufweist. Das Polarisationsfilter 32 ist in seiner Oberflächenebene um 90° bezüglich seiner Position in dem Abbildungssystem 10 der Figur 1 gedreht, so daß die Absorptionsachse 38 des Polarisationsfilters 32 senkrecht zur Absorptionsachse 18 des Polarisationsfilters 14 ist. Die Halbperiodenplatte 64 ist stirnseitig zum Polarisationsfilter 32 auf derjenigen Seite angeordnet, die vom rechten Auge 44 des Beobachters entfernt liegt. Die optische Achse 66 der Halbperiodenverzögerungsplatte 64 verläuft parallel zur optischen Achse 62 der Verzögerungsplatte 54.

Um einen gewünschten Grad von Bildunterdrückung zu erreichen, ist die variable optische Verzögerungsvorrichtung 32 derart abgestimmt, daß sie eine Halbwellen- oder Halbperiodenverzögerung derjenigen Wellenlänge durchführt, auf die Halbperiodenverzögerungsplatte 64 abgestimmt ist.

Die Figuren 4A und 4B zeigen die optischen Kennlinien 68

und 70 der Betrachtungsvorrichtung 52 bzw. 54, wein die das erste und zweite Bild tragenden Lichtstrahlen auf sie auffallen. Die optischen Kurven 4A und 4B entsprechen denjenigen der Figuren 2A und 2B. Figur 4A zeigt, daß beim

EIN-Zustand der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung

22 zwischen T₂ und Tg die Übertragung des ersten Bildes zum

linken Auge auf etwa 1% reduziert ist. Figur 4B veranschaulicht, daß im AUS-Zustand der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 zwischen T-j und T~ die Übertragung des zweiten Bildes zum rechten Auge um etwa 1,5% reduziert ist. 5

Figuren 5A-5C stellen einen Vergleich zwischen den optischen Kennlinien des Abbildungssystems 10 der Figur 1 und des Abbildungssystems 50 der Figur 3 für Lichtwellenlängen von 440 nm, 513 nm bzw. 520 nm dar, wie sie vom rechten Auge des Betrachters gesehen werden. Die variablen optischen Verzögerungsvorrichtungen, wie sie in den Abbildungssystemen 10 und 50 verwendet werden, sind derart abgestimmt, daß sie eine Halbperiodenverzögerung für 513 nm-Licht (grün) bieten. Die Haibperiodenverzögerungspiatte 64 ist der Art gewählt, daß sie eine Halbperiodenverzögerung für grünes Licht bewirkt.

Die optischen Kennlinien 74, 87 und 82 der Figuren 5A, 5B bzw. 5C zeigen an, daß das Abbildungssystem 50 der Figur 3 im wesentlichen ein vollständiges Auslöschen des zweiten Bildes für das rechte Auge zwischen T₂ und Tg über einen weiten Bereich von Farben bietet und somit geeignet ist, für eine volle Farbdarstellung und für Breitbandleuchtstoffanwendungen. Andererseits zeigen die Kurven 72 und 80 der Figuren 5A bzw. 5C, daß das Abbildungssystem 10 der Figur 1 an einem Durchsickern des zweiten Bildes in Farben leidet, die sich von derjenigen unterscheiden, auf die die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 abgestimmt ist. Die optische Kennlinie 76 der Figur 5B zeigt im wesentlichen eine vollständige Auslöschung des zweiten Bildes zwischen Tp und T₃, da die variable optische Verzögerungsvorrichtung 22 derart abgestimmt ist, daß sie im wesentlichen eine Halbperiodenverzögerung für 513 nm-Licht bietet.

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Figur 6 ist eine Darstellung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Stereoskopen Abbildungssystems 100 der vorliegenden Erfindung. Das Abbildungssystem 100 ist eine Modifikation des Abbildungssystems 50 und besitzt eine reduzierte Bildkontrastempfindlichkeit beim Schwenken des Kopfes des Betrachters. Die Einrichtung zum Erzeugen der ersten und zweiten Perspektivansichten der Szene und die Bildkodiervorrichtung des Abbildungssystems 100 unterscheiden sich von denjenigen der Abbildungssysteme 10 bzw. 50 der Figuren 1 bzw. 3 in folgender Hinsicht:

Die variablen optischen Verzögerungsmittel umfassen eine erste und zweite variable Verzögerungsvorrichtung 101 und 102, die stirnseitig zueinander und zu dem Polarisationsfilter 14 angeordnet sind und die Bildkodiereinrichtung bilden. Die optische Achse 103 der variablen Verzögerungsvorrichtung 101 ist senkrecht ausgerichtet zur optischen Achse 104 der variabeln Verzögerungsvorrichtung 102.

Der Schaltkreis 26 gibt getrennte Schaltersignale an die variablen Verzögerungsvorrichtungen 101 und 102. Jede der variablen Verzögerungsvorrichtungen 101 und 102 erzeugen unter Ansprechen auf die Schaltsignale entweder im wesentlichen eine 0-Verzögerung im EIN-Zustand oder im wesentliehen eine Viertelperiodenverzögerung im AUS-Zustand. Immer wenn die das erste Bild tragenden Lichtstrahlen die horizontale Durchlaßachse 20 des Polarisationsfilters 14 verlassen, legt der Schaltkreis 26 Signale an, damit die variable Verzögerungsvorrichtung 101 im EIN-Zustand im wesentlichen eine 0-Verzögerung und die variable Verzögerungsvorrichtung 102 im wesentlichen eine % /4-Verzögerung im AUS-Zustand für die durch sie laufenden Lichtstrahlen bewirkt. In dieser Situation werden die die variable Verzögerungsvorrichtung 102 verlassenden Lichtstrahlen des ersten Bildes rechtszirkular polarisiert, während sie durch

das Übertragungsmedium 28 laufen. Wenn die das zweite Bild tragenden Lichtstrahlen die horizontale Durchlaßachse 20 des Polarisationsfilters 14 verlassen, legt der Schaltkreis 26 Signale an, damit die variable Verzögerungsvorrichtung 101 im AUS-Zustand im wesentlichen eine % /4-Verzögerung und die variable Verzögerungsvorrichtung 102 im EIN-Zustand im wesentlichen eine O-Verzögerung für die durch sie laufenden Lichtstrahlen bewirkt. In diesem Falle werden die die variable Verzögerungsvorrichtung 102 verlassenden Lichtstrahlen des zweiten Bildes 1inkszirkular polarisiert, während sie sich durch das Übertragungsmedium 28 fortpflanzen.

Die variablen optischen Verzögerungsmittel bestehen aus den variablen Verzögerungsvorrichtungen 101 und 102, kodieren somit das erste Bild in zirkulär polarisiertem Licht eines ersten Polarisationssinnes (rechtszirkulare Polarisation) und das zweite Bild in zirkulär polarisiertem Licht einer zweiten Polarisationsrichtung (1inkszirkulare Polarisation). Die Nettoverzögerung der Verzögerungsvorrichtungen 101 und 102 ist somit während eines stetigen Betriebes des Bildsystems im wesentlichen eine Viertelwellenlänge (/0/4).

Die Bilddekodiervorrichtung umfaßt eine erste Betrachtungsvorrichtung 106 und eine zweite Betrachtungsvorrichtung 108. Die Betrachtungsvorrichtung 106 ist vor dem linken Auge 42 des Betrachters angeordnet und weist eine erste optische Verzögerungsvorrichtung oder ^//4-Platte 110 und das Polarisationsfilter 30 auf. Die optische Achse 112 der /l/4-Platte 110 ist parallel zur optischen Achse 103 der variablen Verzögerungsvorrichtung 101 ausgerichtet. Die Betrachtungsvorrichtung 108 ist vor dem rechten Auge 44 des Betrachters angeordnet und besitzt eine zweite optische

Verzögerungsvorrichtung oder % /4-Platte 114 und das

Polarisationsfilter 32. Die optische Achse Π6 der % /4-Platte 114 ist parallel zur optischen Achse 104 der variablen Verzögerungsvorrichtung 102 ausgerichtet. Die Polarisationsfilter 30 und 32 sind in der gleichen Position relativ zur vertikalen Absorptionsachse 18 des Polarisationsfilters 14 orientiert, wie dies im Zusammenhang mit dem Abbildungssystem 50 der Figur 3 beschrieben wurde.

Wird in der variablen Verzögerungsvorrichtung 101 die

annähernde 0-Verzögerung ausgelöst, dann fallen die rechtszirkular polarisierten Lichtstrahlen des ersten Bildes auf die % /4-Platten 110 und 114. Da die optische Achse 112 der y^/4-Platte 110 rechtwinklig zur optischen Achse 104 der variablen Verzögerungsvorrichtung 102 ausgerichtet ist, werden die rechtszirkular polarisierten Lichtstrahlen in horizontal linear polarisiertes- Licht umgewandelt und von der Absorptionsachse 36"""des Polarisationsfilters 30 absorbiert. Lichtstrahlen des ersten Bildes werden somit durch die Betrachtungsvorrichtung 106 vom linken Auge 42 des Betrachters fern gehalten. Da die optische Achse 116 der Aj /4-Platte 114 parallel zur optischen Achse 104 der variablen Verzögerungsvorrichtung 102 ausgerichtet ist, werden die rechtszirkular polarisierten Lichtstrahlen in vertikal linear polarisiertes Licht umgewandelt und durch die Durchlaßachse 40 des Polarisationsfilters 32 hindurchgelassen. Lichtstrahlen des ersten Bildes werden somit zum rechten Auge 44 des Betrachters durch die Betrachtungsvorrichtung 108 hindurchgelassen.

■I

Immer wenn der variablen Verzögerungsvorrichtung 102 eine annähernde 0-Verzögerung befohlen wird, dann fällt linkszirkular polarisiertes Licht des zweiten Bildes auf die ■^//4-Platten 110 und 114. Da die optische Achse 112 der ^v/4-Platte 110 parallel zur optischen Achse 103 der variablen Verzögerungsvorrichtung 101 ausgerichtet ist,

werden die 1inkszirkular polarisierten Lichtstrahlen in vertikal linear polarisiertes Licht umgewandelt und von der Durchlaßachse 34 des Polarisationsfilters 30 durchgelassen. Lichtstrahlen des zweiten Bildes werden somit von der Betrachtungsvorrichtung 106 zürn linken Auge 42 des Betrachters hindurchgelassen. Da die optische Achse 116 der /o/4-Platte 114 rechtwinklig zur optischen Achse 103 der variablen Verzögerungsvorrichtung 101 ausgerichtet ist, werden die 1inkszirkular polarisierten Lichtstrahlen in horizontal linear polarisiertes Licht umgewandelt und durch die Absorptionsachse 38 des Polarisationsfilters 32 absorbiert. Lichtstrahlen des zweiten Bildes werden somit vom rechten Auge 44 des Betrachters durch die Betrachtungsvorrichtung 108 abgehalten.

Es ist ersichtlich, daß nur zirkulär polarisiertes Licht durch das Übertragungsmedium 28 läuft. Stellen die Betrachtungsvorrichtungen 106 und 108 erste und zweite Okulare dar, die in Form einer von einem Betrachter getragenen BetrachtungsbriHe nebeneinander angeordnet sind, dann verringert die Zirkularpolarisation die Bildkontrastempfindlichkeit, welche sich bei einer Kopfschwenkbewegung des die Brille tragenden Betrachters ergibt.

Figur 7 zeigt das optische Verhalten des Abbildungssystems 100, entweder für das linke oder für das rechte Auge. Die Kennlinie 118 gemäß Fig. 7 zeigt, daß die Übergangszeiten bei T-j und Tp im wesentlichen gleichmäßig bei etwa 0,5 ms sind. Das Ausblenden des Lichtes zwischen T₂ und T₃ ist besser als es aus den Figuren 4A und 4B ersichtlich ist und es ergibt sich ein gleichmäßiger Kontrast von etwa 50:1 über einen großen Wellenlängenbereich.

Das Abbildungssystem 100 funktioniert optimal, wenn die variablen Verzögerungsvorrichtungen 101 und 102 derart abgestimmt sind, daß sie zu der Wellenlänge der ** /4-Platten 110 und 114 passen. /i/4-Platten 110 und 114 werden derart gewählt, daß sie eine Jb /4-Verzögerung für grünes Licht hervorrufen, da dies die mittlere Spektrumsposition ist. Die zuvor angegebene Spezifizierung und Orientierung der veränderbaren Verzögerungsvorrichtungen 101 und 102 und die /l/4-Platten 110 und 114 gewährleisten erstens, daß Licht mit einer Nettoverzögerung 0 auf eine Betrachtungsvorrichtung fällt, die ein Auge bedeckt, das kein Licht empfangen soll, und reduziert zweitens die Restverzögerung der variablen Verzögerungsvorrichtung, die in den EIN-Zustand befohlen wird. Werden diese Kriterien erfüllt, dann ergibt sich ein Abbildungssystem, das für Perspektivfarbbilder oder Bildquellen mit Breitbandleuchtstoffen verwendet werden kann.

Variable optische Flüssigkristall-Verzögerungsvorrichtung

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beinhalten zumindest eine Flüssigkristallzelle, die als variable optische Verzögerungsvorrichtung fungiert, die die Verzögerung des hindurchlaufenden Lichtes abhängig von der Stärke eines elektrischen Feldes steuert, das durch eine an die Zellenelektrodenanordnungen angelegte Erregungsspannung erzeugt wird. Die FlüssigkristallzelIe kann zwischen optischen Verzögerungszuständen mit verhältnismäßig . kurzen Übergangszeiten schalten, wie dies zuvor angegeben wurde.

Gemäß Figur 8 besitzt eine FlUssigkristallzelle 200 ein Paar durchgehend paralleler beabstandeter Elektrodenanord-

nungen 202 und 204 zwischen denen nematisches Flüssig-

kristallmaterial 206 angeordnet ist. Die Elektrodenstruktur 202 umfaßt ein dielektrisches Glassubstrat 208, das auf seiner Innenfläche eine Schicht 210 aus elektrisch leitendem aber optisch durchlässigen Material, etwa Indiumzinn-5 oxyd, aufweist. Eine Direktorausrichtungsfilmschicht 212 ist auf der leitenden Schicht 210 aufgebracht und bildet den Übergang zwischen der Elektrodenstruktur 202 und dem Flüssigkristallmaterial 206. Die Oberfläche des Films 212, die in Kontakt mit dem Flüssigkristallmaterial ist, wird gemäß einem von zwei bevorzugten Verfahren der Art behandelt, daß eine bevorzugte Orientierung der in Kontakt damit befindliche Direktoren des Flüssigkristallmaterials gebildet wird. Die den Direktorausrichtungsfilm 212 darstellenden Materialien und die entsprechenden Behandlungsverfahren werden nachstehend im einzelnen beschrieben. Die Elektrodenstruktur 204 besitzt gleichen Aufbau wie die Elektrodenstruktur 202 und die Elemente, die denjenigen der Elektrodenstruktur 202 entsprechen; sie sind mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit Apostroph versehen.

Die kurzen Kanten der Elektrodenstrukturen 202 und 204 sind zueinander versetzt angeordnet damit sich ein Zugriff zu den leitenden Schichten 210 und 210' zum Anbringen der Ausgangsleiter des Schaltkreises 26 an Klemmen 213 ergibt.

Abstandshalter 214 können aus geeignetem Material bestehen, etwa Glasfasern, um die generelle parallele Ausrichtung zwischen den Elektrodenstrukturen 202 und 204 zu gewährleisten.

Die Figuren 9A-9C zeigen die Direktorenausrichtung von Schichten 212 und 212' in einer nematischen Flüssigkristallzelle 200, wie dies in Spalte 7, Zeilen 48 - 55 der US-PS 4 333 708 beschrieben ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die dort beschriebene Flüssigkristallzelle sich von derjenigen, die bei der vorliegenden Erfindung

verwendet wird, dadurch unterscheidet, daß die bekannte Zelle eine Ausbildung mit abwechselnder Kippgeometrie aufweist, von der die Direktorenausrichtung der Zelle 200 nur einen Abschnitt darstellt. Die bekannte Zelle ist derart aufgebaut, daß eine Gegenneigungsbewegung innerhalb der Zelle gefördert wird, als Versuch, eine stabile Schaltvorrichtung zu bilden.

Die Filmschicht 212 der Elektrodenstruktur 202 wird derart

behandelt, daß die die Elektrodenstrukturflache kontaktierenden Direktoren 216 parallel zueinander unter einem Kippvorspannungswinkel + θ ausgerichtet sind, der im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Oberfläche der Filmschicht 212 gemessen wird. Die Filmschicht 212' der Elektrodenstruktur 204 wird derart behandelt, daß die die Elektrodenstrukturoberflache berührenden Direktoren 218 parallel zueinander unter einem Kippvorspannungswinkel - θ ausgerichtet sind, der im Uhrzeigersinn bezüglich der Oberfläche der Filmschicht 212' gemessen wird. Somit wird die Flüssigkristallzelle 200 derart hergestellt, daß die die Oberfläche kontaktierenden Direktoren 216 und 218 der gegenüberliegenden Oberfläche der Direktorausrichtungsschichten 212 und 212' der Elektrodenstruktur 202 bzw. 204 in entgegengesetzter Richtung kippvorgespannt sind.

Ein erstes bevorzugtes Verfahren, eine derartige gewünschte Ausrichtung der die Oberfläche kontaktierenden Direktoren zu erreichen, umfaßt die Verwendung von Polyimid als das Material für die Ausrichtungsfilmschichten 212 und 212' auf den Elektrodenstrukturen 202 bzw. 204. Jede Ausrichtungsfilmschicht wird gerieben, um einen Kippvorspannungswinkel θ zu erzeugen, der bevorzugt im Bereich 2° bis 5° liegt. Ein zweites bevorzugtes Verfahren, die gewünschte Ausrichtung der die Oberfläche kontaktierenden Direktoren zu bewirken, umfaßt die Verwendung von Si 1iziummonoxyd als

Material für die Ausrichtungsfilmschichten 212 und 212' der Elektrodenstrukturen 202 bzw. 204. Die Si 1iziummonoxydschicht wird verdampft und Dampf wird vorzugsweise abgelagert unter einem 5°-Winkel gemessen zu Elektroden-Strukturoberfläche in einer Menge, die ausreichend ist um einen Kippvorspannungswinkel θ zwischen 10° bis 30°, bevorzugt 15° bis 25° zuerzeugen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Verfahren zum Ablagern von Si 1iziummonoxyd oder anderen Ausrichtungsmaterial ien zur Ausrichtung von FlUssigkristallmolekülen in einer vorbestimmten Richtung bereits bekannt sind (vergl. beispielsweise US-PS 4 165 923).

Figur 9A veranschaulicht die Ausrichtung der die Oberfläche nicht berührenden Direktoren 220, wenn ein Wechselspannungssignal V, von etwa 2 kHz und 20 V _f, an die leitenden Schichten 210 und 210' der Elektrodenstrukturen 202 bzw. 204 angelegt wird. Das Signal V^ an der leitenden Schicht 210' bei geerdeter leitender Schicht 210, stellt einen ersten Schaltzustand dar, der am Ausgang des Schaltkreises 26 erzeugt wird und es wird ein elektrisches Wechselfeld E zwischen den Elektrodenstrukturen 202 und 204 in der Flüssigkristal!zelle 200 erzeugt, um die Zelle in ihren optischen EIN-Verzögerungszustand zu zwingen. Eine erhebliche Anzahl von die Oberfläche nicht kontaktierenden Direktoren 220 eines Flüssigkristal!materials 206, das eine positive Anisotropie aufweist, richtet sich im wesentlichen längs der Richtung 221 von einem Ende zum anderen der elektrischen Feldlinien innerhalb der Zelle aus, welche Richtung senkrecht ist zu den behandelten Oberflächen der Elektrodenstrukturen. Wird somit die Zelle 200 in ihren EIN-Zustand erregt, dann richten sich die die Oberfläche nicht kontaktierenden Direktoren 220 senkrecht zu den

Oberflächen der Zellen aus.

Figur 9B veranschaulicht die Ausrichtung der die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren 220 nachdem das Signal V, entfernt wurde, so daß die Ausrichtung der die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren nicht durch ein elektrisches Feld zwischen den Elektrodenstrukturen 202 und 204 innerhalb der Zelle, jedoch durch intermolekulare elastische Kräfte beeinflußt wird, die eine Entspannung der die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren von der Ausrichtung von einem Ende zum anderen im EIN-Zustand bewirkt. Die Entfernung des Signals V, stellt einen zweiten Schaltzustand dar, der am Ausgang des Schaltkreises 26 erzeugt wird. Die Direktorausrichtung gemäß Fig. 9B entspricht dem optischen Verzögerungszustand AUS der Zelle.

Das Schalten der Zelle 200 in den AUS-Zustand kann auch durch Anlegen eines Wechselspannungssignals V2 an die Schicht 210¹ der Zelle erfolgen, wobei dieses Wechselspannungssignal V₂ am Ausgang des Schaltkreises 26 erzeugt wird und einen Spannungspegel besitzt, der geringer ist als das Signal V, und im allgemeinen nahe 0 V liegt. Die Frequenz des Signals V« ist im allgemeinen die gleiche als diejenige des Signals V-j.

Figur 9C veranschaulicht die Ausrichtung der die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren 220 in einem ZWISCHEN-Zustand, der eine Zwischenphase der Entspannung zwischen der Ausrichtung von einem Ende zum anderen im EIN-Zustand und der teilweise entspannten Ausrichtung im AUS-Zustand entspricht.
30

Während des Übergangs vom EIN-Zustand über den ZWISCHEN-Zustand zum AUS-Zustand der Flüssigkristailzelle verlassen die die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren die Ausrichtung von einem Ende zu anderen normal zu den Elektrodenstrukturoberflachen und versuchen eine durch-

gehend parallele Beziehung zu benachbarten Direktoren anzunehmen. Somit drehen sich die die Oberfläche nicht kontaktierenden Direktoren 220a und 220b im Uhrzeigersinn, wie dies durch die Richtungspfeile 222a angezeigt ist, um eine nahezu parallele Beziehung bezüglich der Direktoren 216 bzw. 220a anzunehmen. Die die Oberfläche nicht kontaktierenden Direktoren 220c und 22Od drehen sich im Gegenührzeigersinn, wie dies durch die Richtungspfeile 222b angezeigt wird, um eine nahezu parallele Beziehung bezüglieh der Direktoren 218 bzw. 220c anzunehmen. Wenn sich somit die Zelle 200 in ihren AUS-Zustand entspannt, wird jeder der erheblichen Anzahl von die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren derart ausgerichtet, daß er eine Direktorkomponente zu den Oberflächen der Zelle aufweist.

Die die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren liegen jedoch annähernd in einer Ebene, die senkrecht zu den Oberflächen der Zelle ist.

Das Verfahren zum Betreiben der FlUssigkristanzelle 200

als variable optische Verzögerungsvorrichtung richtet sich auf die gegenneigungsfreie Entspannung der die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren aus dem durch das elektrische Feld ausgerichteten oder EIN-Zustand gemäß

Fig. 9A in die ebene Konfiguration, das heißt, d'en AUS- Zustand gemäß Fig. 9B. Gemäß der vorliegenden Erfindung

wird die Flüssigkristallzelle 200 entweder als eine

Verzögerungsvorrichtung von 0 zu einer Viertelperiode oder

von 0 zu einer halben Periode betrieben, wobei die optische

Achse der Ausrichtungsrichtung der die Oberflächen nicht

kontaktierenden Direktoren 220 entspricht.

Linear polarisiertes Licht, das in Richtung 226 senkrecht

zu den Oberflächen der Elektrodenstrukturen 202 und 204 verläuft, fällt zusammen mit der Richtung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Direktoren 220, wenn sich die

-Wr-

Flüssigkristallzelle im EIN-Zustand befindet. Die Direktoren 220 sind in einem derartigen EIN-Zustand derart ausgerichtet, daß sich eine vernachlässigbare Projektion der optischen Achse auf die Elektrodenstrukturflachen der Zelle ergibt. In dieser Situation erzeugt die Flüssigkristallzelle 200 eine wesentlich reduzierte optische Verzögerung für einfallendes Licht, das sich in Richtung 226 fortpflanzt. Linear polarisiertes Licht, das in Richtung 226 senkrecht zu den Flächen der Elektrodenstrukturen 202 und 204 verläuft, fällt nicht mit der Ausrichtungsrichtung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Direktoren zusammen, wenn sich die Flüssigkristallzel Ie im AUS-Zustand befindet. Die Direktoren 220 sind in einem derartigen AUS-Zustand derart orientiert, daß jeder einer wesentlichen Anzahl von ihnen eine Komponente auf die Elektrodenstrukturoberflachen der Zelle projiziert. In dieser Situation besitzt die Flüssigkristallzelle 200 eine wirksame Doppelbrechung für durchgehend senkrecht einfallendes Licht.

Bei dem Abbildungssystem 50 der Fig. 3 bewirkt die Orientierung von die Oberflächen nicht kontaktierenden Direktoren 220 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 22 im wesentlichen eine optische Verögerung von einer halben Periode für Licht der Wellenlänge, die dem mathematischen Ausdruck genügt:

Δ nd = 1

wobei d die Dicke 228 und η die wirksame Doppelbrechung der Zelle bedeutet. In dem Abbildungssystem 100 der Figur 6 bewirkt die Ausrichtung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Direktoren 220 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtungen 101 und 102 im wesentlichen eine optische Verzögerung von einer Viertelperiode für Licht der Wellenlänge, die dem mathematischen Ausdruck genügt:
10

Δ nd = 1
o 4

wobei d die Dicke 228 und η die wirksame Doppelbrechung der ZeIIe bedeutet.

Leerseite

Claims

STRASSE & STOFFREGEN Patentanwälte · European Patent Attorneys Tektronix, Inc. München, 7. März 1986 Beaverton, Oregon (V.St.A.) la-de 15 056 Stereoskopisches Abbildungssystem mit passiver Betrachtungseinrichtung Patentansprüche 10

1. Stereoskopisches Abbildungssystem mit einer Lichtquelle, die unterschiedliche Ansichten einer Szene erzeugt, wobei die Ansichten von Licht eines vorbestimmten Polarisationszustandes getragene erste und zweite Bilder aufweisen, mit einer Bildkodiereinrichtung, die eine variable optische Verzögerungsvorrichtung zum selektiven Kodieren des ersten Bildes in Licht einer ersten Polarisationsrichtung und des zweiten Bildes in Licht einer zweiten Polarisationsrichtung aufweist, und mit Bilddekodiervorrichtungen zum Empfangen der ersten und zweiten Bilder nach Durchlaufen durch ein Übertragungsmedium, wobei die BiIddekodiervorrichtungen eine erste und zweite Betrachtungsvorrichtung aufweisen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Betrachtungsvorrichtung (52) eine erste optische Verzögerungsvorrichtung (56, 58) zum Durchlassen von Licht der ersten Polarisationsrichtung und Sperren von Licht der zweiten Polarisationsrichtung und die zweite Betrachtungsvorrichtung (54) eine zweite optische Verzögerungsvorrichtung (64) zum Durchlassen von Licht der zweiten Polarisationsrichtung und Sperren

ζ, »i; ₍

von Licht der ersten Polarisationsrichtung aufweist, wodurch die ersten und zweiten Bilder selektiv dekodiert werden.

2. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,
daß der vorbestimmte Polarisationszustand mittels eines ersten linearen Polarisationsfilters (14) erzeugt wird und die erste Betrachtungsvorrichtung (52) ein zweites

TO lineares Polarisationsfilter (30) aufweist, das rechtwinklig zueinander ausgerichtete Durchlaß- und Absorptions-Polarisationsachsen aufweist, und daß die zweite Betrachtungsvorrichtung (54) ein drittes lineares Polarisationsfilter (32) besitzt, das rechtwinklig zueinander ausgerichtete DurchTaß-und Absorptions-Polarisationsachsen besitzt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die variable optische Verzögerungseinrichtung zumindest eine variable Verzögerungsvorrichtung (22; 101, 102) und entweder die erste oder die zweite Verzögerungseinrichtung eine erste fest Verzögerungsplatte (56, 58 bzw. 64; 110 bzw . 114) aufweist, deren optische Achse senkrecht zur optischen Achse der einen variablen Verzögerungsvorrichtung (22; 101, 102) ausgerichtet ist.

4. System nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste und zweite Verzögerungsvorrichtung (52, 54; 106, 108) entsprechende erste und zweite feste Verzögerungsplatten (56, 58) aufweisen und die variable optische Verzögerungseinrichtung (22; 101, 102) einen

Restwert an Verzögerung zur Abgabe von Licht in erster

oder zweiter Polarisationsrichtung aufweist und daß die erste Verzögerungsplatte (56) eine Verzögerung entsprechend dem Restwert und die zweite Verzögerungsplatte (56) eine Halbperiodenverzögerung besitzt.
5

5. System nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,
daß die optische Achse der Halbperiodenplatte (58) senkrecht zur optischen Achse der variablen optischen Verzögerungseinrichtung (22) ausgerichtet ist.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste und zweite Verzögerungsvorrichtung eine Viertelperioden-Verzögerungsplatte (110, 114) ist.

7. System nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,
daß die optischen Achsen der beiden Viertelperioden-Verzögerungsplatten (110, 114) zueinander senkrecht ausgerichtet sind.

8. Stereoskopisches Bildkodier- und -dekodiersystem, das unterschiedliche Ansichten einer Szene empfängt, wobei die Ansichten erste und zweite Bilder aufweisen, die von Licht getragen werden, das von einer Bildquelle ausgeht,
gekennzeichnet durch:

- eine erste Polarisationsvorrichtung (14) zum Polarisieren des die Bilder führenden Lichts,

- variable optische Verzögerungsvorrichtungen (22; 101, 102) die in optischer Verbindung mit der ersten Polarisationsvorrichtung (14) sind,

- eine sich in optischer Verbindung mit den variablen Verzögerungsvorrichtungen befindliche Vorrichtung zum Empfangen von Signalen zur selektiven Kodierung der ersten und zweiten Bilder, wobei die variablen Verzögerungsvorrichtungen das erste Bild in Licht einer ersten Polarisationsrichtung und das zweite Bild in Licht einer zweiten Polarisationsrichtung kodieren und

- passiven Bilddekodiervorrichtungen (52, 54; 10.6, 108) zum Dekodieren der durch die variablen Verzögerungsvorrichtungen (22; 101, 102) kodierten Bilder, wobei die Bilddekodiervorrichtungen eine erste und zweite Betrachtungsvorrichtung aufweisen, wobei die erste Betrachtungsvorrichtung (52; 106) eine erste optische Verzögerungsvorrichtung (56, 58; 110) zum Durchlassen von Licht erster Polarisationsrichtung und Blockieren von Licht der zweiten Polarisationsrichtung und die zweite Betrachtungsvorrichtung (54; 108) zweite optische Verzögerungsvorrichtungen (64; 114) zum Durchlassen von Licht der zweiten Polarisationsrichtung und Blockieren von Licht der ersten Polarisationsrichtung aufweisen, wodurch die ersten und zweiten Bilder selektiv dekodiert werden.

9. System nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,
daß die variable Verzögerungsvorrichtung ein einziges variables Verzögerungselement (22) aufweist, das eine Halbperiodenverzögerung bewirkt, um Licht entweder in der ersten oder der zweiten Polarisationsrichtung zu entwickeln, und daß die erste oder zweite Verzögerungsvorrichtung eine Halbperiodenverzögerungsplatte (56) aufweist.

10. System nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,
daß das einzelne variable Verzögerungselement eine Restverzögerung bewirkt, um Licht im anderen Polarisationssinn zu entwickeln und daß die andere der Verzögerungsvorrichtungen eine Verzögerungsplatte aufweist, um die Restverzögerung zu bewirken.

11. System nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

daß die andere Verzögerungsvorrichtung und das einzelne variable Verzögerungselement derart ausgerichtet sind, daß die Restverzögerung des einzelnen variablen Verzögerungselements kompensiert wird.

12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Polarisationsvorrichtung, die erste Betrachtungsvorrichtung und die zweite Betrachtungsvorrichtung entsprechende erste, zweite und dritte lineare Polarisationsfilter (H, 30, 32) aufweisen, wobei jedes der Polarisationsfilter rechtwinklig ausgerichtete Durchlaß- bzw. Absorptionsachsen aufweist und die Absorptionsachse des ersten Polarisationsfilter senkrecht zu den Absorptionsachsen des zweiten und dritten Polarisationsfilters ist.

13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die variable Verzögerungsvorrichtung ein erstes und zweites variables Verzögerungselement (101, 102) aufweist und eine Nettoverzögerung von einer Viertelperiode aufweist und daß die erste und zweite Betrach-

6 ι ■ -\ ■·..-;■■;

tungsvorrichtung entsprechende erste und zweite /{, /4-Platten (110, 114) aufweisen, deren optische Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

14. System nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und zweite variable Verzögerungselement im wesentlichen eine Verzögerung 0 und eine Viertelperiodenverzögerung in abwechselnder Reihenfolge zur Kodierung der ersten und zweiten Bilder besitzt.

15. Stereoskopisches Bildkodier- und -dekodiersystem, das unterschiedliche Ansichten einer Szene empfängt, wobei die Ansichten erste und zweite Bilder aufweisen, die von Licht getragen werden, das von einer Bildquelle ausgeht,
gekennzeichnet durch:

- eine erste Polarisationsvorrichtung, in der das die ersten und zweiten Bilder tragende Licht in einen vorbestimmten Polarisationszustand gebracht wird,

- variable optische Verzögerungsvorrichtungen zum Kodieren des ersten Bildes in zirkulär polarisiertes Licht in einer ersten Polarisationsrichtung und des zweiten Bildes in zirkulär polarisiertes Licht einer zweiten Polarisationsrichtung und

- Bilddekodiervorrichtungen zum Dekodieren der ersten und zweiten Bilder, die durch die variablen Verzögerungsvorrichtungen kodiert wurden, wobei die Bilddekodiervorrichtungen eine erste und zweite Betrachtungsvorrichtung aufweisen, die nebeneinander angeordnet sind, wobei die erste Betrachtungsvorrichtung die zirkuläre Polarisation der ersten Richtung entfernt, während sie entweder die ersten oder die zweiten Bilder durchläßt und das andere Bild blockiert und wobei die zweite Betrachtungsvorrich-

tung die zirkuläre Polarisation in der zweiten Richtung entfernt, während das eine Bild blockiert und das andere Bild durchgelassen werden.

16. System nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Polarisationsvorrichtung ein erstes lineares Polarisationsfilter (14) ist.

17. System nach Anspruch 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und zweite Betrachtungsvorrichtung entsprechende zweite und dritte lineare Polarisationsfilter (30, 32) aufweisen, wobei jedes Polarisationsfilter zueinander rechtwinklig ausgerichtete Durchlaß- und Absorptionsachsen besitzt, wobei die Absorptionsachse des zweiten Polarisationsfilters parallel zu der Absorptionsachse des dritten Polarisationsfilters ist.

18. System nach einem der Ansprüche 15 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,
daß die variablen Verzögerungsvorrichtungen ein erstes und zweites variables Verzögerungselement (101, 102) mit rechtwinklig zueinander ausgerichteten optischen Achsen aufweisen und eine Nettoverzögerung von einer Viertelperiode während eines stetigen Betriebs des Systems aufweisen.

19. System nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet,

daß das erste variable Verzögerungselement im wesentlichen eine Verzögerung 0 und das zweite variable Verzögerungselement im wesentlichen eine Viertelperiodenverzögerung aufweisen, um zirkulär polarisiertes Licht der ersten Polarisationsrichtung zu ent-

wickeln, und daß das erste variable Verzögerungselement im wesentlichen eine Viertelperiodenverzögerung und das zweite variable Verzögerungselement im wesentlichen eine Verzögerung 0 bewirken, um zirkulär polarisiertes Licht der zweiten Polarisationsrichtung zu entwicklen.

20. System nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und zweite Betrachtungsvorrichtung entsprechende erste und zweite -φ/4-Platten (110, 114) aufweisen, deren optische Achsen rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.

21. System nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste oder die zweite variable Verzögerungsvorrichtung eine Flüssigkristal!zelle aufweist, mit Flüssigkristal!material zwischen zwei gegenüberliegenden Elektrodenstrukturen, wobei die Innenfläche jeder Elektrodenstruktur eine Direktorausrichtungsschicht aufweist, die derart behandelt ist, daß die Direktoren des Flüssigkristallmaterials, die damit in Kontakt sind, im wesentlichen gleichförmig ausgerichtet werden, um Kippvorspannungswinkel mit den behandelten Flächen zu bilden, wobei die Kippvorspannungswinkel der Direktoren, die in Kontakt mit einer behandelten Fläche sind, in einem Drehsinn entgegengesetzt zu den Kippvorspannungswinkeln derjenigen Direktoren definiert werden, die in Kontakt mit der anderen behandelten

Fläche sind.

22. Passiver Dekodierer zum Dekodieren von unterschiedliche Ansichten einer Szene darstellenden Bildern,
gekennzeichnet durch:

eine erste und zweite Betrachtungsvorrichtung (52, 54; 106, 108) von denen jede eine feste Verzögerungsvorrichtung und ein lineares Polarisationsfilter mit rechtwinklig zueinander ausgerichteten Durchlaß- und Absorptionsachsen aufweist, wobei die Absorptionsachse eines der Polarisationsfilter parallel ausgerichtet ist zur Absorptionsachse des anderen Polarisationsfilters.

23. Dekodierer nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,

daß die festen Verzögerungsvorrichtungen ^6/4-Platten sind, deren optische Achsen zueinander senkrecht ausgerichtet sind.

24. Dekodierer nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine der festen Verzögerungsvorrichtungen eine Halbperiodenplatte ist.

25. Dekodierer nach Anspruch 24,

dadurch gekennzeichnet,
daß die andere feste Verzögerungsvorrichtung zwei Verzögerungsplatten aufweist und eine Verzögerung bewirkt, die gleich der Differenz der Verzögerungen der beiden Platten ist.