JPS6086526A - 視覚情報の提示を左右する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、少くとも１人の観測者の少くとも片方の眼に
提示される視覚情報を左右する装置でシャッター装置を
観測者の眼と視覚情報源との間に置いた該装置に関する
。各シャッター装置は少くとも１つの液晶セルを含み、
該液晶セルの各々は２枚の平行なガラスプレートにて包
囲された液晶材料の１層を含んでいて、そのガラスプレ
ート表面は透明導電性膜でコーティングされている。各
対のプレート間に電圧を与えることにより、各セルの光
の透過特性が調節できる。

（従来の技術） このような光学装置は米国特許ｍ　４，０２１，８４６
号により知られている。この装置の目標は、シャッター
装置の作動を交互に与えられるディスプレイ像と同期さ
せることにより、観測者のＷＩｗｉの各々がそのどちら
か１方の眼のみに向けられた情報を受容することで観測
者が視覚ディスプレイ装置から発生する三次元像を知覚
させることである。この装置における液晶セルは２枚の
平行なガラスプレート間にネマチック液晶材料の１層を
挾持して構６されている。液晶材料と接触しているプレ
ート表面は透明な導電性膜によってコーティングされて
おり、これによりこれらのプレートに電界が印加され得
る電極としての役割を持たせるものである。本発明で使
用された液晶セルは、電極間に印加された電圧の大きさ
に依って入射偏光の偏光面が０°から９０°まで連続的
に回転し得るという特性を有する。この液晶セルは交差
配置されたポラライザー間に置かれ、印加されたステア
リング電圧と協働して液晶セルに対する光の透過をその
最小値及び最大値の間で変化させるようにする。

観測者の両眼に交互に与えるよう向けられる適当な像が
適当なディスプレイ装置上に提示される場合、適当なス
テアリング信号が液晶装置に送られて交互に表示される
像の各々が観測者の適宜の駅にのみ提示され、これによ
り観測者にその結果性ずる合成像により深さを知覚せし
めることを可能にする。そのような像は、たとえばその
合成が計測あるいは計算装置によって生じるディスプレ
イ要素によって決定される像であるが、あるいはテレビ
受像器のようなディスプレイ装置上に生成される画像が
考えられる。すべての場合において、連続する三次元提
示を得るために、交互に表示される画素は各々、観測者
の対応する眼に覚知されるよう向けられた透視図に適す
る幾何学的並列透視図から提示される。

そのようなステレオビューア−装置の１つの欠点は、入
射光のあらゆる波長のものが等しく影響を受けずそのた
め色彩像の複製が不満足なものになることである。加わ
うるに、入射光のうち多少の量を偏光フィルターが吸収
し、提示されたディスプレイ像を含む視覚環境全体の知
覚強度を減少させる。また、別の欠点は、この装置の明
視暗視状態間の切換時間が比較的大きく、従って片方の
眼に他方の眼に向けられたいかなる情報をも受容しない
ようになすため、像を提示する周期のある時間の間、両
眼へ向けられる像を同時にブランクにすることが必要で
ある。従って、連続的に融合した像の知覚に必要なディ
スプレイ像の提示の高い信頼性の為には、両眼が情報を
受容しない間の時間の割合が比較的大きくなる。この事
が（情報を）乱すフリッカ−効果を生せしめることにな
る。

このフリッカ−効果は観測者の両眼に非常な疲労を与え
るものである。もう１つの結果は、表示し得る方の三次
元像の連続的に知覚される動作の速度の上限を引下げる
。

しかしながら、中にはより迅速に切換えられたり、また
種々の欠点を伴なう偏光フィルターを使用せずとも入射
光の透過を左右することも可能な液晶セルが存在する。

そのような液晶セルは適宜の印加電界の存在に依存して
、入射光を散乱させたり、あるいは比較的乱れない状態
で透過させることができる。そのように散乱する液晶セ
ルは暗く不透明な状態に切換えられないという事実は、
一般的に液晶ディスプレイ装置として実際に利用する際
の障害となっていた。

本発明の液晶シャッター装置は以下のような理解に基づ
いている。即ち、視覚情報が観測者の眼に到達すること
を反復的にさまたげる利用の場合、そのようなシャッタ
ー装置が暗くならないのは欠点ではなく、むしろ利点と
なる。というのは外部からの視覚情報の連続する提示と
提示との間には、液晶セル自体によって散乱された入射
光のうちの幾らかが観測者の眼を照射するからである。

その結果、液晶セルが状態間で切換えられる場合、観測
者の眼に対する照射は液晶セルに偏光フィルターを使う
とそうなるように、液晶セルが暗くなる場合よりも、そ
の変動が少なくなる。透明状態と不透明状態間、即ち明
視状態と暗視状態間の反復切換は眼に対して疲労作用を
及ぼすが、もしスイッチングが透明状態と散乱状態との
間でなされる場合は眼は透明状態の入射光に合わせる必
要がないから、この疲労はかなり小さいものとなる。

一般に印加電界の制御の下に透明状態と散乱状態との間
で、液晶材料を切換えるには２つの原理的手段がある。

この効果を達成する１方法は電界により液晶分子の配向
を乱すことである。散乱光のこのモードは動的散乱モー
ドと呼ばれ、アナログ方式におけるコレステリンク液晶
と同様に、ネマチック液晶で得られる。このモードは適
当な電界の印加される間に得られる散乱“ＯＮ状態”及
びその印加電界を除去して得られる透明“ＯＦＦ状態”
とによって特徴づけられる。この０Ｎ−ＯＦＦ（散乱−
透明）遷移は、電極面の界面力による液晶分子の漸次的
再配向によって得られ、またしばしば適当な交流電界を
印加することで加速され得る。切換によるこの動的散乱
モードを採用した本発明に関係する３つの光学的液晶装
置が、西独特許公告第ＤＥ−Ａ　２，１１１，０６７号
；仏国特許公告第ＦＲ−Ａ　２，１３２，５９８号；及
びシーベロノド氏（Ｃ、Ｐｅｒｒｏ　ｔ）によるレポー
ト〔エレクトロニック・アンド・マイクロエレクトロ二
ソクａｔ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｍｉ
ｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｑｕｅ　）　、第２２８号１
９７６年１１月１５日発行、３９−４１頁〕から知り得
る。これらの装置すべては透明”０ＦＦ−状態”と散乱
“ＯＮ−状態”に特徴がある。

本発明は透明状態及び散乱状態間での液晶の第２の切換
方法に立脚しており、通常ネマティック液晶に小量のコ
レステリック材料を添加することにより得られるいわゆ
るコレステリンク液晶で実現できる。動的散乱のように
電界にて液晶分子配向を乱して入射光を散乱させるかわ
りに、本発明の液晶はそのはじめの０ＦＦ−状態におい
て光を散乱することができる。他方、適当なかつ十分大
きな交流電界が電極間に印加された時は常に、液晶分子
のはじめのヘリカル状配向が巻き状態でなくなり透明“
ＯＮ状態”となる。そのような混合物を有する液晶の散
乱及び透明状態間の遷移はコレステリック−ネマティッ
ク相遷移効果として知られている。

本発明は、上に述べた他の光学的液晶装置の切換特性に
比較して、コレステリック−ネマティック相遷移効果を
採用した種々の利点にもとすいたものである。

１つの利点は（散乱）ＯＦＦ−状態から（透明）ＯＮ−
状態へのコレステリック液晶の遷移が電界のある臨界値
にて生じかつある臨界しきい値では生じないということ
である。この臨界電界値は広範囲にわたって変化され得
るが、この値は液晶の混合物中のコレステリンク成分を
増加することや、アルいハ電極プレート間の距離を減少
することによって大きくできる。しきい電界を太き（す
れば切換時間がそれだけ速くなるから、非常に短いター
ン・オン時間が他の液晶に比べてコレステリック液晶で
達成できる。

別の利点は、（透明）ＯＮ−状態から（散乱）ＯＦＦ−
状態への遷移は、他の液晶のように電極面の界面力によ
って決まる漸次的かつ一様な遷移ではないということで
ある。ネマティック−コレステリック相遷移は、むしろ
液晶分子の光学活性の直接的機能であり、コレステリン
ク液晶が最も光学的活性のある物質として知られている
ことから、液晶の他の型式と比較してはるかに短いター
ンＯＦＦ時間を得ることが可能である。

これら２つの利点をまとめて言えば、動作がコレステリ
ック−ネマティック相遷移効果に基づいている液晶装置
はＯＮ−状態及び０ＦＦ−状態間にてスイッチングバ、
り及びスイッチングフォースの速度が動的散乱液晶装置
あるいは交差配置したポラライザーに依存する液晶装置
によって得られるものよりはるかに速くなるように構成
することができる。

入射光を散乱し得る他の液晶装置に対してコレステリッ
ク−ネマティック相遷移効果を採用する液晶装置の第３
の利点は、電圧の印加・除去と素子のそれに対応する透
明・散乱状態との間の関係に関連しているということで
ある。これら装置のすべてにおいて、電界の印加に伴な
う切換時間は電界を除去すると開始する分子緩和過程に
より生じる切換時間より短い。制御された瞬間の時点で
かつ非常に短い時間間隔で観測者に視覚情報を与えるた
めには、この情報が迅速かつ歪みがなく表われるように
することが重要である。この要請は従って、電界印加に
より散乱（ＯＦ　Ｆ）から透明（ＯＮ）へすばやく切り
かわる装置によってそれとは逆に動作する装置よりは十
分に充足される。

更に、視覚情報が観測者の視野から除去されることにな
っている場合はいつでも、透明状態から全散乱状態への
遷移時間は、散乱から透明へのもう１方の遷移の場合程
は重大ではない。というのは、情報が除去される場合は
いつでも、入射光散乱が開始すると比較的すぐにそして
最大の散乱度へ完全に遷移が完了するずっと以前に観測
者の眼から隠されてしまう。

要約すれば、コレステリック−ネマティック相遷移効果
を採用した液晶光学装置の“０Ｎ−ＯＦＦ”及び０ＦＦ
−ＯＮ”双方の切換特性は従って瞬間露出器の目的を有
する、即ち非常に短かい視覚情報を観測者に与える他の
光散乱液晶装置の切換特性より優っている。

（発明の目的） 従って、本発明の第１の目的は、観測者の１万あるいは
両方の眼と視覚情報源との間に置かれ得かつ視覚情報を
観測者の眼に与えもしくはこの眼から隠されるように電
子的に指令できる液晶装置を提供することである。

本発明の別の目的は視覚情報が観測者の眼に与えられて
いる時間に透明状態を生じさせ、入射光を散乱させるこ
とにより、視覚情報を装置から隠して、散乱期間中にで
きるだけ多く観測者の眼を照射することである。従って
、本発明の併存する目的は装置の動作の任意のあらゆる
位相にわたって観測者の眼の疲労を最小にすることであ
る。

本発明の更に別の目的は、視覚情報が観測者の眼に与え
られる期間に、その情報の色彩成分を変質させずかつ装
置を透過する光の強度のいかなる減少をも最小にするこ
とである。

本発明の更に別の目的は、ある適当なしきい値を超えて
液晶セルに印加する電界を大きくすることによって各々
の液晶セルに対して透明状態を達成することと、このし
きい値以下に印加電界を小さくすることによって散乱状
態を得ることである。

換言すれば、装置はそのＯＮ−状態において透明となり
、０ＦＦ−状態において入射光を散乱させることである
。

本発明の更に別の目的は、可能な最小時間においてＯＦ
ＦからＯＮ状態への切換えおよびＯＮからＯＦＦ状態へ
の切換えを可能にすることである。

本発明の目的は観測者の各々の眼から素子の向こうにあ
る視覚情報のすべてか、あるいは該情報が一部であるよ
うな視野の選択された部分かを独立に隠すことができる
ことである。

本発明の更に別の目的は、軽くて快適な携帯可能な形で
、好適には眼鏡に設けられた実施例にある形で実現でき
るということである。

本発明の更に別の目的は、各々の眼の視野からの視覚情
報のストロボ提示を各々の眼に独立してなし得るように
することである。

本発明の更に別の目的は、各々の眼の視野からの視覚情
報の瞬間露出提示を各々の眼に独立してなし得るように
することである。

本発明の更に別の目的は、適宜な電気信号回路の組合せ
及び適宜な装置で観測者の左眼と右眼とに交互に提示さ
れる像に幾何学的に対応するディスプレイ像を交互に生
じたりあるいは再生したりできるものとの組合せにおい
て、知覚されるフリッカ−を最小にかつディスプレイ像
の色の歪みのない状態で立体動的ディスプレイ像の合成
された提示を観測者が知覚できるようにすることである
。

（本発明の効果） これらの目的及びその他の目的に従って、本発明は印加
交流電界によって、かつコレステリック−ネマティック
相遷移効果によって入射光を散乱したりあるいは本質的
に妨げられないで光を透過させることができる適切なコ
レステリック液晶成分を含む液晶セルの使用で特徴づけ
られる。これらのセルの透明状態及び散乱状態はそれぞ
れ、セルに印加された電界のＯＮ−状態及び０ＦＦ−状
態に対応する。

光学装置としてこの型式の液晶を使用する１つの利点は
、その作動にあたって入射光の波長が影響を受けないと
いうこと、従って色彩像の歪みが観測されないというこ
とである。加えて、偏光フィルターが必要ではない。こ
のフィルターは入射光強度のかなりの減衰をもたらす性
質がある。更に、この型式の液晶によって達せられる比
較的非常に速い切換時間により、目標の広い範囲が達成
できる。

この装置によって消費されるエネルギー量を抑えること
は以下のような作動電圧回路を構成することで達成でき
る。即ち、セルの９Ｊ換えをするのに必要な臨界の電気
電界によりかなり大きな電界がターンオン相の間、セル
に印加され更にターンオン相が確立した後にその電界が
ある低い値まで下げられる。この低い値はセルの透明状
態を維持する臨界値に近い値であるがそれでもやはりそ
の値よりはるかに大きい値である。透明相の残余に対す
るこの低電界を維持することによって、エネルギーの大
きな節約ができ、しかも散乱状態から透明状態への迅速
切換えという利点は保持されている。このエネルギー節
約は本発明の携帯可能な、電池作動による実現にとって
、すこぶる有用となり得る。

ある特定の液晶セルがその０ＦＦ−状態、たとえば不十
分な周囲の照明状態において十分に入射光を散乱しない
場合には常に２つ以上の液晶セルをその表面を接触させ
て整列させ、これにより散乱相においてこれらのセルを
相乗的に挙動させることが望ましいかもしれない。

視覚情報の提示を左右する電気的に制御された装置を提
供する際に液晶を使用する１つの利点は、液晶セルの電
極面を各列のセグメントに細分化して細分化されたセル
の各セグメントを独立に作動させることができるという
ことである。本発明のような装置に適用された場合、そ
の結果観測者の視野の異なるセクションから独立に情報
を与えたり隠したりすることができるという能力は知覚
心理学及び認知心理学的研究に有用となり得る。この電
極面を細分化し得ることはすべての液晶セルに共通する
ところであるが、本発明の装置のように、光散乱液晶を
使用する１つの利点は、もし隣接するセグメントが隠れ
ていれば光の強度においてするどい傾きがあることから
視野に対応するいかなる特別のセグメントについての知
覚は大きく散乱されることはないというところにある。

更にコレステリック−ネマティック相遷移効果によって
切換えられ得るコレステリンク液晶を採用することで、
液晶セルの個々のセグメントはＯＮ及びＯＦＦに極めて
迅速に切換えられる。そのような高速の切換の実際上で
の利点は以下のようである。

即ち、１つのセルの比較的多数の独立セグメント、即ち
マトリックスのような順序型てられた方式での配列が分
離した電気的接続をこれらセルセグメントの各々に対し
て施さねばならない手法よりはむしろ通常の多重方式に
よって切換えられ得る点にある。

本発明の他の応用は視覚情報のストロボ提示装置として
であり、その場合、たとえば眼鏡フレーム上に設けて、
観測者の片方あるいは双方の眼の前方に液晶セルを置く
ことにより、かつ短い時間の間その装置を透明状態に反
復的に切換えることにより、同様な効果が従来のストロ
ボ技術つまり、同期して反復される像を照明したりある
いはくり返される光のフラッシュによる視覚領域と一緒
に回転する対象物を照明する技法によって達成できる。

本発明の利点はストロボビューア−として提供された本
発明の使用者及び現在する他の人々が潜在的にわずられ
しく疲労させる光のフラッシュによって乱されることは
ない点にある。加うるに、同じ視覚環境にいて同様の装
置を別々にストロボにより設備された何人かの者を互い
の他の者の観測に何等影響を与えることなく、周期的に
くり返えされる多数の異なる像を観察することを可能な
らしめる。

更に本発明の別の応用は瞬間露出器としてである。即ち
、非常に短い時間での１つ以上の実験的研究課題からな
る知覚研究に普通に使用される装置である。これによっ
て本発明によれば、視覚像が片方あるいは双方の眼に提
示できるし、又両眼の視野のどこかに与えることができ
る。この実験対象者はもはや密封状態の容器の中をのぞ
くことに限られるものではなく、本発明の携帯性に基づ
き眼鏡フレーム上に設けられ実験対象者にその眼鏡がか
けられた場合、そして特に信号発生器にこの装置を接続
する導線を使わずに提供された場合、全く自由に障害も
なく動きまわることができ、従ってその色成分への影響
もなく極めて広範囲な静止及び動的視覚情報が得られる
。セルのＯＦＦ状態における光散乱が不十分な環境に対
しては、２つ以上の液晶セルを両眼の前方に互いに平行
に置くことができ、切換速度を少しも損わずに複合シャ
ッター装置として操作できる。このような特性のため、
本発明による電気−光学的シャッター装置は、それに限
定されるものではないが、教育や自然科学、医学及び行
動科学からなる異なる分野において広範な応用を有して
いる。

本発明の２つの液晶シャッター装置は１つの眼鏡フレー
ムの左右の側面に結合されて設けられて１つの装置を形
成する。この装置はその作動電圧源が各々の構成装置が
同時に切換えられるかあるいは独立に異なる時間の瞬間
に特に交互になす方式でその透明状態と散乱状態との間
で切換えられ得る。そのような眼鏡載置型の装置は視覚
ディスプレイ装置上に適宜の時間的に交互に変化する像
を眼鏡をかけている人に提供することで、ステレオ観測
に使用できる。その際、各々のシャッター装置の切換え
を同期させて、左眼に向けられた像が表示される場合は
常に左眼装置をその透明状態に右眼装置を散乱状態にな
し、また右眼に向けられた像が表示される場合は常に右
眼装置はその透明状態に左眼装置は散乱状態になす。こ
の効果的な使用を確実にするよう達成できる高い切換速
度は、同時に左右の眼に対する情報をブランクにする必
要なしにディスプレイ像を提示するのに有効な時間で十
分に使用できるよう保証する。そのような液晶セルを透
明（ＯＮ）状態から散乱（ＯＦＦ）状態へ切換えるのに
必要なわずかに長い時間を補償するためには、切換回路
を構成して特定のセルにスイッチオフするよう命令する
信号が、対応するディスプレイ像に対する周期時間が完
了する少し前に到達するようにすることである。

類偵のステレオ視覚装置、附随像ディスプレイ装置及び
同期信号発生装置が提供されて、一連の左眼と右眼に対
する情報が他の方法で得られるより迅速に観測者に提示
できる場合は常に、フリッカ−が少なく従って随伴する
視覚上の疲労がより少なく、しかも知覚した像の色彩の
質を全く損うことなく合成三次元像が知覚され得る。本
装置にて達成できる高切換速度は多くの方法によってこ
の目的を達成せしめる。ディスプレイ像が連続的に造ら
れるかあるいはそれらの個々のベクトル成分によって迅
速に生ぜしめる場合の装置に関連して使用される場合、
本発明の液晶ステレオ視覚装置は完成された左眼と右限
の像が連続して提示される速さに従って左眼と右眼との
間で切換えられる。そのようなシステムの切換周波数は
ディスプレイ装置、ステレオビューア−及び観測者の知
覚能力の制限によって限定されよう。

ラスター走査により像を発生する従来のブレビ受像器の
ようなディスプレイ装置と共に使用する場合、左眼と右
眼の像は連続する完全なラスター走査周期あるいはフレ
ームに対応して作られる。

そのような装置の大きな利点はステレオ像知見がディス
プレイ生成装置に必要な内部改変を何ら施さなくて得ら
れるということである。そのようなディスプレイ装置の
ディスプレイ情報は１つ以上のデータ処理装置あるいは
計算装置によって造られるか又はその出力が電子的に交
互に切換えられてそれから単一情報搬送信号を形成する
よう結合される従来のテレビカメラのような２つの幾何
学的に両立し得る変換器を介して得られる。従来の信号
のレコーディング、蓄積及び再生装置は従って、本発明
のこの応用にても全く何の改変の必要もなく利用できる
。それでもやはり入力、レコーディング、再生及びディ
スプレイ像生成装置のフレーム周期比（割合）を増加さ
せることでそのようなディスプレイ生成装置を改変する
ことは可能である。

本発明にて得られる高切換速度によって左右の眼のシャ
ッターはやはりそのように迅速に交互に表出されるフレ
ームに同期されフリッカ−の少ない三次元像が得られる
。さらに又従来のラスターフレーム周波数を保持できる
が奇数の積分係数を、左右の眼に対する情報がディスプ
レイ情報の生成あるいは変換段階の入力として切換えら
れる割合に乗じることもできる。１フレームと完全な左
右いずれかの眼に対する像との間の従来の対応関係の代
りに、これらの像の断片的部分、あるいはバンドが、各
ラスターフレーム周期毎にディスプレイ装置上に連続し
て表示される。本発明により得られる高切換速度により
、左右の眼のシャッターはかかる迅速に交互する対応す
る左及び右の眼の断片的フレーム部分に同期してフリン
カーの少ない１つの単一の合成像を生じることができる
のである。

（発明の構成） 以下において本発明による装置の１実施例の簡略化した
ものを断面で示す図と電力供給及び切換回路のブロック
線図を含む添付図面を参照しつつ本発明の特徴を更に詳
述する。

図示の装置は光源を発するビーム１を左右する役を果し
、一方透過光２は観測者の１方又は両方の眼に向ってい
る。

入射光を左右するためのシャッター装置３は２枚のガラ
スプレート間に封入されたコレステリンク液晶の薄層４
から構成され、ガラスプレートのそれぞれは液晶薄層４
に接近した側に透明な導電性層６をコーティングしであ
る。ガラスプレート５間の所望の距離はセパレータ７に
よって維持させ、密封材料８はガラスプレート間に包囲
された領域を密封するために用いられる。ガラスプレー
ト５上の電気的コーティング６の反対のガラスプレート
を超えて延びる部分は外部電気接点を作るために用いら
れる。

このコレステリンク液晶混合物は、導電性電極コーティ
ング６を超えて印加される電界によって、明るい透明な
分子配列構成か暗い光散乱分子配列構成を示すように作
られる型式のものである。これを達成するため電極６は
ゲート回路９を介して適宜の周波数、例えばおよそＩＫ
Ｈｚあるいはそれ以上の周波数を有する交流電圧源１０
に接続される。印加される交流電圧の振幅と周波数はコ
レステリック液晶混合物の組成及びセルの厚さに依存し
て、所要臨界電界を超え、これによって光散乱状態と透
明状態間の迅速切換を達成するよう選択される。液晶が
光散乱と透明の間の状態を変化させる形式は、いわゆる
コレステリッターネマチック相遷移効果である。この変
形は特定のセルについて、ＯＮ状態に応じて電界が臨界
値を超えようとも透明状態によって特徴づけられ、ＯＦ
Ｆ状態に対応してその電界が臨界値以上に下ろうとも、
光散乱状態によって特徴付けられる。

ＯＦＦ状憇で比較的散乱の多い光が必要なときは、２つ
以上の液晶セルを連続して置くことができる。

ゲート回路９は適宜の作動信号を発生する信号源１１に
よって作動される。図面ではゲート回路９は２組の出力
を有し、１組の出力は、図示の如く、装置３の電極６に
接続され、もう１つの組の出力は同様の装置３′の対応
する電極（図示せず）に接続される。２つの装置３及び
３′は観測者の眼の各々の前面に置かれることを意味す
る。またこれらの装置のそれぞれについて、ゲート回路
と電圧源を分離するように接続することができる。

かかる装置の意図する目的によって、２つの装置３．３
′を相互に同相あるいは異相の状態で作動でき、またか
かる装置を完全に相互に独立に作動することができるこ
とは明らかである。

２個のかかるシャッター装置は眼鏡のフレームに取付け
ることができ、各装置は観測者の眼の一方の前面に置か
れる。このような形式において各々の眼に与えられる視
覚情報は独立に制御することができる。両方の眼の前に
単一の装置３を配置することで十分な場合もあるが、か
かる装置は観測者と視覚情報源の間に、例えばスライド
または映画の映写機のレンズの前面に進み機構の形で配
置するのが好ましい場合がある。

投影される視覚像の立体感を得るため、別個のシャッタ
ー装置３，３′を観測者のそれぞれの眼の前に置き各シ
ャッター装置を１対の適宜の投影像が交互に現われる循
環周波数に同期した循環周波数で逆相において交互に切
換えられ、各投影像は観測者の片方の眼に対してのみ提
示するようにする。この装置を偏光フィルターを使用す
る従来周知のシャッター装置に比較した場合の２つの利
点は、偏光フィルターを用いるための光透過の低下がな
いこと及び透明状態における本件発明の液晶は入射光の
波長を変えないから、投影された像の色彩に歪み（変質
）がないという点である。

投影像を提示するために使用される装置はテレビのスク
リーンのようにラスター走査装置であってよく、連続す
るラスター走査フレームは２つの眼を目当てにした交互
の像に対応する。またかかる像の個々のベクトル要素を
急速に発生させることによって異なる型の投影装置に像
を作ることが可能で、この際の投影情報は付属するコン
ピューターによって画定される。連続する幾何学的に両
立し得る並列像を迅速に計算して発生させ、これに基づ
いて液晶シャッターを同期させることによって、立体像
が知覚される。これらの像は、例えば、三次元のコンピ
ューターの作成した動画像あるいは多次元函数関係を有
する透視図であり得、航空機用の飛行誘導情報のために
有効に表示されうる。かかるディスプレイ機構によって
可能なもう１つの方策は相互作用的視点に依存する作像
であり、これによってステレオ透視図が観測者の変化す
る観点に応答して連続的に並進されもしくは回転され得
る。

また対で測定したまたは空間的な情報伝達装置あるいは
オプティカルファイバーのような光伝播装置の表示され
た出力として情報を表示することもできる。かかる連続
的な並列像が交互に映写されまたは単一のディスプレイ
装置上に提示される場合に、このステレオビューア−に
装置を同期させてビューア−に単一の三次元像を供する
ことができる。連続ディスプレイ像が交互に映写されオ
プティカルファイバーで行われるように単一ディスプレ
イに混成される場合には、このシャッター装置はディス
プレイ像を交互に伝達しかつ空白にする目的で使用され
得る。

透明から光散乱状態へおよび光散乱状態から透明への切
換時が、特に従来周知のネマチック液晶シャッター装置
と動的光散乱を利用する従来から周知のシャッター装置
と比較して極めて短いから、左の眼及び右の眼に表示さ
れる像の各々は提示される周期全長にわたって対応する
眼によって視られ、換言すれば他の装置におけるように
左右両方の眼の情報が同時に空白となる時間がないこと
になる。さらに、特定の眼が表示される情報から遮られ
る期間中は、散乱光の照明が残っているから、眼は、周
知の装置で偏向フィルタを使用した場合のようにシャッ
ターが閉じて暗くなるときよりも、ディスプレイ情報が
再び提示されるときに増加した照明により容易に適合で
きる。

本発明による眼の迅速適応能力は観測者の視覚上の疲れ
を減少せしめる極めて重要な要素である。

高速切換のため、各々の眼により迅速に交換する像のフ
レームを提供しフリッカ−効果を減少させるためより高
いラスクー周波数で操作するある種のレコーディング、
プレイバック及びディスプレイ装置を改良することがで
きる。この同様の利点は左右の眼の完全な像を極めて迅
速に作ることができるこれらの連続的ベクトル発生ディ
スプレイ装置によって達成することができる。また例え
ば水平バンドの形でそれぞれの眼に対するシャッターが
適宜のフレームと同期するラスター操作フレームの１部
のみを各々の眼に提示することによって情報を変換しま
たはレコーディングすることができる。ディスプレイ提
示率における正味増分はかくしてフリッカ−効果を減少
させるように働く。

切換回路を、光散乱状態から透明状態に迅速切換するた
めに必要な大きいが無限定でない超臨界電界を適用した
後、透明状態周期の残りにおいて電界を臨界値以上であ
るがこれに接近した値で透明状態を維持できる値に減少
せしめるように構成することによってエネルギーのかな
りの節約が得られる。このエネルギーの節約は特に眼鏡
に取付けられる装置が携帯用の電池作動式電力供給装置
によって作動される場合に有利である。

かかる液晶シャッター装置の電極はさらに例えばバンド
とかリングの形またはマトリックスの形で視覚情報を独
立に観測者の視界のさまざまな部分から遮りもしくはそ
の部分へ情報を提示することのできる別々にアドレス可
能なセグメントに細分化することができる。これはある
種の知覚調査、例えば函数的視界を地図測定するとかあ
るいは注視態勢で実験を行う場合に有利である。かかる
細分化された電極によって各セグメントに与えられる電
界はこれを調節して各セグメントが隣接のセグメントに
影響することなく透明と光散乱の間を切換えられるよう
にする。限定された数のかかるセグメントでかつある種
のパターンにおいて、１つ以上のセグメントに共通する
対向するプレート上の電極部分を有するかあるいは有し
ない電極セグメントの各々と直接電気接触させてこれら
を直接作動することができる。コレステリック−ネマチ
ック相遷移効果と相乗する高速切換のため、また極めて
多数のセグメントを有するマトリックスのパターンを各
電極を細片に分割し、２枚のプレートをその細片が反対
の軸に向けられるように配置し、次に多重アドレス及び
作動の従来方法を用いることによって操作することがで
きる。

液晶ビューア−装置の特別な応用は、さらに、例えば機
械の一部の動力による迅速循環現象のストロボ観測に用
いることである。この目的のためほとんどの共通の方法
は制御された瞬間に極めて短かい反復した閃光を作るこ
とができる特殊なランプを使用していた。しかしながら
、かかる閃光は観測者および近くにいる他の者に障害を
与えることがある。本件装置のごときビューア−装置は
眼鏡のフレームに取付けるとか観測者が身につける場合
に、代りに使用することができ、これによって短かい切
換時間と透明なＯＮ状態と光散乱のＯＦＦ状態によって
十分にシャープで、あらゆる使用に十分に画定される周
期的観察を可能にする。

この方法によれば同じ室にいる何人かの異なる人が相互
に全く独立してかつ相互に邪魔することなく、同一また
は異なる対象のストロボ観測を行うことができる。

かかる携帯用ストロボビューア−の別の利用は、連続的
に液晶セルまたはセルセグメントの切換の周波数及び衝
撃系数を調節し、装着者にフリッカ−効果が最早認めら
れないかあるいは再生する周波数を表示する能力である
。この場合に装着者は例えば作業員であるか同時に他の
課せられた仕事を行うこともある実験対象者であっても
よい。測定されるいわゆる臨界溶融周波数がしばしば人
間工学者によって用いられ、課せられた仕事の困難度あ
るいはその仕事を行う取扱者に課せられる作業負担を評
価することができる。

本発明による装置の特殊な用法は知覚調査のための瞬間
露出機としてである。かかる装置により実験対象者の両
方または片方の眼に別々にまたは同時に極めて短かく調
整された時間間隔の間に静止像または運動像が与えられ
る。従来の瞬間露出機では実験対象者はむしろ情報を提
供するにはむしろ不自然な方法である包囲された容器の
中をのぞく行為をしなければならない。対象者の視界は
制限され現実の環境から隔離され、多少とも動かないよ
う強いられるが故に不自然である。しかし対象者が本発
明のシャッター装置を含めた眼鏡を装置することができ
る場合には、その者の運動の自由はさまたげられず、何
等かの提示される標的情報を取巻く視覚環境も眺めるこ
とができる。視覚環境それ自体は、さらに所期の標的情
報を含むことができ、かくして走っている自動車の中と
かのように従来のｉ拷問露出機の使用できない全く自然
な環境において瞬間露出実験が可能である。かかる実験
は、例えば精神運動の調整を検査するとか、体育、スポ
ーツ、スポーツ医学における実験及び訓練のために重要
である。標的情報はまたテレビのスクリーンあるいは映
写幕における対象物に提示することができ、そしてその
際、必要ならば使用する映写機に本発明のシャッター装
置を設けることができる。本件シャッター装置を設ける
眼鏡装置に対する電力供給は、実験対象者の行動の自由
を大にするため携帯式にし、前述したエネルギー節約回
路が極めて有利となる。液晶セルを各別にアドレスされ
たセグメントに細分化するときは、またそれに従って視
界の対応するセクションをＯＮ及びＯＦＦに切換えるこ
とができるようになる。またここでは高速切換及び色彩
の変質防止のため有利である。

さらに本発明による装置は、類似のもしくは匹敵する視
覚情報提示条件があるとか、あるいは高速切換、光散乱
、透明なＯＮ状憇と光散乱のＯＦＦ状態、色彩の精度、
その他の本件コレステリッターネマチック相遷移効果を
有する液晶の特性を利用することができる場合に有用で
あり、特に教育及び自然科学、医学及び行動和学に有利
である。

次表は本発明の装置のある満足に実施できる設備の測定
された特性を示すが、これに限定されるものではない。

液晶組成　コレステリックＣＢ１５１５％ネマチック　
８１８８５％ 液晶層厚　１２μ 透明状態に切換える電圧　１０１００Ｖ（ｒン透明状態
へ切換４分後の電圧　６０Ｖ（ｒｍｓ）作動電圧の担持
周波数　ＩＫＨｚ 透明（ＯＮ）状態に完全に切換える時間１ｍｓ以下 光散乱（ＯＦ　Ｆ）状態に完全に切換える時間３〜５ｍ
ｓ この表から、透明状態への切換時間は十分な光散乱状態
への反対の切換時間よりもはるかに短かいことは明らか
である。それ故にかかる装置のための電子回路はターン
オフ・ゲート信号が必要に応じて適宜の早い時期に送ら
れこの切換時おくれと不完全光散乱の実際の知覚効果と
の間の妥協によって画定し、視覚情報を有効に遮る現実
の瞬間が丁度正確に望んだ瞬間に起ることを確実にする
よう構成しなければならない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による装置の簡略化したものを断面で示す図
と、電源と切換回路を含むプロ・ツク線図を含む図であ
る。 １・・・光のビーム、２・・・透過光、３・・・シャ・
ツタ−装置、４・・・液晶薄層、５・・・ガラスプレー
ト、６・・・透明導電性層。 特許出願人　ボール　ミルダラム 手続補正書（帥 昭和５９年　９月２５日 特許庁長官志　賀　学　殿 １、　１材牛の耘 Ｉ５９年特　許　願　第１７６８６６号２、　発明の名
称 視覚情報の提示を左右する装置 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　オランダ国　１０１２　ダブリュ　ゼット　アム
ステルダム、スポイ　６ 氏名　ポール　ミルダラム ４、代理人 ５、　補正命令の日付　昭和　年　月　日１゛・　逃。 ６、　補正の対象　り一゛、　・。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　シャッター装置が観測者の関係する眼と視覚情
   報源間に配置される少くとも１人の観察者の少くとも１
   つの眼に提示される視覚情報を左右する装置にして、該
   シャッター装置が１以上の液晶セルを含み、各セルが２
   枚の平行なガラスプレート（５）によって包囲されたコ
   レステリンク液晶材の１つの層（４）を含み、各ガラス
   プレートは該液晶層に接近する側に透明な導電性材料の
   フィルムである電極コーテイング材（６）をコーティン
   グされ、これによって各コーテイング材が他から電気的
   に絶縁され、電界が該液晶セルに印加され液晶の光伝播
   特性を調節することのできる電圧源０１に接続され、コ
   レステリッターネマチック相遷移効果によりかつ印加さ
   れた電界によって入射光が液晶によって散乱させられる
   かあるいはシャッター装置を障害なく通過させられ、入
   射光の透過と散乱によって視覚情報がそれぞれ観測者の
   眼によって知覚されるがその眼から遮られるかを決定さ
   れることを特徴とする該装置。 （２）　臨界値よりも大きい電界の印加によってシャッ
   ター装置が透明となり、その電界の除去あるいは該臨界
   値以下の電界を印加することによって該シャッター装置
   が光散乱分子配列構成を得ることを特徴とする特許 記載の装置。 （３）該電圧源を、ゲート信号によって可能にされる際
   に各セルに最初に液晶の相が光散乱がら透明に変化する
   に必要な臨界電界よりもがなり大きい電界を印加し、そ
   して遷移後該電界を臨界電界値に接近するが該電界値よ
   りも十分に大きい値に減少させて透明相を維持すること
   を特徴・とする前記特許請求の範囲第２項記載の装置。 （４》　各シャッター装置が連続した表面をもって配置
   された１以上の液晶セルからなることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第３項記載の装置。 （５）　各セルの平行なガラスプレート（５）の１方ま
   たは両方にある電極コーティング（６）がセグメントに
   細分化され、各セグメントが電圧源に接続されるように
   なっており、直接アドレスまたは多重化によって各セル
   のセクションについて透明状態と光散乱状態との間の切
   換をする装置を設けたことを特徴とする特許 項記載の装置。 《６》１つのフレームに２つのシャッター装ｔを設け、
   １つのシャッター装置を該フレームを装着した観測者の
   冬眠の前面に配置され、該電圧源を２つのシャッター装
   置が独立に作動されるように構成したことを特徴とする
   前記特許請求の範囲第４項記載の装置。 《７》該装置がストロボとして使用するもので、該シャ
   ンク−装置が観察される現象の再現に同期して短時間に
   わたり透明状態に切換えられることを特徴とする前記特
   許請求の範囲第６項記載の装置。 （８）該装置が瞬間露出機として使用するもので、視覚
   情報が制御された形で、かつ特に短時間にわたり実験対
   象者の両方または片方の眼に提示され得ることを特徴と
   する前記特許請求の範囲第６項記載の装置。 《９》１つのフレームに２つのシャッター装置を設け、
   １つのシャッター装置を該フレームを装着した観測者の
   冬眠の前面に配置され、該電圧源を２つのシャッター装
   置が独立に作動されるように構成し、該装置が瞬間露出
   機として使用するもので、両方または片方の眼の視界の
   全部または１部を含む視覚情報が制御された形で特に短
   期間にわたりもしくは反復して実験対象者の対応する眼
   に提示されもしくはそれから遮られることができること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第５項記載の装置。 αΦ　該装置がステレオ・ビューア−として使用される
   もので、連続して交代して適宜に異なる像が適宜のディ
   スプレイ装置に提示され、各交代像が観測者の眼の１方
   のみに左眼像あるいは右眼像として交互に提示されるよ
   うにしてあり、２つのシャッター装置は同期的に切換え
   られ、観測者の左眼は左眼像情報のみを受取り、右眼は
   右眼像情報のみを受取り、該ディスプレイ像が十分に迅
   速な程度により交代して観測者が１つの連続した三次元
   ディスプレイ像を知覚するようにされ、しかもフリッカ
   −が最小で、ディスプレイ像の色彩の変質がないことを
   特徴とする前記特許請求の範囲第６項記載の装置。 （ｌｌ）該ディスプレイ像がラスター走査装置によって
   発生され、該左眼像と右眼像が交互の完全なラスター走
   査フレームに相当することを特徴とする前記特許請求の
   範囲第１０項記載の装置。 （１２）該ラスター走査装置が通常のフレーム周波数よ
   りも早い周波数を有することを特徴とする前記特許請求
   の範囲第１１項記載の装置。 （ｌ３）該ディスプレイ像がラスター走査装置によって
   発生され、該左眼像と右眼像が完全なラスター走査フレ
   ームの交互の育理分数に相当することを特徴とする前記
   特許請求の範囲第１０項記載の装置。 （ｌ４）該ディスプレイ像が該像の個別ベクトル要素の
   連続発生によって発生することを特徴とする前記特許請
   求の範囲第１０項記載の装置。 （１５）該ベクトル要素がデジタル式コンピュータ装置
   によって決定されることを特徴とする前記特許請求の範
   囲第１４項記載の装置。 （１６）該ディスプレイ像が連続ストローク筆記装置に
   よって発生し、像内容が連続的にアナログ式コンピュー
   タまたは測定装置によって決定されることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第１０項記載の装置。 （ｌｌ）該ディスプレイ像が該像情報空間的複製または
   映写であることを特徴とする前記特許請求の範囲第１０
   項記載の装置。