JP2002508906A - ホログラフィック・スクリーンを使用するプロジェクション・テレビジョン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ホログラフィック・スクリーン上に異なる色のそれぞれの画像を投影する少なくとも３つの画像プロジェクタ（１４，１６，１８）を含むプロジェクション・テレビジョン（１０）が開示されている。そのプロジェクタの１つ（１６）は、ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンに対して実質的に直交方向に配された第１の最短の光路（３２）を持ち、そのプロジェクタの少なくとも２つは(１６)、他の１つに対してステップの関係で近傍に配置され、（ｉ）それらプロジェクタのステップの関係により選択的に限定される、(ｉｉ)ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンによる画像の色収差の最小値に対応して入射角の範囲を限定するように非直交方向に第１の光路（３２）に向かって収束する、それぞれの光路（３４，３６）を持っている。そのプロジェクション・スクリーン（２２）は、基板上（２４）に配置されたレンチキュラ要素の３次元アレイを示す３次元ホログラム（２６）によって形成されている。そのスクリーン（２２）は、第１の側面にプロジェクタ（１４，１６，１８）からの画像を受け、第２の側面上にディスプレイされた画像のすべてについて制御された光分散を示してその画像をディスプレイする。

Description

【発明の詳細な説明】 ホログラフィック・スクリーンを使用するプロジェクション・テレビジョン 発明の属する技術分野 本発明は、全般的には、プロジェクション・テレビジョン受像機の分野に関し 、詳細には、著しく低減された色ずれ(カラー・シフト)、およびあるいは低減さ れたキャビネットの奥行きをもたらすスクリーンを有するプロジェクション・テ レビジョン受像機に関する。 発明の背景 色ずれは、垂直視野角における明るさのピークを観測することにより、水平平 面内の様々な角度で見たときの、赤プロジェクション・チューブ、緑プロジェク ション・チューブ、青プロジェクション・チューブからのプロジェクション画像 によってプロジェクション・スクリーンの中央に形成される白画像の赤／青の比 または緑／青の比の変化として定義される。 色ずれ問題は、いくつかの異なる色、たとえば、赤、青、緑それぞれの画像用 の少なくとも３つの画像プロジェクタが必要であることの結果として生じる。プ ロジェクション・スクリーンは、少なくとも３つのプロジェクタからの画像を第 １の面で受け取り、表示されるすべての画像について制御された光分散で画像を 第２の面に表示する。１つのプロジェクタ、すなわち、通常は緑であり、通常は プロジェクタ・アレイの中央にあるプロジェクタは、スクリーンにほぼ直交する 方向の第１の光路を有する。少なくとも２つのプロジェクタ、すなわち、通常ア レイ内中央の緑プロジェクタの両側に配置される、通常赤および青のプロジェク タは、規定された入射角の、直交方向とならない方向で第１の光路の方へ収束す るそれぞれの光路を有する。色ずれは、スクリーンおよび緑プロジェクタに対す る赤プロジェクタおよび青プロジェクタの非直交関係によって生じる。色ずれの 結果として、色調はスクリーン上のあらゆる位置で異なるものとなる。色調の違 いが大きな状態を、しばしば、不十分な白一様性、と呼ぶ。色ずれが小さければ 小さいほど、白一様性が向上する。 色ずれは、数値のスケールによって示され、より小さい数はより弱い色ずれお よびより優れた白一様性を示す。一般的な手順によれば、通常は、少なくとも約 −４０度乃至＋４０度から約−６０度乃至＋６０度程度まで、５度または１０度 の増分で様々な水平視野角から赤輝度、緑輝度、および青輝度の値がスクリーン で測定される。正の角度および負の角度は、それぞれ、スクリーン中央に対して 右および左の水平視野角を表す。これらの測定値は、ピーク垂直視野角で得られ る。赤データ、緑データ、および青データは０度で１に正規化される。以下の数 式（Ｉ）および（ＩＩ）の一方または両方が各角度で評価される。 上式で、θは水平視野角内の任意の角度であり、Ｃ（θ）は角度θでの色ずれで あり、ｒｅｄ（θ）は角度θでの赤輝度レベルであり、ｂｌｕｅ（θ）は角度θ での青輝度レベルであり、ｇｒｅｅｎ（θ）は角度θでの緑輝度レベルである。 これらの値の最大値はスクリーンの色ずれである。 一般に、色ずれは、商業的に受け入れられるスクリーン設計では、名目上５以 下であるべきである。他のエンジニアリングおよび設計上の制約では、場合によ っては色ずれを５よりもいくらか高くする必要があるときがあるかも知れないが 、このような色ずれ性能は望ましくなく、通常は白一様性が不十分な知覚的に劣 った画像をもたらす。 プロジェクション・テレビジョン受像機用のスクリーンは、一般に、熱可塑性 シート材料の表面を形成するために、１つまたは複数のパターン化されたローラ を使用した押出しプロセスによって製造される。この形状は、一般に、レンチキ ュールおよびレンズ・レットとも呼ばれるレンチキュラ要素のアレイである。レ ンチキュラ要素は、同じシート材料の一面または両面上に形成するか、あるいは いくつかの異なるシートの一面上にのみ形成し、次いでこれらのシートを積層ユ ニットとして永久的に組合せるか、あるいは積層ユニットとして機能するように 互いに隣接するように他の方法で取り付けることができる。多くの設計では、ス クリーンの一方の表面は、光を拡散させるようにフレネル・レンズとして設計さ れる。色ずれを低減し白一様性を向上させる従来の技術上の奮闘は、スクリーン の２つの態様にのみ焦点が当てられている。１つの態様はレンチキュラ要素の形 状および配置である。他方の態様は、スクリーン材料または、光拡散を制御する ためにその一部に光拡散粒子がドープされているスクリーン材料の範囲である。 これらの奮闘は以下の特許文書によって例示される。 米国特許第４、４３２、０１０号および米国特許第４、５３６、０５６号では 、プロジェクション・スクリーンは、入射表面と出射表面を有する光透過レンチ キュラ・シートを含んでいる。その入力表面は、０．５から１．８の範囲の波打 ち深さＸｖと近軸曲率半径Ｒ１の比（Ｘｖ／Ｒ１）を有する水平拡散レンチキュ ラ・プロファイルを特徴とする。そのプロファイルは、光軸に沿って縦長であり 、球面入力レンチキュラ・レンズを形成している。 両面レンチキュラ・レンズを有するスクリーンを使用することは一般的である 。このようなスクリーンは、スクリーンの入射表面上の円筒形入射レンチキュラ 要素と、スクリーンの出射表面上に形成された円筒形レンチキュラ要素と、出射 表面の光非収束部に形成された光吸収層とを有している。その入射レンチキュラ 要素および出射レンチキュラ要素は、それぞれ、以下の数式（ＩＩＩ）で表され る円、楕円、または双曲線の形状で示される。 上式で、Ｃは主曲率であり、Ｋは円錐定数である。 別法として、そのレンズ・レット群は、二次よりも高次の項が追加された曲線 を有する。 両面レンチキュラ・レンズのようなものを使用して作られたスクリーンでは、 入射レンズと出射レンズの間の位置関係、またはレンズを形成するレンチキュラ 要素同士の間の位置関係を特定することが提案されている。たとえば、米国特許 第４４４３８１４号では、一方のレンズのレンズ表面が他方のレンズの焦点に存 在するように入射レンズと出射レンズを位置決めすることが教示されている。た とえば、日本特許出願第５８−５９４３６号には、入射レンズの偏心率を、レン チキュラ・レンズを構成する材料の屈折率の逆数にほぼ等しくすることも教示さ れている。さらに、たとえば、米国特許第４５０２７５５号には、それぞれのレ ンチキュラ・レンズの光軸平面が互いに直角になるように両面レンチキュラ・レ ンズの２枚のシートを組合せ、かつ一方のレンズの周辺にある入射レンズと出射 レンズが光軸に対して非対称的になるような両面レンチキュラ・レンズを形成す ることが教示されている。米国特許第４９５３９４８号では、光軸の位置ずれの 公差および厚さの違いの許容量を大きくするか、あるいは色ずれを小さくするこ とができるように、入射レンズの谷でのみ光収束位置を出射レンズの表面から視 野側の方へずらすことも教示されている。 色ずれまたは白の非一様性を低減するための様々な提案だけでなく、プロジェ クション・スクリーン性能を向上させるための他の提案は、水平方向と垂直方向 の両方で、画像を明るくすることと、適切な視野を確保することに向けられてい る。このような技術は、直接的な関心事ではなく、詳細に記述してはいない。多 数のこのような提案の概要は、米国特許第５１９６９６０号に記載されている。 この特許自体は、入射レンズを有する入射レンズ層と、出射レンズを有する出射 レンズ層とを備え、出射レンズのレンズ表面が入射レンズの光収束点またはその 近傍に形成され、入射レンズ層および出射レンズ層がそれぞれ、ほぼ透明な熱可 塑性樹脂で形成され、少なくとも出射層が拡散微粒子を含み、入射レンズ層と出 射レンズ層との間に光拡散特性の違いが存在する両側面レンチキュラ・レンズ・ シートを教示している。複数の入射レンズが円筒形レンズを形成している。この 出射レンズは複数の出射レンズ層で形成され、入射レンズ層の各レンズの光収束 点に、またはその近傍にレンズ表面を有している。また、光吸収層がその出射レ ンズ層の非収束部に形成されている。このスクリーン設計は、十分な水平視野角 を与え、色ずれを低減し、画像をより明るくすると共に、押出しプロセスによる 製造を容易にすると言われている。 プロジェクション・スクリーン設計において何年にもわたって積極的に開発さ れてきたにもかかわらず、その達成された改良はせいぜい増分的なものであり、 さらに、ある基準を超えることには成功していない。画像プロジェクタの幾何学 的構成によって規定されるその入射角は、本明細書では角度αと呼ばれ、一般に 、０度よりも大きくかつ約１０度または１１度以下である範囲に限られている。 画像プロジェクタの寸法のために、角度αを０度に近くすることはほぼ不可能で ある。角度αが約１０度または１１度よりも小さい範囲では、達成されている最 高の色ずれ性能は、数式（Ｉ）および（ＩＩ）にしたがって測定されたとして、 約５である。角度が約１０度または１１度を超える範囲で既に達成されている最 良の色ずれ性能は、商業的には受け入れられてはいない。実際、角度αが１０度 または１１度よりも大きな角度を持つプロジェクション・テレビジョン受像機は 知られていない。 αの角度が小さい場合は、顕著で望ましくない結果、すなわち、非常に大きな キャビネット奥行きが、家庭用プロジェクション・テレビジョン受像機に必要に なる、ということを生じさせる。この大きな奥行きは、小さな入射角（α）を有 する光路に対処する必要があることの直接的な結果である。プロジェクション・ テレビジョン・キャビネットの寸法を削減する技法は、一般に、ミラーの配置に 依存している。入射角のその小さな範囲により、このような努力には、結局、限 界がある。 Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、ＤＭＰ−１２８（登録商標） としてデザインされた光ポリマーを販売しており、Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐ ｏｒａｔｉｏｎが、独占権を持つプロセスを使用し、３次元ホログラムとして製 造することができる。ホログラフィック製造プロセスは、米国特許第５５７６８ ５３号に部分的に、記載されている。プロジェクション・テレビジョン用の３次 元ホログラフィック・スクリーンは、Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ ｎによって提案された。それは、ＤＭＰ−１２８（登録商標）光ポリマー・ホロ グラフィック製品の市場を確立するための努力がなされる過程で示された多くの 提案のうちの１つ、であった。この提案は、より高い明るさおよび解像度、より 低い製造コスト、より小さい重量、および２ピース・スクリーンが輸送中に受け る磨耗に対する抵抗力の項目に関して、Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ ｏｎが期待した利点に基づいた提案であった。Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒ ａｔｉｏｎは、ホログラフィック・プロジェクションのようなものを作成可能か も知れない多量のホログラフィック要素に対する如何なる特定のホログラフィッ ク構成をも提案しておらず、ホログラフィックであるか、その他の種類であるか にかかわらず、どんな種類のプロジェクション・テレビジョン・スクリーンにお ける色ずれ問題も、考慮されてさえいない。 全般的に、色ずれが５よりも小さく、場合によっては５よりもずっと小さいス クリーン、また角度αが１０度または１１度よりもずっと大きい場合に色ずれが ５程度に低いスクリーン、を有するプロジェクション・テレビジョン受像機を提 供するための開発が何年にもわたって集中的におこなわれてきたにもかかわらず 、従来型のプロジェクション・スクリーンにおけるレンチキュラ要素形状および 位置および散光器を増分的に変更することを除いて、色ずれ問題の解決策は進歩 していない。さらに、プロジェクション・スクリーンには３次元ホログラムが有 用であるという提案にもかかわらず、色ずれに関してすることがないという理由 であるが、３次元ホログラフィック・スクリーンを使用したプロジェクション・ テレビジョンを提供する努力はなされていない。著しく向上した色ずれ性能を有 し、著しく小さなキャビネットに組み込むことのできるプロジェクション・テレ ビジョン受像機に対してずっと前から探し求められているニーズは、依然として 満たされていない。 発明の要旨 本明細書で教示される本発明の構成によるプロジェクション・テレビジョン受 像機は、量として測定される色ずれ性能を著しく向上させ、すなわち、１０度ま たは１１度よりも小さな範囲の入射角αを有するプロジェクション・テレビジョ ン受像機を用いて２以下の色ずれを達成することができる。さらに、色ずれ性能 が著しく高いので、入射角が最大約３０度の商業的に受け入れられるプロジェク ション・テレビジョン受像機を、ずっと小さなキャビネットで提供することがで きる。そのような大きいα角度の受像機のその色ずれ性能は、たとえば５の色ず れ性能を持つα角度の小さな従来型の受像機と少なくとも同程度に良好であり、 α角度の小さな受像機と同様に、約２程度に低い値に近づくか、あるいは場合に よってはそのような値に達するものと期待することができる。 これらの結果は、押出しレンズ・スクリーン技法を完全に放棄することによっ て得られる。その代わりに、本発明の構成によるプロジェクション・テレビジョ ン受像機は、基板、たとえばＭｙｌａｒ（登録商標）などのポリエチレンフィル ム上に形成された３次元ホログラムで形成されたスクリーンを有する。 このような３次元ホログラフィック・スクリーンは最初、より高い明るさおよ び解像度、より低い製造コスト、より小さい重量、および２ピース・スクリーン がたとえば輸送中に受ける磨耗に対する抵抗力、の項目に関して期待した利点の ために開発された。その３次元ホログラフィック・スクリーンの色ずれ性能は、 その３次元スクリーンの光学特性が少なくとも従来型のスクリーンと同程度に良 好であるかどうかを判定するための試験をおこなったときに、見出された。数式 （Ｉ）および（ＩＩ）によって測定されたその３次元ホログラフィック・スクリ ーンの色ずれ性能は、ショックを受けるほどに、予想されたよりも低かった。従 来技術の改良を増分ステップに制限していた障壁も完全になくなっていた。さら に、現在、より大きなα入射角を特徴とするプロジェクション幾何形状を有する 、より小さなキャビネットを開発することが可能である。 ３次元ホログラフィック・スクリーンに関係する予想を上回る特性を有し、そ して、本明細書で教示する本発明の構成によるプロジェクション・テレビジョン は、以下で構成されている。それぞれの異なる色のそれぞれの画像用の少なくと も３つの画像プロジェクタ；基板上に配設された３次元ホログラムで形成され、 プロジェクタからの画像を第１の面で受け取り、表示されるすべての画像につい て制御された光分散で画像を第２の面に表示するプロジェクション・スクリーン ；そのプロジェクタの１つはスクリーンにほぼ直交する方向の第１の光路を有し 、そして、そのプロジェクタの少なくとも２つは規定された入射角の、スクリー ンに対して直交方向とならない方向で第１の光路の方へ収束するそれぞれの光路 を有する；そしてレンチキュラ要素の３次元アレイを表しているその３次元ホロ グラムは、表示された画像の色ずれを低減するうえで有効な構成を有し、そのス クリーンは０度よりも大きくかつ約３０度以下である範囲内のすべての入射角に ついて約５以下である色ずれを持つ、ここで色ずれは以下の式の少なくとも一方 から得られる最大値によって求められる：ここで、θは一連の水平視野角内における任意の角度であり、Ｃ（θ）は角度θ における色ずれであり、ｒｅｄ（θ）は角度θにおける赤輝度レベルであり、ｂ ｌｕｅ（θ）は角度θにおける青輝度レベルであり、ｇｒｅｅｎ（θ）は角度θ における緑輝度レベルである。そのスクリーンの色ずれは、５未満、たとえば、 約４、３、または場合によっては２以下になると予想することができる。 入射角が約１０度または１１度のときの既知の障壁に関して、そのスクリーン の色ずれは、０度より大きく、かつ約１０度以下である入射角の第１のサブ・レ ンジ内のすべての入射角について約２以下であり、約１０度より大きくかつ約３ ０度以下である入射角の第２のサブ・レンジ内のすべての入射角について約５以 下である。 そのスクリーンは、さらに、たとえば、約２ｍｍ〜４ｍｍの範囲の厚さを有す る層状のアクリル材料の光透過強化部材を備える。その基板は、ポリエチレンテ レフタレート樹脂フィルムなど、耐久性が高く透明な撥水性のフィルムで構成さ れる。その基板は、約１ミル〜１０ミル（約２５．４ミクロン〜２５４ミクロン ）の範囲の厚さを有するフィルムでよい。約７ミル（１７７．８ミクロン）の厚 さはその３次元ホログラムを適切に支持することが判明している。フィルムの厚 さは、性能とは関係がない。その３次元ホログラムは、約２０ミクロン以下の範 囲の厚さを有する。 そのプロジェクション・テレビジョンは、さらに、その画像プロジェクタとそ のスクリーンの間に１つまたは複数の鏡を備えてもよい。提供する実施例の１つ において、プロジェクション・テレビジョンは、ホログラフィック・プロジェク ション・スクリーン上にそれぞれが異なる色のそれぞれの画像を投影するために 、少なくとも３つの画像プロジェクタを含んで提供されている。そのプロジェク タの１つは、ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンに対して実質的 に直交する方向に配された第１の最短光路を持ち、そのプロジェクタの少なくと も ２つは、他の１つに対してステップの関係（ｓｔｅｐｐｅｄ−ｒｅｌａｔｉｏｎ ）で、近傍に配置され、（ｉ）それらプロジェクタのステップの関係により選択 的に限定され、（ｉｉ）ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンによ る画像の色収差の最小値に対応して入射角の範囲を限定するように、非直交方向 に第１の光路に向かって収束する、それぞれの光路を持っている。そのプロジェ クション・スクリーンは、基板上に配置されたレンチキュラ要素の３次元アレイ を示す３次元ホログラムによって形成されている。そのスクリーンは、第１の側 面にプロジェクタからの画像を受け、ディスプレイされた画像のすべてについて 制御された光分散を示して第２の側面上にその画像をディスプレイする。 図面の簡単な説明 図１は、本明細書で教示される本発明の構成によるプロジェクション・テレビ ジョンの略図表現である。 図１Ａは、本発明のプロジェクション・テレビジョンに結合して用いられる光 学システムのもう１つの実施例の略図表現である。 図１Ｂは、本発明のプロジェクション・テレビジョンに結合して用いられる光 学システムの他の実施例を示す略図表現である。 図２は、本発明の構成について説明するうえで有用なプロジェクション・テレ ビジョン幾何形状の簡略図である。 図３は、本発明の構成による増強されたプロジェクション・スクリーンの側面 図である。 提供する実施例の詳細な説明 プロジェクション・テレビジョン受像機１０は、図１において、線図として例 示している。プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４、１６、および１８のア レイ１２はそれぞれ、赤、緑、および青の画像を生成する。それぞれのＣＲＴは それぞれのレンズ１５、１７、および１９を備える。その投影された画像は、ミ ラー２０によってホログラフィック・プロジェクション２２上に反射される。そ の光路の特定の幾何形状に応じて、付加的なミラーが使用されている。その緑Ｃ ＲＴ１６は光路３２に沿って緑画像を投影し、光路３２は、スクリーン２２に対 して実質的に直交する方向を持っている。言い換えれば、その光路はスクリーン に対して垂直である。その赤ＣＲＴおよび青ＣＲＴはそれぞれの光路３４および ３６を有し、光路３４および３６は、直交しない方向の規定された入射角αで第 １の光路３２の方へ向かって収束する。この入射角は色ずれの問題を生じさせる 。 そのスクリーン２２は、基板２４上に配設された３次元ホログラム２６を備え る。そのスクリーンは、プロジェクタからの画像を第１の入射表面側２８で受け 取り、表示されたすべての画像について制御された光分散で画像を第２の出射表 面側３０上にその画像を表示する。その基板は、ポリエチレンテレフタレート樹 脂フィルムのような、耐久性が高く透明で、撥水性のあるフィルムが好ましい。 このようなフィルムの１つは、商標Ｍｙｌａｒ（登録商標）として、Ｅ．Ｉ．ｄ ｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．から得ることができる。その フィルム基板は、約１ミル〜１０ミル、すなわち、約０．００１インチ〜０．０ １インチまたは約２５．４ミクロン〜２５４ミクロンの範囲の厚さを有する。そ の厚さが約７ミル（１７７．８ミクロン）のフィルムは、その上に配設された３ 次元ホログラムを適切に支持することが判明している。そのフィルムの厚さは、 一般にスクリーン性能に影響を与えず、また特に色ずれ性能に影響を与えず、い くつかの異なる厚さのフィルムを使用してもよい。その３次元ホログラム２６の 厚さは約２０ミクロン以下である。 この３次元ホログラフィック・スクリーンは少なくとも２つの供給源から得る ことができる。Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは独自の湿式化学プ ロセスを使用して、そのＤＭＰ−１２８光ポリマーで３次元ホログラムを形成し ている。 本明細書で説明し請求するプロジェクション・テレビジョン受像機で使用され るその３次元ホログラフィック・スクリーンについて提起した実施形態は、以下 の性能仕様にしたがってＰｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ湿式化学プ ロセスによって製造された。 水平半視野角：３８度±３度 垂直半視野角：１０度±１度 スクリーン利得：≧８ 色ずれ：≦３ ここで、水平視野角および垂直視野角は従来の方法で測定され、スクリーン利得 は、そのスクリーンに直交する方向で測定された、光源から視野表面の背面の方 へ向かう光強度と視野表面の前面から観察者の方への光強度との商であり、色ず れは前述のように測定される。 その３次元ホログラフィック・プロジェクションの並はずれた色ずれ性能は、 概要で説明したように、全く予想外のものであった。 スクリーン２２のような、ホログラムとホログラフィック・スクリーンは、ホ ログラムの回析性に起因する強い波長依存特性を含むことは、良く知られている 。後述するように、ホログラム、そしてホログラフィック光学エレメントは、高 い分散性の傾向を示す、たとえば、異なる波長で異なったふるまいをする。ホロ グラムとホログラフィック光学エレメントの構造、特性、応用は、連邦議会図書 カード番号７６−４６１８４、ＩＳＢＮ−０−２０１−０５５０９−０、アジソ ン−ウェスレー出版会社より出版された、「レーザーへの入門とそれらの応用」 （"ＡＮ ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ ＴＯ ＬＡＳＥＲＳ ＡＮＤ ＴＨＥＩ Ｒ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ"．ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ａｄｄ ｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）の７章に開示 されており、参考として、ここでは、このテキストを組み込んでいる。 スクリーン２２でもって意図されているような、垂直光学パワーを含むホログ ラフィック拡散スクリーンを使用することは、通常、その通過した画像において 色収差を引き起こす。この色収差が発生したとき、それらは、スクリーン２２の 垂直軸に沿ってしばしば多く最も示される。本発明に結合して用いられるタイプ の３次元ホログラフィック・スクリーンにおいては、スクリーンの実効的な屈折 率は波長依存性が著しく、ある種の色に対して他の色よりもスクリーンの水平軸 に向かってより強く屈折させるのに役立っている。このことは、そのスクリーン の垂直軸に沿った”カラーバンディング(ｃｏｌｏｒ ｂａｎｄｉｎｇ)”のある 性格に由来している。 本発明の好ましい実施例の１つにおいて、その光学システムは、スクリーン２ ２において、色収差に対して補正をするように適応される。図１Ａを参照すると 、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４，１６そして１８は、レンズ１５， １７そして１９をそれぞれが含み、入射角θ_r、θ_g、θ_bを選択的に変化させる ように互いにステップの関係に位置付けられ、それによって、スクリーン２２を 通過する画像の進行により引き起こされる出力角を補正し、それは、観察される 色収差の削減に対して役立っている。それぞれのステップの量、たとえば、プロ ジェクションＣＲＴアッセンブリ１４，１６そして１８のそれぞれの間の段階的 な間隔は、次式に従った赤、緑そして青の画像それぞれに対するホログラフィッ ク・スクリーンの平均的屈折率を想定することにより近似することができる。 たとえば、３次元ホログラフィック・スクリーン２２に対する、波長の関数と しての、屈折率の平均値の通常の組合せは、 n_r=1.73 n_g=1.50 n_b=1.324 θ_g=24.215。 となる。θ_gは、９００ｍｍの緑の光路長に対応して、２４．２１５度に等しい ことに注意されたい。このように、光路長の違い、たとえば、９００ｍｍの緑の 光路長を持ち、本発明によって形成される４６インチのプロジェクション・テレ ビジョンに対する、スクリーン２２上の対応する色収差に対して補償するに必要 な、ステッピング間隔Δb、そしてΔrは、 Δb=123.19・mm=4.85" Δr=-103.89・mm=-4.09" となる。このΔbとΔrの前述した値は、青と赤それぞれに対して最適なθ_bとθ_r の入射角を、生じさせる。このように、赤と青のＣＲＴ位置を選択的に調節する ことにより、その入射角θ_rとθ_bにより、色収差（カラーバンディング）は著し く減少し、または完全に除去される。 いくつかの例において、赤、緑、青の画像に対する実効屈折率は大変異なって いる。これらの場合、必要なステップ・サイズは、（入力角が相当小さいことに 対応して）１つのプロジェクション・アセンブリが後方に隣接するプロジェクシ ョン・アセンブリの光路の妨害を実際上引き起こすように、大変大きくすること ができる。図１Ｂに示す更なる実施例においては、プロジェクションＣＲＴアッ センブリ１８（赤）は、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４(青)、１６（ 緑）の各々の画像がミラー２３と２５から反射されてスクリーン２２に向かって 方向付けされるような状態で、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１８に接近 して配置されているプロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４(青)、１６（緑） と離れて、中央（最短の光路長が必要）に置かれている。このような配置におい て、そのミラーは、青と緑の画像に対して収束角を設定している。その赤の光路 長は緑と青の光路長よりも僅か少ないので、テレビジョン用のキャビネットの寸 法は、本発明のこの実施例において、奥行き方向深さが僅か少なくなっている。 この実施例の他の有利な点は、各々のミラーが、通常に実現可能というよりも、 実際のセンターＣＲＴ（プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１８）に接近して 配置することができる”仮想ＣＲＴ”としてふるまうことである。このことは、 その収束角、色ずれ補正の必要性、そして収束パワーを減少させる効果を持って いる。 図２は、色ずれ性能について説明するための、鏡およびレンズを省略したプロ ジェクション・テレビジョンの簡略図である。赤ＣＲＴ１４および青ＣＲＴ１８ の光軸３４および３６は、緑ＣＲＴ１６の光軸３２に対して入射角αの位置に対 称的に位置合わせされる。キャビネットの最小奥行きＤは、スクリーン２２とＣ ＲＴの背縁部との間の距離によって決定される。角度αを小さくなるにつれて、 それぞれのＣＲＴは互いに接近し、互いに衝突することを避けるためにスクリー ンからさらに離隔して設けなければならないことを理解されたい。十分に小さな 角度αでは、このような干渉を回避することはできない。この場合、キャビネッ トの最小奥行きＤが大きくなるので望ましくない。逆に、角度αが大きくなるに つれて、ＣＲＴをスクリーン２２に近づけ、キャビネットの最小奥行きＤを小さ くすることができる。 スクリーン２２の視野側では、２つの水平半視野角は−βおよび＋βとして指 定される。総水平視野角２βも定義される。半視野角は通常、±４０度から±６ ０度の範囲である。各半角内に複数の特定の角度θがあり、この角度で、前述の 数式（Ｉ）および（ＩＩ）にしたがって色ずれを測定し求めることができる。 入射角約１０度または１１度での既知の障壁に関して、３次元ホログラフィッ ク・スクリーンの色ずれは、入射角が０度よりも大きくかつ約１０度以下である 第１のサブ・レンジ内すべての入射角について約２以下であり、このスクリーン の色ずれは、入射角が約１０度よりも大きくかつ約３０度以下である第２のサブ ・レンジ内すべての入射角について約５以下である。第１のサブ・レンジのよう な約２以下の色ずれを、より大きな入射角の第２のサブ・レンジでも達成できる ことが期待される。 図３を参照すると理解されるように、基板２４は、前述のように、Ｍｙｌａｒ （登録商標）などの透明フィルムを含む。３次元ホログラム26が形成される光ポ リマー材料はフィルム層２４上に支持される。適切な光ポリマー材料はＤＭＰ− １２８（登録商標）である。 スクリーン２２はさらに、たとえば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ） などのアクリル材料の光透過強化部材３８を含むことができる。ポリカーボネー ト材料を使用することもできる。強化部材３８はこの実施形態では、約２ｍｍ〜 ４ｍｍの範囲の厚さを有する層である。スクリーン２２および強化部材は、ホロ グラフィック層２６と強化部材３８の相互境界４０全体にわたって互いに接着さ れる。接着剤、放射、および／または熱結合技法を使用することができる。たと えば、ティンティング、惑光防止コーティング、耐ひっかきコーティングのうち の１つまたは複数によって強化層の表面４２を処理することもできる。 ３次元ホログラフィック・プロジェクションの改良された色ずれ性能を低減せ ずに、従来型のプロジェクション・スクリーンで知られているような、色ずれ性 能以外の性能特性に関するプロジェクション・スクリーンの態様を制御するため に、スクリーンの様々な表面および／またはその構成要素層に他の光学レンズま たはレンチキュラ・アレイを設けることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 プファイル，ウェンディー，レーン. アメリカ合衆国 46226 インディアナ州 インディアナポリス イーストバーン ドライブ 4540 【要約の続き】 ィスプレイされた画像のすべてについて制御された光分 散を示してその画像をディスプレイする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロジェクション・テレビジョンにおいて、 ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上に、個別の色のそれぞれ の画像を投影する少なくとも３つの画像プロジェクタであって、前記ホログラフ ィック・プロジェクション・スクリーンに対して実質的に直交する方向に配され た第１の最短の光路を持つ１つのプロジェクタと、該プロジェクタに対して、ス テップの関係（ｓｔｅｐｐｅｄ−ｒｅｌａｔｉｏｎ）で近傍に配置され、（ｉ） それらプロジェクタのステップの関係により選択的に限定されたそれぞれの光路 であり、（ｉｉ）ホログラフィック・プロジェクションによる画像の色収差の最 小値に対応して入射角の範囲を限定するように、非直交方向に第１の光路に向か って収束するそれぞれの光路を持つ、少なくとも２つのプロジェクタとを備える 、少なくとも３つの画像プロジェクタと、 ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンであって、該プロジェクシ ョン・スクリーンは基板上に配置されたレンチキュラ要素の３次元アレイを示す ３次元ホログラムによって形成され、第１の側面にプロジェクタからの画像を受 け、ディスプレイされる画像のすべてについて制御された光分散を示して第２の 側面上にその画像をディスプレイするホログラフィック・プロジェクション・ス クリーンと を備えることを特徴とするプロジェクション・テレビジョン。 ２．前記第１の最短の光路は、前記ホログラフィック・プロジェクション・スク リーンに対して実質的に直交する方向に、方向付けられていることを特徴とする 請求項１に記載のプロジェクション・テレビジョン。 ３．前記画像プロジェクタについての前記ステップの関係（ｓｔｅｐｐｅｄ−ｒ ｅｌａｔｉｏｎ）は、前記ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上 に前記画像プロジェクタによって投影された赤、緑そして青の画像に対して、式 を満足させるように規定されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクシ ョン・テレビジョン。 ４．前記３次元ホログラムは、その性能特性が 水平半視野角：３８度±３度 垂直半視野角：１０度±１度 スクリーン利得：≧８ 色ずれ：≦３ であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクション・テレビジョン。 ５．プロジェクション・テレビジョンにおいて、 ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上に、異なる色それぞれの 画像を投影する少なくとも第１、第２および第３の画像プロジェクタであって、 該第１のプロジェクタは、プロジェクション・スクリーンに対して実質的に直交 する方向に配されている第１の最短の光路を持つ、少なくとも３つの画像プロジ ェクタと、 少なくとも２つのミラーであって、該ミラーの１つは、前記第１の光路を持つ プロジェクタの第１の側に近接して配置され、該ミラーの１つは、前記第１の光 路を持つプロジェクタの第２の側に近接して配置され、それぞれのミラーは、第 ２および第３のプロジェクタの少なくとも１つからの直接光がホログラフィック ・プロジェクションによる画像の色収差の最小値に対応して入射角の範囲を限定 するように、非直交方向に第１の光路に向かって収束するように方向付けする少 なくとも２つのミラーと、 プロジェクション・スクリーンであって、該プロジェクション・スクリーンは 基板上に配置されたレンチキュラ要素の３次元アレイを示す３次元ホログラムに よって形成され、第１の側面にプロジェクタからの画像を受け、ディスプレイさ れる画像のすべてについて制御された光分散を示して第２の側面上にその画像を ディスプレイするホログラフィック・プロジェクション・スクリーンと を備えることを特徴とするプロジェクション・テレビジョン。 ６．前記ミラーの前記方向つけと、前記第１のプロジェクタの第１の光路の長さ （Ｌｅｎｇｔｈ）は、前記ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上 に前記画像プロジェクタによって投影された赤、緑そして青の画像に対して、式を満足させるように規定されることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクシ ョン・テレビジョン。 ７．前記ミラーそれぞれは、その反射された画像からの前記入射角が１０°以下 となるように、前記第１の光路を持つ画像プロジェクタ近傍のそれら各々の画像 プロジェクタについての仮想イメージを形成することを特徴とする請求項５に記 載のプロジェクション・テレビジョン。 ８．前記３次元ホログラムは、その性能特性が 水平半視野角：３８度±３度 垂直半視野角：１０度±１度 スクリーン利得：≧８ 色ずれ：≦３ であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクション・テレビジョン。