JP5260872B2 - ホログラフィックスクリーンによって同じ画像の複数の相互に間隔があけられたホログラフィックフレームを同時に生成するプロジェクション装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラフィックスクリーンによって全く同じ画像の複数の相互に間隔があけられた別個のホログラフィックフレームを同時に生成するプロジェクション装置と、プロジェクション装置と、観察者に可視となる全く同じ画像の複数の相互に間隔があけられた別個のホログラフィックフレームとを有するプロジェクションシステムと、特にコマーシャルである画像及び／又はデータを視覚化するためのそれらの使用に係る。

特に情報及び商業目的のための画像及びデータの視覚化の必要性は、今日明らかに増加している。ディスプレイ技術について、このことは、多くのセグメント、大きいターンオーバー、及び高い成長率を有する市場を開く。ここ数年間では、情報目的のために画像及びデータを捕捉し、伝送し、且つ処理する機能的なチェーンにおける大きな進歩があった。データ及び画像を提示するために、陰極線管及び液晶ディスプレイといった表示装置が広く使用されている。

基本的に、画像は、全てのプロジェクタを用いて２通り、即ち、フロントプロジェクション又はリアプロジェクションで、ディスプレイスクリーン上に生成可能である。フロントプロジェクションでは、画像は、スクリーン面に投影され、その面が見られる。この場合、スクリーンは、入射光を拡散して後ろ方向に最大限に散乱すべきである。リアプロジェクションでは、画像は、（後方から）スクリーンの反対面に投影される。この場合、スクリーンは、光を最大限に透過するが、同時に相対的に大きい角度で光を前方方向に散乱すべきである。

複数の空間的に離れた観察者に到達する及び／又は同じ観察者に繰り返し到達するために様々な場所において同じ物体の同一のデータ及び画像の複数表示の可能性を与えるデータ及び画像プロジェクションシステムの必要が多いにある。

従来技術では、画像／データプロジェクションシステムは、同じデータ及び／又は画像の同時の及び複数の場所的に離れた表示のために各個々のフレームについて使用される。

例えば、特許文献１は、画像プロジェクション機器によって投影された光を回折及び散乱させることによって画像を表示するホログラムディスプレイスクリーンを開示する。少なくとも１つの上方向／下方向に特定された角度範囲から入射され、斜め上方向又は斜め下方向に広げられる光を、上方向／下方向に散乱させる光散乱装置は、ホログラムディスプレイスクリーンにおけるホログラム装置の画像プロジェクション機器の側部に配置され、左／右の特定された角度範囲から入射され、左斜めに及び右斜めに広げられる光を、左又は右に散乱させる光散乱装置は、ホログラム装置と、上方向／下方向光散乱装置又は上方向／下方向光散乱装置の画像プロジェクション機器の側部との間に配置される。この構成は、上方向／下方向の特定の角度範囲が、ホログラムディスプレイスクリーン上の画像光の入射角度を包含する又は有し、従って、十分な色再現能力を有し、更に背景を観察することも可能にするホログラムディスプレイスクリーンを提供する。
独国特許第１０２００１３４号

本発明は、ホログラフィックスクリーンによって全く同じ画像の複数の相互に間隔があけられた別個のホログラフィックフレームを同時に生成するプロジェクション装置を提供することを目的とする。

本発明は更に、プロジェクション装置と、ホログラフィックスクリーンによって全く同じ画像の複数の相互に間隔があけられ、観察者に可視となる重ならないフレームとを有するプロジェクションシステムを提供することを目的とする。

本発明の目的は請求項１に記載する。本発明の更なる有利な実施例は従属項に記載する。

有利な実施例は、少なくとも１つの画像プロジェクション機器と、同一画像間に画像のない領域が形成されるよう画像プロジェクション機器からの光を複数の別個の相互に間隔があけられた方向に偏向させる少なくとも１つの透明スクリーンと、ホログラフィックスクリーンによって視覚化される少なくとも１つの画像の複数の投影され相互に間隔があけられたホログラフィックフレームを有するプロジェクションシステムであって、透明スクリーンは、少なくとも１つのフィルム層を有し、少なくとも１つのフィルム層は、フィルム層が相互に異なる捕捉角度における画像の同じ物体の複数のホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なる捕捉角度において複数回部分的に照射され、及び／又は、透明スクリーンは、複数のホログラフィックフィルム層を有し、各フィルム層は、各フィルム層が異なる捕捉角度における物体の１つのホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なる捕捉角度において一回照射される、プロジェクションシステムに関する。

「同じ物体の」という説明は、「同一の物体」も包含する。

本発明の１つの実施例では、スクリーンは、プロジェクタからの光を、複数の別個の相互に間隔があけられた方向に偏向させ、画像のない領域が、同一画像間で、自分の位置及び／又は視角を変えることによって観察者によってこれらの画像の１つのみが毎回観察可能であるよう形成される。

本発明では、観察者は同じ物体の画像のうちの１つ以上を同時に見ないことが好適である。

スクリーンが、プロジェクタからの光を、複数の別個の相互に間隔があけられた方向に偏向させ、画像のない領域が同一画像間で形成されるので、個々の画像は、第１の画像と最後の画像の間の全領域が埋められる場合より明るく見える。これらの相互に間隔があけられた画像の光度は、Ｃｄ／ｍ^２で測定して、画像間に画像のない領域が形成されない一連の同一画像と比べて２乃至１０倍、好適には３倍、更に好適には４倍、及びより更に好適には５倍高いことが好適である。プロジェクタを用いる場合、各画像の光度は、照射領域と非照射領域との割合によって増加される。

スクリーンは、反射層及び／又は透過層として形成され得る。

画像プロジェクション装置は、レーザプロジェクタであり得る。他のプロジェクション方法と比較して、レーザプロジェクタは、１：３００以上の非常に高いプライマリコントラストを有する。従って、レーザプロジェクタは、従来の画像プロジェクション機器と比べて幾分暗い空間において明らかに良好な表示を与える。

本発明は、リアプロジェクション及びフロントプロジェクション、並びにそれらの組み合わせ、即ち、部分的なリアプロジェクション及び部分的なフロントプロジェクションに関連する。

従来の画像プロジェクタ（ビーマー）を用いたリアプロジェクション用のスクリーンは、様々な寸法及びタイプ、また、様々なプロジェクションスクリーン材料で市販されている。

本発明におけるスクリーンは、少なくとも１つのホログラフィックフィルム層に基づく。最も簡単な場合では、スクリーンは、１つのホログラフィックフィルム層からなる。しかし、スクリーンは、複数の重ね合わされたホログラフィックフィルム層を有してもよい。１つのホログラフィックフィルム層は、複数のホログラフィックフィルム層が使用される場合、重ね合わされたスクリーンが関係のあるようスクリーンとしても指定され得る。スクリーンは、しばしば、透明支持体を含み得る。最も簡単な場合では、ホログラフィックフィルム層は、支持体上に配置され得る。しかし、ホログラフィックフィルム層は、或いは、少なくとも１つの非透明層、好適には、光吸収層を有し得る。

透明スクリーンは、少なくとも２つの、好適には少なくとも３つの、更に好適には少なくとも４つの、及びより更に好適には少なくとも５つのホログラフィックフィルム層を有し得る。

透明スクリーンは、少なくとも１つのフィルム層を有することが好適であり、この少なくとも１つのフィルム層は、フィルム層が異なる捕捉角度における同じ物体の複数のホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なる捕捉角度において複数回部分的に照射される。フィルム層を複数回部分的に照射したフィルム層に基づいたスクリーンの同時の実施によって、画像が、ホログラフィック透明スクリーンによって複数のビューイング方向に対して同時に供給されることが可能であり、ホログラフィック透明スクリーンについて、同じ物体の相互に間隔があけられた画像が可視となる複数の角度範囲が、観察者に利用可能である。しかし、中間角度範囲、即ち、２つの隣接する画像間の範囲は、フレーム又は画像がなく、即ち、これらの範囲では、スクリーンは、観察者には透明及び／又は暗く見える。

しかし、複数のホログラフィックフィルム層に基づいて透明スクリーンを形成することも可能である。各フィルム層は、これらのフィルム層のそれぞれが異なる捕捉角度における物体のホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なる角度で一回照射される。このスクリーンの実施例では、複数のホログラフィックフィルム層は、積み重ねることによって重ね合わされる。

１つの好適な実施例では、第１のフィルム層又はスクリーンは、投影光を第１のビューイング方向に偏向するよう実施され、第２のフィルム層又はスクリーンは、投影光を第２のビューイング方向に偏向するよう実施される。第１のホログラフィックフィルム層は、光の所与の割合のみを反射し残りの光を透過し、次のホログラフィックフィルム層も投影光の一部を更に反射するよう選択される。

ホログラフィックフィルム層は、複数の重ね合わされたホログラフィックフィルム層が使用される場合、各ホログラフィックフィルム層が実質的に同じ量の光を反射するよう実施されることが好適である。

特に好適な実施例では、スクリーンは、３つのホログラフィックフィルム層を有し、それぞれ異なるビューイング方向を有する。例えば、スクリーンの第１のホログラフィックフィルム層は、投影光の１／３を偏向し、スクリーンの第２のホログラフィックフィルム層はまだ存在する光の半分、即ち１／２＊２／３＝１／３を偏向し、これは、同量の光をもたらし、スクリーンの第３のホログラフィックフィルム層は、まだ残っている、即ち、残りの１／３の光を１００％偏向する。３つのホログラフィックフィルム層は、スクリーンを形成するよう一緒にラミネートされてもよい。

連続した部分的な照射によって、このようなスクリーンは更に、１つのホログラフィックフィルム層でも作成することが可能である。

しかし、複数回部分的に照射された少なくとも１つのホログラフィックフィルム層と、一回照射された少なくとも１つのホログラフィックフィルム層からラミネートされるスクリーンを製造することも可能である。

様々な方向への光の量の分割は、均等に行われ得るが、当然ながら不均等にも行われ得る。

ホログラフィックフィルム層は、同じ物体の投影され間隔のあけられた画像が、例えば、特定の軌道を通り観察者に対し増加する又は低下する輝度を有するよう周知の方法で照射され得る。

本発明では、「特定の軌道」とは、１つの画像から次の隣接画像に関連の画像を見る観察者がカバーする最短距離であることを理解する。

或いは、ホログラフィックスクリーンによって生成される画像の中心ビューイング方向は、明るく見え、横に隣接するビューイング方向は暗く見えることが可能である。

ホログラフィックスクリーンによって投影される同じ物体の画像は、例えば、ビューイング方向に依存して、その色によっても区別され得る。特に、「厚い」ホログラムと称されるものの波長感受性によって、色分解は非常に良好に可能である。従って、同じ物体の画像コンテンツ又は画像は、それらの個々の色において異なり得る。

プロジェクションシステムの更に好適な実施例では、第１の物体の複数の第１の相互に間隔があけられたホログラフィックフレームが、同時に投影されることが可能であり、同じ第２の物体の複数の第２の相互に間隔があけられたホログラフィックフレームが、同時に投影されることが可能であり、第１のフレーム及び第２のフレームは、異なる画像である。このために、画像プロジェクション機器又は別個のライトビーム並びにスクリーンが投影されるべき個々の画像それぞれについて必要である。

第１の、第２の、及び第３の物体の複数の第１の、第２の、及び第３の相互に間隔があけられたホログラフィック画像の同時投影のために、少なくとも３つのプロジェクション機器又は３つの別個のライトビーム及び少なくとも３つのスクリーンが、以下に説明する実施例に従って必要となる。

第１、第２、及び第３の物体は、互いに異なることが好適である。

反射スクリーンだけでなく透過スクリーンも、並びに部分的に反射性及び部分的に透過性のスクリーンも本発明により使用し得る。

部分的に反射性及び部分的に透過性のスクリーンは、観察者は、同じ物体の同時に投影され間隔があけられた画像の少なくとも１つを、実質的に任意の方向、即ち、スクリーンの周りの円形の方向から空間的に独立して見ることが可能であるという利点を有する。

例えば、３つの異なる角度において使用されるホログラフィックスクリーンは更に、観察者に対し３つのビューイング方向又は角度範囲を与える。スクリーンのレイアウトに依存して、画像は、事実上、スクリーンの背後及び／又は前方に、例えば、−５０°乃至−３０°、−１０°乃至＋１０°、及び＋３０°乃至＋５０°の角度範囲において、現れる。間の角度では、観察者に対して画像は現れず、スクリーンは透明に見え、また、例えば、スクリーンの背後にある窓の構成の眺めが可能となる。

更に、本発明により使用可能なホログラフィックスクリーンは、出口角が、画像プロジェクション機器からの光ビームの入射角とは異なることを可能にすることが有利である。例えば、水平ビューイング方向にも関わらず、このことは、画像プロジェクション機器が、実際の出口角には関係のない場所、例えば、窓の上縁又は下縁に取り付けることを可能にする。垂直投影角は、例えば、−２０°乃至＋２０°といった大きい角度にされるべきであり、これは、様々な長さの観察者が画像を見ることを依然として可能にする。

ホログラムスクリーンは、透過ホログラムスクリーン及び／又は反射ホログラムスクリーンとして実施され得る。

スクリーン及びホログラフィックフィルム層並びに複数のフィルム層を製造するために、従来技術における実質的に任意の方法を使用することが可能である。

例えば、ホログラム又はスクリーンは、光学照射システムによって感光フィルム層を照射することによって製造され得る。従来では、レーザビームが、例えば、レーザ発振器によって生成され、サブビームを生成するようビームスプリッタによって２つのビームに分割される。サブビームは、反射器及び対物レンズによって偏向され、この偏向ビームは、高位位置から感光フィルム層上に基準ビームとして斜めに方向付けられる。もう１つのサブビームは、反射器及び対物レンズによって偏向され、このサブビームは、光拡散器によって感光フィルム層上に物体ビームとして方向付けられる。その結果、基準ビーム及び物体ビームは互いに干渉し、即ち、感光フィルム層上で干渉し、それによりホログラムが形成される。スクリーンは、このホログラフィックフィルム層を使用して製造される。

ホログラムスクリーン又はスクリーンは、ホログラムが、密度変調板、例えば、デュポン社から販売されるＯｍｍｎｉＤｅｘの商標名の密度変調板上にイメージ化されるよう製造されることも可能である。更にこの場合、最良の色再現性を有し観察者が背景を見ることを可能にするホログラムディスプレイスクリーンが製造可能である。

しかし、ホログラムスクリーン又はスクリーンは、コンピュータホログラムから構築され得る。コンピュータホログラムを生成するために、スクリーンは、数十マイクロメータのミクロのユニットにセグメント化され、回折波長、回折方向、焦点位置等が調整される。必要とされる回折格子が続けてコンピュータによって計算且つ処理される。

既に述べたように、スクリーンは、１つのホログラフィックフィルム層又は複数回部分的に照射された複数のホログラフィックフィルム層を有し得、各フィルム層は、異なる照射角度における同じ物体をイメージ化する。

本発明により使用可能なスクリーンを製造するために、物体の捕捉角度は、ホログラフィックスクリーンによって同じ物体の画像の相互に間隔があけられたホログラフィックフレームを生成するために、少なくとも±１％及び最大で±６０％、特に少なくとも±５％、好適には少なくとも±１０％、更に好適には少なくとも１５％、及びより更に好適には少なくとも±２０％で異なることが好適である。ホログラフィックスクリーンによって同じ物体の画像の相互に間隔があけられたホログラフィックフレームを生成するための物体の捕捉角度は更に、少なくとも±２５％、特に少なくとも±３０％、好適には少なくとも±３５％、更に好適には少なくとも±４０％、及びより更に好適には少なくとも±５０％で異なることが好適である。

同じ物体に対して変化される捕捉角度によって、物体の複数の相互に間隔があけられたホログラフィック画像は、少なくとも±１％及び最大で±６０％、特に少なくとも±５％、好適には少なくとも±１０％、更に好適には少なくとも±１５％、及びより更に好適には少なくとも±２０％のスクリーンに対する視角範囲において観察者に対して同時に視覚化可能である。スクリーンに対する視角範囲は更に、少なくとも±２５％、特に少なくとも３０％、好適には少なくとも±３５％、更に好適には少なくとも±４０％、及びより更に好適には少なくとも±５０％であり得る。

ホログラフィックスクリーンによる同じ画像のフレームのための捕捉角度は、様々な角度で捕捉され且つホログラフィック反射層及び／又は透過層上に投影によって観察者に対して視覚化される物体の相互に間隔があけられた別個の画像が重ならないように選択されるべきであることが好適である。

観察者に対して視覚化される画像が重ならない場合、スクリーンは、隣接フレーム間の角度範囲では、観察者には透明に見える。

プロジェクションシステムの１つの好適な実施例では、同じ物体の視覚化され間隔があけられた別個の画像は、色及び／又は輝度差を観察者に示し得る。

その他の点では同一の画像を観察するに、観察者の注目はこの色及び／又は輝度差によって増加されることが可能である。

同じ物体の視覚化され相互に間隔があけられた別個の画像は、高さ、幅、水平配置、及び／又は垂直配置に関して観察者に対して異なり得る。

１つ以上の画像のクロミナンス、輝度、高さ、幅、水平配置、及び／又は垂直配置における変化は、ホログラフィックフィルム層が製造された方法によって左右される。

様々なビューイング方向又は角度範囲への光量の分割は、均等に又は或いは、不均等に、例えば、観察者には同じ物体の中心画像は明るく見え、外側の画像は暗く見えるよう特定の軌道における輝度を上げることによって行われ得る。

様々なビューイング方向への分割は、色（３つ以上）に応じて行われ得る。「厚い」ホログラムの波長感受性によって、非常に良好な分離が可能である。主に、画像コンテンツは、その個々の色において異なり得る。

本発明は更に、少なくとも１つの画像プロジェクション機器と、少なくとも１つの透明スクリーンを有し、透明スクリーンは、少なくとも１つのフィルム層を有し、少なくとも１つのフィルム層は、フィルム層が相互に異なる捕捉角度における同じ物体の複数のホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なる捕捉角度において複数回部分的に照射され、及び／又は、透明スクリーンは、複数のホログラフィックフィルム層を有し、各フィルム層は、各フィルム層が異なる捕捉角度における物体の１つのホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なる捕捉角度で一回照射される、プロジェクション装置に関する。

本発明のプロジェクションシステム及びプロジェクション装置は、特にコマーシャルといった画像及び／又はデータを視覚化するために有利に使用可能である。図１及び２に示すスクリーンに加えて、反射スクリーンの使用も可能である。

本発明のこれら及び他の面は、以下に説明する実施例から明らかとなりまた実施例を参照して説明する。

画像プロジェクション機器２と、３つのホログラフィックフィルム層を有するスクリーン３とを有するプロジェクションシステム１を示す。各フィルム層は、異なる捕捉角度における同じ物体のホログラフィック画像を有し、スクリーン３に対して３つのビューイング方向４、５、６を有するビームの放射は、画像プロジェクション機器２からの投影光コーン７と同一平面上に配置される。観察者に対して視覚化される同じ物体の３つの画像の角度範囲が、−５０°乃至−３０°、−１０°乃至＋１０°及び＋３０°乃至＋５０°に及ぶ間、画像は、観察者に対して現れる。中間角度では、画像は現れず、スクリーン３は透明のように見え、観察者がスクリーンの背後の窓の構成（図示せず）を見ることを可能にする。

図２は、画像プロジェクション機器２と、３つのホログラフィックフィルム層を有するスクリーン３を有するプロジェクションシステム１を示す。各フィルム層は、異なる捕捉角度における同じ物体のホログラフィック画像を有する。画像プロジェクション機器２から開始するプロジェクションシステム１からのビームの放射は、垂直方向に示し、出口角８は、入射角９と異なる。水平ビューイング方向にも関わらず、このことは、窓（図示せず）の上方又は下方でのプロジェクタの取付けを可能にする。この垂直投影角は、−２０°乃至＋２０°に及ぶことが好適である。

３つのビューイング方向を有する本発明のプロジェクションシステムを示す平面図である。 垂直方向における放射を有する本発明のプロジェクションシステムを示す図である。

Claims (11)

1. 少なくとも１つの画像プロジェクション機器と、
   同一画像間に画像のない領域が形成されるよう前記画像プロジェクション機器からの光を複数の別個の相互に間隔があけられた方向に偏向させる少なくとも１つの透明なホログラフィックスクリーンと、
   前記ホログラフィックスクリーンによって生成される少なくとも１つの画像の、投影されて相互に間隔があけられた複数のホログラフィックフレームであって、少なくとも３つのホログラフィックフレームが生成される、ホログラフィックフレームと、
   を有するプロジェクションシステムであって、
   前記ホログラフィックスクリーンは、少なくとも１つのフィルム層を有し、前記少なくとも１つのフィルム層は、前記フィルム層が相互に異なるピックアップ角度における画像の同じ物体の複数のホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なるピックアップ角度において複数回部分的に照射され、及び／又は、
   前記ホログラフィックスクリーンは、複数のホログラフィックフィルム層を有し、各フィルム層は、各フィルム層が異なるピックアップ角度における前記物体の１つのホログラム画像を有するよう同じ物体に対して各々の異なるピックアップ角度において一回照射され、投影されたホログラフィックフレームは水平方向に相互に間隔があけられている、プロジェクションシステム。
2. 前記ピックアップ角度は、少なくとも±１°及び最大で±６０°、特に少なくとも±５°、好適には少なくとも±１０°、更に好適には少なくとも±１５°、及びより更に好適には少なくとも±２０°で異なる請求項１記載のプロジェクションシステム。
3. 前記ホログラフィックスクリーンによって相互距離において視覚化される画像は、少なくとも±１°及び最大で±６０°、特に少なくとも±５°、好適には少なくとも±１０°、更に好適には少なくとも±１５°、及びより更に好適には少なくとも±２０°の前記スクリーンに対する視角範囲において観察者に可視である請求項１又は２記載のプロジェクションシステム。
4. ３つの異なるホログラフィックフレームが、前記ホログラフィックスクリーンに対して−５０°乃至−３０°、−１０°乃至＋１０°及び＋３０°乃至５０°のそれぞれの角度範囲内の３つの異なる角度の各々において表示される請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のプロジェクションシステム。
5. 前記ホログラフィックスクリーンは、隣接フレーム間の角度範囲では、観察者には透明のように見える請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のプロジェクションシステム。
6. 異なる角度でピックアップされ、ホログラフィック反射層及び／又は透過層上の投影によって観察者に対して視覚化される物体の相互に間隔があけられた別個の画像は、重ならない請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のプロジェクションシステム。
7. 前記ホログラフィックスクリーンによって視覚化される同じ物体の相互に間隔があけられた別個の画像は、観察者にとって色差及び／又は輝度差のようにみえる請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のプロジェクションシステム。
8. 前記ホログラフィックスクリーンは、少なくとも２つの、好適には３つのホログラフィックフィルム層を有する請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のプロジェクションシステム。
9. 前記ホログラフィックスクリーンによって視覚化される同じ物体の相互に間隔があけられた別個の画像は、高さ、幅、水平配置、及び／又は垂直配置に関して観察者に対して異なる請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のプロジェクションシステム。
10. 少なくとも１つの画像プロジェクション機器と、
    少なくとも１つの透明なホログラフィックスクリーンと、
    を有し、
    前記ホログラフィックスクリーンは、少なくとも１つのフィルム層を有し、前記少なくとも１つのフィルム層は、前記フィルム層が相互に異なるピックアップ角度における同じ物体の複数のホログラム画像を有するよう同じ物体に対して異なるピックアップ角度において複数回部分的に照射され、少なくとも３つのホログラフィック画像が生成され、及び／又は、
    前記ホログラフィックスクリーンは、複数のホログラフィックフィルム層を有し、各フィルム層は、各フィルム層が異なるピックアップ角度における前記物体の１つのホログラム画像を有するよう同じ物体に対して各々の異なるピックアップ角度において一回照射され、投影されたホログラフィックフレームは水平方向に相互に間隔があけられている、プロジェクション装置。
11. 画像及び／又はデータを視覚化するための請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のプロジェクションシステム又はプロジェクション装置の使用方法。

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