KR20010014063A - 3차원 홀로그래픽 스크린을 채택한 투사형 텔레비전 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 투사형 텔레비전은 홀로그래픽 투사 스크린(22)에 각각 다른 색상의 이미지를 투사하는 적어도 3개의 이지미 투사기(14, 16, 18)를 포함한다. 투사기 중의 하나(16)는 홀로그래픽 투사 스크린(22)에 실질적으로 수직인 방향으로 위치하는 최단 거리의 제1 광경로(32)를 가지는 것이고, 이에 인접한 적어도 두개의 투사기(14, 18)는 서로 계단형 관계를 가지도록 설치되어 ⅰ) 3개의 투사기(14, 16, 18)의 계단형 관계에 의해 정해지고 ⅱ) 직각되지 않은 방향으로 상기 제1 광경로(32)를 향해 수렴하여 홀로그래픽 투사 스크린에 의한 이미지의 최저 수준 색수차에 대응하는 입사각을 정의하는 각각의 광경로(34, 36)를 가진다. 투사 스크린(22)은 기판(24)에 설치된 렌티큘러 구성 요소의 3차원 배열을 표현하는 3차원 홀로그램(26)에 의해 형성된다. 상기 스크린(22)은 투사기(14, 16, 18)로부터의 이미지를 제1 면에 수신하여 상기 이미지를 상기 표시되는 모든 이미지의 광 분산을 제어하며 제2 면에 표시한다.

Description

3차원 홀로그래픽 스크린을 채택한 투사형 텔레비전{PROJECTION TELEVISIONS WITH THREE DIMENSIONAL HOLOGRAPHIC SCREENS}

최대 휘도가 되는 수직의 시청 각도에서 관찰하면, 서로 다른 각도에서 수평 평면을 볼 때, 적색, 녹색 및 청색 투사관으로부터 투사된 이미지에 대하여 투사 스크린의 중앙부에 형성되는 백색 이미지의 적색/청색 또는 녹색/청색의 비율이 변화되는 정도를 색편이(color shift)라고 정의한다.

각각의 서로 다른 색의 이미지, 예컨대 적색, 청색 및 녹색의 이미지에 대해서 적어도 3개의 이미지 투사기가 필요하기 때문에 상기 색편이의 문제가 발생된다. 투사 스크린은 적어도 3개의 투사기로부터 제1면에 이미지를 수신하고, 디스플레이되는 모든 이미지에 대한 광 분산(light dispersion)을 제어하며 제2면에 상기 이미지를 디스플레이한다. 상기 투사기 중에서 대개 투사기 배열상 중앙부에 있는 1개의 투사기로서, 대개는 녹색 투사기가 상기 스크린과 실질적으로 수직인 제1 광경로를 가진다. 적어도 2개의 투사기로서 대개는 상기 배열상 중앙의 녹색 투사기를 기준으로 반대편에 위치하는 적색 투사기와 청색 투사기 각각이 수직하지 않은 방향에서 제1의 광경로로 수렴하는 광경로를 갖게 되고, 이들 광경로는 입사각을 규정한다. 색편이는 적색 투사기와 청색의 투사기가 각각 상기 스크린과 녹색 투사기에 대하여 수직하지 않은 관계를 가지기 때문에 발생한다. 상기 색편이로 인하여 색조(color tone)는 스크린상의 모든 위치에서 다르게 나타난다. 상기 색조의 차이가 큰 조건은 통상 좋지 않은 백색 균일성(white uniformity)으로 불리운다. 상기 색편이가 작을수록 백색 균일성은 더욱 좋아진다.

색편이는 숫자 단위로 표시되는데, 숫자가 작을수록 색편이가 작고 백색 균일성이 더 좋다는 것을 나타낸다. 통상의 방법에 따르면, 적색, 녹색 및 청색 휘도에 대한 값은 스크린의 중앙에서 다양한 수평 시청 각도, 통상 약 －40°내지 ＋40°이상의 각도로부터 약 －60°내지 ＋60°정도까지 5° 또는 10°씩 증가하면서 측정된다. 상기 양수와 음수의 각도는 각각 스크린 중앙의 오른쪽과 왼쪽에 상응하는 수평 시청 각도를 나타낸다. 이러한 측정은 최대 수직 시청 각도(peak vertical viewing angle)에서 이루어진다. 상기 적색, 녹색 및 청색 데이타는 0°에서 1로 정규화 된다. 다음의 수학식 1과 수학식 2 중 어느 하나의 방정식, 또는 두 방정식 모두가 각각의 각도에서 계산된다.

여기서 θ는 수평 시청 각도의 범위 내에 있는 임의의 각도이고, C( θ)는 각도 θ에서의 색편이이고, red( θ)는 각도 θ에서의 적색 휘도 레벨이고, blue( θ)는 각도 θ에서의 청색 휘도 레벨이고, green( θ)는 각도 θ에서의 녹색 휘도 레벨이다. 이들 값 중 최대 값이 스크린의 색편이이다.

일반적으로 색편이는 5보다 크지 않아야 하며, 명목상으로는 상업적으로 허용 가능한 스크린의 제작에 있어서도 마찬가지이다. 공학적인 면과 제작면에 있어서의 기타의 제한 사항들에 의해 때로는 5보다 다소 큰 색편이가 필요할 수 있지만, 이와 같은 색편이의 상태는 바람직하지 않으며, 대개는 백색 균일성이 좋지 않은 저급의 화상을 초래한다.

투사형 텔레비전 수신기용 스크린은 일반적으로 패턴된 하나 이상의 로울러를 사용하는 압출 공정(extrusion process)에 의하여 제조되는데, 이러한 로울러는 열가소성 박판의 표면 형태를 형성하는 데에 사용된다. 구성은 대개 렌티큘(lenticules) 및 렌즈리트(lenslets)라고 불리우는 렌티큘러(lenticular) 소자의 배열로 이루어진다. 상기 렌티큘러 소자는 동일한 박판의 한쪽 면 또는 양쪽 면 위에 형성되거나 서로 다른 박판의 한쪽 면 위에만 형성될 수도 있는데, 이 서로 다른 박판들은 적층부로서 영구적으로 결합될 수 있는 것이거나, 그렇지 않으면 적층부로서의 기능을 하도록 서로 인접하게 설치될 수 있는 것이다. 많은 설계에 있어서, 스크린 표면 중 하나의 표면은 빛의 확산을 제공하는 프레넬(Fresnel) 렌즈로서 기능하도록 구성된다. 색편이를 줄이고 백색 균일성을 향상시키고자하는 종래 기술은 상기 스크린의 2가지 측면에 전적으로 집중되어 왔다. 그 중 하나는 상기 렌티큘러 소자의 형태와 배치에 관한 것이다. 다른 하나는 상기 스크린 재료 또는 그의 일부분에 빛의 확산을 제어하는 빛 확산 입자를 어느 정도까지 도핑하느냐 하는 것이다. 다음의 특허 명세서들은 이러한 노력들을 예시하고 있다.

미국 특허 제4,432,010호와 제4,536,056호에서는 투사 스크린이 입사면과 출사면을 구비한 광 전송 렌티큘러 박판을 포함하고 있다. 상기 입사면은 수평으로 퍼져있는, 볼록하게 되어있는 깊이(lenticulated depth) Xv 대 축에 근접한 부분의 곡률 반경 R1의 비율(Xv/R1)이 0.5 내지 1.8의 범위에 해당하는 렌즈의 형태를 특징으로 한다. 이러한 형태는 광축을 따라 연장되어 구형의 입력 렌티큘러 렌즈를 형성한다.

통상 양면 렌티큘러 렌즈를 갖는 스크린을 사용한다. 이러한 스크린은 그 스크린의 입사면에 원통형 입사 렌티큘러 소자(cylindrical entrance lenticular elements)를 가지고 있으며, 스크린의 출사면에 형성된 원통형 렌티큘러 렌즈 소자와 상기 출사면 중 빛이 집속하지 않는 부분에 형성된 광흡수층을 가지고 있다. 상기 입사 렌티큘러 렌즈 소자와 출사 렌티큘러 렌즈 소자는 각각 다음의 방정식에 의해 표현되는 원형, 타원형 또는 쌍곡선 모양의 형태를 띠고 있다.

여기서 C는 주곡률이고, K는 원뿔 상수이다.

또는 렌즈리트가 2차보다 높은 차수의 항이 부가된 곡선을 갖는다.

이와 같은 양면의 렌티큘러 렌즈를 사용하는 스크린에 있어서는 입사 렌즈와 출사 렌즈 사이, 또는 상기 렌즈들을 형성하는 렌티큘러 소자들 사이의 위치 관계를 지정하도록 되어 있다. 예컨대, 미국 특허 제4,443,814호에는 하나의 렌즈 표면이 다른 렌즈의 초점에 오게하는 식으로 입사 렌즈와 출사 렌즈를 배치시킨다고 되어 있다. 일본 특허 제58-59436호에는 입사 렌즈의 편심율(eccentricity)이 렌티큘러 렌즈를 구성하는 재료에 대한 반사 지수의 역수와 거의 동일하다고 기술되어 있다. 미국 특허 제4,502,755호에서는 각 렌티큘러 렌즈의 광축 평면이 서로 직각이 되도록 2중면을 갖는 2개의 렌티큘러 렌즈 박판을 결합시키고, 입사 렌즈와 출사 렌즈가 어느 한 렌즈의 주위에서 광축에 대해 비대칭이 되도록 상기 2중면을 갖는 렌티큘러 렌즈를 형성한다고 기술되어 있다. 미국 특허 제4,953,948호에서는 입사 렌즈의 골부분에서만 빛이 수렴하는 위치가 출사 렌즈의 표면으로부터 시청하는 쪽을 향하여 오프셋되어야 광축의 정렬 불량에 대한 오차 허용도와 두께의 차이가 더 커질 수 있거나 색편이가 보다 작아질 수 있다고 기술되어 있다.

색편이 또는 백색 불균일성을 줄이기 위한 다양한 방법들 이외에도 투사 스크린의 성능을 개선시키기 위한 방법들은 화상을 밝게 만들고 수평 및 수직의 양쪽 방향에서 적당한 가시 영역을 보장하고자 한다. 이러한 기술들은 본 발명의 직접적인 관심 사항이 아니므로 상세한 설명을 생략한다. 이와 같이 많은 방법들에 대한 요약이 미국 특허 제5,196,960호에 개시되어 있는데, 이 출원은 입사 렌즈를 갖는 입사 렌즈층과 렌즈 표면이 상기 입사 렌즈의 빛이 수렴하는 위치 또는 그 근접한 위치에 형성되는 출사 렌즈를 갖는 출사 렌즈층을 포함하는 양면 렌티큘러 렌즈판을 개시하고 있으며, 상기 입사 렌즈층과 출사 렌즈층은 각각 거의 투명한 열가소성 수지로 형성되고 적어도 상기 출사 렌즈층은 빛을 확산시키는 미세한 입자를 포함하고 있으며 상기 입사 렌즈층과 출사 렌즈층 간의 빛 확산 입자에 차이가 존재한다고 설명되어 있다. 복수 개의 입사 렌즈는 원통형 렌즈로 되어 있다. 상기 출사 렌즈는 복수 개의 출사 렌즈층으로 형성되며, 각 출사 렌즈는 상기 입사 렌즈층에 있는 각 렌즈의 빛이 수렴하는 위치 또는 그 근접한 위치에 렌즈 표면을 구비하고 있다. 빛 흡수층 또한 상기 출사 렌즈층의 빛이 수렴하지 않는 위치에 형성된다. 스크린에 대한 이러한 설계는 압출 공정에 의한 제작의 용이성뿐만 아니라 색편이의 감소와 더욱 밝아진 화상 및 충분한 수평 방향의 가시 영역 각도를 제공한다고 한다.

수년에 걸쳐 투사형 텔레비전 제작 분야에 있어서 집중적인 개발 활동이 있어왔지만 향상도는 기껏해야 점증적이다. 더욱이 어떠한 기준을 넘는 데에도 성공하지 못했다. 본 명세서에서는 각도 α라고 언급되는 것으로서, 이미지 투사기의 기하 구조에 의해 정해지는 입사 각도가 일반적으로는 0°보다는 크고 10°또는 11°보다 작거나 같은 각도로 한정된다. 상기 이미지 투사기의 렌즈의 크기는 본질적으로 각도 α를 0°에 가깝게 만드는 것을 불가능하게 한다. 약 10° 또는 11°보다 작은 각도 α의 범위에서 가능한 최상의 색편이 성능은 수학식 1과 수학식 2에 따라 결정되는 바와 같이 대략 5가 된다. 대략 10° 또는 11°보다 큰 각도의 범위에서 달성되는 최상의 색편이 성능은 상업상 허용될 수 없는 것이다. 사실상 각도 α가 10° 또는 11°보다 큰 투사형 텔레비전 수신기는 알려져 있지 않다.

각도 α가 작으면 심각하고 바람직하지 않은 결과를 초래한다. 즉, 투사형 텔레비전 수신기를 수용하는 데에 매우 큰 캐비넷 깊이가 필요하다. 상기 깊이를 크게하는 이유는 입사 각도(α)가 작은 광경로를 수용하는 데에 직접적으로 필요하기 때문이다. 상기 투사형 텔레비전 캐비넷의 크기를 감소시키는 기술은 일반적으로 거울의 배치에 의존한다. 입사각의 범위가 작기 때문에 상기와 같은 노력도 본질적으로 한계가 있다.

폴라로이드사는 DMP-128 로 표시된 광중합체(photo polymer)를 판매하여 왔는데, 이는 폴라로이드사의 독점적 공정 방법을 사용하여 3차원의 홀로그램으로 제작할 수 있는 것이다. 상기 홀로그래픽 제조 방법은 미국 특허 제5,576,853호에 부분적으로 나타나 있다.

투사형 텔레비전의 3차원 홀로그래픽 스크린은 폴라로이드사가 DMP-128광중합성 홀로그래픽 제품에 대한 시장을 개척하려고 노력하던 중에 만들어진 많은 제안 제품 중에 하나이다. 상기 제안은 폴라로이드사가 보다 큰 휘도와 분해능, 더욱 작은 제작 비용, 작은 중량 및 2부분의 스크린이 운송되는 도중에 받기 쉬운 마찰에 대한 내성의 측면에 있어서 기대했던 이점들에 기초하고 있다. 폴라로이드사는 그러한 홀로그래픽 투사형 텔레비전 스크린을 구성할 수 있는 거대 홀로그래픽 소자들에 대한 어떠한 특정의 홀로그래픽 구성도 제한하지 않았으며, 심지어 어떠한 유형 즉 홀로그래픽 또는 다른 유형의 투사형 텔레비전 스크린에 있어서 색편이의 문제를 고려하지도 않았다.

전체적으로 색편이가 5보다 작고 심지어 5보다 훨씬 작은 스크린과 10°또는 11°보다 큰 각도 α에 대해서 색편이가 5 정도가 되는 투사형 텔레비전을 제공하고자 하는 수년간의 집중적인 개발 활동에도 불구하고, 종래의 투사 스크린에 있어서 렌즈 부분과 확산기의 형태 및 위치에 약간의 변화가 있음을 제외하고는 색편이의 문제를 해결하는 데에는 진전이 없었다. 더욱이 색편이와는 관계가 없다는 이유가 있지만 3차원의 홀로그램이 투사 스크린에 유용하다는 제안에도 불구하고 3차원 홀로그래픽 스크린이 구비된 투사형 텔레비전을 제공하고자 하는 노력이 없었다. 매우 작은 캐비넷 속에 설치될 수 있으며, 상당히 향상된 색편이의 성능을 갖는 투사형 텔레비전 수신기에 대한 오랫동안의 요구는 충족되지 않은 채로 남아 있다.

본 명세서에 개시된 발명의 구성에 따른 투사형 텔레비전 수신기는 색편이의 성능에 있어서 상당한 개선되었음을 보여주는데, 그 색편이의 크기는 2이하의 값이며, 10°또는 11°의 범위에 있는 입사 각도 α를 갖는 투사형 텔레비전 수신기에 있어서 달성될 수 있다. 또한 상기 색편이의 성능이 상당히 우수해서 30°까지의 입사 각도를 갖는 상업적으로 허용 가능한 투사형 텔레비전 수신기가 보다 작은 캐비넷 속에 설치될 수 있다. 위와 같이 큰 각도 α를 갖는 수신기에 대한 색편이의 성능은 적어도, 예컨대 색편이가 5이고 작은 각도 α를 갖는 종래의 수신기만큼 우수하고, 작은 각도 α를 갖는 수신기에서와 같이 약 2정도로 낮은 값에 근접하거나 이를 수 있다고 기대될 수 있다.

이러한 결과들은 상기 사출 성형된 렌즈 스크린의 기술을 모두 포기함으로써 달성된다. 그 대신에 본 발명의 구성에 따른 α투사형 텔레비전 수신기는 Mylar와 같은 폴리에틸렌 필름의 기판상에 형성된 3차원의 홀로그램에 의해 형성된 스크린을 구비하고 있다.

이와 같은 3차원의 홀로그래픽 스크린은 시초에는 보다 큰 휘도와 분해능, 낮은 제작 비용, 작은 중량과 이동되는 도중 2부분의 스크린이 받기 쉬운 마찰에 대한 내성 등의 면에서 예측되는 장점들을 위하여 개발되었다. 상기 3차원 홀로그래픽 스크린의 색편이 성능을 발견한 것은 상기 3차원 스크린의 광학적 성질이 적어도 종래의 스크린만큼 좋은가를 결정하는 시험을 했을 때이다. 상기 3차원 홀로그래픽 스크린의 색편이 성능이 수학식 1과 수학식 2에 의해 측정된 바에 의하면 충격적일 정도로 예상외로 낮았다. 종래 기술의 향상을 점진적인 단계로 한정하였던 장애물들이 모두 제거되었다. 더우기, 보다 큰 입사 각도 α를 특징으로 하는 투사형 기하 구조를 갖는 보다 작은 캐비넷이 이제는 개발될 수 있다.

본 명세서에 개시된 발명의 구성에 따르는 것으로서 3차원 홀로그래픽 스크린과 관련된 예기치 못한 성질을 가지고 있는 투사형 텔레비전은 서로 다른 색상의 각 이미지에 대한 적어도 3개의 이미지 투사기와, 제1측 상에 있는 투사기로부터 이미지를 수신하고 디스플레이되는 모든 이미지의 빛 확산을 제어하면서 이미지를 제2측에 디스플레이시키는 것으로서 기판상에 있는 3차원 홀로그램에 의해 형성되는 투사 스크린을 포함하고 있는데, 상기 투사기 중 어느 하나는 스크린과 실질적으로 직각 방향으로의 제1 광경로를 가지며, 상기 투사기 중 적어도 2개는 입사각을 결정하는 수직하지 않은 방향으로 상기 제1 광경로를 향해 수렴하는 각각의 광경로를 가지며, 렌티큘러 소자의 3차원 배열을 나타내는 상기 3차원 홀로그램은 디스플레이되는 이미지에 있어서 색편이를 줄이는 데에 효과적인 구성을 가지고 있으며, 0°보다 크고 약 30°보다 작거나 같은 범위의 모든 입사각에 대해서 상기 스크린의 색편이가 약 5보다 작거나 같고, 그 최대 값은 다음의 수학식 중 적어도 어느 하나로부터 얻어진다.

여기서, θ는 수평 시청 각도의 범위 내에 있는 임의의 각도이고 C( θ)는 θ각도에서의 색편이이며 red( θ)는 θ각도에서의 적색 휘도 레벨이고 blue( θ)는 θ각도에서의 청색 휘도 레벨이고 green( θ)는 θ각도에서의 녹색 휘도 레벨을 나타낸다. 상기 스크린의 색편이는 5보다 작거나 또는, 예를 들어 대략 4, 3 심지어는 2보다 작거나 같다고 기대될 수 있다.

약 10° 또는 11°의 입사각에서 알려진 장애 사항의 면에서 보면 상기 스크린의 색편이는 0°보다 크고 대략 10°보다 작거나 같은 입사각의 제1 종속 범위에 해당하는 모든 입사각에 대해 대략 2보다 작거나 같고, 상기 스크린의 색편이는 대략 10°보다 크고 30°보다 작거나 같은 입사각의 제2 종속 범위에 해당하는 모든 입사각에 대해 대략 5보다 작거나 같다.

상기 스크린은 또한 두께가 대략 2 내지 4 mm 범위 내에 있는 층에 아크릴 재료로된 광전송 보강재를 포함하고 있다. 상기 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(terephthalate) 수지 필름과 같이 고도로 내구력이 강하고 투명한 방수 필름을 포함한다. 상기 기판은 두께가 1 내지 10 mils의 범위에 있는 필름일 수도 있다. 대략 7 mils 정도의 두께가 상기 3차원 홀로그램에 대한 적절한 지지를 제공하는 데에서 발견된다. 상기 필름의 두께는 성능과는 무관하다. 상기 3차원 홀로그램의 두께는 대략 20 마이크론 이하의 범위에 있다. 상기 투사형 텔레비전은 상기 스크린과 이미지 투사기 사이에 1개 이상의 거울을 포함할 수 있다.

바람직한 일 실시예에서, 각기 다른 색상의 개별 이미지를 홀로그래픽 투사 스크린에 투사하는 적어도 3개의 이미지 투사기를 포함하는 투사형 텔레비전이 제시된다. 투사기 중의 하나는 홀로그래픽 투사 스크린에 실질적인 직각 방향으로 배치된 가장 짧은 제1 광경로를 가진다. 투사기 중 적어도 두개는 인접하게 배치되어 서로 계단형 관계(stepped relation)를 가지며, 투사기의 계단형 관계에 의해 달리 정의된 각각의 광경로를 가진다. 또한 이들은 직각이 아닌 방향으로 제1 광경로로 수렴하여 홀로그래픽 투사 스크린에 의한 이미지의 최저 수준의 색수차에 대응하는 입사각을 정의한다. 투사 스크린은 기판에 배치된 렌티큘러 요소의 3차원 배열을 표현하는 3차원 홀로그램에 의해 형성된다. 스크린은 투사기로부터의 이미지를 제1 면에 받아, 표시되는 이미지 전체의 광 분산을 제어하면서 제2면에 이미지를 표시한다.

본 발명은 투사형 텔레비전 수신기 분야에 관한 것으로서, 특히 색편이(color shift) 감소 및/또는 캐비넷(cabinet) 깊이가 크게 감소하는 텔레비전 수신기에 관한 것이다.

도 1은 본 명세서에 개시된 발명의 구성에 따른 투사형 텔레비전의 개략적인 도면.

도 1a는 본 발명에 따른 투사형 텔레비전과 결합하여 사용되는 광학 시스템의 대체 실시예에 대한 개략적인 도면.

도 1b는 본 발명의 따른 투사형 텔레비전과 결합하여 사용되는 광학 시스템의 또 다른 대체 실시예에 대한 개략적인 도면.

도 2는 본 발명의 구성을 설명하는 데에 유용한 투사형 텔레비전 구조의 단순화된 도면.

도 3은 본 발명의 구성에 따라 보강된 투사 스크린의 측방 입면도.

도 1에는 투사형 텔레비전 수신기(10)가 도시되어 있다. 투사형 음극선관 조합체(14, 16, 18)의 구성(12)이 각각 적색, 녹색 및 청색의 이미지를 제공한다. 상기 음극선관에는 각각의 렌즈(15, 17, 19)가 구비되어 있다. 상기 투사된 이미지는 거울(20)에 의하여 홀로그래픽 투사 스크린(22) 위로 반사된다. 특정한 광경로의 구조에 따라서 추가적인 거울이 사용될 수도 있다. 상기 녹색의 음극선관(16)은 광경로(32)를 따라 녹색의 이미지를 투사시키는데, 그 광경로가 스크린(22)에 그의 수직한 방향으로 되어 있다. 즉, 광경로는 스크린과 직각을 이룬다. 상기 적색과 청색의 음극선관은 각각의 광경로(34, 36)를 가지며, 이들 광경로는 직각이 아닌 방향에서 제1 광경로(32)를 향해 수렴되며 입사각 α를 정한다. 이러한 입사각은 색편이의 문제를 일으킨다.

상기 스크린(22)은 기판(24) 위에 배치된 3차원 홀로그램(26)을 포함한다. 상기 스크린은 상기 투사기로부터 제1의 입사면(28)에 이미지를 수신하고, 그 이미지를 디스플레이되는 모든 이미지의 빛 확산을 제어하며 제2의 출사면(30)에 디스플레이시킨다. 상기 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름과 같이 고도로 내구력이 강하고 투명한 방수 필름인 것이 좋다. 그와 같은 필름은 Mylar라는 상표로 E.I. 듀퐁 데 네뮤어즈 앤 컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours & Co.)로부터 입수할 수 있다. 상기 필름판의 두께는 1 내지 10 mils의 범위에 있으며, 이는 대략 0.001 내지 0.01 인치 또는, 25.4 내지 254 마이크론과 같다. 두께가 약 7 mils이 되는 필름은 그 위에 배치된 3차원 홀로그램에 대한 적절한 지지대로 제공된다고 알려져 왔다. 상기 필름의 두께는 일반적으로 스크린의 성능 또는 색편이 성능에 영향을 미치지 않으며, 서로 다른 두께의 필름이 사용될 수 있다. 상기 3차원 홀로그램(26)의 두께는 대략 20 마이크론 이하이다.

3차원 홀로그래픽 스크린은 적어도 2개의 공급처로부터 입수할 수 있다. 폴라로이드사는 그의 DMP-128 광중합성 재료에 3차원 홀로그램을 형성하기 위해서 자사 소유의 습윤 화학 공정을 사용한다.

본 명세서에서 설명하고 청구하고 있는 투사형 텔레비전 수신기에 사용되는 3차원 홀로그래픽 스크린에 대한 바람직한 실시예가 다음과 같은 실험 내역에 따라 폴라로이드사의 습윤 화학 공정에 의해 구성되었다.

수평의 반 시청 각도 : 38°±3°,

수직의 반 시청 각도 : 10°±1°,

스크린 이득 : ≥8,

색편이 : ≤3,

여기서, 수평 및 수직의 시청 각도는 종래와 같은 방법으로 측정되고 스크린의 이득은 상기 스크린에 수직하게 측정되는 것으로서 상기 광원으로부터 시청면의 뒷면으로 향하는 광도와 상기 시청면의 정면으로부터 시청자를 향하는 광도의 지수이고 색편이는 상술한 바와 같이 측정된다.

요약한 부분에서 설명한 것과 같이 3차원 홀로그래픽 투사 스크린의 상당한 색편이 성능은 완전히 예측치 못한 것이다.

스크린(22)과 같은 홀로그램 및 홀로그래픽 광학 구성 요소가 홀로그램의 회절 특성에 기인한 강한 파장 의존성을 내포한다는 것은 잘 알려져있다. 그 결과, 홀로그램 및 홀로그래픽 광학 구성 요소는 분산하는 경항이 매우 크다. 즉, 이것들은 다른 파장에서 다른 양상을 보인다. 홀로그램 및 홀로그래픽 광학 구성 요소의 구조, 특성 및 응용은 본 명세서에서 참조 문헌으로 이용하는 'Addison-Wesley'출판사에서 발행한 "AN INTRODUCTION TO LASERS AND THEIR APPLICATIONS"(ISBN 0-201-05509-0, 미국 국회 도서관 카드 번호 제 76-46184)의 제7장에 개시되어 있다.

스크린(22)에서 예견되는 것과 같은, 수직 광력을 포함하는 홀로그래픽 분산 스크린을 사용하면, 통상적으로 전송된 이미지에 색수차가 발생한다. 이 색수차는 스크린(22)의 수직축을 따라 가장 두드러진다. 본 발명에 따라 사용되는 이러한 유형의 3차원 홀로그래픽 스크린에서, 스크린(22)의 유효 반사 지수는 현저하게 파장 의존적이므로, 스크린의 수평축을 향한 특정 색상의 색굴절은 다른 색상에 비해 강하게 일어난다. 따라서, 스크린의 수직축을 따라 어떤 형태의 색굴절이 일어난다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 광 시스템은 스크린(22)에서의 색수차를 보정하도록 조정된다. 도 1a를 참조하여 설명하면, 렌즈(15, 17, 19)를 각각 포함하는 투사용 음극선관 조립체(14, 16, 18)는 서로 계단형 관계로 위치하므로 개별적으로 입사각()이 변화되고, 이에 따라 스크린(22)을 통과하는 이미지에 의해 유도되고 관측된 색수차의 원인이 되는 출사각을 보상한다. 각 계단의 크기, 즉 각 투사용 음극선관 조립체(14, 16, 18) 사이의 누진된 거리는 다음의 수학식 6에 따른 적, 청, 녹색 이미지에 대한 홀로그래픽 스크린(22)의 평균 반사 지수를 가정함으로써 얻어진다.

예를 들어, 3차원 홀로그래픽 스크린(22)에 대한 파장의 함수로서의 평준 반사 지수치의 통상적 세트는 다음과 같다.

= 1.73

= 1.50

= 1.324

= 24.215˚

가 900mm의 녹색 광경로 길이에 대응하는 24.215°의 값을 가진다는 것은 주목할 만하다. 따라서, 본 발명에 따른 46인치 투사형 텔레비전에 대해 900mm 녹색 광경로 길이를 가지는 스크린상의 색수차에 대응하여 보상하는 데에 필요한 광경로차, 즉, 계단 거리 Δb 및 Δr는 다음과 같을 것이다.

Δb = 123.19mm = 4.85"

Δr = -103.89mm = -4.09"

위에 기재된 Δb 및 Δr의 값은 청색광 이미지 및 녹색광 이미지에 대해 각각 적절한 입사각및을 이끌어낸다. 따라서, 적색 CRT의 위치 및 청색 CRT의 위치에 대해 개별적으로 조정함으로써 입사각및, 색수차(색굴절)는 현저하게 감소하거나 완전히 없어진다.

특정 예에서, 적, 청, 및 녹색 이미지에 대한 유효 반사 지수는 매우 다르다. 이 경우에, 요구되는 계단 크기는 매우 커서(대응하는 입사각은 매우 작음) 하나의 투사용 조립체가 후향의 인접한 투사용 조립체를 효과적으로 차단할 수 있다. 도 1b에 도시된 다른 실시예에서, 투사용 음극선관 조립체(적색)(18)가 중앙에 위치하고(최단 광경로 요구 조건), 투사용 음극선관 조립체(청색)(14) 및 투사용 음극선관 조립체(녹색)(16)는 투사용 음극선관 조립체(적색)(18)에 인접하여 위치하고, 투사용 음극선관 조립체(14, 16)의 각각의 이미지는 거울(23, 25)에 의해 반사되어 스크린(22)으로 향한다. 이러한 구성에서 거울은 청색 및 녹색 이미지에 대한 수렴각을 도출한다. 적색 광경로 길이가 녹색 및 청색 광경로 길이보다 약간 짧기 때문에, 텔레비전의 캐비넷의 크기는 본 발명의 본 실시예에서는 약간 덜 깊어도 된다. 본 실시예의 다른 이점은 각 거울이 실제의 중앙 CRT[투사용 음극선관 조립체(18)]에 일반적으로 설치될 수 있는 것보다 더 가깝게 위치할 수 있는 가상 CRT로서 기능한다는 것이다. 이것은 수렴각, 색수차 보정 요구 조건 및 수렴 전력을 줄이는 효과가 있다.

도 2는 거울과 렌즈는 생략하고 색편이의 성능을 설명하는 단순화된 투사형 텔레비전의 도면이다. 적색 및 청색 음극선관(14, 18)의 광축(34, 36)은 녹색 음극선관(16)의 광축에 대하여 α의 입사 각도로 대칭 배열된다. 캐비넷의 최소 깊이 D는 상기 스크린(22)과 음극선관의 뒷쪽 가장자리 사이의 거리에 의하여 정해진다. 입사각 α가 작아질수록 음극선관들은 서로 가깝게 이동해야 한다는 것과 충돌 방지를 위해 음극선관들이 스크린으로부터 더욱 멀리 떨어져 있어야 한다는 사실이 이해될 것이다. 충분히 작은 각도 α에서 이러한 장애 사항을 피할 수는 없다. 이것은 바람직스럽지 않게도 캐비넷의 최소 깊이 D를 증가시킨다. 반대로, 각도 α가 커질수록 상기 음극선관들은 상기 스크린(22)에 더 가까워질 수 있으며, 그로 인하여 캐비넷의 최소 깊이 D가 줄어든다.

상기 스크린(22)의 시청면 상에는 2개의 수평 반 시청 각도 -β와 +β가 표시되어 있다. 동시에 총 수평 시청 각도 2β가 정해진다. 상기 반 시청 각도는 ±40°에서 ±60°의 범위에 있는 것이 전형적이다. 복수의 특정 시청 각도 θ는 각각의 반 각도 내에 있으며, 그 각도 θ에서 색편이는 전술한 수학식 1과 수학식 2에 따라 측정될 수 있고 결정될 수 있다.

대략 10°또는 11°의 입사 각도에서 알려진 장애 사항의 면을 살펴보면, 상기 3차원 홀로그래픽 스크린의 색편이는 대략 2보다 작거나 같은데, 이는 0°보다 크고 대략 10°보다 작거나 같은 입사각에 대한 제1의 종속 범위에 있는 모든 입사각에 대해서 적용되는 것이고, 상기 스크린의 색편이는 대략 5보다 작거나 같은데, 이는 대략 10°보다 크고 30°보다 작거나 같은 입사각에 대한 제2의 종속 범위에 있는 모든 입사각에 대해 적용되는 것이다. 제1의 종속 범위에서와 같이 대략 2보다 작거나 같은 색편이는 보다 큰 입사각의 제2 종속 범위에서도 달성될 수 있다.

도 3과 관련하여, 상기 기판(24)은 전술한 Mylar와 같은 투명 필름을 포함하고 있다. 상기 광중합성 재료가 상기 필름층(24) 위에 지지되어 있고, 그 광중합성 재료로로부터 3차원 홀로그램(26)이 형성된다. 적절한 광중합성 재료로서 DMP-128을 들 수 있다.

예컨대, 상기 스크린(22)은 폴리메틸메탈아크릴레이트(PMMA)와 같은 아크릴성 재료로 된 광 전송용 보강재(38)를 추가로 포함할 수 있다. 폴리카보네이트 재료도 사용될 수 있다. 상기 보강재(38)는 현재 두께가 약 2 내지 4 mm의 범위에 있는 층이다. 상기 스크린(22)과 보강재(38)는 홀로그래픽층(26)과 보강재(38)의 상호 경계부(40)를 통해 서로 부착되어 있다. 점착성의 방사 및/또는 열적 결합 기술이 사용될 수 있다. 상기 보강용층의 표면(42)은 염색과 번쩍임 방지 코팅과 긁힘 방지 코팅 중 하나 이상의 방법에 의해 처리될 수 있다.

상기 스크린 및/또는 그 스크린을 구성하는 층들의 다양한 표면에 다른 광학 렌즈들 또는 렌티큘러 구성이 제공되는데, 이는 상기 3차원 홀로그래픽 투사 스크린의 향상된 색편이 성능을 손상시키지 않으면서 종래의 투사 스크린에 대해서 알려진 바와 같은 색편이 성능 이외의 성능 특성에 영향을 주는 투사 스크린의 양상을 제어한다.

Claims (8)

1. 홀로그래픽 투사 스크린과 상기 홀로그래픽 투사 스크린에 각각 다른 색상의 이미지를 투사하는 적어도 3개의 이미지 투사기를 포함하는 투사형 텔레비전에 있어서,

   상기 투사기 중의 하나는 홀로그래픽 투사 스크린(22)에 실질적으로 수직인 방향으로 위치하는 최단 거리의 제1 광경로(32)를 가지는 것이고, 이에 인접한 적어도 두개의 투사기는 서로 계단형 관계를 가지도록 설치되어 ⅰ) 상기 계단형 관계에 의해 정해지는 각각의 광경로를 가지고 ⅱ) 직각되지 않은 방향으로 상기 제1 광경로를 향해 수렴하고 상기 홀로그래픽 투사 스크린에 의한 상기 이미지의 최저 수준 색수차에 대응하는 입사각을 정의하는 각각의 광경로를 가지는 것이고,

   상기 홀로그래픽 투사 스크린(22)은 기판에 설치된 렌티큘러 구성 요소의 3차원 배열을 표현하는 3차원 홀로그램에 의해 형성되며, 상기 투사기(14, 16, 18)에서 나온 이미지를 제1 면에 수신하여 상기 이미지를 상기 표시되는 모든 이미지의 광 분산을 제어하면서 제2 면에 표시하는 것인 투사형 텔레비전.
2. 제1항에 있어서, 최단의 제1 광경로(32)는 상기 홀로그래픽 투사 스크린(22)에 실질적으로 수직인 것인 투사형 텔레비전.
3. 제1항에 있어서, 상기 이미지 프로젝터(14, 16, 18)의 상기 계단형 관계는 다음 식을 충족하도록 정의되는 것으로서,

   상기 이미지 투사기에 의해 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지가 상기 홀로그래픽 투사 스크린(22)에 투사되는 것인 투사형 텔레비전.
4. 제1항에 있어서, 상기 3차원 홀로그램(26)은 다음의 성능 제원

   수평 반 시청각 : 38°±3°

   수직 반 시청각 : 10°±1°

   스크린 이득 : ≥8

   색편이 : ≤3.

   을 가지는 것인 투사형 텔레비전.
5. 투사형 텔레비전에 있어서,

   홀로그래픽 투사 스크린에 각기 다른 색상의 이미지를 투사하는 적어도 3개의 이미지 투사기로서, 상기 투사기(14, 16, 18) 중의 하나는 상기 홀로그래픽 투사 스크린(22)에 실질적으로 수직하게 위치한 최단 거리의 제1 광경로를 가지는 것인 적어도 3개의 이미지 투사기(14, 16, 18)와,

   적어도 두개의 거울로서, 하나는 상기 제1 프로젝터(16)의 제1 면에 인접하고 다른 하나는 상기 제1 프로젝터(16)의 제2 면에 인접하여 위치하며, 각 거울(20)은 상기 두개의 나머지 투사기(14, 18) 중의 적어도 하나로부터의 광을 직각되지 않은 방향으로 상기 제1 광경로(32)로 수렴하도록 방향이 설정되고, 상기 홀로그래픽 투사 스크린(22)에 의한 상기 이미지의 최저 수준의 색수차에 대응하는 입사각을 결정하는 것인 적어도 두개의 거울(20)과,

   기판에 설치된 렌티큘러 구성 요소의 3차원 배열을 표현하는 3차원 홀로그램에 의해 형성되는 상기 투사 스크린으로서, 상기 스크린(22)은 상기 투사기(14, 16, 18)로부터의 이미지를 제1 면에 수신하여 상기 이미지를 상기 표시되는 모든 이미지의 광 분산을 제어하며 제2 면에 표시하는 것인 투사 스크린(20)

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 텔레비전.
6. 제5항에 있어서, 상기 거울(20)의 방향 및 상기 제1 투사기(16)의 광경로 길이는 다음 식을 만족하도록 정의되는 것으로서,

   적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지는 상기 이미지 투사기(14, 16, 18)에 의해 홀로그래픽 투사 스크린(22)으로 투사되는 것인 투사형 텔레비전.
7. 제5항에 있어서, 상기 거울들(20)은 상기 제1 이미지 투사기(16)에 인접한 그들 각각의 이미지 투사기(14, 18)의 가상 이미지를 형성하고, 상기 반사된 이미지의 입사각은 10°보다 작은 것인 투사형 텔레비전.
8. 제5항에 있어서, 상기 3차원 홀로그램(26)은 다음의 성능 제원

   수평 반 시청각 : 38°±3°

   수직 반 시청각 : 10°±1°

   스크린 이득 : ≥8

   색편이 : ≤3

   을 갖는 것인 투사형 텔레비전.