JP3897980B2

JP3897980B2 - Projection television having a mirror incident on a holographic screen

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Publication number: JP3897980B2
Application number: JP2000529846A
Authority: JP
Inventors: エスティルソーンジュニアホール; ウェンディーレーンプファイル
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2018-01-29
Also published as: EP1051860A1; CN1284239A; CN1183773C; AU6137698A; JP2002502200A; KR20010040483A; KR100544834B1; WO1999039514A1

Description

【０００１】
（背景）
（発明の分野）
本発明は、投影テレビジョン受像器の分野に関し、詳細には、光をホログラフィックスクリーンの背面上に送る少なくとも１つの鏡の方に配向された投影源を有する投影テレビジョン受像器に関する。ホログラフィックスクリーンは、ある入射角範囲にわたる光を集束させ、この光の方向をスクリーンに対する直交軸により平行になるように変更する。ホログラフィックスクリーンを１つまたは２つ以上の鏡と組み合わせることによって、色ずれが著しく低減され、輝度が改善し、キャビネットの奥行きを著しく小さくすることが可能になる。
【０００２】
（背景情報）
色ずれは、垂直視野角における輝度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、赤投影チューブ、緑投影チューブ、青投影チューブからの投影イメージによって投影スクリーンの中央に形成される白イメージの赤／青比または緑／青比の変化として定義される。
【０００３】
色ずれ問題は、いくつかの異なる色、たとえば、赤、青、緑のそれぞれのイメージ用の少なくとも３つのイメージプロジェクタが必要であるために生じる。投影スクリーンは、少なくとも３つのプロジェクタからのイメージを第１の面で受け取り、表示されるすべてのイメージについて制御された光分散でイメージを第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、通常は赤および青であり、通常はアレイ内の中央の緑プロジェクタの両側に位置決めされるプロジェクタは、規定された入射角αの、非直交方向で第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。
【０００４】
色ずれは、数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度ないし＋４０度から約−６０度ないし＋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。
【０００５】
【数３】

【０００６】
【数４】

【０００７】
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。
【０００８】
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イメージをもたらす。
【０００９】
投影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２つ以上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（lenticule）およびレンズレット（lenslet）とも呼ばれるレンチキュラ要素（lenticular element）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み合わせるか、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。
【００１０】
米国特許第４，４３２，０１０号および米国特許第４，５３６，０５６号では、投影スクリーンは、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、非球面入力レンチキュラレンズを形成している。
【００１１】
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。
【００１２】
【数５】

【００１３】
上式で、Ｃは主曲率であり、Ｋは円錐定数である。
【００１４】
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。
【００１５】
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４，４４３，８１４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４，５０２，７５５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４，９５３，９４８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。
【００１６】
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、投影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、イメージ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。多数のこのような提案の概要は、米国特許第５，１９６，９６０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、イメージ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。
【００１７】
投影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。イメージ投影機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度より小さいかまたは等しい範囲に限られている。イメージプロジェクタおよび／またはその光学系の寸法のために、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投影テレビジョン受像機が販売されたことは知られていない。
【００１８】
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、家庭用投影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。イメージプロジェクタおよび光学要素の所定寸法については、単にイメージプロジェクタまたはその光学系とスクリーンとの間の光路長を大きくすることによってのみ入射角を小さくすることができる。
【００１９】
投影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、長い光路を折り畳む鏡に依存している。可能な入射角の範囲にはたとえ鏡を使用しても下限があるので、このような努力に対する色ずれ対策の成功は、結局、限界がある。
【００２０】
ＰｏｌａｒｏｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ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、ＰｏｌａｒｏｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ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。このホログラフィック製造プロセスは、米国特許第５，５７６，８５３号に部分的に記載されている。ホログラフィック光ポリマーは、一般に、コヒーレント光を照明ビームと参照ビームに分割することによって写真イメージを記録する場合に有用である。その照明ビームはその被写体に照射される。その被写体からの反射ビームと、被写体をバイパスする参照ビームは、現像可能な感光写真組成を含む光ポリマー媒質に照射される。この２条のビームの光波は互いに干渉し、すなわち、増強および打ち消しの干渉によって、局所的にその写真組成に感光させる正弦ピークの定常波パターンと局所的にその組成を感光させないヌルの定在波パターンを生成する。この写真媒質を現像すると、対応する干渉パターンが媒質に記録される。コヒーレント参照ビームで媒質を照明することによって、被写体のイメージが再生され、所定角度範囲にわたってこのイメージを見ることができる。
【００２１】
被写体上の照明されたすべての点からの光がホログラム上のすべての点で参照ビームと干渉するので、典型的な写真の被写体を表すホログラムの記録された干渉パターンは複雑である。空白「被写体」のイメージを記録することによって（実際上、２条の参照ビームの干渉によって）空白ホログラムを作製することが可能であり、その空白ホログラムの内部の干渉パターンはより規則的である。この場合、その干渉パターンは回折格子に類似しているが、その回折格子のピッチまたは解像度は、後方の投影チューブから特定の方向へ光を湾曲または屈折させる形状にされたマクロサイズのレンチキュラ要素を有する投影スクリーンのピッチと比べてかなり密になる。
【００２２】
投影テレビジョン用の３次元ホログラフィックスクリーンは、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間に示された多数の提案のうちの１つとしてＰｏｌａｒｏｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提案された。この提案は、より高い輝度および解像度、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、ＰｏｌａｒｏｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが期待した利点に基づいた提案であった。ＰｏｌａｒｏｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、ホログラフィック投影テレビジョンスクリーンのようなものを作成可能かもし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、どんな種類の投影テレビジョンスクリーンにおける色ずれ問題も、考慮さえされていない。
【００２３】
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投影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行われてきたにもかかわらず、従来型の投影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、投影スクリーンには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投影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投影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。
【００２４】
（概要）
本明細書で教示される本発明の構成による投影テレビジョン受像機は、何桁ものオーダーで測定される色ずれ性能を著しく向上させるので、１０度または１１度よりも小さな範囲の入射角αを有する投影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投影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。これらの要因は、本発明にしたがって１つまたは２つ以上の鏡を収容し、光路長を延長することで増大する。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および比較的小さなキャビネットと同様に、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。
【００２５】
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投影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。
【００２６】
このような３次元ホログラフィックスクリーンは最初、より高い輝度および解像度、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行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、衝撃を受けるほど思いがけず低かった。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。そのうえ、現在、より大きなα入射角を特徴とする投影幾何形状を有する、より小さなキャビネットを開発することが可能である。
【００２７】
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投影テレビジョンは、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イメージ用の少なくとも３つのイメージプロジェクタ；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イメージを第１の面で受け取り、表示されるすべてのイメージについて制御された光分散でイメージを第２の面に表示する投影スクリーン；そこでは各イメージプロジェクタは投影軸を有し、およびイメージプロジェクタは、隣接する任意の２つのイメージプロジェクタが入射角αを規定する投影の収束軸（converging axes）を有するように構成される；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、表示されたイメージ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度より小さいかまたは等しい範囲内のすべての入射角について約５より小さいかまたは等しい色ずれを持つ、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：
【００２８】
【数６】

【００２９】
【数７】

【００３０】
ここで、θは一連の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。そのスクリーンの色ずれは、５より小さく、たとえば、約４、３、または場合によっては２より小さいかまたは等しくなると予想することができる。
【００３１】
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度よりも大きくかつ約１０度より小さいかまたは等しい入射角の第１のサブレンジ内のすべての入射角について約２より小さいかまたは等しく、約１０度よりも大きくかつ約３０度より小さいかまたは等しい入射角の第２のサブレンジ内のすべての入射角について約５より小さいかまたは等しい。
【００３２】
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。そのフィルムのそ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。
【００３３】
本発明の態様によれば、投影テレビジョンは、イメージプロジェクタとスクリーンの間の光路に沿って少なくとも１つの鏡を有する。イメージプロジェクタは、それぞれのイメージを個別にあるいは集合的に鏡上に投影させ、鏡は、これらのイメージをスクリーンの第１の側に反射させ、各イメージごとにスクリーンに直交する軸に対する投影角を規定する。投影スクリーンは、スクリーンの第２の側に表示されるイメージが、スクリーンに直交する軸に対して０度から５度の表示角に向けられるように、鏡によって投影スクリーン上に反射されたイメージを集束させその方向を変更する。ホログラフィックスクリーンは、ある入射角範囲にわたる入射光を収束させ、ほぼ、直交軸に垂直な線上に放出する。
【００３４】
本発明の他の態様によれば、投影スクリーンの色ずれ性能は、複数のホログラフィックスクリーン要素および／または視準要素を積み重ねることによってさらに改善することができる。たとえば、垂直視野角のスパンまたは水平視野角のスパンにわたる透光性の所望の変動を実現する垂直水平線形フレネルレンズをホログラフィックスクリーンの後方に設けることができる。代替または追加の方法として、ある視野角スパンにわたって透光性が変動する複数のホログラフィックスクリーン要素を積み重ねることができる。実際的な実施形態によれば、一方が垂直スパンを横切る所定の変動を生成し、他方が水平スパンを横切る所定の変動を生成する、少なくとも２つのホログラフィック要素が積み重ねられる。このように、ある有用な視野角範囲にわたるイメージの輝度を、利用可能な照明を十分に活用するように調整しおよび最適化することができる。また、線形変動要素は円形変動要素よりも低いコストで製造できるので、ホログラフィック要素および／または視準要素を積み重ねることによって、好ましいコストで様々な性能領域に適応できる。たとえば、線形変動フレネル要素は、円形フレネルの２５％程度の低コストで型押しするか、あるいはローラ押出しすることができる。同様に、線形に変動するホログラフィックマスタは、２つの次元での変動を規定する円形のホログラフィックマスタよりも簡単であり廉価である。
【００３５】
（好適実施形態の説明）
投影テレビジョン受像機１０を図１に図示する。投影陰極線管１４、１６、および１８のアレイ１２はそれぞれ、赤、緑、および青のイメージを生成する。それぞれの陰極線管はそれぞれのレンズ１５、１７、および１９を備える。その投影されたイメージは、鏡２０によって投影スクリーン２２上に反射される。その光路の特定の幾何形状に応じて、付加的な鏡が使用されている。その緑陰極線管１６は光路３２に沿って緑イメージを投影し、光路３２はこの例では、スクリーン２２にほぼ直交するように向けられている。言い換えれば、その光路のその中心線はスクリーンに対して垂直である。その赤陰極線管および青陰極線管はそれぞれの光路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。
【００３６】
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。ホログラム２６は、マスタホログラムを印刷したものであり、３つのプロジェクタ１４、１６、１８からの光エネルギーの分配を管理する回折パターンを実質上形成し、スクリーンの幅および／または高さを横切る方向にこの回折パターンを変化させて作ることができる。好ましい構成では、このホログラムは、光入射を入射角の範囲からのホログラム上で新しい方向に向け、より直接、前方へ光を放射することに役立つ「センタオンリ（center only）」ホログラムである。そのスクリーンは、プロジェクタからのイメージを第１の入射表面側２８で受け取り、表示されたすべてのイメージについて制御された光分散でイメージを第２の出射表面側３０上にそのイメージを表示する。
【００３７】
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．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓ＆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〜０．０１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。
【００３８】
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。ＰｏｌａｒｏｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは独自の湿式化学プロセスを使用して、そのＤＭＰ−１２８光ポリマー材料で３次元ホログラムを形成している。このプロセスは、回折ホログラフィックパターンを光ポリマー材料で形成することを含み、このパターンは、水平および／または垂直視野角の範囲にわたって変化したスクリーン利得を持たせることができる。参照ビームと、利得の所望の変化形態に対応した明暗形態を有する平面パターンから反射されたビームとを含むコヒーレント光で光ポリマーホログラフィック媒質を感光させることによって、マスタホログラムを作製することができる。
【００３９】
本明細書で説明し請求する投影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ＰｏｌａｒｏｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ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投影スクリー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。
【００４０】
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投影テレビジョンの簡単な例図である。赤陰極線管１４および青陰極線管１８の光軸３４および３６は、緑陰極線管１６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と陰極線管の背縁部との間の距離によって決定される。角度αを小さくすべきである場合、それぞれの陰極線管は互いに接近して配置しなければならず、かつ／あるいは陰極線管用のすきまを取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、陰極線管をスクリーン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。
【００４１】
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±６０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。
【００４２】
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度より小さいかまたは等しい第１のサブレンジ内のすべての入射角について約２より小さいかまたは等しく、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度より小さいかまたは等しい第２のサブレンジ内のすべての入射角について、約５より小さいかまたは等しい。第１のサブレンジのような約２より小さいかまたは等しい色ずれを、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。
【００４３】
図３を参照するとわかるように、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。
【００４４】
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（tinting）、ギラツキ防止（anti-glare）コーティング、スクラッチ防止（anti-scratch）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。
【００４５】
３次元ホログラフィック投影スクリーンの改良された色ずれ性能を低減せず、従来型の投影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投影スクリーンの態様を制御するために、スクリーンおよび／またはその構成要素層の様々な表面に他の光学レンズまたはレンチキュラアレイ（lenticular array）を設けることができる。図４は、少なくとも２つのホログラムが重ね合わされるか、あるいは積み重ねられる第１のそのような変形形態を示す。図の例によれば、±４０度の視野を横切る水平利得変化特性を有する第１のホログラムと、±２０度の視野を横切る垂直利得変化特性を有する第２のホログラムが積み重ねられる。利得変化特性は図面中の陰影によって示されているが、実際のホログラフィック要素は、照明されていないとき、その表面を横切って拡散しているように見えるに過ぎない。水平利得変化特性ホログラムおよび垂直利得変化特性ホログラムを重ね合せた結果は、センタオンリ（center-only）ホログラムとほぼ同等であるが、水平スパンは垂直スパンよりもかなり大きいので、輝度レベルは水平スパンおよび垂直スパンにわたってそれぞれの異なる率で変化する。
【００４６】
図５は、スクリーンの中央にある点での、水平視野スパン±４０度にわたるピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。グラフ上の２本の線は、水平変化特性ホログラムのみを使用した輝度と、積み重ねられた水平変化特性ホログラムおよび垂直変化特性ホログラムを使用した輝度を表す。積み重ねられたホログラムを用いた水平輝度変化特性は、水平ホログラムのみの性能にほぼ等しいか、あるいはそれよりもわずかに向上している。
【００４７】
様々な性能ドメインに関してホログラフィックスクリーンを設計する際、すべての所望の性能特性を一度に実現するスクリーンを作製することが困難であることがある。利得の垂直変化特性や水平変化特性など、いくつかの異なる要求は、積み重ねによって別々に処理することができる。この構成は、積み重ねられた２つのホログラムに限らず、たとえば、スクリーンを通る光透過の他の態様を制御するために、積み重ねられた追加のホログラムに適用することもできる。
【００４８】
図６は、水平および回転する垂直のコリメーション（collimation）を行うためにセンタオンリホログラム（すなわち、水平垂直利得変化特性を有する）と線形フレネルが積み重ねられる他の変形形態を示す。線形フレネルは、円形フレネルと比べて廉価に浮出しまたはローラ押出しすることができるので、この実施形態は好ましいコスト態様を有する。円形フレネルは、従来型のスクリーンのコストの６０％程度を占める可能性がある。線形フレネルのコストは円形フレネルのコストの約２５％である。したがって、３０％のコスト節約は可能である（すなわち、（２５％＋２５％）^*６０％＝３０％）。前述の水平ホログラムおよび回転ホログラムの場合と同様に、線形フレネルを必要に応じて水平視野スパンおよび／または垂直視野スパンを横切る方向へ変化させ、たとえば、垂直スパンおよび水平スパンで焦点距離を独立に変化させることができる。積み重ねられた２つの線形フレネルをホログラフィック要素の後方にいずれかの順序で配置することができる。
【００４９】
本発明の構成の他の態様は、十分に小さなキャビネット奥行きを有する背面投影テレジビジョンを設計する能力である。特に、本発明によるその背面投影テレビジョンは、どのイメージプロジェクタもスクリーンの直交軸に一致する投影軸を有さない複数のイメージプロジェクタを組み込むことができる。本発明の態様は、各イメージプロジェクタが、スクリーンの直交軸に対する投影角φを規定する投影軸を有する、背面投影テレビジョンを提供することができる。本発明のそのテレビジョンは、スクリーン上に表示されるイメージが、０度から５度の範囲の、スクリーンの直交軸に対する表示角度に向けられる際に、最大で３０度までの投影角φに対して補正することができる。
【００５０】
たとえば、本発明のテレビジョン設計は、極端な上向き角度を形成する投影角度に適応し、それによって、必要なキャビネット奥行きを著しく小さくすることができる。図７は、投影陰極線管１４、１６、および１８によって鏡２０上に投影されたイメージが、垂直平面内で極端に上向きの角度を形成する投影角φ_vで投影スクリーン２２上に反射されるように、スクリーン２２に対して垂直平面内で角度γ_vに配向させた鏡２０を示す。スクリーン２２は、スクリーン２２を透過したイメージが垂直平面内の表示角度θ_v０度から５度、好ましくは３度から５度に向けられるように、スクリーン２２上に反射されたイメージの方向を変更し、この場合、イメージは、極端な上向き角度を形成する投影角φ_v１０度から３０度、好ましくは１５度から３０度、最も好ましくは少なくとも１５度でスクリーン２２上に反射される。
【００５１】
本発明のこの態様を３つの異なる投影角φ_v、すなわち１０度、２０度、３０度について試験した。具体的には、光を所与の投影角φ_vでスクリーン２２の背面に反射させ、同時にいくつかの異なる垂直視野角度でスクリーン２２を透過した光の強度を測定した。これらの試験の結果を図８にグラフ形で示す。具体的には、図８は、スクリーンの中央にある点で、垂直視野スパン±２０度にわたるピーク白輝度の割合として測定された輝度のグラフである。
【００５２】
本発明の構成の他の態様は、極端な側面接近角度を形成する投影角を容易にする鏡２０を使用する能力である。図９は、投影陰極線管１６によって鏡２０上に投影されたイメージが、水平平面内で極端な側面接近角度を形成する投影角φ_hで投影スクリーン２２上に反射されるように、スクリーン２２に対して水平平面内で角度γ_hに配向させた鏡２０を示す。スクリーン２２は、スクリーン２２を透過したイメージが表示角度θ_h０度から５度、好ましくは３度から５度に向けられるようにスクリーン２２で反射されたイメージの方向を変更し、この場合、イメージは、極端な側面接近角度を形成する投影角φ_h１０度から３０度、好ましくは１５度から３０度、最も好ましくは少なくとも１５度程度でスクリーン２２上に反射される。
【００５３】
本発明のこの態様を４つの極端な側面接近角度φ_h、すなわち０度、１５度、３０度、４５度について試験した。具体的には、光を所与の投影角φ_hでスクリーン２２の背面に反射させ、同時に、スクリーン２２を透過した光の強度を測定し、赤／緑色ずれおよび赤／青色ずれを水平視野角の関数として測定した。これらの試験の結果を図１０から図１７にグラフ形で示す。具体的には、図１０および図１１は、それぞれ、角度φ_h０度についての、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑色ずれおよび赤／青色ずれのグラフと、スクリーンの中央にある点で、水平視野スパン±４０度にわたるピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。図１２および図１３は、それぞれ、角度φ_h１５度についての、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑色ずれおよび赤／青色ずれのグラフと、スクリーンの中央にある点で、水平視野スパン±４０度にわたるピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。図１４および図１５は、それぞれ、角度φ_h３０度についての、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑色ずれおよび赤／青色ずれのグラフと、スクリーンの中央にある点で、水平視野スパン±４０度にわたるピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。図１６および図１７は、それぞれ、角度φ_h４５度についての、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑色ずれおよび赤／青色ずれのグラフと、スクリーンの中央にある点で、水平視野スパン±４０度にわたるピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。
【００５４】
本発明の他の変形形態では、個々の各投影陰極線管が別々の少なくとも１つの鏡と協働し、別々の鏡が、それによって反射されたそれぞれのイメージがスクリーンの背面上の同じ点に収束するように配向される。図１８は、本発明のこの変形形態の好ましい例を示し、この場合、鏡２０は鏡５０、５５、および６０で置き換えられる。鏡５０、５５、および６０は、スクリーン２２の中央に収束する光軸に沿って光を反射するように個別に配向され、イメージはそれぞれ、投影陰極線管１４、１６、および１８によって投影される。本発明、および特にホログラフィックスクリーンの概念によれば、光軸をスクリーン２２に直交する方向に極端に近づける必要のない鏡５０、５５、および６０を使用することができる。むしろ、本発明の概念を使用した場合、鏡５０、５５、および６０によってスクリーン２２上に反射されるイメージは、投影角φ０度から３０度、好ましくは１５度から３０度、最も好ましくは約１５度でスクリーン２２に入射することができる。
【００５５】
本明細書で行った開示に照らして当業者にとって直ちに明らかになる本発明のこれらおよび他の態様により、可能と考えられていたものよりも小さいキャビネットサイズを有する後方投影スクリーンテレビジョンの設計および生産を容易にすることが可能である。
【００５６】
本発明を前述の例示的な実施形態と共に開示したが、当業者には他の実施形態が明らかであろう。本発明は、具体的に説明した実施形態に限るものではなく、したがって、排他的な権利が請求されている本発明の趣旨および範囲を評価するには、上記の議論ではなく添付の特許請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
現在好ましい本発明のある例示的な実施形態が図示されている。本発明が、一例として開示されている実施形態に限らず、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内で変更できることを理解するであろう。
【図１】本明細書で教示されている本発明の構成による投影テレビジョンの図である。
【図２】本発明の構成を説明する上で有用な投影テレビジョン幾何形状の簡略図である。
【図３】本発明の構成による補強投影スクリーンの側面図である。
【図４】水平視野角および垂直視野角をそれぞれ横切る利得変動を含む重ね合わせられた２つのホログラムを有する投影スクリーンの代替実施形態の概略図である。
【図５】積み重ねられた垂直変動ホログラフィック要素を有する水平変動ホログラフィック要素と、積み重ねられた垂直変動ホログラフィック要素を有しない水平変動ホログラフィック要素とを使用した、水平視野角の関数としてのピーク白輝度の割合のグラフを示す図である。
【図６】積み重ねられたホログラフィックスクリーン層および視準スクリーン層を有する代替実施形態の概略図である。
【図７】本発明の構成を説明する上で有用な投影テレビジョン幾何形状の他の簡略図である。
【図８】垂直平面内の投影角度φ_V１０度、２０度、および３０度について、スクリーンの中心にある点で、垂直視野スパン±２０度にわたってピーク白輝度の割合として測定された輝度のグラフである。
【図９】本発明の構成について説明する上で有用な投影テレビジョン幾何形状の他の簡略図である。
【図１０】水平平面内の投影角度φ_h０度について、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑および赤／青色ずれのグラフである。
【図１１】水平平面内の投影角度φ_h０度について、スクリーンの中心にある点で、水平視野スパン±４０度にわたってピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。
【図１２】水平平面内の投影角度φ_h１５度について、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑および赤／青色ずれのグラフである。
【図１３】水平平面内の投影角度φ_h１５度について、スクリーンの中心にある点で、水平視野スパン±４０度にわたってピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。
【図１４】水平平面内の投影角度φ_h３０度について、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑および赤／青色ずれのグラフである。
【図１５】水平平面内の投影角度φ_h３０度について、スクリーンの中心にある点で、水平視野スパン±４０度にわたってピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。
【図１６】水平平面内の投影角度φ_h４５度について、水平視野スパン±４０度にわたって観測された赤／緑および赤／青色ずれのグラフである。
【図１７】水平平面内の投影角度φ_h４５度について、スクリーンの中心にある点で、水平視野スパン±４０度にわたってピーク白輝度の割合として測定されたスクリーン輝度のグラフである。
【図１８】本発明の構成について説明する上で有用な投影テレビジョン幾何形状の他の簡略図である。[0001]
(background)
(Field of Invention)
The present invention relates to the field of projection television receivers, and in particular to a projection television receiver having a projection source oriented toward at least one mirror that transmits light onto the back of a holographic screen. A holographic screen focuses light over a range of incident angles and changes the direction of this light to be parallel with an orthogonal axis to the screen. By combining a holographic screen with one or more mirrors, color shift is significantly reduced, brightness is improved, and the cabinet depth can be significantly reduced.
[0002]
(Background information)
Color misalignment is achieved by observing the luminance peak at the vertical viewing angle, so that the projected image from the red, green, and blue projection tubes is centered on the projection screen when viewed at various angles in the horizontal plane. Is defined as the change in the red / blue or green / blue ratio of the white image formed.
[0003]
The color misregistration problem arises because at least three image projectors are required for each of several different colors, eg, red, blue, and green images. The projection screen receives images from at least three projectors on the first side and displays the images on the second side with controlled light dispersion for all displayed images. One projector, i.e., normally green, usually in the center of the projector array, has a first light path in a direction substantially perpendicular to the screen. At least two projectors, i.e. projectors, usually red and blue, usually positioned on either side of the central green projector in the array, are of the first optical path in a non-orthogonal direction with a defined angle of incidence α. Each optical path converges in the direction. Color misregistration is caused by the non-orthogonal relationship of the red and blue projectors to the screen and green projector. As a result of the color shift, the color tone will be different everywhere on the screen. A state where the color difference is large is often referred to as insufficient white uniformity. The smaller the color shift, the better the white uniformity.
[0004]
Color shifts are indicated by a number scale, with smaller numbers indicating weaker color shifts and better white uniformity. According to the general procedure, the red brightness, green brightness, from various horizontal viewing angles, usually in increments of 5 degrees or 10 degrees, at least from about -40 degrees to +40 degrees to about -60 degrees to +60 degrees, And the blue luminance value is measured on the screen. Positive and negative angles represent the right and left horizontal viewing angles with respect to the center of the screen, respectively. These measurements are taken at the peak vertical viewing angle. Red data, green data, and blue data are normalized to 1 at 0 degrees. One or both of the following equations (I) and (II) are evaluated at each angle.
[0005]
[Equation 3]

[0006]
[Expression 4]

[0007]
Where θ is any angle within the horizontal viewing angle, C (θ) is the color shift at angle θ, red (θ) is the red luminance level at angle θ, and blue (θ) Is the blue luminance level at angle θ, and green (θ) is the green luminance level at angle θ. The maximum of these values is screen color misregistration.
[0008]
In general, the color shift should nominally be 5 or less in a commercially acceptable screen design. While other engineering and design constraints may sometimes require the color shift to be somewhat higher than 5, such color shift performance is undesirable and usually results in white uniformity. Results in an inadequate perceptually inferior image.
[0009]
Screens for projection television receivers are generally manufactured by an extrusion process using one or more patterned rollers to form the surface of the thermoplastic sheet material. This shape is generally an array of lenticular elements, also called lenticules and lenslets. The lenticular elements can be formed on one or both sides of the same sheet material, or only on one side of several different sheets, and then these sheets can be combined permanently as a laminating unit or function as a laminating unit Can be attached in other ways to be adjacent to each other. In many designs, one surface of the screen is designed as a Fresnel lens to diffuse light. Prior art struggles to reduce color shift and improve white uniformity focus on only two aspects of the screen. One aspect is the shape and arrangement of the lenticular elements. The other aspect is a range of screen materials or screen materials that are partly doped with light diffusing particles to control light diffusion. These struggles are illustrated by the following patent documents:
[0010]
In US Pat. No. 4,432,010 and US Pat. No. 4,536,056, the projection screen includes a light transmissive lenticular sheet having an entrance surface and an exit surface. The input surface is characterized by a horizontal diffusion lenticular profile having a ratio (Xv / R1) of undulation depth Xv and paraxial radius of curvature R1 in the range of 0.5 to 1.8. The profile is vertically long along the optical axis and forms an aspherical input lenticular lens.
[0011]
It is common to use a screen with a double-sided lenticular lens. Such a screen comprises a cylindrical entrance lenticular element on the entrance surface of the screen, a cylindrical lenticular element formed on the exit surface of the screen, and a light absorbing layer formed on the light non-convergent portion of the exit surface. Have. The incident lenticular element and the outgoing lenticular element are each shown in the shape of a circle, an ellipse, or a hyperbola represented by the following formula (III).
[0012]
[Equation 5]

[0013]
Where C is the principal curvature and K is the conic constant.
[0014]
Alternatively, the lenslet group has a curve with higher order terms added than the second order.
[0015]
In screens made using something like a double-sided lenticular lens, it has been proposed to identify the positional relationship between the entrance lens and the exit lens, or between the lenticular elements forming the lens. . For example, US Pat. No. 4,443,814 teaches positioning the entrance and exit lenses so that the lens surface of one lens is at the focal point of the other lens. For example, Japanese Patent Application No. 58-59436 teaches that the eccentricity of the incident lens is approximately equal to the reciprocal of the refractive index of the material making up the lenticular lens. Further, for example, U.S. Pat. No. 4,502,755 combines two sheets of double-sided lenticular lenses so that the optical axis planes of the respective lenticular lenses are at right angles to each other, and is located around one lens. It is taught to form a double-sided lenticular lens where the entrance and exit lenses are asymmetric with respect to the optical axis. In U.S. Pat. No. 4,953,948, light is transmitted only at the valley of the incident lens so that the tolerance of the optical axis misalignment and the tolerance of thickness difference can be increased or the color misregistration can be reduced. It is also taught to shift the convergence position from the exit lens surface toward the field of view.
[0016]
In addition to various proposals for reducing color shift or white non-uniformity, other proposals for improving projection screen performance include brightening the image both horizontally and vertically, It is aimed at ensuring an appropriate view. A summary of many such proposals is described in US Pat. No. 5,196,960. This patent itself includes an entrance lens layer having an entrance lens and an exit lens layer having an exit lens, and the lens surface of the exit lens is formed at or near the light convergence point of the entrance lens, and the entrance lens layer and the exit lens. Teaches a double-sided lenticular lens sheet in which each layer is formed of a substantially transparent thermoplastic resin, at least the exit layer contains diffusing fine particles, and there is a difference in light diffusion characteristics between the entrance lens layer and the exit lens layer ing. A plurality of incident lenses form a cylindrical lens. The exit lens is formed of a plurality of exit lens layers, and has a lens surface at or near the light convergence point of each lens of the entrance lens layer. Further, the light absorption layer is formed in the non-converging portion of the outgoing lens layer. This screen design is said to provide sufficient horizontal viewing angle, reduce color shift, brighten the image, and facilitate manufacture by the extrusion process.
[0017]
Despite being actively developed over the years in projection screen design, the improvements achieved are at most incremental and, furthermore, have not been successful in exceeding certain standards. Its angle of incidence, defined by the geometry of the image projector, is referred to herein as angle α and is generally limited to a range greater than 0 degrees and less than or equal to about 10 degrees or 11 degrees. It has been. Due to the dimensions of the image projector and / or its optics, it is almost impossible to make the angle α close to 0 degrees. In the range where angle α is less than about 10 degrees or 11 degrees, the best color shift performance achieved is about 5, as measured according to equations (I) and (II). The best color shift performance already achieved with angles exceeding about 10 degrees or 11 degrees is not commercially accepted. In fact, it is not known that projection television receivers with an angle α greater than 10 degrees or 11 degrees have been sold.
[0018]
If the angle of α is small, it will cause noticeable and undesirable results, i.e., a very large cabinet depth is required for a home projection television receiver. This large depth is a direct result of the need to deal with optical paths with small incident angles (α). With respect to the predetermined dimensions of the image projector and the optical element, the incident angle can be reduced only by increasing the optical path length between the image projector or its optical system and the screen.
[0019]
Techniques for reducing the dimensions of a projection television cabinet generally rely on mirrors that fold long light paths. Since the range of possible incident angles has a lower limit even if a mirror is used, the success of color misregistration countermeasures for such efforts is ultimately limited.
[0020]
Polaroid Corporation sells a photopolymer designed as DMP-128®, which can be produced as a three-dimensional hologram using a proprietary process. This holographic manufacturing process is described in part in US Pat. No. 5,576,853. Holographic photopolymers are generally useful for recording photographic images by splitting coherent light into an illumination beam and a reference beam. The illumination beam irradiates the subject. The reflected beam from the subject and the reference beam that bypasses the subject are applied to a photopolymer medium containing a developable photosensitive photographic composition. The light waves of the two beams interfere with each other, that is, a sine peak standing wave pattern that locally exposes the photographic composition by interference of enhancement and cancellation, and a null standing wave pattern that does not locally expose the composition. Is generated. When this photographic medium is developed, a corresponding interference pattern is recorded on the medium. By illuminating the medium with a coherent reference beam, the image of the subject is reconstructed and can be viewed over a range of angles.
[0021]
Since the light from all illuminated points on the object interferes with the reference beam at all points on the hologram, the recorded interference pattern of the hologram representing the typical photographic object is complex. It is possible to create a blank hologram by recording a blank “subject” image (in practice by interference of two reference beams), and the interference pattern inside the blank hologram is more regular. In this case, the interference pattern is similar to a diffraction grating, but the pitch or resolution of the diffraction grating is a macro-sized lenticular element shaped to bend or refract light in a specific direction from the rear projection tube. It is considerably denser than the pitch of the projection screen it has.
[0022]
Three-dimensional holographic screens for projection televisions are one of the many proposals presented during the effort to establish a market for DMP-128® photopolymer holographic products. Proposed by the Corporation. This proposal was based on the benefits expected by Polaroid Corporation in terms of higher brightness and resolution, lower manufacturing costs, lower weight, and resistance to the wear that the two-piece screen experiences during transport. Polaroid Corporation does not propose any specific holographic configuration for large quantities of holographic elements that may be able to create something like a holographic projection television screen, either holographic or otherwise Regardless, the color misregistration problem in any kind of projection television screen is not even considered.
[0023]
In general, a projection television having a screen with a color shift less than 5 and possibly much less than 5 and a screen with a color shift as low as 5 when the angle α is much greater than 10 or 11 degrees. Except for incremental changes in lenticular element shape and position and diffuser in conventional projection screens, despite the intensive development over the years to provide a receiver The solution to the color misregistration problem has not progressed. In addition, despite the proposal that 3D holograms are useful for projection screens, there is nothing to do with color misregistration, but efforts have been made to provide projection televisions using 3D holographic screens. Not. The long-awaited need for a projection television receiver that has significantly improved color shift performance and can be incorporated into a significantly smaller cabinet remains unfulfilled.
[0024]
(Overview)
Projection television receivers in accordance with the inventive configurations taught herein significantly improve color shift performance measured on the order of orders of magnitude, so that incident angles α in the range of less than 10 degrees or 11 degrees can be achieved. A color shift of 2 or less can be achieved using a projection television receiver. Furthermore, due to the significantly high color shift performance, a commercially acceptable projection television receiver with an incident angle up to about 30 degrees can be provided in a much smaller cabinet. These factors are increased by accommodating one or more mirrors in accordance with the present invention and extending the optical path length. The color misregistration performance of such a large α angle receiver is at least as good as a small α angle conventional receiver with a color misregistration performance of 5, for example, and a receiver with a small α angle and comparison As with a small cabinet, one can expect to approach values as low as about 2, or in some cases to reach such values.
[0025]
These results are obtained by completely abandoning the extruded lens screen technique. Instead, the projection television receiver according to the configuration of the invention has a screen formed of a three-dimensional hologram formed on a substrate, for example a polyethylene film such as Mylar®.
[0026]
Such 3D holographic screens were initially developed due to the expected benefits in terms of higher brightness and resolution, lower manufacturing costs, lower weight, and resistance to wear that the two-piece screen experiences during transportation, for example. It was done. The color shift performance of the 3D holographic screen was found when testing to determine if the optical properties of the 3D screen were at least as good as conventional screens. The color misregistration performance of the three-dimensional holographic screen, measured by equations (I) and (II), was unexpectedly low enough to be impacted. The barrier that limited the improvement of the prior art to incremental steps was completely eliminated. Moreover, it is now possible to develop smaller cabinets with a projection geometry that is characterized by a larger alpha incident angle.
[0027]
A projection television according to the configuration of the present invention that has more than expected properties associated with a three-dimensional holographic screen and is taught herein consists of: At least three image projectors for each image of each different color; formed with a three-dimensional hologram disposed on the substrate, receiving the image from the projector on the first side and controlling for all displayed images A projection screen for displaying an image on a second surface with a distributed light dispersion; wherein each image projector has a projection axis, and the image projector is a projection in which any two adjacent image projectors define an angle of incidence α The three-dimensional hologram representing a three-dimensional array of lenticular elements has an effective configuration for reducing the color shift of the displayed image. The screen is greater than 0 degrees and less than or equal to about 30 degrees With about 5 less than or equal to color shift for all incident angles, wherein the color shift is determined by the maximum value obtained from at least one of the following formulas:
[0028]
[Formula 6]

[0029]
[Expression 7]

[0030]
Where θ is an arbitrary angle within a series of horizontal viewing angles, C (θ) is a color shift at angle θ, red (θ) is a red luminance level at angle θ, and blue (θ ) Is a blue luminance level at an angle θ, and green (θ) is a green luminance level at an angle θ. The color shift of the screen can be expected to be less than 5, for example about 4, 3 or even less than or equal to 2.
[0031]
For known barriers when the angle of incidence is about 10 degrees or 11 degrees, the color shift of the screen is all incidents in the first sub-range with an angle of incidence greater than 0 degrees and less than or equal to about 10 degrees. Less than or equal to about 2 for the angle, less than or equal to about 5 for all incident angles in the second sub-range of incident angles greater than about 10 degrees and less than or equal to about 30 degrees.
[0032]
The screen further comprises a layered acrylic material light transmission enhancing member having a thickness in the range of about 2 mm to 4 mm, for example. The substrate is composed of a highly durable and transparent water-repellent film such as a polyethylene terephthalate resin film. The substrate may be a film having a thickness in the range of about 1 mil to 10 mil (about 25.4 microns to 254 microns). A thickness of about 7 mils has been found to adequately support the three-dimensional hologram. The thickness of the film has nothing to do with performance. The three-dimensional hologram has a thickness in the range of about 20 microns or less.
[0033]
According to an aspect of the invention, the projection television has at least one mirror along the optical path between the image projector and the screen. An image projector projects each image individually or collectively onto a mirror, and the mirror reflects these images to the first side of the screen, with each image having a projection angle with respect to an axis orthogonal to the screen. Stipulate. The projection screen reflects the image reflected by the mirror onto the projection screen so that the image displayed on the second side of the screen is oriented at a display angle of 0 to 5 degrees with respect to an axis orthogonal to the screen. Focus and change its direction. A holographic screen focuses incident light over a range of incident angles and emits it approximately on a line perpendicular to the orthogonal axis.
[0034]
According to another aspect of the invention, the color shift performance of the projection screen can be further improved by stacking multiple holographic screen elements and / or collimation elements. For example, a vertical horizontal linear Fresnel lens can be provided behind the holographic screen that achieves the desired variation in translucency across a vertical viewing angle span or a horizontal viewing angle span. As an alternative or additional method, a plurality of holographic screen elements with varying translucency over a viewing angle span can be stacked. According to a practical embodiment, at least two holographic elements are stacked, one producing a predetermined variation across the vertical span and the other producing a predetermined variation across the horizontal span. In this way, the brightness of an image over a useful viewing angle range can be adjusted and optimized to fully utilize the available illumination. Also, linear variable elements can be manufactured at a lower cost than circular variable elements, and by stacking holographic and / or collimating elements, it is possible to adapt to various performance areas at a favorable cost. For example, linear fluctuating Fresnel elements can be stamped or roller extruded at a cost as low as 25% of circular Fresnel. Similarly, linearly varying holographic masters are simpler and less expensive than circular holographic masters that define variation in two dimensions.
[0035]
(Description of preferred embodiment)
A projection television receiver 10 is illustrated in FIG. An array 12 of projection

cathode ray tubes

14, 16, and 18 produces red, green, and blue images, respectively. Each cathode ray tube is provided with a

respective lens

15, 17 and 19. The projected image is reflected by the mirror 20 onto the projection screen 22. Depending on the specific geometry of the optical path, additional mirrors are used. The green cathode ray tube 16 projects a green image along the optical path 32, and the optical path 32 is oriented to be substantially orthogonal to the screen 22 in this example. In other words, the center line of the optical path is perpendicular to the screen. The red and blue cathode ray tubes have respective

optical paths

34 and 36 that converge toward the first optical path 32 at a defined incident angle α in a non-orthogonal direction. This incident angle causes the problem of color misregistration.
[0036]
The screen 22 includes a three-dimensional hologram 26 disposed on a substrate 24. The hologram 26 is a print of a master hologram that substantially forms a diffraction pattern that manages the distribution of light energy from the three

projectors

14, 16, 18, in a direction across the width and / or height of the screen. This diffraction pattern can be changed. In a preferred configuration, the hologram is a “center only” hologram that serves to direct light incidence in a new direction on the hologram from the range of incident angles and to emit light more directly forward. The screen receives the image from the projector on the first entrance surface side 28 and displays the image on the second exit surface side 30 with controlled light dispersion for all displayed images.
[0037]
The substrate is preferably a highly durable, transparent and water-repellent film such as a polyethylene terephthalate resin film. One such film is E.I. under the trademark Mylar®. I. du Pont de Nemours & Co. Can be obtained from The film substrate has a thickness in the range of about 1 mil to 10 mil, i.e., about 0.001 inch to 0.01 inch or about 25.4 microns to 254 microns. A film having a thickness of about 7 mils (177.8 microns) has been found to adequately support the three-dimensional hologram disposed thereon. The thickness of the film generally does not affect the screen performance, and in particular does not affect the color shift performance, and several different thickness films may be used. The thickness of the three-dimensional hologram 26 is about 20 microns or less.
[0038]
This three-dimensional holographic screen can be obtained from at least two sources. Polaroid Corporation uses a unique wet chemical process to form a three-dimensional hologram with its DMP-128 photopolymer material. This process includes forming a diffractive holographic pattern from a photopolymer material, which can have a screen gain that varies over a range of horizontal and / or vertical viewing angles. A master hologram can be made by exposing a photopolymer holographic medium with coherent light that includes a reference beam and a beam reflected from a planar pattern having a light and dark form corresponding to the desired change in gain.
[0039]
The proposed embodiment for the three-dimensional holographic screen used in the projection television receiver described and claimed herein was manufactured by the Polaroid Corporation wet chemical process according to the following performance specifications.
Horizontal half viewing angle: 38 degrees ± 3 degrees
Vertical half viewing angle: 10 degrees ± 1 degree
Screen gain: ≧ 8
Color shift: ≦ 3
Here, the horizontal and vertical viewing angles are measured in a conventional manner, and the screen gain is measured in the direction orthogonal to the screen, the light intensity from the light source towards the back of the viewing surface and the front of the viewing surface. Is the quotient of the light intensity from the viewer to the viewer, and the color shift is measured as described above. The extraordinary color misregistration performance of the three-dimensional holographic projection screen was completely unexpected, as explained in the overview.
[0040]
FIG. 2 is a simple example diagram of a projection television in which a mirror and a lens are omitted for explaining the color misregistration performance. The

optical axes

34 and 36 of the red cathode ray tube 14 and the blue cathode ray tube 18 are symmetrically aligned with the incident angle α with respect to the optical axis 32 of the green cathode ray tube 16. The minimum cabinet depth D is determined by the distance between the screen 22 and the back edge of the cathode ray tube. Understand that if the angle α should be small, each cathode ray tube must be placed close to each other and / or further away from the screen to provide clearance for the cathode ray tube I want to be. Such interference cannot be avoided at a sufficiently small angle α. In this case, the minimum depth D of the cabinet becomes large, which is not desirable. Conversely, as the angle α increases, the cathode ray tube can be brought closer to the screen 22 and the minimum depth D of the cabinet can be reduced.
[0041]
On the viewing side of the screen 22, the two horizontal half viewing angles are designated as -β and + β. A total horizontal viewing angle 2β is also defined. The half viewing angle is usually in the range of ± 40 degrees to ± 60 degrees. There are a plurality of specific angles θ within each half-angle, and at these angles, the color shift can be measured and determined according to the above-described equations (I) and (II).
[0042]
For known barriers at an incident angle of about 10 degrees or 11 degrees, the color shift of the three-dimensional holographic screen is all within the first subrange where the incident angle is greater than 0 degrees and less than or equal to about 10 degrees. With respect to the angle of incidence, less than or equal to about 2, the screen color shift is about 5 for all angles of incidence within the second subrange where the angle of incidence is greater than about 10 degrees and less than or equal to about 30 degrees. Less than or equal. It is expected that a color shift of less than or equal to about 2 as in the first sub-range can be achieved with a second sub-range with a larger incident angle.
[0043]
As can be seen with reference to FIG. 3, the substrate 24 includes a transparent film, such as Mylar®, as described above. The photopolymer material on which the three-dimensional hologram 26 is formed is supported on the film layer 24. A suitable photopolymer material is DMP-128®.
[0044]
The screen 22 can further include a light transmission enhancing member 38 of an acrylic material, such as, for example, polymethyl methacrylate (PMMA). Polycarbonate materials can also be used. The reinforcing member 38 is a layer having a thickness in the range of about 2 mm to 4 mm in this embodiment. The screen 22 and the reinforcing member are adhered to each other across the entire boundary 40 of the holographic layer 26 and the reinforcing member 38. Adhesive, radiant, and / or thermal bonding techniques can be used. For example, the reinforcing layer surface 42 may be treated with one or more of tinting, anti-glare coating, anti-scratch coating.
[0045]
In order to control the aspect of the projection screen with respect to performance characteristics other than the color misregistration performance, as known in conventional projection screens, without reducing the improved color misregistration performance of the three-dimensional holographic projection screen. Other optical lenses or lenticular arrays can be provided on various surfaces of the component layers and / or. FIG. 4 shows a first such variant in which at least two holograms are superimposed or stacked. According to the illustrated example, a first hologram having a horizontal gain change characteristic across a ± 40 degree field of view and a second hologram having a vertical gain change characteristic across a ± 20 degree field of view are stacked. Although the gain variation characteristic is shown by the shading in the drawing, the actual holographic element only appears to diffuse across its surface when not illuminated. The result of superimposing the horizontal gain change characteristic hologram and the vertical gain change characteristic hologram is almost the same as a center-only hologram, but the horizontal span is much larger than the vertical span, so the brightness level is horizontal and vertical. It varies at different rates over the span.
[0046]
FIG. 5 is a graph of screen brightness measured as a percentage of peak white brightness over a horizontal field span of ± 40 degrees at a point in the center of the screen. The two lines on the graph represent the luminance using only the horizontal change characteristic hologram and the luminance using the stacked horizontal change characteristic hologram and vertical change characteristic hologram. The horizontal luminance change characteristic using the stacked holograms is approximately equal to or slightly improved from the performance of only the horizontal hologram.
[0047]
When designing holographic screens for various performance domains, it may be difficult to create a screen that achieves all the desired performance characteristics at once. Several different requirements, such as vertical and horizontal gain characteristics, can be handled separately by stacking. This configuration is not limited to two stacked holograms, but can be applied to additional holograms stacked, for example, to control other aspects of light transmission through the screen.
[0048]
FIG. 6 shows another variation in which a center-only hologram (ie, with horizontal-vertical gain variation characteristics) and a linear Fresnel are stacked for horizontal and rotating vertical collimation. This embodiment has a preferred cost aspect because linear Fresnel can be raised or roller extruded at a lower cost compared to circular Fresnel. Circular Fresnel can account for as much as 60% of the cost of conventional screens. The cost of linear Fresnel is about 25% of the cost of circular Fresnel. Thus, a 30% cost saving is possible (ie (25% + 25%) ^* 60% = 30%). As with the previous horizontal and rotating holograms, the linear Fresnel is changed as needed across the horizontal and / or vertical field spans, eg, the focal length is independently changed in the vertical and horizontal spans. Can be made. The two stacked linear Fresnels can be placed in either order behind the holographic element.
[0049]
Another aspect of the configuration of the present invention is the ability to design a rear projection television having a sufficiently small cabinet depth. In particular, the rear projection television according to the invention can incorporate a plurality of image projectors in which no image projector has a projection axis that coincides with the orthogonal axis of the screen. An aspect of the present invention can provide a rear projection television in which each image projector has a projection axis that defines a projection angle φ with respect to the orthogonal axis of the screen. The television of the present invention is suitable for projection angles φ up to 30 degrees when the image displayed on the screen is oriented at a display angle with respect to the orthogonal axis of the screen in the range of 0 to 5 degrees. Can be corrected.
[0050]
For example, the television design of the present invention can accommodate projection angles that form extreme upward angles, thereby significantly reducing the required cabinet depth. FIG. 7 shows a projection angle φ where the images projected onto the mirror 20 by the projection

cathode ray tubes

14, 16 and 18 form an extremely upward angle in the vertical plane. _v At an angle γ in a vertical plane relative to the screen 22 such that it is reflected on the projection screen 22 at _v The mirror 20 is shown in FIG. The screen 22 has a display angle θ in which the image transmitted through the screen 22 is in a vertical plane. _v The direction of the image reflected on the screen 22 is changed so that it is directed from 0 to 5 degrees, preferably from 3 to 5 degrees, in which case the image has a projection angle φ that forms an extreme upward angle. _v Reflected on the screen 22 at 10 to 30 degrees, preferably 15 to 30 degrees, and most preferably at least 15 degrees.
[0051]
This aspect of the present invention is represented by three different projection angles φ _v I.e., 10 degrees, 20 degrees, and 30 degrees. Specifically, light is given a given projection angle φ _v The intensity of the light reflected at the back of the screen 22 and simultaneously transmitted through the screen 22 at several different vertical viewing angles was measured. The results of these tests are shown in graph form in FIG. Specifically, FIG. 8 is a graph of luminance measured as a percentage of peak white luminance over a vertical viewing span of ± 20 degrees at a point in the center of the screen.
[0052]
Another aspect of the configuration of the present invention is the ability to use the mirror 20 to facilitate projection angles that form extreme side approach angles. FIG. 9 shows a projection angle φ where the image projected on the mirror 20 by the projection cathode ray tube 16 forms an extreme side approach angle in the horizontal plane. _h At an angle γ in a horizontal plane with respect to the screen 22 so that it is reflected on the projection screen 22 at _h The mirror 20 is shown in FIG. As for the screen 22, the image transmitted through the screen 22 is displayed at an angle θ. _h The direction of the image reflected by the screen 22 is changed so that it is directed from 0 to 5 degrees, preferably from 3 to 5 degrees, in which case the image has a projection angle φ that forms an extreme side approach angle. _h It is reflected on the screen 22 by 10 to 30 degrees, preferably 15 to 30 degrees, and most preferably at least about 15 degrees.
[0053]
This embodiment of the present invention has four extreme side approach angles φ _h That is, 0 degree, 15 degree, 30 degree, and 45 degree were tested. Specifically, light is given a given projection angle φ _h The intensity of light reflected on the back of the screen 22 and transmitted through the screen 22 was measured at the same time, and red / green shift and red / blue shift were measured as a function of the horizontal viewing angle. The results of these tests are shown in graph form in FIGS. Specifically, FIG. 10 and FIG. _h Measured as a percentage of peak white luminance over a horizontal field span of ± 40 degrees at the center of the screen with red / green and red / blue line graphs observed over a horizontal field span of ± 40 degrees at 0 degrees It is the graph of the screen brightness made. 12 and 13 respectively show the angle φ _h Graph of red / green color shift and red / blue color shift observed over a horizontal field span of ± 40 degrees for 15 degrees and the percentage of peak white luminance over the horizontal field span of ± 40 degrees at the center of the screen. It is the graph of the screen brightness made. 14 and 15 respectively show the angle φ _h Measured as a percentage of peak white luminance over a horizontal field span of ± 40 degrees at the center of the screen with red / green and red / blue line graphs observed over a horizontal field span of ± 40 degrees for 30 degrees. It is the graph of the screen brightness made. 16 and 17 show the angle φ _h Measured as a percentage of peak white luminance over a horizontal field span of ± 40 degrees at the center of the screen with red / green and red / blue color shift graphs observed over a horizontal field span of ± 40 degrees for 45 degrees. It is the graph of the screen brightness made.
[0054]
In another variant of the invention, each individual projection cathode ray tube cooperates with a separate at least one mirror so that each mirror reflected thereby converges on the same point on the back of the screen. Orientated. FIG. 18 shows a preferred example of this variant of the invention, in which the mirror 20 is replaced with

mirrors

50, 55 and 60. The

mirrors

50, 55, and 60 are individually oriented to reflect light along an optical axis that converges to the center of the screen 22, and the images are projected by projection

cathode ray tubes

14, 16, and 18, respectively. According to the present invention, and in particular the concept of a holographic screen, mirrors 50, 55 and 60 can be used that do not require the optical axis to be extremely close to the direction orthogonal to the screen 22. Rather, using the concept of the present invention, the image reflected by the

mirrors

50, 55 and 60 onto the screen 22 will have a projection angle of φ0 to 30 degrees, preferably 15 to 30 degrees, and most preferably about 15 Can enter the screen 22 at a degree.
[0055]
In accordance with these and other aspects of the present invention, which will be readily apparent to those skilled in the art in light of the disclosure made herein, the design and production of rear projection screen televisions having a cabinet size smaller than was considered possible Can be made easier.
[0056]
Although the invention has been disclosed with the foregoing exemplary embodiments, other embodiments will be apparent to those skilled in the art. The present invention is not limited to the specifically described embodiments, and therefore, to evaluate the spirit and scope of the present invention claimed for exclusive rights, it is not the above discussion but the appended claims. You should refer to the range.
[Brief description of the drawings]
One exemplary embodiment of the presently preferred invention is illustrated. It will be understood that the invention is not limited to the embodiments disclosed by way of example, but can be varied within the spirit and scope of the appended claims.
FIG. 1 is a diagram of a projection television according to the arrangement of the invention taught herein.
FIG. 2 is a simplified diagram of a projection television geometry useful in describing the configuration of the present invention.
FIG. 3 is a side view of a reinforced projection screen according to the configuration of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of an alternative embodiment of a projection screen having two superimposed holograms including gain variations across horizontal and vertical viewing angles, respectively.
FIG. 5 shows the peak as a function of horizontal viewing angle using a horizontally varying holographic element with stacked vertically varying holographic elements and a horizontally varying holographic element without stacked vertically varying holographic elements. It is a figure which shows the graph of the ratio of white luminance.
FIG. 6 is a schematic diagram of an alternative embodiment having stacked holographic screen layers and collimating screen layers.
FIG. 7 is another simplified diagram of a projection television geometry useful in describing the configuration of the present invention.
FIG. 8: Projection angle φ in the vertical plane _V FIG. 6 is a graph of luminance measured as a percentage of peak white luminance over a vertical field span of ± 20 degrees at points in the center of the screen for 10 degrees, 20 degrees, and 30 degrees.
FIG. 9 is another simplified diagram of a projection television geometry useful in describing the configuration of the present invention.
FIG. 10 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 4 is a graph of red / green and red / blue shift observed over a horizontal field span of +/− 40 degrees for 0 degrees.
FIG. 11 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 6 is a graph of screen brightness measured as a percentage of peak white brightness over a horizontal viewing span of ± 40 degrees at a point at the center of the screen for 0 degrees.
FIG. 12 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 6 is a graph of red / green and red / blue shift observed over a horizontal field span of ± 40 degrees for 15 degrees.
FIG. 13 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 6 is a graph of screen brightness measured as a percentage of peak white brightness over a horizontal viewing span of ± 40 degrees at a point at the center of the screen for 15 degrees.
FIG. 14 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 5 is a graph of red / green and red / blue shift observed over a horizontal field span of ± 40 degrees for 30 degrees.
FIG. 15 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 5 is a graph of screen brightness measured as a percentage of peak white brightness over a horizontal viewing span of ± 40 degrees at a point at the center of the screen for 30 degrees.
FIG. 16 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 4 is a graph of red / green and red / blue misalignment observed over a horizontal field span of ± 40 degrees for 45 degrees.
FIG. 17 is a projection angle φ in a horizontal plane. _h FIG. 6 is a graph of screen brightness measured as a percentage of peak white brightness over a horizontal viewing span of ± 40 degrees at a point at the center of the screen for 45 degrees.
FIG. 18 is another simplified diagram of a projection television geometry useful in describing the configuration of the present invention.

Claims

各イメージプロジェクタは投影軸を有し、隣接する任意の２つのイメージプロジェクタはイメージプロジェクタの対を規定し、各イメージプロジェクタの対は、入射角を規定する投影軸を有する、いくつかの異なる色のそれぞれのイメージ用の複数のイメージプロジェクタ（１４，１６，１８）と、
少なくとも１つの透光パネル（３８）上に重ね合された基板（２４）上に配設された少なくとも１つのホログラム（２６）によって形成され、前記スクリーンは前記プロジェクタからのイメージを第１の面で受け取り、前記表示されるイメージの光拡散を制御して前記イメージを第２の面に表示する、投影スクリーン（２２）と、
少なくとも１つの鏡は前記プロジェクタからのイメージを前記第１の面上に反射させ、前記スクリーンに直交する軸に対して約±３０度の範囲の投影角（φｈ，φｖ）を各イメージごとに規定する、前記プロジェクタ（１４，１６，１８）と前記投影スクリーン（２２）との間の光路に沿った少なくとも１つの鏡（２０）と
を備え、
前記投影スクリーンは、前記第２の面上に表示されるイメージが前記スクリーンに直交する軸に対するある表示角範囲（±β）内の表示角（θ）に配向されるように、スクリーン上に反射されるイメージの方向を変更し、
前記スクリーン（２２）は、視野を横切って水平方向および垂直方向に変動する光学特性を有する干渉アレイを形成し、前記スクリーンは、下記の数式の少なくとも１つから得られる最大値によって求められるように、前記範囲内のすべての前記投影角（φｈ，φｖ）についてほぼ５より小さいかまたは等しい色ずれ（Ｃ）を有し、

上式で、θは前記水平視野角の範囲（±β）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とを特徴とする投影テレビジョン。Each image projector has a projection axis, any two adjacent image projectors define a pair of image projectors, and each image projector pair has a number of different colors with a projection axis that defines the angle of incidence. A plurality of image projectors (14, 16, 18) for each image;
Formed by at least one hologram (26) disposed on a substrate (24) superimposed on at least one translucent panel (38), the screen displays an image from the projector on a first surface. A projection screen (22) for receiving and controlling the light diffusion of the displayed image to display the image on a second surface;
At least one mirror reflects the image from the projector onto the first surface and defines a projection angle (φh, φv) in the range of about ± 30 degrees with respect to an axis orthogonal to the screen for each image. And at least one mirror (20) along an optical path between the projector (14, 16, 18) and the projection screen (22),
The projection screen reflects on the screen such that an image displayed on the second surface is oriented at a display angle (θ) within a display angle range (± β) relative to an axis orthogonal to the screen. Change the orientation of the image
The screen (22) forms an interference array having optical properties that vary horizontally and vertically across the field of view, such that the screen is determined by the maximum value obtained from at least one of the following equations: Have a color shift (C) less than or equal to approximately 5 for all the projection angles (φh, φv) within the range,

Where θ is an arbitrary angle in the horizontal viewing angle range (± β), C (θ) is a color shift at angle θ, and red (θ) is a red luminance level at angle θ. A projection television, wherein blue (θ) is a blue luminance level at an angle θ and green (θ) is a green luminance level at an angle θ.

前記投影角の範囲は、前記スクリーンに直交する前記軸に対して約１５度から３０度であり、および前記スクリーンに直交する前記軸に対して約−１５度から−３０度であることを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。The range of the projection angle is about 15 to 30 degrees with respect to the axis orthogonal to the screen, and is about -15 to -30 degrees with respect to the axis orthogonal to the screen. A projection television set according to claim 1.

前記投影角の範囲は、前記スクリーンに直交する前記軸に対して約１５度より大きいかまたは等しく、および前記スクリーンに直交する前記軸に対して約−１５度より小さいかまたは等しいことを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。The range of projection angles is greater than or equal to about 15 degrees with respect to the axis perpendicular to the screen and less than or equal to about −15 degrees with respect to the axis perpendicular to the screen. The projection television according to claim 1.

前記少なくとも１つの鏡（２０）は、前記投影軸が前記スクリーンで規定される平面と複数のイメージプロジェクタの前記投影軸のうちの任意の１つの投影軸との間の角度として規定される、約１０度から３０度の範囲の極端な上向き角度に配設されるように、前記複数のイメージプロジェクタ（１４，１６，１８）と前記投影スクリーン（２２）との間に配向されることを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。The at least one mirror (20) is defined as an angle between a plane whose projection axis is defined by the screen and any one of the projection axes of a plurality of image projectors. It is oriented between the plurality of image projectors (14, 16, 18) and the projection screen (22) so as to be disposed at an extremely upward angle in the range of 10 to 30 degrees. The projection television according to claim 1.

前記少なくとも１つの鏡（２０）は、前記投影軸が前記スクリーンで規定される平面と複数のイメージプロジェクタの前記投影軸のうちの任意の１つの投影軸との間の角度として規定される、約１０度から３０度の範囲の極端な側面角度に配設されるように、前記複数のイメージプロジェクタ（１４，１６，１８）と前記投影スクリーン（２２）との間に配向されることを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。The at least one mirror (20) is defined as an angle between a plane whose projection axis is defined by the screen and any one of the projection axes of a plurality of image projectors. It is oriented between the plurality of image projectors (14, 16, 18) and the projection screen (22) so as to be disposed at an extreme side angle in the range of 10 degrees to 30 degrees. The projection television according to claim 1.

前記少なくとも１つの鏡（２０）は、前記各イメージプロジェクタ（１４，１６，１８）ごとに少なくとも１つの独立の鏡を備えることを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。Projection television according to claim 1, characterized in that the at least one mirror (20) comprises at least one independent mirror for each of the image projectors (14, 16, 18).

前記少なくとも１つのホログラムは、赤イメージおよび青イメージのそれぞれの前記光拡散を２つの異なる方向のうちの少なくとも一方に制御する第１のホログラムを備えることを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。The projection television of claim 1, wherein the at least one hologram comprises a first hologram that controls the light diffusion of each of a red image and a blue image in at least one of two different directions. John.

前記スクリーン（２２）は、互いに積み重ねられた第１のホログラムおよび第２のホログラムを備え、前記第１のホログラムは、赤イメージおよび青イメージのそれぞれの前記光拡散を２つの異なる方向のうちの一方に制御し、前記第２のホログラムは、赤イメージおよび青イメージのそれぞれの前記光拡散を前記２つの異なる方向のうちの他方に制御することを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。The screen (22) comprises a first hologram and a second hologram stacked on top of each other, wherein the first hologram transmits the light diffusion of each of a red image and a blue image in one of two different directions. 2. The projection television of claim 1, wherein the second hologram controls the light diffusion of each of the red image and the blue image in the other of the two different directions.

前記スクリーンは、
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
の各性能仕様を有することを特徴とする請求項１に記載の投影テレビジョン。The screen is
Horizontal half viewing angle: 38 degrees ± 3 degrees,
Vertical half viewing angle: 10 degrees ± 1 degree,
Screen gain: ≧ 8,
Color shift: ≦ 3
The projection television according to claim 1, having the following performance specifications.