DE69716470T2

DE69716470T2 - Fernsehprojektionsgerät mit holograpischem bildschirm

Info

Publication number: DE69716470T2
Application number: DE69716470T
Authority: DE
Inventors: Thone Hall; Rene Pfile
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: DE69716470D1; KR20000062395A; JP2001507816A; EP0950210A1; US6639631B1; KR100564713B1; CN1132040C; AU5380598A; US6078351A; EP0950210B1; WO1998029776A1; CN1242083A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Projektionsfernsehempfänger und insbesondere Projektionsfernsehempfänger mit Bildschirmen mit einer nennenswert verringerten Farbverschiebung und/oder einer nennenswert verringerten Gehäusetiefe.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die EP-A 0 676 902 beschreibt ein Licht-Projektionssystem mit drei Lichtquellen. Die Lichtquellen erzeugen Lichtstrahlen, die alle senkrecht zu dem Schirm und parallel zueinander liegen.
Es gibt andere Typen von Projektionsfernsehgeräten mit drei monochromatischen Projektoren, von denen zwei eine nichtorthogonale Lage zu dem dritten Projektor und zu dem Bildschirm haben. Aus diesem Aufbau ergibt sich die mit "Farbverschiebung" (color shift) bezeichnete Erscheinung.
Die Farbverschiebung ist definiert als die Änderung in dem Rot/Blau- oder Grün/Blau-Verhältnis eines weißen Bildes in der Mitte eines Projektionsschirmes durch projizierte Bilder von einer roten, grünen und blauen Projektionsröhre, betrachtet bei verschiedenen Winkeln in der Horizontalebene bei einem Vertikalbetrachtungswinkel mit höchster Helligkeit.
Das Problem der Farbverschiebung entsteht durch die Notwendigkeit für wenigstens drei Bildprojektoren für die jeweiligen Bilder mit unterschiedlichen Farben, zum Beispiel Rot, Blau und Grün. Ein Projektionsschirm empfängt auf der einen Seite Bilder von den wenigstens drei Projektoren und gibt die Bilder auf einer zweiten Seite mit einer gesteuerten Lichtstreuung aller drei wiedergegebenen Bilder wieder. Einer der Projektoren, im allgemeinen Grün und im allgemeinen in der Mitte einer Reihe von Projektoren, hat einen ersten optischen Weg mit im wesentlichen senkrechter Ausrichtung zu dem Bildschirm. Wenigstens zwei der Projektoren, im allgemeinen Rot und Blau und im allgemeinen an gegenüberliegenden Seiten des mittleren grünen Projektors in der Reihe, haben jeweils optische Wege, die unter Bildung von Einfallswinkeln in Richtung zu dem optischen Weg in einer nicht-orthogonalen Ausrichtung konvergieren. Die Farbverschiebung resultiert aus der nicht-orthogonalen Ausrichtung des roten und des blauen Projektors relativ zu dem Bildschirm und zu dem grünen Projektor. Als Ergebnis der Farbverschiebung können Farbtöne an jedem Punkt des Schirms abweichen. Der Zustand, in dem die Farbtondifferenz groß ist, wird häufig als mangelnder Weißabgleich bezeichnet. Je geringer die Farbverschiebung, umso besser ist der Weißabgleich.
Die Farbverschiebung wird durch eine Zahlenskala bezeichnet, in der niedrigere Zahlen eine geringere Farbverschiebung und einen besseren Weißabgleich bezeichnen. Gemäß einem allgemeinen Verfahren werden Werte für die rote, grüne und blaue Helligkeit an der Bildschirmmitte aus verschiedenen horizontalen Betrachtungswinkeln gemessen, im allgemeinen von wenigstens ungefähr -40 Grad bis +40 Grad bis zu -60 Grad bis +50 Grad in Zunahmeschritten von 5 Grad oder 10 Grad. Die positiven und negativen Winkel bezeichnen horizontale Betrachtungswinkel auf die rechte bzw. die linke Seite der Schirmmitte. Diese Messungen erfolgen bei der Spitze des vertikalen Betrachtungswinkels. Die roten, grünen und blauen Daten werden auf eins, bei 0 Grad normiert. Eine oder beide der folgenden Gleichungen (I) und (II) werden für jeden Winkel ausgewertet.
wobei θ ein beliebiger Winkel innerhalb eines Bereichs von Horizontalbetrachtungswinkeln, C(θ) die Farbverschiebung beim Winkel θ, rot(θ) der Wert der roten Helligkeit beim Winkel θ, blau(θ) der Wert der blauen Helligkeit beim Winkel θ und grün(θ) der Wert der grünen Helligkeit beim Winkel θ ist. Das Maximum dieser Werte ist die Farbverschiebung des Bildschirms.
Im allgemeinen sollte die Farbverschiebung bei allen kommerziell akzeptablen Schirmausbildungen nominell nicht größer als 5 sein. Andere Anforderungen an die Gestaltung und den Aufbau können manchmal erfordern, dass die Farbverschiebung etwas höher als 5 ist, wenngleich die Leistungsfähigkeit einer derartigen Farbverschiebung nicht erwünscht ist und im allgemeinen in einem wahrnehmbar schlechteren Bild mit geringem Weißabgleich resultiert.
Bildschirme für Projektionsfernsehempfänger werden im allgemeinen durch einen Strangpressvorgang unter Anwendung einer oder mehrerer Profilrollen hergestellt, um die Oberfläche eines thermoplastischen Schichtmaterials zu formen. Der Aufbau ist im allgemeinen eine Anordnung von Linsenelementen, auch bezeichnet mit Linsen. Die Linsenelemente können auf beiden Seiten desselben Schichtmaterials oder auf einer Seite von verschiedenen Schichten geformt sein, die ständig als eine laminierte Einheit oder auf eine andere Weise nebeneinander angeordnet geformt sind, um so als eine laminierte Einheit zu dienen. In machen Aufbauten ist eine der Oberflächen des Schirms als Fresnellinse ausgebildet, um eine Lichtstreuung zu bewirken. Bekannte Bemühungen zur Verringerung der Farbverschiebung und zur Verbesserung des Weißabgleichs waren ausschließlich auf zwei Aspekte des Bildschirms gerichtet. Ein Aspekt ist die Form und die Anordnung der Linsenelemente. Der andere Aspekt ist das Ausmaß, in dem das Bildschirmmaterial oder Teile davon mit lichtstreuenden Partikeln dotiert sind, um die Lichtstreuung zu steuern. Diese Bemühungen sind in den folgenden Patentdokumenten angegeben.
In den US 4 432 010 und US 4 536 056 enthält ein Projektionsbildschirm eine lichtdurchlässige Linsenschicht mit einer Eingangsfläche und einer Ausgangsfläche. Die Eingangsfläche ist gekennzeichnet durch horizontal streuende Linsenprofile mit einem Verhältnis einer Linsentiefe Xv zu einem Krümmungsradius in der Nähe der Achse R1(Xv/R1), das im Bereich von 0,5 bis 1,8 liegt. Die Profile sind entlang der optischen Achse verlängert und bilden aspherische oder torische Eingangslinsen.
Die Anwendung eines Bildschirms mit einer doppelseitigen Linse ist allgemein üblich. Ein derartiger Schirm hat zylinderförmige Eingangslinsen auf einer Eingangsfläche des Schirms, zylinderförmige Linsenelemente auf einer Ausgangsfläche des Schirms und eine lichtabsorbierende Schicht an dem nichtlichtkonvergierenden Teil der Ausgangsfläche. Die Eingangs- und Ausgangs-Linsenelemente haben jede die Form eines Kreises, einer Ellipse oder einer Hyperbel, die durch die folgende Gleichung (III) dargestellt wird:
wobei C die Hauptkrümmung und K eine Kegelkonstante ist. Alternativ haben die Linsen eine Krümmung, der ein Ausdruck mit einer höheren Ordnung als zweiter Ordnung hinzugefügt ist.
In Bildschirmen, die eine derartige doppelseitige Linse verwenden, wurde vorgeschlagen, die Lage zwischen der Eingangslinse oder der Ausgangslinse oder den die Linsen bildenden Linsenelementen anzugeben. Es wurde zum Beispiel in der US 4 443 814 gelehrt, die Eingangslinse und die Ausgangslinse derart zu positionieren, dass die Linsenoberfläche einer Linse beim Brennpunkt der anderen Linse liegt. Es wurde außerdem gelehrt, zum Beispiel in der JP 58-59436, dass die Exzentrizität der Eingangslinse etwa gleich einem Reziprokwert des Brechungsindex des die Linse bildenden Materials ist. Es wurde außerdem gelehrt, zum Beispiel in der US 4 502 755, die beiden Schichten von doppelseitigen Linsen derart zu kombinieren, dass die Ebenen der optischen Achse der jeweiligen Linsen bei rechten Winkeln zueinander liegen, und derartige doppelseitigen Linsenelemente derart auszubilden, dass die Eingangslinse und die Ausgangslinse am Umfang einer der Linsen symmetrisch zu der optischen Achse liegen. In der US 4 953 948 wird gelehrt, dass die Lage der Lichtkonvergenz nur beim Tal einer Eingangslinse in Richtung der Betrachtungsseite von der Oberfläche einer Ausgangslinse verschoben werden könnte, so dass die Toleranz für die Fehlausrichtung der optischen Achsen und dem Dickenunterschied wesentlich oder die Farbverschiebung kleiner gemacht werden können.
Zusätzlich zu den verschiedenen Vorschlägen für die Verringerung der Farbverschiebung und des mangelhaften Weißabgleichs beziehen sich andere Vorschläge für die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Projektionsschirmen auf die Erhöhung der Helligkeit von Bildern und auf die Gewährleistung von geeigneten Sichtbildern in der Horizontal- und in der Vertikalrichtung. Derartige Lösungen sind nicht unmittelbar von Interesse und werden nicht im einzelnen beschrieben. Eine Zusammenfassung mehrerer derartiger Vorschläge ist zu finden in der US 5 196 960, die selbst eine doppelseitige Linsenschicht lehrt mit einer Eingangslinsenschicht mit einer Eingangslinse und einer Ausgangslinsenschicht mit einer Ausgangslinse, dessen Linsenfläche an dem lichtkonvergierenden Punkt der Eingangslinse oder deren Nähe gebildet ist, wobei die Eingangslinsenschicht und die Ausgangslinsenschicht beide aus einem im wesentlichen transparenten thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind, und wenigstens die Ausgangsschicht lichtstreuende feine Partikel enthält, und wobei ein Unterschied besteht in der lichtstreuenden Eigenschaft zwischen der Eingangslinsenschicht und der Ausgangslinsenschicht. Mehrere Eingangslinsen bilden eine Zylinderlinse. Die Ausgangslinse besteht aus mehreren Ausgangslinsenschichten, jede mit einer Linsenfläche an dem lichtkonvergierenden Punkt jeder Linse der Eingangslinsenschicht oder in deren Nähe. Eine lichtabsorbierende Schicht wird außerdem an dem nichtlichtkonvergierenden Teil der Ausgangslinsenschicht gebildet. Der Bildschirmaufbau bildet einen ausreichenden horizontalen Betrachtungswinkel, eine verringerte Farbverschiebung und ein helleres Bild sowie eine Hilfe bei der Herstellung durch Strangpressvorgänge.
Trotz mancher Jahre intensiver Entwicklungen in dem Aufbau von Projektionsschirmen waren die Verbesserungen höchstens graduell. Außerdem gab es keine Erfolge in der Übersteigung bestimmter Maßstäbe. Der durch die geometrische Anordnung der Bildprojektoren definierte Einfallswinkel, hier als Winkel α bezeichnet, ist im allgemeinen auf den Bereich von größer als 0 Grad und weniger als oder gleich ungefähr 10 Grad oder 11 Grad begrenzt. Die Größe der Bildprojektoren macht Winkel von α in der Nähe von 0 Grad im wesentlichen unmöglich. In dem Winkelbereich von α kleiner als ungefähr 10 Grad oder 11 Grad ist die beste Leistungsfähigkeit in der Farbverschiebung, die erreicht worden ist, ungefähr 5, entsprechend den Gleichungen (I) und (II). In dem Winkelbereich von α größer als ungefähr 10 Grad oder 11 Grad ist die beste bisher erreichte Leistungsfähigkeit in der Farbverschiebung wirtschaftlich nicht akzeptabel. Deshalb sind auch Projektionsfernsehempfänger mit Winkeln von α größer als 10 Grad oder 11 Grad nicht bekannt.
Kleine Winkel von α haben eine bedeutungsvolle und unerwünschte Folge, nämlich die sehr große Gehäusetiefe, die zur Unterbringung eines Projektionsfernsehempfängers benötigt wird. Die große Gehäusetiefe ist ein unmittelbares Ergebnis der Notwendigkeit der Anpassung an optische Wege mit kleinen Einfallswinkeln (α). Lösungen zur Verringerung der Gehäusegröße von Projektionsfernsehempfängern beruhen im allgemeinen auf Anordnungen mit Spiegeln. Derartige Bemühungen sind ebenfalls schließlich durch den kleinen Bereich von Einfallswinkeln begrenzt.
Polaroid Corporation verkauft ein mit DMP-128 bezeichnetes Fotopolymer, das Polaroid Corporation unter Anwendung von geschützten Verfahren als ein dreidimensionales Hologramm herstellen kann. Das holographische Herstellungsverfahren ist teilweise beschrieben in der US 5 576 853. Ein dreidimensionaler, holographischer Schirm für ein Projektionsfernsehgerät wurde von Polaroid Corporation vorgeschlagen als eine der vielen Anregungen während der Bemühungen, einen Markt für das Fotopolymer-Holographieprodukt DMP-128® zu schaffen. Der Vorschlag beruhte auf Vorteilen, die Polaroid Corporation hinsichtlich einer höheren Helligkeit und Auflösung, geringeren Herstellungskosten, geringerem Gewicht und Widerstandsfestigkeit gegenüber Verschleiß erwartete, der zweiteilige Schirme während ihres Versands ausgesetzt sind. Polaroid Corporation hat niemals eine besondere holographische Konfiguration für die umfangreichen holographischen Elemente vorgeschlagen, die einen holographischen Projektionsfernsehschirm bilden, und hat auch niemals das Problem der Farbverschiebung in Projektionsfernsehschirmen beliebigen Typs, holographisch oder anderer Art, betrachtet.
Insgesamt gab es trotz jahrelanger intensiver Entwicklung, einen Projektionsfernsehempfänger mit einem Schirm mit einer Farbverschiebung von weniger als 5, oder sogar nennenswert weniger als 5, oder mit einer Farbverschiebung bis zu 5 für Winkel von α noch größer als 10 Grad oder 11 Grad zu schaffen, keine Fortschritte in der Lösung des Problems der Farbverschiebung außer schrittweisen Erhöhungen in den Formen und Lagen der Linsenelemente und Diffusoren in bekannten Projektionssystemen. Darüber hinaus gab es trotz Anregungen, dass dreidimensionale Hologramme für Projektionsschirme nützlich sein könnten, wenngleich aus Gründen, die nichts mit der Farbverschiebung zu tun haben, keine Bemühungen, Projektionsfernsehgeräte mit dreidimensionalen holographischen Schirmen zu schaffen. Ein Bedürfnis nach einem Projektionsfernsehempfänger mit einer nennenswert verbesserten Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung, der auch in ein nennenswert kleineres Gehäuse eingebaut werden kann, blieb lange unerfüllt.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Projektionsfernsehempfänger gemäß den hier gelehrten erfindungsgemäßen Anordnungen liefert eine nennenswerte Verbesserung in der Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung, gemessen in Größenordnungen, dass eine Farbverschiebung von 2 oder weniger bei Projektionsfernsehempfängern mit Einfallswinkeln α im Bereich von weniger als 10 Grad oder 11 Grad erreicht werden kann. Darüber hinaus ist die Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung derart beträchtlich, dass wirtschaftlich akzeptable Projektionsfernsehempfänger mit Einfallswinkeln bis zu ungefähr 30 Grad in wesentlich kleineren Gehäusen erreicht werden können. Die Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung von Empfängern mit einem derart großen Winkel α ist wenigstens so gut wie bei Empfängern mit einem kleinen Winkel α, zum Beispiel mit einer Farbverschiebung von 5, und es ist zu erwarten, dass Werte herab bis zu 2 angenähert oder sogar, wie in Empfängern mit einem kleinen Winkel α, erreicht werden können.
Diese Ergebnisse werden dadurch erreicht, dass die Technologie mit Schirmen mit gespritzten oder extrudierten Linsen vollständig aufgegeben wird. Stattdessen enthält ein Projektionsfernsehempfänger gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung einen Schirm, der durch ein dreidimensionales Hologramm gebildet wird, das auf einem Substrat, zum Beispiel einem Polyethylenfilm, wie zum Beispiel Mylar®, ausgebildet ist.
Ein derartiger dreidimensionaler Holographieschirm wurde ursprünglich für seine erwarteten Vorteile hinsichtlich höherer Helligkeit und Auflösung und geringeren Herstellungskosten, geringerem Gewicht und Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb entwickelt, dem zweiteilige Schirme zum Beispiel während des Versands ausgesetzt sind. Die Entdeckung der Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung eines dreidimensionalen, holographischen Schirms ergab sich bei der Prüfung, um zu ermitteln, ob die optischen Eigenschaften des dreidimensionalen Schirms wenigstens genauso gut sind wie die eines konventionellen Schirms. Die Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung des dreidimensionalen, holographischen Schirms, gemessen durch die Gleichungen (I) und (II), war unerwartet erschreckend gering. Die Grenzen, die Verbesserungen des Standes der Technik auf zunehmende Schritte begrenzten, wurden allesamt beseitigt. Darüber hinaus können nun kleinere Gehäuse mit einer Projektionsgeometrie entwickelt werden, die durch größere Einfallswinkel gekennzeichnet ist.
Ein Projektionsfernsehgerät mit den unerwarteten Eigenschaften bei den dreidimensionalen holographischen Schirmen und gemäß den hier gelehrten erfindungsgemäßen Anordnungen enthält: wenigstens drei Bildprojektoren für jeweilige Bilder mit unterschiedlichen Farben, einen Projektionsschirm aus einem auf einem Substrat angeordneten dreidimensionalen Hologramm, wobei der Schirm an einer ersten Seite Bilder von den Projektoren empfängt und die Bilder auf einer zweiten Seite mit einer gesteuerten Lichtdispersion aller wiedergegebenen Bilder wiedergibt, wobei einer der Projektoren einen optischen Weg in im wesentlichen senkrechter Ausrichtung zu dem Schirm aufweist und wenigstens zwei der Projektoren jeweilige optische Wege aufweisen, die in einer nicht-orthogonalen Ausrichtung unter Bildung von Einfallswinkeln zu dem ersten optischen Weg konvergieren, und das dreidimensionale Hologramm eine dreidimensionale Anordnung von Linsenelementen mit einer Konfiguration darstellt, die effektiv ist für die Verringerung der Farbverschiebung in den wiedergegebenen Bildern, und der Schirm eine Farbverschiebung aufweist, die kleiner oder gleich ungefähr 5 für alle Einfallswinkel in einem Bereich größer als 0 Grad und kleiner oder gleich ungefähr 30 Grad ist, wie es durch den Maximalwert aus wenigstens einer der folgenden Ausdrücke ermittelt wird:
wobei θ ein beliebiger Betrachtungswinkel in einem Bereich von horizontalen Betrachtungswinkeln, C(θ) die Farbverschiebung bei dem Winkel θ, rot(θ) der Wert der roten Helligkeit beim Winkel θ, blau(9) der Wert der blauen Helligkeit beim Winkel θ und grün(9) der Wert der grünen Helligkeit beim Winkel θ ist. Es kann erwartet werden, dass die Farbverschiebung des Schirms kleiner als 5 ist, zum Beispiel kleiner oder gleich ungefähr 4, 3 oder sogar 2.
Für die bekannte Grenze bei einem Einfallswinkel von ungefähr 10 Grad oder 11 Grad ist die Farbverschiebung des Schirms kleiner als oder gleich ungefähr 2 für alle Einfallswinkel in einem ersten Unterbereich von Einfallswinkeln größer als 0 Grad und kleiner als oder gleich ungefähr 10 Grad, und die Farbverschiebung des Schirms ist kleiner als oder gleich ungefähr 5 für alle Einfallswinkel in einem zweiten Unterbereich von Einfallswinkeln größer als ungefähr 10 Grad und kleiner als oder gleich ungefähr 30 Grad.
Der Schirm enthält außerdem ein lichtdurchlässiges Verstärkungsteil, zum Beispiel aus einem Acrylmaterial in einer Schicht mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 2-4 mm. Das Substrat enthält einen hochfesten, transparenten, wasserabweisenden Film wie einen Polyethylen-Terephthalat- Kunstofffilm. Das Substrat kann ein Film mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 25,4-254 um sein. Es hat sich gezeigt, dass eine Dicke von ungefähr 178 um einen ausreichenden Träger für das dreidimensionale Hologramm bildet. Die Dicke des Films ist für die Leistungsfähigkeit nicht entscheidend. Das dreidimensionale Hologramm hat eine Dicke im Bereich von nicht mehr als ungefähr 20 um.
Das Projektionsfernsehgerät kann außerdem einen oder mehrere Spiegel zwischen den Bildprojektoren und dem Bildschirm enthalten.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine diagrammatische Darstellung eines Projektionsfernsehgerätes gemäß den hier gelehrten erfindungsgemäßen Anordnungen.
Fig. 2 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Projektionsfernseh-Geometrie zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Anordnungen.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines verstärkten Projektionsschirms gemäß den erfindungsgemäßen Anordnungen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
Ein Projektionsfernsehempfänger 10 ist diagrammartig in Fig. 1 dargestellt. Eine Anordnung 12 von Projektions- Kathodenstrahlröhren 14, 16 und 18 liefert ein rotes, ein grünes beziehungsweise ein blaues Bild. Die Kathodenstrahlröhren sind jeweils mit Linsen 15, 17 und 19 versehen. Die projizierten Bilder werden durch einen Spiegel 20 auf einen Projektionsschirm 22 projiziert. Es können auch zusätzliche Spiegel verwendet werden, abhängig von der jeweiligen Geometrie der optischen Wege. Die grüne Kathodenstrahlröhre 16 projiziert das grüne Bild entlang eines optischen Weges 32, der eine im wesentlichen orthogonale oder senkrechte Ausrichtung zu dem Bildschirm 22 hat. In anderen Worten: Der optische Weg steht in rechten Winkeln zu dem Schirm. Die rote und die blaue Kathodenstrahlröhre haben einen optischen Weg 34 beziehungsweise 36, die in einer den Einfallswinkel α definierenden, nicht-orthogonalen Ausrichtung zu dem ersten optischen Weg 32 konvergieren. Die Einfallswinkel bewirken das Problem der Farbverschiebung.
Der Schirm 22 enthält ein dreidimensionales Hologramm 26 auf einem Substrat 24. Der Bildschirm empfängt Bilder von den Projektoren auf einer ersten Eingangsoberseite 28 und gibt die Bilder auf einer zweiten Ausgangsoberseite 30 mit einer gesteuerten Lichtdispersion aller drei wiedergegebenen Bilder wieder. Das Substrat ist vorzugsweise ein hochfester, transparenter, wasserabweisender Film wie ein Polyethylen- Terephtalat-Kunststofffilm. Ein derartiger Film ist verfügbar von E. I. du Pont de Nemours & Co unter dem Warenzeichen Mylar®. Das Filmsubstrat hat eine Dicke im Bereich von ungefähr 25,4- 254 um. Es hat sich gezeigt, dass ein Film mit einer Dicke von ungefähr 178 um einen einwandfreien Träger für das darauf angeordnete dreidimensionale Hologramm bildet. Die Dicke des Films beeinflusst im allgemeinen die Leistungsfähigkeit oder die Farbverschiebung nicht besonders, und es können Filme mit unterschiedlichen Dicken angewendet werden. Das dreidimensionale Hologramm 26 hat eine Dicke von nicht mehr als ungefähr 20 um.
Die dreidimensionalen holographischen Schirme sind von wenigstens zwei Bezugsquellen verfügbar. Polaroid Corporation verwendet einen geschützten, rein chemischen Vorgang zur Bildung der dreidimensionalen Hologramme in seinem Fotopolymermaterial DMP-128.
Eine bevorzugte Ausführungsform der dreidimensionalen, holographischen Schirme, die in den hier beschriebenen und beanspruchten Projektionsfernsehempfängern benutzt werden, wurden hergestellt durch einen rein chemischen Prozess von Polaroid Corporation entsprechend den folgenden Spezifikationen:
Horizontaler Halb-Betrachtungswinkel: 3gº ± 3º,
Vertikaler Halb-Betrachtungswinkel: 10º ± 1º
Schirmverstärkung: 8,
Farbverschiebung: 3,
wobei der horizontale und der vertikale Betrachtungswinkel konventionell gemessen werden, die Schirmverstärkung der Quotient der Lichtintensität, die von der Quelle zu der Rückseite der Rückseite der Betrachtungsfläche gerichtet wird, und der Lichtintensität von der Vorderseite der Betrachtungsfläche zum Benutzer ist, gemessen orthogonal zum Schirm, und die Farbverschiebung wie oben beschrieben gemessen wird.
Die außerordentliche Leistungsfähigkeit bezüglich der Farbverschiebung des dreidimensionalen holographischen Projektionsschirms war, wie in der Zusammenfassung der Erfindung erläutert, völlig unerwartet.
Fig. 2 ist ein vereinfachtes Projektionsfernsehdiagramm ohne den Spiegel und die Linsen zur Erläuterung der Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung. Die optischen Achsen 34 und 36 der roten und der blauen Kathodenstrahlröhren 14 und 18 sind symmetrisch bei Einfallswinkeln α zu der optischen Achse 32 der grünen Kathodenstrahlröhre 16 ausgerichtet. Die minimale Tiefe D eines Gehäuses ist durch den Abstand zwischen dem Schirm 22 und den Hinterkanten der Kathodenstrahlröhren bestimmt. Es sei bemerkt, dass dann, wenn der Winkel α kleiner wird, die Kathodenstrahlröhren enger zusammenkommen und weiter von dem Schirm entfernt sein müssen, damit sie nicht aneinanderstoßen. Bei einem ausreichend kleinen Winkel α kann eine derartige Störung nicht vermieden werden. Das erhöht in unerwünschter Weise die minimale Tiefe D eines Gehäuses. Wenn andererseits der Winkel α größer wird, können sich die Kathodenstrahlröhren näher zu dem Schirm bewegen und die minimale Tiefe D eines Gehäuses verringern.
Auf der Betrachtungsseite des Schirms 22 sind zwei horizontale Halbbetrachtungswinkel mit -β und +β bezeichnet. Zusammen wird ein gesamter horizontaler Betrachtungswinkel von 2β gebildet. Die Halb-Betrachtungswinkel können üblicherweise zwischen ±40º bis ±60º liegen. Innerhalb jedes Halbwinkels gibt es mehrere spezielle Winkel θ, bei denen die Farbverschiebung gemessen und ermittelt werden kann, entsprechend den oben beschriebenen Gleichungen (I) und (II).
Für eine bekannte Grenze bei einem Einfallswinkel von ungefähr 10º oder 11º ist die Farbverschiebung des dreidimensionalen holographischen Schirms kleiner als oder gleich ungefähr 2 für alle Einfallswinkel in einem ersten Unterbereich von Einfallswinkeln größer als 0º und kleiner als oder gleich ungefähr 10º, und die Farbverschiebung des Schirms ist kleiner als oder gleich ungefähr 5 für alle Einfallswinkel in einem zweiten Unterbereich von Einfallswinkeln größer als ungefähr 10º und kleiner als oder gleich ungefähr 30º. Es wird erwartet, dass eine Farbverschiebung von weniger als oder gleich ungefähr 2, wie in dem ersten Unterbereich, ebenfalls in dem zweiten Unterbereich von größeren Einfallswinkeln erzielt werden kann.
In Fig. 3 enthält das Substrat 24 einen transparenten Film wie Mylar®, wie oben beschrieben. Das Fotopolymermaterial, aus dem das dreidimensionale Hologramm 26 besteht, wird auf der Filmschicht 24 getragen. Ein geeignetes Fotopolymermaterial ist DMP-128®.
Der Bildschirm 22 kann außerdem ein lichtdurchlässiges Verstärkungsteil 38 enthalten, zum Beispiel aus einem Acrylmaterial wie Polymethylmethacrylat (PMMA). Polycarbonat- Materialien können ebenfalls angewendet werden. Das Verstärkungsteil 38 ist in diesem Fall eine Schicht mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 2-4 mm. Der Bildschirm 22 und das Verstärkungsteil sind durch die gemeinsame Grenze 40 der holographischen 26 und des Verstärkungsteils 38 miteinander verbunden. Lösungen mit einem Kleber, einer Strahlung und/oder thermischen Verbindungen können ebenfalls benutzt werden. Die Oberfläche 42 der Verstärkungsschicht kann ebenfalls behandelt werden, zum Beispiel durch einen oder mehrere der folgenden Vorgänge: Abtönung oder Einfärbung, Antiblendungsbeschichtungen und Beschichtungen gegen Verkratzung.
Verschiedene Oberflächen des Bildschirms und/oder seiner Schichten können mit anderen optischen Linsen oder Linsenanordnungen versehen sein, zur Steuerung von Aspekten des Projektionsschirms mit anderen Leistungseigenschaften als der Leistungsfähigkeit der Farbverschiebung, wie es bei konventionellen Projektionsschirmen bekannt ist, ohne die verbesserte Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Farbverschiebung des dreidimensionalen holographischen Projektionsschirms zu beeinträchtigen.

Claims

1. Projektionsfernsehgerät mit:

wenigstens drei Bildprojektoren (14, 16, 18) für jeweilige Bilder mit unterschiedlichen Farben,

einem Projektionsschirm (22) aus einem auf einem Substrat (24) angeordneten dreidimensionalen Hologramm (26), wobei der Schirm an einer ersten Seite (28) Bilder von den Projektoren empfängt und die Bilder auf einer zweiten Seite (30) mit einer gesteuerten Lichtdispersion aller wiedergegebenen Bilder wiedergibt,

wobei einer (16) der Projektoren einen ersten optischen Weg (32) in einer im wesentlichen senkrechten Ausrichtung zu dem Schirm (22) aufweist und wenigstens zwei der Projektoren (14, 18) jeweilige optische Wege (34, 36) aufweisen, die in einer nicht-orthogonalen Ausrichtung unter Bildung von Einfallswinkeln (α) zu dem ersten optischen Weg konvergieren, dadurch gekennzeichnet, dass

das dreidimensionale Hologramm ein Fotopolymer-Hologramm ist, das eine dreidimensionale Anordnung von Linsenelementen mit einer Konfiguration darstellt, die effektiv ist für die Verringerung der Farbverschiebung in den wiedergegebenen Bildern, und der Schirm eine Farbverschiebung aufweist, die kleiner oder gleich ungefähr 5 für alle Einfallswinkel in einem Bereich größer als 0 Grad und kleiner oder gleich ungefähr 30 Grad ist, wie es durch den Maximalwert aus wenigstens einer der folgenden Ausdrücke ermittelt wird:

wobei θ ein beliebiger Betrachtungswinkel in einem Bereich von horizontalen Betrachtungswinkeln, C(θ) die Farbverschiebung bei dem Winkel 6, rot(θ) der Wert der roten Helligkeit beim Winkel θ, blau(θ) der Wert der blauen Helligkeit beim Winkel θ und grün(θ) der Wert der grünen Helligkeit beim Winkel θ ist.

2. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 1, wobei die Farbverschiebung des Schirms kleiner oder gleich ungefähr 5 für Einfallswinkel kleiner als oder gleich ungefähr 30 Grad ist.

3. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 1, wobei die Farbverschiebung des Schirms kleiner als oder gleich ungefähr 2 für alle Einfallswinkel kleiner als oder gleich ungefähr 10 Grad ist.

4. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 1, wobei die Farbverschiebung des Schirms kleiner als oder gleich ungefähr 2 für alle Einfallswinkel in einem ersten Unterbereich von Einfallswinkeln größer als 0 Grad und kleiner als oder gleich ungefähr 10 Grad ist und die Farbverschiebung des Schirms kleiner als oder gleich ungefähr 5 für alle Einfallswinkel in einem zweiten Unterbereich von Einfallswinkeln größer als ungefähr 10 Grad und kleiner als oder gleich ungefähr 30 Grad ist.

5. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 1, wobei der Schirm außerdem ein lichtdurchlässiges Verstärkungsteil (38) enthält.

6. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 1, wobei der Schirm außerdem ein lichtdurchlässiges Acryl-Verstärkungsteil (38) enthält

7. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 1, wobei das Substrat (24) einen hochfesten, transparenten, wasserabweisenden Film enthält.

8. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 7, wobei das Substrat (24) einen Polyethylen-Terephthalat-Kunstofffilm enthält.

9. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 7, wobei das Substrat (24) einen Film mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 25,4-254 um aufweist.

10. Projektionsfernsehgerät nach Anspruch 1, mit einem Spiegel (20) zwischen den Bildprojektoren (14, 16, 18) und dem Schirm (22).