JP3901740B2 - ホログラフィック・スクリーンを使用するプロジェクション・テレビジョン - Google Patents

Description

発明の属する技術分野
本発明は、全般的にはプロジェクション・テレビジョン受像機の分野に関し、詳細には、著しく低減された色ずれ（カラー・シフト）、およびあるいは低減されたキャビネットの奥行きをもたらすスクリーンを有するプロジェクション・テレビジョン受像機に関する。
発明の背景
色ずれは、垂直視野角における明るさのピークを観測することにより、水平平面内の様々な角度で見たときの、赤プロジェクション・チューブ、緑プロジェクション・チューブ、青プロジェクション・チューブからのプロジェクション画像によってプロジェクション・スクリーンの中央に形成される白画像の赤／青の比または緑／青の比の変化として定義される。
色ずれ問題は、いくつかの異なる色、たとえば、赤、青、緑それぞれの画像用の少なくとも３つの画像プロジェクタが必要であることの結果として生じる。プロジェクション・スクリーンは、少なくとも３つのプロジェクタからの画像を第１の面で受け取り、表示されるすべての画像について制御された光分散で画像を第２の面に表示する。１つのプロジェクタ、すなわち、通常は緑であり、通常はプロジェクタ・アレイの中央にあるプロジェクタは、スクリーンにほぼ直交する方向の第１の光路を有する。少なくとも２つのプロジェクタ、すなわち、通常アレイ内中央の緑プロジェクタの両側に配置される、通常赤および青のプロジェクタは、規定された入射角の、直交方向とならない方向で第１の光路の方へ収束するそれぞれの光路を有する。色ずれは、スクリーンおよび緑プロジェクタに対する赤プロジェクタおよび青プロジェクタの非直交関係によって生じる。色ずれの結果として、色調はスクリーン上のあらゆる位置で異なるものとなる。色調の違いが大きな状態を、しばしば、不十分な白一様性、と呼ぶ。色ずれが小さければ小さいほど、白一様性が向上する。
色ずれは、数値のスケールによって示され、より小さい数はより弱い色ずれおよびより優れた白一様性を示す。一般的な手順によれば、通常は、少なくとも約−４０度乃至＋４０度から約−６０度乃至＋６０度程度まで、５度または１０度の増分で様々な水平視野角から赤輝度、緑輝度、および青輝度の値がスクリーンで測定される。正の角度および負の角度は、それぞれ、スクリーン中央に対して右および左の水平視野角を表す。これらの測定値は、ピーク垂直視野角で得られる。赤データ、緑データ、および青データは０度で１に正規化される。以下の数式（Ｉ）および（ＩＩ）の一方または両方が各角度で評価される。

上式で、θは水平視野角内の任意の角度であり、Ｃ（θ）は角度θでの色ずれであり、ｒｅｄ（θ）は角度θでの赤輝度レベルであり、ｂｌｕｅ（θ）は角度θでの青輝度レベルであり、ｇｒｅｅｎ（θ）は角度θでの緑輝度レベルである。これらの値の最大値はスクリーンの色ずれである。
一般に、色ずれは、商業的に受け入れられるスクリーン設計では、名目上５以下であるべきである。他のエンジニアリングおよび設計上の制約では、場合によっては色ずれを５よりもいくらか高くする必要があるときがあるかも知れないが、このような色ずれ性能は望ましくなく、通常は白一様性が不十分な知覚的に劣った画像をもたらす。
プロジェクション・テレビジョン受像機用のスクリーンは、一般に、熱可塑性シート材料の表面を形成するために、１つまたは複数のパターン化されたローラを使用した押出しプロセスによって製造される。この形状は、一般に、レンチキュールおよびレンズ・レットとも呼ばれるレンチキュラ要素のアレイである。レンチキュラ要素は、同じシート材料の一面または両面上に形成するか、あるいはいくつかの異なるシートの一面上にのみ形成し、次いでこれらのシートを積層ユニットとして永久的に組合せるか、あるいは積層ユニットとして機能するように互いに隣接するように他の方法で取り付けることができる。多くの設計では、スクリーンの一方の表面は、光を拡散させるようにフレネル・レンズとして設計される。色ずれを低減し白一様性を向上させる従来の技術上の奮闘は、スクリーンの２つの態様にのみ焦点が当てられている。１つの態様はレンチキュラ要素の形状および配置である。他方の態様は、スクリーン材料または、光拡散を制御するためにその一部に光拡散粒子がドープされているスクリーン材料の範囲である。これらの奮闘は以下の特許文書によって例示される。
米国特許第４、４３２、０１０号および米国特許第４、５３６、０５６号では、プロジェクション・スクリーンは、入射表面と出射表面を有する光透過レンチキュラ・シートを含んでいる。その入力表面は、０．５から１．８の範囲の波打ち深さＸｖと近軸曲率半径Ｒ１の比（Ｘｖ／Ｒ１）を有する水平拡散レンチキュラ・プロファイルを特徴とする。そのプロファイルは、光軸に沿って縱長であり、球面入力レンチキュラ・レンズを形成している。
両面レンチキュラ・レンズを有するスクリーンを使用することは一般的である。このようなスクリーンは、スクリーンの入射表面上の円筒形入射レンチキュラ要素と、スクリーンの出射表面上に形成された円筒形レンチキュラ要素と、出射表面の光非収束部に形成された光吸収層とを有している。その入射レンチキュラ要素および出射レンチキュラ要素は、それぞれ、以下の数式（ＩＩＩ）で表される円、楕円、または双曲線の形状で示される。

上式で、Ｃは主曲率であり、Ｋは円錐定数である。
別法として、そのレンズ・レット群は、二次よりも高次の項が追加された曲線を有する。
両面レンチキュラ・レンズのようなものを使用して作られたスクリーンでは、入射レンズと出射レンズの間の位置関係、またはレンズを形成するレンチキュラ要素同士の間の位置関係を特定することが提案されている。たとえば、米国特許第４４４３８１４号では、一方のレンズのレンズ表面が他方のレンズの焦点に存在するように入射レンズと出射レンズを位置決めすることが教示されている。たとえば、日本特許出願第５８−５９４３６号には、入射レンズの偏心率を、レンチキュラ・レンズを構成する材料の屈折率の逆数にほぼ等しくすることも教示されている。さらに、たとえば、米国特許第４５０２７５５号には、それぞれのレンチキュラ・レンズの光軸平面が互いに直角になるように両面レンチキュラ・レンズの２枚のシートを組合せ、かつ一方のレンズの周辺にある入射レンズと出射レンズが光軸に対して非対称的になるように両面レンチキュラ・レンズを形成することが教示されている。米国特許第４９５３９４８号では、光軸の位置ずれの公差および厚さの違いの許容量を大きくするか、あるいは色ずれを小さくすることができるように、入射レンズの谷でのみ光収束位置を出射レンズの表面から視野側の方へずらすことも教示されている。
色ずれまたは白の非一様性を低減するための様々な提案だけでなく、プロジェクション・スクリーン性能を向上させるための他の提案は、水平方向と垂直方向の両方で、画像を明るくすることと、適切な視野を確保することに向けられている。このような技術は、直接的な関心事ではなく、詳細に記述してはいない。多数のこのような提案の概要は、米国特許第５１９６９６０号に記載されている。この特許自体は、入射レンズを有する入射レンズ層と、出射レンズを有する出射レンズ層とを備え、出射レンズのレンズ表面が入射レンズの光収束点またはその近傍に形成され、入射レンズ層および出射レンズ層がそれぞれ、ほぼ透明な熱可塑性樹脂で形成され、少なくとも出射層が拡散微粒子を含み、入射レンズ層と出射レンズ層との間に光拡散特性の違いが存在する両側面レンチキュラ・レンズ・シートを教示している。複数の入射レンズが円筒形レンズを形成している。この出射レンズは複数の出射レンズ層で形成され、入射レンズ層の各レンズの光収束点に、またはその近傍にレンズ表面を有している。また、光吸収層がその出射レンズ層の非収束部に形成されている。このスクリーン設計は、十分な水平視野角を与え、色ずれを低減し、画像をより明るくすると共に、押出しプロセスによる製造を容易にすると言われている。
プロジェクション・スクリーン設計において何年にもわたって積極的に開発されてきたにもかかわらず、その達成された改良はせいぜい増分的なものであり、さらに、ある基準を超えることには成功していない。画像プロジェクタの幾何学的構成によって規定されるその入射角は、本明細書では角度αと呼ばれ、一般に、０度よりも大きくかつ約１０度または１１度以下である範囲に限られている。画像プロジェクタの寸法のために、角度αを０度に近くすることはほぼ不可能である。角度αが約１０度または１１度よりも小さい範囲では、達成されている最高の色ずれ性能は、数式（Ｉ）および（ＩＩ）にしたがって測定されたとして、約５である。角度が約１０度または１１度を超える範囲で既に達成されている最良の色ずれ性能は、商業的には受け入れられてはいない。実際、角度αが１０度または１１度よりも大きな角度を持つプロジェクション・テレビジョン受像機は知られていない。
αの角度が小さい場合は、顕著で望ましくない結果、すなわち、非常に大きなキャビネット奥行きが、家庭用プロジェクション・テレビジョン受像機に必要になる、ということを生じさせる。この大きな奥行きは、小さな入射角（α）を有する光路に対処する必要があることの直接的な結果である。プロジェクション・テレビジョン・キャビネットの寸法を削減する技法は、一般に、ミラーの配置に依存している。入射角のその小さな範囲により、このような努力には、結局、限界がある。
Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、ＤＭＰ−１２８（登録商標）としてデザインされた光ポリマーを販売しており、Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが、独占権を持つプロセスを使用し、３次元ホログラムとして製造することができる。ホログラフィック製造プロセスは、米国特許第５５７６８５３号に部分的に、記載されている。プロジェクション・テレビジョン用の３次元ホログラフィック・スクリーンは、Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提案された。それは、ＤＭＰ−１２８（登録商標）光ポリマー・ホログラフィック製品の市場を確立するための努力がなされる過程で示された多くの提案のうちの１つ、であった。この提案は、より高い明るさおよび解像度、より低い製造コスト、より小さい重量、および２ピース・スクリーンが輸送中に受ける磨耗に対する抵抗力の項目に関して、Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが期待した利点に基づいた提案であった。Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、ホログラフィック・プロジェクションのようなものを作成可能かも知れない多量のホログラフィック要素に対する如何なる特定のホログラフィック構成をも提案しておらず、ホログラフィックであるか、その他の種類であるかにかかわらず、どんな種類のプロジェクション・テレビジョン・スクリーンにおける色ずれ問題も、考慮されてさえいない。
全般的に、色ずれが５よりも小さく、場合によっては５よりもずっと小さいスクリーン、また角度αが１０度または１１度よりもずっと大きい場合に色ずれが５程度に低いスクリーン、を有するプロジェクション・テレビジョン受像機を提供するための開発が何年にもわたって集中的におこなわれてきたにもかかわらず、従来型のプロジェクション・スクリーンにおけるレンチキュラ要素形状および位置および散光器を増分的に変更することを除いて、色ずれ問題の解決策は進歩していない。さらに、プロジェクション・スクリーンには３次元ホログラムが有用であるという提案にもかかわらず、色ずれに関してすることがないという理由であるが、３次元ホログラフィック・スクリーンを使用したプロジェクション・テレビジョンを提供する努力はなされていない。著しく向上した色ずれ性能を有し、著しく小さなキャビネットに組み込むことのできるプロジェクション・テレビジョン受像機に対してずっと前から探し求められているニーズは、依然として満たされていない。
発明の要旨
本明細書で教示される本発明の構成によるプロジェクション・テレビジョン受像機は、量として測定される色ずれ性能を著しく向上させ、すなわち、１０度または１１度よりも小さな範囲の入射角αを有するプロジェクション・テレビジョン受像機を用いて２以下の色ずれを達成することができる。さらに、色ずれ性能が著しく高いので、入射角が最大約３０度の商業的に受け入れられるプロジェクション・テレビジョン受像機を、ずっと小さなキャビネットで提供することができる。そのような大きいα角度の受像機のその色ずれ性能は、たとえば５の色ずれ性能を持つα角度の小さな従来型の受像機と少なくとも同程度に良好であり、α角度の小さな受像機と同様に、約２程度に低い値に近づくか、あるいは場合によってはそのような値に達するものと期待することができる。
これらの結果は、押出しレンズ・スクリーン技法を完全に放棄することによって得られる。その代わりに、本発明の構成によるプロジェクション・テレビジョン受像機は、基板、たとえばＭｙｌａｒ（登録商標）などのポリエチレンフィルム上に形成された３次元ホログラムで形成されたスクリーンを有する。
このような３次元ホログラフィック・スクリーンは最初、より高い明るさおよびう解像度、より低い製造コスト、より小さい重量、および２ピース・スクリーンがたとえば輸送中に受ける磨耗に対する抵抗力、の項目に関して期待した利点のために開発された。その３次元ホログラフィック・スクリーンの色ずれ性能は、その３次元スクリーンの光学特性が少なくとも従来型のスクリーンと同程度に良好であるかどうかを判定するための試験をおこなったときに、見出された。数式（Ｉ）および（ＩＩ）によって測定されたその３次元ホログラフィック・スクリーンの色ずれ性能は、ショックを受けるほどに、予想されたよりも低かった。従来技術の改良を増分ステップに制限していた障壁も完全になくなっていた。さらに、現在、より大きなα入射角を特徴とするプロジェクション幾何形状を有する、より小さなキャビネットを開発することが可能である。
３次元ホログラフィック・スクリーンに関係する予想を上回る特性を有し、そして、本明細書で教示する本発明の構成によるプロジェクション・テレビジョンは、以下で構成されている。それぞれの異なる色のそれぞれの画像用の少なくとも３つの画像プロジェクタ；基板上に配設された３次元ホログラムで形成され、プロジェクタからの画像を第１の面で受け取り、表示されるすべての画像について制御された光分散で画像を第２の面に表示するプロジェクション・スクリーン；そのプロジェクタの１つはスクリーンにほぼ直交する方向の第１の光路を有し、そして、そのプロジェクタの少なくとも２つは規定された入射角の、スクリーンに対して直交方向とならない方向で第１の光路の方へ収束するそれぞれの光路を有する；そしてレンチキュラ要素の３次元アレイを表しているその３次元ホログラムは、表示された画像の色ずれを低減するうえで有効な構成を有し、そのスクリーンは０度よりも大きくかつ約３０度以下である範囲内のすべての入射角について約５以下である色ずれを持つ、ここで色ずれは以下の式の少なくとも一方から得られる最大値によって求められる：

ここで、θは一連の水平視野角内における任意の角度であり、Ｃ（θ）は角度θにおける色ずれであり、ｒｅｄ（θ）は角度θにおける赤輝度レベルであり、ｂｌｕｅ（θ）は角度θにおける青輝度レベルであり、ｇｒｅｅｎ（θ）は角度θにおける緑輝度レベルである。そのスクリーンの色ずれは、５未満、たとえば、約４、３、または場合によっては２以下になると予想することができる。
入射角が約１０度または１１度のときの既知の障壁に関して、そのスクリーンの色ずれは、０度より大きく、かつ約１０度以下である入射角の第１のサブ・レンジ内のすべての入射角について約２以下であり、約１０度より大きくかつ約３０度以下である入射角の第２のサブ・レンジ内のすべての入射角について約５以下である。
そのスクリーンは、さらに、たとえば、約２ｍｍ〜４ｍｍの範囲の厚さを有する層状のアクリル材料の光透過強化部材を備える。その基板は、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムなど、耐久性が高く透明な撥水性のフィルムで構成される。その基板は、約１ミル〜１０ミル（約２５．４ミクロン〜２５４ミクロン）の範囲の厚さを有するフイルムでよい。約７ミル（１７７．８ミクロン）の厚さはその３次元ホログラムを適切に支持することが判明している。フィルムの厚さは、性能とは関係がない。その３次元ホログラムは、約２０ミクロン以下の範囲の厚さを有する。
そのプロジェクション・テレビジョンは、さらに、その画像プロジェクタとそのスクリーンの間に１つまたは複数の鏡を備えてもよい。提供する実施例の１つにおいて、プロジェクション・テレビジョンは、ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上にそれぞれが異なる色のそれぞれの画像を投影するために、少なくとも３つの画像プロジェクタを含んで提供されている。そのプロジェクタの１つは、ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンに対して実質的に直交する方向に配された第１の最短光路を持ち、そのプロジェクタの少なくとも２つは、他の１つに対してステップの関係（ｓｔｅｐｐｅｄ−ｒｅｌａｔｉｏｎ）で、近傍に配置され、（ｉ）それらのプロジェクタのステップの関係により選択的に限定され、（ｉｉ）ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンによる画像の色収査の最小値に対応して入射角の範囲を限定するように、非直交方向に第１の光路に向かって収束する、それぞれの光路を持っている。そのプロジェクション・スクリーンは、基板上に配置されたレンチキュラ要素の３次元アレイを示す３次元ホログラムによって形成されている。そのスクリーンは、第１の側面にプロジェクタからの画像を受け、ディスプレイされた画像のすべてについて制御された光分散を示して第２の側面上にその画像をディスプレイする。
【図面の簡単な説明】
図１は、本明細書で教示される本発明の構成によるプロジェクション・テレビジョンの略図表現である。
図１Ａは、本発明のプロジェクション・テレビジョンに結合して用いられる光学システムのもう１つの実施例の略図表現である。
図１Ｂは、本発明のプロジェクション・テレビジョンに結合して用いられる光学システムの他の実施例を示す略図表現である。
図２は、本発明の構成について説明するうえで有用なプロジェクション・テレビジョン幾何形状の簡略図である。
図３は、本発明の構成による増強されたプロジェクション・スクリーンの側面図である。
提供する実施例の詳細な説明
プロジェクション・テレビジョン受像機１０は、図１において、線図として例示している。プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４、１６、および１８のアレイ１２はそれぞれ、赤、緑、および青の画像を生成する。それぞれのＣＲＴはそれぞれのレンズ１５、１７、および１９を備える。その投影された画像は、ミラー２０によってホログラフィック・プロジェクション２２上に反射される。その光路の特定の幾何形状に応じて、付加的なミラーが使用されている。その緑ＣＲＴ１６は光路３２に沿つて緑画像を投影し、光路３２は、スクリーン２２に対して実質的に直交する方向を持っている。言い換えれば、その光路はスクリーンに対して垂直である。その赤ＣＲＴおよび青ＣＲＴはそれぞれの光路３４および３６を有し、光路３４および３６は、直交しない方向の規定された入射角αで第１の光路３２の方へ向かって収束する。この入射角は色ずれの問題を生じさせる。
そのスクリーン２２は、基板２４上に配設された３次元ホログラム２６を備える。そのスクリーンは、プロジェクタからの画像を第１の入射表面側２８で受け取り、表示されたすべての画像について制御された光分散で画像を第２に出射表面側３０上にその画像を表示する。その基板は、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムのような、耐久性が高く透明で、撥水性のあるフィルムが好ましい。
このようなフィルムの１つは、商標Ｍｙｌａｒ（登録商標）として、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．から得ることができる。そのフィルム基板は、約１ミル〜１０ミル、すなわち、約０．００１インチ〜０．０１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。
この３次元ホログラフィック・スクリーンは少なくとも２つの供給源から得ることができる。Ｐｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは独自の湿式化学プロセスを使用して、そのＤＭＰ−１２８光ポリマーで３次元ホログラムを形成している。
本明細書で説明し請求するプロジェクション・テレビジョン受像機で使用されるその３次元ホログラフィック・スクリーンについて提起した実施形態は、以下の性能仕様にしたがってＰｏｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ湿式化学プロセスによって製造された。
水平半視野角：３８度±３度
垂直半視野角：１０度±１度
スクリーン利得：≧８
色ずれ：≦３
ここで、水平視野角および垂直視野角は従来の方法で測定され、スクリーン利得は、そのスクリーンに直交する方向で測定された、光源から視野表面の背面の方へ向かう光強度と視野表面の前面から観察者の方への光強度との商であり、色ずれは前述のように測定される。
その３次元ホログラフィック・プロジェクションの並はずれた色ずれ性能は、概要で説明したように、全く予想外のものであった。
スクリーン２２のような、ホログラムとホログラフィック・スクリーンは、ホログラムの回析性に起因する強い波長依存性を含むことは、良く知られている。後述するように、ホログラム、そしてホログラフィック光学エレメントは、高い分散性の傾向を示す、たとえば、異なる波長で異なったふるまいをする。ホログラムとホログラフィック光学エレメントの構造、特性、応用は、連邦議会図書カード番号７６−４６１８４、ＩＳＢＮ−０−２０１−０５５０９−０、アジソン−ウェスレー出版会社より出版された、「レーザーへの入門とそれらの応用」（”ＡＮ ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ ＴＯ ＬＡＳＥＲＳ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ”．ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｙ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）の７章に開示されており、参考として、ここでは、このテキストを組み込んでいる。
スクリーン２２でもって意図されているような、垂直光学パワーを含むホログラフィック拡散スクリーンを使用することは、通常、その通過した画像において色収差を引き起こす。この色収差が発生したとき、それらは、スクリーン２２の垂直軸に沿ってしばしば多く最も示される。本発明に結合して用いられるタイプの３次元ホログラフィック・スクリーンにおいては、スクリーンの実効的な屈折率は波長依存性が著しく、ある種の色に対して他の色よりもスクリーンの水平軸に向かってより強く屈折させるのに役立っている。このことは、そのスクリーンの垂直軸に沿った”カラーバンディング（ｃｏｌｏｒ ｂａｎｄｉｎｇ）”のある性格に由来している。
本発明の好ましい実施例の１つにおいて、その光学システムは、スクリーン２２において、色収差に対して補正をするように適応される。図１Ａを参照すると、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４，１６そして１８は、レンズ１５，１７そして１９をそれぞれが含み、入射角θ_r、θ_g、θ_bを選択的に変化させるように互いにステップの関係に位置付けられ、それによって、スクリーン２２を通過する画像の進行により引き起こされる出力角を補正し、それは、観察される色収差の削減に対して役立っている。それぞれのステップの量、たとえば、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４，１６そして１８のそれぞれの間の段階的な間隔は、次式に従った赤、緑そして青の画像それぞれに対するホログラフィック・スクリーンの平均的屈折率を想定することにより近似することができる。

たとえば、３次元ホログラフィック・スクリーン２２に対する、波長の関数としての、屈折率の平均値の通常の組合せは、
n_r=1.73
n_g=1.50
n_b=1.324
θ_g=24.215。
となる。θ_gは、９００ｍｍの緑の光路長に対応して、２４．２１５度に等しいことに注意されたい。このように、光路長の違い、たとえば、９００ｍｍの緑の光路長を持ち、本発明によって形成される４６インチのプロジェクション・テレビジョンに対する、スクリーン２２上の対応する色収差に対して補償するに必要な、ステッピング間隔Δb、そしてΔrは、
Δb=123.19・mm=4.85″
Δr=-103.89・mm=-4.09″
となる、このΔbとΔrの前述した値は、青と赤それぞれに対して最適なθ_bとθ_rの入射角を、生じさせる。このように、赤と青のＣＲＴ位置を選択的に調節することにより、その入射角θ_rとθ_bにより、色収差（カラーバンディング）は著しく減少し、または完全に除去される。
いくつかの例において、赤、緑、青の画像に対する実効屈折率は大変異なっている。これらの場合、必要なステップ・サイズは、（入力角が相当小さいことに対応して）１つのプロジェクション・アセンブリが後方に隣接するプロジェクション・アセンブリの光路の妨害を実際上引き起こすように、大変大きくすることができる。図１Ｂに示す更なる実施例においては、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１８（赤）は、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４（青）、１６（緑）の各々の画像がミラー２３と２５から反射されてスクリーン２２に向かって方向付けられるような状態で、プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１８に接近して配置されているプロジェクションＣＲＴアッセンブリ１４（青）、１６（緑）と離れて、中央（最短の光路長が必要）に置かれている。このような配置において、そのミラーは、青と緑の画像に対して収束角を設定している。その赤の光路長は緑と青の光路長よりも僅か少ないので、テレビジョン用のキャビネットの寸法は、本発明のこの実施例において、奥行き方向深さが僅か少なくなっている。この実施例の他の有利な点は、各々のミラーが、通常に実現可能というよりも、実際のセンターＣＲＴ（プロジェクションＣＲＴアッセンブリ１８）に接近して配置することができる”仮想ＣＲＴ”としてふるまうことである。このことは、その収束角、色ずれ補正の必要性、そして収束パワーを減少させる効果を持っている。
図２は、色ずれ性能について説明するための、鏡およびレンズを省略したプロジェクション・テレビジョンの簡略図である。赤ＣＲＴ１４および青ＣＲＴ１８の光軸３４および３６は、緑ＣＲＴ１６の光軸３２に対して入射角αの位置に対称的に位置合わせされる。キャビネットの最小奥行きＤは、スクリーン２２とＣＲＴの背縁部との間の距離によって決定される。角度αを小さくなるにつれて、それぞれのＣＲＴは互いに接近し、互いに衝突することを避けるためにスクリーンからさらに離隔して設けなければならないことを理解されたい。十分に小さな角度αでは、このような干渉を回避することはできない。この場合、キャビネットの最小奥行きＤが大きくなるので望ましくない。逆に、角度αが大きくなるにつれて、ＣＲＴをスクリーン２２に近づけ、キャビネットの最小奥行きＤを小さくすることができる。
スクリーン２２の視野側では、２つの水平半視野角は−βおよび＋βとして指定される。総水平視野角２βも定義される。半視野角は通常、±４０度から±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。
入射角約１０度または１１度での既知の障壁に関して、３次元ホログラフィック・スクリーンの色ずれは、入射角が０度よりも大きくかつ約１０度以下である第１のサブ・レンジ内すべての入射角について約２以下であり、このスクリーンの色ずれは、入射角が約１０度よりも大きくかつ約３０度以下である第２のサブ・レンジ内すべての入射角について約５以下である。第１のサブ・レンジのような約２以下の色ずれを、より大きな入射角の第２のサブ・レンジでも達成できることが期待される。
図３を参照すると理解されるように、基板２４は、前述のように、Ｍｙｌａｒ（登録商標）などの透明フィルムを含む。３次元ホログラム２６が形成される光ポリマー材料はフィルム層２４上に支持される。適切な光ポリマー材料はＤＭＰ−１２８（登録商標）である。
スクリーン２２はさらに、たとえば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル材料の光透過強化部材３８を含むことができる。ポリカーボネート材料を使用することもできる。強化部材３８はこの実施形態では、約２ｍｍ〜４ｍｍの範囲の厚さを有する層である。スクリーン２２および強化部材は、ホログラフィック層２６と強化部材３８の相互境界４０全体にわたって互いに接着される。接着剤、放射、および／または熱結合技法を使用することができる。たとえば、ティンティング、惑光防止コーディング、耐ひっかきコーティングのうちの１つまたは複数によって強化層の表面４２を処理することもできる。
３次元ホログラフィック・プロジェクションの改良された色ずれ性能を低減せずに、従来型のプロジェクション・スクリーンで知られているような、色ずれ性能以外の性能特性に関するプロジェクション・スクリーンの態様を制御するために、スクリーンの様々な表面および／またはその構成要素層に他の光学レンズまたはレンチキュラ・アレイを設けることができる。

Claims (7)

1. プロジェクション・テレビジョンにおいて、
   ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上に、個別の色のそれぞれの画像を投影する少なくとも３つの画像プロジェクタであって、当該３つの画像プロジェクタのうちの第１の最短の光路を持つ１つのプロジェクタと、相互にステップの関係（stepped-relation）で近傍に配置され、（ｉ）前記ステップの関係により選択的に限定されたそれぞれの光路であり、（ｉｉ）前記ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンによる前記画像の色収差の最小値に対応して入射角の範囲を限定するように、非直交方向に前記第１の光路に向かって収束するそれぞれの光路を持つ、前記３つの画像プロジェクタのうちの少なくとも２つのプロジェクタと、を備える少なくとも３つの画像プロジェクタと、
   前記ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンであって、当該プロジェクション・スクリーンは基板上に配置されたレンチキュラ要素の３次元アレイを示す３次元ホログラムによって形成され、第１の側面に前記画像プロジェクタからの画像を受け、ディスプレイされる前記画像のすべてについて制御された光分散を示して第２の側面上に前記画像をディスプレイするホログラフィック・プロジェクション・スクリーンと
   を備えることを特徴とするプロジェクション・テレビジョン。
2. 前記画像プロジェクタについての前記ステップの関係（stepped-relation）は、ｎ_r、ｎ_g、ｎ_b、を波長の関数としての平均屈折率とすると、前記ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上に前記画像プロジェクタによって投影された赤、緑そして青の画像に対して、式
   

   

   を満足させるように規定されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
3. 前記３次元ホログラムは、その性能特性が
   水平半視野角：３８度±３度
   垂直半視野角：１０度±１度
   スクリーン利得：≧８
   色ずれ：≦３
   であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
4. プロジェクション・テレビジョンにおいて、
   ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上に、異なる色それぞれの画像を投影する少なくとも３つの画像プロジェクタであって、当該３つの画像プロジェクタのうちの１つは、前記ホログラフィック・プロジェクション・スクリーンに対して実質的に直交する方向に配されている第１の最短の光路を持つ、少なくとも３つの画像プロジェクタと、
   少なくとも２つのミラーであって、当該２つのミラーのうちの１つは、前記第１の光路を持つ画像プロジェクタの第１の側に近接して配置され、前記２つのミラーのうちの１つは、前記第１の光路を持つ画像プロジェクタの第２の側に近接して配置され、それぞれのミラーは、前記３つの画像プロジェクタのうちの残りの２つ画像プロジェクタのうちの少なくとも１つからの直接光が、非直交方向に前記第１の光路に向かって収束して、前記ホログラフィック・プロジェクションによる前記画像の色収差の最小値に対応する入射角を限定するように、方向付けする少なくとも２つのミラーと、
   前記プロジェクション・スクリーンであって、当該プロジェクション・スクリーンは基板上に配置されたレンチキュラ要素の３次元アレイを示す３次元ホログラムによって形成され、第１の側面に前記画像プロジェクタからの画像を受け、ディスプレイされる前記画像のすべてについて制御された光分散を示して第２の側面上に前記画像をディスプレイするホログラフィック・プロジェクション・スクリーンと
   を備えることを特徴とするプロジェクション・テレビジョン。
5. 前記ミラーの前記方向つけと、前記第１の光路を持つプロジェクタの前記光路の長さ（Length）は、ｎ_r、ｎ_g、ｎ_b、を波長の関数としての平均屈折率とすると、前記ホログラフィック・プロジェクション・スクリーン上に前記画像プロジェクタによって投影された赤、緑そして青の画像に対して、式
   

   

   を満足させるように規定されることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクション・テレビジョン。
6. 前記ミラーそれぞれは、反射された画像についての前記入射角が１０°以下となるように、それら各々の画像プロジェクタについての仮想イメージを、前記第１の光路を持つ画像プロジェクタ近傍に、形成することを特徴とする請求項４に記載のプロジェクション・テレビジョン。
7. 前記３次元ホログラムは、その性能特性が、
   水平半視野角：３８度±３度
   垂直半視野角：１０度±１度
   スクリーン利得：≧８
   色ずれ：≦３
   であることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクション・テレビジョン。

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