(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緑、赤、青色それぞれの画像用の複数の画像プロジェクタと、
少なくとも１つの光透過パネルに重ね合わされた基板上に配設された第１のホログラムにより形成されたもので、前記プロジェクタからの画像を第１の面で受け取り、表示される画像について制御された光分散で前記画像を第２の面に表示するプロジェクション・スクリーンとを含み、
前記第１のホログラムは前記赤と青色の画像それぞれの光分散を２つの異なる方向の少なくとも１つの方向で制御し
前記プロジェクタの少なくとも１つは、前記スクリーンに垂直な光路に収束する光路であって、前記垂直の光路に対して約±３０度以内の範囲の入射角（α）の光路に沿って向けられ、
前記スクリーンは、視野を水平方向と垂直方向に横切って変化する光学特性を示す干渉アレイを形成し、前記スクリーンは、０度よりも大きくかつ約３０度以下である範囲のすべての前記入射角（α）について約５以下であり、以下の式のうち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色ずれ（Ｃ）を有し、
【数１】
0003900332.tif 000007
【数２】
0003900332.tif 000008
上式で、θは一連の水平視野角の範囲（±β）内の任意の角度であり、Ｃ（θ）は角度θでの色ずれであり、赤（θ）は角度θでの赤輝度レベルであり、青（θ）は角度θでの青輝度レベルであり、緑（θ）は角度θでの緑輝度レベルである
ことを特徴とするプロジェクション・テレビジョン。
【請求項２】
前記スクリーンは、さらに、前記第１のホログラムの上に重ね合わされた第２のホログラムを含み、前記第１のホログラムは、前記赤と青色の画像それぞれの前記光分散を前記２つの異なる方向の１つの方向において制御し、前記第２のホログラムは前記赤と青色の画像それぞれの前記光分散を前記２つの異なる方向の他方の方向において制御す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。
【請求項３】
前記第１と第２の異なる方向は、それぞれ、水平と垂直の方向であることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項４】
前記スクリーンは、さらに、前記第１のホログラム上に重ね合わされた第１のフレネル要素を含み、前記第１のフレネル要素は前記異なる方向の少なくとも１つの方向においてコリメートする効果を有することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項５】
前記スクリーンは、さらに、前記第１のフレネル要素上に重ね合わされた第２のフレネル要素を含み、前記第１のフレネル要素は前記異なる方向の１つの方向においてコリメートする効果を有し、前記第２のフレネル要素は前記異なる方向の他方の方向においてコリメートする効果を有し、前記第１と第２のフレネル要素のコリメートする効果は重ね合わ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。
【請求項６】
前記第１と第２の異なる方向は、それぞれ、水平と垂直の方向であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項７】
前記第１と第２のフレネル要素は、それぞれ、前記垂直と水平の方向において変化する焦点距離を有することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項８】
前記スクリーンの色ずれは、すべての入射角について約２以下であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項９】
前記スクリーンの色ずれは、０度よりも大きくかつ約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、
前記スクリーンの色ずれは、約１０度よりも大きくかつ約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以下であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１０】
前記第１のホログラムは、前記基板上に配置された３次元ホログラフィック・フォトポリマ材料を備え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。
【請求項１１】
前記第１と第２のホログラムは、前記基板上に光ポリマー材料の第１と第２の重ね合わされた層を含み、前記重ね合わされた層は、３次元ホログラム（２６）を形成することを特徴とする請求項２に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１２】
前記画像プロジェクタと前記スクリーンの間に、さらにミラー（２０）を含むことを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１３】
前記画像プロジェクタと前記スクリーンの間に、さらにミラー（２０）を含むことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１４】
前記３次元ホログラムは、
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に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（背景）
（発明の分野）
本発明は、一般的には、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与える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。
【０００２】
（背景情報）
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ために生じる。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。
【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】
0003900332.tif 000002
【０００６】
【数４】
0003900332.tif 000003
【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画像をもたらす。
【０００９】
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、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】
0003900332.tif 000004
【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、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。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、画像をより明るくするとともに、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】
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プロジェクション・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。画像プロジェクタおよび光学要素の所定寸法については、単に画像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。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、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。
【００１９】
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。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画像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、被写体の画像が再生され、所定角度範囲にわたってこの画像を見ることができる。
【００２０】
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」の画像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、空白ホログラムは、正弦格子とも呼ばれ、そ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、後方のプロジェクション・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プロジェクション・スクリーンのピッチと比べてかなり密になる。
【００２１】
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、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Ｐｏｌａｒｏｉｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提案された。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・テレビジョン・スクリー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。
【００２２】
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行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。
【００２３】
（概要）
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、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ような、量として測定される色ずれ性能における著しい向上をもたらす。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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、３次元干渉アレイあるいは３次元回析パターンを表しているその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：
【００２７】
【数５】
0003900332.tif 000005
【００２８】
【数６】
0003900332.tif 000006
【００２９】
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。
【００３０】
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度よりも大きくかつ約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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
発明の視点によると、プロジェクション・スクリーンの色ずれ性能は、ホログラフィック要素およびあるいはコリメート（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）要素を積み重ねることによって、さらに向上させることができる。たとえば、ホログラフィック・スクリーンは、垂直あるいは水平の視野角のスパンにわたって光透過特性における所望する変化を達成するために垂直あるいは水平の線形フレネル・レンズを背面に配置することが可能である。あるいはまた、さらに、視野角のスパンにわたって光透過特性に変化を有するように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。実施例に従うと、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、１つは垂直スパンにわたって所定の変化をもたらし、他方は水平スパンにわたって所定の変化をもたらす。この態様において、有効視野角の範囲にわたって画像の輝度は調節可能であり、利用可能な照度についての十分な優位性を取り込むように最適化される。くわえて、線形に変化する要素は円状に変化する要素よりもより低いコストで製造可能であるという理由で、ホログラフィック要素およびあるいはコリメート要素の積層は、性能ドメインの変化に好ましいコストで適合することが可能である。たとえば、線形に変化するフレネル要素は、円状フレネルのコストの２５％の低いコストでエンボス加工（ｅｍｂｏｓｓｅ）あるいは、ローラ押出し加工で製作することができる。同様に、線形に変化するホログラフィック・マスターは、２次元における変化を規定する円状のホログラフィック・マスターよりも、複雑ではなく、また高価ではない。
【００３３】
（好適実施例の説明）
プロジェクション・テレビジョン受像機１０を線図として図１に示す。プロジェクション・陰極線管１４、１６、および１８のアレイ１２はそれぞれ、赤、緑、および青の画像を生成する。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。その投影された画像は、鏡２０によってプロジェクション・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に沿って緑画像を投影し、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。
【００３４】
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。提起している構成では、このホログラムは、入射光を新しい方向に向けることに役立つ「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の出射表面側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、またとく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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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のサブレンジ内の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のサブレンジ内の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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、惑光防止コーティング、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。
【００４２】
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、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、明るさ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。
【００４３】
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明るさの割合として測定されたスクリーン明るさのグラフである。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明るさと、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明るさを表す。積み重ねられたホログラムを用いた水平明るさ変化特性は、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。
【００４４】
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。たとえば、スクリーンの縦横比（すなわち、高さよりも幅が大きくする）や、一方の軸（たとえば、垂直軸）ではずらし、他方の軸では心合わせしたままにする必要性などのために要件が異なる、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を、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、線形利得変化特性またはその他の利得変化特性を有する積み重ねられた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色収差またはそ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か、あるいは縁部明るさ、色ずれ性能などを向上させる要素との積み重ねに適用することもできる。
【００４５】
図６は、水平および垂直のコリメーション（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）を行うためにセンタオンリ（ｃｅｎｔｅｒ  ｏｎｌｙ）ホログラム２６（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２９、３１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エンボス（浮出し）加工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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  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を示す図である。
【図２】  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】  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。
【図４】  それぞれ、水平視野角および垂直視野角を横切る利得変化特性を有する重ね合された２つのホログラムを有するプロジェクション・スクリーンの代替実施形態の概念表現を示す図である。
【図５】  水平視野角の関数としてのピーク白明るさの割合についてのグラフ表現であり、水平に変化するホログラフィック要素を使用した場合で、積み重ねられた垂直方向に変化するホログラフィック要素を有する、あるいは有さない場合を示す表図である。
【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コリメーションするスクリーン層を有する代替実施形態の概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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