(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、前記プロジェクタの１つは前記スクリーンに対して実質的に垂直の方向に第１の光路を持ち、前記プロジェクタの少なくとも２つは入射角を規定する非垂直方向の光路で、第１の光路に向かって収束するそれぞれの光路を持つように、その前記画像プロジェクタと前記スクリーンに対して光学的連携を持って配置されているホログラフィック・ミラーとを含む光学システムと、
基板上に３次元回折アレイを示す３次元ホログラムを含み、第１の側面に前記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拡散を示して第２の側面上に前記画像をディスプレイする前記プロジェクション・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。
【請求項２】
前記少なくとも３つのプロジェクタは前記それぞれの像を焦点合わせするように適合されたレンズを持つ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】
前記レンズは、ポリマー材料で構成され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】
前記画像プロジェクタは、少なくとも実質的な拡大と焦点合わせの機能を持たない射出瞳を含んでい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５】
前記ホログラフィック・ミラーは、全色（ｐａｎｃｈｒｏｍａｔｉｃ）光学特性を持つ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６】
前記ホログラフィック・ミラーは、凹面鏡の光学特性を持つ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７】
前記ホログラフィック・ミラーは、球面レンズ・システムの光学特性を持つ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８】
前記ホログラフィック・ミラーは、放物面レンズ・システムの光学特性を持つ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９】
前記スクリーンは、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前記入射角について約２以下の色ずれを持ち、
前記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前記入射角について約５以下であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１０】
前記３次元ホログラム（２６）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。
【請求項１１】
プロジェクション・テレビジョンにおいて、
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と、前記プロジェクタの１つは前記スクリーンに対して実質的に垂直の方向に第１の光路を持ち、前記プロジェクタの少なくとも２つは入射角を規定する非垂直方向の光路で、第１の光路に向かって収束するそれぞれの光路を持つように、その前記画像プロジェクタと前記スクリーンに対して光学的連携を持って配置されているホログラフィック・ミラーであって、前記プロジェクション・スクリーンによって前記画像に引き起こされる色収差を補償するように、前記画像をあらかじめ調整するためにあらかじめ選択された波長依存光反射特性を持つホログラフィック・ミラーとを備える光学システムと、
基板上に配置されたレンチキュラ・エレメントの３次元アレイを示す３次元ホログラムにより形成され、第１の側面に前記プロジェクタからの画像を受け、前記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拡散を示して第２の側面上に前記画像をディスプレイする前記プロジェクション・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。
【請求項１２】
前記少なくとも３つのプロジェクタは前記それぞれの像を焦点合わせするように適合されたレンズを持つことを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１３】
前記レンズは、ポリマー材料で構成されることを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１４】
前記画像プロジェクタは、少なくとも実質的な拡大と焦点合わせの機能を持たない射出瞳を含んでいることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１５】
前記ホログラフィック・ミラーは、全色（ｐａｎｃｈｒｏｍａｔｉｃ）光学特性を持つことを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１６】
前記ホログラフィック・ミラーは、凹面鏡の光学特性を持つ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１７】
前記ホログラフィック・ミラーは、球面レンズ・システムの光学特性を持つことを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１８】
前記ホログラフィック・ミラーは、放物面レンズ・システムの光学特性を持つことを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項１９】
前記スクリーンは、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前記入射角について約２以下の色ずれを持ち、
前記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前記入射角について約５以下であることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクション・テレビジョン。
【請求項２０】
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１１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もたらすプロジェクション・テレビジョン・スクリーンに関する。発明の視点によれば、ホログラフィック・ミラー（反射鏡）は、ホログラフィック・スクリーンによってもたらされるある光学的な影響を補正するために使用される。
【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拡散で画像を第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。
【０００５】
【数１】
0003990536.tif 000002
【０００６】
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。
【０００７】
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、公称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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
【数２】
0003990536.tif 000003
【００１２】
上式で、Ｃは主曲率であり、Ｋは円錐定数である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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は知られていない。
【００１７】
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、鏡の配列（Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）に依存している。入射角の狭い範囲によって、このような努力は、結局、制限される。
【００１８】
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５、５７６、８５３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、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な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。
【００１９】
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。
【００２０】
（要約）
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。
【００２１】
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（基層）、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。
【００２２】
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。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、さらに、より小さなキャビネットを開発することが可能である。
【００２３】
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拡散で画像を第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次元回折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：
【００２４】
【数３】
0003990536.tif 000004
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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（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。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。
【００２８】
発明の視点によれば、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・スクリーンに加えて、さらに１つまたはそれ以上のホログラフィック光学素子を備える。１つの実施例において、提供されるプロジェクション・テレビジョンは、プロジェクション・スクリーン上に異なる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と、１つのプロジェクタはスクリーンに対して実質的に垂直の方向に第１の光路を持ち、そして少なくとも２つのプロジェクタは入射角を規定する非垂直方向の光路で、第１の光路に向かって収束するそれぞれの光路を持つように、その画像プロジェクタとそのスクリーンに対して光学的連携を持って配置されているホログラフィック・ミラー（反射鏡）とを含む光学システムを含んでいる。プロジェクション・スクリーンは、基板上に３次元回折アレイを示す３次元ホログラムから形成されている。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拡散を示して第２の側面上にその画像をディスプレイする。
【００２９】
他の視点に寄れば、記述されたプロジェクション・テレビジンはその画像プロジェクタとそのスクリーンに対して光学的連携をもって、パンクロマティック（全整色の）・ホログラフィック・ミラー（反射鏡）が与えられる。パンクロマティック（全整色の）・ホログラフィック・ミラーは、プロジェクション・スクリーンによって画像中に引き起こされた色収差を補償するように、光反射特性を左右する波長を適合したものにあらかじめ選択され、光波長の関数としての画像を条件付けする。プロジェクション・スクリーンは、基板上の３次元回析アレイを示す３次元ホログラムから形成されている。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、ディスプレイされる画像のすべてについて制御された光拡散を示して第２の側面上にその画像をディスプレイする。
【００３０】
（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、プロジェクション・スクリーンの背面上において重ね合わされる、赤、緑、および青の画像を生成する。陰極線管１４、１６、および１８によって生成された画像を拡大し、焦点合わせし、投影する光学パワーをもたらすそれぞれのレンズ１５、１７、および１９より構成される射出瞳をそれぞれの陰極線管は持っている。レンズ１５、１７、および１９は、その分野で良く知られたタイプの光学品質のガラスから、通常に形成されている。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。その緑陰極線管１６は光路３２に沿って緑画像を投影し、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。
【００３１】
発明の視点によれば、プロジェクション管とスクリーンの間における画像に適用される光学補正は、ガラス・レンズ１５，１７そして１９とミラー２０の協力に割り当てられ、ミラーは光学補正をするために湾曲させることができる。
【００３２】
発明の他の視点によれば、ミラー２０は、凹面鏡、そして球形または放物レンズ・システムに似た態様の特性、の光学特性を示すパンクロマティック（全整色の）・ホログラフィック・ミラーから構成することができる。従来の光学エレメントの特性をシミュレートするホログラフィック光学エレメントは知られている。たとえば、一例としてシヌソイド（正弦曲線）ゾーン・プレートあるいはそれに似た、正レンズとしても負レンズとしても同時にふるまうホログラフィック光学エレメントが製作されている。このようなホログラフィック光学エレメントは、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。
【００３３】
パンクロマティック（全整色の）・ホログラフィック・ミラーによって形成されたミラーを使用したとき、光路３２、３４そして３６は、従来レンズ１５、１７、そして１９を通して最終的にミラー２０の表面上に、まず、集まる。さらに、ミラー２０は、スクリーン上に強く収束するために、路３２、３４、そして３６を生じさせることによって、スクリーン２２上に画像を焦点合わせする。この配置は、また、本発明のプロジェクション・システムにおける、より短縮された光路長を与える有利な点を持ち、これによって、大変小さな光学システムの使用ならびに小型のテレビジョン受像器のキャビネットを提供する。  光学パワーの一部はホログラフィック・ミラーによって分担されているので、レンズ１５、１７、そして１９上には、より少しの要求しかなく、それぞれは廉価なポリマー・レンズで構成することができる。
【００３４】
発明の他の視点では、レンズ１５、１７、そして１９は、完全に削除することができ、それらの機能はホログラフィック・ミラー（ミラー２０）によって完全に達成することができる。この場合、画像プロジェクタは、画像を全く拡大せず、また焦点合わせもしない射出瞳を持っている。この配置でもって、陰極線管１４、１６、そして１８から投影された画像それぞれは、平行にあるいは僅か発散する光路のどちらかで進み、そして反射され、そしてホログラフィック・ミラー２０（図４を参照）によって、スクリーン２２に収束する。
【００３５】
発明の他の視点では、光学システムは色収差を補正するように、特に、スクリーン２２による光路に沿ってより多く生じる色収差を相殺するように、適合させることができる。スクリーン２２のようなホログラフィック光学エレメントは、実質的に光学的に記録された干渉パターンから成る、ホログラムの回析特性に起因した強い波長特性を示す。その結果、ホログラフィック光学エレメントは、高い拡散傾向を示し、異なる波長で異なった振る舞いをする。スクリーン２２として意図されているような、垂直光学パワーを構成するホログラフィック散乱スクリーンの使用は、透過した画像に色収差を生じさせる。これらの収差は、しばしば多く、スクリーン２２の垂直軸に沿ってもっとも多く示される。ホログラフィック・ミラー２０は、陰極線管１４，１５そして１８それぞれからの像を色的にあらかじめ調整するように、その垂直軸に沿った色収差特性があらかじめ選択されているホログラムで構成することができ、これによって波長依存拡散スクリーン２２によって引き起こされる対応した色収差を補償する。このようにして、画像は、適切に事前に選択された角度でスクリーン２２に入射し、したがって、スクリーン２２から出射するときに、すべての画像を互いにほぼ平行にするのに必要な量だけ回折し、それによって全色画像（ｐａｎｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｉｍａｇｅ）を形成するように、事前に位置合わせされる。
【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。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拡散で画像を第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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
その３次元ホログラフィック・プロジェクション・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。これは、キャビネットの奥行き寸法Ｄの最小値を期待に反して増大させる。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。入射角の広い範囲で光を収集し、垂直軸により接近して並行に射出するホログラフィック・スクリーンは、実質的な光路長の短縮を可能にする。
【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。
【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、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。
【００４５】
３次元ホログラフィック・プロジェクション・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】  図１に示すものに似ているが、プロジェクタからレンズが外されている本発明の他の実施例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１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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