專利名稱：具有三維全息屏的投影電視的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及投影電視接收機(jī)領(lǐng)域，且尤其涉及具有減小了的色偏和/或明顯減小的機(jī)箱深度的電視接收機(jī)。
背景技術(shù)：
色偏被定義為當(dāng)從水平面的不同角度觀看時(shí)，由紅、綠、和藍(lán)投影管發(fā)出的投射圖象在投影屏幕中心處形成的白圖象的紅/藍(lán)或綠/藍(lán)比例，相對(duì)于在垂直觀看角度的峰值亮度時(shí)所看到的改變。
色偏問(wèn)題是由必須有不同顏色圖象，如紅，藍(lán)和綠色，的至少三個(gè)圖象投影器而引起的。投影屏幕在第一側(cè)接收來(lái)自至少三個(gè)投影器的圖象，并在第二側(cè)通過(guò)控制所有顯示圖象的光偏轉(zhuǎn)而顯示這些圖象。通常為綠色的且通常位于投影器陣列中心的一個(gè)投影器，具有基本正交于屏幕取向的第一光路。通常為紅色和藍(lán)色且通常位于陣列中心綠色投影器相對(duì)兩側(cè)的至少兩個(gè)投影器，分別具有以非正交取向的入射角向第一光路會(huì)聚的光路。紅、藍(lán)投影器相對(duì)于屏幕和綠投影器的非正交關(guān)系導(dǎo)致了色偏。色偏的結(jié)果是，在屏幕上各個(gè)位置的色調(diào)可能不相同。色調(diào)差別大的情況通常是白色均勻度較差。色偏越小白色均勻度越好。
用數(shù)碼標(biāo)注色偏，其中較低的數(shù)值表示較小的色偏和較好的白色均勻度。根據(jù)通行的規(guī)程，從各個(gè)水平視角測(cè)量屏幕中心的紅、綠、藍(lán)亮度值，通常從至少大約-40°至+40°，到大約-60°至+60°的范圍，并以5°或10°為遞增間隔。正負(fù)角度分別代表屏幕中心右側(cè)和左側(cè)的水平視角。這些測(cè)量值是在峰值垂直視角處獲得的。在0°處歸一化紅、綠、藍(lán)的數(shù)據(jù)。在每個(gè)角度處用下述一或兩個(gè)等式(I)和(II)進(jìn)行評(píng)價(jià)C(θ)=20·log10(red(θ)blue(θ))---(I)]]>C(θ)=20·log10(green(θ)blue(θ))---(II)]]>
其中θ是水平視角范圍內(nèi)的任意角度，C(θ)是θ角處的色偏，red(θ)是θ角處紅色的亮度值，blue(θ)是θ角處藍(lán)色的亮度值，而green(θ)是θ角處綠色的亮度值。這些值的最大值是屏幕的色偏。
一般地，色偏不應(yīng)當(dāng)大于5這個(gè)商業(yè)上可接受的標(biāo)定屏幕設(shè)計(jì)值。其他工程和設(shè)計(jì)約束條件可能有時(shí)需要色偏比5大一些，盡管這樣的色偏性能是不希望有的，并常常導(dǎo)致觀看效果低劣的白色均勻度較差的圖象。
投影電視接收機(jī)的投影屏幕通常是通過(guò)擠壓法利用一或多個(gè)有圖案的輥形成熱塑性板材表面的形狀而制造的。其輪廓一般為凸透鏡元件陣列。凸透鏡單元可以形成在相同板狀材料的一側(cè)或兩側(cè)；或者僅形成在不同板的一側(cè)上，再將這些不同的板永久地結(jié)合成一個(gè)疊層單元，或另外彼此相鄰地安裝而使其具有疊層單元的功能。在許多的設(shè)計(jì)中，屏幕的一個(gè)表面是能夠提供光散射的菲涅爾透鏡型?，F(xiàn)有技術(shù)減小色偏和改進(jìn)白色均勻度的努力，僅僅集中在屏幕的兩個(gè)方面。一個(gè)方面是凸透鏡元件的形狀和布局。另一個(gè)方面是屏幕材料、或其中某些部分為控制光散射而摻雜光散射顆粒的程度。這些努力的例子見(jiàn)下列專利文獻(xiàn)。
在美國(guó)專利US.4,432,010和US.4,536,056中，投影屏幕包括一個(gè)具有輸入表面和出射表面的透光凸透鏡板。輸入表面的特點(diǎn)表現(xiàn)在水平散開(kāi)的凸透鏡輪廓方面，其凸透鏡深度Xv與近軸曲率半徑R1的比值(Xv/R1)在0.5到1.8范圍內(nèi)。該輪廓沿著光軸方向延伸，且形成許多非球面輸入凸透鏡。
通常采用的是雙側(cè)具有凸透鏡的屏幕。這種屏幕在其輸入表面上具有柱面輸入凸透鏡元件，和形成在該屏幕輸出表面?zhèn)鹊闹嫱雇哥R元件，以及形成在輸出表面上不會(huì)聚光部分的光吸收層。輸入和輸出凸透鏡元件都是圓，橢圓或雙曲線形的，并由下列等式(III)表示Z(x)=Cx21+[1-(K+1)C2x2]12---(III)]]>其中C是主曲率，而K是圓錐曲線的常數(shù)。
另外，透鏡具有高于二次項(xiàng)的曲線。
在用這種雙側(cè)凸透鏡構(gòu)成的屏幕中，已經(jīng)規(guī)定了出輸入透鏡與輸出透鏡或構(gòu)成這些透鏡的凸透鏡元件之間的位置關(guān)系。例如，美國(guó)專利US.4,433,814所教導(dǎo)的，按這樣的方式確定輸入透鏡與輸出透鏡的位置一個(gè)透鏡的透鏡表面在另一個(gè)透鏡的焦點(diǎn)處。日本專利JP.58-59436也教導(dǎo)輸入透鏡的偏心率基本等于構(gòu)成凸透鏡的材料折射率的倒數(shù)。美國(guó)專利US.4,502,755還教導(dǎo)，按以下方式組合出兩個(gè)雙側(cè)有凸透鏡的板各凸透鏡的光軸平面彼此互成直角，并按如下方式形成這種雙側(cè)凸透鏡在透鏡外圍的輸入透鏡和輸出透鏡關(guān)于光軸是不對(duì)稱的。美國(guó)專利US.4,502,755還教導(dǎo)，只有輸入透鏡凹谷處的光會(huì)聚位置應(yīng)該偏向輸出透鏡觀看一側(cè)的表面，以使光軸失準(zhǔn)的公差和厚度差可以較大，或色差可以較小。
除了這些減小色偏或白色不均勻性的各種方案之外，其他改進(jìn)投影屏幕性能的方案是針對(duì)提高圖象亮度，和在水平和垂直方向確保適當(dāng)視場(chǎng)的。這些技術(shù)不是本文所要考慮的內(nèi)容，在此不作詳細(xì)的描述。這些方案的要點(diǎn)可以從美國(guó)專利US.5,196,960找到，該文獻(xiàn)教導(dǎo)了一種雙側(cè)凸透鏡板，它包括具有輸入透鏡的輸入透鏡層和具有輸出透鏡且其透鏡表面形成在輸入透鏡光會(huì)聚點(diǎn)和其附近的輸出透鏡層，其中輸入透鏡層和輸出透鏡層均由基本透明的熱塑性樹(shù)脂構(gòu)成，且至少輸出層包括光散射微粒，而且輸入透鏡層和輸出透鏡層之間的光散射特性存在著差別。輸入透鏡組是一種柱透鏡。輸出透鏡由一組輸出透鏡層構(gòu)成，其每一層都有一個(gè)透鏡表面位于輸入透鏡層各透鏡光會(huì)聚點(diǎn)所在的面和其附近。光吸收層形成在輸出透鏡層不會(huì)聚光的部分。這種屏幕設(shè)計(jì)提供了很好的水平視角，較小的色偏和較亮的畫面，并且易于用擠壓法制造。
盡管在投影屏幕設(shè)計(jì)中危害性的研究已有許多年，但是有關(guān)的改進(jìn)仍不斷地提出。而且，還沒(méi)有突破某些基準(zhǔn)。圖象投影器的幾何尺寸限定的入射角度，本文中稱為α角，一般限定為大于0°且小于或等于約10°或11°。圖象投影器的尺寸使α角基本不可能接近0°。在小于約10°或11°的α角范圍內(nèi)，如根據(jù)等式(I)和(II)所確定的，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的最佳色偏性能在5左右。在大于約10°或11°的α角范圍內(nèi)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的最佳色偏性能沒(méi)有商業(yè)價(jià)值。事實(shí)上，具有在大于約10°或11°α角的投影電視接收機(jī)還是未知的。
小α角有一個(gè)明顯且不希望的效果，即必須有很大的機(jī)殼深度來(lái)容納投影電視接收機(jī)。大的深度是需要容納具有小入射角(α)光路的直接結(jié)果。減小投影電視機(jī)殼尺寸的技術(shù)，一般取決于反射鏡的布置。這些努力最終還受到入射角度范圍小的限制。
寶麗來(lái)公司出售一種標(biāo)牌為DMP-128光致聚合物，寶麗來(lái)公司可以用有專利權(quán)的方法將其制成三維全息元件。US.5,576,853描述了該全息攝影制造方法的一部分。
在為建立DMP-128光致聚合物全息產(chǎn)品市場(chǎng)的所做努力中，作為多種建議的一種，寶麗來(lái)公司提出了投影電視三維全息屏。該建議是基于寶麗來(lái)公司所希望的高亮度高分辨率，低制造成本，低重量，和裝運(yùn)過(guò)程中避免受到雙片屏幕所受磨損的優(yōu)點(diǎn)而提出的。寶麗來(lái)公司從未提出過(guò)任何可制成這種全息投影電視屏幕體全息圖的具體全息結(jié)構(gòu)，也從未考慮過(guò)全息或其它任何類型投影電視屏幕的色偏問(wèn)題。
總之，盡管多年來(lái)進(jìn)行了很多的開(kāi)發(fā)研究，以提供有小于5，甚至大大小于5色偏，或具有低至5的色偏而α角大于10°或11°的屏幕的投影電視接收機(jī)，但是與傳統(tǒng)投影屏幕凸透鏡元件形狀位置和散射體的不斷變化出新不同，在解決色偏問(wèn)題方面則沒(méi)有進(jìn)展。而且，盡管建議了三維全息元件可以用于投影屏幕，但由于沒(méi)有涉及色偏問(wèn)題，也就不曾在提供有三維全息屏的投影電視方面作過(guò)嘗試。因此，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)一種具有大大提供色偏性能且還可以被裝入一個(gè)更小機(jī)殼內(nèi)的投影電視接收機(jī)的需求，還沒(méi)有得到滿足。
發(fā)明概要根據(jù)本文所教導(dǎo)的發(fā)明方案的投影電視接收機(jī)在色偏性能(按幅值量級(jí)測(cè)量)方面有了很大提高，入射角α在小于10°或11°范圍內(nèi)的投影電視接收機(jī)可以達(dá)到2或更小的色偏。而且，該色偏性能顯然可以提供符合商業(yè)要求的裝于很小機(jī)殼內(nèi)且入射角高達(dá)30°的投影電視接收機(jī)。這種大α角接收機(jī)的色偏性能至少與傳統(tǒng)的小α角接收機(jī)(例如等于5的色偏)一樣好，而在小α角接收機(jī)的情況下有望接近或達(dá)到低至大約2的值。
這些效果是由完全放棄擠壓透鏡屏幕技術(shù)而獲得的。相反，根據(jù)本發(fā)明方案的投影電視接收機(jī)，具有由形成在基板上，如Mylar等聚乙烯膜上的三維全息元件構(gòu)成的屏幕。
最初開(kāi)發(fā)這種三維全息屏幕，是因?yàn)樗哂性诟吡炼取⒏叻直媛?、低制造成本、低質(zhì)量和在裝運(yùn)等過(guò)程中抗兩片屏幕相互磨損方面的突出優(yōu)點(diǎn)。在檢測(cè)該三維屏幕的光學(xué)特性是否至少與傳統(tǒng)屏幕一樣好時(shí)，發(fā)現(xiàn)了該三維全息屏幕的色偏。按照方程(I)和(II)所得到的三維全息屏幕色偏性能出乎意料地低。限制現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)提高的遮擋已經(jīng)完全消除?，F(xiàn)在可以開(kāi)發(fā)出具有更大入射角α投影結(jié)構(gòu)的更小機(jī)殼。
根據(jù)本文所教導(dǎo)的本發(fā)明方案，具有非凡特性三維全息屏幕的投影電視包括至少不同顏色圖象的三個(gè)投影器；由布置在基板上三維全息元件構(gòu)成的投影屏幕，該屏幕在第一側(cè)接收來(lái)自投影器的圖象，并在第二側(cè)顯示該圖象且同時(shí)控制所顯示圖象的光散射；投影器之一具有基本與屏幕正交取向的第一光路，而至少兩個(gè)投影器分別具有在非正交傾斜入射角內(nèi)向第一光路會(huì)聚的光路；以及代表具有用于有效減小顯示圖象色偏結(jié)構(gòu)的凸透鏡三維陣列的三維全息元件，該屏幕在大于零且小于或近似等于30度入射角范圍內(nèi)具有小于或等于約5的色偏，如至少下式之一所獲得的最大值確定的那樣C(θ)=20·log10(red(θ)blue(θ));]]>C(θ)=20·log10(green(θ)blue(θ))]]>其中θ是水平視角范圍內(nèi)的任意角度，C(θ)是θ角處的色偏，red(θ)是θ角處紅色的亮度值，blue(θ)是θ角處藍(lán)色的亮度值，而green(θ)是θ角處綠色的亮度值。屏幕的色偏最好小于5，例如小于或等于4，3或甚至2。
就已知的10°或11°左右入射角處障礙而言，在大于0°和小于或等于10°左右的入射角第一子范圍內(nèi)，屏幕的色偏在所有角度都小于或等于2左右；而在大于10°左右和小于或等于30°左右的入射角第二子范圍內(nèi)，屏幕的色偏在所有角度都小于或等于5左右。
該屏幕進(jìn)一步包括一個(gè)透光的加強(qiáng)組件，如用厚度在2-4mm左右范圍內(nèi)的一層丙烯酸材料構(gòu)成的?；灏ㄩL(zhǎng)壽命透明防水膜，如聚對(duì)苯二甲酸乙烯酯樹(shù)脂膜。該基板可以是厚度約在1-10密耳(25.4-254微米)范圍內(nèi)的薄膜。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)7密耳(178微米)左右的厚度足以支撐三維全息元件。薄膜的厚度與性能無(wú)關(guān)。三維全息元件具有不大于約20微米范圍內(nèi)的厚度。投影電視還可以包括一個(gè)或多個(gè)位于圖象投影器與屏幕之間的反射鏡。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種投影電視，它包括用于將各不同顏色的圖象投影到全息投影屏幕上的至少三個(gè)圖象投影器。所述投影器之一具有第一個(gè)最短的基本與所述全息投影屏幕正交的光路，且至少兩個(gè)投影器以彼此相鄰、步進(jìn)的關(guān)系放置，并且分別具有由下述條件確定的光路(i)由所述步進(jìn)關(guān)系有選擇確定的；(ii)在非正交方向朝所述第一光路匯聚，并限定與所述全息投影屏幕的所述圖象的最低程序的色偏對(duì)應(yīng)的入射角。該投影屏幕是由代表布置在基板上的三維透鏡元件陣列的一個(gè)三維全息元件形成的，該屏幕在第一側(cè)從所述投影器接收?qǐng)D象，并在所有顯示的圖象的光散射控制下在第二側(cè)顯示所述圖象。


圖1是表示根據(jù)本文教導(dǎo)的本發(fā)明方案的投影電視示意圖。
圖1A為用在本發(fā)明的投影電視中的光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖。
圖1B為用在本發(fā)明的投影電視中的光學(xué)系統(tǒng)的再另一實(shí)施例的示意圖。
圖2是解釋本發(fā)明方案所用投影電視結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖。
圖3是本發(fā)明方案加強(qiáng)的投影屏幕側(cè)視圖。
對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1表示的是投影電視接收機(jī)10。排成陣列12的投影陰極射線管組件14，16和18分別提供了紅色，綠色和藍(lán)色的圖象。這些陰極射線管透鏡15，17和19。投射出去的圖象被反射鏡20反射到全息投影屏幕22上。還可以根據(jù)光路的具體結(jié)構(gòu)，采用附加反射鏡。綠色陰極射線管16沿著光路32投射綠色圖象，該光路基本正交于屏幕22取向。換句話說(shuō)，光路與屏幕成直角。紅色和藍(lán)色陰極射線管分別具有光路34和36，這兩個(gè)光路非正交取向地以入射角α向低于光路32會(huì)聚。這個(gè)入射角引發(fā)了色偏的問(wèn)題。
屏幕22包括布置在基板24上的三維全息元件26。該屏幕在第一輸入表面一側(cè)28接收來(lái)自投影器的圖象，并在第二輸出表面?zhèn)?0顯示該圖象，并控制所有顯示圖象的光散射?；暹m宜為長(zhǎng)壽命透明防水膜，如聚對(duì)苯二甲酸乙烯酯樹(shù)脂膜。這類膜的一種是可以從E.I.du Pontde Nemours & Co.公司得到的Mylar牌產(chǎn)品。該薄膜基板具有1-10密耳范圍內(nèi)的厚度，等于0.001-0.01英寸或25.4-254微米。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，7密耳(178微米)左右厚度的薄膜足以支撐三維全息元件。薄膜的厚度一般與屏幕的性能無(wú)關(guān)，尤其是色偏性能，所用可采用不同的膜厚度。三維全息元件26具有不大于約20微米范圍內(nèi)的厚度。
三維全息屏至少可以從兩個(gè)來(lái)源獲得。寶麗來(lái)公司利用有專利權(quán)的濕式化學(xué)方法將它的DMP-128光致聚合物材料制成三維全息元件。
用于上述和本文權(quán)利要求書提出的投影電視接收機(jī)中的三維全息屏，其優(yōu)選實(shí)施例是寶麗來(lái)公司利用有專利權(quán)的濕式化學(xué)方法根據(jù)下述性能指標(biāo)而制成的水平半視角38°±3°，垂直半視角10°±1°，屏幕增益 ≥8，色偏 ≤3，其中水平和垂直視角是其傳統(tǒng)方法測(cè)得的，屏幕增益是正交于屏幕進(jìn)行測(cè)量時(shí)，從源射向觀看表面后面光強(qiáng)與從觀看表面前面射向觀看者光強(qiáng)相除的商，而色偏按上述的方法測(cè)量。如發(fā)明概述中所說(shuō)的，三維全息投影屏幕優(yōu)異的色偏性能是完全出乎意料的。
已知熟知，諸如屏幕22的全息元件和全息光學(xué)元件因全息元件的衍射特性而包括很強(qiáng)的波長(zhǎng)依賴性。結(jié)果，全息元件和全息光學(xué)元件具有高色散，即它們?cè)诓煌牟ㄩL(zhǎng)下具有不同的特性。在國(guó)會(huì)圖書館館藏號(hào)76-46184由Addison-Wesley Publishing Company公司出版的書號(hào)為ISBN O-201-05509-0的圖書《An Introduction to lasers andTheir Application》的第7章中公開(kāi)了全息元件和全息光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)，特性及其應(yīng)用，本文在此引作參考。
全息散射屏的使用包括通常由所發(fā)射的圖象中的色偏導(dǎo)致的垂直光動(dòng)能，例如屏幕22上的情況。當(dāng)出現(xiàn)這些色偏時(shí)，它們通常是沿屏幕22的垂直軸發(fā)出來(lái)的。在本發(fā)明所用的那種三維全息屏中，屏幕22的折射率的影響明顯依賴于波長(zhǎng)，這使某些彩色比其它彩色更強(qiáng)烈地彎向屏幕的水平軸。這就導(dǎo)致某種形式的沿屏幕垂直軸的“彩色線束”。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)被改進(jìn)成可校正屏幕22中的色偏?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖1A，分別包括透鏡15、17和19的投影陰極射線管組件14、16和18依遞進(jìn)方式依次排列，以有選擇性地改變輸入角θr，θg，θb，從而補(bǔ)償圖象穿過(guò)屏幕22引生的輸出角，這種輸出角會(huì)引致明顯可見(jiàn)的色偏。每個(gè)遞進(jìn)的步長(zhǎng)，即每個(gè)投影陰極射線管組件14、16和18之間的漸進(jìn)間距可通過(guò)下面的表達(dá)式假定紅、綠和蘭圖象的全息屏22的平均折射平面使其相接近1nrSin(θr)=1ngSin(θg)=1nbSin(θb)]]>例如，對(duì)于三維全息屏22，作為波長(zhǎng)的函數(shù)，一組典型的平均折射系數(shù)值為nr＝1.73ng＝1.50nb＝1.324ng＝24.215°注意，ng＝24.215°與900mm長(zhǎng)的綠光路相對(duì)應(yīng)。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成的具有900mm綠光路長(zhǎng)度的46英寸投影電視來(lái)說(shuō)，用于補(bǔ)償屏幕22上的對(duì)應(yīng)色偏的光路差，即步進(jìn)距離Δb和Δr將為Δb＝123.19mm＝4.85”Δr＝-103.89mm＝-4.09”對(duì)于前述的Δb和Δr的值，產(chǎn)生分別用于蘭和紅光圖象的適當(dāng)輸入角θb和θr。于是，通過(guò)有選擇地調(diào)節(jié)紅和蘭CRT位置以及輸入角θr和θb，使色偏(色束)明顯減弱或全部除去。
在某些例子中，對(duì)于紅、綠和蘭圖象的有效折射率是非常不同的。在這些情況下，所需的步長(zhǎng)可能非常大(對(duì)應(yīng)輸入角非常小)，從而使一個(gè)投影組件有效地將向后的相鄰?fù)队敖M件隔開(kāi)。在圖1B的另一實(shí)施例中，投影CRT組件18(紅)放在中間(需要光路最短)，組件14(蘭)和16(綠)則靠近組件18放置，其各圖像從鏡22和25反射以直射向屏幕22。在此種結(jié)構(gòu)中，各鏡將建立起對(duì)蘭和綠圖象的匯聚角。由于紅光路長(zhǎng)稍短于綠和蘭光路長(zhǎng)度，使本發(fā)明的電視機(jī)機(jī)殼深度稍微小了一些。本實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)鏡都用作“原CRT”，它可比現(xiàn)存情況更靠近CRT真正的中心(投影CTR組件18)而放置。這使匯聚角、所需的色偏校正和匯聚動(dòng)能減小。
圖2是投影電視的簡(jiǎn)圖，其中為了解釋色偏性能省略了反射鏡和透鏡。紅色藍(lán)色陰極射線管14和18的光軸34和36，是關(guān)于綠色陰極射線管16的光軸32以入射角α對(duì)稱取向的。機(jī)殼的最小深度D由屏幕22與陰極射線管后緣之間的距離確定。應(yīng)當(dāng)理解，α角越小，陰極射線管彼此越靠近，且還必須與屏幕隔開(kāi)以免彼此撞擊。當(dāng)α角足夠小時(shí)，這種煩惱是不可避免的。這將不得已增大機(jī)殼的最小深度D。相反地，α角越大，陰極射線管可以更為靠近屏幕22，可減小機(jī)殼的最小深度D。
在屏幕22的觀看一側(cè)，兩個(gè)水平半視場(chǎng)角用-β和+β表示。和在一起后的總水平視場(chǎng)角為2β。該半視場(chǎng)角通?？梢栽?0°至±60°的范圍內(nèi)。在每個(gè)半角內(nèi)是一組特定角度θ，在其中可以測(cè)量色偏，并根據(jù)上述等式(I)和(II)加以確定。
就已知的10°或11°左右入射角處的障礙而言，在大于0°和小于或等于10°左右的入射角第一子范圍內(nèi)，三維全息屏幕的色偏在所有角度都小于或等于2左右；而在大于10°左右和小于或等于30°左右的入射角第二子范圍內(nèi)，屏幕的色偏在所有角度都小于或等于5左右?？梢粤舷?，第一子范圍中小于或等于2左右的色偏也可以在更大入射角的第二子范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
參考圖3，基板24包括一個(gè)透明膜，如上所述的Mylar。形成三維全息元件26的光致聚合物材料被放在膜層24上。適合的光致聚合物材料是DMP-128。
該屏幕22還可以包括一個(gè)透光的加強(qiáng)組件38，如丙烯酸材料，象聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等等。也可以用聚碳酸酯材料。加強(qiáng)組件38是一個(gè)厚度在約2-4mm范圍內(nèi)的層狀材料。屏幕22和加強(qiáng)組件是通過(guò)全息層26與加強(qiáng)組件38間的界面40彼此粘在一起的?？梢圆捎谜澈蟿?，輻射和/或熱粘合技術(shù)。加強(qiáng)層的表面42還可以做下述一和多種處理著色，防眩光，涂覆涂層和涂覆防劃傷涂層。
屏幕的各個(gè)表面和/或其構(gòu)造中的層，可以有其它光學(xué)透鏡或凸透鏡陣列，以控制投影屏幕除了色偏性能之外性能特性方面，如已知用傳統(tǒng)投影屏幕完成的，而同時(shí)不削弱三維全息投影屏幕較好的色偏性能。
權(quán)利要求
1.一種投影電視，包括用于將各個(gè)不同顏色的圖象投射到全息投影屏幕(22)上的至少三個(gè)圖象投影器(14、16、18)，所述投影器之一(16)具有第一個(gè)最短的基本與所述全息投影屏幕(22)正交的光路(32)，且至少兩個(gè)投影器(14，18)以彼此相鄰、步進(jìn)的關(guān)系放置，并且分別具有由下述條件確定的光路(i)由所述步進(jìn)關(guān)系有選擇確定的，(ii)在非正交方向朝所述第一光路匯聚，并限定與所述全息投影屏幕的所述圖象的最低程度的色偏對(duì)應(yīng)的入射角；以及由代表布置在基板(24)上的三維透鏡元件陣列的一個(gè)三維全息元件(26)形成的所述投影屏幕(22)，所述屏幕(22)在第一側(cè)從所述投影器(14，16，18)接收?qǐng)D象，并在所有的所述顯示出的圖象的光散射的控制下在第二側(cè)顯示所述圖象。
2.權(quán)利要求1的投影電視，其中，第一個(gè)最短的光路(32)是與所述全息投影屏幕(22)基本正交的。
3.權(quán)利要求1的投影電視，其中，所述圖象投影器(14，16，18)的所述步進(jìn)關(guān)系要滿足下式1nrSin(θr)=1ng·Sin(θg)=1nbSin(θb)]]>上述關(guān)系是針對(duì)由所述圖象投影器投射在所述全息投影屏幕(22)上的紅、綠和蘭圖象來(lái)講的。
4.權(quán)利要求1的投影電視，其中所述三維全息元件具有以下特性水平半視角38°±3°，垂直半視角10°±1°，屏幕增益 ≥8，色偏 ≤3。
5.一種投影電視，包括用于將各個(gè)不同顏色的圖象投射到全息投影屏幕(22)上的至少三個(gè)圖象的投影器(14，16，18)，所述投影器(14，16，18)之一具有與所述全息投影屏幕(22)基本正交的第一最短光路(22)；至少兩個(gè)鏡(20)，所述的鏡(20)之一靠近所述第一投影器(16)的第一側(cè)放置，而另一個(gè)則靠近所述第一投影器(16)的第二側(cè)放置，每個(gè)鏡(20)的取向使來(lái)自所述其余兩個(gè)投影器(14，18)的至少其一的光向非正交方向的所述第一光路(32)匯聚，并且限定一個(gè)與所述全息投影屏幕(22)的所述圖象的最低水平色偏相對(duì)應(yīng)的入射角；以及由代表布置在基板(24)上的三維透鏡元件陣列的一個(gè)三維全息元件(26)形成的所述投影屏幕(22)，所述屏幕(22)在第一側(cè)從所述投影器(14，16，18)接收?qǐng)D象，并在所有的所述顯示出的圖象光散射的控制下在第二側(cè)顯示所述圖象。
6.權(quán)利要求5的投影電視，其中所述鏡(20)的取向和所述第一投影器(16)的所述光路長(zhǎng)度滿足下式1nrSin(θr)=1ng·Sin(θg)=1nbSin(θb)]]>上述關(guān)系是針對(duì)由所述圖象投影器(14，16，18)射在所述全息投影屏幕(22)上的紅、綠和蘭圖象來(lái)講的。
7.權(quán)利要求5的投影電視，其中所述鏡(20)相對(duì)圖象投影器(14，18)在更靠近所述第一圖象投影器(16)的位置形成一個(gè)虛擬圖象，這樣，所述反射圖象的入射角則小于10°。
8.如權(quán)利要求5的投影電視，其中所述三維全息元件(26)具有以下特性水平半視角38°±3°，垂直半視角10°±1°，屏幕增益 ≥8，色偏 ≤3。
全文摘要
一種投影電視(10),包括用于將各個(gè)不同顏色的圖象投射到全息投影屏蔽(22)上的至少三個(gè)圖象投影器(14、16、18),投影器之一(16)具有第一個(gè)最短的基本與全息投影屏幕(22)正交的光路(32),且至少兩個(gè)投影器(14,18)以彼此相鄰、步進(jìn)的關(guān)系放置,并且分別具有由下述條件確定的光路:(i)由投影器(14,16,18)的步進(jìn)關(guān)系有選擇確定的,(ii)在非正交方向朝第一光路(32)匯聚,并限定與全息投影屏幕(22)的圖象的最低程度的色偏對(duì)應(yīng)的入射角。投影屏幕(22)由代表布置在基板(24)上的三維透鏡元件陣列的一個(gè)三維全息元件(26)形式,屏幕(22)在第一側(cè)從投影器(14,16,18)接收?qǐng)D象,并在所有顯示出的圖象的光散射的控制下在第二側(cè)顯示圖象。
文檔編號(hào)G02B5/32GK1261502SQ9880651
公開(kāi)日2000年7月26日 申請(qǐng)日期1998年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月24日
發(fā)明者小E·T·哈爾, W·R·普菲勒 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司