带光校正的全息屏投影电视制造技术

提供了一种投影电视（１０），它包括至少三个将不同颜色的图象投在投影屏幕（２２）上的图象投影器（１４，１６，１８）的光学系统，以及一个布置在与图象投影器（１４，１６，１８）和屏幕（２２）光通信的光路上的全息反射镜（２０），这样，投影器之一（１６）具有与屏幕（２２）基本正交的第一光路（３２）且至少两个投影器（１４，１８）具有向着斜入射角限定的非正交的第一光路（３２）会聚的各光路（３４、３６）。投影屏（２２）是由代表布置在基底（２４）上的凸透镜的三维阵列的三维全息元件（２６）构成的。该屏幕在其第一侧从投影器（１４，１６，１８）上接收图象，在其第二侧在所有显示图象的散射光控制之下显示图象。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及投影电视接收机领域，且尤其涉及明显减小色偏和/或机壳深度的全息投影电视屏。根据本专利技术的一个方面，采用一个全息镜来校正由全息屏幕引入的光学影响。
技术介绍
色偏被定义为当从水平面的不同角度观看时，由红、绿、和蓝投影管发出的投射图象在投影屏幕中心处形成的白图象的红/蓝或绿/蓝比例，相对于在垂直观看角度的峰值亮度时所看到的改变。色偏问题是由必须有不同颜色图象，如红，蓝和绿色，的至少三个图象投影器而引起的。投影屏幕在第一侧接收来自至少三个投影器的图象，并在第二侧通过控制所有显示图象的光偏转而显示这些图象。通常为绿色的且通常位于投影器阵列中心的一个投影器，具有基本正交于屏幕取向的第一光路。通常为红色和蓝色且通常位于阵列中心绿色投影器相对两侧的至少两个投影器，分别具有以非正交取向的入射角向第一光路会聚的光路。红、蓝投影器相对于屏幕和绿投影器的非正交关系导致了色偏。色偏的结果是，在屏幕上各个位置的色调可能不相同。色调差别大的情况通常是白色均匀度较差。色偏越小白色均匀度越好。用数码标注色偏，其中较低的数值表示较小的色偏和较好的白色均匀度。根据通行的规程，从各个水平视角测量屏幕中心的红、绿、蓝亮度值，通常从至少大约-40°至+40°，到大约-60°至+60°的范围，并以5°或10°为递增间隔。正负角度分别代表屏幕中心右侧和左侧的水平视角。这些测量值是在峰值垂直视角处获得的。在0°处归一化红、绿、蓝的数据。在每个角度处用下述一或两个等式(I)和(II)进行评价C(θ)=20·log10(red(θ)blue(θ))---(I)]]>C(θ)=20·log10(green(θ)blue(θ))---(II)]]> 其中θ是水平视角范围内的任意角度，C(θ)是θ角处的色偏，red(θ)是θ角处红色的亮度值，blue(θ)是θ角处蓝色的亮度值，而green(θ)是θ角处绿色的亮度值。这些值的最大值是屏幕的色偏。一般地，色偏不应当大于5这个商业上可接受的标定屏幕设计值。其他工程和设计约束条件可能有时需要色偏比5大一些，尽管这样的色偏性能是不希望有的，并常常导致观看效果低劣的白色均匀度较差的图象。投影电视接收机的投影屏幕通常是通过挤压法利用一或多个有图案的辊形成热塑性板材表面的形状而制造的。其轮廓一般为凸透镜元件阵列。凸透镜单元可以形成在相同板状材料的一侧或两侧；或者仅形成在不同板的一侧上，再将这些不同的板永久地结合成一个叠层单元，或另外彼此相邻地安装而使其具有叠层单元的功能。在许多的设计中，屏幕的一个表面是能够提供光散射的菲涅尔透镜型。现有技术减小色偏和改进白色均匀度的努力，仅仅集中在屏幕的两个方面。一个方面是凸透镜元件的形状和布局。另一个方面是屏幕材料、或其中某些部分为控制光散射而掺杂光散射颗粒的程度。这些努力的例子见下列专利文献。在美国专利US.4,432,010和US.4,536,056中，投影屏幕包括一个具有输入表面和出射表面的透光凸透镜板。输入表面的特点表现在水平散开的凸透镜轮廓方面，其凸透镜深度Xv与近轴曲率半径R1的比值(Xv/R1)在0.5到1.8范围内。该轮廓沿着光轴方向延伸，且形成许多非球面输入凸透镜。通常采用的是双侧具有凸透镜的屏幕。这种屏幕在其输入表面上具有柱面输入凸透镜元件，和形成在该屏幕输出表面侧的柱面凸透镜元件，以及形成在输出表面上不会聚光部分的光吸收层。输入和输出凸透镜元件都是圆，椭圆或双曲线形的，并由下列等式(III)表示Z(x)=Cx21+21----(III)]]>其中C是主曲率，而K是圆锥曲线的常数。另外，透镜具有高于二次项的曲线。在用这种双侧凸透镜构成的屏幕中，已经规定出了输入透镜与输出透镜或构成这些透镜的凸透镜元件之间的位置关系。例如，美国专利US.4,433,814所教导的，按这样的方式确定输入透镜与输出透镜的位置一个透镜的透镜表面在另一个透镜的焦点处。日本专利JP.58-59436也教导输入透镜的偏心率基本等于构成凸透镜的材料折射率的倒数。美国专利US.4,502,755还教导，按以下方式组合出两个双侧有凸透镜的板各凸透镜的光轴平面彼此互成直角，并按如下方式形成这种双侧凸透镜在透镜外围的输入透镜和输出透镜关于光轴是不对称的。美国专利US.4,502,755还教导，只有输入透镜凹谷处的光会聚位置应该偏向输出透镜观看一侧的表面，以使光轴失准的公差和厚度差可以较大，或色差可以较小。除了这些减小色偏或白色不均匀性的各种方案之外，其他改进投影屏幕性能的方案是针对提高图象亮度，和在水平和垂直方向确保适当视场的.这些技术不是本文所要考虑的内容，在此不作详细的描述。这些方案的要点可以从美国专利US.5,196,960找到，该文献教导了一种双侧凸透镜板，它包括具有输入透镜的输入透镜层和具有输出透镜且其透镜表面形成在输入透镜光会聚点和其附近的输出透镜层，其中输入透镜层和输出透镜层均由基本透明的热塑性树脂构成，且至少输出层包括光散射微粒，而且输入透镜层和输出透镜层之间的光散射特性存在着差别。输入透镜组是一种柱透镜。输出透镜由一组输出透镜层构成，其每一层都有一个透镜表面位于输入透镜层各透镜光会聚点所在的面和其附近。光吸收层形成在输出透镜层不会聚光的部分。这种屏幕设计提供了很好的水平视角，较小的色偏和较亮的画面，并且易于用挤压法制造。尽管在投影屏幕设计中危害性的研究已有许多年，但是有关的改进仍不断地提出。而且，还没有突破某些基准。图象投影器的几何尺寸限定的入射角度，本文中称为α角，一般限定为大于0°且小于或等于约10°或11°。图象投影器的尺寸使α角基本不可能接近0°。在小于约10°或11°的α角范围内，如根据等式(I)和(II)所确定的，已经实现的最佳色偏性能在5左右。在大于约10°或11°的α角范围内，已经实现的最佳色偏性能没有商业价值。事实上，具有在大于约10°或11°α角的投影电视接收机还未知。小α角有一个明显且不希望的效果，即必须有很大的机壳深度来容纳投影电视接收机。大的深度是需要容纳具有小入射角(α)光路的直接结果。减小投影电视机壳尺寸的技术，一般取决于镜的布置。这些努力最终还受到入射角度范围小的限制。宝丽来公司出售一种标牌为DMP-128光致聚合物，宝丽来公司可以用有专利权的方法将其制成三维全息元件。US.5,576,853描述了该全息摄影制造方法的一部分。在为建立DMP-128光致聚合物全息产品市场的所做努力中，作为多种建议的一种，宝丽来公司提出了投影电视三维全息屏。该建议是基于宝丽来公司所希望的高亮度高分辨率，低制造成本，低重量，和装运过程中避免受到双片屏幕所受磨损的优点而提出的。宝丽来公司从未提出过任何可制成这种全息投影电视屏幕体全息图的具体全息结构，也从未考虑过全息或其它任何类型投影电视屏幕的色偏问题。总之，尽管多年来进行了很多的开发研究，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°的屏幕的投影电视接收机，但是与传统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影电视，包括：一种光学系统，包括至少三个图象投影器（１４、１６、１８），用于将不同颜色的图象投到投影屏幕（２２）上，该光学系统还包括一个全息反射镜（２０），放置在所述图象投影器和所述屏幕的光通路上，这样，所述投影器之一（１６）具有 基本与所述屏幕正交的第一光路，并且所述投影器的至少两个（１４，１８）具有以限定了入射角的非正交方式向所述第一光路会聚的各光路；以及所述投影屏幕（２２）包括代表在基板（２４）上的一个三维衍射阵列的一个三维全息元件（２６），所述屏幕在其第一 侧接收来自所述投影器（１４，１６，１８）的图象，并在其第二侧以全部所述显示的图象的受控光散显示所述图象。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小ET哈尔，WR普菲勒，
申请(专利权)人：汤姆森消费电子有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]