(57)【要約】本発明は、照射ビームを供給するための光源及び光学系を有する照射系を持つ投射表示装置に関する。前記投射表示装置は更に、画像情報を用いて照射ビームを変調し、スクリーンに画像を投射する画像表示系を設けられる。前記光源からの紫外及び赤外放射をフィルタリングするために、可視光を透過させるフィルタ手段が存在する。冷却液を有する冷却手段が、前記フィルタ手段を冷却するために存在する。前記投射表示装置において前記フィルタ手段は、前記紫外及び赤外放射を吸収する放射吸収添加物を含む冷却液を有する。
2005502923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射ビームを供給するための光源及び光学系を持つ照射系と、
画像情報を用いて前記照射ビームを変調し、画像をスクリーンに投射する画像表示系と、
可視領域に第１の波長範囲を持つ前記光源からの放射の第１の部分を前記光学系に透過させ、
可視領域の外部に第２の波長範囲を持つ前記光源からの放射の第２の部分を吸収するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段を冷却する液体を有する冷却手段と、
を有する投射表示装置であって、前記フィルタ手段は、前記第２の波長範囲を吸収する放射吸収添加物を含む液体を有することを特徴とする投射表示装置。
【請求項２】
前記液体は溶媒を有し、前記放射吸収添加物は前記溶媒に可溶な物質であることを特徴とする、請求項１に記載の投射表示装置。
【請求項３】
前記第２の波長範囲は２５０ｎｍと４２５ｎｍとの間であることを特徴とする、請求項１に記載の投射表示装置。
【請求項４】
前記溶媒は水であり、前記放射吸収物質は、リン酸ベンゾフェノン及びリン酸ベンゾトリアゾールから成る群の中の１つであることを特徴とする、請求項２に記載の投射表示装置。
【請求項５】
前記溶媒は水であり、前記放射吸収物質は、硫酸ベンゾフェノン及び硫酸ベンゾトリアゾールから成る群の中の１つであることを特徴とする、請求項２に記載の投射表示装置。
【請求項６】
前記溶媒は有機物であり、前記放射吸収添加物は、ベンゾフェノン及びベンゾトリアゾールから成る群の中の１つであることを特徴とする、請求項２に記載の投射表示装置。
【請求項７】
前記第２の波長範囲は８００ｎｍと９５０ｎｍとの間であることを特徴とする、請求項１に記載の投射表示装置。
【請求項８】
前記溶媒は水であり、前記放射吸収物質はカルボシアニンから成る群の中の１つであることを特徴とする、請求項７に記載の投射表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射ビームを供給するための光源及び光学系を持つ照射系と、画像情報を用いて前記照射ビームを変調し、画像をスクリーンに投射する画像表示系と、可視領域に第１の波長範囲を持つ前記光源からの放射の第１の部分を前記光学系に透過させ、可視領域の外部に第２の波長範囲を持つ前記光源からの放射の第２の部分を吸収するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を冷却する液体を有する冷却手段と、を有する投射表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射表示装置は、後方及び前方画像投射システムの両方において利用され得る。後方投射システムにおいては、投射表示装置は、拡散透過スクリーンの後方の面に、テレビジョン又はデータ画像情報を表す画像を投射する。ここで前方の面は、視聴している視聴者に向けられている。前方投射システムにおいては、投射表示装置は、反射スクリーンの前方の面に、テレビジョン又はデータ画像情報を表す画像を投射する。ここで前方の面は、視聴している視聴者に向けられている。
【０００３】
かような投射表示装置は、特開平９−００５７３４号公報より知られている。この知られた投射表示装置は、照射ビームを供給する照射系と、画像情報を用いて前記照射系によって供給されるべき照射ビームを変調し、画像をスクリーンに表示する画像表示系とを有する。前記照射系は、前記照射ビームを形成するための光源と光学系とを有する。前記光源は超高圧放電ランプであっても良い。この種のランプは可視放射の他に、主に２５０ｎｍと４２５ｎｍとの間の範囲に波長を持つ紫外放射、及び主に８００ｎｍと９５０ｎｍとの間の範囲に波長を持つ赤外放射をも生成する。紫外及び赤外放射のような、前記光源からの放射の不要な部分をフィルタリングするために、紫外吸収フィルタ及び赤外吸収フィルタが、前記光源と前記光学系との間の光路に位置されても良い。前記紫外吸収フィルタ及び前記赤外吸収フィルタを、これらの最大の動作温度より低く保つため、冷却液を含む２枚の平行なプレートを有する冷却容器がある。前記容器は、前記照射ビームを透過させるため、可視領域における波長範囲については透明な部分を有する。この冷却手段は照射ビーム中に配置され、前記紫外吸収フィルタ又は赤外吸収フィルタ中に発生させられた熱を前記投射表示装置の周囲に輸送するために、前記紫外吸収フィルタ又は前記赤外吸収フィルタに取り付けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記投射表示装置の欠点は、前記紫外吸収フィルタと前記容器との間の熱伝導率が制限されており、前記フィルタの動作温度が超えられ得、前記フィルタのカットオフ波長及び寿命に影響を与えるという点である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、延長された寿命を持つ投射表示装置を提供することにある。本目的は、本発明による、前記フィルタ手段が前記第２の波長範囲を吸収する放射吸収添加物を含む液体を有することを特徴とする投射表示装置によって達成されることができる。本発明は、従来のシステムにおいては熱輸送が前記紫外又は赤外吸収物質中の伝導によって制限されていたのに対し、前記放射の吸収により生成される熱は、液体中の対流によって直接周囲に輸送されることができるという認識に基づくものである。新たな投射表示装置においては、対流を介した熱輸送はより効率的であり、そのため前記フィルタ手段はより低い動作温度で動作されることができ、前記寿命を延長する。
【０００６】
他の利点は、カットオフ波長の温度依存性のため、前記フィルタ手段のカットオフ波長の安定性が改善されるという点である。より一定な温度は、より安定した前記フィルタ手段のカットオフ波長を提供する。更に、改善された冷却は、前記投射表示装置のよりコンパクトな設計を可能とする。
【０００７】
本発明による投射表示装置のとりわけ有利な実施例は、波長の第２の範囲を持つ放射を吸収するため、前記放射吸収添加物は前記溶媒に可溶な物質であることを特徴とする。前記波長の第２の範囲は、２５０ｎｍと４２５ｎｍの間の紫外範囲又は８００ｎｍと９５０ｎｍとの間の赤外範囲であっても良い。
【０００８】
前記投射表示装置の他の実施例は、前記溶媒は水であり、前記放射吸収物質は、リン酸ベンゾフェノン（ｂｅｎｚｏｐｈｅｎｏｎｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ）及びリン酸ベンゾトリアゾール（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ）から成る群の中の１つであることを特徴とする。硫酸ベンゾフェノン（ｂｅｎｚｏｐｈｅｎｏｎｅｓｕｌｐｈａｔｅｓ）又は硫酸ベンゾトリアゾール（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅｓｕｌｐｈａｔｅｓ）も放射吸収物質として利用されることができ、これら両方とも水に可溶である。これらの放射吸収物質は主に３５０ｎｍと４２５ｎｍとの間の範囲における紫外放射を吸収する。
【０００９】
前記投射表示装置の他の実施例は、前記放射吸収添加物は、ベンゾフェノン及びベンゾトリアゾールから成る群の中の１つであることを特徴とする。この放射吸収物質も２５０ｎｍと４２５ｎｍとの間の範囲における紫外放射を吸収する。
【００１０】
前記投射表示装置の他の実施例は、前記放射吸収物質はカルボシアニン（ｃａｒｂｏ−ｃｙａｎｉｎｅｓ）から成る群の中の１つであることを特徴とする。この放射吸収物質は主に８００ｎｍと９５０ｎｍとの間の波長範囲における赤外放射を吸収する。
【００１１】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例から明らかであり、これを参照することにより説明されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、照射ビームを供給する照射系３と、前記照射ビームを変調する従来の画像表示系５とを有する、第１の画像投射装置１の例を示す。照射系３は光源７、反射鏡９、紫外吸収フィルタ１１、集光レンズ１３及び偏光変換素子１５を有する。反射鏡９は、光源７によって前記照射系から離れる方向へ発せられた光のより多くの部分が画像表示系５に到達することを保証する。照射系３によって生成された前記照射ビームは、画像表示系５への入射光である。画像表示系５は、ダイクロイックミラー１７及び２１、ミラー１９、２３及び３５、ダイクロイック交差体３３、例えば透過型液晶表示パネルのような透過型表示パネル２７、２９及び３１、検光器３５並びに投射レンズ３７を有する。
【００１３】
動作中は、光源７及び反射鏡９からの白色光は、紫外吸収フィルタ１１、集光板１３及び偏光変換系１５を介して表示系５において結合される。集光板１３は均一な照射ビームを生成する。偏光変換系１５は、入射する無偏光の照射ビームから、単一の直線偏光方向を持つ照射ビームを生成する。前記紫外吸収フィルタは、前記照射ビーム中の２５０ｎｍから４２５ｎｍの範囲における放射を吸収する。
【００１４】
更に、８００ｎｍと９５０ｎｍとの間の範囲における前記光源からの放射の吸収のために、赤外吸収フィルタ１２が光源７と集光板１３との間に存在しても良い。表示系５において、第１のダイクロイックミラー１７は白色の前記照射ビームから赤のサブビーム（ｓｕｂ−ｂｅａｍ）を分離する。ミラー１９は前記赤のサブビームを第１の液晶表示パネル３１の方へ向ける。第１のダイクロイックミラー１７は青及び緑のサブビームを第２のダイクロイックミラー２１へ向ける。第２のダイクロイックミラー２１は、緑の部分を第２の液晶表示パネル２９へ向け、青の部分はミラー２３及び２５を介して第３の液晶表示パネル３１へ送られる。液晶表示パネル２７、２９及び３１は、供給される画像情報に応じて赤、緑及び青の部分を変調する。ダイクロイック交差体３３は赤、緑及び青のサブビームを単一の変調された光ビームに結合し、前記変調された光ビームを検光器３５を介して前記投射レンズへ向ける。投射レンズ３７は投射スクリーン（図示されていない）に前記変調された光ビームを映し出す。
【００１５】
光源７は、Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社によって供給されるような、ＵＨＰ−１００のような超高圧放電ランプであっても良い。可視波長範囲における放射の他に、該ＵＨＰランプは電磁スペクトルの紫外部分及び赤外部分における放射をも生成する。
【００１６】
図２は、１００ワットのＵＨＰランプによって放射されるスペクトルの図を示す。
【００１７】
本図は３つの線を示す。「ｏ−ｏ−ｏ−ｏ」とマークされた第１の線は、実際の放電が起こっている火口即ち前記ランプの中央部分について、ワット／ｎｍで前記ランプの出力を示す。「ｘ−ｘ−ｘ−ｘ」とマークされた第２の線は、前記反射鏡の前で測定された前記ＵＨＰランプの出力を示す。「−−−−−−−」とマークされた第３の線は、前記反射鏡の後で測定された前記ＵＨＰランプの出力を示す。
【００１８】
ＵＨＰランプ７からの光の紫外部分は、偏光変換系１５、液晶表示パネル２９、３１及び３３並びに検光器３５中に存在し得る偏光箔に損傷を与え得る。それ故、紫外フィルタ１１がＵＨＰランプ７と偏光変換系１５との間に配置される。紫外吸収フィルタ１１は、前記ＵＨＰランプの放射から、２５０ｎｍと４２５ｎｍとの間の範囲における放射を吸収する。
【００１９】
前記ＵＨＰランプの放射の赤外部分は、偏光変換系１５並びに液晶表示パネル２７、２９及び３１を加熱し、従って、偏光変換系１５並びに液晶表示パネル２７、２９及び３１は付加的な冷却を必要とする。偏光変換系１５又は液晶表示パネル２７、２９及び３１の不必要な加熱を避けるため、赤外吸収フィルタ１２が、ＵＨＰランプ５と集光板１３との間に配置される。赤外吸収フィルタ１２は、ＵＨＰランプ５から８００ｎｍから９５０ｎｍまでの範囲における放射を吸収し、偏光変換系１５並びに液晶表示パネル２９、３１及び３３の加熱を低減する。より低い動作温度はこれらの構成要素の寿命、それ故前記投射表示装置の寿命を延長する。紫外吸収フィルタ１１と赤外吸収フィルタ１２との冷却を改善するため、これらのフィルタは冷却液を持つ容器に取り付けられることができる。４２５ｎｍと８００ｎｍとの間のＵＨＰランプ７からの放射の部分を透過するために、前記容器の一部及び冷却液は透明である。冷却容器３９は、冷却容器３９から周囲へ熱を輸送するため、冷却フィン（図示されていない）を設けられても良い。
【００２０】
紫外及び赤外フィルタ１１、１２の冷却を更に改善するため、双方のフィルタは集光板１３へ放射を透過するため透明な部分を持ち、４２５ｎｍと８００ｎｍとの間の可視範囲における放射のための液体の透明な部分を有する容器として提供される。ここで前記液体は紫外吸収物質を有する。
【００２１】
赤外フィルタ１２も、４２５ｎｍと８００ｎｍとの間の可視範囲における集光板１３への放射の透過のため透明な部分を持つ容器を有する。ここで前記液体は４２５ｎｍと８００ｎｍとの間の可視範囲における放射に透明な液体を有し、前記液体は赤外吸収物質を有する。
【００２２】
図３は、紫外吸収フィルタ１１の断面図を示す。紫外吸収フィルタ１１は、例えばガラス又はポリエチルメタクリレートのような２つの透明な面４３及び４５を設けられた、長方形のフレーム４１を持つ容器３９を有する。容器３９は、溶媒４７と、前記溶媒に可溶な紫外吸収物質とを含む。更に、冷却フィン４９がフレーム４１に接続されることができる。前記溶媒は水又は有機溶媒であっても良い。水溶性の物質の例は、リン酸ベンゾフェノン、リン酸ベンゾトリアゾール、硫酸ベンゾフェノン、及び硫酸ベンゾトリアゾールである。
【００２３】
実用的な適用可能な物質は、水溶性のＵＶ−ＢフィルタでありＭｅｒｃｋ社から入手することができる、Ｅｕｓｏｌｅｘ（登録商標）２３２（スルホン酸フェニルベンゾイミダゾール（ｐｈｅｎｙｌｂｅｍｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ））である。
【００２４】
油溶性の物質の例は、ベンゾフェノン及びベンゾトリアゾールである。
【００２５】
実用的な適用可能な物質は、例えばＥｕｓｏｌｅｘ（登録商標）９０２０（ブチルメトキシジベンゾイルメタン（ｂｕｔｙｌ ｍｅｔｏｘｙｄｉｂｅｎｚｏｙｌｍｅｔｈａｎｅ））、Ｅｕｓｏｌｅｘ（登録商標）６００７（ジメチルＰＡＢＡオクチル（Ｏｃｔｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ ＰＡＢＡ））のような油溶性のＵＶ−Ａフィルタ、又はＥｕｓｏｌｅｘ（登録商標）２２９２（メトキシ桂皮酸オクチル（Ｏｃｔｙｌ Ｍｅｈｏｘｙｃｉｎｎａｍａｔｅ））のような油溶性のＵＶ−Ｂフィルタであっても良い。これらの物質の全てはＭｅｒｃｋ社から入手できる。
【００２６】
図４は、油に溶解されたＥｕｓｏｌｅｘ（登録商標）９０２０の吸収効率対波長特性の図を示す。該特性は、３００ｎｍと４２５ｎｍとの間のスペクトルのＵＶ−Ｂ部分について高い効率を示す。
【００２７】
赤外吸収フィルタ１２の構造は、図３に示したような紫外吸収フィルタ１１の構造と同様である。容器３９は溶媒と該溶媒に可溶な赤外吸収物質とを含む。前記溶媒は水又は有機溶媒であっても良い。水並びにメタノール、エタノール及びグリコールのような他の溶媒は、１０００ｎｍ以上の波長を持つ放射を吸収する。８００ｎｍと１０００ｎｍとの間の範囲に波長を持つ放射を吸収するために、カルボシアニンのような赤外吸収添加物が添加されても良い。例えば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手できるＩＲ１０００及びＩＲ２７、並びにインドシアニングリーン（ｉｎｄｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ、ＩＣＧ）である。
【００２８】
図５はインドシアニングリーンの吸収特性を示す。ＩＣＧは８００ｎｍにおいて吸収ピークを持つトリカルボシアニン（ｔｒｉｃａｒｂｏｃｙａｎｉｎｅ）染料であり、電磁スペクトルの可視範囲においてほとんど吸収を持たない。
【００２９】
動作中は、放散される熱はここでは液体４７において直接生成され、従来の紫外及び赤外吸収フィルタにおけるように放射吸収物質における伝導ではなく、主に液体４７内の対流によって冷却フィン４９に輸送される。このことは、紫外及び赤外吸収フィルタの効率的な冷却を可能にする。
【００３０】
本発明は以上説明された投射システムに限定されるものではなく、例えばＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）パネルのような反射表示パネルを持つスクローリングカラー投射システムにおいて適用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルタ手段を持つ投射表示装置の例を示す。
【図２】ＵＨＰランプの電磁放射スペクトルの図を示す。
【図３】フィルタ液を含む容器の例を示す。
【図４】有機溶媒におけるＥｕｓｏｌｅｘ９０２０の溶液の紫外吸収対波長の図を示す。
【図５】水中のインドシアニングリーンの溶液の赤外吸収対波長の図を示す。
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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2005502923.tif 000007
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2005502923.tif 000009
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2005502923.tif 000013
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2005502923.tif 000015
2005502923.tif 000016
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【国際調査報告】
2005502923.tif 000018
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