JP2003523527A - Lamp apparatus and method for effectively using light from an aperture lamp - Google Patents

Lamp apparatus and method for effectively using light from an aperture lamp

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JP2003523527A
JP2003523527A JP2001530887A JP2001530887A JP2003523527A JP 2003523527 A JP2003523527 A JP 2003523527A JP 2001530887 A JP2001530887 A JP 2001530887A JP 2001530887 A JP2001530887 A JP 2001530887A JP 2003523527 A JP2003523527 A JP 2003523527A
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aperture
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lamp
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JP2001530887A
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ジェームズ ティー. ドーラン,
ミカエル エイ. ドゥビノフスキー,
アレクサンダー ギセビッチ,
ケント キプリン,
ダグラス エイ. カークパトリック,
デイビッド ダブリュ. ローレンス,
イズライル レビン,
ドナルド エイ. マクレナン,
ロバート エイチ. リーデル,
ブルース シャンクス,
マルコルム スミス,
トーマス エル. サマー,
ステファン ジェイ. スウィニー,
ブライアン ピイ. ターナー,
マイケル ジー. ユーリー,
ステファン エル. ウーテン,
Original Assignee
フュージョン ライティング, インコーポレイテッド
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 アパーチャランプからの光を効果的に使用する種々のランプシステムが開示されている。ランプシステムは、夫々、エテンデュリサイクリング、偏光リサイクリング及び/又は色リサイクリングの種々のタイプの光再捕獲を実施する形態とされている。一体的なレンズを具備する無電極光バルブ、一体的なフランジを具備するモールドした石英ボールレンズ、一体的なフランジを具備するモールドした石英CPC、切頭型CPC、セグメント化したCPCを包含する種々の新規な光学要素が開示されている。角度選択及び/又はエテンデュ選択を実施するシステムを包含する種々の新規な光学システムが開示されている。 Various lamp systems have been disclosed that make efficient use of light from aperture lamps. The lamp system is configured to implement various types of light recapture, such as etenduri recycling, polarization recycling, and / or color recycling, respectively. Electrodeless light valve with integral lens, molded quartz ball lens with integral flange, molded quartz CPC with integral flange, truncated CPC, various including segmented CPC Are disclosed. Various novel optical systems have been disclosed, including systems that perform angle selection and / or etendue selection.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

一般的には、本発明の種々の側面はアパーチャランプからの光を有益的に使用
するランプシステムに関するものである。ある側面はアパーチャから出る光の幾
らかをランププラズマによる吸収及び再発光のためにアパーチャ内へ戻すべく反
射させる形態とされている新規な構成に関連している。
In general, various aspects of the present invention relate to lamp systems that beneficially utilize light from an aperture lamp. One aspect relates to a novel arrangement configured to reflect some of the light exiting the aperture back into the aperture for absorption and re-emission by the lamp plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

一般的に、本発明は米国特許第5,773,918号及び米国特許第5,90
3,091号において開示されているタイプのランプに関するものであって、そ
の特許の各々を引用によってその全体を本明細書に取込む。’918及び’09
1特許の各々は、廃光を有益に使用する種々のランプ構造を開示している。
Generally, the present invention is directed to US Pat. No. 5,773,918 and US Pat. No. 5,90.
No. 3,091 of the type disclosed in U.S. Pat. No. 3,091, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. '918 and '09
Each of the one patents discloses various lamp structures that beneficially utilize the waste light.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

本明細書に記載する発明の多くは2000年6月29日付で出願した同時係属
中のPCT特許出願PCT/US00/16302及びPCT公開公報WO99
/36940において記載されているランプからの光を有益的に利用するもので
あり、尚これらの出願は引用によってその全体を本明細書に取込む。
Many of the inventions described herein are co-pending PCT patent applications PCT / US00 / 16302 and PCT Publication WO 99 filed June 29, 2000.
/ 36940 beneficially utilizes the light from the lamps described in US Pat.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明の1つの側面によれば、ランプシステムが光リサイクリング即ち再使用
することを可能とする充填物を収容するエンビロープ即ち被包体と、該被包体か
ら離隔されており所望の角度内の光が通過することを可能とする一方所望の角度
外の該被包体から射出された光を該充填物によってリサイクリング即ち再使用す
るために該被包体内へ戻すべく反射させる形態とされている光学要素とを有して
おり、該所望の角度内の光出力が該光学要素が存在しない場合の光出力と比較し
て一層高く、且つ該所望の角度が該被包体からの光の一様性及び角度分布に従っ
て選択されている。
According to one aspect of the present invention, an envelope containing a fill that enables the lamp system to be light recycled, and an envelope spaced apart from the enclosure within a desired angle. Of light emitted from the enclosure outside the desired angle while being reflected back into the enclosure for recycling by the filling material. The optical output within the desired angle is higher than the optical output in the absence of the optical element, and the desired angle is light from the envelope. , And the angular distribution.

【0005】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが、光のリサイクリングが可能な
充填物を収容する被包体と、該被包体に近接されており所望の極性の光が通過す
ることを可能とする一方不所望の極性の光を該充填物によるリサイクリングのた
めに該被包体内へ戻すべく反射する形態とされている高温ワイヤグリッド偏光子
とを有しており、該ワイヤグリッド偏光子が少なくとも約400℃の動作温度に
耐えることが可能である。
According to another aspect of the invention, a lamp system includes an enclosure containing a recyclable filling of light and a light of desired polarity passing proximate the enclosure. And a high temperature wire grid polarizer configured to reflect light of undesired polarity back into the enclosure for recycling by the fill. Wire grid polarizers can withstand operating temperatures of at least about 400 ° C.

【0006】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが光のリサイクリングが可能な充
填物を収容している被包体と、該被包体に関して所望の角度に対応するアパーチ
ャを画定している光学要素と、該光学要素のアパーチャの区域内において該光学
要素に近接されている高温ワイヤグリッド偏光子とを有しており、該光学要素が
該被包体から離隔されており且つ該充填物によるリサイクリングのために所望の
角度以外の光を該被包体内へ戻すべく反射する形態とされており、且つ該偏光子
が該充填物によるリサイクリングのために不所望の極性の光を該被包体内へ戻す
べく反射する形態とされており、それにより該ランプシステムから出る光は所望
の許容角度内のものであり且つ所望の極性のものであって、且つその光出力は該
光学要素及び偏向子が存在しない場合の光出力と比較して一層高いものである。
例えば、該偏光子は該光学要素によって画定されるアパーチャ内に配設されてい
る。別の例においては、該偏光子は平面状であり且つ該システムは、更に、該偏
光子とバルブとの間に配設されているレンズを包含しており、該レンズは該偏光
子によって該被包体内へ戻される反射光の量を増加させるべく適合されている。
According to another aspect of the invention, a lamp system defines an enclosure containing a recyclable filling of light and an aperture corresponding to a desired angle with respect to the enclosure. An optical element and a high temperature wire grid polarizer proximate to the optical element in the area of the aperture of the optical element, the optical element being spaced from the encapsulation and The polarizer is configured to reflect light other than a desired angle to return to the inside of the envelope for recycling by the filling material, and the polarizer has a light of an undesired polarity for recycling by the filling material. Are reflected back into the envelope so that the light exiting the lamp system is within the desired acceptance angle and is of the desired polarity, and its light output is Optical element And higher than the light output in the absence of a deflector.
For example, the polarizer is disposed within the aperture defined by the optical element. In another example, the polarizer is planar and the system further includes a lens disposed between the polarizer and the bulb, the lens being defined by the polarizer. It is adapted to increase the amount of reflected light returned to the enclosure.

【0007】 本発明の別の側面によれば、光学装置がその間に間隙空間を画定する複数個の
光ファイバーと、該間隙空間にわたって選択的に配設されている反射性物質とを
有している。
According to another aspect of the present invention, an optical device has a plurality of optical fibers defining a void space therebetween, and a reflective material selectively disposed over the void space. .

【0008】 本発明の別の側面によれば、その間に間隙空間を画定する複数個の光ファイバ
ーを有している光学装置上にマスクを製造する方法が提供され、該方法は、該光
学装置の片側において該ファイバー及び該間隙空間の両方の上に光活性物質を配
置させ、該光活性物質を光活性化させるのに適切な光で該光学装置の反対側を照
明し、且つ活性化された物質及び活性化されなかった物質を除去して所望のマス
クを提供することを包含している。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mask on an optical device having a plurality of optical fibers defining a void space therebetween, the method comprising: A photoactive material was placed on both the fiber and the interstitial space on one side, and the other side of the optical device was illuminated and activated with light suitable for photoactivating the photoactive material. Removing material and unactivated material to provide the desired mask.

【0009】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが光をリサイクリングすることが
可能な充填物を収容する被包体と、その間に間隙空間を画定する複数個の光ファ
イバー及び該間隙空間にわたって選択的に配設されている反射性物質を具備して
いる光ファイバー束とを有しており、該反射性物質は該光ファイバーに入ること
のない少なくとも幾らかの光を該充填物によるリサイクリングのために該被包体
内へ戻すべく反射する。
According to another aspect of the present invention, an enclosure that contains a fill capable of recycling light by a lamp system, a plurality of optical fibers defining a gap space therebetween, and the gap space. A fiber optic bundle comprising a reflective material selectively disposed over the reflective material, the reflective material recycling at least some light that does not enter the optical fiber by the fill material. For reflection back into the encapsulation.

【0010】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが光をリサイクリングすることが
可能な充填物を収容する被包体と、光射出用アパーチャの領域を除いて該被包体
を包む反射性物質と、該被包体に近接しており且つ該被包体から出る光と整合さ
れている光学要素とを有しており、該光学要素が、所望の角度分布内の光を透過
させ且つ該所望の角度分布外の光をリサイクリングのために該被包体へ戻すべく
反射させる形態とされている反射防止コーティングを担持している。
According to another aspect of the present invention, a lamp system encloses an enclosure containing a fill capable of recycling light, and excluding the area of the light exit aperture. A reflective material and an optical element in proximity to the enclosure and aligned with light exiting the enclosure, the optical element transmitting light within a desired angular distribution. And carries an anti-reflection coating configured to reflect light outside the desired angular distribution back to the envelope for recycling.

【0011】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが光をリサイクリングすることが
可能な充填物を収容している被包体と、該被包体から出る光と整合されている光
学要素とを有しており、該光学要素が該被包体から離隔されている反射性構成体
を有しており、該反射性構成体が複数個の光射出用アパーチャを画定しており、
且つ該光学要素及び反射性構成体が一体となって該複数個の光射出用アパーチャ
を介して通過することのない光をリサイクリングのために該被包体へ戻すべく指
向させる形態とされている。
According to another aspect of the invention, an enclosure in which a lamp system contains a fill capable of recycling light, and an optical that is aligned with the light exiting the enclosure. An optical element having a reflective structure spaced from the envelope, the reflective structure defining a plurality of light emitting apertures,
And the optical element and the reflective structure are integrally configured to direct light that does not pass through the plurality of light emitting apertures back to the envelope for recycling. There is.

【0012】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが光射出用アパーチャの領域を除
いて反射性セラミックで包まれている被包体と、光軸に沿って該アパーチャに近
接している光学要素とを有しており、該アパーチャの面積が該光軸に沿ってバル
ブ133から離れる方向において増加し、それにより該バルブに対してのより大
きな光学的アクセスが一様な面積のアパーチャと比較して該光学要素の比較的よ
り近くに位置決めさせることを可能とする。
According to another aspect of the invention, a lamp system is enclosed in a reflective ceramic except in the region of the light emitting aperture and is proximate to the aperture along the optical axis. An optical element, the area of the aperture increasing in a direction along the optical axis away from the bulb 133, such that greater optical access to the bulb has a uniform area aperture. By comparison, it is possible to position it relatively closer to the optical element.

【0013】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが第一アパーチャの領域を除いて
反射性セラミックで包まれている被包体と、該包まれている被包体に対して入力
端を位置決めしている中空の光学要素とを有しており、該包まれている被包体と
接触している入力端の表面が反射性であり、且つ該入力端が第二アパーチャを画
定しており且つ該第二アパーチャの内側周辺部が該第一アパーチャの周辺部の内
側にあり、従って該第二アパーチャが該被包体に対する光射出用アパーチャを画
定している。
According to another aspect of the invention, an enclosure in which the lamp system is encased in reflective ceramic except in the region of the first aperture, and an input end for the encased enclosure. A hollow optical element locating the optical element, the surface of the input end in contact with the encapsulating enclosure is reflective, and the input end defines a second aperture. And the inner perimeter of the second aperture is inside the perimeter of the first aperture, thus the second aperture defines a light exit aperture for the enclosure.

【0014】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが被包体と、該被包体に一体的に
結合されている光ロッドと、該光ロッドが該被包体と結合されている領域を除い
て該被包体を被覆している反射性セラミック物質とを有しており、該反射性セラ
ミック物質が該被包体と該光ロッドとの結合部近くでベベル即ち面取りされてお
り、該ロッドに入る光の散乱を回避している。
According to another aspect of the present invention, a lamp system is provided with an enclosure, a light rod integrally connected to the enclosure, and the light rod is connected to the enclosure. A reflective ceramic material covering the enclosure except in a region, the reflective ceramic material being beveled near the junction of the envelope and the optical rod. , Avoiding the scattering of light entering the rod.

【0015】 本発明の別の側面によれば、無電極ランプバルブが本体部分と、該本体部分と
一体的に結合されている光学部分とを有しており、該本体部分及び該光学部分が
一体的に密封された内部体積を形成している。例えば、該光学部分はバルブの密
封された内部体積内側の平坦な入口面を画定する切頭された(トランケート、即
ち一部切除した)ボールレンズを有している。
According to another aspect of the invention, an electrodeless lamp bulb has a body portion and an optical portion integrally coupled to the body portion, the body portion and the optical portion being An integrally sealed internal volume is formed. For example, the optical portion comprises a truncated (truncated) ball lens defining a flat entrance surface inside the sealed interior volume of the bulb.

【0016】 本発明の別の側面によれば、高温モノリシック光学要素が光学部分と該光学部
分と結合されている位置決め部分とを有しており、該位置決め部分が該光学部分
の動作と干渉しないように適合されており、且つ該2つの部分が少なくとも40
0℃の動作温度に耐えることが可能な適宜の物質からなる単一の構造に構成され
ている。例えば、該光学部分は切頭型ボールレンズを有しており、該位置決め部
分は該ボールレンズの入口面上にフランジを有しており、且つ該2つの部分はモ
ールドされた石英から構成されている。別の例においては、該光学部分はCPC
を有しており、該位置決め部分は該CPCの出口面上のフランジであり、且つ該
2つの部分はモールドした石英から構成されている。
According to another aspect of the invention, the high temperature monolithic optical element has an optical portion and a positioning portion coupled to the optical portion, the positioning portion not interfering with the operation of the optical portion. And the two parts are at least 40
It is constructed in a single structure made of any suitable material capable of withstanding an operating temperature of 0 ° C. For example, the optical portion has a truncated ball lens, the locating portion has a flange on the entrance surface of the ball lens, and the two portions are composed of molded quartz. There is. In another example, the optical portion is a CPC
The locating portion is a flange on the exit face of the CPC, and the two portions are composed of molded quartz.

【0017】 本発明の別の側面によれば、光学要素が真っ直ぐな断面を持っている角度のつ
いた段差を具備しており、且つ湾曲した断面を近似すべく適合されている複数個
の切頭型円錐セクションを有している。
According to another aspect of the invention, the optical element comprises a plurality of cuts, the angled step having a straight cross section and adapted to approximate a curved cross section. It has a frustoconical section.

【0018】 本発明の別の側面によれば、光学要素が丸い入力面と丸い形状から比較的より
矩形状の面であって出力面に対して実質的に垂直な四つの側面を具備する面へ切
頭されている出力面とを有している。
According to another aspect of the invention, the optical element is a surface having a round input surface and four side surfaces that are relatively more rectangular from a round shape and that are substantially perpendicular to the output surface. And the output surface is truncated.

【0019】 本発明の別の側面によれば、光学要素が夫々の端部に沿って互いに結合されて
いる四つのセグメントを有しており、各セグメントはCPCのマイナー部分に対
応しており且つ比較的より矩形状の出力を与えながら所望の角度変換を与えるた
めにCPCの曲線を維持する。
According to another aspect of the invention, the optical element has four segments joined together along respective ends, each segment corresponding to a minor portion of the CPC and Maintain the CPC curve to give the desired angular transformation while giving a relatively more rectangular output.

【0020】 本発明の別の側面によれば、光学システムが、光軸に沿って整合されており且
つそれを介して通過する光を所望の角度範囲へ拘束する形態とされている入力ア
イリス及び出力アイリスと、該出力アイリスに近接して位置決めされており且つ
内部の光線を不変のまま端部の光線を該光軸に関して内側へ曲げさせるべく適合
されている光学要素とを有している。
According to another aspect of the invention, an optical system is provided that has an input iris aligned along an optical axis and configured to constrain light passing therethrough to a desired angular range. An output iris and an optical element positioned proximate the output iris and adapted to bend the end rays inward with respect to the optical axis while leaving the inner rays unchanged.

【0021】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムがリサイクリングを行うことが可
能な充填物を収容しており且つ第一アパーチャの領域を除いて反射性セラミック
物質によって被覆されている被包体と、該被包体から離隔されており且つ光軸に
沿って該第一アパーチャと整合されている第二アパーチャを画定しているリフレ
クタとを有しており、該リフレクタが、該第二アパーチャの区域外側のリフレク
タに入射する該第一アパーチャからの光をリサイクリングのために該第一アパー
チャへ戻すべく反射すべく適合されており、該第一アパーチャから該第二アパー
チャへの距離及び該第一アパーチャに関する該第二アパーチャの相対的寸法がタ
ーゲットのエテンデュ(etendue)に従って選択されている。
According to another aspect of the present invention, a lamp system contains a recyclable fill and is coated with a reflective ceramic material except in the region of the first aperture. An envelope and a reflector defining a second aperture spaced from the envelope and aligned with the first aperture along an optical axis, the reflector including the first aperture. A distance from the first aperture to the second aperture that is adapted to reflect light from the first aperture that is incident on a reflector outside the area of the two apertures back to the first aperture for recycling. And the relative dimensions of the second aperture with respect to the first aperture are selected according to the target etendue.

【0022】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムがリサイクリング可能な充填物を
収容しており且つアパーチャの領域を除いて反射性セラミック物質によって被覆
されている被包体と、該被包体に隣接しており且つ所望の角度範囲内の光を透過
させ且つ所望の範囲外の光をリサイクリングのために該被包体内へ戻すべく反射
させるべく適合されている角度選択用光学要素と、該角度選択用光学要素からの
光を受取るべく適合されているインテグレータと、該インテグレータからの光を
受取るべく適合されている角度変換用光学要素とを有している。幾つかの例にお
いては、該角度選択用光学要素と、該インテグレータと、該角度変換用光学要素
とが全て中空であり且つ互いに一体的に構成されている。別の例においては、該
角度選択用光学要素と、該インテグレータと、該角度変換用光学要素とが別々の
部品であり、互いに該部品を位置決めするために種々の機械的特徴部を利用する
According to another aspect of the invention, an enclosure in which the lamp system contains a recyclable fill and is coated with a reflective ceramic material except in the area of the aperture, and the enclosure. An angle selection optical element adjacent the envelope and adapted to transmit light within a desired angular range and reflect light outside the desired range back into the enclosure for recycling. And an integrator adapted to receive light from the angle selecting optical element and an angle converting optical element adapted to receive light from the integrator. In some examples, the angle selecting optical element, the integrator, and the angle converting optical element are all hollow and integrally formed with each other. In another example, the angle selection optics, the integrator, and the angle conversion optics are separate parts and utilize various mechanical features to position the parts relative to each other.

【0023】 本発明の別の側面によれば、光学装置が入力面上の光を受取り且つ第一光軸に
沿って第一出力面を介して第一極性の光を透過させ且つ第二出力面を介して第二
極性の光を反射させるべく適合されている偏光子立方体と、該第二出力面に近接
して位置決めされており第二極性の光を第一極性と同一の極性のものへ変化させ
る偏光回転子と、該偏光回転子からの光を該第一出力面を介して透過される光と
同一の方向に進行させるべく指向させるミラーとを有している。
According to another aspect of the invention, the optical device receives light on the input surface and transmits light of the first polarity through the first output surface along the first optical axis and the second output. A polarizer cube adapted to reflect light of a second polarity through the surface and a light of the second polarity having the same polarity as the first polarity positioned adjacent to the second output surface And a mirror that directs the light from the polarization rotator to travel in the same direction as the light transmitted through the first output surface.

【0024】 本発明の別の側面によれば、光学管が、その中にレンズを受納し且つ固定すべ
く適合されているレンズ管と、該レンズ管の入力端へ接続されており光軸に沿っ
ての光学的整合を与えるためにアパーチャランプ上の対応する特徴部と連れ合う
べく適合されている構造的特徴部を画定している第一フランジと、該レンズ管の
出力端へ接続されており包囲体上の対応する特徴部と連れ合うべく適合されてい
る構造を画定する第二フランジとを有しており、アパーチャランプが該包囲体内
に光を供給するために適切な整合状態に保持されている。
According to another aspect of the present invention, an optical tube is provided with a lens tube adapted to receive and secure a lens therein and an optical axis connected to an input end of the lens tube. A first flange defining a structural feature adapted to mate with a corresponding feature on the aperture lamp to provide optical alignment along the A second flange defining a structure adapted to be mated with a corresponding feature on the enclosure, the aperture lamp being in proper alignment for delivering light into the enclosure. Is held.

【0025】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムがRF駆動型光源と、該RF駆動
型光源に装着されているレンズ管と、該レンズ管及び該光源の間に位置決めされ
ており且つ該光源からのEMIを減少させるべく適合されているRFチョークと
を有している。例えば、該RFチョークは導電性メッシュスクリーンを有してい
る。
According to another aspect of the present invention, a lamp system is positioned between an RF driven light source, a lens tube mounted on the RF driven light source, the lens tube and the light source, and An RF choke adapted to reduce EMI from the light source. For example, the RF choke has a conductive mesh screen.

【0026】 本発明の別の側面によれば、ランプシステムが長さと幅と深さとを持っており
該深さが該長さ又は該幅のいずれよりもかなり小さい包囲体と、該包囲体内部に
光を指向させるべく位置決めされているアパーチャランプと、該アパーチャラン
プからの光を受取り且つその光出力を該包囲体内により一様に分布される形状と
されるべく適合されているレンズシステムとを有している。例えば、該包囲体は
標準的な2×2又は2×4トラフ(trough)を有しており、且つ該レンズ
システムは該深さに関して1つの寸法において該光の角度範囲を減少させるべく
位置決めされている円筒レンズを有している。
According to another aspect of the invention, an enclosure wherein the lamp system has a length, a width and a depth, the depth being substantially less than either the length or the width, and the interior of the enclosure. An aperture lamp positioned to direct light to the lens, and a lens system adapted to receive light from the aperture lamp and have its light output shaped to be uniformly distributed within the enclosure. Have For example, the enclosure has a standard 2x2 or 2x4 trough, and the lens system is positioned to reduce the angular range of the light in one dimension with respect to the depth. Has a cylindrical lens.

【0027】 本発明の別の側面によれば、プロジェクションシステムが無電極光源と、該無
電極光源によって照明されるイメージゲートと、該イメージゲートからの画像を
投影すべく選択的に開閉されるシャッターとを有しており、該無電極光源が該シ
ャッターの開閉に従って変調される。
According to another aspect of the present invention, a projection system includes an electrodeless light source, an image gate illuminated by the electrodeless light source, and a shutter that is selectively opened and closed to project an image from the image gate. And the electrodeless light source is modulated according to the opening and closing of the shutter.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

以下の説明においては、制限のためではなく説明の目的のために例えば特定の
構造、インターフェース、技術等の特定の詳細について本発明の完全なる理解を
与えるために記載している。然しながら、本発明の開示から恩恵を受けた当業者
にとって、本発明はこれらの特定の詳細から逸脱するその他の実施例において実
施することが可能であることは明らかである。ある場合においては、本発明の説
明を不必要な詳細でぼやかすことがないように公知の装置及び方法の説明は割愛
してある。
In the following description, for purposes of explanation rather than limitation, specific details such as specific structures, interfaces, techniques, etc. are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to one of ordinary skill in the art having benefit of the present disclosure that the present invention may be practiced in other embodiments that depart from these specific details. In some cases, descriptions of well-known devices and methods are omitted so as not to obscure the description of the invention with unnecessary detail.

【0029】エテンデュリサイクリング 本発明によれば、アパーチャランプから所望のエテンデュ(光学範囲又は光学
不変量)内へ増加された量の光が送給され、その場合のアパーチャランプは、例
えば、上に引用したPCT公開公報WO99/36940において記載されてい
る。ある適用例、例えばプロジェクションシステムにおいては、重要な性能パラ
メータは、例えば、与えられた面積及び角度アクセプタンスを具備する光学的イ
メージング要素へ送給されるルーメン数である。この意味において、エテンデュ
εは以下にように定義される。
[0029]Etendulum recycling   According to the invention, from the aperture lamp the desired etendue (optical range or optical
An increased amount of light is delivered into the (invariant), in which case the aperture lamp is
For example, it is described in PCT Publication WO99 / 36940 cited above.
It In some applications, such as projection systems, important performance parameters
A meter is, for example, an optical element with a given area and angular acceptance.
This is the number of lumens delivered to the maging element. In this sense, etendue
ε is defined as follows.

【0030】[0030]

【数1】 [Equation 1]

【0031】 尚、θは特定された光線の円錐の半角である。[0031] Note that θ is the half angle of the cone of the specified ray.

【0032】 従来のアークランプ等の三次元光源は、所望の物体又は面上へ光を再指向させ
且つフォーカスさせるために外部リフレクタを使用し、その他のファクタの中で
回収効率に起因して損失が発生する。更に、アークランプは、通常、局所化され
た明るいスポットを与えるに過ぎず、光源ルーメンの大部分は放電の異なる著し
く低い輝度の部分から発生している。
Traditional three-dimensional light sources, such as arc lamps, use an external reflector to redirect and focus the light onto the desired object or surface, and among other factors are losses due to collection efficiency. Occurs. Moreover, arc lamps usually only provide localized, bright spots, with the majority of the source lumen originating from the significantly lower intensity parts of the discharge.

【0033】 ’940公開公報のアパーチャランプは、高度に一様な光出力を有する二次元
光源を提供することにより上の問題の多くに対処している。ボールレンズをラン
プアパーチャと接触して配置させることが可能であり且つ所望のビーム角度を有
する光を与えるためにその後に適宜のレンズを使用することが可能である。然し
ながら、更なる改良の可能性が本発明者等によって識別されている。
The aperture lamp of the '940 publication addresses many of the above problems by providing a two-dimensional light source with a highly uniform light output. A ball lens can be placed in contact with the lamp aperture and an appropriate lens can be used thereafter to provide light with the desired beam angle. However, the possibility of further improvement has been identified by the inventors.

【0034】 アパーチャランプからの実際の光分布を図2に示してある。図2に示したよう
に、より高い角度に対しては、光出力はランバートcos(θ)曲線よりもより
速く降下している。ランバート光分布は一定の輝度のものである。換言すると、
任意の角度から見た輝度は同一である。そのことの結果は、ランバート光源の何
等かの角度方向のフィルタリングが同一の輝度を発生する。光はエテンデュと同
じ割合で加えられるか又は減少される。
The actual light distribution from the aperture lamp is shown in FIG. As shown in FIG. 2, for higher angles, the light output falls faster than the Lambertian cos (θ) curve. The Lambertian light distribution is of constant brightness. In other words,
The brightness seen from any angle is the same. The result of that is that some angular filtering of the Lambertian source produces the same brightness. Light is added or reduced at the same rate as etendue.

【0035】 然しながら、ランバート以下の光源の場合には、より大きな角度において光は
より少ない。’940公開公報に開示されているレンズ構成体はこれらの角度を
透過された光の中へ組み込んでおり、従って、それらが光を増加させるよりも比
例的により大きくエテンデュを増加させる。本発明のこの側面によれば、所望の
角度の外側の光はランバート以下の光出力がエテンデュに与える影響を減少させ
るためにランプへ戻すべく再指向される。本発明の別の側面によれば、ランプア
パーチャの寸法を増加させ、従って、拘束された出力角度で、より大きなランプ
アパーチャ面積がターゲットのエテンデュとマッチする。アパーチャ寸法を増加
させることは、出力光の量を著しく増加させながら、ピークの前方へ指向された
輝度を僅かに減少させる効果を有している。この差異はターゲットのエテンデュ
内へ指向される光の量において実質的な利得を表わすことが可能である。
However, for sources below Lambert, there is less light at larger angles. The lens construction disclosed in the '940 publication incorporates these angles into the transmitted light, thus increasing their etendue proportionally more than they increase the light. According to this aspect of the invention, light outside the desired angle is redirected back into the lamp to reduce the effect of sub-Lambertian light output on the etendue. According to another aspect of the invention, the size of the lamp aperture is increased so that at a constrained output angle, a larger lamp aperture area matches the target etendue. Increasing the aperture size has the effect of slightly reducing the brightness directed forward of the peak while significantly increasing the amount of output light. This difference can represent a substantial gain in the amount of light directed into the target etendue.

【0036】 エテンデュのリサイクリングが可能な1つのランプシステムは、アパーチャを
画定する反射性外部表面を有するボールレンズを使用する。大きな角度の光が該
ランプ内へ反射して戻され、そこで以前の積分球アプローチによって与えられる
確率で再度吸収され且つ再発光する。このことは光出力を減少させる場合がある
がエテンデュも減少させる。光出力は、ランプアパーチャの寸法を増加させるこ
とによって更に増加させることが可能である。
One etendue-recyclable lamp system uses a ball lens with a reflective outer surface that defines an aperture. A large angle of light is reflected back into the lamp where it is again absorbed and re-emitted with the probability given by the previous integrating sphere approach. This may reduce the light output but also the etendue. Light output can be further increased by increasing the size of the lamp aperture.

【0037】 図1はエテンデュのリサイクリング(再利用)を実施するための好適なランプ
システムの概略断面図である。アパーチャバルブ3はセラミックカップ7内に配
設されているバルブ5を有している。バルブ5は第一アパーチャ11を画定して
いる前部セラミックワッシャ9に対して位置決めされている。バルブ5によって
占有されていないカップ7内部の空間は反射性セラミック物質13で充填されて
いる。後部セラミックディスク15が反射性物質13の後ろ側でカップ7内に位
置されている。アパーチャカップ3の構成に関する更なる詳細は’940公開広
報を参照することによって見出すことが可能である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a suitable lamp system for performing etendue recycling. The aperture valve 3 has a valve 5 arranged in a ceramic cup 7. The valve 5 is positioned with respect to the front ceramic washer 9 defining the first aperture 11. The space inside the cup 7, which is not occupied by the bulb 5, is filled with a reflective ceramic material 13. A rear ceramic disc 15 is located in the cup 7 behind the reflective material 13. Further details regarding the construction of the aperture cup 3 can be found by reference to the '940 publication.

【0038】 ボールレンズ17がアパーチャ11の前方に位置決めされており且つアパーチ
ャ11から射出される光のビーム角度を減少させるべく機能する。光学要素19
がボールレンズ17から離隔されており且つ通過された光の所望の角度に対応す
る第二アパーチャ21を画定しており、その角度は光学的軸対称性に関して定義
される。アパーチャ11に面している光学要素の反射表面23は、所望の角度以
外の少なくとも幾つかの光をバルブ5へ戻すように指向させる形態とされており
、バルブ5においてその光はプラズマにより吸収され且つ再発光を行うことが可
能である。例えば、経路Aに沿って移動するホトンが経路Bに沿ってボールレン
ズ17から出て、光学要素19に入射し且つ経路Cに沿ってバルブ5へ帰還する
。帰還された廃光のうちの幾らかは再発光を行い且つ所望の角度内において第一
アパーチャ11から出て第二アパーチャ21を介して通過するゼロでない確率が
存在しており、それによりアパーチャ21を介して通過する光の強度を増加させ
る。
The ball lens 17 is positioned in front of the aperture 11 and functions to reduce the beam angle of the light emitted from the aperture 11. Optical element 19
Is separated from the ball lens 17 and defines a second aperture 21 corresponding to the desired angle of the light passed through, which angle is defined in terms of optical axial symmetry. The reflective surface 23 of the optical element facing the aperture 11 is configured to direct at least some light other than the desired angle back to the bulb 5, where it is absorbed by the plasma. In addition, it is possible to emit light again. For example, a photon traveling along path A exits ball lens 17 along path B, enters optical element 19 and returns along path C to bulb 5. There is a non-zero probability that some of the returned waste light will re-emit and exit the first aperture 11 and pass through the second aperture 21 within the desired angle, whereby the aperture 21 Increase the intensity of light passing through.

【0039】 図1に例示した好適実施例においては、ボールレンズ17は第一半径R1を有
しており且つ光学要素19は第二半径R2を有しており、それはR1よりも一層
大きい。ボールレンズ17及び光学要素19は共通の中心を共用するものではな
い。然しながら、それらの夫々の中心点C1,C2は中心線CLで示した共通の
光軸に沿って整合されている。光学要素19は、中心点C2がバルブ5内部に位
置されており且つ好適にはアパーチャ11に近いような形態とされており、従っ
て光学要素19によって反射される光の殆どはアパーチャ11を介してバルブ5
内へ伝達される。
In the preferred embodiment illustrated in FIG. 1, the ball lens 17 has a first radius R1 and the optical element 19 has a second radius R2, which is greater than R1. The ball lens 17 and the optical element 19 do not share a common center. However, their respective center points C1, C2 are aligned along a common optical axis shown in the center line C L. The optical element 19 is configured such that its center point C2 is located inside the bulb 5 and is preferably close to the aperture 11, so that most of the light reflected by the optical element 19 is through the aperture 11. Valve 5
Is transmitted inside.

【0040】 図3は、非制限出力を有するランプシステム、制限した出力を有するがリサイ
クリングがない同一のランプシステム、エテンデュリサイクリングを使用した制
限した出力を有する同一のランプシステムに対する強度対ビーム角度のグラフで
ある。このグラフから明らかなように、単に出力を制限すること(例えば、非反
射性のアパーチャストップで)は強度を増加させるものではなく、光のビーム角
度を減少させるだけである。然しながら、本発明に基づいてエテンデュリサイク
リングを使用することにより(例えば、図1の実施例で)、ビーム角度が減少さ
れるばかりでなく、光強度が著しく増加される。
FIG. 3 shows the intensity vs. beam angle for a lamp system with non-limited power, the same lamp system with limited power but no recycling, the same lamp system with limited power using etendue recycling. Is a graph of. As can be seen from this graph, simply limiting the output (eg, with a non-reflective aperture stop) does not increase the intensity, it only decreases the beam angle of the light. However, the use of etendue recycling according to the present invention (eg, in the embodiment of FIG. 1) not only reduces the beam angle, but also significantly increases the light intensity.

【0041】高温偏光リサイクリング 前述した’091特許において注記されているように、不所望の極性の光は、
例えば、硫黄、セレン、テルル、ハロゲン化インジウム、及びその他のメタルハ
ライド等のあるランププラズマによって有益的にリサイクル即ち再利用すること
が可能である。このようなリサイクリングを行うための従来の光学要素は、ミネ
ソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング(3M)によって製造され
ているダブル・ブライトネス・エンハンスメント・フィルム(DBEF)のよう
な光学膜を包含している。このような膜は、典型的に、プラスチックから構成さ
れており且つ高温に耐えることは不可能である。更に、このような膜は紫外線が
存在する場合に劣化する場合があり、それによりこのような膜を広範なスペクト
ルの光で使用する光学システムの有用な寿命を制限する。
[0041]High temperature polarized recycling   As noted in the aforementioned '091 patent, light of undesired polarity is
For example, sulfur, selenium, tellurium, indium halides, and other metal halides.
Beneficial recycling by lamp plasma such as ride
Is possible. Conventional optical elements for such recycling are mines
Manufactured by Sota Mining and Manufacturing (3M)
Like Double Brightness Enhancement Film (DBEF)
It includes various optical films. Such membranes are typically constructed from plastic.
It is impossible to withstand high temperatures. In addition, such films are not
When present, it can degrade, thereby allowing such films to have a broad spectrum.
Limit the useful life of the optical system used in light.

【0042】 図4は偏光リサイクリング用の高温ワイヤグリッド偏向子を使用した本発明に
基づくランプシステムの断面概略図である。アパーチャバルブ33はセラミック
カップ37内に配設されているバルブ35を有するアパーチャバルブ3に類似し
ている。バルブ35はアパーチャ41を画定している前部セラミックワッシャ3
9に対して位置決めされている。バルブ35によって占有されていないカップ3
7内部の空間は反射性セラミック物質43で充填されている。後部セラミックデ
ィスク45が反射性物質43後ろ側のカップ37内に位置されている。
FIG. 4 is a cross-sectional schematic view of a lamp system according to the present invention using a high temperature wire grid deflector for polarization recycling. Aperture valve 33 is similar to aperture valve 3 with valve 35 disposed within ceramic cup 37. Valve 35 defines front ceramic washer 3 defining aperture 41.
It is positioned with respect to 9. Cup 3 not occupied by valve 35
The space inside 7 is filled with a reflective ceramic material 43. A rear ceramic disc 45 is located in the cup 37 behind the reflective material 43.

【0043】 本発明のこの側面によれば、ワイヤグリッド偏光子46はアパーチャ41の直
接前方に位置決めされている。ボールレンズ47がアパーチャ41に関して偏光
子46の反対側において偏光子46に対して位置決めされている。このランプシ
ステムは、更に、オプションとしてのクリーンアップ偏光子49を有することが
可能であり、それは、図4においては、ボールレンズ47の湾曲した外側表面上
に配設されている。
According to this aspect of the invention, the wire grid polarizer 46 is positioned directly in front of the aperture 41. A ball lens 47 is positioned with respect to the polarizer 46 on the opposite side of the polarizer 46 with respect to the aperture 41. The lamp system can also have an optional clean-up polarizer 49, which in FIG. 4 is arranged on the curved outer surface of the ball lens 47.

【0044】 ワイヤグリッド偏光子46は、所望の極性の光を通過させ且つ不所望の極性の
光をアパーチャ41を介してバルブ35内へ戻すべく反射する形態とされている
。この帰還された光は該充填物によって吸収され且つ所望の極性でもって再発光
を行うゼロでない確率を有しており、それにより有用な光出力を増加させる。ワ
イヤグリッド偏光子46の利点は、それが高温物質(例えば、金属及びガラス)
から構成されており且つ高い動作温度(例えば、少なくとも約400℃)に耐え
ることが可能であるということである。適切なワイヤグリッド偏光子が、例えば
、ユタ州オーレムのMoxtek Inc.を含む様々の供給者から市販されて
いる。
The wire grid polarizer 46 is configured to pass light of the desired polarity and reflect light of the undesired polarity back through the aperture 41 into the bulb 35. This returned light has a non-zero probability of being absorbed by the fill and re-emitting with the desired polarity, thereby increasing the useful light output. The advantage of wire grid polarizer 46 is that it is a high temperature material (eg, metal and glass).
And is capable of withstanding high operating temperatures (eg, at least about 400 ° C.). Suitable wire grid polarizers are available, for example, from Moxtek Inc. of Orlem, Utah. Are commercially available from a variety of suppliers including.

【0045】 特定のランプ形態に依存して、アパーチャ41直線の温度は、尚且つ、偏光子
46に対する最大動作温度を超える場合がある。このような状況下において、偏
光子46を省略し且つクリーンアップ偏向子49をそのランプシステムに対する
主要な偏光子として使用する。偏光子46及び49はボールレンズ47と一体的
に構成することが可能であり、又は別個の部品として構成することが可能である
Depending on the particular lamp configuration, the temperature of the aperture 41 line may still and may exceed the maximum operating temperature for the polarizer 46. Under these circumstances, the polarizer 46 is omitted and the cleanup polarizer 49 is used as the primary polarizer for the lamp system. Polarizers 46 and 49 may be integrally formed with ball lens 47 or may be separate components.

【0046】エテンデュ及び偏光リサイクリング 図5はエテンデュリサイクリングと偏光リサイクリングの両方を使用した本発
明に基づくランプシステムの断面概略図である。アパーチャランプ3は図1に関
して上述したようなものである。ボールレンズ17がアパーチャランプ3の前方
に位置決めされており、且つ光学要素19がアパーチャランプ3から離隔されて
いる。ワイヤグリッド偏光子51が光学要素19によって画定される第二アパー
チャ21内に配設されている。
[0046]Etendue and polarization recycling   Figure 5 shows the original model using both etendue recycling and polarization recycling.
FIG. 3 is a cross-sectional schematic view of a lamp system based on light. The aperture lamp 3 is related to FIG.
Then, it is as described above. The ball lens 17 is in front of the aperture lamp 3.
Is positioned on the optical axis and the optical element 19 is separated from the aperture lamp 3.
There is. Second aperture with wire grid polarizer 51 defined by optical element 19
It is arranged inside the cha 21.

【0047】 動作において、アパーチャ21によって画定される所望の角度の外側にある光
の少なくとも幾らかはアパーチャ11を介してバブル5へ反射して戻され且つ該
所望の角度内であるが不所望の極性である少なくとも幾らかの光もアパーチャ1
1を介してバブル5へ反射される。従って、アパーチャ21を介してランプシス
テムの外へ出る光は所望の角度内のものであり且つ所望の極性のものである。バ
ルブへ帰還される光のある部分はプラズマによってリサイクルされ且つ所望の角
度内において且つ所望の極性でランプシステムから出力し、それにより有用な光
出力を増加させる。
In operation, at least some of the light outside the desired angle defined by aperture 21 is reflected back to bubble 5 through aperture 11 and within the desired angle but undesired. Aperture 1 with at least some light that is polar
It is reflected to the bubble 5 via 1. Therefore, the light exiting the lamp system through the aperture 21 is within the desired angle and of the desired polarity. Some of the light returned to the bulb is recycled by the plasma and exits the lamp system within the desired angle and with the desired polarity, thereby increasing the useful light output.

【0048】 有益的なことであるが、偏光子51はアパーチャバルブ3から充分に離隔され
ており、該偏光子の動作温度を、典型的に、その特定した最大動作温度よりかな
り低い適切な動作温度に維持する。更に、ワイヤグリッド偏光子51の物質はU
V光が存在する場合に実質的に劣化することはなく、それによりランプシステム
の有用な寿命を制限することはない。
Advantageously, the polarizer 51 is well separated from the aperture valve 3 and the operating temperature of the polarizer is typically well below its specified maximum operating temperature for proper operation. Keep at temperature. Further, the material of the wire grid polarizer 51 is U
There is substantially no degradation in the presence of V light, which does not limit the useful life of the lamp system.

【0049】 エテンデュ/偏光を組合わせたリサイクリングランプシステムの更なる利点は
、適切な形態とした光学要素19は、ワイヤグリッド偏光子51と共に、電磁干
渉(EMI)リークを減少させることが可能であるということである。光学要素
19と偏光子51は、両方とも、導電性物質から構成することが可能である。例
えば、光学要素19は銀から構成したミラーを有することが可能であり、且つワ
イヤグリッド偏光子51は金属ワイヤからなるアレイを有することが可能である
。本発明のこの側面によれば、光学要素19及び偏光子51はレンズ管内に組み
込まれて、該レンズ管も導電性物質(例えば、アルミニウム)から構成され、そ
れらは全て電気的に一体的に接続され且つ接地されて効果的なEMIシールドを
形成する。
A further advantage of the combined etendue / polarization recycling lamp system is that the properly configured optical element 19 together with the wire grid polarizer 51 can reduce electromagnetic interference (EMI) leakage. That is. Both the optical element 19 and the polarizer 51 can be made of a conductive material. For example, the optical element 19 can have a mirror constructed of silver, and the wire grid polarizer 51 can have an array of metal wires. According to this aspect of the invention, the optical element 19 and the polarizer 51 are incorporated into a lens tube, which lens tube is also composed of a conductive material (eg, aluminum), all of which are electrically connected together. And grounded to form an effective EMI shield.

【0050】光ファイバー内への光の効率的な結合 本発明のこの側面によれば、ランプシステムは、アパーチャランプからの光を
光ファイバー束内へより効率的に結合させる形態とされており、その場合に該光
ファイバー束は個々のファイバーの間に間隙空間を有している。このような間隙
空間は、例えば、各ファイバーを取囲んでいるクラッディングに起因する「無駄
空間」である場合がある。従来のランプシステムにおいては、間隙空間に入射す
るランプからの光はその後ファイバー内を搬送されることはなく且つ廃光として
失われる。この間隙空間は光ファイバー束の15乃至40%を占有する場合があ
り、従って、かなりの光の損失を表わしている。
[0050]Efficient coupling of light into optical fibers   According to this aspect of the invention, the lamp system directs light from the aperture lamp.
It is designed to couple more efficiently into the optical fiber bundle.
The fiber bundle has interstitial spaces between the individual fibers. Such a gap
Space is "wasteful" due to, for example, the cladding surrounding each fiber.
It may be "space". In conventional lamp systems, the
The light from the lamp is then not carried in the fiber and is
Lost. This void space may occupy 15-40% of the fiber optic bundle.
Therefore, it represents a considerable loss of light.

【0051】 本発明によれば、この問題は、個々のファイバー表面を不変の状態に維持しな
がら、光ファイバー束の入射表面の間隙区域上に反射層を付着形成することによ
って解消している。従って、間隙区域から反射される光は活性なランプ体積内へ
送り戻され、そのうちの幾らかの部分がリサイクルされ且つ再発光が行われる。
再発光された光は該ファイバーによって搬送される光として活性なファイバー表
面上に入射するゼロでない確率を有している。この反射性の間隙空間は、実効的
に、アパーチャランプの反射エンベロープ(被包体)の一部となる。同様に、個
々のファイバーアパーチャの和が該ランプに対する実効アパーチャ面積を表わし
、且つ該アパーチャランプは、好適には、この実効アパーチャ面積を考慮に入れ
て構成される。
According to the invention, this problem is overcome by depositing a reflective layer on the interstitial areas of the entrance surface of the fiber optic bundle while keeping the individual fiber surfaces unchanged. Therefore, the light reflected from the interstitial area is sent back into the active lamp volume, some of which is recycled and re-emitted.
The re-emitted light has a non-zero probability of being incident on the active fiber surface as the light carried by the fiber. This reflective interstitial space effectively becomes part of the reflective envelope of the aperture lamp. Similarly, the sum of the individual fiber apertures represents the effective aperture area for the lamp, and the aperture lamp is preferably constructed with this effective aperture area taken into account.

【0052】 図6は本発明に基づく第一光ファイバー束の破断した斜視図である。光ファイ
バー束61は複数個の個別的な光ファイバー63を有している。個別的なファイ
バー63はそれらの間に間隙空間を画定しており且つ反射性物質61が該間隙空
間上に配設されている。
FIG. 6 is a cutaway perspective view of a first optical fiber bundle according to the present invention. The optical fiber bundle 61 has a plurality of individual optical fibers 63. The individual fibers 63 define an interstitial space between them and the reflective material 61 is disposed on the interstitial space.

【0053】 図7は本発明に基づく光ファイバー束を使用したランプシステムの概略破断断
面図である。アパーチャランプ62は、アパーチャ67を画定する反射性セラミ
ック66によって被覆されているバルブ64を有している。このランプシステム
は、その上に配設されている反射性物質65を具備しているバンドル即ち束61
の端部がアパーチャ67に近接して位置決めされるような形態とされている。経
路Aに沿って該アパーチャから出るプラズマ68から射出されたホトンは個々の
ファイバー63へ入り且つ該ファイバーを介して搬送される。経路Bに沿ってア
パーチャから出る該プラズマから射出されたホトンは反射性物質65に遭遇し且
つプラズマ68へ帰還され、そこで、それはプラズマ68によって吸収され且つ
個別的なファイバー63のうちの1つへ入るゼロでない確率でもって再発光が行
われる。
FIG. 7 is a schematic sectional cutaway view of a lamp system using an optical fiber bundle according to the present invention. The aperture lamp 62 has a bulb 64 which is covered by a reflective ceramic 66 which defines an aperture 67. The lamp system includes a bundle 61 having a reflective material 65 disposed thereon.
Is configured such that its end is positioned in proximity to the aperture 67. Photons emitted from plasma 68 exiting the aperture along path A enter individual fibers 63 and are transported therethrough. Photons emitted from the plasma exiting the aperture along path B encounter the reflective material 65 and return to the plasma 68 where it is absorbed by the plasma 68 and into one of the individual fibers 63. Re-emission is performed with a probability of not being zero.

【0054】 効果的なことであるが、光ファイバー束の光学的特性は間隙空間上に反射層を
付着するため多様な可能性のあるプロセスをとることを可能としている。このよ
うな1つのプロセスについて以下に説明する。
Effectively, the optical properties of the fiber optic bundle allow a variety of possible processes to be performed because of the deposition of the reflective layer on the interstitial space. One such process is described below.

【0055】 光活性表面化学はパターン化したメタリゼーションの技術において公知である
。このタイプのプロセスにおいては、薄膜光活性層を対象表面上に付着形成する
。次いで、この表面を光のパターン化した画像に対して露光させ、それは光が露
光された領域において光活性化層の化学的作用を変化させる。次いで、「露光さ
れた」表面を更なる化学物質で「現像」して露光されなかった領域における初期
の光活性化層を除去し、且つ露光されなかった領域において薄膜金属反射層を選
択的に付着形成させる。活性ファイバー表面を被覆する区域を露光することは、
該薄膜を光活性化させるために必要な光に対して該ファイバー束の他方の表面を
露光する程度に簡単なことである。
Photoactive surface chemistry is known in the art of patterned metallization. In this type of process, a thin film photoactive layer is deposited on a target surface. This surface is then exposed to a patterned image of light, which alters the chemistry of the photoactive layer in the areas exposed to light. The "exposed" surface is then "developed" with additional chemicals to remove the initial photoactivation layer in the unexposed areas and selectively remove the thin film metal reflective layer in the unexposed areas. Attach and form. Exposing the area coating the active fiber surface is
It is as simple as exposing the other surface of the fiber bundle to the light necessary to photoactivate the film.

【0056】 図8A乃至Dは本発明に基づいて光ファイバー束を製造するための処理ステッ
プの概略断面図である。図8Aは複数個の個別的なファイバー73と間隙物質7
4とを包含する初期の光ファイバー束71を示している。図8Bにおいて、光フ
ァイバー束71の一端部上に光活性化接着層77を付着形成し、且つ光ファイバ
ー束71の他端側を層77を活性化させるのに適した光79に対して露光させる
。個別的なファイバー73と一致する層77の区域のみが実際にその光に対して
露光される。図8Cに示したように、更なる処理の後に、残存する接着層77は
間隙区域74と一致する区域に対応している。最終的に図8Dに示したように、
メタライズされたリフレクタ層75が残存する接着層77上に選択的に付着形成
される。
8A-D are schematic cross-sectional views of process steps for manufacturing an optical fiber bundle according to the present invention. FIG. 8A shows a plurality of individual fibers 73 and interstitial material 7.
4 shows an initial fiber optic bundle 71 including 4 and 4. In FIG. 8B, a photoactivatable adhesive layer 77 is deposited on one end of the fiber optic bundle 71 and the other end of the fiber optic bundle 71 is exposed to light 79 suitable for activating the layer 77. Only the areas of layer 77 which coincide with the individual fibers 73 are actually exposed to that light. After further processing, the remaining adhesive layer 77 corresponds to the area corresponding to the interstitial area 74, as shown in FIG. 8C. Finally, as shown in FIG. 8D,
The metallized reflector layer 75 is selectively deposited on the remaining adhesive layer 77.

【0057】 光ファイバー束における間隙区域を反射性表面へ選択的に変換させるために使
用することが可能なその他の広範なプロセスが存在している。上のプロセスは加
法的であり、即ち反射性物質が選択的に間隙空間に対して付加される。選択的に
減法的プロセスを適用することも可能であり、その場合には、初期的な薄膜が光
活性化によってファイバー表面へ付着され且つ間隙区域から除去され、その後に
全表面がコーティングされていない間隙区域へ良好に接着する反射物質でコーテ
ィングされ、次いでその結果得られる表面を攻撃的な溶媒に対して露呈させ、該
溶媒は活性ファイバー表面上の下側に存在する現像された光活性化物質を攻撃す
るが、該間隙物質上の反射性コーティングを攻撃することはない。この選択性は
、例えば、有機光活性化物質及び無機反射性層(それは金属か又はダイクロイッ
クのいずれかとすることが可能)で達成することが可能である。
There are other widespread processes that can be used to selectively convert interstitial areas in fiber optic bundles to reflective surfaces. The above process is additive, ie the reflective material is selectively added to the interstitial space. It is also possible to apply a subtractive process selectively, in which case the initial thin film is attached to the fiber surface by photoactivation and removed from the interstitial areas, after which the entire surface is uncoated Coated with a reflective material that adheres well to the interstitial areas, and then exposes the resulting surface to an aggressive solvent, which is the developed photoactivator present on the underside of the active fiber surface. But not the reflective coating on the interstitial material. This selectivity can be achieved, for example, with an organic photoactivator and an inorganic reflective layer, which can be either metal or dichroic.

【0058】 図9A乃至Dは本発明に基づく光ファイバー束を製造する別の処理ステップの
概略断面図である。図9Aにおいて、光ファイバー束81は、その端部表面上に
付着形成され光安定化させることが可能な有機物質からなる層87を有している
。束81の他方の端部は該物質87を安定化させるために適切な光89に対して
露光される。図9Bに示したように、更なる処理の後に、残存する物質87はフ
ァイバー83と一致する物質であり、一方除去した物質は間隙物質84と一致す
る物質である。図9Cにおいて、指向的に付着形成したリフレクタ層85が束8
1に付加されている。図9Dにおいて、その上に付着形成されている反射性物質
85と共に有機層87を選択的に除去するために溶媒を使用する。残存する反射
層85は間隙物質84と一致する反射性物質に対応している。
9A-D are schematic cross-sectional views of different process steps for manufacturing an optical fiber bundle according to the present invention. In FIG. 9A, the optical fiber bundle 81 has a layer 87 of an organic material that is adhered and light-stabilized on its end surface. The other end of bundle 81 is exposed to appropriate light 89 to stabilize the material 87. After further processing, as shown in FIG. 9B, the material 87 remaining is the material consistent with the fiber 83, while the removed material is the material consistent with the interstitial material 84. In FIG. 9C, the reflector layer 85 that is directionally deposited is formed into a bundle 8.
It is added to 1. In FIG. 9D, a solvent is used to selectively remove the organic layer 87 with the reflective material 85 deposited thereon. The remaining reflective layer 85 corresponds to a reflective material that matches the interstitial material 84.

【0059】 有益的なことであるが、上の両方のプロセスは反射層の自己整合型選択的処理
を与えるためにファイバー束の幾何学的形状を利用し、それにより付加的なフォ
トマスクに対する必要性を取除き且つ製造プロセスを簡単化している。
Advantageously, both processes above utilize the fiber bundle geometry to provide a self-aligned selective treatment of the reflective layer, thereby requiring additional photomasks. It eliminates sex and simplifies the manufacturing process.

【0060】色リサイクリング 図10は本発明に基づく第二光ファイバー束の概略断面図である。本発明のこ
の側面によれば、間隙空間内の反射性物質は更に光をリサイクルさせるために選
択的波長反射と結合されている。図10において、光ファイバー束91は個別的
な光ファイバー93と間隙物質94とを有している。束91の一端は、更に、間
隙物質94と一致している完全に反射性の層95を有すると共に、少なくともフ
ァイバー93と一致しており且つ図10においては束91のその端部における全
表面を被覆している選択的に反射性の層97を有している。例えば、選択的に反
射性の物質97は赤/緑/青(RGB)帯域通過ダイクロイック物質を有するこ
とが可能である。動作において、反射層95に入射する光はバルブへ反射して戻
され且つ所望の波長外であり且つ反射層97へ入射する光は選択的にリサイクリ
ングのためにバルブへ反射して戻される。処理考慮事項に依存して、選択的に反
射性の層97と反射層95の順番は逆にすることが可能である(例えば、ダイク
ロイック物質を金属物質の上にすることが可能である)。
[0060]Color recycling   FIG. 10 is a schematic sectional view of a second optical fiber bundle according to the present invention. The present invention
According to this aspect, the reflective material in the interstitial space is selected for further light recycling.
Combined with selective wavelength reflection. In FIG. 10, the optical fiber bundle 91 is individually
It has an optical fiber 93 and a gap substance 94. One end of the bundle 91 is
Having a completely reflective layer 95 conforming to the interstitial material 94, at least
10 and all of the ends of the bundle 91 in FIG.
It has a selectively reflective layer 97 covering the surface. For example, selectively
The emissive material 97 comprises red / green / blue (RGB) bandpass dichroic material.
And are possible. In operation, light incident on the reflective layer 95 is reflected back to the bulb.
Light that is outside the desired wavelength and is incident on the reflective layer 97 is selectively recycled.
It is reflected back to the bulb due to the ringing. Selective counteractions, depending on processing considerations
The order of the reflective layer 97 and the reflective layer 95 can be reversed (eg, dike
It is possible to have a Loic substance on top of a metallic substance).

【0061】 一方、使用されなかった光を各アパーチャからリサイクルさせながら、同一の
ランプの3つの夫々のアパーチャから同時的に別々の色帯域(例えば、赤、緑及
び青に対して各1個)を選択的に抽出させるために3個の別々の束を使用するこ
とが可能である。3つの別々のファイバー又はファイバー束は3つの所望のRG
B帯域に対してのダイクロイック帯域通過フィルタでコーティングさせる。各帯
域通過フィルタから反射される光はすぐさまリサイクルされる。何故ならば、該
フィルタはアパーチャランプに対して近接しているからである。
On the other hand, while recycling unused light from each aperture, separate color bands (eg, one for red, one for green, and one for blue) simultaneously from each of the three apertures of the same lamp. It is possible to use three separate bundles to selectively extract. 3 separate fibers or fiber bundles for 3 desired RGs
Coat with a dichroic bandpass filter for the B band. The light reflected from each bandpass filter is immediately recycled. This is because the filter is in close proximity to the aperture lamp.

【0062】 別の変形例においては、大型コア光ファイバー、テーパー型光パイプ、又はそ
の他の光ガイドを、アパーチャランプに対して遠位である該ガイドの端部におい
てダイクロイック帯域通過フィルタで構成することが可能である。所望の波長の
外である光はファイバー/TLP/光ガイドを介して反射して戻され且つ該アパ
ーチャを介してランプ内に再度進入する。上述した如く、RGB帯域の各々に対
して3個の別々のガイドを使用することが可能である。ファイバー/TLP/光
ガイドは、更に、不所望の極性の光をリサイクルさせるためにいずれかの端部に
おいて偏光フィルタを有することが可能である。
In another variation, a large core optical fiber, tapered light pipe, or other light guide may consist of a dichroic bandpass filter at the end of the guide that is distal to the aperture lamp. It is possible. Light that is outside the desired wavelength is reflected back through the fiber / TLP / light guide and re-enters the lamp through the aperture. As mentioned above, it is possible to use three separate guides for each of the RGB bands. The fiber / TLP / light guide can also have polarizing filters at either end to recycle light of unwanted polarity.

【0063】 図11は本発明に基づく3番目の光ファイバー束の斜視図である。単一ファイ
バー束101は異なる幾何学的区域上で夫々の帯域通過フィルタR,G,Bが構
成されており、それらの区域はRGBカラーの各々に対して夫々の出力窓103
,105,107へ分割する。各帯域通過フィルタから反射された光はすぐさま
リサイクルされる。何故ならば、該フィルタはアパーチャランプに近接している
からである。遠隔窓103,105,107において偏光フィルタを適用するこ
とが可能であり、それにより不所望の特性の光をリサイクリングするために該フ
ァイバーを介して反射して戻すことによりランプ発生効率を更に増加させる。束
101は、更に、束101のR/G/B帯域通過フィルタ端における間隙空間内
に反射性物質を有することが可能である。
FIG. 11 is a perspective view of a third optical fiber bundle according to the present invention. The single fiber bundle 101 is configured with respective band pass filters R, G, B on different geometric areas, which areas have respective output windows 103 for each of the RGB colors.
, 105, 107. The light reflected from each bandpass filter is immediately recycled. This is because the filter is close to the aperture lamp. It is possible to apply polarizing filters in the remote windows 103, 105, 107, which further increases the lamp generation efficiency by reflecting back through the fiber to recycle light of undesired characteristics. Let The bundle 101 can also have a reflective material in the interstitial space at the R / G / B bandpass filter end of the bundle 101.

【0064】マイクロレンズアレイ 図12は本発明に基づくマイクロレンズアレイを使用したランプシステムの概
略破断断面図である。マイクロレンズアレイ111は3個のレンズ113,11
5,117を有している。レンズ113,115,117の各々は片側がそのレ
ンズに対する「局所的アパーチャ」を画定する完全に反射性のダイクロイックで
及びどの色がそのレンズを介して通過するかを定義する波長選択性帯域通過フィ
ルタ(例えば、R/G/Bの各1つ)で処置されている。アレイ111はバルブ
121に近接して配設されており且つバルブ121を取囲んでいる反射性セラミ
ック125によって画定されているアパーチャ123内に位置決めされている。
これら3個のレンズは異なる光軸上にあり、従って各色帯域に対して1個づつ3
つの別々の画像を発生する。各色からの廃光はランププラズマ内へリサイクルさ
れる。
[0064]Micro lens array   FIG. 12 is a schematic view of a lamp system using a microlens array according to the present invention.
FIG. The micro lens array 111 includes three lenses 113 and 11
5, 117. Each of the lenses 113, 115 and 117 has a lens on one side.
With a fully reflective dichroic that defines the "local aperture" for the lens
And the wavelength-selective bandpass filter that defines which color passes through the lens.
(E.g., one each of R / G / B). Array 111 is a valve
A reflective ceramic, which is arranged close to 121 and surrounds the bulb 121.
Positioned within an aperture 123 defined by a rack 125.
These three lenses are on different optical axes, so one for each color band 3
Generates two separate images. The waste light from each color is recycled into the lamp plasma.
Be done.

【0065】 前述した光学システムは制限のためではなく例示として与えたものである。本
明細書の恩恵が与えられることにより、本発明の種々の側面を利用するために多
数のその他の光学システムを適用することが可能である。
The optical system described above is provided by way of illustration and not by limitation. Given the benefit of this description, numerous other optical systems can be applied to utilize various aspects of the invention.

【0066】過剰充填したCPCを有する面取りアパーチャ 本発明のこの側面によれば、アパーチャランプは、オーバーフィル即ち過剰充
填した光学要素へのより近い光学的アクセスを可能とするためにテーパー型アパ
ーチャを有している。
[0066]Chamfered aperture with overfilled CPC   According to this aspect of the invention, the aperture lamp is overfilled.
Tapered aperture to allow closer optical access to the packed optical element
Have a teacher.

【0067】 光学要素は、その入口面(即ち、アパーチャバルブに最も近い面)が光源によ
って完全に照明されない場合にアンダーフィル即ち過少充填であると言われる。
この状態は、入口面がアパーチャよりも大きく且つ光学要素がアパーチャに近接
されている場合に発生する場合がある。例えば、図5におけるボールレンズ17
はアパーチャ11に関してアンダーフィル即ち過少充填である。一方、光学要素
は、その入口面が光源によって完全に照明される場合にオーバーフィル即ち過剰
充填であると言われる。この状態は、入口面がアパーチャよりも小さいか又は光
学要素がアパーチャから離れている場合に発生する場合がある。例えば、光ファ
イバー束61は図7におけるアパーチャ67に関してオーバーフィル即ち過剰充
填である。
An optical element is said to be underfilled if its entrance face (ie, the face closest to the aperture bulb) is not completely illuminated by the light source.
This condition may occur when the entrance face is larger than the aperture and the optical element is close to the aperture. For example, the ball lens 17 in FIG.
Is an underfill with respect to the aperture 11. On the other hand, an optical element is said to be overfilled if its entrance face is completely illuminated by the light source. This condition may occur if the entrance surface is smaller than the aperture or the optical element is far from the aperture. For example, fiber optic bundle 61 is overfilled with respect to aperture 67 in FIG.

【0068】 ある過少充填光学要素の場合における問題は光出力において不所望の非一様性
を発生させるパララックス即ち視差の暗いリングが表われることである。過剰充
填光学要素における問題は光学要素の端部を超えての喪失される光である。本発
明のこの側面は、アパーチャ面をベベル即ち面取りすることによって、光学要素
のより近い位置決めを与え、過剰充填光学要素に対して失われる光の量を減少さ
せる。
A problem with some underfilled optical elements is the appearance of parallax or dark parallax rings that create unwanted non-uniformities in the light output. A problem with overfilled optical elements is the lost light beyond the edge of the optical element. This aspect of the invention provides closer positioning of the optical element by beveling the aperture surface, reducing the amount of light lost to the overfilled optical element.

【0069】 図13乃至14を参照すると、ランプシステム131は光射出用アパーチャ1
37の領域を除いて反射性セラミック135内に包まれているバルブ133を有
している。セラミックディスク136(それは、アパーチャカップと一体的なも
のとすることが可能)がアパーチャ137を画定している。ディスク136の面
138はテーパーされており、従ってバルブ133と接触するディスク136の
側における開口の面積はディスク136と反対側における開口の面積よりも一層
小さい。換言すると、アパーチャ133の面積は光軸に沿ってバルブ133から
離れる方向において増加する。この構成は、バルブ133に対するより大きな光
学的アクセスを可能とし、且つ光学要素139は一様な面積のアパーチャと比較
してバルブに対して比較的より近く位置決めさせることが可能である。
Referring to FIGS. 13 to 14, the lamp system 131 includes the light emitting aperture 1.
It has a bulb 133 which is enclosed in a reflective ceramic 135 except in the area 37. A ceramic disc 136, which may be integral with the aperture cup, defines an aperture 137. The surface 138 of the disk 136 is tapered so that the area of the opening on the side of the disk 136 that contacts the valve 133 is smaller than the area of the opening on the side opposite the disk 136. In other words, the area of the aperture 133 increases in the direction away from the bulb 133 along the optical axis. This configuration allows for greater optical access to the valve 133, and the optical element 139 can be positioned relatively closer to the valve as compared to a uniform area aperture.

【0070】ランプアパーチャを画定する反射性入口面を具備する中空CPC 本発明のこの側面によれば、第一光学要素がアパーチャランプの積分体積の一
部を形成し且つ光射出用アパーチャを画定する。
[0070]Hollow CPC with reflective entrance surface defining a lamp aperture   According to this aspect of the invention, the first optical element is one of the integral volumes of the aperture lamp.
Forming a portion and defining a light exit aperture.

【0071】 上述した如く、アパーチャランプで使用される光学要素の過剰充填又は過少充
填のいずれかに関連する問題が存在している。本発明は、その面上に反射性コー
ティングを有する中空光学要素を使用することによってこれらの問題を解消して
いる。
As mentioned above, there are problems associated with either overfilling or underfilling of the optical elements used in aperture lamps. The present invention solves these problems by using a hollow optical element that has a reflective coating on its surface.

【0072】 図15を参照すると、ランプシステム141はアパーチャ145を画定してい
るセラミックディスク143を具備するアパーチャバルブを有している。中空光
学要素147はディスク143に対して位置決めされており且つアパーチャ15
1を画定するフェース即ち面149を具備している。本発明のこの側面によれば
、面149の外側周辺部はアパーチャ145の周辺部の外側であり、一方面14
9の内側周辺部はアパーチャ145の周辺部の内側であり且つ面149は少なく
とも可視領域において高度に反射性(例えば、90%を超える)であるように適
合されている。面149の反射表面に入射する光の一部は光射出用プラズマへ帰
還される。従って、面149はアパーチャバルブに対する積分体積の一部を形成
し且つアパーチャ151は該アパーチャバルブに対する光射出用アパーチャを提
供する。
Referring to FIG. 15, the ramp system 141 has an aperture bulb that includes a ceramic disc 143 that defines an aperture 145. Hollow optical element 147 is positioned with respect to disc 143 and has aperture 15
1 defines a face or surface 149. According to this aspect of the invention, the outer perimeter of surface 149 is outside the perimeter of aperture 145 and
The inner perimeter of 9 is inside the perimeter of aperture 145 and surface 149 is adapted to be highly reflective (eg, greater than 90%) at least in the visible region. Part of the light incident on the reflecting surface of the surface 149 is returned to the light emitting plasma. Thus, surface 149 forms part of the integral volume for the aperture valve and aperture 151 provides the light emitting aperture for the aperture valve.

【0073】 効果的なことであるが、本発明のこの側面は光学要素の出力おいて良好な空間
的及び角度的一様性を具備する光学要素147を介して高い輝度を維持する。中
空な光学要素は光のエテンデュ変換のために中実の光学要素よりも潜在的により
効率的である。例えば、上述した如く、中実の光学要素はアパーチャを過少充填
せねばならない(即ち、光で過剰充填されねばならない)。該中空の光学要素は
、又、中実の光学要素と比較して、特にアパーチャ145を被覆しており且つバ
ルブと光学系との間に閉じた絶縁された空間を形成している中実の光学要素と比
較して、バルブ窓の伝導性冷却に対してより良い熱的特性を提供している。本発
明のこの側面の別の利点は、アパーチャバルブと第一光学要素との間のトリラン
スが緩和されていることである。光学要素自身がバルブアパーチャを画定するの
で、該システムは自己整合的であり且つ該光学要素はバルブに関して精密に中心
位置決めされることは必要ではない。
Effectively, this aspect of the invention maintains high brightness via the optical element 147 with good spatial and angular uniformity at the output of the optical element. Hollow optical elements are potentially more efficient than solid optical elements due to the etendue conversion of light. For example, as mentioned above, solid optical elements should underfill the aperture (ie, be overfilled with light). The hollow optical element is also a solid optical element which, in particular, covers the aperture 145 and forms a closed, insulated space between the bulb and the optical system, as compared to a solid optical element. It provides better thermal properties for conductive cooling of the valve window compared to optical elements. Another advantage of this aspect of the invention is that the tolerance between the aperture valve and the first optical element is relaxed. Since the optical element itself defines the valve aperture, the system is self-aligning and the optical element need not be precisely centered with respect to the valve.

【0074】 例えば、面149及び光学要素147の内側表面153の両方は適切な反射表
面を提供するために高温ダイクロイックコーティングでコーティングすることが
可能である。オプションとして、コーティングプロセスに依存して、全光学要素
147をコーティングすることがより費用効果的な場合がある。光学要素147
はCPCとして例示してあるが、これらに制限するものではないが、TLP、光
ロッド又はインテグレータ、及び球状リフレクタ又は角度セレクタ等を包含する
その他の中空な光学要素を使用することが可能である。
For example, both surface 149 and inner surface 153 of optical element 147 can be coated with a high temperature dichroic coating to provide a suitable reflective surface. Optionally, depending on the coating process, coating all optical elements 147 may be more cost effective. Optical element 147
Is illustrated as a CPC, but is not limited to it, it is possible to use TLPs, optical rods or integrators, and other hollow optical elements including spherical reflectors or angle selectors and the like.

【0075】 好適には、中空な光学要素147はシーム無しで又は内側表面153上に可及
的に少ない数のシームで形成される。内部シーム無しで光学要素を製造する1つ
の態様は、シームレスモールドの周りに中空の石英管を収縮させることである。
Preferably, the hollow optical element 147 is formed without seams or with as few seams as possible on the inner surface 153. One way to manufacture optical elements without internal seams is to shrink a hollow quartz tube around a seamless mold.

【0076】選択的高角度カットオフ 本発明のこの側面によれば、高い角度の光が光ビームから除去され且つプラズ
マへ帰還され、そこで帰還された光の一部が所望のビーム角度で再発光される。
この側面においては、角度の選択は可及的に光射出用プラズマに対して近いよう
になされる。選択された角度範囲は、例えば、光学要素のアクセプタンス即ち許
容角度に対応することが可能である。光源の効率を増加させることに加えて、本
発明はアパーチャから射出された光の利用効率を増加させる。何故ならば、射出
された光はビーム角度にわたってより一様だからである。
[0076]Selective high angle cutoff   According to this aspect of the invention, high angles of light are removed from the light beam and plasm
A portion of the returned light is re-emitted at a desired beam angle.
On this side, the choice of angle should be as close as possible to the plasma for light emission.
Done The selected angular range is, for example, the acceptance of the optical element.
It is possible to correspond to the acceptable angle. In addition to increasing the efficiency of the light source, the book
The invention increases the utilization efficiency of the light emitted from the aperture. Because the injection
This is because the emitted light is more uniform over the beam angle.

【0077】 図16を参照すると、ランプシステム154がアパーチャ159の領域を除い
て反射性セラミック157内に包まれているバルブ155を有している。光学要
素161は光軸に沿ってアパーチャ159と整合されている。例えば、これらに
制限するものではないが、光学要素161はCPC、TLP、球状リフレクタ、
ロッド、又は円錐とすることが可能であり、それらは、好適には、石英又は別の
高温誘電体物質から構成されている。例示したように、光学要素161は平面状
の面を具備する直石英円錐を表している。角度選択性ダイクロイックコーティン
グがバルブ内側表面163、バルブ外側表面165、該光学要素の入口面167
又は該光学要素の出口面169のいずれかの上に配置されている。例えば、該角
度選択性コーティングは光軸に関して±25゜の角度の間でバルブから出る光に
対して可視領域において高度に透過性であり且つこれらの角度外の可視領域にお
ける光に対して高度に反射性であるように構成されている。
Referring to FIG. 16, the lamp system 154 has a bulb 155 that is enclosed within a reflective ceramic 157 except in the area of the aperture 159. Optical element 161 is aligned with aperture 159 along the optical axis. For example, without limitation, optical element 161 may be a CPC, TLP, spherical reflector,
It can be a rod or a cone, which is preferably composed of quartz or another high temperature dielectric material. As illustrated, optical element 161 represents a right quartz cone with a planar surface. An angle-selective dichroic coating has a valve inner surface 163, a valve outer surface 165, an inlet surface 167 of the optical element.
Alternatively, it is located on either exit face 169 of the optical element. For example, the angle-selective coating is highly transparent in the visible region for light exiting the bulb between angles of ± 25 ° with respect to the optical axis and highly visible for light in the visible region outside these angles. It is configured to be reflective.

【0078】 バルブ155上又は近くのコーティング163−167は高温ダイクロイック
コーティングであり、一方コーティング169は比較的低い温度のコーティング
とすることが可能である。表面163−167の領域におけるコーティングは、
通常、トランスポート即ち輸送からの損失及びより遠隔の表面160からの帰還
に起因してより効率的である。好適な例はバルブ表面上にコーティング163又
は165が存在せず、光学要素161の入口面167上に角度選択性コーティン
グを有し且つ出口面169上に反射防止コーティングを有するものである。この
ランプシステムは、更に、遠隔アパーチャ及び/又は3MからのDBEF等の反
射性偏光子又は出口面169上又はその近くに配設した上述したワイヤグリッド
偏光子を有することが可能である。この形態の場合には、且つ光学要素161及
びバルブ155が光のリークを減少させるために近接されているものと仮定する
と、光学要素とバルブとの間の領域は反射性偏光子から帰還される光の量及び高
い角度の光カットオフに起因してホトンフラックス密度を比較的増加させる。適
切な形態とされると、発生された光の50%以上がこの領域を介してプラズマへ
帰還される。増加されたホトンフラックス密度はより近いランバート光出力を供
給する付加的な利点を有することが可能である。
Coatings 163-167 on or near valve 155 can be high temperature dichroic coatings, while coating 169 can be a relatively low temperature coating. The coating in the area of surfaces 163-167 is
It is usually more efficient due to losses from transport and return from more remote surfaces 160. A preferred example is the absence of coating 163 or 165 on the bulb surface, an angle selective coating on the entrance face 167 of the optical element 161, and an antireflection coating on the exit face 169. The lamp system can further include a remote aperture and / or a reflective polarizer such as DBEF from 3M or a wire grid polarizer described above disposed on or near the exit face 169. In this configuration, and assuming that the optical element 161 and the bulb 155 are in close proximity to reduce light leakage, the area between the optical element and the bulb is returned from the reflective polarizer. The photon flux density is relatively increased due to the amount of light and the high angle light cutoff. When properly shaped, more than 50% of the light generated is returned to the plasma via this region. The increased photon flux density can have the added advantage of providing a closer Lambertian light output.

【0079】遠隔アパーチャ 図17を参照すると、アパーチャランプシステム173はアパーチャ179の
区域を除いて反射性セラミック物質177内に包まれているバルブ175を有し
ている。テーパーが付けられた光パイプ(TLP)181がアパーチャ179と
整合している。好適には、アパーチャ179はTLP181の幅狭の端部よりも
僅かにより大きく、従ってTLP181は光で過剰充填される。TLP181は
TLP181のより大きな端部上に構成体183を有しており、それはバルブ1
75から離隔されている遠隔アパーチャ185を画定している。このランプ形態
において、構成体183は基本的に光積分用容器の一部である。
[0079]Remote aperture   Referring to FIG. 17, the aperture lamp system 173 is similar to the aperture 179.
With a bulb 175 enclosed in a reflective ceramic material 177 except in the area
ing. Tapered light pipe (TLP) 181 and aperture 179
It is consistent. Preferably, aperture 179 is less than the narrow end of TLP181.
It is slightly larger, so the TLP 181 is overfilled with light. TLP181
It has a structure 183 on the larger end of the TLP 181, which is valve 1
A remote aperture 185 is defined that is remote from 75. This lamp form
In, the structure 183 is basically a part of the light integrating container.

【0080】 動作において、光Aの幾らかの光線が遠隔アパーチャ185を介してランプシ
ステム173から出力し、一方光Bのその他の光線は構成体183によって反射
されてTLP181を介してバルブ185内へ戻る。バルブ内へ反射により戻さ
れる光Bの幾らかは反射性物質177によって再指向され且つランプシステムか
ら出る光Aとしてバルブ175から出ることが可能である。又、充填物質を適切
に選択した場合には(例えば、硫黄又はハロゲン化インジウム等の分子状発光体
)、バルブ175へ再度入る光Bの幾らかは該充填物によって吸収され且つ光A
として再発光され、それはランプシステムから出て、システム効率を更に増加さ
せる。ランプシステムアパーチャとしてアパーチャ179を使用するランプシス
テムと比較して、遠隔アパーチャを画定する構成体183によって与えられるそ
の他の利点としては以下のようなものがある。
In operation, some rays of light A output from the lamp system 173 via the remote aperture 185, while other rays of light B are reflected by the construct 183 into the bulb 185 via the TLP 181. Return. Some of the light B reflected back into the bulb can be redirected by the reflective material 177 and exit the bulb 175 as light A exiting the lamp system. Also, if the fill material is properly selected (eg, a molecular emitter such as sulfur or indium halide), some of the light B that re-enters the bulb 175 will be absorbed by the fill and light A.
Is re-emitted as it exits the lamp system, further increasing system efficiency. Other advantages provided by the structure 183 that defines the remote aperture, as compared to a lamp system that uses the aperture 179 as the lamp system aperture, include:

【0081】 (1)構成体183を画定するアパーチャに対しての物質のより大きな選択−
例えば、構成体183は高度に反射性の金属(例えば、バルブ175に面する構
成体183の側を研磨)、ダイクロイックコーティング、又はその他の高度に反
射性の物質とすることが可能である。
(1) Greater selection of materials for the apertures that define the construct 183-
For example, the structure 183 can be a highly reflective metal (eg, polishing the side of the structure 183 facing the bulb 175), a dichroic coating, or other highly reflective material.

【0082】 (2)バルブに対する熱的条件からのアパーチャ185に対する光学的条件の
分離−アパーチャ185はバルブ175から遠隔にあるので、それはアパーチャ
179の周りの区域と比較してそれ程高温になることはない。
(2) Separation of Optical Conditions for Aperture 185 from Thermal Conditions for the Bulb-Because the aperture 185 is remote from the valve 175, it is not so hot compared to the area around the aperture 179. Absent.

【0083】 (3)システムアパーチャを形成する上で潜在的により良好な精度−金属及び
ダイクロイック製造プロセスは潜在的に同等のセラミック製造プロセスよりもよ
り正確であり且つ再現性がある。
(3) Potentially better accuracy in forming system apertures—Metal and dichroic manufacturing processes are more accurate and reproducible than potentially comparable ceramic manufacturing processes.

【0084】 (4)潜在的により良好な光学的整合。[0084]   (4) Potentially better optical alignment.

【0085】 (5)より良い形態管理−図19−24に示したように、光学要素及び遠隔ア
パーチャは多数の形状及び寸法をとることが可能である。然しながら、単一のア
パーチャランプは、異なるシステムレベル条件を満足するために幾つかの異なる
光学部品と共に使用することが可能である。例えば、同一のアパーチャランプを
、その光学部品を所望の遠隔アパーチャ形態を有するように変化させることによ
って丸い光ファイバーに対して又は矩形状のLCDイメージゲートに対して結合
させることが可能である。
(5) Better morphology management-As shown in Figures 19-24, the optical elements and remote apertures can take many shapes and sizes. However, a single aperture lamp can be used with several different optical components to meet different system level requirements. For example, the same aperture lamp can be coupled to a round optical fiber or to a rectangular LCD image gate by changing its optics to have the desired remote aperture configuration.

【0086】 図18を参照すると、アパーチャランプシステムは、遠隔アパーチャ191を
画定する構成体189を具備する複合放物集光器(CPC)187である点を除
いて上述したシステムと同様である。CPC187は中実又は中空とすることが
可能であり且つ、典型的に、石英等の誘電体物質から構成される。例えば、構成
体189はアパーチャ191を画定するために一部を除去した(例えばドリル加
工又は機械加工)ミラーである。このミラーは光学的に透明な接着剤で中実のC
PCの端部に取付けられている。このミラーは、例えば、高度に研磨した金属シ
ートから構成することが可能である。一方、構成体189はアパーチャ191を
画定するためにその上にパターン形成したダイクロイックコーティングを付着さ
せた透明な石英ディスクである。このディスクはCPCの端部周りに光学的に透
明な接着剤で中空のCPCへ取付けられている。別の変形例においては、光学系
フォルダーを光学要素187の端部上に反射性構成体189を位置決めさせるた
めに設計することが可能である。
With reference to FIG. 18, the aperture lamp system is similar to the system described above, except that it is a compound parabolic concentrator (CPC) 187 with a structure 189 defining a remote aperture 191. The CPC 187 can be solid or hollow and is typically composed of a dielectric material such as quartz. For example, construct 189 is a mirror that has been partially removed (eg, drilled or machined) to define aperture 191. This mirror is an optically clear adhesive with a solid C
It is attached to the end of the PC. The mirror can be composed of, for example, a highly polished metal sheet. Construct 189, on the other hand, is a transparent quartz disk having a patterned dichroic coating deposited thereon to define aperture 191. The disc is attached to the hollow CPC with an optically clear adhesive around the edges of the CPC. In another variation, the optics folder can be designed to position the reflective structure 189 on the end of the optical element 187.

【0087】 図19及び20において、本発明に基づく光学要素は遠隔アパーチャを画定し
ており且つTLPの軸に対して垂直な矩形断面を具備する切頭型の四つの側部を
有するピラミッドの形態におけるTLPを有している。図21において、遠隔ア
パーチャは楕円形状である。図22において、この遠隔アパーチャは任意的な又
は風変わりなアパーチャ形態の一例として形成された星型である。
In FIGS. 19 and 20, an optical element according to the invention defines a remote aperture and is in the form of a truncated four-sided pyramid with a rectangular cross section perpendicular to the axis of the TLP. Have a TLP at. In FIG. 21, the remote aperture has an elliptical shape. In FIG. 22, this remote aperture is a star formed as an example of an optional or eccentric aperture configuration.

【0088】 図23において、本発明に基づく光学要素は遠隔アパーチャを画定する円筒状
ロッド光ガイドを有している。例示した光ガイドは円筒状である。然しながら、
当業者によって理解されるように、この光ガイドは一定の矩形状断面を持ったガ
イド又はプリズム状のライトガイドを包含する任意の有用な形態のものとするこ
とが可能である。
In FIG. 23, an optical element according to the present invention has a cylindrical rod light guide that defines a remote aperture. The illustrated light guide is cylindrical. However,
As will be appreciated by those skilled in the art, the light guide can be of any useful form including a guide with a rectangular cross section or a prismatic light guide.

【0089】 図24は遠隔アパーチャを画定する本発明に基づくCPCの斜視図である。光
ガイド又はTLP型光学要素においては、光は遠隔アパーチャから出るか又はラ
ンプへ反射して戻される前に光学要素の壁に対して数回反射を経験する場合があ
る。TLPと対比して、CPC型光学要素においては、光の殆どは、典型的に、
遠隔アパーチャから出るか又はランプへ反射して戻される前にCPCの壁上で一
回の反射を経験するに過ぎない(各方向において)。
FIG. 24 is a perspective view of a CPC according to the present invention defining a remote aperture. In a light guide or TLP-type optical element, light may undergo several reflections on the walls of the optical element before it leaves the remote aperture or is reflected back to the lamp. In contrast to TLPs, in CPC type optical elements most of the light typically
It only experiences a single reflection (in each direction) on the wall of the CPC before exiting the remote aperture or being reflected back to the lamp.

【0090】 図24において、CPCの端部上における反射構成体によって複数個の遠隔ア
パーチャが画定されている。このような形態は、例えば、光ファイバーを使用し
た分散型照明適用例において有用である。例示した形態においては、2つのより
大きな遠隔アパーチャは乗物のヘッドランプ用の光ファイバーへ結合させること
が可能であり、一方より小さな遠隔アパーチャはブレーキライト及び/又はイン
テリア照明用の光ファイバーへ結合させることが可能である。
In FIG. 24, a plurality of remote apertures are defined by the reflective structure on the edge of the CPC. Such a configuration is useful, for example, in distributed lighting applications using optical fibers. In the illustrated form, two larger remote apertures can be coupled to the fiber optics for vehicle headlamps, while smaller remote apertures can be coupled to the fiber optics for brake lights and / or interior lighting. It is possible.

【0091】 本発明に基づく光学要素の幾つかの例について説明し且つ本明細書において例
示したが、当業者によって理解されるように、本明細書に記載した本発明の原理
に基づくアパーチャランプシステムと結合して使用されるべき遠隔アパーチャで
もって多数のその他の光学要素(例えばレンズ)を構成することが可能である。
従って、前述した光学システムは例示的なものであって制限的なものではない。
本明細書の恩恵が与えられると、本発明の種々の側面を使用するために多数のそ
の他の光学システムを適用することが可能である。
Although some examples of optical elements according to the present invention have been described and illustrated herein, as will be appreciated by those skilled in the art, aperture lamp systems in accordance with the principles of the present invention described herein. It is possible to construct a number of other optical elements (eg lenses) with a remote aperture to be used in combination with.
Therefore, the optical system described above is exemplary and not limiting.
Given the benefits of this specification, numerous other optical systems can be applied to use various aspects of the invention.

【0092】偏光された光の面源 本発明のこの側面によれば、偏光された光の平面状光源は透過性及び反射性偏
光要素(1つの偏光が透過され2番目のものは反射される)を使用する構成を有
しており、該偏光要素は平面状であって湾曲しておらず(例えば、球状ではない
)且つレンズが該偏光要素に隣接している。
[0092]Plane source of polarized light   According to this aspect of the invention, a planar light source of polarized light is provided with transmissive and reflective polarization.
Has a configuration that uses optical elements (one polarized light is transmitted and the second is reflected)
And the polarizing element is planar and not curved (eg not spherical).
) And a lens is adjacent to the polarizing element.

【0093】 一般的な問題は、エテンデュを可及的に実際的なものに近く保存しながら高い
角度においては一様でない光の面源(例えば、アパーチャバルブ)から一様で且
つ偏光された光の面源を発生させることである。本発明のこの側面によって解消
される特定の問題は、リサイクルされる偏光廃光の量を増加させることである。
A general problem is that uniform and polarized light from a surface source of light (eg, aperture valve) that is not uniform at high angles while preserving the etendue as close to practical as possible. Is to generate the area source. A particular problem solved by this aspect of the invention is to increase the amount of polarized waste light recycled.

【0094】 より高い角度の場合に、ここに記載したアパーチャランプの光出力はランバー
トcos(θ)曲線よりもより速く降下する。発生される光はランバート光源を
仮定し且つ通常の光強度(光源に対して垂直で且つその上に中心位置決めされて
いる)によって予測される光の約70乃至90%である。
At higher angles, the light output of the aperture lamp described here falls faster than the Lambertian cos (θ) curve. The light generated is about 70-90% of the light assumed for a Lambertian light source and predicted by normal light intensity (perpendicular to and centered on the light source).

【0095】 然しながら、該アパーチャからの光は垂線から最大で約70度までほぼランバ
ート的であり、且つ最大ランバート角度を超えた光は再使用のために該アパーチ
ャ内へ反射して戻される。これは「エテンデュリサイクリング」と呼ばれる。
However, the light from the aperture is approximately Lambertian up to about 70 degrees from the normal, and light above the maximum Lambertian angle is reflected back into the aperture for reuse. This is called "etendur recycling".

【0096】 図25−26を参照すると、本発明のこの側面は、ボールレンズが省略されて
おり且つ効果的に回復することが可能な反射された偏光廃光の量を増加させるた
めに偏光子と関連してレンズ(例えば、平凸レンズ)が使用されている点を除い
て、図5に示した例と同様である。この偏光子/レンズは、不所望の角度をバル
ブアパーチャ内へ反射して戻すために中央アパーチャを具備する球状ミラーと結
合されている。
With reference to FIGS. 25-26, this aspect of the invention shows that a ball lens is omitted and the polarizer is used to increase the amount of reflected polarized waste light that can be effectively recovered. 5 is similar to the example shown in FIG. 5, except that a lens (for example, a plano-convex lens) is used in connection with. The polariser / lens is combined with a spherical mirror with a central aperture to reflect the unwanted angle back into the valve aperture.

【0097】 球状又は湾曲した偏光要素は不所望の極性をアパーチャ内に反射して戻すため
に必要とされる。然しながら、湾曲した偏光要素はより複雑であり且つコスト高
である。平面状の偏光要素の場合には、不所望の極性の反射された光の多くはア
パーチャに再度進入することはない。効果的なことであるが、本発明のこの側面
に基づいて使用される平凸レンズは偏光子からの反射された光を光源アパーチャ
内へ結像させ、それにより回復される廃光の量を増加させる。該レンズ又は偏光
要素はそのミラーの中央アパーチャ内に嵌め込まれる。バルブアパーチャ面積は
、初期のアルファ値を保存するために調節される(ミラー又は偏光子のないもの
に対して)。本発明のこの側面はボールレンズと結合して使用することが可能で
あり、中央アパーチャの寸法、偏光要素、レンズに対して適切な調節が行われる
Spherical or curved polarizing elements are needed to reflect the unwanted polarities back into the aperture. However, curved polarizing elements are more complex and costly. In the case of a planar polarizing element, much of the reflected light of the undesired polarity will not re-enter the aperture. Effectively, the plano-convex lens used in accordance with this aspect of the invention images reflected light from the polarizer into the source aperture, thereby increasing the amount of waste light recovered. Let The lens or polarizing element is fitted within the central aperture of the mirror. The valve aperture area is adjusted (for those without mirrors or polarizers) to preserve the initial alpha value. This aspect of the invention can be used in combination with a ball lens, with appropriate adjustments made to the size of the central aperture, the polarizing element and the lens.

【0098】 図26を参照すると、球状リフレクタ193がその曲率中心をバルブアパーチ
ャの面(アパーチャ出口面)の中心に位置させて位置決めされており、従ってバ
ルブアパーチャの面内においてアパーチャの反転画像を形成する。この球状リフ
レクタの中央アパーチャは、一次的に(エラー角度及び収差を無視)、アパーチ
ャバルブからの光の究極的な角度的出力を定義する。この球状ミラーアパーチャ
の面内に反射面偏光要素195が配置される。該偏光子の反射側のすぐ下側には
、レンズを介して二度通過する偏光子から反射するバルブアパーチャからの光が
アパーチャ上に結像されるような焦点距離の平凸レンズ197が配置される。該
偏光子は該レンズの平面側に接着させることが可能であり(熱的に実際的である
場合)、該レンズの平面側に形成することが可能であり、又は光学的表面の各々
の上におけるフレスネル非反射性コーティングと別のものとすることが可能であ
る。該偏光子から反射される光の量は該偏光子によって張られる角度及びその反
射率に依存する。
Referring to FIG. 26, the spherical reflector 193 is positioned with its center of curvature located at the center of the surface of the valve aperture (aperture outlet surface), and thus forms an inverted image of the aperture in the surface of the valve aperture. To do. The central aperture of this spherical reflector, in primary order (ignoring error angles and aberrations), defines the ultimate angular output of light from the aperture valve. A reflective polarizing element 195 is arranged in the plane of this spherical mirror aperture. Immediately below the reflective side of the polarizer is a plano-convex lens 197 with a focal length such that the light from the valve aperture reflected from the polarizer that passes twice through the lens is imaged on the aperture. It The polarizer can be adhered to the planar side of the lens (if thermally practical), can be formed on the planar side of the lens, or on each of the optical surfaces. It can be different from the Fresnel non-reflective coating in. The amount of light reflected from the polarizer depends on the angle spanned by the polarizer and its reflectivity.

【0099】一体的な光ロッド及び面取り型アパーチャを具備するバルブ 本発明のこの側面によれば、一体的な光ロッドを具備するアパーチャバルブが
、該ロッドに入る散乱光を回避するためにバルブとロッドの接続部近くにおいて
その反射セラミック物質をベベル即ち面取りしている。
[0099]Bulb with integrated light rod and chamfered aperture   According to this aspect of the invention, an aperture bulb comprising an integral light rod is provided.
, Near the junction of the bulb and rod to avoid scattered light entering the rod
The reflective ceramic material is beveled.

【0100】 図27を参照すると、ランプシステムは反射性セラミックジャケット217内
に収容された一体的な円筒状ロッド光ガイド213(それは中実であるか又は中
空とすることが可能である)を具備するバルブ215を有している。バルブ21
5によって発生された光は光ロッド213を介してランプシステムから出る。ジ
ャケット217を超えて、光は全内反射によってロッド213に沿って効率的に
トランスポート即ち輸送(搬送)される。然しながら、セラミック物質217と
ロッド213との間の界面に遭遇する光は、図27における直線及び矢印によっ
て表わしたように、散乱される。ロッド213に入る光のかなりの部分はランプ
システムの外側へトランスポートされることはない。
Referring to FIG. 27, the lamp system comprises an integral cylindrical rod light guide 213 (which can be solid or hollow) housed within a reflective ceramic jacket 217. It has a valve 215 for switching. Valve 21
The light generated by 5 exits the lamp system via light rod 213. Beyond the jacket 217, light is efficiently transported along the rod 213 by total internal reflection. However, the light that encounters the interface between the ceramic material 217 and the rod 213 is scattered, as represented by the straight lines and arrows in FIG. A significant portion of the light that enters rod 213 is not transported outside the lamp system.

【0101】 図28を参照すると、本発明のこの側面は、ジャケット217の面取りした表
面219がロッドと接触しないように角度θでバルブ215とロッド213の接
続部近くにおいてセラミック物質217を面取りすることによってこの問題を解
消している。有益的なことであるが、バルブ215とロッド213の接続部近く
でのロッド213の壁に遭遇する光は反射物質217との界面に遭遇することは
なく、且つ光のより多くの部分が全内反射によってロッド213に沿ってトラン
スポートされる。
Referring to FIG. 28, this aspect of the invention is to chamfer the ceramic material 217 near the junction of the valve 215 and rod 213 at an angle θ so that the chamfered surface 219 of the jacket 217 does not contact the rod. Solves this problem. Beneficially, light that encounters the wall of rod 213 near the junction of bulb 215 and rod 213 does not encounter the interface with reflective material 217, and more of the light is totally absorbed. Transported along rod 213 by internal reflection.

【0102】一体的なレンズを具備するバルブ 本発明のこの側面によれば、無電極ランプバルブは一体的な第一光学要素で適
合されている。有益的なことであるが、本発明のこの側面は二つの光学界面及び
1個の熱的界面を取除いている。
[0102]Bulb with integrated lens   According to this aspect of the invention, the electrodeless lamp bulb is suitable with an integral first optical element.
Have been combined. Beneficially, this aspect of the invention involves two optical interfaces and
One thermal interface is removed.

【0103】 本明細書に記載しており且つ’940公開公報に記載されている或るランプシ
ステムはアパーチャランプと近接してボールレンズ又はその他の光学要素を使用
することを示している。これらの配列においては、バルブの表面及び光学要素の
入口面が二つの光学界面を与え、その各々はフレスネル反射損失に露呈される。
これらの表面はその損失を減少させるために反射防止コーティングで処置するこ
とが可能であるが、このようなコーティングはバルブの高温度に耐えることが可
能なものでなければならず且つ製造プロセスに対してコスト及び複雑性を付加す
る。これらの配列における別の問題は、バルブ窓と光学要素との間の空気間隙が
絶縁層を提供し、それはバルブ窓の温度を増加させ、バルブの動作範囲及びラン
プシステムの寿命を制限する可能性がある。
Certain lamp systems described herein and in the '940 publication show the use of ball lenses or other optical elements in close proximity to aperture lamps. In these arrangements, the surface of the bulb and the entrance surface of the optical element provide two optical interfaces, each of which is exposed to Fresnel reflection losses.
These surfaces can be treated with antireflection coatings to reduce their loss, but such coatings must be able to withstand the high temperatures of the bulb and to the manufacturing process. Add cost and complexity. Another problem with these arrangements is that the air gap between the bulb window and the optical element provides an insulating layer, which can increase the temperature of the bulb window and limit the operating range of the bulb and the life of the lamp system. There is.

【0104】 本発明は、第一光学要素をバルブと一体的なものとすることによってこれらの
問題を解消している。図29−30を参照すると、無電極ランプバルブ被包体2
21は本体部分223と光学系部分225とを有している。本体部分223及び
光学系部分225は一体的に連結されており且つモノリシックなものとすること
が可能であり且つ一体となって取囲まれている体積227を画定している。好適
な例示的な例においては、バルブ221は人間の眼の断面と同様の断面を有して
おり、その光学系部分は平坦な入口面231を有しており且つ切頭したボールレ
ンズの一般的な形状を有している。
The present invention solves these problems by making the first optical element integral with the bulb. 29-30, an electrodeless lamp bulb envelope 2
Reference numeral 21 has a body portion 223 and an optical system portion 225. The body portion 223 and the optics portion 225 are integrally connected and may be monolithic and define an integrally enclosed volume 227. In the preferred illustrative example, bulb 221 has a cross section similar to that of the human eye, and its optics portion has a flat entrance surface 231 and is generally a truncated ball lens. Has a general shape.

【0105】 バルブ221は石英、多結晶アルミナ、サファイヤ、又はバルブの高い動作温
度に耐えることが可能なその他の適宜の光透過性物質から構成することが可能で
ある。好適な例は以下のようにして構成される。
Bulb 221 can be constructed of quartz, polycrystalline alumina, sapphire, or any other suitable light transmissive material capable of withstanding the high operating temperatures of the bulb. A suitable example is configured as follows.

【0106】 (1)球状の石英バルブで開始して、中実の石英ロッドを該バルブへ溶接する
(1) Starting with a spherical quartz bulb, weld a solid quartz rod to the bulb.

【0107】 (2)溶接区域を加熱し且つ石英ロッドを該バルブの内側に押込み且つ光学系
部分の面を形成する。
(2) Heat the weld zone and push the quartz rod inside the bulb and form the face of the optics part.

【0108】 (3)石英ろくろを使用して、該ロッドに沿って該バルブから離れた適宜の距
離にトーチを位置決めさせ且つ該ロッドを加熱し且つ牽引してボールレンズ光学
系部分の湾曲した外側表面を提供する。
(3) Using a quartz wheel, position the torch at a suitable distance along the rod away from the bulb and heat and pull the rod to bend the curved lens exterior of the ball lens optics section. Provide the surface.

【0109】 (4)光学系部分が所望の形状となると、過剰なロッドをもぎ取り且つ該光学
系部分のもぎ取った領域に火造りを行う。
(4) When the optical system portion has a desired shape, the excess rod is stripped off and the stripped region of the optical system portion is fired.

【0110】 上述した如くに構成したバルブは、次いで、光学的キャリブレイション装置を
使用して特性付けを行う。本体部分に対して9.0mmの直径と、光軸に沿って
10.3mmの全長と、該光軸に沿って2.8mmの厚さを有する光学系部分(
3.4mmの曲率半径を有している)の近似的な寸法を有するものと確認された
例示的なバルブを6mmのアパーチャ直径を具備する図30に示したような反射
性セラミックジャケット内に収容させる。本発明のこの側面のバルブに対する相
対的光分布は、同様な形態とさせた反射性ジャケット内における球状バルブと比
較して、±30゜のビーム角度にわたってより平坦である。
The valve constructed as described above is then characterized using an optical calibration device. An optical system portion having a diameter of 9.0 mm with respect to the main body portion, a total length of 10.3 mm along the optical axis, and a thickness of 2.8 mm along the optical axis (
An exemplary bulb identified as having an approximate dimension (having a radius of curvature of 3.4 mm) was housed in a reflective ceramic jacket as shown in FIG. 30 with an aperture diameter of 6 mm. Let The relative light distribution for the bulb of this aspect of the invention is flatter over a beam angle of ± 30 ° compared to a spherical bulb in a similarly shaped reflective jacket.

【0111】 有益的なことであるが、光学要素がバルブと一体的であるので、光学要素を介
しての光の指向付けにおいて関与するフレスネル損失が存在することはない。別
の利点は、バルブと第一光学要素との間の空気間隙が除去されていることである
Advantageously, since the optical element is integral with the bulb, there is no Fresnel loss involved in directing the light through the optical element. Another advantage is that the air gap between the bulb and the first optical element is eliminated.

【0112】一体的な位置決め要素を具備するモールドした光学要素 レンズ、TLP、ロッド、CPC等の種々の光学要素がアパーチャバルブから
の光の指向付けに対して有用である。光学要素は、光学システム内において確実
に位置決めし且つ整合させることは困難な場合がある。一般的に、このような要
素は、光軸に関して且つ更にアパーチャに関して正確に位置決めされねばならな
い。然しながら、光学要素の表面と接触するピン又はマウントが光の損失を発生
する場合がある。別法として種々の光学的に透明な接着剤を使用することが可能
であるが、このような接着剤の使用は組立プロセスに対してコスト及び複雑性を
付加し且つシステムの寿命又は信頼性を減少させる場合がある。
[0112]Molded optical element with integral positioning element   Various optical elements such as lenses, TLPs, rods, CPCs, etc. from the aperture valve
It is useful for directing the light of. Optical element is secure within the optical system
Positioning and aligning can be difficult. In general,
The element must be accurately positioned with respect to the optical axis and also with respect to the aperture.
Yes. However, the pins or mounts that make contact with the surface of the optical element cause a loss of light.
There is a case. Alternatively, various optically clear adhesives can be used
However, the use of such adhesives adds cost and complexity to the assembly process.
May add and reduce the life or reliability of the system.

【0113】 本発明のこの側面は、光学経路を劣化させることなしにその他の機械的及び/
又は光学装置と容易にインターフェースさせることが可能な一体的な位置決め要
素を具備するモールドした光学要素を提供することによってこれらの問題を解消
している。
This aspect of the present invention allows for other mechanical and / or mechanical properties without degrading the optical path.
Alternatively, these problems are overcome by providing a molded optical element with an integral positioning element that can be easily interfaced with the optical device.

【0114】 図31は多くの光学システムに対するアパーチャランプと関連して使用するの
に適した切頭型ボールレンズを示している。典型的に、入口面は光射出用アパー
チャよりもかなり大きく且つボールレンズの側部は、該レンズのその部分を介し
て光が指向されることはないので、面取りされている。図32−33は本発明の
この側面に基づくモールドしたボールレンズを示している。このボールレンズは
入口面近くに一体的なフランジ及び2つのキー用スロット233及び235を具
備しておりモノリシックである。上述したように、45゜の円錐を超えて光は存
在せず、且つこの区域外側のモールドしたレンズの形状は何等光学的効果を有す
るものではない。有益的なことであるが、フランジ及びキー用スロットはこの区
域の外側に位置されており、従って、該レンズの光学的機能を阻害するものでは
ない。
FIG. 31 illustrates a truncated ball lens suitable for use in connection with an aperture lamp for many optical systems. Typically, the entrance surface is much larger than the light exit aperture and the sides of the ball lens are chamfered because no light is directed through that portion of the lens. 32-33 show a molded ball lens according to this aspect of the invention. The ball lens is monolithic with an integral flange near the entrance face and two key slots 233 and 235. As mentioned above, there is no light beyond the 45 ° cone, and the shape of the molded lens outside this area has no optical effect. Beneficially, the flange and key slot are located outside this area and therefore do not interfere with the optical function of the lens.

【0115】 図34−35を参照すると、モールドしたボールレンズをどのようにして製造
するかの1つの例は以下の通りである。石英ロッドの中実部品を加熱して石英を
軟化させ且つその軟化させた物質を一端部に終結させる。その終結させた物質を
具備するロッドを2つのモールド部分A,B内に配置させ、且つモールドをその
物質の周りに閉じる。例えば、1つのモールド部分Bはレンズの球状部分及びフ
ランジの一方の側部を画定し、且つ他方のモールド部分Aは石英ロッドを取囲み
且つフランジの他方の側部を画定する。フランジの厚さはこれら2つの部分の間
に形成されるチャンネルによって画定される。例示した好適な例においては、該
チャンネルは集結させた物質が流れ込む過剰な体積を提供しており、従ってフラ
ンジの周辺部は任意的な形状とされる。軟化された石英はこれら2つのモールド
の一方又は両方に設けられているピンの周りに流れて2つのキー用スロット23
3及び235を画定する。一方、その他の位置決め特徴をこのモールドをプロセ
スに容易に組込むことが可能である。好適な例では2つのモールド部分を使用し
ているが、光学経路におけるシーム即ち継ぎ目を回避するように適切に注意しな
がら2つを超えるものを使用することが可能である。例えば、石英ロッドを取囲
むモールド部分はロッドの周りの半径方向の配置を可能とするために中心線に沿
って2つの部分に分割することが可能である。
34-35, one example of how to make a molded ball lens is as follows. The solid part of the quartz rod is heated to soften the quartz and terminate the softened material at one end. A rod with the terminated substance is placed in the two mold parts A, B and the mold is closed around the substance. For example, one mold portion B defines the spherical portion of the lens and one side of the flange, and the other mold portion A surrounds the quartz rod and defines the other side of the flange. The thickness of the flange is defined by the channel formed between these two parts. In the preferred embodiment illustrated, the channels provide an excess volume into which the assembled material flows in, so that the perimeter of the flange is arbitrarily shaped. The softened quartz flows around the pins provided in one or both of these two molds and causes the two key slots 23 to
3 and 235 are defined. On the other hand, other positioning features can be easily incorporated into the mold. Although the preferred example uses two mold sections, it is possible to use more than two with appropriate care to avoid seams in the optical path. For example, the mold portion surrounding the quartz rod can be split into two portions along the centerline to allow radial placement around the rod.

【0116】 ロッドの端部においてレンズをモールド即ち成形した後に、該ロッドをフラン
ジ近くの適宜の位置において切断してレンズの入口面を与える。この入口面は必
要に応じて所望の仕上げに研磨することが可能である。
After molding the lens at the end of the rod, the rod is cut at a suitable location near the flange to provide the entrance surface of the lens. This inlet face can be polished to the desired finish if desired.

【0117】 図36−37を参照すると、モールドし且つ研磨した中実の石英軸対称光学要
素は出力端上にフランジを有している。その形状はほぼ放物−円錐(例えば、入
力端近くで円錐でその後放物)である。この特定の使用において、より小さな直
径の端部は入力端とし、より大きな直径の端部は出力端である。
36-37, a molded and polished solid quartz axisymmetric optical element has a flange on the output end. The shape is approximately parabolic-conical (eg, a cone near the input end and then a parabola). In this particular use, the smaller diameter end is the input end and the larger diameter end is the output end.

【0118】 一体的なフランジは全内反射(TIR)を使用するCPCをその光学的性能を
達成するために機械的にマウント即ち装着するための場所を提供している。これ
は、バルブアパーチャから入力される光を受付け、次いで制御した寸法及び角度
でその光をターゲット即ち光学要素へ送るためにTIRに依存する光学的コンポ
ーネントである。
The integral flange provides a location for mechanically mounting a CPC using total internal reflection (TIR) to achieve its optical performance. It is an optical component that receives the light input from the valve aperture and then relies on the TIR to direct the light to a target or optical element at a controlled size and angle.

【0119】 CPCはTIRに依存し且つその表面との何等かの接触は損失を発生するので
、フランジは出力端上に位置されており、出力側における光の入射角度は非常に
低いので損失を最小としている。該フランジの形状は、二次的研磨操作を最小と
するための試み及びツーリング及び製造プロセスの結果である。
The CPC depends on the TIR and any contact with its surface causes losses, so the flange is located on the output end and the incident angle of the light on the output side is very low, so the losses are The minimum. The shape of the flange is the result of attempts and tooling and manufacturing processes to minimize secondary polishing operations.

【0120】 CPCの軸対称断面は、5つの特徴で特性付けることが可能であり、それは平
坦な入力端241と、円錐回転セクションを形成する直線セグメント243と、
放物回転セクション245を形成する放物スプラインと、関連するフランジ24
7と、平坦な出力端249とから構成されている。該直線セグメント及び放物ス
プラインは与えられた入射角度からの光を最も良く受付け且つ別の所望の入射角
で光を射出するように処置される。
The axisymmetric cross section of a CPC can be characterized by five features: a flat input end 241, a straight segment 243 forming a conical section of rotation,
A parabolic spline forming a parabolic rotating section 245 and associated flange 24
7 and a flat output end 249. The straight segments and parabolic splines are treated to best receive light from a given angle of incidence and to emit light at another desired angle of incidence.

【0121】 入力面及び出力面のその後の研削及び/又は研磨は通常望ましい。[0121]   Subsequent grinding and / or polishing of the input and output surfaces is usually desirable.

【0122】 図38−39を参照すると、モールドされた光学要素は出力端上の一体的なフ
ランジを具備するTLPの形状を有している。
38-39, the molded optical element has the shape of a TLP with an integral flange on the output end.

【0123】角度段差を具備するテーパー型光円錐 本発明のこの側面の目的は、高角度放射を有する平面状又はほぼ平面状の光源
から、複合放物屈折器よりもより低いコストの解決方法を与えながら別の方法よ
りもより近くエテンデュ及び全体的な光を保存しながら制限された角度範囲での
より大きな面積のディスク光源への光変換を与えることである。
[0123]Tapered light cone with angular step   It is an object of this aspect of the invention to have a planar or near planar light source with high angle radiation.
Is another way, while giving a lower cost solution than compound parabolic refractors
With a limited angular range while preserving the etendue and overall light closer than
To provide light conversion to a larger area disc light source.

【0124】 屈折用複合放物石英コンセントレーターを使用する場合の問題は、このような
コンセントレーターは高価であるということである。然しながら、より廉価な単
純な石英コーン(円錐)は所望の結果にはほど遠い。図40−41を参照すると
、本発明のこの側面は屈折性複合放物コンセントレーターの性能を近似させるた
めに光円錐において1個又はそれ以上の角度ステップ(段差)を使用している。
これらの段差の夫々の角度及び位置は、段差付き円錐が置換する屈折性複合放物
コンセントレーターを最も近似するように選択されている。
A problem with using complex parabolic quartz concentrators for refraction is that such concentrators are expensive. However, the cheaper, simpler quartz cones are far from the desired results. Referring to FIGS. 40-41, this aspect of the present invention uses one or more angular steps in the light cone to approximate the performance of a refractive compound parabolic concentrator.
The angle and position of each of these steps is chosen to best approximate the refractive compound parabolic concentrator that the stepped cone replaces.

【0125】 角度段差を有するテーパーのつけられた光円錐は円筒対称的であり且つ中実又
は中空とすることが可能である。これらの段差の長さ及び角度は、屈折性複合放
物コンセントレーターの性能を近似するように選択されている。段差の数は1個
から実際的に可能な数まで任意のものとすることが可能である。図40に示した
例は2個の段差を有している。図41における例は、更に、出力面上に凸レンズ
を有している。この凸レンズは該円錐の一部であるか又は別体のものであって接
着させることが可能である。
The tapered light cone with the angular step is cylindrically symmetric and can be solid or hollow. The length and angle of these steps are selected to approximate the performance of the refractive compound parabolic concentrator. The number of steps can be any number from one to a practically possible number. The example shown in FIG. 40 has two steps. The example in FIG. 41 further has a convex lens on the output surface. The convex lens may be part of the cone or may be separate and glued.

【0126】 その結果得られる光学系は簡単であり、且つそれはより効果的な光学要素を近
似する。置換されるべき誘電体又は耐火性要素は放物線的又は単純に湾曲したも
のとすることが可能である。いずれの場合においても、本発明のこの側面は真っ
直ぐな側部を有する1個又はそれ以上の角度が付けられた一連の段差を使用して
コンセントレーターを近似しており、従って製造の容易性の利点を提供している
The resulting optical system is simple and it approximates a more efficient optical element. The dielectric or refractory element to be replaced can be parabolic or simply curved. In any case, this aspect of the invention approximates the concentrator using a series of one or more angled steps with straight sides, thus facilitating ease of manufacture. Offers benefits.

【0127】 屈折用又は誘電体コンセントレーターは、凸レンズなしで製造することが可能
であるが、その結果得られる光学要素はレンズを有するものよりも一層長くなる
場合がある。
Refractive or dielectric concentrators can be manufactured without convex lenses, but the resulting optical elements may be longer than those with lenses.

【0128】切頭型光学要素 本発明のこの側面によれば、湾曲した又はテーパーが付けられた光学要素は該
光学要素の出力面に対して実質的に垂直な4つの側部で適合されている。
[0128]Truncated optical element   According to this aspect of the invention, a curved or tapered optical element is
It is fitted with four sides substantially perpendicular to the output surface of the optical element.

【0129】 例えば、図42−44を参照すると、誘電体(例えばガラス又は石英)中実C
PCが4本の点線に沿って修正されて、正面に対して垂直であるか又は僅かな角
度を有する側部を形成しており、従って光は、イメージゲート又はイメージゲー
ト光源を形成する所望の矩形状の区域内において出るように内部的に反射される
。その結果得られる光学要素は図45−47に示してある。図48を参照すると
、切頭された(即ち、切除した)光学要素はオプションとしての遠隔アパーチャ
マスクを使用することが可能であり、それは、好適には、光学要素の出力端に面
した側において反射し該マスクに入射する光をリサイクルさせる。
For example, referring to FIGS. 42-44, a dielectric (eg, glass or quartz) solid C
The PC has been modified along the four dashed lines to form sides that are either perpendicular to the front or have a slight angle, so that the light is image gate or desired to form an image gate light source. It is internally reflected as it exits within the rectangular area. The resulting optical elements are shown in Figures 45-47. Referring to FIG. 48, the truncated (ie, ablated) optical element can use an optional remote aperture mask, which is preferably on the side of the optical element facing the output end. The light reflected and incident on the mask is recycled.

【0130】 有益的なことであるが、この切頭型光学要素は、矩形状のイメージゲートを必
要とするプロジェクションシステムにおける光を代替的なシステムよりもより大
きな程度保存する。誘電体CPCは公知である。多くの光学システムにおいて、
CPCはその逆方向において使用され、即ち光を集中させるためではなく光の角
度範囲をより高い値からより低い値へ変換させるために使用される。然しながら
、円形出力を有するCPCは矩形状のイメージターゲットを過剰充填させ、従っ
て廃光を発生する。本発明のこの側面によれば、CPCは4つの側部で切頭され
ており(例えば、切断及び/又は研磨)、従って光は側部からより矩形状の出力
形状内へ内部的に反射され、従って廃光の量を減少させる。
Beneficially, this truncated optical element preserves light to a greater extent in projection systems that require rectangular image gates than alternative systems. Dielectric CPC is known. In many optical systems,
CPC is used in the opposite direction, ie not to focus the light, but to convert the angular range of the light from a higher value to a lower value. However, a CPC with a circular output overfills a rectangular image target and thus produces waste light. According to this aspect of the invention, the CPC is truncated on four sides (eg, cutting and / or polishing) so that light is internally reflected from the sides into a more rectangular output shape. , Thus reducing the amount of waste light.

【0131】セグメント化CPC 本発明のこの側面によれば、湾曲した(例えば、円形状又は楕円形状)出力面
を具備する光学要素が矩形状のイメージゲートをより近く近似するためにセグメ
ント化されている。有益的なことであるが、このセグメント化された光学要素は
アパーチャランプから矩形状のイメージターゲットへ供給される光の量を改善す
る。
[0131]Segmented CPC   According to this aspect of the invention, a curved (eg circular or elliptical) output surface.
Optical element with a seg- ment to more closely approximate a rectangular image gate.
Have been converted. Beneficially, this segmented optical element
Improves the amount of light delivered from the aperture lamp to the rectangular image target
It

【0132】 上述したように、CPCはより高い角度の光をより低い角度の光へ変換するた
めの有用な光学要素である。然しながら、CPCは丸いものであり且つイメージ
ゲートは矩形状であり、従ってイメージゲートは過剰充填され且つターゲットの
周辺部周りにおいて光は失われる。本発明のこの側面は、遠隔アパーチャに対す
る必要性を回避し且つCPCから矩形状のイメージゲートへ結合させることが可
能な光の量を増加させる。図49−50を参照すると、CPCは4つの側部で構
成されている。各側部は、比較的より矩形状の出力窓を与えるためにその端部に
沿って他の側部へ合体させたCPCのマイナー部分である。これらの側部の各々
は所望の角度変換を与えるためにCPCの曲線を維持している。そのゲートは未
だに過剰充填されるが廃光はより少ない。
As mentioned above, CPC is a useful optical element for converting higher angle light to lower angle light. However, the CPC is round and the image gate is rectangular, so the image gate is overfilled and light is lost around the perimeter of the target. This aspect of the invention avoids the need for remote apertures and increases the amount of light that can be coupled into the rectangular image gate from the CPC. Referring to FIGS. 49-50, the CPC is composed of four sides. Each side is a minor portion of the CPC merged along its edge with the other side to provide a relatively more rectangular output window. Each of these sides maintains a CPC curve to provide the desired angular transformation. The gate is still overfilled but with less waste light.

【0133】 セグメント化されたCPCは単一部品にモールドすることが可能であり、又は
4個のセグメントから構成することが可能である。セグメント化したCPCは中
実又は中空とすることが可能である。そのアパーチャは丸いもの又は矩形状のも
のとすることが可能である。正方形出力を近似するセグメント化したCPCの好
適な例は、85度の入射角に対して設計されたより小さな25度CPCからスケ
ーリングした4個のファセットを有している。そのCPCのほぼ正方形の入力は
3.385の直径の丸いアパーチャからの入力を受付けるために3.6mmの直
径を外接する。セグメント化されたCPCはほぼ48mm(1.89インチ)の
長さであり、且つその出力端はほぼ24mm(0.94インチ)の円によって外
接させることが可能である。
The segmented CPC can be molded in a single piece or can consist of four segments. The segmented CPC can be solid or hollow. The aperture can be round or rectangular. A preferred example of a segmented CPC that approximates a square output has four facets scaled from the smaller 25 degree CPC designed for an incident angle of 85 degrees. The nearly square input of the CPC circumscribes a 3.6 mm diameter to accept input from a 3.385 diameter round aperture. The segmented CPC is approximately 48 mm (1.89 inches) long and its output end can be circumscribed by a circle of approximately 24 mm (0.94 inches).

【0134】端部光線を曲げるための光学系 本発明のこの側面によれば、屈折性及び/又は反射性の補償要素を使用して、
光源近傍場エテンデュをレンズアクセプタンス(許容)エテンデュとマッチさせ
る。特に、内部の光線を不変のままとしながら光源端部近くの光線を内側へシフ
トさせるために光学要素が採用される。
[0134]Optical system for bending end rays   According to this aspect of the invention, using a refractive and / or reflective compensating element,
Match the light source near field etendue with the lens acceptance etendue
It In particular, the rays near the edge of the light source are shifted inward while leaving the internal rays unchanged.
An optical element is adopted for the purpose.

【0135】 例えば、本発明の1つの側面は、物体空間において所望の輝度分布を達成する
ためにグラデーションを使用して内部の光線を著しく偏光させることなしに光源
ディスク端部近くの光線を内側へ曲げることである。
For example, one aspect of the present invention is to use light rays inwardly to polarize light rays near the edge of the source disc without significant polarization of the light rays inside to achieve the desired intensity distribution in object space. It is to bend.

【0136】 図51を参照すると、2個のアイリス251及び253を使用して、その間を
通過する光の角度分布を所望の範囲に拘束させる。レンズ255は、該レンズの
端部近くの光線を段階的な態様で内側へ曲げさせ、一方内側の光線は不変のまま
とさせてターゲットの近傍場レンズアクセプタンスエテンデュとより良くマッチ
させるような形態とされている。図52を参照すると、リフレクタ257は、内
部の光線を不変のまま維持しながらレンズの端部近くの光線を段階的な態様で内
側へ曲げる形態とされている。
Referring to FIG. 51, two irises 251 and 253 are used to constrain the angular distribution of light passing between them to a desired range. Lens 255 is configured to cause rays near the ends of the lens to bend inward in a stepwise fashion while leaving the rays inside unchanged to better match the near field lens acceptance etendue of the target. It is said that. Referring to FIG. 52, the reflector 257 is configured to bend the rays near the ends of the lens inward in a stepwise manner while keeping the rays inside unchanged.

【0137】ダブルアパーチャエテンデュ選択方法及び装置 本発明のこの側面によれば、2個のアパーチャを使用して所望のエテンデュが
選択される。例えば、1個のアパーチャはアパーチャランプの出力アパーチャに
対応しており、且つ他方のアパーチャは反射性球状(又は球のような)リフレク
タ内に形成されており、該球状リフレクタの中心はアパーチャの上又はその近く
に位置されている。その球における開口は、これら2個のアパーチャによって画
定されるエテンデュを保存すべく適合された光学システムの入口を形成している
[0137]Double aperture etendue selection method and apparatus   According to this aspect of the invention, the desired etendue can be obtained using two apertures.
To be selected. For example, one aperture is the output aperture of the aperture lamp.
Corresponding and the other aperture has a reflective spherical (or sphere-like) reflector
Is formed inside the reflector, and the center of the spherical reflector is on or near the aperture.
Is located in. The opening in the sphere is imaged by these two apertures.
Forms the entrance of an optical system adapted to preserve the defined etendue
.

【0138】 2個のアイリスがアクセプタンスエテンデュの大きさを定義する。球状リフレ
クタはその球の中心上で反転させて光を反射する傾向がある(収差を無視)。本
発明は両方の思想を使用している。ランプの光射出用アパーチャは第一アイリス
に対応している。反射性半球におけるアパーチャは第二アイリスに対応している
。該半球の中心はアパーチャランプのアパーチャ中心に位置されている。原理的
には、第二アイリスを通過しない光は第一アイリスへ反射して戻される(収差が
ないものと仮定)。従って、第二アイリスを通過する光はエテンデュ選択型であ
る。該球は収差を減少させるために修正することが可能である。球状のリフレク
タは半球未満とすることが可能であり、且つその中心はその収差を減少させる目
的のためにランプアパーチャから少しずらすことが可能である。第二アイリスは
光学システムの入口を形成し、それはエテンデュを保存しながら、2個のアイリ
スによって画定される角度をターゲット(例えば、イメージゲート)のアクセプ
タンス角度へ変換する。
Two iris define the size of the acceptance etendue. Spherical reflectors tend to invert and reflect light on the center of the sphere (ignoring aberrations). The present invention uses both ideas. The light emitting aperture of the lamp corresponds to the first iris. The aperture in the reflective hemisphere corresponds to the second iris. The center of the hemisphere is located at the aperture center of the aperture lamp. In principle, light that does not pass through the second iris is reflected back to the first iris (assuming no aberrations). Therefore, the light passing through the second iris is etendue selective. The sphere can be modified to reduce aberrations. The spherical reflector can be less than a hemisphere and its center can be offset slightly from the lamp aperture for the purpose of reducing its aberrations. The second iris forms the entrance of the optical system, which translates the angle defined by the two iris into the acceptance angle of the target (eg, the image gate) while preserving the etendue.

【0139】 図53を参照すると、アパーチャランプ261が第一アイリス263を画定し
ている。球状リフレクタ265が第二アイリス267を画定している。第二アイ
リス267を超えて、CPC269が光を変換させ且つ更に下流側の光学系へ指
向させる。与えられた第一アイリスの場合には、リフレクタ265は、第二アイ
リスの半径及び2個のアイリスの間の長さを設定することによってエテンデュ選
択の機能を実施する。そのエテンデュは以下のランバートの公式に従って選択す
ることが可能である。
With reference to FIG. 53, an aperture lamp 261 defines a first iris 263. A spherical reflector 265 defines a second iris 267. Beyond the second iris 267, the CPC 269 converts the light and directs it further downstream to the optical system. For a given first iris, the reflector 265 performs the etendue selection function by setting the radius of the second iris and the length between the two irises. The etendue can be selected according to Lambert's formula below.

【0140】[0140]

【数2】 [Equation 2]

【0141】 尚、 ε:エテンデュ(etendue) L:2個のアイリスの間の長さ R1:第一アイリスの半径 R2:第二アイリスの半径 例えば、L=6mmであり且つR1=R2=3mmである場合には、エテンデ
ュは15.2mm2である。エテンデュ選択器265及びCPC269は単一部
品構成とすることが可能である。エテンデュ選択器に続いて、光学要素269は
CPCとして示してあるが、別法として、複合アコーニック(aconic)コ
ンセントレータ、ボールレンズ、又はその他の適宜の光学系とすることが可能で
ある。
Where ε: etendue L: length between two irises R1: radius of first iris R2: radius of second iris For example, L = 6 mm and R1 = R2 = 3 mm. In some cases, etendue is 15.2 mm 2 . The etendue selector 265 and CPC 269 can be a single component configuration. Following the etendue selector, optical element 269 is shown as a CPC, but could alternatively be a compound aconic concentrator, ball lens, or other suitable optics.

【0142】デュアルCPC及びインテグレータ 図54(縮尺とおりではない)を参照すると、ランプシステム271がアパー
チャランプ273、角度選択器275(例えば、CPC又はCPC状反射表面)
、光インテグレータ(積分器)277(オプションとしての角度拡大器付)、光
変換器279(例えば、CPC)、オプションとしての反射(透過性偏光子28
1)、オプションとしての遠隔反射用アパーチャ283を有している。
[0142]Dual CPC and integrator   Referring to FIG. 54 (not to scale), the lamp system 271 is apertured.
Charamp 273, angle selector 275 (eg CPC or CPC-like reflective surface)
, Optical integrator 277 (with optional angle expander), Optical
Transducer 279 (eg, CPC), optional reflective (transmissive polarizer 28)
1), it has an optional remote reflection aperture 283.

【0143】 角度選択器(例えば、中空CPC又は複合アコーニックコンセントレータの形
態)の利点は、プロジェクションディスプレイイメージゲートを照明する上で直
接的に有用でない場合のある高角度光をバルブへ帰還させる能力である。光は、
光軸から最大で90度の角度で角度選択器の底部(大きな直径)に入り且つその
進入角度に依存して通過するか又は通過することがない。
An advantage of angle selectors (eg, in the form of hollow CPCs or compound aconic concentrators) is their ability to return high angle light back to the bulb, which may not be directly useful in illuminating projection display image gates. is there. Light is
It enters the bottom (large diameter) of the angle selector at an angle of up to 90 degrees from the optical axis and passes or does not pass depending on its entry angle.

【0144】 幾つかの形態においては、該角度選択器から出る光は所望通りに一様なもので
ない場合がある。該インテグレータは空間的に該光をランダム化させ、概略一様
性を改善させる。例えば、該インテグレータは高度に反射性の内部表面を具備す
る管の形態におけるトンネルインテグレータを有することが可能である。一般的
に、インテグレータの長さを増加するに従って一様性が改善される。然しながら
、このことは光学系をコンパクトに維持し且つ反射損失を減少させることとバラ
ンスされねばならない。F番号が1に等しく且つ中空円筒管の光源の場合には、
約4又は5のアスペクト比(管の直径に関して)が許容可能な一様性を発生する
ものと予測される。1未満のF番号の場合には、より低いアスペクト比で満足の
いく場合がある。4mmのアパーチャ、カットオフ入口角度が50度であり且つ
約3mmの直径を有する中空管インテグレータを仮定すると、そのインテグレー
タの長さは10mm未満とすべきである。
In some configurations, the light exiting the angle selector may not be as uniform as desired. The integrator spatially randomizes the light, improving coarse uniformity. For example, the integrator can have a tunnel integrator in the form of a tube with a highly reflective interior surface. In general, increasing the length of the integrator improves the uniformity. However, this must be balanced with keeping the optics compact and reducing reflection losses. For an F number equal to 1 and a hollow cylindrical tube light source,
Aspect ratios (with respect to tube diameter) of about 4 or 5 are expected to produce acceptable uniformity. For F-numbers less than 1, lower aspect ratios may be satisfactory. Assuming a hollow tube integrator with a 4 mm aperture, a cutoff entrance angle of 50 degrees and a diameter of about 3 mm, the length of the integrator should be less than 10 mm.

【0145】 アスペクト比と管内部反射率と、インテグレータ内への最大光角度との間には
トレードオフが存在している。インテグレータの前で角度選択器に続いて短い角
度変換器(CPC)を付加することは、インテグレータ入力角度を約90度から
多分70度へ減少させるために望ましい場合がある。インテグレータに続いて、
光学要素279がCPCとして示されているが、別法として、複合アコーニック
コンセントレータ(CPCと非常に類似して表われる)、ボールレンズ、又はそ
の他の適宜の光学系とすることが可能である。
There is a trade-off between aspect ratio, internal reflectance of the tube, and maximum light angle into the integrator. Adding a short angle converter (CPC) after the angle selector in front of the integrator may be desirable to reduce the integrator input angle from about 90 degrees to perhaps 70 degrees. Following the integrator,
Although optical element 279 is shown as a CPC, it could alternatively be a compound aconic concentrator (which appears much like a CPC), a ball lens, or any other suitable optical system.

【0146】 例示したように、これらの光学系は単一部品の中空構成体から構成されている
。該構成体は、別法として、屈折性のものとすることが可能であり、好適にはA
/Rでコーティングさせることが可能である。又、該構成体は幾つかの部品から
構成することが可能である。角度選択器275及びインテグレータ277に対す
る別の構成はインテグレーティングコーン(integrating cone
)即ち積分円錐である。最初の2つのステージ275及び277は数度(例えば
約2未満)を超えることのない勾配角度を持った単一の非常に高い反射率の円錐
に結合することが可能である。単一の反射率の低い角度の円錐は該円錐を介して
通過する光の角度を選択又は制限し且つ残余を光源へ帰還させる。この制限は該
円錐の入口及び出口面積によって支配される。該円錐は低角度であるので、該円
錐の長さを進行する光の多くのバウンス即ち跳ね返りが存在している。Stup
p及びBrennesholpzによるプロジェクションディスプレイズ(Pr
ojection Displays)(ジョンワイリー出版1999)を参照
すると、出口ディスク区域にわたっての一様な光に対して、該円錐は次式で表わ
される長さLのものである。
As illustrated, these optics consist of a single piece hollow construction. The construct may alternatively be refractive, preferably A
It is possible to coat with / R. Also, the structure can be composed of several parts. Another arrangement for the angle selector 275 and the integrator 277 is an integrating cone.
) That is, the integral cone. The first two stages 275 and 277 can be combined into a single very high reflectance cone with a slope angle of no more than a few degrees (eg less than about 2). A single low reflectance cone selects or limits the angle of light passing through the cone and returns the remainder to the light source. This limit is governed by the entrance and exit area of the cone. Because of the low angle of the cone, there are many bounces of light that travel the length of the cone. Stop
p and Brennesholpz Projection Displays (Pr
With reference to Object Displays (John Wiley Publishing 1999), for a uniform light over the exit disc area, the cone is of length L:

【0147】[0147]

【数3】 [Equation 3]

【0148】 尚、Lnは正規化した長さ(無次元)であり、nは誘電体の屈折率であり(例え
ば、石英=1.47又は空気=1)、Aは平均直径における平均断面積であり、
θcは中間又は設計カットオフ角度である。本明細書に記載したアパーチャラン
プの場合には、ほぼ5の正規化長さの選択は、90%を超える一様性を発生する
ものと予測される。一例として(2.5及び3.4mmの端部直径を有する石英
円錐)、次式が得られる。
L n is the normalized length (dimensionless), n is the refractive index of the dielectric material (eg, quartz = 1.47 or air = 1), and A is the average diameter at the average diameter. Area,
θ c is an intermediate or design cutoff angle. For the aperture ramps described herein, choosing a normalized length of approximately 5 is expected to produce greater than 90% uniformity. As an example (quartz cone with end diameters of 2.5 and 3.4 mm) the following equation is obtained:

【0149】[0149]

【数4】 [Equation 4]

【0150】 換言すると、この例の初期直径3.4mm、最終直径2.5mm、長さ26m
mは、円錐の終りにおいて2.5mmの直径の円形状の平面にわたって一様な分
布が得られる。この例の円錐勾配は僅かに1.0度より下である。
In other words, the initial diameter of this example is 3.4 mm, the final diameter is 2.5 mm and the length is 26 m.
m gives a uniform distribution over a circular plane with a diameter of 2.5 mm at the end of the cone. The cone slope in this example is only below 1.0 degree.

【0151】 該円錐は中実誘電体又は中空(空気)のいずれかとすることが可能であり、両
方の場合における反射率が重要な懸念事項である。誘電体の場合には、それが内
部臨界角度(垂線に対して石英の場合約42.9度)より小さい場合には光が逃
げる場合があり、そのことは帰還される光の場合に発生する。非常に高い内部反
射(表面垂線に対して0乃至43度の内部角度の場合約1)に対して設計された
円錐の外側上の誘電体コーティングは逃げる光の量を減少させる。
The cone can be either a solid dielectric or hollow (air), and reflectance in both cases is an important concern. In the case of a dielectric, light may escape if it is smaller than the internal critical angle (about 42.9 degrees for quartz with respect to the normal), which occurs in the case of returning light. . A dielectric coating on the outside of the cone designed for very high internal reflection (about 1 for an internal angle of 0 to 43 degrees to the surface normal) reduces the amount of light escaping.

【0152】 中空円錐の場合には、このような輪郭角度は存在しない。円錐表面垂線に関し
ての反射率は、約0度(帰還された光線に対して)から約90度(直接光線に対
して)への角度に対して可及的に且つ実際的に高いものとすべきである。
In the case of hollow cones, no such contour angle exists. The reflectivity with respect to the conical surface normal should be as high as practical and practical for angles from about 0 degrees (for the returned ray) to about 90 degrees (for the direct ray). Should be.

【0153】 図55−58を参照すると、角度選択器、インテグレータ、CPCに対して別
々の部品を機械的に装着するための種々の方法が示されている。本発明のこの側
面によれば、これら光学系の機械的組立は、複数部分中空角度選択器281(C
PCの形態において)、インテグレータ283(中実又は中空)、中空CPC2
85のトリランスを減少させた構成を可能とする。
Referring to FIGS. 55-58, various methods for mechanically mounting separate components to the angle selector, integrator, CPC are shown. In accordance with this aspect of the invention, the mechanical assembly of these optics includes a multi-part hollow angle selector 281 (C
In the form of PC), integrator 283 (solid or hollow), hollow CPC2
This allows a reduced tolerance of 85.

【0154】 図55において、他のパーツに関してインテグレータを位置決めするためにロ
ケータピン287を使用している。然しながら、ピン接触位置は光の損失を発生
する。インテグレータの直径は角度選択器の出力アパーチャ及びCPCの対応す
る入力アパーチャよりも大きい。インテグレータと接触するCPCの表面は光を
リサイクルさせるために反射性である。このことはトリランスを緩和させること
を可能とする。
In FIG. 55, locator pins 287 are used to position the integrator with respect to the other parts. However, the pin contact location causes a loss of light. The diameter of the integrator is larger than the output aperture of the angle selector and the corresponding input aperture of the CPC. The surface of the CPC that contacts the integrator is reflective to recycle light. This makes it possible to reduce tolerance.

【0155】 図56において、角度選択器の出口は、ピンなしでインテグレータを6個の運
動自由度に拘束するためにベベル即ち面取りされている。この面取りは光の損失
を減少させるためにCPCの代わりに角度選択器上に形成されている。図57に
おいて、角度選択器とインテグレータの両方が、図56の形態において発生する
線接触から角度選択器の表面(それはコーティングすることが可能である)に対
する損傷を回避するために面取りされている。図58において、該角度選択器は
インテグレータを拘束するフランジ289(例えば、カウンタボア)を有してい
る。
In FIG. 56, the outlet of the angle selector is beveled to chamfer the integrator to six motion degrees of freedom without pins. This chamfer is formed on the angle selector instead of the CPC to reduce the light loss. In FIG. 57, both the angle selector and the integrator are chamfered to avoid damage to the surface of the angle selector (which can be coated) from the line contact that occurs in the configuration of FIG. In FIG. 58, the angle selector has a flange 289 (eg, counterbore) that constrains the integrator.

【0156】 図59−60を参照すると、CPC/CPC状中空反射光学系291,293
及びインテグレータ295の2個の単一部品対が存在している。CPCは中空で
あり内部反射性表面を有している。例えば、その反射物質は適切な範囲の角度及
び波長に対して設計された多層ダイクロイックコーティングである。該CPCの
各々はCPCとインテグレータとの間の機械的界面において湾曲した表面291
a,293a(小さなCPCの形態)を画定している。
Referring to FIGS. 59-60, CPC / CPC-like hollow reflective optics 291, 293.
And there are two single component pairs of integrator 295. The CPC is hollow and has an internally reflective surface. For example, the reflective material is a multilayer dichroic coating designed for a range of angles and wavelengths. Each of the CPCs has a curved surface 291 at the mechanical interface between the CPC and the integrator.
a, 293a (in the form of a small CPC).

【0157】 該インテグレータの入口端における小さなCPC291aは2つの目的を有し
ており、即ち(1)インテグレータの機械的フォルダ、(2)インテグレータ最
大入力角度を90度から実際的なARコーティングを達成することが可能な例え
ば50又は多分60度のものへ減少させることである。インテグレータの出口端
における小さなCPC293aは機械的フォルダとして作用する主要な目的を有
している。両方の端部において、CPCは、光学システムを介してのテレセント
リックな光の最大を維持するために、接触リングにおいて拡張されたり切頭され
たりしていない完全な設計を表わすものでなければならない。出口端における小
さなCPC293aは入口端部におけるよりもより短い(より小さな角度変換)
である蓋然性がある。
The small CPC 291a at the inlet end of the integrator has two purposes: (1) mechanical folder of the integrator, (2) integrator maximum input angle from 90 degrees to achieve practical AR coating. It is possible to reduce it to eg 50 or maybe 60 degrees. The small CPC 293a at the exit end of the integrator has the primary purpose of acting as a mechanical folder. At both ends, the CPC must represent a complete design that has not been extended or truncated in the contact ring to maintain the maximum of telecentric light through the optical system. Small CPC 293a at the exit end is shorter (smaller angle conversion) than at the entrance end
There is a probability that

【0158】例示的光学システム 本発明のこの側面によれば、所望のスキュー/エテンデュ外の不所望な偏光及
び/又は不所望な光はアパーチャランプ(’940公開公報に記載されているタ
イプのもの)内へ反射して戻され、従って不所望な光の幾等かの部分はランダム
化され且つ有用な光として再発光させることが可能である。好適なことであるが
、全体的な有用な光の量が増加される。本発明のこの側面は、偏光された光の明
るい光源を必要とするプロジェクションディスプレイに対して有用である。
[0158]Exemplary optical system   According to this aspect of the invention, undesired polarization effects outside the desired skew / etendue are affected.
And / or undesired light is generated by the aperture lamp (see the '940 publication).
(Reflected into the Ip's) and thus some portion of the unwanted light is random.
And can be re-emitted as useful light. Which is good
, The overall useful light amount is increased. This aspect of the invention involves the illumination of polarized light.
It is useful for projection displays that require a light source.

【0159】 ’940公開公報に記載したタイプのアパーチャランプにおいては、バルブは
アパーチャの区域を除いて反射性セラミック物質内に包まれている。バルブ内へ
反射して戻される光の幾等かは該反射性物質によって再指向され且つ有用な光と
してバルブから出ることが可能である。又、充填物質の適切な選択により(例え
ば、硫黄又はハロゲン化インジウム等の分子状発光体)、バルブへ再度入る光の
幾等かは該充填物によって吸収され且つ有用な光として再発光され、その際にシ
ステム効率を更に増加させる。
In an aperture lamp of the type described in the '940 publication, the bulb is enclosed in a reflective ceramic material except in the area of the aperture. Some of the light reflected back into the bulb can be redirected by the reflective material and exit the bulb as useful light. Also, with proper selection of the fill material (eg, molecular emitters such as sulfur or indium halide) some of the light that re-enters the bulb is absorbed by the fill and re-emitted as useful light, In that case, the system efficiency is further increased.

【0160】 図61を参照すると、光学システム303は複合放物コンセントレータ(CP
C)305を有しており、それはそのより小さな端部上に反射防止(A/R)コ
ーティング307を担持している。従来のA/Rコーティングは垂直入射角度(
0度)に対して最適化されている。本発明の1つの側面によれば、コーティング
307はアパーチャから射出された光とより良く結合するために高い入射角度を
有する光に対して構成されている。例えば、A/Rコーティング307は約30
゜と55゜の間の入射角度に対して構成されており、約40゜の半角が好適であ
る。
Referring to FIG. 61, the optical system 303 includes a compound parabolic concentrator (CP).
C) 305, which carries an antireflection (A / R) coating 307 on its smaller end. Conventional A / R coating has a normal incidence angle (
0 degree) is optimized. According to one aspect of the invention, the coating 307 is configured for light having a high angle of incidence to better combine with light emitted from the aperture. For example, A / R coating 307 is about 30
It is designed for angles of incidence between ° and 55 °, with a half angle of about 40 ° being preferred.

【0161】 CPC305は、更に、遠隔アパーチャを画定するCPC305のより大きな
端部の上に構成体311を有している。アパーチャランプと結合された場合に、
構成体311は、基本的に、光積分用容器の一部である。動作において、光Aの
幾等かの光線は遠隔アパーチャを介して光学システム303から出るが、光Bの
幾等かの光線は構成体311によってCPC305を介してバルブ内へ反射して
戻される。上述したように、バルブ内へ反射して戻される光Bの幾等かは反射性
物質によって再指向され且つ光学システムから出る光Aとしてバルブから出るこ
とが可能である。バルブに再度進入する光Bの幾等かは該充填物によって吸収さ
れ且つ光学システムから出る光Aとして再発光される。
The CPC 305 also has a structure 311 on the larger end of the CPC 305 that defines the remote aperture. When combined with an aperture lamp,
The construct 311 is basically a part of the optical integration container. In operation, some rays of light A exit optical system 303 via the remote aperture, while some rays of light B are reflected back by configuration 311 through CPC 305 and into the bulb. As mentioned above, some of the light B reflected back into the bulb can be redirected by the reflective material and exit the bulb as light A exiting the optical system. Some of the light B that re-enters the bulb is absorbed by the fill and re-emitted as light A exiting the optical system.

【0162】 光学システム303は、更に、反射用UVブロッキングフィルタ309を有し
ており、それはUV光が下流側のコンポーネントに損傷を与えることを防止する
。光学システム303は、更に、反射用偏光子313を有している。不所望なU
V光及び不所望な偏光の両方が該充填物によるリサイクリングのためにランプへ
反射して戻される。例えば、反射用偏光子313は3Mから入手可能なダブルブ
ライトネスエンハンシングフィルム(DBEF)から構成されている。
The optical system 303 further comprises a reflective UV blocking filter 309, which prevents UV light from damaging downstream components. The optical system 303 further includes a reflective polarizer 313. Undesired U
Both V light and unwanted polarization are reflected back to the lamp for recycling by the fill. For example, the reflective polarizer 313 comprises a double brightness enhancement film (DBEF) available from 3M.

【0163】 図62を参照すると、光学システム315は、A/Rコーティング307及び
遠隔アパーチャ311と共にCPC305を有している。光学システム315は
、更に、CPC305のより大きな端部上に高角度A/Rコーティング317を
有している。CPC305からの光は偏光子キューブ即ち立方体319(その側
部は全内反射用に研磨されている)へ指向され、それはCPC305に面した立
方体319の側部上にUV反射用コーティング321を担持している。所望の極
性の光はA/Rコーティング323を介して立方体319によって適宜の光学系
(例えばレンズ325)へ反射される。不所望の極性の光は可視反射用コーティ
ング327によってCPC305を介してバルブへ反射して戻される。
Referring to FIG. 62, the optical system 315 has a CPC 305 with an A / R coating 307 and a remote aperture 311. The optical system 315 also has a high angle A / R coating 317 on the larger end of the CPC 305. The light from CPC 305 is directed into a polarizer cube or cube 319, the sides of which are polished for total internal reflection, which carries a UV reflective coating 321 on the side of cube 319 facing CPC 305. ing. Light of the desired polarity is reflected by the cube 319 through the A / R coating 323 into an appropriate optical system (eg lens 325). Light of undesired polarity is reflected back to the bulb via the CPC 305 by the visible reflective coating 327.

【0164】 図63を参照すると、光学システム331はA/Rコーティング307を具備
するCPC305を有している。光学システム331は、更に、CPC305の
大きな端部に装着されているCPCフォルダー即ちフランジ33を有している。
例えば、CPC305は石英(約1.46の屈折率)から構成されており且つフ
ランジ333は同様の屈折率を有する光学的に透明な接着剤でCPC305へ取
付けられている石英ディスクである。A/Rコーティング335がCPC305
に取付けられていないフランジ333の端部上に配設されている。フランジ33
3とレンズ337との間に空気インターフェース(1.00の屈折率)が設けら
れている。レンズ337は反射用UVコーティング339を担持しており且つ反
射用偏光子341がレンズ337に続いている。その他の光学要素(例えば、立
方体)が偏光子341に続くことが可能である。
Referring to FIG. 63, the optical system 331 has a CPC 305 with an A / R coating 307. Optical system 331 further includes a CPC holder or flange 33 mounted on the large end of CPC 305.
For example, CPC 305 is a quartz disk constructed of quartz (index of refraction of about 1.46) and flange 333 is attached to CPC 305 with an optically clear adhesive of similar index of refraction. A / R coating 335 is CPC305
Is disposed on the end of the flange 333 that is not attached to. Flange 33
An air interface (refractive index of 1.00) is provided between 3 and the lens 337. Lens 337 carries a reflective UV coating 339 and reflective polarizer 341 follows lens 337. Other optical elements (eg, cubes) can follow the polarizer 341.

【0165】変調型光源を具備するプロジェクションシステム 本発明のこの側面によれば、プロジェクションシステムが無電極光源と画像を
投影するために開閉されるシャッターとを有しており、該無電極光源へのパワー
が、効率を改善するために該シャッターの開閉に従って変調される。
[0165]Projection system with modulated light source   According to this aspect of the invention, the projection system provides an electrodeless light source and an image.
And a shutter that is opened and closed for projection, and power to the electrodeless light source.
Are modulated according to the opening and closing of the shutter to improve efficiency.

【0166】 図64を参照すると、プロジェクションシステム351は無電極光源353を
有しており、それはフィルム355のリールのフレームを照明してフィルムゲー
ト357を介して画像を投影する。従来の動画プロジェクタの場合には、該フィ
ルムゲートは、フィルムが画像フィルム間を前進する場合に閉じられるシャッタ
ーを有している。閉じられる時間はプロジェクタの動作時間のかなりの部分を表
わしている。該シャッターが閉じられると、光はスクリーンに到達することはな
く且つ閉じられている時間期間中の光は無駄になる。本発明によれば、無電極光
源がプロジェクションシステムにおいて使用されており、且つその光源はフィル
ムゲートに関するシャッターと同期して変調され、従ってシャッターが開いてい
る場合には高い光出力が発生され且つシャッターが閉じている場合には比較的低
い光出力が発生され、それによりプロジェクションシステムの効率を増加させて
いる。例えば、該光源は毎秒32個の画像フレームに対応して32Hzで変調さ
せることが可能である。
With reference to FIG. 64, the projection system 351 has an electrodeless light source 353, which illuminates the frame of the reel of film 355 to project an image through the film gate 357. In a conventional motion picture projector, the film gate has a shutter that is closed as the film advances between image films. The closed time represents a significant part of the projector's operating time. When the shutter is closed, no light reaches the screen and the light is wasted during the closed time period. According to the invention, an electrodeless light source is used in a projection system, and the light source is modulated synchronously with the shutter for the film gate, so that a high light output is produced and the shutter is open when the shutter is open. When the is closed, a relatively low light output is generated, which increases the efficiency of the projection system. For example, the light source can be modulated at 32 Hz corresponding to 32 image frames per second.

【0167】 効果的なことであるが、該無電極光源の変調は該光源の寿命にネガティブな効
果を有するものではない。電極付きアークランプの変調はランプの寿命を減少さ
せる場合がある。変調周波数に関してのプラズマ応答時間特性に依存して小型の
バルブ寸法(例えば、1cm以下)とすることが望ましい場合がある。
Effectively, modulation of the electrodeless light source does not have a negative effect on the life of the light source. Modulation of electroded arc lamps can reduce lamp life. It may be desirable to have small valve dimensions (eg, 1 cm or less) depending on the plasma response time characteristics with respect to the modulation frequency.

【0168】 本発明のこの側面は、又、画像フレーム間においてオフ状態を有するLCD又
はその他のプロジェクションシステムに適用することも可能である。
This aspect of the invention can also be applied to LCDs or other projection systems that have an off state between image frames.

【0169】偏光子立方体及びミラー配列 本発明のこの側面は新規なP/S結合器に関するものである。図65を参照す
ると、光学システムが偏光スプリッター403へ指向される光を供給する光源4
01を有している。第一極性の光は該立方体を介して直接的に通過し且つ他の極
性の光は該立方体の1つの面に向かって第一極性の光と直交して反射される。偏
光回転子405(例えば4分の1波長板)が反射光を受取る面の上に配設されて
おり且つ反射光の極性を第一極性と同一の極性のものへ回転させる。回転された
極性を有する光は次いで、該立方体の反対側の面を介して反射され且つミラー4
07によって第一極性の元の光と結合されるべく指向される。
[0169]Polarizer cube and mirror array   This aspect of the invention relates to a novel P / S coupler. See FIG. 65.
Then, the optical system supplies a light source 4 which supplies light directed to the polarization splitter 403.
Has 01. Light of the first polarity passes directly through the cube and the other pole
Sexual light is reflected toward one surface of the cube orthogonally to light of the first polarity. side
A light rotator 405 (eg, a quarter wave plate) is disposed on the surface that receives the reflected light.
And the polarity of the reflected light is rotated to the same polarity as the first polarity. Rotated
The polarized light is then reflected through the opposite surface of the cube and the mirror 4
07 is directed to be combined with the original light of the first polarity.

【0170】 別法として、図66を参照すると、該偏光回転子は半波長板409を有するこ
とが可能であり、それは該立方体を介して光を反射して戻す代わりに該プレート
を介して光を直接的に通過させる。この配列においては、ミラー407は半波長
板409に隣接して位置されている。
Alternatively, referring to FIG. 66, the polarization rotator can have a half-wave plate 409, which instead of reflecting light back through the cube returns light through the plate. Directly through. In this arrangement, the mirror 407 is located adjacent to the half wave plate 409.

【0171】 効果的なことであるが、偏光された光を必要とする適用例に対してより多くの
量の光を供給することが可能である。
Effectively, it is possible to provide a greater amount of light for applications that require polarized light.

【0172】アパーチャカップを組込んだ光学系フォルダー アーク放電ランプと異なり、本明細書に記載したアパーチャランプは所望の画
像面(例えば、光学的ゲート)とマッチされたアスペクト比を有する実質的に平
面状の光源の利点を提供している。従って、アパーチャプレーンをイメージプレ
ーン(画像面)と精密に整合させることが望ましく、従って以下の整合条件を必
要とする。
[0172]Optical system folder with built-in aperture cup   Unlike arc discharge lamps, the aperture lamps described herein have the desired image quality.
Substantially flat with an aspect ratio matched to the image plane (eg optical gate)
It offers the advantages of a planar light source. Therefore, the aperture plane is
It is desirable to precisely match the image (image plane), and therefore the following matching conditions are required.
I need it.

【0173】 (1)上下又は横方向への移動がないこと、 (2)アパーチャプレーンが光軸(イメージプレーンに対して平行)に対して
垂直であること、 (3)光軸周りのアパーチャプレーンの回転がないこと。
(1) No vertical or horizontal movement, (2) the aperture plane is perpendicular to the optical axis (parallel to the image plane), (3) aperture plane around the optical axis There is no rotation of.

【0174】 本発明のこの側面によれば、光学系フォルダーがこれらの条件を満足すべく適
合されている。図67−70を参照すると、光学系フォルダー411は各端部に
フランジ415,417を具備する中空管413を提供している。レンズ及びそ
の他の光学要素はスペーサー、ネジを設けたリテーナリング等の手段によって該
管内に装着させることが可能である。一方のフランジ417はアパーチャカップ
423上の構造的特徴部421と連れ合うべく適合されている凹設された肩部4
19を画定している。特に、該アパーチャカップはアパーチャの廃光状態と相対
的な構造的特徴部を設けることが可能であり、且つ該フランジはアパーチャを下
流側の光学系に関して適切に位置決めさせるためにこれらの構造的特徴部と共同
すべく適合されている。他方のフランジ415は、アパーチャカップからのアパ
ーチャ面がその適用例に対するイメージプレーン(画像面)に関して適切な配向
状態に保持されるように特定の適用例に対する包囲体と連れ合う即ち係合すべく
適合されている構造的特徴部425を有している。
According to this aspect of the invention, the optics folder is adapted to satisfy these conditions. 67-70, the optics folder 411 provides a hollow tube 413 with flanges 415, 417 at each end. Lenses and other optical elements can be mounted within the tube by means of spacers, threaded retainer rings or the like. One flange 417 is a recessed shoulder 4 that is adapted to mate with a structural feature 421 on the aperture cup 423.
19 are defined. In particular, the aperture cup may be provided with structural features relative to the dark state of the aperture, and the flange is provided with these structural features to properly position the aperture with respect to the downstream optics. Adapted to work with the department. The other flange 415 is adapted to mate or engage the enclosure for a particular application so that the aperture surface from the aperture cup is held in the proper orientation with respect to the image plane for that application. The structural features 425 are shown.

【0175】 例示した好適な例においては、アパーチャカップはアパーチャの一方の側部と
平行に走行する真っ直ぐな端部を具備するフランジを有している。フランジ41
7における凹所は、同様に、アパーチャカップと連れ合う即ち係合すべく適合さ
れた平坦な端部を具備する切除した円として構成されている。他方のフランジ4
15は隆起された矩形状のリップ425を有しており、該リップの1つの側部は
該凹所の平坦な端部と平行に構成されている。好適には、該光学系フォルダーは
、該凹所と該リップの相対的な配向状態における高い精度を維持し且つコストを
減少させるために単一キャスト部品として構成されている。有益的なことである
が、単一キャスト部品光学系フォルダー411は、調節機構、整合ピン又は基準
マーカーの必要性なしに、平行な表面及び連れ合い即ち係合取付部品を提供して
いる。
In the preferred embodiment illustrated, the aperture cup has a flange with a straight end that runs parallel to one side of the aperture. Flange 41
The recess in 7 is likewise configured as a cut-out circle with a flat end adapted to mate or engage the aperture cup. The other flange 4
15 has a raised rectangular lip 425, one side of which is configured parallel to the flat end of the recess. Preferably, the optics folder is constructed as a single cast piece to maintain high accuracy and reduce cost in the relative orientation of the recess and the lip. Beneficially, the single cast part optics folder 411 provides parallel surfaces and mating or mating fittings without the need for adjustment features, alignment pins or fiducial markers.

【0176】 上述した形態の場合には、横方向移動、平面状回転及びアパーチャとイメージ
プレーンとの間のクロッキング回転不整合が、調節の必要性なしで且つキャステ
ィング(及びアパーチャカップ)に対するツーリングの精度によって支配される
高い精度で回避される。
In the case of the above-described configuration, lateral movement, planar rotation and clocking rotation misalignment between the aperture and the image plane allow for tooling to the casting (and aperture cup) without the need for adjustment. Avoided with high precision dominated by precision.

【0177】レンズ管内のRFチョーク 本発明のこの側面によれば、光学系フォルダーは電磁干渉(EMI)を減少さ
せるためにRFチョークが採用されている。図71−74を参照すると、光学系
フォルダー431(レンズ管)は、RF駆動型光源に対して装着すべく適合され
ている入口側433を有している。光源の動作周波数に依存して、該レンズ管に
おける最も幅狭の開口はRFエミッションの充分なるカットオフを与えるもので
はなく且つ不所望なEMIが発生する場合がある。本発明のこの側面によれば、
導電性スクリーン435が光学系フォルダーと光源との間に位置されておりEM
Iの抑圧を改善している。このスクリーンメッシュの寸法は光源の動作周波数に
従って且つ光の阻止を最小とすべく選択されている。
[0177]RF choke in lens tube   In accordance with this aspect of the invention, the optics folder reduces electromagnetic interference (EMI).
An RF choke is used to make it work. 71-74, the optical system
The folder 431 (lens tube) is adapted to be attached to the RF driven light source.
The entrance side 433. Depending on the operating frequency of the light source, the lens tube
The narrowest aperture in the one gives a sufficient cutoff of RF emissions.
And undesired EMI may occur. According to this aspect of the invention,
The conductive screen 435 is located between the optical system folder and the light source,
Improving I suppression. The size of this screen mesh depends on the operating frequency of the light source.
Therefore, and is selected to minimize light blockage.

【0178】 例示した好適な例においては、RFチョークは2つの平坦な金属リング437
a,437bの間に挟持されている金属メッシュを有しており、それは良好な電
気的接触を与え且つメッシュに対して剛性を付加している。該光学系フォルダー
はRFチョークを受納すべく適合されている肩部439を画定しており、従って
該メッシュは該フォルダー内に凹設されている。該光学系フォルダーが光源に装
着される場合には、RFチョークは所定位置に確実に保持される。
In the preferred embodiment illustrated, the RF choke consists of two flat metal rings 437.
It has a metal mesh sandwiched between a and 437b, which provides good electrical contact and adds rigidity to the mesh. The optics folder defines a shoulder 439 adapted to receive an RF choke, so the mesh is recessed within the folder. When the optics folder is attached to the light source, the RF choke is held securely in place.

【0179】光ボックス 2フィート×2フィート又は2フィート×4フィートの標準的な寸法を有する
トラフ内に典型的に蛍光灯が据え付けられている。このようなトラフは同様な寸
法とされた金属格子を有する懸架された天井に嵌合すべく適合されている。
[0179]Light box   Has standard dimensions of 2 feet x 2 feet or 2 feet x 4 feet
Fluorescent lights are typically installed in the trough. Such troughs have similar dimensions
It is adapted to fit on a suspended ceiling with a lawful metal grid.

【0180】 このような蛍光照明は比較的効率的であるが、最小限許容可能な光の品質であ
るに過ぎない。
Although such fluorescent illumination is relatively efficient, it has only minimally acceptable light quality.

【0181】 必要とされていることはこのような蛍光器具に対して直接的に置換させること
が可能であるがより優れた照明特性を具備する照明器具である。
What is needed is a luminaire that can be directly substituted for such a fluorescent luminaire, but with better lighting characteristics.

【0182】 一般的には、ランプヘッドがボールレンズを介して光出力を指向させるアパー
チャバルブを収納し、その全ては前述した’302PCT出願においてより詳細
に記載されている。適切な充填物(例えば、ハロゲン化インジウム)の場合には
、該ランプによって供給される光の演色評価数は90を超えている。
Generally, the lamp head houses an aperture bulb that directs the light output through a ball lens, all of which are described in more detail in the '302 PCT application referenced above. With a suitable fill (eg, indium halide), the color rendering index of the light provided by the lamp is above 90.

【0183】 図75は本発明の光ボックスに対して使用される包囲体の斜視図である。包囲
体515は、例えば、いずれかの照明器具販売店において市販されている標準的
な2×2蛍光トラフとすることが可能である。トラフ515は片側に孔517を
有している。ランプヘッド507からの光出力はこの孔を介して指向される。
FIG. 75 is a perspective view of an enclosure used for the light box of the present invention. The enclosure 515 can be, for example, a standard 2x2 fluorescent trough commercially available at any of the lighting fixture stores. The trough 515 has a hole 517 on one side. The light output from the lamp head 507 is directed through this hole.

【0184】 図76は本発明の光ボックスにおいて使用されるレンズの斜視図である。ラン
プヘッド507からの光は約140゜全ビーム角度においてかなり一様な分布で
ある。ランプヘッド507はボールレンズを有しており、それは光出力を一様に
更にコリメートさせる(例えば約60−70゜全角度)。本発明によれば、光ビ
ームが整形されて光を光ボックス内により均一に分布させる。例えば、トラフ5
15用のレンズ519は光ボックスの幅Wと比較して光ボックスの深さDに対応
する軸に沿ってより幅狭に光をフォーカスさせる形態とされている円筒レンズを
有している。適宜の円筒レンズは部品番号01LCP127でカリフォルニアア
ーバインのメレスグリオット(Melles Griot)から市販されている
。この円筒レンズは、1つの寸法においてのみ(例えば、深さD)約24゜の全
角度へ光出力を更にコリメートさせる。その他の光ボックスの形態はその他のビ
ーム整形レンズ形態から利点を得ることが可能である。
FIG. 76 is a perspective view of a lens used in the optical box of the present invention. The light from the lamp head 507 has a fairly uniform distribution at about 140 ° total beam angle. The lamp head 507 has a ball lens, which further collimates the light output uniformly (eg about 60-70 ° full angle). According to the present invention, the light beam is shaped to more evenly distribute the light within the light box. For example, trough 5
The 15 lens 519 has a cylindrical lens configured to focus the light more narrowly along the axis corresponding to the depth D of the light box as compared to the width W of the light box. A suitable cylindrical lens is commercially available from Melles Griot, Irvine, CA under part number 01LCP127. This cylindrical lens further collimates the light output in only one dimension (eg depth D) to a total angle of about 24 °. Other light box configurations can benefit from other beam shaping lens configurations.

【0185】 図77は本発明に基づく光ボックスの断面図である。光ボックス521は開口
517を提供する包囲体515を有している。光源(例えば、ランプヘッド50
7を含む)が開口517を介して光を指向させるべく位置決めされている。光学
系(例えば、ボールレンズ及び円筒レンズ519)がランプヘッド507からの
光を受取り且つその光ビームを光ボックス内へより均一に光を分布させるべく整
形させる形態とされている。例えば、レンズ519を所定位置に保持するために
1組のブラケット523を設けることが可能である。
FIG. 77 is a sectional view of an optical box according to the present invention. The light box 521 has an enclosure 515 that provides an opening 517. Light source (eg, lamp head 50
7) are positioned to direct light through aperture 517. An optical system (eg, a ball lens and a cylindrical lens 519) is configured to receive the light from the lamp head 507 and shape its light beam to more evenly distribute the light into the light box. For example, a set of brackets 523 can be provided to hold the lens 519 in place.

【0186】 典型的に、トラフ515の上に光拡散性カバーが配置される。必要である場合
又は所望である場合には、光出力を変更させるためにトラフ515の内側に種々
の反射性及び/又は拡散性の物質を配置させることが可能である。例えば、開口
517を具備する光ボックスの側部及び開口517と反対側の光ボックスの側部
のいずれか一方又は両方をマイラー(Mylar)等の高度に反射性の物質で被
覆することが可能である。アルザーク(Alzak)、即ち高度に研磨した鏡面
仕上げを有する可撓性物質も適切である。同様の物質の小さな(例えば、75m
m×125mm)のパッチを開口517近くのトラフ515の床の上に位置させ
ることが可能である。特に開口517近くにおいて明るいスポットの出現を減少
させるために拡散物質を使用することが可能である。
A light diffusing cover is typically placed over the trough 515. If necessary or desired, various reflective and / or diffusive materials can be placed inside the trough 515 to alter the light output. For example, one or both of the side of the light box having the opening 517 and the side of the light box opposite the opening 517 can be coated with a highly reflective material such as Mylar. is there. Alzak, a flexible material with a highly polished mirror finish, is also suitable. Small of similar material (eg 75m
m × 125 mm) patch can be placed on the floor of the trough 515 near the opening 517. It is possible to use a diffusing material to reduce the appearance of bright spots, especially near the aperture 517.

【0187】 電源及びRFユニットはトラフ515の外側に固定することが可能である(例
えば、天井内に隠される部分)。別法として、これらの部品は同軸ケーブルを介
してRFエネルギを供給するためにランプヘッド507に適宜近接して天井内に
装着することが可能である。
The power supply and RF unit can be fixed to the outside of the trough 515 (eg the part hidden inside the ceiling). Alternatively, these components can be mounted in the ceiling, optionally in close proximity to the lamp head 507, to deliver RF energy via a coaxial cable.

【0188】 有益的なことであるが、上述した光ボックスは、標準的な蛍光器具の直接的置
換物として標準の懸架されている天井格子工作物内において使用すべく適合され
ている。本発明の上述した構成は標準の2×4トラフに対して容易に拡張するこ
とが可能である。必要である場合又は所望である場合には、ランプヘッドをトラ
フの各端部に設けることが可能である。その他の寸法の光ボックスも可能である
Advantageously, the light box described above is adapted for use in a standard suspended ceiling grid work piece as a direct replacement for a standard fluorescent fixture. The above-described configuration of the present invention can be easily extended to a standard 2x4 trough. Lamp heads can be provided at each end of the trough if necessary or desired. Light boxes of other dimensions are possible.

【0189】 本発明に基づく光学システムの幾つかの例について説明し且つ本明細書におい
て例示したが、当業者が理解するように、多数のその他の同様のシステムを本明
細書に記載した本発明の原理に基づいて構成することが可能である。従って、前
述した光学システムは制限的なものではなく例示的なものとして与えたものであ
る。本明細書の恩恵が与えられるので、本発明の種々の側面を利用するために多
数のその他の光学システムを適合させることが可能である。本発明を現在好適実
施例であると考えられるものに関連して説明した。然しながら、理解すべきこと
であるが、本発明は開示した実施例に制限されるべきものではなく、本発明の精
神及び範囲内に包含される種々の修正及び均等な構成をカバーすることを意図し
たものである。
Although some examples of optical systems in accordance with the present invention have been described and illustrated herein, as will be appreciated by those of skill in the art, numerous other similar systems are described in the present invention. It is possible to configure based on the principle of. Therefore, the optical system described above is provided as an example rather than a limitation. Given the benefit of this specification, numerous other optical systems can be adapted to utilize various aspects of the invention. The present invention has been described in relation to what is presently considered to be the preferred embodiments. However, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, which are intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. It was done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 エテンデュリサイクリングを実施するための本発明に基づくラン
プシステムの概略断面図。
1 is a schematic cross-sectional view of a lamp system according to the invention for performing etendue recycling.

【図2】 ランバート分布と比較したアパーチャランプに対する光の角度分
布のグラフ。
FIG. 2 is a graph of the angular distribution of light for an aperture lamp compared to a Lambertian distribution.

【図3】 制限されていない出力の場合、制限した出力とリサイクリングが
ない場合、及びエテンデュリサイクリングを使用した出力を制限した場合のラン
プシステムに対する強度対ビーム角度のグラフ。
FIG. 3 is a graph of intensity versus beam angle for a lamp system with unlimited power, no limited power and no recycling, and limited power with etendue recycling.

【図4】 偏光リサイクリング用の高温ワイヤグリッド偏光子を使用した本
発明に基づくランプシステムの断面概略図。
FIG. 4 is a cross-sectional schematic view of a lamp system according to the present invention using a high temperature wire grid polarizer for polarization recycling.

【図5】 エテンデュリサイクリングと偏光リサイクリングの両方を使用し
た本発明に基づくランプシステムの断面概略図。
FIG. 5 is a cross-sectional schematic view of a lamp system according to the present invention using both etendue recycling and polarization recycling.

【図6】 本発明に基づく第一光ファイバー束の破断斜視図。FIG. 6 is a cutaway perspective view of a first optical fiber bundle according to the present invention.

【図7】 本発明に基づく光ファイバー束を使用したランプシステムの概略
破断断面図。
FIG. 7 is a schematic cutaway cross-sectional view of a lamp system using an optical fiber bundle according to the present invention.

【図8】 A乃至Dは本発明に基づく光ファイバー束を製造する処理ステッ
プを示した各概略断面図。
8A to 8D are schematic cross-sectional views showing process steps for manufacturing an optical fiber bundle according to the present invention.

【図9】 A乃至Dは本発明に基づく光ファイバー束を製造する別の処理ス
テップの各概略断面図。
9A-9D are schematic cross-sectional views of different processing steps for producing an optical fiber bundle according to the present invention.

【図10】 本発明に基づく第二光ファイバー束の概略断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a second optical fiber bundle according to the present invention.

【図11】 本発明に基づく第三光ファイバー束の斜視図。FIG. 11 is a perspective view of a third optical fiber bundle according to the present invention.

【図12】 本発明に基づくマイクロレンズアレイを使用したランプシステ
ムの概略破断断面図。
FIG. 12 is a schematic cutaway sectional view of a lamp system using a microlens array according to the present invention.

【図13】 面取りしたアパーチャを使用したランプシステムの部分的断面
図。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a lamp system using a chamfered aperture.

【図14】 図13からの面取りしたアパーチャの拡大した破断図。FIG. 14 is an enlarged cutaway view of the chamfered aperture from FIG.

【図15】 バルブアパーチャを画定するために光学要素を使用したランプ
システムの断面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a lamp system that uses optical elements to define a bulb aperture.

【図16】 角度選択性コーティングを使用したランプシステムの断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view of a lamp system using an angle selective coating.

【図17】 本発明に基づく遠隔アパーチャランプシステムの概略断面図。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a remote aperture lamp system according to the present invention.

【図18】 本発明に基づく別の遠隔アパーチャランプシステムの概略断面
図。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of another remote aperture lamp system according to the present invention.

【図19】 本発明に基づく異なる光学要素及び遠隔アパーチャ形態を示し
た斜視図。
FIG. 19 is a perspective view showing different optical elements and remote aperture configurations according to the present invention.

【図20】 本発明に基づく異なる光学要素及び遠隔アパーチャ形態を示し
た斜視図。
FIG. 20 is a perspective view showing different optical elements and remote aperture configurations according to the present invention.

【図21】 本発明に基づく異なる光学要素及び遠隔アパーチャ形態を示し
た斜視図。
FIG. 21 is a perspective view showing different optical elements and remote aperture configurations according to the present invention.

【図22】 本発明に基づく異なる光学要素及び遠隔アパーチャ形態を示し
た斜視図。
FIG. 22 is a perspective view showing different optical elements and remote aperture configurations according to the present invention.

【図23】 本発明に基づく異なる光学要素及び遠隔アパーチャ形態を示し
た斜視図。
FIG. 23 is a perspective view showing different optical elements and remote aperture configurations according to the present invention.

【図24】 本発明に基づく異なる光学要素及び遠隔アパーチャ形態を示し
た斜視図。
FIG. 24 is a perspective view showing different optical elements and remote aperture configurations according to the present invention.

【図25】 偏光された光の面光源を与える形態とされた光学システムの概
略図。
FIG. 25 is a schematic diagram of an optical system configured to provide an area light source of polarized light.

【図26】 図25からの光学システムを使用したランプシステムの断面図
FIG. 26 is a cross-sectional view of a lamp system using the optical system from FIG.

【図27】 一体的な光ロッドを具備するジャケット型バルブの断面図。FIG. 27 is a cross-sectional view of a jacketed bulb with an integrated light rod.

【図28】 バルブジャケットを面取りした場合の一体的な光ロッドを具備
するジャケット型バルブの断面図。
FIG. 28 is a cross-sectional view of a jacket-type bulb provided with an integral optical rod when the bulb jacket is chamfered.

【図29】 一体的なレンズを具備する無電極ランプバルブの断面図。FIG. 29 is a cross-sectional view of an electrodeless lamp bulb with an integral lens.

【図30】 図20からのバルブを使用したアパーチャランプの断面図。FIG. 30 is a cross-sectional view of an aperture lamp using the bulb from FIG.

【図31】 ボールレンズの概略図。FIG. 31 is a schematic view of a ball lens.

【図32】 本発明の1つの側面に基づくモールドしたボールレンズの概略
図。
FIG. 32 is a schematic diagram of a molded ball lens according to one aspect of the present invention.

【図33】 モールドしたボールレンズの正面概略図。FIG. 33 is a schematic front view of a molded ball lens.

【図34】 モールドしたボールレンズを製造するモールド(金型)の断面
図。
FIG. 34 is a sectional view of a mold (die) for manufacturing a molded ball lens.

【図35】 モールドしたボールレンズを製造する別のモールド(金型)の
断面図。
FIG. 35 is a sectional view of another mold (die) for manufacturing a molded ball lens.

【図36】 一体的なフランジを具備するモールドしたCPCの概略図。FIG. 36 is a schematic view of a molded CPC with an integral flange.

【図37】 モールドしたCPCの断面図。FIG. 37 is a sectional view of the molded CPC.

【図38】 一体的なフランジを具備するモールドしたTLPの斜視図。FIG. 38 is a perspective view of a molded TLP with integral flange.

【図39】 モールドしたTLPの断面図。FIG. 39 is a cross-sectional view of a molded TLP.

【図40】 角度が付けられた段差を具備するテーパー型光円錐の概略図。FIG. 40 is a schematic view of a tapered light cone with angled steps.

【図41】 レンズと一体的なテーパー型光円錐の概略図。FIG. 41 is a schematic view of a tapered light cone integral with a lens.

【図42】 CPCの概略左側面図。FIG. 42 is a schematic left side view of the CPC.

【図43】 CPCの概略正面図。FIG. 43 is a schematic front view of a CPC.

【図44】 CPCの概略底面図。FIG. 44 is a schematic bottom view of the CPC.

【図45】 図42−44からの点線に沿って切断した切頭CPCの概略平
面図。
FIG. 45 is a schematic plan view of a truncated CPC taken along the dotted line from FIGS. 42-44.

【図46】 図42−44からの点線に沿って切断した切頭CPCの概略正
面図。
FIG. 46 is a schematic front view of a truncated CPC taken along the dotted line from FIGS. 42-44.

【図47】 図42−44からの点線に沿って切断した切頭CPCの概略右
側面図。
FIG. 47 is a schematic right side view of a truncated CPC taken along the dotted line from FIGS. 42-44.

【図48】 遠隔アパーチャで適合された切頭CPCの正面図。FIG. 48 is a front view of a truncated CPC adapted with a remote aperture.

【図49】 セグメント化した中実CPCの斜視図。FIG. 49 is a perspective view of a segmented solid CPC.

【図50】 セグメント化した中空CPCの斜視図。FIG. 50 is a perspective view of a segmented hollow CPC.

【図51】 本発明の1つの側面に基づいて端部の光線を曲げるための光学
システムの概略図。
FIG. 51 is a schematic diagram of an optical system for bending light rays at an end according to one aspect of the present invention.

【図52】 端部の光線を曲げるための別の光学システムの概略図。FIG. 52 is a schematic view of another optical system for bending light rays at an end.

【図53】 本発明の1つの側面に基づくエテンデュ選択方法を使用したラ
ンプシステムの概略断面図。
FIG. 53 is a schematic cross-sectional view of a lamp system using the etendue selection method according to one aspect of the present invention.

【図54】 本発明の1つの側面に基づく角度選択方法及びインテグレータ
ーを使用したランプシステムの断面図。
FIG. 54 is a cross-sectional view of a lamp system using an angle selection method and integrator according to one aspect of the present invention.

【図55】 図54に示したランプシステムからの光学系の別の構成の概略
断面図。
55 is a schematic cross-sectional view of another configuration of the optical system from the lamp system shown in FIG. 54.

【図56】 図54に示したランプシステムからの光学系の別の構成の概略
断面図。
56 is a schematic cross-sectional view of another configuration of the optical system from the lamp system shown in FIG. 54.

【図57】 図54に示したランプシステムからの光学系の別の構成の概略
断面図。
57 is a schematic cross-sectional view of another configuration of the optical system from the lamp system shown in FIG. 54.

【図58】 図54に示したランプシステムからの光学系の別の構成の概略
断面図。
58 is a schematic cross-sectional view of another configuration of the optical system from the lamp system shown in FIG. 54.

【図59】 図54に示したランプシステムからの光学系の別の構成の概略
断面図。
59 is a schematic cross-sectional view of another configuration of the optical system from the lamp system shown in FIG. 54.

【図60】 図59における区域60の拡大図。FIG. 60 is an enlarged view of area 60 in FIG. 59.

【図61】 本発明の1つの側面に基づく例示的な光学システムの概略図。FIG. 61 is a schematic diagram of an exemplary optical system according to one aspect of the present invention.

【図62】 本発明の1つの側面に基づく別の例示的な光学システムの概略
図。
FIG. 62 is a schematic diagram of another exemplary optical system in accordance with one aspect of the present invention.

【図63】 本発明の1つの側面に基づく更なる例示的な光学システムの概
略図。
FIG. 63 is a schematic diagram of a further exemplary optical system according to one aspect of the present invention.

【図64】 本発明の1つの側面に基づくプロジェクションシステムの概略
図。
FIG. 64 is a schematic view of a projection system according to one aspect of the present invention.

【図65】 本発明の別の側面に基づく偏光子立方体を使用したランプシス
テムの概略図。
FIG. 65 is a schematic diagram of a lamp system using a polarizer cube according to another aspect of the present invention.

【図66】 本発明の別の側面に基づく偏光子立方体を使用したランプシス
テムの概略図。
FIG. 66 is a schematic diagram of a lamp system using a polarizer cube according to another aspect of the present invention.

【図67】 本発明の1つの側面に基づく光学系フォルダーの概略平面図。67 is a schematic plan view of an optical system folder according to one aspect of the present invention. FIG.

【図68】 本発明の1つの側面に基づく光学系フォルダーの概略左側面図
FIG. 68 is a schematic left side view of an optical system folder according to one aspect of the present invention.

【図69】 本発明の1つの側面に基づく光学系フォルダーの概略右側面図
FIG. 69 is a schematic right side view of an optical system folder according to one aspect of the present invention.

【図70】 光学系フォルダーと共に使用するのに適したアパーチャバルブ
の概略正面図。
FIG. 70 is a schematic front view of an aperture valve suitable for use with an optics folder.

【図71】 本発明の1つの側面に基づくレンズ管の概略左側面図。71 is a schematic left side view of a lens tube according to one aspect of the present invention. FIG.

【図72】 本発明の1つの側面に基づくレンズ管の概略平面図。72 is a schematic plan view of a lens tube according to one aspect of the present invention. FIG.

【図73】 レンズ管によって受取られるべく適合されているRFスクリー
ンの概略図。
FIG. 73 is a schematic view of an RF screen adapted to be received by a lens tube.

【図74】 レンズ管内に装着されるRFスクリーンの拡大破断断面図。FIG. 74 is an enlarged cutaway cross-sectional view of the RF screen mounted in the lens tube.

【図75】 本発明の1つの側面の光ボックス用に使用される包囲体の斜視
図。
FIG. 75 is a perspective view of an enclosure used for the light box of one aspect of the present invention.

【図76】 光ボックスにおいて使用されるレンズの斜視図。FIG. 76 is a perspective view of a lens used in the light box.

【図77】 光ボックスの破断断面図。77 is a cutaway sectional view of the optical box. FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 60/222,929 (32)優先日 平成12年8月4日(2000.8.4) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/222,917 (32)優先日 平成12年8月4日(2000.8.4) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 ドゥビノフスキー, ミカエル エイ. アメリカ合衆国, メリーランド 20886, ゲチスバーグ, ステッドウィック ロ ード 10022, アパートメント 303 (72)発明者 ギセビッチ, アレクサンダー アメリカ合衆国, メリーランド 20886, モントゴメリー ビレッジ, ウォーカ ーズ チョイス ロード 18700, ナン バー 205 (72)発明者 キプリン, ケント アメリカ合衆国, メリーランド 20879, ゲチスバーグ, プリーザント リッジ ドライブ 20332 (72)発明者 カークパトリック, ダグラス エイ. アメリカ合衆国, バージニア 22066, グレート フォールズ, ビーチ ミル ロード 10929 (72)発明者 ローレンス, デイビッド ダブリュ. アメリカ合衆国, メリーランド 21029, クラークスビル, ニコルス ドライブ 13765 (72)発明者 レビン, イズライル アメリカ合衆国, メリーランド 20906, シルバー スプリング, ベル プレ ロード 3822, ナンバー 5 (72)発明者 マクレナン, ドナルド エイ. アメリカ合衆国, メリーランド 20878, ゲチスバーグ, アスレチック ウエイ 9718 (72)発明者 リーデル, ロバート エイチ. アメリカ合衆国, メリーランド 21029 −1296, クラークスビル, プレストウ ィック ドライブ 6420 (72)発明者 シャンクス, ブルース アメリカ合衆国, メリーランド 20882, ゲチスバーグ, クリークビュー ドラ イブ 22221 (72)発明者 スミス, マルコルム アメリカ合衆国, バージニア 22302, アレクサンドリア, キング ストリー ト 2919 (72)発明者 サマー, トーマス エル. アメリカ合衆国, メリーランド 20906, ウィートン, ビヤーズ ミル ロード 11925, ナンバー 103 (72)発明者 スウィニー, ステファン ジェイ. アメリカ合衆国, メリーランド 21784, サイクスビル, リン ウエイ 617 (72)発明者 ターナー, ブライアン ピイ. アメリカ合衆国, メリーランド 20872, ダマスカス, クロスカット ウエイ 10235 (72)発明者 ユーリー, マイケル ジー. アメリカ合衆国, マサチューセッツ 01230, グレート バーリントン, シ ーコンク クロス ロード 5 (72)発明者 ウーテン, ステファン エル. アメリカ合衆国, メリーランド 20852, ロックビル, ローアー ドライブ 1704 Fターム(参考) 2H046 AA48 AB08 AC28 2H052 BA01 BA02 BA03 BA06 BA11 2K103 AA08 AB04 BA02 BA09 BA17 BC16 BC19 BC26 BC42 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (31) Priority claim number 60 / 222,929 (32) Priority date August 4, 2000 (August 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 60 / 222,917 (32) Priority date August 4, 2000 (August 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Dubinovsky, Michael A.             United States, Maryland 20886,               Gettysburg, Stedwick Ro             1002, Apartment 303 (72) Inventor Gisevic, Alexander             United States, Maryland 20886,               Montgomery Village, Walker             'S Choice Road 18700, Nan             Bar 205 (72) Inventor Kiplin, Kent             United States, Maryland 20879,               Gettysburg, Pleasant Ridge               Drive 20332 (72) Inventor Kirk Patrick, Douglas A.             United States, Virginia 22066,               Great Falls, Beach Mill               Road 10929 (72) Inventor Lawrence, David W.             United States, Maryland 21029,               Clarksville, Nichols Drive               13765 (72) Inventor Levin, Israel             United States, Maryland 20906,               Silver spring, bell pre             Road 3822, number 5 (72) Inventor McLennan, Donald A.             United States, Maryland 20878,               Gettysburg, Athletic Way               9718 (72) Inventor Riedel, Robert H.             Maryland, United States 21029             -1296, Clarksville, Presto             Quick drive 6420 (72) Inventor Shanks, Bruce             United States, Maryland 20882,               Gettysburg, Creekview Dora             Eve 22221 (72) Inventor Smith, Marcolm             United States, Virginia 22302,               Alexandria, King Strey             To 2919 (72) Inventor Summer, Thomas El.             United States, Maryland 20906,               Wheaton, Beers Mill Road               11925, number 103 (72) Inventor Swinnie and Stefan Jay.             United States, Maryland 21784,               Sykesville, Linway 617 (72) Inventor Turner, Brian Py.             United States, Maryland 20872,               Damascus, cross-cut way             10235 (72) Inventor Yuri, Michael G.             Massachusetts, United States             01230, Great Burlington, Shi             -Conch Cross Road 5 (72) Inventor Wooten, Stefan El.             United States, Maryland 20852,               Rockville, Lower Drive             1704 F-term (reference) 2H046 AA48 AB08 AC28                 2H052 BA01 BA02 BA03 BA06 BA11                 2K103 AA08 AB04 BA02 BA09 BA17                       BC16 BC19 BC26 BC42

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ランプシステムにおいて、 光リサイクリング可能な充填物を収容している被包体、 所望の角度以内の光を通過することを可能とする一方所望の角度外の前記被包
体から射出された光を前記充填物によるリサイクリングのために前記被包体内へ
反射して戻す形態とされており前記被包体から離隔されている光学要素、 を有しており、前記所望の角度以内の光出力が前記光学要素が存在しない場合に
おける光出力と比較して一層高く、且つ前記所望の角度が前記被包体からの光の
一様性及び角度分布に従って選択されているランプシステム。
1. In a lamp system, an enclosure containing a light-recyclable filling, which allows light within a desired angle to pass while leaving the enclosure outside the desired angle. An optical element that is configured to reflect the emitted light back into the enclosure for recycling by the filling material and that is spaced apart from the enclosure. A lamp system in which the light output within is higher than the light output in the absence of the optical element and the desired angle is selected according to the uniformity and angular distribution of light from the envelope.
【請求項2】 ランプシステムにおいて、 光リサイクリング可能な充填物を収容している被包体、 所望の偏光の光が通過することを可能とする一方不所望の偏光の光を前記充填
物によるリサイクリングのために前記被包体内へ反射して戻す形態とされており
前記被包体に対して密接されている高温ワイヤグリッド偏光子、 を有しており、前記ワイヤグリッド偏光子が少なくとも約400℃の動作温度に
耐えることが可能であるランプシステム。
2. In a lamp system, an enclosure containing a light-recyclable filling, allowing light of a desired polarization to pass while allowing light of an undesired polarization to flow through said filling. A high temperature wire grid polarizer that is configured to reflect back into the envelope for recycling and is in close contact with the envelope, wherein the wire grid polarizer is at least about A lamp system capable of withstanding an operating temperature of 400 ° C.
【請求項3】 ランプシステムにおいて、 光リサイクリング可能な充填物を収容している被包体、 前記被包体に関して所望の角度に対応するアパーチャを画定する光学要素、 前記光学要素アパーチャの区域内に前記光学要素に近接させた高温ワイヤグリ
ッド偏光子、 を有しており、前記光学要素が前記被包体から離隔されており且つ前記充填物に
よるリサイクリングのために前記所望の角度外側の光を前記被包体内へ反射して
戻す形態とされており、且つ前記偏光子が前記充填物によるリサイクリングのた
めに不所望の極性の光を前記被包体内へ反射して戻す形態とされており、前記ラ
ンプシステムから出る光は所望の許容角度内にあり且つ所望の極性のものであり
、且つ光出力は前記光学要素及び偏向子が存在しない場合の光出力と比較した場
合に一層高いものであるランプシステム。
3. In a lamp system, an enclosure containing a light-recyclable filling, an optical element defining an aperture corresponding to a desired angle with respect to the enclosure, in the area of the optical element aperture. A high temperature wire grid polarizer in close proximity to the optical element, the optical element being spaced from the encapsulation and being outside the desired angle for recycling by the fill. Is reflected back into the envelope, and the polarizer is configured to reflect light of an undesired polarity back into the envelope due to recycling by the filling material. The light exiting the lamp system is within the desired acceptance angle and of the desired polarity, and the light output is compared to the light output in the absence of the optical element and deflector. Lamp system is intended higher when the.
【請求項4】 請求項3において、前記偏光子が前記光学要素によって画定
されているアパーチャ内に配設されているランプシステム。
4. The lamp system according to claim 3, wherein the polarizer is disposed within an aperture defined by the optical element.
【請求項5】 請求項4において、前記偏光子が平面状であり且つ更に前記
偏光子とバルブとの間に配設されているレンズを有しており、前記レンズが前記
偏光子による前記被包体内へ反射して戻される光の量を増加させるように適合さ
れているランプシステム。
5. The polarizer according to claim 4, wherein the polarizer has a planar shape, and further has a lens disposed between the polarizer and the bulb, the lens including the lens. A lamp system adapted to increase the amount of light reflected back into the envelope.
【請求項6】 光学装置において、 間に間隙空間を画定している複数個の光ファイバー、 前記間隙空間にわたって選択的に配設されている反射物質、 を有している光学装置。6. In an optical device,   A plurality of optical fibers defining a void space therebetween,   A reflective material selectively disposed over the interstitial space, An optical device having. 【請求項7】 間に間隙空間を画定する複数個の光ファイバーを有している
光学装置上にマスクを製造する方法において、 前記光学装置の一端において前記ファイバー及び前記間隙空間の両方の上に光
活性物質を配設し、 前記光活性物質を光活性化させるのに適した光で前記光学装置の反対側を照明
し、 前記活性化されたか又は活性化されなかった物質を除去して所望のマスクを提
供する、 ことを包含している方法。
7. A method of making a mask on an optical device having a plurality of optical fibers defining an interstitial space therebetween, the method comprising: illuminating light on both the fiber and the interstitial space at one end of the optical device. Disposing an active material and illuminating the opposite side of the optical device with light suitable for photoactivating the photoactive material to remove the activated or non-activated material as desired. Providing a mask, including a method.
【請求項8】 ランプシステムにおいて、 光をリサイクリングすることが可能な充填物質を収容している被包体、 間に間隙空間を画定している複数個の光ファイバー及び前記間隙空間にわたっ
て選択的に配設されている反射性物質を具備している光ファイバー束、 を有しており、前記充填物によるリサイクリングのために前記反射性物質が前記
光ファイバーへ進入することのない少なくとも幾らかの光を前記被包体内へ反射
して戻すランプシステム。
8. In a lamp system, an enclosure containing a filling material capable of recycling light, a plurality of optical fibers defining an interstitial space therebetween, and selectively over the interstitial space. A fiber optic bundle comprising a reflective material disposed therein, wherein at least some light is prevented from entering the optical fiber by the reflective material due to recycling by the fill. A lamp system that reflects back into the enclosure.
【請求項9】 ランプシステムにおいて、 光リサイクリングが可能な充填物を収容している被包体、 光射出用アパーチャの領域を除いて前記被包体を包んでいる反射性物質、 前記被包体に近接されており且つ前記被包体から出る光と整合されている光学
要素、 を有しており、前記光学要素が所望の角度分布内の光を透過させ且つ前記所望の
角度分布外の光をリサイクリングのために前記被包体へ戻すべく反射させる形態
とされている反射防止コーティングを担持しているランプシステム。
9. In a lamp system, an encapsulation containing a light-recyclable filling, a reflective material enclosing the encapsulation except for a region of a light emitting aperture, the encapsulation. An optical element that is in close proximity to the body and is aligned with the light exiting the encapsulant, the optical element transmitting light within a desired angular distribution and outside the desired angular distribution. A lamp system carrying an antireflective coating configured to reflect light back into the enclosure for recycling.
【請求項10】 ランプシステムにおいて、 光リサイクリング可能な充填物を収容している被包体、 前記被包体から出る光と整合されている光学要素、 を有しており、前記光学要素が前記被包体から離隔されている反射性構成体を有
しており、前記反射性構成体が複数個の光射出用アパーチャを画定しており、且
つ前記光学要素及び反射性構成体が、一体的に、前記複数個の光射出用アパーチ
ャを介して通過することのない光をリサイクリングのために前記被包体へ戻すべ
く指向させる形態とされているランプシステム。
10. A lamp system comprising: an encapsulation containing a light-recyclable filling; an optical element that is aligned with light exiting the encapsulation, the optical element comprising: A reflective component spaced apart from the encapsulant, the reflective component defining a plurality of light exit apertures, and the optical element and the reflective component being integral. The lamp system is configured to direct light that does not pass through the plurality of light emitting apertures to return to the envelope for recycling.
【請求項11】 ランプシステムにおいて、 光射出用アパーチャの領域を除いて反射性セラミックで包まれている被包体、 光軸に沿って前記アパーチャと近接している光学要素、 を有しており、前記アパーチャの面積が前記光軸に沿ってバルブから離れる方向
において増加しており、それによりバルブへのより大きな光学的アクセスが一様
な面積のアパーチャと比較して前記光学的要素の比較的より近い位置決めを行う
ことを可能としているランプシステム。
11. A lamp system comprising: an encapsulation body surrounded by a reflective ceramic except an area of a light emitting aperture; and an optical element which is close to the aperture along an optical axis. , The area of the aperture increases in a direction away from the bulb along the optical axis, so that greater optical access to the bulb results in a relative optical element relative to an aperture of uniform area. A lamp system that enables closer positioning.
【請求項12】 ランプシステムにおいて、 第一アパーチャの領域を除いて反射性セラミックで包まれている被包体、 前記包まれている被包体に対して入力端が位置決めされている中空の光学要素
、 を有しており、前記包まれている被包体と接触する前記入力端の表面が反射性で
あり、且つ前記入力端が第二アパーチャを画定しており且つ前記第二アパーチャ
の内側周辺部が前記第一アパーチャの周辺部の内側にあり従って前記第二アパー
チャが前記被包体に対する光射出用アパーチャを画定しているランプシステム。
12. In a lamp system, an enclosure enclosed in reflective ceramic except in the region of the first aperture, a hollow optic having an input end positioned with respect to the enclosed enclosure. A surface of the input end that is in contact with the encapsulated enclosure is reflective, and the input end defines a second aperture, and the interior of the second aperture. A lamp system wherein a perimeter is inside the perimeter of the first aperture and thus the second aperture defines a light emitting aperture for the envelope.
【請求項13】 ランプシステムにおいて、 被包体、 前記被包体に対して一体的に結合されている光ロッド、 前記光ロッドが前記被包体と結合されている領域を除いて前記被包体を被覆し
ている反射性セラミック物質、 を有しており、前記反射性セラミック物質は前記ロッドへ入る光の散乱を回避す
るために前記被包体と前記光ロッドとの結合部近くにおいて面取りされているラ
ンプシステム。
13. In a lamp system, an encapsulant, an optical rod integrally coupled to the encapsulant, the encapsulant except for a region where the optical rod is coupled to the encapsulant. A reflective ceramic material covering the body, the reflective ceramic material being chamfered near the joint between the encapsulant and the optical rod to avoid scattering of light entering the rod. Lamp system.
【請求項14】 無電極ランプバルブにおいて、 本体部分、 前記本体部分へ一体的に結合されている光学部分、 を有しており、前記本体部分と前記光学部分とが一体となって密封された内側体
積を形成している無電極ランプバルブ。
14. An electrodeless lamp bulb, comprising: a main body portion, an optical portion integrally connected to the main body portion, and the main body portion and the optical portion being integrally sealed. An electrodeless lamp bulb that forms the inner volume.
【請求項15】 請求項14において、前記光学部分が前記バルブの前記密
封された内側体積内側に平坦な入口面を画定する切頭ボールレンズを有している
バルブ。
15. The bulb of claim 14, wherein the optical portion comprises a truncated ball lens defining a flat entrance surface inside the sealed inner volume of the bulb.
【請求項16】 高温モノリシック光学要素において、 光学部分、 前記光学部分と結合されている位置決め部分、 を有しており、前記位置決め部分が前記光学部分の動作と干渉しないように適合
されており且つ前記2つの部分が少なくとも400℃の動作温度に耐えるための
適宜の物質からなる単一部品構造に構成されている高温モノリシック光学要素。
16. A high temperature monolithic optical element, comprising: an optic portion, a locating portion coupled to the optic portion, the locating portion being adapted to not interfere with the operation of the optic portion, and A high temperature monolithic optical element in which the two parts are constructed in a single piece construction of a suitable material to withstand an operating temperature of at least 400 ° C.
【請求項17】 請求項16において、前記光学部分が切頭ボールレンズを
有しており、前記位置決め部分が前記ボールレンズの入口面上にフランジを有し
ており、且つ前記2つの部分がモールドした石英から構成されている光学要素。
17. The optical part according to claim 16, wherein the optical part has a truncated ball lens, the positioning part has a flange on an entrance surface of the ball lens, and the two parts are molded. An optical element composed of fused quartz.
【請求項18】 請求項16において、前記光学部分がCPCを有しており
、前記位置決め部分が前記CPCの出口面上のフランジであり、且つ前記2つの
部分がモールドした石英から構成されている光学要素。
18. The optical part according to claim 16, wherein the optical part has a CPC, the positioning part is a flange on the exit surface of the CPC, and the two parts are composed of molded quartz. Optical element.
【請求項19】 真っ直ぐな断面を持っている角度のついた段差を具備して
おり且つ湾曲した断面を近似すべく適合されている複数個の切頭円錐セクション
を有している光学要素。
19. An optical element comprising an angled step having a straight cross section and having a plurality of frustoconical sections adapted to approximate a curved cross section.
【請求項20】 丸い入力面及び丸い形状から比較的より矩形状の面であっ
て出力面に対して実質的に垂直な四つの側部を具備している面へ切頭されている
出力面を有している光学要素。
20. A round input surface and an output surface that is truncated from a round shape to a surface that is relatively more rectangular and that has four sides that are substantially perpendicular to the output surface. An optical element having.
【請求項21】 夫々の端部に沿って互いに結合されている四つのセグメン
トを有している光学要素であって、各セグメントがCPCのマイナー部分に対応
しており且つ比較的より多くの矩形状出力を与えながら所望の角度変換を与える
ためにCPCの曲線を維持する光学要素。
21. An optical element having four segments joined to each other along respective ends, each segment corresponding to a minor portion of a CPC and a relatively greater number of quadratures. An optical element that maintains the curve of the CPC to give the desired angular transformation while giving a shape output.
【請求項22】 光学システムにおいて、 光軸に沿って整合されており且つそれを介して通過する光を所望の角度範囲に
拘束させる形態とされている入力アイリス及び出力アイリス、 前記出力アイリスに近接して位置決めされており且つ内部の光線は不変のまま
で端部の光線を前記光軸に関して内側へ曲げるように適合されている光学要素、
を有している光学システム。
22. In an optical system, an input iris and an output iris aligned along an optical axis and configured to constrain light passing therethrough to a desired angular range, proximate the output iris. An optical element positioned so that the inner ray remains unchanged and the end ray is bent inward with respect to said optical axis,
An optical system having.
【請求項23】 ランプシステムにおいて、 リサイクリング可能な充填物を収容しており且つ第一アパーチャの領域を除い
て反射性セラミック物質によって被覆されている被包体、 前記被包体から離隔されており且つ光軸に沿って前記第一アパーチャと整合さ
れている第二アパーチャを画定しているリフレクタ、 を有しており、前記リフレクタは前記第二アパーチャの区域外側において前記リ
フレクタに入射する前記第一アパーチャからの光をリサイクリングのために前記
第一アパーチャへ反射して戻すように適合されており、前記第一アパーチャから
前記第二アパーチャへの距離及び前記第一アパーチャと前記第二アパーチャとの
相対的寸法はターゲットのエテンデュに従って選択されているランプシステム。
23. In a lamp system, an enclosure containing a recyclable fill and coated with a reflective ceramic material except in the region of the first aperture, spaced apart from the enclosure. A reflector defining a second aperture that is aligned with the first aperture along an optical axis, the reflector being incident on the reflector outside the area of the second aperture. Adapted to reflect light from one aperture back to the first aperture for recycling, the distance from the first aperture to the second aperture and the first aperture and the second aperture; The relative dimensions of the lamp system are selected according to the target etendue.
【請求項24】 ランプシステムにおいて、 リサイクリング可能な充填物を収容しており且つアパーチャの領域を除いて反
射性セラミック物質によって被覆されている被包体、 前記被包体に隣接しており且つ所望の角度範囲内の光を透過させ且つ前記所望
の範囲外の光をリサイクリングのために前記被包体内へ戻すべく反射するように
適合されている角度選択用光学要素、 前記角度選択要素からの光を受取るべく適合されているインテグレータ、 前記インテグレータからの光を受取るべく適合されている角度変換用光学要素
、 を有しているランプシステム。
24. In a lamp system, an enclosure containing a recyclable fill and coated with a reflective ceramic material except in the area of the aperture, adjacent to the enclosure and An angle-selecting optical element adapted to transmit light within a desired angular range and reflect light outside the desired range back into the enclosure for recycling. Lamp system comprising: an integrator adapted to receive light from the integrator; and an angle converting optical element adapted to receive light from the integrator.
【請求項25】 請求項24において、前記角度選択用光学要素、前記イン
テグレータ及び前記角度変換用光学要素が全て中空であり且つ互いに一体的に構
成されているランプシステム。
25. The lamp system according to claim 24, wherein the angle selecting optical element, the integrator, and the angle converting optical element are all hollow and integrally formed with each other.
【請求項26】 請求項24において、前記角度選択用光学要素、前記イン
テグレータ及び前記角度変換用光学要素が別個の部品であり且つ前記インテグレ
ータがロケーターピンで位置決めされているランプ。
26. The lamp of claim 24, wherein the angle selecting optical element, the integrator and the angle converting optical element are separate parts and the integrator is positioned with a locator pin.
【請求項27】 請求項24において、前記角度選択用光学要素、前記イン
テグレータ及び前記角度変換用光学要素が別個の部品であり且つ前記角度選択用
光学要素の出力端が面取りされており且つ前記インテグレータの外側表面と線接
触すべく適合されているランプ。
27. The angle selecting optical element, the integrator, and the angle converting optical element according to claim 24, which are separate parts, and the output end of the angle selecting optical element is chamfered, and the integrator. A lamp adapted to make line contact with the outer surface of the.
【請求項28】 請求項24において、前記角度選択用光学要素、前記イン
テグレータ及び前記角度変換用光学要素が別個の部品であり、且つ前記角度選択
用光学要素の出力端及び前記インテグレータの入力端が連れ合い用面取りで適合
されているランプ。
28. The angle selecting optical element, the integrator, and the angle converting optical element according to claim 24, wherein the output end of the angle selecting optical element and the input end of the integrator are separate components. A lamp that has been fitted with a chamfer for mating.
【請求項29】 請求項24において、前記角度選択用光学要素、前記イン
テグレータ及び前記角度変換用光学要素が別個の部品であり且つ前記角度選択用
光学要素の出力端が前記インテグレータと機械的にインターフェースし且つ角度
変換を与えるべく適合されている小さなCPCの形態で湾曲した表面に適合され
ているランプ。
29. The angle selecting optical element, the integrator, and the angle converting optical element are separate components according to claim 24, and an output end of the angle selecting optical element mechanically interfaces with the integrator. And a lamp adapted to a curved surface in the form of a small CPC which is adapted to provide angular conversion.
【請求項30】 光学装置において、 入力面上で光を受取り且つ第一光軸に沿って第一出力面を介して第一極性の光
を透過させ且つ第二出力面を介して第二極性の光を反射させるべく適合されてい
る偏光子立方体、 前記第二極性の光を前記第一極性と同一の極性のものへ変換させるために前記
第二出力面に近接して位置されている偏光回転子、 前記偏光回転子からの光を前記第一出力面を介して透過された光と同一の方向
に進行すべく指向させるミラー、 を有している光学装置。
30. In an optical device, receiving light on an input surface and transmitting light of a first polarity along a first optical axis through a first output surface and a second polarity through a second output surface. A polarizer cube that is adapted to reflect light, a polarization positioned proximate to the second output surface for converting the light of the second polarity to one of the same polarity as the first polarity. An optical device comprising: a rotator; and a mirror that directs the light from the polarization rotator to travel in the same direction as the light transmitted through the first output surface.
【請求項31】 光学管、 その中にレンズを受納し且つ固定すべく適合されているレンズ管、 前記レンズ管の第一端部へ接続されており光軸に沿っての光学的整合を与える
ためにアパーチャランプに関する対応する特徴部と連れ合うべく適合されている
構造的特徴部を画定している第一フランジ、 前記レンズ管の出力端部へ接続されており、包囲体上の対応する特徴部と連れ
合うべく適合されている構造を画定する第二フランジ、 を有しており、アパーチャランプが前記包囲体内へ光を供給するために適切な整
合状態に保持されている光学管。
31. An optical tube, a lens tube adapted to receive and secure a lens therein, an optical tube connected to a first end of said lens tube for optical alignment along an optical axis. A first flange defining a structural feature adapted to mate with a corresponding feature on the aperture lamp for providing a corresponding flange on the enclosure, connected to the output end of the lens tube. An optical tube having a second flange defining a structure adapted to mate with a feature, the aperture lamp being held in proper alignment for delivering light into said enclosure.
【請求項32】 ランプシステムにおいて、 RF駆動型光源、 前記RF駆動型光源へ装着されているレンズ管、 前記レンズ管と前記光源との間に位置決めされており且つ前記光源からのEM
Iを減少させるべく適合されているRFチョーク、 を有しているランプシステム。
32. A lamp system comprising: an RF driven light source; a lens tube attached to the RF driven light source; an EM positioned between the lens tube and the light source and from the light source.
A lamp system having an RF choke adapted to reduce I.
【請求項33】 請求項32において、前記RFチョークが導電性メッシュ
スクリーンを有しているランプシステム。
33. The lamp system according to claim 32, wherein the RF choke comprises a conductive mesh screen.
【請求項34】 ランプシステムにおいて、 長さと幅と深さとを持っており前記深さが前記長さか又は前記幅のいずれかよ
りもかなり小さい包囲体、 前記包囲体の内側へ光を指向させるべく位置決めされているアパーチャランプ
、 前記アパーチャランプからの光を受取り且つ光出力を前記被包体内においてよ
り均一に分布させる形状とさせるべく適合されているレンズシステム、 を有しているランプシステム。
34. In a lamp system, an enclosure having a length, a width and a depth, the depth being substantially less than either the length or the width, for directing light into the enclosure. A lamp system comprising: an aperture lamp positioned; a lens system adapted to receive light from the aperture lamp and shape the light output to more evenly distribute within the enclosure.
【請求項35】 請求項34において、前記包囲体が標準的な2×2又は2
×4トラフを有しており、且つ前記レンズシステムが前記トラフに関して1つの
寸法においての光の角度範囲を減少させるべく位置決めされている円筒レンズを
有しているランプシステム。
35. The enclosure of claim 34, wherein the enclosure is standard 2 × 2 or 2
A lamp system having a x4 trough and the lens system having a cylindrical lens positioned to reduce the angular range of light in one dimension with respect to the trough.
【請求項36】 プロジェクションシステムにおいて、 無電極光源、 前記無電極光源によって照明されるイメージゲート、 前記イメージゲートからの画像を投影させるために選択的に開閉されるシャッ
ター、 を有しており、前記無電極光源が前記シャッターの開閉に従って変調されるプロ
ジェクションシステム。
36. A projection system, comprising: an electrodeless light source; an image gate illuminated by the electrodeless light source; and a shutter that is selectively opened and closed to project an image from the image gate. A projection system in which an electrodeless light source is modulated according to opening and closing of the shutter.
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