JPH10172326A - 光源の効率向上方法及び高効率ランプ装置 - Google Patents

光源の効率向上方法及び高効率ランプ装置

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JPH10172326A
JPH10172326A JP9310668A JP31066897A JPH10172326A JP H10172326 A JPH10172326 A JP H10172326A JP 9310668 A JP9310668 A JP 9310668A JP 31066897 A JP31066897 A JP 31066897A JP H10172326 A JPH10172326 A JP H10172326A
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light
lamp
image
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lamp device
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Richard M Knox
リチャード・エム・ノックス
Dale S Walker
デール・エス・ウォーカー
William Burton Mercer
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Compaq Computer Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影システムのランプ装置の効率を向上す
る。 【解決手段】 ランプ装置１０Ａの球状体１１の内部１
２には、サルファまたはセレニウム等のフィルが包含さ
れ、球状体１１の外部に配置された電極Ｅへの無線周波
数エネルギでラズマ状態に励起される。反射器のハウジ
ング１４は、パラボラ形状等の反射表面１７を有し、球
状体１１を取り囲むように配置される。光ビーム１９の
経路を横切って配置されたスクリーン１８は、ある種の
色の光を通過させると共に他の光を球状体１１側に反射
させ、スクリーン２１は、ある偏光角の光を通過させる
と共に他を反射させる。これにより、所望の色スペクト
ルで偏光角の光のみを方向２０に放射させ、かつ不所望
の光をリサイクルすることができる。このランプ装置を
投影システムの光源として用いれば効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、加圧状態でのフィル（fi
ll）を含んでいる光源電球を用いている偏光ビームを発
生する、高効率のハイパワー・ランプ装置に関する。な
お、該フィルは、外部に配置された電極で活性化されて
気化されるものである。さらに詳細には、本発明は、ハ
イパワーの電極を含まないランプであって、光エネルギ
が反射体で反射されて該ランプに再指向されることによ
りシステム効率を向上させることができ、システムにお
いて用いることを意図している色（カラー）とは相違す
るカラー・スペクトル部分及び偏光部分の少なくとも一
方を再指向することができるハイパワー・ランプ装置に
関する。さらに、本発明は、上記した本発明のハイパワ
ー・ランプ装置を用いた投影（プロジェクション）シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ハイパワー・ランプは、汎用の白熱ラン
プ及び蛍光ランプ以上に、イルミネーションの用途に広
く用いられている。高密度放電（ＨＩＤ）ランプとして
知られているランプは、電極及びフィルを内蔵したガラ
ス封入体で構成されており、該フィルは、ランプとして
動作するときに気化されてプラズマとなる。最近、スル
ファ（硫黄）又はセレニウム（セレン）、もしくはこれ
らの混合体を含むランプ・フィルを用いたハイパワー・
ランプに関する発明が特許された。“Lamp Including S
ulfur”と題するＤｏｌａｎ等の米国特許第５４０４０
７６号には、少なくとも１気圧のフィルを用いた、電極
を内蔵しないランプについて開示している。このフィル
は、１平方センチ当たり５０Ｗ以上のパワー密度で励起
される。少なくとも１気圧のフィルを用いているアーク
・ランプは、１平方センチ当たり６０Ｗのパワー密度で
励起される。上記米国特許は、本出願において参照され
ている。
【０００３】投影システムは、映画又はテレビジョン・
スクリーンのような大画面上にイメージすなわち画像を
表示するために用いられている。たとえば、前面投影シ
ステムにおいては、イメージ・ビームが、反射型角度変
成（transforming）スクリーンの前面上にイメージ・ソ
ースから照射され、該スクリーンからの反射光が、スク
リーンの前方に位置する視聴者に届くよう構成されてい
る。後面投影システムにおいては、イメージ・ビーム
が、透過型角度変成（transforming）スクリーンの後面
に照射され、そして、該スクリーンの前面に位置する視
聴者に届くように構成されている。
【０００４】米国特許出願０８／５８１１０８（出願
日：１９９５年１２月２９日）には、光学的イメージを
表示するための方法が開示されており、該方法において
は、光学経路に沿ってイメージを該光学経路を横切って
配置された光学デバイスに放射し、そして、該光学デバ
イスでイメージを反射するとともに該光学デバイスを介
してイメージを通過させることによって、イメージの表
示がなされるように構成されている。該米国出願は、本
出願において参照されている。さらに、ヨーロッパ特許
出願０７８３１３３Ａ１（公開日：１９９７年６月９
日、名称：プロジェクテイング・イメージ）も、本出願
において参照されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】投影システムのイメー
ジ・ソースに用いられている光は、高密度で効率的であ
ることが好ましい。しかしながら、ランプからスクリー
ンへの光の伝達行程において、光学的ロスがあり、した
がって、従来例においては効率がさほど高くなかった。
よって、このような非効率を解消してシステムの効率を
向上させることが、本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、効率を改善するために光の再吸収手
法を用いたランプ装置を提供する。本発明はまた、効率
を改善するために、光エネルギを再吸収するランプを用
いた投影ソース又はエンジンを備えた投影システムを提
供する。光エネルギのあるものは、光源（光ソース）に
再指向され、これによりシステム効率を向上させる。ラ
ンプを用いている光学デバイスは、投影システムにおい
て用いられる所望の偏光角及び色（カラー）の光のみを
採用していることが好ましい。したがって、再指向され
た光は、不所望の偏光角及び不所望のカラー・スペクト
ルの部分である。ランプ効率は、光学的ポンピング効果
によって増大する。
【０００７】本発明の改善された高密度ランプを用いれ
ば、反射器を種々の配置に変形して（偏光反射器及びス
ペクトル反射器の両者について）、種々の投影システム
に適用することができる。このように、本発明の方法
は、電極を内蔵していないランプ（電極非内蔵型ラン
プ）から放射された偏光ビームを増強することができ
る。本発明の方法は、無線周波数のエネルギ（または他
の適宜のエネルギ）で電極非内蔵型ランプのパワーリン
グすなわち電力供給を含んでおり、それにより、光ビー
ムを発生するランプ内に光源を生成する。
【０００８】反射器がランプの次に配置されている。光
源によって発生された非使用の光のあるものはランプに
再指向され、該ランプが光エネルギを再吸収することが
できる。該再指向された光は、紫外線、赤外線、及び可
視光線を含んでいる。再指向された光は、光のポンピン
グ効果により、光源の効率を向上させるために用いられ
る再指向された光のあるものは、使用不能な偏光角のも
のであり、これにより、使用可能な光のみがアセンブリ
を介して通過される。電極非内蔵がランプは、高圧及び
低圧のフィルを有する球状体（バルブ）を含んでいる。
該フィルは、球状体の外部に配置される電極から発生さ
れる無線周波数のエネルギにより、プラズマ状態とな
る。好適な実施例においては、フィルは、サルファ、セ
レニウム、または、非水銀金属ハロゲン化物である。
【０００９】本発明はまた、偏光されかつ所望の色（複
数の色でもよい）の光ビームを生成するための高効率の
ランプ装置を提供する。該装置は、室（チャンバー）を
画生する電極非内蔵型のランプ体、すなわち球状体を含
んでいる。フィルが該室に内蔵される。電極がランプ室
の外部に配置されて、フィルを励起するための無線周波
数のエネルギを発生する。それにより、極めて高熱のプ
ラズマ光源を構成するが、電極はプラズマによって生成
される高熱に晒されることがない。このようにする代わ
りに、非水銀金属ハロゲン化物のフィルの場合は、内部
電極を用いることも可能である。
【００１０】反射器は、ランプ体の次に配置され、ラン
プからの光を所定の方向に指向させ、さらに、光ソース
によって放射された光の一部分を該ランプに戻すよう再
指向させる。ランプは、この再指向された光エネルギを
再吸収して、光ソースを増強する。反射器は、ランプ体
のほぼ全体を取り囲むハウジングと、光ビームを受光す
る位置に配置された偏光／干渉フィルタ（たとえば、ダ
イクロイック（dichroic）反射器）を含むことが好まし
い。偏光反射器は、ある偏光の光を通過させ、他の光を
反射させる。干渉フィルタは、所望のカラー・スペクト
ルの光を通過させる。球状体は、中空の内部を有してい
るクオーツ封入体等の高温耐用封入体であることが好ま
しく、該中空の内部には、サルファ、セレニウム、非水
銀金属ハロゲン化物等の、プラズマを形成するために励
起されるフィルを含んでいる。
【００１１】
【発明の実施の態様】図１Ａ及びＢは、本発明に係る高
効率ランプ装置１０Ａの好適な実施例を示している。該
ランプ装置１０Ａは、球状体１１を含み、該球状体の中
空の内部１２には、サルファまたはセレニウム等のフィ
ルが内蔵されている。フィルは、高密度光源（光ソー
ス）を生成するために、プラズマ状態に励起される。こ
の場合、図１Ｂに示された電極Ｅは、内部がプラズマ状
態の球状体１１の高熱に露呈することがなく、フィルを
励起するための無線周波数または他の適宜の周波数のエ
ネルギ（１５０ＭＨｚ〜１００ＧＨｚが好ましい）を供
給する。球状体１１は、上記した米国特許５４０４０７
６号に開示された事項に基づいて構成されることが好ま
しい。また、球状体１１は、光を吸収して再放射する他
のタイプの球状体でもよく、非水銀金属ハロゲン化物を
内蔵するランプ（電極内蔵型、又は非内蔵型）、または
他のタイプのランプを採用することができる。フィルは
高圧状態又は低圧状態のいずれかである。
【００１２】反射器のハウジング１４は、パラボラ形
状、合成パラボラ形状、長楕円形状、多重楕円形状、ま
たは他の適宜のコニカル形状に形成され、図１に示され
るように、球状体１１から離間して該球状体を取り囲む
ように配置される。ハウジング１４は中空であり、壁１
５及び開口側部分１６によって画定されている。壁１５
は、反射表面１７を有している。第１のスクリーン１８
が、球状体１１から開口側部分１６を通って矢印２０の
方向に延びる光ビーム１９の経路を横切って配置されて
いる。第２のスクリーンもまた光ビームの経路１９を横
断して挿入配置されており、、図１に示されるように、
第１のスクリーン１８の球状体１１の側とは反対側に配
置されている。
【００１３】第１のスクリーン１８は、好適には干渉フ
ィルタ（例えば、ダイクロイック・フィルタ、すなわち
ダイクロイック・ミラー）であり、ある種の色の光を反
射して他の色の光を透過させるものである。第１のスク
リーン１８は、所望の色（例えば、ＲＧＢまたはＣＭ
Ｋ）を通過させ、球状体１１及び反射表面１７の方向に
不所望の色を反射させるよう選択されている。所望の色
以外のものを球状体１１の方向に反射させることによっ
て、ランプ装置１０Ａがより効率的になる。これは、再
指向された光が有用な波長のものに変換されるからであ
る。再指向された光は、赤側に少々シフトされて再放射
されるが、これは、適宜のフィルタ選択により、例えば
ガンマ補正または他の公知の技術により、補正すること
ができる。このように、スクリーン１８は不用な波長の
光を反射させてリサイクルしている。図１においては、
ランプ装置１０Ａは、スクリーン１８を反射ハウジング
１４の内部に、スクリーン２１を開口部１６に配置して
おり、これらのスクリーンの端部はそれぞれ、壁１５ま
で延びている。
【００１４】スクリーン２１は、反射偏光器であり、あ
る偏光角の光だけを矢印２０方向に通過させるものであ
る。反射偏光器２１は、不所望の偏光角の光を球状体１
１の方向に反射させる。したがって、図１のランプ装置
１０Ａにおいては、矢印２０の方向に放射される光は、
カラー・スペクトラムが所望の帯域でかつ偏光角が所望
のものとなる。スクリーン２１はスクリーン１８に近接
して球状体１１に向かって配置することもできるが、こ
の場合、図４の関連して以下に説明するように、ランプ
装置１０Ａから照射される光をクリ−ンにするための別
のフィルタが必要となる。これは、スクリーン２１を通
過した偏光された光が壁１５に衝突して反射された場
合、これらの光中のあるものが、不所望の偏光状態にシ
フトされるからである。従って、スクリーン２１は、光
がランプ装置１０Ａ内で再反射しない位置に配置するこ
とが好ましい。ただし、ある種の状態においては、別の
フィルタを用いることもできる。
【００１５】図２には、本発明の第２の実施例のランプ
装置（すなわち、光装置）１０Ｂが示されている。該装
置１０Ｂは、サルファ、セレニウム等のフィルを内蔵す
る内部空間１２を有する球状体１１を備えている。反射
器ハウジング２２は、開口側２３と内部表面２４とを有
し、バラボラ形状等の上記した任意の形状で構成され
る。内部表面２４は、球状体１１によって照射された光
を、開口部２３及び矢印２５の方向に反射させる。図２
の実施例においては、一対のスクリーン２６、２７が、
ハウジング２２の外部に、開口部２３をカバーするよう
に配置されている。図２において、スクリーン２６は干
渉フィルタ（ダイクロイック・フィルタ、すなわちダイ
クロイック・ミラー）であり、所望のスペクトルの色
（たとえば、赤、緑、青）の光のみを通過させる。スク
リーン２６は、最初に光ビームを受光する位置に配置す
ることが好ましく、これは、干渉フィルタが偏光に影響
を及ぼすからである。光ビームを最初に受光するように
スクリーン２６を配置することによって、後に、偏光の
ための反射による光の経路のクリーンアップをする必要
がなくなる。したがって、第２のスクリーン２７は、１
つの偏光角のみを通過させる偏光反射器であることが好
ましい。
【００１６】図３は、本発明の第３の実施例のランプ装
置１０Ｃを示している。図３において、図１及び図２の
実施例と同様に、球状体１１は、その内部１２にサルフ
ァ等の励起されるフィルを内蔵している。中空の反射器
ハウジング２８は、開口側２９と、パラボラ形状等に形
成された内部の反射壁表面３０とを有している。第３の
実施例において、３つの光学的エレメント３１、３２、
３３がハウジング２８の外部に配置され、これらエレメ
ントは、開口端２９から離間しかつ該開口端を覆うよう
に配置されている。エレメント３１は、１つの偏光角の
光のみを通過させる反射偏光器である。エレメント３２
は、例えばダイクロニック・フィルタすなわちミラー等
の干渉フィルタであり、色スペクトルのある範囲の波長
のものを反射して、他の波長のものを通過させるよう構
成されている。図１及び図２の実施例と同様に、図３に
おけるエレメント３２は、好適には、赤、緑及び青を通
過させるように設計される。エレメント３３は、偏光角
を補正するクリーンアップ吸収フィルタであり、該フィ
ルタにより、矢印３４で示される方向に照射される光
は、単一の偏光角となる。これは、エレメント３２がエ
レメント３１を通過した偏光角のものに影響を及ぼすか
らである。
【００１７】図４には、本発明の第４の実施例のランプ
装置１０Ｆが示されている。該ランプ装置は、プラズマ
を生成するために励起されるサルファまたはセレニウム
等のフィルを包含する内部１２を有する球状体１１を具
備している。ハウジング１００は開口側１０２を備え、
反射器ハウジング１０４は内部に反射面１０６を備えて
いる。エレメント１０８、１１０は、図２におけるスク
リーン２６、２７と同一のものである。エレメント１０
８は、ある色の光のみを通過させるための、ダイクロイ
ック・フィルタすなわちダイクロイック・ミラー等から
なる干渉フィルタである。エレメント１１０は、所定の
偏光角のもののみを通過させる反射偏光器である。装置
１０Ｆによって照射される光は、矢印１１２の方向に放
射され、かつ赤、緑、及び青等の所定の色で、しかも単
一の偏光角となる。エレメント１０８、１１０に加え
て、ランプ装置１０Ｆは偏光フィルタ１１４を備えるこ
ともできる。該フィルタ１１４は、図３のエレメント３
３と同一である。球状体すなわちランプ１１からの光が
干渉フィルタ１０８及び反射偏光器１１０を通過する
と、その光は単一の偏光角となる。反射面１０６で反射
されると、光の偏光角は変化する。したがって、クリー
ンアップ偏光フィルタ１１４を設けて、すべての光が単
一の偏光角となることを確実にする。このような構成
は、ある種の環境において必要となるであろう。
【００１８】図５には本発明の第５の実施例のランプ装
置１０Ｇが示されている。該ランプ装置１０Ｇは、プラ
ズマを生成するために励起されるサルファまたはセレニ
ウム等のフィルを包含する内部１２を有する球状体１１
を具備している。反射ハウジング１１６は、開口側１２
０を有する内部反射面１１８を備えている。エレメント
１２２、１２４は、図２におけるスクリーン２６、２７
と同一のものである。エレメント１２２は、ある色の光
のみを通過させるための、ダイクロイック・フィルタす
なわちダイクロイック・ミラー等からなる干渉フィルタ
である。エレメント１２４は、所定の偏光角の光のみを
通過させる反射偏光器である。装置１０Ｇによって照射
される光は、矢印１２６の方向に放射され、かつ赤、
緑、及び青等の所定の色で、しかも単一の偏光角とな
る。第５の実施例においては、反射ハウジング１１６の
開口部１２８に球状体すなわちランプ１１が配置されて
いる。ランプ１１は、矢印１３０で示される方向にのみ
光を放射することが好ましい。これは、例えば、ランプ
１１自身に反射面を設けることによって実現できる。第
５の実施例において、反射ハウジング１１６及びランプ
１１は、図１〜図４に示した第１〜第４の実施例のいず
れかと同様に構成することができる。その他、種々のハ
ウジング構造を用いることができることは言うまでもな
い。
【００１９】図６には本発明の第６の実施例のランプ装
置１０Ｄが示されている。該ランプ装置１０Ｄは、プラ
ズマを生成するために励起されるサルファまたはセレニ
ウム等のフィルを包含する内部１２を有する球状体１１
を具備している。反射ハウジング３５は、開口側３６を
備えている。内部の反射面３７は、凹部３８、３９を有
する２つのパラボラ形状に形成されている。エレメント
４０、４１は、図２におけるスクリーン２６、２７と同
一のものである。エレメント４０は、ある色の光のみを
通過させるための、ダイクロイック・フィルタまたはダ
イクロイック・ミラー等からなる干渉フィルタである。
エレメント４１は、所定の偏光角の光のみを通過させる
反射偏光器である。装置１０Ｄによって照射される光
は、矢印４２の方向に放射され、かつ赤、緑、及び青等
の所定のカラーでしかも単一の偏光角となる。
【００２０】図７には本発明の第７の実施例のランプ装
置１０Ｅが示されている。該ランプ装置１０Ｅは、励起
されるサルファまたはセレニウム等のフィルを包含する
内部１２を有する球状体１１を具備している。中空の環
状の反射ハウジング４３は、開口側４４を備え、該開口
側４４はエレメント４５で閉鎖されている。ハウジング
４３の反射壁面４９は、図７の断面図に示されるよう
に、一対の凹部４７、４８を備えている。エレメント４
６は、エレメント４５と離間して配置されている。図２
及び図４に示された実施例と同様に、エレメント４５
は、ある色の光のみを反射させて他のもの通過させる、
ダイクロイック・フィルタまたはダイクロイック・ミラ
ー等からなる干渉フィルタである。エレメント４６は、
所定の偏光角の光のみを通過させる反射偏光器である。
【００２１】図８には本発明の第８の実施例のランプ装
置１０Ｈが示されている。該ランプ装置１０Ｈは、励起
されるサルファまたはセレニウム等のフィルを包含する
内部１２を有する球状体１１を具備している。なお、こ
のようにする代わりに、球状体１１として、非水銀金属
ハロゲン化物ランプのような、光を再吸収して再放射す
るタイプのものを採用することができる。中空の環状の
反射ハウジング１３２は、開口側１３４を備え、該開口
側１３４はエレメント１３６で閉鎖されている。エレメ
ント１３８は、ランプすなわち球状体１１に近接して反
射ハウジング１３２内に配置されている。該ハウジング
１３２は、内部に反射面１４０を有し、また、２つのパ
ラボラ形状の凹部１４２、１４４を備えている。図２の
実施例と同様に、エレメント１３８は、ある色の光のみ
を反射させて他のもの通過させる、ダイクロイック・フ
ィルタまたはダイクロイック・ミラー等からなる干渉フ
ィルタである。エレメント１３６は、所定の偏光角の光
のみを通過させる反射偏光器である。
【００２２】第８の実施例の構成は、図１の第１の実施
例の構成と対応しているが、前者は２つのパラボラ形状
の反射構造であり、後者が単一のパラボラ形状の反射構
造である点で相違しているだけである。同様に、図１〜
図５に示された実施例において、反射器の形状を単一の
パラボラ形状から２つのパラボラ形状に偏光することが
できることは、言うまでもない。さらに、図２、３、６
及び７のフィルタ用のエレメントは、反射ハウジングか
ら離間して配置されているが、該反射ハウジングと接触
状態で一体的に配置することもできる。
【００２３】以上のように、第１〜第８の実施例のラン
プ装置１０Ａ〜１０Ｈは、従来例の構成に比べて、より
効率的である。例えば、スペクトル及び偏光角等におけ
る、不所望の成分を有する光をすべて球状体１１に向け
て反射させ、該球状体に再吸収及び再放射させるよう構
成されている。そして、最終的には、所望の性質の光の
みが放射されることになる。このように、不所望の光を
再吸収及び再放射することによって、ランプ装置１０Ａ
〜１０Ｈの効率、すなわち、供給電力に対する得られた
所望光の比率として測定される値が増大する。本発明の
すべての実施例において、自身を破壊することなくエネ
ルギの再吸収及び再転送が可能なランプであれば、任意
のものを採用することができる。
【００２４】図９及び図１０を参照して、本発明の他の
実施例である投影（プロジェクション）ビデオ・システ
ム６０を説明する。該システム６０は、線形の反射偏光
器６２と収色性のリターダ６４を備えており、これら
は、映写されたイメージ６６の光を表示スクリーン６８
から反射させる一方で、該光がスクリーン６８を通過す
ることができるようにするものである。反射偏光器６２
は、汎用の吸収偏光器と同様に機能する線形偏光器であ
り、通過しない光のほとんどを吸収することなく反射さ
せることができることが望ましい。すなわち、反射偏光
器６２は、垂直偏光されたほとんどの光波を通過させ、
水平偏光されたほとんどの光波を反射させるものであ
る。反射偏光器６２は、適宜の反射偏光材料、例えば、
Minnesota Mining & Manufacturing Companyから入手可
能な、２重輝度増長フィルム（ＤＢＥＦ）材料を用いて
形成される。反射偏光器６２は、スクリーン６８の直後
に配置され、インデックスが一致している接着層７０に
よって、該スクリーン６８に接着されている。収色性リ
ターダ６４は、好適には１／４波長リターダである。
【００２５】投影システム６０のイメージ・ソース７６
は、入力ケーブル７８を介して到来する電気信号を受け
取り、該信号を光学的イメージ６６に変換する。該イメ
ージ６６を生成するための電気信号の形態は、種々のも
のが採用可能であるが、例えば、アンテナ、ケーブル線
等を介して受信されてビデオ受信機で処理されたテレビ
ジョン信号、及びコンピュータ・システムによって生成
されたコンピュータ・ビデオ信号を含むことができる。
イメージ・ソース７６は、液晶表示（ＬＣＤ）プロジェ
クタ等のイメージ映写機構（エンジン）であることが好
ましい。しかしながら、本発明の投影システム６０で
は、図１〜図８に示された高密度高効率のランプ装置１
０Ａ〜１０Ｈのいずれかを、イメージ・ソース７６とし
て用いることが好ましい。
【００２６】イメージ・ソース７６がイメージ６６を第
１のミラー８２に向けて第１の光学経路Ｄ１に沿って投
影すると、第１のミラー８２が該イメージを反射して第
２の光学経路Ｄ２に沿ってスクリーン６８に向ける。イ
メージ６６の光がスクリーン６８に届く前に該光を水平
偏光する必要があるので、イメージ・ソース７６は、図
１〜図８のランプ装置１０Ａ〜１０Ｈのように、偏光さ
れた光を生成する必要がある。汎用されている投影機構
（エンジン）を用いることも可能である。この場合は、
例えば図９に示すように、汎用の線形偏光フィルタ８０
をイメージ・ソース７６とスクリーン６８との間の光学
経路Ｄ１、Ｄ２のいずれかを横断して配置する必要があ
る。偏光フィルタ８０が第１のミラー８２の前段の光学
経路Ｄ１に挿入された場合は、別の偏光フィルタ（不図
示）を第２の光学経路Ｄ２中の第１のミラー８２の近傍
に配置して、第１のミラー８２での反射によって生じる
不所望な歪曲光をフィルタリングすることが好ましい。
【００２７】イメージ中の水平偏光された光がスクリー
ン６８に向かうと、該光は線形反射偏光器６２に衝突す
る。光が水平偏光されているので、反射偏光器６２はイ
メージ６６のほとんどすべてを、スクリーン６８から反
射させて光学経路Ｄ３に沿って第２のミラー７２に向け
る。光が第２のミラー７２に到来すると、１／４波長収
色性リターダ６４を通過する。そして光は第２のミラー
７２で反射され、光学経路Ｄ４に沿ってスクリーン６８
に向けられる。スクリーン６８に到着する前に、光は１
／４波長収色性リターダ６４を再度通過し、これによ
り、光の偏光角が再度回転されて垂直方向の偏光とな
る。
【００２８】このようにして垂直偏光された光が線形反
射偏光器６２に再度到着すると、反射偏光器６２はスク
リーン６８の後面６９に光を通過させる。すべてのイメ
ージに対して、反射偏光器６２を含んだスクリーン６８
は、ある場合はミラーとして機能し、他の場合は後面投
影画像スクリーンとして機能する。これにより、投影シ
ステム６０が比較的長い光学経路（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋
Ｄ４）を有することになる。反射偏光器６２とスクリー
ン６８との間に、線形の吸収偏光器（不図示）を配置し
て、システムにおける反射によって生じる不所望な歪曲
光をフィルタリングするように構成してもよい。上記し
たように、投影システム６０に図１〜図８のランプ装置
１０Ａ〜１０Ｈを用いることが好ましく、これらランプ
装置の効率が高いために、投影システム６０の効率を向
上させることができる。
【００２９】本発明を好適な実施例について詳細に説明
したが、本発明の技術的範囲内で種々の変形変更が可能
であることは当業者に明らかであろう。、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のランプ装置の第１の好適な実施例の断
面図及び一部断片図である。
【図２】本発明のランプ装置の第２の好適な実施例の断
面図である。
【図３】本発明のランプ装置の第３の好適な実施例の断
面図である。
【図４】本発明のランプ装置の第４の好適な実施例の断
面図である。
【図５】本発明のランプ装置の第５の好適な実施例の断
面図である。
【図６】本発明のランプ装置の第６の好適な実施例の断
面図である。
【図７】本発明のランプ装置の第７の好適な実施例の断
面図である。
【図８】本発明のランプ装置の第２の好適な実施例の断
面図である。
【図９】本発明の後面投影ビデオ・システムの好適な実
施例の側面図である。
【図１０】本発明の後面投影ビデオ・システムの好適な
実施例の側面である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 61/40 Ｈ０１Ｊ 61/40 65/00 65/00 Ａ (71)出願人 591030868 20555 Ｓｔａｔｅ Ｈｉｇｈｗａｙ 249，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ 77070，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏ ｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 デール・エス・ウォーカー アメリカ合衆国テキサス州77065，ヒュー ストン，アドヴァンス・ドライブ 12318 (72)発明者 ウィリアム・バートン・マーサー アメリカ合衆国テキサス州77379，スプリ ング，マカシン・ベンド 6603

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源の効率を向上させる方法において、 （ａ）使用可能な部分及び使用不能な部分を含んでいる
    光ビームを放射する光源を生成するランプを提供するス
    テップと、 （ｂ）光源から発生された光ビームの使用不能な部分の
    一部をランプに再指向させて、光源に光エネルギを再吸
    収させるステップと、 （ｃ）再指向された光を用いて光源の効率を向上させる
    ステップとからなることを特徴とする光源効率向上方
    法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、ステップ
    （ａ）は、フィルを内蔵した球状体をランプとして選択
    するステップと、球状体の外部に配置された電極によっ
    て、該球状体に電力供給を行うステップとを含んでいる
    ことを特徴とする光源効率向上方法。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の方法において、フ
    ィルは、スルファ、セレニウム、及び金属ハロゲン化物
    の１つ又は複数で構成されていることを特徴とする光源
    効率向上方法。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれかに記載の方法にお
    いて、ランプはフィルを充填した密封球状体を含んでお
    り、ステップ（ａ）はフィルを励起してプラズマを生成
    するステップを含んでいることを特徴とする光源効率向
    上方法。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれかに記載の方法にお
    いて、ステップ（ａ）は、放射された光をフィルタリン
    グして偏光された光ビームを生成するステップを含んで
    いることを特徴とする光源効率向上方法。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれかに記載の方法にお
    いて、該方法はさらに、反射フィルタを用いて光ビーム
    をフィルタリングするステップを含んでいることを特徴
    とする光源効率向上方法。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の方法において、反射フィ
    ルタは、干渉フィルタであることを特徴とする光源効率
    向上方法。
  8. 【請求項８】 請求項６記載の方法において、反射フィ
    ルタは、ダイクロイック・フィルタであることを特徴と
    する光源効率向上方法。
  9. 【請求項９】 請求項６記載の方法において、反射フィ
    ルタは、赤、青、及び緑以外のすべての光を反射するよ
    う構成されていることを特徴とする光源効率向上方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９いずれかに記載の方法に
    おいて、ステップ（ｂ）において、光源からの光ビーム
    を受光するように偏光反射器が位置決めされており、偏
    光反射器は、ある偏光角の光を通過させて、他の光を光
    源に戻すよう反射させるよう構成されていることを特徴
    とする光源効率向上方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０記載の方法において、
    該方法はさらに、 （ｄ）光ビームの部分を光源として用いてイメージを形
    成し、該イメージが光学経路に沿ってデイスプレイ面に
    投影されるステップを含み、ステップ（ｄ）において光
    ビームが光源として用いられてイメージを形成する前
    に、ステップ（ｂ）が実行されることを特徴とする光源
    効率向上方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、該方
    法はさらに、 （ｅ）光学経路を横切って光学デバイスを挿入するステ
    ップと、 （ｆ）第１の時点において、光学デバイスからイメージ
    を反射させるステップと、 （ｇ）第１の時点とは異なる第２の時点において、イメ
    ージが光学デバイスを通過するようにするステップとを
    含んでいることを特徴とする光源効率向上方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２記載の方法におい
    て、光学デバイスは、デイスプレイ面にほぼ並行に配置
    されていることを特徴とする光源効率向上方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１１〜１３いずれかに記載の方
    法において、光学デバイスはデイスプレイ面に近接して
    配置されていることを特徴とする光源効率向上方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１１〜１４いずれかに記載の方
    法において、光学デバイスはデイスプレイ面に付着して
    いることを特徴とする光源効率向上方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１１〜１５いずれかに記載の方
    法において、デイスプレイ面は、ビデオ表示スクリーン
    であることを特徴とする光源効率向上方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１１〜１６いずれかに記載の方
    法において、該方法はさらに、イメージを１回以上反射
    させるステップを含んでいることを特徴とする光源効率
    向上方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１１〜１６いずれかに記載の方
    法において、該方法はさらに、イメージを２回以上反射
    させるステップを含んでいることを特徴とする光源効率
    向上方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１１〜１８いずれかに記載の方
    法において、光学デバイスからの反射は、該光学デバイ
    スをイメージが通過する前に実行されることを特徴とす
    る光源効率向上方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１１〜１９いずれかに記載の方
    法において、該方法はさらに、光学デバイスに第１の時
    点で第１の方向に偏光したイメージを供給し、第１の時
    点とは異なる第２の時点で第１の方向とは異なる第２の
    方向に偏光したイメージを供給するステップを含んでい
    ることを特徴とする光源効率向上方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１１〜１９いずれかに記載の方
    法において、該方法はさらに、イメージが光学デバイス
    を通過する前に、少なくとも１度イメージの偏光角を回
    転させることを特徴とする光源効率向上方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１１〜１９いずれかに記載の方
    法において、該方法はさらに、光学デバイスをイメージ
    が通過する前に、イメージの偏光角が２回回転されるこ
    とを特徴とする光源効率向上方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１１〜２２いずれかに記載の方
    法において、該方法はさらに、少なくとも１つの線形吸
    収偏光器を介してイメージを通過させるステップを含ん
    でいることを特徴とする光源効率向上方法。
  24. 【請求項２４】 光ビームを生成する高効率のランプ装
    置において、使用可能な部分及び使用不能な部分の両方
    を含んでいる光ビームを放射し、室を画成するランプ
    と、ランプが光エネルギ再吸収して効率が向上するよう
    に、発生された光ビームの使用不能な部分の一部をラン
    プに再指向させるよう配置された反射器とからなること
    を特徴とするランプ装置。
  25. 【請求項２５】 請求項２４記載のランプ装置におい
    て、該装置はさらに、ランプ室の外に配置された電極で
    あって、フィルを励起する無線周波数のエネルギを生成
    して、光ビームを放射する高熱のプラズマ光源を形成す
    る電極を有しており、該電極がプラズマで生じた高熱に
    露呈されないように構成されていることを特徴とするラ
    ンプ装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２４又は２５記載のランプ装置
    において、反射器は光ビームを受け取って偏光するよう
    配置された偏光フィルタを含んでいることを特徴とする
    ランプ装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２６記載のランプ装置におい
    て、偏光フィルタは、ある偏光角の光を通過させ、他の
    ものを反射するよう構成されていることを特徴とするラ
    ンプ装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２４〜２７いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、該装置はさらに、偏光フィルタから
    の光の偏光角を補正する吸収フィルタを含んでいること
    を特徴とするランプ装置。
  29. 【請求項２９】 請求項２４〜２８いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、ランプは、セレニウム、スルファ、
    及び金属ハロゲン化物の中から少なくとも１つ選択され
    たフィルを内包していることを特徴とするランプ装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２４〜２９いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、ランプは球状体で構成されているこ
    とを特徴とするランプ装置。
  31. 【請求項３１】 請求項２４〜３０いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、該装置はさらに、ビーム中の所望の
    色ではない光を反射するよう配置されたフィルタを備え
    ていることを特徴とするランプ装置。
  32. 【請求項３２】 請求項２４〜３０いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、該装置はさらに、赤、緑、及び青以
    外の光を反射する干渉フィルタを含んでいることを特徴
    とするランプ装置。
  33. 【請求項３３】 請求項２４〜３２いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、反射器は、ランプ本体のほぼ全外面
    にわたって延在するよう構成されていることを特徴とす
    るランプ装置。
  34. 【請求項３４】 請求項２４〜３３いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、反射器は、ランプ体の周りに位置す
    る壁を備えており、該壁は反射器の一端に光ビームが通
    過できる開口を有していることを特徴とするランプ装
    置。
  35. 【請求項３５】 請求項３４記載のランプ装置におい
    て、偏光フィルタは開口を横断して位置決めされている
    ことを特徴とするランプ装置。
  36. 【請求項３６】 請求項３４又は３５記載のランプ装置
    において、該装置はさらに、開口を横切って配置された
    干渉フィルタを備えていることを特徴とするランプ装
    置。
  37. 【請求項３７】 請求項３４又は３５記載のランプ装置
    において、該装置はさらに、開口を横切って配置された
    ダイクロイック・フィルタを備えていることを特徴とす
    るランプ装置。
  38. 【請求項３８】 請求項２４〜３７いずれかに記載のラ
    ンプ装置において、該装置はさらに、 デイスプレイ面と、 ビーム中の使用可能な光の部分からイメージを生成する
    イメージ・ソースとを含み、ビームがデイスプレイ面ま
    で光学経路を進行し、かつ、イメージ・ソースによって
    ビームが使用される前に、反射器が使用不能な光ビーム
    の部分をランプに再指向することができるよう構成され
    ていることを特徴とするランプ装置。
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