DE19826509A1 - Dichroitic filter for optical illumination system - Google Patents
Dichroitic filter for optical illumination systemInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dichroitischen Filter, der eine Funktion zum Zersetzen von auf seiner Oberfläche anhaftenden Schmutz aufweist, sowie auf ein optisches Beleuchtungssystem, das mit einem diese Funktion aufweisenden optischen Element ausgerüstet ist.The present invention relates to a dichroic filter which a function of decomposing adherent on its surface Has dirt, as well as on an optical lighting system that with is equipped with an optical element having this function.
Als herkömmliches optisches Beleuchtungssystem ist ein Flüssigkristall videoprojektor bekannt, bei dem ein Lichtstrom (Lichtfluß) durch ein Flüssigkristallfeld hindurchgeht, so daß der Lichtstrom Bildinformation trägt, die auf dem Flüssigkristallfeld angezeigt ist und der den diese Bild information tragenden Lichtstrom auf einen Schirm projiziert. Ein derartiges optisches Beleuchtungssystem umfaßt optische Elemente, wie eine Licht quelle, ein dichroitischer Filter zum Zerlegen eines von der Lichtquelle emittierten Lichtstroms in die drei Hauptfarbkomponenten B, G und R, Flüssigkristallfelder zum Anzeigen von Bildern, die den Lichtströmen der einzelnen Zerlegungskomponenten entsprechen, ein optisches Projektions system zum Kombinieren der Lichtströme der einzelnen Komponenten, die durch die Flüssigkristallfelder hindurchgegangen sind und zum Ausstrahlen des kombinierten Lichtstroms, einen Reflexionsspiegel zum Reflektieren des Lichtstroms in eine gewünschte Richtung u. dgl.A liquid crystal is a conventional optical lighting system Video projector known in which a luminous flux (luminous flux) through a Liquid crystal panel passes through, so that the luminous flux image information which is displayed on the liquid crystal panel and which this image information-carrying luminous flux projected onto a screen. Such a thing optical lighting system includes optical elements, such as a light source, a dichroic filter to disassemble one from the light source emitted luminous flux into the three main color components B, G and R, Liquid crystal panels for displaying images that reflect the luminous flux of the correspond to individual disassembly components, an optical projection system for combining the luminous flux of the individual components have passed through the liquid crystal panels and emitted of the combined luminous flux, a reflection mirror for reflecting the Luminous flux in a desired direction u. the like
In einem optischen Beleuchtungssystem wie ein Flüssigkristallvideoprojek tor tritt innerhalb des optischen Systems aufgrund der von der Lichtquelle während ihres Einsatzes abgestrahlten Wärme eine Luftkonvektion auf. Während aufgrund dieser Konvektion Luft von außen (äußere Luft, Außen luft) in das optische System eintritt, kann die Oberfläche eines optischen Elements wie der oben erwähnte dichroitische Filter und das Flüssigkristall feld mit organischer Materie verunreinigt werden, die in der Außenluft enthalten ist, wodurch das optische Leistungsvermögen des optischen Beleuchtungssystems beeinträchtigt wird. Insbesondere in einer Tempera turumgebung, in der Tau- bzw. Feuchtigkeitskondensation auftritt, kann Schmutz fest an dem optischen Element anhaften. Man mag in diesem Fall daran denken, den Schmutz vom optischen Element abzuwischen. Da aber ein optisches Beleuchtungssystem, wie etwa ein Flüssigkristallvideo projektor in eine Beleuchtungseinrichtung eingebaut ist, ist es viel schwieri ger, das optische Element abzuwischen, als wenn dieses nach außen freiliegen würde. Selbst wenn Schmutz abgewischt werden kann, wird es Zeit und Arbeit kosten und das optische Element kann während des Abwischens beschädigt werden.In an optical lighting system like a liquid crystal video project Tor occurs within the optical system due to the light source radiated heat during use uses air convection. While due to this convection air from outside (outside air, outside air) enters the optical system, the surface of an optical Elements such as the dichroic filter and the liquid crystal mentioned above field contaminated with organic matter in the outside air is included, which increases the optical performance of the optical Lighting system is affected. Especially in a tempera environment in which dew or moisture condensation occurs Dirt adheres firmly to the optical element. One likes in this case remember to wipe the dirt off the optical element. Here but an optical lighting system such as a liquid crystal video projector is built into a lighting device, it is much more difficult it is easier to wipe the optical element than if it were to be wiped out would be exposed. Even if dirt can be wiped, it will It costs time and labor and the optical element can be used during the Wiping can be damaged.
Angesichts dessen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen dichroitischen Filter bereitzustellen, der die Zeit und den Aufwand zum Abwischen von Schmutz von der Oberfläche erspart und ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Beleuchtungssystem mit einem entsprechenden optischen Element wie etwa ein derartiger dichroitischer Filter bereitzustellen.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a provide dichroic filter that takes the time and effort to Wiping dirt from the surface saves and furthermore it is one Object of the invention, an optical lighting system with a corresponding optical element such as such a dichroic Provide filters.
Der dichroitische Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt ein transparentes Substrat, eine auf einer Oberfläche des trans parenten Substrats gebildete dichroitische Schicht und eine Halbleiter- Photokatalysatorschicht, die auf einer zum transparenten Substrat ent gegengesetzten Oberfläche der dichroitischen Schicht oder/und auf einer zur dichroitischen Schicht entgegengesetzten Oberfläche des transparenten Substrats gebildet ist.The dichroic filter in accordance with the present invention comprises a transparent substrate, one on a surface of the trans Parent substrate formed dichroic layer and a semiconductor Photocatalyst layer, which ent on a transparent substrate opposite surface of the dichroic layer or / and on a surface of the transparent opposite to the dichroic layer Substrate is formed.
Bevorzugt ist die Halbleiter-Photokatalysatorschicht aus einem Material hergestellt, das aus der Gruppe bestehend aus Titanoxid, Zinkoxid, Eisen oxid und Wolframoxid gewählt ist.The semiconductor photocatalyst layer is preferably made of one material manufactured from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, iron oxide and tungsten oxide is selected.
In diesem Fall enthält die Halbleiter-Photokatalysatorschicht bevorzugt ein Metall und/oder Metalloxid, welches von dem oben erwähnten einen Material verschieden ist, um eine photokatalytische Wirkung des Halbleiter- Photokatalysators zu aktivieren.In this case, the semiconductor photocatalyst layer preferably contains one Metal and / or metal oxide, which of the above-mentioned one Material is different in order to have a photocatalytic effect of the semiconductor To activate photocatalyst.
Das optische Beleuchtungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegen den Erfindung umfaßt eine Lichtquelle und wenigstens ein optisches Element zum Reflektieren oder Durchlassen durch dieses eines von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtstroms entlang einer optischen Achse, wobei auf wenigstens einer Oberfläche des optischen Elements eine Halbleiter-Photokatalysatorschicht gebildet ist.The lighting optical system in accordance with the present the invention comprises a light source and at least one optical Element for reflecting or transmitting through this one of the Light source emitted luminous flux along an optical axis, wherein on at least one surface of the optical element Semiconductor photocatalyst layer is formed.
Bevorzugt ist die Halbleiter-Photokatalysatorschicht im optischen Beleuch tungssystem aus einem Material hergestellt, das aus der aus Titanoxid, Zinkoxid, Eisenoxid oder Wolframoxid bestehenden Gruppe gewählt ist.The semiconductor photocatalyst layer is preferably in optical illumination system made of a material made of titanium oxide, Zinc oxide, iron oxide or tungsten oxide existing group is selected.
In diesem Fall enthält die Halbleiter-Photokatalysatorschicht bevorzugt ein Metall und/oder Metalloxid, welches von dem oben erwähnten einen Material verschieden ist, um eine Photokatalysatorwirkung des Halbleiter- Photokatalysators zu aktivieren.In this case, the semiconductor photocatalyst layer preferably contains one Metal and / or metal oxide, which of the above-mentioned one Material is different in order to have a photocatalyst effect of the semiconductor To activate photocatalyst.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.In the following, the invention will be explained in more detail using exemplary embodiments explained.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration eines dichroiti schen Filters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und Fig. 1 is a sectional view showing the configuration of a rule dichroic filter in accordance with an embodiment of the present invention; and
Fig. 2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines optischen Projek tionssystems für einen Flüssigkristallvideoprojektor zeigt; es handelt sich um eine Ausführungsform des optischen Beleuch tungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin dung. Fig. 2 is a view showing the configuration of a projection optical system for a liquid crystal video projector; it is an embodiment of the optical lighting system in accordance with the present invention.
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.The following are embodiments of the present invention Explained with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration eines dichroitischen Filters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein dichroitischer Spiegel 1 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine dichroitische Schicht 3, die auf einer Oberfläche eines transparenten Substrats 2 gebildet ist, sowie eine auf einer Oberfläche der dichroitischen Schicht 3 gebildete Photokatalysatorschicht 4, insbesondere Halbleiter- Photokatalysatorschicht 4. Fig. 1 is a sectional view showing the configuration of a dichroic filter in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, a dichroic mirror 1 according to an embodiment of the present invention comprises a dichroic layer 3 formed on a surface of a transparent substrate 2 and a photocatalyst layer 4 formed on a surface of the dichroic layer 3 , particularly Semiconductor photocatalyst layer 4 .
Als transparentes Substrat 2 kann beispielsweise eine transparente Glas schicht, eine transparente Kunststoffschicht, ein transparenter Kunststoff film o. dgl. verwendet werden.For example, a transparent glass layer, a transparent plastic layer, a transparent plastic film or the like can be used as the transparent substrate 2 .
Die dichroitische Schicht 3, die z. B. durch abwechselnd geschichtete Schichten von Siliziumoxid und Titanoxid gebildet ist, läßt beispielsweise nur Licht mit einer Wellenlänge durch, die nicht kürzer als 500 nm ist, während Licht mit einer kürzeren Wellenlänge reflektiert wird.The dichroic layer 3 , the z. B. is formed by alternately layered layers of silicon oxide and titanium oxide, for example, only lets through light with a wavelength that is not shorter than 500 nm, while light with a shorter wavelength is reflected.
Die Photokatalysatorschicht 4, insbesondere Halbleiter-Photokatalysator schicht 4 ist nicht auf bestimmte Materialien beschränkt, solange es sich um einen Photokatalysator, insbesondere Halbleiter-Photokatalysator, wie etwa bekannte Halbleiter-Photokatalysatoren, handelt. Als spezielle Bei spiele können Halbleiter wie Titanoxid, Zinkoxid, Wolframoxid, Eisenoxid, Zinnoxid, Strontiumtitanat, Wismutoxid, Zirkoniumoxid, Nioboxid, Mischun gen von Titanoxid und Siliciumoxid, Mischungen von Titanoxid und Zinn oxid, Cadmiumsulfid, Galliumphosphid, Eisentitanat u. dgl. genannt werden. Als bevorzugte HalbIeiter-Photokatalysatoren kann Titanoxid, Zinkoxid, Eisenoxid und Wolframoxid aufgelistet werden. The photocatalyst layer 4 , in particular semiconductor photocatalyst layer 4, is not restricted to specific materials, as long as it is a photocatalyst, in particular semiconductor photocatalyst, such as known semiconductor photocatalysts. As special examples, semiconductors such as titanium oxide, zinc oxide, tungsten oxide, iron oxide, tin oxide, strontium titanate, bismuth oxide, zirconium oxide, niobium oxide, mixtures of titanium oxide and silicon oxide, mixtures of titanium oxide and tin oxide, cadmium sulfide, gallium phosphide, iron titanate and the like. Like. Be called. Titanium oxide, zinc oxide, iron oxide and tungsten oxide can be listed as preferred semiconductor photocatalysts.
Das Verfahren zum Anbringen der Halbleiter-Photokatalysatorschicht 4 kann sputtern, CVD (chemische Abscheidung aus der Gasphase), Vaku umbeschichtung, Anstreichen, Sprühbeschichtung, Thermosprühen u. dgl. verwenden, um Beispiele zu nennen. Die Filmdicke muß eine derartige Größenordnung aufweisen, daß sie die optischen Charakteristika des dichroitischen Filters 1 nicht beeinträchtigt und liegt bevorzugt in der Größenordnung von einigen Nanometern.The method for attaching the semiconductor photocatalyst layer 4 can sputter, CVD (chemical vapor deposition), vacuum coating, painting, spray coating, thermospraying and. Use the like, to name examples. The film thickness must be of such a magnitude that it does not impair the optical characteristics of the dichroic filter 1 and is preferably of the order of a few nanometers.
Bei dieser Ausführungsform kann zusätzlich ein Metall und/oder Metalloxid hinzugefügt sein, um die photokatalytische Wirkung des Halbleiterkatalysa tors zu aktivieren. Spezielle Beispiele umfassen Metalle, wie etwa Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Gold, Kupfer u. dgl. sowie Metalloxide wie etwa Rutheniumoxid, Nickeloxid u. dgl.In this embodiment, a metal and / or metal oxide can additionally be added to the photocatalytic effect of the semiconductor catalyst to activate tors. Specific examples include metals such as platinum, Palladium, rhodium, nickel, gold, copper and the like. Like. And metal oxides such as such as ruthenium oxide, nickel oxide and the like. the like
Damit eine derartige Halbleiter-Photokatalysatorschicht 4 eine photokataly tische Wirkung hat, ist Licht mit einer Energie nicht kleiner als die Bandlüc ke des Halbleiter-Photokatalysators erforderlich. Wenn z. B. Titanoxid als der Halbleiter-Photokatalysator verwendet wird, ist Ultraviolettlicht mit einer Wellenlänge nicht länger als 400 nm erforderlich. Beispiele von Lichtquellen, die derartiges Ultraviolettlicht emittieren, umfassen nicht nur weiße Fluoreszenzlampen, sondern auch Xenonlampen, Hochdruckqueck silberlampen (die nur Ultraviolettlicht emittieren) u. dgl.So that such a semiconductor photocatalyst layer 4 has a photocatalytic effect, light with an energy not less than the band gap of the semiconductor photocatalyst is required. If e.g. B. titanium oxide is used as the semiconductor photocatalyst, ultraviolet light with a wavelength not longer than 400 nm is required. Examples of light sources which emit such ultraviolet light include not only white fluorescent lamps but also xenon lamps, high pressure mercury lamps (which only emit ultraviolet light) and the like. the like
Die Halbleiter-Photokatalysatorschicht 4 dieser Ausführungsform zeigt einen sogenannten Selbstreinigungseffekt, bei dem Schmutz aus organi scher Materie durch die Oxidationskraft eines im Valenzband erzeugten positiven Lochs zersetzt wird, wenn der Halbleiter Licht mit einer Energie nicht kleiner als die Bandlücke absorbiert. Wird nämlich die Halbleiter- Photokatalysatorschicht 4 für eine vorbestimmte Zeitdauer mit Licht bestrahlt, das Ultraviolettlicht enthält, wird aktiver Sauerstoff wie etwa Hydroxylradikale (OH), Hyperoxidionen (O2⁻) o. dgl. erzeugt. Aktiver Sauer stoff weist eine sehr hohe Reaktivität auf, da er im Gegensatz zu normalem Sauerstoff in einem angeregten Zustand ist. Zum Beispiel weist ein Hydroxylradikal eine sehr hohe Oxidationskraft von 36 000 K (als Tempera tur ausgedrückt) auf. Ferner weist aktiver Sauerstoff eine lange Lebens dauer auf, so daß er, nachdem er einmal erzeugt ist, sich über die Halbleiter-Photokatalysatorschicht 4 verteilt. Deshalb wird aus organischer Materie bestehender Schmutz u. dgl., der an der Oberfläche des dichroiti schen Filters 1 anhaftet, durch den aktiven Sauerstoff verbrannt, wenn die Halbleiter-Photokatalysatorschicht 4 mit Licht bestrahlt wird, das Ultra violettlicht enthält, wobei der Schmutz zu Wasser und Kohlendioxid zersetzt wird.The semiconductor photocatalyst layer 4 of this embodiment shows a so-called self-cleaning effect in which dirt from organic matter is decomposed by the oxidizing force of a positive hole generated in the valence band when the semiconductor absorbs light with an energy not less than the band gap. Namely, when the semiconductor photocatalyst layer 4 is irradiated with light containing ultraviolet light for a predetermined period of time, active oxygen such as hydroxyl radicals (OH), hyperoxide ions (O 2 ⁻) or the like is generated. Active oxygen has a very high reactivity because, unlike normal oxygen, it is in an excited state. For example, a hydroxyl radical has a very high oxidizing power of 36,000 K (expressed as temperature). Furthermore, active oxygen has a long life, so that once it is generated, it is distributed over the semiconductor photocatalyst layer 4 . Therefore, existing dirt from organic matter. The like, which adheres to the surface of the dichroic filter 1 , is burned by the active oxygen when the semiconductor photocatalyst layer 4 is irradiated with light containing ultra violet light, whereby the dirt is decomposed into water and carbon dioxide.
Bei dem dichroitischen Filter 1 in Übereinstimmung mit dieser Ausführungs form wird also, wenn er mit dem oben erwähnten Licht enthaltend Ultra violettlicht für eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlt wird, Schmutz durch den Selbstreinigungseffekt der HalbIeiter-Photokatalysatorschicht 4 zer setzt. Dementsprechend kann, wenn Licht enthaltend Ultraviolettlicht als das von der Lichtquelle eines den dichroitischen Filter 1 verwendenden optischen Systems emittiert wird, der Schmutz ohne jedes Abwischen daran gehindert werden, hieran anzuhaften, einfach indem wie üblich der dichroitische Filter 1 verwendet wird.In the dichroic filter 1 in accordance with this embodiment, when it is irradiated with the above-mentioned light containing ultra violet light for a predetermined period of time, dirt is decomposed by the self-cleaning effect of the semiconductor photocatalyst layer 4 . Accordingly, when light containing ultraviolet light is emitted as that from the light source of an optical system using the dichroic filter 1 , the dirt can be prevented from adhering to it without wiping simply by using the dichroic filter 1 as usual.
Wenn auch die Halbleiter-Photokatalysatorschicht 4 auf der Oberfläche der dichroitischen Schicht beim dichroitischen Filter 1 gebildet ist, ist es bevorzugt, daß zusätzlich eine Halbleiter-Photokatalysatorschicht auf der rückseitigen Oberfläche des transparenten Substrats gebildet ist, wodurch Schmutz nicht nur daran gehindert werden kann, an der Oberfläche des dichroitischen Filters 1 anzuhaften, sondern auch daran gehindert werden kann, an der rückseitigen Oberfläche des transparenten Substrats 2 anzuhaften. Although the semiconductor photocatalyst layer 4 is formed on the surface of the dichroic layer in the dichroic filter 1 , it is preferable that a semiconductor photocatalyst layer is additionally formed on the back surface of the transparent substrate, whereby dirt can not only be prevented adhering to the surface of the dichroic filter 1 , but can also be prevented from adhering to the back surface of the transparent substrate 2 .
Im folgenden wird eine Ausführungsform des optischen Beleuchtungs systems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erklärt.The following is an embodiment of optical lighting systems in accordance with the present invention.
Fig. 2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines optischen Projektions systems für einen Flüssigkristallvideoprojektor zeigt, der das optische Beleuchtungssystem in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform verwendet. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt das optische Projektionssystem für einen Flüssigkristallvideoprojektor bei dieser Ausführungsform eine Lichtquelle 11, wie etwa eine Xenonlampe oder Hochdruckquecksilber lampe, zum Ausstrahlen eines Lichtstromes, der Ultraviolettlicht enthält, einen Kaltspiegel 12, der stromabwärts der Lichtquelle 11 angeordnet ist, um einen von der Lichtquelle 11 ausgestrahlten Lichtstrom L0 zu reflektie ren, und einen Projektionsabschnitt 13 zum bewirken, daß ein durch den Kaltspiegel 12 reflektierter Lichtstrom L1 Bildinformation trägt, und dann zum Projezieren des Lichtstroms L1 auf einen Schirm. Fig. 2 is a view showing the configuration of a projection optical system for a liquid crystal video projector using the illumination optical system in accordance with this embodiment. As shown in Fig. 2, the projection optical system for a liquid crystal video projector in this embodiment includes a light source 11 such as a xenon lamp or high pressure mercury lamp for emitting a luminous flux containing ultraviolet light, a cold mirror 12 arranged downstream of the light source 11 , to reflect a luminous flux L0 radiated from the light source 11 , and a projection section 13 to cause a luminous flux L1 reflected by the cold mirror 12 to carry image information, and then to project the luminous flux L1 onto a screen.
Der Kaltspiegel 12 ist derart konfiguriert, daß durch ihn vom von der Lichtquelle 11 ausgestrahlten Lichtstrom sichtbares Licht reflektiert und Infrarotlicht durchgelassen wird.The cold mirror 12 is configured such that it reflects visible light from the luminous flux emitted by the light source 11 and allows infrared light to pass through.
Der Projektionsabschnitt 13 umfaßt einen dichroitischen G/BR-Trennspiegel 21 zum Trennen des durch den Kaltspiegel 12 reflektierten Lichtstroms L1 in eine G-Komponente LG und eine BR-Komponente LB, LR, einen dichroiti schen B/R-Trennfilter 22 zum Trennen der durch den dichroitischen Filter 21 isolierten BR-Komponente LB, LR in eine B-Komponente LB und eine R-Komponente LR, ein Flüssigkristallfeld 23B zum Anzeigen eines Bildes für die B-Komponente, ein Flüssigkristallfeld 23G zum Anzeigen eines Bildes für die G-Komponente, ein Flüssigkristallfeld 23R zum Anzeigen eines Bildes für die R-Komponente, einen Aluminiumspiegel (Gesamtreflexions spiegel) 24 zum Reflektieren der G-Komponente LG, die durch den dichroiti schen G/BR-Filter 21 isoliert ist, hin zum Flüssigkristallfeld 23G, einen dichroitischen GR-Kombinierfilter 25 zum Kombinieren der durch das Flüssigkristallfeld 23G durchgelassenen G-Komponente und der durch das Flüssigkristallfeld 23R durchgelassenen R-Komponente, einen dichroiti schen BGR-Kombinierfilter 26 zum Kombinieren der durch den dichroiti schen Filter 25 kombinierten GR-Komponente und der durch das Flüssig kristallfeld 23B durchgelassenen B-Komponente, einen Aluminiumspiegel 27 (Gesamtreflexionsspiegel) zum Reflektieren der B-Komponente, die durch das Flüssigkristallfeld 23B durchgelassen ist, hin zum dichroitischen BGR-Kombinierfilter 26, und ein Projektionsobjektiv 28 zum Bilden eines Bildes aus einem Lichtstrom L2, der durch den dichroitischen BGR-Kombi nierfilter 26 zusammengesetzt ist, auf einem Schirm.The projection section 13 comprises a dichroic G / BR separating mirror 21 for separating the light flux L1 reflected by the cold mirror 12 into a G component LG and a BR component LB, LR, a dichroic B / R separating filter 22 for separating the the dichroic filter 21 isolated BR component LB, LR into a B component LB and an R component LR, a liquid crystal panel 23 B for displaying an image for the B component, a liquid crystal panel 23 G for displaying an image for the G Component, a liquid crystal panel 23 R for displaying an image for the R component, an aluminum mirror (total reflection mirror) 24 for reflecting the G component LG, which is isolated by the dichroic G / BR filter 21 , towards the liquid crystal panel 23 G , a dichroic GR combining filter 25 for combining the G component passed through the liquid crystal panel 23 G and the R component passed through the liquid crystal panel 23 R, a dichroic BGR combining filter 26 for combining the GR component combined by the dichroic filter 25 and the B component passed through the liquid crystal panel 23 B, an aluminum mirror 27 (total reflection mirror) for reflecting the B component by the liquid crystal panel 23 B is passed toward the dichroic BGR combining filter 26 , and a projection lens 28 for forming an image from a luminous flux L2 composed by the dichroic BGR combining filter 26 on a screen.
Bei dieser Ausführungsform ist die oben erwähnte Halbleiter-Photokatalysa torschicht auf einer jeweiligen Oberfläche der optischen Elemente dichroiti scher G/BR-Filter 21, dichroitischer B/R-Trennfilter 22, dichroitische GR-Kombinierfilter 25 und dichroitischer BGR-Kombinierfilter 26, die das optische Projektionssystem für einen Flüssigkristallvideoprojektor bilden, gebildet.In this embodiment, the above-mentioned semiconductor photocatalyst layer on a respective surface of the optical elements is dichroic G / BR filter 21 , dichroic B / R separating filter 22 , dichroic GR combining filter 25 and dichroic BGR combining filter 26 , which the optical Form projection system for a liquid crystal video projector, formed.
Es wird nun die Funktionsweise dieser Ausführungsform erklärt.The operation of this embodiment will now be explained.
Der von der Lichtquelle 11 ausgestrahlte Lichtstrom L10 wird durch den Kaltspiegel 12 zum Projektionsabschnitt 13 reflektiert. Der durch den Kaltspiegel 12 reflektierte Lichtstrom L1 wird durch den dichroitischen G/BR-Trennfilter 21 in die G-Komponente LG und die BR-Komponente LB, LR zerlegt und die somit isolierte G-Komponente LG wird durch den Alumi niumspiegel 24 reflektiert, um das Flüssigkristallfeld 23G zu bestrahlen. Durch ein nicht dargestelltes Anzeigemittel wird ein Bild auf dem Flüssig kristallfeld 23G angezeigt. Nach Hindurchgehen durch das Flüssigkristall feld 23G trägt dementsprechend die G-Komponente LG des Lichtstroms der G-Komponente entsprechende Bildinformationen. The luminous flux L10 emitted by the light source 11 is reflected by the cold mirror 12 to the projection section 13 . The luminous flux L1 reflected by the cold mirror 12 is broken down by the dichroic G / BR separation filter 21 into the G component LG and the BR component LB, LR, and the G component LG thus isolated is reflected by the aluminum mirror 24 to irradiate the liquid crystal panel 23 G. An image on the liquid crystal panel 23 G is indicated by an unillustrated display means. After passing through the liquid crystal panel 23 G, the G component LG of the luminous flux of the G component accordingly carries corresponding image information.
Andererseits wird die durch den dichroitischen G/BR-Trennfilter 21 isolierte BR-Komponente LB, LR durch den dichroitischen B/R-Trennfilter 22 in die B-Komponente LB und die R-Komponente LR getrennt und die somit isolierte B-Komponente LB bestrahlt das Flüssigkristallfeld 23B. Wie beim Flüssigkristallfeld 23G wird ein der B-Komponente entsprechendes Bild auf dem Flüssigkristallfeld 23B angezeigt. Nach Hindurchgehen durch das Flüssigkristallfeld 23B trägt dementsprechend die B-Komponente LB des Lichtstroms der B-Komponente entsprechende Bildinformation.On the other hand, the BR component LB, LR isolated by the dichroic G / BR separating filter 21 is separated into the B component LB and the R component LR by the dichroic B / R separating filter 22 and the B component LB thus isolated is irradiated the liquid crystal panel 23 B. As with the liquid crystal panel 23 G, an image corresponding to the B component is displayed on the liquid crystal panel 23 B. After passing through the liquid crystal panel 23 B, the B component LB of the luminous flux correspondingly carries image information corresponding to the B component.
Die durch den dichroitischen B/R-Trennfilter 22 isolierte R-Komponente LR bestrahlt das Flüssigkristallfeld 23R. Wie bei den Flüssigkristallfeldern 23B und 23G, wird auf dem Flüssigkristallfeld 23R ein der R-Komponente entsprechendes Bild angezeigt. Nach Hindurchgehen durch das Flüssig kristallfeld 23R trägt dementsprechend die R-Komponente LR des Licht stroms der R-Komponente entsprechende Bildinformation.The R component LR isolated by the dichroic B / R separation filter 22 irradiates the liquid crystal panel 23 R. As with the liquid crystal panels 23 B and 23 G, an image corresponding to the R component is displayed on the liquid crystal panel 23 R. After passing through the liquid crystal field 23 R, the R component LR of the luminous flux of the R component accordingly carries corresponding image information.
Von den Komponenten B-Komponente LB, G-Komponente LG und R-Komponente LR, die die auf den Flüssigkristallfeldern 23B, 23G und 23R angezeigten Bildinformationsdaten tragen, werden die G-Komponente LG und die R-Komponente LR durch den dichroitischen GR-Kombinierfilter 25 kombiniert und bestrahlen den dichroitischen BGR-Kombinierfilter 26. Andererseits wird die B-Komponente LB durch den Aluminiumspiegel 27 reflektiert und bestrahlt den dichroitischen BGR-Kombinierfilter 26. Dann werden im dichroitischen BGR-Kombinierfilter 26 die B-Komponente LB, die G-Komponente LG und die R-Komponente LR kombiniert, was den Farbbild information tragenden Lichtstrom L2 ergibt. Der die Farbbildinformation tragende Lichtstrom L2 geht durch das Projektionsobjektiv 28 hindurch, um ein Bild auf einem Schirm zu bilden, der nicht dargestellt ist, wodurch auf dem Schirm ein Farbbild projiziert wird, das die auf den Flüssigkristall feldern 23B, 23G und 23R angezeigten Bilder kombiniert. Of the components B component LB, G component LG and R component LR which carry the image information data displayed on the liquid crystal arrays 23 B, 23 G and 23 R, the G component LG and the R component LR are replaced by the dichroic GR combination filter 25 combines and irradiate the dichroic BGR combination filter 26 . On the other hand, the B component LB is reflected by the aluminum mirror 27 and irradiates the dichroic BGR combining filter 26 . Then the B component LB, the G component LG and the R component LR are combined in the dichroic BGR combining filter 26 , which results in the luminous flux L2 carrying color image information. The luminous flux L2 carrying the color image information passes through the projection lens 28 to form an image on a screen, which is not shown, thereby projecting a color image on the screen, which fields 23 B, 23 G and 23 R on the liquid crystal combined images.
In einem derartigen optischen Projektionssystem für einen Flüssigkristall videoprojektor tritt innerhalb des optischen Systems aufgrund der durch die Lichtquelle 11 emittierten Wärme eine Luftkonvektion auf. Während aufgrund dieser Konvektion Außenluft in das optische System eintritt, können die dichroitischen Filter 21, 22, 25 und 26 mit in der Außenluft enthaltener organischer Materie verunreinigt werden. In diesem Fall mag erwogen werden, den Schmutz vom optischen Element abzuwischen. Da ein derartiges optisches Projektionssystem innerhalb einer Beleuchtungsein richtung installiert ist, ist es aber sehr schwierig, den Schmutz abzuwi schen, während die dichroitischen Filter 21, 22, 25 und 26 freiliegen. Selbst wenn der Schmutz abgewischt werden kann, kann das optische Element durch das Abwischen beschädigt werden.In such an optical projection system for a liquid crystal video projector, air convection occurs within the optical system due to the heat emitted by the light source 11 . While outside air enters the optical system due to this convection, the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 can be contaminated with organic matter contained in the outside air. In this case it may be considered to wipe the dirt off the optical element. However, since such an optical projection system is installed inside a lighting device, it is very difficult to wipe off the dirt while the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 are exposed. Even if the dirt can be wiped off, wiping can damage the optical element.
Im optischen Projektionssystem nach dieser Ausführungsform ist auf der Oberfläche jedes der dichroitischen Filter 21, 22, 25 und 26 eine Halbleiter- Photokatalysatorschicht gebildet, wobei die Lichtquelle 11 durch eine Xenonlampe, eine Hochdruckquecksilberlampe o. dgl. gebildet ist, die einen Lichtstrom enthaltend Ultraviolettlicht emittieren kann. Dementsprechend kann auf den dichroitischen Filtern 21, 22, 25 und 26 haftender Schmutz durch den Selbstreinigungseffekt der Halbleiter-Photokatalysatorschicht zersetzt werden, einfach indem das optische System nach dieser Aus führungsform verwendet wird. Dementsprechend kann der Schmutz beseitigt werden, ohne ihn abzuwischen. Dadurch wird die Wartung einfach und es wird verhindert, daß die Oberflächen der dichroitischen Filter 21, 22, 25 und 26 beschädigt werden.In the projection optical system according to this embodiment, a semiconductor photocatalyst layer is formed on the surface of each of the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 , and the light source 11 is formed by a xenon lamp, a high pressure mercury lamp or the like which emits a luminous flux containing ultraviolet light can. Accordingly, dirt adhering to the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 can be decomposed by the self-cleaning effect of the semiconductor photocatalyst layer simply by using the optical system of this embodiment. Accordingly, the dirt can be removed without wiping it off. This makes maintenance easy and prevents the surfaces of the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 from being damaged.
Wenn auch jeder der dichroitischen Filter 21, 22, 25 und 26, die das optische Projektionssystem für einen Flüssigkristallvideoprojektor bilden, gemäß der oben erwähnten Ausführungsform mit der Halbleiter-Photokata lysatorschicht versehen ist, können auch die Lichtquelle 11, der Kaltspiegel 12, die Oberflächen der Flüssigkristallfelder 23B, 23G und 23R, die Alumi niumspiegel 24 und 27 oder/und das Projektionsobjektiv 28 bzw. die bzw. mehrere Linsen des Projektionsobjektivs mit einer Halbleiter-Photokatalysa torschicht ausgebildet sein.Although each of the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 constituting the projection optical system for a liquid crystal video projector is provided with the semiconductor photocatalyst layer according to the above-mentioned embodiment, the light source 11 , the cold mirror 12 , the surfaces of the Liquid crystal fields 23 B, 23 G and 23 R, the aluminum mirror 24 and 27 or / and the projection lens 28 or the or more lenses of the projection lens can be formed with a semiconductor photocatalyst layer.
Wenn auch das optische Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung gemäß der oben erwähnten Ausführungsform auf ein optisches Projektions system für einen Flüssigkristallvideoprojektor angewendet ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt und kann auf jedes optische Beleuch tungssystem angewendet werden.Although the lighting optical system of the present invention according to the above-mentioned embodiment onto an optical projection system for a liquid crystal video projector is used Invention is not limited to this and can be applied to any optical lighting be applied.
Wie im Detail im vorangehenden erklärt, kann bei einem dichroitischen Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dadurch, daß eine Halbleiter-Photokatalysatorschicht auf einer Oberfläche der dichroitischen Schicht entgegengesetzt zum transparenten Substrat und/oder auf einer Oberfläche des transparenten Substrats entgegengesetzt zur dichroitischen Schicht gebildet ist, der Schmutz auf der Oberfläche durch den Selbst reinigungseffekt der Halbleiter-Photokatalysatorschicht ohne jedes Wischen beseitigt werden. Entsprechendes gilt für andere, erfindungsgemäß auf wenigstens einer Oberfläche mit einer Halbleiter-Photokatalysatorschicht beschichtete optische Elemente wie Spiegel, Linsen und dergleichen.As explained in detail above, a dichroic can Filters in accordance with the present invention in that a Semiconductor photocatalyst layer on a surface of the dichroic Layer opposite to the transparent substrate and / or on one Surface of the transparent substrate opposite to the dichroic Layer is formed, the dirt on the surface by the self Cleaning effect of the semiconductor photocatalyst layer without any wiping be eliminated. The same applies to others according to the invention at least one surface with a semiconductor photocatalyst layer coated optical elements such as mirrors, lenses and the like.
Ferner kann im optischen Beleuchtungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die Halbleiter-Photokatalysatorschicht auf der Oberfläche eines optischen Elements gebildet ist, der auf der Oberfläche des optischen Elements anhaftende Schmutz beseitigt werden, einfach indem sie mit einem von einer Lichtquelle ausgestrahlten Licht strom bestrahlt wird. Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit, den Schmutz abzuwischen, was es möglich macht, die Wartung zu verein fachen und verhindert, daß das optische Element durch Abwischen beschä digt wird. Furthermore, in the optical lighting system in accordance with the present invention in that the semiconductor photocatalyst layer is formed on the surface of an optical element on the Adhering dirt on the surface of the optical element can be removed, simply by using a light emitted by a light source electricity is irradiated. Accordingly, there is no need to Wipe off dirt, which makes it possible to combine maintenance fold and prevents the optical element from being damaged by wiping is damaged.
Auf einer Oberfläche eines dichroitischen Filters 1 oder eines optischen Elements in einem Beleuchtungssystem, wie etwa ein dichroitischer Filter, ist eine Photokatalysatorschicht, insbesondere Halbleiter-Photokatalysator schicht 4 gebildet, wodurch auf der Oberfläche haftender Schmutz durch einen Selbstreinigungseffekt beseitigt wird, der durch eine photokatalyti sche Wirkung der Photokatalysatorschicht bei Bestrahlung mit Ultraviolett licht enthaltenem Licht erzeugt wird. Auf einer Oberfläche eines optischen Elements wie dichroitische Filter 21, 22, 25 und 26 zum Zerlegen des von einer Lichtquelle 11 emittierten Lichts in drei Hauptfarbkomponenten B, G und R und von anderen optischen Elementen wird eine Halbleiter-Katalysa torschicht wie etwa Titanoxid gebildet. Es wird bewirkt, daß die Lichtquelle 11 Licht enthaltend Ultraviolettlicht emittiert. Während das Licht von der Lichtquelle 11 die dichroitischen Filter 21, 22, 25 und 26 bestrahlt, wird an der Oberfläche anhaftender Schmutz durch den Selbstreinigungseffekt des Halbleiter-Photokatalysators beseitigt. Dementsprechend kann ohne Abwi schen o. dgl. der an den dichroitischen Filtern 21, 22, 25 und 26 anhaften de Schmutz beseitigt werden.On a surface of a dichroic filter 1 or an optical element in a lighting system, such as a dichroic filter, a photocatalyst layer, in particular semiconductor photocatalyst layer 4, is formed, as a result of which dirt adhering to the surface is removed by a self-cleaning effect caused by a photocatalytic cal Effect of the photocatalyst layer is generated when irradiated with light containing ultraviolet light. A semiconductor catalyst layer such as titanium oxide is formed on a surface of an optical element such as dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 to split the light emitted from a light source 11 into three main color components B, G and R and from other optical elements. The light source 11 is caused to emit light containing ultraviolet light. While the light from the light source 11 irradiates the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 , dirt adhering to the surface is removed by the self-cleaning effect of the semiconductor photocatalyst. Accordingly, the dirt adhering to the dichroic filters 21 , 22 , 25 and 26 can be removed without wiping or the like.
Claims (7)
ein transparentes Substrat (2);
eine auf einer Oberfläche des transparenten Substrats (2) gebildete dichroitische Schicht (3); und
eine auf einer zum transparenten Substrat (2) entgegengesetzten Oberfläche der dichroitischen Schicht (3) oder/und auf einer zur dichroitischen Schicht (3) entgegengesetzten Oberfläche des trans parenten Substrats gebildete Halbleiter-Photokatalysatorschicht (4).1. dichroic filter comprising:
a transparent substrate ( 2 );
a dichroic layer ( 3 ) formed on a surface of the transparent substrate ( 2 ); and
a on a side opposite to the transparent substrate (2) surface of the dichroic layer (3) and / or on a side opposite to the dichroic layer (3) surface of the substrate formed trans ent semiconductor photocatalyst layer (4).
eine Lichtquelle (11); und
ein optisches Element (11, 12, 21, 22, 23B, 23G, 23R, 24, 25, 26, 27, 28) zum Reflektieren oder Durchlassen durch dieses eines von der Lichtquelle (11) ausgestrahlten Lichtstroms entlang einer opti schen Achse,
wobei auf einer Oberfläche des optischen Elements eine Halbleiter- Photokatalysatorschicht (4) gebildet ist. 4. Optical lighting system comprising:
a light source ( 11 ); and
an optical element ( 11 , 12 , 21 , 22 , 23 B, 23 G, 23 R, 24 , 25 , 26 , 27 , 28 ) for reflecting or transmitting through it a light stream emitted by the light source ( 11 ) along an optical rule Axis,
a semiconductor photocatalyst layer ( 4 ) being formed on a surface of the optical element.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |