投影ディスプレイ用の光カプラ
陰極線管（１１０）の面板（１２０）と、面板に面するレンズ素子（１３０）とを備える光学素子（１００）が、開示される。光学素子は、レンズ素子と面板との間に配置される光結合材料（１８０）をさらに備える。光結合材料は、流体ホスト材料（１８６）の中に分散されるナノ粒子（１８５）を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、陰極線管（ＣＲＴ）投影ディスプレイに関する。本発明は、熱ドリフトの小さいＣＲＴ投影ディスプレイに特に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴ投影ディスプレイは、ホームエンターテイメントセンターなどの一般消費者向け用途およびビデオ会議、情報提示およびデータ表示などの商業用途に一般に用いられる。
【０００３】
ＣＲＴ投影ディスプレイは一般に、ＣＲＴ画像形成源（ソース）および投影システムを備える。ＣＲＴ画像形成源は、源の出力で小さな画像、たとえば、対角線が１２〜２５ｃｍを形成する。投影システムは、源の画像を拡大して投影スクリーンに投影するために用いられる１つ以上、一般に少なくとも３つの投射レンズ素子を備える。
【０００４】
さらに一般的には、ＣＲＴ投影ディスプレイは３つのＣＲＴ画像源、原色（赤色、緑色および青色）ごとに１つのＣＲＴを備える。一般に、各ＣＲＴ画像源は、それ自体の専用の投影システムおよび投射レンズ素子を有する。投影システムは、３つの源画像を拡大して、投影スクリーンの上に投影して重ねることによって、投影されたカラー表示を生じる。
【０００５】
ＣＲＴ投影ディスプレイは、前面投影ディスプレイまたは背面投影ディスプレイであってもよい。前面投影ディスプレイでは、画像源および目視者は、表示画像平面の対向する側に位置している。対照的に、背面投影ディスプレイでは、目視者は表示画像平面の一方の側に位置しているのに対し、投影システムおよび源によって作成される画像は画像平面の他方の側に位置している。表示画像は一般に、投影スクリーン上に表示される。投影スクリーンは一般に、前面投影ディスプレイでは反射性であり、背面投影ディスプレイでは透過性である。
【０００６】
ＣＲＴガラス板および源に最も近い投射レンズ素子の第１の面における光学反射は、画像輝度、コントラストおよび解像度を低下させる恐れがある。光学反射を低減するために、ＣＲＴガラス板と第１のレンズ素子との間の空間を満たし、光学的に結合するために、流体媒体が一般に用いられる。周知の流体としては、エチレングリコール、エチレングリコールとグリセロールとの混合物、エチレングリコールと水との混合物、アルキルジアリールアルカン、メチル側鎖とフェニル側鎖と親水性側鎖とを有するシロキサンポリマーを含む液体、ならびに、メチル側鎖およびフェニル側鎖を有するシロキサンポリマーとメチル側鎖および親水性側鎖を有するシロキサンポリマーとの混合物を含む液体が挙げられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、本発明は、ＣＲＴ投影ディスプレイに関する。
【０００８】
本発明の一実施形態において、光学素子は、陰極線管の面板と、面板に面するレンズ素子と、レンズ素子と面板との間に配置される光結合材料とを備える。光結合材料は、ホスト材料の中に分散される粒子を含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態において、投影ディスプレイシステムは、面板を有するＣＲＴ画像源と、面板に面するレンズ素子とを備える。投影ディスプレイシステムは、レンズ素子と面板との間に配置される光結合材料をさらに備える。光結合材料は、ホスト材料の中に分散される粒子を含む。
【００１０】
本発明の別の実施形態において、陰極線管投影システムは、陰極線管の面板およびレンズ素子を備える。面板およびレンズ素子は、カプラキャビティを画定する離隔された対向位置に配置される。陰極線管投影システムは、カプラキャビティの中に分散される結合流体をさらに備える。結合流体は、ナノ粒子を含む。
【００１１】
本発明は、添付図面と共に、本発明の種々の実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮すれば、さらに完全に理解され、認識されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は一般に、投影ディスプレイに関する。本発明は、特にＣＲＴ投影ディスプレイに適用可能であり、さらにＣＲＴ画像源と投射レンズ素子との間に光結合材料を有するＣＲＴ投影ディスプレイに適用可能である。
【００１３】
ＣＲＴ投影システムの例は、米国特許第４，８３８，６６５号明細書、米国特許第５，１５７，５５４号明細書、米国特許第５，３８１，１８９号明細書、米国特許第５，６２５，４９６号明細書、米国特許第５，４４０，４２９号明細書および米国公開特許第２００２／０１９６５５６号明細書および米国公開特許第２００３／００７１９２９号明細書に見出すことができる。
【００１４】
周知の光結合材料としては、屈折率が低く、流体温度に関する屈折率の変化率ｄｎ／ｄＴが高い結合流体が挙げられる。そのようなカプラの例は、米国特許第５，１１７，１６２号明細書、米国特許第５，１１５，１６３号明細書、米国特許第４，９８２，２８９号明細書、米国特許第４，９０４，８９９号明細書、米国特許第４，７８０，６４０号明細書、米国特許第４，７３４，６１３号明細書、米国特許第４，７２５，７５５号明細書、米国特許第４，６６５，３３６号明細書、米国特許第４，４０５，９４９号明細書、米国特許第４，６５１，２１７号明細書および米国公開特許第２００３／００３４７２７号明細書および米国公開特許第２００３／００９８９４４号明細書に見出される。周知の光カプラの屈折率は一般に、光カプラの両側に位置している光学素子より低く、いずれかの光カプラが光学的に結合するように設計される。たとえば、周知の結合流体の屈折率は、約１．４３である。対照的に、面板の屈折率は約１．５６であり、レンズ素子の屈折率は約１．４９〜１．５３の範囲にある。光結合材料とＣＲＴガラス板および／または第１の投射レンズ素子との間、すなわち流体カプラが光学的に結合するように設計される２つの媒体の屈折率不整合により、表示画像平面における輝度およびコントラストの低下を生じる残余光学反射を生じうる。
【００１５】
さらに、周知の結合流体は一般に、温度に関する屈折率の変化率ｄｎ／ｄＴを有し、その変化率は投影システムにおける他の光学素子のｄｎ／ｄＴより実質的に大きい。たとえば、周知の結合流体のｄｎ／ｄＴは一般に、約−３０×１０-5／℃である。対照的に、プラスチックレンズ素子のｄｎ／ｄＴは一般に、約−１０×１０-5／℃であり、ガラスＣＲＴ面板のｄｎ／ｄＴは一般に、＋０．４×１０-5／℃である。大きなｄｎ／ｄＴは、投影ディスプレイの全体の焦点距離および倍率の許容し難い変化を生じうる。たとえば、流体光カプラを備えるＣＲＴ投影ディスプレイのコントラストおよび解像度は、大幅にウォームアップ中に変化（構成部材の温度が室温から動作温度まで増大するときに、光カプラ、レンズ素子およびＣＲＴ面板を備える一部の光学部品の屈折率が変化する）しうる。さらに、焦点距離および倍率の変化は原色ごとに異なる可能性があり、たとえば、目視用スクリーン上に３つのＣＲＴ画像源によって形成される画像の間で、たとえば重ね合わせの誤差を生じる。
【００１６】
プラスチックまたは液体からなる光学素子の屈折率の変化は一般に、たとえば、素子の熱膨張または収縮に起因する素子の密度における変化の結果である。たとえば、素子の温度が上昇するとき、素子は膨張して、密度の減少のために屈折率の減少を生じる。同様に、温度の低下は素子の収縮を生じ、密度の増大のために素子の屈折率の増大を生じうる。したがって、光学素子のｄｎ／ｄＴは、負になることが多い。一部のガラスまたは半導体などの一部の材料は、たとえば、米国公開特許第２００２／０１２００４８号明細書に記載されているように、分極率の変化のために正のｄｎ／ｄＴを有する。
【００１７】
ＣＲＴ投影システムにおける光学レンズの熱膨張または収縮は、レンズの光学特性を変化させることができる。たとえば、レンズの焦点距離および倍率を変化させることができる。さらに、レンズ素子の温度の変化は、レンズの形状の変化を生じうる。そのような変化は、レンズの軸上特性および軸外特性の両方に影響しうる。たとえば、そのような変化は、望ましくない収差を導入または増大しうる。
【００１８】
ＣＲＴ画像源の面板を投射レンズシステムに光学的に結合するための光結合材料が記載されている。光結合材料は、カプラハウジングに収容された流体ホスト材料を含む。光結合材料は、流体ホスト材料の中に分散されるナノ粒子をさらに含む。ナノ粒子の平均サイズは、３０ｎｍ以下であることが好ましい。光結合材料は、屈折率がｎ2である。ＣＲＴ画像源は、ＣＲＴの面板、たとえば面板の入力面に画像を形成することができる。面板の屈折率は、ｎ1である。投射レンズシステムは、源画像を拡大して、目視用スクリーン、一般に投影スクリーンの上に投影するために用いられる。投射レンズシステムは、１つ以上の投射レンズ素子を備えることができる。一般に、投射レンズシステムは、少なくとも３つ、一般に４つのレンズ素子を備え、第１のレンズ素子はＣＲＴ面板に最も近い。第１のレンズ素子の屈折率は、ｎ3である。光結合材料は、ホスト材料の中に分散される小さな粒子を含みうる。
【００１９】
本発明の利点は、光カプラの光学透明度が高いことである。光カプラにおけるヘイズまたは光学散乱は、ディスプレイの解像度およびコントラストを低下させうる。本発明の光結合材料は、高い鏡面光透過を含む高い光透過率を有することができる。本発明の光結合材料は、きわめて低い光学的なヘイズを有することができる。光結合材料中の粒子は、光学散乱をほとんどまたは全く持ち込まないほど十分に小さくてもよい。たとえば、小さな粒子はナノ粒子であってもよく、その平均粒度は、たとえば５００ｎｍ以下のナノメートルの範囲、１０〜５０ｎｍなどの範囲にあることを意味する。したがって、光結合材料は、ＣＲＴ投影ディスプレイの解像度およびコントラストにほとんどまたは全く悪影響を及ぼさない。
【００２０】
本発明の別の利点は、第１のレンズ素子へのＣＲＴ面板の効率的な光結合である。たとえば、光結合材料の屈折率は、面板の屈折率を第１のレンズ素子の屈折率に効率的に整合するほどの屈折率であってもよい。本発明の一実施形態によれば、光結合材料の屈折率ｎ2は、ｎ1およびｎ3の低い方の屈折率以上でありうる。さらに、ｎ2は、ｎ1およびｎ3の高い方の屈折率以下でありうる。光結合材料の屈折率整合特性は、光学反射を低減することができ、したがって、目視用スクリーンに表示される画像の輝度、解像度およびコントラストを向上させることができる。
【００２１】
本発明の別の実施形態によれば、ｎ2は、ｎ1およびｎ3の平均であってもよい。一部の用途では、ｎ2は、ｎ1およびｎ3の積の平方根であってもよい。一部の別の用途では、ｎ2は、ｎ1またはｎ3に等しくてもよい。
【００２２】
本発明の別の利点は、Ｔが温度である場合に、温度に関する屈折率の変化率ｄｎ／ｄＴを小さくすることである。周知の光結合材料は一般に、有機流体である。したがって、周知の光カプラのｄｎ／ｄＴは、たとえば、ガラスまたはプラスチック製のＣＲＴ面板およびレンズ素子などの投影システムにおける一部の別の光学素子のｄｎ／ｄＴより実質的に高くてもよい。たとえば、周知の流体光結合材料のｄｎ／ｄＴは、ＣＲＴ面板およびレンズ素子などの投影ディスプレイにおける他の光学素子の少なくとも２倍であってもよい。高いｄｎ／ｄＴは、温度に応じて全体の焦点距離および倍率における認識可能な変化を生じうる。この変化は、熱ドリフトと呼ばれることがある。この変化は軸上および軸外の両方において、温度に応じて表示画像の解像度およびコントラストに影響を及ぼしうる。さらに、それぞれが専用の投射レンズシステムを有する３つのＣＲＴ画像源を用いる投影ディスプレイにおいて、熱ドリフトは、投影システムごとに異なっている可能性がある。これにより、軸上および軸外の両方における２つ以上の投影画像の間に位置合わせのずれを生じる。光結合材料の流体ホスト材料に小さな粒子を添加することにより、光結合材料のｄｎ／ｄＴを小さくし、熱ドリフトを低減することができる。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態による光学素子１００の概略側面図を示す。光学素子１００は、ＣＲＴ１１０、屈折率ｎ1のＣＲＴ面板１２０、屈折率ｎ2の光結合材料１８０および投射レンズシステム１７０を備える。投射レンズシステム１７０は、屈折率ｎ3の第１のレンズ素子１３０を備える。投射レンズシステム１７０は、レンズ素子１４０および１５０などの別のレンズ素子をさらに備えることができる。面板１２０は、入力面１２１および出力面１２２を有する。同様に、第１のレンズ素子１３０は、入力面１３１および出力面１３２を有する。光結合材料１８０は、ホスト媒体１８６に分散される小さな粒子１８５を備えることができる。光結合材料１８０は、高い光学透過率および低いヘイズを有する。ヘイズは、一般に曇り度の尺度である。ヘイズは、本願明細書で用いられるとき、全体の透過光に比べた拡散透過された光の割合である。光結合材料１８０は、ヘイズが２％以下であることが好ましく、１％以下であればさらに好ましく、０．５％以下であればさらに一層好ましく、０．２％以下であればさらに一段と好ましい。光学散乱およびヘイズは、粒子１８５のサイズによって影響されうる。一般に、粒度が減少すると、光学散乱およびヘイズが減少する。さらに、光学散乱およびヘイズは、粒子１８５の屈折率とホスト材料１８６の屈折率との間の不整合によって影響されうる。一般に、屈折率不整合が低減すると、光学散乱およびヘイズが減少する。粒子とホスト材料との間の屈折率不整合より粒度の範囲を制御しやすいことが多い。たとえば、粒子をふるいの中に通すことによって、粒度範囲の上端を制御してもよい。対照的に、可視域などの所望の波長帯にわたって粒子とホスト材料との間の屈折率不整合を制御しにくい場合もある。これは、粒子およびホスト材料の組成の変動のために起こる場合がある。さらに、温度および／または波長に応じて粒子およびホスト材料の屈折率分散を整合することが一般に困難である。したがって、粒子１８６は、光学散乱およびヘイズを許容可能なレベルまで低減するほど十分に小さいことが好ましい。特に、小さな粒子１８５は、ナノ粒子であることが好ましく、これは平均粒度がナノメートル範囲にあることを意味する。さらに一層詳細には、粒子１８５の平均サイズは、５００ｎｍ以下であることが好ましい。粒子１８５の平均サイズは、１０〜１００ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。粒子１８５の平均サイズは、１０〜５０ｎｍの範囲にあればさらに一層好ましく、１０〜３０ｎｍの範囲にあればさらに一段と好ましい。所与の用途では、粒子１８５とホスト材料１８６との間の屈折率不整合が光学散乱およびヘイズを低くするほど十分に小さい場合には、より大きな粒子を用いてもよいことは十分に認識されよう。たとえば、粒子が球または略球である場合、または一般に、直径を粒子に割り当てても差し支えない場合には、粒度は粒子の直径であってもよい。粒度は、異なる方向に沿った粒子寸法の平均であってもよい。たとえば、粒子が棒状である場合には、粒度は、その長軸および短軸に沿った粒子寸法の平均であってもよい。一部の用途では、粒度は、最大の粒子寸法であってもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、粒子１８５はホスト媒体１８６にコロイド状に分散されるため、粒子１８５の少なくとも大部分は光学素子１００の少なくとも予想耐用期間の間、ホスト媒体１８６の中に依然として分散された状態である。光学素子の予想耐用期間は、用途に左右される可能性がある。たとえば、消費者向け背面投射テレビの予想耐用期間は、約２０，０００時間であってもよい。そのような用途では、粒子１８５の大部分は、少なくとも２０，０００時間の間、ホスト媒体１８６の中に依然として分散された状態に維持され得る。
【００２５】
さらに、本発明の一実施形態によれば、粒子１８５は、光学素子１００の予想耐用期間の間、凝結しないか、または光学素子１００の予想耐用期間中生じうる任意の凝結が著しい光の散乱またはヘイズを生じることはない。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、粒子１８５は、正のｄｎ／ｄＴを有する。そのような粒子系の例は、米国特許第６，４４１，０７７号明細書に記載される酸化マグネシウムである。本発明の一部の実施形態において、粒子１８５は、負のｄｎ／ｄＴを有する。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、粒子１８５の表面は、分散を容易にして維持するように処理されてもよい。表面処理は、ホスト媒体１８６と互換性があることが好ましく、これは、処理される粒子１８６が依然としてホスト材料の中で溶解した状態であるか、またはホスト材料の中に分散可能であることを意味する。適切な表面処理により、粒子の析出および／または凝結を低減または排除することができる。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、ｎ2は、光結合材料１８０における粒子１８５の重量分率または体積分率の略一次関数である。たとえば、ホスト材料１８６の屈折率ｎbと粒子１８５の屈折率ｎaとの間のｎ2の関係は、以下の関係式によって推定することができることが多い。
ｎ2＝ｎb（１−ＶＦ）＋ｎa（ＶＦ） （１）
式中、ＶＦは、光結合材料１８０における粒子１８５の体積分率である。体積分率ＶＦは一般に、総体積に対する粒子１８５の体積の比として定義され、総体積はその中に分散される粒子１８５を有するホスト材料１８６の体積である。体積分率ＶＦは、たとえば、流体ホスト材料１８６の体積Ｖ1を最初に測定することによって決定されることができる。次に、粒子１８５は流体に添加され、混合物の体積Ｖ2が測定される。したがって、添加された粒子１８５の体積は、Ｖ2−Ｖ1である。粒子１８５の体積分率ＶＦは、比（Ｖ2−Ｖ1）／Ｖ2を計算することによって決定される。類似の手法を用いて、体積ではなく重量を用いることによって、粒子１８５の重量分率を決定してもよい。関係式（１）に戻って参照すると、屈折率の変化率は、以下の関係式によって推定することが多い。
ｄｎ2／ｄＴ＝ｄｎb／ｄＴ（１−ＶＦ）＋ｄｎa／ｄＴ（ＶＦ） （２）
式中、Ｔは温度である。したがって、光結合材料のｄｎ／ｄＴは、ホスト材料１８６における粒子１８５の体積分率の一次関数であってもよい。関係式（２）によれば、粒子の体積分率が増大すると、ｄｎ2／ｄＴはｄｎa／ｄＴに近づく。粒子１８５は、光学素子１００における他の光学部品の一部、面板１２０または第１のレンズ素子１３０などと同一の範囲にあるｄｎ／ｄＴを備えていてもよい。たとえば、面板１２０はガラス製であり、粒子１８５はシリカなどの無機物であってもよい。ガラスおよびシリカは匹敵するｄｎ／ｄＴ値を有するため、粒子１８５の体積分率を増大することによって、光結合材料１８０のｄｎ／ｄＴは、面板のｄｎ／ｄＴに近づくことができる。したがって、光結合材料のｄｎ／ｄＴは、面板のｄｎ／ｄＴと同一の範囲にあってもよい。
【００２９】
本発明の具体的な利点は、低減したｄｎ2／ｄＴである。本発明の一実施形態によれば、ｄｎ2／ｄＴは、ｄｎb／ｄＴより少なくとも１５％小さいことが好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも２０％小さければさらに好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも３０％小さければさらに一層好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも４０％小さければさらに一層好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも５０％小さければさらに一段と好ましい。ｄｎ／ｄＴの減少は、２０℃〜６０℃の温度範囲であれば好ましく、２０℃〜７０℃であればさらに好ましく、１０℃〜８０℃であればさらに一層好ましい。一般に、体積分率ＶＦの上限はホスト材料１８６の中に依然として分散された状態にとどまる粒子１８５の性能によって制御されてもよいのに対し、体積分率の下限はｄｎ2／ｄＴに関する所望の値の値によって確立されてもよい。本発明の一実施形態によれば、体積分率ＶＦは、１０％〜８０％の範囲にあれば好ましく、１０％〜６０％であればさらに好ましく、１０％〜４０％であればさらに一層好ましい。上記で与えられた値は粒子１８５の体積分率に関連しているが、粒子１８５の重量分率に関する同様の値または類似の好ましい値が適していてもよい。
【００３０】
光結合材料１８０は、流体であることが好ましい。流体という語によって、液体、ゲルおよびゾル・ゲルをはじめとする流れることができる任意の材料を指すが、これらに限定されるわけではない。一部の用途では、固体の光結合材料を用いてもよい。小さな粒子に組み込まれる固体材料については、既に述べた。たとえば、米国特許第６，５８６，０９６号明細書は、その中に分散されるサイズが１０ｎｍの酸化マグネシウム粒子を有するポリメチルメタクリレート材料について記載している。他の例は、米国特許第６，５５２，１１１号明細書、米国特許第６，４４１，０７７号明細書、米国特許第４，７１０，８２０号明細書、米国特許第６，４９８，２０８号明細書および米国公開特許第２００２／０１２３５４９号明細書および米国公開特許第２００２／０１２３５５０号明細書に見出すと思われる。流体の光結合材料の利点は、熱伝達が高いことである。ＣＲＴ１１０が作動しているとき、面板１２０の温度は７０℃以上に達しうる。光結合材料が、面板１２０で生成された熱を面板から周囲の領域まで伝達することが望ましい。固体の光結合材料の場合には、面板１２０から光結合材料１８０までの熱の伝達は、主に伝導によって行われる。対照的に、流体型光結合材料では、面板１２０から光結合材料１８０までの熱の伝達は、主に対流によって行われる。そのような場合には、対流は、自然対流であってもよく、強制対流であってもよい。強制対流では、流体の流れは、少なくとも部分的には循環ポンプなどの外部力によって誘発される。自然対流では、流体の流れは、主に流体自体の特性により、たとえば、面板から最も遠くにある冷たい方の流体は、面板により近い暖かい方の流体を置き換えるか、またはその逆である。熱伝導率は、熱を伝導する材料の性能の尺度である。一般に、液体は、固体ポリマーより熱伝導率が高い。たとえば、ポリスチレンの熱伝導率は、約０．１２ワット／ｍＫである。Ｋはケルビン温度である。対照的に、エチレングリコールの熱伝導率は、約０．２６ワット／ｍＫであり、水の熱伝導率は、約０．６ワット／ｍＫである。したがって、一般に、流体は、面板１２０で生成される熱を周囲の領域に伝達するのにより効率的である。
【００３１】
流体の光結合材料１８０は、流体のホスト材料１８６を含みうる。光結合材料１８０およびホスト材料１８６に関する具体的な流体材料は、エチレングリコール、アルキルジアリールアルカン、エチレングリコールとグリセロールとの混合物、エチレングリコールと水との混合物、メチル側鎖とフェニル側鎖と親水性側鎖とを有するシロキサンポリマーを含む液体、ならびに、メチル側鎖およびフェニル側鎖を有するシロキサンポリマーとメチル側鎖および親水性側鎖を有するシロキサンポリマーとの混合物を含む液体が挙げられる。一般に、流体材料は、所望の用途で用いることができる任意の適切な流体であってもよい。
【００３２】
流体ホスト材料１８６は、沸点が高く、凝固点が低いことが好ましい。ホスト材料１８６の沸点は、少なくとも１２０℃であることが好ましく、少なくとも１６０℃であればさらに好ましく、少なくとも２００℃であればさらに一層好ましい。ホスト材料１８６の凝固点は、−２０℃以下であれば好ましく、−４０℃以下であればさらに好ましく、−６０℃であればさらに一層好ましい。
【００３３】
粒子１８５はナノ粒子であることが好ましいが、一部の用途ではｎ2とｎbとの間の差に応じて、マイクロ粒子などのより大きな粒子を用いてもよい。一般に、すべてのＣＲＴ動作温度および波長に関して、ｎ2とｎbとの間の差を十分に小さく、許容可能なレベルまで小さくすることは困難である。したがって、本発明の一実施形態によれば、粒子１８５の平均サイズは、５００ｎｍ以下であれば好ましく１００ｎｍ以下であればさらに好ましく、５０ｎｍ以下であればさらに一層好ましく３０ｎｍ以下であればさらに一段と好ましい。平均サイズは、平均（ｍｅａｎ）サイズまたは中心サイズであってもよく、または粒子のサイズを特徴付けるために一般に用いられてもよい任意の他の平均であってもよい。
【００３４】
面板１２０は、任意のタイプの光学的に透明なガラスから構成されることが好ましい。具体的なガラス材料としては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス、ケイ酸ガラス、酸化物ガラスおよびシリカガラスまたは面板として用いるのに適していると考えられる任意の他のガラス材料が挙げられる。図１の面板１２０は、矩形断面を有するように示されている。一般に、面板１２０は、任意の形状の断面を有してもよい。一般に、面板の入力面１２１および出力面１２２は、同一の形状である必要はない。たとえば、入力面１２１は湾曲していてもよく、出力面１２２は直線または平坦であってもよい。別の例として、出力面１２２が湾曲していてもよい。さらに、面板１２０は、光学パワーを有することができ、それによって部分的にレンズとして作用することができる。光結合材料１８０は、面板１２０と接触することができる。特に、光結合材料１８０は、面板１２０の出力面１２２と接触することができる。一部の用途または設計では、面板１２０と光結合材料１８０との間に他の構成部材を配置してもよい。
【００３５】
光学素子１００は、光結合材料１８０を収容するためのカプラハウジング１６０をさらに備えてもよい。カプラハウジング１６０は、光結合材料が流体を含む場合に必要であると考えられる。そのような場合には、ハウジングは、光結合材料に封止するために、１つ以上の封止機構（図１には図示せず）を備えていてもよい。カプラハウジング１６０は主に、光結合材料１８０を収容するように設計されてもよい。光カプラハウジング１６０は、第１のレンズ素子１３０および面板１２０などの別の素子を収容するようにさらに設計されてもよい。一般に、光学素子１００は、種々の素子および構成部材を収容するための１つ以上のハウジングを備えていてもよい。カプラハウジング１６０は、金属またはプラスチック製であってもよい。具体的な金属材料としては、アルミニウム、銅、マグネシウムおよび亜鉛が挙げられる。一般に、カプラハウジング１６０は、光結合材料１８０を収容するのに適した任意の材料から構成されてもよい。
【００３６】
さらに、光学素子１００は、流体の光結合材料１８０を循環するためのポンプなどの機構（図１には図示せず）を備えていてもよい。循環する光結合材料は、面板１２０からの熱の伝達を向上させることができる。さらに、光学素子１００は、たとえば、流体の循環に役立つか、または流体の漏洩の場合に光路に泡の生成を防止するために、余分な光結合材料１９１を収容するための任意の貯槽１９０を備えていてもよい。貯槽１９０は、流体の膨張を可能にするために、満タンでなくてもよい。そのような膨張室の例は、米国特許第４，７４０，７２７号明細書に記載されている。
【００３７】
簡単にするためおよび一般性を失うことなく、図１の第１のレンズ素子１３０は、湾曲した断面を有するように示されている。第１のレンズ素子１３０は、光学パワーを有してもよい。第１のレンズ素子１３０は、軸上および軸外の両方に関して目視用スクリーンにわたる画質を補正または改善するためのフィールド補正特性を有してもよい。
【００３８】
第１のレンズ素子１３０は、プラスチックまたはガラス製であってもよい。一般に、可能かつ適切であれば、ガラスではなく、プラスチックからＣＲＴ投影システムにおけるレンズ素子を製作することが望ましい。プラスチックレンズは、費用有効性がより高い。さらに、プラスチックレンズは、たとえば非球面形状を有するように成形してもよい。一般に、非球面レンズの使用により、目視用スクリーンに許容可能な投影画像を生成するために、投影システムに必要なレンズの総数を減らすことができる。したがって、可能であれば、ＣＲＴ投影システムにおけるレンズなどの光学素子は、プラスチックから構成される。また、光学素子、特に光学パワーを有する素子の場合には、ｄｎ／ｄＴが小さいことが望ましい。したがって、ＣＲＴ投影システムにおける拡大レンズは一般に、約１０-5〜５×１０-6／℃以下の範囲にあるｄｎ／ｄＴの低いガラス製である。
【００３９】
第１のレンズ素子１３０に用いられる通常のプラスチック材料としては、アクリルが挙げられる。第２のレンズ素子１４０および第３のレンズ素子１５０は、ガラス製であってもよく、またはプラスチック製であってもよい。光結合材料１８０は、レンズ素子１３０と接触することが好ましい。特に、光結合材料１８０は、第１のレンズ素子１３０の入力面１３１と接触することが好ましい。一部の用途および／または設計では、光結合材料１８０と第１のレンズ素子１３０との間に、他の光学部品を配置してもよい。
【００４０】
光学素子１００は、簡単にするためおよび一般性を失うことなく、図１に図示されていない他の構成部材を備えていてもよい。たとえば、光学素子１００は、たとえば、面板１２０の入力面１２１の上に配置される１層以上の蛍光体を備えることができる。別の例として、光学素子１００は、種々の素子を支持し、所定の位置に維持するためのマウントおよび別のレンズ素子を備えることができる。
【００４１】
本発明に記載される屈折率は、所定の具体的な波長で測定されてもよい。たとえば、屈折率は、ナトリウムＤ線（約５９０ｎｍ）または６３３ｎｍ（ＨｅＮｅレーザ）などの所望のレーザ波長で測定されてもよい。屈折率は、赤色（たとえば、６２４ｎｍ）、緑色（たとえば、５４４ｎｍ）または青色（たとえば、４５５ｎｍ）などの１つ以上のＣＲＴ主要輝線で測定されてもよい。屈折率はまた、たとえば可視域にわたる平均値であってもよい。可視域は、４２０〜６５０ｎｍの範囲を含みうる。そのような場合には、屈折率はまず、複数の波長（たとえば、ＣＲＴの主要輝線）で測定されてもよい。次に、測定値は、公式、たとえばセルマイヤ（Ｓｅｌｌｍｅｉｅｒ）の分散式に適合させて、屈折率対波長分散曲線を生成してもよい。続いて、たとえば、可視域などの所望の波長帯における分散曲線下の面積を計算して、計算した面積を波長帯によって除算することによって、屈折率の平均を決定してもよい。
【００４２】
粒子１８５は、有機、無機またはその組み合わせのいずれであってもよい。粒子１８５は、酸化物、フッ化物および硫化物を含むことができる。たとえば、粒子１８５としては、シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、ジルコニア、イットリアおよび亜鉛酸化物が挙げられる。粒子１８５は、可視域などの波長関心領域における光吸収が少ないことが好ましい。シリカなどの一部の粒子材料は、可視域における光吸収がほとんどまたは全くない場合がある。チタニアなどの一部の別の粒子は、可視域でわずかに吸収しうる。セリアなどの一部のさらに別の粒子は、特にスペクトルの青色領域で光吸収率が高い場合がある。粒子１８５の光透過率は、可視域では９０％を超えることが好ましく、９８％を超えればさらに好ましく、９９．５％を超えればさらに一層好ましい。たとえば、青色では光を吸収するが、赤色では吸収しない粒子は、輝度およびコントラストなどの画像特性に悪影響を及ぼすことなく、赤色ＣＲＴと共に用いてもよいことは、十分に認識されよう。
【００４３】
粒子１８５は、任意の形状であってもよい。粒子１８５は、不規則な形状であってもよく、または規則的な形状であってもよい。粒子１８５は、所与の方向に向けられてもよく、または不規則な配向であってもよい。粒子１８５は、狭いサイズ分布であってもよく、広いサイズ分布であってもよい。狭いサイズ分布は一般に、明確な著しいピークを中心とした粒度分布を指す。対照的に、広いまたは広範囲のサイズ分布は一般に、粒度分布が明確な著しいピークを含まないか、または粒度分布が複数のピークを含むことを意味する。一般に、平均粒度が増大すると、ヘイズおよび光学散乱を低減するために、より狭い粒度分布が好ましい。
【００４４】
粒子１８５は、２種類以上の粒子を含んでもよい。たとえば、粒子１８５は、２つの異なる種類ＡおよびＢからなる粒子を含んでもよい。粒子Ａは主に、光結合材料１８０のｄｎ／ｄＴを小さくするように設計されてもよい。粒子Ｂは、主に、光結合材料１８０の屈折率を増大するように設計されてもよい。一般に、異なる粒子の種類が主に、異なる要件を満たすように設計されてよい場合には、粒子１８５は１種類以上の粒子を含んでもよい。
【００４５】
図２は、本発明の一実施形態による投影ディスプレイシステム２００の概略側面図を示す。本願明細書では、複数の図で用いられる同一の参照符号は、同一または類似の特性および機能性を有する同一の素子または類似の素子を指す。投影ディスプレイシステム２００は、光学素子１００および目視用スクリーン２２０を備える。前面投影ディスプレイシステムでは、目視者は、位置２４０などの光学素子１００と同じスクリーン２２０の側に位置してもよい。背面投影ディスプレイシステムでは、目視者は、位置２３０などの目視用スクリーン２２０の対向する側に位置してもよい。
【００４６】
図２の光学素子１００は、図１に関して説明した光学素子１００と類似である。特に、光学素子１００は、画像を形成するためのＣＲＴ画像源１１０を備える。光学素子１００は、屈折率ｎ1のＣＲＴ面板１２０と、面板１２０に面し、屈折率ｎ3であるレンズ素子１３０と、をさらに備える。レンズ素子１３０は、ＣＲＴ画像源１１０によって形成される画像を拡大および／または投影する。光学素子１００は、ＣＲＴ画像源１１０によって形成される画像を拡大および／または投影する別のレンズ素子をさらに備えてもよい。面板１２０およびレンズ素子１３０は、カプラキャビティ１８３を画定する離隔された対向位置に配置されることができる。光学素子１００は、屈折率ｎ2であり、面板１２０とレンズ素子１３０との間に配置される光結合材料１８０をさらに備える。光結合材料１８０は、小さな粒子、たとえば、ホスト材料の中に分散されるナノ粒子を備える。ホスト材料は流体であることが好ましいが、一部の用途では、ホスト材料は固体であってもよい。結合流体は、カプラキャビティ１８３の中で分散されてもよい。本発明の一実施形態において、ｎ2はｎ1およびｎ3の最低値以上であり、ｎ1およびｎ3の最高値以下である。
【００４７】
目視用スクリーン２２０は、レンズ素子１３０および光学素子１００に備えられてもよい他のレンズ素子によって拡大および／または投影される源画像を受光する。投影システム２００は、１つのＣＲＴに基づく光学素子１００を備えていてもよい。そのような場合には、光学素子１００は、カラー画像を生成するように設計されてもよい。一部の用途では、光学素子１００は、目視用スクリーン２２０に拡大および投影される白黒画像を生成するように設計されてもよい。投影ディスプレイシステム２００は、２つ以上のＣＲＴ画像源を備えていてもよい。たとえば、投影システム２００は、光学素子１００に加えて、光学素子２０１および２０２を備えていてもよい。尚、光学素子２０１および２０２は、光学素子１００に類似していてもよい。一般に、光学素子１１０、２０１および２０２のそれぞれは、異なるレンズおよび／または異なる光結合材料を含む他の素子を備えていてもよい。３つのＣＲＴ投影ディスプレイシステムにおいて、光学素子１００、２０１および２０２のそれぞれは、異なる原色の同一画像を生成するように設計されてもよい。たとえば、光学素子２０２は、赤色画像を生成し、拡大して投影してもよい。光学素子１００は、緑色画像を生成し、拡大して投影してもよい。光学素子２０１は、青色画像を生成し、拡大して投影してもよい。３つの投影画像は、目視用スクリーン２２０の上で重ねられ、結果としてカラー画像を生じうる。
【００４８】
前面投射システム２００において、目視用スクリーン２２０は、実質的に光学的に反射性であってもよい。背面投射システム２００において、目視用スクリーン２２０は、実質的に光学的に透過性であってもよい。
【００４９】
図３は、本発明の別の実施形態による光学素子３００の概略側面図を示す。説明しやすくするためおよび一般性を失うことなく、図１に示される素子の一部は、図３で再現されない。光学素子３００は、ＣＲＴ１１０、ＣＲＴ面板１２０および投射レンズシステム３７０を備える。投射レンズシステム３７０は、第１のレンズ素子１３０、第２のレンズ素子１４０、第３のレンズ素子１５０および第４のレンズ素子１５５を備える。第４のレンズ素子１５５は一般に、出力レンズであり、主に画像収差を補正するように設計され、「Ａ」レンズと呼ばれることが多い。第２のレンズ素子１４０および第３のレンズ素子１５０は、「Ｂ」レンズと呼ばれることが多く、一般に光学パワーを有し、主にＣＲＴ１１０によって制せされる画像を拡大するように設計される。たとえば、第３のレンズ素子１５０は「Ｂ１」レンズと呼ばれることが多く、第２のレンズ素子１４０は「Ｂ２」レンズと呼ばれることが多い。第１のレンズ素子１３０は、「Ｃ」レンズまたは「Ｃシェル」レンズと呼ばれることが多く、主にＣＲＴ１１０に光学的に結合するように設計される。ＣＲＴ投影システムにおいて用いられるレンズ素子の例は、米国特許第４，７７６，６８１号明細書および米国公開特許第２００３／００７１９２９号明細書に見出される。
【００５０】
投射レンズシステム３７０は、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置される第１の間隙領域３１０と、第２のレンズ素子と第３のレンズ素子との間に配置される第２の間隙領域３２０と、第３のレンズ素子と第４のレンズ素子との間に配置される第３の間隙領域３３０と、をさらに備える。光学素子３００は、たとえば、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子および第４のレンズ素子などのレンズ素子を収容し、同レンズ素子を所定の位置に維持するためのマウント３４０をさらに備える。
【００５１】
第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子および第４のレンズ素子のうちの任意の１つ以上のレンズ素子はガラスまたはプラスチックから構成されることができるが、一般に、第１のレンズ素子１３０、第２のレンズ素子１４０および第４のレンズ素子１５５はプラスチック製であり、第３のレンズ素子１５０はガラス製である。
【００５２】
第３のレンズ素子１５０は一般に、目視用スクリーン（図３には図示せず）の上に表示するために、ＣＲＴ１１０によって形成される画像を拡大するように設計される。したがって、第３のレンズ素子１５０は、ガラスなどのｄｎ／ｄＴの低い材料から構成されることが好ましい。第１のレンズ素子１３０、第２のレンズ素子１４０および第４のレンズ素子１５５は一般に、目視用カリーン（ｃａｒｅｅｎ）の上に投影される画像の特性を向上するように設計される。そのような画像特性としては、コントラスト、解像度および輝度が挙げられる。第１の間隙領域、第２の間隙領域および第３の間隙領域のそれぞれは一般に、空気間隙であり、大部分は空気を含む領域であることを意味するが、間隙領域のそれぞれは流体材料または固体材料などの空気以外の材料を含んでもよい。
【００５３】
本発明の特定の一実施形態によれば、第１のレンズ素子１３０は、カプラキャビティ３８０を画定する面板１２０に面する。光学素子３００は、カプラキャビティ３８０の中の面板１２０とレンズ素子１３０との間に配置される光結合材料１８０をさらに備える。光結合材料１８０は、たとえば、ホスト材料１８６の中に分散されるナノ粒子などの小さな粒子１８５を含む。ホスト材料は流体であることが好ましいが、一部の用途では、ホスト材料は固体であってもよい。結合ホスト流体材料１８６は、カプラキャビティ３８０の中に分散されてもよい。
【００５４】
本発明の利点および実施形態は、以下の実施例によってさらに示される。これらの実施例に記載される具体的な材料、量および寸法のほか、他の条件および詳細も本発明を過度に制限するものと考えるべきではない。
【実施例】
【００５５】
実施例１：
シリカ粒子が、プロピレングリコール結合流体の中に分散された。平均（ｍｅａｎ）粒度は、２０ｎｍであった。粒子は、約５９０ｎｍ（ナトリウムＤ線）で測定した屈折率が１．４６であった。２０℃で５９０ｎｍにおけるプロピレングリコールの屈折率は、１．４３２であった。粒子充填量は、６０重量％であった。プロピレングリコールを充填したシリカのｄｎ／ｄＴは、粒子を含まないプロピレングリコールの約１／２であった。
【００５６】
プロピレングリコールを充填したシリカは、約１．５％のヘイズであった。粒子を含まないプロピレングリコールは、約０．２％のヘイズであった。ヘイズは、ハンターラボ（Ｈｕｎｔｅｒｌａｂ）社製のカラークエスト（Ｃｏｌｏｒｑｕｅｓｔ）ＸＥ分光光度計を用いて測定された。
【００５７】
次に、投影システムの熱ドリフトが、光結合材料として粒子を含むプロピレングリコールおよび粒子を含まないエチレングリコールを用いて測定された。緑色（５５０ｎｍ）の主要放射波長の図１の光学素子１００に類似のＣＲＴ画像源は、光学ターゲットを拡大して投影スクリーンの上に投影するために用いられた。ターゲットは、透明な正方形と境界をなす不透明な正方形を含んでいた。これはエッジターゲットと呼ばれることがある。
【００５８】
まず、ターゲットの画像が、光結合材料として粒子を含まないプロピレングリコールを用いてスクリーンの上に投影された。源の位置は、２つの異なる温度、２０℃および６０℃でスクリーンにおける最も鮮明な画像に関して決定された。熱ドリフトは、２つの温度に関する源の位置のシフトとして定義された。熱ドリフトは、投影された水平エッジおよび投影された垂直エッジに関してけっていされた。さらに、熱ドリフトは、軸上で５０％の点（画像の中心と画像のエッジとの間の２分の１の距離にある点）および９０％の点（画像の中心から９０％であって、画像のエッジから１０％）で決定された。次に、同一の実験が、光結合材料としてその中に分散される粒子を有するプロピレングリコール溶液を用いて繰り返された。投影された垂直エッジに関して生じた値が、以下の表１に与えられている。投影された水平画像に関する類似の値が、以下の表２に与えられている。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
表１および表２に列挙された測定値は、プロピレングリコールにナノ粒子を添加することにより、熱ドリフトを大幅に低下させることができることを示している。
【００６２】
実施例２：
シリカ粒子は、エチレングリコール結合材料流体の中に分散された。シリカ粒子の平均サイズは、２０ｎｍであった。粒子は、約５９０ｎｍ（ナトリウムＤ線）で屈折率１．４３３であった。エチレングリコールの屈折率は、５９０ｎｍで１．４３１であった。粒子充填量は、３０重量％であった。エチレングリコールを充填したシリカのｄｎ／ｄＴの測定値は、２．３×１０-4であった。粒子を含まないエチレングリコールのｄｎ／ｄＴは、２．７×１０-4であった。粒子の添加により、ｄｎ／ｄＴは約１４．８％低減した。
【００６３】
上記に記載したすべての特許、特許出願および他の出版物は、完全に再現されるかのごとく、本願明細書に参照によって援用されるものとする。本発明の種々の態様の説明を容易にするために、本発明の特定の実施例について上記に詳細に説明したが、実施例の詳細に本発明を限定することを意図していないことを理解すべきである。さらに正確に言えば、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の精神および範囲に包含されるすべての改変、実施形態および別法を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態による光学素子の概略側面図を示す。
【図２】本発明の別の実施形態によるＣＲＴ投影ディスプレイの概略側面図を示す。
【図３】本発明のさらに別の実施形態による光学素子の概略側面図を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、陰極線管（ＣＲＴ）投影ディスプレイに関する。本発明は、熱ドリフトの小さいＣＲＴ投影ディスプレイに特に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴ投影ディスプレイは、ホームエンターテイメントセンターなどの一般消費者向け用途およびビデオ会議、情報提示およびデータ表示などの商業用途に一般に用いられる。
【０００３】
ＣＲＴ投影ディスプレイは一般に、ＣＲＴ画像形成源（ソース）および投影システムを備える。ＣＲＴ画像形成源は、源の出力で小さな画像、たとえば、対角線が１２〜２５ｃｍを形成する。投影システムは、源の画像を拡大して投影スクリーンに投影するために用いられる１つ以上、一般に少なくとも３つの投射レンズ素子を備える。
【０００４】
さらに一般的には、ＣＲＴ投影ディスプレイは３つのＣＲＴ画像源、原色（赤色、緑色および青色）ごとに１つのＣＲＴを備える。一般に、各ＣＲＴ画像源は、それ自体の専用の投影システムおよび投射レンズ素子を有する。投影システムは、３つの源画像を拡大して、投影スクリーンの上に投影して重ねることによって、投影されたカラー表示を生じる。
【０００５】
ＣＲＴ投影ディスプレイは、前面投影ディスプレイまたは背面投影ディスプレイであってもよい。前面投影ディスプレイでは、画像源および目視者は、表示画像平面の対向する側に位置している。対照的に、背面投影ディスプレイでは、目視者は表示画像平面の一方の側に位置しているのに対し、投影システムおよび源によって作成される画像は画像平面の他方の側に位置している。表示画像は一般に、投影スクリーン上に表示される。投影スクリーンは一般に、前面投影ディスプレイでは反射性であり、背面投影ディスプレイでは透過性である。
【０００６】
ＣＲＴガラス板および源に最も近い投射レンズ素子の第１の面における光学反射は、画像輝度、コントラストおよび解像度を低下させる恐れがある。光学反射を低減するために、ＣＲＴガラス板と第１のレンズ素子との間の空間を満たし、光学的に結合するために、流体媒体が一般に用いられる。周知の流体としては、エチレングリコール、エチレングリコールとグリセロールとの混合物、エチレングリコールと水との混合物、アルキルジアリールアルカン、メチル側鎖とフェニル側鎖と親水性側鎖とを有するシロキサンポリマーを含む液体、ならびに、メチル側鎖およびフェニル側鎖を有するシロキサンポリマーとメチル側鎖および親水性側鎖を有するシロキサンポリマーとの混合物を含む液体が挙げられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、本発明は、ＣＲＴ投影ディスプレイに関する。
【０００８】
本発明の一実施形態において、光学素子は、陰極線管の面板と、面板に面するレンズ素子と、レンズ素子と面板との間に配置される光結合材料とを備える。光結合材料は、ホスト材料の中に分散される粒子を含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態において、投影ディスプレイシステムは、面板を有するＣＲＴ画像源と、面板に面するレンズ素子とを備える。投影ディスプレイシステムは、レンズ素子と面板との間に配置される光結合材料をさらに備える。光結合材料は、ホスト材料の中に分散される粒子を含む。
【００１０】
本発明の別の実施形態において、陰極線管投影システムは、陰極線管の面板およびレンズ素子を備える。面板およびレンズ素子は、カプラキャビティを画定する離隔された対向位置に配置される。陰極線管投影システムは、カプラキャビティの中に分散される結合流体をさらに備える。結合流体は、ナノ粒子を含む。
【００１１】
本発明は、添付図面と共に、本発明の種々の実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮すれば、さらに完全に理解され、認識されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は一般に、投影ディスプレイに関する。本発明は、特にＣＲＴ投影ディスプレイに適用可能であり、さらにＣＲＴ画像源と投射レンズ素子との間に光結合材料を有するＣＲＴ投影ディスプレイに適用可能である。
【００１３】
ＣＲＴ投影システムの例は、米国特許第４，８３８，６６５号明細書、米国特許第５，１５７，５５４号明細書、米国特許第５，３８１，１８９号明細書、米国特許第５，６２５，４９６号明細書、米国特許第５，４４０，４２９号明細書および米国公開特許第２００２／０１９６５５６号明細書および米国公開特許第２００３／００７１９２９号明細書に見出すことができる。
【００１４】
周知の光結合材料としては、屈折率が低く、流体温度に関する屈折率の変化率ｄｎ／ｄＴが高い結合流体が挙げられる。そのようなカプラの例は、米国特許第５，１１７，１６２号明細書、米国特許第５，１１５，１６３号明細書、米国特許第４，９８２，２８９号明細書、米国特許第４，９０４，８９９号明細書、米国特許第４，７８０，６４０号明細書、米国特許第４，７３４，６１３号明細書、米国特許第４，７２５，７５５号明細書、米国特許第４，６６５，３３６号明細書、米国特許第４，４０５，９４９号明細書、米国特許第４，６５１，２１７号明細書および米国公開特許第２００３／００３４７２７号明細書および米国公開特許第２００３／００９８９４４号明細書に見出される。周知の光カプラの屈折率は一般に、光カプラの両側に位置している光学素子より低く、いずれかの光カプラが光学的に結合するように設計される。たとえば、周知の結合流体の屈折率は、約１．４３である。対照的に、面板の屈折率は約１．５６であり、レンズ素子の屈折率は約１．４９〜１．５３の範囲にある。光結合材料とＣＲＴガラス板および／または第１の投射レンズ素子との間、すなわち流体カプラが光学的に結合するように設計される２つの媒体の屈折率不整合により、表示画像平面における輝度およびコントラストの低下を生じる残余光学反射を生じうる。
【００１５】
さらに、周知の結合流体は一般に、温度に関する屈折率の変化率ｄｎ／ｄＴを有し、その変化率は投影システムにおける他の光学素子のｄｎ／ｄＴより実質的に大きい。たとえば、周知の結合流体のｄｎ／ｄＴは一般に、約−３０×１０-5／℃である。対照的に、プラスチックレンズ素子のｄｎ／ｄＴは一般に、約−１０×１０-5／℃であり、ガラスＣＲＴ面板のｄｎ／ｄＴは一般に、＋０．４×１０-5／℃である。大きなｄｎ／ｄＴは、投影ディスプレイの全体の焦点距離および倍率の許容し難い変化を生じうる。たとえば、流体光カプラを備えるＣＲＴ投影ディスプレイのコントラストおよび解像度は、大幅にウォームアップ中に変化（構成部材の温度が室温から動作温度まで増大するときに、光カプラ、レンズ素子およびＣＲＴ面板を備える一部の光学部品の屈折率が変化する）しうる。さらに、焦点距離および倍率の変化は原色ごとに異なる可能性があり、たとえば、目視用スクリーン上に３つのＣＲＴ画像源によって形成される画像の間で、たとえば重ね合わせの誤差を生じる。
【００１６】
プラスチックまたは液体からなる光学素子の屈折率の変化は一般に、たとえば、素子の熱膨張または収縮に起因する素子の密度における変化の結果である。たとえば、素子の温度が上昇するとき、素子は膨張して、密度の減少のために屈折率の減少を生じる。同様に、温度の低下は素子の収縮を生じ、密度の増大のために素子の屈折率の増大を生じうる。したがって、光学素子のｄｎ／ｄＴは、負になることが多い。一部のガラスまたは半導体などの一部の材料は、たとえば、米国公開特許第２００２／０１２００４８号明細書に記載されているように、分極率の変化のために正のｄｎ／ｄＴを有する。
【００１７】
ＣＲＴ投影システムにおける光学レンズの熱膨張または収縮は、レンズの光学特性を変化させることができる。たとえば、レンズの焦点距離および倍率を変化させることができる。さらに、レンズ素子の温度の変化は、レンズの形状の変化を生じうる。そのような変化は、レンズの軸上特性および軸外特性の両方に影響しうる。たとえば、そのような変化は、望ましくない収差を導入または増大しうる。
【００１８】
ＣＲＴ画像源の面板を投射レンズシステムに光学的に結合するための光結合材料が記載されている。光結合材料は、カプラハウジングに収容された流体ホスト材料を含む。光結合材料は、流体ホスト材料の中に分散されるナノ粒子をさらに含む。ナノ粒子の平均サイズは、３０ｎｍ以下であることが好ましい。光結合材料は、屈折率がｎ2である。ＣＲＴ画像源は、ＣＲＴの面板、たとえば面板の入力面に画像を形成することができる。面板の屈折率は、ｎ1である。投射レンズシステムは、源画像を拡大して、目視用スクリーン、一般に投影スクリーンの上に投影するために用いられる。投射レンズシステムは、１つ以上の投射レンズ素子を備えることができる。一般に、投射レンズシステムは、少なくとも３つ、一般に４つのレンズ素子を備え、第１のレンズ素子はＣＲＴ面板に最も近い。第１のレンズ素子の屈折率は、ｎ3である。光結合材料は、ホスト材料の中に分散される小さな粒子を含みうる。
【００１９】
本発明の利点は、光カプラの光学透明度が高いことである。光カプラにおけるヘイズまたは光学散乱は、ディスプレイの解像度およびコントラストを低下させうる。本発明の光結合材料は、高い鏡面光透過を含む高い光透過率を有することができる。本発明の光結合材料は、きわめて低い光学的なヘイズを有することができる。光結合材料中の粒子は、光学散乱をほとんどまたは全く持ち込まないほど十分に小さくてもよい。たとえば、小さな粒子はナノ粒子であってもよく、その平均粒度は、たとえば５００ｎｍ以下のナノメートルの範囲、１０〜５０ｎｍなどの範囲にあることを意味する。したがって、光結合材料は、ＣＲＴ投影ディスプレイの解像度およびコントラストにほとんどまたは全く悪影響を及ぼさない。
【００２０】
本発明の別の利点は、第１のレンズ素子へのＣＲＴ面板の効率的な光結合である。たとえば、光結合材料の屈折率は、面板の屈折率を第１のレンズ素子の屈折率に効率的に整合するほどの屈折率であってもよい。本発明の一実施形態によれば、光結合材料の屈折率ｎ2は、ｎ1およびｎ3の低い方の屈折率以上でありうる。さらに、ｎ2は、ｎ1およびｎ3の高い方の屈折率以下でありうる。光結合材料の屈折率整合特性は、光学反射を低減することができ、したがって、目視用スクリーンに表示される画像の輝度、解像度およびコントラストを向上させることができる。
【００２１】
本発明の別の実施形態によれば、ｎ2は、ｎ1およびｎ3の平均であってもよい。一部の用途では、ｎ2は、ｎ1およびｎ3の積の平方根であってもよい。一部の別の用途では、ｎ2は、ｎ1またはｎ3に等しくてもよい。
【００２２】
本発明の別の利点は、Ｔが温度である場合に、温度に関する屈折率の変化率ｄｎ／ｄＴを小さくすることである。周知の光結合材料は一般に、有機流体である。したがって、周知の光カプラのｄｎ／ｄＴは、たとえば、ガラスまたはプラスチック製のＣＲＴ面板およびレンズ素子などの投影システムにおける一部の別の光学素子のｄｎ／ｄＴより実質的に高くてもよい。たとえば、周知の流体光結合材料のｄｎ／ｄＴは、ＣＲＴ面板およびレンズ素子などの投影ディスプレイにおける他の光学素子の少なくとも２倍であってもよい。高いｄｎ／ｄＴは、温度に応じて全体の焦点距離および倍率における認識可能な変化を生じうる。この変化は、熱ドリフトと呼ばれることがある。この変化は軸上および軸外の両方において、温度に応じて表示画像の解像度およびコントラストに影響を及ぼしうる。さらに、それぞれが専用の投射レンズシステムを有する３つのＣＲＴ画像源を用いる投影ディスプレイにおいて、熱ドリフトは、投影システムごとに異なっている可能性がある。これにより、軸上および軸外の両方における２つ以上の投影画像の間に位置合わせのずれを生じる。光結合材料の流体ホスト材料に小さな粒子を添加することにより、光結合材料のｄｎ／ｄＴを小さくし、熱ドリフトを低減することができる。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態による光学素子１００の概略側面図を示す。光学素子１００は、ＣＲＴ１１０、屈折率ｎ1のＣＲＴ面板１２０、屈折率ｎ2の光結合材料１８０および投射レンズシステム１７０を備える。投射レンズシステム１７０は、屈折率ｎ3の第１のレンズ素子１３０を備える。投射レンズシステム１７０は、レンズ素子１４０および１５０などの別のレンズ素子をさらに備えることができる。面板１２０は、入力面１２１および出力面１２２を有する。同様に、第１のレンズ素子１３０は、入力面１３１および出力面１３２を有する。光結合材料１８０は、ホスト媒体１８６に分散される小さな粒子１８５を備えることができる。光結合材料１８０は、高い光学透過率および低いヘイズを有する。ヘイズは、一般に曇り度の尺度である。ヘイズは、本願明細書で用いられるとき、全体の透過光に比べた拡散透過された光の割合である。光結合材料１８０は、ヘイズが２％以下であることが好ましく、１％以下であればさらに好ましく、０．５％以下であればさらに一層好ましく、０．２％以下であればさらに一段と好ましい。光学散乱およびヘイズは、粒子１８５のサイズによって影響されうる。一般に、粒度が減少すると、光学散乱およびヘイズが減少する。さらに、光学散乱およびヘイズは、粒子１８５の屈折率とホスト材料１８６の屈折率との間の不整合によって影響されうる。一般に、屈折率不整合が低減すると、光学散乱およびヘイズが減少する。粒子とホスト材料との間の屈折率不整合より粒度の範囲を制御しやすいことが多い。たとえば、粒子をふるいの中に通すことによって、粒度範囲の上端を制御してもよい。対照的に、可視域などの所望の波長帯にわたって粒子とホスト材料との間の屈折率不整合を制御しにくい場合もある。これは、粒子およびホスト材料の組成の変動のために起こる場合がある。さらに、温度および／または波長に応じて粒子およびホスト材料の屈折率分散を整合することが一般に困難である。したがって、粒子１８６は、光学散乱およびヘイズを許容可能なレベルまで低減するほど十分に小さいことが好ましい。特に、小さな粒子１８５は、ナノ粒子であることが好ましく、これは平均粒度がナノメートル範囲にあることを意味する。さらに一層詳細には、粒子１８５の平均サイズは、５００ｎｍ以下であることが好ましい。粒子１８５の平均サイズは、１０〜１００ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。粒子１８５の平均サイズは、１０〜５０ｎｍの範囲にあればさらに一層好ましく、１０〜３０ｎｍの範囲にあればさらに一段と好ましい。所与の用途では、粒子１８５とホスト材料１８６との間の屈折率不整合が光学散乱およびヘイズを低くするほど十分に小さい場合には、より大きな粒子を用いてもよいことは十分に認識されよう。たとえば、粒子が球または略球である場合、または一般に、直径を粒子に割り当てても差し支えない場合には、粒度は粒子の直径であってもよい。粒度は、異なる方向に沿った粒子寸法の平均であってもよい。たとえば、粒子が棒状である場合には、粒度は、その長軸および短軸に沿った粒子寸法の平均であってもよい。一部の用途では、粒度は、最大の粒子寸法であってもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、粒子１８５はホスト媒体１８６にコロイド状に分散されるため、粒子１８５の少なくとも大部分は光学素子１００の少なくとも予想耐用期間の間、ホスト媒体１８６の中に依然として分散された状態である。光学素子の予想耐用期間は、用途に左右される可能性がある。たとえば、消費者向け背面投射テレビの予想耐用期間は、約２０，０００時間であってもよい。そのような用途では、粒子１８５の大部分は、少なくとも２０，０００時間の間、ホスト媒体１８６の中に依然として分散された状態に維持され得る。
【００２５】
さらに、本発明の一実施形態によれば、粒子１８５は、光学素子１００の予想耐用期間の間、凝結しないか、または光学素子１００の予想耐用期間中生じうる任意の凝結が著しい光の散乱またはヘイズを生じることはない。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、粒子１８５は、正のｄｎ／ｄＴを有する。そのような粒子系の例は、米国特許第６，４４１，０７７号明細書に記載される酸化マグネシウムである。本発明の一部の実施形態において、粒子１８５は、負のｄｎ／ｄＴを有する。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、粒子１８５の表面は、分散を容易にして維持するように処理されてもよい。表面処理は、ホスト媒体１８６と互換性があることが好ましく、これは、処理される粒子１８６が依然としてホスト材料の中で溶解した状態であるか、またはホスト材料の中に分散可能であることを意味する。適切な表面処理により、粒子の析出および／または凝結を低減または排除することができる。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、ｎ2は、光結合材料１８０における粒子１８５の重量分率または体積分率の略一次関数である。たとえば、ホスト材料１８６の屈折率ｎbと粒子１８５の屈折率ｎaとの間のｎ2の関係は、以下の関係式によって推定することができることが多い。
ｎ2＝ｎb（１−ＶＦ）＋ｎa（ＶＦ） （１）
式中、ＶＦは、光結合材料１８０における粒子１８５の体積分率である。体積分率ＶＦは一般に、総体積に対する粒子１８５の体積の比として定義され、総体積はその中に分散される粒子１８５を有するホスト材料１８６の体積である。体積分率ＶＦは、たとえば、流体ホスト材料１８６の体積Ｖ1を最初に測定することによって決定されることができる。次に、粒子１８５は流体に添加され、混合物の体積Ｖ2が測定される。したがって、添加された粒子１８５の体積は、Ｖ2−Ｖ1である。粒子１８５の体積分率ＶＦは、比（Ｖ2−Ｖ1）／Ｖ2を計算することによって決定される。類似の手法を用いて、体積ではなく重量を用いることによって、粒子１８５の重量分率を決定してもよい。関係式（１）に戻って参照すると、屈折率の変化率は、以下の関係式によって推定することが多い。
ｄｎ2／ｄＴ＝ｄｎb／ｄＴ（１−ＶＦ）＋ｄｎa／ｄＴ（ＶＦ） （２）
式中、Ｔは温度である。したがって、光結合材料のｄｎ／ｄＴは、ホスト材料１８６における粒子１８５の体積分率の一次関数であってもよい。関係式（２）によれば、粒子の体積分率が増大すると、ｄｎ2／ｄＴはｄｎa／ｄＴに近づく。粒子１８５は、光学素子１００における他の光学部品の一部、面板１２０または第１のレンズ素子１３０などと同一の範囲にあるｄｎ／ｄＴを備えていてもよい。たとえば、面板１２０はガラス製であり、粒子１８５はシリカなどの無機物であってもよい。ガラスおよびシリカは匹敵するｄｎ／ｄＴ値を有するため、粒子１８５の体積分率を増大することによって、光結合材料１８０のｄｎ／ｄＴは、面板のｄｎ／ｄＴに近づくことができる。したがって、光結合材料のｄｎ／ｄＴは、面板のｄｎ／ｄＴと同一の範囲にあってもよい。
【００２９】
本発明の具体的な利点は、低減したｄｎ2／ｄＴである。本発明の一実施形態によれば、ｄｎ2／ｄＴは、ｄｎb／ｄＴより少なくとも１５％小さいことが好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも２０％小さければさらに好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも３０％小さければさらに一層好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも４０％小さければさらに一層好ましく、ｄｎb／ｄＴより少なくとも５０％小さければさらに一段と好ましい。ｄｎ／ｄＴの減少は、２０℃〜６０℃の温度範囲であれば好ましく、２０℃〜７０℃であればさらに好ましく、１０℃〜８０℃であればさらに一層好ましい。一般に、体積分率ＶＦの上限はホスト材料１８６の中に依然として分散された状態にとどまる粒子１８５の性能によって制御されてもよいのに対し、体積分率の下限はｄｎ2／ｄＴに関する所望の値の値によって確立されてもよい。本発明の一実施形態によれば、体積分率ＶＦは、１０％〜８０％の範囲にあれば好ましく、１０％〜６０％であればさらに好ましく、１０％〜４０％であればさらに一層好ましい。上記で与えられた値は粒子１８５の体積分率に関連しているが、粒子１８５の重量分率に関する同様の値または類似の好ましい値が適していてもよい。
【００３０】
光結合材料１８０は、流体であることが好ましい。流体という語によって、液体、ゲルおよびゾル・ゲルをはじめとする流れることができる任意の材料を指すが、これらに限定されるわけではない。一部の用途では、固体の光結合材料を用いてもよい。小さな粒子に組み込まれる固体材料については、既に述べた。たとえば、米国特許第６，５８６，０９６号明細書は、その中に分散されるサイズが１０ｎｍの酸化マグネシウム粒子を有するポリメチルメタクリレート材料について記載している。他の例は、米国特許第６，５５２，１１１号明細書、米国特許第６，４４１，０７７号明細書、米国特許第４，７１０，８２０号明細書、米国特許第６，４９８，２０８号明細書および米国公開特許第２００２／０１２３５４９号明細書および米国公開特許第２００２／０１２３５５０号明細書に見出すと思われる。流体の光結合材料の利点は、熱伝達が高いことである。ＣＲＴ１１０が作動しているとき、面板１２０の温度は７０℃以上に達しうる。光結合材料が、面板１２０で生成された熱を面板から周囲の領域まで伝達することが望ましい。固体の光結合材料の場合には、面板１２０から光結合材料１８０までの熱の伝達は、主に伝導によって行われる。対照的に、流体型光結合材料では、面板１２０から光結合材料１８０までの熱の伝達は、主に対流によって行われる。そのような場合には、対流は、自然対流であってもよく、強制対流であってもよい。強制対流では、流体の流れは、少なくとも部分的には循環ポンプなどの外部力によって誘発される。自然対流では、流体の流れは、主に流体自体の特性により、たとえば、面板から最も遠くにある冷たい方の流体は、面板により近い暖かい方の流体を置き換えるか、またはその逆である。熱伝導率は、熱を伝導する材料の性能の尺度である。一般に、液体は、固体ポリマーより熱伝導率が高い。たとえば、ポリスチレンの熱伝導率は、約０．１２ワット／ｍＫである。Ｋはケルビン温度である。対照的に、エチレングリコールの熱伝導率は、約０．２６ワット／ｍＫであり、水の熱伝導率は、約０．６ワット／ｍＫである。したがって、一般に、流体は、面板１２０で生成される熱を周囲の領域に伝達するのにより効率的である。
【００３１】
流体の光結合材料１８０は、流体のホスト材料１８６を含みうる。光結合材料１８０およびホスト材料１８６に関する具体的な流体材料は、エチレングリコール、アルキルジアリールアルカン、エチレングリコールとグリセロールとの混合物、エチレングリコールと水との混合物、メチル側鎖とフェニル側鎖と親水性側鎖とを有するシロキサンポリマーを含む液体、ならびに、メチル側鎖およびフェニル側鎖を有するシロキサンポリマーとメチル側鎖および親水性側鎖を有するシロキサンポリマーとの混合物を含む液体が挙げられる。一般に、流体材料は、所望の用途で用いることができる任意の適切な流体であってもよい。
【００３２】
流体ホスト材料１８６は、沸点が高く、凝固点が低いことが好ましい。ホスト材料１８６の沸点は、少なくとも１２０℃であることが好ましく、少なくとも１６０℃であればさらに好ましく、少なくとも２００℃であればさらに一層好ましい。ホスト材料１８６の凝固点は、−２０℃以下であれば好ましく、−４０℃以下であればさらに好ましく、−６０℃であればさらに一層好ましい。
【００３３】
粒子１８５はナノ粒子であることが好ましいが、一部の用途ではｎ2とｎbとの間の差に応じて、マイクロ粒子などのより大きな粒子を用いてもよい。一般に、すべてのＣＲＴ動作温度および波長に関して、ｎ2とｎbとの間の差を十分に小さく、許容可能なレベルまで小さくすることは困難である。したがって、本発明の一実施形態によれば、粒子１８５の平均サイズは、５００ｎｍ以下であれば好ましく１００ｎｍ以下であればさらに好ましく、５０ｎｍ以下であればさらに一層好ましく３０ｎｍ以下であればさらに一段と好ましい。平均サイズは、平均（ｍｅａｎ）サイズまたは中心サイズであってもよく、または粒子のサイズを特徴付けるために一般に用いられてもよい任意の他の平均であってもよい。
【００３４】
面板１２０は、任意のタイプの光学的に透明なガラスから構成されることが好ましい。具体的なガラス材料としては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス、ケイ酸ガラス、酸化物ガラスおよびシリカガラスまたは面板として用いるのに適していると考えられる任意の他のガラス材料が挙げられる。図１の面板１２０は、矩形断面を有するように示されている。一般に、面板１２０は、任意の形状の断面を有してもよい。一般に、面板の入力面１２１および出力面１２２は、同一の形状である必要はない。たとえば、入力面１２１は湾曲していてもよく、出力面１２２は直線または平坦であってもよい。別の例として、出力面１２２が湾曲していてもよい。さらに、面板１２０は、光学パワーを有することができ、それによって部分的にレンズとして作用することができる。光結合材料１８０は、面板１２０と接触することができる。特に、光結合材料１８０は、面板１２０の出力面１２２と接触することができる。一部の用途または設計では、面板１２０と光結合材料１８０との間に他の構成部材を配置してもよい。
【００３５】
光学素子１００は、光結合材料１８０を収容するためのカプラハウジング１６０をさらに備えてもよい。カプラハウジング１６０は、光結合材料が流体を含む場合に必要であると考えられる。そのような場合には、ハウジングは、光結合材料に封止するために、１つ以上の封止機構（図１には図示せず）を備えていてもよい。カプラハウジング１６０は主に、光結合材料１８０を収容するように設計されてもよい。光カプラハウジング１６０は、第１のレンズ素子１３０および面板１２０などの別の素子を収容するようにさらに設計されてもよい。一般に、光学素子１００は、種々の素子および構成部材を収容するための１つ以上のハウジングを備えていてもよい。カプラハウジング１６０は、金属またはプラスチック製であってもよい。具体的な金属材料としては、アルミニウム、銅、マグネシウムおよび亜鉛が挙げられる。一般に、カプラハウジング１６０は、光結合材料１８０を収容するのに適した任意の材料から構成されてもよい。
【００３６】
さらに、光学素子１００は、流体の光結合材料１８０を循環するためのポンプなどの機構（図１には図示せず）を備えていてもよい。循環する光結合材料は、面板１２０からの熱の伝達を向上させることができる。さらに、光学素子１００は、たとえば、流体の循環に役立つか、または流体の漏洩の場合に光路に泡の生成を防止するために、余分な光結合材料１９１を収容するための任意の貯槽１９０を備えていてもよい。貯槽１９０は、流体の膨張を可能にするために、満タンでなくてもよい。そのような膨張室の例は、米国特許第４，７４０，７２７号明細書に記載されている。
【００３７】
簡単にするためおよび一般性を失うことなく、図１の第１のレンズ素子１３０は、湾曲した断面を有するように示されている。第１のレンズ素子１３０は、光学パワーを有してもよい。第１のレンズ素子１３０は、軸上および軸外の両方に関して目視用スクリーンにわたる画質を補正または改善するためのフィールド補正特性を有してもよい。
【００３８】
第１のレンズ素子１３０は、プラスチックまたはガラス製であってもよい。一般に、可能かつ適切であれば、ガラスではなく、プラスチックからＣＲＴ投影システムにおけるレンズ素子を製作することが望ましい。プラスチックレンズは、費用有効性がより高い。さらに、プラスチックレンズは、たとえば非球面形状を有するように成形してもよい。一般に、非球面レンズの使用により、目視用スクリーンに許容可能な投影画像を生成するために、投影システムに必要なレンズの総数を減らすことができる。したがって、可能であれば、ＣＲＴ投影システムにおけるレンズなどの光学素子は、プラスチックから構成される。また、光学素子、特に光学パワーを有する素子の場合には、ｄｎ／ｄＴが小さいことが望ましい。したがって、ＣＲＴ投影システムにおける拡大レンズは一般に、約１０-5〜５×１０-6／℃以下の範囲にあるｄｎ／ｄＴの低いガラス製である。
【００３９】
第１のレンズ素子１３０に用いられる通常のプラスチック材料としては、アクリルが挙げられる。第２のレンズ素子１４０および第３のレンズ素子１５０は、ガラス製であってもよく、またはプラスチック製であってもよい。光結合材料１８０は、レンズ素子１３０と接触することが好ましい。特に、光結合材料１８０は、第１のレンズ素子１３０の入力面１３１と接触することが好ましい。一部の用途および／または設計では、光結合材料１８０と第１のレンズ素子１３０との間に、他の光学部品を配置してもよい。
【００４０】
光学素子１００は、簡単にするためおよび一般性を失うことなく、図１に図示されていない他の構成部材を備えていてもよい。たとえば、光学素子１００は、たとえば、面板１２０の入力面１２１の上に配置される１層以上の蛍光体を備えることができる。別の例として、光学素子１００は、種々の素子を支持し、所定の位置に維持するためのマウントおよび別のレンズ素子を備えることができる。
【００４１】
本発明に記載される屈折率は、所定の具体的な波長で測定されてもよい。たとえば、屈折率は、ナトリウムＤ線（約５９０ｎｍ）または６３３ｎｍ（ＨｅＮｅレーザ）などの所望のレーザ波長で測定されてもよい。屈折率は、赤色（たとえば、６２４ｎｍ）、緑色（たとえば、５４４ｎｍ）または青色（たとえば、４５５ｎｍ）などの１つ以上のＣＲＴ主要輝線で測定されてもよい。屈折率はまた、たとえば可視域にわたる平均値であってもよい。可視域は、４２０〜６５０ｎｍの範囲を含みうる。そのような場合には、屈折率はまず、複数の波長（たとえば、ＣＲＴの主要輝線）で測定されてもよい。次に、測定値は、公式、たとえばセルマイヤ（Ｓｅｌｌｍｅｉｅｒ）の分散式に適合させて、屈折率対波長分散曲線を生成してもよい。続いて、たとえば、可視域などの所望の波長帯における分散曲線下の面積を計算して、計算した面積を波長帯によって除算することによって、屈折率の平均を決定してもよい。
【００４２】
粒子１８５は、有機、無機またはその組み合わせのいずれであってもよい。粒子１８５は、酸化物、フッ化物および硫化物を含むことができる。たとえば、粒子１８５としては、シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、ジルコニア、イットリアおよび亜鉛酸化物が挙げられる。粒子１８５は、可視域などの波長関心領域における光吸収が少ないことが好ましい。シリカなどの一部の粒子材料は、可視域における光吸収がほとんどまたは全くない場合がある。チタニアなどの一部の別の粒子は、可視域でわずかに吸収しうる。セリアなどの一部のさらに別の粒子は、特にスペクトルの青色領域で光吸収率が高い場合がある。粒子１８５の光透過率は、可視域では９０％を超えることが好ましく、９８％を超えればさらに好ましく、９９．５％を超えればさらに一層好ましい。たとえば、青色では光を吸収するが、赤色では吸収しない粒子は、輝度およびコントラストなどの画像特性に悪影響を及ぼすことなく、赤色ＣＲＴと共に用いてもよいことは、十分に認識されよう。
【００４３】
粒子１８５は、任意の形状であってもよい。粒子１８５は、不規則な形状であってもよく、または規則的な形状であってもよい。粒子１８５は、所与の方向に向けられてもよく、または不規則な配向であってもよい。粒子１８５は、狭いサイズ分布であってもよく、広いサイズ分布であってもよい。狭いサイズ分布は一般に、明確な著しいピークを中心とした粒度分布を指す。対照的に、広いまたは広範囲のサイズ分布は一般に、粒度分布が明確な著しいピークを含まないか、または粒度分布が複数のピークを含むことを意味する。一般に、平均粒度が増大すると、ヘイズおよび光学散乱を低減するために、より狭い粒度分布が好ましい。
【００４４】
粒子１８５は、２種類以上の粒子を含んでもよい。たとえば、粒子１８５は、２つの異なる種類ＡおよびＢからなる粒子を含んでもよい。粒子Ａは主に、光結合材料１８０のｄｎ／ｄＴを小さくするように設計されてもよい。粒子Ｂは、主に、光結合材料１８０の屈折率を増大するように設計されてもよい。一般に、異なる粒子の種類が主に、異なる要件を満たすように設計されてよい場合には、粒子１８５は１種類以上の粒子を含んでもよい。
【００４５】
図２は、本発明の一実施形態による投影ディスプレイシステム２００の概略側面図を示す。本願明細書では、複数の図で用いられる同一の参照符号は、同一または類似の特性および機能性を有する同一の素子または類似の素子を指す。投影ディスプレイシステム２００は、光学素子１００および目視用スクリーン２２０を備える。前面投影ディスプレイシステムでは、目視者は、位置２４０などの光学素子１００と同じスクリーン２２０の側に位置してもよい。背面投影ディスプレイシステムでは、目視者は、位置２３０などの目視用スクリーン２２０の対向する側に位置してもよい。
【００４６】
図２の光学素子１００は、図１に関して説明した光学素子１００と類似である。特に、光学素子１００は、画像を形成するためのＣＲＴ画像源１１０を備える。光学素子１００は、屈折率ｎ1のＣＲＴ面板１２０と、面板１２０に面し、屈折率ｎ3であるレンズ素子１３０と、をさらに備える。レンズ素子１３０は、ＣＲＴ画像源１１０によって形成される画像を拡大および／または投影する。光学素子１００は、ＣＲＴ画像源１１０によって形成される画像を拡大および／または投影する別のレンズ素子をさらに備えてもよい。面板１２０およびレンズ素子１３０は、カプラキャビティ１８３を画定する離隔された対向位置に配置されることができる。光学素子１００は、屈折率ｎ2であり、面板１２０とレンズ素子１３０との間に配置される光結合材料１８０をさらに備える。光結合材料１８０は、小さな粒子、たとえば、ホスト材料の中に分散されるナノ粒子を備える。ホスト材料は流体であることが好ましいが、一部の用途では、ホスト材料は固体であってもよい。結合流体は、カプラキャビティ１８３の中で分散されてもよい。本発明の一実施形態において、ｎ2はｎ1およびｎ3の最低値以上であり、ｎ1およびｎ3の最高値以下である。
【００４７】
目視用スクリーン２２０は、レンズ素子１３０および光学素子１００に備えられてもよい他のレンズ素子によって拡大および／または投影される源画像を受光する。投影システム２００は、１つのＣＲＴに基づく光学素子１００を備えていてもよい。そのような場合には、光学素子１００は、カラー画像を生成するように設計されてもよい。一部の用途では、光学素子１００は、目視用スクリーン２２０に拡大および投影される白黒画像を生成するように設計されてもよい。投影ディスプレイシステム２００は、２つ以上のＣＲＴ画像源を備えていてもよい。たとえば、投影システム２００は、光学素子１００に加えて、光学素子２０１および２０２を備えていてもよい。尚、光学素子２０１および２０２は、光学素子１００に類似していてもよい。一般に、光学素子１１０、２０１および２０２のそれぞれは、異なるレンズおよび／または異なる光結合材料を含む他の素子を備えていてもよい。３つのＣＲＴ投影ディスプレイシステムにおいて、光学素子１００、２０１および２０２のそれぞれは、異なる原色の同一画像を生成するように設計されてもよい。たとえば、光学素子２０２は、赤色画像を生成し、拡大して投影してもよい。光学素子１００は、緑色画像を生成し、拡大して投影してもよい。光学素子２０１は、青色画像を生成し、拡大して投影してもよい。３つの投影画像は、目視用スクリーン２２０の上で重ねられ、結果としてカラー画像を生じうる。
【００４８】
前面投射システム２００において、目視用スクリーン２２０は、実質的に光学的に反射性であってもよい。背面投射システム２００において、目視用スクリーン２２０は、実質的に光学的に透過性であってもよい。
【００４９】
図３は、本発明の別の実施形態による光学素子３００の概略側面図を示す。説明しやすくするためおよび一般性を失うことなく、図１に示される素子の一部は、図３で再現されない。光学素子３００は、ＣＲＴ１１０、ＣＲＴ面板１２０および投射レンズシステム３７０を備える。投射レンズシステム３７０は、第１のレンズ素子１３０、第２のレンズ素子１４０、第３のレンズ素子１５０および第４のレンズ素子１５５を備える。第４のレンズ素子１５５は一般に、出力レンズであり、主に画像収差を補正するように設計され、「Ａ」レンズと呼ばれることが多い。第２のレンズ素子１４０および第３のレンズ素子１５０は、「Ｂ」レンズと呼ばれることが多く、一般に光学パワーを有し、主にＣＲＴ１１０によって制せされる画像を拡大するように設計される。たとえば、第３のレンズ素子１５０は「Ｂ１」レンズと呼ばれることが多く、第２のレンズ素子１４０は「Ｂ２」レンズと呼ばれることが多い。第１のレンズ素子１３０は、「Ｃ」レンズまたは「Ｃシェル」レンズと呼ばれることが多く、主にＣＲＴ１１０に光学的に結合するように設計される。ＣＲＴ投影システムにおいて用いられるレンズ素子の例は、米国特許第４，７７６，６８１号明細書および米国公開特許第２００３／００７１９２９号明細書に見出される。
【００５０】
投射レンズシステム３７０は、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置される第１の間隙領域３１０と、第２のレンズ素子と第３のレンズ素子との間に配置される第２の間隙領域３２０と、第３のレンズ素子と第４のレンズ素子との間に配置される第３の間隙領域３３０と、をさらに備える。光学素子３００は、たとえば、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子および第４のレンズ素子などのレンズ素子を収容し、同レンズ素子を所定の位置に維持するためのマウント３４０をさらに備える。
【００５１】
第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子および第４のレンズ素子のうちの任意の１つ以上のレンズ素子はガラスまたはプラスチックから構成されることができるが、一般に、第１のレンズ素子１３０、第２のレンズ素子１４０および第４のレンズ素子１５５はプラスチック製であり、第３のレンズ素子１５０はガラス製である。
【００５２】
第３のレンズ素子１５０は一般に、目視用スクリーン（図３には図示せず）の上に表示するために、ＣＲＴ１１０によって形成される画像を拡大するように設計される。したがって、第３のレンズ素子１５０は、ガラスなどのｄｎ／ｄＴの低い材料から構成されることが好ましい。第１のレンズ素子１３０、第２のレンズ素子１４０および第４のレンズ素子１５５は一般に、目視用カリーン（ｃａｒｅｅｎ）の上に投影される画像の特性を向上するように設計される。そのような画像特性としては、コントラスト、解像度および輝度が挙げられる。第１の間隙領域、第２の間隙領域および第３の間隙領域のそれぞれは一般に、空気間隙であり、大部分は空気を含む領域であることを意味するが、間隙領域のそれぞれは流体材料または固体材料などの空気以外の材料を含んでもよい。
【００５３】
本発明の特定の一実施形態によれば、第１のレンズ素子１３０は、カプラキャビティ３８０を画定する面板１２０に面する。光学素子３００は、カプラキャビティ３８０の中の面板１２０とレンズ素子１３０との間に配置される光結合材料１８０をさらに備える。光結合材料１８０は、たとえば、ホスト材料１８６の中に分散されるナノ粒子などの小さな粒子１８５を含む。ホスト材料は流体であることが好ましいが、一部の用途では、ホスト材料は固体であってもよい。結合ホスト流体材料１８６は、カプラキャビティ３８０の中に分散されてもよい。
【００５４】
本発明の利点および実施形態は、以下の実施例によってさらに示される。これらの実施例に記載される具体的な材料、量および寸法のほか、他の条件および詳細も本発明を過度に制限するものと考えるべきではない。
【実施例】
【００５５】
実施例１：
シリカ粒子が、プロピレングリコール結合流体の中に分散された。平均（ｍｅａｎ）粒度は、２０ｎｍであった。粒子は、約５９０ｎｍ（ナトリウムＤ線）で測定した屈折率が１．４６であった。２０℃で５９０ｎｍにおけるプロピレングリコールの屈折率は、１．４３２であった。粒子充填量は、６０重量％であった。プロピレングリコールを充填したシリカのｄｎ／ｄＴは、粒子を含まないプロピレングリコールの約１／２であった。
【００５６】
プロピレングリコールを充填したシリカは、約１．５％のヘイズであった。粒子を含まないプロピレングリコールは、約０．２％のヘイズであった。ヘイズは、ハンターラボ（Ｈｕｎｔｅｒｌａｂ）社製のカラークエスト（Ｃｏｌｏｒｑｕｅｓｔ）ＸＥ分光光度計を用いて測定された。
【００５７】
次に、投影システムの熱ドリフトが、光結合材料として粒子を含むプロピレングリコールおよび粒子を含まないエチレングリコールを用いて測定された。緑色（５５０ｎｍ）の主要放射波長の図１の光学素子１００に類似のＣＲＴ画像源は、光学ターゲットを拡大して投影スクリーンの上に投影するために用いられた。ターゲットは、透明な正方形と境界をなす不透明な正方形を含んでいた。これはエッジターゲットと呼ばれることがある。
【００５８】
まず、ターゲットの画像が、光結合材料として粒子を含まないプロピレングリコールを用いてスクリーンの上に投影された。源の位置は、２つの異なる温度、２０℃および６０℃でスクリーンにおける最も鮮明な画像に関して決定された。熱ドリフトは、２つの温度に関する源の位置のシフトとして定義された。熱ドリフトは、投影された水平エッジおよび投影された垂直エッジに関してけっていされた。さらに、熱ドリフトは、軸上で５０％の点（画像の中心と画像のエッジとの間の２分の１の距離にある点）および９０％の点（画像の中心から９０％であって、画像のエッジから１０％）で決定された。次に、同一の実験が、光結合材料としてその中に分散される粒子を有するプロピレングリコール溶液を用いて繰り返された。投影された垂直エッジに関して生じた値が、以下の表１に与えられている。投影された水平画像に関する類似の値が、以下の表２に与えられている。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
表１および表２に列挙された測定値は、プロピレングリコールにナノ粒子を添加することにより、熱ドリフトを大幅に低下させることができることを示している。
【００６２】
実施例２：
シリカ粒子は、エチレングリコール結合材料流体の中に分散された。シリカ粒子の平均サイズは、２０ｎｍであった。粒子は、約５９０ｎｍ（ナトリウムＤ線）で屈折率１．４３３であった。エチレングリコールの屈折率は、５９０ｎｍで１．４３１であった。粒子充填量は、３０重量％であった。エチレングリコールを充填したシリカのｄｎ／ｄＴの測定値は、２．３×１０-4であった。粒子を含まないエチレングリコールのｄｎ／ｄＴは、２．７×１０-4であった。粒子の添加により、ｄｎ／ｄＴは約１４．８％低減した。
【００６３】
上記に記載したすべての特許、特許出願および他の出版物は、完全に再現されるかのごとく、本願明細書に参照によって援用されるものとする。本発明の種々の態様の説明を容易にするために、本発明の特定の実施例について上記に詳細に説明したが、実施例の詳細に本発明を限定することを意図していないことを理解すべきである。さらに正確に言えば、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の精神および範囲に包含されるすべての改変、実施形態および別法を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態による光学素子の概略側面図を示す。
【図２】本発明の別の実施形態によるＣＲＴ投影ディスプレイの概略側面図を示す。
【図３】本発明のさらに別の実施形態による光学素子の概略側面図を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視域にわたって平均屈折率ｎ1の陰極線管の面板と、
可視域にわたって平均屈折率ｎ3であって、前記面板に面するレンズ素子と、
前記面板を前記レンズ素子に光学的に結合するための前記レンズ素子と前記面板との間に配置される光結合材料と、を備え、前記光結合材料は可視域にわたって屈折率ｎ2であり、流体ホスト材料の中に分散されるナノ粒子を含み、前記ナノ粒子は可視域にわたって平均屈折率ｎaであり、前記ホスト材料は可視域にわたって平均屈折率ｎbである光学素子。
【請求項２】
前記流体ホスト材料は、エチレングリコール、グリセロール、プロピレングリコール、アルキルジアリールアルカン、水およびシロキサンポリマーのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光結合材料を収容するためのカプラハウジングをさらに備える、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
ｎ2は、ｎ1およびｎ3の最低値以上であり、最高値以下である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
ｎ2は、ｎ1およびｎ3の平均である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
ｎ2は、ｎ1およびｎ3の積の平方根である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
ｎ2は、ｎ1に等しい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
ｎ2は、ｎ3に等しい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項９】
前記光結合材料は、前記面板と接触する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記光結合材料は、前記レンズ素子と接触する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記光結合材料における前記ナノ粒子の重量分率は、１０％〜８０％の範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記光結合材料における前記ナノ粒子の重量分率は、２０％〜７０％の範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記光結合材料における前記ナノ粒子の重量分率は、３０％〜７０％の範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１４】
ナノ粒子の平均サイズは、５００ｎｍ以下である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１５】
ナノ粒子の平均サイズは、１０〜１００ｎｍの範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１６】
ナノ粒子の平均サイズは、１０〜５０ｎｍの範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１７】
ナノ粒子の平均サイズは、１０〜３０ｎｍの範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１８】
前記ナノ粒子は、前記流体ホスト材料の中にコロイド状に分散される、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１９】
ｎ2は、前記光結合材料におけるナノ粒子の前記重量分率の一次関数である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２０】
温度Ｔに関するｎ2の変化率は、前記光結合材料におけるナノ粒子の前記重量分率の一次関数である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２１】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも５％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２２】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも１０％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２３】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも１５％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２４】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも２０％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２５】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも２５％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２６】
前記光結合材料は、２％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２７】
前記光結合材料は、１％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２８】
前記光結合材料は、０．５％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２９】
前記光結合材料は、０．２％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３０】
温度に関する粒子の屈折率の変化率は、正である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３１】
温度に関する粒子の屈折率の変化率は、負である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３２】
画像を形成するためのＣＲＴ画像源であって、面板を有するＣＲＴと、
前記源に形成される前記画像を投影するためのレンズ素子であって、前記面板に面するレンズ素子と、
前記面板を前記レンズ素子に光学的に結合するために、前記レンズ素子と前記面板との間に配置される光結合材料であって、流体ホスト材料の中に分散されるナノ粒子を含む光結合材料と、を備える投影ディスプレイシステム。
【請求項３３】
前記レンズ素子によって投影される前記画像を表示するための目視用スクリーンをさらに備える、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３４】
３つのＣＲＴ画像源を備える、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３５】
前面投影ディスプレイシステムである、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３６】
背面投影ディスプレイシステムである、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３７】
カプラキャビティを画定する離隔された対向位置に配置される陰極線管の面板およびレンズ素子と、
前記カプラキャビティの中に分散される結合流体であって、ナノ粒子を含む結合流体と、を備える陰極線管投影システム。
【請求項３８】
前記面板、前記レンズ素子および前記結合流体を収容するためのカプラハウジングをさらに備える、請求項３７に記載の陰極線管投影システム。
【請求項１】
可視域にわたって平均屈折率ｎ1の陰極線管の面板と、
可視域にわたって平均屈折率ｎ3であって、前記面板に面するレンズ素子と、
前記面板を前記レンズ素子に光学的に結合するための前記レンズ素子と前記面板との間に配置される光結合材料と、を備え、前記光結合材料は可視域にわたって屈折率ｎ2であり、流体ホスト材料の中に分散されるナノ粒子を含み、前記ナノ粒子は可視域にわたって平均屈折率ｎaであり、前記ホスト材料は可視域にわたって平均屈折率ｎbである光学素子。
【請求項２】
前記流体ホスト材料は、エチレングリコール、グリセロール、プロピレングリコール、アルキルジアリールアルカン、水およびシロキサンポリマーのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光結合材料を収容するためのカプラハウジングをさらに備える、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
ｎ2は、ｎ1およびｎ3の最低値以上であり、最高値以下である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
ｎ2は、ｎ1およびｎ3の平均である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
ｎ2は、ｎ1およびｎ3の積の平方根である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
ｎ2は、ｎ1に等しい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
ｎ2は、ｎ3に等しい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項９】
前記光結合材料は、前記面板と接触する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記光結合材料は、前記レンズ素子と接触する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記光結合材料における前記ナノ粒子の重量分率は、１０％〜８０％の範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記光結合材料における前記ナノ粒子の重量分率は、２０％〜７０％の範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記光結合材料における前記ナノ粒子の重量分率は、３０％〜７０％の範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１４】
ナノ粒子の平均サイズは、５００ｎｍ以下である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１５】
ナノ粒子の平均サイズは、１０〜１００ｎｍの範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１６】
ナノ粒子の平均サイズは、１０〜５０ｎｍの範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１７】
ナノ粒子の平均サイズは、１０〜３０ｎｍの範囲にある、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１８】
前記ナノ粒子は、前記流体ホスト材料の中にコロイド状に分散される、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１９】
ｎ2は、前記光結合材料におけるナノ粒子の前記重量分率の一次関数である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２０】
温度Ｔに関するｎ2の変化率は、前記光結合材料におけるナノ粒子の前記重量分率の一次関数である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２１】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも５％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２２】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも１０％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２３】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも１５％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２４】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも２０％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２５】
温度に関するｎ2の変化率は、２０℃〜６０℃の温度範囲の温度に関するｎbの変化率より少なくとも２５％小さい、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２６】
前記光結合材料は、２％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２７】
前記光結合材料は、１％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２８】
前記光結合材料は、０．５％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項２９】
前記光結合材料は、０．２％以下のヘイズを有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３０】
温度に関する粒子の屈折率の変化率は、正である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３１】
温度に関する粒子の屈折率の変化率は、負である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３２】
画像を形成するためのＣＲＴ画像源であって、面板を有するＣＲＴと、
前記源に形成される前記画像を投影するためのレンズ素子であって、前記面板に面するレンズ素子と、
前記面板を前記レンズ素子に光学的に結合するために、前記レンズ素子と前記面板との間に配置される光結合材料であって、流体ホスト材料の中に分散されるナノ粒子を含む光結合材料と、を備える投影ディスプレイシステム。
【請求項３３】
前記レンズ素子によって投影される前記画像を表示するための目視用スクリーンをさらに備える、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３４】
３つのＣＲＴ画像源を備える、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３５】
前面投影ディスプレイシステムである、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３６】
背面投影ディスプレイシステムである、請求項３２に記載の投影ディスプレイシステム。
【請求項３７】
カプラキャビティを画定する離隔された対向位置に配置される陰極線管の面板およびレンズ素子と、
前記カプラキャビティの中に分散される結合流体であって、ナノ粒子を含む結合流体と、を備える陰極線管投影システム。
【請求項３８】
前記面板、前記レンズ素子および前記結合流体を収容するためのカプラハウジングをさらに備える、請求項３７に記載の陰極線管投影システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５１５０５２（Ｐ２００７−５１５０５２Ａ）
【公表日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４５６８１（Ｐ２００６−５４５６８１）
【出願日】平成１６年１１月２４日（２００４．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３９５２３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６６９９５
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２４日（２００４．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３９５２３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６６９９５
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]