DE69433600T2 - Projektionsanzeigevorrichtung - Google Patents

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DE69433600T2
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Tadaaki Suwa-shi NAKAYAMA
Akitaka Suwa-shi Yajima
Yoshitaka Suwa-shi ITOH
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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die einen weißen Strahl von einer Lichtquelle in Strahlen der drei Farben Rot, Blau und Grün zerlegt, diese Strahlen durch Lichtventile entsprechend Bildinformationen moduliert, und die modulierten Strahlen resynthetisiert und unter Vergrößerung durch eine Projektionslinse auf einen Bildschirm projiziert.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung umfasst eine Lichtquellenlampe, ein Farbtrennmittel zum Zerlegen eines weißen Strahls von der Lichtquellenlampe in Strahlen von drei Farben, drei Lichtventile zum Modulieren der getrennten Farbstrahlen, ein Farbsynthetisierungsmittel zum erneuten Synthetisieren der modulierten Strahlen, und eine Projektionslinse zum Vergrößern und Anzeigen eines durch die Synthese erhaltenen Lichtbildes auf einem Bildschirm. Als Lichtventile werden im Allgemeinen Flüssigkristalltafeln verwendet.
  • Eine herkömmliche Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die eine solche Struktur aufweist, in der eine optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung, die als optischer Integrator bezeichnet wird, in deren Lichtquelle eingebaut ist, ist wohlbekannt. Zum Beispiel offenbaren die US-Patente Nr.3.296.923 und 5.098.184, sowie EP-A-0395156, EP-A-0467447 und EP-A-0512893 eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die einen solchen darin eingebauten optischen Integrator aufweist. Diese Patentveröffentlichung offenbart ferner ein Farbsynthetisierungsmittel, das in X-Form angeordnete dichroitische Spiegel umfasst. Ein gewöhnliches Farbsynthetisierungsmittel wird von dichroitischen Spiegeln gebildet, von denen jeder einen dielektrischen Mehrschichtfilm auf einer Glasplatte aufweist.
  • Eine solche Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die mit einem Spiegelverbundsystem versehen ist, in dem ein Farbsynthetisierungsmittel von dichroitischen Spiegeln gebildet wird, hat folgenden Nachteil. Jeder dichroitischer Spiegel ist ein optisches Element, das um die Zentralachse einer Projektionslinse rotatorisch asymmetrisch ist. Daher entsteht in einem Bild auf dem Bildschirm ein Astigmatismus, wobei die Modulationsübertragungsfunktion (MTF = Modulation Trasfer Function), die die Übertragungscharakteristik des optischen Projektionssystems darstellt, beeinträchtigt wird. Als Ergebnis wird das Bild verwischt und dessen Schärfe reduziert. In einem Fall, in dem die Größe der Flüssigkristalltafel relativ groß im Vergleich zu der Anzahl der Pixel ist, mit anderen Worten, wenn die Pixelteilung groß ist, verursacht die Beeinträchtigung der MTF kein großes Problem. Wenn jedoch die Pixelteilung klein ist, wie z. B. in einer Flüssigkristalltafel, die einen Polysilicium-TFT als Schaltvorrichtung verwendet, kann eine solche Beeinträchtigung nicht vernachlässigt werden.
  • Ferner ist eine herkömmliche Projektionstyp-Anzeigevorrichtung wohlbekannt, die ein Prismenverbundsystem aufweist, in welchem ein Farbsynthetisierungsmittel aus einem dichroitischen Prisma besteht. Das dichroitische Prisma ist ein optisches Element, das um die Zentralachse einer Projektionslinse rotationssymmetrisch ist. Der von diesem Prisma hervorgerufene Astigmatismus kann daher durch die Gestaltung der Projektionslinse beseitigt werden, wobei die MTF der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung mit einem solchen Prismenverbundsystem im Allgemeinen derjenigen der obenerwähnten Anzeigevorrichtung mit dem Spiegelverbundsystem überlegen ist. Dementsprechend ist eine solche Vorrichtung für dem Fall geeignet, in dem eine Flüssigkristalltafel mit einer kleinen Pixelteilung als Lichtventil verwendet wird.
  • Eine weitere herkömmliche Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die ein dichroitisches Prisma für die Farbsynthese verwendet, ist z. B. im US-Patent Nr.4.943.154 offenbart. In dieser Vorrichtung werden die Abnahme der Lichtmenge und die Ungleichmäßigkeit der Farbe begrenzt, indem die optischen Weglängen (die Strecken zwischen einer Lichtquelle und den Flüssigkristalltafeln) der Strahlen der drei Farben in einem Farbtrennmittel angeglichen werden. Mit anderen Worten, ein Lichtübertragungsmittel, das von einer Relaislinse, einer Feldlinse usw. gebildet wird, ist in einen optischen Weg des Strahls mit der längsten optischen Weglänge in der Vorrichtung, die in der Beschreibung dieses Patents offenbart wird, eingesetzt, um somit die optischen Weglängen der Farbstrahlen optisch anzugleichen.
  • Während jedoch in dieser Vorrichtung die Lichtmenge des Farbstrahls mit der längsten optischen Weglänge nicht reduziert wird, wird dessen Helligkeitsverteilung durch die Relaislinse zu einer vollständigen Veränderung veranlasst. Wenn daher die anfängliche Helligkeitsverteilung nicht achsensymmetrisch ist, entsteht eine Farbungleichmäßigkeit in der Anzeige auf einem Bildschirm, wobei die Qualität der Anzeige herabgesetzt wird. Obwohl eine solche Farbungleichmäßigkeit nicht entsteht, wenn die Helligkeitsverteilung des Strahls achsensymmetrisch ist, wird tatsächlich die Helligkeitsverteilung normalerweise durch die Verschiebung einer Anbringungsposition einer Lichtquellenlampe und die leicht asymmetrischen Eigenschaften der Lichtquellenlampe und eines Reflexionsspiegels axial asymmetrisch gemacht.
  • In einer Projektionstyp-Anzeigevorrichtung ist es wünschenswert, die Leuchtintensität eines zu projizierenden Bildes zu erhöhen und eine Bildqualität nahe derjenigen eines direkt auf einer Katodenstrahlröhre betrachteten Bildes ohne Ungleichmäßigkeit in Farbe und Helligkeitsverteilung zu erhalten. Zu einem solchen Zweck wird vorzugsweise ein Prismenverbundsystem mit einer guten Übertragungscharakteristik als Farbsynthetisierungssystem verwendet. Ferner wird vorzugsweise eine Flüssigkristalltafel mit gleichmäßiger Helligkeit effizient beleuchtet, indem der wohlbekannte optische Integrator in einem Lichtquellenabschnitt verwendet wird. Wenn jedoch der optische Integrator in einem Fall, in dem die optischen Weglängen der Strahlen im Farbtrennsystem verschieden sind, unverändert verwendet wird, sind die Verringerung der Lichtmenge und die Änderung der Helligkeitsverteilung des Strahls mit dem längsten optischen Weg beträchtlich, was zu einer Farbungleichmäßigkeit und zu einer Änderung der Farbtemperatur eines projizierten Bildes führt. Somit kann keine ausreichende Wirkung des Integrators gezeigt werden. Wenn ferner der optische Integrator im Lichtquellenabschnitt verwendet wird, kann die herkömmliche Technik nicht unverändert verwendet werden. Mit anderen Worten, da ein divergierter Strahl von einer flachen Lichtquelle, die sich an einer endlichen Positionen (einer Strahlaustrittsebene des Integrators) von der Flüssigkristalltafel befindet, die Flüssigkristalltafel beleuchtet, ist die Beleuchtung mit dem optischen Integrator grundsätzlich verschieden von der Beleuchtung von einer Punktlichtquelle in der Anordnung des Standes der Technik, die sich in einem unendlichen Abstand von der Flüssigkristalltafel befindet.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die ein Projektionsbild mit höherer Qualität im Vergleich zu obenerwähnten herkömmlichen Projektionstyp-Anzeigevorrichtung und ohne irgendwelche Ungleichmäßigkeit der Leuchtintensität und der Farbe erzeugen kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine kostengünstige Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu schalten, die ein Projektionsbild hoher Qualität erzeugen kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die ein Projektionsbild mit einer höheren Leuchtintensität als herkömmlich erzeugen kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine kompakte Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die ein Projektionsbild hoher Qualität erzeugen kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die für die Verwendung für die Frontprojektion geeignet ist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Um die obigen Aufgaben zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung die Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die in Anspruch 1 definiert ist. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle, ein Farbtrennmittel zum Zerlegen eines weißen Lichtstrahls, der von der Lichtquelle emittiert wird, in Strahlen von drei Primärfarben, drei Lichtventile zum Modulieren der getrennten Farbstrahlen, ein Lichtführungsmittel, das in einem optischen Weg eines Farbstrahls mit der längsten optischen Weglänge unter den von dem Farbtrennmittel getrennten und jeweils auf drei Lichtventile auftreffenden Farbstrahlen angeordnet ist, ein Farbsynthetisierungsmittel zum Synthetisieren der durch die Lichtventile modulierten Farbstrahlen, und eine Projektionslinse zum Projizieren des synthetisierten und modulierten Strahls auf einen Bildschirm, wobei ein optisches Homogenbeleuchtungsmittel vorgesehen ist, das in einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und dem Farbtrennmittel eingesetzt ist, um somit den weißen Strahl von der Lichtquelle in mehrere rechteckige Strahlen umzusetzen und die Strahlen in Richtung zum Farbtrennmittel auszugeben, und drei Kondensorlinsen vorgesehen sind, die jeweils in den Austrittsabschnitten des Farbtrennmittels angeordnet sind, um die Lichtstrahlen zu emittieren, um die divergierten Strahlen, die vom optischen Homogenbeleuchtungsmittel ausgegeben werden, in gebündelte Strahlen umzusetzen, wobei das Farbsynthetisierungsmittel ein dichroitisches Prisma umfassen kann und das Lichtführungsmittel von einem eintrittsseitigen Reflexionsspiegel, einem austrittsseitigen Reflexionsspiegel und wenigstens einer Linse gebildet werden kann.
  • In der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung, die einen solchen Aufbau aufweist, werden die Lichtventile von Homogenbeleuchtungsmittel beleuchtet, wobei die divergierten Farbstrahlen durch die Kondensorlinsen, die jeweils in den optischen Wegen der Farbstrahlen angeordnet sind, gebündelt werden, und wobei die optischen Weglängen der Farbstrahlen optisch angeglichen werden, indem der eine der Farbstrahlen, der den längsten optischen Weg aufweist, durch das Lichtführungssystem läuft. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, ein Projektionsbild mit gleichmäßiger Helligkeitsverteilung und geringer Farbungleichmäßigkeit, sowie größerer Helligkeit und höherer Qualität als jemals zuvor zu erzeugen.
  • Das Lichtführungsmittel weist vorzugsweise eine Zwischenlinse auf, wobei die Brennweite der Zwischenlinse innerhalb eines Bereiches von etwa dem 0,9- bis 1,1-fachen der optischen Weglänge des Lichtführungsmittels festgelegt ist.
  • Das Lichtführungsmittel kann ferner eine Eintrittslinse umfassen, die auf der Eintrittsseite des eintrittsseitigen Reflexionsspiegels angeordnet ist, sowie eine Austrittslinse, die auf der Austrittsseite des austrittsseitigen Reflexionsspiegels angeordnet ist, sowie eine Zwischenlinse, die zwischen den eintrittsseitigen und austrittsseitigen Reflexionsspiegeln angeordnet ist. In diesem Fall betragen vorzugsweise die Brennweiten der eintrittsseitigen und austrittsseitigen Linsen jeweils zwischen etwa dem 0,5- bis 0,7-fachen der optischen Weglänge des Lichtführungsmittels, wobei die Brennweite der Zwischenlinse zwischen etwa dem 0,25-fachen bis 0,4-fachen der optischen Weglänge des Lichtführungsmittels festgelegt ist, um somit irgendeine Aberration zu begrenzen.
  • Ferner kann in diesem Fall das optische System kompakt gemacht werden, indem die obige Eintrittslinse und die obige Kondensorlinse, die den gebündelten Strahl auf die Eintrittslinse auftreffen lässt, zu einer einzigen Linse kombiniert werden, wobei dies bevorzugt wird. Wenn die einzelne Linse verwendet wird, ist die Linse vorzugsweise eine asphärische Linse, um die Aberration in ihrem Randbereich zu begrenzen.
  • Für die obenerwähnten Lichtventile stehen Flüssigkristalltafeln zur Verfügung. In diesem Fall kann die Auflösung eines Projektionsbildes vorzugsweise verbessert werden, indem eine Pixelteilung jeder Flüssigkristalltafel kleiner als etwa 50 μm festgelegt wird.
  • Andererseits kann das optische Homogenbeleuchtungssystem mit wenigstens einer Linsenplatte versehen sein, die aus mehreren Linsen besteht, die in einer Ebene senkrecht zu einer Hauptachse des von der Lichtquellenlampe emittierten Lichts angeordnet sind. In diesem Fall ist die Teilungszahl der Linsenplatte in einer Richtung vorzugsweise zwischen etwa 3 bis 7 festge legt.
  • Ein grüner Lichtstrahl, dessen Lichtmenge normalerweise größer ist als diejenige der anderen Farbstrahlen, oder ein blauer Lichtstrahl, bei dem der Einfluss auf eine Bildqualität, die durch eine Änderung der Lichtmenge hervorgerufen wird, relativ schwierig zu erfassen ist, wird als ein Farbstrahl bevorzugt, der durch das obige Lichtführungsmittel geleitet wird.
  • Das optische Homogenbeleuchtungssystem kann von einer ersten Linsenplatte, einer zweiten Linsenplatte und einem zwischen den Linsenplatten angeordneten reflektierenden Spiegel gebildet werden, wobei dessen optischer Weg z. B. in einem rechten Winkel abgeknickt sein kann.
  • Ferner ist vorzugsweise ein Polarisationsstrahlumsetzungsmittel zwischen der Lichtquellenlampe und dem optischen Homogenbeleuchtungsmittel angeordnet. Das Polarisationsstrahlumsetzungsmittel umfasst ein Polarisationsstrahltrennelement zum Zerlegen eines wahllos polarisierten Strahls von der Lichtquellenlampe in zwei linear polarisierte Strahlen P und S, sowie ein Polarisationsebenendrehmittel zum Drehen einer Polarisationsebene eines der zwei getrennten und polarisierten Strahlen um einen Winkel von 90°, so dass sie mit derjenigen des anderen linear polarisierten Strahls übereinstimmt. Da die Verwendung des Polarisationsstrahl-Umsetzungsmittels ermöglicht, die Nutzungseffizienz des von der Lichtquellenlampe emittierten Lichts zu verbessern, kann die Leuchtintensität eines Projektionsbildes erhöht werden.
  • In der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das obige Lichtführungssystem mit einem eintrittseitigen Dreieckprisma versehen sein, das auf der Eintrittsseite angeordnet ist, um einen optischen Weg in einem rechten Winkel abzuknicken, sowie mit einem austrittsseitigen Dreieckprisma, das an der Austrittsseite angeordnet ist, um den optischen Weg in einem rechten Winkel abzuknicken, wobei zwischen diesen Dreiecksprismen ein Lichtführungselement angeordnet ist. Auch in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung mit einem solchen Aufbau ist es möglich, ein Projektionsbild mit gleichmäßiger Helligkeitsverteilung und geringer Farbungleichmäßigkeit zu erzeugen, das eine größere Helligkeit und eine höhere Qualität als jemals zuvor aufweist.
  • Als Lichtführungselement wird ein quadratisches Prisma verwendet. Die Grenzflächen des dreieckigen Prismas und des quadratischen Prismas sind vorzugsweise mit einer Antireflexionsbeschichtung beschichtet. Ferner ist eine Totalreflexionsoberfläche jedes Dreieckprismas vorzugsweise mit einer Metallschicht oder einer dielektrischen Mehrfachschicht beschichtet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die einen allgemeinen Aufbau einer Projektions-Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist ein Graph, der die Beziehungen zwischen der Pixeldichte und der Übertragungscharakteristik (MTF) einer Flüssigkristalltafel zeigt, die als Lichtventil in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung verwendet wird;
  • 3(A), (B) und (C) sind jeweils eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur der ersten und zweiten Linsenplatten zeigt, die eine in 1 gezeigte optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung bildet;
  • 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Teilungszahl der Linsenplatte der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung und der Farbungleichmäßigkeit zeigt;
  • 5(A) und (B) sind jeweils eine Ansicht, die die Funktion der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung erläutert;
  • 6 ist eine schematische Strukturansicht, die eine Variation eines Lichtführungssystems in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7(A) und (B) sind jeweils eine schematische Strukturansicht, die eine weitere Variation des Lichtführungssystems in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine erläuternde Ansicht ihrer Funktion zeigen;
  • 8(A) und (B) sind jeweils eine schematische Strukturansicht, die eine weitere Variation des Lichtführungssystems in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine erläuternde Ansicht ihrer Funktion zeigen;
  • 9 ist eine schematische Strukturansicht, die eine Variation des in 8(A) gezeigten Lichtführungssystems zeigt;
  • 10(A) und (B) sind jeweils eine schematische Strukturansicht; die ein optisches System in einer Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und eine erläuternde Ansicht, die ein darin befindliches Lichtführungssystem zeigt, während die 10(C) und (D) jeweils erläuternde Ansichten sind, die Variationen des in 10(B) gezeigten Lichtführungssystems zeigen;
  • 11 ist eine schematische Strukturansicht, die ein optisches System und ein Kühlgebläse der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 12 ist eine erläuternde Ansicht, die die Struktur einer Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung zeigt, die in das in 11 gezeigte optische Beleuchtungssystem eingebaut ist;
  • 13 ist eine schematische Strukturansicht, die eine Variation der in 1 gezeigten optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung zeigt;
  • 14(A) und (B) sind schematische Strukturansichten, die eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Variation derselben zeigen; und
  • 15(A) ist eine erläuternde Ansicht eines in 14(A) gezeigten Lichtführungssystems, und 15(B) ist eine erläuternde Ansicht einer Variation des in 15(A) gezeigten Lichtführungssystems.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt ein optisches System einer Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 1 in dieser Ausführungsform umfasst ein optisches Beleuchtungssystem 2A, das von einer Lichtquelle 2 und einer optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 gebildet wird, ein optisches Farbtrennsystem 4 zum Zerlegen eines weißen Strahls W, der vom optischen Beleuchtungssystem 2A über die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 ausgegeben wird, in Farbstrahlen R, G und B der Farben Rot, Grün und Blau, drei Flüssigkristalltafeln 5R, 5G und 5B als Lichtventile zum Modulieren der Farbstrahlen, ein optisches Farbsynthetisierungssystem 6 zum erneuten Synthetisieren der modulierten Farbstrahlen, und eine Projektionslinse 7 zum Vergrößern und Projizieren des synthetisierten Strahls auf einen Bildschirm 8. Ferner ist ein Lichtführungssystem 9 vorgesehen, um den grünen Strahl G unter den Farbstrahlen, der vom optischen Farbtrennsystem 4 abgetrennt worden ist, zum Flüssigkristallventil 5G zu leiten.
  • Die Lichtquelle 2 wird in dieser Ausführungsform von einer Lichtquellenlampe 21 und einem gekrümmten Reflexionsspiegel 22 gebildet. Als Lichtquellenlampe 21 kann eine Wolframhalogenlampe, eine Metallhalogenidlampe, eine Xenonlampe und dergleichen verwendet werden. Obwohl im Folgenden Einzelheiten des optischen Homogenbeleuchtungssystems 3 beschrieben werden, wird das optische System 3 von ersten und zweiten Linsenplatten 31 und 32 gebildet, die auf einer Ebene vertikal zu einer optischen Zentralachse 1a desselben angeordnet sind.
  • Das optische Farbtrennsystem 4 wird von einem blau/grün-reflektierenden dichroitischen Spiegel 401, einem blaureflektierenden dichroitischen Spiegel 402 und einem Reflexionsspiegel 403 gebildet. Die blauen und grünen Strahlen B und G, die im weißen Strahl W enthalten sind, werden vom blau/grün-reflektierenden dichroitischen Spiegel 401 im rechten Winkel reflektiert und in Richtung zum blaureflektierenden dichroitischen Spiegel 402 geleitet. Der rote Strahl R durchläuft diesen Spiegel 401 und wird vom dahinter angeordneten Reflexionsspiegel 403 im rechten Winkel reflektiert und von einem Austrittsabschnitt 404 für den roten Strahl in Richtung zum optischen Farbsynthetisierungssystem ausgegeben. Von den blauen und grünen Strahlen B und G, die vom Spiegel 401 reflektiert werden, wird nur der blaue Strahl B vom blaureflektierenden dichroitischen Spiegel 402 im rechten Winkel reflektiert und von einem Ausgabeabschnitt 405 für den blauen Strahl in Richtung zum optischen Farbsynthetisierungssystem ausgegeben. Der grüne Strahl G, der den Spiegel 402 durchlaufen hat, wird von einem Ausgabeabschnitt 406 für den grünen Strahl in Richtung zum Lichtführungssystem 9 ausgegeben. In dieser Ausführungsform sind die Strecken zwischen dem Ausgabeabschnitt der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 für den weißen Strahl und den Ausgabeabschnitten 404, 405 und 406 für die Farbstrahlen im optischen Farbtrennsystem 4 gleich eingestellt.
  • In dieser Ausführungsform sind die Kondensorlinsen 101, 102 und 103, die jeweils aus einer plankonvexen Linse bestehen, jeweils auf den Austrittsseiten der Ausgabeabschnitte 404, 405 und 406 des optischen Farbtrennsystems 4 für die Farbstrahlen angeordnet. Die von den Ausgabeabschnitten ausgegebenen Farbstrahlen treffen somit auf die Kondensorlinsen 101103, um gebündelt zu werden.
  • Die roten und blauen Strahlen R und B unter den gebündelten Farbstrahlen R, G und B treffen auf die Flüssigkristalltafeln 5R und 5B, die unmittelbar hinter den Kondensorlinsen 101 und 102 angeordnet sind, werden moduliert und mit Bildinformationen beaufschlagt, die den jeweiligen Farbstrahlen zugeordnet sind. Mit anderen Worten, es werden Schaltsteueroperationen entsprechend den Bildinformationen mittels nicht gezeigter Ansteuerungsmittel in diesen Flüssigkristalltafeln durchgeführt, um somit die hindurchlaufenden Farbstrahlen zu modulieren. Als solches Ansteuerungsmittel kann ein wohlbekannter Typ von Ansteuerungsmittel unverändert verwendet werden, wobei dessen Erläuterung in dieser Ausführungsform weggelassen wird. Andererseits wird der grüne Strahl G durch das Lichtführungssystem 9 zur entsprechenden Flüssigkristalltafel 5G geleitet und entsprechend den Bildinformationen moduliert, in der gleichen Weise wie oben. Jede der Flüssigkristalltafeln, die in dieser Ausführungsform verwendet werden, weist eine Pixelteilung von weniger als 50 μm auf und verwendet einen Polysilicium-TFT als Schaltvorrichtung.
  • Das Lichtführungssystem 9 in dieser Ausführungsform wird von einem eintrittsseitigen Reflexionsspiegel 91, einem austrittsseitigen Reflexionsspiegel 92 und einer Zwischenlinse 93 gebildet, die zwischen den Reflexionsspiegeln 91 und 92 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist die Brennweite der Zwischenlinse 93 so eingestellt, dass sie gleich der gesamten optischen Weglänge des Lichtführungssystems ist. Die Brennweite kann innerhalb eines Bereiches von etwa dem 0,9-fachen bis 1,1-fachen der gesamten optischen Weglänge des Lichtführungssystems 9 eingestellt werden. Unter den optischen Weglängen der Farbstrahlen, d. h. den Strecken zwischen der Lichtquellenlampe 21 und den Flüssigkristalltafeln, ist die Strecke des grünen Strahls G am längsten, weshalb der grüne Strahl G die größte Lichtmenge verliert. Das Einsetzen des Lichtführungssystems 9 wie in dieser Ausführungsform kann jedoch den Verlust der Lichtmenge begrenzen. Die optischen Weglängen der Farbstrahlen können daher im Wesentlichen angeglichen werden. Ein Farbstrahl, der durch das Lichtführungssystem 9 läuft, kann rot oder blau sein. Da jedoch die Menge des grünen Lichts größer ist als diejenigen der anderen Farben in der gewöhnlichen Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, wird im Allgemeinen vorzugsweise der grüne Strahl dem optischen Weg zugewiesen, der durch das Lichtführungssystem 9 läuft. Wenn die Helligkeit oder Gleichmäßigkeit der Bildqualität Priorität vor dem Farbgleichgewicht hat, ist es zulässig, den blauen Strahl, der eine geringe spektrale Lichtausbeute aufweist, und bei dem eine Ungleichmäßigkeit der Leuchtintensität relativ schwierig zu erfassen ist, dem Lichtführungssystem 9 zuzuweisen.
  • Die durch die jeweiligen Flüssigkristalltafeln 5R, 5G und 5B modulierten Farbstrahlen werden anschließend auf das optische Farbsynthetisierungssystem 6 gerichtet, um wieder synthetisiert zu werden. Das optische Farbsynthetisierungssystem 6 umfasst in dieser Ausführungsform ein dichroitisches Prisma. Als optisches Farbsynthetisierungssystem kann ein Spiegel verbundsystem mit in X-Form angeordneten dichroitischen Spiegeln verwendet werden. In einer Projektionstyp-Anzeigevorrichtung, die mit einem solchen Farbsynthetisierungssystem versehen ist, das ein von dichroitischen Spiegeln gebildetes Spiegelverbundsystem aufweist, ist jedoch jeder der dichroitischen Spiegel ein optisches Element, das um die Zentralachse einer Projektionslinse rotatorisch asymmetrisch ist. Es entsteht daher ein Astigmatismus in einem Bild auf einem Bildschirm, wobei die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) eines optischen Projektionssystems beeinträchtigt wird. Als Ergebnis ist das Bild verwischt und dessen Schärfe reduziert. In einem Fall, in dem die Größe einer Flüssigkristalltafel im Vergleich zur Anzahl der Pixel groß ist, mit anderen Worten, wenn die Pixelteilung groß ist, verursacht jedoch die Herabsetzung der MTF kein großes Problem. Wenn jedoch die Pixelteilung im Fall einer Flüssigkristalltafel, die einen Polysilicium-TFT als Schaltvorrichtung verwendet, wie in dieser Ausführungsform, klein ist, kann eine solche Herabsetzung nicht vernachlässigt werden. Da das dichroitische Prisma in dieser Ausführungsform als optisches Farbsynthetisierungssystem 6 verwendet wird, kann ein solcher ungünstiger Einfluss vermieden werden.
  • Dieser Punkt wird im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben. Diese Figur zeigt MTF-Charakteristika in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung mit dem Prismenverbundsystem in dieser Ausführungsform und einer Projektionstyp-Anzeigevorrichtung mit einem Spiegelverbundsystem als Farbsynthetisierungssystem. Wie in der Figur gezeigt ist, zeigt die Horizontalachse die Raumfrequenz (Linien/mm), die die Feinheit von Pixeln der Anzeigetafel repräsentiert, während die vertikale Achse die MTF-Charakteristika (%) zeigt. Die durchgezogenen Linien zeigen jeweils die Charakteristik des optischen Projektionssystems mit dem Prismenverbundsystem. Eine fette durchgezogene Linie zeigt die Charakteristik des Zentralabschnitts einer Bildebene, während eine dünne durchgezogene Linie diejenige des Randabschnitts der Bildebene zeigt. In ähnlicher Weise zeigen gestrichelte Linien jeweils die Charakteristik des optischen Projektionssystem mit dem Spiegelverbundsystem. Eine fette gestrichelte Linie zeigt die Charakteristik des Zentralabschnitts der Bildebene, während eine dünne gestrichelte Linie diejenige des Randabschnitts der Bildebene zeigt.
  • Da im Fall des Spiegelverbundsystems der Spiegel in einem Winkel von 45° eingesetzt ist, entsteht ein Astigmatismus, wodurch die MTF-Charakteristik nur der Projektionslinse herabgesetzt wird. In der Flüssigkristalltafel, die einen Polysilicium-TFT als Schaltvorrichtung verwendet und eine Pixelteilung von weniger als 50 μm aufweist, wie in dieser Ausführungsform, ist eine MTF-Charakteristik von mehr als 30 % bezüglich einer Raumfrequenz von 20 (Linien/mm) notwendig. Es ist jedoch offensichtlich, dass bei Verwendung des Spiegelverbundsystems im Randbereich der Bildebene keine ausreichende MTF-Charakteristik erreicht werden kann. Wenn andererseits das Prismenverbundsystem verwendet wird, wie in dieser Ausführungsform, wird die MTF-Charakteristik nicht herabgesetzt, da der durch das Prisma hervorgerufene Astigmatismus durch die Gestaltung der Projektionslinse beseitigt werden kann.
  • In der Vorrichtung dieser Ausführungsform werden die Farbstrahlen im Farbsynthetisierungssystem synthetisiert, das ein dichroitisches Prisma umfasst, wobei ein optisches Bild erhalten werden kann und unter Vergrößerung mittels der Projektionslinse 7 auf den Bildschirm 8 projiziert wird. Als Projektionslinse wird eine Linse ähnlich einem telezentrischen System bevorzugt.
  • (Optisches Beleuchtungssystem)
  • Eine Integratorlinse, die im Allgemeinen in einer Belichtungsvorrichtung verwendet wird, ist als optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 im optischen Beleuchtungssystem dieser Ausführungsform geeignet. Die Grundstruktur der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3, die in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung verwendet wird, ist in 3(A) gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, umfasst die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 erste und zweite Linsenplatten 31 und 32. Die erste Linsenplatte 31 ist aus einer Matrix mehrerer rechtwinkliger Linsen 301 gebildet, wobei die zweite Linsenplatte 32 in ähnlicher Weise aus mehreren rechtwinkligen Linsen 302 gebildet ist. Jede der rechtwinkligen Linsen 301 der ersten Linsenplatte 31 ist ähnlich der zu beleuchtenden Flüssigkristalltafel geformt. Die Bilder dieser rechtwinkligen Linsen 301 werden durch die entsprechenden rechtwinkligen Linsen 302, die die zweite Linsenplatte 32 bilden, auf der Flüssigkristalltafel überlagert. Die Flüssigkristalltafel wird daher mit einer gleichmäßigen Beleuchtung und geringer Farbungleichmäßigkeit beleuchtet.
  • In dieser Ausführungsform sind die rechtwinkligen Linsen in den Linsenplatten 31 und 32 jeweils in einer 4-mal-3-Matrix angeordnet. Die größte Teilungszahl der Linsenplatten in vertikaler oder horizontaler Richtung liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von etwa 3 bis 7. Ferner ist es nicht immer notwendig, die ersten und zweiten Linsenplatten 31 und 32 zu trennen. Diese Linsenplatten 31 und 32 können näher zusammengebracht werden, indem die Größe jeder rechtwinkligen Linse kleiner gemacht wird und die Teilungszahl des eintretenden Strahls erhöht wird. Ferner können die Linsenplatten 31 und 32 zu einer einzelnen Linsenplatte kombiniert werden.
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 die Beziehung zwischen der Teilungszahl der rechtwinkligen Linsen der Linsenplatten 31 und 32, die die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 bilden, und der Farbungleichmäßigkeit beschrieben. In einem in 4 gezeigten Graphen zeigt die Horizontalachse die Teilungszahl der ersten und zweiten Linsenplatten (Integratorlinsen), während die Vertikalachse die Farbungleichmäßigkeit, die Differenzen der Farbe zwischen dem Zentralabschnitt (ein Abschnitt) und den Randabschnitten (vier Abschnitte) auf dem Bildschirm 8, als Differenzen auf einer U'V'-Chromatizität-Koordinate zeigt. Je kleiner der die Farbungleichmäßigkeit anzeigende Wert ist, desto kleiner ist der Grad der Farbungleichmäßigkeit. In der Figur ist ein durch eine gestrichelte Linie gezeigter Wert die größte Farbungleichmäßigkeit, die als zulässige Farbungleichmäßigkeit betrachtet wird.
  • Wie in diesem Graphen gezeigt ist, ist die Teilungszahl vorzugsweise größer als 3. Die Erhöhung der Teilungszahl führt jedoch zu einer Erhöhung der Kosten hinsichtlich der Herstellung. Eine praktische Teilungszahl liegt daher in einem Bereich von etwa 3 bis 7.
  • 3(B) zeigt ein weiteres Anordnungsbeispiel der ersten und zweiten Linsenplatten 31 und 32, die die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 bilden. In dem in dieser Figur gezeigten Beispiel wird jede der Linsenplatten ebenfalls von rechtwinkligen Linsenplatten der gleichen Größe gebildet. Wie bei der Anordnung der rechtwinkligen Linsen ist jedoch die Teilungszahl in vertikaler Richtung gleich 7. Die Teilungszahl in horizontaler Richtung ist in den oberen und unteren Zeilen gleich 3, in den drei mittleren Zeilen gleich 5 und in den übrigen Zeilen gleich 4.
  • Die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 kann von einer ersten Linsenplatte 31, die mehrere zylindrische Linsen 301' umfasst, und einer zweiten Linsenplatte 32, die mehrere zylindrische Linsen 302' umfasst, gebildet werden, wie in 3(C) gezeigt ist. In diesem Fall wird die Leuchtintensität nur in einer Richtung gleichmäßig gemacht, wobei die Leuchtintensität in der Mitte eines zu beleuchtenden Objekts höher ist als diejenige der Fälle, die in den 3(A) und (B) gezeigt ist. Ferner ist die Anordnung der Linsen relativ einfach, wobei eine Verdünnung der Linsen leicht durchgeführt werden kann.
  • Die Funktion bei der Beleuchtung der Flüssigkristalltafeln 5R, 5G und 5B durch die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 mit der obenerwähnten Anordnung wird im Folgenden mit Bezug auf 5(A) beschrieben. Als Lichtquellenlampe 21, die die obenerwähnte Lichtquelle 2 bildet, wird eine lichtemittierende Quelle nahe an einer Punktquelle verwendet, wie z. B. eine Wolfram-Halogenlampe, eine Metallhalogenidlampe, eine Xenonlampe und dergleichen. Der von der Lampe emittierte Strahl wird vom Reflexionsspiegel 22 reflektiert. Die Form der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 22 kann elliptisch sein, wobei in diesem Fall ein erster Brennpunkt mit dem emittierenden Abschnitt der Lichtquellenlampe 21 in Übereinstimmung gebracht wird und der zweite Brennpunkt mit der Mitte der Flüssigkristalltafel 5 (5R, 5G und 5B) in Übereinstimmung gebracht wird. Als Ergebnis rückt der vom Reflexionsspiegel 22 reflektierte Strahl in Richtung zur Mitte der Flüssigkristalltafel 5 vor. In diesem Fall ist die Größe der zweiten Linsenplatte 32, d. h. die Größe jeder der rechtwinkligen Linsen 302, die die Linsenplatte 32 bilden, kleiner eingestellt als diejenige der ersten Linsenplatte, so dass die Mitte jeder rechtwinkligen Linse 302 der zweiten Linsenplatte 32 auf einer Linie zwischen der Mitte jeder entsprechenden rechtwinkligen Linse 301 der ersten Linsenplatte 31 und der Mitte der Flüssigkristalltafel 5 positioniert ist.
  • Jede der rechtwinkligen Linsen 301 der ersten Linsenplatte 31 bündelt den Strahl auf die Mitte der entsprechenden rechtwinkligen Linsen 302 der zweiten Linsenplatte 32. Die rechtwinkligen Linsen 302 der zweiten Linsenplatte 32 überlagern Bilder auf den entsprechenden rechtwinkligen Linsen 301 der ersten Linsenplatte 31 auf eine Anzeigefläche 5A (eine in der Figur diagonal schraffierte Fläche) der Flüssigkristalltafel 5. Da das Bild im Austrittsabschnitt der Lichtquellenlampe 1 somit auf der Mitte jeder rechtwinkligen Linsen 302 der zweiten Linsenplatte 32 ausgebildet wird, dient die gesamte zweite Linsenplatte 32 als sekundäre Lichtquelle. Somit fällt z. B. ein Hauptstrahl 303 eines Strahls, der auf das Ende des Anzeigebereichs 5A der Flüssigkristalltafel 5 auftrifft, mit einer Linie zusammen, die die Mitte der zweiten Linsenplatte 32 mit dem Ende des Anzeigebereiches 5A verbindet. Mit anderen Worten, da der Beleuchtungsstrahl für die Flüssigkristalltafel 5 ein divergierender Strahl von der zweiten Linsenplatte 32 ist, ist es notwendig, den divergierenden Strahl zu bündeln, um einen gebündelten Strahl auf die Flüssigkristalltafel 5 auftreffen zu lassen. Zu diesem Zweck sind die Kondensorlinsen 101, 102 und 103 in dieser Ausführungsform angeordnet. Die Brennweite jeder Kondensorlinse ist gleich einem Abstand b zwischen der zweiten Linsenplatte 32 und der Kondensorlinse eingestellt. In dieser Ausführungsform wird eine plankonvexe Linse, die mit einer konvexen Fläche der Flüssigkristalltafel 5 zugewandt angeordnet ist, als Kondensorlinse verwendet. Die konvexe Ebene kann so festgelegt sein, dass sie der zweiten Linsenplatte 32 zugewandt ist. Eine bikonvexe Linse oder eine Fresnel-Linse können anstelle der plankonvexen Linse verwendet werden. Somit wird der Hauptstrahl des Strahls, der durch die Flüssigkristalltafel 5 ausgegebenen wird, parallel zur Zentralachse 1a des gesamten optischen Beleuchtungssystems gemacht, in dem die Kondensorlinsen 101, 102 und 103 angeordnet werden.
  • 5(B) zeigt eine Variation des optischen Beleuchtungssystems. In dieser Variation wird eine parabolförmige Fläche als Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 22 der Lichtquelle 2 verwendet. Da der Brennpunkt der parabol-förmigen Fläche mit dem Austrittsabschnitt der Lichtquellenlampe 21 in diesem Fall in Übereinstimmung gebracht wird, ist ein vom Reflexionsspiegel 22 reflektierter Strahl nahezu parallel zur Zentrallachse 1a des Beleuchtungssystems. Die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3, die in diesem Fall verwendet wird, wird daher von den ersten und zweiten Linsenplatte 31' und 32' mit gleicher Größe gebildet, wobei die rechtwinkligen Linsen, die die Linsenplatten bilden, jeweils die gleiche Brennweite aufweisen. Die rechtwinkligen Linsen 302' der zweiten Linsenplatte 32' erzeugen ein Bild auf den entsprechenden rechtwinkligen Linsen der ersten Linsenplatte 31' in einem unendlichen Abstand. Es ist daher eine Linse 306 in diesem Fall hinzugefügt, um das in einem unendlichen Abstand auszubildende Bild auf der Anzeigefläche 5A der Flüssigkristalltafel 5 auszubilden. Die Brennweite der Linse 306 ist gleich dem Abstand zwischen der Linse 306 und der Flüssigkristalltafel 5 eingestellt. Die Linse 306 kann integral mit der zweiten Linsenplatte 32 ausgebildet sein.
  • Wenn die Teilungszahl mittels der rechtwinkligen Linsen der Linsenplatte 31 und 32 relativ klein ist, kann der Abstand zwischen den Linsenplatten 31 und 32 relativ lang sein, wobei ein Reflexionsspiegel 33 zwischen die Linsenplatten 31 und 32 eingesetzt sein kann, wie in 13 gezeigt ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass das Volumen des optischen Homogenbeleuchtungssystems nahezu gleich der Hälfte desjenigen in der obigen Ausführungsform ist. Ferner kann das gesamte optische System in einem Bereich nahezu gleich einem Quadrat angeordnet sein, wie in der Figur gezeigt ist, wobei dies zu einer Verkleinerung der gesamten Vorrichtung beiträgt.
  • (Lichtführungssystem)
  • Wie oben erwähnt worden ist, wird das Lichtführungssystem 9 in dieser Ausführungsform von den zwei Reflexionsspiegeln 91 und 92 und der dazwischen angeordneten Zwischenlinse 93 gebildet. Eine weitere Anordnung des Lichtführungssystems, die auf diese Ausführungsform anwendbar ist, wird im folgenden beschrieben.
  • Ein Lichtführungssystem 9A, das in 6 gezeigt ist, weist eine Anordnung auf, die erhalten wird durch Weglassen der Zwischenlinse 93 aus dem Lichtführungssystem 9 in dieser Ausführungsform.
  • Ein Lichtführungssystem 9B, das in 7(A) gezeigt ist, weist eine Anordnung auf, in der eine Eintrittslinse 94 an dessen Eintrittsseite hinzugefügt ist und eine Austrittslinse 95 an dessen Austrittsseite hinzugefügt ist, zusätzlich zur Anordnung des Lichtführungssystems 9 in dieser Ausführungsform.
  • Im folgenden wird mit Bezug auf 7(B) die Funktion des Lichtführungssystems 9(B) mit einer solchen Anordnung beschrieben. In der Figur wird ein lineares System ohne ein Paar Reflexionsspiegel 91 und 92 verwendet, um die Beschreibung einfach zu machen. Wie in der Figur gezeigt ist, ist die Zwischenlinse 93 unmittelbar in der Mitte des gesamten optischen Weges des Lichtführungssystems 9B angeordnet, wobei dann, wenn angenommen wird, dass die optische Gesamtweglänge gleich 2a ist, die Brennweite der Zwischenlinse 93 auf nahezu gleich a/2 eingestellt ist. Die Zwischenlinse 93 bildet somit ein Bild eines Objekts 96 auf der Eintrittsseite des Lichtführungssystems 9B auf dessen Austrittsseite als umgekehrtes Bild 97 ab. Mit anderen Worten, die Beleuchtungsverteilung auf der Eintrittsseite wird mit einer 180°-Drehung auf die Austrittsseite übertragen. Da jedoch in dieser Ausführungsform das optische Beleuchtungssystem verwendet wird, das mit der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 versehen ist, ist die Beleuchtungsverteilung um die 180°-Drehung nahezu symmetrisch. Selbst wenn daher die Beleuchtungsverteilung gedreht oder umgekehrt wird, entsteht auf der Anzeige keine Farbungleichmäßigkeit.
  • Andererseits weist die Eintrittslinse 94 eine Brennweite auf, die gleich einem Abstand a zur Zwischenlinse 93 ist, und richtet einen Hauptstrahl 9a des Strahls G, der durch die Kondensorlinse 103 gebündelt wird, in Richtung zum Zentrum der Zwischenlinse 93. Ein Bild auf der zweiten Linsenplatte 32 auf der Austrittsseite der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 wird daher in der Mitte der Zwischenlinse 93 ausgebildet. Ferner weist auch die Austrittslinse 95 eine Brennweite auf, die gleich a ist, und bündelt den Hauptstrahl des von der Mitte der Zwischenlinse 93 ausgegebenen divergierenden Strahls und gibt diesen aus. Die Eintrittslinse 94 ist, wie in der Figur gezeigt ist, eine plankonvexe Linse und ist mit ihrer konvexen Seite der Eintrittsseite zugewandt angeordnet, um somit ihre sphärische Aberration zu verringern. Die Ausgangslinse 95 ist ebenfalls eine plankonvexe Linse, die mit ihrer konvexen Seite der Ausgangsseite zugewandt angeordnet ist.
  • Die Brennweite der Eintrittslinse 94 und der Austrittslinse 95 sind vorzugsweise jeweils innerhalb eines Bereiches von etwa dem 0,5-fachen bis etwa 0,7-fachen der gesamten optischen Weglänge (2a) des Lichtführungssys tems 9B festgelegt. Um die sphärische Aberration zu verringern, ist die Brennweite der Zwischenlinse 93 vorzugsweise etwas länger als 1/4 der gesamten optischen Weglänge (2a) und innerhalb eines Bereiches von etwa dem 0,25-fachen bis etwa 0,4-fachen der gesamten optischen Weglänge eingestellt.
  • 8(A) zeigt eine Variation des obenerwähnten Lichtführungssystems 9B. In einem Lichtführungssystem 9C, das in dieser Figur gezeigt ist, ist eine Linse 97 vorgesehen, die durch integrales Ausbilden der Eintrittslinse 94 und der auf dieser Seite in Richtung des optischen Weges im Lichtführungssystem 9B angeordneten Kondensorlinse 103 gebildet wird. Die Brennweite der Linse 97 ist auf einen Wert eingestellt, der erhalten wird durch Addieren der Brechungsleistungen der Eintrittslinse 94 und der Kondensorlinse 103, kurz ab/(a+b), wie in 8(B) gezeigt ist. Die Linse 97 ist vorzugsweise eine bikonvexe Linse, um die sphärische Aberration zu reduzieren. In 8(B) ist die Zwischenlinse 93 von zwei plankonvexen Linsen 931 und 932 gebildet. Wie in der Figur gezeigt ist, ist die Brennweite jeder der plankonvexen Linsen 931 und 932 auf a eingestellt. Durch Anordnen der Linsen 931 und 932 so, dass deren konvexe Flächen einander zugewandt sind, kann die sphärische Aberration sehr viel kleiner gemacht werden als diejenige bei Verwendung einer einzelnen bikonvexen Linse. Als Ergebnis ist es möglich, die Beleuchtungsverteilung auf der Eintrittsseite des Lichtführungssystems mit äußerster Präzision auf die Austrittsseite zu übertragen.
  • 9 zeigt eine Variation des Lichtführungssystems 9C. In einem dargestellten Lichtführungssystem 9D wird eine asphärische Linse 98 anstelle der integrierten Linse 97 im obigen Lichtführungssystem 9C verwendet. Die Verwendung der asphärischen Linse macht die sphärische Aberration noch kleiner als diejenige bei Verwendung der bikonvexen Linse. Die Beleuchtungsverteilung auf der Eintrittsseite des Lichtführungssystems kann somit mit äußerster Genauigkeit auf die Austrittsseite übertragen werden.
  • (Vorteil der ersten Ausführungsform)
  • Wie oben beschrieben worden ist, ist in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 1 dieser Ausführungsform das verwendete optische Beleuchtungssystem mit einer optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 versehen, wobei ein dichroitisches Prisma, das eine axialsymmetrische optische Vorrichtung ist, als optisches Farbsynthetisierungssystem verwendet wird. Es somit möglich, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu verwirklichen, in der die Ungleichmäßigkeit der Farbe und der Beleuchtungsintensität gering ist und die Beleuchtungseffizienz hoch ist. Da ferner das Farbsynthetisierungssystem verwendet wird, das ein dichroitisches Prisma enthält, kann die Brennweite der Projektionslinsen verkürzt werden, wobei eine große Anzeige in einem kurzen Abstand erhalten werden kann. Folglich ermöglicht die Anwendung des Aufbaus dieser Ausführungsform auf einen Rückwärtsprojektor, die Tiefe des Projektors zu verkürzen und den Projektor kompakt zu machen.
  • Da ferner die Brennweiten der Zwischenlinse, der Eintrittslinse und der Austrittslinse, die optische Vorrichtungen sind, die das Lichtführungssystem bilden, auf geeignete Werte festgelegt sind, ist es möglich, das Auftreten einer Farbungleichmäßigkeit und den Lichtmengenverlust der Farbstrahlen, die durch diese optischen Vorrichtungen laufen, zu verringern, um somit eine Ungleichmäßigkeit der Farbe und der Helligkeitsintensität eines Projektionsbildes zu begrenzen und ein helles Bild zu erzeugen.
  • Wenn ferner die Eintrittslinse und die Austrittslinse im Lichtführungssystem integral ausgebildet sind, kann das optische System kompakt und kostengünstig sein, da die Anzahl der Komponenten reduziert werden kann. Wenn die integrierte Linse durch eine asphärische Linse ersetzt wird, ist es möglich, das optische System kompakt zu machen und die sphärische Aberration zu reduzieren.
  • Da andererseits in dieser Ausführungsform die Teilungszahl in der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung innerhalb eines Bereiches von 3 bis 7 festgelegt ist und die Pixelteilung der Flüssigkristalltafel auf weniger als 50 μm eingestellt ist, können eine Farbungleichmäßigkeit, ein Verwischen und dergleichen des Projektionsbildes begrenzt werden. Es ist somit möglich, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu verwirklichen, die ein Projektionsbild mit hoher Qualität erzeugen kann.
  • Zweite Ausführungsform
  • 10 zeigt eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 100 in dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die obenbeschriebene Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der Struktur eines Lichtführungssystems. Ähnliche Komponenten sind daher mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei deren Erläuterung weggelassen wird.
  • Ein Lichtführungssystem 9E in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 100 dieser Ausführungsform wird von einem eintrittsseitigen Dreieckprisma 901, einem austrittsseitigen Dreieckprisma 902 und einem quadratischen Prisma 903 gebildet, das zwischen den Dreiecksprismen 901 und 902 angeordnet ist.
  • Im folgenden wird mit Bezug auf 10(B) die Funktion des Lichtführungssystems 9E in dieser Ausführungsform beschrieben. Ein von der Kondensorlinse 103 gebündelter Lichtstrahl tritt vertikal an einer Eintrittsebene 904 des Dreieckprismas 901 ein, wird von einer Totalreflexionsfläche 905 reflektiert und von einer Austrittsfläche 906 ausgegeben. Die Totalreflexionsfläche 905 kann eine flache optische Oberfläche sein, die lediglich aus Glas oder Kunststoff gefertigt ist. Wenn jedoch der Eintrittsstrahl einen Lichtstrahl mit einem Winkel enthält, der nicht total reflektiert wird, wird die Totalreflexionsfläche 905 vorzugsweise mit einer Metallschicht, wie z. B. Aluminium, Silber und dergleichen, beschichtet. Stattdessen kann auch eine Beschichtung mit einer dielektrischen reflektierenden Mehrfachschicht durchgeführt werden. Da die Eintrittsfläche 904 und die Austrittsfläche 906 dazu dienen, das Licht mittels Totalreflexion zu führen, wie gezeigt ist, muss jede von diesen eine Grenzfläche zwischen Luft und dem Glasmaterial sein und kann nicht mit benachbarten optischen Elementen in Kontakt stehen. Es ist daher notwendig, dass fünf Ebenen des Dreieckprismas 901 allesamt optisch flache Flächen sind, wobei in einigen Fällen die Eintrittsfläche 904 und die Austrittsfläche 906 derselben mit einer Reflexionsdämpfungsbeschichtung beschichtet sein müssen. Insbesondere wird vorzugsweise eine Nichtreflexionsbeschichtung auf der Grenzfläche zwischen dem Dreieckprisma 901 und den benachbarten Dreieckprisma 903 durchgeführt.
  • Sechs Flächen des quadratischen Prismas 903 sind allesamt optisch flache Flächen, wobei vier Flächen 907 parallel zu einer Hauptachse des hindurchlaufenden Strahls den Lichtstrahl mittels Totalreflexion führen. Das Dreieckprisma 902 auf der Austrittsseite des quadratischen Prismas 903 weist die gleiche Struktur auf wie das Dreieckprisma 901 auf der Eintrittsseite. Der emittierte Strahl tritt in die Anzeigefläche 5A der Flüssigkristalltafel 5G ein.
  • Um die Übertragungsrate des Strahls zu verbessern, sind die Form der Eintrittsoberfläche 904 des Dreieckprismas 901 und die Form der Austrittsfläche des Dreieckprismas 902 nahezu gleich der rechtwinkligen Form des Anzeigebereiches 5A der Flüssigkristalltafel 5G. Eine optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3 des optischen Beleuchtungssystems wird, wie in 3 gezeigt ist, vom ersten und zweiten Linsenplatten 31 und 32 gebildet, in welchen jeweils rechtwinklige Linsen in einer Matrix angeordnet sind. Die Eintrittsoberfläche 904 des eintrittsseitigen Dreieckprismas 901 wird in Relation zu dessen rechtwinkliger Form nahezu gleichmäßig beleuchtet. Die drei Prismen übertragen den einfallenden Strahl auf die Anzeigefläche 5A der Flüssigkristalltafel 5G, während die Lichtmenge, der gebündelte Zustand und die gleichmäßige Helligkeitsverteilung des einfallenden Strahls beibehalten werden. Obwohl es notwendig ist, das Dreieckprisma 902 auf der Austrittsseite und die Flüssigkristalltafel 5G dicht beieinander anzuordnen, kann dann, wenn ein Abstand vorhanden ist, der nicht vernachlässigt werden kann, zusätzlich ein Prisma oder eine Linse zur Lichtführung vorgesehen werden.
  • Es kann der gleiche Vorteil wie bei der obenerwähnten ersten Ausführungsform mittels der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung mit einem solchen Aufbau in dieser Ausführungsform erhalten werden. Statt des quadratischen Prismas 903 des Lichtführungssystems in dieser Ausführungsform kann z. B. ein zylindrisches Lichtführungselement, das aus der Kombination von vier Reflexionsspiegeln gebildet wird, verwendet werden.
  • Das in 10(B) gezeigte quadratische Prisma 903 kann durch ein zylindrisches Lichtführungssystem ersetzt werden, das von vier Reflexionsspiegeln 903' gebildet wird, wie in 10(C) gezeigt ist. Obwohl die Reflektivität der Lichtführungsoberflächen etwas verringert ist, ist die Funktion nicht verändert. Wie in 10(D) gezeigt ist, kann das Lichtführungssystem von zwei oberen und unteren reflektierenden Platten 911 und 912 und zwei Reflexionsspiegeln 913 und 914 zum Abknicken des optischen Weges gebildet werden. Obwohl in diesem Fall der einfallende Strahl nicht ohne jeglichen Verlust an Lichtmenge übertragen werden kann, kann die Verlustmenge reduziert werden, indem die Brennweite der Linse 103 bis zu einem gewissen Maß verkürzt wird. Da die Beleuchtungsverteilung ebenfalls nicht aufrechterhalten werden kann, ist dieses Verfahren für die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung geeignet, die die in 3(C) gezeigten zylindrischen Linsen verwendet.
  • Dritte Ausführungsform
  • 14(A) zeigt eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 500 in dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die Obenerwähnte der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der Struktur ihres Lichtführungssystems. Ähnliche Komponenten sind daher mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei deren Erläuterung weggelassen wird.
  • Ein Lichtführungssystem 9F in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 500 dieser Ausführungsform wird von einer Feldlinse 921 auf der Eintrittsseite, einer Feldlinse 922 auf der Austrittsseite und einen konkaven Spiegel 923 gebildet. Eine Kondensorlinse 103 neben dem Eintrittsabschnitt des Lichtführungssystems 9F und die Feldlinse 921 können zu einer einzigen Linse kombiniert werden.
  • Ein Lichtführungssystem 9G mit einer solchen Struktur ist in 14(B) gezeigt. Eine integral ausgebildete Linse 924 umfasst eine dezentrierte bikonvexe Linse, wie gezeigt ist.
  • Eine genaue Struktur des obenerwähnten Lichtführungssystems 9F ist in 15(A) gezeigt. Wenn angenommen wird, dass ein Abstand zwischen dem konkaven Spiegel 923, der in der Mitte des optischen Weges angeord net ist, und der Feldlinse 921 oder 922 gleich a ist, ist die Brennweite des konkaven Spiegels 923 nahezu gleich a/2. Die gekrümmte Oberfläche des konkaven Spiegels 923 ist sphärisch oder elliptisch. Der konkave Spiegel 923 bildet daher ein Bild eines Objekts 802 im Eintrittsabschnitt in den Austrittsabschnitt als reflektiertes Bild 803 ab, wobei tatsächlich die Beleuchtungsverteilung im Eintrittsabschnitt umgekehrt und im Austrittsabschnitt ausgegeben wird. Die Feldlinsen 921 und 922 weisen jeweils eine Brennweite gleich a auf, wobei die optischen Achsen 801 derselben im Zentrum zwischen diesen zusammenfallen. Die eintrittsseitige Feldlinse 921 fokussiert einen gebündelten Strahl von der Kondensorlinse 103 auf die Mitte des konkaven Spiegels 923. Die austrittsseitige Feldlinse 922 bricht den reflektierten Strahl vom konkaven Spiegel 923 so, dass er senkrecht zu einer Flüssigkristalltafel 5G ist.
  • Das Lichtführungssystem 9F kann wie in 15B gezeigt aufgebaut sein. In einem in der Figur gezeigten Lichtführungssystem 9H sind zwei Feldlinsen 921 und 922 im obigen Lichtführungssystem 9E durch eine einzelne Linse 806 ersetzt, wobei der konkave Spiegel 923 durch einen flachen Spiegel 804 ersetzt ist, der in einem Abstand a/2 von der Linse 806 angeordnet ist. Ferner ist ein flacher Spiegel 805 senkrecht zu einer optischen Achse 807 der Linse 806 angeordnet. Ein gebündelter Strahl, der auf das Lichtführungssystem 9H auftrifft, wird vom flachen Spiegel 804 durch einen Endabschnitt der Linse 806 reflektiert und auf die Mitte des flachen Spiegels 805 fokussiert. Der vom flachen Spiegel 805 reflektierte Strahl wird vom flachen Spiegel 804 reflektiert, durchläuft einen Endabschnitt der Linse 806 und tritt senkrecht in eine Anzeigefläche 5A der Flüssigkristalltafel 5G ein. Ein Bild eines Objekts 802 auf der Eintrittsseite wird als reflektiertes Bild 803 mittels des Zentrums der Linse 806 ausgebildet. Da der Strahl die Mitte der Linse 806 zweimal durchläuft, ist er der gleiche wie in dem Fall, in dem der Strahl eine Linse mit einer Brennweite gleich a/2 durchläuft. Der Aufbau dieser Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Größe der Vorrichtung kleiner gemacht wird als bei Verwendung des obenerwähnten Lichtführungssystems 9F.
  • Vierte Ausführungsform
  • 11 zeigt eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung 200 in dieser Ausführungsform ist so gedacht, dass sie ein optisches System in einem Gehäuse 201 kompakt aufnimmt. Das optische System in dieser Ausführungsform wird von einem optischen Beleuchtungssystem 2B, einem optischen Farbtrennsystem 4, Lichtventilen 5R, 5G und 5B, einem optischen Farbsynthetisierungssystem 6, einer Projektionslinse 7 und einem Lichtführungssystem 9D gebildet. Unter diesen Komponenten sind das optische Farbtrennsystem 4, die Lichtventile 5R, 5G und 5B, das optische Farbsynthetisierungssystem 6 und die Projektionslinse 7 die gleichen wie in der Vorrichtung 100 der ersten Ausführungsform. Das Lichtführungssystem 9D ist das gleiche wie dasjenige, das in 9(A) gezeigt ist. Die Komponenten, die den oben erwähnten entsprechen, sind daher mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei deren Erläuterung weggelassen wird.
  • In der Vorrichtung 200 dieser Ausführungsform ist die Richtung eines emittierten Strahls von einer Lichtquellenlampe 21 im optischen Beleuchtungssystem 2B in einem rechten Winkel abgeknickt, so dass eine Zentralachse des vom optischen Beleuchtungssystem 2B emittierten Strahls parallel zu einer optischen Achse 7a der Projektionslinse 7 ist. Das optische Beleuchtungssystem 2B ist mit einem Polarisationsstrahlumsetzungssystem 11 versehen.
  • Mit anderen Worten, das optische Beleuchtungssystem 2B in dieser Ausführungsform wird von einer Lichtquelle 2, die eine Lampe 21 und einen Reflexionsspiegel 22 umfasst, der Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung 11, die auf der Austrittsseite der Lichtquelle 2 angeordnet ist, und einer optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3A auf der Austrittsseite der Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung 11 gebildet.
  • Wie in 12 gezeigt ist, wird die Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung 11 in dieser Ausführungsform von einem Polarisationsstrahlteiler 111, einem Reflexionsspiegel 112 und einer λ/2-Phasenplatte 113 gebildet. Ein wahllos polarisierter Strahl 114, der von der Lichtquelle 2 emittiert wird, wird mittels des Polarisationsstrahlteilers 111, der ein Polarisationsstrahltrennelement ist, in zwei linearpolarisierte Strahlen zerlegt, einen P-polarisierten Strahl 115 und einen S-polarisierten Strahl 116. Da die Polarisationsstrahltrennfunktion des Polarisationsstrahlteilers 111 eine Abhängigkeit von einem Eintrittswinkel aufweist, ist eine Lichtquelle geeignet, die mit einer Lampe versehen ist, die eine kurze Bogenlänge aufweist und einen Strahl mit hervorragender Parallelität emittieren kann. Wenn der getrennte P-polarisierte Strahl 115 durch die λ/2-Phasenplatte 113 läuft, die ein Polarisationsebenendrehelement ist, wird dessen Polarisationsebene um einen Winkel von 90° gedreht und der P-polarisierte Strahl 115 wird in einen S-polarisierten Strahl umgesetzt. Andererseits wird der S-polarisierte Strahl 116 unverändert ausgegeben, während dessen optischer Weg lediglich durch den prismatischen Refexionsspiegel 112 abgelenkt wird. In dieser Ausführungsform ist der Reflexionsspiegel 112 z. B. eine aluminiumbedampfte Schicht. Da der Reflexionsspiegel 112 eine höhere Reflektivitätsrate für einen S-polarisierten Strahl als für einen P-polarisierten Strahl ausweist, wird der optische Weg des S-polarisierten Strahls mittels des Reflexionsspiegels 112 abgelenkt. Als Reflexionsspiegel 112 kann ein gewöhnlicher flacher Reflexionsspiegel anstelle eines solchen prismatischen Spiegels verwendet werden. Der wahllos polarisierte Strahl 114 von der Lichtquelle wird als S-polarisierter Strahl ausgegeben, indem er die Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung 11 mit einer solchen Struktur durchläuft. Obwohl in dieser Ausführungsform der P-polarisierte Strahl in den S-polarisierten Strahl umgesetzt wird, ist es im Gegensatz hierzu auch zulässig, dass der S-polarisierte Strahl in einen P-polarisierten Strahl umgesetzt wird, wobei der P-polarisierte Strahl von der Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung 11 emittiert wird.
  • Die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3A, die auf der Austrittsseite der Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung 11 angeordnet ist, wird von einer ersten Linsenplatte 31, die auf einer Ebene senkrecht zur Hauptachse des ausgegebenen S-polarisierten Strahls 116 angeordnet ist, einer zweiten Linsenplatte 32 orthogonal zur ersten Linsenplatte 31 und einem Reflexionsspiegel 33, der zwischen den Linsenplatten 31 und 32 angeordnet ist, um den optischen Weg in einem rechten Winkel abzuknicken, gebildet. Die ersten und zweiten Linsenplatten weisen jeweils die gleiche Struktur auf wie in der ersten Ausführungsform. Der auf die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung 3A auftreffende Lichtstrahl wird somit in einem rechten Winkel abgelenkt und ausgegeben. Der ausgegebene weiße S-polarisierte Strahl wird durch das optische Farbtrennsystem in Strahlen mit den Primärfarben zerlegt. Die abgetrennten Farbstrahlen werden vom optischen Farbsynthetisierungssystem 6, das ein dichroitisches Prisma umfasst, synthetisiert und durch die Projektionslinse 7 vergrößert und unter Vergrößerung auf einen Bildschirm 8 projiziert.
  • Wie oben erwähnt worden ist, ist der optische Weg in der Vorrichtung 200 dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass die Richtung des Projektionsstrahls parallel und umgekehrt zur Emissionsrichtung des optischen Beleuchtungssystems 2B ist, wobei ein Kühlgebläse 12 zum Begrenzen der Wärmeerzeugung der Lichtquellenlampe 21 auf der Rückseite der Lichtquelle 2 im Gehäuse 201 angeordnet ist.
  • Somit wird in der Vorrichtung 200 dieser Ausführungsform die Luft, die durch ihre Verwendung zur Kühlung erwärmt worden ist, in der gleichen Richtung ausgestoßen wie der Projektionsstrahl. Wenn ein Bild auf einem Reflexionstypbildschirm angezeigt wird, um betrachtet zu werden, während diese Projektionstyp-Anzeigevorrichtung als Frontprojektor verwendet wird, ist ein Betrachter gewöhnlich hinter der Vorrichtung angeordnet. Es ist somit vorteilhaft, dass verhindert wird, dass die Sicht und das Gehör des Betrachters durch das Geräusch des Kühlgebläses oder die ausgestoßene Warmluft gestört werden. Wenn ferner die Vorrichtung an einem Ort installiert ist, dessen Raum relativ knapp ist, wie z. B. in einem Audio-Baugruppenträger, wird die ausgestoßene Luft nicht in der Umgebung gefangen, da die Luft nach vorne ausgestoßen wird, was günstig ist.
  • In der Vorrichtung 200 dieser Ausführungsform ist das optische Beleuchtungssystem 2B mit der Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung 11 ausgestattet. Der von der Lichtquelle emittierte wahllos polarisierte Strahl wird daher in zwei spezifische linear polarisierte Strahlen umgesetzt, wobei die umgesetzten Strahlen effizient überlagert werden und mit geringen Verlust bei der Emission ausgegeben werden. Somit kann ein helles optisches Beleuchtungssystem verwirklicht werden, das nur polarisierte Strahlen mit hoher Effizienz ausgeben kann. Da ferner in dieser Ausführungsform die ausgegebenen polarisierten Strahlen durch die optische Homogenbeleuch tungsvorrichtung 3A laufen, wird eine Ungleichmäßigkeit der Farbe und der Beleuchtungsintensität, die in der Lichtquelle hervorgerufen wird, begrenzt, wobei ein Beleuchtungslicht mit hoher Gleichmäßigkeit erhalten werden kann.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Wie oben beschrieben worden ist, weist in der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ein optisches Beleuchtungssystem eine optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung auf, während ein Farbsynthetisierungssystem ein dichroitisches Prisma aufweist, ein Lichtführungssystem auf einem optischen Weg eines Farbstrahls mit der längsten optischen Weglänge in einem Farbtrennsystem angeordnet ist, und emittierte Farbstrahlen, die durch das Farbtrennsystem getrennt worden sind, durch Kondensorlinsen gebündelt und auf Lichtventile aufgebracht werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit eine Ungleichmäßigkeit der Farbe und der Beleuchtungsintensität des Lichts von einer Lichtquelle durch die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung begrenzt. Das Farbsynthetisierungssystem kann ein Prismenverbundsystem sein, das eine geringere Ungleichmäßigkeit der Farbe und der Leuchtintensität hervorruft als ein Spiegelverbundsystem, weshalb die Ungleichmäßigkeit der Farbe und dergleichen hier kaum auftreten. Da ferner das Licht des Farbstrahls mit der längsten optischen Weglänge mit geringem Lichtmengenverlust durch das Lichtführungssystem übertragen wird und die gebündelten Strahlen mittels der Kondensorlinsen auf die Lichtventile aufgebracht werden, ist der Lichtmengenverlust klein und die Beleuchtungseffizienz verbessert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die eine geringere Ungleichmäßigkeit in Farbe und Beleuchtungsintensität bewirkt als jemals zuvor und eine hohe Beleuchtungseffizienz aufweist.
  • In der vorliegenden Erfindung sind die Brennweiten der Linsen, die Komponenten des Lichtführungssystems sind, auf angemessene Werte eingestellt, oder es wird ein Prisma als Lichtführungssystem verwendet. Da gemäß diesem Aufbau eine Ungleichmäßigkeit der Farbe und ein Lichtmengenverlust im Lichtführungssystem begrenzt werden können, ist es möglich, ein Projektionsbild mit geringer Ungleichmäßigkeit in der Farbe und einer hohen Beleuchtungseffizienz zu erzeugen.
  • In der vorliegenden Erfindung kann ferner ein dichroitisches Prisma, das ein um die Zentralachse des optischen Projektionssystems rotationssymmetrisches Element ist, als Farbsynthetisierungssystem verwendet werden, wobei eine Flüssigkristalltafel mit einer kleinen Pixelteilung von weniger als etwa 50 um als Lichtventil verwendet werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, ein Projektionsbild mit hoher Auflösung zu erzeugen und die gesamte Vorrichtung zu verkleinern, indem eine Flüssigkristalltafel verwendet wird, die einen Polysilicium-TFT oder dergleichen nutzt, und die leicht kompakt gemacht werden kann.
  • Da die Teilungszahl der Linsenplatten, die die optische Homogenbeleuchtungsvorrichtung bilden, in der vorliegenden Erfindung innerhalb eines Bereiches von 3 bis 7 eingestellt werden kann, ist es möglich, ein Projektionsbild zu erzeugen, dessen Ungleichmäßigkeit in der Farbe begrenzt ist.
  • Da ferner das optische Beleuchtungssystem in der vorliegenden Erfindung mit einer Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung versehen sein kann, ist es möglich, den Emissionsverlust des von der Lichtquellenlampe emittierten Lichts zu begrenzen und somit ein helles Projektionsbild zu erzeugen.
  • Andererseits ist es gemäß der vorliegenden Erfindung neben den obigen Vorteilen möglich, leicht eine Großbildprojektion über eine kurze Strecke durchzuführen, da der hintere Brennpunkt der Projektionslinse des optischen Systems kurz ist. Somit ist es möglich, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung zu verwirklichen, die für eine Präsentationsverwendung und eine Heimkinoverwendung geeignet ist. Da der hintere Brennpunkt der Projektionslinse kurz ist, ist es möglich, eine Projektionslinse mit einer kleinen F-Zahl mittels einer kleinen Anzahl von Linsen zu verwirklichen, und somit die Herstellungskosten der Vorrichtung zu senken.

Claims (10)

  1. Projektor (1) mit einer Lichtquelle (2), einem Farbtrennmittel (4) zum Trennen eines von der Lichtquelle (2) emittierten Lichtstrahls (W) in Strahlen (R, G, B) von drei Farben, drei Lichtventilen (5R, 5G, 5B) zum Modulieren der getrennten Farbstrahlen (R, G, B), einem optischen Homogenbeleuchtungsmittel (3), das auf einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle (2) und dem Farbtrennmittel (4) eingesetzt ist, um somit den Lichtstrahl (W) von der Lichtquelle (2) in mehrere rechtwinklige Strahlen umzusetzen und jeden der rechtwinkligen Strahlen in Richtung zum Farbtrennmittel auszugeben, einem Lichtführungsmittel (9), das auf einem optischen Weg eines Farbstrahls (G), der die längste optische Weglänge unter den Farbstrahlen aufweist, die vom Farbtrennmittel (4) getrennt worden sind und jeweils auf die drei Lichtventile (5R, 5G, 5B) auftreffen, angeordnet ist, einem Farbsynthetisierungsmittel (6) zum Synthetisieren der Farbstrahlen (R, G, B), die durch die Lichtventile (5R, 5G, 5B) moduliert worden sind, und einer Projektionslinse (7) zum Projizieren des synthetisierten und modulierten Strahls auf einen Bildschirm (8), wobei drei Kondensorlinsen (101, 102, 103) jeweils in den Austrittsabschnitten des Farbtrennmittels (4) zum Ausgeben der Farblichtstrahlen angeordnet sind, um die vom optischen Homogenbeleuchtungsmittel (3) ausgegebenen Strahlen in gebündelte Strahlen umzuwandeln, und wobei die mehreren rechtwinkligen Strahlen, die vom optischen Homogenbeleuchtungsmittel (3) umgewandelt worden sind, über die drei Kondensorlinsen (101, 102, 103) auf den Lichtventilen (5R, 5G, 5B) überlagert werden.
  2. Projektor nach Anspruch 1, bei dem das Lichtführungsmittel (9) eine Zwischenlinse (93) aufweist, wobei die Brennweite der Zwischenlinse (93) innerhalb eines Bereiches von etwa dem 0,9-fachen bis 1,1-fachen der optischen Weglänge des Lichtführungsmittels (9) liegt.
  3. Projektor nach Ansprach 1, bei dem das Lichtführungsmittel (9B) einen eintrittsseitigen Reflexionsspiegel (91), einen austrittsseitigen Reflexionsspiegel (92), eine Eintrittslinse (94), die auf der Eintrittsseite des eintrittsseitigen Reflexionsspiegels (91) angeordnet ist, eine Austrittslinse (95), die auf der Austrittsseite des austrittsseitigen Reflexionsspiegels (92) angeordnet ist, und eine zwischen den eintrittsseitigen und austrittsseitigen Reflexionsspiegeln (91, 92) angeordnete Zwischenlinse (93) enthält, wobei die Brennweiten der eintrittsseitigen und austrittsseitigen Linsen (94, 95) jeweils innerhalb eines Bereiches von etwa dem 0,5-fachen bis 0,7-fachen der optischen Weglänge des Lichtführungsmittels (9B) festgelegt sind, und wobei die Brennweite der Zwischenlinse (93) innerhalb eines Bereiches von etwa dem 0,25-fachen bis 0,4-fachen der optischen Weglänge des Lichtführungsmittels (9B) festgelegt ist.
  4. Projektor nach Anspruch 3, bei dem die Eintrittslinse (94) des Lichtführungsmittels (9B) und eine der Kondensorlinsen (103) zum Richten des gebündelten Strahls auf die Eintrittslinse (94) zu einer einzelnen Linse (97) kombiniert sind.
  5. Projektor nach Anspruch 4, bei dem die einzelne Linse (97) eine asphärische Linse ist.
  6. Projektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Lichtventile (5R, 5G, 5B) Flüssigkristalltafeln sind, wobei eine Pixelteilung jeder der Flüssigkristalltafeln kleiner als etwa 50 μm ist.
  7. Projektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das optische Homogenbeleuchtungsmittel (3) wenigstens eine Linsenplatte (31) aufweist, die aus mehreren Linsen (301) besteht, die in einer Ebene senkrecht zu einer Hauptachse (1a) des von der Lichtquelle (2) emittierten Lichts (W) angeordnet sind, wobei die Teilungszahl der Linsenplatte (31) in einer Richtung innerhalb eines Bereiches von 3 bis 7 liegt.
  8. Projektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Farbstrahl, der durch das Lichtführungsmittel (9) geleitet werden soll, entweder ein grüner Strahl oder ein blauer Strahl ist.
  9. Projektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das optische Homogenbeleuchtungsmittel (3) gebildet wird von einer ersten Linsenplatte (31), einer zweiten Linsenplatte (32) und einem Reflexionsspiegel (33), der zwischen den Linsenplatten (31, 32) eingesetzt ist.
  10. Projektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ein Polarisationsstrahlumsetzungsmittel (11) vorgesehen ist, das zwischen der Lichtquelle (2) und dem optischen Homogenbeleuchtungsmittel (3) angeordnet ist, wobei das Polarisationsstrahlumsetzungsmittel (11) von einem Polarisationsstrahltrennelement (111) zum Trennen eines beliebig polarisierten Strahls (114) von der Lichtquelle (21) in zwei linear polarisierte Strahlen P (115) und S (116), und einem Polarisationsebenendrehelement (113) zum Drehen der Polarisationsebene des einen der zwei getrennten und polarisierten Strahlen (115, 116) um einen Winkel von 90°, so dass er mit demjenigen des anderen linear polarisierten Strahls übereinstimmt, gebildet wird.
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