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TECHNISCHES
GEBIET
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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.
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STAND DER TECHNIK
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine kostengünstige Projektionstyp-Anzeigevorrichtung
zu schalten, die ein Projektionsbild hoher Qualität erzeugen
kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung
zu schaffen, die ein Projektionsbild mit einer höheren Leuchtintensität als herkömmlich erzeugen
kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine kompakte Projektionstyp-Anzeigevorrichtung
zu schaffen, die ein Projektionsbild hoher Qualität erzeugen
kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung
zu schaffen, die für
die Verwendung für
die Frontprojektion geeignet ist.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische
Ansicht, die einen allgemeinen Aufbau einer Projektions-Anzeigevorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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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;
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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;
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4 ist ein Graph, der die
Beziehung zwischen der Teilungszahl der Linsenplatte der optischen
Homogenbeleuchtungsvorrichtung und der Farbungleichmäßigkeit
zeigt;
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5(A) und (B) sind jeweils eine Ansicht, die die
Funktion der optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung erläutert;
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6 ist eine schematische
Strukturansicht, die eine Variation eines Lichtführungssystems in der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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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;
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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;
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9 ist eine schematische
Strukturansicht, die eine Variation des in 8(A) gezeigten Lichtführungssystems zeigt;
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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;
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11 ist eine schematische
Strukturansicht, die ein optisches System und ein Kühlgebläse der Projektionstyp-Anzeigevorrichtung
gemäß einer vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist eine erläuternde
Ansicht, die die Struktur einer Polarisationsstrahlumsetzungsvorrichtung
zeigt, die in das in 11 gezeigte
optische Beleuchtungssystem eingebaut ist;
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13 ist eine schematische
Strukturansicht, die eine Variation der in 1 gezeigten optischen Homogenbeleuchtungsvorrichtung
zeigt;
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14(A) und (B) sind schematische Strukturansichten,
die eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und eine Variation derselben zeigen;
und
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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.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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 101–103, um gebündelt zu
werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Optisches Beleuchtungssystem)
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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.
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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.
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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.
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(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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.