DE69725401T2

DE69725401T2 - Projektionsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69725401T2
Application number: DE69725401T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Suwa-shi HASHIZUME; Hisashi Suwa-shi Iechika; Yasunori Suwa-shi Ogawa; Shinji Suwa-shi Haba; Akitaka Suwa-shi Yajima
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2017-08-16
Also published as: US6000802A; DE69725401D1; USRE39702E1; JP3473335B2; US5865521A; CN1175707A; EP0825472A3; EP0825472A2; CN1129807C; TW358892B; DE69733504T2; USRE38084E1; EP0825472B1; DE69733504D1; JPH10115803A; EP1357416B1; KR100742101B1; KR19980018733A; EP1357416A2; USRE41680E1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsanzeigevorrichtung, welche einen Ausgangslichtstrahl von einer Lichtquelle in Antwort auf ein Videosignal unter Verwendung von Modulationsmitteln wie einem Flüssigkristall-Lichtventil oder dergleichen moduliert und vergrößert und den modulierten Lichtstrahl durch eine Projektionslinse auf einen Schirm projiziert. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Konstruktion der Projektionsanzeigevorrichtung, welche in einem geeigneten Zustand einen Bildformungsbereich der Modulationsmittel wie einem Flüssigkristall-Lichtventil beleuchtet.
Eine Projektionsanzeigevorrichtung des Typs, welcher einen modulierten Lichtstrahl in Antwort auf ein Videosignal unter Verwendung eines Flüssigkristall-Lichtventils ausbildet und vergrößert und den modulierten Lichtstrahl auf einen Schirm projiziert, ist z. B. in der japanischen ungeprüfte Patent-Veröffentlichung 3111806 (entsprechend der US 5,098,184 A ) offenbart. Unter Bezugnahme auf 13 umfasst die in der Offenbarung angegebene Projektionsanzeigevorrichtung ein Integratoroptiksystem 923 mit zwei Linsenplatten 921 und 922 zum gleichmäßigen Beleuchten des Bildformungsbereichs eines Flüssigkristall-Lichtventils 925 als Modulationsmittel mit Licht von einer Lichtquelle.
Wie in 13 gezeigt ist, wird ein von einer Lichtquellen-Lampeneinheit 8 emittierter, einzelner Lichtstrahl durch Linsen 921a, welche die erste Linsenplatte 921 bilden, in eine Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen aufgespaltet und wird mittels Linsen 922a, welche die zweite Linsenplatte 922 bilden, auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 925 überlagert.
In der in 13 gezeigten Projektionsanzeigevorrichtung wird die Helligkeit eines auf den Schirm projizierten Bildes abfallen oder das projizierte Bild wird an einem Umrissschatten leiden, wenn der Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils 925 nicht genau beleuchtet wird. Um diesem Problem Herr zu werden, wird, wie in 14 gezeigt, ein bestimmter Rand M um den Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 gesichert, um die Positioniergenauigkeiten des Flüssigkristall-Lichtventils 925 und der Linsenplatten 921, 922, die das Integratoroptiksystem 923 bilden, die Positionierfehler der Brennpunkte der Linsen 921a, 922a der Linsenplatten und die Positioniergenauigkeiten der verbleibenden, in einer optischen Achse angeordneten optischen Systeme zu berücksichtigen. Insbesondere wird der Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 so bemessen, dass er deutlich kleiner ist als ein Beleuchtungsbereich B des Austrittslichts von der Lichtquelle und selbst dann, wenn der Beleuchtungsbereich B vertikal nach oben oder nach unten oder horizontal nach links oder nach rechts in Abhängigkeit von der Gesamtpositioniergenauigkeit der obigen Komponenten verschoben wird, ist der Bildformungsbereich A so eingerichtet, dass er innerhalb des Beleuchtungsbereichs B gehalten wird. Mit dieser Anordnung werden der Umrissschatten um das projizierte Bild und der Helligkeitsabfall des projizierten Bildes vermieden. Um einem große Positionsfehler der Komponenten Herr zu werden, wird der Rand M einfach so gesetzt, dass er entsprechend verbreitert ist.
Um die Helligkeit des projizierten Bildes zu steigern, muss die Effizienz der Ausnutzung des Lichts, welches das Flüssigkristall-Lichtventil 925 beleuchtet, gesteigert werden. Wenn der Rand M vergrößert wird, um Fehler der Komponenten abzudecken, so fällt die Effizienz der Ausnutzung des Lichts ab, wodurch das projizierte Bild dunkler wird. Aus diesem Gesichtspunkt ist die Breite des Randes, welcher um den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils gebildet wird, vorzugsweise schmal. Ein schmaler Rand wiederum verschiebt den Beleuchtungsbereich von dem Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils, wodurch möglicherweise ein das projizierte Bild umlaufender Schatten erzeugt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsanzeigevorrichtung bereitzustellen, welche eine erhöhte Bildhelligkeit ohne jeden Schatten um ein projiziertes Bild bietet, wobei ein schmaler Rand um den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils bereitgestellt wird.
Nach einem ersten Aspekt stellt diese Erfindung einen Projektor bereit, welcher umfasst:
Eine Lichtquelle,
Modulationsmittel zum Modulieren eines durch die Lichtquelle emittierten Lichtstrahls;
Projektionsmittel zum Vergrößern und Projizieren des modulierten Lichtstrahls von den Modulationsmitteln auf einen Projektionsbereich;
Ein optisches Element, welches in einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und den Modulationsmitteln angeordnet ist, zum Aufteilen des von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls in eine Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen; und
Eine Überlagerungslinse zum Überlagern jedes der aufgeteilten Zwischenlichtstrahlen von dem optischen Element auf einem Bildformungsbereich der Modulationsmittel, gekennzeichnet durch einen Einstellmechanismus zum Einstellen der Anbringungsposition der Überlagerungslinse in einer zu ihrer optischen Achse orthogonalen Richtung.
Mit dieser Anordnung erhöht die vorliegende Erfindung die Effizienz in der Ausnutzung von Beleuchtungslicht, welches die Modulationsmittel beleuchtet, wodurch ein projiziertes Bild aufgehellt wird. Selbst dann, wenn der Rand um den Bildformungsbereich der Modulationsmittel verschmälert wird, ist der Beleuchtungsbereich relativ zu den Modulationsmitteln fein eingestellt, so dass der Bildformungsbereich innerhalb des Beleuchtungsbereichs gehalten wird, und das projizierte Bild ist somit frei von Umrissschatten, welche einer Verschiebung zwischen dem Bildformungsbereich und dem Beleuchtungsbereich zuzuordnen sind.
Nachdem Komponenten des optischen Systems montiert sind, wird der Bildformungsbereich der Modulationsmittel durch das optische Element und die Überlagerungsmittel beleuchtet und wenn der Beleuchtungsbereich von dem Bildformungsbereich der Modulationsmittel verschoben ist, so werden die Überlagerungsmittel fein eingestellt, so dass der Bildformungsbereich der Modulationsmittel vollständig innerhalb des Beleuchtungsbereichs enthalten ist. Wird eine dem Positionierfehler der optischen Komponenten zugeordnete Verschiebung zwischen dem Beleuchtungsbereich und dem Bildformungsbereich berücksichtigt, wird der um den Umriss des Bildformungsbereichs der Modulationsmittel gebildete Rand verschmälert.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Montageposition der Überlagerungsmittel, welche eine optische Komponente ist, die hauptsächlich den Beleuchtungsbereich der Modulationsmittel bestimmt, fein eingestellt wird, wird die Position des Beleuchtungsbereichs der Modulationsmittel einfach und effizient eingestellt. Die Einstellung der Position des Beleuchtungsbereichs wird daher unter Berücksichtigung des Gesamtanbringungsfehlers der optischen Komponenten (optische Elemente) vor den Überlagerungsmitteln (im optischen Weg stromaufwärts der Überlagerungsmittel) durchgeführt.
Da die Mehrzahl von aufgeteilten Zwischenlichtstrahlen am Ende in einem einzelnen Beleuchtungsbereich durch die Überlagerungsmittel überlagert werden und dann abgegeben werden, wird ein polarisierter Lichtstrahl konstanter Helligkeit ohne Beleuchtungsveränderungen als ein Beleuchtungslicht erhalten, selbst dann, wenn ein Eintrittslichtstrahl eine große Lichtintensitätsverteilung in seinem Querschnitt aufweist. Ein polarisierter Lichtstrahl konstanter Helligkeit ohne Beleuchtungsvariationen wird als Beleuchtungslicht erhalten, wenn der Eintrittslichtstrahl eine gleichmäßige Lichtintensität aufweist, wenn der Zwischenlichtstrahl aufgrund spektraler Charakteristiken nicht in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl aufgeteilt werden kann, oder wenn die Lichtintensität und spektralen Charakteristika sich bei der Ausrichtung der Polarisationsrichtungen der beiden polarisierten Lichtstrahlen verändert.
Die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt ein besonders helles projiziertes Bild bereit, welches auf einem gesamten Anzeigebereich oder Projektionsbereich gleichmäßig und hell ist.
In dem optischen System der Projektionsanzeigevorrichtung können Reflektionsmittel zum Krümmen eines optischen Wegs in dem optischen Weg, der von der Lichtquelle zu den Modulationsmitteln verläuft, angeordnet sein. Tritt ein Fehler im Montagewinkel der Reflektionsmittel auf, so kann der Beleuchtungsbereich von dem Bildformungsbereich der Modulationsmittel verschoben sein. Der Montagewinkel der Reflektionsmittel, die in einer solchen Position angeordnet sind, ist vorzugsweise relativ zu deren einfallender optischer Achse einstellbar.
Die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist auf eine Projektionsanzeigevorrichtung zum Projizieren eines Farbbilds angewendet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine Projektionsanzeigevorrichtung angewendet, welche umfasst: ein Farben trennendes optisches System zum Trennen eines Austrittslichts von den Überlagerungsmitteln in Farblichtstrahlen, eine Mehrzahl von Modulationsmitteln zum Modulieren der Farblichtstrahlen, die durch das Farben trennende optische System getrennt wurden, ein Farben synthetisierendes optisches System zum Synthetisieren der Farblichtstrahlen, die durch die Mehrzahl von Modulationsmitteln jeweils moduliert wurden, wobei der synthetisierte modulierte Lichtstrahl von dem Farben synthetisierenden optischen System vergrößert und mittels der Projektionsmittel auf den Projektionsbereich projiziert wird.
In der Projektionsanzeigevorrichtung zum Projizieren eines Farbbilds können Reflektionsmittel in einem optischen Weg zwischen dem Farben trennenden optischen System und wenigstens einem der Mehrzahl von Modulationsmitteln angeordnet sein. In Abhängigkeit von dem Montagewinkel der Reflektionsmittel kann der Beleuchtungsbereich verschoben sein und die Reflektionsmittel sind vorzugsweise in ihrem Montagewinkel bezüglich der einfallenden optischen Achse einstellbar.
Wenn das den Modulationsmitteln am Nächsten angeordnete Reflektionsmittel in seinem Montagewinkel einstellbar bleibt, so ist dies vom Standpunkt des Zusammenbaus der Vorrichtung sowie auch der Positionseinstellung des Beleuchtungsbereichs relativ zu den Modulationsmitteln vorteilhaft.
Wenn die Modulationsmittel Reflektions-Modulationsmittel sind und das Farben trennende optische System und das Farben synthetisierende optische System in demselben optischen System integriert sind, wird die optische Weglänge verkürzt und es ergibt sich eine Projektionsanzeigevorrichtung von kompaktem Design.
Bei der Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Polarisationsumwandeleinheit zusätzlich neben der Anordnung gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt und somit bietet die Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung den durch die Verwendung der Polarisationsumwandeleinheit gebotenen Vorteil zusätzlich zu dem Vorteil, der durch die Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt geboten wird. Insbesondere werden bei der Polarisationsumwandeleinheit beide Polarisationslichtstrahleneffizient genutzt, ohne etwas von den beiden Lichtstrahlen zu verschwenden, wodurch ein helles projiziertes Bild resultiert.
Um bei der ersten Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung die Montageposition der Überlagerungsmittel einstellbar zu machen, ist ein Einstellmechanismus bereitgestellt. Als Einstellmechanismus wird eine Struktur in Erwägung gezogen, welche aus einem ersten Einstellmechanismus zum Einstellen der Montageposition der Überlagerungsmittel in einer ersten Richtung, die senkrecht zu einer optischen Achse ist und einem zweiten Einstellmechanismus zum Einstellen der Montageposition der Überlagerungsmittel in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu sowohl der optischen Achse als auch der ersten Richtung ist, gebildet ist.
Um einen solchen Einstellmechanismus zu realisieren, sind bereitgestellt: Eine Basiseinstellplatte, eine in der ersten Richtung relativ zu der Basiseinstellplatte gleitbewegliche erste Einstellplatte sowie eine in der zweiten Richtung relativ zu der ersten Einstellplatte gleitbewegliche zweite Einstellplatte. Mit diesem Mechanismus wird die Montageposition der Überlagerungsmittel in den einzelnen Richtungen (in der ersten und zweiten Richtung) unabhängig eingestellt.
Die Montageposition der Überlagerungsmittel wird schwer einzustellen sein, falls die erste Einstellplatte in der zweiten Richtung verschoben ist, wenn die zweite Einstellplatte in die zweite Richtung geschoben wird, oder falls die zweite Einstellplatte in der ersten Richtung verschoben ist, wenn die erste Einstellplatte in die erste Richtung geschoben wird. Aus diesem Grund umfasst der Einstellmechanismus vorzugsweise einen ersten Rutschschutzmechanismus zum Verhindern, dass die erste Einstellplatte in der zweiten Richtung verrutscht und einen zweiten Rutschschutzmechanismus zum Verhindern, dass die zweite Einstellplatte in der ersten Richtung verrutscht. Mit diesen Rutschschutzmechanismen wird das obige Problem gelöst und die Montageposition der Überlagerungsmittel wird einfach und genau eingestellt. Wenn der Einstellmechanismus einschließlich der ersten und zweiten Einstellplatten angewendet wird, können die Überlagerungsmittel an der zweiten Einstellplatte befestigt werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügten Abbildungen Bezug genommen wird, in welchen:
1 ist eine Außenansicht der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
2(A) ist eine allgemeine Draufsicht, welche die innere Struktur der Projektionsanzeigevorrichtung zeigt.
2(B) ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung.
3 ist eine Draufsicht, welche eine optische Einheit und eine Projektionslinseneinheit im auseinander gebauten Zustand zeigt.
4 ist eine allgemeine Ansicht des optischen Systems, welches in der optischen Einheit anzuordnen ist.
5 zeigt die Beziehung zwischen einem Beleuchtungsbereich und einem Flüssigkristall-Lichtventil in einem Integratoroptiksystem.
6 zeigt einen Linsenmontagepositions-Einstellmechanismus.
7 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Beleuchtungsbereiche des Integratoroptiksystems durch die Reflektionsflächen der Reflektionsmittel zeigt.
8(A)–8(C) zeigen den Mechanismus zum Feineinstellen des Montagewinkels des Reflektionsspiegels.
8(A) ist eine erläuternde Ansicht einer Halteplatte.
8(B) ist eine Draufsicht auf den Feineinstellmechanismus.
8(C) ist eine Querschnittsansicht des Feineinstellmechanismus.
9 ist eine allgemeine Draufsicht, welche das optische System eines anderen Beispiels der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
10(A) ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung von 7 zeigt.
10(B) ist eine erläuternde Ansicht, welche den Aufteilungsprozess eines Polarisationslichtstrahls durch die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung zeigt.
11 ist eine allgemeine Draufsicht, welche das optische System eines anderen Beispiels der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Funktionsweise der Reflektions-Flüssigkristall-Einrichtung von 9 zeigt.
13 ist eine allgemeine Ansicht des optischen Systems einer typischen Projektionsanzeigevorrichtung, welche mit einem Integratoroptiksystem ausgerüstet ist.
14 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Beziehung zwischen einem Beleuchtungsbereich und einem Bildformungsbereich in einem Flüssigkristall-Lichtventil zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung nun diskutiert.
1 ist eine äußere Ansicht der Projektionsanzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Projektionsanzeigevorrichtung 1000 wählt rote, blaue und grüne Farblichtstrahlen aus einem von einer Lichtquelle emittierten Licht aus, und zwar durch ein Integratoroptiksystem und ein Farben trennendes optisches System, führt jeden Farblichtstrahl durch ein Flüssigkristall-Lichtventil, welches entsprechend einer jeweiligen Farbe angeordnet ist, moduliert dieses dort gemäß einem Farbvideosignal, synthetisiert die modulierten Lichtstrahlen für die drei Farben durch ein Farben synthetisierendes optisches System und vergrößert und projiziert das synthetisierte Farbbild dann auf einen Projektionsschirm.
Wie in 1 gezeigt, weist die Projektionsanzeigevorrichtung 1000 ein äußeres Gehäuse 2 von der Form eines rechteckigen Parallelepipets auf, wobei das äußere Gehäuse 2 im Grunde ein oberes Gehäuse 3, ein unteres Gehäuse 4 sowie ein die Vorderseite der Vorrichtung bildendes vorderes Gehäuse 5 umfasst. Der vordere Abschnitt einer Projektionslinseneinheit 6 steht aus der Mitte des vorderen Gehäuses 5 vor.
2 zeigt die Positionsbeziehung von Komponenten innerhalb des äußeren Gehäuses 2 der Projektionsanzeigevorrichtung 1000. Wie gezeigt, ist eine Stromversorgungseinheit 7 in dem hinteren Abschnitt innerhalb des äußeren Gehäuses 2 untergebracht. Vorn in der Stromversorgungseinheit 7 ist eine Lichtquellenlampeneinheit 8 angeordnet. Eine optische Einheit 9 ist außerdem vorn angeordnet. Die Projektionslinseneinheit 6 ist so montiert, dass ihr Basisendabschnitt in der vorderen Mitte der optischen Einheit 9 positioniert ist.
Auf einer Seite der optischen Einheit 9 ist eine in dem Gehäuse von vorn nach hinten verlaufende Schnittstellenplatine 11 angeordnet, welche darauf eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellenschaltung aufweist, und eine Videoplatine 12, welche darauf eine Videosignalverarbeitungsschaltung aufweist, verläuft parallel zur Schnittstellenplatine 11. Eine Steuer-/Regelplatine 12 zum Betreiben und Steuern/Regeln der Vorrichtung ist oberhalb der Lichtquellenlampeneinheit 8 und der optischen Einheit 9 montiert. Lautsprecher 14R, 14L sind jeweils an den vorderen linken und vorderen rechten Ecken in der Vorrichtung installiert.
Ein Sauglüfter 15A zum Kühlen ist in der Mitte der oberen Fläche der optischen Einheit 9 installiert und ein Zirkulationslüfter 15B zum Ausbilden eines zirkulierenden Kühlluftstroms ist in der Mitte der Unterseite der optischen Einheit 9 angebracht. Ferner ist ein Abluftventilator 16 an der Hinterseite der Lichtquelleneinheit 8 angebracht, so dass er von innen zu einer Seite der Vorrichtung weist. Auf einer Seite der Stromzufuhreinheit 7 nahe den hinteren Enden der Platinen 11, 12 ist ein Hilfskühllüfter 17 zum Einsaugen eines Kühlluftstroms von dem Sauglüfter 15A in die Stromzufuhreinheit 7 angeordnet.
Oben auf der Stromzufuhreinheit 7 ist auf der linken Seite der Vorrichtung eine Diskettenlaufwerkseinheit (FDD) 18 angeordnet.
(Optische Einheit und optisches System)
3 zeigt die optische Einheit 9 und die Projektionslinseneinheit 6 demontiert vom Gehäuse. Wie gezeigt, weist die optische Einheit 9 optische Elemente auf, welche, ausgenommen einer ein Farben synthetisierendes Mittel bildenden Prismeneinheit 910, zwischen oberen und unteren Lichtführungen 901, 902 angeordnet sind. Die obere Lichtführung 901 und die untere Lichtführung 902 sind jeweils an dem oberen Gehäuse 3 und dem unteren Gehäuse 4 unter Verwendung von Befestigungsschrauben befestigt. Die oberen und unteren Lichtführungen 901, 902 sind außerdem an Seiten der Prismeneinheit 910 unter Verwendung von Befestigungsschrauben befestigt. Die Prismeneinheit 910 ist an der Innenseite einer gegossenen Deckplatte 903 unter Verwendung von Befestigungsschrauben befestigt. Der Basisabschnitt der Projektionslinseneinheit 6 ist mit Bolzen an der Vorderseite der Deckplatte 903 befestigt.
4 zeigt allgemein ein optisches System, das zu einer optischen Einheit 9 zusammengesetzt ist. Unter Bezugnahme auf 4 wird das optische System, dass zu einer optischen Einheit 9 zusammengesetzt ist, diskutiert. Das optische System dieser Ausführungsform umfasst eine Entladungslampe 81, ein die Lichtquellenlampeneinheit 8 bildendes Element sowie ein Integratoroptiksystem 923, das eine erste Linsenplatte 921 und eine zweite Linsenplatte 922 als optimale Elemente für eine gleichmäßige Beleuchtung umfassen. Das optische System umfasst ferner ein Farben trennendes optisches System 924 zum Trennen eines weißen Lichtstrahls W, der von dem Integratoroptiksystem 923 emittiert wird, in rote, grüne und blaue Farblichtstrahlen R, G und B, drei Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B als Lichtventile zum jeweiligen Modulieren der Farblichtstrahlen, wobei die Prismeneinheit 910 als Farben synthetisierendes optisches System zum Synthetisieren modulierter Farblichtstrahlen dient und die Projektionslinseneinheit 6 zum Vergrößern und Projizieren des synthetisierten Lichtstrahls auf die Oberfläche eines Schirms 100 ist. Außerdem wird ein Lichtführungssystem zum Führen des blauen Farblichtstrahls B aus den Farblichtstrahlen, der durch das Farben trennende optische System 924 getrennt wurde, zu einem Flüssigkristall-Lichtventil 925B.
Eine Halogenlampe, eine Metallfadenlampe oder eine Xenonlampe können als Entladungslampe 81 verwendet werden. Das optische System zur gleichmäßigen Beleuchtung 923 ist mit einem Reflektionsspiegel 931 versehen, welcher die mittlere optische Achse 1a des ausgegebenen Lichtes von dem Integratoroptiksystem 923 in einem rechten Winkel in Richtung der Vorderseite der Vorrichtung umlenkt. Die erste und zweite Linsenplatte 921, 922 sind so angeordnet, dass sie senkrecht zu einer Überlagerungslinse 930 als Überlagerungsmittel sind, wobei der Spiegel 931 dazwischen angeordnet ist.
Das Austrittslicht von der Entladungslampe 81 wird in Form paralleler Lichtstrahlen durch die Reflektionsfläche 821 eines Reflektors 82 reflektiert und wird auf die erste Linsenplatte 921 gerichtet. Dann werden die Lichtstrahlen als Sekundärlichtquellenbilder auf die Einfallsflächen jeder der die zweite Linsenplatte 922 bildenden Linsen gerichtet und die Sekundärlichtquellenbilder werden durch die Überlagerungslinse 930 auf zu beleuchtenden Objekten überlagert. Insbesondere werden die Bildformungsbereiche der Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B beleuchtet.
Das Farben trennende optische System 924 umfasst einen blau/grünreflektierenden dichroitischen Spiegel 941, einen grün reflektierenden dichroitischen Spiegel 942 und einen reflektierenden Spiegel 943. Der blaue Lichtstrahl B und der grüne Lichtstrahl G, die in dem weißen Lichtstrahl W enthalten sind, werden zuerst in einem rechten Winkel von dem blau/grünreflektierenden dichroitischen Spiegel 941 weg in Richtung des grünreflektierenden Spiegels 942 reflektiert.
Der rote Lichtstrahl R durchläuft den blau/grün-reflektierenden dichroitischen Spiegel 941, wird in einem rechten Winkel von dem reflektierenden Spiegel 943 stromabwärts von diesem wegreflektiert und wird mittels des Lieferabschnitts 944 für den roten Lichtstrahl an die Prismeneinheit 910 geliefert. Von den blauen und grünen Lichtstrahlen B und G, die von dem Spiegel 941 wegreflektiert werden, wird nur der grüne Lichtstrahl G in einem rechten Winkel von dem grün-reflektierenden Spiegel 941 wegreflektiert und mittels des Lieferabschnitts 945 für den grünen Lichtstrahl an die Prismeneinheit 910 geliefert. Der den Spiegel 941 passierende blaue Lichtstrahl B wird mittels des Lieferabschnitts 946 für den blauen Lichtstrahl an das Lichtführungssystem 927 geliefert. In dieser Ausführungsform sind die Abstände von dem Lieferabschnitt des weißen Lichtstrahls des Integratoroptiksystems 923 jeweils zu den Lieferabschnitten 944, 945 und 946 in dem Farben trennenden optischen System 924 gleichgesetzt.
Konvergierlinsen 951, 952 sind jeweils an den Ausgangsseiten der Lieferabschnitte 944 und 945 für die roten und grünen Lichtstrahlen in dem Farben trennenden optischen System 924 angeordnet. Diese Farblichtstrahlen von den jeweiligen Lieferabschnitten werden durch die Konvergierlinsen 951, 952 daher parallelisiert.
Die roten und grünen Lichtstrahlen R, G werden in ihrer parallelen Form jeweils in die Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G eingeführt, um dort moduliert zu werden, und Bildinformationen werden jedem Farblichtstrahl zugeführt. Insbesondere werden diese Lichtventile durch die Bildinformationen von nicht gezeigten Ansteuerungsmitteln schaltgesteuert und die dort hindurch tretenden Farblichtstrahlen werden somit moduliert. Alle bekannten Mittel können als die Ansteuerungsmittel verwendet werden. Andererseits wird der blaue Lichtstrahl B dem Flüssigkristall-Lichtventil 925B über das Lichtführungssystem 927 zugeführt, wo er auf gleiche Weise gemäß den Bildinformationen moduliert wird. Die Lichtventile in dieser Ausführungsform können ein Polysilizium-TFT als ein Schaltelement einsetzen.
Das Lichtführungssystem 927 umfasst eine Konvergierlinse 953, einen Eingangs-Reflexionsspiegel 971, einen Ausgangs-Reflexionsspiegel 972, eine zwischen dem Eingangs-Reflexionsspiegel und dem Ausgangs-Reflexionsspiegel 972 angeordnete Zwischenlinse 973 sowie eine Konvergierlinse 954, die vor der Flüssigkristallplatte 925B angeordnet ist. Unter den Längen der optischen Wege der Farblichtstrahlen von dem Lieferabschnitt für den weißen Lichtstrahl in dem Integratoroptiksystem zu den jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventilen 925R, 925G und 925B ist die Länge des optischen Wegs des blauen Lichtstrahl B am längsten und der blaue Lichtstrahl erleidet daher einen maximalen Verlust. Durch die Anordnung des Lichtführungssystems 927 wird jedoch der Lichtverlust, den der blaue Lichtstrahl erleidet, beschränkt.
Die durch die jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B modulierten Farblichtstrahlen werden in die Prismeneinheit 910 eingeführt, um dort synthetisiert zu werden. In dieser Ausführungsform bildet die Prismeneinheit 910 eines dichroitischen Prismas das Farben synthetisierende optische System. Ein hier synthetisiertes Farbbild wird durch die Projektionslinseneinheit 6 vergrößert und auf den Schirm 100 an eine vorbestimmte Position projiziert.
(Einstellmechanismus für Beleuchtungsbereiche des Flüssigkristall-Lichtventils)
Bei der Projektionsanzeigevorrichtung 1 dieser Ausführungsform wird der Beleuchtungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils 925, der durch das Integratoroptiksystem 923 bestimmt wird, relativ zum Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils wie in 5 gezeigt, vertikal nach oben oder unten und horizontal nach links oder rechts fein eingestellt.
5(A) illustriert diagrammartig die Beziehung zwischen dem Beleuchtungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils 925, der durch das Integratoroptiksystem 923 bestimmt wird, und dem Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925. Unter Bezugnahme auf 5(A) ist der Projektionsbereich des Schirms 100 typischerweise rechteckig und der Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 ist demnach rechteckig. Der Beleuchtungsbereich B (repräsentiert durch Phantomlinien), der durch das Integratoroptiksystem 923 bestimmt wird, ist ebenfalls rechteckig.
Wie oben beschrieben, ist der Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 so bemessen, dass er deutlich kleiner ist als der Beleuchtungsbereich B. Mit anderen Worten weist der Anzeigebereich A einen Rand vorbestimmter Breite auf. Mit den eingeführten Rand wird selbst dann, wenn der Beleuchtungsbereich B aufgrund der Positionierfehler der ersten und zweiten Linsenplatte 921, 922 das Integratoroptiksystem 923 und der Überlagerungslinse 930 in seiner Position verschoben ist, der Bildformungsbereich A durchgehend innerhalb des Beleuchtungsbereichs B eingeschlossen.
In dieser Ausführungsform kann die Überlagerungslinse 930 vertikal und horizontal in einer zur optischen Achse 1a senkrechten Ebene, wie durch Pfeile gezeigt, durch einen Positionseinstellmechanismus fein eingestellt werden. Zum Beispiel werden Blattfedern, die an den oberen und unteren Lichtführungen 901, 902 angebracht sind, und Positionseinstellschrauben als Positionseinstellmechanismus in Erwägung gezogen.
6(A) bis 6(C) zeigen ein Beispiel eines Mechanismus zur Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 930 in vertikaler und horizontaler Richtung. 6(A) zeigt den Mechanismus zur Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 930, von der stromaufwärtigen Seite entlang des optischen Wegs betrachtet, 6(B) zeigt eine Draufsicht des Mechanismus, d. h. die Ansicht von der Seite der oberen Lichtführung 901 und 6(C) zeigt den Mechanismus von einer Seite aus. Ein Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700, an welchem die Überlagerungslinse 930 befestigt ist, ist mit einer unteren Basisplatte 710 versehen, welche wiederum mit der unteren Lichtführung 902 verschraubt ist. Eine Linseneinstellbasisplatte (Basiseinstellplatte) 720 ist and der unteren Basisplatte 710 in einer solchen Weise befestigt, dass die Linseneinstellbasisplatte 720 senkrecht zum optischen Weg ist. Die Linseneinstellbasisplatte 720 weist eine vertikale Wand 721 und einen horizontalen Flansch 722 auf, der horizontal von der Mitte der oberen Kante der vertikalen Wand 721 in Richtung der stromaufwärtigen Seite entlang des optischen Wegs (+Z-Richtung) verläuft. Die vertikale Wand 721 stützt eine Linsen-Vertikal-Einstellplatte (erste Einstellplatte 730) parallel mit dieser ab. Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist Bodenflansche 731a, 731b auf, die von ihrer Bodenkante in Richtung der stromaufwärtigen Seite entlang des optischen Wegs verlaufen, sowie einen Oberflansch 732, 732 der von ihrer Oberkante in Richtung der stromaufwärtigen Seite entlang des optischen Wegs verläuft. Die Bodenflansche 731a, 731b der Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 werden durch eine Ausrichtungsfeder 735 an der unteren Basisplatte 710 gestützt und der Oberflansch 732 wird durch eine Einstellschraube 736, die an dem Oberflansch 722 der Linseneinstellbasisplatte 720 angebracht ist, nach unten gedrückt. Durch Einstellen der Schraubtiefe der Einstellschraube 736 wird die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 vertikal nach oben oder nach unten (±Y-Richtung) relativ zu der Linseneinstellbasisplatte 720 verschoben.
Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist ein Paar von Schlitzen 734 in der Y-Richtung auf und die Linseneinstellbasisplatte 720 weist ein Paar von Vorsprüngen 724 auf, die jeweils in den Schlitzen 734 aufgenommen werden, und zwar als Rutschschutzmechanismus, welcher verhindert, dass sich die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 nach links oder rechts (in ±X-Richtung) verschiebt, wenn die Montageposition der Überlagerungslinse 930 vertikal nach oben oder nach unten (±Y-Richtungen) unter Verwendung der Einstellschraube 736 eingestellt wird.
Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 stützt eine Linsen-Horizontal-Einstellplatte (zweite Einstellplatte) 740 parallel zu dieser. Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist ein Paar von linksseitigen und rechtsseitige Flanschen 733a, 733b auf, welche in Richtung der stromaufwärtigen Seiten entlang des optischen Wegs verlaufen, während die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 Seitenflansche 743a, 743b aufweist, welche jeweils parallel zu den Seitenflanschen 733a, 733b verlaufen. Der Seitenflansch 743a der Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 wird durch eine Ausrichtungsfeder 745, die durch den Seitenflansch 733a gestützt wird, in Richtung des Seitenflansches 743b gezwungen, während der Seitenflansch 743b durch eine Einstellschraube 746, die an dem Seitenflansch 733b angebracht ist, in Richtung des Seitenflansches 743a gedrückt wird. Durch Einstellen der Schraubtiefe der Einstellschraube 746 wird die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 horizontal nach links oder rechts (in ±X-Richtung) relativ zu der Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 verschoben.
Die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 weist ein Paar von Schlitzen 747 in X-Richtung auf und die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist ein Paar von Vorsprüngen 737, welche jeweils in den Schlitzen 747 aufgenommen werden, auf, und zwar als Rutschschutzmechanismus, welcher verhindert, dass die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 sich vertikal nach oben oder nach unten (in ±Y-Richtung) verschiebt, wenn die Montageposition der Überlagerungslinse 930 unter Verwendung der Einstellschraube 746 nach links oder nach rechts (in ±X-Richtung) eingestellt wird.
Die Überlagerungslinse 930 ist an der Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 in einer solchen Weise angebracht, dass sie im Allgemeinen einen mittleren Abschnitt der Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 einnimmt. In dieser Ausführungsform ist die Überlagerungslinse 930 an einem Teil ihres oberen Abschnitts durch eine Klammer und an ihrem unteren Abschnitt an zwei Punkten durch Blattfedern 752 gestützt, welche durch Schrauben 751 befestigt sind. Jede der drei Platten, welche Komponenten sind, die den Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700 bilden, nämlich Linseneinstellbasisplatte 720, Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 und Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740, ist mit einer Öffnung zum Führen des Lichts von der Überlagerungslinse 930 zu dem Farben trennenden optischen System versehen.
Bei dem Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700 sind drei Platten, nämlich die Linseneinstellbasisplatte 720, die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 und die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740, an insgesamt vier Punkten, zwei an deren oberem Abschnitt und zwei an deren unterem Abschnitt, durch U-förmige Einstellplatten-Befestigungsfedern 755 getragen. Aus diesem Grund wird die Montageposition der Überlagerungslinse 930 vertikal nach oben oder nach unten sowie horizontal nach links oder rechts eingestellt, wobei der Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700 mit der unteren Lichtführung 902 fest verbunden bleibt. Die Linseneinstellbasisplatte 720 und die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 sind jeweils mit Klebrinnen 728, 748 an deren oberen Abschnitten versehen und nachdem die Einstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 930 abgeschlossen ist, wird durch in der oberen Lichtführung 901 ausgebildete Klebstoffzufuhranschlüsse 904a, 904b ein Klebstoff in diese Rillen eingeführt, um die drei Platten zu verbinden und somit zu verhindern, dass sich die Überlagerungslinse 930 aus ihrer Montageposition verschiebt.
Es ist somit möglich, die Montageposition der Überlagerungslinse 930 vertikal nach oben oder nach unten und horizontal nach links oder nach rechts fein einzustellen und wenn der Beleuchtungsbereich B horizontal zum Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 verschoben ist, wodurch verursacht wird, dass der Bildformungsbereich A, wie in 5(B) gezeigt, links teilweise unbeleuchtet ist, so wird die Überlagerungslinse 930 durch Festziehen oder Lockern der Einstellschraube 764 in ihrer Position fein eingestellt, um die Position des Beleuchtungsbereichs horizontal zu bewegen, bis der Bildformungsbereich A korrekt in den Beleuchtungsbereich B gebracht ist, wie in 5(C) gezeigt. Wenn der Beleuchtungsbereich B von dem Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils 925 verschoben ist und der Bildformungsbereich A teilweise unbeleuchtet bleibt, so wird die Überlagerungslinse 930 durch Anziehen oder Lockern der Einstellschraube 736 in ihrer Montageposition vertikal nach oben oder nach unten fein eingestellt, um den Bildformungsbereich A in derselben Weise wie oben korrekt in den Beleuchtungsbereich B zu bringen.
Die Feineinstellung der Überlagerungslinse 930 in der horizontalen Richtung (±X-Richtung) kann automatisch oder manuell durchgeführt werden, indem die Beleuchtung im Randabschnitt um das projizierte Bild gemessen wird, welches durch das Flüssigkristall-Lichtventil 925G gebildet und auf den Schirm projiziert wird. Insbesondere ist in dem in 5(B) gezeigten Zustand der Beleuchtungsbereich B nach links verschoben und die Beleuchtung fällt in dem ganz rechten Abschnitt des Bildformungsbereichs des Flüssigkristall-Lichtventils 925G ab. Um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs B zu korrigieren, kann die Überlagerungslinse 930 in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts (±X-Richtung) verschoben werden, bis die Beleuchtungen P1 und P2 an der linken Seite und an der rechten Seite des Bildformungsbereichs A konstant werden. Da diese Methode jedoch erfordert, dass vorher ein vorbestimmter konstanter Wert gesetzt wird, so tritt ein Problem auf, wenn die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht wird.
Wen die Überlagerungslinse 930 dafür ausgelegt ist, sich in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts zu verschieben, bis die Beleuchtungen P1 und P2 an der linken Seite und an der rechten des Bildformungsbereichs A gleich werden, so ist ein Setzen eines vorbestimmten konstanten Werts nicht erforderlich und das Verfahren funktioniert somit selbst dann, wenn die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht wird. Ferner ist auch dann, wenn die Überlagerungslinse 930 dazu ausgelegt ist, sich in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts zu verschieben, bis die Summe der Beleuchtungen P1 und P2 an der linken Seite und an der rechten Seite des Bildformungsbereichs A maximal wird, das vorbestimmte Setzen eines konstanten Werts nicht erforderlich und dieses Verfahren funktioniert auch selbst dann, wenn die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht wird.
Statt des Verfahrens des Messens der Beleuchtung im Randbereich des Bildformungsbereichs A am Flüssigkristall-Lichtventil 925G kann die Feineinstellung der Überlagerungslinse 930 in der horizontalen Richtung (±X-Richtung) automatisch oder manuell durchgeführt werden, indem die Beleuchtung im Randbereich um das projizierte Bild auf dem Schirm 100 gemessen wird, wobei das Flüssigkristall-Lichtventil 925G so eingestellt wird, dass es den Durchtritt des Beleuchtungslichts ermöglicht, um das Bild auf dem Schirm 100 auszubilden.
Wenn der Schirm 100 wie in dem Zustand in 5(B) gezeigt beleuchtet wird, fehlt das Erscheinen eines projizierten Bildes B im ganz linken Abschnitt des Bereichs A, in welchem das Bild ansonsten projiziert werden würde, wie in 5(D) gezeigt. Aus diesem Grund fällt die Beleuchtung im ganz linken Abschnitt ab. Durch ein Messen der Beleuchtungen Q1 und Q2 an der linken Seite und an der rechten Seite des Bereichs A, wo das Bild projiziert werden sollte, wird die Überlagerungslinse 930 auf die gleiche Weise fein eingestellt wie bei der Feineinstellung durch Messen der Beleuchtung am Flüssigkristall-Lichtventil 925G. Insbesondere wird die erste Linsenplatte 921 in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts verschoben, bis die Beleuchtungen Q1 und Q2 einen konstanten Wert annehmen, oder die Linsenplatte 921 wird in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts verschoben, bis die Beleuchtungen Q1 und Q2 gleich werden, oder die erste Linsenplatte 921 wird in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts verschoben, bis die Summe der Beleuchtungen Q1 und Q2 maximal wird. Wie bereits beschrieben, wird die erste Linsenplatte 921 in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts verschoben, bis die Beleuchtungen Q1 und Q2 gleich werden oder bis die Summe der Beleuchtungen Q1 und Q2 maximal wird, wobei die Feineinstellung ohne jede Schwierigkeiten durchgeführt wird, selbst dann, wenn die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht wird.
Die Feineinstellung der Überlagerungslinse 930 in der vertikalen Richtung (±Y-Richtung) kann automatisch oder manuell durchgeführt werden, indem die Beleuchtungen oberhalb und unterhalb des Bildformungsbereichs oder des projizierten Bildes gemessen werden. Wie bei der horizontalen Feineinstellung wird die vertikale Feineinstellung durch ein Verschieben der zweiten Linsenplatte 922 in ihrer Montageposition vertikal nach oben oder nach unten ausgeführt, bis die Beleuchtungen an zwei Punkten einen konstanten Wert annehmen. Alternativ wird die zweite Linsenplatte 922 in ihrer Montageposition vertikal nach oben oder nach unten verschoben, bis die Beleuchtungen an zwei Punkten maximal wird, diese Verfahren funktionieren selbst dann, wenn die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringer Lichtintensität ausgetauscht wird.
Die Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinsen 930 kann durchgeführt werden, indem statt des Flüssigkristall-Lichtventils 925G eines der verbleibenden Flüssigkristall-Lichtventile 925R und 925B als Bezug verwendet wird.
Indem ermöglicht wird, die Überlagerungslinsen 930 in ihrer Montageposition auf diese Weise fein einzustellen, wird die Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils zu setzen, um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs abzudecken, eliminiert. Da ein schmaler Rand um den Bildformungsbereich A ausreicht, wird die Effizienz der Ausnutzung des Beleuchtungslichts erhöht und die Helligkeit des projizierten Bildes gesteigert.
Selbst mit einem. schmalen Rand verhindert eine Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 930, dass der Bildformungsbereich A, wie in 5(B) gezeigt, teilweise unbeleuchtet bleibt. Der Umriss des projizierten Bildes ist somit frei von Schattenbildung.
In der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 ist die Überlagerungslinse 930, welche an der Austrittsseite des Integratoroptiksystems 923 angeordnet ist, das optische Element, welches letztendlich den Beleuchtungsbereich der Flüssigkristalleinrichtungen steuert. Da die Überlagerungslinse 930 in dieser Ausführungsform feineingestellt ist, wird die Position des Beleuchtungsbereichs des Flüssigkristall-Lichtventils einfach und effizient eingestellt. Insbesondere sind die in dem optischen Weg stromaufwärts der Überlagerungslinse 930 angeordneten optischen Komponenten (die erste und zweite Linsenplatte 921, 922) fixiert und nur durch Einstellen der Montageposition der Überlagerungslinse 930 wird die Position des Beleuchtungsbereichs B unter Berücksichtigung der im optischen Weg stromaufwärts der Überlagerungslinse 930 angeordneten optischen Komponenten eingestellt und die Einstellung wird somit einfach und effizient durchgeführt.
In dieser Ausführungsform ist die Montageposition der Überlagerungslinse 930 nur in den Richtungen (±X-Richtung und ±Y-Richtung) orthogonal zur optischen Achse 1a einstellbar und wenn ermöglicht wird, dass die Montageposition der Überlagerungslinse 930 in der Richtung der optischen Achse 1a (±Z-Richtung) einstellbar ist, so kann ebenfalls der am Flüssigkristall-Lichtventil 925 gebildete Beleuchtungsbereich feineingestellt werden. Insbesondere kann dann, wenn die Feineinstellung in der optischen Achse 1a durchgeführt wird, nachdem die Montageposition der Überlagerungslinse 930 in den Richtungen orthogonal zur optischen Achse 1a eingestellt ist, der Beleuchtungsbereich auf die kleinstmögliche Größe reduziert werden. Mit einem extrem schmalen Rand wird die Effizienz der Ausnutzung des Lichts noch mehr gesteigert.
Die Montageposition der Überlagerungslinse 930 kann in jeder willkürlichen Richtung orthogonal zur optischen Achse 1a einstellbar vorgesehen sein. Indem die Montageposition der Überlagerungslinse 930 in jeder willkürlichen Richtung orthogonal zur optischen Achse 1a einstellbar ist, wird die Verformung des in 7 gezeigten Beleuchtungsbereichs B, wie später beschrieben wird, korrigiert und die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung wird gesteigert.
Ein Fehler im Montagewinkel der Reflektionsfläche der Reflexionsspiegel in dem optischen Weg für jeden Farbstrahl ist auch ein Faktor, welcher zur Verschiebung des Beleuchtungsbereichs B des Austrittslichts von der Überlagerungslinse 930 gegenüber dem Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 beiträgt. Der Montagewinkel jedes Reflektionsspiegels bezüglich der optischen Achse beträgt 45° und wenn dieser Winkel einer Abweichung unterliegt, so wird der Beleuchtungsbereich B wie in den 7(A) und 7(B) verformt und der Bildformungsbereich A ist, wie in 5(B) gezeigt, teilweise von dem Beleuchtungsbereich B verschoben. Werden die Beleuchtungen der linken Seite und an der rechten Seite des Beleuchtungsbereichs B weniger gleichmäßig, so kann selbst der sich durch die Verwendung des Integratoroptiksystems 923 ergebende Vorteil verloren gehen. Aus diesem Grund sind bei der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 neben der bereits beschriebenen Feineinstellung der Überlagerungslinse 930 die Winkel der Reflektionsflächen des Reflektionsspiegels 943 zum Reflektieren des roten Lichtstrahls R in Richtung des Flüssigkristall-Lichtventils 925R und des Reflektionsspiegels 972 zum Reflektieren des blauen Lichtstrahls B in Richtung des Flüssigkristall-Lichtventils 925B, wie in 4 gezeigt, bezüglich der einfallenden Lichtachsen feineinstellbar um jeweilige Achsen, welche senkrecht zu den Ebenen verlaufen, in denen die einfallende Lichtachse und die Reflektionslichtachse liegen (in der durch die Pfeile gezeigten Richtung). Als Montagewinkel-Einstellmechanismus für die Reflektionsspiegel werden Blattfedern und Winkeleinstellschrauben ähnlich denen des Positionseinstellmechanismus für die Überlagerungslinse 930 in Erwägung gezogen.
8(A) bis 8(C) zeigen ein Beispiel des Mechanismus zur Feineinstellung des Montagewinkels des Reflektionsspiegels 972. 8(A) ist eine erläuternde Darstellung, welche eine Halteplatte 770 zum Halten des Reflektionsspiegels 972 zeigt, 8(B) ist eine Ansicht des Montagewinkel-Einstellmechanismus für den Reflektionsspiegel 972, von der Seite der oberen Lichtführung 901 aus betrachtet, und 8(C) ist eine Schnittansicht des Montagewinkel-Einstellmechanismus für den Reflektionsspiegel 972 entlang eines Querschnitts A-A in 8(A). Wie gezeigt, umfasst der Montagewinkel-Einstellmechanismus 760 die Halteplatte 770 mit ihren Halteabschnitten 772a, 772b, die den Reflektionsspiegel 972 von der bei der Reflektionsfläche gegenüber liegenden Seite aus stützen. Der Reflektionsspiegel 972 wird außerdem an seiner oberen Kante durch einen Clip 773 an der Halteplatte 770 gestützt. Die Halteplatte 770 weist in ihrer Mitte einen vertikal verlaufenden Schaft 771 auf. Der Schaft 771 wird von der unteren Lichtführung 902 drehbar getragen. Dem Reflektionsspiegel 972 ist es somit ermöglicht, sich um die Achse 1b des Schafts 771 der Halteplatte 770 um einen vorbestimmten Bewegungswinkel zu drehen.
Die Halteplatte 770 ist an ihrem einen Seitenabschnitt mit einer Haltefeder 774 versehen und ein erster Stützpunkt 775a einer Ausrichtungsfeder 775 ist durch die Haltefeder 774 eingeführt. Die Arme 775d, 775e der Ausrichtungsfeder 775 schlagen jeweils am Federplättchen 777a, 777b an, welche an der Halteplatte 770 ausgebildet sind. Zweite und dritte Stützpunkte 775b, 775c der Ausrichtungsfeder 775 schlagen gegen einen Stützabschnitt 778 an, welcher an der unteren Lichtführung 902 vorgesehen ist. Die Halteplatte 770 ist somit mittels der Ausrichtungsfeder 775 an der unteren Lichtführung 902 befestigt.
Die Halteplatte 770 wird durch eine von der unteren Lichtführung 902 getragenen Einstellschraube 776 in die Richtung des Pfeils B gedrückt. Wird ein Werkzeug durch einen in der unteren Lichtführung 902 ausgebildeten Schraubenzieherzugang 779 eingeführt, um zum Erhöhen ihrer Schraubtiefe die Einstellschraube 776 einzuschrauben, so wird der eine Seitenabschnitt der Halteplatte 770 durch die Einstellschraube 776 in die Richtung + B gedrückt und die Halteplatte 770 wird um die Achse 1b des Schafts 771, wie in 8(B) gezeigt, in Richtung eines Pfeils A1 gedreht. Der Winkel der Reflektionsfläche des Reflektionsspiegels 972 wird so verändert, dass der Einfallswinkel des auf den Reflektionsspiegel 972 einfallenden Lichts erhöht wird. Wenn andererseits die Einstellschraube 776 gelockert wird, um ihre Schraubtiefe zu verringern, so wird die eine Seite der Halteplatte 770 durch die Ausrichtungsfeder 775 in die Richtung B gezogen und die Halteplatte 770 wird um die Achse 1b des Schafts 771, wie in 8(B) gezeigt, in die Richtung eines Pfeils R2 gedreht. Der Winkel der Reflektionsfläche des Reflektionsspiegels 972 wird somit so verändert, dass der Einfallswinkel des auf den Reflektionsspiegel 972 einfallenden Lichts verringert wird. Durch ein Verändern der Schraubtiefe der Einstellschraube 776 wird der Winkel der Reflektionsfläche des Reflektionsspiegels 972 um die Achse 1b eingestellt, welche senkrecht zu der Ebene ist, in welcher die einfallende Lichtachse und die reflektierte Lichtachse liegen, und der Montagewinkel der Reflektionsfläche bezüglich der Einfallslichtachse wird somit eingestellt.
Derselbe Mechanismus wie oben kann als Mechanismus zum Einstellen des Winkels der Reflektionsfläche des Reflektionsspiegels 943 eingesetzt werden.
In dieser Ausführungsform wird, nachdem die Montagewinkel der Reflektionsspiegel 943, 972 feineingestellt sind, über in der oberen Lichtführung 901 ausgebildete Klebstoffzufuhranschlüsse 906a, 906b, 907a und 907b (3) ein Klebstoff angewendet, um diese zu verbinden. Obwohl ein Verbinden dieser Spiegel nicht notwendig ist, sind verbundene Spiegel 943 und 972 effizient davor geschützt, sich bei einem äußeren Stoß zu verschieben.
Die obige Feineinstellung kann automatisch oder manuell durchgeführt werden, indem die Beleuchtungen im Randbereich des Bildformungsbereichs an den jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventilen 925R oder 925B gemessen werden. Ist der Beleuchtungsbereich B, wie in 7(A) und 7(B) gezeigt, verformt, so werden die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite des Beleuchtungsbereichs B weniger gleichmäßig und es tritt ein Beleuchtungsungleichgewicht auf. In dem in 7(A) gezeigten Zustand ist die Beleuchtung B1 auf der ganzen linken Seite größer als die Beleuchtung P2 auf der ganz rechten Seite des Bildformungsbereichs A und in dem in 7(B) gezeigten Zustand ist die Beleuchtung P2 an der ganz rechten Seite größer als die Beleuchtung P1 an der ganz linken Seite des Bildformungsbereichs A. Die Montagewinkel der Reflektionsspiegel 943, 972 werden eingestellt, bis die Beleuchtungen P1, P2 an der linken Seite und an der rechten Seite des Bildformungsbereichs A einen konstanten Wert annehmen, in der selben Weise, wie bereits bei der Feineinstellung der Linsenplatten beschrieben. Um den Fall abzudecken, in welchem die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit ihren Lichtintensität ausgetauscht wird, wird der Montagewinkel jedes der Reflektionsspiegel 943, 972 eingestellt, bis die Beleuchtungen P1, P2 an der linken Seite und an der rechten Seite des Bildformungsbereichs A gleich sind oder bis die Summe der Beleuchtungen P1, P2 an der linken Seite und der rechten Seite des Bildformungsbereichs A maximal werden.
Statt des Verfahrens zum Messen der Beleuchtung im Randbereich des Bildformungsbereichs A der jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventile 925R und 925B kann die Feineinstellung jedes der Spiegel 943, 972 auf die selbe Weise, auf die die Überlagerungslinse 930 fein eingestellt wurde, automatisch oder manuell durchgeführt werden, indem die Beleuchtung im Randbereich um das projizierte Bild auf dem Schirm 100 gemessen wird, wobei die jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventile 925R oder 925B so eingestellt sind, dass sie den Durchtritt von Beleuchtungslicht durch diese erlauben, um das Bild auf dem Schirm 100 auszubilden. Insbesondere sind dann, wenn der Schirm 100 in dem Zustand wie in 7(A) oder 7(B) gezeigt, beleuchtet ist, die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite des projizierten Bildes unausgeglichen und durch Messen der Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite des projizierten Bildes auf die gleiche Weise, wie der Bildformungsbereich A bezüglich der Beleuchtung vermessen wird, wird der Montagewinkel an jedem der Reflektionsspiegel 943, 972 eingestellt, bis die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite einen konstanten Wert annehmen oder bis die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite angeglichen sind oder bis die Summe der Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite maximal sind.
Beide Reflektionsspiegel 943 und 972 können für eine Feineinstellung gleichzeitig bewegt werden, stattdessen können jedoch die Feineinstellungen nacheinander ausgeführt werden. Zum Beispiel kann der Reflektionsspiegel 943 für eine Winkeleinstellung unter Verwendung des projizierten Bildes oder des Bildformungsbereichs über das Flüssigkristall-Lichtventil 925R als Bezug bewegt werden und als Nächstes kann der Reflektionsspiegel 972 zur Winkeleinstellung unter Verwendung des projizierten Bildes oder des Bildformungsbereichs über das Flüssigkristall-Lichtventil 925B als Bezug bewegt werden.
Obwohl in dieser Ausführungsform die Reflektionsspiegel 943, 972, welche den Flüssigkristall-Lichtventilen 925R, 925B jeweils am nächsten angeordnet sind, in ihren Montagewinkeln einstellbar sind, sind andere optische Elemente in Kombination mit den Lichtventilen 925R, 925B, wie etwa der blau-grünreflektierende dichroitische Spiegel 941, der grün-reflektierende Spiegel 942 und die Konvergierlinse 971 alle oder zum Teil in ihrem Montagewinkel feineingestellt oder alternativ sind statt den Reflektionsspiegeln 943, 972 diese optischen Elemente alle oder zum Teil in ihrem Montagewinkel feineingestellt. Die Feineinstellung bezüglich ihres Montagewinkels der Reflektionsspiegel 943, 972, welche jeweils den Flüssigkristall-Lichtventil 925R, 925B am nächsten angeordnet sind, ist im Hinblick auf die Konstruktion der Vorrichtung und die Positionseinstellgenauigkeit am effektivsten.
Statt des Reflektionsspiegels 972 kann die Zwischenlinse 973 einstellbar eingerichtet sein und eine solche Anordnung bietet die gleichen Vorteile wie die Feineinstellung des Reflektionsspiegels 972.
Indem es ermöglicht wird, die Reflektionsspiegel 943, 972 in ihrem Montagewinkel fein einzustellen, wird die Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils zu setzen, um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs abzudecken, vermieden. Da ein schmaler Rand um den Bildformungsbereich A ausreicht, wird die Effizienz der Ausnutzung des Beleuchtungslichts erhöht und die Helligkeit des projizierten Bildes wird gesteigert.
Selbst bei einem schmalen Rand verhindert eine Feineinstellung der Montagewinkel der Reflektionsspiegeln 943, 972, dass der Bildformungsbereich A, wie in 7(A) und 7(B) gezeigt, teilweise von dem Beleuchtungsbereich B verschoben ist. Der Umriss des projizierten Bildes ist somit frei von Schattenbildung.
Da die Verformung des Beleuchtungsbereichs B durch die Feineinstellung der Reflektionsspiegel 943, 972 beseitigt worden ist, kann die durch das Integratoroptiksystem 923 bereitgestellte gleichmäßige Beleuchtung vollständig ausgenutzt werden und das projizierte Bild wird in einer extrem gleichmäßigen Helligkeit dargestellt.
Der oben beschriebene Winkeleinstellmechanismus für die optischen Elemente wie die Reflektionsspiegel funktioniert effektiv in einer Projektionsanzeigevorrichtung ohne das Integratoroptiksystem 923.
(Erste Abwandlung)
Eine Abwandlung der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun diskutiert. Das optische System der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 umfasst eine Polarisationsbeleuchtungseinheit mit einem Integratoroptiksystem und einem Polarisationsstrahlenteiler mit spezieller Konfiguration. In 9 sind Komponenten, welche den in Verbindung mit der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 in 1 bis 8 beschriebenen äquivalent sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und auf die Beschreibung dieser wird verzichtet.
9 ist eine allgemeine Schnittansicht des Hauptabschnitts der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 in der XZ-Ebene. Die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 dieser Ausführungsform umfasst allgemein eine Polarisationsbeleuchtungseinheit 1, Farben trennende Mittel zum Trennen eines weißen Lichtstrahls in drei Farbanteile, drei Transmissions-Flüssigkristalleinrichtungen zum jeweiligen Modulieren der drei Farblichtstrahlen gemäß Bildinformation und Darstellen des Anzeigebildes, Farben synthetisierende Mittel zum Synthetisieren. Drei Farblichtstrahlen, um ein Farbbild zu erzeugen und ein optisches Projektionssystem zum Projizieren des Farbbilds zur Darstellung.
Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 umfasst einen Lichtquellenblock 10 zum Ausgeben von zufällig polarisierten Lichtstrahlen in einer Richtung und die zufällig polarisierten Lichtstrahlen von dem Lichtquellenblock 10 werden durch ein Polarisationsumwandelblock 20 in nahezu einen einzelnen Typ eines polarisierten Lichtstrahls umgewandelt.
Der Lichtquellenblock 10 umfasst allgemein eine Lichtquellenlampe 101 und einen Parabolreflektor 102. Das von der Lichtquellenlampe 101 emittierte Licht wird durch den Parabolreflektor 102 in eine Richtung reflektiert und in parallele Strahlen auf den Polarisationsumwandelblock gerichtet. Der Lichtquellenblock 10 ist so angeordnet, dass die optische Achse R der Lichtquelle des Lichtquellenblocks 10 der X-Richtung parallel um eine Distanz D von der optischen Achse L des Systems verschoben ist.
Der Polarisationsumwandelblock 20 umfasst ein erstes optisches Element 200 und ein zweites optisches Element 300.
Das erste optische Element 200 entspricht der ersten Linse 921 in der zuvor erwähnten Projektionsanzeigevorrichtung 1000 und umfasst eine Matrix einer Mehrzahl von Lichtteilungslinsen 201, welche jeweils im Querschnitt in der XZ-Ebene eine rechteckige Form aufweisen. Die optische Achse R der Lichtquelle ist mit der Mitte des ersten optischen Elements 200 ausgerichtet. Das auf das erste optische Element 200 einfallende Licht wird in einer Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen 202 geteilt, welche räumlich voneinander getrennt werden, und durch den konvergierenden Effekt durch die Lichtteilungslinsen 201 werden Bilder mit derselben Anzahl wie der Anzahl der Lichtteilungslinsen 201 dort ausgebildet, wo die Zwischenlichtstrahlen 202 in einer zur optischen Achse L des Systems orthogonalen Ebene (der XZ-Ebene in 9) konvergieren. Die Querschnittskonfiguration der Lichtteilungslinsen 201 der XY-Ebene ist ähnlich der des Bildformungsbereichs eines Flüssigkristall-Lichtventils. In dieser Ausführungsform weist der Beleuchtungsbereich eine längere Seite entlang der X-Richtung in der XY-Ebene auf und die Querschnittskonfiguration der Lichtteilungslinsen 201 in der XY-Ebene ist ebenfalls rechteckig.
Das zweite optische Element 300 umfasst allgemein eine Anordnung konvergierender Linsen 310, eine Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320, eine selektive Phasenplatte 380 und einer Überlagerungslinse 390 als Überlagerungsmittel und das zweite optische Element 300 ist in einer zur optischen Achse L des Systems orthogonalen Ebene (der XY-Ebene in 9) nahe der Position, an der die Bilder durch das erste optische Element 200 zusammengeführt werden, angeordnet. Wenn die auf das erste optische Element 200 einfallenden Lichtstrahlen eine hervorragende Parallelität aufweisen, so kann das zweite optische Element auf die Anordnung konvergierender Linsen 310 verzichten. Die Anordnung konvergierender Linsen 310 als eine Komponente des zweiten optischen Elements 300 sowie das erste optische Element 200 entsprechen dem Integratoroptiksystem in der zuvor erwähnten Projektionsanzeigevorrichtung 1000. Das zweite optische Element 300 trennt jeden der Zwischenlichtstrahlen 202 räumlich in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl und richtet die Richtung eines der beiden Lichtstrahlen mit der Richtung des anderen der beiden Lichtstrahlen und führt die Lichtstrahlen mit ausgerichteter Polarisationsrichtung auf einen einzelnen Beleuchtungsbereich.
Die Anordnung konvergierender Linsen 310 ist in ihrer Konstruktion im Wesentlichen identisch mit dem ersten optischen Element 200. Insbesondere weist die Anordnung konvergierender Linsen 310 eine Matrix von konvergierenden Linsen 311 der gleichen Anzahl wie die Anzahl der das erste optische Element 200 bildenden Lichtteilungslinsen 201 auf und hat die Funktion, jeden Zwischenlichtstrahl 202 konvergieren zu lassen und an eine bestimmte Position der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 zu führen. Die Charakteristiken jeder konvergierenden Linse ist vorzugsweise unter Berücksichtigung der Charakteristiken der durch das erste optische Element 200 gebildeten Zwischenlichtstrahlen 202 optimiert und bei einem idealen Aufbau ist der Hauptlichtstrahl des einfallenden Lichts auf die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 parallel mit der optischen Achse L des System. Im Hinblick auf ein kostengünstiges Design des optischen Systems und ein einfaches Design, kann, allgemein gesagt, das dem ersten optischen Element 200 identische als die Anordnung konvergierender Linsen 310 verwendet werden oder es kann eine Anordnung konvergierender Linsen aus konvergierenden Linsen, die jeweils eine Querschnittsform in der XY-Ebene ähnlich der der Licht teilenden Linsen 201 aufweisen, verwendet werden und die den erste optischen Element 200 identische wird als die Anordnung konvergierender Linsen 310 verwendet. Die Anordnung konvergierender Linsen 310 kann von der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 einen Abstand aufweisen (näher am ersten optischen Element 200). Unter Bezugnahme auf 10(A) und 10(B) weist die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 eine Matrix aus einer Mehrzahl von Polarisationsaufteilungseinheiten 330 auf. Das erste optische Element 200 ist durch Anordnung der konzentrischen Lichtteilungslinsen 201 mit den Lichtteilungslinsen-Charakteristiken in einer Matrix aufgebaut und die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 ist durch eine Anordnung identischer Polarisationsaufteilungseinheiten 330 in derselben Richtung in einer Matrix aufgebaut. Wenn die Polarisationsaufteilungseinheiten in der gleichen Spalte in der Y-Richtung identisch sind, so sind sie vorzugsweise so angeordnet, dass ihre längeren Seiten in der Y-Richtung ausgerichtet sind und ihre kürzeren Seiten in der X-Richtung ausgerichtet sind, um die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 zu bilden, weshalb ein Lichtverlust an den Grenzen zwischen Polarisationsaufteilungseinheiten reduziert wird, während die Herstellungskosten der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung ebenfalls reduziert werden.
Die Polarisationsaufteilungseinheit 330 ist eine rechteckige Prismenstruktur, welche im Inneren ein Paar von Polarisationsaufteilungsflächen 331 und eine Reflektionsfläche 332 aufweist und räumlich jeden der Zwischenlichtstrahlen in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl aufteilt. Die Querschnittsform der Polarisationsaufteilungseinheit 330 in der XY-Ebene ist ähnlich der der Lichtteilungslinse 201 in der XY-Ebene, nämlich eine rechteckige Form, deren längere Seite horizontal ist. Die Polarisationsaufteilungsfläche 331 und die Reflektionsfläche 332 sind in horizontaler Richtung (X-Richtung) nebeneinander angeordnet. Was die Polarisationsaufteilungsfläche 331 und die Reflektionsfläche 332 betrifft, so ist die Polarisationsaufteilungsfläche 331 im Winkel von 45° in Bezug auf die optische Achse L des Systems angeordnet und die Reflektionsfläche 332 ist parallel zur Polarisationsaufteilungsfläche 331 und ferner sind sowohl die Polarisationsaufteilungsfläche 331 als auch die Reflektionsfläche 332 so angeordnet, dass die Fläche der XY-Ebene, in welche die Polarisationsaufteilungsfläche 331 projiziert ist (gleich der Fläche einer p-Austrittsfläche 333, welche später beschrieben wird), gleich der Fläche der XY-Ebene ist, in welche die Reflektionsfläche 332 projiziert wird (gleich der Fläche einer s-Austrittsfläche 334, die später beschrieben wird). In dieser Ausführungsform wird die Breite Wp in der XY-Ebene innerhalb eines Bereichs, in welchem die Polarisationsaufteilungsfläche 331 vorhanden ist, so gesetzt, dass sie gleich der Breite Wm in der XY-Ebene innerhalb eines Bereiches, in dem die Reflektionsfläche 332 vorhanden ist, ist. Die Polarisationsaufteilungsfläche 331 ist typischerweise aus dielektrischen Multischichten hergestellt und die Reflektionsfläche 332 ist typischerweise aus dielektrischen Multischichten oder einem Aluminiumfilm hergestellt.
Das auf die Polarisationsaufteilungseinheiten 330 einfallende Licht wird durch die Polarisationsaufteilungsfläche 331 aufgeteilt in einen p-polarisierten Lichtstrahl 335, der durch die Polarisationsaufteilungsfläche 331 tritt, und einen s-polarisierten Lichtstrahl 336, der von der Polarisationsaufteilungsfläche 331 weg reflektiert wird, und seine Verlaufsrichtung in Richtung der Reflektionsfläche 332 ändert. Der p-polarisierte Lichtstrahl 335 wird nach der p-Austrittsfläche 333 von der Polarisationsaufteilungseinheit 330 direkt ausgegeben, während der s-polarisierte Lichtstrahl 336 seine Verlaufsrichtung an der Reflektionsfläche 332 wieder ändert, im Wesentlichen parallel mit dem p-polarisierten Lichtstrahl 335 verläuft und nach einer s-Austrittsfläche 334 von der Polarisationsaufteilungseinheit 330 ausgegeben wird. Auf diesem Wege werden die zufällig polarisierten Lichtstrahlen, die auf die Polarisationsaufteilungseinheiten 330 einfallen, in zwei Typen von polarisierten Lichtstrahlen einander unterschiedlicher Polarisationsrichtung aufgeteilt, nämlich den p-polarisierten Lichtstrahl 335 und den s-polarisierten Lichtstrahl 336, welche jeweils von verschiedenen Orten (der p-Austrittsfläche 333 und der s-Austrittsfläche 334) jedoch in nahezu dieselbe Richtung ausgegeben werden. Da die Polarisationsaufteilungseinheit 330 in dieser Weise funktioniert, muss jeder Zwischenlichtstrahl 202 in das Gebiet geführt werden, in dem die Polarisationsaufteilungsfläche 331 jeder Polarisationsaufteilungsfläche 330 vorhanden ist, und aus diesem Grund sind die Positionsbeziehung zwischen der Polarisationsaufteilungseinheit 330 und den jeweiligen konvergierenden Linsen 311 sowie die Linsencharakteristiken jeder konvergierenden Linse 311 so bestimmt, dass der Zwischenlichtstrahl 202 auf die Mitte der Polarisationsaufteilungsfläche 331 jeder Polarisationsaufteilungseinheit 330 gerichtet ist. Um die Mittelachse jeder konvergierenden Linse 311 mit der Mitte der jeweiligen Polarisationsaufteilungsfläche 331 in der jeweiligen Polarisationsaufteilungseinheit 330 auszurichten, wird in dieser Ausführungsform die Anordnung konvergierender Linsen 310 um ein Viertel der horizontalen Breite W der Polarisationsaufteilungseinheit 330 in der X-Richtung relativ zur Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 verschoben.
Rückkehrend zu 9 wird die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 weiter diskutiert.
An der Austrittsflächenseite der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 ist die selektive Phasenplatte 380 angeordnet, welche aus regelmäßig angeordneten λ/2-Phasenplatten aufgebaut ist. Insbesondere ist eine λ/2-Phasenplatte an der p-Austrittsfläche 333 einer jeden die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 bildenden Polarisationsaufteilungseinheit 330 angeordnet und an keiner der s-Austrittsflächen 334 ist eine λ/2-Phasenplatte angeordnet. Bei einer solchen Anordnung der λ/2-Phasenplatten werden die von den p-Austrittsflächen 333 der Polarisationsaufteilungseinheiten 330 ausgegebenen p-polarisierten Lichtstrahlen einer Rotation der Polarisationsrichtung ausgesetzt, während sie durch die λ/2-Phasenplatten passieren und werden in s-polarisierte Lichtstrahlen umgewandelt. Andererseits passieren die von den s-Austrittsflächen 334 ausgegebenen s-polarisierten Lichtstrahlen keine λ/2-Phasenplatte, werden keiner Änderung der Polarisationsrichtung ausgesetzt und passieren die selektive Phasenplatte 380 so wie sie sind. Die Zwischenlichtstrahlen 202 mit zufälliger Polarisationsrichtung werden somit durch die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 und die selektive Phasenplatte 380 in einen Typ polarisierten Lichtstrahlen (in diesem Fall s-polarisierte Lichtstrahlen) umgewandelt.
Die Überlagerungslinse 390, welche an der Seite der Austrittsfläche der selektiven Phasenplatte 380, nämlich an der Austrittsseite des zweiten optischen Elements 300, angeordnet ist, führt die Lichtstrahlen, welche nun durch die selektive Phasenplatte 380 s-polarisiert sind, auf den Beleuchtungsbereich ihrer Flüssigkristalleinrichtung und überlagert dann die Lichtstrahlen auf dem Beleuchtungsbereich. Die Überlagerungslinse 390 ist nicht notwendigerweise ein einzelner Linsenkörper und kann als ein zusammengesetzter Körper aus einer Mehrzahl von Linsen zusammengesetzt sein, wie das erste optische Element 200 oder die zweite Linsenplatte 922 in der vorher erwähnten Projektionsanzeigevorrichtung 1000.
Zusammenfassend besteht eine Funktion des zweiten optischen Elements 300 darin, die Zwischenlichtstrahlen 202, welche durch das erste optische Element 200 aufgeteilt wurden (nämlich ein durch die Lichtteilungslinsen 202 segmentiertes Bild), auf dem Beleuchtungsbereich zu überlagern. Durch seine Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 teilt das zweite optische Element 300 räumlich die Zwischenlichtstrahlen 202, welche zufällig polarisierte Lichtstrahlen sind, in die zwei Typen von den polarisierten Lichtstrahlen auf, die einander unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen, und wandelt sie durch die selektive Phasenplatte 390 in einen einzelnen Typ polarisierter Lichtstrahlen um. Der Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils wird somit im Wesentlichen gleichmäßig mit nahezu einem Typ polarisierter Lichtstrahlen beleuchtet.
Wie oben beschrieben, wandelt die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform die von dem Lichtquellenblock 10 emittierten, zufällig polarisierten Lichtstrahlen durch den aus dem ersten optischen Element 200 und dem zweiten optischen Element 300 gebildeten Polarisationsumwandelblock 20 in nahezu einen einzelnen Typ polarisierter Lichtstrahlen um und beleuchtet den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils mit den gut ausgerichteten polarisierten Lichtstrahlen. Da der Prozess der Erzeugung polarisierter Lichtstrahlen mit keinem wesentlichen Lichtverlust einhergeht, wird nahezu das gesamte, von dem Lichtquellenblock 10 emittierte Licht auf den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils geführt und die Effizienz der Ausnutzung des Lichts ist sehr hoch.
Da die Anordnung konvergierender Linsen 310, die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 und die selektive Phasenplatte 380, welche alle das zweite optische Element 300 bilden, in dieser Ausführungsform optisch integriert sind, wird der an Grenzen oder Übergängen auftretende Lichtverlust reduziert und die Effizienz der Auslösung des Lichts wird weiter gesteigert. Um mit der rechteckigen Form des Bildformungsbereichs, deren horizontale Seiten länger sind, kompatibel zu sein, ist jede Lichtteilungslinse 201 ebenfalls rechtwinklig und mit längeren horizontalen Seiten hergestellt und die zwei Typen polarisierter Lichtstrahlen, die von der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 ausgegeben werden, sind in horizontaler Richtung (X-Richtung) angeordnet. Aus diesem Grund wird selbst der Bildformungsbereich mit einer rechteckigen Form mit längeren horizontalen Seiten beleuchtet, keine Lichtmenge wird verschwendet und die Beleuchtungseffizienz (Grundausnutzung des Lichts) des Flüssigkristall-Lichtventils wird gesteigert.
Wenn die Lichtstrahlen zufälliger Polarisationsrichtung einfach in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl aufgeteilt werden, so verdoppelt sich die Gesamtbreite eines jeden Strahls nach der Aufteilung und das optische System wird dementsprechend vergrößert. Bei der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform bildet das erste optische Element 200 eine Mehrzahl von kleinen konvergierenden Bildern, wird ein Raum, der während des Bildungsprozesses der Bilder erzeugt wird und in welchem kein Licht vorhanden ist, sinnvoll ausgenutzt, derart, dass die Reflektionsfläche 332 der Polarisationsaufteilungseinheit 330 in diesem Raum angeordnet ist, wird die horizontale Ausbreitung jedes Lichtstrahls, die aus der Aufteilung des Strahls in zwei Strahlen herrührt, aufgenommen und ist die Gesamtbreite des Lichtstrahls frei von Ausdehnung, wodurch ein kompaktes Design des optischen Systems ermöglicht wird.
Die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 mit der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 verwendet eine Flüssigkristalleinrichtung eines Typs, der einen einzelnen Typ polarisierter Lichtstrahlen moduliert. Wird eine herkömmliche Beleuchtungseinrichtung verwendet, um zufällig polarisierte Lichtstrahlen zu der Flüssigkristalleinrichtung zu führen, so werden Polarisatoren (nicht gezeigt) nahezu die Hälfte von den zufällig polarisierten Lichtstrahlen absorbieren und in Wärme umwandeln, wodurch nicht nur die Ausnutzung des Lichts herabgesetzt wird, sondern außerdem eine laute und große Kühleinrichtung benötigt wird, um die von den Polarisatoren emittierte Wärme zu kontrollieren. Die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 dieser Ausführungsform vereinfacht dieses Problem wesentlich.
In ihrer Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dreht die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 die Polarisationsrichtung von nur einem Typ polarisierter Lichtstrahlen, z. B. nur p-polarisierte Lichtstrahlen durch die λ/2-Phasenplatten, um sie mit dem anderen Typ polarisierter Lichtstrahlen, z. B. s-polarisierte Lichtstrahlen, in der Polarisationsrichtung auszurichten. Aus diesem Grund wird nahezu ein einzelner Typ polarisierter Lichtstrahlen, deren Polarisationsrichtungen ausgerichtet sind, zu den drei Flüssigkristall-Lichtventilen 925R, 925G und 925B geführt, die Absorption durch die Polarisatoren ist extrem gering, die Ausnutzung des Lichts wird erhöht und ein helles projiziertes Bild wird erhalten.
Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 teilt im zweiten optischen Element 300 räumlich zwei Typen von polarisierten Lichtstrahlen in der horizontalen Richtung (in der X-Richtung). Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 verschwendet somit keine Lichtmenge und ist bestens dazu geeignet, eine rechtwinklige Flüssigkristall-Einrichtung zu beleuchten, deren horizontale Seiten länger sind. Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform beschränkt die Ausdehnung des aus der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 austretenden Lichtstrahls ungeachtet der enthaltenen optischen Elemente zur Polarisationsumwandlung. Das bedeutet, dass, wenn eine Flüssigkristalleinrichtung beleuchtet wird, praktisch kein Licht auf die Flüssigkristalleinrichtung mit einem großen Winkel bezüglich dieser einfällt. Somit wird ein sehr helles projiziertes Bild geformt, ohne eine Projektionslinse kleinzahliger, großer Brennweite zu verwenden, und als ein Ergebnis wird eine kompakte Projektionsanzeigevorrichtung bereitgestellt.
Wie in der bereits beschriebene Projektionsanzeigevorrichtung 1000 kann auch in der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 dieser so konstruierten Ausführungsform die Montageposition der an der Seite der Austrittsfläche der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 angeordneten Überlagerungslinse 390 in der zur optischen Achse L orthogonalen Richtung einstellbar ausgebildet sein und die Beleuchtungsbereiche der Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B werden durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 somit horizontal nach vorne oder nach hinten und horizontal nach links oder nach rechts feineingestellt und der Bildformungsbereich einer jeden Flüssigkristalleinrichtung wird fortwährend innerhalb des Beleuchtungsbereichs erhalten.
Als Mechanismus zum Einstellen der Montageposition der Überlagerungslinse 390 steht der Linsenmontagepositions-Einstellmechanismus, der von der Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde, zur Verfügung. Das Feineinstellverfahren und die Vorteile, die durch die Positionseinstellung des Beleuchtungsbereichs erzielt wurden, bleiben unverändert von den bereits in Verbindung mit der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 beschriebenen.
In der oben beschriebenen Projektionsanzeigevorrichtung 2000 eliminiert eine Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 390 die Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bildformungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung zu setzen, um, wie herkömmlich, die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs abzudecken. Da ein schmaler Rand um den Bildformungsbereich ausreicht, wird die Ausnutzung des Beleuchtungslichts erhöht und das projizierte Bild wird heller.
Selbst bei schmalem Rand verhindert eine Feineinstellung der Montageposition jedes optischen Elements, dass der Bildformungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung teilweise von dem Beleuchtungsbereich der Polaristationsaufteilungseinheitenanordnung verschoben ist. Der Umriss des projizierten Bildes ist somit frei von Schattenbildung.
In der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 ist die Überlagerungslinse 390 zum Überlagern der Zwischenlichtstrahlen auf dem Beleuchtungsbereich das optische Element, welches letztendlich den Beleuchtungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung steuert. Indem in dieser Ausführungsform eine Feineinstellung der Überlagerungslinse 390 ermöglicht wird, wird nur die Montageposition der Überlagerungslinse 390 eingestellt, während die optischen Komponenten, die in dem optischen Weg stromaufwärts der Überlagerungslinse 390 angeordnet sind, befestigt sind. Die Position des Beleuchtungsbereichs B wird somit ohne Berücksichtigung des Positionierfehlers der optischen Komponenten wie dem erste optischen Element 200 im optischen Weg stromaufwärts der Überlagerungslinse 390 eingestellt. Die Position des Beleuchtungsbereichs des Flüssigkristall-Lichtventils wird effizient eingestellt und der Einstellvorgang selbst ist nicht zeitaufwendig. Ein Fehler des Montagewinkels der Reflektionsfläche des Reflektionsspiegels im optischen Weg für jeden Farbstrahl ist auch ein Faktor, welcher zu einer Verschiebung des Beleuchtungsbereichs der Flüssigkristalleinrichtung durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 von dem Bildformungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung beiträgt. Der Montagewinkel jedes Reflektionsspiegels bezüglich der optischen Achse beträgt 45° und wenn dieser Winkel einer Abweichung unterliegt, so wird der Beleuchtungsbereich, wie in 7(A) und 7(B) gezeigt, verformt und der Beleuchtungsbereich wird teilweise aus dem Bildformungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung heraus projiziert. Wenn der Beleuchtungsbereich auf diese Weise verformt wird, so werden die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite des Beleuchtungsbereichs unausgeglichen und es kann sogar der durch die Verwendung der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 gebotene Vorteile verloren gehen.
Bei der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 können die Winkel der Reflektionsflächen der Reflektionsspiegel 943, 972 in den optischen Wegen der jeweiligen Farbstrahlen bezüglich der einfallenden Lichtachsen um die Achsen, welche senkrecht zu den Ebenen liegen, in welchen die einfallende Lichtachse und die reflektierte Lichtachse liegen (in der Richtung des Pfeils in 9), feineingestellt werden. Die Montageposition der zwischen den Reflektionsspiegeln 943, 972 angeordneten Zwischenlinse 973 kann vertikal nach oben oder nach unten und horizontal nach links oder nach rechts eingestellt werden. Als Mechanismus zum Einstellen des Montagewinkels jedes Reflektionsspiegels ist der unter Bezugnahme auf 8 beschriebene Winkeleinstellmechanismus verfügbar und als Mechanismus zum Einstellen der Montageposition der Zwischenlinse 973 ist der unter Bezugnahme auf 6 beschriebene Linsenmontageposition-Einstellmechanismus verfügbar.
(Zweite Abwandlung)
In den vorhergehenden Ausführungsformen sind die Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B Lichtventile vom Transmissionstyp und die vorliegende Erfindung kann ebenso angewendet werden auf eine Positionsanzeigevorrichtung, welche eine Flüssigkristalleinrichtung vom Reflektionstyp einsetzt. Es wird nun ein Beispiel der Projektionsanzeigevorrichtung diskutiert, welcher ein Lichtventil vom Reflektionstyp statt eines Lichtventils vom Transmissionstyp einsetzt. In einer Projektionsanzeigevorrichtung 3000 dieser Ausführungsform sind Komponenten, welche den unter Bezugnahme auf 9 und 10 bei der zuvor erwähnten Projektionsanzeigevorrichtung 2000 beschriebenen Komponenten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung dieser wird nicht wiederholt.
11 ist ein allgemeines Diagramm, welches den Hauptabschnitt der Projektionsanzeigevorrichtung 3000 dieser Ausführungsform zeigt. 11 ist eine Querschnittsansicht des zweiten optischen Elements 300 entlang der XY-Ebene.
Der Polarisationsstrahlenteiler 400 ist aus einem Prisma 401 gebildet, welches eine Polarisationslicht-Reflektionsfläche 401 aufweist, die einen s-polarisierten Lichtstrahl unter 45° mit Bezug auf die XZ-Ebene in 11 reflektiert und einem p-polarisierten Lichtstrahl den Durchgang erlaubt. Da die aus dem zweiten optischen Element 300 austretenden Lichtstrahlen die Lichtstrahlen mit nahezu einer einzelnen Polarisationsrichtung sind, werden nahezu alle Lichtstrahlen reflektiert oder durch den Polarisationsstrahlenteiler 400 durchgelassen. In dieser Ausführungsform sind die aus dem zweiten optischen Element 300 austretenden Lichtstrahlen s-polarisierte Lichtstrahlen und die polarisierten Lichtstrahlen werden durch eine s-Polarisationslichtstahl-Reflektionsfläche 401 im rechten Winkel umgelenkt, werden in eine Prismeneinheit 500, an welche ein dichroitischer Film in gekreuzter Konfiguration geklebt ist, eingeleitet und in drei Farbkomponenten R, G und B aufgegeilt. Das Licht der aufgeteilten Farbkomponenten wird jeweils auf die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B gerichtet, welche entlang von drei Seiten des dichroitischen Prismas 500 angeordnet sind. Die in die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B eingeführten Lichtstrahlen werden dort moduliert.
12 zeigt ein Beispiel der Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B. Die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B sind Aktiv-Matrix-Flüssigkristalleinrichtungen, in welcher Pixel in einer Matrix angeordnet sind, wobei TFT-Schaltelemente mit jedem Pixel verbunden sind und eine Flüssigkristallschicht 620 ist zwischen einem Paar von Substraten 610, 630 angeordnet. Das Substrat 610 ist aus Silicium hergestellt und weist eine Quelle 611 und eine Senke 616 auf. Außerdem ausgebildet auf dem Substrat 610 sind eine Quellenelektrode 612 und eine Abzugselektrode 617, beide hergestellt aus Aluminiumschichten, ein Kanal aus Siliciumdioxid 613, eine Abzugselektrode aus einer Siliciumschicht 614 und einer Tantalschicht 615, eine Zwischenisolationsschicht 618 sowie eine Reflektionspixelelektrode 619 aus einer Aluminiumschicht. Die Abzugselektrode 617 und die Reflektionspixelelektrode 619 sind durch ein Kontaktloch H elektrisch verbunden. Da die Reflektionspixelelektrode 619 lichtundurchlässig ist, ist die Zwischenisolationsschicht 618 über die Steuerelektrode, die Quellenelektrode 612 und die Abzugselektrode 617 geschichtet. Da der Abstand zwischen benachbarten Pixelelektroden 619 ziemlich klein ausgelegt ist, wird ein großes Blendenverhältnis der Einrichtung ermöglicht und das projizierte Bild wird heller. Außerdem ist in dieser Ausführungsform eine Haltekapazität, gebildet durch die Senke 616, eine Siliciumdioxidschicht 613', eine Siliciumschicht 614' und eine Tantalschicht 615' ausgebildet.
Das gegenüberliegende Substrat 630 weist an seiner der Flüssigkristallschicht 620 zugewandten Seite eine Gegenelektrode 631 aus ITO (Indium Tin Oxide) (Indiumzinnoxid) und an der anderen Seite eine Anti-Reflektionsschicht 632 auf. Als Flüssigkristallschicht 620 wird in dieser Ausführungsform ein superhomöotropischer Typ verwendet, in welchem Flüssigkristallmoleküle 621 bei nicht angelegter Spannung (AUS) vertikal orientiert sind und bei angelegter Spannung (EIN) um 90° drehen. Wie in 11 gezeigt, werden die s-polarisierten Lichtstrahlen bei nicht angelegter Spannung (AUS) von dem Polarisationsstrahlenteiler 400 in die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B eingeführt, werden zu dem Polarisationsstrahlenteiler 400 ohne Veränderung der Polarisationsrichtung von dem Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B zurückgeführt und werden durch die s-Polarisationslichtstrahl-Reflektionsfläche 401 reflektiert, ohne die Projektionslinseneinheit 6 zu erreichen. Bei angelegter Spannung (EIN) werden die vom Polarisationsstrahlenteiler 400 zu den Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B geführten Polarisationslichtstrahlen in p-polarisierte Lichtstrahlen umgewandelt, deren Polarisationsrichtung durch die Drehung der Flüssigkristallmolekülen 621 gedreht wurde, laufen durch die s-Polarisationslichtstrahl-Reflektionsfläche 401 und werden dann mittels der Projektionslinseneinheit 6 auf den Schirm 100 projiziert.
Zu 11 zurückkehrend wird die Funktionsweise der Projektionsanzeigevorrichtung 3000 diskutiert. Die durch die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B modulierten Lichtstrahlen werden durch die Prismeneinheit 500 synthetisiert und dann mittels des Polarisationsstrahlenteilers 400 und der Projektionslinseneinheit 6 auf den Schirm 100 projiziert.
Bei der Projektionsanzeigevorrichtung 3000 wird der Beleuchtungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 wieder auf ihre angemessene Position und Form eingestellt, indem ermöglicht wird, dass die Montageposition der Überlagerungslinse 390, welche an der Seite der Austrittsfläche des zweiten optischen Elements 300, das den Polarisationsumwandlungsblock 20 in der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 bildet, angeordnet ist, vertikal nach oben oder nach unten und horizontal nach links oder nach rechts einstellbar ist. Der Positionseinstellmechanismus, Verfahren und Vorteile bleiben gegenüber den bereits in Verbindung mit der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 beschriebenen unverändert. Neben den Vorteilen, die der Einstellung des Beleuchtungsbereichs zugeschrieben werden, bietet die Projektionsanzeigevorrichtung 3000 dieselben anderen Vorteile wie die beiden vorhergehenden Projektionsanzeigevorrichtungen und bietet ferner den folgenden Vorteil. Da die Farben trennenden Mittel und die Farben synthetisierenden Mittel in derselben Prismeneinheit integriert sind, wird die Länge des optischen Wegs wesentlich verkürzt. Das große Blendenverhältnis der Flüssigkristalleinrichtung minimiert den Lichtverlust. Somit wird ohne Verwendung einer Linse großer Blende ein helles projiziertes Bild erhalten. Durch das erste optische Element und das zweite optische Element werden gleichmäßige polarisierte Lichtstrahlen ohne Beleuchtungsabweichungen erhalten, wodurch eine gleichmäßige Qualität des Anzeigebereichs und des gesamten Projektionsschirmbereichs erreicht wird und ein extrem helles projiziertes Bild resultiert. Obwohl in dieser Ausführungsform als Reflektionsmodulationsmittel die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B verwendet werden, können Reflektionsmodulationsmittel eines nicht flüssigkristallinen Typs verwendet werden und der Aufbau, die Materialien jedes Elements und die Betriebsart der Flüssigkristallschicht 620 sind nicht auf die bereits beschriebenen beschränkt.
Wenn ein den Polarisationsstrahlenteiler 400 bildendes Prisma 403 und ein die Prismeneinheit 500 bildendes Prisma 501 in einem einzelnen Prisma integriert sind, so wird ein Lichtverlust, welcher an der Grenze zwischen diesen auftritt, vermieden und die Ausnutzung von Licht wird gesteigert.
(Dritte Abwandlung)
Obwohl die obigen drei vorhergehenden Beispiele in Verbindung mit den Feineinstellmechanismen der optischen Elemente in den Projektionsanzeigevorrichtungen zum Projizieren eines Farbbilds diskutiert wurden, können diese Feineinstellmechanismen ebenso gut auf Projektionsanzeigevorrichtungen zum Projizieren eines monochromen Bildes angewandt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konstruktion des optischen Systems beschränkt und Abwandlungen der Konstruktion fallen immer noch in den Bereich der vorliegenden Erfindung. Neben dem oben beschriebenen Projektionstyp, bei welchem ein Bild von der Betrachterseite des Schirms aus auf den Schirm projiziert wird, ist ein Rückprojektionstyp zum Projizieren eines Bildes von der der Betrachterseite entgegen gesetzten Seite aus auf den Schirm verfügbar. Die vorliegende Erfindung ist auf diese Rückprojektions- Anzeigevorrichtung angewandt.
(Vorteile)
Wie bereits beschrieben, ermöglicht die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung, dass die Montageposition der Überlagerungsmittel zum Überlagern einer Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen auf dem Bildformungsbereich der Modulationsmittel einstellbar ist. Wenn die Reflektionsmittel in dem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und den Modulationsmitteln angeordnet sind, so wird der Montagewinkel der Reflektionsmittel einstellbar vorgesehen. Da die Position des Beleuchtungsbereichs aus Beleuchtungslicht, welches die Modulationsmittel beleuchtet, fein eingestellt wird, wird der Beleuchtungsbereich so positioniert, dass er stets die Bildformungsmittel (Bildformungsbereich) der Modulationsmittel einschließt.
Die obige Anordnung vermeidet die Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bildformungsbereich zu setzen, um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs aus dem Bildformungsbereich der Modulationsmittel abzudecken. Die Ausnutzung des Beleuchtungslichts wird somit gesteigert und die Helligkeit des projizierten Bildes wird erhöht. Da der Beleuchtungsbereich durch das Beleuchtungslicht so positioniert wird, dass er den Bildformungsbereich enthält, wird kein Schatten um das projizierte Bild erzeugt.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Montageposition der Überlagerungsmittel, welche eine optische Komponente ist, die den Beleuchtungsbereich der Modulationsmittel hauptsächlich bestimmt, fein eingestellt wird, wird die Einstellung der Position des Beleuchtungsbereichs somit unter Berücksichtigung der Montagefehler von optischen Komponenten (optischen Elementen) vor den Überlagerungsmitteln (Strom aufwärts der Überlagerungsmittel) durchgeführt. Die Position des Beleuchtungsbereichs der Modulationsmittel wird einfach und effizient eingestellt.
Die oben beschriebenen polarisationsempfindlichen optischen Elemente können natürlich in ihren Polarisationscharakteristiken von s-Polarisation nach p-Polarisation und andersherum vertauscht sein.
Die vorstehende Beschreibung ist nur beispielhaft und der Fachmann wird erkennen, dass Abwandlungen ausgeführt werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, welche durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Ein Projektor (1000), umfassend: eine Lichtquelle (8); Modulationsmittel (925R, 925G, 925B) zum Modulieren eines durch die Lichtquelle emittierten Lichtstrahls; Projektionsmittel (6) zum Vergrößern und Projizieren des modulierten Lichtstrahls von den Modulationsmitteln auf eine Projektionsfläche (100); ein optisches Element (921, 922), welches in einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und den Modulationsmitteln angeordnet ist, um den von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahl in eine Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen zu teilen; und eine Überlagerungslinse (930) zum Übereinanderlagern jedes der geteilten Zwischenlichtstrahlen von dem optischen Element auf einem Bildformungsbereich der Modulationsmittel, gekennzeichnet durch einen Einstellmechanismus (700) zum Einstellen der Montageposition der Überlagerungslinse in einer zu seiner optischen Achse orthogonalen Richtung.
Projektor (2000) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Polarisationsumwandlungseinheit (320, 380), wobei die Überlagerungslinse die von der Polarisationsumwandlungseinheit ausgegebenen Lichtstrahlen überlagert, wobei die Polarisationsumwandlungseinheit in der Nähe einer Position angeordnet ist, wo die Zwischenlichtstrahlen zusammengeführt werden, jeden der geteilten Zwischenlichtstrahlen von dem optischen Element in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl trennt, die Polarisationsrichtung des einen aus p-polarisiertem Lichtstrahl und s-polarisiertem Lichtstrahl mit der Polarisationsrichtung des anderen aus p-polarisiertem Lichtstrahl und s-polarisiertem Lichtstrahl ausrichtet sowie die resultierenden Lichtstrahlen ausgibt.
Projektor nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend Reflektionsmittel (943, 972) im optischen Weg zwischen der Lichtquelle und den Modulationsmitteln, wobei der Montagewinkel der Reflektionsmittel bezüglich einer einfallenden optischen Achse einstellbar ist.
Projektor nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: ein Farben trennendes optisches System 924 zum Trennen eines Ausgabelichts (W) von der Überlagerungslinse in Farbenlichtstrahlen (R, G, B); eine Mehrzahl von Modulationsmitteln zum Modulieren der durch das Farben trennende optische System getrennten Farblichtstrahlen; ein Farben synthetisierendes optisches System (910) zum Synthetisieren der durch die Mehrzahl von Modulationsmitteln jeweils modulierten Farblichtstrahlen, wobei der synthetisierte modulierte Lichtstrahl von dem Farben synthetisierenden optischen System mittels der Projektionsmittel vergrößert und auf die Projektionsfläche projiziert wird; und Reflektionsmittel (943, 972), welche in einem optischen Weg zwischen dem Farben trennenden optischen System und wenigstens einem der Mehrzahl von Modulationsmitteln angeordnet sind, wobei der Montagewinkel der Reflektionsmittel bezüglich einer einfallenden optischen Achse einstellbar ist.
Projektor nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Reflektionsmittel eine Mehrzahl von Reflektionsspiegeln umfassen und der Montagewinkel des den Modulationsmittels am nächsten angeordneten Reflektionsspiegels einstellbar ist.
Projektor nach Anspruch 5, wobei die Modulationsmittel Reflektions-Modulationsmittel (600R, 600G, 600B) sind und das Farben trennende optische System sowie das Farben synthetisierende optische System im selben optischen System (400) integriert sind.
Projektor nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Einstellmechanismus umfasst: einen ersten Einstellmechanismus zum Einstellen der Montageposition der Überlagerungslinse in einer ersten, zu einer optischen Achse (1a) orthogonalen Richtung; und einen zweiten Einstellmechanismus zum Einstellen der Montageposition der Überlagerungslinse in einer zweiten, sowohl zur optischen Achse als auch zur ersten Richtung orthogonalen Richtung.
Projektor nach Anspruch 7, wobei der Einstellmechanismus umfasst: eine Basiseinstellplatte (720); eine erste Einstellplatte (730), welche relativ zu der Basiseinstellplatte in der ersten Richtung verschiebbar beweglich ist; und eine zweite Einstellplatte (740), welche relativ zu der ersten Einstellplatte in der zweiten Richtung verschiebbar beweglich ist.
Projektor nach Anspruch 8, wobei der Einstellmechanismus einen ersten Rutschschutzmechanismus (724, 734), welcher die erste Einstellplatte daran hindert, in der zweiten Richtung zu verrutschen, sowie einen zweiten Rutschschutzmechanismus (737, 747) umfasst, der die zweite Einstellplatte daran hindert, in der ersten Richtung zu verrutchen.
Projektor nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Überlagerungslinse an der zweiten Einstellplatte befestigt ist.