DE69733504T2

DE69733504T2 - Verfahren zur Justage von Elementen in einem Projektor mit Flüssigkristall-Lichtmodulatoren

Info

Publication number: DE69733504T2
Application number: DE69733504T
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: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2017-08-16
Also published as: EP1357416B1; DE69725401T2; USRE38084E1; KR19980018733A; US6000802A; KR100742101B1; EP0825472A2; EP0825472B1; DE69725401D1; JPH10115803A; US5865521A; DE69733504D1; CN1129807C; USRE41680E1; EP1357416A3; JP3473335B2; CN1175707A; TW358892B; USRE39702E1; EP1357416A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp, die einen ausgehenden Lichtstrahl von einer Lichtquelle als Reaktion auf ein Videosignal unter Verwendung eines Moduliermittels, wie eines Flüssigkristalllichtmodulators oder dergleichen, moduliert und den modulierten Lichtstrahl vergrößert und durch eine Projektionslinse auf einen Schirm projiziert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Konstruktion der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp, die einen Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels, wie eines Flüssigkristalllichtmodulators, in einem richtigen Zustand beleuchtet.
Eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp jener Art, die einen modulierten Lichtstrahl als Reaktion auf ein Videosignal unter Verwendung eines Flüssigkristalllichtmodulators moduliert und den modulierten Lichtstrahl vergrößert und auf einen Schirm projiziert, ist zum Beispiel in der Ungeprüften Japanischen Patenschrift 3111806, die EP 0 395 156 oder US 5 098 184 entspricht, offenbart. Unter Bezugnahme auf 13 umfasst die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp, die in der Offenbarung angeführt ist, ein optisches Integratorsystem 923 mit zwei Linsenplatten 921 und 922 zum gleichförmigen Beleuchten des Bilderzeugungsbereichs eines Flüssigkristalllichtmodulators 925, als Moduliermittel, mit Licht von einer Lichtquelle.
Wie in 13 dargestellt, wird ein einzelner Lichtstrahl, der von einer Lichtquellenlampe 8 ausgestrahlt wird, durch Linsen 921a, die die erste Linsenplatte 921 bilden, in eine Vielzahl von Zwischenlichtstrahlen geteilt, und durch Linsen 922a, die die zweite Linsenplatte 922 bilden, auf dem Flüssigkristalllichtmodulator 925 überlagert.
In der in 13 dargestellten Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp verringert sich die Helligkeit eines Bildes, das auf den Schirm projiziert wird, oder das projizierte Bild erhält einen umrahmenden Schatten, wenn der Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators 925 nicht exakt beleuchtet wird. Zur Lösung dieses Problems wird, wie in 14 dargestellt, ein bestimmter Rand M um den Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators 925 bereitgestellt, so dass Positionierungsgenauigkeiten des Flüssigkristalllichtmodulators 925 und der Linsenplatten 921, 922, die das optische Integratorsystem 923 bilden, die Positionierungsfehler in den Brennpunkten der Linsen 921a, 922a der Linsenplatten und die Positionierungsgenauigkeiten der übrigen optischen Systeme, die in einer optischen Achse angeordnet sind, möglich sind. Insbesondere ist der Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators 925 so bemessen, dass er deutlicher kleiner als ein Beleuchtungsbereich B des ausgehenden Lichts von der Lichtquelle ist, und selbst wenn der Beleuchtungsbereich B vertikal nach oben oder nach unten oder horizontal nach links oder rechts versetzt ist, abhängig von der gesamten Positionierungsgenauigkeit der obengenannten Komponenten, ist der Bilderzeugungsbereich A so konzipiert, dass er in dem Beleuchtungsbereich B gehalten wird. Mit dieser Anordnung werden der umrahmende Schatten um das projizierte Bild und die Abnahme in der Helligkeit des projizierten Bildes vermieden. Zur Behebung eines starken Ausmaßes eines Positionsfehlers der Komponenten wird der Rand M einfach so eingestellt, dass er entsprechend verbreitert ist.
Zur Erhöhung der Helligkeit eines projizierten Bildes muss die Effizienz der Lichtnutzung, das den Flüssigkristalllichtmodulator 925 beleuchtet, erhöht werden. Wenn der Rand M vergrößert ist, um Fehler der Komponenten auszugleichen, sinkt die Lichtnutzungseffizienz, wodurch das projizierte Bild verdunkelt wird. Unter diesem Gesichtspunkt ist die Breite des Randes, der um den Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators gebildet wird, vorzugsweise gering. Ein schmaler Rand wiederum versetzt den Beleuchtungsbereich von dem Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators, wodurch möglicherweise ein Schatten erscheint, der das projizierte Bild umrahmt.
Ein Projektor, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 spezifiziert, ist aus EP 0 646 828 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Projektors bereitzustellen, wodurch eine erhöhte Bildhelligkeit ohne Schatten um ein projiziertes Bild erhalten wird, während ein schmaler Rand um den Bilderzeugungsbereich eines Flüssigkristalllichtmodulators vorhanden ist.
In einem ersten Aspekt stellt diese Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Projektors bereit, das die Schritte von Anspruch 1 umfasst.
Mit diesem Verfahren erhöht die vorliegende Erfindung die Nutzungseffizienz des Beleuchtungslichts, das das Moduliermittel beleuchtet, wodurch ein projiziertes Bild heller wird. Selbst wenn der Rand um den Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels verschmälert wird, ist der Beleuchtungsbereich relativ zu dem Moduliermittel feinjustiert, so dass der Bilderzeugungsbereich in dem Beleuchtungsbereich gehalten wird, und das projizierte Bild somit keinen umrahmenden Schatten aufweist, der einem Versatz zwischen dem Bilderzeugungsbereich und dem Beleuchtungsbereich zugeschrieben wird.
Sobald die Komponenten des optischen Systems montiert sind, wird der Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels von dem optischen Element und dem Überlagerungsmittel beleuchtet, und wenn der Beleuchtungsbereich von dem Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels versetzt ist, wird das Überlagerungsmittel feinjustiert, so dass der Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels vollständig in dem Beleuchtungsbereich enthalten ist. Unter Berücksichtigung des Versatzes zwischen dem Beleuchtungsbereich und dem Bilderzeugungsbereich, der dem Positionierfehler der optischen Komponenten zuzuschreiben ist, wird der Rand, der um den Umfang des Bilderzeugungsbereichs des Moduliermittels gebildet wird, verschmälert.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Befestigungsposition des Überlagerungsmittels, das eine optische Komponente ist, die vorwiegend den Beleuchtungsbereich des Moduliermittels bestimmt, feinjustiert ist, wird die Position des Beleuchtungsbereichs des Moduliermittels leicht und effizient justiert. Die Justierung der Position des Beleuchtungsbereichs wird somit unter Berücksichtigung des gesamten Montagefehlers der optischen Komponenten (optischen Elemente) vor dem Überlagerungsmittel (stromaufwärts des Überlagerungsmittels in dem Lichtweg) durchgeführt.
Da die Vielzahl geteilter Zwischenlichtstrahlen schließlich auf einem einzigen Beleuchtungsbereich durch das Überlagerungsmittel überlagert und dann abgegeben wird, wird ein polarisierter Lichtstrahl mit konstanter Helligkeit, ohne Variationen in der Beleuchtungsstärke, als Beleuchtungslicht erhalten, selbst wenn ein einfallender Lichtstrahl eine große Lichtstärkenverteilung in seinem Querschnitt hat. Ein polarisierter Lichtstrahl konstanter Helligkeit ohne Variationen in der Beleuchtungsstärke wird als Beleuchtungslicht erhalten, wenn der einfallende Lichtstrahl eine gleichförmige Lichtstärke hat, wenn der Zwischenlichtstrahl nicht in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl wegen der Spektraleigenschaften geteilt werden kann, oder wenn die Lichtstärke und die Spektraleigenschaften sich im Laufe der Ausrichtung der Polarisationsrichtungen beider polarisierter Lichtstrahlen ändern.
Die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung stellt ein besonders helles projiziertes Bild bereit, das auf der gesamten Anzeigefläche oder Projektionsfläche gleichmäßig und hell ist.
In dem optischen System der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp kann ein Reflexionsmittel zum Beugen eines Lichtwegs in dem Lichtweg, der sich von der Lichtquelle zu dem Moduliermittel erstreckt, bereitgestellt sein. Wenn ein Fehler in dem Befestigungswinkel des Reflexionsmittels auftritt, kann der Beleuchtungsbereich von dem Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels versetzt sein. Der Befestigungswinkel des Reflexionsmittels, das in einer solchen Position angeordnet ist, ist vorzugsweise in Bezug auf die optische Achse der Eintrittsfläche justierbar.
Die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung wird bei einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp zum Projizieren eines Farbbildes angewendet. Insbesondere wird die vorliegende Erfindung bei einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp angewendet, die ein optisches Farbtrennsystem zum Trennen eines von dem Überlagerungsmittel ausgehenden Lichtstrahls in Farblichtstrahlen, eine Vielzahl von Moduliermitteln zum Modulieren der Farblichtstrahlen, die von dem optischen Farbtrennsystem getrennt wurden, ein optisches Farbsynthetisierungssystem zum Synthetisieren der Farblichtstrahlen, die jeweils von der Vielzahl von Moduliermitteln moduliert wurden, umfasst, wobei der synthetisierte, modulierte Lichtstrahl von dem optischen Farbsynthetisierungssystem vergrößert und über das Projektionsmittel auf die Projektionsfläche projiziert wird.
In der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp zum Projizieren eines Farbbildes kann ein Reflexionsmittel in einem Lichtweg zwischen dem optischen Farbtrennsystem und mindestens einem der Vielzahl von Moduliermitteln angeordnet sein. Abhängig vom Befestigungswinkel des Reflexionsmittels kann der Beleuchtungsbereich versetzt sein, und das Reflexionsmittel ist vorzugsweise in seinem Befestigungswinkel in Bezug auf die optische Achse der Eintrittsfläche justierbar.
Das Reflexionsmittel, das dem Moduliermittel am nächsten angeordnet ist, das in seinem Befestigungswinkel justierbar bleibt, ist auch vom Standpunkt des Zusammenbauens der Vorrichtung und der Positionseinstellung des Beleuchtungsbereichs relativ zu dem Moduliermittel vorteilhaft.
Wenn das Moduliermittel ein Moduliermittel vom Reflexionstyp ist, und das optische Farbtrennsystem und das optische Farbsynthetisierungssystem in dasselbe optische System integriert sind, wird die Längs des Lichtweges verkürzt und eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp mit kompaktem Design erhalten.
Damit die Befestigungsposition des Überlagerungsmittels in der ersten Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung justierbar wird, ist ein Einstellmechanismus bereitgestellt. Als Einstellmechanismus wird eine Struktur angesehen, die aus einem ersten Einstellmechanismus zum Justieren der Befestigungsposition des Überlagerungsmittels in eine erste Richtung, die orthogonal zu einer optischen Achse liegt, und einem zweiten Einstellmechanismus zum Justieren der Befestigungsposition des Überlagerungsmittels in eine zweite Richtung, die orthogonal sowohl zu der optischen Achse als auch zu der ersten Richtung liegt, konstruiert ist.
Zur Ausführung eines solchen Einstellmechanismus sind eine Basisjustierplatte, eine erste Justierplatte, die in die erste Richtung relativ zu der Basisjustierplatte verschiebbar ist, und eine zweite Justierplatte, die in die zweite Richtung relativ zu der ersten Justierplatte verschiebbar ist, bereitgestellt. Mit diesem Mechanismus wird die Befestigungsposition des Überlagerungsmittels unabhängig in einzelnen Richtungen eingestellt (in die erste und zweite Richtung).
Die Befestigungsposition des Überlagerungsmittels ist schwierig einzustellen, wenn die erste Justierplatte in die zweite Richtung versetzt ist, während die zweite Justierplatte in die zweite Richtung verschoben ist, oder wenn die zweite Justierplatte in die erste Richtung versetzt ist, während die erste Justierplatte in die erste Richtung verschoben ist. Aus diesem Grund umfasst der Einstellmechanismus vorzugsweise einen ersten Anti-Rutschmechanismus, der verhindert, dass die erste Justierplatte in die zweite Richtung rutscht, und einen zweiten Anti-Rutschmechanismus, der verhindert, dass die zweite Justierplatte in die erste Richtung rutscht. Mit diesem Anti-Rutschmechanismus wird das obengenannte Problem gelöst, und die Befestigungsposition des Überlagerungsmittels wird leicht und exakt eingestellt. Wenn der Einstellmechanismus, der die erste und zweite Justierplatte enthält, verwendet wird, kann das Überlagerungsmittel an der zweiten Justierplatte befestigt sein.
Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Figuren beschrieben, in welchen:
1 eine Außenansicht der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung ist.
2(A) eine allgemeine Draufsicht ist, die die Innenstruktur der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp zeigt.
2(B) eine Schnittansicht der Vorrichtung ist.
3 eine Draufsicht ist, die eine optische Einheit und eine Projektionslinseneinheit im demontierten Zustand zeigt.
4 eine allgemeine Ansicht des optischen Systems ist, das in der optischen Einheit zusammengebaut wird.
5 das Verhältnis zwischen einem Beleuchtungsbereich und einem Flüssigkristalllichtmodulator in einem optischen Integratorsystem zeigt.
6 einen Einstellmechanismus für die Linsenbefestigungsposition zeigt.
7 eine erklärende Ansicht ist, die die Beleuchturgsbereiche des optischen Integratorsystems durch die Reflexionsfläche eines Reflexionsmittels zeigt.
8(A) bis 8(C) den Mechanismus zum Feinjustieren des Befestigungswinkels des Reflexionsspiegels zeigen.
8(A) eine erklärende Ansicht der Halterungsplatte ist.
8(B) eine Draufsicht auf den Feineinstellmechanismus ist.
8(C) eine Querschnittsansicht des Feineinstellmechanismus ist.
9 eine allgemeine Draufsicht ist, die das optische System eines anderen Beispiels der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung zeigt.
10(A) eine perspektivische Ansicht ist, die eine Polarisationstrenneinheitenanordnung von 7 zeigt.
10(B) eine erklärende Ansicht ist, die den Trennungsprozess eines Polarisationslichtstrahls durch die Polarisationstrenneinheitenanordnung zeigt.
11 eine allgemeine Draufsicht ist, die das optische System eines anderen Beispiels der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 eine erklärende Ansicht ist, die den Betrieb der Flüssigkristallvorrichtung vom Reflexionstyp von 9 zeigt.
13 eine allgemeine Ansicht des optischen Systems einer typischen Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp ist, die mit einem optischen Integratorsystem ausgestattet ist.
14 eine erklärende Ansicht ist, die das Verhältnis zwischen einem Beleuchtungsbereich und einem Bilderzeugungsbereich in einem Flüssigkristalllichtmodulator zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung besprochen.
1 ist eine Außenansicht der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 nimmt rote, blaue und grüne Lichtstrahlen von einem Licht, das von einer Lichtquelle ausgestrahlt wird, durch ein optisches Integratorsystem und ein optisches Farbtrennsystem auf, führt jeden Farblichtstrahl zu einem Flüssigkristalllichtmodulator, der jeweils einer Farbe entsprechend angeordnet ist, moduliert ihn dort in Übereinstimmung mit einem Farbvideosignal, synthetisiert die modulieren Lichtstrahlen für die drei Farben durch ein optisches Farbsynthetisierungssystem, und vergrößert dann das synthetisierte Farbbild und projiziert es auf einen Projektionsschirm.
Wie in 1 dargestellt, hat die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 ein rechteckiges parallelflaches Außengehäuse 2, und das Außengehäuse 2 umfasst im Prinzip ein oberes Gehäuse 3, ein unteres Gehäuse 4 und ein vorderes Gehäuse 5, das die Vorderseite der Vorrichtung bildet. Der vordere Abschnitt einer Projektionslinseneinheit 6 ragt aus der Mitte des vorderen Gehäuses 5 heraus.
2 zeigt das Positionsverhältnis der Komponenten im Inneren des äußeren Gehäuses 2 der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000. Wie dargestellt, ist eine Stromversorgungseinheit 7 in dem hinteren Abschnitt im Inneren des äußeren Gehäuses 2 untergebracht. Vor der Stromversorgungseinheit 7 ist eine Lichtquellenlampeneinheit 8 angeordnet. Eine optische Einheit 9 ist auch vorne angeordnet. Die Projektionslinseneinheit 6 ist mit ihrem Basisendabschnitt an der vorderen Mitte der optischen Einheit 9 befestigt.
An einer Seite der optische Einheit 9 ist eine Schnittstellenplatte 11 mit einer Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung angeordnet, die sich von der Vorderseite zu der Rückseite in dem Gehäuse erstreckt, und eine Videoplatte 12 mit einer Videosignalverarbeitungsschaltung erstreckt sich parallel zu der Schnittstellenplatte 11. Eine Steuerplatte 13 zum Antreiben und Steuern der Vorrichtung ist über der Lichtquellenlampeneinheit 8 und der optischen Einheit 9 befestigt. Lautsprecher 14R, 14L sind an der linken vorderen beziehungsweise rechten vorderen Ecke in der Vorrichtung eingebaut.
Ein Sauggebläse 15A zur Kühlung ist in der Mitte der oberen Fläche der optischen Einheit 9 angeordnet, und ein zirkulierendes Gebläse 15B zur Erzeugung einer zirkulierenden Kühlluft ist in der Mitte der unteren Seite der optischen Einheit 9 angeordnet. Ferner ist ein Abluftgebläse 16 an der Rückseite der Lichtquellenlampeneinheit 8 positioniert und ist, von der Innenseite, einer Seite der Vorrichtung zugewandt. An einer Seite der Stromversorgungseinheit 7, nahe den hinteren Enden der Platten 11, 12 ist ein Hilfskühlgebläse 17 zum Ansaugen von Kühlluft von dem Sauggebläse 15A in die Stromversorgungseinheit 7 angeordnet.
Eine Floppy-Disk-Treibereinheit (FDD) 18 ist über der Stromversorgungseinheit 7 an der linken Seite der Vorrichtung angeordnet.
Optische Einheit und optisches System
3 zeigt die optische Einheit 9 und Projektionslinseneinheit 6 demontiert vom Gehäuse. Wie dargestellt, hat die optische Einheit 9 optische Elemente, mit Ausnahme einer Prismaeinheit 910, die ein Farbsynthetisiermittel darstellt, die zwischen einem oberen und unteren Lichtleiter 901, 902 angeordnet sind. Der obere Lichtleiter 901 und der untere Lichtleiter 902 sind an dem oberen Gehäuse 3 beziehungsweise unteren Gehäuse 4 unter Verwendung von Befestigungsschrauben angebracht. Der obere und untere Lichtleiter 901, 902 sind auch an den Seiten der Prismaeinheit 910 unter Verwendung von Befestigungsschrauben angebracht. Die Prismaeinheit 910 ist an der Innenseite einer druckgegossenen Kopfplatte 903 unter Verwendung von Befestigungsschrauben angebracht. Der Basisabschnitt der Projektionslinseneinheit 6 ist an die Vorderseite der Kopfplatte 903 geschraubt.
4 zeigt allgemein ein optisches System, das zu der optischen Einheit 9 zusammengebaut ist. Das optische System, das zu der optischen Einheit 9 zusammengebaut ist, wird unter Bezugnahme auf 4 besprochen. Das optische System dieser Ausführungsform umfasst eine Entladungslampe 81, ein Element, das die Lichtquellenlampeneinheit 8 bildet, und ein optisches Integratorsystem 923, das eine erste Linsenplatte 921 und eine zweite Linsenplatte 922 als gleichförmige optimale Beleuchtungselemente enthält. Das optische System umfasst ferner ein optisches Farbtrennsystem 924, das einen weißen Lichtstrom W, der von dem optischen Integratorsystem 923 ausgestrahlt wird, in rote, grüne und blaue Farblichtstrahlen R, G und B trennt, drei Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R, 925G und 925B, als Lichtmodulatoren zum Modulieren der entsprechenden Farblichtstrahlen, die Prismaeinheit 910 als optisches Farbsynthetisierungssystem zum Synthetisieren der modulierten Farblichtstrahlen, und die Projektionslinseneinheit 6 zum Vergrößern und Projizieren des synthetisierten Lichtstrahls auf die Oberfläche eines Schirms 100. Des Weiteren ist ein Lichtleitersystem 927 zum Leiten des blauen Lichtstrahls B von den Farblichtstrahlen, die durch das optische Farbtrennsystem 924 getrennt wurden, zu dem Flüssigkristalllichtmodulator 925B.
Eine Halogenlampe, Metall-Halogenlampe oder Xenonlampe kann als Entladungslampe 81 verwendet werden. Das gleichförmige optische Beleuchtungssystem 923 ist mit einem Reflexionsspiegel 931 versehen, der die mittlere optische Achse 1a des Lichts, das von dem optischen Integratorsystem 923 ausgestrahlt wird, zu der Vorderseite der Vorrichtung in einem rechten Winkel beugt. Die erste und zweite Linsenplatte 921, 922 sind senkrecht zu einer Überlagerungslinse 930 als Überlagerungsmittel angeordnet, wobei der Spiegel 931 dazwischenliegt.
Das von der Entladungslampe 81 ausgehende Licht wird in Form paralleler Lichtstrahlen von der Reflexionsfläche 821 eines Reflektors 82 reflektiert und zu der ersten Linsenplatte 921 geleitet, und dann werden die Lichtstrahlen als sekundäres Lichtquellenbild zu der Einfallsfläche jeder Linse geleitet, die die zweite Linsenplatte 922 bildet, und die sekundärer Lichtquellenbilder werden durch die Überlagerungslinse 930 auf zu beleuchtenden Objekten überlagert. Insbesondere werden die Bilderzeugungsbereiche der Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R, 925G und 925B beleuchtet.
Das optische Farbtrennsystem 924 umfasst einen blaugrünen dichroitischen Reflexionsspiegel 941, einen grünen dichroitischen Reflexionsspiegel 942 und einen Reflexionsspiegel 943. Der blaue Lichtstrahl B und der grüne Lichtstrahl G, die in dem weißen Lichtstrahl W enthalten sind, werden als zunächst im rechten Winkel von dem blaugrünen dichroitischen Reflexionsspiegel 941 zu dem grünen Reflexionsspiegel 942 reflektiert.
Der rote Lichtstrahl R geht durch den blaugrünen dichroitischen Reflexionsspiegel 941, wird im rechten Winkel vom stromabwärts liegenden Reflexionsspiegel 943 reflektiert, und zu der Prismaeinheit 910 über den Abgabeabschnitt 944 für den roten Lichtstrahl abgegeben. Nur der grüne Lichtstrahl G von den blauen und grünen Lichtstrahlen B und G, die vom Spiegel 941 reflektiert wurden, wird vom grünen Reflexionsspiegel 942 im rechten Winkel reflektiert und zu der Prismaeinheit 910 über den Abgabeabschnitt 945 für den grünen Lichtstrahl abgeben. Der blaue Lichtstrahl B, der durch den Spiegel 942 geht, wird zu dem Lichtleitersystem 927 über den Abgabeabschnitt 946 für den blauen Lichtstrahl abgegeben. In dieser Ausführungsform sind die Abstände von dem Abgabeabschnitt des weißen Lichtstrahls des optischen Integratorsystems 923 zu den Abgabeabschnitten 944, 945 beziehungsweise 946 in dem optischen Farbtrennsystem 924 jeweils gleich eingestellt.
Sammellinsen 951, 952 sind an den Ausgangsseiten der Abgabeabschnitte 944 beziehungsweise 945 für die roten und grünen Lichtstrahlen in dem optischen Farbtrennsystem 924 angeordnet. Diese Farblichtstrahlen von den entsprechenden Abgabeabschnitten werden daher durch die Sammellinsen 951, 952 parallel.
Die roten und grünen Lichtstrahlen R, G in ihrer parallelen Form werden in die Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R beziehungsweise 925G geleitet, wo sie moduliert werden, und jedem Farblichtstrahl wird eine Bildinformation verliehen. Insbesondere werden diese Lichtmodulatoren durch die Bildinformationen durch nicht dargestellten Antriebsmittel schaltungsgesteuert, und somit werden die hindurchgehenden Farblichtstrahlen moduliert. Es kann jedes bekannte Mittel als Antriebsmittel verwendet werden. Der blaue Lichtstrahl B wird andererseits über das Lichtleitersystem 927 zu dem Flüssigkristalllichtmodulator 925B geleitet, wo er gleichermaßen entsprechend den Bildinformationen moduliert wird. Die Lichtmodulatoren in dieser Ausführungsform können jene sein, die einen Polysilizium-TFT als Schaltelement verwenden.
Das Lichtleitersystem 927 umfasst eine Sammellinse 953, einen Eingangsreflexionsspiegel 971, einen Ausgangsreflexionsspiegel 972, eine Zwischenlinse 973, die zwischen dem Eingangsreflexionsspiegel 971 und dem Ausgangsreflexionsspiegel 972 angeordnet ist, und eine Sammellinse 954, die vor dem Flüssigkristallpaneel 925B angeordnet ist. Von den Längen der Lichtwege der Farblichtstrahlen von dem Abgabeabschnitt für den weißen Lichtstrahl in dem optischen Integratorsystem zu den entsprechenden Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R, 925G und 925B ist der blaue Lichtstrahl B der längste und somit erfährt der blaue Lichtstrahl einen maximalen Verlust. Durch die Anordnung des Lichtleitersystems 927 wird jedoch der Lichtverlust, den der blaue Lichtstrahl erfährt, begrenzt.
Die Farblichtstrahlen, die durch den entsprechenden Flüssigkristalllichtmodulator 925R, 925G und 925B moduliert wurden, werden in die Prismaeinheit 910 geleitet, wo sie synthetisiert werden. In dieser Ausführungsform stellt die Prismaeinheit 910 eines dichroitischen Prismas das optische Farbsynthetisierungssystem dar. Ein Farbbild, das hier synthetisiert wird, wird vergrößert und durch die Projektionslinseneinheit 6 an einer vorbestimmten Position auf den Schirm 100 projiziert.
Einstellmechanismus für den Beleuchtungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators
In der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1 dieser Ausführungsform wird der Beleuchtungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators 925, der durch das optische Integratorsystem 923 bestimmt wird, vertikal nach oben oder unten oder horizontal nach links oder rechts relativ zu dem Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators feinjustiert, wie in 5 dargestellt ist.
5(A) zeigt schematisch das Verhältnis zwischen dem Beleuchtungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators 925, der durch das optische Integratorsystem 923 bestimmt wird, und dem Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators 925. Unter Bezugnahme auf 5(A) ist die Projektionsfläche des Schirms 100 für gewöhnlich rechteckig, und der Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators 925 ist entsprechend rechteckig. Der Beleuchtungsbereich B (durch Phantomlinien dargestellt), der durch das optische Integratorsystem 923 bestimmt wird, ist ebenso rechteckig.
Wie zuvor beschrieben, ist der Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators 925 so bemessen, dass er deutlich kleiner als der Beleuchtungsbereich B ist. Mit anderen Worten, der Anzeigebereich A hat. einen Rand vorbestimmter Breite. Mit dem vorgesehenen Rand, ist der Bilderzeugungsbereich A kontinuierlich in dem Beleuchtungsbereich B enthalten, selbst wenn der Beleuchtungsbereich B in seiner Position augrund der Positionsfehler der ersten und zweiten Linsenplatte 921, 922 des optischen Integratorsystems 923 und der Überlagerungslinse 930 verschoben ist.
In dieser Ausführungsform kann die Überlagerungslinse 930 vertikal und horizontal in einer Ebene orthogonal zu der optischen Achse 1a durch den Positionseinstellmechanismus feinjustiert werden, wie mit Pfeilen dargestellt ist. Zum Beispiel werden Plattenfedern, die an dem oberen und unteren Lichtleiter 901, 902 angebracht sind, und Positionsstellschrauben als Positionseinstellmechanismus in Betracht gezogen.
6(A) bis 6(C) zeigen ein Beispiel eines Mechanismus zum vertikalen und horizontalen Feinjustieren der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930. 6(A) zeigt den Mechanismus zum Feinjustieren der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930, betrachtet von der stromaufwärtsliegenden Seite entlang dem Lichtweg. 6(B) zeigt eine Draufsicht auf den Mechanismus, das heißt, die Ansicht von der Seite des oberen Lichtleiters 901, und 6(C) zeigt den Mechanismus von einer Seite betrachtet. Ein Einstellmechanismus 700 für die Linsenbefestigungsposition, an dem die Überlagerungslinse 930 befestigt ist, ist mit einer unteren Basisplatte 710 versehen, die ihrerseits an den unteren Lichtleiter 902 geschraubt ist. Eine Linsenjustierbasisplatte (Basisjustierplatte) 720 ist an der unteren Basisplatte 710 derart befestigt, dass die Linsenjustierbasisplatte 720 orthogonal zu dem Lichtweg ist. Die Linsenjustierbasisplatte 720 hat eine vertikale Wand 721 und einen horizontalen Flansch 722, der sich von der Mitte der oberen Kante der vertikalen Wand 721 zu der stromaufwärtsliegenden Seite entlang dem Lichtweg (+Z-Richtung) erstreckt. Die vertikale Wand 721 stützt eine vertikale Linsenjustierplatte (erste Justierplatte) 730 parallel dazu. Die vertikale Linsenjustierplatte 730 hat untere Flansche 731a, 731b, die sich von ihrer unteren Kante zu der stromaufwärtsliegenden Seite entlang dem Lichtweg erstrecken, und einen oberen Flansch 732, der sich von der oberen Kante zu der stromaufwärtsliegenden Seite entlang dem Lichtweg erstreckt. Die unteren Flansche 731a, 731b der vertikalen Linsenjustierplatte 730 werden von einer Ausrichtungsfeder 735 an der unteren Basisplatte 710 gehalten, und der obere Flansch 721 wird von einer Stellschraube 736, die an dem oberen Flansch 722 der Linsenjustierbasisplatte 720 befestigt ist, nach unten gepresst. Durch Einstellen der Schraubtiefe der Stellschraube 736 wird die vertikale Linsenjustierplatte 730 relativ zu der Linsenjustierbasisplatte 720 vertikal nach oben oder unten verschoben (±Y-Richtungen).
Die vertikale Linsenjustierplatte 730 hat ein Paar von Schlitzen 734 in der Y-Richtung und die Linsenjustierbasisplatte 720 hat ein Paar von Fortsätzen 724, die jeweils in den Schlitzen 734 aufgenommen werden, als Anti-Rutschmechanismus, der verhindert, dass sich die vertikale Linsenjustierplatte 730 nach links und rechts (in die ±X-Richtungen) verschiebt, wenn die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 vertikal nach oben oder unten (±Y-Richtungen) unter Verwendung der Stellschraube 736 eingestellt wird.
Die vertikale Linsenjustierplatte 730 trägt eine horizontale Linsenjustierplatte (zweite Justierplatte) 740 parallel dazu. Die vertikale Linsenjustierplatte 730 hat ein Paar von Flanschen 733a, 733b an der linken und rechten Seite, die sich zu der stromaufwärtsliegenden Seite entlang dem Lichtweg erstrecken, während die horizontale Linsenjustierplatte 740 Seitenflansche 743a, 743b hat, die sich parallel zu den Seitenflanschen 733a beziehungsweise 733b erstrecken. Der Seitenflansch 743a der horizontalen Linsenjustierplatte 740 wird von einer Ausrichtungsfeder 745, die von dem Seitenflansch 733a zu dem Seitenflansch 743b gepresst wird, vorgespannt, während der Seitenflansch 743b von einer Stellschraube 746, die an dem Seitenflansch 733b befestigt ist, zu dem Seitenflansch 743a gepresst wird. Durch Einstellen der Schraubtiefe der Stellschraube 746 wird die horizontale Linsenjustierplatte 740 relativ zu der vertikalen Linsenjustierplatte 730 horizontal nach links oder rechts (in ±X-Richtungen) verschoben.
Die horizontale Linsenjustierplatte 740 hat ein Paar von Schlitzen 747 in die X-Richtung und die vertikale Linsenjustierplatte 730 hat ein Paar von Fortsätzen 737, die jeweils in den Schlitzen 747 aufgenommen werden, als Anti-Rutschmechanismus, der verhindert, dass sich die horizontale Linsenjustierplatte 740 vertikal nach oben und unten (in die ±Y-Richtungen) verschiebt, wenn die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 nach links oder rechts (±X-Richtungen) unter Verwendung der Stellschraube 746 justiert wird.
Die Überlagerungslinse 930 ist an der horizontalen Linsenjustierplatte 740 derart befestigt, dass sie im Allgemeinen den mittleren Abschnitt der horizontalen Linsenjustierplatte 740 einnimmt. In dieser Ausführungsform wird die Überlagerungslinse 930 an einem Teil ihres oberen Abschnitts von einer Klammer gehalten und an ihrem unteren Abschnitt an zwei Punkten durch Plattenfedern 752, die durch Schrauben 751 befestigt sind. Jede der drei Platten, die Komponenten sind, die den Einstellmechanismus 700 für die Linsenbefestigungsposition darstellen, nämlich die Linsenjustierbasisplatte 720, die vertikale Linsenjustierplatte 730 und die horizontale Linsenjustierplatte 740, ist mit einer Öffnung zum Leiten des Lichts von der Überlagerungslinse 930 zu dem optischen Farbtrennsystem versehen.
In dem Einstellmechanismus 700 für die Linsenbefestigungsposition werden die drei Platten, nämlich die Linsenjustierbasisplatte 720, die vertikale Linsenjustierplatte 730 und die horizontale Linsenjustierplatte 740, insgesamt an vier Punkten, zwei an ihrem oberen Abschnitt und zwei an ihrem unteren Abschnitt, von U-förmigen Justierplatten-Fixierungsfedern 755 gehalten. Aus diesem Grund wird die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 vertikal nach oben oder unten und horizontal nach links oder rechts justiert, während der Einstellmechanismus 700 für die Linsenbefestigungsposition an dem unteren Lichtleiter 902 fixiert bleibt. Die Linsenjustierbasisplatte 720 und die horizontale Linsenjustierplatte 740 sind jeweils mit Klebstoffaufnahmen 728, 748 an ihren oberen Abschnitten versehen, und sobald die Justierung der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 vollendet ist, wird ein Klebstoff in diese Aufnahmen durch Klebstoffaufbringungsöffnungen 904a, 904b (3) eingebracht, die in dem oberen Lichtleiter 901 gebildet sind, um die drei Platten zu binden und somit zu verhindern, dass die Überlagerungslinse 930 aus ihrer Befestigungsposition versetzt wird.
Die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 kann somit vertikal nach oben oder unten und horizontal nach links oder rechts feinjustiert werden, und wenn der Beleuchtungsbereich B horizontal von dem Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators 925 versetzt ist, wodurch der Bilderzeugungsbereich A teilweise unbeleuchtet bleibt, wie in 5(B) dargestellt, wird die Überlagerungslinse 930 in ihrer Position feinjustiert, indem die Stellschraube 764 festgezogen oder gelockert wird, um die Position des Beleuchtungsbereichs horizontal zu verschieben, bis der Bilderzeugungsbereich A korrekt in den Beleuchtungsbereich B gebracht ist, wie in 5(C) dargestellt ist. Wenn der Beleuchtungsbereich B von dem Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators 925 versetzt ist, wobei der Bilderzeugungsbereich A teilweise unbeleuchtet bleibt, wird die Überlagerungslinse 930 in ihrer Befestigungsposition vertikal nach oben oder nach unten verschoben, indem die Stellschraube 736 festgezogen oder gelockert wird, um den Bilderzeugungsbereich A auf dieselbe Weise wie zuvor korrekt in den Beleuchtungsbereich B zu bringen.
Die Feinjustierung der Überlagerungslinse 930 in der horizontalen Richtung (±X-Richtung) kann automatisch oder manuell durch Messen der Beleuchtungsstärke in dem Umfangsabschnitt um das projizierte Bild durchgeführt werden, das von dem Flüssigkristalllichtmodulator 925G gebildet und auf den Schirm projiziert wird. Insbesondere ist in dem Zustand, der in 5(B) dargestellt ist, der Beleuchtungsbereich B nach links versetzt und die Beleuchtungsstärke nimmt im ganz rechten Abschnitt des Bilderzeugungsbereichs des Flüssigkristalllichtmodulators 925G ab. Zur Korrektur des Versatzes des Beleuchtungsbereichs B kann die Überlagerungslinse 930 in ihrer Befestigungsposition horizontal nach links oder nach rechts (±X-Richtung) verschoben werden, bis die Beleuchtungsstärken P1 und P2 an der linken Seite und der rechten Seite des Bilderzeugungsbereichs A konstant werden. Da diese Methode jedoch die Einstellung eines bestimmten konstanten Wertes im Voraus erfordert, entsteht eine Schwierigkeit, wenn die Lichtquelle zu jener mit geringer Lichtstärke geändert wird.
Wenn die Überlagerungslinse 930 so konstruiert ist, dass sie in ihrer Befestigungsposition horizontal nach links oder rechts verschoben wird, bis die Beleuchtungsstärken P1 und P2 an der linken Seite und an der rechten Seite des Bilderzeugungsbereichs A gleich werden, ist die Einstellung eines bestimmten konstanten Wertes nicht erforderlich, und somit funktioniert diese Methode, selbst wenn die Lichtquelle zu jener mit geringer Lichtstärke geändert wird. Wenn ferner die Überlagerungslinse 930 so konstruiert ist, dass sie in ihrer Befestigungsposition horizontal nach links oder rechts verschoben wird, bis die Summe der Beleuchtungsstärken P1 und P2 an der linken Seite und der rechten Seite des Bilderzeugungsbereichs A maximiert ist, ist ebenso die Einstellung eines bestimmten konstanten Wertes nicht erforderlich, und diese Methode funktioniert auch, wenn die Lichtquelle zu jener mit geringer Lichtstärke geändert wird.
Anstelle der Methode der Messung der Beleuchtungsstärke im Umfangsabschnitt des Bilderzeugungsbereichs A an dem Flüssigkristalllichtmodulator 925G kann die Feinjustierung der Überlagerungslinse 930 in der horizontalen Richtung (±X-Richtung) automatisch oder manuell durch Messen der Beleuchtungsstärke in dem Umfangsabschnitt um das projizierte Bild auf dem Schirm 100 durchgeführt werden, wobei der Flüssigkristalllichtmodulator 925G so eingestellt ist, dass das Beleuchtungslicht hindurchgehen kann, um das Bild auf dem Schirm 100 zu bilden.
Wenn der Schirm 100 beleuchtet ist, wie in dem Zustand, der in 5(B) dargestellt ist, erscheint kein projiziertes Bild B an dem ganz linken Abschnitt des Bereichs A, wo das Bild sonst projiziert würde, wie in 5(D) dargestellt ist. Aus diesem Grund nimmt die Beleuchtungsstärke in dem ganz linken Abschnitt ab. Durch Messen der Beleuchtungsstärken Q1 und Q2 an der linken Seite und rechten Seite des Bereichs A, wo das Bild projiziert werden soll, wird die Überlagerungslinse 930 auf dieselbe Weise feinjustiert, wobei die Feinjustierung durch Messen der Beleuchtungsstärke an dem Flüssigkristalllichtmodulator 925G durchgeführt wird. Insbesondere wird die erste Linsenplatte 921 in ihrer Befestigungsposition horizontal nach links oder rechts verschoben, bis die Beleuchtungsstärken Q1 und Q2 einen konstanten Wert erhalten, oder die erste Linsenplatte 921 wird in ihrer Befestigungsposition horizontal nach links oder rechts verschoben, bis die Beleuchtungsstärken Q1 und Q2 gleich werden, oder die erste Linsenplatte 921 wird in ihrer Befestigungsposition horizontal nach links oder rechts verschoben, bis die Summe der Beleuchtungsstärken Q1 und Q2 maximiert ist. Wie bereits beschrieben, wird die erste Linsenplatte 921 in ihrer Befestigungsposition horizontal nach links oder rechts verschoben, bis die Beleuchtungsstärken Q1 und Q2 gleich werden oder bis die Summe der Beleuchtungsstärken Q1 und Q2 maximiert ist, wobei die Feinjustierung ohne Schwierigkeit ausgeführt wird, selbst wenn die Lichtquelle zu jener mit geringer Lichtstärke geändert wird.
Die Feinjustierung der Überlagerungslinse 930 in der vertikalen Richtung (± Y-Richtung) kann automatisch oder manuell durch Messen der Beleuchtungsstärken über und unter dem Bilderzeugungsbereich oder dem projizierten Bild durchgeführt werden. Wie die horizontale Feinjustierung wird die vertikale Feinjustierung durch Verschieben der zweiten Linsenplatte 922 in ihrer Befestigungsposition vertikal nach oben oder unten durchgeführt, bis die Beleuchtungsstärken an zwei Punkten einen konstanten Wert haben. Als Alternative wird die zweite Linsenplatte 922 in ihrer Befestigungsposition vertikal nach oben oder unten verschoben, bis die Beleuchtungsstärken an zwei Punkten gleich werden oder bis die Summe der Beleuchtungsstärken an zwei Funkten maximiert ist, und diese Methoden funktionieren auch, wenn die Lichtquelle zu jener mit geringer Lichtstärke geändert wird.
Die Feinjustierung der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 kann unter Verwendung eines der anderen Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R und 925B als Referenz anstelle des Flüssigkristalllichtmodulators 925G durchgeführt werden.
Wenn die Überlagerungslinse 930 auf diese Weise in ihrer Befestigungsposition feinjustiert werden kann, entfällt die Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bilderzeugungsbereich A der Flüssigkristalllichtmodulatoren einzustellen, um den Versatz des Beleuchtungsbereichs abzudecken. Da ein schmaler Rand um den Beleuchtungsbereich A genügt, wird die Nutzungseffizienz des Beleuchtungslichts erhöht und die Helligkeit des projizierten Bildes verstärkt.
Selbst mit einem schmalen Rand verhindert die Feinjustierung der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930, dass der Bilderzeugungsbereich A teilweise unbeleuchtet bleibt, wie in 5(B) dargestellt. Die Kontur des projizierten Bildes ist somit frei von einer Schattenbildung.
In der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 ist die Überlagerungslinse 930, die an der Austrittsseite des optischen Integratorsystems 923 angeordnet ist, das optische Element, das letztendlich den Beleuchtungsbereich der Flüssigkristallvorrichtungen steuert. Da die Überlagerungslinse 930 in dieser Ausführungsform feinjustiert wird, wird die Position des Beleuchtungsbereichs des Flüssigkristalllichtmodulators leicht und effizient eingestellt. Insbesondere sind die optischen Komponenten (die erste und zweite Linsenplatte 921, 922), die stromaufwärts der Überlagerungslinse 930 im Lichtweg angeordnet sind, fixiert, und die Position des Beleuchtungsbereichs B wird nur durch Einstellen der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 justiert, wobei die Positionsfehler der optischen Komponenten stromaufwärts der Überlagerungslinse 930 in dem Lichtweg berücksichtigt werden, und die Justierung wird somit leicht und effizient ausgeführt.
In dieser Ausführungsform ist die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 nur in die Richtungen (±X-Richtung und ±Y-Richtung) orthogonal zu der optischen Achse 1a justierbar, und wenn die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 in die Richtung der optischen Achse 1a (±Z-Richtung) justierbar sein kann, kann auch der Beleuchtungsbereich, der auf dem Flüssigkristalllichtmodulator 925 gebildet wird, feinjustiert werden. Insbesondere, wenn die Feinjustierung in der optischen Achse 1 durchgeführt wird, nachdem die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 in die Richtungen orthogonal zu der optischen Achse 1a eingestellt wurde, kann der Beleuchtungsbereich auf die kleinstmögliche Größe verringert werden. Mit einem extrem kleinen Rand wird die Effizienz der Lichtnutzung noch mehr verstärkt.
Die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 kann so eingestellt werden, dass sie in jede beliebige Richtung orthogonal zu der optischen Achse 1a justierbar ist. Wenn die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 930 in jede beliebige Richtung orthogonal zu der optischen Achse 1a justierbar ist, wird die Verzerrung des Beleuchtungsbereichs B, die in 7 dargestellt ist, korrigiert, wie später beschrieben wird, und die Gleichförmigkeit der Beleuchtung verstärkt.
Ein Fehler im Befestigungswinkel der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels in dem Lichtweg für jeden Farbstrahl ist auch ein Faktor, der zum Versatz des Beleuchtungsbereichs B des von der Überlagerungslinse 930 ausgegebenen Lichts zu dem Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators 925 beiträgt. Der Befestigungswinkel jedes Reflexionsspiegels ist 45° in Bezug auf die optische Achse geneigt, und wenn dieser Winkel Variationen erfährt, wird der Beleuchtungsbereich B verzerrt, wie in 7(A) und 7(B) dargestellt ist, und der Bilderzeugungsbereich A wird teilweise von dem Beleuchtungsbereich B versetzt, wie in 5(B) dargestellt ist. Wenn die Beleuchtungsstärken an der linken Seite und an der rechten Seite des Beleuchtungsbereichs B weniger gleichförmig werden, kann sogar der Vorteil, der durch die Verwendung des optischen Integratorsystems 923 geboten wird, verloren gehen. Aus diesem Grund werden in der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 neben der soeben beschriebenen Feinjustierung der Überlagerungslinse 930 die Winkel der Reflexionsflächen des Reflexionsspiegels 943 zum Reflektieren des roten Lichtstrahls R zu dem Flüssigkristalllichtmodulator 925R und des Reflexionsspiegels 972 zum Reflektieren des blauen Lichtstrahls B zu dem Flüssigkristalllichtmodulator 925B, wie in 4 dargestellt, um entsprechende Achsen senkrecht zu den Ebenen, in welchen die Achse des einfallenden Lichts und die Achse des Reflexionslichts liegen (in den Richtungen, die durch die Pfeile dargestellt sind), in Bezug auf die Achsen des einfallenden Lichts feinjustiert. Als Befestigungswinkel-Einstellmechanismus für die Reflexionsspiegel werden Plattenfedern und Winkelstellschrauben ähnlich jenen des Positionseinstellmechanismus für die Überlagerungslinse 930 in Betracht gezogen.
8(A) bis 8(C) zeigen ein Beispiel des Mechanismus zum Feinjustieren des Befestigungswinkels des Reflexionsspiegels 972. 8(A) ist eine erklärende Ansicht, die eine Halterungsplatte 770 zum Halten des Reflexionsspiegels 972 zeigt. 8(B) ist eine Ansicht des Befestigungswinkel-Einstellmechanismus für den Reflexionsspiegel 972, betrachtet von der Seite des oberen Lichtleiters 901, und 8(C) ist eine Schnittansicht des Befestigungswinkel-Einstellmechanismus für den Reflexionsspiegel 972 entlang einem Querschnitt A-A in 8(A). Wie dargestellt, umfasst der Befestigungswinkel-Einstellmechanismus 760 die Halterungsplatte 770, deren Halterungsabschnitte 772a, 772b den Reflexionsspiegel 972 von der Seite gegenüber seiner Reflexionsfläche tragen. Der Reflexionsspiegel 972 wird auch an seiner oberen Kante von einer Klemme 773 der Halterungsplatte 770 gehalten. Die Halterungsplatte 770 hat in ihrer Mitte eine Welle 771, die sich vertikal erstreckt. Die Welle 771 wird drehbar von dem unteren Lichtleiter 902 gehalten. Der Reflexionsspiegel. 972 kann somit um die Achse 1b der Welle 771 der Halterungsplatte 770 um ein bestimmtes Winkelmaß drehen.
Die Halterungsplatte 770 ist mit einer Halterungsfeder 774 an einem Seitenabschnitt versehen, und ein erster Halterungspunkt 775a einer Ausrichtungsfeder 775 ist durch die Halterungsfeder 774 eingesetzt. Die Arme 775d, 775e der Ausrichtungsfeder 775 liegen jeweils an Federunterlagen 777a, 777b, die auf der Halterungsplatte 770 ausgebildet sind. Zweite und dritte Halterungspunkte 775b, 775c der Ausrichtungsfeder 775 liegen an einem Halterungsabschnitt 778, der an dem unteren Lichtleiter 902 bereitgestellt ist. Die Halterungsplatte 770 ist somit an dem unteren Lichtleiter 902 durch die Ausrichtungsfeder 775 befestigt.
Die Halterungsplatte 770 wird durch eine Stellschraube 776, die von dem unteren Lichtleiter 902 gehalten wird, in die Richtung des Pfeils B gepresst. Wenn ein Instrument durch eine Schraubenzieheröffnung 779 eingeführt wird, die in dem unteren Lichtleiter 902 ausgebildet ist, um die Stellschraube 776 hineinzuschrauben, um ihre Schraubtiefe zu vergrößern, wird der eine Seitenabschnitt der Halterungsplatte 770 durch die Stellschraube 776 in die Richtung +B gepresst, und die Halterungsplatte 770 wird um die Achse 1b der Welle 771 in die Richtung eines Pfeils R1 gedreht, wie in 8(B) dargestellt ist. Der Winkel der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 972 wird geändert, um den Einfallswinkel des Lichts zu ändern, das auf den Reflexionsspiegel 972 fällt. Wenn andererseits die Stellschraube 776 gelockert wird, um ihre Schraubtiefe zu verringern, wird die eine Seite der Halterungsplatte durch die 770 Ausrichtungsfeder 775 in die Richtung B gezogen, und die Halterungsplatte 770 wird um die Achse 1b der Welle 771 in die Richtung eines Pfeils R2 gedreht, wie in 8(B) dargestellt ist. Der Winkel der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 972 wird somit geändert, um den Einfallswinkel des Lichts zu verringern, das auf den Reflexionsspiegel 972 fällt. Durch Ändern der Schraubtiefe der Stellschraube 776 wird der Winkel der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 972 um die Achse 1b senkrecht zu der Ebene eingestellt, in der die Achse des einfallenden Lichts und die Achse des reflektierten Lichts liegen, und somit wird der Befestigungswinkel der Reflexionsfläche in Bezug auf die Achse des einfallenden Lichts justiert.
Derselbe Mechanismus wie zuvor kann als Mechanismus zum Einstellen des Winkels der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 943 verwendet werden.
In dieser Ausführungsform wird nach der Feinjustierung der Befestigungswinkel der Reflexionsspiegel 943, 972 feinjustiert ein Klebstoff durch Klebstoffaufbringungsöffnungen 906a, 906b, 907a und 907b (3), die in dem oberen Lichtleiter 901 gebildet sind, aufgebracht, um diese zu binden. Obwohl diese Spiegel nicht unbedingt gebunden werden müssen, wird bei gebundenen Spiegeln 943 und 972 effektiv verhindert, dass sie durch einen äußeren Stoß verschoben werden.
Die obengenannte Feinjustierung kann automatisch oder manuell durch Messen der Beleuchtungsstärke im Umfangsabschnitt des Bilderzeugungsbereichs auf dem entsprechenden Flüssigkristalllichtmodulator 925R oder 925B durchgeführt werden. Wenn der Beleuchtungsbereich B verzerrt ist, wie in 7(A) und 7(B) dargestellt ist, werden die Beleuchtungsstärken an der linken Seite und rechten Seite des Beleuchtungsbereichs B weniger gleichförmig und es kommt zu einer Unausgewogenheit in der Beleuchtungsstärke. In dem Zustand, der in 7(A) dargestellt ist, ist die Beleuchtungsstärke P1 an der ganz linken Seite größer als die Beleuchtungsstärke P2 an der ganz rechten Seite des Bilderzeugungsbereichs A, und in dem Zustand, der in 7(B) dargestellt ist, ist die Beleuchtungsstärke P2 an der ganz rechten Seite größer als die Beleuchtungsstärke P1 an der ganz linken Seite des Bilderzeugungsbereichs A. Die Befestigungswinkel der Reflexionsspiegel 943, 972 werden auf dieselbe Weise die bei der zuvor beschriebenen Feinjustierung der Linsenplatten justiert, bis die Beleuchtungsstärken P1, P2 an der linken Seite und rechten Seite des Bilderzeugungsbereichs A einen konstanten Wert erhalten. Wenn die Lichtquelle zu jener mit einer geringen Lichtstärke geändert wird, wird der Befestigungswinkel der Reflexionsspiegel 943, 972 justiert, bis die Beleuchtungsstärken P1, P2 an der linken Seite und rechten Seite des Bilderzeugungsbereichs A ausgeglichen sind oder bis die Summe der Beleuchtungsstärken P1, P2 an der linken Seite und der rechten Seite des Bilderzeugungsbereichs A maximiert ist.
Anstelle der Methode zum Messen der Beleuchtungsstärke in dem Umfangsabschnitt des Bilderzeugungsbereichs A an dem jeweiligen Flüssigkristalllichtmodulator 925R oder 925B, und auf dieselbe Weise wie die Überlagerungslinse 930 feinjustiert wird, kann die Feinjustierung jedes Spiegels 943, 972 automatisch oder manuell durch Messen der Beleuchturgsstärke im Umfangsabschnitt um das projizierte Bild auf dem Schirm 100 durchgeführt werden, wobei der Flüssigkristalllichtmodulator 925R oder 925B so eingestellt ist, dass das Beleuchtungslicht hindurchgehen kann, um das Bild auf dem Schirm 100 zu bilden. Insbesondere, wenn der Schirm 100 in dem in 7(A) oder 7(B) dargestellten Zustand beleuchtet wird, sind die Beleuchtungsstärken an der linken Seite und rechten Seite des projizierten Bildes unausgeglichen, und durch Messen der Beleuchtungsstärken an der linken Seite und rechten Seite des projizierten Bildes auf dieselbe Weise wie die Beleuchtungsstärke des Bilderzeugungsbereichs A, wird der Befestigungswinkel jedes der Reflexionsspiegel 943, 972 justiert, bis die Beleuchtungsstärken an der linken Seite und rechten Seite einen konstanten Wert erhalten, oder bis die Beleuchtungsstärken an der linken Seite und rechten Seite ausgeglichen sind, oder bis die Summe der Beleuchtungsstärken an der linken Seite und rechten Seite maximiert ist.
Beide Reflexionsspiegel 943 und 972 können gleichzeitig zum Feinjustieren bewegt werden, aber die Feinjustierungen können auch der Reihe nach durchgeführt werden, zum Beispiel kann der Reflexionsspiegel 943 zur Winkeleinstellung bewegt werden, während das projizierte Bild oder der Bilderzeugungsbereich durch den Flüssigkristalllichtmodulator 925R als Referenz verwendet wird, und anschließend kann der Reflexionsspiegel 972 zur Winkeleinstellung bewegt werden, während das projizierte Bild oder der Bilderzeugungsbereich durch den Flüssigkristalllichtmodulator 925B als Referenz verwendet wird.
Obwohl in dieser Ausführungsform die Reflexionsspiegel 943, 972, die dem Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R beziehungsweise 925B am nächsten sind, in ihren Befestigungswinkeln justierbar sind, werden andere optische Elemente alle oder teilweise in Kombination mit den Lichtmodulatoren 925R, 925B, wie der blau/grüne dichroitische Reflexionsspiegel 941, der grüne Reflexionsspiegel 942 und die Sammellinse 971, im Befestigungswinkel feinjustiert, oder als Alternative werden anstelle der Reflexionsspiegel 943, 972 diese optischen Elemente alle oder teilweise im Befestigungswinkel feinjustiert. Die Feinjustierung des Befestigungswinkels der Reflexionsspiegel 943, 972, die dem Flüssigkristalllichtmodulator 925R beziehungsweise 925B am nächsten sind, ist angesichts der Konstruktion der Vorrichtung und der Positionsjustiergenauigkeit am effektivsten.
Anstelle des Reflexionsspiegels 972 kann die Zwischenlinse 973 justierbar eingestellt sein, und eine solche Anordnung bietet denselben Vorteil wie der feinjustierte Reflexionsspiegel 972.
Wenn die Reflexionsspiegel 943, 972 in ihrem Befestigungswinkel feinjustiert werden können, entfällt die Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bilderzeugungsbereich A des Flüssigkristalllichtmodulators bereitzustellen, um den Versatz des Beleuchtungsbereichs abzudecken. Da ein schmaler Rand um den Bilderzeugungsbereich A funktioniert, wird die Nutzungseffizienz des Beleuchtungslichts erhöht und die Helligkeit des projizierten Bildes verstärkt.
Selbst mit einem schmalen Rand verhindert eine Feinjustierung der Befestigungswinkel der Reflexionsspiegel 943, 972, dass der Bilderzeugungsbereich A teilweise von dem Beleuchtungsstärke B versetzt ist, wie in 7(A) und 7(B) dargestellt ist. Die Kontur des projizierten Bildes ist somit frei von einer Schattenbildung.
Da die Verzerrung des Beleuchtungsbereichs B mit den feinjustierten Reflexionsspiegeln 943, 972 entfernt wird, wird die gleichförmige Beleuchtung, die durch das optische Integratorsystem 923 erhalten wird, vollständig genutzt, und ein projiziertes Bild mit einer extrem gleichförmigen Helligkeit dargestellt.
Der zuvor beschriebene Winkeleinstellmechanismus für die optischen Elemente, wie die Reflexionsspiegel, funktioniert effektiv in einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp ohne optisches Integratorsystem 923.
Erste Modifizierung
Eine Modifizierung der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung wird nun besprochen. Das optische System der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 umfasst eine Polarisationsbeleuchtungseinheit mit einem optischen Integratorsystem und einem Polarisationsstrahlteiler mit einer besonderen Konfiguration. In 9 sind Komponenten, die jenen gleich sind, die in Verbindung mit der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 in 1 bis 8 beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht beschrieben.
9 ist eine allgemeine Schnittansicht des Hauptteils der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 200 entlang der XZ-Ebene. Die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 dieser Ausführungsform umfasst im Allgemeinen eine Polarisationsbeleuchtungseinheit 1, Farbtrennmittel zum Trennen eines weißen Lichtstrahls in drei Farbkomponenten, drei Flüssigkristallvorrichtungen vom Durchlasstyp zum Modulieren jedes der drei Farblichter in Übereinstimmung mit Bildinformationen und zum Darstellen eines Anzeigebildes, Farbsynthetisiermittel zum Synthetisieren von drei Farblichtern zur Bildung eines Farbbildes, und ein optisches Projektionssystem zum Projizieren des Farbbildes zur Darstellung.
Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 umfasst einen Lichtquellenblock 10 zum Ausgeben willkürlich polarisierter Lichtstrahlen in eine Richtung, und die willkürlich polarisierten Lichtstrahlen von dem Lichtquellenblock 10 werden durch einen Polarisationsumwandlungsblock 20 in annähernd eine einzige Art eines polarisierten Lichtstrahls umgewandelt.
Der Lichtquellenblock 10 umfasst im Allgemeinen eine Lichtquellenlampe 101 und einen Parabolreflektor 102, und das Licht, das von der Lichtquellenlampe 101 ausgestrahlt wird, wird von dem Parabolreflektor 102 in eine Richtung reflektiert und in parallelen Strahlen zu dem Polarisationsumwandlungsblock gelenkt. Der Lichtquellenblock 10 ist so angeordnet, dass die optische Lichtquellenachse R des Lichtquellenblocks 10 parallel in die X-Richtung um einen Abstand D von der optischen Achse 1 des Systems versetzt ist.
Der Polarisationsumwandlungsblock 20 umfasst ein erstes optisches Element 200 und ein zweites optisches Element 300.
Das erste optische Element 200 entspricht der ersten Linsenplatte 921 in der obengenannten Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 und umfasst eine Matrix aus einer Vielzahl von Lichtteilerlinsen 201, die jeweils eine rechteckige Querschnittsform in der XZ-Ebene haben. Die optische Lichtquellenachse R ist mit der Mitte des ersten optischen Elements 200 ausgerichtet. Das Licht, das auf das erste optische Element 200 fällt, wird in eine Vielzahl von Zwischenlichtstrahlen 202 geteilt, die räumlich voneinander getrennt sind, und mit der konvergierenden Wirkung durch die Lichtteilerlinsen 201 werden Bilder in derselben Anzahl wie die Lichtteilerlinsen 201 gebildet, wo die Zwischenlichtstrahlen 202 in einer Ebene orthogonal zu der optischen Systemachse L (der XZ-Ebene in 9) konvergiert werden. Die Querschnittsanordnung der Lichtteilerlinse 201 in der XY-Ebene ist ähnlich jener des Bilderzeugungsbereichs eines Flüssigkristalllichtmodulators. In dieser Ausführungsform hat der Beleuchtungsbereich eine längere Seite entlang der X-Richtung in der XY-Ebene und die Querschnittsanordnung der Lichtteilerlinsen 201 in der XY-Ebene ist auch rechteckig.
Das zweite optische Element 300 umfasst im Allgemeinen eine Sammellinsenanordnung 310, eine Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320, eine selektive Phasenplatte 380 und eine Überlagerungslinse 390 als Überlagerungsmittel, und das zweite optische Element 300 ist in einer Ebene orthogonal zu der optischen Systemachse L (der XY-Ebene in 9) nahe der Position angeordnet, wo die Bilder durch das erste optische Element 200 konvergiert werden. Wenn die Lichtstrahlen, die auf das erste optische Element 200 fallen, eine ausgezeichnete Parallelität aufweisen, kann das zweite optische Element in der Sammellinsenanordnung 310 fehlen. Die Sammellinsenanordnung 310 als eine Komponente des zweiten optischen Elements 300 und das erste optische Element 200 entsprechen dem optischen Integratorsystem in der obengenannten Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000. Das zweite optische Element 300 trennt jeden der Zwischenlichtstrahlen 202 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 aus, und lenkt die Lichtstrahlen mit ihrer ausgerichteten Polarisationsrichtung zu einem einzigen Beleuchtungsbereich.
Die Sammellinsenanordnung 310 ist in ihrer Konstruktion im Wesentlichen identisch mit dem ersten optischen Element 200. Insbesondere hat die Sammellinsenanordnung 310 eine Matrix aus Sammellinsen 311 mit derselben Anzahl wie die Lichtteilerlinsen 201, die das erste optische Element 200 bilden, und hat eine Funktion, jeden Zwischenlichtstrahl 202 an einer bestimmten Position der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 zu sammeln und zu führen. Die Eigenschaften jeder Sammellinse werden vorzugsweise unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Zwischenlichtstrahlen 202, die durch das erste optische Element 200 gebildet werden, und einer idealen Einstellung, dass das auf die Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 einfallende Licht seinen Hauptlichtstrahl parallel zu der optischen Systemachse L hat, optimiert. In Hinblick auf eine kostengünstige Konstruktion des optischen Systems und einer einfachen Konstruktion kann, allgemein gesagt, jene, die mit dem ersten optischen Element 200 identisch ist, als Sammellinsenanordnung 310 verwendet werden, oder es kann eine Sammellinseanordnung aus Sammellinsen, die jeweils eine Querschnittsform in der XY-Ebene haben, die ähnlich jener der Lichtteilerlinse 201 ist, verwendet werden, und jene, die mit dem ersten optischen Element 200 identisch ist, wird als Sammellinsenanordnung 310 verwendet. Die Sammellinsenanordnung 310 kann von der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 beabstandet sein (näher zu dem ersten optischen Element 200).
Unter Bezugnahme auf 10(A) und 10(B) hat die Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 eine Matrix aus einer Vielzahl von Polarisationstrenneinheiten 330. Das erste optische Element 200 wird konstruiert, indem die konzentrischen Lichtteilerlinsen 201 mit den Lichtteilerlinseneigenschaften in einer Matrix angeordnet werden, und die Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 wird konstruiert, indem identische Polarisationstrenneinheiten 330 in derselben Richtung in einer Matrix angeordnet werden. Wenn die Polarisationstrenneinheiten in derselben Spalte in der Y-Richtung identisch sind, sind sie vorzugsweise so angeordnet, dass ihre längeren Seiten mit der Y-Richtung ausgerichtet sind, und die kürzeren Seiten mit der X-Richtung ausgerichtet sind, um die Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 zu bilden, da der Lichtverlust an den Grenzen zwischen den Polarisationstrenneinheiten verringert wird, während die Herstellungskosten der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten ebenso verringert werden.
Die Polarisationstrenneinheit 330 ist eine rechteckige Prismastruktur mit einem Paar von Polarisationstrennflächen 331 und einer Reflexionsfläche 332 im Inneren, und trennt jeden der Zwischenlichtstrahlen räumlich in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl. Die Querschnittsform der Polarisationstrenneinheit 330 in der XY-Ebene ist ähnlich jener der Lichtteilerlinse 201 in der XY-Ebene, nämlich eine rechteckige Form mit den längeren Seiten in der Horizontale. Die Polarisationstrennfläche 331 und die Reflexionsfläche 332 werden Seite an Seite in der horizontalen Richtung (der X-Richtung) angeordnet. In Bezug auf die Polarisationstrennfläche 331 und die Reflexionsfläche 332 ist die Polarisationstrennfläche 331 etwa 45° in Bezug auf die optische Systemachse L geneigt, und die Reflexionsfläche 332 liegt parallel zu der Polarisationstrennfläche 331, und ferner sind sowohl die Polarisationstrennfläche 331 als auch die Reflexionsfläche 332 so angeordnet, dass die Fläche auf der XY-Ebene, auf die die Polarisationstrennfläche 331 projiziert wird (gleich der Fläche einer p-Austrittsfläche, die später beschrieben wird), gleich der Fläche auf der XY-Ebene ist, auf die die Reflexionsfläche 332 projiziert wird (gleich der Fläche einer s-Austrittsfläche 334, die später beschrieben wird). In dieser Ausführungsform ist die Breite Wp in der XY-Ebene in einem Bereich, in dem die Polarisationstrennfläche 331 vorhanden ist, gleich der Breite Wm in der. XY-Ebene in einem Bereich eingestellt, in dem die Reflexionsfläche 332 vorhanden ist. Die Polarisationstrennfläche 331 wird für gewöhnlich aus dielektrischen Mehrfachschichten gebildet, und die Reflexionsfläche wird für gewöhnlich aus dielektrischen Mehrfachschichten oder einem Aluminiumfilm gebildet.
Das Licht, das auf die Polarisationstrenneinheiten 330 fällt, wird durch die Polarisationstrennfläche 331 in einen p-polarisierten Lichtstrahl 335, der durch die Polarisationstrennfläche 331 geht, und einen s-polarisierten Lichtstrahl 336, der von der Polarisationstrennfläche 331 reflektiert wird und seine Bewegungsrichtung zu der Reflexionsfläche 332 ändert, getrennt. Der p-polarisierte Lichtstrahl 335 wird direkt über die p-Austrittsfläche 333 der Polarisationstrenneinheit 330 ausgegeben, während der s-polarisierte Lichtstrahl 336 wieder seine Bewegungsrichtung an der Reflexionsfläche 332 ändert, sich im Allgemeinen parallel zu dem p-polarisierten Lichtstrahl 335 bewegt, und über eine s-Austrittsfläche 334 von der Polarisationstrenneinheit 330 ausgegeben wird. Auf diese Weise werden willkürlich polarisierte Lichtstrahlen, die auf die Polarisationstrenneinheiten 330 fallen, in zwei Arten polarisierter Lichtstrahlen geteilt, die wechselseitig in der Polarisationsrichtung unterschiedlich sind, nämlich in den p-polarisierten Lichtstrahl 335 und den s-polarisierten Lichtstrahl 336, die jeweils von zwei verschiedenen Stellen (der p-Austrittsfläche 333 und der s-Austrittsfläche 334) aber annähernd in dieselbe Richtung ausgegeben werden. Da die Polarisationstrenneinheit 330 auf diese Weise funktioniert, muss jeder Zwischenlichtstrahl 202 zu dem Bereich geleitet werden, wo die Polarisationstrennfläche 331 jeder Polarisationstrenneinheit 330 vorhanden ist, und aus diesem Grund werden das Positionsverhältnis zwischen den Polarisationstrenneinheiten 330 und den entsprechenden Sammellinsen 331 und die Linseneigenschaften jeder Sammellinse 311 so bestimmt, dass der Zwischenlichtstrahl 202 auf die Mitte der Polarisationstrennfläche 331 jeder Polarisationstrenneinheit 330 gelenkt wird. In dieser Ausführungsform wird zur Ausrichtung der Mittelachse jeder Sammellinse 311 mit der Mitte der entsprechenden Polarisationstrennfläche 331 in der entsprechenden Polarisationstrenneinheit 330 die Sammellinse 310 um ein Viertel der horizontalen Breite W der Polarisationstrenneinheit 330 in die X-Richtung relativ zu der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 verschoben.
Unter erneuter Bezugnahme auf 9 wird die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 näher besprochen.
An der Austrittsflächenseite der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 befindet sich die selektive Phasenplatte 380, die aus regelmäßig beabstandeten α/2-Phasenplatten konstruiert ist. Insbesondere ist eine α/2-Phasenplatte an der p-Austrittsfläche 333 jeder Polarisationstrenneinheit 330 angeordnet, die die Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 bilden, und an der s-Austrittsfläche 334 ist keine α/2-Phasenplatte angeordnet. Mit einer solchen Anordnung der α/2-Phasenplatten erfahren die p-polarisierten Lichtstrahlen, die von den p-Austrittsflächen 333 der Polarisationstrenneinheiten 330 ausgegeben werden, eine Drehung in der Polarisationsrichtung, während sie durch die α/2-Phasenplatten gehen, und werden zu s-polarisierten Lichtstrahlen umgewandelt. Andererseits gehen die s-polarisierten Lichtstrahlen, die von den s-Austrittsflächen 334 ausgegeben werden, durch keine α/2-Phasenplatte und erfahren keine Änderung in der Polarisationsrichtung, und gehen unverändert durch die selektive Phasenplatte 280. Die Zwischenlichtstrahlen 202, deren Polarisationsrichtung willkürlich ist, werden somit durch die Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 und die selektive Phasenplatte 380 zu einer Art polarisierter Lichtstrahlen (den s-polarisierten Lichtstrahlen in diesem Fall) umgewandelt.
Die Überlagerungslinse 390, die an der Seite der Austrittsfläche der selektiven Phasenplatte 380 angeordnet ist, nämlich der Austrittsfläche des zweiten optischen Elements 300, führt die Lichtstrahlen, die nun s-polarisiert sind, durch die selektive Phasenplatte 380 zu dem Beleuchtungsbereich jeder Flüssigkristallvorrichtung, und überlagert dann die Lichtstrahlen auf dem Beleuchtungsbereich. Die Überlagerungslinse 390 ist nicht unbedingt ein einziger Linsenkörper und kann ein zusammengesetzter Körper aus einer Vielzahl von Linsen sein, wie dem ersten optischen Element 200 oder der zweiten Linsenplatte 922 in der obengenannten Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000.
Zusammenfassend ist eine der Funktionen des zweiten optischen Elements 300 die Überlagerung der Zwischenlichtstrahlen 202, die von dem ersten optischen Element 200 geteilt werden (nämlich eines Bildes, das durch die Lichtteilerlinsen 201 segmentiert wird), auf dem Beleuchtungsbereich. Mit Hilfe seiner Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 trennt das zweite optische Element 300 die Zwischenlichtstrahlen 202, die willkürlich polarisierte Lichtstrahlen sind, räumlich in die zwei Arten polarisierter Lichtstrahlen, deren Polarisationsrichtung wechselseitig unterschiedlich ist, und wandelt sie durch die selektive Phasenplatte 380 in eine einzige Art polarisierter Lichtstrahlen um. Der Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators wird somit im Wesentlichen gleichförmig mit annähernd einer einzigen Art polarisierter Lichtstrahlen beleuchtet.
Wie zuvor beschrieben, wandelt die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform die willkürlich polarisierten Lichtstrahlen, die vom Lichtquellenblock 10 ausgestrahlt werden, in annähernd eine einzige Art polarisierter Lichtstrahlen durch den Polarisationsumwandlungsblock 20 um, der aus dem ersten optischen Element 200 und dem zweiten optischen Element 300 konstruiert ist, und beleuchtet den Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators mit den gut ausgerichteten polarisierten Lichtstrahlen. Da der Prozess zum Erzeugen polarisierter Lichtstrahlen im Wesentlichen mit keinem Lichtverlust verbunden ist, wird annähernd das gesamte Licht, das vom Lichtquellenblock 10 ausgestrahlt wird, zu dem Bilderzeugungsbereich des Flüssigkristalllichtmodulators geleitet, und die Effizienz der Lichtnutzung ist sehr hoch.
Da die Sammellinsenanordnung 310, die Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 und die selektive Phasenplatte 380, die gemeinsam das zweite optische Element 300 bilden, in dieser Ausführungsform optisch integriert sind, wird der Lichtverlust, der an Grenzen oder Grenzflächen auftritt, verringert und die Effizienz der Lichtnutzung weiter verstärkt.
Um mit der rechteckigen Form des Bilderzeugungsbereichs kompatibel zu sein, dessen horizontale Seiten länger sind, wird jede Lichtteilerlinse 201, die das erste optische Element 200 bildet, auch rechteckig gebildet, wobei die horizontalen Seiten länger sind, und die zwei Arten polarisierter Lichtstrahlen, die von der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 ausgegeben werden, sind in der horizontalen Richtung (der X-Richtung) angeordnet. Dadurch wird keine Lichtmenge verschwendet, selbst wenn der Bilderzeugungsbereich mit einer rechteckigen Form, bei der die horizontalen Seiten länger sind, beleuchtet wird, und die Beleuchtungseffizienz (und Lichtnutzung) des Flüssigkristalllichtmodulators wird verstärkt.
Wenn Lichtstrahlen mit willkürlichen Polarisationsrichtungen einfach in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl getrennt werden, wird die gesamte Breite jedes Strahls nach der Trennung verdoppelt, und das optische System entsprechend vergrößert. In der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform bildet das erste optische Element 200 eine Vielzahl kleiner Sammellinsen, ein Raum, der im Laufe des Erzeugungsprozesses der Bilder entsteht und in dem kein Licht ist, wird geschickt derart genutzt, dass die Reflexionsfläche 332 der Polarisationstrenneinheit 330 in diesem Raum angeordnet ist, die horizontale Ausdehnung jedes Lichtstrahls, der durch die Trennung des Strahls in zwei Strahlen entsteht, wird untergebracht, und die gesamte Breite des Lichtstrahls weist keine Ausdehnung auf, so dass ein kompaktes Design des optischen Systems möglich ist.
Die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 mit der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 verwendet eine Flüssigkristallvorrichtung jener Art, die eine einzige Art polarisierter Lichtstrahlen moduliert. Wenn eine herkömmliche Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird, um willkürlich polarisierte Lichtstrahlen zu der Flüssigkristallvorrichtung zu leiten, absorbieren Polarisatoren (nicht dargestellt) nahezu die Hälfe der willkürlich polarisierten Lichtstrahlen und wandeln diese in Wärme um, wodurch nicht nur die Lichtnutzung verschlechtert wird, sondern auch eine geräuschvolle und große Kühlvorrichtung notwendig ist, um Wärme, die von den Polarisatoren abgegeben wird, zu regulieren. Die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 200 dieser Ausführungsform behebt im Wesentlichen dieses Problems.
In ihrer Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dreht die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 die Polarisationsrichtung nur einer Art polarisierter Lichtstrahlen, zum Beispiel nur der p-polarisierten Lichtstrahlen, durch die α/2-Phasenplatten, um sie mit der anderen Art polarisierter Lichtstrahlen, zum Beispiel den s-polarisierten Lichtstrahlen, in der Polarisationsrichtung auszurichten. Aus diesem Grund wird annähernd eine einzige Art polarisierter Lichtstrahlen, deren Polarisationsrichtungen ausgerichtet sind, zu drei Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R, 925G und 925B geführt, die Absorption durch die Polarisatoren ist extrem gering, die Lichtnutzung verstärkt, und es wird ein helles projiziertes Bild erhalten.
Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 trennt in dem zweiten optischen Element 300 zwei Arten polarisierter Lichtstrahlen räumlich in der horizontalen Richtung (der X-Richtung). Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 verschwendet daher keine Lichtmenge und ist am besten zum Beleuchten einer rechteckigen Flüssigkristallvorrichtung geeignet, deren horizontale Seiten länger sind.
Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform schränkt die Ausdehnung des Lichtstrahls, der von der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten 320 ausgegeben wird, unabhängig von den enthaltenen optischen Polarisationsumwandlungselementen ein. Dies bedeutet, dass, wenn eine Flüssigkristallvorrichtung beleuchtet wird, praktisch kein Licht auf die Flüssigkristallvorrichtung mit einem großen Winkel in Bezug auf diese einfällt. Daher wird ein sehr helles projiziertes Bild erzeugt, ohne eine Projektionslinse kleiner Zahl und großer Blende zu verwenden, und daher wird eine kompakte Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp bereitgestellt.
Wie in der bereits beschriebenen Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 kann in der derart konstruierten Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 dieser Ausführungsform die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 390, die an der Seite der Austrittsfläche der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 angeordnet ist, in die Richtung orthogonal zu der optischen Achse L justierbar gemacht werden, und die Beleuchtungsbereiche der Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R, 925G und 925B durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 werden somit horizontal vorwärts und rückwärts und horizontal nach links oder rechts feinjustiert, und der Bilderzeugungsbereich jeder Flüssigkristallvorrichtung wird kontinuierlich im Beleuchtungsbereich gehalten.
Als Mechanismus zum Justieren der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 390 steht der Einstellmechanismus für die Linsenbefestigungsposition zur Verfügung, der unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde. Das Feinjustierverfahren und die Vorteile, die durch die Positionsjustierung des Beleuchtungsbereichs erhalten werden, bleiben im Vergleich zu jenen, die bereits in Verbindung mit der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 1000 beschrieben wurden, unverändert.
In der zuvor beschriebenen Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 entfällt durch die Feinjustierung der Befestigungsposition der Überlagerungslinse 390 die Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bilderzeugungsbereich der Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, um, wie nach dem Stand der Technik, den Versatz des Beleuchtungsbereichs abzudecken. Da ein schmaler Rand um den Bilderzeugungsbereich genügt, wird die Nutzung des Beleuchtungslichts verstärkt und das projizierte Bild heller.
Selbst mit einem schmalen Rand verhindert die Feinjustierung der Befestigungsposition jedes optischen Elements, dass der Bilderzeugungsbereich der Flüssigkristallvorrichtung teilweise von dem Beleuchtungsbereich der Gruppe von Polarisationstrenneinheiten versetzt wird. Die Kontur des projizierten Bildes ist somit frei von einer Schattenbildung.
In der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 ist die Überlagerungslinse 390 zum Überlagern der Zwischenlichtstrahlen auf dem Beleuchtungsbereich das optische Element, das schließlich den Beleuchtungsbereich der Flüssigkristallvorrichtung steuert. Da in dieser Ausführungsform die Überlagerungslinse 390 feinjustiert werden kann, wird nur die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 390 justiert, während die optischen Komponenten stromaufwärts der Überlagerungslinse 390 in dem Lichtweg feststehend sind, und die Position des Beleuchtungsbereichs B wird somit unter Berücksichtigung der Positionsfehler der optischen Komponenten, wie dem ersten optischen Element 200, stromaufwärts der Überlagerungslinse 390 im optischen. Pfad justiert. Die Position des Beleuchtungsbereichs des Flüssigkristalllichtmodulators wird effizient justiert, und das Justierverfahren selbst ist nicht zeitaufwendig.
Ein Fehler im Befestigungswinkel der Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels im Lichtweg für jeden Farbstrahl ist auch ein Faktor, der zu einem Versatz des Beleuchtungsbereichs der Flüssigkristallvorrichtung durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 von dem Bilderzeugungsbereich der Flüssigkristallvorrichtung beiträgt. Der Befestigungswinkel jedes Reflexionsspiegels ist in Bezug auf die optische Achse 45° geneigt, und wenn dieser Winkel Schwankungen erfährt, wird der Beleuchtungsbereich verzerrt, wie in 7(A) und 7(B) dargestellt ist, und der Beleuchtungsbereich wird teilweise aus dem Bilderzeugungsbereich der Flüssigkristallvorrichtung projiziert. Wenn der Beleuchtungsbereich auf diese Weise verzerrt ist, werden die Beleuchtungsstärken an der linken Seite und an der rechten Seite des Beleuchtungsbereichs unausgeglichen, und es kann sogar der Vorteil der durch die Verwendung der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 geboten wird, verloren gehen.
In der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 können die Winkel der Reflexionsflächen der Reflexionsspiegel 943, 972 in den entsprechenden Lichtwegen der Farbstrahlen in Bezug auf die Achsen des einfallenden Lichts um die Achsen senkrecht zu den Ebenen, in welchen die Achse des einfallenden Lichts und die Achse des Reflexionslichts liegen (in die Richtung des Pfeils in 9), feinjustiert werden. Die Befestigungsposition der Zwischenlinse 973, die zwischen den Reflexionsspiegeln 943, 972 angeordnet ist, kann vertikal nach oben oder unten oder horizontal nach links oder rechts justiert werden. Als Mechanismus zum Justieren des Befestigungswinkels jedes Reflexionsspiegels steht der Winkeleinstellmechanismus zur Verfügung, der unter Bezugnahme auf 8 beschrieben wurde, und als Mechanismus zum Justieren des Befestigungswinkels der Zwischenlinse 973 steht der Einstellmechanismus für die Linsenbefestigungsposition zur Verfügung, der unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde.
Zweite Modifizierung
In den zwei vorangehenden Ausführungsformen sind die Flüssigkristalllichtmodulatoren 925R, 925G und 925B Lichtmodulatoren vom Durchlasstyp, und die vorliegende Erfindung kann gleichermaßen bei einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp angewendet werden, die eine Flüssigkristallvorrichtung vom Reflexionstyp verwendet. Es wird nun ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp besprochen, die einen Lichtmodulator vom Reflexionstyp anstelle eines Lichtmodulators vom Durchlasstyp verwendet. In einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 3000 dieser Ausführungsform sind Komponenten, die mit jenen identisch sind, die unter Bezugnahme auf 9 und 10 in der obengenannten Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
11 ist ein allgemeines Diagramm, das den Hauptteil der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 3000 dieser Ausführungsform zeigt. 11 ist eine Querschnittsansicht des zweiten optischen Elements 300 entlang der XZ-Ebene.
Ein Polarisationstrahlteiler 400 ist aus einem Prisma 401 konstruiert, dass eine Reflexionsfläche 401 für einen polarisierten Lichtstrahl hat, die einen s-polarisierten Lichtstrahl 45° in Bezug auf die XZ-Ebene in 11 reflektiert und einen p-polarisierten Lichtstrahl durchgehen lässt. Da die Lichtstrahlen, die von dem zweiten optischen Element 300 ausgegeben werden, solche sind, die annähernd eine einzige Polarisationsrichtung haben, werden annähernd alle Lichtstrahlen durch den Polarisationsstrahlteiler 400 reflektiert oder durchgelassen. In dieser Ausführungsform sind die Lichtstrahlen, die von dem zweiten optischen Element 300 ausgegeben werden, s-polarisierte Lichtstrahlen, und die polarisierten Lichtstrahlen werden in einem rechten Winkel durch eine Reflexionsfläche 401 für einen s-polarisierten Lichtstrahl gebeugt und in eine Prismaeinheit 500 geleitet, an die ein dichroitischer Film in Kreuzform geklebt ist, und in drei Farbkomponenten R, G und B getrennt. Die getrennten Farbkomponentenlichter werden jeweils zu Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B geleitet, die entlang drei Seiten des dichroitischen Prismas 500 angeordnet sind. Die Lichtstrahlen, die in die Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B geleitet werden, werden dort moduliert.
12 zeigt ein Beispiel der Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B. Die Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B sind Flüssigkristallvorrichtungen mit aktiver Matrix, in denen Pixel in einer Matrix angeordnet sind, mit einem TFT-Schaltelement, das an jedes Pixel angeschlossen ist, und einer Flüssigkristallschicht 620, die zwischen einem Paar von Substraten 610, 630 eingefügt ist. Das Substrat 610 ist aus Silizium hergestellt und hat eine Source 611 und einen Drain 616. Auf dem Substrat 610 sind auch eine Source-Elektrode 612 und eine Drain-Elektrode 617 gebildet, die beide aus Aluminiumschichten bestehen, sowie ein Kanal aus Siliziumdioxid 613, eine Gate-Elektrode aus einer Siliziumschicht 614 und einer Tantalschicht 615, eine Zwischenisolierschicht 618 und eine Reflexionspixelelektrode 619 aus einer Aluminiumschicht, und die Drain-Elektrode 617 und die Reflexionspixelelektrode 619 sind elektrisch durch ein Kontaktloch H verbunden. Da die Reflexionspixelelektrode 619 lichtundurchlässig ist, ist die Zwischenisolierschicht 618 über der Gate-Elektrode, der Source-Elektrode 612 und der Drain-Elektrode 617 laminiert. Da der Abstand zwischen benachbarten Pixelelektroden 619 ziemlich gering gestaltet ist, ist ein großes Öffnungsverhältnis der Vorrichtung möglich und ein projiziertes Bild ist aufgehellt. In dieser Ausführungsform ist auch eine Haltekapazität vorgesehen, die durch den Drain 616, eine Siliziumdioxidschicht 613', eine Siliziumschicht 614' und eine Tantalschicht 615' gebildet wird.
Das gegenüberliegende Substrat 630 hat eine Gegenelektrode 631 aus ITO (Indiumzinnoxid) an seiner Seite, die der Flüssigkristallschicht 620 zugewandt ist, und eine Antireflexionsschicht 632 an der anderen Seite. Als Flüssigkristallschicht 620 wird in dieser Ausführungsform eine superhomeotrope Art verwendet, in der Flüssigkristallmoleküle 621 vertikal ohne angelegte Spannung (AUS) ausgerichtet sind, und bei angelegter Spannung (EIN) 90° drehen. Wie in 11 dargestellt, werden ohne angelegte Spannung (AUS) die s-polarisierten Lichtstrahlen von dem Polarisationsstrahlteiler 400 zu den Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B geleitet, und zu dem Polarisationsstrahlteiler 400 zurückgeführt, ohne die Polarisationsrichtung von den Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B zu ändern, und werden von der Reflexionsfläche 401 für den s-polarisierten Lichtstrahl reflektiert, ohne die Projektionslinseneinheit 6 zu erreichen. Bei angelegter Spannung (EIN) werden die s-polarisierten Lichtstrahlen, die von dem Polarisationsstrahlteiler 400 zu den Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B geleitet werden, zu p-polarisierten Lichtstrahlen umgewandelt, wobei ihre Polarisationsrichtung durch die Drehung der Flüssigkristallmoleküle 621 geändert wird, gehen durch die Reflexionsfläche 401 für den s-polarisierten Lichtstrahl und werden dann auf den Schirm 100 über die Projektionslinseneinheit 6 projiziert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 11 wird der Betrieb der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 3000 besprochen. Die Lichtstrahlen, die durch die Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B moduliert wurden, werden von der Prismaeinheit 500 synthetisiert und dann über den Polarisationsstrahlteiler 400 und die Projektionslinseneinheit 6 auf den Schirm 100 projiziert.
In der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 3000 wird wieder der Beleuchtungsbereich der Flüssigkristallvorrichtung durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 in seine richtige Position und Form justiert, indem die Befestigungsposition der Überlagerungslinse 390, die an der Seite der Austrittsfläche des zweiten optischen Elements 300 angeordnet ist, das den Polarisationsumwandlungsblock 20 in der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 darstellt, vertikal nach oben oder nach unten und horizontal nach links oder rechts justierbar gemacht wird. Der Positionseinstellmechanismus, die Vorgangsweise und der Vorteil bleiben gegenüber jenen unverändert, die in Verbindung mit der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 2000 beschrieben wurden.
Neben dem Vorteil der Justierung des Beleuchtungsbereichs weist die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp 3000 dieselben anderen Vorteile auf wie die zwei vorangehenden Anzeigevorrichtungen vom Projektionstyp, und bietet des Weiteren folgenden Vorteil. Da das Farbtrennmittel und das Farbsynthetisiermittel in derselben Prismaeinheit integriert sind, ist die Lichtweglänge wesentlich verkürzt. Das große Öffnungsverhältnis der Flüssigkristallvorrichtung minimiert den Lichtverlust. Somit wird ein helles projiziertes Bild erhalten, ohne eine Linse mit großer Öffnung zu verwenden. Mit dem ersten optischen Element und dem zweiten optischen Element werden gleichförmige polarisierte Lichtstrahlen ohne Variationen in der Beleuchtungsstärke erhalten, wodurch die Anzeigefläche und die gesamte Projektionsschirmfläche eine gleichförmige Qualität erhalten und dadurch ein extrem helles projiziertes Bild entsteht.
Obwohl als Moduliermittel vom Reflexionstyp in dieser Ausführungsform die Flüssigkristallvorrichtungen vom Reflexionstyp 600R, 600G und 600B verwendet werden, können Moduliermittel vom Reflexionstyp verwendet werden, die nicht vom Flüssigkristalltyp sind, und die Konstruktion, die Materialien jedes Elements sowie der Betriebsmodus der Flüssigkristallschicht 620 sind nicht auf die bereits beschriebenen beschränkt.
Wenn ein Prisma 403, das den Polarisationsstrahlteiler 400 darstellt, und ein Prisma 501, das die Prismaeinheit 500 darstellt, zu einem einzigen Prisma integriert sind, wird ein Lichtverlust, der an der Grenze dazwischen auftritt, beseitigt und die Lichtnutzung erhöht.
Dritte Modifizierung
Obwohl die obenstehenden drei vorangehenden Beispiele in Verbindung mit den Feineinstellmechanismen der optischen Elemente in den Anzeigevorrichtungen vom Projektionstyp zum Projizieren eines Farbbildes beschrieben wurden, werden diese Feineinstellmechanismen gleichermaßen bei einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp zum Projizieren eines monochromen Bildes angewendet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Gestaltung der optischen Systeme beschränkt und Modifizierungen in der Gestaltung fallen auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
Neben dem Projektionstyp, der zuvor besprochen wurde, in dem ein Bild auf den Schirm von der Betrachtungsseite des Schirms projiziert wird, ist ein Rückprojektionstyp zum Projizieren eines Bildes von der Seite, die der Betrachtungsseite gegenüberliegt, verfügbar. Die vorliegende Erfindung wird bei dieser Anzeigevorrichtung vom Rückprojektionstyp angewendet.
Vorteile
Wie zuvor beschrieben, ermöglicht die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp der vorliegenden Erfindung, dass die Befestigungsposition des Überlagerungsmittels zum Überlagern einer Vielzahl von Zwischenlichtstrahlen auf dem Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels justierbar ist. Wenn das Reflexionsmittel in dem Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Moduliermittel angeordnet ist, wird der Befestigungswinkel des Reflexionsmittels justierbar. Da die Position des Beleuchtungsbereichs durch das Beleuchtungslicht, das das Moduliermittel beleuchtet, feinjustiert ist, ist der Beleuchtungsbereich so positioniert, dass er immer das Bilderzeugungsmittel des Moduliermittels enthält.
Die vorangehende Anordnung macht es unnötig, einen großen Rand um den Bilderzeugungsbereich zu bilden, um den Versatz des Beleuchtungsbereichs von dem Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels abzudecken. Die Nutzung des Beleuchtungslichts wird somit verstärkt, und die Helligkeit des projizierten Bildes wird erhöht. Da der Beleuchtungsbereich durch das Beleuchtungslicht so positioniert ist, dass es den Bilderzeugungsbereich enthält, wird kein Schatten um das projizierte Bild erzeugt.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Befestigungsposition des Überlagerungsmittels, das eine optische Komponente ist, die vorwiegend den Beleuchtungsbereich des Moduliermittels bestimmt, feinjustiert ist, wird somit die Justierung der Position des Beleuchtungsbereichs unter Berücksichtigung der Montagefehler von optischen Komponenten (optischen Elementen) vor dem Überlagerungsmittel (stromaufwärts des Überlagerungsmittels) durchgeführt. Die Position des Beleuchtungsbereichs des Moduliermittels wird einfach und effizient justiert.
Die polarisationssensitiven optischen Elemente, die zuvor beschrieben wurden, könnten natürlich hinsichtlich der S-Polarisation und p-Polarisation in ihren Polarisationseigenschaften umgekehrt sein.
Die vorangehende Beschreibung wurde nur als Beispiel angeführt, und für einen Fachmann ist offensichtlich, dass Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

Verfahren zum Zusammenbauen eines Projektors (1000), enthaltend eine Lichtquelle (8), Moduliermittel (925R, 925G, 925B) zum Modulieren eines Lichtstrahls, der von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, Projektionsmittel (6) zum Vergrößern und Projizieren des modulierten Lichtstrahls von dem Moduliermittel (925R, 925G, 925B) auf eine Projektionsfläche (100), ein optisches Element (921, 922), das in einem Lichtweg zwischen der Lichtquelle (8) und. dem Moduliermittel (925R, 925G, 925B) angeordnet ist, zum Teilen des Lichtstrahls, der von der Lichtquelle (8) ausgestrahlt wird, in eine Vielzahl von Zwischenlichtstrahlen, und ein Überlagerungsmittel (930) zum Überlagern jedes der geteilten Zwischenlichtstrahlen von dem optischen Element auf einem Bilderzeugungsbereich des Moduliermittels (925R, 925G, 925B), gekennzeichnet durch folgende Schritte: Fixieren des optischen Elements (921, 922) an der Befestigungsposition; Justieren einer Befestigungsposition des Überlagerungsmittels (930) in eine Richtung orthogonal zu dem Lichtweg nach dem Fixieren des optischen Elements (921, 922); und Fixieren des Überlagerungsmittels (930) nach der Justierung seiner Position.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Projektionsmittel (6) Reflexionsmittel (943, 972) in dem Lichtweg zwischen der Lichtquelle (8) und dem Moduliermittel (925R, 925G, 925B) hat, und das Verfahren ferner das Justieren des Befestigungswinkels des Reflexionsmittels (943, 972) in Bezug auf eine optische Achse der Eintrittsfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Projektionsmittel (6) ein optisches Farbtrennsystem zum Trennen eines Lichtstroms, der von der Lichtquelle (8) ausgestrahlt wird, in eine Vielzahl von Farblichtstrahlen hat, sowie eine Vielzahl von Moduliermitteln (925R, 925G, 925B) zum Modulieren der Farblichtstrahlen, und mehr als ein Reflexionsmittel (943, 972), das in einem Lichtweg zwischen dem optischen Farbtrennsystem und mindestens einem von der Vielzahl von Moduliermitteln (925R, 925G, 925B) angeordnet ist, wobei eines der Reflexionsmittel (943, 972) am nächsten zu den Moduliermitteln (925R, 925G, 925B) angeordnet ist; wobei das Verfahren ferner umfasst: Justieren des Befestigungswinkels des Reflexionsmittels (943, 972), das am nächsten zu den Moduliermitteln (925R, 925G, 925B) angeordnet ist, in Bezug auf eine optische Achse der Eintrittsfläche.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Schritte: Justieren der Befestigungsposition des Überlagerungsmittels (930) in eine erste Richtung, die orthogonal zu einer optischen Achse (1a) liegt; und Justieren der Befestigungsposition des Überlagerungsmittels (930) in eine zweite erste Richtung, die orthogonal sowohl zu der optischen Achse als auch zu der ersten Richtung (1a) liegt.