DE19540653A1 - Rückprojektor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rückprojektor und insbesondere einen Rückprojektor, der eine Bildanzeigeein­ richtung verwendet.

Mit der Entwicklung der informationsverarbeitenden Industrie ist in letzter Zeit die Nachfrage nach Bildanzeigeeinrichtun­ gen mit größeren Schirmen gewachsen. In dem Fall einer Di­ rektsicht-Kathodenstrahlröhre (CRT), die einen Fernsehempfän­ ger darstellt, d. h. einer herkömmlichen Bildanzeigeeinrich­ tung, sollte die CRT selbst groß sein, um einen großen Schirm zu liefern. Allerdings bestehen viele Beschränkungen, wenn versucht wird, eine große Anzeige auf diese Art und Weise zu erhalten. Weiterhin würde, sogar wenn die CRT durch Bewälti­ gung der technischen Probleme etwas größer ausgebildet werden könnte, ein hergestelltes Produkt mit solch einer großen An­ zeigeröhre übermäßig sperrig und übermäßig schwer sein.

Als eine Alternative ist ein Bildprojektionssystem (beispielsweise ein Fernsehgerät vom Projektionstyp oder ein Videoprojektor) eine praktische Einrichtung, um eine große Schirmanzeige unter Umgehung der oben beschriebenen Probleme zu erhalten. Hierbei wird ein Bild über die Verwendung einer kleinen CRT oder einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung (LCD) erzeugt und durch ein optisches Objektiv vergrößert, um auf einen großen Schirm projiziert zu werden. Ein solches Bildprojektionssystem kann im allgemeinen entweder in Front­ projektoren, wie in Fig. 1 gezeigt, oder in Rückprojektoren, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, klassifiziert werden.

Nimmt man zuerst Bezug auf Fig. 1, umfaßt der Frontprojektor eine Lampe 11 zum Emittieren von weißem Licht als Lichtquelle und drei Übertragungs-LCDS 12, 13 und 14 als Videobildanzei­ geeinrichtungen, vor denen Kollimatorlinsen 12′, 13′ und 14′ vorgesehen sind. Das von der Lampe 11 emittierte weiße Licht wird in drei Farben rot (R), grün (G) und blau (B) durch dichroitische Spiegel 15, 16, 16′ und 17 getrennt. Derart ge­ trenntes Licht jeder Farbe wird zu den LCDs übertragen, um das Bildsignal, das jeder Farbe entspricht, anzuzeigen. Das Licht jeder Farbe läuft durch die LCDs, wird durch die dichroitischen Spiegel 15, 17, 17′ und 18 synthetisiert, und das synthetisierte Licht fällt auf ein Projektionsobjektiv 19 ein. Das Projektionsobjektiv 19 projiziert das auf den LCDs 12, 13 und 14 dargestellte Bild auf einen Schirm 20.

Der Front-LCD-Projektor hat allerdings bestimmte Nachteile. Insbesondere sollte ein Polarisationsfilter verwendet werden und somit werden die Helligkeit und der Kontrast auf dem Schirm erniedrigt. Um den Kontrast zu verbessern, sollte die Innenbeleuchtung so dunkel wie möglich sein, beispielsweise wie die Beleuchtung in einem Kino. Zusätzlich muß die Vor­ richtung im Beobachtungsbereich, dem Schirm gegenüberliegend, lokalisiert sein.

Deshalb wird zur Vermeidung dieser Nachteile der Rückprojek­ tor verwendet. Der Rückprojektor kann so aufgebaut werden, daß er ein schmaleres Erscheinungsbild als der Frontprojektor aufweist und im Gegensatz zum Frontprojektor, der im Beobach­ tungsbereich angeordnet ist, in einem Gehäuse eingeschlossen ist. Ebenso bietet der Rückprojektor inhärent eine bessere Helligkeit des dargestellten Bildes.

Andererseits verwendet der Rückprojektor von Fig. 2 die klei­ ne CRT als Bildprojektionseinrichtung. Hierbei wird das End­ bild durch Projizieren und Vergrößern des Bildes auf einen Schirm 24, der auf der Vorderseite eines Gehäuses angeordnet ist, durch Verwendung einer speziellen Kathodenstrahlröhre 21, die rote, grüne und blaue Farben emittiert, eines Vergrö­ ßerungsobjektivs 22 und eines Reflexionsspiegels 23 erhalten.

Obwohl der Rückprojektor von Fig. 2 eine CRT verwendet, die ähnlich der eines herkömmlichen Fernsehempfängers ist, be­ steht ein grundlegender Unterschied darin, daß drei Bilder von einer kleinen CRT nach ihrem Aufbau vergrößert und auf einen Schirm projiziert werden.

Da der Lichtweg durch Verwendung der kleinen CRT in dem oben beschriebenen bekannten Rückprojektor verkleinert bzw. ver­ engt wird, kann der gesamte Aufbau der Vorrichtung im Ver­ gleich zu dem bekannten Frontprojektor minimiert werden. Al­ lerdings besteht eine Beschränkung der Minimierung der Größe einer derartigen Vorrichtung aufgrund der Länge der CRT- Röhre, sogar wenn der Lichtweg verkleinert ist, und die Kon­ vergenzeinstellung ist schwierig und zeitaufwendig.

Um diese Probleme zu bewältigen, kann, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Rückprojektor anstelle der kleinen CRT ein LCD als Bild­ anzeigeeinrichtung verwenden.

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau eines herkömmlichen LCD-Rückprojektors zeigt. Der in Fig. 3 gezeig­ te Rückprojektor hat dasselbe Licht-Trenn/Synthetisiersystem, wie der in Fig. 1 gezeigte Frontprojektor. Allerdings ist die Anordnung des Licht-Trenn/Synthetisiersystems von der des Frontprojektors verschieden. Außerdem umfaßt der Rückprojek­ tor einen zusätzlichen Reflexionsspiegel 300. Das heißt, daß der Rückprojektor eine Lampe 11, die weißes Licht emittiert, und drei Transmissions-LCDs 32, 33 und 34 als Videobildanzei­ geeinrichtungen umfaßt, vor denen Kollimatorlinsen 32′, 33′ und 34′ vorgesehen sind. Das von der Lampe 31 emittierte wei­ ße Licht wird in drei Farben rot (R), grün (G) und Blau (B) durch dichroitische Spiegel 35, 36, 36′ und 37 getrennt. Das getrennte Licht jeder Farbe wird zu den LCDs 32, 33 und 34 zur Anzeige des Bildsignals, das jeder Farbe entspricht, übertragen. Das Licht jeder Farbe, das durch die LCDs gelau­ fen ist, wird durch die dichroitischen Spiegel 35, 37, 37′ und 38 synthetisiert und das synthetisierte Licht fällt auf ein Projektionsobjektiv 39 ein. Das Projektionsobjektiv 39 projiziert das auf den LCDs 32, 33 und 34 angezeigte Bild, nachdem das Bild über den Reflexionsspiegel 300, der auf der Rückseite des Projektors, dem Schirm 30 gegenüberliegend pla­ ziert ist, reflektiert worden ist, auf einen Schirm 30.

Bei dem Rückprojektor kann, da eine Weißlichtlampe 11 als Lichtquelle verwendet wird, das von der Lampe 11 emittierte Licht, das eine hohe Temperatur hat, die Platten der LCDs 32, 33 und 34 beschädigen. Demgemäß sollte die Lampe 31, um zu verhindern, daß die LCD-Platten durch die erzeugte Hitze be­ schädigt werden, weiter als eine vorbestimmte Entfernung von den LCDs 32, 33 und 34 lokalisiert sein. Das heißt, daß die Lichtquelle und die LCD-Platten voneinander in einem vorbe­ stimmten Abstand getrennt sein sollten, der die Größe der Vorrichtung erhöht. Deshalb wird, um dem Projektor ein schma­ les Erscheinungsbild zu geben, der Reflexionsspiegel 300 auf der Rückseite des Projektors, dem Schirm 30 gegenüberliegend, plaziert und der Lichtweg, der durch das Licht-Trenn/Synthe­ tisiersystem läuft, wird durch den Reflexionsspiegel 300 ge­ ändert. Allerdings ist die genaue Steuerung des Lichtweges, um ein Hochqualitätsbild zu erhalten, schwierig, wenn er in dem Licht-Trenn/Synthetisiersystem geändert wird. Außerdem hat die Öffnung des Projektionsobjektivs eine begrenzte Grö­ ße, die es schwierig macht, den Bildwinkel zu erhöhen.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die obigen Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung, einen Rückprojektor zu schaffen, bei dem die Änderung des Lichtwegs genau und leicht unter Eliminie­ rung eines Licht-Trenn/Synthetisiersystems gesteuert wird, so daß die Auflösung und die Helligkeit verbessert und ein fla­ ches Erscheinungsbild erhalten werden kann.

Zur Lösung der obigen Aufgabe wird ein Rückprojektor geschaf­ fen, umfassend: eine Lichtquelle; eine erste Lichtwegände­ rungseinrichtung zum Ändern des Wegs des von der Lichtquelle emittierten Lichts; eine Bildanzeigeeinrichtung zum Empfangen des Lichts, dessen Lichtweg von der ersten Lichtwegänderungs­ einrichtung geändert worden ist; ein Projektionsobjektiv zum Ändern des Lichtwegs des Lichts, das durch die Bildanzeige­ einrichtung gelaufen ist, um einen vorbestimmten Winkel; eine zweite Lichtwegänderungseinrichtung zum Reflektieren des Lichts, das durch das Projektionsobjektiv entlang eines vor­ bestimmten Wegs gelaufen ist; und einen Schirm, der in dem Lichtweg des Lichts, das von der zweiten Lichtwegänderungs­ einrichtung reflektiert worden ist, angeordnet ist.

Bei dem Rückprojektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Bildanzeigeeinrichtung vorzugsweise ein Polymerdispersi­ on-Flüssigkristallpanel und die erste Lichtwegänderungsein­ richtung ändert den Lichtweg vorzugsweise um 90°, wobei sie unter einem 45°-Winkel in bezug auf die Achse des von der Lichtquelle emittierten Lichts angeordnet ist. Außerdem än­ dert das Projektionsobjektiv den Lichtweg vorzugsweise um ei­ nen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Achse des Lichts, das durch die erste Lichtwegänderungseinrichtung geändert wurde, und hat vorzugsweise eine Öffnungszahl von größer als 8,0. Zusätzlich sind die Bildanzeigeeinrichtung und das Pro­ jektionsobjektiv vorzugsweise so angeordnet werden, daß der Winkel, der durch die Achsen des durch die Bildanzeigeein­ richtung hindurchgelaufenen Lichts und des Projektionsobjek­ tivs gebildet wird, kleiner als 90° ist.

Der Rückprojektor mit Bildanzeigeeinheit kann ein Polymerdis­ persions-Flüssigkristallpanel (PDLC-Panel) verwenden, das ei­ ne turbulente Reflexion aufgrund eines hohen Lichtbrechungs­ index unterdrückt, so daß ein flaches Erscheinungsbild erhal­ ten werden kann, da ein Licht-Trenn/Synthetisiersystem elimi­ niert werden kann. Die Auflösung und die Helligkeit des Bilds können durch eine genaue und einfache Steuerung der Änderung des Lichtwegs verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Aus­ führungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch offensichtlicher. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht, die schematisch ein optisches System eines bekannten LCD-Frontprojektors zeigt;

Fig. 2 eine Draufsicht, die schematisch ein optisches System eines herkömmlichen CRT-Rückprojektors zeigt;

Fig. 3 eine Draufsicht, die schematisch ein optisches System eines herkömmlichen LCD-Rückprojektors zeigt;

Fig. 4 eine Schrägansicht im Teilschnitt eines Rückprojek­ tors, der ein Polymerdispersions-Flüssigkristall-Anzeigepanel (PDLC) gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;

Fig. 5 eine Draufsicht, die schematisch das optische System des Rückprojektors von Fig. 4 zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, das schematisch die Hauptkomponenten des optischen Systems des Rückprojektors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezug nehmend auf die Fig. 4 und 5 umfaßt der Rückprojek­ tor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Weißlichtlampe 41 als Lichtquelle und einen ersten Reflexionsspiegel 42 als er­ ste Lichtwegänderungseinrichtung zum Ändern des Lichtwegs des von der weißen Lampe 41 emittierten Lichts um ungefähr 90°. Der erste Reflexionsspiegel 42 wird unter einem Winkel von 45° in bezug auf die optische Achse angeordnet. Der Rückpro­ jektor umfaßt ein Polymerdispersions-Flüssigkristall-Anzeig­ panel (PDLC) 43 als Anzeigeeinrichtung, durch die das Licht, dessen optische Achse durch den ersten Reflexionsspiegel 42 um 90° geändert wurde, hindurchtritt, um dadurch ein Bild zu erzeugen, und ein Projektionsobjektiv 44 zum wiederholten Än­ dern des Lichtwegs um einen vorbestimmten Winkel unter Bezug auf den Lichtweg des Lichts, das durch das PDLC-Anzeigepanel 43 hindurchläuft. Der Rückprojektor umfaßt außerdem einen zweiten Reflexionsspiegel 45 als Lichtänderungseinrichtung zum Reflektieren des durch das Projektionsobjektiv 44 entlang eines vorbestimmten Wegs gelaufenen Lichts, und einen Schirm 50, der in dem Weg des von dem zweiten Reflexionsspiegel 45 reflektierten Lichts liegt. Außerdem sind das PDLC- Anzeigepanel 43 und das Projektionsobjektiv 44 so, wie in Fig. 6 gezeigt, angeordnet, wobei der Winkel (θ), der durch die Achsen des Lichts, das durch das PDLC-Anzeigepanel 43 und das Projektionsobjektiv 44 hindurchtritt, gebildet wird, un­ ter 90° beträgt.

In dem Rückprojektor gemäß der vorliegenden Erfindung, der den oben beschriebenen Aufbau aufweist, wird das von der Weißlichtlampe 41 emittierte Licht zu dem PDLC-Anzeigepanel 43 übertragen, während der Lichtweg des von der Weißlichtlampe 41 emittierten Lichts durch den ersten Reflexionsspiegel 42 um 90° geändert wird. Danach wird das Licht, das durch den PDLC-Displaypanel 43 getreten ist, zum Projektionsobjektiv 44 zur wiederholten Änderung des Lichtwegs übertragen. Das Licht, das durch das Projektionsobjektiv 44 hindurchgetreten ist, erzeugt ein Bild auf dem Schirm 50, der in dem Lichtweg des von dem zweiten Reflexionsspiegel 45 reflektierten Lichts angeordnet ist.

In dem Rückprojektor gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Erzeugung des Bildes durch das oben beschriebene Verfah­ ren das PDLC-Anzeigepanel 43, in dem ein Flüssigkristalltrop­ fen diskontinuierlich auf einer Polymerschicht in einem Fein­ zellzustand dispergiert ist, durch eine Spannung, die an eine Elektrode der Polymerschicht angelegt wird, betrieben. Das PDLC-Displaypanel ist geeignet, um aufgrund seines empfindli­ chen Betriebsansprechverhaltens die Bildanzeige mit hoher Dichte zu erzeugen und kann wesentlich leichter als eine her­ kömmliche Bildanzeigeeinrichtung, die einen Flüssigkristall verwendet, hergestellt werden.

Das heißt, daß in dem Fall des Rückprojektors gemäß der vor­ liegenden Erfindung die Öffnung des Projektionsobjektivs über 8,0 liegen kann, da das PDLC-Panel als Bildanzeigeeinrichtung verwendet wird und demgemäß im Vergleich zu dem bekannten LCD-Projektor, dessen Öffnungszahl des Projektionsobjektivs unter 4,5 liegt, ein größerer Bildwinkel erhalten werden kann.

Hierbei wird allgemein die Öffnungszahl, die die Objektivöff­ nung darstellt, durch folgende Formel (1) ausgedrückt.

Öffnungszahl = Brennweite/Objektivöffnung (1)

Somit verringert sich die Objektivöffnung, wenn die Öffnungs­ zahl anwächst, und, die Objektivöffnung erhöht sich, wenn sich die Öffnungszahl verringert. Beispielsweise ist die Öff­ nung eines Objektivs, dessen Öffnungszahl 4,5 ist, größer als die eines Objektivs, dessen Öffnungszahl 8,0 ist.

Als Ergebnis kann ein größerer Bildwinkel konstruiert werden und die Größe des gesamten Projektorsystems kann stark ver­ ringert werden und ein flacheres Erscheinungsbild kann erhal­ ten werden.

Wie oben beschrieben, verwendet der Rückprojektor gemäß der vorliegenden Erfindung ein PDLC-Anzeigepanel als Bildanzeige­ einrichtung, so daß ein Bild, das hohe Helligkeitscharakteri­ stika zeigt, erhalten werden kann. Somit kann die Änderung des Lichtwegs durch Verwendung des Flüssigkristallpanels, das RGB-Pixel umfaßt, leicht und genau gesteuert werden. Als Er­ gebnis kann die Auflösung verbessert werden und ein Rückpro­ jektor, der ein flaches Erscheinungsbild hat, geschaffen wer­ den.

Claims (7)

1. Ein Rückprojektor umfassend:
eine Lichtquelle;
eine erste Lichtwegänderungseinrichtung zum Ändern des Wegs des von der Lichtquelle emittierten Lichts;
eine Bildanzeigeeinrichtung zum Empfangen des Lichts, dessen Lichtweg von der ersten Lichtwegänderungseinrichtung geändert worden ist;
ein Projektionsobjektiv zum Ändern des Lichtwegs des Lichts, das durch die Bildanzeigeeinrichtung gelaufen ist, um einen vorbestimmten Winkel;
eine zweite Lichtwegänderungseinrichtung zum Reflektieren des Lichts, das durch das Projektionsobjektiv entlang eines vor­ bestimmten Wegs gelaufen ist; und
einen Schirm, der in dem Lichtweg des Lichts, das von der zwei­ ten Lichtwegänderungseinrichtung reflektiert worden ist, an­ geordnet ist.

2. Ein Rückprojektor nach Anspruch 1, in welchem die Bildan­ zeigeeinrichtung ein Polymerdispersions-Flüssigkristallpanel ist.

3. Ein Rückprojektor nach Anspruch 1, in welchem die erste Lichtwegänderungseinrichtung den Lichtweg um 90° dadurch än­ dert, daß sie unter einem Winkel von 45° in bezug auf die Achse des von der Lichtquelle emittierten Lichts angeordnet ist.

4. Ein Rückprojektor nach Anspruch 1, in welchem das Projek­ tionsobjektiv den Lichtweg um einen vorbestimmten Winkel un­ ter Bezug auf die Achse des Lichts, das von der ersten Licht­ wegänderungseinrichtung geändert worden ist, ändert.

5. Ein Rückprojektor nach Anspruch 1, in welchem das Projek­ tionsobjektiv eine Öffnungszahl hat, die größer als 8,0 ist.

6. Ein Rückprojektor nach Anspruch 5, in welchem das Projek­ tionsobjektiv eine Öffnungszahl hat, die größer als 8,0 ist.

7. Ein Rückprojektor nach Anspruch 1, in welchem die Bildan­ zeigeeinrichtung und das Projektionsobjektiv so angeordnet sind, daß der Winkel, der durch die Achsen des Lichts, das durch die Bildanzeigeeinrichtung und das Projektionsobjektiv gelaufen ist, gebildet wird, kleiner als 90° ist.